KR20210015791A - 신경 감지 및 자극을 위해 초음파 통신을 사용하는 이식물 - Google Patents
신경 감지 및 자극을 위해 초음파 통신을 사용하는 이식물 Download PDFInfo
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Abstract
이식형 의료 장치에 있어서, 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극; 및 본체에 부착되는 클립(clip)으로서, 신경 및/또는 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 바의 클립;을 포함하는 이식형 의료 장치가 여기에 개시된다. 특정 예에서, 이식형 의료 장치는 직교하는 분극 축들을 갖는 2개의 초음파 변환기를 포함한다. 또한, 초음파의 에너지를 완전 이식형 의료 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하고, 완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 경골 신경, 음부 신경 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 것에 의해 대상의 실금을 치료하는 방법이 여기에 개시된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 모든 목적을 위해 여기에 참조로 포함되는 2018년 4월 19일자로 출원된 미국 가출원 제62/660,112호의 우선권을 주장한다.
발명의 기술 분야
본 발명은 초음파에 의해 전력을 공급받는 이식형 의료 장치, 및 이식형 의료 장치를 사용하는 방법에 관한 것이다.
개체의 말초 신경계는 엄격한 제어로 중요 기관의 활동과 생리학적 항상성을 작동시킨다. 신경을 통해 전달되는 전기 펄스는 예를 들어 맥박수, 염증 및 방광 또는 장 제어를 변경시킬 수 있다. 이러한 신경 신호가 표적 기관을 과도 자극하거나 과소 자극하는 것에 의해 신체를 적절하게 제어하는 데 실패할 때 특정 의료적 상태가 발생할 수 있다.
말초 신경계의 전기 신호를 제어하는 것에 의해 비정상적인 생리학적 활동을 치료하기 위한 침습적(invasive) 방법이 개발되었다. 이러한 방법은 전극의 팁이 표적 신경과 접촉하는 상태로 전극을 환자의 신체 내로 이식하는 과정을 포함할 수 있다. 이러한 전극은 일반적으로 외부 장치에 부착되는 긴 리드(lead)를 가지고, 이는 환자를 감염 또는 전극 변위의 상당한 위험성에 노출시킨다. 게다가, 많은 이러한 방법이 침습적이기 때문에, 어떤 치료는 임상 세팅으로 제한되고, 가정에서의 치료법으로 사용될 수 없다. 덜 침습적인 치료용으로 완전 이식형 장치가 개발되었지만, 그러한 장치는 신체의 여러 위치에 배치되기에 너무 크다. 따라서, 이식형 장치는 변위되거나 파손될 수 있는 긴 리드의 사용을 필요로 한다. 이러한 이식형 장치는 또한 미주 신경과 같은 상류 신경을 자극하기 위해 이식되면, 표적을 벗어난 전기 자극으로 인한 심각한 부작용을 유발한다.
제어된 방식으로 그리고 제한된 위험성과 부작용을 가지고서 특정 신경을 자극할 수 있는 이식형 장치에 대한 요구가 계속되고 있다.
여기에 인용되는 모든 간행물, 특허 및 특허 출원의 개시는 각각 그 전체가 참고로 여기에 포함된다. 참조로 포함된 임의의 참조사항이 본 개시와 상충되는 정도까지, 본 개시는 다룬다.
이식형 의료 장치에 있어서, (a) 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; (b) 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극; 및 (c) 본체에 부착되는 클립(clip)으로서, 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 바의 클립;을 포함하는 이식형 의료 장치가 여기에 개시된다. 일부 실시형태에서, 클립은 신경 및 신경에 부착된 사상 조직(filamentous tissue)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 사상 조직은 혈관이다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 후크 또는 루프로서, 상기 후크 또는 루프의 조작에 응답하여 가요성 레그들 중 적어도 하나를 조작하도록 구성되는 바의 후크 또는 루프를 포함한다. 일부 실시형태에서, 후크 또는 루프는 가요성 레그들 중 하나의 말단부에 위치된다. 일부 실시형태에서, 후크 또는 루프는 본체에 근접하여 위치된다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 가요성 레그들은 만곡된다. 일부 실시형태에서, 레그가 본체 아래로 연장됨에 따라, 레그들은 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 복수의 가요성 레그는 적어도 한 쌍의 레그를 포함하고, 한 쌍의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 그리고 본체 아래로 연장되는 제1 레그 및 제2 레그를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제1 레그 및 제2 레그는 본체에 연결된 크로스바에 의해 연결된다. 일부 실시형태에서, 크로스바는 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결된다. 일부 실시형태에서, 가요성 부재는 힌지이다. 일부 실시형태에서, 장치는 2쌍의 레그를 포함하며, 각각의 레그 쌍은 본체의 양측에 위치된다. 일부 실시형태에서, 레그는 본체의 바닥 표면을 통해 본체에 부착된다. 일부 실시형태에서, 레그는 본체의 측벽을 통해 본체에 부착된다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘 또는 비폴리머 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 레그는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅을 포함한다. 일부 실시형태에서, 코팅은 생체 불활성이다. 일부 실시형태에서, 코팅은 실리콘, 폴리(p-자일릴렌) 폴리머, 또는 폴리이미드이다. 일부 실시형태에서, 레그들 중 적어도 하나는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅된 외부 표면 및 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않는 적어도 하나의 전극을 포함하는 내부 표면을 포함한다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 본체는 바닥 표면을 포함하고, 2개 이상의 전극은 본체의 바닥에서 끝난다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극이 클립 상에 위치된다. 일부 실시형태에서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하고, 2개 이상의 전극은 가요성 레그 상에 위치된다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 본체는 하우징을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하거나 생체 불활성 물질로 코팅된다. 일부 실시형태에서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하고, 하우징의 생체 불활성 물질은 티타늄 또는 세라믹을 포함한다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 본체는 초음파 변환기 및 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결되는 집적 회로를 포함한다. 일부 실시형태에서, 집적 회로는 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함한다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 본체는 가장 긴 치수로 길이가 약 5 mm 이하이다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 초음파 변환기는 데이터를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 데이터는 검출된 신경 활동, 측정된 생리학적 상태, 장치 상태, 또는 방출되는 전기 펄스와 관련된 정보를 포함한다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 신경에 전기 펄스를 방출하도록 구성된다.
이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 초음파 변환기는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 초음파를 수신하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 명령은 신경에 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치를 작동시키는 트리거 신호를 포함한다.
또한, 대상에 의료 장치를 이식하는 방법에 있어서, 상기 장치가 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 전극; 및 본체에 부착되는 클립으로서, 복수의 가요성 레그를 포함하는 바의 클립;을 포함하고 있는 상태에서, 상기 방법은: (a) 클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형(flexing)시키는 과정; (b) 전극을 신경과 전기적으로 소통하도록 위치시키는 과정; 및 (c) 클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정으로서, 가요성 변형 해제 시에 하나 이상의 레그는 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지시키게 되는 바의 클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정;을 포함하는 대상에 의료 장치를 이식하는 방법이 개시된다. 일부 실시형태에서, 복수의 레그는 신경 및 신경에 부착된 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 일부 실시형태에서, 사상 조직은 혈관이다. 일부 실시형태에서, 장치는 대상에 복강경 이식된다. 일부 실시형태에서, 클립은 신경에 내향 압력을 가한다. 일부 실시형태에서, 클립은 신경 둘레의 회전 운동을 허용한다. 일부 실시형태에서, 레그는 약 1 MPa 이하의 압력을 신경 또는 사상 조직에 가한다.
대상에 의료 장치를 이식하는 방법의 일부 실시형태에서, 신경은 자율 신경이다. 일부 실시형태에서, 신경은 교감 신경이다. 일부 실시형태에서, 신경은 장간막 신경, 비장 신경, 좌골 신경, 경골 신경, 복강 신경절 또는 천골 신경이다.
대상에 의료 장치를 이식하는 방법의 일부 실시형태에서, 복수의 레그는 본체 아래로 연장된다. 일부 실시형태에서, 상기 클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형시키는 과정은 하나 이상의 레그에 연결된 하나 이상의 후크 또는 루프를 조작하는 과정을 포함한다. 일부 실시형태에서, 레그는 만곡된다. 일부 실시형태에서, 레그가 본체 아래로 연장됨에 따라, 레그는 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다. 일부 실시형태에서, 복수의 가요성 레그는 적어도 한 쌍의 레그를 포함하고, 한 쌍의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 그리고 본체 아래로 연장되는 제1 레그 및 제2 레그를 포함한다. 일부 실시형태에서, 한 쌍의 레그는 본체에 연결된 크로스바에 의해 연결된다. 일부 실시형태에서, 크로스바는 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결된다. 일부 실시형태에서, 가요성 부재는 힌지이다. 일부 실시형태에서, 장치는 2쌍의 레그를 포함하며, 각각의 레그 쌍은 본체의 양측에 위치된다. 일부 실시형태에서, 레그는 본체의 바닥 표면을 통해 본체에 부착된다. 일부 실시형태에서, 레그는 본체의 측벽을 통해 본체에 부착된다. 일부 실시형태에서, 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘 또는 비폴리머 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 레그는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅을 포함한다. 일부 실시형태에서, 코팅은 생체 불활성이다. 일부 실시형태에서, 코팅은 실리콘, 우레탄 폴리머, 폴리(p-자일릴렌) 폴리머 또는 폴리이미드이다. 일부 실시형태에서, 레그들 중 적어도 하나는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅된 외부 표면 및 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않는 적어도 하나의 전극을 포함하는 내부 표면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본체는 바닥 표면을 포함하고, 2개 이상의 전극은 본체의 바닥에서 끝난다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 클립 상에 위치된다. 일부 실시형태에서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하고, 2개 이상의 전극은 가요성 레그 상에 위치된다.
대상에 의료 장치를 이식하는 방법의 일부 실시형태에서, 본체는 하우징을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하고, 하우징의 생체 불활성 물질은 티타늄 또는 세라믹을 포함한다.
대상에 의료 장치를 이식하는 방법의 일부 실시형태에서, 본체는 초음파 변환기 및 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결되는 집적 회로를 포함한다. 일부 실시형태에서, 집적 회로는 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본체는 가장 긴 치수로 길이가 약 5 mm 이하이다.
또한, 이식형 의료 장치에 있어서, (a) 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 2개 이상의 초음파 변환기; (b) 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 집적 회로로서, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기에 전기적으로 연결되는 바의 집적 회로; 및 (c) (i) 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서, (ii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극, 또는 (iii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극 중의 한 가지 이상:을 포함하고, 센서 또는 2개 이상의 전극이 집적 회로에 전기적으로 연결되는 이식형 의료 장치가 개시된다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 초음파 변환기는 제1 분극 축을 포함하는 제1 초음파 변환기 및 제2 분극 축을 포함하는 제2 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축과 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서를 포함한다. 일부 실시형태에서, 센서는 온도 센서, pH 센서, 압력 센서, 스트레인 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 산소 측정기, 포도당 측정기, 임피던스 측정기이며, 또는 분석물 농도를 측정하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함한다. 일부 실시형태에서, 전기생리학적 신호는 신경 신호이다. 일부 실시형태에서, 초음파 후방산란은 측정된 생리학적 상태, 방출된 전기 펄스, 또는 검출된 전기생리학적 신호와 관련된 정보를 인코딩한다.
일부 실시형태에서, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 병렬로 집적 회로에 전기적으로 연결된다. 일부 실시형태에서, 제1 초음파 변환기, 제2 초음파 변환기 및 집적 회로는 본체 내에 수용되고, 장치는 또한 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 클립을 포함한다. 일부 실시형태에서, 사상 조직은 신경을 포함한다. 일부 실시형태에서, 사상 조직은 혈관에 부착된 신경을 포함한다. 일부 실시형태에서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함한다.
상술한 임의의 이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 배터리를 포함하지 않는다.
상술한 임의의 이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 무선 주파수 통신 시스템을 포함하지 않는다.
상술한 임의의 이식형 의료 장치의 일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 클립의 레그에서 끝나지 않고 장치의 본체로부터 연장되는 전기 리드를 포함하지 않는다.
또한, 시스템에 있어서, 상술한 이식형 의료 장치 중 어느 하나; 및 이식형 의료 장치에 초음파를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 인터로게이터;를 포함하고, 초음파는 이식형 의료 장치에 전력을 공급하는 시스템이 여기에 제공된다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 외부에서 착용되도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 이식형 장치에 의해 방출되는 초음파 후방산란을 수신하도록 구성되며, 초음파 후방산란은 데이터를 인코딩한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 데이터를 분석하거나 데이터를 컴퓨터 시스템으로 전송하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터에 의해 전송되는 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩한다.
또한, 대상의 실금(incontinence)을 치료하는 방법에 있어서, 대상에 완전히 이식된 의료 장치가 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극을 포함하고 있는 상태에서, 초음파의 에너지를 대상에 완전히 이식된 의료 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하는 과정; 및 완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정;을 포함하는 대상의 실금을 치료하는 방법이 개시된다. 일부 실시형태에서, 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지는 초음파에 인코딩된 트리거 신호에 응답하여 완전히 이식된 의료 장치에 의해 자극된다. 일부 실시형태에서, 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정은 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 복수의 전류 펄스를 방출하는 과정을 포함한다. 일부 실시형태에서, 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정은 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 복수의 전압 펄스를 방출하는 과정을 포함한다.
대상의 실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 복수의 전류 펄스 또는 복수의 전압 펄스는 일정한 주파수로 방출된다. 일부 실시형태에서, 복수의 전류 펄스 또는 복수의 전압 펄스의 주파수는 약 1 Hz와 약 50 Hz 사이이다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 인터로게이터를 사용하여 초음파를 이식된 의료 장치로 전송하는 과정을 포함한다. 일부 실시형태에서, 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩한다.
일부 실시형태에서, 상기 방법은 데이터를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출하는 과정을 포함한다. 일부 실시형태에서, 데이터는 이식형 장치가 전기 펄스를 방출했는지의 여부 또는 전기 펄스를 방출하기 위해 어떤 파라미터가 사용되었는지를 나타내는 자극 상태를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 초음파 후방산란을 수신하는 과정을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 초음파 후방산란에 의해 인코딩된 데이터를 분석하는 과정을 포함한다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 외부 착용 장치이다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 대상의 피부와 접촉한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 핸드헬드 장치를 사용하여 작동된다. 일부 실시형태에서, 핸드헬드 장치는 인터로게이터에 무선 연결된다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 상기 방법은 2개 이상의 전극을 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 접촉시키도록 대상에 의료 장치를 이식하는 과정을 포함한다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 경골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 대상의 발목에 부착된다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 환자의 엉덩이, 복부, 등 아래 부분, 둔부 또는, 윗 다리에 부착된다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 실금은 과활동성 방광, 저활동성 방광, 요실금, 또는 대변 실금이다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 대상은 인간이다.
실금을 치료하는 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 상술한 이식형 의료 장치 중 어느 하나인 이식형 의료 장치이다.
도 1은 이식형 장치의 본체의 측면도를 도시한다. 본체는 커패시터를 갖춘 전력 회로를 포함하는 집적 회로에 전기적으로 연결된 초음파 변환기를 포함하고 있다. 본체는 또한 피드스루를 포함하는 바닥 표면을 포함하며, 피드스루는 집적 회로가 장치의 다른 곳에 위치된 전극과 전기적으로 연결될 수 있게 해준다.
도 2는 초음파 변환기, 집적 회로, 및 커패시터를 포함하는 이식형 장치의 본체의 평면도를 도시한다.
도 3은 초음파 변환기, 집적 회로, 및 생리학적 상태를 측정하도록 구성될 수 있는 센서를 포함하는 예시적인 이식형 장치를 도시한다.
도 4는 2개의 직교적으로 위치된 초음파 변환기를 포함하는 이식형 장치의 본체를 도시한다. 본체는 또한 커패시터를 포함하는 전력 회로를 갖는 집적 회로를 포함한다.
도 5는 클립에 부착된 본체를 갖는 예시적인 이식형 장치를 도시한다. 본체는 초음파 변환기 및 집적 회로를 포함하며, 집적 회로는 비장 신경과 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결된다. 클립은 본체를 비장 신경과 비장 동맥에 고정하고, 또한 신경을 전기적으로 자극하거나 신경으로부터 전기생리학적 펄스를 검출하기 위한 전극을 제자리에 고정한다.
도 6은 초음파 변환기 및 집적 회로를 둘러싸는 하우징을 갖는 본체를 포함하는 이식형 장치의 또 다른 예를 도시한다. 본체는 비장 신경 및 비장 동맥을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성된 레그들을 포함하는 클립에 부착된다.
도 7은 복수의 레그를 갖는 클립에 부착된 본체를 갖는 이식형 장치의 또 다른 실시형태의 측면도를 도시한다. 클립은 본체 바닥 표면 아래에서 본체에 부착된다. 레그는 레그의 외부 부분에 코팅으로 코팅되어 있지만, 레그의 내부 부분에는 코팅되어 있지 않는다. 전극은 코팅되지 않고, 레그의 내부 부분에 위치된다.
도 8A 및 도 8B는 레그 상에 위치된 전극을 갖는 레그의 두 가지 예시적인 구성을 도시한다. 도 8A에서, 레그는 레그의 내부 표면을 따라 위치되는 단일 전극을 포함한다. 도 8B에서, 레그는 레그의 내부 표면을 따라 다른 위치들에서 끝나는 복수의 전극을 포함한다.
도 9A는 레그의 말단부에 후크를 갖는 레그의 하나의 실시형태를 도시한다. 도 9B는 장치 본체에 근접한 후크를 갖는 이식형 장치의 실시형태를 도시한다. 도 9B의 장치 상의 후크는 본체 반대측의 레그에 연결되어 있으며, 후크를 조작하는 것으로 레그가 바깥쪽으로 가요성 변형될 수 있게 해준다.
도 10은 이식형 장치와 함께 사용될 수 있는 예시적인 인터로게이터를 도시한다.
