WO2024101701A1 - 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2024101701A1
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stimulation
nerve
uterine
microelectrical
uterine contraction
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안기훈
김재희
왕은진
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주식회사 포피랩
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  • the present invention relates to a microelectrical stimulation system for controlling uterine contractions, which diagnoses or suppresses premature birth in pregnant mothers by applying microelectrical stimulation through a non-invasive nerve electrode assembly.
  • the heart rate of the fetus is generally detected using the principles of ultrasound, and the health of the fetus and signs of abnormalities are examined through the detected heart rate changes.
  • pregnant mothers could visit hospitals to undergo ultrasound examinations and regularly check the condition of the fetus through this.
  • a checkup to determine the risk of premature birth is also performed by measuring the contractility of the pregnant woman's uterus.
  • the main tests and diagnostic methods related to premature birth include confirmation of changes in the cervix through internal examination, confirmation of amniotic fluid leakage through colposcopy, and confirmation of chorioamnionitis through amniocentesis.
  • drug therapy such as uterine contraction inhibitors (ritodrine, atosiban, magnesium, etc.) and antibiotics has been mainly used in relation to premature birth.
  • the purpose of the present invention is to provide a microelectric stimulation system for controlling uterine contraction and a method for controlling it, which diagnoses or suppresses premature birth in pregnant mothers by applying microelectric stimulation through a non-invasive nerve electrode assembly.
  • the present invention to solve the above problems relates to a microelectrical stimulation system for controlling uterine contraction and a control method thereof.
  • the microelectrical stimulation system according to the first aspect of the present invention includes a body that is non-invasively inserted into the uterus; A stimulating nerve electrode that suppresses uterine contraction by applying microelectrical stimulation to the uterine inflow nerves; And a control unit that sets the intensity, interval, and action time of the microelectric stimulation, wherein the control unit controls the microelectric stimulation within an intensity of 100 to 5000 ⁇ A, an interval of 100 to 200 ⁇ sec, and an action time of 3 to 20 seconds. You can set it.
  • a recording nerve electrode for measuring nerve signal information according to contraction of the uterus; and a database unit that receives and stores the nerve signal information from the recording nerve electrode, wherein the control unit applies at least two different microelectrical stimulation based on the stored nerve signal information to delay uterine contraction and The inhibition state can be selectively formed.
  • control unit obtains individual uterine contraction delay and inhibition information through the amount of change in the nerve signal information according to the intensity of the applied microelectric stimulation, and obtains the individual uterine contraction delay and inhibition information. Based on this, the intensity, interval, and action time values of each of the microelectric stimulations can be determined.
  • the control method of the microelectrical stimulation system includes the steps of (a) setting the microelectrical stimulation at an intensity of 100 to 5000 ⁇ A, an interval of 100 to 200 ⁇ sec, and an action time of 3 to 20 seconds; and (b) applying the set microelectrical stimulation to the uterine inflow nerve by a stimulation nerve electrode.
  • step (b) after step (b), (c) measuring nerve signal information according to contraction of the uterus by a recording nerve electrode; (d) receiving and storing the nerve signal information from the recording nerve electrode; and (e) applying at least two different microelectrical stimulation based on the stored nerve signal information to selectively form a state of delay and inhibition of uterine contraction.
  • step (e) includes: (e-1) obtaining individual uterine contraction delay and inhibition information through the amount of change in the nerve signal information according to the intensity of the applied microelectric stimulation; and (e-2) determining the intensity, interval, and action time values of each of the microelectrical stimulations based on the individual uterine contraction delay and inhibition information.
  • symptoms of premature birth can be predicted in advance or continuously monitored by detecting uterine muscle contraction, which is a physiological phenomenon that occurs in the induction mechanism of premature birth.
  • premature birth can be detected in advance by automatically applying electrical stimulation to the uterine inflow nerve using non-invasive nerve electrodes to inhibit or delay uterine muscle contraction.
  • Figure 1 is a graph illustrating the trend of infant mortality rate according to gestational age.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the non-invasive nerve electrode assembly according to the present invention.
  • Figure 3 is a front view of the nerve electrode assembly of Figure 2 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram for explaining the operation method of the non-invasive nerve electrode control system according to the present invention.
  • Figure 5 is a block diagram schematically showing the neural electrode control system of Figure 4.
  • Figure 6 is a flowchart showing each step of the microelectrical stimulation control method for controlling uterine contraction according to the present invention.
