KR102607453B1 - 다중 파장 led 카테터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다각형의 단면을 가지는, 다각기둥 형태의 카테터 본체와, 상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 마이크로 LED와, 상기 마이크로 LED를 커버하고 캡슐화하도록 상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 캡슐화부를 포함하는, 다중 파장 LED 카테터를 제공한다.

Description

다중 파장 LED 카테터{Multi-wavelength LED catheter}
본 발명의 실시예들은, 다중 파장 LED 플렉시블 카테터에 관한 것이다.
십이지장은 제2형 당뇨병 환자에서 비정상적인 점막 비후가 발생하면서 제2형 당뇨병/비알코올성 지방간 관련 호르몬(예: GIP) 분비가 증가하는 장소로, 제2형 당뇨병, 비만 및 비알코올성 지방간에 대한 비약물 치료의 핵심 위치이다. 이러한 질병의 치료를 위하여 십이지장 점막 재표면술 시술(duodenal mucosal resurfacing)이 적용되고 있다. 십이지장 점막 재표면술 시술은, LED 발열을 이용하여 십이지장 표면에 광열 치료를 적용함으로써 췌장의 재생을 유도하여 대사성 질환인 제2형 당뇨병, 비만 및 비알코올성 지방간 치료에 활용될 수 있다.
한편, 광역학 치료(photodynamic therapy; PDT)는 광 반응제(photo reactive agent), 광 개시제(photo-initiating agent), 또는 광 감각제(photosensitizing agent)의 투여에 기초하여, 특정 파장 또는 파장대(waveband)의 광이 감광성(photosensitive)을 갖는 표적 세포를 향해 유도되는 프로세스이다.
광역학 치료를 위해 사용되는 광 전달 시스템의 일 유형은 특정 광 확산 팁(light-diffusing tip)이 있는 단일 광섬유 전달 시스템을 사용하여, 레이저와 같은 광원에서 표적 세포들로의 광 전달을 포함한다. 다른 유형에서, 광역학 치료를 위해 사용되는 광원은 또한 LED(light emitting diode; 발광 다이오드)일 수 있다. 예를 들면 LED들을 배치하여 위한 광 막대(light bar)를 형성하여 광역학 치료에 활용할 수 있다.
본 발명은, 병변 부위에 광 조사 및 열 전달을 함께 수행할 수 있는 다파장의 LED 플렉시블 카테터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터는, 다각형의 단면을 가지는, 다각기둥 형태의 카테터 본체; 상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 LED; 상기 LED를 커버하고 캡슐화하도록 상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 캡슐화부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카테터 본체의 일 측면에는 일 파장대의 광을 방출하는 LED가 부착되고, 상기 카테터 본체의 다른 측면에는 다른 파장대의 광을 방출하는 LED가 부착될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카테터 본체의 제1 측면에는 제1 파장대의 광을 방출하는 LED와 제2 파장대의 광을 방출하는 LED가 번갈아 부착될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카테터 본체의 제2 측면에는, 상기 제2 파장대의 광을 방출하는 LED와 제3 파장대의 광을 방출하는 LED가 번갈아 부착될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 파장대는 500 ~ 600 nm 사이의 소정의 파장대이고, 상기 제2 파장대는 600 ~ 700 nm 사이의 소정의 파장대이고, 상기 제3 파장대는 800~900 nm 사이의 소정의 파장대일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 파장대의 광을 방출하는 LED의 개수와 상기 제3 파장대의 광을 방출하는 LED의 개수의 비율에 기초하여 발열 온도를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 파장대의 광을 방출하는 LED의 조사 시간과 상기 제3 파장대의 광을 방출하는 LED의 개수의 조사 시간에 기초하여 발열 온도를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카테터 본체에는 가이드와이어가 통과하기 위한 가이드홀 및 LED 배선이 배치되기 위한 배선홀이 형성될 수 있다. 이러한 가이드와이어를 통하여 담관, 췌관등을 포함하는 소화기 관강 (lumen)을 통하여 다양한 소화기 장기에 접근하여 광을 조사하고 열을 전달하게 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 카테터 본체의 선단부에 보호캡이 배치되고, 상기 보호캡에 상기 가이드홀과 연결되는 구멍이 형성되고, 상기 보호캡은 상기 배선홀을 밀봉 및 커버할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다파장의 광원을 이용하여 병변 부위에 광 조사 및 열 전달을 동시에 수행할 수 있으며, 부위 별로 선택적으로 또는 균일하게 수행할 수 있다.
