KR102073276B1 - 카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기 - Google Patents

카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기에 관한 것으로서, 튜브 본체 및 상기 튜브 본체의 내주면에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드층을 포함하는 카테터 및 환자의 입과 코를 감싸도록 상기 환자의 얼굴에 결합되는 마스크와, 외부로부터 공급되는 공기를 상기 마스크로 공급하는 급기 튜브 및 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출하는 공기를 마스크로부터 공급받아 외부로 배출하는 배기 튜브를 포함하며, 상기 급기 튜브는 탄화수소기를 기반으로 하는 물질로 형성되는 카테터로 형성되고, 상기 배기 튜브는 탄화수소기를 기반으로 하는 물질 또는 탄화불소기를 기반으로 하는 물질로 형성되는 카테터로 형성되는 인공 호흡기를 개시한다.

Description

카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기{catheter and artificial respirator having the Same}
본 발명은 카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기에 관한 것이다.
인공 호흡기용 카테터는 일반적으로 인공 호흡기에서 발생되는 산소가 포함된 가온 가습 상태의 공기를 환자에게 안정적으로 공급하는 작용과, 환자의 체내에서 배출되는 이산화탄소를 포함하는 가습 상태의 공기를 다시 인공 호흡기로 배출시키는 작용을 한다. 인공 호흡기용 카테터는 튜브 형태로 형성되어 세척이 어려워 주기적으로 교체해 주어야 한다. 환자의 체내에서 배출되는 공기는 카테터의 내부를 흐를 때 카테터 외부와의 온도 차이로 인하여 카테터 내주면에 수증기가 응결되는 현상을 유발한다. 응결된 수증기가 환자의 기도로 재흡입되면 환자의 호흡 곤란을 유발하는 등의 의료 사고가 발생할 수 있다. 또한, 상기 응결된 수증기가 인공 호흡기로 재흡수되면 이산화탄소 센서의 고장을 유발할 수 있다.
기존에 인공 호흡기는 카테터에서 발생되는 응결된 수증기를 모을 수 있는 물 수집통(water trap)을 별도로 설치하거나 카테터에 열선을 감아서 수증기 발생 및 유입을 방지하고 있다. 그러나 물 수집통은 수집되는 물을 자주 제거해줘야 하는 번거로움과 높은 세균 감염의 문제가 있다. 또한, 열선은 별도의 전기를 필요로 하고 카테터의 가격이 고가인 단점이 있다.
본 발명은 내주면에 수증기가 응축되는 것을 감소시킬 수 있는 카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 카테터는 튜브 본체 및 상기 튜브 본체의 내주면에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메디쉴드층은 베이스 입자의 표면에 코팅되어 메디쉴드 입자를 형성하며, 상기 메디쉴드 입자가 상기 튜브 본체의 내주면에 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 튜브 본체는 내주면에 요철 패턴이 형성되고, 상기 메디쉴드층은 상기 요철 패턴을 포함하는 영역에 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴은 상기 튜브 본체의 내주면으로부터 외측으로 형성되는 홈 구조 또는 트렌치 구조이며, 상기 요철 패턴은 홈 구조를 갖는 도트 형상 패턴, 또는 트렌치 구조를 갖는 격자 형상 패턴, 벌집 형상 패턴 또는 스트라이프 형상 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴은 상기 튜브 본체의 내주면에서 내측으로 돌출되는 돌기 구조이며, 상기 돌기 구조는 원기둥, 사각 기둥, 육각 기둥, 원뿔대, 사각뿔대 또는 육각뿔대 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기를 기반으로 하는 알킬 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-) 실란 화합물, 폴리유기실록산 또는 알킬 인산계 화합물을 포함하는 제 1 메디쉴드층으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층은 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막(alkyl phosphonic acid SAMs)을 포함하며, 상기 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막(alkyl phosphonic acid SAMs)은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 탄화불소 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란 화합물 또는 탄화불소 인산계 화합물이 코팅된 제 2 메디쉴드층으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층은 상기 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막(trichlorosilane SAM)을 포함하며, 상기 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막은 Octadecyltrichlorosilane (ODTS) 또는 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 자기조립 단분자막(phosphonic SAMs)을 포함하며, 상기 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 화합물의 자기조립 단분자막(chlorosilane SAMs)은 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스 입자는 TixOy, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy, ZrxOy, 그래핀 및 그래핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 인공 호흡기는 환자의 입과 코를 감싸도록 상기 환자의 얼굴에 결합되는 마스크와, 외부로부터 공급되는 공기를 상기 마스크로 공급하는 급기 튜브 및 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출하는 공기를 마스크로부터 공급받아 외부로 배출하는 배기 튜브를 포함하며, 상기 급기 튜브는 탄화수소기를 기반으로 하는 물질로 형성되는 카테터로 형성되고, 상기 배기 튜브는 탄화수소기를 기반으로 하는 물질 또는 탄화불소기를 기반으로 하는 물질로 형성되는 카테터로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
상기 인공 호흡기는 상기 급기 튜브의 일측에 결합되어 가온 가습된 상기 공기를 상기 급기 튜브로 공급하는 습윤 탱크와, 상기 습윤 탱크로 상기 공기를 공급하는 공기 공급 모듈 및 상기 배기 튜브의 타측에 결합되어 상기 배기 튜브로부터 공급되는 상기 공기의 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 측정 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 인공 호흡기는 상기 배기 튜브 또는 급기 튜브의 내측에 위치하여 통과하는 상기 공기에 포함되어 있는 수분을 차단하는 수분 필터 및 상기 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 흡입하여 상기 배기 튜브 또는 급기 튜브의 외부로 배출하는 흡입 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분 필터는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공을 포함하는 다공성 형상으로 형성되는 필터 구조체 및 상기 필터 구조체의 기공 내면을 포함하는 영역에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 필터 메디쉴드층을 포함하며, 상기 급기 튜브의 내측에 위치하는 상기 수분 필터의 상기 필터 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-) 실란 화합물, 폴리유기실록산 또는 알킬 인산계 화합물을 포함하는 제 1 메디쉴드층으로 형성되고, 상기 배기 튜브의 내측에 위치하는 상기 수분 필터의 상기 필터 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 탄화불소 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란화합물 또는 탄화불소 인산계 화합물을 포함하는 제 2 메디쉴드층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 메디쉴드층은 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막(alkyl phosphonic acid SAMs)을 포함하며, 상기 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기 또는 CF(탄화불소)기를 포함하는 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막(trichlorosilane SAM)을 포함하며, 상기 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막은 Octadecyltrichlorosilane (ODTS) 또는 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 자기조립 단분자막(phosphonic SAMs)을 포함하며, 상기 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 화합물의 자기조립 단분자막(chlorosilane SAMs)은 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터 메디쉴드층은 TixOy, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy, ZrxOy, 그래핀 및 그래핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 베이스 입자의 표면에 상기 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드 입자가 코팅되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 수분 필터는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공을 포함하는 다공성 형상으로 형성되는 필터 구조체 및 옴니포빅 특성을 가지며, 상기 필터 구조체에 임베디드되는 메디쉴드 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡입 모듈은 흡입 수단 및 일측이 상기 흡입 수단에 연결되며, 타측이 상기 수분 필터의 일측면에 인접한 위치로 연장되어 상기 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 흡입하여 상기 흡입 수단으로 유입되도록 하는 흡입관을 포함할 수 있다.
