KR101015180B1 - Polymer actuator, catheter comprising the same and its preparation method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체와 고분자 구동체를 포함하는 카테터에 관한 것으로서, 상기 고분자 구동체는 밀도가 낮고, 구동변위, 구동력 및 강도 등의 기계적 물성과 응답속도가 향상되고, 전기활성 고분자 내에 존재하는 이온기의 이온교환능, 이온기의 개수, 이온기의 분포, 상대 양이온의 종류, 이온교환막의 두께, 표면 전극 두께 등의 인자 조절에 의해 구동특성의 조절이 가능하여, 이를 포함하는 카테터는 가이드와이어 또는 능동형 카테터로 사용이 용이하다.The present invention relates to a catheter comprising a polymer driving body and a polymer driving body including (i) a columnar electroactive polymer stack and (ii) a plurality of electrode coating layers present on a portion of the surface of the columnar stack. The polymer driving body has a low density, mechanical properties such as driving displacement, driving force and strength are improved, and the ion exchange capacity of the ion groups present in the electroactive polymer, the number of ion groups, the distribution of the ion groups, and the relative cation. It is possible to control the driving characteristics by controlling the type, the thickness of the ion exchange membrane, the surface electrode thickness, etc., the catheter comprising this is easy to use as a guide wire or an active catheter.

카테터, 고분자 구동체, 다방향 구동 Catheter, Polymer Drive, Multi-Directional Drive

Description

고분자 구동체, 이를 포함한 카테터 및 이의 제조방법{Polymer actuator, catheter comprising the same and its preparation method}Polymer actuator, catheter including the same, and a method of manufacturing the same {Polymer actuator, catheter comprising the same and its preparation method}

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체와 이의 제조방법, 고분자 구동체의 구동특성 조절방법 및 고분자 구동체를 포함하는 카테터에 관한 것이다.The present invention provides a polymer driving device including a plurality of electrode coating layers present on (i) a columnar electroactive polymer laminate and (ii) a part of the surface of the columnar laminate, a method of manufacturing the same, and controlling driving characteristics of the polymer driver. A catheter comprising a method and a polymer driver.

최근의 외과 수술은 회복기간 및 입원기간의 단축과 의료비의 삭감 등을 통해서 환자의 정신적, 육체적 부담을 경감하기 위하여 무통(painfree) 내지는 최소침습(minimally invasive) 수술 위주로 되고 있으며, 이를 위한 대표적인 의료기기의 하나가 카테터(catheter)이다. 일반적으로 카테터는 가는 관 내지는 튜브를 나타내며, 요도와 식도 등의 바이패스로 사용하여 내용물을 배출하거나 약물 등을 투입할 때에 사용하거나, 동맥 등의 혈관을 경유해서 심장이나 뇌혈관에 약물이나 코일 등 치료기구의 주입과 혈관조영제의 주입과 혈전 제거 등을 위해서 사용되고 있다. 이 중에서, 능동형 카테터는 후자에 해당되는 것으로 혈관과 같이 복잡하고 협소한 경로를 안전하고 신속하게 통과해서 검사나 치료를 필요로 하는 곳에서 특정 외과적 작업 수행을 목적으로 한다.Recently, surgical surgery has been focused on pain-free or minimally invasive surgery to reduce the mental and physical burden of patients through shortening of recovery period, hospitalization period, and reduction of medical expenses. One of them is the catheter. In general, the catheter represents a thin tube or tube, which is used as a bypass for the urethra and esophagus, and used when discharging the contents or injecting drugs, or via a blood vessel such as an artery to the heart or cerebrovascular vessel or drug. It is used for infusion of therapeutic devices, infusion of angiographic agents and removal of blood clots. Of these, active catheters are the latter and are intended to perform certain surgical tasks where they need to be examined and treated safely and quickly through complex and narrow pathways such as blood vessels.

카테터를 체내에 주입할 때 혈관 분기점에서 원하지 않는 방향으로 들어가거나 혈관 벽에 손상을 입힐 수 있는 위험성이 존재한다. 이를 극복하기 위하여 일정한 온도에서 형상을 기억시키면 형상기억 온도보다 낮은 온도에서 변형시켜도 형상회복온도까지 가열을 하면 다시 원래의 형태로 돌아가는 합금인 형상기억합금(SMA: shape memory alloy)과 같은 미소한 구동체(액츄에이터)를 이용한 다자유도의 구동기구 및 센서를 카테터 선단에 장착시키려는 시도가 있다. 이를 통하여, 카테터를 안전하게 소정의 장소까지 이동시키는 능동 카테터의 연구는 최소침습 수술을 위한 중요한 기술의 하나이며, 현재 MEMS 및 마이크로 구동체를 다루는 연구자들 사이에 주된 연구 토픽이라 할 수 있다. 이러한 능동형 카테터는 대부분 기계적 동작부 설계에 대한 기술이 주종을 이루고 있는 바, 이 경우 동작부의 구조적 특성상 크기가 커져 뇌혈관과 같은 미세혈관 내에서의 작동이 불가능한 문제가 있다.When injecting the catheter into the body, there is a risk of entering the unwanted direction at the vascular bifurcation or damaging the vascular wall. In order to overcome this problem, if a shape is stored at a certain temperature, even if it is deformed at a temperature lower than the shape memory temperature, a small drive such as a shape memory alloy (SMA), which is an alloy that returns to its original shape when heated to the shape recovery temperature, is returned. Attempts have been made to mount the catheter tip with a multi-degree-of-freedom drive mechanism and sensor using a sieve (actuator). Through this, the study of the active catheter to safely move the catheter to a predetermined place is one of the important techniques for minimally invasive surgery, and is the main research topic among researchers dealing with MEMS and micro-driven. Most of these active catheter is mainly a technique for the design of the mechanical operating part, in this case, the size of the operation of the operation part is large, there is a problem that can not operate in micro-vascular such as cerebrovascular.

또한 능동형 카테터의 구동체로 형상기억합금을 사용하는 경우 피부나 혈관의 생체조직에 손상을 주는 제한온도인 49-52 ℃에서부터 최저온도인 체온 37 ℃ 사이에서 변형과 회복이 일어나야 한다. 이러한 온도에서 변형이 가능한 형상기억합금은 니켈-티타늄 합금(Ni-Ti 합금)에 바나듐, 크롬, 망간 및 코발트 등의 제3의 금속이 소량 첨가된 합금이 유일하나 이 금속의 가격이 비싸 원재료의 가격 높은 단점이 있다. 이외에도 형상기억합금의 변형 온도는 조성비의 변화에 따라 매우 민감하게 반응하므로 조성비의 미세한 조절이 요구되는 단점이 있다.In addition, when shape memory alloy is used as an active catheter's driving body, deformation and recovery should occur between 49-52 ° C., which is the limiting temperature that damages the tissue of the skin or blood vessel, and 37 ° C., which is the minimum temperature. The shape memory alloy that can be deformed at such a temperature is the only alloy in which a small amount of a third metal such as vanadium, chromium, manganese and cobalt is added to a nickel-titanium alloy (Ni-Ti alloy), but the price of this metal is high. The price has a high disadvantage. In addition, since the deformation temperature of the shape memory alloy reacts very sensitively according to the change in the composition ratio, there is a disadvantage that a fine control of the composition ratio is required.

최근 이러한 문제점을 개선하기 위하여 구동체의 소재를 다양화하는 기술이 제시되고 있으나 그 다양화의 범위가 다소 제한적이다. 그 동안 제시된 소재를 구체적으로 살펴보면, 형상기억합금, 초탄성 합금 튜브와 유체, 마이크로 밸브와 풍선 및 압각 센서와 초음파 프로브(probe)를 장착한 가이드 와이어(guide wire) 등이 포함되는데, 이들 중 거의 대부분은 형상기억합금 분야에 국한되어 있어 임상 적용에 한계점이 있다.Recently, in order to improve such a problem, a technique for diversifying the material of the driving body has been proposed, but the scope of the diversification is somewhat limited. Specifically, the materials presented include shape memory alloys, superelastic alloy tubes and fluids, micro valves and balloons, and guide wires equipped with pressure sensors and ultrasonic probes. Most of them are confined to shape memory alloys and have limitations in clinical applications.

이외에도 인공근육을 실현시킬 수 있는 차세대 구동체로서 고분자 구동체가 최근 주목받고 있는데, 고분자 구동체는 대변형율, 저구동압, 부드러움 및 저밀도(경량) 등의 특성이 있어 능동형 카테터로의 적용이 가능하나, 발생력이 작고 강성이 낮으며 응답성이 늦고 내구성이 약한 단점이 있다. 고분자 구동체는 전기, 화학, 열, 광 및 자기 등 외부자극에 의해서 변형을 일으키지만 가장 실용성이 있는 것은 전기적 자극에 의한 구동체이고, 특히 이온 전도성 고분자 막(ICPF, Ionic Conducting Polymer Film) 구동체는 나피온 양면에 존재하는 백금층 전극에 전압을 인가하면 고속으로 굴곡 동작을 보이게 한다. 전압에 의해서 구동되기 때문에 에너지 공급이 용이하고 구동전압이 1.5 V 정도로 낮기 때문에 수중에서의 전기분해도 거의 일어나지 않으며, 기계 내부에 기포 축적도 적으므로 카테터용 구동체로서의 응용이 기대되고 있다. 그러나 이러한 ICPF 구동체는 가이드와이어로 사용하는 용도는 다양한 문헌 등에서 제시되고 있으나, 구동력 및 강도의 기계적 물 성이 뒷받침되지 못하여 이를 능동형 카테터로 적용하려는 구체적인 시도는 아직 제시되지 못하고 있는 실정이다.In addition, the polymer driving body has recently attracted attention as a next-generation driving device that can realize artificial muscle. The polymer driving body has characteristics such as large strain rate, low driving pressure, softness and low density (light weight), so that it can be applied as an active catheter. It has the disadvantage of small generating force, low rigidity, low responsiveness, and low durability. The polymer driving body is deformed by external stimulation such as electricity, chemistry, heat, light and magnetism, but the most practical one is the driving device by electrical stimulation, especially the Ionic Conducting Polymer Film (ICPF) driving device When the voltage is applied to the platinum layer electrodes existing on both sides of Nafion, the bending operation is shown at high speed. Since it is driven by voltage, energy supply is easy and the driving voltage is about 1.5 V, so that electrolysis in water hardly occurs, and there is little bubble accumulation inside the machine, and therefore, it is expected to be applied as a catheter driving body. However, although the use of the ICPF driver as a guide wire has been suggested in various literatures, a specific attempt to apply it as an active catheter has not yet been presented because the mechanical properties of driving force and strength are not supported.

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체와 고분자 구동체를 포함하는 카테터를 제시하고자 한다.The present invention is directed to a catheter comprising a polymer drive and a polymer drive comprising (i) a columnar electroactive polymer stack and (ii) a plurality of electrode coating layers present on a portion of the columnar stack. .

구체적으로 본 발명은 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택된 전기활성 고분자의 기둥형 적층물 및 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체에 관한 것으로서, 구동특성 향상 뿐만 아니라 전기활성 고분자 내에 존재하는 이온기의 이온 교환능, 이온기의 개수, 이온기의 분포, 상대 양이온의 종류, 이온교환막의 두께, 표면 전극 두께 중에서 선택된 하나 이상의 인자 제어에 의해 구동특성의 조절이 가능하다.Specifically, the present invention is a columnar laminate of an electroactive polymer selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, and combinations thereof, and the columnar The present invention relates to a polymer driving body including a plurality of electrode coating layers present on a part of the surface of a laminate, in which not only the driving characteristics are improved but also the ion exchange capacity of the ion groups present in the electroactive polymer, the number of ion groups, the distribution of the ion groups, and the relative It is possible to adjust the driving characteristics by controlling one or more factors selected from the type of cation, the thickness of the ion exchange membrane, and the surface electrode thickness.

또한, 본 발명은 복수 개의 전기활성 고분자의 이온교환막 적층 단계, 가열하는 전처리 단계, 열 압착 단계, 전극코팅 단계 및 절연층 형성 단계를 포함하는 일련의 공정으로 구동특성 향상 및 조절을 가능하게 하는 고분자 구동체를 제조하는 방법과, 상기 고분자 구동체를 포함하여 가이드와이어 또는 능동형 카테터로 사 용한 카테터를 제시하고자 한다. In addition, the present invention is a polymer that enables improvement and control of driving characteristics in a series of processes including an ion exchange membrane lamination step of a plurality of electroactive polymers, a pretreatment step of heating, a thermocompression step, an electrode coating step, and an insulation layer forming step. A method for manufacturing a driving body and a catheter used as a guidewire or an active catheter including the polymer driving body are presented.

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물, 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 카테터용 고분자 구동체에 그 특징이 있다.The present invention is characterized by a catheter polymer driving body comprising (i) a columnar electroactive polymer laminate, and (ii) a plurality of electrode coating layers present on a portion of the columnar laminate surface.

또한, 본 발명은 (b) 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막을 적층하는 단계, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계, (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계, (e) 상기 열압착된 이온교환막을 절단하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단계, 및 (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 고분자 구동체의 제조방법에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention (b) laminating a plurality of electroactive polymer ion exchange membrane, (c) heating the laminated ion exchange membrane for 10-20 minutes at 170-190 ℃, (d) the heated ions Thermocompressing the exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (e) cutting the thermocompressed ion exchange membrane to obtain a columnar laminate, (h) the columnar laminate Coating the electrode on the surface of the water, and (i) forming a dielectric layer by removing a portion of the electrode coating layer is another feature of the manufacturing method of the polymer drive body.

또한, 본 발명은 (b') 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막 사이에 덕트 형성용 기둥이 상기 복수 개의 이온교환막 사이에 존재하도록 이온교환막을 적층하는 단계, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계, (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계, (e') 기둥형 적층물의 길이 방향으로 내부 덕트가 존재하도록 상기 열압착된 이온교환막을 절단하고 상기 덕트 형성용 기둥을 제거하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단 계, 및 (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 고분자 구동체의 제조방법에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention (b ') laminating an ion exchange membrane so that the duct forming pillar between the plurality of electroactive polymer ion exchange membrane between the plurality of ion exchange membrane, (c) the stacked ion exchange membrane 170- Heating at 190 ° C. for 10-20 minutes, (d) thermocompressing the heated ion exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 10-20 minutes at 170-190 ° C., (e ') length of columnar stack Cutting the thermocompression-bonded ion exchange membrane such that an inner duct exists in the direction and removing the duct forming pillar to obtain a columnar laminate, (h) coating an electrode on the surface of the columnar laminate, And (i) forming an insulating layer by partially removing the electrode coating layer.

또한, 본 발명은 제3항에 따른 고분자 구동체를 포함하는 카테터로서, 0.2 gf 이상의 구동력, 40° 이상의 구동변위, 8 × 10-7 Nm2 이상의 강도, 0.25 g/cm3 미만의 밀도 및 2.0 mm/s 미만의 응답속도를 가지고 직경이 1.5 ㎜ 이하이며, 상기 카테터는 카테터 삽입을 위한 가이드와이어로서의 용도로 또는 기구 또는 약물 주입용 능동형 카테터로서의 용도로 사용되는 카테터에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention is a catheter comprising a polymer driving body according to claim 3, the driving force of 0.2 g f or more, the driving displacement of 40 ° or more, the strength of 8 × 10 -7 Nm 2 or more, 0.25 g / cm 3 Less than 1.5 mm in diameter with a density of less than 2.0 mm / s and a response rate of less than 2.0 mm / s, the catheter is yet another catheter used as a guidewire for catheter insertion or as an active catheter for instrument or drug injection. There is a characteristic.

