KR20230159096A - 암 치료용 교류 자기장 발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료용 교류 자기장 발생장치는 교류 자기장 발생부; 및 상기 교류 자기장 발생부에 의해 교류 자기장이 형성되는 공간을 포함하고, 상기 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360kHz 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.
Description
본 명세서에 개시된 기술은 암 치료용 교류 자기장 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체 내 종양 등의 질병을 치료하기 위하여 신체의 치료 영역에 특정 범위의 크기 및 주파수의 교류 자기장을 가함으로써 암 세포의 크기를 감소시킬 수 있는 교류 자기장 발생장치에 관한 것이다.
현대의학의 발달에도 불구하고 암은 인간의 질병 중 아직까지도 치료하기 어려운 질병 중 하나다. 암이라 함은 비정상적인 세포가 모여 이루어진 조직으로 한 개 이상의 조직에서 발생해서 다른 조직으로 퍼져나간다. 현재 알려진 암의 종류만 100여 개 이상이 알려져 있다.
암의 주된 발생 원인은 90~95%가 환경적인 요인에 의한 유전적 돌 연변이로 알려져 있는데 대부분의 이러한 요인은 흡연이나 비만, 방사선, UV, 스트레스, 환경오염 등이 있다
암은 빠른 성장 속도를 가지고 있고, 주위 조직으로 침습하는 능력이 강하기 때문에 정상적인 조직과의 경계가 명확하지 않아 외과적인 수술을 통해서 최대한 종양과 그 주변의 조직을 제거하면서 신체의 기능 손상을 최소로 해야 한다. 외과적인 수술로 종양을 완전히 절제하는 것이 쉽지 않고 보조적인 치료 방법으로 방사선 치료나 대사길항제, 항암약물치료, 표적치료, 면역치료, 또는 이를 병행하는 치료법이 있다.
그러나 이러한 종래 방법은 환자의 개인마다 차이가 있을 수 있으나 일반적으로는 탈모나, 골수 기능 억제, 약물 내성, 장기 손상 등의 부작용이 있다. 이러한 부작용을 극복하고 암을 정복하기 위해 전세계적으로 수많은 노력이 이루어지고 있으나 여전히 암의 평균 생존 기간이 짧고, 재발의 가능성 높아 새로운 치료법의 개발이 절실한 상황이다.
많은 기초 의학연구와 임상 의학연구가 계속해서 진행되고 있고, 다양한 치료 방법들이 제시되고 있는 상황이지만 여전히 암의 완치는 어려운 상태이며, 대부분의 기초 의학연구가 암의 빠른 성장과 침윤 작용을 억제하기 위해서 생물학적 혹은 화학적인 방법으로 억제시키는 쪽으로 계속해서 연구를 하고 있다.
본 발명에서는 암 세포의 성장을 늦추기 위한 약제를 사용하지 않는 물리학적인 방법으로 암 치료에 적용할 수 있는 새로운 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료용 교류 자기장 발생장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 질병의 치료에 있어서 부작용을 최소화하기 위하여 자성 나노 입자의 사용 등 별도의 다른 추가 구성 없이도 암 세포에 대하여 치료 효과를 나타내는 교류 자기장을 발생시키는 교류 자기장 발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료용 교류 자기장 발생장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료용 교류 자기장 발생장치는 교류 자기장 발생부; 및 상기 교류 자기장 발생부에 의해 교류 자기장이 형성되는 공간을 포함하고, 상기 형성된 교류 자기장은 상기 공간 내의 정상면역세포를 활성화하도록 작용하는 것을 특징으로 한다.
상기 형성된 교류 자기장에 의한 정상면역세포의 활성화는 암세포 주변으로 많은 정상면역세포의 침윤을 야기하는 것을 특징으로 한다.
상기 정상면역세포는 T-cell, Natural Killer cell(NK cell), 또는 Macrophage를 포함한다.
상기 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360kHz 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예에 따른 암 치료용 교류 자기장 발생장치는 교류 자기장 발생부; 및 상기 교류 자기장 발생부에 의해 교류 자기장이 형성되는 공간을 포함하고, 상기 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360kHz 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 교류 자기장의 크기는 수 mT 또는 수십 mT일 수 있다.
