KR101001288B1 - 혈관내 미세 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자를 이용한 발전시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 체내에 흐르는 혈류와 압전소자를 이용하여 체내에서 마이크로 로봇 또는 인공장기에 공급할 수 있는 전원을 생성할 수 있는 미세 발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 혈관내 미세발전시스템에 의하면 혈류와 혈압을 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있으므로, 체내에 삽입된 인공장기 및 마이크로로봇이 별도의 공급전원 없이도 구동할 수 있게 되어 배터리와 같은 전원공급부가 제거될 수 있으므로 마이크로로봇을 보다 소형으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 유선이 아닌 무선으로 이동 가능하게 할 수 있다.
압전소자, 혈관, 미세발전시스템, 마이크로 로봇
Description
본 발명은 압전소자를 이용한 발전시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 체내에 흐르는 혈류와 압전소자를 이용하여 체내에서 마이크로 로봇 또는 인공장기에 공급할 수 있는 전원을 생성할 수 있는 미세 발전 시스템에 관한 것이다.
마이크로 로봇이 실용화되려면 두 가지 문제가 해결돼야 한다. 하나는 로봇을 움직이게 하는 구동력이고, 또 하나는 배터리를 장착할 공간이 거의 없는 로봇에게 어떻게 에너지를 공급하느냐다.
또한, 인공장기의 경우도 체내에 장착된 후 지속적으로 요구되는 구동력을 어떤 방식으로 공급할 것인지가 문제가 된다.
당업계에서는 마이크로 로봇을 움직이게 하기 위한 다양한 방법이 개발되어왔다.
그 일예로 마이크로 로봇 자체적으로 전원을 공급 할 수 있는 장치를 부착하여 체내에서 자체적으로 공급하는 방법이 있다. 이 방법은 자체 전원의 소멸로 인한 장치의 기능 마비 우려에 대한 문제점, 별도의 전원공급원을 제작해야 하므로 부피가 커지는 문제점이 있다.
증기기관차의 원리도 제안됐다. 로봇에 과산화수소를 넣으면 증기기관차처럼 수증기와 산소를 내뿜어 그 힘으로 움직일 수 있다. 우주로켓이 수소연료를 태워 뒤로 배출되는 배기가스의 힘으로 앞으로 나가는 것과 같은 원리다. 그러나 이때도 배터리처럼 과산화수소 연료통을 매달아야 하기 때문에 로봇에 다른 장치를 장착할 공간이 없어지는 문제점이 있다.
또한 와이어나 케이블을 이용하거나, 마이크로파, 초음파, 자기장을 이용하는 방법이 있다. 케이블이나 와이어 방식의 경우 지속적인 전달과 안정성의 이점이 있으나, 다수가 이를 사용함으로써 위생상의 문제와 마이크로파, 초음파, 자기장의 경우 생체조직 변화의 위험성이 존재한다는 문제점이 있다.
다시 말해 초음파도 로봇을 움직이는 동력을 만들어낼 수 있지만 그렇지만 주변에 있는 액체에 공기방울을 형성시키기 때문에 대안이 되지 못하는데, 그 이유는 혈관에서 공기방울이 생겼다 터지면 주변 세포에 해를 입힐 수도 있기 때문이다.
따라서, 상술한 문제점 없이 체내에서 마이크로 로봇 또는 인공장기를 구동시키기 위한 구동력을 전달하는 새로운 방법이 모색될 필요가 있다.
한편, 압전물질은 외력 즉, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 물질로서 다양한 응용분야를 갖는데, 무기물 및 유기물을 포함하는 많은 수의 재료가 압전 현상을 일으키는 재료로서 알려져 있으며, PZT(납 지크로-티타네이트, lead zircotitanate)와 같은 압전 세라믹스는 현재 실용적 용도로 활용 가능한 재료이다.
압전소자(Piezoelectric element)는 상기와 같은 압전물질을 이용하여 전류를 발생시키도록 구성된 것으로서, 수정, 전기석, 로셸염 등이 일찍부터 압전소자로서 이용되었으며, 근래에 개발된 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등의 인공결정도 압전성이 뛰어나다.
