KR20020097318A - 인공 괄략근 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공 괄약근 시스템에 관한 것으로서, 괄약근 부근의 관(duct)의 압력 내지 팽창 상태를 감지하는 센서 수단; 전자석으로 작동하는 두 개의 분리 단위로 구성되어 있고, 이들을 상호 결합하여 괄약근을 감싼 상태에서 전류가 흐르면 척력(repulsive force)이 작용하여 분리 단위가 서로 이격되고, 전류가 단절되면 다시 원래의 위치로 복원되는 인공 괄약근 수단; 및 상기 센서 수단의 신호를 감지하고, 감지 결과에 따라 인공 괄약근 수단에 척력을 제공하기 위한 전류를 공급하는 동력/제어 수단을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

본 발명의 인공 괄약근 시스템은 손상된 인체 괄약근을 대신하여 사용될 수 있는 인공 괄약근 장치에 의해 괄약근을 조여줌으로써 인접 인체 관에 내용물이 축적되도록 차폐할 수 있고, 내용물의 축적에 따른 압력과 부피 변화가 일정한 수준 이상이 되면 자동으로 열림으로써 인체의 신진대사 원리가 그대로 적용될 수 있도록 하는 효과를 가진다. 경우에 따라서는 내용물의 축적 정도를 알려주는 표시 수단을 부설함으로써 괄약근이 열릴 시점을 사람에게 알려줄 수 있고, 또는 여기에 스위칭 수단을 더 부설하여 괄약근의 개폐를 결정할 수 있도록 할 수 있다.

Description

인공 괄략근 시스템 {Artificial sphincter system}

본 발명은 인체에 이식되어 사용될 수 있는 인공 괄약근 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 손상된 괄약근을 대신하여 자동적으로 또는 반자동적 또는 수동적으로 신진 대사를 조절할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

괄약근(sphincter)은 관이나 구멍을 둘러싸고 강을 좁히거나 닫도록 하는 근육으로서, 동공의 크기를 조절하는 동공 괄약근, 항문의 개폐를 조절하는 내항문 괄약근과 외항문 괄약근, 위와 식도의 개폐를 조절하는 위-식도간 분문 괄약근, 방광의 개폐를 조절하는 방광 괄약근 등 다수의 괄약근이 인체내에 존재한다.

이러한 괄약근 중에서도, 주위 관(duct)의 부피 변화에 따라 개폐를 조절하는 괄약근인 항문 괄약근, 요도 괄약근, 위-식도간 분문 괄약근 등은 선천적 또는 후천적, 즉, 사고나 질병 또는 노화에 의해 본래의 작용을 못하는 경우가 많다. 따라서, 항문 괄약근과 요도 괄약근 등이 본래의 작용을 못하게 된 경우에는 직장이나 방광에 차있는 배설물이 사람의 의지에 관계없이 마구 배설되므로 사회 활동은 물론이고 가정에서조차도 대단히 큰 불편과 문제를 야기하게 된다. 여성에게서 주로 나타나는 요실금의 경우도 마찬가지다.

괄약근에 문제가 생긴 경우, 예를 들어, 항문 괄약근이 작동하지 못하는 경우에는 항문으로부터 복부로 결장을 빼내어 배설물을 빼내는 수술인 장루술(Colostomy)이 시행되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 환자에게 매우 큰 불편을 주므로, 이를 대체할 수 있는 다양한 방법 및 장치들이 개발되어 있다.