또한 일반적인 원통형의 카테터와 달리 평평한 옆면을 가진 다각기둥형의 카테터를 사용함으로써, 미니 또는 마이크로 LED 전사(transfer)가 용이하여 제조가 용이해지고, 카테터의 크기를 훨씬 소형화할 수 있다.
물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다중 파장 LED 카테터(100)의 선단부의 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 다중 파장 LED 카테터(100)의 선단부의 확대도에서 캡슐화부(120)와 보호캡(121)을 제거한 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)에서 각 측면에 배치된 LED들이 방출하는 광을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)에서 각 측면에 배치된 LED들이 방출하는 광을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(200)의 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 다중 파장 LED 카테터(200)의 선단부의 확대도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, 구성요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, 구성요소 등이 연결되었다고 할 때, 구성요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 구성요소들 중간에 다른 구성요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)의 개략도이다. 도 2는 도 1에 도시된 다중 파장 LED 카테터(100)의 선단부의 확대도이다. 도 3은 도 1에 도시된 다중 파장 LED 카테터(100)의 선단부의 확대도에서 캡슐화부(120)와 보호캡(121)을 제거한 상태를 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 다중 파장 LED 카테터(100)는 카테터 본체(110), 카테터 본체(110)의 측면에 부착되는 마이크로 LED(150), 마이크로 LED를 커버하는 캡슐화부(120)를 포함한다. 다중 파장 LED 카테터(100)는 외부의 제어 장치(130)와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 카테터 본체(110)는 원통형이 아닌, 플렉시블한 다각기둥 형태이다. 따라서 카테터 본체(110)는 다각형의 단면을 가진다. 즉, 카테터 본체(110)의 길이방향에 수직한 단면이 다각형이다. 카테터 본체(110)는 예를 들면 폴리우레탄 등의 유연한(flexible) 재질로 형성될 수 있으며 직경은 1-2mm로 구성될 수 있다.
도 1 내지 3에서는, 삼각기둥 형태의 카테터가 도시된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 실시예들 따른 카테터는 사각기둥이나 오각기둥 형태일 수도 있음은 물론이다.
카테터 본체(110)가 다각기둥 형태이기 때문에, 카테터 본체(110)의 측면은 복수 개의 구분된 평면으로 구성될 수 있다. 여기서, 카테터 본체(110)는 플렉시블하게 구성될 수 있으므로, 각각의 측면이 항상 완전한 평면 상태인 것은 아니며, 길이방향으로 플렉시블하게 굽어진 상태를 포함할 수 있다. 다만, 카테터 본체(110)의 측면이 복수 개의 구분된 평면으로 구성된다는 의미는, 카테터 본체(110)를 일직선으로 편 상태에서 다각기둥의 측면에 상응하는 복수 개의 구분된 평면으로 구성될 수 있다는 의미이다.
카테터 본체(110)의 측면에는 마이크로 LED(150)가 부착된다. 마이크로 LED(150)는 카테터(100)의 선단부 측에서 길이방향을 따라 배열될 수 있다. 카테터 본체(110)의 각 측면에 모두 마이크로 LED(150)가 부착될 수 있다. 여기서, 마이크로 LED(150)는 5 내지 100 ㎛ 크기의 LED를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 100 내지 200 ㎛ 크기의 미니 LED를 포함할 수 있다. 마이크로 LED(150)는 마이크로 LED 패치일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 마이크로 LED(150)는 구동제어회로 및 박막형 배터리와 연결될 수 있다.
일 실시예에서 카테터 본체(110)가 삼각기둥 형태인 경우, 카테터 본체(110)는 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면을 가질 수 있다. 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 각각에 모두 마이크로 LED(150)가 부착될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 카테터 본체(110)의 복수의 측면에 부착된 복수의 마이크로 LED(150)들은 다양한 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들면 복수의 마이크로 LED(150)들 중, 일부는 제1 파장대의 광을 방출하고, 나머지 일부는 제2 파장대의 광을 방출할 수 있다. 다른 예를 들면 복수의 마이크로 LED(150)들 중 일부는 제1 파장대의 광을 방출하고, 다른 일부는 제2 파장대의 광을 방출하고, 나머지 일부는 제3 파장대의 광을 방출할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에서, 제1 파장대는 500 ~ 600 nm 사이의 소정의 파장대이고, 제2 파장대는 600 ~ 700 nm 사이의 소정의 파장대이고, 제3 파장대는 800~900 nm 사이의 소정의 파장대일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.
