KR101681542B1 - Interchangeable cartridge device for artificial pancreas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혈액을 췌도세포에 노출하여 인슐린이 공급되도록 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치에 관한 것으로, 카트리지와 혈관연결부 사이에 혈액 순환 경로를 전환할 수 있는 카트리지 연결부를 구비하여 혈액 순환을 유지하면서도 췌도세포가 들어 있는 카트리지를 교체할 수 있고, 장치의 체내 이식은 물론 일부 체외에도 구비하여 사용할 수 있고, 대정맥 혈관 작업을 피할 수 있으며, 외부 수신기를 통해 혈당 수치나 카트리지 교환시기 등을 용이하게 알 수 있게 하는 교환형 카트리지 장치를 제공한다.The present invention relates to an exchangeable cartridge device for implementing an artificial pancreas in which blood is supplied to insulin by exposing the pancreatic islet cells to a pancreatic islet cell, and a cartridge connection part for switching a blood circulation path between the cartridge and the blood vessel connection part, It is possible to replace the cartridge containing the pancreatic islet while maintaining the pancreatic islet cell, and it is possible to use it in some of the in vitro system as well as the transplantation of the apparatus, and it is possible to avoid the vascular operation of the vena cava and to facilitate the blood glucose level, The present invention also provides an exchangeable cartridge device which enables the user to know the cartridge type.
Description
본 발명은 인공췌장 구현을 위한 의료 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혈액을 췌도세포에 노출하여 인슐린이 공급되도록 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a medical device for implementing an artificial pancreas, and more particularly, to an exchangeable cartridge device for an artificial pancreas implementation in which blood is supplied to insulin by exposing the pancreatic islet cells.
췌도세포 즉 췌장도세포 내의 베타세포에서 생산되는 인슐린의 양은 혈중에 분포한 포도당의 양에 따라 변화되며, 기본적으로 인슐린은 혈중의 포도당을 세포내로 유입시킨 후 다당류인 글리코겐으로 바꾸어 저장하도록 하여 혈당량을 낮추는 역할을 한다. The amount of insulin produced in the pancreatic islet cell, that is, the pancreatic cell beta cell, changes according to the amount of glucose in the blood. Essentially, insulin converts glucose into glucose, which is converted into polysaccharide glycogen, It also plays a role of lowering.
제1형 당뇨(diabete mellitus)는 췌장의 도세포(islet cells)가 그 기능을 상실하거나 또는 췌장암 또는 췌장질환의 치료를 위한 췌장제거술에 의해 췌장의 일부 또는 전체가 제거되어 인체의 혈당을 제어하지 못해 다양한 합병증을 유발하는 질병이다.
오늘날 전 세계적으로 제1형 당뇨 환자가 많이 증가하고 있고, 또한 이에 대한 치료방법이 다양하게 연구되고 있는 가운데, 약물형태의 치료제는 대부분 부작용을 동반하고 있고, 최근에 상용화되고 있는 자동 인슐린 주입장치는 기계 오작동 등으로 인한 과도한 인슐린 투입으로 단시간에 저혈당 쇼크를 초래할 잠재 위험을 가지고 있다. The number of patients with
한편, 동종 도세포 이식방법은 공여자의 부족으로 상업화가 불가능하며, 이에 따라 오랜 기간 동안 돼지 췌장의 도세포를 이용한 이종 도세포(異種島細胞)의 이식에 대한 연구가 많이 있어왔으나, 후자 또한 인체 적용시에 나타나는 다양한 문제점들을 효과적으로 해결하지 못함으로 인하여, 이종 도세포를 이용한 효과적인 치료방법을 아직 성공적으로 상업화한 사례는 없다. On the other hand, the method of homologous transplantation has not been commercialized because of lack of donors. Therefore, there have been many studies on transplantation of heterologous islet cells (transplantation of islet cells) using pig tissue of pig pancreas for a long time, There is no successful commercialization of an effective treatment method using heterogeneous tissue because of the inability to effectively solve various problems encountered in the application.
이종 도세포를 이용한 치료방법이 상업적으로 성공하기 위해서는, 다음과 같은 문제점들 즉 1)이종 도세포의 장기적 보관 방법, 2)이종 도세포의 바이러스 및 세균 감염 방지 대책, 3)이종 도세포의 인체 이식 후 인체 면역거부반응에 대한 방어 대책, 4)이종 도세포가 이식된 혈관 부위 이외의 장소로 이동하는 것에 대한 방지 대책, 5)이식된 이종 도세포들의 정상기능 작동 여부 판별 방법, 6)사멸되거나 기능이 저하된 이종 도세포의 수거 방법, 7)수거된 량에 따라 새로운 정상적 이종 도세포의 교환 이식을 하기 위한 대책, 8)장기간 수차례에 걸친 이종 도세포의 혈관 내 이식에 따른 혈관 손상에 대한 대책, 9)췌장이나 간 등의 중요 장기 근처의 혈관 시술 위험성에 대한 대책, 10)이종 도세포의 혈관 내 이식 기술을 보유한 의료기관의 부족하므로 국내외 일반 외과 의료기관에서 시행할 수 있는 기술수준의 보급 대책 등이 선결적으로 해결되어야 한다.In order for the treatment method using the heterologous taxa to be commercially successful, the following problems must be solved: 1) long-term storage of heterogeneous taxa; 2) measures to prevent viral and bacterial infection of heterologous taxa; 3) Preventive measures against human immune rejection after transplantation, 4) preventive measures against migration of the heterologous graft to a place other than the transplanted blood vessel region, 5) determination of whether the grafted heterologous grafts are functioning normally, 6) 7) The measures for the exchange of new normal heterotopic tissues according to the collected amount, 8) The vascular damage due to the transplantation of the heterotopic tissue several times over a long period of time. 9) measures against the risk of vascular surgery near important organs such as the pancreas or liver, 10) lack of medical institutions having intravenous transplantation techniques of heterogeneous hepatocytes, The spread measures such as the skill level that can be done in half-surgical hospitals should be addressed to pre-defined enemy.
이 중에 상기 1)은 대한민국 등록특허 제10-0686383호(이종 이식을 위한 돼지의 췌도세포 분리방법)와 제10-0855104호(췌도세포의 장기 보존을 위한 취급방법)에서 개시된 방법과 관련 연구실험 등으로 어느 정도 해결이 되고 있고, 상기 2)와 관련해서는 대한민국 등록특허 제10-0628700호(실험용 특정 병원균 부재 소형 돼지의 생산방법)에서 무균 및 특정 병원균 부재(SPF: specific pathogen free) 돼지를 사용하는 것으로 제안되고 있다. 상기 3)은 보통 이종 도세포를 캡슐화 (Encapsulation)하는 방법으로 해결하는 연구가 많이 진행되어 왔고, 상기 4)와 관련해서는 이종 도세포를 간문맥 혈관에 주입하되, 혈관 내 이동을 막는 장치를 설치하는 것으로 해결하려는 방법이 연구되어 왔다(대한민국 등록특허 제10-1132746호, 제10-1242656호 및 특허공개 제10-2013-0115408호 참조).Among them, 1) above is a method disclosed in Korean Patent No. 10-0686383 (Isolation method of pancreatic islet cells for xenotransplantation) and 10-0855104 (Handling method for long-term preservation of pancreatic islet cells) (SPF: specific pathogen free) pigs are used in Korean Patent No. 10-0628700 (a method of producing small-sized pigs for experimental use) in connection with the above 2) . The above-mentioned 3) has usually been researched by encapsulation of heterotopic capsules. In connection with the above 4), a device for injecting heterotransported blood into the portal vein, (Korean Patent Nos. 10-1132746, 10-1242656, and 10-2013-0115408).
