KR20090006331A

KR20090006331A - 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치

Info

Publication number: KR20090006331A
Application number: KR1020070069559A
Authority: KR
Inventors: 조병욱; 선경; 이규백; 박상대
Original assignee: (주)가인메디칼
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-15

Abstract

손상된 직장 또는 괄약근을 대신하여 정상적으로 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치가 제공된다. 인공 괄약근은, 대변이 배출되는 중앙에 내측으로 돌출된 돌기부가 형성된 쿠션과, 쿠션의 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드와, 형상 기억 밴드를 냉각하는 열전 소자를 포함한다.

배변 장치, 직장, 괄약근, 배변 저류소, 형상기억합금, 액체펌프

Description

인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치{Artificial sphincter, artificial rectum, and artificial defecation apparatus having the same}

본 발명은 인체에 이식되어 사용될 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 손상된 직장 또는 괄약근을 대신하여 정상적으로 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 관한 것이다.

괄약근(sphincter)은 관이나 구멍을 둘러싸고 빈 곳을 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.

항문 괄약근에 문제가 생긴 경우, 예를 들어, 하부 직장암으로 직장과 항문을 절제한 경우나 항문 괄약근이 정상적으로 작동하지 못하는 경우에는 복부로 결장을 빼내어 대변을 배변할 수 있도록 하는 장루술(colostomy)이 시행되고 있다. 그러나 이러한 방법은 환자에게 매우 큰 불편을 주므로 이를 대체할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 손상된 배변 조직을 대신하여 정상적인 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 손상된 배변 조직을 대신하여 정상적인 배변을 조절할 수 있는 인공 괄약근을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 이러한 인공 괄약근 및 인공 직장을 포함하는 인공 배변 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 괄약근은, 대변이 배출되는 중앙에 내측으로 돌출된 돌기부가 형성된 쿠션과, 상기 쿠션의 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드와, 상기 형상 기억 밴드를 냉각하는 열전 소자를 포함한다.

상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 직장은, 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하는 대변 저류 부재로서, 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합되어 상기 하우징과 상기 대변 저류 부재 사 이에 밀폐 공간을 형성하는 대변 저류 부재와, 상기 밀폐 공간에 유체를 공급하거나 배출하도록 상기 밀폐 공간에 연결된 유체 주입관 및 유체 방출관을 포함한다. 여기서, 상기 유체는 상기 유체 주입관을 통하여 상기 밀폐 공간에 주입되어 상기 대변 저류공간 내의 대변을 압박하여 상기 대변을 외부로 배출하는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치는, 상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하는 대변 저류 부재로서, 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합되어 상기 하우징과 상기 대변 저류 부재 사이에 밀폐 공간을 형성하는 대변 저류 부재를 포함하는 인공 직장; 상기 밀폐 공간에 유체를 주입하여 상기 대변 저류공간 내에 저류된 대변을 상기 대변 배출구 방향으로 가압하는 펌프; 상기 대변 배출구에 대응하는 위치에 내측으로 돌출된 돌기부가 형성된 쿠션과, 상기 쿠션의 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드와, 상기 형상 기억 밴드를 냉각하는 열전 소자를 포함하는 인공 괄약근; 및 상기 펌프 및 상기 열전 소자의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인공 괄약근, 인공 직장 및 이를 포함하는 인공 배변 장치에 의하면, 장루 처치 환자, 직장암으로 인한 직장 적출 환자 및 항 문 괄약근 손상 환자들도 정상인과 같은 방법으로 배변을 할 수 있으며, 기존 장루의 육안적인 혐오스러움, 조절되지 않는 분변의 배출, 비위생적이며 심한 악취의 발생, 착용의 불편함과 항문 없이 복부를 통해 배변해야 하는 정신적 스트레스를 감소시켜 자발적인 사회활동이 가능하도록 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 전체적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 정면도이고, 도 3은 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 배면도이고, 도 4는 도 1의 인공 배변 장치의 본체가 인체 내에 배치된 경우를 나타내는 개략적인 인체 단면도이고, 도 5는 도 2의 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장 치(100)는 본체와, 본체에 가압용 유체를 제공하는 펌프(80)와, 가압용 유체를 저장하는 유체 저장부(82)와, 펌프(80)의 동작을 제어하는 제어부(84)를 포함한다.

