KR101907539B1 - 체내 산소화 장치 - Google Patents

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임태호
이윤재
송영탁
오재훈
강형구
신현구
이준철
성현지
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 체내 산소화 장치는, 인체의 기관(氣管)과 연결되며, 상기 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부; 심장으로부터 제공되는 혈액에 상기 이물질 제거부로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 상기 혈액으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 혈액을 제공하는 가스 교환부; 및 상기 이물질 제거부가 장착된 공기 흐름부에 연결되고 상기 가스 교환부를 감쌈으로써 호흡 동작에 따라 자가 팽창 또는 수축되어 상기 가스 교환부로 공기를 제공하거나 상기 가스 교환부로부터 공기가 배출되도록 하는 자가 팽창부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

Description

체내 산소화 장치{Oxygenation apparatus installed inside of body}
체내 산소화 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 감염이나 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 체내 산소화 장치가 개시된다.
인간의 장기를 대체해줄 인공 장기의 개발이 활발하게 이루어지고 있는데, 그 중 가장 진전을 보인 영역은 인공심장 관련 기술이다. 심장의 기능을 대신하는 인공심장이 개발되어 현재 이 기기를 이용하여 심장 기능이 심하게 감소되어 있거나 심지어 심장이 뛰지 않을 정도로 심각한 환자라도 소생시켜 일상 생활이 가능할 정도로 유지시켜주는 시대가 되었다.
그러나, 인공심장 관련 기술은 많은 진전이 있었지만, 다른 장기들, 이를 테면 폐의 기능을 대신하는 인공 기기의 개발은 상대적으로 진전이 안 된 형편이다. 부연하면, 폐의 기능을 대신하는 장치로서 체외막 산화 장치(ECMO, extra-corporeal membrane oxygenation)가 개발되어 사용되고 있다.
일반적으로 체외막 산화 장치는 환자의 심폐기능이 정상적이지 않은 경우 부착하여 환자의 순환기 기능을 보조하기 위해 사용되는 장치로서, 구체적으로는 혈액을 환자 몸에서 빼내 혈액에 있는 이산화탄소는 제거하고 산소를 주입하는 방식으로 정상화된 혈액을 다시 환자 몸 속으로 돌려보내는 장치이다. 그런데 이러한 장치는 환자의 몸 안에 이식시키는 데 어려움이 있고, 이식시킬 수 있다 하더라도 공기 중에 존재하는 미생물 등의 이물질을 필터링하는 폐의 기능을 구현할 수 없다는 한계가 있다. 또한 체외막 산화 장치는 공기가 아닌 산소를 제공해야 장치가 작동될 수 있기 때문에 공기가 제공되는 일상적인 환경에서는 적용하는 데 한계가 있었다.
본 발명의 실시예는 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 체내 산소화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 체내 산소화 장치는, 인체의 기관(氣管)과 연결되며, 상기 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부; 심장으로부터 제공되는 혈액에 상기 이물질 제거부로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 상기 혈액으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 혈액을 제공하는 가스 교환부; 및 상기 이물질 제거부가 장착된 공기 흐름부에 연결되고 상기 가스 교환부를 감쌈으로써 호흡 동작에 따라 자가 팽창 또는 수축되어 상기 가스 교환부로 공기를 제공하거나 상기 가스 교환부로부터 공기가 배출되도록 하는 자가 팽창부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이물질 제거부는 플라즈마(plasma)를 발생시켜 공기로부터 이물질을 제거하는 플라즈마 발생부일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 교환부는, 