WO2019107584A1 - 체내 이식형 의료기기 - Google Patents

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WO2019107584A1
WO2019107584A1 PCT/KR2017/013737 KR2017013737W WO2019107584A1 WO 2019107584 A1 WO2019107584 A1 WO 2019107584A1 KR 2017013737 W KR2017013737 W KR 2017013737W WO 2019107584 A1 WO2019107584 A1 WO 2019107584A1
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power
matching layer
acoustic impedance
ultrasonic signal
unit
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PCT/KR2017/013737
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윤성태
신명동
여청기
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(주)뉴옵틱스
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    • 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
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
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    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/378—Electrical supply

Definitions

  • the present invention relates to an implantable medical device, and more particularly, to an implantable medical device for wirelessly transmitting power to an in-vivo medical device.
  • the deep brain stimulation device is an implantable medical device that alleviates the symptoms of brain diseases such as Parkinson's disease by applying electrical stimulation to specific parts of the brain.
  • the deep brain stimulation apparatus comprises an electrode implanted in the brain, a control device which is implanted in the chest area to generate an electric stimulation signal, and a connection line connecting the electrode and the control device.
  • the control device is composed of a complicated electronic circuit based on a microprocessor, a battery for driving for about five years, and an RF transceiver for communicating with the outside, and in particular, for stable operation for a long period in vivo
  • the basic structure of a cardiac pacemaker which is housed in a titanium case and sealed by laser welding is used as it is.
  • the manufacturing cost of the control apparatus becomes high and the size becomes large, so that the implantation site must be lowered to the chest. Especially, if the life of the battery is shortened within 5 years, .
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 described below disclose a deep brain stimulation apparatus technique employing wireless power transmission technology.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a rotating magnetic field is formed by a rotating magnetic field disc provided inside a cap worn by a patient and induction power is generated by an induction coil plate fixed to the lower part of the patient's scalp to be combined with the formed rotating magnetic field, Which is capable of calibrating abnormal exercise and sensory functions by using electric power supplied from outside of the human body through radio waves.
  • Patent Document 2 includes an in-body device implanted in the scalp and an extracorporeal device that supplies power to the in-vivo device by a wireless power transmission system.
  • the wireless power transmission part of the extracorporeal device includes an external
  • the wireless power receiving portion of the in-body device includes an inner coil arranged to the outer coil so that an AC power is formed by a magnetic field induced in the outer coil, an inner magnet wound around the inner coil And the outer magnet is attached to the inner magnet so that the outer coil and the inner coil are aligned with each other to connect the extracorporeal device to the in-body device.
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 10-0877228 (published on December 26, 2008)
  • Patent Document 2 Korean Patent Registration No. 10-1662594 (issued on October 6, 2016)
  • the deep brain stimulation apparatus to which the conventional technology including the patent documents 1 and 2 applies the wireless power transmission technology generates inductive power in a magnetic induction manner between the rotating magnetic field disc and the induction coil plate provided in the in- And transmits electric power to an in-vivo device.
  • the deep brain stimulation apparatus to which the wireless power transmission technology according to the related art is applied, continuously transmits the transmission in the extracorporeal device irrespective of the load variation in the in-vivo apparatus, the power of the battery provided in the extracorporeal device is consumed , The efficiency is lowered.
  • a method of transmitting energy by radio includes a method of transmitting electric power using electromagnetic induction, a method of transmitting electric power using radio frequency (Radio Frequency), and a method of transmitting electric power using ultrasonic wave .
  • the power transmission apparatus using electromagnetic induction is composed of a charging matrix for generating charging power using an external power source and a power receiving module for receiving charging power through electromagnetic induction from a charging matrix. Is the closest technology to.
  • the electric power transmission device using electromagnetic induction is limited to the use of the charging matrix and the power receiving module at a distance of several centimeters .
  • a power transmission device using radio frequency collects energy of RF having a very long propagation distance and supplies electric power to an electronic device or a sensor.
  • RF has a problem of low energy density and low energy amount after energy conversion.
  • the power transmission apparatus using ultrasonic waves is composed of a transmitting apparatus for generating ultrasonic waves and a receiving apparatus for receiving the generated ultrasonic waves.
  • Ultrasonic waves are transmitted through a vibrating medium by vibrating the medium by vibrations generated from the ultrasonic device by interaction with the medium.
  • a power transmission apparatus using ultrasonic waves can be used in various media such as water or human skin.
  • power transmission efficiency between ultrasonic transmission and reception apparatuses is deteriorated when transmitting apparatuses and receiving apparatuses such as water or human skin are separated from each other .
  • An object of the present invention is to provide an implantable medical device capable of wirelessly transmitting power to an in-vivo device implanted in the body using ultrasound in vitro.
  • a medical implantable medical device includes a power receiver for receiving power transmitted in a wireless power transmission system using ultrasonic waves in an external power transmitter, a power receiver for receiving power received through the power receiver, A case for forming an outer shape and a matching layer for packaging the upper surface of the case and matching the acoustic impedance of an ultrasonic signal transmitted through the medium layer in the power transmitter And the case and the matching layer are manufactured using a material of biocompatible material.
  • power can be transferred to a transplanted medical device by a wireless power transmission method using ultrasonic waves.
  • the present invention by providing a matching layer for matching the acoustic impedance to the upper portion of the power receiving unit by using a material of a material having an acoustic impedance similar to skin or blood of a human body forming a medium layer for transmitting an ultrasonic signal, The effect of improving the power transmission efficiency can be obtained.
