KR101974484B1 - Intravascular ultrasound transducer assembly for occlusion tunnelling - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐색 병변 터널링을 위한 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체 및 그 제조 기술에 관한 것으로, 초음파 변환자 조립체는, IVUS를 위한 혈관 삽입용 튜브, 튜브의 말단에 위치하는 하우징, 압전소자를 이용하여 생성된 적어도 하나의 초음파 단일 소자 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇이 함께 정합되어 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자 및 초음파 변환자를 회전시키는 회전부를 포함하고, 초음파 단일 소자가 회전을 통해 스캔라인(scanline) 데이터를 회득함으로써 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 마이크로 로봇으로 하여금 영상에 기초하여 혈관 내 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도한다.The present invention relates to an implantable ultrasound transducer assembly for occlusion lesion tunneling and a manufacturing technique thereof, the ultrasonic transducer assembly is generated using a tube for insertion of blood vessels for IVUS, a housing positioned at the end of the tube, and a piezoelectric element. At least one ultrasonic single device and a micro robot for intravascular tunneling is matched together and includes a rotating unit for rotating the ultrasonic transducer and the ultrasonic transducer installed inside the housing, the ultrasonic single device is rotated through the scanline (scanline) By generating the image, the image of the object in the blood vessel is generated, and the micro robot induces tunneling of the opposing position of the ultrasonic transducer in the blood vessel based on the image.

Description

폐색 병변 터널링을 위한 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체{Intravascular ultrasound transducer assembly for occlusion tunnelling}Intravascular ultrasound transducer assembly for occlusion tunneling

본 발명은 혈관 내 폐색 병변을 터널링하는 장치에 관한 기술로, 특히 초음파 변환자를 이용하여 만성완전폐색병변(chronic total occlusion, CTO) 등의 혈관 터널링에 사용되는 마이크로 로봇(micro-robot)을 제어하기 위한 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for tunneling vascular occlusion lesions, and in particular, to control micro-robots used for vascular tunneling such as chronic total occlusion (CTO) using an ultrasonic transducer. An implantable ultrasound transducer assembly and a method of manufacturing the same.

초음파(ultrasound, US) 영상은 초음파 프로브(probe)를 이용하여 인체 내의 관찰 영역에 초음파 신호를 인가하고 조직으로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 수신하여 그 신호에 포함된 정보를 추출함으로써 관찰 영역의 구조 및 특성을 영상화하는 장비이다. 이는 X-ray, CT, MRI, PET 등의 다른 의료영상 시스템들과 비교하였을 때 낮은 비용으로 인체에 해가 없는 실시간 영상을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.Ultrasound (US) image is a structure of the observation region by applying an ultrasonic signal to the observation region in the human body using an ultrasonic probe (probe), receiving the ultrasonic signal reflected back from the tissue and extracting the information contained in the signal And equipment for imaging characteristics. This has the advantage that it is possible to obtain a real-time image without harm to the human body compared to other medical imaging systems such as X-ray, CT, MRI, PET.

IVUS(Intravascular Ultrasound) 영상 기술은 혈관 내부에서 동맥의 실시간 단면도 내지는 혈관 내에 발병한 질병을 영상화하는 영상 처리 기술과 방식을 말하는데, 인구 고령화와 심장병 등의 만성질환을 가진 인구 증가가 시장 성장을 뒷받침하고 있으며 저렴한 치료가 전세계적으로 요구되고 있다. 이러한 상황 하에서 IVUS는 관상동맥 질병의 조기 발견과 예방에 있어서 지금까지 불가능했던 요건에 대처할 수 있는 것으로서 매우 큰 잠재력을 가지고 있다. 또한, 이 기술은 몇몇 국제적 임상연구에서 밝혀진 것처럼 기존의 혈관 조영법보다 장점이 많기 때문에 인기가 높아지고 있다. 좌측 주요 질병(left main disease)과 만성완전폐색, 하지 말초동맥질환, 혈관형성 유도를 위한 IVUS 사용은 이 기술의 주요 기회 분야이다. Intravascular Ultrasound (IVUS) imaging technology refers to a video processing technology and methodology for imaging real-time cross-sections of arteries within a vessel or diseases occurring within the vessels, with population growth with aging populations and chronic diseases such as heart disease supporting market growth. And inexpensive treatment is required worldwide. Under these circumstances, IVUS has tremendous potential for addressing the previously unrecognized requirements for early detection and prevention of coronary artery disease. In addition, the technique is gaining in popularity because it has many advantages over conventional angiography, as evidenced by several international clinical studies. Left main disease, chronic complete occlusion, lower extremity arterial disease, and the use of IVUS to induce angiogenesis are major opportunities in this technology.

한편, 만성완전폐색병변은 혈관이 완전히 막힌 지 한 달 이상 경과한 병변으로서, 이를 관통하기 위해 가느다란 와이어(wire)를 혈관에 삽입하여 막힌 부분에 도착하면 시술자의 힘으로 구멍을 낸 후 스텐트(stent)를 이용해 관통하는 시술을 행하게 된다. 이때 시술 부위에 와이어를 위치시키기 위해서 X-선(ray) 기반 혈관조영검사(angiography)를 지속으로 수행해 시술 와이어의 위치를 확인하는 작업을 반복적으로 수행한다. 이러한 이유로 시술자의 숙련 정도가 만성완전폐색병변 터널링 시술의 성공 여부를 결정짓는 주요 요인임에도 불구하고, 시술자는 시술 시 지속적인 X-선 노출의 부담을 가지게 된다.On the other hand, a chronic complete occlusion lesion is a lesion that has been completely blocked for over a month, and a thin wire is inserted into the vessel to penetrate it, and when it reaches the blocked portion, it is punctured by the operator's force, and then a stent ( The penetrating procedure is performed using stent). At this time, in order to position the wire at the treatment site, an X-ray based angiography is continuously performed to confirm the position of the treatment wire. For this reason, although the skill level of the operator is a major factor that determines the success of the chronic complete occlusion tunneling procedure, the operator is burdened with continuous X-ray exposure during the procedure.

이러한 문제를 극복하기 위해 작은 마이크로 로봇(micro-robot)을 혈관에 삽입하고 인체 밖에서 자기장을 통해 마이크로 로봇을 제어해 만성완전폐색병변 터널링을 수행하는 방안이 제시될 수 있다. 이하에서 제시되는 선행기술문헌에는 이러한 자기장을 통해 혈관 내에서 마이크로 로봇을 제어하여 병변 터널링을 수행하는 기술이 소개되어 있다. 그러나 막힌 혈관은 혈전(thrombosis), 석회화(calcification), 혈관 벽 등 다양한 구성 물질로 이루어져 있으며, 수 mm 크기의 혈관 내에서 터널링이 수월한 부분을 찾는다는 것은 매우 어려운 일이다. 특히, 터널링 과정에서 마이크로 로봇이 혈관 내의 막힌 곳이 아닌 혈관 벽을 뚫는다면 환자에게는 매우 치명적인 결과를 가지게 될 것이다.In order to overcome this problem, a method of inserting a small micro-robot into a blood vessel and controlling the microrobot through a magnetic field outside the human body to perform chronic complete occlusion tunneling may be proposed. Prior art documents presented below introduce a technique for performing lesion tunneling by controlling a micro robot in a blood vessel through such a magnetic field. However, clogged blood vessels consist of various components such as thrombosis, calcification, and blood vessel walls, and it is very difficult to find tunneling parts within a few mm of blood vessels. In particular, if the microrobot breaks through the walls of blood vessels instead of being blocked in the vessels during the tunneling process, the result will be very fatal for the patient.

따라서, 마이크로 로봇을 이용한 만성완전폐색병변 시술 시 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해 혈관 외부가 아닌 혈관 내부에서 직접 혈관의 구성 물질을 파악하여 마이크로로봇이 막힌 혈관을 안전하게 관통할 수 있도록 유도하는 기술적 수단이 제시가 필요하다.Therefore, in order to solve the problems that may occur during the treatment of chronic complete occlusion using a micro robot, technical means of inducing the microrobot to penetrate the blocked vessel safely by grasping the substance of the vessel directly inside the vessel rather than outside the vessel. This presentation is necessary.

