기하학적 설계 변수에 따른 의료용 지방흡입 기기의 성능 분석

Abstract

의료용 흡입기기는 기초 수술 분야 및 지방흡입 분야에서 널리 사용되고 있다. 조직과 직접 접촉하는 캐뉼라는 다양한 형상으로 그 특성에 따라 다목적으로 사용되고 있다. 하지만 캐뉼라의 정량적인 연구가 존재하지 않아 현재 사용되고 있는 캐뉼라 디자인이 흡입성능에 어떤 영향을 미치는지에 대한 이해가 부족하며, 성능 개선을 위한 디자인 최적화에 어려움이 있다. 본 연구에서는 의료현장에서 실제 사용되는 캐뉼라 기기의 기하학적 특성을 분석하였고, 그에 따른 흡입 성능에 대한 정량적인 데이터를 획득하였다. 먼저, 캐뉼라의 제작 방법에 따른 외경과 내경, 팁끝 반경, 거칠기 등 기하학적 특성 데이터를 분석하였다. 지방 흡입 성능의 정량적 획득을 위해서 지방흡입 수술을 모사한 자동화 흡입실험 시스템을 구축함으로써 캐뉼라의 기하학적 특성에 따른 흡입 성능을 평가하였다. 또한 전산 유체 역학에 따른 시뮬레이션을 통해 실험 결과와 흡입성능을 비교 검증하였으며, 추가적인 주요 디자인 변수의 영향을 시뮬레이션을 통해 예측하였다. 캐뉼라의 지름이 커짐에 따라 단조적으로 흡입량이 증가하는 것을 확인하였고, 같은 지름에서 펌프와 근접한 상부에 흡입 구멍이 위치하는 것이 효율적임을 확인하였다. 캐뉼라의 단면 형상이 원일 때 가장 우수한 성능을 보였으며, 둘레 방향의 홀 가공은 흡입 성능과 큰 영향이 없어 목적에 맞게 유연한 디자인을 제공할 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 흡입기기의 성능을 향상시키고 세척과정의 수월성을 높이기 위해 캐뉼라 내부에 나노다공성 윤활 코팅 방법을 제안하였다. 해당 코팅 방식은 액적에 의한 표면 오염을 줄이며 적절한 음압 조건 하에서 흡입성능을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.