KR101698390B1 - 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복막투석을 기반으로 투석액 연속 재생을 통해 체내 요독을 제거할 수 있는 휴대용 인공신장기용 투석 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 휴대용 인공신장기용 투석 시스템은 투석액 주입 및 배출 이중 도관의 카테터; 상기 카테터를 통해 복강 내부로부터 뽑아낸 투석액에 포함된 요독 물질에 대한 효소에 의한 이온화, 전기 화학적 분해에 의한 이온화 및 전하 물질 부착을 위한 요독 전하 부여 모듈; 이온농도분극에 의한 이온 및 불순물을 분리하여 배출하는 배출 모듈; 투석액 용질 추가 모듈; 상기 배출 모듈로부터 분리되어 나온 이온, 불순물이 포함되어 있는 초과 수분을 배출하여 일시 저장하는 저장용기; 및 상기 요독 전하 부여 모듈, 상기 배출 모듈, 상기 투석액 용질 추가 모듈 및 저장용기의 기능 작동을 조절하는 제어 모듈을 포함하며, 휴대용 인공신장기용 투석 시스템은 복막 투석 시 사용하는 투석액을 교환하는 수고 없이 연속적으로 복막 투석이 가능하여, 이를 통해 한 달에 1회 정도만 병원 방문하고, 신체적 부담이 적고, 혈압조절이 잘되며, 식사 제한이 적고, 일과 여행이 자유로운 등의 복막 투석의 장점을 그대로 가지고 있게 된다.

Description

연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템{Continous Recycle Typed Dialysis System for Portable Artifical Kidney}

본 발명은 복막투석을 기반으로 투석액 연속 재생을 통해 체내 요독을 제거할 수 있는 휴대용 인공신장기용 투석 시스템에 관한 것이다.

주먹만한 크기의 신장은 한 쌍으로 복강 뒤쪽 흉곽의 아래쪽에 위치해 있으며, 기본적인 기능인 노폐물 배출 외에도 여러 가지 생체의 건강에 필수적인 생리학적 처리를 조절하는 기능을 갖고 있다.

인체에서 신장이 수행하는 기능은 질소 노폐물과 특정 유기화합물 배출, 체적 항상성 유지, 삼투압, 산도, 2가 양이온들, 인, 칼륨 조절, 혈압, 적혈구 생성 조절, 비타민 D 합성, 항체 발현, 면역 조절, 산화 환원 균형 조절 등이 있다.

하루에 100ℓ가 넘는 체액에 대해 수동적 여과와 능동적 재흡수 과정을 포함한 10여가지의 기능을 몇 백 그램의 작은 조직에서 수행한다는 것은 놀라운 일이며, 한 번 나빠진 신장은 원상 회복이 불가능하여 그 기능을 대신하는 치료법과 대체 장기에 대한 연구가 1913년 개를 대상으로 한 동물 실험이 그 효시로 현재의 혈관투석, 복막투석, 신장이식 등에 이르고 있다.

현재 말기신부전 환자에게 시술되고 있는 기존의 투석요법은 신장기능의 일부만 대체해줄 수 있으며, 정상적인 신장의 배설기능의 5~10% 정도만을 대신해 준다. 그럼에도 불구하고 생존율과 재활에는 약 20년까지는 큰 문제가 없는데 이는 지속적인 요독증에 대해서 다른 기관계가 기능을 해주는 것과 일부 관련이 있다.

투석이 시작되어야 할 신기능의 수치에는 일치된 견해가 없으나, 일반적으로 혈청 크레아티닌으로 8~10 mg/dL 이상, 크레아티닌 청소율로 10 mL/min. 이하가 되거나 그에 못 미치더라도 요독증상이 발생하고 이것이 치료에 의해 호전된다면 적절한 시기라고 생각할 수 있다. 투석요법은 크게 혈액투석과 복막투석으로 나눌 수 있다.