  • a matching layer is formed using a material having a higher acoustic impedance than the skin or blood of a human body, and a plurality of conical or hemispherical projections are formed on the matching layer to adjust the acoustic impedance of the matching layer It is possible to obtain an effect of continuously varying.
  • reflection of an ultrasonic signal is prevented by using a matching layer to which a conical or hemispherical projection structure is applied, and the ultrasound signal is transmitted to a power receiving unit provided below the matching layer, The effect of improving the power transmission efficiency can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram of a deep brain stimulation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view of the deep brain stimulation apparatus shown in FIG. 1,
  • Fig. 3 is a graph showing the acoustic impedance table of human tissue, brain tissue,
  • FIG. 4 is a view showing a structure of a power receiving unit and a matching layer
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric element and the matching layer shown in FIG. 4,
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of a power receiving unit and a matching layer according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a partially enlarged view showing the structure of the power receiving unit and the matching layer shown in FIG. 6;
  • a deep brain stimulation device is described as a neurotransmitter supplying device for implantable medical devices, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention relates to an artificial organs such as a pacemaker, an artificial worm, a gastric stimulator, a spinal cord stimulator, a heart stimulator, or the like, which are used for implanting an internal apparatus and stimulating nerves and supplying neurotransmitters, It should be noted that the present invention may be applied to various implantable medical devices such as defibrillators, cardiac pacemakers, insulin pumps, and foot drop implants.
  • FIG. 1 is a block diagram of a deep brain stimulation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of the deep brain stimulation apparatus shown in FIG.
  • the deep brain stimulation apparatus 10 is a device that implants in the scalp and supplies electric power supplied from an external power transmitter 12 in a wireless power transmission system using ultrasonic waves Use it to stimulate the cranial nerves.
  • the deep brain stimulation apparatus 10 senses a variation in power load due to various factors such as thickness of skin, degree of hair growth, changes in blood flow, and transmits sensed load information to the management terminal 11 Can be transmitted.
  • the deep brain stimulation apparatus 10 includes a power receiving section 20 for receiving the power transmitted from the power transmitter 12, a battery 30 for charging the power received via the power receiving section 20, And a stimulation unit 40 for stimulating the cranial nerve using power supplied from the stimulation unit 40.
  • the deep brain stimulation apparatus 10 further includes a control unit 60 for controlling the driving of each device provided in the deep brain stimulation apparatus 10 and a communication unit 60 for communicating with the management terminal 11 in a wireless communication manner .
  • the management terminal 11 receives the operation status information of the deep brain stimulation apparatus 10 and the information sensed by the deep brain stimulation apparatus 10 through communication with the deep brain stimulation apparatus 10, ) And to change or update the program of the deep brain stimulation apparatus 10. [0060] FIG.
  • the power transmitter 12 may be provided as an ultrasonic transducer for receiving electric power from a commercial power source, converting electric energy into an ultrasonic signal of a predetermined frequency, and transmitting the converted ultrasonic signal to the deep brain stimulation apparatus 10.
  • the power transmitter 12 may include a drive control unit 13 for converting electric energy into an ultrasonic signal to generate an ultrasonic signal and controlling the transmission of the generated ultrasonic signal.
  • the power transmitter 12 may include a matching layer 14 for matching with the power receiving unit 20 of the deep brain stimulation apparatus 10 described below.
  • the power receiving unit 20 may be provided as an ultrasonic transducer that converts the ultrasonic signal transmitted from the power transmitter 12 into electric energy and receives electric power.
  • the power receiving unit 20 may include a plurality of piezoelectric elements 21 that change the voltage of the electric energy by the ultrasonic signal (see FIG. 3).
  • the power receiving unit 20, the control unit 50, the communication unit 60 and the battery 30 are sequentially stacked in the case 80 along the vertical direction, and the power receiving unit 20
  • the upper surface of the case is packaged and a matching layer 70 for matching with the power transmitter 12 is provided.
  • the ultrasonic signal transmitted from the power transmitter 12 is transmitted to the power receiver 20 through the skin layer of the human body or the medium layer such as blood.
  • the transmission efficiency of power transmitted wirelessly between the power transmitter 12 and the power receiver 20 depends on the characteristics of the medium layer, namely, the material, geometry, transmission medium, attenuation attenuation) and the distance between the power transmitter 12 and the power receiver 20.
  • the present invention can improve the wireless power transmission efficiency by using the materials and the geometrical structure of the matching layers 14 and 70 provided in the power transmitter 12 and the power receiver 20, respectively.
  • the battery 30 may be provided with a rechargeable secondary battery.
  • the stimulating unit 40 includes an internal microcontroller (not shown) for generating a specific stimulating waveform for stimulating the cranial nerve using the DC power supplied from the battery 30, a stimulation circuit (not shown) And an electrode for stimulation that stimulates the brain according to the generated stimulation waveform.
  • the controller 50 may be provided as a main controller that controls driving of each device provided in the deep brain stimulation apparatus 10.
  • the control unit 50 may control the driving of the stimulation unit 40 to adjust the stimulation applied to the deep brain according to the driving program stored in the memory (not shown).
  • control unit 50 transmits the load information to the management terminal in the course of stimulating the cranial nerves through the communication unit 60, which detects variations in the power load due to various factors such as the thickness of the skin, the degree of hair growth, Can be controlled.
