KR20100123818A

KR20100123818A - 자동화된 코팅장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100123818A
Application number: KR1020107013126A
Authority: KR
Inventors: 이반 베세리나; 빈 팜
Original assignee: 바이오센서스 인터내셔널 그룹, 리미티드
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-11-25
Also published as: AU2008322469A1; CN101918051A; BRPI0819816A2; CN103480047B; US8573150B2; EP2219700B1; JP2011502723A; EP2219700A4; JP5693228B2; KR101587522B1; EP2219700A1; CN103480047A; JP2014012223A; US20170080452A1; AU2008322469B2; US20140245952A1; CA2705764C; BRPI0819816B1; EP3459572A1; WO2009065087A1

Abstract

혈관용 스텐트와 같은 의료용구를 코팅하는 자동화된 장치 및 방법이 하기 방법에 개시되어 있다: 스텐트의 2차원 이미지는, (1) 스텐트 골격요소의 일부 또는 전체가 선회하도록, 지지대에 대한 상대적인 동작이 지지대 축을 따르는 분배헤드에 의하여 회전지지대에 고정된 스텐트가 선회하는, 스텐트 골격요소를 따르는 경로(path), (2) 분배기가 상기 경로를 따라 이동할 때, 분배헤드와 지지대의 상대적인 속도(relative speed) 및 (3) 상기 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때, 스텐트 구성요소의 중심선에 대한 분배헤드의 위치(position)를 결정하도록 가공된다. 지지대의 회전속도와 분배기의 상대적인 선형속도는 스텐트 구성요소의 상부면, 선택적으로는 측면에 대하여 요구되는 코팅두께 및 코팅영역을 얻을 수 있도록 조절된다.

Description

자동화된 코팅장치 및 방법{Automated Coating Apparatus and Method}

본 출원은 혈관 내의 스텐트(stent)와 같은 의료장비를 코팅하는 장치 및 자동화된 코팅방법에 관한 것이다.

관상동맥의 혈관 폐색(vascular occulusion) 또는 아테롬성 동맥경화(atherosclerosis)는 일반적으로 피부를 통한 경피적 관동맥 혈관 재건법(PTCA, percutaneous transluminal coronary angioplasty)을 이용하여 치료하는데, 이는 폐색 동맥을 카테터(catheter)의 원위 말단(distal end)에 고정된 풍선을 이용하여 팽창시키고, 상기 풍선의 팽창된 상태를 풍선에 고정되며 폐색이 발생한 위치에 이식되는 방사상으로 팽창하는 스텐트(radially expandable stent)에 의해 유지하는 방법이다.

스텐트 치료법에 의해 야기되는 합병증은 재협착증(restenosis) 및 혈전증(thrombosis)이 있다. 이러한 합병증을 극복하려는 노력으로, 스텐트는 스텐트 이식부위에서 조절가능하도록 분비되는 항-협착증 재발 약물에 대한 층 또는 코팅을 포함시켰다. 보통, 약물은 헌터(Hunter) 등의 미합중국 특허 제5,716,981호 ("Anti-angiogenic Compositions and Methods of Use")에 개시된 바와 같이, 영구적이거나 생체에서 생붕해되는(bioerodable) 고분자 담체 내에 포함된다. 이러한 방식으로 전달가능한 약물에 대한 예로서는, 항-증식제(antiproliferative), 항-응고제(antocoagulant), 항-염증제(antiinflammatory agent) 및 면역 억제제(immunosupressive agent)가 있다. 약물을 포함하는 고분자 담체는 미합중국 특허 제6,774,228호 및 제6,730,064호에 개시된 바와 같이, 인체 내로 약물 분비를 조절하는 다공성 생분해성 막으로 포장(cover)할 수 있다.

생물학적 활성제를 포함하는 스텐트와 같은 이식가능한 의료용구의 코팅에 대한 다양한 방법들이 사용되어 왔다. 액상 약물을 담은 용기 내에 이식가능한 장치를 깊이 담그거나 살짝 담그는 방식들은, 제이아라맨(Jayaraman)의 미합중국 특허 제5,922,393호 및 델피노(Delfino) 등의 미합중국 특허 제6,129,658호에 교시되어 있다. 약물 용기와 연결되어 열 및/또는 초음파 에너지를 주입하는 장치들은 제이아라맨(Jayaraman)의 미합중국 특허 제5,891,507호 및 알트(Alt)의 미합중국 특허 제6,245,104호에 개시되어 있다. 테일러(Taylor) 등의 미합중국 특허 제6,214,115 호에는 가압된 분사구를 통해 약물을 분무하는 방법을 개시하고 있다.

상술한 코팅방법들은 스텐트의 내, 외부면을 모두 코팅하는 방식들이다. 이는 스텐트 내부면(스텐트를 시술한 혈관 내에서 혈류에 노출되는 면)에서 원치 않는 약물- 또는 고분자-관련 효과를 야기시키거나, 또는 예를 들어, 풍선 팽창 및 카테터 풍선을 제거 이후 이식가능한 용구가 이식장치에서 제거되면, 코팅에 균열이 가거나 깨져서 잠재적으로 위험한 혈액응고 효과를 나타낼 수도 있다.

오직 스텐트의 외부면만을 코팅하기 위해서, 잉크-젯 증착(ink-jet depositon) 공정을 채용한 다양한 방법들이 제안되었다. 2001년 10월 Microfluidics and BioMEMS SPIE 학회에서 발표된 "Applications of Ink-Jet Printing Technology to BioMEMS and Microfluidic Systems"라는 논문에서 Patrick Cooley, David Wallace와 Bogdan Antohe는 잉크-젯 기술 및 의학적으로 관련된 응용방법에 대하여 아주 상세한 설명을 제공하였다. 관련된 장치가 브레넌(Brennan)의 미합중국 특허 제6,001,311호에 개시되어 있는데, 상기 장치는 다수의 서로 다른 액상의 약물을 수납챔버(receiving chamber)로 증착시키는(deposit) 이동가능한 분사구의 이차원적 배열을 이용한다. 쿨리(Cooley)의 발표와 브레넌(Brennan)의 장치에서, 물질의 선택적 응용은 특별한 응용공정의 요건을 만족시키기 위하여 필요로 하는 주관적 배치(subjective placement)에 의존하기 보다는, 미리 예정된 객관적 위치(objective predetermined location)에 의존한다. 또 다른 방법이 쉐칼림(Shekalim) 등의 미합중국 특허 제6,645,547호에 개시되어 있는데, 상기 방법은 풍선을 제외시키면서, 선택적으로 스텐트를 코팅하는 열전사(drop-on-demand) 잉크젯 프린트 헤드(drop-on-demand inkjet print head)를 사용한다.

마이크로피펫팅(micropipetting)이라는 또 다른 코팅방법이 개발되었으나, 일부 코팅에서 결함이 발생되는 문제점이 노출되었다. 예를 들어, 스텐트 밴드(stent band)의 크라운(crown)에 적용된 물질이 인접하는 밴드의 크라운에 대한 밴드와 접촉하여 두 밴드 간에 안정적인 브릿지가 만들어지면, 도 7의 (102)로 도시된 브리징(bridging)이라고 불리워지는 결함이 발생한다. 상기 브릿지 코팅 물질이 사용되면 스텐트 팽창에 대하여 코팅재가 스텐트로부터 분리되어 혈류 내에 잠재적으로 위험한 외부 물체가 생성될 수 있으므로, 이러한 결함은 허용되서는 안된다.

또 다른 결함은 (1040와 (1060에 도시한 바와 같이, 크라운의 반대 측면에 형성되는 메니스커스(meniscus)이다. 크라운 주위로 이동하면 표면장력 때문에, 작은 방울들이 크라운을 통해 늘어나서 크라운 내부에 메니스커스를 형성하는 경향이 있다. 이러한 메니스커스는 스텐트가 팽창하면 작은 조각들로 분해될 수 있고, 그 조각들은 자유로이 이동하게 된다. 일반적으로, 이러한 형태의 결함은 메니스커스의 면적이 작을 때에만 허용된다. 예를 들어, 메니스커스가 치수 표시(dimension marker, 108) 사이의 면적으로 정의되는 크라운 영역의 전체 면적의 1/3을 넘지 않아야 한다. 도면에 표시된 메니스커스(104)는 허용되지만, 메니스커스(106)은 허용되어서는 안된다.

또 다른 코팅 변칙인 코팅 돌출(coating overhanging)은, 도 7에 (110)으로 표시된 것처럼, 코팅재가 스텐트의 외부면의 말단을 넘어 팽창된 경우를 일컫는다. 경우에 따라서는 이하에 자세히 설명하는 바와 같이, 코팅이 스텐트의 상부면 및 측면에 적용될 수 있도록, 외부에서 측면으로 코팅이 흘러 넘치도록(coating overflow) 분배헤드(dispensing head)를 위치시키는 것이 바람직하다. 이러한 코팅을 위하여는, 코팅 돌출을 유도하는 것이 긴요하다. 그러나, 도 7의 (112)으로 도시된 바와 같이, 이 공정에서 인접하는 분지(strut)로부터 돌출된 코팅 부분이 두 분지 사이를 연결하는 돌출부를 형성하도록 융합되지 않도록 유의해야 한다.

또 다른 형태의 결함은 도 7의 (114)로 도시된 바와 같이, 스텐트의 내측면으로 연장된 코팅이다. 이러한 형태의 결함은 스텐트의 외부면에 도포된 과량의 코팅에 의해 발생할 수 있으며, 특히 구성체의 말단 부분 근처에 코팅되어 코팅재가 구성체의 측면을 타고 안쪽면으로 흘러가도록 코팅되는 경우에 발생하게 된다. 이러한 형태의 결함은 돌출 코팅이 스텐트의 안쪽면으로부터 분리되고, 특히 혈관 손상 부위에서의 스텐트 팽창하면 위험할 수 있다.

후술하는 본 발명의 알고리즘은 스텐트에 대하여 균질하게 코팅하면서 상술한 코팅시의 결함을 최소화하도록 설계되었고, 본 발명의 한가지 실시태양에 따르면, 코팅이 스텐트의 외부와 측면 모두에 원하는 비율로 도포되도록, 예를 들어, 측면 코팅은 스텐트의 외부면에 사용한 양의 50% 내지 100%가 되도록 한다.

이상적으로는, 스텐트와 같은 의료용구에 약물을 포함하도록 코팅하는 방법은 코팅시에 정확한 양의 약물을 사용하고, 스텐트 외부면에 대체적으로 균질한 코팅이 되도록 한다. 동시에, 스텐트의 외부면에 대한 코팅의 두께 및 스텐트 팽창시 균열(cracking)에 대한 코팅 저항성을 감소시키기 위해서, 주변의 조직(surrounding tissue)에 코팅이 잘 되도록 하는 스텐트의 측면 영역에, 예를 들어 전체 코팅량의 10% 내지 60% 정도로 코팅하는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본 발명의 한 측면에 따르면, 관형 구조물(tubular structure)이 연결된 골격요소로 구성된 스텐트의 외부면을 코팅하는 장치가 제공되는데, 상기 장치는 다음을 포함한다:

(a) 코팅조작 중에 스텐트를 지지하는 지지대(support);

(b) 상기 지지대에 대하여 분배헤드(dispensing head)가 이동함에 따라, 원하는 속도로 코팅재를 액체 상태로 도포하는 분배헤드를 구비한 분배기(dispenser);

(c) 각각 (i) 상기 지지대를 원하는 회전속도로 동시에 회전시키고, (ii) 상기 지지대의 축방향으로 상기 지지대에 대하여 분배헤드를 이동시키는, 1차 및 2차 전자기계식 장치(electromechanical device);

(d) 스텐트의 형상(representation)을 포착하는 영상시스템(imaginary system); 및

(e) (e1) (i) 스텐트 골격요소의 일부 또는 전체가 선회하도록 한 번 또는 여러 번의 차수(pass)에서, 지지대에 고정된 스텐트가 분배헤드로 선회되는 스텐트 골격요소를 따르는 경로, (ii) 상기 경로를 선회할 때, 지지대와 분배헤드의 상대 속도, (iii) 상기 경로가 선회할 때, 스텐트의 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하기 위하여, 영상시스템으로부터 얻은 스텐트의 형상을 가공하고, 및

(e2) 상기 (e1)에서 결정된 상대 속도 및 위치로, 상기 경로를 따라 지지대에 대하여 분배헤드를 이동시키고 1차 및 2차 전자기계식 장치를 동시에 구동시키기 위하여 상기 영상시스템과 1차 및 2차 전자기계식 장치에 작동가능하도록 연결된 조절유닛(control unit).

상기 장치가 원하는 치료제의 양을 포함하는 코팅을 스텐트에 도포하는 경우, 상기 가공 단계 (e1)은 스텐트에 약물의 원하는 양을 포함하는 코팅재의 전체양을 증착하는데 필요한 경로와 상대 속도를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 장치는 분배기와 조절유닛에 작동가능하도록 연결된 세 번째 전자기계식 장치를 포함하고, 상기 조절유닛은 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때, 분배헤드로부터 분배된 물질의 속도를 조정할 수 있다.

