KR100893769B1 - 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치 - Google Patents

Abstract

손상된 직장 또는 괄약근을 대신하여 정상적으로 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치가 제공된다. 인공 괄약근은, 인체 내에 대변이 배출되는 영역에 배치되고, 내부에 관통홀에 형성된 실린더 형상의 지지부; 및 관통홀 내에 배치되어 팽창 및 수축에 의해 관통홀을 개폐하는 부피 변환 개폐부를 포함한다. 여기서, 부피 변환 개폐부 내로 유체가 유입되거나 유출됨으로써 부피 변환 개폐부가 팽창 또는 수축을 하는 것이 바람직하다.

배변 장치, 직장, 괄약근, 배변 저류소

Description

인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치{Artificial sphincter, artificial rectum, and artificial defecation apparatus having the same}

본 발명은 인체에 이식되어 사용될 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 손상된 직장 또는 괄약근을 대신하여 정상적으로 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 관한 것이다.

괄약근(sphincter)은 관이나 구멍을 둘러싸고 빈 곳을 좁히거나 닫도록 하는 근육으로서, 동공의 크기를 조절하는 동공 괄약근, 항문의 개폐를 조절하는 내항문 괄약근과 외항문 괄약근, 위와 식도의 개폐를 조절하는 위-식도간 분문 괄약근, 방광의 개폐를 조절하는 방광 괄약근 등 다수의 괄약근이 인체내에 존재한다.

이러한 괄약근 중에서도, 주위 관(duct)의 부피 변화에 따라 개폐를 조절하는 괄약근인 항문 괄약근, 요도 괄약근, 위-식도간 분문 괄약근 등은 선천적 또는 후천적, 즉, 사고나 질병 또는 노화에 의해 본래의 작용을 못하는 경우가 많다. 따라서 항문 괄약근과 요도 괄약근 등이 본래의 작용을 못하게 된 경우에는 직장이나 방광에 차있는 배설물이 사람의 의지에 관계없이 마구 배설되므로 사회 활동은 물론이고 가정에서조차도 대단히 큰 불편과 문제를 야기하게 된다.

항문 괄약근에 문제가 생긴 경우, 예를 들어, 하부 직장암으로 직장과 항문을 절제한 경우나 항문 괄약근이 정상적으로 작동하지 못하는 경우에는 복부로 결장을 빼내어 대변을 배변할 수 있도록 하는 장루술(colostomy)이 시행되고 있다. 그러나 이러한 방법은 환자에게 매우 큰 불편을 주므로 이를 대체할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 손상된 배변 조직을 대신하여 정상적인 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 손상된 배변 조직을 대신하여 정상적인 배변을 조절할 수 있는 인공 직장을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 이러한 인공 괄약근 및 인공 직장을 포함하는 인공 배변 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치는, 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하고 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합된 대변 저류 부재를 포함하는 인공 직장; 상기 하우징 내 하단에 형성되어 상기 대변 배출구와 연통된 관통홀을 구비하는 지지부와, 상기 관통홀 내에 배치되어 팽창 및 수축에 의해 상기 관통홀을 개폐하는 부피 변환 개폐부를 포함하는 인공 괄약근; 상기 부피 변환 개폐부에 유체를 유입하거나 유출하여 상기 부피 변환 개폐부를 팽창 또는 수축시키는 펌프; 및 상기 펌프에 연결되어 상기 유 체를 저장하는 유체 저장부를 포함한다.

상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 괄약근은, 인체 내에 대변이 배출되는 영역에 배치되고, 내부에 관통홀에 형성된 실린더 형상의 지지부; 및 상기 관통홀 내에 배치되어 팽창 및 수축에 의해 상기 관통홀을 개폐하는 부피 변환 개폐부를 포함한다. 여기서, 상기 부피 변환 개폐부 내로 유체가 유입되거나 유출됨으로써 상기 부피 변환 개폐부가 팽창 또는 수축을 하는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 직장은, 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하고 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합된 대변 저류 부재; 및 상기 대변 유입구에서 내측으로 돌출되어 형성되고 장과 문합되는 장 문합부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 의하면, 장루 처치 환자, 직장암으로 인한 직장 적출 환자 및 항문 괄약근 손상 환자들도 정상인과 같은 방법으로 배변을 할 수 있으며, 기존 장루의 육안적인 혐오스러움, 조절되지 않는 분변의 배출, 비위생적이며 심한 악취의 발생, 착용의 불편함과 항문 없이 복부를 통해 배변해야 하는 정신적 스트레스를 감소시켜 자발적인 사회활동이 가능하도록 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어 로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 전체적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 정면도이고, 도 3은 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 배면도이고, 도 4는 도 1의 인공 배변 장치의 본체가 인체 내에 배치된 경우를 나타내는 개략적인 인체 단면도이고, 도 5는 도 2의 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치(100)는 본체(105)와, 본체(105)에 가압용 유체를 제공하는 펌프(80)와, 가압용 유체를 저장하는 유체 저장부(90)를 포함한다.

