KR20210141545A - 광학 복사선을 사용하는 조직 분석, 위치 결정 및 그의 치료를 위한 디바이스, 시스템 및 방법 - Google Patents

광학 복사선을 사용하는 조직 분석, 위치 결정 및 그의 치료를 위한 디바이스, 시스템 및 방법 Download PDF

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빈센트 주오
제임스 라이트
벤 아폴로니오
찰스 홀랜드 드레서
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Abstract

루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 원주 방향으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함하고, 절연층은 제1 전기 도전층을 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리할 수 있는 예시적인 조직 검출 및 위치 식별 장치가 개시된다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층 및 제2 전기 도전층은 제1 측면 및 루멘에 대해 제1 측면에 대향하여 배치되는 제2 측면을 갖는 구조를 형성할 수 있으며, 제1 측면은 제2 측면보다 길 수 있어서, 최원위 부분에서 제1 측면을 통해 예리한 뾰족한 단부를 형성할 수 있다.

Description

광학 복사선을 사용하는 조직 분석, 위치 결정 및 그의 치료를 위한 디바이스, 시스템 및 방법
관련 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 3월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/817,914호 및 2019년 11월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/941,213호와 관련되고 그들로부터 우선권을 주장하며, 그들의 전체 개시들은 본 명세서에 참조로 통합된다.
개시의 분야
본 개시는 일반적으로 동물 또는 인간의 조직 유형의 검출 또는 감지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, (i) 임의의 물질 또는 재료(예컨대, 약물, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료(cellular materials), 세포, 유전 재료, 줄기 세포, 면역 치료제 등)의 주입 및/또는 (i) 삽입 장치를 통한 보디로부터의 유체의 흡출 또는 재료 또는 조직(예컨대, 코어 생검)의 수집 이전에 조직 또는 유체 유형을 결정하기 위해, 하나 이상의 삽입 디바이스(예컨대, 니들, 캐뉼라 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들의 실시예들, 및 이러한 삽입 장치를 제조하고/하거나 그의 삽입 시에 조직 유형을 감지 또는 결정하는 예시적인 방법들에 관한 것이다. 본 개시는 또한 광학(예컨대, 광을 포함하지만, 그에 제한되지 않음) 복사선을 사용하는 조직의 광학 복사선 송신기(들) 분석, 이미징, 위치 결정 및/또는 치료를 통해 하나 이상의 삽입 디바이스(예컨대, 내시경(들), 카테터(들), 복강경(들) 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들의 실시예들에 관한 것이다.
동물 또는 인간 대상체에 대해 수술 또는 절차를 수행하거나, 또는 약리학제(예를 들어, 약물), 충전재 물질, 생물학적 및 비생물학적 충전재, 치료제, 조직 또는 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역치료제 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 물질(들) 및/또는 재료(들)를 동물 또는 인간 대상체에 주입할 때, 일부 응용들에서 대상체의 특정 조직(예를 들어, 특정 혈관, 지방, 근육 등)에 재료를 주입하는 것이 유익할 수 있다. 일부 응용들에서는, 대상체 내의 특정 조직 또는 루멘(예를 들어, 특정 혈관 등)에 재료들을 주입하지 않는 것이 중요하거나 유익할 수 있는 반면, 다른 응용들에서는 그러한 조직 또는 루멘에 그러한 재료들을 주입하는 것이 유익할 수 있다. 정맥 또는 동맥과 같은 특정 구조들의 식별 및 액세스(정맥 절개술, IV 등)를 돕기 위한 (초음파 및 광학 시각화 디바이스 등을 포함하는) 다수의 상용화된 비침습성 시각화 시스템이 존재한다. 하나의 예는 얕은 정맥들의 시각화를 제공하는 적외선 광원 및 검출기를 포함하는 AccuVein이다. 그러나, 혈관 표적화 또는 회피의 목적을 위해 혈관을 검출하거나 조직 변화를 특별히 감지할 수 있는 이러한 액세스 디바이스와 통합되는 공지된 기술은 없다.
다양한 비삽입 기술들이 관련 응용들을 위해, 예를 들어: (i) 주입 또는 혈액 수집을 위해 혈관들을 검출하고, (ii) 니들이 특정 유형의 조직(예를 들어, 척추 공간 등)을 관통했을 때를 검출하기 위해 존재한다. 그러나, 예를 들어, 삽입 디바이스들/배열들의 조작 없이, 보디 내로의 물질들 또는 재료들의 주입 및/또는 예를 들어, 약리학제, 충전재, 생물학적 약제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은, 보디로부터의 유체의 흡출 또는 재료, 세포 또는 조직의 수집을 용이하게 하면서도, 상이한 조직 유형들의 신속한 또는 실시간 감지/검출을 용이하게 하는 감지 전극들을 통합하는 공지된 삽입 디바이스들/배열들이 없다.
하나의 회사 Injeq는 다양한 조직 유형들을 검출하기 위해, 예를 들어, 니들이 척수액을 관통했을 때를 검출하기 위해 전기 임피던스 분광법을 사용하는 니들인 IQ-니들을 생성하였다. 니들은 2개의 전극들을 포함하고; 하나의 전극은 니들에 통합되고, 다른 하나의 전극은 니들 내부에 위치된 탐침에 통합된다. 표적 위치가 검출된 후, 탐침은 제거될 필요가 있으며, 이어서 절차(예로서, 주입 또는 유체 수집)가 시작될 수 있기 전에 주사기 또는 다른 디바이스가 니들에 연결되어야 한다. IQ-니들은 미국 특허 공개 제2016/0029920호에 도시되고 설명되며, 그 전체 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다. Injeq는 또한 동일한 접근법을 사용하는 생검 니들을 개발하였다. (예를 들어, 미국 특허 공개 제2018/0296197호를 참조하고, 그 전체 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다.)
다른 종래 시스템은 전기 임피던스 분광법을 사용하여 상이한 조직들을 식별하기 위해 표면 상에 서로 맞물린 공면 전극들을 포함하는 감지 니들을 포함한다. 전극들은 종래의 인쇄 회로 기판 제조 기술들을 이용하여 니들 상에 직접 퇴적된다. 그러나, 그러한 시스템에서, 니들은 닫혀 있다. 따라서, 니들은 감지를 위해서만 사용될 수 있고, 대상체에 약제를 주입하기 위해서는 사용될 수 없다. 게다가, 니들은 조직 유형을 결정하는 데 사용되는 분석기에 결박된다. 마지막으로, 전극들은 니들의 바깥 주위 표면에 있기 때문에, 전극들은 팁과 함께 배치되지 않는다. 그러므로, 전극들로부터의 측정들은 팁에서의 조건들을 반영하지 않는다.
또한, 많은 최소 침습 절차들은 보디 내에서 디바이스들을 안내하기 위해 외부 이미징을 이용하는 니들들 또는 카테터들과 같은 디바이스들을 수반한다. 이미징 기술들은 초음파, X-선, 자기 공명 이미징(MRI) 등을 포함한다. 초음파 이미징은, 제한된 정보와 다소 불량한 니들 시각화를 갖는 2차원(2D) 이미지만을 제공하지만, 효과적인 안내 기술인 것으로 밝혀졌다(예를 들어, Rocha 등의 "Step-by-step of ultrasound-guided core-needle biopsy of the breast: review and technique," Radiol Bras. 2013 Jul/Ago； Vol. 46(4), pages 234-241을 참조). 또한, X-선 또는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔들은 임상의와 대상체 둘 다를 원하지 않는 복사선에 노출시킨다. 따라서, X-선, CT, 및 MRI 장비는 통상적으로 스케줄링 제한과 함께 중앙화된다. 기존의 기술을 사용하여 조직의 3차원(3D) 위치를 제공하고, 또한 위치를 획득하는 데 필요한 디바이스의 부정적인 효과를 제한하는 것은 실제로 어렵다.
또한, MRI, X-선, 초음파 및 광학기기는 모두 이미징 응용들에서 중요한 역할을 한다. 많은 응용들에서, 이미징, 분석, 치료 및 다른 응용들을 달성하기 위한 광학 복사선은 다른 접근법들에 비해 소정의 이점들을 제공할 수 있는데, 그 이유는 이것이 비이온화, 비접촉이고, 높은 해상도를 달성할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 0CT(optical coherence tomography) 및 다른 간섭 이미징 기술들을 포함하는, 현재 이용 가능한, 광학(예를 들어, 광) 복사선 전달을 이용하는 다양한 유형의 광학 기술들이 존재한다.
보디 내의 광학(예를 들어, 광) 복사선 전달은 카테터와 같은 의료 삽입 디바이스 내에 통합될 수 있는 개별 섬유들을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 예시적인 응용들은 혈관내 OCT(예를 들어, Bouma 등의 "Intravascular optical coherence tomography," Biomedical Optics Express 2660, Vol. 8, No. 5, May 1, 2017에 설명된 바와 같음), 광학 분광법(예를 들어, Utzinger 등의 "Fiber Optic Probes For Biomedical Optical Spectroscopy," J. of Biomedical Optics, 8(1), (2003)에 설명된 바와 같음), 및 심장 절제(예를 들어, Dukkipati 등의 "PulomeniPulmonary Vein Isolation Using The Visually Guided Laser Balloon: A Prospective, Multicenter, And Randomized Comparison To Standard Radiofrequency Ablation," JACC, 66(12): 1350-60 (2015)에 설명된 바와 같음)를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 기술들은, 예를 들어, 다른 분광 이미징 기술들, 라만 이미징, 확산파 광학 이미징, 및 2-광자 이미징 기술들을 포함한다. 0CT는 간섭 이미징 기술이며, 따라서 매우 높은 감도 및 큰 동적 범위의 특성들을 갖는다. 0CT는 사용되는 이미징 광학기기들의 초점 특성들과 사용되는 광원의 코히런스 특성들의 조합을 통해 깊은 해상도를 달성한다.
또한, 많은 최소 침습 절차들은 보디 내에서 디바이스들을 안내하기 위해 외부 이미징을 이용하는 니들들 또는 카테터들과 같은 디바이스들을 수반한다. 이미징 기술들은 초음파, X-선, 자기 공명 이미징(MRI) 등을 포함한다. 초음파 이미징은 제한된 정보 및 다소 불량한 니들 시각화를 갖는 2차원(2D) 이미지만을 제공하지만, 효과적인 안내 기술인 것으로 밝혀졌다(예를 들어, Rocha et al., Rafael Dahmer, Pinto, Renata Reis, Tavares, Diogo Paes Barreto Aquino, Goncalves. Claudia Sofia Aires, "Step-by-step of ultrasound-guided core needle biopsy of the breast: review and technique," Radiol Bras. 2013 Jul/Ago; 46(4):234- 241 참조). 또한, X-선 또는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔들은 임상의와 환자 양쪽 모두를 원하지 않는 복사선에 노출시킨다. 따라서, X-선, CT, 및 MRI 장비는 통상적으로 스케줄링 제한과 함께 중앙화된다. 기존의 기술을 사용하여 조직의 3차원(3D) 위치를 제공하고, 또한 위치를 획득하는 데 필요한 디바이스의 부정적인 효과를 제한하는 것은 실제로 어렵다.
또한, OCT, CT, MRI, 형광 이미징 라만, 광학 이미징 등을 포함하는 그러한 광학 양식들을 이용하는 카테터들의 구성들 및 컴포넌트들은 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다. 카테터들을 이용하는 다양한 의료 절차들은 카테터에 대한 그리고 그 안에서의 디바이스들의 다수의 교환을 필요로 하며, 여기서 안내 와이어 또는 안내 외피가 먼저 카테터 내에 도입되고, 이어서 보조 도구들, 예를 들어 경중격 니들이 와이어/외피 위에 또는 그 안에 삽입될 수 있다. 이어서, 이러한 도구들은 일반적으로 제거되고, 분석 및/또는 치료 도구들을 위해 그리고/또는 감지/치료 카테터들에 의해 완전히 교환된다.
그러한 컴포넌트들 및/또는 도구들의 교환은 길이일 수 있으며, 카테터 및/또는 그의 도구들의 사용의 타이밍이 중요할 수 있고, 때때로 심지어 결정적일 수 있을 때 의료 절차에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 다음을 위해 하나 이상의 삽입 디바이스(예컨대, 하나 이상의 니들, 캐뉼라, 카테터 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들을 제공하는 것이 유익할 수 있다.
Figure pct00001
(예컨대, 예를 들어, 약리학제, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은) 임의의 물질 또는 재료의 주입 및/또는 (ii) 삽입 장치를 통한 보디로부터의 유체, 물질, 재료, 세포, 또는 조직의 흡출 이전에 그리고/또는 그 동안에 조직 유형을 결정하는 것, 및 이러한 삽입 장치를 제조하고/하거나 그의 삽입 시에 조직 유형을 결정하는 예시적인 방법들,
Figure pct00002
예를 들어, 조직 유형 결정에 사용될 수 있는 동일한 컴포넌트들 중 일부를 사용하여, 3차원 공간에서 삽입 장치/디바이스의 팁의 위치를 결정 및/또는 추론하는 것,
Figure pct00003
예를 들어, 조직 유형 및/또는 팁의 위치를 결정하기 위해, 조직에 광학 복사선을 제공하는 것, 및/또는
Figure pct00004
조직 유형 및/또는 팁의 위치의 결정에 기초할 수 있는 삽입 디바이스(들)의 컴포넌트들을 사용하여 조직을 절제하거나 달리 처리하는 것.
이는 본 명세서에서 전술한 결점들 중 적어도 일부를 극복할 수 있다.
이를 위해, 이러한 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들은 삽입 디바이스/장치를 포함 및/또는 이용할 수 있는 본 개시의 실시예들에 따라 제공될 수 있다. 또한, 추가적인 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들이 광학 도파관(들)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광학 송신기(들)를 포함 및/또는 이용할 수 있는 본 개시의 실시예들에 따라 제공될 수 있다.
이를 위해, 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 장치/디바이스는, 예를 들어, 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있고, 절연층은 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층 및 제2 전기 도전층은 제1 측면 및 루멘에 대해 제1 측면의 반대편에 배치되는 제2 측면을 갖는 구조를 형성할 수 있으며, 제1 측면은 제2 측면보다 길 수 있고, 이에 의해 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분(distal-most portion)에서 제1 측면을 통해 예리한 뾰족한 단부를 형성할 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에 예리한 뾰족한 단부를 형성하도록 경사질 수 있는 구조를 형성할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예들에서, 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 삽입 장치/디바이스의 샤프트를 형성할 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 허브로부터 원위로 연장될 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 배럴이 허브에 연결될 수 있고, 플런저가 배럴에 삽입되도록 구성될 수 있다. 제1 전기 도전층은 전기 신호(예를 들어, 제1 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 제2 전기 도전층은 동일한 또는 상이한 전기 신호(예를 들어, 제1 및/또는 제2 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 통신 디바이스(들)는 전기 신호(들)에 관련된 정보를 송신하도록 구성될 수 있다. 통신 디바이스(들)는 (i) 삽입 장치/디바이스의 허브, 또는 (ii) 삽입 장치/디바이스의 배럴 중 하나에 내장될 수 있다.
본 개시의 특정 실시예들에서, 제1 전기 도전층은 전기 신호(예를 들어, 제1 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 제2 전기 도전층은 동일한 또는 상이한 전기 신호(예를 들어, 제1 또는 제2 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 하드웨어 처리 배열은 전기 신호(들)에 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 또는 유체 유형을 결정하도록 구성될 수 있다. 가청 배열은 결정된 조직 또는 유체 유형에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성될 수 있다. 가청 배열은 결정된 조직 또는 유체 유형에 기초하여 광 또는 영숫자 출력을 디스플레이하기 위해 시각적 배열로 증강 또는 대체될 수 있다. 처리 배열은 (i) 삽입 장치/디바이스의 허브 및/또는 (ii) 삽입 장치/디바이스의 배럴에 내장될 수 있다. 대안적으로, 처리 배열은 허브 또는 배럴로부터 제거가능하게 분리가능할 수 있다. 루멘은 (i) 그를 통해 약리학제가 주입되게 하거나, (ii) 그를 통해 생검 샘플이 획득되게 하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 양태에서, 삽입 장치/디바이스는 제1 전기 도전층, 루멘, 절연층 및 제2 전기 도전층을 갖는 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 예를 들어, 허브 및 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함하는 예시적인 삽입 장치/디바이스가 제공될 수 있고, 샤프트는 그 위에 또는 그 안에 전극(들)이 형성된 외부 표면(outer surface)을 포함할 수 있다. 배럴이 허브에 연결될 수 있고, 플런저가 배럴에 삽입되도록 구성될 수 있다. 통신 디바이스(들)는 (i) 허브, (ii) 배럴, 또는 (iii) 허브 또는 배럴에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되는 별도의 패키지 중 적어도 하나에 내장될 수 있다. 전극(들)은 전기 신호를 획득하도록 구성될 수 있고, 하드웨어 처리 배열은 (i) 허브, (ii) 배럴, 또는 (iii) 허브 또는 배럴에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되는 별도의 패키지에 내장될 수 있으며, 하드웨어 처리 배열은 전기 신호에 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 유형을 결정하도록 구성될 수 있다. 샤프트는 외부 표면에 의해 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸인 절연층 및 절연층에 의해 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸인 전기 도전층을 포함할 수 있으며, 전기 도전층은 추가 전극을 형성할 수 있다. 전극(들)은 샤프트 내에 통합될 수 있다.
또한, 예시적인 삽입 장치/디바이스는 예를 들어 허브, 및 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있고, 샤프트는 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 포함할 수 있다. 처리 배열은 (i) 적어도 2개의 제거 불가능한 전극 중 제1 전극을 이용하여 획득된 제1 전기 신호 및 (ii) 적어도 2개의 제거 불가능한 전극 중 제2 전극을 이용하여 획득된 제2 전기 신호와 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 유형을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 양태에 따르면, 삽입 장치/디바이스는 허브 및 배럴을 포함하는, 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성을 포함할 수 있다.
삽입 장치/디바이스를 이용하여 대상체(들)의 조직(들)의 유형을 결정하는 예시적 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 예시적인 방법에 따르면, 예를 들어, 니들의 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층을 사용하여 제1 전기 신호를 수신하고, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 사용하여 제2 전기 신호를 수신하고, 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하고, 예를 들어, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수들에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써, 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 제1 전기 도전층은 절연층(들)을 사용하여 제2 전기 도전층으로부터 격리될 수 있다. 보디 내로의 물질 또는 재료, 및/또는, 예를 들어, 약리학제, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역치료제 등과 같은, 보디로부터의 유체의 흡출이 루멘을 통해 대상체(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플 및/또는 임의의 다른 유체 물질이 루멘을 통해 대상체(들)로부터 획득 또는 제거될 수 있다.
또한, 삽입 디바이스/장치를 사용하여 대상체(들)의 조직(들)의 유형을 결정하는 예시적인 방법이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 방법으로, 예를 들어, 삽입 디바이스/장치의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 그 안에 형성된 전극(들)을 사용하여 전기 신호(들)를 수신하고, 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 약리학제, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은 물질 또는 재료는 특정 유형이 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달되는 것으로 결정될 때 삽입 디바이스/장치의 루멘을 통해 대상체(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플은 결정에 기초하여 루멘을 통해 대상체(들)로부터 획득될 수 있다. 대안으로서 그리고/또는 추가로, 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달된 조직의 유형의 결정을 이용하여 샘플로부터 유체 또는 다른 재료를 흡출하는 것이 가능하다.
