KR102711803B1 - 마이크로카테터 및 마이크로카테터 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로카테터 및 마이크로카테터 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터는 관부, 상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서, 상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터, 상기 액추에이터의 일측에 배치되는 충격 감지센서를 포함한다.

Description

마이크로카테터 및 마이크로카테터 시스템{MICROCATHETER AND MICROCATHETER SYSTEM}

본 발명은 마이크로카테터 및 마이크로카테터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 능동 조향이 가능한 액추에이터를 구비하는 마이크로카테터에 및 마이크로카테터 시스템에 관한 것이다.

카테터는 흉막강, 복막강과 같은 체강, 기관, 식도, 위, 장과 같은 관상 기관 등에 삽입하는, 중공을 갖는 관상의 외과적 기구이다. 카테터는 약액의 주입, 센서의 삽입 등을 위한 통로 확보를 목적으로 사용된다.

마이크로카테터는 카테터 중 직경이 매우 작은, 예컨대 약 1mm 미만의 직경을 갖는 카테터로서, 일반적인 카테터의 접근이 어려운 시술에 이용된다.

마이크로카테터는 뇌질환을 일으키는 병변 부근까지 도달하여 약물을 전달하기 위해 뇌혈관에 삽입될 수 있다. 일반적인 마이크로카테터는 시술부위까지 삽입된 가이드와이어를 따라 삽입되는 방식으로 시술부위에 도달한다.

이러한 방식은 조영술을 통한 제한된 이미지 정보를 관찰하면서 마이크로카테터를 수동으로 조향하기 때문에 시술부위의 탐색 및 경로 설정에 많은 시간이 소요된다. 또한 마이크로카테터의 팁이 조향 과정에서 내벽을 찌르는 등 혈관의 손상 및 천공을 야기할 수 있는 위험이 있다. 또한 마이크로카테터의 팁은 실질적으로 조향이 불가능하고 가이드와이어를 따라 이동가능하며, 가이드와이어 또한 핸들을 회전시킴에 따라 회전만이 가능할 뿐 조향이 불가능하므로 혈관의 경로를 따라 삽입하기에 어려움이 있었다.
본 발명의 배경의 되는 기술은 일본 공개특허공보 특개평09-192230호(1997.07.29), 미국 특허출원공개공보 US2006/0235314호(2006.10.19) 및 한국 공개특허공보 제10-2018-0103853호(2018.09.19)에 개시되어 있다.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 액추에이터를 통해 조향이 가능하고 압력센서 및 충격 감지센서를 통해 조향 방향을 결정할 수 있는 마이크로카테터 및 마이크로카테터 시스템을 제공한다.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터는 관부, 상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서, 상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터, 상기 액추에이터의 일측에 배치되는 충격 감지센서를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 압력센서는 상기 관부의 외측면을 둘러싸도록 코팅될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 압력센서는 탄소, 금, 은, 백금, 구리 중 적어도 하나와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 복합체 박막일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 액추에이터는 내부에 중공이 형성되고 이온성 전기활성 고분자를 포함하는 원통형 바디, 상기 바디의 외측면을 둘러싸도록 코팅되며 복수 개로 분할되어 배치되는 박막 전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 박막 전극은 상기 바디의 둘레 방향을 따라 등간격으로 복수 개 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 충격 감지센서는 상기 액추에이터의 선단에 배치되고 반구형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 관부의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 관부의 외측면에 부착되고, 상기 액추에이터와 연결되는 마이크로 와이어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에 있어서, 상기 충격 감지센서에 의해 충격이 감지된 경우 상기 액추에이터는 충격이 감지된 측과 반대로 굽혀지도록 회피기동할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로카테터는 관부, 상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서, 상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 내부에 중공이 형성되고 이온성 전기활성 고분자를 포함하는 바디, 상기 바디의 외측면을 둘러싸도록 코팅되며 복수 개로 분할되어 배치되는 박막 전극을 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 박막 전극에 전류가 흐르는 경우 상기 바디가 일 방향으로 굽혀지는 액추에이터 모드 및 상기 바디가 일 방향으로 굽혀지는 경우 상기 박막 전극에 전류를 흐르게 하는 충격 감지 모드로 구동된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터 시스템은 관부, 상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서, 상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터, 상기 액추에이터의 일측에 배치되는 충격 감지센서, 상기 액추에이터의 이동을 조종하는 입력부, 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부, 상기 압력센서 및 상기 충격 감지센서로부터 측정되는 압력 정보 및 환자의 몸 안에서 상기 액추에이터의 이동을 보여주는 출력부를 포함한다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터는 이온성 전기활성 고분자로 형성된 액추에이터를 포함하여, 직경이 매우 작은 마이크로카테터의 조향을 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터에서, 액추에이터는 바디의 둘레 방향을 따라 등간격으로 복수 개 분할되어 배치되는 박막 전극을 포함하여 다양한 방향으로 굽혀질 수 있어 원활한 조향이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터는 압력센서 및 충격 감지센서를 포함하여 혈관의 압력을 측정할 수 있고, 압력센서 및 충격 감지센서는 박막으로 이루어져 마이크로카테터의 직경 증가를 초래하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터 시스템은 압력센서 및 충격 감지센서로부터 측정되는 압력 정보를 출력부를 통해 인지하고 입력부를 통해 액추에이터의 이동을 조종할 수 있어, 마이크로카테터의 조향을 원활하게 수행할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서를 개념적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 개념적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터의 구동을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 감지센서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로카테터를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터(10)에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서를 개념적으로 나타내며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 개념적으로 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터의 구동을 나타낸며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 감지센서를 나타낸다.