본체는 장(130)과 문합(anastomosis)되어 내부에 대변을 저류시키고 일정 시간이 흐른 후 대변을 외부로 배출하는 역할을 한다. 본체는, 내부에 대변을 저류시키는 대변 저류공간(26)을 구비하는 인공 직장과, 인공 직장의 상부에 위치하고 장(130)과 결합하여 대변이 유입되는 대변 유입구(12)와, 인공 직장의 하부에 위치하여 대변 저류공간(26)에 저류된 대변을 외부로 배출하거나 배출을 억제하는 인공 괄약근과, 인공 괄약근 하부에 위치하여 대변을 외부로 배출하는 대변 배출구(14)를 포함한다.

여기서 인공 직장은 전체적인 외형을 이루는 하우징(10)과, 하우징(10) 내에 위치하여 대변 저류공간(26)을 형성하는 가요성 튜브 형상의 대변 저류 부재(20)를 포함한다.

하우징(10)은 인체(110) 내부에 배치되므로 생체 적합성을 갖는 합성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 내압에 대하여 형태를 유지할 수 있도록 적정한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 불소수지계, 폴리에틸렌계, 또는 폴리프로필렌계 물질 등으로 형성될 수 있다.

하우징(10)은 전체적으로 S자형 관형상을 가질 수 있다. 하우징(10)의 형상은 환자의 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 결과와 실제 직장과 항문의 형태를 기초로 하여 천추(sacrum)(120)와의 효율적인 접착과, 방광 및 자궁과 같은 복강 내의 기타 장기의 위치 및 크기를 고려하여 설계될 수 있다. 따라서 하 우징(10)은 환자 개개인에 따라 그 형상이 변경될 수 있음은 자명한 사실이다. 대변 유입구(12)가 위치하는 하우징(10)의 상부는 장(130), 특히 에스결장과의 효율적인 문합을 위하여 복강 내의 에스결장의 방향 즉, 좌측배면 방향으로 휘어지게 형성되는 것이 바람직하다.

하우징(10) 상부와 장(130)과의 접합을 위하여 제1 생체조직 접합부(32)가 대변 유입구(12)의 주변을 감싸도록 형성되어 있다.

하우징(10) 하부와 괄약근 주변 조직과의 접합을 위하여 제2 생체조직 접합부(34)는 하우징(10)의 하부에 형성되어 있다. 제2 생체조직 접합부(34)는 디스크 형상부와, 디스크 형상부 아래에 연결된 관 형상부로 이루어져 있다. 여기서 디스크 형상부는 하우징(10)의 하부에 형성되고 복강 내에서 하우징(10)의 하부를 골반저에 접합하는 역할을 하고, 관 형상부는 하우징(10)의 하부와 외부를 연결하도록 손상된 괄약근 또는 괄약근이 있었던 주변 조직에 접합하며 대변이 배출되는 대변 배출구(14)를 형성한다.

도 4를 참조하면 하우징(10)을 복강 내에 고정시키기 위하여 하우징(10)의 중간부 외주면에는 천추(120) 주변 조직에 접합하는 제3 생체조직 접합부(36)가 형성되어 있다.

이러한 제1 생체조직 접합부(32), 제2 생체조직 접합부(34) 및 제3 생체조직 접합부(36)로는 조직 접합성이 우수한 폴리에스테르계, 불소수지계, 폴리프로필렌계 또는 폴리에틸렌계 등의 고분자 합성섬유, 또는 비단(silk)과 같은 천연섬유 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 데이크론(Dacron™, Dupont社), 고어텍스(Gore-Tex ™, Dupont社) 등이 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 대변 저류공간(26)이 형성되도록 하우징(10) 내부에는 가요성 튜브(쌕) 형상의 대변 저류 부재(20)가 배치되어 있다. 하우징(10)과 대변 저류 부재(20)는 상부 및 하부 각각에 일정부분이 서로 접착되어 상부 접합부(22) 및 하부 접합부(24)가 형성된다. 상부 접합부(22) 및 하부 접합부(24)에 의하여 하우징(10) 내벽과 대변 저류 부재(20) 외벽 사이에 제1 밀폐 공간(28)이 형성된다.

