KR20220128340A - 조직 분석, 로케이션 결정 및 조직 절제를 위한 디바이스, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
예시적인 조직 검출 및 로케이션 식별 장치는, 예를 들어 루멘을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 원주방향으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있고, 절연층은 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 전기적으로 격리할 수 있다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 제1 면 및 루멘에 대해 제1 면의 반대편에 배치된 제2 면을 갖는 구조를 형성할 수 있고, 제1 면은 제2 면보다 길 수 있어서, 최원위 부분에서 제1 면을 통해 날카로운 뾰족한 단부를 형성할 수 있다.
Description
관련 출원(들)에 대한 상호참조
본 출원은 2019년 11월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/941,213호와 관련되고 그로부터 우선권을 주장하며, 그 전체 개시는 본 명세서에 참조로서 통합된다.
개시의 분야
본 개시는 일반적으로 동물 또는 인체 조직 유형의 검출 또는 감지, 삽입 배열의 일부분의 로케이션의 결정/추론(determination/inference) 및 절제 유발 신호들(ablative causing signals)의 인가에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, (i) 임의의 물질 또는 재료(예를 들어, 약품, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 세포, 유전 재료, 줄기 세포, 면역 치료제 등)의 주입 및/또는 (1) 삽입 장치를 통한 몸체로부터의 유체들의 흡인(aspiration) 또는 재료들 또는 조직의 수집(collection)(예를 들어, 코어 생검(core biopsy)) 전에 조직 또는 유체 유형을 결정하기 위해, 하나 이상의 삽입 디바이스(예를 들어, 니들, 캐뉼라 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들의 예시적인 실시예들, 및 그러한 삽입 장치를 제조하고/하거나 삽입 시에 조직 유형을 감지 또는 결정하기 위한 예시적인 방법들에 관한 것이다. 본 개시는 또한 광학 방사선 송신기(들)(optical radiation transmitter) 분석, 이미징, 위치 결정 및/또는 (예를 들어, 광을 포함하지만 이에 한정되지 않는) 광학 방사선을 이용한 조직의 치료를 통해 하나 이상의 삽입 디바이스(예를 들어, 내시경(들), 카테터(들), 복강경(들) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들의 예시적인 실시예들에 관한 것이다. 예시적인 장치들, 디바이스들 및 시스템들의 예시적인 실시예들은 또한 (i) 조직 유형의 결정으로부터 이용되는 동일한 감지 디바이스들 및/또는 전극 중 적어도 일부를 통해 타겟 조직을 가열하기 위해 조직에 무선 주파수(RF) 신호들을 생성 및/또는 인가하고, (ii) 예를 들어, 조직 검출 및/또는 RF 신호 인가에 이용되는 동일한 컴포넌트들 중 적어도 일부를 이용하여, 예컨대, 3차원 공간에서의 삽입 장치/디바이스의 팁 또는 다른 부분의 위치를 결정 및/또는 추론할 수 있다.
동물 또는 인간 피험자에 대해 수술 또는 절차를 수행하거나, 약리학제(pharmacological agent)(예를 들어, 약품), 충전제 물질, 생물학적 및 비생물학적 충전제, 치료제, 조직 또는 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 물질(들) 및/또는 재료(들)을 동물 또는 인간 피험자에게 주입할 때, 일부 응용들에서 피험자의 특정 조직(예를 들어, 특정 혈관들, 지방, 근육 등)에 재료를 주입하는 것이 유익할 수 있다. 일부 응용들에서는 피험자의 특정 조직 또는 루멘(lumen)(예를 들어, 특정 혈관 등)에 재료들을 주입하지 않는 것이 중요하거나 유익할 수 있는 반면, 다른 응용들에서는 그러한 조직 또는 루멘에 그러한 재료들을 주입하는 것이 유익할 수 있다. 정맥들 또는 동맥들(정맥절개술(phlebotomy), IV 등)과 같은 특정 구조들의 식별 및 액세스를 돕는 다수의 상업적으로 이용 가능한 비침습적 시각화 시스템들(non-invasive visualization systems)(초음파 및 광학 시각화 디바이스들(ultrasound and optical visualization devices) 등을 포함함)이 있다. 하나의 예는 얕은 정맥들의 시각화를 제공하는 적외선 광원 및 검출기를 통합하는 AccuVein이다. 그러나, 혈관 표적화(vessel targeting) 또는 회피를 위해 특히 조직 변화들을 감지하거나 혈관들을 검출할 수 있는 그러한 액세스 디바이스들과 통합되는 공지된 기술들은 없다.
예를 들어, (i) 삽입 또는 혈액 수집을 위해 혈관들을 검출하고, (ii) 니들이 언제 특정 유형의 조직(예를 들어, 척추 공간 등)을 관통했는지를 검출하는 다양한 (예를 들어, 비삽입) 기술들이 관련 응용들을 위해 존재한다. 그러나, 예를 들어 삽입 디바이스들/배열들의 조작 없이, 예를 들어, 약리학제, 충전제, 생물제제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은, 몸체 내로의 물질들 또는 재료들의 주입 및/또는 몸체로부터의 유체들의 흡인 또는 재료, 세포들 또는 조직들의 수집을 또한 용이하게 하면서, 상이한 조직 유형들의 신속한 또는 실시간 감지/검출을 용이하게 하는 감지 전극들을 통합하는 공지된 삽입 디바이스들/배열들이 없다.
하나의 회사, 인젝(Injeq)은 IQ-니들을 생성하였는데, 이는 다양한 조직 유형들을 검출하기 위해, 예를 들어, 니들이 척추액을 관통한 때를 검출하기 위해 전기 임피던스 분광학(electrical impedance spectroscopy)을 이용하는 니들이다. 니들은 2개의 전극들을 통합하고; 하나의 전극은 니들에 통합되고, 다른 전극은 니들 내부에 위치된 탐침에 통합된다. 타겟 로케이션이 검출된 후에, 탐침이 제거될 필요가 있고, 그 후 절차(예를 들어, 주입 또는 유체 수집)가 시작될 수 있기 전에 주입기(syringe) 또는 다른 디바이스가 니들에 연결되어야 한다. IQ-니들은 미국 특허 공개 제2016/0029920호에 도시되고 설명되며, 그 전체 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합된다. 인젝은 또한 동일한 접근법을 이용하는 생검 니들을 개발하였다(예를 들어, 그 전체 개시가 전체로서 본 명세서에 참고로 통합되는 미국 특허 공개 제2018/0296197호 참조).
다른 종래 시스템은 전기 임피던스 분광법을 이용하여 상이한 조직들을 식별하기 위해 표면 상에 상호 맞물린 동일 평면 전극들을 통합하는 감지 니들을 포함한다. 전극들은 전통적인 인쇄 회로 보드 제조 기술들을 이용하여 니들 상에 직접 퇴적된다. 그러나, 그러한 시스템에서는, 니들이 닫힌다. 따라서, 니들은 감지를 위해서만 이용될 수 있고, 피험자에게 작용제를 주입하기 위해 이용될 수 없다. 게다가, 니들은 조직 유형을 결정하는 데 이용되는 분석기에 테더링(tether)된다. 마지막으로, 전극들이 니들의 외주 표면 상에 있으므로, 전극들은 팁과 같은 곳에 배치되지 않는다. 따라서, 전극들로부터의 측정들은 팁에서의 조건들을 반영하지 않는다.
또한, 많은 최소 침습 절차들(minimally invasive procedures)은 몸체 내에서 디바이스들을 안내하기 위해 외부 이미징을 이용하는 니들들 또는 카테터들과 같은 디바이스들을 포함한다. 이미징 기술들은 초음파, X 선, 자기 공명 이미징(MRI) 등을 포함한다. 초음파 이미징은 효과적인 안내 기술인 것으로 밝혀졌지만, 제한된 정보 및 다소 열악한 니들 시각화를 갖는 이차원(2D) 이미지만을 제공한다(예로서, Rocha 등의 "Step-by-step of ultrasound-guided core-needle biopsy of the breast: review and technique," Radiol Bras. 2013 Jul/Ago; Vol. 46(4), pages 234-241 참조). 또한, X 선 또는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔들은 임상의 및 피험자 양자를 원하지 않는 방사선에 노출시킨다. 따라서, X 선, CT 및 MRI 장비는 통상적으로 스케줄링 제한들과 함께 중앙 집중화된다. 기존의 기술을 이용하여 조직의 삼차원(3D) 로케이션을 제공하고, 또한 로케이션을 획득하는 데 필요한 디바이스들의 부정적인 효과들을 제한하는 것은 사실상 어렵다.
추가로, MRI, x 선, 초음파, 및 광학기기는 이미징 응용들에서 모두 중요한 역할을 발견했다. 많은 응용에서, 이미징, 분석, 치료, 및 기타의 응용을 실시하는 광학 방사선은, 비-이온화, 비-접촉이기 때문에 다른 접근법에 비해 소정의 이점을 제공할 수 있고, 고해상도를 달성할 수 있다. 예를 들어, 광간섭단층촬영장치(OCT, optical coherence tomography) 및 기타의 간섭측정(interferometric) 이미징 기술을 포함한, 현재 이용가능한 광학(예를 들어, 광) 방사선 전달을 이용하는 다양한 유형의 광학 기술이 있다.
동심 전극 구성들은 디바이스의 팁에서 그리고/또는 전극에서 고도로 국지화된 무선-주파수(RF)(무선 주파수) 절제를 용이하게 할 수 있다. RF 절제는 조직을 절단 및 응고하기 위해 수술 응용들에서 이용되었다(예를 들어, Covidien, "Principles of Electrosurgery," Boulder CO, 2008 참조). RF 절제는 일반적으로 2개의 전극, 즉 활성 전극(active electrode) 및 복귀 전극(return electrode)의 이용을 필요로 한다. RF 주파수들에서의 교류는 하나의 전극으로부터 조직을 통해 제2 전극으로 통과한다. 전류는 조직의 저항성 가열(resistive heating)을 유발한다.
단극 수술 기기들(Monopolar surgical instruments)은 단일 활성 전극을 포함한다. 복귀 전극은 일반적으로 몸체의 외부에 어딘가에 배치된 패드를 포함한다. 전류는 활성 전극 근처에 집중되지만, 몸체를 통해 복귀 전극으로 확산됨에 따라 빠르게 확산되고, 따라서 가열은 활성 전극 주위의 영역으로 제한되어야 한다. 전류의 효과는 크기, 듀티 사이클, 및 주파수를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 실제로, 예를 들어, 복귀 전극 패드 주위에 가열을 제공하여, 종종 몸체 상에 화상을 초래하는 것이 가능하다.
양극 수술 기기(Bipolar surgical instrument)는 통상적으로 서로 가까이 제공되는 2개의 전극을 포함하고, 따라서 전류가 하나의 전극으로부터 다른 전극으로 직접 통과한다. 그러한 기기의 일례는 2개의 전극이 2개의 턱(jaws) 각각 상에 배치되는 양극 겸자들(bipolar forceps)을 포함한다. 전류는 2개의 턱 사이의 임의의 조직을 통과한다. 양극 기기들은 고도로 국지화된 효과를 갖지만, 불행하게도, 이들은 2개의 전극을 절연 및 격리하기 위한 필요성으로 인해 단극 기기들보다 제조하기가 더 복잡하다.
몸체 내부의 광학(예를 들어, 광) 방사선 전달은 카테터와 같은 의료 삽입 디바이스 내에 통합될 수 있는 개별 섬유들(discrete fibers)을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 예시적인 응용들은 혈관내 OCT(예를 들어, Bouma et al., "Intravascular optical coherence tomography," Biomedical Optics Express 2660, Vol. 8, No. 5, May 1, 2017에 설명된 바와 같음), 광학 분광법(예를 들어, Utzinger et al., "Fiber Optic Probes For Biomedical Optical Spectroscopy," J. of Biomedical Optics, 8(1), (2003)에 설명된 바와 같음), 및 심장 절제(예를 들어, Dukkipati et al., "Pulmonary Vein Isolation Using The Visually Guided Laser Balloon: A Prospective, Multicenter, And Randomized Comparison To Standard Radiofrequency Ablation," JACC, 66(12): 1350-60 (2015)에 설명된 바와 같음)를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 기술들은, 예를 들어 다른 분광 이미징 기술들, 라만(Raman) 이미징, 확산파(diffuse-wave) 광학 이미징, 및 2-광자 이미징 기술들을 포함한다. OCT는 간섭측정 이미징 기술이고, 따라서 매우 높은 감도 및 큰 동적 범위의 특성들을 갖는다. OCT는 이용되는 이미징 광학기기의 초점 특성들과 이용되는 광학 소스의 코히런스 특성들의 조합을 통해 깊이 분해능(depth resolution)을 달성한다.
또한, 많은 최소 침습 절차들은 몸체 내에서 디바이스들을 안내하기 위해 외부 이미징을 이용하는 니들들 또는 카테터들과 같은 디바이스들을 수반한다. 이미징 기술들은 초음파, X 선, 자기 공명 이미징(MRI) 등을 포함한다. 초음파 이미징은 효과적인 안내 기술인 것으로 밝혀졌지만, 제한된 정보 및 다소 열악한 니들 시각화를 갖는 이차원(2D) 이미지만을 제공한다(예를 들어, Rocha 등의 Rafael Dahmer, Pinto, Renata Reis, Tavares, Diogo Paes Barreto Aquino, Goncalves. Claudia Sofia Aires, "Step-by-step of ultrasound-guided core needle biopsy of the breast: review and technique," Radiol Bras. 2013 Jul/Ago; 46(4): 234-241 참조). 또한, X 선 또는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔들은 임상의 및 환자 양자를 원하지 않는 방사선에 노출시킨다. 따라서, X 선, CT 및 MRI 장비는 통상적으로 스케줄링 제한들과 함께 중앙 집중화된다. 기존의 기술을 이용하여 조직의 삼차원(3D) 로케이션을 제공하고, 또한 로케이션을 획득하는 데 필요한 장치들의 부정적인 효과들을 제한하는 것은 사실상 어렵다.
또한, OCT, CT, MRI, 형광 이미징 라만, 광학 이미징 등을 포함하는 그러한 광학 양식들(optical modalities)을 이용하는 카테터들의 구성들 및 컴포넌트들은 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다. 카테터들을 이용하는 다양한 의료 절차들은 카테터에 대한 그리고 그 안의 디바이스들의 다수의 교환을 필요로 하며, 여기서 안내 와이어 또는 안내 피복(guide sheath)이 먼저 카테터 내에 삽입되고, 이어서 보조 도구들, 예를 들어 경중격 니들(transseptal needle)이 와이어/피복 위에 또는 그 안에 삽입될 수 있다. 이어서, 이러한 도구들은 일반적으로 제거되고, 분석 및/또는 치료 도구들을 위해 그리고/또는 감지/치료 카테터들에 의해 완전히 교환된다.
그러한 컴포넌트들 및/또는 도구들의 교환은 오래 걸릴 수 있으며, 카테터 및/또는 그의 도구들의 이용의 타이밍이 중요할 수 있고, 때때로 심지어 결정적일 수 있을 때 의료 절차에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 다음을 위해, 하나 이상의 삽입 디바이스(예컨대, 하나 이상의 니들, 캐뉼라, 카테터 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않음)에 통합될 수 있는 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템을 제공하는 것이 유익할 수 있다.
- (i) 임의의 물질 또는 재료(예컨대, 예를 들어, 약리학제, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등)의 주입 및/또는 (ii) 그러한 삽입 장치를 통한 몸체로부터의 유체, 물질, 재료, 세포, 또는 조직의 흡인 이전에 그리고/또는 그 동안에 그리고 그러한 삽입 장치를 제조하고/하거나 그의 삽입 시에 조직 유형을 결정하는 예시적인 방법에 따라 조직 유형을 결정하는 것,
- 조직 유형의 결정에 이용될 수 있는 동일한 감지 디바이스들 및/또는 전극(들)을 통해 타겟 조직을 가열하기 위해 무선 주파수(RF) 신호들을 생성하고/하거나 조직에 인가하는 것,
- 예를 들어, 조직 유형 결정 및/또는 RF 신호 인가에 이용될 수 있는 동일한 컴포넌트들 중 일부를 이용하여, 3차원 공간에서 삽입 장치/디바이스의 팁의 위치를 결정 및/또는 추론하는 것,
- 예를 들어, 조직 유형 및/또는 팁의 위치를 결정하기 위해, 조직에 광학 방사선을 제공하는 것, 및/또는
- 조직 유형 및/또는 팁의 위치의 결정에 기초할 수 있는 삽입 디바이스(들)의 컴포넌트들을 이용하여 조직을 절제하거나 달리 실시하는 것 - 이는 위에서 설명된 결함들 중 적어도 일부를 극복할 수 있다.
예시적인 실시예들의 요약
이를 위해, 삽입 디바이스/장치를 포함 및/또는 이용할 수 있는 이러한 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템이 본 개시의 예시적인 실시예들에 따라 제공될 수 있다. 게다가, 광학 도파관(들)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광 송신기(들)를 포함 및/또는 이용할 수 있 추가적인 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템들이 본 개시의 예시적인 실시예들에 따라 제공될 수 있다.
이를 위해, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 예시적 삽입 장치/디바이스는, 예를 들어, 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있고, 절연층은 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 전기적으로 격리할 수 있다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 제1 면 및 루멘에 대하여 제1 면에 대향하여 배치된 제2 면을 갖는 구조를 형성할 수 있고, 제1 면은 제2 면보다 길 수 있음으로써 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분(distal-most portion)에서 제1 면을 통해 날카로운 뾰족한 단부(sharp pointed end)를 형성할 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에서 날카로운 뾰족한 단부를 형성하도록 경사질 수 있는 구조를 형성할 수 있다.
본 개시의 일부 예시적인 실시예들에서, 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 삽입 장치/디바이스의 샤프트를 형성할 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 허브(hub)로부터 원위로 연장될 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 배럴(barrel)이 허브에 연결될 수 있고, 플런저가 배럴 내에 삽입되도록 구성될 수 있다. 제1 전기 도전층은 전기 신호(예를 들어, 제1 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 제2 전기 도전층은 동일하거나 상이한 전기 신호(예를 들어, 제1 및/또는 제2 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 통신 디바이스(들)가 전기 신호(들)에 관련된 정보를 송신하도록 구성될 수 있다. 통신 디바이스(들)는 (i) 삽입 장치/디바이스의 허브, 또는 (ii) 삽입 장치/디바이스의 배럴 중 하나에 내장될 수 있다.
본 개시의 특정한 예시적인 실시예들에서, 제1 전기 도전층은 전기 신호(예를 들어, 제1 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 제2 전기 도전층은 동일한 또는 상이한 전기 신호(예를 들어, 제1 또는 제2 전기 신호)를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있고, 하드웨어 처리 배열이 전기 신호(들)와 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 또는 유체 유형을 결정하도록 구성될 수 있다. 가청 배열(audible arrangement)이 결정된 조직 또는 유체 유형에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성될 수 있다. 가청 배열은 결정된 조직 또는 유체 유형에 기초하여 광 또는 영숫자 출력(alphanumeric output)을 디스플레이하기 위해 시각적 배열(visual arrangement)로 보강 또는 대체될 수 있다. 처리 배열(processing arrangement)은 (i) 삽입 장치/디바이스의 허브, 및/또는 (ii) 삽입 장치/디바이스의 배럴에 내장될 수 있다. 대안적으로, 처리 배열은 허브 또는 배럴로부터 제거가능하게 분리가능할 수 있다. 루멘은 (i) 약리학제가 주입되게 하거나, (ii) 생검 샘플이 획득되게 하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에 따르면, 무선 주파수(RF) 신호가 제1 전기 도전층 및/또는 제2 전기 도전층에 인가될 수 있고, 이러한 도전층들과 그들의 제공된 RF 신호의 조합 및 상호작용은 삽입 장치/디바이스의 에지 또는 팁에서 조직 가열을 생성하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 전기 도전층은 (예를 들어, 디바이스 몸체, 도전성 몸체, 도전성 코팅일 수 있거나 이를 포함할 수 있는) 내부 전극을 포함할 수 있고, 제2 전기 도전층은 (예를 들어, 외부 도전성 코팅, 도전성 몸체 등일 수 있거나 이를 포함할 수 있는) 외부 전극을 포함할 수 있다. RF 신호를 이용하여 충격을 받는 조직은 제1 전기 도전층 및 제2 전기 도전층을 이용하여 수행된 조직 검출 결정에 기초할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 양태에서, 삽입 장치/디바이스는 제1 전기 도전층, 루멘, 절연층 및 제2 전기 도전층을 갖는 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 예를 들어, 허브 및 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함하는 예시적인 삽입 장치/디바이스가 제공될 수 있고, 샤프트는 그 위에 또는 그 안에 형성된 전극(들)을 갖는 외부 표면을 포함할 수 있다. 배럴이 허브에 연결될 수 있고, 플런저가 배럴에 삽입되도록 구성될 수 있다. 통신 디바이스(들)가 (i) 허브, (ii) 배럴, 또는 (iii) 허브 또는 배럴에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되는 개별 패키지 중 적어도 하나에 내장될 수 있다. 전극(들)은 전기 신호를 획득하도록 구성될 수 있고, 하드웨어 처리 배열이 (i) 허브, (ii) 배럴, 또는 (iii) 허브 또는 배럴에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되는 개별 패키지에 내장될 수 있고, 하드웨어 처리 배열은 전기 신호에 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 유형을 결정하도록 구성될 수 있다. 샤프트는 외부 표면에 의해 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸인 절연층 및 절연층에 의해 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸인 전기 도전층을 포함할 수 있고, 전기 도전층은 추가 전극을 형성할 수 있다. 전극(들)은 샤프트에 통합될 수 있다.
또한, 예시적인 삽입 장치/디바이스는, 예를 들어 허브, 및 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있으며, 샤프트는 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 포함할 수 있다. 처리 배열이 (i) 적어도 2개의 제거 불가능한 전극 중 제1 전극을 이용하여 획득된 제1 전기 신호 및 (ii) 적어도 2개의 제거 불가능한 전극 중 제2 전극을 이용하여 획득된 제2 전기 신호와 관련된 정보를 수신하고, 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스에 기초하여 조직 유형을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 양태에 따르면, 삽입 장치/디바이스는 허브 및 배럴을 포함하는 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성을 포함할 수 있다.
삽입 장치/디바이스를 이용하여 피험자(들)의 조직(들)의 유형을 결정하는 예시적인 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, 그러한 예시적인 방법에 따르면, 예를 들어, 니들의 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 제1 전기 신호를 수신하고, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 이용하여 제2 전기 신호를 수신하고, 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하고, 예를 들어, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써, 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 제1 전기 도전층은 절연층(들)을 이용하여 제2 전기 도전층으로부터 격리될 수 있다. 몸체 내로의 물질들 또는 재료들 및/또는, 몸체로부터의 유체들의 흡인, 예를 들어, 약리학제, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등은 루멘을 통해 피험자(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플 및/또는 임의의 다른 유체 물질이 루멘을 통해 피험자(들)로부터 획득 또는 제거될 수 있다.
추가적으로, 삽입 디바이스/장치를 이용하여 피험자(들)의 조직(들)의 유형을 결정하기 위한 예시적인 방법이 제공될 수 있다. 그러한 예시적인 방법에 의해, 예를 들어, 삽입 디바이스/장치의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 내에 형성된 전극(들)을 이용하여 전기 신호(들)를 수신하고, 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 약리학제, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은 물질들 또는 재료들은 특정 유형이 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달되는 것으로 결정될 때 삽입 디바이스/장치의 루멘을 통해 피험자(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플이 결정에 기초하여 루멘을 통해 피험자(들)로부터 획득될 수 있다. 대안적으로 그리고/또는 추가적으로, 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달된 조직의 유형의 결정을 이용하여 샘플로부터 유체 또는 다른 재료를 흡인하는 것이 가능하다.
또한, 삽입 디바이스/장치를 이용하여 피험자(들)의 조직(들)의 유형을 결정하는 예시적인 방법이 제공될 수 있다. 그러한 예시적인 방법에 의해, 예를 들어 삽입 디바이스/장치 내에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 이용하여 적어도 2개의 전기 신호를 수신하고, 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고, 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상을 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 유형을 결정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 약리학제, 충전제, 생물제제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등과 같은 물질들 또는 재료들은 특정 유형이 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달되는 것으로 결정될 때 삽입 디바이스/장치의 루멘을 통해 피험자(들)에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플이 그러한 결정에 기초하여 루멘을 통해 피험자(들)로부터 획득될 수 있다. 대안적으로 그리고/또는 추가로, 삽입 디바이스/장치의 특정 부분에 의해 도달된 조직의 유형의 결정을 이용하여 샘플로부터 유체 또는 다른 재료를 흡인하는 것이 가능하다.
예시적인 조직 및/또는 유체 검출 장치는, 예를 들어, 예컨대 약리학제, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제, 물질 등과 같은 물질 또는 재료를 피험자에게 주입하고/하거나 피험자로부터 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포 또는 재료를 제거하도록 구성될 수 있는 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들 디바이스, 캐뉼라 및/또는 다른 삽입 구성일 수 있음)를 포함할 수 있다. 니들은 임피던스를 결정하는 데 이용될 수 있는 하나 이상의 전기 신호를 수신하는 데 이용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있고, 절연층은 제1 전기 도전층을 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리할 수 있다. 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러쌀 수 있는 추가 절연층이 포함될 수 있다.
