KR100995578B1 - 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치 - Google Patents

이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 이온성 고분자 금속 복합체(IPMC)를 이용한 가변 나선형 의료장치는 이온성 고분자 금속 복합체 재질로써 소정의 나선폭, 나선수를 갖는 나선형 몸체로 형성되고, 특정의 전기신호에 따른 상기 이온성 고분자 금속 복합체의 굽힘 거동 및 비틀림 거동을 이용하여 상기 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소 구동 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치{Variable Helical Medical Device Using Ionic Polymer Metal Composite}
본 발명은 의료장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장기의 확장 및 협착방지 목적으로 사용되는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치에 관한 것이다.
이온성 고분자 금속 복합체(Ionic Polymer Metal Composite, IPMC)는 1992년 Oguro 그룹에서 처음 제안되었으며, 가장 유망한 전기활성고분자(Electroactive polymer, EAP) 중 하나이다. IPMC는 금속 전극과 불소로 치환된 이온성 고분자 막의 복합물로서 일례로 나피온(Nafion: perfluorsulfonate ionomer, DuPont 사)과 같은 불소로 치환된 이온성 고분자 막 및 이온성 고분자 막의 양면에 배치된 금속전극을 구비한다. 금속전극은 보통 금속이온을 화학적으로 환원시켜 형성시키는 것으로 주로 백금전극을 이용한다.
IPMC는 전기장의 인가에 따라 굽힘변형(bending)을 하므로 구동기(actuator)로 사용될 수 있다. 이와 같은 기계적인 변형은 이온성 고분자 막 내부에서 일어나는 전기-삼투(electro_osmosis) 현상과 관련된다. 예를 들어 양 전극에 전압을 인가하면 이온성 고분자 막 내의 양이온이 물 분자와 함께 음극 쪽으로 이동하고, 이로 인한 음극 쪽의 이온성 고분자 막의 부피 확장에 의해 결국 IPMC가 양극 쪽으로 구부러지는데 10V 이하의 비교적 낮은 외부전압에서도 빨리 감응하여 변형량이 큰 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 IPMC 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 IPMC는 금속 전극들(100a, 100b)과 불소로 치환된 이온성 고분자 막(110)의 복합물로서 일례로 나피온(Nafion) 막 및 나피온 막의 양면에 배치된 백금 전극을 구비한다.
도 2는 종래 기술에 따른 IPMC의 엑츄에이션 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2(a)는 전압 인가 전의 상태를 나타내고, 도 2(b)는 전압 인가 후의 IPMC의 상태를 나타내고 있다. IPMC의 굽힘 변형(bending) 메커니즘은 전기-삼투(electro-osmosis) 현상과 관련된다. 나피온과 같은 이온성 고분자 막(110)은 물과 같은 수용액 내에서는 확장하고 친수성을 가진다. 따라서 금속 전극들(100a, 100b) 사이의 이온성 고분자 막(110)은 많은 양의 극성 용매(예를 들면 물)를 흡수할 수 있다. 금속 전극들(100a, 100b) 사이에 전압이 인가되면 이온성 고분자 막(110) 내부에서 양이온이 물 분자와 함께 금속 전극들(100a, 100b) 중 음극(anode) 쪽으로 이동하게 된다. 따라서 물 분자의 증가에 의해 음극 근처의 이온성 고분자 막(110)의 부피가 확장하고, 물 분자의 감소에 의해 금속 전극들(100a, 100b) 중 양극(cathode) 근처의 이온성 고분자 막(110)의 수축이 일어나게 되어 결국 이온성 고분자 막(110)이 양극 쪽으로 구부러지게 된다.
이러한 IPMC는 저전압 구동이 가능하고 동작시 열이나 전자기파 등이 발생하지 않으므로 가볍고 유연한 소형 구동체(actuator)를 설계할 수 있어서 의료 분야에서 생체 기능을 모사하는 인공근육, 마이크로 로봇이나 마이크로 펌프와 같은 마이크로 전기-기계 시스템, 및 생체모사 작동기 등에 다양하게 응용되고 있다.