상기 암세포는, 뇌암, 간암, 대장암, 신장암, 폐암, 난소암, 췌장암, 전립선암, 피부암, 위암, 갑상선암, 유방암을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 교류 자기장 발생부는, 솔레노이드 구조, 상하 또는 좌우 헬름홀츠 구조, 코어 코일 구조, 다단 세트 코일 멀티페이즈 구조, 상단 또는 하단 코일 선택 헬름홀츠 자장집속 구조, 다단 복수 코일 멀티페이즈 구조, 코어 코일 멀티주파수 인가 회전 구조 중 적어도 어느 하나의 구조를 갖는다.
상기 교류 자기장 발생부는, 신체의 치료 영역을 감싸며 내부에 교류 자기장을 발생시키도록 구성된 코일; 상기 코일을 지지하는 코일 하우징; 상기 코일에 교류 전류를 인가하는 전류 발생기; 및 상기 교류 자기장의 주파수 및 세기를 조절하는 제어부를 포함한다.
상기 코일은 복수 개의 병렬 구조로 배치될 수 있다.
상기 코일 하우징은 신체 전체를 덮는 길이를 가질 수 있다.
상기 코일은 솔레노이드 코일(solenoid coil), 리니어 코일(linear coil) 또는 로테이팅 코일(rotating coil)일 수 있다.
상기 코일은 상기 코일의 바깥쪽에 페라이트 코어를 구비할 수 있으며, 상기 페라이트 코어는 상기 코일의 바깥쪽 면을 모두 차폐할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료 시스템은, 베드부; 및 상기 베드부에 교류 자기장을 인가하도록 구성된 앞서 정의된 교류 자기장 발생장치를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 암 치료를 위한 교류 자기장 발생 방법은, 앞서 정의된 교류 자기장 발생장치 또는 암 치료 시스템을 사용하여 교류 자기장 형성 공간에 교류 자기장을 발생시키도록 구성된다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 매체는 프로세서로 하여금 앞서 정의된 방법을 수행하도록 하는 명령어를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치는 별도의 추가적인 구성의 부가 없이 교류 자기장만을 신체의 치료 영역에 가하여 암 세포의 크기를 줄이는, 부작용이 감소된 치료 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치는 복수 개의 코일을 병렬 구조로 구성함으로써 교류 자기장 발생장치에 발생하는 발열을 현저히 줄일 수 있어 장치의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치는 코일의 외부를 차폐하는 페라이트 코어를 구비함으로써, 치료 영역에 일정하고 균일한 자기장을 가할 수 있으며, 인체에 무해한 주파수를 이용함으로써 예상치 못한 부작용을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 의한 교류 자기장의 크기는 가령 수 또는 수십 mT와 같이 매우 작은 반면 주파수를 인체에 무해한 1kHz 이상 360kHz 이하의 범위로 하여 교류 자기장을 인가함으로써 매우 작은 크기의 교류 자기장임에도 불구하고 모든 종류의 암 세포가 사멸되거나 암 세포의 침습(invasion)이 현저하게 감소될 뿐만 아니라 정상면역세포의 활성화를 유도하는 것을 확인하였으며, 이로써 인체에 대한 안전성과 암 치료 효능 및 면역력 활성화를 동시에 확보할 수 있게 되었다.
한편, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 개념도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 코일 하우징 내부에 포함된 복수 개의 코일의 병렬 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 페라이트 코어가 코일의 외부를 차폐하는 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 교류 자기장에 의한 자기력선을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 나타낸다.
도 7 및 도 도 8 내지 도 29은 다양한 암종에 대한 in vitro 실험결과로서 각각 뇌암세포(U87, U373)와 11종(페암, 대장암, 간암, 유방암, 위암, 난소암, 피부암, 췌장암, 전림선암(전이성 뇌종양), 신장암, 갑상선암)의 총 22개의 암세포에 대해 실험군(교류 자기장 AMF 인가)과 대조군(교류 자기장 AMF 비인가)에서의 세포 모양을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 30 내지 도 39는 다양한 암종에 대한 in vivo 실험결과로서 실험군과 대조군 각각의 종양의 크기를 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 40 내지 도 46은 섬유육종(FSaII)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 40 내지 도 46은 섬유육종(FSaII)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 47 내지 도 53은 교모세포종(U87MG)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 54 내지 도 56은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치에 적용 가능한 다양한 교류자기장 생성방법을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 개념도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 코일 하우징 내부에 포함된 복수 개의 코일의 병렬 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 페라이트 코어가 코일의 외부를 차폐하는 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 교류 자기장에 의한 자기력선을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 나타낸다.
