KR20240068184A - 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 상기 미세전기자극 시스템은, 비침습적으로 자궁 내에 삽입되는 몸체; 자궁 유입 신경에 미세전기자극을 인가하여 자궁의 수축을 억제하는 자극용 신경 전극; 및 상기 미세전기자극의 세기, 간격, 및 작용시간을 설정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000μsec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정할 수 있다.
Description
본 발명은 비침습형 신경 전극 조립체를 통해 미세전기자극을 인가함으로써 임신중인 산모의 조산을 진단하거나 억제하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템에 관한 것이다.
산부인과에서는 일반적으로 초음파의 원리를 이용하여 태아의 심장 박동수를 감지하고 감지된 심장 박동 변화를 통해 태아의 건강 및 이상 징후를 검진하였다. 즉, 임신중인 산모는 병원을 방문하여 초음파 검사를 받고 이를 통해 태아의 상태를 정기적으로 확인할 수 있었다.
그런데, 최근에는 사회 활동에 따른 과도한 업무 환경에서의 스트레스, 환경 오염과 같은 사회적 환경의 변화로 인해 출산 예정일보다 일찍 아이가 태어나는 조산이 증가하는 추세에 있다. 이에 따라, 태아의 심박수를 측정하기 위한 검진과 더불어, 임신부의 자궁 수축도를 측정하여 조산 위험 정도에 대한 검진을 수행하기도 한다.
조산과 관련된 주된 검사 및 진단 방법은, 내진을 통한 경관의 변화 확인 및 질경 검사로 양수 누출 확인 그리고 양수천자로 융모 양막염을 확인하는 방법이 있다. 현재까지 조산과 관련되어 주로 자궁수축억제제(리토드린, 아토시반, 마그네슘 등), 항생제 등의 약물요법이 주로 시행되어 왔다.
그러나, 조산의 예측을 위한 종래의 검사 방법들은 낮은 정확도로 인해 진단 효용성을 의심받는 경우가 많고, 조산의 예방 또는 치료를 위해 의료 현장에서 사용되는 약물 치료 역시 그 효과가 미미한 한계가 있다.
한편, 이하에서 제시된 선행기술문헌에는 조산의 유도기전과 이에 관여하는 다양한 원인 및 처치 전략이 소개되어 있으나, 여전히 조산의 명확한 예방과 치료법을 제시하였다고 하기에는 부족하다.
"조산의 최신 처치 지견", 김종화, 대한산부인과학회, 2005
본 발명의 목적은 비침습형 신경 전극 조립체를 통해 미세전기자극을 인가함으로써 임신중인 산모의 조산을 진단하거나 억제하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 제1 양태에 따른 상기 미세전기자극 시스템은, 비침습적으로 자궁 내에 삽입되는 몸체; 자궁 유입 신경에 미세전기자극을 인가하여 자궁의 수축을 억제하는 자극용 신경 전극; 및 상기 미세전기자극의 세기, 간격, 및 작용시간을 설정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000μsec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정하는 기록용 신경 전극; 및 상기 기록용 신경 전극으로부터 상기 신경신호 정보를 수신하여 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 저장된 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 적어도 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 상기 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득하고, 상기 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 상기 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따른 미세전기자극 시스템의 제어방법은, (a) 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 600μsec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정하는 단계; 및 (b) 자극용 신경 전극이 자궁 유입 신경에 상기 설정된 미세전기자극을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계 이후, (c) 기록용 신경 전극이 자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정하는 단계; (d) 상기 기록용 신경 전극으로부터 상기 신경신호 정보를 수신하여 저장하는 단계; 및 (e) 상기 저장된 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 적어도 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (e) 단계는, (e-1) 상기 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 상기 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득하는 단계; 및 (e-2) 상기 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 상기 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조산의 유도기전에서 나타나는 생리학적 현상인 자궁근 수축을 감지함으로써 조산의 증후를 미리 예측하거나 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또한, 감지된 신경신호에 따라 자궁의 수축이 예상되는 경우 비침습형 신경 전극을 이용하여 자궁 유입 신경에 전기 자극을 자동으로 인가함으로써 자궁근 수축을 억제 내지 지연시킴으로써 조산을 사전에 찾아낼 수 있다.
