KR20190100205A

KR20190100205A - 당뇨성 말초 신경병증 치료용 물품

Info

Publication number: KR20190100205A
Application number: KR1020197018171A
Authority: KR
Inventors: 제레미 디 올레렌쇼; 레아 엠 롤던; 엘리엇 비 부르주아; 에릭 에이 셰피스
Original assignee: 아벤트, 인크.
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-08-28
Also published as: US20230001202A1; AU2017387791A1; JP2020503111A; EP3562541B1; WO2018125538A1; EP3562541A1; AU2017387791B2; US20200023183A1; MX2019007714A; US11471677B2

Abstract

표적 신경 조직의 경피 전기 자극을 통해 말초 신경병증을 비침습적으로 치료하기 위한 물품 및 방법이 설명되어 있다. 예시적인 물품은 전극 쌍이 위치되는 지지부; 하나 이상의 리드를 통해 전극 쌍에 부착된 제어기; 및 제어기에 연결된 전원을 포함한다. 물품은 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달한다. 한편, 이 방법은 적어도 하나의 전극 쌍을 표적 신경 조직 위에 또는 그에 밀접한 근접도의 피부의 영역에 인접하게 배치하고, 전극 쌍을 통해 조직에 전기 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 전기 자극은 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전달된다. 경피 전기 자극을 통해 말초 신경병증을 치료하기 위한 이식 가능한 시스템 및 방법이 또한 기재되어 있다.

Description

당뇨성 말초 신경병증 치료용 물품

관련 출원

본 출원은 2016년 12월 27일자로 출원된 미국 가출원 제62/439,283호의 우선권을 주장하며, 출원은 그 전체 내용이 본원에 참조로서 통합된다.

발명의 분야

본 발명은 전기 자극 또는 신경 조절을 통한 신경 조직으로의 혈액 유동 또는 관류를 복구 또는 복원하는 것에 의한 당뇨성 말초 신경병증(DPN)에서 발견되는 것과 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는 신경 기능 부전과 관련된 신경 손상, 정상적인 감각의 소실 및 통증의 치료를 위한 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

당뇨병은 전 세계적으로 사회적 및 경제적 둘 모두에 증가하는 영향을 가지는 다수의 관련 쇠약화 의료 상태의 원인이 되는 질병이다. 당뇨병과 관련된 다수의 이들 상태는 눈의 망막, 신장의 사구체 및 말초 신경계와 같은 조직에 정상적인 혈액 관류를 유지하는 혈관계의 작은 혈관의 조절이상이다. 당뇨병에서 발견되는 것과 같이 말초 신경에 대한 정상적인 혈액 공급이 부족해지면 이 신경은 기능장애 상태가 되고, 임상 결과는 만성 통증이 감각 상실/무감각, 감각이상(예를 들어, 따끔거림(tingling) 또는 "쑤심(pins and needles)" 느낌)과 함께 만성 통증을 동반하여, 말초부의 정상적인 감각이 소실되는 DPN이다. 당뇨성 말초 신경병증은 당뇨병으로 진단된 사람의 약 50 %에 영향을 미친다. 2014년에는 3억 8천 7백만 명이 세계에서 당뇨병을 앓으며 살고 있으며 2035년까지 전 세계적으로 5억 9천 2백만 명이 당뇨병에 걸릴 것으로 추산된다. 따라서 당뇨성 말초 신경병증으로 약 1억 9천 4백만 명이 고통 받고 있으며 2035년까지 2억 9천 6백만 명이 전 세계적으로 당뇨성 말초 신경병증으로 고통받을 것으로 추산된다. DPN의 원인이 되는 당뇨병과 관련된 작은 혈관 손상의 선동자는 당뇨병의 특징인 높은 순환 혈당 농도이다. 혈당은 혈관에 독성을 가지며 DPN에서 그 결과는 발의 감각 필드와 관련된 하지의 비복 신경(sural nerve)과 같이 말초의 중요한 신경 주위에서 동맥 쇠약 및 정맥 비틀림으로 종종 관찰된다. DPN을 겪고 있는 환자는 흔히 정상적인 환경 피드백을 감지할 수 없으며, 결과적으로 종종 발이나 손의 부상이 빈약한 작은 혈관 순환, 궤양 및 감염으로 인해 치료의 진행이 열악하다. 만성 통증과 절단은 DPN에서 보편적이다. 현재 이용할 수 있는 치료법은 라이프 스타일 수정, 체중 감량 프로그램 및 경피적 전기 자극(TENS) 및 약물 치료와 같은 통증의 일시적인 증상 완화만을 목적으로 하는 다른 치료법을 포함한다. DPN 치료에 사용되는 약물은 흔히 오피오이드, 항경련 약물 또는 항우울제로서 중독의 위험과 함께 견딜 수 없는 부작용과 낮은 효과를 갖는 경우가 많다. 또한 현재 가능한 DPN 치료법 중 어느 것도 말초 신경에 혈액 공급이 감소되는 증상의 원인을 해결하지 못한다.

따라서 말초 신경의 혈액 유동 및 또는 관류를 증가시켜 신경 조직을 복구하고 말초의 정상적인 감각을 복원하며 DPN과 관련된 통증을 치료하는 안전하고 효과적이며 비침습적인 방법이 필요하다.

전술된 문제점은 비침습적 방식으로 표적 신경 조직에 혈액 유동을 복원시킴으로써 말초 신경병증을 치료하기 위한 물품 및 방법을 포함하는 본 발명에 의해 해결된다. 예를 들어, 하나의 특정 실시예에서, 본 발명은 말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 적절하게 윤곽이 잡힌 전기 자극을 경피적으로 인가하기 위한 물품에 관한 것이다. 물품은 적어도 하나의 전극 쌍이 위치되는 지지부; 하나 이상의 리드를 통해 적어도 하나의 전극 쌍에 부착된 펄스 발생기; 및 펄스 발생기에 연결된 전원을 포함한다. 물품은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하도록 구성되며, 혈관계는 혈액을 표적 신경 조직에 관류시키는 것을 담당한다.

일 실시예에서, 전원은 지지부에 연결될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 지지부는 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트(finger cot)이다.

또한, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 성형 재료로 구성될 수 있거나, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 부직 재료로 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 치료되는 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치할 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골, 또는 이들의 조합에 위치할 수 있다.

추가적인 실시예에서, 혈관계는 약 400 마이크로미터보다 작은 루멘 직경을 갖는 저항 크기의 혈관을 포함할 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 물품은 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 물품은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 할 수 있다.

다른 실시예에서, 물품은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전기장 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 물품은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전기장 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 물품은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전기장 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 물품은 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 각각 갖는 일련의 펄스로서 전기장 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 본 발명은 또한 말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 방법에 관한 것이다. 방법은 표적 신경 조직을 덮는 피부 영역에 인접하게 적어도 하나의 전극 쌍을 위치시키는 단계; 및 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전달되며, 혈관계는 혈액을 표적 신경 조직에 관류시키는 것을 담당한다.

