WO2017048037A1 - 전기천공장치 및 그 제어방법 - Google Patents

전기천공장치 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2017048037A1
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electrode
pulse
control unit
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Inventor
이승준
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주식회사 엘림텍
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    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents

Definitions

  • the present invention relates to an electroporation apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an electroporation apparatus and a control method for delivering an introduction agent into tissue or cells using an electric pulse.
  • Electroporation is a technique belonging to the field of molecular biology, which applies an electric field to a cell to increase the permeability of the cell membrane, so that chemicals, drugs, and biologically active molecules can be introduced into the cell. to be.
  • Such electroporation may be used for gene transfer, inoculation of DNA vaccines, and the like, such as iontophoresis, lipid delivery, or gene gun or particle gun.
  • iontophoresis lipid delivery
  • gene gun or particle gun lipid gun
  • applying a short, intense electric pulse to a cell creates a hydrophilic pore in the lipid bilayer of the cell, thus allowing charged or large molecules such as nucleic acids to move into the cell.
  • Such electroporation can occur only when a relatively strong electric field is applied, particularly because the gap between the threshold strength of the pulse that can generate a hydrophilic path and the strength of the pulse that can destroy a cell is narrow, thus delivering the drug to living organisms.
  • pulses of as low intensity as possible should be used for the sake of safety to generate a hydrophilic path.
  • a hydrophilic path may be generated only near a line connecting the anode and the cathode of the electroporator, and the hydrophilic path may not be generated because an electric field of less than a threshold intensity is applied to an area farther away from the line.
  • a multi-electrode method having a plurality of pairs of anodes and cathodes is mainly used, but there is a possibility of interference between a plurality of electrodes, and thus there is a limit to integrating electrodes in the same area. There is a problem that it is difficult to improve the drug delivery ability without increasing.
  • the present invention is to solve the problems of the conventional electroporation device as described above, an object of the present invention is to provide an electroporation device and a control method that can improve the drug delivery capacity without increasing the number of electrodes.
  • the electric cloth mill comprises: a penetration unit including a plurality of electrodes penetrated into a living body; And a controller configured to control a voltage applied to each of the plurality of electrodes, and apply a pulse by using one of the plurality of electrodes as the reference polarity and the other electrodes as the opposite polarity.
  • the electrode of the reference polarity is a positive electrode
  • the electrodes of the opposite polarity is a negative electrode
  • the electrode of the opposite polarity is characterized in that the positive electrode if the electrode of the reference polarity is a cathode.
  • the plurality of electrodes are characterized in that the relative distance between the electrodes are arranged to be the same regardless of the reference electrode.
  • the plurality of electrodes is characterized in that arranged in the form of a rectangle.
  • the penetrating portion characterized in that it further comprises an injection needle for injecting the introduction agent.
  • the plurality of electrodes is characterized in that the form of a needle that can inject the introduction agent.
  • the introduction agent may be a nucleic acid or peptide such as DNA or RNA as a biologically active molecule, and is preferably a DNA vaccine, mRNA, or antisense RNA (microRNA or siRNA).
  • the plurality of electrodes is characterized in that the penetration into intradermal (intradermal), intramuscular (intramuscular) or intratumoral (intratumoral).
  • the controller is characterized in that for sequentially changing the electrode to become the reference polarity.
  • control unit is characterized in that for changing the electrode to become the reference polarity clockwise or counterclockwise.
  • control unit is characterized in that for changing the electrode to become a reference polarity after passing through the rest period does not apply a pulse.
  • control unit while applying the same number of pulses as the number of the remaining electrodes, it characterized in that for each pulse to apply a pulse using a different electrode of the remaining electrodes.
  • control unit is characterized in that sequentially changing the electrode to which the pulse is applied among the remaining electrodes in the clockwise or counterclockwise direction.
  • control unit has an interval that does not apply a pulse between each pulse.
  • the control method of the electroporation apparatus includes a first step of the control unit applying a pulse by making one of the plurality of electrodes as the reference polarity and the other electrodes to the opposite polarity; A second step of the control unit applying a pulse by setting one of the electrodes having the opposite polarity as the reference polarity and making the other electrodes the opposite polarity in the first step; And a third step of the control unit applying a pulse by setting one of the electrodes that were opposite polarities in both the first step and the second step as the reference polarity and the remaining electrodes as the opposite polarity.
  • the control method of the electroporation apparatus further includes a step of stopping the control unit without applying a pulse during the rest period after the first step and before the second step, after the second step and the second step. Before the step 3, the control unit further comprises the step of rest without applying a pulse during the idle time.
  • the first step in the present invention the control step of applying a pulse through one of the remaining electrodes and the electrode of the reference polarity (S1); And (S2) the control unit applying a pulse through one of the electrodes not used in the step S1 among the remaining electrodes and the electrode having the reference polarity.
  • the control method of the electroporation apparatus comprises the steps of, before the first step, the control unit infiltrates into the intradermal, intramuscular or intratumoral plural electrodes and injection needles; And injecting an introduction agent through the control unit through the plurality of electrodes and the injection needle.
  • the electroporation apparatus and control method thereof according to the present invention applies a pulse by using one of the plurality of electrodes as the reference polarity and the other electrodes as the opposite polarity, sequentially changing the electrodes that become the reference polarity, and each pulse By using another electrode, there is an effect of improving the introduction agent delivery ability of the electroporation device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a is an exemplary view for explaining the penetration of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2b is another exemplary view for explaining the penetration of the electroporation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view for explaining a pulse application method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is another exemplary view for explaining the pulse application method of the electroporation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining a control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view for explaining a pulse application method of the control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is another exemplary view for explaining a pulse application method of the control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2a is an exemplary view for explaining the penetration of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2b is Another exemplary view for explaining the penetration of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exemplary view for explaining a pulse application method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is another exemplary view for explaining a pulse application method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention, with reference to this the electroporation factory value according to the embodiment as follows.
