KR101342439B1 - 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치는, 유체가 유입 및 배출되는 하우징; 상기 하우징에 서로 연통되도록 형성되는 제1,2챔버; 상기 제1챔버의 유체의 흐름을 중력에 반하는 방향으로 전환시키는 1차 유속저감쉴드; 상기 제2챔버를 흐르는 유체의 유속을 저감시키는 2차 유속저감쉴드; 및 상기 하우징에 부착되며 상기 제1챔버와 연통되는 기포제거챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 제1,2챔버 및 1,2차 유속저감쉴드에 의해 도관을 통해 유입된 미세기포가 포함된 수액 및 혈액은 급속히 저감된 유속 및 중력에 의해 미세기포는 수액 및 혈액에서 분리되어 기포제거챔버로 이동 및 집적되어 미세 기포를 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치{Device for trapping air bubble of the fluid warming and rapid infusion system}

본 발명은 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수액이나 혈액을 가온하여 급속 주입할 때에 발생하는 기포를 제거하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 최근 임상에서 널리 쓰이기 시작한 수액 가온 및 급속주입장치는 수술 중 대량 출혈 등으로 인한 저혈량 상태 또는 응급실, 중환자실 등에서 흔히 발생하는 쇽(shock) 상태에서 수액이나 혈액을 충분히 가온하여 환자 체내에 급속 주입함으로써 저체온증 및 저혈량증과 그에 따른 합병증을 예방하고 치료하는데 이용되는 장비이다.

그러나, 수액 가온 및 급속주입장치는 가온 중에 미세 기포가 발생되며, 발생된 미세 기포는 처음에는 도관(catheter) 내부로 유입되어 중력에 의해 도관 내 굴곡부에 정체되지만 지속적으로 발생한 미세 기포는 점차 집적되어 종국에는 체내에 유입됨으로써 치명적인 공기 색전증(air embolism)을 일으킬 수 있다.

또한, 말기 간질환환자에 대한 간이식 수술에서는 수액 급속주입장치의 사용이 필수적인데, 이들 환자에서는 간폐증후군으로 인한 폐내혈관 확장(intrapulmonary vasodilatation)에 의한 동정맥 단락 (arteriovenous shunt)이 비교적 흔한 편으로 전체 대상 환자의 8-24%에서 나타난다고 알려져 있다. 이들 환자에서는 수술 중 중심정맥관을 통해 매우 소량의 공기가 유입되더라도 뇌혈관을 포함한 전신 동맥혈관계로 기포가 직접적으로 파급되기 때문에 매우 치명적일 수 있으므로 임상적으로 세심한 관심과 주의를 요한다.

따라서, 이들 급속주입 장치들 가운데 고가의 일부 기종에서는 장치 회로 내에 초음파 장비(ultrasound device) 등을 적용한 기포 센서를 갖추고 있어서 가온 시 발생하는 일정한 크기 이상의 기포의 발생을 감지하고 수액/혈류를 중단시켜 기포의 주입으로 인한 공기 색전증을 예방할 수 있으나, 대부분의 급속주입장치는 기포 감지 센서가 없는 경우가 많고 또 기포 감지 센서가 갖춰져 있더라도 가온으로 인해 필연적으로 수반될 수밖에 없는 미세기포의 발생은 감지할 수 없는 경우가 대부분으로 미세기포가 생성된 즉시 인지하지 못하면 공기 색전증의 발생에 속수무책이기 때문에 환자의 안전에 위험이 될 수 있다.

이러한 공기 색전증과 같은 합병증의 발생을 막기 위한 기포(가스)제거장치에 관한 대표적인 예가 하기 문헌 1(이하, '종래기술'이라 함)에 개시되어 있으나, 종래기술의 기포제거장치는 기포를 제거하기 위해 액체가 소수성 멤브레인을 투과하도록 설계되어 있고 이는 불가피하게 도관 내 유속의 저하를 유발하기 때문에 급속주입장치에 적용하기에는 어렵다.

구체적으로, 종래기술의 기포제거장치는 유체 유량이 100㎖/min 이하일 경우 기포 제거 효율이 낮아지고 유체 유량이 350㎖/min 이상인 경우에는 유체로부터 기포를 제거하는데 효과적이지 못하므로 유체 속도가 특정 범위 내에서 일정하게 유지되는 장비가 아닌 경우 적용하기 어렵다.

즉, 유속의 저하를 유발하는 종래기술의 기포제거장치는 지속적 혈액 투석기(Continuous Renal Replacement Therapy, CRRT) 등과 같이 시간당 유속 100㎖ 내외로 유지되는 저속 유량 장치에서는 적용가능하나 수액 가온 및 급속주입장치에서처럼 분당 최고 유속 750㎖까지 가능한 고속 유량 장비에서는 저항이 증가하고 유속저하를 초래할 수 있기 때문에 적용이 불가능하다.