  • the deep brain stimulation apparatus 10 further includes sensing means (not shown) for sensing the load information, and the sensing signal output from the sensing means may be transmitted to the controller 50 .
  • the sensing means may further include a plurality of sensing sensors for sensing various information such as body temperature, blood pressure, respiration amount, and temperature of the battery 30 in addition to the load information.
  • the control unit 50 can control to change or update the program for driving the stimulating unit 40 according to the control signal received from the management terminal 11 through the communication unit 60.
  • each of the devices 20, 30, 50, 60, and 70 accommodated in the case 80 and the case 80 is shown in a cylindrical shape and a disc shape, but the present invention is not limited thereto
  • the case 80 may be formed in a polygonal tubular shape such as a rectangular tube and the devices 20, 30, 50, 60, and 70 accommodated in the case 80 may be formed into a polygonal shape.
  • FIG. 3 the configuration of the matching layer will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the matching layer 70 provided in the power transmitter 12 14).
  • the matching layer 70 is made of a biocompatible material having acoustic impedance similar to skin and blood of the human body forming the medium layer and satisfying human safety standards as it is implanted in the body .
  • the biocompatibility defines a bidirectional response, i.e., the response of the body to a substance and the response of the materials to the body environment.
  • biocompatibility of a medical device represents the ability of the device to perform the intended function with the desired degree of binding within the host, without introducing unwanted local or systemic effects at the host.
  • the biocompatible material is a medical grade or implant grade material.
  • the case 80 forming the outer shape of the deep brain stimulation apparatus 10 and the matching layer 70 packaging the upper surface of the case 80 are manufactured using a material of biocompatible material.
  • the case 80 may be made of a biocompatible metal material, such as titanium.
  • the acoustical impedance of the skin is about 1.5Mrayl
  • the acoustic impedance of the blood i.e., water
  • the blood i.e., water
  • the matching layer 70 may be made of a silicone-based material, such as silicon rubber, having an acoustic impedance similar to skin or blood of a human body, i.e., an acoustic impedance of about 1.4 to 1.6 Mrayl, Or a polymer such as polyurethane or the like can be used.
  • a silicone-based material such as silicon rubber
  • an acoustic impedance similar to skin or blood of a human body i.e., an acoustic impedance of about 1.4 to 1.6 Mrayl
  • a polymer such as polyurethane or the like can be used.
  • Figure 3 is an acoustic impedance table for human tissue, brain tissue, and water and each material.
  • the acoustic impedance of the silicone rubber is about 1.44 to 1.46Mrayl
  • the acoustic impedance of the epoxy is about 1.52Mrayl
  • the acoustic impedance of the polyurethane is about 1.55 to 1.56Mrayl.
  • the present invention can also make the acoustic impedance of the matching layer similar to the skin or blood of the human body by adding the aforementioned materials and additives or functional materials in the production of the matching layer.
  • FIG. 4 is a view showing a structure of a power receiving unit and a matching layer
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric element and the matching layer shown in FIG.
  • the matching layer 70 is disposed between the space between each piezoelectric element 21 and the piezoelectric element 21 of the power receiving unit 20, And the upper surface of the case 80 is packaged.
  • the number of the piezoelectric elements 21, the number of rows and rows, and the shape of the piezoelectric elements 21 are not limited to the configuration shown in FIG. 4, and the amount of radio transmission, the capacity of the battery 30, The specifications of the power receiver 12 and the power receiver 20, and the like.
  • the thickness of the matching layer 70 may be set to a thickness lower than the driving frequency wavelength of the ultrasonic signal, for example, 1/4 of the driving frequency wavelength.
  • the present invention can improve the wireless power transmission efficiency by forming a matching layer using a material having acoustical impedance similar to skin or blood of the human body constituting the medium layer.
  • a matching layer is formed by using a material having a sound impedance similar to skin or blood of a human body constituting a medium layer, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power receiving unit and a matching layer according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an enlarged view of a structure of the power receiving unit and the matching layer shown in FIG.
  • the present invention can minimize the energy loss by continuously changing the acoustic impedance of the medium, which is the cause of reflection of the ultrasonic wave, thereby preventing reflection of the ultrasonic signal.
  • the matching layer 70 applied to another embodiment of the present invention can be made of a material having a higher acoustic impedance than the skin impedance or blood of the human body constituting the medium layer.
  • the matching layer 70 may be formed using a polymeric compound such as polyethylene, polypropylene, or polyester having an acoustic impedance of about 1.5 to about 3 Mrayl, which is higher than the acoustic impedance of skin or blood. .
  • the acoustic impedance of the polyethylene is about 1.78Mrayl
  • the acoustic impedance of the polypropylene is about 2.24Mrayl
  • the acoustic impedance of the polyester is about 2.86Mrayl.
  • the matching layer 70 may have a plurality of conical or hemispherical protrusions 71 so that the acoustic impedance of the medium layer can be changed continuously, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the distance d between the projections 71, the width w and height h of each projection 71 are calculated by the following equation (1), and the calculated wavelength Can be set to a smaller distance, width, and height.
  • each projection 71 is formed in a conical shape or a semicircular shape, the acoustic impedance of the matching layer 70 receiving the ultrasonic signal becomes gradually larger toward the lower side.
  • the matching layer 70 air having an acoustic impedance of about 0.000409 Mayl is filled in the upper end of each projection 71, and the sectional area of each projection 71 increases toward the lower end of each projection 71 As the acoustic impedance gradually increases, the overall acoustic impedance of the matching layer 70 can be approximated by the impedance of the skin and blood of the human body.
