KR20160101227A

KR20160101227A - 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20160101227A
Application number: KR1020150022498A
Authority: KR
Inventors: 오승재; 서진석; 허용민; 김상훈; 지영빈; 정기영
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-25
Also published as: KR101651265B1

Abstract

본 발명은 광열 입자가 주입된 대상 조직에 레이저 빔을 조사하는 작용부; 상기 작용부의 작용에 의한 상기 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송수신하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 측정부; 및 상기 작용부 및 상기 측정부와 전기적으로 연결되며, 상기 측정부로 측정된 상기 작용 부위의 온도를 설정값과 비교하여 상기 대상 조직의 세포사멸(apoptosis) 온도 범위를 유지할 수 있게 일정하게 유지시키는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 레이저를 이용한 광열치료에 있어서 과열을 방지하고 일정한 온도 유지가 가능하도록 하여 최적의 온도로 질환 치료가 가능하도록 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법{PHOTOTHERMAL THERAPY MODULATING APPARATUS AND METHOD USING TERAHERTZ ELECTROMAGNETIC WAVES}

본 발명은 테라헤르츠파를 이용하여 비침습적으로 조직 내부의 광열 온도를 모니터링하며 제어함으로써 세포사멸을 유도하는 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 레이저를 이용한 광열치료에 있어서 과열을 방지하고 일정한 온도 유지가 가능하도록 하여 세포사멸이 일어나는 최적의 온도로 질환 치료가 가능하도록 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

기존의 광열치료(photothermal therapy)에서 온도의 측정은 MRI를 이용하는 방법이 주를 이루었다.

그러나, 이러한 MRI는 매우 고가의 장비이며, 부피와 공간을 많이 차지하는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 광열치료에서 온도의 측정은 열전대 프로브(thermo-couple probe)를 이용하여 실시할 수도 있었다.

그러나, 이러한 열전대 프로브는 레이저를 이용하는 경우, 열전대 프로브가 레이저 빔을 흡수해버려 정확한 온도 측정이 불가능한 문제점이 있었다.

등록특허 제10-1267313호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 레이저를 이용한 광열치료에 있어서 과열을 방지하고 일정한 온도 유지가 가능하도록 하여 최적의 온도로 질환 치료가 가능하도록 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

레이저 빔을 대상 조직에 적용하는 작용부; 상기 작용부의 작용에 의한 상기 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송수신하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 측정부; 및 상기 작용부 및 상기 측정부와 전기적으로 연결되며, 상기 측정부로 측정된 상기 작용 부위의 온도를 설정값과 비교하여 상기 대상 조직의 세포사멸(apoptosis) 온도 범위를 유지할 수 있게 일정하게 유지시키는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 제공할 수 있다.

상기 대상 조직은 빛을 흡수하여 열을 발산하는 광열 입자가 주입된 조직일 수 있다.

상기 광열 입자는 금-황화 금 나노입자(Gold/gold sulfide nanoparticles), 전도성 고분자(PCPDTBT)와 인지질(DOPC, DOPE)이 결합된 나노입자, 단백질-금 복합 나노입자(Proteinticle/Gold Core/Shell nanoparticles)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 광열 입자인 것을 특징으로 한다.

상기 작용부는, 상기 레이저 빔을 대상 조직에 조사하는 빔 조사기와, 상기 온도 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 빔 조사기를 가동 또는 정지시키는 조사 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 작용부는, 상기 빔 조사기 및 온도 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 레이저 빔의 출력 정도를 조절하는 출력 조절기를 더 포함할 수 있다.

상기 작용부는, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔의 출력 강도를 낮추는 감쇠기(attenuator)와, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 것을 차단하는 셔터(shutter)와, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔의 출력 강도를 일정하게 유지하는 AOM(acoustic optical modulator)를 더 포함할 수 있다.

상기 측정부는, 상기 테라헤르츠파를 상기 작용 부위로 송신하는 THz 발생기와, 상기 THz 발생기로부터 송신된 상기 테라헤르츠파를 통하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 THz 측정기를 포함할 수 있다.

상기 온도 제어부는, 상기 측정부로부터 전달받은 상기 작용 부위의 온도를 읽어들이는 입력기와, 상기 입력기로 읽어들인 상기 작용 부위의 온도값과 상기 설정값과 비교 분석하는 분석기와, 상기 분석기로 분석된 상기 작용 부위의 온도값에 따라 상기 작용부의 가동 여부를 결정하거나, 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 상기 작용부의 작용 강도를 조절하는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 세포사멸 온도 범위는 42℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 레이저 빔을 대상 조직에 조사하는 제1 단계; 상기 레이저 빔의 작용에 의한 상기 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송신 및 수신하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 제2 단계; 상기 작용 부위의 온도를 설정값과 비교 분석하는 제3 단계; 및 상기 비교 분석을 통하여 상기 작용 부위의 온도값에 따라, 상기 온도값을 세포사멸 온도 범위로 유지하여 상기 대상 조직의 세포사멸을 유도하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법을 제공한다.

