KR20210030380A - 체내 제어 가능한 소형화 한랭치료 의료기기 및 방법 - Google Patents

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KR20210030380A
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크리스토퍼 제이 벨리스
매튜 피 팔머
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미라키 이노베이션 씽크 탱크 엘엘씨
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Abstract

본 발명의 체내 이동용 의료기기는 냉각 물질을 담기 위한 리저버를 갖는 호스트 구조를 포함한다. 상기 의료기기는 체내 한랭치료 제공을 위한 냉각 물질 전달을 위해 적어도 하나의 전달 장치를 포함한다.

Description

체내 제어 가능한 소형화 한랭치료 의료기기 및 방법
본 발명은 체내 제어 가능한 소형화 의료기기 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 신체 내 영역을 냉각시키는 시스템을 갖는 체내 의료기기에 관한 것이다. 상기 기기는 추진 시스템, 배치 시스템, 제어 시스템, 전원 공급 시스템, 체내 저장 시스템, 이미징 시스템, 테라피 시스템, 샘플 및 데이터 수집 시스템, 재료 분배 시스템 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 본 발명은 체내 제어 가능한 의료기기의 재료, 대화형 의료기기들, 구성 및 사용방법을 상세하게 다룬다.
본 발명은 소형화된 체내 제어 가능 의료기기에 관한 것이다. 상기 기기는 외부 제어 혹은 완전한 자율 작동이 가능하고 테더링 형태 또는 무선으로 통신할 수 있다. 또한, 상기 기기는 단독으로 작동하거나 여러 기기와 함께 작동이 가능하다.
많은 의료 절차에서 의사는 환자에게 진단 및 치료 제공을 위해서 신체 내 영역에 접근해야 한다. 보통은 인체 구멍 및 내강을 통해 신체 내부 영역에 접근한다. 인체 구멍은 비공, 구강, 외이도, 비루관, 항문, 요도, 질 및 유두를 포함한다. 인체 내강은 위장관 내부, 폐의 기관지경, 세뇨관 및 요로도관 내부, 질경(膣經), 자궁 및 난관을 포함한다. 인체 구멍 및 내강을 통한 절개로 의사들은 환자의 체내 거의 모든 영역에 접근할 수 있다.
신체 내 영역 접근을 위한 기존 방법에는 개복 수술, 복강경 수술 및 내시경 수술이 있다. 복강경 수술은 의사가 작은 "열쇠 구멍"을 내어 절개하고 특수 설계된 기구를 이용해 체내 영역에 접근하도록 한다. 초기 복강경 기구는 선형 특성으로 체내 영역 접근을 위해 직선 상 장애물이 없는 "시선" 확보가 필요했다. 내시경 수술은 의사가 가요성 도구를 구강 또는 직장으로 통과시켜 소화계통 영역에 접근하도록 한다.
최근 의사들은 로봇을 이용해 의료 기기를 제어하기 시작했다. 의료용 로봇은 일반적으로 마스터/슬레이브 구성으로 연결되어 의사의 움직임을 기기의 움직임으로 변환시킨다. 로봇 제어로 인해 가요성 복강경 기기가 출현했다. 하지만, 의료용 로봇의 도입으로 의사들은 기기의 움직임과 동작을 능동적으로 제어해야 하고 대규모 고가 자본 장비 및 전용 수술공간을 필요로 한다.
이 밖에도, 환자가 캡슐을 섭취하고 소화계통 통과시 사진촬영이 가능한 캡슐 내시경이 발명되었다. 하지만, 캡슐 내시경의 움직임을 제어하고, 방향, 속도 및 위치를 추적 및 제어하고, 정확한 촬영 위치를 파악하고, 모든 유형의 수술절차 및 치료를 제공하기 위한 수단이 없다.
냉온 상태(cold temperature)는 지방세포를 선택적으로 소멸시키거나 파괴한다고 알려져 왔다. 오늘날 지방 감소를 위한 한랭치료(cold therapy)는 피부를 통해 지방 조직으로 냉기를 전달하는 방식의 체외 어플리케이터(applicator)를 사용한다. 현재 적용방법에서는 피부에 인접한 지방 영역으로 그 적용 대상이 제한된다. 또한, 다른 영역으로의 어플리케이터 이동을 위한 작업환경이 필요하다.
