KR102152574B1 - 폴리 카테터용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인체 내에 삽입되는 폴리 카테터를 제조하기 위해 사용되는 조성물에 관한 것으로, 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재로 구성되며, 탄소나노튜브 중합체는 실리콘 100 중량부 대비 1.0 내지 2.2 중량부로 배합된다.
Description
본 발명은 생체 내에 삽입되는 폴리 카테터를 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 뇌졸증과 같은 대뇌질환이나 척추손상 등에 의해 일어나는 전신 또는 하반신 마비환자는 고령인구의 증가와 교통사고 또는 산업재해의 급증 등의 원인에 의해 해마다 증가되고 있는 실정이다.
위와 같은 환자에서 필연적으로 방광 마비가 동반되는데, 방광마비에 대한 치료는 환자의 예후에 전적으로 좌우하게 되며, 이러한 환자에 대한 치료법으로 폴리 카테터(Foley Catheter)를 방광 내에 유지시켜 소변을 외부로 배출하게 된다.
폴리 카테터는 튜브형 카테터 본체의 말단 부분에 폴리(Foley)를 접합시켜, 외부로부터 유입되는 유체에 의해 폴리가 팽창되어 풍선(Ballon) 형상을 가지도록 함으로써, 카테터가 방광내에 유지되도록 한다.
종래의 항생 카테터의 경우, 실리콘 재질의 폴리 카테터에 항생 약품 또는 물질을 도포하여 세균의 침입을 억제하여 왔다. 이는 초기에 항생제로 인해 항생효과가 발생하나, 도뇨관의 특성상 요로에 2~3일 이상을 삽관하고 있어 생물막 생성(biofilm forming)이 필연적으로 발생하게 된다.
이와 같은 생물막의 생성으로 인해 폴리 카테터의 항생 효과가 떨어지거나 사라져, 요로감염과 같은 합병증이 발생하게 되며, 이를 위한 처치가 수반되어 입원기간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 폴리 카테터는 표면에 도포한 항생 약품 또는 물질이 항시 체결 내에 유치되기 때문에 이로 인한 요로감염, 결석형성 등으로 전체환자의 약40%에서 신부전이 초래되어 이러한 환자의 가장 큰 사망원인이 되었다.
한편, 위와 같은 항생 카테터의 문제점을 해결하고자 카테터에 금, 은 또는 은나노 등과 같은 항균 물질을 코팅한 제품들이 있으나, 일정 기간이상 사용하는 경우 코팅된 항균 물질이 박리되어 항균성이 감소되는 문제가 있었다.
상기한 종래 기술의 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이 아니므로 이러한 인식을 기반으로 선행기술들과 대비한 본 발명의 진보성을 판단하여서는 아니 됨을 밝혀둔다.
본 발명은 향상된 향균성을 가지며 장기간의 사용에도 향균성이 유지될 수 있도록 하는 폴리 카테터를 제조하기 위한 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 인체 내에 삽입되는 폴리 카테터를 제조하기 위해 사용되는 조성물은, 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재로 구성되며, 상기 탄소나노튜브 중합체는 실리콘 100 중량부 대비 1.0 내지 2.2 중량부로 배합된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재로 카테터 본체와 카테터용 폴리를 구성함으로써, 별도의 항생 물질의 도포 또는 코팅 없이 세균 감염의 근윈인 생물막의 형성을 억제할 수 있다.
또한, 탄소나노튜브 중합체가 가진 생체전위효과 유도를 폴리에 균일하게 유지하여 폴리에 협착하는 세균을 무활동성으로 변이시켜 항세균성을 유지할 수 있는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명에 따른 카테터용 폴리는 항생물질의 내성과 같은 부작용이 없고, 탄소나노튜브 중합체가 가지고 있는 정전량에 따라 그 수명이 정해지는 특성과 탄소나노튜브의 특성인 높은 열전도로 인하여, 인체 삽입 과정에서 환자의 거부감을 최소화 하고 추가적인 교체 비용의 절감과 감염에 따른 의료비용증가를 막아주는 효과를 가지고 있다.