본 개시의 일부 예시적인 실시예들에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 허브, 및 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있고, 샤프트는 그 위에 또는 그 안에 형성된 전극(들)을 갖는 외부 표면을 포함할 수 있다. 본 개시의 특정 예시적인 실시예들에서, 예시적인 니들은 허브, 및 루멘을 둘러싸는 샤프트를 포함할 수 있고, 샤프트는 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 포함할 수 있다. 통신 디바이스가 전기 신호들에 관련된 정보를 (예를 들어, 유선 또는 무선으로) 컴퓨터 처리 디바이스에 전달/송신하는 데 이용될 수 있다. 모바일 장치(예를 들어, 전화, 태블릿 등)일 수 있는 처리 디바이스는 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하는 데 이용될 수 있고, 또한 조직들의 변화들을 감지하고/하거나 임피던스에 기초하여 조직 또는 유체 유형을 결정할 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 컴퓨터 처리 디바이스는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 통해 RF 신호들을 송신하여, 예시적인 전극들(예를 들어, 내부 전극 및 내부 전극으로부터 절연된 외부 전극)을 가로질러 RF 신호들을 인가함으로써 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁에서 또는 그 근처에서 조직을 가열할 수 있고, 이는 삽입 디바이스/장치의 팁에서 또는 그 근처에서의 조직 특성들의 결정에 기초하여 행해질 수 있다. 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 컴퓨터 처리 디바이스는 또한, 예를 들어, 프로브들에 대한 신호들의 도달 시간 및/또는 그에 의해 수신된 신호들의 강도에 기초하여 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 삼각측량(triangulation) 및/또는 다른 위치 결정을 용이하게 하는 하나 이상의 전자 프로브들(예를 들어, 안테나들)에 의해 제공된 정보를 이용하여, 3차원 공간에서 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 위치를 결정할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 로케이션의 결정은 또한, 예를 들어, 피험자 조직 내의 특정 로케이션에 도달할 때, 전극들을 가로질러 RF 신호들을 인가하기 위해 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 예시적인 조직 검출, 에너지 인가 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 단일 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들, 캐뉼라 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 예시적인 조직 검출, 에너지 인가 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 복수의 그러한 디바이스/장치(예로서, 니들, 캐뉼라 등 및/또는 이들의 임의 조합)를 포함할 수 있다. 어레이 내의 각각의 조직 검출 시스템/장치는 동일 또는 유사한 전극 설계/구조(예로서, 본 명세서에서 설명되는 다양한 예시적인 전극 설계들/구조들의 동일 또는 유사한 설계)를 가질 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 어레이 내의 각각의 조직 검출, 에너지 인가 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 상이한 설계/구조를 가질 수 있거나, 니들들의 서브세트는 하나의 설계/구조를 가질 수 있는 반면, 다른 서브세트는 상이한 설계/구조를 가질 수 있다. 니들들의 예시적인 어레이 내의 각각의 조직 검출, 에너지 인가 및/또는 위치 표시 시스템/장치는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 예시적인 조직 검출을 수행할 수 있고, 각각의 조직 검출 시스템/장치는 또한, 예를 들어 약리학제, 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등과 같은 물질들 또는 재료들을 피험자에게 투여하고/하거나 피험자로부터 (모두 피험자의 특정 조직의 결정에 기초하여 특정 조직에서) 생검 샘플 및/또는 다른 재료들 또는 유체를 제거하는 추가 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 예시적인 어레이 내의 그러한 삽입 디바이스들 중 하나 이상은 조직 검출을 수행할 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 니들은 주입 또는 흡인 기능들을 수행할 수 있다. 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 시스템/장치는 조직 검출에 이용되는 동일한 전극들(예로서, 절연층에 의해 서로 분리된 전기 도전층들, 삽입 디바이스/장치의 표면 상에 제공되는 개별 전극들 등)을 이용하여, 그러한 전극들에 인가되는 RF 신호들을 이용하여 검토 중인 조직을 절제할 수 있고, 그러한 조직의 삼차원 위치/로케이션은 동일한(또는 상이한) 전극들을 이용하여 수행되는 조직 검출 결정에 기초한다.
삽입 디바이스들의 예시적인 어레이는 또한 임피던스를 결정하는 데 이용되는 전극들의 수를 증가시킴으로써 조직 검출, 조직 절제 및/또는 위치 표시의 정확도를 증가시키는 데 이용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 어레이 내의 삽입 디바이스들 사이의 임피던스의 비교는 또한 조직 유형을 결정하는 데 이용될 수 있다. 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 삽입 배열(예를 들어, 니들 배열)을 이용하여 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나 조직의 오리피스(orifice)에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, (i) 조직에 도달하기 위해 피험자의 적어도 하나의 부분 내로 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 제1 전기 신호를 수신하고; (iii) 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주방향으로) 둘러싸는 제2 전기 도전층을 이용하여 제2 전기 신호를 수신하고; (iv) 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하고; (v) 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상 중 적어도 하나를 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. 또한, 적어도 하나의 절연층을 이용하여 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 전기적으로 격리시키는 것이 가능하다. 또한, (i) 루멘을 통해 피험자에게 약리학제를 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 적어도 하나의 피험자로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 가능하다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 삽입 배열을 이용하여 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 유사한 방법이 제공될 수 있다. 예를 들어, (i) 조직에 도달하기 위해 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 부분 내로 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 내에 형성된 적어도 하나의 전극을 이용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하고; (iii) 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하고; (iv) 임피던스의 크기 또는 임피던스의 위상 중 적어도 하나를 하나 이상의 주파수에서의 미리 결정된 값들과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. (i) 물질, 재료 또는 약리학제를 니들 또는 캐뉼라의 루멘을 통해 적어도 하나의 피험자에게 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 적어도 하나의 피험자로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 더 가능하다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 삽입 배열(예를 들어, 니들 배열)을 이용하여 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 예시적인 방법에 의해, (i) 조직에 도달하기 위해 피험자의 적어도 일부분에 삽입 배열을 삽입하고; (ii) 삽입 배열에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 이용하여 적어도 하나의 전기 신호(예를 들어, 그리고 가능한 적어도 2개의 전기 신호)를 수신하고; (iii) 전기 신호(들)에 기초하여 임피던스를 결정하고; (iv) 임피던스의 크기 또는 위상 중 적어도 하나를 적어도 하나의 주파수의 적어도 하나의 미리 결정된 값과 비교함으로써 임피던스에 기초하여 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 가능하다. 이전에 설명된 예시적인 실시예들과 유사하게, (i) 삽입 배열의 루멘을 통해 피험자에게 약리학제를 투여하고/하거나 (ii) 루멘을 통해 피험자로부터 생검 샘플을 획득하는 것이 더 가능하다.
전술한 예시적인 실시예들 모두는, 예를 들어, (i) 피험자의 조직 또는 조직의 오리피스 내로 조성물을 전달하고/하거나, (ii) 삽입 디바이스를 이용하여 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직 또는 적어도 하나의 조직의 오리피스로부터, 예를 들어, 조직의 유형에 대응하는 조직의 특정 로케이션에서 재료 또는 유체를 추출하기 위해서 이용될 수 있다.
또한, 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 장치/디바이스는, 그 길이를 따라 연장되는 적어도 하나의 루멘(또는 복수의 루멘)을 포함하는 베이스 구조(base structure), 및 베이스 구조를 원주방향으로 둘러싸고 적어도 베이스 구조의 원위 단부에 제공되는 적어도 하나의 광 투과성 층(optically -transmissive layer)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작시, 광 투과성 층은 그 원위 단부에서 특정 광학 방사선을 타겟 조직을 향해 투과시키도록 구성될 수 있다.
또한, 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로(예를 들어, 원주 방향으로) 둘러쌀 수 있는 클래딩 층(cladding layer)이 포함될 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 제1 면 및 루멘에 대해 제1 면에 대향하여 배치되는 제2 면을 갖는 구조를 형성할 수 있고, 제1 면은 제2 면보다 길 수 있음으로써 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에서 제1 면을 통해 날카로운 뾰족한 단부를 형성할 수 있다. 제1 전기 도전층, 절연층, 및 제2 전기 도전층은 광 투과성 층과 베이스 구조 사이에 제공되는 삽입 장치/디바이스의 최원위 부분에서 날카로운 뾰족한 단부를 형성하도록 경사질 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 클래딩 층은 광 투과성 층의 광학 인덱스(optical index)와 상이한 광학 인덱스를 가질 수 있다. 또한, 광 투과성 층은 제1 방향으로 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있고, 클래딩 층은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가의 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 클래딩 층은 조직으로부터의 추가 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있고, 추가 광학 방사선은 특정 광학 방사선에 기초할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에서, 광 투과성 층을 원주방향으로 둘러싸는 추가 클래딩 층이 제공될 수 있다. 추가 클래딩 층을 원주방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 추가 광 투과성 층이 포함될 수 있다. 광 투과성 층 및 추가 광 투과성 층은 제1 방향으로 특정 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있고, 클래딩 층 및 추가 클래딩 층은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 추가 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있다. 클래딩 층 및 추가 클래딩 층은 조직으로부터의 추가 광학 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있고, 추가 광학 방사선은 특정 광학 방사선에 기초할 수 있다.
본 개시의 추가 예시적 실시예에 따르면, 광 투과성 층은 서로 광학적으로 분리된 복수의 코어 섹션(core sections)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 섹션들 중 하나는 특정 광학 방사선의 적어도 하나의 제1 부분을 송수신하도록 구성될 수 있고, 코어 섹션들 중 다른 하나는 특정 광학 방사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리될 수 있다. 클래딩 층은 광 투과성 층과 베이스 구조 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 코어 섹션들 중 하나는 클래딩 층의 적어도 하나의 클래딩 섹션에 의해 코어 섹션들 중 다른 하나와 광학적으로 그리고 물리적으로 분리될 수 있다. 코어 섹션들 중 적어도 하나는 특정 광학 방사선의 적어도 하나의 제 ] 부분을 송수신하도록 구성될 수 있고, 클래딩 섹션은 특정 광학 방사선의 적어도 하나의 제2 부분을 송수신하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 부분들은 서로 광학적으로 분리될 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에서, 조직에 제공되는 특정 광학 방사선, 및 특정 광학 방사선과 연관되는 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 방사선을 다중화하도록 구성되는 광학 멀티플렉서(optical multiplexer)가 제공될 수 있다. (i) 복귀 광학 방사선과 관련된 정보를 수신하고, (ii) 정보에 기초하여 데이터를 결정하도록 구성될 수 있는 하드웨어 처리 배열이 제공될 수 있다. 그러한 데이터는, 예를 들어 (i) 조직의 적어도 하나의 특성, (ii) 조직의 타겟 영역의 적어도 하나의 로케이션, 및/또는 (iii) 조직에 대한 베이스 구조의 팁의 로케이션일 수 있다. 데이터에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 가청 배열이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 이미지를 생성하거나 데이터에 기초하여 정보를 제공하기 위해 시각적 표시기(예를 들어, LED, 램프, 디스플레이 등)를 제공하는 것이 가능하다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에 따르면, 베이스 구조는 약리학제가 주입되도록 구성되는, 그를 통해 연장되는 적어도 하나의 루멘을 포함할 수 있다. 예들은, 예를 들어, 루멘을 통해 국지적으로 전달되고 나서 광 투과성 층을 통해 전달되는 광으로 활성화될 수 있는 포르피머 나트륨(porfimer sodium)과 같은 감광제들(photosentizers)을 포함할 수 있다. 이것은 광역학적 치료법(photodynamic therapy)에 의해 표적화되는 조직들 이외의 조직들의 노출을 최소화할 수 있다. 잠재적인 응용들은 종양학 및 개선된 이식 개방성(implant patency)을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 루멘은 생검 샘플을 획득하는 데 이용될 수 있다. 광 투과성 층은 삽입 장치의 외부 패터닝된 섹션을 정의하는 적어도 하나의 나선형-패터닝된 구조(helical-patterned structure)를 포함할 수 있다. 특정한 광학적 방사선에 기초하는 조직으로부터 제공된 복귀 광학 방사선과 연관되는 광 투과성 층으로부터 컴퓨터 하드웨어 배열에 의해 수신된 정보에 기초하여 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 3차원 로케이션을 결정하도록 구성될 수 있는 컴퓨터 하드웨어 배열이 제공될 수 있다. 본 개시의 다른 예시적인 실시예에서, 삽입 장치/배열을 이용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직과 연관된 정보를 결정하거나 적어도 하나의 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 방법을 이용하여, (i) 조직에 도달하기 위해 환자의 적어도 하나의 부분에 삽입 장치/배열을 삽입하고, (ii) (a) 베이스 구조 또는 클래딩 층을 원주방향으로 둘러싸는 적어도 하나의 광 투과성 층, 또는 (b) 클래딩 층을 이용하여 제1 광학 방사선을 송신하고, (iii) 제1 광학 방사선에 기초하여 (a) 광 투과성 층 및/또는 (b) 클래딩 층 중 적어도 다른 하나를 통해 제2 광학 방사선을 수신하고, (a) 조직의 적어도 하나의 특성, (b) 조직의 타겟 영역의 적어도 하나의 로케이션, 및/또는 (iii) 조직에 대한 베이스 구조의 팁의 로케이션일 수 있는 데이터를 제2 광학 방사선에 기초하여 결정하는 것이 가능하다.
예를 들어, (i) 약리학제를 베이스 구조의 루멘을 통해 환자에게 투여하고/하거나, (ii) 루멘을 통해 환자로부터 생검 샘플을 획득하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여, 예를 들어 광역학적 치료(PDT)를 이용할 수 있는 추가적인 광학 방사선을 조직에 인가함으로써 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여 몸체에서 또는 몸체 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 삼차원 로케이션을 결정하는 것도 가능하다. 데이터에 기초하여 삼차원 공간에서 몸체에서 또는 몸체 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 디스플레이 상의 이미지를 생성하는 것도 또한 가능하다.
다른 예시적인 실시예에서, 예를 들어 카테터 또는 니들과 같은 구조는 광중합(photopolymerization)을 통해 혈류를 줄이고/줄이거나 중지하거나, 예를 들어 유섬유종(fibroids), 종양(tumors) 및 동맥류(aneurisms)와 같은 비정상적인 조직들을 안정화하는 데 이용될 수 있다. 구조는 예를 들어 a) 혈관을 통해 자궁 유섬유종과 같은 타겟 영역으로 안내될 수 있고, b) 하나 이상의 루멘을 통해 1-[4-(2-히드록시 에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-원(a-HAP)과 같은 광개시제(photoinitator)와 혼합된 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트와 같은 모노머를 전달할 수 있고, 이어서 c) 재료를 광 투과성 층을 통해 전달되는 UV-A 광에 노출시킴으로써 재료를 인시투로 가교 결합(cross-link)시킬 수 있다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에 따르면, 삽입 장치는 예를 들어 허브, 및 허브로부터 연장되고 루멘을 둘러싸는 샤프트를 구비할 수 있다. 샤프트는 그 위에 또는 그 안에 형성된 적어도 하나의 전극을 갖는 외부 표면을 포함할 수 있고, 전극(들)은 샤프트의 외부 원주의 절반보다 많이 연장된다. 삽입 장치는 또한, 예를 들어 허브에 연결된 배럴, 및 배럴 내로 삽입되도록 구성된 플런저를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에서, 삽입 배열을 이용하여 피험자의 적어도 하나의 조직 또는 적어도 하나의 조직의 오리피스에 관한 정보를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 예시적인 방법은, 예를 들어, 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 피험자의 적어도 하나의 타겟 부위 내로 삽입 배열을 도입(introducing)하는 단계, 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 전기 신호를 송신하는 단계, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 이용하여 전기 신호를 수신하는 단계, 및 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정함으로써, 피험자의 조직 또는 하나의 조직의 오리피스에 관한 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 절연층을 이용하여 제2 전기 도전층으로부터 제1 전기 도전층을 격리하는 것이 또한 가능하다. 임피던스의 값은 임피던스의 크기일 수 있다. 조직은 근육 또는 지방일 수 있다. 오리피스는 혈액, 경막외 유체(epidural fluid) 또는 활액 유체(synovial fluid)를 포함한다. 임피던스에 기초하여 적어도 하나의 조직의 특정 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 것이 또한 가능하다. 또한, 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지의 결정에 기초하여, 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 로케이션 정보를 컴퓨터 하드웨어 배열에 송신하는 신호 검출기들에 의해 검출 가능한 에너지 필드를 생성하기 위해 제1 전기 도전층 또는 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 적어도 하나의 전류를 제공하는 것이 가능하다. 로케이션 정보에 기초하여 몸체에서 또는 몸체 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 3차원 로케이션을 결정하는 것이 추가적으로 가능하다. 로케이션 정보에 기초하여 3차원 공간에서 몸체에서 또는 몸체 내에서 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 이미지가 디스플레이 상에 생성될 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나, 적어도 하나의 환자의 척수(spinal cord) 또는 관절(joint)의 삽입 배열을 이용하여 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 예시적인 방법은, 예를 들어 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 적어도 하나의 피험자의 적어도 일부 내에 삽입 배열을 삽입하는 단계, 삽입 배열의 샤프트의 외면 상에 또는 내에 형성된 적어도 하나의 전극을 이용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하는 단계, 및 하나 이상의 주파수에서의 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하여, 유형을 결정하거나 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 피험자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나, 종양 조직 결정에서 삽입 배열을 이용하여 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 예시적인 방법은, 예를 들어, 조직에 도달하기 위해 적어도 하나의 피험자의 적어도 일부분에 삽입 배열을 삽입하는 단계, 삽입 배열에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 이용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하는 단계, 및 적어도 하나의 주파수에 대한 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정함으로써, 적어도 하나의 피험자의 조직 유형을 결정하거나 종양 조직 결정에서 삽입 배열을 이용하여 조직의 오리피스에 도달하였는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 전기 신호는 적어도 2개의 전기 신호를 포함할 수 있고, 임피던스는 전기 신호들에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 환자의 척수 또는 관절 내의 조직의 유형을 결정하기 위한 삽입 장치가 제공될 수 있다. 장치는, 예를 들어, 루멘을 원주방향으로 둘러싸는 제1 전기 도전층, 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연층, 및 절연층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 포함할 수 있다. 절연층은 제1 전기 도전층을 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 조직 손상에 관한 양극성 에너지 인가의 정확하고 표적화된 제어를 제공하는 본 개시의 예시적 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체의 이용은, 예를 들어, (예를 들어, 종양 절제를 통해) 뇌 또는 척추와 같은 조직 절제 민감 영역들(tissue ablation sensitive areas)의 적용을 용이하게 할 수 있는데, 이는 원치 않는 손상 및 영향을 피하기 위해 그 안의 또는 그 위의 손상의 구역이 제한되어야 하기 때문이다.
본 개시의 예시적인 실시예에 따르면, 동심 전극들(concentric electrodes)의 예시적인 구성은 연속적인 절제 링(ring of ablatio)을 제공할 수 있다. 생검 응용들을 위해, 예시적인 동심 전극들에 걸쳐 RF 에너지를 인가할 때, 이러한 에너지는 조직을 통해 절단하는 동안 출혈을 감소 및/또는 방지하기 위해 조직을 응고시킬 수 있다. 조직의 절단은 전류를 이용하여 수행될 수 있기 때문에, 기기의 예리함은 또한 절단 성능에 덜 중요하다. 종래의 생검 기기들은 통상적으로 연삭 또는 절단될 필요가 있고 이후에 이용과 함께 무뎌지는 예리한 절단 에지를 갖는다. 그러나, 하나의 비제한적인 예에서, 예시적인 동심 전극 구성은 코팅된 튜빙(tubing)을 통한 비용 효과적인 옵션으로서, 간단한 생검 기기, 예를 들어, 펀치 상에 또는 내에 제공될 수 있다.
예를 들어, 생검 니들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는 본 개시의 다양한 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/기구는 또한 코팅된 튜빙으로 구성될 수 있고/있거나 이를 포함할 수 있다. 피부를 통해 조직을 관통하거나 다른 방식으로 조직에 진입하기 위한 포인트까지 그 단부를 다양한 방식(에지 연삭을 포함하지만 이에 한정되지 않음)으로 예리하게 하고, 조직 유형 결정을 이용하여 식별될 수 있는 타겟 로케이션으로의 팁의 통과를 용이하게 하는 것이 가능하다. 실제로, 예를 들어, 예시적인 디바이스/장치의 전극은 조직 유형(들)의 변화의 결정을 제공/용이하게 하고, 그러한 결정에 기초하여 조직 샘플을 능동적으로 절단, 절제 및/또는 제거할 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 3차원 위치를 획득하기 위해 절연 층(예를 들어, 동심 전극 및/또는 코팅일 수 있고/있거나 이를 포함할 수 있음)에 의해 분리되는 전극들을 통해 교류를 이용하는 본 개시의 예시적인 실시예를 참조하면, 그러한 위치는, 예를 들어, 팁의 실시간 3차원(3D) 절대 위치(초음파 양식을 이용하여 획득될 수 있는 2차원 위치보다 확실히 더 유익함)일 수 있다. 추가적인 이점으로서, 본 개시의 이러한 예시적인 실시예를 구현하는 데 이용될 수 있는 X-선 또는 CT 스캔과 연관된 환자 또는 임상의가 방사선 노출을 거의 또는 전혀 겪지 않는다. 특정 장비가 MRI 안내 하에 있는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 안내하는 데 이용되는 경우, 그러한 장비는 MRI 호환될 수 있고, 그에 의해 디바이스들의 광범위한 개발을 제공할 필요성을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 해부학적 구조를 위한 삽입 배열을 제공하기 위한 방법 및 절차가 달성될 수 있다. 예를 들어, 해부학적 구조의 적어도 하나의 부분 내로의 삽입을 위해 구성된 관상 배열(tubular arrangement)을 제공하는 것이 가능하다. 그러면, 제1 전기 도전층을 제공하기 위해 관상 배열의 표면 상에 제1 전기 도전성 코팅을 스프레이하는 것이 가능하다. 전기 절연층을 생성하기 위해 제1 전기 도전층 상에 전기 절연 혼합물 스퍼터 코팅(electrical insulating mixture sputter-coating)을 수행한다. 제2 전기 도전성 코팅은 제2 전기 도전층을 제공하기 위해 전기 절연층의 외부 부분 상에 딥 코팅(dip-coated)될 수 있다. 제1 도전층, 전기 절연층 및 제2 전기 도전층은 동심 전극 구성을 형성할 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예들의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은, 첨부된 청구항들과 함께 취해질 때, 본 개시의 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
본 개시의 추가적인 목적들, 특징들 및 이점들은 본 개시의 예시적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들과 함께 취해지는 후속하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면들에서:
도 1a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 리딩 에지 또는 팁에서 감지하는 디바이스/장치의 능력을 나타내는 예시적인 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 절개도 및 확대 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 1c는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 몸체 상에 제공되는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 응용의 평면도이다.
도 1d는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 베이스 구조의 표면 상에 제공되는 광 투과성 코팅을 포함하는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들, 내시경, 캐뉼라 등)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1e는 도 1d에 도시된 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 확대 사시도이다.
도 1f는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 기계 진동들을 제공 및/또는 검출하는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 절개 측면도들은 물론, 확대 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 1g는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치를 포함하고, 관심 조직의 가능한 절단 및/또는 클램핑을 위해 기계적 진동을 생성 및/또는 검출할 수 있는 수술 기기의 측면도의 예시적인 도면이다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 정면도의 추가적인 예시적인 도면이다.
도 2b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른, 클래딩 층을 내부에 포함하는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 확대 사시도 및 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 2c는 광 투과성 코팅이 서로 분리된 다수의 섹션으로서 제공되는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 다른 예시적인 도면이다.
도 2d는 광 투과성 층의 다수의 섹션이 클래딩 층 상에 제공되고, 클래딩 층의 섹션들을 통해 서로 분리되는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 예시적인 도면이다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 층들을 적용하기 위한 방법의 다양한 예시적인 단계들/절차들의 예시적인 도면이다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 4b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 스프레이 프로세스를 이용하여 도포된 폴리이미드의 층 및 은 도전성 잉크의 외부층으로 제조된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 구조를 나타내는 예시적인 확대 이미지이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 연삭 프로세스를 이용하여 생성된 예시적 삽입 디바이스/장치의 예시적 이미지이다.
도 6은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 이용되는 상이한 도전성 트레이스들의 예시적인 도면들의 측면도들의 세트이다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 잉크를 이용하여 패드 인쇄된 표면 전극을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치 상에 패터닝된 전극들을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 확대도이다.
도 9a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도이다.
도 9b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 사시도이다.
도 9c는 팁이 하방으로 연장되는 도 9b에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도이다.
도 9d는 도 9b 및 9c에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 전기 연결 섹션의 분해 측단면도이다.
도 9e는 케이블에 연결된 도 9b-9d의 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면 이미지이다.
