KR20160026345A - 혈액이송장치 - Google Patents

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KR20160026345A
KR20160026345A KR1020140114661A KR20140114661A KR20160026345A KR 20160026345 A KR20160026345 A KR 20160026345A KR 1020140114661 A KR1020140114661 A KR 1020140114661A KR 20140114661 A KR20140114661 A KR 20140114661A KR 20160026345 A KR20160026345 A KR 20160026345A
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Abstract

본 발명에 의한 혈액이송장치는 환자의 혈액을 혈액투석필터로 공급하는 혈액공급펌프와 혈액투석필터를 거친 혈액을 환자에게 회송하는 혈액회수펌프를 포함하여 구성되는데, 보다 구체적으로 혈액공급펌프는, 환자와 혈액투석필터를 연결하는 혈액공급관을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액공급관 가압부재, 혈액공급관 가압부재에 의해 가압되는 혈액공급관의 양단에 설치되는 혈액공급관 일방향밸브, 및 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축될 때 혈액공급관을 지지할 수 있는 혈액공급관 지지벽을 포함하여 구성된다. 마찬가지로, 혈액회수펌프는 혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액회수관을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액회수관 가압부재, 혈액회수관 가압부재에 의해 가압되는 혈액회수관의 양단에 설치되는 혈액회수관 일방향밸브, 및 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축될 때 혈액회수관을 지지할 수 있는 혈액회수관 지지벽을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 혈액이송장치는 혈액투석필터 내의 혈액압력을 신속하게 변화시킬 수 있으며, 이로 인해 혈액과 투석액 사이에 수분 교환과 물질 전달을 증대시키고 혈액투석 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

혈액이송장치 {Blood supply unit}
본 발명은 혈액투석필터를 사이에 두고 혈액과 투석액을 유동시킴으로써 혈액 내의 불순물을 제거하는 혈액투석 처치에 있어서 박동성 혈류를 이용하여 혈액투석필터 내에서 혈액압력을 신속하게 변화시키고, 이를 통해 혈액과 투석액 사이의 수분 교환과 물질 전달을 증대시킬 수 있는 혈액이송장치에 관한 것이다.
신장 기능에 장애가 생기면 체외로 배출되어야 할 수분과 노폐물이 체내에 축적되는 동시에, 전해질 불균형이 발생하게 된다. 이와 같은 신부전(kidney failure) 증상을 개선하는 방법으로 혈액을 체외로 순환시켜, 반투과성 막(membrane)인 혈액투석필터를 통하여 체내에 축적된 요독소와 잉여수분을 제거하는 혈액투석 요법이 주로 시행되고 있다. 혈액투석은 반투과성 막의 일측으로 혈액을 다른 한쪽으로 투석액을 유동시킴으로써, 이 두 유체의 농도차에 의한 확산(diffusion)과 압력차에 의한 여과(filtration)의 원리를 이용하여 체내 요독소와 잉여수분을 제거하며 전해질 균형을 도모하는 방법이다.
혈액과 투석액이 지나는 동안 물질 이동이 용이하게 일어날 수 있도록 하나의 용기 내에 반투과성 혈액투석막이 장착된 혈액투석필터를 이용하게 된다. 혈액투석필터는 원통형 용기에 중공사막 다발을 장전하고 그 양단부에 폴리우레탄 등의 합성수지를 이용하여 포팅 가공한 중공사막형 혈액투석필터가 주로 사용되고 있다. 중공사막형 혈액투석필터는 전체의 크기가 소형인 것에 비해 혈액과 투석액의 유효 접촉면적이 커서 물질전달 효율이 우수하기 때문이다.
혈액과 투석액은 혈액투석필터를 지나면서 각각의 정수압이 감소하게 되는데, 혈액과 투석액이 혈액투석필터 내에서 서로 반대방향으로 유동하기 때문에, 혈액투석필터의 혈액유입파트에서는 혈액압력이 투석액압력보다 높아서 혈액 중의 수분이 투석액 영역으로 이동하는 여과 현상이 발생하며, 반대로 혈액유출파트에서는 투석액압력이 혈액압력보다 높기 때문에 투석액으로부터 혈액 영역으로 수분이 이동하는 역여과 현상이 일어나게 된다.
