본 기술은 유입포트·배출포트를 포함하는 본체가 소변을 저장하는 제1 공간부를 형성하고, 소변량에 따라 팽창/수축하는 내벽 및 내벽 외측에 제2 공간부를 형성하는 외벽을 포함하며, 내벽에 부착된 주름구조 표면의 센서가 제1 공간부 부피 증가 시 저항 변화를 발생시키고, 제어부가 센서 감지 결과에 따라 제1 공간부 내 소변을 배출포트로 배출하도록 제어하는 생체 모사형 인공방광 기술이다.
해결해야하는 문제점
기존 방광 대치 방법인 요로전환술은 요관을 몸 밖으로 빼내 배뇨 주머니를 사용하는 방식으로 외형 변화에 따른 심리적 부담과 삶의 질 저하를 유발하는 문제점이 있다. 소장을 이용해 체내 저장공간(reservoir)을 만드는 방법은 소변 저장 시 요독·전해질 재흡수 문제가 발생할 수 있고 소장 자체의 수축력 부재로 저장공간 내 압력 상승이 없어 소변 충만도 감지가 어려워 효과적인 배뇨가 이뤄지지 않아 신기능 손상이나 감염 등 합병증을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
해결방안
본 기술은 유입포트로 유입되는 소변량에 따라 내벽이 팽창·수축하도록 제1 공간부를 구성하고, 내벽 외측에 제2 공간부를 형성하는 외벽과 유체포트를 마련하며, 유체 저장조–유체 유로–펌프를 포함해 제2 공간부로 유체를 주입/회수할 수 있도록 구성하는 방식이다. 이때 내벽에는 주름구조 표면을 갖는 스트레인 센서를 부착하여 내벽 팽창(소변 저장량 증가)에 따라 저항이 변화하도록 하고, 프리로딩 영역과 오퍼레이팅 영역을 구분하여 오퍼레이팅 영역에서 소변량을 측정하고 배뇨 시기를 판단하도록 구성하는 방식이다. 또한 제어부/제어기는 센서 감지 결과에 따라 펌프를 구동하여 유체 저장조의 유체를 제2 공간부로 유입시켜 내벽을 수축시킴으로써 소변을 배출포트로 배출하고, 배출 완료 후에는 제2 공간부의 유체를 유체 저장조로 되돌려 내벽이 다시 팽창하도록 제어하여 배뇨 사이클을 반복 수행하도록 하는 방식이다. 아울러 내벽은 실리콘계 제1층 및 석회화 억제 물질을 포함하는 제2층을 포함할 수 있고, 외벽은 섬유화 억제 물질을 포함할 수 있도록 하여 체내 삽입 환경에서 석회화·바이오필름 형성 및 섬유화를 억제하도록 구성하는 방식이다.
적용분야 및 장점
본 기술은 방광 적출 환자 또는 무기능 방광 환자에서 인체 방광을 대치하기 위한 체내 삽입형 인공방광 및 능동 배뇨 지원 의료기기에 적용 가능하다. 센서 기반으로 체내 소변 저장량을 모니터링하여 배뇨 시기를 능동적으로 판단하고, 펌프 기반 유체 주입으로 내벽을 수축시켜 배뇨를 유도함으로써 “생체 적합하며 능동적으로 배뇨가 가능한 인공방광”을 제공할 수 있는 점이 장점이다.
개발단계 및 TRL
특허 문서에 유입포트–배출포트–제1 공간부–내벽/외벽(제2 공간부) 구조와 주름구조 스트레인 센서 기반 소변량 감지, 유체 저장조–펌프–유체 유로를 통한 제2 공간부 유체 주입/회수, 그리고 센서 감지 결과에 따른 펌프 구동으로 내벽을 수축시켜 배뇨를 수행하고 배뇨 후 재팽창시키는 제어방법이 구체적으로 제시된 단계이다. 다만 공보 내에서 동물·임상 기반 성능지표 및 대규모 실증 데이터는 별도로 확인되지 않아, 'TRL 3~4 수준(시스템 설계 확립 및 프로토타입 구현·검증 단계)'으로 정리하는 구성이 적절하다
◆ 기술 설명
◆ 기술이전 조건
◆ 자료