제1 파장대의 제1 마이크로 LED는 저출력이 가능하며, 제1 파장대의 광은, 적색의 광과민제에 흡수력이 우수한 특징을 가진다. 따라서 제1 파장대의 광은 병변 부위에 대한 광 조사에 사용될 수 있다. 경우에 따라 제1 파장대와 제2 파장대의 조합이 병변 부위에 대한 광 조사에 사용될 수도 잇다.
제2 파장대의 제2 마이크로 LED는 광효율이 낮고 표면 온도가 비교적 높아서, 열 전달에 용이하다. 따라서 제2 파장대의 광은 병변 부위에 대한 열 전달에 사용될 수 있으며, 경우에 따라 제2 파장대의 광과 제3 파장대의 광의 조합이 병변 부위에 대한 열 전달에 사용될 수도 있다.
제3 파장대의 광은 에너지 효율 대비 투과력이 높고 광효율이 좋아서, 깊은 조직까지 투과하여 병변 부위 광 조사 및 열 전달에 사용될 수 있고, 열 전달의 효과를 극대화시킬 수 있다. 예를 들면 다중 파장 LED 카테터(100)가 십이지장에 삽입되는 경우, 상기 제3 파장대의 광은 십이지장 근처의 췌장까지 침투하여, 췌장의 세포에 대한 광 조사 및 열 전달에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 마이크로 LED 카테터(100)에서 각 측면에 배치된 마이크로 LED들이 방출하는 광을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 카테터 본체(110)의 제1 측면에는 제1 파장대의 광(L1)을 방출하는 제1 마이크로 LED(150)들이 부착되고, 카테터 본체(110)의 제2 측면에는 제2 파장대의 광(L2)을 방출하는 제2 마이크로 LED(150)들이 부착되고, 카테터 본체(110)의 제3 측면에는 제3 파장대의 광(미도시)을 방출하는 제3 마이크로 LED(150)들이 부착될 수 있다.
이 경우 LED 카테터(100)의 제1 측면에서는 제1 파장대의 광(L1)이 방출되고, 제2 측면에서는 제2 파장대의 광(L2)이 방출되고 제3 측면에서는 제3 파장대의 광(미도시)이 방출된다. 다시 말하면, 이 실시예에 따른 LED 카테터(100)는 제1 방향으로 제1 파장대의 광(L1)을 조사하고, 제2 방향으로 제2 파장대의 광(L2)을 조사하고, 제3 측면이 바라보는 제3 방향으로 제3 파장대의 광을 조사할 수 있다.
이 실시예에 따르면, 각 방향으로 조사되는 광의 파장대를 선택적으로 배분 또는 구분하여, 각 방향마다 파장대별 광 조사 및 열 전달 효과를 극대화할 수 있다. 예를 들면, 침투력이 높은 제3 파장대의 광은 췌장의 세포 치료에 기여하도록, 췌장이 위치한 방향으로 조사할 수 있다. 이 경우 상술한 제3 측면이 췌장이 위치한 방향을 향하도록 LED 카테터(100)를 배향할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)에서 각 측면에 배치된 마이크로 LED들이 방출하는 광을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 카테터 본체(110)의 제1 측면에는 제1 파장대의 광(L1)을 방출하는 제1 마이크로 LED와 제2 파장대의 광(L2)을 방출하는 제2 마이크로 LED가 교대로 부착될 수 있다.
카테터 본체(110)의 제2 측면에는 제2 파장대의 광(L2)을 방출하는 제2 마이크로 LED와 제3 파장대의 광(L3)을 방출하는 제3 마이크로 LED가 교대로 부착될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 카테터 본체(110)의 제3 측면도 마찬가지로, 실시예에 따라, 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 서로 다른 마이크로 LED가 교대로 배치될 수 있다.
예를 들어 도 3을 참조하면, LED 카테터(100)에서 카테터 본체(110)의 제1 측면에 제1 마이크로 LED(150-1), 제2 마이크로 LED(150-2), 제3 마이크로 LED(150-3), 제4 마이크로 LED(미도시)이 차례로 배치될 수 있다. 도 5에서 설명하는 실시예에 따르면, 제1 마이크로 LED(150-1)는 제1 파장대의 광(L1)을 방출하고, 제2 마이크로 LED(150-2)는 제2 파장대의 광(L2)을 방출하고, 제3 마이크로 LED(150-3)은 제1 파장대의 광(L1)을 방출하며, 제4 마이크로 LED(미도시)는 제2 파장대의 광(L2)을 방출할 수 있다.