  • the electric cloth mill includes a control unit 100 and a penetration unit 110.
  • the penetration part 110 may include first electrodes 111 to n-th electrodes 118 and injection needles 119.
  • the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 and the injection needle 119 of the penetrating unit 110 may penetrate into the living body under the control of the controller 100.
  • the electrodes 111, 112, 113, 114, 118 and the injection needle 119 are driven intradermal according to skin suction by a suction assembly (not shown), which is driven under the control of the controller 100.
  • a suction assembly (not shown)
  • Can be penetrated into the body can be penetrated intramuscularly by movement by a motor assembly (not shown), or can be penetrated intratumorally.
  • the injection needle 119 may inject the introducer into the body under the control of the controller 100.
  • the injection needle 119 may be shaped like a general needle. That is, the electric cloth mill according to the present embodiment may inject the introducing agent into a body including a syringe (not shown) containing the introducing agent.
  • a plurality of injection needles 119 may be provided, and it is preferable that the injection needles 119 be located in an area connecting the electrodes 111, 112, 113, and 114. As described above, the closer to the electrode, the greater the possibility of generating a hydrophilic pore. Therefore, the presence of an importing agent in the region may facilitate delivery into the cell.
  • the introduction agent refers to an agent that is delivered to a target tissue or cell through electroporation, and such an introduction agent may be introduced into a tissue or cell to exhibit activity or function (eg, Drugs, cosmetics, biologically active molecules), and the like.
  • the biologically active molecule means any molecule capable of exhibiting a biological effect when introduced into a cell, and includes, but is not limited to, nucleic acids, antigen peptides, antibodies and antibody fragments of DNA or RNA. Additional examples of biologically active molecules include nucleic acids such as plasmids, coding nucleic acid sequences, mRNA and antisense RNA molecules.
  • the nucleic acids may be RNA or DNA analogues made from nucleotide analogues, all of which are in single or double stranded form, as well as oligonucleotides or polynucleotides such as deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA).
  • DNA deoxyribonucleic acid
  • RNA ribonucleic acid
  • nucleotides and includes DNA, mRNA, antisense RNA (micrRNA or siRNA).
  • the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 may apply an electric pulse into the infiltrated living body under the control of the controller 100 to allow the introduction agent to be delivered into the target tissue or cell.
  • the polarities of the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 may not be fixed. That is, the controller 100 may control the voltage applied to each of the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118, and through this, may set the polarity of each electrode to be an anode or a cathode.
  • the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 may be configured in a form capable of injecting an introduction agent, such as the injection needle 119.
  • the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 may also be in the form of a general needle like the injection needle 119.
  • the introduction agent is positioned around the electrode, the possibility of delivery into the cell increases, so if the introduction agent is injected through the electrodes 111, 112, 113, 114, and 118, the efficiency of electroporation is improved. You can. Therefore, according to another embodiment of the present invention, the penetrating part 110 may not include a separate injection needle 119.
  • the penetrating part 110 may have a form that can be separated from the electroporation apparatus according to the present embodiment. That is, since the penetration unit 110 penetrates into the living body, it may be designed in the form of disposable consumables to prevent infection.
  • the controller 100 may apply one of the plurality of electrodes 111, 112, 113, 114, and 118 as a reference polarity and the other electrodes as the opposite polarity.
  • the reference polarity is the positive electrode
  • the opposite polarity electrodes are the negative electrode.
  • the opposite polarity electrodes are the positive electrode.
  • the controller 100 may perform electroporation by setting the plurality of electrodes as one anode and the remaining cathodes or perform electroporation by setting one cathode and the other anodes.
  • the electric field may be formed in one direction, thereby reducing the possibility of interference between electric fields than when using a plurality of anodes and a plurality of cathodes.
  • the reference polarity electrode will be described as a positive electrode, and the reference polarity electrode may be described in the same manner.
  • there is no restriction on the number of electrodes but for convenience, four electrodes 111, 112, 113, and 114 will be described as an example.
  • the controller 100 may set only the first electrode 111 as the anode and the second electrode 112, the third electrode 113, and the fourth electrode 114 as the cathode to perform electroporation. Electroporation may be performed by setting only the third electrode 113 as an anode and setting the first electrode 111, the second electrode 112, and the fourth electrode 114 as a cathode.
  • the controller 100 may perform electroporation by sequentially changing the electrodes that become the reference polarity. That is, as shown in FIG. 3, the controller 100 sets the first electrode 111 as an anode and sets the second electrode 112, the third electrode 113, and the fourth electrode 114 as a cathode. The pulses are applied as one set, and the second electrode 112 is set as the anode, and the first electrode 111, the third electrode 113, and the fourth electrode 114 are set as the cathode. The pulse can be applied to another set. That is, the controller 100 may perform electroporation in such a manner as to perform these sets while changing the electrode that becomes the reference polarity.
  • the controller 100 may sequentially change the electrodes that become the reference polarity in the counterclockwise direction, or may reversely change the clockwise direction in the reverse direction.
  • the controller 100 may perform the next set after passing a rest period without applying a pulse. That is, if the electric field is continuously applied to the cells, the cell death may occur due to the temperature rise, etc., so that the controller 100 may have a rest period without applying a pulse between each set for safety.
  • these pauses can be designed longer than each set time. For example, the time that one set is performed is 30 ms and this pause can be designed to be 100 ms.