혈액투석에서는 반투막을 사이에 두고 혈액과 투석액이 반대방향으로 흐름으로써 막을 통해 용질의 이동이 발생한다. 이러한 용질의 이동은 주로 두 용액간 농도 차이에 의해 용질의 이동이 일어나는 확산을 통하여 이루어진다. 반투막을 경계로 혈액쪽과 투석액쪽의 정수압 차이에 의해 (혈액쪽에 비해서 투석액쪽이 음성) 수분이 혈액쪽에서 투석액쪽으로 이동하는 현상인 초여과를 통하여 과잉의 체액을 제거한다. 수분 이동시 수분 내에 용해된 소분자량의 용질(나트륨, 염소, 요소)이 수분과 함께 이동하는 현상을 용매끌기 현상이라고 하며 초여과에 의한 용질의 제거를 대류하고 한다. 혈액투석의 장점은 의료진이 투석을 담당하므로 안전하고, 일주일에 3회 치료로 대사장애 교정이 빠른 점이고, 단점으로는 주 2~3회 내원하여야 하며 병원 스케줄에 일상 생활이 제한을 받고 치료 사이에는 체내에 노폐물이 쌓이므로 음식 및 수분 조절을 하여야 하고, 심장에 부담을 주고 혈액 손실과 기계사고와 항응고제 사용에 따른 위험이 따른다.

복막투석의 원리는 기본적으로 혈액투석과 유사하게 복막이 반투막으로 작용한다. 복막투석에서는 혈장 내의 용질이 농도 경사에 따라 복막을 통하여 투석액으로 이동한다. 이런 농도 경사는 일정한 시간 간격으로 투석액을 교환해 줌으로써 유지할 수 있으며, 교환간격은 사용되는 투석방법에 따라 달라진다. 복막투석은 혈액투석에 비해 비교적 간단하며 복잡한 기계를 필요로 하지 않는다. 복막접근도 용이하며 체액이나 용질 이상을 서서히 교정하기 때문에 어린이나 노인, 심혈관계 질환이나 당뇨병을 가진 환자들에 좀더 적합할 수 있다. 뿐만 아니라 집에서 쉽게 투석을 시행할 수 있다. 단점은 주로 지속적으로 시행해야 한다는 점, 복막염과 같은 감염증, 입원 비용의 증가 등이다.

인공신장 관련 기술은 주로 현재 임상에서 사용하고 있는 투석기와 같은 기능을 가진 소형 시스템을 구현하여 이식 또는 휴대 가능하도록 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 혈액 내의 노폐물을 여과해 내는 것이 주된 기능인데 이를 구현하는 방법에 따라 멤브레인을 이용한 방식과 미세 유체 채널을 통한 여과 방식으로 나눌 수 있다. 멤브레인을 이용한 여과 방식은 반투성막을 사용하거나 나노 기술을 이용하여 기공을 형성하여 사용하는데, 그 표면에 세포 등을 배양하여 실재 신장의 기능을 모사하기도 한다. 그러나, 이러한 방법들은 반투성막이나 나노 기공막 표면에 침전물이 부착되어 사용수명이 짧은 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하면서, 환자의 삶의 질을 크게 개선시킬 수 있는 투석 시스템에 대한 연구를 진행하면서, 복강 내 투석액을 빼내 체외에서 나노사이즈의 채널과 마이크로미터 사이즈의 두 개의 채널을 나노사이즈의 채널로 연결시키는 구조를 이용한 이온농도분극장치를 이용하여 투석액의 노폐물을 정화시키고, 정화된 투석액에 용질 투입을 통해 투석액을 재활용하는 경우 환자가 상당한 기간 동안에도 불편함을 느끼지 않도록 규칙으로 투석할 수 있으면서, 환자의 시간을 크게 소비하지 않고, 의료진의 감독을 요하지 않아 환자의 삶의 질을 크게 개선시킬 수 있는 투석 시스템을 얻을 수 있음을 밝히고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 혈액 투석, 복막 투석 등의 문제점을 해결하고 새로운 형태의 인공신장용 투석 시스템을 구현하기 위하여 복막 투석의 투석액을 계속적으로 재생 사용하여 체내 요독을 제거할 수 있는 인공신장기용 투석 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은

투석액을 주입 및 배출하는 이중 도관의 카테터;

상기 카테터를 통해 배출되는 오염된 투석액에 포함된 요독 물질에 대한 효소에 의한 이온화, 전기 화학적 분해에 의한 이온화 및 전하 물질 부착을 위한 요독 전하 부여 모듈;

요독 물질에 전하가 부여된 투석액을 이온농도분극에 의하여 이온 및 불순물을 분리하여 배출하는 배출 모듈;

