KR20190015810A - 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치 - Google Patents

Abstract

체내에 이식되는 체내 장치를 통해 체내의 특정 부위에 전기 자극을 가하고, 질환의 증상을 완화하며 질환을 치료하기 위한 신경전달물질을 공급하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치에 관한 것으로, 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치는 체내에 이식되어 신경을 자극하는 체내 장치에 마련되고, 내부에 저장된 신경전달물질을 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 양만큼 서서히 방출해서 체내에 공급하는 신경전달물질 공급부를 포함하는 구성을 마련하여, 체내 장치를 통해 신경에 전기 자극을 가하고, 체내에 신경전달물질을 공급해서 질환의 증상을 완화하고 질환을 치료할 수 있으며, 체내에 공급되는 신경전달물질의 양이나 농도를 시간의 경과에 따라 조절할 수 있다.

Description

체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치{DRUG DELIVERY SYSTEM FOR IMPLANTABLE MEDICAL APPARATUS}

본 발명은 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체내에 이식되는 의료기기의 체내 장치를 이용해서 신경 전달 물질을 공급하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치에 관한 것이다.

최근에는 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants), 뇌심부 자극장치(Deep Brain Stimulation, DBS) 등 다양한 체내 이식형 의료기기가 개발되고 있다.

그 중에서 뇌심부 자극장치는 뇌의 특정 부위에 전기 자극을 가해 파킨슨병과 같은 뇌질환의 증상을 완화시키는 체내 이식형 의료기기이다.

종래기술에 따른 뇌심부 자극장치는 뇌에 이식되는 전극, 가슴 부위에 이식되어 전기자극신호를 발생시키는 제어장치 및 전극과 제어장치를 연결하는 연결선으로 이루어진다.

상기 구성들 중에서 제어장치는 마이크로프로세서 기반의 복잡한 전자회로와 5년 정도의 구동을 위한 배터리, 외부와의 통신을 위한 RF 송수신장치 등으로 구성되고, 생체 내에서의 장기간 동안의 안정된 작동을 위해 특별히 제조된 티타늄(Titanium) 케이스에 수용되어 레이저 용접(Laser welding) 방식으로 봉합되는 인공 심장 박동기(Cardiac Pacemaker)의 기본 구조를 그대로 사용하고 있다.

따라서 종래기술에 따른 뇌심부 자극장치는 제어장치의 제조원가가 비싸지고, 크기도 커져서 이식부위가 가슴까지 내려올 수밖에 없으며, 특히 5년 이내에 배터리의 수명이 다하게 되면 수술을 통해 새로운 제어장치로 교체해야만 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 무선 전력 전송기술을 적용한 뇌심부 자극장치 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 환자가 착용하는 모자 내부에 구비된 회전자기장원반에 의해 회전 자기장을 형성하고, 형성된 회전 자기장과 결합하도록 환자의 두피 하부에 고정되는 유도코일판에 의해 유도 전력을 생성하여 환자의 뇌에 이식된 전극을 구동시키도록 구성되어, 인체의 외부로부터 무선으로 공급되는 전력을 이용하여 비정상적인 운동 및 감각 기능을 교정시킬 수 있는 뇌심부 자극장치 구성이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는 두피에 이식되는 체내장치와 무선전력 전송 방식에 의해 상기 체내장치로 전력을 공급하는 체외장치를 포함하고, 체외장치의 무선전력 송신부는 배터리에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일과 외부코일이 감기는 외부자석을 포함하고, 체내장치의 무선전력 수신부는 외부코일에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 상기 외부코일에 정렬하는 내부코일, 내부코일이 감기는 내부자석을 포함하고, 외부자석이 내부자석에 부착됨에 따라 외부코일과 내부코일이 정렬된 상태로 체내장치에 체외 장치를 결합함으로써, 무선전력 전송 기능을 결합하여 배터리 소모에 따른 재수술이 불필요한 반영구적인 초소형 심부 뇌자극 시스템 구성이 기재되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0877228호(2008년 12월 26일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1662594호(2016년 10월 6일 공고)

그러나 종래기술에 따른 뇌심부 자극장치는 체내 장치에 마련된 전극을 통해 뇌 심부를 전기 자극해서 뇌질환의 증상을 완화하는 기능만을 제공한다.