예를 들어, 미국특허 제4,118.805호에는 괄약근 주위의 관에 일정한 수준 이상으로 폐색 압력(occlusive pressure)이 가해지는 것을 방지하는 수단이 포함되어 있는 인공 괄약근이 개시되어 있다. 그러나, 이 장치는 매우 정교한 다수의 부품들로 이루어져 있으므로 고장의 위험성이 높고 장치의 부피가 커서 설치 후 환자에게 큰 불편을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 구조의 특성상 괄약근이나 장에 가해진 무리한 힘에 의해 장폐색이나 괄약근 자체가 파괴될 수 있는 문제점이 있다. 미국특허 제4,587,954호에는 보통의 상태에서는 관을 막고 있다가 사용자가 주기적으로 조작할 때에만 열림으로써 배설물을 배출하는 탄성 인공 삽입 괄약근이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 장치는 배설물이 관에 축적되는 정도를 자동적으로 체크할 수 없으며, 조작 장치가 괄약근 근처에 위치하므로 매우 불편하다는 문제점이 있다. 기타, 미국특허 제4,571,749호, 미국특허 제6,006,755호 등 다수의 특허에는 괄약근의 치료 및 이를 대체하는 장치가 개시되어 있지만 장치 자체가 복잡하거나 장치의 실효성이 적다는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 첫 번째 목적은 자동적으로 괄약근의 작동 시점을 확인하여 개폐 여부를 결정하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 개폐 장치의 구조를 간단히 함으로써 고장의 위험성이 적고 전체 크기를 작게 하여 내시경 수술로도 장착이 가능하며 그만큼 환자의 고통을 줄일 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 괄약근의 작동 시점을 사용자에게 자동으로 알리고 경우에 따라서는 사용자가 개폐 여부를 결정할 수도 있는 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 인공 괄약근 시스템으로서 반자동식 시스템의 개략적인 사시도이고;

도 2는 도 1의 시스템의 인공 괄략근을 상호 결합한 상태의 사시도이고;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 인공 괄약근 시스템의 작동 원리를 도시한 단계도이고;

도 4a는 도 1의 시스템의 구성 블록도이고;

도 4b는 도 4a의 하나의 실시예에 따른 회로도이다.

도면의 주요 부호에 대한 설명:

100 : 인공 괄약근 시스템200 : 인공 괄약근

300 : 센서400 : 동력/제어 장치

500 : 표시장치600 : ON/OFF 스위치

700 : 인체 괄약근

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공 괄약근 시스템은,

괄약근 부근의 관(duct)의 압력 내지 팽창 상태를 감지하는 센서 수단;

전자석으로 작동하는 두 개의 분리 단위로 구성되어 있고, 이들을 상호 결합하여 괄약근이나 관을 감싼 상태에서 전류가 흐르면 척력(repulsive force)이 작용하여 분리 단위가 서로 이격되고, 전류가 단절되면 다시 원래의 위치로 복원되는 인공 괄약근 수단; 및

상기 센서 수단의 신호를 감지하고, 감지 결과에 따라 인공 괄약근 수단에 척력을 제공하기 위한 전류를 공급하는 동력/제어 수단을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

따라서, 본 발명의 인공 괄약근 시스템은 손상된 괄약근에 상기 인공 괄약근 수단을 체결하여 괄약근이 임의로 벌어지는 것을 방지하고, 내용물(음식물, 배설물 등)이 축적되는 관에 상기 센서 수단을 장착하여 괄약근의 작동 필요성 시점을 감지하며, 상기 동력/제어 수단이 센서 수단으로부터의 감지 결과를 바탕으로 하여 인공 괄약근 수단을 작동하게 된다(본 명세서에서는 이를 "자동식 시스템(automatic type system)"이라 함). 따라서, 이러한 자동식 시스템으로 인해, 일정한 수준 이상의 내용물이 관에 축적된 경우에는 인공 괄약근 수단을 작동시켜 괄약근이 벌어지도록 함으로써 괄약근을 통한 내용물의 유출을 가능케 한다. 이러한 자동식 시스템은 위와 식도의 연결부위에 위치하는 분문 괄약근과 같이 내용물이 축적되어 일정한 압력 및/또는 부피에 도달하면 자율적으로 작동하여 괄약근이 약화 내지 손상된 경우에 이를 대신하여 사용할 수 있다. 또한, 이러한 자동식 시스템은, 괄약근의 기능만이 손상되었을 뿐, 관에 가해지는 압력 내지 팽창을 직접 또는 간접적으로 감지하는 능력을 상실하지 않은 경우에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 항문에 연결되어 있는 직장에 대변이 채워졌을 때 사용자는 배변 욕구를 느끼게되고, 그에 따라 사용자는 화장실에 들어가 배변을 위한 자세를 취하게 되는데, 배변 자세에서는 관에 큰 압력이 가해지게 되고 큰 압력이 가해졌음을 센서 수단으로부터 확인하면 동력/제어 수단은 인공 괄약근 수단을 작동시켜 괄약근을 열어서 배변 과정을 완료하게 된다.