도 11은 이식형 장치와 통신하는 인터로게이터를 도시한다. 인터로게이터는 트리거 신호를 인코딩할 수 있는 초음파를 전송할 수 있다. 이식형 장치는 정보를 인코딩하기 위해 이식형 장치에 의해 변조될 수 있는 초음파 후방산란을 방출한다.
도 12는 집적 회로에 전기적으로 연결된 초음파 변환기 및 전극을 보여주는 이식형 장치의 하나의 실시형태의 개략도를 도시한다. 집적 회로는 초음파 변환기로부터의 전기 에너지를 저장할 수 있는 커패시터를 포함하는 전력 회로를 포함한다. 집적 회로는 또한 전력 회로를 작동시키고 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조하여 정보를 인코딩하는 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로를 포함한다.
도 13A는 대상에 완전히 이식된 본체와 클립을 갖는 이식형 장치를 도시하며, 클립이 이식형 장치를 경골 신경에 부착시키고 있다.
도 13B는 경골 신경과 전기적으로 소통하는 이식형 장치와 통신할 수 있는 대상에 의해 착용된 인터로게이터를 도시한다.
도 14는 천골 신경에 클립 고정된 이식형 장치와 천골 신경 자극(SNS)에 사용되는 인터로게이터를 포함하는 시스템을 도시한다. 이식형 장치는 초음파 변환기, 전극 및 클립을 갖는 본체를 포함한다. 인터로게이터는 선택적으로 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 장치에 의해 제어된다.
도 2는 초음파 변환기, 집적 회로, 및 커패시터를 포함하는 이식형 장치의 본체의 평면도를 도시한다.
도 3은 초음파 변환기, 집적 회로, 및 생리학적 상태를 측정하도록 구성될 수 있는 센서를 포함하는 예시적인 이식형 장치를 도시한다.
도 4는 2개의 직교적으로 위치된 초음파 변환기를 포함하는 이식형 장치의 본체를 도시한다. 본체는 또한 커패시터를 포함하는 전력 회로를 갖는 집적 회로를 포함한다.
도 5는 클립에 부착된 본체를 갖는 예시적인 이식형 장치를 도시한다. 본체는 초음파 변환기 및 집적 회로를 포함하며, 집적 회로는 비장 신경과 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결된다. 클립은 본체를 비장 신경과 비장 동맥에 고정하고, 또한 신경을 전기적으로 자극하거나 신경으로부터 전기생리학적 펄스를 검출하기 위한 전극을 제자리에 고정한다.
도 6은 초음파 변환기 및 집적 회로를 둘러싸는 하우징을 갖는 본체를 포함하는 이식형 장치의 또 다른 예를 도시한다. 본체는 비장 신경 및 비장 동맥을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성된 레그들을 포함하는 클립에 부착된다.
도 7은 복수의 레그를 갖는 클립에 부착된 본체를 갖는 이식형 장치의 또 다른 실시형태의 측면도를 도시한다. 클립은 본체 바닥 표면 아래에서 본체에 부착된다. 레그는 레그의 외부 부분에 코팅으로 코팅되어 있지만, 레그의 내부 부분에는 코팅되어 있지 않는다. 전극은 코팅되지 않고, 레그의 내부 부분에 위치된다.
도 8A 및 도 8B는 레그 상에 위치된 전극을 갖는 레그의 두 가지 예시적인 구성을 도시한다. 도 8A에서, 레그는 레그의 내부 표면을 따라 위치되는 단일 전극을 포함한다. 도 8B에서, 레그는 레그의 내부 표면을 따라 다른 위치들에서 끝나는 복수의 전극을 포함한다.
도 9A는 레그의 말단부에 후크를 갖는 레그의 하나의 실시형태를 도시한다. 도 9B는 장치 본체에 근접한 후크를 갖는 이식형 장치의 실시형태를 도시한다. 도 9B의 장치 상의 후크는 본체 반대측의 레그에 연결되어 있으며, 후크를 조작하는 것으로 레그가 바깥쪽으로 가요성 변형될 수 있게 해준다.
도 10은 이식형 장치와 함께 사용될 수 있는 예시적인 인터로게이터를 도시한다.
도 11은 이식형 장치와 통신하는 인터로게이터를 도시한다. 인터로게이터는 트리거 신호를 인코딩할 수 있는 초음파를 전송할 수 있다. 이식형 장치는 정보를 인코딩하기 위해 이식형 장치에 의해 변조될 수 있는 초음파 후방산란을 방출한다.
도 12는 집적 회로에 전기적으로 연결된 초음파 변환기 및 전극을 보여주는 이식형 장치의 하나의 실시형태의 개략도를 도시한다. 집적 회로는 초음파 변환기로부터의 전기 에너지를 저장할 수 있는 커패시터를 포함하는 전력 회로를 포함한다. 집적 회로는 또한 전력 회로를 작동시키고 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조하여 정보를 인코딩하는 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로를 포함한다.
도 13A는 대상에 완전히 이식된 본체와 클립을 갖는 이식형 장치를 도시하며, 클립이 이식형 장치를 경골 신경에 부착시키고 있다.
도 13B는 경골 신경과 전기적으로 소통하는 이식형 장치와 통신할 수 있는 대상에 의해 착용된 인터로게이터를 도시한다.
도 14는 천골 신경에 클립 고정된 이식형 장치와 천골 신경 자극(SNS)에 사용되는 인터로게이터를 포함하는 시스템을 도시한다. 이식형 장치는 초음파 변환기, 전극 및 클립을 갖는 본체를 포함한다. 인터로게이터는 선택적으로 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 장치에 의해 제어된다.
전기생리학적 신호 또는 생리학적 상태를 검출하거나, 신경에 전기 펄스를 방출할 수 있는 소형의 이식형 장치가 여기에 설명된다. 이식형 장치는 외부 인터로게이터에 의해 방출되는 초음파에 의해 전력을 공급받고, 초음파는 이식형 장치의 초음파 변환기에 의해 수신되어 전기 에너지로 변환된다. 인터로게이터에 의해 방출되는 초음파는 또한 이식형 장치의 초음파 변환기에 의해 수신되는, 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩할 수 있다. 외부 변환기에 의해 전송되는 초음파는 예를 들어 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치에 신호를 보낼 수 있는 트리거 신호를 인코딩할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 인터로게이터 또는 다른 외부 초음파 수신기에 의해 수신될 수 있는 초음파 후방산란파를 방출한다. 초음파 후방산란파는 이식형 장치에 의해 검출된 전기 펄스(예컨대, 신경 활동)와 관련된 데이터, 측정된 생리학적 상태, 방출되는 전기 펄스와 관련된 정보, 또는 이식형 의료 장치의 상태와 관련된 정보와 같은 데이터를 인코딩할 수 있다.
이식형 장치는 신경을 자극하거나 신경 활동을 검출하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 이식형 장치는 움직이는 환자에게 이식될 수 있기 때문에, 환자의 움직임이 내부 조직의 이동을 유발할 수 있을 때, 이식형 장치의 전극이 표적 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지되는 것을 보장할 필요가 있다. 또한, 여기에 설명되는 바와 같이, 이식형 장치는 전기생리학적 신호를 검출하거나 전기 펄스를 방출하도록 구성될 수 있는 2개 이상의 전극; 및 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 클립;을 포함할 수 있다. 본체의 일부 위치에서, 표적 신경은 혈관과 같은 또 다른 사상 조직에 부착될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 클립은 사상 조직 또는 혈관을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 전극을 제자리에 위치시키고 유지시키는 데 클립을 사용함으로써, 이식 장치를 조직에 봉합할 필요가 없고, 이는 이식을 용이하게 하고 주변 조직 손상을 회피시킨다. 예를 들어, 이식형 장치는 이제 사용 중에 전극이 올바르게 위치하는 것을 보장하면서 복강경 이식될 수 있다.
예를 들어 표적 신경의 이동 또는 외부 인터로게이터의 위치 변경으로 인해, 이식형 장치는 외부 인터로게이터에 대해 상대적으로 이동할 수 있기 때문에, 단일 초음파 변환기를 갖는 이식형 장치는, 그 이식형 장치의 초음파 변환기의 분극 축이 인터로게이터의 하나 이상의 초음파 변환기의 분극 축과 정렬되지 않는 경우, 인터로게이터에 대한 연결이 약해질 수 있다. 따라서, 여기에 추가로 설명되는 바와 같이, 이식형 장치는 평행하지 않은 분극 축들을 갖는 2개 이상의 초음파 변환기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 제1 분극 축을 포함하는 제1 초음파 변환기 및 제2 분극 축을 포함하는 제2 초음파 변환기를 갖는 이식형 장치가 존재하며, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축과 직교하도록 위치된다. 이 구성에서, 외부 변환기에 의해 방출되는 초음파는 이식형 장치의 지속적인 전력 공급을 허용하기 위해 다양한 배향(orientation)으로 위치되는 이식형 장치에 의해 수신될 수 있다.
여기에 설명되는 이식형 장치는 의료적 상태를 치료하기 위해 신경을 자극하는 데 사용될 수 있다. 이식형 장치는 작기 때문에, 제한된 침습성을 가지고서 대상에 이식될 수 있다. 또한, 이식형 장치는 큰 장치에 의해서는 또한 외부로 연결되는 신체 내에 이식되는 리드 없이는 실질적으로 표적화되지 않는 신경을 표적화할 수 있다. 예를 들어, 이식형 장치는 예컨대 여기에 설명되는 완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 경골 신경, 음부 신경 또는 천골 신경, 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 것에 의해 대상의 실금(incontinence)을 치료하는 데 사용될 수 있다.
정의
여기에 사용되는 것으로서, 단수 형태 "하나의", "그것"은 문맥에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수 형태의 참조를 포함한다.
여기에서 값 또는 파라미터에 대한 "약" 또는 "대략"의 언급은 그 값 또는 파라미터 자체를 겨냥하는 변동값을 포함(및 설명)한다. 예를 들어, "약 X"를 언급하는 설명은 "X"의 설명을 포함된다.
여기에 설명되는 본 발명의 양태 및 변형은 "이루어지는" 및/또는 "필수적으로 이루어지는"을 포함하는 것으로 이해된다.
용어 "대상" 및 "환자"는 여기서 척추 동물을 의미하도록 호환적으로 사용된다.
용어 "치료하다", "치료하는", "치료" 및 "요법"은 적어도 하나의 증상의 감소, 방지, 억제 또는 제거를 통한 상태의 개선, 질환 또는 상태의 진행의 지연, 질환 또는 상태의 재발의 지연, 또는 질환 또는 상태의 방지를 포함하여 질환 상태 또는 병태를 앓고 있는 대상에게 유익을 제공하는 모든 활동을 의미하도록 여기서 동의적으로 사용된다.
값의 범위가 제공되는 경우, 그 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 개재 값 및 그 언급된 범위의 임의의 다른 언급되거나 개재되는 값은 본 개시의 범위 내에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 언급된 범위가 상한 또는 하한을 포함하는 경우, 포함된 한계 중 어느 하나를 제외한 범위도 본 개시에 포함된다.
여기에 설명되는 다양한 실시형태의 특성들 중의 하나, 일부 또는 전부가 결합되어 본 발명의 다른 실시형태를 형성할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 여기에 사용되는 항목 제목들은 구성 목적으로만 사용되며 설명되는 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
"실시형태"와 관련하여 상술한 특징들 및 바람직한 사항들은 별개의 바람직한 사항이며 특정 실시형태에만 제한되지 않으며; 이들은 기술적으로 가능한 다른 실시형태의 특징들과 자유롭게 결합될 수 있고, 바람직한 특징들의 조합들을 형성할 수 있다. 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 사용할 수 있도록 제공되며, 특허 출원 및 그 요구 사항의 맥락에서 제공된다. 설명되는 실시형태에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 그 일반적인 원리는 다른 실시형태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도시된 실시형태로 제한되도록 의도되지 않고 여기에 설명되는 원리 및 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따라야한다.
이식형 장치
이식형 장치는 하나 이상의 초음파 변환기 및 장치를 작동시키는 집적 회로를 수용하는 본체를 포함한다. 초음파 변환기는 초음파를 수신하고, 수신된 초음파를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환한다. 장치의 본체는 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는(예컨대, 집적 회로를 통해) 2개 이상의 전극 또는 하나의 센서를 포함하거나 그에 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류는 초음파 변환기에 의해 방출되는 초음파 후방산란파에 정보를 인코딩하도록 변조될 수 있다. 초음파 후방산란파에 인코딩되는 정보는 예를 들어 센서에 의해 검출되는 생리학적 상태와 관련된 데이터, 전극에 의해 검출되는 전기생리학적 신호, 장치의 상태(예컨대, 장치가 초음파에 인코딩된 신호를 수신하고 있음을 확인하거나, 집적 회로의 작동을 확인하거나, 장치에 전력이 공급되고 있는 것을 확인하는 상태), 또는 이식형 장치에 의해 방출되는 전기 펄스와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 본체에 부착되는 클립(clip)으로서, 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 바의 클립을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 제1 분극 축을 포함하는 제1 초음파 변환기; 및 제2 분극 축을 포함하는 제2 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축과 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 대상에 이식된다. 대상은 예를 들어 포유류일 수 있다. 일부 실시형태에서, 대상은 인간, 개, 고양이, 말, 소, 돼지, 양, 염소, 원숭이 또는 설치류(예컨대, 쥐(rat) 또는 마우스(mouse))이다.
이식형 장치의 본체
이식형 장치의 본체는 하나 이상의 초음파 변환기, 하나의 센서 및/또는 하나의 전극 쌍을 포함한다. 전극 쌍은 전기생리학적 신호를 검출하거나 전기 펄스를 방출하도록 구성될 수 있다. 전기생리학적 신호를 검출하고 검출된 전기생리학적 신호와 관련된 정보를 인코딩할 수 있는 예시적인 이식형 장치가 WO 2018/009910 A2에 설명되어 있다. 전기 펄스를 방출하기 위해 초음파를 사용하여 작동될 수 있는 예시적인 이식형 장치가 WO 2018/009912 A2에 설명되어 있다. 센서는 예를 들어 생리학적 상태를 검출하거나 측정할 수 있는 센서(온도 센서, 산소 센서, pH 센서, 스트레인 센서, 압력 센서, 임피던스 센서 또는 분석물의 농도를 검출할 수 있는 센서)일 수 있다. 초음파에 의해 전력이 공급되고 검출된 생리학적 상태를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출할 수 있는 예시적인 이식형 장치가 WO 2018/009905 A2 및 WO 2018/009911 A2에 설명되어 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 센서 및 전극 쌍 모두를 포함한다. 일부 실시형태에서, 전극 또는 센서와 초음파 변환기 사이를 전기적으로 연결하고 통신할 수 있는 집적 회로가 이식형 장치에 포함된다. 집적 회로는 데이터를 전류에 인코딩하기 위해 하나 이상의 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조하는 변조 회로를 포함할 수 있다. 변조된 전류는 초음파 변환기에 의해 방출되는 초음파 후방산란파에 영향을 미치고, 초음파 후방산란파는 데이터를 인코딩한다.
도 1은 초음파 변환기(102) 및 집적 회로(104)를 갖는 하나의 예시적인 이식형 장치의 본체의 측면도를 도시한다. 예시된 실시형태에서, 집적 회로(104)는 커패시터(106)를 포함하는 전력 회로를 포함한다. 커패시터는 초음파 변환기에 의해 초음파의 에너지로부터 변환된 전기 에너지를 일시적으로 저장할 수 있으며, 에너지를 저장하거나 방출하도록 집적 회로(104)에 의해 작동될 수 있다. 초음파 변환기(102), 집적 회로(104) 및 커패시터(106)는 인쇄 회로 기판일 수 있는 백 플레이트(108)에 장착된다. 이 베이스(108)는 바닥 표면(110) 및 측벽(112a 및 112b)을 포함하는 하우징 내에 설정된다. 하우징은 또한 하우징 내의 본체 구성요소들을 밀봉하는 상부(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 바닥 표면(110)은 백 플레이트 및/또는 집적 회로를 하나 이상의 전극에 전기적으로 연결하는 하나 이상의 피드스루(114a, 114b 및 114c)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전극은 예를 들어 하우징의 바닥 표면(110) 아래에 위치될 수 있거나, 여기에 설명되는 바와 같이 클립에 위치될 수 있다. 이 구성에서, 전극은 신경과 전기적으로 소통할 수 있고, 본체의 구성요소들은 이식형 장치가 예를 들어 여기에 논의되는 바와 같은 클립을 사용하여 신경에 이식되고 부착될 때 신경 위에 위치된다. 초음파 변환기(102)는 집적 회로(104)에 전기적으로 연결되고, 집적 회로(104)는 피드스루를 통해 전극에 전기적으로 연결됨으로써, 초음파 변환기(102)를 전극에 전기적으로 연결한다.
도 2는 역시 하우징의 상부가 없는, 도 1에 도시된 것과 유사한 본체의 평면도를 도시한다. 하우징은 4개의 측벽(112a, 112b, 112c, 112d)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 하우징은 임의의 적절한 형상(예컨대, 3개, 4개, 5개, 6개 이상의 측벽을 갖거나 원형 또는 타원형 곡면형 측벽을 갖는)으로 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
도 3은 초음파 변환기(302), 집적 회로(304) 및 센서(306)(온도, 압력, 변형, 분석물 농도, 산소 또는 pH를 검출할 수 있는 센서와 같은)를 갖는 하나의 예시적인 이식형 장치의 개략도를 도시한다. 초음파 변환기(302)는 센서(306)에 전기적으로 연결된 집적 회로(304)에 전기적으로 연결된다. 도시된 실시형태는 집적 회로를 갖는 것으로 도시되었지만, 센서가 초음파 변환기에 직접 연결될 수 있다는 것으로도 생각된다. 또한, 여기에 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 센서가 전기 펄스를 검출 및/또는 방출하도록 구성된 전극을 추가로 갖는 이식형 장치에 포함될 수 있다.