본 발명의 카테터는 내주면이 옴니포빅 특성을 구비하여 내부를 흐르는 공기의 수증기가 응축되는 것을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 인공 호흡기는 옴니포빅 특성을 갖는 카테터가 급기 튜브 또는 배기 튜브로 사용되므로 급기 튜브와 배기 튜브의 내부를 흐르는 공기의 수증기가 응축되는 것을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 인공 호흡기는 배기 튜브의 내부에 위치하는 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 외부로 배출하여 이산화탄소 측정 모듈로 수분이 유입되는 것을 감소시킴으로써 이산화탄소 측정 모듈의 오작동 또는 고장을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 인공 호흡기는 급기 튜브의 내부에 위치하는 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 외부로 배출하여 급기 튜브 내의 수분이 환자에게 유입되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터의 부분 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 A에 대한 부분 수직 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 카테터에 형성되는 격자 형상의 요철 패턴의 사진이다.
도 2c는 도 2a의 카테터에 형성되는 돌기 형상의 요철 패턴의 사진이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다.
도 5a는 종래의 카테터의 수증기 응결 정도에 대한 평가 결과이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터의 수증기 응결 정도에 대한 평가 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터를 포함하는 인공 호흡기의 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 6의 B에 대한 확대도이다.
도 8은 도 6의 수분 필터에 대한 개략적인 부분 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터 및 이를 포함하는 인공 호흡기에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터에 대하여 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터의 부분 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 A에 대한 부분 수직 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카테터(10)는, 도 1a과 도 1b를 참조하면, 튜브 본체(11) 및 메디쉴드층(15)을 포함한다. 상기 카테터(10)는 인공 호흡기의 공기 공급 모듈과 환자 사이에 장착되며, 공기 공급 모듈에서 공급되는 공기를 환자에게 공급하는데 사용될 수 있다. 즉, 상기 카테터(10)는 흡기 튜브로 작용할 수 있다. 상기 카테터(10)는 환자와 인공 호흡기의 이산화탄소 측정 모듈 사이에 장착되며, 환자가 호흡하고 뱉어 내는 공기를 이산화탄소 측정 모듈로 흐르도록 하는데 사용될 수 있다. 즉, 상기 카테터(10)는 배기 튜브로 작용할 수 있다. 상기 카테터(10)는 전체적인 외관과 길이와 두께 및 직경이 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 카테터(10)는 구체적인 용도와 인공 호흡기의 사양에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 카테터(10)는 성인용의 경우에 19 ~ 22mm의 직경, 아동 또는 소아용의 경우에 12 ~ 15mm의 직경으로 형성될 수 있다.
상기 튜브 본체(11)는 일반적인 인공 호흡기용 카테터의 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 튜브 본체(11)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 튜브 본체(11)는 가요성 재질로 형성될 수 있다. 상기 카테터(10)는 환자에게 사용되는 의료용이므로, 튜브 본체(11)는 인체에 무해한 재질로 형성될 수 있다.
상기 튜브 본체(11)는 주름관 형태 또는 직선관 형태로 형성될 수 있다. 상기 튜브 본체(11)는 내부가 중공이며, 양단이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 상기 튜브 본체(11)는 양단에 인공 호흡기의 다른 부분들과 결합에 필요한 직선 튜브관, 결합 플랜지들이 결합될 수 있다. 상기 튜브 본체(11)는 공지된 방법인 압출 성형과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
상기 메디쉴드층(15)은 옴니포빅 특성을 갖는 물질이 튜브 본체(11)의 내주면에 코팅되어 형성된다. 상기 메디쉴드층(15)은 튜브 본체(11)의 내주면에 옴니포빅 특성을 부여한다. 여기서, 상기 옴니포빅 특성은 발수성(소수성) 또는 초발수성(초소수성)을 의미하며, 발유성을 포함할 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 튜브 본체(11)의 내주면에 수증기가 응축되는 현상을 방지한다. 또한, 상기 메디쉴드층(15)은 응축된 수증기가 튜브 본체(11)의 외부로 신속하게 배출되도록 한다.
상기 메디쉴드층(15)은 스프레이 코팅 방법, 침지 방법 또는 디핑 방법에 의하여 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 0.1nm ~ 30㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 바람직하게는 1nm ~ 1㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 메디쉴드층(15)은 튜브 본체(11)의 표면에 옴니포빅 특성을 부여하는데 필요한 소정의 두께로 형성될 수 있다.
상기 메디쉴드층(15)은 제 1 메디쉴드층(15a) 또는 제 2 메디쉴드층(15b)일 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 인체에 무해한 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시 실란 화합물, 폴리유기실록산, 알킬 인산계 화합물이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 미반응성으로 인한 인체 유해 물질이 발생되지 않는 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 호흡기에서 급기 튜브 또는 배기 튜브에 사용될 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 인체에 무해 여부에 관계없는 옴니포빅 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 CH(탄화수소)기 또는 CF(탄화불소)기를 포함하는 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란화합물 또는 탄화불소 인산계 화합물이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 호흡기에서 배기 튜브에 사용될 수 있다.
상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 화합물(-CH3, -CH2, -CH)을 포함할 수 있다. 상기 알킬 화합물은 X-Si-[CH2]n-CH3 (여기서, n은 0 ~17이고, X는 표면 반응기이다.)으로 표시되는 화합물일 수 있다. 상기 표면 반응기(X)는 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-)기일 수 있다. 상기 알킬 화합물은 알킬 알콕시 실란 화합물일 수 있다. 예를 들면, 상기 알콕시 실란 화합물은 tetraethyl orthosilicate(TEOS), triethoxy silane, diethoxy silane, ethoxy silane, tetramethoxy silane, trimethoxy silane, dimethoxy silane 또는 methoxy silane일 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 폴리유기실록산을 포함할 수 있다. 상기 폴리유기실록산은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)일 수 있다.
상기 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시 실란 화합물은 산 또는 염기 촉매하에서 물 및 유기용매에 용해되어 가수분해되는 코팅액으로 형성될 수 있다. 상기 코팅액은 형성된 수산화기 또는 알코올기 간의 축합반응을 통하여 실록산 결합을 형성할 수 있다. 상기 코팅액의 반응 속도와 생성되는 실록산 결합을 가지는 입자 크기는 첨가되는 산 또는 염기의 촉매 양에 따라 조절될 수 있다. 상기 코팅액에 튜브 본체를 디핑 또는 침지시키나, 상기 코팅액을 스프레이하여, 튜브 본체에 옴니포빅한 제 1 메디쉴드층(15a)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 코팅액에 사용 가능한 산 촉매로는 염산, 아세트산, 불화수소, 질산, 황산 클로로술폰산, 요오드산, 필로인산등이 사용될 수 있으며, 염기 촉매로는 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화바륨, 이미다졸등이 사용될 수 있다. 상기 촉매의 양은 특별히 제한되지 않으나 알콕시 실란이 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 약 0.01 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 코팅액에 튜브 본체를 침적하는 시간은 상온에서 약 2시간 내지 48시간 정도로 교반과 함께 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시 실란 화합물 또는 폴리유기실록산의 실란기가 튜브 본체(11)의 내주면에 자기조립 단분자막 또는 박막으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 튜브 본체(11)의 내측 표면에서 가수분해 및 축합반응에 의해 가교 결합되면서 결합력이 강화되어 안정도가 향상될 수 있다.
또한, 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 인산계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 알킬 인산계 화합물은 HPO3-[CH2]n-CH3 (여기서, n은 4 ~ 25이다.)으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막(alkyl phosphonic acid SAMs)을 포함할 수 있다. 상기 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA)일 수 있다.