  • a voltage proportional to the distance between the anode and the cathode should be applied to the paired electrodes. That is, if the distance relationship between the anode and the cathode is changed each time the position of the anode is rotated, an electric field of the same intensity can be formed only by applying a different voltage to each set. In this case, the user may feel uncomfortable, and the configuration of the circuit for controlling the voltage applied to each electrode may be complicated. Therefore, in the present embodiment, the plurality of electrodes may be arranged such that the relative distance between the electrodes is the same regardless of the reference electrode.
  • the relative distance relationship between the electrodes is the same regardless of the reference electrode, which means that the type of distance to the other electrode is the same when referring to each electrode.
  • the type of distance to another electrode based on the first electrode 111 may be There are three types: horizontal, vertical and diagonal.
  • the controller 100 may maintain the overall electric field intensity at the same level using only voltages corresponding to three types of distances.
  • the controller 100 may apply the same number of pulses as the number of remaining electrodes set to the opposite polarity, and apply pulses using different electrodes among the remaining electrodes for each pulse. That is, the electrode shown by the dotted line in FIG. 4 means an electrode to which no pulse is applied. As shown in FIG. 4, when performing the first set, the controller 100 may apply three pulses. After the pulse is applied through the electrode 111 and the second electrode 112, the pulse is applied through the first electrode 111 and the third electrode 113, and then the first electrode 111 and the fourth electrode. One set can be performed by applying a pulse via 114.
  • the controller 100 may sequentially change the electrode to which the pulse is applied in the counterclockwise direction, or may reversely change the clockwise direction in reverse.
  • the controller 100 may have an interval that does not apply a pulse between each pulse. That is, the closer the pulse is to the form of DC may damage the cell, the control unit 100 may apply the next pulse through the interval after applying one pulse for safety. In this case, the interval of the interval may be closer to the time (for example, 10m) when one pulse is applied than the scale of the resting period.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining a control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is for explaining a pulse application method of the control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • 7 is another exemplary view for explaining a pulse application method of the control method of the electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention, with reference to this control method of the electroporation apparatus according to the present embodiment
  • the explanation is as follows.
  • the controller 100 first penetrates the electrodes 111, 112, 113, and 114 and the injection needle 119 into the intradermal, intramuscular, or tumorous tumors (S500).
  • the controller 100 may penetrate the electrodes 111, 112, 113, and 114 and the injection needle 119 into the intradermal through skin suction by a suction assembly (not shown), and the motor assembly.
  • the electrodes 111, 112, 113, and 114 and the injection needle 119 may be intramuscularly penetrated, or intratumoral.
  • the controller 100 injects the introducing agent through the electrodes 111, 112, 113, and 114 and the injection needle 119 (S510). That is, the electrodes 111, 112, 113, and 114 may be in the form of injection needles capable of injecting an introduction agent like the injection needle 119.
  • the introduction agent refers to an agent (agent) that is delivered to the target tissue or cell through electroporation, and such an introduction agent may be a drug, DNA vaccine, and the like.
  • the controller 100 applies a pulse through the electrodes 111, 112, 113, 114 to introduce the introducing agent into the tissue or cell (S520). That is, the controller 100 may perform electroporation by applying pulses through the electrodes 111, 112, 113, and 114, and this step S520 will be described in more detail with reference to FIG. 6 as follows.
  • the controller 100 first applies a pulse using the first electrode 111 as an anode and the remaining electrodes 112, 113, and 114 as a cathode (S600). That is, the controller 100 sets one of the electrodes 111, 112, 113, and 114 (the first electrode 111) as the reference polarity, and sets the other electrodes 112, 113, and 114 as the opposite polarity to generate a pulse. Can be authorized. Meanwhile, the step S600 will be described in more detail with reference to FIG. 7.
  • the controller 100 first applies a pulse through the first electrode 111 and the second electrode 112 (S700).
  • the control unit 100 is one of the electrodes (112, 113, 114) set to the opposite polarity in the step (S600) of Figure 6 (second electrode 112) and the reference polarity in the step (S600) of FIG. Pulse may be applied through the electrode (first electrode 111) set to.
  • the controller 100 applies a pulse through the first electrode 111 and the third electrode 113 (S710). That is, the controller 100 may include one of the electrodes 113 and 114 (the third electrode 113) and FIG. 6 which are not used in the step S700 among the electrodes set to the opposite polarity in the step S600 of FIG. 6. In step (S600) of the pulse may be applied through the electrode set to the reference polarity.
  • the controller 100 applies a pulse through the first electrode 111 and the fourth electrode 114 (S720). That is, the controller 100 may apply the same number of pulses as the number of electrodes set as the cathode, but may perform step S600 of FIG. 6 in a manner of sequentially changing the electrodes to which the pulse is applied in the counterclockwise direction.
  • controller 100 may have an interval in which a pulse is not applied between the step S700 and the step S710 and between the step S710 and the step S720.
  • the control unit 100 has a rest period (S610). That is, if the electric field is continuously applied to the cells, the cell death may occur due to the temperature rise, etc., so that the controller 100 may have a rest period without applying a pulse between each set for safety.
  • the controller 100 applies a pulse using the second electrode 112 as an anode and the remaining electrodes 111, 113, and 114 as a cathode (S620). That is, the controller 100 sets one of the electrodes 112, 113, and 114 (the second electrode 112), which is the opposite polarity, in step S600 as the reference polarity and sets the remaining electrodes 111, 113, and 114 as reference polarities.
  • the pulse can be applied by setting it to the opposite polarity.