중공의 원통 형상을 가지며 외측에는 상기 자가 팽창부가 둘러싸는 교환몸체; 및 상기 교환몸체의 내측을 채우도록 다발로 마련되며, 일단부들로 상기 혈액이 유입되고 타단부들을 통해 상기 혈액이 유출되는 인공 모세혈관;을 포함하며, 상기 교환몸체는 멤브레인(membrane)으로 마련되어 상기 자가 팽창부를 통해 제공되는 공기가 상기 인공 모세혈관으로 제공되고 상기 인공 모세혈관으로부터 배출되는 이산화탄소가 상기 교환몸체를 통해 상기 자가 팽창부로 배출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 인체 내의 횡격막의 움직임을 감지하여 호기 또는 흡기를 감지하는 감지 센서; 및 상기 감지 센서의 감지 정보에 따라 공기를 흡입하거나 배출하도록 하는 에어 펌프;를 더 포함하며, 상기 감지 센서에 의해 흡기임을 감지하면, 상기 에어 펌프의 작동에 의해 상기 자가 팽창부는 자가 팽창됨으로써 상기 공기 흐름부로부터 제공된 공기를 상기 가스 교환부 내로 공급하고, 상기 감지 센서에 의해서 호기임을 감지하면 상기 에어 펌프의 작동에 의해 상기 자가 팽창부는 수축됨으로써 상기 가스 교환부 내의 공기를 상기 공기 흐름부 방향으로 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 일단은 상기 가스 교환부의 일단부에 연결되고 타단은 폐동맥에 연결되어 상기 혈액을 상기 가스 교환부로 흐르도록 하는 제1 인공 혈관; 및 일단은 상기 가스 교환부에 타단부에 연결되고 타단은 폐정맥에 연결되어 상기 가스 교환부에서 상기 산화된 혈액을 폐정맥으로 흐르도록 하는 제2 인공 혈관을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 공기 흐름부는 상기 인체의 기관에 일단이 연결되고 타단은 상기 자가 팽창부에 연결되며, 상기 공기 흐름부에는 이물질에 의한 상기 공기 흐름부의 차단 시 상기 공기의 흐름을 우회시키는 우회 라인이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 혈액의 흐름을 유지시키거나 상기 혈액의 흐름을 조절하는 혈액 조절펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 교환부 및 상기 자가 팽창부는 일체형으로 마련되며, 전기에너지를 제공하는 배터리가 구비되며, 상기 배터리는 원격 충전이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 체내 산소화 장치는 스마트기기에 연동되며, 상기 체내 산소화 장치를 사용하는 환자의 호흡 동작에 따른 정보를 상기 스마트기기를 통해 실시간으로 파악 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 체내 산소화 장치는, 인체의 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부가 장착되며 단부는 양 갈래로 갈라져 이물질 제거된 공기를 양 갈래를 통해 제공하는 공기 흐름부; 상기 공기 흐름부의 양 갈래에 각각 연결되며, 심장으로부터 제공되는 혈액에 상기 이물질 제거부로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 상기 혈액으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 혈액을 제공하는 2개의 가스 교환부; 및 상기 가스 교환부를 각각 감쌈으로써 호기 및 흡기 동작에 따라 수축 또는 자가 팽창되어 상기 가스 교환부로 공기를 제공하거나 상기 가스 교환부로부터 공기가 배출되도록 하는 2개의 자가 팽창부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 2개의 가스 교환부 중 하나의 가스 교환부로 이물질이 제거된 공기가 제공될 때, 다른 하나의 가스 교환부에서는 혈액이 지나면서 가스 교환이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 자가 팽창부는 상기 인체의 흉벽 내에서 팽창 가능하게 고정되며, 흡기 및 호기 동작에 따른 횡격막 및 흉벽의 움직임에 맞춰 수축 또는 자가 팽창될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 산소화 장치가 인체 내에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 체내 산소화 장치를 개략화한 개념도이다.