또한, 본 발명은 (i) 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택된 전기활성 고분자의 기둥형 적층물, 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 백금, 금, 은, 구리, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택된 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체에 대해서, 상기 전기활성 고분자 내에 존재하는 이온기의 이온교환능, 이온기의 개수, 이온기의 분포, 상대 양이온의 종류, 이온교환막의 두께, 표면 전극 두께 중에서 선택된 하나 이상의 인자를 조절함으로써, 구동력, 구동변위 및 응답속도 중에서 선택된 고분자 구동체의 구동특성을 조절하는 방법에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention is (i) columnar laminate of electroactive polymers selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds and combinations thereof, And (ii) a plurality of electrode coating layers selected from platinum, gold, silver, copper, nickel, lead, cadmium, and alloys thereof present on a portion of the columnar laminate surface. By controlling one or more factors selected from the ion exchange capacity of the ion groups present in the polymer, the number of ion groups, the distribution of ion groups, the type of counter cations, the thickness of the ion exchange membrane, and the surface electrode thickness, the driving force, driving displacement and response speed Another feature of the method is to control the driving characteristics of the selected polymer driving body.

본 발명에 따른 고분자 구동체 및 이를 사용한 카테터는 실용성이 높은 전기 자극에 의하여 방향조정이 원활하게 수행되고 구동변위, 구동력, 강도 등의 구동특성 향상 및 구동특성 조절이 가능하여 혈관 내 원하는 위치 파악이 용이하고, 인체에 부작용이 없어, 뇌동맥류와 같은 뇌혈관질환의 혈관 내 치료 성공률 향상, 합병증 감소, 시술의 안정성 및 보편화의 우수성으로 수술 및 치료용 카테터 뿐만 아니라 상기 카테터와 영상 프로브가 결합된 형광 영상 진단기 분야에서의 그 응용이 기대된다.The polymer driving body and the catheter using the same according to the present invention can be smoothly adjusted by electric stimulation with high practicality, and it is possible to improve driving characteristics such as driving displacement, driving force, and strength, and to adjust driving characteristics so that the desired position in the blood vessel can be determined. Fluorescence combined with the catheters and imaging probes, as well as surgical and therapeutic catheters due to the ease of vascular treatment such as cerebral aneurysms, improved success rate, reduction of complications, stability of the procedure, and universality. Its application is expected in the field of imaging.

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물, 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체; 상기 전기활성 고분자 내에 존재하는 이온기의 이온교환능, 이온기의 개수, 이온기의 분포, 상대 양이온의 종류, 이온교환막의 두께 및 표면 전극 두께 중에서 선택된 하나 이상의 인자를 제어하여 고분자 구동체의 구동특성 조절방법; 복수 개의 전기활성 고분자의 이온교환막을 적층하는 단계, 가열하는 전처리 단계, 열압착하는 단계, 전극 코팅하는 단계 및 절연층 형성하는 단계를 포함하는 일련의 공정으로 고분자 구동체를 제조하는 방법; 및 상기 고분자 구동체를 포함하는 카테터에 관한 것이다.The present invention provides a polymer driving body comprising (i) a columnar electroactive polymer laminate, and (ii) a plurality of electrode coating layers present on a portion of the surface of the columnar laminate; Driving characteristics of the polymer actuator by controlling one or more factors selected from the ion exchange capacity of the ion groups present in the electroactive polymer, the number of ion groups, the distribution of ion groups, the type of counter cations, the thickness of the ion exchange membrane, and the surface electrode thickness Control method; A method of manufacturing a polymer drive body by a series of processes including laminating a plurality of ion-exchange membranes of electroactive polymers, pretreatment step of heating, thermocompression bonding, electrode coating, and forming an insulating layer; And it relates to a catheter comprising the polymer drive.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물, 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체에 특징 이 있다.The present invention is characterized by a polymer drive comprising (i) a columnar electroactive polymer laminate, and (ii) a plurality of electrode coating layers present on a portion of the columnar laminate surface.

기둥형 적층물을 형성하는 전기활성 고분자는 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 '조합물'이란 상기 2종 이상의 공중합체 또는 용융상, 또는 액상 블렌딩, 상기 2종 이상 물질의 용융상 또는 액상 또는 고상 혼합물 및 이들의 병용 사용을 모두 포함한다.The electroactive polymer forming the columnar laminate may be selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, and combinations thereof. 'Combination' in the present invention includes both the two or more copolymers or molten phases, or liquid blends, the molten or liquid or solid mixtures of the two or more substances, and combinations thereof.

구체적으로 이온성 고분자는 술폰산기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 불소계 고분자로서, 예를 들면

Figure 112008060924283-pat00001
,
Figure 112008060924283-pat00002
,
Figure 112008060924283-pat00003
,
Figure 112008060924283-pat00004
및
Figure 112008060924283-pat00005
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합물을 사용할 수 있으며, 그 한 가지 예로서 음이온기로 술폰산기가 도입된 불소계 고분자 중
Figure 112008060924283-pat00006
을 포함한 나피온®을 사용할 수 있다. 전도성 고분자는 구체적으로 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리설폰, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 유전성 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있고, 전기변형 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리우레탄 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으 며, 나노 클레이는 술폰화기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 것을 사용할 수 있다. 나노클레이의 이온기 도입은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으며, 일례로 본 발명은 감마선을 조사하여 이온기 양을 조절하는 방법을 사용하였으나 이에 한정된 것은 아니다. 실리카 화합물은 술폰화 또는 카르보닐화를 통해 개질된 실리카 단량체 및 이들의 조합물을 사용할 수 있다.Specifically, the ionic polymer is a fluorine-based polymer into which one or more ionic groups selected from a sulfonic acid group and a carbonyl group are introduced.
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,
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,
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,
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And
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One or a combination of two or more selected from among them may be used, and as one example, a fluorine-based polymer in which a sulfonic acid group is introduced as an anion group may be used.
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Nafion ® can be used. The conductive polymer may be specifically selected from polyaniline, polypyrrole, polysulfone, polyacetylene, and combinations thereof, and the dielectric polymer may be selected from polyacrylate, silicone, polyvinylidene fluoride, and combinations thereof. In addition, the electromodified polymer may be selected from polyacrylates, silicones, polyurethanes, and combinations thereof, and nanoclays may be used in which one or more ionic groups selected from sulfonated and carbonyl groups are introduced. Introduction of ion groups to the nanoclay is generally used in the art, and is not particularly limited. For example, the present invention uses a method of controlling the amount of ion groups by irradiating gamma rays, but is not limited thereto. The silica compound may use silica monomers modified through sulfonation or carbonylation and combinations thereof.

본 발명에서 전기활성 고분자로 사용된 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 등은 다양한 물리 화학적 변화에 의해 부피변화를 유발한다는 것이 알려져 있는 바, 부피변화에 의해 구동성능이 향상되게 된다.Conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, etc., used as electroactive polymers in the present invention are known to cause volume changes by various physical and chemical changes, By the change, the driving performance is improved.

이러한 전기활성 고분자의 부피변화 유발에 대한 문헌을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 전도성 고분자는 자체적인 산화/환원 과정에서 수화된 이온의 혼입/축출이 연속적으로 이루어져 부피변화가 유발되고[J. Phys. Chem, 1990, 94, 8614]; 탄소나노튜브는 전하 공급 시 전기 이중층이 생성되어 전해질 내에서 이온의 혼입/축출이 연속적으로 이루어져 부피변화가 유발되고[Science, 1999, 284, 1340]; 유전성 고분자는 강한 전기장을 걸어주었을 때 유도 분극 분자들의 재배열을 통한 부피 변화가 유도되며, 특히 아크릴계 고분자를 구동 전 인장을 주었을 때 기존 크기보다 훨씬 더 큰 크기 변화가 유도되고[Science, 2000, 287, 836]; 전기변형 고분자는 강한 전기장 하에서 분자구조의 변화를 보여 약 4%의 부피 변형률을 가진다[Science, 1998, 836, 2101]고 알려져 있다. 이외에도, 본 발명에서 기 둥형 적층물과 전극 코팅층 사이에 추가로 사용될 수 있는 바나듐과 같은 판상 전이금속의 산화물은 층간 구조에 수화된 이온들이 이동 가능하게 되어 부피변화를 유발하고 이로 인하여 구동이 가능하다는 것이 이미 보고된 바 있다[Nature materials, 2003, 2, 316].Looking at the literature on the volume change induction of such an electroactive polymer in detail. Conductive polymers have a volume change caused by continuous mixing / extraction of hydrated ions during their oxidation / reduction process [J. Phys. Chem, 1990, 94, 8614; When the carbon nanotubes are charged, an electric double layer is generated, and the ion exchange / extraction of ions continuously occurs in the electrolyte, thereby causing a volume change [Science, 1999, 284, 1340]; Dielectric polymers induce a volume change through rearrangement of the induced polarization molecules when subjected to a strong electric field, and in particular, when the acrylic polymer is tensioned before driving, a much larger size change than the conventional size is induced [Science, 2000, 287 , 836; Electromodified polymers are known to have a volumetric strain of about 4% due to changes in molecular structure under strong electric fields [Science, 1998, 836, 2101]. In addition, in the present invention, an oxide of a plate transition metal such as vanadium, which may be additionally used between the columnar stack and the electrode coating layer, causes hydration of ions in the interlayer structure, causing volume change, and thus driving. Has already been reported [Nature materials, 2003, 2, 316].

이러한 전기활성 고분자는 자체 구동이 가능할 뿐만 아니라 이들의 조합을 사용하는 경우 기존의 구동을 방해하지 않는 한도 내에서 구동체의 구동력을 향상시키게 된다.These electroactive polymers are not only capable of self-driving but also using a combination thereof to improve the driving force of the driving body within the limit of not disturbing the existing driving.

본 발명은 2 종 이상의 전기활성 고분자를 조합하여 사용하는 경우, 구체적으로 이온성 고분자와 탄소나노튜브를 조합하는 경우에는 이들을 용액상으로 혼합하여 175-185 ㎛ 범위의 막을 제조한 후 이를 적층하여 고분자 구동체를 제조하거나, 1종의 전기활성 고분자로 고분자 구동체를 제조한 후 제조된 고분자 구동체의 표면에 다른 종의 전기활성 고분자를 코팅하는 방법이 사용될 수 있다. 이때 용액상의 혼합물을 사용하여 막을 제조하는 방법은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 3차원 정률 캐스팅법 등을 사용할 수 있으며, 코팅법도 1종의 전기활성 고분자 상면에 이와는 다른 전기활성 고분자가 코팅된 것이면 특별히 한정하지는 않는 바, 일례로 고분자 용액에 함침 및 공침 시킨 후 표면에서 중합하는 방법도 가능하다.In the present invention, when two or more kinds of electroactive polymers are used in combination, in particular, in the case of combining the ionic polymer and the carbon nanotube, they are mixed in a solution to prepare a membrane in the range of 175-185 μm and then laminated to the polymer. A method of manufacturing a driving body or manufacturing a polymer driving body with one type of electroactive polymer and then coating another type of electroactive polymer on the surface of the manufactured polymer driving body may be used. In this case, a method of preparing a membrane using a mixture of solution phases may be a three-dimensional constant casting method, which is generally used in the art, and the coating method may be particularly used in the case where one electroactive polymer is coated with another electroactive polymer. Although not limited, for example, a method of impregnation and coprecipitation in a polymer solution and then polymerization at the surface is also possible.

이러한 기둥형 적층물은 다양한 형태를 가질 수 있으며, 특히 구체적으로 4각형, 6각형, 8각형 및 원형 중에서 선택된 단면을 형성할 수 있다. 상기 기둥형 적층물은 두께 175-185 ㎛의 전기활성 고분자를 열압착하여 최종 두께 900-1100 ㎛가 되도록 제조된 것을 사용할 수 있다. 전기활성 고분자의 최종 두께가 900 ㎛ 미만이면 구동력의 감소로 인하여 카테터용 구동체에의 응용이 어려울 수 있으며, 1100 ㎛를 초과하는 경우에는 자체 강성의 증가로 인하여 구동속도 및 변위가 현저히 떨어지며 크기의 한계로 인한 혈관 내 삽입이 불가능한 문제가 발생할 수 있다.Such columnar stacks may have a variety of shapes, and in particular, may form a cross section specifically selected from octagons, hexagons, octagons and circles. The columnar laminate may be prepared by thermally compressing an electroactive polymer having a thickness of 175-185 μm to a final thickness of 900-1100 μm. If the final thickness of the electroactive polymer is less than 900 ㎛, it may be difficult to apply to the drive body for the catheter due to the reduction of the driving force, and if it exceeds 1100 ㎛, the driving speed and displacement is significantly reduced due to the increase of its own rigidity Due to limitations, problems may arise that can not be inserted into the vessel.

기둥형 적층물 표면에 코팅되어 형성된 전극 코팅층은 당 분야에서 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 백금, 금, 구리, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 본 발명은 전극 코팅층을 형성하는 금속으로 백금을 사용하고 있으나 니켈, 납, 구리, 은을 이용한 전극 형성이나[J. Electroanal. Chem., 1993, 360, 247], 금[Chem. Mater., 2000, 12, 1750]을 이용하여 전극을 형성하는 경우에도 백금과 동일한 구동을 가지는 바, 백금에 한정되지는 않는다.The electrode coating layer formed by coating the surface of the columnar laminate is used in the art, but is not particularly limited. Specifically, one selected from platinum, gold, copper, nickel, lead, cadmium, and alloys thereof may be used. In the present invention, platinum is used as a metal for forming the electrode coating layer, but nickel, lead, copper, and silver are used for forming the electrode [J. Electroanal. Chem., 1993, 360, 247], gold [Chem. Mater., 2000, 12, 1750], even when forming the electrode has the same drive as platinum, it is not limited to platinum.

전극 코팅층은 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 것으로, 기둥형 적층물의 길이 방향으로 연속적 또는 간헐적으로 위치하며, 기둥형 적층물의 마주보는 평면 또는 곡면의 표면에 대응되도록 짝수개로 존재하고, 복수 개의 전극 코팅층 간에 틈이 존재하여 절연된다. 상기 길이 방향에 간헐적으로 전극을 제작하고 각 전극에 인가전압을 조절함으로써 S 형상 등 다양한 형상의 변형을 발생시켜 구동부의 유연도를 크게 향상시킬 수 있다.The electrode coating layer is present on a part of the surface of the columnar stack, and is continuously or intermittently positioned in the longitudinal direction of the columnar stack, and is present in even numbers so as to correspond to the surface of the planar or curved surface of the column stack. A gap exists between the electrode coating layers and is insulated. By producing electrodes intermittently in the longitudinal direction and adjusting the applied voltage to each electrode, deformation of various shapes such as an S shape can be generated to greatly improve the flexibility of the driving unit.