경우에 따라서는, 일정 수준 이상의 압력이 관에 가해졌다는 검지 결과를 사용자에게 알려주는, 동력/제어 수단에 연동된 신호 표시 수단을 부가적으로 포함할 수 있다(본 명세서에서는 이를 "유사 자동식 시스템(pseudo automatic type system)"이라 함). 신호 표시 수단이 표현하는 방식으로는 신호음, 진동, 불빛, 문자 등과 같이 다양한 형태일 수 있고, 검지 결과의 표현 방법을 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이러한 유사 자동식 시스템은 항문 괄약근과 같이 관에 일정한 압력이 가해졌을 때 사용자가 그에 대해 대응하는 조치를 취해야 하는 괄약근에 특히 바람직하다. 예를 들어, 항문 괄약근이 손상되었거나 약화된 사람의 경우에, 항문에 연결되어 있는 직장에 대변이 채워지면 일정한 수준 이상의 압력이 가해졌음이 신호 표시 수단을 통해 사용자에게 전달되고, 그에 따라 사용자는 화장실에 들어가 배변을 위한 자세를 취하게 되는데, 배변 자세에서는 관에 더큰 압력이 가해지고 더 큰 압력이 가해졌음이 센서 수단으로부터 확인하면 동력/제어 수단은 인공 괄약근 수단을 작동시켜 배변을 완료하게 된다.

또다른 형태로서, 사용자가 괄약근의 작동을 직접 제어할 수 있는 스위칭 수단을 부가적으로 포함할 수도 있다(본 명세서에는 이를 "반자동식 시스템(semi-automatic type system"). 이러한 스위칭 수단은 상기 자동식 시스템이나 유사 자동식 시스템에 각각 부가할 수 있다. 스위칭 수단은 다양한 방법이 가능하며 이러한 시스템에 사용될 수 있는 스위치는 다수가 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

전자석은 전류에 의해 자기화(磁氣化)되고, 전류를 끊으면 자기화하지 않은 본래의 상태로 되돌아가는 자석으로서, 코일의 내부에 연철 막대 등을 넣어 전류가 흐르는 동안 막대 자석의 역할을 하게 된다. 전류가 흐르는 도선 주변에는 자기장이 발생하는데, 자기장의 방향은 전선을 중심으로 전류의 진행 방향에 대해 시계 방향으로 나타나며, 이러한 전선을 여러 차례 원통형으로 감고 그 사이에 도체 성분의 막대를 넣으면 전자석이 되는 것이다. 따라서, 전자석은 전선에 전류가 흐르는 동안에만 자성을 나타내게 된다. 본 발명의 시스템에서는 상기 인공 괄약근 수단이 그것에 장착되어 있는 전자석에 의해 이격/회복 운동을 하게된다.

상기 인공 괄약근 수단의 바람직한 구성 예로는, 두개의 조립 단위(A 및 B)로 구성되어 있고; 하나의 조립 단위(A)는, (i) U자형의 말굽형 본체부, (ii) 상기 본체부의 양 단부에 설치되어 있고, 조립 단위(A)를 다른 조립 단위(B)와 결합시키며, 본체부에 척력이 작용하는 경우에는 후퇴하고, 척력이 작용하지 않는 경우에는탄력성있게 복원되는 결합/작동부, (iii) 상기 본체부의 양 단부로부터 약간 이격된 위치에서 U자형 양단을 연결하는, 탄력성있는 소재로 이루어진 일정한 폭을 가진 가압부, 및 (iv) 상기 본체부의 U자형 후미에 부설되어 있는 전자석으로 구성되어 있고; 또다른 조립 단위(B)는 (i) U자형 말굽형 본체부, (ii) 상기 본체부의 양 단부에 상기 조립 단위(A)의 결합/작동부가 결합될 수 있는 결합부, (iii) 상기 본체부의 양 단부로부터 약간 이격된 위치에서 U자형 양단을 연결하는 탄력성있는 소재로 이루어진 일정한 폭을 가진 가압부, 및 (iv) 상기 본체부의 U자형 후미에 부설되어 있는 전자석으로 구성되어 있다.