도 3은 도 2의 플라즈마를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 가스 교환부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체내 산소화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 산소화 장치가 인체 내에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 체내 산소화 장치를 개략화한 개념도이고, 도 3은 도 2의 플라즈마를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 가스 교환부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 산소화 장치(100)는, 인체 내에 장착되어 폐 기능을 보조 또는 대체하는 장치로서, 인체의 기관(氣管)과 연결되며 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부(110)와, 심장(10)으로부터 제공되는 혈액으로부터 이산화탄소를 제거하고 산소를 공급하여 혈액에서 가스 교환이 이루어지도록 하는 가스 교환부(120)와, 자가 팽창(self-inflation)하여 가스 교환을 위한 공기를 가스 교환부(120)에 공급하거나 가스 교환부(120)로부터 공기를 배출시키도록 하는 자가 팽창부(130)를 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 구성 외에도 인체 내의 횡격막(105)의 움직임을 감지하여 흡기 또는 호기를 감지하는 감지 센서(140)와, 감지 센서(140)의 감지 정보에 따라 공기를 흡입하거나 배출하도록 하는 에어 펌프(미도시)와, 혈액의 흐름을 원활히 하기 위한 혈액 조절펌프(미도시) 그리고 전술한 구성들의 작동을 위해 전기에너지를 공급하는 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 구성이 일체형으로 이루어짐은 물론 컴팩트한 구조를 가짐으로써 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)는 체내에 장착될 수 있다. 한편, 종래의 경우에는 공기에 이물질이 존재하기 때문에 이로 인한 전염 등이 문제가 될 수 있었는데, 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)의 경우 이러한 종래의 문제도 해결할 수 있는 구성을 갖는다. 이에 대해서 상세히 후술하기로 한다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 이물질 제거부(110)는, 기관과 자가 팽창부(130)를 연결하는 공기 흐름부(150)에 장착될 수 있다. 이물질 제거부(110)는 기관을 통해 기도로 유입되는 공기 중 이물질, 예를 들면 외기의 오염물, 바이러스 및 미생물 등을 차단시켜 제거할 수 있는 플라즈마 발생부(110)로 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 이물질 제거부(110), 즉 본 실시예의 플라즈마 발생부(110)는, 공기 흐름부(150)의 내벽에 장착되어 그 내부를 공기가 지나도록 하며, 공기가 통과할 때 공기를 플라즈마 처리하여 공기로부터 전술한 종류의 이물질을 제거할 수 있다. 여기서 사용되는 플라즈마 발생부(110)는 저전압 타입의 플라즈마 발생부가 사용될 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 것처럼, 종래의 체외막 산화 장치는 공기 중에 존재하는 미생물 등의 이물질을 필터링할 수 없어 체내에 이식하는 데 한계가 있었는데, 본 실시예의 경우에는 플라즈마 발생부(110)가 구비됨으로써 공기로부터 이물질을 신뢰성 있게 제거할 수 있어 전염 등의 문제를 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예의 가스 교환부(120)는, 심장(10)으로부터 제공되는 혈액, 즉 폐동맥혈에 이물질 제거부(110)로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 폐동맥혈을부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 폐정맥혈을 제공할 수 있다.
이러한 가스 교환부(120)의 연결 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 것처럼, 가스 교환부(120)는 제1 인공 혈관(161)에 의해 폐동맥에 연결되고 제2 인공 혈관(165)에 의해 폐정맥에 연결될 수 있다. 이러한 연결 구조에 의해, 폐동맥으로부터 제1 인공 혈관(161)을 거쳐 가스 교환부(120)로 폐동맥혈이 제공될 수 있는 것이고, 폐동맥혈이 가스 교환부(120)에서 가스 교환에 의해 산화된 폐정맥혈이 되어 제2 인공 혈관(165)을 거쳐 폐정맥으로 제공될 수 있는 것이다.
가스 교환부(120)의 구성에 대해 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가스 교환부(120)는, 중공의 원통 형상을 가지며 외측에는 자가 팽창부(130)가 둘러싸는 교환몸체(121)와, 교환몸체(121)의 내측을 빼곡하게 채우도록 다발로 마련되어 일단부들로 폐동맥혈이 유입되고 타단부들로 산화된 폐정맥혈이 유출되는 인공 모세혈관(125)을 포함할 수 있다.
이러한 가스 교환부(120)는 멤브레인 필터로 마련될 수 있다. 다시 말해, 교환몸체(121)가 멤브레인으로 형성되는 것이다. 따라서 공기 흐름부(150), 자가 팽창부(130)를 거친 공기는 교환몸체(121)의 막을 통해 유입될 수 있는데, 이 때 자가 팽창부(130)에서 공기가 전체적으로 퍼짐으로써 교환몸체(121)의 막의 전면을 통해 공기가 침투하여 다발의 인공 모세혈관(125)에 제공될 수 있다. 유입된 공기는 다발의 인공 모세혈관(125)의 사이 사이를 침투함으로써 인공 모세혈관(125)과 공기 사이의 가스 교환의 충분하게 이루어질 수 있다.