상기 제4 단계는, 상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값보다 낮으면, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 상기 세포사멸 온도 범위가 되도록 높이는 과정, 상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값보다 높으면, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 상기 세포사멸 온도 범위가 되도록 낮추는 과정 또는 상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값 이내이면, 상기 대상 조직이 세포사멸에 이르도록, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 일정하게 유지하는 과정을 선택적으로 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 단계를 수행하기 이전에 광열 입자를 상기 대상 조직에 흡수시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 광열 입자를 상기 대상 조직에 흡수시키는 단계는 주사, 경구복용, 패치, 스프레이, 연고 또는 크림을 도포함으로써 수행될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 작용부의 작용에 의한 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송수신하는 측정부가 비침습, 비접촉식으로 작용 부위의 온도를 측정하므로, 레이저 빔과 같은 작용 입자의 영향을 받지 않고 환자에게 고통을 줄여줄 수 있다.

특히, 본 발명은 MRI와 같은 고가의 장비에 비하여 매우 저렴한 비용으로 장치를 구성하고 정확한 온도 측정이 가능하므로, 비용 절감의 측면에서 우수하다.

그리고, 본 발명은 온도 제어부가 작용부 및 측정부와 협력하여 대상 조직의 세포사멸 온도 범위를 유지할 수 있도록, 작용 부위의 온도를 설정값으로 일정하게 유지시킴으로써, 암 세포 등과 같은 대상 조직의 세포사멸을 확실하게 유도함으로써 정확한 치료가 가능하며, 염증 유발 등의 부작용을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법을 나타낸 블록 선도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법을 나타낸 블록 선도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 실제 예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 피드백 회로의 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법을 나타낸 블록 선도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법을 나타낸 블록 선도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 실제 예를 나타낸 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 피드백 회로의 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 작용부(100)와 측정부(200) 및 온도 제어부(300)를 포함하는 것을 파악할 수 있다.

참고로, 도 1 및 도 2에서 일점 쇄선으로 표시된 부분은 테라헤르츠파의 이동 경로를, 이점 쇄선으로 표시된 부분은 레이저 빔의 이동 경로를 각각 나타낸다.

우선, 작용부(100)는 레이저 빔을 샘플 스테이지(500)에 거치된 대상 조직(400)에 흡수시키는 역할을 수행하는 것이며, 측정부(200)는 작용부(100)의 작용에 의한 대상 조직(400)의 작용 부위(410)에 테라헤르츠파를 송수신하여 작용 부위(410)의 온도를 측정하는 것이다.

여기서, 테라헤르츠(terahertz, THz)파는 적외선과 마이크로파 사이의 주파수를 가진 전자기파로, 가시광선처럼 직진하면서 라디오파처럼 다양한 물질을 잘 투과하므로, 물리, 화학, 생물학, 의학 등의 기초과학뿐만 아니라, 위조지폐, 마약, 폭발물, 생화학무기 등의 감지에 사용된다.

THz파는 펄스 형태로 되어있기 때문에, 적외선과 다르게 액체가 담긴 용기에서 용기 내부의 액체의 온도를 측정할 수 있고, 환부를 측정할 때에도 환부 표면이 아닌 피부 및 점막층 아래에서 발생하는 열도 측정할 수 있다.

THz파는 산업 구조물을 비파괴적으로 검사할 수 있어서 일반 산업, 국방, 보안 등의 분야에서도 앞으로 광범위하게 활용될 것으로 기대된다.

또한, THz파는 정보통신 분야에서도 40Gbit/s 이상의 무선통신, 고속 데이터 처리, 위성간 통신에 THz 기술이 광범위하게 사용될 것으로 기대된다.

특히, 0.01THz 내지 30THz의 THz파는 마이크로파와 광파의 중간 영역에 위치하는 원적외선 영역의 전자기파로 마이크로파와 광파의 광학적 특징을 동시에 가지고 있으며 에너지대가 수 meV로 매우 낮아 피검체에 대해 안전한 진단영상이 가능하다.

