비용 측면에서 최적화된 멸균 모터를 통해 더 많은 환자에게 고품질 수술 치료 제공

전세계적으로 외과 의사들은 최고의 성능을 제공하면서도 보다 나은 치료 결과를 얻을 수 있도록 가장 발전된 기술을 기반으로 한 수술 도구를 선호합니다. 시술 비용을 낮추려면 가장 정교한 도구를 대량으로 사용할 필요가 있는데, 이 경우 환자 간 증기 멸균(오토클레이브)이 요구됩니다. 대규모 수술 센터(Tier-I)는 이러한 프리미엄 도구의 초기 비용을 감당하면서도 환자 당 비용을 합리적인 수준으로 끌어 올리기에 충분한 수술 횟수를 확보할 수 있습니다. 그러나 이 비용 모델은 소규모 시설(Tier-II 및 TierIII)에는 적합하지 않을 수 있으므로, 이들 시설에서는 상대적으로 낮은 가격대의 수술 도구를 찾곤 합니다. 수술 도구의 가격을 낮추기 위해서는 성능 측면을 희생해야 하거나 내구성이 부족하게 될 수 있으므로, 충분한 횟수의 수술 및 멸균 과정을 견디지 못할 수 있어 문제가 됩니다.

여기서는 올바른 모터를 통해 어떻게 수술 도구의 성능과 내구성을 극대화하면서 비용에 민감한 수술 센터에 적합한 도구를 제공할 수 있는지에 대해 다루게 됩니다. 이를 통해 보다 많은 환자에게 최고의 외과 치료를 제공함으로써 환자 생명 보호에 기여합니다.

외과 수술 도구 가격에 민감한 시장

아시아는 비용 효율적인 수술 도구의 주요 시장입니다. 의료 관광, 사회 경제적 성장 및 수술 옵션에 대한 인식 향상으로 아시아 지역에서 이루어지는 수술 횟수는 빠르게 증가하고 있습니다. 또한, 아시아인 고령 인구는 관절염 등 노화 관련 질환의 비율이 높아 외과적 치료를 필요로 하는 경우가 많습니다. 젊은이들 또한 여행과 스포츠로 보다 능동적인 라이프 스타일이 정착됨에 따라 외과 치료를 받는 빈도가 높아지고 있습니다.

세계적으로 농촌 지역은 도시의 대규모 센터와 같이 프리미엄 도구의 구매 비용을 상각할 수 있을만한 환자 처리량을 갖기 어려우므로 저비용 도구에 대한 또 다른 수요의 원천입니다. 표 1에서는 이러한 병원 시스템에 요구되는 사항을 요약합니다. ( 표 1 )

수술용 손 도구

AC 모터를 사용하는 기존의 유선 및 공압식 도구에서 경량 브러시 DC 또는 BLDC(브러시리스 DC) 모터가 장착된 배터리 구동 도구로의 전환이 진행 중입니다. 그러나 시중에 나와 있는 저비용 브러시 DC 및 BLDC 모터들은 성능 저하 및 증기 멸균으로 인한 내구성 저하 등의 문제가 있습니다. 또한 최소 속도와 토크를 확보하기 위해 도구를 다소 크고 무겁게 만들기 때문에 인체공학적으로도 바람직하지 않습니다. 낮은 효율 탓에 크고 무거운 배터리가 필요하며 사용하는 의사의 손에서 더 많은 열을 발산합니다.

증기 멸균 작동 원리
병원에서 사용되는 가장 일반적인 멸균 방법은 고압 증기 멸균이라고도 하는 증기 멸균입니다. 고압 멸균 시 수술 도구는 습도 100%, 온도 135°C에서 최대 30분 간 압력 변화에 노출됩니다. 대부분의 오토클레이브에는 장치의 현미경 구멍 속에 숨어있을 수 있는 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 포자 등을 죽이기 위한 추가 진공 사이클이 있는데, 이를 통해 증기 침투가 촉진되기도 합니다. 이러한 환경에 반복적으로 노출되면 해당 조건을 견디기에 충분한 내구성 설계가 되지 않은 모터 혹은 장치에 심각한 전기 및 부식 문제가 발생할 수 있습니다. (그림 2)

• 온도: 121~135°C
  (증기 과열)
• 압력: 2~3bar
• 소요 시간: 6~30분

비용 효율적인 고성능 모터 옵션을 사용할 수 없는 일부 수술 도구는 설계 단계에서 멸균 상태에 적합하지 않은 모터를 선택하고 케이스에 보호 밀봉을 추가하기도 합니다. 이는 도구의 크기를 키워 오토클레이브에서 잘 견디지 못하게 만들 수 있습니다. 여타 전기 부품에는 도구 설계자가 익숙하게 보호 장치를 마련하는 반면, 모터에는 습기에 직접적으로 노출되는 부품인 샤프트가 있습니다. 가압 증기가 샤프트로 들어가는 것을 막기는 특히나 어렵습니다. 수술 도구에 대해 경험이 있는 오토클레이브 모터 공급 업체는 회전축에서 모터의 전자 부분을 밀봉하는 노하우를 가지고 있는데, 도구 제작 단계에서는 달성하기 어려운 성과입니다. 결과적으로는 비가압 멸균 모터 사용으로 인한 비용 절감으로 다른 부분에서의 비용 증가와 높은 개발 비용을 상쇄할 수 있습니다. 고압 멸균으로 내구성이 떨어지면 고장난 도구를 교체하는 동안 수술을 취소하거나 교체용 도구를 추가 구매해야 하기 때문에 총 비용의 상승을 가져오게 됩니다.

일부 회사에서 모색하는 또 다른 대안은 수술 중 오염으로부터 보호되는 도구의 일부에 모터를 배치한 다음 도구를 멸균하기 전에 제거하여 모터는 멸균하지 않도록 하는 것입니다. 그러나 여전히 드릴 또는 톱날의 커플링을 통해 모터가 오염될 가능성이 있어 이는 일반적으로 안전성이 떨어지는 접근 방식으로 간주됩니다. Tier-I 제품의 안전 표준을 충족하기 위해 Tier-II 및 Tier-III 병원은 완전 멸균 모터를 사용하는 완전 멸균 도구로 업그레이드해야 합니다. ( 표 2 )

오토클레이브를 위한 모션 솔루션 옵션

도구의 내구성 설계에 맞는 사이클 수에 관계 없이 도구의 사용 기간 동안 높은 안전성과 신뢰성을 달성하는 가장 좋은 방법은 오토클레이브 저항 기능이 통합된 모터를 사용하는 것입니다. Tier-I 시장용으로 설계된 도구의 경우 고급 모터 옵션은 반복되는 오토클레이브 멸균을 통해 도구의 수명을 최대로 늘리는 데 필요한 모든 재료 선택 및 밀봉을 통합합니다. 도구를 가지고 수행할 수 있는 추가 수술을 통해 추가 구매 비용보다 큰 수익을 거둘 수 있습니다. 그러나 Tier-II 및 Tier-III 시장을 대상으로 하는 도구의 경우 도구의 수명이 다른 이유로 제한될 수 있으며 모터의 최고급 기능은 여전히 가치를 회수하기 어렵습니다. 이 경우 오토클레이브 저항 기능의 선택적 조합을 사용하는 모터는 수술 당 최저 비용으로 최상의 결과를 가져다 줍니다.

이 백서는 모터에 초점을 맞추고 있지만, 기어와 제어 장치도 오토클레이브에 의해 손상될 수 있으므로, 수명 목표 및 살균 보호에 있어 고려 대상이 되어야 합니다. 수술 도구 시장에서 경험이 있는 풀 모션 솔루션 파트너에게는 다양한 수명 목표와 비용 제한을 다루는 모터, 기어 헤드 및 컨트롤러에 대한 선택지가 주어집니다. 그런 파트너의 다양한 제품, 커스텀 기능 및 디자인 컨설팅 전문 지식을 활용하려면 장치 개발의 개념 또는 아이디어 단계에서 파트너와 협력하는 것이 중요합니다. ( 표 3 )

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