KR102290797B1 - 인공 신장 모듈 및 이를 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈은, 내부 공간과, 상기 내부 공간의 외부로 연통하는 연결부를 구비하는 케이스; 상기 내부 공간에 설치되고 상기 연결부에 연통하는 도입관과, 상기 도입관으로부터 적어도 2개 이상의 경로로 분지되는 분기관을 구비하는 분기부; 및 상기 내부 공간에 삽입 또는 분리 가능하고, 상기 내부 공간에 삽입될 대 상기 분기관에 연통되는 내부 경로를 갖는 다중 채널부를 포함할 수 있다.

Description

인공 신장 모듈 및 이를 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템{ARTIFICIAL KIDNEY MODULE AND KIDNEY ENDOSCOPY SIMULATOR SYSTEM INCLUDING THE SAME}

이하의 설명은 인공 신장 모듈 및 이를 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템에 관한 것이다.

결석은 생체 성분이 유기 물질이나 무기 물질이 고형화되어 생성된 돌로써, 담관이나 요관을 막아 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 위험 수준의 크기의 결석이 발견되면 결석을 제거해야 한다.

특히 신장 결석(kidney stone)의 경우, 요관 내시경 장치를 통해 요관, 방광 및 요관을 거쳐 굴곡이 심한 신장 내부로 진입하여 결석을 제거해야 하는 고난이도의 쇄석술(lithotripsy) 수술이 수행될 필요가 있다.

하지만, 환자에 대한 직접적인 수술을 진행하는 것을 제외하고는 이상과 같은 수술에 대한 실습을 진행하는 것이 어려웠으며, 수술에 필요한 기술을 정확하고 안전하게 실습할 수 있는 환경을 갖추는 것이 쉽지 않은 실정이었다.

전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

일 실시 예의 목적은 인공 신장 모듈 및 이를 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈은, 내부 공간과, 상기 내부 공간의 외부로 연통하는 연결부를 구비하는 케이스; 상기 내부 공간에 설치되고 상기 연결부에 연통하는 도입관과, 상기 도입관으로부터 적어도 2개 이상의 경로로 분지되는 분기관을 구비하는 분기부; 및 상기 내부 공간에 삽입 또는 분리 가능하고, 상기 내부 공간에 삽입될 대 상기 분기관에 연통되는 내부 경로를 갖는 다중 채널부를 포함할 수 있다.

상기 다중 채널부는, 상기 분기관에 연통하는 신배 입구; 및 상기 신배 입구로부터 연결되어 복수개의 경로로 분지되는 복수개의 신배 채널을 포함하고, 상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 설치될 경우, 상기 분기부 및 상기 신배 입구가 서로 마주하도록 정렬될 수 있다.

상기 도입관으로부터 상기 분기관 및 상기 신배 입구를 거쳐서 상기 복수개의 신배 채널까지 분지되어 연통하는 통로의 형상은, 실제 신장의 신우(renal pelvis)로부터 대신배(major calyx)를 거쳐서 소신배(minor calyx)까지 분지되어 연통하는 3차원의 통로 형상을 가질 수 있다.

상기 분기부 및 상기 다중 채널부는 실제 신장의 색상과 동일한 색상을 갖고, 내부의 모습을 관찰할 수 있도록 투과성이 있는 폴리머 재질로 형성될 수 있다.

상기 케이스는, 상기 내부 공간으로 물을 도입하는 복수개의 공급 포트를 더 포함하고, 상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 설치될 경우, 상기 복수개의 공급 포트는 상기 복수개의 신배 채널 각각에 연결될 수 있다.

상기 신배 채널은 상기 공급 포트로 연결되는 단부로 갈수록, 중력 방향을 따라서 하측으로 경사지는 구조를 가질 수 있다.

상기 분기부는, 상기 분기관이 노출되는 결합 단부를 더 포함하고, 상기 다중 채널부는, 상기 신배 입구가 노출되고, 상기 결합 단부에 결합하는 분리 단부를 더 포함하고, 상기 분리 단부 및 상기 결합 단부는 서로의 접촉면이 형합할 수 있다.

상기 결합 단부는 호 형상을 따라서 돌출된 형상을 갖고, 상기 분리 단부는 상기 호 형상을 따라서 내측으로 함몰된 형상을 갖고, 상기 복수개의 공급 포트는, 상기 호 형상을 기준으로 방사상으로 이격된 위치에 형성될 수 있다.

상기 복수개의 공급 포트는, 상기 호 형상을 기준으로 방사상의 평면에 수직한 방향으로 돌출 형성되고, 상기 다중 채널부는 상기 내부 공간에 상기 수직한 방향을 따라서 탈착될 수 있다.

상기 다중 채널부는, 상기 내부 공간의 내벽에 형합하는 분리 외면을 더 포함하고, 상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 설치될 경우, 상기 다중 채널부의 상기 분리 단부 및 상기 분리 외면은 각각 상기 분기부 및 내부 공간의 내벽 사이의 공간에 형합되어, 상기 신배 입구는 상기 분기관을 마주하고 상기 복수개의 신배 채널은 상기 복수개의 공급 포트를 각각 마주할 수 있다.

