KR102159908B1 - 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치 - Google Patents

유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102159908B1
KR102159908B1 KR1020200075377A KR20200075377A KR102159908B1 KR 102159908 B1 KR102159908 B1 KR 102159908B1 KR 1020200075377 A KR1020200075377 A KR 1020200075377A KR 20200075377 A KR20200075377 A KR 20200075377A KR 102159908 B1 KR102159908 B1 KR 102159908B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow
flow path
chamber
chambers
path control
Prior art date
Application number
KR1020200075377A
Other languages
English (en)
Inventor
이경수
Original Assignee
이경수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이경수 filed Critical 이경수
Application granted granted Critical
Publication of KR102159908B1 publication Critical patent/KR102159908B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/30—Single needle dialysis ; Reciprocating systems, alternately withdrawing blood from and returning it to the patient, e.g. single-lumen-needle dialysis or single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/301—Details
    • A61M1/305—Control of inversion point between collection and re-infusion phase
    • A61M1/306—Pressure control, e.g. using substantially rigid closed or gas buffered or elastic reservoirs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621—Constructional aspects thereof
    • A61M1/1635—Constructional aspects thereof with volume chamber balancing devices between used and fresh dialysis fluid
    • A61M1/1641—Constructional aspects thereof with volume chamber balancing devices between used and fresh dialysis fluid linked by pistons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1601—Control or regulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621—Constructional aspects thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1654—Dialysates therefor
    • A61M1/1656—Apparatus for preparing dialysates
    • A61M1/1668—Details of containers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/26—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving
    • A61M1/262—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving rotating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/26—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving
    • A61M1/267—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving used for pumping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/30—Single needle dialysis ; Reciprocating systems, alternately withdrawing blood from and returning it to the patient, e.g. single-lumen-needle dialysis or single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/301—Details
    • A61M1/304—Treatment chamber used as reservoir, e.g. centrifuge bowl or filter with movable membrane
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3616—Batch-type treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3621—Extra-corporeal blood circuits
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3334—Measuring or controlling the flow rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3337—Controlling, regulating pressure or flow by means of a valve by-passing a pump

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 혈액정화필터와 유체이송장치를 포함하여 구성된다. 상기 혈액정화필터는 내부 공간을 갖는 혈액정화필터 하우징, 상기 혈액정화필터 하우징에 수용되며 혈액과 투석용액 사이에 물질전달이 일어나는 혈액정화막, 혈액정화필터 하우징의 일단과 타단에는 제 1 혈액 포터와 제 2 혈액 포터, 및 혈액정화필터 하우징의 외주면 일측과 타측에는 투석용액이 유동할 수 있도록 제 1투석용액 포터와 제 2 투석용액 포터가 구비되며, 상기 유체이송장치는 내부 공간을 갖는 복수개의 유체 챔버, 상기 복수개의 유체 챔버의 내부 공간을 압축 혹은 팽창시키는 챔버 가압부재, 챔버 가압부재를 구동하는 가압부재 구동기, 및 유로조절장치를 포함하여 구성된다. 단일 챔버 가압부재를 이용하여 복수개의 유체 챔버를 동시에 압축 혹은 팽창시키며 이를 통해 혈액과 투석용액을 함께 이송시킴으로써 전체 장치가 단순하고 설치가 용이하며 처치 비용을 절감할 수 있는 혈액정화장치를 제공한다.

Description

유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치 {FLUID PUMPING DEVICE AND BLOOD PURIFYING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 챔버 가압부재를 이용하여 복수개의 유체 챔버를 동시에 압축 혹은 팽창시키며 이를 통해 혈액과 투석용액을 함께 이송시킴으로써 전체 장치가 단순화되고 설치가 용이하며 처치 비용을 절감한 혈액정화장치에 관한 것이다.
신장 기능에 장애가 생기면 체외로 배출되어야 할 수분과 노폐물이 체내에 축적되는 동시에, 전해질 불균형이 발생하게 된다. 이와 같은 신부전 증상을 개선하는 방법으로 혈액을 체외로 순환시켜, 반투과성 막(membrane)을 통하여 체내에 축적된 요독소와 잉여 수분을 제거하는 혈액투석 요법이 주로 시행되고 있다. 혈액투석은 반투과성 막의 일측으로 혈액을 타측으로 투석용액을 유동시킴으로써, 이 두 유체의 농도차에 의한 확산(diffusion)과 압력차에 의한 여과(filtration)의 원리를 이용하여 체내 요독소와 잉여 수분을 제거하며 전해질 균형을 도모하는 방법이다.
혈액과 투석용액이 지나는 동안 물질 이동이 용이하게 일어날 수 있도록 하나의 용기 내에 반투과성 막이 장착된 투석필터를 이용하게 된다. 투석필터는 원통형 용기에 반투과성 막을 장전하고 그 양단부에 폴리우레탄 등의 합성수지를 이용하여 포팅 가공한 중공사막형 투석필터가 주로 사용되고 있다.
혈액과 투석용액은 투석필터를 지나면서 정수압이 감소하게 되는데, 혈액과 투석용액이 투석필터 내에서 서로 반대방향으로 유동하기 때문에, 투석필터 내에서 혈액의 유입파트에서는 혈액 압력이 투석용액 압력보다 높아서 혈액 중의 수분이 투석용액 영역으로 이동하는 여과 현상이 발생하며, 반대로 혈액 유출파트에서는 투석용액 압력이 혈액 압력보다 높기 때문에 투석용액으로부터 혈액 영역으로 수분이 이동하는 역여과 현상이 일어나게 된다.
기존 혈액투석 장치의 경우 투석용액의 공급과 배출라인에 함께 설치된 밸런싱 챔버와 분리된 두 개 이상의 투석용액 펌프를 이용하여 투석용액의 흐름을 조절하며, 또한 별도의 혈액펌프를 통해 혈액을 이송시킨다. 또한 전술한 밸런싱 챔버 및 투석용액 펌프는 주기적인 소독이 필요하다. 따라서 기존의 혈액투석 장치는 매우 복잡하고 환자가 가정에서 사용하기에 큰 어려움이 있다.
본 발명은 이러한 기존 혈액투석장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 한 개의 챔버가압부재를 이용하여 복수개의 유체 챔버를 동시에 압축 혹은 팽창시키며, 이를 통해 혈액과 투석액을 동시에 이송시킬 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면 기존의 혈액펌프, 두 개 이상의 투석용액 펌프, 및 밸런싱 챔버의 사용을 배제함으로써 전체 혈액투석 장치를 비약적으로 간소화시킬 수 있으며, 또한 주기적으로 요구되던 장치 소독의 절차를 제거함으로써 환자가 병원뿐만 아니라 가정, 혹은 여행중 등 어디서든지 혈액투석 처치를 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
KR 10-2014-0164967 B1 KR 10-2014-0164875 B1 KR 10-2014-0164876 B1 US9,925,322 B2 US4,935,125 B2
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 단일 챔버 가압부재를 이용하여 복수개의 유체 챔버를 동시에 압축 혹은 팽창시키며 이를 통해 혈액과 투석용액을 함께 이송시킴으로써 전체 장치가 단순하고 설치가 용이하며 처치 비용을 절감할 수 있는 혈액정화장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 혈액정화필터와 유체이송장치를 포함하여 구성된다.
상기 혈액정화필터는 내부 공간을 갖는 혈액정화필터 하우징, 상기 혈액정화필터 하우징에 수용되며 혈액과 투석용액 사이에 물질전달이 일어나는 혈액정화막으로 구성될 수 있다. 또한, 혈액정화필터 하우징의 일단과 타단에는 제 1 혈액 포터와 제 2 혈액 포터가 구비되며, 제 1 혈액 포터를 통해 혈액이 혈액정화필터로 공급되며 제 2 혈액 포터를 통해 혈액이 배출될 수 있다. 상기 혈액정화필터 하우징의 외주면 일측과 타측에는 투석용액이 유동할 수 있도록 제 1투석용액 포터와 제 2 투석용액 포터가 구비되며 제 1 및 제 2 투석용액 포터를 통해 투석용액이 혈액정화필터로 공급되고 배출된다
유체이송장치는 내부 공간을 갖는 복수개의 유체 챔버, 상기 복수개의 유체 챔버의 내부 공간을 압축 혹은 팽창시키는 챔버 가압부재, 챔버 가압부재를 구동하는 가압부재 구동기, 및 유로조절장치를 포함하여 구성된다.
