KR101812101B1

KR101812101B1 - 인공혈관 내부 코팅장치

Info

Publication number: KR101812101B1
Application number: KR1020160130610A
Authority: KR
Inventors: 윤응준; 정주원; 변태섭; 김대중; 백인수; 백성철
Original assignee: (주)메디파마플랜
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-12-26
Also published as: US11083561B2; JP6654305B2; JP2019504683A; WO2018070591A1; US20190314135A1

Abstract

본 발명은 인공혈관의 내부 코팅장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게 설명하자면, 의료적 목적으로 인체에 삽입된 인공혈관과 생체혈관의 연결부위에서 혈관협착이나 염증과 같은 부작용이 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 인공혈관의 루멘(lumen) 내부에만 신내막 과증식(neointimal hyperplasia)을 억제하는 생리활성물질을 선택적으로 코팅할 수 있도록 구성된 인공혈관 내부 코팅장치에 관한 것이다.

Description

인공혈관 내부 코팅장치{Coating apparatus for inner surface of artificial vessel}

본 발명은 인공혈관 내부 코팅장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게 설명하자면, 의료적 목적으로 인체에 삽입된 인공혈관과 생체혈관의 연결부위에서 혈관협착이나 염증과 같은 부작용이 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 인공혈관의 루멘(lumen) 내부에만 신내막 과증식(neointimal hyperplasia)을 억제하는 생리활성물질을 선택적으로 코팅할 수 있도록 구성된 인공혈관 내부 코팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 인공혈관과 같이 루멘을 가진 원통형 구조물을 인체에 삽입할 경우, 생체혈관과의 연결부위에서 협착이 발생하거나 상기 인공혈관을 둘러싸고 있는 주변조직과의 접촉부위에서 염증이 발생하기도 한다. 이러한 부작용을 억제하기 위하여 인공혈관의 표면에 신내막 과증식을 억제하는 생리활성물질을 코팅하는 기술이 제안되어 있다.

실제로 파클리탁셀(paclitaxel)이나 라파마이신(rapamycin)과 같은 생리활성물질을 코팅한 인공혈관은 대조군에 비해 혈관협착이나 염증 발생율이 현저하게 감소하는 긍정적인 결과를 보여준다. 그러나, 상기와 같은 생리활성물질은 인공혈관을 둘러싸고 있는 주변조직에서 근육섬유 모세포(myofibroblast)가 증식하는 것을 억제하는 부정적인 결과를 초래하기도 한다. 근육섬유 모세포가 충분히 증식하지 못하면 인체 내 주변조직이 인공혈관을 견고하게 지지할 수 없다.

예컨대 만성신부전 환자에게 혈액투석을 실시하기 위해 인공혈관을 이식한 경우, 상기 인공혈관을 둘러싸고 있는 주변조직에서 근육섬유 모세포가 충분히 증식하지 못하면 인공혈관이 조직 내에 단단히 고정되지 못하기 때문에 혈액투석을 실시한 후에 인공혈관 주변에서 출혈이 발생할 소지가 있다. 그래서 종래에도 이러한 부작용을 해소시키기 위한 노력들이 시도되어 왔다.

예를 들면, 본 발명자들은 국내 특허 제10-1034654호(2011년 05월 04일)에서, 루멘(lumen)을 가지는 구조물의 내면과 외면 중 적어도 어느 한쪽에 바이오액티브(bioactive) 물질을 서로 다른 농도로 코팅하기 위해서, 상기 구조물의 내측으로 서로 다른 특성을 가지는 둘 이상의 용매가 혼합된 혼합용매에 상기 바이오액티브 물질이 용해된 코팅용액을 흘려주는 코팅방법을 소개한 바 있다.

특허 제10-1119011호(2012년 02월 15일)에는, 루멘을 가지는 구조물의 내면에는 신내막 과식증을 억제하는 물질이 코팅되고, 상기 구조물의 외면에는 근육섬유 모세포의 증식을 촉진시키는 바이오액티브 물질이 코팅된 이식용 튜브와 그 코팅방법이 소개되어 있다.