한국특허공개공보 제2014-0026957호, 2014년03월06일 공개Korean Patent Publication No. 2014-0026957, published on March 06, 2014

본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 만성완전폐색병변과 같이 혈관 터널링이 요구되는 질환에 대해 혈관 내 와이어 삽입을 통한 천공 방식이 전적으로 시술자의 경험에 의존할 뿐만 아니라 혈관 벽을 손상시키는 문제점을 해결하고, 자기장 유도 수단만을 통해 마이크로 로봇을 제어하는 종래의 혈관 터널링 방식은 필연적으로 시술 정밀도의 저하와 그에 따른 사고의 위험을 동반하는 약점을 극복하고자 한다.The technical problem to be solved by the embodiments of the present invention, the perforation method through the insertion of wire in the blood vessels for diseases requiring vascular tunneling, such as chronic complete occlusion lesions not only depends on the experience of the operator, but also damage the vessel wall In order to solve the problem, the conventional vascular tunneling method of controlling the microrobot through only the magnetic field inducing means inevitably overcomes the weakness accompanied with the degradation of the procedure accuracy and the risk of accident.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체는, IVUS(intravascular ultrasound)를 위한 혈관 삽입용 튜브(tube); 상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징(housing); 및 압전소자를 이용하여 생성된 초음파 단일 소자(single element) 및 혈관 내 터널링(tunnelling)을 위한 마이크로 로봇(micro-robot)이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자를 포함하고, 상기 초음파 단일 소자가 혈관 내의 대상에 대한 초음파 신호 유도를 통해 상기 혈관의 구성 물질에 대한 정보를 제공하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 구성 물질에 대한 정보에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도한다.In order to solve the above technical problem, the ultrasonic transducer assembly according to an embodiment of the present invention, the tube for insertion of blood vessels (IV) for intravascular ultrasound (IVUS); A housing located at the distal end of the tube; And an ultrasonic transducer in which an ultrasonic single element generated using a piezoelectric element and a micro-robot for intravascular tunneling are matched together and installed inside the housing. When a single device provides information about the constituent material of the blood vessel through the induction of an ultrasonic signal for an object in the blood vessel, the micro robot tunnels the opposing position of the ultrasonic transducer in the blood vessel based on the information on the constituent material. Induce.

일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자는, 상기 하우징의 내측에 접촉하여 상기 초음파 단일 소자가 설치되고, 상기 초음파 단일 소자의 중심을 관통하여 형성된 홀(hole)을 통해 상기 마이크로 로봇이 설치될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to an embodiment, the ultrasonic transducer is in contact with the inside of the housing, the ultrasonic single element is installed, the micro robot through a hole formed through the center of the ultrasonic single element This can be installed.

일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자는, 상기 하우징의 내측에 접촉하여 상기 마이크로 로봇이 설치되고, 상기 마이크로 로봇의 중심에 형성된 홀을 통해 상기 초음파 단일 소자가 설치될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to an embodiment, the ultrasonic transducer may be installed in contact with the inside of the housing, the micro robot is installed, the ultrasonic single element may be installed through a hole formed in the center of the micro robot.

일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자는, 복수 개의 초음파 단일 소자가 동심원을 따라 배치됨으로써 상기 혈관 내의 대상을 향해 환형 어레이(annular array)를 형성할 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to an embodiment, the ultrasonic transducer may form an annular array toward an object in the blood vessel by placing a plurality of ultrasonic single elements along a concentric circle.

일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 단일 소자와 상기 마이크로 로봇은 상기 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 상기 하우징 내에서 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to an embodiment, the ultrasonic single element and the micro robot may be arranged to have the same center in the housing in a direction parallel to the insertion direction in the blood vessel.

일 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 단일 소자는, 상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자의 전면에 정합층(matching layer)을 형성하거나, 또는 상기 압전소자의 배면에 후면층(backing layer)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 초음파 단일 소자는, 상기 정합층 또는 상기 후면층 중 적어도 하나와 상기 압전소자가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 생성될 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to an embodiment, the ultrasonic single element may form a matching layer on the front side of the piezoelectric element or match the rear surface of the piezoelectric element for acoustic impedance matching with the vascular medium. A backing layer may be formed on the backing layer. In addition, the ultrasonic single device may be generated by cutting a device in which at least one of the matching layer or the rear layer and the piezoelectric device are stacked in a stacking direction to be equal to or less than a threshold size for IVUS.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체는, IVUS를 위한 혈관 삽입용 튜브; 상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징; 압전소자를 이용하여 생성된 적어도 하나의 초음파 단일 소자 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자; 및 상기 초음파 변환자를 회전시키는 회전부를 포함하고, 상기 초음파 단일 소자가 회전을 통해 스캔라인(scanline) 데이터를 회득함으로써 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도한다.In order to solve the above technical problem, the ultrasonic transducer assembly according to another embodiment of the present invention, the tube for vascular insertion for IVUS; A housing located at the end of the tube; An ultrasonic transducer in which at least one ultrasonic single element generated by using a piezoelectric element and a micro robot for intravascular tunneling are matched together and installed inside the housing; And a rotating unit configured to rotate the ultrasonic transducer, and when the ultrasonic single element obtains scanline data through rotation, the microrobot causes the microrobot to generate an image of the object in the blood vessel based on the image. It induces tunneling to the opposite position of the ultrasound transducer in the blood vessel.

다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 마이크로 로봇은 상기 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 상기 하우징의 내측 중심에 위치하도록 설치되고, 상기 초음파 단일 소자는 상기 하우징의 내측 중심을 벗어난 위치에 배치되거나 상기 초음파 단일 소자의 대향하는 방향이 상기 혈관 내 삽입 방향과 서로 상이하도록 설치됨으로써, 회전을 통해 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신할 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the microrobot is installed to be located at the inner center of the housing in a direction parallel to the insertion direction of the blood vessel, and the ultrasonic single element is located at a position outside the inner center of the housing. Arranged or installed so that the opposite direction of the ultrasonic single element is different from the insertion direction in the blood vessel, it is possible to transmit and receive the ultrasonic signal along the scan line through the rotation.

다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자는, 상기 초음파 단일 소자는 상기 혈관 내 삽입 방향과 비스듬한 각도를 형성하도록 상기 하우징의 내측에 설치되고, 상기 초음파 단일 소자를 관통하여 형성된 홀을 통해 상기 마이크로 로봇이 설치될 수 있다. 또한, 상기 초음파 단일 소자는, 상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자의 전면에 정합층을 형성하거나, 또는 상기 압전소자의 배면에 후면층을 형성하며, 중앙 면이 오목하도록 구배를 형성하거나 전면에 부착되는 볼록 렌즈를 더 포함함으로써 상기 초음파 변환자의 기하학적 초점(geometrical focus)에 빔 집속할 수 있다. 나아가, 상기 초음파 단일 소자는, 미리 설정된 두께에 따라 래핑(lapping)된 상기 압전소자의 래핑된 면에 전도성 물질을 증착시키고, 상기 전도성 물질이 증착된 압전소자의 전면과 후면을 캐스팅(casting)함으로써 상기 전도성 물질 상에 상기 정합층 또는 상기 후면층을 직접 형성한 후 미리 설정된 두께에 따라 래핑하며, 상기 정합층 또는 상기 후면층 중 적어도 하나와 상기 압전소자가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 생성될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the ultrasonic transducer, the ultrasonic single element is installed inside the housing so as to form an oblique angle with the insertion direction in the blood vessel, the hole formed through the ultrasonic single element The micro robot can be installed through. In addition, the ultrasonic single element, to form a matching layer on the front surface of the piezoelectric element for matching the acoustic impedance with the medium in the blood vessel, or to form a rear layer on the rear surface of the piezoelectric element, the gradient to the center surface concave Forming or further comprising a convex lens attached to the front can focus the beam on the geometrical focus (geometrical focus) of the ultrasonic transducer. Furthermore, the ultrasonic single device deposits a conductive material on the wrapped surface of the piezoelectric element wrapped according to a predetermined thickness, and casts the front and rear surfaces of the piezoelectric element on which the conductive material is deposited. After directly forming the matching layer or the backing layer on the conductive material and wrapping according to a predetermined thickness, at least one of the matching layer or the backing layer and the piezoelectric element is stacked below the threshold size for IVUS It can be produced by cutting along the lamination direction such that.

다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자는, 상기 마이크로 로봇이 상기 하우징의 내측 중심에 설치되고, 상기 초음파 단일 소자가 상기 마이크로 로봇의 측면에 위치하도록 설치될 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the ultrasonic transducer may be installed such that the microrobot is installed at the inner center of the housing and the ultrasonic single element is positioned at the side of the microrobot.

다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 변환자가 복수 개의 초음파 단일 소자를 구비하는 경우, 상기 초음파 단일 소자들 간의 간격이 최대가 되도록 배치될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, when the ultrasonic transducer includes a plurality of ultrasonic single elements, the ultrasonic transducer may be arranged to maximize the distance between the ultrasonic single elements.

