KR20160016474A

KR20160016474A - 혈액정화필터 및 혈액정화장치

Info

Publication number: KR20160016474A
Application number: KR1020140100724A
Authority: KR
Inventors: 조태범
Original assignee: 조태범
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-02-15

Abstract

본 발명에 의한 혈액정화필터는 한쪽으로 혈액이 유입되면 혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리필터, 혈장분리필터와 연결되며 혈액 내의 독소 및 노폐물을 제거하는 혈액투석필터, 혈장분리필터와 혈액투석필터의 설치 공간을 제공하는 한편 혈장분리필터와 혈액투석필터 외부에 혈장유동구간을 구획하는 하우징, 혈장분리필터에서 분리된 혈장이 상기 혈장유동구간을 통과할 수 있도록 혈장유입포트 및 혈장유출포트를 포함한다. 상기 하우징은, 벽체, 벽체 하부측에 혈장분리필터와 결합하는 하부캡, 벽체 상부측에 혈액투석필터와 결합하는 상부캡을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 혈액정화필터는, 혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리, 분리된 혈장으로부터 간독소와 노폐물을 제거하기 위한 혈장흡착, 그리고 혈액 중의 요독소와 노폐물을 제거하기 위한 혈액투석을 일체화 함으로써 혈액정화 요법을 필요로 하는 환자의 혈액을 효율적으로 정화시킴은 물론, 한 개의 필터를 사용함으로써 간단하고, 설치 및 사용상의 편의성을 향상시킨 혈액정화장치를 제공할 수 있다.

Description

혈액정화필터 및 혈액정화장치 {Blood purifying filter and blood purifying apparatus}

본 발명은 혈장분리필터를 이용하여 환자의 혈액 내의 혈장을 분리한 후, 활성탄(activated charcoal) 혹은 음이온 교환수지(anion exchange resin) 등의 흡착제를 이용하여 분리된 혈장 내의 독소를 제거하고, 동시에 혈액 중의 요독소(uremic toxin)를 제거하기 위한 혈액투석이 이루어지도록 구성되는 혈액정화필터와 이를 포함하는 혈액정화장치에 관한 것이다.

간기능이 저하되면 간에 의해서 분해되고 배출되어야할 독소들이 체내에 축적되는 현상을 동반한다. 따라서, 간이식이 적기에 이루어지지 못하면 체외로 혈액을 순환시켜서 투석, 여과, 혹은 흡착 등의 다양한 방법으로 혈액 내의 독소를 제거하는 혈액정화 요법이 시행되어야 한다.

간은 우리 몸에 있는 영양소들을 처리하는 대사 기능과 우리 몸에 필요한 영양소들을 보관하는 기능, 담즙과 알부민 등의 혈장 단백질을 합성하는 기능, 그리고 알코올이나 약물 등을 해독하는 등 많은 기능을 수행한다. 따라서, 간의 기능이 손상되면 암모니아, 빌리루빈 등 간 대사를 통해서 제거되어 할 물질들이 체내에 쌓이게 되고, 황달, 간성 혼수, 급성 신부전, 전신전 염증반응, 나아가 다중장기 부전(multi-organ failure)이라는 치명적인 합병증을 야기한다.

급성 간부전의 경우 간이식이 유일한 치료법으로 간주되고 있지만, 2011년 발표된 OPTN / SRTR 보고서의 간이식 데이터를 보게 되면, 간이식을 기다리는 환자의 약 36% 만이 이식을 받는 것으로 알려져 있다. 국내의 경우 국립보건원 장기이식센터의 보고에 의하면 이식 대기자 중 22%만이 간이식을 받는다. 이식을 필요로 하는 환자에 비해 기증되는 공여 간의 수가 크게 부족하기 때문이다. 따라서 간부전 환자에게 있어서 간이식 혹은 간의 자가 회복까지 간기능을 대신해 주기 위한 인공간 처치가 반드시 필요하게 된다.

현재 임상에서 사용되고 있는 인공간 장치는 Gambro사의 MARS(Molecular Adsorbent Recirculating System)와 FMC사의 Prometheus라는 장비로 한정되는데, MARS는 알부민이라는 혈장 단백질을 투석액에 섞어 혈액중에 존재하는 간독소를 제거하는 매개체로 사용하는데, 이 알부민이 고가이기 때문에 고가의 치료비가 소요된다. Prometheus는 혈액으로부터 혈장을 분리하고, 분리된 혈장을 이온수지 흡착제를 통과시키면서 혈장에 존재하는 독소들을 제거하며, 혈장분리 및 흡착 후 혈액 투석이 진행되는 것으로 구성되어 있다. 즉, Prometheus는 혈장분리필터, 혈장으로부터 독소를 제거하는 두 개의 흡착필터, 그리고 혈액투석 절차 등을 포함하며, 이로 인하여 시스템이 복잡하고 MARS와 마찬가지로 고가의 치료비용이 요구된다.