유체 주입관(16) 및 유체 방출관(18)은 제1 밀폐 공간(28)에 연결되어 있고, 펌프(80)를 경유하여 유체가 저장되어 있는 유체 저장부(82)에 연결되어 있다. 펌프(80)는 유체 주입관(16)을 통하여 유체 저장부(82)로부터 하우징(10), 구체적으로 제1 밀폐 공간(28)으로 유체를 공급하거나 유체 방출관(18)을 통하여 하우징(10), 구체적으로 제1 밀폐 공간(28)으로부터 유체 저장부(82)로 유체를 방출한다. 이러한 유체로는 물, 생리식염수 등이 사용될 수 있다. 대변 저류 부재(20)는 유체 주입을 통한 가압 기능을 수행할 수 있을 정도의 두께를 가지는 유연한 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 대변 저류 부재(20)는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리비닐알코올계 물질 등이 사용될 수 있다.

제어부(84)는 이러한 펌프(80)의 동작을 제어하며, 하우징(10) 내의 열전 소자(도 6의 도면 부호 70 참조)의 동작을 제어한다.

이러한 유체 주입관(16), 유체 방출관(18), 펌프(80), 유체 저장부(82) 및 제어부(84)는 인체(110)에 배치되기 때문에 생체 적합성을 갖는 합성 수지 재질로 이루어지거나 이러한 합성 수지 재질로 도포되어 있는 것이 바람직하다.

제어부(84)와 펌프(80)의 구동을 위해 필요한 에너지를 제공하는 전원부는 도 1에 도시된 바와 같이 경피 에너지 전송(transcutaneous energy transmission) 시스템 등을 통하여 구현될 수 있다. 경피 에너지 전송 시스템은 인체(110) 외부에 배치된 전원 제공부(90) 및 이에 연결된 제1 코일(92)과, 인체(110) 내부에 배치되어 제어부(84)에 연결된 제2 코일(94)로 이루어진다. 제1 코일(92) 및 제2 코일(94)은 피부의 외부층 및 내부층에 가깝게 배치된다. 전원 제공부(90)로부터의 에너지는 교류 자기장의 형태로 제1 코일(92)에서 제2 코일(94)로 전달된다. 제2 코일(94)은 교류 자기장의 형태로 전달된 에너지를 전기적인 동력으로 변환하여 제어부(84)에 전달한다.

이와 같이 전원부는 경피 에너지 전송 시스템을 이용하여 배변 시에만 전원 제공부(90)로부터 에너지를 제어부(84)에 제공할 수 있다. 다만 본 발명의 인공 배변 장치에 구비된 전원부는 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 인체(110) 내부에 별도의 에너지 충전부(미도시)를 장착하여 미배변 시, 예를 들어 수면 시에 경피 에너지 전송 시스템을 이용하여 에너지 충전부에 에너지를 충전한 후 배변 시에 이 에너지를 이용할 수 있다. 이 때 에너지 충전부는 외부에서 무선 주파수(radio frequency) 등을 이용하여 제어될 수 있다.

이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치에 대하여 상세히 설명한다. 도 6은 도 5의 인공 배변 장치의 본체 내의 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다. 도 7은 도 6의 인공 괄약근이 닫힌 상태의 횡단면도 이고, 도 8은 도 6의 인공 괄약근이 열린 상태의 횡단면도이다.

도 5를 참조하면 제1 생체조직 접합부(32)는 대변 유입구(12)의 주변을 감싸도록 형성되어 있다. 즉 제1 생체조직 접합부(32)는 하우징(10) 상부 외측으로부터 대변 저류 부재(20) 상부 내측까지 형성되어 있다. 하우징(10) 상부 외측에 형성된 제1 생체조직 접합부(32)는 복강 내의 다른 조직과 접합하고, 대변 저류 부재(20) 상부 내측에 형성된 제1 생체조직 접합부(32)는 대변 유입구(12)로 삽입된 장(130)과 접합한다.