다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 회전부는, 360°를 상기 초음파 단일 소자의 개수로 제산한 값만큼 상기 초음파 변환자를 회전시키도록 설정될 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the rotating unit may be set to rotate the ultrasonic transducer by a value obtained by dividing 360 ° by the number of ultrasonic single elements.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체는, IVUS를 위한 혈관 삽입용 튜브; 상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징; 및 초음파 어레이 소자(array element) 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자를 포함하고, 상기 초음파 어레이 소자가 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도한다.In order to solve the above technical problem, the ultrasonic transducer assembly according to another embodiment of the present invention, the tube for vascular insertion for IVUS; A housing located at the end of the tube; And an ultrasonic transducer in which an ultrasonic array element and a micro robot for intravascular tunneling are matched together and installed inside the housing. When the ultrasonic array element generates an image of the subject in the blood vessel, The microrobot induces tunneling of the opposite position of the ultrasound transducer in the blood vessel based on the image.

또 다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 어레이 소자는, 상기 혈관 내의 대상을 향해 1차원 어레이 또는 2차원 어레이의 형태로 배치된 복수 개의 초음파 단일 소자로 구성될 수 있다.In the ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the ultrasonic array element may be composed of a plurality of ultrasonic single elements disposed in the form of a one-dimensional array or a two-dimensional array toward an object in the blood vessel.

또 다른 실시예에 따른 초음파 변환자 조립체에서, 상기 초음파 어레이 소자는, 압전소자를 이용하여 생성된 초음파 소자를 방사형으로 절삭(dicing)하여 개별 초음파 소자로 분할하고 상기 하우징의 내측에 설치함으로써 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 상기 혈관 내의 대상을 향해 어레이(array) 그룹을 형성하고, 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 형성하는 상기 어레이 그룹의 중심에 상기 마이크로 로봇을 설치할 수 있다. 또한, 상기 초음파 어레이 소자를 관통하여 형성된 홀을 통해 상기 어레이 그룹의 중심에 상기 마이크로 로봇을 설치할 수 있다.In an ultrasonic transducer assembly according to another embodiment, the ultrasonic array element is divided by radially cutting an ultrasonic element generated by using a piezoelectric element into individual ultrasonic elements and installing the inner ultrasonic element. The individual ultrasound elements may form an array group toward an object in the blood vessel, and the micro robot may be installed at the center of the array group formed by the divided individual ultrasound elements. In addition, the micro robot may be installed at the center of the array group through a hole formed through the ultrasonic array element.

본 발명의 실시예들은, IVUS를 통해 혈관 내 대상에 대한 신호 유도 또는 영상 유도 방식을 채택하여 IVUS와 정합된 마이크로 로봇을 보다 정밀하게 제어함으로써, 시술자의 경험에만 의존한 혈관 터널링 시술의 실패 확률과 사고 위험도를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 실시간으로 제공되는 초음파 유도 정보 또는 영상 정보를 통해 보다 직관적이고 정밀한 혈관 터널링 시술을 가능하게 한다.Embodiments of the present invention, by adopting a signal-guided or image-guided method for vascular subjects through IVUS to more precisely control the microrobot matched with IVUS, the probability of failure of the vascular tunneling procedure depending only on the experience of the operator The risk of accidents can be significantly reduced, and ultrasound guidance information or image information provided in real time enables more intuitive and precise vascular tunneling procedures.

도 1은 본 발명의 실시예들이 사용되는 환경과 혈관 삽입형 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 초음파 신호 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
도 5, 도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 회전을 수반한 초음파 영상 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 초음파 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 어레이 소자를 통해 초음파 영상 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 11의 초음파 어레이 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining the environment in which embodiments of the present invention are used and the blood vessel insertion instrument.
2 to 4 are diagrams illustrating various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound signal induction for occlusion tunneling according to an embodiment of the present invention.
5, 8, and 9 illustrate various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound image guidance with rotation for occlusion tunneling according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 are views for explaining a method of manufacturing a single ultrasonic device according to another embodiment of the present invention.
10 and 11 illustrate various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound image induction through an array device for tunneling occlusion lesions according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for describing a method of manufacturing the ultrasonic array device of FIG. 11, according to another exemplary embodiment.

이하에서는 우선 본 발명의 실시예들이 구현되는 시술 환경과 그에 따른 문제점을 설명하고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 기본 아이디어를 개괄적으로 제시한 후, 구체적인 기술적 수단을 순차적으로 설명하도록 한다.In the following description, first of all, a description will be given of a treatment environment in which embodiments of the present invention are implemented and a problem thereof, and then a general idea of the basic ideas adopted by the embodiments of the present invention to solve these problems will be described in detail. To explain.

앞서, 혈관 내에 삽입된 마이크로 로봇(micro-robot)을 자기장을 통해 제어함으로써 만성완전폐색병변 터널링을 수행하는 기법이 소개되었다. 그러나, 이러한 마이크로 로봇만으로는, 터널링 과정에서 혈관 내의 폐색된 영역이 아닌 혈관 벽을 천공하는 경우의 문제점이 발생할 가능성이 있다. 특히, 마이크로 로봇의 제어를 위해 혈관 내부가 아닌 체외의 유도 수단을 통해 혈관의 구성을 파악하는 것은 필연적으로 정밀도의 저하와 그에 따른 시술 사고의 위험을 동반하게 된다.Previously, a technique for performing chronic complete occlusion tunneling by introducing a micro-robot inserted into a blood vessel through a magnetic field has been introduced. However, with such a micro robot alone, there is a possibility that a problem arises in the case of puncturing the vessel wall rather than the occluded region in the vessel during the tunneling process. In particular, to understand the composition of blood vessels through induction means outside the vessel for control of the micro robot inevitably is accompanied by a drop in precision and the risk of surgical accidents.

따라서, 본 발명의 실시예들은 마이크로 로봇을 이용한 만성완전폐색병변 시술 시 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해 IVUS를 이용해 혈관 내부에서 직접 신호 유도 내지 영상 유도를 통해 폐색된 혈관의 구성 물질을 파악하고, 이와 연계하여 마이크로 로봇이 폐색된 혈관을 안전하게 관통할 수 있도록 하는 기술적 수단을 제안한다. 특히, 이러한 방식을 혈관 삽입형 기수 내에 도입하기 위해서는 마이크로 로봇과 IVUS 변환자의 효과적인 통합과 기구적인 연동이 필수적이다.Therefore, embodiments of the present invention to identify the constituents of the occluded blood vessels through direct signal induction or image induction inside the vessel using IVUS to solve the problems that may occur during the treatment of chronic complete occlusion lesion using a micro robot, In connection with this, we propose a technical means for the micro robot to safely penetrate the occluded blood vessel. In particular, effective integration and mechanical interworking of the microrobot and the IVUS transducer are essential for introducing this method into the vascular insertion nose.

도 1은 본 발명의 실시예들이 사용되는 환경과 혈관 삽입형 기구를 설명하기 위한 도면으로서, 제시된 기구는 혈관 내에 삽입 가능한 직경의 확보가 요구된다.1 is a view for explaining the environment in which embodiments of the present invention are used and the blood vessel insertion instrument, the proposed instrument is required to secure the diameter that can be inserted into the vessel.

토크 코일(torque coil) 등으로 구현 가능한 혈관 삽입형 튜브(10)는, 예를 들어 1.5M 정도의 길이를 가질 수 있으며 유연한(flexible) 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 하우징(housing)(20)은 튜브(10)의 말단에 연결되어 길이 2mm, 직경 1mm 정도의 크기를 가지며, 단단한(ligid) 소재로 제조되는 것이 바람직하다.The blood vessel insertion tube 10, which can be implemented as a torque coil or the like, may have a length of about 1.5M, for example, and is preferably made of a flexible material. The housing 20 is connected to the end of the tube 10 and has a length of about 2 mm in length and about 1 mm in diameter, and is preferably made of a rigid material.

본 발명의 실시예들은 IVUS(intravascular ultrasound)(30)와 폐색된 영역을 천공할 수 있는 마이크로 로봇(40)이 하나로 통합되어 하우징(20) 내에 삽입되는데, 통합 방식에 활용될 수 있는 다양한 구조에 대해서는 이후 도 2 내지 도 12를 통해 구체적으로 설명하도록 한다. 도 1에서는 IVUS(30) 내부에 마이크로 로봇(40)이 위치하도록 도시되었으나, 이는 다양한 통합 방식 중 일례로서, 이에 한정되지 않는다.Embodiments of the present invention are integrated into the housing 20 is integrated into one of the intravascular ultrasound (IVUS) 30 and the micro-robot 40 that can puncture the occluded area into one housing 20, in various structures that can be utilized in the integrated manner This will be described in detail later with reference to FIGS. 2 to 12. In FIG. 1, the micro robot 40 is positioned inside the IVUS 30, but this is one example of various integration methods, but is not limited thereto.