  • the structure of the protrusions 71 provided in the matching layer 70 can prevent the reflection of the ultrasonic signals and transmit the ultrasonic signals to the respective piezoelectric elements 21 of the power receiving unit 20.
  • a matching layer is formed using a material having an acoustic impedance higher than the acoustic impedance of the medium layer, and the length between the protrusions formed in the matching layer and the width and height of the protrusions are smaller than the calculated wavelength Distance, width, and height.
  • the present invention can improve the wireless power transmission efficiency by using the ultrasonic wave by preventing the reflection of the ultrasonic signal and transmitting the ultrasonic signal to the power receiving part provided at the lower part of the matching layer, that is, the piezoelectric element array.
  • the structure of the deep brain stimulation device is described as a device for supplying a neurotransmitter for a medical implantable medical device.
  • the present invention is not limited to the cardiac stimulation device used for implanting an in- Such as an artificial organs such as a pacemaker, a pacemaker, a pacemaker, a spinal cord stimulator, a heart defibrillator, a cardiac pacemaker, an insulin pump, and a hip joint.
  • the stimulation unit and the sensing unit are provided at the same time.
  • the present invention provides only a sensing unit such as a neurostimulator and a BMI (Brain Machine Interface) Or to medical devices that only detect biometric information.
  • a sensing unit such as a neurostimulator and a BMI (Brain Machine Interface) Or to medical devices that only detect biometric information.
  • the present invention is applied to an implantable medical device technique for transmitting power to a medical device implanted in a body by a wireless power transmission method using ultrasonic waves.

Abstract

체내 이식형 의료기기에 관한 것으로, 체외의 전력 전송기에서 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전송된 전력을 수신하는 전력 수신부, 상기 전력 수신부를 통해 수신된 전력을 충전하는 배터리, 상면이 개구된 통체 형상으로 형성되고 외형을 형성하는 케이스 및 상기 케이스의 상면을 패키징하고, 상기 전력 전송기에서 매질층을 통해 전달되는 초음파 신호의 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 포함하고, 상기 케이스과 매칭층은 생체적합성 재질의 재료를 이용해서 제조되는 구성을 마련하여, 체내 이식된 의료기기에 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수 있으며, 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 마련함으로써, 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

체내 이식형 의료기기
본 발명은 체내 이식형 의료기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체내에 이식되는 의료기기의 체내 장치에 무선으로 전력을 전송하는 체내 이식형 의료기기에 관한 것이다.
최근에는 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants), 심부 뇌 자극장치(Deep Brain Stimulation, DBS) 등 다양한 체내 이식형 의료기기가 개발되고 있다.
그 중에서 심부 뇌 자극장치는 뇌의 특정 부위에 전기 자극을 가해 파킨슨병과 같은 뇌질환의 증상을 완화시키는 체내 이식형 의료기기이다.
종래기술에 따른 심부 뇌 자극 장치는 뇌에 이식되는 전극, 가슴 부위에 이식되어 전기자극신호를 발생시키는 제어장치 및 전극과 제어장치를 연결하는 연결선으로 이루어진다.
상기 구성들 중에서 제어장치는 마이크로프로세서 기반의 복잡한 전자회로와 5년 정도의 구동을 위한 배터리, 외부와의 통신을 위한 RF 송수신장치 등으로 구성되고, 생체 내에서의 장기간 동안의 안정된 작동을 위해 특별히 제조된 티타늄(Titanium) 케이스에 수용되어 레이저 용접(Laser welding) 방식으로 봉합되는 인공 심장 박동기(Cardiac Pacemaker)의 기본 구조를 그대로 사용하고 있다.
따라서 종래기술에 따른 심부 뇌 자극 장치는 제어장치의 제조원가가 비싸지고, 크기도 커져서 이식부위가 가슴까지 내려올 수밖에 없으며, 특히 5년 이내에 배터리의 수명이 다하게 되면 수술을 통해 새로운 제어장치로 교체해야만 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 무선 전력 전송기술을 적용한 심부 뇌 자극 장치 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 환자가 착용하는 모자 내부에 구비된 회전자기장원반에 의해 회전 자기장을 형성하고, 형성된 회전 자기장과 결합하도록 환자의 두피 하부에 고정되는 유도코일판에 의해 유도 전력을 생성하여 환자의 뇌에 이식된 전극을 구동시키도록 구성되어, 인체의 외부로부터 무선으로 공급되는 전력을 이용하여 비정상적인 운동 및 감각 기능을 교정시킬 수 있는 심부 뇌 자극 장치 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 두피에 이식되는 체내장치와 무선전력 전송 방식에 의해 상기 체내장치로 전력을 공급하는 체외장치를 포함하고, 체외장치의 무선전력 송신부는 배터리에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일과 외부코일이 감기는 외부자석을 포함하고, 체내장치의 무선전력 수신부는 외부코일에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 상기 외부코일에 정렬하는 내부코일, 내부코일이 감기는 내부자석을 포함하고, 외부자석이 내부자석에 부착됨에 따라 외부코일과 내부코일이 정렬된 상태로 체내장치에 체외 장치를 결합함으로써, 무선전력 전송 기능을 결합하여 배터리 소모에 따른 재수술이 불필요한 반영구적인 초소형 심부 뇌자극 시스템 구성이 기재되어 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 특허 등록번호 제10-0877228호(2008년 12월 26일 공고)
(특허문헌 2) 대한민국 특허 등록번호 제10-1662594호(2016년 10월 6일 공고)
특허문헌 1 및 특허문헌 2를 포함한 종래기술에 따른 무선 전력 전송 기술이 적용된 심부 뇌 자극 장치는 체외 장치와 체내 장치에 마련된 회전자기장 원반과 유도코일판의 사이에서 자기유도 방식으로 유도전력을 생성하여 체내 장치에 전력을 전송한다.