상기 복수개의 유체 챔버는 내부 공간을 갖는 제 1 내지 제 6 챔버를 포함하여 구성되며, 각각의 챔버는 챔버 유입 유동관 및 챔버 유출 유동관과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 챔버는 제 1 챔버 유입 유동관 및 제 1 챔버 유출 유동관과 연결되며, 제 1 챔버 유입 유동관을 통해 유체가 상기 제 1 챔버로 유입되면 제 1 챔버의 유체는 상기 제 1 챔버 유출 유동관을 통하여 배출될 수 있다. 제 2 챔버는 제 2 챔버 유입 유동관 및 제 2 챔버 유출 유동관과 연결되며, 제 2 챔버 유입 유동관을 통해 유체가 상기 제 2 챔버로 유입되면 제 2 챔버 유출 유동관을 통해 제 2 챔버의 유체가 유출될 수 있다. 제 3 챔버 내지 제 6 챔버의 경우도 마찬가지이다.
여기서, 상기 챔버 가압부재는 상기 제 1 내지 제 6 챔버은 동시에 압축 혹은 팽창하는 것을 특징으로 한다. 여기서 동시에 압축 혹은 팽창된다는 의미는 상기 챔버들이 모두 동시에 압축되거나 혹은 모두 동시에 팽창될 수 있다. 혹은 본 발명의 일실시예에 의하면 상기 챔버 가압부재에 의해 상기 6개의 챔버 중 어느 3개의 챔버가 압축되면 나머지 3개의 챔버는 팽창될 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버 가압부재에 의해 제 1 챔버, 제 3 챔버, 및 제 5 챔버가 동시에 압축되면 제 2 챔버, 제 4 챔버, 및 제 6 챔버는 동시에 팽창될 수 있다. 반대로 제 1 챔버, 제 3 챔버, 및 제 5 챔버가 동시에 팽창되면 제 2 챔버, 제 4 챔버, 및 제 6 챔버는 압축될 수 있다.
상기 유로조절장치는 상기 제 1 내지 제 4 챔버와 연결되는 유출 및 유입 유동관을 통한 유동을 조절하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 제 5 챔버 및 제 6 챔버와 연결된 유동관에 설치된 일방향 밸브를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 일방향 밸브는 해당 유동관을 통한 유체의 흐름을 한 방향으로 흐르도록 제한하며 타 방향으로 흐르는 것을 억제한다.
본 발명에 일실시예에 의한 혈액정화장치는 단일 구동장치를 통해 혈액과 투석용액을 모두 이송시킬 수 있는 유체이송장치를 통해, 설치가 간단하고 의료진뿐만 아니라 환자에 의해서도 용이하게 작동될 수 있는 혈액정화장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의하면 단일 구동장치를 통해 혈액과 투석용액을 모두 이송시킬 수 있기 때문에 혈액정화장치 비용과 처치 비용을 절감할 수 있으며 전체 혈액정화장치를 더욱 소형화, 경량화 할 수 있고, 가정용 혹은 이동식 혈액정화 처치에 적합한 혈액정화장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 작동을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치를 도시한 것이다.
도 11은 일방향 밸브를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치의 개략도이다.
도 12는 일방향 밸브를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 개략도이다.
도 13 내지 도 16은 일방향 밸브를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 작동을 도시한 것이다.
도 17은 유로조절장치를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치의 개략도이다.
도 18 및 도 19는 유로조절장치를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 작동을 도시한 것이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치를 도시한 것이다.
도 21은 4개의 챔버로 구성된 유체이송장치를 갖는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 개략도이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 일실시예에 의한 가압형밸브의 형태를 갖는 유로조절장치를 도시한 것이다.
도 24 및 도 25는 투석용액 펌프를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 개략도이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어질 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 단수로 표현된 발명의 요소들은 그 요소들이 복수개 존재할 수 있다는 의미를 포함하는 것으로 해석되는 게 바람직하다. 또한 발명의 요소들 사이의 위치를 규명하는 표현들의 경우 가능한 가장 폭넓게 해석되는 게 바람직하다. 예를 들어, 제 1 요소가 제 2 요소의 위에 존재한다는 의미는 두 요소 사이에 제 3의 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 어느 요소가 다른 요소와 결합된다고 표현할 때 두 요소의 결합 사이에 다른 요소가 존재할 수 있다. 마찬가지로 어느 한 요소가 다른 요소의 옆에 위치한다고 했을 때, 이 두 요소 사이에 또 다른 요소가 존재할 수 있다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, "같다 혹은 동일하다" 등의 의미는 "완전히" 동일하다는 의미 외에 상당히 같거나 동일한 경우를 포함하는 의미로 해석되는 게 바람직하다. "동시에" 등 시간의 동등성을 표현하는 의미는 완전히 "동시에" 일어나는 의미 외에 상당히 비슷한 시간(때)에 일어나는 경우를 포함한다.
도면상에서 동일한 발명의 구성요소는 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 도면 부호를 사용하여 표현되었다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)의 개략도를 도시한 것이다. 도 1에 도시한 혈액정화장치는 신부전 환자를 위한 혈액투석 장치를 도시하였다. 하지만 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 혈액투석 장치에 한정되지 않고 급성 간부전 환자를 위한 간투석 장치, 폐 혹은 심장의 기능을 대체하는 체외순환장치(extracorporeal life supporter, ECLS 장치), 혹은 다중장기 부전(multi-organ failure) 치료를 위한 각종 정화장치 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 환자의 혈액과 투석용액이 유동하며 혈액과 투석용액 사이에 물질전달이 일어나는 혈액정화필터(10), 그리고 혈액 및 투석용액을 이송시키는 유체이송장치(50)를 포함하여 구성된다.
상기 혈액정화필터(10)는 혈액을 정화할 수 있는 다양한 필터장치들이 이용될 수 있다. 도 2는 혈액정화필터(10)의 일례를 도시한 것이다. 상기 혈액정화필터(10)는 내부 공간을 갖는 혈액정화필터 하우징(11), 상기 혈액정화필터 하우징(11)에 수용되며 혈액과 투석용액 사이에 물질전달이 일어나는 혈액정화막(12)으로 구성될 수 있다. 상기 혈액정화필터 하우징(11)은 혈액정화막(12)에 의해 혈액이 유동하는 구간과 투석용액이 유동하는 구간으로 구획될 수 있다. 혈액정화필터 하우징(11)의 일단과 타단에는 제 1 혈액 포터(13)와 제 2 혈액 포터(14)가 구비되며, 제 1 혈액 포터(13)를 통해 혈액이 유입되면 제 2 혈액 포터(14)를 통해 혈액이 배출될 수 있다. 상기 혈액정화필터 하우징(11)의 외주면 일측과 타측에는 투석용액이 유동할 수 있도록 제 1투석용액 포터(15)와 제 2 투석용액 포터(16)가 구비되며 제 1 및 제 2 투석용액 포터를 통해 투석용액이 혈액정화필터로 공급되거나 혹은 배출된다. 이와 같은 경우, 혈액과 투석용액은 혈액정화필터(10) 내부에서 서로 반대방향으로 유동할 수 있다. 상기 혈액정화필터는 도시한 형태로 한정되지 않으며 다양한 형태로 변경될 수 있는데, 예를 들어 혈액투석필터(hemodialyzer), 혈액투석여과필터(hemodiafilter), 흡착필터 칼럼(adsorption filter column) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 투석용액 처리부(32)를 추가로 포함하여 구성될 있다. 투석용액 처리부(32)는 혈액정화필터(10)로 공급되는 투석용액을 제조하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 투석용액 처리부(32)는 수처리 시스템을 통해 생성된 초순수(ultrapure water)에 산이온(acid ion) 혹은 중탄산(bicarbonate) 용액, 혹은 산이온(acid ion) 혹은 중탄산(bicarbonate) 파우더를 혼합하여 bicarbonate, sodium 등 전해질 농도와 pH 등을 조정하여 제조될 수 있다. 투석용액 처리부(32)는 혈액정화필터(10)로 공급될 투석용액을 제조하기 때문에 후술할 제 1 챔버 유입 유동관(51a) 혹은 제 4 챔버 유입 유동관(54a)과 연결되는 게 바람직하다. 투석용액은 전술한 방법으로 조성되는 것으로 한정되지 않으며, 일례를 들어 이미 만들어진 투석용액 백(bag)을 이용하여 공급될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 공급 투석용액 저장부(31)와 배출 투석용액 저장부(41)를 추가로 포함하여 구성될 수 있는데, 공급 투석용액 저장부(31)는 상기 투석용액을 저장한 뒤 혈액정화필터(10)에 공급하며 상기 배출 투석용액 저장부(41) 사용된 투석용액을 저장할 수 있다. 하지만 투석용액은 상기 공급 투석용액 저장부(31)에 저장되지 않고 곧바로 혈액정화필터(10)에 공급될 수 있으며 사용된 투석용액은 상기 배출 투석용액 저장부(41)에 저장되지 않고 곧바로 배출, 폐기될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치(50)를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치(50)는 내부 공간을 갖는 복수개의 유체 챔버, 상기 복수개의 유체 챔버의 내부 공간을 압축 혹은 팽창시키는 챔버 가압부재(58), 챔버 가압부재를 구동하는 가압부재 구동기, 및 유로조절장치(60)를 포함하여 구성된다.
