KR102452513B1 - 복막 투석 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 사용자 복막 내측의 복강과 연결되도록 형성된 복막 투석 디바이스에 관한 것으로서, 상기 복강에 주입되어 있던 투석액이 유입되도록 형성된 제1 연결 통로, 상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 흡착 과정을 진행하도록 형성된 흡착 물질부, 상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 전해질 공급을 제어하도록 형성된 전해질 조절부, 상기 흡착 물질부 및 전해질 조절부를 통하여 처리된 투석액을 다시 상기 보강으로 주입하는 제2 연결 통로 및 상기 제2 연결 통로에 연결되어 상기 투석액의 이동을 제어하는 펌프부를 포함하는 복막 투석 디바이스를 개시한다.

Description

복막 투석 디바이스{Peritoneal dialysis device}
본 발명의 실시예들은 복막 투석 디바이스에 관한 것이다.
신체내의 신장 기능이 정상적으로 동작하지 않는 경우, 예를들면 신부전이 있는 경우 신체내의 혈액 내 요독과 같은 노폐물을 배출할 수 없어 신체의 대사를 유지할 수 없어서 치명적인 결과에 이를 수 있다.
이러한 신장 기능 저하인 신체에 대하여는 다양한 투석 방법을 시행하고 있다.
예를들면 병원 또는 의원에 일주일에 수회 방문하여 혈액에 대한 투석을 직접하는 혈액 투석 방법을 진행하고 있다.
또한, 병원 방문 등의 불편함을 해소하고자 복막 투석 방법이 사용되기도 한다.
복막 투석 방법은 병원 등의 방문이 없이 자택에서 스스로 시행할 수 있어 편리한 점이 있다.
한편, 복막 투석 관련한 기술은 대한민국 등록특허 10-2123007 등에 개시되어 있다.
다만, 이러한 복막 투석 시 투석액 교체에 대한 불편함, 사용자가 투석시 행동의 제한등의 문제점이 있어 투석을 시행하는 신체, 예를들면 환자의 편의성과 안정성을 향상하는데 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 투석 대상자의 편의성 및 안정성을 향상하는 복막 투석 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 사용자 복막 내측의 복강과 연결되도록 형성된 복막 투석 디바이스에 관한 것으로서, 상기 복강에 주입되어 있던 투석액이 유입되도록 형성된 제1 연결 통로, 상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 흡착 과정을 진행하도록 형성된 흡착 물질부, 상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 전해질 공급을 제어하도록 형성된 전해질 조절부, 상기 흡착 물질부 및 전해질 조절부를 통하여 처리된 투석액을 다시 상기 보강으로 주입하는 제2 연결 통로 및 상기 제2 연결 통로에 연결되어 상기 투석액의 이동을 제어하는 펌프부를 포함하는 복막 투석 디바이스를 개시한다.
본 실시예에 있어서 상기 흡착 물질부 및 전해질 조절부는 하나의 모듈 형태로 형성된 모듈부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 모듈부는 상기 복막 투석 디바이스로부터 분리 및 교체 가능하도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복막 투석 디바이스의 동작을 위한 전력을 제공하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복막 투석 디바이스는 접속부를 더 포함하고, 상기 접속부는 상기 복강으로 연장된 복막관과 연결되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복강으로 새로운 투석액을 공급하도록 형성된 공급액 튜브와 연결되도록 형성된 연결 포트를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복막 투석 디바이스와 별도로 구비된 단말기와 통신하여 하나 이상의 정보를 전송할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복막 투석 디바이스는 사용자의 신체 외부에 부착되어 웨어러블 기능을 갖는 것을 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 실시예에 관한 복막 투석 디바이스는 투석 대상자의 편의성 및 안정성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 복막 투석 디바이스의 사용을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 복막 투석 디바이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 복막 투석 디바이스의 사용의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 복막 투석 디바이스의 일 변형예의 일부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 복막 투석 디바이스의 다른 일 변형예의 일부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 다른 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 또 다른 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 관한 복막 투석 디바이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 복막 투석 디바이스의 사용의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 복막 투석 디바이스의 사용을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 복막 투석 디바이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면 사용자 신체부(HB)의 내부엔 복막(PT)이 존재하고, 복막(PT)의 내측에 공간, 예를들면 복강이 존재할 수 있다.
이러한 복막(PT)의 내측 공간인 복강엔 투석액(DL)이 주입되어 있을 수 있다.
복막(PT)의 내측 공간인 복강엔 투석액(DL)으로 몸 속의 노폐물과 수분이 확산과 삼투 현상을 통해 투석액으로 빠져 나올 수 있다. 또한 수 시간 등의 일정 시간이 지나면 투석액(DL)이 복강 내에 머무는 동안 노폐물의 농도가 점점 더 증가할 수 있고, 혈액 내 노폐물 농도와 투석액(DL) 내 노폐물 농도가 같아지게 되는데 이러한 상태를 포화라고 한다.
혈액과 투석액(DL)의 노폐물 농도가 같아지는 포화 상태가 되면 노폐물이 더 이상 투석액 쪽으로 이동하지 않게 되면 복강 내 투석액(DL)을 복막 투석 디바이스(100)로 배출할 수 있다.
또한, 복막 투석 디바이스(100)를 통하여 새로운 투석액(DL)을 복막(PT)의 내측 공간인 복강 내로 주입할 수 있다.
사용자 신체부(HB)의 노폐물, 예를들면 만성 신부전 환자의 신장에서 제거되지 못한 요독은 복막(PT)의 내측 공간인 복강엔 투석액(DL)을 통하여 배출될 수 있는데, 이는 "확산"과정을 이용한 것으로서 혈액 내 노폐물들이 복막(PT)의 미세한 구멍을 통해 복강의 투석액(DL)으로 빠져나오게 된다. 혈액 내 노폐물이 투석액(DL)으로 빠져 나오는 속도는 노폐물의 분자 크기와 종류, 혈액 속의 노폐물의 농도에 따라 다를 수 있다.
또한 사용자 신체부(HB)의 수분, 예를들면 소변이 잘 나오지 않는 만성 신부전 환자의 과잉의 수분을 적절하게 제거하는 것 관련하여, 삼투압 현상을 통하여 혈액 내 수분이 투석액(DL)으로 이동할 수 있다. 선택적 실시예로서 이러한 삼투압 현상은 투석액(DL)의 농도를 조절하여 제어할 수 있다.
본 실시예의 복막 투석 디바이스(100)는 복막관(FT)을 통하여 사용자 신체부(HB)의 복강과 연결될 수 있다.