상기 케이스는, 상기 내부 공간을 차폐 가능한 커버부를 더 포함하고, 상기 내부 공간으로부터 상기 커버부가 분리된 이후에, 상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 탈착가능하게 설치될 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템은, (i) 내부 공간과, 상기 내부 공간의 외부로 연통하는 연결부를 구비하는 케이스와, (ii) 상기 내부 공간에 설치되고 상기 연결부에 연통하는 도입관과, 상기 도입관으로부터 적어도 2개 이상의 경로로 분지되는 분기관을 구비하는 분기부와, (iii) 상기 내부 공간에 삽입 또는 분리 가능하고, 상기 내부 공간에 삽입될 때 상기 분기관에 연통되는 내부 경로를 갖는 다중 채널부를 포함하는 인공 신장 모듈; 상기 인공 신장 모듈에 연결되는 인공 요관; 및 상기 다중 채널부의 복수개의 신배 채널에 물을 공급하는 물 공급부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템은, 상기 물 공급부를 통해 상기 인공 신장 모듈로 공급된 물은 상기 인공 요관을 따라 유동하여 상기 물 공급부로 회수되는 순환 방식일 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템은, 상기 물 공급부를 통해 상기 복수개의 신배 채널 각각으로 공급되는 물의 유동을 개별적으로 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 물 공급부를 통해 상기 다중 채널부에 배치된 상기 결석이 물의 유동에 의해 요동하는 움직임을 갖도록 물의 유동을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템은, 상기 복수개의 신배 채널에 각각 물을 공급하는 복수개의 공급 라인을 더 포함하고, 상기 다중 채널부는, 상기 내부 경로 및 상기 복수 개의 공급 라인을 상호 연통시키는 통로를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템은, 상기 복수개의 공급 라인 각각의 개도량을 조절 가능한 복수개의 밸브를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예의 신장 내시경 시뮬레이터 시스템에 의하면, 실제의 신장 결석 제거 수술 환경에 보다 가까운 실습 환경을 조성할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 단면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 인공 신장 모듈의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템(1)은 요관 내시경을 통한 신장 결석 제거 수술을 실습할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템(1)은 베이스(11), 인공 방광(12), 인공 요관(13), 신장 모형(14), 물 공급부(15), 제어부(16) 및 인공 신장 모듈(2)을 포함할 수 있다.

베이스(11)는 요관 내시경을 통해 실습을 수행할 인공 방광(12), 인공 요관(13), 신장 모형(14) 및 인공 신장 모듈(2)을 지지할 수 있다.

예를 들어, 베이스(11)는 인공 신장 모듈(2)로부터 공급되어 인공 방광(12)으로 유동된 물이 물 공급부(15)로 순환될 수 있도록, 인공 방광(12)의 하측으로 물이 배수될 수 있는 배수부(111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배수부(111)는, 베이스(11)에 형성되어 물 공급부(15)에 연통되는 구멍이거나, 수조와 같이 물을 임시적으로 수용하며 물 공급부(15)에 연통되는 하우징일 수 있다.

인공 방광(12)은, 인체의 방광의 형태를 모사한 내부 공간을 갖는 주머니(bladder) 형태의 부재일 수 있다. 인공 방광(12)은 일측으로 인공 요관(13)으로 연결될 수 있고, 반대 방향의 타측으로는 외부로 노출되고 요관 내시경이 내부로 도입될 수 있는 개구가 형성될 수 있다.

인공 신장 모듈(2)을 통해 공급된 물은 인공 요관(13)에 연결되어 인공 방광(12)으로 전달될 수 있고, 인공 방광(12)의 개구를 통해 배출되는 물은 중력에 따라 하측에 위치한 배수부(111)로 배출될 수 있다.

다른 예로, 인공 방광(12)의 개구에 추가적으로 인체의 요도(urethra)를 모사하는 긴 튜브 형상의 부재가 추가적으로 설치될 수 있다는 점을 밝혀둔다.

예를 들어, 인공 방광(12)은 내부를 통과하는 요관 내시경의 삽입 튜브가 이동하는 모습을 외부에서 관찰 가능하도록 투과성을 갖는 폴리머 재료로 형성될 수 있다.

한편, 인공 방광(12)이 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 이 경우, 요관 내시경이 인공 요관(13)의 토출측을 통하여 직접적으로 삽입될 수 있음을 밝혀 둔다.

인공 요관(13)은, 인체의 요관을 모사한 튜브 형태의 부재일 수 있다. 인공 요관(13)은 인공 방광(12)으로부터 연결되는 한 쌍의 구성을 가질 수 있다.