따라서, 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극을 나타내는 현상이 나타나는 압전소자를 이용하여 에너지 발전장치로 사용되는 사례들이 종종 있다.
예를 들면 네브래스카대학교 Stephen R. Platt 교수진에 의해 연구된 자가발전 무릎관절 교환장치가 있다. 무릎관절에 힘이 가해졌을 때 압전소자를 145층 쌓아서 만든 압전소자에 의해 최대 전력 4.8mW가 발전되었으며, 이때 얻어진 전력은 장치의 상태에 대하여 귀중한 정보를 전달할 수 있게 내장된 마이크로 프로세서의 소요전력을 만족시킬 수 있음을 입증하였다. 이외에도 신발내부에 장착할 수 있도록 소형으로 구성하여 보행이나 조깅을 할 때 소모되는 운동에너지를 전기 에너지로 변환 저장하여 외부의 전자기기에 공급할 수 있는 것으로서, 판형 압전소자 자체나 압전소자를 판형 금속판에 접착 혹은 증착한 금속박판을 소성변형을 일으키지 않는 탄성변형 내의 일정한 간격으로 적층하는 직렬 적층구조의 구성 방법과 직렬로 적층된 것들을 다수의 병렬구조로 구성하여 신발 내부에 설치하여 보행이나 조깅시에 전력을 효율적으로 생산하고 축전하는 구조를 갖는 장치도 있다.
본 발명자들은 기존의 마이크로 로봇 또는 인공장기에 구동력을 공급할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위해 연구하고 노력한 결과, 체내에 흐르는 혈류와 압전소자를 이용하여 체내에서 마이크로 로봇 또는 인공장기에 공급할 수 있는 전원을 생성할 수 있는 미세 발전 시스템을 개발하게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극 현상이 나타나는 압전소자를 포함함으로써 혈류와 혈압을 이용하여 체내에서 전기에너지를 생성할 수 있는 혈관내 미세 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 체내에 삽입된 인공장기 및 마이크로로봇이 별도의 공급전원 없이도 구동할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있는 혈관내 미세 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리와 같은 전원공급부가 제거되어 마이크로로봇을 보다 소형으로 구현하고, 유선이 아닌 무선으로 이동 가능하게 하는 혈관내 미세 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 혈압 또는 혈류에 의해 변위가 생기면 전기분극현상에 의해 전기에너지가 발생되는 압전소자구조물; 및 상기 구조물에 형성되어 상기 발생된 전기에너지가 저장되는 저장모듈을 포함하는 혈관내 미세발전시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 실린더 구조로서, 상기 변위가 혈압에 의하여 수축과 팽창을 반복하면서 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 캔틸레버 구조로서, 상기 변위가 혈류로 인하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 메쉬 구조로서, 상기 변위가 혈류로 인하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 상기 실린더 구조에 캔틸레버 구조 또는 메쉬 구조가 더 형성되어 상기 변위가 혈압 및 혈류로 인하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 95 내지 110mmHg 의 혈압을 갖는 혈관에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물이 박막 형태인 경우, 상기 압전소자구조물은 정맥과 동맥을 이어주는 Shunt 시술을 하여 만들어진 혈관에 설치되고 상기 변위는 혈압 차에 의하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 또는 PVDF-TrFE로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 저장모듈은 상기 압전소자구조물 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 형성되는 전기에너지 저장용 회로인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 저장모듈에 저장된 전기에너지를 무선으로 송출할 수 있는 송출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 송출모듈은 상기 압전소자구조물 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 형성되는 상기 저장모듈과 연결되어 상기 저장된 전기에너지를 송출하는 송출용 회로인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 저장모듈에 저장된 전기에너지를 체내에서 이동하는 마이크로로봇에게 직접 공급하기 위한 접촉모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 카테터에 의해 시술되고 혈류나 혈압에 의해 설치된 위치를 벗어나지 않도록 Pre-strain을 이용하여 혈관 벽에 밀착되어 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 압전소자구조물은 표면에 혈전생성억제제 또는 혈전용해제로 이루어진 코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 혈관내 미세발전시스템에 의하면 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극 현상이 나타나는 압전소자를 포함하므로 혈류와 혈압을 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있다.