복막관(FT)은 복막 투석 디바이스(100)를 사용하기 건에 사용자 신체부(HB)에 삽입될 수 있다. 복막관(FT)을 통하여 사용자 신체부(HB)의 외부와 복강이 연결될 수 있다. 예를들면 복막관(FT)은 사용자 신체부(HB)의 외부와 복강 사이의 통로가 될 수 있다.
복막관(FT)은 다양한 소재로 형성될 수 있고, 예를들면 유연성 및 내구성이 있는 재질로 형성할 수 있다. 구체적 예로서 실리콘 재질로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면서 본 실시예의 복막 투석 디바이스(100)를 구체적으로 설명한다.
복막 투석 디바이스(100)는 복막관(FT)과 연결될 수 있다. 예를들면 복막관(FT)과 연결하기 위한 접속부(cp)를 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서 접속부(cp)는 개폐부재를 포함하여 복막관(FT)과 복막 투석 디바이스(100)의 도통을 제어할 수 있다.
복막 투석 디바이스(100)는 흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)를 포함할 수 있다.
흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)에 복막관(FT)으로부터 사용자 신체부(HB)의 복막(PT)내의 복강에 있는 투석액(DL)이 유입될 수 있다.
예를들면 복막 투석 디바이스(100)는 제1 연결 통로(101)를 포함하고, 제1 연결 통로(101)의 일 영역, 구체적 예로서 단부에 접속부(cp)가 형성될 수 있다. 이를 통하여 복강에 있는 투석액(DL)은 복막관(FT)으로부터 제1 연결 통로(101)로 전달되고, 투석액(DL)은 제1 연결 통로(101)로부터 흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)로 전달될 수 있다.
흡착 물질부(111)는 사용자의 혈액으로부터 복강의 투석액(DL)으로 유출된 노폐물을 흡착할 수 있다. 예를들면 사용자의 요독증의 원인물질을 흡착할 수 있도록 다양한 물질을 함유할 수 있다.
구체적 예로서 흡착 물질부(111)는 활성탄ㅇ물질, 이온교환수지 물질, 제올라이트 물질 또는 알루미나 같은 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
전해질 조절부(112)는 투석액(DL)의 전해질 농도를 제어할 수 있도록 전해질 물질을 포함하고, 예를들면 전해질 농축액을 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서 흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)는 모듈부(110)에 포함될 수 있다. 이러한 모듈부(110)는 제1 연결 통로(101)와 연결될 수 있고, 제1 연결 통로(101)를 통하여 투석액(DL)은 모듈부(110)로 전달될 수 있다.
모듈부(110)내의 투석액(DL)과 흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)는 상호 연결될 수 있고, 예를들면 직접 접촉할 수 있다. 또한, 다른 예로서 투석액(DL)이 지나가는 곳의 일 영역에 흡착 물질부(111)가 흡착 물질을 공급하고 전해질 조절부(112)로부터 전해질이 공급되는 형태를 가질 수도 있다.
선택적 실시예로서 모듈부(110)는 분리 및 결합이 가능한 형태를 가질 수 있다. 이를 통하여 복막 투석 디바이스(100)에서 모듈부(110)를 교체하여 사용할 수도 있다.
투석액(DL)은 모듈부(110)를 통과하면서 처리될 수 있고, 예를들면 노폐물이 제거되고 전해질이 조절될 수 있다.
모듈부(110)에서 처리된 투석액(DL)은 다시 복막관(FT)을 통하여 사용자의 복막(PT)내의 복강으로 전달될 수 있다. 예를들면 모듈부(110)에서 처리된 투석액(DL)은 제2 연결 통로(102)를 통하여 복막관(FT)에 전달될 수 있다.
선택적 실시예로서 본 실시예의 복막 투석 디바이스(100)는 펌프부(120)를 포함할 수 있다.
펌프부(120)는 흡착 물질부(111) 및 전해질 조절부(112)의 후단에 연결될 수 있다. 예를들면 펌프부(120)는 모듈부(110)의 후단에 연결될 수 있고, 구체적 예로서 제2 연결 통로(102)의 일 영역에 연결될 수 있다.
펌프부(120)의 제어를 통하여 복막관(FT)으로부터 제1 연결 통로(101)로의 투석액(DL)의 방출을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 펌프부(120)의 제어를 통하여 모듈부(110)에서 처리된 투석액(DL)이 제2 연결 통로(102)를 통하여 복막관(FT)으로 용이하게 주입되도록 제어할 수 있다.
선택적 실시예로서 펌프부(120)와 제2 연결 통로(102)는 연결부(CL)로 연결될 수 있다.
도 3은 도 1의 복막 투석 디바이스의 사용의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면 공급액 튜브(SLT)가 본 실시예의 복막 투석 디바이스(100)의 일 영역에 연결될 수 있다. 예를들면 공급액 튜브(SLT)는 연결 포트(SLF)를 통하여 복막 투석 디바이스(100)의 제1 연결 통로(101)에 연결될 수 있다.
또한 도시하지 않았으나 공급액 튜브(SLT)는 복막 투석 디바이스(100)의 제2 연결 통로(102)에 연결될 수도 있다.
공급액 튜브(SLT)를 통하여 사용자의 복막(PT)내의 복강으로 투석액(DL)을 주입할 수 있고, 예를들면 초기 주입을 진행할 수 있다. 이러한 투석액(DL)의 주입후엔 공급액 튜브(SLT)를 제거하고 나서 복막 투석 디바이스(100)를 동작하게 하여 모듈부(110)를 통하여 처리된 투석액(DL)을 복강으로 주입할 수 있다.
또한, 선택적 실시예로서 공급액 튜브(SLT)를 제거하지 않고 연결 포트(SLF)의 개폐 동작을 통하여 투석액의 주입을 제어할 수도 있다.
본 실시예의 복막 투석 디바이스는 복막관을 통하여 사용자의 복막 내의 복강과 연결될 수 있다. 복강에 일정 시간 잔류하여 노폐물등이 축적된 투석액은 복막관을 통하여 복막 투석 디바이스에 유입될 수 있다. 유입된 투석액은 흡착 물질부 및 전해질 조절부를 통과하면서 처리될 수 있고, 처리된 투석액은 다시 복막관을 통하여 사용자의 복막 내의 복강으로 주입될 수 있다.
이를 통하여 신장 기능이 약화된 사용자, 예를들면 신부전 환자의 신장 기능을 용이하게 보조 또는 대체할 수 있다.
