KR102446541B1 - 카테터 시스템 - Google Patents

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KR102446541B1
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장건희
박지민
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

카테터 시스템이 개시된다. 카테터 시스템은 상기 카테터 모듈과 결합가능한 마그네틱 로봇을 포함하고, 상기 카테터 모듈은 선단에 수용공간이 형성된 카테터와 상기 카테터의 수용공간에 위치하며, 회전 가능한 회전 자석을 포함하고, 바디를 포함하고, 상기 바디는 상기 회전자석과 자력을 형상하는 자석 부재를 포함하는 마그네틱 로봇을 포함한다.

Description

카테터 시스템{Catheter system}
본 발명은 카테터 시스템에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 카테터 모듈을 이용하여 마그네틱 로봇의 분리 및 결합이 가능한 카테터 시스템에 관한 것이다.
혈전 등으로 인하여 협착되어 막히거나 좁아진 부분에서의 혈관질환을 치료하기 위해, 대퇴동맥을 통하여 카테터를 삽입한 후 의사의 수동조작으로 혈관을 넓히고, 넓힌 혈관을 유지시켜줄 수 있는 기구를 창작하는 순서로 관상동맥 형성술을 진행하는 것이 일반적이다. 그러나 카테터의 구조적인 특성으로 인해 복잡한 혈관에 적용하기 어렵고, 시술의 성공여하가 의사의 숙련도에 따라 크게 좌우되는 문제점이 있었다.
기존의 카테터 시스템에서는 자기력을 이용하여 마그네틱 로봇과 카테터 튜브를 결합 및 분리하는 메커니즘이 제시되지만,
마그네틱 로봇의 위치나 회전 각도에 따라 카테터 튜브에 고정된 자석과 마그네틱 로봇에 고정된 자석 간에 척력이 작용하여 결합이 잘 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 척력의 발생으로 마그네틱 로봇이 밀려나거나, 잘못된 각도로 부착되어 혈관에 손상을 일으키는 문제가 발생할 수 있다.
이에 마그네틱 로봇의 위치, 자세, 그리고, 회전 각도 등과 무관하게 안정적으로 마그네틱 로봇이 결합할 수 있는 카테터 시스템이 요구된다.
본 발명은 마그네틱 로봇의 위치, 자세, 그리고 회전각도 등과 무관하게 안정적으로 마그네틱 로봇이 결합할 수 있는 카테터 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 카테터 시스템은 카테터 모듈; 및 상기 카테터 모듈과 결합가능한 마그네틱 로봇을 포함하되, 상기 카테터 모듈은 선단에 수용공간이 형성된 카테터; 및 상기 수용공간 내에 위치하며, 회전 가능한 회전 자석을 포함하고, 상기 마그네틱 로봇은 바디; 및 상기 바디에 결합되고, 상기 회전 자석과 자력을 형상하는 자석 부재를 포함한다.
또한, 상기 회전자석은 구형상을 가지며, N극과 S극으로 양분될 수 있다.
또한, 상기 회전자석은 원통형상이며, 회전축을 중심으로 N극과 S극이 양분될 수 있다.
또한, 상기 자석부재는 구동자석을 포함하되, 상가 구동자석은 원통 형상이며, 회전축을 중심으로 N극과 S극이 양분될 수 있다.
또한, 상기 자석부재는 상기 구동자석의 후방에서 상기 바디의 후단에 결합하는 결합 자석을 더 포함하되, 상기 결합자석은 판상 형태의 제1자석 레이어; 및 상기 바디의 축 방향으로 상기 제1자석 레이어와 마주 배치되고, 상기 제1자석 레이어의 극성과 반대 극성끼리 서로 마주보는 판상 형태의 제2자석 레이어를 포함한다. 상기 제1자석 레이어는 상기 제2자석 레이어와 극성 면적이 서로 동일한 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디에는 상기 바디의 후단으로부터 후방으로 소정 길이로 돌출되는 결합돌기가 형성되고, 상기 카테터의 선단의 외주면에는 상기 결합돌기가 삽입가능한 결합홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 결합홈은 상기 카테터 선단으로부터 후방으로 연장되는 제1영역; 및 상기 제 1영역의 후단으로부터 상기 제 1영역의 길이방향에 수직하게 연장되는 제 2영역을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 카테터의 선단에 제공된 회전 자석이 외부 자기장 또는 마그네틱 로봇의 자석 부재와 정렬되도록 회전할 수 있으므로, 마그네틱 로봇의 위치, 자세, 그리고 회전 각도 등과 무관하게 안정적으로 마그네틱 로봇이 카테터 모듈과 결합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 분해도이다.