도 1은 임신주수에 따른 영아사망률의 추이를 예시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 신경 전극 조립체의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 제어 시스템의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 신경 전극 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법의 각 단계를 나타낸 순서도이다.
도 7은 중동물(돼지) 임신돈에서 신경전극을 이용한 자궁수축 억제 효과를 나타낸 도면 및 그래프이다.
도 8은 정상 임신 마우스와 조산 마우스에 미세전기자극 후 자궁수축 감소를 나타낸 그래프이다.
도 9는 염화칼슘(KCL), 옥시토신(Oxytocin) 전처리(incubation) 후, 산모 자궁평활근에서 자궁 수축을 확인한 그래프이다.
도 10의 (a), (b)는 인간 자궁평활근에 인가되는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 11의 (a), (b)는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 12는 전체 산모 13명에 대해 일정 범위의 미세전기자극 세기에서 자궁 수축이 감소되는 것을 확인한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 신경 전극 조립체의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 제어 시스템의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 신경 전극 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법의 각 단계를 나타낸 순서도이다.
도 7은 중동물(돼지) 임신돈에서 신경전극을 이용한 자궁수축 억제 효과를 나타낸 도면 및 그래프이다.
도 8은 정상 임신 마우스와 조산 마우스에 미세전기자극 후 자궁수축 감소를 나타낸 그래프이다.
도 9는 염화칼슘(KCL), 옥시토신(Oxytocin) 전처리(incubation) 후, 산모 자궁평활근에서 자궁 수축을 확인한 그래프이다.
도 10의 (a), (b)는 인간 자궁평활근에 인가되는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 11의 (a), (b)는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 12는 전체 산모 13명에 대해 일정 범위의 미세전기자극 세기에서 자궁 수축이 감소되는 것을 확인한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 임신주수에 따른 영아사망률의 추이를 예시한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 임신주수가 짧을수록 영아사망률이 극도로 높아지는 반면, 이러한 조산의 위험을 넘겨 정상 출산일에 임박할수록 영아의 사망률이 급격히 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 현재 조산은 임신의 약 10%에서 발생하고 있으며, 저출산 및 인구감소에 영향을 미치는 신생아 사망의 가장 중요한 원인으로 지목되었다. 특히, 이러한 영아사망률 추이와 더불어 매년 조산아 내지 저체중아 발생률이 증가하고 있는 통계 역시 조산 위험 관리의 필요성을 뒷받침한다.
조산의 원인으로는 감염이 가장 중요한 요소로 알려져 있으며, 그 밖에도 혈관 이상, 탈락막의 노화, 자궁의 과팽창, 프로게스테론 작용의 감소, 자궁경부 질환, 모체-태아 사이의 면역학적 관용붕괴, 스트레스 등이 거론된다. 이와 같이 조산의 유도기전에는 다양한 원인이 관여하지만, 그 마지막 생리학적 현상인 자궁근 수축과 자궁경관 확장은 공통적으로 나타나는 현상이다.
현재, 조산의 예측을 위하여 초음파적 자궁경부 길이의 측정, 질내 체액의 치명적인 피브로넥틴(fetal fibronectin) 측정, 양수의 MMP-8 농도 측정 등과 같은 검사들이 이루어지고 있으나, 정확도가 높지 않아 진단 효용성에 의문이 제기되고 있는 실정이다. 또한, 조산의 예측뿐 아니라 그 예방 및 치료 또한 요원한 상태인데 현재 임상적으로 널리 쓰이고 있는 프로게스테론, 항생제, 조산억제제의 치료적 효과 역시 미미한 것이 현실이다.