파장으로는 수 mm에서 수십 마이크론 미터에 해당하는 THz파는 수 마이크론에서 수백 나노미터에 해당하는 가시광선이나 적외선에 비하여 매우 긴 파장을 가지고 있고, 이러한 파장은 피검체의 생체조직에서 가시광선이나 적외선에 비하여 산란이 적은 영상을 가능하게 하여 깊은 영역에서도 높은 해상도를 가질 수 있다.

그리고, 온도 제어부(300)는 작용부(100) 및 측정부(200)와 전기적으로 연결되며, 측정부(200)로 측정된 작용 부위(410)의 온도를 설정값과 비교하여 대상 조직(400)의 세포사멸(apoptosis) 온도 범위를 유지할 수 있게 일정하게 유지시키는 것이다.

따라서, 본 발명은 작용부(100)의 작용에 의한 대상 조직(400)의 작용 부위(410)에 THz파를 송수신하는 측정부(200)가 비침습, 비접촉식으로 작용 부위(410)의 온도를 측정하므로, 레이저 빔과 같은 작용 입자의 영향을 받지 않고 환자에게 고통을 줄여줄 수 있다.

특히, 본 발명은 MRI와 같은 고가의 장비에 비하여 매우 저렴한 비용으로 장치를 구성하고 정확한 온도 측정이 가능하므로, 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 온도 제어부(300)가 작용부(100) 및 측정부(200)와 협력하여 대상 조직(400)의 세포사멸(apoptosis) 온도 범위를 유지할 수 있도록, 작용 부위(410)의 온도를 설정값으로 일정하게 유지시킴으로써, 암 세포 등과 같은 대상 조직(400)의 세포사멸을 확실하게 유도함으로써 정확한 치료가 가능하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

전술한 작용부(100)는 대상 조직(400)에 레이저 빔과 같은 광을 조사하여 대상 조직(400)에 직접 흡수시켜 열을 발생시키거나, 광열 입자가 흡수된 대상 조직(400)에 조사하여 광열 입자를 통하여 암 세포와 같은 특정 조직에만 표적시킴으로써 세포사멸에 이르게 할 수도 있다.

여기서, 광열 입자는 빛을 흡수하여 열을 발산하는 모든 입자를 포함하며, 예를 들어, 금-황화 금 나노입자(Gold/gold sulfide nanoparticles), 전도성 고분자(PCPDTBT)와 인지질(DOPC, DOPE)이 결합된 나노입자, 단백질-금 복합 나노입자(Proteinticle/Gold Core/Shell nanoparticles)로 구성된 군으로부터 선택되어지는 하나 이상의 입자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 세포사멸 온도 범위는 42℃ 내지 50℃으로, 더욱 바람직하게는 42℃ 내지 43℃ 정도일 수 있다.

이때, 작용부(100)는, 레이저 빔을 대상 조직(400)에 조사하는 빔 조사기와, 온도 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 빔 조사기를 가동 또는 정지시키는 조사 액추에이터를 포함하는 실시예의 적용 또한 가능하다.

또한, 작용부(100)는 빔 조사기 및 온도 제어부(300)와 전기적으로 연결되며, 레이저 빔의 출력 정도를 조절하는 출력 조절기를 더 포함할 수도 있을 것이다.

또한, 작용부(100)는 전술한 바와 같이 레이저 빔의 출력을 직접 조절하거나, 아래와 같이 레이저 빔의 이동 경로 상에 감쇠기(110, attenuator), 셔터(120, shutter), AOM(130, acoustic optical modulator) 등을 배치할 수도 있음은 물론이다.

감쇠기(110)는 레이저 빔이 대상 조직(400)에 조사되는 경로상에 배치되어 레이저 빔의 출력 강도를 낮추는 역할을 수행한다.

셔터(120)는 레이저 빔이 대상 조직(400)에 조사되는 경로상에 배치되어 레이저 빔이 대상 조직(400)에 조사되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

AOM(130)는 레이저 빔이 대상 조직(400)에 조사되는 경로상에 배치되어 레이저 빔의 출력 강도를 일정하게 유지하는 역할을 수행한다.

한편, 측정부(200)는 테라헤르츠파를 작용 부위(410)로 송신하는 THz 발생기(210)와, THz 발생기(210)로부터 송신된 테라헤르츠파를 통하여 작용 부위(410)의 온도를 측정하는 THz 측정기(220)를 포함하는 실시예의 적용이 가능하다.

