KR102493481B1 - Measurement system and method of expansion member for medical devices - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신체 내에 사용되는 의료기기의 대상 부위를 확장시키는 확장부재의 측정 시스템 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 확장부재의 내면에 도금된 코일 및 코일의 중간에 삽입된 캐패시터를 포함하며, 확장부재의 팽창 또는 수축에 따라 공진주파수가 가변되는 공진기; 공진기에 전자기파를 인가하며, 코일과 캐패시터에 의해 발생하는 공진주파수를 검출하는 주파수 검출부; 및 검출된 공진주파수를 이용하여 상기 확장부재의 부피 변화를 판단하는 판단부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 혈관이나 판막에 협착이 있어 경피적 중재시술이 필요한 환자들, 그리고 심방중격 결손에서의 결손 부위와 같은 인체 내 구조물의 단면적, 부피 또는 이들의 변화 측정이 필요한 경우에 적용할 수 있다. 또한, 공진주파수를 이용하여 확장부재의 적절한 팽창 여부 및 확보된 혈관 또는 치료 대상이 되는 부위의 내강 용적 변화를 실시간으로 모니터링하여 치료를 더 빨리 효과적으로 진행할 수 있어 환자의 예후를 더욱 좋게 할 수 있다. The present invention relates to a measuring system for an expansion member that expands a target part of a medical device used in the body and a measuring method using the same. According to the present invention, the resonator includes a coil plated on the inner surface of the expansion member and a capacitor inserted in the middle of the coil, and the resonant frequency is variable according to the expansion or contraction of the expansion member; a frequency detection unit for applying an electromagnetic wave to the resonator and detecting a resonant frequency generated by the coil and the capacitor; and a determination unit for determining a volume change of the expansion member using the detected resonant frequency.
According to the present invention, it can be applied to patients requiring percutaneous intervention due to stenosis of blood vessels or valves, and to cases in which cross-sectional area, volume, or change measurement of structures in the human body, such as defects in atrial septal defects, are required. . In addition, by using a resonant frequency, whether or not the expansion member is properly expanded and changes in the lumen volume of the secured blood vessel or the area to be treated are monitored in real time, the treatment can be performed more quickly and effectively, so that the patient's prognosis can be further improved.

Description

의료기기용 확장부재의 측정 시스템 및 그 방법{Measurement system and method of expansion member for medical devices}Measuring system and method of expansion member for medical devices {Measurement system and method of expansion member for medical devices}

본 발명은 의료기기용 확장부재의 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 확장부재의 부피 변화에 따라 변화하는 공진 주파수를 이용하여 대상 부위의 내강의 변화 및 필요한 내강 확보 여부를 판단할 수 있는 의료기기용 확장부재의 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a measuring system and method for an expansion member for medical devices, and more particularly, can determine changes in the lumen of a target area and whether or not to secure a necessary lumen using a resonant frequency that changes according to a change in the volume of an expansion member. It relates to a measuring system and method for measuring an extension member for a medical device.

흡연, 고혈압, 콜레스테롤, 노화 등의 요인으로 인하여 심장혈관이나 말초 혈관이 좁아지는 동맥경화성 협착질환의 빈도는 매우 높다. 이런 혈관이나 판막 내 협착이 심해지면 풍선도자 확장술이나 스텐트 삽입술과 같은 중재시술을 시행한다. The frequency of atherosclerotic stenosis, in which cardiovascular or peripheral blood vessels are narrowed due to factors such as smoking, high blood pressure, cholesterol, and aging, is very high. When stenosis in these blood vessels or valves becomes severe, interventional procedures such as balloon catheterization or stent insertion are performed.

이 때 좁아진 혈관이나 판막을 넓히거나 삽입된 스텐트의 장기 효과를 호전시키기 위해 풍선도자 확장술이 사용된다. At this time, balloon catheter dilatation is used to widen narrowed blood vessels or valves or to improve the long-term effects of inserted stents.

도 1은 종래의 풍선도자 확장술을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional balloon catheter dilation.

도 1에 도시된 바와 같이, 풍선도자 확장술이란 체외에서 카테터(catheter)와 같은 가는 관을 환자의 혈관 안에 넣고 조영제를 주사하여 엑스선에서 혈관의 좁아진 부위를 찾고 이를 넓혀주는 시술이다. As shown in FIG. 1, balloon catheter dilatation is a procedure in which a thin tube such as a catheter is inserted into a blood vessel of a patient from outside the body and a contrast agent is injected to find a narrowed portion of the blood vessel in X-rays and widen it.

그런데 종래의 풍선도자를 이용한 확장술은 현재까지 풍선이 혈관 또는 체 내에서 제대로 팽창하는지, 적절한 내강을 확보했는지 확인할 수 있는 방법이 없다. However, conventional dilatation using a balloon catheter has until now been unable to confirm whether the balloon is properly inflated in a blood vessel or in the body and whether an appropriate lumen is secured.

따라서, 종래에는 풍선 내에 조영제를 주입하고, 주입된 조영제를 이용하여 혈관 또는 체내의 확장 여부를 간접적으로 관찰하였으나, 이 방법으로는 풍선이 제대로 확장되었는지는 정확하게 확인하기 어려운 문제점이 있었다.Therefore, in the prior art, a contrast medium was injected into the balloon and indirectly observed whether blood vessels or internal organs were expanded using the injected contrast medium, but this method had a problem in that it was difficult to accurately confirm whether the balloon was properly expanded.

