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KR20120079462A - 이식가능한 기기를 위한 자기 부착 장치 - Google Patents

이식가능한 기기를 위한 자기 부착 장치 Download PDF

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KR20120079462A
KR20120079462A KR1020127004444A KR20127004444A KR20120079462A KR 20120079462 A KR20120079462 A KR 20120079462A KR 1020127004444 A KR1020127004444 A KR 1020127004444A KR 20127004444 A KR20127004444 A KR 20127004444A KR 20120079462 A KR20120079462 A KR 20120079462A
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implant
electronic system
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게오프리 에르. 발
피터 람파허
버나드 얌닉
마르틴 침멀링
군터 바이덴홀처
마르쿠스 나클
볼프강 암라인
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비브란트 메트-엘 히어링 테크놀로지 게엠베하
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Abstract

본원에는 이식가능한 기기에 사용하기 위한 자석 장치가 설명된다. 이식가능한 하우징은 이식가능한 전자 시스템의 일부를 수용한다. 하우징 내의 원통형 임플란트 자석 장치는 다수의 인접한 자기 섹션을 포함하며, 적어도 두 개의 자기 섹션은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가진다. 또한, 대응 자석 장치를 가지는 유사한 외부 하우징이 있을 수 있다.

Description

이식가능한 기기를 위한 자기 부착 장치{MAGNETIC ATTACHMENT ARRANGEMENT FOR IMPLANTABLE DEVICE}
이 출원은 참고로 인용되는 2009년 7월 22일에 출원된 미국 특허 가출원 제61/227,632호로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 의료용 임플란트, 그리고 더 구체적으로 그러한 임플란트에 사용하기 위한 영구 자석 장치에 관한 것이다.
중이 임플란트(Middle Ear Implants) 및 달팽이관 임플란트(Cochlear Implants)와 같은 일부 청각 임플란트는 이식가능한 부분과 외부 부분에 부착 자석을 채용하여 외부 부분을 임플란트 위의 제 위치에 자기적으로 유지시킨다. 예를 들어, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 전형적인 달팽이관 임플란트 시스템은 송신 코일(102)을 수용하는 외부 송신 하우징(101)과 외부 자석(103)을 포함할 수 있다. 외부 자석(103)은 통상적인 동전 모양이고, 도시된 외부 자기장 선(104)을 생성하도록 환자의 피부에 직각인 N-S 자기 이중 극을 갖는다. 환자의 피부 아래에 이식된 것은 유사한 수신 코일(106)과 이식된 내부 자석(107)을 가지는 대응 수신기 조립체(105)이다. 내부 자석(107)은 또한 동전 모양이고, 도시된 내부 자기장 선(108)을 생성하도록 환자의 피부에 직각인 N-S 자기 이중 극을 갖는다. 내부 수신기 하우징(105)은 환자의 몸 안에 수술로 이식되고 제자리에 고정된다. 외부 수신기 하우징(101)은 내부 수신기 조립체(105)를 덮고 있는 피부 위의 적절한 위치에 배치되고, 내부 자기장 선(108)과 외부 자기장 선(104) 사이의 상호작용에 의해 제자리에 유지된다. 송신기 코일(102)로부터의 RF 신호는 이식된 프로세서 모듈(도시되지 않음)과 통신하는 수신 코일(106)에 데이터 및/또는 전력을 커플링한다.