한편, 상기된 문제 인식하에 골반 내 위치한 장기들이 풍부한 자율신경계의 조절하에 있음에 주목하였다. 골반 내에는 자궁, 방광, 직장, 항문이 존재하며, 이 모든 장기는 교감신경, 부교감신경을 포함한 자율신경계의 조절 하에 근육의 수축 및 이완 기능이 조절되고 있다. 특히, 부교감신경의 자극은 골반 내 장기의 수축을 가져오는 반면, 교감신경의 자극은 골반 내 장기의 이완을 가져오게 된다. 따라서, 자궁을 포함한 골반 내 장기가 상당한 신경학적 조절을 받고 있다는 연구를 바탕으로 골반 내 신경 전달을 조절하여 자연조기산통을 궁극적으로 치료할 수 있을 것으로 예상하였다.
이러한 기술적 이해를 바탕으로, 본 명세서에서는 골반 내 장기 중 자궁근 수축 내지 자궁경관 확장에 관여하는 신경을 특정하고, 이러한 신경을 통해 교감 신경을 자극함으로써 자궁근 수축을 효과적으로 제어할 수 있는 기술적 수단을 제안하고자 한다. 이와 더불어, 환자의 불편함을 최소화하기 위해 자궁 유입 신경에 인접하여 비침습적으로 삽입되며 생체적합성이 우수한 신경 전극을 도입하였으며, 여러 유형의 신경 전극을 통해 자궁의 수축을 측정하거나, 자궁 유입 신경을 자극하는 제어 모델을 수립하였다. 특히, 이러한 기술적 수단들을 하나의 소형화된 장치 내에 일체로 형성함으로써 자연조기산통의 조기진단 및 치료를 도모하였다.
도 2는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템은 신경 전극 조립체(10)와, 이에 연동되는 제어부(200) 및 데이터베이스부(300)를 포함한다.
신경 전극 조립체(10)의 몸체는 비침습적으로 자궁 내에 삽입되는 구성으로서, 인체에 무해한 생체적합성 소재로 형성된 커버(11)로 씌워지거나 생체적합성 소재로 그 표면이 도포될 수 있다. 이러한 몸체 또는 커버(11)는, 인체 조직과 반응이 없는 어떠한 재질로도 제작 가능하다. 예를 들어, EVA 코폴리머(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)와 같은 생체적합성 소재로 형성될 수 있다. 또는, 높은 투명도와 탄성을 지닌 플라스틱 소재로서 PE(Poly Ethylene), PS(Poly Styrene), PET(Poly Ethylene Terephthalate), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVDC(Poly Vinylidene Chloride), PP(Poly Prophylene), PVA(Poly Vinyl Alcohol) 등의 다양한 소재를 포함하여 형성됨으로써 우수한 접합 특성을 보일 수 있다.
구조적인 관점에서, 상기 몸체는 도 2에 예시된 바와 같은 링 형태로 구현될 수 있으나, 이러한 형태 이외에 원반 형태, 구 형태, 원통 형태, 럭비공 형태, 또는 바나나 형태 등 자궁 내에 비침습적으로 삽입되기에 적합한 다양한 형태로 형성될 수 있다. 상기 몸체는 삽입 후 자궁경부에 인접하여 자궁의 내벽에 구조적으로 고정되는 것이 바람직하다.
기록용 신경 전극(12)은, 자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정하도록 형성되어 상기 몸체에 결합된다. 기록용 신경 전극(12)은, 상기 몸체의 자궁 내 삽입에 의해 자궁경부를 감싸도록 위치함으로써 자궁의 수축에 따른 신경신호를 지속적으로 모니터링하여 조기 산통을 예측 및 감지할 수 있다.