치료가 필요한 혈관이나 체내에 풍선 확장술을 시행하거나, 이미 삽입된 스텐트를 넓히기 위한 추가 풍선 확장술을 할 때, 혈관 또는 체내의 내강이 적절하게 넓어졌는지를 확인하는 것은 환자의 예후를 결정하는 매우 중요한 과정이다. When performing balloon dilatation on a blood vessel or body that needs treatment or additional balloon dilatation to widen an already inserted stent, checking whether the lumen of the blood vessel or body is appropriately widened is a very important process in determining the patient's prognosis. am.

따라서 현재는 내강 확보 여부를 확인하기 위하여 풍선 확장술을 시행할 때마다 혈관 내에 초음파 검사법 또는 광간섭 단층 촬영 검사를 시행하여 혈관 또는 체내의 내강 변화를 확인한다. 이때, 적절한 내강이 확보되지 못한 경우는 다시 풍선 확장술을 시행하고 또 다시 추가 검사로 내강을 확인해야 했다. Therefore, at present, whenever balloon dilatation is performed to determine whether or not to secure a lumen, intravascular ultrasound or optical coherence tomography is performed to confirm changes in the lumen of the blood vessels or the body. At this time, if the proper lumen was not secured, balloon dilatation was performed again and the lumen had to be checked again by additional examination.

이와 같이 종래의 혈관 내 초음파 검사법 또는 광간섭 단층촬영은 고가의 검사법이고, 반복적인 검사로 인하여 시간 및 비용 추가와 방사능에 노출되는 문제점이 있었다. As described above, the conventional intravascular ultrasonography or optical coherence tomography is an expensive inspection method, and there is a problem in that time and cost are added and exposure to radiation occurs due to repetitive inspection.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내 공개특허 10-2015-0076630호 (2015.07.07. 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2015-0076630 (published on July 7, 2015).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 확장부재의 부피 변화에 따라 변화하는 공진 주파수를 이용하여 대상 부위의 내강을 판단할 수 있는 의료기기용 확장부재의 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a measuring system and method for an expandable member for medical devices capable of determining the lumen of a target site using a resonant frequency that changes according to a volume change of the expandable member.

본 발명의 실시예에 따르면, 신체 내에 사용되는 의료기기의 대상 부위를 확장시키는 확장부재의 측정 시스템에 있어서, 상기 확장부재의 내면에 도금된 코일 및 상기 코일의 중간에 삽입된 캐패시터를 포함하며, 상기 확장부재의 팽창 또는 수축에 따라 공진주파수가 가변되는 공진기; 상기 공진기에 전자기파를 인가하며, 상기 코일과 캐패시터에 의해 발생하는 공진주파수를 검출하는 주파수 검출부; 및 검출된 공진주파수를 이용하여 상기 확장부재의 부피 변화를 판단하는 판단부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, in the measuring system of an expansion member that expands a target region of a medical device used in the body, the expansion member includes a coil plated on an inner surface of the expansion member and a capacitor inserted in the middle of the coil, a resonator whose resonant frequency is variable according to expansion or contraction of the expansion member; a frequency detection unit for applying an electromagnetic wave to the resonator and detecting a resonant frequency generated by the coil and the capacitor; and a determination unit for determining a volume change of the expansion member using the detected resonant frequency.

상기 확장부재의 팽창 또는 수축에 따라 상기 코일의 유도용량의 크기가 변화되고, 상기 캐패시터의 정전용량은 고정된 크기값을 가질 수 있다.Depending on the expansion or contraction of the expansion member, the size of the inductance of the coil is changed, and the capacitance of the capacitor may have a fixed value.

상기 판단부는, 기 저장된 기준 공진주파수와 상기 검출된 공진주파수의 차이가 임계값 이하인 경우에 상기 확장부재가 최대 팽창된 상태인 것으로 판단할 수 있다. The determination unit may determine that the expansion member is in a maximally expanded state when a difference between a pre-stored reference resonant frequency and the detected resonant frequency is less than or equal to a threshold value.

상기 기준 공진주파수는, 상기 확장부재를 신체 체외에서 최대로 팽창시킨 상태에서 검출된 공진주파수일 수 있다. The reference resonant frequency may be a resonant frequency detected in a state in which the expansion member is maximally inflated outside the body.

상기 판단부는, 상기 검출된 공진주파수의 크기가 감소하면 상기 확장부재가 팽창 중인 것으로 판단할 수 있다. The determination unit may determine that the expansion member is expanding when the magnitude of the detected resonant frequency decreases.

상기 주파수 검출부는, 하나 이상의 루프 안테나로 구현될 수 있다. The frequency detection unit may be implemented with one or more loop antennas.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신체 내에 사용되는 의료기기의 대상 부위를 확장시키는 확장부재의 측정 방법에 있어서, 내부에 공진기가 포함된 확장부재를 삽입 대상 부위 내에 진입시킨 상태에서, 상기 공진기에 전자기파를 인가하여 상기 공진기를 구성하는 코일과 캐패시터를 활성화시키는 단계; 상기 공진기에서 발생하는 공진주파수를 검출하는 단계; 및 검출된 공진주파수를 이용하여 상기 확장부재의 부피 변화를 판단하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, in a method for measuring an expansion member that expands a target region of a medical device used in the body, in a state in which an expansion member including a resonator is inserted into the insertion target region, the resonator activating a coil and a capacitor constituting the resonator by applying an electromagnetic wave; detecting a resonant frequency generated in the resonator; and determining a volume change of the expansion member using the detected resonant frequency.