본 발명에 따른 마이크로카테터(10)는 직경이 매우 작은, 예컨대 약 1mm 미만의 직경을 갖는 카테터일 수 있다. 또한 마이크로카테터(10)는 일반적인 카테터의 접근이 어려운 시술, 예컨대 뇌혈과 중재시술을 위한 마이크로카테터(10)일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며 이와 동일한 발명의 사상 안의 다양한 마이크로카테터(10)일 수 있음이 이해될 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터(10)는 관부(100), 압력센서(200), 액추에이터(300), 충격 감지센서(400), 마이크로 와이어(500)를 포함할 수 있다.

관부(100)는 마이크로카테터(10)의 길이 방향을 따라 연장되고 내부에 중공을 형성하여, 이를 통해 가이드와이어, 약물 및 코일 등이 인체 내로 삽입되도록 할 수 있다. 일 실시예로 관부(100)는 직경이 1mm 이하로 형성될 수 있다. 관부(100)는 예컨대, 미세 혈관인 뇌혈관을 통해 삽입될 수 있다.

관부(100)는 혈관 측으로 삽입되는 원위단부(110)와 그 반대 측인 근위단부(120)를 포함할 수 있다. 원위단부(110)에는 후술할 액추에이터(300)가 연결될 수 있다. 근위단부(120)에는 후술할 입력부(600) 또는 제어부(700)가 연결될 수 있다. 액추에이터(300), 입력부(600) 및 제어부(700)에 대해서는 해당 부분에서 상세히 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 압력센서(200)는 마이크로카테터(10)가 삽입된 혈관의 압력을 측정할 수 있는 센서로 관부(100)에 배치될 수 있다.

일 실시예로 압력센서(200)는 압전 저항형 센서일 수 있으며, 가압 시 압력센서(200)의 구조가 변화함에 따라 발생하는 전기적 특성 변화, 예컨대 저항 및 전기용량 등의 변화를 활용해 압력을 측정할 수 있다.

일 실시예로 압력센서(200)는 전도성이 높은 금속 입자와 고분자의 복합체를 포함할 수 있다. 전도성이 높은 금속 입자는 예컨대, 금, 탄소, 백금, 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 고분자는 예컨대, 내피온(nafion), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스티렌(plystyrene, PS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 크기가 수십 나노미터(nm) 수준인 전도성 금속 입자와 고분자 물질을 용매에 섞은 분산액으로 다공성의 복합체 박막을 형성할 수 있다. 이때 고분자 물질은 금속 입자 간의 접착을 돕는 바인더 역할을 할 수 있다.

압력센서(200)는 다공성 복합체 박막으로 형성되어 압력이 인가될 때 박막의 두께의 감소 또는 전기 전도성 경로 감소 등으로 발생하는 전기적 변화를 이용하여 압력을 측정할 수 있다. 또한 다공성 복합체 박막은 연성 소재이므로 마이크로카테터(10)가 삽입되는 혈관 벽을 손상시키지 않을 수 있다. 또한 다공성 복합체 박막은 연성, 즉 유연하므로 일반적으로 구부러지며 삽입되는 마이크로카테터(10) 및 관부(100)에서 박리되지 않을 수 있다.

일 실시예로 압력센서(200), 구체적으로 다공성 복합체 박막의 두께는 10 마이크로미터(μm) 이상 100 마이크로미터 미만일 수 있다. 즉, 압력센서(200)의 다공성 복합체 박막은 미세 박막으로 형성될 수 있다. 이에 따라 압력센서(200)가 배치된 마이크로카테터(10)는 압력센서(200)의 배치로 인한 직경 증가가 거의 없고, 뇌혈관과 같은 미세 혈관에 무리없이 삽입될 수 있다. 또한 마이크로카테터(10)에서 압력센서(200)가 배치된 부분과 그렇지 않은 부분의 직경 차이가 거의 없으므로, 압력센서(200)가 배치된 마이크로카테터(10)를 혈관으로부터 인출하여 제거하는 과정에서도 특별한 조치없이도 무리없이 인출할 수 있다.