예를 들어, 한 쌍의 인공 요관(13) 중, 어느 하나의 요관(13)을 제 1 요관(13a)이라 할 수 있고, 나머지 하나의 요관(13)을 제 2 요관(13b)이라 할 수 있다. 여기서, 제 1 요관(13a)과 제 2 요관(13b)의 구분은, 실제 한 쌍의 신장 각각으로 연결되는 한 쌍의 요관의 구조에 따라 상호간의 구분을 위한 것에 불과한 것으로서, 특정한 방향성을 내포하는 것이 아님을 밝혀둔다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 요관(13a)은 신장 모형(14)에 연결되고 제 2 요관(13b)은 인공 신장 모듈(2)에 연결되는 것으로 도시되었지만, 이는 하나의 예시에 불과하며 각각의 인공 요관(13a, 13b)이 어떠한 구성에 연결되어도 무방하다는 점을 밝혀둔다.

신장 모형(14)은, 인체의 신장을 모사한 부재로서, 내부에는 인공 요관(13)에 연통되는 내부 채널(141)을 포함할 수 있다. 내부 채널(141)은, 인공 요관(13)을 통하여 삽입된 내시경이 접근 가능하도록, 인공 요관(13)으로부터 복수개로 분지되는 통로로 형성될 수 있다. 내부 채널(141)은 실제 신장 내부의 신우(renal pelvis)와 그로부터 연결되는 신배(renal calyces)의 구조를 모사한 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 인공 방광(12), 신장 모형(14) 및 인공 요관(13)은 요관 내시경의 삽입 튜브가 이동하는 모습을 외부에서 관찰 가능하도록 투과성을 갖는 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 신장 모형(14)은, 투명 또는 반투명한 재질로 형성됨으로써, 외부에서도 내시경이 삽입된 지점을 육안으로 확인하도록 할 수 있다. 따라서, 내시경 조작에 익숙하지 않은 비숙련자의 경우, 먼저 제 1 요관(13a)을 통하여 내시경을 삽입하는 훈련을 함으로써, 내시경 수술에 보다 쉽게 익숙해질 수 있다. 한편, 인공 방광(12), 신장 모형(14) 및 인공 요관(13)은 각각 실제 인체의 방광, 신장 및 요관 색상과 동일한 색상을 가질 수도 있다.

물 공급부(15)는, 인공 신장 모듈(2)에 물을 공급하여 실제 신장 내에서 유동하는 결석의 움직임을 모사할 수 있다. 또한, 추가적인 냉각 수단 없이도, 물 공급부(15)에서 공급되는 물을 이용하여 인공 신장 모듈(2)을 냉각시킬 수 있으므로, 결석의 파쇄 시뮬레이션 등에 활용할 수 있는 레이저 사용 환경을 조성하는 것이 가능하다.

예를 들어, 물 공급부(15)는 공급 펌프 등을 통해 인공 신장 모듈(2)에 물을 공급함으로써, 인공 신장 모듈(2)에 수용된 결석(S)의 움직임을 구현할 수 있다. 결석(S)을 움직이는 데에 활용된 물은 별도의 배출 수단 없이, 내시경이 삽입되는 인공 요관(13)을 통하여 배출될 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 물 공급부(15)로부터 인공 신장 모듈(2)에 지속적으로 물을 공급하면서, 결석(S)의 움직임을 구현할수 있다. 예를 들어, 배수부(111)를 통해 배출되는 물은, 물 공급부(15)로 다시 공급될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 물을 추가로 공급할 필요없이, 인공 방광(12)에서 배출되는 물을 다시 물 공급부(15)로 회수시킴으로써, 순환 과정을 통해, 결석(S)의 움직임을 구현할 수 있다. 예를 들어, 물 공급부(15)는 물을 수용하는 동시에 외부로 공급할 수 있는 펌프 구조를 포함할 수 있다.

예를 들어, 물 공급부(15)는 다중 채널부(23)의 복수개의 신배 채널(234)에 연결되어 각각의 신배 채널(234)에 물을 공급하는 복수개의 공급 라인(151)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 공급 라인(151)에는 각각 해당 공급 라인(151)을 개폐할 수 있는 밸브가 구비될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 복수개의 신배 채널(234) 중 결석(S)이 위치한 일부의 신배 채널(234)로만 물을 공급할 수 있다. 상술한 밸브는 예를 들어, 개도량의 조절이 가능한 밸브일 수 있다. 이와 같은 밸브에 의하면, 복수개의 신배 채널(234) 각각 마다, 결석(S)의 움직임의 정도를 개별적을 조절할 수 있다.

한편, 도시한 바와 달리, 공급 라인(151)은 신장 모형(14)의 내부 채널(141)에 연결되어 내부 채널(141)로 물을 공급할 수도 있음을 밝혀 둔다.

제어부(16)는, 물 공급부(15)를 제어하여 인공 신장 모듈(2)에 공급되는 물의 유량 및 유속을 조절할 수 있다.

예를 들어, 제어부(16)는 복수개의 공급 라인(151) 각각에서 유동하는 물의 유동을 개별적으로 조절할 수 있고, 결과적으로 복수개의 신배 채널(234)에 유입되는 물의 유동을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(16)는, 상술한 각각의 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.