이 실시예에 따르면, 각 방향으로 다양한 파장대의 광들이 골고루 조사될 수 있다. 예를 들면 일 방향으로 조사되는 광이 듀얼 파장대를 가질 수 있으며, 이러한 듀얼 파장대에 따른 광 조사 및 열 전달 효과를 발휘할 수 있다.
예를 들어 500 ~ 600 nm 사이의 제1 파장대의 제1 마이크로 LED와 600 ~ 700 nm 사이의 제2 파장대의 제2 마이크로 LED가 번갈아 배치된 제1 측면은, 집약적 광 조사와 열 전달의 효과를 동시에 낼 수 있다.
다른 예를 들어 600 ~ 700 nm 사이의 제2 파장대의 제2 마이크로 LED와 800 ~ 900 nm 사이의 제3 파장대의 제3 마이크로 LED가 번갈아 배치된 제2 측면은, 정확한 발열 온도 제어를 통해 열 전달을 효과적으로 수행할 수 있다. 상기 제2 측면은, 광효율이 높은 제3 파장대의 제3 마이크로 LED와 광효율이 낮은 제2 파장대의 제2 마이크로 LED를 일정 비율로 배열함으로써, 발열 온도 제어를 정밀하게 할 수 있다. 예를 들면, 실시예에 따라 LED 카테터(100)의 제2 측면에 배치된 제2 파장대의 마이크로 LED 갯수와 제3 파장대의 마이크로 LED 갯수는 지정된 비율을 가질 수 있다. 예를 들면 제2 측면에 제2 파장대의 제2 마이크로 LED와 제3 파장대의 제3 마이크로 LED가 1:1, 1:2, 또는 2:3의 비율로 배치될 수 있다. 다른 예를 들면, 제2 파장대의 제2 마이크로 LED와 제3 파장대의 제3 마이크로 LED의 조사 시간을 각각 제어함으로서 발열 온도를 제어할 수도 있다. 광효율이 낮아서 열이 많이 발생하는 제2 파장대의 조사 시간이 제3 파장대의 조사 시간보다 더 짧게 설정될 수 있다. 설정된 조사 시간에 따라 제2, 제3 파장대의 마이크로 LED가 각각 on/off를 반복할 수 있다.
뿐만 아니라 제2 파장대의 제2 마이크로 LED만 사용하는 경우보다 제2 파장대의 제2 마이크로 LED와 제3 파장대의 제3 마이크로 LED를 조합하여 사용하는 경우, 침투력이 더 좋아져서 열 전달의 깊이 및 효율이 더 좋아질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 카테터 본체(110)에는 길이방향으로 가이드홀(112)이 형성될 수 있다. 가이드홀(112)에는 가이드와이어(140)가 통과할 수 있다. 가이드와이어(140)의 직경은 약 0.025 인치일 수 있으며, 가이드홀(112)을 통해 가이드와이어(140)의 이동 공간이 확보될 수 있다. 가이드와이어(140) 및 가이드홀(112)을 통해 내시경을 이용한 시술이 가능하다.
카테터 본체(110)에는 길이방향으로 배선홀(111)이 형성될 수 있다. 이를 통해 LED 배선이 배선홀(111), 즉 카테터 본체(110)의 내부에 위치될 수 있다. 배선홀(111)은 가이드홀(112)과 구분된다.
다중 파장 카테터 본체(110)의 각 측면에는, 마이크로 LED를 커버하고 캡슐화하는 캡슐화부(120)가 형성될 수 있다.
캡슐화부(120)는, 카테터 본체(110)의 각 측면마다 형성될 수 있다. 예를 들어 카테터 본체(110)가 삼각기둥 형태인 경우, 캡슐화부(120)는, 카테터 본체(110)의 제1 측면에 부착된 마이크로 LED들을 캡슐화하는 제1 캡슐화부(120-1), 제2 측면에 부착된 마이크로 LED들을 캡슐화하는 제2 캡슐화부(120-2), 제3 측면에 부착된 마이크로 LED들을 캡슐화하는 제3 캡슐화부(120-3)로 구성될 수 있다. 캡슐화부(120)는 예를 들면 실리콘 패키징으로 형성되어, 마이크로 LED 카테터(100)를 보호할 수 있다. 캡슐화부(120)는 제1, 제2, 제3 파장대의 광이 통과할 수 있으며, 예를 들어 투명할 수 있다.