압력센서(200)는 관부(100)에 배치되며, 일 실시예로 관부(100)의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치될 수 있다. 복수 개의 압력센서(200) 중 적어도 하나는 관부(100)에서 액추에이터(300)에 인접한 원위단부(120)에 배치될 수 있다. 복수 개의 압력센서(200) 중 나머지는 액추에이터(300)에 인접한 원위단부(120)에 배치된 압력센서(200)를 기준으로 소정 간격 이격되어 차례로 배치될 수 있다. 이에 따라 압력센서(200)는 마이크로카테터(10)가 삽입되는 혈관의 길이 방향을 따라 복수 지점의 혈관의 압력을 측정할 수 있다. 마이크로카테터(10)는 혈관을 따라 계속하여 전진하고 관부(100)에 배치된 압력센서(200)를 통해 혈관의 압력을 확인하면서 전진할 수 있다.

일 실시예로 압력센서(200)는 관부(100)의 외측면을 둘러싸도록 코팅될 수 있다. 이로 인해 압력센서(200)는 관부(100)의 외측면, 즉 둘레 방향에 걸쳐 균일하게 혈관의 압력을 측정할 수 있다. 이때 압력센서(200)는 스프레이 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 또는 반데르발스 힘을 이용하여 관부(100)에 롤링되어 코팅될 수 있다.

이는 직경이 매우 작은 마이크로카테터(10)에 있어서, 압력센서(200)의 배치로 인한 직경 증가를 방지할 수 있다. 구체적으로, 압력센서(200)는 접착제나 불필요한 중간 지지막 등을 배제하고 직접 코팅됨으로써 관부(100)에 배치되고, 압력센서(200)의 두께 또한 수십 마이크로미터에 불과하므로 마이크로카테터(10)의 직경은 거의 변화하지 않을 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 마이크로카테터(10)는 미세 혈관에 손상을 입히지 않으면서도 다른 선행적 조치 없이도 원활하게 미세 혈관에 삽입될 수 있다.

또한 압력센서(200)는 코팅 방식으로 관부(100)에 배치되므로, 일반적으로 곡면으로 구부러질 수 있는 관부(100)의 외측면에 밀착하여 접착되고 우수한 접합도를 가지며 균일한 두께로 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 액추에이터(300)는 관부(100)의 일측에 연결되어 관부(100)의 삽입 경로를 안내할 수 있다. 구체적으로 액추에이터(300)는 관부(100)의 원위단부(110)에 연결되며 시술자가 삽입하여 밀어넣음에 따라 혈관을 따라 전진할 수 있다. 이때 액추에이터(300)는 일 방향으로 구부러질 수 있고, 혈관의 경로를 따라 마이크로카테터(10)가 전진할 수 있도록 혈관에 삽입된 상태에서 혈관의 경로를 따라 구부러질 수 있다.

일반적인 카테터, 또는 마이크로카테터는 실질적으로 팁을 조향할 수 없어 마이크로카테터가 혈관의 경로를 따라 삽입되도록 하는데 어려움이 있었다. 구체적으로, 마이크로카테터의 내부 공간을 통해 가이드와이어가 삽입되어 삽입 경로를 확보하고 마이크로카테터는 가이드와이어를 따라 삽입된다. 하지만 가이드와이어를 조향할 수 없으므로, 가이드와이어를 빼내어 혈관의 경로에 맞추어 구부려서 다시 삽입하거나 단순히 가이드와이어의 핸들을 회전시켜 혈관의 경로에 맞는 방향이 되도록 할 수 있을 뿐이었다. 따라서 가이드와이어의 방향에만 의존하여 진행할 수 있는 마이크로카테터는 직접 조향이 불가능하였다.

본 발명에 따른 마이크로카테터(10)는 혈관에 삽입된 상태에서 액추에이터(300)가 구부러져서 조향될 수 있다. 이에 따라 가이드와이어가 진행해야 하는 방향을 가이드할 수 있다. 예컨대, Y자형 혈관에서 액추에이터(300)는 마이크로카테터(10)가 전진해야 하는 일 방향으로 구부러질 수 있다. 그리고 구부러진 액추에이터(300)를 따라 가이드와이어가 전진하고, 다시 가이드와이어를 따라 마이크로카테터(10)가 전진하여 원하는 방향으로 전진할 수 있다. 즉 다양한 곡률을 갖는 혈관의 형상에 맞춰 액추에이터(300)를 조향할 수 있어 마이크로카테터(10)의 삽입이 용이할 수 있다.