따라서 전기자극과 함께, 신경에 치료 약물을 공급해서 질환의 증상을 완화함과 동시에, 질환을 치료할 수 있는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 체내에 이식되는 체내 장치를 통해 체내의 특정 부위에 전기 자극을 가하고, 질환의 증상을 완화하며 질환을 치료하기 위한 신경전달물질을 공급하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 체내의 특정 부위에 공급되는 신경전달물질의 양이나 농도를 시간의 경과에 따라 조절할 수 있는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치는 체내에 이식되어 신경을 자극하는 체내 장치에 마련되고, 내부에 저장된 신경전달물질을 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 양만큼 서서히 방출해서 체내에 공급하는 신경전달물질 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치에 의하면, 체내 장치를 이용해서 신경에 전기 자극을 가하고, 체내의 특정 부위에 신경전달물질을 공급해서 질환의 증상을 완화하고 질환을 치료할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 체내에 공급되는 신경전달물질의 양이나 농도를 시간의 경과에 따라 조절할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 신경전달물질을 공급하는 공급부를 서방정이나 캡슐 형태로 제조하고, 시간의 경과에 따라 서서히 녹으면서 신경전달물질의 양과 농도를 조절해서 체내에 공급할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또는 본 발명에 의하면, 공급부를 스탠트 형태로 제조하고, 가압수단을 이용해서 공급부 내부에 저장된 신경전달물질을 가압해서 공급량을 조절해서 체내에 공급할 수도 있다는 효과가 얻어진다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 신경에 가해지는 전기 자극과 함께, 신경전달물질을 체내에 공급함으로써, 질환의 증상 및 치료 효과를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 뇌심부 자극장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 전력 송신부와 전력 수신부의 상세 구성도,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공급부의 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 공급부의 구성도,
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 공급부의 구성도,
도 6는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 공급부의 구성도,
7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 공급부의 구성도,
도 8은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 공급부의 부분 확대도,
도 9는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 뇌심부 자극장치의 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치 중에서 뇌심부 자극장치를 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명은 체내 장치를 이식해서 신경을 자극하고 신경전달물질을 공급해서 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 사용되는 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants) 등 다양한 체내 이식형 의료기기에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 뇌심부 자극장치의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 뇌심부 자극장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 두피 내부에 이식되어 뇌신경을 자극하고 뇌 심부에 신경 전달 물질을 공급하는 체내 장치(11)와 두피 외부에 마련되고 체내 장치(12)에 무선 전력 전송 기술을 이용해서 전력을 공급하는 체외 장치(12)를 포함한다.

체내 장치(11)는 체외 장치(12)에서 전송되는 전력을 이용해서 뇌 신경을 자극하고, 뇌신경을 자극하는 과정에서 피부의 두께, 머리카락의 자란 정도, 혈류의 변화 등 다양한 요인에 의한 전력 부하의 변동을 감지해서 감지된 부하 정보를 체외 장치(12)로 송신할 수 있다.

그리고 체내 장치(11)는 내부에 저장된 신경전달물질을 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 양만큼 서서히 방출해서 뇌 심부에 공급할 수 있다.

체외 장치(12)는 체내 장치(11)에서 수신된 부하 정보에 기초해서 체내 장치(11)로 전송되는 전력을 제어한다.

다음, 도 1 및 도 2를 참조해서 체내 장치와 체외 장치의 구성을 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 전력 송신부와 전력 수신부의 상세 구성도이다.

체외 장치(12)는 상용전원을 공급받아 충전하는 배터리(20), 자기 공진 방식, 자기 공명 방식 또는 초음파 공진방식의 무선 전력 전송 기술을 이용해서 전력을 체내 장치(12)로 전송하는 전력 송신부(30) 및 배터리(20)에서 공급된 전력에 의해 공진을 유도하도록 전력 송신부(30)의 구동을 제어하는 제어부(40)를 포함할 수 있다.