본 발명의 장치는 조절유닛과 분배기에 작동가능하도록 연결된 네 번째 전자기계식 장치를 포함하고, 상기 조절유닛은 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때, 분배헤드를 지지대에 고정된 스텐트의 외부면으로부터 원하는 거리에 위치시키기 위하여, 분배기를 지지대 고정물(support fixture)을 향하고 그로부터 이동하도록 한다.

본 발명의 장치의 영상시스템은 상기 지지대 고정물이 스텐트 골격요소의 2차원적 형상을 구성하도록 축회전하거나 이동할 때, 지지대 고정물에 고정된 스텐트의 외부면을 구분한다.

(e1)단계의 수행시, 조절유닛은 (i) 스텐트가 차지하는 표현에서의 영역을 결정하는 분할 알고리즘(segmentation algorithm), (ii) 스텐트 골격요소의 중심축(medial axis)을 따르는 굴곡(curve)과 다른 스텐트 골격요소와의 교차점(point of intersection)을 결정하는 세선화 알고리즘(skeletonization algorithm), (iii) 골격요소를 따르는 경로를 결정하는 경로 선회 알고리즘(path-traversal algorithm), (iv) 상기 경로를 따라 이동할 때, 분배헤드의 상대적 속도 및 위치를 결정하는 속도 및 위치 알고리즘(speed and position algorithm)을 적용한다.

수직 링크로 결합된 원통형 밴드 구성요소(cylindrical band element)를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅하는데 있어서, 상기 (e1)단계의 조절유닛에 적용되는 경로-선회 알고리즘은, 스텐트 골격요소가 최소한 한 번은 선회되고, 스텐트의 링크 및 밴드 구성요소가 서로 다른 차수(number of passes)에 의해 선회되도록, 선택된 차수에서 스텐트 골격요소가 분배헤드에 의해 선회되는 경로를 결정한다

상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 적용되는 경로-선회 알고리즘은, 결정된 경로의 전체 길이 및 분배되는 부피를 결정하고, 상기 속도 및 위치 알고리즘은 코팅재의 원하는 양이 도포되도록 결정된다.

상기 (e1)단계에서의 조절유닛에 적용되는 속도 및 위치 알고리즘은, 분배헤드의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅하기 위해, 여러 번의 차수에서 코팅이 분지(strut)의 전체 폭에 적용되도록, 서로 다른 차수에 대한 이러한 분지의 폭 중심선에 대한 분배기의 위치를 결정한다.

(e1)단계에 적용되는 속도 및 위치 알고리즘은, 통상적으로 상부 스텐트 표면에 적용되는 10% 내지 60%의 바람직한 코팅재의 양으로, 스텐트의 측면으로 코팅재가 흘러 넘치도록 하는데 필요한 분배헤드의 상대 속도 및 위치를 결정한다.

굽은(둥글거나 각진) 크라운 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 적용되는 속도 및 위치 알고리즘은, 측면에 인접하는 크라운 요소사이의 물질-코팅 브리지(material-coat bridge) 형성 및 크라운 요소의 내측 모서리 영역의 메니스커스(meniscus) 형성을 최소화하기 위하여, 굴곡 요소(curved element)의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 상대적 위치를 결정하고, 분배헤드 이동의 상대 속도를 조절한다.

대체로 만곡된 크라운 요소로 연결된 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형의 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 적용되는 속도 및 위치 알고리즘은, 궤적의 국지적인 곡률에 의존하는 상대적인 분배헤드 속도를 결정한다. 선택적으로, 상기 알고리즘은 일정한 속도를 결정할 수 있다.

링크 구성요소를 연결하는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 링크 구성요소를 위한 독립적인 분배속도를 결정한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 관형 구조물이 연결된 골격요소로 구성된 스텐트의 외부면을 코팅하는 자동화된 방법을 포함하는데, 상기 방법은 다음의 각 단계를 포함한다:

(a) (a1) 스텐트 골격요소의 일부 또는 전체가 선회하도록, 축회전하고 분배헤드에 대해 이동할 수 있는 지지대에 스텐트가 그에 의해 고정되는, 스텐트 골격요소를 따르는 경로, (a2) 상기 경로가 선회함에 따른 분배헤드와 지지대의 상대 속도, (a3) 상기 경로가 선회함에 따른 스텐트의 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하는 스텐트의 영상을 가공하는 단계, 및

(b) 상기 (a)단계에서 결정한 상대 속도 및 위치로, 상기 경로를 따라 지지요소에 대해 분배헤드를 이동시키기 위해, 지지대의 회전운동을 조절하는 첫 번째 전자기계식 장치 및 지지대 축을 따라서 지지대에 대한 분배헤드의 상대적인 직선운동을 조절하는 두 번째 전자기계식 장치를 동시에 구동시키는 단계.

상기 방법에서 (a1)단계는, (i) 스텐트가 차지하는 공간을 결정하는 분할 알고리즘(segmentation algorithm), (ii) 스텐트 골격요소의 교차점 지점을 결정하는 세선화 알고리즘(skeletonization algorithm), (iii) 골격요소를 따르는 경로를 결정하는 경로-선회 알고리즘(path-traversal algorithm), 및 (iv) 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때 분배헤드의 상대 속도 및 위치를 결정하는 속도 및 위치 알고리즘(speed and position algorithm)을 적용하는 단계를 포함한다.

경로-선회 알고리즘은, 모든 스텐트 골격요소들은 최소한 한 번은 선회하고, 스텐트의 링크 및 밴드 구성요소들이 다른 차수(pass)의 수에 의해 선회하 도록, 골격요소의 주어진 부분에 대한 원하는 차수로 스텐트 골격요소가 분배헤드에 의해 선회되는 경로를 결정한다.

경로-선회 알고리즘은 결정된 경로의 전체 길이 및 분배되는 부피를 결정하고, 상기 속도 및 위치 알고리즘은 원하는 양의 코팅재가 도포되도록 결정된다.

상기 속도 및 위치 알고리즘은, 분배헤드의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 여러 번의 차수 중에 분지의 전체 폭을 코팅하도록, 다른 차수(pass)에 대한 이러한 분지의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정한다.

스텐트의 외부면 및 측면을 코팅할 때, 상기 (e1)단계에 적용되는 속도 및 위치 알고리즘은, 모든 스텐트 표면에 사용할 코팅재의 전체 양의 10% 내지 60% 사이의 원하는 양으로, 스텐트의 측면에 대해 코팅재가 흘러 넘치도록 하는데 필요한 분배헤드의 상대적 속도 및 위치를 결정한다.

굽은(둥글거나 각진) 크라운 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 속도 및 위치 알고리즘은, 측면에 인접하는 굴곡 요소사이의 물질-코팅 브리지(material-coat bridge) 형성 및 크라운 요소의 내측 모서리 영역의 메니스커스(meniscus) 형성을 최소화하기 위하여, 크라운 요소의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하고, 분배헤드 이동의 상대 속도를 조절한다.

대체로 둥근 크라운 요소로 연결된 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 속도 및 위치 알고리즘은, 궤적의 부분적 곡률(local curvature)에 의존하는 분배헤드 속도를 결정한다. 선택적으로, 상기 알고리즘은 일정한 속도를 결정할 수 있다.

링크 구성요소를 연결하는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 상기 속도및 위치 알고리즘은, 링크 구성요소의 독립적인 분배속도를 결정한다.

또한, 상기 방법을 수행하기 위하여 전자 컴퓨터를 조절하는데 사용하는 컴퓨터 판독가능한 코드(computer-readable code)가 개시된다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 외부면, 측면, 내부면을 가지는 연결된 골격요소로 구성되는 관형 구조물(tubular structure) 및 스텐트의 상부면 및 측면을 덮는 원하는 양의 코팅(coating)을 포함하는 코팅된 혈관 내 스텐트(endovascular stent)를 포함하는데, 상기 골격요소의 측면을 덮는 코팅의 부피는 골격요소의 전체면을 덮는 전체 양의 5 내지 80%, 바람직하게는 10 내지 60%에서 선택되는 양이다.

본 발명의 이러한 측면들과 실시태양들은 첨부한 도면과 함께 상세한 설명을 참조하면 더욱 명백할 것이다.

도 1은 연결된 골격요소로 구성된 관형(tubular) 스텐트의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 장치에 대한 사시도이다
도 3A와 3B는 각각, 본 발명의 장치의 일부 기계적 및 조절 요소 간의 상호적 연결(3A), 및 상기 장치를 조절하는 조절유닛의 작동(3B)을 도시하는 블록 선도이다.
도 4는 스텐트에 대한 선회경로를 결정할 때 스텐트의 회색 이미지(grayscale image)를 가공하는 단계에 대한 흐름도이다
도 5A와 5B는 각각, 특정 스텐트의 2차원적 형상의 회색 이미지(5A) 및 동일한 스텐트의 이진법 (binary) 이미지(5B)를 도시한다.
도 6A와 6B는 각각, 동일한 스텐트의 골격 이미지(6A) 및 동일한 골격 이미지를 90도 회전시켜 확대한 부분(6B)을 도시하는데, 6B에서 A, B 및 C는 교차점(intersection point)이고, 1 및 2는 두 개의 만곡 분할체(curved segment)들이다.
도 7은 스텐트와 같은 골격구조를 코팅할 때 야기되는 다양한 코팅 결함을 도시한다
도 8은 선회경로 속도 및 분배기 위치를 결정하는 장치의 작동에 대한 흐름도이다.
도 9A 및 9B는 30 미크론(micron)의 R-spread 말단, 1(9A)과 3(9B)의 승수(multiplier), 4개의 다른 궤적(trajectory)을 가진 경로(점선)를 도시한다.
도 10은 크라운에서 경로 윤곽(path contour)을 분석하거나 스텐트의 다른 만곡된 영역을 분석하는 변수를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 코팅조작에서 스텐트에 대한 분배팁(dispensing tip)을 실제 크기로 확대한 영상 이미지를 나타낸다.

I. 정의

특별한 언급이 없으면, 아래의 용어는 다음의 의미를 따른다.

연결된 골격요소로 구성된 스텐트에서, "스텐트 외부면의 코팅(coating of the outer surface of a stent)"은 스텐트의 외부(밖을 향하는) 표면, 및 선택적으로는 스텐트의 외부면과 내부(안쪽을 향하는)면 사이의 측면을 덮는 코팅을 의미한다. 코팅은 무-약물 고분자(polymer without drug), 예를 들어, 고분자 담체로부터 고분자 붕해(polymer breakdown) 또는 약물 분산(drug diffusion)과 같은 유리가능한 형태(releasable form)의 약물을 포함하는 고분자(polymer containing a drug), 또는 결합제(binder) 및/또는 인지질과 같은 부형제를 포함하는 순수-약물(pure-drug)와 같은 무-고분자 약물 코팅(polymer-free drug-containing coating)을 포함한다. 모든 경우에 있어서, 코팅은 액체 상태로 적용되는데, 통상적으로는 1-2000 센티푸아즈(centipoise) 사이의 점도를 가진 액체이다. 한 번 코팅되면, 건조 또는 냉각되어 혈관내에 스텐트를 설치하는 도중에 스텐트 내에 유지되는 고체 코팅(solid coating)을 형성할 수 있다.

"지지대에 대하여 이동하는(moving relative to a support element)" 분배헤드(dispensing head)는, 분배헤드 및 지지대 각각 또는 둘 다가 서로에 대해서 상대적으로 이동하는 것을 의미한다. 일반적으로, 지지대는 고정된 분배헤드에 대해 회전하거나 일직선으로 움직인다. 예를 들면, 지지대는 고정된 직선으로 회전할 수 있고, 분배헤드는 회전하는 지지대 축을 따라 일직선으로 이동할 수 있다.

마찬가지로, “스텐트 구성요소를 따르는 경로를 선회하는(traversing a path along the elements of a stent)" 분배헤드는, 분배헤드가 지지대에 고정된 스텐트에 대해, 정지된 분배헤드(stationary dispensing head)에 대한 지지대의 조합된 회전(combined rotation) 및 직선 운동(linear movement)과 같은 이동, 또는 예를 들면, 지지대 축(support-element axis)을 따른 지지대의 회전 및 분배헤드의 직선운동을 의미한다.

"지지대(support element)"는 고정된 축에 대해 회전하는 스텐트를 지지할 수 있는 모든 구조물이다. 한 가지 바람직한 지지대는 굴대(mandrel)의 장축에 대한 회전을 위해, 스텐트를 단단히 잡고 있는 굴대이다.

"리무스 약물(limus drug)"은, 예를 들어 미합중국 특허 제4,650,803호, 제 5,288,711호, 제5,516,781호, 제5,665,772호 및 제6,153,252호, PCT 특허공개 WO 97/35575, 미합중국 특허 제6,273,913호, 미합중국 특허출원 제60/176086호, 및 미합중국 특허공개 제2000/021217A1호, 제2001/002935A1호에 개시된 일반적 구조를 구비한 큰 고리(macrocyclic) 트리엔 면역억제 화합물이다.

