WO2021020751A1 - 카테터 시스템 - Google Patents

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WO2021020751A1
WO2021020751A1 PCT/KR2020/008714 KR2020008714W WO2021020751A1 WO 2021020751 A1 WO2021020751 A1 WO 2021020751A1 KR 2020008714 W KR2020008714 W KR 2020008714W WO 2021020751 A1 WO2021020751 A1 WO 2021020751A1
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catheter
fastening
magnet
coupled
coupling
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PCT/KR2020/008714
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English (en)
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장건희
김종율
이원서
박지민
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한양대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a catheter system, and more particularly, to a catheter system capable of deploying a magnetic robot using a catheter module.
  • a catheter In order to treat vascular disease in a narrowed or blocked area due to a blood clot, a catheter is inserted through the femoral artery, then the blood vessel is widened by manual operation of a doctor, and a device that can maintain the widened blood vessel is installed. It is common to perform coronary angioplasty. However, due to the structural characteristics of the catheter, it is difficult to apply it to complex blood vessels, and there is a problem that the success of the procedure depends largely on the skill of the doctor.
  • the previously developed wireless magnetic robot for vascular treatment did not consider blood flow.
  • the installed magnets are micro-sized and very small, so the generated momentum is not enough to beat the blood flow. Therefore, it is very difficult to deliver the robot to the lesion, and the risk of loss of the wireless magnetic robot during the delivery and recovery process is very high. Also, even if it reaches the lesion, it is difficult to perform the treatment function due to blood flow.
  • the wireless magnetic robot In order for the wireless magnetic robot to safely perform and recover the treatment function in the human body, it can be selectively separated and fastened with the robot to deliver the robot to the lesion, and a catheter that can assist the treatment function of the wireless magnetic robot is required.
  • the present invention relates to a catheter system capable of deploying a magnetic robot to a lesion area using a catheter module and recovering the magnetic robot.
  • the catheter system according to the present invention includes a catheter module including a catheter and a first fastening magnet coupled to the tip of the catheter; And a second fastening magnet magnetically coupled to the first fastening magnet, and a magnetic robot capable of being coupled and separated from the catheter module.
  • a cylindrical fastening member fixedly coupled to the first fastening magnet, a fastening groove formed on an inner surface, and provided of a non-magnetic material, wherein the second fastening magnet is fastened with the engagement groove on the outer circumferential surface of the magnet.
  • a coupling protrusion may be formed.
  • an internal flow path may be formed in the catheter, and a connection flow path for connecting the internal flow path and the inner space of the fastening member may be formed inside the first fastening magnet.
  • the magnetic robot includes a body provided with a drill tip at a front end and a body to which the first fastening magnet is coupled to a rear end; A cylindrical driving magnet coupled to the body between the drill tip and the first fastening magnet; A plurality of legs are provided along the circumference of the body in a region between the drill tip and the driving magnet and a region between the driving magnet and the first fastening magnet, and one end of a flexible material coupled to the outer circumferential surface of the body. It may contain more.
  • the catheter module further includes a coupling balloon provided along the outer circumferential surface of the catheter
  • the magnetic robot includes the second fastening magnet coupled along the outer circumferential surface, and the opening from the rear end to the inside, the first fastening groove, And a body in which second fastening grooves are sequentially formed, and in a coupled state of the catheter module and the magnetic robot, the first fastening magnet is located in the second fastening groove, and the coupling balloon is the first fastening groove Can be located within.
  • the first fastening groove may have a diameter larger than that of the catheter, and the opening may have a diameter larger than that of the catheter and smaller than the expanded state of the coupling balloon.
  • the body is provided with a drill tip at the front end, and the magnetic robot is provided in a plurality along the circumference of the body in a region between the second fastening magnet and the drill tip and a region between the second fastening magnet and the rear end, ,
  • One end may further include a leg made of a flexible material coupled to the outer peripheral surface of the body.
  • the magnetic robot is coupled to the catheter module and is deployed to the lesion, the magnetic robot is separated from the catheter module by applying an external rotating magnetic field, and then the process is performed, and the magnetic robot that has completed the process is recombined with the catheter module and recovered. can do.
  • FIG. 1 is a diagram showing a catheter system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a coupled state of the catheter module of FIG. 1 and a magnetic robot.
  • FIG. 3 is a view showing a separated state of the catheter module of FIG. 1 and the magnetic robot.
  • FIG 4 to 9 are views sequentially showing an operating process of the catheter system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a catheter system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the catheter module of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the magnetic robot of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the catheter module of FIG. 10 and the magnetic robot are coupled.
  • FIG. 14 is a view showing a state in which the catheter module of FIG. 10 and the magnetic robot are separated.
  • the catheter system according to the present invention includes a catheter module including a catheter and a first fastening magnet coupled to the tip of the catheter; And a second fastening magnet magnetically coupled to the first fastening magnet, and a magnetic robot capable of being coupled and separated from the catheter module.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
  • connection is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.