상기 배출 모듈로부터 분리되어 배출된 이온 및 불순물이 포함되지 않은 투석액에 용질을 추가하는 용질 추가 모듈;

상기 배출 모듈로부터 분리되어 배출된 이온 및 불순물이 포함되어 있는 초과 유체를 배출하여 일시 저장하는 저장용기; 및

상기 요독 전하 부여 모듈, 상기 배출 모듈, 상기 투석액 용질 추가 모듈 및 저장용기의 기능 작동을 조절하는 제어 모듈;

를 포함하는 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템에 있어서, 상기 카테터를 통해 배출되는 오염된 투석액에 포함된 요독 물질, 이온 농도 및 투석액 용질의 농도를 확인하는 농도 측정 센서 모듈을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 카테터는 재생된 투석액을 주입하는 튜브와 오염된 투석액을 배출하는 튜브를 포함하며, 상기 2개의 튜브의 입출구는 소정 거리를 두고 떨어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 농도 측정 센서 모듈은 투석액이 통과하는 튜브 표면에 전극을 구비하여 전극에 걸리는 전위차를 측정하여 튜브를 통과하는 투석액의 전하량을 측정하고 이로부터 투석액 내부의 각종 이온 농도에 대한 정보를 확인하는 것이다.

또한, 상기 요독 전하 부여 모듈은 투석액 중에 포함된 요독증상을 일으키는 물질에 효소를 이용한 이온 분해, 전하를 띤 입자 결합 또는 전기 화학적 방법에 의한 산화 환원 반응을 통해 전하를 띠게 하는 것이다.

상기 이온 농도 분극에 의한 배출 모듈은 마이크로미터 사이즈의 2개의 채널과 상기 마이크로미터 사이즈 채널을 연결시키는 나노미터 사이즈의 채널로 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 투석액 용질 추가 모듈은 이온, 불순물, 전하 입자 등이 완전히 제거된 투석액에 포도당, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 탄산수소나트륨 및 젖산나트륨으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택된 필요한 용질을 추가하는 기능을 갖는다.

상기 각각의 모듈은 교환형의 카트리지 타입 또는 카세트 타입인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템은 복막 투석 시 사용하는 투석액을 교환하는 수고 없이 연속적으로 복막 투석이 가능하여, 이를 통해 한 달에 1회 정도만 병원 방문하고, 신체적 부담이 적고, 혈압조절이 잘되며, 식사 제한이 적고, 일과 여행이 자유로운 등의 복막 투석의 장점을 그대로 가지고 있게 된다.

더 나아가 현재의 복막 투석 방법이 가지는 하루 4회 정도 청결한 환경에서 투석액 교환을 해야 하는 번거로움에서 해방된다.