이와 같은 종래의 인공간 시스템의 문제점을 해결하기 위하여, 알부민을 사용하지 아니하면서도 혈장 내의 독소를 제거할 수 있도록 구성된 혈장 분리와 흡착의 과정을 한 개의 필터에 통합한 '혈액정화장치'(대한민국등록특허 제107402) 특허가 등록된 바 있다. 상기 '혈액정화장치' 특허의 경우, 혈장 분리와 흡착의 과정을 한 개의 필터 내에 구현하여 기존 인공간 장치에 비해 인공간 장치를 간소화하였지만, 추가로 혈액여과 혹은 혈액투석의 절차가 요구된다. 이는, 간부전 혹은 다중장기부전 등 집중적인 혈액정화 요법을 필요로 하는 환자의 경우, 흡착을 통해 간독소(hepatic toxin) 혹은 단백질결합(protein-bound) 독소를 제거하는 것 못지 않게, 신장 기능의 저하로 인해 체내에 축적되는 요독소(uremic toxin) 혹은 수용성(water-soluble) 독소를 제거하는 것도 중요하기 때문이다.

위와 같은 기존 혈액정화 장치들의 문제점을 해결하기 위하여 동 발명자는, 대한민국 공개특허 2014-0077804호를 통해 ‘혈액정화필터 및 이를 갖는 혈액정화장치’ 발명을 공개한 바 있다. 상기 발명을 통하여 혈장분리 및 혈장흡착 외에, 혈액투석의 절차를 모두 한 개의 필터에 집적함으로써 전체 혈액정화 장치를 비약적으로 단순화시키고 처치 비용을 절감할 수 있다. 상기 ‘혈액정화필터’ 발명에서 혈장의 흐름을 살펴보면, 혈장은 혈장펌프의 유체 당김에 의해 혈장분리필터 내부를 흐르는 혈액으로부터 혈장분리막을 관통하여 분리되고, 이어서 혈장유동구간으로 이동하기 위하여 혈장분리필터 용기에 마련된 혈장유동공을 통과하며, 이어서 혈장유동구간에 마련된 흡착제를 통과하도록 구성되어 있다. 즉, 혈장은 혈장펌프의 작용에 의해, 혈장분리막, 혈장유동공, 및 흡착제를 모두 통과하도록 구성되는데, 혈장분리막, 혈장유동공, 흡착제가 모두 혈장 흐름의 유동 저항으로 작용하는 바, 혈장펌프의 작용에도 불구하고 혈장의 유동이 원활하지 못하고, 원하는 혈장 유량을 확보하는데 큰 어려움이 발생한다.

대한민국 등록특허 10-107402호 (2011.09.30) 대한민국 공개특허 10-2014-0077804호 (2014.6.24)

본 발명은 위에서 살펴본 바와 같이 혈장분리, 혈장흡착 및 혈액투석을 일체화한 혈액정화필터에 있어서, 혈액정화필터 내부의 혈장 흐름을 원활하게 함으로써, 충분한 혈장 유동량을 확보하고, 흡착에 의한 간독소 및 단백질 결합 독소의 제거율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 한 개의 필터를 사용함으로써 전체 장치가 간단하고, 설치 및 사용상의 편의성을 향상시키는 혈액정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 혈액정화필터는, 한쪽으로 혈액이 유입되면, 혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리필터, 상기 혈장분리필터와 연결되며 혈액으로부터 노폐물을 제거하는 혈액투석필터, 상기 혈장분리필터와 혈액투석필터의 설치 공간을 제공하는 한편, 혈장분리필터와 혈액투석필터 외부에 혈장유동구간을 구획하는 하우징, 상기 혈장분리필터에서 분리된 혈장이 상기 혈장유동구간을 통과할 수 있도록 혈장유입포트 및 혈장유출포트를 포함한다. 상기 하우징은, 통형의 벽체, 벽체 하부측에 혈장분리필터와 결합하는 하부캡, 벽체 상부측에 혈액투석필터와 결합하는 상부캡을 포함하여 구성된다. 또한, 혈장분리필터와 혈액투석필터 사이에 혈액 누출이 없도록 혈장분리필터와 혈액투석필터를 연결하는 연결구가 포함되며, 혈장유입포트와 혈장유출포트는 하우징에 마련되는 것을 특징으로 한다.

혈장분리필터와 혈액투석필터는 내부 공간을 갖는 용기와 용기의 내부 공간에 수용되는 분리막(membrane)을 포함하며, 용기의 내부 공간은 분리막에 의해 서로 다른 두 개의 유체가 흐르도록 구획된다.

하부캡에는 혈액 유동을 위한 하부캡 혈액포트와 혈장분리필터와 용이하게 결합 가능하도록 하부캡 삽입홈이 마련되며, 혈장분리필터와 하부캡의 결합을 통해 하부캡 혈액포트를 통과하는 혈액이 혈장분리필터 내부의 혈액 유동영역으로 유동하도록 구획된다. 마찬가지로, 상부캡에는 혈액의 유동을 위한 상부캡 혈액포트와 혈액투석필터와 용이하게 결합 가능하도록 상부캡 삽입홈이 마련되며, 혈액투석필터와 상부캡과의 결합을 통해 상부캡 혈액포트를 통과하는 혈액이 혈액투석필터 내부의 혈액 유동영역으로 유동하도록 구획된다.