또한 특허 제10-1240437호(2013년 02월 28일)에는, 인체에 삽입되는 루멘을 가진 원통형 구조물에 있어서, 상기 구조물의 양쪽 단부 중 하나 이상의 내면 일부에 코팅층이 형성되어 있고, 상기 코팅층은 방출제어용 폴리머와 바이오액티브 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 구조물이 소개되어 있다.

이상 살핀 바와 같이, 종래에 인공혈관 내부에 생리활성물질을 코팅하는 방법은 상기 인공혈관의 루멘 속으로 생리활성물질이 포함되어 있는 코팅액을 관류시키는 방법을 사용해 왔는데, 이처럼 코팅액을 관류시키는 방법으로는 인공혈관의 내부에 균일한 코팅막을 형성하기가 매우 곤란하다.

그래서 특허 제10-1417749호(2014년 07월 03일)에는, 인공혈관의 내측으로 분사노즐의 분사구를 삽입하고, 상기 인공혈관의 일단에서 타단까지 상기 분사구를 이동시키면서 코팅물질을 분사하되, 상기 코팅물질과 함께 공압을 인가하는 동시에 나선형 유로를 통해 상기 분사구의 끝단에서 방사상으로 퍼지도록 분사됨으로써, 상기 코팅물질이 인공혈관의 내부 전체에 걸쳐 균일하게 스프레이 코팅될 수 있도록 하는 인공혈관 코팅 시스템이 소개되어 있다.

특허 제10-1034654호(2011년 05월 04일) 특허 제10-1119011호(2012년 02월 15일) 특허 제10-1240437호(2013년 02월 28일) 특허 제10-1417749호(2014년 07월 03일)

그런데 상기 특허 제10-1417749호는 실질적으로 인공혈관 코팅용 분사노즐에 관한 발명으로서, 이러한 분사노즐을 적용할 수 있는 코팅장치의 구조나 작동방법에 대해서는 구체적인 설명이 누락되어 있다. 실제로 인공혈관은 직경이 5~6 mm에 불과하고 길이는 40 Cm 정도나 되는데다 재질이 매우 유연하기 때문에 종래의 통상적인 코팅장치로는 이러한 인공혈관의 내부를 균일하게 코팅하는 것이 사실상 불가능하다.

이에 본 발명의 목적은 인공혈관의 루멘 내부에만 선택적으로 생리활성물질을 균일하게 코팅할 수 있는 인공혈관 내부 코팅장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 인공혈관 내부 코팅장치는, 프레임에 상하방향으로 고정 설치된 가이드 레일과; 상기 가이드 레일을 따라 상하방향으로 왕복운동하는 승강부재와; 상기 프레임의 하단에 고정 설치되어 있고, 앞면에는 반경이 인공혈관의 반경과 동일한 제1 반원홈이 상기 승강부재의 이동방향을 따라 일직선으로 파여져 있는 인공혈관 지지보드와; 상기 인공혈관 지지보드 위에 분리 가능하게 밀착되며, 상기 제1 반원홈과 대응하는 위치에 반경이 인공혈관의 반경과 동일한 제2 반원홈이 파여져 있는 인공혈관 커버보드와; 상기 승강부재에 상하방향으로 길게 설치되어 상기 승강부재가 승강하면 상기 제1 반원홈과 제2 반원홈 사이에 지지되어 있는 인공혈관 속으로 출입하며, 하단 노즐팁을 통해서 코팅액과 함께 가스를 분사하는 직선형 코팅액 분사관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인공혈관 내부 코팅장치는, 인공혈관의 루멘 내부에만 신내막 과증식을 억제하는 생리활성물질을 균일하게 코팅하고 인공혈관의 외부에는 상기 생리활성물질과의 접촉을 완전히 차단함으로써, 인체 내에 이식된 이후에 주변조직에 대한 부착력이 매우 우수한 인공혈관을 생산해 낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅장치의 사시도,
도 2는 도 1의 요부 분리 사시도,
도 3은 도 1에서 인공혈관 지지보드의 구조를 나타낸 도면,
도 4는 도 1에서 인공혈관 커버보드의 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 도면은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위한 실시예에 불과하므로, 이들 도면에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 공지기술에 속하거나, 통상의 기술자가 공지기술로 부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

그리고, 각 구성요소의 구조와 상호간 관계를 설명함에 있어서 편의상 도 1을 중심으로 승강부재(20)가 있는 쪽을 ‘상단’ 또는 ‘상방’이라 하고, 인공혈관 지지보드(30)가 있는 쪽을 ‘하단’또는 ‘하방’이라 한다.