또한, 복막 투석 시 복막염 발생 원인의 40% 이상을 차지하는 접촉에 의한 감염을 현저히 줄일 수 있고, 투석액의 농도를 일정하게 유지하여 복막 내외의 농도 차에 의한 투석 효율을 계속적으로 유지할 수 있고 높은 청소율을 기대할 수 있어, 환자의 삶의 질 개선에 획기적인 전환점이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템을 구성하는 카테터의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템을 구성하는 농도 측정 센서 모듈의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템을 구성하는 이온농도분극에 의한 배출 모듈의 원리를 나타낸다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템의 구성을 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템은 막 투석을 기본으로 하여 복막투석액에 포함되어 나오는 요독 물질과 과포함된 각종 이온과 불순물 등을 제거하여 다시 복강 내로 돌려보낼 수 있는 형태로 오염된 투석액을 재생하는 것이다. 이러한 인공신장기용 투석 시스템은 투석액이 이동될 수 있는 관 형태의 튜브 또는 루프로 구성될 수 있으며, 각각의 모듈이 튜브 또는 루프에 구비될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 인공신장기용 투석 시스템은 복강(1) 내로 삽입되어질 수 있는 재생된 투석액을 주입하고 복강(1) 내의 오염된 투석액을 배출할 수 있는 이중 도관의 카테터(2); 상기 오염된 투석액에 포함된 요독 물질 (크레아티닌, 요소, 베타2 마이크로글로불린, PTH, AGEs 등), 이온 농도 (나트륨, 칼슘, 마그네슘, 염화 이온 등) 및 투석액 용질 (포도당, 락테이트, 바이카보네이트 등)의 농도를 측정하는 농도 측정 센서 모듈(3); 요독 물질(및 노폐물, 단백질 등)에 대한 효소에 의한 이온화, 전기 화학적 분해에 의한 이온화 또는 전하 물질 부착을 위한 요독 전하 부여 모듈(4); 이온농도분극에 의한 이온 및 불순물을 분리하여 배출하는 배출 모듈(5); 상기 배출 모듈(5)로부터 배출된 이온 및 불순물을 포함하지 않은 투석액에 포도당, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 탄산수소나트륨, 젖산나트륨으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택된 용질을 추가하는 투석액 용질 추가 모듈(6); 상기 배출 모듈(5)로부터 배출된 이온 및 불순물이 포함되어 있는 초과 유체를 배출하여 일시 저장하는 저장용기 또는 저장팩(7); 및 상기 농도 측정 센서 모듈(3)으로부터 각종 농도 정보를 받아 그로부터 요독 전하 부여 모듈(4), 이온농도분극에 의한 배출 모듈(5), 용질 추가 모듈(6) 및 저장용기(7)에서의 기능 작동을 조절하는 제어 모듈(8)을 포함한다. 상기의 카테터(2), 농도 측정 센서 모듈(3), 요독 전하 부여 모듈(4), 배출 모듈(5), 용질 추가 모듈(6), 저장용기(7) 등은 투석액이 이동할 수 있는 관 형태의 도관 또는 튜브를 구비하고 이를 통해 연결될 수 있다.

상기 인공신장기용 투석 시스템을 구성하는 각각을 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템에서 카테터의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템에서 사용하는 카테터(2)는 복강 내로 재생된 투석액(23)을 주입하는 주입 튜브(21)와 복강 내의 불순물과 노폐물을 포함하고 있는 오염된 투석액(24)을 뽑아내는 배출 튜브(22)를 포함할 수 있다. 여기서, 주입 튜브(21)와 배출 튜브(22)는 도 2와 같이 배치될 수 있다. 이때, 주입 튜브(21)를 통해 복강 내로 주입되는 재생된 투석액(23)과 배출 튜브(22)를 통해 복강 내에서 빼내지는 투석액(24)이 서로 섞이지 않아야 한다. 따라서, 주입 튜브(21)의 출구와 배출 튜브(22)의 입구가 최대한 멀리 떨어져 위치하도록, 소정 거리를 두고 이격하여 위치시키는 것이 바람직하다.

상기 카테터(2)를 구성하는 각각의 튜브는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 크기(예를 들면, 굵기, 길이 관의 직경 등등) 및 재질의 튜브가 사용될 수 있으며, 상기 튜브(21)과 튜브(22)의 입구 및 출구는 적어도 10cm 내지 30cm 떨어져 위치되는 것이 바람직하다.

상기 카테터(2)에서 투석액의 주입 및 배출은 예를 들면 펌프와 같은 것을 통해 구현될 수 있다. 즉, 펌핑을 통해 복강 내 투석액을 빼내고, 또한 주입하는 것이다. 복강 내 주입 및 배출되는 투석액은 약 1 내지 100 mL/min 의 속도로 펌핑되는 것이 바람직하며, 복강에서 배출되는 투석액은 또 다른 펌프에 의해 시스템을 통해 이동될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템에서 선택적으로 포함될 수 있는 농도 측정 센서 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템에서 사용된 농도 측정 센서 모듈(3)에서는 복강 내의 불순물과 노폐물을 포함하고 있는 오염된 투석액(24)이 통과하는 튜브(22) 표면에 전극(31)을 구비하여 전극에 걸리는 전위차를 측정하여 튜브를 통과하는 전하량을 확인할 수 있으며, 그 전하량으로부터 투석액 내부의 각종 이온 농도에 대한 정보를 확인할 수 있다.

이와 같은 간단한 형태의 센서로부터 전기 화학적 센서, 광학 센서 등 모든 형태의 센서를 이용하여 투석액 내의 각종 이온, 불순물, 단백질, 포도당 등의 농도를 검출하여 그 정보를 활용할 수 있다.