본 발명에 따르면, 혈관이나 판막에 협착이 있어 경피적 중재시술이 필요한 환자들, 그리고 심방중격 결손에서의 결손 부위와 같은 인체 내 구조물의 단면적, 부피 또는 이들의 변화 측정이 필요한 경우에 적용할 수 있다. According to the present invention, it can be applied to patients requiring percutaneous intervention due to stenosis of blood vessels or valves, and to cases in which cross-sectional area, volume, or change measurement of structures in the human body, such as defects in atrial septal defects, are required. .

또한 공진주파수를 이용하여 확장부재의 적절한 팽창 여부 및 확보된 혈관 또는 치료 대상이 되는 부위의 내강 용적 변화를 실시간으로 모니터링하여 치료를 더 빨리 효과적으로 진행할 수 있어 환자의 예후를 더욱 좋게 할 수 있다. In addition, by using a resonant frequency, whether or not the expansion member is properly expanded and changes in the lumen volume of the secured blood vessel or the area to be treated are monitored in real time, so that the treatment can be performed more quickly and effectively, so that the patient's prognosis can be further improved.

또한 대동맥 판막 협착증, 폐동맥 판막협착증, 심방 중격 결손증과 같은 구조적 심장질환이나 기타 질환의 치료나 평가 과정에서 동맥이나 구조물의 부피변화 측정을 풍선도자로 할 필요가 있는 경우에 확장부재로 대체 사용이 가능하다. In addition, it can be used as an alternative extension member when it is necessary to measure the volume change of arteries or structures with a balloon catheter during the treatment or evaluation of structural heart diseases such as aortic valve stenosis, pulmonary valve stenosis, and atrial septal defect or other diseases. do.

또한 확장부재의 확장 또는 축소 여부를 실시간 확인할 수 있으므로, 시술 이후에 혈관 내 초음파 검사법 또는 광간섭 단층 촬영과 같은 검사를 시행할 필요가 없어 확장부재의 확장 여부에 대한 추가 검사 부담을 줄일 수 있게 되고 치료에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있게 되며 치료의 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, since the expansion or contraction of the expansion member can be checked in real time, there is no need to perform an examination such as intravascular ultrasonography or optical coherence tomography after the procedure, reducing the burden of additional examinations on whether the expansion member is expanded or not. The treatment time can be shortened and the effect of treatment can be improved.

도 1은 종래의 풍선도자 확장술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확장부재의 이용을 설명하기 위한 실시예이다.
도 4는 도 2에 도시된 공진기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 확장부재가 최대의 크기로 팽창되었을 때 두 개의 루프 안테나로 이루어진 주파수 검출부에서 측정된 공진주파수를 나타내는 S-parameter 그래프이다.
도 5b는 확장부재가 최소의 크기로 수축되었을 때 두 개의 루프 안테나로 이루어진 주파수 검출부에서 측정된 공진주파수를 나타내는 S-parameter 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정시스템을 이용한 확장부재의 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a view for explaining a conventional balloon catheter dilation.
2 is a configuration diagram for explaining a measurement system for an expansion member for a medical device according to an embodiment of the present invention.
3 is an embodiment for explaining the use of an extension member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the resonator shown in FIG. 2 .
5A is an S-parameter graph showing a resonant frequency measured by a frequency detection unit composed of two loop antennas when an expansion member is inflated to its maximum size.
5B is an S-parameter graph showing a resonant frequency measured by a frequency detection unit composed of two loop antennas when an expansion member is contracted to a minimum size.
6 is a flowchart illustrating a method of measuring an extension member using a measurement system for an extension member for a medical device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a measurement system for an expansion member for a medical device according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다. 2 is a configuration diagram for explaining a measurement system for an expansion member for a medical device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템(100)은 확장부재(110), 공진기(120), 주파수 검출부(130) 및 판단부(140)를 포함한다. As shown in FIG. 2 , the measurement system 100 for an expansion member for a medical device according to an embodiment of the present invention includes an expansion member 110, a resonator 120, a frequency detection unit 130, and a determination unit 140. do.

확장부재(110)는 신체에 적합한 재질로 사출되며, 풍선 또는 실리콘 등과 같이 신축성 있는 물질로 이루어진다. 따라서, 확장부재(110)는 필요에 따라 확장 또는 축소된다. 이를 다시 설명하면, 확장부재(110)는 혈관이나 체내에 사용되는 것으로, 삽입 대상 부위의 내강확보나 측정을 위하여 확장 또는 축소될 수 있다. 또한, 확장부재(110)는 풍선을 대체하여 사용가능하므로 카테터 등의 일단에 설치가 가능하며, 카테터로부터 주입된 공기, 식염수, 조영제 등의 내용액을 이용하여 확장되고, 주입된 내용액을 배출시킴으로써 축소될 수 있다. 그러므로, 확장부재(110)는 혈관이나 체내에 거치된 상태에서 확장 또는 수축을 반복하여 삽입 대상이 되는 부위의 내강을 확장시킬 수 있다. The extension member 110 is injected with a material suitable for the body and is made of a flexible material such as a balloon or silicone. Accordingly, the expansion member 110 is expanded or contracted as needed. In other words, the expansion member 110 is used in blood vessels or in the body, and can be expanded or reduced to secure or measure the lumen of a target site for insertion. In addition, since the expansion member 110 can be used as a replacement for a balloon, it can be installed on one end of a catheter, etc., is expanded using internal solutions such as air, saline, and contrast medium injected from the catheter, and discharges the injected internal solutions. can be reduced by doing Therefore, the expansion member 110 can expand the lumen of the insertion target site by repeating expansion or contraction while being placed in a blood vessel or body.