  • FIG. 1 is a view showing a catheter system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a coupling state of the catheter module of FIG. 1 and a magnetic robot
  • FIG. 3 is a view of the catheter module of FIG. 1 and the magnetic robot. It is a diagram showing the separated state.
  • the catheter system 10 can deliver the magnetic robot 200 to a desired position in various fluid environments such as coronary tissues of the body, industrial pipes, and test tubes, and by driving the magnetic robot 200 The process can be carried out.
  • treatment of a lesion within a blood vessel of the body using the catheter system 10 will be described as an example.
  • the catheter system 10 includes a catheter module 100, a magnetic robot 200, and a magnetic field generator (not shown).
  • the catheter module 100 deploys the magnetic robot 200 to the vicinity of the lesion.
  • the catheter module 100 includes a catheter 110, a first fastening magnet 120, a fastening member 130, a suction unit (not shown), a support balloon 140, a stent deployment balloon 150, and a stent 160 Includes.
  • the catheter 110 has a tube shape having a predetermined length and is inserted into a blood vessel of the body.
  • the catheter 110 is made of a deformable flexible material, and an inner flow path 111 is formed inside. Drugs can be delivered into blood vessels through the internal flow path 111. In addition, foreign substances in blood vessels may be sucked through the internal flow path 111.
  • the first fastening magnet 120 is fixedly coupled to the front end of the catheter 110.
  • the first fastening magnet 120 has a diameter corresponding to the catheter 110 and has a cylindrical shape in which a connection flow path 121 is formed inside, and the N pole and the S pole face each other with the connection flow passage 121 interposed therebetween. .
  • the fastening member 130 is fixedly coupled to the front end of the first fastening magnet 120.
  • the fastening member 130 is a non-magnetic material and is provided in a cylindrical shape having a diameter corresponding to the first fastening magnet 120.
  • An inner flow path 131 is formed inside the fastening member 130.
  • the internal flow path 131 is connected to the internal flow path 111 of the catheter 110 through the connection flow path 121 of the first fastening magnet 120.
  • the inner flow path 111 may gradually increase in diameter from one end of the fastening member 130 adjacent to the first fastening magnet 120 to the other end.
  • a coupling groove 132 is formed on the inner surface of the fastening member 130.
  • the coupling groove 132 may be formed in a spiral shape along the inner circumference of the fastening member 130.
  • the suction unit (not shown) is provided at the rear end of the catheter 110 and applies a negative pressure to the inner flow path 111 of the catheter 110.
  • the blood clot fragments inside the blood vessel may be introduced into the catheter 110 through the internal flow path 131 of the fastening member 130 and the connection flow path 121 of the first fastening magnet 120 by the application of the negative pressure.
  • the support balloon 140 is coupled to the catheter 110 at a point spaced a predetermined distance from the front end of the catheter 110 to the rear.
  • the support balloon 140 can expand and contract according to the injection of fluid from the outside.
  • the support balloon 140 in the expanded state is supported on the inner wall of the blood vessel.
  • the expansion of the support balloon 140 blocks blood flow in the blood vessel.
  • the stent deployment balloon 150 is coupled to the catheter 110 between the tip of the catheter 110 and the support balloon 140.
  • the stent 160 is provided along the circumference of the stent deployment balloon 150 in a contracted state.
  • the stent deployment balloon 150 expands according to the injection of a fluid from the outside, and the stent 160 may expand due to the expansion of the stent deployment balloon 150.
  • the magnetic robot 200 may be deployed to the vicinity of the lesion in a state coupled to the catheter module 100, and may move to the control of the magnetic field generating unit in a state separated from the catheter module 100 to remove the lesion.
  • the magnetic robot 200 includes a body 210, a driving magnet 220, a second fastening magnet 230, and a leg 240.
  • the body 210 has a rod shape having a predetermined length, and a drill tip 211 is provided at the tip.
  • the body 210 is made of a non-magnetic material.
  • the driving magnet 220 is provided along the circumference of the body 210 between the drill tip 211 and the rear end of the body 210.
  • the driving magnet 220 has a cylindrical shape, and the body 210 is inserted into the inner space.
  • the N pole and the S pole face each other with the body 210 interposed therebetween.
  • the second fastening magnet 230 is fixedly coupled to the rear end of the body 210.
  • the second fastening magnet 230 has a diameter corresponding to the driving magnet 220.
  • a coupling protrusion 231 is formed on the outer peripheral surface of the second fastening magnet 230.
  • the coupling protrusion 231 is coupled with the coupling groove 132 of the coupling member 130.
  • a plurality of legs 240 are provided along the circumference of the body 210 in a region between the drill tip 211 and the driving magnet 220 and a region between the driving magnet 220 and the first fastening magnet 230. .
  • One end of the leg 240 is coupled to the outer peripheral surface of the body 210.
  • Leg 240 is provided in a flexible material in a plate shape. The legs 240 are disposed diagonally with respect to the axis of rotation of the body 210. The leg 240 rotates with the body 210 and generates a driving force.