카테터 본체(110)의 선단부는 보호캡(121)으로 커버될 수 있다. 보호캡(121)은 예를 들면 캡슐화부(120)와 동일한 소재로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보호캡(121)에는, 가이드와이어(140)가 통과하기 위해 가이드홀(112)과 연결되는 구멍(122)이 형성될 수 있다. 즉, 카테터 본체(110)에 형성된 가이드홀(112)과, 보호캡(121)에 형성된 구멍(122)이 연결될 수 있고, 가이드와이어(140)는 가이드홀(112) 및 구멍(122)을 통과하며 이동할 수 있다.
보호캡(121)은, 마이크로 LED 배선이 배치되는 배선홀(111)이 외부에 노출되지 않도록, 배선홀(111)을 커버 또는 밀봉할 수 있다.
다른 실시예로서, 카테터 본체(110)의 선단부에는 마이크로 LED가 더 부착될 수 있다. 다시 말해, 카테터 본체(110)의 선단부에 배치된 마이크로 LED를 이용하여, 카테터 본체(110)의 측방향 뿐만 아니라 전방으로도 광 조사 및 열 전달이 가능해질 수 있다. 이 경우, 상기 보호캡(121)은 마이크로 LED를 커버하여 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, LED 카테터(100)의 카테터 본체(110)를 다각기둥 형태로 구성함으로써, 카테터 본체(110)의 각 측면이 평면에 상응할 수 있고, 따라서 각 측면에 마이크로 LED(150) 전사 과정이 매우 용이해질 수 있다. 일반적으로 기존의 마이크로 LED 카테터는 작은 직경의 원통형이기 때문에 마이크로 LED를 카테터에 일일이 손으로 붙여야 했다. 또한 기존의 원통 형태의 마이크로 LED 카테터의 직경을 줄이는 데 한계가 있었다.
반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 성장기판에 마이크로 LED를 성장시킨 뒤, 본 발명에 따른 카테터 본체(110)의 각 측면에 일괄적으로 전사(transfer)할 수 있는 장점이 생긴다. 즉, 본 발명에 따른 다각기둥 형태의 마이크로 LED 카테터(100)는 마이크로 LED 전사를 매우 용이하게 하며, 그렇기 때문에 미니 마이크로 LED 또는 마이크로 마이크로 LED를 사용한 초소형화가 가능할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(100)의 제작 방법은, 성장기판에 마이크로 LED를 성장시킨 뒤 카테터 본체(110)에 마이크로 LED를 전사하고, 성장기판을 분리한 뒤, 카테터 본체(110)의 각 측면을 각각 캡슐화(encapsulation)하는 것을 포함한다. 보다 자세한 사항은 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(200)의 개략도이다. 도 7은 도 6에 도시된 다중 파장 LED 카테터(200)의 선단부의 확대도이다.
전술한 다중 파장 LED 카테터(100)와 비교하면, 도 6 및 도 7의 다중 파장 LED 카테터(200)는 오각기둥 형태라는 점만 차이점이므로, 차이점만 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터(200)는, 오각기둥 형태의 카테터 본체(210), 카테터 본체(210)의 각 측면에 각각 부착되는 마이크로 LED, 상기 마이크로 LED를 커버하고 캡슐화하도록 상기 각 측면에 각각 부착되는 캡슐화부(220)를 포함한다. 다중 파장 LED 카테터(200)는 외부의 제어 장치(230)와 연결될 수 있다.
LED 카테터(200)가 오각기둥 형태인 경우, 캡슐화부(220)는 제1 측면의 적어도 일부를 캡슐화하는 제1 캡슐화부(220-1), 제2 측면의 적어도 일부를 캡슐화하는 제2 캡슐화부(220-2), 제3 측면의 적어도 일부를 캡슐화하는 제3 캡슐화부(220-3), 제4 측면의 적어도 일부를 캡슐화하는 제4 캡슐화부(220-4), 및 제5 측면의 적어도 일부를 캡슐화하는 제5 캡슐화부(미도시)로 구성될 수 있다.