따라서, 해당 기술 분야의 개선이 바람직하다. 한랭치료 제공능력과 캡슐 시스템 및 기타 구조를 포함하는 체내 제어 가능한 소형화 의료기기의 기동성이 결합한다면 유용할 것이다. 피부와 인접한 혹은 인접하지 않은 신체 영역에 표적 한랭치료를 제공하는 수단이 유용할 것이다.
또한, 로봇기구를 이용한 외과수술 및 치료 시행능력이 체내 제어 가능한 소형화 의료기기의 절개 흔적, 크기, 기동성과 결합함으로써 의사가 한랭치료와 같은 시술을 위해 특정 위치로 이동할 수 있도록 의료기기의 움직임을 제어하는 수단을 제공하는 데 유용할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신체(예를 들어, 인체) 내 한랭치료 시행을 위한 체내 이동 의료 기기를 제공하는 것이다.
상기 의료기기는 냉각 물질(예를 들어, 액체, 수용액, 복수의 입자상 물질, 등장액, 식염수, 겔, 슬러리, 지방파괴물질 및 혈관수축물질)을 담기 위한 리저버(resevoir)가 있는 호스트 구조를 포함한다. 또한, 상기 의료 기기는 체내 한랭치료 시행을 위해 냉각 물질을 전달해야 하기 때문에 상기 호스트 구조와 소통하는 하나 이상의 전달 장치(예를 들어, 바늘)을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 전달 장치 혹은 바늘은 체내에 냉각 유체를 주입하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전달 장치 혹은 바늘은 냉각 물질을 미리 정해진 치료 표적 부위로 순환시키고 추가 냉각을 위해 호스트 구조로 냉각 물질을 복귀시키도록 구성된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 상기 전달 장치 혹은 바늘은 약 1.0mm 미만의 직경을 갖는 초소형 바늘이다.
본 발명의 특정 실시예에서, 상기 의료 기기는 적어도 하나의 레포지토리(repository)와 통신한다. 상기 적어도 하나의 레포지토리는 히트 싱크, 열 교환기, 화학반응기 및 저장 용기 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 호스트 구조는, 임상적 비활성 재료, 살균성 재료, 탄성재료, 화학반응성 재료, 화학적 비활성 재료, 붕해성 재료, 용해성 재료, 접이 가능 재료, 미리 정해진 시간 동안 체액 노출을 견디는 물리적 및 화학적 특성을 가진 재료 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 복수의 의료 기기는 적어도 하나의 레포지토리와 통신한다. 상기 적어도 하나의 레포지토리는 히트 싱크, 열 교환기, 화학반응기 및 저장 용기 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 복수의 의료 기기 중 적어도 하나는 냉각 유체를 담기 위한 리저버를 갖는 호스트 구조와 체내 한랭치료 제공을 위한 적어도 하나의 바늘을 포함한다. 상기 적어도 하나의 레포지토리는 체내외 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
본 양태의 한 실시예에서, 상기 적어도 하나의 레포지토리는 상기 복수의 의료 기기 중 적어도 하나에 도관들, 튜브들, 캐뉼라들, 모세관들, 열전도 재료들 및 덕트들의 네트워크 중 적어도 하나에 의해 연결된다.
또 다른 양태에서, 상기 의료기기 사용 방법은 신체 지방 세포를 파괴하는 데 효과를 주기 위해 냉각 유체를 사용하는 방법에 관한 것이다.
또한, 신체 한랭치료를 제공하기 위한 의료기기 사용방법에 관한 것이다. 상기 방법은 체내 한랭치료 표적 부위에 아주 근접하여 상기 의료기기를 배치하는 것을 포함한다. 냉각 물질은 미리 정해진 시간 동안 표적 부위에 배출 혹은 순환되며 체내 한랭치료가 이루어진다.