자극용 신경 전극(13)은, 자궁 유입 신경을 자극하여 자궁의 수축을 억제하도록 형성되어 상기 몸체에 결합된다. 자극용 신경 전극(13)은, 기록용 신경 전극(12)을 통해 자궁의 수축이 감지된 경우 자궁 유입 신경을 자극하여 자궁의 수축을 억제할 수 있다. 특히, 자극용 신경 전극(13)은, 감지된 자궁의 수축 정도에 대응하여 조산을 방지 또는 지연시키는 강도의 신경 자극 신호를 자궁 유입 신경에 인가하는 것이 바람직하다.
자극용 신경 전극(13)은, 상기 몸체의 자궁 내 삽입에 의해 자궁경부 양쪽의 천골인대에 인접하여 위치함으로써 천골인대의 자궁 유입 신경(주로 교감 신경)을 자극하며, 조기 산통 시 적절한 전기 자극을 인가하여 자궁의 수축을 억제할 수 있다.
이상의 구성과 더불어, 도 2의 신경 전극 조립체(10)는 측정된 신호를 신체 외부에 위치한 모니터링 단말기에 전송하거나, 모니터링 단말기로부터 자궁 수축을 억제하기 위한 명령을 수신할 수 있는 통신부(17)를 포함한다. 도 2에 예시된 링 형태의 몸체를 고려할 때, 통신부(17)는 몸체 내부를 따라 무선 코일 형태로 배치될 수 있다.
한편, 신경 전극 조립체(10)의 구동과 제어를 위해 전원(19)과 처리부(15)가 더 포함될 수 있다. 전원(19)은 신경 전극 조립체(10)에 필요한 전력을 공급하고, 처리부(15)는 신경 전극 조립체(10)의 구성들(12, 13, 17, 19)과 전기적으로 연결되어 각각을 제어하거나 명령 수행을 유도할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 신경 전극 조립체의 정면도로서 신경 전극 조립체는 크게 2가지 유형의 신경 전극을 포함한다.
도 3을 참조하면, 첫째, 기록용 신경 전극(12)은 자궁경부를 감싸도록 배치되어 자궁근의 수축이 발생할 경우, 그에 해당하는 생체 신호를 감지한다.
둘째, 자극용 신경 전극(13)은 4시, 8시의 양방향에 위치한 전극을 통해 자궁으로 유입되는 교감신경을 자극함으로써 자궁근의 수축을 억제할 수 있다. 응용의 관점에서, 기록용 신경 전극(12)을 통해 자궁에서 수축으로 인한 신호가 감지된 경우, 자동으로 자궁 유입 신경을 자극함으로써 자궁 근육을 신속하게 억제할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습형 신경 전극 제어 시스템의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 신경 전극 조립체(10)는, 비침습형으로 질을 통해 삽입되어 자궁경부에 인접하여 위치하는 것이 바람직하며, 집적화된 무선 통신 모듈을 구비하여 신체 외부의 모니터링 단말기(20) 내지 모니터링 서버와 통신할 수 있다. 신경 전극 조립체(10)는, 예를 들어 조산의 고위험 산모가 임신 20~25주에 착용할 수 있으며, 필요에 따라서는 몸체 일부에 약물을 탑재하여 신경 자극과 더불어 자궁 수축 억제를 병행할 수 있다.
이제, 자궁경부에 위치한 신경 전극 조립체(10)로부터 측정된 자궁근 수축 신호를 수신한 모니터링 단말기(20)는 자궁 수축 모니터링을 통해 조산을 진단할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 단말기(20)에 탑재된 응용 프로그램을 통해 자궁 수축 현황을 실시간으로 관찰, 기록하고, 임계 범위를 벗어난 자궁근 수축이 감지될 경우 자궁 수축을 억제하거나 지연시키는 명령을 신경 전극 조립체(10)로 전송한다. 그러면, 신경 전극 조립체(10)는 상기 명령에 따라 인체 허용 범위 내의 전기 자극을 통해 자궁 수축을 억제 내지 지연시키게 되며, 결과적으로 조산을 방지할 수 있다.