장 문합부(38)는 대변 유입 및 저류 시에 대변이 복강으로 누출되는 것을 방지하도록 대변 유입구(12)에 위치하며, 장 문합부(38)는 대변 저류 부재(20)로부터 내측으로 돌출된 대변 저류 부재(20)의 연장부와, 제1 생체조직 접합부(32)로부터 내측으로 돌출된 제1 생체조직 접합부(32)의 연장부로 이루어진 이중구조를 가진다. 장 문합부(38)는 예를 들어 환형 형상을 가질 수 있으며, 통상의 단단문합기(EEA(end to end anastomosis) stapler)를 이용하여 장을 장 문합부(38)에 문합시킬 수 있도록 장 문합부(38)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

대변 유입구(12)와 인접하는 하우징(10) 상부 및 대변 저류 부재(20) 상부 사이에는 상부 접합부(22)에 의하여 일측이 막힌 대변 누출 방지소(27)가 형성되어 있다. 제1 생체조직 접합부(32)에서 조직 접합이 완료되기 전에 대변이 누출되는 경우, 대변 누출물을 대변 누출 방지소(27)에 임시로 저류시켜서 복강으로 대변이 누출되는 것을 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 인공 괄약근은 하우징(10)의 하단에 위치하여 개 폐 동작에 의하여 대변 저류공간(26)에 저류된 대변을 외부로 배출하거나 배출을 억제하는 역할을 한다. 인공 괄약근은, 대변 배출구(14)에 대응하는 위치에 내측으로 돌출된 돌기부(42)가 형성된 쿠션(40)과, 쿠션(40) 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드(60)와, 형상 기억 밴드(60)의 외곽에 배치된 하나 이상의 냉각용 열전 소자(70)를 포함한다.

쿠션(40)과 형상 기억 밴드(60) 사이에는 대변 저류 부재(20)가 위치한다. 하부 접합부(24)로부터 하우징(10)의 하단까지 하우징(10)의 내벽과 대변 저류 부재(20)의 외벽 사이에 제2 밀폐 공간(29)이 형성된다. 제2 밀폐 공간(29)에는 형상 기억 밴드(60) 및 열전 소자(70)가 배치되어 있다. 대변 저류 부재(20)의 하단은 쿠션(40)의 측부로부터 하부를 감싸며 대변 배출구(14)까지 형성되어 있으므로, 대변이 주위로 누출되지 않고 대변 배출구(14)만을 통하여 외부로 배출될 수 있다.

쿠션(40)은 대변 저류 부재(20)의 내벽에 접합되어 있으며 실제 인간의 항문과 동일한 기능을 수행한다. 쿠션(40)은 중심부로 둘출된 돌기부(42)가 형성된 디스크 형상, 튜브 형상 또는 밴드 형상을 가질 수 있으며, 유연하고 내구성이 우수한 합성 수지 재질의 벌크재, 발포스펀지 또는 젤 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리비닐알코올계, 발포스펀지 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 돌기부(42)가 압착되어 십자형상을 이루는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 돌기부(42)의 형상은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.

형상 기억 밴드(60)는 쿠션(40)의 가장자리에 배치되어 온도에 따라 쿠 션(40)의 형상을 변형하는 역할을 한다. 형상 기억 밴드(60)는 쿠션(40)의 가장자리에 배치된 튜브(62) 내에 위치할 수 있다. 튜브(62)는 열전도체(64)로 충전(充塡)되어 있다. 예를 들어 형상 기억 밴드(60)는 쿠션(40)의 형상을 효율적으로 제어하기 위하여 쿠션(40)과 인접한 튜브(62)의 내측벽에 배치될 수 있다. 형상 기억 밴드(60)는 특정 온도 이상에서 기억된 형상으로 복원될 수 있는 형상 기억 합금(shape memory alloy)으로 형성될 수 있다. 그리고 열전도체(64)는 열전도성이 있는 임의의 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 물 등으로 이루어질 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 형상 기억 밴드(60)는 특정 온도(구체적으로 체온보다 낮은 온도) 이상에서는 기억된 형상, 예를 들어 사각형 등과 같은 다각형 형상을 가진다. 반면 도 8에 도시된 바와 같이, 형상 기억 밴드(60)가 특정 온도 이하로 떨어지는 경우, 기억된 형상을 유지하려는 강성이 감소하고 동시에 대변 저류공간(26) 내의 대변의 압력, 복압, 튜브(62)의 탄성력 등과 같은 외압에 의해 돌기부(42) 사이가 벌어지게 된다. 따라서 평상 시에 인공 괄약근은 닫혀 있으나 형상 기억 밴드(60)의 온도를 낮춤에 따라 인공 괄약근이 열리게 된다. 온도 변화와는 상관없이 형상 기억 밴드(60)의 둘레 길이는 실질적으로 일정하기 때문에 형상 기억 밴드(60)가 특정 온도 이하로 떨어지면 외부 압력을 가장 효율적으로 분산시키는 형상, 즉 원형 형상을 가지게 된다. 둘레 길이가 일정할 때 다각형 형상에 비하여 원형 형상의 면적이 최대가 되므로, 다각형 형상의 형상 기억 밴드(60) 내에서 쿠션(40)의 돌기부(42)가 닫혀 있더라도 원형 형상의 형상 기억 밴드(60) 내에서는 쿠션(40)의 돌기부(42)가 열릴 수 있다.