따라서, 두개의 조립 단위(A 및 B)를 결합시킨 경우에는, 두 조립 단위(A 및 B)의 U자형 말굽형 본체부가 상호 결합되어 전체적으로 타원형에 가까운 단면 형상을 나타내고, 결합된 중앙에는 두개의 가압부가 약간 이격된 상태로 이중 벽을 형성하게 되며, 결합된 본체부의 양쪽에 전자석이 대칭형으로 위치하게 된다. 결합된 상태에서 양 전자석에 전류를 흘려 보내면, 결합된 두 개의 본체부에는 척력이 작용하여 서로 밀어내게 되고 중앙에 위치해 있는 두 가압부 사이의 이격 거리는 넓어지게 된다. 이격 거리는 체결/작동부에 의해 한정되게 된다. 양 전자석에 공급되는 전류를 단절하면, 본체부 사이에 형성된 척력이 제거되고 결합/작동부에 의해 본래의 상태로 되돌아온다.

상기 조립 단위(A)의 결합/작동부의 바람직한 구성 예를 보면, 결합/작동부는 조립 단위(A)를 조립 단위(B)에 결합시키기 위한 체결부재, 상기 체결부재로부터 연장되어 있으며 그것에 연결되어 있는 본체부가 왕복운동을 할 수 있는 일정한길이의 연결부재, 및 상기 연결부재의 후미에 장착되어 있으며 연결부재에 연결되어 있는 본체부에 탄력적인 미는 힘을 제공하는 복원부재로 구성되어 있다. 이에 상응하는 조립 단위(B)의 결합부에는 조립 단위(A)의 결합/작동부상의 체결부재가 결합될 수 있는 대응 체결부재만이 설치되어 있다.

상기 체결부재는 특별히 한정되는 것은 아니지만 한 번의 힘을 가하는 것만으로 용이하게 체결될 수 있는 구조가 바람직하므로, 일 예로, 조립 단위(A)의 체결부재는 앵커 형상의 구조로서 양 날개가 탄력적으로 움직일 수 있고, 그에 대응하는 조립 단위(B)의 결합부재는 상기 조립 단위(A)의 체결부재가 용이하게 삽입되어 고정될 수 있는 체결홈의 형태인 것을 들 수 있다. 조립 단위(A)의 상기 복원부재는 바람직하게는 스프링이고, 그것의 후단부는 연결부재의 후미에 고정되고 전단부는 본체부에 접하게 된다.

손상된 인체내의 괄약근은 상기 가압부 사이에 위치하게 되고, 척력이 작용하지 않은 상태에서는 두 가압부에 의해 밀봉되어야 하므로, 척력이 작용하지 않은 상태에서의 상기 가압부의 이격 거리는 괄약근을 압박하여 밀폐시킬 수 있는 거리이어야 한다. 따라서, 가압부는 탄력성이 있는 소재로 되어 있어서 괄약근의 외면을 부드럽게 압박할 수 있어야 한다. 이러한 탄력성 소재는 괄약근에 무리한 힘을 가하지 않음으로써 괄약근의 손상을 최소화할 수 있다.

상기 결합/작동부에서, 연결부재 및/또는 복원부재는 작동하는 동안에 길이변화가 일어나는 부위이므로, 괄약근 및 괄약근 주위 조직을 손상시키지 않도록 보호 부재로 그것의 외부를 감싸는 구조일 수 있다. 그러한 보호 부재의 예로는 자바라 구조와 같이 접고펴는 과정을 반복할 수 있고 내부 공간이 비어있는 부재를 들 수 있다.

상기 센서 수단은 관의 압력 내지 부피 변화를 감지할 수 있는 센서로서, 이러한 유형의 이식형 센서는 다수가 공지되어 있는데, 예를 들어, 로젠그렌 등의 논문("A system for passive implantable pressure sensors", Sensors and Actuactors A, 43, 55-58 (1994). L. Rosengren, P. Rangsten, Y. Backlund, B. Hok, B. Svedbergh, and G. Selen) 등에 잘 개시되어 있다.

그러한 센서를 관에 체결하는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들면, 첫째, 센서의 감지부를 관의 외벽에 고정하는 방법이고, 둘째, 탄력성이 있는 원통형 체결 부재로 인체내의 관을 감싸고 그러한 체결 부재에 센서를 연결하여 고정하는 방법이 있다.