도 7 및 도 도 8 내지 도 29은 다양한 암종에 대한 in vitro 실험결과로서 각각 뇌암세포(U87, U373)와 11종(페암, 대장암, 간암, 유방암, 위암, 난소암, 피부암, 췌장암, 전림선암(전이성 뇌종양), 신장암, 갑상선암)의 총 22개의 암세포에 대해 실험군(교류 자기장 AMF 인가)과 대조군(교류 자기장 AMF 비인가)에서의 세포 모양을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 30 내지 도 39는 다양한 암종에 대한 in vivo 실험결과로서 실험군과 대조군 각각의 종양의 크기를 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 40 내지 도 46은 섬유육종(FSaII)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 40 내지 도 46은 섬유육종(FSaII)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 47 내지 도 53은 교모세포종(U87MG)을 주입한 종양 모델에 있어서의 실험군과 대조군 각각에 대한 정상면역세포의 발현을 관찰한 실험결과를 나타낸다.
도 54 내지 도 56은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치에 적용 가능한 다양한 교류자기장 생성방법을 나타낸다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
다양한 실시예에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
교류 자기장 발생장치
이하, 바람직한 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 상세히 설명하도록 한다. 한편, 본 명세서에는, 코일 구조를 이용하여 전류의 크기에 따라서 교류 자기장의 크기를 조절할 수 있고, 균일한 자기장을 얻을 수 있도록 코일의 구조를 가지는 교류 자기장 발생장치를 하나의 예시로서 설명함에 유의해야 하며, 기타 가능한 자기장 발생장치로서 가령 회전가능한 자속 밀도를 가지는 특정 자석을 이용하거나 또는 특수한 자기장 발생장치 또한 가능하다. 이러한 다양한 교류 자기장 발생장치에 대해서는 도 을 참조하여 본 명세서 후단에서 다시 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이 코일(110), 코일 하우징(10), 전류 발생기(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.
코일 하우징(10)은 내부에 교류 자기장을 발생시키는 코일(110)을 포함할 수 있다. 코일은 예를 들어 솔레노이드 코일(solenoid coil), 리니어 코일(linear coil) 또는 로테이팅 코일(rotating coil)일 수 있다.
전류 발생기(20)는 전원으로부터 전력을 공급받아 코일 하우징(10)에 교류 전류를 인가하기 위하여 직류 전류를 교류 전류로 바꾸는 동작을 수행할 수 있다.
제어부(30)는 전류 발생기로부터 발생되는 교류 전류의 주파수 및 자기장의 세기를 조절할 수 있다.
전류 발생기(20)로부터 인가된 교류 전류가 코일(110)에 흐르게 되면, 코일(110)의 내부에 상당 부분 균일한 교류 자기장이 형성된다. 이와 같은 교류 자기장을 신체의 치료 영역에 인가하여 종양의 부피 및 크기를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
제 1 코일부(110)와 제 2 코일부(120)에는 동일한 방향과 동일한 크기의 전류가 흐르며, 제 1 코일부(110)와 제 2 코일부(120)의 사이의 치료 공간(130)에는 신체의 치료 영역을 치료할 자기장이 비교적 균일하게 형성되며, 형성될 자기장의 크기인 자속밀도는 특정 범위에 한정되는 것은 아니지만 수 mT와 같이 매우 작아도 암세포 사멸 등의 바라는 효과를 달성하기에 충분하다. 코일(110)에 발생되는 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360KHz 이하의 범위를 갖는 것이 바람직한데, 하한은 낮은 교류 자기장의 세기에도 불구하고 암 세포 사멸효과 등을 갖는 임계치이며 상한은 인체 무해성을 감안한 임계치에 해당한다.