  • Figure 7 is a diagram and a graph showing the effect of suppressing uterine contractions using nerve electrodes in pregnant midge-sized animals (pigs).
  • Figure 8 is a graph showing the decrease in uterine contraction after microelectric stimulation in normal pregnant mice and premature mice.
  • Figure 9 is a graph confirming uterine contraction in maternal uterine smooth muscle after pretreatment (incubation) with calcium chloride (KCL) and oxytocin.
  • Figures 10 (a) and (b) are graphs showing the delay and inhibition of uterine contraction according to the intensity, interval, and action time of microelectric stimulation applied to human uterine smooth muscle.
  • Figures 11 (a) and (b) are graphs showing the delay and inhibition of uterine contraction according to the intensity, interval, and action time of microelectric stimulation.
  • Figure 12 is a graph confirming that uterine contractions are reduced in a certain range of microelectrical stimulation intensities for all 13 mothers.
  • Figure 1 is a graph illustrating the trend of infant mortality rate according to gestational age. Referring to Figure 1, it can be seen that the infant mortality rate becomes extremely high as the gestational age becomes shorter, while the infant mortality rate rapidly decreases as the risk of premature birth is exceeded and the normal birth date approaches. Currently, premature birth occurs in approximately 10% of pregnancies and has been identified as the most important cause of neonatal death, contributing to low birth rates and population decline. In particular, along with this trend in infant mortality, the statistics showing that the incidence of premature or low birth weight babies is increasing every year also support the need for risk management of premature birth.
  • Infection is known to be the most important cause of premature birth, and other factors include vascular abnormalities, aging of the decidua, hyperinflation of the uterus, decreased progesterone action, cervical disease, breakdown of immunological tolerance between mother and fetus, and stress. It is mentioned. Although various causes are involved in the induction mechanism of premature birth, the last physiological phenomenon, uterine muscle contraction and cervical dilatation, is a common phenomenon.
  • the organs located in the pelvis are under the control of the rich autonomic nervous system.
  • the uterus, bladder, rectum, and anus exist within the pelvis, and the muscle contraction and relaxation functions of all these organs are controlled by the autonomic nervous system, including the sympathetic and parasympathetic nerves.
  • stimulation of the parasympathetic nerve results in contraction of organs within the pelvis, while stimulation of the sympathetic nerve leads to relaxation of organs within the pelvis. Therefore, based on research showing that pelvic organs, including the uterus, are under significant neurological control, it was expected that spontaneous premature labor could ultimately be treated by controlling nerve transmission within the pelvis.
  • the present specification identifies the nerves involved in uterine muscle contraction or cervical dilatation among the organs in the pelvis, and provides technical means to effectively control uterine muscle contraction by stimulating the sympathetic nerves through these nerves. I would like to make a suggestion.
  • nerve electrodes that are non-invasively inserted adjacent to the uterine inflow nerve and have excellent biocompatibility.
  • Various types of nerve electrodes can be used to measure uterine contractions or to measure uterine inflow nerves.
  • a stimulating control model was established. In particular, by integrating these technical means into one miniaturized device, early diagnosis and treatment of spontaneous preterm labor were promoted.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the non-invasive nerve electrode assembly according to the present invention.
  • the microelectrical stimulation system for controlling uterine contraction includes a nerve electrode assembly 10, a control unit 200 and a database unit 300 linked thereto.
  • the body of the nerve electrode assembly 10 is non-invasively inserted into the uterus, and may be covered with a cover 11 made of a biocompatible material that is harmless to the human body, or its surface may be coated with a biocompatible material.
  • This body or cover 11 can be made of any material that does not react with human tissue.
  • it may be formed of a biocompatible material such as EVA copolymer (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer).
  • plastic materials with high transparency and elasticity include PE (Poly Ethylene), PS (Poly Styrene), PET (Poly Ethylene Terephthalate), PVC (Poly Vinyl Chloride), PVDC (Poly Vinylidene Chloride), PP (Poly Prophylene), It can exhibit excellent bonding properties by being formed by including various materials such as PVA (Poly Vinyl Alcohol).
  • the body may be implemented in a ring shape as illustrated in Figure 2, but in addition to this shape, it can be non-invasively inserted into the uterus, such as a disc shape, a sphere shape, a cylinder shape, a rugby ball shape, or a banana shape. It can be formed in various shapes suitable for. It is preferable that the body is structurally fixed to the inner wall of the uterus adjacent to the cervix after insertion.