도 3은 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 분리 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 마그네틱 로봇을 나타내는 단면도이다.
도 6과 도7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 결합하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 분리하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 카테터 시스템을 나타내는 분해도이고, 도 3은 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 분리 상태를 나타내는 단면도이고, 도 5는 마그네틱 로봇을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 카테터 시스템(10)은 카테터 모듈(100)과 마그네틱 로봇(200) 그리고 자기장 생성부(미도시)를 포함한다.
상기 카테터 모듈(100)은 상기 마그네틱 로봇(200)과 결합 및 분리가능하며, 상기 마그네틱 로봇(200)이 결합된 상태로 상기 마그네틱 로봇(200)을 병변부 근처까지 전개할 수 있다. 상기 카테터 모듈(100)은 카테터(110)와 회전자석(120)을 포함한다.
상기 카테터(110)는 소정 길이를 갖는 튜브 형상으로, 신체 관상 조직 내에 삽입될 수 있다. 상기 카테터(110)는 변형 가능한 유연한 재질로 제공된다.
상기 카테터(110)의 선단 내부에는 수용공간(130)이 형성된다. 상기 수용 공간(130)은 상기 회전자석(120)에 상응하는 형상을 가질 수 있다.
상기 카테터(110)의 외주면에는 결합홈(140)이 형성된다. 상기 결합홈(140)은 상기 카테터(110)의 선단에 형성된다. 상기 결합홈(140)은 제 1영역(141)과 제 2영역(142)을 포함한다. 상기 제 1영역(141)은 상기 카테터(110)의 선단으로부터 상기 카테터(110)의 후방으로 소정 길이로 형성된다. 상기 제 2영역(142)은 상기 제 1영역(141)의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되며, 상기 제 1영역(141)과 연통된다. 실시 예에 의하면, 상기 제 2영역(142)은 상기 카테터(110)의 원주 방향으로 형상될 수 있다.
상기 회전자석(120)은 상기 수용공간(130)에 삽입되며, 외부 자기장(20)의 제어로 상기 수용공간(130) 내에서 회전이 가능하다. 상기 회전자석(120)은 그 중심축을 중심으로 회전이 가능하다. 상기 회전자석(120)은 중심축을 기준으로 N극과 S극으로 양분될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 상기 회전자석(120)은 구 형상을 가질 수 있다.
상기 마그네틱 로봇(200)은 상기 카테터 모듈(100)에 결합된 상태에서 병변부 근처까지 전개되고, 상기 카테터 모듈(100)로부터 분리된 상태에서 상기 자기장 생성부의 제어로 이동하여 병변부를 제거할 수 있다.
상기 마그네틱 로봇(200)은 바디(210), 자석부재(230)를 포함한다.
상기 바디(210)는 소정 길이를 갖는 로드 형상이며, 비자성 재질로 제공된다. 상기 바디(210)의 선단에는 드릴 팁(270)이 형성되고, 외주면에는 나선형 돌기가 형성될 수 있다. 상기 바디(210)의 내부에는 내측 공간이 형성된다. 그리고 상기 바디(210)의 후단에는 결합돌기(220)와 체결홈(260)이 형성된다.
상기 결합돌기(220)는 상기 바디(210)의 후단으로부터 후방으로 소정길이로 돌출된다. 상기 결합돌기(220)의 끝단에는 걸림부(221)가 형성된다. 상기 결합돌기(220)는 복수 개 형성될 수 있다.
상기 체결홈(260)은 상기 바디(210)의 후단에 형성되며, 상기 카테터 모듈(100)과 상기 마그네틱 로봇(200)의 결합 시, 상기 카테터(110)의 선단이 위치하는 공간을 제공한다. 상기 체결홈(260)은 상기 카테터(110)의 선단에 상응하는 형상을 갖는다.
자석부재(230)는 상기 바디(210)에 결합되고, 상기 회전자석(120)과 자력을 형성한다. 상기 자석부재(230)는 구동자석(240)과 결합자석(250)을 포함한다.
상기 구동자석(240)은 상기 바디(210)의 내측 공간으로 삽입되어 상기 바디(210)에 고정 결합한다. 상기 구동자석(240)은 상기 바디(210)와 일체로 구동한다. 상기 구동자석(240)은 원통 형상이며, 상기 바디(210)의 축 방향으로 N극과 S극이 양분된다.
