KR20210094343A

KR20210094343A - 전기장 기반 암치료 장치

Info

Publication number: KR20210094343A
Application number: KR1020200007995A
Authority: KR
Inventors: 윤명근; 오건
Original assignee: 고려대학교 산학협력단; 주식회사 필드큐어
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-29
Also published as: WO2021149864A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치는, 환자의 환부를 감싸도록 코일형으로 이루어지며 교류 전류가 인가되는 코일형 도선을 포함하며, 상기 교류 전류가 인가된 코일형 도선에 의해 만들어진 자속변화를 통해 유도된 유도기전력을 상기 환자의 체내에 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기장 기반 암치료 장치 {Apparatus for Tumor Treating Using Electric Field}

본 출원은 전기장 기반 암치료 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체 근처에서 교류 전류를 발생시키고 그로 인한 자속변화가 인체 내에 유도기전력을 발생시킴으로써 단위면적당 피부 전류는 일정 수준 이하로 유지하면서도 인체 내부의 전기장만을 극대화하여, 높은 세기의 전기장을 환자 체내의 심부에 위치한 종양에 전달함으로써 암치료 효과는 증대시킬 수 있으면서도 피부 화상 등의 부작용을 일으키는 피부 전류를 낮출 수 있는 전기장 기반 암치료 장치에 관한 것이다.

2000년대 초, 이스라엘 생물리학 교수인 Yoram Palti는 분열하는 암세포에 교류전기장을 걸어주면 분열이 지연되거나 사멸하는 현상을 처음으로 발견했으며, 2004년에는 Cancer Research 저널에 세계 최초로 전기장 암치료 효과에 대한 연구결과를 발표하였다(선행문헌 1 참조). 그 후 전기장 암치료에 대한 여러 연구논문들이 발표되었으며 암치료 학계에서는 전기장 치료의 3가지 강점으로 인해 큰 주목을 하고 있다.

전기장 치료의 첫 번째 강점은 전기장은 분열하는 세포에만 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있기 때문에 정상세포에 비해 분열속도가 빠른 암세포에 집중적으로 영향을 미치게 되고, 부작용도 기존 치료법과 비교했을 때 매우 미미할 것으로 예상된다는 점이다(선행문헌 2 참조). 실제로 2013년에 발표된 논문(선행문헌 3 참조)에 의하면 항암치료와 전기장치료의 부작용 비교 항목 총 9개 중 7개의 항목에서 전기장 치료의 부작용이 월등히 낮게 나타났으며, 2개의 항목에 대해서는 항암치료와 전기장 치료가 거의 동등한 수준의 부작용을 보였다.

두 번째로, 전기장을 이용한 암치료는 아직 초기 단계임에도 불구하고 치료효능 측면에서 기존의 치료법에 비해 더 좋은 결과를 보여주고 있다. 그 예로, 난치암 중 하나인 악성 교모세포종(glioblastoma multiforme, GBM) 환자가 항암치료만 받은 경우 Progression Free Survival(PFS)과 Overall Survival(OS) 및 2년 이상 생존확률이 각각 4.0개월, 16.0개월, 31%로 나타난 반면, 전기장 치료가 추가된 경우에는 6.7개월, 20.9개월, 43%로 나타나, 기존 치료법에 비해 약 1.7, 1.3, 1.4배 더 좋은 결과를 보여주었다(선행문헌 4).

마지막으로 세 번째 강점은 전기장이 치료부위를 포함하여 광범위하게 적용될 경우 CT 등의 의료영상에서 보이지 않는 매우 미세한 종양에 대해서도 치료 효과가 있을 것으로 기대된다는 점이다. 종양을 중심으로 전기장을 걸어주게 되면 종양뿐만 아니라 종양주변에도 무시할 수 없는 전기장이 전달되기 때문에, 종양주변에 존재하나 육안으로 확인 불가능할 정도의 미세한 크기의 종양에도 전기장이 영향을 미쳐 암세포의 분열을 억제시킬 수 있으며 이에 따라 암 전이 확률도 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 기대된다(선행문헌 5 참조).