혈액에서 투석액 영역으로 수분이 이동할 때, 혈액 중의 노폐물이 함께 제거되는데, 이를 대류에 의한 물질전달(convective mass transfer)이라고 일컫는다. 이 대류에 의한 물질전달을 통해 신부전 환자의 중분자 요독소가 효율적으로 제거되고, 환자의 투석 예후도 크게 향상되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 기존 혈액투석장치에서는 혈액투석필터의 크기가 한정되어 있고, 환자의 체중과 혈관 상태를 감안할 때 혈류량을 증가시키는 것이 크게 제한적이기 때문에, 대류에 의한 물질전달에 의한 투석효율을 향상시키는데 큰 어려움이 있다.
대한민국 등록특허 10-1549221 (2014.1.2) 대한민국 공개특허 10-2014-68348 (2014.6.9)
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 혈액투석필터 크기 혹은 혈류량을 증가시키지 않고, 혈액과 투석액 간의 압력차를 조절하여 혈액투석 효율을 향상시킬 수 있는 혈액이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 혈액투석장치는, 혈액과 투석액 사이에 물질 이동이 일어나는 혈액투석필터, 혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액공급관, 혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액회수관, 투석액을 이송시키는 투석액펌프와 투석액이 유동하는 투석액유동관, 그리고 환자의 혈액을 혈액투석필터에 공급하고 혈액투석필터를 거친 혈액을 환자에게 회송하는 혈액이송장치를 포함하여 구성된다. 혈액투석필터는 내부 공간을 갖는 혈액투석필터 용기와 용기의 내부 공간에 수용되는 혈액투석막을 포함하며, 용기의 내부 공간은 혈액투석막에 의해 혈액 유동영역과 투석액 유동영역으로 구획된다.
상기 혈액이송장치는 환자의 혈액을 혈액투석필터로 공급하는 혈액공급펌프와 혈액투석필터를 거친 혈액을 환자에게 회송하는 혈액회수펌프를 포함하여 구성되는데, 보다 구체적으로 혈액공급펌프는 상기 혈액공급관의 일부분을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액공급관 가압부재, 혈액공급관 가압부재에 의해 가압되는 혈액공급관의 양단에 설치되어 내부의 혈액이 혈액투석필터로 유동하도록 하는 혈액공급관 일방향밸브, 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축될 때 혈액공급관을 지지할 수 있는 혈액공급관 지지벽을 포함하여 구성된다. 마찬가지로, 혈액회수펌프는 상기 혈액회수관의 일부분을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액회수관 가압부재, 혈액회수관 가압부재에 의해 가압되는 혈액회수관의 양단에 설치되어 혈액투석필터의 혈액이 환자에게 회송되도록 하는 혈액회수관 일방향밸브, 및 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축될 때 혈액회수관을 지지할 수 있는 혈액회수관 지지벽을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 혈액이송장치는 혈액공급관 가압부재 또는 혈액회수관 가압부재의 압축에 의해 혈액공급관 혹은 혈액회수관 내부의 유로가 차단되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 혈액공급관 및 혈액회수관 가압부재는 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 가압하는 가압면에 가압부재 돌출부를 가질 수 있다. 가압부재가 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 압축할 때, 가압부재 돌출부에 의해 혈액공급관 혹은 혈액회수관은 완전히 압축되며 내부의 유로는 일시적으로 차단된다.