다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 형상 기억 밴드(60)를 포함하는 튜브(62)의 외곽에는 하나 이상의 열전 소자(70)가 배치되어 있다. 열전 소자(70)는 실링층(72)에 의해 봉지되어 있다. 제어부(도 1의 도면부호 84 참조)는 열전 소자(70)에 전기 신호를 제공하여 열전 소자(70)가 열을 흡수하여 주변 온도, 특히 형상 기억 밴드(60)의 온도를 낮추는 역할을 한다. 배변 시에 제어부(84)를 통하여 열전 소자(70)에 전류를 인가하고 열전 소자(70)는 튜브(62)에 충전된 열전도체(64)를 통하여 형상 기억 밴드(60)를 냉각시킴으로써 인공 괄약근을 열 수 있다. 본 실시예에서는 열전 소자(70)가 열전도체(64)를 사이에 두고 형상 기억 밴드(60)를 냉각시키는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 열전 소자(70)가 직접 형상 기억 밴드(60)를 냉각시킬 수도 있다.

대변 저류 부재(20)의 말단으로부터 대변 배출구(14)가 형성된 제2 생체조직 접합부(34)의 내벽까지 연결층(50)이 형성되어 있다. 연결층(50)은 배변 시에 대변의 역류 및 누출 등으로 인하여 인공 괄약근 및 제2 생체조직 접합부(34)가 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서 연결층(50)은 외압에 대한 유연성이 우수한 실리콘계 수지로 형성될 수 있고, 환자마다 서로 상이한 괄약근의 길이에 맞추어 불필요한 부분을 제거하고 사용될 수 있다. 경우에 따라 연결층(50)은 다양한 기능성 필름들로 이루어진 복층 구조를 가질 수 있다.

이하 도 5, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 동작에 대하여 설명한다. 여기서 도 9는 도 5의 인공 배변 장치에서 배변하는 과정을 나타낸 단면도이다.

평상 시에는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 쿠션(40)의 돌기부(42)가 닫혀 있어서 대변 유입구(12)를 통하여 유입된 대변은 대변 저류공간(26) 내에 저장된다.

배변 시에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 열전 소자(70)에 의해 형상 기억 밴드(60)를 냉각함으로써 기억된 형상을 유지하려는 강성이 감소되어 쿠션(40)의 돌기부(42)가 벌어지고 이후에 유체 주입관(16)을 통하여 유체가 하우징(10)과 대변 저류 부재(20) 사이의 제1 밀폐 공간(28)에 주입되어 대변 저류공간(26) 내의 대변(140)을 상부에서 압박하여 외부로 배출한다. 배변이 완료된 후에는 유체 방출관(18)을 통하여 하우징(10)과 대변 저류 부재(20) 사이에 주입된 유체를 유체 저장부(도 1의 도면부호 82 참조)로 이송시켜서 대변 저류공간(26) 내에 공간을 확보한다.

이하 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치 및 그 동작에 대하여 자세히 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이고, 도 11은 도 10의 인공 괄약근이 닫힌 상태의 횡단면도이고, 도 12는 도 10의 인공 괄약근이 열린 상태의 횡단면도이고, 도 13은 도 10의 인공 배변 장치에서 배변하는 과정을 나타낸 단면도이다. 설명의 편의상, 이전 실시예의 도면(도 1 내지 도 9)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 인공 괄약근은, 내측으로 돌출된 돌기부(42) 가 형성된 쿠션(40)과, 쿠션(40) 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드(60)를 포함한다. 형상 기억 밴드(60)는 쿠션(40)의 가장자리에 배치된 튜브(62) 내에 위치한다.