  • the magnetic field generator generates an external rotating magnetic field outside the body.
  • the external rotating magnetic field rotates the magnetic robot 200 to separate the magnetic robot 200 from the catheter module 100, and generates a driving force that allows the magnetic robot 200 to move within the blood vessel.
  • FIG 4 to 9 are views sequentially showing an operating process of the catheter system according to the first embodiment of the present invention.
  • the catheter module 100 moves along the blood vessel 30 to the vicinity of the lesion 31.
  • the support balloon 140 of the catheter module 100 expands and is supported on the inner wall of the blood vessel, thereby blocking blood flow.
  • the rotational magnetic field is applied to the driving magnet 220 to generate a rotational force in the magnetic robot 200.
  • the fastening protrusion 231 of the second fastening magnet 230 rotates along the engagement groove 132 of the fastening member 130 by the rotational force, the mechanical coupling of the second fastening magnet 230 and the fastening member 130 It is released.
  • the magnetic coupling between the first fastening magnet 120 and the second fastening magnet 230 is released.
  • the magnetic robot 200 which is disengaged from the catheter module 100, moves with the propulsive force generated by the leg 240 while rotating.
  • the magnetic robot 200 uses a drill tip 211 to perform a drilling process on the lesion 31.
  • the blood clot fragments generated by the drilling process are connected to the inner flow path 131 of the fastening member 130 and the first fastening magnet 120 by the negative pressure applied to the inner flow path 111 of the catheter 110 from the suction unit ( It is sucked into the catheter 110 through 121.
  • the catheter module 100 moves to a point where the magnetic robot 200 is located.
  • the magnetic robot 200 recombines with the catheter module 100 by controlling an external rotating magnetic field.
  • a reverse rotating magnetic field of the applied rotating magnetic field may be applied.
  • the magnetic robot 200 is primarily coupled with the catheter module 100 by combining the coupling protrusion 231 of the second fastening magnet 230 and the fastening groove 131 of the fastening member 130, and the first fastening magnet ( 120) and the second fastening magnet 230 are magnetically coupled to the catheter module 100 and secondarily coupled.
  • the stent deployment balloon 150 expands to deploy the stent 160. As the stent 160 is deployed, the blood vessel 30 is expanded.
  • the stent deployment balloon 150 is contracted and the catheter module 100 and the magnetic robot 200 are recovered to the outside of the body.
  • FIG. 10 is a view showing a catheter system according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a view showing the catheter module of FIG. 10
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the magnetic robot of FIG. 10
  • FIG. 13 is Is a cross-sectional view showing a state in which the catheter module and the magnetic robot are coupled
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the catheter module and the magnetic robot of FIG.
  • the catheter module 100 includes a catheter 110, a first fastening magnet 120, and a coupling balloon 170. Although not shown in the drawings, the catheter module 100 may further include the support balloon 140, the stent deployment balloon 150, and the stent 160 described in the first embodiment.
  • the first fastening magnet 120 is coupled to the tip of the catheter 110.
  • the first fastening magnet 120 may have a cone shape whose diameter gradually decreases toward the tip.
  • the first fastening magnet 120 has a structure in which the N pole and the S pole face each other with a central axis therebetween.
  • An inner flow path 121 may be formed in the first fastening magnet 120.
  • the internal flow path is connected to the internal flow path of the catheter 110. The blood clot fragments may be sucked into the internal flow path of the catheter 110 through the internal flow path of the first fastening magnet 120.
  • the coupling balloon 170 is coupled with the catheter 110 at the rear of the first fastening magnet 120.
  • the coupling balloon 170 is provided along the circumference of the catheter 110.
  • the coupling balloon 170 can expand and contract according to the injection of fluid from the outside.
  • the magnetic robot 200 includes a body 210, a second fastening magnet 230, and a leg 240.
  • a drill tip 211 is provided at the distal end of the body 210.
  • the body 210 is made of a non-magnetic material.
  • An opening 212, a first fastening groove 213, and a second fastening groove 214 are formed at the rear end of the body 210.
  • the opening 212 is formed at the rear end of the body 210, and the first fastening groove 213 and the second fastening groove 214 are formed inside the body 210.
  • the opening 212, the first fastening groove 213, and the second fastening groove 214 are sequentially formed inward from the rear end of the body 210 and communicate with each other.
  • the opening 212 has a larger diameter than the catheter 110.
  • the first fastening groove 213 has a larger diameter than the opening 212.
  • the first fastening groove 213 may have a diameter corresponding to the expanded state of the coupling balloon 170.
  • the second fastening groove 214 may have a shape corresponding to the first fastening magnet 120
  • the second fastening magnet 230 is provided along the circumference of the body 210.
  • the second fastening magnet 230 has a cylindrical shape and a body is inserted into the inner space.
  • the second fastening magnet 230 has an N pole and an S pole facing each other with the body 210 interposed therebetween.