일 실시예로 액추에이터(300)는 바디(310) 및 박막전극(320)을 포함할 수 있다.

바디(310)는 액추에이터(300)의 몸체를 구성하며, 내부에 중공이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 바디(310)의 내부 중공은 관부(100)의 내부 중공과 연결되며, 중공을 통해 가이드와이어가 삽입될 수 있고 약액 또는 코일 등이 주입될 수 있다. 바디(310)는 그 외부 직경이 관부(100)와 유사하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 바디(310)의 직경은 1mm 미만으로 형성될 수 있다.

바디(310)는 이온성 전기활성 고분자(Electroactive polymers, EAP)를 포함할 수 있다. 일 실시예로 바디(310)는 원통형의 폴리머 멤브레인 기판에 이온성 액체, 예컨대 에틸-3메틸이미다졸리움 트리플레이트(EMITF)를 담지시킨 것일 수 있다. 이에 따라 액추에이터(300), 특히 바디(310)는 전류가 인가됨에 따라 전기장에 의해 고분자막 내부 이온의 이동 및 정렬이 발생하여 구부러질 수 있다.

박막 전극(320)은 전류가 인가되면 전극으로 작용하여 바디(310), 구체적으로 이온성 전기활성 고분자(EAP)의 이온의 이동 및 정렬을 유발할 수 잇다. 이러한 이온성 전기활성 고분자(EAP)의 이온의 이동 및 정렬을 통해 액추에이터(300)는 구부러질 수 있다.

일 실시예로 박막 전극(320)은 금속 입자, 예컨대 금, 탄소, 백금, 구리 중 적어도 하나와 바인더로 활용되는 고분자, 예컨대 내피온(nafion), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS)과의 복합체로 구성될 수 있다. 이에 따라 액추에이터(300)의 작동 과정에서 발생하는 압축 및 인장에 대해 유연하면서도 우수한 전도성을 유지할 수 있다. 또한 박막 전극(320)은 연성 소재이므로 마이크로카테터(10)가 삽입되는 혈관 벽을 손상시키지 않을 수 있다. 또한 박막 전극(320)은 연성, 즉 유연하므로 일반적으로 구부러지며 삽입되는 마이크로카테터(10) 및 바디(310)에서 박리되지 않을 수 있다.

일 실시예로 박막 전극(320)은 바디(310)의 외측면을 둘러싸도록 코팅될 수 있다. 이때 박막 전극(320)은 스프레이 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 또는 반데르발스 힘을 이용하여 바디(310)에 롤링되어 코팅될 수 있다.

이는 직경이 매우 작은 마이크로카테터(10)에 있어서, 박막 전극(320)의 배치로 인한 직경 증가를 방지할 수 있다. 구체적으로, 박막 전극(320)은 접착제나 불필요한 중간 지지막 등을 배제하고 직접 코팅됨으로써 바디(310)에 배치되고, 박막 전극(320)의 두께 또한 수십, 수백 마이크로미터에 불과하므로 마이크로카테터(10)의 직경은 거의 변화하지 않을 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 마이크로카테터(10)는 미세 혈관에 손상을 입히지 않으면서도 다른 선행적 조치 없이도 원활하게 미세 혈관에 삽입될 수 있다.

또한 박막 전극(320)은 코팅 방식으로 바디(310)에 배치되므로, 일반적으로 곡면으로 구부러질 수 있는 바디(310)의 외측면에 밀착하여 접착되고 우수한 접합도를 가지며 균일한 두께로 형성될 수 있다.

일 실시예로 박막 전극(320)은 복수 개로 분할되어 배치될 수 있다. 구체적으로 박막 전극(320)은 바디(310)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 이와 같이 박막 전극(320)은 바디(310)의 둘레 방향을 따라 복수 개로 분할되어 액추에이터(300)를 용이하게 조향할 수 있다.

일 실시예로 박막 전극(320)은 바디(310)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 4개로 분할될 수 있다. 이 경우, 박막 전극(320)은 바디(310)의 길이방향 축을 중심으로 제1 분면, 제2 분면, 제3 분면 및 제4 분면에 배치될 수 있다. 이에 따라 도 4 와 같이 액추에이터(300)의 일단은 박막 전극(320)이 배치된 제1 분면 내지 제4 분면의 네 방향으로 구부러질 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 액추에이터(300)는 복수 개의 방향으로 구부러질 수 있고 마이크로카테터(10)가 혈관의 경로를 따라 용이하게 삽입되도록 조향될 수 있다.

도 3 및 도 4에서는 박막 전극(320)이 바디(310)의 둘레 방향을 따라 4개로 분할되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 액추에이터(300)를 보다 여러 방향으로 조향하기 위해 8개 또는 그 이상으로 분할될 수 있음이 이해될 것이다.