일 실시예에서, 적어도 하나의 전극 쌍은 지지부 상에 위치될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 지지부는 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트일 수 있다. 또한, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 성형 재료로 구성될 수 있거나 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 부직 재료로 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증일 수 있다.

추가적인 실시예에서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골, 또는 이들의 조합에 위치할 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 혈관계는 약 400 마이크로미터보다 작은 루멘 직경을 갖는 저항 크기의 혈관을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 방법은 말초 신경병증에 의해 야기되는 정상적인 감각을 복원시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 방법은 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화시킬 수 있다.

추가적인 실시예에서, 방법은 말초 신경병증으로부터 기인한 감각 상실의 복원을 용이하게 할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전달될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류로 전달될 수 있다.

추가적인 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압으로 전달될 수 있다.

다른 실시예에서, 전기 자극은 각각 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 갖는 일련의 펄스로서 전달될 수 있다.

본 발명은 또한 말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은 경피 전극 조립체; 하나 이상의 리드를 통해 경피 전극 조립체에 부착된 이식 가능한 펄스 발생기; 및 이식 가능한 펄스 발생기에 전력을 공급하는 전원을 포함하고, 물품은 표적 신경 조직에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 경피 전극 조립체를 통해 표적 신경 조직에 전기장 자극을 전달하도록 구성되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는 것이다.

일 실시예에서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증일 수 있다.

다른 실시예에서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치할 수 있다.

추가적인 실시예에서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골, 또는 이들의 조합 내에 위치될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 혈관계는 약 400 마이크로미터보다 작은 루멘 직경을 갖는 저항 크기의 혈관을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 시스템은 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화시킬 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 시스템은 말초 신경병증에 기인한 감각 상실의 복원을 용이하게 할 수 있다

하나의 특정 실시예에서, 시스템은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전기 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 시스템은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전기 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

추가적인 실시예에서, 시스템은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전기 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 시스템은 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 각각 갖는 일련의 펄스로서 전기 자극을 전달하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 경피적으로 전기 자극을 인가하는 방법에 관한 것이다. 방법은 표적 신경 조직을 덮는 피부 영역에 경피 전극 조립체를 위치시키는 단계; 경피 전극 조립체를 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하는 단계를 포함하고, 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전달되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는 것이다.

하나의 다른 실시예에서, 방법은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 할 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전달될 수 있다.

추가적인 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류로 전달될 수 있다.

다른 실시예에서, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압으로 전달될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전기 자극은 각각 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 갖는 일련의 펄스로서 전달될 수 있다.

본 개시내용의 이들 및 다른 양태는 다음의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다.

다음의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면을 참조함으로써 본 발명의 및 다른 특징 및 양태 및 그것을 달성하는 방식을 보다 명백하게 알 수 있을 것이며, 본 발명 자체를 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에서 고려되는 자극 시스템의 개략도이다.
도 2는 물품이 양말의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 일 실시예의 평면도이다.
도 3은 물품이 또한 양말의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 4는 물품이 또한 양말의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 5는 물품이 장갑의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 6은 물품이 또한 장갑의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 하나의 다른 실시예의 평면도이다.
도 7은 물품이 핑거 코트의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 추가적인 실시예의 평면도이다.
도 8은 물품이 푸트 랩(foot wrap)의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 추가적인 실시예의 측면도이다.
도 9는 물품이 핸드 랩(hand wrap)의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 추가적인 실시예의 측면도이다.
도 10은 물품이 이식 가능한 장치의 형태인 본 발명에서 고려되는 물품의 추가적인 실시예의 사시도이다.
도 11은 본 발명에서 고려되는 예시적인 경피 전극 조립체의 측면 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 애노드 및 캐소드가 전극의 반경방향 표면의 일부에만 존재하는 본 발명에서 고려되는 예시적인 경피 전극 조립체의 측면 사시도이다.
도 13은 본 발명에서 고려되는 바와 같은 유체를 관통 전달하기 위해 루멘 또는 통로를 포함하는 예시적인 경피 전극 조립체의 측단면도이다.
본 명세서 및 도면에서 반복되는 참조 번호의 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.

이제, 하나 이상의 예가 아래에 설명되는 본 개시내용의 다양한 실시예를 상세히 참조할 것이다. 각각의 예는 본 발명의 설명을 위한 것이지 본 개시내용을 제한하는 것은 아니다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 본 개시내용에 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 설명된 특징은 다른 실시예에서 사용되어 또 다른 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변경 및 변형을 포함하는 것을 의도한다.

일반적으로 말하면, 표적 신경 조직의 경피적 자극을 통한 환자의 말초 신경병증을 비침습적으로 치료하기 위한 물품 및 방법이 본 발명에서 고려된다. 예를 들어, 하나의 특정 실시예에서, 본 발명의 물품은 적어도 하나의 전극 쌍이 위치되는 지지부; 하나 이상의 리드를 통해 적어도 하나의 전극 쌍에 부착된 제어기; 및 제어기에 연결된 전원을 포함한다. 물품은 표적 신경 조직에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하도록 구성된다. 한편, 다른 실시예에서, 본 발명의 방법은 표적 신경 조직을 덮는 피부 영역에 인접하게 적어도 하나의 전극 쌍을 위치시키는 단계; 및 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하는 단계로서, 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 표적 신경 조직의 혈관계의 혈관 확장을 개시하고 신경 조직에 대한 관류를 초래하기에 충분한 적절한 윤곽 및 수준으로 전달되는, 단계를 포함한다. 경피 전기 자극을 통한 말초 신경병증을 치료하기 위한 이식 가능한 시스템 및 방법이 또한 본 발명에서 고려된다.

임의의 특정 이론에 의해 제한되는 것을 의도하지 않고, 본 발명자는 DPN 관련 통증 및 감각 상실의 원인인 표적 신경 조직(예를 들어, 감각 신경)에 경피적 또는 피부를 통해 인가된 전기 자극 파라미터를 선택적으로 제어하는 것이 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 동맥 혈관계의 확장을 용이하게 할 수 있다는 것을 발견하였다. 이는 차례로 표적 신경 조직으로의 혈액 유동 증가 또는 관류를 초래하여 표적 신경 조직의 손상과 관련된 통증 및 감각이상을 감소시킨다. 예를 들어, 표적 신경 조직의 자극은 혈관 확장제인 칼시토닌 유전자-관련 펩타이드(CGRP)의 방출을 촉진시킬 수 있으며, 이는 표적 신경 조직에 인접한 혈관계의 혈액 유동을 증가시킬 수 있다. 또한, 표적 신경 조직의 자극은 혈관계의 내피로부터 혈관 확장제 산화 질소(NO)의 생성을 증가시킬 수 있고, 이는 또한 평활근 세포를 이완시키고 혈관계의 직경을 증가시킴으로써 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 또는 그 내부의 혈관계의 혈액 유동을 증가시킬 수 있는 것으로 또한 믿어진다.