  • the second fastening magnet 230 forms a magnetic force with the first fastening magnet 120 in a state in which the catheter module 100 and the magnetic robot 200 are coupled.
  • a plurality of legs 240 are provided along the circumference of the body 210, respectively, in a region between the drill tip 211 and the second fastening magnet 230, and in the rear area of the second fastening magnet 230, It is combined with the body 210.
  • Leg 240 is provided in a flexible material in a plate shape.
  • the legs 240 are disposed diagonally with respect to the axis of rotation of the body 210.
  • the leg 240 rotates with the body 210 and generates a driving force.
  • the catheter 110 is inserted into the opening 212 of the body 210 while the coupling balloon 170 is contracted.
  • the first fastening magnet 120 is located in the second fastening groove 214 and forms a magnetic force with the second fastening magnet 230.
  • the first fastening magnet 120 forms an attractive force with the second fastening magnet 230.
  • the coupling balloon 170 is located in the first fastening groove 213 and expands within the first fastening groove 213 by a fluid injected from the outside. Due to the expansion of the coupling balloon 170, the catheter 110 is restricted from being separated from the body 210. Through the above process, the catheter module 100 to which the magnetic robot 200 is coupled deploys the magnetic robot 200 to the vicinity of the lesion.
  • the magnetic robot 200 When the magnetic robot 200 enters the lesion portion 31 near, the magnetic robot 200 is separated from the catheter module 100. First, the coupling balloon 170 is contracted, and a rotational force is generated in the magnetic robot 200 by an external rotating magnetic field. Magnetic coupling between the first fastening magnet 120 and the second fastening magnet 230 is released by the rotational force of the magnetic robot 200. The magnetic robot 200 is separated from the catheter module 100 and rotates within the blood vessel to generate a driving force.
  • the catheter system according to the present invention can be used for the treatment of vascular disease that is blocked or narrowed due to a blood clot or the like.

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Abstract

카테터 시스템이 개시된다. 카테터 시스템은 카테터와 상기 카테터의 선단에 결합하는 제1체결 자석을 포함하는 카테터 모듈; 및 상기 제1체결 자석과 자기 결합하는 제2체결 자석을 포함하며, 상기 카테터 모듈과 결합 및 분리 가능한 마그네틱 로봇을 포함한다.

Description

카테터 시스템
본 발명은 카테터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카터테 모듈을 이용하여 마그네틱 로봇의 전개가 가능한 카테터 시스템에 관한 것이다.
혈전 등으로 인하여 협착되어 막히거나 좁아진 부분에서의 혈관질환을 치료하기 위해, 대퇴동맥을 통하여 카테터를 삽입한 후 의사의 수동조작으로 혈관을 넓히고, 넓힌 혈관을 유지시켜줄 수 있는 기구를 장착하는 순서로 관상동맥 형성술을 진행하는 것이 일반적이다. 그러나 카테터의 구조적인 특성으로 인해 복잡한 혈관에 적용하기 어렵고, 시술의 성공여하가 의사의 숙련도에 따라 크게 좌우되는 문제점이 있었다.
최근 이러한 카테터의 단점을 극복하기 위해 무선 구동이 가능한 혈관 치료용 마그네틱 로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 종전까지 개발되고 있는 마그네틱 로봇의 경우. 대부분 단일 모듈 단위이며, 주로 관내 벽을 접촉하지 않은 상태에서 유영해 이동하거나 관내 벽을 접촉해 발생하는 마찰력을 이용해 이동시키는 방식이었다. 직경이 변화하거나 맥동류가 발생하는 환경, 관의 움직임이 발생되는 환경 등에서는 마그네틱 로봇의 원활한 구동은 물론 그 위치 및 자세를 유지하는데 한계가 있었다.
또한, 기존에 개발되었던 혈관치료용 무선 마그네틱 로봇은 혈류를 고려하지 않았다. 혈관에서 구동하는 무선 마그네틱 로봇은 장착된 자석이 마이크로 사이즈로 매우 작기 때문에 생성되는 추진력이 혈류를 이길 만큼 충분하지 않다. 따라서 로봇을 병변부까지 전달하는 것이 매우 어렵고, 전달 및 회수하는 과정에서 무선 마그네틱 로봇의 유실 위험이 매우 높다. 또한 병변부까지 도달하더라도 혈류로 인해 치료기능을 수행하기 어렵다. 무선 마그네틱 로봇이 인체 내에서 안전하게 치료기능을 수행하고 회수되기 위해서는 선택적으로 로봇과 분리 및 체결하여 병변부까지 로봇을 전달할 수 있으며, 무선 마그네틱 로봇의 치료기능을 보조할 수 있는 카테터가 필요하다.
본 발명은 카터테 모듈을 이용하여 마그네틱 로봇을 병변부까지 전개하고, 마그네틱 로봇을 회수할 수 있는 카테터 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카테터 시스템은 카테터와 상기 카테터의 선단에 결합하는 제1체결 자석을 포함하는 카테터 모듈; 및 상기 제1체결 자석과 자기 결합하는 제2체결 자석을 포함하며, 상기 카테터 모듈과 결합 및 분리 가능한 마그네틱 로봇을 포함한다.