본체(105)는 장(130)과 문합(anastomosis)되어 내부에 대변을 저류시키고 일 정 시간이 흐른 후 대변을 외부로 배출하는 역할을 한다. 본체(105)는, 내부에 대변을 저류시키는 대변 저류공간(26)을 구비하는 인공 직장과, 인공 직장의 상부에 위치하고 장(130)과 결합하여 대변이 유입되는 대변 유입구(12)와, 인공 직장의 하부에 위치하여 대변 저류공간(26)에 저류된 대변을 외부로 배출하거나 배출을 억제하는 인공 괄약근과, 인공 괄약근 하부에 위치하여 대변을 외부로 배출하는 대변 배출구(14)를 포함한다.

여기서 인공 직장은 전체적인 외형을 이루는 하우징(10)과, 하우징(10) 내에 위치하여 대변 저류공간(26)을 형성하는 가요성 튜브 형상의 대변 저류 부재(20)를 포함한다.

하우징(10)은 인체(110) 내부에 배치되므로 생체 적합성을 갖는 합성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 내압에 대하여 형태를 유지할 수 있도록 적정한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 불소수지계, 폴리에틸렌계, 또는 폴리프로필렌계 물질 등으로 형성될 수 있다.

하우징(10)은 전체적으로 S자형 관형상을 가질 수 있다. 하우징(10)의 형상은 환자의 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 결과와 실제 직장과 항문의 형태를 기초로 하여 천추(sacrum)(120)와의 효율적인 접착과, 방광 및 자궁과 같은 복강 내의 기타 장기의 위치 및 크기를 고려하여 설계될 수 있다. 따라서 하우징(10)은 환자 개개인에 따라 그 형상이 변경될 수 있음은 자명한 사실이다. 대변 유입구(12)가 위치하는 하우징(10)의 상부는 장(130), 특히 에스결장과의 효율적인 문합을 위하여 복강 내의 에스결장의 방향 즉, 좌측배면 방향으로 휘어지게 형성되는 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 대변 저류공간(26)이 형성되도록 하우징(10) 내부에는 가요성 튜브(쌕) 형상의 대변 저류 부재(20)가 배치되어 있다. 하우징(10)과 대변 저류 부재(20)는 상부 및 하부 각각에 일정부분이 서로 접착되어 상부 접합부(22) 및 하부 접합부(24)가 형성된다. 상부 접합부(22) 및 하부 접합부(24)에 의하여 하우징(10) 내벽과 대변 저류 부재(20) 외벽 사이에 밀폐 공간(28)이 형성된다. 대변 저류 부재(20)는 대변 저류공간(26)에 저류된 대변에 대하여 유동성을 제공하기 위하여 유연한 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 대변 저류 부재(20)로는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리비닐알코올계 물질 등이 사용될 수 있다.

하우징(10) 상부와 장(130)과의 접합을 위하여 제1 생체조직 접합부(32)가 대변 유입구(12)의 주변을 감싸도록 형성되어 있다. 즉 제1 생체조직 접합부(32)는 하우징(10) 상부 외측으로부터 대변 저류 부재(20) 상부 내측까지 형성되어 있다. 하우징(10) 상부 외측에 형성된 제1 생체조직 접합부(32)는 복강 내의 다른 조직과 접합하고, 대변 저류 부재(20) 상부 내측에 형성된 제1 생체조직 접합부(32)는 대변 유입구(12)로 삽입된 장(130)과 접합한다.