유체 주입관(216)은 튜브(62)와 연결되어 있고, 유체 방출관(18)은 제1 밀폐 공간(28)에 연결되어 있다. 튜브(62)와 제1 밀폐 공간(28)은 연결관(218)에 의해 연결되어 있다. 유체 주입관(216) 및 유체 방출관(18)은 펌프(도 1의 도면부호 80 참조)를 경유하여 유체가 저장되어 있는 유체 저장부(도 1의 도면부호 82 참조)에 연결되어 있다. 펌프(80)는 유체 주입관(216) 및 튜브(62)를 경유하여 제1 밀폐 공간(28)으로 유체를 공급하고, 유체 방출관(18)을 통하여 제1 밀폐 공간(28)으로부터 유체를 방출한다.

이 때 유체 저장부(82), 펌프(80) 또는 유체 주입관(216) 내에 유체를 냉각하는 냉각용 열전 소자(70)를 배치할 수 있다. 따라서 열전 소자(70)에 의해 냉각된 유체는 튜브(62) 내에서 형상 기억 밴드(60)를 냉각시키고, 따라서 인공 괄약근이 열리게 된다. 이어서 튜브(62) 내의 유체는 연결관(218)을 통하여 제1 밀폐 공간(28)에 전달되거나 유체 저장부(82)로 전달된다.

평상 시에는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 쿠션(40)의 돌기부(42)가 닫혀 있어서 대변 유입구(12)를 통하여 유입된 대변은 대변 저류공간(26) 내에 저장된다.

배변 시에는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 열전 소자(70)에 의해 냉각된 유체가 형상 기억 밴드(60)를 냉각함으로써 기억된 형상을 유지하려는 강성이 감소되어 쿠션(40)의 돌기부(42)가 벌어지고 이후에 연결관(218)을 통하여 유체가 제1 밀폐 공간(28)에 주입되어 대변 저류공간(26) 내의 대변(140)을 상부에서 압박하여 외부로 배출한다. 배변이 완료된 후에는 유체 방출관(18)을 통하여 제1 밀폐 공간(28) 내에 주입된 유체를 유체 저장부(도 1의 도면부호 82 참조)로 이송시켜서 대변 저류공간(26) 내에 공간을 확보한다.

이상 인공 직장 및 그 하단에 형성된 인공 괄약근으로 이루어진 인공 배변 장치를 이용하여 본 발명의 일 실시예를 설명하였다. 다만 경우에 따라 환자의 괄약근에만 손상이 있는 경우 환자의 직장에 본 발명의 인공 괄약근만을 설치할 수도 있고, 환자의 직장에만 손상이 있는 경우 환자의 장과 괄약근 사이에 본 발명의 인공 직장만을 설치할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 배변 장치의 전체적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 정면도이다.

도 3은 도 1의 인공 배변 장치의 본체의 배면도이다.

도 4는 도 1의 인공 배변 장치의 본체가 인체 내에 배치된 경우를 나타내는 개략적인 인체 단면도이다.

도 5는 도 2의 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이다.

도 6은 도 5의 인공 배변 장치의 본체 내의 인공 괄약근을 확대한 종단면도이다.

도 7은 도 6의 인공 괄약근이 닫힌 상태의 횡단면도이다.

도 8은 도 6의 인공 괄약근이 열린 상태의 횡단면도이다.

도 9는 도 5의 인공 배변 장치에서 배변하는 과정을 나타낸 단면도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 배변 장치의 본체의 종단면도이다.

도 11은 도 10의 인공 괄약근이 닫힌 상태의 횡단면도이다.

도 12는 도 10의 인공 괄약근이 열린 상태의 횡단면도이다.