도 2는 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 코일 하우징(10) 내부에 포함된 복수 개의 코일(10)의 병렬 구조에 대한 예시적 구조를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 코일(110)은 하나의 직렬 구조가 아닌, 복수 개의 병렬 구조로 이루어져 있다. 이러한 병렬 구조의 코일 구성은 교류 자기장 발생장치의 발열을 현저히 감소시켜, 장치의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 도 2의 회로에서 전류의 세기를 1.8 A, 교류 자기장의 주파수를 98KHz로 설정하였을 때, 하기 표와 같은 온도 측정 결과를 얻을 수 있다.
[표1]
코일(110)을 복수 개의 병렬 구조로 구성함으로써, 콘덴서(120)의 양단에 걸리는 전압을 낮추어 회로 구성을 용이하게 할 수 있으며, 직렬로 구성된 회로 대비 콘덴서(120)와 코일(110)에 걸리는 전압이 매우 낮아지므로 더욱 안전하며 발열을 상당히 낮춘 교류 자기장 발생장치를 사용할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 페라이트 코어가 코일의 외부를 차폐하는 상태를 예시적으로 도시한다. 도 4는 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치의 교류 자기장에 의한 자기력선을 도시한 것이다.
도 3(a)는 코일(110)이 원형으로 감긴 형태를 측면에서 바라본 것이고, 코일(110)의 바깥쪽 모두를 차폐할 수 있는 형상으로 페라이트 코어(130)가 코일(110)을 감싸게 된다. 도 3(b)는, 이러한 페라이트 코어(130)가 코일(110)을 감싸는 형상을 정면에서 바라본 것이며, 페라이트 코어(130)는 원형의 코일(110)의 내부를 제외한 모든 부분을 차폐한다.
따라서, 도 4(a)에 도시된 교류 자기장의 자기력선(140)과 달리, 코일(110)의 바깥쪽에 페라이트 코어(130)를 구비한 도 4(b)의 교류 자기장의 자기력선(140)은 내부에만 자기장이 인가되는 형태로 도시되어 있다. 교류 자기장이 내부에 집중됨으로 인하여 자기장이 더욱 증폭되며, 이는 단순 일자 형태의 페라이트 코어를 설치한 것과 대비하면 자기장 증폭 크기를 더욱 효율적으로 증가시킨 것이다.
페라이트 코어(130)는, 아연, 망간, 산화철 및 니켈 등의 물질을 소결시킨 다결정 물질로서 구성될 수 있으며, 자기 투과성이 크고 전기 저항이 큰 성질을 가진다. 따라서, 전류에 의하여 발생되는 교류 자기장은 페라이트 코어(130)에 의해 그 크기가 내부를 향해 더욱 증폭되며, 페라이트 코어(130) 외부에 인가되는 자기장은 차폐될 수 있다.
교류 자기장을 가하여 암을 치료하는 방법에는, 신체의 치료 영역에 일정하고 균일한 교류 자기장을 가하여 그 치료 방법의 안정성 및 신뢰성을 더욱 높일 필요성이 요구된다. 이에 따라 교류 자기장 발생장치는, 페라이트 코어(130)를 부가한 코일(110)을 활용함으로써, 신체의 치료 영역에 더욱 균일하며 집중된 교류 자기장을 가할 수 있으며, 그러한 우수한 효과로 인하여 종양의 크기를 더욱 단시간에 효율적으로 감소시킬 수 있는 교류 자기장 발생장치를 제공한다.
도 5는 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생장치를 포함하는 전체 시스템을 예시적으로 개략적으로 도시한다.
