KR102638467B1 - 가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브의 일단이 코일과 금속체의 용접 결합에 의해 폐쇄되어 튜브 내부에 수용되는 구성의 유출이 방지되는 가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은 내부가 중공된 튜브, 상기 튜브의 일측에 삽입되는 금속체 및 상기 튜브의 외주면을 감싸는 코일을 포함하고, 상기 금속체와 상기 코일은 용접 결합되어 상기 튜브의 일단이 폐쇄되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법{guidewire microrobot and its manufacturing method}
본 발명은 가이드와이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결합수단을 통해 튜브 일측의 금속체와 튜브 외주면을 감싸는 금속코일의 결합이 가능한 가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
가이드와이어는 혈관 내부에 삽입되어 외부 자기장에 의해 방향이 조절되며 환부에 도달하여 약물 투여, 절개 등 환부에 필요한 치료를 할 수 있다. 혈관중재시술에서 사용되는 의료용 가이드와이어는 시술 중 스텐트 삽입 시술 중, 굴곡진 혈관 내에서의 꺾임, 혈관 내 반복적인 움직임 등의 요인으로 인해 손상될 수 있다. 일반적인 가이드와이어의 경우, 금속 와이어로 이루어져 있기 때문에 손상이 되더라도 절단되거나 분리되는 경우는 거의 없으며 체내 밖으로 회수하면 큰 문제가 되지 않는다.
도 1 및 2를 참조하면, 종래의 유연 고분자와 자성체를 활용한 자성 가이드와이어의 경우, 유연고분자가 시술 중 쉽게 손상될 수 있으며 이로 인해 내부의 자성체가 체내에서 노출 및 유실되어 크고 작은 문제를 일으킬 수 있다. 특히, 마이크로 크기의 자성 입자가 포함된 유연 고분자가 체내에서 유실되는 경우, 회수 및 체외배출이 매우 힘들다는 단점이 있다. 또한, 종래기술의 경우, 유연고분자와 자성체 사이의 경계점이 구조적 결함으로 작용하여 와이어가 시술 중 쉽게 절단 및 분리될 수 있는 위험이 존재한다. 이러한 임상적 안전성 문제는 유연 자성 가이드와이어 로봇의 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다.
[1] Kim, Yoonho, et al. "Ferromagnetic soft continuum robots." Science Robotics 4.33 (2019): eaax7329. [2] Jeon, Sungwoong, et al. "A magnetically controlled soft microrobot steering a guidewire in a three-dimensional phantom vascular network." Soft robotics 6.1 (2019): 54-68. [3] Datta, Goutam. "Broken guidewire-a tale of three cases." Indian heart journal 67 (2015): S49-S52.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 튜브의 일단이 코일과 금속체의 용접 결합에 의해 폐쇄되어 튜브 내부에 수용되는 구성의 유출이 방지되는 가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은 내부가 중공된 튜브, 상기 튜브의 일측에 삽입되는 금속체 및 상기 튜브의 외주면을 감싸는 코일을 포함하고, 상기 금속체와 상기 코일은 고정 결합되어 상기 튜브의 일단이 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 고정 결합은 상기 금속체와 상기 코일의 용접 결합 또는 납땜 결합으로 이루어질 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 상기 금속체와 상기 코일이 결합되어 형성되며 상기 튜브의 일측에 형성되어 상기 튜브, 상기 금속체 및 상기 코일 각각의 일단을 덮는 돌기부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 돌기부는 일측이 구형으로 이루어질 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 상기 튜브 내측에 수용되는 유연물질을 더 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 상기 금속체와 상기 유연물질 사이에 배치되는 자성체를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 상기 튜브 상에서 상기 유연물질이 수용되는 길이는 상기 자성체가 수용되는 길이보다 더 길게 이루어질 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 일측이 상기 튜브의 타측에 삽입되는 코어 와이어를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 코어 와이어는 상기 튜브 내에 삽입되는 부분에서 길이 방향으로 직경이 점차 커지는 형상으로, 삽입되었을 때 상기 튜브의 타측에 끼워지고, 상기 코어 와이어는 상기 튜브 내에 삽입된 부분이 상기 유연물질 내에 위치하며, 상기 자성체와 이격될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇은, 상기 코어 와이어와 상기 코일이 용접 결합 또는 납땜 결합되어 상기 튜브의 타단, 상기 코일의 타측 및 상기 코어 와이어의 일측 외주면에 걸쳐 형성되는 결합부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 코어 와이어는 상기 금속체와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에따른 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법은, 1) 내부가 중공된 튜브를 준비하는 단계, 2) 상기 튜브의 일측에 금속체를 삽입하는 단계, 3) 상기 튜브의 외주면에 코일을 감싸는 단계 및 4) 상기 금속체와 상기 코일을 고정 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 4) 단계는 상기 금속체와 상기 코일을 용접 결합 또는 납땜 결합하여 고정 결합할 수 있다.