또한, DPN의 치료가 본원에 상세히 설명되어 있지만, 본 발명의 시스템 및 방법은 또한 당뇨병 이외에 다른 질병 또는 상태와 관련된 말초 신경병증의 치료에 사용하기 위해서도 고려된다. 예를 들어, 당뇨병 외에, 말초 신경병증을 유발하는 다른 질병 또는 상태에는 신경 압박, 죄임 또는 열상(예를 들어, 목발, 척골 신경병증, 흉곽 출구 증후군, 대퇴 감각이상, 모르톤 중족골통증); 기타 대사 장애(예를 들어, 갑상선 기능 저하증); 자가면역 장애(예를 들어, 루푸스, 류마티스 관절염, 길랑-바레 증후군, 밀러 피셔 증후군); 신장 질환, 간 질환, 독소 유발성 신경병증(예를 들어, 알코올, 담배, 석면, 비소, 납 또는 수은 관련); 악성 림프종; 폐암; 바이러스성 또는 세균성 감염(예를 들어, HIV, 라임 병, 나병, 소아마비); 약물 유발성 신경병증(화학 요법); 외상; 수근관 증후군; 손목 터널 증후군; 및 비타민 결핍(예를 들어, 비타민 B 결핍)이 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다. 말초 신경병증의 유전적 원인은 샤르코-마리 투스 병, 케네디 병(X-링크 빌보스파이널 근육 위축), 반 알렌 증후군(유전성 아밀로이드 신경병증), 레프슘 병 및 탄지에르 병을 포함한다. 이러한 질병 및 상태와 관련된 말초 신경병증을 치료하기 위한 시스템 및 방법의 다양한 실시예를 하기에서 보다 상세히 설명한다.

일 실시예에서, 본 발명의 물품 및 방법은 환자의 표적 신경 조직의 경피 전기 자극을 통해 DPN과 같은 말초 신경 질환과 관련된 통증을 비침습적으로 치료하는 것을 고려하며, 여기서 표적 신경 조직은 환자의 통증의 근원이다. 표적 신경 조직은 표적 신경 조직으로의 혈액 유동의 결여로 인해 손상된 말초 신경을 포함할 수 있다. 혈액 유동 결여는 신경내막 저산소증이 야기하며, 이는 차례로 신경 대사를 손상시키고, DPN과 관련된 통증과 무감각을 야기한다. 혈액 유동의 결여는 각각이 당뇨병과 관련될 수 있는, 내피 세포 증식, 기저막 후막화, 확산 거리 증가, 신경상막 동맥-정맥 션팅, 과반응성 혈소판, 혈액 점도 상승, 적혈구 경직 등의 결과일 수 있는 동맥 쇠약, 혈관 비틀림, 염증 또는 이들의 조합에 의해 유발될 수 있다. 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 에너지-의존성 혈관 확장을 용이하게 하여 표적 신경 조직으로의 혈액 유동 또는 관류를 증가시키고, 이것이 차례로 환자의 통증을 완화하고 감각을 복원할 수 있는, 구체적으로 제어되고 윤곽이 잡힌 파형의 형태일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 펄스 발생기(30), 사용자 인터페이스(40), 제어기(60) 및 격리된 전력 시스템(70)을 포함할 수 있는 자극 시스템(10)의 사용을 고려한다. 자극 시스템(10)은 전기 리드(31)(도 2 내지 도 9 참조)를 사용하여 전극(적어도 하나의 캐소드(20) 및 적어도 하나의 애노드(28))을 통해 물품에 연결될 수 있으며, 전극은 펄스 발생기(30)로부터 DPN에 의해 영향을 받는 표적 신경 조직으로 경피 전기 자극을 전달한다. 도 2 내지 도 9와 관련하여 보다 구체적으로 설명된 바와 같이, 전극은 원하는 위치(예를 들어, 발목, 발, 발가락, 손목, 손, 손가락 등)의 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하기 위해 지지부(50)(예를 들어, 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96) 또는 랩(97 또는 98)) 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 10을 참조하면, 본 발명은 또한 이식 가능하고 표적 신경 조직에 경피 전기 자극을 전달할 수 있는 시스템을 고려한다. 또한, 실험 규모의 시스템이 도시되고 설명되었지만, 원하는 전기 자극을 제어하고 전달하기 위해 보다 소형의 유닛이 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 일부 실시예에서, 시스템은 휴대 가능하고 사용자 친화적이어서 환자가 의료 사무실 환경의 외부에서, 가정에서 시스템을 이용할 수 있다. 그러나, 이 시스템은 또한 의료 사무실 환경에서도 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

시스템이 경피적이든 피부를 통과하든 간에, 표적 신경 조직에 인접한 혈관계의 확장을 용이하게 하도록 선택적으로 제어되는 윤곽이 잡힌 파형을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하기 위해 적어도 2개의 전극(20, 28)(즉, 전극 쌍)이 일반적으로 필요하다. 캐소드(20) 또는 자극 전극은 음으로 하전된 이온을 끌어 당기는 양의 진행 펄스를 전달하는 반면, 애노드(28) 또는 접지 전극은 양으로 하전된 이온을 끌어 당기는 음의 진행 펄스를 전달한다. 조직 내의 이온 이동은 전류 유동에 가깝고, 그 수용체 전위를 조절하고 장기를 민감하게 함으로써 표적 신경 조직의 감각 수용체에 작용할 가능성이 높다. 전극(20 및 28)(본원에서 설명됨)은 펄스 발생기(30)로 통과하는 절연된 리드(31)에 부착된다.

일부 실시예에서, 전극(20, 28)은 다양한 전도성 재료로 제조될 수 있다. 이러한 재료는 탄소, 금속(예를 들어, 백금, 팔라듐, 금, 텅스텐, 티타늄 등), 금속 기반 화합물(예를 들어, 산화물, 염화물 등), 금속 합금, 전도성 폴리머 또는 이들의 조합을 포함한다. 탄소 전극의 특정 예는 유리질 탄소, 흑연, 메소포러스 탄소, 나노 카본 튜브, 풀러렌 등을 포함한다.

전극(20, 28)은 필름 형태일 수 있다. 전도성 재료의 박막은 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 물리 기상 증착, 플라즈마 퇴적, 화학 기상 증착(CVD), 인쇄, 분사 및 다른 코팅 방법을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄소 또는 금속-페이스트 기반 전도성 재료는 스크린 인쇄를 사용하여 형성될 수 있다. 금속 기반 전극은 표준 스퍼터링 또는 CVD 기술을 사용하여 만들 수 있다. 다른 양태에서, 전극(20, 28)은 본 기술 분야에 공지된 바와 같이 원하는 금속의 얇은 시트를 스탬핑하거나 절단함으로써 형성될 수 있다.

각각의 전극(20, 28)은 형상 및 크기가 고유할 수 있거나 전극은 형상 및 크기가 동일할 수 있다. 임의의 다양한 형상이 사용할 수 있다(예를 들어, 직사각형, 원형, 타원형, 무작위 등). 전극(20, 28)의 크기는 이용 가능한 피부 접촉 또는 표면적에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로 큰 전극은 더 큰 감지 영역을 가능하게 한다.