게다가, 삽입 디바이스/장치를 사용하여 대상체(들)의 조직(들)의 유형을 결정하는 예시적인 방법이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 방법으로, 예를 들어, 삽입 디바이스/장치에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능 전극을 사용하여 적어도 2개의 전기 신호를 수신하고, 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 약리학제, 충전재, 생물학적 약제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등과 같은 물질 또는 재료는 특정 유형이 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달되는 것으로 결정될 때 삽입 디바이스/장치의 루멘을 통해 대상체(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플은 이러한 결정에 기초하여 루멘을 통해 대상체(들)로부터 획득될 수 있다. 대안으로서 그리고/또는 추가로, 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달된 조직의 유형의 결정을 이용하여 샘플로부터 유체 또는 다른 재료를 흡출하는 것이 가능하다.
예시적인 조직 및/또는 유체 검출 장치는, 예를 들어, 약리학제, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은 물질 또는 재료를 대상체에 주입하고/하거나 대상체로부터 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포 또는 재료를 제거하도록 구성될 수 있는 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성일 수 있음)를 포함할 수 있다. 니들은 임피던스를 결정하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 전기 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있으며, 절연층은 제1 전기 도전층을 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리시킬 수 있다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다.
본 개시의 일부 실시예들에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 허브, 및 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있고, 샤프트는 그 위에 또는 그 내부에 전극(들)이 형성된 외부 표면을 포함할 수 있다. 본 개시의 특정 실시예들에서, 예시적인 니들은 허브, 및 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있고, 샤프트는 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 포함할 수 있다. 통신 디바이스는 전기 신호들에 관련된 정보(예를 들어, 유선 또는 무선)를 컴퓨터 처리 디바이스에 전달/송신하기 위해 사용될 수 있다. 모바일 장치(예를 들어, 전화, 태블릿 등)일 수 있는 처리 디바이스는 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하는 데 사용될 수 있고, 또한, 임피던스에 기초하여 조직의 변화를 감지하고/하거나 조직 또는 유체 유형을 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 예시적인 조직 검출 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 단일 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 예시적인 조직 검출 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 복수의 그러한 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라 등 및/또는 이들의 임의의 조합)를 포함할 수 있다. 어레이 내의 각각의 조직 검출 시스템/장치는 동일하거나 유사한 전극 설계/구조(예로서, 본 명세서에서 설명되는 다양한 예시적인 전극 설계들/구조들의 동일하거나 유사한 설계)를 가질 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 어레이 내의 각각의 조직 검출 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 상이한 설계/구조를 가질 수 있거나, 니들들의 서브세트는 하나의 설계/구조를 가질 수 있는 반면, 다른 서브세트는 상이한 설계/구조를 가질 수 있다. 예시적인 니들 어레이 내의 각각의 조직 검출 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 본 명세서에 설명된 바와 같은 예시적인 조직 검출을 수행할 수 있고, 각각의 조직 검출 시스템/장치는 또한, 예를 들어, 약리학제, 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등과 같은 물질 또는 재료를 대상체에 투여하고/하거나 생검 샘플 및/또는 다른 재료 또는 유체를 대상체로부터 (모두를 대상체의 특정 조직의 결정에 기초하여 특정 조직에서) 제거하는 추가 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 예시적인 어레이 내의 이러한 삽입 디바이스들 중 하나 이상은 조직 검출을 수행할 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 니들은 주입 또는 흡출 기능을 수행할 수 있다.
삽입 디바이스들의 예시적인 어레이는 또한 임피던스를 결정하는 데 사용되는 전극들의 수를 증가시킴으로써 조직 검출 및/또는 위치 표시의 정확도를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 어레이 내의 삽입 디바이스들 사이의 임피던스의 비교는 또한 조직 유형을 결정하는 데 사용될 수 있다. 본 개시의 다른 실시예에 따르면, 삽입 배열(예를 들어, 니들 배열)을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 또는 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, (i) 조직에 도달하기 위해 대상체의 적어도 하나의 부분 내로 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층을 사용하여 제1 전기 신호를 수신하고; (iii) 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 사용하여 제2 전기 신호를 수신하고; (iv) 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하고; (v) 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상 중 적어도 하나를 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. 또한, 적어도 하나의 절연층을 사용하여 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 전기적으로 격리시키는 것이 가능하다. 또한, (i) 루멘을 통해 약리학제를 대상체에 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 적어도 하나의 대상체로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 가능하다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 삽입 배열을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 또는 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 유사한 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, (i) 조직에 도달하기 위해 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 부분 내로 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 내에 형성된 적어도 하나의 전극을 사용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하고; (iii) 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고; (iv) 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상 중 적어도 하나를 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. 또한, (i) 물질, 재료 또는 약리학제를 니들 또는 캐뉼라의 루멘을 통해 적어도 하나의 대상체에 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 적어도 하나의 대상체로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 가능하다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 삽입 배열(예를 들어, 니들 배열)을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 또는 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 방법이 제공될 수 있다. 예시적인 방법으로, (i) 조직에 도달하기 위해 대상체의 적어도 하나의 부분에 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 사용하여 적어도 하나의 전기 신호(예를 들어 그리고 아마도, 적어도 2개의 전기 신호)를 수신하고; (iii) 전기 신호(들)에 기초하여 임피던스를 결정하고; (iv) 임피던스의 크기 또는 위상 중 적어도 하나를 적어도 하나의 주파수의 적어도 하나의 미리 결정된 값과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. 이전에 설명된 실시예들과 유사하게, (i) 삽입 배열의 루멘을 통해 대상체에 약리학제를 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 대상체로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 또한 가능하다.
전술한 실시예 모두는, 예를 들어, (i) 대상체의 조직 또는 조직의 오리피스 내로 조성물을 전달하고/하거나, (ii) 삽입 디바이스를 사용하여, 예를 들어, 조직의 유형에 대응하는 조직의 특정 위치에서, 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직 또는 적어도 하나의 조직의 오리피스로부터 재료 또는 유체를 추출하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 장치/디바이스는 그 길이를 따라 연장되는 적어도 하나의 루멘(또는 복수의 루멘)을 포함하는 베이스 구조, 및 베이스 구조를 원주 방향으로 둘러싸고 베이스 구조의 적어도 원위 단부(distal end)에 제공되는 적어도 하나의 광학 투과 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작시, 광학 투과 층은 그 원위 단부에서 특정 광학 복사선을 표적 조직을 향해 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러쌀 수 있는 클래딩 층이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 제1 측면 및 루멘에 대해 제1 측면에 대향하여 배치되는 제2 측면을 갖는 구조를 형성할 수 있고, 제1 측면은 제2 측면보다 더 길 수 있음으로써 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에서 제1 측면을 통해 예리한 뾰족한 단부를 형성한다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 광학 투과 층과 베이스 구조 사이에 제공되는 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에서 예리한 뾰족한 단부를 형성하도록 경사질 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 클래딩 층은 광학 투과 층의 광학 인덱스와 상이한 광학 인덱스를 가질 수 있다. 또한, 광학 투과 층은 제1 방향으로 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있고, 클래딩 층은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 클래딩 층은 조직으로부터 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있고, 추가 광학 복사선은 특정 광학 복사선에 기초할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에서, 광학 투과 층을 원주 방향으로 둘러싸는 추가 클래딩 층이 제공될 수 있다. 추가 클래딩 층을 원주 방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 추가 광학 투과 층이 포함될 수 있다. 광학 투과 층 및 추가 광학 투과 층은 제1 방향으로 특정 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있고, 클래딩 층 및 추가 클래딩 층은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있다. 클래딩 층 및 추가 클래딩 층은 조직으로부터의 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성될 수 있고, 추가 광학 복사선은 특정 광학 복사선에 기초할 수 있다.
본 개시의 추가 실시예에 따르면, 광학 투과 층은 서로 광학적으로 분리된 복수의 코어 섹션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 섹션들 중 하나는 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제1 부분을 송수신하도록 구성될 수 있고, 코어 섹션들 중 다른 하나는 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리될 수 있다. 클래딩 층은 광학 투과 층과 베이스 구조 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 코어 섹션들 중 하나는 클래딩 증의 적어도 하나의 클래딩 섹션에 의해 코어 섹션들 중 다른 하나로부터 광학적으로 그리고 물리적으로 분리될 수 있다. 코어 섹션들 중 적어도 하나는 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제1 부분을 송수신하도록 구성될 수 있고, 클래딩 섹션은 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 조직에 제공되는 특정 광학 복사선, 및 특정 광학 복사선과 연관되는 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 복사선을 멀티플렉싱하도록 구성되는 광학 멀티플렉서가 제공될 수 있다. (i) 복귀 광학 복사선과 관련된 정보를 수신하고, (ii) 정보에 기초하여 데이터를 결정하도록 구성될 수 있는 하드웨어 처리 배열이 제공될 수 있다. 그러한 데이터는 예를 들어 (i) 조직의 적어도 하나의 특성, (ii) 조직의 표적 영역의 적어도 하나의 위치, 및/또는 (iii) 조직에 대한 베이스 구조의 팁의 위치일 수 있다. 데이터에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 가청 배열이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 이미지를 생성하거나 데이터에 기초하여 정보를 제공하기 위해 시각적 표시기(예를 들어, LED, 램프, 디스플레이 등)를 제공하는 것이 가능하다.
본 개시의 추가의 실시예에 따르면, 베이스 구조는 그를 통해 약리학제가 주입되게 하도록 구성되는, 그를 통해 연장되는 적어도 하나의 루멘을 포함할 수 있다. 예들은, 예를 들어, 루멘을 통해 국부적으로 전달되고 나서 광학 투과 층을 통해 전달되는 광으로 활성화될 수 있는 포르피머 나트륨과 같은 감광제를 포함할 수 있다. 이것은 광역학적 요법에 의해 표적화되는 조직들 이외의 조직들의 노출을 최소화할 수 있다. 잠재적인 응용들은 종양학 및 개선된 이식 개방(implant patency)을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 루멘은 그를 통해 생검 샘플이 획득되게 하는 데 사용될 수 있다. 광학 투과 층은 삽입 장치의 외부 패터닝된 섹션을 정의하는 적어도 하나의 나선 패터닝된 구조를 포함할 수 있다. 특정한 광학적 복사선에 기초하는, 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 복사선과 연관되는 광학 투과 층으로부터 컴퓨터 하드웨어 배열에 의해 수신되는 정보에 기초하여 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하도록 구성될 수 있는 컴퓨터 하드웨어 배열이 제공될 수 있다. 본 개시의 다른 실시예에서, 삽입 장치/배열을 사용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직과 연관된 정보를 또는 적어도 하나의 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 방법을 이용하여, (i) 조직에 도달하기 위해 환자의 적어도 하나의 부분에 삽입 장치/배열을 삽입하고, (ii) (a) 베이스 구조 또는 클래딩 층을 원주 방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 광학 투과 층, 또는 (b) 클래딩 층을 사용하여 제1 광학 복사선을 송신하고, (iii) 제1 광학 복사선에 기초하여 (a) 광학 투과 층, 및/또는 (b) 클래딩 층 중 적어도 다른 하나를 통해 제2 광학 복사선을 수신하고, 제2 광학 복사선에 기초하여, (a) 조직의 적어도 하나의 특성, (b) 조직의 표적 영역의 적어도 하나의 위치, 및/또는 (iii) 조직에 대한 베이스 구조의 팁의 위치일 수 있는 데이터를 결정하는 것이 가능하다.
예를 들어, (i) 약리학제를 베이스 구조의 루멘을 통해 환자에게 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 환자로부터 생검 샘플을 획득하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여, 예를 들어 광역학적 요법(PDT)를 이용할 수 있는 추가적인 광학 복사선을 조직에 인가함으로써 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여 보디에서 또는 보디 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 삼차원 위치를 결정하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여 삼차원 공간에서 보디에서 또는 보디 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 이미지를 디스플레이 상에 생성하는 것도 가능하다.
다른 실시예에서, 예를 들어 카테터 또는 니들과 같은 구조는 혈류를 줄이고/줄이거나 중지하거나, 광중합을 통해 예를 들어 유섬유종, 종양 및 동맥류와 같은 비정상적인 조직들을 안정화하는 데 사용될 수 있다. 구조는 예를 들어 a) 혈관을 통해 자궁근종과 같은 표적 영역으로 안내될 수 있고, b) 하나 이상의 루멘을 통해 1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온(α-HAP)과 같은 광개시제와 혼합된 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트와 같은 모노머를 전달할 수 있고, 이어서 c) 재료를 광학 투과 층을 통해 전달되는 UV-A 광에 노출시킴으로써 인시투(in-situ)로 재료를 가교 결합할 수 있다.
본 개시의 실시예들의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 청구항들과 함께 취해질 때 본 개시의 실시예들의 다음의 상세한 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
본 개시의 추가적인 목적들, 특징들 및 이점들은 본 개시의 실시예들을 도시하는 첨부 도면들과 함께 취해지는 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 본 개시의 실시예에 따른, 리딩 에지 또는 팁에서 감지하기 위한 디바이스/장치의 능력을 나타내는 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 절개도 및 확대 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 1c는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 보디 상에 제공된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 응용의 평면도이다.
도 1d는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 베이스 구조의 표면 상에 제공되는 광학 투과 코팅을 포함하는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들, 내시경, 캐뉼라 등)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1e는 도 1d에 도시된 본 개시의 다른 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 확대 사시도이다.
도 2a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 입면도(elevation view)의 추가적인 예시적인 도면이다.
도 2b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 클래딩 층을 내부에 포함하는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 확대 사시도 및 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 2c는 광학 투과 코팅이 서로 분리된 다수의 섹션으로서 제공되는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 다른 예시적인 도면이다.
도 2d는 광학 투과 층의 다수의 섹션이 클래딩 층 상에 제공되고, 클래딩 층의 섹션들을 통해 서로 분리되는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 예시적인 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 층들을 도포하기 위한 방법의 다양한 예시적인 단계들/절차들의 예시적인 도면이다.
도 4a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 4b는 본 개시의 실시예에 따른, 스프레이 프로세스를 이용하여 도포된 폴리이미드의 층 및 은 도전성 잉크의 외부층을 갖도록 제조된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 구조를 나타내는 예시적인 확대 이미지이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 연삭 프로세스를 이용하여 생성된 예시적 삽입 디바이스/장치의 예시적 이미지이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 사용되는 상이한 도전성 트레이스들의 예시적인 도면들의 측면도들의 세트이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 잉크를 사용하여 패드 인쇄된 표면 전극을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치 상에 패터닝된 전극들을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 확대도이다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 도면이다.
도 10a는 본 개시의 실시예에 따른 자기 와이어들이 부착된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 10b는 본 개시의 실시예에 따른 자기 와이어의 부착을 도시하는 도 10a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 도면이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 캐뉼라의 형태로 구현되는 예시적인 감지 기술을 제공하는 예시적인 삽입 장치의 다른 실시예의 측단면도들의 세트이다.
도 12a는 본 개시의 실시예에 따른, 상이한 조직 유형들에 삽입된 예시적인 삽입 디바이스/장치를 도시하는 예시적인 도면들의 세트이다.
도 12b는 본 개시의 실시예에 따른, 삽입 디바이스/장치의 팁이 상이한 유형의 조직들 내에 삽입된 상태에서 주파수의 함수로서 획득된 임피던스 위상각을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 사용하기 위한 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터의 정보의 무선 송신을 나타낸 예시적인 도면이다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 사용될 수 있는, 도 13에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터 정보의 무선 송신을 수신하는 데 사용되는 예시적인 모바일 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 15-18b는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치를 사용하여 획득된 예시적인 결과들을 나타내는 예시적인 그래프들이다.
도 19a-19d는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 사용하여 대상체의 조직의 유형을 결정하는 예시적인 방법들의 예시적인 흐름도들이다.
도 20a 및 20b는 본 개시의 실시예에 따른, 특정 물질의 주입을 통한, 일반적으로 셀룰라이트로 알려진 부종성 섬유경화성 범신경병증(EFP)의 예시적인 치료의 도면이다.
도 20c는 본 개시의 실시예에 따른, 통증 또는 불편의 소스를 완화시키기 위해 수행되는 척추 주입을 수반하는 예시적인 절차의 도면이다.
도 20d는 본 개시의 실시예에 따른, (예를 들어, 혈소판 풍부 혈장(PRP) 또는 히알루론산(HA)과 같은) 물질들을 활액 공간에 주입하는 것을 수반하는 예시적인 절차의 도면이다.
도 21a는 본 개시의 특정의 실시예들에 따른 예시적인 시스템의 예시적인 블록도의 도면이다.
도 21b는 본 개시의 실시예에 따른, 데이터를 디스플레이하고 기록하는 데이터 디바이스에 블루투스를 통해 무선으로 연결된 데이터 디바이스와 함께 임피던스를 추론하기 위해 외부 전자 패키지에 테더링된 예시적 삽입 장치를 포함하는 예시 적 디바이스의 도면이다.
도 21c는 본 개시의 실시예에 따른, 외부 전자기기를 갖는 디바이스를 사용하여 토끼 대퇴 정맥 내로의 니들 삽입 동안 수집된 예시적인 데이터의 도면이다.
도 21d는 본 개시의 실시예에 따른, 사용자에게 정보를 제공하기 위해 광을 사용하는 예시적인 통합 시스템의 동작의 도면이다.
도 22a는 본 개시의 실시예에 따른 코어 생검에 사용하기 위한 예시적인 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 22b는 본 개시의 실시예에 따른, 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 단면의 예시적인 도면이다.
도 22c는 본 개시의 실시예에 따른, 유방에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적 디바이스의 예시적 도면이다.
도 22d는 본 개시의 실시예에 따른, 마우스에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 예시적인 이미지 및 결과적인 측정들을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 23a는 본 개시의 실시예에 따른, 관절에 삽입되는 예시적 디바이스를 도시하는 예시적 이미지이다.
도 23b는 본 개시의 실시예에 따른 관절의 예시적 도면이다.
도 23c는 본 개시의 실시예에 따른, 2개의 시도에 대한 실시간 피드백을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도면들 전반에 걸쳐, 동일한 참조 번호들 및 문자들은, 달리 언급되지 않는 한, 도시된 실시예들의 유사한 특징들, 요소들, 컴포넌트들 또는 부분들을 나타내기 위해 사용된다. 더욱이, 본 개시가 이제 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이지만, 그것은 실시예들과 관련하여 그렇게 행해지며, 도면들 및 첨부된 청구항들에 예시된 특정 실시예들에 의해 제한되지 않는다.
