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1. WO2020204574 - BIDIRECTIONAL FLOW CONTROL VALVE AND BRAIN DISEASE TREATMENT SYSTEM COMPRISING SAME

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

5  

과제 해결 수단

6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

발명의 효과

23  

도면의 간단한 설명

24   25   26   27   28   29   30   31  

발명의 실시를 위한 형태

32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8  

명세서

발명의 명칭 : 양방향 흐름제어 밸브 및 이를 포함하는 뇌질환치료 시스템

기술분야

[1]
본 발명은 양방향 흐름제어 밸브 및 이를 포함하는 뇌질환치료 시스템에 관한 것이다.

배경기술

[2]
뇌실조루술은 뇌수종(hydrocephalus)등을 치료하기 위한 시술법으로서 뇌압(ICP)을 모니터하고 이를 기준으로 뇌척수액(CSF)을 배액(drainage)하도록 한다. 배액이 한시적일 경우에는 뇌실액배액술(external ventricular drain, EVD)을, 장기적인 경우에는 뇌실-복강간단락술(shunt)을 시술하게 된다.
[3]
뇌실액배액술의 경우는 장기 배액이 어렵고 뇌실-복강간단락술은 시술이 상대적으로 복잡하고 약물의 투약이 어려운 단점이 있다.
[4]
또한 새로운 뇌질환시스템의 구현을 위해서는 양방향 흐름제어 밸브가 필요하다. 그러나 종래의 양방향 흐름제어 밸브는 복수의 밸브를 조합해서 제조했기 때문에 복수의 유로가 필요하고 크기가 커지는 문제가 있었다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[5]
본 발명의 목적은 양방향 흐름제어 밸브 및 이를 포함하는 뇌질환치료 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 양방향 흐름제어 밸브는 크기가 작고 구조가 간단하며, 본 발명에 따른 뇌질환 치료 시스템은 장기 배액이 가능하고 약물의 투약 및 뇌척수액 배액이 모두 가능하다.