  • the recording nerve electrode 12 is formed to measure nerve signal information according to contraction of the uterus and is coupled to the body.
  • the recording nerve electrode 12 is positioned to surround the cervix by inserting the body into the uterus, thereby continuously monitoring nerve signals according to contraction of the uterus to predict and detect premature labor.
  • the nerve electrode 13 for stimulation is formed to inhibit contraction of the uterus by stimulating the uterine inflow nerve and is coupled to the body.
  • the stimulation nerve electrode 13 can inhibit uterine contraction by stimulating the uterine inflow nerve when contraction of the uterus is detected through the recording nerve electrode 12.
  • the stimulation nerve electrode 13 is located adjacent to the sacral ligament on both sides of the cervix by inserting the body into the uterus, thereby stimulating the uterine inflow nerves (mainly sympathetic nerves) of the sacral ligament and providing appropriate electrical stimulation in the event of premature labor. It can suppress uterine contractions.
  • the nerve electrode assembly 10 of FIG. 2 includes a communication unit 17 capable of transmitting the measured signal to a monitoring terminal located outside the body or receiving a command to suppress uterine contraction from the monitoring terminal. do.
  • the communication unit 17 may be arranged in the form of a wireless coil along the inside of the body.
  • a power source 19 and a processing unit 15 may be further included to drive and control the neural electrode assembly 10.
  • the power source 19 supplies the necessary power to the nerve electrode assembly 10, and the processing unit 15 is electrically connected to the components 12, 13, 17, and 19 of the nerve electrode assembly 10 to control or control each. Command execution can be induced.
  • Figure 3 is a front view of the nerve electrode assembly of Figure 2 according to an embodiment of the present invention, and the nerve electrode assembly largely includes two types of nerve electrodes.
  • the recording nerve electrode 12 is arranged to surround the cervix and detects the corresponding biological signal when contraction of the uterine muscle occurs.
  • the stimulation nerve electrode 13 can inhibit contraction of the uterine muscle by stimulating the sympathetic nerves flowing into the uterus through electrodes located in both directions at 4 o'clock and 8 o'clock. From an application perspective, when a signal due to contraction is detected in the uterus through the recording nerve electrode 12, the uterine muscle can be rapidly inhibited by automatically stimulating the uterine inflow nerve.
  • Figure 4 is a diagram for explaining the operation method of the non-invasive nerve electrode control system according to the present invention.
  • the nerve electrode assembly 10 is preferably inserted through the vagina in a non-invasive manner and positioned adjacent to the cervix, and is provided with an integrated wireless communication module to provide a monitoring terminal 20 outside the body. It is possible to communicate with a monitoring server.
  • the nerve electrode assembly 10 can be worn, for example, by mothers at high risk of premature birth at 20 to 25 weeks of pregnancy. If necessary, drugs can be loaded on part of the body to simultaneously stimulate nerves and suppress uterine contractions. .
  • the monitoring terminal 20 which receives the uterine muscle contraction signal measured from the nerve electrode assembly 10 located in the cervix, can diagnose premature birth through monitoring uterine contraction.
  • the nerve electrode assembly observes and records the status of uterine contraction in real time through an application mounted on the monitoring terminal 20, and sends a command to suppress or delay uterine contraction when uterine muscle contraction outside the critical range is detected. Send to (10). Then, the nerve electrode assembly 10 suppresses or delays uterine contraction through electrical stimulation within the allowable range of the human body according to the command, and as a result, premature birth can be prevented.
  • the application of the nerve stimulation signal for suppressing uterine contraction may be based on the command of the monitoring terminal 20 illustrated in FIG. 4, but may be directly controlled within the nerve electrode assembly 10 depending on the needs of implementation. It might be possible.
  • the nerve electrode assembly 10 determines whether the uterine contraction signal is within the normal range based on the self-measured uterine contraction signal, and suppresses uterine contraction by directly stimulating the sympathetic nerve according to the judgment result.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing the neural electrode control system of FIG. 4, and here, only the outline of each component is outlined to avoid duplication of explanation.
  • the nerve electrode assembly 10 which is non-invasively inserted into the uterus, includes a recording nerve electrode 12 formed to measure nerve signals according to contraction of the uterus, and a stimulation nerve electrode formed to suppress contraction of the uterus by stimulating the uterine inflow nerve. Contains a nerve electrode (13).