또한, 역으로 IPMC가 기계적으로 굽힘 변형을 하면 이온성 고분자 막 내에서의 불균일한 이온 농도에 기인하여 금속 전극들 사이에 전압이 발생하므로 감지기(sensor)로 사용될 수 있다.
상기와 같은 IPMC를 이용하는 대표적인 의료용 기구는 스텐트이다. 스텐트는 인체 내강 즉, 혈관, 내장, 기도 등에 삽입하여 각 기관을 확장하는데 이용하는 장치이다.
일반적으로 인체 내에 발생되는 질병에 의해 인체 내의 내강들은 협착되어 기능이 저하되거나 심한 경우 아무런 기능을 할 수 없는 상태가 될 수 있다. 예컨대, 내강이 협착된 경우로는 식도암으로 식도가 협착을 일으키거나, 동맥경화증에 의해 원활한 혈액순환이 이루어지지 않을 때, 또는 간으로부터 나오는 담즙이 흐를 수 있는 트랙이 협착된 경우가 있다. 이와 같이 내강이 협착된 상태에서는 음식물이나 혈액 또는 담즙 등이 원활히 흐를 수 없기 때문에 협착된 내강을 확장시켜 통로를 유지시켜 주어야 하는데, 이 경우에 협착된 통로를 확장하여 유지시켜 주기 위한 방법으로 스텐트가 내강에 삽입된다. 스텐트는 풍선과 같은 기계기구의 사용을 통해서 확장되거나 또는 자체-확장(능동형)될 수 있다.
이러한 스텐트는 대체적으로 전체적인 형상이 원통형 구조체를 이루고, 자체가 탄성력을 가지고 있어 외력을 가하여 수축시킬 수 있고 이 외력을 제거하면 자체 확장하는 방식이 널리 사용되고 있다. 상기 자체 확장형 스텐트는 여러 가지 특성 즉, 내강을 확장시켜 주기 위한 확장성과, 내강의 굽어진 부위에 유연하게 적응할 수 있는 유연성과, 일정한 직경으로 축소되기 위한 축소성 등을 보유해야 스텐트로서의 기능을 제대로 발휘할 수 있게 되는 것이다. 이러한 스텐트의 특성 중 확장성이 부족하면 내강의 최초 삽입된 위치로부터 쉽게 이동하게 되고, 유연성이 부족하면 스텐트가 협착부위에서 확장할 때 협착부위로 짧아지는 이른바 쇼트닝(Shortening) 현상이 발생되고, 축소성이 부족하면 스텐트를 삽입하기 위한 삽입장치의 크기가 커지게 되는 것이다. 이에, 종래의 원통형 구조체와는 다른 진보된 유연성과 축소성, 확장력이 우수한 능동형 스텐트가 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 유연성, 축소성, 확장력이 우수하고, 특정 전기신호에 따른 나선형의 비틀림 운동을 이용한 수축-확장 작동으로 직경의 변화를 제어할 수 있는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료 장치는 이온성 고분자 금속 복합체 재질로써 소정의 나선폭, 나선수를 갖는 나선형 몸체로 형성되고, 특정의 전기신호에 따른 상기 이온성 고분자 금속 복합체의 굽힘 거동 및 비틀림 거동을 이용하여 상기 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소 구동 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 특정의 전기신호는 교류전압, 직류전압, 구형파 전압을 적용한다.
여기서, 상기 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치는a) 무전해도금방법으로 표면처리, 이온흡착, 1차도금, 2차도금의 과정을 거쳐 생성된 이온성 고분자 금속 복합체를 소정 크기의 길이와 폭만큼 잘라내는 단계; b) 상기 잘라낸 이온성 고분자 금속 복합체를 유리봉에 일정한 피치각을 갖도록 나선형으로 감는 단계; c) 상기 유리막대에 고정된 상기 이온성 고분자 금속 복합체를 90℃ 물에 1시간 동안 담가두어 열처리하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 넓을수록 직경의 변위량이 작으며, 직경의 변위곡선은 교류전압의 주기 및 크기에 따라 대응되는 것이 바람직하다.