그러나, 상기 5) 내지 10)에 관해서는 이종 도세포를 이용한 치료방법이 상업적으로 성공하기 위해 역시 중요한 사안임에도 불구하고, 이들에 대한 연구나 실험이 진행된 사례는 아직 알려지지 않고 있다.However, as for the above-mentioned 5) to 10), although the treatment method using heterotransport is also an important issue for commercial success, researches and experiments on these have not yet been known.
이에 본 발명은 상술한 선결 문제들을 모두 해결함은 물론 실효성이 있는 상업적 전개를 위한 솔루션으로, 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exchangeable cartridge device for an artificial pancreas, which is a solution for effective commercial deployment as well as solving all of the above problems.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치는 복수 개의 췌도세포가 들어있는 교환형 카트리지; 상기 카트리지에 혈액이 순환되도록 혈관에 연결되는 혈관연결부; 및 상기 카트리지와 상기 혈관연결부 사이에 체결되어 혈액 순환 경로가 형성되도록 하는 카트리지연결부를 포함하여 구성되되, 상기 카트리지연결부는 상기 카트리지의 교환시 상기 혈액 순환 경로가 상기 카트리지를 거치지 않고 우회될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an exchangeable cartridge device for implementing an artificial pancreas comprising: an exchangeable cartridge containing a plurality of pancreatic islet cells; A blood vessel connection portion connected to the blood vessel so that blood is circulated in the cartridge; And a cartridge connecting portion which is fastened between the cartridge and the blood vessel connecting portion so as to form a blood circulation path, wherein the cartridge connecting portion is configured so that the blood circulation path can be bypassed without passing through the cartridge when the cartridge is exchanged .
여기서, 상기 카트리지연결부는 상기 혈관연결부가 체결되는 드럼홀더와 상기 드럼홀더 내측에 좌우 회전 가능하게 삽입된 회전드럼으로 구성되고, 상기 회전드럼은 상기 카트리지로 혈액이 순환되도록 하는 두 개의 직선홀, 상기 두 개의 직선홀 사이에서 전방으로 유턴(U-turn) 되는 내부관을 형성하는 두 개의 유턴홀 및 상기 두 개의 직선홀과 후방에서 연결되며 상기 카트리지가 탈부착 되도록 하는 클램프홀더를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the cartridge connecting portion is constituted of a drum holder to which the blood vessel connecting portion is fastened and a rotating drum inserted into the drum holder so as to be rotatable in the left and right direction, wherein the rotating drum has two straight holes for circulating blood to the cartridge, Two U-turns forming a U-turn inner tube between the two linear holes, and a clamp holder connected to the two linear holes at the back and detachably attached to the cartridge .
상기 카트리지는 상기 클램프홀더에 탈부착 되는 클램프와 상기 클램프의 후방에 부착된 카트리지용기를 포함하여 구성되고, 상기 클램프는 상기 클램프홀더에 삽입될 수 있는 양 측면 요철부를 갖는 헤더클램프, 상기 두 개의 직선홀과 대응되는 위치에 형성된 혈액인입홀과 혈액배출홀로 구성되고, 상기 카트리지용기는 내부로 상기 혈액인입홀과 상기 혈액배출홀 사이에 하나 이상의 췌도드럼이 연결되고, 상기 췌도드럼은 췌도드럼헤더, 상기 췌도세포를 일정 장소에 고정시키는 췌도튜브 및 췌도드럼백홀로 구성될 수 있다.Wherein the cartridge includes a clamp detachably attached to the clamp holder and a cartridge container attached to the rear of the clamp, the clamp includes a header clamp having both side surface irregularities that can be inserted into the clamp holder, Wherein at least one pancreatic islet is connected between the blood inlet hole and the blood outlet hole, and the pancreatic islet drum comprises an islet drum header, An islet tube for inserting the islet cell in a predetermined place, and an islet hole for the islet of the pancreatic islet.
상기 카트리지용기는 두 개 이상의 췌도드럼이 드럼간연결부, 혈액인입홀연결부 및 혈액배출홀연결부를 통하여 직렬로 연결될 수도 있다.The cartridge container may have two or more pancreatic islands connected in series through the inter-drum connection, the blood inlet hole connection, and the blood outlet hole connection.
상기 두 개의 직선홀과 상기 두 개의 유턴홀은 상기 회전드럼의 전방 중심선에서 소정의 각도로 회전 대칭이 되도록 형성되고, 상기 드럼홀더는 전방으로 상기 두 개의 직선홀 또는 상기 두 개의 유턴홀과 대응되는 위치에 두 개의 연결홀이 형성되어 상기 혈관연결부와 체결되고, 후방으로 상기 카트리지의 헤더클램프가 진입할 수 있도록 하는 클램프삽입홈과 상기 회전드럼의 이탈방지 및 회전한계를 주기 위한 두 개의 걸림쇠가 형성될 수 있다.Wherein the two straight holes and the two U-turns are formed to be rotationally symmetrical at a predetermined angle from the front center line of the rotary drum, and the drum holder is arranged to be in front of the two linear holes or the two U- A clamp insertion groove formed at the position of the rotary drum and coupled to the blood vessel connection portion so that the header clamp of the cartridge can be introduced rearward, and two latches for preventing the separation and rotation of the rotary drum are formed .
상기 드럼홀더는 전방으로 상기 두 개의 연결홀과 소정의 각도로 회전 대칭이 되도록 두 개의 세척홀이, 측면으로 상기 회전드럼을 고정하기 위한 고정나사의 나사홈이 각각 더 형성되고, 상기 두 개의 세척홀은 상기 드럼홀더의 전방 중심선에서 상기 두 개의 직선홀과 상기 두 개의 유턴홀 사이의 회전 대칭 각도와 동일한 각도로 회전 대칭이 되도록 형성되고, 상기 회전드럼은 회전하여 상기 나사홈에 대응될 수 있도록 측면에 두 개의 나사고정홈이 더 형성될 수 있다.Wherein the drum holder is further provided with two cleaning holes so as to be rotationally symmetric with respect to the two connection holes at a predetermined angle in front of the drum holder, and screw grooves of a fixing screw for fixing the rotary drum to the side, The hole is formed to be rotationally symmetric at an angle equal to a rotational symmetry angle between the two straight holes and the two U-turns at the front center line of the drum holder, and the rotary drum rotates to correspond to the screw groove Two screw fixing grooves may be further formed on the side surface.
상기 클램프삽입홈은 상기 두 개의 세척홀 중 어느 하나와 대응되는 상기 드럼홀더의 뒷 편에 형성되고, 상기 두 개의 걸림쇠는 상기 회전드럼이 삽입된 상태에서 상기 클램프삽입홈의 일측에 하나가, 나머지 하나는 중심에서 180도 떨어진 맞은 편에 각각 상기 드럼홀더의 후방 개방구를 향해 부착될 수 있다.Wherein the clamp insertion grooves are formed in a rear portion of the drum holder corresponding to one of the two cleaning holes, and one of the two clamps is provided at one side of the clamp insertion groove in the state where the rotary drum is inserted, One can be attached to the rear opening of the drum holder opposite each other 180 degrees from the center.
상기 나사홈은 상기 두 개의 세척홀 중 어느 하나와 인접한 측면에 형성되고, 상기 두 개의 나사고정홈은 상기 두 개의 직선홀 중 하나와 상기 두 개의 유턴홀 중 하나와 각각 인접한 측면에 서로 중심선에서 90도 각도로 떨어진 위치에 형성될 수 있다.Wherein the screw groove is formed on a side surface adjacent to any one of the two cleaning holes, and the two screw fixing grooves are formed on one side of one of the two linear holes and one side May be formed at positions away from each other by an angle.