도 10a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 자기 와이어들이 부착된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 10b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 자기 와이어의 부착을 도시하는 도 10a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 도면이다.
도 10c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 다양한 조직 유형에 대한 임피던스 대 주파수를 나타낸 예시적인 그래프이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른, 캐뉼라의 형태로 구현되는 예시적인 감지 기술을 제공하는 예시적인 삽입 장치의 다른 예시적인 실시예의 측단면도들의 세트이다.
도 12a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 조직 유형들에 삽입된 예시적인 삽입 디바이스/장치를 보여주는 예시적인 예시들의 세트이다.
도 12b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 삽입 디바이스/장치의 팁이 상이한 유형의 조직들 내에 삽입된 상태에서 주파수에 따라서 획득된 임피던스 위상각을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 13은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 이용하기 위한 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터의 정보의 무선 송신을 나타낸 예시적인 도면이다.
도 14는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 이용될 수 있는, 도 13에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터 정보의 무선 송신을 수신하는 데 이용되는 예시적인 모바일 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 15-18c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 얻어진 예시적인 결과들을 나타내는 예시적인 그래프들이다.
도 19a-19d는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 피험자의 조직의 유형을 결정하는 예시적인 방법들의 예시적인 흐름도들이다.
도 20a 및 20b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 특정한 물질의 주입을 통한, 통상적으로 셀룰라이트로 공지된 EFP(edematous fibrosclerotic panniculopathy)의 예시적인 치료의 예시이다.
도 20c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 통증 또는 불편의 소스를 진단 및/또는 완화시키기 위해 수행되는 척추 주입을 수반하는 예시적인 절차의 예시이다.
도 20d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 물질(예를 들어, 혈소판 풍부 혈장(platelet rich plasma, PRP) 또는 히알루론산(HA) 등)을 활액 공간에 주입하는 것을 수반하는 예시적인 절차의 예시이다.
도 21a는 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 시스템의 예시적인 블록도의 예시이다.
도 21b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 데이터를 디스플레이하고 기록하는 데이터 디바이스에 블루투스를 통해 무선으로 연결된 데이터 디바이스와 함께 임피던스를 추론하기 위해 외부 전자 패키지에 테더링된 예시적 삽입 장치를 포함하는 예시적 디바이스의 예시이다.
도 21c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 외부 전자기기를 갖는 디바이스를 이용하여 토끼 대퇴 정맥 내로의 니들 삽입 동안 수집된 예시적인 데이터의 예시이다.
도 21d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 사용자에게 정보를 제공하기 위해 광들을 이용하는 예시적인 통합 시스템의 동작의 예시이다.
도 22a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 코어 생검에 이용하기 위한 예시적인 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 22b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 단면의 예시적인 도면이다.
도 22c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 유방에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적 디바이스의 예시적 도면이다.
도 22d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 쥐에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 예시적인 이미지 및 결과적인 측정들을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 23a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 관절에 삽입되는 예시적인 디바이스를 도시하는 예시적인 이미지이다.
도 23b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 관절의 예시적 도면이다.
도 23c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 2개의 시도들에 대한 실시간 피드백을 예시하는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도면들 전반에 걸쳐, 동일한 참조 번호들 및 문자들은, 달리 언급되지 않는 한, 예시된 실시예들의 유사한 특징들, 요소들, 컴포넌트들 또는 부분들을 나타내기 위해 이용된다. 더욱이, 본 개시가 이제 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이지만, 이는 예시적인 실시예들과 관련하여 그렇게 행해지며, 도면들 및 첨부된 청구항들에 예시된 특정 실시예들에 의해 제한되지 않는다.
도 1a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 리딩 에지 또는 팁에서 감지하는 디바이스/장치의 능력을 나타내는 예시적인 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 절개도 및 확대 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 1c는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 몸체 상에 제공되는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 응용의 평면도이다.
도 1d는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 베이스 구조의 표면 상에 제공되는 광 투과성 코팅을 포함하는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들, 내시경, 캐뉼라 등)의 원위 단부의 확대 단면도의 예시적인 도면이다.
도 1e는 도 1d에 도시된 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 확대 사시도이다.
도 1f는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 기계 진동들을 제공 및/또는 검출하는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 절개 측면도들은 물론, 확대 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 1g는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치를 포함하고, 관심 조직의 가능한 절단 및/또는 클램핑을 위해 기계적 진동을 생성 및/또는 검출할 수 있는 수술 기기의 측면도의 예시적인 도면이다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 정면도의 추가적인 예시적인 도면이다.
도 2b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른, 클래딩 층을 내부에 포함하는 구성을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 확대 사시도 및 단면도의 예시적인 도면들의 세트이다.
도 2c는 광 투과성 코팅이 서로 분리된 다수의 섹션으로서 제공되는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 다른 예시적인 도면이다.
도 2d는 광 투과성 층의 다수의 섹션이 클래딩 층 상에 제공되고, 클래딩 층의 섹션들을 통해 서로 분리되는 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 정면도 및 사시도의 예시적인 도면이다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 층들을 적용하기 위한 방법의 다양한 예시적인 단계들/절차들의 예시적인 도면이다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 4b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 스프레이 프로세스를 이용하여 도포된 폴리이미드의 층 및 은 도전성 잉크의 외부층으로 제조된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 구조를 나타내는 예시적인 확대 이미지이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 연삭 프로세스를 이용하여 생성된 예시적 삽입 디바이스/장치의 예시적 이미지이다.
도 6은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 이용되는 상이한 도전성 트레이스들의 예시적인 도면들의 측면도들의 세트이다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 잉크를 이용하여 패드 인쇄된 표면 전극을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 삽입 디바이스/장치 상에 패터닝된 전극들을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 확대도이다.
도 9a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도이다.
도 9b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 사시도이다.
도 9c는 팁이 하방으로 연장되는 도 9b에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도이다.
도 9d는 도 9b 및 9c에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 전기 연결 섹션의 분해 측단면도이다.
도 9e는 케이블에 연결된 도 9b-9d의 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면 이미지이다.
도 10a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 자기 와이어들이 부착된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 이미지이다.
도 10b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 자기 와이어의 부착을 도시하는 도 10a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 도면이다.
도 10c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 다양한 조직 유형에 대한 임피던스 대 주파수를 나타낸 예시적인 그래프이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따른, 캐뉼라의 형태로 구현되는 예시적인 감지 기술을 제공하는 예시적인 삽입 장치의 다른 예시적인 실시예의 측단면도들의 세트이다.
도 12a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 조직 유형들에 삽입된 예시적인 삽입 디바이스/장치를 보여주는 예시적인 예시들의 세트이다.
도 12b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 삽입 디바이스/장치의 팁이 상이한 유형의 조직들 내에 삽입된 상태에서 주파수에 따라서 획득된 임피던스 위상각을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 13은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 이용하기 위한 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터의 정보의 무선 송신을 나타낸 예시적인 도면이다.
도 14는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 조직 유형을 결정하는 데 이용될 수 있는, 도 13에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치로부터 정보의 무선 송신을 수신하는 데 이용되는 예시적인 모바일 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 15-18c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 얻어진 예시적인 결과들을 나타내는 예시적인 그래프들이다.
도 19a-19d는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 피험자의 조직의 유형을 결정하는 예시적인 방법들의 예시적인 흐름도들이다.
도 20a 및 20b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 특정한 물질의 주입을 통한, 통상적으로 셀룰라이트로 공지된 EFP(edematous fibrosclerotic panniculopathy)의 예시적인 치료의 예시이다.
도 20c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 통증 또는 불편의 소스를 진단 및/또는 완화시키기 위해 수행되는 척추 주입을 수반하는 예시적인 절차의 예시이다.
도 20d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 물질(예를 들어, 혈소판 풍부 혈장(platelet rich plasma, PRP) 또는 히알루론산(HA) 등)을 활액 공간에 주입하는 것을 수반하는 예시적인 절차의 예시이다.
도 21a는 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 시스템의 예시적인 블록도의 예시이다.
도 21b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 데이터를 디스플레이하고 기록하는 데이터 디바이스에 블루투스를 통해 무선으로 연결된 데이터 디바이스와 함께 임피던스를 추론하기 위해 외부 전자 패키지에 테더링된 예시적 삽입 장치를 포함하는 예시적 디바이스의 예시이다.
도 21c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 외부 전자기기를 갖는 디바이스를 이용하여 토끼 대퇴 정맥 내로의 니들 삽입 동안 수집된 예시적인 데이터의 예시이다.
도 21d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 사용자에게 정보를 제공하기 위해 광들을 이용하는 예시적인 통합 시스템의 동작의 예시이다.
도 22a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 코어 생검에 이용하기 위한 예시적인 디바이스의 예시적인 도면이다.
도 22b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 단면의 예시적인 도면이다.
도 22c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 유방에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적 디바이스의 예시적 도면이다.
도 22d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 쥐에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 예시적인 이미지 및 결과적인 측정들을 나타내는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도 23a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 관절에 삽입되는 예시적인 디바이스를 도시하는 예시적인 이미지이다.
도 23b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 관절의 예시적 도면이다.
도 23c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 2개의 시도들에 대한 실시간 피드백을 예시하는 예시적인 그래프들의 세트이다.
도면들 전반에 걸쳐, 동일한 참조 번호들 및 문자들은, 달리 언급되지 않는 한, 예시된 실시예들의 유사한 특징들, 요소들, 컴포넌트들 또는 부분들을 나타내기 위해 이용된다. 더욱이, 본 개시가 이제 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이지만, 이는 예시적인 실시예들과 관련하여 그렇게 행해지며, 도면들 및 첨부된 청구항들에 예시된 특정 실시예들에 의해 제한되지 않는다.
본 개시의 예시적인 실시예들은 이하의 설명 및 관련된 첨부 도면들을 참조하여 더 이해될 수 있다. 특히, 본 개시의 예시적인 실시예들은 조직 또는 유체 유형을 결정하는 데 이용하기 위한 (어레이일 수 있는) 적어도 하나의 삽입 디바이스/장치에 관한 것이다. 이러한 결정은 약품의 주입 이전에 이루어질 수 있다. 조직 유형은, 진피, 지방, 근육, 피부, 뼈, 신경, 근육, 눈 조직, 기관 조직, 치아 등을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. 유체는 혈액, 활액 유체, 림프 유체 등을 포함한다. 예시적인 실시예들은 예시적인 삽입 디바이스/장치를 참조하여 설명되며, 본 개시의 예시적인 실시예들은, 캐뉼라, 카테터 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 피험자의 몸체 내에 물질을 주입하고/하거나 피험자의 몸체로부터 물질 및/또는 재료를 제거하는데 이용하기 위한 다른 삽입 및/또는 주입 디바이스들 상에서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 사람(예를 들어, 인간)에 대해 이용될 수 있다. 그러나, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 동물 또는 다른 다양한 종을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 피험자들에 대해서도 이용될 수 있다.
본 개시의 추가적인 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 검사되는 조직에 무선 주파수(RF) 신호를 인가하는 데 이용될 수 있다. 특정 조직들에 대한 RF 신호들의 그러한 인가는 조직 검출을 위해 이용되는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일 컴포넌트들을 이용하여 수행되는 조직 검출 결정에 기초할 수 있다. 본 개시의 더 추가적인 예시적인 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 예를 들어 조직 검출 및/또는 RF 신호 인가를 위해 이용되는 동일 컴포넌트들 중 일부를 이용하여 삼차원 공간에서 그의 팁의 위치를 결정 또는 추론하는 데 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 개시의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 니들, 니들 장치 등에 대한 임의의 언급은 또한, 이에 제한되는 것은 아니지만, 캐뉼라들, 내시경들, 복강경들 등을 포함하는, 몸체로 그리고 몸체로부터 물질들 및/또는 재료들을 제공 및/또는 추출하기 위한 다른 삽입 디바이스들을 포함하고, 이들에 동등하게 적용가능하다는 점이 또한 이해되어야 한다.
예시적인 장치는, 예를 들어, 적어도 하나의 삽입 디바이스(예를 들어, 니들)가 특정 유형의 조직(예를 들어, 혈관, 예를 들어, 동맥 또는 정맥, 또는 예를 들어, 지방과 같은 조직)에 언제 도입되었는지를 선택적으로 결정하기 위해 전기 임피던스를 이용할 수 있다. 예시적인 장치는 장치 상에 위치된 2개 이상의 전극에 인가되는 교류 전압을 이용하여 동작할 수 있고, 이는 결과적인 전류를 측정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 임피던스는, 예를 들어, 전압과 전류 사이의 비율로부터 결정될 수 있고, 예를 들어, 복소수일 수 있다(예를 들어, 실수 및 허수 성분들을 포함함). 계산된 전기 임피던스는 주파수 및 조직 유형에 따라 달라질 수 있다. 측정된 임피던스의 다양한 예시적인 특성들(예를 들어, 주파수에 따른 크기 및 각도 등)은 조직 유형을 결정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 결정은 전압, 전류 등의 비율과 연관된 정보/데이터뿐만 아니라 다른 값들 및 정보를 이용할 수 있는 프로그램을 실행하는 프로세서를 이용하여 예시적인 시스템, 디바이스 및 컴퓨터 액세스가능 매체를 이용하여 수행될 수 있다.
본 개시의 한 예시적인 실시예에서, 예시적인 장치, 디바이스 및/또는 시스템은 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경, 피하 니들, 기타 등등)의 팁에서의 임피던스를 측정하는 데 이용될 수 있고, 현재의 임상 실무에 대한 어떤 변경도 없이 삽입 디바이스/장치의 팁이 특정의 유형의 조직 또는 오리피스 내에 위치될 때를 결정할 수 있다. 이 예시적인 방식에서, 의료 전문가는 작용제를 피험자에 주입하기 전에 삽입 디바이스/장치의 로케이션(예를 들어, 조직 유형)을 결정할 수 있다. 작용제를 퇴적시키기 위한 올바른 조직 유형이 결정되면, 의료 전문가는 작용제를 피험자에 도입(예를 들어, 주입)할 수 있다. 조직 유형을 결정하기 위해 어떤 탐침 또는 기타 컴포넌트도 필요하지 않다. 그에 부가하여, 예시적인 장치는 조직 유형에 기초하여 청각, 촉각 및/또는 시각적 경고를 제공할 수 있다.
예시적인 장치는 결정된 전기 임피던스에 기초하여 결정된 조직 또는 유체 유형에 관한 정보를 예시적인 삽입 디바이스/장치를 삽입하는 의료 전문가 또는 임의의 사람에게 간헐적으로 또는 연속적으로 제공할 수 있는, 예를 들어 디스플레이 스크린을 포함할 수 있거나, 그에 연결될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가가 먼저 삽입 디바이스/장치를 피험자에 도입할 때, 디스플레이는 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 제1 조직 또는 유체 유형을 표시할 수 있다. 의료 전문가가 삽입 디바이스/장치를 피험자 내로 더 밀 때, 디스플레이 디바이스는 조직 또는 유체 유형이 변화함에 따라 변화할 수 있다. 그러한 변화는 상이한 컬러들, 형상들, 시각적 표시자들 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. (예를 들어, 의료 전문가에 대한 시각적 표시에 기초하여) 올바른 또는 특정한 조직 또는 유체 유형에 도달한 것으로 결정되면, 의료 전문가는 삽입 디바이스/장치를 미는 것을 중단하고, 삽입 디바이스/장치의 팁의 로케이션에서 피험자 내로 임의의 재료 또는 물질을 주입하고/하거나, 그로부터 임의의 재료 또는 물질을 추출할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 예시적인 장치는 특정한 임피던스 값 또는 조직 또는 유체 유형(예를 들어, 작용제를 주입하기 위해 의료 전문가에 의해 선택된 조직 또는 유체 유형)에 기초하여 프로그래밍될 수 있고, 가청 경보는 예시적인 장치가 선택된 임피던스 값 또는 조직 또는 유체 유형을 결정하면 울릴 수 있다. 가청 또는 광 표시자 경보는 또한 다양한 조직들 또는 유체들을 통한 통과를, 예를 들어 임피던스에 따라 변화하는 주파수로 나타내기 위해 가변 톤(variable tone) 또는 광을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 본 개시를 통해, 재료들 및/또는 물질이라는 용어들은 약리학제(예를 들어, 약품), 생물제제, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등을 포함하지만, 그에 의해 확실히 제한되지 않는 것으로 이해된다.
예를 들어, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 알레르겐(allergens)(예를 들어, 식품, 곰팡이, 동물, 먼지 진드기 및 꽃가루 알레르겐)에 대한 피험자의 알레르기 반응을 감소시키는 것을 돕기 위한 그러한 알레르겐의 제어된 피하 전달(subcutaneous delivery)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 면역요법 응용(immunotherapeutic applications)에 이용될 수 있다. 식품 알레르기는 증가하는 세계적 건강 문제이며, 유럽에서만 약 천칠백만 명의 사람들에게 발생하고; 그 중 삼백오십만 명이 25세 미만이다. 식품 알레르기는 생명을 위협하여 해마다 아나필락시스 쇼크(anaphylactic shock)로 인해 18세 미만의 사람들의 300,000번 이상의 이동 치료 방문(ambulatory care visits) 및 150명의 죽음을 초래할 수 있다. 현재의 알레르기 관련 면역요법 방법은 피험자에게 적은 투여량(dose)의 알레르겐을 반복적 피하 주입하는 것을 이용한다. 현재의 알레르겐 관련 면역요법 방법에서의 심각한 위험은 혈관에 알레르겐 투여량을 우발적으로 주입하여 알레르겐의 전신 분산을 초래하는 것이다. 이러한 전신 분산은 피험자에서 심각한 알레르기 반응을 유발하여 아나필락시스 쇼크로부터 죽음을 초래할 수 있다. 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템을 이용함으로써, 혈관을 즉시 쉽게 검출하고 피할 수 있으며, 이에 의해 혈관에 알레르겐을 우발적으로 주입할 위험을 감소시키거나 제거한다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에서, 예시적인 장치는 RF 소스에 연결될 수 있고, 그러한 RF 소스는 RF 신호를 장치 상에 또는 장치 내에 위치된 동일한 전극들 중 하나에 제공할 수 있다. 전극들이 서로 전기적으로 절연될 수 있기 때문에, 전극들 중 하나에 대한 RF 신호의 인가는 전극들을 가로질러, 예를 들어, 예시적인 장치의 팁에서 RF 신호를 인가할 수 있고 -이는 내부 전극(예를 들어, 디바이스 몸체일 수 있거나 이를 포함할 수 있음) 및 외부 전극(예를 들어, 외부 도전성 코팅일 수 있거나 이를 포함할 수 있음)을 가로질러 그러한 RF 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, -위에 설명된 바와 같은 전극들을 이용하여- 예시적인 장치의 팁에서 특정 조직 구조를 만났다고 결정되면, 예시적인 장치는 전극들을 가로질러 RF 신호를 인가함으로써 그러한 조직의 적어도 일부를 절제하기 위해 활성화될 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적 실시예에 따르면, 예시적 장치는 예시적 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 유추하기 위해 예시적 전극에 인가되는 교류를 이용할 수 있다. 이러한 정보는 또한, 조직을 절제하고/하거나 검사중인 조직의 유형을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 교류는, 예를 들어, 몸체의 표면 상에 또는 그 부근에 배치된 하나 이상의 전자기 프로브(안테나)를 이용하여 검출될 수 있는 전자기(EM) 장을 예시적 장치의 팁에서 생성할 수 있다. 예시적 프로브(들)는, 예를 들어, 도달 시간 및/또는 신호 강도 데이터로부터 예시적 장치의 팁의 위치의 삼각측량을 용이하게 할 수 있다.
예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 완전히 열린 중심 루멘을 포함할 수 있으며, 이는 삽입 디바이스/장치가 임의의 재료, 물질 및/또는 작용제를 전달하는 데 용이하게 이용될 수 있게 하는 것은 물론, 루멘을 통한 다른 디바이스들(예를 들어, 의료 디바이스들)의 수집 또는 도입을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 일반적으로 그들의 내경에 의해 특성화되는 표준 피하 니들들에 필적할 수 있다. 또한, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 특정 조직들을 감지하도록 완전히 통합 및 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 특정 삽입 디바이스/장치는 특정 조직을 위해 이용될 수 있다(예를 들어, 삽입 디바이스/장치는 임피던스의 크기 및/또는 위상 성분들을 검토함으로써 단일 유형의 조직을 검출하기 위해 특정 주파수들로 튜닝될 수 있다). 예시적인 실시예들에 대해 설명된 삽입 디바이스/장치의 폭 및/또는 팁의 예시적인 각도는 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다. 조직 유형 결정과 관련하여, 이것은 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템이 단지 바람직하게 특정 조직 유형에 대한 스펙트럼들을 획득하므로, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템이 완전한 스펙트럼들을 획득할 필요가 없기 때문에, 임피던스를 결정하기 위한 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템의 전자기기가 간소화되는 것을 용이하게 할 수 있다. 예시적인 전극들은 아래에 설명되는 바와 같이, 스프레이 또는 퇴적 프로세스를 이용하여 적용될 수 있다. 결과적인 구조는 이어서 통상의 연삭 및 삽입 디바이스/장치 제조 프로세스들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스를 생성하는 데 이용될 수 있다. 게다가, 내부 전극은 삽입 디바이스/장치 자체의 베이스 몸체를 포함할 수 있다. 2개, 3개, 또는 그 이상의 전극은 이어서 삽입 디바이스/장치에 추가적인 층들을 적용함으로써 제공될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 예시적인 실시예들에 대해 설명된 삽입 디바이스/장치의 폭 및/또는 팁의 예시적인 각도는 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다.
예시적인 장치는 안면 충전제 주입(facial filler injection) 등을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 충전제 주입의 분야에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 동맥 내로의 충전제의 주입은 조직 괴사를 초래할 수 있는 부분 또는 전체 혈관 폐색을 유발할 수 있다(예를 들어, 참고문헌 6 참조). 이 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 및 안내 디바이스/장치는 임상의 또는 의료 전문가에게 이러한 삽입 디바이스/장치의 팁 또는 개구가 혈관 내에 제공된다는 것을 나타내는 피드백을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 의료 전문가는, 예를 들어, 동맥, 정맥, 모세관 등을 포함한 임의의 혈관 내로 충전제를 분배하는 것을 피할 수 있다. 그 다음, 혈관(예를 들어, 동맥, 정맥 등) 내로 주입된 소정의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 충전제)에 의해 생성된 폐색은 소거될 수 있다. 이러한 재료 및/또는 물질은 히알루론산을 포함할 수 있다. 히알루로니다제(hyaluronidase)는 히알루론산을 용해하는 데 이용될 수 있는 효소이다. 적시에 검출된 폐색은 히알루로니다제를 주입함으로써 소거될 수 있다. 예시적인 관류 검출 장치(perfusion detection apparatus)는 광범위한 세포 사망이 생성하기 전에 액션이 취해질 수 있도록 폐색이 있다는 경보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 예시적인 충전제들은 흡수가능 또는 임시 재료들(temporary materials)(예를 들어, 콜라겐, 히알루론산, 칼슘 하이드록실아파타이트(Calcium hydroxylapatite), PLLA(Poly-L-lactic acid)), 흡수 불가능 또는 영구 재료들(예를 들어, PMMA 마이크로스피어들(Polymethylmethacrylate beads))뿐만 아니라, 다른 재료들을 포함할 수 있지만, 이것들에만 제한되지는 않는다. 다양한 FDA-승인된 충전제들은 다음과 같을 수 있다: 리도카인을 갖는 레스틸렌 리프트(Restylane Lyft with Lidocaine), 레바네제 버사(Revanesse Versa), 레바네제 버사(Revanesse Versa)+, Rha 2, Rha 3, Rha 4, 쥬비덤 볼루어(Juvederm Vollure) XC, 레스틸렌(Restylane), 리파인(Refyne), 레스틸렌 디파인(Restylane Defyne), 쥬비덤 볼벨라(Juvederm Volbella) XC＼, 래디어스(Radiesse), 레스틸렌 실크(Restylane Silk) 등.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에서, (어레이일 수 있는) 적어도 하나의 삽입 디바이스/장치가 조직에 광학 방사선을 전달하고, 조직 특성들 및/또는 충격받은 조직 및/또는 주변 영역들에 대한 광학 방사선 전달의 효과를 결정하는 데 이용하기 위해 제공될 수 있다. 예시적인 실시예들은 예시적인 삽입 디바이스/장치를 참조하여 설명되며, 캐뉼라, 카테터, 복강경, 니들 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 사람(예로서, 인간)에 대해 이용될 수 있다. 그러나, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 동물 또는 다른 다양한 종을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 피험자들에 대해서도 이용될 수 있다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 관심 있는 조직에 광학 방사선(예로서, 광 등)을 인가하는 데 이용될 수 있다. 특정 조직들에 대한 광학 방사선의 그러한 인가는 방사선 인가에 이용되는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일 컴포넌트들을 이용하여 수행되는 조직 검출 결정에 기초할 수 있다.