더 나아가, 상기 1) 단계는 1-1) 내부가 빈 상기 튜브의 일측에 자성체를 삽입하고 타측에 유연물질을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 2) 단계는 2-1) 상기 튜브의 타측에 코어 와이어를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 4) 단계는 4-1) 상기 코어 와이어와 상기 코일을 용접 결합 또는 납땜 결합하여 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇 및 그 제작 방법은 튜브의 일단이 금속체와 코일의 용접 결합을 통해 튜브의 일단을 완전히 폐쇄시킬 수 있어 튜브의 일측 내부에 수용되는 구성이 튜브의 외부로 유출되는 것을 방지여 임상적 안전성을 높일 수 있는 효과가 있으며, 결합력이 강한 용접 결합으로 튜브의 일측을 폐쇄함으로써 혈관 내에서 움직이거나 휘어지는 경우에도 결합이 해제되는 문제를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 유연 고분자(PDMS)에 자성입자(NdFeB)를 섞은 후 프린팅 한 형태의 유연 가이드와이어 로봇
도 2는 종래의 유연 고분자(PDMS) 사이에 영구자석(NdFeB)을 삽입한 형태의 가이드와이어 마이크로로봇
도 3은 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇 단면도
도 4는 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇 일측 확대 단면도
도 5는 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇 타측 확대 단면도
도 6은 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법에 따른 제작 순서 단면도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 내부가 중공된 튜브(110), 상기 튜브(110)의 일측에 삽입되는 금속체(120) 및 상기 튜브(110)의 외주면을 감싸는 코일(130)을 포함하고, 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)은 고정 결합되어 상기 튜브(110)의 일단이 폐쇄되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 고정 결합은, 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)의 용접 결합 또는 납땜 결합으로 이루어질 수 있다.
상기 튜브(110)는 유연성이 있는 소재로 이루어지며, 내부가 중공되어 수용공간이 형성된다.
상기 금속체(120)는 상기 튜브(110)의 일측에 형성되되 일단이 상기 튜브(110)의 일단 외측에 노출되도록 삽입되고, 상기 코일(130)은 상기 튜브(110)의 외주면을 감싸는 구성으로, 상기 튜브(110) 외측으로 노출된 상기 금속체(120)와 상기 튜브(110)의 일측이 서로 고정 결합되어 상기 튜브(110)의 일단이 폐쇄된다.
이때, 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)은 서로 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 상기 고정 결합이 남땜 결합일 경우 무연납 기반의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)은 서로 다른 재료로 이루어질 수 있으며, 이종 용접이 이루어질 수도 있다.