사용자는 복막 투석 디바이스를 지닌 채 신장 기능 효과를 얻을 수 있고, 흡착 물질부 및 전해질 조절부의 양 또는 특성 제어함에 따라 수시간 내지 수일 동안을 유지할 수 있다.
또한 복막 투석 디바이스를 통하여 투석액이 연속적으로 재순환되도록 할 수 있고, 이로 인하여 투석액의 잦은 교체로 인한 사용자의 불편 및 감염 가능성을 감소할 수 있다.
선택적 실시예로서 흡착 물질부 및 전해질 조절부는 모듈부에 포함될 수 있고, 이러한 모듈부를 복막 투석 디바이스에서 분리 및 교체 가능하도록 형성할 수 있다. 이를 통하여 투석액을 처리하는 모듈부를 일정 시간이 지난 후 교체하여 사용자의 편의성을 향상할 수 있고, 웨어러블 기기로 용이하게 사용할 수 있어 사용자의 사용 편의성 및 접근성을 향상할 수 있다.
도 4는 도 1의 복막 투석 디바이스의 일 변형예의 일부를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면 복막 투석 디바이스는 펌프부(120') 및 제어부(125')를 포함할 수 있다. 제어부(125')는 펌프부(120')와 연결될 수 있고, 펌프부(120')의 동작의 개시, 속도 및 종료 등을 제어할 수 있다.
도 5는 도 1의 복막 투석 디바이스의 다른 일 변형예의 일부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면 복막 투석 디바이스는 펌프부(120"), 제어부(125") 및 배터리부(BTV)를 포함할 수 있다. 제어부(125")는 펌프부(120")와 연결될 수 있고, 펌프부(120")의 동작의 개시, 속도 및 종료 등을 제어할 수 있다.
배터리부(BTV)는 펌프부(120")와 연결되어 전력을 공급할 수 있다.
또한, 배터리부(BTV)는 복막 투석 디바이스의 전체 동작을 위한 적어도 일 영역에 전력을 공급하도록 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서 배터리부(BTV)는 충전 형태 또는 교체 형태를 가질 수 있다.
도 6은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다.
본 실시예의 펌프부(1200)는 유체를 이용하여 구동할 수 있고, 예를들면 하우징 내에 유체를 포함한 구조를 포함할 수 있고, 추가적으로 멤브레인을 구비할 수 있다.
도 6을 참조하면, 펌프부(1200)의 하우징(1110)은 일측에 구비된 샤프트 홀(1112H)을 포함하며, 샤프트 홀(1112H)을 통해 소정의 길이를 갖는 샤프트(1120)가 하우징(1110)의 외측으로 연장될 수 있다. 일 실시예로, 샤프트 홀(1112H)은 하우징(1110)의 본체(1111)에 대하여 일측으로 연장된 돌출부(1112)에 형성될 수 있으며, 돌출부(1112)의 직경은 본체(1111)의 직경 보다 작게 형성될 수 있다.
샤프트(1120)의 제1부분(1121)은 하우징(1110)의 내부에 배치되고, 제2부분(1122)은 샤프트 홀(1112H)을 지나 하우징(1110)의 외부로 연장될 수 있다. 샤프트(1120)는 도 6에서의 상하 방향(z 방향)을 따라 왕복 운동할 수 있다. 샤프트(1120)의 왕복 운동시, 제1부분(1121)은 하우징(1110)의 내부 공간, 예컨대 돌출부(1112)에 해당하는 내부 공간에서 선형적으로 왕복 운동할 수 있다. 샤프트(1120)의 제1부분(1121)의 직경(R1)은 샤프트 홀(1112H)의 직경(R3) 보다 크기 때문에, 제1부분(1121)은 하우징(1110)의 외부로 빠지지 않을 수 있다.
선택적 실시예로서 샤프트(1120)의 제2부분(1122)은 샤프트 홀(1112H)의 직경(R3) 보다 작은 직경(R2)을 구비할 수 있다. 이 때 제2부분(1122)이 샤프트 홀(1112H)에서 빠지는 것을 방지하도록, 제2부분(1122)은 하우징(1110)의 외부에 배치된 이동 제어부(1130)와 결합할 수 있다.
샤프트(1120)의 제1부분(1121)의 측면에는 실링재(1125)가 배치될 수 있다. 하우징(1110)의 내부 공간, 예컨대 하우징(1110)의 내측면과 샤프트(1120)의 내측면에 의해 정의되는 공간은 밀폐된 공간으로, 내부 공간에는 유체가 존재하며, 실링재(1125)는 하우징(1110)과 샤프트(1120) 사이의 틈으로 유체가 누설(누출)되는 것을 제한할 수 있다. 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 유체를 생략하고 도시하였다.
일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 실링재(1125)는 O-링의 형태로 제1부분(1121)의 측면을 커버할 수 있으며, 실링재(1125)에 의해 하우징(1110)의 내부에 존재하는 유체가 샤프트 홀(1112H)을 통해 하우징(1110)의 외부로 누출(누설)되는 것을 방지할 수 있다. 유체의 누출은, 샤프트(1120)의 제1부분(1121)으로부터 이동 제어부(1130)까지의 제1거리(D1)를 돌출부(1112)의 내측 길이(D2)와 같거나 그보다 작게 형성함으로써 더욱 효과적으로 제한될 수 있다.
멤브레인(1140)은 하우징(1110)의 내부 공간, 예컨대 본체(1111)와 대응하는 내부 공간에 배치될 수 있다. 내부 공간은 멤브레인(1140)을 중심으로 양측에 각각 위치하는 제1공간(S1)과 제2공간(S2)을 포함한다. 도 2에서는, 멤브레인(1140)을 기준으로 샤프트(1120)에서 먼 공간이 제1공간(S1)이고, 멤브레인(1140)을 기준으로 샤프트(1120)에 인접한 공간을 제2공간(S2)으로 나타낸다.
멤브레인(1140)은 유체와 이온의 이동이 가능한 다공성 구조를 가질 수 있다. 멤브레인(1140)은 예컨대, 구형 실리카를 열로 소성하여 제조한 프릿형 멤브레인일 수 있다. 예컨대, 멤브레인의 형성에 사용하는 구형 실리카는 약 20 nm 내지 약 500 nm의 직경을 가지는 것일 수 있고, 구체적으로는 약 30 nm 내지 약 300 nm의 직경을 가지는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 40 nm 내지 약 200 nm의 직경을 가지는 것일 수 있다. 상기 구형 실리카의 직경이 전술한 범위를 만족하는 경우, 멤브레인(1140)을 통과하는 제1유체에 의한 압력, 즉 샤프트(1120)를 이동시키기에 충분한 압력을 발생시킬 수 있다.