도 13은 도 10의 인공 배변 장치에서 배변하는 과정을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 12: 대변 유입구

14: 대변 배출구 16: 유체 주입관

18: 유체 방출관 20: 대변 저류 부재

22: 상부 접합부 24: 하부 접합부

26: 대변 저류공간 27: 대변 누출 방지소

28: 제1 밀폐 공간 29: 제2 밀폐 공간

32: 제1 생체조직 접합부 34: 제2 생체조직 접합부

36: 제3 생체조직 접합부 38: 장 문합부

40: 쿠션 42: 돌기부

50: 연결층 60: 형상 기억 밴드

62: 튜브 64: 열전도체

70: 열전 소자 72: 실링층

80: 펌프 82: 유체 저장부

84: 제어부 90: 전원 제공부

92: 제1 코일 94: 제2 코일

100: 인공 배변 장치 105: 본체

110: 인체 120: 천추

130: 장 140: 대변

205: 본체 216: 유체 주입관

218: 연결관

Claims

대변이 배출되는 중앙에 내측으로 돌출된 돌기부가 형성된 쿠션;

상기 쿠션의 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드; 및

상기 형상 기억 밴드를 냉각하는 열전 소자를 포함하는 인공 괄약근.
제1 항에 있어서,

상기 돌기부는 체온에서 압착되어 닫혀있고 체온보다 낮은 일정한 온도에서 열리는 인공 괄약근.
제1 항에 있어서,

상기 쿠션은 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계 또는 폴리비닐알코올계 물질로 이루어진 인공 괄약근.
제1 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 상기 쿠션의 가장자리에 배치된 열전도체로 충전된 튜브 내에 위치하는 인공 괄약근.
제4 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 형상 기억 합금으로 이루어진 인공 괄약근.
제4 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 체온에서 다각형 형상을 가지고 체온보다 낮은 일정한 온도에서 원형 형상을 가지는 인공 괄약근.
제4 항에 있어서,

상기 열전 소자는 실링층에 의해 봉지되어 상기 튜브 외곽에 배치되거나 상기 열전도체를 공급하는 관 내에 배치된 인공 괄약근.
상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징;

상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하는 대변 저류 부재로서, 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합되어 상기 하우징과 상기 대변 저류 부재 사이에 밀폐 공간을 형성하는 대변 저류 부재; 및

상기 밀폐 공간에 유체를 공급하거나 배출하도록 상기 밀폐 공간에 연결된 유체 주입관 및 유체 방출관을 포함하되,

상기 유체는 상기 유체 주입관을 통하여 상기 밀폐 공간에 주입되어 상기 대변 저류공간 내의 대변을 압박하여 상기 대변을 외부로 배출하는 인공 직장.
제8 항에 있어서,

상기 대변 저류 부재는 가요성 튜브 형상을 가지는 인공 직장.
제9 항에 있어서,

상기 대변 저류 부재는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계 또는 폴리비닐알코올계 물질로 이루어진 인공 직장.
제8 항에 있어서,

상기 하우징의 상부는 장과 문합되도록 좌측배면 방향으로 휘어지게 형성된 인공 직장.
제11 항에 있어서,

상기 하우징은 전체적으로 실제 인간의 직장 형상을 모사한 S자형 관형상을 가지는 인공 직장.
제11 항에 있어서,

상기 하우징은 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 불소수지계, 폴리에틸렌계, 또는 폴리프로필렌계 물질로 이루어진 인공 직장.
제8 항에 있어서,

상기 대변 유입구에서 내측으로 돌출되어 형성되고 장과 문합되는 장 문합부를 더 포함하는 인공 직장.
제14 항에 있어서,

장과 접합하기 위하여 상기 대변 유입구의 주변을 감싸도록 형성된 제1 생체조직 접합부를 더 포함하는 인공 직장.
제15 항에 있어서,

상기 장 문합부는, 상기 대변 저류 부재로부터 내측으로 돌출된 상기 대변 저류 부재의 연장부와, 상기 제1 생체조직 접합부로부터 내측으로 돌출된 상기 제1 생체조직 접합부의 연장부로 이루어진 이중구조를 가지는 인공 직장.
제15 항에 있어서,

상기 제1 생체조직 접합부는 폴리에스테르계, 불소수지계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리에틸렌계의 고분자 합성섬유, 또는 비단으로 이루어진 인공 직장.
상부에 대변 유입구가 형성되고 하부에 대변 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내에 위치하여 대변 저류공간을 형성하는 대변 저류 부재로서, 상기 하우징의 상부 및 하부 각각에 일정 부분이 접합되어 상기 하우징과 상기 대변 저류 부재 사이에 밀폐 공간을 형성하는 대변 저류 부재를 포함하는 인공 직장;

상기 밀폐 공간에 유체를 주입하여 상기 대변 저류공간 내에 저류된 대변을 상기 대변 배출구 방향으로 가압하는 펌프;

