KR20220008145A - Cardiac impulsing type fluid transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박동형 유체 이송장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pulsatile fluid transfer device.
인공심장은 혈류의 발생 방식에 따라 박동성 혈액 펌프와 비박동성 혈액 펌프로 분류될 수 있다. 박동성 혈액 펌프는 인공심실의 기능을 하는 혈액주머니 또는 혈액이 들어 있는 부분을 외부에서 눌러서 내부의 혈액이 방출되도록 한다. 비박동 혈액 펌프는 혈액과 직접 접촉하는 임펠러의 회전력에 의해 혈액이 밀려나가도록 한다.The artificial heart can be classified into a pulsatile blood pump and a non-pulsatile blood pump according to the generation of blood flow. The pulsatile blood pump presses the blood bag or part containing blood, which functions as an artificial ventricle, from the outside to release the internal blood. The non-pulsating blood pump causes the blood to be pushed out by the rotational force of the impeller in direct contact with the blood.
박동성 혈액 펌프의 인공 심실에 압력 변화를 유발하는 장치는 공기로 압력을 가하는 공압식과 고체 형태의 기구로 압박하는 기계식으로 분류할 수 있다. 공압식 박동성 혈액 펌프는 진공펌프와 공기 압축기를 구비한 기기를 이용하여 압축 공기로 혈액 주머니를 누르고 진공으로 복원되도록 한다. 그러나, 진공펌프와 공기 압축기를 조합한 혈액 펌프 구동장치는 부피가 크고 무거워 병원 이외의 장소에서 사용하기가 곤란할 뿐만 아니라, 환자의 이동에 제한이 있다. 한편, 종래의 박동식 및 로터리식 혈액 펌프에는 펌프내 혈액의 역류를 방지하기 위하여 각종 밸브가 사용된다. 이때 사용되는 밸브가 손상되면 혈액이 역류하여 혈액의 순환이 원활하지 못하게 된다. 또한, 현재까지 개발된 박동형 혈액 펌프는 자연 심장과 유사한 박동을 구현하기 보다는 일반 맥동을 발생시키는 것에 머무르고 있어, 자연 심장과 유사한 박동을 발생시킬 수 있는 혈액 펌프의 개발이 요구되고 있다. A device that induces a pressure change in the artificial ventricle of a pulsatile blood pump can be classified into a pneumatic type that applies pressure with air, and a mechanical type that applies pressure with a solid type device. The pneumatic pulsatile blood pump uses a device equipped with a vacuum pump and an air compressor to press the blood bag with compressed air and restore the vacuum. However, the blood pump driving device in which the vacuum pump and the air compressor are combined is bulky and heavy, making it difficult to use in places other than hospitals, and there is a limitation in the movement of the patient. On the other hand, in the conventional pulsatile and rotary blood pumps, various valves are used to prevent the reverse flow of blood in the pump. If the valve used at this time is damaged, the blood flows back and the blood circulation is not smooth. In addition, the pulsatile blood pumps developed so far only generate a normal pulsation rather than realizing a beating similar to the natural heart.
관련 선행문헌으로 미국등록특허 7,726,956는 "편심 조정기구를 포함하는 연동 펌프"을 개시한다.As a related prior art, US Patent No. 7,726,956 discloses "a peristaltic pump including an eccentric adjustment mechanism".
본 발명의 한 실시예는 자연 심장과 유사한 박동을 발생시키며 유체를 정량적으로 이송할 수 있는 박동형 유체 이송장치를 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a pulsatile fluid transport device capable of quantitatively transporting a fluid while generating a beating similar to a natural heart.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiment according to the present invention may be used to achieve other problems not specifically mentioned.
본 발명의 한 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치는 길이방향으로 길게 구비되어 외력이 전달됨에 따라 압력 변형이 발생되어 내부 유체를 길이방향으로 이송하는 피가압부, 구동부의 동력이 전달되어 회전되며, 피가압부의 외면에 외주면이 인접되도록 구비되는 회전체, 회전체의 외주면에 길이방향을 따라 박동 가압형상으로 돌출 형성되어 피가압부의 유체 이송 파형이 박동 파형을 유지하도록 피가압부에 가압력을 전달하는 박동 가압부를 포함한다.A pulsatile fluid transport device according to an embodiment of the present invention is provided long in the longitudinal direction, and as an external force is transmitted, pressure deformation is generated, and the power of the pressurized part and the driving part for transporting the internal fluid in the longitudinal direction is transmitted and rotated, The rotating body provided so that the outer circumferential surface is adjacent to the outer surface of the pressurized part is formed to protrude in a pulsating pressure shape along the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the rotating body to transmit the pressing force to the pressurized part so that the fluid transfer waveform of the pressurized part maintains the pulsating waveform It includes a beat pressing unit.
본 발명의 한 실시예는 박동형 유체 이송구조를 간단하게 구현할 수 있어 소형화 및 경량화가 가능하여 휴대용으로 형성할 수 있고, 자연 심장과 유사하게 유체 이송량이 음의 값을 발생하도록 구현할 수 있으며 정량 이송이 필수적인 의료기기용 펌프로 적용할 수 있는 효과가 있다.One embodiment of the present invention can simply implement a pulsatile fluid transport structure, so it can be made compact and lightweight, so it can be portable, and similar to a natural heart, it can be implemented so that the fluid transport amount generates a negative value, and quantitative transport is possible. There is an effect that can be applied as an essential medical device pump.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 결합관계를 도시한 분리 도면이다.
도 2는 피가압부와 하우징의 결합관계를 도시한 분리 도면이다.