본 발명의 특정 실시예에서, 상기 의료기기 사용방법은 흉터 치료, 주름개선, 색소침착개선, 다한증치료, 피하 지방 세포 파괴, 내장 지방 세포 파괴, 콜라겐 합성유도 및/또는 모발 회복유도를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 특정 실시예에서, 환자를 위한 테라피 치료법은 의료기기를 환자 신체 내강에 삽입하는 단계; 표적 한랭치료가 필요한 특정 부위를 탐색하는 단계; 상기 치료가 필요한 근접 부위에 표적 한랭치료를 제공하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기 위하여 도시한다. 하지만, 본 발명은 상기 도면에 도시된 정확한 배열 및 수단에 국한되지 않음을 이해해야 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 전형적인 체내 제어 가능한 의료기기를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 전형적인 체내 제어 가능한 의료기기를 도시한다.
도 3은 체내 한랭치료를 위한 대화형 체내 의료기기들을 도시한다.
도 4는 초소형 바늘을 사용하는 한랭치료 제공을 위한 전형적인 체내 제어 가능한 의료기기를 도시한다.
도 1a는 본 발명에 따른 예시적인 체내 제어 가능한 의료기기(이하 "의료기기"를 도시한다. 한 실시예에서, 의료기기(5)는 캡슐 형상이다. 의료기기(5)는 원위 단부(10), 근위 단부(15), 원위 단부(10)와 근위 단부(15)를 연결하는 몸체(20)가 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 제어 시스템, 전원 공급 시스템, 체내 저장 시스템(intra-device storage system), 이미징 시스템, 테라피 시스템, 샘플 및 데이터 수집 시스템, 재료 분배 시스템은 의료기기(5)의 몸체(20) 내 위치할 수 있다.
체내 제어 가능한 의료기기는 체내 탐색이 될 해부학적 구조와 의료기기의 전달 방법에 따라 크기가 조정될 수 있다. 예를 들어, 위장관에서 작동하는 체내 제어 가능한 기기의 전체 치수는 직경 약 25mm, 길이 약 75mm일 수 있다. 기기는 직경이 약 15mm, 길이가 약 50mm일 경우, 더 바람직하다. 가장 바람직하게는 직경이 약 15mm미만, 길이 약 50mm 미만일 수 있다.
스코프(scope)를 구비한 체내 제어 가능한 기기의 전체 치수는 직경 약 20mm, 길이 약 75mm일 수 있다. 기기의 직경이 약 15mm, 길이가 약 50mm일 경우, 사용하기 더 유리하다. 직경 약 15mm 미만, 길이 약 50mm 미만의 경우, 가장 바람직하다. 제어 시스템, 전원 공급 시스템, 체내 저장 시스템, 이미징 시스템, 테라피 시스템, 샘플 및 데이터 수집 시스템, 재료 분배 시스템의 크기는 해당 치수에 따라 달라진다.
도 2의 예시적인 실시예에서, 체내 제어 가능한 의료기기(5)는 문어 형상일 수 있다. 상기 기기는 몸체(30)와 부속 장치(35)들을 갖는다. 부속 장치(35)들은 추진하고, 호스트 구조(20)를 덮거나 감싸고, 호스트 구조(20)의 일부를 형성하거나, 치료 및 진단 업무를 수행한다. 도 1b를 참조하여 설명한 것과 유사한 제어 시스템, 전원 공급 시스템, 체내 저장 시스템, 이미징 시스템, 테라피 시스템, 샘플 및 데이터 수집 시스템, 재료 분배 시스템은 기기의 몸체(30) 및/또는 부속장치(35)들 내에 또는 호스트 구조(20) 내부 영역에 위치할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 체내 의료기기(5) 또는 이들의 대화형 의료기기들은 환자 체내 한랭치료(cold therapy) 제공을 위해 사용될 수 있다. 복수의 의료기기는 하나 이상의 레포지토리(reporitory)(555)와 통신할 수 있다. 레포지토리(555)는 히트 싱크, 열 교환기, 화학반응기 및/또는 저장 용기를 포함할 수 있다. 복수의 의료기기는 그 내부 또는 표면상에 냉각 시스템 및/또는 재료 전달 또는 배출 시스템이 위치한다. 