일반적으로 전극은 면수에 따라 자유도가 결정되는데, 전극이 2면인 경우 (+)극 1개 (-)극 1개의 2자유도; 3면인 경우 (+)극 2개 (-)극 1개 또는 (+)극 1개 (-)극 2개의 3자유도; 4면인 경우 (+)극과 (-)극이 각각 2개씩인 4자유도를 가지게 된다. 그러나 상기 3자유도인 경우에는 하나의 전극은 사용을 못하게 되므로 이를 이용한 경우는 거의 없다고 볼 수 있다.In general, the degree of freedom of the electrode is determined according to the number of planes. If the electrode is two sides, two degrees of freedom of one (+) pole and one (-) pole; Three degrees of freedom for three sides: one (+) pole or one (-) pole or one (+) pole; In case of four sides, it has four degrees of freedom with two (+) and two (-) poles. However, in the case of the three degrees of freedom, since one electrode cannot be used, it can be seen that there is almost no case of using the same.

예를 들어, 단면적이 정4각형인 기둥형 적층물의 표면적 전체에 대해 전극층을 코팅함으로써 적층물의 길이 방향으로 연속적인 전극층을 형성시킬 수 있다. 이와는 달리, 적층물의 길이 방향으로 전극층이 중간중간에 절연되도록 코팅함으로써 길이 방향으로 간헐적으로 전극층을 형성시킬 수도 있으며, 또는 적층물 전체 표면에 코팅된 전극층의 길이 방향으로 일정 두께의 전극층을 제거함으로써 길이 방향으로 간헐적으로 형성된 전극층을 얻을 수도 있다.For example, it is possible to form a continuous electrode layer in the longitudinal direction of the stack by coating the electrode layer over the entire surface area of the columnar stack having a square cross section. Alternatively, the electrode layer may be formed intermittently in the longitudinal direction by coating the electrode layer in the intermediate direction in the longitudinal direction of the laminate, or by removing the electrode layer having a predetermined thickness in the longitudinal direction of the electrode layer coated on the entire surface of the laminate. It is also possible to obtain an electrode layer formed intermittently in the direction.

단면적이 정4각형인 기둥형 적층물의 표면에 이와 같이 형성된 연속적 또는 간헐적인 전극층에 대해서, 상기 정4각형의 모서리의 전극층을 제거함으로써 전극층의 면수에 따른 자유도를 변화시킬 수도 있다. 예를 들어, 길이 방향으로 연속적인 전극층에 대해 4모서리를 모두 벗겨내는 경우에 총 4면에 전극층이 형성되어 4자유도를 가지게 된다. 한편, 정4각형의 마주보는 면을 통째로 얇게 잘라냄으로써 2자유도를 갖는 총 2면의 전극층을 형성시킬 수도 있다.With respect to the continuous or intermittent electrode layer thus formed on the surface of the columnar laminate having a square cross section, the degree of freedom according to the surface number of the electrode layer may be changed by removing the electrode layer at the corner of the square. For example, when all four corners are peeled off with respect to the continuous electrode layer in the longitudinal direction, the electrode layer is formed on a total of four surfaces to have four degrees of freedom. On the other hand, it is also possible to form a total of two sides of the electrode layer having two degrees of freedom by cutting the entire opposite face of the square.

본 발명의 고분자 구동체는 (iii) 상기 기둥형 적층물의 길이 방향으로 존재하는 내부 덕트(duct)를 추가로 포함할 수 있으며, 덕트의 단면은 그 사용 용도에 맞게 형태를 선택할 수 있으며 특별히 제한하지는 않는다. 덕트는 장축이 0.2-0.5 mm인 단면을 가지고, 기둥형 적층물 단면의 장축(D)과 덕트의 장축(d)의 비율(D:d)은 1:0.2-0.5을 유지하는 것이 바람직하다. 상기 덕트의 장축이 0.2 mm 미만이면 약물의 투여가 어려울 수 있고, 0.5 mm을 초과하는 경우에는 덕트 주 위의 구조물 두께가 줄어들어 고분자 구동체를 구동하는 경우에 갈라지거나 깨질 수 있는 문제가 있으며, 또한 기둥형 적층물 단면의 장축(D)과 덕트의 장축(d)의 비율(D:d)이 1:0.2 미만이면 기구 및 약물 주입이 곤란해 질 수 있으며, 1:0.5를 초과하는 경우에는 구동 시 기둥형 적층물의 파손을 일으키는 문제가 발생할 수 있다. 이때 덕트는 동맥류 폐색 치료용으로 사용되는 경우에는 백금 코일의 삽입이 가능하도록 0.2 mm 이상의 장축을 확보하고, 혈전용해 약물 주입용으로 사용하는 경우에는 0.2 mm 이하의 장축을 확보하는 것이 바람직하다.The polymer driving body of the present invention may further include (iii) an internal duct existing in the longitudinal direction of the columnar laminate, and the cross section of the duct may be selected in shape according to the intended use, and is not particularly limited. Do not. The duct has a cross section having a long axis of 0.2-0.5 mm, and the ratio (D: d) of the long axis D of the cross section of the columnar laminate to the long axis d of the duct preferably maintains 1: 0.2-0.5. If the major axis of the duct is less than 0.2 mm it may be difficult to administer the drug, if it exceeds 0.5 mm there is a problem that can be cracked or broken when driving the polymer drive because the structure thickness around the duct is reduced, and also If the ratio (D: d) of the long axis (D) of the cross section of the column stack (d) to the long axis (d) of the duct is less than 1: 0.2, it may be difficult to inject the instrument and drug, and if it exceeds 1: 0.5, Problems may occur that cause breakage of columnar stacks. In this case, when the duct is used for the treatment of an aneurysm occlusion, it is desirable to secure a long axis of 0.2 mm or more so that the platinum coil can be inserted, and a long axis of 0.2 mm or less when used for thrombolytic drug injection.

본 발명에서 '장축'이란 도형 상 임의의 2지점 간의 거리 중 가장 긴 거리를 의미하는 것으로서, 예를 들어 도형이 원이라면 직경, 4각형이라면 가장 긴 대각선, 타원이라면 장축이 이에 해당한다.In the present invention, 'long axis' means the longest distance between two arbitrary points on the figure. For example, if the shape is a circle, the long axis corresponds to a diameter, the longest diagonal line, and an ellipse.

본 발명의 고분자 구동체는 (iv) 상기 기둥형 적층물과 상기 전극 코팅층 사이에 전도성 고분자, 탄소 나노튜브 및 전이금속 산화물 중에서 선택된 단일층 또는 2종 이상의 혼합층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전도성 고분자, 탄소나노튜브, 전이금속 산화물 및 무기입자는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리설폰 및 폴리아세틸렌 중에서 선택된 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 상기 전이금속 산화물은 바나듐 등의 전이금속의 산화물을 사용할 수 있다. 이러한 추가로 포함된 층은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 딥 코팅, 레이어 바이 레이어 자기조립법, 스핀 코팅, 원자층 증착, 스퍼터링, 전기 중합 및 화학 중합 등을 이용하여 형성되며, 구동 성능에 미치는 영향을 고려하여 10-200 ㎛ 두께 범위를 유지한다. The polymer driver of the present invention may further include (iv) a single layer or a mixed layer selected from conductive polymers, carbon nanotubes, and transition metal oxides between the columnar stack and the electrode coating layer. The conductive polymer, carbon nanotubes, transition metal oxide and inorganic particles are not particularly limited to those commonly used in the art, but specifically, the conductive polymer is a single or a mixture of two or more selected from polyaniline, polypyrrole, polysulfone and polyacetylene. The transition metal oxide may be an oxide of a transition metal such as vanadium. These additionally included layers are formed using dip coating, layer by layer self-assembly, spin coating, atomic layer deposition, sputtering, electropolymerization and chemical polymerization, which are commonly used in the art, and affect the driving performance. Consider to maintain a 10-200 μm thickness range.

또한 생체 및 혈액적합성을 확보하기 위하여 (v) 상기 전극 코팅층 상에 존재하는 실리콘계, 폴리우레탄계, 파릴렌(Parylene)계 및 에폭시계 코팅층 중에서 선택된 하나 이상의 층을 추가로 포함할 수 있다. 이 층은 전극층 위 뿐만 아니라 절연층 역할을 하는 전극층 사이의 틈 위에도 존재한다. 상기 실리콘계, 폴리우레탄계, 파릴렌계[Smart Mater. Struct., 2006, 15, 1540], 큐어링된 에폭시계 수지[대한기관식도과학회지 2006년, 12권 2호 42] 등으로 형성된 코팅층은 내부의 고분자 구동체와 외부 조직 간의 차단력을 향상시켜 생체 및 혈액적합성의 확보가 가능하다.In addition, to ensure biocompatibility and blood compatibility, (v) may further include one or more layers selected from silicon-based, polyurethane-based, parylene-based and epoxy-based coating layers present on the electrode coating layer. This layer is present not only on the electrode layer but also on the gaps between the electrode layers which serve as insulating layers. The silicone-based, polyurethane-based, parylene-based [Smart Mater. Struct., 2006, 15, 1540], a coating layer formed of a cured epoxy resin [Korean Journal of Organ Esophageal Science 2006, Vol. 12, No. 2], etc. improves the barrier force between the polymer driving body and the external tissue in vivo and It is possible to secure blood compatibility.

이러한 코팅층 또한 당 분야에서 일반적으로 사용되는 딥코팅, 열증착법, 열경화법을 이용하여 코팅층을 형성하며, 구동 성능에 미치는 영향을 고려하여 1-3 ㎛ 두께 범위를 유지한다. This coating layer is also formed in the coating layer using a dip coating, thermal evaporation method, a thermosetting method commonly used in the art, and maintains a 1-3 ㎛ thickness range in consideration of the effect on the driving performance.

본 발명에 따른 고분자 구동체는 구동력이 0.1 gf 이상 바람직하기로는 0.1-0.2 gf이고, 구동변위가 40° 이상 바람직하기로는 40-90° 이고, 강도가 8 × 10-7 Nm2 이상 바람직하기로는 1 × 10-6-5.2 × 10-6 Nm2 이고, 응답속도가 2.0 mm/s 미만 바람직하기로는 1.0-2.0 mm/s 이며, 밀도가 0.3 g/cm3 미만 바람직하기로는 0.20-0.25 g/cm3 범위를 유지하는 것이 좋다.The polymer driving body according to the present invention has a driving force of 0.1 g f It is preferably 0.1-0.2 g f , the driving displacement is 40 ° or more, preferably 40-90 °, and the strength is 8 × 10 -7 Nm 2 or more, preferably 1 × 10 -6 -5.2 × 10 -6 Nm 2 , response speed less than 2.0 mm / s, preferably 1.0-2.0 mm / s, density 0.3 g / cm 3 Less preferably, it is desirable to maintain the range 0.20-0.25 g / cm 3 .

이러한 본 발명의 고분자 구동체의 구동특성을 나타내는 인자에서 제시하는 범위는 구동체로서의 역할을 수행할 수 있는 정도를 의미하는 것인 바, 구체적으로 구동특성을 '이상', '이하', '미만'으로 기재하고 있으나, 이 범위의 하한 또는 상한은 당 분야에서 구동체로서의 역할 수행이 가능한 정도의 범위로 한정된다. The range suggested by the factor representing the driving characteristics of the polymer driving body of the present invention means a degree capable of serving as a driving body, specifically, the driving characteristics are 'above', 'less',' less than It is described as', the lower limit or the upper limit of this range is limited to the extent to the role that can act as a driving body in the art.

본 발명은 (i) 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택된 전기활성 고분자의 기둥형 적층물, 및 (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 백금, 금, 은, 구리, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택된 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체에 대해서, 상기 전기활성 고분자 내에 존재하는 이온기의 이온교환능, 이온기의 개수, 이온기의 분포, 상대 양이온의 종류, 이온교환막의 두께, 표면 전극 두께 중에서 선택된 하나 이상의 인자를 조절함으로써, 구동력, 구동변위, 응답속도 중에서 선택된 고분자 구동체의 구동특성을 조절하는 방법에 그 특징이 있다.The present invention relates to (i) columnar laminates of electroactive polymers selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds and combinations thereof, and ( ii) for a polymer driving body comprising a plurality of electrode coating layers selected from platinum, gold, silver, copper, nickel, lead, cadmium and alloys thereof present on a portion of the columnar laminate surface, A polymer selected from driving force, driving displacement, and response speed by controlling one or more factors selected from among ion exchange capacity, number of ion groups, ion group distribution, type of counter cation, thickness of ion exchange membrane, and surface electrode thickness of existing ion groups. There is a feature in the method for adjusting the driving characteristics of the driving body.

이러한 인자 조절에 따른 구동특성을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 전기활성 고분자 이온교환막의 두께가 증가할수록 고분자 구동체 자체의 강성이 증가하여 구동 변위는 감소하고 구동력은 증가하며, 이온기량이 증가하면 이동하는 이온의 양이 증가하여 구동 변위는 증가하고 함수율이 증가하여 고분자 구동체의 강성 및 구동력은 감소하게 된다. 또한, 전극의 두께가 증가하면 표면 저항은 계속 감소하여 구동 성능에 긍정적인 역할을 하나, 전극의 두께가 너무 두꺼워지면 전극 자체의 강성 증가로 인하여 구동력의 저하를 가져온다. 이외에도 내부에 이동할 수 있는 양이온의 종류에 따라 구동 성능이 차이를 보이는데, 수화된 양이온의 크기가 클수록 구동 변위 및 구동력이 증가한다.Looking at the driving characteristics according to the adjustment of these factors in more detail as follows. As the thickness of the electroactive polymer ion exchange membrane increases, the rigidity of the polymer drive itself increases, driving displacement decreases, driving force increases, and as the amount of ions increases, the amount of moving ions increases, driving displacement increases, and water content increases. Therefore, the rigidity and driving force of the polymer driving body is reduced. In addition, as the thickness of the electrode increases, the surface resistance continues to decrease to play a positive role in driving performance. However, when the thickness of the electrode becomes too thick, the driving force decreases due to the increase in rigidity of the electrode itself. In addition, the driving performance is different depending on the type of cation that can move inside, the larger the size of the hydrated cation drive displacement and driving force increases.

본 발명은 막의 적층법, 특히 열압착에 의한 적층법을 사용하여 고분자 구동체를 제조한다. 상기 열압착에 의한 적층법은 목적으로 하는 물성확보뿐만 아니라 균일한 두께 형성이 가능하고, 간단한 방법으로 다양한 형상 특히 액상의 캐스팅법으로 구현이 어려운 정사각형 형상의 재현이 용이하다. The present invention manufactures a polymer drive by using a lamination method of a film, especially a lamination method by thermocompression bonding. The lamination method by thermocompression is possible to form a uniform thickness as well as to secure the desired physical properties, it is easy to reproduce the square shape difficult to implement in a variety of shapes, especially liquid casting method by a simple method.