상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 튜브(110)의 일단이 금속체(120)와 코일(130)의 고정 결합을 통해 튜브(110)의 일단을 완전히 폐쇄시킬 수 있어 튜브(110)의 일측 내부에 수용되는 구성이 튜브(110)의 외부로 유출되는 것을 방지여 임상적 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다. 더 나아가, 결합력이 강한 용접 결합 또는 납땜 결합으로 튜브(110)의 일측을 폐쇄함으로써 혈관 내에서 움직이거나 휘어지는 경우에도 결합이 해제되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 3 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)이 결합되어 형성되며 상기 튜브(110)의 일측에 형성되어 상기 튜브(110), 상기 금속체(120) 및 상기 코일(130) 각각의 일단을 덮는 돌기부(121)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 돌기부(121)는 상기 코일(130)의 일단, 상기 금속체(120)의 일단 및 상기 튜브(110)의 일단을 걸쳐 상기 튜브(110)를 폐쇄하는 구성으로, 상기 튜브(110)의 일측 방향으로 돌출되어 상기 튜브(110)의 일측에 형성될 수 있다. 상기 돌기부(121)는 가이드와이어 마이크로로봇(100)이 신체 또는 혈관 내부에서 이동하거나 굴곡될 때, 상기 튜브(110)의 일측이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 돌기부(121)는 일측이 구형으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 상기 돌기부(121)의 일측이 구형으로 이루어져 신체 또는 혈관과의 마찰에 의해 신체 또는 혈관의 손상되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 상기 튜브(110) 내측에 수용되는 유연물질(140)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 유연물질(140)은 상기 튜브(110)의 굴곡에 의해 손상 또는 파손이 일어나지 않으며 상기 튜브(110)의 움직임에 따라 형상이 변형될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 상기 금속체(120)와 상기 유연물질(140) 사이에 배치되는 자성체(160)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 자성체(160)는 상기 자성체(160)는 외부 자기장에 의해 조향 각도가 형성되어 상기 튜브(110)의 진행방향을 바꿀 수 있다.
더 나아가, 상기 튜브(110) 상에서 상기 유연물질(140)이 수용되는 길이는 상기 자성체(160)가 수용되는 길이보다 더 길게 이루어질 수 있다.
상기 자성체(160)는 상기 금속체(120)와 상기 유연물질(140) 사이에 수용되되, 상기 튜브(110)의 일측에 치우쳐 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유연물질(140)은 상기 튜브(110)의 일측에서 타측에 걸쳐 더 넓은 범위를 차지하여 상기 튜브(110)의 유연성을 높일 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 일측이 상기 튜브(110)의 타측에 삽입되는 코어 와이어(150)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 코어 와이어(150)는, 일측이 상기 튜브(110)의 타측에 삽입되고, 타측 방향으로 일정 길이를 가지며 신체 또는 혈관 내부로 삽입된다. 상기 코어 와이어(150)는 상기 튜브(110)의 이동을 따라 신체 또는 혈관 내부로 진입하며, 상기 튜브(110)의 타측에 삽입되는 상기 코어 와이어(150)의 일정 구간은 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 증가하며 이때, 일단의 직경은 상기 튜브(110)의 내경보다 더 작게 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100)은 상기 코어 와이어(150)와 상기 코일(130)이 용접 결합 또는 납땜 결합되어 상기 튜브(110)의 타단, 상기 코일(130)의 타측 및 상기 코어 와이어(150)의 일측 외주면에 걸쳐 형성되는 결합부(151)를 더 포함할 수 있다.
상기 결합부(151)에 의해 상기 튜브(110)의 타단도 일단과 동일하게 폐쇄되어, 튜브(110)의 타측 내부에 수용되는 구성이 튜브(110)의 외부로 유출되는 것을 방지여 임상적 안전성을 높일 수 있는 효과가 있으며, 결합력이 강한 용접 결합으로 튜브(110)의 타단을 폐쇄함으로써 혈관 내에서 움직이거나 휘어지는 경우에도 결합이 해제되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 코어 와이어(150)는 상기 금속체(120)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 코어 와이어(150), 상기 금속체(120) 및 상기 코일(130)이 모두 동일한 금속으로 이루어지면, 용접 결합이 용이하고, 구성의 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 가이드와이어 마이크로로봇(100) 제작 방법은, 1) 내부가 중공된 튜브(110)를 준비하는 단계, 2) 상기 튜브(110)의 일측에 금속체(120)를 삽입하는 단계, 3) 상기 튜브(110)의 외주면에 코일(130)을 감싸는 단계 및 4) 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)을 고정 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 4) 단계는 상기 금속체(120)와 상기 코일(130)을 용접 결합 또는 납땜 결합하여 고정 결합할 수 있다.
더 나아가, 상기 1) 단계는, 1-1) 내부가 빈 상기 튜브(110)의 일측에 자성체(160)를 삽입하고 타측에 유연물질(140)을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 2) 단계는, 2-1) 상기 튜브(110)의 타측에 코어 와이어(150)를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 코어 와이어(150)는 상기 금속체(120)가 상기 튜브(110)의 일측에 삽입된 후에 상기 튜브(110)의 타측에 삽입될 수 있고, 상기 금속체(120)가 상기 튜브(110)의 일측에 삽입되기 전에 상기 튜브(110)의 타측에 삽입될 수도 있다.