본 개시의 하나의 예시적인 실시예에서, 예시적인 장치, 디바이스 및/또는 시스템은 삽입 디바이스/장치의 팁에서 그 위에 위치하는 광학 코팅을 통해 조직에 광학 방사선을 송신하고, 이어서 그러한 방사선에 의해 충돌되는 조직으로부터 복귀하는 광학 방사선을 수신하여, 예를 들어 (예를 들어, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경, 캐뉼라, 피하 니들 등과 같은) 삽입 디바이스/장치의 팁에서 조직에 관한 정보를 결정하기 위해 이용될 수 있으며, 현재의 임상 실무에 대한 어떠한 변경도 없이 삽입 디바이스/장치의 팁이 특정 유형의 조직 또는 오리피스 내에 위치하는 때를 결정할 수 있다. 이러한 예시적인 방식으로, 의료 전문가는 환자 내로 작용제를 주입하기 전에 삽입 디바이스/장치의 로케이션(예를 들어, 조직 유형)을 결정할 수 있다. 작용제를 퇴적하기 위한 조직의 올바른 조직 유형 또는 로케이션이 결정되면, 의료 전문가는 환자 내로 작용제를 도입(예를 들어, 주입)할 수 있다. 조직 유형 또는 조직 로케이션을 결정하기 위해 어떠한 탐침 또는 다른 컴포넌트도 필요하지 않다. 또한, 예시적인 장치는 조직 유형에 기초하여 청각, 촉각 및/또는 시각적 경고를 제공할 수 있다.
예시적인 장치는, 예를 들어 예시적인 삽입 디바이스/장치를 삽입하는 의료 전문가 또는 임의의 사람에게 조직으로부터 제공되는 복귀 광학 방사선에 의해 제공되는 정보에 기초하여 결정된 조직(또는 유체) 유형 또는 조직의 로케이션에 관한 정보를 간헐적으로 또는 연속적으로 제공할 수 있는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있거나, 그에 연결될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가가 삽입 디바이스/장치를 환자 내에 처음 도입할 때, 디스플레이는 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 제1 조직 유형 또는 로케이션을 표시할 수 있다. 의료 전문가가 삽입 디바이스/장치를 환자 내로 더 제공할 때, 디스플레이 디바이스는 조직 또는 조직의 유체 유형 또는 로케이션이 변할 때 변화할 수 있는데, 예를 들어, 삽입 디바이스/장치의 팁에서 조직 특성에 관한 정보를 제공하고, 다양한 로케이션에서의 조직의 360도 뷰를 실시간으로 예시하고, 기타 등등일 수 있다. 그러한 변화는 또한 상이한 컬러, 형상, 시각적 표시자, 플라이-스루(fly -through) 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 일 예에서, (예를 들어, 의료 전문가에 대한 시각적 표시에 기초하여) 조직의 특정 조직 유형 또는 유체 유형 또는 로케이션에 도달된 것으로 결정되면, 의료 전문가는 삽입 디바이스/장치를 미는 것을 중단하고, 삽입 디바이스/장치의 팁의 로케이션에서 환자 내로 임의의 재료 또는 물질을 주입하고/하거나, 그로부터 임의의 재료 또는 물질을 추출할 수 있다. 대안적으로, 또는 그에 부가하여, 예시적인 장치는 조직의 특정 조직 또는 유체 유형 또는 로케이션(예를 들어, 작용제를 주입하기 위해 의료 전문가에 의해 선택된 조직 또는 유체 유형 및/또는 조직 로케이션)에 기초하여 프로그래밍될 수 있고, 예시적인 장치가 선택된 조직 및/또는 유체 유형을 결정하면 가청 경보가 울릴 수 있다. 가청 또는 광 표시자 경보는 또한 다양한 조직 또는 유체를 통한 통과를, 예를 들어 임피던스에 따라 변하는 주파수로 표현하기 위해 가변 톤 및/또는 광을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 본 개시를 통해, 재료 및/또는 물질이라는 용어는 약리학제(예를 들어, 약품), 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등을 포함하지만, 이에 의해 확실히 제한되지 않는 것으로 이해된다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 장치는 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해, 전달된 광학 방사선에 의해 충격을 받는 조직으로부터 복귀하는 광학 방사선을 이용할 수 있다. 이러한 정보는 또한 추가의 광학 방사선의 후속 적용에 의해 활성화되거나 달리 시행되는 치료를 위한 작용제를 전달하기 위해 이용될 수 있다.
예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 완전 개방 중심 루멘을 포함할 수 있으며, 이는 삽입 디바이스/장치가 임의의 재료, 물질 및/또는 작용제를 전달하는 데 이용되는 것을 용이하게 할 수 있는 것은 물론, 루멘을 통한 다른 디바이스들(예로서, 의료 디바이스들)의 수집 또는 도입을 위해 이용될 수 있게 한다. 따라서, 예시적인 장치, 디바이스 및 시스템은 일반적으로 그들의 내경을 특징으로 하는 표준 피하 니들, 내시경, 복강경, 캐뉼라 등에 필적할 수 있다. 또한, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 특정 조직들을 감지하고/하거나 조직의 로케이션들을 결정하기 위해 완전히 통합 및 튜닝될 수 있다. 예시적인 실시예들에 대해 설명되는 삽입 디바이스/장치의 폭 및/또는 팁의 예시적인 각도는 예시적인 삽입 디바이스/장치가 삽입되는 조직의 다양한 상이한 특성들에 기초하여 제공 및/또는 제조될 수 있다.
예시적인 광 투과성 코팅은 아래에 논의되는 바와 같이, 스프레이, 스퍼터링, 딥핑(dipping), 페인팅(painting) 및/또는 퇴적 프로세스들(deposition processes)을 이용하여 도포될 수 있다. 그러한 도포를 위해 이용되는 예시적인 재료들은 폴리머들, 예컨대, 우레탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 환상 올레핀 폴리머들 또는 코폴리머들뿐만 아니라, 코폴리머 결합 재료들을 포함할 수 있다. 규소수지들을 이용하는 것이 또한 가능하다. 유리 및/또는 세라믹 코팅들은 후처리(post-processing) 예컨대, 예를 들어, 소결과 함께 졸 겔 프로세스를 이용하여 그리고/또는 재료를 분말 형태로 도포하고 그 다음에 용융 담금질 프로세스(melt quenching process)를 이용하여 형성될 수 있다. 다른 예시적인 재료들은, 예를 들어, 실리카 유리, 알루미늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 도포를 위해 이용될 수 있는 예시적인 재료들의 선택은 프로세스 온도 및 타겟 구조와의 호환성에 의해 선택 및/또는 정의될 수 있다. 예를 들어, 코팅의 도포를 위한 소결 절차의 이용을 선호하는 유리 또는 세라믹은 온도들이 폴리머 유리 전이 온도들보다 높을 수 있기 때문에 폴리머에 도포하기 어려울 수 있다. 따라서, 본 개시의 예시적인 실시예에 따라, 다른 예시적인 재료가 선택될 수 있다.
본 개시의 추가적인 예시적인 실시예들에 따르면, 결과적인 구조는 이후 종래의 연삭 및 삽입 디바이스/장치 제조 프로세스들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스를 생산하기 위해 이용될 수 있다. 추가적으로, 내부 구조(예를 들어, 베이스 구조)는 삽입 디바이스/장치 자체의 베이스 몸체를 포함할 수 있다. 베이스 구조는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 유사한 코팅 도포를 이용하여 만들어질 수 있다.
그러한 예시적인 베이스 구조는 광학 클래딩을 통해 광 투과성 코팅(예를 들어, 광 투과성 코어로 지칭될 수 있음)으로부터 분리될 수 있다. 클래딩 재료들은 베이스 구조의 투과성 코팅 및/또는 코어의 투과성 코팅보다 낮은 굴절률을 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 그러한 예시적인 재료들은 베이스 구조 및/또는 코어의 코팅보다 약간 낮은 굴절률을 갖는 본 명세서에 설명된 것들 중 임의의 것을 포함한다. 클래딩은 또한 예를 들어 금속 코팅과 같은 반사성 재료들을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 선택된 영역들을 코팅되지 않은 채로 두기 위해, 삽입 디바이스/장치 상의 또는 내의 선택된 영역들이 클래딩의 도포 동안 마스킹되거나 다른 방식으로 분리될 수 있다. 마스크는 미리 결정된 패턴 또는 형상으로 도포될 수 있다. 마스크는 수동으로, 예컨대, 물리적으로(박리, 스크래핑) 또는 화학적으로 코팅 후에 제거될 수 있는 물질 상에 페인팅 또는 인쇄하는 것에 의해 도포될 수 있다. 마스크는 또한 포토리소그래픽 프로세스를 이용하여 도포되고 패터닝될 수 있다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에 따르면, 삽입 디바이스/장치에 추가의 층들을 적용함으로써 광 투과성 코어/클래딩의 2개, 3개, 또는 그 이상의 조합이 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 다층 구조는 위에 논의된 바와 같이, 뿐만 아니라, 예를 들어, 공동 압출 프로세스(co-extrusion process)를 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 코어/클래딩 조합(들) 중 하나 이상은 광학 방사선(예를 들어, 광 등)을 전달하는 데 이용될 수 있고, 다른 하나 이상의 코어/클래딩 조합(들)은 광학 방사선(예를 들어, 광 등)을 수집하는 데 이용될 수 있다.
도 1a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들)의 원위 단부의 분해 측단면도의 예시적인 도면을 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 2개 이상의 비평면 동심 도전성 전극(non-planar, concentric conductive electrodes)(예로서, 전극들(110, 120))을 포함하는 니들(105)을 포함할 수 있다. 전극들 중 하나(예로서, 전극(110))는 삽입 디바이스/장치의 표면 상에 또는 내에 도전성 코팅으로 형성될 수 있다. 2개 이상의 비평면 동심 도전성 전극의 이용은 유체들 또는 다른 물질들 또는 디바이스들의 전달, 수집 또는 도입을 위해 중심 루멘(125)을 개방 상태로 유지할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 약리학제를 주입하기 위해 또는 개구(130)를 통해 안내 와이어 또는 카테터와 같은 최소 침습성 디바이스(minimally invasive device)를 도입하기 위해 필요한 바와 같은 임의의 크기를 가질 수 있다. 예시적인 전극들은 상이한 형태들 및/또는 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치 자체의 일부(예로서, 삽입 디바이스/장치의 표면의 일부)는 전극들 중 하나로서 작용할 수 있다. 이어서, 제2 전극은 인시투 제조 및/또는 사전 제조된 후에 삽입 디바이스/장치의 표면 상에 배치될 수 있다. 이어서, 2개의 전극은 (예로서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 조직 유형의 결정을 위해) 삽입 디바이스/장치의 팁에서 임피던스를 측정하는 데 이용될 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 중심 루멘(125)은 삽입 디바이스/장치 자체의 내부 부분 및/또는 표면을 형성할 수 있는 전극(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 절연성 코팅(115)(예를 들어, 폴리이미드 또는 임의의 다른 적절한 재료, 예를 들어, 폴리아미드로 만들어짐)은 전극(120)을, 예를 들어, 바깥쪽으로 방사상으로 둘러쌀 수 있다. 전극(110)은 이후 절연성 코팅(115)상에 주위에 형성될 수 있다. 따라서, 절연성 코팅(115)은 전극들(110, 120)을 서로 전기적으로 격리시키기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전극(110)의 절연되지 않은 부분(135)을 제외하고, 제2 절연성 코팅은 예를 들어 전극(110)을 둘러싸서 전극(110)을 격리시킬 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 다른 예시적인 삽입 디바이스/장치가 도 1b에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 실제로, 도 1a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일한 예시적인 부분들/컴포넌트들은 도 1b에서 동일한 번호들로 라벨링된다. 도 1a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 3차원 로케이션을 제공하는 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예와 유사하게, 도 1b의 예시적인 장치는 또한 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 예시적인 전극들에 인가되는 교류전류를 이용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 절연층(115)을 원주방향으로 둘러싸는 전극(110)을 제공하는 대신에, 마스킹이 외부 도전성 패터닝된 층(110')을 정의하는 나선형으로 패터닝된 그리고/또는 다른 예시적인 패터닝된 구조들을 생성 및/또는 제공하기 위해 이용될 수 있다. 나선형으로 패터닝된 외부 도전층의 이러한 예시적인 이용은 안테나들(140, 145, 150)에 의한 방사선의 송신 및/또는 그의 검출을 개선하여 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 개선된 3차원 위치 검출을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 1b를 다시 참조하면, 교류는 전자기장을 생성하도록 나선형으로 패터닝된 외부 도전층(예를 들어, 전극)(110') 및/또는 내부 도전성 베이스(예를 들어, 내부 전극)(120)에 도달하기 위해 디바이스의 도전성/전기 채널들(예를 들어, 그 내부에 있고/있거나 그 표면 상에 제공됨)을 통해 송신될 수 있다. 패터닝된 층(예를 들어, 동심 전극들)(110')에 의해 생성되는 이러한 전기장은 안테나들(140, 145, 150)에 의해 검출될 수 있다.
도 1b에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치는 도 1c에서 동작 중인 것으로 도시되어 있다. 특히, 도 1c에 도시된 예시적인 동심 전극들(110')은 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스의 팁을 3차원 공간에 위치시키는 것을 용이하게 한다. 이것은, 예를 들어, 팁에서의 임피던스의 결정을 포함할 수 있는 정적 전류(static current), 교류 및/또는 다른 에너지 또는 방사선을 이용하여 행해질 수 있다. 또한, 예시적인 전극들(110, 110', 및 120)과 함께 정전류(constant current)를 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 정전류 또는 교류가 인가 및/또는 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(140, 145, 및 150)에 대한 팁의 상대 거리가 전류 방출로 인해 측정될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 전류를 측정하고 팁으로부터 각각의 전극까지의, 예를 들어 3차원 공간에서의 유효 저항 및 상대 위치를 추론하기 위해 몸체 상의 상이한 로케이션들에 배치된 다른 표면 전극들(140', 145', 150')을 제공하는 것이 가능하다. 그에 부가하여 그리고/또는 대안적으로, 몸체 상의 상이한 로케이션들에 배치된 이러한 예시적인 전극들(140', 145', 150')은 거리 및 저항/임피던스에 따라서 감소할 수 있는 전류의 크기를 측정하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 그러한 전극들(140', 145', 150')을 이용하여, 3차원 공간에서 팁의 위치를 삼각측량하는 것이 가능하다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예를 참조하면, 도 1d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 내시경, 복강경, 캐뉼라 등)(110a)의 원위 단부의 분해 측단면도의 예시적인 도면을 도시한다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는, 예를 들어 그의 팁에 더 가까운 로케이션에서 삽입 디바이스/장치(110a)의 적어도 하나의 부분을 둘러싸는 광 투과성 코팅(120a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 코팅(120a)은 삽입 디바이스/장치(110a)의 외부 부분 상에 제공/형성/퇴적될 수 있고, 이는 광학 방사선에 대한 도파관을 형성한다. 따라서, 코팅(120a)은 또한 조직으로 그리고 조직으로부터 광학 방사선, 예를 들어, 광 등을 송신 및/또는 수신하도록 구성되는 광학 코어 및/또는 도파관으로 지칭될 수 있다. 코팅(120a)이 제공/형성/퇴적되는 삽입 디바이스/장치(110a)의 베이스 구조(150a)의 표면(150a)은 광 투과성 코팅(120a)보다 낮은 굴절률을 가져서, 광학 방사선이 코팅(120a)을 따라 관심 조직 쪽으로 지향되게 한다.
삽입 디바이스/장치(110a)는 또한 유체들 또는 다른 물질들 또는 디바이스들의 전달, 수집 또는 도입을 위해 개방된 중심 루멘(130a)을 포함한다. 중심 루멘은 삽입 디바이스/장치(110a)의 베이스 구조의 내면에 의해 둘러싸이고/싸이거나 정의된다. 따라서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 중심 루멘(130a)은 삽입 디바이스/장치(110a) 자체의 내부 부분 및/또는 표면을 형성할 수 있는 베이스 구조(160a)에 의해 둘러싸일 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는 약리학제를 주입하거나, 루멘(130a)을 통해 안내 와이어 또는 카테터와 같은 최소 침습성 디바이스를 도입하기 위해 필요한 바와 같은 임의의 크기를 가질 수 있다.
도 1e는 도 1d의 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)의 원위 단부의 예시적인 도면의 추가 사시도를 도시한다. 도 1d 및 1e에 도시된 바와 같이, 베이스 구조(160a)를 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)는 내부에 제공되며, 코어에 의해 둘러싸인 클래딩을 -예시적인 삽입 디바이스/장치(110a)에 내부적으로 제공하기 위해, 예를 들어, (예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은) 순차적 스프레이 프로세스들을 이용하여 제공될 수 있는 광 투과성 코팅(120a)에 의해 둘러싸인다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에서, 예시적인 장치는 조직에 대한 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 샘플로부터 제공 및/또는 복귀되는 광학 방사선(예를 들어, 광)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1e를 다시 참조하면, 광학 방사선은 그러한 광학 방사선으로 조직에 충격을 주기 위해 삽입 디바이스의 코어(예를 들어, 표면을 따라 제공됨)를 통해 송신될 수 있다. 광학 방사선은 조직에 충격을 줄 수 있고, 응답 광학 방사선이 조직으로부터 제공될 수 있고, 이어서 삽입 디바이스/장치(110/110a)가 병진 이동됨에 따라 동일한 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어)을 따라 송신될 수 있고, 그에 의해, 예를 들어, 삽입 디바이스/장치(110/110a)가 몸체를 통해(예를 들어, 오리피스를 통해, 위장관, 결장 등과 같은 몸체의 관형 구조를 통해) 측방향으로 이동되는 동안 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에서 삽입 디바이스/장치(110/110a)를 둘러싸는 조직의 데이터 및/또는 시각화를 제공하기 위해 이후에 데이터로 변환되는 신호들을 제공한다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치(110/110a)는, 예를 들어, 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어) 및/또는 베이스 구조(예를 들어, 클래딩)를 통해, 컴퓨터에 연결될 수 있고, 컴퓨터는 그러한 광학 복귀 신호들을 이용하여 삽입 디바이스/장치를 둘러싸는 조직에 관한 정보 및/또는 시각적 데이터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 복귀 광학 방사선을 수집하는 분광계로부터 데이터를 수신하는 데 이용되고, 그 후 광학 복귀 방사선의 특성들에 기초하여 정보를 해독하고, 해당 조직의 로케이션, 그의 특성들, 조직에 전달된 조직에 충격을 주는 방사선의 효과, 조직에 공급되고 방사선에 의해 영향을 받는 다른 재료들 또는 작용제들의 효과 등을 결정할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 본 개시의 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 컴퓨터는, 예를 들어 자기 공명 이미징(MRI), CT, OCT, OFDI 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 이미징 절차들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에 또는 그 근처에 제공된 조직의 그리고/또는 조직에 관한 이미지들을 생성 및/또는 획득할 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 절차들은 팁에 또는 그 근처에 제공되는 해부학적 구조들에 관한 상세한 공간 정보(spatial information)를 제공하는 것은 물론, 전술한 디바이스를 이용하여 획득된 삼차원 특수 정보를 이용하여 해부학적 구조의 하나 이상의 부분을 이미징하는 데 이용될 수 있다.
삽입 디바이스/장치(110/110a)를 이용하여, 관심 조직에 유효량의 광학 방사선을 제공하여 조직에 영향을 주고(effect), 붕괴(disrupt), 손상 및/또는 치료하는 것이 또한 가능하다. 그러한 절차는, 예를 들어 암 및 다른 질병들의 치료를 위한 광역학적 치료법으로서 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 하나의 예시적인 실시예에서, 삽입 디바이스/장치(110/110a)를 몸체 내에 제공하고 그 안의 특정 로케이션에 도달할 때, 감광화 작용제(photosensitizing agent)가 삽입 디바이스/장치(110)의 중심 루멘(130/130a)을 통해 조직의 원하는 부분에 제공될 수 있다. 제공할 코팅(120)(예를 들어, 코어)은 조직에 영향을 주고, 붕괴, 손상 및/또는 치료하기 위해 적절한 파장, 전력 등으로 감광화 작용제가 전달된 조직의 영역에 직접 광학 방사선을 전달하기 위한 도파관으로서 이용될 수 있다.
예를 들어, 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어)으로부터의 영향 구역은 삽입 디바이스/장치의 팁 주위의 국소 영역으로 제한될 수 있다. 이러한 예시적인 구성은 제한된 국소 손상과 함께 고도의 정밀도를 제공할 수 있다. 예시적인 적용은, 예를 들어, 크기 T1 이하의 작은, 초기 단계의 유방 종양의 또는 그에 대한 광학 방사선의 적용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부신(adrenal gland), 뼈, 신장, 간, 폐, 췌장, 갑상선, 또는 전립선를 포함하는, RF 절제가 이전에 수행된 영역들을 포함하는, 다른 연조직 종양들이 또한 치료될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 뇌를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 손상이 제한되어야 하는 매우 민감한 영역들 내의 종양들 및/또는 다른 병변들을 포함하는 다양한 조직들을 절제하는 데 상당한 이점들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 본 명세서에 설명된 예시적인 컴포넌트들 및/또는 구성들이, 예를 들어, 피부 타이트닝(skin tightening)을 위해, 더 큰 영역들을 치료(예를 들어, 절제(ablate))하는 데 이용될 수 있는 예시적인 삽입 디바이스들/장치들의 어레이들. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 구성은, 각각의 예시적인 삽입 디바이스/장치 주위의 열 손상의 예시적인 영역이 제한될 수 있고 이에 의해 환자에 대한 통증을 감소시키고/시키거나 복구 시간을 감소시킬 수 있도록 제공될 수 있다.
추가로, 본 명세서에 설명된 사전 결정을 통한 조직 결정에 기초할 수 있는, 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 이용한 위에서 설명된 조직 유형의 결정에 관해 이전에 획득된 정보를 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 예시적인 삽입 디바이스/장치가 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 통해 조직으로부터 복귀하는 복귀 광학 방사선을 통해 제공된 정보를 통해 제공된 특정 조직 유형에 도달했다는 결정을 할 때, 오퍼레이터 및/또는 컴퓨터는 광학 소스로 하여금 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)에 송신될 추가의 광학 치료 방사선(optical therapy radiation)을 송신하게 하고, 삽입 디바이스/장치(110/110a)의 팁에서 조직에 영향을 주고, 붕괴, 손상 및/또는 치료하게 할 수 있다. 코팅(120/120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)은 또한 치료로 인한 조직의 변화들, 예를 들어, 조직에 영향을 주기 위해 충분한 에너지가 인가되었는지 등을 추가로 검출하기 위해 이용될 수 있다.
예를 들어, 코팅(120a)을 단일 도파관으로서 이용하는 도 1d 및 1e에 도시된 예시적인 실시예들을 이용하면, 광학 방사선을 송신 및 수신하기 위해 멀티플렉서를 이용할 수 있다. 이러한 예시적인 방식에서, 조직으로 전달되는 광학 방사선으로부터 조직으로부터 제공되거나 조직으로부터 반사된 광학 방사선을 통해 제공된 정보를 해독하는 것이 가능하다.
도 1f는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 도면의 추가 사시도를 나타낸다. 도 1f에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치는 전극들(120b) 중 하나로서 작용할 수 있는 니들을 포함할 수 있는 반면, (예로서, 후술하는 바와 같이) 순차적인 스프레이 프로세스들을 아용하여 제2 전극을 생성하기 위해 다수의 (니들에 대한) 내부 코팅이 이용되어, -니들에 대해 내부적으로- 절연층, 제2 도전층, 및 외부 도전층의 개별 부분(discrete part)을 노출시키는 선택적 절연층(135b)을 제공한다. 전류는 (예로서, 바로 팁에서) 하나의 전극으로부터 다른 전극으로의 최단 가능 경로를 따를 수 있다. 절연 코팅을 통한 용량성 결합(capacitive coupling)으로부터 소정의 기여가 또한 존재할 수 있다.
관심 주파수(예를 들어, 조직 유형을 검출하는데 이용되는 주파수)에 기초하여, 조직 유형을 검출/결정하는 기능을 위해, 외부 절연성 코팅은 선택적일 수 있지만, 전극(120b)을 포함하는 니들의 삽입을 용이하게 하기 위한 윤활 및/또는 외부 도전성 코팅에 대한 보호를 제공하는 데 이용될 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치는 2개보다 많은 층(예를 들어, 2개보다 많은 절연층 및 도전층)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가적인 층들을 도포하여 추가적인 전극들을 생성할 수 있다. 소정의 예시적인 응용들에서, 예를 들어, 유체/조직의 임피던스가 감지 전극들 자체의 임피던스보다 낮을 수 있을 때, 유체들 또는 조직들을 감지, 검출 및/또는 식별하기 위해 2개보다 많은 전극을 이용하는 것이 유리할 수 있다(예를 들어, 참고문헌 5 참조).