통상적으로 막을 적층하는 방법은 열압착 이외에도 액상의 캐스팅, 기존 상용화 이온교환막간 접착법 등이 널리 알려져 있으나, 이 중 액상 캐스팅을 사용하는 경우 내부에 덕트가 형성된 기둥형 적층물을 형성하기 위해 3 차원 정률 캐스팅법을 적용해야 한다. 그러나, 상기 3 차원 정률 캐스팅법은 덕트 삽입의 문제와 대면적 제작이 용이하지 않으며, 두께 조절이 용이하지 않은 문제가 있다. 또한, 이온교환막 사이를 접착하는 방법으로 적층을 수행하는 경우에는 덕트 형성 자체가 어려운 문제가 있다.Conventionally, the method of laminating membranes is widely known in addition to thermocompression bonding of liquid casting and conventional commercial ion-exchange membrane adhesion methods. However, in the case of using liquid casting, a three-dimensional column stack having a duct formed therein is used. The constant casting method should be applied. However, the three-dimensional constant casting method has a problem in that it is not easy to manufacture the duct and the large area, and the thickness control is not easy. In addition, when lamination is performed by bonding between ion exchange membranes, duct formation itself is difficult.

이러한 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막을 적층이 아니라 목적으로 하는 두께를 갖는 단일의 전기활성 고분자 이온교환막을 사용하여 제조된 고분자 구동체의 경우 높은 구동변위를 보이나 구동력 자체가 현저히 떨어져 강도 유지가 어려운 문제가 있으며, 실제 이러한 두께를 갖는 이온교환막 및 이의 제조도 용이하지 않은 실정이다.In the case of a polymer driving body manufactured using a single electroactive polymer ion exchange membrane having a desired thickness instead of stacking a plurality of electroactive polymer ion exchange membranes, a high driving displacement is shown, but the driving force itself is considerably dropped, making it difficult to maintain strength. In fact, the ion exchange membrane having such a thickness and the production thereof is not easy.

본 발명에 따른 고분자 구동체를 제조하는 방법은, (b) 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막을 적층하는 단계, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계, (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계, (e) 상기 열압착된 이온교환막을 절단하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단계, 및 (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 있다. Method for producing a polymer driving body according to the invention, (b) laminating a plurality of electroactive polymer ion exchange membrane, (c) heating the laminated ion exchange membrane at 170-190 ℃ for 10-20 minutes (d) thermocompressing the heated ion exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (e) cutting the thermocompressed ion exchange membrane to obtain a columnar laminate (h) coating an electrode on the surface of the columnar laminate, and (i) forming an insulating layer by partially removing the electrode coating layer.

또한, (b') 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막 사이에 덕트 형성용 기둥이 상기 복수 개의 이온교환막 사이에 존재하도록 이온교환막을 적층하는 단계, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계, (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계, (e') 기둥형 적층물의 길이 방향으로 내부 덕트가 존재하도록 상기 열압착된 이온교환막을 절단하고 상기 덕트 형성용 기둥을 제거하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단계, 및 (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 방법이 있다.(B ') laminating an ion exchange membrane such that a duct forming pillar exists between the plurality of electroactive polymer ion exchange membranes between the plurality of ion exchange membranes, and (c) stacking the stacked ion exchange membranes at 170-190 ° C. Heating for 10-20 minutes, (d) thermocompressing the heated ion exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (e ') in the longitudinal direction of the column stack Cutting the thermo-compressed ion exchange membrane so that a duct is present and removing the duct forming pillar to obtain a columnar laminate, (h) coating an electrode on the surface of the columnar laminate, and (i) There is a method comprising forming an insulating layer by partially removing the electrode coating layer.

먼저 (b) 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막을 적층한다. 이때 기둥형 적층물의 길이 방향으로 존재하는 내부 덕트를 형성하기 위해서는 (b') 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막 사이에 덕트 형성용 기둥이 상기 복수 개의 이온교환막 사이에 존재하도록 이온교환막을 적층한다.First, (b) a plurality of electroactive polymer ion exchange membranes are laminated. At this time, in order to form the internal duct existing in the longitudinal direction of the columnar laminate (b '), the ion exchange membrane is laminated so that the duct forming pillar is present between the plurality of electroactive polymer ion exchange membranes.

덕트 형성용 기둥은 덕트 형성이 가능한 것이면 특별히 한정하지는 않으며, 구체적으로 6500-7000 psi 압력, 170-190 ℃의 고온 고압의 조건에서 변형이 적어 형상이 유지되고 이온교환막과의 비반응성이 유지되며, 일정한 직경 유지 및 다양 한 단면형상을 가질 수 있는 와이어 구조체가 가능한 것을 사용하는 바, 예를 들면 철사, 구리선, 납선 등의 금속선을 사용할 수 있다. 본 발명은 직경 조절이 용이하고 경제성을 고려하여 철사를 사용하여 수행하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 적층은 가이드 기둥 표면에 동일한 수의 이온교환막을 형성하는 것이 바람직한 바, 이는 덕트로 부터 동일한 두께를 갖도록 하기 위함이다.The duct forming column is not particularly limited as long as the duct can be formed. Specifically, the shape of the duct pillar is less deformed under the condition of 6500-7000 psi pressure and 170-190 ° C high temperature and high pressure, thereby maintaining the shape and non-reactivity with the ion exchange membrane. It is possible to use a wire structure capable of maintaining a constant diameter and having various cross-sectional shapes. For example, metal wires such as wires, copper wires, and lead wires may be used. The present invention is carried out using a wire in consideration of economy and ease of diameter adjustment, but is not limited thereto. This stacking preferably forms the same number of ion exchange membranes on the surface of the guide pillars so as to have the same thickness from the duct.

상기 전기활성 고분자 이온교환막을 적층하기 전에 세척하는 단계가 포함될 수 있는 바, 세척은 먼지를 제거하기 위한 것으로 표면에 미세한 먼지가 잔류하는 경우 균일하고 우수한 전극형성을 저해하여 제조된 카테터 성능에 문제를 일으킬 소지가 있다. 이러한 세척은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 n-헥산 등의 비극성 유기용매를 사용하여 1 회 이상, 구체적으로 1-5 회 정도 수행할 수 있다. Cleaning may be included before laminating the electroactive polymer ion exchange membrane, which is to remove dust, and when fine dust remains on the surface, it inhibits the formation of uniform and excellent electrodes, thereby preventing problems in catheter performance. May cause Such washing may be performed one or more times, specifically about 1-5 times, using a nonpolar organic solvent such as n-hexane, which is generally used in the art.

다음으로, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열한다.Next, (c) the laminated ion exchange membrane is heated at 170-190 ° C. for 10-20 minutes.

이때 적층된 이온교환막과 열압착 틀과의 접착을 방지하기 위하여, 열압착이 수행되는 고온에서 변형이 없으며 동시에 이온교환막과의 반응이 수행되지 않은 필름을 적층한 후 열압착 틀에 넣고 열압착기에 넣는다. 열압착 틀은 당 분야에서 일반적으로 스테인레스 틀을 이용하는 바, 이 틀의 두께 조절에 의해 본 발명의 기둥형 적층물의 두께 제어가 가능하다. 즉, 틀의 두께는 적층된 전기활성 고분자 이온교환막의 두께에 대하여 75-85%를 유지하는 것이 바람직하다. At this time, in order to prevent adhesion between the laminated ion exchange membrane and the thermocompression mold, there is no deformation at a high temperature at which the thermocompression bonding is performed, and at the same time, a film in which the reaction with the ion exchange membrane has not been performed is laminated and placed in a thermocompression mold. Put it in. Thermo-compression mold is generally used in the art stainless steel mold, by controlling the thickness of the mold it is possible to control the thickness of the columnar laminate of the present invention. That is, the thickness of the mold is preferably maintained to 75-85% with respect to the thickness of the laminated electroactive polymer ion exchange membrane.

이러한 가열하는 전처리 과정에 의해 막 계면의 유동성이 향상되는 바, 이의 조건은 이온교환막의 열적특성 실험을 통해 내부구조의 유동성이 보장되고 기능기 는 파괴되지 않는 적절한 조건임을 열중량 분석법(Thermogravimetry Analyzer, TGA)과 시차주사 열량계법(Differential Scanning Calorimeter, DSC)으로 확인할 수 있었다.The fluidity of the membrane interface is improved by the pretreatment process, which is a suitable condition in which the fluidity of the internal structure is ensured and the functional groups are not destroyed through the thermal characteristics test of the ion exchange membrane (Thermogravimetry Analyzer, TGA) and differential scanning calorimeter (DSC).

상기 온도가 170 ℃ 미만이면 적층된 막 사이의 압착력이 현저히 낮아 이로 인하여 균일한 적층막 형성이 불가할 수 있으며 190 ℃를 초과하는 경우에는 이온교환막이 녹거나 표면과 막간 계면이 탈 수 있는 문제가 있다. 또한, 시간이 10 분 미만이면 이온교환막이 붙지 않을 수 있고 20 분을 초과하는 경우에는 표면과 막간 계면이 탈 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.If the temperature is less than 170 ℃, the compressive force between the laminated film is significantly low, which may make it impossible to form a uniform laminated film, if the temperature exceeds 190 ℃ the problem that the ion exchange membrane melts or the interface between the surface and the film may burn have. If the time is less than 10 minutes, the ion exchange membrane may not adhere, and if it exceeds 20 minutes, the interface between the surface and the membrane may burn, and thus it is preferable to maintain the above range.

다음으로, 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착을 수행한다.Next, the heated ion exchange membrane is thermocompressed at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes.

상기 온도가 170 ℃ 미만이거나 압력이 6500 psi 미만이면 적층된 막 사이의 압착력이 현저히 낮아 이온 교환막이 붙지 않을 수 있으며, 190 ℃를 초과하거나 7000 psi를 초과하는 경우에는 이온교환막의 두께가 불균일해지거나 타는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 시간이 10 분 미만이면 이온교환막이 붙지 않을 수 있으며 20 분을 초과하는 경우에는 타는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.If the temperature is less than 170 ℃ or the pressure is less than 6500 psi, the compressive force between the laminated membrane is significantly low may not adhere to the ion exchange membrane, if the temperature exceeds 190 ℃ or more than 7000 psi, the thickness of the ion exchange membrane becomes uneven or Burning problems can occur. In addition, if the time is less than 10 minutes, the ion-exchange membrane may not adhere, and if it exceeds 20 minutes, burning may occur, so it is preferable to maintain the above range.

다음으로, (e) 상기 열압착된 이온교환막을 절단하여 기둥형 적층물을 수득한다. 이때 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막 사이에 덕트 형성용 기둥이 존재하도록 적층을 수행한 경우에는, (e') 내부 덕트가 존재하도록 상기 열압착된 이온교환막을 절단하고 상기 덕트 형성용 기둥을 제거하여 기둥형 적층물을 수득한 다.Next, (e) the thermocompression-bonded ion exchange membrane is cut to obtain a columnar laminate. In this case, when lamination is performed such that a duct forming pillar exists between a plurality of electroactive polymer ion exchange membranes, the thermocompression-bonded ion exchange membrane is cut and the duct forming pillar is removed so that an internal duct is present. A columnar stack is obtained.

이후에 열압착 과정에서 형성된 불순물을 제거하는 단계가 추가로 포함될 수 있는 바, 상기 불순물 제거는 구체적으로 60-100 ℃에서 5-6 시간 동안 과산화수소 세척과정, 90-120 ℃에서 3-4 시간 동안 수용액 세척과정, 60-100 ℃에서 3-4 시간 동안 염산수용액 세척과정, 및 90-120 ℃에서 3-4 시간 동안 수용액에 세척과정 등을 포함하는 일련의 과정으로 수행한다. 이때, 과산화수소 및 염산수용액은 5-15 중량% 농도를 유지하는 것이 바람직하다.Thereafter, the step of removing impurities formed in the thermocompression process may be further included. Specifically, the removal of impurities may include hydrogen peroxide cleaning for 5-6 hours at 60-100 ° C. and 3-4 hours at 90-120 ° C. It is carried out in a series of processes including washing the aqueous solution, washing the aqueous hydrochloric acid solution for 3-4 hours at 60-100 ℃, and washing the aqueous solution for 3-4 hours at 90-120 ℃. At this time, the hydrogen peroxide and hydrochloric acid solution is preferably maintained at a concentration of 5-15% by weight.

다음으로, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅한다.Next, (h) the electrode is coated on the surface of the columnar laminate.

전극의 코팅은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 무전해도금법을 사용하여 기둥형 적층물 표면에 전극 코팅층을 형성한다. 이때, 무전해도금은 물과 알코올이 100:8-30 중량비 범위를 유지하는 혼합용매하에서 수행하는 바, 상기 혼합용매계의 경우 당 분야에서 통상적으로 사용되는 물, 알코올 등의 각각의 단일용매계에 비해 이온교환막의 부피 증가율이 커 형성되는 전극의 양, 전극과 이온교환막간의 계면 상태가 향상되어 제조된 고분자 구동체의 구동속도, 구동변위 및 응답속도 등의 구동특성 향상에 기여하게 된다. 상기 혼합용매에 사용되는 알코올이 8 중량비 미만이면 물의 단일용매를 사용한 경우보다는 구동 성능이 증가하나 본 발명이 목적으로 하는 구동 성능을 만족할 수 없을 수 있고, 알코올의 사용량이 30 중량비를 초과하는 경우에는 열적층한 막이 분리되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 알코올은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 탄소수 1-6의 알코올, 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올, 바람직하기로는 에탄올, 메탄올, 보다 바람직하기로는 에탄올을 사용하는 것이 좋다.Coating of the electrode forms an electrode coating layer on the surface of the columnar laminate using an electroless plating method commonly used in the art. In this case, the electroless plating is performed under a mixed solvent in which water and alcohol maintain a range of 100: 8-30 by weight. In the case of the mixed solvent system, each single solvent system such as water and alcohol commonly used in the art is used. Compared with the volume increase rate of the ion exchange membrane, the amount of electrodes formed and the interface state between the electrode and the ion exchange membrane are improved, thereby contributing to improvement of driving characteristics such as driving speed, driving displacement, and response speed of the manufactured polymer driving body. If the alcohol used in the mixed solvent is less than 8% by weight of the driving performance is increased than when using a single solvent of water, but the driving performance of the present invention may not be satisfied, when the amount of alcohol used exceeds 30 weight ratio It is preferable to maintain the above range because a problem of separation of the thermally laminated film may occur. The alcohol is a C 1-6 alcohol commonly used in the art, specifically methanol, ethanol, isopropanol, butanol, pentanol and hexanol, preferably ethanol, methanol, more preferably ethanol.

상기 방법으로 코팅된 전극의 두께는 10-30 ㎛ 범위, 바람직하기로는 20-30 ㎛ 범위를 유지하는 바, 상기 두께 범위가 10 ㎛ 미만이면 전극 형성이 불충분하여 구동 성능이 저하되거나 구동하지 않을 수 있고 30 ㎛를 초과하는 경우에는 전극의 강성에 의해 구동 성능이 저하될 수 있는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.The thickness of the electrode coated by the above method is maintained in the range of 10-30 μm, preferably in the range of 20-30 μm. If the thickness range is less than 10 μm, electrode formation may be insufficient to reduce driving performance or may not drive. In the case of exceeding 30 μm, the drive performance may be degraded due to the rigidity of the electrode. Therefore, it is preferable to maintain the above range.