현재 전기장 암치료법은 2011년 재발한 교모세포종 암에 대해, 2015년에는 최초 진단된 교모세포종에 대해 미국 FDA 승인을 받았으며, 유럽에서는 CE 마크를 획득하여 미국, 독일, 스위스 등지에서 약 1000 여개의 병원을 통해 시행되고 있으며, 일본에서도 재발한 교모세포종 환자에 대하여 치료 허가를 받은 상태이다. 또한 치료 받은 환자 수는 매년 급격히 증가하고 있어 2014년에 152명에서 2018년에는 8813명으로 50배 이상의 증가율을 보여주고 있다(선행문헌 6 참조).

하지만 현재의 전기장 암치료는 치료효과를 극대화하기 위해 몇 가지 해결해야 할 과제가 있다.

현재까지의 연구 결과에 따르면, 전기장 세기 및 전기장 인가 시간에 따라 암 종별 전기장 치료의 효과는 차이를 나타내며, 전기장 세기 및 인가 시간이 크면 클수록 암세포에 대한 사멸 및 분열억제 효과가 크다(선행문헌 7 및 도 1 참조). 따라서, 원하는 치료 효과를 달성하기 위해서는 충분한 크기의 전기장 세기가 필수적이다.

현재 상용화된 전기장 암치료 시스템은 1 내지 3 V/cm 정도의 약한 세기의 전기장으로만 치료가 가능하도록 개발되었으며, 이처럼 약한 세기의 전기장으로 가능한 한 최대의 치료효과를 확보하기 위해서는 환자의 수면시간을 제외하고 거의 하루 종일(18-24시간/일) 치료를 받아야 하는 불편함이 있다.

또한, 일일 치료시간을 늘리는 것은 이미 한계에 도달했으며 이러한 경우 치료효과를 확보하기 위해서는 충분한 크기의 전기장을 인가하는 것이 필수불가결한 요소라고 할 수 있다. 단순히 인가된 전압의 크기를 증가시켜서 체내에 전달되는 전기장의 크기를 증가시키는 것은 물리적으로는 가능하다. 그러나, 이러한 전기장의 상승은 피부에 부착된 전극에 의해 피부로 흐르는 전류도 함께 증가시키기 때문에 화상과 같은 심각한 부작용을 야기시킬 수 있다. 이러한 이유 때문에 피부에 전달되는 한계전류가 전기장 치료에서 중요한 요소가 되며 현재의 전기장 암치료에서는 피부에 부작용이 생기지 않는 범위 내에서 가능한 최대의 전기장을 인체에 인가하고 있지만 그 크기는 만족할 만한 수준이 아니다(선행문헌 7 참조).

일반적으로 단위면적당 최대한계전류는 100mA/cm² 이하이지만 전기장 치료에서 권고되는 단위면적당 권고한계전류는 30mA/cm² 이하라고 할 수 있다(선행문헌 7 참조). 따라서, 치료효과를 극대화시키기 위해서는 피부에 흐르는 전류는 권고한계전류 이하로 유지하면서 체내에 전달되는 전기장의 크기는 증가시킬 수 있는 방법이 필요하다.