멤브레인(1140)이 구형 실리카를 포함하는 것을 설명하였으나, 멤브레인(1140)이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 멤브레인(1140)은 다공성 실리카 또는 다공성 알루미나와 같이 제타포텐셜(zeta potential)에 의한 일렉트로키네틱(eletrokinetic) 현상을 야기할 수 있는 소재라면 그 종류를 한정할 것은 아니다.
멤브레인(1140)은 약 20 ㎛ 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 300 ㎛ 내지 약 5 mm의 두께를 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 1,000 ㎛ 내지 약 4 mm의 두께를 가질 수 있다.
멤브레인(1140)의 양측에는 제1전극체(1150)와 제2전극체(1160)가 각각 배치된다. 제1전극체(1150)는 멤브레인(1140)의 제1측에 배치된 제1다공성 플레이트(1151) 및 제1전극 스트립(1152)을 포함할 수 있다. 제2전극체(1160)는 멤브레인(1140)의 제2측에 배치된 제2다공성 플레이트(1161) 및 제2전극 스트립(1162)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 다공성 플레이트(1151, 1161)는 각각 멤브레인(1140)의 양측 주면(main surface)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 제1 및 제2 다공성 플레이트(1151, 1161)는 다공 구조를 통해 유체와 이온을 효과적으로 이동시킬 수 있다. 제1 및 제2 다공성 플레이트(1151, 1161)는 다공성 베이스층에 전기화학 반응 물질이 형성된 구조를 가질 수 있다. 전기화학 반응 물질은 예컨대, 무전해 도금, 진공증착, 코팅, 졸-겔 프로세스 등의 방법을 통해 다공성 베이스층에 전착 또는 코팅함으로써 형성될 수 있다.
다공성 베이스층은 절연체일 수 있다. 예컨대, 다공성 베이스층은, 비도전성의 세라믹, 비도전성의 고분자 수지, 비도전성의 유리 및 이들의 조합에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
비도전성의 세라믹은, 예컨대 암면, 석고, 도자기, 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로는 암면, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
비도전성의 고분자 수지는, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것과 같은 합성 섬유; 양모, 목면 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것과 같은 천연 섬유; 해면; 생물체, 예컨대 생물체의 뼈에서 유래한 다공성 소재; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
비도전성의 유리는 유리솜, 글라스 프릿(glass frit), 다공질 유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다공성 베이스층은 약 0.1 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 기공크기를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 5 ㎛ 내지 약300 ㎛의 기공크기를 가질 수 있으며, 더욱 구체적으로는 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 기공크기를 가질 수 있다. 다공성 지지체의 기공크기가 전술한 범위를 만족하는 경우, 유체와 이온을 효과적으로 이동시켜, 펌프부(1200)의 안정성과 수명 특성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
전기화학 반응 물질은, 제1 및 제2전극체(1150, 1160)의 전극 반응 시에 산화 전극과 환원 전극이 양이온, 예컨대 수소이온을 주고 받는 한 쌍의 반응을 이룰 수 있으며 동시에 가역적인 전기화학 반응을 구성할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전기화학 반응 물질은 예컨대, 은/산화은, 은/염화은, MnO(OH), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리타이오닌(polythionine), 퀴논계 폴리머(quinone-based polymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 및 제2스트립(1152, 1162)은 제1 및 제2다공성 플레이트(1151, 1161)의 가장자리에 배치될 수 있으며, 하우징(1110)의 외부의 제1 및 제2단자(1153, 1163)과 연결될 수 있다. 제1 및 제2스트립(1152, 1162)은 은, 구리 등과 같은 도전성 재질을 포함할 수 있다.
하우징(1110)의 내부 공간에 구비된 유체는 서로 다른 상(phase)를 갖는 제1유체와 제2유체를 포함할 수 있다. 제1유체는 물과 같은 액체를 포함하고 제2유체는 공기와 같은 기체를 포함할 수 있다. 내부 공간에 존재하는 제1유체는 내부 공간을 전체적으로 채우지 않는다. 즉, 내부 공간의 체적은 내부 공간에 존재하는 제1유체의 체적 보다 크다. 내부 공간 중에서 물이 존재하지 않는 부분에는 제2유체가 존재한다.
멤브레인(1140), 제1전극체(1150), 및 제2전극체(1160)의 구조물의 양 측에는 실링재(1170)가 배치된다. 실링재(1170)는 전술한 구조물의 가장자리에 대응하는 면적을 갖는 고리 형상일 수 있다. 전술한 유체, 예컨대 제1유체는 멤브레인(1140)을 통과하도록 멤브레인(1140)의 두께 방향을 따라 제1공간(S1)에서 제2공간(S2)으로 또는 그 역방향으로 이동하게 되는데, 이 때 실링재(1170)는 하우징(1110)의 내측면과 전술한 구조물 사이의 틈을 막아 액체가 이 틈으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
유체는 주입구(1180)를 통해 내부 공간으로 유입될 수 있다. 일 실시예로, 양측의 주입구(1180)를 통해 제1유체를 내부 공간에 전체적으로 채운 후에 어느 하나의 주입구(1180)를 통해 제1유체의 일부를 외부로 빼낸 후에 주입구(1180)들을 폐쇄함으로써, 제1유체 및 제2유체가 하우징(1110)의 내부 공간에 존재할 수 있다.
도시하지 않았으나 제1 전극체(1150) 및 제2 전극체(1160)는 각각 단자를 통해 전원과 연결될 수 있고, 전원의 전압의 극성을 교번적으로 변경하여 물과 같은 액체의 이동 방향을 바꿀 수 있다.
또한 이러한 제어를 통하여 펌프부(1200)의 샤프트(1120)의 이동을 제어할 수 있다. 이러한 샤프트(1120)의 이동은 전술한 실시예의 제2 연결 통로(102)에 연결되어 투석액(DL)의 이동의 정밀한 제어를 용이하게 할 수 있다.
도 7은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 다른 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다.
본 실시예의 펌프부(2200)는 전기 삼투압을 이용한 형태의 펌프일 수 있다.
도 7을 참조하면, 펌프부(2200)의 하우징(2110)은 일측에 구비된 샤프트 홀(2112H)을 포함하며, 샤프트 홀(2112H)을 통해 소정의 길이를 갖는 샤프트(2120)가 하우징(2110)의 외측으로 연장될 수 있다.