장 문합부(38)는 대변 유입 및 저류 시에 대변이 복강으로 누출되는 것을 방지하도록 대변 유입구(12)에 위치하며, 장 문합부(38)는 대변 저류 부재(20)로부터 내측으로 돌출된 대변 저류 부재(20)의 연장부와, 제1 생체조직 접합부(32)로부터 내측으로 돌출된 제1 생체조직 접합부(32)의 연장부로 이루어진 이중구조를 가진 다. 장 문합부(38)는 예를 들어 환형 형상을 가질 수 있으며, 통상의 단단문합기(EEA stapler; end to end anastomosis stapler)를 이용하여 장을 장 문합부(38)에 문합시킬 수 있도록 장 문합부(38)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

하우징(10) 하부와 괄약근 주변 조직과의 접합을 위하여 제2 생체조직 접합부(34)는 하우징(10)의 하부에 형성되어 있다. 제2 생체조직 접합부(34)는 디스크 형상부와, 디스크 형상부 아래에 연결된 관 형상부로 이루어져 있다. 여기서 디스크 형상부는 하우징(10)의 하부에 형성되고 복강 내에서 하우징(10)의 하부를 골반저에 접합하는 역할을 하고, 관 형상부는 하우징(10)의 하부와 외부를 연결하도록 손상된 괄약근 또는 괄약근이 있었던 주변 조직에 접합하며 대변이 배출되는 대변 배출구(14)를 형성한다.

도 4를 참조하면 하우징(10)을 복강 내에 고정시키기 위하여 하우징(10)의 중간부 외주면에는 천추(120) 주변 조직에 접합하는 제3 생체조직 접합부(36)가 형성되어 있다.

이러한 제1 생체조직 접합부(32), 제2 생체조직 접합부(34) 및 제3 생체조직 접합부(36)로는 조직 접합성이 우수한 폴리에스테르계, 불소수지계, 폴리프로필렌계 또는 폴리에틸렌계 등의 고분자 합성섬유, 또는 비단(silk)과 같은 천연섬유 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 데이크론(Dacron™, Dupont社), 고어텍스(Gore-Tex™, Dupont社) 등이 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 대변 유입구(12)와 인접하는 하우징(10) 상부 및 대변 저류 부재(20) 상부 사이에는 상부 접합부(22)에 의하여 일측이 막힌 대변 누출 방지 소(27)가 형성되어 있다. 제1 생체조직 접합부(32)에서 조직 접합이 완료되기 전에 대변이 누출되는 경우, 대변 누출물을 대변 누출 방지소(27)에 임시로 저류시켜서 복강으로 대변이 누출되는 것을 방지할 수 있다.

대변 저류 부재(20)의 말단으로부터 대변 배출구(14)에 대응하는 제2 생체조직 접합부(34)의 내벽까지 연결층(50)이 형성되어 있다. 연결층(50)은 배변 시에 대변의 역류 및 누출 등으로 인하여 인공 괄약근 및 제2 생체조직 접합부(34)가 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서 연결층(50)은 외압에 대한 유연성이 우수한 실리콘계 수지로 형성될 수 있고, 환자마다 서로 상이한 괄약근의 길이에 맞추어 불필요한 부분을 제거하고 사용될 수 있다. 경우에 따라 연결층(50)은 다양한 기능성 필름들로 이루어진 복층 구조를 가질 수 있다.

인공 괄약근은 하우징(10)의 내부에서 대변 배출구(14)와 인접한 부분에 위치하여 개폐 동작에 의하여 대변 저류공간(26)에 저류된 대변을 외부로 배출하거나 배출을 억제하는 역할을 한다. 인공 괄약근은 하우징(10) 내부 하단에 배치된 실린더 형상의 지지부(60)와, 지지부(60) 내측에 위치하여 수축 및 팽창을 통하여 지지부(60) 내부를 개폐하는 부피 변환 개폐부(40)를 포함한다.

부피 변환 개폐부(40)를 팽창 또는 수축시키기 위하여, 본체(105)의 외부에는 펌프(80)와 유체 저장부(90)가 배치된다. 본체(105)의 측벽에 형성된 개구부에 제1 배관(16)이 삽입되어 부피 변환 개폐부(40)와 펌프(80) 사이를 연결한다. 그리고 펌프(80)와 유체 저장부(90)는 제2 배관(18)을 통하여 연결된다. 따라서, 펌프(80)는 부피 변환 개폐부(40)와 유체 저장부(90) 사이에 개재되어 있으므로, 부 피 변환 개폐부(40)로부터 유체 저장부(90)로 가압용 유체를 이송함으로써 부피 변환 개폐부(40)를 수축시킬 수 있다. 반대로, 펌프(80)는 유체 저장부(90)로부터 부피 변환 개폐부(40)로 가압용 유체를 이송함으로써 부피 변환 개폐부(40)를 팽창시킬 수 있다. 이러한 가압용 유체로는 물, 생리식염수 등이 사용될 수 있다.