상기한 본 발명의 효과는 본 발명에 따른 다양한 효과 중 하나일 뿐이며, 본 발명은 실시예 적용방식에 따라 다양한 형태로 실현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 폴리 카테터의 단면 구성에 대한 일예를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 생물막 형성 억제 효과에 대한 실험 결과들을 나타내는 도면들이다.
도 9는 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 인체 삽입시 이물감 감소 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 카테터용 폴리의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 카테터용 폴리의 구성에 대한 일실시예를 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 16은 도 11에 도시된 카테터용 폴리의 단면 구성에 대한 예들을 나타내는 단면도들이다.
도 2는 도 1에 도시된 폴리 카테터의 단면 구성에 대한 일예를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 생물막 형성 억제 효과에 대한 실험 결과들을 나타내는 도면들이다.
도 9는 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 인체 삽입시 이물감 감소 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 카테터용 폴리의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 카테터용 폴리의 구성에 대한 일실시예를 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 16은 도 11에 도시된 카테터용 폴리의 단면 구성에 대한 예들을 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 폴리 카테터, 카테터용 폴리 및 그들의 제조 또는 형성 방법들에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터의 구성을 사시도로 도시한 것이며, 도 2는 폴리 카테터의 단면 구성에 대한 일예를 도시한 것으로 도 1에 도시된 B-B선에 따른 횡단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 카테터는 환자의 방광 내의 소변을 배출하기 위한 요도 카테터(Urine catheter)일 수 있으며, 카테터 본체의 일측에 소변유입구와 풍선 형태의 팽창 가능한 폴리가 설치되고, 카테터 본체의 중심에 위치한 주관이 본체의 타측에 위치한 소변배출부와 연통되어 환자의 방광 내의 소변을 배출하는 구조를 갖는 폴리(Foley) 카테터일 수 있다.
다만, 본 발명의 일실시예에 따른 카테터 및 카테터용 폴리는 상기한 바와 같은 요도 카테터 이외에, 심혈관 카테터 등 다양한 카테터에 적용될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 폴리 카테터는 튜브형 관체인 카테터 본체(100)와, 외부로부터 유입되는 유체에 의해 팽창 가능하도록 카테터 본체(100)에 접합되는 카테터용 폴리(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 카테터 본체(100)는 일단(50)이 막혀 있고, 소변이 이동하는 소변통로(110)와 유체가 이동하는 유체통로(120, 121)가 내부에 각각 형성되어 있을 수 있다.
또한, 소변유입구(11)는 카테터 본체(100)의 소변통로(110)와 연결되어 형성되며, 유체유출구(21)는 카테터 본체(100)의 유체통로(120, 121)와 연결될 수 있다.
도 2에서는, 카테터 본체(100)에 하나의 소변통로(110)와 두 개의 유체통로들(120, 121)이 형성된 것을 예로 들어 본 발명의 일실시예에 따른 카테터 및 카테터용 폴리를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
예를 들어, 카테터 본체(100)에 하나의 유체통로가 형성되어 있을 수도 있으며, 도 1에 도시된 바와 같은 투 웨이(Two-Way) 방식의 카테터가 아닌 쓰리 웨이(Three-Way)의 방식의 카테터의 경우 소변통로(110)와는 별도로 약품이 투입되기 위한 약품통로(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.
상기한 바와 같은 유체통로(120, 121)는 각각 유체유출구(21)와 연결되어, 유체유입부(23)를 통해 외부로부터 유입되는 유체가 유체통로(120, 121) 및 유체유출구(21)를 통해 카테터용 폴리(200)가 접합된 부분까지 전달되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 유체는 공기 등과 같은 기체이거나 또는 식염수 등과 같은 액체일 수 있다.