레포지토리는 체내(556) 및/또는 체외 위치한다. 체내 의료기기(5)는 도관들 (예를 들어, 튜브들, 캐뉼라들, 모세관들, 열전도 재료들 및/또는 덕트들)의 네트워크에 의해 서로 간에 그리고 레포지토리(555)에 연결된 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 체내 의료기기(5)는 호스트 구조(20)에 부착된 바늘(230)과 같은 소형 배출 장치를 포함할 수 있고, 리저버(reservoir)(235)를 갖는 내부 영역(20a)을 포함한다. 바늘(230)은 리저버(235)에 부착할 수 있다. 리저버는 액체, 수용액, 복수의 입자상 물질, 등장액, 식염수, 겔, 슬러리, 지방파괴물질 및 혈관수축물질과 같은 냉각 물질(cold substance)을 담을 수 있으며, 이러한 냉각 물질은 예를 들어, 지방을 소멸시키거나 한랭치료를 위해 지방 세포(예를 들어, 피하 지방 세포 및/또는 내장 지방 세포)에 인접한 부위 또는 다른 한랭치료 표적 부위에 바늘(230)을 통해 체내로 주입될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 리저버(235)는 내부에 열 교환기/히트 싱크(235H)를 포함한다. 냉각 물질은 배출 또는 순환을 위해 배출 장치(예를 들어, 바늘)(230)와 통신하는 배출 라인(235X)을 통해 열 교환기/히트 싱크(235H)에서 배출된다. 또는, 바늘이 폐쇄될 수 있고 냉각 물질(예를 들어, 냉각 유체 또는 슬러리)이 지방 혹은 다른 한랭치료 표적 부위에 주입되는 대신에, 냉각 슬러리 혹은 액체가 표적 부위에 국소 냉각을 발생시키기 위해 바늘을 통해 폐쇄 루프 방식으로 순환될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 물질은 열 교환기/히트 싱크(235H)에서의 추가 냉각을 위해 복귀 라인(235Y)를 통해 호스트 구조(20)에 배치된 리저버(235)의 열 교환기/히트 싱크(235H)로 되돌아간다.
바늘(230)은 흉터를 만들지 않기 위해 크기를 조절할 수 있다. 크기가 16 게이지 바늘보다 작을 경우, 더 바람직하다. 가장 바람직하게는 직경이 1.0mm 미만인 "초소형" 바늘일 수 있다. 바늘을 통한 냉각을 제공할 수 있는 것에 더해, 초소형 바늘은 피부 표피에 최소한의 손상을 주는 이른바 초소형 도관(micro-conduit)인 작은 구멍을 만들 수 있다. 이러한 과정은 진피의 유두층에서 콜라겐과 엘라스틴 생성을 자극하는 성장 인자의 생성으로 이어질 수 있다. 이러한 초소형 도관은 진피유두의 줄기세포를 자극하고, 모낭으로의 혈류를 증가시키고, 모발 회복을 유도하는 성장 인자와 신호전달 경로를 동원하고, 잔주름을 채우고 피부를 탱탱하게 만들어 주면서 흉터 및 주름 치료, 피부 회춘 및 미백 활성화, 피부 개선(노화방지). 색소침착개선, 다한증치료, 튼살치료, 표피 하부 콜라겐 합성 유도, 모발 병리현상의 치료 사용될 수 있다.
또는, 열 교환기/히트 싱크(235)는 체내 제어 가능한 의료기기(5)의 표면을 냉각시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 체내 제어 가능한 의료기기, 특히 일회용으로 분해 가능하고 붕해성 및 선택적으로 접이 가능한 체내 제어 의료 기기 및 재료 및 구조에 관한 것이다. 예를 들어, 기기가 팽창 및 수축될 수 있도록 자체 팽창 및 수축이 가능한 엘라스토머(예를 들어, 니트릴)와 같은 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 종이, 전분, 젤라틴 또는 콜라겐과 같은 생분해성 재료 및/또는 합성 천연 중합체를 포함하는 생분해성, 붕해성 또는 용해성 재료로 만들어질 수 있다. 접이 가능한 기기는 인체 내강에서 평평하게 펴거나, 압출되거나 늘려지거나 분해되도록 구성될 수 있다. 따라서, 체내 제어 가능한 의료기기는 분석, 검사 또는 향후 사용을 위해 복구할 필요 없이 인체 내강에서 또는 배출을 통해 폐기될 수 있다.
