삶의 질을 높여주는 펌프 시스템

체내 삽입 형 펌프 시스템은 복강 내 복수를 치료하는 것을 포함하여 다양한 의료 목적으로 사용되고 있습니다.

복강에 복수가 차는 것을 관리하기 위해 Sequana Medical사는 펌프 시스템을 개발하였습니다. 이 펌프 시스템에 적용된 맥슨 EC모터는 오작동 없이 장치의 원활한 구동을 가능하게 합니다.
 

복수는 복강 내 누출 액이 축적되어 있는 것을 말합니다. 이 증상은 창만(복수병)이라고도 하며 대부분은 간경화와 같은 간 기능의 저하로 인해 발병합니다. 또한 심근 기능 저하, 신장 질환 및 암으로 인하여 나타나기도 합니다. 대부분의 환자들은 약물과 식이요법으로도 충분히 복수를 제거할 수 있지만, 유럽과 미국에는 이 방법으로 회복이 불가능한 환자들이 증가하고 있습니다. 이런 환자들은 하루에만 2리터의 복수가 복막에 차오르며 주기적으로 복수를 빼내야만 합니다.
 

ALFApump®는 스위스 의학 전문 업체인 Sequana Medical사에서 개발한 펌프 시스템은 고통 받는 환자들이 일상적인 삶으로 돌아갈 수 있도록 해줍니다. 이 시스템은 수시로 복막에 차는 복수를 모니터 한 후 방광으로 복수를 내보내 소변과 함께 배출되도록 합니다. 이 시스템의 핵심은 복막과 방광에 도뇨관을 연결한 ALFApump®입니다. ALFApump®는 배터리 충전 시 알려주는 모바일 충전 방식의 디지털 충전기를 사용합니다. 펌프의 리튬이온 전지는 며칠 간 지속되지만 펌프의 에너지 소비량(하루 평균 0.9리터의 복수 배출)을 감안했을 때 주기적인 배터리 충전이 필요하며 배터리는 환자의 피부를 통해 무선으로 충전됩니다.

실시간 모니터링을 위해 PC가 추가적인 장치로 사용됩니다. 특수 통신 소프트웨어를 이용하여 의사들은 각 환자들의 상태에 맞춰 프로그래밍을 할 수 있으며 하루에 배출 시켜야 할 복수의 양을 정밀하게 진단할 수 있습니다. 또한 의사는 무선으로 자동 기록된 환자의 데이터를 확인 할 수 있습니다.

특수 환경에 맞는 특수 물질 필요
ALFApump®는 피하지방층과 복막 사이에 삽입되며 생체적합성 플라스틱은 PEEK(폴리에텔에텔케톤)으로 만들어졌습니다. 사람의 체내라는 특수 환경에서 플라스틱을 원재료로 하는 장치가 사용될 경우, 밀봉이 불가능하므로 특수 모터와 그에 따른 전자 장치가 필요합니다. 따라서 사용되는 물질은 영구적인 수분 노출과 증가하는 염분농도에 견딜 수 있어야 할 뿐 아니라 최대 상온 40°C까지 버텨야 합니다. 습기로부터 보호하기 위해 이 체내 삽입장치는 완전히 밀봉되어있고 전자장치는 추가적인 코팅이 되어 있으며 BLDC모터가 사용되었습니다.

복잡한 전자장치는 모터 저속 컨트롤, 펌프 드라이브 컨트롤, 센서 신호 판독, 디지털 충전기 및 배터리 관리를 하게 됩니다. 기어 펌프는 밀봉되었던 공기와 복수를 배출시켜야 하므로 무엇보다 허용오차가 작아야 하며 이는 정상 구동 시 매우 높은 토크를 냅니다. 복막 내의 복수는 혈장으로부터 많은 양의 섬유소와 단백질을 가지고 있어 쉽게 응고되기 때문에 펌프 작동에 심각한 영향을 끼칠 수 있습니다. 심한 경우 펌프 작동이 완전히 멈춰 버릴 수도 있으며 이를 방지하기 위해 펌프는 복수의 양과 상관없이 일정한 간격으로 짧은 작동을 하게 됩니다.

의료 기술의 고정밀 드라이브
맥슨 EC 13 모터는 고객 사양에 맞춰 주문 제작되어 ALFApump®의 펌프기어에 적용되었습니다. 이 모터에는 포지션 피드백에 중요한 홀센서를 장착하여 특히 저속 고토크에서 제어기를 통한 안정적인 구동이 가능합니다. 또한 오토클레이브 모터로 회전자에 특수 코팅 처리를 하였고 샤프트는 고객의 요구에 따라 특수 제작되었으며 생체에 적합한 물질로 만들어졌습니다. 콤팩트한 디자인의 EC 13은 뛰어난 저소음, 저진동 구동, 열 방출이 낮은 특징을 가지며 의료기술 분야에 적합하도록 제작되었습니다. 환자의 안전을 증진시키고 ALFApump® 프로그래밍의 복잡성을 줄이기 위해 모터 제어기 용 전용 프로세서를 사용하고 있으며 메인 프로세서는 원하는 양의 복수를 배출하기 위해 모터 제어기를 설정하며 모터 제어기는 각 값이 유효한지 체크하게 됩니다.

예를 들어, 펌프의 최대 허용 시간에 편차가 있다면 메인 프로세서는 모터의 하부시스템을 차단합니다. 듀얼 프로세서 시스템으로 인해 배출하는 과정을 최대한 모니터링 할 수 있으며 최고 수준의 안전이 제공됩니다.

성공적인 펌프 시스템 이식술
2011년 10월, 오스트리아 비엔나에서 처음으로 두 차례의 펌프 시스템 이식 수술이 이루어졌습니다. 비엔나 종합병원의 소화기내과 및 간장학과의 부의장을 맡고 있는 Markus Peck-Radosavljevic 교수에 따르면 두 수술 모두 성공적으로 끝났습니다. 이어 그는 “ALFApump®는 복수 치료에 있어서 정말 놀라운 발전이라고 생각한다. 환자들은 힘든 치료를 위해 병원을 가지 않아도 되며 더 나은 삶을 누릴 수 있을 것이다.”라고 말합니다.

 © maxon motor ag

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