또한, 하부캡 삽입홈에 삽입되는 혈장분리필터 용기에는 제 1 유동공이 설치되며, 하부캡에는 하부캡 삽입홈과 연결되며 하부캡을 관통하는 하부캡 통로가 마련되어, 상기 혈장분리필터와 하부캡이 결합함으로써 제 1 유동공과 하부캡 통로를 연결하는 제 1 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다. 마찬가지로, 상부캡 삽입홈에 삽입되는 혈액투석필터 용기에는 제 2 유동공이 설치되며, 상부캡에는 상부캡 삽입홈과 연결되며 상부캡을 관통하는 상부캡 통로가 마련되어, 상기 혈액투석필터와 상부캡이 결합함으로써 제 2 유동공과 상부캡 통로를 연결하는 제 2 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터는 하부캡 통로와 혈장유입포트를 연결하는 혈장연결튜브를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 혈장분리필터와 하부캡이 결합함으로써 혈장분리필터의 혈장이 하부캡 통로를 통해 배출되고, 배출된 혈장은 혈장연결튜브를 거쳐 혈장유동구간으로 이송된다.

혈장유동구간에는 혈장에 존재하는 독소 및 노폐물을 제거하기 위하여 흡착제가 구비된다. 본 발명에 의한 혈액정화필터에 포함되는 흡착제는 빌리루빈(brilirubin)과 같이 혈장 단백질에 결합되어 있으면서 전하를 띄고 있는 독소들을 이온 교환 기전에 의하여 제거하는 음이온 교환수지, 또는 트립토판(tryptophan) 및 중분자 크기의 수용성 독소 등을 물리적 흡착에 의해 제거할 수 있는 활성탄 등이 이용될 수 있다. 본 발명에 의한 혈액정화필터에 사용되는 흡착제는 종류와 개수가 한정되지 않고, 혈액정화 요법을 필요로 하는 환자에 따라 변경되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 혈액정화장치는 혈액정화필터, 혈액정화필터와 환자를 연결하며 내부에 혈액이 유동하는 혈액유동관, 혈액유동관에 설치되어 환자의 혈액을 이송시키는 혈액펌프, 상기 혈장연결튜브에 설치되어 혈장을 이송시키는 혈장펌프, 혈장유출포트와 혈액유동관을 연결하며 내부에 혈장이 유동하는 혈장유동관, 투석액을 공급하고 회수하는 투석액 공급장치를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 혈액정화장치는 상기 혈장유동관에 혈장펌프를 추가로 구비할 수 있다.

특히, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치는 혈장연결튜브에 설치되는 혈장펌프의 작용에 의해 혈장유동구간으로 유입되는 혈장의 정수압이 양(+)의 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 혈액정화필터는 혈장분리필터 용기에 마련된 제 1 유동공과 하부캡에 마련된 하부캡 통로를 연결하는 제 1 유로와 상기 제 1 유로와 혈장유입포트를 연결하는 혈장연결튜브가 마련됨으로써, 혈장유동구간을 통과할 때의 혈장 흐름은 혈장펌프에 의한 유체 푸슁(pushing)에 의하여 이송된다. 이를 통해, 혈장유동구간으로 유입되는 혈장 압력은 양(+)의 값을 가지며, 전술한 공기의 유입문제, 혈장유량 확보문제, 및 혈액정화 효율 저감 문제등을 해결할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 혈액정화필터는 혈장분리, 혈장흡착, 및 혈액투석을 일체화한 혈액정화필터 내부의 혈장 흐름을 원활하게 함으로써, 혈장 유동량을 확보하고 흡착에 의한 간독소 및 단백질 결합 독소의 제거율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 한 개의 필터를 사용함으로써 전체 장치가 소형이면서 간단하고, 설치 및 사용상의 편의성을 향상시키는 혈액정화장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 분해단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 입체단면 사시도이다.
도 4 및 도 5는 혈장포트가 상부캡 혹은 하부캡에 설치된 혈액정화필터의 단면도와 분해단면도이다.
도 6은 혈장분리필터 및 혈액투석필터의 사시도와 확대도이다.
도 7은 혈장분리필터와 하부캡의 결합 단면을 나타낸 것이다.
도 8은 혈액투석필터와 상부캡의 결합 단면을 나타낸 것이다.
도 9는 투석액 유로가 벽체를 관통하도록 형성된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 단면도이다.
도 10은 혈장연결튜브가 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 단면도이다.
도 11은 분리벽이 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터의 단면도이다.
도 12는 분리벽의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치의 개략도이다.
도 14는 혈액정화필터 내의 혈장 흐름을 도시한 단면도이다.
도 15는 혈액정화필터 내의 투석액 흐름을 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터를 상세히 설명한다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터(10)의 내부 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2와 도 3은 혈장분리필터(40), 혈액투석필터(50), 하부캡(20), 상부캡(30) 및 벽체(12)의 결합을 도시하는 혈액정화필터(10)의 분해단면도와 입체단면의 사시도이다.