본 개시의 다른 예시적 실시예에 따르면, 예시적 삽입 디바이스/장치는 검사받는 조직에 무선 주파수(RF) 신호를 인가하여, 예를 들어, 조직의 타겟 영역에 대한 절제(ablation)를 유발하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1f 및 도 1g를 다시 참조하면, 에너지는 전극들(110b 및 120b) 중 적어도 하나에 도달하기 위해 (예를 들어, 그 내부 및/또는 그 표면 상에 제공된) 디바이스의 도전성 채널을 통해 송신될 수 있다. 이러한 에너지 송신으로 인해, RF 신호는 그 사이에 제공되는 절연층(135b)으로 인해 전극들(110b, 120b) 양쪽 모두를 가로질러 인가된다. 이 예시적 방식에서, 예를 들어, 하나 이상의 RF 절제 생성기(RF ablation generators)에 의해 제공되는 에너지에 의해 유발되는 RF 신호는 삽입 디바이스의 팁에 또는 그 부근에 그리고/또는 전극들(110b, 120b)에 또는 그 부근에 있는 특정 조직의 가열을 유발할 것이다. 예를 들어, 이러한 RF 소스(들)는 국지적 RF 가열을 생성하는 교번 RF 필드를 제공할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 전극들(110b, 120b)은 예시적 삽입 디바이스/장치가 정밀 양극성(bi-polar) RF 절제 디바이스/장치로서 작용하는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예에 따르면, RF 절제 생성기(들)에 의해 생성되는 RF 에너지는 근육 자극을 감소시키거나 최소화하기 위해, 예를 들어 약 200kHz 초과의 주파수를 제공할 수 있다. 다른 주파수들이 이용될 수 있고, 본 개시의 범위 내에 있다. 종래의 RF 절제 생성기들은 일반적으로 약 300 내지 500kHz 사이의 주파수들에서 동작한다. RF 신호의 파형은 조직에 대한 영향을 조정하기 위해 RF 절제 생성기(들)를 컴퓨터로 제어함으로써 수정될 수 있다. 예를 들어, 임피던스는 절제 동안 및 절제 후에 변할 수 있다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에서, 예시적인 장치는 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 예시적인 전극들에 인가되는 교류전류를 이용할 수 있다. 예를 들어, 도 1f 및 도 1g(뿐만 아니라 도 1a 및 도 1c)를 다시 참조하면, 교류는 전자기장을 생성하도록 전극들(110b, 120b) 중 적어도 하나에 도달하기 위해 디바이스의 도전성/전기 채널들(예를 들어, 그것에 내부 및/또는 그 표면 상에 제공됨)을 통해 송신될 수 있다. 전극들(110b, 120b) 중 하나 또는 둘 다로의 그러한 교류 송신으로 인해, 전자기(EM) 장은 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁에서 생성될 수 있다. 그러한 EM 장은 몸체의 표면 상에 또는 근처에 배치된 하나 이상의 전자기 프로브들(예를 들어, 안테나들)(140', 145' 150')에 의해 검출될 수 있다. 그러한 예시적인 프로브들은, 예를 들어, 프로브들(140', 145', 150')에서의 신호들의 도착의 예시적인 시간 및/또는 수신된 신호(들)의 강도에 기초하여 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 위치의 삼각측량을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 프로브들(140', 145', 150')은 3차원 공간에서 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 로케이션을 결정하기 위해 그러한 신호들을 이용할 수 있는 컴퓨터에 연결될 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 컴퓨터는, 예를 들어, 자기 공명 이미징(MRI), CT 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 이미징 절차들을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁의 3차원 이미지를 생성 및/또는 획득할 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 절차들은 위에서 설명된 디바이스를 이용하여 획득된 3차원 특수 정보를 이용하여 해부학적 구조의 하나 이상의 부분을 이미징하는 것뿐만 아니라, 팁에 또는 그 근처에 제공되는 해부학적 구조들에 관한 상세한 공간 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
이 정보는 위치 결정 시스템(positioning system)이 상이한 조직 유형으로 인한 EM 전파의 변동을 고려할 수 있게 해줌으로써 위치 정확도를 향상시키는 데 이용될 수 있다[Dove 2014]. 알려진 3D 위치에 대한 이미지의 등록은 디바이스의 팁이 몸체 내의 어디에 있는지를 검출하는 수단을 제공할 것이다. EM 장(EM field)은, 예컨대, MICS(Medical Implant Communication Service) 주파수 대역(예컨대, 약 402 내지 405 MHz) 내에서 동작할 수 있다.
그러한 정보는 조직을 절제하고/하거나 검사중인 조직의 유형을 결정하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 교류는, 예를 들어 몸체의 표면 상에 또는 근처에 배치된 하나 이상의 전자기 프로브(안테나)를 이용하여 검출될 수 있는 예시적인 장치의 팁에서 전자기(EM) 장을 생성할 수 있다. 예시적인 프로브(들)는, 예를 들어 도착 시간 및/또는 신호 강도 데이터로부터 예시적인 장치의 팁의 위치의 삼각 측량을 용이하게 할 수 있다.
본 명세서에 설명된 예시적인 실시예는 도 1a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 3차원 로케이션을 제공할 수 있고, 도 1f 및 도 1g의 예시적인 장치는 또한 예시적인 장치의 팁의 3차원 위치를 결정 및/또는 추론하기 위해 예시적인 전극들에 인가되는 교류를 이용할 수 있다. 절연층(135b)을 원주방향으로 둘러싸는 전극(110a)을 제공하는 대신에, 외부 도전성 패터닝된 층(110b)을 정의하는 나선형으로 패터닝된 그리고/또는 다른 예시적인 패터닝된 구조들을 생성 및/또는 제공하기 위해 마스킹이 이용될 수 있다. 나선형으로 패터닝된 외부 도전층의 이러한 예시적인 이용은 예시적인 삽입 디바이스의 팁의 개선된 3차원 위치 검출을 용이하게 하기 위해 안테나들(140', 145', 150')에 의한 방사선의 송신 및/또는 그의 검출을 개선할 수 있다. 예를 들어, 도 1f 및 도 1g를 다시 참조하면, 교류는 전자기장을 생성하도록 나선형으로 패터닝된 외부 도전층(예를 들어, 전극)(110b) 및/또는 내부 도전성 베이스(예를 들어, 내부 전극)(120b)에 도달하기 위해 디바이스의 도전성/전기 채널들(예를 들어, 그 내부에 있고/있거나 그 표면 상에 제공됨)을 통해 송신될 수 있다. 패터닝된 층(예를 들어, 동심 전극들)(110b)에 의해 생성되는 그러한 전기장은 안테나들(140', 145', 150')에 의해 검출될 수 있다.
예를 들어, 동작시에, 도 1f 및 1g에 도시된 예시적인 동심 전극들(110b)은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 예시적인 삽입 장치의 팁을 삼차원 공간 내에 배치하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이것은, 예를 들어 팁에서의 임피던스의 결정을 포함할 수 있는 정전류, 교류 및/또는 다른 에너지 또는 방사선을 이용하여 행해질 수 있다. 예시적인 전극들(110a, 120b)과 함께 정전류를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 정전류 또는 교류가 치료 디바이스에 인가될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 도 1a 및 1c에 도시된 바와 같은) 안테나들(140, 145, 150)에 대한 팁의 상대 거리가 전류 방출로 인해 측정될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 전류를 측정하고 팁으로부터 각각의 전극까지의 유효 저항 및 상대 위치를, 예를 들어 삼차원 공간에서 추론하기 위해 몸체 상의 상이한 로케이션들에 배치된 다른 표면 전극들(140', 145', 150')을 제공하는 것이 가능하다. 추가로 그리고/또는 대안으로서, 몸체 상의 상이한 로케이션들에 배치된 이러한 예시적인 전극들(140', 145', 150')은 거리 및 저항/임피던스에 따라서 감소할 수 있는 전류의 크기를 측정하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 그러한 전극들(140', 145', 150')을 이용하여, 삼차원 공간 내의 팁의 위치를 삼각 측량하는 것이 가능하다.
본 개시의 또 다른 예시적인 실시예를 참조하면, 광범위한 주파수들에 걸쳐 진동을 감지 및/또는 생성할 수 있는 구조 및/또는 구성을 포함하도록 이용될 수 있는 예시적인 삽입 디바이스/장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1f에 도시된 바와 같이, 내부 압전 코팅(inner piezoelectric coating, 160b)에 의해 봉입되고/되거나 둘러싸이고, 결국 예시적인 삽입 디바이스/장치 상의 외부에 있는 도전성 코팅들(예를 들어, 외부 전극)(110b)에 의해 포함되고/되거나 둘러싸이는 (예를 들어, 내부 전극으로서의) 내부 구조(120b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 교류와 같은 전류는 내부 압전 코팅(160b)에 의해 서로 분리되는 도전성 코팅(110b) 및/또는 내부 구조(120b)로 향할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 이러한 예시적인 구성을 통한 이러한 에너지 송신은 예시적인 삽입 디바이스/장치의 기계적 진동을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 도 1g에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치가 그 위에 또는 그 안에 제공된 절단/클램핑 배열(180b)(예를 들어, 집게들(jaws) 등)을 갖는 복강경/내시경 기기(170b)에 연결되는 경우, 그러한 기계적 진동은 이러한 예시적인 복강경/내시경 기기(170b)의 작동을 유발할 수 있고, 이는 결국, 절단/클램핑 배열(180b)을 (예를 들어, 집게들 중 하나 또는 둘 다를 진동시킴으로써) 작동시켜, 예를 들어, 이러한 절단 배열(180)에 또는 그 근처에 제공되는 관심 조직으로 절단함으로써, 조직을 수정할 수 있다. 동일한 절단/클램핑 배열(180b)은 전극들(110b, 120b)에 의한 진동이 실행될 때 관심 조직을 클램핑하는 데 이용될 수 있다. 본 개시에 따른 다른 예시적인 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치의 기계적 진동을 검출하기 위해 전극들(110b, 120b) 및 내부 압전 코팅(160b)의 예시적인 구성이 이용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 삽입 디바이스/장치 또는 그의 일부(예를 들어, 팁)가 진동할 때 예시적인 구성을 이용하여 생성되는 초음파 진동들을 검출하기 위해 예시적인 삽입 디바이스/장치의 부근에 안테나들이 배치될 수 있다. 이러한 정보는, 예를 들어, 절단, 클램핑 및/또는 다른 관련 기능들을 수행하기 위해 도 1g의 예시적인 복강경/내시경 기기(170b)의 절단/클램핑 배열(180')에 정보를 제공하는 컴퓨터 프로세서에 전달된다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치의 원위 단부의 예시적인 도면의 추가 사시도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치는 전극들(120) 중 하나로서 작용할 수 있는 도 1a-1c의 니들(120)을 포함할 수 있는 반면, 다수의 (니들에 대한) 내부 코팅들을 이용하여, (예로서, 후술하는 바와 같은) 순차적인 스프레이 프로세스들을 이용하여 제2 전극을 생성하여, 절연층, 제2 도전층, 및 외부 도전층의 개별 부분을 노출시키는 선택적 절연층(135)을 -니들 내부에- 제공한다. 전류는 (예로서, 바로 팁에서) 하나의 전극으로부터 다른 전극으로의 최단 가능 경로를 따를 수 있다. 절연 코팅을 통한 용량성 결합으로부터 소정의 기여가 또한 존재할 수 있다.
관심 주파수(예컨대, 조직 또는 유체 유형을 검출하는 데 이용되는 주파수)에 기초하여, 조직 또는 유체 유형을 검출/결정하는 기능을 위해, 외부 절연 코팅은 선택적일 수 있지만, 이는 니들(120)의 삽입을 용이하게 하기 위한 윤활 및/또는 외부 도전성 코팅에 대한 보호를 제공하는 데 이용될 수 있다.
도 2b는 예시적인 삽입 디바이스/장치(110')에 대한 본 개시의 다른 예시적인 실시예를 도시하며, 도 1d 및 1e에 도시된 예시적인 실시예들과 공유되는 컴포넌트들을 참조하여 본 명세서에서 설명되고, 본 명세서에서 언급되는 바와 같은 모든 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치(110a)는 클래딩(170a) 위에 도포 또는 제공되는 코팅(120a)(예를 들어, 코어, 도파관 등)을 포함하고, 클래딩(170a) 자체는 베이스 구조(160a) 위에 도포 또는 제공된다. 예를 들어, 광학 방사선은 코팅(120a)(예를 들어, 코어) 위에 제공되고, 조직으로 지향될 수 있다. 클래딩(170a)이 상이한 광학 특성들을 갖는 것으로 인해, 코팅(120a)은 광학 방사선에 대한 도파관으로서 더 효과적으로 작용하는데, 이는 클래딩(170a)이 클래딩(120a)을 통해 제공되는 광학 방사선의 산란을 방지하고, 그에 의해 광학 방사선을 도파관처럼 지향시키기 때문이다. 또한, 클래딩(170a)이 코팅(120a)의 특성들과는 상이한 특성들을 갖지만, 또한 광학적으로 투과성일 가능성으로 인해, 코팅(120a)(예를 들어, 코어, 도파관)을 이용하여 광학 방사선을 한 방향으로 송신하면서, 별개의 광학 방사선을 다른 방향으로 송신하는 것이 가능하다. 이 예시적인 방식에서, 광학 방사선을 코팅(120a)을 통해 조직으로 송신한 다음, 클래딩(170a)을 통해 조직으로부터의 광학 방사선을 제공하는 것(또는 그 반대)이 가능하다.
본 개시의 추가 예시적 실시예들에 따르면, 2개보다 많은 층(예를 들어, 외부 광 투과성 코팅(예를 들어, 코어)(120")과 클래딩(170a)의 하나보다 많은 조합)을 포함할 수 있는 도 2c의 예시적 삽입 디바이스/장치(110")가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1d, 1e 및 2b의 예시적 실시예들에 대해 전술한 바와 동일한 방식으로, 전술한 코어/클래딩 조합을 생성하기 위해 추가 층들이 적용될 수 있다. 그러한 예시적 실시예에서, 코어들(예를 들어, 코팅들, 도파관들)(120a)은 조직으로 광학 방사선을 송신하는데 이용될 수 있고, 클래딩들(170a)은 조직으로부터 광학 방사선을 수신하는데 이용될 수 있다. 또한, 조직으로 광학 방사선을 송신하기 위해 코어/클래딩 조합들 중 하나 이상을 이용하는 한편, 조직으로부터 광학 방사선을 수신하기 위해 코어/클래딩 조합들 중 다른 하나 이상을 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 다수의 코어 및 클래딩을 이용하는 방사선의 송신(예를 들어, 병렬로 또는 직렬로 수행됨) 및 컴퓨터에 의한 그의 해독은 광학 방사선의 송신 및 수신된 광학 방사선의 처리/해독을 촉진할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 다른 예시적인 삽입 디바이스/장치(110")가 도 2c에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 실제로, 도 1d 및 도 1e에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 동일한 예시적인 부분들/컴포넌트들은 도 2c에서 동일한 번호들로 라벨링된다. 그럼에도 불구하고, 베이스 구조(160) 상에 도포되고 베이스 구조를 원주방향으로 둘러싸는 단일 코팅을 제공하는 대신에, 외부 도파관들(120")을 정의하는 코팅의 나선형으로 패터닝된 그리고/또는 다른 예시적인 패터닝된 구조들을 생성 및/또는 제공하기 위해 마스킹이 이용될 수 있다. 나선형으로 패터닝된 외부 도파관들(120")(예를 들어, 코팅들)의 이러한 예시적인 이용은, 예를 들어, 병렬로 수행될 수 있는 방사선의 신속한 송신을 용이하게 하기 위해 광학 방사선의 송신을 개선할 수 있다. 예를 들어, 도 2c를 다시 참조하면, 광학 방사선은 (예를 들어, 도파관들(120") 중 개별 도파관들로 분할기(splitter)에 의해 분리될 수 있는, 베이스 구조(160)의 표면 상에 제공된) 디바이스의 도파관들(120")을 따라 송신될 수 있다. 이러한 개별 도파관들(120")로부터 방출된 분리된 광학 방사 부분들은 베이스 구조(160) 상에 위치한 개별 도파관들(120")의 로케이션들에 대응하는 상이한 로케이션들에서 조직 구조로 전달된다. 복귀 광학 방사선은 조직으로 전달되는 방사선을 방출한 동일한 개별 도파관들(120")에 의해, 또는 다른 인접한 또는 인접하지 않은 도파관들(120")에 의해 동시에 또는 연속으로 수신될 수 있다.
도 2d는 도 2c에 도시된 예시적인 실시예와 매우 유사한 본 개시의 예시적인 실시예의 사시도들을 도시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 도 2c에 도시된 동일한 컴포넌트들은, 클래딩(170a)이 베이스 구조(160a)와 코팅/코어(120") 사이에 제공되는 것을 제외하고는, 도 2c에서 동일한 방식으로 넘버링될 것이다. 특히, 도 2c에 제공된 바와 같이, 도파관들(120")은 (클래딩(160a)의) 클래딩 코팅 섹션에 의해 서로 분리된 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)로서 도시되고, 이는 클래딩 코팅 섹션이 뒤따른다(코팅 섹션(121a)을 뒤따른다). 도 2d에 도시된 이러한 예시적인 구성에서, 위에서 설명된 바와 같이 유사한 동작이 수행될 수 있고, 삽입 디바이스(110"')는, 예를 들어, 도 2b 및 도 2c를 참조하여, 다른 예시적인 실시예들에 따른 삽입 디바이스들과 관련하여 본 명세서에 설명된 것과 동일한 방식으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 2d에 제공된 바와 같이, 클래딩 코팅 섹션들(및 따라서 클래딩(170a)), 및 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)(및 따라서 코팅/코어(120"))은 클래딩(170a) 위에 제공될 수 있다. 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)은 클래딩 섹션(171a)에 의해 서로 분리될 수 있고, 다른 클래딩 섹션(172a)은 코어 코팅 섹션(122a)을 뒤따를 수 있다. 이러한 예시적인 방식에서, 예를 들어, 도 2c에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 코어(120") 및/또는 클래딩(170a)의 상이한 섹션들을 통해 조직으로 그리고 조직으로부터 광학 방사선의 방출을 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 조직으로 전달된 광학 방사선은 클래딩 코팅 섹션들(171a, 172a)을 통해(따라서 클래딩(160a)을 통해) 제공될 수 있고, 조직으로부터 복귀하는 광학 방사선은 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)을 통해(따라서 코어(120")를 통해) 제공될 수 있다. 물론, 역(reverse) 광학 방사선 송신이 또한 달성될 수 있고, 예를 들어, 조직으로 전달된 광학 방사선은 코어 코팅 섹션들(121a, 122a)을 통해(따라서 코어(120")를 통해) 제공될 수 있고, 조직으로부터 복귀하는 광학 방사선은 클래딩 섹션들(161a, 162a)을 통해(따라서 클래딩(160a)을 통해) 제공될 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치는 2개보다 많은 층(예를 들어, 2개보다 많은 절연층 및 도전층)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가의 전극들을 생성하기 위해 추가의 층들이 적용될 수 있다. 소정의 예시적인 응용들에서, 예를 들어, 유체/조직의 임피던스가 감지 전극들 자체의 임피던스보다 낮을 수 있을 때, 유체들 또는 조직들을 감지, 검출 및/또는 식별하기 위해 2개보다 많은 전극을 이용하는 것이 유리할 수 있다(예를 들어, 참고문헌 5 참조).
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치에 층들을 도포하기 위한 방법(300)의 예시적인 도면을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스/장치의 다층 구조는, 예를 들어 절연성 및 도전성 및/또는 광 투과성 잉크를 이용하여 스프레이 프로세스로 층들을 도포함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 절차 305에서, 베이스 하이포튜브(base hypotube)는 절차 310 및 315에서 그에 도포된 절연성 폴리이미드 코팅을 가질 수 있다. 절차 320에서, 은 도전성 코팅이 튜브에 도포될 수 있고, 절차 325에서, 튜브가 길이로 절단될 수 있고, 삽입 디바이스/장치의 팁이, 예를 들어 연삭 또는 레이저 절단에 의해 생성될 수 있다. 요소 330은 완성된 삽입 디바이스/장치(예로서, 니들, 캐뉼라, 내시경, 복강경 등)의 저면도를 나타내고, 요소 335는 완성된 삽입 디바이스/장치의 측면도를 나타낸다.
도 3에 도시된 예시적인 절차는 코팅을 튜빙/니들의 외부로 제한하여 중앙을 개방시킬 수 있다. 예를 들어, 마스킹 및 에칭을 제거하는 것은 층들을 도포하기 위한 프로세스를 비교적 간단하게 유지할 수 있다. 각각의 절차 후에, 구조는 임의의 용매를 제거하고 코팅을 중합(polymerize)시키기 위해 가열될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 니들(405)의 예시적인 이미지를 도시한다. 예를 들어, 예시적인 니들(405)은 도 3에 도시된 예시적인 방법을 이용하여 26 Ga 316SS 튜빙으로부터 생성되었다. 니들(405) 상의 도전성 코팅은 도전성은 잉크(예컨대, Creative Materials 118-43T)를 이용하여 생성되었다. 베이스 절연 코팅은 폴리이미드(예컨대, Jaro 650)이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 니들 팁(410)은 레이저 절단되었다. 니들(450)의 팁이 또한, 예를 들어, 연삭과 같은, 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 니들을 생성하는 데 이용되는 다른 적당한 기법들을 이용하여 제조될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 4b는 폴리이미드의 층(예를 들어, 스테인리스 스틸 몸체(510)를 둘러싸는 절연층(505)) 및 은 도전성 잉크로 구성된 외부층(515)으로 제조된 예시적인 니들의 구조를 도시하는 예시적인 확대 이미지를 도시한다. 절연층(505) 및 외부층(515)은 모두 (예를 들어, 도 3에서 전술한 바와 같이) 예시적인 스프레이 프로세스를 이용하여 도포되었다. 본 개시의 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 니들(405)의 날카로운 팁은 코팅(예를 들어, 절연층(505) 및/또는 외부층(515))이 스테인리스 스틸 몸체(510)에 도포된 후에 연삭 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 팁은 코팅이 스테인리스 스틸 몸체에 도포된 후에 연삭 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다.
트라이-베벨 팁(tri-bevel tip)이라 칭하는 예시적인 기하구조는 다수의 연삭 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 첫째, 1차 연삭이 원통형 몸체의 중심축에 대해 소정 각도, 예를 들어, α로 적용될 수 있다. 이 연삭 절차는 편평한 표면을 형성할 수 있다. 둘째, 2차 연삭은 중심축을 중심으로 고정된 각도, 예를 들어, β로 원통형 몸체를 회전시킨 다음, 초기 절차에 의해 생성된 편평한 표면에 대해 2차 표면을 연삭함으로써 형성될 수 있다. 이 예시적인 절차는 몸체를 반대 방향, 예를 들어, 음의 β로 회전시킴으로써 반복될 수 있다. 각각의 베벨의 결과적인 표면은 예를 들어, 편평하고 연속적일 수 있다. 예를 들어, α에 대한 각도의 다양한 예시적인 각도 및 범위는 12-45도를 포함하여, 12도, 12-14도, 15-17도, 18-22도, 23.5도, 23-25도, 26-31도, 30도 및/또는 45도일 수 있다. 측면으로부터 볼 때 α 및 β의 유효한 예시적인 평균은 다음과 같은 다양한 예시적인 각도 및 각도 범위: 12-24도의 범위 내의 모든 각도를 포함하여, 12도, 13도, 15도, 19도, 20도, 22도 및 23.5를 제공할 수 있다. 일예에서,
α α
및 β의 유효한 예시적 평균
12-14도
13도
23-25도
19도
21-22도
20도
26-31도
22도
23.5도
23.5도.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 연삭 프로세스를 이용하여 생성된 예시적 니들(505)의 예시적 이미지를 도시한다. 예시적 니들(505)의 층들은, 전기 화학 퇴적(electrochemical deposition), 기상 퇴적(vapor deposition) 또는 스퍼터링과 같은 스프레이 코팅 이외의 절차를 통해 생성될 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. 코팅 프로세스 동안에 기하학적 패턴을 생성하기 위해 마스킹이 이용될 수도 있다. 대안으로서 또는 추가로, 인쇄 회로 보드를 생성하는데 이용되는 예시적 프로세스와 유사하게, 코팅 이후에 마스크가 적용될 수 있다. 이러한 예에서, 마스크는 화학적 에칭 동안 보존될 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 상이한 도전성 트레이스들을 갖는 니들들(600)의 예시적인 도면들 및 측단면도의 세트를 도시한다. 예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 니들(600)은 니들(600)의 표면 상에 위치된 단일 도전성 트레이스(615)를 절연시키는 데 이용될 수 있는 절연 코팅(605)을 포함할 수 있다. 다른 니들(650)은 또한 절연 코팅(605)을 포함할 수 있다. 또한, 니들(650)은 니들(650)의 표면 상에 다수의 도전성 트레이스들(예컨대, 트레이스들(620, 625))을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여, 전극들은 패드 인쇄(pad printing) 또는 스크린 인쇄와 같은 절차들을 이용하여 니들의 표면 상에 제조될 수 있고 그 후에 외부 절연층이 도포된다. 절연 코팅은 수축 튜빙(shrink tubing)의 형태로 인쇄, 퇴적 또는 도포될 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 잉크를 이용하여 패드 인쇄된 표면 전극을 갖는 예시적인 니들(705)의 예시적인 이미지를 나타낸 것이다. 예시적인 니들(705)은 종래의 26 Ga 피하 니들이다. 도전성 표면 전극은 패드 인쇄를 위해 특별히 형성된 잉크(예컨대, Creative Materials 118-43T)를 이용하여 패드 인쇄되었다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 삽입 디바이스/장치 상에 패터닝된 전극들(805, 810)을 갖는 예시적인 삽입 디바이스/장치(예컨대, 니들)의 원위 단부의 예시적인 확대도를 나타낸 것이다. 전극들(805, 810) 사이의 간격은 상이한 크기의 구조들에 대한 감도를 조정하기 위해 물리적 필터를 생성하도록 변화될 수 있다. 예를 들어, 간격이 특정의 동맥의 크기보다 더 클 수 있도록 전극들이 분리될 수 있다. 이러한 예시적인 경우에, 전극들 둘 다가 혈관(예컨대, 동맥, 정맥 등) 내부에 동시에 있지 않아야 하며, 이는 전기 임피던스에 영향을 미칠 수 있다.