물론, 자궁 수축 억제를 위한 신경 자극 신호의 인가는, 도 4를 통해 예시된 모니터링 단말기(20)의 명령에 의거할 수도 있으나, 구현시 요구에 따라서는 신경 전극 조립체(10) 내에서 직접 제어될 수도 있을 것이다. 이 경우, 신경 전극 조립체(10)는 스스로 측정한 자궁 수축 신호에 기초하여 정상 범위 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 직접 교감신경을 자극함으로써 자궁 수축을 억제하게 된다.
도 5는 도 4의 신경 전극 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도로서, 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 각 구성의 개요만을 약술하도록 한다.
비침습적으로 자궁 내에 삽입되는 신경 전극 조립체(10)는, 자궁의 수축에 따른 신경신호를 측정하도록 형성된 기록용 신경 전극(12)과, 자궁 유입 신경을 자극하여 자궁의 수축을 억제하도록 형성된 자극용 신경 전극(13)을 포함한다.
또한, 신경 전극 조립체(10)는, 기록용 신경 전극(12) 및 자극용 신경 전극(13)에 전기적으로 연결되어 신호 및 명령을 무선 송수신하는 통신부(17)를 더 포함한다. 통신부(17)는, 기록용 신경 전극(12)을 통해 측정된 신경신호를 모니터링 단말기(20)에 전송하고, 모니터링 단말기(20)로부터 자궁 수축 억제를 위한 명령을 수신하여 자극용 신경 전극(13)을 제어하도록 유도한다. 본 신경 전극 조립체의 프로토타입을 통해 구현된 통신부의 규격을 예시하면 하기 표 1과 같다.
<표 1>
또한, 신경 전극 조립체(10)는, 각 구성에 전력을 공급하는 전원(19), 및 신경신호 기록 내지는 전기 자극을 제어하기 위한 알고리즘이 집적화된 처리부(15)를 포함한다. 본 신경 전극 조립체의 프로토타입을 통해 구현된 전원(19) 및 신경신호 기록 내지 전기 자극을 제어하기 위한 알고리즘이 집적화된 처리부(15)를 포함한다. 본 신경 전극 조립체의 프로토타입을 통해 구현된 전원 및 데이터 통신 시스템의 규격을 예시하면 하기 표 2 및 표 3과 같다
<표 2>
<표 3>
모니터링 단말기(200)는 신경 전극 조립체(10)와 통신하여, 측정된 생체 신호를 기록, 분석, 시각화하거나 자궁 수축을 억제, 지연하기 위한 제어 명령을 전송한다.
상기 본 발명의 신경 전극 조립체를 통해, 조산의 유도기전에서 나타나는 생리학적 현상인 자궁근 수축을 감지함으로써 조산의 증후를 미리 예측하거나 지속적으로 모니터링하고, 감지된 신경신호에 따라 자궁의 수축이 예상되는 경우 비침습형 신경 전극을 이용하여 자궁 유입 신경에 전기 자극을 자동으로 인가함으로써 자궁근 수축을 억제 내지 지연시킴으로써 조산을 사전에 차단할 수 있다.
신경 전극 조립체(10)를 제어하기 위해, 모니터링 단말기(20), 신경 전극 조립체(10) 내부, 또는 신경 전극 조립체(10)와 외부 통신 가능하게 연결된 장치로서 제어부(100)가 구현된다. 제어부(100)는, 신경 전극 조립체(10)의 자극용 신경 전극(13)이 인가하는 미세전기자극의 세기, 간격, 및 작용시간을 설정한다. 제어부(100)는, 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000 sec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정한다. 한편, 데이터베이스부(200)는 기록용 신경 전극(12)으로부터 신경신호 정보를 수신하여 저장한다.
제어부(100)는, 데이터베이스부(200)에 저장된 상기 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성한다. 제어부(100)는, 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득한다. 제어부(100)는, 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정한다.