도 3은 박동 가압부가 피가압부를 가압하여 압착된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 박동형 연동운동의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 판상에 구비된 박동 가압부를 원통형으로 변형되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치를 도시한 분리 도면이다.
도 7은 도 6의 분리 도면이다.
도 8은 튜브의 압착된 상태를 회전축 방향으로 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 동작으로 유체가 이송되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 이송 유량을 도시한 도면이다.1 is an exploded view illustrating a coupling relationship of a pulsatile fluid transfer device according to an embodiment of the present invention.
2 is an isolated view illustrating a coupling relationship between a part to be pressed and a housing.
3 is a view showing a state in which the pulsating pressurizing unit is pressed by pressing the pressurized unit.
4 is a diagram illustrating an example of a pulsatile peristaltic motion.
5 is a diagram schematically illustrating a process of transforming a pulsating pressing unit provided on a plate into a cylindrical shape.
6 is an exploded view illustrating a pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention.
7 is an exploded view of FIG. 6 .
8 is a view of the compressed state of the tube viewed in the direction of the rotation axis.
9 is a diagram illustrating a state in which a fluid is transferred by an operation of a pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a transfer flow rate of a pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of a well-known known technology, a detailed description thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
이하에서는 도면들을 참조하여 박동형 유체 이송장치를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a pulsatile fluid transfer device will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 결합관계를 도시한 분리 도면이며, 도 2는 피가압부와 하우징의 결합관계를 도시한 분리 도면이다. 그리고 도 3은 박동 가압부가 피가압부를 가압하여 압착된 상태를 도시한 도면이며, 도 4는 박동형 연동운동의 예를 도시한 도면이고, 도 5는 판상에 구비된 박동 가압부를 원통형으로 변형되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치는 피가압부(120), 회전체(130), 박동 가압부(140)를 포함하며, 박동 가압부(140)를 가진 회전체(130)가 회전하여 피가압부(120)를 가압함에 따라 자연 심장과 유사한 박동을 발생시키며 유체를 정량적으로 이송할 수 있다.1 is an isolated view showing a coupling relationship of a pulsatile fluid transport device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a separated view showing a coupling relationship between a pressurized part and a housing. And FIG. 3 is a view showing a state in which the pulsating pressurizing part is pressed by pressing the pressurized part, FIG. 4 is a view showing an example of pulsating-type peristaltic motion, and FIG. is a diagram schematically showing 1 to 5 , a pulsatile fluid transfer device according to an embodiment of the present invention includes a pressurized
피가압부(120)는 길이방향으로 길게 구비되어 외력이 전달됨에 따라 압력 변형이 발생되어 내부 유체의 이송을 안내할 수 있다. 피가압부(120)는 탄성을 갖고 가압력에 따라 형상이 변형되고 복원력에 따라 원형을 유지하는 튜브(122)를 포함할 수 있다. 피가압부(120)는 중공형으로 형성되는 하우징의 길이방향으로 길게 구비되며, 하우징의 내부 원주면을 따라 1개 이상 구비될 수 있다. 피가압부(120)는 튜브(122)의 외면에서 튜브(122)의 길이방향을 따라 볼록한 돌출 형상으로 구비되어 튜브(122)가 하우징의 내면에 결합되도록 안내하는 고정 돌기(124)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 고정 돌기(124)는 튜브(122)와 일체로 형성될 수 있다.The pressurized