상기 농도 측정 센서 모듈(3)은 1개 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 투석액 내의 이온, 불순물, 단백질, 포도당 등의 농도를 검출하기에 적합한 센서를 선택하여 구비할 수 있다.

본 발명의 인공신장기용 투석 시스템에서 사용되는 요독 물질 전하 부여 모듈(4)에서는 농도 측정 센서 모듈(3)을 통과하는 투석액 흐름 중 불순물 또는 노폐물을 이하에 설명되는 이온농도분극에 의한 배출 모듈(5)에서 손쉽게 분리 배출해내기 위하여 요독 증상을 일으키는 요소, 크레아티닌, 베타2 마이크로글로불린, PTH, AGEs 및 각종 단백질 결합 물질 등에 전하를 띠게 하는 것이다. 그 방법의 예로는 효소를 이용한 이온 분해, 전하를 띤 입자 결합, 전기 화학적 방법에 의한 산화 환원 반응 등을 들 수 있다. 특히 요독 증상을 일으키는 물질 중 가장 많은 부분을 차지하는 요소의 경우 요소 분해 효소를 이용하여 암모니아 이온과 탄산 이온으로 분해할 수 있다. 이와 같이 이온으로 분해된 요소는 배출모듈(5)에서 이온농도분극 현상을 이용하여 쉽게 제거 가능하다.

크레아티닌, 베타2 마이크로글로불린, PTH, AGEs, 각종 단백질 결합 물질 등에, 해당 물질과 선택적으로 결합 가능한 항체 또는 효소를 이용하여 전하를 갖는 나노입자 등을 결합함으로써, 해당 물질이 전하를 갖게 할 수 있다. 또는, 해당 물질이 용액 내에서의 각 물질의 등전점(isoelectric point) 값에 따라 자동적으로 전하를 갖게될 수 있다. 이와 같이, 해당 물질이 전하를 갖도록 함으로써, 배출모듈(5)에서 이온농도분극 현상을 통해 해당 물질을 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 투석 시스템에서 이온농도분극에 의한 배출 모듈(5)의 구성 및 원리를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 이온농도분극에 의한 배출 모듈(5)는 마이크로미터 사이즈의 채널(51, 52)과 상기 마이크로미터 사이즈의 채널(51, 52)을 연결하는 나노 사이즈의 채널(53)로 구성되며, 상기 마이크로미터 사이즈 채널(51)에는 요독 물질 전하 부여 모듈(4)를 통과한 재생 대상이 되는 투석액을 통과시키고, 또 다른 마이크로미터 사이즈 채널(52)에는 버퍼용액을 채워 넣은 후 각각의 채널에 해당되는 전위를 인가하면, 나노 사이즈의 채널(53)에 전기장이 인가되어 전하가 존재할 수 없는 이온 고갈 영역이 생기게 되며 전기장이 충분히 강하면 이 이온 고갈 영역이 마이크로미터 사이즈의 채널(51)의 영역까지 확대되어 이온 고갈 영역(57)이 생기게 된다. 따라서, 이온이나 전하를 띤 입자들은 이온 고갈 영역이 차단하고 있는 채널(55) 쪽으로 흐르지 못하고, 채널(56)쪽으로 흐르게 된다. 즉, 채널(55) 쪽으로 흐르는 투석액에는 모든 이온, 전하 입자들이 제거된 유체만 흐르게 되고, 이온, 전하 입자, 불순물 등을 포함한 유체는 채널(56) 쪽으로 흘러 배출되게 된다. 본 발명의 인공신장기용 투석 시스템에서 채널(55)은 투석액 용질 추가 모듈(6)로 연결하고, 채널(56)은 배출액 저장 용기 혹은 저장용 팩(7)에 연결하게 된다.