환자가 자기 공명 영상(MRI) 검사를 받을 때 한가지 문제가 발생한다. 임플란트 자석과 MRI를 위해 적용된 외부 자기장 사이에는 상호작용이 일어난다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임플란트 자석(202)의 자화 방향(m w)은 반드시 환자의 피부에 직각이다. 따라서, MRI로부터의 외부 자기장(B w)은 내부 자석(202)에 토크(T w)를 발생시킬 수 있으며, 이 토크는 내부 자석(202) 또는 전체 임플란트 하우징(201)을 적절한 위치 밖으로 변위시킬 수 있다. 무엇보다도, 이것은 환자의 인접한 조직에 손상을 줄 수 있다. 또한, MRI로부터의 외부 자기장(B w)은 임플란트 자석(202)의 자화(m w)를 줄이거나 제거할 수 있어서, 임플란트 자석은 더 이상 외부 송신기 하우징을 적절한 위치에 유지시킬 정도로 충분히 강하지 않게 된다. 이식된 기기와 MRI의 외부 자기장(B w)의 상호작용 때문에, 임플란트 자석(202)은 또한 MRI 이미지에 이미징 결함(artifact)을 야기할 수 있고, 수신 코일 내의 유도 전압 및 잡음이 있을 수 있다. 이것은 MRI자계 강도가 1.5 테슬라를 초과하는 면이 특히 문제가 된다.
따라서, 자석 장치를 갖춘 기존의 임플란트 시스템에서는, MRI를 허용하지 않거나 또는 MRI의 사용을 더 낮은 자계 강도로 제한하는 것이 통상적이다. 기존의 다른 해법은 수술로 제거가능한 자석, 구형(spherical) 임플란트 자석(예를 들어, 미국 특허 제7,566,296호), 그리고 다양한 링 자석 디자인(예를 들어, 2009년 7월 22일에 출원된 특허 가출원 제61/227,632호)의 사용을 포함한다. 자석을 제거하는 수술을 요구하지 않는 여러 해법 중에서, 구형 자석 디자인은 매우 높은 자계 강도에서도 MRI 제거를 위한 가장 편리하고 안전한 선택일 수 있다. 그러나 구형 자석 장치는 상대적으로 임플란트의 다른 구성요소의 두께보다 훨씬 큰 자석을 요구하며, 따라서 임플란트에 의해 차지되는 부피가 증가한다. 결국 그 자체로 문제를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 달팽이관 임플란트와 같은 일부 시스템은 피부와 밑에 있는 뼈 사이에 이식된다. 그러므로 자석 하우징의 "구형 범프"는 밑에 있는 뼈 안으로 우묵한 공간을 준비하는 것을 요구한다. 이것은 그러한 응용예들에서의 이식 동안의 추가적인 단계로서, 매우 어렵거나 또는 매우 어린 아이들인 경우에는 심지어 불가능할 수도 있다.
치료용 응용예에서의 사용을 위해 자석 요소의 다양하며 복잡한 장치가 설명되었다. 예를 들면, 미국 특허 제4,549,532호 및 미국 특허 제7,608,035호를 참조하길 바란다. 그러나, 그러한 치료용 장치들이 상술한 것과 같은 자기 부착 적용 응용예에 대해 잠재적으로 효용을 가질 수 있다는 어떠한 암시도 없다.
본 발명의 실시예는 이식가능한 기기에서의 사용을 위한 자석 장치에 관한 것이다. 이식가능한 하우징은 이식가능한 전자 시스템의 일부를 수용한다. 하우징 안의 원통형의 임플란트 자석 장치는 다수의 인접한 자기 섹션들을 포함하며, 적어도 두 개의 자기 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가진다.
예를 들어, 자기 섹션들은 내측 자기 방향으로 내측 자기 배향을 가진 내측 중심 디스크, 및 내측 자기 방향과 반대인 외측 자기 방향으로 외측 자기 배향을 가지는 외측 반경방향 링을 포함한다. 또는 자기 섹션은 함께 원통 모양을 형성하는 다수의 웨지 섹션을 포함할 수 있으며, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가진다. 또는 자석 장치는 복수의 웨지 섹션을 가지는 외측 반경방향 링에 둘러싸인 내측 중심 디스크를 포함할 수 있으며, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가진다.
