기존 인공 항문 괄약근 고정 메커니즘이 생체 적합성이 낮고 반응 시간이 긴 단점을 보완하기 위해, 본 논문에서는 배변 메커니즘 및 역학 특성을 기반으로 새로운 밀폐형 연결식 인공 항문 괄약근(NCAAS) 고정 메커니즘을 설계하였다. NCAAS 고정 메커니즘은 홈이 파인 캠과 진자 레버 기반의 구동 메커니즘을 갖춘 세 개의 교차로 중첩된 고정 암으로 구성된다. 생체 적합성 및 반응 시간 연구를 위해 본 논문은 가상 일 원리를 기준으로 고정 암의 고정력 방정식을 유도하고 유한 요소 분석을 통해 고정 암과 장기의 역학적 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 제어 시 최대 고정력은 1.6 N이며, 항문-직장 각도는 62.2°~95.2°로 일상적인 배변 조절 요구를 충족한다. 제작된 NCAAS 프로토타입의 질량은 55.19 g, 높이는 42.7 mm, 전체 길이는 68.2 mm를 넘지 않으며 평균 반응 시간은 7.25초이다. 돼지 대장 이소 실험을 통해 NCAAS 고정 메커니즘의 생체 적합성을 검증했으며, 최종 제어 용량은 700 g, 항문-직장 각도는 90° 미만이다. NCAAS는 소형 경량이며 생체 적합성이 우수하고 기존 인공 괄약근보다 반응 시간이 크게 단축되었다.

인공 항문 괄약근;가상 일 원리;유한 요소 분석;고정 메커니즘;캠 구동;이소 실험