본 발명은 몇몇 실시예들이 설명되었으나, 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 점에 유의해야 하며, 본 발명의 범위 내에서 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 체내 이동용 의료기기에 있어서,
    냉각 물질을 담는 리저버를 포함하는 호스트 구조; 및
    체내 한랭치료를 위한 냉각 물질 전달을 위해 상기 호스트 구조와 통신하는 적어도 하나의 전달 장치를 포함하는 체내 이동용 의료기기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전달 장치는 냉각 물질을 체내 주입하도록 구성된 적어도 하나의 바늘을 포함하는 체내 이동용 의료기기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전달 장치는 냉각 물질을 미리 정해진 치료 표적 부위로 순환시키고 추가 냉각을 위해 호스트 구조로 냉각 물질을 복귀시키도록 구성된 체내 이동용 의료기기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바늘은 약 1.0mm 미만의 직경을 갖는 초소형 바늘인 체내 이동용 의료기기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 물질은 액체, 수용액, 복수의 입자상 물질, 등장액, 식염수, 겔, 슬러리, 지방파괴물질 및 혈관수축물질 중 적어도 하나를 포함하는 체내 이동용 의료기기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 의료기기는 적어도 하나의 레포지토리와 통신하고, 상기 적어도 하나의 레포지토리는 히트 싱크, 화학반응기 및 저장 용기 중 적어도 하나를 포함하는 체내 이동용 의료기기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 호스트 구조는 임상적 비활성 재료, 살균성 재료, 탄성재료, 화학반응성 재료, 화학적 비활성 재료, 붕해성 재료, 용해성 재료, 접이 가능 재료, 미리 정해진 시간 동안 체액 노출을 견디는 물리적 및 화학적 특성을 가진 재료 중 적어도 하나를 포함하는 체내 이동용 의료기기.
  8. 적어도 하나의 레포지토리와 통신하는 복수의 의료기기로서,
    상기 적어도 하나의 레포지토리는 히트 싱크, 열 교환기, 화학반응기 및 저장 용기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 복수의 의료기기 중 적어도 하나는 냉각 물질을 담기 위한 리저버를 갖는 호스트 구조 및 체내 한랭치료를 위한 냉각 물질을 전달하기 위한 적어도 하나의 바늘을 포함하며, 상기 적어도 하나의 레포지토리는 체내 또는 체외 중 적어도 하나에 위치하는 복수의 의료기기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레포지토리는 도관들, 튜브들, 캐뉼라들, 모세관들, 열전도 재료들 및 덕트들의 네트워크 중 적어도 하나에 의해 상기 복수의 의료기기 중 적어도 하나와 연결되는 복수의 의료기기.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 의료 기기들을 사용하는 방법으로서, 상기 방법은:
    한랭치료 체내 표적부위에 인접한 체내에 상기 의료기기를 배치하고;
    미리 정해진 시간 동안 상기 표적부위에 냉각 물질을 배출하고;
    상기 표적부위에 한랭치료를 제공함을 포함하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 의료기기를 사용하는 방법으로서, 상기 방법은 흉터 치료, 주름개선, 색소침착개선, 다한증치료, 피하 지방 세포 파괴, 내장 지방 세포 파괴, 콜라겐 합성유도 및 모발 회복유도를 제공하는 방법.
  12. 환자에게 테라피 치료법을 제공하는 방법에 있어,
    환자의 체강에 의료기기를 삽입하는 단계;
    상기 의료기기를 표적 한랭치료가 필요한 특정 부위로 이동하는 단계;
    치료가 필요한 부위에 표적 한랭치료를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
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