또한, 상기 제1체결 자석에 고정 결합되고, 내측면에 결합홈이 형성되며 비자성 재질로 제공되는 원통 형상의 체결부재를 더 포함하되, 상기 제2체결 자석의 외주면에는 상기 결합홈과 체결되는 결합돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 카테터에는 내부 유로가 형성되고, 상기 제1체결자석에는 상기 내부 유로와 상기 체결부재의 내측 공간을 연결하는 연결 유로가 내측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 로봇은 선단에 드릴 팁이 제공되고, 후단에 상기 제1체결 자석이 결합되는 바디; 상기 드릴 팁과 상기 제1체결 자석 사이에서 상기 바디와 결합하는 원통 형상의 구동 자석; 상기 드릴 팁과 상기 구동 자석의 사이 영역, 그리고 상기 구동 자석과 상기 제1체결 자석 사이 영역 각각에서 상기 바디의 둘레를 따라 복수 개 제공되며, 일단이 상기 바디의 외주면에 결합하는 유연한 재질의 다리를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 카테터 모듈은 상기 카테터의 외주면 둘레를 따라 제공되는 결합 벌룬을 더 포함하고, 상기 마그네틱 로봇은 상기 제2체결 자석이 외주면 둘레를 따라 결합하며, 후단으로부터 내측으로 개구, 제1체결홈, 그리고 제2체결홈이 순차적으로 형성된 바디를 더 포함하고, 상기 카테터 모듈과 상기 마그네틱 로봇의 결합 상태에서, 상기 제1체결 자석은 상기 제2체결홈 내에 위치하고, 상기 결합 벌룬은 상기 제1체결홈 내에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1체결홈은 상기 카테터의 직경보다 큰 직경을 가지며, 상기 개구는 상기 카테터 보다 크고 상기 결합 벌룬의 팽창 상태보다 작은 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 바디는 선단에 드릴 팁이 제공되고, 상기 마그네틱 로봇은, 상기 제2체결 자석과 상기 드릴 팁 사이 영역 및 상기 제2체결 자석과 후단 사이 영역에서 상기 바디의 둘레를 따라 복수 개 제공되며, 일단이 상기 바디의 외주면에 결합하는 유연한 재질의 다리를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 마그네틱 로봇이 카테터 모듈에 결합되어 병변부까지 전개되고, 외부 회전 자기장 인가로 마그네틱 로봇을 카테터 모듈로부터 분리 후 공정을 수행하고, 공정 수행이 완료된 마그네틱 로봇을 카테터 모듈과 재결합하여 회수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 분리 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1실시 예에 따른 카테터 시스템의 작동 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 카테터 모듈을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 10의 마그네틱 로봇을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 10의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 10의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 카테터 시스템은 카테터와 상기 카테터의 선단에 결합하는 제1체결 자석을 포함하는 카테터 모듈; 및 상기 제1체결 자석과 자기 결합하는 제2체결 자석을 포함하며, 상기 카테터 모듈과 결합 및 분리 가능한 마그네틱 로봇을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 분리 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 카테터 시스템(10)은 신체의 관상 조직, 산업용 파이프, 시험관 등 다양한 유체환경에서 마그네틱 로봇(200)을 원하는 위치까지 전달할 수 있으며, 마그네틱 로봇(200)을 구동하여 공정을 수행할 수 있다. 본 실시 예들에서는 카테터 시스템(10)을 이용하여 신체 혈관 내의 병변부를 치료하는 것을 예를 들어 설명한다.
카테터 시스템(10)은 카테터 모듈(100)과 마그네틱 로봇(200), 그리고 자기장 생성부(미도시)를 포함한다.
카테터 모듈(100)은 마그네틱 로봇(200)을 병변부 근처까지 전개한다. 카테터 모듈(100)은 카테터(110), 제1체결 자석(120), 체결 부재(130), 흡입부(미도시), 지지 벌룬(140), 스텐트 전개 벌룬(150), 그리고 스텐트(160)을 포함한다.
카테터(110)는 소정 길이를 갖는 튜브 형상으로, 신체 혈관 내에 삽입된다. 카테터(110)는 변형 가능한 유연한 재질로 제공되며, 내측에 내부 유로(111)가 형성된다. 내부 유로(111)를 통해 혈관 내에 약물을 전달 할 수 있다. 또한, 내부 유로(111)를 통해 혈관 내의 이물질을 흡입할 수 있다.
제1체결 자석(120)은 카테터(110)의 전단에 고정 결합된다. 제1체결 자석(120)은 카테터(110)에 상응하는 직경을 가지며 내측에 연결 유로(121)가 형성된 원통 형상으로, 상기 연결 유로(121)를 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치된다.