상기 알킬 인산계 화합물이 에탄올과 같은 알코올 용매에 용해되어 코팅액으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 알킬 인산계 화합물은 0.1 ~ 10mM의 농도로 용매에 용해되며, 바람직하게는 1 ~ 3mM의 농도로 용매에 용해된다. 상기 알킬 인산계 화합물의 농도가 너무 낮으면 자기조립 단분자막이 코팅되지 않은 부분이 발생하여 제 1 메디쉴드층(15a)의 옴니포빅 특성 및 안정도가 저하된다. 또한, 상기 알킬 인산계 화합물의 농도가 너무 높으면 용액내에서 마이셀을 형성하여 부착되는 등 제 1 메디쉴드층(15a)의 내구성이 저하될 수 있다.
상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 알킬 인산계 화합물의 인산기가 튜브 본체(11)의 내주면에 자기조립 단분자막으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 메디쉴드층(15a)은 튜브 본체(11)의 표면에 존재하는 산소 이온기(-O)에 의하여 생성된 수산화기(-OH)와 축합결합하여 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer)으로 형성될 수 있다. 상기 알킬 인산계 화합물의 인산기는 대기중에서 안정한 상태를 유지하므로 알킬 실란계 화합물과 달리 대기중에서 코팅 공정이 진행될 수 있다.
상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 CH(탄화수소)기 또는 CF(탄화불소)기를 포함하는 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 염화 실란 화합물은 염소기가 표면반응기인 Clx-Si-[CF2]n-CF3(여기서, n은 4 ~25이다. X는 1~3이다.)으로 표시되는 화합물일 수 있다. 상기 염화 실란 화합물은 클로로 실란 화합물일 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 trichloro silane, dichloro silane 또는 monochloro silane을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막(chlorosilane SAM)을 포함할 수 있다. 상기 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막은 삼염화실란 자기조립 단분자막(trichlorosilane SAM)일 수 있다. 상기 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막은 Octadecyltrichlorosilane(ODTS), (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane(HDF-S)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)에 사용되는 염화 실란 화합물은 제 1 메디쉴드층(15a)에 사용되는 알킬 실란계 화합물과 동일 또는 유사한 방법으로 용해되어 사용될 수 있다.
상기 염화 실란 화합물은 무수톨루엔 또는 무수헥산과 같은 유기 용매에 용해되어 코팅액으로 형성될 수 있다. 상기 염화 실란 화합물은 0.1 ∼ 10mM의 농도로 용매에 용해되며, 바람직하게는 1 ~ 3mM의 농도로 용매에 용해될 수 있다. 상기 염화 실란 화합물의 농도가 너무 낮으면 자기조립 단분자막이 코팅되지 않은 부분이 발생하거나, 자기조립 단분자막의 가교 결합이 충분히 진행되지 않아 제 2 메디쉴드층(15b)의 옴니포빅 특성 및 안정도가 저하될 수 있다. 또한, 상기 염화 실란 화합물의 농도가 너무 높으면 용액 내에서 마이셀이 형성되므로 제 2 메디쉴드층(15b)의 내구성이 저하되거나, 제 2 메디쉴드층(15b)의 두께가 불필요하게 두꺼워지거나 두께 조절이 어려울 수 있다. 상기 염소 실란 화합물의 실란기는 대기중에서 수분과 반응하여 용액 내에 마이셀 형태의 입자를 형성하므로, 바람직하게는 수분 함량을 제어하기 위하여 질소분위기에서 진행될 수 있다.
상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 CF(탄화불소)기를 포함하는 탄화불소 인산계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 탄화불소 인산계 화합물은 HPO3-[CF2]n-CF3(여기서, n은 4 ~ 25이다.)으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)은 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 자기조립 단분자막(fluoroalkyl phosphonic acid SAMs)을 포함할 수 있다. 상기 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 자기조립 단분자막은 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 메디쉴드층(15b)에 사용되는 인산계 화합물은 제 1 메디쉴드층(15a)에 사용되는 인산계 화합물과 동일한 방식으로 용해되어 사용될 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카테터에 대하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 카테터에 형성되는 격자 형상의 요철 패턴의 사진이다. 도 2c는 도 2a의 카테터에 형성되는 돌기 형상의 요철 패턴의 사진이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 카테터(20)는, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 튜브 본체(21) 및 메디쉴드층(15)을 포함한다.
상기 튜브 본체(21)는 내주면에 요철 패턴(22)이 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에 형성된다. 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에 형성되어 그 상면에 코팅되는 메디쉴드층(15)의 옴니포빅 특성을 증가시킬 수 있다.
상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에서 메디쉴드층(15)이 형성되는 영역을 포함하는 영역에 형성된다. 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에서 적어도 수증기가 접촉되는 영역을 포함하는 영역에 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에서 외주면 방향으로 형성되는 홈 구조 또는 트렌치 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 내주면에서 내측 방향으로 돌출되는 돌기 형상으로 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 규칙적인 형상 또는 불규칙적인 형상으로 형성될 수 있다.
상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 형성 공정에서 함께 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 요철 패턴(22)은 압출 공정에서 튜브 본체(21)의 압출 금형에 형성되는 반대 형상의 요철에 의하여 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)에 별도의 공정에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에 대한 에칭 공정에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 튜브 본체(21)의 내주면에 대한 스크래칭 공정, 연마 공정에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 레이저 가공으로 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 에칭 공정에 의하여 형성되는 경우에 에칭 용액, 공정 시간 및 가스 종류 및 공급량등에 따라 폭과 깊이 및 이격 거리등의 형상이 조절될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 스크래칭 공정 또는 연마 공정에 의하여 형성되는 경우에, 스크래칭 도구, 연마 소재, 공정 시간등에 따라 폭과 깊이 및 이격 거리등의 형상이 조절될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 레이저 공정으로 형성되는 경우에, UV 레이저 및 펄스 레이저를 포함하는 다양한 종류의 레이저가 사용될 수 있다. 상기 레이저는 요철 패턴(22)의 폭과 깊이 및 이격 거리등에 따른 가공량을 고려하여 다양한 파장대의 레이저 또는 다양한 주파수를 갖는 레이저를 사용할 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 레이저의 파워와 조사 회수등의 조사 조건의 설정에 의하여 폭과 깊이등이 조절될 수 있다. 특히, 상기 튜브 본체(21)는 플라스틱 재질이므로, 튜브 본체(21)에 관통, 넓은 면적에 대한 용융과 같은 손상이 발생되지 않도록 레이저의 조사 조건을 설정할 필요가 있다. 한편, 상기 레이저 가공의 경우에, 튜브 본체(21)의 내측에 위치하여 내주면으로 레이저를 굴절시켜 조사하기 위한 반사경이 이용될 수 있다. 상기 반사경은 튜브 본체(21)의 내측에서 전후진 및 회전을 하면서 튜브 본체(21)의 일단으로부터 조사되는 레이저를 튜브 본체(21)의 내주면으로 조사할 수 있다.