상기 두 개의 연결홀은 전방으로 돌출되어 꼭지 형상으로 형성될 수 있다.The two connection holes may protrude forward and be formed into a nip shape.
상기 카트리지용기는 상기 혈액배출홀과 마지막 췌도드럼의 췌도드럼백홀 사이에 구비된 혈당및인슐린측정장치, 상기 혈당및인슐린측정장치에 연결되어 측정된 생체신호를 외부 수신기로 송신하는 원격통신장치 및 상기 원격통신장치와 전선으로 연결되어 필요한 전기를 공급하는 무선충전배터리를 더 포함하여 구성될 수 있다.Wherein the cartridge container comprises a blood glucose and insulin measurement device provided between the blood discharge hole and an islet drum back hole of the last islet drum, a remote communication device connected to the blood glucose and insulin measurement device and transmitting the measured biometric signal to an external receiver, And a wireless rechargeable battery connected to the remote communication device through a wire to supply necessary electricity.
상기 혈당및인슐린측정장치는 혈액 내의 혈당 및 인슐린의 양뿐만 아니라 혈류속도를 더 측정할 수 있다.The blood glucose and insulin measurement device can further measure the blood flow rate as well as the amount of blood glucose and insulin in the blood.
상기 원격통신장치는 상기 혈당및인슐린측정장치로 측정된 혈류속도가 안정적인 상태에서 공복혈당이 항상 140g/dL 이상일 경우 상기 카트리지의 교환시기임을 상기 외부 수신기로 알리도록 프로그램될 수 있다.The remote communication apparatus can be programmed to inform the external receiver that the replacement time of the cartridge is the time when the blood flow rate measured by the blood glucose and insulin measurement apparatus is stable and the fasting blood glucose level is always 140 g / dL or more.
상기 복수 개의 췌도세포는 특정 병원균 부재(specific pathogen free) 미니돼지의 췌도세포를 적출하여 일정한 과정을 거쳐 1개의 췌도세포마다 캡슐화한 것일 수 있다.The plurality of islet cells may be obtained by extracting specific pathogen free mini-piglet islet cells and encapsulating the same into a single pancreatic islet cell through a certain process.
상기 혈관연결부는 상기 카트리지연결부와 연결되는 공급부인공혈관과 배출부인공혈관으로 구성되고, 상기 공급부인공혈관과 상기 배출부인공혈관의 각 선단에는 카테터고정부재를 통해 절단된 혈관에 삽입되는 인입혈관카테터 및 배출혈관카테터가 각각 연결되어 일체형으로 구성되거나, 상기 공급부인공혈관과 상기 배출부인공혈관의 각 선단에는 근육고정틀, 연결조인트 및 혈관주입바늘이 구비된 혈액유입부 및 혈액배출부가 각각 연결되어 독립형으로 구성될 수도 있다.Wherein the blood vessel connection portion is composed of a supply artificial blood vessel and an artificial artificial blood vessel which are connected to the cartridge connection portion and each of the supply artificial blood vessel and the discharge artificial blood vessel is inserted into a blood vessel cut through a catheter fixing member, And an outlet blood vessel catheter are connected to each other, or a blood inlet portion and a blood outlet portion provided with a muscle fixture, a connecting joint, and a blood injection needle are connected to the distal end of each of the supplying artificial blood vessel and the discharging artificial blood vessel, .
본 발명은 혈액 순환 경로를 바꾸어줄 수 있는 카트리지연결부를 구비함으로써, 췌도세포가 들어있는 카트리지 교환시에도 혈액 순환이 차단되지 않아 관련 조직이 괴사하는 것을 방지할 수 있고, 교환형 카트리지를 구비하여 종래 이식된 췌도세포의 기능 저하시 혈관에 투여된 췌도세포를 일일이 수거한 후 새로운 췌도세포로 재투여하는 등의 대수술을 반복하지 않아도 되는 효과가 있다.The present invention provides a cartridge connecting portion that can change the circulation path of blood so that even when a cartridge containing an islet cell is replaced, blood circulation is not blocked, necrosis of a related tissue can be prevented, In the case of the degradation of the transplanted islet cells, there is an effect that it is not necessary to repeat the major operation such as collecting the islet cells injected into the blood vessels and re-injecting them into new islet cells.
또한, 본 발명의 혈관연결부를 통해 위험하지 않은 부위(예, 복막, 팔, 다리 등)의 정맥을 활용할 수 있게 되어, 종래 췌도세포 이식을 위해 감수해야 하는 간문맥 등을 취급하는 위험한 대정맥 혈관 작업을 피할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to utilize the veins of non-dangerous parts (e.g., peritoneum, arm, leg, etc.) through the blood vessel connection part of the present invention, and to carry out a dangerous large vein blood vessel operation handling the portal vein, etc., There is an effect that can be avoided.
나아가, 교환형 카트리지에 혈당 등 혈액특성을 측정하는 수단 및 원격통신장치를 더 구비하여 당뇨병 환자가 수시로 채혈하여 혈당을 측정하는 불편을 제거하고 카트리지 교환시기를 쉽게 알 수 있는 효과가 있다.Further, the replaceable cartridge further includes a means for measuring blood characteristics such as blood glucose and a remote communication device, thereby eliminating the inconvenience of blood glucose measurement by the diabetic patient from time to time to measure the blood glucose, thereby easily knowing the replacement timing of the cartridge.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치의 구성을 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 카트리지용기(50)의 내부 구성을 보여주기 위한 부분 절단 전개 사시도이다.
도 3(a)는 도 1에서 공급부인공혈관(16), 배출부인공혈관(18), 드럼홀더(20) 및 회전드럼(30)의 체결관계를 보여주는 전개 사시도이고, 도 3(b) 및 도 3(c)는 각각 드럼홀더(20)와 회전드럼(30)의 전면 구조를 보여주는 사사도이다.
도 4(a)는 도 3(a)의 각 구성이 체결된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 4(c)는 도 4(a)의 AA선 단면도로 카트리지 교환시 회전드럼(30)의 전방으로 유턴(U-turn) 되는 내부관(30a)으로 혈액 순환 경로가 우회됨을 보여주고, 도 4(b)는 도 4(a)에서 회전드럼(30)을 시계방향으로 90도 회전시킨 모습을 보여주는 사시도이고, 도 4(d)는 도 4(b)의 BB선 단면도로 카트리지 장착시 회전드럼(30)의 두 개의 직선홀(33, 34)을 통해 카트리지로 혈액 순환 경로가 형성됨을 보여준다.
도 5는 도 1에서 카트리지(300)를 전방의 반시계방향으로 90도 회전시켜 카트리지연결부(200)로부터 이탈시킨 모습을 보여주는 사시도로, 카트리지 교환시 혈액 순환 경로는 회전드럼(30)의 내부관(30a)으로 우회된다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 도 5에서 새로운 카트리지로 장착하는 모습을 보여주는 동작 단계별로 도시한 요부 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관연결부가 절단된 혈관에 연결되는 모습을 보여주는 요부 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관연결부가 드럼홀더의 돌출된 연결홀에 체결되는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치의 구성을 보이는 사시도이다.
도 10은 도 1의 교환형 카트리지 장치를 복막에 이식하여 사용하는 예를 도시한 사용 상태도이다.