여기서, 인공 모세혈관(125)은 공기로부터 산소를 흡수하고, 반대로 이산화탄소를 배출시킴으로써, 가스 교환부(120)에서 산소 포화도가 작은 폐동맥혈이 산소 포화도가 큰 폐정맥혈로 될 수 있다.
한편, 교환몸체(121)가 양 방향 멤브레인으로 마련되기 때문에, 가스 교환부(120)에서의 가스 교환에 의해 인공 모세혈관(125)으로부터 배출되는 이산화탄소는 교환몸체(121)를 관통하여 자가 팽창부(130)로 배출될 수 있고, 공기 흐름부(150)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이처럼, 본 실시예의 경우, 멤브레인 형태의 교환몸체(121) 그리고 교환몸체(121) 내에 빼곡하게 채워진 다발의 인공 모세혈관(125)으로 인해, 이물질이 제거된 공기가 환자의 혈액에 소량만 제공된다 하더라도 정상 호흡 시 활발한 확산이 이루어질 수 있으며, 이를 통해 환자의 호흡 활동이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예의 자가 팽창부(130)는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 가스 교환부(120)를 전체적으로 감싸는 형상을 가지며 호흡 동작에 따라 수축되었다가 자가 팽창되는 구조를 갖는다. 이러한 자가 팽창부(130)에는 공기 흐름부(150)가 연결되어 공기 흐름부(150)를 통해 유입된 공기가 자가 팽창부(130) 내를 채울 수 있으며, 이에 따라 수축 또는 자가 팽창할 수 있다.
이러한 자가 팽창부(130)는, 감지 센서(140) 또는 에어 펌프와 상호 연동하여 작동할 수 있다. 감지 센서(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 횡격막(105)의 움직임을 감지할 수 있도록 장착되어, 이를 테면 환자의 호흡에 따라 상승 또는 하강하는 운동을 감지할 수 있다.
예를 들면 감지 센서(140)가 환자의 호흡 중 흡기 동작을 감지하게 되면 에어 펌프는 흡기를 유도하도록 공기의 흐름을 형성하고, 상기 자가 팽창부(130)는 수축된 상태에서 자가 팽창됨으로써 가스 교환부(120)로 공기를 제공할 수 있다. 즉, 가스 교환부(120)로 산소의 공급이 이루어질 수 있는 것이다.
반대로, 감지 센서(140)가 환자의 호기 동작을 감지하게 되면 에어 펌프는 호기를 유도하도록 공기의 흐름을 형성하고, 이 때 자가 팽창부(130)는 수축되기 때문에 가스 교환부(120)로부터 자가 팽창부(130) 방향으로 공기의 흐름이 형성될 수 있다. 즉, 이산화탄소의 배출이 이루어지는 것이다.
이처럼, 자가 팽창부(130)는 감지 센서(140) 및 에어 펌프와 연동하여 수축 또는 자가 팽창될 수 있으며, 이를 통해 가스 교환부(120)로 공기를 제공하거나 가스 교환부(120)의 공기를 배출시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 1을 참조하면, 공기 흐름부(150)는 인체의 기관에 일단이 연결되고 타단은 자가 팽창부(130)에 연결된다. 그런데, 공기 흐름부(150)에는 우회 라인(155)이 구비됨으로써 이물질로 인해 공기 흐름부(150)거 차단되는 경우 공기가 우회 라인(155)을 통해 이동될 수 있다.
또한, 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)는, 혈액의 흐름을 원활하게 함은 물론 혈액의 이동 정도를 조절할 수 있도록 혈액 조절펌프를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 심장(10)에 문제가 발생되어 혈액의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하는 경우가 발생될 수 있는데, 이 때 혈액 조절펌프가 작동하여 혈액의 흐름을 유지시킬 수 있고 경우에 따라서는 혈액의 속도까지 적절하게 조절할 수 있다.