본 개시의 실시예들은 다음의 설명 및 관련된 첨부 도면들을 참조하여 더 이해될 수 있다. 특히, 본 개시의 실시예들은 조직 또는 유체 유형을 결정하는 데 사용하기 위한 (어레이일 수 있는) 적어도 하나의 삽입 디바이스/장치에 관한 것이다. 이러한 결정은 약물의 주입 이전에 이루어질 수 있다. 조직 유형은 진피, 지방, 근육, 피부, 뼈, 신경, 근육, 눈 조직, 기관 조직, 치아 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 유체들은 혈액, 활액, 림프액 등을 포함한다. 실시예들은 예시적인 삽입 디바이스/장치를 참조하여 설명되고, 본 개시의 실시예들은 대상체의 보디 내로 물질을 주입하고/하거나 그로부터 물질 및/또는 재료를 제거하는 데 사용하기 위한, 캐뉼라, 카테터 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 삽입 및/또는 주입 디바이스들 상에서 구현될 수 있다는 것이 아주 명백해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 사람(예로서, 인간)에게 사용될 수 있다. 그러나, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 동물들 또는 다른 다양한 종들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 대상체들에 대해서도 사용될 수 있다.
본 개시의 추가 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 예를 들어, 조직 검출을 위해 사용되는 동일한 컴포넌트들 중 일부를 사용하여, 3차원 공간에서 그의 팁의 위치를 결정 또는 추론하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 니들, 니들 장치 등에 대한 임의의 참조는 또한 캐뉼라, 내시경, 복강경 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 보디로 그리고 보디로부터 물질들 및/또는 재료들을 제공 및/또는 추출하기 위한 다른 삽입 디바이스들을 포함하고, 이들에 동등하게 적용 가능하다는 점이 또한 이해되어야 한다.
예시적인 장치는, 예를 들어, 적어도 하나의 삽입 디바이스(예컨대, 니들)가 특정의 유형의 조직(혈관 등 - 예컨대, 동맥 또는 정맥, 또는 예컨대 지방과 같은 조직 내로) 내로 언제 도입되었는지를 선택적으로 결정하기 위해 전기 임피던스를 이용할 수 있다. 예시적인 장치는 결과적인 전류를 측정하는 데 사용될 수 있는, 장치 상에 위치하는 둘 이상의 전극에 인가되는 교류 전압을 이용하여 동작할 수 있다. 이러한 임피던스는, 예를 들어, 전압과 전류 사이의 비율로부터 결정될 수 있고, 예를 들어, 복소수일 수 있다(예를 들어, 실수 및 허수 성분들을 포함함). 계산된 전기 임피던스는 주파수 및 조직 유형에 따라 변할 수 있다. 측정된 임피던스의 다양한 예시적인 특성(예컨대, 주파수의 함수로서의 크기 및 각도 등)이 조직 유형을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 결정은 전압과 전류의 비율 등과 관련된 정보/데이터는 물론, 다른 값들 및 정보도 이용할 수 있는 프로그램을 실행하는 프로세서의 사용과 함께 예시적인 시스템, 디바이스 및 컴퓨터 액세스 가능 매체를 사용하여 수행될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 예시적인 장치, 디바이스 및/또는 시스템은 삽입 디바이스/장치(예컨대, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경, 피하 니들 등)의 팁에서 임피던스를 측정하는 데 사용될 수 있고, 현재의 임상 실무에 대한 어떤 변경도 없이 삽입 디바이스/장치의 팁이 특정의 유형의 조직 또는 오리피스 내에 위치해 있을 때를 결정할 수 있다. 이러한 예시적인 방식으로, 의료 전문가는 대상체에 약품을 주입하기 전에 삽입 디바이스/장치의 위치(예컨대, 조직 유형)를 결정할 수 있다. 약품을 침착시키기 위한 올바른 조직 유형이 결정되면, 의료 전문가는 약품을 대상체에 도입(예컨대, 주입)할 수 있다. 조직 유형을 결정하기 위해 탐침 또는 다른 컴포넌트가 필요하지 않다. 또한, 예시적인 장치는 조직 유형에 기초하여 청각, 촉각 및/또는 시각 경보를 제공할 수 있다.
예시적인 장치는 결정된 전기적 임피던스에 기초하여 결정된 조직 또는 유체 유형에 관한 정보를 예시적인 삽입 디바이스/장치를 삽입하는 의료 전문가 또는 임의의 사람에게 간헐적으로 또는 연속적으로 제공할 수 있는 예를 들어 디스플레이 스크린을 포함할 수 있거나, 그에 연결될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가가 먼저 삽입 디바이스/장치를 대상체 내에 도입할 때, 디스플레이는 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 제1 조직 또는 유체 유형을 표시할 수 있다. 의료 전문가가 삽입 디바이스/장치를 대상체 내로 더 밀 때, 디스플레이 디바이스는 조직 또는 유체 유형이 변함에 따라 변할 수 있다. 이러한 변화는 상이한 컬러, 형상, 시각적 표시자(indicator) 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 올바른 또는 특정의 조직 또는 유체 유형에 (예컨대, 의료 전문가에 대한 시각적 표시에 기초하여) 도달한 것으로 결정되면, 의료 전문가는 삽입 디바이스/장치를 미는 것을 중단하고, 삽입 디바이스/장치의 팁의 위치에서 대상체 내로 임의의 재료 또는 물질을 주입하고/하거나, 그로부터 임의의 재료 또는 물질을 추출할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 예시적인 장치는 특정의 임피던스 값 또는 조직 또는 유체 유형(예컨대, 약품을 주입하기 위해 의료 전문가에 의해 선택된 조직 또는 유체 유형)에 기초하여 프로그래밍될 수 있고, 예시적인 장치가 선택된 임피던스 값 또는 조직 또는 유체 유형을 결정하면 가청 경보가 울릴 수 있다. 가청 또는 광 표시자 경보는 또한, 예를 들어, 임피던스에 따라 변하는 주파수로, 다양한 조직 또는 유체를 통한 통과를 나타내는 가변 톤 또는 광을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 본 개시에 걸쳐서, 재료 및/또는 물질이라는 용어는 약리학제(예를 들어, 약물), 생물학적 약제, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등을 포함하지만, 확실히 이에 의해 제한되지는 않는 것으로 이해된다.
예를 들어, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 알레르겐에 대한 대상체의 알레르기 반응을 감소시키는 데 도움을 주기 위해 알레르겐(예컨대, 음식, 곰팡이, 동물, 먼지 진드기 및 꽃가루 알레르겐)의 제어된 피하 전달을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 면역 치료 응용에 사용될 수 있다. 식품 알레르기는 점점 더 세계적인 건강 문제이고, 유럽에서만 약 천칠백만 명의 사람들이 감염되고, 그 중 삼백오십만 명이 25세 미만이다. 음식 알레르기는 생명을 위협할 수 있어서, 해마다 아나필락시스 쇼크로 인해 18세 미만의 삼십만명 이상이 외래 방문을 하고 150명 이상이 죽는다. 알레르겐-관련 면역요법의 현재의 방법은 적은 도즈(dose)의 알레르겐을 대상체에 반복적으로 피하 주입하는 것을 이용한다. 알레르겐-관련 면역요법의 현재의 방법에서의 심각한 위험은 알레르겐 도즈를 혈관에 잘못 주입하여 알레르겐을 전신에 분산시키는 것이다. 이러한 전신 분산은 대상체에서 심각한 알레르기 반응을 야기하여 아나필락시스 쇼크로 인한 사망을 초래할 수 있다. 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템을 사용함으로써, 혈관이 용이하고 쉽게 검출 및 회피될 수 있어서, 혈관 내로의 알레르겐의 잘못된 주입의 위험을 감소시키거나 제거한다.
예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 완전 개방 중심 루멘을 포함할 수 있으며, 이는 삽입 디바이스/장치가 임의의 재료, 물질 및/또는 약품을 전달하는 것은 물론, 루멘을 통한 다른 디바이스(예컨대, 의료 디바이스)의 수집 또는 도입을 위해 사용되는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 일반적으로 그들의 내부 직경을 특징으로 하는 표준 피하 니들들에 필적할 수 있다. 또한, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 특정 조직들을 감지하도록 완전히 통합되고 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 특정한 조직에 대해 특정한 삽입 디바이스/장치가 이용될 수 있다(예를 들어, 삽입 디바이스/장치는 임피던스의 크기 및/또는 위상 성분을 검토함으로써 단일 조직 유형을 검출하기 위해 특정 주파수로 튜닝될 수 있다). 실시예들에 대해 설명된 삽입 장치/디바이스의 팁의 예시적인 각도 및/또는 폭은 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다. 조직 유형 결정과 관련하여, 이것은 임피던스를 결정하기 위한 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템의 전자기기가 간소화되는 것을 용이하게 할 수 있는데, 그 이유는 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템이 바람직하게 특정 조직 유형에 대한 스펙트럼만을 획득함에 따라 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템이 완전한 스펙트럼을 획득할 필요가 없기 때문이다. 예시적인 전극들은 아래에 논의되는 바와 같이, 스프레이 또는 퇴적 프로세스를 사용하여 도포될 수 있다. 이어서, 결과적인 구조는 전통적인 연삭 및 삽입 디바이스/장치 제조 프로세스들을 이용하여 예시적인 삽입 장치를 생성하는 데 사용될 수 있다. 또한, 내부 전극은 삽입 디바이스/장치 자체의 베이스 보디를 포함할 수 있다. 이어서, 삽입 디바이스/장치에 추가 층들을 도포함으로써 2개, 3개 또는 그 이상의 전극이 제공될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 실시예들에 대해 설명되는 삽입 장치/디바이스의 팁의 예시적인 각도 및/또는 폭는 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다.
예시적인 장치는 얼굴 충전재 주입 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 충전재 주입의 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 동맥 내로의 충전재의 주입은, 조직 괴사를 초래할 수 있는 부분적 또는 전체적 혈관 폐색을 야기할 수 있다(예를 들어, 참고문헌 6 참조). 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 및 안내 디바이스/장치는 그러한 삽입 디바이스/장치의 팁 또는 개구가 혈관 내에 제공됨을 나타내는 피드백을 임상의 또는 의료 전문가에게 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 의료 전문가는, 예를 들어, 동맥, 정맥, 모세관 등을 포함한 임의의 혈관 내에 충전재를 분배하는 것을 피할 수 있다. 그 다음, 혈관(예를 들어, 동맥, 정맥 등) 내에 주입된 소정의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 충전재)에 의해 생성된 폐색이 제거될 수 있다. 이러한 재료 및/또는 물질은 히알루론산을 포함할 수 있다. 히알루로니다제는 히알루론산을 용해시키는 데 사용될 수 있는 효소이다. 적시에 검출된 폐색은 히알루로니다제를 주입함으로써 제거될 수 있다. 예시적인 관류 검출 장치는 광범위한 세포 사망이 발생하기 전에 액션이 취해질 수 있도록 폐색이 존재한다는 경보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 예시적인 충전재들은 흡수가능 또는 임시 재료들(예를 들어, 콜라겐, 히알루론산, 칼슘 하이드록실라파타이트, 폴리-L-락트산(PLLA)), 흡수 불가능 또는 영구 재료들(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 비드(PMMA 마이크로스피어))뿐만 아니라 다른 재료들을 포함할 수 있지만, 물론 이들로 제한되지 않는다. 다양한 FDA-승인된 충전재들은 다음과 같을 수 있다: 리도카인(Lidocaine)을 갖는 레스틸레인 리프트(Restylane Lyft), Revanesse Versa, Revanesse Versa +, Rha 2, Rha 3, Rha 4, Juvederm Vollure XC, Restylane, Refyne, Restylane Defyne, Juvederm Volbella XC＼, Radiesse, Restylane Silk 등.
본 개시의 다른 실시예에서, 조직에 광학 복사선을 전달하고, 조직 특성 및/또는 영향받는 조직 및/또는 주변 영역에 대한 광학 복사선 전달의 효과를 결정하는 데 사용하기 위해 (어레이일 수 있는) 적어도 하나의 삽입 디바이스/장치가 제공될 수 있다. 실시예들은 예시적인 삽입 디바이스/장치를 참조하여 설명되며, 캐뉼라, 카테터, 복강경, 니들 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 사람(예로서, 인간)에게 사용될 수 있다. 그러나, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 동물들 또는 다른 다양한 종들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 대상체들에 대해서도 사용될 수 있다.
본 개시의 추가적인 실시예에 따르면, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 관심 있는 조직에 광학 복사선(예로서, 광 등)을 인가하는 데 사용될 수 있다. 그러한 특정 조직들에 대한 광학 복사선의 인가는 복사선 인가에 사용되는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일 컴포넌트들을 이용하여 수행되는 조직 검출 결정에 기초할 수 있다.
본 개시의 하나의 실시예에서, 예시적인 장치, 디바이스 및/또는 시스템은 삽입 디바이스/장치의 팁에서 그 위에 위치된 광학 코팅을 통해 광학 복사선을 조직에 송신하고, 이어서 이러한 복사선에 의해 영향을 받는 조직으로부터 복귀하는 광학 복사선을 수신하여, 예컨대, (예컨대, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경, 캐뉼라, 피하 니들 등과 같은) 삽입 디바이스/장치의 팁에서 조직에 관한 정보를 결정하는 데 사용될 수 있고, 현재의 임상 실무에 대한 어떤 변경도 없이 삽입 디바이스/장치의 팁이 특정 유형의 조직 내에 위치될 때를 결정할 수 있다. 이러한 예시적인 방식으로, 의료 전문가는 환자에게 약품을 주입하기 전에 삽입 디바이스/장치의 위치(예컨대, 조직 유형)를 결정할 수 있다. 약품을 침착시키기 위한 정확한 조직 유형 또는 조직 위치가 결정되면, 의료 전문가는 약품을 환자에게 도입(예컨대, 주입)할 수 있다. 조직 유형 또는 조직 위치를 결정하기 위해 탐침 또는 다른 컴포넌트가 필요하지 않다. 또한, 예시적인 장치는 조직 유형에 기초하여 청각, 촉각 및/또는 시각 경보를 제공할 수 있다.
예시적인 장치는 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 복사선에 의해 제공되는 정보에 기초하여 결정된 조직(또는 유체) 유형 또는 조직 위치에 관한 정보를 예시적인 삽입 디바이스/장치를 삽입하는 의료 전문가 또는 임의의 사람에게 간헐적으로 또는 연속적으로 제공할 수 있는 예를 들어 디스플레이 스크린을 포함할 수 있거나 그에 연결될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가가 먼저 삽입 디바이스/장치를 환자 내에 도입할 때, 디스플레이는 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 제1 조직 유형 또는 위치를 표시할 수 있다. 의료 전문가가 환자 내로 더 삽입 디바이스/장치를 제공할 때, 디스플레이 디바이스는 조직 또는 유체 유형 또는 조직 위치가 변함에 따라 변할 수 있는데, 예를 들어 삽입 디바이스/장치의 팁에서 조직 특성에 관한 정보를 제공하고, 다양한 위치에서의 조직의 360도 뷰를 실시간으로 도시하고, 기타 등등일 수 있다. 이러한 변화는 또한 상이한 컬러, 형상, 시각적 표시자, 플라이-스루(fly-through) 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 일 예에서, (예컨대, 의료 전문가에 대한 시각적 표시에 기초하여) 특정 조직 유형 또는 유체 유형 또는 조직 위치에 도달한 것으로 결정되면, 의료 전문가는 삽입 디바이스/장치를 미는 것을 중단하고, 삽입 디바이스/장치의 팁의 위치에서 환자 내로 임의의 재료 또는 물질을 주입하고/하거나 그로부터 임의의 재료 또는 물질을 추출할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 예시적인 장치는 특정 조직 유형 또는 유체 유형 또는 조직 위치(예컨대, 약품을 주입하기 위해 의료 전문가에 의해 선택된 조직 또는 유체 유형 및/또는 조직 위치)에 기초하여 프로그래밍될 수 있고, 예시적인 장치가 선택된 조직 및/또는 유체 유형을 결정하면, 가청 경보가 울릴 수 있다. 가청 또는 광 표시자 경보는 또한, 예를 들어, 임피던스에 따라 변하는 주파수로, 다양한 조직 또는 유체를 통한 통과를 나타내는 가변 톤 및/또는 광을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 본 개시를 통해, 재료 및/또는 물질이라는 용어는 약리학제(예를 들어, 약물), 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등을 포함하지만, 확실히 그에 의해 제한되는 것은 아닌 것으로 이해된다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 예시적인 장치는 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해, 전달된 광학 복사선에 의해 영향을 받는 조직으로부터 복귀하는 광학 복사선을 사용할 수 있다. 이러한 정보는 또한 추가 광학 복사선의 후속 인가에 의해 활성화되거나 달리 시행되는 치료를 위한 약품을 전달하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 완전 개방 중심 루멘을 포함할 수 있으며, 이는 삽입 디바이스/장치가 임의의 재료, 물질 및/또는 약품을 전달하는 데는 물론, 루멘을 통한 다른 디바이스(예컨대, 의료 디바이스)의 수집 또는 도입을 위해 사용되는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 일반적으로 그들의 내부 직경을 특징으로 하는 표준 피하 니들, 내시경, 복강경, 캐뉼라 등에 필적할 수 있다. 또한, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 특정 조직들을 감지하고/하거나 조직의 위치들을 결정하도록 완전히 통합되고 튜닝될 수 있다. 실시예들에 대해 설명된 삽입 장치/디바이스의 팁의 예시적인 각도 및/또는 폭은 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다.
예시적인 광학 투과 코팅은 아래에 논의되는 바와 같이, 스프레이, 스퍼터링, 디핑, 페인팅 및/또는 퇴적 프로세스들을 사용하여 도포될 수 있다. 그러한 응용에 사용되는 예시적인 재료들은 예를 들어 우레탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 고리형 올레핀 폴리머 또는 코폴리머와 같은 폴리머들은 물론, 코폴리머 결합 재료들도 포함할 수 있다. 실리콘을 이용하는 것도 가능하다. 유리 및/또는 세라믹 코팅들은 예를 들어 소결과 같은 후처리를 갖는 졸 겔 프로세스를 이용하여 그리고/또는 파우더 형태의 재료를 도포한 후에 용융 냉각 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 다른 예시적인 재료들은 예를 들어 실리카 유리, 알루미늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 응용을 위해 이용될 수 있는 예시적인 재료들의 선택은 프로세스 온도 및 표적 구조와의 양립성(compatibility)에 의해 선택 및/또는 정의될 수 있다. 예를 들어, 코팅의 도포를 위한 소결 절차의 사용을 선호하는 유리 또는 세라믹은 폴리머에 도포하기 어려울 수 있는데, 이는 온도들이 폴리머 유리 전이 온도들보다 높을 수 있기 때문이다. 따라서, 본 개시의 실시예에 따라, 다른 예시적인 재료가 선택될 수 있다.
본 개시의 추가 실시예들에 따르면, 결과적인 구조는 이어서 전통적인 연삭 및 삽입 디바이스/장치 제조 프로세스들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스를 생성하는 데 사용될 수 있다. 또한, 내부 구조(예컨대, 베이스 구조)는 삽입 디바이스/장치 자체의 베이스 보디를 포함할 수 있다. 베이스 구조는 본 명세서에서 논의된 것과 유사한 코팅 응용을 이용하여 만들어질 수 있다.