초음파 변환기는 초음파를 수신하고, 초음파의 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된다. 전기 에너지는 집적 회로로 전송되어 장치에 전력을 공급한다. 이식형 장치는 또한 초음파를 통해 데이터를 수신하거나 전송하도록 작동시킬 수 있다. 이식형 장치에 의해 수신되는 초음파(예컨대, 인터로게이터에 의해 전송되는 초음파)는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩할 수 있다. 명령은 예를 들어 이식형 장치가 전극을 통해 전기 펄스를 방출하도록 지시하는 트리거 신호를 포함할 수 있다. 트리거 신호는 예를 들어 언제 전기 펄스가 방출되어야 하는지, 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 전압, 펄스 형상 및/또는 펄스 지속 시간과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
이식형 장치는 또한 인터로게이터에 의해 수신될 수 있는 데이터를 전송하도록 작동시킬 수 있다. 이식형 장치의 초음파 변환기는 초음파를 수신하고, 이식형 장치에 의해 전송되는 데이터를 인코딩할 수 있는 초음파 후방산란을 방출한다. 데이터를 인코딩하도록 변조될 수 있는 전류가 초음파 변환기를 통해 흐른다. 전류는 예를 들어 전류를 변조하는 센서를 통해 전류를 통과시킴으로써 직접 변조될 수 있거나, 예를 들어 변조 회로를 사용하여 검출된 생리학적 상태 또는 전기생리학적 펄스에 기초하여 전류를 변조함으로써 간접적으로 변조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파에 인코딩된 데이터는 검출된 생리학적 상태 또는 이식형 장치에 의해 검출된 전기생리학적 펄스와 관련이 없는 데이터를 포함한다. 예를 들어, 데이터는 이식형 장치의 상태와 관련된 정보 또는 전기 펄스가 방출되었음을 확인하는 확인 신호, 그리고 선택적으로 전력, 주파수, 전압, 지속 시간 또는 방출된 전기 펄스와 관련된 기타 정보를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본체는 베이스, 하나 이상의 측벽 및 상부을 포함할 수 있는 하우징을 포함한다. 하우징은 하나 이상의 초음파 변환기 및 집적 회로를 포함할 수 있다. 하우징은 간질액이 초음파 변환기 및/또는 집적 회로와 접촉하는 것을 방지하기 위해 밀봉 폐쇄될 수 있다(예컨대, 솔더링 또는 레이저 용접에 의해). 신경과 전기적으로 소통하도록 구성되는 전극은 하우징으로 둘러싸여 있지 않는다. 하우징은 바람직하게는 생체 불활성 금속(예컨대, 강철 또는 티타늄) 또는 생체 불활성 세라믹(예컨대, 티타니아 또는 알루미나)과 같은 생체 불활성 물질로 제조된다. 하우징(또는 하우징의 상부)은 초음파가 하우징을 통과할 수 있게 해주도록 얇을 수 있다. 일부 실시형태에서, 하우징의 두께는 예컨대 약 75 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 25 ㎛ 이하, 또는 약 10 ㎛ 이하와 같이 두께로 약 100 마이크로미터( ㎛) 이하이다. 일부 실시형태에서, 하우징의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 25 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 또는 두께로 약 75 ㎛ 내지 약 100 ㎛이다.
일부 실시형태에서, 본체는 하우징 내에 폴리머와 같은 재료를 포함한다. 이 재료는 하우징 외부와 하우징 내부 조직 간의 음향 임피던스 불일치를 감소시키기 위해 하우징 내의 빈 공간을 채울 수 있다. 따라서, 장치의 본체는 바람직하게는 공기 또는 진공이 없다.
이식형 장치의 본체는 비교적 작으며, 이는 흔히 이식형 장치와 관련되는 조직 염증을 제한하면서 편안하고 장기적인 이식을 가능하게 해준다. 일부 실시형태에서, 장치의 본체의 가장 긴 치수는 약 5 mm 이하, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 0.5 mm 이하, 약 0.3 mm 이하, 길이로 약 0.1 mm 이하이다. 일부 실시형태에서, 장치의 본체의 가장 긴 치수는 약 0.05 mm 이상, 약 0.1 mm 이상, 약 0.3 mm 이상, 약 0.5 mm 이상, 약 1 mm 이상, 약 2 mm 이상, 또는 장치의 가장 긴 치수로 약 3 mm 이상이다. 일부 실시형태에서, 장치의 본체의 가장 긴 치수는 길이로 약 0.04 mm 내지 약 5 mm, 길이로 약 0.05 mm 내지 약 4 mm, 길이로 약 0.07 mm 내지 약 3 mm, 길이로 약 0.08 mm 내지 약 3 mm, 또는 길이로 약 1 mm 내지 약 2 mm이다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치의 본체는 약 5 ㎣ 이하(예컨대, 약 4 ㎣ 이하, 3 ㎣ 이하, 2 ㎣ 이하, 또는 1 ㎣ 이하)의 부피를 갖는다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치의 본체는 약 0.5 ㎣ 내지 약 5 ㎣, 약 1 ㎣ 내지 약 5 ㎣, 약 2 ㎣ 내지 약 5 ㎣, 약 3 ㎣ 내지 약 5 ㎣, 또는 약 4㎣ 내지 약 5 ㎣의 부피를 갖는다. 이식형 장치의 작은 크기는 장치의 복강경 이식을 가능하게 해주어, 장치가 이식될 때의 조직 손상을 최소화한다.
이식형 장치는 1개, 2개 또는 3개 이상의 초음파 변환기와 같은 하나 이상의 초음파 변환기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 제1 분극 축을 갖는 제1 초음파 변환기 및 제2 분극 축을 갖는 제2 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축에 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 제1 분극 축을 갖는 제1 초음파 변환기, 제2 분극 축을 갖는 제2 초음파 변환기, 및 제3 분극 축을 갖는 제3 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축 및 제3 분극 축에 직교도록 위치되고, 제3 초음파 변환기는 제3 분극 축이 제1 분극 축 및 제2 분극 축에 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성된다. 1개, 2개 또는 3개 이상의 초음파 변환기를 갖는 이식형 장치는 또한 신경과 같은 조직과 전기적으로 소통하도록 구성된 하나의 센서 또는 2개 이상의 전극을 포함할 수 있다. 선택적으로, 이식형 장치는 또한 집적 회로를 포함한다.
도 4는 2개의 직교적으로 위치된 초음파 변환기를 포함하는 장치의 본체를 도시한다. 본체는 인쇄 회로 기판과 같은 백 플레이트(402) 및 커패시터(406)를 포함하는 전력 회로를 포함하는 집적 회로(404)를 포함한다. 본체는 또한 집적 회로(404)에 전기적으로 연결된 제1 초음파 변환기(408) 및 집적 회로(404)에 전기적으로 연결된 제2 초음파 변환기(410)를 포함한다. 제1 초음파 변환기(408)는 제1 분극 축(412)을 포함하고, 제2 초음파 변환기(410)는 제2 분극 축(414)을 포함한다. 제1 초음파 변환기(408) 및 제2 초음파 변환기는 제1 분극 축(412)이 제2 분극 축(414)에 직교하도록 위치된다. 하우징(도시 안됨)은 본체 구성요소들을 둘러싸고 선택적으로 밀봉할 수 있다. 또한, 집적 회로는 센서 또는 전극에 전기적으로 결합될 수 있다.
이식형 장치의 초음파 변환기는 용량형 미세 기계가공 초음파 변환기(capacitive micro-machined ultrasonic transducer)(CMUT) 또는 압전형 미세 기계가공 초음파 변환기(piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer)(PMUT)와 같은 미세 기계가공 초음파 변환기이거나, 벌크 압전 변환기(bulk piezoelectric transducer)일 수 있다. 벌크 압전 변환기는 크리스탈, 세라믹 또는 폴리머와 같은 천연 또는 합성 재료일 수 있다. 예시적인 벌크 압전 변환기 재료는 바륨 티타네이트(BaTiO3), 리드 지르코네이트 티타네이트(PZT), 아연 산화물(ZO), 알루미늄 질화물(AlN), 석영, 베를리나이트(AlPO4), 토파즈, 랑가사이트(La3Ga5SiO14), 갈륨 오르토포스페이트(GaPO4), 리튬 니오베이트(LiNbO3), 리튬 탄탈라이트(LiTaO3), 포타슘 니오베이트(KNbO3), 소듐 텅스테이트(Na2WO3), 비스무트 페라이트(BiFeO3), 폴리비닐리덴(di) 플루오라이드(PVDF) 및 리드 마그네슘 니오베이트-리드 티타네이트(PMN-PT)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 벌크 압전 변환기는 대략 입방체(즉, 약 1:1:1(길이:폭:높이)의 애스펙트비)이다. 일부 실시형태에서, 압전 변환기는 예컨대 약 7:5:1 이상, 또는 약 10:10:1 이상과 같이 길이 또는 폭에 있어서 5:5:1 이상의 애스펙트비를 갖는 판형이다. 일부 실시형태에서, 벌크 압전 변환기는 약 3:1:1 이상의 애스펙트비를 가지고서 길고 좁으며, 여기서 가장 긴 치수는 초음파 후방산란파의 방향(즉, 분극 축)에 정렬된다. 일부 실시형태에서, 벌크 압전 하나의 치수는 변환기의 구동 주파수 또는 공진 주파수에 대응하는 파장(λ)의 절반과 동일하다. 공진 주파수에서 변환기의 어느 한쪽 면에 충돌하는 초음파는 180° 위상 변이를 거쳐 반대 위상에 도달하여, 두 면 사이에 가장 큰 변위을 유발한다. 일부 실시형태에서, 압전 변환기의 높이는 약 10 ㎛ 내지 약 1000 ㎛(예컨대, 약 40 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 250 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 1000 ㎛)이다. 일부 실시형태에서, 압전 변환기의 높이는 약 5 mm 이하(예컨대, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 500 ㎛ 이하, 약 400 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 또는 약 40 ㎛ 이하)이다. 일부 실시형태에서, 압전 변환기의 높이는 길이로 약 20 ㎛ 이상(예컨대, 약 40 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 약 250 ㎛ 이상, 약 400 ㎛ 이상, 약 500 ㎛ 이상, 약 1 mm 이상, 약 2 mm 이상, 약 3 mm 이상, 또는 약 4 mm 이상)이다.
일부 실시형태에서, 초음파 변환기는 가장 긴 치수로 약 5 mm 이하(예컨대, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 500 ㎛ 이하, 약 400 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하, 또는 약 40 ㎛ 이하)의 길이를 가진다. 일부 실시형태에서, 초음파 변환기는 가장 긴 치수로 약 20 ㎛ 이상(예컨대, 약 40 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 약 250 ㎛ 이상, 약 400 ㎛ 이상, 약 500 ㎛ 이상, 약 1 mm 이상, 약 2 mm 이상, 약 3 mm 이상, 또는 약 4 mm 이상)의 길이를 가진다.
초음파 변환기는 집적 회로와의 전기적 통신을 허용하는 2개의 전극에 연결된다. 제1 전극은 변환기의 제1 면에 부착되고 제2 전극은 변환기의 제2 면에 부착되며, 여기서 제1 면과 제2 면은 하나의 차원을 따른 변환기의 양측이다. 일부 실시형태에서, 전극은 은, 금, 백금, 백금-블랙, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 전도성 폴리머(예컨대, 전도성 PDMS 또는 폴리이미드) 또는 니켈을 포함한다. 일부 실시형태에서, 변환기의 전극들 사이의 축은 변환기의 모션에 직교한다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 신경과 같은 조직과 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극을 포함한다. 이식형 장치는 예를 들어 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키고 유지시키기 위한 여기에 설명되는 바와 같은 클립을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치에 의해 방출되는 전기 펄스가 조직의 활동 전위를 자극한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치에 의해 방출되는 전기 펄스가 조직의 활동 전위를 차단한다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 복수의 전극을 포함한다. 일부 실시형태에서, 전극은 쌍을 이룬다. 전극 쌍들은 2개의 전극으로 형성될 수 있다. 따라서, 3개의 전극을 갖는 이식형 장치는 3개의 전극 쌍을 가질 수 있다. 전기생리학적 신호는 전극 쌍들의 전극들 사이에서 검출될 수 있으며, 또는 조직은 전극 쌍들 중의 임의의 것을 사용하여 자극될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 이상, 또는 15개 이상의 전극 쌍을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 2개, 3개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 이상의 전극을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 전극 쌍에서 전기 펄스를 방출하기 위한 전극을 선택하거나 전기 펄스를 검출하는 전극 쌍을 선택할 수 있는 다중화기(multiplexer)를 포함한다.
신경 또는 조직에 전기적으로 연결되는 2개 이상의 전극은 조직을 따라 선형적으로 배치될 필요는 없다. 예를 들어, 전극들은 신경에 대해 횡단 축을 따라 신경 또는 다른 조직과 결합할 수 있으며, 이는 전기 펄스를 횡단 방향으로 방출할 수 있다. 2개 이상의 전극은 횡축을 따라 정반대 각도(즉, 180°) 또는 180° 미만(예컨대, 약 170° 이하, 약 160° 이하, 약 150° 이하, 약 140° 이하, 약 130° 이하, 약 120° 이하, 약 110° 이하, 약 100° 이하 , 약 90° 이하, 약 80° 이하, 약 70° 이하, 약 60° 이하, 약 50° 이하, 약 40° 이하, 또는 약 30° 이하)과 같은 임의의 각도로 신경 또는 다른 조직과 결합할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나의 전극 쌍의 전극들은 약 5 mm 이하(예컨대, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하)만큼 떨어져 있다. 일부 실시형태에서, 전극 쌍의 전극들은 약 0.5 mm 이상(예컨대, 약 1 mm 이상, 약 1.5 mm 이상, 약 2 mm 이상, 약 3 mm 이상, 또는 약 4 mm 이상)만큼 떨어져 있다. 일부 실시형태에서, 전극들은 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.5 mm 내지 약 2 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 3 mm 내지 약 4 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm만큼 떨어져 있다.
전극은 이식형 장치의 본체 내의 집적 회로에 전기적으로 연결된다. 일부 실시형태에서, 전극은 예를 들어 본체 하우징의 베이스의 본체 구성요소들(예컨대, 초음파 변환기, 집적 회로 등) 반대쪽의 면과 같이 본체 아래에 위치되거나 본체 아래에서 끝난다. 일부 실시형태에서, 전극은 여기에 상세히 설명되는 바와 같이 클립의 레그를 따라 끝난다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 전극은 레그들 중 하나의 길이의 적어도 일부를 따라 노출된다.
전극은 하우징의 베이스 내의 하나 이상의 피드스루를 통해 집적 회로에 전기적으로 연결될 수 있다. 피드스루는 예를 들어 금속(예컨대, 은, 구리, 금, 백금, 백금-블랙 또는 니켈을 포함하는 금속) 사파이어 또는 전도성 세라믹(예컨대, 인듐 틴 옥사이드(ITO))일 수 있다. 전극은 솔더링, 레이저 용접 또는 피드스루를 전극에 크림핑하는 것과 같은 임의의 적절한 수단을 사용하여 피드스루에 연결될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 하나 이상의 센서를 포함한다. 센서는 온도, 산소 농도, pH, 분석물질(예컨대, 포도당), 변형 또는 압력과 같은 생리학적 상태를 검출하도록 구성된다. 생리학적 상태의 변화는 임피던스를 변조하고, 이는 이식물 장치 상의 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조한다. 상술한 바와 같이, 이것은 인터로게이터에 의해 검출되는 초음파 후방산란을 생성하며; 초음파 후방산란파의 변화는 생리학적 상태에 대한 정보를 반영한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 생리계의 변화를 검출하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 시스템은 예를 들어 초음파 후방산란을 공지된 값으로 보정하는 등에 의해 생리학적 상태의 값 또는 근사값을 검출하도록 구성된다. 이식형 장치는 동일한 생리학적 상태 또는 상이한 생리학적 상태들을 검출할 수 있는 하나 이상의(예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개 이상) 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 10개, 9개, 8개, 7개, 6개 또는 5개 이하의 센서를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 온도를 검출하도록 구성된 제1 센서 및 산소를 검출하도록 구성된 제2 센서를 포함한다. 양 생리학적 상태들의 변화는 초음파 후방산란파에 인코딩될 수 있으며, 이는 외부 컴퓨팅 시스템에 의해 해독될 수 있다.
집적 회로는 초음파 변환기와 센서 및/또는 전극 사이에서 통신한다. 예를 들어, 초음파 변환기는 초음파에 인코딩된 정보를 수신하고, 집적 회로로 전송되는 정보를 인코딩하는 전류를 생성할 수 있다. 전류에 인코딩된 정보는 전극 및/또는 센서를 작동시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 집적 회로는 명령에 따라 전극 및/또는 센서를 작동시킬 수 있다. 집적 회로는 또한 센서 및/또는 전극으로부터 신호를 수신할 수 있으며, 센서 및 전극으로부터 수신된 신호와 관련된 정보를 인코딩하기 위해 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조할 수 있다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출한다. 초음파 후방산란은 예를 들어 인터로게이터에 의해 수신되고, 인코딩된 정보를 결정하기 위해 해독될 수 있다. 정보는 이식형 장치의 집적 회로 내의 변조 회로를 사용하여 인코딩될 수 있다. 변조 회로는 정보(예컨대, 검출된 전기생리학적 펄스 또는 생리학적 상태에 관련된 정보 또는 장치 상태와 관련된 정보)를 인코딩 하도록 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조할 수 있다. 변조된 전류는 초음파 후방산란을 변조하도록 초음파 변환기를 통해 흐름으로써, 초음파 후방산란에 정보를 인코딩한다. 변조 회로는 온/오프 스위치 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 하나 이상의 스위치를 포함한다. 이식형 장치의 일부 실시형태와 함께 사용될 수 있는 예시적인 FET는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다. 변조 회로는 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류의 임피던스를 변경시킬 수 있으며, 변환기를 통해 흐르는 전류의 변화가 전기생리학적 신호를 인코딩한다. 일부 실시형태에서, 초음파 후방산란에 인코딩된 정보는 이식형 장치에 대한 고유 식별자를 포함한다. 이는 예를 들어 복수의 이식형 장치가 대상에 이식될 때 인터로게이터가 올바른 이식형 장치와 통신하는지를 확인하는 데 유용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파 후방산란에 인코딩되는 정보는 전기 펄스가 이식형 장치에 의해 방출되었음을 확인하는 확인 신호를 포함한다. 일부 실시형태에서, 초음파 후방산란에 인코딩되는 정보는 저장된 에너지의 양 또는 에너지 저장 회로(또는 에너지 저장 회로 내의 하나 이상의 커패시터) 내의 전압을 포함한다. 일부 실시형태에서, 초음파 후방산란에 인코딩되는 정보는 검출된 임피던스를 포함한다. 임피던스 측정값의 변화는 시간이 경과함에 따른 흉터 조직이나 전극의 열화(degradation)를 식별할 수 있다.
