KR20200078292A - Mri에 안전한 임플란트 자석 패키지 - Google Patents

Mri에 안전한 임플란트 자석 패키지 Download PDF

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KR20200078292A
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이호승
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신수원
이세리
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지는, 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치된 적어도 하나의 구형 자석; 및 상기 하우징을 덮는 커버를 포함할 수 있다.

Description

MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지 {MRI-Safe Implant Magnet Package}
본 출원은 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지에 관한 것이다.
인공 와우 등과 같이 인체 내부에 이식되는 임플란트 자석은 사용자에 대한 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging; MRI) 검사 수행시에 외부 자기장과의 사이에서 상호 작용이 발생하여 문제가 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 MRI에 안전한 임플란트 자석이 제안된 바 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 임플란트 자석의 구조 및 이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 임플란트 자석은 원통형 자석이 자석 패키지 내부에서 회전할 수 있도록 구성되며, 이로써 MRI 촬영시에 B0 방향에 수직한 방향으로 자석이 힘을 받지 않게 된다.
구체적으로 설명하면, 상술한 종래 기술 이전의 임플란트 자석에서는 N극과 S극이 원통형 자석의 상하에 위치하므로 B0방향으로 N/S극이 정렬하는 성질을 가지기 때문에 자석이 자석 패키지에서 이탈하는 위험이 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 도 1 내지 도 3에 도시된 종래 기술에 따르면, N/S극을 원통 축의 좌우에 배치함으로써 B0 방향에 수직한 방향으로 힘이 작용하지 않도록 하였다.
그러나, 이 경우 외부기를 정렬시킬 경우 자석의 N/S극이 외부기 자석의 자기장을 향해 정렬되지 않기 때문에 그만큼 외부기에 더 큰 자력을 가진 자석을 사용해야 한다는 단점이 있다.
(미국등록특허 US 9,872,993, 2018년 1월 23일)
따라서, 당해 기술분야에서는 인체 내부에 이식되는 임플란트 자석이 MRI에 안전하면서도 향상된 자력을 갖도록 하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지를 제공한다.
상기 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지는, 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치된 적어도 하나의 구형 자석; 및 상기 하우징을 덮는 커버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지를 제공한다.
상기 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지는, 내부 공간이 형성된 하우징; 및 상기 하우징의 내부 공간에서 동일한 극이 서로 마주보도록 하여 서로 이격되어 배치된 제1 자석 및 제2 자석을 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, MRI에 안전하면서도 향상된 자력을 갖는 임플란트 자석 패키지를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 임플란트 자석의 구조 및 이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 구현예를 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 자석 두께 및 자석간 거리별 자기장 세기를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 구현예를 도시하는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지(100)는 내부 공간이 형성된 하우징(110)과, 하우징(110)의 내부 공간에 배치된 적어도 하나의 구형 자석(130)과, 하우징(110)을 덮는 커버(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 구형 자석(130)은 하우징(110)에 형성된 내부 공간에서 각각 회전 가능하도록 배치될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 내부 공간에는 복수의 구형 자석(130)의 위치를 설정하기 위한 포지셔너(140)가 구비될 수 있다. 여기서, 포지셔너(140)는 구형 자석(130)과의 접합면 또는 구형 자석(130)과 하우징(110)의 내부 면과의 접합면이 가능한 넓도록 설계되어, 구형 자석(130)끼리 마주쳤을 때의 응력이 점에 집중되지 않도록 설계되는 것이 바람직하다.
포지셔너(140)에 의해 각각의 구형 자석(130)의 위치가 설정될 수 있으며, 각각의 구형 자석(130)은 해당 위치에서 각각 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 또한, 포지셔너(140) 자체도 하우징(110)에 형성된 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 구형 자석(130)과 포지셔너(140)의 회전이 용이하도록 하우징(110)의 내부 공간 또는 적어도 하나의 구형 자석(130)과 포지셔너(140)의 접합면에 윤활 코팅이 추가될 수도 있다.