  • the control unit 100 After the step S620, the control unit 100 has a rest period again (S630), and applies a pulse using the third electrode 113 as an anode and the remaining electrodes 111, 112, and 114 as a cathode (S640). . That is, the controller 100 sets one of the electrodes 113 and 114 (third electrode 113) that were opposite polarities in both the step S600 and the step S620 as the reference polarity, and sets the remaining electrodes 111, 112 and 114 can be set to reverse polarity to apply pulses.
  • the control unit 100 has a rest period again (S650), and applies a pulse using the fourth electrode 114 as an anode and the remaining electrodes 111, 112, and 113 as a cathode (S660). That is, the controller 100 may perform the electroporation by sequentially changing the electrodes that become the reference polarity, and when all the electrodes play the role of the reference polarity once, the process of the electroporation may be terminated.
  • the electroporation apparatus and the control method thereof apply a pulse by making one of the plurality of electrodes the reference polarity and the other electrodes the opposite polarity, and sequentially change the electrodes that become the reference polarity, By using a different electrode for each pulse, it is possible to reduce the possibility of interference between the electrodes, widen the area where the hydrophilic path is generated, thereby improving the introduction agent delivery ability of the electroporation device.

Abstract

본 발명은 전기천공장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 생체내로 침투되는 복수개의 전극을 포함하는 침투부 및 상기 복수개의 전극 각각에 인가되는 전압을 제어하며, 상기 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기천공장치 및 그 제어방법
본 발명은 전기천공장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 펄스를 사용하여 조직 또는 세포내로 도입제를 전달하는 전기천공장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
전기천공법(electroporation)은 분자생물학 분야에 속하는 기법으로, 세포에 전기장을 인가하여 세포막(cell membrane)의 투과성을 증가시킴으로써, 화학물질, 약물, 생물학적 활성 분자 등이 세포내로 도입될 수 있도록 하는 기술이다.
이러한 전기천공법은 이온도입법(iontophoresis)이나 지질전달법(lipid delivery) 또는 유전자총법(gene gun, particle gun)처럼 유전자의 전달, DNA 백신의 접종 등을 위해 활용될 수 있다. 즉 세포에 짧고 강렬한 전기 펄스를 인가하면 세포의 지질 이중층(lipid bilayer)에 친수성 경로(hydrophilic pore)가 생성되므로, 핵산과 같이 하전된 분자(charged molecule)나 거대한 분자도 세포내로 이동할 수 있게 되는 것이다.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2014-0048213호(2014.04.23)에 개시되어 있다.
이러한 전기천공은 비교적 강한 전기장을 인가하여야 발생할 수 있으며, 특히 친수성 경로를 생성할 수 있는 펄스의 문턱세기와 세포가 파괴될 수 있는 펄스의 세기 사이의 간극이 좁기 때문에, 살아있는 생명체에 약제를 전달하기 위한 전기천공을 수행할 때에는, 안전을 위해 친수성 경로를 생성할 수 있는 범위 내에서 가능한 낮은 세기의 펄스를 사용하여야 한다.
즉 이러한 경우 전기천공장치의 양극과 음극을 잇는 라인 근처에서만 친수성 경로가 생성될 수 있으며, 이러한 라인에서 일정거리 이상 떨어진 영역에는 문턱세기 미만의 전기장 인가되기 때문에 친수성 경로가 생성되지 못하게 된다.
그런데 종래의 전기천공장치들은 일반적으로 쌍을 이루는 양극과 음극을 구비하여 고정된 형태의 전기장을 인가하기 때문에 친수성 경로가 생성되는 영역이 제한적이라는 문제점이 존재하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 쌍을 이루는 양극과 음극을 복수개 구비하는 멀티 전극 방식이 주로 사용되고 있으나, 복수개의 전극 상호간의 간섭 가능성이 있어 같은 면적에 전극들을 집적하는데 한계가 있으므로, 신체에 침투되는 면적을 늘리지 않고 약제 전달 능력을 향상시키기 어렵다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 전기천공장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극의 수를 늘리지 않고 약제 전달 능력을 향상시킬 수 있는 전기천공장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전기천공장치는 생체내로 침투되는 복수개의 전극을 포함하는 침투부; 및 상기 복수개의 전극 각각에 인가되는 전압을 제어하며, 상기 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 기준극성인 전극이 양극이면 상기 반대극성인 전극들은 음극이고, 상기 기준극성인 전극이 음극이면 상기 반대극성인 전극들은 양극인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 복수개의 전극은, 전극들 사이의 상대적인 거리 관계가 기준이 되는 전극과 무관하게 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 복수개의 전극은 직사각형의 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 침투부는, 상기 도입제를 주입하는 주입바늘을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 복수개의 전극은 상기 도입제를 주입할 수 있는 주사바늘의 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 도입제는 생물학적 활성 분자로서 DNA 또는 RNA와 같은 핵산, 펩티드가 될 수 있으며, 바람직하게는 DNA 백신, mRNA, 또는 안티센스 RNA(microRNA 또는 siRNA)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 복수개의 전극은 피내(intradermal), 근육내(intramuscular) 또는 종양내(intratumoral)로 침투되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 기준극성이 되는 전극을 시계방향 또는 반시계방향으로 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 펄스를 인가하지 않는 휴지기를 