첨부 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 인공혈관 내부 코팅장치는 가이드 레일(10)과 승강부재(20), 인공혈관 지지보드(30), 인공혈관 커버보드(40), 그리고 코팅액 분사관(50)을 포함하여 구성된다.

먼저 가이드 레일(10)은 상기 코팅장치의 골격을 구성하는 프레임(A)에 상하방향으로 고정 설치되어 있다. 그리고 상기 승강부재(20)는 상기 가이드 레일(10)을 따라 상하방향으로 일정거리만큼 왕복운동 하도록 설치되어 있다.

상기 가이드 레일(10)과 상기 승강부재(20)의 구조 및 작동방식은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 공지기술로부터 다양하게 구현할 수 있다. 다만, 상기 승강부재(20)는 코팅 대상물, 즉 인공혈관(B)의 길이와 동일한 거리만큼 승강하도록 제어된다.

다음으로 상기 인공혈관 지지보드(30)는, 상기 프레임(A)의 하단에 고정 설치되어 있는 것으로, 도 3에서 보는 바와 같이, 그 앞면에는 상기 승강부재(20)의 이동방향을 따라 일직선으로 제1 반원홈(31)이 파여져 있다. 상기 제1 반원홈(31)은 단면의 형상이 반원 형상이고, 그 반경은 상기 인공혈관(B)의 반경과 동일하다. 따라서 상기 제1 반원홈(31)은 상기 인공혈관(B)을 지름방향으로 절반만큼 수용할 수 있는 크기와 깊이를 갖는다. 그리고 상기 제1 반원홈(31)의 길이는 상기 인공혈관(B)의 길이와 동일하다.

상기 인공혈관 커버보드(40)는, 상기 인공혈관 지지보드(30) 위에 분리 가능하게 밀착되는 것으로, 도 4에서 보는 바와 같이, 그 일면에는 상기 제1 반원홈(31)에 대응하는 제2 반원홈(41)이 파여져 있다. 상기 제2 반원홈(41)의 크기와 깊이 및 길이는 상기 제1 반원홈(31)과 동일하다. 상기 제1 반원홈(31)과 제2 반원홈(41)은 서로 결합하여 상기 인공혈관(B)의 외경과 동일한 내경을 갖는 원형의 인공혈관 삽입홀을 형성한다.

그래서 상기 인공혈관 지지보드(30)의 제1 반원홈(31) 속에 인공혈관(B)을 집어넣고, 그 위에 상기 인공혈관 커버보드(40)를 덮으면, 상기 인공혈관(B)이 상기 인공혈관 삽입홀 속에 똑 바로 펴진 상태로 견고하게 지지된다. 상기 인공혈관 커버보드(40)는 조작이 용이하도록 상하방향으로 절반씩 분할되어 투피스(two pieces)로 구성되는 것이 바람직하다.

마지막으로 상기 코팅액 분사관(50)은, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 승강부재(20)에 상하방향으로 길게 설치되어 있는 것으로, 하단에는 상기 인공혈관(B) 내부에 코팅되는 코팅액과 함께 질소 또는 아르곤 가스를 분사하는 노즐팁(51)이 설치되어 있다. 상기 코팅액 분사관(50)의 길이는 인공혈관(B)의 길이 보다 약간 길게 42~45 Cm 정도인 것이 바람직하다. 상기 인공혈관 삽입홀에 인공혈관(B)이 지지되어 있는 상태에서 상기 승강부재(20)가 하강시키면, 상기 노즐팁(51)가 상기 인공혈관(B) 의 하단까지 삽입된다.