도 4 및 도 5에서는 하우징(110)의 내부 공간에 4개의 구형 자석이 배치된 것으로 도시되어 있으나, 구형 자석의 개수가 반드시 이로 제한되는 것은 아니며 필요에 따라 변경될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 평소 동작시의 자석 정렬을 도시하고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 MRI 촬영시의 자석 정렬을 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 평소 동작시에는 임플란트 자석 패키지에 포함된 각각의 구형 자석은 외부기 자기장 방향과 동일하므로 외부기 자석의 자기장을 향해 정렬을 이룰 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, MRI 촬영시에는 임플란트 자석 패키지에 포함된 각각의 구형 자석은 B0방향으로 정렬하게 되며, 이 경우 B0 방향에 수직한 방향으로 힘이 작용하지 않아 MRI에 안전성을 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지(200)는 내부 공간이 형성된 하우징(210)과, 하우징(210)의 내부 공간에 서로 이격되어 배치된 제1 자석 및 제2 자석(220, 230)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 자석(220)은 임플란트 자석 패키지(200)가 인체 내에 이식되는 경우 외부기에 인접하게 위치되는 것일 수 있으며, 상부(Top) 자석이라 지칭할 수 있다.
제 2 자석(230)은 제1 자석(220)과 일정 거리(d1)만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 하부(Bottom) 자석이라 지칭할 수 있다.
또한, 제1 자석(220)과 제2 자석(230)은 동일한 극(예를 들어, N극)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 자석(220)과 제2 자석(230)은 그 사이에 별도의 구조물이 존재하지 않더라도 상호간의 척력에 의해 서로 이격될 수 있다. 다시 말해, 제1 자석(220)과 제2 자석(230)은 척력에 의해 하우징(210) 내부 공간에서 가능한 한 이격된 상태로 위치하게 된다.
하우징(210)의 전체 두께(w3)를 좁게 하여 제1 자석(220)과 제2 자석(230) 사이의 거리가 줄어들면 제1 자석(220) 및 제2 자석(230)의 S극의 세기가 약해져서 외부기와의 인력이 약해질 수 있다. 따라서, 제1 자석(220)과 제2 자석(230) 사이의 거리(d1)는 일정 거리 이상 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 자석(220) 및 제2 자석(230)의 두께(w1, w2), 하우징(210)의 전체 두께(w3) 및 하우징(210)의 벽면 두께(w4)는 필요로 하는 자기장의 세기를 고려하여 적절한 범위에서 결정될 수 있다. 이는 도 10을 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 자석과 제2 자석의 동일한 극(N극)이 서로 마주보도록 배치되면, 자기장이 방사형으로 형성될 수 있다.
이 경우, MRI의 자기장의 방향인 B0 방향이 도 9에 도시된 바와 같을 때, 임플란트 자석 패키지는 회전하려는 힘보다는 횡으로 이동하려는 성질을 가지게 된다.
따라서, 임플란트 자석 패키지는 B0 방향에 수직한 방향으로 힘이 작용하지 않아 MRI에 안전성을 확보할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지의 자석 두께 및 자석간 거리별 자기장 세기를 도시하는 도면이다. 피부의 두께를 고려하여 하우징의 상부 면으로부터 일정거리(d2), 예를 들어 10mm 떨어진 위치에서 자속계를 이용하여 자기장 세기를 측정한 것이다. 또한, 하우징의 전체 두께는 4.5mm, 하우징의 벽면 두께는 0.25mm인 경우를 가정하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 적절한 범위 내에서 조절될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 자석(Top) 및 제2 자석(Bottom)의 두께와 자석 간 거리를 조절하면서 자기장 세기를 측정한 결과, 제1 자석의 두께가 3mm, 제2 자석의 두께가 1mm, 그리고 자석 간 거리가 0mm인 경우 자기장 세기가 11.8mT로 가장 강한 것을 확인하였다.
또한, 도 10에 도시되지는 않았으나, 동일한 조건에서 하우징의 전체 두께를 늘려서 자석간 거리를 0.1mm 및 0.8mm로 하고 자기장 세기를 측정한 결과 자기장 세기가 11.8mT로 동일하게 유지됨을 확인하였다.
이와 같은 측정 결과를 기초로 하면, 제1 자석의 두께(w1)는 2mm 내지 3mm, 제2 자석의 두께(w2)는 0.2mm 내지 1mm 범위에서 선택하고, 자석간 거리(d1)가 0.1mm 내지 1mm이 되도록 형성할 경우, 하우징의 전제 두께(w3)는 4.5mm 이하로 유지하면서도 충분한 자력을 갖는 임플란트 자석 패키지를 제작할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 임플란트 자석 패키지
110: 하우징
120: 커버
130: 구형 자석
140: 포지셔너
200: 임플란트 자석 패키지
210: 하우징
220: 제1 자석
230: 제2 자석

Claims (6)

  1. 내부 공간이 형성된 하우징;
    상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치된 적어도 하나의 구형 자석; 및
    상기 하우징을 덮는 커버를 포함하는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구형 자석의 위치를 설정하기 위해 상기 내부 공간에 구비되는 포지셔너를 더 포함하는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포지셔너는 상기 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치되는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
  4. 내부 공간이 형성된 하우징; 및
    상기 하우징의 내부 공간에서 동일한 극이 서로 마주보도록 하여 서로 이격되어 배치된 제1 자석 및 제2 자석을 포함하는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 자석은 상기 임플란트 자석 패키지가 인체 내에 이식되는 경우 외부기에 인접하도록 상기 하우징의 상부 면 측에 배치되는 것인 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 자석의 두께는 2mm 내지 3mm 범위에서 선택되고, 상기 제2 자석의 두께는 0.2mm 내지 1mm 범위에서 선택하며, 상기 제1 자석 및 제2 자석 간 거리는 0.1mm 내지 1mm이 되도록 형성되는 MRI에 안전한 임플란트 자석 패키지.
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EP3964259A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-09 MED-EL Elektromedizinische Geräte GmbH Holding magnets and magnet system for implantable systems optimized for mri

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