"42-O-alkoxyalkyl limus drug"는 2005년 5월 공개 미합중국 특허출원 제20050101624호에 개시된, 라파마이신(rapamycin)의 42-O-알콕시알킬 유도체이며, 본 출원에 전문이 포함된다. 대표적인 "42-O-알콕시알킬 리무스 약물"은 "42-O-알콕시에틸 라파마이신(42-O-alkoxyethyl rapamycin)"이다.

"무-고분자 코팅(polymer-free coating)"은 약물을 고분자 주형, 예를 들어 고분자 담체에 약물을 넣는 것보다는 하나 또는 그 이상의 결합제가 없이 약물 자체만으로 구조와 점착력을 가진 코팅이다.

II . 장치 및 방법

A. 혈관 내 스텐트

도 1은 본 발명에 따른 수축된 상태의 스텐트(20)에 대한 일 실시태양을 도시한다. 스텐트는 일반적으로 각각 내경(inner diameter)이 1.7mm 이고, 외경(outer diameter)이 2.0mm이며, 약 8 내지 50mm의 길이를 가지는 금속재나 고분자 튜브를 레이저로 절단하여 만든다. 도면에서 보는 바와 같이, 스텐트는 연결된 골격요소로 구성되는데, 이는 크라운(26)과 같이 만곡된 크라운 또는 크라운 요소에 의해 연결되는 분지(24, strut)와 같은 대체로 직선인 분지 또는 분지 구성체로 만든, 각각이 사인굴곡(sinusoidal) 또는 둥근-팁 톱니(rounded-tip sawtooth) 형태의 밴드(22)와 같은 다수의 원주형 밴드를 포함한다. 이하의 도 9와 10에 대해 기술된 바와 같이, 분지(118)는 분지 길이 전반에 대한 0.12에서 0.16mm보다 큰 폭과, 각 밴드 내 크라운(120)의 폭에 일치되도록 약 0.07에서 0.10mm 사이의 감소된 폭에 대한 모서리 영역에 테이퍼(taper)를 구비한다. 도시된 스텐트의 만곡된 크라운은 둥글지만, 날카로운 각을 가질 수도 있고, 스텐트를 구성하는 밴드는 톱니 형태를 포함할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 스텐트(20)의 밴드(22)는 인접하는 밴드의 크라운 영역과 다른 크라운 영역을 연결시키는 링크(28)에 의해 서로 연결된다. 도 5A 및 5B의 실시태양에 따르면, 밴드(22)의 모든 세 번째 크라운(26)은 인접하는 밴드에서 크라운과 직면하면서 연결되고, 링크는 밴드와 밴드 사이에서 편심되어(offset) 스텐트 길이 전반에 걸쳐서 링크가 상대적으로 고르게 분산된다. 인접하는 스텐드 밴드(22)를 연결하는 링크(28)는 도 5A, 5B 및 6에서 보듯이, 대체로 직선인 링크(28)이거나, 도 9A와 9B에서 보는 것처럼 만곡된 링크(122, curved link)일 수 있다. 이와 같은 스텐트 구성은 각 밴드에서 팽창을 허용하는 크라운 내 구부림에 의해 주로 수반되는 방사성 팽창(radial expansion), 및 밴드 내에서 외부 팽창(outer expansion)과 내부 압축(inner compression)의 결합 및 구부림 방향으로의 링크의 불균등 팽창(uneven expansion)에 의해 수반되는 스텐트의 장축의 구부림(bending)을 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 스텐트는 수축된 상태로 카테터 풍선(catheter balloon) 위에서 전달되도록 설계되고, 풍선이 팽창함에 따라 혈관 내 손상부위에 배치하여, 스텐트가 방사상으로 팽창하여 스텐트 외부면이 혈관 벽을 가압하여 스텐트가 올바른 위치에 고정되도록 한다. 수축된 상태의 스텐트 직경은 대략 0.5mm 내지 2.0mm이고, 바람직하게는 0.71mm 내지 1.65mm이며, 길이는 5 내지 100mm이고, 바람직한 길이는 8 내지 50mm이다. 팽창된 스텐트의 직경은 수축된 스텐트의 직경의 몇 배가 될 수 있다. 예를 들어, 0.7mm 내지 1.7mm의 수축된 직경을 가진 스텐트는 방사상으로 팽창하여, 2.0mm 내지 4.0mm의 원하는 크기로 팽창될 수 있다. 예를 들어, 이렇게 연결되고 팽창된 관 부재(tubular member)를 구비하며, 일반적인 스텐트 구조(stent-body architecture)를 가지는 스텐트는, 공동 출원되고 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 PCT 국제공개 제99/07308호에 개시된 것처럼 공지되어 있다.

바람직하게는, 스텐트 구조는 스테인레스 스틸과 같은 생체적합성(biocompatible) 물질로 제작된다. 사용가능한 생체적합성 물질의 다른 예로서는, 코발트, 크롬, 니켈, 마그네슘, 탄탈(tantalum), 티타늄, 니티놀(nitinol), 금, 백금, 이코넬(inconel), 이리듐, 은, 텅스텐, 다른 생체적합성 금속, 또는 이들의 합금, 탄소 또는 탄소 섬유, 셀룰로스 아세트산염, 셀룰로스 질산염, 실리콘, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 폴리오르토에스테르, 폴리안하이드라이드, 폴리에테르 술폰, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 고분자 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 다른 생체적합성 고분자 물질들 및 그들의 혼합물이나 공-중합체, 폴리-L-젖산, 폴리-DL-젖산, 글리콜산 또는 이들의 공-중합체, 폴리안하이드라이드, 폴리카프로락톤, 폴리히드록시부틸산 발러레이트(polyhydroxybutyrate valerate) 또는 다른 생분해성 고분자, 이들의 혼합물 또는 공-중합체, 단백질, 세포외 기질 구성체, 콜라겐, 피브린 또는 다른 생물학적 제제, 또는 이들의 적절한 혼합물 등이 있다. 전형적인 스텐트의 예로서는 미합중국 특허 제6,730,064호에 상세히 기술되어 있다.

B. 코팅 장치

도 2는 본 발명의 일 실시태양에 따라 제작된 장치(30)을 나타낸다. 상기 장치는 일반적으로 수직 컬럼(vertical column)(34)을 지지하는 베이스(32)를 포함한다. Z축단(수직운동단)(36)이 전자기계식(electromechanical) 모터의 조절하에 이중선 화살표(38)로 표시되는 수직방향(Z-축) 운동을 위해 (예를 들면, 롤러나 베어링에 의해) 활주하도록 장착되는 수직단 지지대(33, vertical stage support)이 수직 컬럼 또는 지지대(34)에 장착된다. 하나의 예시적인 모터는 MCG USA 사(Prior Lake, MN)로부터 입수가능한 MCG IB17001 서보모터인데, 이는 추진 스크류(driving screw)를 이용하여 단(stage)과 결합된다(미도시). 실제 작동의 피드백은 모두 레인쇼우(Renishaw)사(Chicago, Illinois)로부터 입수가능한 RGH22H30D62 신호변환기 헤드(encoder head)와 같은 고해상도 신호변환기(high resolution encoder, 미도시), 컬럼(34)에 부착된 A-9523-6030 신호변환기(미도시)에 의해 수행되는데, 0.05 미크론의 해상도를 가지고, 약 20cm의 전체 이동거리를 커버할 수 있다. 도 3A에 도시한 바와 같이, 전자기계식 장치로 본 명세서에 언급된 모터(31)은 도 3A과 관련하여 후술하는 바와 같이, 조절유닛(79, control unit)에서 작동조절기(76, motion controller)에 의해 조절된다. 선택적으로, 도 2를 보면, Z-축단은 조정가능한 높이까지 베이스(32)에 활주하도록 장착될 수 있고, 통상적인 고정 잠금쇠(tightening clamp) 등(미도시)에 의하여 그 위치에 유지될 수 있다.

주사기(42, syringe)를 유지하고 코팅하는 동안 주사기로부터 액체의 분배속도를 조정하는 분배기(40, dispenser assembly)는 Z-축단에 장착된다. 주사기는 코팅재가 분배되는 바늘(44, needle), 주사기를 눌러서 주사기로부터 물질을 분배하는 플런저(46, plunger)를 포함한다. 주사기는 수직운동을 위하여 장착브래킷(47, bracket)에 의해 Z-축단에 장착된다. 사용되는 주사기의 모델은 분배의 ul/mm의 "피치(pitch)", 즉 주사기 플런저가 진행하는 각각의 밀리리터 만큼 분배되는 용액의 마이크로리터 양을 결정한다. 일련의 예시적인 모델은 10ul 내지 500ul 범위의 Hamilton 1700 시리즈 Gastightly 주사기를 포함하고, 그 눈금은(60)mm의 범위에 있다. 예시적인 바늘은 22 내지 30, 바람직하게는 약 26의 원하는 바늘 게이지를 가진 통상적인 원뿔형(conical) 또는 뭉툭한(blunt-ended) 바늘을 포함한다. 주사기 바늘, 특히 주사기 바늘의 팁은 본 명세서에서는 분배헤드(dispensing head)로 언급된다.

주사기로부터 분배속도를 조절하는 플런저의 이동은 Z-축단에 부착된 브래킷(49)를 장착함으로써, X-축 이동을 위하여 Z-축단에 장착된 분배막대(48, dispensing rod)에 의해 조절된다. 막대(48)는 또한 Z-축 방향으로 브래킷(49) 내에서 독립적으로 이동할 수 있어서, 주사기 내에서 플런저의 하향운동(downward motion)을 조절할 수 있고, 그리하여 주사기로부터 코팅재의 분배속도를 조절한다. 이중선 화살표(50)으로 나타내는 분배막대(rod)의 이동은 전자기계식 모터(미도시)의 조절된다. 모터의 한 예로서는, 0.05㎛의 최소 점증운동(minimum incremental motion)을 수행하는 폐쇄형 고리(closed-loop) DC 모터에 의해 작동되는 비-회전 팁(non-rotaing tip)을 구비한 고 해상도 PI M-227.50 "마이크(mike)" 모터(PI/ Physik Instrumente, Auburn, MA)이다. 이 모터는 주사기 홀더(40, syringe holder) 위에 단단히 장착되고, 주사기의 플런저(46)으로 직접 밀어 넣는다. 분배막대(48) 위의 접속체(interfacing element, 미도시)는 안정적이고 중앙에 위치하는 형태로 주사기의 플런저를 유지시킨다. 도 3A에 도시한 바와 같이, 분배유닛 모터(51)은 작동조절기(76, motion controller)에 의해 조절되어, 스텐트에 대한 분배유닛의 배치와 분배기를 완벽하게 일치시킨다. 수직운동(38) 조절모터(31)와 같이, 모터(51)은 본 명세서에 전자기계식 장치로 언급되었고, 후술하는 바와 같이, 조절유닛(79) 내의 작동조절기(76)에 의해 조절된다.

도 2를 참조하면, Z-축단(36)은 또한 후술하는 바와 같이, 스텐트와 감시 카메라(56)의 회색이미지(grayscale image)를 만들기 위한, 장치가 작동하는 동안에 코팅 공정을 감시하기 위한, 하나 또는 그 이상의 광학렌즈(54)를 포함하는 라인 카메라(52)로 구성된 영상시스템을 포함한다. 도 11에 대하여 후술하는 바와 같이, 감시 카메라(56)는 코팅조작 중에 코팅을 수행하는 주사기 바늘의 팁 및 스텐트의 일 부분을 보기 위한 Z-축단(36, stage)에 조정가능하도록 장착된다.

도 3A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 조절유닛(79)은 카메라(56)를 감시하는 라인 카메라(52, line camera), 동작 조절기(76) 및 워크스테이션(78, workstation)로 구성된다. 라인 카메라(52)는 프레임 그래버(82, frame grabber)를 통해 조절유닛(79)와 작동가능하도록 연결된다. 마찬가지로, 감시 카메라(56)는 프레임 그래버(80)를 통해 조절유닛(79)과 작동가능하도록 연결된다.

하나의 예시적인 라인 카메라는 DALSA사(Colorado Springs, CO)로부터 입수가능한 P2-23-06K40인데, 이는 단일 라인에서 6144화소(pixel)의 해상도를 제공한다. 본 발명의 일 실시태양에 따르면, 워크스테이션(78, workstation)은 윈도우- 기반 PC를 포함하는데, 이는 최소한 2기가바이트의 기억용량과 두 가지 프로세싱 코어(processing core)를 구비하여, 시스템에 제공되는 아주 큰 스캔 이미지를 가공할 수 있을 정도로 충분히 강력한 성능을 가진다.