상기 복수개의 유체 챔버는 내부 공간을 갖는 제 1 내지 제 6 챔버를 포함하며 각각의 챔버는 챔버로 유체가 유입되는 제 1 유동관 및 챔버의 유체가 유출되는 제 2 유동관과 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 유동관을 표현의 편의상 유입 유동관 및 유출 유동관으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 제 1 챔버(51)는 제 1 챔버 유입 유동관(51a) 및 제 1 챔버 유출 유동관(51b)과 연결되며, 제 1 챔버 유입 유동관(51a)을 통해 유체가 제 1 챔버(51)로 유입되며 제 1 챔버(51)의 유체는 상기 제 1 챔버 유출 유동관(51b)을 통하여 배출될 수 있다. 제 2 챔버(52)는 제 2 챔버 유입 유동관(52a) 및 제 2 챔버 유출 유동관(52b)과 연결되며, 제 2 챔버 유입 유동관(52a)을 통해 유체가 제 2 챔버(52)로 유입되며 제 2 챔버(52)의 유체는 제 2 챔버 유출 유동관(52b)을 통해 유출될 수 있다. 제 3 챔버(53) 내지 제 6 챔버(56)의 경우도 마찬가지이다.
여기서, 각각의 챔버와 연결된 유동관을 유입 유동관 및 유출 유동관으로 표현하였지만 이는 연결된 유동관을 표현하기 위한 수단에 지나지 않으며 유체가 반드시 유입 유동관을 통해 유입되며 유출 유동관을 통해서 유출된다는 의미로 한정되지 않는다. 유출 유동관을 통해 유입되고 유입 유동관을 통해 배출될 수 있다. 혹은 유입 유동관 혹은 유출 유동관 중 어느 하나의 유동관을 통해 유입 및 유출될 수 있다.
도 1 및 도 3에서는 각 챔버에 두 개의 유동관(즉 유입 유동관 및 유출 유동관)이 연결된 것으로 도시하였지만, 도 4에 도시한 것과 같이 각 챔버와 연결된 유입 및 유출 유동관은 일부가 서로 겹쳐지며 각 챔버에는 하나의 유동관이 연결될 수 있다.
여기서, 상기 챔버 가압부재(58)는 상기 제 1 내지 제 6 챔버(51, 52, 53, 54, 55, 56)를 동시에 압축 혹은 팽창하는 것을 특징으로 한다. 여기서 동시에 압축 혹은 팽창된다는 의미는 상기 챔버들이 모두 동시에 압축되거나 혹은 모두 동시에 팽창될 수 있다. 혹은 본 발명의 일실시예에 의하면 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 상기 6개의 챔버 중 어느 3개의 챔버가 동시에 압축되면 나머지 3개의 챔버는 동시에 팽창될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1 챔버(51), 제 3 챔버(53), 및 제 5 챔버(55)가 압축되면 제 2 챔버(52), 제 4 챔버(54), 및 제 6 챔버(56)는 팽창될 수 있다. 반대로 제 1 챔버(51), 제 3 챔버(53), 및 제 5 챔버(55)가 동시에 팽창되면 제 2 챔버(52), 제 4 챔버(54), 및 제 6 챔버(56)는 압축된다.
도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 실린더 형상의 내부공간을 갖는 챔버(51, 52, 53, 54, 55, 56)와 챔버의 내부공간을 가압 혹은 팽창시키는 피스톤 형상의 챔버 가압부재(58)를 도시하였다. 하지만 본 발명의 일실시예에 의한 챔버와 챔버 가압부재는 도시한 형상으로 한정되지 않는다. 유체를 수용할 수 있는 용기와 그 용기 내부 공간을 압축 혹은 팽창시킴으로써 내부에 유체를 이송시킬 수 있는 부재는 본원 발명의 챔버와 챔버 가압부재의 범주에 속한다. 일례를 들어, 내부 공간을 갖는 유체쌕(fluid sac), 유체백(fluid bag), 혹은 압축 팽창이 가능한 연질의 유체 튜브(fluid tube)와 그 유체??, 유체백 혹은 유체 튜브 내부를 팽창 혹은 압축시킴으로써 내부에 유체를 토출시킬 수 있는 가압부재로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하며, 상기 챔버들은 동시에 압축 혹은 팽창될 수 있으며 따라서 하나의 가압부재 구동기(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 가압부재 구동기는 챔버 가압부재(58)에 직선운동을 전가할 수 있는 다양한 형태가 이용될 수 있다. 일례를 들어, 챔버 가압부재(58)를 한 방향으로 이동시키기 위하여 모터와 모터에 의해 회전하는 캠을 이용하거나, 혹은 모터와 모터에 의해 회전하는 원형 기어, 원형 기어의 회전에 의해 직선운동을 하는 리니어 기어 등을 이용할 수 있다. 캠 혹은 원형 기어의 회전에 의해 챔버 가압부재(58)가 한 방향으로 이동하며 모터가 더 회전하거나 혹은 역방향으로 회전함으로써 챔버 가압부재(58)는 반대 방향으로 이동할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 상기 제 1 내지 제 4 챔버와 연결되는 유출 및 유입 유동관을 통한 유동을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)와 연결된 유입 및 유출 유동관에 설치된 일방향 밸브를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 도 5 및 도 6에 상기 제 5 및 제 6 챔버 유동관(55a, 55b)에 각각 설치된 제 5 챔버 일방향 밸브(55c) 및 제 6 챔버 일방향 밸브(56c)를 도시하였다. 해당 유동관에 설치된 일방향 밸브는 해당 유동관을 통한 유체의 흐름을 한 방향으로 흐르도록 제한하며 타 방향으로 흐르는 것을 억제한다. 여기서 상기 일방향 밸브를 개방할 수 있는 일방향 밸브 압력차(cracking pressure)는 정해진 값을 갖지 않으며 혈액정화장치의 구동을 위하여 요구되는 적절한 값으로 설정될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치(50) 및 이를 포함하여 구성되는 혈액정화장치(1)의 작동을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6는 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)를 통해서는 투석용액이 유동하며 제 5 및 제 6 챔버(55, 56)를 통해서는 혈액이 유동하는 일실시예를 도시하였다. 구체적으로 제 1 챔버(51) 및 제 4 챔버(54)를 통해서는 투석용액이 혈액정화필터(10)로 공급되며 제 2 챔버(52) 및 제 3 챔버(53)를 통해서는 혈액정화필터(10)의 투석용액이 배출된다. 따라서 제 1 챔버(51) 및 제 4 챔버(54)는 혈액정화필터(10)의 제 1 투석용액 포터(15)와 연결되며 제 2 챔버(52) 및 제 3 챔버(53)는 혈액정화필터(10)의 제 2 투석용액 포터(16)와 연결될 수 있다. 또한 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)는 환자의 혈관 및 상기 혈액정화필터(10)의 제 1 혈액 포터(13) 혹은 제 2 혈액 포터(14)와 연결되는 게 바람직하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1, 제 3, 및 제 5 챔버(51, 53, 55)가 압축되고 제 2, 제 4, 및 제 6 챔버(52, 54, 56)가 팽창된다. 이때 유로조절장치(60)는 제 1 챔버 유입 유동관(51a), 제 2 챔버 유출 유동관(52b), 제 3 챔버 유입 유동관(53a), 및 제 4 챔버 유출 유동관(54b)을 통한 유동은 차단하며, 제 1 챔버 유출 유동관(51b), 제 2 챔버 유입 유동관(52a), 제 3 챔버 유출 유동관(53b) 및 제 4 챔버 유입 유동관(54a)을 통한 유동은 개방한다.
① 제 1 챔버(51)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 2 챔버 유출 유동관(52b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
② 제 2 챔버(52)의 팽창으로 인해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 제 2 챔버 유입 유동관(52a)를 통해 챔버 내부로 유입된다.
③ 제 3 챔버(53)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 3 챔버 유출 유동관(53b)을 통해 배출된다.
④ 제 4 챔버(54)의 팽창으로 인해 투석용액이 제 4 챔버 유입 유동관(54a)를 통해 챔버 내부로 유입된다.