혈액이송장치의 작동에 대해 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치는, 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 팽창되며 환자의 혈액이 혈액공급관으로 유동하는 제 1 단계(Phase 1), 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되며 내부의 혈액이 혈액투석필터로 공급되는 제 2 단계 (Phase 2), 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 팽창되고 혈액투석필터의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 이동하는 제 3 단계 (Phase 3), 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되며 내부의 혈액이 환자에게 회송되는 제 4 단계 (Phase 4)의 혈액 유동을 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 단계에서 혈액공급관이 압축될 때, 혈액투석필터의 혈액 유동영역이 밀폐되어 있고 혈액은 혈액공급관 일방향밸브로 의해 환자에게 역류하지 못함으로 혈액투석필터의 혈액 압력은 상승하고 혈액 중의 수분과 노폐물이 투석액 영역으로 이동하는 여과 현상이 발생한다. 반대로, 상기 제 3 단계에서 혈액회수관이 팽창될 때, 혈액투석필터의 혈액 유동영역은 밀폐되어 있고 혈액회수관 일방향밸브에 의해 환자의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 역류하지 못함으로 혈액투석필터의 혈액 압력은 하락하고 투석액 영역에서 혈액 영역으로 수분이 이동하는 역여과 현상이 발생한다. 즉, 혈액공급관과 혈액회수관의 압축과 팽창의 한 사이클이 여과-역여과의 한 사이클을 구성하며, 여과 동안 혈액 중의 수분과 노폐물이 제거되며 역여과 동안 유실된 수분을 보충하게 된다.
또한, 제 1 단계동안 환자의 혈액은 팽창된 혈액공급관으로 유동하며, 반대로 제 4 단계동안 혈액회수관의 혈액이 환자에게 회송된다. 즉, 혈액공급관과 혈액회수관의 압축과 팽창의 한 사이클 동안 혈액의 유출과 유입의 한 사이클이 달성됨을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치에서는 혈관으로부터 혈액의 유출과 혈관으로의 혈액의 유입이 교번해서 발생하며, 따라서 한 개의 혈관접근 바늘에 의해 혈액의 유출과 유입이 달성될 수 있다.
끝으로, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치는, 혈액투석필터의 혈액압력이 항상 허용된 범위 내에 있도록 혈액회수펌프의 전단과 후단을 연결하는 압력릴리프 우회로를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 혈액이송장치는 혈액투석필터 내의 혈액압력을 신속하게 변화시킬 수 있으며, 이로 인해 혈액투석이 진행되는 동안 혈액과 투석액 사이에 수분 교환과 물질 전달을 증대시키고, 혈액투석필터의 크기 혹은 혈액과 투석액 유량을 증가시키지 않고서도 혈액투석 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액투석장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액투석필터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치를 나타낸 것이다.
도 4는 가압부재 돌출부가 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치를 나타낸 것이다.
도 5는 지지벽 돌출부가 설치된 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치를 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치의 작동 기전을 나타낸 것이다.
도 10은 한 개의 혈관접근을 도시한 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치를 나타낸 것이다.
도 11은 압력릴리프 우회로가 설치된 본 발명의 일시예에 의한 혈액이송장치를 나타낸 것이다.
도 12는 압력릴리프 우회로의 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타내어질 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 혈액투석장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 혈액투석필터의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치의 주요 구성을 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액투석장치(10)는, 혈액과 투석액 사이에 물질 이동이 일어나는 혈액투석필터(20), 혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액공급관(11), 마찬가지로 혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액회수관(12), 투석액을 이송시키는 투석액펌프(13), 투석액펌프와 혈액투석필터를 연결하며 내부에 투석액이 유동하는 투석액유동관(14), 그리고 환자의 혈액을 혈액투석필터에 공급하고 혈액투석필터를 거친 혈액을 환자에게 회송하는 혈액이송장치(30)를 포함하여 구성된다.