상기 동력/제어 수단은 인공 괄약근 수단이 작동할 수 있는 전류를 공급하는 동력부와, 센서 수단으로부터의 감지 값을 수령하고 수령된 변화 값이 일정한 수준에 도달하였을 때는 인공 괄약근에 전류를 공급하며 상기 일정한 수준에 도달하지 못하였을 때는 전류의 공급을 단절하는 제어부가 포함되어 있다. 앞서 설명한 신호 표시 수단이나 스위칭 수단이 부가된 경우에는 상기 제어부에는 이를 제어하기 위한 기능이 추가된다.

본 발명의 시스템은 인체에 삽입되는 장치이므로 그 자체가 생체 적합성 소재로 되어 있거나 그러한 소재로 외면을 코팅한 것이 있어야 한다. 상기 가압부는 탄력성이 있는 실리콘 고무 등이 사용될 수 있다.

이하 도면에 도시된 하나의 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 더욱 상세히 설명하지만 그것이 본 발명의 범주를 한정하도록 해석되어서는 않된다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 인공 괄약근 시스템으로서 반자동식 시스템이 도시되어 있다. 반자동식 인공 괄약근 시스템(100)은 인체의 손상된 괄약근(도시하지 않음)에 체결될 두 개의 조립 단위(A 및 B)로 구성되어 있는 인공 괄약근 장치(200), 괄약근에 접해있는 관(도시하지 않음)에 부착될 센서(300), 인공 괄약근 장치(200)와 센서(300)에 전류를 공급하고 이를 제어하는 동력/제어장치(400), 동력/제어장치(400)에 각각 연결되어 있는 표시장치(500) 및 ON/OFF 스위치(600)로 구성되어 있다. 인공 괄약근(200)을 구성하는 조립 단위(A)는 U자형의 말굽형 본체부(210), 결합/작동부(220), 전자석(230), 가압부(240)로 구성되어 있고, 조립 단위(B)는 U자형의 말굽형 본체부(210), 결합부(250), 전자석(230), 가압부(240)로 구성되어 있다. 결합/작동부(220)는 체결부재(222), 연결부재(224) 및 복원부재(226)로 구성되어 있고, 작동과정에서 길이가 변하는 연결부재(224)는 괄약근에 접하게 되므로 이를 보호하기 위하여 자바라 구조의 보호부재(260)에 의해 둘러싸여 있다. 복원부재(226)는 스프링으로서, 연결부재(224)의 후미에 장착되고 후단부는 연결부재(224)의 후미에 고정되며 전단부는 본체부(210)에 접하게 된다. 체결부재(222)가 조립 단위(B)의 결합부재(250)에 체결되면, 복원부재(226)는 본체부(210)를 압박하여 이를 전진시키고, 전자석(230)에 전류가 공급되어 척력이 발생하면 본체부(210)가 후퇴하면서 복원부재(226)를 압축하게 된다. 척력이 제거되면 복원부재(226)는 팽창되어 본체부(210)를 전진시킴으로써 본래의 위치로 복원시킨다.

도 2에는 도 1의 인공 괄약근 장치(200)의 조립 단위(A)와 조립 단위(B)를 상호 결합한 상태가 도시되어 있다. 결합된 인공 괄약근(200)은 전체적으로 타원에 가까운 형상으로 되고, 조립 단위(A)의 가압부(240a)와 조립 단위(B)의 가압부(240b)는 일정한 거리(d)만큼 떨어져 있어서, 그 사이에 인체의 괄약근이 가압된 상태로 위치하게 된다. 두 가압부(240a 및 240b)의 이격 거리(d)는 괄약근이 밀폐되도록 하기에 충분할 정도로 좁아야 한다. 따라서, 실제로 인체의 괄약근에 인공 괄약근 장치(200)를 체결하게 되면, 가압부(240)의 압력에 의해 괄약근은 밀폐되게 되고, 괄약근의 부피에 의해 탄력적인 가압부(240)는 다소 늘어나게 된다. 따라서, 무리한 힘을 주지 않는 상태로 괄약근을 밀폐시킬 수 있다.

도 3a 내지 도 3c에는 본 발명의 인공 괄약근 시스템의 작동 원리를 설명하기 위한 단계도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위하여 동력/제어부, 스위치 등을 생략하고, 인공 괄약근의 구성 도면도 결합/작동부를 생략하는 등 단순화하여 표현하였다.