도 11은 도 9의 교환형 카트리지 장치를 팔에 혈관연결부의 일부만 매립하고 카트리지 보호 홀더 및 고정벨트로 인체에 고정시켜 사용하는 예를 도시한 사용 상태도이다.1 is a perspective view showing a configuration of an exchangeable cartridge device for implementing an artificial pancreas according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway exploded perspective view showing the internal structure of the
3 (a) is an exploded perspective view showing the fastening relationship between the supplying
4A is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig. 4A. Fig. 4C is a sectional view taken along the line AA in Fig. The blood circulation path is bypassed to the
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the cartridge 300 is rotated 90 degrees counterclockwise in the forward direction and is detached from the
6 (a) to 6 (d) are perspective views of the main parts according to operation steps showing a state in which a new cartridge is mounted in FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a blood vessel connecting part connected to a cut blood vessel according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a state in which a blood vessel connection portion according to an embodiment of the present invention is fastened to a protruding connection hole of a drum holder. FIG.
9 is a perspective view showing the configuration of an exchangeable cartridge device for implementing an artificial pancreas according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a use state diagram showing an example in which the replaceable cartridge device of FIG. 1 is implanted into the peritoneum.
Fig. 11 is a use state diagram showing an example in which the replaceable cartridge device of Fig. 9 is used by embedding only a part of the blood vessel connection portion in the arm and fixing it to the human body with the cartridge protective holder and the fixing belt.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 첨부된 도면에 예시된 교환형 카트리지 장치의 구조는 본 발명의 기술적 사상을 당업자가 이해할 수 있도록 설명하기 위해 제시된 것이어서, 이에 제한되어 본 발명의 기술적 사상을 해석하여서는 아니 된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The structure of the replaceable cartridge device illustrated in the accompanying drawings is only provided to explain the technical idea of the present invention to a person skilled in the art so that the technical idea of the present invention should not be interpreted.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치는, 도 1과 같이, 기본적으로 복수 개의 췌도세포(52)가 들어있는 교환형 카트리지(300); 상기 카트리지(300)에 혈액이 순환되도록 혈관에 연결되는 혈관연결부(100); 및 상기 카트리지(300)와 상기 혈관연결부(100) 사이에 체결되어 혈액 순환 경로가 형성되도록 하는 카트리지연결부(200)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, the replaceable cartridge device for implementing an artificial pancreas according to an embodiment of the present invention includes: an exchangeable cartridge 300 basically containing a plurality of
여기서, 상기 카트리지연결부(200)는, 도 5와 같이, 카트리지(300)의 교환시 혈액 순환 경로가 카트리지(300)를 거치지 않고 우회될 수 있도록 구성된다.5, the
상기와 같이, 혈액 순환 경로를 바꾸어줄 수 있는 카트리지연결부(200)를 구비함으로써, 췌도세포(52)가 들어있는 카트리지를 교환할 때에도 혈액 순환이 차단되지 않아 관련 조직이 괴사하는 것을 방지할 수 있게 된다.By providing the
상기 카트리지연결부(200)는 구체적으로, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 혈관연결부(100)의 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)이 체결되는 드럼홀더(20)와 상기 드럼홀더 내측에 좌우 회전 가능하게 삽입되어 혈액 순환 경로를 바꾸는 회전드럼(30)으로 구성될 수 있다.3 and 4, the
상기 회전드럼(30)은 상기 카트리지(300)로 혈액이 순환되도록 하는 두 개의 직선홀(33, 34), 상기 두 개의 직선홀 사이에서 전방으로 유턴(U-turn) 되는 내부관(30a)을 형성하는 두 개의 유턴홀(31, 32) 및 상기 두 개의 직선홀과 후방에서 연결되며 상기 카트리지가 탈부착 되도록 하는 직선 홈(35)과 직선 홈의 양측 돌출부로 형성된 클램프홀더(36, 37)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 두 개의 직선홀(33, 34)과 두 개의 유턴홀(31, 32)은, 도 3(c)와 같이, 회전드럼(30)의 전방 중심선(B)에서 소정의 각도(ω2)로 회전 대칭이 되도록 형성됨이 바람직하다. 도 3(c)에서 90도 회전 대칭이 되도록 도시되었으나 이에 제한되지는 않는다.The
그리고, 상기 드럼홀더(20)는 전방으로 상기 혈관연결부(100)의 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)이 체결되기 위한 두 개의 연결홀(21, 22)이 기본적으로 형성된다. 상기 회전드럼(30)에서 두 개의 직선홀(33, 34)과 두 개의 유턴홀(31, 32)이 소정의 각도(ω2)로 회전 대칭이 되도록 형성된 경우에는 상기 두 개의 연결홀(21, 22)은 상기 두 개의 직선홀(33, 34) 또는 상기 두 개의 유턴홀(31, 32)과 대응되는 위치에 형성된다.The
상기 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)이 상기 두 개의 연결홀(21, 22)에 각각 체결되는 방식은 소정의 접착제에 의하거나 일체로 형성될 수 있다. 후자의 경우는 상기 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)이 상기 드럼홀더(20)와 동일한 재질로 제조됨이 바람직하다.The supplying
다른 체결방식으로, 도 8과 같이, 두 개의 연결홀(21a, 22a)을 드럼홀더(20a)의 전방으로 돌출된 꼭지 형상으로 형성하여, 여기에 상기 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)을 각각 강제 끼움으로 체결할 수도 있다. 이 경우에 두 개의 돌출된 연결홀(21a, 22a)은 드럼홀더(20a)와 일체로 형성함이 바람직하다.8, the two
상기 드럼홀더(20)의 다른 실시예로, 도 3(b)와 같이, 전방으로 상기 두 개의 연결홀(21, 22) 이외에 두 개의 세척홀(23, 24)이 더 형성될 수 있다. 이때, 두 개의 세척홀(23, 24)은 두 개의 연결홀(21, 22)과 드럼홀더(20)의 전방 중심선(A)에서 상기 두 개의 직선홀(33, 34)과 두 개의 유턴홀(31, 32) 사이의 회전 대칭 각도(ω2)와 동일한 각도(즉, ω1=ω2)로 회전 대칭이 되도록 형성됨이 바람직하다.In another embodiment of the
상기와 같이 구성됨으로써, 도 4(a) 및 도 4(c)와 같이, 드럼홀더(20)가 회전되어 두 개의 유턴홀(31, 32)이 두 개의 연결홀(21, 22)과 만나게 될 경우에는 혈액 순환 경로가 혈관->혈관연결부(100)의 공급부인공혈관(16)->카트리지연결부(200)의 U턴 내부관(30a)->혈관연결부(100)의 배출부인공혈관(18)->혈관으로 형성된다. 따라서 카트리지 교환시에는 카트리지(300)를 거치지 않고 우회하는 혈액 순환 경로가 형성되어 혈액 순환이 차단되지 않게 되고, 아울러 두 개의 직선홀(33, 34)은 두 개의 세척홀(23, 24)과 만나게 되어 카트리지(300) 제거 후 두 개의 세척홀(23, 24)을 통해 두 개의 직선홀(33, 34)을 청소할 수 있게 된다.4 (a) and 4 (c), when the