한편, 하우징은 피가압부(120)와 대응하는 위치에서 하우징의 길이방향을 따라 고정 돌기(124)가 삽입 고정되는 오목한 홈 형상의 가이드 홈이 구비될 수 있다. 하우징은 원통형상으로 형성되며, 내면의 길이방향을 따라 가이드 홈이 구비되는 본체(110), 본체(110)의 개구된 일측에 구비되며, 튜브(122)가 관통되는 제11 홀(152)을 구비하는 제1 커버(150), 그리고 본체(110)의 개구된 타측에 구비되며, 튜브(122)가 관통되는 제12 홀(162)을 구비하는 제2 커버(160)를 포함할 수 있다. 여기서, 가이드 홈은 본체(110)의 내면에서 튜브(122)의 외형에 대응하여 오목한 형상으로 형성되어 튜브(122)의 안착을 지지하는 제1 홈(112), 그리고 제1 홈(112)의 내면에서 고정 돌기(124)의 외형에 대응하여 오목한 형상으로 형성되어 고정 돌기(124)의 결합을 지지하는 제2 홈(114)을 포함할 수 있다. 하우징은 피가압부(120)가 삽입 고정되는 오목한 홈 형상의 가이드 홈을 구비함에 따라 회전체(130)의 회전시 피가압부(120)가 하우징 내 정해진 위치에서 벗어나지 않도록 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 회전축(132)이 시계 반대방향으로 회전할 경우, 회전체(130)의 상부에 위치된 피가압부(120)는 압착될 수 있다. 본체(110)에 구비되는 가이드 홈의 깊이는 탄성을 갖는 피가압부(120)의 두께로 형성될 수 있다. 본체(110)의 내면은 피가압부(120)가 압착될 때 박동 가압부(140)의 회전이 방해되지 않도록 형성할 수 있다. 이때, 피가압부(120)의 지름과 박동 가압부(140)의 크기 및 회전체(130)의 지름은 서로 대응하도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the housing may be provided with a guide groove in the shape of a concave groove into which the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본체(110)에 구비된 제1 홈(112)에 튜브(122)가 위치하고, 제2 홈(114)에 고정 돌기(124)가 끼워지게 되어 박동 가압부(140)의 회전시에 튜브(122)가 한쪽 방향으로 쏠리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 가이드 홈에 의해 피가압부(120)를 고정함으로써 박동 가압부(140)의 회전동작에 의한 피가압부(120)의 압착이 진행되는 동안 피가압부(120)가 가이드 홈에서 벗어나지 않도록 견고하게 고정할 수 있다.1 to 3, the
도 2와 도 3을 참조하면, 중공형의 원통형상인 하우징은 박동형 유체 이송장치의 조립을 용이하게 하도록 2개로 분리 결합되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징의 본체(110)는 제1 본체(110a)와 제2 본체(110b)를 포함하며, 제1 본체(110a)와 제2 본체(110b)가 상호 힌지 결합으로 분리 결합될 수 있다. 박동형 유체 이송장치의 전체적인 외형은 길이방향으로 길게 형성되는 횡형이면서 원기둥형상으로 형성될 수 있지만, 입형으로 형성될 수도 있으며 사각기둥형상, 또는 다양한 형태로 형성될 수 있다.2 and 3 , the hollow cylindrical housing may have a structure in which two are separated and coupled to facilitate assembly of the pulsatile fluid transfer device. For example, the
회전체(130)는 별도로 구비되는 구동부의 동력이 전달되어 회전되며, 피가압부(120)의 외면에 외주면이 인접되도록 구비될 수 있다. 회전체(130)는 하우징에 회전축(132)이 축결합되어 회전될 수 있다. 즉, 회전체(130)는 구동부에 회전축(132)이 축결합되어 회전될 수 있다. 회전축(132)의 일측은 구동부와 연결되고, 구동부는 적합한 회전수와 토크를 갖는 모터를 포함할 수 있다. 그리고 필요에 따라 구동부와 회전축(132) 사이에 동력 전달부가 구비될 수 있다. 동력 전달부는 기어 또는 풀리(pulley) 등을 포함할 수 있다. 회전체(130)의 회전축(132)은 베어링(134)을 매개로 하우징의 제1 커버(150)와 제2 커버(160)에 각각 결합될 수 있다. 제1 커버(150)와 제2 커버(160)에는 회전축(132)이 삽입되는 관통홀이 구비되며, 관통홀에는 각각 베어링(134)이 끼워져 회전축(132)과 결합될 수 있다. 여기서, 관통홀은 제1 커버(150)에 구비되는 제1 관통홀(154), 그리고 제2 커버(160)에 구비되는 제2 관통홀(164)을 포함할 수 있다. 제1 커버(150) 또는 제2 커버(160)의 일측은 구동부 또는 별도로 구비되는 지지대와 연결되어 고정될 수 있다.The rotating
박동 가압부(140)는 회전체(130)의 외주면에 길이방향을 따라 박동 가압형상으로 돌출 형성되어 피가압부(120)의 유체 이송 파형이 박동 파형(cardiac impulsing wave)을 유지하도록 피가압부(120)에 가압력을 전달할 수 있다. 여기서, 박동 파형은 자연 심장의 수축과 팽창의 반복으로 발생되는 파형을 말한다. 본 발명의 실시예에서 박동 가압부(140)의 가압력에 따라 발생되는 피가압부(120)의 체적변화로 피가압부(120)를 통해 이송되는 유체의 이송 흐름이 박동 파형으로 구현될 수 있다. 박동 가압부(140)는 서로 다른 복수의 가압구간에 대응하여 서로 다른 박동 가압형상을 갖는 복수의 가압부를 포함할 수 있다. 박동 가압부(140)는 박동 파형에 대응하도록 구분된 서로 다른 복수의 가압구간에서 각각 서로 다른 박동 가압형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4와 도 5를 참조하면, 박동 가압부(140)는 제1 상승 가압구간(A)에 형성되어 제1 상승 가압력을 전달하는 제11 가압부(142), 제11 가압부(142)에 연장 형성되며, 제1 하강 가압구간(B)에 형성되어 제1 하강 가압력을 전달하는 제21 가압부(144), 제21 가압부(144)에 연장 형성되며, 제2 상승 가압구간(C)에 형성되어 제2 상승 가압력을 전달하는 제12 가압부(146), 그리고 제12 가압부(146)에 연장 형성되며, 제2 하강 가압구간(D)에 형성되어 제2 하강 가압력을 전달하는 제22 가압부(148)를 포함할 수 있다. 박동 가압부(140)는 박동 가압형상으로 형성되어 피가압부(120)를 가압함으로써 자연 심장과 유사한 박동을 발생시키며 유체를 정량적으로 이송할 수 있다. The