거친 후 기준극성이 되는 전극을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 나머지 전극들의 개수와 같은 횟수의 펄스를 인가하되, 각각의 펄스별로 상기 나머지 전극들 중 서로 다른 전극을 사용하여 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 나머지 전극들 중 펄스가 인가되는 전극을 시계방향 또는 반시계방향으로 순차 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 각각의 펄스들 사이에 펄스를 인가하지 않는 인터벌(interval)을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기천공장치의 제어방법은 제어부가 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제1단계; 상기 제어부가 상기 제1단계에서 반대극성이었던 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제2단계; 및 상기 제어부가 상기 제1단계 및 상기 제2단계 모두에서 반대극성이었던 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기천공장치의 제어방법은 상기 제1단계 이후 및 상기 제2단계 전에, 상기 제어부가 휴지시간동안 펄스를 인가하지 않고 휴지하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2단계 이후 및 상기 제3단계 전에, 상기 제어부가 상기 휴지시간동안 펄스를 인가하지 않고 휴지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1단계는, 상기 제어부가 상기 나머지 전극들 중 하나 및 상기 기준극성인 전극을 통해 펄스를 인가하는 단계(S1); 및 상기 제어부가 상기 나머지 전극들 중에서 상기 단계(S1)에서 사용되지 않은 전극 중 하나 및 상기 기준극성인 전극을 통해 펄스를 인가하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기천공장치의 제어방법은 상기 제1단계 전에, 상기 제어부가 복수개의 전극 및 주입바늘을 피내(intradermal), 근육내(intramuscular) 또는 종양내(intratumoral)로 침투시키는 단계; 및 상기 제어부가 상기 복수개의 전극 및 상기 주입바늘을 통해 도입제를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기천공장치 및 그 제어방법은 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하고, 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하며, 각각의 펄스별로 서로 다른 전극을 사용함으로써, 전기천공장치의 도입제 전달 능력을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 침투부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 침투부를 설명하기 위한 또 다른 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 또 다른 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 또 다른 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기천공장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 침투부를 설명하기 위한 예시도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 침투부를 설명하기 위한 또 다른 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 또 다른 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 전기천공장치를 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치는 제어부(100) 및 침투부(110)를 포함한다. 또한 침투부(110)는 제1전극(111) 내지 제n전극(118) 및 주입바늘(119)을 포함할 수 있다.
침투부(110)의 전극들(111, 112, 113, 114, 118) 및 주입바늘(119)은 제어부(100)의 제어에 따라 생체내로 침투될 수 있다. 예를 들어 전극들(111, 112, 113, 114, 118) 및 주입바늘(119)은 제어부(100)의 제어에 따라 구동되는, 석션어셈블리(미도시)에 의한 피부 흡인에 따라 피내(intradermal)로 침투될 수 있고, 모터어셈블리(미도시)에 의한 이동에 따라 근육내(intramuscular)로 침투될 수 있으며, 종양내(intratumoral)로 침투될 수도 있다.
주입바늘(119)은 제어부(100)의 제어에 따라 도입제를 생체내에 주입할 수 있다. 예를 들어 주입바늘(119)은 일반적인 주사바늘과 같은 형태일 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 전기천공장치는 도입제를 수용하는 주사기(미도시)를 포함하여 생체내로 도입제를 주입할 수 있다.
또한 도 2a 및 2b에서 볼 수 있듯이 주입바늘(119)은 여러 개가 구비될 수도 있으며, 전극(111, 112, 113, 114)들을 잇는 영역 내에 위치하는 것이 바람직하다. 전술한 것과 같이, 전극에 가까운 위치일수록 친수성 경로(hydrophilic pore)가 생성될 가능성이 크므로, 해당 영역에 도입제가 존재하여야 세포내로의 전달이 원활히 이루어질 수 있기 때문이다.
한편 여기서 도입제는 전기천공을 통해 목표 조직이나 세포로 전달되는 제제(agent)를 의미하며, 이러한 도입제로는 조직이나 세포에 도입되어 활성(activity)이나 기능(function)을 나타낼 수 있는 물질(예: 약물, 화장품, 생물학적 활성 분자) 등이 해당될 수 있다.
상기 생물학적 활성 분자는, 세포 내로 유입되는 경우 생물학적 효과를 나타낼 수 있는 임의의 분자를 의미하며, DNA 또는 RNA의 핵산, 항원 펩티드, 항체 및 항체 단편이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 생물학적 활성 분자의 부가적인 예시에는 플라스미드(plasmid), 코딩 핵산 서열, mRNA 및 안티센스 RNA 분자와 같은 핵산이 포함된다.
상기 핵산은 그들 모두가 단일 또는 이중 가닥 형태인 뉴클레오티드 유사체로부터 만들어지는 RNA 또는 DNA의 유사체뿐만 아니라, 데옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid, DNA) 및 리보핵산(ribonucleic acid, RNA)과 같은 올리고뉴클레오티드 또는 폴리뉴클레오티드를 지칭하며, DNA, mRNA, 안티센스 RNA(micrRNA 또는 siRNA)를 포함한다.
전극들(111, 112, 113, 114, 118)은 제어부(100)의 제어에 따라 침투된 생체내에 전기 펄스를 인가하여 목표 조직 또는 세포내로 도입제가 전달되도록 할 수 있다.
전극들(111, 112, 113, 114, 118)의 극성은 고정되어 있지 않을 수 있다. 즉 제어부(100)는 전극들(111, 112, 113, 114, 118) 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있으며, 이를 통해 각각의 전극의 극성을 양극 또는 음극으로 설정할 수 있다.
또한 전극들(111, 112, 113, 114, 118)은 주입바늘(119)처럼 도입제를 주입할 수 있는 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어 전극들(111, 112, 113, 114, 118) 또한 주입바늘(119)처럼 일반적인 주사바늘의 형태일 수 있다. 상술한 것과 같이, 도입제가 전극의 주위에 위치할수록 세포내로의 전달 가능성이 커질 수 있으므로, 전극들(111, 112, 113, 114, 118)을 통해 도입제를 주입한다면, 전기천공의 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 의할 때 침투부(110)는 별도의 주입바늘(119)을 구비하지 않을 수도 있다.