한편, 도 4(b) 및 도 4(d)와 같이, 드럼홀더(20)가 앞의 경우와 반대 방향으로 회전되어 두 개의 직선홀(33, 34)이 두 개의 연결홀(21, 22)과 만나게 될 경우에는 혈액 순환 경로가 혈관->혈관연결부(100)의 공급부인공혈관(16)->카트리지연결부(200)의 첫 번째 직선홀(33)->카트리지(300)->카트리지연결부(200)의 두 번째 직선홀(34)->혈관연결부(100)의 배출부인공혈관(18)->혈관으로 형성된다. 따라서 카트리지 장착시에는 카트리지(300)를 거치는 혈액 순환 경로가 형성되어 혈액 순환의 차단 없이 드럼홀더(20)의 좌우 회전으로 혈액 순환 경로를 바꿀 수 있게 되고, 아울러 두 개의 유턴홀(31, 32)은 두 개의 세척홀(23, 24)과 만나게 되어 카트리지(300)를 장착한 상태에서 두 개의 세척홀(23, 24)을 통해 두 개의 유턴홀(31, 32)로 연결되는 카트리지연결부(200)의 U턴 내부관(30a)을 청소할 수 있게 된다.4 (b) and 4 (d), the
상기 드럼홀더(20)는, 도 3(a)와 같이, 후방으로 후술할 카트리지(300)의 헤더클램프(42)가 진입할 수 있도록 하는 클램프삽입홈(25)과 삽입된 회전드럼(30)의 이탈방지 및 회전한계를 주기 위한 두 개의 걸림쇠(26, 27)가 형성될 수 있다. 이때, 클램프삽입홈(25)는 두 개의 세척홀(23, 24) 중 어느 하나와 대응되는 뒷 편에 형성되고, 두 개의 걸림쇠(26, 27)는 회전드럼(30)이 삽입된 이후 클램프삽입홈(25)의 일측에 하나가, 나머지 하나는 중심에서 180도 떨어진 맞은 편에 각각 드럼홀더(20)의 후방 개방구를 향해 부착되도록 함이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 도 6과 같이, 회전드럼(30)의 클램프홀더(36, 37)에 끼워진 카트리지(300)의 헤더클램프(42)는 두 개의 걸림쇠(26, 27)의 각 반대편 일측과 접할 때까지 90도 좌로 또는 90도 우로 회전하며 결국 드럼홀더(20)를 같은 각도로 회전시키게 되어 상술한 혈액 순환 경로를 바꿀 수 있게 된다.3 (a), the
또한, 도 3(a)와 같이, 상기 드럼홀더(20)의 측면에는 소정의 각도로 회전한 회전드럼(30)을 고정하기 위한 고정나사(29)의 나사홈(28)이 더 형성되고, 상기 회전드럼(30)은 회전하여 상기 나사홈(28)에 대응될 수 있도록 측면에 두 개의 나사고정홈(38, 39)이 더 형성될 수 있다. 나사홈(28)이 두 개의 세척홀(23, 24) 중 어느 하나와 인접한 측면에 형성될 경우에 두 개의 나사고정홈(38, 39)은 두 개의 직선홀(33, 34) 중 하나와 두 개의 유턴홀(31, 32) 중 하나와 각각 인접한 측면에 중심선에서 90도 각도로 떨어진 위치에 형성됨이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 도 6과 같이, 카트리지(300)의 헤더클램프(42)의 회전으로 드럼홀더(20)를 소정의 각도로 회전시켜 상술한 혈액 순환 경로를 바꾼 후에는 고정나사(29)로 조여 카트리지 교체시나 카트리지 장착 후 사용시 드럼홀더(20)의 불필요한 회전을 막을 수 있게 된다.3 (a), a
상기 카트리지(300)는, 도 1 내지 도 5와 같이, 클램프홀더(36, 37)에 탈부착 되는 클램프(40)와 상기 클램프(40)의 후방에 부착된 카트리지용기(50)를 포함하여 구성될 수 있다.1 to 5, the cartridge 300 includes a
상기 클램프(40)는 클램프홀더(36, 37)에 삽입될 수 있는 양 측면 요철부(41)를 갖는 헤더클램프(42), 두 개의 직선홀(33, 34)과 대응되는 위치에 형성된 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44)로 구성될 수 있다.The
상기 카트리지용기(50)는 내부로 클램프(40)의 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44) 사이에 하나 또는 둘 이상의 췌도드럼(60, 70)이 직렬로 연결되고, 상기 췌도드럼(60, 70)은 각각 췌도드럼헤더(62, 72), 췌도세포(52)를 일정 장소에 고정시키는 췌도튜브(63, 73) 및 췌도드럼백홀(64, 74)로 구성될 수 있다.One or more
상기와 같이 카트리지(300)가 회전드럼(30)의 클램프홀더(36, 37)에 탈부착 되는 클램프(40)와 클램프에 부착된 카트리지용기(50)를 포함하여 구성됨으로써, 카트리지 교환시에는, 도 4 내지 도 6과 같이, 카트리지용기(50)를 돌려 헤더클램프(42)가 두 개의 걸림쇠(26, 27) 중 적어도 하나 또는 상술한 바와 같이 각 반대편 일측과 접할 때까지 회전드럼(30)을 회전시켜 두 개의 유턴홀(31, 32)이 두 개의 연결홀(21, 22)과 만나도록 하여 혈액 순환 경로가 회전드럼(30)의 U턴 내부관(30a)을 통해 우회하도록 한 상태에서, 사용된 카트리지(300)의 헤더클램프(42)를 클램프삽입홈(25) 및 직선 홈(35)을 따라 클램프홀더(36, 37)로부터 분리시키고, 새로운 카트리지(300)를 역순으로 끼우며 장착하게 된다.As described above, since the cartridge 300 includes the
도 6(a) 내지 도 6(d)는 도 5와 같이 혈액 순환 경로가 회전드럼(30)의 U턴 내부관(30a)을 통해 우회하도록 한 상태에서 새로운 카트리지(300)로 장착하는 모습을 동작 단계별로 보여준다.6 (a) to 6 (d) show a state in which the blood circulation path is detached through the U-turn
새로운 카트리지(300)가 장착된 상태에서는 두 개의 직선홀(33, 34)이 두 개의 연결홀(21, 22)과 만나도록 하여 혈액 순환 경로가 클램프(40)의 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44)을 통해 카트리지용기(50) 내부에 있는 췌도세포를 지나게 된다.The blood circulation path is formed between the
상기 카트리지용기(50)는 복수 개의 췌도세포(52)를 일정 장소에 고정시키고 혈액인입홀(43)로 들어온 혈액이 췌도세포(52) 사이를 효과적으로 지나며 혈액의 혈당치가 높을 경우 췌도세포에서 인슐린을 분비하도록 하는 다양한 수단을 가질 수 있다.The
상기 카트리지용기(50)의 기능을 구현하기 위한 일 예로, 카트리지용기(50)는 소정의 공간부를 갖고, 그 공간 내부에 클램프(40)의 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44) 사이를 연결하는 하나 췌도드럼(미도시)이 있고, 상기 췌도드럼에 복수 개의 췌도세포(52)가 고정되어 있고, 혈액인입홀(43)로 들어온 혈액은 췌도드럼의 췌도세포(52)를 지나 혈액배출홀(44)로 나갈 수 있게 구성할 수 있다. 이때 췌도드럼은 창자 모양의 곡선형으로 만들어질 수 있다.In order to realize the function of the
상기 카트리지용기(50)의 다른 실시예로, 내부에 소정의 공간부를 갖고, 그 공간 내부에 클램프(40)의 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44) 사이를 연결하는 둘 이상의 췌도드럼을 포함하는 것으로 구성할 수 있다.In another embodiment of the
도 1 및 도 2에 도시된 구체적 실시 예에서는 카트리지용기(50) 내부에 클램프(40)의 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44) 사이를 두 개의 췌도드럼(60, 70)이 직렬로 연결된 구성을 보여주고 있으나, 이에 한하지 않고 두 개 이상의 췌도드럼이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬을 혼합한 형태로 혈액인입홀(43)과 혈액배출홀(44) 사이에 연결되는 구성을 할 수도 있다.1 and 2, two
두 개 이상 n개의 췌도드럼이 직렬로 연결되는 구성을 할 경우에는, 도 1 및 도 2에서 참조 되는 바와 같이, 혈액인입홀(43)과 연결되는 혈액인입홀연결부(61), 첫 번째 췌도드럼(60), 췌도드럼드럼간연결부(66), ..., n 번째 췌도드럼(70), 혈액배출홀연결부(75), 혈액배출홀(44)로 연결될 수 있다.When two or more islets are connected in series, as shown in FIGS. 1 and 2, the blood inlet
상술한 각 실시예의 췌도드럼(60, 70)은 각각 췌도드럼헤더(62, 72), 췌도세포(52)를 일정 장소에 고정시키는 췌도튜브(63, 73) 및 췌도드럼백홀(64, 74)로 구성될 수 있다. The islet drums 60 and 70 of the respective embodiments described above are provided with the
여기서, 췌도튜브(63, 73)는 내부에 췌도세포(52)를 고정시키기 위한 다양한 구조물을 가질 수 있는데, 일 예로 PMMA 또는 PCL 계열의 재질로 만든 메쉬형태의 시트로 만들어질 수 있다. The
하나의 췌도드럼에는 구조물에 따라 달라질 수 있으나 200~400㎛ 크기를 갖는 췌도세포가 평균 2~3만 개가 들어갈 수 있게 하고, 환자의 필요한 췌도세포 양에 따라 췌도드럼 개수를 선택할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.One pancreatic islet may vary in size depending on the structure, but the number of pancreatic islets having an average size of 200 to 400 μm can be increased to 2 to 30,000, and the number of pancreatic islets can be selected according to the amount of pancreatic islets required by the patient desirable.