예를 들어, 제1 상승 가압구간(A)의 상승 높이는 박동 가압부(140)의 전체 높이의 75% 이상일 수 있다. 제1 하강 가압구간(B)의 하강 높이는 박동 가압부(140)의 전체 높이의 25% 이하일 수 있다. 제2 상승 가압구간(C)의 상승 높이는 제1 하강 가압구간(B)의 하강 높이보다 클 수 있다. 제2 하강 가압구간(D)의 하강 높이는 제2 상승 가압구간(C)의 상승 높이보다 작을 수 있다.For example, the rising height of the first rising and pressing section A may be 75% or more of the total height of the
본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치는 1개의 박동 가압부(140)만을 사용하여도 자연 심장 박동 현상을 발생시킬 수 있으며, 일종의 선형 맥동펌프와 유사한 구조를 구현할 수 있다. 즉, 1개의 박동 가압부(140)에서만 튜브(122)를 완전히 압착하여야 한다. 1개의 박동 가압부(140)를 사용함에 따라 박동 가압부(140)의 지름이 상대적으로 커져야 한다.The pulsatile fluid transfer device according to the embodiment of the present invention can generate a natural heartbeat phenomenon even by using only one
박동형 유체 이송장치는 연동펌프처럼 회전하는 롤러에 의해 탄성을 가진 튜브(122)를 압착하여 유체를 이송하는 방법과 마찬가지로 선형 연동운동을 발생시킬 수 있다. 도 4는 박동형 연동운동의 예를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 특정의 가압구간에서 박동 가압형상을 갖는 박동 가압부(140)가 구비될 경우 박동 가압부(140)의 곡선을 따라 목적에 따른 튜브(122) 내 유체를 이송할 수 있다. 박동 가압부(140)의 형태에 따라 튜브(122) 내 유체는 좌측에서 우측으로 이동하는데 이동 초기에는 튜브(122) 내 유체는 좌측에서 우측으로 급격하게 이동하다가 잠시 역방향으로 이동한 후, 다시 좌측에서 우측의 정방향으로 이동할 수 있다. 이러한 시간에 따른 유체의 이동량(Volume)을 미분하면, 도 4에 도시된 바와 같은 시간에 따른 유량(Flowrate) 곡선을 얻을 수 있고, 이러한 유량곡선은 심장에서 발생되는 혈류량 곡선과 유사하게 나타날 수 있다. 또한, 시간에 따른 유량 곡선을 적분하면, 시간에 따른 유체의 이동량 곡선을 얻을 수 있다. 이에 따라, 박동 가압부(140)의 형상은 시간에 따른 유체의 이동량 곡선의 형상과 실질적으로 동일할 수 있다. 박동 가압부(140)가 튜브(122)를 지나면서 튜브(122)와 접촉이 끝나는 끝점 이후에 박동 가압부(140)의 시작점이 다시 접촉할 수 있다. 즉, 박동 가압부(140)가 연속적으로 배치하여 튜브(122)를 지나게 되면, 튜브(122) 내 유체는 심장 박동 파형을 보이면서 연속적으로 좌측에서 우측으로 이동하게 된다. The pulsatile fluid transport device may generate a linear peristaltic motion similar to the method of transporting the fluid by compressing the
도 5는 판상에 구비된 박동 가압부를 원통형으로 변형되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 일측의 원통과 평행하게 튜브(122)가 박동 가압부(140)와 밀착 접촉되어 있는 상태에서 원통이 시계 방향으로 회전하게 되면, 튜브(122) 내 유체는 하단에서 상단으로 이동된다. 이때 유량변화는 자연 심장 박동형을 모사할 수 있다.5 is a diagram schematically illustrating a process of transforming a pulsating pressing unit provided on a plate into a cylindrical shape. 4 and 5, when the
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치는 심장과 유사한 박동을 발생시키면서 소형화 및 경량화가 가능하다. 심장의 동작은 펌프와 비슷해서 심실의 수축시 혈액을 동맥으로 공급하고, 심방의 확장시 정맥으로부터 혈액 유입된다. 이때, 일방향으로만 혈류를 허용하는 판막의 개폐가 순차적으로 이루어지며 혈액의 역류를 방지하여 혈액순환이 원활하게 반복된다. 이와 같은 심장의 수축 및 팽창의 반복을 박동(cardiac impulsing)이라 하고, 심방과 심실은 각각 다른 리듬으로 박동한다. 심장 박동수는 개인의 건강 상태, 연령 및 성별에 따라서도 다르다. 그러나, 안정상태에 있을 때 한 개체의 박동수는 거의 일정하며, 성인의 표준 박동수는 60∼80회이다. As described above, the pulsatile fluid transfer device according to the embodiment of the present invention can be reduced in size and weight while generating a heart-like beat. The action of the heart is similar to that of a pump, so when the ventricles contract, blood is supplied to the arteries, and when the atria dilate, blood flows in from the veins. At this time, the valves that allow blood flow in only one direction are sequentially opened and closed, preventing the backflow of blood, so that blood circulation is smoothly repeated. This repetition of contraction and expansion of the heart is called beating (cardiac impulsing), and the atria and the ventricles beat with different rhythms, respectively. Heart rate also depends on a person's health, age, and gender. However, when in a steady state, an individual's beat is almost constant, and the standard beat for an adult is 60 to 80 beats.