  • the nerve electrode assembly 10 further includes a communication unit 17 that is electrically connected to the recording nerve electrode 12 and the stimulation nerve electrode 13 to wirelessly transmit and receive signals and commands.
  • the communication unit 17 transmits the nerve signal measured through the nerve electrode 12 for recording to the monitoring terminal 20, receives a command for suppressing uterine contraction from the monitoring terminal 20, and sends the nerve signal for stimulation to the nerve electrode 13 for stimulation. ) to control it.
  • Table 1 An example of the specifications of the communication unit implemented through the prototype of this neural electrode assembly is shown in Table 1 below.
  • the nerve electrode assembly 10 includes a power source 19 that supplies power to each component, and a processing unit 15 in which an algorithm for recording nerve signals or controlling electrical stimulation is integrated. It includes a power source 19 implemented through a prototype of the present neural electrode assembly and a processing unit 15 in which an algorithm for recording nerve signals or controlling electrical stimulation is integrated. Tables 2 and 3 below illustrate the specifications of the power and data communication system implemented through the prototype of this neural electrode assembly.
  • the monitoring terminal 200 communicates with the nerve electrode assembly 10 to record, analyze, and visualize measured biosignals or transmit control commands to inhibit or delay uterine contractions.
  • premature birth can be predicted or continuously monitored by detecting uterine muscle contraction, a physiological phenomenon that occurs in the induction mechanism of premature birth, and uterine contraction is expected according to the detected nerve signals.
  • premature birth can be prevented in advance by suppressing or delaying uterine muscle contraction by automatically applying electrical stimulation to the uterine inflow nerve using non-invasive nerve electrodes.
  • control unit 100 is implemented as a device connected to the monitoring terminal 20, inside the nerve electrode assembly 10, or capable of external communication with the nerve electrode assembly 10.
  • the control unit 100 sets the intensity, interval, and action time of the microelectric stimulation applied by the stimulation nerve electrode 13 of the nerve electrode assembly 10.
  • the control unit 100 sets the microelectric stimulation intensity to 100 to 5000 ⁇ A, interval to 100 to 200 ⁇ sec, and action time to 3 to 20 seconds.
  • the database unit 200 receives and stores nerve signal information from the nerve electrode 12 for recording.
  • the control unit 100 selectively forms a state of delay and inhibition of uterine contraction by applying two different micro-electrical stimulations based on the nerve signal information stored in the database unit 200.
  • the control unit 100 obtains individual uterine contraction delay and inhibition information through the amount of change in nerve signal information according to the intensity of the applied microelectric stimulation.
  • the control unit 100 determines the intensity, interval, and action time values of each microelectric stimulation based on individual uterine contraction delay and inhibition information.
  • Figure 6 is a flowchart showing each step of the microelectrical stimulation control method for controlling uterine contraction according to the present invention.
  • micro-electrical stimulation for controlling uterine contraction according to the present invention is controlled in the following order.
  • the microelectrical stimulation control method for controlling uterine contraction according to the present invention includes a microelectrical stimulation setting step (s10), a microelectrical stimulation pre-applying step (s20), a nerve signal information measurement step (s30), and a nerve signal information storage step ( s40), and a database-based microelectrical stimulation application step (delaying and suppressing uterine contractions) (s50).
  • the control unit 100 sets the microelectric stimulation intensity to 100 to 5000 ⁇ A, interval to 100 to 200 ⁇ sec, and action time to 3 to 20 seconds (s10).
  • the stimulation nerve electrode 13 applies the set microelectrical stimulation to the uterine inflow nerve (s20).
  • the recording nerve electrode 12 measures nerve signal information according to contraction of the uterus (s30).
  • the database unit 200 receives and stores the measured nerve signal information from the recording nerve electrode 12 (s40).
  • the control unit 100 selectively forms a state of delay and inhibition of uterine contraction by applying at least two different microelectrical stimulations based on the stored nerve signal information (s50).
  • the step of forming a state of delay and inhibition of uterine contraction includes a step of obtaining information on delay and inhibition of uterine contraction for each individual (s51) and a step of determining a microelectrical stimulation value (s52).
  • individual uterine contraction delay and inhibition information is obtained through the amount of change in nerve signal information according to the intensity of the applied microelectric stimulation (s51).