본 발명의 일 양태에서, 전극(20, 28)은 지지부(50)(예를 들어, 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 랩(97 또는 98) 등) 상에 스크린 인쇄될 수 있다. 전극(20, 28)은 카본 페이스트 및 폴리머 바인더로 제조될 수 있으며, 이들은 휘발성 용매와 함께 혼합되어 스크린 인쇄 가능한 "잉크"를 생성할 수 있다. 스크린 인쇄된 전극의 결과적인 두께(휘발체가 증발된 이후)는 약 0.25 미크론 내지 약 100 미크론, 예컨대 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론, 예컨대 약 0.75 미크론 내지 약 20 미크론, 예컨대 약 1 미크론 내지 약 10 미크론의 범위일 수 있다. 이러한 두께는 대안적으로 채용될 수 있는 다른 앞서 설명한 유형의 전극(20, 28)에 대해서도 고려된다.

본 발명의 다른 양태에서, 전극(20, 28)은 전도성 섬유로 제조된 직조 또는 부직 스레드(thread)로 구성될 수 있다. 스레드는 둥근 또는 직사각형 단면을 가질 수 있으며, 스크린 인쇄 전극에 대해 앞서 설명한 바와 동일한 두께를 가질 수 있다. 스레드는 지지부(50)(예를 들어, 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 랩(97 또는 98) 등)가 제조되는 재료로 직조될 수 있다.

또 다른 대안에서, 전극(20, 28)은 적층체 구조를 가질 수 있다. 또한, 이러한 전극은 스크린 인쇄된 전극과 동일한 두께를 갖는다. 또 다른 대안에서, 전극(20, 28)은 도 10에서 고려되는 실시예에서와 같이 전극은 경피 전기 신경 자극의 전달을 제공하도록 전극이 이식될 수 있는 신경 커프(nerve cuff)의 형태일 수 있다.

그 특정 형태에 무관하게, 전극(20, 28)은 환자의 피부와 접촉할 수 있도록 지지부(50) 상에 위치되고, 전극(20, 28)은 또한 하나 이상의 리드(31)를 통해 펄스 발생기(30)에 연결된다. 리드(31)는 제어기(60)에 입력되는 파라미터를 통해 결정된 바와 같이, 펄스 발생기(30)로부터 전극(20, 28)으로 전기를 전도하며, 전극(20, 28)의 재료와 동일하거나 상이한 재료로 제조될 수 있다.

일 양태에서, 리드(31)는 지지부(50) 상에 스크린 인쇄될 수 있다. 이러한 리드(31)는 은 또는 염화은 페이스트뿐만 아니라 폴리머 바인더를 포함하는 조성물로 제조될 수 있다. 휘발성 솔벤트를 이 조성물에 첨가하여 이전에 인쇄된 탄소 리드의 상단 위에 또는 탄소 리드 대신 스크린 인쇄될 수 있는 "잉크"를 생성할 수 있다. 스크린 인쇄된 리드의 결과적인 두께(휘발체가 증발된 이후)는 약 0.25 미크론 내지 약 100 미크론, 예컨대 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론, 예컨대 약 0.75 미크론 내지 약 20 미크론, 예컨대 약 1 미크론 내지 약 10 미크론이다.

또한, 리드(31)는 전기적으로 절연되어 습기의 존재 하에서 단락되지 않는다. 리드(31)가 스크린 인쇄된 리드인 경우, 절연 코팅이 리드의 상단 위에 배치되어, 리드 바로 주변의 지지부와 코팅 사이에 밀봉을 생성한다. 리드(31)가 스레드 또는 적층체 스트립인 경우, 전체 스레드/스트립은 그와 통합되기 이전의 지지부 상에 배치되기 전에 절연재로 코팅될 수 있다.

일 양태에서, 리드(31)는 특정 파장 또는 파장 범위의 광에 대한 노출에 의해 변경될 수 있는 유기 화합물과 같은 포토레지스트 재료로 코팅될 수 있다. 예시적인 코팅 기술은 리드(31) 위에 포토레지스트의 층을 퇴적하는 것을 포함한다. 광에 대한 노출은 포토레지스트 재료가 화학 작용제에 의한 제거에 덜 민감해지게 한다. 포토레지스트 재료의 층이 도포된 후, 이는 마스크를 통해 광 또는 다른 전자기 방사선에 노출된다.

이제 도 2 내지 도 9를 참조하면, 장갑(80), 양말(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)과 같은 지지부(50)는 앞서 설명한 자극 시스템(10)과 함께 사용하기 위해 전극(28, 30)이 부착(예를 들어, 접착제로 또는 기계적으로)되거나 심지어 통합(예를 들어, 랩, 직조 양말, 또는 전도성 및 비전도성 스레드로 제조된 장갑 또는 내장된 전극으로 제조된 필름형 핑거 코트(96))될 수 있는 예시적인 물품이다. 이들 물품은 폴리머 재료, 직조 재료, 부직 재료 또는 이들의 조합으로 성형될 수 있다.

성형된 양말, 장갑, 핑거 코트 또는 랩은 원하는 재료로 몰드를 침지, 분사 또는 다른 방식으로 코팅하고 전극(28, 30)을 배치한 후에 물품을 뒤집고 재료를 경화하는(이 순서는 필수적이지 않음) 것과 같이 본 기술 분야에 공지된 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 양말(80), 장갑(90) 또는 랩(97 또는 98)은 커츠(Kurtz) 등에 허여된 미국 특허 제4,521,365호에 설명된 방식으로 제조될 수 있거나 소머스(Sommers)에게 허여된 미국 특허 제5,693,401호에 의해 제조될 수 있으며, 이 특허 둘 모두는 본 개시내용과 일치하는 범위로 본원에 통합된다.

하나의 특정 실시예에서, 지지부(50)는 니트릴, 아크릴 또는 라텍스로 성형된 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)의 형태일 수 있다. 이들 재료는 가요성이고 탄성적이기 때문에, 이들 재료에 부착된 리드(31)는 반드시 마찬가지로 유연할 수 있다. 탄성은 리드(31)가 제조되는 재료에 내재하지 않을 수 있다. 따라서, 비탄성 재료일 수 있는 재료에서 의사 탄성을 생성하기 위해, 리드(31)는 톱니 또는 정현파 패턴(도시되지 않음)으로 지지 표면에 적용될 수 있다.

엘라스토머 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)의 한 가지 이점은 일정한 압력을 생성하는 방식으로 사람의 발, 손 또는 손가락에 맞춰질 수 있다는 것이다. 이는 전극(20, 28)이 환자의 피부와 일정하게 접촉하게 하고, 이는 원하는 전기장 자극이 표적 신경 조직으로 전달되는 것을 보증하는데 매우 바람직하다. 일 양태에서, 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)은 사용자의 신체에 부착될 때 신체 조직에 힘을 인가할 수 있고, 신체 운동으로 인한 힘에 순응적으로 반응할 수 있도록 충분히 탄성적이다.