교류 자기장 발생장치의 코일 하우징(10) 및 내부의 코일(110)이 사람의 신체의 둘레를 모두 감쌀 수 있도록 충분히 큰 내부 직경을 가지도록 형성된 교류 자기장 발생장치를 동 도면으로부터 확인할 수 있다. 코일 하우징(10)은 신체 전체를 덮는 길이를 가지는 것이 바람직하지만 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며 사용용도 등을 고려하여 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
도 5에 개시된 실시예에 의한 시스템은 교류 자기장 발생장치로부터 생성된 교류자기장이 인가되는 치료 공간에 사람의 신체를 누운 자세로 안정적으로 지지할 수 있는 베드부(150)를 더 포함한다. 베드부(150)는, 교류 자기장을 인가하기 위하여 신체의 치료 영역을 적절히 조준할 수 있도록 앞 또는 뒤로 이동될 수 있다. 치료 공간은 균일한 자기장이 형성되는 영역이 된다. 이러한 치료 공간은 크기에 구애되지 않으며, 특히 본 실시예에서의 매우 낮은 자속 밀도, 즉 자기장 크기로 인해 수시간에서 수일 지속적으로 치료될 수 있는 매우 큰 공간(가령, 챔버, 방 등)의 형태를 가질 수도 있다.
한편, 도 5에는 도시되지 않았으나 본 실시예에 의한 시스템은 카메라부를 더 포함할 수 있다.
카메라부는, 코일 하우징(10)의 내부 영역에 설치될 수 있으며, 신체의 치료 영역을 촬영하여 다양한 디스플레이에 표시할 수 있으며, 또한, 카메라부와 함께 시각 센서를 더 포함함으로써, 치료 과정에서 신체의 치료 영역의 면적 및 부피의 변화를 감지 및 추적할 수 있다.
실험 결과: 암세포의 사멸과 정상면역세포의 발현
이하, 도 6에 도시된 예시적인 교류 자기장 발생장치에 의해 다양한 종류의 암세포의 사멸 효과와 정상면역세포의 발현을 나타내는 실험 결과가 설명된다. 특히, 발생된 교류 자기장은 정상면역세포를 활성화하도록 작용하여 암세포 주변으로 T-cell, Natural Killer cell (NK cell), 또는 Macrophage 등과 같은 많은 정상면역세포의 침윤을 야기한다.
가. 암세포의 사멸
① in vitro 실험
뇌암세포(U87, U373; 도 7 참조)와 아래의 11종(페암, 대장암, 간암, 유방암, 위암, 난소암, 피부암, 췌장암, 전림선암(전이성 뇌종양), 신장암, 갑상선암; 도 8 내지 도 29 참조)의 서로 다른 암세포 라인 두 개씩 포함된 총 22개의 암세포주의 암세포에 대해 트리판 블루 염색을 통해서 실험군(세포 배양기 내 AMF 장비로 100kHz의 교류 자기장 AMF 1.3mT, 3.0mT 각각을 2-3 일 동안 인가)과 대조군(교류 자기장 AMF 비인가; Control)에서의 세포 모양을 관찰한 결과를 도시한 것이다.
[표 2]
도 8, 10 내지 21, 23 내지 25, 28, 29에 있어서, 각 도면의 a는 대조군(control; AMF 비인가) 실험결과이며 b는 실험군으로서 이러한 대조군 a에 대해 교류 자기장 AMF 1.3mT을 인가한 실험결과이며, c는 대조군 실험결과이며 d는 실험군으로서 이러한 대조군 c에 대해 교류 자기장 AMF 3mT을 인가한 실험결과를 나타낸다. 도 9, 22, 26, 27에 있어서, 각 도면의 a는 control 대조군과 이에 대해 교류 자기장 AMF 1.3mT을 인가한 실험군을 함께 나타낸 실험결과이며, b는 control 대조군과 이에 대해 교류 자기장 AMF 3mT을 인가한 실험군을 함께 나타낸 실험결과이다.
이러한 도 7 내지 29에 의하면 교류 자기장을 인가하여 모든 암 세포가 소멸하거나 현저하게 줄어드는 것을 공통적으로 확인할 수 있으며, 특히 교류 자기장 AMF 3mT을 인가한 경우 이러한 효과가 더욱 현저함을 확인할 수 있다.
② in vivo 실험
이러한 교류 자기장의 암세포에 대한 효과를 살펴보기 위하여 22종의 암종을 동물에 주입하여 22종의 암종의 종양 모델을 만들어 in vivo 실험을 함께 진행하였다.