한편, 마이크로 로봇(40)은 자기장을 통해서 제어될 수 있으며, IVUS(30)는 튜브(10) 내에 마이크로 동축 케이블(micro-coaxial cable)을 삽입하여 초음파 센서에 신호 및 접지를 연결한다.Meanwhile, the micro robot 40 may be controlled through a magnetic field, and the IVUS 30 inserts a micro-coaxial cable into the tube 10 to connect a signal and ground to the ultrasonic sensor.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 보다 구체적인 구조와 함께 제시하도록 한다. 이하에서 제시되는 초음파 변환자 조립체들은 모두 도 1의 하우징(20) 내에 삽입되는 구조를 예시한 것으로, 설명의 편의를 위해 이후에는 튜브(10)나 하우징(20)을 생략하고 도시하였다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be presented with a more specific structure with reference to the drawings. The ultrasonic transducer assemblies presented below all illustrate a structure inserted into the housing 20 of FIG. 1, and thus, for convenience of description, the tube 10 or the housing 20 is omitted.

앞서 설명한 바와 같이, 만성완전폐색병변의 성공적인 시술은 시술자의 숙련정도에 달려 있다는 한계를 가지며, 시술자 및 환자 모두 X-선 노출의 부담을 감수하기 때문에, 이를 극복하기 위해 마이크로 로봇이 도입되었다. 또한, 마이크로 로봇을 이용하여 혈관 내 병변 터널링 시 안전한 가이드라인을 제공하기 위해서 IVUS를 도입하게 되었다. 이때, 폐색된 혈관은 다양한 물질로 구성이 되는데, 예를 들어, 석회화, 혈전, 지질핵(lipid core), 혈관 벽 등으로 이루어진다.As described above, the successful procedure of chronic complete occlusion lesion is limited by the skill of the operator, and since both the operator and the patient bear the burden of X-ray exposure, a micro robot was introduced to overcome this. In addition, IVUS was introduced to provide safe guidelines for tunneling vascular lesions using micro robots. At this time, the occluded blood vessels are composed of various materials, for example, calcification, blood clots, lipid cores (lipid core), blood vessel walls and the like.

마이크로 로봇과 함께 통합된 IVUS를 구현하는 것은 다음과 같은 목표 아래 안출되었다. 첫째, 혈관 내 터널링이 상대적으로 용이한 영역을 찾아주는 것이다. 석회화 된 곳은 매우 딱딱하기 때문에 터널링이 어렵지만, 지질핵이나 혈전 부분은 석회화된 곳보다 상대적으로 딱딱하지 않기 때문에 터널링에 용이하다. 둘째, 마이크로 로봇이 폐색된 곳을 뚫다가 방향성을 잃어서 혈관 벽에 상처를 내는 상황을 방지하기 위함이다. 시술 상의 실패로 인해 혈관 벽을 뚫게 되면 혈액이 혈관 벽 밖으로 유출이 되어 환자에게 치명적인 결과를 야기하게 되므로, 만성완전폐색병변의 터널링 시 안전한 터널링을 위해서 직경 1mm 가량의 하우징(housing)에 마이크로 로봇과 IVUS를 융합하여 터널링하고자 하는 영역 상태 정보를 실시간으로 획득하고, 이와 연계하여 터널링을 수행하고자 한다.Implementing IVUS integrated with micro robots was aimed at the following goals. First, finding an area where intravascular tunneling is relatively easy. Tunneling is difficult because the calcified area is very hard, but it is easier to tunnel because the lipid nucleus and the thrombus are not as hard as the calcified area. Second, to prevent the situation where the micro-robot loses its directivity through the blockage and damages the walls of blood vessels. When the vascular wall is penetrated due to the failure of the procedure, blood flows out of the vascular wall, which can cause a fatal result to the patient. Therefore, the micro robot and the micro robot are placed in a housing with a diameter of about 1 mm for safe tunneling when tunneling a chronic complete obstruction. We will acquire the real-time state information to be tunneled by fusing IVUS and perform tunneling in connection with it.

이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 IVUS의 구성을 약간 달리하면서 '초음파 신호 유도' 및 '초음파 영상 유도'의 크게 두 가지 기능으로 분류될 수 있다. 먼저 '초음파 신호 유도'의 경우, 단일 소자(single element) 기반의 IVUS를 이용하여 막힌 혈관의 구성 물질에 따른 초음파 신호의 차이점을 분석하여 터널링 영역의 정보를 제공한다. 단일 소자의 경우 어레이 소자(array element)에 비해 상대적으로 그 크기를 작게 유지할 수 있어 혈관 삽입형 기구에 유리하다. 한편, '초음파 영상 유도'의 경우, 단일 소자 또는 어레이 소자를 선택적으로 활용하여 구현이 가능한데, 단일 소자의 경우 회전을 수반하여 스캔라인(scanline) 데이터를 획득함으로써 초음파 영상 생성이 가능하며, 어레이 소자의 경우 회전을 수반하지 않고도 초음파 영상 생성이 가능하다는 차이점이 존재한다. 상기된 방식들에 따른 초음파 변환자 조립체를 활용한 신호 유도 또는 영상 유도를 통해 마이크로 로봇의 안전한 터널링에 대한 가이드라인을 제공하는 것이 가능하다. 이하에서는 IVUS의 기능과 구성에 따라 3가지 실시예들을 순차적으로 기술한다.Embodiments of the present invention described below can be classified into two functions, 'ultrasound signal induction' and 'ultrasound image induction', with slightly different configurations of IVUS. First, in the case of 'ultrasound signal induction', a single element-based IVUS is used to analyze the difference of the ultrasonic signal according to the material of the blocked blood vessel, thereby providing information of the tunneling region. In the case of a single device, its size can be kept relatively small compared to an array element, which is advantageous for a vascular implantable device. Meanwhile, in the case of 'ultrasound image induction', a single device or an array device may be selectively used. In the case of a single device, an ultrasound image may be generated by acquiring scanline data along with rotation. In this case, there is a difference that ultrasonic image generation is possible without involving rotation. It is possible to provide guidelines for safe tunneling of the micro robot through signal induction or image induction using the ultrasonic transducer assembly according to the above-described schemes. Hereinafter, three embodiments will be described sequentially according to the function and configuration of IVUS.

(1) (One) 제 1First 실시예Example : 초음파 신호 유도Ultrasonic Signal Induction

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 초음파 신호 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.2 to 4 are diagrams illustrating various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound signal induction for occlusion tunneling according to an embodiment of the present invention.

초음파 변환자는, 압전소자(31)를 이용하여 생성된 초음파 단일 소자(single element)(30) 및 혈관 내 터널링(tunnelling)을 위한 마이크로 로봇(micro-robot)(40)이 함께 정합되어 하우징(미도시)의 내측에 설치된다. 따라서, 상기 초음파 단일 소자(30)가 혈관 내의 대상에 대한 초음파 신호 유도를 통해 혈관의 구성 물질에 대한 정보를 제공하면, 상기 마이크로 로봇(40)으로 하여금 상기 구성 물질에 대한 정보에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하게 된다.The ultrasonic transducer is matched with an ultrasonic single element 30 generated using the piezoelectric element 31 and a micro-robot 40 for intravascular tunneling. Is installed inside). Therefore, when the ultrasonic single device 30 provides information on the constituent material of the blood vessel by inducing ultrasonic signals to an object in the blood vessel, the microrobot 40 causes the microrobot 40 to be located in the blood vessel based on the information on the constituent material. This will induce tunneling on the opposite position of the ultrasonic transducer.

도 2를 참조하면, 상기 초음파 변환자는, 하우징(미도시)의 내측에 접촉하여 상기 초음파 단일 소자(30)가 설치되고, 상기 초음파 단일 소자(30)의 중심을 관통하여 형성된 홀(hole)을 통해 상기 마이크로 로봇(40)이 설치될 수 있다. 이때, 초음파 단일 소자(30)는 원통형(a) 또는 육면체형(b), 그 외 다른 형태의 기둥 모양으로 구현될 수 있으며, 도 2에는 제조의 편의를 고려하여 두 가지 형태만을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 초음파 변환자는, 신호 유도를 통해 막힌 혈관의 구성 물질을 파악할 수 있는데, 인접한 영역들의 구성 물질을 시각화하여 시술자에게 비교하여 제공함으로써 시술자로 하여금 딱딱한 곳(calcification)이 아닌 영역을 터널링하여 원활한 시술을 하도록 유도할 수 있다.Referring to FIG. 2, the ultrasonic transducer contacts the inner side of a housing (not shown), and the ultrasonic single element 30 is installed and a hole formed through the center of the ultrasonic single element 30. The micro robot 40 may be installed through. In this case, the ultrasonic single device 30 may be implemented in a cylindrical shape (a) or a hexahedral shape (b), and other columnar shapes. In FIG. 2, only two types are illustrated in consideration of manufacturing convenience. It is not limited. The ultrasonic transducer can identify the components of the clogged blood vessels through signal induction, and visualizes the components of adjacent regions and compares them to the operator so that the operator can tunnel the non-calculation area and perform the procedure smoothly. Can be induced.