상기 채널(55)에서 투석액 용질 추가 모듈(6)로 재생되어지는 투과액이 통과할때 재생되어지는 투석액으로부터 세균 오염물을 제거할 수 있는 필터가 또한 채널(55)에 부착될 수 있다. 세균을 제거하는 필터는 당해 공지되어 있으며, 시판된다. 필터는 세균의 크기 및/또는 화학적 또는 생물학적 특성에 근거하여 투석액으로부터 세균을 배제시키고/거나 격리시키기에 적합한 임의의 물질(예를 들어, 셀룰로오스, 폴리에테르설폰, 나일론, 폴리에스테르 또는 폴리스티렌)으로 구성될 수 있으며, 단지 본 발명에 따른 인공신장 투석 시스템에서 적합하게 고정되도록 보정된 형태 및 크기일 필요가 있다. 상기 세균 필터는 또한 제거가능, 재생가능 및/또는 교체가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 시스템에서 용질 추가 모듈(6)는 이온, 불순물, 전하 입자 등이 완전히 제거된 투석액에 필요한 용질을 추가하는 기능을 구현한다. 이 용질에는 포도당, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 탄산수소나트륨 또는 젖산나트륨 등을 포함할 수 있다. 또한, 이 모듈(6)에서는 하기 설명되는 제어 모듈(8)에서 설정한 적정 농도의 투석액을 실시간 생산하여 상기 이중도관 카테터의 튜브(21)을 통해 복강으로 주입할 수 있도록 한다.

예를 들어, 용질 추가 모듈(6)은 용질이 고농도로 용해되어 있는 농축액을 포함하는 카트리지, 상기의 농축액을 투석액으로 투입하기 위한 펌프, 농축액과 투석액이 각각 유입되는 입구와 혼합된 투석액을 복강 내로 이송하는 출구를 포함하는 혼합 챔버 및 농축액과 투석액의 혼합을 수행하기 위한 자기 회전 장치를 포함한다. 상기 자기 회전 장치는 상기 혼합 챔버 내부에 존재하는 회전 로터와 외부에서 상기 회전 로터를 회전시킬 수 있는 영구 자석이 포함된 모터로 구현할 수 있다. 상기 회전 로터는 자기력에 의해 움직일 수 있는 재질의 막대 형태로 구현 가능하며, 폴리머 등의 코팅을 통해 부식이나 원하지 않는 화학 반응을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 인공신장기용 투석 시스템에는 이온, 전하 입자, 불순물 등을 포함한 유체를 배출하기 위한 배출액 저장 용기 혹은 저장용 팩(7)을 구비한다. 상기 배출액 저장 용기(7)은 교체가능하며, 배출액 저장 용기(7)에 밸브 또는 온-오프 스위치를 장착하여 배출할 수 있다. 과량의 유체의 배출은 당업자에 의해 적합한 것으로 결정된 속도로 일어날 수 있으며, 바람직하게는 24시간당 약 0.5 내지 2리터의 속도로 일어난다. 과량의 유체의 배출은 투석이 지속되면서 주기적으로 일어날 수 있으며, 이때 환자는 교체가능한 배출 용기로부터 과량의 유체를 주기적으로 비운다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공신장기용 시스템에서 제어 모듈(8)에는 상기 설명된 모듈과 연동되는 마이크로프로세스와 같은 것을 포함할 수 있으며, 상기 제어 모듈(8)은 상기 전체 시스템을 운용하며 사용자의 조작에 따라 그 운용 방식과 파라미터 등을 결정할 수 있다.

시스템 운용 방식 중 하나로는 농도 측정 센서 모듈(3) 없이 요독 물질 전하 부여 모듈(4)와 이온농도분극에 의해 배출 모듈(5)를 통해 투석액으로부터 모든 노폐물과 이온 등을 제거하여 순수한 물을 얻은 후 투석액 용질 투입 모듈(6)에서 세팅된 농도로 투석액을 조성하는 것이다.

시스템 운용 방식 중 또 다른 하나로는 농도 측정 센서 모듈(3)에서 측정한 이온 또는 노폐물의 농도에 따라 투석액 용질 투입 모듈(6)에서 제조하는 투석액의 농도와 이온농도분극에 의한 배출 모듈(5)에서 배출하는 물의 양을 실시간으로 조절할 수 있다. 또한 농도 측정 센서 모듈(3)에서 측정한 이온 또는 노폐물 농도를 제어 모듈(8)을 통해 사용자에게 표시하여 현재 건강상태 등을 체크할 수 있다.