이러한 박동형 유체 이송장치는 자연 심장 박동 파형을 구현하는 박동형 혈액 펌프로 구현할 수 있다. 그리고 박동 파형을 유지하면서도 박동의 주기 조절이 가능하다. 또한, 기존 박동형 혈액 펌프에 비해 간단한 구조로 형성할 수 있으므로 소형화와 경량화가 가능하여 휴대용 박동형 혈액 펌프를 제공할 수 있다. 또한, 심장과 같이 정량적인 유체 이송이 가능하다. 또한, 일반 연동펌프와 마찬가지로 펌프 구동장치와 접촉하지 않으며 혈액이 튜브(122)만 접촉하는 오염 방지형 혈액 펌프를 제공할 수 있다. 즉, 종래의 박동형 혈액 펌프와는 달리 휴대용 혈액 펌프로서의 개발이 가능하며, 간단한 구조를 통해 원가절감의 효과가 있다. 또한, 정액주입장치로서 활용도가 높기 때문에 혈액공급장치 외에 투석장치와 정량 이송이 필수적인 의료기기용 펌프로 적용될 수 있다.Such a pulsatile fluid transfer device can be implemented as a pulsating blood pump that implements a natural heartbeat waveform. And it is possible to control the cycle of the beat while maintaining the beat waveform. In addition, since it can be formed with a simple structure compared to the existing pulsatile blood pump, miniaturization and weight reduction are possible, thereby providing a portable pulsatile blood pump. In addition, quantitative fluid transfer, such as the heart, is possible. In addition, like a general peristaltic pump, it is possible to provide an anti-contamination type blood pump in which blood does not contact the pump driving device and only the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치를 도시한 도면이며, 도 7은 도 6의 분리 도면이다. 도 8은 튜브의 압착된 상태를 회전축 방향으로 바라본 도면이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 동작으로 유체가 이송되는 상태를 도시한 도면이다. 도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치(200)는 1개의 피가압부, 2개의 회전체, 2개의 박동 가압부를 포함하며, 박동 가압부가 장착된 2개의 회전체가 서로 대칭구조로 배치되어 자연 심장과 유사한 박동을 발생시키며 유체를 정량적으로 이송할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치(200)는 피가압부의 압착이 2개의 회전체와 2개의 박동 가압부에 의해 이루어지는 점에서 1개의 회전체(130)와 1개의 박동 가압부(140)에 의해 피가압부(120)를 압착하는 본 발명의 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치와 차이점이 있다.6 is a view illustrating a pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exploded view of FIG. 6 . 8 is a view showing the compressed state of the tube in the direction of the rotation axis, and FIG. 9 is a view showing a state in which the fluid is transferred by the operation of the pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention. 6 to 9 , the pulsatile
회전체는 피가압부를 사이에 두고 복수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 회전체는 피가압부를 사이에 두고 일측에 구비되는 제1 회전체(230), 그리고 제1 회전체(230)와 대응하도록 타측에 구비되는 제2 회전체(230a)를 포함할 수 있다.The rotating body may be provided with a plurality of parts to be pressed therebetween. For example, the rotating body may include a first
박동 가압부는 제1 회전체(230)의 외주면에 구비되는 제1 박동 가압부(240), 그리고 제2 회전체(230a)의 외주면에 구비되는 제2 박동 가압부(240a)를 포함할 수 있다. 서로 대칭하는 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)의 사이에는 탄성을 가진 피가압부가 위치할 수 있다.The beating pressure unit may include a first
피가압부는 탄성을 갖고 가압력에 따라 형상이 변형되고 복원력에 따라 원형을 유지하는 튜브(220), 그리고 튜브(220)의 내면에서 튜브(220)의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 서로 대향되는 위치에서 튜브(220)의 중심방향으로 돌출 형성되는 튜브 텅(tube tongue) 형상의 돌기부(222)를 포함할 수 있다. 이때 돌기부(222)의 재질은 튜브(220)와 같은 탄성체로 형성될 수 있다. 피가압부는 제1 박동 가압부(240)의 가압력에 대응하여 가압되는 제1 박동 가압영역(224)과 제2 박동 가압부(240a)의 가압력에 대응하여 가압되는 제2 박동 가압영역(226)을 형성할 수 있다. 2개의 회전체 사이에 위치하는 튜브(220)의 외형은 길이방향과 수직한 방향으로 절단하였을 때 단면형상이 일정한 두께를 갖는 원형으로 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 튜브(220) 내부에 돌기부(222)가 구비된 상태에서 양측의 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)에 의해 튜브(220)가 압착이 될 경우, 튜브(220) 내부는 완전히 닫힌 상태가 될 수 있다. 만약, 돌기부(222)가 구비되지 않은 튜브가 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)에 의해 압착된 상태를 가정하면, 유체 이송이 어려울 수 있다. 즉, 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)에 의해 돌기부(222)가 없는 튜브가 압착되었을 경우는 튜브가 압착된 상태라 하더라도, 튜브 내부에는 가압부분 이외의 부분에서 빈 공간이 발생될 수 있다. 이러한 빈 공간이 발생됨에 따라 박동 가압부가 회전한다 하더라도, 유입구(252)와 배출구(262)가 튜브의 빈 공간과 연통되기 때문에 유체를 이송할 수 없게 된다.The portion to be pressed has elasticity, is deformed in shape according to the pressing force, and has a circular shape according to the restoring force, and is formed elongated along the longitudinal direction of the
튜브(220)의 개구된 일측에 구비되며, 튜브(220)와 연통되는 유입구(252)를 구비하여 유체 유입경로를 형성하는 유입 챔버(250), 그리고 튜브(220)의 개구된 타측에 구비되며, 튜브(220)와 연통되는 배출구(262)를 구비하여 유체 배출경로를 형성하는 배출 챔버(260)를 포함할 수 있다. 튜브(220)의 양단은 유입구(252)를 포함하는 유입 챔버(250)와 배출구(262)를 포함하는 배출 챔버(260)에 결합될 수 있다. 박동형 유체 이송장치는 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)를 고정할 수 있는 케이스가 구비될 수 있다. 박동형 유체 이송장치의 케이스는 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)를 서로 연결하여 고정하거나 별도의 지지대에 고정될 수 있다. 박동형 유체 이송장치의 케이스는 타원형 또는 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 사용 목적에 따라 횡형 또는 입형으로 형성될 수도 있다.It is provided on one open side of the