상기 결합자석(250)은 상기 구동자석(240)의 후방에서 상기 내측공간에 삽입된다. 상기 결합자석(250)은 상기 구동자석(240)의 후단에 고정 부착된다. 상기 결합자석(250)은 판상형태이며, 상기 구동자석(240)에 상응하는 직경을 갖는다. 상기 결합자석(250)은 상기 제 1자석 레이어(251)와 상기 제 2자석 레이어(252)를 포함한다.
상기 제 1자석 레이어(251)는 판상형태로, 상기 바디(210)의 축을 기준으로 N극과 S극이 양분된다. 상기 제 2자석 레이어(252)는 판상 형태로, 상기 바디(210)의 축을 기준으로 N극과 S극이 양분된다. 상기 제 2자석 레이어(252)는 제 1자석 레이어(251)의 극성과 반대 극성끼리 서로 마주 배치된다. 상기 제 1 자석 레이어(251)와 상기 제 2자석 레이어(252)는 동일한 극성 면적을 갖는다. 이에 의해, 상기 결합자석(250)은 자기 모멘트의 값이 0으로, 외부 자기장(20)에 의해 영향을 받지 않는다.
상기 자기장 생성부는 외부 자기장(20)을 생성한다. 상기 외부 자기장(20)의 방향은 상기 카테터(110)의 길이 방향에 수직한 방향일 수 있다. 또한, 상기 외부 자기장(20)은 상기 카테터(110)의 길이 방향 축을 중심으로 회전하는 회전 자기장일 수 있다.
도 6과 도7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 결합하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 분리되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6과 도7을 참조하면, 상기 자기장 생성부에서 상기 카테터 모듈(100)의 길이 방향에 수직한 방향으로 상기 제 1외부 자기장(20)이 생성될 수 있다. 상기 제 1외부 자기장(20)은 상기 회전자석(120)과의 자력이 상기 회전자석(120)과 상기 자석부재(230)간의 자력보다 약한 세기로 제어된다. 때문에, 상기 회전자석(120)은 상기 결합자석(250)과 자기장이 정렬되어 상기 제 2자석 레이어(252)의 극성과 상이한 극성끼리 마주 배치된다. 그리고 상기 회전자석(120)과 상기 결합자석(250) 간에 인력이 작용하여 상기 마그네틱 로봇(200)이 상기 카테터 모듈(100)측으로 이동한다. 이 때, 상기 결합돌기(220)는 상기 체결홈(260)의 제 1영역(141)으로 삽입된다.
그리고 상기 자기장 생성부에서 상기 카테터 모듈(100)의 길이 방향을 축으로 제1회전 자기장(22)을 생성한다. 상기 제1회전 자기장(22)의 방향으로 상기 구동자석(240)과 상기 바디(210)가 회전하고, 상기 결합돌기(220)가 상기 체결홈(260)의 제 2영역에 위치한다.
상술한 과정에 의하여, 상기 마그네틱 로봇(200)은 상기 회전자석(120)과 상기 결합자석(250)간의 자력에 의해, 그리고 상기 결합돌기(220)와 상기 체결홈(260)의 체결에 의해 상기 카테터 모듈(100)과 결합할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 자기장 생성부는 상기 제1회전 자기장(22)의 역방향으로 제2회전 자기장(23)을 생성한다. 상기 제2회전 자기장(23)에 의해, 상기 구동자석(240)과 상기 바디(210)가 역방향으로 회전하고, 상기 결합돌기(220)가 상기 체결홈(260)의 제 1영역(141)에 위치한다.
그리고 상기 자기장 생성부는 상기 카테터 모듈(100)의 길이 방향에 수직한 방향으로 상기 제 2외부 자기장(21)이 생성한다. 상기 자기장 생성부는 상기 제 2외부 자기장(21)과 상기 회전자석(120)과의 자력이 상기 회전자석(120)과 상기 자석부재(230)간의 자력보다 강한 세기를 갖도록 상기 제 2외부 자기장(21)을 제어한다. 상기 제 2외부 자기장(21)에 의하여, 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240)은 상기 제 2외부 자기장(21)의 자기장 방향과 일치하도록 정렬된다. 이러한 정렬로, 상기 회전자석(120)과 상기 제2자석 레이어(252)는 서로 동일한 극성끼리 마주 배치되고, 상기 회전자석(120)과 상기 결합자석(250)간에 척력이 발생되어 상기 마그네틱 로봇(200)이 상기 카테터 모듈(100)의 전방으로 밀려 이동한다. 이 과정에서 상기 결합돌기(220)는 상기 체결홈(260)의 제 1영역(141)에서 이탈한다.