또한, 혈액제제가 함께 투여될 경우 필터방식의 경우 여과속도에 한계가 있고 필터 내에 혈액응고 등의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 미세기포를 제거할 수 있는 개선된 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

[문헌 1] 한국공개특허 제2011-0009655호(2011.01.28)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도관 내 유속의 저하를 유발하지 않으며 미세 기포를 제거할 수 있는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치는, 유체가 유입 및 배출되는 하우징; 상기 하우징에 서로 연통되도록 형성되는 제1,2챔버; 상기 제1챔버의 유체의 흐름을 중력에 반하는 방향으로 전환시키는 1차 유속저감쉴드; 상기 제2챔버를 흐르는 유체의 유속을 저감시키는 2차 유속저감쉴드; 및 상기 하우징에 부착되며 상기 제1챔버와 연통되는 기포제거챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 제1챔버 측에 형성된 유입구 및 상기 하우징의 제2챔버 측에 형성된 토출구를 포함하되, 상기 유입구의 토출 측은 상기 1차 유속저감쉴드와 마주하도록 형성되며 상기 토출구의 입구 측은 상기 2차 유속저감쉴드와 마주하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1,2 챔버를 구획하도록 상기 하우징을 가로지르며 그 중앙으로 관통공이 형성되는 경계면을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경계면은 하우징과 접하는 테두리부터 관통공이 형성된 중앙으로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1,2차 유속저감쉴드는 'ㄷ'자 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기포제거챔버의 토출 측에는 압력에 의해 개방되는 고무 패킹이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입구와 토출구는 동일한 내경을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치에 따르면, 제1,2챔버 및 1,2차 유속저감쉴드에 의해 도관을 통해 유입된 미세기포가 포함된 수액 및 혈액은 급속히 저감된 유속 및 중력에 의해 미세기포는 수액 및 혈액에서 분리되어 기포제거챔버로 이동 및 집적되어 미세 기포를 제거할 수 있는 효과가 있다.

즉, 도관으로 미세기포가 유출되는 것을 방지한다.

또한, 베르누이 원리(Bernoulli's principle)가 적용된 직경이 동일한 유입구와 토출구에 의해 본 발명의 기포제거장치에서 토출된 수액 및 혈액의 유속은 기포제거장치로 유입 전의 유속과 동일하여 기포제거장치 전후 도관 내 유속의 저하를 유발하지 않는다.

이에 따라, 기포제거장치 전후 도관 내 유속의 저하를 유발하지 않기 때문에 수액 가온 및 급속주입장치처럼 유속이 최소 5㎖/min에서 최대 750㎖/min 까지 임상적 상황에 따라 유동적으로 변동 적용되는 장치에 적용이 적합하다.

또한, 투명한 PVC 재질로 형성된 하우징에 의해 기포의 발생과 제거를 육안으로 확인할 수 있다.

결국, 본 발명의 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치에 따르면, 대량출혈이 예상되는 간이식 수술, 개심술 등 중증 환자의 마취 관리에 있어 필수적인 수액 가온 및 급속주입장치에 적용 시에 발생하는 미세기포를 제거하여 공기 색전증의 발생을 방지함에 따라 환자의 안전성을 크게 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 원리를 고려해 볼 때, 수액 가온 및 급속주입장치를 적용하지 않는 경우에도 심장내 우-좌 단락 (right-left shunt)이 의심되는 소아 또는 성인 환자에서처럼 소량의 공기의 유입도 용납되지 않는 상황에서 일반적인 수액 투여 경로 등의 최하류 측에 본 발명을 확대 적용할 수 있을 것으로 기대되고 이러한 적용에 대한 임상적인 요구도(needs)는 매우 높을 것으로 생각된다.

도 1은 본 발명에 따른 기포제거장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기포제거장치의 유체 경로를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 하우징을 도시한 평단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기포 제거 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기포 제거 장치의 유체 경로를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 하우징을 도시한 평단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치(A)는, 수액 및 혈액 등의 유체가 유입 및 배출되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 서로 연통되도록 형성되는 제1,2챔버(200,300)와, 상기 제1챔버(200)의 유체의 흐름을 중력에 반하는 방향으로 전환시키는 1차 유속저감쉴드(400)와, 상기 제2챔버(300)의 유체의 흐름을 중력에 반하는 방향으로 전환시키는 2차 유속저감쉴드(500) 및 상기 하우징(100)에 부착되며 상기 제1챔버(200)와 연통되는 기포제거챔버(600)로 구성된다.

먼저, 상기 하우징(100)은 도 1과 같이 원통체로 형성되어 직립상태로 이용되며, 유체의 흐름은 상기 하우징(100)의 상부에서 하부로 이동된다.