일 실시예로 액추에이터(300)의 직경은 약 0.8 mm 일 수 있다. 액추에이터(300)의 두께는 약 0.1 mm 일 수 있다. 액추에이터(300)의 길이는 약 15 mm일 수 있다. 이와 같이 액추에이터(300)는 직경과 크기가 매우 작게 형성되므로 관부(100)에 직경 증가를 초래하지 않고 연속적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 마이크로카테터(10)는 액추에이터(300)를 포함함에도, 뇌혈관과 같은 미세 혈관에 무리없이 삽입될 수 있다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)의 일측에 배치되어, 충격을 감지할 수 있다. 일 실시예로 충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)의 선단에 배치될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 액추에이터(300)의 외측면에 배치되는 등 다양한 배치 위치가 채택될 수 있음이 이해된다.

충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)가 혈관 벽에 닿는 경우, 혈관 벽으로부터의 충격을 감지할 수 있다. 예컨대, 충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)가 혈관 벽에 닿을 때의 혈관으로부터의 압력을 측정할 수 있다. 이에 따라 액추에이터(300)는 조향하는 과정에서 충격 감지센서(400)에 의해 측정되는 압력을 고려하여 조향 방향이 결정될 수 있다. 예컨대, 액추에이터(300)가 일 방향으로 구부러지고 충격 감지센서(400)로부터 측정되는 압력이 일정 기준 이상으로 판단되는 경우, 액추에이터(300)는 일 방향과 반대되는 타 방향으로 구부러질 수 있다. 이에 따라 마이크로카테터(10)는 액추에이터(300)의 혈관으로의 무리한 진입을 방지할 수 있다.

일 실시예로 충격 감지센서(400)는 압전 저항형 센서일 수 있으며, 가압 시 충격 감지센서(400)의 구조가 변화함에 따라 발생하는 전기적 특성 변화, 예컨대 저항 및 전기용량 등의 변화를 활용해 압력을 측정할 수 있다.

일 실시예로 충격 감지센서(400)는 전도성이 높은 금속 입자와 고분자의 복합체를 포함할 수 있다. 전도성이 높은 금속 입자는 예컨대, 금, 탄소, 백금, 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 고분자는 예컨대, 내피온(nafion), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스티렌(plystyrene, PS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 크기가 수십 나노미터(nm) 수준인 전도성 금속 입자와 고분자 물질을 용매에 섞은 분산액으로 다공성의 복합체 박막을 형성할 수 있다. 이때 고분자 물질은 금속 입자 간의 접착을 돕는 바인더 역할을 할 수 있다.

충격 감지센서(400)는 다공성 복합체 박막으로 형성되어 압력이 인가될 때 박막의 두께의 감소 또는 전기 전도성 경로 감소 등으로 발생하는 전기적 변화를 이용하여 압력을 측정할 수 있다. 또한 다공성 복합체 박막은 연성 소재이므로 마이크로카테터(10)가 삽입되는 혈관 벽을 손상시키지 않을 수 있다. 또한 다공성 복합체 박막은 연성, 즉 유연하므로 일반적으로 구부러지며 삽입되는 마이크로카테터(10) 및 액추에이터(300)에서 박리되지 않을 수 있다.

일 실시예로 충격 감지센서(400), 구체적으로 다공성 복합체 박막의 두께는 10 마이크로미터(μm) 이상 100 마이크로미터 미만일 수 있다. 즉, 충격 감지센서(400)의 다공성 복합체 박막은 미세 박막으로 형성될 수 있다. 이에 따라 충격 감지센서(400)가 배치된 액추에이터(300)는 충격 감지센서(400)의 배치로 인한 직경 증가 또는 부피 증가가 거의 없고, 뇌혈관과 같은 미세 혈관에 무리없이 삽입될 수 있다. 또한 마이크로카테터(10)에서 충격 감지센서(400)가 배치된 부분과 그렇지 않은 부분의 직경 차이 또는 부피 차이가 거의 없으므로, 충격 감지센서(400)가 배치된 마이크로카테터(10)를 혈관으로부터 인출하여 제거하는 과정에서도 특별한 조치없이도 무리없이 인출할 수 있다.