다시 도 2를 보면, 장치(30)는 전자기계식 모터(미도시)로 조절하는 이중선 화살표(60)에 의해 개략적으로 표시되는 수평면 Y 방향으로의 이동을 위하여 베이스-장착 지지대(59, base-mounted support) 위에서, 예를 들면 롤러 또는 베어링에 의해 활주하도록 장착되는 Y-운동단(58, Y-motion stage)을 포함한다. 하나의 예시적인 모터는 BLTUC-416 자기장 선로(magnetic track) 내에서 작동하는 BLMUC-143 linear forcer인데, 둘 다 에어로테크((Aerotech)사(Pittsburgh, PA)로부터 입수가능하다. 위치(position)와 작동(motion)은 레니쇼우(Renishaw)사로부터 입수가능한 Z-축에 대하여 같은 신호변환기(encorder)를 사용하여, 0.05 미크론의 해상도로 기록하여 측정한다. 전체 이동거리(translation distance)는 약 20cm이다. 도 3A에 도시한 바와 같이, 모터(65)는 조절유닛(79) 내의 작동조절기(76)을 이용하여 조절된다. 또 다른 실시태양에 따르면, Y-작동단(58, Y-motion stage)은 조정가능한 Y-축 위치에 대한 베이스에 활주하도록 장착될 수 있고, 통상적인 고정 클램프 및 유사한 장치(미도시)를 이용하여 그 위치에 유지될 수 있다.

또한, Y-축단은 지지대(61)을 단단히 설치한 단(58, stage)에 대해 수평면 X 방향으로의 이동을 위해, 지지대(61) 위에 예를 들면 롤러와 베어링에 의해 활주하도록 장착된 X-축단(62)를 지지한다. 이중선 화살표(64)에 의해 개략적으로 표시되는 X-축단의 이동은 전자기계식 모터(미도시)에 의해 조절된다. Y 축에 대해 설명한 것과 같은 모터와 측정장치가 본 발명에 사용될 수 있고, 이는 통상적으로 약 20cm의 전체 이동거리를 허용한다. 전자기계식 장치로 본 명세서에 언급된 모터는 도 3A에 도시된 조절유닛(79) 내의 작동조절기(76)의 조절된다.

X-축단은 모터(미도시)를 하우징하는 지지대 블록(67), 척의 중심 축(71)에 대한 회전을 위해 블록(67)에 고정된 척(68)을 포함하는 회전 척 어셈블리(66, rotating chuck assembly)을 지지한다. 척(68)에 장착된 굴대(70, mandrel)는 축(71)에 대한 회전을 위해 축(71)을 따라 배치된다. 지지대(support element)로 본 명세서에 언급된 굴대는 통상적인 스텐트 굴대(stent mandrel)로서, 그 외경은 굴대와 함께 회전하는 스텐트(72)와 동일한 스텐트를 단단히 수납하는 크기를 갖는다. 이러한 목적으로, 굴대의 원주는 서로 다른 내경의 스텐트를 수용하고, 굴대의 스텐트의 바람직한 마찰에 의한 맞춤(frictional fit)을 위해 길이방향으로 점점 가늘어진다.

이중선 화살표(74)로 표시되는 굴대의 장축(축(71)) 주위를 회전하는 굴대는 모터(미도시)에 의해 조절된다. 한가지 예시적인 모터는, 에어로테크(Aerotech)사(Pittsburgh, PA)로부터 입수가능한 ADRS-100-ES15472-A-X50 회전형 서보모터인데, 이는 1회 회전 당 720,000유닛의 해상도를 제공하는 신호변환기를 포함하고 무제한의 회전을 제공한다. 도 3A에 도시한 바와 같이, 본 명세서에서 전자기계식 장치로 언급한 모터(73)은 조절유닛(79) 내에서 작동조절기(76)에 의한 조절된다. 코팅이 진행되는 동안, 예상하는 대로 굴대 회전 모터는 위치가 고정된 분배헤드에 대하여 선택된 회전속도로 굴대와 굴대에 고정된 스텐트를 회전시키는 역할을 하는데 반하여, X-축단 모터는 분배헤드에 대하여 축(71)을 따라 직선 방향으로 굴대를 이동시키는 역할을 한다. 회전 운동과 직선 운동을 조합하면, 스텐트의 각 골격요소를 분배헤드 아래로 직접 이동시킬 수 있는데, 코팅은 그 구성체에 대하여 분배헤드의 바람직한 속도 및 위치에서 골격요소에 적용될 수 있다.

도 3A에서 보듯이, 작동조절기(76)은 시스템 프로그램으로부터 속도및 위치 신호를 모터를 위한 동적 신호(driving signal)로 전환시키는 기능을 하는 조절유닛(79)의 일부이다. 달리 표현하면, 본 발명의 서보모터는 컴퓨터로 조절할 수 있다. 조절기(76)는 다수의 작동축(motion axis)들을 동기화시켜서, 연관된 모터 신호변환기의 피드백에 따라 각각의 서보 모터(servo motor)를 작동시킬 수 있다. 한 가지 바람직한 작동조절기는 ACS 모션콘트롤(ACS Motion Control)사(Plymouth, MN)로부터 입수가능한 CM3-AE-M0-H4이다.

조절유닛은 또한 라인 카메라(52)를 위한 프레임 그래버(82, frame grabber)를 포함한다. 이러한 프레임 그래버의 예로서는 비트플로우(BitFlow)사(Woburn, MA)로부터 입수가능한 P3-PCI-CL 13이 있다. 이러한 프레임 그래버는 작동조절기로부터 위치 신호를 받아서, 스텐트의 빠른 회전 중에도 정확한 영상을 포착할 수 있다. 도 다른 영상 프레임 그래버(80)은 감시 카메라(56)으로부터의 영상신호를 워크스테이션에 의해 가공하거나 표현할 수 있는 신호로 전환시킨다. 더 이미징 소스(The Imaging Source LLC)사(Charlotte, NC)로부터 입수가능한 DFG/SV1은 이러한 프레임 그래버의 한가지 예인데, 이는 세 가지 영상신호 입력을 제공하여, 선택적으로 받은 영상을 세개의 감시 카메라까지 보여줄 수 있다. 코팅용액에서의 약물 농도, 코팅에 원하는 약물의 전체 양 및 다른 코팅의 증착에 영향을 주는 변수와 같은 코팅 명세를 입력하기 위한 키보드(87)과 마우스(83)도 도시하였다. 또한, 사용자 접점(user interface) 및 코팅조작 전후의 영상 이미지를 보여주는 시스템 모니터(85)를 포함시켜서, 일부 사용자가 조작 과정 중에 코팅 변수를 조절할 수 있게 하였다.

코팅조작 중에 조절 모터에 대한 장치의 소프트웨어와 알고리즘의 특성을 고려하기 전에, 지금부터 상기 장치의 구성 및 기계적 작동을 간략하게 논의할 것이다. 우선, 코팅되는 스텐트는 이미 장치(30)에 고정된 굴대(70)에 위치시키고, 스텐트가 그곳에 단단히 고정될 때까지 굴대를 따라 이동시킨다. 선택적으로, 스텐트는 굴대에 고정되고, 굴대는 장치에 장착되며, 콜렛(collet)을 이용하여 단단히 고정된다. X, Y 및 Z축 단은 조정을 거쳐서 스텐트의 한쪽 말단이 라인 카메라 아래에 초점을 맞춰 위치시킨다. 이 시점에서, 원하는 속도로 회전하는 굴대(mandrel)를 가지고, 라인 카메라(52)는 스텐트를 촬영하여 아래 섹션 C와 D에서 고려된대로, 코팅의 경로, 위치 및 속도를 계산하는데 사용할 스텐트의 2차원적 이미지를 만들어 낸다. 그런 다음, X-, Y- 및 Z-축을 조정하여, 스텐트의 선택된 특성을 분배헤드 아래에 직접적으로 위치시켜, 충진된 주사기를 시스템에 장착한다.

코팅 변수들을 사용자가 입력하거나 자동으로 결정하면, 코팅용액의 분배는 코팅조작에서 달라지거나 비교적 일정하게 유지될 수 있고, 모터는 조절유닛(79) 내의 작동조절기(76)을 통해 작동된다. 그런 다음, 스텐트의 외부 요소들은 바람직한 양으로 코팅되고, 스텐트가 분배헤드 밑으로 이동하면 스텐트의 각 요소들도 코팅된다. 이러한 과정이 한 번 또는 그 이상의 차수(pass)를 통해 원하는 코팅이 이루어질 때가지 계속된다.

C. 선회경로를 결정하는 방법 및 알고리즘

도 3B는 스텐트의 회색 이미지(grayscale image)를 적절한 코팅조작 모터를 구동하는 속도 및 위치 신호로 전환시키는 장치에 의해 수행되는 기본 작동을 나타낸다. 그림에서 보듯이, 라인 카메라(52)는 스텐트의 회색 이미지를 포착하고, (i) 이번 섹션에서 설명하는 바와 같이, 분배헤드가 스텐트를 따라 이동하는 선회경로(traversal path)를 결정하고 (ii) 아래의 섹션 D에서 설명하는 바와 같이, 코팅물이 스텐트 굴대에 증착하는 것을 최적화기 위한 분배헤드의 위치 및 속도의 변화를 결정하고, (iii) 아래의 섹션 D에서 설명하는 바와 같이, 분배속도를 결정하기 위하여, 이러한 이미지는 도 4에서 일반적으로 도면부호 82로 지정되는 일련의 소프트 웨어를 작동하여 가공된다.

도 4를 참조하면, 이러한 가공의 첫 번째 단계는 스텐트의 형상("이미지") 84를 얻는 것이다. 이 과정은 본 명세서에 개시된 방법들에 제한되는 것은 아니나, 일련의 이미지 파일을 포착하여(capturing) 함께 조합하고(assembling) 스텐트가 존재하는 부분을 광학 또는 접촉 탐침(probe)을 이용하여 스캐닝하는(scanning) 방법을 포함하는 공지된 다양한 방법으로 수행된다. 이러한 가공의 결과는 신호정보를 포함하는 2차원 메트릭스(2-dimensional matrix)인데, 이는 일반적으로 회색 영상(grayscale image)으로 표현된다. 신호정보는 발광 또는 색 정보, 거리 신호 또는 빛의 전달 신호가 될 수 있다. 메트릭스의 축들은 일반적으로 스텐트의 종적인 위치 및 스텐트의 회전 각도에 대응한다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 미합중국 특허 제6.879,403호 및 미합중국 특허공개 제20070219615호에 개시된 광전달 시스템(light transmission system)은 이미지를 얻는데 사용되는데, 라인 카메라는 축회전하는 스텐트의 축을 따라 배열되고, 스텐트의 반경에 일치하도록 조정된 거리에서 초점을 잡았다. 굴대(mandrel)은 반투명한 막대인데, 이는 그것을 통해 발산되는 빛을 분산시킨다. 굴대가 있어서 장애를 받는 광전달 신호를 라인 카메라를 이용하여 포착하는 동안, 굴대는 그 자체의 축 주위로 완전히 한바퀴 회전(full turn)할 수 있다. 전체 스텐트를 하나의 스캔 조각(scan strip)에서 볼 수 없다면, 스텐트 고정물을 축 상으로 이동시켜서, 회전(rotation)과 스캐닝(scanning)을 필요한 만큼 반복할 수 있고 연속적인 이미지 조각들을 함께 조합할 수 있다.

본 명세서의 설명이 스텐트의 2D 표현을 참고로 하고 있지만, 단층 촬영 기술(tomography technique)을 이용하는 실시예로 획득된 스텐트의 3D 입체적 표현을 이용할 수도 있다. 2D 이미지 가공 단계는 3D 공간에서 알려진 균등물을 포함하는데, 이는 경로 궤적 지점(path trajectory point)의 추출에 적용할 수 있다. 도 5A는 본 장치에서 라인 카메라에 의해 포착되고 이미지 그래버(image grabber)로부터 워크스테이션(78)의 이미지 파일로 보내진 스텐트의 전형적인 회색, 2차원적 형상을 보여주고 있다. 이러한 공정의 회색 이미지 일부는 도 4의 84로 표시된다.

C1. 분할(segmentation)

분할은 디지털 이미지를 다수의 구역(일련의 화소들)으로 나누고, 이미지를 분석하기 쉬운 한 가지로 단순화시키는 과정을 의미한다. 추가적으로, 형태적 노이즈 제거(morphological noise removal) 및 화소의 히스토그램-기반 분류(histogram-based classification)는 분할 공정의 일부가 되는 영상 가공 알고리즘(image processing algorithm)이다. 본 발명의 일 실시태양에 따르면, 오직 스텐트에 있거나(on) 벗어난(off) 데이터 지점들만이 각각 백색 및 흑색 이미지(white and black image) 화소로 고려되고 있다. 당업계의 숙련자들에게 알려진 모든 분할 방법 또는 공정이 또한, 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 이미지로부터 작은 객체(small object)를 제거하는 오프닝 변환(opening transformation) 및 이러한 객체들을 줄어들게 하는 침식기술(erosion technique)을 이용하는 형태적 노이즈 제거를 이미지에 적용할 수 있다. 히스토그램-기반 방법은 그 강도(intensity value)에 따라 스텐트의 on, off(각 화소에 대해 0 또는 1의 2진법 값으로 표현)인 지점처럼 각 화소를 분류하는데 이용할 수 있다. 도 4는 회색 이미지(84)를 2진법 이미지(88)로 전환하는 분할단계(86)을 나타낸다. 이러한 가공공정에 따른 스텐트의 회색 이미지 및 2진법 이미지는 도 5A 및 도 5B에 각각 도시하였다.