일부 실시형태에서, 변조 회로는 디지털화된 또는 아날로그 신호에 정보를 능동적으로 인코딩할 수 있는 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로에 의해 작동된다. 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로는 이식형 장치를 작동시키기 위한 메모리 및 하나 이상의 회로 블록, 시스템 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 이식물에 저장되거나 인터로게이터와 이식형 장치 사이의 초음파 통신을 통해 제공되는 하나 이상의 프로그램을 실행할 수 있는 온보드 마이크로컨트롤러나 프로세서, 유한 상태 머신 구현, 또는 디지털 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로는 신호가 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로에 의해 처리될 수 있도록 인터로게이터에서 방출된 초음파에 인코딩된 아날로그 신호를 변환할 수 있는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로는 또하나의 예를 들어 조직을 자극하기 위한 전기 펄스를 생성하기 위해 전력 회로를 작동시킬 수도 있다. 일부 실시형태에서, 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로는 인터로게이터에 의해 전송된 초음파에 인코딩된 트리거 신호를 수신하고, 트리거 신호에 응답하여 전기 펄스를 방출하도록 전력 회로를 작동시킨다.
일부 실시형태에서, 집적 회로는 에너지 저장 회로를 포함할 수 있는 전력 회로를 포함한다. 초음파에 의해 구동되는 이식형 장치는 바람직하게는 배터리가 없지만, 에너지 저장 회로는 전기 에너지를 일시적으로 저장하기 위해 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. 초음파의 에너지는 초음파 변환기에 의해 전류로 변환되어 에너지 저장 회로에 저장될 수 있다. 에너지는 디지털 회로, 변조 회로 또는 하나 이상의 증폭기에 전력을 제공하는 것과 같이 이식형 장치를 작동시키는 데 사용되거나, 조직을 자극하는 데 사용되는 전기 펄스를 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전력 회로는 또하나의 예를 들어 정류기 및/또는 전하 펌프를 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 집적 회로는 하나 이상의 센서 및/또는 전극에 전류를 제공하는 드라이버 회로를 포함한다. 선택적으로, 드라이버 회로는 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로가 있는 경우 디지털 회로 또는 혼합 신호 집적 회로에 의해 작동된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 증폭기가 드라이버 회로와 디지털 회로 사이에 배치된다. 일부 실시형태에서, 집적 회로는 센서 및/또는 전극으로부터 신호를 수신할 수 있는 프런트 엔드 회로(CMOS 프런트 엔드와 같은)를 포함한다. 프런트 엔드 회로에 의해 수신된 신호는 디지털 회로로 중계될 수 있다.
도 12는 전기 펄스를 방출하도록 구성된 집적 회로 및 전극을 포함하는 이식형 장치의 하나의 실시형태를 개략적으로 도시한다. 이식형 장치는 초음파 변환기, 에너지 저장 회로(하나 이상의 커패시터("Cap")을 포함할 수 있음)를 포함하는 전력 회로, 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로, 및 한 쌍의 전극을 포함한다. 초음파 변환기는 전력 회로에 연결되고, 전력 회로는 초음파의 에너지가 에너지 저장 회로에 저장될 수 있게 해준다. 전력 회로는 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로가 전력 회로를 작동시킬 수 있도록 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로에 연결된다. 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로는 또한 초음파 변환기에 연결된다. 트리거 신호가 초음파 변환기에 의해 수신된 초음파에 인코딩되어 있을 때, 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로가 트리거 신호를 검출할 수 있다. 그런 다음, 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로는 에너지 저장 회로에 저장된 에너지를 방출하도록 전력 회로를 작동시킴으로써, 전극을 사용하여 전기 펄스를 방출할 수 있다. 선택적으로, 디지털 회로 또는 다중 신호 집적 회로는 이식형 장치의 작동과 관련된 정보 또는 전극에 의해 검출된 전기 펄스에 관련된 정보와 같은 정보를 인코딩하기 위해 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조할 수 있는 변조 회로를 작동시키거나 포함할 수 있다.
이식형 장치용 클립
일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는 본체에 부작되는 클립으로서, 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키기 위해 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 바의 클립을 포함한다. 신체 내의 일부 신경은 비장 인접한 사상 조직(예컨대, 혈관 또는 힘줄)에 부착될 수 있고, 클립은 신경 및 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다.
클립은 이식형 장치를 신경 및/또는 사상 조직의 제자리에 고정한다. 일부 실시형태에서, 클립은 신경 및/또는 사상 조직 상에서의 이식형 장치의 일부 회전 운동을 허용한다. 일부 실시형태에서, 클립은 신경 및/또는 사상 조직에 내향 압력을 가함으로써 신경 및/또는 사상 조직을 파지한다. 클립에 의해 가해지는 내향 압력의 크기는 클립 레그의 스프링 상수에 의해서뿐만 아니라 클립의 크기 및 곡률에 기초하여 결정될 수 있다. 내향 압력은 삽입후 조직 치유 동안 이식형 장치를 제자리에 고정하기에 충분해야 하지만, 레그와 접촉하는 상피 또는 혈관 벽이 손상될 정도로 높지 않아야 한다. 일부 실시형태에서, 신경 또는 사상 조직(filamentous tissue)에 대한 내향 압력은 약 1 MPa 이하(예컨대, 약 0.7 MPa 이하, 약 0.5 MPa 이하, 또는 약 0.3 MPa 이하)이다. 일부 실시형태에서, 신경 또는 사상 조직에 대한 내향 압력은 약 0.1 MPa 내지 약 1 MPa(예컨대, 약 0.1 MPa 내지 약 0.3 MPa, 약 0.3 MPa 내지 약 0.5 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 0.7 MPa, 또는 약 0.7 MPa 내지 약 1 MPa)이다.
일부 실시형태에서, 이식형 의료 장치는: 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극; 및 본체에 부착되는 클립으로서, 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키기 위해 신경(또는 혈관과 같은 신경에 부착되는 신경 및 사상 조직)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 바의 클립;을 포함한다. 일부 실시형태에서, 비장 신경 부착 부재는 비장 신경 또는 비장 동맥을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 클립을 포함한다.
클립은 이식형 장치의 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 레그는 만곡형이다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 레그가 본체 아래로 연장됨에 따라, 레그는 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다. 클립은 레그 쌍들을 포함할 수 있으며, 한 쌍을 이룬 각각의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다. 이러한 구성은 레그들이 신경 및/또는 사상 조직 둘레를 감싸도록(또는 신경 및/또는 사상 조직 둘레를 적어도 부분적으로 감싸도록) 해준다. 한 쌍의 레그의 레그들은 크로스바에 의해 연결될 수 있으며, 이는 한 쌍의 레그 중의 하나의 레그가 한 쌍의 레그 중의 다른 하나의 레그보다 본체에 더 가깝게 위치되어 있는 상태로 레그들이 엇갈리게 배열된 형태(staggered configuration)로 위치되는 것을 가능하게 해준다. 레그들을 장치의 본체에서 서로 다른 거리에 엇갈리게 배열함으로써, 레그들은 레그들의 단부들이 서로를 지나쳐 연장되어 신경 및/또는 사상 조직을 완전히 둘러싸도록 연장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 한 쌍의 레그의 레그들과 크로스바는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘, 또는 비폴리머 재료와 같은 재료의 단일 피스(single piece)(예컨대, 공압출(co-extrusion)되거나 코프린팅된)이다. 장치의 레그들 또는 크로스바는 장치의 본체에 연결된다. 이식형 장치가 각각이 크로스바에 의해 연결된 2쌍의 레그를 포함하는 경우에는, 크로스바들이 본체의 양쪽 단부들에서 본체에 부착될 수 있다. 본체에 부착된 크로스바의 길이는 동일 축을 따를 수 있으며, 이 동일 축은 신경 및/또는 사상 조직의 축과 평행할 수 있다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치의 레그 또는 크로스바는 힌지(스프링 힌지일 수 있음)와 같은 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결된다. 레그와 가요성 부재의 가요성은 클립의 레그를 가요성 변형(flexing)시킴으로써 이식형 장치가 신경 상의 제자리에 조작될 수 있게 해주며, 가요성 변형되었던 클립의 레그는 기본 위치(default position)으로 복귀하여 장치의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 올바르게 위치시킬 수 있다.
도 5는 클립을 갖는 이식형 장치의 하나의 예를 도시한다. 이식형 장치는 초음파 변환기(504) 및 집적 회로(506)를 포함하는 본체(502)를 포함한다. 초음파 변환기(504)는 인터로게이터로부터 초음파를 수신할 수 있고, 초음파 변환기는 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환한다. 초음파 변환기(504)는 초음파 변환기(504)를 통해 흐르는 전류에 데이터를 인코딩할 수 있는 집적 회로(506)에 전기적으로 연결된다. 초음파 변환기(504)는 수신된 전류에 기초하여 초음파 후방산란을 방출하고, 초음파 후방산란은 전류에 인코딩된 데이터를 인코딩한다.
이식형 장치는 예를 들어 집적 회로(506)를 통해 초음파 변환기(504)와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극을 포함한다. 일부 구성에서, 전극은 예를 들어 집적 회로(506)에 의해 작동됨으로써 신경에 전기 펄스를 방출하도록 구성된다. 선택적으로, 전기생리학적 펄스가 전극에 의해 검출되고, 집적 회로(506)에 전해질 수 있으며, 집적 회로(506)는 검출된 전기생리학적 펄스에 기초하여 초음파 변환기(504)를 통해 흐르는 전류를 변조할 수 있다. 이식형 장치의 본체(502)는 클립(508)에 부착된다. 클립은 신경(510)을 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성된다. 도 5에 예시된 실시형태에서, 전극은 신경(510)과 접촉하는 본체(502)의 바닥을 따라 위치된다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 신경과 물리적으로 접촉하지만, 전극이 비장 신경과 전기적으로 소통하게 유지되는 한 이식형 장치의 일부 운동이 허용될 수 있다. 전극은 비장 신경의 상피를 관통할 필요는 없다.
클립은 신경(510)의 양측에 위치되는 제1 레그(512) 및 제2 레그(514)를 포함한다. 클립의 레그는 선택적으로 클립을 신경 상에 위치시키기 위해 레그가 바깥쪽으로 가요성 변형될 수 있도록 가요성이다. 레그가 가요성 변형 해제되면, 레그는 안쪽으로 탄성 복귀하여 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지시킨다. 레그의 크기와 간격은 신경의 크기에 따라 설정될 수 있다. 도 5에 예시된 실시형태에서, 레그(514)는 본체(502)와 대략 동일한 길이의 폭을 갖는다. 레그(514)는 본체로부터 신경(510)의 측면을 따라 신경(510) 아래로 연장되는 제1 세그먼트(516), 및 제1 부분의 바닥으로부터 신경(510)의 하부를 향해 연장되는 제2 세그먼트(518)를 포함한다. 가요성 부재(520)(예컨대, 스프링 힌지일 수 있는 힌지)는 제1 세그먼트(516)와 제2 세그먼트(518)를 연결하며, 이는 이식형 장치가 신경 상에 위치될 때 제2 세그먼트(518)가 제1 세그먼트(516)를 향해 가요성 변형하게 해줄 수 있다. 제2 세그먼트(518)의 단부는 해제될 수 있고, 제2 세그먼트(518)는 신경(510) 아래의 위치로 탄성 복귀한다. 선택적으로, 제 2가요성 부재(522)(예컨대, 스프링 힌지일 수 있는 힌지일 수 있음)가 레그(508)를 본체(502)에 부착시킨다. 제 2가요성 부재(522)는 이식형 장치를 신경(510) 상에 위치시킬 때 레그(514)가 외측으로 가요성 변형되게 해준다.
도 6은 본체(602), 및 복수의 가요성 레그(604, 606, 608 및 610)를 포함하는, 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 클립을 포함하는 이식형 장치의 또 다른 예를 도시한다. 본체(602)는 하우징을 포함하고, 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 이식형 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 수용한다. 이식형 장치는 또한 본체 하우징의 바닥에 위치되는 복수의 전극을 포함한다. 전극은 예를 들어 이식형 장치의 본체(602) 내에 수용되는 집적 회로를 통해 초음파 변환기와 전기적으로 소통한다. 클립이 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 신경 상에 위치될 때, 전극은 신경과 전기적으로 소통하도록 위치된다.
이식형 장치의 레그(604, 606, 608, 610)는 본체(602) 아래로 연장되고 만곡되며, 이는 레그가 신경 및/또는 신경에 부착될 수 있는 임의의 사상 조직(예컨대, 혈관)을 감쌀 수 있게 해준다. 레그의 상부 부분은 본체(602)로부터 먼 쪽으로 연장되고, 레그는 본체 아래로 연장됨에 따라 다시 본체(602) 쪽으로 만곡된다. 도 6에 도시된 클립은 제1 레그 쌍(604 및 606)과 제2 레그 쌍(608 및 610)을 포함한다. 쌍을 이룬 레그들은 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다. 레그(604, 606)의 상부 부분은 크로스바(612)에 의해 연결되고, 레그(608, 610)의 상부 부분은 크로스바(614)에 의해 연결된다. 크로스바(612)는 가요성 부재(616)를 통해 본체(602)에 연결되고, 크로스바(614)는 제 2가요성 부재(도시 안됨)를 통해 본체(602)에 연결된다. 가요성 부재는 예를 들어 힌지(스프링 힌지일 수 있는)일 수 있다. 크로스바들은 본체(602)의 양측에 연결되고, 크로스바들의 길이는 동일한 방향(즉, 신경에 평행한 방향)으로 배향된다.
클립의 크기 및 형상은 클립과 결합되는 조직의 유형과 크기에 의존한다. 클립은 클립의 레그가 신경 또는 혈관과 같은 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있게 해주도록 설계된다. 도 6에 도시된 장치의 클립과 같은 일부 실시형태에서, 레그의 내부 표면은 신경 및/또는 사상 조직이 통과하는 원통형 공간을 형성한다. 레그에 의해 형성되는 원통형 공간의 직경은 이식형 장치가 결합되는 표적 신경 및/또는 사상 조직에 의존한다. 일부 실시형태에서, 장치의 레그는 약 50 ㎛ 내지 약 15 mm(예컨대, 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 250 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 500 ㎛ 내지 약 1 mm, 약 1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.5 mm 내지 약 2.5 mm, 약 2.5 mm 내지 약 5 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 또는 약 10 mm 내지 약 15 mm)의 직경을 갖는 원통형 공간을 형성한다. 예를 들어, 인간의 비장 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계된 클립은 약 500 ㎛ 내지 약 1.5 mm의 직경을 갖는 원통형 공간을 형성하는 만곡형 레그를 포함할 수 있다. 장치의 레그는 또한 신경과 최적으로 결합하도록 크기 결정될 수 있으며, 일부 실시형태에서, 약 100 ㎛ 내지 약 4 mm(예컨대, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 또는 약 3 mm 내지 약 4 mm)의 폭(레그 상의 임의의 코팅 재료 포함)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 인간의 비장 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계된 클립은 폭이 약 200 ㎛ 내지 약 2 mm인 레그를 포함할 수 있다.
일부 신경은 혈관과 같은 사상 조직에 부착될 수 있으므로, 클립은 신경과 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계될 수 있다. 일부 실시형태에서, 사상 조직(예컨대, 혈관)에 부착된 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된 클립은 약 1 mm 내지 약 10 mm(예컨대, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 3 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 5 mm, 약 5 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 7 mm, 약 7 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 9 mm, 또는 약 9 mm 내지 약 10 mm)의 직경을 갖는 원통형 공간을 형성하는 만곡형 레그를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비장 동맥에 부착된 비장 신경과 결합하도록 구성되는 클립은 약 2 mm 내지 약 8 mm의 직경을 갖는 원통형 공간을 형성하는 만곡형 레그를 포함할 수 있다. 장치의 레그는 또한 신경 및 사상 조직(예컨대, 혈관)과 최적으로 결합되도록 크기 결정될 수 있으며, 일부 실시형태에서, 약 100 ㎛ 내지 약 4 mm(예컨대, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 또는 약 3 mm 내지 약 4 mm)의 폭(레그 상의 임의의 코팅 재료 포함)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 인간의 비장 신경 및 비장 동맥을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계된 클립은 약 500 ㎛ 내지 약 2 mm의 폭을 갖는 레그를 포함할 수 있다.