일 실시예로 충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)의 선단을 감싸도록 반구형으로 형성될 수 있다. 이때 반구의 중심에 개구를 형성할 수 있다. 충격 감지센서(400)는 액추에이터(300)의 선단에서 전방향에 대한 충격을 감지할 수 있다. 또한 충격 감지센서(400)는 개구를 통해 가이드와이어 또는 약액 등을 통과시켜 삽입할 수 있다. 액추에이터(300)는 반구형의 충격 감지센서(400)를 통해 전방향에서 충격, 예컨대 압력이 증가하는 부분과 반대로 구부러지도록 제어되어, 혈관 벽에 손상을 주지 않고 혈관 경로를 따라 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터(10)는 충격 감지센서(400)에 의해 충격이 감지된 경우 액추에이터(300)는 충격이 감지된 측과 반대로 굽혀지도록 회피기동할 수 있다. 이때 액추에이터(300)의 회피기동은 후술할 입력부(600)에서의 조작에 의해, 또는 제어부(700)에 의해 자동으로 이루어질 수 있다. 이로 인해 마이크로카테터(10)는 혈관 벽에 손상을 주지 않고 혈관 경로를 따라 삽입될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 마이크로 와이어(500)가 관부(100)의 외측면에 배치될 수 있다. 마이크로 와이어(500)는 전도성 금속, 예컨대 금으로 형성될 수 있으며, 압력센서(200), 액추에이터(300) 및 충격 감지센서(400)를 위한 전도성 경로를 제공할 수 있다. 마이크로카테터(10)는 마이크로 와이어(500)를 통해 전류가 흐를 수 있다.

일 실시예로 마이크로 와이어(500)는 관부(100)의 길이 방향을 따라 연장되어 관부(100)의 외측면에 부착되고, 액추에이터(300), 구체적으로 박막 전극(320)과 연결될 수 있다. 박막 전극(320)은 마이크로 와이어(500)를 통해 인가되는 전류로 인해 일 방향으로 구부러질 수 있다. 이때 마이크로 와이어(500)는 박막 전극(320)이 복수 개로 형성되는 경우 이에 대응하여 복수 개로 형성될 수 있다.

또한 마이크로 와이어(500)는 압력센서(200) 및 충격 감지센서(400)와 연결되어 압력센서(200) 및 충격 감지센서(400)가 외부 압력으로 발생시킨 전류를 전달하고 이를 통해 압력을 측정하도록 할 수 있다.

일 실시예로 마이크로 와이어(500)는 관부(100)에 자외선 경화 접착제로 접착될 수 있다. 이를 통해 일반적으로 폴리머로 구성되는 관부(100)에 마이크로 와이어(500)를 용이하게 부착할 수 있다. 또한 마이크로 와이어(500)는 관부(100)의 구부러짐 등에 의해서도 쉽게 박리되지 않을 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터(10)는 액추에이터(300), 압력센서(200), 충격 감지센서(400) 등을 포함하여, 직경이 매우 작은 마이크로카테터(10)의 조향을 용이하게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로카테터(20)를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로카테터(20)는 관부(100), 압력센서(200), 액추에이터(300)를 포함할 수 있다.

마이크로카테터(20)는 전술한 마이크로카테터(10)와 유사하므로 이하에서는, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하도록 할 것이다.

관부(100)는 마이크로카테터(20)의 길이 방향을 따라 연장되고 내부에 중공을 형성하여, 이를 통해 가이드와이어, 약물 및 코일 등이 인체 내로 삽입되도록 할 수 있다.

압력센서(200)는 마이크로카테터(20)가 삽입된 혈관의 압력을 측정할 수 있는 센서로 관부(100)에 배치될 수 있다. 일 실시예로 압력센서(200)는 압전 저항형 센서일 수 있다. 일 실시예로 압력센서(200)는 관부(100)에 배치되며 관부(100)의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치될 수 있다. 일 실시예로 압력센서(200)는 관부(100)의 외측면을 둘러싸도록 코팅될 수 있다.

액추에이터(300)는 관부(100)의 일측에 연결되어 관부(100)의 삽입 경로를 안내할 수 있다. 구체적으로 액추에이터(300)는 관부(100)의 원위단부(110)에 연결되며 시술자가 삽입하여 밀어넣음에 따라 혈관을 따라 전진할 수 있다. 이때 액추에이터(300)는 일 방향으로 구부러질 수 있고, 혈관의 경로를 따라 마이크로카테터(20)가 전진할 수 있도록 혈관에 삽입된 상태에서 혈관의 경로를 따라 구부러질 수 있다.

일 실시예로 액추에이터(300)는 바디(310) 및 박막전극(320)을 포함할 수 있다.

바디(310)는 액추에이터(300)의 몸체를 구성하며, 내부에 중공이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 바디(310)는 이온성 전기활성 고분자(EAP)를 포함할 수 있다.

박막 전극(320)은 전류가 인가되면 전극으로 작용하여 바디(310), 구체적으로 이온성 전기활성 고분자(EAP)의 이온의 이동 및 정렬을 유발할 수 있다. 이러한 이온성 전기활성 고분자(EAP)의 이온의 이동 및 정렬을 통해 액추에이터(300)는 구부러질 수 있다. 일 실시예로 박막 전극(320)은 바디(310)의 외측면을 둘러싸도록 코팅될 수 있다.