그러나 종래기술에 따른 무선 전력 전송 기술이 적용된 심부 뇌 자극 장치는 무선 전력 전송 방식을 이용해서 체내 장치로 전력을 전송하면, 체내 장치에서 전송된 전력을 이용해서 심부 뇌를 자극하는 도중에 부하 변동에 따라 전송받고자 하는 전력을 조절할 수 있는 방법이 전혀 없었다.
이로 인해, 종래기술에 따른 무선 전력 전송 기술이 적용된 심부 뇌 자극 장치는 체내 장치에서의 부하 변동과 무관하게, 체외 장치에서 지속적으로 전송을 전송함에 따라, 체외 장치에 마련된 배터리의 전력이 소모됨에 따라, 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 무선으로 에너지를 전달하는 방식에는 전자기(Electromagnetic) 유도를 이용하여 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(Radio FRrequency)를 이용하여 전력을 전송하는 방식, 초음파를 이용하여 전력을 전달하는 방식이 있다.
상기 전자기 유도를 이용한 전력 전송 장치는 외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체와, 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받는 전력 수신 모듈로 구성되고, 효율성에 있어서 장점이 커 상용화에 가장 근접한 기술이다.
그러나 전자기파는 공기 중에서 거리에 따라 전달 에너지가 거리제곱에 반비례하는 정도로 급격히 줄어듦에 따라, 전자기 유도를 이용한 전력 전송 장치는 충전 모체 및 전력 수신 모듈이 서로 수 cm 이내의 가까운 거리에서 사용하는 것으로서 제한된다.
무선 주파수를 이용한 전력 전송 장치는 전파거리가 매우 긴 RF의 에너지를 모아, 전자장치 또는 센서 등에 전력을 공급한다. RF는 공기 중에도 많이 존재하며, 그 전파거리가 매우 넓은 장점을 가진다. 그러나, RF는 에너지 밀도 자체나 낮아 에너지 변환 후, 에너지량이 작은 문제점을 가진다.
상기 초음파를 이용한 전력 전송 장치는 초음파를 발생하는 송신장치와, 발생된 초음파를 수신하는 수신장치로 구성된다. 초음파는 초음파 장치로부터 발생되는 진동이 매질과의 상호작용에 의해서 매질을 진동시키고, 진동하는 매질을 통해서 전달된다.
초음파를 이용한 전력 전송 장치는 물속 또는 인체 피부 등 다양한 매질에서 사용될 수 있으나, 물속 또는 인체 피부와 같은 송신 장치 및 수신 장치가 서로 떨어져 있는 경우, 초음파 송신 및 수신 장치간의 전력 전송 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 초음파를 이용해서 무선으로 체내 장치에 전력을 공급하고, 전력 전송 효율의 저하를 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 체외에서 초음파를 이용해서 체내에 이식된 체내 장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는 체내 이식형 의료기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 체내 장치에 전송되는 전력의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 체내 이식형 의료기기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 체내 이식형 의료기기는 체외의 전력 전송기에서 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전송된 전력을 수신하는 전력 수신부, 상기 전력 수신부를 통해 수신된 전력을 충전하는 배터리, 상면이 개구된 통체 형상으로 형성되고 외형을 형성하는 케이스 및 상기 케이스의 상면을 패키징하고, 상기 전력 전송기에서 매질층을 통해 전달되는 초음파 신호의 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 포함하고, 상기 케이스과 매칭층은 생체적합성 재질의 재료를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 체내 이식형 의료기기에 의하면, 체내 이식된 의료기기에 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 초음파 신호를 전달하는 매질층을 형성하는 인체의 피부나 혈액과 유사한 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 전력 수신부의 상부에 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 마련함으로써, 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 인체의 피부나 혈액보다 높은 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 매칭층을 형성하고, 매칭층의 상부에 다수의 원뿔형이나 반구형 돌기 구조 적용해서 매칭층의 음향 임피던스를 연속적으로 변화시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 원뿔형이나 반구형 돌기 구조가 적용된 매칭층을 이용해서 초음파 신호의 반사를 방지하고, 초음파 신호를 매칭층의 하부에 마련되는 전력 수신부로 전달하도록 투과시킴으로써, 초음파를 이용한 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 심부 뇌 자극장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 심부 뇌 자극장치의 분해도,
도 3은 인체 조직, 뇌 조직 및 물과 각 재료별 음향 임피던스 테이블,
도 4는 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 도면,
도 5는 도 4에 도시된 압전소자와 매칭층의 구조를 보인 단면도,
도 6은 본 발명에 다른 실시 예에 따른 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 단면도,
도 7은 도 6에 도시된 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 부분 확대도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체내 이식형 의료기기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치 중에서 심부 뇌 자극장치를 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 체내 장치를 이식해서 신경을 자극하고 신경전달물질을 공급해서 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 사용되는 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants) 등 다양한 체내 이식형 의료기기에 적용될 수도 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 심부 뇌 자극장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 심부 뇌 자극장치의 분해도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 심부 뇌 자극장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 두피 내부에 이식되고, 체외의 전력 전송기(12)로부터 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 공급된 전력을 이용해서 뇌신경을 자극한다.