도 7은 클립을 갖는 이식형 장치의 또 다른 실시형태의 측면도를 도시한다. 도 6에 도시된 이식형 장치와 유사하게, 이 이식형 장치는 본체(702)를 포함하며, 클립이 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다. 클립은 레그(704 및 706)를 포함하지만, 장치가 선택적으로 추가적인 레그 및/또는 하나 이상의 크로스바를 포함하는 것이 고려된다. 하우징(702)의 바닥 표면(708)은 피드스루(710, 712 및 714)를 포함한다. 피드스루는 장치의 본체 내의 집적 회로를 전극에 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 피드스루(710)는 연결부(718)를 통해 전극(716)에 전기적으로 연결되고, 피드스루(714)는 연결부(722)를 통해 전극(720)에 전기적으로 연결된다. 연결부(718 및 722)는 예를 들어 피드스루를 전극에 연결하는 솔더링부, 용접부 또는 크림프일 수 있다. 전극(716)은 레그(704)의 내부 표면에 위치되고, 전극(720)은 레그(706)의 내부 표면에 위치된다. 전극은 예를 들어 피드스루를 통해 이식형 장치의 본체(702) 내에 수용된 집적 회로를 통해 초음파 변환기와 전기적으로 소통한다. 클립이 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 신경 상에 위치될 때, 전극은 신경과 전기적으로 소통하도록 위치된다. 레그(704) 및 레그(706)는 밀봉 재료(724)를 통해 장치의 본체(702)에 고정된다. 밀봉 재료는 또한 연결부(718 및 722)를 밀봉할 수 있다. 일부 실시형태에서, 밀봉 재료는 에폭시 또는 폴리머(예컨대, 실리콘 또는 우레탄 폴리머)이다.
이식형 장치의 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘 또는 비폴리머 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 전극이 레그의 내부 표면 상에 위치된다. 레그는 가요성고, 바람직하게는 레그가 신경 및/또는 사상 조직 둘레에 위치될 수 있도록 탄성 복귀한다. 일부 실시형태에서, 레그 또는 레그의 일부는 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘, 우레탄 폴리머, 폴리(p-자일릴렌) 폴리머(예컨대, 상표명 PARYLENE®로 판매되는 폴리(p-자일릴렌) 폴리머), 또는 폴리이미드와 같은 생체 불활성인 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 코팅으로 코팅된다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 레그의 내부 표면 상에 하나 이상의 전극을 포함한다. 일부 실시형태에서, 레그의 내부 표면 상의 하나 이상의 전극은 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않지만, 전도성 물질로 코팅될 수 있다(예컨대, 전극의 전기적 특성을 개선하기 위해 PEDOT 폴리머 또는 금속으로 전기 도금). 따라서, 일부 실시형태에서, 레그의 외부 표면 만이 코팅으로 코팅된다. 선택적으로, 코팅은 또한 본체의 하우징을 코팅한다. 예로서 도 7을 참조하면, 레그(704 및 706)의 외부 표면은 코팅(726)으로 코팅된다. 하지만, 전극(716 및 720)은 레그(704 및 706)의 내부 표면에 있기 때문에, 코팅(726)은 레그의 내부 표면을 코팅하지 않는다.
도 8A 및 도 8B는 클립의 레그 상에 전극을 갖는 두 가지 예시적인 구성을 도시한다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 레그(802)는 엘라스토머 폴리머 또는 비엘라스토머 폴리머와 같은 코팅(804)으로 코팅된다. 신경과 전기적으로 소통할 수 있는 단일 전극이 엘라스토머 또는 비엘라스토머 폴리머를 통해 노출된다. 도 8B는 레그의 내부 표면을 따라 복수의 전극(808)을 갖는 레그(806)를 도시한다. 도 8B에 도시된 실시형태에서, 레그(806)는 엘라스토머 폴리머 또는 비엘라스토머 폴리머로 코팅되지 않는다. 하지만, 레그(806)는 선택적으로 레그(806)의 외부 표면상에서 폴리머로 코팅될 수 있다.
일부 실시형태에서, 레그는 레그의 말단부에 근접하여 위치될 수 있거나 레그의 길이를 따라 위치될 수 있는 하나 이상의 후크 또는 루프를 포함한다. 후크 또는 루프는 클립을 조작하거나, 가요성 변형시키거나, 제자리로 위치시키는 것을 도와주도록 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 후크 또는 루프는 이식형 장치의 본체 쪽으로 만곡되고, 일부 실시형태에서, 후크 또는 루프는 이식형 장치의 본체로부터 먼 쪽으로 만곡된다. 도 9A는 레그의 말단부에 후크를 갖는 레그의 하나의 실시형태를 도시한다. 레그(902)는 시작 단부(904)에서 장치의 본체에 연결되고, 본체에 아래에서 본체로부터 먼 쪽으로 연장된다. 레그(902)는 레그의 말단부(912)에서 후크(910)를 형성하기 위해 908에서 바깥쪽으로 만곡되기 전에 906에서 안쪽으로 만곡된다. 일부 실시형태에서, 클립은 예를 들어도 9B에 도시된 바와 같이 클립의 레그를 조작하도록 구성된 후크 또는 루프를 포함한다. 이식형 장치는 본체(914) 아래에서 본체(914)로부터 먼 쪽으로 연장되는 레그(916)에 부착된 본체(914)를 포함한다. 레그(916)는 예를 들어 연속 부재(예컨대, 금속 또는 비탄성 플라스틱)를 통해 본체(914) 반대측의 후크(918)에 연결된다. 후크(918)와 레그(916)는 예를 들어 공압출되거나 코프린팅되어 연속 부재를 형성할 수 있다. 후크(918)가 아래쪽으로 밀릴 때, 레그(916)는 바깥쪽으로 밀린다. 이 메커니즘을 통해, 이식형 장치는 예를 들어 복강경 이식을 통해 신경 상에 적절히 위치될 수 있다.
이식형 장치의 2개 이상의 전극은 클립에 의해 신경과 전기적으로 소통하도록 위치된다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 신경과 직접 접촉한다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극은 신경의 약 2 mm 이내(약 1.8 mm 이내, 약 1.6 mm 이내, 약 1.4 mm 이내, 약 1.2 mm 이내, 약 1.0 mm 이내, 약 0.8 mm 이내, 약 0.6 mm 이내, 약 0.4 mm 이내, 또는 약 0.2 mm 이내)에 위치된다. 전극은 본체의 바닥에 또는 하나 이상의 클립 레그에 배치될 수 있다. 본체 아래로 연장되어 있는 레그는 본체를 신경에 고정시키고, 전극을 본체의 바닥에 위치시킴으로써, 전극은 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치된다.
인터로게이터
(Interrogator)
인터로게이터는 초음파를 사용하여 하나 이상의 이식형 장치와 무선 통신할 수 있으며, 초음파는 이식형 장치에 전력을 공급하며 그리고/또는 이식형 장치를 작동시키는 데 사용된다. 예를 들어, 인터로게이터는 이식형 장치에 전기 펄스를 방출하도록 지시하는 트리거 신호와 같은 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 초음파를 전송할 수 있다. 인터로게이터는 또한 이식형 장치로부터 전송되는 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란을 이식형 장치로부터 수신할 수 있다. 정보는 예를 들어, 검출된 전기생리학적 펄스, 이식형 장치에 의해 방출되는 전기적 펄스, 및/또는 측정된 생리학적 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 인터로게이터는 초음파 전송기 및/또는 초음파 수신기로서(또는 교번적으로 초음파를 전송 또는 수신하도록 구성될 수 있는 트랜시버(transceiver))로서 작동할 수 있는 하나 이상의 초음파 변환기를 포함한다. 하나 이상의 변환기는 변환기 어레이로 배치될 수 있으며, 인터로게이터는 선택적으로 하나 이상의 변환기 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 초음파 전송 기능은 별도의 장치 상에서의 초음파 수신 기능과 분리된다. 즉, 선택적으로, 인터로게이터는 초음파를 이식형 장치로 전송하는 제1 장치 및 이식형 장치로부터 초음파 후방산란을 수신하는 제2 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 어레이 내의 변환기들은 규칙적인 간격, 불규칙적인 간격을 갖거나 성기게(sparsely) 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 어레이는 유연하다. 일부 실시형태에서, 어레이는 평면형이고, 일부 실시형태에서, 어레이는 비평면형이다.
하나의 예시적인 인터로게이터가 도 10에 도시되어 있다. 도시된 인터로게이터는 복수의 초음파 변환기를 갖는 변환기 어레이를 도시한다. 일부 실시형태에서, 변환기 어레이는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 5개 이상, 7 개 이상, 10개 이상, 15개 이상, 20 개 이상, 25개 이상, 50 개 이상, 100 개 이상, 250개 이상, 500개 이상, 1000개 이상, 2500개 이상, 5000개 이상, 또는 10,000개 이상의 변환기을 포함한다. 일부 실시형태에서, 변환기 어레이는 100,000개 이하, 50,000개 이하, 25,000개 이하, 10,000개 이하, 5000개 이하, 2500개 이하, 1000개 이하, 500개 이하, 200개 이하, 150개 이하, 100개 이하, 90개 이하, 80개 이하, 70개 이하, 60개 이하, 50개 이하, 40개 이하, 30개 이하, 25개 이하, 20개 이하, 15개 이하, 10개 이하, 7개 이하, 또는 이하 5개 이하의 변환기를 포함한다. 변환기 어레이는 예를 들어 50 개 이상의 초음파 변환기 픽셀을 포함하는 칩일 수 있다.
도 10에 도시된 인터로게이터는 단일 변환기 어레이를 도시하지만; 인터로게이터는 1개 이상, 2개 이상 또는 3개 이상의 개별 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 10개 이하의 변환기 어레이(예컨대, 9개, 8개, 7개, 6개, 5개, 4개, 3개, 2개 또는 1개의 변환기 어레이)를 포함한다. 예를 들어, 개별 어레이는 대상의 다른 지점들에 배치될 수 있고, 동일하거나 다른 이식형 장치와 통신할 수 있다. 일부 실시형태에서, 어레이들이 하나의 이식형 장치의 양측에 배치된다. 인터로게이터는 변환기 어레이의 각각의 변환기에 대해 하나의 채널을 포함하는 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 채널은 스위치(도 10에서 "T/Rx"로 표시됨)를 포함한다. 스위치는 초음파를 전송하거나 초음파를 수신하도록 채널에 연결된 변환기를 교번적으로 구성할 수 있다. 스위치는 초음파 수신 회로를 고전압 초음파 전송 회로로부터 분리시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 채널에 연결된 변환기는 초음파를 수신하기만 하거나 전송하기만 하도록 구성되고, 스위치는 선택적으로 채널에서 생략된다. 채널은 전송된 초음파를 제어하도록 작동하는 지연 제어를 포함할 수 있다. 지연 제어는 예를 들어 위상 변이, 시간 지연, 펄스 주파수 및/또는 파형(진폭 및 파장 포함)을 제어할 수 있다. 지연 제어는 지연 제어로부터의 입력 펄스를 초음파를 전송하기 위해 변환기에 의해 사용하는 더 높은 전압으로 변화시키는 레벨 시프터에 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 채널에 대한 파형 및 주파수를 나타내는 데이터는 '파 테이블(wave table)'에 저장될 수 있다. 이는 각각의 채널의 전송 파형이 다를 수 있게 해준다. 그런 다음, 지연 제어 및 레벨 시프터는 이 데이터를 변환기 어레이로의 실제 전송 신호로 '스트리밍(streaming)'하도록 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 채널에 대한 전송 파형은 마이크로컨트롤러 또는 다른 디지털 시스템의 고속 직렬 출력에 의해 직접 생성되어 레벨 시프터 또는 고전압 증폭기를 통해 변환기 요소로 전송될 수 있다. 일부 실시형태에서, ASIC는 ASIC에 공급되는 제1 전압을 채널에 인가되는 더 높은 제2 전압으로 변환하기 위한 전하 펌프(도 10에 도시됨)를 포함한다. 채널들은 지연 제어를 작동시키는 하나의 디지털 컨트롤러와 같은 하나의 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
초음파 수신 회로에서, 수신된 초음파는 변환기(수신 모드로 설정)에 의해 전류로 변환되고, 전류는 데이터 캡처 회로로 전송된다. 일부 실시형태에서, 증폭기, 아날로그-디지털 변환기(ADC), 가변 이득 증폭기, 또는 조직 손실을 보상하는 시간 이득 제어 가변 이득 증폭기, 및/또는 대역통과 필터가 수신 회로에 포함된다. ASIC는 배터리(인터로게이터의 웨어러블 실시형태에 선호됨)와 같은 전원에서 전력을 끌어올 수 있다. 도 10에 예시된 실시형태에서, 1.8 V 전원이 ASIC에 제공되며, 이는 충전 펌프에 의해 32 V로 상승되지만, 임의의 적절한 전압이 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 프로세서 및/또는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 메모리를 포함한다. 일부 실시형태에서, 위에서 설명된 채널은 T/Rx 스위치를 포함하지 않지만, 대신 우수한 포화 회복(saturation recovery)를 갖는 저잡음 증폭기 형태의 고전압 Rx(수신기 회로)와 함께 독립적인 Tx(전송) 및 Rx(수신)를 포함한다. 일부 실시형태에서, T/Rx 회로는 순환기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 변환기 어레이는 인터로게이터 전송/수신 회로의 처리 채널들보다 더 많은 변환기 요소들을 포함하며, 다중화기가 각각의 펄스에 대해 전송 요소들의 다른 세트들을 선택한다. 예를 들어, 3:1 다중화기를 통해 192개의 물리적 변환기 요소들에 연결된 64개의 전송 수신 채널 - 하나의 주어진 펄스에서 오직 64개의 변환기 요소들만 활성화.
일부 실시형태에서, 인터로게이터는 이식 가능하다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 외부형이다(즉, 이식되지 않음). 예를 들어, 외부 인터로게이터는 웨어러블일 수 있으며, 스트랩이나 접착제로 신체에 고정될 수 있다. 또 다른 예에서, 외부 인터로게이터는 사용자(예컨대, 의료 전문가)에 의해 쥐어질 수 있는 완드(wand)일 수 있다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 봉합사, 단순 표면 장력, 천 랩(cloth wrap), 슬리브, 탄성 밴드와 같은 의복 기반 고정 장치를 통해 또는 피하 고정에 의해 신체에 고정될 수 있다. 인터로게이터의 변환기 또는 변환기 어레이는 나머지 변환기와 별도로 위치될 수 있다. 예를 들어, 변환기 어레이는 제1 위치(예컨대, 하나 이상의 이식된 장치에 근접한 위치)에서 대상의 피부에 고정될 수 있고, 인터로게이터의 나머지 변환기 어레이는 제2 위치에 위치될 수 있으며, 와이어가 변환기 또는 변환기 어레이를 인터로게이터의 나머지 변환기 어레이에 테더링한다.
변환기 어레이의 특정 디자인은 원하는 침투 깊이, 개구 크기 및 어레이 내 개별 변환기의 크기에 의존한다. 변환기 어레이의 레일리 거리 R은 다음과 같이 계산된다.
여기서, D는 개구의 크기이고 λ는 전파 매체(즉, 조직) 내의 초음파의 파장이다. 당해 기술분야에서 이해되는 바와 같이, 레일리 거리(Rayleigh distance)는 어레이에 의해 방사되는 빔이 완전히 형성되는 거리이다. 즉, 수신 전력을 최대화하기 위해 가해지는 압력이 레일리 거리에서 자연 초점에 수렴한다. 따라서, 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 변환기 어레이로부터 레일리 거리와 대략 동일한 거리에 있다.
변환기 어레이 내의 개별 변환기는 변환기 어레이에서 방출되는 초음파 빔의 레일리 거리와 위치를 빔 형성(beam forming) 또는 빔 조향(beam steering) 프로세스를 통해 제어하도록 변조될 수 있다. 선형 제약 최소 분산(LCMV) 빔 형성과 같은 기술이 복수의 이식형 장치를 외부 초음파 트랜시버와 통신시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, Bertrand et al., Beamforming Approaches for Untethered, Ultrasonic Neural Dust Motes for Cortical Recording: a Simulation Study, IEEE EMBC(Aug. 2014) 참조. 일부 실시형태에서, 빔 조향은 어레이 내의 변환기들에 의해 방출되는 초음파의 파워 또는 위상을 조정함으로써 수행된다.
일부 실시형태에서, 인터로게이터는 하나 이상의 변환기를 사용하여 초음파를 빔 조향하기 위한 명령, 하나 이상의 이식형 장치의 상대 위치를 결정하기 위한 명령, 하나 이상의 이식형 장치의 상대 운동을 모니터링하기 위한 명령, 하나 이상의 이식형 장치의 상대 운동을 기록하기 위한 명령, 및 복수의 이식형 장치로부터의 후방산란을 디콘볼루팅(deconvoluting)하기 위한 명령 중의 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 인터로게이터는 모바일 장치(예컨대, 스마트폰 또는 테이블)와 같은 별도의 컴퓨터 시스템을 사용하여 제어된다. 컴퓨터 시스템은 예를 들어 네트워크 연결, 무선 주파수(RF) 연결, 또는 블루투스를 통해 인터로게이터와 무선 통신할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템은 예를 들어 인터로게이터를 온 또는 오프하거나, 인터로게이터에 의해 수신된 초음파에 인코딩된 정보를 분석할 수 있다.