일 양태에서, 전기 전도성 겔 또는 페이스트와 같은 결합 매체가 피부의 전도도를 향상시키고/시키거나 임피던스를 낮추기 위해 전극(20, 28)의 표면에 도포될 수 있다. 바람직하게는, 전해질 겔 또는 페이스트는 겔 또는 페이스트가 환자의 피부와 전극(20, 28) 사이의 접촉을 개선시키도록 전극(20, 28)의 피부-대면 표면을 코팅할 수 있다. 전도성 페이스트의 예는 콜로라도주 오로라 소재의 Weaver and Company의 TEN20 전도성 페이스트 및 캘리포니아주 풋힐 랜치에 사무소를 두고 있는 Nihon Kohden의 ELEFIX 전도성 페이스트를 포함한다. 전도성 겔의 예는 뉴저지주 페어필드 소재의 Parker Laboratories, Inc.의 SPECTRA 360 전극 젤 또는 오하이오주 에톤 소재의 Electro-Cap International, Inc.의 ELECTRO-GEL을 포함한다.

다른 양태에서, 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)은 직조 재료로 제조될 수 있다. 직조 구조는 절연된 리드를 이들 물품을 구성하는 바로 그 직물에 직조할 기회를 제공한다. 리드(31)가 엘라스토머가 아니기 때문에, 선택된 직조는 양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98) 내의 부속물이 움직일 때, 결과적인 인장 또는 압축력으로 인해 리드(31)가 기계적으로 파손되지 않게 한다. 따라서, 직물을 만드는 데 사용된 스레드가 엘라스토머가 아니어도 많은 편직 패턴이 신장될 수 있기 때문에 편직물(knitted fabric)이 평직물(flat-weave fabric)보다 바람직할 수 있다. 그러나, 전도성 재료의 평직물(또는 편직물)은 인장 또는 압축력을 수용할 수 있는 패턴으로 그 위에 재봉 또는 접착된 리드(31)를 가질 수 있다.

양말(80), 장갑(90), 핑거 코트(96), 푸트 랩(97) 또는 핸드 랩(98)을 만드는데 사용되는 직물의 대부분을 구성하는 스레드 또는 얀은 나일론, 아크릴, 양모, 무명, 레이온 등 같은 하나 이상의 비전도성 재료일 수 있다. 이들 스레드 또는 얀은 통상적으로 약 0.25 밀리미터 내지 약 2 밀리미터의 직경을 갖는 둥근 단면을 갖는다. 이러한 직경은 리드(31)의 직경과 상당히 다를 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 전극(캐소드(20) 및 애노드(28))은 각각 리드(31)를 통해 자극 시스템(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 전극은 리드(31)를 통해 펄스 발생기(30)에 연결될 수 있다. 펄스 발생기(30)는 정전류 자극기일 수 있다. 하나의 예시적인 자극기는 영국의 Digitimer Ltd.에서 입수할 수 있는 정전류 DIGITIMER DS5 말초 전기 자극기이다. DIGITIMER DS5 기계는 한 쌍의 전극(캐소드(20)와 애노드(28))을 통해 양극성(bipolar) 자극을 전달하며, 두 전극은 표적 신경 조직으로부터 특정 거리 내에 있다. 본 개시내용의 다른 양태에서, 펄스 발생기(30)는 정전압 펄스 발생기일 수 있다. 예를 들어 미국 로드 아일랜드의 Astro-Med, Inc.의 자회사인 Grass Technologies에서 모델 S88X, S48, SD9로 3가지 이런 발생기를 입수할 수 있다. 또한 단지 하나의 전극만이 표적 신경 조직으로부터 특정 거리 내에 배치되고 기준 전극이 다른 곳에 위치하는 단극성 자극 또한 표적 신경 조직을 활성화시키고 감각 신경 자극을 유발하지만 덜 효과적일 것이라는 것을 이해해야 한다.

시스템(10)은 또한 제어기(60)로부터 전달된 신호를 기록하고 펄스 발생기(30)로부터 제어기의 출력을 구동하도록 설계된 소프트웨어를 작동시킬 수 있는 컴퓨터인 사용자 인터페이스(40)를 포함한다. 가능한 소프트웨어로는 Cambridge Electronic Design(영국)의 "SPIKE" 프로그램을 포함한다. 소프트웨어는 프로그램 가능하며 전기 생리학적 신호를 기록 및 분석할 수 있을 뿐만 아니라 제어기(60)가 DPN과 같은 혈관 장애 치료를 위한 전기 자극을 가능하게 하도록 지시할 수 있다.

또한, 제어기(60)는, 예를 들어 신호 증폭기/컨디셔너(도시되지 않음)로부터 전기 생리학적 파형 데이터를 취득하여 데이터 취득 기능을 수행하고 펄스 발생기(30)의 실시간 제어를 위한 전기 신호를 출력한다. 제어기(60)는 고속 데이터 캡처, 독립 파형 샘플 속도 및 온라인 분석을 용이하게 하기 위해 내장 메모리를 가질 수 있다. 일 양태에서, 제어기(60)는 영국의 Cambridge Electronic Design으로부터 입수 가능한 POWER 1401 데이터-취득 인터페이스 유닛일 수 있다.

시스템(10)의 다양한 구성요소는 격리형 전원(70)에 의해 전력을 공급 받아 전기 주전원에 의해 전달되는 접지 오류 및 전력 스파이크로부터 이들을 보호할 수 있다. 예시적인 격리형 전원은 미국 로드 아일랜드주 웨스트 워릭 소재의 Astro-Med, Inc.의 자회사인 Grass Technologies의 Model IPS115 격리형 의료 등급 전력 시스템이다. 도시되지는 않았지만, 시스템(10)은 시스템이 휴대될 수 있도록 배터리에 의해 전력 공급될 수도 있다. 일 실시예에서, 배터리는 재충전 가능할 수 있다.

자극 시스템(10)과 관련하여 사용될 수 있는 다양한 물품이 이제 보다 구체적으로 설명될 것이다. 먼저 도 2를 참조하면, 양말(80) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품이 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)은 양말(80) 상에 위치된 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 양말(80)로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 양말(80)은 양말(80)의 하나 이상의 발가락 영역 상에 위치된 전극(20 및 28) 쌍을 포함한다. 구체적으로, 전극(20 및 28)이 발가락의 말단 지골(81)을 따라 위치되어 전극(20 및 28)이 발가락의 등쪽 표면(82)과 접촉할 수 있다. 그러나, 도시되지는 않았지만, 대안적으로 전극(20 및 28)이 발가락의 말단 지골(81)을 따라 위치될 수 있어서 전극(20 및 28)이 발가락의 발바닥 표면(83)과 접촉할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

다음으로, 도 3에서, 양말(80) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)은 양말(80) 상에 위치된 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 양말(80)로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 양말(80)은 양말(80)의 하나 이상의 발가락 영역 상에 위치된 전극(20 및 28) 쌍을 포함한다. 구체적으로, 전극(20 및 28)은 발가락의 말단 지골(81)을 따라 위치되어 전극(28)이 발가락의 내측 표면(84)과 접촉하고, 전극(20)이 발가락의 외측 표면(85)과 접촉할 수 있거나, 그 반대(도시되지 않음)도 가능하다.