인공 신장 모듈(2)은, 실제 신장 내부의 구조내에 결석이 형성된 환경을 조성하여 실제 내시경 수술을 통한 결석 제거 수술을 실습할 수 있다. 인공 신장 모듈(2)은 인공 방광(12)으로부터 연결되는 인공 요관(13)에 연통될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 인공 신장 모듈(2)은 인체 내의 한 쌍의 신장 중 좌측 신장에 대응하는 구조와 방향을 갖는 것으로 도시되었지만, 이는 하나의 예시에 불과하며, 그와 반대 방향의 대칭되는 신장에 대응하는 구조와 방향을 갖는 구성 역시 가능하다는 점을 밝혀둔다.

인공 신장 모듈(2)은, 케이스(21), 분기부(22), 다중 채널부(23) 및 결석(S)을 포함할 수 있다.

케이스(21)는, 내부에 분기부(22) 및 다중 채널부(23)를 수용하는 하우징형 부재일 수 있다. 예를 들어, 케이스(21)는 내부 공간(211)과, 내부 공간(211)으로 인공 요관(13)이 도입되는 연결부(213)와, 내부 공간(211)을 외부로부터 차폐 가능한 커버부(214)와, 내부 공간(211)으로 복수개의 공급 라인(151)이 도입되는 복수개의 공급 포트(215)를 포함할 수 있다.

내부 공간(211)에는 분기부(22) 및 다중 채널부(23)가 수용될 수 있다. 내부 공간(211)은 분기부(22) 및 다중 채널부(23)가 상호 정렬된 상태로 지지할 수 있다. 예를 들어, 내부 공간(211)은, 분기부(22) 및 다중 채널부(23)가 결합된 형상에 대응하는 반원 기둥 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 내부 공간(211)의 내벽의 형상은 분기부(22) 및 다중 채널부(23)가 형성하는 외면이 형성하는 형상과 형합하는 구조를 가지게 됨에 따라서, 분기부(22) 및 다중 채널부(23)는 내부 공간(211)의 내벽에 형합되어 고정적으로 지지되는 동시에 분기부(22) 및 다중 채널부(23)는 서로 밀착되도록 연결될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 내부 공간(211)의 단면은 호(arc)를 포함하는 원형의 형상을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하며 내부 공간(211)을 비롯한 분기부(22)와 다중 채널부(23)의 형상이 이에 제한되지 않고, 다양한 형상을 가지며 구현될 수 있다는 점이 통상의 기술자들로부터 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

연결부(213)는, 외부로부터 케이스(21)의 내벽을 관통하여 내부 공간(211)으로 연통하는 포트로서 인공 요관(13)의 단부가 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결부(213)는 내부 공간(211)에 설치된 분기부(22)의 도입관(221)에 연결될 수 있다.

커버부(214)는, 외부로부터 내부 공간(211)을 차폐하기 위해 탈착 가능하게 분리될 수 있다. 커버부(214)는 내부 공간(211)에 공급되는 물이 케이스(21) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 커버부(214) 및 내부 공간(211) 사이에는 실링 부재가 구비됨으로써, 내부 공간(211)으로 공급된 물이 외부로 누출되지 않고, 인공 요관(13)을 통해 토출될 수 있다.

예를 들어, 커버부(214)는 내부 공간(211)을 차폐하는 동시에 내부 공간(211)에 수용된 다중 채널부(23)를 가압하여 단단히 고정시키는 역할을 수행할 수 있다.

예를 들어, 커버부(214)는, 예를 들어, 커버부(214)는 차폐한 내부 공간(211)을 외부에서 관찰할 수 있도록, 일부가 투과성이 있는 부재로 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 결석(S)을 다중 채널부(23)에 삽입 또는 제거하기 위해, 커버부(214)를 내부 공간(211)으로부터 분리한 이후, 다중 채널부(23)를 내부 공간(211)으로부터 꺼낼 수 있다.

복수개의 공급 포트(215)는, 내부 공간(211) 중 다중 채널부(23)가 설치되는 부분에 설치될 수 있다. 복수개의 공급 포트(215) 각각은, 다중 채널부(23) 내부에 형성된 복수개의 신배 채널(234)의 일측에 각각에 연결될 수 있다. 다중 채널부(23)는, 호(arc) 형상의 단면을 갖는 기둥 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라, 복수개의 공급 포트(215) 역시, 호(arc) 형상의 영역 내에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 복수개의 공급 포트(215)는, 분기부(22)를 중심으로 방사상으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 공급 포트(215)는 중력 방향을 따라 내부 공간(211)의 하측으로부터 연결될 수 있다.

예를 들어, 다중 채널부(23)가 내부 공간(211)에서 분기부(22)에 정확하게 결합되는 위치로 결합될 경우, 복수개의 공급 포트(215)는 복수개의 신배 채널(234) 각각의 일측에 정확하게 맞물리도록 연결될 수 있다.