액추에이터(300)는 전류가 인가됨에 따라 전술한 바와 같이 일 방향으로 구부러질 수 있다. 이에 따라 마이크로카테터(20)의 조향이 용이하도록 하여 혈관의 경로를 따라 삽입될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 마이크로카테터(20)의 액추에이터(300)는 충격을 감지하는 센서로서 기능할 수 있다. 즉, 바디(310)의 이온성 전기활성 고분자(EAP)는 전류가 인가되면 이온의 정렬 및 이동을 통해 일 방향으로 구부러지는 것과 반대로, 바디(310)가 혈관 벽에 닿음으로써 구부러짐이 발생함으로써 전압차를 발생시키고 이 전압차를 통해 압력 또는 충격을 감지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 액추에이터(300)는 액추에이터(300)에 전류가 인가되는 경우 바디(310)가 일 방향으로 구부러지는 액추에이터 모드 및 바디(310)가 일 방향으로 구부러지는 경우 전압차를 발생시켜 충격을 감지하는 충격 감지 모드로 선택적으로 구동될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 마이크로카테터(20)는 별도의 충격 감지센서를 필요로 하지 않고, 액추에이터(300)를 통해 마이크로카테터(20)의 조향과 혈관 벽과의 충격 감지 모두를 수행할 수 있다.

다시 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터 시스템(30)에 대해 설명한다.

마이크로카테터 시스템(30)은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로카테터(10) 또는 마이크로카테터(20), 입력부(600), 제어부(700), 출력부(800) 및 전원부(900)를 포함할 수 있다.

이하에서는 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하도록 할 것이다.

입력부(600)는 마이크로카테터(10, 20), 구체적으로 액추에이터(300)의 조향을 조작하도록 명령할 수 있다. 입력부(600)는 예컨대, 마우스, 키보드 및 조이스틱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력부(600)는 액추에이터(300)의 굽힘 방향을 조작할 수 있다. 이에 따라 시술자는 액추에이터(300)를 조향함으로써 마이크로카테터(10, 20)의 삽입을 용이하게 수행할 수 있다.

일 실시예로 입력부(600)는 관부(100)의 일측, 구체적으로 근위단부(120)에 연결될 수 있다. 따라서 시술자는 환자의 체외에서 입력부(600)를 통해 액추에이터(300)를 조향할 수 있다.

출력부(800)는 압력 정보 및 액추에이터의 이동을 출력하여 시각적으로 제공할 수 있다. 출력부(800)는 예컨대, 디스플레이를 포함할 수 있다.

일 실시예로 출력부(800)는 압력센서(200)에 의해 측정되는 압력 정보를 디스플레이를 통해 표시할 수 있다. 시술자는 압력센서(200)에 의해 측정되는 압력 정보를 통해 예컨대, 혈전 위치를 확인할 수 있다. 즉 혈전 부근에 높은 국소 혈압이 형성되는 지점을 혈전 위치로 인식할 수 있다. 또한 시술자는 출력부(800)를 통해 표시되는 압력 정보를 통해 마이크로카테터(10, 20)의 삽입이 적합한 방향으로 원활하게 진행되는지 확인할 수 있다.

일 실시예로 출력부(800)는 충격 감지센서(400)에 의해 측정되는 충격 또는 압력 정보를 디스플레이를 통해 표시할 수 있다. 출력부(800)는 예컨대, 액추에이터(300)의 전진 과정에서 혈관 벽에 부딪히는 경우 충격을 감지하여, 디스플레이에 메시지 등으로 충격 감지 여부를 출력할 수 있다. 시술자는 충격 감지 메시지를 확인하여 액추에이터(300)의 조향 방향을 변경할 수 있다.

일 실시예로 출력부(800)는 액추에이터(300)의 이동을 디스플레이를 통해 표시할 수 있다. 시술자는 마이크로카테터(10, 20)가 삽입되는 혈관에 조영제를 투입하여 액추에이터(300)의 이동을 시각화하고, 출력부(800)를 통해 액추에이터(300)가 혈관의 경로를 따라 진행하고 있는지 확인할 수 있다. 따라서 시술자는 출력부(800)에 표시되는 압력 정보, 충격 감지 여부, 액추에이터(300)의 이동 상황을 종합적으로 고려하여 액추에이터(300)를 조향할 수 있다.

제어부(700)는 액추에이터(300)의 구동을 제어할 수 있다. 제어부(700)는 입력부(600)로부터 액추에이터(300)의 조향 명령을 수신하고 액추에이터(300)에 전류를 인가하여 액추에이터(300)의 구동을 제어할 수 있다.