또한 본 발명의 혈관내 미세발전시스템에 의하면 체내에 삽입된 인공장기 및 마이크로로봇이 별도의 공급전원 없이도 구동할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 혈관내 미세발전시스템에 의하면 배터리와 같은 전원공급부가 제거될 수 있으므로 마이크로로봇을 보다 소형으로 구현하고, 유선이 아닌 무선으로 이동 가능하게 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 혈관내 미세발전시스템은 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극 현상이 나타나는 압전 소자를 이용한 압전소자구조물을 혈류의 압력 차이가 비교적 크게 발생하는 혈관에 삽입함으로써 별도의 외부동력이 없더라도 혈관을 흐르 는 혈류와 혈압에 의해 압전소자구조물에 외력이 인가되고, 인가된 외력으로 인해 압전소자구조물의 변위가 생김으로써 전기에너지가 발생될 수 있는 것이다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 압전소자구조물(21)을 혈관내에 삽입하면, 삽입된 압전소자구조물(21)이 혈압 또는 혈류로 인해 당연히 변위가 발생하게 되는데, 압전소자구조물(21) 및 저장모듈(22)을 포함하는 본 발명의 미세발전시스템(20)은 이와 같이 압전소자구조물(21)에 기계적 변형이 가해질 때 발생하는 전기에너지를 저장모듈(22)에 저장함으로써 혈관내 미세 발전 시스템을 이루게 되는 것이다.
그 결과, 종래의 압전소자를 이용한 발전장치가 압전소자 판에 외력을 인가하기 위하여 별도의 외부 동력이 요구되어 일반적인 발전기에 비해 그 효율이 매우 낮아 실효성이 없었던 것과는 달리 본 발명의 혈관내 미세발전시스템(20)은 외부 동력 없이도 혈관에서 자연스럽게 형성되는 혈류 및 혈압에 의해 발생하는 압전소자구조물(21)의 변위를 통해 전기에너지를 체내에서 효율적으로 발전할 수 있을 뿐만 아니라 발전된 전기에너지를 저장모듈(22)에 저장하고 있다가 필요한 경우 송출모듈(23)을 통해 무선으로 체내에 삽입된 인공장기 또는 마이크로로봇에 필요한 구동력을 제공하거나 이동하는 마이크로 로봇에 직접적으로 전력을 전달할 수 있게 된다.
여기서, 저장모듈(22)은 압전소자구조물(21) 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 형성되는 공지된 구성의 전기에너지 저장용 회로이다.
또한, 송출모듈(23)은 저장모듈(22)에 저장된 전기에너지를 무선으로 송출할 수 있는 구성으로서 압전소자구조물(21) 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 형성되고, 저장모듈(22)과 연결되어 저장된 전기에너지를 송출하는 공지된 구성의 송출용 회로이다.
송출모듈(23)을 통해 본 발명의 미세발전시스템(20)은 압전구조물(21)을 통해 발전하여 저장모듈(22)에 저장한 전기에너지를 구동력을 필요로 하는 인공장기 및/또는 마이크로로봇에 무선으로 전달할 수 있게 된다.
경우에 따라서는 송출모듈(23)없이 접촉모듈로 구성하거나 송출모듈(23)과 함께 접촉모듈을 구성하여 송출모듈(23)이 있더라도 혈관내를 이동하는 마이크로 로봇에 직접적으로 접촉모듈을 통해 전기에너지를 공급할 수도 있다.
상기 저장모듈(22),송출모듈(23), 접촉모듈은 모두 압전소자구조물(21)의 표면에 형성되는 것으로 상기 모듈은 일체로 형성되거나 각각 분리되어 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 도2 내지 도5를 참조하여 혈류가 압전소자구조물을 통과하여 흐를 수 있는 구조를 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템(20)을 구성하는 다양한 형태를 가진 압전소자구조물(21)의 구조 및 혈관내 설치 상태에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 혈관내 미세발전시스템을 구성하는 압전소자구조물은 일정 이상의 혈압을 갖는 혈관 내에 설치되어야 하므로, 압전소자구조물을 통과하여 혈류가 흐를 수 있는 구조로서 특히 혈류의 흐름에는 방해를 주지 않는 구조가 바람직하다. 여기서 본 발명의 미세발전시스템이 설치되는 혈관의 혈압은 95 내지 110mmHg 의 범위로서 100mmHg가 바람직하다.