도 1에 도시한 바와 같은 원통형의 물체(cylindrical object)를 포착하고 라인 카메라 아래에서 회전시킨 결과 이미지는 도 5A에서 보듯이, 평면 이미지로 나타낼 수 있다. 후자의 이미지에서 지점의 위치를 고려하면, 수직 이미지 좌표는 원기둥 물체의 축을 따라 있는 좌표로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 수평 이미지 좌표는 회전각(angleof rotation)으로 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서는, 물체의 축을 따른 좌표 x에서, 좌표(x, 0°)에서의 이미지 지점은 좌표(x, 360°)에서의 이미지 지점과 동일하다. 따라서, 도 5A, 5B 또는 6A에 도시한 이미지의 우측 말단과 좌측 말단은 원래 원기둥 물체에서 실제적으로는 서로 인접해 있다.

이러한 이해는 인접하는 이미지 지점(이미지 지점은 일반적으로 "화소(pixel)"라 한다)에 적용되는 형태적 변환(morphological transform)을 사용할 때 고려되어야 한다. 도 5A에 대하여, 이미지의 좌측과 우측 말단의 대응하는 화소는 마치 이미지가 겹치고 반복하는 것처럼 서로 인접하는 것으로 여겨진다.

C2. 세선화(skeletonization)

일반적으로 평균 축 변환(Medial Axes Transform)이라도 일컫어지는 세선화(skeletonization)는, 이미지 영역(region)을 감소시켜서 최초 영역(original region)의 구조(structure)와 연결성(connectivity)을 유지하는 골격(skeletal remnant)으로 만드는 단계이다. 이러한 영역은 하나의 화소 폭(pixel width)의 중앙 구성요소가 노출될 때까지 가늘게 되어, 결과적으로 이미지는 그것으로 영역이 그려지는 스트로크(stroke)의 중심선에 따라 직관적으로 그릴 수 있는 것에 대응된다.

이미지의 세선화를 실행하는 방법들은 여러 가지가 알려져 있다. 이러한 방법 중 한 가지는 Skeletonization of 2D Binary Images(1988-2008)라는David Eberly of Geometric Tools, LLC 문헌에 개시된 알고리즘을 사용하는 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 세선화 도중에 스텐트 영역은 1화소 이상이 되는 한 스텐트 영역이 반복적으로 침식된다(erode). 본 출원의 내용에서, 골격 이미지는 스텐트의 구조를 반영하는데, 이를 달리 표현하면, 골격 이미지는 스텐트의 구성요소의 중심선을 따라 연결 지점(junction point)에서 교차하는 만곡 분할체(curve segment)의 집합을 나타낸다고 할 수 있다. 스텐트(92)의 세선화 이진법 이미지(binary image)는 도 6A에 도시하였다.

C3. 골격 이미지의 추출

도 4의 94에 도시한 이 단계에서, 골격 이미지는 선회경로(traversal path)를 정의하는데 좀 더 편리하게 사용될 수 있는 다른 메모리 표현(in-memory representation)으로 전환된다. 입력 이미지(input image) 내에서, 지점의 연속적인 시퀀스들(각 지점은 두 개의 이웃을 가진다)을 차례로 추출하고, 지점 좌표 쌍(point coordinate pair)의 메모리 시퀀스(in-memory sequence, “배열(array)")로 전환된다. 이러한 가공단계의 결과물은 "본(bone)"이라 불리우는 분할체들의 목록이 되고, 이들 각각은 두 교차지점(intersection point, 두 가지 이웃이 없는 이미지 지점으로 정의된다) 사이에서 경로(path) 또는 궤적(trajectory)을 결정하는 지점 좌표의 단일 시퀀스로 정의된다. "본(bone)"의 각 말단 지점은 "조인트(joint)"로 명명되었다. 그들의 좌표에 의해 정의되는 조인트 목록은 그 위치에서 끝나거나 시작하는 모든 본에 대한 참조(reference)가 된다.

교차지점(두 개 이상의 이웃을 가지는 골격 이미지에 대한 지점)으로부터 시작하여, 아직 선회방문하지 않은 이웃에 대해 인접하는 이미지 지점을 찾으면, 지점들은 분할체의 다른 말단에서 또 다른 교차지점에 도달할 때까지 차례로 선회된다. 선회된 각 지점의 좌표는 시퀀스에 따라 본에 연결된 위치의 배열에 부속된다. 선회된 각 교차지점의 위치는 조인트의 목록에 포함된다.

본(Bone)

- startPosition
- endPosition
- sequence of point positions determining the path

↕

조인트(Joint)

- JointPosition
- list of references to connected Bones

컴퓨터 과학용어에서, 당업계의 숙련자들에게 알려진 대로, 상기 본(bone)은 말단(edge), 링크(link) 또는 커넥션(connection)으로, 조인트(joint)는 교점(node) 또는 꼭지점(vertex)으로 나타내어, 그래프를 구성한다.

도 6B는 상술한 세선화 이미지의 확대부분을 도시한다. A, B 및 C는 확인된 교차지점("joint")이고, 1과 2는 각각 조인트 A와 B, B와 C를 연결하는 두 가지 만곡 분할체(curve segment, "bone")이다. 이 과정에서 생성되는 경로 분할체(path segmnet)와 조인트의 집합은 도 4에 도면부호 96으로 표시하였다.

C4. 본과 조인트 그래프의 필터링

본 발명의 일 실시태양은 그래프에 영향을 주는 하나 또는 그 이상의 아티팩트(artifact)를 걸러내기 위해 반복적으로 실시할 수 있는 다음 단계를 포함한다:

조인트(joint)가 하나의 본(bone)에 연결되면, 인접하는 본과 함께 억제된다.

두개의 본(bone, 이전 단계에서 생성될 수 있는)을 연결하는 조인트(joint)는 억제되고, 두 개의 인접하는 본은 합쳐서 하나의 본이 되어, 두 가지 지점 서열을 하나의 목록으로 합치(juxtposing)시킨다.

또한, 본(bone)은 이후의 과정을 도모하거나 유도하기 위하여 그들의 특징에 기초하여 표지되거나 분류된다. 예를 들어, 본은 그 길이(지점의 수)에 따라 표지될 수 있다. 일부 스텐트 설계에서, 짧은 본은 링크에 대응하고, 그렇게 표지될 수 있다. 본의 수평(예를 들면, 축의) 또는 수직(예를 들면, 회전의) 같은 다른 특징들은 특정 스텐트를 확인하는데 사용된다. 선택적으로, 이후의 회수(retrival)를 도모하기 위해, 본 또는 조인트는 그 길이 또는 위치(예를 들어, B본에 연결된 위치 시퀀스의 극좌의 좌표에 따라)에 따라 분류된다. 일부 경우, 특정 성질로 확인된 본은 억제되거나(supressed, 예를 들어, 일부 스텐트 구성요소가 코팅되지 않았다면), 그렇지 않으면 변환되거나(transformed) 또는 다른 수의 차수(pass)를 이용하여 코팅된다(coated). 상술한 표지(labelling), 분류(classification) 및 확인(identification) 과정은 단지 예시적인 것으로, 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

C5. 본 선회시퀀스의 생성

본 발명의 공정은 또한 도 4에 도면부호 98로 표시된 것처럼, 스텐트에 대한 분배헤드를 선회시키기 위한 선회시퀀스의 결정을 포함한다. 서로 다른 선회전략들이 수행될 수 있고, 그래프 선회전략들이 활발히 연구되고 있다. 본 발명의 실시태양으로 수행된 두 가지 예시적인 방법들은, 이에 한정되는 것은 아니나, 단일 선회(single traversal) 또는 연속된 선회순환(continuous traversal loop)을 포함한다.

단일 선회방법(single traversal approah)은 단 한 차례만 골격요소를 선회시키는 것이다. 이러한 방법은, 이에 한정되는 것은 아니나, 다음늬 각 단계를 포함한다.

1. 선회방문한 극좌 좌표(leftmost coordinate)에 따라 본의 목록(list of bones)을 분류

2. 상기 목록 내의 첫 번째(극좌, leftmost) 본으로부터 선회를 시작

3. 선회방문한 본의 말단에 있는 조인트로부터 아직 선회방문하지 않은 인접하는 본을 탐색하는 단계

- 하나의 선회방문하지 않은 본(non-visited bone)이 발견되면, 그 구성체를 따라 본의 선회를 계속하고 이 단계를 반복하는 단계

- 하나 이상의 선회방문하지 않은 본이 발견되면, 목록 내 가장 빠르고 좀 더 왼쪽에 있는 본을 선택하여 선회를 계속하는 단계

- 모든 인접하는 본을 이미 선회방문하였다면, 다음 대상으로서 아직 선회방문하지 않은 극좌의 본을 선택하는 단계. 분배과정이 일반적으로 중단되면, 이러한 본 요소(bone element)에 대한 연결동작(coonecting motion)을 본의 선회시퀀스(bone traversal sequence)에 삽입하는 단계

연속적인 선회순환 방법은 연속적인 선회순환을 만들고, 그리하여 선회는 같은 조인트에서 시작하고 끝나게 된다. 이러한 방법은, 이에 한정되는 것은 아니나, 다음의 각 단계를 포함한다:

1. 스텐트의 링크를 나타내는 모든 본를 확인하고(본은 그의 짧은 길이로서 확인) 표시하는 단계

2. 본의 목록의 모든 링크 구성요소들을 복제(duplicate)하고, 상기 복제물(copy)을 본의 목록 내에 추가하는 단계

3. 선회를 시작하는 본의 구성요소(bone element)를 선택하는 단계

4. 도달해야 하는 조인트로부터

- 이미 선회한 본이 비-링크(non-link) 구성요소라면, 아직 선회하지 않은 인접하는 링크 구성요소를 선택하는 단계

- 만약 이미 선회한 본이 링크 구성요소라면, 아직 선회하지 않은 인접하는 비-링크(non-link) 구성요소를 선택하는 단계

도 5A와 5B에 도시된 스텐트 설계에서, 기존의 방법(링크 구성요소의 반복)은 그래프 구조를 오일러 순환(Eulerian circuit)으로 변환시킨다. 오일러 순환은 각각 말단을 정확히 만나고 같은 꼭짓점에서 시작하고 끝나는 그래프 내의 경로이다. 본 발명에 있어서, 목록(링크 구성요소의 반복) 내의 모든 본은 한 번 선회되면, 선회가 시작한 같은 지점에서 선회가 끝나게 된다. 이러한 접근방법의 장점은 모든 본이 이어지는 선회를 중단없이 진행할 수 있다는 것이다.

이러한 접근방법의 한 가지 특징은 비-링크(in-band 라고도 불리워짐) 구성요소와 마찬가지로, 가능하면 링크에 대한 과량의 코팅을 증착시키면서, 링크 구성요소를 두 번 선회시키는 것이다. 이를 보완하기 위하여, 이에 한정되는 것은 아니나, 두 가지 가능한 방법들은 아래의 내용을 포함한다:.

(a) 비-링크 구성요소(non-link element)에 대하여 링크 구성요소를 선회시킬 땐 작동속도(motion speed)를 두 배로 한다. 일정한 분배속도를 유지할 경우, 이 방법은 두 가지 형태의 요소에 증착되는 코팅량의 균형을 맞추는 데 도움을 준다.

(b) 선회시퀀스 내에 비-링크 구성요소의 추가적인 선회를 삽입시킨다. 예를 들어, 첫 번째로 스텐트의 밴드에 도달하면, 밴드를 구성하는 비-링크 구성요소의 추가적인 선회는 시퀀스 내로 삽입될 수 있다("band extra turn").

C6 . 지점 시퀀스로서의 선회

본(bone)을 선회시키는 시퀀스를 결정하면, 위치의 한 가지 시퀀스를 만들 수 있다. 각각의 본을 선회시키기 위해서는, 위치와 연관된 시퀀스를 복제하고(copied), 만약 본을 선회하는 방향에 대해서 필요하다면, 역전시키고(reversed), 최종적인 위치의 목록에 덧붙인다(appended). 이러한 최종적인 위치의 목록은, 지점이 위치하고(링크 또는 본) 금회 차수(pass)를 수행하는 스텐트 내의 영역과 같은 각 지점에 대한 추가적인 정보를 저장한다. 이러한 위치의 최종 목록은 분배헤드가 스텐트를 선회시키는 기본경로를 설정한다.

각 지점에 대한 다른 변수(parameter) 뿐만 아니라 위치 정보(point information)는, 최종적인 작동에 대한 변수를 변형시키고, 그에 영향을 줄 수 있도록, 더욱 더 가공되고 계산된다.