한편 침투부(110)는 본 실시예에 따른 전기천공장치에서 분리될 수 있는 형태일 수 있다. 즉 침투부(110)는 생체내로 침투되므로 감염을 방지하기 위해 일회용 소모품의 형태로 설계될 수 있다.
제어부(100)는 전기천공의 수행 시, 복수개의 전극들(111, 112, 113, 114, 118) 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가할 수 있다. 즉 기준극성인 전극이 양극이면 반대극성인 전극들은 음극이 되고, 기준극성인 전극이 음극이면 반대극성인 전극들은 양극이 된다.
다시 말해, 제어부(100)는 복수개의 전극들을 하나의 양극과 나머지 음극들로 설정하여 전기천공을 수행하거나 하나의 음극과 나머지 양극들로 설정하여 전기천공을 수행할 수 있다. 이렇게 기준극성인 전극을 하나만 사용할 경우에는 전기장이 한쪽 방향으로 형성될 수 있으므로, 복수의 양극과 복수의 음극을 사용하는 경우보다 전기장간의 간섭 가능성을 줄일 수 있다.
한편 이하에서는 기준극성인 전극이 양극인 경우로 설명하기로 하며, 기준극성인 전극이 음극인 경우 역시 이와 같은 방식으로 설명될 수 있다. 또한 본 발명에서 전극의 수량에 대한 제한은 없으나, 편의를 위해 4개의 전극(111, 112, 113, 114)을 구비한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
즉 제어부(100)는 제1전극(111)만을 양극으로 설정하고 제2전극(112), 제3전극(113) 및 제4전극(114)은 음극으로 설정하여 전기천공을 수행할 수 있고, 제3전극(113)만을 양극으로 설정하고 제1전극(111), 제2전극(112) 및 제4전극(114)을 음극으로 설정하여 전기천공을 수행할 수도 있다.
또한 제어부(100)는 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하여 전기천공을 수행할 수도 있다. 즉 도 3에서 볼 수 있듯이, 제어부(100)는, 제1전극(111)을 양극으로 설정하고 제2전극(112), 제3전극(113) 및 제4전극(114)은 음극으로 설정하는 것을 하나의 세트(set)로 하여 펄스를 인가한 뒤, 제2전극(112)을 양극으로 설정하고 제1전극(111), 제3전극(113) 및 제4전극(114)은 음극으로 설정하는 것을 또 다른 세트로 하여 펄스를 인가할 수 있다. 즉 제어부(100)는 기준극성이 되는 전극을 변경하면서 이러한 세트들을 수행하는 방식으로 전기천공을 수행할 수 있다.
이때 제어부(100)는 도 3에 도시된 것처럼, 기준극성이 되는 전극을 반시계방향으로 순차 변경할 수도 있고, 이와는 반대로 시계방향으로 순차 변경할 수도 있다.
또한 제어부(100)는 하나의 세트가 종료되면 펄스를 인가하지 않는 휴지기를 거친 후 다음 세트를 수행할 수 있다. 즉 세포에 전기장을 지속적으로 인가하면 온도 상승 등으로 인한 세포사멸이 발생할 수 있으므로, 제어부(100)는 안전을 위해 각각의 세트 사이에 펄스를 인가하지 않는 휴지기를 가질 수 있다. 또한 일반적으로 이러한 휴지기는 각각의 세트 시간보다 길게 설계될 수 있다. 예를 들어 하나의 세트가 수행되는 시간은 30ms이고 이러한 휴지기는 100ms로 설계될 수 있다.
이와 같이, 기준극성이 되는 전극을 변경하면, 양극과 음극을 잇는 라인을 여러 개 형성할 수 있으므로, 보다 넓은 영역에서 친수성 경로를 생성할 수 있다. 따라서 이러한 방식은 전기천공장치의 도입제 전달 능력을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 비교적 낮은 전기장을 인가하더라도(친수성 경로가 생성될 수 있는 각각의 라인별 영역이 좁아지더라도), 친수성 경로가 생성될 수 있는 전체적인 영역은 기존과 동등한 수준으로 유지할 수 있으므로, 이러한 방식은 보다 안전한 전기천공을 가능하게 한다.
한편 전극의 위치에 무관하게 동일한 세기의 전기장을 인가하기 위해서는 양극과 음극 사이의 거리에 비례하는 전압을 쌍을 이루는 전극에 인가하여야 한다. 즉 양극의 위치를 로테이션할 때마다 양극과 음극 사이의 거리 관계가 달라진다면, 매 세트마다 다른 값의 전압을 인가하여야만 동일한 세기의 전기장을 형성할 수 있다. 이러한 경우 사용자가 불쾌감을 느낄 수도 있으며, 각 전극에 인가되는 전압을 제어하는 회로의 구성이 복잡해질 수 있다. 따라서 본 실시예에서 복수개의 전극은, 전극들 사이의 상대적인 거리 관계가 기준이 되는 전극과 무관하게 동일하도록 배치될 수 있다.
즉 전극들 사이의 상대적인 거리 관계가 기준이 되는 전극과 무관하게 동일하다 함은 각각의 전극을 기준으로 할 때 다른 전극까지의 거리의 종류가 동일한 것을 의미한다. 예를 들어 도 3에 도시된 것과 같이, 전극들(111, 112, 113, 114)이 직사각형의 형태로 배치된 경우, 제1전극(111)을 기준으로 할 때 다른 전극까지의 거리의 종류는 가로, 세로, 대각선의 세 종류이다. 또한 제2전극(112)을 기준으로 하더라도 다른 전극까지의 거리의 종류는 가로, 세로, 대각선의 세 종류뿐이다. 즉 전극들(111, 112, 113, 114)이 직사각형의 형태로 배치된 경우에 제어부(100)는 세 종류의 거리에 대응하는 전압만을 사용하여 전반적인 전기장의 세기를 동일한 수준으로 유지할 수 있다.