과제 해결 수단

[6]
상기 본 발명의 목적은 양방향 흐름제어 밸브에 있어서, 유체가 이동하는 유로를 형성하는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체 내에 위치하는 흐름제어부를 포함하며, 상기 흐름제어부는, 유로 방향으로 이동가능하며 서로 마주하는 제1흐름제어체 및 제2흐름제어체; 상기 제1흐름제어체에 상기 제2흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제1가압부재; 상기 제2흐름제어체에 상기 제1흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제2가압부재를 포함하며, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체가 밀착된 상태에서, 상기 제1흐름제어체의 일부는 제2흐름제어체에서 상기 제1흐름제어체를 향하는 제1유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하며, 상기 제2흐름제어체의 일부는 제1방향과 반대방향인 제2유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하는 것에 의해 달성된다.
[7]
상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체는 접촉하여 상기 유로를 폐쇄하며, 상기 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체가 서로 이격하여 상기 유로를 개방할 수 있다.
[8]
상기 제1가압부재 및 제2가압부재는 탄성력을 가지고 있는 탄성체로 이루어져 있으며, 상기 제1유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1가압부재가 변형되면서 상기 제1흐름제어체가 상기 제1유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하고, 상기 제2유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제2가압부재가 변형되면서 상기 제2흐름제어체가 상기 제2유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방할 수 있다.
[9]
상기 흐름제어부는, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체 사이에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 스토퍼는, 상기 제1흐름제어체의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하고, 상기 제2흐름제어체의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한할 수 있다.
[10]
상기 흐름제어부는, 상기 가압부재의 이동을 제한하는 지지부를 더 포함하며, 상기 지지부는, 상기 제1가압부재의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 제1지지부; 상기 제2가압부재의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하는 제2지지부를 포함할 수 있다.
[11]
상기 제1흐름제어체에는 상기 제2흐름제어체를 상기 제2유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제1관통공이 형성되어 있으며, 상기 제2흐름제어체에는 상기 제1관통공과 연통하지 않으며 상기 제1흐름제어체를 상기 제1유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제2관통공이 형성되어 있을 수 있다.
[12]
상기 본 발명의 다른 목적은 뇌질환치료 시스템에 있어서, 환자의 두개골 내에 이식되며, 양방향 흐름제어 밸브를 포함하는 체내장치; 및 환자의 두개골 외에 위치하며, 상기 체내장치에 약물을 공급하거나 상기 체내장치로부터 뇌척수액을 배출하는 체외장치를 포함하며, 상기 체외장치는, 펌프를 포함하는 약물투입부; 체외로 배출된 뇌척수액을 보관하는 배액용기; 상기 체내장치를 상기 약물투입부 및 상기 배액용기에 연결하는 연결부; 및 상기 연결부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것에 의해 달성된다.
[13]
상기 양방향 흐름제어 밸브는, 유체가 이동하는 유로를 형성하는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체 내에 위치하는 흐름제어부를 포함하며, 상기 흐름제어부는, 유로 방향으로 이동가능하며 서로 마주하는 제1흐름제어체 및 제2흐름제어체; 상기 제1흐름제어체에 상기 제2흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제1가압부재; 상기 제2흐름제어체에 상기 제1흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제2가압부재를 포함하며, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체가 밀착된 상태에서, 상기 제1흐름제어체의 일부는 제2흐름제어체에서 상기 제1흐름제어체를 향하는 제1유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하며, 상기 제2흐름제어체의 일부는 제1방향과 반대방향인 제2유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉할 수 있다.