⑤ 제 5 챔버(55)의 압축으로 인해 내부의 혈액이 제 5 챔버 유출 유동관(55b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
⑥ 제 6 챔버(56)의 팽창으로 인해 환자의 혈액이 제 6 챔버 유입 유동관(56a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
이때, 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)의 유입 유동관 및 유출 유동관에 설치된 일방향 밸브(55c, 56c)의 작동에 의해 제 5 챔버(55)의 혈액이 환자에게 역류하지 않으며 혈액정화필터(10)의 혈액이 제 6 챔버(56)로 역류하지 않는다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1, 제 3, 및 제 5 챔버(51, 53, 55)가 팽창되고 제 2, 제 4, 및 제 6 챔버(52, 54, 56)가 압축된다. 이때 유로조절장치(60)는 제 1 챔버 유입 유동관(51a), 제 2 챔버 유출 유동관(52b), 제 3 챔버 유입 유동관(53a), 및 제 4 챔버 유출 유동관(54b)을 통한 유동은 개방하며, 제 1 챔버 유출 유동관(51b), 제 2 챔버 유입 유동관(52a), 제 3 챔버 유출 유동관(53b) 및 제 4 챔버 유입 유동관(54a)을 통한 유동은 차단한다.
① 제 1 챔버(51)의 팽창으로 인해 투석용액이 제 1 챔버 유입 유동관(51a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
② 제 2 챔버(52)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 2 챔버 유출 유동관(52b)을 통해 배출된다.
③ 제 3 챔버(53)의 팽창으로 인해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 제 3 챔버 유입 유동관(53a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
④ 제 4 챔버(54)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 4 챔버 유출 유동관(54b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
⑤ 제 5 챔버(55)의 팽창으로 인해 환자의 혈액이 제 5 챔버 유입 유동관(55a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
⑥ 제 6 챔버(56)의 압축으로 인해 내부의 혈액이 제 6 챔버 유출 유동관(56b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
이때, 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)의 유입 유동관 및 유출 유동관에 설치된 일방향 밸브(55c, 56c)의 작동에 의해 제 6 챔버(56)의 혈액이 환자에게 역류하지 않으며 혈액정화필터(10)의 혈액이 제 5 챔버(55)로 역류하지 않는다.
여기서, 도 5 및 도 6에서 검정색 선은 유동이 있음을 의미하며 회색 선은 그 유동관을 통해서는 유동이 없는 것을 의미한다. 또한 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)에 연결된 유동관의 경우, 실선은 혈액정화필터로 공급되는 투석용액의 유동을 의미하며 점선은 혈액정화필터를 거친 투석용액의 유동을 의미한다.
이와 같이, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 상기 챔버들이 압축 혹은 팽창되는 동안 혈액과 투석용액이 혈액정화필터(10)로 연속적으로 공급되는 것을 알 수 있다. 이는 곧 환자의 혈관손상을 억제하면서 요구되는 혈액투석 효율을 달성할 수 있음을 의미한다.
제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)는 투석용액이 유동하며, 제 5 및 제 6 챔버(55, 56)는 혈액이 유동하는 실시예를 설명하였지만 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 즉 제 1 내지 제 6 챔버는 설명의 편의성을 위한 것으로써, 혈액정화의 목적에 보다 부합할 수 있도록 각 챔버에 투석용액 혹은 혈액 외에, 혈장 등 다른 유체가 유동할 수 있다. 또한 제 1 내지 제 6 챔버 중 제 1 유체가 유동하는 챔버의 개수와 제 2 유체가 유동하는 챔버의 개수는 혈액정화 처치의 목적에 부합하도록 다르게 변경될 수 있다.
여기서, 각각의 챔버(51, 52, 53, 54, 55, 56)를 통한 유체의 유동량을 조절하기 위하여 상기 챔버들은 서로 동일한 압축-팽창 스트로크(stroke) 볼륨을 가지거나 혹은 서로 상이한 압축-팽창 스트로크(stroke) 볼륨을 가질 수 있다. 도 5 및 도 6에서 챔버 가압부재(58)가 좌우로 정해진 길이만큼 움직이고 이로 인해 상기 챔버들이 압축 혹은 팽창되는데, 이때 각 챔버의 압축 및 팽창되는 볼륨을 스트로크 볼륨이라고 정의할 수 있다. 상기 챔버들이 동일한 스트로크 볼륨을 가지기 위해서는 각 챔버들 내부 공간의 단면적이 같거나 혹은 매우 비슷할 수 있다. 만약 챔버들의 내부공간이 실린더 형상을 가질 경우 이 내부공간 단면적의 내경이 같거나 혹은 비슷한 게 바람직하다.
혹은 상기 챔버들의 압축-팽창 스트로크 볼륨이 서로 다를 수 있는데, 예를 들어, 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)는 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 같지만, 상기 제 5 및 6 챔버(55, 56)는 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)와 서로 다른 스트로크 볼륨을 가질 수 있다. 한 실시예에 따르면 제 5 및 제 6 챔버(55, 56)는 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)의 압축-팽창 스트로크 볼륨의 약 절반 정도를 갖도록 변경될 수 있다.
보다 구체적으로, 혈액정화필터(10)로 공급되는 투석용액의 경우, 제 1 챔버(51) 및 제 4 챔버(54)가 교번하여 투석용액을 혈액정화필터(10)로 공급하는데, 제 1 챔버 및 제 4 챔버의 스트로크 볼륨을 30 ml이라고 가정하고 챔버 가압부재(58)가 팽창-압축 사이클 회수를 분당 10번 반복한다면(즉 10 cycles/min) 600 ml/min의 투석용액이 혈액정화필터(10)로 공급되는 것을 알 수 있다. 이때 제 5 및 6 챔버가 각각 18 ml의 스트로크 볼륨을 갖는다면 분당 혈류량은 360 ml/min이 되는 것을 알 수 있다. 각 챔버의 스트로크 볼륨과 챔버 가압부재(58)의 분당 압축-팽창 회수(즉 frequency, cycle/min)를 조정함으로써 혈액정화필터(10)를 통과하는 혈액과 투석용액 유량을 조절할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 분당 100~600 ml의 혈액과 분당 150~1200 ml의 투석용액을 이송시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 유로조절장치(60)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 유로조절장치(60)는 챔버 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)을 통한 유동을 조절한다. 구체적으로 상기 유로조절장치(60)는 유동관 51a, 52b, 53a, 54b 및 유동관 51b, 52a, 53b, 54a를 교번하여 차단하는 것을 특징으로 한다. 즉 챔버 가압부재(58)에 의해 상기 유체 챔버들이 압축 혹은 팽창될 때, 상기 유로조절장치(60)에 의하여 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b) 중 적어도 4개의 유동관은 항상 차단되는 것을 특징으로 한다. 도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)를 도시한 것이다.
도 7에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)의 일부를 압축하여 유동을 차단할 수 있는 유로차단부재(61), 상기 유로차단부재(61)에 의해 압축되는 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)을 지지하는 유로차단벽(62), 및 상기 유로차단부재(61)를 구동하는 유로차단부재 구동기를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 유로차단부재(61)가 유동관 51a, 52b, 53a, 54b 쪽으로 이동하면 유로차단부재(61)의 일단이 유로차단벽(62)에 지지되고 있는 이 유동관들을 압축하며 내부의 유동을 차단할 수 있다. 반대로, 유로차단부재(61)가 반대로 이동하면 유로차단부재(61)의 타단이 유동관 51b, 52a, 53b, 54a를 압축하여 내부의 유동을 차단할 수 있다.
여기서 설명의 편의를 위하여 유로차단부재(61)의 일단과 타단을 언급하였지만, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 도시한 구조로 한정되지 않는다. 예를 들어, 두 개 이상의 분리된 유로차단부재(61)에 의하여 유동관 51a, 52b, 53a, 54b와 유동관 51b, 52a, 53b, 54a를 통한 유동을 교번하여 차단할 수 있으며 유로차단부재 구동기는 분리된 유로차단부재(61) 각각 구동하도록 변경될 수 있다. 혹은 상기 유동관이 실리콘, 폴리우레탄, 폴리아세테이트 등 연질의 재료로 제조된 경우, 유동관이 소정의 각도만큼 구부러지게 되면 내부의 유동은 차단될 수 있다. 즉 상기 유로차단부재(61)는 상기 유동관을 압착하여 내부의 유동을 차단하는 것으로 한정되지 않고, 상기 유동관들이 정해진 각도만큼 구부러질 수 있도록 작동할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
유로차단부재 구동기는 유로차단부재(61)에 직선 운동 혹은 곡선 운동을 일으킬 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다. 일례를 들어, 유로차단부재를 유로차단벽(62) 쪽으로 이동시키기 위한 캠과 캠을 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있으며, 캠의 회전에 의해 유로차단부재가 챔버 유동관을 압축하면 내부의 유동은 차단되며, 캠에 의한 외력이 제거되면 유로차단부재는 챔버 유동관으로부터 이격되고 챔버유동관은 자체 탄성력으로 원래 상태로 복원되면서 개방된다. 혹은, 모터에 연결된 편심 캠이 회전하여 일측의 유동관을 압축하면 압축된 투석용액관 내부의 유동은 차단된다. 캠이 더 회전하면 관을 압축하는 캠의 외력은 제거되고 관은 원래 상태로 복원되면서 개방될 수 있다.