본 발명에 의한 혈액정화필터(10)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 한쪽으로 혈액이 유입되면, 혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리필터(40), 상기 혈장분리필터와 연결되며 혈액으로부터 노폐물을 제거하는 혈액투석필터(50), 상기 혈장분리필터(40)와 혈액투석필터(50)의 설치 공간을 제공하는 한편, 혈장분리필터와 혈액투석필터 외부에 혈장유동구간(13)을 구획하는 하우징, 상기 혈장분리필터(40)에서 분리된 혈장이 상기 혈장유동구간(13)으로 유입될 수 있도록 혈장유입포트(14), 및 혈장유동구간을 통과한 혈장이 배출될 수 있도록 혈장유출포트(15)를 포함한다. 하우징은, 통형의 벽체(12), 벽체 하부측에 혈장분리필터(40)와 결합하는 하부캡(20), 벽체 상부측에 혈액투석필터(50)와 결합하는 상부캡(30)을 포함하여 구성된다. 또한, 혈장분리필터(40)와 혈액투석필터(50) 사이에 혈액 누출이 없도록 혈장분리필터와 혈액투석필터를 연결하는 연결구(11)가 포함될 수 있으며, 상기 연결구(11)는 상기 혈장분리필터와 혈액투석필터와의 결합을 견고히 하기 위하여 그 치수 및 모양이 변경될 수 있다.

상기 혈장유입포트(14)와 혈장유출포트(15)는 상기 하우징에 마련되는 것을 특징으로 한다. 도 1 내지 도 3에 도시한 것과 같이, 혈장유입포트(14)와 혈장유출포트(15)가 벽체(12)의 외주면에 마련되고, 혈장유입포트를 통해 유입된 혈장은 상기 혈장유동구간(13)을 통과한 후 혈장유출포트를 거쳐 배출된다. 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)에 있어서 혈장유입포트(14)와 혈장유출포트(15)는 벽체(12)에 설치되는 것으로 한정되지 않고, 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이, 하부캡(20) 혹은 상부캡(30)에 마련될 수 있다. 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)는, 혈장유입포트(14) 및 혈장유출포트(15) 중 어느 하나의 포트가 상기 하부캡(20) 혹은 하부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련되면, 다른 하나의 포트는 상부캡(30) 혹은 상부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련되는 것이 바람직하다.

도 6에 도시한 것처럼, 혈장분리필터(40)와 혈액투석필터(50)는 내부 공간을 갖는 용기(41, 51)와 용기의 내부 공간에 수용되는 분리막(32, 42)을 포함하며, 용기의 내부 공간은 분리막(membrane)에 의해 다른 두 개의 유체가 흐르도록 구획된다. 즉 혈장분리필터(40)는 혈장분리필터 용기(41)의 내부 공간에 수용되는 혈장분리막(42)에 의해 혈액 유동영역과 혈장 유동영역으로 구획되며, 혈액투석필터(50)는 혈액투석필터 용기(51)의 내부 공간에 수용되는 혈액투석막(52)에 의해 혈액 유동영역과 투석액 유동영역으로 구획된다.

도 2에 도시한 것과 같이, 혈장분리필터(40)의 일단은 연결구(11)를 통해 혈액투석필터(50)와 연결되고, 타단은 하부캡(20)과 결합된다. 하부캡(20)에는 혈액 유동을 위한 하부캡 혈액포트(21)와 혈장분리필터(40)와 용이하게 결합 가능하도록 하부캡 삽입홈(23)이 마련되며, 혈장분리필터(40)와 하부캡(20)의 결합을 통해 하부캡 혈액포트(21)를 통과하는 혈액이 혈장분리필터(40) 내부의 혈액 유동영역으로 유동하도록 구획된다. 마찬가지로, 혈액투석필터(50)의 일단은 연결구(11)를 통해 혈장분리필터(40)와 연결되며 타단은 상부캡(30)과 결합한다. 상부캡(30)에는 혈액의 유동을 위한 상부캡 혈액포트(31)와 혈액투석필터(50)와 용이하게 결합 가능하도록 상부캡 삽입홈(33)이 마련되며, 혈액투석필터(50)와 상부캡(30)과의 결합을 통해 상부캡 혈액포트(31)를 통과하는 혈액이 혈액투석필터(50) 내부의 혈액 유동영역으로 유동하도록 구획된다.

또한, 도 7에 도시한 것과 같이, 하부캡 삽입홈(23)에 삽입되는 혈장분리필터 용기(41)의 일단에는 제 1 유동공(43)이 설치되며, 하부캡에는 하부캡 삽입홈(23)과 연결되며 하부캡을 관통하는 하부캡 통로(25)가 마련되어, 상기 혈장분리필터(40)와 하부캡(20)이 결합함으로써 제 1 유동공(43)과 하부캡 통로(25)를 연결하는 제 1 유로(61)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 유로(61)를 통해 혈장분리필터(40)의 혈장이 배출되는 것을 특징으로 한다.