도 9a는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 니들(905)을 갖는 예시적인 삽입 장치(900)의 예시적인 이미지를 도시한다. 니들(905)에 연결된 전극들은 또한 커넥터로 종단된 와이어들, 케이블들, 또는 플렉스 회로(flex circuit)를 이용하여 외부 기기에 전기적으로 연결될 수 있다. 플렉스 회로는 기기에 연결하기 위한 플렉스 케이블을 형성할 수 있다. 2개 이상의 전기 접촉부를 갖는 커넥터(910)가 니들(905)에 전기적 연결을 제공하기 위해 이용되어, 니들 몸체(예를 들어, 전극 1)뿐만 아니라 외부 도전성 코팅(예를 들어, 전극 2) 및/또는 교번하는 동심 절연층 및 도전층들로 형성된 임의의 추가적인 외부 전극들과 접촉할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 전극들(예를 들어, 도 1f 및 도 1g의 전극들(110b, 120b) 및/또는 그 도전성 코팅들일 수 있음)은 커넥터들(920, 930)을 통해 외부 기기들에 연결될 수 있고, 그러한 로케이션들에서의 전극들/도전성 코팅들은 임의의 절연층 또는 코팅에 의해 커버되지 않는다(예를 들어, 노출된다). 이러한 커버되지 않은 섹션은 코팅 프로세스 동안 섹션을 마스킹함으로써 또는 코팅을 기계적으로 또는 화학적으로 제거함으로써 형성될 수 있다.
도 9b는 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치(940)의 사시도를 나타내며, 도 9c는 아래 방향으로 연장하는 팁을 갖는 도 9b의 그러한 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도를 제공한다. 도 9a에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 예시적인 실시예와 유사하게, 도 9b 및 9c의 예시적인 삽입 디바이스/장치(940)는 예시적인 니들(950)을 포함한다. 니들(950)에 연결된 전극들은, 예를 들어 와이어, 케이블, (본 명세서에서 설명되는 플렉스 회로와 유사한) 커넥터로 종단되는 플렉스 회로 등을 이용하여 전기 연결 섹션(960)을 통해 외부 기기에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 9d는 도 9b 및 9c에 도시된 예시적인 삽입 디바이스/장치의 전기 연결 섹션의 분해 측단면도를 나타낸다.
예를 들어, 도 9b 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 제1 전기 커넥터(971)는 외부 전극(또는 니들(960)의 외부 전기 도전성 코팅)에 연결(예컨대, 솔더링)될 수 있으며, 즉, 그러한 전극 1 및/또는 외부 도전성 코팅을 통해 니들 몸체에 접촉할 수 있다. 또한, 제2 전기 커넥터(972)는 내부 전극(또는 니들(960)의 외부 전기 도전성 코팅)에 연결(예컨대, 솔더링)될 수 있으며, 즉, 그러한 전극(2) 및/또는 내부 도전성 코팅을 통해 니들 몸체에 접촉할 수 있다. 실제로, 제2 전기 커넥터(972)는 임의의 저항기 또는 저항성 코팅에 의해 덮이지 않고 내부 도체/도전성 코팅에 연결될 수 있으며, 즉, 전극/도전성 코팅이 노출될 수 있다. 제1 및/또는 제2 전기 커넥터들(971, 972)은 또한 교번하는 동심의 절연층 및 도전층들로 형성된 추가적인 외부 전극들에 연결될 수 있다. 도 9a에 도시된 예시적인 실시예들과 유사하게, 도 9b 내지 도 9d의 전극들(예컨대, 도 1f 및 도 1g의 전극들(110b, 120b) 및/또는 그 도전성 코팅들일 수 있음)은 제1 및 제2 전기 커넥터들(971, 972)을 통해 외부 기기들에 연결될 수 있고, 그러한 로케이션들에서의 전극들/도전성 코팅들은 임의의 절연 층(isolating layer) 또는 코팅에 의해 덮이지 않는다(예컨대, 노출된다). 또한, 전술한 예시적인 실시예와 유사하게, 그러한 덮이지 않은 섹션은 코팅 프로세스 동안 섹션을 마스킹함으로써 또는 코팅을 기계적으로 또는 화학적으로 제거함으로써 형성될 수 있다. 그 후에, 도 9b 내지 도 9d의 예시적인 삽입 디바이스/장치의 측면도 이미지를 도시하는 도 9e에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 전극들(971, 972)은 전기 도전성 케이블(980)을 이용하여 외부 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 도 9a 내지 도 9e에 도시된 바와 같은 예시적인 삽입 디바이스/장치(900, 940)의 그러한 예시적인 실시예들은 -본 개시의 하나의 예시적인 비제한적인 실시예에 따라- 예컨대, 코팅된 튜빙, 예컨대, 0.001" 폴리이미드로 코팅된 316SS 튜빙으로 시작하여 생성될 수 있고, 0.001" 은 도전성 잉크는 노출된 팁에서 양극성 전극을 생성할 수 있다.
도 10a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 자기 와이어들(magnetic wires)이 부착되어 있는 예시적 니들(1005)의 예시적 이미지를 도시한다. 도 10b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 자석 와이어의 부착을 도시하는 도 10a에 도시된 예시적 니들(1005)의 예시적 도면을 도시한다. 예시적 니들은, 예를 들어, 26G 피하 니들(1005) 및 피하 니들의 크기(예를 들어, 길이)의 적어도 2배인 34G 자석 와이어(1010)를 이용하여 만들어졌다. 니들(1005)은 하나의 전극으로서 작용했고 자기 와이어의 노출된 단부는 제2 전극이었다. 자기 와이어(1010)는 피하 니들(1005)을 통해 꿰어지고(threaded) 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate)를 이용하여 니들의 내부 표면에 접착된다. 니들 팁(1015)은 자기 와이어(1010)의 단부와 동일 평면에 있다. 자기 와이어(1010)의 다른 단부는 그것의 절연이 벗겨져 있다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 예시적 삽입(예를 들어, 니들) 장치는 임피던스를 측정하기 위해 인덕턴스(L), 커패시턴스(C), 및 저항(R)("LCR") 미터에 연결되었다. 하나의 테스트 리드(test lead)는 피하 니들에 연결되고, 다른 테스트 리드는 자석 와이어의 벗겨진 단부에 연결된다.
도 10c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 다양한 조직 유형들(예로서, 진피(1105), 지방(1110), 혈액(1115), 신장(1120) 및 심장(1125))에 대한 임피던스 대 주파수를 나타내는 예시적인 그래프를 나타낸다. 임피던스 대 주파수를 측정하기 위해, 니들을 큰 토끼 내의 다양한 조직들 및 유체들 내에 삽입하여, 상이한 주파수 신호들에 의해 측정된 임피던스의 변화들을 결정하였다. 토끼는 검사 전에 희생되었다. 도 11의 그래프에 도시된 결과들은 예시적인 장치가 조직과 혈액 사이의 명확하고 측정 가능한 차이들을 제공한다는 것을 보여준다. 다양한 예시적인 주파수들이 이용될 수 있지만, 혈액과 다양한 조직들 사이의 차이를 분석(resolve)하기 위한 수용 가능한 결과들은 상이한 샘플들로부터 얻어진 결과들 사이의 측정된 임피던스의 분리에 기초하여 1000 Hz 내지 100,000 Hz 사이의 주파수들에서 달성될 수 있다.
추가적인 체내 테스트(in-vivo testing)는 위에서 설명된 바와 같은 패드 인쇄 절차를 이용하여 생성된 완전히 통합된 전극들을 이용하여 수행되었다. 테스트는 몇몇 상이한 유형의 조직에서 임피던스를 측정하기 위해 살아있는 뉴질랜드 화이트 토끼에서 수행되었다. 토끼의 목 및 허벅지에서 주요 혈관들을 노출시키기 위해 절개가 수행되었다. 예시적인 니들들은 상이한 깊이들로 상이한 조직들 내로 삽입되었다. 자석 와이어는 임피던스 분석기(예를 들어, Keysight 4294A/1D5)에 전극들을 연결하기 위해 이용되었다. 측정된 임피던스(예를 들어, 크기 및 각도)는 텍스트 파일들에 내보내졌다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적 실시예에 따른 캐뉼라의 형태로 구현된 예시적 감지 기술을 제공하는 예시적 삽입 장치(1100)의 다른 예시적 실시예의 측단면도들의 세트를 도시한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 주입 캐뉼라(1100)의 캐뉼라 몸체(1115, 1115')가 (예를 들어, 절연 코팅(1120)으로) 코팅되어 캐뉼라 개구들(1120, 1120') 주변에 감지 구조를 생성할 수 있다. 도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조직 유형을 결정하는데 이용하기 위한 예시적 삽입(예를 들어, 니들) 장치(1305)로부터 정보가 무선으로 송신될 수 있다는 것을 나타내는 예시적 도면을 도시한다. 예를 들어, 예시적 프로세서, 마이크로프로세서 등은 전극을 이용하여 얻어진 전기 정보를 수집하는데 이용될 수 있는, 니들 자체를 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 니들 장치(1305)의 임의의 부분에 내장될 수 있다. 이 정보는, 정보를 분석하고, 임피던스를 결정하며, 조직 유형을 확인하는데 이용될 수 있는 다른 디바이스에 (예를 들어, 후술되는 바와 같이, 유선 또는 무선 송신 매체를 이용하여) 송신될 수 있다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조직 유형을 결정하기 위해 도 13에 나타낸 예시적 삽입(예를 들어, 니들) 장치로부터 정보의 무선 송신을 수신하는데 이용되는 예시적 모바일 디바이스(1405)의 예시적 도면을 도시한다. 예를 들어, 예시적 니들 장치(1305)는, 내부 배터리를 이용하여, 외부 전기 연결을 통해, 또는 임의의 적절한 무선 전력 매체를 통해 전력 공급될 수 있는, (니들 등과 같은 임의의 부분을 포함한) 내부에 내장된 무선 통신 칩을 가질 수 있다. 니들 장치(1305)에 공급된 전력은 니들 장치(1305)에 내장된 임의의 마이크로프로세서뿐만 아니라, 무선 통신 칩에 전력 공급하는데 이용될 수 있다. 대안으로서, 전력은, 니들 장치(1305)로부터 디바이스(1405)로 정보의 버스트 신호(burst signal)를 송신하기에 충분한 전력을 제공할 수 있는, 피험자의 몸체에 존재하는 전기 신호로부터 얻어질 수 있다.
예시적인 조직 검출 시스템/장치는 단일 삽입 디바이스/장치(예를 들어, 니들, 캐뉼라 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 예시적인 조직 검출 시스템/장치는 복수의 삽입 디바이스(예를 들어, 니들들의 어레이, 캐뉼라들의 어레이, 니들(들)/캐뉼라(들)의 혼합물의 어레이 등)를 포함할 수 있다. 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 동일한 전극 설계/구조(예를 들어, 전술한 다양한 예시적인 전극 설계들/구조들의 하나의 설계)를 가질 수 있다. 그러나, 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 상이한 설계/구조를 가질 수 있거나, 삽입 디바이스들의 서브세트는 하나의 설계/구조를 가질 수 있는 반면, 다른 서브세트는 상이한 설계/구조를 가질 수 있다. 예시적인 어레이 내의 각각의 삽입 디바이스는 전술한 바와 같이 조직 검출을 수행할 수 있고, 각각의 삽입 디바이스는 또한 의료 기능(예를 들어, 재료 또는 물질의 투여 또는 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포들 또는 재료의 제거)을 수행할 수 있다. 따라서, 예시적인 어레이 내의 하나 이상의 삽입 디바이스는 조직 검출을 수행할 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 니들은 의료 관련 기능들을 수행할 수 있다. 삽입 디바이스들의 예시적인 어레이는 또한 임피던스를 결정하는 데 이용되는 전극들의 수를 증가시킴으로써 조직 검출의 정확도를 증가시키는 데 이용될 수 있다. 게다가, 어레이 내의 삽입 디바이스들 사이의 임피던스의 비교는 또한 조직 유형을 결정하는 데 이용될 수 있다.
조직 유형의 예시적인 동작 및 결정
예시적인 삽입 디바이스/장치는 니들의 팁 주위의 임피던스를 측정하는 데 이용될 수 있다. 임피던스 Z는 주어진 주파수에서 교류 흐름에 대한 매체의 반대의 척도(measure of the opposition)일 수 있다. Z는 예를 들어 다음과 같이 정의될 수 있다.
Z = R + jXc
여기서, R은 저항일 수 있고, Xc는 리액턴스일 수 있다. 저항은 매체의 기하 구조(geometry) 및 저항률(resistivity)에 따라 변할 수 있다. 리액턴스는 주파수 및 커패시턴스에 따라 변할 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스/장치가 상이한 조직들을 통과할 때, 기기는 고정된 주파수, 예를 들어 10,000Hz에서 니들 팁에서 임피던스 및 위상각을 판독할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치가 상이한 유형의 조직을 통과할 때, 측정된/추론된 임피던스는 별개의 변화를 나타낼 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 허브 내에 통합된 전자기기(electronics)는 전류의 측정을 제공할 수 있다. 예시적인 장치는 (예를 들어, 절차를 피하기 위해) 경고 또는 (예를 들어, 절차를 진행하기 위해) 유용한 경보를 제공하는 데 이용될 수 있다.
예시적인 삽입 디바이스들/장치들은 현재의 1회용 피하 니들들에 대한 대체물로서 이용될 수 있다. 잠재적인 용도들은 주입 및 최소 침습적 기기 도입을 포함할 수 있다. 주입 절차, 예를 들어 충전제 주입 동안, 임상의는 예시적인 삽입 디바이스들을 삽입하고 정상 동작에 따라 니들을 조작할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 삽입 디바이스/장치가 혈관(예를 들어, 동맥, 정맥 등)을 관통할 때, 예시적인 장치는 특정한 재료(예를 들어, 충전제)를 주입하는 것이 위험할 수 있다는 것을 임상의에게 경고하기 위해 가청 및/또는 시각적 경보를 제공할 수 있다. 다른 유형들의 주입들, 예를 들어, 피부내 백신 주입에 대해, 임상의는 니들이 피부내 공간 내에 있다는 표시를 제공받을 수 있고, 이 경우, 임상의는 주입 전에 경보를 기다릴 수 있다.
전기 임피던스를 감지 및 해석할 수 있는 전자기기에 전극들을 연결하기 위해 전기 연결들이 이루어질 수 있다. 전자기기는 전극들에 가능한 한 가깝게 니들 내에 통합될 수 있다. 예시적인 전자기기는 발진 전압을 생성하기 위한 소스 및 인가 전압과 전류 사이의 크기 및 위상을 결정하기 위한 측정 디바이스를 포함할 수 있다. 전자기기는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 주입기(syringe)에 연결하는 데 통상적으로 이용될 수 있는 예시적인 삽입 디바이스/장치의 허브 내에 통합되도록 패키징될 수 있다. 예를 들어, Analog Devices는 광범위한 주파수들에 걸쳐 임피던스를 분석하는 데 이용될 수 있는 8mm x 8mm 패키지 내의 단일 칩, ADuCM350을 제조한다. 그러한 예시적인 칩은 표준 Luer 허브의 엔벨로프 내에 쉽게 피팅될 수 있다. 전극들과 통합된 전자기기 사이의 연결은 전극들과 동시에 생성된 트레이스들을 이용하여 이루어질 수 있다. ADuCM350 칩은 예시적인 삽입 디바이스/장치가 특정 조직 구조 내에 삽입되고/되거나 특정 조직 구조를 관통할 때 사용자에게 경고하기 위해 가청 사운드를 생성하는 데 이용될 수 있는 오디오 드라이버를 포함할 수 있다.
예시적인 전자기기는 추가 처리를 위해 외부 수신기와 무선으로 통신할 수 있다. 무선 통신은 임의의 저전력 하드웨어, 예를 들어 블루투스 LE, ANT, RF 또는 지그비(Zigbee)를 이용하여 수행될 수 있다. 예시적인 장치는 넓은 스펙트럼에 걸치기보다는 매우 좁은 대역의 주파수들에서의 응답에 초점을 맞추도록 맞춤화될 수 있다. 따라서, 특정 조직 유형에 대해 맞춤화된 맞춤형 전자기기는 일반 분석기보다 훨씬 더 간단할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 외부 콘솔에 처리를 오프로딩함으로써 더 단순화될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치 상의 전자기기는 입력에 응답하여 전류를 간단히 측정하고, 저전력 RF 또는 다른 송신 스킴(transmission scheme)을 통해 콘솔에 응답을 송신하는 것으로 제한될 수 있다.
예시적인
생검
동작
도 22a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 코어 생검에 이용하기 위한 예시적인 디바이스의 예시적인 도면을 도시한다. 도 22b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 도 22a에 도시된 예시적인 디바이스의 단면의 예시적인 도면을 도시한다. 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 예시적인 코어 생검 니들(2200)은 뾰족한 포인트(2210) 및 그 포인트로부터 근위에 있는 오목 섹션(2215)을 갖는 중앙 니들(2205)을 포함할 수 있다. 사발(bowl)이라고 지칭될 수 있는 오목 섹션(2215)은 조직 샘플이 수집되고 유지되는 영역일 수 있다. 니들 포인트(2210)가 조직 내의 원하는 로케이션에 위치되면, 뾰족한 에지를 갖는 외부 슬리브(2220)가 조직을 절단/전단(cut/shear)하여, 슬리브(2220)와 니들(2200) 사이에서 원하는 샘플을 캡처한다. 코어 생검 니들들은 초음파 이미징, 자기 공명(MR) 이미징, 또는 주촉성 이미징(stereotaxis imaging)을 이용하여 배치될 수 있다. 코어 생검들의 약 2.8%는 거짓 음성 진단들(false negative diagnoses)을 유발한다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 동심 코팅(2225 및 2230)은 연삭되어 최종 형상으로 형성되기 전에 니들 재료에 도포될 수 있다. 포인트 및 사발 섹션의 연삭은 코팅의 에지를 노출시킬 수 있다. 이는 도 22b 및 도 22c에 예시된 바와 같이 포인트에서 또한 사발의 영역에서 이중 전극 구조(dual electrode structure)를 생성할 수 있다. 도 22c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 니들(2200)이 유방 내의 덩어리(2235)에 삽입되는 예시적인 도면을 도시한다.
코어 생검 니들의 이 구조는 초기 니들 안내 동안 그리고 또한 수집 동안 감지를 용이하게 할 수 있다. 니들 포인트의 감지 구조는 니들이 조직을 통해 통상적으로 이미징을 통해 식별된 비정상 조직일 수 있는 타겟 로케이션으로 전진할 때 임피던스 측정을 용이하게 할 수 있다. 이 구조는 또한 사발 내의 조직 임피던스의 감지를 용이하게 할 수 있다. 사발의 영역에 배치된 조직의 임피던스를 감지하는 것은 수집 전에 조직이 비정상이라는 확인을 용이하게 할 수 있다. 전진 동안 그리고 수집 직전의 감지의 조합은 코어 생검 니들의 부정확한 배치로 인한 거짓 음성의 감소를 도울 수 있다.
도 22d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른, 쥐에 삽입된 도 22a에 도시된 예시적 디바이스의 예시적 이미지 및 결과적인 측정을 나타내는 예시적 그래프들의 세트를 도시한다. 일부 비정상적인 암 조직은 고도로 혈관화(vascularized)될 수 있다. 이것은 주변의 암이 아닌 조직으로부터 결정될 수 있는 전기적 임피던스에서의 뚜렷한 차이를 갖는 구조를 생성할 수 있다. 혈관화된 종양은 몸체 내의 어디에서나 발생할 수 있다. 타겟 비정상 조직을 나타낼 수 있는 예시적인 측정된 임피던스 데이터는 흑색종으로 고통받는 쥐들에서 수집된 데이터를 나타내는 도 22d에 도시된다. 데이터는 1) 코팅된 26Ga 감지 니들이 암 조직을 통해 정상 조직으로 전진함에 따라 측정된 임피던스 크기, 및 2) 암 조직과 정상 근육으로부터의 정적 측정된 임피던스 크기(static measured impedance magnitude)의 비교를 나타낸다. 암 조직은 1,000 옴 내지 2,000 옴의 범위에서 측정된 임피던스 크기를 나타내는 반면, 정상 근육은 2,000 옴 내지 5,000 옴 사이의 측정된 임피던스를 나타낸다.
예시적인 추가 논의
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 예시적인 삽입 디바이스/장치는 지방, 중격(septae) 또는 피부내 공간과 같은 특정 조직들 내로의 주입을 필요로 하는 다양한 주입 절차들에서 이용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 혈관(예로서, 동맥, 정맥 등) 내에 카테터들을 도입하는 데 이용될 수 있는 심장 카테터 삽입(예로서, 트로카(trocar))에서도 이용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 절제 전극들이 특정 조직 유형 내에 있는 때를 결정하기 위해 마취 절차들은 물론, 절제 절차들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 다른 응용들에서 이용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 몸체 내에서 이용될 카테터 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 삽입 디바이스/장치는 최소 침습 심장 절차들 동안 이용될 수 있는 경중격성 니들(transceptal needle)의 일부로서 이용될 수 있다. 인쇄 회로 보드들을 생성하는 데 이용될 수 있는 임의의 적절한 제조 절차/기술을 이용하여 예시적인 삽입 디바이스/장치 구조를 생성할 수 있다. 예시적인 전극들은 단단하거나 유연할 수 있다.
도 19a-19c는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 피험자의 조직의 유형을 결정하기 위한 예시적인 방법들(1900, 1940, 1970)의 예시적인 흐름도들이다. 예를 들어, 도 19a에 도시된 바와 같이, 절차(1905)에서, 삽입 디바이스/장치 내의 제1 전기 도전층은 절연층을 이용하여 삽입 디바이스/장치 내의 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 절차(1910)에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 피험자의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차(1915)에서, 제1 전기 신호는 삽입 디바이스/장치의 루멘을 원주방향으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 송신 및/또는 수신될 수 있다. 본 개시의 하나의 예시적인 실시예에서, 생성된 AC 파형은 아날로그 컨디셔너 회로를 통해 전극(들)으로 통과할 수 있다. 전극들 사이의 조직의 임피던스 측정은 파형에 영향을 줄 수 있고 이어서 파형은 예시적인 디지털 처리 기술들(예를 들어, 동기 검출(synchronous detection), 4fs 등)을 이용하여 측정될 수 있다. 절차(1920)에서, 전기 신호(또는 다른 전기 신호)는 제1 전기 도전층을 원주방향으로 둘러싸는 제2 전기 도전층으로부터 수신될 수 있다. 절차(1925)에서, 송신 및 수신된 전기 신호들의 비율에 기초하여 임피던스가 결정될 수 있다. 절차(1930)에서, 조직 유형이 임피던스에 기초하여 결정될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 적절한 정보를 사용자에게 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 주어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 촉각 응답이 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 제공될 수 있다. 절차(1935)에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예를 들어, 약리학제, 약품, 충전제, 치료제, 생물제제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 피험자에게 투여될 수 있거나, 또는 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포들 또는 재료가 루멘을 통해 피험자로부터 획득될 수 있다.
도 19b의 흐름도에 도시된 바와 같이, 절차 1945에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 피험자의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차 1950에서, 전기 신호는 삽입 디바이스/장치의 샤프트의 외면 상에 또는 내에 형성된 전극을 이용하여 송신 및/또는 수신될 수 있다. 절차 1955에서, 임피던스는 전기 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 절차 1960에서, 임피던스에 기초하여 조직 유형이 결정될 수 있다. 임피던스의 크기 및/또는 위상 성분들은 측정된 값들을 (예로서, 하나의 주파수 또는 좁은 주파수 대역에서) 공지된 값들과 비교함으로써 조직 유형을 구별하는 데 이용될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 적절한 정보를 사용자에게 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 피드백이 제공될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 촉각 응답이 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 제공될 수 있다. 절차 1965에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예로서, 약리학제, 약품, 충전제, 치료제, 생물제제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 피험자에게 투여될 수 있거나, 생검 샘플 및/또는 다른 유체, 조직, 세포들 또는 재료가 루멘을 통해 피험자로부터 얻어질 수 있다.