이식형 장치와
인터로게이터
사이의 통신
이식형 장치와 인터로게이터는 초음파를 사용하여 서로 무선 통신한다. 이식형 장치는 이식형 장치 상의 하나 이상의 초음파 변환기를 통해 인터로게이터로부터 초음파를 수신하고, 이 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩할 수 있다. 이식형 장치 상의 초음파 변환기의 진동은 변환기의 전기 단자 양단에 전압을 생성하고, 전류가 집적 회로를 포함하여 장치를 통해 흐른다. 전류는 예를 들어 트리거 신호를 수신한 후 전기 펄스를 방출하는 데 사용될 에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 회로를 충전하는 데 사용될 수 있다. 트리거 신호는 인터로게이터에서 이식형 장치로 전송되어, 전기 펄스가 방출되어야 한다는 것을 신호할 수 있다. 일부 실시형태에서, 트리거 신호는 주파수, 진폭, 펄스 길이 또는 펄스 형상(예컨대, 교류, 직류 또는 펄스 패턴)과 같은 방출될 전기 펄스에 관한 정보를 포함한다. 디지털 회로가 트리거 신호를 해독하고, 전극과 전기 저장 회로를 작동시켜 펄스를 방출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 초음파 후방산란은 이식형 장치로부터 방출되고, 이 초음파 후방산란은 이식형 장치, 이식형 장치에 의해 방출된 전기 펄스, 이식형 장치에 의해 검출된 전기생리학적 펄스, 또는 검출된 생리학적 상태와 관련된 정보를 인코딩할 수 있다. 예를 들어, 초음파 후방산란은 전기 펄스가 방출되었음을 확인하는 확인 신호를 인코딩할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되고, 검출된 전기생리학적 신호에 관한 정보는 초음파 후방산란에 의해 인터로게이터로 전송될 수 있다. 초음파 후방산란에 신호를 인코딩하기 위해, 이식형 장치의 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류는 검출된 전기생리학적 신호 또는 측정된 생리학적 상태와 같은 인코딩되는 정보의 함수로 변조된다. 일부 실시형태에서, 전류의 변조는 아날로그 신호일 수 있으며, 이는 예를 들어 검출된 전기생리학적 신호에 의해 직접 변조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전류의 변조는 디지털화된 신호를 인코딩하며, 이는 집적 회로 내의 디지털 회로에 의해 제어될 수 있다. 후방산란은 외부 초음파 트랜시버(초기 초음파를 전송했던 외부 초음파 트랜시버와 동일하거나 다를 수 있음)에 의해 수신된다. 따라서 전기생리학적 신호로부터의 정보는 후방산란되는 초음파의 진폭, 주파수, 또는 위상의 변화에 의해 인코딩될 수 있다.
도 11은 이식형 장치와 통신하는 인터로게이터를 도시한다. 외부 초음파 트랜시버는 조직을 통과할 수 있는 초음파("반송파")를 방출한다. 반송파는 초음파 변환기(예컨대, 벌크 압전 변환기, PUMT, 또는 CMUT)에 기계적 진동을 유발한다. 초음파 변환기 양단의 전압이 생성되고, 이는 이식형 장치 상의 집적 회로를 통해 흐르는 전류를 제공한다. 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류는 이식형 장치 상의 변환기가 후방산란 초음파를 방출하게 만든다. 일부 실시형태에서, 집적 회로는 정보를 인코딩하기 위해 초음파 변환기를 통해 흐르는 전류를 변조하고, 그 결과적인 초음파 후방산란파가 정보를 인코딩한다. 후방산란파는 인터로게이터에 의해 검출될 수 있으며, 초음파 후방산란파에 인코딩된 정보를 해석하도록 분석될 수 있다.
인터로게이터와 이식형 장치 사이의 통신은 초음파를 전송하고 수신하는 펄스 에코법(pulse-echo method)을 사용할 수 있다. 펄스 에코법으로, 인터로게이터는 소정의 주파수로 일련의 인터로게이션 펄스(interrogation pulse)를 전송한 다음, 이식된 장치로부터 후방산란 에코(backscatter echo)를 수신한다. 일부 실시형태에서, 펄스는 정사각형, 직사각형, 삼각형, 톱니형 또는 사인파형이다. 일부 실시형태에서, 펄스 출력은 2 레벨(GND 및 POS), 3 레벨(GND, NEG, POS), 5 레벨, 또는 임의의 다른 다중 레벨(예컨대, 24 비트 DAC를 사용하는 경우)일 수 있다. 일부 실시형태에서, 펄스는 작동 중에 인터로게이터에 의해 연속적으로 전송된다. 일부 실시형태에서, 펄스가 인터로게이터에 의해 연속적으로 전송될 때, 인터로게이터 상의 변환기들 중의 일부는 초음파를 수신하도록 구성되고, 인터로게이터 상의 변환기들 중의 일부는 초음파를 전송하도록 구성된다. 초음파를 수신하도록 구성되는 변환기들과 초음파를 전송하도록 구성되는 변환기들은 동일한 변환기 어레이에 있거나, 인터로게이터의 다른 변환기 어레이에 있을 수 있다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터 상의 변환기는 초음파를 교번적으로 전송 또는 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 변환기는 하나 이상의 펄스 전송과 일시정지 기간 사이에서 사이클을 이룰 수 있다. 변환기는 하나 이상의 펄스를 전송할 때 초음파를 전송하도록 구성되고, 그런 다음 일시정지 기간 동안 수신 모드로 전환할 수 있다.
일부 실시형태에서, 후방산란 초음파는 이식형 장치에 의해 디지털화된다. 예를 들어, 이식형 장치는 오실로스코프 또는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및/또는 메모리를 포함할 수 있으며, 이는 전류(또는 임피던스) 맥동에 정보를 디지털적으로 인코딩할 수 있다. 정보를 인코딩할 수 있는 디지털화된 전류 맥동은 초음파 변환기에 의해 수신되고, 그런 다음 초음파 변환기가 디지털화된 음파를 전송한다. 디지털화된 데이터는 예를 들어 특이값 분해(singular value decomposition)(SVD) 및 최소 제곱 기반 압축(least squares-based compression)을 사용함으로써 아날로그 데이터를 압축할 수 있다. 일부 실시형태에서, 압축은 상관기 또는 패턴 검출 알고리즘에 의해 수행된다. 후방산란 신호는 단일 시간 인스턴스(single time instance)에서 재구성 데이터 포인트를 생성하기 위해 후방산란 영역의 4차 버터워스 대역통과 필터 정류 통합(4th order Butterworth bandpass filter rectification integration)과 같은 일련의 비선형 변환을 거칠 수 있다. 이러한 변환은 하드웨어(즉, 하드 코딩)에서 또는 소프트웨어에서 수행할 수 있다.
일부 실시형태에서, 디지털화된 데이터는 고유 식별자를 포함할 수 있다. 고유 식별자는 예를 들어 복수의 이식형 장치를 포함하는 시스템 및/또는 복수의 전극 쌍을 포함하는 하나의 이식형 장치에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 고유 식별자는 예를 들어 그 이식형 장치로부터의 정보(확인 신호와 같은)를 전송할 때 복수의 이식형 장치로부터 기원의 이식형 장치를 식별할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 복수의 전극 쌍을 포함하며, 복수의 전극 쌍은 단일 이식형 장치에 의해 동시에 또는 교번적으로 전기 펄스를 방출할 수 있다. 예를 들어, 상이한 전극 쌍들은 상이한 조직들(예컨대, 상이한 신경들 또는 상이한 근육들) 또는 동일한 조직의 상이한 영역들에 전기 펄스를 방출하도록 구성될 수 있다. 디지털화된 회로는 어느 전극 쌍이 전기 펄스를 방출했는지를 식별 및/또는 확인하기 위해 고유 식별자를 인코딩할 수 있다.
일부 실시형태에서, 디지털화된 신호는 아날로그 신호의 크기를 압축한다. 디지털화된 신호의 감소된 크기는 초음파 후방산란에 인코딩된 정보의 보다 효율적인 보고를 제공할 수 있다. 디지털화를 통해 전송되는 정보의 크기를 압축함으로써, 잠재적으로 겹치는 신호들이 정확하게 전송될 수 있다.
일부 실시형태에서, 인터로게이터는 복수의 이식형 장치와 통신한다. 이는 예를 들어 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템 이론을 사용하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 인터로게이터와 복수의 이식형 장치 사이의 통신은 시분할 다중화, 공간 다중화 또는 주파수 다중화를 사용한다. 인터로게이터는 디콘볼루팅될 수 있는 복수의 이식형 장치로부터의 결합형 후방산란(combined backscatter)을 수신하여 각각의 이식형 장치로부터의 정보를 추출할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 변환기 어레이로부터 전송되는 초음파를 빔 조향을 통해 특정 이식형 장치로 집중시킨다. 인터로게이터는 전송되는 초음파를 제1 이식형 장치에 집중시키고, 제1 이식형 장치로부터의 후방산란을 수신하고, 전송되는 초음파를 제2 이식형 장치로 집중시키고, 제2 이식형 장치로부터의 후방산란을 수신한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터는 초음파를 복수의 이식형 장치로 전송한 다음, 복수의 이식형 장치로부터의 초음파를 수신한다.
이식형 장치를 이식하는 방법
본체 및 본체에 부착되는 클립을 갖는 이식형 장치는 신경 및/또는 혈관이나 힘줄과 같은 신경에 부착되는 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸게 클립의 레그를 조작하도록 대상에 이식될 수 있다. 본체는 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 하나 이상의 초음파 변환기를 포함한다. 장치는 또한 여기에 설명되는 바와 같이 예를 들어 집적 회로를 통해 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 하나 이상의 전극을 포함한다. 전극은 이식형 장치의 레그 상에 또는 이식형 장치의 본체 상에(예컨대, 본체 아래에) 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장치는 복강경 이식된다.
하나의 예에서, 대상에 장치를 이식하는 과정은 클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형시키는 과정, 및 전극을 신경과 전기적으로 소통하도록 위치시키는 과정을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전극은 신경과 직접 접촉하도록 위치된다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 전극이 신경의 약 2 mm 이내(약 1.8 mm 이내, 약 1.6 mm 이내, 약 1.4 mm 이내, 약 1.2 mm 이내, 약 1.0 mm 이내, 약 0.8 mm 이내, 약 0.6 mm 이내, 약 0.4 mm 이내, 또는 신경의 약 0.2 mm 이내)에 위치된다. 하나 이상의 가요성 변형된 레그는 가요성 변형 해제되어, 클립의 레그가 신경 및/또는 신경에 부착된 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 가능하게 해준다. 일단 레그가 가요성 변형 해제되면, 레그가 신경을 부분적으로 둘러싸고 있는 상태에서, 전극은 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지된다.
이식형 장치는 클립의 하나 이상의 레그를 조작하도록 구성되는 하나 이상의 후크 또는 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9B에 도시된 바와 같이, 후크(918)가 아래쪽으로 눌러져, 레그(916)를 바깥쪽으로 가요성 변형되게 할 수 있다. 레그(916)가 바깥쪽으로 가요성 변형된 상태에서, 이식형 장치는 전극(레그(916) 상에 또는 본체(914) 상에 위치될 수 있음)을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 배치시키도록 위치될 수 있다. 후크(918)는 누름 해제될 수 있고, 이는 레그(916)를 가요성 변형 해제시키고, 레그(916)가 안쪽으로 폐쇄됨으로써 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 가능하게 해준다. 후크 또는 루프는 클립의 레그를 조작하기 위해 위쪽으로 눌러지거나, 아래쪽으로 눌러지거나, 측방향으로 밀어지거나, 당겨질 수 있다.
이식형 장치는 전극이 자율 신경과 접촉하거나, 클립의 레그가 자율 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 이식될 수 있다. 일부 실시형태에서, 신경은 교감 신경이다. 일부 실시형태에서, 신경은 미주 신경, 장간막 신경, 비장 신경, 좌골 신경, 경골 신경, 음부 신경, 체강 신경절, 천골 신경 또는 임의의 그 가지이다.
이식형 장치를 사용하는 방법
이식형 장치는 이식형 장치에 전력을 공급하고 작동시키는 초음파를 전송할 수 있는 인터로게이터를 사용하여 작동된다. 이식형 장치는 세 가지 기본 작동 모드 중 적어도 하나로 사용될 수 있다. 첫 번째로, 이식형 장치는 조직에 전기 펄스를 방출하도록 작동될 수 있다. 전기 펄스는 신경 활동을 자극하거나 신경 활동을 차단하도록 신경에 적용될 수 있다. 선택적으로, 전기 펄스는 이식형 장치가 인터로게이터에 의해 전송되는 초음파에 인코딩된 트리거 신호를 수신하는 것에 응답하여 방출될 수 있다. 또한, 이식형 장치는 선택적으로 초음파 후방산란파에 방출된 전기 펄스와 관련된 정보(예컨대, 펄스가 방출되었다는 확인, 펄스의 전압, 또는 펄스 주파수)를 인코딩하고, 초음파 후방산란파는 그 정보를 디코딩하기 위해 인터로게이터에 의해 수신되고 분석될 수 있다. 두 번째로, 이식형 장치는 신경 활동을 검출하고, 검출된 신경 활동과 관련된 정보를 전송하도록 작동될 수 있다. 신경과 전기적으로 소통하는 이식형 장치 상의 전극은 신경으로부터 전기생리학적 펄스를 검출할 수 있고, 전기생리학적 펄스와 관련된 정보(예컨대, 주파수, 전압, 형상 등)가 이식형 장치 상의 하나 이상의 초음파 변환기에 의해 방출되는 초음파 후방산란파에 인코딩된다. 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란파는 정보를 디코딩하기 위해 인터로게이터에 의해 수신되고 분석될 수 있다. 세 번째로, 이식형 장치는 생리학적 상태(예컨대, pH, 온도, 변형, 조직 임피던스 또는 산소와 같은 분석물의 농도)를 측정할 수 있는 센서를 포함할 수 있고, 측정된 생리학적 상태와 관련된 정보는 이식형 장치에 의해 방출되는 초음파 후방산란파에 인코딩될 수 있다. 측정된 생리학적 상태와 관련된 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란파는 생리학적 상태와 관련된 정보를 디코딩하기 위해 인터로게이터에 의해 수신되고 분석될 수 있다.
일부 실시형태에서, 세 가지 작동 모드는 의료적 상태를 안전하게 치료하기 위해 장치에서 서로를 지원한다. 예를 들어, 인터로게이터는 측정되는 생리학적 상태 또는 검출되는 전기생리학적 펄스와 관련하여 이식형 디바이스에 의해 수신되는 정보에 기초하여 초음파로 트리거 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 불규칙한 전기생리학적 펄스 또는 전기생리학적 펄스 패턴은 이식형 장치로부터 하나 이상의 전기 펄스를 방출함으로써 처리될 수 있다. 이식형 장치는 신경으로부터 하나 이상의 전기생리학적 펄스를 검출하고, 전기생리학적 펄스와 관련된 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출할 수 있다. 초음파 후방산란은 인터로게이터의 의해 수신될 수 있고, 인터로게이터는 정보를 해독하고, 전기생리학적 펄스 또는 전기생리학적 펄스 패턴을 전기 펄스가 신경에 적용될 필요성의 지표로서 인식한다. 그런 다음, 인터로게이터는 초음파에 인코딩된 트리거 신호를 이식형 장치로 전송함으로써, 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치를 작동시킬 수 있다. 측정된 생리학적 상태는 또한 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치를 작동시킬지의 여부의 결정에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 이식형 장치에 의해 측정된 상승된 온도는 전기 펄스가 방출되지 않아야 함을 나타낼 수 있다. 따라서, 인터로게이터는 검출된 전기생리학적 펄스 또는 전기생리학적 펄스 패턴, 및/또는 측정된 생리학적 상태에 기초하여 트리거 신호를 전송할 수 있다.
인터로게이터에 의해 전송되는 트리거 신호는 전기 펄스를 방출하기 위한 명령을 포함할 수 있고, 펄스의 유형(예컨대, 직류 펄스 또는 교류 펄스), 펄스의 수, 펄스 사이의 휴지 시간(dwell time), 펄스 주파수, 펄스 진폭, 펄스 형상 또는 펄스 전압에 대한 명령을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 트리거 신호의 전송은 검출된 전기생리학적 펄스, 검출된 전기생리학적 펄스 패턴 또는 측정된 생리학적 상태와 관련된 정보에 기초할 수 있다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치에 의해 방출되는 전기 펄스는 직류 펄스 또는 교류 펄스이다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스는 휴지 시간에 의해 분리될 수 있는 복수의 펄스를 포함한다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 1 마이크로초( ㎲) 이상(예컨대, 약 5 ㎲ 이상, 약 10 ㎲ 이상, 약 20 ㎲ 이상, 약 50 ㎲ 이상, 약 100 ㎲ 이상, 약 250 ㎲ 이상, 약 500 ㎲ 이상, 약 1 밀리초(ms) 이상, 약 5 ms 이상, 약 10 ms 이상, 약 25 ms 이상, 약 50 ms 이상, 약 100 ms 이상, 약 200 ms 이상, 또는 약 500 ms 이상)이다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 1000 ms 이하(예컨대, 약 500 ms 이하, 약 200 ms 이하, 약 100 ms 이하, 또는 약 50 ms 이하, 약 25 ms 이하, 약 10 ms 이하, 약 5 ms 이하, 약 1 ms 이하, 약 500 ㎲ 이하, 약 250 ㎲ 이하, 약 100 ㎲ 이하, 약 50 ㎲ 이하, 약 20 ㎲ 이하, 약 10 ㎲ 이하, 또는 약 5 ㎲ 이하)이다.
일부 실시형태에서, 휴지 시간은 약 1 마이크로초( ㎲) 이상(예컨대, 약 5 ㎲ 이상, 약 10 ㎲ 이상, 약 20 ㎲ 이상, 약 50 ㎲ 이상, 약 100 ㎲ 이상, 약 250 ㎲ 이상, 약 500 ㎲ 이상, 약 1 밀리초(ms) 이상, 약 5 ms 이상, 약 10 ms 이상, 약 25 ms 이상, 또는 약 50 ms 이상)이다. 일부 실시형태에서, 휴지 시간은 약 100 ms 이하(예컨대, 약 50 ms 이하, 약 25 ms 이하, 약 10 ms 이하, 약 5 ms 이하, 약 1 ms 이하, 약 500 ㎲ 이하, 약 250 ㎲ 이하, 약 100 ㎲ 이하, 약 50 ㎲ 이하, 약 20 ㎲ 이하, 약 10 ㎲ 이하, 또는 약 5 ㎲ 이하)이다.