상기 코팅액 분사관(50)의 상단에는 상기 노즐팁(51)으로 코팅액을 공급하는 코팅액 공급라인(52)과, 질소 또는 아르곤 가스를 공급하는 가스 공급라인(53)이 연결되어 있고, 상기 승강부재(20)의 일측에는 상기 코팅액 공급라인(52)과 가스 공급라인(53)을 제어하는 제어부(21)가 구비되어 있다. 상기 코팅액과 함께 분사되는 질소 또는 아르곤 가스는 상기 코팅액을 미립자화 하여 균일한 코팅막을 형성하게 하는 기능을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 인공혈관 커버보드(40)에는 자리맞춤용 안내돌기(42)가 돌출되어 있고, 상기 인공혈관 지지보드(30)에는 상기 안내돌기(42)가 삽입되는 안내공(32)이 구비되어 있으며, 상기 안내공(32) 내부에는 상기 안내돌기(42)를 잡아당기는 자석(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 상기 안내공(32)과 안내돌기(42)는 상기 지지보드(30)와 커버보드(40)가 항상 일정한 위치에서 서로 밀착되도록 자리를 잡아주는 기능을 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 지지보드(30)의 일측에는 상기 커버보드(40)의 일변을 회동가능하게 지지하는 경첩(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 이렇게 하면 상기 커버보드(40)를 마치 여닫이문처럼 회동시키면서 제1 반원홈(31)과 제2 반원홈(41)을 열고 닫을 수 있어서 조작이 용이한 장점이 있다.

또한 상기 제2 반원홈(41)의 양변에는 길이방향을 따라 경계턱(43)이 돌출되어 있고, 상기 제1 반원홈(31)의 양변에는 길이방향을 따라 상기 경계턱(43)을 수용하는 경계홈(33)이 파여져 있다. 상기 경계홈(33)과 경계턱(43)은 상기 지지보드(30) 위에 커버보드(40)를 덮었을 때 상기 제1 반원홈(31)과 제2 반원홈(41)이 완전한 원형의 인공혈관 삽입홀을 형성하게 한다.

도 3의 미설명 부호 34는 상기 지지보드(30)를 프레임(A)에 고정시켜 주는 결합나사가 삽입되는 ‘나사공’이고, 도 4의 미설명 부호 44는 상기 커버보드(40)를 용이하게 파지하기 위한 ‘손잡이홈’이다,

한편, 상기 승강부재(20)의 제어부(21)는 상기 코팅액 분사관(50)이 인공혈관(B) 속으로 하강 한 후 상승할 때만 노즐팁(51)을 통해서 인공혈관(B)의 내부에 코팅액을 분사하도록 제어한다. 그래야 상기 노즐팁(51)이 이동하는 도중에 인공혈관(B) 내부의 코팅막을 손상시킬 우려가 없기 때문이다.

이때, 상기 노즐팁(51)은 300~600 mm/min의 속도로 상승하는 것이 바람직하다. 상기 노즐팁(51)의 상승속도가 상기 범위를 벗어날 경우, 균일한 코팅막이 형성되지 않거나, 코팅액이 과다하게 분사되어 인공혈관 밖으로 흘러나오는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

상기 코팅액 분사관(50)이 코팅액과 가스를 분사하면서 상승하여 상기 노즐팁(51)이 상사점에 도달하면, 상기 노즐팁(51)은 코팅액의 분사를 중단하고, 상기 인공혈관(B) 속으로 약 2분 동안 질소 또는 아르곤 가스만 분사하여 코팅막을 건조시킨다.

본 발명에서 상기 코팅액은 생리활성물질과 고분자 물질, 그리고 휘발성 용매를 포함하는 혼합용액을 사용한다. 상기 생리활성물질로는 혈관의 협착이나 염증의 발생을 억제하는 효능을 가진 약물로서, 예를 들면 파클리탁셀(paclitaxel), 메토트렉사트, 라파마이신(rapamycin), 타클로리무스(tacrolimus), 사이클로스포린 A(cyclosporine A), 덱사메타손, 덱사메타손 포스페이트 및 덱사메타손 아세테이트 등을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 고분자 물질은 상기 생리활성물질의 방출량을 제어하는 기능을 하는 것으로, 콜라겐 등의 단백질 고분자, 셀룰로오스 아세테이트 등의 셀로로오스계, 히알루론산 등의 폴리사카라이드계 다당류, 폴리락트산, 폴리글리콜산 등의 폴리에스테르계, 폴리안히드리드, 폴리카프로 락톤류의 단일 화합물 또는 각각의 공중합체나 화합물로 이루어진 생분해성 고분자 등을 사용할 수 있다.