상기 요철 패턴(22)이 레이저 가공으로 형성되는 경우에 다른 공정에 대비하여 규칙적이고 반복되는 패턴 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 요철 패턴(22)은 홈 구조를 갖는 복수 개의 도트 형상이 반복되는 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 도트 형상은 원형 또는 삼각형, 사각형, 또는 육각형과 같은 다각형일 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 트렌치 구조를 갖는 복수 개의 라인이 평행하게 반복되는 스트라이프 형상 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은, 도 2b에서 보는 바와 같이, 트렌치 구조를 갖는 복수 개의 라인이 서로 교차되는 격자 형상 패턴 또는 벌집 형상 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 격자 형상 패턴 또는 벌집 형상 패턴의 내부에 추가로 원형 또는 사각 형상의 도트 형상이 형성될 수 있다. 상기 홈 구조는 수직 단면이 사각 형상으로 형성된다. 상기 트렌치 구조는 연장 방향에 수직인 수직 단면이 사각 형상을 갖도록 형성된다. 상기 홈 구조 또는 트렌치 구조는 수직 단면이 호 형상 또는 V자 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 홈 구조 또는 트렌치 구조는 직경 또는 폭이 1nm ~ 100㎛이 되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(22)은 홈 또는 트렌치가 서로 이격되는 이격 거리가 10nm ~ 1,000㎛이 되도록 형성될 수 있다. 상기 요철 패턴(22)은 직경 또는 폭과 이격 거리가 너무 작으면 균일한 가공이 어렵다. 상기 요철 패턴(22)은 직경 또는 폭과 이격 거리가 너무 크면 메디쉴드층(15)과의 결합력 또는 옴니포빅 특성 증가에 대한 영향이 작게 된다. 상기 트렌치 구조는 10nm ~ 100㎛의 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 요철 패턴(22)은, 도 2c에서 보는 바와 같이, 튜브 본체(21)의 내주면에서 튜브 본체(21)의 내측으로 돌출되는 돌기 구조가 반복되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 돌기 구조는 튜브 본체(21)의 내주면에서 돌기 구조를 제외한 나머지 영역이 레이저 가공에 의하여 식각되면서 형성될 수 있다. 상기 돌기 구조는 원기둥, 사각 기둥, 육각 기둥, 원뿔대, 사각뿔대 또는 육각뿔대와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 돌기 구조는 폭 또는 직경이 10nm ~ 500㎛이 되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌기 구조는 이격되는 이격 거리가 10nm ~ 1000㎛이 되도록 형성될 수 있다. 상기 돌기 구조는 폭, 직경 또는 이격 거리가 너무 작으면 균일한 가공이 어렵다. 상기 돌기 구조는 폭, 직경 또는 이격 거리가 너무 크면 메디쉴드층(15)과의 결합력 또는 옴니포빅 특성 증가에 대한 영향이 작게 된다. 상기 돌기 구조는 10nm ~ 100㎛의 높이로 형성될 수 있다.
상기 메디쉴드층(15)은 튜브 본체(21)의 내주면에서 요철 패턴(22)에 코팅되어 형성된다. 상기 메디쉴드층(15)은 요철 패턴(22)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 도 1a 및 도 1b의 실시예에 따른 메디쉴드층(15)과 동일한 메디쉴드층으로 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 요철 패턴(22)의 표면에 형성되므로 옴니포빅 특성을 더욱 증가시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터(30)는, 도 3을 참조하면, 튜브 본체(11) 및 메디쉴드 입자(35)를 포함한다. 상기 카테터(30)는 튜브 본체(11)의 내주면으로 옴니포빅 특성을 갖는 메디쉴드 입자(35)가 노출되도록 형성된다. 상기 카테터(30)는 내주면에 옴니포빅 특성을 가지게 되며, 내측으로 흐르는 공기에 포함된 수증기가 응축되는 현상을 감소시킬 수 있다.
상기 튜브 본체(11)는 도 1a 및 도 1b의 실시예에 따른 튜브 본체(11)와 동일한 튜브로 형성될 수 있다.
상기 메디쉴드 입자(35)는 베이스 입자의 표면에 메디쉴드층(15)이 코팅되어 형성된다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)의 내부와 내주면에 분산되어 위치할 수 있다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)의 내주면으로 노출되어 튜브 본체(11)의 내주면에 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)의 내주면에 코팅되어 위치할 수 있다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)의 내주면에 부분적으로 요철을 형성하여 옴니포빅 특성을 증가시킬 수 있다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)를 형성하는 원재료와 혼합될 수 있다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(11)와 함께 압출 성형될 수 있다.
상기 베이스 입자는 TixOy, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질 또는 이들의 혼합물을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 내부식성이 있는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸과 같은 금속 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자는 졸-겔법에 의해 형성된 알콕시계 실란 또는 폴리유기실록산으로 형성된 졸-겔 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자는 1 ~ 200nm의 입경으로 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자의 입경이 너무 작으면, 분산이 어려우며 베이스 입자의 표면에 균일하게 메디쉴드층(15)이 코팅되기 어렵다. 또한, 상기 베이스 입자의 크기가 너무 크면 메디쉴드층이 균일한 두께로 형성하기 어렵다. 또한, 상기 베이스 입자가 너무 크면, 메디쉴드 입자(35)도 입자 크기가 크게 된다. 상기 메디쉴드 입자(35)의 크기가 크면, 메디쉴드 입자(35)가 튜브 본체(11)의 내부에 분산될 때 튜브 본체(11)의 인장 강도를 저하시켜 카테터(30)의 사용중 파손을 유발하는 등 카테터(30)의 수명을 단축시킬 수 있다.
상기 메디쉴드층(15)은 베이스 입자의 표면에 코팅되어 형성된다. 상기 메디쉴드층(15)은 도 1a 및 도 1b의 실시예에 따른 메디쉴드층(15)과 동일한 메디쉴드층으로 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드층(15)은 베이스 입자의 표면에 코팅되어 메디쉴드 입자(35)의 옴니포빅 특성을 증가시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터의 도 1b에 대응되는 부분 수직 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카테터(40)는, 도 4을 참조하면, 튜브 본체(21) 및 메디쉴드 입자(35)를 포함한다.
상기 튜브 본체(21)는 본 발명의 도 2의 실시예에 따른 튜브 본체(21)와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 튜브 본체(21)는 내주면에 요철 패턴(22)을 포함하여 형성된다.
상기 메디쉴드 입자(35)는 본 발명의 도 3의 실시예에 따른 카테터(30)의 메디쉴드 입자(35)와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 메디쉴드 입자(35)는 베이스 입자와 메디쉴드층(15)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(21)의 내부에 분산되어 형성될 수 있다. 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(21)의 내주면으로 노출되어 튜브 본체(21)의 내주면에 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다.
상기 메디쉴드 입자(35)는 요철 패턴(22)의 표면으로도 노출되어 요철 패턴(22)의 표면에도 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다. 따라서, 상기 카테터(40)의 내주면은 옴니포빅 특성이 더욱 증가될 수 있다. 이러한 경우에 상기 메디쉴드 입자(35)는 튜브 본체(21)의 내주면에 형성되는 요철 패턴(22)의 폭 또는 이격 거리보다 작은 크기로 형성되는 것이 필요하다. 상기 메디쉴드 입자(35)의 크기가 요철 패턴(22)의 폭 또는 이격 거리보다 큰 경우에 메디쉴드 입자(35)가 요철 패턴(22)의 내부에 위치할 수 없다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터의 옴니포빅 특성 평가 결과에 대하여 설명한다.
도 5a는 종래의 카테터의 수증기 응결 정도에 대한 평가 결과이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터의 수증기 응결 정도에 대한 평가 결과이다.
본 평가에서는 시험 기판의 표면에 수증기를 동일하게 공급하고 시간에 따른 수증기의 응결 정도를 평가하여 카테터의 옴니포빅 특성을 평가하였다. 상기 시험 기판은 평가를 용이하게 확인하기 위하여 튜브 본체가 아닌 판상으로 하였다. 상기 시험 기판은 카테터와 동일한 재질인 플라스틱 재질로 하였다. 상기 메디쉴드층(15)은 시험 기판의 전면에 균일하게 코팅하여 형성하였다. 상기 메디쉴드층(15)은 탄화수소계 실란계 화합물로 형성하였다. 본 평가에서는 수증기 공급 시간에 따른 수증기 응결 정도를 평가하기 위하여 일정 시간 간격으로 수증기 응결 정도를 평가하였다.