한편 제어부(100)는 하나의 세트 수행 시, 반대극성으로 설정된 나머지 전극들의 개수와 같은 횟수의 펄스를 인가하되, 각각의 펄스별로 나머지 전극들 중 서로 다른 전극을 사용하여 펄스를 인가할 수 있다. 즉 도 4에서 점선으로 도시된 전극은 펄스가 인가되지 않는 전극을 의미하며, 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1세트의 수행 시, 제어부(100)는 3회의 펄스를 인가할 수 있으며, 제1전극(111)과 제2전극(112)을 통해 펄스를 인가한 뒤, 제1전극(111)과 제3전극(113)을 통해 펄스를 인가하고, 이후 제1전극(111)과 제4전극(114)을 통해 펄스를 인가하는 방식으로 하나의 세트를 수행할 수 있다.
이때 제어부(100)는 도 4에 도시된 것처럼, 펄스가 인가되는 전극을 반시계방향으로 순차 변경할 수도 있고, 이와는 반대로 시계방향으로 순차 변경할 수도 있다.
또한 제어부(100)는 각각의 펄스들 사이에 펄스를 인가하지 않는 인터벌(interval)을 가질 수 있다. 즉 펄스가 DC의 형태에 가까울수록 세포에 손상을 줄 수 있으므로, 제어부(100)는 안전을 위해 하나의 펄스를 인가한 후에 인터벌을 거쳐 다음 펄스가 인가되도록 할 수 있다. 이때 이러한 인터벌의 간격은 휴지기(휴지시간)의 스케일(scale) 보다는 하나의 펄스가 인가되는 시간(예 : 10m)에 가까울 수 있다.
이처럼 하나의 펄스를 인가할 때 하나의 음극만을 사용한다면, 음극간의 간섭에 의한 영향을 줄일 수 있으므로, 전극들을 보다 좁은 영역에 집적하여 배치하는 것을 가능하게 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법의 펄스 인가 방식을 설명하기 위한 또 다른 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 전기천공장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 먼저 전극(111, 112, 113, 114) 및 주입바늘(119)을 피내, 근육내 또는 종양내로 침투시킨다(S500). 예를 들어 제어부(100)는, 석션어셈블리(미도시)에 의한 피부 흡인을 통해 전극(111, 112, 113, 114) 및 주입바늘(119)을 피내(intradermal)로 침투시킬 수 있고, 모터어셈블리(미도시)에 의한 이동을 통해 전극(111, 112, 113, 114) 및 주입바늘(119)을 근육내(intramuscular)로 침투시킬 수 있으며, 종양내(intratumoral)로 침투시킬 수도 있다.
이어서 제어부(100)는 전극(111, 112, 113, 114) 및 주입바늘(119)을 통해 도입제를 주입한다(S510). 즉 전극(111, 112, 113, 114)은 주입바늘(119)처럼 도입제를 주입할 수 있는 주사바늘의 형태일 수 있다. 또한 여기서 도입제는 전기천공을 통해 목표 조직이나 세포로 전달되는 제제(agent)를 의미하며, 이러한 도입제로는 약물, DNA 백신 등이 해당될 수 있다.
상기 단계(S510) 이후, 제어부(100)는 전극(111, 112, 113, 114)을 통해 펄스를 인가하여 도입제를 조직 또는 세포내로 도입시킨다(S520). 즉 제어부(100)는 전극(111, 112, 113, 114)을 통해 펄스를 인가하여 전기천공을 수행할 수 있으며, 이러한 상기 단계(S520)를 도 6을 참조하여 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 6에 도시된 것과 같이, 제어부(100)는 먼저 제1전극(111)을 양극으로 하고 나머지 전극들(112, 113, 114)을 음극으로 하여 펄스를 인가한다(S600). 즉 제어부(100)는 전극(111, 112, 113, 114) 중 하나(제1전극(111))를 기준극성으로 설정하고 나머지 전극들(112, 113, 114)을 반대극성으로 설정하여 펄스를 인가할 수 있다. 한편 상기 단계(S600)를 도 7을 참조하여 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 먼저 제1전극(111)과 제2전극(112)을 통해 펄스를 인가한다(S700). 즉 제어부(100)는 도 6의 상기 단계(S600)에서 반대극성으로 설정된 전극들(112, 113, 114) 중 하나(제2전극(112)) 및 도 6의 상기 단계(S600)에서 기준극성으로 설정된 전극(제1전극(111))을 통해 펄스를 인가할 수 있다.
이어서 제어부(100)는 제1전극(111)과 제3전극(113)을 통해 펄스를 인가한다(S710). 즉 제어부(100)는 도 6의 상기 단계(S600)에서 반대극성으로 설정된 전극들 중 상기 단계(S700)에서 사용되지 않은 전극(113, 114) 중 하나(제3전극(113)) 및 도 6의 상기 단계(S600)에서 기준극성으로 설정된 전극을 통해 펄스를 인가할 수 있다.
상기 단계(S710) 이후, 제어부(100)는 제1전극(111)과 제4전극(114)을 통해 펄스를 인가한다(S720). 즉 제어부(100)는 음극으로 설정된 전극들의 개수와 같은 횟수의 펄스를 인가하되, 펄스가 인가되는 전극을 반시계방향으로 순차 변경하는 방식으로 도 6의 상기 단계(S600)를 수행할 수 있다.