[14]
상기 연결부는, 상기 체내장치와 상기 약물투입부 및 상기 배액용기를 연결하는 유체라인; 및 상기 유체라인 상에 위치하며, 상기 체내장치를 상기 약물투입부 및 상기 배액용기에 선택적으로 연결하는 유로전환기를 포함하며, 상기 제어부는 상기 유로전환기의 작동을 제어할 수 있다.
[15]
상기 연결부는, 상기 유체라인의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 유체라인의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 유량계 및 상기 압력계의 측정결과를 기초로 상기 유로전환기의 작동을 제어할 수 있다.
[16]
상기 제어부는 상기 유량계 및 상기 압력계의 측정결과로부터 뇌압을 계산하며, 계산된 뇌압이 일정한 값을 넘으면 상기 체내장치를 상기 배액용기에 연결되어 뇌척수액이 배출되도록 상기 유로전환기의 작동을 제어할 수 있다.
[17]
상기 배액백은 일정 압력으로 가압될 수 있다.
[18]
상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체는 접촉하여 상기 유로를 폐쇄하며, 상기 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체가 서로 이격하여 상기 유로를 개방할 수 있다.
[19]
상기 제1가압부재 및 제2가압부재는 탄성력을 가지고 있는 탄성체로 이루어져 있으며, 상기 제1유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1가압부재가 변형되면서 상기 제1흐름제어체가 상기 제1유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하고, 상기 제2유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제2가압부재가 변형되면서 상기 제2흐름제어체가 상기 제2유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방할 수 있다.
[20]
상기 흐름제어부는, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체 사이에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 스토퍼는, 상기 제1흐름제어체의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하고, 상기 제2흐름제어체의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한할 수 있다.
[21]
상기 흐름제어부는, 상기 가압부재의 이동을 제한하는 지지부를 더 포함하며, 상기 지지부는, 상기 제1가압부재의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 제1지지부; 상기 제2가압부재의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하는 제2지지부를 포함할 수 있다.
[22]
상기 제1흐름제어체에는 상기 제2흐름제어체를 상기 제2유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제1관통공이 형성되어 있으며, 상기 제2흐름제어체에는 상기 제1관통공과 연통하지 않으며 상기 제1흐름제어체를 상기 제1유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제2관통공이 형성되어 있을 수 있다.

발명의 효과

[23]
본 발명에 따르면 양방향 흐름제어 밸브는 크기가 작고 구조가 간단한 양방향 흐름제어 밸브와 본 발명에 따른 뇌질환 치료 시스템은 장기 배액이 가능하고 약물의 투약 및 뇌척수액 배액이 모두 가능한 뇌질환 치료 시스템이 제공된다.

도면의 간단한 설명

[24]
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템의 개략도이고,
[25]
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템의 제어도이고,
[26]
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에서 양방향 흐름제어 밸브의 절개도이고,
[27]
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에서 양방향 흐름제어 밸브의 분해도이고,
[28]
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에서 양방향 흐름제어 밸브에서 흐름제어체를 확대하여 나타낸 것이고,
[29]
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에서 양방향 흐름제어 밸브에서 흐름제어체의 변형예를 나타낸 것이고,
[30]
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에서 양방향 흐름제어 밸브에서 흐름제어부의 동작을 나타낸 것이고,
[31]
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템의 변형 사용예를 나타낸 것이다.