이러한 예시적인 베이스 구조는 광학 클래딩을 통해 광학 투과 코팅(예를 들어, 광학 투과 코어라고 지칭될 수 있음)으로부터 분리될 수 있다. 클래딩 재료들은 베이스 구조의 투과 코팅 및/또는 코어의 투과 코팅보다 낮은 굴절 지수(refractive index)를 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 재료들은 베이스 구조 및/또는 코어의 코팅보다 약간 더 낮은 지수(index)를 갖는 본 명세서에 설명된 재료들 중 임의의 것을 포함한다. 클래딩은 또한 예를 들어 금속 코팅과 같은 반사성 재료들을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 삽입 디바이스/장치 상의 또는 내의 선택된 영역들은 선택된 영역들을 코팅되지 않은 채로 남겨두기 위해 클래딩의 도포 동안 마스킹되거나 다른 방식으로 분리될 수 있다. 마스크는 미리 결정된 패턴 또는 형상으로 도포될 수 있다. 마스크는, 예를 들어, 코팅 후에 물리적으로(박리, 스크래핑) 또는 화학적으로 제거될 수 있는 물질 상에 페인팅 또는 인쇄함으로써 수동으로 도포될 수 있다. 마스크는 또한 포토리소그래픽 프로세스를 사용하여 도포되고 패터닝될 수 있다.
본 개시의 추가의 실시예에 따르면, 이어서, 삽입 디바이스/장치에 추가의 층들을 도포하는 것에 의해 광학 투과 코어/클래딩의 2개, 3개 또는 그 이상의 조합들이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 다층 구조는, 예를 들어, 공동-압출 프로세스를 사용하는 것뿐만 아니라, 상기 논의된 바와 같이 제조될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 코어/클래딩 조합(들)은 광학 복사선(예를 들어, 광 등)을 전달하는 데 사용될 수 있고, 다른 하나 이상의 코어/클래딩 조합(들)은 광학 복사선(예를 들어, 광 등)을 수집하는 데 사용될 수 있다.
도 1a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들)의 원위 단부의 분해 측단면도의 예시적인 도면을 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 2개 이상의 비평면 동심 도전성 전극들(예로서, 전극들(110, 120))을 포함하는 니들(105)을 포함할 수 있다. 전극들 중 하나(예를 들어, 전극(110))는 삽입 디바이스/장치의 표면 상의 또는 내의 도전성 코팅으로부터 형성될 수 있다. 2개 이상의 비평면 동심 도전성 전극의 사용은 유체 또는 다른 물질 또는 디바이스의 전달, 수집 또는 도입을 위해 중심 루멘(125)을 개방 상태로 남겨둘 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 생리학제를 주입하거나, 개구(130)를 통해 안내 와이어 또는 카테터와 같은 최소 침습 디바이스를 삽입하기 위해 필요한 바와 같은 임의의 크기를 가질 수 있다. 예시적인 전극들은 상이한 형태들 및/또는 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치 자체의 일부분(예를 들어, 삽입 디바이스/장치의 표면의 일부분)은 전극들 중 하나로서 작용할 수 있다. 이어서, 제2 전극이 인시투로 제조되고/되거나 사전 제조된 후에 삽입 디바이스/장치의 표면 상에 배치될 수 있다. 이어서, 2개의 전극은 (예로서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 조직 유형의 결정을 위해) 삽입 디바이스/장치의 팁에서 임피던스를 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 중심 루멘(125)은 삽입 디바이스/장치 자체의 내부 부분 및/또는 표면을 형성할 수 있는 전극(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 절연성 코팅(115)(예를 들어, 폴리이미드, 또는 예를 들어 폴리아미드와 같은 임의의 다른 적절한 재료로 이루어짐)이 전극(120)을 예를 들어 외측으로 방사상으로 둘러쌀 수 있다. 이어서, 전극(110)은 절연성 코팅(115) 상의 그 주위에 형성될 수 있다. 따라서, 절연성 코팅(115)은 전극들(110, 120)을 서로 전기적으로 격리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연성 코팅은, 예를 들어, 전극(110)의 절연되지 않은 부분(135)을 제외하고, 전극(110)을 격리시키기 위해, 예를 들어, 전극(110)을 둘러쌀 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 다른 예시적인 삽입 디바이스/장치가 제공될 수 있다. 실제로, 도 1a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일한 예시적인 부분들/컴포넌트들은 도 1b에서 동일한 번호들로 표시된다. 도 1a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 3차원 위치를 제공하는 본 명세서에 설명된 실시예와 유사하게, 도 1b의 예시적인 장치는 또한 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 예시적인 전극들에 인가되는 교류를 사용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 절연 층(115)을 원주 방향으로 둘러싸는 전극(110)을 제공하는 대신에, 외부 도전성 패터닝된 층(110')을 정의하는 나선-패터닝되고/되거나 다른 예시적인 패터닝된 구조들을 생성 및/또는 제공하기 위해 마스킹이 사용될 수 있다. 나선 패터닝된 외부 도전층의 그러한 예시적인 사용은 안테나들(140, 145, 150)에 의한 복사선의 송신 및/또는 그의 검출을 개선하여, 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 개선된 삼차원 위치 검출을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 1b를 다시 참조하면, 교류가 디바이스의 도전성/전기 채널들(예를 들어, 그것에 내부 및/또는 그것의 표면 상에 제공됨)을 통해 송신되어 나선-패터닝된 외부 도전층(예를 들어, 전극)(110') 및/또는 내부 도전성 베이스(예를 들어, 내부 전극)(120)에 도달하여 전자기장을 생성할 수 있다. 패터닝된 층(예를 들어, 동심 전극들)(110')에 의해 생성된 그러한 전기장은 안테나들(140, 145, 150)에 의해 검출될 수 있다.
도 1b에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치는 도 1c의 동작에서 도시된다. 특히, 도 1c에 도시된 예시적인 동심 전극들(110')은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 예시적인 삽입 디바이스의 팁을 삼차원 공간에서 찾는 것을 용이하게 한다. 이는, 예를 들어, 팁에서의 임피던스의 결정을 포함할 수 있는 정적 전류, 교류 및/또는 다른 에너지 또는 복사선을 사용함으로써 행해질 수 있다. 예시적인 전극들(110, 110', 및 120)과 함께 정전류를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 정전류 또는 교류가 인가 및/또는 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나(140, 145 및 150)에 대한 팁의 상대적 거리는 전류 방출로 인해 측정될 수 있다. 그에 추가하여 또는 대안적으로, 전류를 측정하고 팁으로부터 각각의 전극으로의, 예컨대, 3차원 공간에서의 유효 저항 및 상대 위치를 추론하기 위해 보디 상의 상이한 위치들에 배치된 다른 표면 전극들(140', 145', 150')을 제공하는 것이 가능하다. 추가로 그리고/또는 대안으로서, 보디 상의 상이한 위치들에 배치된 이러한 예시적인 전극들(140', 145', 150')은 거리 및 저항/임피던스의 함수로서 감소할 수 있는 전류의 크기를 측정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 그러한 전극들(140' 145', 150')을 이용하면, 3차원 공간에서 팁의 위치를 삼각 측량하는 것이 가능하다.
본 개시의 다른 실시예를 참조하면, 도 1d는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 내시경, 복강경, 캐뉼라 등)(110a)의 원위 단부의 분해 측단면도의 예시적인 도면을 나타낸다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는 예를 들어 삽입 디바이스/장치(110a)의 팁에 더 가까운 위치에서 삽입 디바이스/장치(110a)의 적어도 일부를 둘러싸는 광학 투과 코팅(120a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 코팅(120a)은, 광학 복사선에 대한 도파관을 형성하는, 삽입 디바이스/장치(110a)의 외부 부분 상에 제공/형성/퇴적될 수 있다. 따라서, 코팅(120a)은 또한 광학 코어, 및/또는 조직으로 그리고 조직으로부터 광학 복사선, 예를 들어 광 등을 송신 및/또는 수신하도록 구성된 도파관으로 지칭될 수 있다. 코팅(120a)이 제공/형성/퇴적되는 삽입 디바이스/장치(110a)의 베이스 구조(150a)의 표면(150a)은 광학 투과 코팅(120a)보다 낮은 굴절 지수를 가지며, 따라서 광학 복사선은 코팅(120a)을 따라 관심 조직 쪽으로 지향된다.
삽입 디바이스/장치(110a)는 또한 유체들 또는 다른 물질들 또는 디바이스들의 전달, 수집 또는 도입을 위해 개방된 중심 루멘(130a)을 포함한다. 중심 루멘은 삽입 디바이스/장치(110a)의 베이스 구조의 내부 표면에 의해 둘러싸이고/이거나 정의된다. 따라서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 중심 루멘(130a)은 삽입 디바이스/장치(110a) 자체의 내부 부분 및/또는 표면을 형성할 수 있는 베이스 구조(160a)에 의해 둘러싸일 수 있다.
하나의 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는 약리학제를 주입하거나, 루멘(130a)을 통해 안내 와이어 또는 카테터와 같은 최소 침습성 디바이스를 도입하기 위해 필요한 바와 같은 임의의 크기를 가질 수 있다.
도 1e는 도 1d의 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)의 원위 단부의 예시적인 도면의 추가 사시도를 나타낸다. 도 1d 및 1e에 도시된 바와 같이, 베이스 구조(160a)를 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는 내부에 제공되고, 광학 투과 코팅(120a)에 의해 둘러싸이며, 광학 투과 코팅(120a)은 코어에 의해 둘러싸인 클래딩을 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)에 내부적으로 제공하기 위해, 예를 들어, (예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은) 순차적 스프레이 프로세스들을 이용하여 제공될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 예시적인 장치는 조직에 대한 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 샘플로부터 제공 및/또는 복귀된 광학 복사선(예를 들어, 광)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1e를 다시 참조하면, 광학 복사선은 이러한 광학 복사선으로 조직에 영향을 주기 위해 (예컨대, 삽입 디바이스의 표면을 따라 제공되는) 삽입 디바이스의 코어를 통해 송신될 수 있다. 광학 복사선은 조직에 영향을 줄 수 있고, 조직으로부터 응답 광학 복사선이 제공될 수 있고, 이는 이어서 삽입 디바이스/장치(110/110a)가 병진 이동됨에 따라 동일한 코팅(120/120a)(예컨대, 코어)을 따라 송신될 수 있고, 따라서 신호들을 제공하고, 이들은 이어서 보디를 통해 (예컨대, 오리피스를 통해, 위장관, 결장 등과 같은 보디의 관형 구조를 통해) 측방으로 이동되는 동안, 예컨대, 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에서 삽입 디바이스/장치(110/110a)를 둘러싸고 있는 조직의 데이터 및/또는 시각화를 제공하기 위해 데이터로 변환된다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치(110/110a)는, 예컨대, 코팅(120/120a)(예컨대, 코어) 및/또는 베이스 구조(예컨대, 클래딩)를 통해, 삽입 디바이스/장치를 둘러싸고 있는 조직에 관한 정보 및/또는 시각적 데이터를 결정하기 위해 이러한 광학 복귀 신호를 사용할 수 있는 컴퓨터에 연결될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 복귀 광학 복사선을 수집하는 분광계로부터 데이터를 수신하는 데 사용될 수 있으며, 이어서 광학 복귀 복사선의 특성들에 기초하여 정보를 해독하고, 해당 조직의 위치, 그의 특성들, 조직에 전달된 조직에 영향을 미치는 복사선의 효과, 조직에 공급되고 복사선에 의해 영향을 받는 다른 재료들 또는 약품들의 효과 등을 결정할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 본 개시의 실시예에 따르면, 예시적인 컴퓨터는 예를 들어 자기 공명 이미징(MRI), CT, OCT, OFDI 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 이미징 절차들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에 또는 그 근처에 제공된 조직의, 그리고/또는 그에 관한 이미지들을 생성 및/또는 획득할 수 있다. 또한, 이들 예시적인 절차는 팁에 또는 그 부근에 제공되는 해부학적 구조에 관한 상세한 공간 정보를 제공하는 것뿐만 아니라, 전술된 디바이스를 이용하여 획득된 3차원 특별 정보를 이용하여 해부학적 구조의 하나 이상의 부분을 이미징하는 데 이용될 수 있다.
또한, 삽입 디바이스/장치(110/110a)를 이용하여, 관심 조직에 조직을 실시, 붕괴, 손상 및/또는 치료하기 위한 유효량의 광학 복사선을 제공할 수 있다. 이러한 절차는, 예를 들어, 암 및 다른 질환들을 치료하기 위한 광역학적 요법으로서 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 하나의 실시예에서, 삽입 디바이스/장치(110/110a)를 보디 내에 제공하고 그 안의 특정한 위치에 도달하면, 감광제가 삽입 디바이스/장치(110)의 중심 루멘(130/130a)을 통해 조직의 원하는 부분에 제공될 수 있다. 제공할 코팅(120)(예를 들어, 코어)은 조직을 실시, 붕괴, 손상 및/또는 치료하기 위해 적절한 파장, 전력 등으로 감광제가 전달된 조직의 영역에 직접 광학 복사선을 전달하는 도파관으로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 코팅(120/120a)(예컨대, 코어)으로부터의 영향 구역은 삽입 디바이스/장치의 팁 주위의 국소 영역으로 제한될 수 있다. 이러한 예시적인 구성은 제한된 국소화된 손상으로 고도의 정밀도를 제공할 수 있다. 예시적인 응용은, 예를 들어, 크기가 T1 이하인 작은 초기 유방 종양들의, 또는 이에 대한 광학 복사선의 인가를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부신, 뼈, 신장, 간, 폐, 혈종, 갑상선 또는 전립선을 포함하는 RF 절제가 이전에 수행된 영역들을 포함하는 다른 연조직 종양들도 치료될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 뇌를 포함하지만 이에 한정되지 않는 손상이 제한되어야 하는 매우 민감한 영역들에서 종양들 및/또는 다른 병변들을 포함하는 다양한 조직들을 절제하는 데 상당한 이점들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 본 명세서에 설명된 예시적인 컴포넌트들 및/또는 구성들을 갖는 예시적인 삽입 디바이스들/장치들의 어레이들은 예를 들어 피부 타이트닝을 위해 더 큰 영역들을 치료(예를 들어, 절제)하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 구성은 각각의 예시적인 삽입 디바이스/장치 주위의 열 손상의 예시적인 영역이 제한되어 아마도 환자에 대한 통증을 줄이고/줄이거나 회복 시간을 줄일 수 있도록 제공될 수 있다.
추가로, 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 사용하여 위에서 설명된 조직 유형의 결정에 관해 이전에 획득된 정보를 활용하는 것이 가능하며, 이는 본 명세서에 설명된 사전 결정을 통한 조직 결정에 기초할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 삽입 디바이스/장치가 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 통해 조직으로부터 복귀하는 복귀 광학 복사선을 통해 제공되는 정보를 통해 제공되는 특정 조직 유형에 도달했다는 결정이 이루어질 때, 운영자 및/또는 컴퓨터는 광학 소스로 하여금 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)으로 송신될 추가의 광학 치료 복사선을 송신하게 하고, 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에서 조직을 실시, 붕괴, 손상 및/또는 치료하게 할 수 있다. 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)은 또한 치료로 인한 조직의 변화들, 예를 들어, 조직에 영향을 주기 위해 충분한 에너지가 인가되었는지 등을 더 검출하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 단일 도파관으로서 코팅(120a)을 이용하는 도 1d 및 1e에 도시된 실시예들을 이용하면, 광학 복사선을 송신 및 수신하기 위해 멀티플렉서를 이용할 수 있다. 이러한 예시적인 방식으로, 조직으로 전달되는 광학 복사선로부터, 조직으로부터 제공되거나 조직으로부터 반사된 광학 복사선을 통해 제공된 정보를 해독하는 것이 가능하다.
도 2a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 도면의 추가 사시도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치는 전극들(120) 중 하나로서 작용할 수 있는 도 1a 내지 도 1c의 니들(120)을 포함할 수 있는 반면, 니들 내부에 절연 층, 제2 도전층, 및 외부 도전층의 개별 부분을 노출시키는 선택적 절연 층(135)을 제공하기 위해 (예컨대, 이하에서 설명되는 바와 같이) 순차적인 스프레이 프로세스들을 사용하여 제2 전극을 생성하기 위해 다수의 내부(니들 내부) 코팅이 사용된다. 전류는 하나의 전극으로부터 (예를 들어, 바로 팁에서의) 다른 전극으로의 가능한 최단 경로를 따를 수 있다. 절연 코팅을 통한 용량성 결합으로부터의 일부 기여가 또한 존재할 수 있다.
관심 주파수(예컨대, 조직 또는 유체 유형을 검출하는 데 사용되는 주파수)에 기초하여 조직 또는 유체 유형을 검출/결정하는 기능에 대해, 외부 절연 코팅은 선택적일 수 있지만, 이것은 니들(120)의 삽입을 용이하게 하기 위해 외부 도전성 코팅 및/또는 윤활에 대한 보호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 2b는 예시적인 삽입 디바이스/장치(110')에 대한 본 개시의 다른 실시예를 나타낸 것이고, 도 1d 및 도 1e에 도시되고 본 명세서에 설명된 실시예들과 공유되는 컴포넌트들을 참조하여 본 명세서에 기술될 것이며, 본 명세서에 참조된 것과 유사한 컴포넌트들 전부를 포함한다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치(110a)는 클래딩(170a) 위에 도포 또는 제공되는 코팅(120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 포함하고, 클래딩(170a) 자체는 베이스 구조(160a) 위에 도포 또는 제공된다. 예를 들어, 광학 복사선이 코팅(120a)(예컨대, 코어) 위에 제공되고, 조직으로 지향될 수 있다. 상이한 광학 특성들을 갖는 클래딩(170a)으로 인해, 클래딩(170a)이 클래딩(120a)을 통해 제공되는 광학 복사선의 산란을 방지하고, 그에 의해 도파관처럼 광학 복사선을 지향시키기 때문에, 코팅(120a)은 광학 복사선에 대한 도파관으로서 더 효과적으로 작용한다. 또한, 클래딩(170a)이 또한 광학적으로 투과성일 가능성으로 인해, 코팅(120a)의 특성들과는 상이한 특성들을 갖지만, 코팅(120a)(예를 들어, 코어, 도파관)을 이용하여 하나의 방향으로 광학 복사선을 송신하면서, 다른 방향으로 별개의 광학 복사선을 송신하는 것이 가능하다. 이 예시적인 방식에서, 광학 복사선을 코팅(120a)을 통해 조직으로 송신하고, 이어서 조직으로부터의 광학 복사선을 클래딩(170a)을 통해(또는 그 반대로) 제공하는 것이 가능하다.