또한, 카트리지용기(50) 및 췌도드럼(60, 70)은 각각 카트리지의 외부와 췌도튜브(63, 73)를 감싸고 있는 것이므로, 근육의 힘에 의해 파손이 되지 않는 강한 소재로 특히, 생체적합성(biocompatibility)과 계면친화성(interfacial compatibility)를 모두 만족해야 하므로, 티타늄(titanium) 또는 크롬-코발트 합금(Co-Cr alloys) 등으로 만드는 것이 바람직하다.Since the
상술한 각 실시예에서 사용되는 췌도세포(52)는 동종 도세포일 수 있으나, 이종 도세포로 특히 특정 병원균 부재(specific pathogen free: SPF) 미니돼지의 췌도세포를 적출하여 일정한 과정을 거쳐 생체적합성에 문제가 없도록 하며 인체 면역시스템의 공격으로부터도 보호할 수 있도록 1개의 췌도세포마다 캡슐화(encapsulated)한 것일 수 있다. 특정 병원균 부재(SPF) 미니돼지에 관해서는 대한민국 등록특허 제10-0628700호(실험용 특정 병원균 부재 소형 돼지의 생산방법)을 참조할 수 있다.The
상기 카트리지용기(50)는, 도 2 및 도 10과 같이, 내부 공간에 혈액배출홀(44)과 직렬로 연결된 마지막 췌도드럼(70)의 췌도드럼백홀(74) 사이에 구비된 혈당및인슐린측정장치(80), 혈당및인슐린측정장치에 연결되어 측정된 생체신호를 외부 수신기(2)로 송신하는 원격통신장치(90) 및 원격통신장치와 전선(92)으로 연결되어 필요한 전기를 공급하는 무선충전배터리(94)를 더 포함하여 구성될 수 있다.2 and 10, the
여기서, 혈당및인슐린측정장치(80)는 혈액 내의 혈당 및 및 인슐린의 양뿐만 아니라 혈류속도, 심장박동수, 혈압 등도 부가적으로 측정할 수 있도록 구비함이 바람직하다.Here, the blood glucose and
그리고, 원격통신장치(90)는 마지막 췌도드럼(70)을 통과한 혈액으로부터 혈당및인슐린측정장치(80)에 의하여 혈액 내의 혈당 및 및 인슐린의 양을 수시로 측정하여 스마트폰이나 컴퓨터 등 외부 수신기(2)로 보내지게 되므로, 당뇨병 환자가 수시로 채혈하여 혈당을 측정하는 불편을 제거할 수 있게 되고, 카트리지 교환시기를 쉽게 알 수 있게 된다. The
특히, 원격통신장치(90)에는 소정의 제어모듈을 함께 구비하여 혈당및인슐린측정장치(80)로 측정된 혈류속도가 안정적인 상태에서 최저혈당(공복혈당)이 항상 140g/dL 이상일 경우와 같이 미리 설정한 허용 임계치를 넘을 때 카트리지(300)의 교환시기임을 경고음 등의 신호로 외부 수신기(2)로 알리도록 프로그램된 것이 바람직하다. 물론, 카트리지(300)의 교환시기 등의 조건은 외부 수신기(2)에서 분석하여 사용자에게 알리도록 구성될 수도 있다.Particularly, the
무선충전배터리(94)는, 도 10과 같이, 상술한 실시 예에 따른 교환형 카트리지 장치(1000)를 복막(1) 등에 이식한 경우에도 전용충전기를 인체 외피(본 장치가 시술된 부위 근처)에 위치하여 가동시킴으로써 주기적으로 재충전을 할 수 있게 된다. 10, the wireless
상기 혈관연결부는, 도 1 및 도 7과 같이, 하나의 혈관을 두 개(110, 120)로 잘라 연결하기 위한 일체형 혈관연결부(100)과, 도 9와 같이, 하나 또는 서로 다른 혈관(210, 220)에 혈관의 비절단 방식으로 연결하기 위한 독립형 혈관연결부(101)로 나누어 만들어질 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 7, the blood vessel connection part includes an integral blood vessel connection part 100 for cutting and connecting one blood vessel to two
일체형 혈관연결부(100)는, 도 1 및 도 7과 같이, 카트리지연결부(200)와 연결되는 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)으로 구성되고, 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)의 각 선단에는 카테터고정부재(11)를 통해 절단된 혈관에 삽입되는 인입혈관카테터(12) 및 배출혈관카테터(14)가 각각 연결될 수 있다.1 and 7, the integral blood vessel connection portion 100 is composed of a supply
도 1 및 도 7에서 카테터고정부재(11)의 양단이 각지게 도시되었으나, 카트리지용기(50) 등 다른 구성과 마찬가지로 유선형으로 만들어질 수 있다. 1 and 7, both ends of the
도 7은 일체형 혈관연결부(100)의 인입혈관카테터(12) 및 배출혈관카테터(14)가 각 절단된 혈관(110)(120)에 연결되는 모습을 보여준다.7 shows a state in which an inlet
독립형 혈관연결부(101)는, 도 9와 같이, 상술한 일체형 혈관연결부(100)와 마찬가지로 카트리지연결부(201)와 연결되는 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)으로 구성되고, 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)의 각 선단에는 근육고정틀(15a), 연결조인트(15b) 및 혈관주입바늘(15c)이 구비된 혈액유입부(17) 및 혈액배출부(19)가 각각 연결될 수 있다. 9, the independent blood
여기서, 혈관주입바늘(15c)이 삽입된 연결조인트(15b)는 교체 가능하게 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)의 각 선단에 나사 또는 강제 끼움 방식으로 삽입 체결하게 되고, 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)은 하나 이상의 밴드(13)로 묶여 질 수 있다. 근육고정틀(15a)은 봉합사 등으로 혈액유입부(17) 및 혈액배출부(19)가 매립된 인근 근육에 문합 하는데 사용된다.Here, the connection joint 15b into which the blood
일체형 혈관연결부(100)로 구비된 교환형 카트리지 장치(1000)는, 도 10과 같이, 주로 복막(1) 등 신체 내부에 전부 이식하여 사용되나, 인입혈관카테터(12), 배출혈관카테터(14) 및 카테터고정부재(11)와 함께 공급부인공혈관(16)과 배출부인공혈관(18)의 일부만 신체 내부로 매립하고, 나머지는 신체 외부에 두고 사용할 수도 있다.10, the
한편, 독립형 혈관연결부(101)로 구비된 교환형 카트리지 장치(2000)는, 도 11과 같이, 근육고정틀(15a), 연결조인트(15b) 및 혈관주입바늘(15c)이 구비된 혈액유입부(17) 및 혈액배출부(19) 등 혈관연결부(101)의 일부(3)만 신체 내부에 매립하고, 나머지는 신체 외부에 두고 사용할 수 있다.11, the exchange
상술한 교환형 카트리지 장치(1000, 2000)의 일부를 신체 외부에 두고 사용할 경우에는, 도 11과 같이, 카트리지(300, 301)를 보호하기 위한 카트리지 홀더(4)와 카트리지 홀더를 인체 예컨대 팔(6)에 고정하기 위한 고정벨트(5)가 더 구비되어 사용될 수 있다.11, the
상술한 바와 같이, 교환형 카트리지 장치(1000, 2000)의 카트리지(300, 301)는 신체 외부에 둘 수도 있으므로, 카트리지용기(50)는 도 1과 같이 내장된 췌도드럼(60, 70) 등이 보일 수 있도록 투명, 반투명 소재로 만들어질 수 있고, 도 9와 같이, 금속 등 불투명 소재로 만들고 일부 개방홈(54)을 만들어 내부가 보일 수 있도록 만들어질 수도 있다.As described above, since the
첨부된 도면의 구체적 실시 예에 대한 것은 도면의 간단한 설명에서 설명된 바와 같고, 상술한 실시 예들은 첨부된 도면의 구체적 실시 예에 제한되지 않는다.The specific embodiments of the attached drawings are as described in the brief description of the drawings, and the above-mentioned embodiments are not limited to the specific embodiments of the attached drawings.