한편, 전술한 구성들은 전기에너지에 의해 구동될 수 있다. 예를 들면, 이물질 제거부(110)가 플라즈마를 발생시키기 위해서 전기에너지가 제공되어야 하고, 감지 센서(140) 및 에어 펌프 등의 작동을 위해서도 전기에너지가 제공되어야 한다. 이를 위해, 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)는 배터리를 포함할 수 있다. 이러한 배터리는, 일체형으로 마련되는 본 장치에 내장될 수 있다. 배터리는 원격으로 충전이 가능한 충전 배터리이기 때문에 충전 과정이 용이하여 본 장치의 원활한 사용이 가능하다.
한편, 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)는 스마트기기(미도시)와 연동 가능하여, 배터리의 전력 상태, 환자의 호흡 동작에 따른 정보 등을 실시간으로 파악할 수 있다. 따라서 스마트기기를 통해 배터리의 충전 시기 등을 파악할 수 있음은 물론 환자 본인이 건강 상태의 변화 등을 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 산소화 장치(100)는 폐를 사용할 수 없는 환자의 체내에 장착되어 폐 기능을 구현할 수 있으면서도, 이물질로 인한 전염 등이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 체내에 구비되는 구성을 갖기 때문에 환자의 일상 생활이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 장점을 제공한다.
또한, 본 실시예의 체내 산소화 장치(100)는 스마트기기와도 연동이 됨으로써 환자 본인은 물론 보호자가 환자의 건강 상태를 실시간으로 파악할 수 있다는 장점도 제공한다.
한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체내 산소화 장치에 대해 설명하되, 전술한 일 실시예의 체내 산소화 장치와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체내 산소화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예의 체내 산소화 장치는, 이물질 제거부(210)가 장착되는 공기 흐름부(250)와, 공기 흐름부(250)의 단부의 양 갈래에 각각 연결되는 2개의 가스 교환부(220)와, 2개의 자가 팽창부(230)를 포함할 수 있다.
본 실시예서는, 2개의 가스 교환부(220)와 2개의 자가 팽창부(230)가 구비되는 구조를 갖는다. 2개의 가스 교환부(220) 중 하나의 가스 교환부(220)로 이물질이 제거된 공기가 제공될 때 다른 하나의 가스 교환부(220)에서는 혈액이 지나면서 가스 교환이 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 가스 교환이 보다 활발하게 이루어질 수 있고, 따라서 혈액에 보다 많은 산소가 제공됨으로써 환자의 호흡 활동이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 자가 팽창부(230)는 인체의 흉벽 내에서 팽창 가능하게 고정되며, 호흡 동작에 따른 횡격막 및 흉벽의 움직임에 맞춰 수축 또는 자가 팽창될 수 있다. 자가 팽창부(230)를 흉벽에 부착시키기 위해 의료용 실리콘(270)이 자가 팽창부(230)의 외면과 흉벽의 면에 개재될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가스 교환이 이루어지는 구성을 2개로 함으로써, 즉, 실제의 폐의 구조와 유사하게 대응시킴으로써 환자의 호흡 활동이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 체내 산소화 장치
110 : 이물질 제거부(플라즈마 발생부)
120 : 가스 교환부
130 : 자가 팽창부
140 : 감지 센서
150 : 공기 흐름부

Claims (12)

  1. 인체의 기관(氣管)과 연결되며, 상기 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부;
    심장으로부터 제공되는 혈액에 상기 이물질 제거부로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 상기 혈액으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 혈액을 제공하는 가스 교환부; 및
    상기 이물질 제거부가 장착된 공기 흐름부에 연결되고 상기 가스 교환부를 감쌈으로써 호흡 동작에 따라 자가 팽창 또는 수축되어 상기 가스 교환부로 공기를 제공하거나 상기 가스 교환부로부터 공기가 배출되도록 하는 자가 팽창부;