도 30 내지 도 39는 아래 표 3의 다양한 암종에 대한 in vivo 실험결과로서 체외 AMF 장비로 100kHz의 주파수에 14mT의 크기의 교류 자기장을 매일 20분씩 종양에 매주 5일씩 약 2주 내지 4주간 종양에 인가한 실험결과를 나타낸다.
[표 3]
즉, 앞서 설명한 in vitro 실험에서 사용하였던 것과 동일한 11종의 서로 다른 암 세포 라인 두 개씩 포함된 총 22개의 암세포주의 암세포를 누드 마우스의 배부에 종양을 이식(5x106/50uL cells)하고 약 2주후부터 총 26회에 걸쳐 매일 20분씩 100kHz, 14mT의 AMF 자기장을 종양이 생성된 동물에 인가한 후 약 1개월 경과 후에 종양의 크기를 관찰하였다.
그 결과 도 30 내지 도 39에 도시된 바와 같이, 아무런 치료를 하지 않았던 대조군(control) 그룹에 비하여 종양의 크기가 현저하게 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 도 30 내지 도 39은 실험 대상에 종양 세포를 주입하고, 교류 자기장(AMF) 인가 여부를 달리한 실험 결과를 나타낸 것이다.
동 도면들에 의하면, 첫 번째 행은 종양 세포만 주입하였을 뿐, 교류 자기장을 인가하지도 않은 실험 대상을 표시한다. 두 번째 행은, 종양 세포에 교류 자기장만을 인가한 실험 대상을 나타낸다. 첫 번째 행은, 아무런 작업을 수행하지 않았으므로 세포 분열이 진행되어 종양의 크기가 상당히 증가한 결과를 보여준다. 두 번째 행에서는, 오직 교류 자기장만을 실험 대상의 치료 영역에 인가하였을 때, 첫 번째 행의 실험 대상과 비교하여 상당히 종양의 크기가 감소한 것을 확인할 수 있다.
나. 정상면역세포의 발현
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 교류 자기장 인가는 암세포의 사멸뿐만 아니라, T-cell, Natural Killer cell(NK cell), 또는 Macrophage 등과 같은 정상면역세포를 활성화하도록 작용하여 암세포 주변으로 많은 정상면역세포의 침윤을 야기하는 것을 특징으로 한다. 이는 도 40 내지 도 46에 의한 실험결과로부터 확인된다.
먼저, 도 40 내지 도 46은 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치를 사용한 실험 결과를 나타낸 것으로서, 도 40은 실험 대상인 누드 마우스에 섬유육종(FSaII)을 주입한 Mouse Fibrous Sarcoma FSaII 모델에서의 교류 자기장(AMF) 인가 여부에 따른 실험군과 대조군 각각의 종양 크기를 나타내고, 도 41은 실험군과 대조군 각각에 대해 세포 분열 또는 세포 사멸의 정도를 해당 표지자로 확인한 결과를 도시하고, 도 42 내지 도 46는 종양 조직을 절제하여 면역화학 염색한 결과를 각각 나타낸다.
도 40에 의하면, 앞선 in vivo 관련 도면들에서와 동일한 실험 조건에서 각 세포 조직을 H&E 및 Prussian Blue 염색법으로 염색한 결과와, 세포 분열 및 세포 사멸에 대한 결과를 확인하기 위한 표지자 Ki67, Active-caspase3, TUNEL을 나타낸다. H&E 및 Prussian Blue 염색법은, 의학 진단에서 널리 이용되며, 병리학을 통해 암으로 의심되는 조직을 생검하여 조직 절편을 H&E 및 Prussian Blue 염색법으로 염색함으로써 해당 조직의 구성을 확인할 수 있다.
아울러, 표지자 Ki67을 통하여 종양 세포의 핵 단백질의 분포 정도를 확인함으로써, 종양 세포의 세포 분열이 얼마나 활발히 진행되고 있는지 실험을 통해 검증할 수 있다. 그와 상반되는 Active-caspase3 및 TUNEL은, 세포 사멸을 의미하는 표지자로서, 세포 사멸(Apoptosis)로 불리는, 세포가 스스로 죽어가는 자살 기전의 진행을 나타낸다. 따라서, 이와 같은 표지자가 활성되어 표시될수록, 종양 세포가 감소하는 결과를 나타내는 것으로 해석할 수 있다.