체결 부재(130)는 제1체결 자석(120)의 전단에 고정 결합된다. 체결 부재(130)는 비자성 재질이며 제1체결 자석(120)에 상응하는 직경을 갖는 원통 형상으로 제공된다. 체결 부재(130)의 내측에는 내부 유로(131)가 형성된다. 내부 유로(131)는 제1체결 자석(120)의 연결 유로(121)를 통해 카테터(110)의 내부 유로(111)와 연결된다. 내부 유로(111)는 제1체결 자석(120)에 인접한 체결 부재(130)의 일단으로부터 타단으로 갈수록 점차 직경이 증가할 수 있다. 체결 부재(130)의 내측면에는 결합홈(132)이 형성된다. 결합홈(132)은 체결 부재(130)의 내측면 둘레를 따라 나선형으로 형성될 수 있다.
흡입부(미도시)는 카테터(110)의 후단에 제공되며, 카테터(110)의 내부 유로(111)에 음압을 인가한다. 음압의 인가로 혈관 내부의 혈전 파편이 체결 부재(130)의 내부 유로(131)와 제1체결 자석(120)의 연결 유로(121)를 통해 카테터(110)의 내부로 유입될 수 있다.
지지 벌룬(140)은 카테터(110)의 선단으로부터 후방으로 소정 거리 이격된 지점에서 카테터(110)에 결합된다. 지지 벌룬(140)은 외부에서 유체의 주입에 따라 팽창 및 수축가능하다. 팽창 상태의 지지 벌룬(140)은 혈관 내벽에 지지된다. 지지 벌룬(140)의 팽창으로 혈관 내 혈류의 흐름이 차단된다.
스텐트 전개 벌룬(150)은 카테터(110)의 선단과 지지 벌룬(140)의 사이에서 카테터(110)에 결합된다. 스텐트(160)는 수축 상태로 스텐트 전개 벌룬(150)의 둘레를 따라 제공된다. 스텐트 전개 벌룬(150)은 외부에서 유체의 주입에 따라 팽창하며, 스텐트 전개 벌룬(150)의 팽창으로 스텐트(160)가 확장될 수 있다.
마그네틱 로봇(200)은 카테터 모듈(100)에 결합된 상태에서 병변부 근처까지 전개되고, 카테터 모듈(100)로부터 분리된 상태에서 자기장 생성부의 제어로 이동하여 병변부를 제거할 수 있다.
마그네틱 로봇(200)은 바디(210), 구동 자석(220), 제2체결 자석(230), 다리(240)를 포함한다.
바디(210)는 소정 길이를 갖는 로드 형상으로, 선단에 드릴 팁(211)이 제공된다. 바디(210)는 비자성 재질로 제공된다.
구동 자석(220)은 드릴 팁(211)과 바디(210)의 후단 사이에서 바디(210)의 둘레를 따라 제공된다. 구동 자석(220)은 원통 형상으로, 내측 공간으로 바디(210)가 삽입된다. 구동 자석(220)은 바디(210)를 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치된다.
제2체결 자석(230)은 바디(210)의 후단에 고정 결합한다. 제2체결 자석(230)은 구동 자석(220)에 상응하는 직경을 갖는다. 제2체결 자석(230)의 외주면에는 결합돌기(231)가 형성된다. 결합돌기(231)는 체결 부재(130)의 체결홈(132)과 결합한다.
다리(240)는 드릴 팁(211)과 구동 자석(220)의 사이 영역, 그리고 구동 자석(220)과 제1체결 자석(230) 사이 영역 각각에서 바디(210)의 둘레를 따라 복수 개 제공된다. 다리(240)는 일단이 바디(210)의 외주면에 결합한다. 다리(240)는 판상으로 유연한 재질로 제공된다. 다리(240)는 바디(210)의 회전 축에 대해 사선으로 배치된다. 다리(240)는 바디(210)와 함께 회전하며 추진력을 생성한다.
자기장 생성부는 신체 외부에서 외부 회전 자기장을 생성한다. 외부 회전 자기장은 마그네틱 로봇(200)을 회전시켜 카테터 모듈(100)로부터 마그네틱 로봇(200)을 분리시키고, 마그네틱 로봇(200)이 혈관 내에서 이동할 수 있는 추진력을 생성한다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1실시 예에 따른 카테터 시스템의 작동 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 마그네틱 로봇(200)이 카테터 모듈(100)에 결합된 상태에서 카테터 모듈(100)이 혈관(30)을 따라 병변부(31) 근처까지 이동한다.
도 5를 참조하면, 카테터 모듈(100)의 지지 벌룬(140)이 팽창하여 혈관 내벽에 지지되며, 이에 의해 혈류의 흐름이 차단된다. 회부 회전 자기장이 구동 자석(220)에 인가되어 마그네틱 로봇(200)에 회전력이 발생한다. 회전력에 의해 제2체결 자석(230)의 체결 돌기(231)가 체결 부재(130)의 결합홈(132)을 따라 회전하면서 제2체결 자석(230)과 체결 부재(130)의 기구적 결합이 해제된다. 이와 동시에 제1체결 자석(120)과 제2체결 자석(230)의 자기 결합이 해제된다. 카테터 모듈(100)과의 결합이 해제된 마그네틱 로봇(200)은 회전하면서 다리(240)에 의해 생성되는 추진력으로 이동한다.