즉 통상적으로 혈액은 동맥을 지나면서 혈압이 서서히 감소하고 말초혈관 부분에 가서 크게 감소하게 되고 정맥에 가서는 상당히 작은 값을 갖게 된다. 따라서 100mmHg 정도의 혈압을 갖는 대동맥에 압전소자구조물(21)을 삽입하게 되는데, 심장에서부터 나온 혈액들에 의하여 대동맥 벽은 밖으로 심하게 팽창하게 되고, 혈관(10) 내에 설치된 압전소자구조물(21)은 혈관의 수축과 팽창됨에 따라 같이 수축과 팽창함으로서 변위가 생기고 그에 따라 전기에너지가 발생 된다.
특히 도 2를 참조하면 혈압에 의하여 혈관(10)이 수축과 팽창하면서 압전소자구조물(21)에 변형이 생기도록 할 때, 혈관(10)의 원주 방향의 변위가 가장 크게 일어나기 때문에 실린더 구조를 가진 압전소자구조물(21)을 혈관벽에 위치하도록 삽입하게 되면, 실린더 구조의 압전소자구조물(21)의 변위에 의하여 효율적으로 전기에너지가 발생될 수 있고, 발생된 전기에너지를 실린더 구조 표면에 형성된 저장모듈(22)에 저장하여 미세발전시스템으로 기능하게 할 수 있다.
본 발명의 압전소자구조물(21)의 다른 실시예에 의한 구조가 도 3에 도시되는데, 도 3에 도시된 압전소자구조물(21)의 구조는 혈류를 이용하여 압전소자구조물(21)에 변형이 생기도록 하는 것이다. 이때 혈류를 이용하여 가장 큰 변위를 만들 수 있는 구조인 캔틸레버 구조의 압전소자구조물(21)을 1개 이상 삽입하는 것이 바람직하다.
캔틸레버 구조의 압전소자구조물(21)은 설치되는 혈관(10)의 단면과 크기 및 형태가 일치하는 판형 구조로서, 혈류가 흐름을 방해받지 않고 압전소자구조물(21)을 통과하여 흐를 수 있도록 판형 구조에 다수의 홀을 형성하게 된다. 이 때, 상기 판형 구조에 홀을 형성하려면 판형 구조의 표면 중 홀이 형성될 일정면을 후면까지 관통하도록 절단하여야 하는데 상기 일정면을 이루는 외주연 중 대부분을 절단하고 일부 외주연을 절단하지 않아 상기 일정면이 상기 판형구조와 연결된 상태에서, 대부분의 외주연이 절단된 상기 일정면을 절단되지 않아 상기 판형구조와 연결된 상기 일부 외주연을 지지부로 하여 판형구조 표면에 대해 세우게 되면 다수의 홀 부분을 캔틸레버형태로 구성할 수 있다.
이와 같은 캔틸레버 구조를 갖는 압전소자구조물(21)을 혈관벽에 설치하게 되면 혈류를 이용하여 가장 큰 변위를 만들 수 있어 다량의 전기에너지를 생성할 수 있게 된다.
또한, 도 3에 도시된 압전구조물(21)과 유사하게 혈류를 이용하여 압전소자구조물(21)에 변형이 생기도록 하는 구조로서, 도 4에 도시된 바와 같이 캔틸레버 구조가 아니라 판형 구조물을 메쉬 구조가 되도록 다수개의 홀을 형성하여 구성된 압전소자구조물(21)을 혈관에 1개 이상 삽입하여 전기에너지를 생성할 수도 있다.