배터리(20)는 체외 장치(12)에 일체로 마련되거나, 체외 장치(12)에 교체 가능하게 마련될 수 있다.

이러한 배터리(20)는 체외 장치(12)의 일측에 마련되는 충전포트(도면 미도시)를 통해 상용전원을 공급받아 충전할 수 있다.

따라서 본 발명은 상용전원을 이용해서 체외 장치의 배터리를 충전 가능함에 따라, 배터리의 용량을 최적화해서 배터리 설치 공간을 감소시키고, 체외 장치의 부피를 최소화할 수 있다.

또는, 배터리(20)는 초음파 공진 방식을 적용하는 경우, 체내 장치(11)에 마련되어 체내에 이식될 수도 있다.

전력 송신부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 공진 주파수의 공진신호를 발생하는 송신회로(31) 및 송신회로(31)에서 발생한 공진신호를 체내 장치(11)로 송신하는 송신 코일부(32)를 포함할 수 있다.

송신회로(31)는 배터리(20)에서 공급되는 전력의 레벨을 증폭하는 전력증폭기(33), 자기 공진 방식으로 전송하기 위해 증폭된 신호의 주파수를 매칭하여 공진신호를 발생하는 매칭회로(35) 및 전력증폭기와 매칭회로(32)의 구동을 제어하는 송신 제어기(33)를 포함할 수 있다.

송신 코일부(32)는 소스 코일(36)과 송신 공진코일(37)을 포함할 수 있다.

제어부(40)는 뇌심부 자극장치에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 메인제어장치로 마련될 수 있다.

이러한 제어부(40)는 메모리(41)에 저장된 구동 프로그램에 따라 체내 장치(11)에 마련된 자극부(60)를 통해 뇌 심부에 가해지는 자극을 조절하기 위해, 공진신호의 전압 또는 전류 레벨을 조절하도록 전력 송신부(30)의 구동을 제어할 수 있다.

체내 장치(11)는 전력 송신부(30)에서 전송되는 전력을 수신하는 전력 수신부(50), 전력 수신부(50)를 통해 수신된 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부(60) 및 내부 공간에 신경전달물질을 저장하고 저장된 신경전달물질을 뇌심부에 공급하는 신경전달물질 공급부(70)를 포함할 수 있다.

전력 수신부(50)는 전력 송신부(30)에서 송신된 공진신호를 수신하는 수신 공진부(51) 및 수신 안테나(51)를 통해 수신된 공진신호를 통해 전송되는 전력을 자극부(60)로 전달하는 수신회로(52)를 포함할 수 있다.

수신 공진부(51)는 수신 공진코일(56)과 로드 코일(57)을 포함할 수 있다.

수신회로(52)는 수신된 공진신호의 주파수를 매칭하는 매칭회로(53), 주파수 매칭된 공진신호를 정류하는 정류기(54) 및 자기 공진 방식으로 전력을 전송받기 위해 매칭회로와 정류기의 구동을 제어하는 수신 제어기(55)를 포함할 수 있다.

송신 공진부(32)와 수신 공진부(52)는 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 공진기를 구성할 수 있다.

이러한 송신 공진부(32)와 수신 공진부는 각각 원형 또는 사각형 도선을 가진 루프 안테나 또는 헬리컬 안테나 형태로 마련될 수 있다.

여기서, 송신 공진코일(37)과 수신 공진코일(56)은 동일한 자기 공진 주파수(Magnetic resonance frequency)를 가지며, 두 코일 간에 공명현상에 의해 공진 코일 간에 경로(path)를 형성하여 전송효율을 높일 수 있다.