이러한 펌프(80), 유체 저장부(90), 제1 배관(16) 및 제2 배관(18)은 인체(110) 내에 배치되기 때문에 생체 적합성을 갖는 합성 수지 재질로 이루어지거나 이러한 합성 수지 재질로 도포되어 있는 것이 바람직하다. 제1 배관(16) 및 제2 배관(18)의 접힘을 방지하기 위하여, 제1 배관(16) 및 제2 배관(18)의 내부에 스프링과 같은 구조물이 삽입되거나, 보강재를 미리 함침하여 제1 배관(16) 및 제2 배관(18)를 제작할 수 있다.

펌프(80)는 인체(110) 외부에서 사람의 손 등을 이용하여 직접 제어하는 기계식 펌프, 또는 무선 주파수(radio frequency) 등을 이용하여 제어하는 전자식 펌프로 이루어질 수 있다. 전자식 펌프는, 동력원과, 모터 또는 압전체로 이루어진 구동부와, 무선 주파수를 수신하는 수신부와, 이들을 제어하는 제어부 등을 구비할 수 있다.

이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 인공 괄약근에 대하여 상세히 설명한다. 도 6은 도 5의 인공 배변 장치의 본체 내에 배치된 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다. 도 7은 도 6의 인공 괄약근의 부분 절개 사시도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 인공 괄약근은, 대변 배출구(14)와 인접한 하우 징(10) 내부에 형성된 지지부(60)와, 지지부(60) 내의 관통홀(62)을 개폐하는 부피 변환 개폐부(40)를 포함한다.

여기서, 지지부(60)는 하우징(10) 내벽, 구체적으로 대변 저류 부재(20) 내벽에 접합되어 있다. 지지부(60)의 내측에는 대변 배출구(14)와 연통된 관통홀(62)이 형성되고, 대변 저류공간(26) 내에 저류된 대변은 관통홀(62)을 통하여 대변 배출구(14)로 배출된다. 대변의 배출을 용이하게 하기 위하여 지지부(60)의 상면은 외측면에서 내측면을 향하여 하향 경사지도록 형성될 수 있다. 지지부(60)는 대변 저류 부재(20)와 실질적으로 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(60)로는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리비닐알코올계 물질 등이 사용될 수 있다. 나아가, 지지부(60)는 대변 저류 부재(20)와 일체형으로 형성될 수도 있다.

부피 변환 개폐부(40)는 관통홀(62) 내에 배치되어 부피가 팽창 또는 수축됨에 따라 관통홀(62)을 개폐하는 역할을 하며, 실제 인강의 항문과 동일한 기능을 수행한다. 부피 변환 개폐부(40)가 팽창하였을 경우 지지부(60)와의 접촉 면적을 높이기 위하여 지지부(60)의 내측면의 적어도 일부에는 팽창된 부피 변환 개폐부(40)의 형상과 대응하도록 홈이 형성될 수 있다.

부피 변환 개폐부(40)는 제1 배관(16)을 통하여 이송되는 가압용 유체에 의해 팽창 또는 수축을 하며, 부피 변환 개폐부(40)는 가압용 유체가 저장되는 벌룬(balloon)(42)과, 벌룬(42)의 일단에 형성된 주입구(44)로 이루어져 있다. 주입구(44)는 하우징(10) 및 지지부(60)를 관통하여 삽입된 제1 배관(16)과 결합하고, 주입구(44)를 경유하여 가압용 유체가 벌룬(42) 내에 유입되거나 벌룬(42)으로부터 유출된다. 이러한 부피 변환 개폐부(40)로는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리비닐알코올계 물질 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 벌룬(42)을 이용하여 부피 변환 개폐부(40)를 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 외부 자극에 의해 부피가 변화함으로써 지지부(60) 내부를 개폐하는 임의의 수단을 포함할 수 있다.

이와 같은 부피 변환 개폐부(40)는 일종의 소모품으로서, 부피 변환 개폐부(40)에 손상이 발생한 경우 부피 변환 개폐부(40)를 제1 배관(16)으로부터 분리한 후 새로운 것으로 교환할 수 있다. 이러한 교환이 용이하도록 부피 변환 개폐부(40)와 제1 배관(16)은 나사 결합, 후크 결합 또는 억지끼움 결합 등을 통하여 체결될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면 펌프(80)를 본체(105) 또는 유체 저장부(90)로부터 분리하거나 펌프(80)를 본체(105) 또는 유체 저장부(90)에 결합하는 것을 용이하게 하기 위하여, 제1 배관(16) 또는 제2 배관(18) 중간에 중간에 커넥터(17)를 개재시킬 수 있다. 이러한 커넥터(17)는 나사 결합, 후크 결합 또는 억지끼움 결합 등의 체결 방식을 이용할 수 있다.