본 개시의 추가의 실시예들에 따르면, 2개보다 많은 층(예를 들어, 외부 광학 투과 코팅(예를 들어, 코어)(120a) 및 클래딩(170a)의 하나보다 많은 조합)을 포함할 수 있는 도 2c의 예시적인 삽입 디바이스/장치(110')가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1d, 1e 및 2b의 실시예들에 대해 전술한 바와 동일한 방식으로, 전술한 코어/클래딩 조합을 생성하기 위해 추가 층들이 도포될 수 있다. 이러한 실시예에서, 코어(예를 들어, 코팅, 도파관)(120a)는 광학 복사선을 조직에 송신하는데 사용될 수 있고, 클래딩(170a)은 조직으로부터 광학 복사선을 수신하는데 사용될 수 있다. 또한, 코어/클래딩 조합들 중 하나 이상을 사용하여 광학 복사선을 조직에 송신하는 한편, 코어/클래딩 조합들 중 다른 하나 이상을 사용하여 조직으로부터 광학 복사선을 수신하는 것이 가능하다. 따라서, 다수의 코어 및 클래딩을 이용한 복사선의 송신(예를 들어, 병렬로 또는 직렬로 수행됨) 및 컴퓨터에 의한 그의 해독은 광학 복사선의 송신 및 수신된 광학 복사선의 처리/해독을 촉진할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 다른 예시적인 삽입 디바이스/장치(110")가 도 2c에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 사실상, 도 1d 및 1e에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일한 예시적인 부분들/컴포넌트들은 도 2c에서 동일한 번호들로 표시된다. 그럼에도 불구하고, 베이스 구조(160) 상에 도포되고 베이스 구조를 원주 방향으로 둘러싸는 단일 코팅을 제공하는 대신에, 외부 도파관들(120")을 정의하는 코팅의 나선형으로 패터닝되고/되거나 다른 예시적인 패터닝된 구조들을 생성 및/또는 제공하기 위해 마스킹이 사용될 수 있다. 나선형으로 패터닝된 외부 도파관들(120")(예를 들어, 코팅들)의 그러한 예시적인 사용은, 예를 들어, 병렬로 수행될 수 있는 복사선의 신속한 투과를 용이하게 하기 위해 광학 복사선의 송신을 개선할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 2c를 참조하면, 광학 복사선은 디바이스의 도파관들(120")을 따라 송신될 수 있다(예를 들어, 베이스 구조(160)의 표면 상에 제공되고, 이는 스플리터에 의해 도파관들(120")의 개별 도파관들로 분리될 수 있다). 이러한 개별 도파관들(120")로부터 방출된 분리된 광학 복사선 부분들은 베이스 구조(160) 상에 위치한 개별 도파관들(120")의 위치들에 대응하는 조직 구조의 상이한 위치들에서 조직 구조로 전달된다. 복귀 광학 복사선은 조직으로 전달되는 복사선을 방출한 동일한 개별 도파관들(120")에 의해 또는 다른 인접한 또는 인접하지 않은 도파관들(120")에 의해 동시에 또는 직렬로 수신될 수 있다.
도 2d는 도 2c에 도시된 실시예와 매우 유사한 본 개시의 실시예의 사시도들을 도시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 도 2c에 도시된 동일한 컴포넌트들은, 클래딩(170a)이 베이스 구조(160a)와 코팅/코어(120") 사이에 제공된다는 점을 제외하고는, 도 2c와 동일한 방식으로 번호가 매겨질 것이다. 특히, 도 2c에 제공된 바와 같이, 도파관들(120")은 (클래딩(160a)의) 클래딩 코팅 섹션에 의해 서로 분리된 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)로서 도시되고, (코팅 섹션(121a) 다음에) 클래딩 코팅 섹션이 뒤따른다. 도 2d에 도시된 이러한 예시적인 구성에서, 전술한 바와 같이 유사한 동작이 수행될 수 있으며, 삽입 디바이스(110"')는 예를 들어 도 2b 및 2c와 관련하여 다른 실시예들에 따른 삽입 디바이스들과 관련하여 본 명세서에서 설명된 것과 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2d에 제공된 바와 같이, 클래딩 코팅 섹션들(따라서, 클래딩(170a)) 및 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)(따라서, 코팅/코어(120"))이 클래딩(170a) 위에 제공될 수 있다. 코어 코팅 섹션(121a, 122a)는 클래딩 섹션(171a)에 의해 서로 분리될 수 있고, 다른 클래딩 섹션(172a)이 코어 코팅 섹션(122a)를 뒤따를 수 있다. 이러한 예시적인 방식에서, 코어(120") 및/또는 클래딩(170a)의 상이한 섹션들을 통해 조직으로 및 조직으로부터 광학 복사선의 방출을, 예를 들어, 도 2c에 도시된 실시예에 대해 본 명세서에서 전술한 것과 유사한 방식으로 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 한 실시예에 따르면, 조직으로 전달된 광학 복사선은 클래딩 코팅 섹션(171a, 172a)을 통해(따라서 클래딩(160a)을 통해) 제공될 수 있고, 조직으로부터 복귀하는 광학 복사선은 코어 코팅 섹션(121a, 122a)을 통해(따라서 코어(120")를 통해) 제공될 수 있다. 물론, 역 광학 복사선 송신도 달성될 수 있는데, 예를 들어, 조직에 전달된 광학 복사선은 코어 코팅 섹션(121a, 122a)을 통해(따라서 코어(120")를 통해) 제공될 수 있고, 조직으로부터 복귀하는 광학 복사선은 클래딩 섹션(161a, 162a)을 통해(따라서 클래딩(160a)을 통해) 제공될 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치는 2개 초과의 층(예컨대, 2개 초과의 절연층 및 도전층)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가적인 층들을 도포하여 추가적인 전극들을 생성할 수 있다. 특정의 예시적인 응용들에서, 예를 들어, 유체/조직의 임피던스가 감지 전극들 자체의 임피던스보다 더 낮을 수 있을 때, 유체 또는 조직을 감지, 검출 및/또는 식별하기 위해 2개 초과의 전극들을 이용하는 것이 유익할 수 있다(예컨대, 참고문헌 5를 참조).
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 층들을 도포하기 위한 방법(300)의 예시적인 도면을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치의 다층 구조는 예를 들어 절연성 및 도전성 및/또는 광학 투과성 잉크를 이용하는 스프레이 프로세스로 층들을 도포함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 절차 305에서, 베이스 하이포튜브는 절차들(310 및 315)에서 그에 도포된 절연성 폴리이미드 코팅을 가질 수 있다. 절차 320에서, 은 도전성 코팅이 튜브에 도포될 수 있고, 절차 325에서, 튜브는 길이로 절단될 수 있고, 삽입 디바이스/장치의 팁은 예를 들어, 연삭 또는 레이저 절단에 의해 생성될 수 있다. 요소(330)는 완성된 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경 등)의 저면도를 나타내며, 요소(335)는 완성된 삽입 디바이스/장치의 측면도를 나타낸다.
도 3에 도시된 예시적인 절차는 코팅을 튜빙/니들의 외부로 제한하여 중앙을 개방시킬 수 있다. 예를 들어, 마스킹 및 에칭을 제거하는 것은 층들을 도포하기 위한 프로세스를 비교적 간단하게 유지할 수 있다. 각각의 절차 후에, 구조는 임의의 용매를 제거하고 코팅을 중합하기 위해 가열될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 니들(405)의 예시적인 이미지를 도시한다. 예를 들어, 예시적인 니들(405)은 도 3에 도시된 예시적인 방법을 사용하여 26 Ga 316SS 튜빙으로부터 생성되었다. 니들(405) 상의 도전성 코팅은 도전성 은 잉크(예컨대, Creative Materials 118- 43T)를 사용하여 생성되었다. 베이스 절연 코팅은 폴리이미드(예컨대, Jaro 650)이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 니들 팁(410)은 레이저 절단되었다. 니들(450)의 팁은 또한, 예를 들어, 연삭과 같이, 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 니들들을 제조하는 데 사용되는 다른 적당한 기술들을 사용하여 제조될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4b는 폴리이미드의 층(예를 들어, 스테인리스 스틸 보디(510)를 둘러싸는 절연층(505)) 및 은 도전성 잉크로 구성된 외부층(515)으로 제조된 예시적인 니들의 구조를 나타내는 예시적인 확대 이미지를 나타낸다. 절연층(505) 및 외부층(515) 모두는 (예를 들어, 도 3에서 전술된 바와 같은) 예시적인 스프레이 프로세스를 사용하여 도포되었다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 연삭 프로세스를 이용하여 생성된 예시적인 니들(505)의 예시적인 이미지를 도시한다. 예시적인 니들들(505)의 층들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 전기화학적 퇴적, 기상 증착 또는 스퍼터링과 같은, 스프레이 코팅 이외의 절차들을 통해 생성될 수 있다. 또한, 코팅 프로세스 동안 기하학적 패턴을 생성하기 위해 마스킹이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마스크는 인쇄 회로 기판들을 생산하기 위해 사용되는 예시적인 프로세스와 유사하게 코팅 후에 적용될 수 있다. 이러한 예에서, 마스크는 화학적 에칭 동안 스페어링될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 상이한 도전성 트레이스들을 갖는 니들들(600)의 예시적인 도면들 및 측단면도의 세트를 도시한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 니들(600)은 니들(600)의 표면 상에 위치된 단일 도전성 트레이스(615)를 절연하는 데 사용될 수 있는 절연 코팅(605)을 포함할 수 있다. 다른 니들(650)은 또한 절연 코팅(605)을 포함할 수 있다. 또한, 니들(650)은 니들(650)의 표면 상에 다수의 도전성 트레이스들(예를 들어, 트레이스들(620, 625))을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 실시예와 관련하여, 전극들은 외부 절연층이 후속 도포되는 패드 인쇄 또는 스크린 인쇄와 같은 절차들을 이용하여 니들의 표면 상에 제조될 수 있다. 절연 코팅은 수축 튜빙의 형태로 인쇄, 퇴적, 또는 도포될 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 잉크를 사용하여 패드 인쇄된 표면 전극을 갖는 예시적인 니들(705)의 예시적인 이미지를 도시한다. 예시적인 니들(705)은 종래의 26 Ga 피하 니들이다. 도전성 표면 전극은 패드 인쇄를 위해 특별히 형성된 잉크(예를 들어, Creative Materials 118-43T)를 사용하여 패드 인쇄되었다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 삽입 디바이스/장치 상에 패터닝된 전극들(805, 810)을 가지는 예시적인 삽입 디바이스/장치(예컨대, 니들)의 원위 단부의 예시적인 확대도를 나타낸 것이다. 전극들(805, 810) 사이의 간격은 상이한 크기의 구조들에 대한 감도를 조정하기 위한 물리적 필터를 생성하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 전극들은 간격이 특정 동맥의 크기보다 클 수 있도록 분리될 수 있다. 이러한 예시적인 경우에, 전극들은 둘 다 혈관(예를 들어, 동맥, 정맥 등) 내부에 동시에 있지 않아야 하며, 이는 전기 임피던스에 영향을 미칠 수 있다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 예시적인 니들(905)의 예시적인 이미지를 도시한다. 니들(905)에 연결된 전극들은 또한 와이어들 또는 플렉스 회로를 사용하여 외부 기기에 전기적으로 연결될 수 있다. 플렉스 회로는 기기에 연결하기 위한 플렉스 케이블을 형성할 수 있다. 클립(예를 들어, 클립(910))은 니들(905)에의 전기적 연결을 제공하는 것은 물론, 니들 보디는 물론 외부 도전성 코팅과 접촉하는 데 사용될 수 있다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 캐뉼라의 형태로 구현되는 예시적인 감지 기술을 제공하는 예시적인 삽입 장치(1100)의 다른 실시예의 측단면도들의 세트를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 주입 캐뉼라(1100)의 캐뉼라 보디(1115, 1115')는 (예를 들어, 절연 코팅(1120)으로) 코팅되어 캐뉼라 개구(1120, 1120') 주위에 감지 구조를 생성할 수 있다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 사용하기 위한 예시적인 삽입(예컨대, 니들) 장치(1305)로부터 정보가 무선으로 송신될 수 있다는 것을 나타낸 예시적인 도면을 나타낸 것이다. 예를 들어, 예시적인 프로세서, 마이크로프로세서 등은, 전극들을 사용하여 획득된 전기 정보를 수집하는데 사용될 수 있는 니들 자체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 니들 장치(1305)의 임의의 부분에 내장될 수 있다. 이 정보는 (예컨대, 이하에서 논의되는 바와 같이, 유선 또는 무선 송신 매체를 사용하여) 정보를 분석하고, 임피던스를 결정하며, 조직 유형을 확인하는 데 사용될 수 있는 다른 디바이스로 송신될 수 있다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하기 위해 도 13에 예시된 예시적인 삽입(예컨대, 니들) 장치로부터 정보의 무선 송신을 수신하는 데 사용되는 예시적인 모바일 장치(1405)의 예시적인 도면을 나타낸 것이다. 예를 들어, 예시적인 니들 장치(1305)는 (니들 등과 같은 그의 임의의 부분을 포함하여) 그 안에 내장된 무선 통신 칩을 가질 수 있으며, 이는 내부 배터리를 사용하여, 외부 전기 연결을 통해, 또는 임의의 적절한 무선 전력 매체를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 니들 장치(1305)에 공급되는 전력은 무선 통신 칩은 물론, 니들 장치(1305)에 내장된 임의의 마이크로프로세서에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 대안으로서, 대상체의 보디 내에 존재하는 전기 신호들로부터 전력이 얻어질 수 있으며, 이는 니들 장치(1305)로부터의 정보의 버스트 신호를 장치(1405)로 송신하기에 충분한 전력을 제공할 수 있다.
예시적인 조직 검출 시스템/장치는 단일 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 예시적인 조직 검출 시스템/장치는 복수의 삽입 디바이스(예를 들어, 니들 어레이, 캐뉼라 어레이, 니들(들)/캐뉼라(들)의 혼합물의 어레이 등)를 포함할 수 있다. 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 동일한 전극 설계/구조(예컨대, 앞서 설명된 다양한 예시적인 전극 설계들/구조들 중 하나의 설계)일 수 있다. 그러나, 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 상이한 설계/구조를 가질 수 있거나, 삽입 디바이스들의 서브세트는 하나의 설계/구조를 가질 수 있는 한편, 다른 서브세트는 상이한 설계/구조를 가질 수 있다. 예시적인 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 앞서 설명된 바와 같이 조직 검출을 수행할 수 있고, 각각의 삽입 디바이스는 또한 의료 기능(예컨대, 물질 또는 재료의 투여 또는 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포 또는 재료의 제거)을 수행할 수 있다. 따라서, 예시적인 어레이 내의 하나 이상의 삽입 디바이스가 조직 검출을 수행할 수 있는 동안, 하나 이상의 다른 니들이 의료 관련 기능을 수행할 수 있다. 삽입 디바이스들의 예시적인 어레이는 또한 임피던스를 결정하는 데 사용되는 전극들의 수를 증가시킴으로써 조직 검출의 정확도를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 게다가, 어레이 내의 삽입 디바이스들 사이의 임피던스의 비교도 조직 유형을 결정하는 데 사용될 수 있다.
조직 유형의 예시적인 동작 및 결정
예시적인 삽입 디바이스/장치는 니들의 팁 주위의 임피던스를 측정 하는 데 사용될 수 있다. 임피던스 Z는 주어진 주파수에서 교류 흐름에 대한 매체의 반항의 척도일 수 있다. Z는 예를 들어 다음과 같이 정의될 수 있다.
Z = R + jXc
여기서, R은 저항일 수 있고, Xc는 리액턴스일 수 있다. 저항은 매체의 기하 구조 및 저항률에 따라 변할 수 있다. 리액턴스는 주파수 및 용량에 따라 변할 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치가 상이한 조직들을 통과함에 따라, 기기는 고정된 주파수, 예를 들어 10,000Hz에서 니들 팁에서의 임피던스 및 위상각을 판독할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치가 상이한 조직 유형들을 통과함에 따라, 측정/추론된 임피던스는 별개의 변화를 나타낼 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 허브에 통합된 전자기기는 전류의 측정을 제공할 수 있다. 예시적인 장치는 (예를 들어, 절차를 피하기 위해) 경고 또는 (예를 들어, 절차를 진행하기 위해) 도움이 되는 경보를 제공하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스들/장치들은 현재의 일회용 피하 니들들에 대한 대체물로서 사용될 수 있다. 잠재적인 용도는 주입 및 최소 침습 기기 도입을 포함할 수 있다. 주입 절차, 예를 들어 충전재 주입 동안, 임상의는 예시적인 삽입 디바이스들을 삽입하고 정상 동작에 따라 니들을 조작할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 삽입 디바이스/장치가 혈관(예로서, 동맥, 정맥 등)을 관통할 때, 예시적인 장치는 특정 재료(예로서, 충전재)를 주입하는 것이 위험할 수 있다는 것을 임상의에게 경고하기 위해 청각적 및/또는 시각적 경보를 제공할 수 있다. 다른 유형의 주입, 예를 들어, 피내 백신 주입의 경우, 임상의는 니들이 피내 공간에 있다는 표시를 제공받을 수 있고, 이 경우 임상의는 주입 전에 경보를 기다릴 수 있다.
전기적 임피던스를 감지하고 해석할 수 있는 전자기기에 전극들을 연결하기 위해 전기적 연결들이 이루어질 수 있다. 전자기기는 전극들에 가능한 한 가깝게, 니들 내로 통합될 수 있다. 예시적인 전자기기는 발진 전압을 생성하는 소스 및 인가 전압과 전류 사이의 크기 및 위상을 결정하는 측정 디바이스를 포함할 수 있다. 전자기기는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 주사기에 연결하는 데 통상적으로 사용될 수 있는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 허브 내에 통합되도록 패키징될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디바이스들은 8mm x 8mm 패키지인 ADuCM350에 단일 칩을 제조하며, 이는 광범위한 주파수들에 걸쳐 임피던스를 분석하는데 사용될 수 있다. 그러한 예시적인 칩은 표준 루어 허브(Luer hub)의 엔벨로프 내에 쉽게 맞춰질 수 있다. 전극들과 통합 전자기기 사이의 연결은 전극들과 동시에 생성된 트레이스들을 이용하여 이루어질 수 있다. ADuCM350 칩은 예시적인 삽입 디바이스/장치가 특정 조직 구조 내에 삽입되고/되거나 그를 관통할 때 사용자에게 알리기 위해 가청 사운드를 생성하는 데 사용될 수 있는 오디오 드라이버를 포함할 수 있다.
예시적인 전자기기는 추가 처리를 위해 외부 수신기와 무선으로 통신할 수 있다. 무선 통신은 임의의 저전력 하드웨어, 예를 들어, 블루투스 LE, ANT, RF, 또는 지그비를 사용하여 수행될 수 있다. 예시적인 장치는 넓은 스펙트럼에 걸치기보다는 매우 좁은 주파수 대역에서 응답에 초점을 맞추도록 조정될 수 있다. 따라서, 특정 조직 유형에 맞춰진 커스텀 전자기기는 일반적인 분석기보다 훨씬 더 간단할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 처리를 외부 콘솔에 오프로딩함으로써 더 단순화될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치 상의 전자기기는 단순히 입력에 응답하여 전류를 측정하고, 응답을 저전력 RF 또는 다른 송신 방식을 통해 콘솔로 송신하는 것으로 제한될 수 있다.