기존의 카테터는, 도 5a에서 보는 바와 같이, 수증기를 공급한지 1분이 경과하면서 수증기 응결이 진행되고, 시간이 경과하면서 응결되는 수증기의 양도 증가되는 것을 볼 수 있다.
본 발명의 카테터(10)는, 도 5b에서 보는 바와 같이, 수증기를 공급한지 1분이 경과해도 수증기가 응결되지 않으며 5분이 경과된 후에 수증기가 응결되기 시작하는 것으로 볼 수 있다. 또한, 본 발명의 카테터(10)는 15분이 경과해도 응결되는 수증기의 양이 기존의 카테터에 대비하여 상대적으로 매우 적은 것을 알 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카테터를 포함하는 인공 호흡기의 개략적인 구성도이다. 도 7은 도 6의 B에 대한 확대도이다. 도 8은 도 6의 수분 필터의 개략적인 부분 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(100)는, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 마스크(110)와 급기 튜브(120) 및 배기 튜브(140)를 포함한다. 또한, 상기 인공 호흡기(100)는 습윤 탱크(130)와 이산화탄소 측정 모듈(150)과 수분 필터(160) 및 흡입 모듈(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 인공 호흡기(100)는 일반적인 인공 호흡기와 마찬가지로 마스크(110)가 환자의 얼굴에 장착되고, 급기 튜브(120)를 통하여 환자에게 산소가 포함된 공기를 공급하며, 배기 튜브(140)를 통하여 환자가 배출한 공기를 외부로 배출한다. 상기 인공 호흡기(100)는 급기 튜브(120)와 배기 튜브(140)가 상기에서 설명한 옴니포빅 특성을 갖는 카테터로 형성될 수 있다.
상기 급기 튜브(120)의 내부를 흐르는 공기는 외부의 공기 공급 모듈(미도시)로부터 공급되며, 급기 튜브(120)의 일단에 위치하는 급기 탱크를 통과하면서 습기를 포함하여 습도가 높은 상태로 흐르게 된다. 또한, 상기 급기 튜브(120)를 흐르는 공기는 급기 튜브(120)의 외부보다 높은 온도 상태를 유지하므로 수증기가 응결되기 용이한 상태이다. 그러나 상기 급기 튜브(120)는 내주면에 옴니포빅 특성을 보유하므로 수증기가 응결되는 정도를 감소시킬 수 있다. 상기 배기 튜브(140)의 내부를 흐르는 공기는 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출되는 공기이며, 습도가 높고 배기 튜브(140)의 외부보다 높은 온도 상태를 유지하므로 수증기가 응결되기 용이한 상태이다. 그러나 상기 배기 튜브(140)는 내주면에 옴니포빅 특성을 보유하므로 수증기가 응결되는 정도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 인공 호흡기(100)는 산소를 포함하며 습윤 상태인 공기가 급기 튜브(120)의 내부를 흐를 때 급기 튜브(120)의 내주면에 수증기가 응결되는 것이 감소된다.
상기 마스크(110)는 인공 호흡기에 사용되는 일반적인 마스크로 형성될 수 있다. 상기 마스크(110)는 환자의 입과 코를 감싸도록 환자의 얼굴에 결합되며, 급기 튜브(120)를 통하여 공급되는 공기를 환자에게 공급하며, 환자가 배출하는 공기를 배기 튜브(140)로 배출한다.
상기 급기 튜브(120)는 소정 길이를 갖는 튜브 형상으로 형성된다. 상기 급기 튜브(120)는 튜브 본체(11)의 내주면에 제 1 메디쉴드층(15a)이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 급기 튜브(120)는 환자에게 공급되는 공기가 흐르는 튜브이므로, 급기 튜브(120)의 내주면은 인체에 무해한 제 1 메디쉴드층(150a)이 형성되는 것이 필요하다. 상기 급기 튜브(120)는 일측이 외부의 공기 공급 모듈 또는 습윤 탱크(130)와 연결되며, 타측이 마스크(110)와 연결될 수 있다. 상기 급기 튜브(120)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 공기 공급 모듈 또는 습윤 탱크(130)와 연결되기 위한 플랜지 또는 커플링이 결합될 수 있다. 상기 급기 튜브(120)는 공기 공급 모듈로부터 공급되는 공기를 마스크(110)로 공급한다.
상기 습윤 탱크(130)는 내부에 물을 수용하며, 필요한 경우에 물을 가열하기 위한 가열 수단을 포함할 수 있다. 상기 습윤 탱크(130)는 공기 공급 모듈로부터 공급되는 건조한 공기에 습기를 포함시켜 상대적으로 높은 습도의 공기를 급기 튜브(120)로 공급한다. 상기 습윤 탱크(130)는 일반적인 인공 호흡기에 사용되는 습윤 탱크(130)로 형성될 수 있다.
상기 배기 튜브(140)는 소정 길이를 갖는 튜브 형상으로 형성된다. 상기 배기 튜브(140)는 튜브 본체(11)의 내주면에 제 1 메디쉴드층(15a) 또는 제 2 메디쉴드층(15b)이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 배기 튜브(140)는 환자로부터 배출되는 공기가 흐르는 튜브이므로, 배기 튜브(140)의 내주면에 코팅되는 메디쉴층이 인체에 유해한지 여부가 문제되지 않는다. 다만, 상기 배기 튜브도 환자에게 사용되는 튜브이므로 바람직하게는 제 1 메디쉴드층(15a)이 형성될 수 있다. 상기 배기 튜브(140)는 일측이 마스크(110)에 연결되며, 타측이 이산화탄소 측정 모듈(150)과 연결된다. 상기 배기 튜브(140)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 마스크(110)와 이산화탄소 측정 모듈(150)과 연결되기 위한 플랜지 또는 커플링이 결합될 수 있다. 상기 배기 튜브(140)는 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출하는 공기를 마스크(110)로부터 공급받아 외부로 배출한다.
상기 이산화탄소 측정 모듈(150)은 배기 튜브(140)의 타측에 결합되며, 배기 튜브(140)로부터 유입되는 공기에 포함되어 있는 이산화탄소의 농도를 측정한다. 상기 이산화탄소 측정 모듈(150)은 일반적인 인공 호흡기에 사용되는 이산화탄소 측정 모듈로 형성될 수 있다. 상기 이산화탄소 측정 모듈(150)은 유입되는 공기에 수분이 포함되어 있는 경우에 오작동 또는 측정 오류를 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 이산화탄소 측정 모듈(150)로 유입되는 공기는 수분이 제거되는 것이 필요하다.
상기 수분 필터(160)는 필터 구조체(161) 및 필터 메디쉴드층(165)을 포함할 수 있다. 상기 수분 필터(160)는 필터 구조체(161)의 외측을 감싸서 지지하는 필터 프레임(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 수분 필터(160)는 배기 튜브(140)의 일측과 타측의 내부에 결합될 수 있다. 또한, 상기 수분 필터(160)는 급기 튜브(120)의 일측과 타측의 내부에 결합될 수 있다. 상기 수분 필터(160)는 옴니포빅 특성을 구비한다. 상기 수분 필터(160)는 통과하는 공기에 포함되어 있는 과도한 수분을 차단하고, 일정한 습도의 공기를 통과시킨다. 보다 구체적으로는 상기 급기 튜브(120)의 내부에 위치하는 수분 필터(160)는 습윤 탱크(130)로부터 공급되는 습기를 포함하는 공기를 통과시키면서 공기에 포함되어 있는 과도한 수분을 부분적으로 차단할 수 있다. 상기 급기 튜브(120)로 과도한 수분이 포함된 공기가 공급되면, 급기 튜브의 내주면에 응결되는 수분의 양이 많아져서 환자가 흡입할 가능성이 커질 수 있다. 상기 급기 튜브를 통하여 환자에게 공급되는 공기는 일정한 습도의 수분을 포함해야 하므로 공기에 포함되어 있는 과도한 수분을 적정하게 차단하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 급기 튜브를 통하여 공급되는 공기의 수분이 적정한 경우에, 급기 튜브에는 수분 필터(160)가 설치되지 않을 수 있다.