혈액투석필터(20)는 도 2에 도시된 것과 같이, 내부 공간을 갖는 혈액투석필터 용기(21)와 용기의 내부 공간에 수용되는 혈액투석막(22)을 포함하며, 용기의 내부 공간은 혈액투석막(22)에 의해 혈액 유동영역과 투석액 유동영역으로 구획된다. 혈액투석필터 용기의 일단과 타단에는 혈액유입구(23)와 혈액유출구(24)가 마련되고, 용기의 외주면 상하부에는 투석액유입구(25)와 투석액유출구(26)가 마련된다. 혈액유입구(23)로 유입되는 혈액은 혈액투석막 안쪽의 혈액 유동영역을 통과하여 혈액유출구(24)를 통해 배출되고, 투석액유입구(25)로 유입되는 투석액은 혈액투석막의 바깥쪽의 투석액 유동영역을 통과하여 투석액유출구(26)를 거쳐 배출된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)는 환자의 혈액을 혈액투석필터로 공급하는 혈액공급펌프(31)와 혈액투석필터를 거친 혈액을 환자에게 회송하는 혈액회수펌프(32)를 포함하여 구성되는데, 보다 구체적으로 혈액공급펌프(31)는 상기 혈액공급관(11)의 일부분을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액공급관 가압부재(31a), 혈액공급관 가압부재에 직선 왕복력을 제공하는 가압부재 구동기, 혈액공급관 가압부재에 의해 가압되는 혈액공급관의 양단에 설치되어 내부의 혈액이 혈액투석필터로 유동하도록 하는 혈액공급관 일방향밸브(31b), 및 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축될 때 혈액공급관을 지지할 수 있는 혈액공급관 지지벽(31c)을 포함하여 구성된다. 마찬가지로, 혈액회수펌프(32)는 상기 혈액회수관(12)의 일부분을 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액회수관 가압부재(32a), 혈액회수관 가압부재에 직선 왕복력을 제공하는 가압부재 구동기, 혈액회수관 가압부재에 의해 가압되는 혈액회수관의 양단에 설치되어 혈액투석필터의 혈액이 환자에게 회송되도록 하는 혈액회수관 일방향밸브(32b), 및 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축될 때 혈액회수관을 지지할 수 있는 혈액회수관 지지벽(32c)을 포함하여 구성된다. 가압부재에 의해 가압되는 혈액공급관(11)과 혈액회수관(12)은 수축 및 이완할 수 있는 유연한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
혈액공급관 가압부재(31a)는 일측벽에 마련된 가이드 레일을 따라 직선 이동하면서 혈액공급관(11)을 압축 또는 팽창시킬 수 있다. 가압부재 구동기는 가압부재(31a)에 왕복 직선 운동을 전가할 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다. 일례의 가압부재 구동기는 가압부재(31a)를 혈액공급관 지지벽(31c) 쪽으로 이송시키기 위한 캠과 캠을 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있으며, 캠의 회전에 의해 가압부재(31a)가 지지벽 쪽으로 하강하면 혈액공급관(11)은 압축된다. 캠에 의한 외력이 제거되면 가압부재는 원래의 위치로 이동하고 혈액공급관(11)은 자체의 탄성력으로 팽창하게 된다. 본 발명에 있어서 가압부재(31a)는 혈액공급관을 압축 혹은 팽창시킬 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있고, 가압부재 구동기는 가압부재를 작동시킬 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. 혈액회수관 가압부재(32a)의 작동과 이에 따른 혈액회수관(12)의 압축 및 팽창도 전술한 혈액공급관 가압부재(31a) 및 혈액공급관(11)과 동일하다.
본 발명에 의한 혈액이송장치(30)는 혈액공급관 가압부재(31a) 또는 혈액회수관 가압부재(32a)의 압축에 의해 혈액공급관(11) 혹은 혈액회수관(12) 내부의 유로가 차단되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 도 5(a)에 도시한 것과 같이, 혈액공급관 및 혈액회수관 가압부재(31a, 32a)는 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 가압하는 가압면에 가압부재 돌출부(38)를 가질 수 있다. 도 5(b)에 도시한 것과 같이, 상기 가압부재가 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 압축할 때, 상기 가압부재 돌출부(38)에 의해 혈액공급관 혹은 혈액회수관은 완전히 압축되며 내부의 유로는 일시적으로 차단된다. 또는, 도 6에 도시한 것과 같이 혈액공급관 지지벽(31c) 혹은 혈액회수관 지지벽(32c)에 돌출부(39)가 설치되며 가압부재(31a, 32a)가 하강하여 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 압축하면 지지벽에 마련된 돌출부(39)에 의해 유동관은 완전히 압축되며 내부의 유로는 차단될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)의 작동에 대해 설명한다. 투석액펌프(14)가 작동하여 투석액이 혈액투석필터(20)의 투석액 영역을 통과하도록 유동하며, 혈액은 혈액이송장치(30)의 작동에 의해 혈액투석필터(20) 거쳐 환자에게 회송된다. 혈액은 혈액투석막(22) 안쪽으로 유동하고 투석액은 혈액투석막의 바깥쪽으로 유동한다.