다시 말하면, 다중 채널부(23)는, 신배 채널(234) 및 공급 포트(215)를 상호 연통시키는 통로를 포함하고, 공급 포트(215)로 공급된 물은 상술한 통로를 통하여 신배 채널(234)까지 유입될 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 물 공급부(15)로부터 인공 신장 모듈(2)로 공급되는 물이 복수개의 신배 채널(234) 각각에 개별적으로 공급되어 실제 신장의 신배(renal calyces) 내에서 결석이 유동하는 움직임을 모사할 수 있다.

분기부(22)는, 내부 공간(211) 중 연결부(213)에 연결되는 부분에 설치되고, 인공 요관(13)으로부터 다중 채널부(23)로 연통하는 내부 경로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 분기부(22)의 도입관(221)은, 인공 요관(13)에 연통될 수 있다. 분기부(22)는, 반원 또는 부채꼴 형상의 단면을 가지는 기둥 형상일 수 있다.

예를 들어, 분기부(22)는 연결부(213)를 통해 인공 요관(13)으로 연통하는 도입관(221)과, 도입관(221)으로부터 분기되어 내부 공간(211)로 연통하는 분기관(222)과, 다중 채널부(23)에 연결되고 분기관(222)이 노출되는 결합 단부(223)를 포함할 수 있다.

도입관(221)은 인공 요관(13)으로 연통하는 부분으로서, 실제 요관에 연결되는 신장의 신우(renal pelvis) 부분을 모사한 관의 형상을 가질 수 있다.

분기관(222)은 도입관(221)으로부터 연결되고 결합 단부(223)를 향해 복수개로 분지되어 개방되는 관의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 분기관은 실제 신장의 신우에서 2~3개의 대신배(major calyx)로 분지되는 부분을 모사한 관 형상을 가질 수 있다.

결합 단부(223)는 분기관(222)이 노출되는 개구가 형성되는 부분으로서, 다중 채널부(23)의 분리 단부(231)에 결합할 수 있다.

결합 단부(223)와 분리 단부(231)가 서로 결합될 경우, 결합 단부(223)에서 노출되는 분기관(222)의 개구는 분리 단부(231)에서 노출되는 신배 입구(233)에 연통될 수 있다.

분기부(22)와 다중 채널부(23)가 결합되는 경우, 결합 단부(223)와 분리 단부(231)는 서로 정확한 결합 위치에서 밀착될 수 있도록, 각각의 접촉면이 서로 형합하는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 결합 단부(223)는 호(arc) 형상을 따라서 돌출된 형상을 가질 수 있고, 그에 따라 분리 단부(231)는 같은 호의 형상을 따라서 내측으로 함몰된 형상을 가질 수 있다.

다중 채널부(23)는, 내부 공간(211) 중 분기부(22)에 연결되는 부분에 설치된다. 다중 채널부(23)는 분기부(22)의 내부 통로로부터 연통되는 내부 경로를 형성하여, 일측으로는 분기관(222)에 연결되고 타측으로 복수개의 공급 포트(215)에 연결될 수 있다. 다중 채널부(23)는 내부 공간(211)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

예를 들어, 다중 채널부(23)는, 분기부(22)의 결합 단부(223)에 결합되는 분리 단부(231)와, 내부 공간(211)의 내벽에 밀착되는 분리 외면(232)과, 분리 단부(231)로부터 내측으로 함몰 형성되는 신배 입구(233)와, 신배 입구(233)로부터 연결되어 복수개의 경로로 분지되어 형성되는 복수개의 신배 채널(234)을 포함할 수 있다.

분리 단부(231)는, 신배 입구(233)가 외부로 노출되는 부분으로서, 분기부(22)의 결합 단부(223)에 결합할 수 있다.

전술한 바와 같이, 분리 단부(231)는 결합 단부(223)의 돌출된 형상에 상응하는 함몰된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 분리 단부(231)는 내측으로 함몰된 호 형상의 접촉면을 형성할 수 있다.

서로 상응하는 형상을 갖는 결합 단부(223)와 분리 단부(231)의 구조에 따라서, 다중 채널부(23)가 분기부(22)에 결합될 경우 서로 정확한 결합 위치를 갖도록 가이드될 수 있고, 또한 각각의 분기관(222)과 신배 입구(233)가 정확하게 맞물리도록 정렬시킬 수 있다. 더불어, 결합 단부(223)와 분리 단부(231)는 각각의 분기관(222)과 신배 입구(233)를 제외한 부분에서 서로 밀착된 상태로 면접촉하게 되어 내부에서 흐르는 물이 밖으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 결합 단부(223)와 분리 단부(231) 각각의 접촉면의 형상은 서로 형합되어 밀착될 수 있는 구조를 갖는 임의의 다른 형상을 포함할 수 있다는 점을 밝혀둔다.