    를 포함하고,
    상기 공기 흐름부는 상기 인체의 기관에 일단이 연결되고 타단은 상기 자가 팽창부에 연결되며,
    상기 공기 흐름부에는 이물질에 의한 상기 공기 흐름부의 차단 시 상기 공기의 흐름을 우회시키는 우회 라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이물질 제거부는 플라즈마(plasma)를 발생시켜 공기로부터 이물질을 제거하는 플라즈마 발생부인 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 교환부는,
    중공의 원통 형상을 가지며 외측에는 상기 자가 팽창부가 둘러싸는 교환몸체; 및
    상기 교환몸체의 내측을 채우도록 다발로 마련되며, 일단부들로 상기 혈액이 유입되고 타단부들을 통해 상기 혈액이 유출되는 인공 모세혈관;
    을 포함하며,
    상기 교환몸체는 멤브레인(membrane)으로 마련되어 상기 자가 팽창부를 통해 제공되는 공기가 상기 인공 모세혈관으로 제공되고 상기 인공 모세혈관으로부터 배출되는 이산화탄소가 상기 교환몸체를 통해 상기 자가 팽창부로 배출되는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인체 내의 횡격막의 움직임을 감지하여 호기 또는 흡기를 감지하는 감지 센서; 및
    상기 감지 센서의 감지 정보에 따라 공기를 흡입하거나 배출하도록 하는 에어 펌프;
    를 더 포함하며,
    상기 감지 센서에 의해 흡기임을 감지하면, 상기 에어 펌프의 작동에 의해 상기 자가 팽창부는 자가 팽창됨으로써 상기 공기 흐름부로부터 제공된 공기를 상기 가스 교환부 내로 공급하고,
    상기 감지 센서에 의해서 호기임을 감지하면 상기 에어 펌프의 작동에 의해 상기 자가 팽창부는 수축됨으로써 상기 가스 교환부 내의 공기를 상기 공기 흐름부 방향으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    일단은 상기 가스 교환부의 일단부에 연결되고 타단은 폐동맥에 연결되어 상기 혈액을 상기 가스 교환부로 흐르도록 하는 제1 인공 혈관;
    일단은 상기 가스 교환부에 타단부에 연결되고 타단은 폐정맥에 연결되어 상기 가스 교환부에서 상기 산화된 혈액을 폐정맥으로 흐르도록 하는 제2 인공 혈관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혈액의 흐름을 유지시키거나 상기 혈액의 흐름을 조절하는 혈액 조절펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가스 교환부 및 상기 자가 팽창부는 일체형으로 마련되며,
    전기에너지를 제공하는 배터리가 구비되며,
    상기 배터리는 원격 충전이 가능한 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 체내 산소화 장치는 스마트기기에 연동되며, 상기 체내 산소화 장치를 사용하는 환자의 호흡 동작에 따른 정보를 상기 스마트기기를 통해 실시간으로 파악 가능한 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  10. 인체의 기관을 통해 유입되는 공기에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거부가 장착되며 단부는 양 갈래로 갈라져 이물질 제거된 공기를 양 갈래를 통해 제공하는 공기 흐름부;
    상기 공기 흐름부의 양 갈래에 각각 연결되며, 심장으로부터 제공되는 혈액에 상기 이물질 제거부로부터 이물질이 제거된 공기 중에서 산소를 제공하고 상기 혈액으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 산화된 혈액을 제공하는 2개의 가스 교환부; 및
    상기 가스 교환부를 각각 감쌈으로써 호기 및 흡기 동작에 따라 수축 또는 자가 팽창되어 상기 가스 교환부로 공기를 제공하거나 상기 가스 교환부로부터 공기가 배출되도록 하는 2개의 자가 팽창부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 2개의 가스 교환부 중 하나의 가스 교환부로 이물질이 제거된 공기가 제공될 때, 다른 하나의 가스 교환부에서는 혈액이 지나면서 가스 교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자가 팽창부는 상기 인체의 흉벽 내에서 팽창 가능하게 고정되며, 흡기 및 호기 동작에 따른 횡격막 및 흉벽의 움직임에 맞춰 수축 또는 자가 팽창되는 것을 특징으로 하는 체내 산소화 장치.
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