본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)는 도 6 내지 도 9에 도시한 것과 같이,
혈액회수관 가압부재(32a)에 의해 혈액회수관(12)이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재(31a)에 의해 혈액공급관(11)이 팽창되며 환자의 혈액이 혈액공급관으로 유동하는 제 1 단계(Phase 1),
혈액회수관 가압부재(32a)에 의해 혈액회수관(12)이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재(31a)에 의해 혈액공급관(11)이 압축되며 내부의 혈액이 혈액투석필터(20)로 공급되는 제 2 단계 (Phase 2),
혈액공급관 가압부재(31a)에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재(31a)에 의해 혈액회수관이 팽창되고 혈액투석필터(20)의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 이동하는 제 3 단계 (Phase 3),
혈액공급관 가압부재(31a)에 의해 혈액공급관(11)이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재(32a)에 의해 혈액회수관이 압축되며 내부의 혈액이 환자에게 회송되는 제 4 단계 (Phase 4)의 혈액 유동을 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단계동안 혈액공급관 일방향밸브(31b)에 의해 혈액투석필터(20)의 혈액이 팽창된 혈액공급관으로 역류하지 않으며, 상기 제 4 단계동안 혈액회수관 일방향밸브(32b)에 의해 혈액이 혈액투석필터로 역류하지 않는다. 또한, 제 2 단계에서 혈액공급관(11)이 압축될 때, 혈액투석필터의 혈액 유동영역이 밀폐되어 있고 혈액은 혈액공급관 일방향밸브(31b)로 의해 환자에게 역류하지 못함으로 혈액투석필터(20)의 혈액 압력은 상승하고 혈액 중의 수분과 노폐물이 투석액 영역으로 이동하는 여과 현상이 발생한다. 반대로, 제 3 단계에서 혈액회수관(12)이 팽창될 때, 혈액투석필터(20)의 혈액 유동영역은 밀폐되어 있고 혈액회수관 일방향밸브(32b)에 의해 환자의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 역류하지 못함으로 혈액투석필터(20)의 혈액 압력은 하락하고 투석액 영역에서 혈액 영역으로 수분이 이동하는 역여과 현상이 발생한다.
즉, 혈액공급관(11)과 혈액회수관(12)의 압축과 팽창의 한 사이클이 여과-역여과의 한 사이클을 구성하며, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)에서는 상기 여과-역여과 사이클을 반복하게 되며, 여과 동안 혈액 중의 수분과 노폐물이 제거되며 역여과 동안 유실된 수분을 보충하게 된다.