선행문헌 1: Eilon D. Kirson et al, disruption of cancer cell replication by alternating electric fields, cancer research, 64, 3288-3295 (2004) 선행문헌 2: Miklos Pless, Uri Weinberg, tumor treating fields: concept, evidence, future, Expert Opinion, 20(8), 1099-1106 (2011) 선행문헌 3: Angela M. Davies et al, Tumor treating fields: a new frontier in cancer therapy, Annals of the New York academy of sciences, 1291, 86-95 (2013) 선행문헌 4: Stupp et al, Effect of Tumor-Treating Fields Plus Maintenance Temozolomide vs Maintenance Temozolomide Alone on Survival in Patients With Glioblastoma: A Randomized Clinical Trial, Journal of the American Medical Association, 318(23), 2306-2316 (2017) 선행문헌 5: Eilon D. Kirson et al. Alternating electric fields (TTFields) inhibit metastatic spread of solid tumors to the lungs, Clin Exp Metastasis 26, 633-640 (2009) 선행문헌 6: Novocure Corporate Presentation (https://3sj0u94bgxp33grbz1fkt62h-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/05/201905_NVCR_Corporate_Presentation_vFF.pdf) 선행문헌 7: Eilon D. Kirson et al, alternating electric fields arrest cell proliferation in animal tumor models and human brain tumors, PNAS, 104(24), 10152-10157 (2007)

따라서, 당해 기술분야에서는 전기장 치료 시에 피부에 부착된 전극에 의해 국소적으로 집중되는 임계 단위면적당 전류를 미연에 방지하면서 인체 내 전기장 크기를 증가시켜 암치료 효과를 극대화하면서도 피부 화상 등의 문제를 해결하기 위한 방안이 요구되고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 전기장 기반 암치료 장치를 제공한다.

상기 전기장 기반 암치료 장치는, 환자의 환부를 감싸도록 코일형으로 이루어지며 교류 전류가 인가되는 코일형 도선을 포함하며, 상기 교류 전류가 인가된 코일형 도선에 의해 만들어진 자속변화를 통해 유도된 유도기전력을 상기 환자의 체내에 인가하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 교류 전류는 10kHz 내지 300kHz 범위의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 코일형 도선은 내부 공간에 의해 상기 환자의 환부를 감싸도록 기하학적 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 코일형 도선과 상기 환자 사이에 구비되는 하나 이상의 전도성 매개체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 전도성 매개체는 상기 환자의 피부에 접촉 또는 인접하도록 환자 맞춤형으로 제작된 제1 매개체와, 상기 제1 매개체와 상기 코일형 도선 사이의 공간을 채우도록 고정된 형태로 제작된 제2 매개체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 전도성 매개체는 전기 전도도가 0.1 S/m 이상인 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 전도성 매개체는 상대 투자율(Relative permeability)이 2 이상인 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기장 기반 암치료 장치는, 상기 전도성 매개체가 상기 환자의 신체에 부착되는 형태의 웨어러블 장치인 것을 특징으로 한다.

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, 전극을 피부에 부착하여 전기장을 인가하는 기존의 방식에서 탈피하여 인체 근처에서 교류 전류를 발생시키고 그로 인한 자속변화가 인체 내에 유도기전력을 발생시킴으로써 단위면적당 피부 전류는 일정 수준 이하로 유지하면서도 인체 내부의 전기장만을 극대화할 수 있다. 따라서, 종래 기술에 비해 높은 세기의 전기장을 환자 체내의 심부에 위치한 종양에 전달함으로써 암치료 효과는 증대시킬 수 있으면서도, 피부 화상 등의 부작용을 일으키는 피부 전류를 낮출 수 있다.

도 1은 전기장 치료시 전기장 세기 및 전기장 인가 시간에 따른 치료 효과 차이를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치에서 솔레노이드 내에 두경부 팬텀을 위치시키고 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 크기 및 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치에서 솔레노이드 내에 전도성 매개체와 두경부 팬텀을 함께 위치시키고 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 크기 및 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기를 변화시키면서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기를 변화시키면서 두경부 팬텀에 전달되는 평균 전기장의 크기 및 피부에 흐르는 평균 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기는 동일하게 유지하고 솔레노이드의 단위 길이당 권선수를 변화시키면서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기는 동일하게 유지하고 솔레노이드의 단위 길이당 권선수를 변화시키면서 두경부 팬텀에 전달되는 평균 전기장의 크기 및 피부에 흐르는 평균 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전도성 매개체의 전도도를 변화시키면서 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 평균 크기를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 11은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전도성 매개체의 상대투자율을 변화시키면서 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 평균 크기를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 솔레노이드 내부에 위치하는 전도성 매개체가 두 개의 영역으로 분리되어 구현된 예를 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치의 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치(100)는, 환자(10)의 환부를 감싸도록 코일형으로 이루어지며 교류 전류가 인가되는 코일형 도선(110)을 포함할 수 있으며, 교류 전류가 인가된 코일형 도선(110)에 의해 만들어진 자속변화를 통해 유도된 유도기전력을 환자(10)의 체내에 인가할 수 있다.