그리고 심부 뇌 자극장치(10)는 뇌신경을 자극하는 과정에서 피부의 두께, 머리카락의 자란 정도, 혈류의 변화 등 다양한 요인에 의한 전력 부하의 변동을 감지해서 감지된 부하 정보를 관리단말(11)로 송신할 수 있다.
이를 위해, 심부 뇌 자극장치(10)는 전력 전송기(12)에서 전송된 전력을 수신하는 전력 수신부(20), 전력 수신부(20)를 통해 수신된 전력을 충전하는 배터리(30) 및 배터리(30)로부터 공급되는 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부(40)를 포함한다.
그리고 심부 뇌 자극장치(10)는 심부 뇌 자극장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부(60) 및 관리단말(11)과 무선 통신 방식으로 통신하는 통신부(60)를 더 포함할 수 있다.
관리단말(11)은 심부 뇌 자극장치(10)와의 통신을 통해 심부 뇌 자극장치(10)의 동작 상태 정보 및 심부 뇌 자극장치(10)에서 감지된 정보를 수신하고, 심부 뇌 자극장치(10)를 동작시키기 위한 제어명령을 전송하고 심부 뇌 자극장치(10)의 프로그램을 변경하거나 업데이트할 수 있다.
전력 전송기(12)는 상용전원을 공급받아 전기 에너지를 미리 설정된 주파수의 초음파 신호로 변환하고, 변환된 초음파 신호를 심부 뇌 자극장치(10)로 전송하는 초음파 트랜스듀서로 마련될 수 있다.
전력 전송기(12)는 전기 에너지를 초음파 신호로 변환해서 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호를 전송하도록 제어하는 구동 제어부(13)를 포함할 수 있다.
이러한 전력 전송기(12)는 아래에서 설명할 심부 뇌 자극장치(10)의 전력 수신부(20)와 매칭하기 위한 매칭층(14)을 포함할 수 있다.
전력 수신부(20)는 전력 전송기(12)에서 전송된 초음파 신호를 전기 에너지로 변환해서 전력을 수신하는 초음파 트랜스듀서로 마련될 수 있다.
이를 위해, 전력 수신부(20)는 초음파 신호에 의한 압력을 전기 에너지의 전압을 변화시키는 다수의 압전소자(21)를 포함할 수 있다(도 3 참조).
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 수신부(20)와 제어부(50) 및 통신부(60), 배터리(30)는 케이스(80) 내부에 상하 방향을 따라 순차적으로 적층되고, 전력 수신부(20)의 상부에는 케이스의 상면을 패키징하고, 전력 전송기(12)와 매칭하기 위한 매칭층(70)이 마련된다.
즉, 전력 전송기(12)에서 전송된 초음파 신호는 인체의 피부나 혈액 등의 매질층을 통해 전력 수신부(20)로 전송된다.
전력 전송기(12)와 전력 수신부(20) 사이에서 무선 전송되는 전력의 전송 효율은 매질층의 특성, 즉 매질층의 재료(material), 기하학적 구조(geometry), 변환 매체(transmission medium), 감쇠(attenuation) 및 전력 전송기(12)와 전력 수신부(20) 사이의 거리에 따라 변화될 수 있다.
따라서, 본 발명은 전력 전송기(12)와 전력 수신부(20)에 각각 마련되는 매칭층(14,70)의 재료와 기하학적 구조를 이용해서 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
매칭층(14,70)의 구성은 아래에서 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
다시 도 1 및 도 2에서, 배터리(30)는 충전 가능한 2차 전지로 마련될 수 있다.
자극부(40)는 배터리(30)에서 공급된 직류 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하기 위한 특정 자극 파형을 생성하는 내부 마이크로 콘트롤러(도면 미도시)와 자극회로(도면 미도시) 및 상기 자극회로에서 생성된 자극 파형에 따라 뇌신경을 자극하는 자극용 전극을 포함할 수 있다.
제어부(50)는 심부 뇌 자극장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 메인제어장치로 마련될 수 있다.
이러한 제어부(50)는 메모리(도면 미도시)에 저장된 구동 프로그램에 따라 뇌 심부에 가해지는 자극을 조절하도록 자극부(40)의 구동을 제어할 수 있다.
그리고 제어부(50)는 통신부(60)를 통해 뇌신경을 자극하는 과정에서 피부의 두께, 머리카락의 자란 정도, 혈류의 변화 등 다양한 요인에 의한 전력 부하의 변동을 감지한 부하 정보를 관리단말로 전송하도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 심부 뇌 자극장치(10)는 상기한 부하 정보를 감지할 수 있는 감지수단(도면 미도시)을 더 포함하고, 상기 감지수단에서 출력되는 감지신호는 제어부(50)로 전달될 수 있다.
상기 감지수단은 상기한 부하 정보 이외에도, 인체의 체온, 혈압, 호흡량, 배터리(30)의 온도 등 다양한 정보를 감지하는 복수의 감지센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 통신부(60)를 통해 관리단말(11)로부터 수신되는 제어신호에 따라, 자극부(40)를 구동하는 프로그램을 변경하거나 업데이트하도록 제어할 수 있다.