한편, 온도 제어부(300)는 도 2를 참조하면, 측정부(200)로부터 전달받은 작용 부위(410)의 온도를 읽어들이는 입력기(310)와, 입력기(310)로 읽어들인 작용 부위(410)의 온도값과 설정값과 비교 분석하는 분석기(320)와, 조절기(330)를 포함하는 실시예의 적용이 가능하다.

조절기(330)는 분석기(320)로 분석된 작용 부위(410)의 온도값에 따라 작용부(100)의 가동 여부를 결정하거나, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 작용부(100)의 작용 강도를 조절하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 방법에 관하여 도 3 내지 도 6을 참조하면서 살펴보고자 한다.

우선, 작용부(100)를 가동시켜 레이저 빔을 대상 조직(400)에 흡수시킨다(S1: 제1 단계).

제1 단계를 수행하기 이전에 광열 입자를 상기 대상 조직에 흡수시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 광열 입자는 빛을 흡수하여 열을 발산하는 모든 입자를 포함하며, 광열 입자로는 예를 들어, 금-황화 금 나노입자(Gold/gold sulfide nanoparticles), 전도성 고분자(PCPDTBT)와 인지질(DOPC, DOPE)이 결합된 나노입자, 단백질-금 복합 나노입자(Proteinticle/Gold Core/Shell nanoparticles)로 구성된 군으로부터 선택되어지는 하나 이상의 입자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광열 입자는 주사, 경구복용, 패치, 스프레이, 연고 또는 크림을 도포함으로써 대상 조직(400)에 흡수될 수 있다.

광열 입자가 흡수된 대상 조직에 레이저 빔을 조사하면 광열 입자를 통해 암 세포와 같은 특정 조직에만 표적시켜 세표사멸을 이르게 할 수 있다.

이후, 레이저 빔의 작용에 의한 대상 조직(400)의 작용 부위(410)에 테라헤르츠파를 송신 및 수신하여 작용 부위(410)의 온도를 측정한다(S2: 제2 단계).

계속하여, 작용 부위(410)의 온도를 설정값과 비교 분석한다(S3: 제3 단계).

다음으로, 비교 분석을 통하여 작용 부위(410)의 온도값에 따라, 온도값을 세포사멸 온도 범위로 유지하여 대상 조직(400)의 세포사멸을 유도한다(S4: 제4 단계).

여기서, 제4 단계(S4)에서는 도 5와 같이 작용 부위(410)의 온도값이 설정값보다 낮으면, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 세포사멸 온도 범위가 되도록 높이는 과정을 실시할 수 있다.

이때, 제4 단계(S4)에서는 작용 부위(410)의 온도값이 설정값보다 높으면, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 세포사멸 온도 범위가 되도록 낮추는 과정을 실시할 수도 있다.

또한, 제4 단계(S4)에서는 작용 부위(410)의 온도값이 설정값 이내이면, 대상 조직(400)이 세포사멸에 이르도록, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 일정하게 유지하는 과정을 실시할 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 발명은 다음과 같은 온도 제어 방법을 적용할 수도 있을 것이다.

우선, 레이저 빔을 대상 조직(400)에 흡수시킴과 동시에, 레이저 빔의 작용에 의한 대상 조직(400)의 작용 부위(410)에 테라헤르츠파를 송신 및 수신하여 작용 부위(410)의 온도를 측정한다(S1: 제1 단계).

계속하여, 작용 부위(410)의 온도를 설정값과 비교 분석한다(S2: 제2 단계).

다음으로, 비교 분석을 통하여 작용 부위(410)의 온도값에 따라, 온도값을 세포사멸 온도 범위로 유지하여 대상 조직(400)의 세포사멸을 유도한다(S3: 제3 단계).

여기서, 제3 단계(S3)에서는 도 5와 같이 작용 부위(410)의 온도값이 설정값보다 낮으면, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 세포사멸 온도 범위가 되도록 높이는 과정을 실시할 수 있다.

이때, 제3 단계(S3)에서는 작용 부위(410)의 온도값이 설정값보다 높으면, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 세포사멸 온도 범위가 되도록 낮추는 과정을 실시할 수도 있다.

또한, 제3 단계(S3)에서는 작용 부위(410)의 온도값이 설정값 이내이면, 대상 조직(400)이 세포사멸에 이르도록, 레이저 빔이 대상 조직(400)에 흡수되는 강도를 일정하게 유지하는 과정을 실시할 수도 있음은 물론이다.