일 실시예로, 샤프트 홀(2112H)은 하우징(2110)의 본체(2111)에 대하여 일측으로 연장된 돌출부(2112)에 형성될 수 있으며, 돌출부(2112)의 직경은 본체(2111)의 직경 보다 작게 형성될 수 있다.
샤프트(2120)의 제1부분(2121)은 하우징(2110)의 내부에 배치되고, 제2부분(2122)은 전술한 바와 같이 샤프트 홀(2112H)을 지나 하우징(2110)의 외부로 연장된다. 샤프트(2120)는 상하 방향(Z 방향)을 따라 왕복 운동할 수 있다.
샤프트(2120)의 제2부분(2122)은 샤프트 홀(2112H)의 직경(R3) 보다 작은 직경(R2)을 구비할 수 있고, 선택적 실시예로서 제2부분(2122)은 하우징(2110)의 외부에 배치된 이동 제어부(2130)와 결합할 수 있다.
샤프트(2120)의 제1부분(2121)의 측면에는 실링재(2125)가 배치될 수 있다.
멤브레인(2140)은 하우징(2110)의 내부 공간, 예컨대 본체(2111)와 대응하는 내부 공간에 배치될 수 있다. 내부 공간은 멤브레인(2140)을 중심으로 양측에 각각 위치하는 제1공간(S1)과 제2공간(S2)을 포함한다.
도 7에서는, 멤브레인(2140)을 기준으로 샤프트(2120)에서 먼 공간이 제1공간(S1)이고, 멤브레인(2140)을 기준으로 샤프트(2120)에 인접한 공간을 제2공간(S2)으로 나타낸다.
멤브레인(2140)은 유체와 이온의 이동이 가능한 다공성 구조를 가질 수 있다. 멤브레인(2140)은 예컨대, 구형 실리카를 열로 소성하여 제조한 프릿형 멤브레인일 수 있다. 예컨대, 멤브레인의 형성에 사용하는 구형 실리카는 약 20 nm 내지 약 500 nm의 직경을 가지는 것일 수 있고, 구체적으로는 약 30 nm 내지 약 300 nm의 직경을 가지는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 40 nm 내지 약 200 nm의 직경을 가지는 것일 수 있다.
상기 구형 실리카의 직경이 전술한 범위를 만족하는 경우, 멤브레인(2140)을 통과하는 제1유체에 의한 압력, 즉 샤프트(2120)를 이동시키기에 충분한 압력을 발생시킬 수 있다.
전술한 실시예에서 멤브레인(2140)이 구형 실리카를 포함하는 것을 설명하였으나, 멤브레인(2140)이 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예로, 멤브레인(2140)은 다공성 실리카 또는 다공성 알루미나와 같이 제타포텐셜(zeta potential)에 의한 일렉트로키네틱(eletrokinetic) 현상을 야기할 수 있는 소재라면 그 종류를 한정할 것은 아니다.
멤브레인(2140)은 약 20 ㎛ 내지 약 10 mm의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 300 ㎛ 내지 약 5 mm의 두께를 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 1,000 ㎛ 내지 약 4 mm의 두께를 가질 수 있다.
멤브레인(2140)의 양측에는 제1전극체(2150)와 제2전극체(2160)가 각각 배치된다. 제1전극체(2150)는 멤브레인(2140)의 제1측에 배치된 제1다공성 플레이트(2151) 및 제1전극 스트립(2152)을 포함할 수 있다. 제2전극체(2160)는 멤브레인(2140)의 제2측에 배치된 제2다공성 플레이트(2161) 및 제2전극 스트립(2162)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2다공성 플레이트(2151, 2161)는 각각 멤브레인(2140)의 양측 주면(main surface)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 제1 및 제2다공성 플레이트(2151, 2161)는 다공 구조를 통해 유체와 이온을 효과적으로 이동시킬 수 있다.
제1 및 제2다공성 플레이트(2151, 2161)는 다공성 베이스층에 전기화학 반응 물질이 형성된 구조를 가질 수 있다. 전기화학 반응 물질은 예컨대, 무전해 도금, 진공증착, 코팅, 졸-겔 프로세스 등의 방법을 통해 다공성 베이스층에 전착 또는 코팅함으로써 형성될 수 있다.
다공성 베이스층은 절연체일 수 있다. 예컨대, 다공성 베이스층은, 전술한 도 6의 실시예에서 설명한 재료들 중 하나 이상을 선택적으로 적용할 수 있다.
다공성 지지체의 기공크기가 전술한 범위를 만족하는 경우, 유체와 이온을 효과적으로 이동시켜, 펌프부(2200)의 안정성과 수명 특성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
전기화학 반응 물질은, 제1 및 제2전극체(2150, 2160)의 전극 반응 시에 산화 전극과 환원 전극이 양이온, 예컨대 수소이온을 주고 받는 한 쌍의 반응을 이룰 수 있으며 동시에 가역적인 전기화학 반응을 구성할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
전기화학 반응 물질은 예컨대, 은/산화은, 은/염화은, MnO(OH), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리타이오닌(polythionine), 퀴논계 폴리머(quinone-based polymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 및 제2스트립(2152, 2162)은 제1 및 제2다공성 플레이트(2151, 2161)의 가장자리에 배치될 수 있으며, 하우징(2110)의 외부의 제1 및 제2단자(2153, 2163)과 연결될 수 있다. 제1 및 제2스트립(2152, 2162)은 은, 구리 등과 같은 도전성 재질을 포함할 수 있다.
하우징(2110)의 내부 공간에 구비된 유체는 서로 다른 상(phase)를 갖는 제1유체와 제2유체를 포함할 수 있다. 제1유체는 물과 같은 액체를 포함하고 제2유체는 공기와 같은 기체를 포함할 수 있다.
내부 공간에 존재하는 제1유체는 내부 공간을 전체적으로 채우지 않는다. 즉, 내부 공간의 체적은 내부 공간에 존재하는 제1유체의 체적 보다 크다. 내부 공간 중에서 물이 존재하지 않는 부분에는 제2유체가 존재한다.
멤브레인(2140), 제1전극체(2150), 및 제2전극체(2160)의 구조물의 양 측에는 실링재(2170)가 배치된다. 실링재(2170)는 전술한 구조물의 가장자리에 대응하는 면적을 갖는 고리 형상일 수 있다.