공진기(120)는 코일과 캐패시터를 포함하며, 코일과 캐패시터에 의해 발생되는 LC 공진에 의한 고유 주파수와 외부로부터 유입된 주파수가 일치하게 되면 공진 현상을 일으키게 된다. 즉, 코일과 캐패시터의 값에 따라 공진주파수의 값이 결정된다. The resonator 120 includes a coil and a capacitor, and when a natural frequency due to LC resonance generated by the coil and capacitor matches a frequency introduced from the outside, a resonance phenomenon occurs. That is, the value of the resonant frequency is determined according to the value of the coil and capacitor.

자세히는, 확장부재(110)의 내측면에 금속으로 된 코일이 도금되고, 캐패시터는 도금된 코일의 중간에 초소형으로 설치된다. 그리고, 외부로부터 전자기파가 유입되면 코일과 캐패시터 값에 따라 공진주파수가 결정된다. 한편, 코일은 확장부재(110)가 확장 또는 축소됨에 따라 길이가 변화되고, 이에 따라 코일의 단면적의 크기 또한 변화된다. 따라서, 코일의 단면적 변화에 따라 LC 공진에 따른 공진수파수의 값이 상이하게 결정된다.In detail, a coil made of metal is plated on the inner surface of the expansion member 110, and a microscopic capacitor is installed in the middle of the plated coil. And, when an electromagnetic wave is introduced from the outside, a resonant frequency is determined according to the value of the coil and capacitor. Meanwhile, the length of the coil changes as the extension member 110 expands or contracts, and accordingly, the size of the cross-sectional area of the coil also changes. Therefore, the value of the resonance wave number according to the LC resonance is determined differently according to the change in the cross-sectional area of the coil.

주파수 검출부(130)는 무선 리더기 형태로 구현될 수 있으며, 공진기(120)에 의해 결정된 공진주파수를 검출한다. 특히, 주파수 검출부(130)는 하나 이상의 루프 형태의 안테나로 구현될 수 있으며, 복수로 구현될 경우에 하나는 송신 안테나로 동작하고, 다른 하나는 수신 안테나로 동작할 수 있다. The frequency detection unit 130 may be implemented in the form of a wireless reader and detects the resonant frequency determined by the resonator 120 . In particular, the frequency detection unit 130 may be implemented as one or more loop-shaped antennas, and when implemented in plurality, one may operate as a transmit antenna and the other as a receive antenna.

마지막으로 판단부(140)는 검출된 공진주파수를 이용하여 확장부재(110)의 팽창 또는 수축 여부를 판단한다. 확장부재(110)가 팽창할수록 공진주파수는 점점 감소하며, 확장부재(110)의 부피 변화에 따라 공진주파수는 변화하므로, 판단부(140)는 공진주파수의 변화 정도를 통하여 확장부재(110)의 최대 팽창 여부를 판단할 수 있다. Finally, the determination unit 140 determines whether the expansion member 110 expands or contracts using the detected resonant frequency. As the extension member 110 expands, the resonant frequency gradually decreases, and since the resonant frequency changes according to the change in the volume of the extension member 110, the determination unit 140 determines the degree of change in the resonant frequency of the extension member 110. It is possible to determine whether or not the maximum expansion is present.

부연하자면, 판단부(140)는 확장부재(110)가 최대로 확장되었을 때의 기준 공진주파수를 기 저장한 상태에서, 혈관이나 체내에 삽입된 확장부재(110)의 부피 변화에 따른 공진주파수를 검출하여, 기 저장된 기준 공진주파수와 비교한다. 그리고, 비교결과 검출된 공진주파수와 기 저장된 기준 공진주파수 사이의 차이값은 하기의 수학식 1을 이용하여 산출된다. In other words, the determination unit 140 determines the resonant frequency according to the volume change of the expansion member 110 inserted into a blood vessel or the body in a state in which the reference resonance frequency when the expansion member 110 is maximally expanded is stored in advance. It is detected and compared with the pre-stored reference resonant frequency. Then, the difference between the resonance frequency detected as a result of the comparison and the pre-stored reference resonance frequency is calculated using Equation 1 below.

Figure 112020065408177-pat00001
Figure 112020065408177-pat00001

여기서, f1 는 기준 공진주파수이고, f2 는 검출된 공진주파수를 나타낸다. Here, f 1 is the reference resonance frequency, and f 2 represents the detected resonance frequency.

그리고, 산출된 차이값이 10% 이내에 해당하면, 상판단부(140)는 확장부재(110)가 최대로 팽창된 상태인 것으로 판단한다. 즉, 체내에 삽입되어 확장되는 확장부재(110)는 삽입 대상 부위의 형태 및 굴곡에 따라 최대로 확장되지 않을 수도 있으므로, 인가된 전자기파에 따라 검출된공진주파수와 기 저장된 공진주파수 사이의 상대적 차이값이 대략 10% 이내이면, 판단부(140)는 확장부재(110)가 최대로 확장된 것으로 판단한다. And, if the calculated difference value is within 10%, the upper plate 140 determines that the expansion member 110 is in a maximally inflated state. That is, since the expansion member 110 that is inserted into the body and expanded may not be maximally expanded according to the shape and curve of the insertion site, the relative difference between the resonance frequency detected according to the applied electromagnetic wave and the previously stored resonance frequency. If this is within about 10%, the determination unit 140 determines that the extension member 110 is maximally expanded.