마찬가지로, 도 8에 도시한 것과 같이, 상부캡 삽입홈(33)에 삽입되는 혈액투석필터 용기(51)의 일단에는 제 2 유동공(53)이 설치되며, 상부캡에는 상부캡 삽입홈(33)과 연결되며 상부캡을 관통하는 상부캡 통로(35)가 마련되어, 상기 혈액투석필터(50)와 상부캡(30)이 결합함으로써 제 2 유동공(53)과 상부캡 통로(35)를 연결하는 제 2 유로(62)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 제 2 유로(62)를 통해 투석액이 혈액투석필터(50)로 공급되거나 배출된다.

이와 같이, 혈장분리필터(40)와 하부캡(20)의 결합, 그리고 혈액투석필터(50)와 상부캡(30)의 결합을 통해, 혈액과 혈장, 그리고 투석액이 정해진 영역으로 흐르도록 한정되는데, 이는 하부캡(20)과 혈장분리필터(40), 혹은 상부캡(30)과 혈액투석필터(50)의 각 결합부위에 화학적 접착을 통하여 결합하거나, 혹은 실리콘 등 연질의 오링을 각 접착 부위에 삽입하는 등의 방법을 이용하여 혈액과 투석액, 그리고 혈장이 정해진 공간 외의 타 공간으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이는 상기 연결구(11)와 혈장분리필터(40) 및 혈액투석필터(50)의 결합에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.

상기 제 2 유동공(53)과 상부캡 통로(35), 및 이들의 연결을 통해 구성되는 제 2 유로(62)는 도시된 형상 및 위치에 한정되지 않고, 투석액을 유동시킬 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. 일례를 들어, 도 9에 도시한 것과 같이, 혈액투석필터 용기(51)의 일측벽과 상기 벽체(12)를 관통하도록 형성되는 제 3 유로(63)로 변경될 수 있다. 또한, 투석액의 유입과 유출을 분리하기 위하여 상부캡 통로(35)를 통과하는 제 2 유로(62)와 혈액투석필터 용기와 벽체를 관통하는 제 3 유로(63)가 함께 구비되어, 어느 하나의 유로를 통해 투석액이 공급되면 사용된 투석액은 다른 하나의 유로를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터(10)는 상기 하부캡(20)과 혈장유입포트(14)를 연결하는 혈장연결튜브(47)를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 도 10은 혈장연결튜브(47)가 하부캡 통로(25)와 혈장유입포트(14)를 연결하도록 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터(10)의 단면도이다. 혈장분리필터(40)와 하부캡(20)이 결합함으로써 혈장분리필터(40)의 혈장은 하부캡 통로(25)를 통해 배출되고, 배출된 혈장은 혈장연결튜브(47)를 통해 혈장유동구간(13)으로 이송된다.

상기 혈장유동구간(13)에는 혈장에 존재하는 독소 및 노폐물을 제거하기 위하여 흡착제가 구비된다. 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)에 포함되는 흡착제는 빌리루빈(brilirubin)과 같이 혈장 단백질에 결합되어 있으면서 전하를 띄고 있는 독소들을 이온 교환 기전에 의하여 제거하는 음이온 교환수지, 또는 트립토판(tryptophan) 및 중분자 크기의 수용성 독소 등을 물리적 흡착에 의해 제거할 수 있는 활성탄 등이 이용될 수 있다. 흡착제는 파우더 형태, 알갱이 형태, 혹은 파우더 혹은 알갱이를 압착시킨 흡착제 블록의 형태 등으로 사용될 수 있으며, 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)에 사용되는 흡착제는 종류와 개수가 한정되지 않고, 혈액정화 요법을 필요로 하는 환자에 따라 변경되는 것이 바람직하다.

혈장유입포트(14)을 통해 유입된 혈장이 혈장유동구간(13) 내에 구비된 흡착제와 충분히 접촉한 뒤 배출될 수 있도록, 혈장유입포트(14)가 하부캡(20) 혹은 하부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련되면 혈장유출포트(15)는 상부캡(30) 혹은 상부캡(30)이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련되는 것이 바람직하다. 반대로 혈장유입포트(14)가 상부캡(30) 혹은 상부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련되면 혈장유출포트(15)는 하부캡(20) 혹은 하부캡(20)이 위치한 측으로 치우친 벽체(12)에 마련될 수 있다.

여기서, 혈장유입포트(14)과 혈장유출포트(15)를 통해서는 흡착제의 이동이 발생하지 않는 것이 바람직하며 이를 위해서 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 일례를 들어, 상기 혈장유입포트(14) 혹은 혈장유출포트(15)를 흡착제보다 작은 크기로 제작하거나, 혈장유입포트(14) 혹은 혈장유출포트(15) 내부를 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터로 감싸거나, 흡착제를 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터로 감싸거나, 파우더 혹은 알갱이 형태의 흡착제를 압착시킨 흡착제 블록을 이용하거나, 또는 도 11에 도시한 것과 같이, 흡착제와 혈장유입포트, 혹은 흡착제와 혈장유출포트 사이에 분리벽(16)이 설치될 수 있다. 상기 분리벽(16)은 흡착제의 통과를 억제하기 위하여 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 구조로 제작되거나, 혹은 도 12에 도시한 것과 같이, 지지벽(17)에 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터(18)를 부착한 형태 등으로 제작될 수 있다.