예시적인 생검 동작
도 22a는 본 개시의 실시예에 따른 코어 생검에 사용하기 위한 예시적인 디바이스의 예시적인 도면을 도시한다. 도 22b는 본 개시의 실시예에 따른, 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 단면의 예시적인 도면을 도시한다. 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 예시적인 코어 생검 니들(2200)은 예리한 포인트(2210) 및 그 포인트로부터 근위에 있는 오목 섹션(2215)을 갖는 중앙 니들(2205)을 포함할 수 있다. 사발이라고 지칭될 수 있는 오목 섹션(2215)은 조직 샘플이 수집되고 보유되는 영역일 수 있다. 니들 포인트(2210)가 조직 내의 원하는 위치에 위치되면, 예리한 에지를 갖는 외부 슬리브(2220)는 조직을 절단/전단하도록 전진하여, 슬리브(2220)와 니들(2200) 사이의 원하는 샘플을 캡처한다. 코어 생검 니들들은 초음파 이미징, 자기 공명(MR) 이미징, 또는 입체축 이미징을 이용하여 배치될 수 있다. 코어 생검들의 대략 2.8%는 거짓 음성 진단을 초래한다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 동심 코팅들(2225 및 2230)은 연마되어 최종 형상으로 형성되기 전에 니들 재료에 적용될 수 있다. 포인트 및 사발 섹션의 연삭은 코팅들의 에지들을 노출시킬 수 있다. 이것은 도 22b 및 도 22c에 도시된 바와 같이 포인트에서 그리고 또한 사발의 영역에서 이중 전극 구조를 생성할 수 있다. 도 22c는 본 개시의 실시예에 따른, 유방의 매스(2235)에 삽입되는 니들(2200)의 예시적인 도면을 도시한다.
코어 생검 니들의 이 구조는 초기 니들 안내 동안 그리고 또한 수집 동안 감지를 용이하게 할 수 있다. 니들 포인트의 감지 구조는 니들이 조직을 통해 표적 위치로 전진함에 따라 임피던스 측정을 용이하게 할 수 있으며, 표적 위치는 통상적으로 이미징을 통해 식별되는 비정상 조직일 수 있다. 구조는 또한 사발 내의 조직 임피던스의 감지를 용이하게 할 수 있다. 사발의 영역에 위치한 조직의 임피던스를 감지하는 것은 수집 전에 조직이 비정상이라는 확인을 용이하게 할 수 있다. 전진 동안의 그리고 수집 직전의 감지의 조합은 코어 생검 니들의 부정확한 배치로 인한 거짓 음성의 감소를 도울 수 있다.
도 22d는 본 개시의 실시예에 따른, 마우스에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 예시적인 이미지 및 결과적인 측정들을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트를 나타낸다. 일부 비정상적인 암 조직은 고도로 혈관화될 수 있다. 이것은 주변의 암이 아닌 조직으로부터 결정될 수 있는 별개의 전기 임피던스 차이를 갖는 구조를 생성할 수 있다. 혈관화된 종양은 보디 내의 임의의 위치에서 발생할 수 있다. 표적 비정상 조직을 나타낼 수 있는 예시적인 측정된 임피던스 데이터가 도 22d에 도시되며, 이는 흑색종으로 손상된 마우스에서 수집된 데이터를 도시한다. 데이터는 1) 코팅된 26Ga 감지 니들이 암 조직을 통해 정상 조직으로 전진함에 따라 측정된 임피던스 크기, 및 2) 암 조직과 정상 근육으로부터의 정적으로 측정된 임피던스 크기의 비교를 예시한다. 암 조직은 1,000 옴 내지 2,000 옴 범위의 측정된 임피던스 크기를 나타내는 반면, 정상 근육은 2,000 옴 내지 5,000 옴의 측정된 임피던스를 나타낸다.
예시적인 추가 논의
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 지방, 중격(septae) 또는 피내 공간과 같은 특정 조직들 내로의 주입을 필요로 하는 다양한 주입 절차들에서 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 혈관(예로서, 동맥, 정맥 등) 내에 카테터들을 도입하는 데 사용될 수 있는 심장 카테터 삽입(예로서, 트로카)에도 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 절제 전극이 특정 조직 유형 내에 있는 때를 결정하기 위해 절제 절차 동안뿐만 아니라 마취 절차를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 다른 응용에서 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 보디 내부에 사용될 카테터 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치는 최소 침습성 심장 절차들 동안 사용될 수 있는 경중격 니들의 일부로서 사용될 수 있다. 인쇄 회로 기판들을 생성하는 데 이용할 수 있는 임의의 적절한 제조 절차/기술을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스/장치 구조를 생성할 수 있다. 예시적인 전극들은 단단하거나 유연할 수 있다.
도 19a-19c는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 사용하여 대상체의 조직의 유형을 결정하기 위한 예시적인 방법들(1900, 1940, 1970)의 예시적인 흐름도들이다. 예를 들어, 도 19a에 도시된 바와 같이, 절차 1905에서, 삽입 디바이스/장치 내의 제1 전기 도전층은 절연층을 사용하여 삽입 디바이스/장치 내의 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 절차 1910에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 대상체의 부분에 삽입될 수 있다. 절차 1915에서, 제1 전기 신호는 삽입 디바이스/장치의 루멘을 원주 방향으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 사용하여 송신 및/또는 수신될 수 있다. 본 개시의 하나의 실시예에서, 생성된 AC 파형은 아날로그 컨디셔너 회로를 통해 전극(들)으로 전달될 수 있다. 전극들 사이의 조직의 임피던스 측정은 파형에 영향을 줄 수 있으며, 이어서 파형은 예시적인 디지털 처리 기술들(예로서, 동기 검출, 4fs 등)을 이용하여 측정될 수 있다. 절차 1920에서, 전기 신호(또는 다른 전기 신호)는 제1 전기 도전층을 원주 방향으로 둘러싸는 제2 전기 도전층으로부터 수신될 수 있다. 절차 1925에서, 임피던스는 송신 및 수신된 전기 신호들의 비율에 기초하여 결정될 수 있다. 절차 1930에서, 조직 유형은 임피던스에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자에게 적절한 정보를 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 주어질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 촉각 응답이 제공될 수 있다. 절차 1935에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 약리학제, 약물, 충전재, 치료제, 생물학적 약제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 대상체에 투여될 수 있거나, 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포 또는 재료가 루멘을 통해 대상체로부터 획득될 수 있다.
도 19b의 흐름도에 도시된 바와 같이, 절차 1945에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 대상체의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차 1950에서, 삽입 디바이스/장치의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 내에 형성된 전극을 이용하여 전기 신호가 송신 및/또는 수신될 수 있다. 절차 1955에서, 전기 신호에 기초하여 임피던스가 결정될 수 있다. 절차 1960에서, 조직 유형은 임피던스에 기초하여 결정될 수 있다. 임피던스의 크기 및/또는 위상 성분들은 측정된 값들을 (예를 들어, 하나의 주파수 또는 좁은 대역의 주파수들에서) 알려진 값들과 비교함으로써 조직 유형을 구별하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자에게 적절한 정보를 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 주어질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 촉각 응답이 제공될 수 있다. 절차 1965에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예로서, 약리학제, 약물, 충전재, 치료제, 생물학적 약제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 대상체에 투여될 수 있거나, 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포 또는 물질이 루멘을 통해 대상체로부터 얻어질 수 있다.
도 19c의 흐름도에 도시된 바와 같이, 절차 1975에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 대상체의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차 1980에서, 삽입 디바이스/장치에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능 전극을 사용하여 적어도 2개의 전기 신호가 수신될 수 있다. 본 개시의 하나의 실시예에서, 생성된 AC 파형은 아날로그 컨디셔너 회로를 통해 전극들로 전달될 수 있다. 전극들 사이의 조직의 임피던스 측정은 파형에 영향을 줄 수 있으며, 이어서 파형은 예시적인 디지털 처리 기술들(예로서, 동기 검출, 4fs 등)을 이용하여 측정될 수 있다. 절차 1985에서, 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 임피던스가 결정될 수 있다. 절차 1990에서, 조직 유형은 임피던스에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자에게 적절한 정보를 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 주어질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 촉각 응답이 제공될 수 있다. 절차 1995에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 약리학제, 약물, 유체(예를 들어, 혈액, 혈장, 및 니들을 통해 통상적으로 투여되는 다른 유체), 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 세포(예를 들어, 지방 세포, 림프구 등), 조직(예를 들어, 지방 조직, 골수 등), 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 대상체에 투여될 수 있거나, 재료, 조직, 세포, 유체 및/또는 생검 샘플이 루멘을 통해 대상체로부터 획득될 수 있다.
도 19d는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여, 환자의 조직의 특성은 물론, 조직에 대한 디바이스의 팁의 위치를 결정하기 위한 예시적인 방법(1900')의 예시적인 흐름도를 나타낸다. 예를 들어, 도 19d에 도시된 바와 같이, 절차 1905a에서, 삽입 디바이스/장치 상에, 예를 들어, 베이스 구조 및/또는 클래딩 층 상에 광학 투과 층이 제공된다. 절차 1910a에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 환자의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차 1915a에서, 제1 광학 신호는 삽입 디바이스/장치의 베이스 구조 및/또는 클래딩 층을 원주 방향으로 둘러싸는 광학 투과 층을 이용하여 송신될 수 있다. 절차 1920a에서, 제2 광학 신호는 예컨대, 조직으로부터, 광학 투과 층을 통해 그리고/또는 클래딩을 통해 수신될 수 있는데, 제2 광학 신호는 제1 광학 신호에 기초한다. 절차 1925a에서, 제2 광학 신호를 통해 제공되는 정보 및/또는 팁의 결정된 위치에 기초하여 삽입 디바이스/장치의 팁의 위치가 결정될 수 있다. 절차 1930a에서, 팁의 결정된 위치 및/또는 제2 광학 신호에 기초하여 조직 특성이 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자에게 적절한 정보를 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 주어질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 촉각 응답이 제공될 수 있다. 절차 1935a에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 약리학제, 약물, 충전재, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 환자에게 투여될 수 있거나, 재료, 유체 및/또는 생검 샘플이 루멘을 통해 환자로부터 얻어질 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 특정 재료들 및/또는 물질들이 삽입 및/또는 주입되고 있는 조직의 식별에 의해 상당히 혜택을 받는 다른 예시적인 절차들을 수행하기 위해 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하는 것이 유익하다. 도 20a는 조직 샘플 내의 상이한 층들 및 섹션들의 예시적인 도면을 나타내고, 도 20b는, 예를 들어, 콜라게나제와 같은, 조직 내로의 효소의 주입에 의해, 통상적으로 셀룰라이트로 알려진 부종성 섬유경화성 범신경병증(EFP)의 치료에 사용될 수 있는 본 개시에 따른 삽입 디바이스들/장치들의 실시예들의 응용의 예시적인 도면을 제공한다. 예를 들어, 효소는 셀룰라이트의 딤플 모양(dimpled appearance)의 원인이 되는 중격(septae)이라고도 불리는 섬유끈(fibrous cords)을 분해하기 위해 지방에 국부적으로 주입될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 예시적인 임피던스 감지를 포함 및/또는 이용하는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치는 삽입 디바이스/장치의 팁이 주입 전에 지방 내에 있을 때의 표시 및/또는 방향을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이것은 유익하게도 효소가 중격에 가깝게 주입되는 것을 용이하게 한다. 예시적인 주입 절차가 도 20b에 도시되어 있다.
도 20c는 등, 다리, 목, 또는 팔 통증의 소스를 진단하기 위해(진단) 그리고 또한 통증을 완화시키기 위해(치료) 수행될 수 있는, 척추 천공을 수반하는 예시적인 절차를 예시하고 있다. 임피던스 감지 기능 및/또는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치는 이러한 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁이 경막외 공간 내에 있을 때의 표시를 사용자에게 제공하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치(및/또는 이들에 연결된 시스템)는 경막외 유체를 표시하거나 표현하는 고유 임피던스 시그니처 및/또는 정보를 검출하도록 프로그래밍되거나 달리 구성될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 또한, 예시적인 삽입 디바이스/장치가 특정 조직 유형 또는 개구에 도달했다고 결정할 때, 스테로이드를 천장 관절과 같은 척추 내의 관절들 내로 주입하는 것과 같이, 다양한 물질들을 조직 내로 주입하는 데 사용될 수 있다.
도 20d는 본 개시의 실시예에 따른, 물질들(예컨대, 혈소판 풍부 혈장(PRP) 등)을 관절들의 활액 공간(예컨대, 무릎, 팔꿈치 등) 내로 주입하는 것을 수반하는 예시적인 절차의 도면을 나타낸 것이다. 도 20d에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 예시적인 임피던스 감지를 포함 및/또는 이용하는 예시적인 삽입 디바이스/장치는 예시적인 삽입 장치의 팁이 공간 내에 있을 때의 표시를 제공할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치(및/또는 이에 연결된 시스템)는 활액 또는 연골을 표시하거나 표현하는 고유한 임피던스 시그니처 및/또는 정보를 검출하도록 프로그래밍되거나 달리 구성될 수 있다.
도 23a는 본 개시의 실시예에 따른, 관절에 삽입되는 예시적인 디바이스를 도시하는 예시적인 이미지를 도시한다. 도 23b는 본 개시의 실시예에 따른 관절의 예시적인 도면을 도시한다. 피부에서의 절개는 무릎의 동물 등가물인 네발무릎 관절(stifle joint)을 노출시키기 위해 수술용 가위를 이용하여 이루어질 수 있다. 니들은 주로 느낌에 의해 네발무릎 관절 내로 비스듬히 연조직을 통해 삽입될 수 있다. 니들을 정지 상태로 유지한 후에, 니들은 연골/뼈를 터치하도록 전진될 수 있다. 이어서, 니들을 천천히 회수될 수 있다. 도 23c는 본 개시의 실시예에 따른, 2개의 시도에 대한 실시간 피드백을 예시하는 예시적인 그래프들의 세트를 도시한다. 니들 팁이 상이한 생물학적 조직들 및 유체들을 통과할 때, 니들로부터의 신호들은 매우 특정한 전기적 특성들의 변화들을 감지하는 데 사용될 수 있다. 실시간 사용자 피드백을 갖는 즉각적인 응답을 제공하기 위해 예시적인 절차가 사용될 수 있다. 예를 들어, 피드백은 임의의 적절한 유선 또는 무선 통신 매체(예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 등)를 통해 전자 디바이스(예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등)에 또는 니들 허브에 내장된 LED 광에 제공될 수 있다.
또한, 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 예시적인 삽입 디바이스/장치는 조직의 고유 임피던스 시그니처 및/또는 정보의 검출에 기초하여 다양한 셀룰라이트 치료 응용에서 이용될 수 있다. 이러한 예시적인 응용들 중 일부는, 예를 들어, 미국 특허 공개 제2018/0250217호 및 Michael P. Goldman 등의 "Phase 2a, randomized, double-blind, placebo-controlled dose-ranging study of repeat doses of collagenase clostridium histolyticum for the treatment of edematous fibrosclerotic panniculopathy (cellulite)", Poster Presented at the 73rd Annual Meeting of the American Academy of Dermatology, March 20 - 24, 2015; San Francisco, California에 설명되어 있고, 그 전체 개시는 본 명세서에 참조로 통합된다.
본 개시의 추가의 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 예컨대, 대상체를 포함하는 보디로부터 체액, 세포 또는 조직을 추출하거나 흡출하는 데 사용되도록 구성될 수 있다. 일례에서, 주사기 및 니들은 일반적으로 의료, 치과 및 수의학 분야에서 잘 알려진 재료, 유체, 용액, 화합물 등을 추출 또는 흡출하기 위한 삽입 디바이스/장치로서 사용될 수 있다. 실제로, 본 개시의 실시예들에 따른 삽입 디바이스/장치의 이러한 예시적인 이용은 대상체에 대한 보다 큰 정밀도 및 안전성을 용이하게 할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 사용의 비제한적인 예는 혈액 샘플을 인출하는 데 사용되는 정맥 절개 절차, 척주(spinal column)로부터 뇌척수액을 추출하는 데 사용되는 척추 탭, 활액을 추출하는 데 사용되는 관절 탭, 세포 또는 조직의 샘플을 흡출하기 위한 니들 생검 및 타이핑 및 이식을 위한 골수 샘플의 흡출을 포함할 수 있다.
이 분야의 통상의 기술자는 본 개시의 검토에 기초하여, 삽입 디바이스/장치의 이러한 실시예가, 재료들, 세포들, 화합물들, 약품들, 효소들, 충전재들, 유체들 등이 특정한 결정된 조직 유형들에서 보디에 삽입되는 본 출원에 설명된 다른 방법들과 동일하거나 유사한 방식으로, 그리고 그 대신에 표적 유체, 재료들, 화합물들, 약품들, 효소들, 충전재들, 유체들 등을 추출하거나 흡출하는 것에 의해, 사용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 이것은 하나의 비한정적인 예에서, 유체 또는 다른 재료를 제거하기 위해 주사기 플런저를 미는 대신에, 표적 유체, 재료, 세포, 화합물, 약품, 효소, 충전재, 유체 등을 주사기 내로(예로서, 역방향으로) 인출하는 흡입 또는 진공을 생성하기 위해 주사기 플런저를 후퇴시킴으로써 행해질 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 삽입 디바이스/장치 및 그의 변형들은 광학 복사선이 그를 통해 송수신되는 것을 용이하게 하기 위해, 예컨대, 측면으로 보이는 "창들"로서 기능하도록 클래딩에 제공된 개구들을 포함할 수 있다. 또한, 광섬유들이 베이스 구조를 따라 제공될 수 있으며, 광학 복사선은 코어(120z, 120', 120") 및/또는 클래딩(170)과 함께 또는 그와 별개로 그러한 광섬유들을 통해 제공될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 코팅/코어 및/또는 클래딩을 제공 및/또는 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 재료들은 표적 구조들에 도포될 수 있는 광학적 도전성/투과성 재료들을 포함할 수 있다. 광학 투과 코팅은 분무, 디핑, 페인팅, 스퍼터링, 기상 증착 등에 의해 도포될 수 있다. 예시적인 다층 구조(예를 들어, 다수의 코어/클래딩 조합)는 또한, 예를 들어, 공동-압출 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 본 명세서에 설명된 예시적인 재료들은 예를 들어 우레탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 고리형 올레핀 폴리머 또는 코폴리머와 같은 폴리머들은 물론, 코폴리머 결합 재료들을 포함할 수 있다. 실리콘이 또한 이용될 수 있다. 유리들 또는 세라믹 코팅들은 소결과 같은 후처리를 갖는 졸 겔 프로세스를 사용하여, 또는 파우더 형태로 재료를 도포한 다음 용융 냉각 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 추가의 예시적인 재료들은 특히 실리카 유리, 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 예시적인 재료들은 프로세스 온도 및 표적 구조와의 양립성에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 도포를 위해 소결을 이용하는 유리 및/또는 세라믹은 폴리머에 도포하기 어려울 수 있는데, 이는 온도들이 폴리머 유리 전이 온도들보다 높을 수 있기 때문이다. 그러나, 이러한 온도에 의해 영향을 받지 않고 본 개시의 범위 내에 있는 다른 예시적인 재료들이 쉽게 이용될 수 있다.