한편, 상기 초음파 단일 소자(30)는, 상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자(piezoelectric material)(31)의 전면에 정합층(matching layer)(32)을 형성하거나, 또는 상기 압전소자(31)의 배면에 후면층(backing layer)(33)을 형성할 수 있으며, 압전소자(31)를 컴포지트(composite) 형태로도 제작할 수 있다. 이러한 초음파 단일 소자(30)는, 상기 정합층(32) 또는 상기 후면층(33) 중 적어도 하나와 상기 압전소자(31)가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기(예를 들어, 적어도 1mm×1mm 이하의 크기가 바람직하다) 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 생성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the ultrasonic single element 30 forms a matching layer 32 on the entire surface of the piezoelectric material 31 for matching the acoustic impedance with the medium in the blood vessel, or A backing layer 33 may be formed on the rear surface of the piezoelectric element 31, and the piezoelectric element 31 may also be manufactured in a composite form. The ultrasonic single device 30 is a threshold size (eg, at least 1 mm ×) for the IVUS of at least one of the matching layer 32 or the back layer 33 and the piezoelectric element 31 stacked thereon. It is preferably produced by cutting along the lamination direction so that the size is 1 mm or less.

IVUS를 위한 초음파 변환자는 각 재료의 두께가 얇고, 크기가 작아서 일반적인 단일 소자 변환자 제작 방법을 이용할 경우, 수요자가 원하는 변환자의 특성(초소형 및 고주파수)을 획득하기 어렵다. 특히, 고주파 구현에서 가장 중요한 것은 각 물질의 두께인데 접착제가 하나의 층으로 작용을 할 수 있기 때문에 통상적인 공정에 따를 경우 IVUS 변환자의 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 초음파 단일 소자(30)는, 정합층(32), 압전소자(31) 및 정합층(33)의 각 재료들을 원하는 두께로 먼저 제작하여 정합을 수행한 다음, 절삭(dicing)을 통해 여러 개의 개별 IVUS 변환자를 한 번에 제작할 수 있는 효율적이며 경제적인 공정 기술을 채택하였다.Ultrasonic transducers for IVUS are thin and small in size, making it difficult for the consumer to obtain the desired transducer characteristics (small size and high frequency) when using a typical single device transducer fabrication method. In particular, the most important factor in the high frequency implementation is the thickness of each material. Since the adhesive can act as a layer, there is a concern that the performance of the IVUS transducer may be degraded according to a conventional process. Therefore, in the ultrasonic single device 30 used in the embodiments of the present invention, each material of the matching layer 32, the piezoelectric element 31, and the matching layer 33 is first manufactured to a desired thickness to perform matching. Next, we adopted an efficient and economical process technology that allows the fabrication of several individual IVUS transducers in one step by dicing.

도 3은 마이크로 로봇(40)의 혈관 내 안전한 가이드를 위한 신호 유도 IVUS 변환자의 다른 구조로서, 도 2와는 달리 초음파 단일 소자(30)와 마이크로 로봇(40)의 결합 형태가 역전되어 있다. 즉, 하우징(미도시)의 내측에 접촉하여 설치되는 마이크로 로봇(40)의 중심을 관통하도록 홀(hole)을 형성하였으며, 홀 내에 초음파 단일 소자(30)가 위치하도록 설치하여 신호 유도를 수행한다. FIG. 3 is another structure of a signal induced IVUS transducer for safe intravascular guide of the micro robot 40. Unlike FIG. 2, the coupling form of the ultrasonic single element 30 and the micro robot 40 is reversed. That is, a hole is formed to penetrate the center of the micro robot 40 installed in contact with the inside of the housing (not shown), and the ultrasonic single element 30 is disposed in the hole to perform signal induction. .

도 3의 경우에도, 초음파 단일 소자(30)는 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 후면층(미도시) 또는 정합층(미도시)을 사용할 수 있으며, 압전소자를 컴포지트 형태로도 제작할 수 있다. 신호 유도를 통해 막힌 혈관의 구성 물질을 파악할 수 있는데, 인접한 영역들의 구성 물질을 시각화하여 시술자에게 비교하여 제공함으로써 시술자로 하여금 딱딱한 곳(calcification)이 아닌 영역을 터널링하여 원활한 시술을 하도록 유도할 수 있다.3, the ultrasonic single device 30 may use a back layer (not shown) or a matching layer (not shown) for matching an acoustic impedance with a medium, and may also manufacture a piezoelectric element in a composite form. Through signal induction, the constituents of the blocked blood vessels can be identified. By visualizing the constituents of adjacent regions and providing them to the operator, the operator can induce a smooth procedure by tunneling an area that is not a calcification. .

도 4는 복수 개의 초음파 단일 소자(30a, 30b, 30c)가 동심원을 따라 배치됨으로써 혈관 내의 대상을 향해 환형 어레이(annular array)를 형성하고, 환형 어레이의 가장 내측 중심에 마이크로 로봇(40)이 위치하는 구조를 갖는 초음파 어레이 조립체를 도시하고 있다. 이러한 환형 어레이 변환자를 통해, 신호 유도를 수행하여 혈관 내 막힌 부분에 대한 구성 물질을 파악할 수 있다. 이때, 복수 개의 초음파 단일 소자(30a, 30b, 30c) 각각은 서로 다른 집속점을 갖도록 구현됨으로써 하나의 초음파 단일 초자를 사용하여 단일의 집속점을 갖는 경우보다 상대적으로 좋은 공간 해상도를 보일 수 있으며, 그로 인해 혈관 구성 물질 및 혈관 벽에 대한 거리 정보 등에 대해 보다 많은 정보를 제공할 수 있다.4 shows a plurality of ultrasonic single elements 30a, 30b, 30c arranged along a concentric circle to form an annular array toward an object in a blood vessel, and the micro robot 40 is positioned at the innermost center of the annular array. An ultrasonic array assembly having a structure is shown. Through such an annular array transducer, signal induction can be performed to identify the constituents of the blocked portion in the blood vessel. In this case, each of the plurality of ultrasonic single devices 30a, 30b, and 30c may be implemented to have different focusing points, and thus, may have a relatively better spatial resolution than a single focusing point using one ultrasonic single transducer. As a result, more information may be provided about the vascular constituents and the distance information on the vascular wall.

도 2 내지 도 4를 통해 예시된 초음파 변환자 조립체에서, 초음파 단일 소자(30)와 마이크로 로봇(40)은 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 하우징 내에서 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있으며, 이러한 배치에 따른 양자의 위치 정합에 의해 보다 정밀하고 직관적인 혈관 터널링의 수행이 가능하다.In the ultrasonic transducer assembly illustrated through FIGS. 2 to 4, the ultrasonic single element 30 and the micro robot 40 may be arranged to have the same center in the housing in a direction parallel to the direction of insertion into the blood vessel, such as The precise alignment of the vessels enables precise and intuitive vascular tunneling.

(2) (2) 제 22nd 실시예Example : 회전을 수반한 초음파 영상 유도: Ultrasound Image Induction with Rotation

도 5, 도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 회전을 수반한 초음파 영상 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.5, 8, and 9 illustrate various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound image guidance with rotation for occlusion tunneling according to another embodiment of the present invention.

초음파 변환자는, 압전소자(31)를 이용하여 생성된 적어도 하나의 초음파 단일 소자(30) 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇(40)이 함께 정합되어 하우징(미도시)의 내측에 설치된다. 이때, 초음파 변환자를 회전시키는 회전부(미도시)를 더 포함함으로써 초음파 단일 소자를 구비하였음에도 불구하고 영상 정보의 획득이 가능하게 된다. 즉, 회전부(미도시)의 구동에 의해 상기 초음파 단일 소자(30)가 회전을 통해 스캔라인(scanline) 데이터를 회득함으로써 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇(40)으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하게 된다. 보다 구체적으로, 상기 마이크로 로봇(40)은 상기 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 상기 하우징(미도시)의 내측 중심에 위치하도록 설치되는 반면, 상기 초음파 단일 소자(30)는 상기 하우징(미도시)의 내측 중심을 벗어난 위치에 배치되거나 상기 초음파 단일 소자(30)의 대향하는 방향이 상기 혈관 내 삽입 방향과 서로 상이하도록 설치됨으로써, 회전을 통해 변화하는 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신할 수 있다.The ultrasonic transducer is matched with the at least one ultrasonic single element 30 generated using the piezoelectric element 31 and the micro robot 40 for intravascular tunneling and installed inside the housing (not shown). At this time, by further including a rotating unit (not shown) for rotating the ultrasonic transducer, it is possible to obtain image information despite having an ultrasonic single element. That is, when the ultrasonic single element 30 obtains scanline data through rotation by driving a rotating unit (not shown) to generate an image of the object in the blood vessel, the micro robot 40 causes Based on the image, tunneling for the opposite position of the ultrasound transducer in the blood vessel is induced. More specifically, the micro robot 40 is installed to be located at the inner center of the housing (not shown) in a direction parallel to the insertion direction into the vessel, while the ultrasonic single element 30 is the housing (not shown) Disposed at a position outside the inner center of the c) or installed so that an opposite direction of the ultrasonic single element 30 is different from the insertion direction of the blood vessel, thus transmitting and receiving an ultrasonic signal along a scan line that is changed through rotation. .