상기 제어 모듈(8)에서는 관련된 생물통계학(예를 들어, 제거된 요독 물질 또는 이온의 수준)을 계산할 수 있고, 이에 따라, 예를 들어, 환자가 가장 효과적인 치료를 받을 수 있도록 하는 펌프 속도 또는 시간 등을 조절하도록 프로그래밍될 수 있다. 상기 제어 모듈(8)은 인공신장기용 투석 시스템을 그 자체로 수용하는 유닛내 위치하여, 투석 시스템의 구성요소를 관리하고 통합한다. 또한, 필요에 따라, 인공신장 투석 시스템 유닛 그 자체 내에 있는 제어 모듈을 통해 인공신장 투석 시스템을 관리하고, 조절할 수 있는 외부의 무선 제어 시스템(예를 들어, 또 다른 제어 모듈)이 존재할 수 있다.

이러한 각각의 모듈 중 사용 수명이 존재하거나 추가적인 공급이 필요한 부분인 경우 교환형의 카트리지 타입으로 설계하게 되면 환자의 편의성을 더 높이고 감염에 의한 복막염 발생률을 줄일 수 있다. 특히 투석액 용질 추가 모듈은 자주 교환하게 되므로 카트리지 또는 카세트 타입으로 구현할 수 있다.

본 발명이 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님에 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.

1: 복강 2: 이중도관 카테터
3: 농도 측정 센서 모듈 4: 요독 전하 부여 모듈
5: 이온농도분극 모듈 6: 용질 추가 모듈
7: 저장 용기 8: 제어 모듈
21, 22: 튜브 23, 24 : 투석액
31: 전극 51, 52: 마이크로미터 사이즈의 채널
53: 나노사이즈의 채널 55, 56: 채널
57: 이온 고갈 영역

Claims (8)

1. 복막 투석액을 주입 및 배출하는 이중 도관의 카테터;
   상기 카테터를 통해 배출되는 오염된 복막 투석액에 포함된 요독 물질에 전하를 부여하는 요독 전하 부여 모듈;
   이온농도분극을 이용하여, 오염된 복막 투석액으로부터 이온 및 불순물을 분리하여 배출하는 배출 모듈;
   상기 배출 모듈에 의해 상기 이온 및 불순물이 제거된 복막 투석액에 용질을 추가하는 용질 추가 모듈;
   상기 배출 모듈에 의해 분리 및 배출된 이온 및 불순물이 포함된 초과 유체를 일시 저장하는 저장용기; 및
   상기 요독 전하 부여 모듈, 상기 배출 모듈, 상기 용질 추가 모듈 및 상기 저장용기의 기능 작동을 조절하는 제어 모듈
   을 포함하는 복막 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 카테터를 통해 배출된 오염된 복막 투석액에 포함된 요독 물질, 이온 농도 및 복막 투석액 용질의 농도를 확인하는 농도 측정 센서 모듈
   을 더 포함하는 복막 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 카테터는 재생된 복막 투석액을 주입하는 주입 튜브와 오염된 복막 투석액을 배출하는 배출 튜브를 포함하며, 상기 주입 튜브의 출구와 상기 배출 튜브의 입구는 소정 거리를 두고 이격되어 위치된
   복막 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 농도 측정 센서 모듈은 복막 투석액이 통과하는 튜브 표면에 전극을 구비하고, 상기 전극에 걸리는 전위차를 측정하여 튜브를 통과하는 복막 투석액의 전하량을 측정하고 이로부터 복막 투석액 내부의 각종 이온 농도에 대한 정보를 확인하는
   복막 투석액 연속재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 요독 전하 부여 모듈은,
   효소를 이용한 이온 분해, 전하를 띤 입자 결합 또는 전기 화학적 방법에 의한 산화 환원 반응을 이용하여, 상기 복막 투석액 중에 포함된 요독증상을 일으키는 물질이 전하를 띠게 하는
   복막 투석액 연속 재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 이온 농도 분극에 의한 배출 모듈은 마이크로미터 사이즈의 2개의 채널이 나노미터 사이즈의 채널로 연결되어 있는 구조를 갖는
   복막 투석액 연속 재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 용질 추가 모듈은 이온, 불순물 및 전하 입자가 완전히 제거된 복막 투색액에 포도당, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 탄산수소나트륨 및 젖산나트륨으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택된 필요한 용질을 추가하는 기능을 갖는
   복막 투석액 연속 재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 모듈은 교환형의 카트리지 타입 또는 카세트 타입인
   복막 투석액 연속 재생 방식의 휴대용 인공신장기용 투석 시스템.

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