카테터 본체(110)에는 LED 배선을 배치하기 위한 배선홀이 길이방향을 따라 형성될 수 있으며, 상기 배선홀과 구분되는 가이드홀이 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
카테터 본체(110)의 선단부에는 보호캡(221)이 상기 배선홀을 커버 및 밀봉할 수 있다. 보호캡(221)에는 상기 가이드홀과 연결되는 구멍(222)이 형성될 수 있다. 가이드와이어(240)가 상기 구멍(222) 및 가이드홀을 통해 이동 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 파장대는 630nm를 포함하는 파장대, 또는 660nm를 포함하는 파장대일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 파장대는 850nm를 포함하는 파장대일 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
종래에는 마이크로 LED를 기판에 전사(transfer)시키는 방법으로 정전기나 레이저를 이용하여 하나씩 픽업하여 전사시키는 기법 또는 롤을 이용하여 여러 개의 LED를 전사시키는 기법 등이 이용되고 있다. 그러나, 롤 전사 기법은 롤 전사 기법은 대용량 면적에 수율을 높이기 위한 방법으로 본 발명과 같이 좁은 면적에 적용하는 것에는 어려움이 있으며, 정전기나 레이저를 이용하여 하나씩 픽업하는 전사 기법으로는 카테터의 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 부력(buoyance)을 이용하여 마이크로 LED를 전사시키는 것을 특징으로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법은 먼저, 마이크로 LED(150)가 안착된 성장기판(10)을 마련할 수 있다. 성장기판(10)은 마이크로 LED(150)가 개별적으로 안착되는 안착부(11)가 형성될 수 있으며, 안착부(11)에는 마이크로 LED(150)를 지지하는 미세 나노돌기(12)가 형성될 수 있다. 이때, 미세 나노돌기(12)는 필라멘트(filament) 형태로 형성될 수 있으며, 소수성(Hydrophobic) 성분을 포함하거나, 소수성 성분으로 코팅되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 소수성 성분은 불소 수지, 실리콘 수지 등일 수 있다. 상기 구조의 성장 기판(10)은 유체를 수용하는 수용유닛(1) 내에 배치될 수 있다.
한편, 성장기판(10)은 유연한(flexcible) 재질로 이루어질 수 있으며, 도시하지 않았지만 단부에 손잡이부를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 다른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법은 성장기판(10)을 고정하면서 다양한 압력을 인가할 수 있어, 마이크로 LED의 탈착(peeling)을 용이하게 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 성장 기판(10)은 수용유닛(1) 내에 배치되고, 수용유닛(1)에는 물과 같은 유체가 수용될 수 있다. 수용유닛(1)은 온도를 제어하는 구성을 포함하여, 상기 유체의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편, 제작 방법은 다각기둥 형태의 카테터 본체(110)를 준비할 수 있다. 카테터 본체(110)는 전술한 바와 같이, 길이 방향에 수직한 단면이 다각형으로 이루어질 수 있으며, 각 측면은 평편한 면으로 이루어질 수 있다. 상기한 각 측면에는 마이크로 LED를 전사시키기 위해, 점착제(HC)가 코팅될 수 있는데 이때, 점착제(HC)는 친수성 점착제(Hydrophilic Adhesion)일 수 있다. 예를 들면, 점착제(HC)는 펙틴(pectin), 젤라틴(gelatin), 카복시 메틸셀루로오스(carboxylmethyl cellulose) 등의 성분을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 이후 점착제(HC)가 코팅된 카테터 본체(110)의 측면을 상기 성장 기판(10)을 향하여 배치시킨 후 하방으로 이동시켜, 카테터 본체(110)의 측면과 마이크로 LED(150)가 접촉될 수 있다. 이 경우, 수용유닛(1)에 수용된 유체, 즉 물이 카테터 본체(110)의 측면에 닿아 상기 친수성인 점착제(HC)는 겔 형태로 변환되고 마이크로 LED(150)가 부착될 수 있다.
이때, 필라멘트 형태의 미세 나노돌기(12)와 연결된 마이크로 LED(150)는 유체(W)에 잠긴 부분에 의해 부력(buoyance)을 작용할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 제작 방법은 일정 온도의 유체, 즉 수용유닛(1)에 수용된 물(W)에 성장기판(10)을 침전시키게 되면, 연잎 효과(lotus effect)에 의해 마이크로 LED(150)는 카테터 본체(110)의 측면을 향해 압력이 인가될 수 있다. 이러한 압력에 의해 마이크로 LED(150)는 겔 형태로 변환된 카테터 본체(110)의 친수성 점착제(HC)에 더 용이하게 부착되어 전사될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법은 마이크로 LED(150)를 성장기판(10)으로부터 좀 더 용이하게 분리하기 위해, 이산화탄소가스를 이용하거나(CO2 injection kinife) 초음파(예를 들면, cavitational ultrasonic aspiration)을 이용할 수 있다.