상기 배기 튜브(140)의 내부에 위치하는 수분 필터(160)는 환자로부터 배출되는 습기를 포함하는 공기를 통과시키면서 공기에 포함되어 있는 과도한 수분을 차단할 수 있다. 상기 수분 필터(160)는 급기 튜브(120)의 내부에서 필요한 위치에 적어도 2개가 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 수분 필터(160)는 급기 튜브(120)의 일측과 타측에 각각 설치될 수 있다. 상기 급기 튜브(120)의 일측에 설치되는 수분 필터(160)는 습윤 탱크(130)로부터 유입되는 공기에 포함되어 있는 수분을 응측시켜 공기 중에 포함되어 있는 수분을 제거할 수 있다. 상기 급기 튜브(120)의 타측에 설치되는 수분 필터(160)는 급기 튜브(120)의 내부를 흐르면서 마스크(110)를 통하여 환자로 유입되는 공기를 최종으로 필터링하여 급기 튜브(120)의 내주면에서 응결된 수분을 제거할 수 있다. 또한, 상기 수분 필터(160)는 배기 튜브(140)의 일측과 타측에 각각 설치될 수 있다. 상기 배기 튜브(140)의 일측에 설치되는 수분 필터(160)는 환자로부터 배출되는 공기에 포함되어 있는 수분을 응측시켜 공기 중에 포함되어 있는 수분을 제거할 수 있다. 상기 배기 튜브(140)의 타측에 설치되는 수분 필터(160)는 배기 튜브(140)의 내부를 흐르면서 이산화탄소 측정 모듈(150)로 유입되는 공기를 최종으로 필터링하여 공기에 포함되어 있는 수분을 제거할 수 있다. 상기 이산화탄소 측정 모듈(150)로 수분이 유입되는 경우에 이산화탄소 측정 모듈(150)이 오작동을 일으키거나 고장 날 수 있다.
상기 필터 구조체(161)는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공을 포함하는 다공성 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 필터 구조체(161)는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공이 형성되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공이 형성된 3차원 다공성 폼 형상, 3차원 망상 구조 또는 3차원 네트워크 구조와 같은 3차원 구조체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 필터 구조체(161)는 2차원 메쉬망이 적층되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 필터 구조체(161)는 내부에 존재하는 기공이 서로 연결되며, 표면에 존재하는 기공이 개방되도록 형성된다. 상기 필터 구조체(161)가 3차원 구조로 형성되어 부분적으로 필터 메디쉴드층(165)이 박리되거나 손상되더라도 필터로서의 작용이 손상되지 않도록 한다. 또한, 상기 필터 구조체(161)는 2차원 메쉬망이 적층된 형상, 2차원 그물망이 적층된 형상 또는 직물과 같이 직조된 형상으로 형성될 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 바람직하게는 1nm ~ 900㎛의 기공 크기를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 기공의 크기가 너무 작으면 공기의 흐름이 원활하기 않을 수 있다. 또한, 상기 기공의 크기가 너무 크게 되면, 수분의 차단이 효율적이지 않을 수 있다.
상기 필터 구조체(161)는 금속, 플라스틱 또는 세라믹과 같은 재질로 형성될 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 내부식성이 우수한 인바 합금, 스테인레스 스틸(SUS), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 은(Ag), 티타늄(Ti), 니켈 코발트 합금, 모넬 합금, 인코넬 및 듀플렉스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함으로 형성되며, 바람직하게는 내부식성과 성형성이 좋은 니켈 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 필터 구조체(161)는 우수한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에테르, 폴리케톤, 나일론 및 이들의 공중합체와 같은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 바람직하게는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , 또는 AlxOy일 수 있다. 또한, 상기 금속 산화물은 SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 금속 산화물의 표면의 산소가 공기중의 수분과 반응하여 수산화기(-OH)가 형성될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 필터 구조체(161)의 표면에 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 필터 구조체(161)의 내부에 존재하는 기공의 내면을 포함하는 영역에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 필터 구조체(161)의 표면에 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 제 1 메디쉴드층(15a) 또는 제 2 메디쉴드층(15b)으로 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 수분 필터(160)의 위치에 따라 제 1 메디쉴드층(15a) 또는 제 2 메디쉴드층(15b)으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 수분 필터(160)가 급기 튜브(120)에 설치되는 경우에, 필터 메디쉴드층(165)은 제 1 메디쉴드층(15a)으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 수분 필터(160)가 배기 튜브(140)에 설치되는 경우에 제 1 메디쉴드층(15a) 또는 제 2 메디쉴드층(15b)으로 형성될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)이 제 1 메디쉴드층(15a)으로 형성되는 경우에, 필터 메디쉴드층(165)은 인체에 무해한 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시 실란화합물, 폴리유기실록산, 알킬 인산계 화합물이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)에 알킬 알콕시 실란화합물이 코팅될 경우에 알킬 알콕시 실란 화합물이 100 중량부라 가정했을 때, 0.0001 내지 약 0.01 중량부의 산 또는 염기 촉매하에서 물 및 유기 용매에 용해되어 가수분해되는 코팅액으로 형성될 수 있다. 상기 코팅액에 제 1 메디쉴드층(15a)을 형성시킬 필터 구조체(161)를 디핑 또는 침지시키거나 코팅액을 분사하여 옴니포빅한 제 1 메디쉴드층(15a)을 형성할 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 필터 구조체(161)의 내측 표면 및 외측 표면에 자기조립 단분자막 또는 박막으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 가수분해 및 축합반응에 의해 실란기 사이에 가교 결합되면서 결합력이 강화되어 안정도가 향상될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)가 제 2 메디쉴드층(15b)으로 형성되는 경우에, 필터 메디쉴드층(165)은 염화 실란계 화합물이 무수톨루엔 또는 무수헥산과 같은 유기 용매에 0.1 ∼ 10mM의 농도로 용해되어 필터 구조체(161)의 내측 표면과 외측 표면에 자기조립 단분자막 또는 박막으로 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 염화 실란계 화합물은 농도가 너무 낮으면 자기조립 단분자막이 코팅되지 않은 부분이 발생하거나, 자기조립 단분자막의 가교 결합이 충분히 진행되지 않아 필터 메디쉴드층(165)의 옴니포빅 특성 및 안정도가 저하될 수 있다. 또한, 상기 염화 실란계 화합물의 농도가 너무 높으면 필터 메디쉴드층(165)의 두께가 불필요하게 두꺼워지거나 두께 조절이 어려울 수 있다. 상기 염화 실란계 화합물의 실란기는 대기중에서 수분과 반응하여 용액 내에 마이셀 형태의 입자를 형성하므로, 바람직하게는 수분 함량을 제어하기 위하여 질소분위기에서 진행될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 실란계 화합물이 필터 구조체(161)의 내측 표면과 외측 표면에 자기조립 단분자막으로 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층은 필터 구조체의 표면에 존재하는 산소기(-O)에 의해 생성된 수산화기(-OH)와 축합결합되는 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer)으로 형성될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)이 인산계 화합물로 형성되는 경우에, 필터 구조체(161)는 바람직하게는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 인산계 화합물로 형성되는 경우에 인산기가 금속산화물 표면의 산소기(-O)와 결합될 수 있다. 상기 필터 구조체(161)는 표면에 존재하는 산소가 공기중의 수분과 반응하여 산소기(-O)가 형성될 수 있다. 상기 인산계 화합물의 인산기는 대기중에서 안정한 상태를 유지하므로 실란계 화합물과 달리 대기중에서 코팅 공정이 진행될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 베이스 입자의 표면에 상기의 실란계 화합물 또는 인산계 화합물과 같은 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 옴니포빅 입자가 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 옴니포빅 입자는 직접 필터 구조체(161)의 표면에 코팅되어 필터 메디쉴드층(165)을 형성할 수 있다.