마찬가지로, 다수 종의 흡착제가 사용된 경우 흡착제 간의 혼합을 방지하기 위하여, 흡착제를 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터로 감싸거나, 파우더 혹은 알갱이 형태의 흡착제를 압착시킨 흡착제 블록을 이용하거나, 혹은 흡착제 사이에 상기 분리벽(16)이 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(70)에 대하여 상세히 설명한다.

도 13은 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)를 포함하는 혈액정화장치(70)의 개략도이며, 도 14는 혈액정화필터(10) 내의 혈장 흐름을 도시한 단면도이고, 도 15는 혈액정화필터(10) 내의 투석액 흐름을 도시한 단면도이다.

도 13에 도시한 것처럼, 본 발명에 의한 혈액정화장치(70)는 혈액정화필터(10), 혈액정화필터와 환자를 연결하며 내부에 혈액이 유동하는 혈액유동관(74), 혈액유동관에 설치되어 환자의 혈액을 이송시키는 혈액펌프(71), 상기 혈장연결튜브(47)에 설치되어 혈장을 이송시키는 혈장펌프(77), 혈장유출포트(15)와 혈액유동관(74)을 연결하며 내부에 혈장이 유동하는 혈장유동관(78), 투석액을 공급하고 회수하는 투석액 공급장치(75)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 혈액정화장치(70)는 상기 혈장유동관(78)에 혈장펌프(77)를 추가로 구비할 수 있다.

혈액펌프(71)가 작동하여 환자의 혈액이 하부캡 혈액포트(21)를 통해 혈장분리필터(40)로 유입되면, 혈장연결튜브(47)에 설치된 혈장펌프(77)에 의한 유체당김으로 인하여 혈장분리필터(40) 내부의 혈장 영역의 압력이 혈액 영역에 비해 낮아지고, 혈장은 혈장분리막(42)을 반경 방향으로 관통하여 분리된다. 혈구를 포함하는 잔여 혈액은 연결구(11)를 통해 혈액투석필터(50)로 유동하며, 여기서 혈액투석을 통하여 혈액 중의 요독소와 노폐물이 제거된 후, 상부캡 혈액포트(31)를 거쳐 환자에게 회송된다. 도 13에 도시한 것과 같이, 혈액펌프(71)는 혈장분리필터(40)와 혈액투석필터(50)를 통과하는 혈액 유량을 조절하기 위하여 혈액정화필터(10) 전단과 후단에 각각, 혈장분리 혈액펌프(71a)와 혈액투석 혈액펌프(71b)로 분리되어 설치될 수 있다. 도면에서 화살표 방향은 혈액, 투석액, 및 혈장의 바람직한 유동 방향을 나타낸 것이다.

도 14에 도시한 것과 같이, 분리된 혈장은 혈장분리필터 용기(41)에 마련된 제 1 유동공(43)과 하부캡 통로(25), 그리고 혈장연결튜브(47)를 거쳐 혈장유동구간(13)으로 이동하게 되고, 혈장유동구간(13)에서 흡착제와의 접촉을 통해 독소와 노폐물이 제거된다. 흡착제를 통과한 깨끗한 혈장은 다시 혈액유동관(74)으로 회수된다. 다수 개의 혈장유입포트(14) 혹은 혈장유출포트(15)가 마련된 경우, 각각의 혈장유입포트(14) 혹은 혈장유출포트(15)를 통과하는 혈장 유량을 조절하기 위하여 각각의 혈장유입포트(14) 혹은 혈장유출포트(15)와 연결되는 혈장펌프(77)가 구비될 수 있다.

도 15에 도시한 것과 같이, 투석액 공급장치(75)의 작동에 의해 투석액이 제 2 유로(62)를 거쳐 혈액투석필터(50)로 공급되거나 배출된다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터(10)가 한 개의 투석액 유로를 가질 경우, 투석액 공급장치(75)에 의해 투석액이 혈액투석필터(50)로 공급되는 시간과, 사용된 투석액이 혈액투석필터(50)로부터 배출되는 시간이 교번하여 발생하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화필터(10)에 포함되는 투석액 유로는 도 15에 도시한 것과 같이 상부캡(30)을 통과하도록 구성되는데 한정되지 않고, 그 모양과 위치, 개수가 변경될 수 있다. 또한, 혈액투석필터(50)는 투석액 유동을 통한 혈액투석의 기능 외에, 투석액 공급장치(75)에 작용에 의해 혈액 중의 수분과 노폐물을 제거하는 혈액여과필터의 기능으로 용이하게 전환될 수 있다.

또한, 혈액의 유동은 하부캡 혈액포트(21)로 유입되어 혈장분리필터(40)와 혈액투석필터(50)를 거쳐 환자에게 회송되는데 한정하지 않고, 상부캡 혈액포트(31)를 통해 혈액투석필터(50)로 유입되며, 여기서 혈액투석이 먼저 일어나고, 이어서 혈장분리필터(40)를 지나면서 혈장이 분리된 후, 하부캡 혈액포트(21)를 거쳐 환자에게 회송될 수 있다.

특히, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액정화장치(70)는 혈장연결튜브(47)에 설치되는 혈장펌프(77)의 작용에 의해 혈장유동구간(13)으로 유입되는 혈장의 정수압이 대기압보다 높은 양(+)의 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 만약 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)에 마련되는 혈장연결튜브(47)와 혈장연결튜브에 설치되는 혈장펌프(77)가 없다고 가정할 경우, 혈장유출포트(15)와 혈액유동관(74)을 연결하는 혈장유동관(78)에 설치된 혈장펌프에 의해 혈장이 유동하여야 한다. 이럴 경우, 혈장펌프의 유체 당김에 의하여, 혈장은 혈장분리막(42), 혈장분리필터(40)와 혈장유동구간(13)을 연결하는 혈장 통로, 그리고 혈장유동구간(13)의 흡착제를 모두 통과하여야 한다. 즉, 혈장 펌프의 유체 당김에도 불구하고, 혈장 흐름을 방해하는 유동 저항이 크게 형성되기 때문에 혈장분리필터(40), 혈장분리필터와 혈장유동구간(13)을 연결하는 혈장 통로, 그리고 혈장유동구간(13)에서의 혈장 압력이 모두 대기압보다 크게 낮은 음(-)의 값으로 유지될 공산이 크다. 이러한 음(-)의 혈장 압력은, 외부에서 공기가 혈액정화장치(70) 내부로 유입되는 위험성을 발생하며, 혈장펌프의 작동에도 불구하고 혈장 유량이 확보되지 못하며, 혈장 내 독소 제거율이 하락하는 등 여러가지 문제를 일으킨다.

하지만, 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)는 혈장분리필터 용기(41)에 마련된 제 1 유동공(43)과 하부캡에 마련된 하부캡 통로(25)를 연결하는 제 1 유로(61)와 상기 제 1 유로와 혈장유입포트(14)를 연결하는 혈장연결튜브(47)가 마련됨으로써, 혈장연결튜브(47)와 혈장유동구간(13)을 통과할 때의 혈장 흐름은 혈장펌프에 의한 유체 푸슁(pushing)에 의하여 이송된다. 이를 통해, 혈장유동구간(13)으로 유입되는 혈장 압력은 양(+)의 값을 가지며, 궁극적으로 전술한 공기의 유입문제, 혈장유량 확보문제, 및 혈액정화 효율 저감 문제등을 해결할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 혈액정화필터(10)는 혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리 절차, 분리된 혈장으로부터 간독소 혹은 단백질결합 독소를 제거하기 위한 흡착 절차, 그리고 혈액으로부터 요독소 혹은 수용성 독소를 제거하기 위한 혈액투석 절차를 일체화시키고, 혈액정화필터 내부의 혈장 흐름을 원활하게 함으로써, 혈장 유동량을 확보하고 간독소 및 단백질결합 독소의 제거율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 도 13에 도시한 것과 같이, 한 개의 필터를 사용함으로써 전체 장치가 간단하고, 설치 및 사용상의 편의성을 향상시키는 혈액정화장치(70)를 제공할 수 있다.

이상, 앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하며, 이러한 개량 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 혈액정화필터
11 : 연결구
12 : 통형의 벽체
13 : 혈장유동구간
14 : 혈장유입포트
15 : 혈장유출포트
16 : 분리벽
17 : 지지벽
18 : 메쉬필터
20 : 하부캡
21 : 하부캡 혈액포트
23 : 하부캡 삽입홈
25 : 하부캡 통로
30 : 상부캡
31 : 상부캡 혈액포트
33 : 상부캡 삽입홈
35 : 상부캡 통로
40 : 혈장분리필터
41 : 혈장분리필터 용기
42 : 혈장분리막
43 : 제 1 유동공
47 : 혈장연결튜브
50 : 혈액투석필터
51 : 혈액투석필터 용기
52 : 혈액투석막
53 : 제 2 유동공
61 : 제 1 유로
62 : 제 2 유로
63 : 제 3 유로
70 : 혈액정화장치
71 : 혈액펌프
71a : 혈장분리 혈액펌프
71b : 혈액투석 혈액펌프
74 : 혈액유동관
75 : 투석액 공급장치
76 : 투석액유동관
77 : 혈장펌프
78 : 혈장유동관