카테터용 폴리(200)는 유체가 유입됨에 따라 신축 또는 팽창이 가능한 소재로 구성되며, 카테터 본체(100)에 형성된 유체유출구(21)를 감싸면서 카테터 본체(100)에 접합될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터 및 카테터용 폴리는, 실리콘에 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 배합된 소재로 구성되어, 별도의 항생 물질의 도포 또는 코팅 없이 세균 감염의 근윈인 생물막의 형성을 억제할 수 있다.
탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 탄소원자가 만드는 원통형의 결정으로 직경 2~20nm(1nm는 1/1,000,000m), 길이는 수백~수천nm로 이루어진다. 탄소나노튜브에서 탄소원자 하나는 주위에 다른 탄소원자 3개와 sp2결합을 하여 육각형 벌집무늬를 형성하며, 이 튜브의 직경이 대략 수 나노미터(nanometer, nm) 정도로 극히 작기 때문에 나노튜브라고 부르게 되었다.
또한, 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)는 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 중합체이며, 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)가 서로 동일한 비율로 중합되거나, 또는 징크옥사이드(ZnO)가 탄소나노튜브(CNT) 보다 높은 비율로 중합될 수 있으며, 필요에 따라 그 반대의 경우도 가능할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 카테터를 구성하는 카테터 본체(100)는 실리콘 100 중량부 대비 탄소나노튜브 중합체 1.0 내지 2.2 중량부로 배합된 소재로 구성될 수 있으나, 상기 배합비율은 카테터의 기능성에 따라 변동 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 카테터 본체(100)의 구성물인 탄소나노튜브 중합체는 삽관된 인체 내 전위에 반응하여 일정한 정전용량을 가지게 됨으로써, 이러한 정전용량은 인체에는 무해하나 세균과 생물막에는 치명적인 정전효과(Galvanic effect)를 가지게 되어 생물막 형성을 최소화 할 수 있도록 하며, 탄소나노튜브의 특성인 높은 Thermal Conductivity로 인하여 인체 삽입 과정에서 해당자의 거부감을 최소화할 수 있다.
또한, 기존 항생 물질을 도포 또는 코팅한 카테터의 경우 생물막 형성과 세균 감염으로 인해 1주 이상 사용이 불가하나, 본 발명에 따른 폴리 카테터는 상기한 바와 같은 효과를 가지는 탄소나노튜브 중합체(CNT ploymer)가 실리콘에 내첨됨에 따라 최소 4~5주의 사용연한을 가지게 될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소나노튜브(CNT)는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube, MWNT)일 수 있으며, 이는 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)가 고체 상태에서의 사용에 장점이 있으며 가격 측면에서 상용화 가능성이 높기 때문이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터와 카테터용 폴리는 각각 아래의 화학식 1과 같이 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재로 구성될 수 있다.
상기 화학식 1에서 m, n, p는 실리콘, 징크옥사이드(ZnO), 탄소나노튜브(CNT)의 분자수를 각각 나타내는 것으로, m은 50 내지 300, n은 7 내지 30, p는 10 내지 50의 범위를 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.
한편, 카테터와 카테터용 폴리에 있어서, 상기 m, n, p는 서로 상이하게 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카테터를 구성하기 위한 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200)는 각각, 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)와 실리콘이 일정 비율로 배합된 젤상의 소재를 압출하여 튜브형의 관체로 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 소재는 화학기상증착법(CVD composite)을 이용하여 분산된 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)를 실리콘에 복합 처방하여 구성될 수 있으며, 예를 들어, 1,000,000 Pa의 압력 및 50℃의 온도 조건에서 약 30분의 분산공정을 통해 제조될 수 있다.
그에 따라, 탄소나노튜브(CNT)와 징크옥사이드(ZnO)로 이루어진 탄소나노튜브 중합체가 실리콘에 균일하에 내첨될 수 있으며, 그에 따라 해당 소재로 제조된 카테터 및 카테터용 폴리는 위치에 관계없이 균일한 항균력을 가질 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 생물막 형성 억제 효과에 대해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 상기한 바와 같은 소재로 구성된 카테터 절편에 요로감염 주요 균인 E. Coli.(Escherichia Coli.)을 각각 3일, 5일, 7일 동안 배양시킨 후, CV(Crystal Violet) 방법을 이용해 생물막의 형성 정도를 실험한 결과이다.