D. 속도 및 위치 알고리즘

경로의 각 지점으로 부터 얻을 수 있는 정보:
- Position
- Segment category
- Local Curvature
- Local width of the strut
- Distance to adjacent segment ends
- Index of current layer
- Total number of layers
- Vector outside contour

Path motion actuation parameters:
- Motion Speed
- Dispensing rate
- Position(rotation and translation)
¤ Deviation from path
＊ "outer contour"
＊ "R-spread"
¤ Distance of dispensing head

본 섹션은 이에 한정되는 것은 아니나, 다음을 포함하는 원하는 특성을 가지는 스텐트 코팅을 위하여, 본 발명의 일 실시태양에 따른 코팅조작에 채용되는 다양한 속도- 및 위치-조절 알고리즘에 대하여 논의한다: (i) 도포되는 전체 코팅재의 선택된 양(selected amount), (ii) 스텐트의 외부면으로부터 넘쳐 측면에 걸치는 스텐트의 전체 외부면의 코팅범위(coating coverage), 및 (iii) 본 명세서의 배경기술에서 논의한 바와 같은, 점성의 코팅액이 마이크로 피펫에 의해 분배될 때 야기되는 형태의 코팅결함의 감소(reduction) 또는 제거(elemination).

D1. 주요한 코팅 변수들

이하의 매개변수들은 스텐트 분지(stent strut) 상에 있는 분배 바늘(dispensing needle)의 연속적인 작동을 정의하고, 속도 및 위치 알고리즘에 의해 조절되는 코팅장치의 작동을 이해하는데 유용하다.

작동속도(motion speed) 작동속도는 상술한 바와 같이, 분배헤드가 계산된 경로를 따라 이동하는 속도를 정의한다. 본 발명의 일 실시태양에 따르면, 분지길이에 대하여 분당 수 mm부터 대략 150mm이상까지의 속도로 작동된다. 코팅의 증착(deposition)은 액체의 표면장력에 의해 점차적으로 커지기 때문에, 80mm/min 이하의 속도는 유출되거나(spilling) 띠(webbing) 모양을 야기시킬 수도 있다. 예를 들어, 150mm/min 이상의 높은 작동속도는 액체 표면장력이 깨지기 때문에, 불연속적으로 코팅이 증착되는 경향이 높아진다.

일단 코팅경로와 평균 작동속도가 정해지면, 경로길이를 코팅속도로 나눔으로써 코팅하는데 필요한 시간을 계산할 수 있다. 예를 들어, 경로길이가 300mm이고 작동속도가 100mm/min이면, 코팅시간은 3분이다.

분배유속(dispensing flow rate) 스텐트에 대한 바람직한 코팅량과 코팅용액의 코팅재 농도는 증착되는 코팅용액의 부피를 결정한다. 그러므로, 일정한 분배흐름(dispensing flow)을 고려하면, 분배유속은 작동속도에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 코팅시간이 3분인 상기 예에서, 만약 6ul가 분배되면, 분배유속은 2ul/min이다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 코팅용액의 특성은 사전(prior) 수작업 코팅하는 과정에서 결정된다. 습윤상태(runniness) 및 용액의 건조시간의 관점에서 보면, 최적의 유속은 약 0.5ul/min이다. 더 빠른 흐름(higher flow)은 코팅의 흘러넘침(spilling)이나 띠(webbing) 모양을 유발할 수 있고, 반면 더 느린 흐름 값(lower flow value)은 줄(string) 모양의 형성을 유발할 수 있다. 코팅 조성물의 다양한 농도 및 희석비율이 사용된다. 그러나, 최적 유속은 부분적으로 코팅 조성물의 농도에 의존하며, 코팅되는 특정 스텐트 모델에도 의존한다는 점에 주목해야 한다.

차수의 횟수( number of p asses ) 상술한 바와 같이, 분배유속 및 작동속도는 서로 의존적이다. 원하는 작동속도를 유지하면서 분배유속을 감소시키려면, 여러 번의 차수(pass)에서 코팅을 사용하여 전체 경로길이를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 4번의 차수로 코팅하면, 전체 경로길이는 이론적으로 4배가 길어지며, 전체 코팅시간 또한 4배가 된다. 그러므로, 코팅 조성물의 같은 부피를 분배하려면, 유속 또한 4로 나누어야 한다.

코팅두께(coating thickness), 작동속도(motion speed), 분배흐름(dispensing flow)을 일정하게 유지하려면, 차수를 명확한 정수의 양(integer amount)으로 증가시킬 수 있다. 그리하여, 작동속도, 차수 및 코팅용액의 농도는 바람직한 분배속도를 얻음과 동시에 수정할 필요성이 있다.

D2. 링크(link)와 밴드(band) 사이의 코팅두께를 조절하는 BandExtraTurn

이상적으로는, 분배헤드가 분배를 하지 않는 위치로 올려지면, 선회경로는 건너뜀(skip)이나 불연속성(discontinuity)이 거의 없게 되는데, 건너뛰는 동작은 증착(deposit)이나 끈(string) 등 코팅 아티팩트를 수반하기 때문이다.

이러한 문제에 대한 한 가지 해결책은 모든 링크를 두 번 선회하는 경로를 결정하여 오일러 고리(eulerian loop) 경로에 의해 선회될 수 있는 패턴을 만드는 것이고, 이때 1회의 차수는 같은 지점에서 시작하고 끝나게 된다. 링크 경로의 2배 증가된 선회를 조절하려면, 스텐트 링크에 대한 작동속도를 2배로 해야 하고, 그리하여 링크는 2번 코팅되고 그 길이에 상응하는 분배 부피는 절반이 된다.

이러한 문제에 대한 또 다른 해결책으로서는 BandExtraTurn이라고 하는 접근방법이 있다. 차수를 실행하는 도중에 링크에 대해 분배되는 코팅량을 감소시키는 대신, 밴드 내 분지(in-band strut)에 추가적인 코팅층을 도포할 수 있다. 상기 코팅층이 동일한 밴드("extra turn")에 잔류하는 동안, 회전축을 완전히 한바퀴 회전(full turn)시켜 하나의 층이 각 밴드에 도포된다. 단일 차수로 정상적으로 실행되는 스텐트의 길이방향 선회에 분산되면, 대안적인 방법으로 "extra turn"은 링크와 밴드 사이의 코팅두께를 조절하게 된다. 이러한 추가적인 회전은 또한 경로의 전체 길이를 증가시키는 효과가 있고, 그리하여 코팅시간 및 분배속도 또한 증가시킨다.

아래의 표는 상술한 코팅 알고리즘에서 차수의 횟수(NoP)와 BandExtraTurn 값 사이의 관계를 요약한 것이다.

Number of coating layers deposited on Links	2*NoP
Number of coating layers deposited on Bands	BET+NoP

차수의 횟수와 BandExtraTurn 변수는 본 명세서에서 상술한 공정에 영향을 줄 수 있다는 점에 주목해야 한다.

D3 . R-S pread : 넓은 분지 에 대한 코팅 궤적의 다양화

상술한 바와 같이, 분지를 더 넓고 더 균질하게 코팅하는 것, 특히 분지의 넓은 부분에 걸쳐 코팅하는 것이 바람직할 것이다. 이는 여러 번의 차수 (multiple pass)를 적용할 경우는, 분배헤드의 궤적(trajectory)이 분지의 중심으로부터 벗어나도록 하여, 분배헤드가 분지의 양쪽 모서리에 더 가깝게 함으로써 가능하다. 이러한 방법을 통해 또한 분지의 측면을 흘러 넘치도록(overflow) 코팅할 수 있는데, 이는 스텐트의 측면에 대한 코팅의 흡착(adhesion) 및 코팅의 고른 분배(distribution)를 도모한다. 이 방법에 사용되는 변수들은 "R-Spread Margin" 및 R-Spread Multiplier"라고 명명되었다.

R-Spread Margin은 스텐트 분지 또는 크라운(링크는 영향을 받지 않을 수 있다)의 말단으로부터의 추적경로(tracing path)의 최대거리를 정의한다. 분지 반지름(즉, 분지 폭의 절반)이 이 거리를 초과하면, 경로는 R-축을 따라 측정된 것처럼, 좌측 또는 우측 말단으로부터 내부로의 특정 거리를 유지하도록 수정될 수 있다. 산출된 선회경로(traversal path)는 각 선회의 하나 또는 그 이상의 초과 밴드 회전(extra band turn)을 포함하고, 밴드내 분지(in-band strut)에 증착된 각 층은 자기 자신의 궤적을 따라가게 된다.

도 9A와 9B에 도시한 바와 같이, 밴드 내 분지에 증착된 다수의 코팅층(coating layer) 내에서, 경로는 우선 분지의 하나의 모서리(예를 들면, 상부 모서리) 및 분지의 다른 모서리(예를 들면, 하부 모서리)을 따르게 되어, 이어지는 차수에서는 중앙 경로쪽으로 직선적으로, 또한 대칭적으로 수렴하게 된다. 3번째 및 그 후의 차수는, 코팅의 바람직한 분배(예를 들면, 분지 모서리에 증착되어야 하는 코팅량)에 따라, 좀 더 분지의 중심을 향하거나, 또는 2번의 초기 모서리 차수(initial edge pass)에 더 가깝도록 분배될 수 있다. 궤적 결정(trajectory determination)은 R-Spread 이동 또는 최초의 중앙경로(original central path)로부터 가장자리(margin)까지 확대하는데 사용되는 R-Spread Multiplier를 포함한다. 예를 들어, 분지 폭이 100㎛이고, R-Spread margin이 30㎛이며, R-Spread Multiplier가 2.0이면, 추적된 경로는 분지의 중심선으로부터 (100/2-30)*2.0=40㎛가 된다. R-Spread 기능성(functionality)은 불충분한 분지 범위(strut coverage)가 주로 더 넓은 밴드에 영향을 주기 때문에, 밴드에 적용할 수 있다.

도 9A는 각각 분지(118)와 크라운(120)을 구비하는 밴드 구성요소(116), 및 밴드(116) 사이에 있는 링크 구성요소(122)에 대한 계산된 궤적을 도시한다. 4개의 궤적들은 각 밴드에서 3번의 추가적인 밴드 회전(extra band turn) 및 연결 링크에 대한 단일경로를 의미하는 4가지 각자의 선회에 대하여 30 미크론의 R-Spread margin과 4의 승수(multiplier)를 이용하여 결정된다. 원하는 R-Spread와 승수값은, 큰 폭의 분지(greater-width strut)과 분지의 표면적 "내에 보유된(contained within)" 모든 궤적들을 가지는 좁은 크라운(narrower crown)에 대해 다소 수렴하는 경로(convergent path)에 대해 4개의 뚜렷한 경로를 만든다.

도 9B는 스텐트의 동일한 부분에 대한 궤적들을 도시하나, 여기서는 3의 승수를 30미크론의 R-Spread margin과 조합하여 사용되었다. 4개의 경로내의 두 가지 최외곽 궤적(outermost trajectory)은 분배헤드를 분지 경계선(strut boundary) 밖으로 이동시키고, 크라운 요소 내에서 더 적은 경로의 수렴을 야기시킨다. 그리하여, R-Spread margin 승수를 계산상으로 증가시킴으로써, 분배헤드를 분지의 모서리로 좀 더 가깝게 이동시킬 수 있는데, 이는 스텐트의 측면으로 분배되는 물질을 더 흘러 넘치게(spillover) 하기 위한 목적이다. 좀 더 구체적으로, R-Spread Margin과 승수는 스텐트의 측면에 원하는 흘러 넘침을 선택할 수 있고, 그리하여 스텐트의 상부 표면 대 측면에 대한 코팅재의 원하는 비율을 가지는 스텐트를 제조할 수 있게 한다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 스텐트의 밴드에만 궤적 편차(trajectory deviation)가 적용되어, 일부 코팅된 스텐트에서는 더 큰 분지가 발견된다. 선택적으로, 상기 편차는 오직 회전(R) 축을 따르는 분배헤드의 궤적을 이동시킴으로써 적용될 수 있다. 또한, 추가적이고 대안적인 응용이 가능하고, 본 명세서의 기재는 당업계의 숙련된 자들이 즉시 이해할 수 있듯이, 이것들은 제한되지 않는다.

한 가지 바람직한 코팅방법에 따르면, 이러한 변수들을 선택하여 측면의 코팅재 양이 스텐트 상부면의 코팅재 양의 50% 내지 100%가 되도록 코팅한다. 본 발명의 한 측면에 따르면, 본 발명은 상부면과 측면이 모두 코팅된 스텐트를 포함하고, 여기서 측면 코팅재의 양은 스텐트 상부면의 코팅재 양의 50% 내지 100%이다.

D4 . 바늘거리( needle distance )

분배 바늘의 팁(tip)과 스텐트 사이의 거리는 코팅의 증착에 영향을 주는 중요한 요소이다. "바늘상승(needle elevation)" 코팅변수는 위치의 일치(position matching)가 초기에 이루어지는 바늘-스텐트 접촉점에 대한 상대적 바늘상승을 결정한다.

코팅은 다중차수(multiple pass)로 실시되고, 증착된 코팅은 특정 두께를 갖기 때문에, 추가적인 "바늘상승증가(needle elevation increment)" 변수가 사용될 수 있다. 이러한 값은, 코팅된 분지에 증착된 코팅층의 수로 곱해져서 기본 바늘상승(base needle elevation)에 추가된다. 두 가지 상승값은 마이크로 미터(㎛ 또는 micron)로 표시된다. 전형적인 바늘상승값은 20 내지 60㎛이고, 전형적인 바늘상승증가는 2 내지 5㎛이다.