이하 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 펌프에 대하여 상세히 설명한다. 도 8은 도 1의 인공 배변 장치에 포함된 펌프를 나타낸 사시도이다. 도 9는 도 8의 펌프의 부분 절개 사시도이다. 도 10은 도 9의 펌프의 평면도이다. 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 펌프는 기계식 또는 전자식으로 구현될 수 있으나, 이하 설명의 편의를 위하여 기계식 펌프를 이용하여 설명한다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 펌프(80)는, 제1 배관(16)과 연결된 제1 유로(96)와, 제2 배관(18)과 연결된 제2 유로(98)와, 제1 유로(96) 및 제2 유로(98) 사이에 개재된 펌핑 공간(95)을 포함한다. 펌프(80)는 마주 보면 면에 일정한 음각 패턴이 형성된 상부 케이스(81) 및 하부 케이스(82)로 이루어질 수 있다. 이러한 음각 패턴에 의하여 제1 유로(96)와, 제2 유로(98)와, 펌핑 공간(95)이 형성된다. 상부 케이스(81) 및 하부 케이스(82) 중 적어도 하나는 외부 힘에 의해 그 형태가 변할 수 있는 유연성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

펌핑 공간(95)은 상부 케이스(81) 및 하부 케이스(82)로 둘러싸여 형성되고, 펌핑 공간(95)의 일부에 형성된 가압부(83)에 힘을 가하는 경우 펌핑 공간(95) 내에 임시로 저장된 유체를 제2 유로(98)를 통하여 유체 저장부(98)로 이송시키는 펌핑 구동력이 발생한다. 제1 유로(96)와 제2 유로(98)는 펌핑 공간(95)과 연결되고, 바이패스 유로(99)는 제1 유로(96)와 제2 유로(98) 사이를 연결한다. 바이패스 유로(99) 상에는 제1 밸브(85)가 배치되어 있다. 바이패스 유로(99)와 펌핑 공간(95) 사이에 위치하는 제2 유로(98) 상에는 제2 밸브(87)가 배치되어 있다. 기본적으로 제1 밸브(85) 및 제2 밸브(87)는 제2 유로(98) 내의 유체가 제1 유로(96)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

제1 밸브(85)는 구 형상으로 형성될 수 있으며, 바이패스 유로(99)에 충전(充塡)되어 바이패스 유로(99)는 통하여 유체가 이송되는 것을 방지한다. 제1 밸브(85)가 바이패스 유로(99) 내에서만 움직이도록 제1 밸브(85) 양측으로 바이패스 유로(99)에는 단턱이 형성되어 있다. 따라서, 외부 힘이 작용하지 않는 경우 제1 밸브(85)에 의해 바이패스 유로(99)에 유체가 흐르지 않는다. 다만, 상부 케이스(81) 및 하부 케이스(82) 중 적어도 하나는 유연성 물질로 이루어져 있으므로, 제1 밸브(85) 주위의 상부 케이스(81) 또는 하부 케이스(82)에 외부 힘이 가해지는 경우 바이패스 유로(99)가 뒤틀어지고 제1 밸브(85)와 바이패스 유로(99) 사이에 틈이 생겨서 이 틈을 통하여 유체가 흐를 수 있다.

제2 밸브(87)는 디스크 및 디스크의 일면에 가장자리를 따라 형성된 하나 이상의 돌기로 이루어진 구조를 가진다. 돌기는 바이패스 유로(99)와 제2 유로(98)의 연결부를 향한 디스크의 일면에 형성되고, 디스크는 제2 유로(98)보다 크기가 작은 것이 바람직하다. 제2 밸브(87)가 제2 유로(98) 내에서만 움직이도록 제2 밸브(87) 양측으로 제2 유로(98)에는 단턱이 형성되어 있다. 제2 유로(98) 내의 유체의 압력이 펌핑 공간(95) 내의 유체의 압력보다 높은 경우, 제2 밸브(87)의 디스크가 제2 유로(98)의 단턱과 접촉하여 제2 유로(98)를 막아서 유체가 흐르는 것을 막는다. 반대로, 펌핑 공간(95) 내의 유체의 압력이 제2 유로(98) 내의 유체의 압력보다 높은 경우, 제2 밸브(87)의 돌기가 제2 유로(98)의 단턱과 접촉하게 되고 유체는 돌기와 단턱 사이의 공간을 통해 흐를 수 있다.