도 5에 도시된 초음파 변환자 조립체는 마이크로 로봇(40)의 혈관 내 안전한 가이드를 위헤 영상 유도 기반의 IVUS 변환자를 채택한 구조를 제안하고 있으며, 초음파 단일 소자(30)를 혈관의 깊이 방향으로 길게 형성시켜 상기 혈관 내 삽입 방향과 비스듬한 각도를 형성하도록 상기 하우징(20)의 내측에 설치하였다. 비스듬한 각도의 형성을 위해 초음파 단일 소자(30)의 배면에 지지대(미도시)를 부착할 수 있는데, 이러한 설치 방식을 통해 혈관 내에 삽입되는 하우징(20)의 직경보다 길이 방향의 크기가 큰 초음파 단일 소자(30)의 구현이 가능하다. 현실적으로 혈관의 직경이 제한되어 있기 때문에 IVUS의 크기 역시 통상적으로 혈관의 직경 내로 제약될 수 밖에 없는데, 이러한 제약을 극복하기 위해 혈관의 깊이 방향으로 소자의 크기를 크게 제작하여 희망하는 영상점에 빔 집속함으로써 초음파 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.The ultrasonic transducer assembly shown in FIG. 5 proposes a structure employing an IVUS transducer based on image induction for safe guidance in a blood vessel of the microrobot 40, and forms an ultrasonic single element 30 in a depth direction of a blood vessel. It was installed inside the housing 20 to form an oblique angle with the direction of insertion into the blood vessel. In order to form an oblique angle, a support (not shown) may be attached to the rear surface of the ultrasonic single element 30, and the ultrasonic single unit having a length larger than the diameter of the housing 20 inserted into the blood vessel through this installation method. Implementation of the device 30 is possible. Since the diameter of the vessel is limited in reality, the size of the IVUS is usually limited to the diameter of the vessel. To overcome this limitation, the size of the device is made larger in the depth direction of the vessel to focus the beam at a desired image point. As a result, the quality of the ultrasound image may be improved.

이제, 초음파 단일 소자(30)를 관통하여 형성된 홀을 통해 마이크로 로봇(40)이 설치되며, 초음파 단일 소자(30)가 회전에 의해 혈관 내의 영상을 제공하면, 이에 따라 영상 정보의 확인과 연계하여 마이크로 로봇(40)이 홀 내에서 이동하며 안전하게 터널링을 수행하게 된다. Now, the micro robot 40 is installed through the hole formed through the ultrasonic single element 30, and when the ultrasonic single element 30 provides an image in the blood vessel by rotation, accordingly in conjunction with the confirmation of the image information The micro robot 40 moves in the hole and safely tunnels.

한편, 상기 초음파 단일 소자(30)는, 상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자(31)의 전면에 정합층(32)을 형성하거나, 또는 상기 압전소자(31)의 배면에 후면층(33)을 형성할 수 있다. 또한, 초음파 단일 소자(30)의 중앙 면이 오목하도록 구배를 형성하거나 전면에 부착되는 볼록 렌즈(미도시)를 더 포함함으로써 상기 초음파 단일 소자(30)의 기하학적 초점(geometrical focus)에 용이하게 빔 집속할 수 있다.Meanwhile, the ultrasonic single element 30 forms a matching layer 32 on the front surface of the piezoelectric element 31 or matches the back surface of the piezoelectric element 31 for acoustic impedance matching with the vascular medium. The back layer 33 may be formed. In addition, by further comprising a convex lens (not shown) that forms a gradient or is attached to the front surface such that the central surface of the ultrasonic single element 30 is concave, thereby easily beaming to the geometrical focus of the ultrasonic single element 30. You can focus.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 초음파 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, IVUS를 위한 임계 크기(예를 들어, 적어도 1mm×1mm 이하의 크기가 바람직하다) 이하가 되도록 초음파 단일 소자(30)를 제작하는 과정의 현실적인 어려움을 고려하여, 정합층(32), 압전소자(31) 및 후면층(33)이 적층된 커다란 구조체를 미리 설정된 임계 이하로 적층 방향에 따라 절삭(dicing)하여 초음파 단일 소자(30)를 얻는 제조 방법을 보여준다.6 and 7 are views for explaining a method of manufacturing a single ultrasonic device according to another embodiment of the present invention, the threshold size (for example, at least 1mm × 1mm or less preferred) for IVUS or less In consideration of the practical difficulty of fabricating the ultrasonic single device 30 so as to be, the large structure in which the matching layer 32, the piezoelectric element 31, and the back layer 33 are stacked is placed in the stacking direction below a predetermined threshold. The manufacturing method is shown in which the ultrasonic single device 30 is obtained by cutting along.

도 7을 참조하면, S110 단계를 통해 미리 설정된 두께에 따라 래핑(lapping)된 압전소자를 형성하고, S120 단계를 통해 상기 압전소자의 래핑된 면에 전도성 물질을 증착시키고, S130 단계를 통해 상기 전도성 물질이 증착된 압전소자의 전면과 후면을 캐스팅(casting)함으로써 상기 전도성 물질 상에 상기 정합층 또는 상기 후면층을 직접 형성한 후 미리 설정된 두께에 따라 래핑하며, S140 단계를 통해 상기 정합층 또는 상기 후면층 중 적어도 하나와 상기 압전소자가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 단일 소자를 생성한다.Referring to FIG. 7, a piezoelectric element wrapped according to a predetermined thickness is formed through S110, a conductive material is deposited on the wrapped surface of the piezoelectric element through S120, and the conductive through S130. Forming the matching layer or the back layer directly on the conductive material by casting the front and back of the piezoelectric element on which the material is deposited, and wrapping according to a predetermined thickness, the matching layer or the through the step S140 At least one of the back layers and the piezoelectric element are stacked to form a single element by cutting along the lamination direction to be below a threshold size for IVUS.

도 8은 마이크로 로봇(40)이 하우징(20) 내 카테터의 내측 중심에 설치되고, 초음파 단일 소자(30)가 상기 마이크로 로봇(40)의 측면에 위치하도록 설치되는 다양한 실시예들을 보여준다. 도 8의 초음파 변환자 조립체는, 회전을 통해 스캔라인을 변화시켜가며 혈관 내의 초음파 영상을 획득함으로써 마이크로 로봇(40)의 안전한 터널링을 위한 가이드를 제공한다. 이때, 초음파 단일 소자(30)의 설치 위치 및 각도는 구현 환경에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 이러한 설치 위치 및 각도는 회전에 의해 초음파 신호를 송수신하는 대상 영역을 고려하여 선택될 수 있다.FIG. 8 shows various embodiments in which the micro robot 40 is installed at the inner center of the catheter in the housing 20 and the ultrasonic single element 30 is positioned at the side of the micro robot 40. The ultrasonic transducer assembly of FIG. 8 provides a guide for safe tunneling of the micro robot 40 by acquiring an ultrasound image in a blood vessel while varying the scanline through rotation. In this case, the installation position and angle of the ultrasonic single element 30 may be variously determined according to an implementation environment, and the installation position and angle may be selected in consideration of a target area for transmitting and receiving an ultrasonic signal by rotation.

도 9는 초음파 변환자가 복수 개의 초음파 단일 소자를 구비하는 경우를 도시한 도면으로서, 하우징(20) 또는 카테터의 내측 중심에 마이크로 로봇(40)이 위치하도록 설치되고, 초음파 단일 소자(30)를 2개 사용하여 마이크로 로봇(40)의 양 측면에 위치시킴으로써, 360°가 아닌 180°만을 회전시켜 혈관 내 초음파 영상을 획득하는 구조를 보여준다.FIG. 9 is a diagram illustrating a case in which the ultrasonic transducer includes a plurality of ultrasonic single elements, and is installed such that the micro robot 40 is positioned at the inner center of the housing 20 or the catheter. By using the dog to be positioned on both sides of the micro-robot 40, it shows a structure to obtain an intravascular ultrasound image by rotating only 180 ° instead of 360 °.