많은 실시예들은 또한 임플란트 통신 신호를 수신하기 위해서 임플란트 자석 장치를 둘러싸는 하우징 내의 임플란트 신호 코일을 갖는다. 일부 실시예에서는, 다수의 임플란트 자석 장치가 있을 수 있다. 대응 자석 장치를 가진 유사한 외부 하우징이 또한 있을 수 있다. 이식가능한 전자 시스템은, 예를 들어, 달팽이관 임플란트 시스템, 중이 임플란트 시스템, 또는 골전도 청각 임플란트 시스템일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 전형적이고 이상적인 달팽이관 임플란트의 일부를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 이식 기기의 이식된 부분에 미치는 외부 자기장의 영향을 도시한다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 자석 장치를 도시한다.
도 4는 어떻게 임플란트 자석 장치의 실시예가 전형적인 외부 장치와 협동작용하는지 도시한다.
도 5는 어떻게 임플란트 자석 장치의 실시예가 또 다른 대응 외부 자석 장치에 협동작용하는지 도시한다.
도 6은 자기적으로 교번하는 파이모양의 자기 섹션을 가지는 임플란트 자석의 실시예를 도시한다.
도 7은 내측 중심 디스크를 갖춘 도 6의 것과 유사한 또 다른 실시예를 도시한다.
본 발명은 다양한 실시예에서 다수의 인접한 자기 섹션을 가지는 원통형 자석의 형태인, 이식가능한 기기를 위한 개선된 자석 장치에 관한 것이며, 적어도 두 개의 자기 섹션은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가진다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 자석 장치(300)의 분해도를 도시하고, 도 3b는 그것의 측면도를 도시한다. 이식가능한 하우징[예를 들어, 임플란트 하우징(102)]은 이식가능한 전자 시스템의 일부를 수용한다. 이식가능한 전자 시스템은 예를 들어, 달팽이관 임플란트 시스템, 중이 임플란트 시스템, 또는 골전도 청각 임플란트 시스템일 수 있다. 하우징 내의 원통형 임플란트 자석 장치(300)는 내측 자기 방향으로 내측 자기 배향을 가지는 내측 중심 디스크(301)와 내측 자기 방향에 반대인 외측 자기 방향으로 외측 자기 배향을 가지는 외측 반경방향 링 섹션(302)을 가진다.
이러한 구성에 의해, 임플란트 자석 장치(300)의 순 자기장은 종래 기술의 통상적인 원통형 자석보다 훨씬 작지만, 내측 중심 디스크 섹션(301)과 외측 반경방향 링 섹션(302) 근처에서 국부적으로 자기장이 여전히 강하게 작용하여, 임플란트 자석 장치(300)의 보유력에 전체적인 손실은 없다. 임플란트 자석 장치(300)의 감소된 순 자기장은 또한 순 자기장이 임플란트 신호 코일 및 그것의 통신 신호와 불리하게 상호작용하는 종래의 문제점들을 방지하고, MRI 과정과 관련하여 종래의 기술의 이미징 문제와 토크를 줄인다. 게다가, 단순한 디스크 자석과 비교할 때 임플란트 자석 장치(300)의 자기 구조의 더 특별한 점은 외부 구성요소 하우징에 대해 개선된 중심 설정 성능을 제공한다는 것이다.
도 4는 어떻게 임플란트 자석 장치의 실시예가 전형적인 외부 기기와 협동작용하는지 도시한다. 통상적인 원통형 외부 자석(403)은 본 발명의 실시예에 따른 내측 중심 디스크 섹션(401) 및 외측 반경방향 링 섹션(402)을 가지는 임플란트 자석과 상호작용한다. 이런 경우에, 외부 자석(403)은 임플란트 자석의 내측 중심 디스크 섹션(401)과 지름이 유사해서, 이들 각자의 자기장은 외부 기기를 적절한 작동 위치에 유지하기 위해서 요구되는 보유력을 제공하도록 상호작용을 한다. 이것은 외부 신호 코일(405)이 데이터를 포함하는 임플란트 통신 신호 및 전력을 대응 임플란트 코일(404)에 커플링하는 것을 가능하게 한다. 임플란트 코일(404)로부터 수신된 임플란트 통신 신호는 달팽이관 임플란트의 임플란트 프로세서, 골전도 변환기, 또는 중이 변환기와 같은 임플란트 시스템의 다른 요소(406)에 커플링된다. 일부 실시예에서는, 다수의 임플란트 자석 장치 및 대응 외부 자석이 있을 수 있다.