전술한 유체, 예컨대 제1유체는 멤브레인(2140)을 통과하도록 멤브레인(2140)의 두께 방향을 따라 제1공간(S1)에서 제2공간(S2)으로 또는 그 역방향으로 이동하게 되는데, 이 때 실링재(2170)는 하우징(2110)의 내측면과 전술한 구조물 사이의 틈을 막아 액체가 이 틈으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
유체는 주입구(2180)를 통해 내부 공간으로 유입될 수 있다. 일 실시예로, 일측의 주입구(2180)를 통해 제1유체를 내부 공간에 전체적으로 채운 후에 주입구(2180)를 통해 제1유체의 일부를 외부로 빼낸 후에 주입구(2180)를 폐쇄함으로써, 제1유체 및 제2유체가 하우징(2110)의 내부 공간에 존재할 수 있다.
유체의 거동 및 그에 따른 샤프트의 이동에 대하여 살펴본다.
제1전극체(2150)와 제2전극체(2160)는 각각, 제1 및 제2단자(2153, 2163)을 통해 전원부와 전기적으로 연결되고, 전원부가 공급하는 전압의 극성을 교번적으로 변경하여 공급함으로써, 물과 같은 액체의 이동 방향을 바꿀 수 있다.
일 실시예로, 은/산화은을 전기화학적 반응물질로 사용하고, 제1유체가 물을 포함하는 용액인 경우를 설명하면 제1전극체(1150)가 산화전극이고 제2전극체(1160)가 환원전극인 경우, 제1전극체(1150)에서의 산화반응에 따라 생성된 양이온(예, 수소이온)은 전압차에 의해 멤브레인(1140)을 지나 제2전극체(1160)를 향해 이동하는데, 이 때 양이온과 함께 물(H2O)이 함께 이동하면서 소정의 압력이 발생할 수 있다.
이러한 제어를 통하여 펌프부(2200)의 샤프트(2120)의 이동을 제어할 수 있다. 이러한 샤프트(2120)의 이동은 전술한 실시예의 제2 연결 통로(102)에 연결되어 투석액(DL)의 이동의 정밀한 제어를 용이하게 할 수 있다.
도 8은 도 1의 복막 투석 디바이스의 펌프부의 또 다른 일 선택적 실시예를 도시한 도면이다. 도 9는 도 8의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 절취한 단면도이다.
본 실시예의 펌프(3200)는, 커넥터(3251), 체크밸브 어셈블리(3253)를 포함할 수 있고, 추가적으로 구동부(3255)를 포함할 수도 있다.
커넥터(3251)에 일측에 체크밸브 어셈블리(3253)가 결합되고, 타측에 구동부(3255)가 결합될 수 있다. 커넥터(3251)는 체크밸브 어셈블리(3253)와 구동부(3255)를 구획하는 격벽(3251a)이 제공될 수 있다. 격벽(3251a)에는 유입구(3251b)와 유출구(3251c)가 제공될 수 있다.
유입구(3251b)와 유출구(3251c)는 서로 간격을 이루며 격벽(3251a)을 관통하여 배치된다. 전술한 모듈부(32110)를 통하여 처리된 투석액(32DL)은 유입구(3251b)로 유입된 후 유출구(3251c)로 배출되고 제2 연결 통로(32102)와 연결될 수 있다.
체크밸브 어셈블리(3253)는 밸브 하우징(3257), 유입용 체크밸브(3259), 배출용 체크밸브(3261), 제1 고정구(3263) 그리고 제2 고정구(3265)를 포함할 수 있다.
밸브 하우징(3257)에는 유입 연장관로(3257a)와 배출 연장관로(3257b)가 제공될 수 있다. 밸브 하우징(3257)은 커넥터(3251)의 일측에 결합될 수 있다. 그리고 유입 연장관로(3257a)는 유입구(3251b)에 연결되며, 배출 연장관로(3257b)는 유출구(3251c)에 연결된다.
유입용 체크밸브(3259)는 유입 연장관로(3257a)에 배치되어 투석액의 통과 방향을 제어할 수 있다. 배출용 체크밸브(3261)는 배출 연장관로(3257b)에 배치되어 투석액의 통과 방향을 제어할 수 있다.
유입용 체크밸브(3259)와 배출용 체크밸브(3261)는 유연하고 개방압력이 낮은 더크빌 밸브(32Duckbill valve)가 사용될 수 있다. 이러한 유입용 체크밸브(3259)와 배출용 체크밸브(3261)는 전력 소모량 대비 유체의 전달 효율이 증대되어 장시간 작동이 가능하여 상품성을 증대시킬 수 있다.
제1 고정구(3263)는 유입 연장관로(3257a)에 끼워져 유입용 체크밸브(3259)를 고정하는 역할을 할 수 있다. 제2 고정구(3265)는 배출 연장관로(3257b)에 끼워져 배출용 체크밸브(3261)를 고정하는 역할을 할 수 있다.
제1 고정구(3263)와 제2 고정구(3265)는 관로를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 밸브 하우징(3257)에 유입용 체크밸브(3259)와 배출용 체크밸브(3261)가 결합된 예시를 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 커넥터(3251)에 제공된 유입구(3251b)와 유출구(3251c)에 유입용 체크밸브(3259)와 배출용 체크밸브(3261)가 각각 결합되는 것도 가능하다. 이러한 다른 예시는 밸브 하우징(3257)을 커넥터(3251)와 일체로 구성하여 더욱 간단한 구조로 제작할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예의 다른 예시는 부품의 수를 줄여 제조 비용을 더욱 낮출 수 있으며 컴팩트하게 제작할 수 있다.
구동부(3255)는 커넥터(3251)의 일측에 결합된다. 구동부(3255)는 체크밸브 어셈블리(3253)가 결합되는 반대측에 배치되는 것이 바람직하다. 구동부(3255)는 체크밸브 어셈블리(3253)를 통과하는 투석액과 격리되어 배치되는 것이 바람직하다. 구동부(3255)는 체크밸브 어셈블리(3253)를 통과하는 투석액에 압력을 유출구(3251c)를 통과되도록 하는 역할을 한다.
구동부(3255)는 제1 다이어프램(3267), 제1 펌프 하우징(3269), 제1 전원공급선(3271), 제1 전극(3273), 멤브레인(3275), 제2 전극(3277), 제2 전원공급선(3279), 제2펌프 하우징(3281), 그리고 제2 다이어프램(3283)을 포함할 수 있다.
제1 다이어프램(3267)은 커넥터(3251)의 일측에 결합된다. 제1 다이어프램(3267)과 커넥터(3251)는 그의 사이에 공간이 제공될 수 있다. 즉, 제1 다이어프램(3267)은 커넥터(3251)에 일정한 공간을 유지하여 커넥터(3251)에 결합된다. 따라서 체크밸브 어셈블리(3253) 측의 투석액은 제1 다이어프램(3267)에 의해 구동부(3255) 측으로 이동하지 않고 격리된 상태를 유지한다.