마지막으로 상기 용매는 상기 코팅액을 인공혈관 내부에 균일하게 코팅시키는 기능을 하는 것으로, 예컨대 아세톤나 메틸렌 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

또한, 상기 인공혈관(B)의 재질은 e-PTFE(expanded poly tetrafluoro ethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 올레핀계 중합체 등일 수 있다. 이 중에서 e-PTFE은 미세기공을 갖는 박막 필름으로서, PTFE를 고온, 고압의 압출에 의해 여러 방법으로 연신함으로써 얻어지고, 마찰계수가 상당히 낮기 때문에 혈액과 접촉하였을 때 단백질의 흡착을 지연시키는 등 항혈전 성능이 우수한 재질이다.

본 발명의 코팅장치를 사용하여 루멘 내부에 생리활성물질을 코팅한 인공혈관(B)은 동맥이나 정맥과 연결하는 혈액투석용 카테터 튜브로 사용되는 것 이외에도 사지 허혈(critical limb ischemia)과 같은 질병이나 관상동맥 회로이식술(CABG: coronary artery bypass graft)의 대체혈관, 또는 림프관을 연결하는 인공 림프관 등으로 사용될 수 있다.

10; 가이드 레일(guide rail) 20; 승강부재
21; 제어부 30; 인공혈관 지지보드
31,41; 반원홈 32; 안내공
33; 경계홈 34; 나사공
40; 인공혈관 커버보드 42; 안내돌기
43; 경계턱 44; 손잡이홈
50; 코팅액 분사관 51; 노즐팁(nozzle tip)
52; 코팅액 공급라인 53; 가스 공급라인
A; 프레임(frame) B; 인공혈관

Claims

프레임에 상하방향으로 고정 설치된 가이드 레일과;
상기 가이드 레일을 따라 상하방향으로 왕복운동하는 승강부재와;
상기 프레임의 하단에 고정 설치되어 있고, 앞면에는 반경이 인공혈관의 반경과 동일한 제1 반원홈이 상기 승강부재의 이동방향을 따라 일직선으로 파여져 있는 인공혈관 지지보드와;
상기 인공혈관 지지보드 위에 분리 가능하게 밀착되며, 상기 제1 반원홈과 대응하는 위치에 반경이 인공혈관의 반경과 동일한 제2 반원홈이 파여져 있는 인공혈관 커버보드와;
상기 승강부재에 상하방향으로 길게 설치되어 상기 승강부재가 승강하면 상기 제1 반원홈과 제2 반원홈 사이에 지지되어 있는 인공혈관 속으로 출입하며, 하단 노즐팁을 통해서 코팅액과 함께 가스를 분사하는 직선형 코팅액 분사관;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제1항에 있어서, 상기 인공혈관 커버보드는 상하방향으로 절반씩 분할되어 투피스(two pieces)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인공혈관 커버보드에는 자리맞춤용 안내돌기가 돌출되어 있고, 상기 인공혈관 지지보드에는 상기 안내돌기가 삽입되는 자리맞춤용 안내공이 구비되어 있으며, 상기 안내공 내부에는 상기 안내돌기를 잡아당기는 자석이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인공혈관 지지보드의 일측에는 상기 인공혈관 커버보드의 일변을 회동가능하게 지지하는 경첩이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 반원홈의 양변에는 길이방향을 따라 경계턱이 돌출되어 있고, 상기 제1 반원홈의 양변에는 길이방향을 따라 상기 경계턱을 수용하는 경계홈이 파여져 있는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅액 분사관의 노즐팁은 상승할 때만 상기 인공혈관의 내부에 코팅액을 분사하고, 상승한 후에는 상기 인공혈관 속으로 건조용 질소 또는 아르곤 가스를 분사하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.
제6항에 있어서, 상기 코팅액 분사관은 300~600mm/min의 속도로 상승하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 인공혈관 내부 코팅장치.