상술한 과정에 의해, 상기 마그네틱 로봇(200)은 상기 카테터 모듈(100)과 분리될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 자석부재(230)는 상기 구동자석(240)을 포함한다. 상기 구동자석(240)은 도 8에 기재된 상기 구동자석(240)과 동일한 형상과 직경을 가진다.
상기 제 1외부 자기장(20)과 상기 회전자석(120)과의 자력이 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240)간의 자력보다 약한 세기로 형성될 경우, 상기 회전자석(120)은 자기장에 의해 상기 구동자석(240)과 정렬된다. 이로 인해, 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240) 간에 인력이 작용하여 상기 마그네틱 로봇(200)이 상기 카테터 모듈(100)과 결합할 수 있다.
상기 제 1외부 자기장(20)과 상기 회전자석(120)과의 자력이 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240)간의 자력보다 강한 세기로 형성될 시, 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240)은 모두 상기 제 1외부 자기장(20) 방향으로 정렬되며, 동일한 극성끼리 마주 배치된다. 이로 인해, 상기 회전자석(120)과 상기 구동자석(240) 간에 척력이 작용하여 상기 마그네틱 로봇(200)이 상기 카테터 모듈(100)에 분리될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 회전자석(120)은 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 회전자석(120)은 중심 축을 기준으로 N극과 S극이 양분되며, 상기 중심 축을 중심으로 회전이 가능하다. 상기 회전자석(120)은 상기 제 2외부 자기장(21) 또는 상기 자석부재(230)와의 자기력에 의해 상기 중심 축을 중심으로 회전될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 카테터 시스템
20: 제 1외부 자기장 21: 제 2외부 자기장
22: 제 1회전 자기장 23: 제 2회전 자기장
100: 카테터 모듈
110: 카테터
120: 회전자석
130: 수용공간
140: 결합홈 141: 제 1영역 142: 제 2영역
200: 마그네틱 로봇
210: 바디
220: 결합돌기 221: 걸림부
230: 자석부재
240: 구동자석
250: 결합자석 251: 제 1자석 레이어 252: 제 2자석 레이어
260: 체결홈
270: 드릴 팁

Claims (8)

  1. 카테터 모듈; 및
    상기 카테터 모듈과 결합가능한 마그네틱 로봇을 포함하되,
    상기 카테터 모듈은
    선단에 수용공간이 형성된 카테터; 및
    상기 수용공간 내에 위치하고, 회전축을 중심으로 N극과 S극으로 양분되며, 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 회전 자석을 포함하고,
    상기 마그네틱 로봇은
    바디; 및
    상기 바디와 결합하고, N극과 S극으로 양분된 판상형태로, 회전자석과 자력을 형성하는 결합자석을 포함하는 카테터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전자석은 구형상 또는 원통형상을 가지는 카테터 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네틱 로봇은,
    상기 바디와 결합하고, 상기 바디와 일체로 구동하며, 상기 바디의 축 방향으로 N극과 S극이 양분된 원통형상의 구동 자석을 더 포함하는 카테터 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서
    상기 결합자석은 상기 구동자석의 후방에서 상기 바디의 후단에 결합하고,
    판상 형태의 제1자석 레이어; 및
    상기 바디의 축 방향으로 상기 제1자석 레이어와 마주 배치되고, 상기 제1자석 레이어의 극성과 반대 극성끼리 서로 마주보는 판상 형태의 제2자석 레이어를 포함하는 카테터 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 자석 레이어는 상기 제 2 자석 레이어와 극성 면적이 서로 동일한 카테터 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디에는 상기 바디의 후단으로부터 후방으로 소정 길이로 돌출되는 결합돌기가 형성되고,
    상기 카테터의 선단의 외주면에는 상기 결합돌기가 삽입가능한 결합홈이 형성되는 카테터 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합홈은
    상기 카테터의 선단으로부터 후방으로 연장되는 제 1영역; 및
    상기 제 1영역의 후단으로부터 상기 제 1영역의 길이방향에 수직하게 연장되는 제 2영역을 포함하는 카테터 시스템.
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