도 6을 참조하면, 마그네틱 로봇(200)은 드릴 팁(211)을 이용하여 병변부(31)에 드릴링 공정을 수행한다. 드릴링 공정으로 발생하는 혈전 파편은 흡입부로부터 카테터(110)의 내부 유로(111)에 인가된 음압에 의해 체결 부재(130)의 내부 유로(131)와 제1체결 자석(120)의 연결 유로(121)를 통해 카테터(110) 내부로 흡입된다.
도 7을 참조하면, 병변부(31) 제거가 완료되면, 카테터 모듈(100)이 마그네틱 로봇(200)이 위치한 지점까지 이동한다.
도 8을 참조하면, 마그네틱 로봇(200)은 외부 회전 자기장의 제어로 카테터 모듈(100)과 재결합한다. 외부 회전 자기장은 마그네틱 로봇(200)과 카테터 모듈(100)의 결합이 해제될 때 인가된 회전 자기장의 역방향 회전 자기장이 인가될 수 있다. 마그네틱 로봇(200)은 제2체결자석(230)의 결합 돌기(231)와 체결 부재(130)의 체결홈(131)의 결합으로 카테터 모듈(100)과 1차 결합하고, 제1체결자석(120)과 제2체결자석(230)의 자기 결합으로 카테터 모듈(100)과 2차 결합한다. 병변부가 제거된 지점에서 스텐트 전개 벌룬(150)이 팽창하여 스텐트(160)를 전개한다. 스텐트(160)의 전개로 혈관(30)이 확장된다.
도 9를 참조하면, 스텐트 전개 벌룬(150)이 수축되고 카테터 모듈(100)과 마그네틱 로봇(200)은 신체 외부로 회수된다.
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 카테터 시스템을 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 카테터 모듈을 나타내는 도면이고, 도 12는 도 10의 마그네틱 로봇을 나타내는 단면도이고, 도 13은 도 10의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇의 결합 상태를 나타내는 단면도이고, 도 14는 도 10의 카테터 모듈과 마그네틱 로봇이 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 14를 참조하면, 카테터 모듈(100)은 카테터(110), 제1체결 자석(120), 그리고 결합 벌룬(170)을 포함한다. 도면에서는 도시하지 않았지만 카테터 모듈(100)은 제1실시 예에서 설명한 지지 벌룬(140), 스텐트 전개 벌룬(150), 그리고 스텐트(160)을 더 포함할 수 있다.
제1체결 자석(120)은 카테터(110)의 선단에 결합한다. 제1체결 자석(120)은 선단으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 콘 형상을 가질 수 있다. 제1체결 자석(120)은 그 중심축을 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치된 구조를 갖는다. 제1체결 자석(120)에는 내부 유로(121)가 형성될 수 있다. 내부 유로는 카테터(110)의 내부 유로와 연결된다. 제1체결 자석(120)의 내부 유로를 통해 혈전 파편이 카테터(110)의 내부 유로에 흡입될 수 있다.
결합 벌룬(170)은 제1체결 자석(120)의 후방에서 카테터(110)와 결합한다. 결합 벌룬(170)은 카테터(110)의 둘레를 따라 제공된다. 결합 벌룬은(170) 외부에서 유체의 주입에 따라 팽창 및 수축가능하다.
마그네틱 로봇(200)은 바디(210), 제2체결 자석(230), 그리고 다리(240)를 포함한다.
바디(210)의 선단에는 드릴 팁(211)이 제공된다. 바디(210)는 비자성 재질로 제공된다. 바디(210)의 후단에는 개구(212), 제1체결홈(213), 그리고 제2체결홈(214)이 형성된다. 개구(212)는 바디(210)의 후단에 형성되고, 제1체결홈(213)과 제2체결홈(214)은 바디(210)의 내측에 형성된다. 개구(212), 제1체결홈(213), 그리고 제2체결홈(214)은 바디(210)의 후단으로부터 내측으로 순차적으로 형성되며 서로 연통된다. 개구(212)는 카테터(110)보다 큰 직경을 갖는다. 제1체결홈(213)은 개구(212)보다 큰 직경을 갖는다. 제1체결홈(213)은 결합 벌룬(170)의 팽창 상태에 상응하는 직경을 가질 수 있다. 제2체결홈(214)은 제1체결 자석(120)에 상응하는 형상을 가질 수 있다.
제2체결 자석(230)은 바디(210)의 둘레를 따라 제공된다. 제2체결 자석(230)은 원통 형상으로, 내측 공간으로 바디가 삽입된다. 제2체결 자석(230)은 바디(210)를 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치된다. 제2체결 자석(230)은 카테터 모듈(100)과 마그네틱 로봇(200)이 결합된 상태에서 제1체결 자석(120)과 자력을 형성한다.