다음으로, (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시킨다. 절연층 형성 방법은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 절단, 스크래칭, 테이핑 및 마스킹 등을 사용하여 수행할 수 있으며, 이때 절연층은 길이 반대방향으로 5-15 ㎛ 두께 바람직하기로는 7-12 ㎛ 두께를 형성하고, 2-8 개, 바람직하기로는 4 개를 형성할 수 있다.Next, (i) an insulating layer is formed by partially removing the electrode coating layer. The insulating layer forming method may be performed using cutting, scratching, taping and masking, etc. which are generally used in the art, wherein the insulating layer has a thickness of 5-15 μm and preferably 7-12 μm in the opposite direction to the length thereof. Two to eight, preferably four.

본 발명은 상기와 같은 고분자 구동체를 포함하는 카테터로서, 0.1 gf 이상 바람직하기로는 0,1-0.2 gf의 구동력, 40° 이상 바람직하기로는 40-90°의 구동변위, 8 × 10-7 Nm2 이상 바람직하기로는 1 × 10-6-5.2 × 10-6 Nm2 범위의 강도 및 2.0 mm/s 미만 바람직하기로는 1.0-2.0 mm/s 범위의 응답속도를 가지고, 직경이 1.5 ㎜ 이하 바람직하기로는 1.5-1 ㎜ 범위이며, 상기 카테터는 카테터 삽입을 위한 가이드와이어로서의 용도로 또는 기구 또는 약물 주입용 능동형 카테터로서의 용도로 사용되는 카테터에 특징이 있다. 특히 상기 약물은 혈전용해제를 사용 한 혈전용해용으로 사용하는 것이 보다 적합하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 고분자 구동체를 포함하는 카테터를 혈전 표면이나 내부로 카테터 말단부를 위치시키고, 국소적으로 혈전용해제 등 약물을 주입하거나, 카테터 말단부를 혈전 내부로 삽입한 후 전압을 인가하여 구동부에서 발생하는 물리적 힘을 이용하여 혈전을 붕괴할 수 있다. 이때, 구동체에 교류 전압을 인가하여 진동을 발생시키고, 혈전용해제를 동시에 주입하면 약물의 혈전 내 투과를 촉진하여 혈전 용해 효율을 향상시키게 된다.The present invention is a catheter comprising the polymer drive as described above, 0.1 g f Preferably, the driving force of 0,1-0.2 g f , the driving displacement of 40 ° or more, preferably the driving displacement of 40-90 °, the 8 × 10 -7 Nm 2 or more preferably 1 × 10 -6 -5.2 × 10 -6 A strength in the Nm 2 range and less than 2.0 mm / s preferably in the range 1.0-2.0 mm / s and a diameter of 1.5 mm or less and preferably in the range 1.5-1 mm, the catheter being a guide for catheter insertion A catheter is characterized for use as a wire or as an active catheter for device or drug injection. In particular, the drug is more suitable for use for thrombolysis using thrombolytics. Specifically, the catheter including the polymer drive device according to the present invention is located on the surface or inside the catheter end portion, and locally injected with drugs such as thrombolytics, or the catheter end portion is inserted into the thrombus and then applied a voltage The physical force generated by the drive unit can be used to disrupt the thrombus. At this time, the vibration is generated by applying an alternating voltage to the driving body, and when the thrombolytic agent is injected at the same time, the permeation of the drug is promoted to improve the thrombolytic efficiency.

이러한 카테터는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 구조 및 설계를 갖는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 내부에 약물 투여용 덕트를 가진 기둥형 구조물 형태의 고분자 구동체에 전극을 접합시킨 후 튜브 끝에 연결한 능동형 카테터 구조, 혹은 튜브 내의 또 다른 전달 카테터를 밀어 주며 관의 방향을 제어하는 가이드 와이어 구조이다[IEEE International Conference on Robotics and Automation, 79, 1995].Such a catheter is not particularly limited to one having a structure and a design generally used in the art, but specifically, an active type connected to an end of a tube after bonding an electrode to a polymer driving body having a columnar structure having a duct for drug administration therein. Catheter structure, or a guide wire structure that pushes another delivery catheter in the tube and controls the direction of the tube [IEEE International Conference on Robotics and Automation, 79, 1995].

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid the understanding of the present invention, but the following examples are merely for exemplifying the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention. It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예 1 : 고분자 구동체 제조Example 1 Preparation of Polymer Driving Body

실시예 1-1 Example 1-1

두께가 180 ㎛인 나피온(미 DuPonT 사)을 24 mm × 49 mm 크기로 자른 후, 나피온 표면에 묻은 먼지를 제거하기 위하여 n-헥산으로 표면을 깨끗이 닦았다. 표면이 처리된 나피온 막 6장을 적층하고, 상기 적층 중 3번째와 4번째 사이에 직경이 0.5 mm인 철사를 넣어서 적층을 하였다. 이후에 내피온막을 50 ㎛ 두께, 내열성 등의 특성을 갖는 폴리이미드 필름으로 위아래에서 덮은 후 스테인리스 틀(25 mm 가로 × 50 mm 세로 × 0.93 mm 높이) 안에 넣었다. 이때, 스테인레스 틀의 두께 조절에 의해 나피온 막의 크기 조절이 가능하다. 이후에 틀을 핫-프레스(hot-press)에 올려놓은 후 압력을 가하지 않은 상태로 약 180 ℃에서 약 12 분 동안 두어 나피온 막 내부구조의 기능기는 파괴되지 않는 조건에서 유동성을 향상시켰다. 이러한 조건은 나피온막의 열적 특성 실험을 통하여 TGA 및 DSC로 확인하였다. 이후에 약 180 ℃에서 10 분 동안 약 6700 psi의 압력을 가하고, 압력을 제거한 후 틀을 핫-프레스(hot-press)에서 분리하였다. 틀은 상온에서 냉각시켜 스테인리스 틀의 온도가 상온까지 떨어지면 틀에서 적층된 나피온 막을 분리하였다.Nafion (180 mm thick) was cut to a size of 24 mm x 49 mm, and then the surface was cleaned with n-hexane to remove dust on the Nafion surface. Six surface-treated Nafion membranes were laminated, and a laminate was placed by inserting a wire having a diameter of 0.5 mm between the third and fourth of the laminates. After that, the efion membrane was covered with a polyimide film having a characteristic of 50 μm thickness, heat resistance, and the like from above and below, and then placed in a stainless steel frame (25 mm width × 50 mm length × 0.93 mm height). At this time, it is possible to control the size of the Nafion membrane by adjusting the thickness of the stainless steel frame. Later, the mold was placed on a hot-press and then left under pressure for about 12 minutes at about 180 ° C. to improve flowability under conditions where the functional groups of the Nafion membrane internal structure were not destroyed. These conditions were confirmed by TGA and DSC through the thermal properties of the Nafion membrane. Thereafter, a pressure of about 6700 psi was applied at about 180 ° C. for 10 minutes, and after removing the pressure, the mold was detached from the hot-press. The mold was cooled at room temperature to separate the stacked Nafion membrane from the mold when the temperature of the stainless steel mold dropped to room temperature.

다음으로, 상기 적층된 나피온 막의 불순물을 제거하기 위하여 먼저 막을 수용액상에서 1시간 정도 보관하였다. 이후에 4면의 지저분한 것들을 제거하기 위하여 칼로 4면을 잘라내서 직사각형의 모양을 만든 후, 나피온막 내부에 포함된 철사를 제거하고 약 60 ℃에서 10 중량%의 과산화수소에 약 5 시간 동안 끓였다. 이후에, 상기 막을 100 ℃의 수용액 상에서 약 3 시간 동안 끓이고, 70 ℃에서 10 중량%의 염산수용액에 약 3 시간 동안 끓였다. 이후에 100 ℃의 수용액 상에서 약 3 시간 동안 끓이는 과정을 거쳐 투명하게 적층된 1 mm × 1 mm × 30 mm 크기를 갖는 나피온 막의 기둥형 적층물을 제조하였다.Next, in order to remove impurities of the stacked Nafion membrane, the membrane was first stored in an aqueous solution for about 1 hour. Afterwards, the four sides were cut out to form a rectangular shape with a knife to remove the dirty ones, and then the wires contained in the Nafion membrane were removed and boiled at about 60 ° C. in 10% by weight of hydrogen peroxide for about 5 hours. Thereafter, the membrane was boiled in an aqueous solution at 100 ° C. for about 3 hours, and boiled at 70 ° C. in 10 wt% aqueous hydrochloric acid solution for about 3 hours. After the boiling process for about 3 hours in an aqueous solution of 100 ℃ to prepare a columnar stack of Nafion membrane having a size of 1 mm × 1 mm × 30 mm transparently laminated.

상기 기둥형 적층물의 표면에 백금을 전극 코팅층을 형성하기 위하여, 먼저 [Pt(NH3)4]2Cl2 백금염이 2 mg/ml 농도로 녹아있는 물과 에탄올의 100:30 중량비의 혼합용매에 이온교환막을 함침시켰다. 24시간 함침 후, 이온교환막을 40 ℃ 의 온도 하에서 100 rpm으로 교반(stirring) 해주면서, NaBH4 5 중량%의 혼합용매 5 ml를 30 분마다 10 회 넣어주는 조건하에서 무전해 도금을 수행하였다. 이때 상기 전극 코팅층은 연속적으로 위치하고, 기둥형 적층물의 마주보는 평면에 6 개가 존재하도록 하였다.In order to form a platinum electrode coating layer on the surface of the columnar laminate, first, a mixed solvent of 100: 30 weight ratio of water and ethanol in which [Pt (NH 3 ) 4 ] 2 Cl 2 platinum salt is dissolved at a concentration of 2 mg / ml Was impregnated with an ion exchange membrane. After 24 hours of impregnation, the ion exchange membrane was stirred at 100 rpm under a temperature of 40 ° C, and electroless plating was performed under the condition that 5 ml of NaBH 4 5 wt% mixed solvent was added 10 times every 30 minutes. In this case, the electrode coating layers were continuously positioned, and 6 were present in the opposite planes of the columnar laminate.

이후에 백금 전극 코팅층의 위, 아래를 잘라내고, 옆의 4면 모서리를 각각 10 ㎛ 두께의 틈을 면도칼을 이용하여 긁어서 제거함으로서 절연층을 형성시켜 고분자 구동체를 제조하였다. Thereafter, the upper and lower portions of the platinum electrode coating layer were cut out, and the four side edges of the platinum electrode were each scraped off using a razor to form a dielectric layer to prepare a polymer driving body.

실시예 1-2 : 전기활성 고분자 종류 변화Example 1-2 Type Change of Electroactive Polymer

상기 실시예 1에 적용시키기 위하여 이온성 고분자 막을 나피온 용액과 탄소나노튜브를 섞여 복합체를 제조하여 사용하였다. 나피온 수용액과 탄소나노튜브를 100:15 중량비 범위로 혼합하여 62 시간 동안 교반시켰다. 이후 3차원 정률 캐스팅법을 이용하되, 두께 균일도가 유지되는 180 ㎛ 이내의 두께에서 막을 제 조하였다. 이때, 3차원 정률 캐스팅은 60 ℃ 온도범위에서 5 시간 내에 용매를 증발시키면서 진행하였으며, 이 과정에서 탄소나노튜브와 나피온 용액이 균일한 막을 이루는 복합체를 형성하게 되었다. 이후 적층 및 전극 코팅 과정은 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 진행하였다.In order to apply to Example 1, an ionic polymer membrane was used to prepare a composite by mixing a Nafion solution and carbon nanotubes. Nafion aqueous solution and carbon nanotubes were mixed in a weight ratio of 100: 15 and stirred for 62 hours. Then, using the three-dimensional constant casting method, the film was produced at a thickness within 180 ㎛ maintaining the uniformity of the thickness. At this time, the three-dimensional constant casting was carried out while evaporating the solvent within 5 hours at a temperature range of 60 ℃, in this process the carbon nanotubes and Nafion solution to form a complex to form a uniform film. Since the lamination and electrode coating process was performed in the same process as in Example 1.

실시예 1-3 : 전기활성 고분자 종류 변화Example 1-3: Change of Electroactive Polymer Type

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 전도성고분자의 도입을 위하여 기둥형 구조물 제조 이후 얻어진 나피온 기둥을 0.07 M 농도의 피롤 수용액에 5 분 동안 함침시켰다. 이후에, 20 중량% 과산화수소에 함침시켜 표면 근처에 폴리피롤을 중합시켰다. 이 과정을 통하여 얻어진 전도성 고분자 복합체는 0.7 M 농도의 황산과 질산, 물에 반복적으로 상온과 고온(60 ℃)에서 1 시간 간격으로 세척과정을 수행하였다. 이후 제조된 복합체는 상기 실시예 1과 동일한 전극 코팅 과정을 거쳐 전극을 형성하였다.Proceed in the same manner as in Example 1, the Nafion column obtained after the production of the columnar structure for the introduction of the conductive polymer was impregnated with 0.07 M concentration of pyrrole aqueous solution for 5 minutes. Thereafter, polypyrrole was polymerized near the surface by impregnation with 20% by weight hydrogen peroxide. The conductive polymer composite obtained through this process was repeatedly washed with 0.7 M sulfuric acid, nitric acid, and water at room temperature and high temperature (60 ° C.) for 1 hour interval. After the prepared composite was formed through the same electrode coating process as in Example 1 to form an electrode.

실시예 1-4 : 전기활성 고분자 종류 변화Example 1-4: Change of Electroactive Polymer Type

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 나피온 대신에 180 ㎛ 두께의 폴리아크릴레이트를 사용하여 고분자 구동체를 제조하였다.A polymer driving body was manufactured in the same manner as in Example 1-1, but using 180 μm thick polyacrylate instead of Nafion.

실시예 1-5 : 전기활성 고분자 종류 변화Example 1-5: Change of Electroactive Polymer Type

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 나피온 대신에 180 ㎛ 두께의 폴리우 레탄을 사용하여 고분자 구동체를 제조하였다.A polymer driving body was manufactured in the same manner as in Example 1-1, but using 180 μm thick polyurethane instead of Nafion.

실시예 1-6 : 전기활성 고분자 종류 변화Example 1-6: Change of Electroactive Polymer Type

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 나피온 대신에 180 ㎛ 두께의 술폰화기를 갖는 나노클레이를 사용하여 고분자 구동체를 제조하였다.A polymer driving body was prepared in the same manner as in Example 1-1, using nanoclay having a sulfonated group having a thickness of 180 μm instead of Nafion.

실시예 1-7 : 전기 활성 고분자 종류 변화Example 1-7: change in the type of electroactive polymer

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 나피온 대신에 180 ㎛ 두께의 술폰화기를 갖는 실리카 화합물을 사용하여 고분자 구동체를 제조하였다.A polymer driving body was prepared in the same manner as in Example 1-1, using a silica compound having a sulfonated group having a thickness of 180 μm instead of Nafion.

실시예 1-8 : 고분자 구동체 표면에 층 추가Example 1-8 Addition of Layers to the Surface of Polymer Molecules

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 실시예 1-1에서 제조된 고분자 구동체를 폴리우레탄 용액에 딥코팅하여 전극 코팅층과 절연층 표면에 폴리우레탄 코팅층이 형성된 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, the polymer driving body prepared in Example 1-1 was dip-coated in a polyurethane solution to prepare a polymer driving body in which the polyurethane coating layer was formed on the electrode coating layer and the insulating layer surface.