도 5는 어떻게 임플란트 자석 장치의 실시예가 또 다른 대응 외부 자석 장치와 협동작용하는지 도시한다. 이 경우에, 외부 자석(502)은 또한 외부 기기를 적절한 작동 위치에 유지하도록 협동하기 위해 임플란트 자석(501)의 유사한 섹션과 대응하는 내측 및 외측 섹션을 갖는다. 일부 실시예에서는 다수의 임플란트 자석 장치가 있을 수 있다. 이것은 외부 신호 코일(504)이 데이터를 포함하는 임플란트 통신 신호 및 전력을 임플란트 시스템의 다른 요소에 의한 사용을 위해 피부(505)를 가로질러 대응 임플란트 코일(503)에 커플링하는 것을 가능하게 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하며, 여기서 임플란트 자석 장치(600)는 축방향으로 자화된 웨지 섹션(601)을 가지며, 인접한 웨지 섹션들은 직경방향으로 대향하는 자기 배향을 갖는다. 도 6의 임플란트 자석 장치(600)는 여섯 개의 자화된 웨지 섹션(601)을 갖지만, 다른 실시예는, 장치의 종합적인 순 자기장이 전체적으로 최소화되는 한, 다른 개수의 웨지 섹션을 가질 수 있다. 또한, 도 7은 자화되거나 자화되지 않을 수 있는 내측 중심 디스크(701)의 실시예를 도시하고, 이것은 자화된 부분적인 웨지 섹션(703)으로 분할되는 외측 반경방향 링(702)에 의해 둘러싸이고, 인접한 웨지 섹션들은 반대로 자화된다. 이런 장치에서(또는 사실상, 위의 실시예들 중 다수에서), 각각의 자화된 섹션들 사이에, 좁은 비자화 이행 요소들이 또한 있을 수 있다.
도 6 및 도 7에서 도시된 것과 같은 실시예는 외부 하우징이 고정적인 특정 각도로 피부에 부착되는 것을 가능하게 하며, 이는 방향성 마이크로폰의 적절한 정렬을 보증하는데 유용할 수 있다. 물론, 일부 응용예에서, 이는 외부 하우징이 웨지 섹션의 개수에 따라 제한된 수의 특정 각도로만 고정될 수 있다는 점에서 결점으로 보일 수 있다. 예를 들어, 만약 임플란트 자석 장치(600)가 네 개의 축 방향의 자화된 웨지 섹션(601)을 가진다면, 외부 부분은 180°의 각도로만 회전될 수 있다. 여섯 개의 자화된 웨지 섹션(601)을 가지면, 회전 각은 120°이다.
위에서 설명된 것들과 같은 본 발명의 실시예들은 이식되는 자석 및/또는 외부 자석을 위한 대응 사이즈 및 가하학적 형상의 교체 자석을 가지는 기존의 제품 내에 쉽게 그리고 직접 이식될 수 있다. 실시예들은 유용하게 영구 자석 재료 및/또는 강자성 재료뿐만 아니라 다른 구조 재료를 수용할 수 있다. 이것들은 제한없이 Fe3O4, BaFe12O19, 등과 같은 자기 페라이트 재료, 플라스틱 본디드 영구 자성 파우더 및/또는 소결된 NdFeB, SmCo 등과 같은 소결된 재료를 포함한다. 적절한 재료와 장치의 선택은 원하지 않은 와전류를 방지하거나 줄이는데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예들이 개시되었지만, 발명의 진정한 범위를 벗어남이 없이 당업자들에 의해 다양한 변화와 변형이 이루어질 수 있고 이것이 본 발명의 장점들 중 일부를 달성할 것이라는 것은 명백하다.