여기서, 코일형 도선(110)에 인가되는 교류 전류는 10kHz 내지 300kHz 범위의 주파수 대역을 가질 수 있다.

또한, 코일형 도선(110)은 내부 공간에 의해 환자(10)의 환부를 감싸도록 기하학적 구조를 가질 수 있으며, 복수의 코일형 도선(110)이 어레이 형태로 연결된 것일 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 코일형 도선(110)이 원통형 솔레노이드인 것으로 예시하였으나, 본 발명이 반드시 이로 제한되는 것은 아니며, 코일형 도선(110)은 직육면체, 삼각기둥 등과 같이 환자(10)의 환부에 최대의 유도기전력을 인가할 수 있는 다양한 형태의 기하학적 구조로 형성될 수 있다.

또한, 코일형 도선(110)은 다른 형태의 전기장 발생수단(예를 들어, 교류 전기회로, 전자석 등)으로 대체될 수도 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 인체 내에 전기장을 인가하기 위해 적어도 한 쌍의 전극을 사용하는 기존의 전기장 암치료 방식에서 탈피하여 교류 전류가 흐르는 도선(예를 들어, 코일형 도선) 내부에 환자의 환부를 삽입함으로써 전극을 이용하지 않아도 도선 내부 공간의 자속변화에 의해 발생하는 유도전기장(induced electric field)을 환자 체내에 위치한 병변 부위에 인가할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치(100)는 이와 같은 원리를 이용하여 피부에 부착하는 전극을 사용함에 따라 발생하는 부작용들을 최소화함과 동시에 교류 전류의 세기를 조절함으로써 체내에 인가되는 전기장 크기를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일형 도선(110)과 환자(10) 사이에 구비되는 하나 이상의 전도성 매개체(120)를 더 포함할 수 있으며, 전도성 매개체(120)는 환자(10)의 체내 전기장의 세기를 높여주는 역할을 하는 것이다.

여기서, 전도성 매개체(120)는 3차원 구조체로서, 생체 내 조직과 유사한 성분으로 구성된 매개체뿐만 아니라 전류가 흐를 수 있는 전도성을 가지는 부재를 지칭할 수 있다.

또한, 전도성 매개체(120)는 전기 전도도가 0.1 S/m 이상이고, 상대 투자율(Relative permeability)이 2 이상일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 2를 참조하여 상술한 전기장 기반 암치료 장치(100)는, 전도성 매개체(120)가 환자의 신체(10)에 부착되는 형태의 웨어러블 장치로 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치에서 솔레노이드 내에 두경부 팬텀을 위치시키고 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 크기 및 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면으로, 구체적으로 1cm 당 도선이 25번 감긴 20cm 지름의 원통형 솔레노이드에 교류 전류 1A를 인가하였을 때 위치에 따라 인가되는 유도 전기장의 크기(Field Intensity)와 전류 밀도(Current Density)를 시뮬레이션한 결과를 도시한다. 여기서, 사용되는 두경부 팬텀은 물리적인 크기와 전기적 특성이 인체와 유사하도록 제작된 것이다.