또한, 상기 1,2차 유속저감쉴드(400,500)는 하우징(100)의 내측에 수용되며, 상기 1,2차 유속저감쉴드(400,500)와 하우징(100)의 내주면은 별도의 연결수단에 의해 제1,2챔버(200,300)의 공간부에 1,2차 유속저감쉴드(400,500)를 고정하게 된다.

예를 들어, 상기 하우징(100)을 평면에서 바라볼 때, 도 4에 도시와 같이 상기 1,2차 유속저감쉴드(400,500)의 외주면과 하우징(100)의 내주면이 넷 이상의 연결구(140)가 방사상으로 배치연결되어 고정이 이루어지게 된다. 물론, 유체의 흐림의 방해되지 않게끔 연결되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하우징(100)의 제1챔버(200) 측에 형성된 유입구(110) 및 상기 하우징(100)의 제2챔버(300) 측에 형성된 토출구(120)가 더 포함된다. 이 경우, 상기 유입구(110)의 토출 측은 상기 1차 유속저감쉴드(400)와 마주하도록 형성되며 상기 토출구(120)의 입구 측은 상기 2차 유속저감쉴드(500)와 마주하도록 형성된다.

이때, 상기 유입구(110)에는 수액 가온 및 급속 주입기의 토출 측과 연결되는 제1연결구(111)가 형성되며, 상기 토출구(120)에는 도관(catheter)과 연결되는 제2연결구(121)가 형성된다.

한편, 상기 제1,2챔버(200,300)를 구획하도록 상기 하우징(100)을 가로지르며 그 중앙으로 관통공(131)이 형성되는 경계면(130)을 더 포함하며, 상기 경계면(130)은 하우징(100)과 접하는 테두리부터 관통공(131)이 형성된 그 중앙으로 상향 경사지게 형성되어 유체의 유속을 다시 한번 감속시키는 역할을 담당하게 된다.

그리고, 상기 1,2차 유속저감쉴드(400,500)는 'ㄷ'자 단면으로 형성되어 유체의 유속을 저감시킨다.

구체적으로, 상기 1차 유속저감쉴드(400)는 상부가 개방되게 배치되고, 상기 2차 유속저감쉴드(500)는 하부가 개방되게 배치된다.

이에 따라, 도 3과 같이 유체는 제1챔버(200), 1차 유속저감쉴드(400), 상기 경계면(130), 제2챔버(300) 및 2차 유속저감쉴드(500)를 지나면서 미세기포가 포함된 수액 및 혈액 등의 유체는 급속히 저감된 유속 및 중력에 의해 미세기포는 수액 및 혈액에서 분리되어 기포제거챔버(600)로 이동 및 집적되어 미세 기포를 제거할 수 있게 된다. 즉, 도관으로 미세기포가 유출되는 것을 방지한다.

결국, 본 발명의 기포제거장치를 대량출혈이 예상되는 간이식 수술, 개심술 등 중증 환자의 마취 관리에 있어 필수적인 수액 가온 및 급속주입장치에 적용 시에 발생하는 미세기포를 제거하여 공기 색전증의 발생을 방지함에 따라 환자의 안전성을 크게 높일 수 있다.

또한, 상기 하우징(100)은 투명재질로 형성되어 기포의 발생과 제거를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

한편, 상기 기포제거챔버(600)의 토출 측에는 압력에 의해 개방되는 고무 패킹(610)이 더 구비되며, 상기 고무 패킹(610)은 일반적인 역지 밸브와 동일한 역할을 담당한다.

또한, 상기 유입구(110)와 토출구(120)는 동일한 내경을 가지도록 형성된다.

이에 따라, 베르누이 원리(Bernoulli's principle)가 적용된 내경이 동일한 유입구(110)와 토출구(120)에 의해 본 발명의 기포제거장치에서 토출된 수액 및 혈액의 유속은 기포제거장치로 유입 전의 유속과 동일하여 기포제거장치 전후 도관 내 유속의 저하를 유발하지 않는다.

이에 따라, 기포제거장치 전후 도관 내 유속의 저하를 유발하지 않기 때문에 수액 가온 및 급속주입장치처럼 유속이 최소 5㎖/min에서 최대 750㎖/min 까지 임상적 상황에 따라 유동적으로 변동 적용되는 장치에 적용이 적합하다.

이하, 본 발명에 따른 기포제거장치의 동작을 간단하게 설명한다.

먼저, 수액 가온 및 급속 주입장치의 토출 측과 도관 사이에 본 발명의 기포제거장치(A)를 설치한다.

다음, 유입구(110)를 통해 유입된 유체는 하우징(100) 내부의 제1챔버(200)로 유도되고 1차 유속저감쉴드(400)를 통해 유체의 흐름이 중력에 반하는 방향으로 전환되며 유속이 저감된다.