이하 도 5, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 동작에 대하여 설명한다. 여기서 도 11은 배변 시에 인공 괄약근이 열린 상태는 나타낸 종단면도이다. 도 12는 배변 시에 펌프의 동작을 개괄적으로 나타낸 도면이다. 도 13은 배변 후 평상시로 돌아가기 위한 펌프의 동작을 개괄적으 로 나타낸 도면이다.

도 11 및 도 12을 참조하면, 배변 시에 펌프(80)의 가압부(83)에 압력을 가하여 부피 변환 개폐부(40)로부터 유체를 유체 저장부(90)로 이송시킨다. 부피 변환 개폐부(40)가 수축함에 따라, 유체 저장부(90) 내의 압력(P2)이 부피 변환 개폐부(40) 내의 압력(P1)보다 높아지기는 하나 제1 밸브(85) 및 제2 밸브(87)에 의해 유체가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한 유체 저장부(90)는 펌프(80)에 의해 추가된 유입되는 유체를 수용할 수 있을 정도로 유연성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이 부피 변환 개폐부(40)가 축소하면 대변 저류공간(26) 내에 저류된 대변이 대변 배출구(14)를 통하여 외부로 배출된다.

도 5 및 도 13을 참조하면, 배변이 끝난 후 다시 부피 변환 개폐부(40)을 팽창시켜 지지부(60)의 관통홀(62)을 막기 위해서 펌프(80)의 제1 밸브(85) 주위에 외부 힘을 가한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 밸브(85) 주위에 힘을 가해 바이패스 유로(99)가 뒤틀어지는 경우 제1 밸브(85)와 바이패스 유로(99) 사이에 틈이 생겨서 이 틀을 통해 유체 저장부(90)로부터 부피 변환 개폐부(40)로 유체가 이동한다. 유체 저장부(90) 내의 유체 압력(P2)과 부피 변환 개폐부(40) 내의 유체 압력(P1)이 실질적으로 동일할 때까지 유체가 이동할 수 있으며, 이때 부피 변환 개폐부(40)는 관통홀(62)을 막을 정도록 팽창된다. 따라서 대변 저류공간(26) 내에 저류된 대변이 더 이상 대변 배출구(14)로 배출되는 것을 막을 수 있다.

이하 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치에 대하여 자세히 설명한다. 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치의 본체 내에 배치된 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다. 도 15는 도 14의 부피 변환 개폐부의 부분 절개 사시도이다. 설명의 편의상, 이전 실시예의 도면(도 1 내지 도 13)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시예의 부피 변환 개폐부(140)는 지지부(60)의 관통홀(62)을 개폐하는 벌룬(142)과, 벌룬(142)을 관통하는 결합 실린더(144)를 포함한다. 결합 실린더(144)의 일측은 지지부(60)의 일측을 관통하여 제1 배관(16)에 연결되고, 결합 실린더(144)의 타측은 지지부(60)의 타측을 관통하여 지지부(60)에 삽입되어 있다. 결합 실린더(144)는 유체가 흐를 수 있도록 내부가 관통되어 있고, 관통된 내부와 연결된 하나 이상의 개구부(146)을 통하여 유체가 벌룬(142) 내에 유입되거나 유출된다. 결합 실린더(144)와 벌룬(142)은 유체가 새지 않도록 긴밀히 접합되는 것이 바람직하다.

이와 같이 벌룬(142)의 일측 및 타측으로 돌출된 결합 실린더(144)가 지지부(60)에 삽입되어 고정되므로 벌룬(142)이 수축하거나 팽창하는 동안 벌룬(142)의 중심이 관통홀(62) 내에서 일정한 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 벌룬(142)이 팽창하는 경우 지지부(60)의 내측면에 형성된 홈에 벌룬(142)의 표면이 일치하게 되어 대변이 새는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상 인공 직장 및 그 하단에 형성된 인공 괄약근으로 이루어진 인공 배변 장치를 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하였다. 다만 경우에 따라 환자의 괄약근에만 손상이 있는 경우 환자의 직장에 본 발명의 인공 괄약근만을 설치할 수도 있고, 환자의 직장에만 손상이 있는 경우 환자의 장과 괄약근 사이에 본 발명의 인공 직장만을 설치할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 전체적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 정면도이다.