도 8은 상기 유로조절장치(60)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따르면, 상기 유로조절장치(60)은 내부공간을 갖는 유로조절 하우징(64), 상기 유로조절 하우징의 내부공간에 회전 혹은 직선 이동이 가능하도록 설치되는 유로조절 로터(66), 유로조절 하우징(64)을 관통하도록 설치되는 복수개의 유로조절 포터(65), 및 상기 유로조절 로터(66)를 구동하는 로터구동부(67)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 상기 유로조절 로터(66)가 상기 유로조절 하우징(64)에 밀착결합한 상태에서 원활하게 회전 혹은 직선 이동하기 위해서는 유로조절 하우징(64)의 내부공간과 상기 유로조절 로터(66)는 실린더 형상을 갖는 게 보다 바람직하다.
도 8에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 10개 내지 12개의 유로조절 포터(65)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 9에 도시한 것과 같이, 이 10개의 유로조절 포터(65)는 제 1 챔버(51), 제 1 투석용액 포터(15), 제 2 투석용액 포터(16), 제 3 챔버(53), 배출 투석용액 저장부(41), 제 2 챔버(52), 제 2 투석용액 포터(16), 제 1 투석용액 포터(15), 제 4 챔버(54), 공급 투석용액 저장부(31)와 연결될 수 있다. 도 9에서 공급 투석용액 저장부(31)과 연결되었다는 것은 이 포터를 통해 깨끗한 투석용액이 공급됨을 의미하며 배출 투석용액 저장부(41)과 연결되었다는 의미는 그 포터를 통해 사용된 투석용액이 배출된다는 의미를 포함하고 있다.
예를 들어, 도 9의 상부에 도시한 것과 같이, 상기 유로조절 로터(66)가 회전하여 제 1 챔버(51)와 공급 투석용액 저장부(31)와 연결된 포터 사이의 유동을 연결하며 이는 깨끗한 투석용액이 제 1 챔버(51)로 유입될 수 있음을 의미한다. 하지만 이때 제 1 투석용액 포터(15)와 연결된 유동은 차단된 것을 알 수 있다. 혹은 도 9의 하부에 도시한 것과 같이, 상기 유로조절 로터(66)가 같은 방향으로 더 회전하거나 혹은 반대 방향으로 회전하게 되면, 제 1 챔버(51)와 제 1 투석용액 포터(15)와 연결된 유로조절 포터(65) 사이의 유동은 개방되고 제 1 챔버(51)의 투석용액이 혈액정화필터(10)로 공급될 수 있다. 하지만 이때 공급 투석용액 저장부(31)와 연결된 유동은 차단된 것을 알 수 있다. 도 9에서 제 2 내지 제 4 챔버(52, 53, 54)와 연결된 유로조절 포터(65)의 연결관계도 전술한 바와 동일하다.
상기 복수개의 유로조절 포터(65)는 실린더 형상을 갖는 유로조절 하우징(64) 내부공간(혹은 실린더 형상을 갖는 유로조절 로터)의 원주방향을 따라 이격되어 설치될 수 있다. 그리고 상기 복수개의 유로조절 포터(65)는 동일한 단면상에 위치할 수 있는데, 구체적으로 상기 유로조절 로터(66)의 축방향에 수직인 단면을 고려했을 때 상기 유로조절 포터(65)들이 어느 하나의 단면에 위치하도록 설치할 수 있다. 도 8에서 C-C' 및 D-D'로 표시된 단면에 상기 유로조절 포터(65)가 위치한 것을 알 수 있다. 여기서 동일한 단면에 위치한다는 의미는 반드시 동일한 단면에 위치함을 의미할 뿐만 아니라, 유로조절 로터(66)의 축방향을 따라 상당히 비슷한 높이에 위치함을 의미한다는 것을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 유로조절 로터(66)가 상기 유로조절 하우징(64)의 내부공간에 결합되었을 때 상기 유로조절 하우징(64)을 관통하는 유로조절 포터(65)는 상기 유로조절 로터(66)의 원주면(66')을 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유로조절 포터(65)가 동일한 평면내에 위치하게 되면, 어느 두개의 유로조절 포터(65)는 상기 유로조절 로터(66)의 회전중심을 기준으로 회전각을 형성할 수 있다. 여기서 본 발명의 일실시예에 의한 어느 이웃한 두 개의 유로조절 포터(65)의 회전각(θ)은 다른 이웃한 두 개의 유로조절 포터(65)의 회전각(θ)과 서로 같거나 혹은 다르게 설정될 수 있다.
위에 설명한 바와 같이, 유로조절 로터(66)는 한 방향으로 회전할 수도 있지만, 시계방향 및 반시계방향 등 양방향으로 회전가능한 등 상기 유로조절 포터(65)들 사이의 유동을 개방하거나 차단할 수 있는 다른 방법으로 구현될 수 있다. 여기서, 유로조절 로터(66)의 회전속도를 통해 상기 유로조절 포터(65)들 사이의 유로의 차단 혹은 개방 시간을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 상기 유로조절 로터(66)에 유로조절 함몰부(68)를 추가로 포함하여 구성될 수 있는데, 유로조절 함몰부(68)는 어느 두개의 유로조절 포터(65) 사이의 유동이 개방되었을 때 이 유로조절 포터(65)들을 통한 유체의 이동을 보다 더 용이하게 할 수 있다. 도 8에서는 단면상의 모양이 초승달 모양인 유로조절 함몰부(68)를 도시하였지만 유로조절 함몰부(68)의 형상은 도면으로 한정되지 않고, 사각형, 삼각형, 등 다른 형상으로 변경될 수 있다.
유로조절 로터(66)가 유로조절 하우징(64)의 내부에 밀착결합 했을 때 이 결합면을 통해서는 유체의 누출이 없는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 유로조절 로터(66) 혹은/및 상기 유로조절 하우징(64)은 유체 누출을 억제할 수 있는 폴리머 등의 재료로 제작되는 게 바람직하다. 또한 이러한 누출을 방지하기 위하여, 도 10에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 상기 유로조절 로터(66)의 원주면에 오링 혹은 개스킷(gasket) 등 돌출부(69a)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 돌출부(69a)는 유로조절 로터(66)와 유로조절 하우징(64)의 접착면을 통한 유체 누출을 억제하기 위하여 실리콘, 고무 등 유연한 재질로 구성되거나, 혹은 유체 누출을 보다 효율적으로 억제하기 위하여 금속, 알루미늄, 폴리머, 플라스틱 등 단단한 재질로 구성될 수 있다. 여기서 오링 혹은 개스킷(gasket) 등의 돌출부(69a)는 상기 유로조절 로터(66) 대신 상기 유로조절 하우징(64)의 내부 공간에 마련된 돌출부(69b)로 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 도 7 내지 도 10에 도시한 형상으로 한정되지 않으며 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)을 통한 유동을 개방 혹은 차단하거나, 혹은 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)을 통한 유동을 조절할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 각각의 유동관에 설치된 솔레노이드 밸브, 로터리 밸브, 온-오프 밸브, 일방향 밸브 등으로 변경될 수 있다.
도 11 및 도 12는 상기 제 1 내지 제 4 챔버와 연결된 유동관을 통한 흐름을 조절하는 상기 유로조절장치(60)가 각각의 유동관에 설치된 일방향 밸브(즉 체크 밸브)로 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 유체이송장치(50) 및 혈액정화장치(1)를 도시한 것이다. 구체적으로, 제 1 챔버 유입 유동관(51a) 및 제 1 챔버 유출 유동관(51b)에 설치된 제 1 챔버 일방향 밸브(51c), 제 2 챔버 유입 유동관(52a) 및 제 2 챔버 유출 유동관(52b)에 설치된 제 2 챔버 일방향 밸브(52c), 제 3 챔버 유입 유동관(53a) 및 제 3 챔버 유출 유동관(53b)에 설치된 제 3 챔버 일방향 밸브(53c), 및 제 4 챔버 유입 유동관(54a) 및 제 4 챔버 유출 유동관(54b)에 설치된 제 4 챔버 일방향 밸브(54c)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 13 및 도 14는 제 1 내지 제 6 챔버와 연결된 유동관에 일방향 밸브가 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)의 작동을 도시한 것이다. 상기 일방향 밸브에 의해 각 유동관을 통한 흐름은 도시한 것과 같이 한방향으로 흐르도록 제한된다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1, 제 3, 및 제 5 챔버(51, 53, 55)가 압축되고 제 2, 제 4, 및 제 6 챔버(52, 54, 56)가 팽창된다.