전술한 과정을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 파장 LED 카테터의 제작 방법은 좁은 면적을 갖는 카테터 본체에 용이하면서 효과적으로 마이크로 LED를 전사시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200: 다중 파장 LED 카테터
110, 210: 카테터 본체
111: 배선홀
112: 가이드홀
120, 120-1, 120-2, 120-3, 220, 220-1, 220-2, 220-3, 220-4: 캡슐화부
121, 221: 보호캡
122, 222: 구멍
130, 230: 제어 장치
140, 240: 가이드와이어
150, 150-1, 150-2, 150-3: 마이크로 LED
151: 배선

Claims (11)

  1. 다각형의 단면을 가지는, 다각기둥 형태의 카테터 본체;
    상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 마이크로 LED;
    상기 마이크로 LED를 커버하고 캡슐화하도록 상기 카테터 본체의 각 측면에 각각 부착되는 복수의 캡슐화부;를 포함하며,
    상기 카테터 본체는 복수 개의 구분된 평면으로 이루어지는 상기 측면을 포함하고,
    상기 마이크로 LED는 상기 다각형의 단면에서 바라볼 때 상기 평면에서 외부를 향해 돌출되도록 부착되며,
    상기 복수의 캡슐화부 각각은 상기 다각형의 단면에서 바라볼 때 상기 복수 개의 구분된 평면 중 대응되는 평면으로부터 외부를 향해 볼록한 형상으로 형성되는, 다중 파장 LED 카테터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카테터 본체의 일 측면에는 일 파장대의 광을 방출하는 제1 마이크로 LED가 부착되고,
    상기 카테터 본체의 다른 측면에는 다른 파장대의 광을 방출하는 제2 마이크로 LED가 부착되는,
    다중 파장 LED 카테터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카테터 본체의 제1 측면에는 제1 파장대의 광을 방출하는 제1 마이크로 LED와 제2 파장대의 광을 방출하는 제2 마이크로 LED가 번갈아 부착되는,
    다중 파장 LED 카테터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 카테터 본체의 제2 측면에는, 상기 제2 파장대의 광을 방출하는 제2 마이크로 LED와 제3 파장대의 광을 방출하는 제3 마이크로 LED가 번갈아 부착되는,
    다중 파장 LED 카테터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 파장대는 500 ~ 600 nm 사이의 소정의 파장대이고,
    상기 제2 파장대는 600 ~ 700 nm 사이의 소정의 파장대이고,
    상기 제3 파장대는 800~900 nm 사이의 소정의 파장대인,
    다중 파장 LED 카테터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 파장대의 광을 방출하는 상기 제2 마이크로 LED의 개수와 상기 제3 파장대의 광을 방출하는 상기 제3 마이크로 LED의 개수의 비율에 기초하여 광열 치료의 온도를 제어하는,
    다중 파장 LED 카테터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 파장대의 광을 방출하는 상기 제2 마이크로 LED의 조사 시간과 상기 제3 파장대의 광을 방출하는 상기 제3 마이크로 LED의 개수의 조사 시간에 기초하여 광열 치료의 온도를 제어하는,
    다중 파장 LED 카테터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카테터 본체에는 가이드와이어가 통과하기 위한 가이드홀 및 LED 배선이 배치되기 위한 배선홀이 형성되는,
    다중 파장 LED 카테터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 카테터 본체의 선단부에 보호캡이 배치되고,
    상기 보호캡에 상기 가이드홀과 연결되는 구멍이 형성되고,
    상기 보호캡은 상기 배선홀을 밀봉 및 커버하는,
    다중 파장 LED 카테터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로 LED는 상기 카테터 본체의 선단부에 더 부착되고,
    상기 보호캡은 상기 카테터 본체의 선단부에 부착되는 상기 마이크로 LED를 커버하는,
    다중 파장 LED 카테터.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 카테터 본체의 각 측면에는 상기 마이크로 LED를 전사하기 위한 친수성 점착제가 코팅되는,
    다중 파장 LED 카테터.
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