또한, 직류전압 인가 시 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 좁을수록 직경의 변위량이 크며, 직경의 변위곡선은 지속적으로 특정 크기를 갖는 것이 좋다
마찬가지로, 교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 직경(D)이 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것이 바람직하다.
또한, 교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 피치(P)가 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것이 좋다.
교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 클수록 반경 방향의 변위량이 작은 것이 좋다.
특히, 특정 주파수 범위 내에서, 상기 가변 나선형 의료장치의 직경(D)이 클수록 공진주파수 및 크기가 큰 것이 바람직하다.
상기 가변 나선형 의료장치는 교류전압 인가 시 저주파수 및 공진주파수의 경우, 전압이 커짐에 따라 반경 방향의 변위량이 큰 것이 좋다.
또한, 직류전압 인가 시 상기 가변 나선형 의료장치의 반경 방향에서의 변위는 시간의 지연 없이 응답이 빠르며, 전압이 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것이 바람직하다.
마찬가지로, 구형파 전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 반경 방향에서의 변위는 시간 지연 없이 응답이 빠르며, 전압이 클수록 변경 방향의 변위량이 큰 것이 좋다.
본 발명에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치에 의하면, 나선형의 비틀림 운동을 이용하여 가변 나선형 의료장치의 직경의 수축-확장을 실현시키고, 고유진동 해석과 같은 선행 설계과정에서 가변 나선형 의료장치의 비틀림 모드가 나타나는 고유진동수(주파수) 범위를 도출할 수 있어서, 능동적으로 수축-확장 작동을 구현하여 인체의 막힌 혈관의 확장, 암 등의 기타 질병에 의한 막힌 장기의 확장 및 협착 방지 목적으로 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 IPMC 구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 IPMC의 엑츄에이션 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치(200)의 제작과정을 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 제작과정을 거쳐 형성된 가변 나선형 의료장치(200)에 전압을 인가할 때의 동작을 나타낸 도면,
도 5는 교류전압을 인가한 경우 가변 나선형 의료장치(200) 직경(D)의 변위를 나타낸 그래프,
도 6은 직류전압을 인가한 경우 가변 나선형 의료장치(200) 직경(D)의 변위를 나타낸 그래프,
도 7(a) 내지 도 7(c)는 다양한 직경(D)에 따른 2V, 0.1Hz 주파수의 교류전압 인가시 반경 방향 변위곡선을 나타낸 그래프,
도 8(a) 내지 도 8(b)는 다양한 피치(P)에 따른 2V, 0.1Hz 주파수의 교류전압 인가시 반경 방향 변위곡선을 나타낸 그래프,
도 9(a) 내지 도 9(b)는 다양한 폭(W)에 따른 2V, 0.1Hz 주파수의 교류전압 인가시 반경 방향 변위곡선을 나타낸 그래프,
도 10은 다양한 직경(D)에 따른 주파수응답함수를 나타낸 그래프,
도 11(a) 내지 도 11(b)는 교류전압 인가 시 전압 크기에 따른 반경 방향에서의 변위응답을 나타낸 그래프,
도 12는 부동한 값의 직류전압을 인가하였을 때의 변위응답을 나타낸 그래프, 및
도 13은 부동한 크기의 구형파전압을 인가하였을 때의 변위응답을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료 장치를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성부분을 나타낸다.
이온성 고분자 금속 복합체는 나피온과 같은 이온성 고분자막에 배금전극과 같은 구동용 전극층이 구비된다. 전극층 형성은 물리적 증착, 전기화학적 침전, 무전해 도금 등의 공정이 사용될 수 있다. 이온성 고분자 금속 복합체의 제조 시 이온 교환 능력을 갖는 고분자 막이 사용될 수 있으며, 고분자의 주쇄에 연결된 측기에 이온상 말단기가 부착된 구조를 갖는다. 이때 사용한 고분자의 주쇄의 골격은 작동기의 기계적 특성을 결정하며, 이온 교환을 위해 사용된 친수성 측기는 적당한 이온의 통로 역할을 한다.