이와 같이, 초음파 변환자가 복수 개의 초음파 단일 소자를 구비하는 경우, 상기 초음파 단일 소자들(30) 간의 간격이 최대가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 회전부(미도시)는, 360°를 상기 초음파 단일 소자(30)의 개수로 제산한 값만큼 상기 초음파 변환자를 회전시키면 충분하다.As such, when the ultrasonic transducer includes a plurality of ultrasonic single elements, it is preferable that the ultrasonic transducers are disposed so as to maximize the spacing between the ultrasonic single elements 30. In this case, the rotating unit (not shown) is sufficient to rotate the ultrasonic transducer by a value obtained by dividing 360 ° by the number of the ultrasonic single elements 30.

(3) (3) 제 33rd 실시예Example : 회전을 수반하지 않는 초음파 영상 유도Ultrasonic Image Induction without Rotation

도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐색 병변 터널링을 위해 어레이 소자를 통해 초음파 영상 유도를 이용하는 혈관 삽입형 초음파 변환자 조립체의 다양한 구조를 도시한 도면이다.10 and 11 illustrate various structures of an implantable ultrasound transducer assembly using ultrasound image induction through an array device for tunneling occlusion lesions according to another embodiment of the present invention.

초음파 변환자는, 초음파 어레이 소자(array element)(30) 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇(40)이 함께 정합되어 하우징(20)의 내측에 설치된다. 초음파 어레이 소자(30)가 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇(40)으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하게 된다.The ultrasonic transducer is matched with the ultrasonic array element 30 and the micro robot 40 for intravascular tunneling and installed inside the housing 20. When the ultrasound array device 30 generates an image of the object in the blood vessel, the micro robot 40 induces tunneling of the opposite position of the ultrasound transducer in the blood vessel based on the image.

도 10은 혈관 내 영상을 획득하기 위해 초음파 어레이 소자(30)를 이용하여 IVUS 변환자를 구성하고 마이크로 로봇(40)은 초음파 어레이 소자(30)의 일 측면에 위치하도록 설치한 구조를 보여준다. 초음파 어레이 소자(30)는 상기 혈관 내의 대상을 향해 1차원 어레이 또는 2차원 어레이의 형태로 배치된 복수 개의 초음파 단일 소자로 구성됨으로써, 별도의 회전 없이 혈관 내 영상을 획득할 수 있다.FIG. 10 shows a structure in which an IVUS transducer is configured by using the ultrasonic array device 30 and the micro robot 40 is positioned on one side of the ultrasonic array device 30 to acquire an intravascular image. The ultrasound array device 30 is composed of a plurality of ultrasound single devices arranged in the form of a one-dimensional array or a two-dimensional array toward an object in the blood vessel, thereby obtaining an intravascular image without additional rotation.

도 11은 압전소자를 이용하여 생성된 원기둥 또는 육면체 형태의 초음파 소자(30)를 방사형으로 절삭(dicing)하고, 다수의 개별 초음파 소자로 분할하여 하우징(미도시)의 내측에 설치함으로써 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 상기 혈관 내의 대상을 향해 어레이(array) 그룹을 형성시키며, 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 형성하는 상기 어레이 그룹의 내측 중심에 마이크로 로봇(40)을 설치한 구조의 초음파 변환자 조립체를 보여준다. 마이크로 로봇(40)을 중심으로 방사형으로 배치된 복수 개의 개별 초음파 소자들이 하나의 어레이 소자(30)로서 동작함으로써, 회전 없이도 혈관 내 영상을 획득할 수 있으며, 획득된 영상을 통해 폐색된 혈관의 터널링을 가이드할 수 있다.FIG. 11 is a diagram illustrating a cylindrical or hexahedral ultrasonic element 30 generated by using a piezoelectric element, radially cutting, divided into a plurality of individual ultrasonic elements, and installed inside the housing (not shown). The ultrasonic transducer assembly forms an array group toward the object in the blood vessel, and the ultrasonic transducer assembly having the micro robot 40 installed in the inner center of the array group formed by the divided individual ultrasonic elements. Shows. By operating a plurality of individual ultrasonic elements radially arranged around the micro robot 40 as one array element 30, it is possible to obtain an intravascular image without rotation, tunneling the occluded vessel through the obtained image Can guide.

도 12는 도 11의 초음파 어레이 소자를 제조하는 방법을 시계열적으로 설명하기 위한 도면으로서, 단일의 초음파 소자를 방사형으로 절삭하여 다수의 개별 초음파 소자를 형성하고, 초음파 어레이 소자(30)를 관통하여 홀을 형성함으로써 형성된 홀을 통해 어레이 그룹의 중심에 마이크로 로봇(30)을 설치하는 과정을 보여준다.FIG. 12 is a view illustrating a method of manufacturing the ultrasonic array device of FIG. 11 in time series, in which a single ultrasonic device is radially cut to form a plurality of individual ultrasonic devices, and penetrates the ultrasonic array device 30. The process of installing the micro robot 30 in the center of the array group through the holes formed by forming the holes is shown.

상기된 실시예들에 따르면, IVUS를 통해 혈관 내 대상에 대한 신호 유도 또는 영상 유도 방식을 채택하여 IVUS와 정합된 마이크로 로봇을 보다 정밀하게 제어함으로써, 시술자의 경험에만 의존한 혈관 터널링 시술의 실패 확률과 사고 위험도를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 실시간으로 제공되는 초음파 유도 정보 또는 영상 정보를 통해 보다 직관적이고 정밀한 혈관 터널링 시술을 가능하게 한다.According to the embodiments described above, by adopting a signal-guided or image-guided method for vascular subjects through IVUS to more precisely control the micro robot matched with IVUS, the probability of failure of the vascular tunneling procedure depending only on the experience of the operator The risk of accidents and accidents can be significantly reduced, and ultrasound guidance information or image information provided in real time enables more intuitive and precise vascular tunneling procedures.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments thereof. Those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

10: 튜브
20: 하우징
30, 30a, 30b, 30c: 초음파 변환자 (단일 소자 또는 어레이 소자)
31: 압전소자
32: 정합층
33: 후면층
40: 마이크로 로봇
10: tube
20: housing
30, 30a, 30b, 30c: ultrasonic transducer (single element or array element)
31: piezoelectric element
32: matching layer
33: back layer
40: micro robot

Claims (19)