제1 다이어프램(3267)은 그를 이루는 면이 구동부(3255)에서 발생하는 압력에 의해 축 방향으로 일정한 구간을 반복하여 이동할 수 있다. 이러한 제1 다이어프램(3267)에는 경우에 따라 면이 축 방향으로 원활하게 이동할 수 있는 주름부가 제공될 수도 있다.
제1 펌프 하우징(3269)에는 일측에 상술한 제1 다이어프램(3267)이 결합된다. 제1 펌프 하우징(3269)은 축 방향을 따라 관통된 공간(3269a)이 제공될 수 있다. 따라서 제1 펌프 하우징(3269)은 제1 다이어프램(3267)에 의해 공간(3269a)의 일측이 폐쇄될수 있다.
제1 펌프 하우징(3269)의 타측에는 제1 전극(3273)이 결합되어 제1 펌프하우징(3269)이 이루는 공간(3269a)이 폐쇄될 수 있다. 그리고 제1 펌프 하우징(3269)은 내부에 제공된 공간(3269a)에 물과 같은 작동유체가 수용될 수 있다.
제1 펌프 하우징(3269)는 외주에 유체주입용 구멍부(3269b)가 제공될 수 있다. 이러한 구멍부(3269b)는 제1 펌프 하우징(3269)에 작동 유체가 주입된 후 밀봉될 수 있다. 따라서 구동부(3255)의 작동 유체는 체크밸브 어셈블리(3253) 측의 투석액과 격리될 수 있다.
제1 전원공급선(3271)은 제1 전극(3273)에 전원을 공급할 수 있다. 제1전원공급선(3271)은 제1 펌프 하우징(3269)의 테두리를 따라 배치되고 제1 전극(3273)에 접촉되어 고정될 수 있다. 제1 전원공급선(3271)은 제1 펌프 하우징(3269)과 제1 전극(3273)사이에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 실시예의 다른 예시로 제 1 전원공급선(3271)은 단지 제1 전극(3273)에 전원을 공급할 수 있으면, 제1 전극(3273)과 멤브레인(3275) 사이에 배치되는 것도 가능하다.
제1 전극(3273)은 판상으로 이루어져 제1 펌프 하우징(3269)의 공간(3269a)을 폐쇄할 수 있다. 즉, 제1 펌프 하우징(3269)은 제1 다이어프램(3267)과 제1 전극(3273)에 의해 공간(3269a)을 형성할 수 있다. 그리고 제1 펌프 하우징(3269)의 공간(3269a)에 물과 같은 작동 유체가 수용된다.
멤브레인(3275)은 작동유체와 이온이 이동되는 다공성 재질로 이루어 질 수 있다. 멤브레인(3275)은 세라믹과 같은 부도체로 이루어지는 것이 바람직하다. 멤브레인(3275)이 부도체로 이루어진 경우에는, 본 발명의 전기 삼투 펌프를 장시간 운전하여 제1 전극(3273)과 제2 전극(3277)에 사용되는 전기화학적 반응 물질이 소모 내지 탈착되어 다공성으로 이루어진 멤브레인(3275)이 노출되어도, 부반응이 이루어지지 않게 된다. 따라서 부반응으로 인한 불필요한 전력소모를 방지할 수 있다. 그러므로 본 발명은 안전적인 운전특성을 가지며 내구성을 향상시킬 수 있다.
멤브레인(3275)은 도전성을 나타내지 않는 고분자 수지, 고무, 우레탄또는 플라스틱 필름 등과 같은 유연한 소재를 얇은 막 형태로 가공하여 사용할 수 있다.
제2 전극(3277)은 멤브레인(3275)의 타측에 배치된다. 즉, 멤브레인(3275)은 제1 전극(3273)과 제2 전극(3277) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 제2 전원공급선(3279)은 제2 전극(3277)에 외부의 전원을 공급할 수 있다. 제2 전원공급선(3279)은 제2 펌프 하우징(3281)의 테두리에 결합될 수 있다. 그러나 제2 전원공급선(3279)은 단지 제2 전극(3277)에 전원을 공급할 수 있는 구조면 어떠한 배치 구조도 가능하다.
제2 펌프 하우징(3281)은 제1 펌프 하우징(3269)과 동일 또는 유사한 형상과 모양을 가진다. 제2 펌프 하우징(3281)은 내부에 또 다른 공간(3281a)이 축 방향으로 관통되어 제공될 수 있다. 제2 펌프 하우징(3281)에는 제1 펌프 하우징(3269)과 마찬가지로 내부의 공간(3281a)을 관통하는 구멍부(3281b)가 제공될 수 있다. 제2 펌프 하우징(3281)의 구멍부(3281b)는 작동유체를 주입한 후에 밀봉제에 의해 밀봉되거나 또는융착 등에 의해 메워질 수 있다.
제2 다이어프램(3283)은 제2 펌프 하우징(3281)의 일측에 결합되어 제2펌프 하우징(3281)에 제공된 공간(3281a)을 폐쇄할 수 있다.
즉, 제2 펌프 하우징(3281)은 판상으로 이루어지는 제2 전극(3277)과 제2 다이어프램(3283)에 의해 공간(3281a)을 폐쇄할 수 있다.
제2 다이어프램(3283)에는 그의 면에 주름부(3283a)가 형성될 수 있다. 제2 다이어프램(3283)에 형성된 주름부(3283a)는 단면을 기준으로 볼 때 축 방향으로 돌출되는 요철로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 다이어프램(3283)의 주름부(3283a)는 제2 다이어프램(3283)의 면을 축 방향으로 충분하게 이동시켜 펌핑의 성능을 증대시 키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 제2 다이어프램(3283)에 주름부(3283a)가 형성된 예를 도시하여 설명하였으나, 경우에 따라서는 제1 다이어프램(3267)에도 주름부가 형성되는 것도 가능하다. 그리고 제1 다이어프램(3267) 또는 제2 다이어프램(3283)에 형성될 수 있는 주름부는 적은 에너지로도 제1 다이어프램(3267)과 제2 다이어프램(3283)의 변형을 극대화시키는 역할을 하여 에너지 소비를 줄일 수 있다. 즉, 외부의 작은 전원으로도 구동부(3255)를 장시간 구동시킬 수 있는 이점이 있다.