상기 베이스 입자는 TixOy, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 내부식성이 있는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸과 같은 금속 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자는 1 ~ 200nm의 입경으로 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자의 입경이 너무 작으면, 분산이 어려우며 표면에 균일하게 옴니포빅 물질이 코팅되기 어렵다. 또한, 상기 베이스 입자의 크기가 너무 크면 필터 메디쉴드층(165)을 균일한 두께로 형성하기 어렵다.
상기 옴니포빅 물질이 실란계 화합물인 경우에, 필터 메디쉴드층(165)은 실란계 화합물의 실란기가 베이스 입자의 표면에 존재하는 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)와 탈수 반응에 의하여 화학 결합하는 자기조립(self-assembly)반응에 의해 자기조립 단분자막으로 형성될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 실란계 화합물 또는 인산계 화합물을 포함하는 코팅액이 스프레이 코팅 방법, 스핀 코팅 방법 또는 디핑 방법에 의하여 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 0.1nm ~ 100㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 필터 메디쉴드층(165)은 바람직하게는 1nm ~ 10㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 두께를 특별히 한정될 필요없이 필터 구조체(161)의 표면에 옴니포빅 특성을 부여하는데 필요한 소정의 두께로 형성될 수 있다.
상기 필터 메디쉴드층(165)은 수분 필터(160)에 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다. 따라서, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 수분 필터(160)의 수분과의 접촉각을 증가시킨다. 예를 들면, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 수분과의 접촉각을 90°이상으로 증가시켜 옴니포빅 특성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 필터 메디쉴드층(165)은 수분 필터(160)의 표면에 접촉되는 수분을 밀어내어 공기가 수분 필터(160)를 통과하여 흐르도록 한다.
또한, 상기 수분 필터(160)는 필터 구조체(161)에 옴니포빅 특성의 메디쉴드 입자가 임베디드되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 수분 필터(160)는 필터 구조체(161)의 표면과 내측에 옴니포빅 특성의 메디쉴드 입자가 임베디드되어 형성될 수 있다. 상기 수분 필터(160)는 옴니포빅 특성의 메디쉴드 입자가 표면뿐만 아니라 내부에도 고르게 분포되어 옴니포빅 특성을 부여할 수 있다. 상기 옴니포빅 특성의 메디쉴드 입자는 베이스 입자의 표면에 실란계 화합물 또는 인산계 화합물이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 베이스 입자는 TixOy, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 입자는 내부식성이 있는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸과 같은 금속 물질을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 흡입 모듈(170)은 흡입 수단(171)과 흡입관(173) 및 배출관(175)을 포함한다. 상기 흡입 모듈(170)은 항균 필터(177)를 더 포함할 수 있다.
상기 흡입 모듈(170)은 급기 튜브(120) 또는 배기 튜브(140)의 내부에서 수분 필터(160)의 일측면에 응결되는 수분을 흡입하여 급기 튜브(120) 또는 배기 튜브(140)의 외부로 배출한다. 상기 흡입 모듈(170)은 급기 튜브(120) 또는 배기 튜브(140)에만 형성될 수 있으며, 급기 튜브(120)와 배기 튜브(140)에 모두 형성될 수 있다. 여기서, 상기 수분 필터(160)의 일측은 공기의 진행 방향을 기준으로 공기가 수분 필터(160)로 유입되는 방향을 의미한다.
상기 흡입 수단(171)은 진공 펌프 또는 마이크로 펌프로 형성될 수 있다. 상기 흡입 수단(171)은 수분 필터(160)에 응축되는 수분을 적정하게 흡입하여 배출하는데 필요한 용량으로 형성될 수 있다. 상기 흡입 수단(171)은 인공 호흡기(100)가 작동되는 동안에 연속적으로 작동할 수 있다. 또한, 상기 흡입 수단(171)은 수분 필터(160)에 응축되는 수분의 양을 고려하여 일정 시간 주기로 작동될 수 있다.
상기 흡입관(173)은 유연성이 있는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 흡입관(173)은 일측이 흡입 수단(171)에 연결되며, 타단이 급기 튜브(120) 또는 배기 튜브(140)의 내부에 위치하는 수분 필터(160)의 일측면에 인접한 위치에 위치한다. 상기 흡입관(173)은 급기 튜브(120)와 배기 튜브(140)의 외측을 따라 연장된 후에, 타단이 수분 필터(160)의 일측면에 인접한 위치에서 급기 튜브(120)와 배기 튜브(140)를 관통하여 내측으로 연장될 수 있다.
상기 흡입관(173)은 수분 필터(160)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 상기 수분 필터(160)가 급기 튜브(120)의 내부에 2개 위치하는, 흡입관(173)도 2개로 구성되며, 일측은 흡입 수단(171)에 함께 연결되며, 타단은 각각 급기 튜브(120)의 내부에서 수분 필터(160)의 일측에 인접한 위치에 위치할 수 있다. 상기 흡입관(173)은 수분 필터(160)에 의하여 차단되는 흡입하여 흡입 수단(171)으로 유입되도록 한다.
상기 배출관(175)은 흡입관(173)과 동일한 관으로 형성될 수 있다. 상기 배출관(175)의 일측은 흡입 수단(171)에 연결된다. 상기 배출관(175)의 타측은 습윤 탱크(130) 또는 물 수집통에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 급기 튜브(120)로부터 수분을 흡입하는 흡입 수단(171)에 연결되는 배출관(175)은 타측이 습윤 탱크(130)로 연결된다. 상기 배출관(175)은 흡입 수단(171)에서 흡입하여 배출하는 수분을 습윤 탱크(130)로 배출한다. 상기 습윤 탱크(130)로 배출되는 물은 환자에게 공급되기 전의 공기에서 포집한 수분으로 오염되지 않은 상태이므로 재사용될 수 있다. 또한, 상기 배기 튜브(140)로부터 수분을 흡입하는 흡입 수단(171)에 연결되는 배출관(175)은 타측이 외부의 물 수집통(179a)에 연결된다. 상기 배출관(175)은 흡입 수단(171)에서 흡입하여 배출되는 수분을 외부의 물 수집통(179a)으로 배출한다. 상기 물 수집통(179a)에 모인 수분은 환자에 의하여 오염된 상태이므로 재사용되지 않고 폐기된다.