또한, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치에서 솔레노이드 내에 전도성 매개체와 두경부 팬텀을 함께 위치시키고 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 크기 및 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면으로, 구체적으로 1cm 당 도선이 25번 감긴 100cm 지름의 원통형 솔레노이드 내부 공간에 원통형 전도성 매개체와 두경부 팬텀을 함께 위치시키고 원통형 솔레노이드에 교류 전류 1A를 인가하였을 때 위치에 따라 인가되는 유도 전기장의 크기와 전류 밀도를 시뮬레이션한 결과를 도시한다.

또한, 도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 원통형 솔레노이드의 내부 공간이 충분히 크고, 두경부 팬텀의 위치가 원통형 솔레노이드 내부 중심에서 멀어질수록 더 큰 전기장이 인가되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 특성에 기인하여, 본 발명의 실시예에서 두경부 팬텀 또는 환자의 환부는 원통형 솔레노이드 중심으로부터 기 설정된 거리 이상 떨어진 지점에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 매개체를 함께 사용하는 경우, 두경부 팬텀의 중심에 인가되는 전기장의 크기도 약 4V/cm로 기존의 전극을 이용한 방법에 비해 전기장 크기를 약 2배 이상 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전극을 이용하지 않으므로 피부 전류밀도가 약 6mA/cm² 이하로 권고 한계전류인 30mA/cm²보다 작아서 전류에 따른 부작용이 최소화 된다는 이점이 있다.

도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기를 변화시키면서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면으로, 구체적으로 인가하는 교류 전류의 크기를 1A, 2A 및 3A로 변화시켰을 때 두경부 팬텀 내부에 걸리는 전기장의 분포를 도시한다.

또한, 도 7은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기를 변화시키면서 두경부 팬텀에 전달되는 평균 전기장의 크기 및 피부에 흐르는 평균 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면으로, 구체적으로 인가하는 교류 전류의 크기를 1A, 2A, 3A 및 4A로 변화시켰을 때 두경부 팬텀 내부에 분포하는 전기장 크기의 평균값과 표면에 인가된 전류밀도의 평균값을 계산한 결과를 도시한다.

또한, 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기는 동일하게 유지하고 솔레노이드의 단위 길이당 권선수를 변화시키면서 두경부 팬텀의 중심에서 XY, XZ 및 YZ 평면에 대해 인가되는 유도 전기장의 분포와 크기를 도시하는 도면으로, 구체적으로 교류 전류의 크기를 1A로 일정하게 유지하고 1cm당 도선이 감긴 횟수를 25번, 50번 및 75번으로 변화시켰을 때 두경부 팬텀 내부에 걸리는 전기장의 분포를 도시한다.

또한, 도 9는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전류의 크기는 동일하게 유지하고 솔레노이드의 단위 길이당 권선수를 변화시키면서 두경부 팬텀에 전달되는 평균 전기장의 크기 및 피부에 흐르는 평균 전류 밀도를 계산한 결과를 도시하는 도면으로, 구체적으로 교류 전류의 크기를 1A로 일정하게 유지하고 1cm당 도선이 감긴 횟수를 25번, 50번, 75번 및 100번으로 변화시켰을 때 두경부 팬텀 내부에 분포하는 전기장 크기의 평균값과 표면에 인가된 전류밀도의 평균값을 계산한 결과를 도시한다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 원통형 솔레노이드에 인가하는 교류 전류의 크기를 1A, 2A, 3A 및 4A로 변화시켜 주었을 때와, 1cm 당 도선이 감긴 횟수를 25번, 50번, 75번 및 100번으로 변화시켜 주었을 때, 두경부 팬텀의 표면에 약 20mA/cm² 이하의 전류밀도를 유지함으로써 직접적인 부작용을 주지 않으면서 두경부 팬텀 내부에 걸리는 평균 전기장 크기는 17.3V/cm까지 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