또한 제어부(700)는 액추에이터(300)가 회피기동하도록 액추에이터(300)를 제어할 수 있다. 일 실시예로 제어부(700)는 입력부(600)로부터의 조향 명령에 의해 액추에이터(300)를 회피기동할 수 있다. 시술자는 압력센서(200) 또는 충격 감지센서(400)로부터 감지되는 압력을 통해 액추에이터(300)가 혈관 벽에 부딪힘을 인지하고 입력부(600)를 통해 액추에이터(300)의 회피기동을 명령할 수 있고, 이에 따라 제어부(700)는 액추에이터(300)가 회피기동하도록 할 수 있다. 일 실시예로 제어부(700)는 입력부(600)의 명령 없이도 자동으로 액추에이터(300)를 회피기동할 수 있다. 제어부(700)는 압력센서(200) 또는 충격 감지센서(400)로부터 감지되는 압력을 통해 액추에이터(300)가 혈관 벽에 부딪힘을 인지하고 자동으로 압력 감지 방향과 반대 방향으로 액추에이터(300)를 회피기동할 수 있다.

전원부(900)는 마이크로카테터(10, 20)의 구동을 위해 필요한 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로 전원부(900)로부터 공급되는 전력은 예컨대 액추에이터(300)의 구동을 제어하도록 제어부(700)에 의해 제어될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 마이크로카테터 시스템(30)은 압력센서(200) 및 충격 감지센서(400)로부터 측정되는 압력 정보 등을 출력부(800)를 통해 인지하고 입력부(600)를 통해 액추에이터(300)의 이동을 조종할 수 있어, 마이크로카테터(10, 20)의 조향을 환자의 체외에서 간단하게 수행할 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

10, 20: 마이크로카테터 30: 마이크로카테터 시스템
100: 관부 200: 압력센서
300: 액추에이터 400: 충격 감지센서
500: 마이크로 와이어 600: 입력부
700: 제어부 800: 출력부
900: 전원부

Claims (10)

1. 관부;
   상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서;
   상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터;
   상기 액추에이터의 일측에 배치되는 충격 감지센서;
   상기 액추에이터의 이동을 조종하는 입력부;
   상기 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부; 및
   상기 압력센서 및 상기 충격 감지센서로부터 측정되는 압력 정보 및 환자의 몸 안에서 상기 액추에이터의 이동을 보여주는 출력부;를 포함하고,
   상기 압력센서는 탄소, 금, 은, 백금, 구리 중 적어도 하나와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 복합체 박막이고,
   상기 고분자 바인더는 내피온, 폴리 비닐리덴 플루오라이드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌 중 적어도 하나를 포함하는, 마이크로카테터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력센서는 상기 관부의 외측면을 둘러싸도록 코팅되는, 마이크로카테터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 액추에이터는
   내부에 중공이 형성되고 이온성 전기활성 고분자를 포함하는 원통형 바디;
   상기 바디의 외측면을 둘러싸도록 코팅되며 복수 개로 분할되어 배치되는 박막 전극;을 포함하는, 마이크로카테터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 박막 전극은 상기 바디의 둘레 방향을 따라 등간격으로 복수 개 배치되는, 마이크로카테터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 충격 감지센서는 상기 액추에이터의 선단에 배치되고 반구형으로 형성되는, 마이크로카테터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 관부의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 관부의 외측면에 부착되고, 상기 액추에이터와 연결되는 마이크로 와이어;를 더 포함하는, 마이크로카테터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 충격 감지센서에 의해 충격이 감지된 경우 상기 액추에이터는 충격이 감지된 측과 반대로 굽혀지도록 회피기동하는, 마이크로카테터.
9. 관부;
   상기 관부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 개 배치되는 압력센서;
   상기 관부의 일측에 연결되는 액추에이터;를 포함하고,
   상기 액추에이터는 내부에 중공이 형성되고 이온성 전기활성 고분자를 포함하는 바디;
   상기 바디의 외측면을 둘러싸도록 코팅되며 복수 개로 분할되어 배치되는 박막 전극;을 포함하며,
   상기 액추에이터는
   상기 박막 전극에 전류가 흐르는 경우 상기 바디가 일 방향으로 굽혀지는 액추에이터 모드 및 상기 바디가 일 방향으로 굽혀지는 경우 상기 박막 전극에 전류를 흐르게 하는 충격 감지 모드로 구동되고,
   상기 압력센서는 탄소, 금, 은, 백금, 구리 중 적어도 하나와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 복합체 박막이고,
   상기 고분자 바인더는 내피온, 폴리 비닐리덴 플루오라이드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌 중 적어도 하나를 포함하는, 마이크로카테터.
10. 삭제