자극부(60)는 전력 수신부(50)에서 공급된 직류 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하기 위한 특정 자극 파형을 생성하는 내부 마이크로 콘트롤러(도면 미도시)와 자극회로(도면 미도시) 및 상기 자극회로에서 생성된 자극 파형에 따라 뇌신경을 자극하는 자극용 전극(도 3 참조)을 포함할 수 있다.

한편, 체내 장치(11)는 전력 수신부(50)를 통해 수신된 전력의 일부를 임시 저장하고, 전력 송신부(30)로부터 전력 전송이 중단된 상태에서 저장된 전력을 자극부(60)로 공급하는 저장수단(80)을 더 포함할 수 있다.

이러한 저장수단(80)은 기존의 정전 커패시터에 비해 비정전용량(specific capacitance)를 수천 배까지 향상시킬 수 있는 슈퍼 커패시터(super capacitor)와 전송받은 전력의 일부를 상기 슈퍼 커패시터에 충전하는 충전회로를 포함할 수 있다.

신경전달물질 공급부(이하 '공급부'라 약칭함)(70)는 내부에 신경전달물질이 저장되고, 뇌 심부에서 저장된 신경전달물질을 시간이 경과함에 따라 서서히 녹으면서 미리 설정된 양만큼 서서히 방출(서방 방출)하여 공급하는 서방정이나 캡슐로 마련될 수 있다.

상기 신경전달물질은 파킨슨 병을 치료하기 위한 도파민과 같은 치료약물로 마련될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 치료하고자 하는 뇌질환에 따라 다양한 치료약물을 신경전달물질로 적용하도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.

여기서, 신경전달물질은 경구용이나 주사용 치료약물과 동일한 농도로 마련되거나, 농축된 상태로 마련될 수 있다.

상기 서방정은 뇌 심부에 이식되면, 수분 등에 의해 서서히 녹으면서 내부에 저장된 신경전달물질을 뇌 심부로 공급할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공급부의 구성도이다.

공급부(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(61)의 선단에 마련되고, 내부에 신경전달물질이 저장되는 공간이 마련되도록 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 뇌 신경을 자극하는 전극은 약 1 내지 2㎜의 길이를 갖는 소형 전극으로 마련된다. 이에 따라, 공급부(70)도 전극(61)의 크기에 대응되는 소형 크기로 제조될 수 있다.

이러한 공급부(70)의 외면에는 수분 등에 의해 녹는 재질의 재료를 이용해서 제조된 코팅막이 형성될 수 있다.

한편, 공급부(70)는 상기 서방정으로 마련되는 경우, 복수의 구간으로 구획되고, 각 구간은 서로 다른 시간이 경과하면 순차적으로 녹으면서 내부에 저장된 신경전달물질을 서서히 공급하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 공급부(70)는 제1 내지 제3 구간(71 내지 73)을 포함하며, 제1 구간(71)은 체내 장치(11) 이식 직후부터 약 1개월 동안 서서히 녹으면서 뇌 심부에 신경전달물질을 공급할 수 있다.

상기 제2 구간(72)은 체내 장치(11) 이식 후 약 1개월 후부터 약 2개월까지 서서히 녹으면서 뇌 심부에 신경전달물질을 공급할 수 있다.

상기 제3 구간(73)은 체내 장치(11) 이식 후 약 2개월 후부터 약 3개월까지 서서히 녹으면서 뇌 심부에 신경전달물질을 공급할 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 공급부(70)에 마련되는 구간의 수를 1개나 2개, 또는 4개 이상 마련하도록 변경될 수 있다.

그리고 본 발명은 치료하고자 하는 뇌질환이나 신경전달물질의 종류에 따라 각 구간에서 신경전달물질을 공급하는 시간을 조절하기 위해, 수분 등에 의해 녹는 다양한 재질의 재료를 이용해서 공급부의 코팅막을 형성하도록 변경될 수도 있다.