한편, 도 2에서 케이스(80) 및 케이스(80) 내부에 수용되는 각 장치(20,30,50,60,70)는 원통 형상과 원판 형상으로 도시되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 케이스(80)를 사각 통체 등 다각 통체 형상으로 형성하고, 케이스(80) 내부에 수용되는 각 장치(20,30,50,60,70)를 다각 판 형상으로 형성하도록 변경될 수도 있다.
다음, 도 3 내지 도 5를 참조하여 매칭층의 구성을 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 체내에 이식된 심부 뇌 자극장치(10)에 적용되는 매칭층(70)의 구성을 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전력 전송기(12)에 마련되는 매칭층(14)에도 동일하게 적용할 수 있음에 유의하여야 한다.
매칭층(70)은 체내에 이식됨에 따라, 매질층을 형성하는 인체의 피부와 혈액과 유사한 음향 임피던스(acoustic impedance)를 갖고, 인체 안전성 규격을 만족하는 생체적합성(biocompatibility) 재질의 재료를 이용해서 제조될 수 있다.
상기 생체적합성은 양방향 반응, 즉 물질에 대한 신체의 반응 및 물질들의 신체 환경에 대한 반응을 정의한다.
특히, 의료기기의 생체적합성은 기기가 호스트에서 원하지 않은 지역적 또는 시스템적 효과들을 끌어내지 않으면서 호스트 내에서 결합의 원하는 정도를 갖고 의도된 기능을 수행하는 능력을 나타낸다.
본 실시 예에서 생체적합성 재질은 의료용(medical grade) 또는 삽입용(implant grade) 물질이다.
따라서 본 실시 예에서 심부 뇌 자극장치(10)의 외형을 형성하는 케이스(80) 및 케이스(80)의 상면을 패키징하는 매칭층(70)은 생체적합성 재질의 재료를 이용해서 제조된다.
예를 들어, 케이스(80)는 티타늄과 같이 생체적합성이 인증된 금속 재질의 재료를 이용해서 제조될 수 있다.
한편, 피부의 음향 임피던스는 약 1.5Mrayl이고, 혈액, 즉 물의 음향 임피던스는 약 1.48Mrayl이다.
음향 임피던스(Z)는 음파가 전달되는 파면에 평행인 면에 작용하는 음압(P)을 그 면을 통과하는 파동의 부피속도(uS)로 나눈 양이다(Z=P/uS).
따라서 매칭층(70)은 매질층을 이루는 인체의 피부나 혈액과 유사한 음향 임피던스, 즉 약 1.4 내지 1.6Mrayl의 음향 임피던스를 갖는 실리콘 고무(silicon rubber)와 같은 실리콘 계열 재질의 재료, 에폭시(epoxy)나 폴리우레탄(polyurethane) 등의 폴리머(polymer)와 같은 고분자 화합물을 이용해서 제조될 수 있다.
예를 들어, 도 3은 인체 조직, 뇌 조직 및 물과 각 재료별 음향 임피던스 테이블이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 러버의 음향 임피던스는 약 1.44 내지 1.46Mrayl이고, 에폭시의 음향 임피던스는 약 1.52Mrayl이며, 폴리우레탄의 음향 임피던스는 약 1.55 내지 1.56Mrayl이다.
물론, 본 발명은 매칭층 제조시 상기한 재료와 첨가제 또는 기능성 재료를 추가해서 매칭층의 음향 임피던스를 인체의 피부나 혈액과 유사하게 제조할 수 있다.
도 4는 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 압전소자와 매칭층의 구조를 보인 단면도이다.
전력 수신부(20)의 압전소자(21)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 열과 행을 이루도록 배열되고, 매칭층(70)은 각 압전소자(21) 사이의 공간과 압전소자(21)의 상부에 미리 설정된 두께로 형성되어 케이스(80)의 상면을 패키징한다.
여기서, 압전소자(21)의 개수, 열 및 행의 개수, 압전소자(21)의 형상은 도 4에 도시된 구성으로 한정되는 것은 아니며, 무선 전송되는 전력량, 배터리(30)의 용량, 전력 전송기(12) 및 전력 수신부(20)의 규격 등 다양한 조건에 따라 변경될 수 있다.
매칭층(70)의 두께는 초음파 신호의 구동 주파수 파장보다 낮은 두께, 예컨대 구동 주파수 파장의 1/4로 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 매질층을 이루는 인체의 피부나 혈액과 유사한 음향 임피던스를 갖는 재료를 이용해서 매칭층을 형성함에 따라, 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 매질층을 이루는 인체의 피부나 혈액과 유사한 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 매칭층을 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명에 다른 실시 예에 따른 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 전력 수신부와 매칭층의 구조를 보인 부분 확대도이다.
초음파는 빛처럼 파장의 성질을 가지므로, 본 발명은 초음파를 반사하는 원인인 매질의 음향 임피던스를 연속적으로 변화시켜 초음파 신호의 반사를 방지함으로써, 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 실시 예에 적용되는 매칭층(70)은 매질층을 이루는 인체의 피부나 혈액의 음향 임피던스보다 높은 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료로 제조될 수 있다.
예를 들어, 매칭층(70)은 피부나 혈액의 음향 임피던스보다 높은 약 1.5 내지 약 3Mrayl의 음향 임피던스를 갖는 폴리에틸렌(polyethylene)이나 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스터(polyester)와 같은 고분자 화합물을 이용해서 제조될 수 있다.
상기 폴리에틸렌의 음향 임피던스는 약 1.78Mrayl이고, 폴리프로필렌의 음향 임피던스는 약 2.24Mrayl이며, 폴리에스터의 음향 임피던스는 약 2.86Mrayl이다.