제 1 챔버(51)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 2 챔버 유출 유동관(52b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다. 이때 제 1 챔버 유입 유동관(51a)에 설치된 제 1 챔버 일방향 밸브(51c)에 의해 투석용액이 공급 투석용액 저장부(31) 방향으로 역류하지 않는다.
제 2 챔버(52)의 팽창으로 인해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 제 2 챔버 유입 유동관(52a)를 통해 챔버 내부로 유입된다. 이때 제 2 챔버 유출 유동관(52b)에 설치된 제 2 챔버 일방향 밸브(52c)에 의해 투석용액이 제 2 챔버로 역류하지 않는다.
제 3 챔버(53)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 3 챔버 유출 유동관(53b)을 통해 배출된다. 이때 제 3 챔버 유입 유동관(53a)에 설치된 제 3 챔버 일방향 밸브(53c)로 인해 투석용액이 혈액정화필터(10) 방향으로 역류하지 않는다.
제 4 챔버(54)의 팽창으로 인해 투석용액이 제 4 챔버 유입 유동관(54a)를 통해 챔버 내부로 유입된다. 이때 제 4 챔버 유출 유동관(54b)에 설치된 제 4 챔버 일방향 밸브(54c)로 인해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 제 4 챔버(54)로 역류하지 않는다.
제 5 챔버(55)의 압축으로 인해 내부의 혈액이 제 5 챔버 유출 유동관(55b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
제 6 챔버(56)의 팽창으로 인해 환자의 혈액이 제 6 챔버 유입 유동관(56a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
이때, 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)의 유입 유동관 및 유출 유동관에 설치된 일방향 밸브(55c, 56c)의 작동에 의해 제 5 챔버(55)의 혈액이 환자에게 역류하지 않으며 혈액정화필터(10)의 혈액이 제 6 챔버(56)로 역류하지 않는다.
이어서, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1, 제 3, 및 제 5 챔버(51, 53, 55)가 팽창되고 제 2, 제 4, 및 제 6 챔버(52, 54, 56)가 압축된다.
제 1 챔버(51)의 팽창으로 인해 투석용액이 제 1 챔버 유입 유동관(51a)을 통해 챔버 내부로 유입된다. 이때 제 1 챔버 유출 유동관(51b)에 설치된 제 1 챔버 일방향 밸브(51c)에 의해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 역류하지 않는다.
제 2 챔버(52)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 2 챔버 유출 유동관(52b)을 통해 배출된다. 이때 제 2 챔버 유입 유동관(52a)에 설치된 제 2 챔버 일방향 밸브(52c)에 의해 투석용액이 혈액정화필터(10)로 역류하지 않는다.
제 3 챔버(53)의 팽창으로 인해 혈액정화필터(10)의 투석용액이 제 3 챔버 유입 유동관(53a)을 통해 챔버 내부로 유입된다. 이때 제 3 챔버 유출 유동관(53b)에 설치된 제 3 챔버 일방향 밸브(53c)로 인해 투석용액이 제 3 챔버(53)로 역류하지 않는다.
제 4 챔버(54)의 압축으로 인해 내부의 투석용액이 제 4 챔버 유출 유동관(54b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다. 이때 제 4 챔버 유입 유동관(54a)에 설치된 제 4 챔버 일방향 밸브(54c)로 인해 투석용액이 공급 투석용액 저장부(31) 방향으로 역류하지 않는다.
제 5 챔버(55)의 팽창으로 인해 환자의 혈액이 제 5 챔버 유입 유동관(55a)을 통해 챔버 내부로 유입된다.
제 6 챔버(56)의 압축으로 인해 내부의 혈액이 제 6 챔버 유출 유동관(56b)을 통해 혈액정화필터(10)로 공급된다.
이때, 제 5 챔버(55) 및 제 6 챔버(56)의 유입 유동관 및 유출 유동관에 설치된 일방향 밸브(55c, 56c)의 작동에 의해 제 6 챔버(56)의 혈액이 환자에게 역류하지 않으며 혈액정화필터(10)의 혈액이 제 5 챔버(55)로 역류하지 않는다.
여기서, 도 13 및 도 14에서 검정색 선은 유동이 있음을 의미하며 회색 선은 그 유동관을 통해서는 유동이 없는 것을 의미한다. 또한 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)에 연결된 유입 유동관 및 유출 유동관의 경우, 실선은 혈액정화필터로 공급되는 투석용액의 유동을 의미하며 점선은 혈액정화필터를 거친 투석용액의 유동을 의미한다.
여기서 상기 일방향 밸브를 개방할 수 있는 일방향 밸브 입출구의 압력차(cracking pressure)는 정해진 값을 갖지 않으며 혈액정화장치의 구동을 위하여 요구되는 적절한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 유체이송장치(50)가 작동하지 않는 상태에서 일방향 밸브가 설치된 유동관을 통해서 유체의 흐름이 발생하지 않도록 적절한 cracking pressure를 갖는 일방향 밸브를 선정할 수 있다.
도 15 및 도 16은 각 챔버에 연결된 유입 및 유출 유동관이 서로 분리되어 두 개의 분리된 유동관이 각 챔버에 연결된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)와 그 작동을 도시한 것이다. 작동의 기전은 도 13 및 도 14와 동일하기 때문에 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 전술한 구조로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 17에 도시한 바와 같이 상기 유로조절장치(60)는 상기 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 54)와 연결된 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a 및 54b) 뿐만 아니라 제 5 및 제 6 챔버(55, 56)와 연결된 유동관(55a, 55b, 56a, 56b)을 통한 유동을 추가로 조절하도록 변경될 수 있다. 이때 제 5 챔버 유동관(55a, 55b) 및 제 6 챔버 유동관(56a, 56b)에 설치된 제 5 및 제 6 챔버 일방향 밸브(55c, 56c)는 불필요할 수 있다.
즉 상기 유로조절장치(60)는 제 1 내지 제 6 챔버(51, 52, 53, 54, 55. 56)와 연결된 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b, 56a, 56b)을 통한 유동을 조절하는데, 구체적으로 도 18 및 도 19에 도시한 것과 같이, 상기 유로조절장치(60)는 유동관 51a, 52b, 53a, 54b, 55a, 56b와 유동관 51b, 52a, 53b, 54a, 55b, 56a를 통한 유동을 교번하여 차단하는 것이 바람직하다. 도 18 및 도 19는 유로조절장치(60)에 의해 제 1 내지 제 6 챔버(51, 52, 53, 54, 55, 56)와 연결된 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b, 56a, 56b)을 통한 유동을 조절할 수 있는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)의 작동을 도시한 것이다. 상기 유로조절장치(60)의 작동을 제외하고는 전술한 도 5 및 도 6의 작동과 동일하기 때문에 중복 설명은 생략한다.
도 20은 유로차단부재(61)와 유로차단벽(62), 그리고 유로차단부재 구동기를 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)의 일례를 도시한 것으로써, 유동관 51a, 52b, 53a, 54b, 55a, 56b와 유동관 51b, 52a, 53b, 54a, 55b, 56a를 통한 유동을 교번하여 차단할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 전술한 구조로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 21에 도시한 것과 같이 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 혈액과 투석용액 사이에 물질교환이 일어나는 혈액정화필터(10), 상기 혈액정화필터(10)와 환자를 연결하며 내부에 혈액이 유동하는 혈액유동관(20), 상기 혈액유동관(20)에 설치되며 혈액을 이송시키는 혈액펌프(22), 및 투석용액을 이송시키는 유체이송장치(50)를 포함하여 구성될 수 있다. 혈액유동관(20)은 환자와 혈액정화필터(10)를 연결하며 환자의 혈액이 혈액정화필터(10)로 공급되는 제 1 혈액유동관(20a)과 환자와 혈액정화필터(10)를 연결하며 혈액정화필터(10)의 혈액이 환자에게 회송되는 제 2 혈액유동관(20b)으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 유체이송장치(50)는 제 1 내지 제 4 유체챔버(51 내지 54)를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 내지 제 4 유체챔버는 각각 투석용액을 수용할 수 있도록 내부공간을 갖는 게 바람직하다. 또한, 유체이송장치(50)은 상기 제 1 내지 제 4 유체챔버(51 내지 54)의 내부공간을 압축 혹은 팽창시킬 수 있도록 챔버 가압부재(58) 및 상기 챔버 가압부재(58)를 구동하는 가압부재 구동기(미도시)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 도 21에 도시한 것과 같이, 상기 제 1 내지 제 4 유체챔버(51 내지 54)는 실린더 형상을 가지며 이때 상기 챔버 가압부재(58)는 피스톤 형상을 가질 수 있으며 분리된 피스톤이 각각의 유체챔버 내부에 위치하여 챔버 내부 공간을 압축 혹은 팽창시킬 수 있다. 이때 전술한 바와 같이, 각 유체챔버의 압축-팽창 스트로크 볼륨은 서로 동일할 수도 있으며 혹은 반대로 서로 상이하게 설정될 수 있다. 혹은 일부 유체챔버는 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 갖되 다른 유체챔버는 상이한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 가질 수 있다. 가압부재 구동기는 챔버 가압부재(58)에 직선운동 혹은 곡선운동을 전가할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 챔버 가압부재(58)는 상기 제 1 내지 제 4 챔버(51, 52, 53, 및 54)를 동시에 압축 혹은 팽창하는 것을 특징으로 한다. 여기서 동시에 압축 혹은 팽창된다는 의미는 상기 챔버들이 모두 동시에 압축되거나 혹은 모두 동시에 팽창될 수 있다. 혹은 본 발명의 일실시예에 의하면 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 상기 4개의 챔버 중 어느 2개의 챔버가 동시에 압축되면 나머지 2개의 챔버는 동시에 팽창될 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버 가압부재(58)에 의해 제 1 챔버(51) 및 제 3 챔버(53)가 압축되면 제 2 챔버(52) 및 제 4 챔버(54)는 팽창될 수 있다. 반대로 제 1 챔버(51) 및 제 3 챔버(53)가 동시에 팽창되면 제 2 챔버(52) 및 제 4 챔버(54)는 동시에 압축될 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 4 유체챔버(51 내지 54) 각각은 챔버로 유체가 유입되는 제 1 유동관 및 챔버의 유체가 유출되는 제 2 유동관과 연결되어 구성될 수 있다. 챔버와 연결된 제 1 유동관 및 제 2 유동관에 대해서는 전술하였으므로 여기서 중복된 설명은 생략한다.