D5 . 확장된 윤곽(w ider contour) , 빠른 윤곽(f aster c ontour) , 빠르고 얇은 폭(fast er t hin w idth

일부 경우, 특정 분지에 대해서는 코팅을 덜 분배하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 동일한 코팅두께를 유지하기 위해서, 보다 넓은 분지보다는 좁은 분지에 대해 적은 코팅재를 증착시켜야만 한다. 일정한 유속을 유지하는 것이 바람직하므로(분배 시스템의 유체 점성 및 탄성이 유속을 정확히 변화시키는 능력에 영향을 주기 때문에), 바람직한 방법은 국지적으로 작동속도(motion speed)를 높여 주는 것이다.

분배되는 코팅량의 감소가 바람직한 또 다른 경로 부분은 스텐트 크라운 및 분지가 급격한 회전(sharp turn)을 따라가는 부분이다. 이러한 위치에 스텐트 팽창 중에 금이 생길(cracking) 뿐만 아니라, 코팅에 띠가 생기는(webbing) 경향이 있다. 그러므로, 분지내 곡률(curvature)의 증가를 분배유닛의 작동속도의 국지적 증가와 연관시키는 것이 바람직하다.

크라운의 내부에서 생기는 띠(web)를 감소시키는 또 다른 전략은, 분배유닛이 분지의 외부에 남아 있는 경로를 따라가도록 하는 것이다. 이는 띠가 발생하는 내부 쪽으로 분배된 용액을 밀어내는 표면장력에 대항함으로써, 분지 만곡(strut curve)의 바깥쪽 모서리로 코팅을 밀어내는 경향이 있다.

경로 지점으로부터 가장 가까운 스텐트 모서리까지의 거리를 측정함으로써, 분지의 폭(width)을 이미지로부터 손쉽게 구할 수 있다. 분지의 만곡은 후술하는 바와 같이, "강직계수(rectitude coefficient)"로 정의된다. 도 10에 도시한 크라운과 분지 이미지에 대하여, 분지의 중심선을 따라 측정되는 고정된 길이의 간격에 A, B, C, D, E의 순차적인 지점이 배열되고, 이 길이는 λ로 표시된다. 이 그림에서 크라운 내에 위치하는 지점 D에 대하여, 앞서는 거리 λ 와 후속하는 지점 D에서의 기반 경로(base path)를 따라 두 이웃한 지점이 선택되어, 지점 C와 E로 도시하였다. 이러한 지점으로 결정된 분할체의 중간값은 지점 M이다. KR(D) 값은 경로(2λ)를 따라 측정한 거리로 나눈 두 이웃한 지점(C,E)의 직접적인 거리의 비율이다. KR은 강직계수인데, 만약 D가 두 직선형 분할체 사이에서 180°회전하면 그 값은 직선에 대해 1의 최대값부터 (이론상) 0의 최소값까지 달라진다. 또한 M->D 인 벡터 σ는 "외곽 벡터(outer vector)"로 정의된다. 이 벡터는 분배헤드의 궤적 편차를 결정하는 사용자 특이적 계수(user-specified vector)로 곱해질 수 있다.

상술한 방법을 도 9에 도시된 다른 지점과 다른 경로 지점에 대해 적용하여, 강직계수(rectitude coefficient)와 "외곽 벡터(outer vector)"를 경로를 따르는 모든 지점에 대해서 얻을 수 있다. 벡터는 지점 B에 대해서 거의 0이고, 지점 C 근처에서 중간 크기를 갖는다. 중심선에 대해서 나누어지는 점선은 각 지점의 좌표에 대해 약 0.9의 계수를 곱한 계산된 외곽 벡터를 추가함으로써, 실선인 중심선 궤적으로부터 벗어나게 하여 경로를 도시한다. 더욱 조절(control)하고 구성(configurability)하기 위하여, 외곽 벡터 계수(outer vector coefficient)는 두 가지 요소로 분리될 수 있다: 하나는 수평 이미지 좌표(horizontal image coordinate, X 축을 따르는 동작)에 대해 적용되고, 다른 하나는 수직 좌표(vertical coordinate, R 축에 의한 동작)에 대해 적용된다. 팽창된 동작에 대한 각 요소를 선호하는(favor) 것은 다른 방향을 가진 만곡에 독립적으로 영향을 주는데 유용하다. 외곽 벡터 계수는 또한 각 차수(pass)에 대하여 독립적으로 특정화되거나, 또는 스텐트의 다른 영역에서 서로 다른 값이 주어진다(예를 들면, 링크(link) 대 밴드(band)).

D6 . 속도계수의 산출 및 조합

임의경로(arbitary path)를 따르는 작동은 위치 시퀀스(sequence of position) 및 연속적인 위치의 각 쌍 간의 시간차(time interval)로 정의된다. 고정된 속도 동작(fixed speed motion)에 대하여, 각각의 시간 차이는 두 지점 간의 거리에 비례한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 작동속도는 선택된 변수에 따라 국지적으로 변하는 것이 바람직하며, 스텐트의 여러 부분에 대한 코팅의 증착을 조절하는 것이 더 바람직하다.

예를 들어, 일정속도로 선회시퀀스의 주어진 지점에서 다음 지점으로 이동하는 기본 시간차(basic time interval)를 Tb라고 가정하면, Tb는 다음 지점(밀리미터)까지의 거리를 선택된 임의 대조속도(arbitary reference speed, 예를 들면, 1mm/s)로 나누어서 산출한다. Tb는 정속 동작(constant-speed motion)을 위한 대조 선회시간(reference traversal time)을 규정한다. 만약 스텐트의 주어진 부분에 대한 속도가 일정하게 증가한다면(예를 들어, 위에 논의한 바와 같이 링크에 대하여), Tb 계수는 실시간으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 스텐트 링크에 대한 동작속도를 2배로 하면, Tb는 2로 나눌 수 있다.

또 다른 실시태양에 따르면, Tt를 특정 위치(예를 들어, 폭 수치의 제곱 같은 분지 폭의 함수)에서 측정된 분지 폭과 Tb를 곱한 값으로 가정하고, Tt를 다음 지점에 도달하는 선회시간으로 사용하면, 그 결과 동작속도는 분지 두께에 의존적이다. 이제 강직계수의 함수로 Tb를 곱하여 Tc로 가정하자. 만약 Tc를 다음 지점에 도달하는 선회시간으로 사용한다면, 그 결과 동작속도는 분지의 만곡에 의존적이다(예를 들면, 회전(turn)에서 더 빠르다).

상술한 내용에 기초하여, 지점-지점 선회시간(point-to-point traversal time)인 Tb, Tt 및 Tc(및 가능한 다른 시간값)는 보간 동작속도(interpolated motion speed)의 프로필을 얻기 위하여 조합될 수 있다.

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 다음의 두 가지 대조군 값이 속도조절을 위하여 사용자에게 제공될 수 있다:"빠른 윤곽(faster contour, Kc)" 및 "빠르고 얇은 폭(faster thin width, Kt)". 이들 각 계수는 0 에서 1 사이의 백분율로 나타내고, 이러한 계수 전체는 1을 초과해서는 안된다. 각 계수는 실제 동작에 대해 상응하는 시간차의 영향을 규정한다.

경로 위의 연이은 지점 쌍을 선회시키는 실제 시간차는 다음과 같이 산출할 수 있다:

T = k*(Tb*(1-Kt-Kc)+Tt*Kt+Tc*Kc)

부가 계수(added coefficient) k는 전체 경로 선회시간이 요청받은 평균 작동속도에 상응함을 보장한다. 이 계수는 다음과 같이 Tb, Tt 및 Tc 시간차의 미리 계산한 합을 이용하여 쉽게 계산할 수 있다.

k= 바람직한 전체시간 /(sum(Tb)*(1-Kt-Kc)+sum(Tt)*Kt+sum(Tc)*Kc)

상기 식에서, 바람직한 전체시간은 경로길이를 바람직한 평균 작동속도로 나눈 값이다.

이러한 접근방법의 결과로서, 정량적 단위나 크기는 속도의 변화 및 "외부 윤곽(outer contour)" 계수와 연관되지 않는다. 이러한 계수들은 모든 스텐트 디자인에 대한 실험을 통하여 경험적으로 최적화될 수 있다.

D7 . 분배의 조기 시작/종료

본 발명의 일 실시태양에 따르면, 간단한 바늘에 의한 분배 중에는, 코팅용액을 분지에 직접 투입하지 않는다. 그 대신, 바늘 팁에 의해 부유된 방울이 용액의 공급원 및 그것이 증착된 분지 사이에서 접점(interface) 또는 "완충제(buffer)" 역할을 한다. 이러한 방울은 분지 표면에 용액을 퍼뜨리는 역할을 할 뿐만 아니라, 표면장력, 점성, 건조시간 및 중력에 의해 지배되는 복잡한 유체 물리학적 요인으로 코팅을 방해할 수 있다.

스텐트 분지를 코팅하기 바로 앞서, 이상적으로 방울은 이미 바늘 팁에 위치해야만 한다. 그리하여, 일반적으로 코팅경로를 따른 동작이 시작되기 전에, 100 내지 500 밀리세컨드에서 분배되기 시작한다.

분배 팁(dispensing tip)이 자체의 선회경로를 따라 이동함에 따라, 분배 팁의 상대 속도와 동작과 연관되는 상기 알고리즘의 응용은, 도 8에 나타낸 블록 흐름도로부터 이해될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상술한 방법에 따른 바람직한 코팅량과 코팅범위(124)를 위하여 필요한 차수(pass)를 결정한다. 다음으로, 스텐트 링크(126)에 대한 코팅층의 수 및/또는 스텐트 밴드(128)에 대한 코팅층의 수를 결정한다. 밴드에 대한 코팅층의 수는 사용자 BandExtraTurn 등의 다른 입력변수(input parameter)와 함께, 사용자가 입력할 수 있다는 점에 주목해야 한다.

상술한 속도 및 위치 알고리즘은 각 밴드에 대하여 다수의 차수에 대한 최적의 분배헤드 위치와 속도를 결정하는데 사용될 수 있다. 그렇게 함으로써, 분지에 대한 R-Spread 및 다른 경로 궤적(130)에 따른 분배속도 및/또는 크라운 영역에 대한 경로 윤곽(path contour) 및 크라운 분배속도(132)를 상술한 대로 계산할 수 있다. 이러한 선회경로 변수들이 산출되면, 그 변수들을, 예를 들어 장치 워크스테이션 내의 파일(134, file)에 저장한다. 코팅 시퀀스가 시작되면, 파일들을 동작 조절기(76)(도 3A)에 입력하고, 이는 바람직한 예정된 위치 및 분배속도를 얻기 위해 굴대의 회전(mandral rotation) 및 직선운동 모터(linear motion motor)를 작동시키는데 이용된다. 도시하지는 않았지만, 속도 및 위치 알고리즘 또한 사용하여 별도의 서보 모터의 조절 하에 바람직한 분배속도, 분배헤드 상승 및 상승 증가량을 계산할 수 있다.

또한 코팅조작 중에, 감시 카메라는 코팅재와 분배헤드의 팁을 수납하는 스텐트의 일부분을 보여주는데 사용되고, 그리하여 사용자가 관찰되는 모든 코팅 결함을 수정하는 팁의 상승(tip elevation) 및/또는 분배속도를 조정하도록 한다. 도 11은 코팅조작 중 사용자에게 제공되는 전형적인 화면을 나타낸다.

E. 조작의 시퀀스( sequence of operation )

이하에서는 본 발명의 시스템을 이용하여 코팅조작을 수행하는데 사용되는 표준적인 시퀀스의 일 실시예를 설명한다. 당업계의 숙련자들에 의해 알려진 대로, 조작시퀀스에는 다양한 변형이 이루워질 수 있고, 본 명세서에 기술하지는 않았지만, 권리로 청구하는 발명의 범주 내에 포함됨에 주목해야 한다.

사용자는 예를 들어 사용할 코팅재의 형태, 크기 및 양을 포함하는 가공할 스텐트에 대한 정보를 입력한다.

스텐트를 굴대 위에 단단히 위치시키고, 주사기는, 예를 들어 아세톤과 같은 휘발성 용매에 용해시킨, 라파마이신(rapamycin) 또는 42-O-2-alkoxyalkyl limus drug과 같은 다른 리무스 약물(limus drug) 등의 약물을 10 내지 50% 포함하는, 예를 들면 a-,d-,l- 또는 혼합 d,l, 폴리락티드(polyactide, PLA)와 같은 액체 고분자 용액으로 충진시킨다. 사용되는 코팅용액의 예로서는, 아세톤 1ul 당 42-O-(2-ethoxylethyl) 라파마이신(또는 40-O-(2-ethoxylethyl) 라파마이신)과 PLA 50ug, 또는 아세톤 1ul 당 약물 200ug(무-고분자 용액) 등이 있다. 충진된 주사기는 도 2에 도시한 바와 같이, Z-축단에 매달린 분배기에 부착시키고, 그 단에서의 분배막대(dispensing rod)는 주사기 플런저와 접촉하는 위치보다 낮게 하였다.