그리고 매칭층(70)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 매질층의 음향 임피던스를 연속적으로 변화시킬 수 있도록, 다수의 원뿔형 또는 반구형 돌기(71) 구조를 가질 수 있다.
여기서, 각 돌기(71) 사이의 거리(d), 각 돌기(71)의 폭(w) 및 높이(h)은 아래의 수학식 1을 이용해서 구동 주파수에 따른 파장을 산출하고, 산출된 파장보다 작은 거리, 폭 및 높이로 설정될 수 있다.
Figure PCTKR2017013737-appb-M000001
각 돌기(71)가 원뿔 형상 또는 반원 형상으로 형성됨에 따라, 초음파 신호를 수신하는 매칭층(70)의 음향 임피던스는 하방으로 갈수록 점차적으로 커진다.
즉, 매칭층(70)은 각 돌기(71)의 상단부분에 음향 임피던스가 약 0.000409Mrayl인 공기가 충진된 상태이고, 각 돌기(71)의 하단부로 갈수록 각 돌기(71)의 단면적이 증가함에 따라 음향 임피던스가 점차적으로 커지면서, 매칭층(70)의 전체 음향 임피던스는 인체의 피부 및 혈액의 임피던스로 근사화될 수 있다.
따라서 매칭층(70)에 마련된 돌기(71) 구조는 초음파 신호의 반사를 방지하고, 초음파 신호를 전력 수신부(20)의 각 압전소자(21)로 투과시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 매질층의 음향 임피던스보다 높은 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 매칭층을 형성하고, 매칭층에 형성된 각 돌기 사이의 길이와 돌기의 폭 및 높이를 산출된 파장보다 작은 거리, 폭 및 높이으로 설정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 초음파 신호의 반사를 방지하고, 초음파 신호를 매칭층의 하부에 마련되는 전력 수신부, 즉 압전소자 배열로 전달하도록 투과시킴으로써, 초음파를 이용한 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
상기의 실시들 예에서는 체내 이식형 의료기기용 신경전달물질 공급장치 중에서 심부 뇌 자극장치의 구성을 설명하였으나, 본 발명은 체내 장치를 이식해서 신경을 자극하여 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 사용되는 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족 등 다양한 체내 이식형 의료기기에 적용 가능하도록 변경될 수 있다.
그리고 상기의 실시 예들에서는 자극부와 감지부가 동시에 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 자극부만을 마련해서 신경을 자극하는 신경자극기 및 BMI(Brain Machine Interface)와 같이 감지부만을 마련해서 자극없이 부하정보나 생체정보만 감지하는 의료기기에도 적용 가능하도록 변경될 수 있다.
본 발명은 체내에 이식된 의료기기에 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전력 전송하는 체내 이식형 의료기기 기술에 적용된다.

Claims (13)

  1. 체외의 전력 전송기에서 초음파를 이용한 무선 전력 전송 방식으로 전송된 전력을 수신하는 전력 수신부,
    상기 전력 수신부를 통해 수신된 전력을 충전하는 배터리,
    상면이 개구된 통체 형상으로 형성되고 외형을 형성하는 케이스 및
    상기 케이스의 상면을 패키징하고, 상기 전력 전송기에서 매질층을 통해 전달되는 초음파 신호의 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 포함하고,
    상기 케이스과 매칭층은 생체적합성 재질의 재료를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매칭층은 상기 매질층을 형성하는 인체의 피부나 혈액의 음향 임피던스와 동일한 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매칭층의 음향 임피던스는 1.4 내지 1.6Mrayl인 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 매칭층은 실리콘 계열 재질의 재료이나 고분자 화합물을 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 매칭층은 상기 전력 수신부를 구성하는 다수의 압력소자 사이의 공간과 상기 압전소자의 상부에 미리 설정된 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 매칭층의 두께는 상기 전력 전송기에서 전송되는 초음파 신호의 구동 주파수 파장보다 낮은 두께로 설정되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 매칭층은 상기 매질층을 형성하는 인체의 피부나 혈액의 음향 임피던스보다 큰 음향 임피던스를 갖는 재질의 재료를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 매칭층의 음향 임피던스는 1.5 내지 3Mrayl인 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 매칭층은 고분자 화합물을 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 매칭층의 상부에는 음향 임피던스를 연속적으로 변화시켜 상기 초음파 신호의 반사를 방지하고, 상기 매칭층의 전체 음향 임피던스가 인체의 피부 또는 혈액과 동일해지도록, 원뿔형 또는 반구형 돌기 구조가 마련되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  11. 제10항에 있어서,
    각 돌기 사이의 거리와 각 돌기의 폭 및 높이는 상기 초음파 신호의 구동 주파수 파장보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하여 신경을 자극하는 자극부,
    신경을 자극하는 과정에서 전력 부하의 변동이나 생체정보를 감지하는 감지부,
    관리단말과 무선 통신 방식으로 통신하는 통신부 및
    상기 체내 이식형 의료기기에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 통신부를 통해 상기 감지부에서 감지된 부하정보와 생체정보를 상기 관리단말로 전송하도록 제어하며,
    상기 자극부와 감지부는 동시에 마련되거나, 또는 어느 하나만 마련되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송기는 전기 에너지를 초음파 신호로 변환해서 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호를 전송하도록 제어하는 구동 제어부 및
    상기 전력 수신부와 음향 임피던스를 매칭하는 매칭층을 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 의료기기.
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