이때, 상기 4) 단계는, 4-1) 상기 코어 와이어(150)와 상기 코일(130)을 용접 결합 또는 남땜 결합하여 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 코어 와이어(150)는 상기 금속체(120)가 상기 코일(130)의 일측과 용접된 후에 상기 코일(130)의 타측과 용접될 수 있고, 상기 금속체(120)가 상기 코일(130)의 일측과 용접되기 전에 상기 코일(130)의 타측과 용접될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 가이드와이어 마이크로로봇
110 : 튜브 120 : 금속체
121 : 돌기부 130 : 코일
140 : 유연물질 150 : 코어 와이어
151 : 결합부 160 : 자성체

Claims (15)

  1. 내부가 중공된 튜브;
    상기 튜브의 일측에 삽입되는 금속체; 및
    상기 튜브의 외주면을 감싸는 코일;
    을 포함하고,
    상기 금속체와 상기 코일은 고정 결합되어 상기 튜브의 일단이 폐쇄되고,
    상기 튜브 내측에 수용되는 유연물질;
    을 더 포함하고,
    상기 금속체와 상기 유연물질 사이에 배치되는 자성체;
    를 더 포함하고,
    상기 튜브 상에서 상기 유연물질이 수용되는 길이는 상기 자성체가 수용되는 길이보다 더 길게 이루어지고,
    일측이 상기 튜브의 타측에 삽입되는 코어 와이어;
    를 더 포함하고,
    상기 코어 와이어는 상기 튜브 내에 삽입되는 부분에서 길이 방향으로 직경이 점차 커지는 형상으로, 삽입되었을 때 상기 튜브의 타측에 끼워지고,
    상기 코어 와이어는 상기 튜브 내에 삽입된 부분이 상기 유연물질 내에 위치하며, 상기 자성체와 이격되는 것을 특징으로 하는 가이드와이어 마이크로로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 결합은,
    상기 금속체와 상기 코일의 용접 결합 또는 납땜 결합으로 이루어지는 가이드와이어 마이크로로봇.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속체와 상기 코일이 결합되어 형성되며 상기 튜브의 일측에 형성되어 상기 튜브, 상기 금속체 및 상기 코일 각각의 일단을 덮는 돌기부;
    를 더 포함하는 가이드와이어 마이크로로봇.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 돌기부는,
    일측이 구형으로 이루어지는 가이드와이어 마이크로로봇.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 코어 와이어와 상기 코일이 용접 결합 또는 납땜 결합되어 상기 튜브의 타단, 상기 코일의 타측 및 상기 코어 와이어의 일측 외주면에 걸쳐 형성되는 결합부;
    를 더 포함하는 가이드와이어 마이크로로봇.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 코어 와이어는,
    상기 금속체와 동일한 재질로 이루어지는 가이드와이어 마이크로로봇.
  11. 제1항의 가이드와이어 마이크로로봇의 제작 방법에 있어서,
    1) 내부가 중공된 튜브를 준비하는 단계;
    2) 상기 튜브의 일측에 금속체를 삽입하는 단계;
    3) 상기 튜브의 외주면에 코일을 감싸는 단계; 및
    4) 상기 금속체와 상기 코일을 고정 결합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 4) 단계는,
    상기 금속체와 상기 코일을 용접 결합 또는 납땜 결합하여 고정 결합하는 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 1) 단계는,
    1-1) 내부가 빈 상기 튜브의 일측에 자성체를 삽입하고 타측에 유연물질을 삽입하는 단계;
    를 더 포함하는 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 2) 단계는,
    2-1) 상기 튜브의 타측에 코어 와이어를 삽입하는 단계;
    를 더 포함하는 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 4) 단계는,
    4-1) 상기 코어 와이어와 상기 코일을 용접 결합 또는 납땜 결합하여 고정시키는 단계;
    를 더 포함하는 가이드와이어 마이크로로봇 제작 방법.

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