스텐트 위에 라인 카메라를 직접 위치시키려 이동한 X-, Y- 및 Z-축으로, 사용자는 스텐트가 굴대 주위로 회전하는 동안 스텐트에 대한 스캐닝을 개시한다. 그 결과 이미지는 워크스테이션의 화면에 표시된다. 사용자는 이미지에 대한 식별가능한 지점(point)/특징(feature)을 선택하고, 사용자의 요구에 의해, 장치는 분배유닛을 스텐트 쪽으로 움직이게 한다. 주사기 또는 바늘의 교환은 바늘 팁(needle tip)을 이동시키므로, 사용자는 스캔 이미지에서 선택된 특징으로 바늘의 위치를 확인하고 미세 조정(fine-tune)한다. 그리고 나서, 사용자는 정확한 위치를 잡았는지 확인한다.

사용자가 코팅 시퀀스의 시작을 지시하면, 분배유닛은 스텐트의 시작점으로부터 일정한 거리를 이동한다. 그런 다음, 사용자는 코팅용액의 방울이 바늘 팁에 나타날 때까지 분배유닛을 임시적으로 가동시킨다. 사용자가 최종 확인을 하면, 코팅조작은 자동적으로 일어나고, 사용자는 감시 카메라 상의 코팅 진행상황을 감시하고, 어떤 아티팩트(띠, 브릿지 등)가 나타나는 지를 관찰한다. 스텐트의 작동을 추적해서 스캐닝된 스텐트 이미지의 사진에 반영하여, 사용자로 하여금 이 것이 감시 카메라를 사용하여 보여지는 위치와 일치하는지 확인하도록 한다.

코팅과정에서 실수가 발생하는 경우(예를 들면, 한계 스위치에 접하는 것, 예정된 코팅경로를 따라가지 못하는 것), 오류 경보를 통하여 사용자에게 문제점을 알려 줄 수 있다. 코팅이 완료되면, 사용자는 시스템으로부터 스텐트를 제거하여 연속하는 스텐트를 코팅하는 상기 단계들을 반복할 수 있다.

상술한 내용으로 부터, 본 발명이 어떻게 다양한 목적과 특징을 만족시키는지 알 수 있을 것이다. 본 발명의 장치는 스텐트에 대해 원하는 양의 코팅재를 도포하기 위하여, 전체 경로의 수의 관점에서 계산된 선회경로(traversal path)를 결정하며, 분배헤드 속도를 최적화하고, 뛰어 넘김(skip)을 최소화하도록, 스텐트와 같은 연결-요소 장치의 이미지를 가공한다.

그외에도, 다양한 속도 및 위치 알고리즘을 사용하여, (i) 스텐트의 전체 외부면의 코팅, 선택적으로는 외부면으로부터의 흘러 넘침(spillover)을 통해 스텐트의 측면코팅, 및 (ii) 점성 코팅용액을 바늘이나 마이크로 피펫으로 분배할 때 발생할 수 있는 형태의 코팅 결함을 줄이거나 제거하도록 한다.

이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시태양에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 명세서에 기술되고 권리로 청구하는 정신과 범주 내에 다양한 변형과 변화가 있을 수 있다는 것으로 이해될 것이다.

Claims

(a) 코팅조작 중에 스텐트를 지지하는 지지대(support);
(b) 상기 지지대에 대하여 분배헤드(dispensing head)가 이동함에 따라, 원하는 속도로 코팅재를 액체 상태로 도포하는 분배헤드를 구비한 분배기(dispenser);
(c) 각각 (i) 상기 지지대를 원하는 회전속도로 동시에 회전시키고, (ii) 상기 지지대의 축방향으로 상기 지지대에 대하여 분배헤드를 이동시키는, 1차 및 2차 전자기계식 장치(electromechanical device);
(d) 스텐트의 형상(representation)을 포착하는 영상시스템(imaginary system); 및
(e) (e1) (i) 스텐트 골격요소의 일부 또는 전체가 선회하도록 한 번 또는 여러 번의 차수(pass)에서, 지지대에 고정된 스텐트가 분배헤드로 선회되는 스텐트 골격요소를 따르는 경로, (ii) 상기 경로를 선회할 때, 지지대와 분배헤드의 상대 속도, (iii) 상기 경로가 선회할 때, 스텐트의 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하기 위하여, 상기 영상시스템으로부터 얻은 스텐트의 형상을 가공하고, 및
(e2) 상기 (e1)에서 결정된 상대 속도 및 위치로, 상기 경로를 따라 지지대에 대하여 분배헤드를 이동시키고 1차 및 2차 전자기계식 장치를 동시에 구동시키기 위하여, 상기 영상시스템과 1차 및 2차 전자기계식 장치에 작동가능하도록 연결된 조절유닛(control unit)을 포함하는,
관형 구조물(tubular structure)이 연결된 골격요소로 구성된 스텐트의 외부면을 코팅하는 장치.
제1항에 있어서,
스텐트에 원하는 치료제의 양을 포함하는 코팅을 도포할 때, 상기 코팅재는 약물의 알려진 농도를 포함하고, 상기 가공 단계 (e1)는 스텐트에 약물의 원하는 양을 포함하는 코팅재의 전체 양을 증착하도록 상기 경로와 상대 속도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
장치.
제1항에 있어서,
분배기와 조절유닛에 작동가능하도록 연결된 세 번째 전자기계식 장치를 추가로 포함하고, 상기 조절유닛은 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때, 상기 분배기로부터 분배된 물질의 속도를 조정하는 것을 특징으로 하는
장치.
제1항에 있어서,
조절유닛과 분배기에 작동가능하도록 연결된 네 번째 전자기계식 장치를 추가로 포함하고, 상기 조절유닛은 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때, 분배헤드를 지지대에 고정된 스텐트의 외부면으로부터 원하는 거리에 위치시키기 위하여, 분배기를 굴대(mandrel)을 향하고 그로부터 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 영상시스템은 지지 부재가 스텐트 골격요소의 2차원적 형상을 구성하도록 축회전할 때, 상기 지지 부재에 고정된 스텐트의 외부면을 구분하는 것을 특징으로 하는
장치.
제1항에 있어서,
(e1)단계의 수행시, 상기 조절유닛은 (i) 스텐트 구성요소가 차지하는 표현에서의 영역을 결정하는 분할 알고리즘(segmentation algorithm), (ii) 스텐트 골격요소의 중심축(medial axis)을 따르는 굴곡(curve)과 다른 스텐트 골격요소와의 교차점(point of intersection)을 결정하는 세선화 알고리즘(skeletonization algorithm), (iii) 골격요소를 따르는 경로를 결정하는 경로 선회 알고리즘(path-traversal algorithm), (iv) 상기 경로를 따른 지지대에 대한 분배헤드의 상대적 속도 및 위치를 결정하는 속도 및 위치 알고리즘(speed and position algorithm)을 적용하는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 적용되는 경로-선회 알고리즘은, 축 링크(axial link)로 결합된 원통형 밴드 구성요소(cylindrical band element)를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 모든 스텐트 골격요소가 최소한 한 번은 선회되고, 스텐트의 링크 및 밴드 구성요소가 서로 다른 차수(number of passes)에 의해 선회되도록, 선택된 차수에서 스텐트 골격요소가 분배헤드에 의해 선회되는 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 경로-선회 알고리즘은, 결정된 경로의 전체 길이 및 분배되는 부피를 결정하고, 상기 속도 및 위치 알고리즘은 코팅재의 원하는 양이 도포되도록 결정되는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계에서의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 분배헤드의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅하기 위해, 여러 번의 차수에서 코팅이 분지(strut)의 전체 폭에 적용되도록, 서로 다른 차수에 대한 이러한 분지의 폭 중심선에 대한 분배기의 상대적 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 서로 다른 차수에서 코팅이 분지의 전체 폭에 도포되어, 상부 스텐트 표면에 도포되는 코팅재 양의 50% 내지 100%의 바람직한 양으로, 스텐트의 측면에 코팅재가 흘러 넘치도록, 스텐트 구성요소의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 상대적 속도 및 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 측면에 인접하는 크라운 요소사이의 물질-코팅 브리지(material-coat bridge) 형성 및 크라운 요소의 내측 모서리 영역의 메니스커스(meniscus) 형성을 최소화하기 위하여, 만곡된 크라운 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 크라운 요소의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 상대적 위치를 결정하고, 분배헤드 이동의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는
장치.
제6항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 대체로 만곡된 크라운 요소로 연결된 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형의 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 궤적의 국지적인 곡률에 의존하는 분배헤드 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는
장치.
제12항에 있어서,
상기 (e1)단계의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 링크 구성요소를 연결하는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 링크 구성요소를 위한 독립적인 분배속도를 결정하는 것을 특징으로 하는
장치.
(a) (a1) 스텐트 골격요소의 일부 또는 전체가 선회하도록, 축회전하고, 지지대 축을 따라 지지대에 대하여 상대적으로 직선운동하는 분배기 헤드에 대하여 이동하는 회전 지지대에 스텐트가 그에 의해 고정되는, 스텐트 골격요소를 따르는 경로, (a2) 상기 경로가 선회함에 따른 분배헤드와 지지대의 상대 속도, 및 (a3) 상기 경로가 선회함에 따른 스텐트의 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하는 스텐트의 영상을 가공하는 단계, 및
(b) 상기 (a)단계에서 결정한 상대 속도 및 위치로, 상기 경로를 따라 지지요소에 대해 분배헤드를 이동시키기 위해, 지지대의 회전속도를 조절하는 첫 번째 전자기계식 장치 및 지지대 축을 따라서 지지대에 대한 분배헤드의 상대적인 직선운동을 조절하는 두 번째 전자기계식 장치를 동시에 구동시키는 단계를 포함하는, 관형 구조물이 연결된 골격요소로 구성된 스텐트의 외부면을 코팅하는 자동화된 방법.
제14항에 있어서,
(a1)단계는, (i) 스텐트 구성요소가 차지하는 공간을 결정하는 분할 알고리즘(segmentation algorithm), (ii) 스텐트 골격요소의 교차점 지점을 결정하는 세선화 알고리즘(skeletonization algorithm), (iii) 골격요소를 따르는 경로를 결정하는 경로-선회 알고리즘(path-traversal algorithm), 및 (iv) 분배헤드가 상기 경로를 따라 이동할 때 굴대에 대한 분배헤드의 상대 속도 및 위치를 결정하는 속도 및 위치 알고리즘(speed and position algorithm)을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 경로-선회 알고리즘은, 모든 스텐트 골격요소들이 최소한 한 번은 선회하고, 스텐트의 링크 및 밴드 구성요소들이 다른 차수(pass)의 수를 선회하도록, 골격요소의 주어진 부분에 대한 원하는 차수로 스텐트 골격요소가 분배헤드에 의해 선회되는 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 경로-선회 알고리즘은 결정된 경로의 전체 길이 및 분배되는 부피를 결정하고, 상기 속도 및 위치 알고리즘은 원하는 양의 코팅재가 도포되도록 결정되는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 속도 및 위치 알고리즘은, 분배헤드의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅하기 위하여, 여러 번의 차수 중에 분지의 전체 폭을 코팅하도록, 다른 차수(pass)에 대한 이러한 분지의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 상대적 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 (e1)단계에서의 조절유닛에 의해 수행되는 속도 및 위치 알고리즘은, 서로 다른 차수에서 코팅이 분지의 전체 폭에 도포되어, 상부 스텐트 표면에 도포되는 코팅재 양의 50% 내지 100%의 바람직한 양으로, 스텐트의 측면에 코팅재가 흘러 넘치도록, 스텐트 구성요소의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 상대적 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 속도 및 위치 알고리즘은, 측면에 인접하는 만곡된 크라운 요소사이의 물질-코팅 브리지(material-coat bridge) 형성 및 크라운 요소의 내측 모서리 영역에서의 메니스커스(meniscus) 형성을 최소화하기 위하여, 만곡된 크라운 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 크라운 요소의 폭 중심선에 대한 분배헤드의 위치를 결정하고, 지지대에 대한 분배헤드의 상대적 이동속도를 조절하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 속도 및 위치 알고리즘은, 대체로 둥근 크라운 요소로 연결된 대체로 직선인 분지 골격요소를 가지는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 궤적의 부분적 곡률(local curvature)에 의존하는 분배헤드 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는
방법.
제15항에 있어서,
상기 속도 및 위치 알고리즘은, 링크 구성요소를 연결하는 관형 스텐트의 외부면을 코팅할 때, 링크 구성요소의 독립적인 분배헤드 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는
방법.
제13항에 개시된 방법을 수행하기 위하여, 전자 컴퓨터를 조절하는데 사용하는 컴퓨터 판독가능한 코드(computer-readable code).
외부면, 측면, 내부면을 가지는 연결된 골격요소로 구성되는 관형 구조물(tubular structure); 및,
스텐트의 상부면 및 측면을 덮는 원하는 양의 코팅(coating)을 포함하고,
상기 스텐트의 측면을 덮는 코팅의 부피는 스텐트의 상부면을 덮는 전체 양의 50 내지 100%에서 선택되는 양인 것을 특징으로 하는, 코팅된 혈관 내 스텐트(endovascular stent).