클래딩에 사용되는 재료는 베이스 투과 코팅보다 낮은 굴절 지수를 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 재료들은 코어/코팅에 사용되는 재료보다 약간 더 낮은 지수를 갖는 위에 열거된 것들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 클래딩은 또한 예를 들어 금속 코팅과 같은 반사성 재료를 포함하거나 반사성 재료일 수 있다.
본 개시의 실시예들은 다음의 예시적인 응용들에서 사용될 수 있고, 그것들로 분명히 제한되지 않는다.
조직 감지 - 안내, 진단, 이미징
본 명세서에 설명된 삽입 디바이스/장치의 실시예들을 사용하여, 공지된 스펙트럼들의 데이터베이스와의 비교에 의해 조직의 유형을 특성화하기 위해 조직으로부터 반사 및/또는 제공되는 광을 이용하는 것이 가능하다. 예시적인 응용들은 예를 들어 a) 삽입 디바이스/장치의 팁에 또는 그 근처에 제공되는 조직의 유형을 결정함으로써 삽입 디바이스/장치를 안내하는 것, 2) 조직에 관한 정보가 조직을 정상 또는 비정상(예로서, 종양학 또는 살아있는/죽은 조직을 보는 임의의 임상 영역)으로 식별하는지를 결정함으로써 조직을 진단하는 것을 포함할 수 있다. 환경(예컨대, 조직 유형, 혈액의 존재 등)의 고려 및/또는 침투 깊이의 고려에 기초하여 다양한 광학 복사선들을 선택하는 것이 또한 가능하다.
색전술 - 유섬유종, 종양, 뇌동맥류, 지혈, 가족 계획 등
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들 또는 카테터와 같은 개방된 관형 구조)는 겔 또는 가교 결합 가능 모노머를 전달하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들)은 전달된 재료를 중합하는 약품에 기초하여 알려진 특성들을 갖는 광학 복사선을 전달하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 기존의 디바이스들, 예를 들어 배치 후에 이동하기 어려운 구조들을 폐색하는 데 사용되는 비드들 또는 다른 디바이스들의 결함들을 극복하는 제어된 중합을 달성하는 것이 가능하다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 예시적 통합 전달 삽입 디바이스/장치는, 다수의 디바이스를 교환하거나 재위치시킬 필요가 없기 때문에, 절차 시간을 감소시키고 정확할 수 있다.
광역학적 요법 - 암 등
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들 또는 카테터와 같은 개방된 관형 구조)는 감광제를 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들, 코어들 등)은 적절한 파장, 전력 등으로 감광제가 전달된 조직의 영역에 직접 광학 복사선을 전달하는 데 사용될 수 있다. PDT는 통상적으로 외부 광원들 또는 레이저들을 이용하는 조명에 의존하며, 이는 치료를 1 인치의 1/3 이하만의 조직 깊이들로 제한한다. 본 개시의 실시예들은 전달/삽입 디바이스가 관통할 수 있는 어디에서든 더 깊은 구조들의 전달 및 치료를 용이하게 하고, 따라서 정확한 종양내 약물 및 광 전달을 제공한다.
충전재 - 인시투 중합
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들, 캐뉼라 또는 카테터와 같은 개방형 관형 구조)는 충전재 프리커서-겔 또는 가교 결합 가능 모노머를 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들, 코어들 등)은 재료를 중합하는 약품에 기초하여 알려진 특성들을 갖는 광학 복사선을 전달하는 데 사용될 수 있다. 통상적으로 점성이고 전달하기 어려운 충전재들은 최종 형태로 전달된다. 본 개시의 실시예들에 따라 설명된 바와 같이, 모노머 또는 가교 결합되지 않은 겔을 전달하는 것은 덜 점성인 재료의 전달을 용이하게 하고, 또한 임상의에게 구조를 성형하고 이어서 중합하여 안정화(성형)하는 능력을 제공한다.
또 다른 실시예들
도 21a는 본 개시에 따른 시스템의 또 다른 실시예의 블록도를 나타낸 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 본 개시에 따른 예시적인 절차들은 처리 배열 및/또는 컴퓨팅 배열(2102)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 처리/컴퓨팅 배열(2102)은, 예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함할 수 있고 컴퓨터 액세스 가능 매체(예를 들어, RAM, ROM, 하드 드라이브, 또는 기타의 저장 디바이스) 상에 저장된 명령어들을 사용할 수 있는 컴퓨터/프로세서(2104)이거나, 예를 들어 그것의 전부 또는 일부이거나, 그것을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
도 21a에 도시된 바와 같이, 예를 들어 컴퓨터 액세스 가능 매체(2106)(예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 하드 디스크, 플로피 디스크, 메모리 스틱, CD-ROM, RAM, ROM, 또는 이들의 집합 등과 같은 저장 디바이스)가 (예를 들어, 처리 배열(2102)과 통신하도록) 제공될 수 있다. 컴퓨터 액세스 가능 매체(2106)는 실행 가능 명령어들(2108)을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 저장 배열(2010)이 컴퓨터 액세스 가능 매체(2006)와 별개로 제공될 수 있으며, 이는 예를 들어 전술한 바와 같은 소정의 예시적인 절차들, 프로세스들 및 방법들을 실행하도록 처리 배열을 구성하기 위해 처리 배열(2102)에 명령어들을 제공할 수 있다.
또한, 예시적인 처리 배열(2102)은 예를 들어 유선 네트워크, 무선 네트워크, 인터넷, 인트라넷, 데이터 수집 프로브, 센서 등을 포함할 수 있는 입력/출력 배열(2114)을 구비하거나 포함할 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 예시적인 처리 배열(2102)은 예시적인 디스플레이 배열(2112)과 통신할 수 있으며, 본 개시의 특정 실시예들에 따르면, 예를 들어, 처리 배열로부터 정보를 출력하는 것에 더하여 처리 배열에 정보를 입력하도록 구성된 터치 스크린일 수 있다. 또한, 예시적인 디스플레이(2112) 및/또는 저장 배열(2110)은 사용자 액세스 가능 포맷 및/또는 사용자 판독 가능 포맷으로 데이터를 디스플레이 및/또는 저장하는 데 사용될 수 있다.
도 21b는 도 21a를 참조하여 위에서 설명된 예시적인 시스템의 실시예의 사진이다. 예를 들어, 예시적인 시스템은 예시적인 삽입 디바이스/장치(2160)(본 명세서에 설명된 다양한 실시예들)로부터 분리된 모바일 폰, 태블릿 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 컴퓨팅 디바이스(2150) 또는 데이터 디바이스일 수 있는 박스에 하우징되고, 예시적인 삽입 디바이스/장치(2160)의 외부 전기 코팅 및 피하 니들 튜빙 모두와의 전기적 접촉을 제공할 수 있는 커넥터로 종단될 수 있는 동축 케이블(2170)을 사용하여 연결되는 전자기기를 포함한다. nRF52840 시스템-온-칩(SoC)을 포함하는 전자기기는 아날로그-디지털 변환, 디지털 신호 처리 및 무선 통신을 수행하는 데 사용된다. 전자기기는 무선 통신 프로토콜(들), 예를 들어, 블루투스를 이용하여 컴퓨팅 장치(2150) 또는 데이터 디바이스와 무선으로 통신할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2150)는 데이터를 수신하고, 측정된 임피던스(크기 및 각도 모두)의 실시간 디스플레이를 제공하고/하거나, 데이터를 기록할 수 있다.
도 21c는 뉴질랜드 흰 토끼의 내부 허벅지 내로의 삽입 동안의 시스템으로부터의 측정된 응답을 예시한다. 예시적인 삽입 장치(예를 들어, 니들 - 그의 예시적인 구조가 본 명세서에 설명되어 있음)가 피부를 통해 삽입된 다음에, 피부 바로 아래에서 보이는 허벅지 정맥 내로 안내되었다. 혈액은 니들 허브 내부에 보일 수 있어서, 니들이 정맥 내부에 있음을 검증한다. 예시적인 삽입 장치는 그 다음 수 초 동안 제자리에 유지된 다음, 대향하는 정맥 벽을 통해 하부 근육 내로 전진되었다. 마지막으로, 예시적인 삽입 장치는 회수되었다.
예시적인 데이터를 나타내는 도 21c에 도시된 바와 같이, 측정된 임피던스 크기는, 니들이 조직을 통해 허벅지 정맥 내로 전진함에 따라 연속적인 변화를 보였다. 기록된 값들은, 니들이 잠시 혈관과 접촉할 수 있는 잠시 동안을 제외하고는, 일반적으로 2,000 옴 위로 높게 유지되었다. 피부를 통한 근육 내로의 초기 삽입, 가능하면 혈관을 통한 짧은 통과에 대한 데이터가 기간(2170) 동안 도 21b에 제공된다. 니들이 허벅지 정맥에 들어감에 따라(예를 들어, 니들이 정지 상태로 유지됨), 측정된 임피던스 크기는 기간(2175) 동안 1,500 옴과 2,000 옴 사이의 비교적 안정된 값으로 떨어졌다. 니들이 정맥을 통해 근육 내로 전진함에 따라, 측정된 임피던스 크기는 기간(2180)에서 제공되는 바와 같이 2,000 옴 위로 증가하였다. 니들이 회수됨에 따라, 기간(2185)에 제공된 바와 같이, 측정된 임피던스 크기는 니들 팁이 허벅지 정맥을 다시 통과함에 따라 잠시 감소되었고 이어서 니들이 다리 밖으로 인출됨에 따라 증가되었다.
도 21c에 도시된 이들 예시적 결과는, 예시적 시스템이 충전재의 주입 등의 임상 응용 동안에 어떻게 거동할 수 있는지를 나타낸다. 일례에서, 사용자는 예시적인 삽입 장치(예로서, 니들)를 환자/대상체의 얼굴 내에 삽입할 수 있다. 작은 AC 전류가 피하 니들 보디로부터 팁과 접촉하는 조직 또는 유체를 통과하여 외부 코팅으로 전달된다. 전자기기는 조직 또는 유체를 통한 통과 동안 야기되는 전류의 변화들로부터 임피던스를 추론한다. 초기 삽입 동안, 측정된 임피던스 크기는 높게 유지될 것이다. 니들 팁이 얼굴 내의 혈관에 들어가는 경우, 측정된 임피던스 크기는 뚜렷한 강하를 나타낼 것이다. 전자기기는 측정된 임피던스 크기가 정의된 범위, 예를 들어, 1,000 옴 내지 2,000 옴 내에 있을 때를 검출하도록 설계될 수 있다. 측정된 임피던스 크기가 이 예시적인 범위 내에 있다면, 이하에서 설명되는 예시적인 전자기기 및/또는 예시적인 전자 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어, 데이터 디바이스를 통해 경보, 예를 들어, 가청 톤 또는 광 등의 시각적 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 각도 또는 위상의 변화들도 사용될 수 있다. 사용자는 니들이 혈관 내에 있다는 그리고/또는 충전재를 주입하는 것이 안전하지 않을 수 있다는 표시로서 경보를 사용할 수 있다.
이러한 예시적인 정보는 다른 절차들에서, 예를 들어 정맥 절개 절차들, IV 라인 배치 또는 카테터 도입 동안에 사용될 수 있다. 경보 또는 다른 오디오 및/또는 시각적 표시는, 니들이 혈관 내부에 있고 진행하기에 안전하다는 것을 사용자가 알리는 데 이용될 수 있다.
도 21d는 사용자에게 경보를 제공하기 위해 광을 이용하여 전자기기를 예시적인 니들에 통합하는 예시적인 시스템의 실시예의 사진 세트를 도시한다. 예시적인 전자기기 패키지는, 본 명세서에 제공된 다양한 실시예들에서 설명된 바와 같이, 예시적인 니들 상에 클리핑되어, 중앙 니들 보디는 물론 외부 도전성 코팅(이미지(2191))과 전기적으로 접촉한다. 도 21d에 도시된 예시적인 전자기기는, 예를 들어, Texas Instruments의 MSP430FR2355TRHA 마이크로컨트롤러를 포함한다. 예시적인 마이크로컨트롤러는 측정된 임피던스를 모니터링하고, 크기가 1,500 옴 미만(이미지 2192), 1,500 옴과 5,000 옴 사이(이미지 2193), 및 5000 옴 초과(이미지 2194)일 때 이러한 측정된 임피던스를 검출하였다. 임피던스가 1,500 옴 미만일 때, 한 세트의 LED 광들은 도면에 도시한 바와 같이 온(on)이다. 임피던스가 1,500 옴과 5,000 옴 사이에 있을 때, LED 광들의 양 세트는 온이고 LED들의 세기는 크기에 따라 변한다. 임피던스가 5,000 옴보다 클 때, LED 광들의 반대 세트는 온이다.
예를 들어, 도 21d는 허벅지 정맥일 것으로 생각되는 것 내에서 토끼 다리 내로의 예시적인 니들 삽입 동안의 예시적인 동작을 나타낸다. 예를 들어, 예시적인 니들이 혈관 내에 삽입될 때, 한 세트의 광들이 턴온되고/되거나 특정 가청 신호가 발행될 수 있다. 니들이 근육에 삽입될 때, 양쪽 광 세트가 온이고/이거나 다른 가청 신호가 발행된다. 니들이 더 높은 임피던스를 갖는 조직 내에 있을 때, 반대 세트의 광들이 온이고/이거나 또 다른 가청 신호가 발행된다.
동일하거나 유사한 기능이 광(들)과 사운드들의 조합뿐만 아니라 또는 그 대신에, 다양한 사운드들뿐만 아니라, 상이한 수의 광들로 또는 심지어 가변 세기를 갖는 단일 광으로 달성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 광을 조정하는 데 사용되는 예시적인 명령어들은 특정 임계치 아래 또는 위의 그리고/또는 특정 범위 내의 또는 특정 시퀀스를 따르는 값들을 모니터링하도록 조정될 수 있다는 것도 이해해야 한다.
예들
예 1. 임피던스 위상각은 조직 유형을 정의한다.
생체내 테스트가 전술한 패드 인쇄 절차에 따라 생성된 완전 통합 전극들을 사용하여 수행되었다(도 6 및 7 참조). 테스트는 몇몇 상이한 조직 유형들에서 임피던스를 측정하기 위해 살아있는 뉴질랜드 흰 토끼에서 수행되었다. 토끼의 목과 허벅지의 주요 혈관을 노출시키기 위해 컷다운이 수행되었다. 니들들은 상이한 깊이들로 상이한 조직들에 삽입되었다. 전극들을 임피던스 분석기(예를 들어, 키사이트 4294A/1D5)에 연결하기 위해 자석 와이어가 사용되었다. 측정된 임피던스(예를 들어, 크기 및 각도)는 텍스트 파일들에 내보내졌다. 도 12a는 본 개시의 실시예에 따른 상이한 조직 유형들에 삽입된 예시적인 니들(1205)을 도시하는 예시적인 도면 및 측면도의 세트를 도시한다. 조직 유형들은 진피(1210), 주요 혈관(1215), 및 지방(1220)을 포함한다.
도 12b는 본 개시의 실시예에 따른, 상이한 유형의 조직들 내에 삽입된 니들의 팁을 이용하여 주파수의 함수로서 획득된 임피던스 위상각을 나타내는 한 세트의 예시적인 그래프들을 나타낸다. 임피던스 위상각은 진피(1285), 경정맥(1255), 및 지방(1925)을 포함하는 상이한 유형들의 조직들 내로 삽입된 니들의 팁으로 주파수의 함수로서 획득되었다. 도 12b의 그래프들에 도시된 바와 같이, 측정된 위상각은 주파수에 따라 변한다. 그래프들 상에 중첩된 수직 파선들 및 수평 파선들은 참조를 위해 제공되고, 예시적인 감지 절차를 위해 사용될 수 있는 이산 주파수 대역들 및 위상각 임계치들을 나타낸다. 어두운 수직선들(1225)은 50 kHz 내지 65 kHz의 주파수들의 대역을 나타낸다. 더 밝은 수직선들(1230)은 190 kHz 내지 250 kHz의 주파수들의 대역을 나타낸다. 어두운 수평선들(1235)은 158°에 배치된다. 밝은 수평선들(1240)은 167도에 배치된다. 그래프(1285)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 피부에 삽입될 때, 측정된 위상각(1250)은 모든 주파수에서 어두운 수직선(1225) 및 밝은 수직선(1230) 둘다의 아래에 유지된다. 그래프(1290)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 경정맥에 삽입될 때, 측정된 위상각(1255)은 주파수들의 하위 대역에서 밝은 수평선(1240)에 의해 정의된 임계치를 초과한다. 그래프(1925)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 지방에 삽입될 때, 측정된 위상각(1260)은 상위 주파수 대역에서 밝은 수평선에 의해 정의되는 임계치를 초과한다. 도 15에 도시된 예시적인 그래프는 상이한 조직 유형들 간의 차이를 검출하기 위해 특정의 좁은 주파수 대역에서 위상각에 대한 임계치를 설정할 수 있다는 것을 나타낸다.
예 2. 임피던스 크기는 조직 유형을 정의한다.
도 16-18은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 획득된 예시적인 결과들을 나타내는 그래프들을 나타낸다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 돼지로부터 수확된 상이한 유형의 신선한 조직에 삽입되었고, 측정된 크기 및 위상각의 스펙트럼들이 임피던스 분석기를 사용하여 수집되었다. 도 16에 도시된 예시적인 그래프들은 주파수의 함수로서 다양한 조직에서 측정된 임피던스 크기 응답 간의 명확한 구별을 도시한다. 예시적인 결과들은 상이한 주파수들에서 상이한 조직들에서의 응답의 변동을 보여주었다. 니들 외부에서의 PET 열 수축의 외부층의 존재는 상대적 응답에 거의 영향을 미치지 않았다. 상이한 조직들에 대해 획득된 측정들 사이의 명확한 차이들을 예시하는 주파수들이 유익할 수 있다. 이러한 주파수들은 표적 조직에 따라 변할 수 있다. 결과들은, 다른 조직 유형들로부터의 측정들과 지방에서 측정된 임피던스 사이에 차이가 있기 때문에, 1,000 Hz 및 10,000 Hz가 피부/근육으로부터 지방을 구분하기에 충분한 응답을 제공한다는 것을 나타낸다. 도 17에 도시된 그래프는, 매우 제한된 범위, 1,000 Hz 및 10,000 Hz에 걸쳐 측정된 예시적인 임피던스가 피부, 지방, 근육을 구별하기에 충분한 응답을 제공할 수 있고, 단일 칩 솔루션이 분석기에 필적하는 상대적 응답을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 그래프(1705)에 도시된 예시적인 결과들은 예시적인 임피던스 측정 칩을 사용하여 획득된 반면, 그래프(1710)에 도시된 결과들은 실험실 분석기를 사용하여 획득되었다.