이하에서는 도 3을 이용하여 도 2에 나타낸 확장부재(110)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the expansion member 110 shown in FIG. 2 will be described in more detail with reference to FIG. 3 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확장부재의 이용을 설명하기 위한 실시예이다. 3 is an embodiment for explaining the use of an extension member according to an embodiment of the present invention.

도 3에서는, 확장부재(110)가 카테터와 같은 가는 관에 설치된 상태에서 확장되는 과정을 예시적으로 설명한다. In FIG. 3, a process in which the expansion member 110 is expanded in a state in which it is installed in a thin tube such as a catheter is illustratively described.

본 발명의 실시예에서는 카테터(300)의 일측에 확장부재(110)를 설치한 상태를 도시하였으나, 확장부재(110)는 카테터 이외에 혈관 또는 체내에 삽입되는 시술장치에 설치 가능하다. In the embodiment of the present invention, a state in which the expansion member 110 is installed on one side of the catheter 300 is shown, but the expansion member 110 can be installed in a procedure device inserted into a blood vessel or the body other than the catheter.

먼저, 카테터(300)는 고무 또는 금속제의 관으로 형성되며, 신체의 기관 또는 혈관에 삽입되어 체액을 외부로 배출하거나, 약제나 세정액을 기관 또는 혈관에 주입하는 역할을 한다. First, the catheter 300 is formed of a rubber or metal tube and is inserted into an organ or blood vessel of the body to discharge bodily fluid to the outside or to inject a drug or cleaning solution into the organ or blood vessel.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 확장부재(110)를 카테터(300)의 종단에 설치한 상태에서, 카테터(300)가 삽입 대상 부위까지 이동한 후, 카테터(300)를 통해 공기, 식염수, 조영제 등의 내용액이 주입되는 과정에서 확장부재(110)는 부피가 팽창될 수 있다. 반면에 확장부재(110)는 카테터(300)를 통해 확장부재(110) 내에 수집된 식염수나 약물등과 같은 내용액을 외부로 배출시킴으로써 축소될 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 3, in a state where the expansion member 110 is installed at the end of the catheter 300, after the catheter 300 moves to the insertion target site, air or saline solution passes through the catheter 300. , In the process of injecting an internal solution such as a contrast medium, the expansion member 110 may expand in volume. On the other hand, the expansion member 110 can be reduced by discharging internal liquids such as saline or drugs collected in the expansion member 110 through the catheter 300 to the outside.

이하에서는 도 4를 이용하여 도 2에 도시된 공진기에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the resonator shown in FIG. 2 will be described in more detail with reference to FIG. 4 .

도 4 내지 도 5b는 도 2에 도시된 공진기를 설명하기 위한 도면이다. 4 to 5B are diagrams for explaining the resonator shown in FIG. 2 .

도 4에 도시된 바와 같이, 공진기(120)는 코일(121)과 캐패시터(122)를 포함한다. As shown in FIG. 4 , the resonator 120 includes a coil 121 and a capacitor 122 .

먼저, 코일(121)은 확장부재(110)의 내주면에 금속으로 도금되며, 나선형의 형태를 가진다. 그리고, 캐패시터(122)는 코일(121)의 중간에 삽입된다.First, the coil 121 is plated with metal on the inner circumferential surface of the expansion member 110 and has a spiral shape. And, the capacitor 122 is inserted in the middle of the coil 121.

공진기(120)는 LC회로 형태로 구현되며, 외부로부터 유입되는 전자기파에 의해 발생된 주파수와 코일(121)의 인덕터(L) 성분과 캐패시터(122)의 캐패시터(C) 성분에 의해 공진주파수가 일치하게 되면 최대 전압에 대응되는 공진 현상을 일으킨다. The resonator 120 is implemented in the form of an LC circuit, and the resonant frequency is matched by the frequency generated by electromagnetic waves flowing from the outside and the inductor (L) component of the coil 121 and the capacitor (C) component of the capacitor 122 Doing so causes a resonance phenomenon corresponding to the maximum voltage.

한편, 확장부재(110)의 확장 또는 수축에 따라 코일(121)의 단면적은 변화되며, 이에 따라 공진주파수의 변화를 유발한다. Meanwhile, the cross-sectional area of the coil 121 is changed according to the expansion or contraction of the extension member 110, thereby causing a change in the resonant frequency.

도 5a는 확장부재가 최대로 팽창되었을 때 두 개의 루프 안테나로 이루어진 주파수 검출부에서 측정된 공진주파수를 나타내는 S-parameter 그래프이고, 도 5b는 확장부재가 최소로 수축되었을 때 두 개의 루프 안테나로 이루어진 주파수 검출부에서 측정된 공진주파수를 나타내는 S-parameter 그래프이다. 5A is an S-parameter graph showing a resonant frequency measured by a frequency detection unit composed of two loop antennas when the extension member is maximally expanded, and FIG. 5b is a frequency composed of the two loop antennas when the extension member is contracted to the minimum. This is an S-parameter graph showing the resonant frequency measured in the detector.