우선 도 3a에서, 내용물이 괄약근(700)을 중심으로 관(710)에서 관(720)으로 유출되는 경우에, 인공 괄약근 장치(200)를 괄약근(700)상에 결합하고, 센서(300)를 관(710)상에 부착한다. 그러면, 인공 괄약근 장치(200)의 가압부(도시하지 않음)에 의해 괄약근(700)은 밀폐되게 된다.

도 3b에서, 관(710)에 내용물이 축적되면 관(710)은 늘어나고 센서(300)는 팽창력 내지 압력을 감지하게 된다. 이러한 압력 등의 변화는 센서(300)를 통해동력/제어장치(도시하지 않음)로 전달되게 되는데, 변화값이 일정한 수준에 도달할 까지는 인공 괄약근(200)은 열리지 않는다.

도 3c에서 관(710)에 축적된 내용물의 일정한 수준에 도달하면, 그 변화값에서 동력/제어장치(도시하지 않음)는 전류를 인공 괄약근 장치(200)에 공급하게 되고 두 개의 전자석(230)에는 서로 미는 척력이 형성되게 된다. 따라서, 괄약근(700)을 압박하고 있는 가압부(도시하지 않음)가 서로 이격되어 괄약근(700)이 자연스럽게 열림으로써 관(710)내의 내용물이 관(720)으로 배출되게 된다.

도 4a에는 본 발명의 반자동식 인공 괄약근 시스템(100)의 대략적인 블록도가 도시되어 있다.

센서(300)는 정확한 감지를 위하여 n개의 압력 센서들(310a 내지 310n)로 구성되어 있고, 동력/제어장치(400)는 증폭기(410a 내지 410n), 멀티플렉서(420), 로우-패스 필터(430), A/D 변환기(440), 마이크로프로세서(450), D/A 변환기(460), 정전류 제어회로(470), 고전압 발생회로(480) 등으로 구성되어 있으며, 표시장치(500)는 액정표시장치(510) 및/또는 발신음 장치(520)로 구성되어 있다. 경우에 따라서는, 상기 증폭기(410), 멀티플렉서(420) 등의 일부 구성을 센서(300)에 포함되도록 변경할 수도 있다.

작동 과정을 상술하면, 압력 센서들(310a 내지 310n)로부터의 신호는 각 채널의 증폭기(410a 내지 410n)에 의해 증폭되고, 증폭된 여러 채널의 아날로그 신호는 멀티플렉서(420)에 의해 1회선으로 시분할된다. 멀티플렉서(420)에서의 시분할 방식은, 각 압력 센서들(301a 내지 310n)로부터의 신호들 중 최적의 신호를 선택하는 방식, 신호들의 평균값을 계산하여 신호를 선택하는 방식 등 필요에 따라 적절한 방식으로 구성할 수 있다. 그렇게 하여 선택된 1회선의 신호는 로우-패스 필터(430)에 의해 노이즈가 제거되고 A/D 변환기(440)에 의해 디지털 신호로 변환되어 마이크로프로세서(450)로 전송된다. 마이크로프로세서(450)는 그것에 내장되어 있는 연산기, 메모리, 표시제어장치, 위상변환펄스출력장치 등을 이용하여 센서(300)가 장착되어 있는 인체관(도시하지 않음)의 용적 변화, 압력 변화 등을 계산하여 일정한 수준 이상이 되었을 때에는 그러한 사실을 표시장치(500)를 통해 사용자에게 알리게 된다. 액정표시장치(510) 및/또는 발신음 장치(520)로부터의 신호를 본 사용자가 버튼식의 ON/OFF 스위치(600)를 작동시키면, 그에따른 작동 신호는 마이크로프로세서(450)로부터 D/A 변환기(460)로 전송되어 아날로그 신호로 변환된 다음, 전력원인 고전압 발생회로(480)로부터의 전류가 정전류 제어회로(470)를 통해 인공 괄약근 장치(200)에 가해짐으로써, 인공 괄약근 장치(200)의 개폐 과정이 진행되게 된다.