분리 외면(232)은, 내부 공간(211)의 내벽을 따라 밀착되는 외곽 부분일 수 있다. 분리 외면(232)은 내부 공간(211)의 내벽을 따라 밀착될 수 있도록 내부 공간(211)의 내벽의 단면 형상과 형합하는 외곽 단면 형상을 가질 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간(211)의 내벽의 일부가 원주 형상을 가질 경우, 분리 외면(232) 역시 원주 형상의 외곽 구조를 가짐으로써, 분리 외면(232)은 내부 공간(211)의 내벽을 따라 밀착되도록 배치될 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 다중 채널부(23)가 내부 공간(211) 내에서 정확한 결합 위치를 갖도록 배치할 수 있고, 이를 통해 다중 채널부(23)의 신배 입구(233)는 분기부(22)의 분기관(222)과 정확하게 맞물리면서 연통되는 동시에, 다중 채널부(23)의 복수개의 신배 채널(234)의 단부 역시 복수개의 공급 포트(215) 각각에 정확하게 맞물리면서 연통될 수 있도록 정렬될 수 있다.

결과적으로, 다중 채널부(23)가 내부 공간(211)에 설치될 경우, 분리 단부(231) 및 분리 외면(232) 양측으로부터 안정적으로 그리고 고정적으로 지지되어, 다중 채널부(23)가 내부 공간(211) 내의 정확한 결합 위치에서 이탈되지 않도록 방지할 수 있다.

또한, 원주 형상의 외곽 구조에 의하면, 일측으로 분기관(222)에 연결되고 타측으로 적어도 하나 이상의 신배 채널(234)에 연결되는 신배 입구(233)가 외부로 노출되는 구조를 형성할 수 있다. 신배 입구(233)는 분리 단부(231)로 노출되는 개구 부분을 포함할 수 있다. 신배 입구(233)는 실제 신장의 대신배(major calyx)에서 복수개의 소신배(minor calyx)로 분지되어 연결되는 부분을 모사한 관의 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 분기관(222)의 개수와 동일한 개수의 신배 입구(233)가, 분리 단부(231)를 따라서 서로 이격된 지점에 형성될 수 있다.

복수개의 신배 채널(234)은, 신배 입구(233)로부터 적어도 하나 이상의 경로를 갖도록 분지되어 연결되는 통로일 수 있고, 각각의 통로의 말단에서 복수개의 공급 포트(215) 각각으로 연결되어 물을 공급받을 수 있다.

복수개의 신배 채널(234)은 실제 신장의 대신배(major calyx)로부터 복수개로 분지되어 연결되는 소신배(minor calyx)의 구조를 모사하는 관의 형상을 가질 수 있다.

결과적으로, 도입관(221)으로부터 분기관(222) 및 신배 입구(233)를 거쳐서 복수개의 신배 채널(234)까지 분지되어 연통하는 통로의 형상은, 실제 신장의 신우(renal pelvis)로부터 대신배(major calyx)를 거쳐서 소신배(minor calyx)까지 분지되어 연통하는 3차원의 통로 형상을 가질 수 있다.

또한, 인공 신장 모듈(2)이, 복수개의 신배 채널(234)의 높이들이 서로 다른 3차원 구조를 갖더라도, 다중 채널부(23)를 분리한 상태에서, 외부로 노출된 신배 입구(233)를 통해 복수개의 신배 채널(234)로 각각 결석(S)을 삽입시키는 것이 가능하다. 따라서, 2차원상 동일한 평면상에 결석(S)을 위치시키는 일반적인 인공 신장 모듈과 비교할 때, 훨씬 더욱 실제에 가까운 훈련을 수행할 수 있다는 장점을 갖게 된다.

도 3과 같이 내부 공간(211)에서 다중 채널부(23)가 분기부(22)와 정확한 결합 위치에서 결합될 경우, 각각의 신배 채널(234)은 복수개의 공급 포트(215) 각각에 맞물리면서 결합되어, 복수개의 신배 채널(234)마다 개별적으로 물을 공급할 수 있다.

예를 들어, 신배 채널(234)은, 신배 입구(233)로부터 공급 포트(215)로 갈수록, 중력 방향을 따라서 하측으로 경사지는 구조를 포함할 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 결석(S)을 신배 채널(234) 또는 신배 입구(233) 부분에 배치할 경우, 결석(S)은 중력에 의해 신배 채널(234)의 단부를 향해 이동하려는 힘을 받는 동시에, 각각의 공급 포트(215)를 통해 공급되어 역류하는 물에 의해 신배 채널(234)의 단부로부터 멀어지는 방향으로의 힘을 함께 받게되어, 결과적으로 결석(S)이 신배 입구(233) 또는 신배 채널(234)에 계류된 상태로 불규칙하게 요동하는 움직임을 갖도록 하여 실제 신장내의 결석의 움직임을 갖도록 조성할 수 있다.

예를 들어, 내부 공간(211)에서 복수개의 공급 포트(215)가 설치되는 부분은, 분리 단부(231)의 호 형상을 기준으로, 서로 방사상으로 이격된 지점에 설치될 수 있다.

다시 말하면, 복수개의 공급 포트(215)는 상기 호 형상을 기준으로 각각이 형성하는 방사상의 각도가 서로 상이할 수 있다.