즉, 본 발명에 따른 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치를 이용하여 온도를 제어하는 피드백 회로는 도 6과 같이 조절기(330)에 의하여 작용부(100)의 설정값 범위 내로 온도를 유지토록 하되, 실시간으로 THz 측정부(220)가 작용 부위(410)의 온도를 측정하고, 온도 제어부(300)의 분석기(320)가 작용 부위(410)의 측정 온도와 설정값을 비교 분석하여 다시 조절기(330)에 피드백하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 레이저를 이용한 광열치료에 있어서 과열을 방지하고 일정한 온도 유지가 가능하도록 하여 최적의 온도로 질환 치료가 가능하도록 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...작용부
110...감쇠기
120...셔터
130...AOM
200...측정부
210...THz 발생기
220...THz 측정기
300...온도 제어부
310...입력기
320...분석기
330...조절기
400...대상 조직
410...작용 부위
500...샘플 스테이지
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계

Claims

레이저 빔을 대상 조직에 적용하는 작용부;
상기 작용부의 작용에 의한 상기 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송수신하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 측정부; 및
상기 작용부 및 상기 측정부와 전기적으로 연결되며, 상기 측정부로 측정된 상기 작용 부위의 온도를 설정값과 비교하여 상기 대상 조직의 세포사멸(apoptosis) 온도 범위를 유지할 수 있게 일정하게 유지시키는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 대상 조직은 빛을 흡수하여 열을 발산하는 광열 입자가 주입된 조직인 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 광열 입자는 금-황화 금 나노입자(Gold/gold sulfide nanoparticles), 전도성 고분자(PCPDTBT)와 인지질(DOPC, DOPE)이 결합된 나노입자, 단백질-금 복합 나노입자(Proteinticle/Gold Core/Shell nanoparticles)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 광열 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 작용부는,
상기 레이저 빔을 대상 조직에 조사하는 빔 조사기와,
상기 온도 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 빔 조사기를 가동 또는 정지시키는 조사 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 작용부는,
상기 빔 조사기 및 온도 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 레이저 빔의 출력 정도를 조절하는 출력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 작용부는,
상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔의 출력 강도를 낮추는 감쇠기(attenuator)와,
상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 것을 차단하는 셔터(shutter)와,
상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 조사되는 경로상에 배치되어 상기 레이저 빔의 출력 강도를 일정하게 유지하는 AOM(acoustic optical modulator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정부는,
상기 테라헤르츠파를 상기 작용 부위로 송신하는 THz 발생기와,
상기 THz 발생기로부터 송신된 상기 테라헤르츠파를 통하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 THz 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 온도 제어부는,
상기 측정부로부터 전달받은 상기 작용 부위의 온도를 읽어들이는 입력기와,
상기 입력기로 읽어들인 상기 작용 부위의 온도값과 상기 설정값과 비교 분석하는 분석기와,
상기 분석기로 분석된 상기 작용 부위의 온도값에 따라 상기 작용부의 가동 여부를 결정하거나, 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 상기 작용부의 작용 강도를 조절하는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세포사멸 온도 범위는 42℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 장치.
레이저 빔을 대상 조직에 조사하는 제1 단계;
상기 레이저 빔의 작용에 의한 상기 대상 조직의 작용 부위에 테라헤르츠파를 송신 및 수신하여 상기 작용 부위의 온도를 측정하는 제2 단계;
상기 작용 부위의 온도를 설정값과 비교 분석하는 제3 단계; 및
상기 비교 분석을 통하여 상기 작용 부위의 온도값에 따라, 상기 온도값을 세포사멸 온도 범위로 유지하여 상기 대상 조직의 세포사멸을 유도하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제4 단계는,
상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값보다 낮으면, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 상기 세포사멸 온도 범위가 되도록 높이는 과정,
상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값보다 높으면, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 상기 세포사멸 온도 범위가 되도록 낮추는 과정 또는
상기 작용 부위의 온도값이 상기 설정값 이내이면, 상기 대상 조직이 세포사멸에 이르도록, 상기 레이저 빔이 상기 대상 조직에 흡수되는 강도를 일정하게 유지하는 과정을 선택적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 단계를 수행하기 이전에 광열 입자를 상기 대상 조직에 흡수시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 광열 입자는 금-황화 금 나노입자(Gold/gold sulfide nanoparticles), 전도성 고분자(PCPDTBT)와 인지질(DOPC, DOPE)이 결합된 나노입자, 단백질-금 복합 나노입자(Proteinticle/Gold Core/Shell nanoparticles)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 광열 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 광열 입자를 상기 대상 조직에 흡수시키는 단계는 주사, 경구복용, 패치, 스프레이, 연고 또는 크림을 도포함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 세포사멸 온도 범위는 42℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 광열치료 온도 제어 방법.