발명의 실시를 위한 형태

[32]
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공하는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
[33]
이하의 설명에서 양방향 흐름제어 밸브는 체내장치에 사용되는 것으로 되어 있으나, 본 발명의 양방향 흐름제어 밸브는 다른 산업용 및 의료용 분야에 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 양방향 흐름제어 밸브는 양방향 모두에서 동작하는 양방향 흐름제어가 필요한 설비에 적용되어 사용될 수 있다.
[34]
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템에 관하여 설명한다.
[35]
본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템(1)은 환자의 두개골 내에 위치하는 체내장치(10) 및 환자의 두개골 외부에 위치하는 체외장치(20)를 포함한다.
[36]
체내장치(10)는 케모포트(또는 브레인 포트)라고도 불리며, 약물을 주입할 수 있도록 환자의 머리 내에 이식된다. 본 발명에 따른 체내장치(10)는 도 3에 나타낸 양방향 흐름제어 밸브(11)를 포함하는데, 양방향 흐름제어 밸브(11)에 의해 뇌압이 일정한 압력을 넘으면 체외장치(20)로 뇌척수액을 배액하고, 투약 시에는 체외장치(20)로부터 뇌실로의 약물 흐름을 허용한다. 양방향 흐름제어 밸브(11)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
[37]
체외장치(20)는 배액용기(210), 약물투입부(220), 연결부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
[38]
배액용기(210)는 배액백이라고도 불리며, 배액되는 뇌척수액을 수용한다. 배액용기(210)는 일정한 압력을 가지고 있어서 양방향 흐름제어 밸브(11)가 체외장치(20) 방향으로 열릴 때의 뇌압을 변경 내지 조절할 수 있다. 이는 양방향 흐름제어밸브(11)가 열릴 때의 압력은 크래킹 압력(밸브의 기계적 특성에 의해 결정되는 고정 값)과 배액용기(210)의 내부 압력의 합임을 이용한 것이다. 배액용기(210)의 압력조절은 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
[39]
약물투입부(220)는 약물저장부(221)와 약물펌프(222)를 포함한다. 약물저장부(221)는 플라스틱, 비닐 및/또는 금속재질로 마련될 수 있으며, 약물펌프(222)는 뇌실에 약물이 일정한 유속으로 공급되도록 한다.
[40]
연결부(230)는 유체라인(231), 압력계(232), 유량계(233) 및 유로전환기(234)를 포함한다.
[41]
압력계(232, 압력센서)는 유체라인(231)의 압력, 즉 체내장치(10)의 입력단의 압력을 측정한다. 압력계(232)는 상시 또는 일정한 시간 간격으로 압력을 측정하며, 비정기적으로 또는 별도의 사용자 요청 등에 따라 압력을 측정할 수도 있다. 측정한 압력값은 투약 시에 뇌압을 환산하는데 사용된다.
[42]
유량계(233)는 투약 시에 체내장치(10)에 입력되는 유량을 측정하는 것으로, 측정된 유량값은 투약 시에 뇌압을 환산하는데 사용된다.
[43]
유로전환기(234)는 전기적 신호 등에 의해 유로의 연결상태를 바꾸는 기능을 수행하며, 솔레노이드 밸브를 이용할 수 있다. 유로전환기(234)는 투약 시에는 체내장치(10)를 약물투입부(220)에 연결하고 배액 시에는 체내장치(10)를 배액용기(210)에 연결한다.
[44]
제어부(240)는 압력계(232) 및 유량계(233)로부터 측정값을 입력받고 이를 바탕으로 유로전환기(234) 및 약물투입부(220)를 제어한다. 제어부(240)는 이 외에도 환자나 의료진 등으로부터의 외부지시를 받아 제어를 실시할 수 있다. 외부지시는 유선 또는 무선을 통해 받을 수 있다.
[45]
뇌실 내의 압력(뇌압)과 체내장치(10)의 입력단의 압력, 유량 등은 체내장치(10) 내에 위치하는 양방향제어밸브(11)의 기계적 특성에 의해 일정한 함수관계를 가진다. 제어부(240)는 투약 시에 측정된 압력값 및 유량값으로부터 함수관계를 이용해 뇌압을 환산한다. 제어부(240)는 뇌압이 일정한 값을 넘으면 유로를 변경시켜 배액되도록 유로전환기(234)를 제어한다.
[46]
이상의 도면 및 설명에서는 전원공급을 위한 전원부가 생략되었다. 전원부는 외부 전원을 이용하거나 배터리를 이용할 수 있다.
[47]
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에서의 양방향 흐름제어 밸브에 대하여 설명한다.
[48]