이에 따라, 다중 채널부(23)의 복수개의 신배 채널(234) 역시, 구조적으로 가능한 배향 범위 내에서, 해당 호 형상을 기준으로 방사상으로 분산되는 형태를 가질 수 있다.

예를 들어, 복수개의 공급 포트(215)는 분리 단부(231)의 호 형상을 기준으로, 방사상의 평면에 수직한 방향으로 돌출되어 복수개의 신배 채널(234) 각각에 연결될 수 있다.

이 경우, 상기 수직한 방향은 중력 방향의 반대 방향일 수 있고, 이를 통해 신배 채널(234)에 공급되어 상측으로 역류하는 물의 흐름이 결석(S)을 효과적으로 계류시키는 터뷸런스(turbulence)를 형성하는데 유리할 수 있다.

예를 들어, 분기부(22)의 도입관(221) 및 분기관(222)을 거쳐서 다중 채널부(23)의 신배 입구(233) 및 복수개의 신배 채널(234)로 분지되어 연장되는 채널의 구조는 실제 신장의 내부 구조와 마찬가지로 3차원의 방향을 따라서 굴곡 및 분지되는 입체적인 통로 구조를 형성할 수 있다.

예를 들어, 분기부(22) 및 다중 채널부(23)는 실제 신장과 동일한 색상을 가질 수 있다. 예를 들어, 분기부(22) 및 다중 채널부(23)는 내부를 통과하는 요관 내시경의 삽입 튜브가 이동하는 모습을 외부에서 관찰 가능하도록 투과성을 갖는 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 한편, 이와 달리, 실제 내시경 삽입 환경과 유사한 환경을 제공하기 위하여, 불투명 또는 반투명한 붉은색상의 재료로 형성될 수도 있음을 밝혀 둔다.

결석(S)은 실제 신장 내부에 형성되는 결석에 대응하는 부재로서, 다중 채널부(23)의 신배 입구(233) 또는 복수개의 신배 채널(234)에 삽입될 수 있다.

예를 들어, 결석(S)은 실제 신장 결석(kidney stone)과 유사한 형상 및 크기를 가질 수 있고, 유사한 질량 및 강성을 가질 수 있다. 예를 들어, 결석(S)은 실제의 신장에 제거된 신장 결석(kidney stone)일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간(211)을 차폐하는 커버부(214)가 분리된 상태에서 다중 채널부(23)를 내부 공간(211)으로부터 분리시킴으로써, 다중 채널부(23)의 분리 단부(231)에 형성된 신배 입구(233)가 외부로 노출되는 상태에서 결석(S)을 쉽게 삽입할 수 있다.

도 5는 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템(3)은 인공 방광(12), 인공 요관(13), 신장 모형(14), 물 공급부(15), 인공 신장 모듈(2), 제어부(17), 요관 내시경(31), 디스플레이부(32) 및 조작부(33)를 포함할 수 있다.

요관 내시경(31)은 인공 방광(12)의 개구에 진입하여 인공 요관(13)을 거쳐 인공 신장 모듈(2)의 내부로 진입할 수 있다.

디스플레이부(32)는 요관 내시경(31)의 말단에 설치된 카메라로부터 촬영되는 영상을 실시간으로 표시할 수 있다.

조작부(33)는 인공 요관(13)을 통해 인공 신장 모듈(2)로 삽입되는 요관 내시경(31)의 구동을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템(3)에 의하면, 사용자는 조작부(33)를 통해 요관 내시경(31)을 조작하여 인공 요관(13)을 통해 인공 신장 모듈(2) 내부로 요관 내시경(31)을 도입할 수 있고, 이후 인공 신장 모듈(2) 내부에 배치된 결석(S)을 제거하는 수술을 실습할 수 있으며, 동시에 해당 과정을 디스플레이부(32)를 통해 관찰할 수 있다.

일 실시 예에 따른 신장 내시경 시뮬레이터 시스템(3)에 의하면, 요관 내시경(31)의 카메라로 부터 촬영되는 영상을 통해 다중 채널부(23) 내부에 설치된 결석(S)이 신배 입구(233) 또는 신배 채널(234) 내에서 요동하는 움직임을 갖도록 하여, 실제 신장 내부에서 결석이 형성하는 움직임을 모사할 수 있도록, 제어부(17)를 통해 물 공급부(15)의 구동을 제어할 수 있다.