구동부의 동력을 회전체에 전달하는 동력 전달부를 더 포함할 수 있다. 제1 회전체(230)와 제2 회전체(230a)의 회전방향은 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 회전체(230)는 시계 방향으로 회전하는 반면 제2 회전체(230a)는 시계 반대방향으로 회전할 수 있다. 따라서 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)는 서로 마주보게 되어, 회전하는 동안에도 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)의 끝면은 항상 가장 가깝게 위치하게 된다. 즉, 서로 대칭되는 박동 가압부의 끝면들의 거리는 튜브(220)의 두께의 합과 연관될 수 있다. 박동 가압부가 회전하는 동안 박동 가압부의 끝면이 지속적으로 동일한 거리를 유지하기 위해서는 회전체가 정확하게 서로 반대방향으로 회전하여야 하기 때문에, 각 회전체의 회전은 기어방식으로 동력을 전달하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 동력 전달부는 구동부의 동력을 전달받아 회전되는 웜기어(270), 웜기어(270)의 일측에 구비되어 웜기어(270)의 동력을 제1 회전체(230)로 전달하는 제1 웜휠(280), 그리고 웜기어(270)의 타측에 구비되어 웜기어(270)의 동력을 제2 회전체(230a)로 전달하는 제2 웜휠(280a)을 포함할 수 있다.It may further include a power transmission unit for transmitting the power of the driving unit to the rotating body. The first
구동부는 모터를 포함할 수 있으며, 웜기어(270)는 모터와 연결되어 시계 반대방향으로 회전할 수 있다. 구동부의 회전에 따라 웜기어(270)가 시계 반대방향으로 회전하면, 웜기어(270)의 좌우에 위치한 제1 웜휠(280)과 제2 웜휠(280a)은 낮은 기어비를 가지며 회전할 수 있다. 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 웜기어(270)의 좌우에는 제1 웜휠(280)과 제2 웜휠(280a)이 연결되고, 제1 웜휠(280)과 제2 웜휠(280a)은 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 제1 웜휠(280)은 제1 회전축(232)과 연결되어 제1 박동 가압부(240)가 구비된 제1 회전체(230)를 회전시킬 수 있다. 제2 웜휠(280a)은 제2 회전축(232a)과 연결되어 제2 박동 가압부(240a)가 구비된 제2 회전체(230a)를 회전시킬 수 있다. 이에 따라 제1 회전체(230)와 제2 회전체(230a)는 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)가 회전하고, 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a) 사이에 위치하고 있는 튜브(220)는 압착되며, 제1 박동 가압부(240)와 제2 박동 가압부(240a)의 회전방향과 박동 가압형상에 의해 튜브(220)의 압착된 부위의 위치가 변화되며, 유체를 이송시킬 수 있다.The driving unit may include a motor, and the
한편, 제1 회전체(230)와 제2 회전체(230a)에 축결합되는 각각의 회전체가 회전이 원활하도록 베어링(234)이 구비될 수 있다. 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)의 좌우에는 베어링(234)이 고정될 수 있다. 예를 들어, 제1 회전체(230)의 제1 회전축(232)은 베어링(234)을 매개로 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)에 각각 결합될 수 있다. 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)는 제1 회전축(232)이 삽입되는 제1 관통홀(254, 264)이 구비되며, 제1 관통홀(254, 264)에는 베어링(234)이 끼워져 제1 회전축(232)과 결합될 수 있다. 한편, 제2 회전체(230a)의 제2 회전축(232a)도 베어링(234)을 매개로 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)에 각각 결합될 수 있다. 유입 챔버(250)와 배출 챔버(260)는 제2 회전축(232a)이 삽입되는 제2 관통홀(256, 266)이 구비되며, 제2 관통홀(256, 266)에는 베어링(234)이 끼워져 제2 회전축(232a)과 결합될 수 있다.On the other hand, the
상기한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치(200)는 피가압부를 사이에 두고 1쌍의 회전축, 1쌍의 회전체, 1쌍의 박동 가압부, 유입 챔버(250), 배출 챔버(260), 1개의 웜기어(270)와 2개의 웜휠(worm wheel)을 포함하는 동력 전달부를 포함할 수 있다. 웜기어(270)의 일측은 구동부인 모터와 연결될 수 있으며, 심장 박동 주기와 대응할 수 있도록 기어비를 조절할 수 있다. 예를 들어, 구동부의 회전수와 토크는 일반 성인의 심장 박동이 분당 60~80회인 점을 고려하여 기어비를 조절할 수 있다.As described above, the pulsatile
동력 전달부는 웜기어(270)를 대신하여 평기어 세트, 베벨기어, 유성기어 또는 풀리(pulley) 등 다양한 감속장치와 연결할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달부는 구동부의 동력을 전달받아 회전되며, 구동부의 동력을 제1 회전체(230)로 전달하는 제1 기어, 그리고 제1 기어와 맞물려 회전되며, 제1 기어의 동력을 제2 회전체(230a)로 전달하는 제2 기어를 포함할 수도 있다. 제1 기어와 제2 기어는 평기어를 이용할 수 있다. 이러한 경우, 1쌍의 회전체는 서로 역방향으로 회전될 수 있도록 조합할 수 있다.The power transmission unit may be connected to various reduction devices such as a spur gear set, a bevel gear, a planetary gear or a pulley instead of the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치의 이송 유량을 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면 이송 유량은 전반적으로 아래쪽에서 위쪽으로 이동한다. 박동 가압부가 회전하는 동안 튜브(220)는 어느 한 부위에서 반드시 압착된 상태를 유지한다. 이러한 압착 위치의 변화를 통해 유체는 이송하게 되며, 이송되는 유량은 도 10에 도시된 바와 같이 표현될 수 있다. 즉, 자연 심장에서 발생되는 박동형 혈액이송을 구현할 수 있다. 자연 심장은 도 10에서와 같이 항상 유속이 양의 값만을 유지하는 것이 아니라 순간적으로 유속이 음의 값을 보여 주며 이를 반복한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 박동형 유체 이송장치(200)는 자연 심장과 유사하게 혈류량이 음의 값을 발생되도록 구현할 수 있다.10 is a diagram illustrating a transfer flow rate of a pulsatile fluid transfer device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10 , the transfer flow generally moves from the bottom to the top. While the pulse pressure part rotates, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
110 ; 본체