상기 항균 필터(177)는 급기 튜브(120)로부터 수분을 흡입하는 흡입 수단(171)에 연결되는 흡입관(173)의 내부에 위치한다. 상기 항균 필터(177)는 바람직하게는 흡입관(173)의 타측에 위치한다. 상기 항균 필터(177)는 흡입 수단(171)으로 유입되는 수분을 항균 처리한다. 상기 흡입관(173)으로부터 흡입되는 수분은 습윤 탱크(130)로 공급되어 재사용되므로 항균 처리하는 것이 바람직하다. 상기 항균 필터(177)는 공기 또는 물을 항균 처리하는데 사용되는 일반적인 필터로 형성될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기의 작용에 대하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 마스크(110)가 환자의 입에 장착된 상태에서 인공 호흡기가 작동되면, 외부의 공기 공급 모듈이 작동되면서 건조한 공기가 습윤 탱크(130)로 유입된다. 상기 습윤 탱크(130)로 유입된 공기는 가온 가습 상태로 급기 튜브(120)로 유입된다. 상기 급기 튜브(120)로 유입된 공기는 급기 튜브(120)의 내부를 흐르면서 온도가 저하되므로 급기 튜브(120)의 내주면에 수증기가 응축될 수 있다. 그러나 상기 급기 튜브(120)는 내주면이 소수성을 가지므로 수증기가 응축되는 정도가 감소된다. 한편, 상기 급기 튜브(120)의 내부에 수분 필터(160)가 장착되는 경우에 공기 중에 과도하게 혼합되어 있는 수분은 수분 필터(160)에 의하여 필터링될 수 있다. 상기 수분 필터(160)에 의하여 포집되는 수분은 흡입 모듈(170)에 의하여 흡입되어 습윤 탱크(130)로 재공급될 수 있다. 상기 흡입 모듈(170)의 흡입관(173)은 타단이 수분 필터(160)의 일측면에 인접하게 위치하여 수분 필터(160)의 일측면에 응축되는 수분을 흡입하여 제거할 수 있다.
상기 환자에게 공급된 공기는 다시 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출되어 배기 튜브(140)로 유입된다. 상기 환자가 배출한 공기는 역시 온도와 습도가 높은 상태이므로 배기 튜브(140)의 내부를 흐르면서 응축될 수 있다. 그러나 상기 배기 튜브(140)는 내주면이 소수성을 가지므로 수증기가 응축되는 정도가 현격하게 감소된다. 또한, 상기 배기 튜브(140)의 내부에는 수분 필터(160)가 장착되므로 공기 중에 혼합되어 있는 수분이 필터링될 수 있다. 상기 배기 튜브(140)는 이산화탄소 측정 모듈(150)에 연결되어 있으므로, 배기 튜브(140)의 내부를 흐르는 공기는 이산화탄소 측정 모듈(150)로 유입된다. 이때, 상기 배기 튜브(140)의 내부를 흐르는 공기는 배기 튜브(140)의 소수성과 수분 필터(160)의 작용에 의하여 수증기의 함유량이 감소되므로 이산화탄소 측정 모듈(150)의 고장을 유발하는 정도가 감소될 수 있다.
한편, 상기 흡입 모듈(170)의 흡입관(173)은 배기 튜브(140)의 내부에 위치하는 수분 필터(160)에 의하여 포집되는 수분을 흡입한다. 상기 흡입 모듈(170)은 흡입관(173)으로 흡입되는 수분을 배출관(175)을 통하여 물 수집통(179a)으로 배출한다. 상기 수분 필터(160)에 의하여 포집된 수분은 오염된 상태이므로 재사용하지 않고 물 수집통(179a)으로 배출된다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10, 20, 30: 40: 카테터
11, 21: 튜브 본체 15: 메디쉴드층
15a: 제 1 메디쉴드층 15b: 제 2 메디쉴드층
22: 요철 패턴 35: 메디쉴드 입자
100: 인공 호흡기
110: 마스크 120: 급기 튜브
130: 습윤 탱크 140: 배기 튜브
150: 이산화탄소 측정 모듈 160: 수분 필터
161: 필터 구조체 165: 필터 메디쉴드층
170: 흡입 모듈 171: 흡입 수단
173: 흡입관 175: 배출관
177: 항균 필터

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  12. 환자의 입과 코를 감싸도록 상기 환자의 얼굴에 결합되는 마스크와,
    타측이 상기 마스크에 결합되며, 외부로부터 공급되는 공기를 상기 마스크로 공급하는 급기 튜브 및
    일측이 상기 마스크에 결합되며, 환자가 숨을 쉬는 과정에서 배출하는 공기를 상기 마스크로부터 공급받아 외부로 배출하는 배기 튜브를 포함하며,
    상기 배기 튜브 또는 급기 튜브의 내측에 위치하여 통과하는 상기 공기에 포함되어 있는 수분을 차단하는 수분 필터를 더 포함하며,
    상기 수분 필터는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공을 포함하는 다공성 형상으로 형성되는 필터 구조체 및 상기 필터 구조체의 기공 내면을 포함하는 영역에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 필터 메디쉴드층을 포함하며,
    상기 급기 튜브는 튜브 본체 및 상기 튜브 본체의 내주면에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드층을 포함하며, 상기 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기를 기반으로 하는 알킬 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-) 실란 화합물, 폴리유기실록산 또는 알킬 인산계 화합물을 포함하는 제 1 메디쉴드층으로 형성되는 인공 호흡기용 카테터로 형성되며,
    상기 배기 튜브는 튜브 본체 및 상기 튜브 본체의 내주면에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드층을 포함하며, 상기 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기를 기반으로 하는 알킬 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-) 실란 화합물, 폴리유기실록산 또는 알킬 인산계 화합물을 포함하는 제 1 메디쉴드층으로 형성되는 인공 호흡기용 카테터 또는 튜브 본체 및 상기 튜브 본체의 내주면에 옴니포빅 물질이 코팅되어 형성되는 메디쉴드층을 포함하며, 상기 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 탄화불소 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물 또는 탄화불소 염화 실란 화합물 또는 탄화불소 인산계 화합물이 코팅된 제 2 메디쉴드층으로 형성되는 인공 호흡기용 카테터로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 급기 튜브의 일측에 결합되어 가온 가습된 상기 공기를 상기 급기 튜브로 공급하는 습윤 탱크와,
    상기 습윤 탱크로 상기 공기를 공급하는 공기 공급 모듈 및
    상기 배기 튜브의 타측에 결합되어 상기 배기 튜브로부터 공급되는 상기 공기의 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 측정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배기 튜브 또는 흡기 튜브의 내부에서 상기 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 흡입하여 상기 배기 튜브 또는 급기 튜브의 외부로 배출하는 흡입 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 급기 튜브의 내측에 위치하는 상기 수분 필터의 상기 필터 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기를 포함하는 알킬 알콕시(CH3O-, CH3CH2O-) 실란 화합물, 폴리유기실록산 또는 알킬 인산계 화합물을 포함하는 제 1 메디쉴드층으로 형성되고,
    상기 배기 튜브의 내측에 위치하는 상기 수분 필터의 상기 필터 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 탄화불소 알콕시 실란 화합물, 탄화수소 염화 실란 화합물, 탄화불소 염화 실란화합물 또는 탄화불소 인산계 화합물을 포함하는 제 2 메디쉴드층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 메디쉴드층은 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막(alkyl phosphonic acid SAMs)을 포함하며,
    상기 알킬 포스포닉산 자기조립 단분자막은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 메디쉴드층은 CH(탄화수소)기 또는 CF(탄화불소)기를 포함하는 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막(trichlorosilane SAM)을 포함하며,
    상기 염화 실란 화합물의 자기조립 단분자막은 Octadecyltrichlorosilane (ODTS) 또는 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 메디쉴드층은 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 자기조립 단분자막(phosphonic SAMs)을 포함하며,
    상기 CF(탄화불소)기를 포함하는 포스포닉산 화합물의 자기조립 단분자막(chlorosilane SAMs)은 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
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  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 흡입 모듈은
    흡입 수단 및
    일측이 상기 흡입 수단에 연결되며, 타측이 상기 수분 필터의 일측면에 인접한 위치로 연장되어 상기 수분 필터에 의하여 차단되는 수분을 흡입하여 상기 흡입 수단으로 유입되도록 하는 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
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