도 5a 및 도 5b에 따르면, 확장부재는 25mm의 길이를 가지며, 반지름의 크기가 1mm일때 최대 수축을 하고, 반지름의 길이가 2mm일때 최대 팽창을 하는 것으로 설정한다. 5A and 5B, the expansion member has a length of 25 mm, and is set to perform maximum contraction when the size of the radius is 1 mm and maximum expansion when the length of the radius is 2 mm.

도 5a 에 도시된 바와 같이, 확장부재(110)를 최대로 팽창시켰을 때, 즉, 확장부재(110)의 반지름이 2mm인 경우에 공진주파수는 10.25MHz로 결정된다. As shown in FIG. 5A, when the expansion member 110 is maximally inflated, that is, when the radius of the expansion member 110 is 2 mm, the resonant frequency is determined to be 10.25 MHz.

반면에, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 확장부재(110)를 최소의 크기가 되도록 수축시켰을 때, 즉 확장부재(110)의 반지름이 1mm인 경우에 공진주파수는 16.03MHz 로 결정된다. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the expansion member 110 is contracted to a minimum size, that is, when the radius of the expansion member 110 is 1 mm, the resonant frequency is determined to be 16.03 MHz.

즉, 확장부재(110)의 부피가 팽창되었을 때 결정된 공진주파수는 확장부재(110)의 부피가 수축되었을 때의 공진주파수보다 낮은 값으로 결정된다. That is, the resonant frequency determined when the volume of the expansion member 110 is expanded is determined to be lower than the resonant frequency when the volume of the expansion member 110 is contracted.

이하에서는 도 6을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템을 이용하여 확장부재의 부피 변화를 측정하는 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of measuring a volume change of an expandable member using the measuring system for an expandable member for medical devices according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 .

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템을 이용한 확장부재의 부피 변화를 측정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of measuring a volume change of an expansion member using a measurement system for an expansion member for medical devices according to an embodiment of the present invention.

먼저, 주파수 검출부(130)는 확장부재(110)가 최대로 팽창했을 때의 기준 공진주파수를 획득한다(S610)First, the frequency detector 130 obtains a reference resonant frequency when the expansion member 110 expands to the maximum (S610).

부연하자면, 시술자는 환자의 체외에서 공진기(120)가 내부에 장착된 확장부재(110)를 최대로 확대시킨 상태에서 공진기(120)에 전자기파를 인가시킨다. 그러면, 주파수 검출부(130)는 공진기(120)의 코일과 캐패시터 값에 대응하여 결정된 기준 공진주파수를 검출하고, 검출된 기준 공진주파수를 저장한다. 도 5a의 경우를 예를 들면, 준비된 확장부재(110)가 최대로 팽창되었을 때인 반지름이 2mm인 상태에서, 주파수 검출부(130)는 10.25MHz에 해당하는 기준 공진주파수를 획득한다. In other words, the operator applies electromagnetic waves to the resonator 120 outside the patient's body in a state in which the expansion member 110 inside the resonator 120 is maximally enlarged. Then, the frequency detection unit 130 detects the determined reference resonance frequency corresponding to the coil and capacitor values of the resonator 120 and stores the detected reference resonance frequency. For example, in the case of FIG. 5A , the frequency detection unit 130 obtains a reference resonant frequency corresponding to 10.25 MHz in a state where the radius is 2 mm when the prepared expansion member 110 is maximally inflated.

그 다음, 시술자는 환자의 혈관이나 체내에 확장부재(110)를 진입시킨다. 이때, 확장부재(110)에 설치된 확장부재 (110)의 내측에는 공진기(120)가 장착된다. 확장부재(110)가 확장시키고자 하는 삽입 대상 부위에 위치하게 되면, 전자기파를 인가하여 공진기(120)를 활성화시킨다(S620). Then, the operator enters the expansion member 110 into the patient's blood vessel or body. At this time, the resonator 120 is mounted inside the expansion member 110 installed on the expansion member 110 . When the expansion member 110 is positioned on the insertion target site to be expanded, electromagnetic waves are applied to activate the resonator 120 (S620).

공진기(120)가 활성화된 상태에서 시술자는 수축상태의 확장부재(110)에 공기, 식염수, 조영 중에서 선택된 어느 한가지의 내용액을 서서히 주입한다. 내용액의 주입에 의해 확장부재(110)가 팽창되면, 코일(121)의 단면적이 증가되므로 코일(121)과 캐패시터(122) 사이에 생성되는 공진주파수가 변화된다. In a state in which the resonator 120 is activated, the operator slowly injects any one internal solution selected from air, saline, and contrast imaging into the expansion member 110 in a contracted state. When the expansion member 110 expands by the injection of the internal liquid, the cross-sectional area of the coil 121 increases, so the resonant frequency generated between the coil 121 and the capacitor 122 changes.

확장부재(110)가 환자의 혈관이나 체내에 삽입되어 확장시키고자 하는 삽입 대상 부위에 위치하게 되면, 주파수 검출부(130)는 공진기(120)에서 결정된 공진주파수를 실시간 검출한다(S630).When the expansion member 110 is inserted into the patient's blood vessel or body and positioned at the site to be expanded, the frequency detector 130 detects the resonant frequency determined in the resonator 120 in real time (S630).

시술자가 확장부재(110)에 공기, 식염수, 조영 중에서 선택된 어느 한가지의 내용액을 서서히 주입하는 상태에서 전자기파를 인가하게 되면, 주파수 검출부(130)는 공진기(120)에 의해 결정된 공진주파수를 실시간 검출한다. When the operator applies electromagnetic waves while slowly injecting any one internal solution selected from air, saline, and imaging into the expansion member 110, the frequency detector 130 detects the resonant frequency determined by the resonator 120 in real time. do.