도 3은 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 배면도이다.

도 4는 도 1의 인공 배변 장치의 본체가 인체 내에 배치된 경우를 나타내는 개략적인 인체 단면도이다.

도 5는 도 2의 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이다.

도 6은 도 5의 인공 배변 장치의 본체 내에 배치된 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다.

도 7은 도 6의 인공 괄약근의 부분 절개 사시도이다.

도 8은 도 1의 인공 배변 장치에 포함된 펌프를 나타낸 사시도이다.

도 9는 도 8의 펌프의 부분 절개 사시도이다.

도 10은 도 9의 펌프의 평면도이다.

도 11은 배변 시에 인공 괄약근이 열린 상태는 나타낸 종단면도이다.

도 12는 배변 시에 펌프의 동작을 개괄적으로 나타낸 도면이다.

도 13은 배변 후 평상시로 돌아가기 위한 펌프의 동작을 개괄적으로 나타낸 도면이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치의 본체 내에 배치된 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다.

도 15는 도 14의 부피 변환 개폐부의 부분 절개 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 12: 대변 유입구

14: 대변 배출구 16: 제1 배관

18: 제2 배관 20: 대변 저류 부재

22: 상부 접합부 24: 하부 접합부

26: 대변 저류공간 27: 대변 누출 방지소

28: 밀폐 공간 32: 제1 생체조직 접합부

34: 제2 생체조직 접합부 36: 제3 생체조직 접합부

38: 장 문합부 40: 부피 변화 개폐부

42: 벌룬 44: 주입구

50: 연결층 60: 지지부

62: 관통홀 80: 펌프

81: 상부 케이스 82: 하부 케이스

83: 가압부 85: 제1 밸브

87: 제2 밸브 90: 유체 저장부

95: 펌핑 공간 96: 제1 유로

98: 제2 유로 99: 바이패스 유로

100: 인공 배변 장치 105: 본체

110: 인체 120: 천추

130: 장 140: 부피 변환 개폐부

142: 벌룬 144: 결합 실린더

146: 개구부

Claims (24)

1. 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하고 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합된 대변 저류 부재를 포함하는 인공 직장;

   상기 하우징 내 하단에 형성되어 상기 대변 배출구와 연통된 관통홀을 구비하는 지지부와, 상기 관통홀 내에 배치되어 팽창 및 수축에 의해 상기 관통홀을 개폐하는 부피 변환 개폐부를 포함하는 인공 괄약근;

   상기 부피 변환 개폐부에 유체를 유입하거나 유출하여 상기 부피 변환 개폐부를 팽창 또는 수축시키는 펌프; 및

   상기 펌프에 연결되어 상기 유체를 저장하는 유체 저장부를 포함하는 인공 배변 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 지지부 내측면의 적어도 일부에는 팽창된 상기 부피 변환 개폐부의 형상과 대응하는 홈이 형성된 인공 배변 장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 부피 변환 개폐부는 상기 유체가 저장되는 벌룬과, 상기 벌룬의 일단에 형성되어 상기 유체가 주입되는 주입구를 포함하고,

   상기 주입구는 상기 지지부의 일측을 관통하는 인공 배변 장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 부피 변환 개폐부는 상기 유체가 저장되는 벌룬과, 상기 벌룬을 관통하여 상기 벌룬 내에 상기 유체를 공급하는 결합 실린더를 포함하고,

   상기 벌룬으로부터 돌출된 상기 결합 실린더의 일측 및 타측은 각각 상기 지지부에 삽입되는 인공 배변 장치.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 펌프는 상기 부피 변환 개폐부에 연결된 제1 유로와, 상기 유체 저장부에 연결된 제2 유로와, 상기 제1 유로 및 제2 유로 사이에 개재되어 상기 유체를 임시로 저장하는 펌핑 공간을 포함하는 인공 배변 장치.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 펌프는, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로 사이를 연결하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로 상에 배치된 제1 밸브와, 상기 바이패스 유로와 상기 펌핑 공간 사이에 위치하는 상기 제2 유로 상에 배치된 제2 밸브를 더 포함하고,

   상기 제1 밸브에 힘이 가해지는 경우에만 상기 바이패스 유로가 오픈되고,

   상기 제2 밸브는 상기 유체 저장부로부터 상기 펌핑 공간으로 상기 유체가 역류하는 것을 방지하는 인공 배변 장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 제1 밸브는 상기 바이패스 유로에 충전되고,