  • the intensity, interval, and action time values of each microelectric stimulation are determined based on the individual uterine contraction delay and inhibition information (s52).
  • Figure 7 is a diagram and graph showing the effect of suppressing uterine contractions using nerve electrodes in pregnant midge-sized animals (pigs).
  • Figure 8 is a graph showing the decrease in uterine contraction after microelectric stimulation in normal pregnant mice and premature mice.
  • the ring-shaped nerve electrode assembly 10 was used to monitor uterine contraction/relaxation in middle-aged animals (minipics) and analyze whether uterine contraction was suppressed due to electrical stimulation. .
  • a pulse amplitude of 500 ⁇ A to 300 ⁇ A was applied to the uterine smooth muscle tissue of normal pregnant mice and premature mice, it was confirmed that uterine contractions decreased.
  • the microelectric stimulation protocol to the pre-constructed ring-shaped nerve electrode assembly 10
  • maternal smooth muscle tissue targeting humans is used, and microelectric stimulation is used, which is a condition for controlling maternal uterine smooth muscle tissue after microelectric stimulation. Stimulus intensity setting is required.
  • the myography experiment process for maternal uterine smooth muscle tissue is as follows.
  • Figures 10 (a) and (b) are graphs showing the delay and inhibition of uterine contraction according to the intensity, interval, and action time of microelectric stimulation applied to human uterine smooth muscle.
  • Figures 11 (a) and (b) are graphs showing the delay and inhibition of uterine contraction according to the intensity, interval, and action time of microelectric stimulation.
  • Figure 12 is a graph confirming that uterine contractions are reduced in a certain range of microelectrical stimulation intensities for all 13 mothers.
  • Embodiments according to the present specification may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present specification includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and FPGAs ( It can be implemented by field programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • firmware or software an embodiment of the present specification may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the capabilities or operations described above.
  • Software code can be stored in memory and run by a processor. The memory is located inside or outside the processor and can exchange data
  • Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. Additionally, the computer-readable recording medium can be distributed across computer systems connected to a network, so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing embodiments can be easily deduced by programmers in the technical field to which this specification pertains.
  • Embodiments of the present specification can predict or continuously monitor symptoms of premature birth by detecting uterine muscle contraction, a physiological phenomenon that appears in the induction mechanism of premature birth, and when uterine contraction is expected according to the detected nerve signals, Premature birth can be detected in advance by suppressing or delaying uterine muscle contraction by automatically applying electrical stimulation to the uterine inflow nerve using an invasive nerve electrode.

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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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 내에서 설정할 수 있다.

Description

자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템 및 그 제어방법
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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 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.
<부호의 설명>
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
이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 실시예들의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
Figure PCTKR2023016070-appb-img-000001
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.
Figure PCTKR2023016070-appb-img-000002
Figure PCTKR2023016070-appb-img-000003
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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200μsec, 작용시간 3 ~ 20초 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) 500 μA 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 2.5mM를 2분, Oxytocin 1nM를 5분 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 200 μA, 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 100 μA, 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 100 μA, 간격 200μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때, 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다. 도 11의 (b)를 참조하면, 인간 자궁평활근에 미세전기자극을 세기 400 μA, 간격 200 μsec, 작용시간 20초의 조건으로 인가했을 때 자궁 수축이 지연되고, 이후 미세전기자극을 세기 1000 μA, 간격 200 μsec, 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 ~ 5000 μA에서 자궁 수축이 억제되는 것을 확인하였다. 전체 산모에 대해 자궁 수축 진폭이 75% 감소되었다.
본 명세서에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 명세서의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 명세서의 일 실시예는 이상에서 설명된 능력 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
한편, 본 명세서의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 명세서가 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 본 명세서에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 실시예들이 본 명세서의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 명세서에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서의 실시예들은 조산의 유도기전에서 나타나는 생리학적 현상인 자궁근 수축을 감지함으로써 조산의 증후를 미리 예측하거나 지속적으로 모니터링할 수 있고, 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.

Claims (6)

  1. 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 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 내에서 설정하는 것을 특징으로 하는, 자궁 수축 조절을 위한 미세전기자극 시스템.
  2. 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.
  3. 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.
  4. (a) 상기 미세전기자극을 세기 100 ~ 5000 μA, 간격 100 ~ 200 μsec, 작용시간 3 ~ 20초 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.
  5. 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.
  6. 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.
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