도 3을 참조하면, E. Coli.(Escherichia Coli.)을 3일 동안 배양시킨 후, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 0%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.303으로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 1%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.326으로 측정되었으며, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 2%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.252로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 3%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.299로 측정되었다.
도 4를 참조하면, E. Coli.(Escherichia Coli.)을 5일 동안 배양시킨 후, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 0%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.362로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 1%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.380으로 측정되었으며, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 2%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.356로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 3%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.448로 측정되었다.
도 5를 참조하면, E. Coli.(Escherichia Coli.)을 7일 동안 배양시킨 후, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 0%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.486으로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 1%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.425로 측정되었으며, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 2%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.407로 측정되었고, 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 3%인 경우에는 흡광도의 평균값이 0.413으로 측정되었다.
도 6은 상기한 실험결과들을 실험물질별로 나타낸 그래프이며, 도 7은 상기한 실험결과들을 배양시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 실험결과에 따르면, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)가 배합된 소재의 경우(징크옥사이드(ZnO) 0%) 시간이 지남에 따라 흡광도의 평균값이 급격하게 높아지며, 그에 따라 생물막의 형성이 증가됨을 알 수 있다.
한편, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)에 징크옥사이드(ZnO)가 1% 배합된 소재의 경우, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)가 배합된 소재의 경우(징크옥사이드(ZnO) 0%) 보다 흡광도의 평균값이 완만하게 증가하여, 그에 따라 생물막의 형성이 다소 억제됨을 알 수 있다.
또한, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)에 징크옥사이드(ZnO)가 2% 배합된 소재의 경우, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)가 배합된 소재(징크옥사이드(ZnO) 0%) 및 징크옥사이드(ZnO)가 1% 배합된 소재의 경우 보다 흡광도의 평균값이 전반적으로 낮게 되어, 그에 따라 요로감염 주요 균인 E. Coli.(Escherichia Coli.)에 대한 생물막 형성 억제 효과가 명확하게 나타남을 알 수 있다.
그리고, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)에 징크옥사이드(ZnO)가 5% 배합된 소재의 경우, 7일 배양시 흡광도의 평균값이 오히려 이전보다 낮아져, 장기간 사용에 따른 생물막 형성 억제 효과가 나타남을 알 수 있다.
상기한 실험결과들을 기초로 판단할 때, 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)에 징크옥사이드(ZnO)가 약 2% 배합된 소재로 카테터 및 카테터용 폴리를 구성하는 경우, 요로감염 주요 균인 E. Coli.(Escherichia Coli.)에 대한 생물막 형성 억제 효과를 안정적으로 달성할 수 있다.
도 8은 징크옥사이드(ZnO)의 배합비율이 1%인 소재에 E. Coli.(Escherichia Coli.)을 7일 동안 배양시킨 후, 실험결과를 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 촬영한 것이다.
도 8을 참조하면, 7일 배양 후에도 E. Coli. 균이 서로 뭉치거나 하여 생물막을 형성하지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 아래의 표 1에 나타난 실험결과들을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 카테터 및 카테터용 폴리를 구성하는 소재는, 상기 E. Coli. 균 이외에, 포도상구균, 폐렴균, 대장균 및 녹농균에 대해서도 99.9% 이상의 살균감소율과 정균감소율을 가짐을 알 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 구성된 카테터 및 카테터용 폴리는, 탄소나노튜브의 특성인 높은 열전도로 인하여 인체 삽입 과정에서 환자의 거부감을 최소화할 수 있다.