부연하자면, 확장부재(110)의 팽창 또는 수축에 따라 코일(121)의 길이 및 단면적 변화가 발생된다. 따라서, 코일(121)에 통과하는 전류의 변화에 따라 유도용량의 크기도 달라지게 된다. 즉, 코일(121)의 단면적이 증가하면 유도용량은 증가하고, 코일(121)의 단면적이 감소하면 유도용량은 감소된다. 다만, 코일(121)의 중간에 삽입되는 캐패시터(122)의 정전용량은 고정된 크기값을 가진다. To elaborate, the length and cross-sectional area of the coil 121 change according to the expansion or contraction of the expansion member 110 . Accordingly, the magnitude of the inductance also varies according to the change in the current passing through the coil 121 . That is, when the cross-sectional area of the coil 121 increases, the inductance increases, and when the cross-sectional area of the coil 121 decreases, the inductance decreases. However, the capacitance of the capacitor 122 inserted in the middle of the coil 121 has a fixed value.

확장부재(110)가 팽창되면, 코일(121)의 단면적이 증가되므로 코일(121)과 캐패시터(122)에 의해 발생되는 LC 공진 주파수가 변하게 된다. When the expansion member 110 expands, the sectional area of the coil 121 increases, so the LC resonance frequency generated by the coil 121 and the capacitor 122 changes.

이때, 주파수 검출부(130)가 루프 형태의 송신 안테나와 수신 안테나로 구현될 경우, 송신 안테나와 수신 안테나를 각각 인체의 가슴과 등 부위에 부착시켜 송신 안테나에서 수신 안테나로 전달하는 전압의 크기를 통하여 공진 주파수의 크기를 실시간으로 검출할 수 있다. At this time, when the frequency detection unit 130 is implemented with a loop-shaped transmit antenna and a receive antenna, the transmit antenna and the receive antenna are attached to the chest and back of the human body, respectively, and through the magnitude of the voltage transmitted from the transmit antenna to the receive antenna. The magnitude of the resonance frequency can be detected in real time.

이와 같이, 주파수 검출부(130)는 확장부재(110)의 팽창 또는 수축에 따라 변화되는 공진주파수를 실시간으로 검출하고, 검출된 공진주파수를 판단부(140)에 전달한다. In this way, the frequency detection unit 130 detects the resonant frequency that changes according to the expansion or contraction of the expansion member 110 in real time, and transmits the detected resonant frequency to the determination unit 140 .

그 다음, 판단부(140)는 검출된 공진 주파수와 기 저장된 기준 공진주파수를 비교하여 확장부재(110)가 최대로 팽창되었는지 여부를 판단한다(S640).Next, the determination unit 140 compares the detected resonant frequency with a pre-stored reference resonant frequency to determine whether the extension member 110 is maximally inflated (S640).

판단부(140)는 검출된 공진주파수의 변화(frequency shift)를 통해 확장부재(110)의 부피 변화를 판단할 수 있다. 즉, 확장부재(110)가 팽창될수록 검출되는 공진주파수의 값은 감소하게 되므로, 판단부(140)는 검출된 공진주파수의 크기가 감소하면 확장부재(110)가 팽창 중인 것으로 판단한다. The determination unit 140 may determine the change in volume of the expansion member 110 through a change in the detected resonant frequency (frequency shift). That is, as the extension member 110 expands, the value of the detected resonant frequency decreases. Therefore, the determination unit 140 determines that the extension member 110 is inflating when the magnitude of the detected resonant frequency decreases.

그리고, 검출된 공진 주파수가 기준 공진주파수와의 차이가 10% 이내가 되면, 판단부(140)는 확장부재(110)가 최대로 팽창된 것으로 판단한다.Then, when the difference between the detected resonant frequency and the reference resonant frequency is less than 10%, the determination unit 140 determines that the expansion member 110 is maximally inflated.

부연하자면, 판단부(140)는 기 저장된 기준 공진주파수와 검출된 공진주파수를 상기의 수학식 1에 대입하여 차이값을 산출한다. 산출된 차이값이 10%이내 이면, 판단부(140)는 확장부재(110)가 최대로 팽창된 상태인 것으로 판단한다. To elaborate, the determination unit 140 calculates a difference value by substituting the pre-stored reference resonance frequency and the detected resonance frequency into Equation 1 above. If the calculated difference is within 10%, the determination unit 140 determines that the expansion member 110 is in a maximally inflated state.

그리고, 확장부재(110)가 최대 팽창된 상태인 것으로 판단되면, 판단부(140)는 판단결과를 외부의 모니터(미도시함)를 통해 출력한다. Then, when it is determined that the expansion member 110 is in a maximum inflated state, the determination unit 140 outputs the determination result through an external monitor (not shown).

따라서, 확장부재(110)가 최대로 팽창된 것으로 판단되면, 시술자는 삽입 대상이 되는 부위의 내강을 충분히 확보된 것으로 판단할 수 있다. Accordingly, when it is determined that the expansion member 110 is maximally inflated, the operator can determine that the lumen of the region to be inserted is sufficiently secured.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시에 따른 의료기기용 확장부재의 측정 시스템 및 그 방법에 따르면, 혈관이나 판막에 협착이 있어 경피적 중재시술이 필요한 환자들, 그리고 심방중격 결손에서의 결손 부위와 같은 인체 내 구조물의 단면적, 부피 또는 이들의 변화 측정이 필요한 경우에 적용할 수 있다. As described above, according to the measurement system and method of the expandable member for medical devices according to the practice of the present invention, patients requiring percutaneous intervention due to stenosis in blood vessels or valves, and human bodies such as defects in atrial septal defects It can be applied when it is necessary to measure the cross-sectional area, volume or change of these structures within the structure.