11: 카테터고정부재 12: 인입혈관카테터
13: 밴드 14: 배출혈관카테터
15a: 근육고정틀 15b: 연결조인트
15c: 혈관주입바늘 16: 공급부인공혈관
17: 혈액유입부 18: 배출부인공혈관
19: 혈액배출부 20, 20a: 드럼홀더
21, 22, 21a, 22a: 연결홀 23, 24: 세척홀
25: 클램프삽입홈 26, 27: 걸림쇠
28: 나사홈 29: 고정나사
30: 회전드럼 30a: 내부관
31, 32: 유턴홀 33, 34: 직선홀
35: 직선 홈 36, 37: 클램프홀더
38, 39: 나사고정홈 40: 클램프
41: 요철부 42: 헤더클램프
43: 혈액인입홀 44: 혈액배출홀
50, 50a: 카트리지용기 52: 췌도세포
54: 개방홈 60, 70: 췌도드럼
61: 혈액인입홀연결부 62, 72: 췌도드럼헤더
63. 73: 췌도튜브 64, 74: 췌도드럼백홀
66: 드럼간연결부 75: 혈액배출홀연결부
80: 혈당및인슐린측정장치 90: 원격통신장치
92: 전선 94: 무선충전배터리
100, 101: 혈관연결부 110, 120, 210, 220: 혈관
200, 201: 카트리지연결부 300, 301: 카트리지
1000, 2000: 교환형 카트리지 장치11: catheter fixing member 12: incoming blood vessel catheter
13: Band 14: Discharge vessel catheter
15a:
15c: blood vessel injection needle 16: supply artificial blood vessel
17: blood inflow section 18: discharge section artificial blood vessel
19:
21, 22, 21a, 22a: connection holes 23, 24: cleaning hole
25: clamp
28: screw groove 29: set screw
30:
31, 32:
35:
38, 39: screw fixing groove 40: clamp
41: concave / convex portion 42: header clamp
43: blood inlet hole 44: blood outlet hole
50, 50a: cartridge container 52: islet cell
54: opening
61: blood inlet
63. 73:
66: Drum-to-drum connection 75: Blood discharge hole connection
80: blood glucose and insulin measuring device 90: remote communication device
92: wire 94: wireless rechargeable battery
100, 101: blood
200, 201: cartridge connecting portion 300, 301: cartridge
1000, 2000: Replaceable cartridge unit
Claims (15)
상기 카트리지에 혈액이 순환되도록 혈관에 연결되는 혈관연결부; 및
상기 카트리지와 상기 혈관연결부 사이에 체결되어 혈액 순환 경로가 형성되도록 하는 카트리지연결부를 포함하여 구성되되,
상기 카트리지연결부는 상기 카트리지의 교환시 상기 혈액 순환 경로가 상기 카트리지를 거치지 않고 우회될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
An exchangeable cartridge containing a plurality of islet cells;
A blood vessel connection portion connected to the blood vessel so that blood is circulated in the cartridge; And
And a cartridge connecting part which is fastened between the cartridge and the blood vessel connection part to form a blood circulation path,
Wherein the cartridge connecting portion is configured so that the blood circulation path can be bypassed when the cartridge is replaced without going through the cartridge.
상기 카트리지연결부는 상기 혈관연결부가 체결되는 드럼홀더와 상기 드럼홀더 내측에 좌우 회전 가능하게 삽입된 회전드럼으로 구성되고,
상기 회전드럼은 상기 카트리지로 혈액이 순환되도록 하는 두 개의 직선홀, 상기 두 개의 직선홀 사이에서 전방으로 유턴(U-turn) 되는 내부관을 형성하는 두 개의 유턴홀 및 상기 두 개의 직선홀과 후방에서 연결되며 상기 카트리지가 탈부착 되도록 하는 클램프홀더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cartridge connecting portion comprises a drum holder to which the blood vessel connection portion is fastened and a rotary drum inserted into the drum holder so as to be rotatable in the left and right direction,
The rotary drum includes two linear holes for circulating blood to the cartridge, two U-turns for forming an inner tube U-turned forward between the two linear holes, and two U- And a clamp holder connected to the cartridge holder and detachably attached to the cartridge.
상기 카트리지는 상기 클램프홀더에 탈부착 되는 클램프와 상기 클램프의 후방에 부착된 카트리지용기를 포함하여 구성되고,
상기 클램프는 상기 클램프홀더에 삽입될 수 있는 양 측면 요철부를 갖는 헤더클램프, 상기 두 개의 직선홀과 대응되는 위치에 형성된 혈액인입홀과 혈액배출홀로 구성되고,
상기 카트리지용기는 내부로 상기 혈액인입홀과 상기 혈액배출홀 사이에 하나 이상의 췌도드럼이 연결되고,
상기 췌도드럼은 췌도드럼헤더, 상기 췌도세포를 일정 장소에 고정시키는 췌도튜브 및 췌도드럼백홀로 구성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the cartridge comprises a clamp detachably attached to the clamp holder and a cartridge container attached to the rear of the clamp,
Wherein the clamp comprises a header clamp having both side surface irregularities that can be inserted into the clamp holder, a blood inlet hole and a blood outlet hole formed at positions corresponding to the two linear holes,
Wherein one or more pancreatic islets are connected between the blood inlet hole and the blood outlet hole,
Wherein the pancreatic islet comprises a pancreatic islet drum header, an islet tube for fixing the pancreatic islet cell to a predetermined location, and an islet pancreatic islet bag back hole.