도 9는 폴리 카테터와 카테터용 폴리를 구성하는 소재의 인체 삽입시 이물감 감소 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타낸 것으로, 도 9의 (a)는 탄소나노튜브가 혼합되지 않은 실리콘으로 구성된 카테터의 열전도 사진이며, 도 9의 (b)는 탄소나노튜브가 내재화된 실리콘으로 구성된 카테터의 열전도 사진이다.
도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 탄소나노튜브가 내재화된 실리콘으로 구성된 카테터의 경우가 높은 열전도에 의해 온도의 분포가 고르게 나타남을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 카테터용 폴리의 구성 및 동작을 설명하기 위해 도시한 것으로, 도시된 구성들 중 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 폴리 카테터 중 방광 내에 삽입되는 일단(50)에 인접하도록 소변유입구(11)와 카테터용 폴리(200)가 카테터 본체(100)에 형성되어 있다.
카테터용 폴리(200)는 카테터의 타측에 설치되는 유체유입부(23)로부터 유체(예를 들어, 공기 또는 식염수)가 유입되면 확장되어 풍선의 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 주사기 등에 유체를 미리 주입하고, 유체유입부(23)의 말단인 유입공(22)에 주사기 바늘을 끼워 놓고, 주사기를 압축시키는 방식으로 유체가 유입될 수 있다.
카테터 본체(100)의 일단(50)에 인접하도록 형성된 카테터용 폴리(200)가 방광 내에 삽입된 상태에서, 유체유입부(23)로부터 유체통로(120, 121) 및 유체유출구(21)를 통해 유체가 카테터용 폴리(200) 내로 유입됨에 따라, 카테터용 폴리(200)가 풍선 모양으로 부풀어올라 방광목(60)에 걸쳐져 카테터를 방광 내에 고정시키게 된다.
한편, 카테터 본체(100)의 단면의 중심부에는 소변유입구(11)와 연결된 소변통로(110)가 형성되어 있으며, 소변통로(110)의 말단에는 소변배출부(13)가 형성될다.
예를 들어, 요도 내에서 발생하는 소변은 요도 내에 위치하는 소변유입구(11)를 통해 소변통로(110)로 유입된 후, 요도 밖에 위치하는 소변배출부(13)의 말단인 배출공(12)을 통해 배출될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 카테터용 폴리의 구성에 대한 일실시예를 보다 상세히 도시한 것으로, 도 1 및 도 11에 도시된 폴리 카테터 중 카테터용 폴리(200)가 접합되어 있는 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 카테터용 폴리(200)의 양 끝단에 카테터 본체(100)와 접합되기 위한 접합면들(210, 211)이 형성되어 있으며, 카테터 본체(100)에 카테터용 폴리(200)를 형성시키는 과정에서 접착제를 이용하여 접합면들(210, 211)을 카테터 본체(100)에 접착시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터 제조 방법 및 카테터용 폴리의 형성 방법에 대해 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기한 바와 같이 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재를 튜브형 관체로 압출하여 카테터 본체(100)를 생성한다.
또한, 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재를 튜브형 관체로 압출 또는 사출하여 카테터용 폴리(200)를 생성한다.
여기서, 카테터 본체(100)를 생성하기 위한 소재의 탄소나노튜브, 징크옥사이드(ZnO) 또는 탄소나노튜브 중합체의 배합비율과, 카테터용 폴리(200)를 생성하기 위한 소재의 탄소나노튜브, 징크옥사이드(ZnO) 또는 탄소나노튜브 중합체의 배합비율이 상이할 수 있다.
예를 들어, 카테터용 폴리(200)가 외부로부터 유입되는 유체에 의해 팽창되면 표면적이 증가하게 되고, 그에 따라 단위면적당 탄소나노튜브 중합체의 분포가 감소하여 항균력이 떨어질 수 있다.