또한, 본 발명은 공급부에 마련되는 복수의 구간을 서로 다른 크기로 설정해서 시간의 경과에 따라 공급되는 신경전달물질의 양을 조절할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 신경전달물질이 저장된 공급부를 전극의 선단에 마련하고, 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 양만큼 신경전달물질을 뇌 심부에 공급해서 뇌 심부를 자극함과 동시에 신경전달물질을 이용해서 뇌질환의 증상을 완화하거나, 치료할 수 있다.

이와 함께, 본 발명은 뇌질환의 증상 및 치료 방법에 따라 복수의 구간에 서로 다른 농도로 농축된 신경전달물질을 저장하고, 뇌 심부에 공급되는 신경전달물질의 양과 농도를 조절할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 공급부의 구성도이다.

공급부(70)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전극(61)의 후단에 마련되고, 대략 원통 형상으로 형성되며, 공급부(70)의 내부에는 전극(61)에 전류와 제어신호를 전달하는 전선(62)이 설치되는 공간이 형성될 수 있다.

공급부(70)에 저장된 신경전달물질은 외주면 일측에 마련된 방출공(74)을 통해 외부로 방출될 수 있다.

또는, 신경전달물질은 전극(61)의 내부에 형성된 이동유로(도면 미도시)를 통해 전극(61) 내부로 이동해서 전극(61)에 마련된 복수의 채널(63)에 형성된 복수의 방출공(74)을 통해 뇌 심부로 공급될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 공급부의 구성도이다.

본 실시 예에서 공급부(70)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전극(61)의 외부에 마련되고, 대략 원통 형상으로 형성되며, 공급부(70)의 내부에는 전극(61) 및 전선(62)이 설치되는 공간이 형성될 수 있다.

여기서, 공급부(70)는 전극(61)의 각 채널(63)에서 방출되는 전류를 뇌신경으로 전달 가능하도록, 전도체 재질의 재료로 제조될 수 있다.

그래서 전극(61)의 각 채널(63)에서 방출되는 전류는 전도체 재질의 재료로 제조된 공급부(70)를 통해 뇌 신경으로 전달되고, 신경전달물질은 공급부(70)의 외면에 형성된 방출공(74)을 통해 뇌 심부로 공급될 수 있다.

여기서, 방출공(74)은 공급부(70)의 외주면에 하나만 마련되거나, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극(61)의 각 채널(63) 개수 및 위치에 대응되도록 복수로 마련될 수도 있다.

도 6는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 공급부의 구성도이다.

공급부(70)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전극(61) 내부에 마련되고, 전극(61)의 각 채널(63)에는 공급부(70)에서 방출되는 신경전달물질을 전극(61) 외부로 방출하기 위한 방출공(74)이 형성될 수 있다.

여기서, 방출공(74)는 전극(61)의 외주면에 하나만 마련되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 전극(61)의 각 채널(63)마다 형성되어 복수로 마련될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 공급부(70)는 서방정이나 캡슐로 마련되는 경우, 체내 이식 후 뇌 내부의 수분이나 분비물 등에 의해 서서히 녹으면서 신경전달물질을 뇌 심부로 방출하여 공급할 수 있다.

한편, 공급부(70)는 서방정이나 캡슐 형태로 한정되는 것은 아니며, 체내에 이식이 가능하도록 안전성 검사를 통해 안전성이 입증된 금속 재료나 합성수지 재질 등 다양한 재질의 재료를 이용해서 스탠트(stent) 형태로 제조될 수 있다.

이와 같이, 체내 이식 후에도 형상이 유지되는 스탠트 형태로 제조되는 경우, 공급부(70) 내부에 저장된 신경전달물질을 외부로 방출하기 위해서는 방출압력을 발생하는 가압수단이 더 마련될 수 있다.

상기 가압수단은 초소형의 삼투압 펌프나 피에조 밸브로 마련될 수 있다.

다만, 상기 삼투압 펌트나 피에조 밸브는 구동을 위해 전원공급을 필요로 하고, 작동 시 진동이나 인체에 유해한 전자파 등을 발생시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 전극(61)에 전류와 제어신호를 공급하는 전선(62)에서 전류에 의해 형성되는 미세한 자기장을 이용해서 방출공(74)을 개폐하거나 신경전달물질을 가압해서 방출압력을 발생할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 공급부의 구성도이다.