여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 압전구조물(21) 또한 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정을 통해 용이하게 형성할 수 있는데, 혈관 내에 설치되는 압전구조물(21)로 인해 혈류에 미치는 영향을 최소화하기 위해 압전구조물의 표면은 혈전생성억제제 및/또는 혈전용해제를 포함하는 코팅층이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅층은 상기 압전구조물(21)이 설치되는 혈관을 흐르는 혈류의 특성에 따라 이미 어느 정도 혈전이 있는 혈액에는 혈전용해제를 포함하는 코팅층을 형성하고, 혈전이 없는 혈액에 설치되는 경우에는 혈전생성억제제를 포함하여 형성될 수 있다.
또한 상기 압전구조물 표면에 형성된 코팅층에 혈류가 접촉할 때 접촉하는 혈류에만 영향을 주어 혈전의 생성을 억제하거나 혈전을 분해하여 압전구조물(21)의 설치로 인해 혈류의 흐름이 방해받지 않도록 하기 위한 것으로, 혈전생성억제제 및/또는 혈전용해제를 포함하는 코팅층으로 인해 상기 압전구조물(21)이 혈관에 설치된 개체의 전체적인 혈액의 상태에 영향을 미치지 않도록 해야 한다.
따라서, 상기 코팅층의 두께 및 혈류에 대한 용해도는 체내에 설치되는 압전구조물(21)의 수명 및 코팅층으로부터 상기 개체의 혈류로 녹아들어가도 상기 개체의 전체 혈류에 영향을 미치지 않는 혈전생성억제제 및/또는 혈전용해제의 농도를 고려하여 형성된다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 압전소자구조물(21)을 도2와 도3 및 도4에 도시된 구조를 각각 결합하여 형성함으로써 혈압과 혈류를 모두 이용하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생성하게 할 수 있다. 즉 실린더 구조에 캔틸레버 구조 또는 메쉬구조를 결합시킴으로써 실린더 구조의 혈압에 의해 생기는 변위와 혈류로 인하여 생기는 캔틸레버 또는 메쉬구조물의 변위로 인하여 발생하는 전기에너지를 모두 얻어 낼 수 있기 때문이다.
또한 도시하지는 않지만 압전소자구조물을 실린더 구조에 캔틸레버 구조 및 메쉬구조를 동시에 결합시킨 구조로 구성할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 혈관내 미세발전시스템(20)은 혈류가 압전소자 구조물(21)을 통과하여 흐를 수 없는 구조 예를 들면 설치되는 혈관의 단면과 크기 및 형상이 일치하여 혈관을 막는 박막구조를 가질 수 있다. 이와 같은 구조의 압전소자구조물(21)을 포함하는 미세발전시스템(20)은 도 7에 도시된 바와 같이 혈액이 흐를 필요가 없지만 혈압의 영향을 받는 정맥과 동맥을 이어주는 Shunt 시술을 하여 만들어진 혈관(30)에 설치될 수 있다. 즉, 정맥과 동맥을 이어주는 Shunt 시술을 하여 만들어진 인공 혈관(30)에 설치된 박막구조의 압전소자구조물(21)이 혈관의 압력 차이에 의해 변형이 생기게 되고 그 결과 발생된 전기에너지를 저장할 수 있기 때문이다.
본 발명의 미세발전시스템에 포함되는 압전소자구조물(21)은 압전소자로서 작용할 수 있고 생체적합성을 갖기만 하면 그 소재의 제한을 받지 않으나 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 또는 PVDF-TrFE로 형성되는 것이 바람직하다. PVDF는 -H2-CF2- 구조가 반복되어있는데, 전기적 성질이 큰 F가 있어서 압력을 가할시 전기가 통하게 되며, 150℃ 의 내열성을 갖고, 생체에 적합하며 난연성도 갖고 있기 때문이다.
또한 본 발명의 미세발전시스템(20)은 포함된 압전소자구조물(21)의 형태 및 설치되는 체내의 상황을 고려하여, 공지된 카테터 기술을 응용함으로써 극히 용이하게 체내의 혈관에 설치될 수 있다.