위와 같이, 카테터용 폴리(200)가 팽창하여 항균력이 떨어지면, 카테터 본체(100)에서는 생물막의 형성이 억제되더라도, 향균력이 떨어진 카테터용 폴리(200)에서 생물막이 형성되어 세균 감염의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 카테터용 폴리(200)의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율은 카테터 본체(100)의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율보다 높은 것이 바람직하며, 그에 따라 카테터용 폴리(200)가 팽창하더라도 단위면적당 탄소나노튜브 중합체의 분포가 카테터 본체(100)와 동일 또는 유사한 범위를 가져 폴리 카테터의 위치에 관계없이 균일한 향균력을 유지할 수 있다.
카테터용 폴리(200)가 팽창하여 표면적이 약 4배 내지 6배 증가한다고 가정하면, 상기한 바와 같이 카테터 본체(100)가 실리콘 100 중량부 대비 탄소나노튜브 중합체 1.0 내지 2.2 중량부로 배합된 소재로 구성될 때, 카테터용 폴리(200)는 표면적의 증가량에 비례하여 실리콘 100 중량부 대비 탄소나노튜브 중합체 4.0 내지 13.2 중량부로 배합된 소재로 구성될 수 있다.
한편, 카테터용 폴리(200)의 경우, 상기 화학식 1에서 n과 m의 값이, 카테터용 폴리(200)의 팽창 시 표면적 증가량에 비례하도록 증가되는 것이 바람직할 수 있다.
카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200)가 준비된 후에, 카테터용 폴리(200)의 접합면들(210, 211)을 카테터 본체(100)에 접착시키고, 카테터 본체(100)의 일단에 소변유입구(11)가 구비된 팁(tip)을 형성시켜 폴리 카테터를 제조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 폴리 카테터 제조 방법 및 카테터용 폴리의 형성 방법은 상기에서 설명한 단계들 이외에 건조 단계 등과 같은 추가적인 단계들을 더 포함할 수 있으며, 이하에서 설명할 추가적인 구성을 위한 별도의 단계들이 더 추가될 수도 있다.
도 12 내지 도 16은 도 11에 도시된 카테터용 폴리의 단면 구성에 대한 예들을 단면도들로 도시한 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 C-C선에 따른 횡단면도를 나타낸 것으로, 소변통로(110)와 유체통로(120, 121)가 구비된 카테터 본체(100)를 카테터용 폴리(200)가 감싸고 있는 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 카테터용 폴리(200)가 카테터 본체(100) 보다 탄소나노튜브 중합체의 배합비율이 높은 소재를 사용하여 제조된 경우, 도 12에 도시된 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200) 사이에 전위차가 없어질 때까지 전류가 흐를 수 있다.
이는, 징크옥사이드(ZnO)가 높은 전위를 만들어, 서로 접하는 부분에서 카테터용 폴리(200)로부터 카테터 본체(100)로 전류가 흐르게 되는 것으로서, 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200) 사이에 전위차가 없어지게 되면 카테터용 폴리(200)가 팽창하는 경우 정전용량이 낮아져 항균력이 감소하게 될 수 있다.
위와 같이 카테터용 폴리(200)로부터 카테터 본체(100)로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여, 도 13에 도시된 바와 같이 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200) 사이에 절연층(900)이 형성될 수 있다.
상기 절연층(900)은 절연층은 공기층 또는 멸균 가스층(예를 들어, EO 가스) 등의 기체로 구성되거나, 또는 고농도의 탄소나노튜브 코팅층으로 구성될 수 있다.
상기 절연층(900)에 의해 카테터용 폴리(200)로부터 카테터 본체(100)로 전류가 흐르는 것이 방지됨으로써, 탄소나노튜브 중합체 배합 비율의 차이에 따른 전위차가 유지될 수 있으며, 그로 인해 카테터용 폴리(200)의 팽창 시에도 카테터 본체(100)와 동일 또는 유사한 범위에서 항균력이 유지될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200) 사이에 절연층(900)이 형성되도록, 카테터용 폴리(200)의 형성 과정에서 카테터 본체(100)와 카테터용 폴리(200) 사이에 공기층이 주입되도록 하거나 또는 카테터 본체(100)의 외면에 EO 가스 처리 또는 고농도의 탄소나노튜브 코팅 처리를 하는 단계가 추가될 수 있다.