공급부(70)는 도 7에 도시된 바와 같이 전극(61)의 후단, 즉 전선(62)의 외부에 마련되고, 전극(61)에 공급되는 전류에 의해 전선(62)에 형성되는 자기장에 따라 방출공(74)으로 이동하면서 신경전달물질을 가압해서 방출하는 가압부재(76)를 포함할 수 있다.

상세하게 설명하면, 전선(62)을 따라 전류가 흐르면 전선(62) 주변에는 자기장이 형성된다. 이때, 전류가 흐르는 방향을 중심으로 오른 나사의 진행 방향으로 회전하는 방향을 따라 자기장이 형성된다.

그래서 본 실시 예에서는 공급부(70)의 외주면 일측에 방출공(74)을 형성하고, 공급부(70)의 내부에는 자기장이 형성되는 회전 방향을 따라 내부에 저장된 신경전달물질이 이동하는 나선 형상의 방출유로(75)가 형성될 수 있다.

여기서, 방출공(74)은 공급부(70)에 저장된 신경전달물질이 삼투압이나 농도 차이에 의해 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해, 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 직경을 갖도록 미세하게 형성될 수 있다.

방출유로(75) 내부에는 신경전달물질이 저장되고, 방출유로(75)의 후단에는 자기장에 의해 방출공(74) 측으로 이동하면서 신경전달물질을 방출공(74) 측으로 가압하여 방출시키는 가압부재(76)가 마련될 수 있다.

가압부재(76)는 전선(62) 주변에 형성되는 자기장에 의해 척력이 작용하도록, 자기장 방향과 반대 방향으로 자화되는 반자성체 재질의 재료로 제조될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 공급부 내부에 나선 형상의 방출유로를 형성하고, 전극에 전류가 공급되면, 전선 주변에 형성되는 자기장에 의해 가압부재를 방출공 측으로 이동시켜 신경전달물질을 방출하여 뇌 심부에 공급할 수 있다.

그리고 본 발명은 전극에 공급되는 전류가 차단되어 자기장이 제거되면, 가압부재의 이동이 중지됨에 따라 신경전달물질의 방출을 차단할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 전극에 전류가 공급되면 자기장에 의해 가압부재를 이동시켜 신경전달물질을 뇌 심부에 공급해서 뇌질환의 증상을 완화하거나 뇌질환을 치료할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 공급부의 부분 확대도이다.

본 실시 예에서 공급부(70)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 도 7을 참조하여 설명한 공급부(70)의 구성과 유사하고, 다만 방출유로(75)의 전단, 즉 방출공(74)과 접하는 부분에 자기장에 의해 방출공(74) 측으로 이동해서 방출공(74)을 폐쇄하는 폐쇄부재(77)가 마련될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 공급부 내부에 나선 형상의 방출유로를 형성하고, 전극에 전류가 공급되면, 전선 주변에 형성되는 자기장에 의해 폐쇄부재를 방출공 측으로 이동시켜 방출공을 폐쇄해서 신경전달물질의 공급을 차단할 수 있다.

그리고 본 발명은 전극에 공급되는 전류가 차단되어 자기장이 제거되면, 폐쇄부재가 방출공 내측으로 이동함에 따라, 방출공을 개방해서 신경전달물질을 뇌 심부에 공급할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 체외 장치로부터 체내 장치로 무선 전력 전송 방식의 전원 공급이 차단되거나, 저장수단에 충전된 전력이 모두 방전되어 뇌 신경 자극이 불가능한 상황에서 신경전달물질을 뇌 심부로 공급함으로써, 신경전달물질을 이용해서 뇌질환의 증상을 완화하거나 뇌질환을 치료할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기의 실시 예들에서는 뇌심부 자극장치를 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 인체의 내부에 체내 장치를 이식해서 신경을 자극하고 신경전달물질을 공급해서 뇌질환의 증상을 완화하거나 치료하는 다양한 체내 이식형 의료기기에 적용 가능하도록 변경될 수 있다.