또한 제어부(100)는 상기 단계(S700)와 상기 단계(S710)의 사이 및 상기 단계(S710)와 상기 단계(S720)의 사이에 펄스를 인가하지 않는 인터벌(interval)을 가질 수 있다.
한편 도 6의 상기 단계(S600) 이후, 제어부(100)는 휴지기를 갖는다(S610). 즉 세포에 전기장을 지속적으로 인가하면 온도 상승 등으로 인한 세포사멸이 발생할 수 있으므로, 제어부(100)는 안전을 위해 각각의 세트 사이에 펄스를 인가하지 않는 휴지기를 가질 수 있다.
이어서 제어부(100)는 제2전극(112)을 양극으로 하고 나머지 전극들(111, 113, 114)을 음극으로 하여 펄스를 인가한다(S620). 즉 제어부(100)는 상기 단계(S600)에서 반대극성이었던 전극(112, 113, 114) 중 하나(제2전극(112))를 기준극성으로 설정하고 나머지 전극들(111, 113, 114)을 반대극성으로 설정하여 펄스를 인가할 수 있다.
상기 단계(S620) 이후 제어부(100)는 다시 휴지기를 갖고(S630), 제3전극(113)을 양극으로 하고 나머지 전극들(111, 112, 114)을 음극으로 하여 펄스를 인가한다(S640). 즉 제어부(100)는 상기 단계(S600) 및 상기 단계(S620) 모두에서 반대극성이었던 전극(113, 114) 중 하나(제3전극(113))를 기준극성으로 설정하고 나머지 전극들(111, 112, 114)을 반대극성으로 설정하여 펄스를 인가할 수 있다.
이어서 제어부(100)는 또 다시 휴지기를 갖고(S650), 제4전극(114)을 양극으로 하고 나머지 전극들(111, 112, 113)을 음극으로 하여 펄스를 인가한다(S660). 즉 제어부(100)는 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하는 방식으로 전기천공을 수행할 수 있으며, 모든 전극이 한 번씩 기준극성의 역할을 수행하면 전기천공의 프로세스를 종료할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기천공장치 및 그 제어방법은 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하고, 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하며, 각각의 펄스별로 서로 다른 전극을 사용함으로써, 전극 사이의 간섭 가능성을 줄이고, 친수성 경로가 생성되는 영역을 넓힐 수 있으며, 이에 따라 전기천공장치의 도입제 전달 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 전극을 통해 전기 펄스를 인가하여 조직 또는 세포내로 도입제를 전달하는 전기천공장치에 있어서,
    생체내로 침투되는 복수개의 전극을 포함하는 침투부; 및
    상기 복수개의 전극 각각에 인가되는 전압을 제어하며, 상기 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준극성인 전극이 양극이면 상기 반대극성인 전극들은 음극이고, 상기 기준극성인 전극이 음극이면 상기 반대극성인 전극들은 양극인 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 전극은, 전극들 사이의 상대적인 거리 관계가 기준이 되는 전극과 무관하게 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수개의 전극은 직사각형의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 침투부는, 상기 도입제를 주입하는 주입바늘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 전극은 상기 도입제를 주입할 수 있는 주사바늘의 형태인 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도입제는 DNA 백신, mRNA, 또는 안티센스 RNA(microRNA 또는 siRNA)인 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 전극은 피내(intradermal), 근육내(intramuscular) 또는 종양내(intratumoral)로 침투되는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 기준극성이 되는 전극을 순차적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 기준극성이 되는 전극을 시계방향 또는 반시계방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는, 펄스를 인가하지 않는 휴지기를 거친 후 기준극성이 되는 전극을 변경하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 나머지 전극들의 개수와 같은 횟수의 펄스를 인가하되, 각각의 펄스별로 상기 나머지 전극들 중 서로 다른 전극을 사용하여 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 나머지 전극들 중 펄스가 인가되는 전극을 시계방향 또는 반시계방향으로 순차 변경하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 각각의 펄스들 사이에 펄스를 인가하지 않는 인터벌(interval)을 가지는 것을 특징으로 하는 전기천공장치.
  15. 전극을 통해 전기 펄스를 인가하여 조직 또는 세포내로 도입제를 전달하며, 복수개의 전극을 구비하는 전기천공장치의 제어방법에 있어서,
    제어부가 상기 복수개의 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제1단계;
    상기 제어부가 상기 제1단계에서 반대극성이었던 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제2단계; 및
    상기 제어부가 상기 제1단계 및 상기 제2단계 모두에서 반대극성이었던 전극 중 하나를 기준극성으로 하고 나머지 전극들을 반대극성으로 하여 펄스를 인가하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치의 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1단계 이후 및 상기 제2단계 전에,
    상기 제어부가 휴지시간동안 펄스를 인가하지 않고 휴지하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2단계 이후 및 상기 제3단계 전에,
    상기 제어부가 상기 휴지시간동안 펄스를 인가하지 않고 휴지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치의 제어방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 제어부가 상기 나머지 전극들 중 하나 및 상기 기준극성인 전극을 통해 펄스를 인가하는 단계(S1); 및
    상기 제어부가 상기 나머지 전극들 중에서 상기 단계(S1)에서 사용되지 않은 전극 중 하나 및 상기 기준극성인 전극을 통해 펄스를 인가하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치의 제어방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제1단계 전에,
    상기 제어부가 복수개의 전극 및 주입바늘을 피내(intradermal), 근육내(intramuscular) 또는 종양내(intratumoral)로 침투시키는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 복수개의 전극 및 상기 주입바늘을 통해 상기 도입제를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공장치의 제어방법.
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