다시 도 40을 검토하면, 각 표지자의 의미에 따라, 대조군(control)은 종양 세포가 어느 정도 분열한 결과를 확인할 수 있으며, 교류 자기장만을 인가한 실험군은 종양 세포의 세포 분열이 상당히 감소하였고, 세포 사멸 또한 대조군에 비하여 증가하였다.
특히, 도 41 내지 도 46에 의하면 대조군에 비해 교류 자기장에 의하여 암세포 주변으로 CD3(T cell), CD4((helper T cell), CD8(cytotoxic T cell), CD161a(NK cell), Iba-1(macrophage), CD45RA(na
ve T-cell, B cell), CD138(plasma cell), Ly6c(macrophage), HSP60, HSP70 등 정상면역세포의 침윤(infiltration)이 발현됨에 주목하여야 한다.
이러한 교류 자기장의 인가에 따른 정상면역세포의 침윤 발현 결과는 실험대상인 누드 마우스의 뇌에 교모세포종 U87MG을 이식한 경우에도 동일하게 나타내며, 이는 도 47 내지 도 53으로부터 확인된다.
먼저 도 47의 형광발현 검출방법(IVIS 이미지)에 의하면 교류 자기장을 인가한 실험군(우)의 경우 비인가 대조군(좌)에 비해 종양의 크기가 줄어들었음을 확인할 수 있다.
그리고 앞선 도 40에서와 마찬가지로 도 48에 의하면 대조군(control)은 종양 세포가 어느 정도 분열한 결과를 확인할 수 있으며, 교류 자기장을 인가한 실험군은 종양 세포의 세포 분열이 상당히 감소하였고, 세포 사멸 또한 대조군에 비하여 증가하였음을 확인할 수 있다.
마찬가지로 도 41 내지 도 46에서와 같이 절제된 종양 조직에 대한 면역화학 염색한 결과와 동일하게, 도 49 내지 도 53에 의하면 대조군에 비해 교류 자기장에 의하여 암세포 주변으로 CD3(T cell), CD4((helper T cell), CD8(cytotoxic T cell), CD161(NK cell), Iba1(microglia), CD45RA(na
ve T-cell, B cell), CD138(plasma cell), Ly6c(macrophage, DC precursors) 등 정상면역세포의 침윤이 발현됨을 확인할 수 있다. 여기서, HSP60, HSP70는 대표적인 HSP(heat shock protein)으로 macrophage 및 lymphocytes 등과 같은 면역세포들의 활성화(activation), dendrite cell의 활성화(activation) 및 성숙화(maturation)를 통하여 antigen presentation을 활성화시키는 것으로 잘 알려져 있다.
교류 자기장 발생장치의 다양한
실시예
도 54 내지 도 56은 본 발명에 적용 가능한 교류 자기장 발생장치의 다양한 실시예를 나타낸다.
구체적으로 도 54 및 도 55에는 다음과 같은 다양한 타입의 구조에 의한 교류 전류를 이용한 교류 자기장 발생장치의 실시예들이 도시되어 있다.
1) 타입 1: 단순 솔레노이드 구조 (도 54 (a) 참조)
2) 타입 2/3: 상하/좌우 헬름홀츠 구조 (도 54 (b) 참조)
3) 타입 4: 상하 또는 상단 코일 선택 헬름홀츠 자장 집속 구조 (도 54 (c) 참조)
4) 타입 5: 코어 코일 구조 (도 55 (a) 참조)
5) 타입 6: 3단 세트 코일 멀티페이즈 구조 (도 55 (b) 참조)
6) 타입 7: N단 복수 코일 멀티페이즈 구조 (도 55 (c) 참조)
7) 타입 8: 코어 코일 멀티 주파수 인가 회전 구조 (도 55 (d) 참조)
아울러, 전류 대신에 영구자석을 이용하여 교류 자기장을 발생시킬 수 있으며 도 56에 이와 관련한 다양한 실시예들이 도시되어 있다. 변형예로서, 동 도면에 표현된 영구자석 구성은 고정된 상태에서 자장이 형성되는 공간에 위치된 대상물 자체를 회전시키는 구조 또한 가능하다.