그리고 상기의 실시 예들에서는 도 2를 참조하여 자기 공진 또는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송 기술을 적용해서 체내 장치에 전력을 공급하는 구성을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 뇌심부 자극장치의 구성도이다.

도 9에는 초음파 공진 방식의 무선 전력 전송 기술이 적용된 뇌심부 자극장치의 블록 구성이 도시되어 있다

본 발명의 제7 실시 에에 따른 뇌심부 자극장치(10)에서 배터리(20)는 도 9에 도시된 바와 같이, 체내 장치(11)에 마련될 수 있다.

여기서, 배터리(20)는 체외 장치(12)에서 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전송된 전력을 충전해서 전극에 공급하는 2차 전지로 마련될 수 있다.

전력 송신부(30)는 인체를 매질층으로 해서 전기 에너지를 초음파로 변환하전송하는 초음파 발생장치로 마련되고, 전력 수신부(50)는 초음파를 수신하여 전기 에너지로 변환하는 초음파 수신장치로 마련될 수 있다.

상기 초음파 발생장치는 복수의 초음파 소자가 배치된 방사판을 구비하고, 상기 초음파 수신장치가 초음파의 구형 방사로 인한 퍼짐 효과가 가장 적은 위치에 위치하도록 상기 복수의 초음파 소자를 온오프하여 상기 방사판의 유효면적을 조절할 수 있다.

상기 초음파 수신장치는 초음파를 이용하여 초음파 발생장치의 위치를 인식하고, 상기 초음파 발생장치 근처의 초음파의 구형 방사로 인한 퍼짐 효과가 가장 적은 위치로 계속해서 이동할 수 있다.

이와 같이 초음파 송신 및 수신 장치를 적용하는 경우, 사람의 체내에 이식된 체내 장치에 무선 전력을 전송할 수 있다.

그래서 체내 장치(11)에 마련된 배터리(20)의 전력이 떨어질 경우, 수술을 통해 배터리(20) 또는 체내 장치(11) 전체를 교체할 필요없이, 체외 장치(12)에서 체내 장치(11)로 초음파를 이용해서 무선 전력 전송을 실현할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 배터리 교체로 인한 수술 비용을 크게 절감할 수 있고, 수술의 부담을 갖지 않으며, 안전한 방식으로 체내 장치의 전력을 충전할 수 있다.

물론, 본 발명은 뇌심부 자극장치뿐만 아니라, 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 사용되는 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants) 등 다양한 체내 이식형 의료기기에 적용할 수 있다.

본 발명은 전극을 이용해서 뇌 신경을 자극하고, 신경전달물질을 뇌 심부에 공급해서 뇌질환의 증상을 완화하거나 치료하는 뇌심부 자극장치 기술에 적용된다.

10: 뇌심부 자극장치
11: 체내 장치 12: 체외 장치
13: 케이스 14: 걸림부재
20: 배터리 30: 전력 송신부
31: 송신회로 32: 송신 코일부
33: 전력증폭기 34: 매칭회로
35: 송신 제어기 36: 소스 코일
37: 송신 공진코일 40: 제어부
41: 메모리 50: 전력 수신부
51: 수신 공진부 52: 수신회로
53: 매칭회로 54: 정류기
55: 수신 제어기 56: 수신 공진코일
57: 로드 코일 60: 자극부
61: 전극 62: 전선
63: 채널 70 신경전달물질 공급부
71 내지 73: 제1 내지 제3 구간
74: 방출공 75: 방출유로
76: 가압부재 77: 폐쇄부재
80: 저장수단

Claims (13)