실시예 1-9 : 전기활성 고분자의 적층조건 변화Example 1-9: change in lamination conditions of an electroactive polymer

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 전기활성 고분자인 나피온의 적층온도를 130 ℃, 200 ℃ 및 적층압력을 3000 psi, 8000 psi로 각각 달리하여 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, the polymer driving body was prepared by varying the lamination temperature of the electroactive polymer Nafion at 130 ° C., 200 ° C. and the lamination pressure at 3000 psi and 8000 psi, respectively.

적층온도를 130 ℃로 진행하였을 경우에는 나피온 막이 제대로 붙지 않아 막 이 쉽게 분리되었으며, 200 ℃에서 진행하였을 경우에는 막의 표면 및 적층한 막 사이의 계면이 검게 타는 것을 확인할 수 있었다. 또한 적층압력을 3000 psi로 진행하였을 경우에는 막이 제대로 붙지 않아 쉽게 분리되었으며, 8000 psi로 진행하였을 경우에는 목적으로 하는 두께보다 훨씬 얇게 막(800 ㎛ 이하)이 생성되어 목적으로 하는 구동특성을 얻을 수 없다는 것을 확인할 수 있었다.When the deposition temperature was increased to 130 ° C., the Nafion membrane did not adhere properly and the membrane was easily separated. When the deposition temperature was advanced at 200 ° C., the interface between the surface of the membrane and the laminated membrane burned black. In addition, when the stacking pressure was increased to 3000 psi, the film did not stick properly and was easily separated. When the stacking pressure was advanced to 8000 psi, the film (800 μm or less) was formed much thinner than the desired thickness, thereby obtaining the desired driving characteristics. I could confirm that there is no.

실시예 1-10 : 무전해 도금시 혼합용매의 종류 변화Example 1-10: Type change of mixed solvent in electroless plating

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 전극층 형성을 위한 무전해 도금 시 에탄올 대신에 물과 메탄올(100:20 중량비), 물과 이소프로판올(100:20 중량비)의 혼합용매하에서 각각 전극 코팅을 수행하여 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, in the electroless plating for forming the electrode layer, instead of ethanol, the electrode coating was carried out under a mixed solvent of water and methanol (100: 20 weight ratio), water and isopropanol (100: 20 weight ratio), respectively. It was carried out to prepare a polymer driving body.

이러한 물과 메탄올, 물과 이소프로판올의 혼합용매를 사용한 경우에도 실시예 1-1과 유사한 구동력, 구동변위 및 구동속도 등의 구동특성을 유지함을 확인할 수 있었다. 다만, 이소프로판올을 사용하는 경우에는 이온교환막의 팽윤정도가 급격히 증가되어 적층된 막이 분리되는 바, 물과 이소프로판올의 혼합비를 제어가 요구되었다. Even when such a mixed solvent of water and methanol, water and isopropanol was used, driving characteristics such as driving force, driving displacement, and driving speed, similar to those of Example 1-1, were maintained. However, in the case of using isopropanol, the degree of swelling of the ion exchange membrane rapidly increased and the laminated membrane was separated, so that the mixing ratio of water and isopropanol was required to be controlled.

실시예 1-11 : 무전해 도금시 단일용매계 사용 Example 1-11: Using a Single Solvent System for Electroless Plating

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 전극층 형성을 위한 무전해 도금 시 물과 에탄올의 혼합용매 대신에 물의 단일용매하에서 전극 코팅을 수행하여 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, in the electroless plating for forming an electrode layer, a polymer driving body was prepared by performing electrode coating under a single solvent of water instead of a mixed solvent of water and ethanol.

제조된 고분자 구동체의 표면저항과 구동변위를 측정하여 실시예 1-1의 혼합용매를 사용한 경우와 비교한 결과, 표면저항은 3-7 Ω(실시예 1-1)에서 15-20 Ω으로 증가하였으며 이에 따라 구동변위는 38-45°(실시예 1-1)에서 13-17°로 감소하였다. 또한 속도는 실시예 1-1에 비해 1.5-2 배 느려지고, 45° 굽힘에 필요한 시간이 7-9 초(실시예 1-1)에서 15-17 초로 증가(DC 4V)함을 확인할 수 있었다.As a result of measuring the surface resistance and driving displacement of the manufactured polymer driving body and comparing it with the case of using the mixed solvent of Example 1-1, the surface resistance was 3-20 kV (Example 1-1) to 15-20 kV. As a result, the driving displacement decreased from 38-45 ° (Example 1-1) to 13-17 °. In addition, the speed was 1.5-2 times slower than in Example 1-1, and the time required for the 45 ° bending was increased from 7-9 seconds (Example 1-1) to 15-17 seconds (DC 4V).

실시예 1-12 : 무전해 도금시 혼합용매의 함량 변화 Example 1-12: Change of Content of Mixed Solvent in Electroless Plating

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 전극층 형성을 위한 무전해 도금 시 물과 에탄올의 혼합용매의 조성비를 각각 100:5 중량비, 100:60 중량비에서 전극 코팅을 수행하여 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, when the electroless plating for forming the electrode layer, a polymer driving body was prepared by performing electrode coating at a composition ratio of 100: 5 weight ratio and 100: 60 weight ratio, respectively.

물과 에탄올의 조성비가 100:5 중량비에서는 실시예 1-1에 비하여 전극 코팅층이 더 얇게 형성되어 구동성능이 저하되며, 100:60 중량비 범위에서는 적층된 이온교환막이 떨어져 적층성이 저하되었다.When the composition ratio of water and ethanol is 100: 5 weight ratio, the electrode coating layer is formed thinner than in Example 1-1, and the driving performance is lowered. In the 100: 60 weight ratio range, the laminated ion exchange membrane is dropped and the lamination is reduced.

즉, 무전해 도금시 혼합용매로 사용되는 물과 알콜은 100:8-30 중량비 범위에서 최적의 전극 코팅층을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.That is, it was confirmed that water and alcohol used as a mixed solvent in the electroless plating can form an optimal electrode coating layer in the range of 100: 8-30 weight ratio.

실시예Example 1-13 :  1-13: 무전해Electroless 도금의 회수 변화  Recovery of Plating

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 무전해 도금을 각각 2, 3 및 4회로 반복 수행하여 고분자 구동체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, the electroless plating was repeated 2, 3 and 4 times to prepare a polymer driving body.

그 결과, 무전해 도금을 2회 수행하여 형성된 전극 코팅층은 고분자 구동체 의 구동성능은 증가하였으나 3회 및 4회로 도금 회수가 증가할수록 구동성능이 저하된다는 것을 확인할 수 있었다.As a result, the electrode coating layer formed by performing the electroless plating twice was confirmed that the driving performance of the polymer driving body increased, but the driving performance was lowered as the number of platings was increased three times and four times.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 적층을 거치지 않은 시판되는 나피온 막을 적층없이 이용하고, 전극을 코팅하여 카테터를 제조하였다. 시판되는 나피온 117(미 DuPont 사)은 180 ㎛의 두께를 가지고 이를 이용한 가이드와이어나 카테터를 제작하는 경우 정사각형의 단면을 가지기 어려우며 카테터의 방향을 제어할 수 있을 정도의 구동력이 부족하며 구동 안정성이 미흡하여 카테터로 적용하기가 어려웠다.In the same manner as in Example 1-1, but using a commercially available Nafion membrane without lamination without lamination, the electrode was coated to prepare a catheter. Commercially available Nafion 117 (US DuPont) has a thickness of 180 μm, and it is difficult to have a square cross section when manufacturing a guide wire or catheter using the same, and the driving force is insufficient to control the direction of the catheter and the driving stability is low. Inadequately difficult to apply as a catheter.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 막의 제조를 적층이 아닌 3차원 정률캐스팅을 이용하여 나피온막을 제조하였다. 이때 3차원 정률 캐스팅은 15 중량% 농도의 나피온 용액을 60 ℃ 온도에서 5 시간 내에 용매를 증발시키면서 180 ㎛ 두께로 제조하였다. In the same manner as in Example 1-1, the Nafion membrane was manufactured using three-dimensional constant casting instead of lamination. At this time, the three-dimensional constant casting was made of 15 wt% Nafion solution at a thickness of 180 μm while evaporating the solvent within 5 hours at 60 ° C. temperature.

상기에서 제조된 나피온막 또는 상용화된 막(Dupont 사, 175-185 ㎛ 두께의 나피온 막)을 나피온 용액으로 접착하여 제작하고 전극 코팅 작업을 통해 카테터를 제조하였다. 이때 나피온 용액은 15 중량% 농도로 붓으로 바르거나 딥코팅으로 나피온 용액을 바른 후 접착하여 60 ℃ 온도에서 5 시간 내에 용매를 증발시키면서 제조하였다.The prepared Nafion membrane or commercialized membrane (Dupont, Nafion membrane with a thickness of 175-185 μm) was manufactured by bonding with Nafion solution, and a catheter was prepared by electrode coating. The Nafion solution was prepared by applying a brush at 15 wt% concentration or by applying Nafion solution by dip coating and evaporating the solvent within 60 hours at 60 ° C.

캐스팅과 접착 방법의 한계 상 구동체 내부에 덕트를 제작하는 것은 불가능하였으며, 균일한 막의 제작(캐스팅법)과 접착된 막 간의 분리(접착법)의 한계로 카테터용으로 적합한 구동특성을 보이지 못하였다.Due to the limitations of the casting and bonding methods, it was impossible to fabricate the duct inside the driving body, and due to the limitation of the uniform film production (casting method) and the separation between the bonded films (adhesion method), it was not possible to show suitable driving characteristics for catheter. .

실시예 2 : 가이드와이어용 카테터Example 2 Catheter for Guidewire

상기 실시예 1-1과 동일하게 실시하되, 적층 과정에서 철사를 제외하고 나피온 막을 적층하여 이온교환막을 제조하였다.In the same manner as in Example 1-1, except for the wire in the lamination process, the ion exchange membrane was prepared by laminating a Nafion membrane.

제조된 막을 2 방향성과 4 방향성을 가지는 고분자 구동체로 만들기 위하여 다음 과정을 수행하였다. 먼저 4 방향성 고분자 구동체 제작을 위하여, 적층 후 처리된 막을 1 mm × 1 mm × 30 mm 크기로 자른 후 상기 실시예 1-1과 동일한 전극 코팅과정과 절연 과정을 거쳐, 마주보는 2 쌍의 전극을 가지는, 4 방향의 구동이 가능한 가이드와이어용 구동체를 제작하였다. The following procedure was performed to make the prepared membrane into a polymer driver having bidirectional and tetradirectional properties. First, in order to fabricate the 4-way polymer driving body, the laminated film is cut to a size of 1 mm × 1 mm × 30 mm, and then subjected to the same electrode coating process and insulation process as in Example 1-1, and thus facing two pairs of electrodes. The drive body for the guide wire which can drive in 4 directions which has a was produced.

2 방향성 고분자 구동체 제작을 위하여, 적층된 막을 자르지 않은 상태에서 상기 실시예 1-1과 동일한 전극 코팅과정을 수행하였다. 이후, 전극이 코팅된 이온성고분자 막을 1 mm × 1 mm × 30 mm 크기로 잘라 마주보는 두 면에 전극이 1쌍 위치한, 2 방향의 구동이 가능한 가이드와이어용 카테터를 제조하였다.In order to fabricate the bidirectional polymer driving body, the same electrode coating process as in Example 1-1 was performed while the laminated film was not cut. Thereafter, the electrode-coated ionic polymer membrane was cut into a size of 1 mm × 1 mm × 30 mm to prepare a catheter for guide wires capable of driving in two directions, in which two pairs of electrodes were positioned on opposite surfaces.

이와 같은 방법으로 상기 실시예 1-2 내지 1-12 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 고분자 구동체를 이용하여 각각의 가이드와이어용 카테터를 제조하였다.In this manner, each guide wire catheter was manufactured using the polymer driving bodies prepared in Examples 1-2 to 1-12 and Comparative Examples 1 to 2.

실시예 3 : 능동형 카테터Example 3 Active Catheter

상기 실시예 1-1에서 제조된 고분자 구동체를 이용하여 내부에 약물 투여용 덕트를 가진 기둥형 구조물 형태의 고분자 구동체에 전선으로 사용되는 지름 0.08 mm의 에나멜 동선을 고전압에서 용접을 한 후, 용접한 부분을 전도성 접착제로 실링을 시켰다. 그런 다음 전체를 실리콘과 같은 열수축 고분자로 전체를 코팅 시킨 후 능동형 팁을 튜브 끝에 삽입한 후 연결을 시켜서 능동형 카테터를 제작하였다[IEEE International Conference on Robotics and Automation, 79, 1995].After welding the enamelled copper wire having a diameter of 0.08 mm, which is used as an electric wire, to the polymer drive body having a columnar structure having drug ducts therein by using the polymer drive body manufactured in Example 1-1 at high voltage, The welded portion was sealed with a conductive adhesive. Then, the whole was coated with a heat-shrink polymer such as silicon, and an active tip was inserted at the end of the tube and then connected to make an active catheter [IEEE International Conference on Robotics and Automation, 79, 1995].

이와 같은 방법으로 상기 실시예 1-2 내지 1-12 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 고분자 구동체를 이용하여 각각의 능동형 카테터를 제조하였다.In this manner, each active catheter was manufactured using the polymer driving bodies prepared in Examples 1-2 to 1-12 and Comparative Examples 1 to 2.

비교예 3Comparative Example 3

종래에 파릴렌 코팅이 된 스테인리스 스틸 코일로 구성된 내부 튜브와 그 내부 튜브의 외벽을 스테인레스 스틸 코일로 감싸고 있고, 내부 튜브 외벽 앞쪽에는 스테인레스 스틸 코일과 형성기억합금 코일(TiNi)(선경: 30 ㎛, 코일경: 150 ㎛)으로 감싸져 있다. 그리고 이 전체를 파릴렌 코팅이 된 폴리우레탄으로 외부를 감싸주므로 능동형 카테터(두께 1.4 mm)를 제조하였다[기계와 재료, 2005, 17권 1호 33/ Proceedings of the IEEE, 2004, 92, 98].The inner tube consisting of a stainless steel coil coated with a parylene coating and the outer wall of the inner tube are covered with a stainless steel coil, and the stainless steel coil and the formed memory alloy coil (TiNi) (wire diameter: 30 μm) are placed in front of the inner tube outer wall. Coil diameter: 150 mu m). And the whole was wrapped with a parylene-coated polyurethane to produce an active catheter (thickness 1.4 mm) [Machine and Materials, 2005, 17, No. 1 33 / Proceedings of the IEEE, 2004, 92, 98]. .

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 2 및 3에서 제조된 카테터는 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표에 나타내었다.The catheter prepared in Examples 2 and 3 was measured in the physical properties as described below and the results are shown in the following table.

[물성측정 방법][Measurement of physical properties]

1) 구동력 : 레이저 구동 측정기를 이용, DC 6V에서 10초간 측정.1) Driving force: Measure for 10 seconds at DC 6V by using laser drive meter.

2) 구동변위 : 레이저 구동 측정기를 이용, DC 6V에서 10초간 측정.2) Drive Displacement: Measure for 10 seconds at DC 6V by using laser drive meter.

3) 밀도 : 전체 중량과 용적의 비로 계산.3) Density: Calculated as the ratio of total weight and volume.