또한, 상기 제 1 단계동안 환자의 혈액은 팽창된 혈액공급관(11)으로 유동하며, 반대로 제 4 단계동안 혈액회수관(12)의 혈액이 환자에게 회송된다. 즉, 혈액공급관(11)과 혈액회수관(12)의 압축과 팽창의 한 사이클 동안 혈액의 유출과 유입의 한 사이클이 달성됨을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)에서는 혈관으로부터 혈액의 유출과 혈관으로의 혈액의 유입이 교번해서 발생하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 도 10에 도시한 것과 같이, 본 발명에 의한 혈액이송장치(30)를 이용한 혈액투석에서는 한 개의 혈관접근 바늘에 의해 혈액의 유출과 유입이 달성될 수 있다. 즉, 혈관접근 바늘이 환자의 혈관에 삽입되고 혈액공급관(11)과 혈액회수관(12)이 상기 혈관접근 바늘과 연결되어 혈액의 유출과 유입이 교번하여 발생할 수 있다. 통상의 혈액투석에서는, 혈액공급관(11) 및 혈액회수관(12)과 연결되는 분리된 두 개의 혈관삽입 도관 혹은 바늘이 필요하다. 하지만, 혈관에 삽입되는 도관 혹은 바늘은 환자에게 통증을 야기하며 삽입되는 피부에 염증을 일으키는 등 여러가지 단점으로 작용한다. 하지만, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)에서는 환자의 혈관에 삽입된 한 개의 도관 혹은 바늘을 통하여 혈액의 유출 및 유입이 달성되기 때문에 전술한 혈관접근의 문제를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치(30)는 도 11에 도시한 것과 같이, 혈액회수펌프(32)의 전단과 후단을 연결하는 압력릴리프 우회로(40)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 혈액회수펌프(32)의 전단은 혈액투석필터(20)와 혈액회수펌프(32)를 잇는 혈액회수관(12)에 해당하며, 후단은 혈액회수펌프와 환자를 연결하는 혈액회수관(12)을 의미한다. 상기 압력릴리프 우회로(40)는 혈액회수펌프(32) 전단의 혈액압력에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는데, 도면에서 알 수 있듯이 혈액회수펌프(32) 전단의 혈액압력은 혈액투석필터를 거치는 혈액 유동영역의 압력(P2)을 의미한다.
상기 압력릴리프 우회로(40)의 작동에 대해서 설명하면, 혈액공급관 가압부재(31a)가 혈액공급관(11)을 압축하면 혈액투석필터의 혈액 유동영역이 밀폐되어 있으므로 혈액투석필터의 혈액압력(P2)이 상승한다. 따라서, 여과에 의해 혈액 중의 수분이 투석액 영역으로 이동하고 혈액압력은 곧 하강한다. 하지만, 실제 혈액투석에서는 혈액 중의 혈구 및 혈장 단백질들이 혈액투석막의 내벽에 점착하고 여과에 의한 수분 이동을 방해할 수 있다. 따라서, 혈액투석필터를 거치는 혈액압력(P2)이 비정상적으로 높아질 경우, 압력릴리프 우회로(40)를 거쳐 혈액투석필터의 혈액이 환자에게 회송될 수 있고, 이를 통해 혈액투석필터의 혈액압력(P2)이 감소할 수 있다.
반대로, 혈액회수관 가압부재(32a)에 의해 혈액회수관(12)이 팽창하면 혈액투석필터(20)의 혈액 유동영역이 밀폐되어 있으므로 혈액투석필터의 혈액압력(P2)은 감소한다. 이어서, 투석액 중의 수분이 혈액 영역으로 보충되고 혈액압력은 곧 상승한다. 하지만, 전술한 바와 마찬가지로, 혈액투석막을 통한 수분 이동이 제한될 수 있으며 이로 인해 혈액투석필터를 통과하는 혈액압력이 비정상적으로 낮아질 경우, 압력릴리프 우회로(40)를 통해 혈액회수펌프(32) 후단의 혈액이 혈액투석필터의 혈액 영역으로 보충되고 혈액투석필터의 혈액압력은 증가할 수 있다. 이와 같이, 압력릴리프 우회로(40)가 설치됨으로써 혈액투석필터를 거치는 혈액압력(P2)이 허용치를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
도 12(a)는 압력릴리프 우회로(40)의 일례를 도시한 것으로써, 스프링의 압축에 의해 압력릴리프 우회로는 보통의 경우 차단되어 있지만, 혈액투석필터의 혈액압력(P2)이 스프링의 압축력을 초과할 경우 스프링이 위쪽으로 이동하고 우회로는 개방될 수 있다. 또는, 도 12(b)에 도시한 것과 같이, 혈액투석필터의 혈액압력(P2) 값을 입력받아 압력릴리프 우회로(40)는 개폐될 수 있다.
여기서, 상기 압력릴리프 우회로(40)는 혈액회수펌프(32) 전단의 혈액압력(P2)에 의해 개폐되는 것으로 한정되지 않는다. 압력릴리프 우회로는 압력릴리프 우회로에 연결되는 양단, 즉 혈액회수펌프(32) 전후단의 압력차(P2-P1)에 의해 개폐될 수 있으며, 또는 혈액투석필터(20)를 통과하는 혈액과 투석액 압력값의 차이인 막간압력(TMP)에 의해 개폐될 수 있는 것을 특징으로 한다.
압력릴리프 우회로(40)를 개방시킬 수 있는 혈액압력 혹은 TMP는 정해진 값을 갖는 것이 아니라, 사용되는 혈액투석막의 종류에 따라 다르게 설정되는 것이 바람직하다. 통상의 혈액투석필터는 혈액투석막의 파손을 방지하기 위하여 TMP의 양(+)의 허용치와 음(-)의 허용치를 갖는다. TMP 허용치는 혈액투석막의 종류에 따라 다르지만, 대략 그 절대값이 500~1,500 mmHg 사이의 값을 갖는다. 혈액투석필터를 지나는 혈액압력(P2)이 높아져서 양(+)의 TMP 값이 허용치에 도달하거나, 반대로 혈액압력이 낮아져서 음(-)의 TMP 값이 허용치에 도달하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 혈액투석필터를 거치는 혈액압력이 크게 높아질 경우(대략 200~1,500mmHg 사이의 압력) 압력릴리프 우회로(40)를 거쳐 혈액투석필터의 혈액이 환자에게 유동하고, 반대로 압력이 크게 낮아질 경우(대략 -200~-1,500mmHg 사이의 압력) 압력릴리프 우회로(40)를 거쳐 환자의 혈액이 혈액투석필터로 공급된다. 이와 같이, 압력릴리프 우회로(40)를 설치함으로써 혈액투석필터의 혈액압력은 항상 허용된 범위 내에 있도록 조절될 수 있다.
상기 압력릴리프 우회로(40)는 혈액회수펌프(32)의 전후단을 연결하는 것으로 한정되지 않는다. 도 11에서 알 수 있듯이, 혈액공급펌프(31) 전단의 압력, 즉 환자와 혈액공급펌프(31)를 연결하는 혈액공급관(11)의 압력과 혈액회수펌프(32) 후단의 압력, 즉 혈액회수펌프(32)와 환자를 연결하는 혈액회수관(12)의 압력은 동일하다. 또한, 혈액투석필터(20)에서의 혈액압력 손실을 무시할 경우, 혈액공급펌프(31) 후단의 압력, 즉 혈액공급펌프(31)와 혈액투석필터(20) 사이의 혈액공급관(11)의 압력과 혈액회수펌프(32) 전단의 압력도 동일한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 압력릴리프 우회로(40)는 혈액공급펌프(31)의 전단과 후단을 연결하거나, 혹은 혈액공급펌프(31) 후단과 혈액회수펌프(32) 후단을 연결하는 등 혈액투석필터를 통과하는 혈액압력을 허용치 내에 있도록 조절할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 혈액이송장치는 혈액유동관을 가압하는 가압부재(31a, 32a)와 가압부재 구동기를 이용하여 혈액투석필터 내의 혈액압력을 신속하게 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 혈액투석이 진행되는 동안 혈액투석필터 내에서 혈액과 투석액 사이에 수분 교환과 물질 교환을 극대화시키고, 혈액투석필터의 크기 혹은 혈액과 투석액 유량을 증가시키지 않고서도 혈액투석효율을 향상시킬 수 있다.
10 : 혈액투석장치
11 : 혈액공급관
12 : 혈액회수관
13 : 투석액펌프
14 : 투석액유동관
20 : 혈액투석필터
21 : 혈액투석필터 용기
22 : 혈액투석막
23 : 혈액유입구
24 : 혈액유출구
25 : 투석액유입구
26 : 투석액유출구
30 : 혈액이송장치
31 : 혈액공급펌프
31a : 혈액공급관 가압부재
31b : 혈액공급관 일방향밸브
31c : 혈액공급관 지지벽
32 : 혈액회수펌프
32a : 혈액회수관 가압부재
32b : 혈액회수관 일방향밸브
32c : 혈액회수관 지지벽
38 : 가압부재돌출부
39 : 지지벽돌출부
40 : 압력릴리프 우회로

Claims (7)

  1. 환자의 혈액을 혈액투석필터로 공급하는 혈액공급펌프와 혈액투석필터의 혈액을 환자에게 회송하는 혈액회수펌프를 포함하는 구성되는 혈액이송장치에 있어서,
    상기 혈액공급펌프는,
    환자와 혈액투석필터를 연결하는 혈액공급관의 일부를 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액공급관 가압부재;
    혈액공급관 가압부재에 의해 가압되는 혈액공급관의 양단에 설치되어 혈액이 혈액투석필터로 유동하도록 하는 혈액공급관 일방향밸브;
    혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축될 때, 혈액공급관을 지지할 수 있는 혈액공급관 지지벽;을 포함하여 구성되며,
    상기 혈액회수펌프는,
    혈액투석필터와 환자를 연결하는 혈액회수관의 일부를 가압하여 내부의 혈액을 토출시키는 혈액회수관 가압부재;
    혈액회수관 가압부재에 의해 가압되는 혈액회수관의 양단에 설치되어 혈액투석필터의 혈액이 환자에게 회송되도록 하는 혈액회수관 일방향밸브;
    혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축될 때, 혈액회수관을 지지할 수 있는 혈액회수관 지지벽;을 포함하여 구성되는 혈액이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    혈액공급관 가압부재 및 혈액회수관 가압부재는,
    가압부재의 혈액공급관 혹은 혈액회수관을 가압하는 가압면에 설치되며 가압부재에 의해 혈액공급관 혹은 혈액회수관이 압축될 때, 혈액공급관 혹은 혈액회수관 내부의 유로를 차단할 수 있는 가압부재 돌출부;를 갖는 혈액이송장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혈액공급관 지지벽 혹은 혈액회수관 지지벽에 설치되며, 가압부재에 의해 혈액공급관 혹은 혈액회수관이 압축될 때, 혈액공급관 혹은 혈액회수관 내부의 유로를 차단할 수 있는 지지벽 돌출부;를 갖는 혈액이송장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 팽창되며 환자의 혈액이 혈액공급관으로 유동하는 제 1 단계;
    혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되며 내부의 혈액이 혈액투석필터로 공급되는 제 2 단계;
    혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 팽창되고 혈액투석필터의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 이동하는 제 3 단계;
    혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되며 내부의 혈액이 환자에게 회송되는 제 4 단계;의 혈액 유동을 반복하는 혈액이송장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 팽창되며 환자의 혈액이 혈액공급관으로 유동하는 제 1 단계;
    혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되어 있는 동안 혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되며 내부의 혈액이 혈액투석필터로 공급되는 제 2 단계;
    혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 팽창되고 혈액투석필터의 혈액이 팽창된 혈액회수관으로 이동하는 제 3 단계;
    혈액공급관 가압부재에 의해 혈액공급관이 압축되어 있는 동안 혈액회수관 가압부재에 의해 혈액회수관이 압축되며 내부의 혈액이 환자에게 회송되는 제 4 단계;의 혈액 유동을 반복하는 혈액이송장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혈액공급펌프와 혈액투석필터를 연결하는 혈액공급관 혹은 혈액투석필터와 혈액회수펌프를 연결하는 혈액회수관 중 어느 하나와 혈액공급펌프와 환자를 연결하는 혈액공급관 혹은 혈액회수펌프와 환자를 연결하는 혈액회수관 중 어느 하나의 관을 연결하는 압력릴리프 우회로;를 추가로 포함하여 구성되는 혈액이송장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 압력릴리프 우회로는,
    압력릴리프 우회로에 의해 연결되는 양단의 혈액 압력의 차, 혹은
    혈액공급펌프와 혈액투석필터를 연결하는 혈액공급관의 압력, 혹은
    혈액투석필터와 혈액회수펌프를 연결하는 혈액회수관의 압력, 혹은
    혈액투석필터를 통과하는 혈액과 투석액 압력의 차이인 막간압력 중 어느 하나의 값에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 혈액이송장치.
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