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브의 절개도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브의 분해도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브 흐름제어체를 확대하여 나타낸 것이다.
[49]
도 3에 도시된 바와 같이, 양방향 흐름제어 밸브(11)는 밸브 본체(1100) 및 흐름제어부(1200)를 포함하며, 흐름제어부(1200)는 제1흐름제어체(1210), 제2흐름제어체(1220), 제1가압부재(1230), 제2가압부재(1240), 스토퍼(1250), 지지부(1262, 1264)를 포함한다.
[50]
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(1100)는 내부에 유체 이동이 가능한 유로를 형성하고 있으며, 유로의 방향은 유체흐름에 따라 제1유로 방향 및 제2유로 방향으로 나눌 수 있다.
[51]
본 발명에서는 제2흐름제어체(1220)에서 제1흐름제어체(1210)로 흐르는 유체 흐름이 제1유로 방향이며, 반대로 제1흐름제어체(1210)에서 제2흐름제어체(1220)로 향하는 유체 흐름이 제2유로 방향으로 정의한다.
[52]
밸브 본체(1100)는 단면이 원형 형상을 가지고 있으나, 다른 실시예에서는 사다리꼴 또는 직사각형 형상을 가질 수도 있다. 이 경우 흐름제어부(1200)의 형태도 변경될 수 있다.
[53]
흐름제어부(1200)는 밸브 본체(1100) 내 양방향 흐름제어를 제어할 수 있는 구성으로 되어 있으며, 흐름제어부(1200)의 구동에 따라 밸브 본체(1100) 내 유로의 폐쇄, 개방 및 개방방향의 결정이 이루어진다. 구체적인 흐름제어부(1200)의 구동에 대해서는 하기 도 7의 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브 흐름제어부의 동작에서 자세히 설명한다.
[54]
제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)는 밸브 본체(1100) 내에서 유로 방향으로 이동가능하며 서로 마주하고 있다. 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)의 외주면은 밸브 본체(1100)의 실질적으로 유체 흐름을 허용하지 않을 정도로 내주면과 밀착되어 있을 수 있다.
[55]
제1흐름제어체(1210)에는 제2흐름제어체(1220)를 노출시키는 제1관통공(1212)이 형성되어 있다. 제1관통공(1212)을 통하여 양 흐름제어체(1210, 1220)가 밀착한 상태에서 제2유로 방향으로 이동하는 유체흐름과 제2흐름제어체(1220)의 일부가 직접 접촉하게 된다.
[56]
제2흐름제어체(1220)에는 제1관통공(1212)과 연통하지 않는 제2관통공(1222)이 형성되어 있다. 제2관통공(1222)을 통하여 양 흐름제어체(1210, 1220)가 밀착한 상태에서 제1유로 방향으로 이동하는 유체흐름과 제1흐름제어체(1210)의 일부가 직접 접촉하게 된다.
[57]
본 실시예에서는 제1흐름제어체(1210) 중앙부에 하나의 관통공이, 제2흐름제어체(1220) 주변부에 다수의 관통공이 형성되어 있으나, 다른 실시예에서는 관통공의 크기, 형상, 위치 및 개수는 다양하게 변화될 수 있다.
[58]
제1흐름제어체(1210)와 제2흐름제어체(1220)는 밸브 본체(1100) 내 유체흐름이 발생하지 않을 경우 서로 접촉하여 유로를 폐쇄하며, 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)가 서로 이격하여 유로를 개방시키게 된다.
[59]
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1가압부재(1230)는 제1흐름제어체(1210)에 제2흐름제어체(1220) 방향으로 가압력을 제공하고, 제2가압부재(1240)는 제2흐름제어체(1220)에 제1흐름제어체(1210) 방향으로 가압력을 제공하게 된다.
[60]
본 발명의 일실시예에서 제1가압부재(1230) 및 제2가압부재(1240)는 스프링으로 이루어져 있으며, 다른 실시예에서는 가압력을 제공할 수 있는 구성, 예를 들면 고무 등이 사용될 수 있다.
[61]
도 4에 도시된 바와 같이, 스토퍼(1250)는 밸브 본체(1100)와 결합되어 있으며, 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220) 사이에 위치하고, 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)가 밀착된 상태에서 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)와 직접 접촉한다. 다른 실시예에서는 스토퍼(1250)의 일부는 밸브 본체(1100)내에서 이동가능하거나, 스토퍼(1250)는 흐름제어체(1210, 1220)의 밀착 상태에서 흐름제어체(1210, 1220)와 접촉하지 않을 수 있다.