한편, 동 도면들에 도시된 각각의 교류 자기장 발생장치 구조들에서의 작동 및 자기장 발생원리는 당업자에게 자명하다고 할 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 코일 하우징
20: 전류 발생기
30: 제어부
110: 코일
120: 콘덴서
130: 페라이트 코어
140: 자기력선
150: 베드부
20: 전류 발생기
30: 제어부
110: 코일
120: 콘덴서
130: 페라이트 코어
140: 자기력선
150: 베드부
Claims (15)
- 암 치료용 교류 자기장 발생장치로서,
교류 자기장 발생부; 및
상기 교류 자기장 발생부에 의해 교류 자기장이 형성되는 공간
을 포함하고, 상기 형성된 교류 자기장은 상기 공간 내의 정상면역세포를 활성화하도록 작용하는 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제1항에 있어서,
상기 형성된 교류 자기장에 의한 정상면역세포의 활성화는 암세포 주변으로 많은 정상면역세포의 침윤을 야기하는 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제2항에 있어서,
상기 정상면역세포는 T-cell, Natural Killer cell(NK cell), 또는 Macrophage를 포함하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제1항에 있어서,
상기 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360kHz 이하인 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 암 치료용 교류 자기장 발생장치로서,
교류 자기장 발생부; 및
상기 교류 자기장 발생부에 의해 교류 자기장이 형성되는 공간
을 포함하고, 상기 교류 자기장의 주파수는 1kHz 이상 360kHz 이하인 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제5항에 있어서,
상기 교류 자기장의 크기는 수 mT 또는 수십 mT인 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 암세포는, 뇌암, 간암, 대장암, 신장암, 폐암, 난소암, 췌장암, 전립선암, 피부암, 위암, 갑상선암, 유방암을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교류 자기장 발생부는, 솔레노이드 구조, 상하 또는 좌우 헬름홀츠 구조, 코어 코일 구조, 다단 세트 코일 멀티페이즈 구조, 상단 또는 하단 코일 선택 헬름홀츠 자장집속 구조, 다단 복수 코일 멀티페이즈 구조, 코어 코일 멀티주파수 인가 회전 구조 중 적어도 어느 하나의 구조를 갖는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교류 자기장 발생부는,
신체의 치료 영역을 감싸며 내부에 교류 자기장을 발생시키도록 구성된 코일;
상기 코일을 지지하는 코일 하우징;
상기 코일에 교류 전류를 인가하는 전류 발생기; 및
상기 교류 자기장의 주파수 및 세기를 조절하는 제어부를 포함하는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제9항에 있어서,
상기 코일은 복수 개의 병렬 구조로 배치되는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제9항에 있어서,
상기 코일 하우징은 신체 전체를 덮는 길이를 갖는,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 제9항에 있어서,
상기 코일은 솔레노이드 코일(solenoid coil), 리니어 코일(linear coil) 또는 로테이팅 코일(rotating coil)인,
암 치료용 교류 자기장 발생장치.
- 암 치료 시스템으로서,
베드부; 및
상기 베드부에 교류 자기장을 인가하도록 구성된 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 교류 자기장 발생장치를 포함하는,
암 치료 시스템.
- 암 치료를 위한 교류 자기장 발생 방법으로서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 교류 자기장 발생장치를 사용하여 교류 자기장 형성 공간에 교류 자기장을 발생시키도록 구성되는,
암 치료를 위한 교류 자기장 발생 방법.
- 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 매체는 프로세서로 하여금 제14항에 의한 방법을 수행하도록 하는 명령어를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220059039A KR20230159096A (ko) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 암 치료용 교류 자기장 발생장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220059039A KR20230159096A (ko) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 암 치료용 교류 자기장 발생장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230159096A true KR20230159096A (ko) | 2023-11-21 |
Family
ID=88982108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220059039A KR20230159096A (ko) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 암 치료용 교류 자기장 발생장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230159096A (ko) |
-
2022
- 2022-05-13 KR KR1020220059039A patent/KR20230159096A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |