인공 신장기의 설계

소개

당뇨병은 내분비계 이상으로 생긴다는 것이 일반적이지만 신장 기능의 이상으로 생길 수도 있다. 신장 기능의 이상으로 병이 생긴 사람들은 인공 신장기를 사용하여 투석을 하게 된다. membrane의 재질 및 pore size, hollow fiber의 굵기 및 길이, 사용될 hollow fiber의 개수, 환자에게 적용하기 위한 조건을 결정하여 가장 적합한 인공 신장기의 제작을 목표로 한다.

목차

Ⅰ. 설계제목
Ⅱ. 설계목표
Ⅲ. 설정법
1. 혈액을 이루고 있는 구성 성분 및 인공 신장기의 이론 조사
1-1. 신장의 기능과 당뇨병
1-2. 인공 신장기의 원리
1-3. 혈액을 이루고 있는 구성 성분 조사
1-3-1. 혈액 내에 남아 있어야 하는 물질
1-3-2. 걸러져 나가야 하는 혈액 내의 노폐물
2. membrane의 재질 및 pore size 선택
2-1. membrane의 종류 및 재질에 대한 특성 조사 - 혈액투석(Hemodialysis)막
2-1-1. Cellulose Membranes
2-1-2. Cellulose Membranes
2-2. pore size
Ⅲ. 합 성
3. hollow fiber의 굵기 및 길이 결정
  3-1. hollow fiber 형태로 가공하기에 적당한 굵기 조사
3-2. 인공신장기 용도로 사용하기에 적당한 길이 조사
4. 사용될 hollow fiber의 개수 결정
4-1. 노폐물의 확산 속도 조사
4-2. 일정한 시간 동안 걸러내야 할 노폐물의 양 계산
4-3. 필요한 membrane의 면적 계산 및 hollow fiber 개수 결정
Ⅳ. 제 작
5. 환자에게 적용하기 위한 조건 결정
5-1. 혈액과 dialysate를 각각 hollow fiber의 내부/외부 중 어느 쪽으로 공급 할 것인지 결정
5-2. 인공신장기로 pumping 될 환자혈액의 유속 결정
5-3. dialysate의 pumping 유속 결정
5-4. 환자가 투석을 받아야 하는 빈도와 1회 투석 당 소요시간 결정
Ⅴ. 분 석
Ⅵ. 참고문헌
Ⅶ. 역할분담

본문내용

Ⅱ. 설계목표

당뇨병은 내분비계 이상으로 생긴다는 것이 일반적이지만 신장 기능의 이상으로 생길 수도 있다. 신장 기능의 이상으로 병이 생긴 사람들은 인공 신장기를 사용하여 투석을 하게 된다. membrane의 재질 및 pore size, hollow fiber의 굵기 및 길이, 사용될 hollow fiber의 개수, 환자에게 적용하기 위한 조건을 결정하여 가장 적합한 인공 신장기의 제작을 목표로 한다.

Ⅲ. 설정법

1. 혈액을 이루고 있는 구성 성분 및 인공 신장기의 이론 조사

1-1. 신장의 기능과 당뇨병
배설이란, 생명체의 생명활동 결과 생긴 노폐물을 체외로 걸러내는 작용을 말한다. 배설기관으로는 신장, 수뇨관, 방광, 요도가 있다. 신장에서 오줌이 걸러지는 과정을 보면, 신동맥에서 흘러온 혈액은 사구체에서 최초로 여과된다. 사구체는 모세혈관이 실 공처럼 뭉쳐있으며 여기에서 걸러진 오줌은 보먼주머니에 담겨 세뇨관으로 흘러간다. 세뇨관은 사구체에서 나온 모세혈관으로 둘러싸여 있고 이곳에서 재흡수와 분비작용이 일어난다. 재흡수과정을 통해 걸러서는 안 될 물질은 다시 혈관 속으로 흡수하고, 분비과정을 통해서는 말피기소체(사구체+보먼주머니)에서 미처 걸러지지 않은 노폐물이 세뇨관으로 흡수된다. 이런 과정을 거쳐 완전한 오줌이 생성된다.
정상인의 경우 포도당은 오줌 생성 과정 중 세뇨관에서 모세혈관으로 100% 재흡수되는 반면 혈당량이 정상인에 비해 지나치게 높을 경우 100% 재흡수되지 못하고 포도당이 오줌과 함께 배설될 수 있는데 이를 당뇨병이라고 한다.

1-2. 인공 신장기의 원리
투석(dialysis)은 원래 의미가 ‘분리’라는 뜻을 가지고 있다. 여기서는 혈액속의 노폐물과 수분을 인공신장기로 제거해 주는 과정을 말한다. 인공 신장기 내에서는 아주 얇은 관이나 막이 있어서 이 막의 구멍보다 작은 분자는 통과하지만 더 큰 입자는 통과하지 못하게 하는 특징을 가지고 있다. 이를 ‘반투과성 막’이라고 한다. 인공 신장기의 내에서 혈액은

참고자료

· 1) 인공신장용 Hollow fiber Dialyzer 개발에 관한 연구(Ⅱ), 한국과학기술원, p.p.21~47
· 2) 나카바야시 노부오·이시하라 카즈히코·이와사키 야스히코,「생체재료학」,성균관대학교 출판부, p.p.127~139
· 3) Kushner R, Schoeller D. Estimation of total body water by bioelec-trical impedance analysis. Am J Clin Nutr 1986; 44: 417-24.
· 4) Moon-Jae Kim, Seoung Woo Lee, Gyeong A Kim, Hee Jung Lim, Sun Young Lee, Geun Ho Park,Joon Ho Song, Development of Anthropometry-Based Equations for the Estimation ofthe Total Body Water in Koreans
· 5) 연인석, 「분리특성 고분자-의료용 분리 투석막재료」, 고분자 과학과 기술, 1994년 5권 2호, p.p.101~108
· 6) 강선아,「혈액투석 환자의 영양관리」, 강남성모병원
· 7) 대한투석전문의협회(http://www.kdpa.org)
· 8) 대치L비뇨기과(http://www.daechiel.co.kr)
· 9) 이규백 외 4, 혈액투석의 적절도 평가에 있어 3 Point Urea Kinetic Model과 Direct Dialysate Quantification의 비교, 대한신장학회지 1995 제14권 제 3호
· 10) 말기 신부전의 치료. In: 신장학. 서울대학교 출판 부. p.p.291~1312
· 11) Comstock TJ. Renal dialysis. In: Young LY, Koda-Kimble MA, eds. Applied therapeutics: The clinical use of drugs. 6th ed. Vancouver, WA. 1995:31.1-31.15