본 발명에 따른 가변 나선형 의료 장치(200)는 이온성 고분자 금속 복합체 재질로써 소정의 나선폭, 나선수를 갖는 나선형 몸체로 형성되고, 특정의 전기신호에 따른 상기 이온성 고분자 금속 복합체의 굽힘 거동 및 비틀림 거동을 이용하여 상기 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소 구동 특성을 갖는다. 특히, 구동 시 나선의 굽힘과 전체 길이 변화는 크게 발생하지 않고 나선의 직경 변화가 크게 발생하는 특징을 갖는다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치(200)의 제작과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 제작과정을 거쳐 형성된 가변 나선형 의료장치(200)에 전압을 인가할 때의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 가변 나선형 의료장치(200)는 상기 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치는 a) 무전해도금방법으로 표면처리, 이온흡착, 1차도금, 2차도금의 과정을 거쳐 생성된 이온성 고분자 금속 복합체를 소정 크기의 길이와 폭만큼 잘라내는 단계, b) 상기 잘라낸 이온성 고분자 금속 복합체를 유리봉에 일정한 피치각을 갖도록 나선형으로 감는 단계, c) 상기 유리막대에 고정된 상기 이온성 고분자 금속 복합체를 90℃ 물에 1시간 동안 담가두어 열처리하는 단계를 거쳐 제조된다.
또한 도 4를 살펴보면, 상기의 과정을 거쳐 형성된 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치(200)의 외 표면에 양전하를 인가하고, 내표면에 음전하를 인가하면 이온성 고분자 금속 복합체의 동작원리에 의하여 내표면의 부피가 확장되고 외표면의 부피가 수축하여 가변 나선형 의료장치(200)의 직경(D)과 피치(P)가 확장된다. 반대로 가변 나선형 의료장치(200)의 외 표면에 음전하를 인가하고, 내표면에 양전하를 인가하면 외표면의 부피가 확장되고 내표면의 부피가 수축하여 가변 나선형 의료장치(200)의 직경(D)과 피치(P)가 축소됨을 알 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 가변 나선형 의료장치(200)에 교류전압, 직류전압 등의 신호를 가할 때, 나선 비틀림 모드가 나타나는 고유진동수의 범위 및 주파수를 파악하여, 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소 거동을 제어함으로써 인체의 내강과 같은 구조의 외경을 변화시킬 수 있도록 한다. 특히, 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소를 능동적으로 구현하여 인체의 내강에 삽입함으로써 막힌 혈관의 확장, 암 등의 기타 질병에 의한 막힌 장기의 확장 및 협착 방지 목적으로 사용될 수 있도록 한다.
이에 다양한 신호, 교류전압, 직류전압, 구형파 전압 등에 따른 가변 나선형 의료장치(200)의 동작 특성을 살펴본다.
도 5는 교류전압을 인가한 경우 전압의 크기와 주파수에 따른 가변 나선형 의료장치(200)의 직경(D)의 변위를 나타낸다. 가변 나선형 의료장치(200)의 직경의 변화는 별도의 레이져 변위계로 측정하며, 가변 나선형 의료장치(200)의 나선 구조를 이루는 면에 대한 수직 방향으로 변위를 측정한다. 직경이 수축될 경우,레이져 변위계로부터 측정된 거리는 늘어나고(+), 직경이 확장될 경우, 레이져 변위계로부터 측정된 거리는 줄어든다(-). 특히, 가변 나선형 의료장치(200)의 폭(W)이 3mm와 5mm일 때를 각각 비교하였다. 이 경우 가변 나선형 의료장치(200)의 폭(W)이 넓을수록 직경(D)의 변위량이 작으며, 직경(D)의 변위곡선은 교류전압의 주기 및 크기에 따라 대응되는 것을 알 수 있다. 모두, ±0.3mm의 범위 내에서 직경(D)이 변화함을 알 수 있다.
도 6은 직류전압을 인가한 경우 가변 나선형 의료장치(200)의 직경(D)의 변위를 나타낸다. 이 경우 빠른 응답특성을 보이며, 인가 전압의 크기에 따라 직경(D)이 확장된 형태 또는 축소된 형태를 유지할 수 있는 구동 특성을 갖는다. 특히, 직류전압 인가 시 가변 나선형 의료장치(200)의 폭(W)이 좁을수록 직경의 변위 량이 크며, 직경의 변위곡선은 지속적으로 특정 크기를 갖음을 알 수 있다. 폭(W) 0.3mm를 갖는 가변 나선형 의료장치(200)의 직경변위가 0.35mm 정도로 일정하게 유지될 수 있음을 보여준다.
이하에서는 직경(D), 피치(P), 폭(W)의 파라미터가 변할 때 교류전압 또는 직류전압에 대한 가변 나선형 의료장치(200)의 반경방향으로의 응답특성을 살펴보고자 한다. 이에 6개의 서로 다른 파라미터를 갖는 가변 나선형 의료장치(200)를 적용한다.
표 1. 다양한 파라미터를 갖는 가변 나선형 의료장치(100)
Figure 112010025680365-pat00001

도 7은 직경(D)이 다를 경우 2V, 0.1Hz 교류전압의 인가 시 반경 방향으로의 변위 차이를 나타낸다. 같은 교류전압을 인가할 때 가변 나선형 의료장치(200)의 직경이 크다면 반경방향에서의 변위량이 큰 것을 알 수 있다. 이것은 열처리 후 가변 나선형 의료장치(200)의 강도차이 때문에 나타나는 현상이고 직경이 크면 상대적으로 강도가 작아서 같은 전압 인가 시 반경 방향의 변위량이 크다고 판단된다.
도 8는 피치(P)가 다를 경우 2V, 0.1Hz 교류전압의 인가 시 반경 방향으로의 변위 차이를 나타낸다. 같은 교류전압을 인가할 때 가변 나선형 의료장치(200)의 피치(P) 값이 크면, 반경 방향에서의 변위량이 큰 것을 알 수 있다. 이것은 열처리 후 가변 나선형 의료장치(200)의 잔류응력 때문에 나타나는 현상이다.
도 9는 폭(W)이 다를 경우 2V, 0.1Hz 교류전압의 인가 시 반경 방향으로의 변위 차이를 나타낸다. 같은 교류전압을 인가할 때 가변 나선형 의료장치(200)의 폭(W)이 크면 대응되는 반경방향으로의 변위량이 작은 것을 알 수 있다. 이는 같은 전압을 인가하면 단위면적대비 변형하는 양은 같지만 폭이 크면 에너지 손실이 상대적으로 크기 때문이다.
도 10은 직경(D)이 다를 경우 주파수응답으로부터 공진주파수를 측정한 것을 나타낸다. 본 발명에서는 0.1Hz로부터 20Hz까지 주파수범위에서 주파수 응답함수를 획득하였다. 가변 나선형 의료장치(200) 중 5D3P3W와 3D3P3W의 공진주파수는 각각 13Hz와 11.5Hz이다. 여기서, 가변 나선형 의료장치(200)의 직경(D)이 클수록 공진주파수 및 크기가 큰 것을 알 수 있다. 특히 직경(D)이 크면 클수록 같은 전압을 인가할 때 직경(D)의 변화량이 더 크다는 것을 알 수 있다.
도 11은 가변 나선형 의료장치(200)에 저주파수 및 공진주파수에서 각각 1V, 1.5V, 2V의 교류전압을 인가했을 때 전압 크기의 영향을 받는 정도를 나타낸 것이다. 저주파수에서는 교류전압이 커짐에 따라 반경방향에서의 변위량이 선명하게 커지는 반면, 공진주파수에서는 교류전압이 커짐에 따라 반경방향에서의 변위량이 작다.
또한 교류전압이 2V보다 작을 때, 공진주파수에서 반경방향의 변위량이 더 크지만 2V에서는 0.1Hz의 주파수로 가진하였을 때 반경방향의 변위량이 더 크게 나타난다.
도 12는 가변 나선형 의료장치(200)에 ±1V, ±2V의 직류전압을 인가하였을 때, 반경 방향에서의 변위 응답을 살펴본 것이다. 반경방향에서의 변위는 시간의 지연없이 응답이 빠른 반면 초기변형상태를 유지하지 못한다. 인가하는 전압이 크면 대응되는 변형량도 크지만 15초 가량의 시간이 지난 후 변형량에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 또한 직경(D)이 확장된 상태(-)를 유지하는 능력이 수축된 상태(+)를 유지하는 능력보다 우수하다.
도 13은 가변 나선형 의료장치(200)에 0.1Hz 주파수에서 1V, 1.5V, 2V의 구형파 전압을 인가하였을 때 반경방향에서의 변위 응답을 살펴본 것이다. 반경방향에서의 변위는 시간의 지연 없이 응답이 빠른 반면 초기변형상태를 유지하지 못한다. 직류전압을 인가했을 때와 마찬가지로 수축된 상태(+)를 유지하는 능력이 확장상태(-)를 유지하는 능력보다 못함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치에 의하면, 나선형의 비틀림 운동을 이용하여 가변 나선형 의료장치의 직경의 수축-확장을 실현시키고, 고유진동 해석과 같은 선행 설계과정에서 가변 나선형 의료장치의 비틀림 모드가 나타나는 고유진동수(주파수) 범위를 도출할 수 있어서, 능동적으로 수축-확장 작동을 구현하여 인체의 막힌 혈관의 확장, 암 등의 기타 질병에 의한 막힌 장기의 확장 및 협착 방지 목적으로 사용될 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 가변 나선형 의료장치를 활용하여 생체모방형 로봇, 인공근육, 의료장비에 활용할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치의 작동 시 약물 등이 방출되어 치료할 수 있도록 구현할 수도 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 이온성 고분자 금속 복합체(IPMC)를 이용한 의료장치에 있어서,
    이온성 고분자 금속 복합체 재질로써 소정의 나선폭, 나선수를 갖는 나선형 몸체로 형성되고, 특정의 전기신호에 따른 상기 이온성 고분자 금속 복합체의 굽힘 거동 및 비틀림 거동을 이용하여 상기 나선형 몸체 직경의 확장 및 축소 구동 특성을 갖으며,
    a) 무전해도금방법으로 표면처리, 이온흡착, 1차도금, 2차도금의 과정을 거쳐 생성된 이온성 고분자 금속 복합체를 소정 크기의 길이와 폭만큼 잘라내는 단계; b) 상기 잘라낸 이온성 고분자 금속 복합체를 유리봉에 일정한 피치각을 갖도록 나선형으로 감는 단계; c) 상기 유리막대에 고정된 상기 이온성 고분자 금속 복합체를 90℃ 물에 1시간 동안 담가두어 열처리하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 특정의 전기신호는,
    교류전압, 직류전압, 구형파전압인 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 넓을수록 직경의 변위량이 작으며, 직경의 변위곡선은 교류전압의 주기 및 크기에 따라 대응되는 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    직류전압 인가 시 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 좁을수록 직경의 변위량이 크며, 직경의 변위곡선은 지속적으로 특정 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 직경(D)이 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 피치(P)가 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    교류전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 폭(W)이 클수록 반경 방향의 변위량이 작은 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    0.1Hz 부터 20Hz 까지의 주파수 범위 내에서, 상기 가변 나선형 의료장치의 직경(D)이 클수록 공진주파수 및 크기가 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 가변 나선형 의료장치는
    교류전압 인가 시 저주파수 및 공진주파수의 경우, 전압이 커짐에 따라 반경 방향의 변위량이 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    직류전압 인가 시 상기 가변 나선형 의료장치의 반경 방향에서의 변위는 시간의 지연 없이 응답이 빠르며, 전압이 클수록 반경 방향의 변위량이 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    구형파 전압 인가 시, 상기 가변 나선형 의료장치의 반경 방향에서의 변위는 시간 지연 없이 응답이 빠르며, 전압이 클수록 변경 방향의 변위량이 큰 것을 특징으로 하는 이온성 고분자 금속 복합체를 이용한 가변 나선형 의료장치.












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