112 ; 제1 홈
114 ; 제2 홈
120 ; 피가압부
122 ; 튜브
124 ; 고정 돌기
130 ; 회전체
132 ; 회전축
140 ; 박동 가압부
150 ; 제1 커버
160 ; 제2 커버
230 ; 제1 회전체
232 ; 제1 회전축
230a ; 제2 회전체
232a ; 제2 회전축
240 ; 제1 박동 가압부
240a ; 제2 박동 가압부
220 ; 튜브
222 ; 돌기부
250 ; 유입 챔버
260 ; 배출 챔버
270 ; 웜기어
280 ; 제1 웜휠
280a ; 제2 웜휠110 ;
114;
122;
130 ;
140 ; beat
160 ;
232 ; first
232a; second
240a; a second
222;
260 ;
280 ;
Claims (18)
구동부의 동력이 전달되어 회전되며, 상기 피가압부의 외면에 외주면이 인접되도록 구비되는 회전체,
상기 회전체의 외주면에 길이방향을 따라 박동 가압형상으로 돌출 형성되어 상기 피가압부의 유체 이송 파형이 박동 파형을 유지하도록 상기 피가압부에 가압력을 전달하는 박동 가압부
를 포함하는 박동형 유체 이송장치.A part to be pressed that is provided long in the longitudinal direction and is deformed in pressure as an external force is transmitted to transport the internal fluid in the longitudinal direction;
The power of the driving unit is transmitted and rotated, and the rotating body is provided so that the outer peripheral surface is adjacent to the outer surface of the pressurized part;
A pulsating pressurizing part is formed to protrude in a pulsating press shape along the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the rotating body to transmit the pressurizing force to the pressurized part so that the fluid transfer waveform of the pressurized part maintains the pulsating waveform.
A pulsatile fluid transport device comprising a.
상기 박동 가압부는
상기 박동 파형에 대응하도록 구분된 서로 다른 복수의 가압구간에서 각각 서로 다른 박동 가압형상으로 형성되는 박동형 유체 이송장치.In claim 1,
The beating pressure unit
A pulsatile fluid transfer device formed in a different pulsating pressurizing shape in a plurality of different pressurizing sections divided to correspond to the pulsating waveform.
상기 박동 가압부는 서로 다른 복수의 가압구간에 대응하여 서로 다른 박동 가압형상을 갖는 복수의 가압부를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 2,
The pulsating pressurizing unit includes a plurality of pressurizing units having different pulsating pressurizing shapes corresponding to a plurality of different pressing sections.
상기 피가압부는 탄성을 갖고 가압력에 따라 형상이 변형되고 복원력에 따라 원형을 유지하는 튜브를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 1,
The pressure-bearing part has elasticity, and the shape is deformed according to the pressing force, and the pulsatile fluid conveying device includes a tube that maintains a circular shape according to the restoring force.
상기 피가압부는 중공형으로 형성되는 하우징의 길이방향으로 길게 구비되며, 상기 하우징의 내부 원주면을 따라 1개 이상 구비되는 박동형 유체 이송장치.In claim 4,
The pressurized portion is provided long in the longitudinal direction of the housing formed in a hollow shape, and at least one pulsatile fluid transfer device is provided along the inner circumferential surface of the housing.
상기 피가압부는 중공형으로 형성되는 하우징의 길이방향으로 길게 구비되며, 상기 튜브의 외면에서 상기 튜브의 길이방향을 따라 볼록한 돌출 형상으로 구비되어 상기 튜브가 상기 하우징의 내면에 결합되도록 안내하는 고정 돌기를 더 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 4,
The pressurized portion is provided long in the longitudinal direction of the housing formed in a hollow shape, and is provided in a convex protruding shape from the outer surface of the tube along the longitudinal direction of the tube to guide the tube to be coupled to the inner surface of the housing. A pulsatile fluid transfer device further comprising a.
상기 고정 돌기는 상기 튜브와 일체로 형성되는 박동형 유체 이송장치.In claim 6,
The fixing protrusion is a pulsatile fluid transfer device that is integrally formed with the tube.
상기 하우징은 상기 피가압부와 대응하는 위치에서 상기 하우징의 길이방향을 따라 상기 고정 돌기가 삽입 고정되는 오목한 홈 형상의 가이드 홈이 구비되는 박동형 유체 이송장치.In claim 6,
The housing is a pulsatile fluid transport device having a concave groove-shaped guide groove into which the fixing protrusion is inserted and fixed along the longitudinal direction of the housing at a position corresponding to the part to be pressed.
상기 하우징은
원통형상으로 형성되며, 내면의 길이방향을 따라 상기 가이드 홈이 구비되는 본체,
상기 본체의 개구된 일측에 구비되며, 상기 튜브가 관통되는 제11 홀을 구비하는 제1 커버, 그리고
상기 본체의 개구된 타측에 구비되며, 상기 튜브가 관통되는 제12 홀을 구비하는 제2 커버
를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 8,
the housing is
A body formed in a cylindrical shape and provided with the guide groove along the longitudinal direction of the inner surface;
A first cover provided on an open side of the main body and having an eleventh hole through which the tube passes, and
A second cover provided on the other open side of the main body and having a twelfth hole through which the tube passes.