4) 강도 : 레이저 구동 측정기를 이용, 굽힘 강성을 측정하여 계산.4) Strength: Calculated by measuring bending stiffness using a laser drive meter.

5) 응답속도 : 전기 신호에 대한 변위의 응답 속도 측정. 5) Response speed: Measurement of response speed of displacement to electrical signals.

이때 응답속도는 기계적인 응답속도(mechanical response)를 의미한다. '전기 신호를 주었을 때 얼마 만에 움직이기 시작하느냐'를 측정하는 전기적인 응답속도(electrical response)는 수 ㎲ 범위에서 발생하게 되므로 이를 실질적으로 측정하기에는 어려움이 따른다. 구동체에서는 수화된 이온이 외부에서 전기적인 자극을 걸어 주면 구동을 하게 되는 데 이온의 이동 속도가 ㎲ 이하이기 때문에 구동체에서의 전기적인 이동 속도도 빠르게 된다. 이에 착안하여 특정 변위의 범위까지 움직이는 것을 기본으로 정하고, 그 지점까지 도달하는 시간이 얼마나 걸리느냐로 기계적인 응답속도(mechanical response)로 설정하여 구동의 반응속도를 설정하였다. 현재 보유한 구동 변위 측정기의 최대 측정 한계인 15 mm의 범위를 한계로 두고 여기까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정, 'mm/s'의 단위로 반응속도를 측정하였다.In this case, the response speed refers to a mechanical response. The electrical response, which measures how long it starts to move when an electrical signal is given, occurs in the range of several kilohertz, which makes it difficult to actually measure it. In the driving body, the hydrated ions are driven by an electrical stimulus from the outside, and the driving speed of the ions is lower than ㎲ so that the electrical moving speed in the driving body is also high. Based on this, it was decided to move to a range of specific displacements as a basis, and the mechanical response was set to a mechanical response by how long it takes to reach the point. With the limit of 15 mm, which is the maximum measurement limit of the current drive displacement measuring instrument, the time required to reach it was measured, and the reaction rate was measured in units of mm / s.

구분division 형태shape 고분자
구동체의 종류Polymer
Kind of driving body 구동력
(gf)Driving force
(g f ) 구동
변위
(°)Driving
Displacement
(°) 밀도
(g/cm3)density
(g / cm 3) 강도
(10-6 Nm2)burglar
(10 -6 Nm 2 ) 응답속도
(mm/s)Response speed
(mm / s) 기타Etc 실
시
예

2room
city
Yes

2 rod1) rod 1) 실시예 1-1Example 1-1 2.392 2.392 32.4932.49 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.391.39 -- rodrod 실시예 1-2Example 1-2 2.346 2.346 32.432.4 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.401.40 -- rodrod 실시예 1-3Example 1-3 2.737 2.737 40.040.0 0.23-0.250.23-0.25 1-5.21-5.2 1.691.69 -- rodrod 실시예 1-4Example 1-4 2.432 2.432 41.041.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.751.75 -- rodrod 실시예 1-5Examples 1-5 2.8952.895 44.744.7 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.901.90 -- beam2) beam 2) 실시예 1-6Example 1-6 2.074 2.074 31.631.6 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.361.36 -- beambeam 실시예 1-7Example 1-7 2.147 2.147 33.633.6 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.441.44 -- rodrod 실시예 1-8Example 1-8 2.6572.657 37.137.1 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.591.59 -- rodrod 실시예 1-9Example 1-9 2.5792.579 40.040.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.711.71 -- rodrod 실시예 1-10Example 1-10 2.6742.674 36.136.1 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.551.55 -- rodrod 실시예 1-11Example 1-11 2.2452.245 44.044.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.881.88 -- rodrod 실시예 1-12Example 1-12 2.6882.688 42.442.4 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.811.81 -- 실
시
예

3room
city
Yes

3 tube3 ) tube 3 ) 실시예 1-1Example 1-1 2.030 2.030 33.333.3 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.431.43 -- tubetube 실시예 1-2Example 1-2 2.0612.061 39.039.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.671.67 -- tubetube 실시예 1-3Example 1-3 2.694 2.694 35.935.9 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.541.54 -- tubetube 실시예 1-4Example 1-4 2.673 2.673 45.245.2 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.921.92 -- tubetube 실시예 1-5Examples 1-5 2.635 2.635 39.939.9 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.711.71 -- tubetube 실시예 1-6Example 1-6 2.7932.793 40.840.8 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.741.74 -- tubetube 실시예 1-7Example 1-7 2.2632.263 44.044.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.871.87 -- tubetube 실시예 1-8Example 1-8 2.0122.012 35.935.9 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.541.54 -- tubetube 실시예 1-9Example 1-9 2.0862.086 43.143.1 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.841.84 -- tubetube 실시예 1-10Example 1-10 2.6812.681 40.040.0 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.711.71 -- tubetube 실시예 1-11Example 1-11 2.1282.128 36.136.1 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.551.55 -- tubetube 실시예 1-12Example 1-12 2.6512.651 40.140.1 0.23-0.25 0.23-0.25 1-5.21-5.2 1.711.71 -- 비교예 1Comparative Example 1 beambeam 적층없이 180 ㎛ 나피온 막 180 μm Nafion membrane without lamination 0.150.15 4040 -- -- -- 다양한 단면 제작 불가능,
덕트 제작 불가Impossible to produce various cross sections,
No duct production 비교예 2Comparative Example 2 tubetube 3차원 정률 캐스팅법 3D constant casting -- -- -- -- -- 균일한 막, 덕트 제작 불가능Uniform membrane, no duct fabrication 비교예 3Comparative Example 3 tubetube 형상기억합금 이용Shape memory alloy 200 M200 M <8%<8% 5-65-6 -- -- 5.0-6.05.0-6.0 1) rod : 기둥형 적층물의 4면에 전극이 코팅된 고분자 구동체.
2) beam : 기둥형 적층물의 마주보는 2면에 전극이 코팅된 고분자 구동체.
3) tube : 기둥형 적층물의 길이 방향으로 내부에 덕트가 존재하고, 기둥형 적층물의 4면에 전극이 코팅된 고분자 구동체.1) rod: Polymer driving body coated with electrodes on 4 sides of columnar laminate.
2) beam: A polymer drive body coated with electrodes on two opposite surfaces of a columnar stack.
3) tube: A polymer drive body in which a duct exists in the longitudinal direction of a columnar laminate and an electrode is coated on four sides of the columnar laminate.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 구동체를 사용하여 제조된 카테터는 구동력이 0.2 gf 이상이고, 구동변위가 40° 이상이고, 응답속도가 2.0 mm/s 미만이며, 강도가 8 × 10-7 Nm2 이상이며, 밀도가 0.25 g/cm3 미만을 유지한다는 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 적층법을 적용하지 않고 제조된 카테터(비교예 1)는 이온교환막 자체의 강성의 감소로 인하여 구동 시 반응속도 및 구동변위는 매우 우수하나, 이와 상충되는 물성인 구동력의 현저한 감소로 인하여 실제 능동형 카테터로의 적용은 불가능하였다(∼ 0.1 gf 이하). 또한, 시판되는 막을 이용하여 구동체를 만드는 예이기 때문에 내부의 덕트 형성은 강제로 뚫지 않으면 안되나 두께 상의 한계(175-185 ㎛)로 인하여 강제로 뚫는 방법은 불가능하였다.As shown in Table 1, the catheter produced using the polymer driving body according to the present invention has a driving force of 0.2 g f Drive displacement is 40 ° or more, response speed is less than 2.0 mm / s, strength is 8 × 10 -7 Nm 2 or more, and density is 0.25 g / cm 3 It was confirmed that it kept less than. On the other hand, the catheter manufactured without applying the lamination method (Comparative Example 1) has a very good reaction speed and driving displacement during driving due to the decrease in rigidity of the ion exchange membrane itself, but due to the significant decrease in driving force, which is a conflicting property. In practice it was not possible to apply to active catheter (~ 0.1 g f Below). In addition, since the driving body is made by using a commercially available membrane, the internal duct formation must be forced through, but the method of forcibly drilling is impossible due to the limitation in thickness (175-185 μm).

3차원 정률캐스팅법으로 제조된 카테터(비교예 2)는 내부 덕트 형성을 위한 금속선 조형물의 삽입이 어려우며, 이로 인한 덕트 형성이 매우 어렵다는 문제점이 존재하며, 설사 금속선을 삽입하여 덕트를 만든다 하여도 외벽의 두께를 균일하게 만들기가 힘든 문제가 있었다. 또한, 900-1100 ㎛ 두께의 카테터 응용 가능한 두께를 형성하기 위한 캐스팅은 빠른 막의 제조를 위한 고온(60-100 ℃)에서의 막 형성 과정 시 내부 용매의 증발과 표면의 막 형성과정이 동시에 발생하여 막 표면에 균열이 생겨 불균일해지는 현상이 발생하며, 저온에서의 막 형성 시에는 균일한 막의 생성은 가능하나 막 형성에 필요한 시간이 매우 오래 걸린다는 단점이 있었다(∼ 72 hr 이상). 또한, 막형성에 필요한 열처리 과정 없이 3차원 정률캐스팅법으로 막을 두껍게 만들 경우, 적층된 막의 강성이 너무 크게 증가하게 되어 구동체로 형성되었을 경우에는 변위가 현저하게 떨어졌다. 이는 본 발명과 같이 어느 정도 이상의 구동력을 필요로 하는 균일한 막을 적용하기 위한 것과는 거리가 먼 물성이라 할 수 있다.Catheter (Comparative Example 2) manufactured by the three-dimensional constant casting method has a problem that it is difficult to insert the metal wire sculptures for the internal duct formation, and thus the duct formation is very difficult. It was difficult to make the thickness uniform. In addition, casting for forming a catheter applicable thickness of 900-1100 ㎛ thickness at the high temperature (60-100 ℃) for the rapid film production process evaporation of the internal solvent and the film formation process of the surface at the same time occurs Cracks are formed on the surface of the film, resulting in unevenness, and at low temperature, a uniform film can be produced, but the time required for film formation is very long (~ 72 hr or more). In addition, when the film is thickened by the three-dimensional constant casting method without the heat treatment process required for film formation, the rigidity of the laminated film is increased so much that when the drive body is formed, the displacement is significantly decreased. This is a physical property far from that of applying a uniform film requiring a certain level of driving force as in the present invention.

형상기억합금을 이용한 카테터(비교예 3)는 크게 온도 변화에 따른 금속의 내부 결정 구조 변화를 이용한 부피 변화를 바탕으로 움직이는데, 이를 위해서는 금속의 내부까지 원활하고 충분한 열의 전달이 필요하다. 즉, 충분한 열과 시간이 주어진 상태에서 구조의 변화가 유발되어야 충분한 구동이 이루어지게 때문에, 전기적 신호에 따라 구동하는 구동체의 전기적인 응답속도에 비하여 충분한 시간이 필요한 열적 응답속도는 상대적으로 매우 느릴 수 밖에 없다(msec ∼ min). 또한 형상기억합금의 구동을 위한 온도 범위가 체내 적용을 위한 온도 범위보다 높은 범위에서 일어나므로, 실제 인체 내 적용에는 상당한 무리가 따른다.The catheter using the shape memory alloy (Comparative Example 3) is largely moved based on the volume change using the change of the internal crystal structure of the metal according to the temperature change, which requires smooth and sufficient heat transfer to the inside of the metal. That is, since sufficient driving is performed only when the structural change is induced in a state where sufficient heat and time are given, the thermal response speed that requires sufficient time may be relatively slow compared to the electrical response speed of the driving body driven according to the electrical signal. There is only (msec-min). In addition, since the temperature range for driving the shape memory alloy occurs in a higher range than the temperature range for the application in the body, the actual application in the human body is accompanied by a considerable crowd.

도 1은 본 발명의 실시예 1-1에서 제조된 기둥형 적층물의 단면(a) 및 형상(b, c)의 SEM 사진을 나타낸 것이다.Figure 1 shows a SEM photograph of the cross section (a) and the shape (b, c) of the columnar laminate prepared in Example 1-1 of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 1-1에서 제조된 기둥형 적층물 표면에 전극 코팅 전(a)과 코팅 후(b)의 표면 SEM 사진을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the SEM image of the surface before (a) and after the coating (b) of the electrode layer on the surface of the columnar laminate prepared in Example 1-1 of the present invention.

Claims (15)