상기 대변 배출구에 대응하는 위치에 내측으로 돌출된 돌기부가 형성된 쿠션과, 상기 쿠션의 가장자리를 둘러싸는 형상 기억 밴드와, 상기 형상 기억 밴드를 냉각하는 열전 소자를 포함하는 인공 괄약근; 및

상기 펌프 및 상기 열전 소자의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 대변 저류 부재는 가요성 튜브 형상을 가지는 인공 배변 장치.
제19 항에 있어서,

상기 대변 저류 부재는 실리콘계 수지, 폴리우레탄계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 또는 폴리비닐알코올계 물질로 이루어진 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 밀폐 공간에 상기 유체를 공급하거나 배출하도록 상기 밀폐 공간에 연결된 유체 주입관 및 유체 방출관을 더 포함하는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 상기 쿠션의 가장자리에 배치된 튜브 내에 위치하고,

상기 튜브에 연결되어 상기 유체를 공급하는 유체 주입관; 상기 튜브와 상기 밀폐 공간을 연결하는 연결관; 및 상기 밀폐 공간에 연결되어 상기 밀폐 공간에 저장된 상기 유체를 배출하는 유체 방출관을 더 포함하는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 하우징의 상부는 장과 문합되도록 좌측배면 방향으로 휘어지게 형성된 인공 배변 장치.
제23 항에 있어서,

상기 하우징은 전체적으로 실제 인간의 직장 형상을 모사한 S자형 관형상을 가지는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 돌기부는 체온에서 압착되어 닫혀있고 체온보다 낮은 일정한 온도에서 열리는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 상기 쿠션의 가장자리에 배치된 열전도체로 충전된 튜브 내에 위치하는 인공 배변 장치.
제26 항에 있어서,

상기 형상 기억 밴드는 체온에서 다각형 형상을 가지고 체온보다 낮은 일정한 온도에서 원형 형상을 가지는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 대변 유입구에서 내측으로 돌출되어 형성되고 장과 문합되는 장 문합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
제28 항에 있어서,

장과 접합하기 위하여 상기 대변 유입구의 주변을 감싸도록 형성된 제1 생체조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
제29 항에 있어서,

상기 장 문합부는, 상기 대변 저류 부재로부터 내측으로 돌출된 상기 대변 저류 부재의 연장부와, 상기 제1 생체조직 접합부로부터 내측으로 돌출된 상기 제1 생체조직 접합부의 연장부로 이루어진 이중구조를 가지는 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

손상된 괄약근 또는 괄약근이 존재했던 주변 조직과 접합하기 위하여 상기 하우징의 하부에 형성된 제2 생체조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
제31 항에 있어서,

상기 제2 생체조직 접합부는, 복강 내에서 상기 하우징의 하부를 골반저에 접합하는 디스크 형상부와, 상기 디스크 형상부 아래에 연결되고 손상된 괄약근 또는 괄약근이 존재했던 주변 조직에 접합하여 상기 대변 배출구를 형성하는 관 형상부를 포함하는 인공 배변 장치.
제31 항에 있어서,

상기 제2 생체조직 접합부는 폴리에스테르계, 불소수지계, 폴리프로필렌계,또는 폴리에틸렌계의 고분자 합성섬유, 또는 비단으로 이루어진 인공 배변 장치.
제31 항에 있어서,

상기 대변 배출구를 형성하는 상기 제2 생체조직 접합부의 내벽에 형성되어 상기 제2 생체조직 접합부의 오염을 방지하는 연결층을 더 포함하는 인공 배변 장치.
제34 항에 있어서,

상기 연결층은 실리콘계 수지로 이루어진 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

상기 하우징의 중간부 외주면에 형성되어 천추 주변 조직과 접합하는 제3 생 체조직 접합부를 더 포함하는 인공 배변 장치.
제36 항에 있어서,

상기 제3 생체조직 접합부는 폴리에스테르계, 불소수지계, 폴리프로필렌계,또는 폴리에틸렌계의 고분자 합성섬유, 또는 비단으로 이루어진 인공 배변 장치.
제18 항에 있어서,

피부 내외에 배치된 한 쌍의 코일을 이용하여 상기 제어부와 상기 펌프에 에너지를 제공하는 경피 에너지 전송 시스템을 더 포함하는 인공 배변 장치.