   상기 제1 밸브 양측으로 상기 바이패스 유로에는 단턱이 형성된 인공 배변 장치.
8. 제6 항에 있어서,

   상기 제2 밸브는 디스크 및 디스크의 일면에 형성된 하나 이상의 돌기를 포함하고,

   상기 제2 밸브 양측으로 상기 제2 유로에는 단턱이 형성된 인공 배변 장치.
9. 제1 항에 있어서,

   상기 대변 저류 부재는 가요성 튜브 형상을 가지는 인공 배변 장치.
10. 제1 항에 있어서,

    상기 대변 유입구에서 내측으로 돌출되어 형성되고 장과 문합되는 장 문합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
11. 제10 항에 있어서,

    장과 접합하기 위하여 상기 대변 유입구의 주변을 감싸도록 형성된 제1 생체 조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
12. 제11 항에 있어서,

    상기 장 문합부는, 상기 대변 저류 부재로부터 내측으로 돌출된 상기 대변 저류 부재의 연장부와, 상기 제1 생체조직 접합부로부터 내측으로 돌출된 상기 제1 생체조직 접합부의 연장부로 이루어진 이중구조를 가지는 인공 배변 장치.
13. 제1 항에 있어서,

    손상된 괄약근 또는 괄약근이 존재했던 주변 조직과 접합하기 위하여 상기 하우징의 하부에 형성된 제2 생체조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
14. 제13 항에 있어서,

    상기 제2 생체조직 접합부는, 복강 내에서 상기 하우징의 하부를 골반저에 접합하는 디스크 형상부와, 상기 디스크 형상부 아래에 연결되고 손상된 괄약근 또는 괄약근이 존재했던 주변 조직에 접합하여 상기 대변 배출구를 형성하는 관 형상부를 포함하는 인공 배변 장치.
15. 제13 항에 있어서,

    상기 대변 배출구를 형성하는 상기 제2 생체조직 접합부의 내벽에 형성되어 상기 제2 생체조직 접합부의 오염을 방지하는 연결층을 더 포함하는 인공 배변 장 치.
16. 제1 항에 있어서,

    상기 하우징의 중간부 외주면에 형성되어 천추 주변 조직과 접합하는 제3 생체조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
17. 인체 내에 대변이 배출되는 영역에 배치되고, 내부에 관통홀에 형성된 실린더 형상의 지지부; 및

    상기 관통홀 내에 배치되어 팽창 및 수축에 의해 상기 관통홀을 개폐하는 부피 변환 개폐부를 포함하되,

    상기 부피 변환 개폐부 내로 유체가 유입되거나 유출됨으로써 상기 부피 변환 개폐부가 팽창 또는 수축을 하는 것을 특징으로 하는 인공 괄약근.
18. 제17 항에 있어서,

    상기 지지부 내측면의 적어도 일부에는 팽창된 상기 부피 변환 개폐부의 형상과 대응하는 홈이 형성된 인공 괄약근.
19. 제17 항에 있어서,

    상기 부피 변환 개폐부는 상기 유체가 저장되는 벌룬과, 상기 벌룬의 일단에 형성되어 상기 유체가 주입되는 주입구를 포함하고,

    상기 주입구는 상기 지지부의 일측을 관통하는 인공 괄약근.
20. 제17 항에 있어서,

    상기 부피 변환 개폐부는 상기 유체가 저장되는 벌룬과, 상기 벌룬을 관통하여 상기 벌룬 내에 상기 유체를 공급하는 결합 실린더를 포함하고,

    상기 벌룬으로부터 돌출된 상기 결합 실린더의 일측 및 타측은 각각 상기 지지부에 삽입되는 인공 괄약근.
21. 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징;

    상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하고 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합된 대변 저류 부재;

    상기 대변 유입구에서 내측으로 돌출되어 형성되고 장과 문합되는 장 문합부; 및

    상기 대변 유입구의 내부에서 상기 장과 접합하기 위하여 상기 대변 유입구의 주변을 감싸도록 형성된 제1 생체조직 접합부를 포함하되,

    상기 장 문합부는, 상기 대변 저류 부재로부터 내측으로 돌출된 상기 대변 저류 부재의 연장부와, 상기 제1 생체조직 접합부로부터 내측으로 돌출된 상기 제1 생체조직 접합부의 연장부로 이루어진 이중구조를 가지는 인공 직장.
22. 제21 항에 있어서,

    상기 대변 저류 부재는 가요성 튜브 형상을 가지는 인공 직장.
23. 삭제
24. 삭제

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