또한, 제어부(17)는 물 공급부(15)를 통해 결석(S)이 배치되는 신배 채널(234)로 연결되는 공급 라인(151)을 통해 공급되는 물의 유량 및 유속을 조절할 수 있으므로, 사용자는 디스플레이부(32)를 통해 요관 내시경(31)에서 촬영되는 결석(S)의 영상을 확인하면서 적절한 물의 공급 유량 및 유속을 실시간으로 조정하는 것이 가능할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

1. 내부 공간과, 상기 내부 공간의 외부로 연통하는 연결부와, 상기 내부 공간으로 물을 도입하는 복수개의 공급 포트를 구비하는 케이스;
   상기 내부 공간에 설치되고 상기 연결부에 연통하는 도입관과, 상기 도입관으로부터 적어도 2개 이상의 경로로 분지되는 분기관을 구비하는 분기부; 및
   상기 내부 공간에 삽입 또는 분리 가능하고, 상기 내부 공간에 삽입될 때 상기 분기관에 연통되는 내부 경로를 갖는 다중 채널부를 포함하고,
   상기 다중 채널부는,
   상기 분기관에 연통하는 신배 입구; 및
   상기 신배 입구로부터 연결되어 복수개의 경로로 분지되는 복수개의 신배 채널을 포함하고,
   상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 설치될 경우, 상기 분기부 및 상기 신배 입구가 서로 마주하도록 정렬되고, 상기 복수개의 공급 포트는 상기 복수개의 신배 채널 각각에 연결되는 인공 신장 모듈.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 도입관으로부터 상기 분기관 및 상기 신배 입구를 거쳐서 상기 복수개의 신배 채널까지 분지되어 연통하는 통로의 형상은, 실제 신장의 신우(renal pelvis)로부터 대신배(major calyx)를 거쳐서 소신배(minor calyx)까지 분지되어 연통하는 3차원의 통로 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 인공 신장 모듈.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 분기부 및 상기 다중 채널부는 실제 신장의 색상과 동일한 색상을 갖고, 내부의 모습을 관찰할 수 있도록 투과성이 있는 폴리머 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 신장 모듈.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 신배 채널은 상기 공급 포트로 연결되는 단부로 갈수록, 중력 방향을 따라서 하측으로 경사지는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 인공 신장 모듈.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 분기부는, 상기 분기관이 노출되는 결합 단부를 더 포함하고,
   상기 다중 채널부는, 상기 신배 입구가 노출되고, 상기 결합 단부에 결합하는 분리 단부를 더 포함하고,
   상기 분리 단부 및 상기 결합 단부는 서로의 접촉면이 형합하는 인공 신장 모듈.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 결합 단부는 호 형상을 따라서 돌출된 형상을 갖고, 상기 분리 단부는 상기 호 형상을 따라서 내측으로 함몰된 형상을 갖고,
   상기 복수개의 공급 포트는, 상기 호 형상을 기준으로 방사상으로 이격된 위치에 형성되는 인공 신장 모듈.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 복수개의 공급 포트는, 상기 호 형상을 기준으로 방사상의 평면에 수직한 방향으로 돌출 형성되고,
   상기 다중 채널부는 상기 내부 공간에 상기 수직한 방향을 따라서 탈착되는 인공 신장 모듈.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 다중 채널부는, 상기 내부 공간의 내벽에 형합하는 분리 외면을 더 포함하고,
    상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 설치될 경우, 상기 다중 채널부의 상기 분리 단부 및 상기 분리 외면은 각각 상기 분기부 및 내부 공간의 내벽 사이의 공간에 형합되어, 상기 신배 입구는 상기 분기관을 마주하고 상기 복수개의 신배 채널은 상기 복수개의 공급 포트를 각각 마주하는 것을 특징으로 하는 인공 신장 모듈.
    
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 내부 공간을 차폐 가능한 커버부를 더 포함하고,
    상기 내부 공간으로부터 상기 커버부가 분리된 이후에, 상기 다중 채널부가 상기 내부 공간에 탈착가능하게 설치되는 인공 신장 모듈.
    
12. (i) 내부 공간과, 상기 내부 공간의 외부로 연통하는 연결부를 구비하는 케이스와, (ii) 상기 내부 공간에 설치되고 상기 연결부에 연통하는 도입관과, 상기 도입관으로부터 적어도 2개 이상의 경로로 분지되는 분기관을 구비하는 분기부와, (iii) 상기 내부 공간에 삽입 또는 분리 가능하고, 상기 내부 공간에 삽입될 때 상기 분기관에 연통되는 내부 경로를 갖는 다중 채널부를 포함하는 인공 신장 모듈;
    상기 인공 신장 모듈에 연결되는 인공 요관; 및
    상기 다중 채널부의 복수개의 신배 채널에 물을 공급하는 물 공급부를 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 물 공급부를 통해 상기 인공 신장 모듈로 공급된 물은 상기 인공 요관을 따라 유동하여 상기 물 공급부로 회수되는 순환 방식인 것을 특징으로 하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 물 공급부를 통해 상기 복수개의 신배 채널 각각으로 공급되는 물의 유동을 개별적으로 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 물 공급부를 통해 상기 다중 채널부에 배치된 결석이 물의 유동에 의해 요동하는 움직임을 갖도록 물의 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수개의 신배 채널에 각각 물을 공급하는 복수개의 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 다중 채널부는, 상기 내부 경로 및 상기 복수 개의 공급 라인을 상호 연통시키는 통로를 더 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 공급 라인 각각의 개도량을 조절 가능한 복수개의 밸브를 더 포함하는 신장 내시경 시뮬레이터 시스템.

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