도 4b에는 도 4a의 블록도를 바탕으로 한 실제 회로도의 하나의 예가 도시되어 있다. 도 4b의 도면에서는 도 4a의 A/D 변환기(440)와 D/A 변환기(460)가 마이크로프로세서(450)에 포함되어 있는 것으로 구성되어 있다. 회로도에 대한 자세한 설명은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 자라면 용이하게 이해할 수 있으므로 생략하고, 그러한 당업자면 상기 설명 및 도면을 참조하여 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형이 가할 것이다.

본 발명의 인공 괄약근 시스템은 손상된 인체 괄약근을 대신하여 사용될 수 있는 인공 괄약근 장치에 의해 괄약근을 조여줌으로써 인접 인체 관에 내용물이 축적되어도 차폐할 수 있고, 내용물의 축적에 따른 압력이 일정한 수준 이상이 되면 자동으로 열림으로써 인체의 신진대사 원리가 그대로 적용될 수 있도록 하는 효과를 가진다. 경우에 따라서는 내용물의 축적 정도를 알려주는 표시 장치를 부설함으로써 괄약근이 열릴 시점을 사람에게 알려줄 수 있고, 또는 여기에 스위치를 더 부설하여 괄약근의 개폐를 결정할 수 있도록 할 수 있다.

Claims (5)

1. 괄약근 부근의 관(duct)의 압력 내지 팽창 상태를 감지하는 센서 수단;

   전자석으로 작동하는 두 개의 분리 단위로 구성되어 있고, 이들을 상호 결합하여 괄약근 또는 관을 감싼 상태에서 전류가 흐르면 척력(repulsive force)이 작용하여 분리 단위가 서로 이격되고, 전류가 단절되면 다시 원래의 위치로 복원되는 인공 괄약근 수단; 및

   상기 센서 수단의 신호를 감지하고, 감지 결과에 따라 인공 괄약근 수단에 척력을 제공하기 위한 전류를 공급하는 동력/제어 수단을 포함하고 있는 구성인 것을 특징으로 하는 인체 괄약근 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 일정 수준 이상의 압력이 관에 가해졌다는 검지 결과를 사용자에게 알려주는, 동력/제어 수단에 연동된 신호 표시 수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 인체 괄약근 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 사용자가 괄약근의 작동을 직접 제어할 수 있는 스위칭 수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 인체 괄약근 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 인공 괄약근 수단은 두 개의 조립 단위(A 및 B)로 구성되어 있고;

   하나의 조립 단위(A)는, (i) U자형의 말굽형 본체부, (ii) 상기 본체부의 양 단부에 설치되어 있고, 조립 단위(A)를 다른 조립 단위(B)와 결합시키며, 본체부에 척력이 작용하는 경우에는 후퇴하고, 척력이 작용하지 않는 경우에는 탄력성있게 복원되는 결합/작동부, (iii) 상기 본체부의 양 단부로부터 약간 이격된 위치에서 U자형 양단을 연결하는, 탄력성있는 소재로 이루어진 일정한 폭을 가진 가압부, 및 (iv) 상기 본체부의 U자형 후미에 부설되어 있는 전자석으로 구성되어 있고;

   또다른 조립 단위(B)는 (i) U자형 말굽형 본체부, (ii) 상기 본체부의 양 단부에 상기 조립 단위(A)의 결합/작동부가 결합될 수 있는 결합부, (iii) 상기 본체부의 양 단부로부터 약간 이격된 위치에서 U자형 양단을 연결하는 탄력성있는 소재로 이루어진 일정한 폭을 가진 가압부, 및 (iv) 상기 본체부의 U자형 후미에 부설되어 있는 전자석으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 인공 괄약근 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 조립 단위(A)의 결합/작동부는 조립 단위(A)를 조립 단위(B)에 결합시키기 위한 체결부재, 상기 체결부재로부터 연장되어 있으며 그것에 연결되어 있는 본체부가 왕복운동을 할 수 있는 일정한 길이의 연결부재, 및 상기 연결부재의 후미에 장착되어 있으며 연결부재에 연결되어 있는 본체부에 탄력적인 미는 힘을 제공하는 복원부재로 구성되어 있다. 이에 상응하는 조립 단위(B)의 결합부에는 조립 단위(A)의 결합/작동부상의 체결부재가 결합될 수 있는 대응 체결부재만이 설치것을 특징으로 하는 인공 괄약근 시스템.