또한 본 발명의 미세발전시스템(20)은 혈류나 혈압에 의해 설치된 위치에서 벗어나지 않도록 Pre-strain을 이용하여 혈관 벽에 밀착되도록 설치된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 미세발전시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전 소자 구조물의 일 실시예에 의한 구조 및 혈관내 설치 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전소자 구조물의 다른 실시예에 의한 구조 및 혈관내 설치 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전소자 구조물의 또 다른 실시예에 의한 구조 및 혈관내 설치 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전소자 구조물의 또 다른 실시예에 의한 구조 및 혈관내 설치 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전소자 구조물의 또 다른 실시예에 의한 구조 및 혈관내 설치 개략도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈관내 미세발전시스템에 포함되는 압전소자 구조물의 구조 및 혈관내 설치 개략도
<도면의 주요부위에 대한 설명>
10 : 혈관 20 : 미세발전시스템
21 : 압전소자구조물 22 : 저장모듈
23 : 송출모듈 30 : 인공혈관
Claims (14)
- 원통상을 이루는 혈관내에 설치되어 혈압 또는 혈류 중 하나 이상에 의해 변위가 생기면 전기분극현상에 의해 전기에너지가 발생되는 압전소자구조물; 및상기 압전소자구조물 표면에 형성되는 상기 발생된 전기에너지가 저장되는 저장모듈을 포함하며,상기 압전소자구조물은 혈류의 흐름에 방해를 주지 않는 구조로서 상기 원통상을 이루는 혈관의 혈관벽에 끼워지는 실린더 구조와, 상기 혈관 또는 상기 실린더 구조의 단면과 크기 및 형태가 일치하고 혈류가 흐름을 방해받지 않고 흐를 수 있도록 캔틸레버 형태의 홀 또는 메쉬 형태의 홀이 형성된 판형구조 중 하나 이상이 설치된 구조를 갖는데, 카테터에 의해 시술되고 혈류나 혈압에 의해 설치된 위치를 벗어나지 않도록 Pre-strain을 이용하여 혈관 벽에 밀착되어 설치되며,상기 저장모듈은 상기 압전소자구조물 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 형성되는 전기에너지 저장용 회로인 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전소자구조물이 실린더 구조인 경우, 상기 변위가 혈압에 의하여 수축과 팽창을 반복하면서 발생되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전소자구조물이 캔틸레버 형태의 홀 또는 메쉬 형태의 홀이 형성된 판형구조인 경우, 상기 변위가 혈류로 인하여 발생되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 압전소자구조물이 상기 실린더 구조에 캔틸레버 형태의 홀 또는 메쉬형태의 홀이 형성된 판형 구조가 더 형성된 구조인 경우, 상기 변위가 혈압 및 혈류로 인하여 발생되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자구조물은 95 내지 110mmHg 의 혈압을 갖는 혈관에 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 원통상을 이루는 혈관내에 설치되어 혈압 또는 혈류 중 하나 이상에 의해 변위가 생기면 전기분극현상에 의해 전기에너지가 발생되는 압전소자구조물; 및상기 압전소자구조물 표면에 형성되어 상기 발생된 전기에너지가 저장되는 저장모듈을 포함하는데,상기 압전소자구조물은 혈류가 흐를 수 없도록 상기 혈관의 단면과 크기 및 형상이 일치하여 혈관을 맞는 박막 구조로서, 카테터에 의해 시술되고 혈류나 혈압에 의해 설치된 위치를 벗어나지 않도록 Pre-strain을 이용하여 혈관 벽에 밀착되어 설치되며, 정맥과 동맥을 이어주는 Shunt 시술을 하여 만들어진 혈관에 설치되어 상기 변위는 혈압 차에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자구조물은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 또는 PVDF-TrFE로 형성되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 저장모듈에 저장된 전기에너지를 무선으로 송출할 수 있는 송출모듈을 더 포함하는데, 상기 송출모듈은 상기 압전소자구조물 표면에 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정으로 상기 저장모듈과 일체로 또는 별개로 형성되고, 상기 저장모듈과 연결되어 상기 저장된 전기에너지를 송출하는 송출용 회로인 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자구조물 표면에 상기 저장모듈과 일체로 또는 별개로 형성되어 상기 저장모듈에 저장된 전기에너지를 체내에서 이동하는 마이크로로봇에게 직접 공급하기 위한 접촉모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항, 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자구조물은 표면에 혈전생성억제제 또는 혈전용해제로 이루어진 코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 혈관내 미세발전시스템.
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