IVUS(intravascular ultrasound)를 위한 혈관 삽입용 튜브(tube);
상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징(housing); 및
압전소자를 이용하여 생성된 초음파 단일 소자(single element) 및 혈관 내 터널링(tunnelling)을 위한 마이크로 로봇(micro-robot)이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자를 포함하고,
상기 초음파 단일 소자와 상기 마이크로 로봇 중 어느 하나의 중심을 관통하여 형성된 홀을 통해 다른 하나가 설치되어 위치 정합됨으로써, 상기 초음파 단일 소자 및 상기 마이크로 로봇이 상기 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 상기 하우징 내에서 동일한 중심을 갖도록 배치되며,
상기 초음파 단일 소자가 혈관 내의 대상에 대한 초음파 신호 유도를 통해 상기 혈관의 구성 물질에 대한 정보를 제공하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 구성 물질에 대한 정보에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
Vascular insertion tubes for intravascular ultrasound (IVUS);
A housing located at the distal end of the tube; And
Ultrasonic single element generated by using a piezoelectric element and a micro-robot for intravascular tunneling is matched together and includes an ultrasonic transducer which is installed inside the housing,
The other is installed and aligned through a hole formed through the center of any one of the ultrasonic single element and the micro robot, so that the ultrasonic single element and the micro robot are parallel to the insertion direction of the blood vessel in the housing. Are arranged to have the same center within,
When the ultrasonic single element provides information on the constituent material of the blood vessel through the induction of an ultrasonic signal to an object in the blood vessel, the microrobot causes the microrobot to be located at an opposite position of the ultrasonic transducer in the blood vessel based on the information on the constituent material. And an ultrasonic transducer assembly for inducing tunneling.
제 1 항에 있어서,
상기 초음파 변환자는,
상기 하우징의 내측에 접촉하여 상기 초음파 단일 소자가 설치되고,
상기 초음파 단일 소자의 중심을 관통하여 형성된 홀(hole)을 통해 상기 마이크로 로봇이 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 1,
The ultrasonic transducer,
The ultrasonic single element is installed in contact with the inside of the housing,
And the micro robot is installed through a hole formed through the center of the ultrasonic single device.
제 1 항에 있어서,
상기 초음파 변환자는,
상기 하우징의 내측에 접촉하여 상기 마이크로 로봇이 설치되고,
상기 마이크로 로봇의 중심에 형성된 홀을 통해 상기 초음파 단일 소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 1,
The ultrasonic transducer,
The micro robot is installed in contact with the inside of the housing,
The ultrasonic transducer assembly, characterized in that the ultrasonic single device is installed through the hole formed in the center of the micro robot.
제 1 항에 있어서,
상기 초음파 변환자는,
복수 개의 초음파 단일 소자가 동심원을 따라 배치됨으로써 상기 혈관 내의 대상을 향해 환형 어레이(annular array)를 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 1,
The ultrasonic transducer,
And a plurality of ultrasonic single elements arranged along concentric circles to form an annular array toward an object in the blood vessel.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 초음파 단일 소자는,
상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자의 전면에 정합층(matching layer)을 형성하거나, 또는 상기 압전소자의 배면에 후면층(backing layer)을 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 1,
The ultrasonic single device,
Ultrasonic transducer, characterized in that to form a matching layer on the front of the piezoelectric element for matching the acoustic impedance with the medium in the blood vessel, or to form a backing layer on the back of the piezoelectric element Assembly.
제 6 항에 있어서,
상기 초음파 단일 소자는,
상기 정합층 또는 상기 후면층 중 적어도 하나와 상기 압전소자가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 6,
The ultrasonic single device,
And a piezoelectric element in which at least one of the mating layer or the back layer and the piezoelectric element are stacked along the stacking direction to be below a threshold size for IVUS.
IVUS를 위한 혈관 삽입용 튜브;
상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징;
압전소자를 이용하여 생성된 적어도 하나의 초음파 단일 소자 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자; 및
360°를 상기 초음파 단일 소자의 개수로 제산한 값만큼 상기 초음파 변환자를 회전시키는 회전부를 포함하고,
상기 초음파 단일 소자가 회전을 통해 스캔라인(scanline) 데이터를 회득함으로써 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
Vascular insertion tubes for IVUS;
A housing located at the end of the tube;
An ultrasonic transducer in which at least one ultrasonic single element generated by using a piezoelectric element and a micro robot for intravascular tunneling are matched together and installed inside the housing; And
It includes a rotating unit for rotating the ultrasonic transducer by a value obtained by dividing 360 ° by the number of ultrasonic single elements,
When the ultrasonic single device obtains scanline data through rotation to generate an image of the object in the blood vessel, the microrobot performs tunneling on the opposite position of the ultrasonic transducer in the blood vessel based on the image. And an ultrasonic transducer assembly.
제 8 항에 있어서,
상기 마이크로 로봇은 상기 혈관 내 삽입 방향과 평행한 방향으로 상기 하우징의 내측 중심에 위치하도록 설치되고,
상기 초음파 단일 소자는 상기 하우징의 내측 중심을 벗어난 위치에 배치되거나 상기 초음파 단일 소자의 대향하는 방향이 상기 혈관 내 삽입 방향과 서로 상이하도록 설치됨으로써, 회전을 통해 스캔라인을 따라 초음파 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 8,
The micro robot is installed to be located at the inner center of the housing in a direction parallel to the insertion direction of the blood vessel,
The ultrasonic single element is disposed at a position outside the inner center of the housing or installed so that an opposite direction of the ultrasonic single element is different from the insertion direction of the blood vessel, thereby transmitting and receiving an ultrasonic signal along a scan line through rotation. And an ultrasonic transducer assembly.
제 8 항에 있어서,
상기 초음파 변환자는,
상기 초음파 단일 소자는 상기 혈관 내 삽입 방향과 비스듬한 각도를 형성하도록 상기 하우징의 내측에 설치되고,
상기 초음파 단일 소자를 관통하여 형성된 홀을 통해 상기 마이크로 로봇이 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 8,
The ultrasonic transducer,
The ultrasonic single element is installed inside the housing to form an oblique angle with the direction of insertion into the blood vessel,
And the microrobot is installed through a hole formed through the ultrasonic single element.
제 10 항에 있어서,
상기 초음파 단일 소자는,
상기 혈관 내 매질과의 음향 임피던스 정합을 위해 상기 압전소자의 전면에 정합층을 형성하거나, 또는 상기 압전소자의 배면에 후면층을 형성하며,
중앙 면이 오목하도록 구배를 형성하거나 전면에 부착되는 볼록 렌즈를 더 포함함으로써 상기 초음파 변환자의 기하학적 초점(geometrical focus)에 빔 집속하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 10,
The ultrasonic single device,
Forming a matching layer on the front of the piezoelectric element or a rear layer on the back of the piezoelectric element for matching the acoustic impedance with the medium in the blood vessel,
And a beam converging to the geometrical focus of the ultrasonic transducer by further comprising a convex lens attached to the front surface to form a gradient such that the central surface is concave.
제 11 항에 있어서,
상기 초음파 단일 소자는,
미리 설정된 두께에 따라 래핑(lapping)된 상기 압전소자의 래핑된 면에 전도성 물질을 증착시키고, 상기 전도성 물질이 증착된 압전소자의 전면과 후면을 캐스팅(casting)함으로써 상기 전도성 물질 상에 상기 정합층 또는 상기 후면층을 직접 형성한 후 미리 설정된 두께에 따라 래핑하며, 상기 정합층 또는 상기 후면층 중 적어도 하나와 상기 압전소자가 적층된 소자를 IVUS를 위한 임계 크기 이하가 되도록 적층 방향에 따라 절삭(dicing)함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 11,
The ultrasonic single device,
Depositing a conductive material on the wrapped side of the piezoelectric element wrapped according to a predetermined thickness, and casting the front and rear surfaces of the piezoelectric element on which the conductive material is deposited to form the matching layer on the conductive material. Or directly forming the back layer and wrapping the back layer according to a predetermined thickness, and cutting at least one of the matching layer or the back layer and the piezoelectric element in which the piezoelectric elements are stacked according to the stacking direction so as to be less than or equal to a threshold size for IVUS. ultrasonic transducer assembly, characterized in that it is produced by dicing).
제 8 항에 있어서,
상기 초음파 변환자는,
상기 마이크로 로봇이 상기 하우징의 내측 중심에 설치되고,
상기 초음파 단일 소자가 상기 마이크로 로봇의 측면에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 8,
The ultrasonic transducer,
The micro robot is installed in the inner center of the housing,
The ultrasonic transducer assembly, characterized in that the ultrasonic single element is installed so as to be located on the side of the micro robot.
제 8 항에 있어서,
상기 초음파 변환자가 복수 개의 초음파 단일 소자를 구비하는 경우, 상기 초음파 단일 소자들 간의 간격이 최대가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 8,
And the ultrasonic transducer has a plurality of ultrasonic single elements, wherein the ultrasonic transducers are arranged to have a maximum distance between the ultrasonic single elements.
삭제delete IVUS를 위한 혈관 삽입용 튜브;
상기 튜브의 말단에 위치하는 하우징; 및
초음파 어레이 소자(array element) 및 혈관 내 터널링을 위한 마이크로 로봇이 함께 정합되어 상기 하우징의 내측에 설치되는 초음파 변환자를 포함하고,
상기 초음파 어레이 소자는, 압전소자를 이용하여 생성된 초음파 소자를 방사형으로 절삭(dicing)하여 개별 초음파 소자로 분할하고 상기 하우징의 내측에 설치함으로써 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 상기 혈관 내의 대상을 향해 하나의 어레이(array) 소자로서 동작하도록 어레이 그룹을 형성하고, 분할된 상기 개별 초음파 소자들이 형성하는 상기 어레이 그룹의 중심에 상기 마이크로 로봇을 설치하며,
상기 초음파 어레이 소자가 상기 혈관 내 대상에 대한 영상을 생성하면, 상기 마이크로 로봇으로 하여금 상기 영상에 기초하여 혈관 내 상기 초음파 변환자의 대향 위치에 대한 터널링을 유도하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
Vascular insertion tubes for IVUS;
A housing located at the end of the tube; And
An ultrasonic array element and an ultrasonic transducer that are matched together and installed inside the housing to match the micro robot for intravascular tunneling,
The ultrasonic array element is divided into individual ultrasonic elements by radially cutting an ultrasonic element generated using a piezoelectric element and installed inside the housing so that the individual ultrasonic elements are divided toward an object in the blood vessel. Forming an array group to operate as an array element of the array, and installing the micro robot at the center of the array group formed by the divided individual ultrasonic elements,
And when the ultrasonic array element generates an image of the object in the blood vessel, the microrobot induces tunneling of the opposite position of the ultrasonic transducer in the blood vessel based on the image.
제 16 항에 있어서,
상기 초음파 어레이 소자는,
상기 혈관 내의 대상을 향해 1차원 어레이 또는 2차원 어레이의 형태로 배치된 복수 개의 초음파 단일 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 16,
The ultrasonic array device,
An ultrasonic transducer assembly comprising a plurality of ultrasonic single elements disposed in the form of a one-dimensional array or a two-dimensional array toward the object in the blood vessel.
삭제delete 제 16 항에 있어서,
상기 초음파 어레이 소자를 관통하여 형성된 홀을 통해 상기 어레이 그룹의 중심에 상기 마이크로 로봇을 설치하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환자 조립체.
The method of claim 16,
And installing the microrobot at the center of the array group through a hole formed through the ultrasonic array element.
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