도 19c의 흐름도에 도시된 바와 같이, 절차 1975에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 피험자의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차 1980에서, 삽입 디바이스/장치에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 이용하여 적어도 2개의 전기 신호가 수신될 수 있다. 본 개시의 하나의 예시적인 실시예에서, 생성된 AC 파형은 아날로그 컨디셔너 회로를 통해 전극들로 전달될 수 있다. 전극들 사이의 조직의 임피던스 측정은 파형에 영향을 미칠 수 있고, 이어서 파형은 예시적인 디지털 처리 기술들(예로서, 동기 검출, 4fs 등)을 이용하여 측정될 수 있다. 절차 1985에서, 임피던스는 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 절차 1990에서, 조직 유형은 임피던스에 기초하여 결정될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 피드백은 적절한 정보를 사용자에게 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 사용자에게 제공될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 촉각 응답이 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 제공될 수 있다. 절차 1995에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예로서, 약리학제, 약품, 유체(예로서, 혈액, 혈장 및 통상적으로 니들을 통해 투여되는 다른 유체들), 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 세포들(예로서, 지방 세포, 림프구 등), 조직(예로서, 지방 조직, 골수 등), 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 피험자에게 투여될 수 있거나, 재료, 조직, 세포들, 유체 및/또는 생검 샘플이 루멘을 통해 피험자로부터 얻어질 수 있다.
도 19d는 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하여 환자의 조직의 특성은 물론, 조직에 대한 디바이스의 팁의 위치를 결정하기 위한 예시적인 방법(1900')의 예시적인 흐름도를 나타낸다. 예를 들어, 도 19d에 도시된 바와 같이, 절차(1905a)에서, 광 투과성 층이 삽입 디바이스/장치 상에, 예를 들어 베이스 구조 상에 그리고/또는 클래딩 층 상에 제공된다. 절차(1910a)에서, 삽입 디바이스/장치는 조직에 도달하기 위해 환자의 부분 내에 삽입될 수 있다. 절차(1915a)에서, 제1 광학 신호가 삽입 디바이스/장치의 베이스 구조 및/또는 클래딩 층을 원주방향으로 둘러싸는 광 투과성 층을 이용하여 송신될 수 있다. 절차(1920a)에서, 제2 광학 신호가, 예를 들어 조직으로부터, 광 투과성 층을 통해 그리고/또는 클래딩을 통해 수신될 수 있는 반면, 제2 광학 신호는 제1 광학 신호에 기초한다. 절차(1925a)에서, 삽입 디바이스/장치의 팁의 로케이션이 제2 광학 신호를 통해 제공되는 정보 및/또는 팁의 결정된 로케이션에 기초하여 결정될 수 있다. 절차(1930a)에서, 조직 특성들이 팁의 결정된 로케이션 및/또는 제2 광학 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 적절한 정보를 사용자에게 광학 디스플레이, 청각 디바이스 또는 햅틱 디바이스에 제공함으로써 피드백이 사용자에게 제공될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 촉각 응답이 삽입 디바이스 상에 그리고/또는 그러한 삽입 디바이스를 유지하는 내시경 상에 제공될 수 있다. 절차(1935a)에서, 임의의 재료 및/또는 물질(예로서, 약리학제, 약품, 충전제, 치료제, 세포 재료, 줄기 세포, 유전 재료, 면역 치료제 등)이 루멘을 통해 환자에게 투여될 수 있거나, 재료, 유체 및/또는 생검 샘플이 루멘을 통해 환자로부터 획득될 수 있다.
본 개시의 다양한 예시적인 실시예들에 따르면, 특정 재료들 및/또는 물질들이 삽입 및/또는 주입되고 있는 조직의 식별에 상당히 유리한 다른 예시적인 절차들을 수행하기 위해 예시적인 삽입 디바이스/장치를 이용하는 것이 유익하다. 도 20a는 조직 샘플 내의 상이한 층들 및 섹션들의 예시적인 예시를 도시하고, 도 20b는, 예를 들어, 콜라게나제(collagenase)와 같은, 조직 내로의 효소의 주입에 의해, 통상적으로 셀룰라이트로 알려진, EFP(edematous fibrosclerotic panniculopathy)의 치료에 이용될 수 있는 본 개시에 따른 삽입 디바이스들/장치들의 예시적인 실시예들의 적용의 예시적인 예시를 제공한다. 예를 들어, 효소는 셀룰라이트의 딤플링 외관(dimpled appearance)을 유발하는 데 책임이 있는 중격이라고도 불리는 섬유질 조직들(fibrous cords)을 분해하기 위해 지방 내로 국지적으로 주입될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 예시적인 임피던스 감지를 통합 및/또는 이용하는 본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 삽입 디바이스/장치는 삽입 디바이스/장치의 팁이 주입 전에 지방 내에 있을 때의 표시 및/또는 방향을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 이롭게도 효소가 중격에 가깝게 주입되는 것을 용이하게 한다. 예시적인 주입 절차는 도 20b에 도시되어 있다.
도 20c는 등, 다리, 목 또는 팔 통증의 소스를 진단하고(진단), 또한 통증을 완화하기 위해(치료) 수행될 수 있는 척추 천자(spinal puncture)를 포함하는 예시적인 절차를 도시한다. 임피던스 감지 기능 및/또는 구성들을 포함하는 예시적인 삽입 디바이스/장치는 그러한 예시적인 삽입 디바이스/장치의 팁이 경막외 공간(epidural space) 내에 있을 때의 표시를 사용자에게 제공하는 데 이용될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스들/장치들(및/또는 그에 연결된 시스템)은 경막외 유체를 나타내거나 표현하는 고유 임피던스 시그니처 및/또는 정보를 검출하도록 프로그래밍되거나 다르게 구성될 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치는 또한 예시적인 삽입 디바이스/장치가 소정의 조직 유형 또는 개구에 도달했다고 결정할 때, 천장 관절(sacroiliac joint)과 같은 척추 내의 관절들 내로 스테로이드들과 같은 다양한 물질들을 조직에 주입하기 위해 이용될 수 있다.
도 20d는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, (예를 들어, 혈소판 풍부 혈장(PRP)과 같은) 물질들을 관절들의 활액 공간(synovial space) 또는 관절들의 연골(예를 들어, 무릎, 팔꿈치 등) 내로 주입하는 것을 수반하는 예시적인 절차의 예시를 도시한다. 도 20d에 예시된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 예시적인 임피던스 감지를 포함 및/또는 이용하는 예시적인 삽입 디바이스/장치는 예시적인 삽입 장치의 팁이 공간 또는 연골 내에 있을 때의 표시를 제공할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스들/장치들(및/또는 그에 연결된 시스템)은 활액 또는 연골을 나타내거나 표현하는 고유 임피던스 시그너처 및/또는 정보를 검출하도록 프로그래밍되거나 다르게 구성될 수 있다.
도 23a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 관절 내로 삽입되고 있는 예시적인 디바이스를 보여주는 예시적인 이미지를 도시한다. 도 23b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 관절의 예시적인 도면을 도시한다. 무릎의 동물 등가물인 노출된 후슬 관절(stifle joint)에 수술용 가위를 이용하여 피부에서의 절개가 이루어질 수 있다. 니들은 주로 느낌에 의해, 후슬 관절 내로 비스듬히 연조직을 통해 삽입될 수 있다. 니들을 정지상태로 유지한 후에, 니들은 연골/뼈를 터치하도록 전진될 수 있다. 이어서 니들은 천천히 빼내질 수 있다. 도 23c는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른, 2번의 시도에 대한 실시간 피드백을 예시하는 예시적인 그래프들의 세트를 도시한다. 니들 팁이 상이한 생물학적 조직들 및 유체들을 통과할 때, 니들로부터의 신호들은 매우 특정한 전기적 특성들의 변화들을 감지하는 데 이용될 수 있다. 예시적인 절차는 실시간 사용자 피드백을 갖는 즉각적인 응답을 제공하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 피드백은 임의의 적합한 유선 또는 무선 통신 매체(예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 등)를 통해 전자 디바이스(예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등)에 또는 니들 허브에 내장된 LED 광에 제공될 수 있다.
또한, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 예시적 삽입 디바이스/장치는 조직의 고유 임피던스 시그너처 및/또는 정보의 검출에 기초한 다양한 셀룰라이트 치료 응용에서 이용될 수 있다. 이러한 예시적 응용들 중 일부는, 예를 들어, 미국 특허 공개 번호 2018/0250217 및 Michael P. Goldman et al, "Phase 2a, randomized, double-blind, placebo-controlled dose-ranging study of repeat doses of collagenase clostridium histolyticum for the treatment of edematous fibrosclerotic panniculopathy(cellulite)", Poster Presented at the 73rd Annual Meeting of the American Academy of Dermatology, March 20-24, 2015; San Francisco, California에서 설명되고, 그 전체 개시는 본 명세서에 참고로 통합된다.
본 개시의 추가의 예시적인 실시예에서, 예시적인 삽입 디바이스/장치는, 예컨대, 피험자를 포함한 몸체로부터 체액, 세포 또는 조직을 추출 또는 흡인하는 데 이용되도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 주입기 및 니들은 일반적으로 의료, 치과 및 수의학 분야에서 널리 공지된 재료, 유체, 용액, 합성물(compounds) 등을 추출 또는 흡인하기 위해 삽입 디바이스/장치로서 이용될 수 있다. 실제로, 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 삽입 디바이스/장치의 이러한 예시적인 이용은 피험자에 대한 보다 큰 정밀도 및 안전성을 용이하게 할 수 있다. 예시적인 삽입 디바이스/장치의 이용의 비제한적인 예는 혈액 샘플을 인출하는 데 이용되는 정맥절개 절차, 척추로부터 뇌척수액을 추출하는 데 이용되는 척추 탭(spinal taps), 활액을 추출하는 데 이용되는 관절 탭(joint taps), 세포 또는 조직의 샘플을 흡인하기 위한 니들 생검, 및 타이핑(typing) 및 이식(transplantation)을 위한 골수 샘플의 흡인을 포함할 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는, 본 개시의 검토에 기초하여, 삽입 디바이스/장치의 그러한 예시적인 실시예가, 재료들, 세포들, 합성물들, 작용제들, 효소들, 충전제들, 유체들 등이 소정의 결정된 조직 유형들에서 몸체 내로 삽입되는 본 출원에서 설명된 다른 방법들과 동일하거나 유사한 방식으로, 그리고 대신에 표적화된 유체, 재료들, 합성물들, 작용제들, 효소들, 충전제들, 유체들 등을 추출 또는 흡인함으로써 이용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 이것은, 하나의 비제한적인 예에서, -유체 또는 다른 재료들을 배출하기 위해 주입기 플런저를 미는 대신에- 표적화된 유체, 재료들, 세포들, 합성물들, 작용제들, 효소들, 충전제들, 유체들 등을 주입기 내로(예를 들어, 역방향으로) 인출하는 흡인 또는 진공을 생성하기 위해 주입기 플런저를 다시 당기는 것에 의해 행해질 수 있다.
본 개시의 다양한 예시적인 실시예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 삽입 디바이스/장치 및 그 변형들은, 예를 들어, 측방 관측(side looking) "윈도우들(windows)"로서 작용하여 광학 방사선이 그를 통해 송수신되는 것을 용이하게 하기 위해 클래딩 내에 제공된 개구들을 포함할 수 있다. 또한, 광섬유들은 베이스 구조를 따라 제공될 수 있고, 광학 방사선은 코어(120z, 120', 120") 및/또는 클래딩(170)과 함께 또는 그와 별개로 그러한 광섬유들을 통해 제공될 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예들에 따르면, 코팅/코어 및/또는 클래딩을 제공 및/또는 형성하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 재료들은 타겟 구조들에 적용될 수 있는 광학 도전성/투과성 재료들을 포함할 수 있다. 광학 투과 코팅은 스프레이, 딥핑, 페인팅, 스퍼터링, 기상 증착 등에 의해 적용될 수 있다. 예시적인 다층 구조(예를 들어, 다중 코어/클래딩 조합들)는 또한 예를 들어, 공동-압출 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 본 명세서에 설명된 예시적인 재료들은 폴리머들, 예를 들어, 우레탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 환상 올레핀 폴리머들 또는 코폴리머들뿐만 아니라, 코폴리머 결합 재료들을 포함할 수 있다. 실리콘들(silicones)이 또한 이용될 수 있다. 유리들 또는 세라믹 코팅들은 소결과 같은 후처리를 갖는 졸 겔 프로세스를 이용하여 또는 분말 형태의 재료를 도포한 다음 용융 담금질 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 추가의 예시적인 재료들은 특히 실리카 유리, 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 예시적인 재료들은 프로세스 온도 및 타겟 구조와의 호환성에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 적용하기 위해 소결을 이용하는 유리 및/또는 세라믹은 온도들이 폴리머 유리 전이 온도들보다 높을 수 있기 때문에 폴리머에 적용하기 어려울 수 있다. 그러나, 이러한 온도에 의해 영향을 받지 않는 다른 예시적인 재료들이 쉽게 이용될 수 있고, 본 개시의 범위 내에 있다.
클래딩을 위해 이용된 재료는 베이스 투과성 코팅보다 낮은 굴절률을 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 재료들은 코어/코팅을 위해 이용된 재료보다 약간 낮은 굴절률을 갖는 위에 나열된 것들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 클래딩은 또한 예를 들어, 금속 코팅과 같은 반사 재료를 포함하거나 반사 재료일 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예들은 다음의 예시적인 응용들에서 이용될 수 있고, 그것들로 분명히 제한되지 않는다.
조직 감지 - 안내, 진단, 이미징
본 명세서에 설명된 삽입 디바이스/장치의 예시적인 실시예를 이용하여, 공지된 스펙트럼의 데이터베이스와 비교하여 조직의 유형을 특성화하기 위해 조직으로부터 반사 및/또는 제공되는 광을 이용하는 것이 가능하다. 예시적인 응용은, 예를 들어, a) 삽입 디바이스/장치의 팁에 또는 그 근방에 제공되는 조직의 유형을 결정하는 것에 의한 삽입 디바이스/장치의 안내, 2) 조직에 관한 정보가 조직을 정상 또는 비정상인 것으로 식별하는지를 결정하는 것에 의한 조직의 진단(예를 들어, 종양학 또는 살아있는/죽은 조직을 관찰하는 임의의 임상 영역)을 포함할 수 있다. 환경(예를 들어, 조직 유형, 혈액의 존재 등)의 고려 및/또는 침투 깊이의 고려에 기초하여 다양한 광학 방사선을 선택하는 것도 가능하다.
색전술 - 유섬유종, 종양, 뇌동맥류, 지혈, 가족계획 등
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들 또는 카테터와 같은 개방형 관형 구조)는 겔 또는 가교 결합 가능 모노머를 전달하는 데 이용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들)은 전달된 재료를 중합하기 위해 작용제에 기초하여 알려진 특성들을 갖는 광학 방사선을 전달하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 제어된 중합을 달성하는 것이 가능하며, 이는 기존 디바이스들, 예를 들어, 배치 후에 이동하기 어려운 구조들을 색전화(embolize)하기 위해 이용되는 비드들(beads) 또는 다른 디바이스들의 결함들을 극복한다. 또한, 본 개시의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 통합 전달 삽입 디바이스/장치는 다수의 디바이스들을 교환하거나 재배치할 필요가 없기 때문에 절차 시간 및 정확도를 감소시킬 수 있다.
광역학적 치료 - 암 등
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들 또는 카테터와 같은 개방형 관형 구조)는 감광화 작용제를 전달하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들, 코어들 등)은 감광화 작용제가 적절한 파장, 전력 등으로 전달된 조직의 영역에 직접 광학 방사선을 전달하는 데 이용될 수 있다. PDT는 통상적으로 외부 광원들 또는 레이저들을 이용하는 조명에 의존하는데, 이는 치료를 단지 1/3 인치 이하의 조직 깊이들로 제한한다. 본 개시의 예시적인 실시예들은 전달/삽입 디바이스가 관통할 수 있는 임의의 더 깊은 구조들의 전달 및 치료를 용이하게 하고, 따라서 정확한 종양내 약품 및 광 전달을 제공한다.
충전제 - 인시투 중합(in-situ polymerization)
중심 루멘을 갖는 예시적인 베이스 구조(예를 들어, 니들, 캐뉼라 또는 카테터와 같은 개방형 관형 구조)는 충전제 프리커서(pre-cursor)-겔 또는 가교 결합 가능한 모노머를 전달하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 광학 코팅들(예를 들어, 도파관들, 코어들 등)은 재료를 중합하기 위해 작용제에 기초한 공지된 특성들을 갖는 광학 방사선을 전달하기 위해 이용될 수 있다. 충전제들은 통상적으로 점성이고 전달하기 어려운 최종 형태로 전달된다. 본 개시의 예시적인 실시예들에 따라 설명된 바와 같이, 모노머 또는 교차-결합되지 않은 겔을 전달하는 것은 덜 점성인 재료의 전달을 용이하게 하고, 또한 구조를 성형한 다음에 (형상)을 안정화하도록 중합하는 능력을 임상의에게 제공한다.
또 다른 예시적인 실시예들
도 21a는 본 개시에 따른 시스템의 또 다른 예시적 실시예의 블록도를 도시한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 본 개시에 따른 예시적 절차는 처리 배열 및/또는 컴퓨팅 배열(2102)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 처리/컴퓨팅 배열(2102)은, 예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함할 수 있고 컴퓨터-액세스 가능한 매체(예를 들어, RAM, ROM, 하드 드라이브, 또는 기타의 저장 디바이스) 상에 저장된 명령어를 이용할 수 있는 컴퓨터/프로세서(2104)이거나, 예를 들어, 완전히 또는 그 일부이거나, 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다.
도 21a에 도시된 바와 같이, 예를 들어 컴퓨터 액세스 가능 매체(2106)(예로서, 전술한 바와 같이, 하드 디스크, 플로피 디스크, 메모리 스틱, CD-ROM, RAM, ROM 등 또는 이들의 집합과 같은 저장 디바이스)가 (예로서, 처리 배열(2102)과 통신하여) 제공될 수 있다. 컴퓨터 액세스 가능 매체(2106)는 실행 가능 명령어들(2108)을 포함할 수 있다. 게다가 또는 대안으로서, 저장 배열(2010)이 컴퓨터 액세스 가능 매체(2006)와 별개로 제공될 수 있으며, 이 저장 배열은, 예를 들어 전술한 바와 같은 소정의 예시적인 절차들, 프로세스들 및 방법들을 실행하도록 처리 배열을 구성하기 위해 명령어들을 처리 배열(2102)에 제공할 수 있다.
또한, 예시적인 처리 배열(2102)은, 예를 들어, 유선 네트워크, 무선 네트워크, 인터넷, 인트라넷, 데이터 수집 프로브, 센서 등을 포함할 수 있는 입력/출력 배열(2114)을 구비하거나 포함할 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 예시적인 처리 배열(2102)은, 본 개시의 특정 예시적인 실시예들에 따라, 예를 들어 처리 배열로부터 정보를 출력하는 것에 더하여 처리 배열에 정보를 입력하도록 구성되는 터치-스크린일 수 있는 예시적인 디스플레이 배열(2112)과 통신할 수 있다. 또한, 예시적인 디스플레이(2112) 및/또는 저장 배열(2110)은 사용자-액세스가능한 포맷 및/또는 사용자-판독가능한 포맷으로 데이터를 디스플레이 및/또는 저장하기 위해 이용될 수 있다.
도 21b는 도 21a를 참조하여 위에서 설명된 예시적인 시스템의 예시적인 실시예의 사진이다. 예를 들어, 예시적인 시스템은 예시적인 삽입 디바이스/장치(2160)(본 명세서에 설명된 다양한 예시적인 실시예들)로부터 분리되고, 예시적인 삽입 디바이스/장치(2160)의 외부 전기 코팅 및 피하 니들 튜빙 둘 다와의 전기적 접촉을 제공할 수 있는 커넥터로 종단될 수 있는 동축 케이블(2170)을 이용하여 연결되는 모바일 폰, 태블릿 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 컴퓨팅 디바이스(2150) 또는 데이터 디바이스일 수 있는 박스 내에 수용된 전자기기를 포함한다. nRF52840 시스템-온-칩(SoC)을 포함하는 전자기기는 아날로그 대 디지털 변환, 디지털 신호 처리 및 무선 통신을 수행하기 위해 이용된다. 전자기기는 무선 통신 프로토콜(들), 예를 들어 블루투스를 이용하여 컴퓨팅 디바이스(2150) 또는 데이터 디바이스와 무선으로 통신할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2150)는 데이터를 수신하고, 측정된 임피던스(크기 및 각도 둘 다)의 실시간 디스플레이를 제공하고/하거나, 데이터를 기록할 수 있다.
도 21c는 뉴질랜드 화이트 토끼의 안쪽 허벅지 내로의 삽입 동안의 시스템으로부터의 측정된 반응을 나타낸다. 예시적인 삽입 장치(예로서, 니들 - 그의 예시적인 구조들이 본 명세서에서 설명됨)가 피부를 통해 삽입된 후에, 피부 바로 아래에서 보이는 대퇴 정맥(femoral vein) 내로 안내되었다. 혈액이 니들 허브 내부에서 보일 수 있어서, 니들이 정맥 내에 있음을 검증할 수 있다. 예시적인 삽입 장치는 이어서 수초 동안 적소에 유지된 후에 대향 정맥 벽을 통해 하부 근육 내로 전진하였다. 마지막으로, 예시적인 삽입 장치는 인출되었다.
예시적인 데이터를 나타내는 도 21c에 도시된 바와 같이, 측정된 임피던스 크기는, 니들이 조직을 통해 대퇴 정맥 내로 전진함에 따라 연속적인 변화를 보였다. 기록된 값들은, 니들이 순간적으로 혈관과 접촉할 수 있는 짧은 동안을 제외하고는, 일반적으로 2,000 옴보다 높게 유지되었다. 근육 내로의 피부를 통한 초기 삽입에 대한 데이터로서, 혈관을 통한 가능한 짧은 통과에 대한 데이터는 기간(2170) 동안 도 21b에 제공된다. 니들이 대퇴 정맥에 들어감에 따라(예를 들어, 니들이 정지 상태로 유지됨), 측정된 임피던스 크기는 기간(2175) 동안 1,500 옴 내지 2,000 옴 사이의 비교적 안정된 값으로 떨어졌다. 니들이 정맥을 통해 근육 내로 전진함에 따라, 측정된 임피던스 크기는 기간(2180)에 제공된 바와 같이 2,000 옴보다 높게 증가되었다. 니들이 인출됨에 따라, 측정된 임피던스 크기는, 기간(2185)에 제공된 바와 같이, 니들 팁이 역으로 대퇴 정맥을 통과함에 따라 잠시 감소한 다음, 니들이 다리 밖으로 빠져나감에 따라 증가하였다.
도 21c에 도시된 이들 예시적인 결과들은 예시적인 시스템이 충전제의 주입과 같은 임상 응용 동안 어떻게 거동할 수 있는지를 보여준다. 일례에서, 사용자는 예시적인 삽입 장치(예를 들어, 니들)를 환자/피험자의 얼굴에 삽입할 수 있다. 작은 AC 전류가 피하 니들 몸체로부터 팁과 접촉하는 조직 또는 유체를 통해 외부 코팅으로 통과한다. 전자기기는 조직 또는 유체를 통한 통과 동안 유발되는 전류의 변화들로부터 임피던스를 추론한다. 초기 삽입 동안, 측정된 임피던스 크기는 높게 유지될 것이다. 니들 팁이 얼굴 내의 혈관에 들어가는 경우, 측정된 임피던스 크기는 뚜렷한 강하를 보일 것이다. 전자기기는 측정된 임피던스 크기가 정의된 범위, 예를 들어, 1,000 옴 내지 2,000 옴 사이내에 있을 때를 검출하도록 설계될 수 있다. 측정된 임피던스 크기가 이 예시적인 범위 내에 있는 경우, 아래에 설명되는 바와 같은 예시적인 전자기기 및/또는 예시적인 전자 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어, 데이터 디바이스를 통해 경보, 예를 들어, 가청 톤 또는 광과 같은 시각적 큐(visual cue)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 각도 또는 위상의 변화들이 또한 이용될 수 있다. 사용자는 경보를, 니들이 혈관 내에 있고/있거나 충전제를 주입하는 것이 안전하지 않을 수 있다는 표시로서 이용할 수 있다.
이 예시적인 정보는 다른 절차들에서, 예를 들어, 정맥절개 절차들, IV 라인 배치, 또는 카테터 도입 동안에 이용될 수 있다. 경보 또는 다른 오디오 및/또는 시각적 표시는 사용자가 니들이 관 내부에 있고 진행하기에 안전하다는 것을 알게 하기 위해 이용될 수 있다.