삭제delete (i) 기둥형 전기활성 고분자 적층물, 및(i) columnar electroactive polymer laminates, and (ii) 상기 기둥형 적층물 표면의 일부에 존재하는 복수 개의 전극 코팅층을 포함하는 고분자 구동체로서;(ii) a polymer drive comprising a plurality of electrode coating layers present on a portion of the columnar laminate surface; 상기 전기활성 고분자는 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택되고;The electroactive polymer is selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, and combinations thereof; 상기 이온성 고분자는 술폰산기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 불소계 고분자로서, 상기 불소계 고분자는 다음 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합물이고:The ionic polymer is a fluorine-based polymer having at least one ion group selected from a sulfonic acid group and a carbonyl group, and the fluorine-based polymer is one or a combination of two or more selected from the following:
Figure 112010067057167-pat00024
,
Figure 112010067057167-pat00024
,
Figure 112010067057167-pat00025
,
Figure 112010067057167-pat00026
,
Figure 112010067057167-pat00025
,
Figure 112010067057167-pat00026
,
Figure 112010067057167-pat00027
,
Figure 112010067057167-pat00027
,
Figure 112010067057167-pat00028
;
Figure 112010067057167-pat00028
; 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리설폰, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The conductive polymer is selected from polyaniline, polypyrrole, polysulfone, polyacetylene, and combinations thereof; 상기 유전성 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The dielectric polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyvinylidene fluorides, and combinations thereof; 상기 전기변형 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리우레탄 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The electromodified polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyurethanes, and combinations thereof; 상기 나노 클레이는 술폰화기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 것이고;The nanoclay is one or more ionic groups selected from sulfonated and carbonyl groups are introduced; 상기 실리카 화합물은 술폰화 또는 카르보닐화를 통해 개질된 실리카 단량체 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이며;The silica compound is selected from silica monomers modified through sulfonation or carbonylation and combinations thereof; 상기 전극은 백금, 금, 구리, 은, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 카테터용 고분자 구동체로서, The electrode is a polymer driving body for a catheter, characterized in that selected from platinum, gold, copper, silver, nickel, lead, cadmium, and alloys thereof. 상기 고분자 구동체는 (iii) 상기 기둥형 적층물의 길이 방향으로 존재하는 내부 덕트(duct)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 구동체.The polymer driving body further comprises (iii) an inner duct existing in the longitudinal direction of the columnar stack. 제2항에 있어서, 상기 기둥형 적층물은 4각형, 6각형, 8각형 및 원형 중에서 선택된 단면을 가지고;3. The cylindrical stack of claim 2, wherein the columnar stack has a cross section selected from tetragons, hexagons, octagons, and circles; 상기 복수 개의 전극 코팅층은 상기 기둥형 적층물의 길이 방향으로 연속적 또는 간헐적으로 위치하며, 상기 기둥형 적층물의 마주보는 평면 또는 곡면의 표면에 대응되도록 짝수개로 존재하고, 상기 복수 개의 전극 코팅층 간에서는 틈이 존재하여 절연되어 있으며;The plurality of electrode coating layers are continuously or intermittently positioned in the longitudinal direction of the columnar stack, and are present in even numbers so as to correspond to the surfaces of the planar or curved surfaces of the columnar stack, wherein a gap is formed between the plurality of electrode coating layers. Is present and insulated; 상기 덕트는 장축이 0.2-0.5 mm인 단면을 가지고, 상기 기둥형 적층물 단면의 장축(D)과 상기 덕트의 장축(d)의 비율(D:d)은 1:0.2-0.5인 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체. The duct has a cross section having a long axis of 0.2-0.5 mm, and the ratio (D: d) of the long axis D of the cross section of the column stack and the long axis d of the duct is 1: 0.2-0.5. Polymer driving body. 제3항에 있어서, 상기 구동체는The method of claim 3, wherein the drive body (iv) 상기 기둥형 적층물과 상기 전극 코팅층 사이에 전도성 고분자, 탄소 나노튜브 및 전이금속 산화물 중에서 선택된 단일층 또는 2종 이상의 혼합층, 및(iv) a single layer or a mixture of two or more selected from conductive polymers, carbon nanotubes and transition metal oxides between the columnar laminate and the electrode coating layer, and (v) 상기 전극 코팅층 및 절연층 상에 존재하는 실리콘계, 에폭시계, 파릴렌계 및 폴리우레탄계 코팅층 중에서 선택된 하나 이상의 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 구동체.(v) a polymer driving body further comprising at least one layer selected from silicon-based, epoxy-based, parylene-based, and polyurethane-based coating layers present on the electrode coating layer and the insulating layer. 제3항에 있어서, 상기 고분자 구동체는 구동력이 0.2 gf 이상이고, 구동변위가 40° 이상이고, 강도가 8 × 10-7 Nm2 이상이고, 응답속도가 2.0 mm/s 미만이며, 밀도가 0.25 g/cm3 미만인 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체.The driving force of claim 3, wherein the driving force of the polymer is 0.2 g f. Drive displacement is 40 ° or more, strength is 8 × 10 -7 Nm 2 or more, response speed is less than 2.0 mm / s, density is 0.25 g / cm 3 Polymer drive body characterized in that less than. 제5항에 있어서, 상기 기둥형 적층물은The method of claim 5, wherein the columnar stack 복수 개의 불소계 고분자 이온교환막을 적층하여 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하고 나서, After stacking a plurality of fluorine-based polymer ion exchange membrane and heated at 170-190 ℃ for 10-20 minutes, 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착함으로써 제조되는 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체.And the heated ion exchange membrane is manufactured by thermocompression bonding at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes. 제2항에 있어서, 상기 기둥형 적층물은 두께 175-185 ㎛의 전기활성 고분자를 열압착하여 최종 두께 900-1100 ㎛가 되도록 제조된 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체.The polymer driving body of claim 2, wherein the columnar laminate is manufactured by thermally compressing an electroactive polymer having a thickness of 175-185 μm to a final thickness of 900-1100 μm. (b) 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막을 적층하는 단계,(b) stacking a plurality of electroactive polymer ion exchange membranes, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계;(c) heating the laminated ion exchange membrane at 170-190 ° C. for 10-20 minutes; (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계,(d) thermocompressing the heated ion exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (e) 상기 열압착된 이온교환막을 절단하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계,(e) cutting the thermocompressed ion exchange membrane to obtain a columnar laminate, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단계, 및(h) coating an electrode on the surface of the columnar laminate, and (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 고분자 구동체의 제조방법으로서,(i) forming a dielectric layer by partially removing the electrode coating layer; 상기 전기활성 고분자는 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택되고;The electroactive polymer is selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, and combinations thereof; 상기 이온성 고분자는 술폰산기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 불소계 고분자로서, 상기 불소계 고분자는 다음 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합물이고:The ionic polymer is a fluorine-based polymer having at least one ion group selected from a sulfonic acid group and a carbonyl group, and the fluorine-based polymer is one or a combination of two or more selected from the following:
Figure 112008060924283-pat00012
,
Figure 112008060924283-pat00012
,
Figure 112008060924283-pat00013
,
Figure 112008060924283-pat00014
,
Figure 112008060924283-pat00013
,
Figure 112008060924283-pat00014
,
Figure 112008060924283-pat00015
,
Figure 112008060924283-pat00015
,
Figure 112008060924283-pat00016
;
Figure 112008060924283-pat00016
; 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리설폰, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The conductive polymer is selected from polyaniline, polypyrrole, polysulfone, polyacetylene, and combinations thereof; 상기 유전성 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The dielectric polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyvinylidene fluorides, and combinations thereof; 상기 전기변형 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리우레탄 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The electromodified polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyurethanes, and combinations thereof; 상기 나노 클레이는 술폰화기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 것이고;The nanoclay is one or more ionic groups selected from sulfonated and carbonyl groups are introduced; 상기 실리카 화합물은 술폰화 또는 카르보닐화를 통해 개질된 실리카 단량체 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이며;The silica compound is selected from silica monomers modified through sulfonation or carbonylation and combinations thereof; 상기 전극은 백금, 금, 구리, 은, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체의 제조방법.The electrode is a method of manufacturing a polymer drive body, characterized in that selected from platinum, gold, copper, silver, nickel, lead, cadmium and alloys thereof. (b') 복수 개의 전기활성 고분자 이온교환막 사이에 덕트 형성용 기둥이 상기 복수 개의 이온교환막 사이에 존재하도록 이온교환막을 적층하는 단계,(b ') stacking an ion exchange membrane such that a duct forming pillar exists between the plurality of electroactive polymer ion exchange membranes between the plurality of ion exchange membranes, (c) 상기 적층된 이온교환막을 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 가열하는 단계,(c) heating the laminated ion exchange membrane at 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (d) 상기 가열된 이온교환막을 6,500-7,000 psi 및 170-190 ℃에서 10-20 분 동안 열압착하는 단계,(d) thermocompressing the heated ion exchange membrane at 6,500-7,000 psi and 170-190 ° C. for 10-20 minutes, (e') 기둥형 적층물의 길이 방향으로 내부 덕트가 존재하도록 상기 열압착된 이온교환막을 절단하고 상기 덕트 형성용 기둥을 제거하여 기둥형 적층물을 수득하는 단계,(e ') cutting the thermo-compressed ion exchange membrane such that an inner duct is present in the longitudinal direction of the column stack and removing the duct forming pillar to obtain a column stack, (h) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전극을 코팅하는 단계, 및(h) coating an electrode on the surface of the columnar laminate, and (i) 상기 전극 코팅층을 일부분 제거함으로써 절연층을 형성시키는 단계를 포함하는 고분자 구동체의 제조방법으로서,(i) forming a dielectric layer by partially removing the electrode coating layer; 상기 전기활성 고분자는 이온성 고분자, 전도성 고분자, 탄소 나노튜브, 유전성 고분자, 전기변형(electrostrictive) 고분자, 나노 클레이, 실리카 화합물 및 이들의 조합물 중에서 선택되고;The electroactive polymer is selected from ionic polymers, conductive polymers, carbon nanotubes, dielectric polymers, electrostrictive polymers, nanoclays, silica compounds, and combinations thereof; 상기 이온성 고분자는 술폰산기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 불소계 고분자로서, 상기 불소계 고분자는 다음 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합물이고:The ionic polymer is a fluorine-based polymer having at least one ion group selected from a sulfonic acid group and a carbonyl group, and the fluorine-based polymer is one or a combination of two or more selected from the following:
Figure 112008060924283-pat00017
,
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,
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,
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,
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,
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,
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,
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,
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;
Figure 112008060924283-pat00021
; 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리설폰, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The conductive polymer is selected from polyaniline, polypyrrole, polysulfone, polyacetylene, and combinations thereof; 상기 유전성 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The dielectric polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyvinylidene fluorides, and combinations thereof; 상기 전기변형 고분자는 폴리아크릴레이트, 실리콘, 폴리우레탄 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이고;The electromodified polymer is selected from polyacrylates, silicones, polyurethanes, and combinations thereof; 상기 나노 클레이는 술폰화기 및 카르보닐기 중에서 선택된 1종 이상의 이온기가 도입된 것이고;The nanoclay is one or more ionic groups selected from sulfonated and carbonyl groups are introduced; 상기 실리카 화합물은 술폰화 또는 카르보닐화를 통해 개질된 실리카 단량체 및 이들의 조합물 중에서 선택된 것이며;The silica compound is selected from silica monomers modified through sulfonation or carbonylation and combinations thereof; 상기 전극은 백금, 금, 구리, 은, 니켈, 납, 카드뮴 및 이들의 합금 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체의 제조방법The electrode is a method of manufacturing a polymer driving body, characterized in that selected from platinum, gold, copper, silver, nickel, lead, cadmium and alloys thereof. 제8항 또는 제9항에 있어서, 10. The method according to claim 8 or 9, 상기 (h) 전극 코팅 단계는 물과 알코올 중량비가 100:8-30인 혼합 용매 하에서 수행되고,The electrode coating step (h) is carried out under a mixed solvent of water and alcohol weight ratio of 100: 8-30, 상기 (i) 절연층 형성 단계는 복수 개의 전극 코팅층이 상기 기둥형 적층물의 길이 방향으로 연속적 또는 간헐적으로 위치하고 상기 기둥형 적층물의 마주보는 평면 또는 곡면의 표면에 대응되도록 짝수개로 존재하도록 수행하는 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체 제조방법.The forming of the insulating layer may be performed such that a plurality of electrode coating layers are continuously or intermittently positioned in the longitudinal direction of the columnar stack and exist in even numbers so as to correspond to the surface of the planar or curved surface of the columnar stack. Polymer drive body manufacturing method. 제10항에 있어서, 상기 고분자 구동체 제조 방법은 The method of claim 10, wherein (a) 상기 전기활성 고분자 이온교환막을 세척하는 단계, (a) washing the electroactive polymer ion exchange membrane, (f) 상기 기둥형 적층물의 불순물을 제거하는 단계,(f) removing impurities in the columnar laminate, (g) 상기 기둥형 적층물의 표면에 전도성 고분자, 탄소 나노튜브 및 전이금속 산화물 중에서 선택된 단일층 또는 2종 이상의 혼합층을 형성시키는 단계, 및(g) forming a single layer or a mixture of two or more selected from conductive polymers, carbon nanotubes and transition metal oxides on the surface of the columnar laminate, and (j) 상기 전극 코팅층 및 상기 절연층 상에 실리콘 또는 폴리우레탄을 코팅하는 단계 중에서 선택된 하나 이상의 단계를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체 제조방법.(j) The method of manufacturing a polymer drive body, characterized in that it further comprises one or more steps selected from the step of coating silicon or polyurethane on the electrode coating layer and the insulating layer. 제10항에 있어서, 상기 기둥형 적층물은 4각형, 6각형, 8각형 및 원형 중에서 선택된 단면을 가지고;11. The method of claim 10, wherein the columnar stack has a cross section selected from tetragonal, hexagonal, octagonal and circular; 상기 덕트는 장축이 0.2-0.5 mm인 단면을 가지고, 상기 기둥형 적층물 단면의 장축(D)과 상기 덕트의 장축(d)의 비율(D:d)은 1:0.2-0.5이고;The duct has a cross section having a long axis of 0.2-0.5 mm, and the ratio (D: d) of the long axis D of the cross section of the column stack and the long axis d of the duct is 1: 0.2-0.5; 상기 고분자 구동체는 구동력이 0.2 gf 이상이고, 구동변위가 40° 이상이고, 강도가 8 × 10-7 Nm2 이상이며 응답속도가 2.0 mm/s 미만이며, 밀도가 0.25 g/cm3 미만인 것임을 특징으로 하는 고분자 구동체의 제조방법.The driving force of the polymer is 0.2 g f driving force And the driving displacement is 40 ° or more, the strength is 8 × 10 -7 Nm 2 or more, the response speed is less than 2.0 mm / s, and the density is less than 0.25 g / cm 3. . 제3항에 따른 고분자 구동체를 포함하는 카테터로서, 0.2 gf 이상의 구동력, 40° 이상의 구동변위, 8 × 10-7 Nm2 이상의 강도, 0.25 g/cm3 미만의 밀도 및 2.0 mm/s 미만의 응답속도를 가지고 직경이 1.5 ㎜ 이하이며,A catheter comprising the polymer drive according to claim 3, wherein 0.2 g f Driving force over 40 °, driving displacement over 40 °, strength over 8 × 10 -7 Nm 2 , 0.25 g / cm 3 Less than 1.5 mm in diameter with a density less than 2.0 mm / s and a response speed 상기 카테터는 카테터 삽입을 위한 가이드와이어로서의 용도로 또는 기구 또는 약물 주입용 능동형 카테터로서의 용도로 사용되는 것임을 특징으로 하는 카테터.And the catheter is used as a guidewire for catheter insertion or as an active catheter for device or drug injection. 제13항에 있어서, 상기 약물은 혈전용해제인 것임을 특징으로 하는 카테터.The catheter of claim 13, wherein the drug is thrombolytic. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101220257B1 (en) * 2009-05-18 2013-01-21 서울대학교산학협력단 Non-metallic all-organic actuator and process of preparing the same
WO2012102415A1 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 서울대학교 산학협력단 Electroactive polymer oscillator, method for manufacturing same, and method for dissolving blood clots using same
WO2017138715A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 주식회사 아폴론 Foley catheter and method for manufacturing same
KR102090477B1 (en) * 2016-02-11 2020-03-23 (주)아폴론 Method for forming Foley for Catheter
KR102090471B1 (en) * 2016-02-11 2020-03-23 (주)아폴론 Method for manufacturing Foley Catheter
KR102369704B1 (en) * 2017-01-31 2022-03-03 (주)아폴론 Foley Catheter
KR102023568B1 (en) * 2018-11-05 2019-09-24 원텍 주식회사 Catheter pullback device system
WO2022177792A1 (en) * 2021-02-22 2022-08-25 Stryker Corporation Medical devices having controllably actuated anchoring, friction reduction, and device movement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1493452A2 (en) 2003-06-18 2005-01-05 Corpura B.V. Antimicrobially active flexible hydrophilic polyurethane foam
US20060258912A1 (en) * 2000-04-03 2006-11-16 Amir Belson Activated polymer articulated instruments and methods of insertion
KR20070004656A (en) * 2004-01-30 2007-01-09 오스테오테크, 인코포레이티드 Stacking implants for spinal fusion
US7338509B2 (en) 2003-11-06 2008-03-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Electroactive polymer actuated sheath for implantable or insertable medical device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060258912A1 (en) * 2000-04-03 2006-11-16 Amir Belson Activated polymer articulated instruments and methods of insertion
EP1493452A2 (en) 2003-06-18 2005-01-05 Corpura B.V. Antimicrobially active flexible hydrophilic polyurethane foam
US7338509B2 (en) 2003-11-06 2008-03-04 Boston Scientific Scimed, Inc. Electroactive polymer actuated sheath for implantable or insertable medical device
KR20070004656A (en) * 2004-01-30 2007-01-09 오스테오테크, 인코포레이티드 Stacking implants for spinal fusion

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