도 6은 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법의 각 단계를 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극은 다음과 같은 순서로 제어된다. 본 발명에 따른 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법은, 미세전기자극 설정 단계(s10), 미세전기자극 사전 인가 단계(s20), 신경신호 정보 측정 단계(s30), 신경신호 정보 저장 단계(s40), 데이터베이스 기반 미세전기자극 인가 단계(자궁수축 지연 및 억제)(s50)를 포함한다.
먼저, 제어부(100)는 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000 sec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정한다(s10). 그 다음, 자극용 신경 전극(13)이 자궁 유입 신경에 상기 설정된 미세전기자극을 인가한다(s20). 기록용 신경 전극(12)은 자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정한다(s30). 데이터베이스부(200)는 기록용 신경 전극(12)으로부터 상기 측정된 신경신호 정보를 수신하여 저장한다(s40). 그 다음, 제어부(100)는 상기 저장된 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 적어도 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성한다(s50).
상기 자궁수축 지연 및 억제 상태 형성 단계(s50)는, 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보 획득 단계(s51), 및 미세전기자극 값 결정 단계(s52)를 포함한다. 먼저, 상기 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득한다(s51). 그 다음, 상기 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정한다(s52).
도 7은 중동물(돼지) 임신돈에서 신경전극을 이용한 자궁수축 억제 효과를 나타낸 도면 및 그래프이다. 도 8은 정상 임신 마우스와 조산 마우스에 미세전기자극 후 자궁수축 감소를 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 링 형태의 신경 전극 조립체(10)를 사용하여 중동물(미니픽)에서의 자궁수축/이완 모니터링 및 전기 자극에 따른 자궁수축 억제 여부를 분석하였다. 정상 임신 마우스와 조산 마우스의 자궁평활근 조직에 펄스 진폭(pulse amplitude) 500μA 에서 300 μA를 인가했을 때, 자궁수축이 감소하는 것을 확인하였다. 기 구축되어 있는 링 형태의 신경 전극 조립체(10)에 미세전기자극 프로토콜을 적용시키기 위해, 인간을 대상으로 한 산모 평활근조직을 이용하여, 미세전기자극 후 산모 자궁평활근 조직을 조절하는 조건인 미세전기자극 세기 설정이 필요하다.
산모 자궁평활근 조직에 대한 미오그래프(myography) 실험 과정은 다음과 같다.
먼저, 제왕절개시 incident site upper part, uterine low segment를 20mm x 30mm로 절개한다. 그 다음, 자궁 조직을 동일한 두께로 절제한다(3mm x 20mm). 이는, 조직 3겹을 자르고 20mm 길이 중 5mm 길이로 수처한다. 조직을 수처한 후, 미오그래프 기기에 조직을 건다. 미오그래프 기기에서 조직의 길이를 5mm에서 1.5배 당겨 7.5mm로 만들어 준다. Krebs 용액(Krebs-Henseleitsolution) 8ml에 KCL 1nM ~ 2.5mM를 2분 내지 24시간, Oxytocin 0.001nM ~ 1nM를 5분 내지 24시간 처리한다. 처리 후, Krebs 용액으로 워싱 3회 진행한다. 실험 결과, 도 9에 도시된 바와 같이, 염화칼슘(KCL), 옥시토신(Oxytocin) 전처리(incubation) 후, 산모 자궁평활근에서 자궁 수축이 확인되었다.
도 10의 (a), (b)는 인간 자궁평활근에 인가되는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 인간 자궁평활근에 미세전기자극을 세기 200μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때, 2.5분에 한 번씩 진행하는 자궁 수축이 7.5분으로 지연되는 것을 확인하였다. 도 10의 (b)를 참조하면, 인간 자궁평활근에 미세전기자극을 세기 100μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때, 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다.
도 11의 (a), (b)는 미세전기자극의 세기, 간격, 작용시간에 따른 자궁수축 지연 및 억제를 나타낸 그래프이다.