이제 도 4를 참조하면, 양말(80) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품의 하나의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)은 양말(80) 상에 위치된 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 양말(80)로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전극(20)은 전극(20)이 각 발가락의 등쪽 표면(82)과 접촉하도록 각 발가락의 말단 지골(81)을 따라 위치되고, 전극(28)은 전극(28)이 각 발가락의 발바닥 표면(83)과 접촉하도록 각 발가락의 말단 지골(81)을 따라 위치될 수 있으며, 전극 구성은 각 발가락의 말단 지골(81) 영역 위, 사이 및 아래에 끼워질 수 있는 클램프 또는 클립과 유사하다.

도 5를 참조하면, 장갑(90) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품이 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)은 장갑(90) 상에 위치된 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 장갑(90)으로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장갑(90)은 장갑(90)의 하나 이상의 손가락 영역 상에 위치된 전극(20 및 28) 쌍을 포함한다. 구체적으로, 전극(20 및 28)이 손가락의 말단 지골(91)을 따라 위치되어 전극(20 및 28)이 손가락의 등쪽 표면(92)과 접촉할 수 있다. 그러나, 도시되지는 않았지만, 대안적으로 전극(20 및 28)이 손가락의 말단 지골(91)을 따라 위치될 수 있어서 전극(20 및 28)이 손가락의 손바닥 표면(93)과 접촉할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 대안적으로, 도시되지는 않았지만, 전극(20) 중 하나는 전극(20)이 손가락의 등쪽 표면(92)과 접촉하도록 손가락의 말단 지골(91)을 따라 위치될 수 있고, 다른 전극(28)은 전극(28)이 손가락의 손바닥 표면(93)과 접촉할 수 있도록 손가락의 말단 지골(91)을 따라 위치될 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 장갑(90) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품의 추가적인 실시예가 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)은 장갑(90) 상에 위치된 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 장갑(90)으로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장갑(90)은 장갑(90)의 하나 이상의 손가락 영역 상에 위치된 전극(20 및 28) 쌍을 포함한다. 구체적으로, 전극(20 및 28)은 손가락의 말단 지골(91)을 따라 위치되어 전극(20)이 손가락의 내측 표면(94)과 접촉하고, 전극(20)이 발가락의 외측 표면(95)과 접촉할 수 있거나, 그 반대(도시되지 않음)도 가능하다.

다음으로, 도 7을 참조하면, 핑거 코트(96) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는, 핑거 코트(96)로부터 분리될 수 있다. 그러나, 일부 실시예(도시되지 않음)에서, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 핑거 코트(96) 상에 위치될 수 있다. 자극 시스템(10)의 정확한 배열에 관계 없이, 핑거 코트(96)는 손가락의 말단 지골 영역(91) 위에 위치될 수 있으며, 핑거 코트(96)는 손가락의 등쪽 표면(92) 및 손바닥 표면(93) 모두를 덮는다. 다수의 캐소드 전극(20)과 애노드 전극(28)은 손바닥 표면(93) 상의 핑거 코트(96)를 따라 배열될 수 있고 하나 이상의 리드(31)를 통해 자극 시스템(10)에 연결될 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 푸트 랩(97) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품의 하나의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)이 푸트 랩(97) 상에 위치되는 것으로 도시되었지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 푸트 랩(97)으로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전극(20 및 28)은 발의 발바닥 표면(100)을 따라 위치될 수 있으며, 부착 수단(99)은 푸트 랩(97)을 발의 등쪽 표면(101)에 고정하는 데 사용될 수 있다.

도 9에서, 핸드 랩(98) 형태의 지지부(50)를 포함하는 물품이 도시되어 있다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 자극 시스템(10)이 핸드 랩(98) 상에 위치된 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수적으로 요구되는 것은 아니며, 자극 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소는 핸드 랩(98)과 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 핸드 랩(98)은 전극(20 및 28)이 손의 손바닥 표면(102)과 접촉할 수 있도록 랩(98) 상에 위치된 한 쌍의 전극(20 및 28)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 핸드 랩(98)을 손의 등쪽 표면(103)에 고정하기 위해 부착 수단이 사용될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 랩, 양말, 장갑, 핑거 코트 등의 상에 또는 내에 위치한 전극을 통해 경피 전기 자극이 표적 신경 조직에 인가되는지 여부에 관계 없이, 말초 신경병증(예를 들어, DPN)을 치료하기 위한 전기 자극 주파수는, 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠, 예컨대 약 0.5 헤르츠 내지 약 175 헤르츠, 예컨대 약 1 헤르츠 내지 약 150 헤르츠, 예컨대 약 2.5 헤르츠 내지 약 130 헤르츠의 범위일 수 있다. 이러한 자극 주파수는 표적 신경 조직에 인접한 혈관계(예를 들어, 동맥 및 정맥)의 혈관 확장을 용이하게 하기에 충분하고, 이는 차례로 표적 신경 조직의 혈액 유동 또는 관류를 증가시켜 신경 기능, 감각의 복원 및 말초 신경병증으로 인한 환자의 통증의 감소 또는 제거를 야기한다. 하나의 특정 실시예에서, 혈관계는 루멘 직경이 일반적으로 약 400 마이크로미터보다 작은 동맥인 저항 동맥을 포함하며, 이는 루멘 직경이 약 100 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 범위인 동맥 및 루멘 직경이 약 100 마이크로미터 미만인 소동맥을 포함할 수 있다.

또한, 경피 전기 자극은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어, 예컨대 약 0.5 밀리암페어 내지 약 30 밀리암페어, 예컨대 약 1 밀리암페어 내지 약 15 밀리암페어, 예컨대, 약 1.5 밀리암페어 내지 약 10 밀리암페어의 범위의 전류에서 인가될 수 있다. 선택적으로, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트, 예컨대 약 1 볼트 내지 약 150 볼트, 예컨대 약 5 볼트 내지 약 125 볼트, 예컨대 약 10 볼트 내지 약 100 볼트의 범위의 전압에서 인가될 수 있다.

더욱이, 각각의 전기 자극 펄스는 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초, 예컨대 약 0.5 밀리초 내지 약 150 밀리초, 예컨대 약 1 밀리초 내지 약 75 밀리초, 예컨대 약 2.5 밀리초 내지 약 25 밀리초의 범위의 펄스 폭을 가질 수 있다.

또한, 요구되지는 않지만, 전기 자극(변조) 주파수 이외에, 캐리어 주파수가 피부를 통한 에너지 전달을 개선하기 위해 이용될 수 있어, 전기 자극(전류 또는 전압)이 표적 신경 조직에 보다 쉽고 효율적으로 영향을 줄 수 있다. 미국 식품 의약국은 경피 자극에 대한 파워 계산에 500 Ω의 피부 임피던스를 사용하도록 권장한다. 연구에 따르면 최대 1MHz의 캐리어 주파수를 사용하면 피부의 임피던스를 100 Ω으로 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 캐리어 주파수는 약 25,000 헤르츠 내지 약 500,000 헤르츠, 예컨대 약 50,000 헤르츠 내지 약 300,000 헤르츠, 예컨대 약 100,000 헤르츠 내지 약 200,000 헤르츠의 범위일 수 있다.