상기 유체이송장치(50)는 상기 제 1 내지 제 4 유체챔버(51 내지 54)와 연결된 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a 및 54)을 통한 유로를 조절할 수 있는 유로조절장치(60)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 도 22 및 도 23은 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)를 도시한 것이다. 상기 유로조절장치(60)는 유동관(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 및 54b)의 일부를 압축하여 유동을 차단할 수 있는 유로차단부재(61), 상기 유로차단부재(61)에 의해 압축되는 유동관을 지지하는 유로차단벽(62), 및 상기 유로차단부재(61)를 구동하는 유로차단부재 구동기를 포함하여 구성될 수 있다. 유로를 차단하기 위한 이러한 가압형밸브 형태의 유로조절장치(60)에 대해서는 도7에서 자세히 상술하였다. 또한, 도 23에 도시한 바와 같이, 두 개의 분리된 유로차단부재(61)에 의하여 유동관 51a, 52b, 53a, 54b와 유동관 51b, 52a, 53b, 54a를 통한 유동을 교번하여 차단할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 의한 유로조절장치(60)는 가압형 밸브로 한정되지 않고, 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이 회전형밸브, 혹은 솔레노이드 밸브, 온-오프 밸브, 체크 밸브 등 상기 유로조절장치(60)에 의해 유동이 조절되는 유동관에 설치되어 내부 유동을 차단 혹은 개방할 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다.
도 24 및 도 25는 투석용액 펌프(70)를 추가로 포함하여 구성되는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)를 도시한 것이다. 상기 유체이송장치(50)에 의해 혈액정화필터(10)로 투석용액이 공급되며 혈액정화필터(10)를 거친 투석용액이 배출된다. 이때 상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 투석용액이 혈액정화필터(10)로 공급되는 챔버의 제 1 및 제 2 유동관, 즉 제 1 챔버(51) 및 제 4 챔버(54)의 유입 및 유출 유동관을 연결하는 보조 투석용액관이 마련되며, 상기 보조 투석용액관에 설치되어 투석용액을 혈액정화필터(10)로 공급하는 투석용액 펌프(70)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(1)는 단일 챔버 가압부재(58)와 구동기를 이용하여 복수개의 유체 챔버를 동시에 압축 혹은 팽창시키며, 이를 통해 혈액과 투석용액을 함께 이송시킬 수 있다. 또한, 챔버의 압축과 팽창동안 혈액과 투석용액이 연속적으로 혈액정화필터를 통과하여 유동하는 것을 알 수 있다.
기존 혈액투석 장치의 경우 투석용액의 공급과 배출라인에 함께 설치된 밸런싱 챔버와 분리된 두 개 이상의 투석용액 펌프를 이용하여 투석용액의 흐름을 조절하며, 또한 별도의 혈액펌프를 이용해 혈액을 이송시킨다.
하지만 본 발명의 혈액정화장치의 경우 단일 챔버 가압부재와 구동기를 통해 혈액과 투석용액을 모두 이송시키고, 챔버 가압부재에 의한 압축과 팽창이 반복되는 동안 혈액과 투석용액이 연속적으로 유동하기 때문에 혈액과 투석용액 모두 연속류에 가까운 유동을 하며, 이를 통해 환자의 혈관 손상을 억제하면서 혈액투석 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 단일 챔버 가압부재와 가압부재 구동기를 이용하여 혈액과 투석용액을 모두 이송시키기 때문에 설치가 간단하고 의료진뿐만 아니라 환자에 의해서도 용이하게 작동될 수 있으며, 전체 혈액정화장치를 더욱 소형화, 경량화 할 수 있고, 처치 비용을 절감할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 궁극적으로 가정용 혈액정화 혹은 이동식 혈액정화 처치에 적합한 혈액정화장치를 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 전술한 밸런싱 챔버 및 투석용액 펌프의 사용을 배제함으로써 기존 혈액투석 장치의 투석용액 파트에 요구되었던 소독의 절차를 제거하거나 혹은 크게 간소화시킬 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하며, 이러한 개량 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
1 : 혈액정화장치
10 : 혈액정화필터
11 : 혈액정화필터 하우징
12 : 혈액정화막
13 : 제 1 혈액 포터
14 : 제 2 혈액 포터
15 : 제 1 투석용액 포터
16 : 제 2 투석용액 포터
20: 혈액유동관
20a: 제 1 혈액유동관
20b: 제 2 혈액유동관
22: 혈액펌프
31 : 공급 투석용액 저장부
32 : 투석용액 처리부
41 : 배출 투석용액 저장부
50 : 유체이송장치
51 : 제 1 챔버
51a : 제 1 챔버 유입 유동관
51b : 제 1 챔버 유출 유동관
51c : 제 1 챔버 일방향 밸브
52 : 제 2 챔버
52a : 제 2 챔버 유입 유동관
52b : 제 2 챔버 유출 유동관
52c : 제 2 챔버 일방향 밸브
53 : 제 3 챔버
53a : 제 3 챔버 유입 유동관
53b : 제 3 챔버 유출 유동관
53c : 제 3 챔버 일방향 밸브
54 : 제 4 챔버
54a : 제 4 챔버 유입 유동관
54b : 제 4 챔버 유출 유동관
54c : 제 4 챔버 일방향 밸브
55 : 제 5 챔버
55a : 제 5 챔버 유입 유동관
55b : 제 5 챔버 유출 유동관
55c : 제 5 챔버 일방향 밸브
56 : 제 6 챔버
56a : 제 6 챔버 유입 유동관
56b : 제 6 챔버 유출 유동관
56c : 제 6 챔버 일방향 밸브
58 : 챔버 가압부재
60 : 유로조절장치
61 : 유로차단부재
62 : 유로차단벽
64 : 유로조절 하우징
65 : 유로조절 포터
66 : 유로조절 로터
67 : 로터구동부
68 : 유로조절 함몰부
69a : 돌출부
69b : 돌출부
70 : 투석용액 펌프

Claims (17)

  1. 내부 공간을 갖는 복수개의 유체 챔버;
    상기 복수개의 유체 챔버의 내부 공간을 압축 혹은 팽창시키는 챔버 가압부재;
    상기 챔버 가압부재를 구동하는 가압부재 구동기; 및
    유로조절장치;를 포함하여 구성되며,
    상기 복수개의 유체 챔버는 제 1 내지 제 4 챔버를 포함하여 구성되며,
    상기 챔버 가압부재에 의해 상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 2개의 챔버는 압축되며 다른 2개의 챔버는 팽창되고,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버 각각은 챔버로 유체가 유입되는 제 1 유동관 및 챔버의 유체가 유출되는 제 2 유동관과 연결되어 구성되며,
    상기 유로조절장치는 상기 제 1 내지 제 4 챔버와 연결되는 유동관을 통한 유동을 조절하는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 각각의 유동관에 설치되어 내부의 유동을 한 방향으로 제한하는 일방향 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는
    상기 유동관의 일부를 가압하여 내부의 유동을 차단하는 유로차단부재;
    유로차단부재에 의해 가압되는 상기 유동관을 지지하는 유로차단벽; 및
    유로차단부재를 구동하는 유로차단부재 구동기;를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는 각각의 유동관에 설치되어 내부의 유동을 차단 혹은 개방할 수 있는 솔레노이드 밸브 혹은 온-오프 밸브로 구성되며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는
    실린더 형상의 내부공간을 갖는 유로조절 하우징;
    실린더 형상을 가지며 상기 유로조절 하우징의 내부공간에 설치되는 유로조절 로터;
    유로조절 하우징을 관통하도록 설치되는 복수개의 유로조절 포터; 및
    상기 유로조절 로터를 구동시키는 로터구동부;를 포함하며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유로조절 로터에 의해 적어도 한 개 이상의 유로조절 포트를 통한 유동은 차단되며,
    상기 유로조절 하우징의 내주면에 위치한 유로조절 포터의 일단은 상기 유로조절 로터의 원주면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 가압부재에 의해 상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 2개의 챔버가 압축되고 다른 2개의 챔버가 팽창될 때,
    동시에 압축되는 두 챔버는 서로 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 가지며,
    동시에 팽창되는 두 챔버는 서로 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 갖는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 두 챔버의 압축-팽창 스트로크 볼륨은 다른 두 챔버의 압축-팽창 스트로크 볼륨에 비해 더 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유체이송장치.