또한 공진주파수를 이용하여 확장부재의 적절한 팽창 여부 및 확보된 혈관 또는 치료 대상이 되는 부위의 내강 용적 변화를 실시간으로 모니터링하여 치료를 더 빨리 효과적으로 진행할 수 있어 환자의 예후를 더욱 좋게 할 수 있다. In addition, by using a resonant frequency, whether or not the expansion member is properly expanded and changes in the lumen volume of the secured blood vessel or the area to be treated are monitored in real time, so that the treatment can be performed more quickly and effectively, so that the patient's prognosis can be further improved.

또한 대동맥 판막 협착증, 폐동맥 판막협착증, 심방 중격 결손증과 같은 구조적 심장질환이나 기타 질환의 치료나 평가 과정에서 동맥이나 구조물의 부피변화 측정을 풍선도자로 할 필요가 있는 경우에 확장부재로 대체 사용이 가능하다. In addition, it can be used as an alternative extension member when it is necessary to measure the volume change of arteries or structures with a balloon catheter during the treatment or evaluation of structural heart diseases such as aortic valve stenosis, pulmonary valve stenosis, and atrial septal defect or other diseases. do.

또한 확장부재의 확장 또는 축소 여부를 실시간 확인할 수 있으므로, 시술 이후에 혈관 내 초음파 검사법 또는 광간섭 단층 촬영 검사를 시행할 필요가 없어 확장부재의 확장 여부에 대한 추가 검사 부담을 줄일 수 있게 되고 치료에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있게 되며 치료의 효과를 향상 시킬 수 있다. In addition, since the expansion or contraction of the expansion member can be checked in real time, there is no need to perform intravascular ultrasonography or optical coherence tomography after the procedure, reducing the burden of additional examinations on whether the expansion member is expanded or not, and improving treatment. It can shorten the time it takes and improve the effectiveness of treatment.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims below.

100 : 의료기기용 확장부재의 측정 시스템
110 : 확장부재 120 : 공진기
121 : 코일 122 : 캐패시터
130 : 주파수 검출부 140 : 판단부
300 : 카테터100: Measuring system of expansion member for medical devices
110: expansion member 120: resonator
121: coil 122: capacitor
130: frequency detection unit 140: determination unit
300: catheter

Claims (12)

신체 내에 사용되는 의료기기의 대상 부위를 확장시키는 확장부재의 측정 시스템에 있어서,
상기 확장부재의 내면에 도금된 코일 및 상기 코일의 중간에 삽입된 캐패시터를 포함하며, 상기 확장부재의 팽창 또는 수축에 따라 공진주파수가 가변되는 공진기;
상기 공진기에 전자기파를 인가하며, 상기 코일과 캐패시터에 의해 발생하는 공진주파수를 검출하는 주파수 검출부; 및
검출된 공진주파수를 이용하여 상기 확장부재의 부피 변화를 판단하는 판단부를 포함하고,
상기 판단부는,
기 저장된 기준 공진주파수와 상기 검출된 공진주파수의 차이가 임계값 이하인 경우에 상기 확장부재가 최대 팽창된 상태인 것으로 판단하되, 상기 검출된 공진주파수의 크기가 감소하면 상기 확장부재가 팽창 중인 것으로 판단하며,
상기 기준 공진주파수는,
상기 확장부재를 신체 체외에서 최대로 팽창시킨 상태에서 검출된 공진주파수인 의료기기용 확장부재의 측정 시스템.In the measuring system of an expansion member that expands a target part of a medical device used in the body,
a resonator including a coil plated on an inner surface of the extension member and a capacitor inserted in the middle of the coil, and having a resonant frequency variable according to expansion or contraction of the extension member;
a frequency detection unit for applying an electromagnetic wave to the resonator and detecting a resonant frequency generated by the coil and the capacitor; and
A determination unit for determining a volume change of the expansion member using the detected resonant frequency;
The judge,
When the difference between the pre-stored reference resonant frequency and the detected resonant frequency is less than or equal to a threshold value, it is determined that the expansion member is in a maximally expanded state, and when the magnitude of the detected resonant frequency decreases, it is determined that the expansion member is in expansion and
The reference resonance frequency is,
A measurement system for an expansion member for medical devices, which is a resonant frequency detected in a state in which the expansion member is maximally expanded outside the body. 제1항에 있어서,
상기 확장부재의 팽창 또는 수축에 따라 상기 코일의 유도용량의 크기가 변화되고, 상기 캐패시터의 정전용량은 고정된 크기값을 가지는 의료기기용 확장부재의 측정 시스템.According to claim 1,
According to the expansion or contraction of the expansion member, the size of the inductance of the coil is changed, and the capacitance of the capacitor has a fixed size value. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 주파수 검출부는,
하나 이상의 루프 안테나로 구현되는 의료기기용 확장부재의 측정 시스템.According to claim 1,
The frequency detector,
A measurement system for an extension member for medical devices implemented with one or more loop antennas. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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