제1 펌프 하우징(3269), 제1 전원공급선(3271), 제1 전극(3273), 멤브레인(3275), 제2 전극(3277), 제2 전원공급선(3279), 그리고 제2 펌프 하우징(3281)은 봉지제(32S)에 의해 외부와 기밀을 유지할 수 있다. 즉, 제1 전원공급선(3271), 제1 전극(3273), 멤브레인(3275), 제2 전극(3277), 그리고 제2 전원 공급선(3279)은 제1 펌프 하우징(3269)과 제2 펌프 하우징(3281)의 크기에 비해 작게 구성하여 조립된 상태에서 제1 펌프 하우징(3269)과 제2 펌프 하우징(3281) 사이에 둘레부분(32외부에 노출되는 부분이며 단면을 기준으로 홈 또는 공간을 이루는 부분)에 봉지제(32S)가 배치될 수 있다. 이러한 봉지제(32S)는 외부와 기밀을 유지하는 기밀층을 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 관한 복막 투석 디바이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 10의 복막 투석 디바이스의 사용의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면 복막 투석 디바이스(200)는 커버부(250) 및 베이스 플레이트(260)를 포함할 수 있다.
또한 선택적 실시예로서 복막 투석 디바이스(200)는 외부의 단말기(MDV)와 연결될 수 있다. 사용자는 단말기(MDV)를 통하여 복막 투석 디바이스(200)의 동작을 개시 또는 종료할 수 있다. 또한 복막 투석 디바이스(200)의 동작 상태, 성능 상황을 주기적 또는 실시간으로 파악할 수 있다.
이를 위하여 단말기(MDV) 유선 또는 무선 통신 모듈을 통하여 복막 투석 디바이스(200)와 연결될 수 있고, 복막 투석 디바이스(200)는 이러한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면 복막 투석 디바이스(200)는 커버부(250)와 베이스 플레이트(260)의 사이에 모듈부(210) 및 펌프부(220)를 포함할 수 있다.
모듈부(210)는 흡착 물질부 및 전해질 조절부를 포함할 수 있고, 이는 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일한 바 구체적 설명은 생략한다.
모듈부(210)는 카트리지 형태일 수 있고, 이를 통하여 일정 시간 사용 후, 예를들면 수일 내지 일주일 등의 사용 기간 도과후 폐기 처분 후 새로운 모듈부(210)로의 교체가 용이할 수 있다.
모듈부(210)의 사용 및 교체 시에는 제1 연결 통로(201)의 일단에 형성된 접속부(cp)를 복막관(FT)에 연결 및 해제함으로 진행될 수 있다. 또한, 펌프부(220)와의 연결을 해제 및 연결을 진행할 수 있다.
베이스 플레이트(206)는 일 영역에 개구부를 포함하고 이러한 개구부를 통하여 사용자 신체부(HB)의 복막 내의 복강에 연결된 복막관(FT)이 배치될 수 있다.
본 실시예의 복막 투석 디바이스(200)는 사용자 신체부(HB)의 일 영역에 부착하는 형태를 가질 수 있고, 예를들면 웨어러블 기기로 사용할 수 있다.
이를 통하여 사용자는 연속적으로 투석액을 재순환하여 사용할 수 있는 웨어러블 기기로서의 복막 투석 디바이스(200)를 효과적으로 사용할 수 있다.
또한, 재순환을 통한 모듈부(210)의 특성이 감소한 경우 새로운 모듈부(210)를 카트리지 형태로 교체할 수 있어서 사용자의 이용 편의성을 향상하고 이용 비용 부담을 감소할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100, 200: 복막 투석 디바이스
110, 210: 모듈부
111: 흡착 물질부
112: 전해질 조절부
120, 220: 펌프부

Claims (8)

  1. 사용자 복막 내측의 복강과 연결되도록 형성된 복막 투석 디바이스에 관한 것으로서,
    상기 복강에 주입되어 있던 투석액이 유입되도록 형성된 제1 연결 통로;
    상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 흡착 과정을 진행하도록 형성된 흡착 물질부;
    상기 제1 연결 통로를 통하여 유입된 투석액에 대한 전해질 공급을 제어하도록 형성된 전해질 조절부;
    상기 흡착 물질부 및 전해질 조절부를 통하여 처리된 투석액을 다시 상기 복강으로 주입하는 제2 연결 통로; 및
    상기 제2 연결 통로에 연결되어 상기 투석액의 이동을 제어하는 펌프부를 포함하고,
    상기 펌프부는 하우징 내측에 하나 이상의 멤브레인 및 유체를 포함하고, 상기 멤브레인을 통과하는 상기 유체의 운동의 제어를 통하여 하우징 외측으로 압력을 전달할 수 있도록 형성되고,
    상기 하우징 외측으로 전달되는 압력은 상기 펌프부에 연결된 상기 제2 연결 통로에 전달되어 투석액의 이동이 제어되는 것을 포함하고,
    커버부 및 베이스 플레이트를 더 포함하고,
    상기 흡착 물질부, 상기 전해질 조절부 및 상기 펌프부는 상기 커버부와 상기 플레이트의 사이에 배치되고,
    상기 커버부는 상기 흡착 물질부, 상기 전해질 조절부 및 상기 펌프부를 덮도록 배치되고,
    상기 베이스 플레이트는 상기 사용자의 신체를 향하도록 배치되고 상기 사용자의 신체를 향하는 개구부를 포함하고,
    상기 사용자의 복강에 연결된 복막관이 상기 개구부에 대응되도록 배치된 것을 포함하는,
    복막 투석 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 흡착 물질부 및 전해질 조절부는 하나의 모듈 형태로 형성된 모듈부를 포함하는 복막 투석 디바이스.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 모듈부는 상기 복막 투석 디바이스로부터 분리 및 교체 가능하도록 형성된 복막 투석 디바이스.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복막 투석 디바이스의 동작을 위한 전력을 제공하는 배터리를 더 포함하는 복막 투석 디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복막 투석 디바이스는 접속부를 더 포함하고,
    상기 접속부는 상기 복강으로 연장된 복막관과 연결되도록 형성된 복막 투석 디바이스.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복강으로 새로운 투석액을 공급하도록 형성된 공급액 튜브와 연결되도록 형성된 연결 포트를 더 포함하는 복막 투석 디바이스.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복막 투석 디바이스와 별도로 구비된 단말기와 통신하여 하나 이상의 정보를 전송할 수 있도록 형성된 복막 투석 디바이스.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복막 투석 디바이스는 사용자의 신체 외부에 부착되어 웨어러블 기능을 갖는 것을 포함하는 복막 투석 디바이스.
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