다리(240)는 드릴 팁(211)과 제2체결 자석(230)의 사이 영역에서, 그리고 제2체결 자석(230)의 후방 영역에서 각각 바디(210)의 둘레를 따라 복수 개 제공되며, 일단이 바디(210)와 결합한다. 다리(240)는 판상으로 유연한 재질로 제공된다. 다리(240)는 바디(210)의 회전 축에 대해 사선으로 배치된다. 다리(240)는 바디(210)와 함께 회전하며 추진력을 생성한다.
이하, 카테터 모듈(100)과 마그네틱 로봇(200)의 결합 및 해제 과정에 대해 설명한다.
결합 벌룬(170)이 수축된 상태에서 카테터(110)가 바디(210)의 개구(212)로 삽입된다. 제1체결 자석(120)은 제2체결홈(214)에 위치하며 제2체결 자석(230)과 자력을 형성한다. 제1체결 자석(120)은 제2체결 자석(230)과 인력을 형성한다. 결합 벌룬(170)은 제1체결홈(213)에 위치하며, 외부에서 주입된 유체에 의해 제1체결홈(213) 내에서 팽창한다. 결합 벌룬(170)의 팽창으로 카테터(110)는 바디(210)로부터 이탈이 제한된다. 상기 과정으로 마그네틱 로봇(200)이 결합된 카테터 모듈(100)은 병변부 근처까지 마그네틱 로봇(200)을 전개한다.
마그네틱 로봇(200)이 병변부(31) 근처까지 진입하면, 카테터 모듈(100)로부터 마그네틱 로봇(200)이 분리된다. 먼저 결합 벌룬(170)이 수축되고, 외부 회전 자기장에 의해 마그네틱 로봇(200)에 회전력이 생성된다. 마그네틱 로봇(200)의 회전력에 의해 제1체결 자석(120)과 제2체결 자석(230)의 자기 결합이 해제된다. 마그네틱 로봇(200)은 카테터 모듈(100)로부터 분리되고 혈관 내에서 회전하며 추진력을 생성한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 카테터 시스템은 혈전 등으로 인하여 협착되어 막히거나 좁아진 혈관질환의 치료에 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 카테터와 상기 카테터의 선단에 결합하는 제1체결 자석을 포함하는 카테터 모듈; 및
    상기 제1체결 자석과 자기 결합하는 제2체결 자석을 포함하며, 상기 카테터 모듈과 결합 및 분리 가능한 마그네틱 로봇을 포함하는 카테터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1체결 자석에 고정 결합되고, 내측면에 결합홈이 형성되며 비자성 재질로 제공되는 원통 형상의 체결부재를 더 포함하되,
    상기 제2체결 자석의 외주면에는 상기 결합홈과 체결되는 결합돌기가 형성되는 카테터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 카테터에는 내부 유로가 형성되고,
    상기 제1체결자석에는 상기 내부 유로와 상기 체결부재의 내측 공간을 연결하는 연결 유로가 내측에 형성되는 카테터 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네틱 로봇은
    선단에 드릴 팁이 제공되고, 후단에 상기 제1체결 자석이 결합되는 바디;
    상기 드릴 팁과 상기 제1체결 자석 사이에서 상기 바디와 결합하는 원통 형상의 구동 자석;
    상기 드릴 팁과 상기 구동 자석의 사이 영역, 그리고 상기 구동 자석과 상기 제1체결 자석 사이 영역 각각에서 상기 바디의 둘레를 따라 복수 개 제공되며, 일단이 상기 바디의 외주면에 결합하는 유연한 재질의 다리를 더 포함하는 카테터 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카테터 모듈은
    상기 카테터의 외주면 둘레를 따라 제공되는 결합 벌룬을 더 포함하고,
    상기 마그네틱 로봇은
    상기 제2체결 자석이 외주면 둘레를 따라 결합하며, 후단으로부터 내측으로 개구, 제1체결홈, 그리고 제2체결홈이 순차적으로 형성된 바디를 더 포함하고,
    상기 카테터 모듈과 상기 마그네틱 로봇의 결합 상태에서, 상기 제1체결 자석은 상기 제2체결홈 내에 위치하고, 상기 결합 벌룬은 상기 제1체결홈 내에 위치하는 카테터 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1체결홈은 상기 카테터의 직경보다 큰 직경을 가지며,
    상기 개구는 상기 카테터 보다 크고 상기 결합 벌룬의 팽창 상태보다 작은 직경을 가지는 카테터 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 바디는 선단에 드릴 팁이 제공되고,
    상기 마그네틱 로봇은,
    상기 제2체결 자석과 상기 드릴 팁 사이 영역 및 상기 제2체결 자석과 후단 사이 영역에서 상기 바디의 둘레를 따라 복수 개 제공되며, 일단이 상기 바디의 외주면에 결합하는 유연한 재질의 다리를 더 포함하는 카테터 시스템.
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