도 18a는 살아있는 유카탄 돼지에서 획득된 임피던스 크기의 변화를 단일 주파수 10,000 Hz에서의 예시적인 전자기기로 비교하는 예시적인 그래프를 도시한다. 각각의 심벌은 다수의 연속 측정들로부터 획득된 통합 평균 결과를 나타낸다. 이 동일한 데이터가 표 1에 표로 작성되어 있다. 니들을 제거한 다음, 각각의 측정 후에 재삽입하였다. 에러 바들은 통합 측정들에 기초하여 표준 편차 σ의 2 배로부터의 평균 위 및 아래의 범위를 나타낸다. 진피 및 근육에 비해 지방으로부터 측정된 결과들의 오버랩이 존재하지 않으므로, 이것은 예시적인 니들 시스템이 양 기기로부터 획득된 측정된 임피던스 크기를 이용하여 지방과 진피/근육 사이의 차이를 감지할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 결과들은, 단일 주파수, 예를 들어, 10,000 Hz에서 획득된 측정치들이 지방 대 진피 또는 근육을 분석하기에 충분할 수 있다는 것을 나타낸다. 측정된 임피던스 크기는 측정들에 대응하는 것으로 생각되는 조직 및 유체 유형들에 대한 평균 및 표준 편차를 얻기 위해 통합될 수 있다. 평균 값들은 정사각형 마커들을 사용하여 표시된다. 표준 편차들은 에러 바들로 예시된다.
표 1: 유카탄 돼지에서의 생체내 테스트 동안 측정된 상이한 조직들 및 유체들에 상관된 모든 결과들의 조합이 임피던스 크기에 대한 통합 추정치들을 제공하였다
조직 유형 평균(옴) 표준편차(옴)
지방 1 13441.19 1332.923
지방 2 5692.242 810.7929
근육 2983.11 204.831
혈액 1576.659 268.8275
충전재 866.0706 81.88926
도 18b는 새로 자른 요크셔 돼지 다리, 특히 인간의 무릎과 대략 동등한 네발무릎 관절 안과 그 주위의 조직 및 유체에서 수행된 테스트로부터 획득된 측정된 임피던스 크기의 예시적인 그래프를 나타낸다. 데이터는 단일 주파수 10,000 Hz에서 예시적인 시스템을 사용하여 수집되었다. 각각의 심벌은 다수의 측정들로부터 획득된 평균 결과를 나타낸다. 이 동일한 데이터가 표 2에 표로 작성되어 있다. 니들을 제거한 다음, 각각의 측정 후에 재삽입하였다. 에러 바들은 통합 측정치들에 기초한 표준 편차 σ의 3배로부터의 평균 위와 아래의 범위를 나타낸다. 정상 데이터 세트의 경우, 3σ 범위는 값들의 대략 99.7%를 포함한다(예를 들어, 참고문헌 7 참조).
표 2: 새로 수확된 요크셔 돼지에서의 시험관내 테스트 동안 측정된 상이한 조직들 및 유체들로부터 수집된 평균의 측정된 임피던스 크기. 산란의 표시로서 또한 제공된 3x 표준 편차
조직 유형 평균(옴) 표준편차(옴)
활액 921 72
근육 2346 104
정맥 165 55
힘줄/인대 2759 252
지방 7767 763
본 명세서에 설명되고/되거나 포함된 데이터를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 예시적인 데이터에 기초하여, 예시적인 디바이스 및/또는 시스템은 상이한 조직 유형들 또는 유체들을 추론하기 위해 특정 범위들 내의 값들에 대해 측정된 임피던스 크기를 모니터링할 수 있다. 0.001 인치 두께의 폴리이미드층 및 데이터를 측정하는데 사용된 0.001 인치 두께의 은 충전된 잉크의 외부 코팅으로 코팅된 26Ga RW 니들에 대해, 임피던스 크기의 범위들이 표 3에 포함된다.
표 3: 조직/유체에서의 예시적인 임피던스 크기들의 범위
조직/유체 유형 임피던스 크기(옴)
전체 혈액 1,000 옴 내지 2,000 옴
근육 2,000 옴 내지 5,000 옴
지방 5,000 옴 내지 40,000 옴
활액 200 옴 내지 1,000 옴
특정 니들 크기 및 재료들에 더하여, 이들은 하나의 주파수 10,000 Hz 및 하나의 특정 니들 포인트에 특정적인 결과들이다.
이 분야의 통상의 기술자는 예시적인 니들 기하구조에 대한 변경들이 측정된 임피던스 크기의 감소로 이어진다는 것을 인식할 것이다. 니들 게이지 또는 크기의 증가는 감지 영역 및 니들과 접촉하는 조직의 양을 증가시킨다. 고정된 전압의 경우, 옴의 법칙에 따라, 더 많은 전류가 조직을 통과하는 것처럼 보일 것이다. 이것은 측정된 임피던스 크기를 감소시킬 것이고 선형 변화는 니들의 원주의 변화에 결부된다. 절연 영역의 두께를 증가시키는 것은 전류가 통과해야 하는 거리를 증가시킬 것이고, 따라서 전기 경로 내의 조직의 양을 증가시킨다. 이는 두께의 변화에 선형적으로 비례할 측정된 임피던스 크기의 감소를 초래할 것이다. 유사하게, 니들 포인트의 변화는 기하 구조의 변화를 초래할 것이고, 이는 측정된 임피던스 크기에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 1차 연삭을 감소시키는 것은 더 얕은 각도를 갖는 포인트를 생성한다. 기하구조에 기초하여, 이것은 전류가 이동해야 하는 유효 거리를 증가시키고, 전류가 통과해야 하는 조직의 양을 증가시킨다. 이것은 측정된 임피던스 크기를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 통상의 기술자는 또한 주파수의 변화가 저항 및 리액턴스의 상대적 기여들을 변화시킬 것이므로 주파수의 변화는 또한 측정된 임피던스 크기 또는 위상을 변경할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 예시적인 디바이스의 특징에 따라, 조직 또는 유체 유형당 임피던스 크기의 범위는 본 명세서에 설명된 본 개시의 방법에 따라 기술자에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
전술한 것은 단지 본 개시의 원리들을 예시한다. 설명된 실시예들에 대한 다양한 수정들 및 변경들이 본 명세서의 교시에 비추어 이 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 이 분야의 통상의 기술자들은, 본 명세서에 명시적으로 도시되거나 설명되지는 않았지만, 본 개시의 원리들을 구현하고, 따라서 본 개시의 사상 및 범위 내에 있을 수 있는 다수의 시스템들, 배열들 및 절차들을 고안할 수 있을 것이라는 점이 이해될 것이다. 이 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 다양한 상이한 실시예들이 서로 함께 사용될 수 있는 것은 물론, 서로 바꾸어 사용될 수 있다. 또한, 명세서, 도면 및 청구항을 포함하는 본 개시에서 사용되는, 예를 들어 데이터 및 정보를 포함하지만 이에 제한되지 않는 특정 용어들은 특정 경우들에서 동의어로 사용될 수 있다. 이러한 단어들, 및/또는 서로 동의어일 수 있는 다른 단어들이 본 명세서에서 동의어로 사용될 수 있지만, 이러한 단어들이 동의어로 사용되지 않도록 의도될 수 있는 경우들이 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 종래 기술의 지식이 위에서 본 명세서에 참조에 의해 명시적으로 통합되지 않은 정도까지, 그것은 그 전체가 본 명세서에 명시적으로 통합된다. 참조된 모든 공보는 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다.
예시적인 참고문헌들
다음의 참고 문헌들은 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다:
Figure pct00005
Figure pct00006

Claims (56)

  1. 삽입 장치로서,
    길이를 따라 연장되는 루멘(lumen)을 포함하는 베이스 구조; 및
    상기 베이스 구조를 원주 방향으로 둘러싸고, 상기 베이스 구조의 적어도 원위 단부에 제공되는 적어도 하나의 광학 투과 층을 포함하고,
    동작시, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층은 상기 원위 단부에서 특정 광학 복사선을 표적 조직을 향해 송신하도록 구성되는, 삽입 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층과 상기 베이스 구조 사이에 제공되는 클래딩 층을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클래딩 층은 상기 적어도 하나의 광학 투과 층의 광학 인덱스와 상이한 광학 인덱스를 갖는, 삽입 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층은 상기 광학 복사선을 제1 방향으로 송신하도록 구성되고, 상기 클래딩 층은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성되는, 삽입 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클래딩 층은 상기 조직으로부터의 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성되고, 상기 추가 광학 복사선은 상기 특정 광학 복사선에 기초하는, 삽입 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 투과 층을 원주 방향으로 둘러싸는 추가 클래딩 층; 및
    상기 추가 클래딩 층을 원주 방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 추가 광학 투과 층을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층 및 상기 적어도 하나의 추가 광학 투과 층은 상기 특정 광학 복사선을 제1 방향으로 송신하도록 구성되고, 상기 클래딩 층 및 상기 추가 클래딩 층은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성되는, 삽입 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 클래딩 층 및 상기 추가 클래딩 층은 상기 조직으로부터의 추가 광학 복사선을 송신하도록 구성되고, 상기 추가 광학 복사선은 상기 특정 광학 복사선에 기초하는, 삽입 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층은 서로 광학적으로 분리된 복수의 코어 섹션을 포함하는, 삽입 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 코어 섹션들 중 하나는 상기 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제1 부분을 송수신하도록 구성되고, 상기 코어 섹션들 중 다른 하나는 상기 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리되는, 삽입 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층과 상기 베이스 구조 사이에 제공되는 클래딩 층을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코어 섹션들 중 하나는 상기 클래딩 층의 적어도 하나의 클래딩 섹션에 의해 상기 코어 섹션들 중 다른 하나로부터 광학적으로 그리고 물리적으로 분리되는, 삽입 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 코어 섹션들 중 적어도 하나는 상기 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제1 부분을 송수신하도록 구성되고, 상기 클래딩 섹션은 상기 특정 광학 복사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리되는, 삽입 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 조직에 제공되는 상기 특정 광학 복사선 및 상기 특정 광학 복사선과 연관되는 상기 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 복사선을 멀티플렉싱하도록 구성되는 광학 멀티플렉서를 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  15. 제14항에 있어서, 하드웨어 처리 배열을 추가로 포함하고, 상기 하드웨어 처리 배열은:
    상기 복귀 광학 복사선에 관련된 정보를 수신하고;
    상기 정보에 기초하여, (i) 상기 조직의 적어도 하나의 특성, (ii) 상기 조직의 표적 영역의 적어도 하나의 위치, 또는 (iii) 상기 조직에 대한 상기 베이스 구조의 팁의 위치 중 적어도 하나인 데이터를 결정하도록 구성되는, 삽입 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 데이터에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 가청 배열을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 베이스 구조는 그를 통해 연장되는 루멘을 포함하고, 상기 루멘은 (i) 약리학제가 그를 통해 주입되게 하는 것, 또는 (ii) 생검 샘플이 그를 통해 획득되게 하는 것 중 적어도 하나로 구성되는, 삽입 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 투과 층은 상기 삽입 장치의 외부의 패터닝된 섹션을 정의하는 적어도 하나의 나선 패터닝된 구조를 포함하는, 삽입 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 삽입 장치는 특정 광학 복사선에 기초하는 상기 조직으로부터 제공된 복귀 광학 복사선과 연관된 상기 적어도 하나의 광학 투과 층으로부터 상기 컴퓨터 하드웨어 배열에 의해 수신된 정보에 기초하여 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하도록 구성되는, 삽입 장치.
  20. 삽입 장치를 사용하여, 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직과 연관된 정보를 결정하거나, 상기 적어도 하나의 조직의 오리피스(orifice)에 도달했는지를 결정하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 장치를 삽입하는 단계;
    (i) 베이스 구조 또는 클래딩 층을 원주 방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 광학 투과 층, 또는 (ii) 상기 클래딩 층 중 적어도 하나를 사용하여 제1 광학 복사선을 송신하는 단계;
    상기 제1 광학 복사선에 기초하여, (i) 상기 적어도 하나의 광학 투과 층, 또는 (ii) 상기 클래딩 층 중 적어도 다른 하나를 통해 제2 광학 복사선을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 광학 복사선에 기초하여, (i) 상기 적어도 하나의 조직의 적어도 하나의 특성, (ii) 상기 적어도 하나의 조직의 표적 영역의 적어도 하나의 위치, 또는 (iii) 상기 적어도 하나의 조직에 대한 상기 베이스 구조의 팁의 위치 중 적어도 하나인 데이터를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, (i) 상기 베이스 구조의 루멘을 통해 상기 적어도 하나의 환자에게 약리학제를 투여하는 단계, (ii) 상기 약리학제를 광학 복사선에 노출시키는 단계, 또는 (iii) 상기 루멘을 통해 상기 적어도 하나의 환자로부터 생검 샘플을 획득하는 단계 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 데이터에 기초하여, 상기 적어도 하나의 조직에 추가 광학 복사선을 인가함으로써 상기 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 데이터에 기초하여 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 데이터에 기초하여 3차원 공간에서 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 디스플레이 상에 이미지를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  25. 종양 조직을 결정하기 위한 삽입 장치로서,
    루멘을 원주 방향으로 둘러싸는 제1 전기 도전층;
    상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연층; 및
    상기 절연층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제1 전기 도전층을 상기 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리하는, 삽입 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 추가 절연층을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층 및 상기 제2 전기 도전층은 제1 측면 및 상기 루멘에 대해 상기 제1 측면에 대향하여 배치되는 제2 측면을 가지는 구조를 형성하고, 상기 제1 측면은 상기 제2 측면보다 더 길어서, 니들의 최원위 부분에서 상기 제1 측면을 통해 예리하며 뾰족한 단부를 형성하는, 삽입 장치.
  28. 제25항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층 및 상기 제2 전기 도전층은 니들의 최원위 부분에서 예리하며 뾰족한 단부를 형성하도록 경사진 구조를 형성하는, 삽입 장치.
  29. 제25항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층 및 상기 제2 전기 도전층은 니들의 샤프트를 형성하는, 삽입 장치.
  30. 제29항에 있어서, 허브를 추가로 포함하고, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층 및 상기 제2 전기 도전층은 상기 허브로부터 원위로 연장되는 구조를 형성하는, 삽입 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 허브에 연결된 배럴; 및
    상기 배럴에 삽입되도록 구성된 플런저를 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  32. 제25항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층은 제1 전기 신호를 획득하도록 구성되고, 상기 제2 전기 도전층은 제2 전기 신호를 획득하도록 구성되고, 상기 삽입 장치는 상기 제1 및 제2 전기 신호들에 관련된 정보를 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 통신 디바이스를 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통신 디바이스는 (i) 니들의 허브 또는 (ii) 상기 니들의 배럴 중 하나에 내장되는, 삽입 장치.
  34. 제25항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층은 제1 전기 신호를 획득하도록 구성되고, 상기 제2 전기 도전층은 제2 전기 신호를 획득하도록 구성되며, 상기 삽입 장치는,
    상기 제1 및 제2 전기 신호들에 관련된 정보를 수신하고;
    상기 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고;
    상기 임피던스에 기초하여 조직 유형을 결정하도록 구성된 하드웨어 처리 배열을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 결정된 조직 유형에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 가청 배열을 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 처리 배열은 (i) 니들의 허브 또는 (ii) 상기 니들의 배럴 중 하나에 내장되는, 삽입 장치.
  37. 제25항에 있어서, 상기 루멘은 (i) 그를 통해 약물 약품이 주입되게 하는 것, 또는 (ii) 그를 통해 생검이 획득되게 하는 것 중 적어도 하나로 구성되는, 삽입 장치.
  38. 제34항에 있어서, 관심있는 특정 조직의 상기 조직 유형의 결정 시에, 적어도 하나의 전류가 상기 제1 전기 도전층 또는 상기 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 제공되어, 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 위치 정보를 컴퓨터 하드웨어 배열에 송신하는 신호 검출기들에 의해 검출가능한 에너지 필드를 생성하는, 삽입 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 신호 검출기들은 적어도 2개의 안테나를 포함하는, 삽입 장치.
  40. 제38항에 있어서, 상기 컴퓨터 하드웨어 배열은 상기 위치 정보에 기초하여 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하도록 추가로 구성되는, 삽입 장치.
  41. 제38항에 있어서, 상기 컴퓨터 하드웨어 배열은 상기 위치 정보에 기초하여 3차원 공간에서 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 디스플레이 상에 이미지를 생성하도록 추가로 구성되는, 삽입 장치.
  42. 삽입 장치로서,
    허브; 및
    상기 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 그 위에 또는 그 안에 형성된 적어도 하나의 전극을 갖는 외부 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전극은 상기 샤프트의 외부 원주의 절반 초과에 대해 연장되는, 삽입 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 허브에 연결된 배럴; 및
    상기 배럴에 삽입되도록 구성된 플런저를 추가로 포함하는, 삽입 장치.
  44. 삽입 배열을 사용하여 대상체의 적어도 하나의 조직 또는 상기 적어도 하나의 조직의 오리피스에 관한 정보를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 삽입 배열을 상기 대상체의 적어도 하나의 표적 부위 내에 도입하는 단계;
    상기 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 사용하여 전기 신호를 송신하는 단계;
    상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 사용하여 상기 전기 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정함으로써, 상기 대상체의 상기 적어도 하나의 조직 또는 상기 적어도 하나의 조직의 상기 오리피스에 관한 정보를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  45. 제44항에 있어서, 적어도 하나의 절연층을 사용하여 상기 제2 전기 도전층으로부터 상기 제1 전기 도전층을 격리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  46. 제44항에 있어서, 상기 임피던스의 값은 상기 임피던스의 크기인, 방법.
  47. 제44항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조직은 근육 또는 지방인, 방법.
  48. 제44항에 있어서, 상기 오리피스는 혈액, 경막외 유체 또는 활액을 포함하는, 방법.
  49. 제44항에 있어서, 상기 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 특정 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조직의 상기 유형 또는 상기 오리피스에 도달했는지의 상기 결정에 기초하여, 상기 제1 전기 도전층 또는 상기 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 적어도 하나의 전류를 제공하여, 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 위치 정보를 컴퓨터 하드웨어 배열에 송신하는 신호 검출기들에 의해 검출가능한 에너지 필드를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  51. 제51항에 있어서, 상기 위치 정보에 기초하여 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 위치 정보에 기초하여 3차원 공간에서 보디에서의 또는 상기 보디 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 디스플레이 상에 이미지를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  53. 적어도 하나의 환자의 척수 또는 관절에서 삽입 배열을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나, 상기 적어도 하나의 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 배열을 삽입하는 단계;
    상기 삽입 배열의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 상기 외부 표면 내에 형성된 적어도 하나의 전극을 사용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하는 단계; 및
    하나 이상의 주파수에서 상기 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정함으로써, 상기 유형 또는 상기 적어도 하나의 조직의 상기 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  54. 종양 조직 결정에서 삽입 배열을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나, 상기 적어도 하나의 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 삽입 배열을 상기 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 부분 내에 삽입하는 단계;
    상기 삽입 배열에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 사용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하는 단계; 및
    적어도 하나의 주파수에 대해 상기 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정함으로써, 종양 조직 결정에서 삽입 배열을 사용하여 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나 상기 적어도 하나의 조직의 상기 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 신호는 적어도 2개의 전기 신호를 포함하고, 상기 임피던스는 상기 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 결정되는, 방법.
  56. 적어도 하나의 환자의 척수 또는 관절에서 조직의 유형을 결정하기 위한 삽입 장치로서,
    루멘을 원주 방향으로 둘러싸는 제1 전기 도전층;
    상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연층; 및
    상기 절연층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제1 전기 도전층을 상기 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리하는, 삽입 장치.
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