A pulsatile fluid transport device comprising a.
상기 가이드 홈은
상기 본체의 내면에서 상기 튜브의 외형에 대응하여 오목한 형상으로 형성되어 상기 튜브의 안착을 지지하는 제1 홈, 그리고
상기 제1 홈의 내면에서 상기 고정 돌기의 외형에 대응하여 오목한 형상으로 형성되어 상기 고정 돌기의 결합을 지지하는 제2 홈
을 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 9,
The guide groove is
A first groove formed in a concave shape corresponding to the outer shape of the tube on the inner surface of the main body to support the seating of the tube, and
A second groove formed in a concave shape corresponding to the outer shape of the fixing protrusion on the inner surface of the first groove to support the coupling of the fixing protrusion
A pulsatile fluid transport device comprising a.
상기 회전체는
상기 피가압부를 사이에 두고 복수로 구비되는 박동형 유체 이송장치.In claim 1,
the rotating body
A pulsatile fluid transfer device provided in plurality with the pressurized portion interposed therebetween.
상기 회전체는
상기 피가압부를 사이에 두고 일측에 구비되는 제1 회전체, 그리고
상기 제1 회전체와 대응하도록 타측에 구비되는 제2 회전체를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 11,
the rotating body
A first rotating body provided on one side with the part to be pressed therebetween, and
A pulsatile fluid transfer device including a second rotating body provided on the other side to correspond to the first rotating body.
상기 박동 가압부는
상기 제1 회전체의 외주면에 구비되는 제1 박동 가압부, 그리고
상기 제2 회전체의 외주면에 구비되는 제2 박동 가압부를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 12,
The beating pressure unit
A first pulsating pressing unit provided on the outer peripheral surface of the first rotating body, and
A pulsatile fluid transfer device including a second pulsating pressure unit provided on an outer circumferential surface of the second rotating body.
상기 피가압부는
탄성을 갖고 가압력에 따라 형상이 변형되고 복원력에 따라 원형을 유지하는 튜브, 그리고
상기 튜브의 내면에서 상기 튜브의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 서로 대향되는 위치에서 상기 튜브의 중심방향으로 돌출 형성되는 돌기부
를 포함하며,
상기 피가압부는 상기 제1 박동 가압부의 가압력에 대응하여 가압되는 제1 박동 가압영역과 상기 제2 박동 가압부의 가압력에 대응하여 가압되는 제2 박동 가압영역을 형성하는 박동형 유체 이송장치. In claim 13,
The pressurized part
A tube that has elasticity and is deformed in shape according to a pressing force and maintains a circular shape according to a restoring force; and
A protrusion formed to be elongated along the longitudinal direction of the tube from the inner surface of the tube, and protruded from opposite positions in the direction of the center of the tube.
includes,
A pulsatile fluid conveying device for forming a first beating pressurizing region that is pressed in response to the pressing force of the first beating pressurizing unit and a second beating pressing region that is pressurized in response to the pressing force of the second beating pressurizing unit.
상기 튜브의 개구된 일측에 구비되며, 상기 튜브와 연통되는 유입구를 구비하여 유체 유입경로를 형성하는 유입 챔버, 그리고
상기 튜브의 개구된 타측에 구비되며, 상기 튜브와 연통되는 배출구를 구비하여 유체 배출경로를 형성하는 배출 챔버
를 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 1,
an inlet chamber provided on an open side of the tube and having an inlet in communication with the tube to form a fluid inlet path; and
A discharge chamber provided on the open other side of the tube and having an outlet communicating with the tube to form a fluid discharge path
A pulsatile fluid transport device comprising a.
상기 구동부의 동력을 상기 회전체에 전달하는 동력 전달부를 더 포함하는 박동형 유체 이송장치.In claim 12,
A pulsatile fluid conveying device further comprising a power transmitting unit for transmitting the power of the driving unit to the rotating body.
상기 동력 전달부는
상기 구동부의 동력을 전달받아 회전되는 웜기어,
상기 웜기어의 일측에 구비되어 상기 웜기어의 동력을 상기 제1 회전체로 전달하는 제1 웜휠, 그리고
상기 웜기어의 타측에 구비되어 상기 웜기어의 동력을 상기 제2 회전체로 전달하는 제2 웜휠
을 포함하는 박동형 유체 이송장치.17. In claim 16,
The power transmission unit
a worm gear rotated by receiving power from the driving unit;
a first worm wheel provided on one side of the worm gear to transmit the power of the worm gear to the first rotating body; and
A second worm wheel provided on the other side of the worm gear to transmit the power of the worm gear to the second rotating body
A pulsatile fluid transport device comprising a.
상기 동력 전달부는
상기 구동부의 동력을 전달받아 회전되며, 상기 구동부의 동력을 상기 제1 회전체로 전달하는 제1 기어, 그리고
상기 제1 기어와 맞물려 회전되며, 상기 제1 기어의 동력을 상기 제2 회전체로 전달하는 제2 기어를 포함하는 박동형 유체 이송장치.17. In claim 16,
The power transmission unit
a first gear rotated by receiving the power of the driving unit, and transmitting the power of the driving unit to the first rotating body; and
A pulsatile fluid conveying device comprising a second gear rotated in engagement with the first gear and transmitting the power of the first gear to the second rotating body.
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- 2021-06-02 WO PCT/KR2021/006851 patent/WO2022014862A1/en active Application Filing
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