앞서 설명한 경피 시스템 이외에, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 이식 가능하고 DPN에 의해 영향을 받는 혈관계가 표적 신경 조직(예를 들어, 비복 신경) 내에 있거나 그에 인접한, 표적 신경 조직에 경피 전기 자극을 전달할 수 있는 시스템을 고려한다. 도 10의 자극 시스템(10)의 실시예는 펄스 발생기(30), 전극 리드(31) 및 전극(20 및 28)이 발(106) 부근 또는 임의의 다른 적절한 위치의 표적 신경 조직(105)에 경피 전기 자극을 전달할 수 있도록 이식 가능하다는 것을 제외하고는 도 2 내지 도 9와 관련하여 설명된 것과 유사하다. 또한, 대퇴(107) 부근 또는 임의의 다른 적절한 위치의 영역에 이식될 수 있는 이식 가능한 펄스 발생기(30)는 배터리 작동식이며, 펄스 발생기(30)에 전력을 공급하는 데 사용되는 배터리는 일부 실시예에서 재충전 가능할 수 있다. 또한, 무선 신호(점선으로 표시됨)는 이식 가능한 펄스 발생기(30)와 시스템(10)의 잔여 부분 사이의 통신을 가능하게 한다.

일반적으로 도면의 도 11 내지 도 13, 더 구체적으로는 도 11을 참조하면, 도 10에 도시된 분리된 전극(20, 28)을 사용하는 대신에 표적 신경 조직에 직접적으로 전기 자극을 경피적으로 전달하는 데 사용될 수 있는 예시적인 전극 조립체(502)가 측면 사시도로 도시되어 있다. 경피 전극 조립체(502)는 표적 신경 조직 인근에 배치된 경피 전극 또는 전극들의 형태일 수 있다. 양극성 또는 다극성 형태로 사용되는 경피 전극 조립체(502)는 관심 표적 신경 조직 인근에 배치된 애노드(504) 및 캐소드(506)를 가질 수 있다. 단극성 경피 전극은 표적 신경 조직 인근에 위치하는 캐소드(506) 및 소정 거리만큼 떨어진 위치에 있는 복귀 전극(즉, 애노드)을 갖는다. 양극성 및 다극성 전극 구성은 표적 신경 조직의 근방에 적어도 하나의 캐소드 및 하나의 애노드를 갖는다. 전극 형상 및 크기 및 전극간 간격은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 가능하게 하도록 표적 신경 조직을 둘러싸는 전기장을 윤곽에 특정하다. 예를 들어, 적절한 다극성 전극은 2개의 애노드(504)가 측면에 위치하는 중앙 캐소드 전극(506)을 포함할 수 있으며, 여기서 애노드 전극은 함께 연결되어 효과적으로 전하를 공유한다. 전극은 형상이 원주형일 수 있고(예를 들어, 전극의 표면에 반경방향으로 배치됨), 직경이 0.25 mm 내지 10 mm이고, 폭이 0.25 mm 내지 10 mm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 전극은 약 0.25 mm 내지 5 mm 범위의 직경 및 0.25 mm 내지 5 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 다른 예로서, 전극은 약 0.25 mm 내지 3 mm 범위의 직경 및 0.25 mm 내지 3 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 전극간 간격은 0.5 mm 내지 10 mm 범위일 수 있다. 또한, 앞서 설명한 혈관 확장을 용이하게 하는 전기장의 윤곽을 보다 양호하게 하기 위해, 전극은 변화하는 임피던스를 가질 수 있다.

이제 도 12a를 참조하면, 애노드(504) 및 캐소드(506)가 전극 조립체(502)의 반경방향 표면의 단지 일부에만 존재하는, 표적 신경 조직의 근방에 직접적으로 경피 전기 자극을 전달하여 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 용이하게 하는 예시적인 경피 전극 조립체(502)의 측면 사시도가 도시되어 있다. 도 12a에서 알 수 있는 바와 같이, 차폐부(508)는 애노드(504) 및 캐소드(506)의 일부를 덮어 애노드 및 캐소드가 전극 조립체(502)의 반경방향 표면의 일부에만 존재하도록 한다. 도 12b는 경피 전극 조립체(502)의 반경방향 표면(510) 상에 위치한 작은 판 또는 탭(512) 형태의 애노드(504) 및 캐소드(506)를 도시한다. 도 12a는 다극성 구성의 예시적인 경피 전극을 도시하며, 전극은 양극성 또는 단극성 구성을 가질 수 있다.

다음으로, 도 13은 그것을 통해 유체를 전달하기 위한 루멘 또는 통로(512)를 포함하는 예시적인 경피 전극 조립체(502)의 측단면도를 도시한다. 경피 전극(502)은 전극을 통해 유체를 채널링하기 위해 전극을 통한 루멘 또는 통로(512)를 형성할 수 있고, 유체를 전극(502)을 통해 전달하도록 루멘 또는 통로(512)와 연통하는 개구(514)를 추가로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 전극 조립체는 애노드(504) 및 캐소드(506)에 인접한 개구(514)를 형성한다. 그러나, 이들 개구(514)는 다른 위치에 있을 수 있다. 루멘 또는 경로(512)는 유체를 루멘에 전달하기 위해 튜브와 일체형이거나 튜브에 연결될 수 있다. 전달 튜브는 표준 루어 연결 또는 유사한 연결을 가질 수 있다.

이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 애노드(504)는 리드(520)에 의해 쌍을 이루거나 결합되고 캐소드(506)는 다른 리드(522)에 연결된다. 전극 조립체는 유체 펌프와 연통하는 유체 유로에 연결될 수 있고; 유체 유로는 분배될 유체를 전극 조립체를 통해 환자에게 전달하도록 구성될 수 있다. 선택적으로 및/또는 추가적으로, 전극 조립체는 볼루스 유로와 연통하는 볼루스 저장소에 연결될 수 있다. 볼루스 저장소는 유체가 전극 조립체를 통해 환자에게 분배되는 것을 선택적으로 허용하도록 구성될 수 있다. 장치는 볼루스 저장소로부터 유체를 분배하도록 구성된 환자 작동식 작동기를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 경피 전극은 전기 자극 이외에 액체 마취제와 같은 약액을 전달하는 데 사용될 수 있다. 약액은 마취제의 볼루스일 수 있거나 항생 물질, 항균 물질 또는 전기 신호의 전달을 개선시키기 위한 전해질 용액일 수 있다. 예시적인 유체 펌프, 유체 유로 및 볼루스 전달 구성 또는 시스템은 Massengale 등에게 2006년 1월 3일자로 허여된 "대용량 볼루스 장치 및 방법(Large Volume Bolus Device and Method)"에 대한 미국 특허 제6,981,967호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조로 통합되어 있다.