1. 체내에 이식되어 신경을 자극하는 체내 장치에 마련되고,
   내부에 저장된 신경전달물질을 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 양만큼 서서히 방출해서 체내에 공급하는 신경전달물질 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공급부는 내부에 신경전달물질이 저장되고, 체내에 이식 후 시간이 경과함에 따라 서서히 녹으면서 저장된 신경전달물질을 미리 설정된 양만큼 서서히 방출하여 공급하는 서방정이나 캡슐로 마련되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극의 선단에 마련되고,
   상기 공급부의 외면에는 수분이나 분비물에 의해 녹는 재질의 재료를 이용해서 제조된 코팅막이 형성되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극의 후단에 마련되고,
   상기 공급부 내부에는 상기 전극에 전류를 공급하는 전선이 설치되는 공간이 형성되며,
   상기 신경전달물질은 상기 공급부의 외주면에 형성된 방출공 또는 상기 전극 내부의 이동유로를 통해 상기 전극 내부로 이동해서 상기 전극에 마련된 복수의 채널에 형성된 방출공을 통해 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극의 외부에 마련되고,
   상기 전극의 각 채널에서 방출되는 전류를 신경으로 전달 가능하도록 전도체 재질로 제조되며,
   상기 공급부의 내부에는 상기 전극 및 전선이 설치되는 공간이 형성되고,
   상기 공급부의 외면에는 신경전달물질을 방출하는 방출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극의 내부에 마련되고,
   상기 전극의 각 채널에는 상기 공급부에서 방출되는 신경전달물질을 상기 전극 외부로 방출하는 방출공이 형성되며,
   상기 방출공는 상기 전극의 외주면에 하나만 마련되거나, 상기 전극의 각 채널마다 형성되어 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공급부는 복수의 구간으로 구획되고,
   구획된 각 구간은 서로 다른 시간이 경과하면 순차적으로 녹으면서 내부에 저장된 신경전달물질을 서서히 방출하여 체내에 공급하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 공급부은 서로 동일한 크기의 복수의 구간으로 구획되고,
   구획된 각 구간에는 서로 다른 농도로 농축된 신경전달물질이 저장되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 공급부는 서로 다른 크기의 복수의 구간으로 구획되고,
   구획된 각 구간에는 서로 다른 농도로 농축된 신경전달물질이 저장되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 공급부는 체내에 이식이 가능하도록 안전성 검사를 통해 안전성이 입증된 금속 재료나 합성수지 재질의 재료를 이용해서 스탠트 형태로 제조되고,
    내부에 저장된 신경전달물질을 가압해서 방출하는 가압수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극에 연결되는 전선의 외부에 마련되고,
    상기 공급부 내부에는 상기 전선 주변에 형성되되는 자기장의 회전 방향을 따라 내부에 저장된 신경전달물질이 이동하는 나선 형상의 방출유로가 형성되며,
    상기 공급부의 일측에는 신경전달물질을 외부로 방출하는 방출공이 상기 방출유로의 일단과 연통 형성되고,
    상기 가압수단은 상기 방출유로의 타단에 설치되고, 상기 방출유로에 저장된 신경전달물질을 상기 방출공 측으로 가압하는 가압부재로 마련되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 전선 주변에 형성되는 자기장에 의해 척력이 작용하도록, 자기장 방향과 반대 방향으로 자화되는 반자성체 재질의 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 공급부는 신경을 전기 자극하는 전극에 연결되는 전선의 외부에 마련되고,
    상기 공급부 내부에는 상기 전선 주변에 형성되되는 자기장의 회전 방향을 따라 내부에 저장된 신경전달물질이 이동하는 나선 형상의 방출유로가 형성되며,
    상기 공급부의 일측에는 신경전달물질을 외부로 방출하는 방출공이 상기 방출유로의 일단과 연통 형성되고,
    상기 방출유로에는 상기 전선 주변에 형성되는 자기장에 의해 상기 방출공 측으로 이동해서 상기 방출공을 폐쇄하는 폐쇄부재가 마련되며,
    상기 폐쇄부재는 상기 전극에 공급되는 전류가 차단되어 자기장이 제거되면 상기 방출공 반대측으로 이동해서 상기 방출공을 개방하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치.

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