일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 1 마이크로암페어(㎂) 이상(예컨대, 약 5 ㎂ 이상, 약 10 ㎂ 이상, 약 25 ㎂ 이상, 약 50 ㎂ 이상, 약 100 ㎂ 또는 약 250 ㎂ 이상, 약 500 ㎂ 이상, 약 1 밀리암페어(㎃) 이상, 약 5 ㎃ 이상, 약 10 ㎃ 이상 또는 약 25 ㎃ 이상)이다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 50 ㎃ 이하(예컨대, 약 25 ㎃ 이하, 약 10 ㎃ 이하, 약 5 ㎃ 이하, 약 1 ㎃ 이하, 약 500 ㎂ 이하, 약 250 ㎂ 이하, 약 100 ㎂ 이하, 약 50 ㎂ 이하, 약 25 ㎂ 이하, 약 10 ㎂ 이하, 약 5 ㎂ 이하, 또는 약 1 ㎂ 이하)이다.
일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 0.1 Hz 이상(예컨대, 약 0.5 Hz 이상, 약 1 Hz 이상, 약 5 Hz 이상, 약 10 Hz 이상, 약 25 Hz 또는 약 50 Hz 이상, 약 100 Hz 이상, 약 200 Hz 이상, 약 300 Hz 이상, 약 400 Hz 이상, 약 500 Hz 이상 약 600 Hz 이상, 약 700 Hz 이상, 약 800 Hz 이상, 약 1 kHz 이상, 약 2 kHz 이상, 또는 약 5 kHz 이상)의 전류 주파수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스는 약 10 kHz 이하(예컨대, 약 5 kHz 이하, 약 2 kHz 이하, 약 1 kHz 이하, 약 800 Hz 이하, 약 700 Hz 또는 이하, 약 600 Hz 이하, 약 500 Hz 이하, 약 400 Hz 이하, 약 300 Hz 이하, 약 200 Hz 이하, 약 100 Hz 이하, 약 50 Hz 이하, 약 25 Hz 이하, 약 10 Hz 이하, 약 5 Hz 이하, 약 1 Hz 이하, 또는 약 0.5 Hz 이하)의 전류 주파수를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이식형 장치는 조직에 전압 펄스를 생성한다. 일부 실시형태에서, 전압은 약 50 mV 이상(예컨대, 약 100 mV 이상, 약 250 mV 이상, 약 500 mV 이상 약 1 V 이상, 약 2.5 V 이상, 약 5 V 이상, 또는 약 10 V 이상)이다. 일부 실시형태에서, 전압은 약 20 V 이하(예컨대, 약 15 V 이하, 약 10 V 이하, 약 5 V 이하, 약 2.5 V 이하, 약 1 V 이하, 약 500 mV 이하, 약 250 mV 이하, 또는 약 100 mV 이하)이다.
주파수, 진폭 및 길이와 같은 전기 펄스의 특성들은 신경 조직에 대한 전기 펄스의 효과에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 저주파 펄스(예컨대, 약 1 kHz 미만의 펄스)는 신경 활동을 자극할 수 있는 반면, 고주파 펄스(예컨대, 약 1 kHz 초과의 펄스)는 신경 활동을 차단할 수 있다.
실금(incontinence)을
치료하는 방법
일부 실시형태에서, 여기에 설명되는 이식형 장치는 과활동성 방광, 저활동성 방광, 요실금, 또는 대변 실금과 같은 환자의 실금을 치료하는 데 사용된다. 이식형 장치는 전극이 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하도록 대상에 완전히 이식될 수 있으며, 신경은 완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 전기적으로 자극될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 신경의 신경학적 활동을 차단하는 하나 이상의 전기 펄스를 방출하는 것에 의해 신경을 전기적으로 자극한다. 일부 실시형태에서, 이식형 장치는 신경의 신경학적 활동을 활성화하는 하나 이상의 전기 펄스를 방출하는 것에 의해 신경을 전기적으로 자극한다. 하나 이상의 전기 펄스(예컨대, 전류 펄스 또는 전압 펄스)를 방출하는 것에 의한 전기 자극은 이식형 장치에 의해 수신되는 초음파에 인코딩된 트리거 신호에 응답할 수 있다. 상술한 바와 같이, 트리거 신호의 전송은 이식형 장치로부터 초음파 후방산란을 사용하여 전송될 수 있는 검출된 전기생리학적 펄스 또는 펄스 패턴, 또는 측정된 생리학적 상태에 기초할 수 있다.
전기 펄스는 이식형 장치에 의해 일정한 주파수로 방출될 수 있다. 여기에 설명되는 바와 같이, 전기 펄스가 방출되는 시간의 길이는 미리 결정될 수 있으며, 또는 검출된 전기생리학적 펄스 또는 펄스 패턴에 기초할 수 있거나, 측정된 생리학적 상태에 의할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전기 펄스의 주파수는 예컨대 약 0.2 Hz와 약 250 Hz 사이, 약 0.5 Hz와 약 100 Hz 사이, 약 1 Hz와 약 50 Hz 사이, 또는 약 5 Hz로 약 30 Hz 사이와 같이, 약 0.1 Hz와 약 500 Hz 사이이다.
인터로게이터는 대상에 의해 외부 착용될 수 있고, 이식형 장치를 작동시키고 전력을 공급할 수 있으며, 인터로게이터의 초음파 변환기는 바람직하게는 대상의 피부에 접촉한다. 일부 실시형태에서, 인터로게이터의 초음파 변환기는 이식형 장치로부터 약 10 cm 이하, 약 5cm 이하, 약 4cm 이하, 약 3cm 이하, 약 2cm 이하, 또는 약 1cm 이하에 위치한다. 인터로게이터의 위치결정은 이식형 장치의 위치결정과 어떤 신경이 이식형 장치의 전극과 전기적으로 소통하는지에 의존한다. 예를 들어, 이식형 장치가 천골 신경과 전기적으로 소통하는 전극을 포함하는 경우, 인터로게이터는 환자의 엉덩이, 복부, 등 아래 부분, 둔부 또는, 윗 다리 상에 위치될 수 있다. 이식형 장치가 경골 신경과 전기적으로 소통하는 전극을 포함하는 경우, 인터로게이터는 대상의 아래 다리(예컨대, 종아리) 또는 발목 상에 위치될 수 있다. 인터로게이터는 대상의 피부에 고정되는 접착제, 밴드를 사용하여 위치될 수 있으며, 또는 원하는 위치에 위치되는 핸드헬드 장치일 수 있다.
예를 들어, 경피 경골 신경 자극(PTNS)은 과활동성 방광, 요실금 및 대변 실금과 같은 실금 및 관련 장애에 대한 알려진 치료법이다. 알려진 장치는 발목의 경골 신경 근처에 피부를 통과시키는 것에 의해 바늘 전극을 배치시킴으로써 경골 신경을 자극한다. 장치의 하나의 리드가 전극의 노출된 단부에 연결되고, 다른 리드가 환자의 피부 상에(예컨대, 발 위에) 놓여지는 전도성 패드일 수 있는 복귀 전극에 연결된다. 치료 중에, 전류 또는 전압 펄스가 일정한 주파수(예컨대, 5 Hz와 30 Hz 사이)로 전달되고, 환자의 발가락에 움직임이 있을 때까지 자극 강도가 증가된다. 치료는 대략 30분 동안 계속되고, 일반적으로 의사 진료실에서 12주 동안 매주 한 번 수행되고, 다음에 긴 간격의 유지 치료가 뒤따른다. 이 치료법은 대체로 효과적이지만, 정기적 바늘을 삽입의 상당한 환자 불편이 존재하고, 잦은 의사 방문이 필요하다는 점에서 치료가 불편하다. 여기에 설명되는 시스템은 가정에서 증가된 빈도로 수행될 수 있는 훨씬 더 편리한 치료 요법을 제공한다.
도 13A는 대상에 완전히 이식되는 본체와 클립을 갖는 이식형 장치를 도시하며, 클립이 이식형 장치를 경골 신경에 부착시킨다. 이식형 장치의 본체는 경골 신경과 전기적으로 소통하는 전극 및 장치에 전력을 공급하고 작동시키는 초음파를 수신하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함한다. 클립은 경골 신경을 둘러싸고, 전극을 신경과 전기적으로 접촉한 상태로 유지시키는 레그를 포함한다. 경골 신경은 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하고, 초음파에 인코딩된 트리거 신호에 응답하여 경골 신경을 전기적으로 자극하는 것에 의해 자극될 수 있다. 장치에 의해 수신되는 초음파는 도 13B에 도시된 바와 같이 인터로게이터에 의해 전송될 수 있다. 인터로게이터는 환자의 발목에 착용된다. 도 13B에 예시된 바와 같이, 인터로게이터의 초음파 변환기는 피부에 위치된다. 선택적으로, 인터로게이터는 모바일 장치와 같은 컴퓨터 시스템에 의해 제어된다.
천골 신경 자극은 과활동성 방광과 같은 특정 비뇨기 장애를 치료하는 데 사용되는 것으로 알려진 또 다른 방법이다. 치료는 배뇨 사이의 시간 간격을 증가시키고 방광을 비우려는 긴박감을 감소시키기 위한 천골 신경의 지속적인 전기 자극을 포함할 수 있다. 천골 신경 자극을 위한 알려진 장치는 일반적으로 배터리를 포함하는 이식된 펄스 발생기에 연결된 천골 신경 근처에 배치되는 리드를 포함한다. 이 장치는 일반적으로 엉덩이 근처의 하복부의 피부 아래에 수술적으로 배치될 수 있다. 하지만, 이러한 장치는 배터리를 필요로 하기 때문에, 배터리가 소모되어 장치를 교체하기 위한 수술을 필요로 할 수 있다. 또한, 장치의 리드가 파손되어 재차 파손된 리드를 제거하고 장치를 교체하기 위한 수술을 필요로 할 수 있다. 또한, 수술 포켓(surgical pocket)은 비교적 크고, 감염되기 쉽다. 이러한 우려 때문에, 많은 환자들이 천골 신경 자극 치료 받기를 선택하지 않는다. 하지만, 여기에 설명되는 이식형 장치는 알려진 장치보다 훨씬 작기 때문에 감염 위험을 최소화한다. 또한, 여기에 설명되는 장치의 작은 크기는 이식형 장치가 천골 신경에 직접 고정될 수 있게 해줌으로써, 파손되기 쉬운 전기 리드의 필요성을 회피한다. 또한, 장치는 초음파에 의해 전력을 공급받기 때문에, 장치는 배터리가 없어, 배터리 고장으로 인해 장치를 제거할 필요가 없다.
도 14는 천골 신경 자극(SNS)에 사용되는 시스템을 도시한다. 이식형 장치는 초음파 변환기를 가진 본체, 전극, 및 클립을 포함한다. 클립은 전극을 천골 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 천골 신경을 둘러싼다. 이식형 장치의 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하고 작동시키는 초음파를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 초음파는 선택적으로 신경을 자극하도록 장치에 지시하는 트리거 신호를 포함할 수 있다. 이식형 장치는 지속적으로 신경을 자극하도록 구성될 수 있으며, 초음파는 지속적인 자극을 중지하기 시작하도록 이식형 장치에 지시할 수 있다. 이식형 장치는 또한 장치의 상태 또는 장치에 의해 방출되는 전기 펄스에 관한 정보를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출할 수 있다. 초음파를 이식형 장치로 전송할 수 있는 외부 인터로게이터가 대상에 의해 착용될 수 있다. 인터로게이터는 교체 또는 충전될 수 있는 배터리를 포함할 수 있다. 선택적으로 인터로게이터는 시스템을 온/오프시킬 수 있는 모바일 장치(예컨대, 스마트폰 또는 태블릿)와 같은 컴퓨터 시스템과 통신한다.
예시적인 실시형태
실시형태 1. 이식형 의료 장치에 있어서,
초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체;
초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극; 및
본체에 부착되는 클립(clip)으로서, 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 바의 클립;을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 2. 실시형태 1의 이식형 의료 장치에 있어서, 클립은 신경 및 신경에 부착된 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 3. 실시형태 2의 이식형 의료 장치에 있어서, 사상 조직은 혈관인 이식형 의료 장치.
실시형태 4. 실시형태 1-3 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 5. 실시형태 4의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 장치는 후크 또는 루프로서, 상기 후크 또는 루프의 조작에 응답하여 가요성 레그들 중 적어도 하나를 조작하도록 구성되는 바의 후크 또는 루프를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 6. 실시형태 5의 이식형 의료 장치에 있어서, 후크 또는 루프는 가요성 레그들 중 하나의 말단부에 위치되는 이식형 의료 장치.
실시형태 7. 실시형태 5의 이식형 의료 장치에 있어서, 후크 또는 루프는 본체에 근접하여 위치되는 이식형 의료 장치.
실시형태 8. 실시형태 4-7 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 가요성 레그는 만곡되는 이식형 의료 장치.
실시형태 9. 실시형태 8의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그가 본체 아래로 연장됨에 따라, 레그들은 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장되는 이식형 의료 장치.
실시형태 10. 실시형태 9의 이식형 의료 장치에 있어서, 복수의 가요성 레그는 적어도 한 쌍의 레그를 포함하고, 한 쌍의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 그리고 본체 아래로 연장되는 제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 11. 실시형태 10의 이식형 의료 장치에 있어서, 제1 레그 및 제2 레그는 본체에 연결된 크로스바에 의해 연결되는 이식형 의료 장치.
실시형태 12. 실시형태 11의 이식형 의료 장치에 있어서, 크로스바는 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결되는 이식형 의료 장치.
실시형태 13. 실시형태 12의 이식형 의료 장치에 있어서, 가요성 부재는 힌지인 이식형 의료 장치.
실시형태 14. 실시형태 10-13 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 상기 장치는 2쌍의 레그를 포함하고, 각각의 레그 쌍은 본체의 양측에 위치되는 이식형 의료 장치.
실시형태 15. 실시형태 4-14 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그는 본체의 바닥 표면을 통해 본체에 부착되는 이식형 의료 장치.
실시형태 16. 실시형태 4-14 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그는 본체의 측벽을 통해 본체에 부착되는 이식형 의료 장치.
실시형태 17. 실시형태 4-16 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘, 또는 비폴리머 재료를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 18. 실시형태 4-17 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 19. 실시형태 18의 이식형 의료 장치에 있어서, 코팅은 생체 불활성인 이식형 의료 장치.
실시형태 20. 실시형태 18 또는 19의 이식형 의료 장치에 있어서, 코팅은 실리콘, 폴리(p-자일릴렌) 폴리머, 또는 폴리이미드인 이식형 의료 장치.
실시형태 21. 실시형태 18-20 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 레그들 중 적어도 하나는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅된 외부 표면 및 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않는 적어도 하나의 전극을 포함하는 내부 표면을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 22. 실시형태 1-21 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 본체는 바닥 표면을 포함하고, 2개 이상의 전극은 본체의 바닥에서 끝나는 이식형 의료 장치.
실시형태 23. 실시형태 1-21 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 2개 이상의 전극은 클립 상에 위치되는 이식형 의료 장치.
실시형태 24. 실시형태 23의 이식형 의료 장치에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하고, 2개 이상의 전극은 가요성 레그 상에 위치되는 이식형 의료 장치.
실시형태 25. 실시형태 1-24 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 본체는 하우징을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 26. 실시형태 17의 이식형 의료 장치에 있어서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하거나 생체 불활성 물질로 코팅되는 이식형 의료 장치.
실시형태 27. 실시형태 26의 이식형 의료 장치에 있어서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하고, 하우징의 생체 불활성 물질은 티타늄 또는 세라믹을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 28. 실시형태 1-27 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 본체는 초음파 변환기 및 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결되는 집적 회로를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 29. 실시형태 28의 이식형 의료 장치에 있어서, 집적 회로는 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 30. 실시형태 1-29 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 본체는 가장 긴 치수로 길이가 약 5 mm 이하인 이식형 의료 장치.
실시형태 31. 실시형태 1-30 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 초음파 변환기는 데이터를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 32. 실시형태 31의 이식형 의료 장치에 있어서, 데이터는 검출된 신경 활동, 측정된 생리학적 상태, 장치 상태, 또는 방출된 전기 펄스와 관련된 정보를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 33. 실시형태 1-32 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 의료 장치는 신경에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 34. 실시형태 1-33 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 초음파 변환기는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 초음파를 수신하도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 35. 실시형태 34의 이식형 의료 장치에 있어서, 명령은 신경에 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치를 작동시키는 트리거 신호를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 36. 대상에 의료 장치를 이식하는 방법에 있어서, 상기 장치가 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 전극; 및 본체에 부착되는 클립으로서, 복수의 가요성 레그를 포함하는 바의 클립;을 포함하고 있는 상태에서, 상기 방법은:
클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형시키는 과정;
전극을 신경과 전기적으로 소통하도록 위치시키는 과정; 및
클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정으로서, 가요성 변형 해제 시에 하나 이상의 레그는 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지시키게 되는 바의 클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정;을 포함하는 대상에 의료 장치를 이식하는 방법.
실시형태 37. 실시형태 36의 방법에 있어서, 복수의 레그는 신경 및 신경에 부착된 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸는 방법.
실시형태 38. 실시형태 37의 방법에 있어서, 사상 조직은 혈관인 방법.
실시형태 39. 실시형태 36-38 중 어느 하나의 방법에 있어서, 장치는 대상에게 복강경 이식되는 방법.
실시형태 40. 실시형태 36-39 중 어느 하나의 방법에 있어서, 클립은 신경에 내향 압력을 가하는 방법.
실시형태 41. 실시형태 36-40 중 어느 하나의 방법에 있어서, 클립은 신경 둘레의 회전 운동을 허용하는 방법.
실시형태 42. 실시형태 36-41 중 어느 하나의 방법에 있어서, 신경은 자율 신경인 방법.
실시형태 43. 실시형태 36-42 중 어느 하나의 방법에 있어서, 신경은 교감 신경인 방법.
실시형태 44. 실시형태 36-43 중 어느 하나의 방법에 있어서, 신경은 장간막 신경, 비장 신경, 좌골 신경, 경골 신경, 복강 신경절 또는 천골 신경인 방법.
실시형태 45. 실시형태 36-44 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 약 1 MPa 이하의 압력을 신경 또는 사상 조직에 가하는 방법.