Claims (18)

  1. 이식가능한 기기이며,
    이식가능한 전자 시스템의 일부를 수용하는 임플란트 하우징과,
    복수의 인접한 자기 섹션을 구비하는 하우징 내의 원통형 임플란트 자석 장치를 포함하고,
    적어도 두 개의 자기 섹션은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 갖는
    이식가능한 기기.
  2. 제1항에 있어서, 자기 섹션은
    ⅰ) 내측 자기 방향으로 내측 자기 배향을 가지는 내측 중심 디스크와,
    ⅱ) 내측 자기 방향과 반대인 외측 자기 방향으로 외측 자기 배향을 가지는 외측 반경방향 링을 구비하는
    이식가능한 기기.
  3. 제1항에 있어서, 자기 섹션은 원통 형상이 되도록 함께 형성된 복수의 웨지 섹션을 구비하고, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가지는
    이식가능한 기기.
  4. 제1항에 있어서, 자석 장치는 복수의 웨지 섹션을 가지는 외측 반경방향 링에 의해 둘러싸인 내측 중심 디스크를 구비하며, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가지는
    이식가능한 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    임플란트 통신 신호를 수신하기 위해서 임플란트 자석 장치를 둘러싸는, 하우징 내의 임플란트 신호 코일을 더 포함하는
    이식가능한 기기.
  6. 제1항에 있어서, 이식가능한 하우징은 복수의 임플란트 자석 장치를 수용하는
    이식가능한 기기.
  7. 제1항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 달팽이관 임플란트 시스템을 포함하는
    이식가능한 기기.
  8. 제1항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 중이 임플란트 시스템을 포함하는
    이식가능한 기기.
  9. 제1항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 골전도 청각 임플란트 시스템을 포함하는
    이식가능한 기기.
  10. 임플란트 시스템과 함께 사용하기 위한 외부 기기이며,
    이식가능한 전자 시스템의 외부 요소를 수용하는 외부 기기 하우징과,
    복수의 인접한 자기 섹션을 구비하는 하우징 내의 원통형 외부 자석 장치를 포함하고,
    적어도 두 개의 자기 섹션은 정반대의 자기방향으로 대향하는 자기 배향을 가지는
    외부 기기.
  11. 제10항에 있어서, 자기 섹션은
    ⅰ) 내측 자기 방향으로 내측 자기 배향을 가지는 내측 중심 디스크와,
    ⅱ) 내측 자기 방향과 반대인 외측 자기 방향으로 외측 자기 배향을 가지는 외측 반경방향 링을 구비하는
    이식가능한 기기.
  12. 제10항에 있어서, 자기 섹션은 원통 형상이 되도록 함께 형성된 복수의 웨지 섹션을 구비하고, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가지는
    이식가능한 기기.
  13. 제10항에 있어서, 자석 장치는 복수의 웨지 섹션을 가지는 외측 반경방향 링에 의해 둘러싸인 내측 중심 디스크를 구비하며, 인접한 웨지 섹션들은 정반대의 자기 방향으로 대향하는 자기 배향을 가지는
    이식가능한 기기.
  14. 제10항에 있어서,
    임플란트 통신 신호를 전송하기 위해서 외부 자석 장치를 둘러싸는, 하우징 내의 외부 신호 코일을 더 포함하는
    외부 기기.
  15. 제10항에 있어서, 외부 기기 하우징은 복수의 외부 자석 장치를 수용하는
    외부 기기.
  16. 제10항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 달팽이관 임플란트 시스템을 포함하는
    외부 기기.
  17. 제10항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 중이 임플란트 시스템을 포함하는
    외부 기기.
  18. 제10항에 있어서, 이식가능한 전자 시스템은 골전도 청각 임플란트 시스템을 포함하는
    외부 기기.
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