특히, 도 6을 참조하면, 원통형 솔레노이드에 각각 2A 및 3A의 교류 전류를 인가하였을 때, 두경부 팬텀 중심에 위치하는 종양에 각각 최대 8V/cm 및 12V/cm까지 전기장을 인가할 수 있음을 알 수 있고, 이는 기존의 방식으로 인가할 수 있는 전기장 크기(약 2V/cm) 대비 약 400% 내지 600% 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

도 10은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전도성 매개체의 전도도를 변화시키면서 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 평균 크기를 계산한 결과를 도시하는 도면이고, 도 11은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서 전도성 매개체의 상대투자율을 변화시키면서 두경부 팬텀 내부에 인가되는 유도 전기장의 평균 크기를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 전도성 매개체의 전기 전도도 및 상대 투자율이 각각 일정 크기 이상일 때 두경부 팬텀 내의 전기장 상승 효과가 나타남을 알 수 있다. 구체적으로, 전기 전도도는 0.1 S/m 이상, 그리고 상대 투자율은 2 이상인 경우 전기장 상승 효과가 있으며, 특히 전기 전도도가 6 S/m 내지 20 S/m 범위에 속하는 경우 가장 큰 전기장 상승 효과를 나타냄을 알 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 솔레노이드 내부에 위치하는 전도성 매개체가 두 개의 영역으로 분리되어 구현된 예를 도시하는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 전도성 매개체(120)는 환자(10)의 피부에 접촉 또는 인접하도록 환자 맞춤형으로 제작된 제1 매개체(즉, 환자 맞춤형 매개체(Customized Conducting Medium))(121)와, 제1 매개체(121)와 코일형 도선(110) 사이의 공간을 채우도록 고정된 형태로 제작된 제2 매개체(즉, 고정 형상 매개체(Fixed Shape of Medium))(122)로 분리되어 구현될 수 있다.

이 경우, 환자(10)에 직접 접촉 또는 인접하는 제1 매개체(121)만 각각의 환자별로 맞춤형으로 제작하고, 제2 매개체(122)는 복수의 환자에 대해 공용으로 사용 가능하여 보다 효율적으로 전기장 기반 암치료 장치를 구현할 수 있다.

상술한 실시예에 따른 전기장 기반 암치료 장치는 예를 들어 원통형의 전기장 발생기의 내부에 환자가 들어가서 치료를 받는 방식으로 구현될 수 있고, 상술한 실시예에 따르면 체내에 높은 전기장을 인가할 수 있어 전극을 기반으로 하는 기존 방식과 달리 짧은 시간 동안 고-전기장 치료가 가능하며, 이에 따라 보다 우수한 전기장 치료 효과를 달성할 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.

10: 환자
100: 전기장 기반 암치료 장치
110: 코일형 도선
120: 전도성 매개체
121: 제1 매개체
122: 제2 매개체

Claims

환자의 환부를 감싸도록 코일형으로 이루어지며 교류 전류가 인가되는 코일형 도선을 포함하며,
상기 교류 전류가 인가된 코일형 도선에 의해 만들어진 자속변화를 통해 유도된 유도기전력을 상기 환자의 체내에 인가하는 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 교류 전류는 10kHz 내지 300kHz 범위의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 코일형 도선은 내부 공간에 의해 상기 환자의 환부를 감싸도록 기하학적 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 코일형 도선과 상기 환자 사이에 구비되는 하나 이상의 전도성 매개체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전도성 매개체는 상기 환자의 피부에 접촉 또는 인접하도록 환자 맞춤형으로 제작된 제1 매개체와, 상기 제1 매개체와 상기 코일형 도선 사이의 공간을 채우도록 고정된 형태로 제작된 제2 매개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전도성 매개체는 전기 전도도가 0.1 S/m 이상인 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전도성 매개체는 상대 투자율(Relative permeability)이 2 이상인 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 전기장 기반 암치료 장치는,
상기 전도성 매개체가 상기 환자의 신체에 부착되는 형태의 웨어러블 장치인 것을 특징으로 하는 전기장 기반 암치료 장치.