도 14는 도 11에 도시된 D-D선에 따른 횡단면도를 나타낸 것으로, 카테터용 폴리(200)가 카테터 본체(100)에 접합되는 접합면(210) 부분의 단면 구조를 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 카테터용 폴리(200)가 카테터 본체(100)에 접합되는 접합면(210)에 절연막(1000)이 형성될 수 있다.
이는, 카테터용 폴리(200)의 접합면(210)을 카테터 본체(100)에 접합시키기 위해 사용되는 접착제가 도전성을 가지는 경우, 탄소나노튜브 중합체 배합 비율의 차이에 따른 전위차에 의해 접합면(210)을 통해 카테터용 폴리(200)로부터 카테터 본체(100)로 전류가 흐를 수 있으므로, 절연막(1000)을 이용하여 전류의 흐름을 차단하기 위한 것이다.
예를 들어, 절연막(1000)은 탄소나노튜브 절연막으로서, 고농도의 탄소나노튜브를 접합면(210)에 코팅하여 형성될 수 있으며, 카테터용 폴리(200)가 팽창되는 경우 표면적의 증가로 인해 자연스럽게 해체될 수도 있다.
도 14에 도시된 바와 같은 절연막(1000)은 심혈관용 카테터에 대해서도 적용되는 것이 바람직하다.
도 15는 도 11에 도시된 E-E선에 따른 횡단면도를 나타낸 것으로, 유체유출구(21)가 형성된 부분의 단면 구조를 도시한 것이다.
도 15를 참조하면, 카테터 본체(100)에 형성된 두 개의 유체통로들(120, 121)과 연통하도록 각각에 대응되는 위치에 유체 유출구들(21a, 21b)이 형성되어 있을 수 있다.
그에 따라, 외부로부터 유입된 유체는 카테터 본체(100)의 유체통로들(120, 121)을 통해 이동한 후, 유체 유출구들(21a, 21b)을 통해 카테터용 폴리(200)로 유출되어 카테터용 폴리(200)를 유체의 압력에 의해 팽창시킨다.
도 16은 카테터용 폴리(200)가 팽창된 상태를 나타내기 위해 도시한 단면도이다.
도 16을 참조하면, 상기한 바와 같이 팽창 시 표면적 증가비율에 비례하도록 카테터용 폴리(200)의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율을 카테터 본체(100)의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율보다 크게 함으로써, 팽창 시에도 카테터용 폴리(200)의 정전용량이 카테터 본체(100)와 동일 또는 유사하게 유지되어 폴리 카테터의 향균력이 균일하도록 할 수 있다.
도면 상에 별도로 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 카테터 또는 카테터용 폴리의 종류나 기능에 따라 상기 제조방법에 따른 단계들은 추가되거나 축소될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
Claims (3)
- 카테터 본체와 카테터용 폴리로 구성되는 폴리 카테터 중 상기 카테터 본체를 제조하기 위해 사용되는 조성물에 있어서,
탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 결합된 탄소나노튜브 중합체(CNT Polymer)가 실리콘에 배합된 소재로 구성되며, 상기 탄소나노튜브 중합체는 실리콘 100 중량부 대비 1.0 내지 2.2 중량부로 배합되고,
상기 카테터 본체의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율이
외부로부터 유입되는 유체에 의해 팽창 가능하도록 상기 카테터 본체에 접합되는 상기 카테터용 폴리의 탄소나노튜브 중합체 배합 비율보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리 카테터용 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는
다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube, MWNT)인 폴리 카테터용 조성물. - 제1항에 있어서,
분산된 탄소나노튜브와 징크옥사이드(ZnO)가 실리콘에 복합 처방되어 구성되는 폴리 카테터용 조성물.
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Patent Citations (3)
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