도 11의 (a)를 참조하면, 인간 자궁평활근에 미세전기자극을 세기 100μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때, 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다. 도 11의 (b)를 참조하면, 인간 자궁평활근에 미세전기자극을 세기 400μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때 자궁 수축이 지연되고, 이후 미세전기자극을 세기 1000μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다.
도 12는 전체 산모 13명에 대해 일정 범위의 미세전기자극 세기에서 자궁 수축이 감소되는 것을 확인한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 자궁 수축 진폭(amplitude)을 확인한 결과, 미세전기자극 세기 100 ~ 5000μA에서 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다. 전체 산모에 대해 자궁 수축 진폭이 75% 감소되었다.
이 분야의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
10: 신경 전극 조립체 11: 커버
12: 기록용 신경 전극 13: 자극용 신경 전극
15: 처리부 17: 통신부
19: 전원 20: 모니터링 단말기
200: 제어부 300: 데이터베이스부
12: 기록용 신경 전극 13: 자극용 신경 전극
15: 처리부 17: 통신부
19: 전원 20: 모니터링 단말기
200: 제어부 300: 데이터베이스부
Claims (6)
- 비침습적으로 자궁 내에 삽입되는 몸체;
자궁 유입 신경에 미세전기자극을 인가하여 자궁의 수축을 억제하는 자극용 신경 전극; 및
상기 미세전기자극의 세기, 간격, 및 작용시간을 설정하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000μsec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템.
- 제1항에 있어서,
자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정하는 기록용 신경 전극; 및
상기 기록용 신경 전극으로부터 상기 신경신호 정보를 수신하여 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 저장된 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 적어도 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 상기 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득하고,
상기 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 상기 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템.
- (a) 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000μm, 간격 100 ~ 1000μsec, 작용시간 3 ~ 60초 내에서 설정하는 단계; 및
(b) 자극용 신경 전극이 자궁 유입 신경에 상기 설정된 미세전기자극을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법.
- 제4항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후,
(c) 기록용 신경 전극이 자궁의 수축에 따른 신경신호 정보를 측정하는 단계;
(d) 상기 기록용 신경 전극으로부터 상기 신경신호 정보를 수신하여 저장하는 단계; 및
(e) 상기 저장된 신경신호 정보를 기초로 서로 다른 적어도 2개의 미세전기자극을 인가하도록 하여 자궁수축 지연 및 억제 상태를 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법.
- 제5항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e-1) 상기 인가되는 미세전기자극의 세기에 따른 상기 신경신호 정보의 변화량을 통해 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 획득하는 단계; 및
(e-2) 상기 개인별 자궁수축 지연 및 억제 정보를 기초로 상기 미세전기자극들 각각의 세기, 간격, 작용시간 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 제어방법.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220149319A KR20240068184A (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 |
| PCT/KR2023/016070 WO2024101701A1 (ko) | 2022-11-10 | 2023-10-17 | 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220149319A KR20240068184A (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240068184A true KR20240068184A (ko) | 2024-05-17 |
Family
ID=91032707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220149319A KR20240068184A (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240068184A (ko) |
| WO (1) | WO2024101701A1 (ko) |
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| WO2018119052A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | New York University | Electrical inhibition (ei) uterine pacemaker for controlling preterm uterine contractions and preterm birth |
| KR102040161B1 (ko) * | 2018-01-29 | 2019-11-04 | 고려대학교 산학협력단 | 비침습형 신경 전극 조립체 및 이를 이용한 신경 전극 제어 시스템 |
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- 2022-11-10 KR KR1020220149319A patent/KR20240068184A/ko unknown
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2023
- 2023-10-17 WO PCT/KR2023/016070 patent/WO2024101701A1/ko unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "조산의 최신 처치 지견", 김종화, 대한산부인과학회, 2005 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024101701A1 (ko) | 2024-05-16 |
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