그리고, 유체는 그 중심이 상향 경사진 경계면(130)을 타고 넘으며 관통공(131)을 통과하여 제2챔버(300)로 유도되고 2차 유속저감쉴드(500)에 의해 유속이 한차례 더 저감되어 토출구(120)를 통해 도관으로 배출된다.

즉, 제2챔버(300) 및 2차 유속저감쉴드(500)는 하우징(100) 내의 전체 유속을 저감하는 효과를 가지며 이는 유선(streamline)상에서 제1챔버(200) 내부의 유속 저감 효과를 증대시키는 작용을 한다.

이에 따라, 하우징(100) 내에서 저감된 유속에 의해 미세 기포는 기포제거챔버(600)로 집적되며 이는 기포 제거용 고무 패킹(610)을 통해 기포를 효과적으로 배출하게 된다.

이하, 수액 가온 및 급속 주입기에 본 발명의 기포제거장치를 적용한 후 저속 및 고속 구동시 효율 및 안정성 검토한 실험결과를 기술한다.

실험조건은 다음과 같다.

첫째, 급속 주입기의 구동 속도를 각각 최소유속(2.5-50 mL/min), 중간유속 (100-200 mL/min) 및 고속 유속 (500-700mL)으로 셋팅 후 distal limb에서 기포제거 효율 비교.

둘째, 저속 및 중간 유속에서 10분간, 최고유속에서 1분간 각각 3회 시험함 (최고유속으로 구동시 튜브내 압력부하로 인해 급속유입기 구동 시간이 제한되고 자동으로 멈춤).

셋째, 전술한 유속 구분은 기존 특허인 종래기술의 기포제거장치(상기 문헌 1)에서 적용할 수 없는 유속구간인 유체유량 100㎖/min이하 및 350㎖/min 이상의 유속 구간에서 본 발명의 적용 가능성을 시험.

넷째, Proximal limb에서 20㎖ 시린지를 이용하여 기포를 생성하여 3-way connector를 통해 서서히 주입하며, 챔버 내로 고속 유입시 확인되는 기포의 최대 깊이 측정.

다섯째, Distal limb에서는 1L 관류용수 bottle 내로 도관을 거치, 고정 시켜 기포의 발생을 확인.

위와 같은 조건으로 실험한 결과 하기 [표 1]의 결과가 도출된다.

결국, 본 발명의 챔버 형태의 기포 제거 장치(A)는 저속 및 고속 유입에서도 효과적으로 생성 기포가 제거된다.

더욱이, 수액을 고속으로 유입할 시에도 기포는 수면에서 3~4cm이내 깊이에서 중력에 의해 상단으로 이동, 축적됨을 확인하였고 이는 수액이 튜브 내에서 고속으로 진행하더라도 챔버 내에 도달한 후에는 횡단면적이 넓어짐에 의해 유속이 급격히 저감되고 챔버 내로 유입된 기포는 유속에 관계없이 이동하여 챔버 상단에 모이기 때문이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

예를 들어, 전술한 설명에서는 기포제거장치를 수액 가온 및 급속주입장치에 적용한 상태로 설명하였지만 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 기포를 제거하는 다양한 장치에 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

A - 기포제거장치 100 - 하우징
110 - 유입구 120 - 토출구
130 - 경계면 200 - 제1챔버
300 - 제2챔버 400 - 1차 유속저감쉴드
500 - 2차 유속저감쉴드 600 - 기포제거챔버

Claims (8)

1. 유체가 유입 및 배출되는 하우징;
   상기 하우징에 서로 연통되도록 형성되는 제1,2챔버;
   상기 제1챔버의 유체의 흐름을 중력에 반하는 방향으로 전환시키는 1차 유속저감쉴드;
   상기 제2챔버를 흐르는 유체의 유속을 저감시키는 2차 유속저감쉴드; 및
   상기 하우징에 부착되며 상기 제1챔버와 연통되는 기포제거챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징의 제1챔버 측에 형성된 유입구 및 상기 하우징의 제2챔버 측에 형성된 토출구를 포함하되, 상기 유입구의 토출 측은 상기 1차 유속저감쉴드와 마주하도록 형성되며 상기 토출구의 입구 측은 상기 2차 유속저감쉴드와 마주하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1,2 챔버를 구획하도록 상기 하우징을 가로지르며 그 중앙으로 관통공이 형성되는 경계면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 경계면은 하우징과 접하는 테두리부터 관통공이 형성된 중앙으로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징은 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 1,2차 유속저감쉴드는 'ㄷ'자 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 기포제거챔버의 토출 측에는 압력에 의해 개방되는 고무 패킹이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   
8. 제 2항에 있어서,
   상기 유입구와 토출구는 동일한 내경을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수액 가온 및 급속 주입기의 기포제거장치.
   

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