Claims

혈액으로부터 혈장을 분리하는 혈장분리필터;
혈장분리필터와 연결되며 혈액으로부터 노폐물을 제거하는 혈액투석필터;
상기 혈장분리필터와 혈액투석필터의 설치 공간을 제공하는 한편, 혈장분리필터와 혈액투석필터 외부에 혈장유동구간을 구획하는 하우징;
상기 하우징에 마련되며 상기 혈장분리필터에서 분리된 혈장이 상기 혈장유동구간으로 유입될 수 있도록 혈장유입포트; 및
상기 하우징에 마련되며 상기 혈장유동구간을 통과한 혈장이 배출될 수 있도록 혈장유출포트;를 갖는 혈액정화필터.
제 1 항에 있어서,
상기 혈장분리필터와 혈액투석필터 사이에 혈액 누출이 없도록 연결하는 연결구;가 포함되는 혈액정화필터.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
통형의 벽체;
벽체 하부측에 상기 혈장분리필터와 결합하는 하부캡;
벽체 상부측에 상기 혈액투석필터와 결합하는 상부캡;을 포함하여 구성되는 혈액정화필터.
제 3 항에 있어서,
상기 하부캡은,
상기 혈장분리필터와 용이하게 결합 가능하도록 하부캡 삽입홈;
상기 하부캡 삽입홈과 연결되며 하부캡을 관통하는 하부캡 통로;를 가지며,
상기 상부캡은,
상기 혈액투석필터와 용이하게 결합 가능하도록 상부캡 삽입홈;
상기 상부캡 삽입홈과 연결되며 상부캡을 관통하는 상부캡 통로;를 갖는 혈액정화필터.
제 4 항에 있어서
상기 혈장분리필터는 내부 공간을 갖는 혈장분리필터 용기와 용기의 내부 공간에 수용되는 혈장분리막을 포함하여 구성되며,
상기 혈장분리필터 용기의 하부캡 삽입홈에 삽입되는 일측에 제 1 유동공;이 구비되고,
상기 혈장분리필터와 하부캡이 결합함으로써 제 1 유동공과 상기 하부캡 통로를 연결하는 제 1 유로;가 형성되는 혈액정화필터.
제 4 항에 있어서
상기 혈액투석필터는 내부 공간을 갖는 혈액투석필터 용기와 용기의 내부 공간에 수용되는 혈액투석막을 포함하여 구성되며,
상기 혈액투석필터 용기의 상부캡 삽입홈에 삽입되는 일측에 제 2 유동공;이 구비되고,
상기 혈액투석필터와 상부캡이 결합할 때 제 2 유동공과 상기 상부캡 통로를 연결하는 제 2 유로;가 형성되는 혈액정화필터.
제 6 항에 있어서,
혈액투석필터 용기와 벽체를 관통하는 제 3 유로;를 추가로 갖는 혈액정화필터.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 유동공 및 제 2 유동공은 각각 혈장분리필터 용기 및 혈액투석필터 용기의 외주면을 둘러싸도록 다수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 혈액정화필터.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
혈장 내의 독소 및 노폐물을 제거하기 위하여 혈장유동구간에 흡착제;가 구비되는 혈액정화필터.
제 9 항에 있어서,
상기 하부캡과 혈장유입포트를 연결하는 혈장연결튜브;를 추가로 갖는 혈액정화필터.
제 9 항에 있어서,
상기 혈장유입포트 및 혈장유출포트는 중 어느 하나의 포트는 하부캡 혹은 하부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체에 마련되고, 다른 하나의 포트는 상부캡 혹은 상부캡이 위치한 측으로 치우친 벽체에 설치되는 것을 특징으로 하는 혈액정화필터.
제 11 항에 있어서,
상기 혈장유입포트과 혈장유출포트를 통한 흡착제의 이동이 발생하지 않도록,
혈장유입포트과 혈장유출포트가 흡착제보다 작은 크기로 제작되거나,
혈장유입포트과 혈장유출포트를 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터로 감싸거나,
흡착제를 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터로 감싸거나,
파우더 혹은 알갱이 형태의 흡착제를 압착시킨 흡착제 블록을 이용하거나, 또는
흡착제와 혈장유입포트 사이 혹은 흡착제와 혈장유출포트 사이에 분리벽;이 설치되는 혈액정화필터.
제 12 항에 있어서,
상기 분리벽은,
흡착제의 통과를 억제할 수 있도록 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 구조로 제작되거나, 혹은 지지벽에 흡착제보다 작은 크기의 기공을 갖는 메쉬필터를 부착한 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 혈액정화필터.
상기 제 10 항의 혈액정화필터;
상기 혈액정화필터와 환자를 연결하며 내부에 혈액이 유동하는 혈액유동관;
상기 혈액유동관에 설치되어 환자의 혈액을 이송시키는 혈액펌프;
상기 혈장연결튜브에 설치되어 혈장을 이송시키는 혈장펌프;
상기 혈장유출포트와 혈액유동관을 연결하며 내부에 혈장이 유동하는 혈장유동관;
상기 혈액투석필터로 투석액을 공급하거나 또는 혈액투석필터로부터 투석액 혹은 여과액을 회수하기 위한 투석액 공급장치;를 포함하는 혈액정화장치.
제 14 항에 있어서,
상기 혈장유동관에 설치되어 혈장을 이송시키는 혈장펌프;를 추가로 갖는 혈액정화장치.