도 21d는 사용자에게 경보를 제공하기 위해 광을 이용하여 예시적인 니들 내에 전자기기를 통합하는 예시적인 시스템의 예시적인 실시예의 사진들의 세트를 도시한다. 예시적인 전자기기 패키지는, 본 명세서에 제공된 다양한 예시적인 실시예들에서 설명된 바와 같이, 외부 도전성 코팅(이미지 2191)뿐만 아니라 중앙 니들 몸체와 전기적 접촉을 이루는 예시적인 니들 상에 클리핑(clipped)된다. 도 21d에 도시된 예시적인 전자기기는, 예를 들어 텍사스 인스트루먼츠에 의한 MSP430FR2355TRHA 마이크로컨트롤러를 포함한다. 예시적인 마이크로컨트롤러는 측정된 임피던스를 모니터링하고, 크기가 1,500 옴 미만(이미지 2192), 1,500 옴 내지 5,000 옴 사이(이미지 2193), 및 5000 옴 초과(이미지 2194)일 때 그러한 측정된 임피던스를 검출하였다. 임피던스가 1,500 옴 미만일 때, LED 조명들의 한 세트는 도면에 도시된 바와 같이 온(on) 상태이다. 임피던스가 1,500 옴 내지 5,000 옴 사이일 때, LED 조명들의 두 세트는 온 상태이며, LED들의 강도는 크기에 따라 변한다. 임피던스가 5,000 옴 초과일 때, LED 조명들의 반대 세트(opposite set)는 온 상태이다.
예를 들어, 도 21d는 대퇴 정맥인 것으로 생각되는 것에서 토끼 다리 안으로의 예시적인 니들 삽입 동안의 예시적인 동작을 도시한다. 예를 들어, 예시적인 니들이 혈관에 삽입될 때, 광들의 한 세트가 턴 온되고/되거나 특정 가청 신호가 발행될 수 있다. 니들이 근육에 삽입될 때, 광들의 두 세트가 온되고/되거나 다른 가청 신호가 발행된다. 니들이 더 높은 임피던스를 갖는 조직에 있을 때, 광들의 반대 세트가 온되고/되거나 또 다른 가청 신호가 발행된다.
동일한 또는 유사한 기능이 광(들)과 사운드들의 조합뿐만 아니라 또는 그 대신에, 다양한 사운드들뿐만 아니라, 상이한 수의 광들로 또는 심지어 변화하는 세기를 갖는 단일 광으로 달성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 광을 조정하기 위해 이용된 예시적인 명령어들은 특정한 임계값 아래 또는 위의 그리고/또는 특정한 범위 내의 또는 특정한 시퀀스를 따르는 값들에 대해 모니터하도록 조정될 수 있다는 것을 또한 이해해야 한다.
예들
예 1. 임피던스
위상각은
조직 유형을 정의함
전술한 패드 인쇄 절차에 따라 생성된 완전 통합 전극을 이용하여 체내 테스트가 수행되었다(도 6 및 도 7 참조). 몇가지 상이한 유형의 조직에서 임피던스를 측정하기 위해 살아있는 뉴질랜드 화이트 토끼에서 테스트가 수행되었다. 토끼의 목 및 허벅지에서 주요 혈관을 노출시키기 위해 절개가 수행되었다. 상이한 깊이까지 상이한 조직 내로 니들이 삽입되었다. 전극을 임피던스 분석기(예컨대, Keysight 4294A/1D5)에 연결하기 위해 자석 와이어가 이용되었다. 측정된 임피던스(예컨대, 크기 및 각도)가 텍스트 파일로 내보내졌다. 도 12a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 상이한 조직 유형에 삽입된 예시적인 니들(1205)을 나타낸 한 세트의 예시적인 도면 및 측면도를 나타낸 것이다. 조직 유형은 진피(1210), 주요 혈관(1215), 및 지방(1220)을 포함하였다.
도 12b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 상이한 유형들의 조직들 내로 삽입된 니들의 팁에 의해 주파수에 따라서 획득되는 임피던스 위상각을 도시하는 예시적인 그래프들의 세트를 도시한다. 임피던스 위상각은 니들의 팁이 진피(1285), 경정맥(jugular vein, 1255), 및 지방(1925)을 포함하는 상이한 유형들의 조직들 내로 삽입된 상태에서 주파수에 따라서 획득되었다. 도 12b의 그래프들에 도시된 바와 같이, 측정된 위상각은 주파수에 따라 변한다. 그래프들 상에 중첩된 점선 수직선들 및 점선 수평선들은 기준을 위해 제공되고 예시적인 감지 절차를 위해 이용될 수 있는 이산 주파수 대역들(discrete frequency bands) 및 위상각 임계값들을 나타낸다. 어두운 수직선들(1225)은 50kHz 내지 65kHz의 주파수 대역을 나타낸다. 더 밝은 수직선들(1230)은 190kHz 내지 250kHz의 주파수 대역을 나타낸다. 어두운 수평선들(1235)은 158도에 배치된다. 밝은 수평선들(1240)은 167도에 배치된다. 그래프(1285)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 피부 내로 삽입될 때, 측정된 위상각(1250)은 모든 주파수들에서 어두운 수직선들(1225) 및 밝은 수직선들(1230) 모두의 아래에 남는다. 그래프(1290)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 경정맥 내로 삽입될 때, 측정된 위상각(1255)은 주파수들의 하위 대역(lower band)에서 밝은 수평선(1240)에 의해 정의된 임계값을 초과한다. 그래프(1925)에 도시된 바와 같이, 예시적인 니들이 지방 내로 삽입될 때, 측정된 위상각(1260)은 주파수들의 상위 대역(higher band)에서 밝은 수평선에 의해 정의된 임계값을 초과한다. 도 15에 도시된 예시적인 그래프들은 상이한 조직 유형들 사이의 차이를 검출하기 위해 주파수들의 특정한 좁은 대역에서 위상각에 대한 임계값들을 설정하는 것이 가능하다는 것을 나타낸다.
예 2. 임피던스 크기는 조직 유형을 정의함
도 16-18은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 예시적 삽입 디바이스/장치를 이용하여 획득된 예시적 결과들을 나타내는 그래프들을 도시한다. 예시적 삽입 디바이스/장치는 돼지로부터 채취된 상이한 유형들의 신선한 조직에 삽입되었고, 측정된 크기 및 위상각의 스펙트럼들은 임피던스 분석기를 이용하여 수집되었다. 도 16에 도시된 예시적 그래프들은 주파수에 따라서 다양한 조직에서의 측정된 임피던스 크기 응답 간의 명확한 구별을 나타낸다. 예시적 결과들은 상이한 주파수들에서의 상이한 조직들에서의 응답의 변동을 보여주었다. 니들들의 외부에서의 PET 열 수축의 외부 층의 존재는 상대적 응답에 거의 영향을 미치지 않았다. 상이한 조직들에 대해 획득된 측정들 간의 명확한 차이들을 나타내는 주파수들은 유익할 수 있다. 이 주파수들은 타겟 조직에 의존하여 변할 수 있다. 결과들은, 1,000 Hz와 10,000 Hz가, 지방에서 측정된 임피던스와 다른 조직 유형들로부터의 측정들 간의 차이가 있기 때문에 피부/근육과 지방을 구별하기에 충분한 응답을 제공한다는 것을 나타낸다. 도 17에 예시된 그래프들은 매우 제한된 범위 1,000 Hz 내지 10,000 Hz에 걸쳐서 측정된 예시적 임피던스가 피부, 지방, 근육을 구별하기에 충분한 응답을 제공할 수 있다는 것과, 단일 칩 솔루션이 분석기에 필적할만한 상대적 응답들을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 그래프 1705에 도시된 예시적 결과들은 예시적 임피던스 측정 칩을 이용하여 획득된 반면 그래프 1710에 도시된 결과들은 실험실 분석기를 이용하여 획득되었다.
도 18a는 살아있는 유카탄 돼지에서 획득된 임피던스 크기의 변동을 단일 주파수, 10,000 Hz에서 예시적인 전자기기와 비교하는 예시적인 그래프를 도시한다. 각각의 심벌은 다수의 연속 측정으로부터 획득된 합동된 평균 결과(pooled mean result)를 나타낸다. 이 동일한 데이터는 표 1에 표로 만들어진다. 니들은 제거된 다음 각각의 측정 후에 재삽입된다. 에러 바들(error bars)은 합동된 측정들에 기초하여 표준 편차 σ의 2배로부터의 평균 위 및 아래의 범위를 나타낸다. 진피 및 근육과 비교하여 지방으로부터 측정된 결과들의 오버랩이 없었기 때문에, 이것은 예시적인 니들 시스템이 양쪽 기기들로부터 획득된 측정된 임피던스 크기를 이용하여 지방과 진피/근육 간의 차이를 감지할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 결과들은 단일 주파수, 예를 들어 10,000 Hz에서 획득된 측정들이 지방 대 진피 또는 근육을 분석하기에 충분할 수 있다는 것을 나타낸다. 측정된 임피던스 크기는 측정들에 대응하는 것으로 생각되는 조직 및 유체 유형들에 대한 평균 및 표준 편차들을 획득하기 위해 합동될 수 있다. 평균 값들은 스퀘어 마커들(square markers)을 이용하여 도시된다. 표준 편차들은 에러 바들로 예시된다.
| 조직 유형 | 평균(옴) | 표준편차(옴) |
| 지방 1 | 13441.19 | 1332.923 |
| 지방 2 | 5692.242 | 810.7929 |
| 근육 | 2983.11 | 204.831 |
| 혈액 | 1576.659 | 268.8275 |
| 충전제 | 866.0706 | 81.88926 |
도 18b는 새로 절개된 요크셔 돼지 다리, 구체적으로는 인간의 무릎과 대략 등가인 후슬 관절 내부 및 그 주변의 조직 및 유체에서 수행된 테스트로부터 획득된 측정된 임피던스 크기의 예시적인 그래프를 도시한다. 데이터는 단일 주파수 10,000 Hz에서 예시적인 시스템을 이용하여 수집되었다. 각각의 심벌은 복수의 측정으로부터 획득된 평균 결과를 나타낸다. 이 동일한 데이터는 표 2에서 표로 만들어진다. 니들은 제거된 다음 각각의 측정 후에 재삽입된다. 에러 바는 합동된 측정에 기초한 표준 편차 σ의 3배로부터 평균 위 및 아래의 범위를 나타낸다. 정상 데이터 세트의 경우, 3σ 범위는 값들의 약 99.7%를 포함한다(예를 들어, 참고문헌 7 참조).
| 조직 유형 | 평균(옴) | 표준편차(옴) |
| 활액 | 921 | 72 |
| 근육 | 2346 | 104 |
| 정맥 | 165 | 55 |
| 힘줄/인대 | 2759 | 252 |
| 지방 | 7767 | 763 |
본 명세서에 설명 및/또는 통합된 데이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 예시적인 데이터에 기초하여, 예시적인 디바이스 및/또는 시스템은 상이한 조직 유형 또는 유체를 추론하기 위해 특정 범위 내의 값에 대해 측정된 임피던스 크기를 모니터링할 수 있다. 데이터를 측정하는 데 이용된 0.001 인치(in) 두께의 폴리이미드 층 및 0.001 인치 두께의 은 충전 잉크의 외부 코팅으로 코팅된 26Ga RW 니들에 대해, 임피던스 크기의 범위는 표 3에 포함된다.
| 조직/유체 유형 | 임피던스 크기(옴) |
| 전체 혈액 | 1,000옴 내지 2,000옴 |
| 근육 | 2,000옴 내지 5,000옴 |
| 지방 | 5,000옴 내지 40,000옴 |
| 활액 | 200옴 내지 1,000옴 |
특정 니들 사이즈 및 재료들에 더하여, 이들은 하나의 주파수 10,000 Hz 및 하나의 특정 니들 포인트에 고유한 결과들이다.
도 18c는 1,000 Hz에서 실험실 분석기로 획득된 측정된 임피던스 크기의 변동을 10,000 Hz에서 획득된 것들과 비교하는 한 세트의 예시적 그래프를 도시한다. 각각의 심벌(1825)은 10번의 측정으로부터 획득된 평균 결과를 나타낸다. 니들은 제거된 다음, 각각의 측정 후에 재삽입된다. 에러 바(1830)는 10번의 측정으로부터 추론된 표준 편차 σ의 2배로부터의 평균 위 및 아래의 범위를 나타낸다. 정상 데이터 세트의 경우, 2σ 범위는 값들의 약 95%를 포함한다(예를 들어, 참고문헌 7 참조). 2개의 주파수에서 획득된 결과들을 유사한 거동을 나타낸다. 양 주파수에서, 지방에서 획득된 결과는 진피 및 근육으로부터 획득된 것과 범위에서 어떠한 중첩도 나타내지 않는다. 이것은 1,000 Hz 또는 10,000 Hz에서 획득된 측정이 지방과 진피 또는 근육을 분석하기에 충분한 감도를 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 예시적인 니들 기하구조에 대한 변경이 측정된 임피던스 크기의 감소로 이어진다는 것을 인식할 것이다. 니들 게이지 또는 크기의 증가는 감지 영역 및 니들과 접촉하는 조직의 양을 증가시킨다. 고정된 전압에 대해, 더 많은 전류가 옴의 법칙에 따라 조직을 통과하는 것으로 보일 것이다. 이것은 측정된 임피던스 크기를 니들의 원주에서의 변화와 연계된 선형 변화로 감소시킬 것이다. 절연 영역의 두께를 증가시키는 것은 전류가 통과해야 하는 거리를 증가시켜서, 전기 경로 내의 조직의 양을 증가시킬 것이다. 이것은 측정된 임피던스 크기의 감소로 이어질 것이고, 이것은 두께에서의 변화에 선형적으로 비례할 것이다. 유사하게, 니들 포인트의 변화는 기하구조의 변화로 이어질 것이고, 이것은 측정된 임피던스 크기에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 1차 연삭(primary grind)의 감소는 더 얕은 각도를 갖는 포인트를 생성한다. 기하구조에 기초하여, 이것은 전류가 이동해야 하는 유효 거리를 증가시키고 전류가 통과해야 하는 조직의 양을 증가시킨다. 이것은 측정된 임피던스 크기를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 통상의 기술자는 또한, 주파수의 변화가 저항 및 리액턴스의 상대적 기여를 변화시킬 것이기 때문에, 주파수의 변화가 측정된 임피던스 크기 또는 위상을 변경할 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 예시적인 디바이스의 특징들에 따라, 조직 또는 유체 유형마다의 임피던스 크기의 범위는 본 명세서에 설명된 본 발명의 방법에 따라 통상의 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
전술한 내용은 본 개시의 원리들을 예시할 뿐이다. 설명된 실시예들에 대한 다양한 수정들 및 변경들이 본 명세서의 교시들을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 명세서에 명시적으로 도시되거나 설명되지는 않았지만, 본 개시의 원리들을 구현하고, 따라서 본 개시의 사상 및 범위 내에 있을 수 있는 다수의 시스템들, 배열들, 및 절차들을 고안할 수 있을 것이라는 점이 이해될 것이다. 다양한 상이한 예시적인 실시예들은 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되는 바와 같이, 서로 함께 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 상호 교환가능하게 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어 데이터 및 정보를 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 본 명세서, 도면 및 청구범위를 포함하는 본 개시에서 이용되는 특정 용어들은 특정 사례들에서 동의어로 이용될 수 있다. 이러한 단어들, 및/또는 서로 동의어일 수 있는 다른 단어들이 본 명세서에서 동의어로 이용될 수 있지만, 이러한 단어들이 동의어로 이용되지 않도록 의도될 수 있는 경우들이 존재할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 종래 기술의 지식이 위에서 본 명세서에 명시적으로 참고로 통합하지 않은 한, 그것은 그 전체가 본 명세서에 명시적으로 통합된다. 참조되는 모든 공보들은 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합다.
예시적인 참고문헌들
다음의 참고 문헌들은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합된다.
Claims (31)
- 삽입 장치로서,
루멘을 원주방향으로 둘러싸고, 제1 전기 신호를 획득하도록 구성되는 제1 전기 도전층;
상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연 층;
상기 절연 층을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 제2 전기 신호를 획득하도록 구성되는 제2 전기 도전층 - 상기 절연 층은 상기 제1 전기 도전층을 상기 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리시킴 -; 및
하드웨어 처리 배열을 포함하고, 상기 하드웨어 처리 배열은:
·상기 제1 및 제2 전기 신호들과 관련된 정보를 수신하고,
·상기 정보에 기초하여 임피던스를 결정하고,
·상기 임피던스에 기초하여 (i) 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분과 접촉하거나 그 근처에 제공된 조직의 유형, 또는 (ii) 상기 조직에 대한 상기 적어도 하나의 부분의 로케이션 중 적어도 하나에 관한 데이터를 결정하고,
·상기 조직의 적어도 하나의 섹션의 가열 또는 절제 중 적어도 하나를 유발하도록 구성되는 무선 주파수(RF) 에너지를 제공하기 위해 상기 데이터에 기초하여 상기 제1 전기 도전층 또는 상기 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 걸쳐 적어도 하나의 RF 신호가 인가되게 하도록 구성되는, 삽입 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제2 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 추가 절연층을 더 포함하는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층, 및 상기 제2 전기 도전층은 제1 면(side), 및 상기 루멘에 대해 상기 제1 면에 대향하여 배치되는 제2 면을 갖는 구조를 형성하고, 상기 제1 면은 상기 제2 면보다 더 길어서, 니들의 최원위 부분에서 상기 제1 면을 통해 날카로운 뾰족한 단부를 형성하는, 삽입 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 구조는:
a) 튜브 구조를 형성하기 위해 중심 구조 상에 절연성 재료들 및 도전성 재료들의 교대하는 동심 층들을 스프레이하거나 퇴적하는 것; 및
b) 각각의 표면이 재료의 각각의 층이 노출되는 연속적인 평면을 형성하도록 중심 축에 대해 일련의 평평한 표면들을 형성하기 위해 재료를 연삭하거나 제거함으로써 상기 스프레이되거나 코팅된 튜브 구조로부터 팁을 형성하는 것
을 수반하는 프로세스를 이용하여 형성되는, 삽입 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층 및 상기 제2 전기 도전층은 니들의 샤프트를 형성하는, 삽입 장치.
- 제5항에 있어서, 허브를 더 포함하고, 상기 제1 전기 도전층, 상기 절연층, 및 상기 제2 전기 도전층은 상기 허브로부터 원위로 연장되는 구조를 형성하는, 삽입 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 허브에 연결된 배럴; 및
상기 배럴에 삽입되도록 구성된 플런저
를 더 포함하는, 삽입 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 전기 도전층은 제1 전기 신호를 획득하도록 구성되고, 상기 제2 전기 도전층은 제2 전기 신호를 획득하도록 구성되고, 상기 삽입 장치는 상기 제1 및 제2 전기 신호들에 관련된 정보를 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 통신 디바이스를 더 포함하는, 삽입 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통신 디바이스는 (i) 상기 니들의 허브, 또는 (ii) 상기 니들의 배럴 중 하나에 내장되는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 결정된 로케이션의 상기 결정된 유형에 기초하여 사운드를 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 가청 배열을 더 포함하는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 처리 배열은 (i) 상기 니들의 허브 또는 (ii) 상기 니들의 배럴 중 하나에 내장되는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 로케이션을 획득하도록 구성되는 적어도 2개의 안테나를 포함하는 하나 이상의 신호 검출기를 더 포함하는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터 하드웨어 배열에 의해 결정되는 상기 로케이션은 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 3차원 로케이션인, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터 하드웨어 배열은 상기 결정된 로케이션에 기초하여 3차원 공간에서 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 이미지를 디스플레이 상에 생성하도록 더 구성되는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 루멘은 (i) 약리학제가 상기 루멘을 통해 주입되게 하는 것, 또는 (ii) 생검 샘플이 상기 루멘을 통해 획득되게 하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성되는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 RF 신호는 상기 제1 전기 도전층 및 상기 제2 전기 도전층을 가로질러 인가되는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 전기 도전층은 상기 제2 전기 도전층의 외부 도전성 패터닝된 섹션을 정의하는 적어도 하나의 나선형-패터닝된 구조들을 포함하는, 삽입 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기 도전층들 각각은 상기 절연층의 임의의 부분에 의해 커버되지 않은 각각의 영역들을 갖는, 삽입 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 커버되지 않은 영역들은 상기 삽입 장치의 팁에 대향하여 위치되는 상기 삽입 장치의 원위 부분 상에 제공되는, 삽입 장치.
- 삽입 배열을 이용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직의 유형을 결정하거나 상기 적어도 하나의 조직의 오리피스에 도달했는지를 결정하고, 상기 적어도 하나의 조직을 절제하는 방법으로서:
상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 배열을 삽입하는 단계;
상기 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 제1 전기 신호를 수신하는 단계;
상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 이용하여 제2 전기 신호를 수신하는 단계;
상기 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하는 단계;
상기 임피던스의 크기 또는 상기 임피던스의 위상 중 적어도 하나를 하나 이상의 주파수에서 미리 결정된 값들과 비교함으로써 상기 임피던스에 기초하여 상기 적어도 하나의 조직의 상기 유형 또는 상기 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 조직의 상기 유형 또는 상기 오리피스에 도달했는지의 상기 결정에 기초하여, 상기 제1 및 제2 도전층들에 걸쳐 무선 주파수(RF) 신호들을 인가하여 RF 에너지를 생성하여 상기 적어도 하나의 조직의 영역을 가열 또는 절제함으로써 상기 적어도 하나의 조직의 상기 영역을 절제하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서, 적어도 하나의 절연층을 이용하여 상기 제1 전기 도전층을 상기 제2 전기 도전층으로부터 전기적으로 격리시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, (i) 약리학제를 상기 루멘을 통해 상기 적어도 하나의 환자에게 투여하는 단계, 또는 (ii) 상기 루멘을 통해 상기 적어도 하나의 환자로부터 생검 샘플을 획득하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조직의 상기 유형 또는 상기 오리피스에 도달했는지의 상기 결정에 기초하여, 상기 제1 전기 도전층 또는 상기 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 적어도 하나의 전류를 제공하여, 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 로케이션 정보를 컴퓨터 하드웨어 배열에 송신하는 신호 검출기들에 의해 검출가능한 에너지 필드를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 로케이션 정보에 기초하여 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 3차원 로케이션을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 로케이션 정보에 기초하여 3차원 공간에서 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 이미지를 디스플레이 상에 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 삽입 배열을 이용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 방법으로서,
a) 상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 배열을 삽입하는 단계;
b) 상기 삽입 배열의 루멘을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 전기 도전층을 이용하여 제1 전기 신호를 수신하는 단계;
c) 상기 제1 전기 도전층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 전기 도전층을 이용하여 제2 전기 신호를 수신하는 단계;
d) 상기 제1 및 제2 전기 신호들에 기초하여 임피던스를 결정하는 단계;
e) 상기 임피던스에 기초하여 상기 적어도 하나의 조직의 원하는 유형 또는 원하는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계; 및
f) 상기 절차 e)의 결정에 기초하여, 상기 제1 및 제2 도전층들을 가로질러 무선 주파수(RF) 신호들을 인가하여 RF 에너지를 생성하여 상기 적어도 하나의 조직의 상기 영역을 가열함으로써 상기 영역을 절제하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제26항에 있어서, 상기 결정 절차 e)에 기초하여, 상기 삽입 장치의 적어도 하나의 부분의 로케이션 정보를 컴퓨터 하드웨어 배열에 송신하는 신호 검출기들에 의해 검출 가능한 에너지 필드를 생성하도록 상기 제1 전기 도전층 또는 상기 제2 전기 도전층 중 적어도 하나에 적어도 하나의 전류를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 로케이션 정보에 기초하여 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 3차원 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 로케이션 정보에 기초하여 3차원 공간에서 몸체에서의 또는 상기 몸체 내의 상기 삽입 장치의 상기 적어도 하나의 부분의 이미지를 디스플레이 상에 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 삽입 배열을 이용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 방법으로서,
a) 상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 배열을 삽입하는 단계;
b) 상기 삽입 배열의 샤프트의 외부 표면 상에 또는 내에 형성된 적어도 하나의 전극을 이용하여 적어도 하나의 전기 신호를 수신하는 단계;
c) 상기 적어도 하나의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하는 단계;
d) 상기 임피던스에 기초하여 상기 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계; 및
e) 상기 절차 d)의 결정에 기초하여, 상기 적어도 하나의 전극을 가로질러 무선 주파수(RF) 신호들을 인가하여 RF 에너지를 생성하여 상기 적어도 하나의 조직의 상기 영역을 가열함으로써 상기 영역을 절제하는 단계
를 포함하는, 방법. - 삽입 배열을 이용하여 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 조직의 영역을 절제하는 방법으로서,
a) 상기 적어도 하나의 조직에 도달하기 위해 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에 상기 삽입 배열을 삽입하는 단계;
b) 상기 삽입 배열에 통합된 적어도 2개의 제거 불가능한 전극을 이용하여 적어도 2개의 전기 신호를 수신하는 단계;
c) 상기 적어도 2개의 전기 신호에 기초하여 임피던스를 결정하는 단계;
d) 상기 임피던스에 기초하여 상기 적어도 하나의 조직의 유형 또는 오리피스에 도달했는지를 결정하는 단계; 및
e) 상기 절차 d)의 결정에 기초하여, 상기 전극들을 가로질러 무선 주파수(RF) 신호들을 인가하여 RF 에너지를 생성하여 상기 적어도 하나의 조직의 상기 영역을 가열함으로써 상기 영역을 절제하는 단계
를 포함하는, 방법.
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