[62]
본 실시예와 같이 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)가 밀착된 상태에서 스토퍼(1250)가 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)와 직접 접촉하면, 흐름제어체(1210, 1220)와 스토퍼(1250)의 접촉에 의해 밀착상태에서 밀봉상태가 향상될 수 있다.
[63]
스토퍼(1250)는 제1흐름제어체(1210)의 제2유로 방향으로의 이동을 제한하고, 제2흐름제어체(1220)의 제1유로 방향으로의 이동을 제한하게 된다.
[64]
스토퍼(1250)는 밸브 본체(1100) 내 양방향 유체 흐름을 크게 방해하지 않으면서, 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)의 이동을 제한할 수 있는 형태라면 어떠한 형상도 가능하다.
[65]
본 발명의 일실시예에서는 스토퍼(1250)가 밸브 본체(1100)와 결합되어 밸브 본체(1100) 내 어느 쪽으로도 이동하지 않는 것으로 나타나 있으나, 다른 실시예에서는 밸브 본체(1100) 내 유체 흐름에 따라 소폭 이동이 가능할 수도 있다.
[66]
지지부(1262, 1264)는 제1가압부재(1230) 및 제2가압부재(1240)가 밸브 본체(1100) 내부에서 이탈되지 않도록 지지하는 역할을 하며, 제1가압부재(1230)의 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 제1지지부(1262), 제2가압부재(1240)의 제2유로 방향으로의 이동을 제한하는 제2지지부(1264)로 이루어져 있다.
[67]
제1지지부(1262) 및 제2지지부(1264)는 밸브 본체(1100)에 고정되어 있다.
[68]
제1가압부재(1230)는 제1지지부(1262)와 제1흐름제어체(1210) 사이에 위치하며, 제2가압부재(1240)는 제2지지부(1264)와 제2흐름제어체(1220) 사이에 위치하게 된다.
[69]
본 발명의 일실시예에서 지지부(1262, 1264)는 막대 3개가 겹쳐진 형태로 이루어져 있으나, 다른 실시예에서는 격자 및 십자가 등 다양한 형태로 마련될 수 있다.
[70]
지지부(1262, 1264)는 양방향 유체흐름에 따른 제1가압부재(1230) 및 제2가압부재(1240)의 밸브 본체(1100) 내 이동 제한을 위한 구성으로서, 제1지지부(1262)가 제1가압부재(1230)와 접촉되어 있으며, 제2지지부(1264)가 제2가압부재(1240)와 접촉되어 있다.
[71]
밀착상태에서의 밀봉력을 향상시키기 위해 흐름제어체(1210, 1220) 중 하나는 비교적 부드러운 재질, 다른 하나는 딱딱한 재질로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서는 딱딱한 재질의 흐름제어체(1210, 1220)가 가압부재(1230, 1240)에 의해 파손되는 것을 방지하기 위한 버퍼부재(도시하지는 않았지만)를 더 포함할 수 있다.
[72]
버퍼부재(도시하지는 않았지만)는 제1가압부재(1230)와 제1흐름제어체(1210) 사이에 위치할 수도 있으며, 제2가압부재(1240)와 제2흐름제어체(1220) 사이에 위치할 수도 있다.
[73]
버퍼부재(도시하지는 않았지만)는 딱딱한 재질의 흐름제어체와 가압부재 사이의 완충역할을 하기 위한 재질로 구성, 예를 들면 실리콘 러버와 같은 고무 등이 사용될 수 있다.
[74]
본 발명에서 흐름제어체(1210, 1220)의 형상은 다양하게 변형될 수 있는데, 이를 도 6을 참조하여 설명한다.
[75]
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브에서 흐름제어체의 변형예를 나타낸 것이다.
[76]
제1흐름제어체(1210)는 원판형상으로 제2흐름제어체(1220)는 구형상으로 되어 있다.
[77]
다른 실시예에서의 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
[78]
도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브 흐름제어부의 동작에 관하여 설명한다.
[79]
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 흐름제어 밸브 흐름제어부의 동작을 나타낸 것이다.
[80]
도 7에 도시된 바와 같이, 제1흐름제어체(1210)와 제2흐름제어체(1220)는 밸브 본체(1100) 내 유체 흐름이 발생하지 않거나 일정 수준 이하의 유체 흐름(유체압)이 발생할 경우 서로 접촉하여 유로를 폐쇄하며, 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름(유체압)이 발생하면, 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)가 서로 이격하여 유로를 개방시키게 된다.
[81]
유로에 유체 흐름이 발생하지 않은 폐쇄 상태에서는, 흐름제어부(1200)의 흐름제어체(1210, 1220) 및 가압부재(1230, 1240)는 밸브 본체(1100) 내부에서 움직임이 없는 상태로 있게 된다.
[82]
특히 제1흐름제어체(1210)및 제2흐름제어체(1220)는 가압력을 인가하는 가압부재(1230, 1240)에 의해 스토퍼(1250)를 가운데 두며, 서로 밀착된 상태로 있게 된다. 이러한 밀착 상태는 가압부재(1230, 1240)를 변형할 수 없을 정도의 유체 흐름(유체압)이 발생할 경우에만 유지된다.
[83]
제1유로 방향에서 일정수준 이상의 유체흐름이 발생하면, 제2흐름제어체(1220)에 형성되어 있는 제2관통공(1222)을 통해 제1유로 방향에서의 유체 흐름과 제1흐름제어체(1210)의 일부가 직접 접촉하게 된다.
[84]
이때, 제1흐름제어체(1210)에 제2흐름제어체(1220) 방향으로 가압력을 제공하던 제1가압부재(1230)가 축소변형되면서 제1흐름제어체(1210)가 제1유로 방향으로 이동하여 제2흐름제어체(1220)와 이격되면서 양 관통공(1212, 1222)을 통한 유로를 개방하게 된다. 여기서 제1가압부재(1230)는 제1지지부(1262)에 의해 이동이 제한되며, 제2흐름제어체(1220)는 스토퍼에 의해 움직임이 제한된다.
[85]
제2유로 방향에서 일정수준 이상의 유체흐름이 발생하면 제1흐름제어체(1210)에 형성되어 있는 제1관통공(1212)을 통해 제2유로 방향에서의 유체흐름과 제2흐름제어체(1220)의 일부가 직접 접촉하게 된다.
[86]
이때, 제2흐름제어체(1220)에 제1흐름제어체(1210) 방향으로 가압력을 제공하던 제2가압부재(1230)가 변형되면서 제2흐름제어체(1220)가 제2유로 방향으로 이동하여 제1흐름제어체(1220)와 이격되면서 양 관통공(1212, 1222)을 통한 유로를 개방하게 된다. 여기서 제2가압부재(1240)는 제2지지부(1264)에 의해 이동이 제한되며, 제1흐름제어체(1210)는 스토퍼에 의해 움직임이 제한된다.
[87]
양방향 흐름 제어는 가압부재(1262, 1264)에 의해 움직임이 제한되어 있던 제1흐름제어체(1210) 및 제2흐름제어체(1220)가, 서로 다른 유체 흐름(양방향 유체 흐름)에 따라 가압부재(1262, 1264)가 변형되면서 제1유로 방향 또는 제2유로 방향으로 이동함으로써 밸브 본체(1100) 내 유로를 개방하게 된다.
[88]
유로 개방 압력(유로)은 가압부재(1230, 1240)의 탄성 및 흐름제어체(1210, 1220)에 형성되어 있는 관통공(1212, 1222)의 면적, 형태 등을 조절함으로써 가능하게 된다.
[89]
본 발명에 따른 양방향 흐름제어 밸브는 단일 밸브의 사용만으로도 양방향 흐름제어가 가능하며, 단일 밸브의 사용으로 인한 소형화 및 단순화의 효과가 발생하게 된다.
[90]
이상 설명한 본 발명에 따른 뇌질환치료 시스템(1)의 작동에 대해 설명한다.
[91]
외부로부터의 지시 등에 따라 약물주입이 필요하면 제어부(240)는 유로전환기(234)를 제어하여 체내장치(10)와 약물투입부(220)를 연결하고 약물을 주입한다. 약물 주입에 의한 압력에 의해 양방향제어밸브(11)는 제2유로방향(뇌실방향)으로 유로가 형성되어 약물이 뇌실로 주입된다.
[92]
이후 측정된 압력과 유량 등으로부터 계산된 뇌압이 일정수준을 넘는 것으로 판단되면 제어부(240)는 유로전환기(234)를 제어하여 체내장치(10)와 배액용기(210)를 연결한다. 뇌압에 의해 양방향제어밸브(11)는 제1유로방향(외부 방향)으로 유로가 형성되어 뇌척수액이 배액용기(210)로 배출된다.
[93]
이상 설명한 본 발명에 따르면 양방향 허용압력을 가지는 체내장치(10) 및 내부 압력조정이 가능한 배액용기(210)를 사용하여 투약 및 장기 배액이 가능하다. 또한 뇌실-복강경단락술이 요구하는 복잡한 시술이 없이도 한 번의 체내장치(10) 이식 수술로 약물 주입과 배액을 수행할 수 있으며, 뇌압 측정을 장기간 동안 반복적으로 수행할 수 있다.
[94]
도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 뇌질환 치료 시스템의 변형 사용예를 설명한다.
[95]
약물 치료가 더 이상 필요하지 않을 경우, 도 8과 같이 체외장치(20)에서 유체라인(231)과 배액용기(210) 만을 제외하고 모두 제거할 수 있다. 체내장치(10)에는 장기 배액시 일정한 압력을 초과할 때만 외부방향 흐름을 허용하는 양방향흐름제어밸브(11)가 있기 때문에 간단한 구성만으로 장기적인 배액이 가능하다.
[96]
한편 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 뇌질환 치료 방법을 제공한다.
[97]
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

청구범위

[청구항 1]
양방향 흐름제어 밸브에 있어서, 유체가 이동하는 유로를 형성하는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체 내에 위치하는 흐름제어부를 포함하며, 상기 흐름제어부는, 유로 방향으로 이동가능하며 서로 마주하는 제1흐름제어체 및 제2흐름제어체; 상기 제1흐름제어체에 상기 제2흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제1가압부재; 상기 제2흐름제어체에 상기 제1흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제2가압부재를 포함하며, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체가 밀착된 상태에서, 상기 제1흐름제어체의 일부는 제2흐름제어체에서 상기 제1흐름제어체를 향하는 제1유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하며, 상기 제2흐름제어체의 일부는 제1방향과 반대방향인 제2유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체는 접촉하여 상기 유로를 폐쇄하며, 상기 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체가 서로 이격하여 상기 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 3]
제1항에서, 상기 제1가압부재 및 제2가압부재는 탄성력을 가지고 있는 탄성체로 이루어져 있으며, 상기 제1유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1가압부재가 변형되면서 상기 제1흐름제어체가 상기 제1유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하고, 상기 제2유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제2가압부재가 변형되면서 상기 제2흐름제어체가 상기 제2유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 4]
제1항에서, 상기 흐름제어부는, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체 사이에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 스토퍼는, 상기 제1흐름제어체의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하고, 상기 제2흐름제어체의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 5]
제1항에서, 상기 흐름제어부는, 상기 가압부재의 이동을 제한하는 지지부를 더 포함하며, 상기 지지부는, 상기 제1가압부재의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 제1지지부; 상기 제2가압부재의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하는 제2지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 6]
제1항에서, 상기 제1흐름제어체에는 상기 제2흐름제어체를 상기 제2유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제1관통공이 형성되어 있으며, 상기 제2흐름제어체에는 상기 제1관통공과 연통하지 않으며 상기 제1흐름제어체를 상기 제1유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제2관통공이 형성되어 있는 양방향 흐름제어 밸브.
[청구항 7]
뇌질환치료 시스템에 있어서, 환자의 두개골 내에 이식되며, 양방향 흐름제어 밸브를 포함하는 체내장치; 및 환자의 두개골 외에 위치하며, 상기 체내장치에 약물을 공급하거나 상기 체내장치로부터 뇌척수액을 배출하는 체외장치를 포함하며, 상기 체외장치는, 펌프를 포함하는 약물투입부; 체외로 배출된 뇌척수액을 보관하는 배액용기; 상기 체내장치를 상기 약물투입부 및 상기 배액용기에 연결하는 연결부; 및 상기 연결부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 양방향 흐름제어 밸브는, 유체가 이동하는 유로를 형성하는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체 내에 위치하는 흐름제어부를 포함하며, 상기 흐름제어부는, 유로 방향으로 이동가능하며 서로 마주하는 제1흐름제어체 및 제2흐름제어체; 상기 제1흐름제어체에 상기 제2흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제1가압부재; 상기 제2흐름제어체에 상기 제1흐름제어체 방향으로 가압력을 제공하는 제2가압부재를 포함하며, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체가 밀착된 상태에서, 상기 제1흐름제어체의 일부는 제2흐름제어체에서 상기 제1흐름제어체를 향하는 제1유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하며, 상기 제2흐름제어체의 일부는 제1방향과 반대방향인 제2유로 방향의 유체흐름에 직접 접촉하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 9]
제7항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 체내장치와 상기 약물투입부 및 상기 배액용기를 연결하는 유체라인; 및 상기 유체라인 상에 위치하며, 상기 체내장치를 상기 약물투입부 및 상기 배액용기에 선택적으로 연결하는 유로전환기를 포함하며, 상기 제어부는 상기 유로전환기의 작동을 제어하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 유체라인의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 유체라인의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 유량계 및 상기 압력계의 측정결과를 기초로 상기 유로전환기의 작동을 제어하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 11]
제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 유량계 및 상기 압력계의 측정결과로부터 뇌압을 계산하며, 계산된 뇌압이 일정한 값을 넘으면 상기 체내장치를 상기 배액용기에 연결되어 뇌척수액이 배출되도록 상기 유로전환기의 작동을 제어하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 12]
제9항에 있어서, 상기 배액백은 일정 압력으로 가압되어 있는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 13]
제8항에 있어서, 상기 제1흐름제어체와 상기 제2흐름제어체는 접촉하여 상기 유로를 폐쇄하며, 상기 유로에 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체가 서로 이격하여 상기 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 14]
제8항에서, 상기 제1가압부재 및 제2가압부재는 탄성력을 가지고 있는 탄성체로 이루어져 있으며, 상기 제1유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제1가압부재가 변형되면서 상기 제1흐름제어체가 상기 제1유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하고, 상기 제2유로 방향으로 일정 수준 이상의 유체 흐름이 발생하면, 상기 제2가압부재가 변형되면서 상기 제2흐름제어체가 상기 제2유로 방향으로 이동하여 상기 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 15]
제8항에서, 상기 흐름제어부는, 상기 제1흐름제어체 및 상기 제2흐름제어체 사이에 위치하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 스토퍼는, 상기 제1흐름제어체의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하고, 상기 제2흐름제어체의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 16]
제8항에서, 상기 흐름제어부는, 상기 가압부재의 이동을 제한하는 지지부를 더 포함하며, 상기 지지부는, 상기 제1가압부재의 상기 제1유로 방향으로의 이동을 제한하는 제1지지부; 상기 제2가압부재의 상기 제2유로 방향으로의 이동을 제한하는 제2지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌질환치료 시스템.
[청구항 17]
제8항에서, 상기 제1흐름제어체에는 상기 제2흐름제어체를 상기 제2유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제1관통공이 형성되어 있으며, 상기 제2흐름제어체에는 상기 제1관통공과 연통하지 않으며 상기 제1흐름제어체를 상기 제1유로 방향의 유체흐름에 노출시키는 제2관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 뇌질환치료 시스템.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]