앞서 설명한 전극(20, 28) 또는 전극 조립체(502)는 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어, 예컨대 약 0.5 밀리암페어 내지 약 30 밀리암페어, 예컨대 약 1 밀리암페어 내지 약 15 밀리암페어, 예컨대 약 1.5 밀리암페어 내지 약 10 밀리암페어의 범위의 전류에서 경피 전기 자극을 표적 신경 조직으로 전달하는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트, 예컨대 약 1 볼트 내지 약 150 볼트, 예컨대 약 5 볼트 내지 약 125 볼트, 예컨대 약 10 볼트 내지 약 100 볼트의 범위의 전압에서 인가될 수 있다.

또한, 물품(예를 들어, 외부, 이식 가능 등) 및 사용된 전극(예를 들어, 경피, 경피, 피부 통과 등)의 특정 유형에 상관 없이, 전기 자극은 일, 주 또는 달 기반으로 또는 치료되는 표적 신경 조직 주변의 감각을 복원하고 통증을 완화하기 위해 달리 필요한 바에 따라 이루어질 수 있는 치료 세션의 과정에 걸쳐 인가될 수 있다. 각각의 치료 세션은 각각 약 5 분 내지 약 12 시간, 예컨대 약 15 분 내지 약 10 시간, 예를 들어 약 30 분 내지 약 8 시간 동안 지속될 수 있거나, 환자가 감내할 수 있는 바에 따라 및/또는 환자에게 경감을 제공하기 위해 짧거나 긴 지속 기간 동안 지속될 수 있다. 일부 실시예에서, 12회의 1시간 치료 세션이 12주 기간에 걸쳐 투여될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 치료는 일, 주, 월 또는 년마다 다수회 투여될 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 실시예에서, 치료는 하루에 1회 초과, 예를 들어 1일당 최대 약 3 회 투여될 수 있다. 어떤 경우든, 위에서 설명된 전기장 자극은 시간을 두고 개별 환자의 말초 신경병증을 치료하도록 맞춤화될 수 있다.

본 개시내용은 설명된 특정 실시예에 제한되지 않으며, 이 때문에, 당연히 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되므로, 본원에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 제한을 의도하는 것이 아님을 이해해야 한다.

Claims

말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 물품이며,
적어도 하나의 전극 쌍이 위치되는 지지부;
하나 이상의 리드를 통해 적어도 하나의 전극 쌍에 부착된 펄스 발생기; 및
펄스 발생기에 연결된 전원을 포함하고, 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기장 자극을 전달하도록 구성되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는, 물품.
제1항에 있어서, 전원은 지지부에 연결되는, 물품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 지지부는 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트인, 물품.
제3항에 있어서, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 성형 재료로 구성되는, 물품.
제3항에 있어서, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 부직 재료로 구성되는, 물품.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증인, 물품.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치되는, 물품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골 또는 이들의 조합 내에 위치하는, 물품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 혈관계는 루멘 직경이 약 400 마이크로미터 미만인 저항 크기의 혈관을 포함하는, 물품.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화하는, 물품.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 하는, 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 물품.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 물품.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 물품.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 각각 갖는 일련의 펄스로서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 물품.
말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 방법이며,
표적 신경 조직을 덮는 피부 영역에 인접하게 적어도 하나의 전극 쌍을 위치시키는 단계; 및 적어도 하나의 전극 쌍을 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하는 단계를 포함하고, 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전달되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는, 방법.
제16항에 있어서, 적어도 하나의 전극 쌍은 지지부 상에 위치되는, 방법.
제17항에 있어서, 지지부는 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트인, 방법.
제18항에 있어서, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 성형 재료로 구성되는, 방법.
제18항에 있어서, 랩, 양말, 장갑 또는 핑거 코트는 부직 재료로 구성되는, 방법.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증인, 방법.
제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치되는, 방법.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골 또는 이들의 조합 내에 위치하는, 방법.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 혈관계는 루멘 직경이 약 400 마이크로미터 미만인 저항 크기의 혈관을 포함하는, 방법.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화시키는, 방법.
제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 하는, 방법.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전달되는, 방법.
제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전달되는, 방법.
제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전달되는, 방법.
제16항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 각각 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 갖는 일련의 펄스로서 전달되는, 방법.
말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 시스템이며,
경피 전극 조립체;
하나 이상의 리드를 통해 경피 전극 조립체에 부착된 이식 가능한 펄스 발생기; 및
이식 가능한 펄스 발생기에 전력을 공급하기 위한 전원을 포함하고, 물품은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 경피 전극 조립체를 통해 표적 신경 조직에 전기장 자극을 전달하도록 구성되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는, 시스템.
제31항에 있어서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증인, 시스템.
제31항 또는 제32항에 있어서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치되는, 시스템.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골 또는 이들의 조합 내에 위치하는, 시스템.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 혈관계는 루멘 직경이 약 400 마이크로미터 미만인 저항 크기의 혈관을 포함하는, 시스템.
제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화하는, 시스템.
제31항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 하는, 시스템.
제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 시스템.
제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 시스템.
제31항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 시스템.
제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초의 범위의 펄스 폭을 각각 갖는 일련의 펄스로서 전기 자극을 전달하도록 구성되는, 시스템.
말초 신경병증을 갖는 환자를 치료하기 위해 표적 신경 조직에 전기 자극을 경피적으로 인가하는 방법이며,
표적 신경 조직을 덮는 피부 영역에 인접하게 경피 전극 조립체를 위치시키는 단계; 및
경피 전극 조립체를 통해 표적 신경 조직에 전기 자극을 전달하는 단계를 포함하고, 전기 자극은 표적 신경 조직 내의 또는 그에 인접한 혈관계의 혈관 확장을 개시하기에 충분한 수준으로 전달되고, 혈관계는 표적 신경 조직의 관류를 담당하는, 방법.
제42항에 있어서, 말초 신경병증은 당뇨성 말초 신경병증인, 방법.
제42항 또는 제43항에 있어서, 표적 신경 조직은 말초 신경 내에 또는 그에 인접하여 위치되는, 방법.
제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 신경 조직은 발, 손, 발가락의 말단 지골, 손가락의 말단 지골 또는 이들의 조합 내에 위치하는, 방법.
제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 혈관계는 루멘 직경이 약 400 마이크로미터 미만인 저항 크기의 혈관을 포함하는, 방법.
제42항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 말초 신경병증에 의해 유발된 통증을 완화시키는, 방법.
제42항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 말초 신경병증으로 인한 감각 상실의 복원을 용이하게 하는, 방법.
제42항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 헤르츠 내지 약 200 헤르츠 범위의 주파수에서 전달되는, 방법.
제42항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 밀리암페어 내지 약 60 밀리암페어 범위의 전류에서 전달되는, 방법.
제42항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 약 0.1 볼트 내지 약 200 볼트 범위의 전압에서 전달되는, 방법.
제42항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 자극은 각각 약 0.1 밀리초 내지 약 250 밀리초 범위의 펄스 폭을 갖는 일련의 펄스로서 전달되는, 방법.