상기 카트리지용기는 두 개 이상의 췌도드럼이 드럼간연결부, 혈액인입홀연결부 및 혈액배출홀연결부를 통하여 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method of claim 3,
Wherein the cartridge receptacle is connected in series with two or more pancreatic islets through a drum-to-drum connection, a blood inlet hole connection, and a blood outlet hole connection.
상기 두 개의 직선홀과 상기 두 개의 유턴홀은 상기 회전드럼의 전방 중심선에서 소정의 각도로 회전 대칭이 되도록 형성되고,
상기 드럼홀더는 전방으로 상기 두 개의 직선홀 또는 상기 두 개의 유턴홀과 대응되는 위치에 두 개의 연결홀이 형성되어 상기 혈관연결부와 체결되고, 후방으로 상기 카트리지의 헤더클램프가 진입할 수 있도록 하는 클램프삽입홈과 상기 회전드럼의 이탈방지 및 회전한계를 주기 위한 두 개의 걸림쇠가 형성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method of claim 3,
Wherein the two straight holes and the two U-turns are formed to be rotationally symmetric with respect to the front center line of the rotary drum at a predetermined angle,
The drum holder includes a clamp which is formed at the position corresponding to the two straight holes or the two U-turns and is connected to the blood vessel connection portion and is capable of entering the header clamp of the cartridge backward And a pair of latches for providing an anti-departure and rotation limit of the insertion groove and the rotary drum are formed.
상기 드럼홀더는 전방으로 상기 두 개의 연결홀과 소정의 각도로 회전 대칭이 되도록 두 개의 세척홀이, 측면으로 상기 회전드럼을 고정하기 위한 고정나사의 나사홈이 각각 더 형성되고,
상기 두 개의 세척홀은 상기 드럼홀더의 전방 중심선에서 상기 두 개의 직선홀과 상기 두 개의 유턴홀 사이의 회전 대칭 각도와 동일한 각도로 회전 대칭이 되도록 형성되고,
상기 회전드럼은 회전하여 상기 나사홈에 대응될 수 있도록 측면에 두 개의 나사고정홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the drum holder is further provided with two cleaning holes so as to be rotationally symmetric with respect to the two connection holes at a predetermined angle in front of the drum holder, and screw holes of a fixing screw for fixing the rotary drum to the side,
Wherein the two cleaning holes are formed so as to be rotationally symmetric at an angle equal to a rotational symmetry angle between the two straight holes and the two uto holes at the front center line of the drum holder,
Wherein the rotary drum is further formed with two screw fixing grooves on its side so as to correspond to the screw grooves.
상기 클램프삽입홈은 상기 두 개의 세척홀 중 어느 하나와 대응되는 상기 드럼홀더의 뒷 편에 형성되고,
상기 두 개의 걸림쇠는 상기 회전드럼이 삽입된 상태에서 상기 클램프삽입홈의 일측에 하나가, 나머지 하나는 중심에서 180도 떨어진 맞은 편에 각각 상기 드럼홀더의 후방 개방구를 향해 부착된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the clamp insertion groove is formed in a rear part of the drum holder corresponding to one of the two cleaning holes,
One of the two clamps is attached to one side of the clamp insertion groove while the other one of the two clamps is attached toward the rear opening of the drum holder on the opposite side away from the center by 180 degrees in a state where the rotary drum is inserted Replaceable cartridge device for artificial pancreas implementation.
상기 나사홈은 상기 두 개의 세척홀 중 어느 하나와 인접한 측면에 형성되고,
상기 두 개의 나사고정홈은 상기 두 개의 직선홀 중 하나와 상기 두 개의 유턴홀 중 하나와 각각 인접한 측면에 서로 중심선에서 90도 각도로 떨어진 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the screw groove is formed on a side surface adjacent to any one of the two cleaning holes,
Wherein the two screw fixing grooves are formed at positions separated from each other by 90 degrees from a center line on one side of one of the two linear holes and one side of one of the two of the two mutual slots. Device.
상기 두 개의 연결홀은 전방으로 돌출되어 꼭지 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the two connection holes protrude forward and are formed in the shape of a nip.
상기 카트리지용기는 상기 혈액배출홀과 마지막 췌도드럼의 췌도드럼백홀 사이에 구비된 혈당및인슐린측정장치, 상기 혈당및인슐린측정장치에 연결되어 측정된 생체신호를 외부 수신기로 송신하는 원격통신장치 및 상기 원격통신장치와 전선으로 연결되어 필요한 전기를 공급하는 무선충전배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
The method of claim 3,
Wherein the cartridge container comprises a blood glucose and insulin measurement device provided between the blood discharge hole and an islet drum back hole of the last islet drum, a remote communication device connected to the blood glucose and insulin measurement device and transmitting the measured biometric signal to an external receiver, Further comprising a wireless rechargeable battery connected to the remote communication device by a wire to supply the necessary electricity.
상기 혈당및인슐린측정장치는 혈액 내의 혈당 및 인슐린의 양뿐만 아니라 혈류속도를 더 측정하는 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the blood glucose and insulin measuring device further measures blood flow rate as well as blood glucose and insulin levels in the blood.
상기 원격통신장치는 상기 혈당및인슐린측정장치로 측정된 혈류속도가 안정적인 상태에서 공복혈당이 항상 140g/dL 이상일 경우 상기 카트리지의 교환시기임을 상기 외부 수신기로 알리도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the remote communication device is programmed to inform the external receiver that the replacement time of the cartridge is the time when the blood flow rate measured by the blood glucose and insulin measurement device is stable and the fasting blood glucose level is always 140 g / dL or more. Exchangeable cartridge device.
상기 복수 개의 췌도세포는 특정 병원균 부재(specific pathogen free) 미니돼지의 췌도세포를 적출하여 일정한 과정을 거쳐 1개의 췌도세포마다 캡슐화한 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
Wherein the plurality of pancreatic islet cells are isolated from a specific pathogen free mini-pig, and the pancreatic islet cells are encapsulated in one pancreatic cell through a certain process.
상기 혈관연결부는 상기 카트리지연결부와 연결되는 공급부인공혈관과 배출부인공혈관으로 구성되고,
상기 공급부인공혈관과 상기 배출부인공혈관의 각 선단에는 카테터고정부재를 통해 절단된 혈관에 삽입되는 인입혈관카테터 및 배출혈관카테터가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the blood vessel connection portion is composed of a supply artificial blood vessel and an artificial artificial blood vessel which are connected to the cartridge connection portion,
And an inlet blood vessel catheter and an outlet blood vessel catheter inserted into the blood vessel cut through the catheter fixing member are connected to the distal end of the supply artificial blood vessel and the artificial blood vessel of the outlet, respectively.
상기 혈관연결부는 상기 카트리지연결부와 연결되는 공급부인공혈관과 배출부인공혈관으로 구성되고,
상기 공급부인공혈관과 상기 배출부인공혈관의 각 선단에는 근육고정틀, 연결조인트 및 혈관주입바늘이 구비된 혈액유입부 및 혈액배출부가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 인공췌장 구현을 위한 교환형 카트리지 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the blood vessel connection portion is composed of a supply artificial blood vessel and an artificial artificial blood vessel which are connected to the cartridge connection portion,
Wherein a blood inflow section and a blood discharge section each having a muscle fixation unit, a connection joint, and a blood injection needle are connected to the distal end of the supply artificial blood vessel and the artificial blood vessel of the discharge section, respectively.
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