실시형태 46. 실시형태 36-45 중 어느 하나의 방법에 있어서, 복수의 레그는 본체 아래로 연장되는 방법.
실시형태 47. 실시형태 36-46 중 어느 하나의 방법에 있어서, 클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형시키는 과정은 하나 이상의 레그에 연결된 하나 이상의 후크 또는 루프를 조작하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 48. 실시형태 36-47 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 만곡되는 방법.
실시형태 49. 실시형태 36-48 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그가 본체 아래로 연장함에 따라, 레그는 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장되는 방법.
실시형태 50. 실시형태 36-49 중 어느 하나의 방법에 있어서, 복수의 가요성 레그는 적어도 한 쌍의 레그를 포함하고, 한 쌍의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 그리고 본체 아래로 연장되는 제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 방법.
실시형태 51. 실시형태 50의 방법에 있어서, 한 쌍의 레그는 본체에 연결된 크로스바에 의해 연결되는 방법.
실시형태 52. 실시형태 51의 방법에 있어서, 크로스바는 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결되는 방법.
실시형태 53. 실시형태 52의 방법에 있어서, 가요성 부재는 힌지인 방법.
실시형태 54. 실시형태 36-53 중 어느 하나의 방법에 있어서, 장치는 2쌍의 레그를 포함하고, 각각의 레그 쌍은 본체의 양측에 위치되는 방법.
실시형태 55. 실시형태 36-54 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 본체의 바닥 표면을 통해 본체에 부착되는 방법.
실시형태 56. 실시형태 36-54 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 본체의 측벽을 통해 본체에 부착되는 방법.
실시형태 57. 실시형태 36-56 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘 또는 비폴리머 재료를 포함하는 방법.
실시형태 58. 실시형태 36-57 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅을 포함하는 방법.
실시형태 59. 실시형태 58의 방법에 있어서, 코팅은 생체 불활성인 방법.
실시형태 60. 실시형태 58 또는 59의 방법에 있어서, 코팅은 실리콘, 우레탄 폴리머, 폴리(p-자일릴렌) 폴리머 또는 폴리이미드인 방법.
실시형태 61. 실시형태 58-60 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레그들 중 적어도 하나는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅된 외부 표면 및 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않는 적어도 하나의 전극을 포함하는 내부 표면을 포함하는 방법.
실시형태 62. 실시형태 36-61 중 어느 하나의 방법에 있어서, 본체는 바닥 표면을 포함하고, 2개 이상의 전극은 본체의 바닥에서 끝나는 방법.
실시형태 63. 실시형태 36-61 중 어느 하나의 방법에 있어서, 2개 이상의 전극은 클립 상에 위치되는 방법.
실시형태 64. 실시형태 63의 방법에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하고, 2개 이상의 전극은 가요성 레그 상에 위치되는 방법.
실시형태 65. 실시형태 36-64 중 어느 하나의 방법에 있어서, 본체는 하우징을 포함하는 방법.
실시형태 66. 실시형태 65의 방법에 있어서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하는 방법.
실시형태 67. 실시형태 66의 방법에 있어서, 하우징은 생체 불활성 물질을 포함하고, 하우징의 생체 불활성 물질은 티타늄 또는 세라믹을 포함하는 방법.
실시형태 68. 실시형태 36-67 중 어느 하나의 방법에 있어서, 본체는 초음파 변환기 및 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결되는 집적 회로를 포함하는 방법.
실시형태 69. 실시형태 68의 방법에 있어서, 집적 회로는 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 방법.
실시형태 70. 실시형태 36-69 중 어느 하나의 방법에 있어서, 본체는 가장 긴 치수로 길이가 약 5 mm 이하인 방법.
실시형태 71. 이식형 의료 장치에 있어서,
(a) 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 2개 이상의 초음파 변환기;
(b) 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 집적 회로로서, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기에 전기적으로 연결되는 바의 집적 회로; 및
(c) (i) 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서, (ii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극, 또는 (iii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극 중의 한 가지 이상:을 포함하고,
센서 또는 2개 이상의 전극이 집적 회로에 전기적으로 연결되는 이식형 의료 장치.
실시형태 72. 실시형태 71의 이식형 의료 장치에 있어서, 2개 이상의 초음파 변환기는 제1 분극 축을 포함하는 제1 초음파 변환기 및 제2 분극 축을 포함하는 제2 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축과 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 73. 실시형태 71 및 72의 이식형 의료 장치로서, 이식형 장치는 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 74. 실시형태 73의 이식형 의료 장치에 있어서, 센서는 온도 센서, pH 센서, 압력 센서, 스트레인 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 산소 측정기, 포도당 측정기, 임피던스 측정기이며, 또는 센서가 분석물 농도를 측정하도록 구성되는 이식형 의료 장치.
실시형태 75. 실시형태 71 또는 72의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 76. 실시형태 75의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 77. 실시형태 76의 이식형 의료 장치에 있어서, 전기생리학적 신호는 신경 신호인 이식형 의료 장치.
실시형태 78. 실시형태 71-77 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 초음파 후방산란은 측정된 생리학적 상태, 방출된 전기 펄스, 또는 검출된 전기생리학적 신호와 관련된 정보를 인코딩하는 이식형 의료 장치.
실시형태 79. 실시형태 78의 이식형 의료 장치에 있어서, 2개 이상의 초음파 변환기는 병렬로 집적 회로에 전기적으로 연결되는 이식형 의료 장치.
실시형태 80. 실시형태 71-79 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 2개 이상의 초음파 변환기 및 집적 회로는 본체 내에 수용되고, 장치는 또한 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 클립을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 81. 실시형태 80의 이식형 의료 장치에 있어서, 사상 조직은 신경을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 82. 실시형태 80의 이식형 의료 장치에 있어서, 사상 조직은 혈관에 부착된 신경을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 83. 실시형태 80의 이식형 의료 장치에 있어서, 사상 조직은 혈관에 부착된 신경을 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 84. 실시형태 80-83 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하는 이식형 의료 장치.
실시형태 85. 실시형태 1-35 및 71-84 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 의료 장치는 배터리를 포함하지 않는 이식형 의료 장치.
실시형태 86. 실시형태 1-35 및 71-85 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 의료 장치는 무선 주파수 통신 시스템을 포함하지 않는 이식형 의료 장치.
실시형태 87. 실시형태 1-35 및 71-86 중 어느 하나의 이식형 의료 장치에 있어서, 이식형 의료 장치는 클립의 레그에서 끝나지 않고 장치의 본체로부터 연장되는 전기 리드를 포함하지 않는 이식형 의료 장치.
실시형태 88. 시스템에 있어서, 실시형태 1-35 및 71-87 중 어느 하나의 이식형 의료 장치; 및 이식형 의료 장치에 초음파를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 인터로게이터;를 포함하고, 초음파는 이식형 의료 장치에 전력을 공급하는 시스템.
실시형태 89. 실시형태 88의 시스템에 있어서, 인터로게이터는 외부에서 착용되도록 구성되는 시스템.
실시형태 90. 실시형태 88 또는 89의 시스템에 있어서, 인터로게이터는 이식형 장치에 의해 방출되는 초음파 후방산란을 수신하도록 구성되며, 초음파 후방산란은 데이터를 인코딩하는 시스템.
실시형태 91. 실시형태 90의 시스템에 있어서, 인터로게이터는 데이터를 분석하거나 데이터를 컴퓨터 시스템으로 전송하도록 구성되는 시스템.
실시형태 92. 실시형태 88-91 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 인터로게이터에 의해 전송되는 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 시스템.
실시형태 93. 대상의 실금을 치료하는 방법에 있어서,
대상에 완전히 이식된 의료 장치가 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극을 포함하고 있는 상태에서, 초음파의 에너지를 대상에 완전히 이식된 의료 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하는 과정; 및
완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정;을 포함하는 대상의 실금을 치료하는 방법.
실시형태 94. 실시형태 93의 방법에 있어서, 경골 신경 또는 그 분지, 음부 신경 또는 그 분지, 또는 천골 신경 또는 그 분지는 초음파에 인코딩된 트리거 신호에 응답하여 완전히 이식된 의료 장치에 의해 자극되는 방법.
실시형태 95. 실시형태 93 또는 94의 방법에 있어서, 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정은 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 복수의 전류 펄스를 방출하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 96. 실시형태 93 또는 94의 방법에 있어서, 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정은 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 복수의 전압 펄스를 방출하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 97. 실시형태 95 또는 96의 방법에 있어서, 복수의 전류 펄스 또는 복수의 전압 펄스는 일정한 주파수로 방출되는 방법.
실시형태 98. 실시형태 97의 방법에 있어서, 복수의 전류 펄스 또는 복수의 전압 펄스의 주파수는 약 1 Hz와 약 50 Hz 사이인 방법.
실시형태 99. 실시형태 93-98 중 어느 하나의 방법에 있어서, 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 인터로게이터를 사용하여 초음파를 이식된 의료 장치로 전송하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 100. 실시형태 99의 방법에 있어서, 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 방법.
실시형태 101. 실시형태 99 또는 100의 방법에 있어서, 데이터를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 102. 실시형태 101의 방법에 있어서, 데이터는 이식형 장치가 전기 펄스를 방출했는지의 여부 또는 전기 펄스를 방출하기 위해 어떤 파라미터가 사용되었는지를 나타내는 자극 상태를 포함하는 방법.
실시형태 103. 실시형태 101 또는 102의 방법에 있어서, 초음파 후방산란을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 104. 실시형태 103의 방법에 있어서, 초음파 후방산란에 의해 인코딩된 데이터를 분석하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 105. 실시형태 93-104 중 어느 하나의 방법에 있어서, 인터로게이터는 외부 착용 장치인 방법.
실시형태 106. 실시형태 93-105 중 어느 하나의 방법에 있어서, 인터로게이터는 대상의 피부와 접촉하는 방법.
실시형태 107. 실시형태 93-106 중 어느 하나의 방법에 있어서, 인터로게이터는 핸드헬드 장치를 사용하여 작동되는 방법.
실시형태 108. 실시형태 107의 방법에 있어서, 핸드헬드 장치는 인터로게이터에 무선 연결되는 방법.
실시형태 109. 실시형태 93-108 중 어느 하나의 방법에 있어서, 2개 이상의 전극을 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지에 접촉시키도록 대상에 의료 장치를 이식하는 과정을 포함하는 방법.
실시형태 110. 실시형태 93-109 중 어느 하나의 방법에 있어서, 2개 이상의 전극은 경골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하는 방법.
실시형태 111. 실시형태 110의 방법에 있어서, 인터로게이터는 대상의 발목에 부착되는 방법.
실시형태 112. 실시형태 93-109 중 어느 하나의 방법에 있어서, 2개 이상의 전극은 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하는 방법.
실시형태 113. 실시형태 112의 방법에 있어서, 인터로게이터는 환자의 엉덩이, 복부, 등 아래 부분, 둔부 또는, 윗 다리에 부착되는 방법.
실시형태 114. 실시형태 93-113 중 어느 하나의 방법에 있어서, 실금은 과활동성 방광, 저활동성 방광, 요실금, 또는 대변 실금인 방법.
실시형태 115. 실시형태 93-114 중 어느 하나의 방법에 있어서, 대상은 인간인 방법.
실시형태 116. 실시형태 93-115 중 어느 하나의 방법에 있어서, 이식형 장치는 실시형태 1-35 및 71-87 중 어느 하나에 따른 이식형 의료 장치인 방법.
Claims (44)
- 이식형 의료 장치에 있어서,
초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체;
초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극; 및
본체에 부착되는 클립(clip)으로서, 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 2개 이상의 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 위치시키도록 구성되는 바의 클립;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치. - 제 1 항에 있어서, 클립은 신경 및 신경에 부착된 사상 조직을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 2 항에 있어서, 사상 조직은 혈관인 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 4 항에 있어서, 가요성 레그는 만곡되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 5 항에 있어서, 레그가 본체 아래로 연장됨에 따라, 레그는 본체 쪽으로 만곡되기 전에 본체로부터 먼 쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 6 항에 있어서, 복수의 가요성 레그는 적어도 한 쌍의 레그를 포함하고, 한 쌍의 레그는 반대 방향으로 본체로부터 먼 쪽으로 그리고 본체 아래로 연장되는 제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 7 항에 있어서, 제1 레그 및 제2 레그는 본체에 연결된 크로스바에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 8 항에 있어서, 크로스바는 가요성 부재를 통해 장치의 본체에 연결되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 레그는 본체의 바닥 표면을 통해 본체에 부착되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 레그는 금속, 금속 합금, 세라믹, 실리콘 또는 비폴리머 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 레그는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 11 항에 있어서, 레그들 중 적어도 하나는 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅된 외부 표면 및 엘라스토머 코팅 또는 비엘라스토머 폴리머 코팅으로 코팅되지 않는 적어도 하나의 전극을 포함하는 내부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 본체는 바닥 표면을 포함하고, 2개 이상의 전극은 본체의 바닥에서 끝나는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 전극은 클립 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 15 항에 있어서, 클립은 본체 아래로 연장되는 복수의 가요성 레그를 포함하고, 2개 이상의 전극은 가요성 레그 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 본체는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 본체는 초음파 변환기 및 2개 이상의 전극에 전기적으로 연결되는 집적 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 18 항에 있어서, 집적 회로는 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 본체는 가장 긴 치수로 길이가 약 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 초음파 변환기는 데이터를 인코딩하는 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 21 항에 있어서, 데이터는 검출된 신경 활동, 측정된 생리학적 상태, 장치 상태, 또는 방출된 전기 펄스와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 이식형 의료 장치는 신경에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 초음파 변환기는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 초음파를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 24 항에 있어서, 명령은 신경에 전기 펄스를 방출하도록 이식형 장치를 작동시키는 트리거 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 대상에 의료 장치를 이식하는 방법에 있어서, 상기 장치가 초음파를 수신하고 초음파의 에너지를 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하도록 구성되는 초음파 변환기를 포함하는 본체; 초음파 변환기와 전기적으로 소통하는 전극; 및 본체에 부착되는 클립으로서, 복수의 가요성 레그를 포함하는 바의 클립;을 포함하고 있는 상태에서, 상기 방법은:
클립의 하나 이상의 레그를 바깥쪽으로 가요성 변형시키는 과정;
전극을 신경과 전기적으로 소통하도록 위치시키는 과정; 및
클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정으로서, 가요성 변형 해제 시에 하나 이상의 레그는 신경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 전극을 신경과 전기적으로 소통하는 상태로 유지시키게 되는 바의 클립의 하나 이상의 레그를 가요성 변형 해제시키는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대상에 의료 장치를 이식하는 방법. - 이식형 의료 장치에 있어서,
(a) 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 2개 이상의 초음파 변환기;
(b) 커패시터를 포함하는 에너지 저장 회로를 포함하는 집적 회로로서, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기에 전기적으로 연결되는 바의 집적 회로; 및
(c) (i) 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서, (ii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극, 또는 (iii) 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극 중의 한 가지 이상:을 포함하고,
센서 또는 2개 이상의 전극이 집적 회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치. - 제 27 항에 있어서, 2개 이상의 초음파 변환기는 제1 분극 축을 포함하는 제1 초음파 변환기 및 제2 분극 축을 포함하는 제2 초음파 변환기를 포함하고, 제2 초음파 변환기는 제2 분극 축이 제1 분극 축과 직교하도록 위치되고, 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기는 장치에 전력을 공급하는 초음파를 수신하고 초음파 후방산란을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 27 항 및 제 28 항에 있어서, 이식형 장치는 생리학적 상태를 측정하도록 구성되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 29 항에 있어서, 센서는 온도 센서, pH 센서, 압력 센서, 스트레인 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 산소 측정기, 포도당 측정기, 임피던스 측정기이며, 또는 센서가 분석물 농도를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직에 전기 펄스를 방출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 31 항에 있어서, 이식형 장치는 조직과 전기적으로 소통하고 조직으로부터 전기생리학적 신호를 검출하도록 구성되는 2개 이상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 32 항에 있어서, 전기생리학적 신호는 신경 신호인 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 27 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 초음파 후방산란은 측정된 생리학적 상태, 방출된 전기 펄스, 또는 검출된 전기생리학적 신호와 관련된 정보를 인코딩하는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 27 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 초음파 변환기는 병렬로 집적 회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 25 항 및 제 27 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 이식형 의료 장치는 배터리를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 25 항 및 제 27 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 이식형 의료 장치는 무선 주파수 통신 시스템을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 제 1 항 내지 제 25 항 및 제 27 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 이식형 의료 장치는 클립의 레그에서 끝나지 않고 장치의 본체로부터 연장되는 전기 리드를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 이식형 의료 장치.
- 시스템에 있어서, 제 1 항 내지 제 25 항 및 제 27 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항의 이식형 의료 장치; 및 이식형 의료 장치에 초음파를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 인터로게이터;를 포함하고, 초음파는 이식형 의료 장치에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 39 항에 있어서, 인터로게이터는 외부에서 착용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 인터로게이터는 이식형 장치에 의해 방출되는 초음파 후방산란을 수신하도록 구성되며, 초음파 후방산란은 데이터를 인코딩하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 41 항에 있어서, 인터로게이터는 데이터를 분석하거나 데이터를 컴퓨터 시스템으로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 39 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 인터로게이터에 의해 전송되는 초음파는 이식형 장치를 작동시키기 위한 명령을 인코딩하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 대상의 실금을 치료하는 방법에 있어서,
대상에 완전히 이식된 의료 장치가 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지와 전기적으로 소통하는 2개 이상의 전극을 포함하고 있는 상태에서, 초음파의 에너지를 대상에 완전히 이식된 의료 장치에 전력을 공급하는 전기 에너지로 변환하는 과정; 및
완전히 이식된 의료 장치를 사용하여 대상의 경골 신경 또는 그 가지, 음부 신경 또는 그 가지, 또는 천골 신경 또는 그 가지를 전기적으로 자극하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대상의 요실금을 치료하는 방법.
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