  9. 혈액과 투석용액 사이에 물질 교환이 일어나는 혈액정화필터;
    상기 혈액정화필터와 환자를 연결하며 내부에 혈액이 유동하는 혈액유동관;
    상기 혈액유동관에 설치되며 혈액을 이송시키는 혈액펌프; 및
    투석용액을 이송시키는 상기 제 1 항의 유체이송장치;를 포함하여 구성되는 혈액정화장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 혈액정화필터는
    내부 공간을 갖는 하우징;
    상기 하우징에 구비되는 혈액포터; 및
    상기 하우징에 구비되는 제 1 및 제 2 투석용액 포터;를 포함하여 구성되며,
    제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 두 챔버의 제 2 유동관은 상기 제 1 투석용액 포터에 연결되며,
    제 1 내지 제 4 챔버 중 다른 두 챔버의 제 1 유동관은 상기 제 2 투석용액 포터와 연결되는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 각각의 유동관에 설치되어 내부의 유동을 한 방향으로 제한하는 일방향 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는
    상기 유동관의 일부를 가압하여 내부의 유동을 차단하는 유로차단부재;
    유로차단부재에 의해 가압되는 상기 유동관을 지지하는 유로차단벽; 및
    유로차단부재를 구동하는 유로차단부재 구동기;를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는 각각의 유동관에 설치되어 내부의 유동을 차단 혹은 개방할 수 있는 솔레노이드 밸브 혹은 온-오프 밸브로 구성되며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 유로조절장치는
    실린더 형상의 내부공간을 갖는 유로조절 하우징;
    실린더 형상을 가지며 상기 유로조절 하우징의 내부공간에 설치되는 유로조절 로터;
    유로조절 하우징을 관통하도록 설치되는 복수개의 유로조절 포터; 및
    상기 유로조절 로터를 구동시키는 로터구동부;를 포함하며,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버가 압축 혹은 팽창될 때 상기 유로조절장치는 유로조절장치에 의해 내부의 유동이 조절되는 유동관 중 적어도 절반의 유동관을 통한 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유로조절 로터에 의해 적어도 한 개 이상의 유로조절 포트를 통한 유동은 차단되며,
    상기 유로조절 하우징의 내주면에 위치한 유로조절 포터의 일단은 상기 유로조절 로터의 원주면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 가압부재에 의해 상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 2개의 챔버가 압축되고 다른 2개의 챔버가 팽창될 때,
    동시에 압축되는 두 챔버는 서로 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 가지며,
    동시에 팽창되는 두 챔버는 서로 동일한 압축-팽창 스트로크 볼륨을 갖는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
  17. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 챔버 중 어느 두 챔버의 압축-팽창 스트로크 볼륨은 다른 두 챔버의 압축-팽창 스트로크 볼륨에 비해 더 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 혈액정화장치.
KR1020200075377A 2019-05-08 2020-06-21 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치 KR102159908B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962845292P 2019-05-08 2019-05-08
US62/845,292 2019-05-08

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139273A Division KR102128206B1 (ko) 2019-05-08 2019-11-04 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102159908B1 true KR102159908B1 (ko) 2020-09-24

Family

ID=71400816

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139273A KR102128206B1 (ko) 2019-05-08 2019-11-04 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치
KR1020200075377A KR102159908B1 (ko) 2019-05-08 2020-06-21 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139273A KR102128206B1 (ko) 2019-05-08 2019-11-04 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20200353147A1 (ko)
KR (2) KR102128206B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4935125A (en) 1987-09-01 1990-06-19 Shibuya Kogyo Co., Ltd. Dialysis system
KR20130124039A (ko) * 2012-05-04 2013-11-13 주식회사 에이앤씨바이오팜 투석액 펌프 및 이를 갖는 혈액 투석장치
KR20150115613A (ko) * 2014-04-03 2015-10-14 조태범 투석액 이송 장치 및 이를 갖는 혈액투석 장치
KR20150136257A (ko) * 2014-05-27 2015-12-07 조태범 혈액 이송 장치 및 이를 갖는 혈액투석 장치
KR20160059108A (ko) * 2014-11-18 2016-05-26 조태범 혈액투석 장치 및 방법
KR20160068604A (ko) * 2014-12-07 2016-06-15 조태범 혈액투석 장치
KR20160124842A (ko) * 2014-03-31 2016-10-28 가부시키가이샤 메테크 혈액 정화 장치 및 혈액 정화 장치의 보액·프라이밍 방법
US9925322B2 (en) 2014-04-03 2018-03-27 Human Biomed, Inc. Dialysate supply device and blood dialyzing apparatus having the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4935125A (en) 1987-09-01 1990-06-19 Shibuya Kogyo Co., Ltd. Dialysis system
KR20130124039A (ko) * 2012-05-04 2013-11-13 주식회사 에이앤씨바이오팜 투석액 펌프 및 이를 갖는 혈액 투석장치
KR20160124842A (ko) * 2014-03-31 2016-10-28 가부시키가이샤 메테크 혈액 정화 장치 및 혈액 정화 장치의 보액·프라이밍 방법
KR20150115613A (ko) * 2014-04-03 2015-10-14 조태범 투석액 이송 장치 및 이를 갖는 혈액투석 장치
US9925322B2 (en) 2014-04-03 2018-03-27 Human Biomed, Inc. Dialysate supply device and blood dialyzing apparatus having the same
KR20150136257A (ko) * 2014-05-27 2015-12-07 조태범 혈액 이송 장치 및 이를 갖는 혈액투석 장치
KR20160059108A (ko) * 2014-11-18 2016-05-26 조태범 혈액투석 장치 및 방법
KR20160068604A (ko) * 2014-12-07 2016-06-15 조태범 혈액투석 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102128206B1 (ko) 2020-06-29
US20200353147A1 (en) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101638251B1 (ko) 혈액투석 장치
US9707332B2 (en) Blood purifying apparatus
US10744250B2 (en) Portable dialysis device
US9925322B2 (en) Dialysate supply device and blood dialyzing apparatus having the same
KR101580440B1 (ko) 혈액 이송 장치 및 이를 갖는 혈액투석 장치
KR102159908B1 (ko) 유체이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치
US11185620B2 (en) Fluid pumping device and blood purifying apparatus having the same
KR102102562B1 (ko) 투석용액 이송장치 및 이를 갖는 혈액정화장치
JP7374510B2 (ja) 血液処理のための装置、消耗品、方法及びシステム
KR20160068604A (ko) 혈액투석 장치
KR20160059108A (ko) 혈액투석 장치 및 방법
EP3815724B1 (en) Blood processing apparatus
WO2010130202A1 (zh) 一种血液净化用变容式平衡器
KR101572303B1 (ko) 투석액 이송장치 및 이를 갖는 혈액투석장치
US20230270925A1 (en) Blood dialyzing apparatus and method
US20160136346A1 (en) Hemodialysis apparatus
KR101638233B1 (ko) 투석액 공급장치 및 이를 갖는 혈액투석장치
CN218793301U (zh) 一种血液净化用容量平衡装置
KR20160117101A (ko) 투석액 이송장치 및 이를 갖는 혈액투석장치
WO2015152623A1 (ko) 투석액 이송장치 및 이를 갖는 혈액투석장치
KR101766059B1 (ko) 혈액투석장치
US20230025881A1 (en) System for ultrafiltration of blood
KR20160059107A (ko) 혈액투석 장치
KR20160026344A (ko) 혈액이송장치
KR20160016474A (ko) 혈액정화필터 및 혈액정화장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant