KR100371736B1

KR100371736B1 - Portable respirator

Info

Publication number: KR100371736B1
Application number: KR10-2000-0010668A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 고성호; 이계한; 오용석
Original assignee: 이상훈
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2003-02-11
Also published as: KR20010086783A

Abstract

본 발명은 환자에게 다양한 모드의 환기를 제공하고, 환자 감시 장치를 내장하여 별도의 감시 장치 없이 환자의 환기 상태를 관찰토록 하며, 충전식 배터리의 채용으로 장시간 이동시에도 충분히 동작 가능토록 한 이동형 인공호흡기에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 볼 스크류, 사일런스 블록(Silence Block), 피스톤, 실린더, 아웃터 리미트 스위치, 흡기 호스, 배기 호스, 인코더, 모터를 구비한 이동형 인공호흡기에 있어서,상기 피스톤과 결합되고, 상기 볼 스크류를 감쌀 수 있는 원형으로 형성되어 상기 피스톤의 위치 검출 범위를 확장시키는 검출기와;상기 검출기와 대향되게 설치되어 피스톤의 위치를 검출하는 포토커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention provides a patient with a variety of modes of ventilation, built-in patient monitoring device to observe the ventilation state of the patient without a separate monitoring device, the adoption of a rechargeable battery to the mobile ventilator sufficiently to operate even when moving for a long time The present invention relates to a ball screw, a silence block, a piston, a cylinder, an outer limit switch, an intake hose, an exhaust hose, an encoder, and a mobile ventilator having a motor. It is formed in a circular shape to wrap the ball screw to extend the position detection range of the piston; It is characterized in that it is configured to include a photocoupler installed opposite to the detector to detect the position of the piston.

Description

Portable Ventilator {PORTABLE RESPIRATOR}

본 발명은 이동형 인공호흡기에 관한 것으로서, 특히 환자에게 다양한 모드의 환기를 제공하고, 환자 감시 장치를 내장하여 별도의 감시 장치 없이 환자의 환기 상태를 관찰토록 하며, 충전식 배터리의 채용으로 장시간 이동시에도 충분히 동작가능토록 하고, 제어 알고리즘의 보완으로 정밀한 동작이 가능하며, 환자의 감시 기능으로 보다 적절한 호흡을 수행할 수있으며 위급시 빠른 대처가 가능토록 한 이동형 인공호흡기와 그 인공호흡기의 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile ventilator, and in particular, to provide a patient with various modes of ventilation, built-in patient monitoring device to observe the ventilation state of the patient without a separate monitoring device, the adoption of a rechargeable battery is sufficient even when moving for a long time The present invention relates to a mobile ventilator and a control device of the ventilator, which enable operation, and precise operation by supplementing a control algorithm, enabling a more proper breathing by a patient's monitoring function, and enabling quick response in an emergency. .

일반적으로, 인공호흡은 가사(假死), 인사 불성 상태인 사람의 흉곽을 확장, 수축시켜 호흡 작용을 다시 일으키고, 심장의 기능을 회복시켜 소생하게 하는 것을 말하며, 인공호흡기는 주지한 바와 같은 기능을 인공적으로 수행해 주는 기기를말한다.In general, ventilation refers to the expansion and contraction of a person's chest, a person who is in a state of incompetence, to resuscitation, to resuscitating the function of the heart, and to resuscitation. Refers to a device that performs artificially.

첨부한 도면 도 1은 종래 인공호흡기의 구조를 보인 도면이다.1 is a view showing the structure of a conventional ventilator.

여기서, 참조부호 1은 모터의 회전 운동을 피스톤(3)의 직선운동으로 변환해주기 위한 볼 스크류를 나타내고, 참조부호 2는 소음 방지를 위한 사일런스 블록(Silence Block)을 나타내고, 참조부호 3은 왕복 운동을 하는 피스톤을 나타내며, 참조부호 4는 실린더를 나타내고, 참조부호 5는 피스톤(3)이 최외각으로 벗어나는 것을 감지하기 위한 아웃터 리미트 스위치를 나타내고, 참조부호 6은피스톤(3)의 위치를 검출하는 검출기를 나타낸다.Here, reference numeral 1 denotes a ball screw for converting the rotational motion of the motor into linear movement of the piston 3, reference numeral 2 denotes a silence block for preventing noise, and reference numeral 3 denotes a reciprocating motion. Denotes a piston, reference numeral 4 denotes a cylinder, reference numeral 5 denotes an outer limit switch for detecting that the piston 3 is displaced to the outermost angle, and reference numeral 6 denotes a position of the piston 3 Represents a detector.

또한, 참조부호 7은 상기 볼 스크류와 모터 축을 결합해 주는 커플링을 나타내고, 참조부호 8은 공기를 흡입하기 위한 흡기호스를 나타내고, 참조부호 9는 흡입된 공기를 배출하기 위한 배기 호스를 나타내며, 참조부호 10은 포토커플러를 나타내며, 참조부호 11은 모터의 회전 속도 제어를 위한 인코더를 나타내고, 참조부호 12는 상기 피스톤(3)을 구동하는 모터를 나타내고, 참조부호 13은 상기 피스톤(3)이 일정 거리를 벗어나는 것을 방지하기 위한 피버트(Pivot)를 나타낸다.In addition, reference numeral 7 denotes a coupling for coupling the ball screw and the motor shaft, reference numeral 8 denotes an intake hose for sucking air, reference numeral 9 denotes an exhaust hose for discharging the sucked air, Reference numeral 10 denotes a photocoupler, reference numeral 11 denotes an encoder for controlling the rotational speed of the motor, reference numeral 12 denotes a motor for driving the piston 3, reference numeral 13 denotes the piston 3 Represents a pivot for preventing a deviation from a certain distance.

첨부한 도면 도 2는 상기 도 1의 점선 부분의 단면도로서, 도 2에 도시된 참조부호는 도 1에 도시된 참조부호와 동일하며, 동일한 작용을 한다.2 is a cross-sectional view of the dotted line of FIG. 1, wherein the reference numerals shown in FIG. 2 are the same as the reference numerals shown in FIG. 1, and have the same function.

이와 같이 구성되는 종래의 인공호흡기는, 먼저 모터(12)의 구동에 의해 발생되는 회전력이 볼 스크류(1)에 전달되고, 볼 스크류(1)에 전달된 힘에 의거 피스톤(3)이 직선 운동을 하여 흡기 호스(8)를 통해 외부의 공기를 흡입하고, 압축된 공기는 배기 호스(9)를 통해 배출되어 인체로 공급된다.In the conventional respirator configured as described above, first, the rotational force generated by the driving of the motor 12 is transmitted to the ball screw 1, and the piston 3 moves linearly based on the force transmitted to the ball screw 1. In order to suck the outside air through the intake hose (8), the compressed air is discharged through the exhaust hose (9) is supplied to the human body.

이때 아웃터 리미트 스위치(5)는 상기 피스톤(3)이 최외각을 벗어나는 것을 감지하기 위한 스위치로써, 피스톤(3)이 정해진 거리를 벗어나면 동작을 하고, 이를 전달받은 마이크로 콘트롤러(도면에는 미도시)는 모터의 회전 방향을 반대 방향으로 바꿔준다. 즉, 상기 피스톤(3)이 원래의 위치로 되돌아가도록 제어한다.In this case, the outer limit switch 5 is a switch for detecting that the piston 3 is out of the outermost angle, and operates when the piston 3 is out of a predetermined distance, and receives the microcontroller (not shown). Changes the direction of rotation of the motor in the opposite direction. That is, the piston 3 is controlled to return to its original position.

다음으로, 피버트(13)는 상기 피스톤(3)이 정상적인 위치로 이동할 수 있도록 보조해 주는 역할을 한다.Next, the pivot 13 serves to assist the piston 3 to move to the normal position.

아울러, 포토커플러(10)는 상기 피스톤(3)의 직선 운동시 검출기(6)의 위치에 따라 피스톤(3)의 위치를 검출하게 된다.즉, 피스톤(3)이 근접하게 되면, 상대적으로 검출기(6)도 포토커플러(10)에 근접하게 되고, 포토커플러(10)는 포토 다이오드로 광을 투광한 후 포토트랜지스터에서 이를 수광하여 피스톤(3)의 위치를 검출하게 된다. 다시 말해 포토커플러(10)는 포토트랜지스터의 출력 신호를 상기 마이크로 컨트롤러에 전달하는 데, 검출기(6)가 근접하면 광이 차단되어 하이신호를 검출 신호로 전달하고, 검출기(6)가 일정 거리를 벗어나면 광이 수광 되어 로우신호를 검출 신호로 전달한다.In addition, the photocoupler 10 detects the position of the piston 3 according to the position of the detector 6 during the linear movement of the piston 3. That is, when the piston 3 is close, the detector is relatively (6) is also close to the photocoupler 10, the photocoupler 10 transmits light with a photodiode and then receives it in the phototransistor to detect the position of the piston (3). In other words, the photocoupler 10 transmits the output signal of the phototransistor to the microcontroller. When the detector 6 is close, the light is blocked to transmit a high signal as a detection signal, and the detector 6 maintains a predetermined distance. When it is out, light is received and transmits a low signal as a detection signal.

그러면 마이크로 컨트롤러는 상기 포토트랜지스터 및 초기점 스위치의 출력 신호를 받아 모터(12)의 정, 역 구동을 제어한다.Then, the microcontroller receives the output signals of the phototransistor and the initial point switch to control forward and reverse driving of the motor 12.

여기서 상기 모터(12)를 제어하는 방법은 도 3에 도시한 타이밍도에 따른다.Here, the method for controlling the motor 12 follows the timing diagram shown in FIG. 3.

즉, 도 3a와 같은 T방식을 적용할 경우, 제어수단은 인코더(11)에서 출력되는 펄스(Pulse)의 시간을 측정하여 모터의 속도를 계산한다.That is, when applying the T method as shown in Figure 3a, the control means calculates the speed of the motor by measuring the time of the pulse (Pulse) output from the encoder (11).

다시 말해, 속도(V)는 1/t(인코더 펄스의 카운트 주기)해서 속도를 계산하며, 이러한 속도 제어방법은 저속에서는 정밀한측정이 가능하나, 고속(펄스의 간격이 짧을 때)에서는 오차가 심하여 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.In other words, the speed V is calculated by 1 / t (counting period of the encoder pulse), and this speed control method can measure precisely at low speed, but at high speed (when the pulse interval is short), the error is severe. There is a disadvantage of poor precision.

다음으로, 도 3b와 같은 M방식을 적용할 경우, 제어수단은 인코더(11)에서 출력되는 펄스가 일정한 시간 내에 몇 개가되는지를 카운트하여 속도를 계산한다. 즉, 속도(V) = M(T시간 안에 발생한 펄스의 개수)/T(인코더 펄스를 카운트하는 주기)해서 속도를 계산하며, 이러한 속도 제어방법은, 고속에서는 정밀한 측정이 가능하나, 측정 주기 보다 긴 시간의 펄스가들어오는 저속에서는 오차가 심해지는 단점이 있다.Next, when applying the M method as shown in Figure 3b, the control means calculates the speed by counting how many pulses output from the encoder 11 within a predetermined time. That is, speed (V) = M (number of pulses generated in T time) / T (period of counting encoder pulses) is calculated, and the speed control method can measure precisely at high speed, There is a disadvantage that the error is severe at a low speed that a long time pulse enters.

한편, 상기와 같이 작용하는 종래의 인공호흡기는 다음과 같은 문제점을 발생하였다.On the other hand, the conventional ventilator acting as described above has the following problems.

첫째로, 검출기가 미세하여 피스톤이 흔들리거나 약간만 정해진 위치를 벗어나도 정확한 위치 검출이 불가능하다는 문제점이 있었다.First, there is a problem in that the precise position detection is impossible even if the piston is shaken or moved out of a predetermined position because the detector is fine.

둘째로, 피스톤을 정해진 위치로 유도하기 위해서 피버트를 사용하게 되는데, 이러한 피버트의 사용으로 인공호흡기의 무게가 가중되고, 장치의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.Secondly, the use of the fever to guide the piston to a predetermined position, the use of this fever weighted the weight of the ventilator, there was a problem that the structure of the device is complicated.

셋째로, 모터 제어 방식을 T방식 또는 M방식을 선택적으로 적용하게 되는데, 주지한 바와 같이 상기 T방식에서는 고속 측정에 정밀도가 저하되고, M방식에서는 저속 측정에 오차가 심해지는 문제점을 발생하였다.Third, the T control method or the M method may be selectively applied to the motor control method. As is well known, the T method has a problem in that the precision is deteriorated in the high speed measurement, and the M method causes the error in the low speed measurement.

넷째로, 이동을 위해 외장형 밧데리가 부설되는 데, 이러한 밧데리는 1시간 내외로 방전시간이 짧아 장시간 이동시 사용이 불가능하다는 문제점을 발생하였다.Fourth, the external battery is installed for the movement, such a battery has a problem that it is impossible to use when moving for a long time because the discharge time is short.

다섯째로, 환자의 기도압이나 공기의 흐름 정도의 내용만 표시가 가능하기 때문에 환자 감시기(patient monitor)를 사용할 수 없는 이동시에는 정확한 환자의 상태(산소화, 심박상태)를 알 수 없는 문제점을 발생하였다.Fifth, because only the patient's airway pressure or air flow can be displayed, the exact patient's condition (oxygenation, heart rate) cannot be known when the patient monitor cannot be used. .

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 인공호흡기에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Therefore, the present invention is proposed to solve all the problems occurring in the conventional ventilator as described above,

본 발명의 목적은, 환자에게 다양한 모드의 환기를 제공하고, 환자 감시 장치를 내장하여 별도의 감시 장치 없이 환자의환기 상태를 관찰토록 하며, 충전식 배터리의 채용으로 장시간 이동시에도 충분히 동작 가능토록하고, 제어 알고리즘의보완으로 정밀한 동작이 가능하며, 환자의 감시 기능으로 보다 적절한 호흡을 수행할 수 있으며 위급시 빠른 대처가 가능토록 한 이동형 인공호흡기를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a patient with various modes of ventilation, to monitor the patient's ventilation state without a separate monitoring device by the built-in patient monitoring device, and to adopt a rechargeable battery to be able to operate sufficiently even when moving for a long time, Complementary control algorithms enable precise movements, and the patient's surveillance function enables more appropriate breathing and provides a mobile ventilator that enables rapid response in an emergency.

본 발명의 다른 목적은, 환자에게 다양한 모드의 환기를 제공하고, 환자 감시 장치를 내장하여 별도의 감시 장치 없이 환자의 환기 상태를 관찰토록 하며, 충전식 배터리의 채용으로 장시간 이동시에도 충분히 동작 가능토록하고, 제어 알고리즘의 보완으로 정밀한 동작이 가능하며, 환자의 감시 기능으로 보다 적절한 호흡을 수행할 수 있으며 위급시 빠른 대처가가능토록 한 이동형 인공호흡기의 제어 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a patient with various modes of ventilation, and to monitor the ventilation state of the patient without a separate monitoring device by the built-in patient monitoring device, by adopting a rechargeable battery to be able to operate sufficiently even when moving for a long time In addition, the present invention provides a control device for a mobile ventilator that enables precise operation by supplementing a control algorithm, enables a more appropriate breathing with a monitoring function of a patient, and enables quick response in an emergency.

본 발명의 또 다른 목적은, 환자에게 다양한 모드의 환기를 제공하고, 환자 감시 장치를 내장하여 별도의 감시 장치 없이환자의 환기 상태를 관찰토록 하며, 충전식 배터리의 채용으로 장시간 이동시에도 충분히 동작 가능토록하고, 제어 알고리즘의 보완으로 정밀한 동작이 가능하며, 환자의 감시 기능으로 보다 적절한 호흡을 수행할 수 있으며 위급시 빠른 대처가 가능토록 한 이동형 인공호흡기의 제어방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a patient with various modes of ventilation, and to monitor the ventilation state of the patient without a separate monitoring device by incorporating a patient monitoring device, and to adopt a rechargeable battery so that it can be fully operated even when moving for a long time. In addition, it is possible to precisely operate by supplementing the control algorithm, and to provide a control method of a mobile ventilator capable of performing a more appropriate breathing by a monitoring function of a patient and enabling a quick response in an emergency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공호흡기는,The ventilator of the present invention for achieving the above object,

볼 스크류, 사일런스 블록(Silence Block), 피스톤, 실린더, 아웃터 리미트 스위치, 흡기 호스, 배기 호스, 인코더, 모터를 구비한 이동형 인공호흡기에 있어서,In the portable ventilator with ball screw, silence block, piston, cylinder, outer limit switch, intake hose, exhaust hose, encoder, motor,

상기 피스톤과 결합되고, 상기 볼 스크류를 감쌀 수 있는 원형으로 형성되어 상기 피스톤의 위치 검출 범위를 확장시키는 검출기와;A detector coupled to the piston and formed in a circular shape to surround the ball screw to expand a position detection range of the piston;

상기 검출기와 대향되게 설치되어 피스톤의 위치를 검출하는 포토커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It is installed to face the detector, characterized in that it comprises a photocoupler for detecting the position of the piston.

도 1은 종래 이동형 인공호흡기의 구조를 보인 도면이고,1 is a view showing the structure of a conventional mobile ventilator,

도 2는 도 1의 점선 부분 단면도이고,FIG. 2 is a partial cross-sectional view of FIG. 1;

도 3은 종래 이동형 인공호흡기의 모터 속도 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도로서, 도 3a는 엔코더 펄스의 카운트 주기에 따른 모터 속도 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 3b는 엔코더 펄스를 카운트하는 주기와 T시간 안에 들어온 펄스의 개수의 비에 따른 모터 속도 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이고,3 is a timing diagram illustrating a method of controlling a motor speed of a conventional portable ventilator. FIG. 3A is a timing diagram illustrating a motor speed control method according to a count cycle of an encoder pulse. FIG. 3B is a timing diagram illustrating an encoder pulse. It is a timing chart for explaining the method of controlling the motor speed according to the ratio of the number of pulses entered in the period and T time.

도 4는 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 구조를 보인 도면이고,4 is a view showing the structure of a mobile ventilator according to the present invention,

도 5는 도 4의 점선 부분 단면도이고,5 is a partial cross-sectional view of FIG. 4;

도 6은 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어장치를 보인 블록도이고,Figure 6 is a block diagram showing a control device of a mobile ventilator according to the present invention,

도 7은 도 6의 메인 컨트롤러의 일 실시 예를 보인 도면이고,FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a main controller of FIG. 6;

도 8은 도 6의 모터 구동부의 일 실시 예를 보인 도면이고,8 is a view illustrating an embodiment of the motor driving unit of FIG. 6,

도 9는 도 6의 모터 속도 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이고,FIG. 9 is a timing diagram for describing the motor speed control method of FIG. 6.

도 10은 도 6의 전원 공급부의 일 실시 예를 보인 도면이고,FIG. 10 is a view illustrating an embodiment of the power supply unit of FIG. 6;

도 11은 도 6의 환기 감시부내 ECG 모듈의 일 실시 예를 보인 도면이고,FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of an ECG module in a ventilation monitoring unit of FIG. 6.

도 12는 도 6의 환기 감시부내 SpO2 모듈의 일 실시 예를 보인 도면이고,FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment of an SpO2 module in a ventilation monitoring unit of FIG. 6.

도 13은 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어방법을 보인 흐름도이고,13 is a flowchart illustrating a control method of a mobile ventilator according to the present invention;

도 14는 도 13의 입력 신호 처리 루틴을 구체적으로 보인 흐름도이고,14 is a flowchart specifically showing an input signal processing routine of FIG. 13;

도 15는 도 13의 알람 처리 루틴을 구체적으로 보인 흐름도이고,15 is a flowchart specifically showing an alarm processing routine of FIG. 13;

도 16은 도 13의 출력 신호 처리 루틴을 구체적으로 보인 흐름도이고,16 is a flowchart specifically showing an output signal processing routine of FIG. 13;

도 17은 도 13의 상태 표시 루틴을 구체적으로 보인 흐름도이고,17 is a flowchart specifically showing a status display routine of FIG. 13;

도 18은 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 구조도로서, 도 18a는 기본형 인공호흡기의 구조도이고, 도 18b는 탈착형모니터를 장착한 경우 정면도이고, 도 18c는 탈착형 모니터를 장착한 경우 후면도이며, 도 18d는 탈착형 모니터를 장착한경우 사용 상태도를 나타낸 도면이고,18 is a structural diagram of a mobile ventilator according to the present invention, FIG. 18A is a structural diagram of a basic ventilator, FIG. 18B is a front view when a removable monitor is mounted, and FIG. 18C is a rear view when a removable monitor is mounted. 18D is a view showing a state diagram when using a removable monitor,

도 19는 본 발명에 의한 탈착형 모니터의 구조를 보인 도면으로, 도 19a는 모니터에 배터리를 장착한 경우 정면도이고,도 19b는 모니터에 배터리 및 ECG ＆ SpO2모듈을 장착한 후면도이며,19 is a view showing the structure of a removable monitor according to the present invention, Figure 19a is a front view when the battery is mounted on the monitor, Figure 19b is a rear view of the battery and ECG & SpO2 module mounted on the monitor,

도 20은 본 발명에 적용된 하이브리드형 인공호흡기의 구조를 보인 도면이다.20 is a view showing the structure of a hybrid ventilator applied to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

14 : 검출기 15 : 포토커플러14 detector 15 photocoupler

101 : 전원 공급부 102 : 충전용 밧데리101: power supply unit 102: rechargeable battery

103 : 충전 컨트롤러 104 : 센서부103: charge controller 104: sensor

105 : 마이크로 컨트롤러 106 : 모터 구동부105: microcontroller 106: motor drive unit

107 : 직류 서보 모터 108 : 인코더107: DC servo motor 108: encoder

110 : 디스플레이부110: display unit

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention according to the technical spirit as described above in detail.

첨부한 도면 도 4는 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 구조를 보인 도면이다.4 is a view showing the structure of a mobile ventilator according to the present invention.

여기서, 볼 스크류(1), 사일런스 블록(Silence Block)(2), 피스톤(3), 실린더(4), 아웃터 리미트 스위치(5), 커플링(7),흡기 호스(8), 배기 호스(9), 인코더 (11), 모터(12)의 구성은 종래 이동형 인공호흡기의 구성과 동일하며, 작용 역시 동일하게 작용한다.Here, a ball screw (1), a silence block (2), a piston (3), a cylinder (4), an outer limit switch (5), a coupling (7), an intake hose (8), an exhaust hose ( 9), the configuration of the encoder 11, the motor 12 is the same as the configuration of the conventional mobile ventilator, the action also works the same.

본 발명은 상기와 같은 종래 이동형 인공호흡기에, 상기 피스톤(3)과 결합되고, 상기 볼 스크류(1)를 감쌀 수 있는 원형으로 형성되어 상기 피스톤(3)의 위치 검출 범위를 확장시키는 검출기(14)와; 상기 검출기(14)와 대향되게 설치되어 피스톤(3)의 위치를 검출하는 포토커플러(15)를 구비하여 구성된다.The present invention is a conventional mobile ventilator as described above, coupled to the piston 3, the detector 14 is formed in a circular shape to wrap the ball screw 1 to extend the position detection range of the piston (3) )Wow; It is provided with the photocoupler 15 which is installed opposite the detector 14 and detects the position of the piston 3.

여기서 종래 이동형 인공호흡기에 구비된 검출기(6)는 아주 작고, 상단에 위치하므로 피스톤(3)의 위치가 조금만 벗어나도 검출이 불가능한 형상이다. 따라서 실린더와 피스톤 사이의 마찰에 의해 발생할 수 있는 피스톤의 회전을 방지하기 위해 피스톤에 피버트가 이용된다.Here, the detector 6 provided in the conventional mobile ventilator is very small and located at the top, so that the detection of the piston 3 is impossible even if the position of the piston 3 is slightly displaced. Thus, a pevert is used in the piston to prevent rotation of the piston which may be caused by friction between the cylinder and the piston.

그러나 본 발명에 의한 검출기(14)는 상기 볼 스크류(1)를 완전히 감쌀 수 있는 원형의 구조로, 피스톤(3)의 회전이 일어날 지라도 원형 반경은 변하지 않기 때문에 포토커플러(15)에서 충분히 검출할 수 있도록 작용한다. 이때 검출기(6)에 의한 흡입된 공기의 압력 변동, 피스톤의 위치 변경은 발생하지 않는다.However, the detector 14 according to the present invention has a circular structure that can completely wrap the ball screw 1, and even though the rotation of the piston 3 occurs, the circular radius does not change so that the photocoupler 15 can be sufficiently detected. Act to help. At this time, the pressure change of the sucked air by the detector 6 and the position change of the piston do not occur.

아울러 상기 포토커플러(15)도 기존의 포토커플러(10)와 동일한 역할은 하나, 위치만 상기 검출기(6)와 대향되게 설치된다.In addition, the photocoupler 15 also has the same role as the existing photocoupler 10, but only a position is installed to face the detector 6.

첨부한 도면 도 5는 상기 도 4의 점선 부분의 단면도로서, 도 5에 도시된 참조부호는 도 4에 도시된 참조부호와 동일하며, 동일한 작용을 한다.5 is a cross-sectional view of the dotted line of FIG. 4, wherein reference numerals shown in FIG. 5 are the same as those shown in FIG. 4, and have the same function.

첨부한 도면 도 6은 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어장치를 보인 블록 구성도이다.Figure 6 is a block diagram showing a control device of a mobile ventilator according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 인공호흡기 제어장치의 각 블록에 구동용 전원을 공급해 주는 전원 공급부(101)와; 상기 전원 공급부(101)에서 공급된 전원을 충전용 밧데리(102)에 공급하여 충전시키는 충전 컨트롤러(103)와; 인공호흡기내 공기 압력및 흐름을 검출하는 센서부(104)와; 상기 전원 공급부(101) 또는 충전용 밧데리 (102)에서 공급하는 전원으로 구동하고상기 센서부(104)의 검출 신호 및 검출된 모터 속도에 따라 모터 제어신호 및 상태 디스플레이 제어신호를 발생하여 인공호흡기의 전체 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(105)와; 상기 마이크로 컨트롤러 (105)에서 출력되는 모터 속도 제어신호에 따라 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부(106)와; 상기 모터 구동부(105)의 제어에 따라 정, 역회전하는 직류 서보 모터 (107)와; 상기 모터 구동부(105)에서 발생되는 모터 구동 제어신호를 부호화하여 펄스 형태로 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달해 주는 인코더(108)와; 상기 인코더(108)에서 발생된 펄스를 속도 및 위치로 계산하여 상기 마이크로 컨트롤러 (105)에 전달해 주는 디지털 속도 검출기(109)와; 상기 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 상태 디스플레이제어신호에 따라 현재 인공호흡기의 상태 및 환자의 상태를 디스플레이 해주는 디스플레이부(110)로 구성된다.As shown therein, a power supply 101 for supplying driving power to each block of the ventilator control device; A charging controller 103 for charging the battery supplied with the power supplied from the power supply unit 101 to the charging battery 102; A sensor unit 104 for detecting air pressure and flow in the ventilator; Drive by the power supplied from the power supply unit 101 or the charging battery 102 and generates a motor control signal and a status display control signal according to the detection signal of the sensor unit 104 and the detected motor speed of the ventilator. A microcontroller 105 for controlling the overall operation; A motor driver 106 for controlling the driving of the motor according to the motor speed control signal output from the microcontroller 105; A direct current servo motor (107) for forward and reverse rotation under the control of the motor driver (105); An encoder (108) for encoding a motor driving control signal generated by the motor driving unit (105) and transmitting the encoded motor driving control signal to the microcontroller (105); A digital speed detector (109) which calculates the pulse generated by the encoder (108) in speed and position and transmits the pulse to the micro controller (105); It is composed of a display unit 110 for displaying the current state of the ventilator and the state of the patient according to the state display control signal output from the microcontroller 105.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어장치는, 먼저 전원 공급부(101)에서 제어장치내 각 블록에 필요한 전원을 공급해 준다.The control device of the mobile respirator according to the present invention configured as described above, first, the power supply unit 101 supplies power required for each block in the control device.

여기서, 전원 장치는 일반적인 전기 기기의 핵심 부분인데, 그 중에서도 의료 기기인 경우에는 환자의 생명에 직접적인영향을 주는 경우가 많으므로, 매우 높은 안정성이 보장되어야 한다.Here, the power supply device is a core part of a general electric device, and in particular, the medical device has a direct effect on the life of the patient. Therefore, a very high stability must be ensured.

종래의 이동형 인공호흡기에 적용된 전원 장치는 트랜스포머를 이용한 전원 장치이나, 본 발명에서는 안정성이 보장되는스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 채택한다.The power supply device applied to the conventional portable ventilator is a power supply device using a transformer, but the present invention adopts a switching mode power supply (SMPS) that guarantees stability.

또한, 충전용 밧데리 기능도 내장하여 고속 충전 및 밧데리를 이용한 장시간 구동이 가능토록 하며, 밧데리의 충전은 일반 가정용 AC 110V/220V 전원뿐만 아니라 자동차 밧데리의 전원으로도 충전이 가능토록 한다.In addition, the built-in rechargeable battery function enables fast charging and long-term operation using the battery. The battery can be charged not only by the AC 110V / 220V power supply in the home but also by the power of the car battery.

이러한 본 발명의 전원 공급부(101)를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the power supply 101 of the present invention in more detail as follows.

첨부한 도면 도 10은 상기 전원 공급부(101)의 일 실시 예를 보인 도면이다.10 is a view illustrating an embodiment of the power supply 101.

도시된 바와 같이, 상용 교류 전원을 소정 레벨의 직류 전원으로 변환하는 교류/직류 컨버터(201)와, 시거잭 또는 충전 배터리 사용시 전류가 상기 교류/직류 컨버터(201)쪽으로 흐르는 것을 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드(202)와, A/C전원 또는 충전 배터리 사용시 전류가 시거잭 쪽으로 흐르는 것을 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드(203)와, 상기 역류 방지용 다이오드(202)(203)에서 출력되는 직류 전원을 소정 레벨의 직류 전원으로 변환하여 출력하는 제1 직류/직류컨버터 (204)와, 충전 컨트롤러(103)의 출력 신호에 따라 상기 제1 직류/직류 컨버터(204)에서 출력되는 전원을 충전용 전용밧데리(102)측으로 공급해 주거나 차단하는 스위칭 트랜지스터(206)와, 상기 충전용 밧데리(102)에서 방전되는 전원이 상기 스위칭 트랜지스터(206)로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드(207)와, 상기 충전용 밧데리(102)의 기능 저하를 방지하기 위하여 밧데리의 방전 전압이 임계 전압 이하로 낮아지면 방전을 차단하는 방전 차단용 스위치(209)와, 충전용 밧데리 (102)에서 방전되는 전원을 사용할 것인지 아니면 상기 교류/직류 컨버터(201)에서 출력되는 전원을사용할 것인지를 결정해 주는 전원 스위치(208)와, 상기 교류/직류 컨버터(201) 및 시거 잭 전원 공급용 잭(212)에서 각각 출력되는 전원을 소정 레벨의 직류 전원으로 만들어 상기 모터 및 충전용 밧데리 이외의 블록에 제공해 주는 제2 직류/직류 컨버터(210)로 구성된다.As shown, an AC / DC converter 201 for converting commercial AC power into a DC power of a predetermined level, and a backflow prevention diode for preventing current from flowing into the AC / DC converter 201 when a cigar jack or a rechargeable battery is used. 202, a backflow prevention diode 203 for preventing current from flowing toward the cigar jack when the A / C power supply or a rechargeable battery is used, and a DC power output from the backflow prevention diodes 202 and 203 to a predetermined level. The first DC / DC converter 204 for converting and outputting the power and the power output from the first DC / DC converter 204 according to the output signal of the charging controller 103 to the dedicated battery 102 for charging. The switching transistor 206 which supplies or cuts off, and the power discharged from the said rechargeable battery 102 are prevented from flowing back to the switching transistor 206. The reverse current prevention diode 207 for discharging, the discharge blocking switch 209 for blocking the discharge when the discharge voltage of the battery is lowered below the threshold voltage in order to prevent the function of the charging battery 102 from deteriorating, and A power switch 208 that determines whether to use the power discharged from the battery 102 or the power output from the AC / DC converter 201, and the AC / DC converter 201 and the cigar jack power. It is composed of a second DC / DC converter 210 to make the power output from the supply jack 212, respectively, to a block other than the motor and the battery for charging to a predetermined level of DC power.

도면중 미설명 부호 211은 상용 교류 전원을 공급받기 위한 잭을 나타내고, 212는 자동차의 시거 잭 전원을 공급받기 위한 잭을 나타내며, 213은 모터에 구동 전원을 공급해 주기 위한 잭을 나타내고, 214는 충전용 밧데리(102)에 충전 전원을공급하거나 그 충전용 밧데리(102)의 방전 전원을 제어장치로 공급해 주기 위한 잭을 나타내며, 215는 상기 제2 직류/직류 컨버터(210)에서 출력되는 전원을 시스템에 공급해 주기 위한 전원 공급용 잭을 나타낸다.In the figure, reference numeral 211 denotes a jack for receiving commercial AC power, 212 denotes a jack for supplying a cigar jack power of a vehicle, 213 denotes a jack for supplying driving power to the motor, and 214 charges Represents a jack for supplying charging power to the charging battery 102 or supplying discharge power of the charging battery 102 to the controller, and 215 denotes a system for outputting power from the second DC / DC converter 210. Indicates the power supply jack to supply to.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전원 공급부(101)는, 먼저 교류/직류 컨버터(201)에서 잭(211)을 통해 공급되는 상용교류 전원(AC110V/AC220V)을 전파 정류 및 평활 하여 14V의 직류 전원으로 만든다. 그러면 역류 방지용 다이오드(202)는상기 교류/직류 컨버터(201)에서 출력되는 직류 전원을 잭(213)을 통해 모터 측에 구동용 전원으로 공급해 준다. 아울러상기 고류/직류 컨버터(201)에서 출력되는 직류 전압은 제1 직류/직류 컨버터(204)와 제2 직류/직류 컨버터(210)에 전달되어 각각 충전용 밧데리(102)의 충전 전력과 컨트롤부 전력을 생성한다.The power supply unit 101 according to the present invention configured as described above first rectifies and smoothes the commercial AC power supply (AC110V / AC220V) supplied from the AC / DC converter 201 through the jack 211 to a 14V DC power supply. Make. Then, the reverse flow prevention diode 202 supplies the DC power output from the AC / DC converter 201 to the motor side through the jack 213 as driving power. In addition, the DC voltage output from the high current / DC converter 201 is transferred to the first DC / DC converter 204 and the second DC / DC converter 210 to respectively charge and control the charging battery 102. Generate power.

다음으로, 역류 방지용 다이오드(203)는 시거 잭(212)을 통해 공급되는 DC14V의 전원을 공급해 주게 되고, 제1 직류/직류컨버터(204)는 상기 역류 방지용 다이오드(202)(203)에서 선택적으로 출력되는 DC 14V의 직류 전원을 5V의 직류 전원으로변환하여 출력한다.Next, the reverse flow prevention diode 203 supplies power of DC14V supplied through the cigar jack 212, and the first DC / DC converter 204 is selectively provided by the reverse flow prevention diodes 202 and 203. It converts DC 14V DC power output to DC 5V power and outputs it.

이때, 충전 컨트롤러(103)는 충전용 밧데리(102)의 상태를 체크한 후 그 체크 결과에 따라 충전용 밧데리(102)의 충전을위해서 적절한 전류와 전압을 컨트롤하기 위한 제어신호를 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 제어신호에 따라 스위칭 트랜지스터(206)는 제어되어 후단에 전원을 공급해 주거나 차단하는 역할을 한다.At this time, the charging controller 103 checks the state of the charging battery 102 and generates a control signal for controlling the appropriate current and voltage for charging the charging battery 102 according to the check result, According to the control signal generated in this way, the switching transistor 206 is controlled to serve to supply or cut off power to the rear stage.

여기서, 밧데리 충전시에는 제1 직류/직류 컨버터(204)에서 상기 스위칭 트랜지스터(206)에서 공급되는 전원을 잭(214)을통해 충전용 밧데리(102)에 공급해 주게 되며, 방전시에는 상기 잭(214)을 통해 방전되는 전원이 모터 및 다른 블록에 공급된다.In this case, when the battery is charged, the first DC / DC converter 204 supplies the power supplied from the switching transistor 206 to the rechargeable battery 102 through the jack 214. Power discharged through 214 is supplied to the motor and other blocks.

다음으로, 제2 직류/직류 컨버터(210)는 상기 교류/직류 컨버터(201), 시거잭(212) 및 충전용 밧데리(102)에서 선택적으로 공급되는 직류 전원을 알맞은 직류 전원으로 변환하여 잭(215)을 통해 다른 블록에 공급해 준다.Next, the second DC / DC converter 210 converts the DC power selectively supplied from the AC / DC converter 201, the cigar jack 212 and the rechargeable battery 102 into a suitable DC power jack 215. To the other block.

한편, 도 4의 충전 컨트롤러(103)는 상기 충전용 밧데리(102)의 상태를 체크하게 되고, 그 결과 과도한 방전으로 충전용밧데리(102)의 기능 저하가 유발될 우려가 있을 경우, 즉 충전용 밧데리(102)의 방전 전압이 임계 전압 이하로 떨어진 경우에는 충전용 밧데리(102)의 기능 저하를 방지하기 위해서 방전 차단을 위한 제어신호를 발생하게 된다. 이렇게 발생되는 방전 차단 신호에 따라 도 10의 방전 차단용 스위치(209)는 동작을 하여 충전용 밧데리(102)가 방전되는 것을 차단한다.Meanwhile, the charging controller 103 of FIG. 4 checks the state of the charging battery 102, and as a result, when there is a possibility that excessive function of the discharge of the charging battery 102 may be caused, that is, charging When the discharge voltage of the battery 102 falls below the threshold voltage, a control signal for discharging the discharge is generated in order to prevent the function of the rechargeable battery 102 from deteriorating. According to the discharge cutoff signal generated in this way, the discharge cutoff switch 209 of FIG. 10 operates to block the charging battery 102 from being discharged.

또한, 상기 충전 컨트롤러(103)는 상기 충전용 밧데리(102)의 상태를 체크하여, 만충전으로 판단되면 과충전에 의거 충전용 밧데리(102)가 손상되는 것을 방지하기 위해서 상기 스위칭 트랜지스터(206)의 구동을 오프 시켜 충전을 차단한다.In addition, the charging controller 103 checks the state of the charging battery 102, and if it is determined that the battery is fully charged, the charging controller 103 of the switching transistor 206 to prevent damage to the charging battery 102 based on overcharging. Turn off the drive to cut the charge.

그리고 상기와 같은 충전용 밧데리(102)는 2시간 30분에서 최대 4시간까지 사용이 가능한 충전용 밧데리를 적용하여, 장시간 충전용 밧데리에 의한 동작이 보장되도록 하고, 아울러 환자가 장거리 이동이 필요한 경우에도 충분히 사용이 가능토록 한다. 또한, 주지한 바와 같이 자동차 밧데리를 이용하여 충전이 가능하며, 자동차 밧데리 전원을 바로 사용할 수 있으므로, 충전용 밧데리가 소진되는 경우에도 이동시 바로 차량을 이용할 수 있다.And the rechargeable battery 102 is applied to the rechargeable battery that can be used from 2 hours 30 minutes to up to 4 hours, to ensure the operation by the rechargeable battery for a long time, and also if the patient needs to move long distance To be able to use enough. In addition, it is possible to charge by using a car battery, as well known, since the car battery power source can be used directly, even when the battery is exhausted can use the vehicle immediately when moving.

한편, 주지한 바와 같은 전원 공급 동작에 의해서 제어장치에 충분한 전원이 공급된 상태에서, 센서부(104)는 압력 및 흐름, 기타 환기 감시를 위한 센싱 기능을 수행하고, 그 결과치를 마이크로 컨트롤러(105)에 전달하거나 자체 모니터링 기능을 수행한다.On the other hand, in a state in which sufficient power is supplied to the control device by the power supply operation as is well known, the sensor unit 104 performs a sensing function for monitoring the pressure and flow, and other ventilation, and the result is a microcontroller 105 ) Or perform its own monitoring function.

즉, 공기압을 측정하는 경우에는 압력 센서를 이용하여 공기압을 측정하고, 이를 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달한다. 이때 사용되는 압력 센서는 상대압 측정 센서이므로 항상 대기 중의 압력을 기준 압력으로 설정할 수 있기 때문에 장소에 관계없이 새로 압력 보정을 할 필요가 없다. 또한 호흡 전용 센서이므로 습기에 강한 특성을 지니고 있으며, 측정 압력 범위는 0 ~ 100cmH2O이며, 자체 보정 회로를 지니고 있어 정확한 압력 측정이 가능하다.That is, in the case of measuring the air pressure, the air pressure is measured using a pressure sensor, and the air pressure is transmitted to the microcontroller 105. At this time, since the pressure sensor used is a relative pressure measurement sensor, the pressure in the air can always be set as the reference pressure, so there is no need to perform a new pressure compensation regardless of the place. In addition, because it is a breath-only sensor, it has a strong characteristic against moisture, and the measuring pressure range is 0 to 100cmH2O, and has a self-calibration circuit, which enables accurate pressure measurement.

그리고 상기 마이크로 컨트롤러(105)는 측정한 압력을 수치로 계산한 후 디스플레이부(110)에 표시 제어신호를 발생하여측정된 압력이 디스플레이 되도록 한다.The microcontroller 105 calculates the measured pressure numerically and generates a display control signal on the display 110 to display the measured pressure.

다음으로, 디스플레이부(110)에는 본체 결합형 휴대용 환자 감시 모니터(옵션사항)가 부착되므로, 본 기기는 기존의 환자감시 전용 모니터(patient monitor) 장비 없이 자체적으로 환자의 환기 상태 감시가 가능하다. 일반적인 환자 감시 전용장치는 가격이 비싸고, 부피가 커서 이동형으로의 사용은 불가능하다.Next, since the display unit 110 is attached to the main body coupled portable patient monitoring monitor (optional), the device can monitor the ventilation state of the patient itself without the existing patient monitoring equipment (patient monitor). General patient monitoring devices are expensive and bulky, and cannot be used as mobile devices.

그러나 본 발명에서는 ECG 모듈과 pulse oximeter를 채용하여 감시 및 인공호흡기 기능이 동시에 구현되도록 하였으며,출력 장치로 본체 결합형 모니터(TFT)를 채용하여 ECG 신호와 SpO2의 상태를 그래프로 출력하는 것도 가능하다.However, in the present invention, the ECG module and the pulse oximeter are adopted to implement the monitoring and respirator functions at the same time. It is also possible to output the state of the ECG signal and the SpO2 as a graph by adopting a body-coupled monitor (TFT) as an output device. .

이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

먼저, ECG 모듈의 경우, 환자에게 가장 부담이 적고, 비침습적인 피부에 부착시키는 전극을 이용한 ECG 회로를 자체적으로 개발하여 적용한다. ECG 회로에서 나오는 신호는 아날로그/디지털 변환을 거쳐 상기 마이크로 프로세서(105)에 전달되고, 이를 디스플레이부(110)를 통해 실시간으로 그래프 형태로 표시한다.First, in the case of the ECG module, the ECG circuit using the electrode that attaches to the skin that is least burdened to the non-invasive skin, is developed and applied by itself. The signal from the ECG circuit is transmitted to the microprocessor 105 through an analog / digital conversion, and is displayed in a graph form in real time through the display 110.

첨부한 도면 도 11은 상기와 같은 센서부(104)내의 ECG 모듈의 구성을 보인 도면이다.11 is a view showing the configuration of the ECG module in the sensor unit 104 as described above.

도시된 바와 같이, ECG 센서에서 출력되는 시그널을 저역 필터링 하는 제1 저역 필터(301)와, 상기 제1 저역 필터(301)에서 출력되는 주파수의 선 주파수를 제거하기 위한 선 주파수 노치 필터(302)와, 상기 선 주파수 노치 필터(302)에서 출력되는 주파수를 재차 저역 필터링 하는 제2 저역 필터(303)와, 상기 제2 저역 필터(303)의 출력 신호를 고역 필터링 하는고역 필터(304)와, 입력되는 오프셋 전압과 상기 고역 필터(304)의 출력 신호를 비교하여 잔류 편차를 추출하고 이를 소정 레벨로 증폭하는 오프셋 증폭기(305)와, 상기 오프셋 증폭기(305)의 출력 신호를 버퍼링하는 버퍼(306)와, 상기 오프셋 증폭기(305)의 출력 신호에서 피크치를 검출하는 피크치 검출기(307)와, 상기 버퍼(306)의 출력과 상기 피크치 검출기 (307)의 출력 신호를 비교하고 그 차이를 출력하는 비교기(308)와, 상기 비교기 (308)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달하는 아날로그/디지털 변환기(309)와, 상기 제1 저역 필터(301)에서 출력되는신호로부터 절대값을 추출하는 절대값 추출기(310)와, 상기 절대값 추출기(310)에서 출력되는 절대값과 기준값(Vref)을비교하고 그 결과치를 출력하는 전압 비교기(311)와, 상기 전압 비교기(311)의 출력 신호를 래치하여 리드 오프(Leadoff)신호로 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달하는 디플립플롭(312)으로 구성된다.As shown, a first low pass filter 301 for low pass filtering the signal output from the ECG sensor and a line frequency notch filter 302 for removing the line frequency of the frequency output from the first low pass filter 301. A second low pass filter 303 for low pass filtering the frequency output from the line frequency notch filter 302 again, a high pass filter 304 for high pass filtering the output signal of the second low pass filter 303, An offset amplifier 305 which compares an input offset voltage with an output signal of the high pass filter 304, extracts a residual deviation, and amplifies it to a predetermined level; and a buffer 306 that buffers the output signal of the offset amplifier 305. ), A peak value detector 307 that detects a peak value in the output signal of the offset amplifier 305, and a comparison that compares the output signal of the peak value detector 307 with the output of the buffer 306 and outputs the difference. 308, an analog-to-digital converter 309 for converting the output signal of the comparator 308 into a digital signal and transmitting it to the microcontroller 105, and a signal output from the first low pass filter 301. An absolute value extractor 310 for extracting an absolute value, a voltage comparator 311 for comparing an absolute value output from the absolute value extractor 310 with a reference value Vref, and outputting a result value, and the voltage comparator 311 And a deflip-flop 312 which latches an output signal and transmits it to the microcontroller 105 as a readoff signal.

이와 같이 구성된 ECG 모듈은, 먼저 제1 저역 필터(301)는 ECG 센서에서 출력되는 ECG 신호를 40Hz대역으로 저역 필터링하게 되고, 선 주파수 노치 필터 (302)는 상기 제1 저역 필터(302)에서 출력되는 주파수의 선 주파수를 제거한다.In the ECG module configured as described above, the first low pass filter 301 first low-pass filters the ECG signal output from the ECG sensor to the 40 Hz band, and the line frequency notch filter 302 outputs the first low pass filter 302. Remove the line frequency of the frequency being

제2 저역 필터(303)는 상기 선 주파수 노치 필터(302)에서 출력되는 주파수를 40Hz 대역으로 재차 저역 필터링 하게 되고, 고역 필터(304)는 상기 제2 저역 필터(303)의 출력 신호를 고역 필터링 한다.The second low pass filter 303 performs low pass filtering on the frequency output from the line frequency notch filter 302 to the 40 Hz band, and the high pass filter 304 performs high pass filtering on the output signal of the second low pass filter 303. do.

그리고 오프셋 증폭기(305)는 입력되는 오프셋 전압(Offset voltage)과 상기 고역 필터(304)의 출력 신호를 비교하여 잔류 편차를 추출하고 이를 소정 레벨로 증폭하게 되며, 버퍼(306)는 상기 오프셋 증폭기(305)의 출력 신호를 버퍼링한다.The offset amplifier 305 compares the input offset voltage and the output signal of the high pass filter 304 to extract the residual deviation and to amplify the residual deviation to a predetermined level. Buffer the output signal of 305).

아울러 피크치 검출기(307)는 상기 오프셋 증폭기(305)의 출력 신호에서 피크치를 검출하게 되고, 비교기(308)는 상기 버퍼(306)의 출력과 상기 피크치 검출기(307)의 출력 신호를 비교하고 그 차이를 출력한다. 그러면 아날로그/디지털 변환기(309)는 상기 비교기(308)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 ECG 신호로 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달한다.In addition, the peak detector 307 detects a peak value in the output signal of the offset amplifier 305, and the comparator 308 compares the output signal of the buffer 306 with the output signal of the peak value detector 307 and the difference thereof. Outputs The analog-to-digital converter 309 then converts the output signal of the comparator 308 into a digital signal and transmits it to the microcontroller 105 as an ECG signal.

다음으로, 절대값 추출기(310)는 상기 제1 저역 필터(301)에서 출력되는 신호로부터 절대값을 추출하게 되고, 전압 비교기(311)는 상기 절대값 추출기(310)에서 출력되는 절대값과 기준값(Vref)을 비교하고 그 결과치를 출력하며, 디플립플롭(312)은 상기 전압 비교기(311)의 출력 신호를 래치하여 리드 오프(Lead off)신호로 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달한다.Next, the absolute value extractor 310 extracts an absolute value from the signal output from the first low pass filter 301, and the voltage comparator 311 outputs an absolute value and a reference value output from the absolute value extractor 310. (Vref) is compared and the result value is output, and the flip-flop 312 latches the output signal of the voltage comparator 311 and transmits it to the microcontroller 105 as a lead off signal.

그러면 상기 마이크로 컨트롤러(105)는 전달되는 ECG 검출 신호와 리드 오프 신호에 따라 디스플레이부(110)에 제어신호를 전달하여 ECG 신호가 그래프로 디스플레이 되도록 한다.Then, the microcontroller 105 transmits a control signal to the display 110 according to the ECG detection signal and the read-off signal transmitted so that the ECG signal is displayed as a graph.

중환자의 경우 이동시 이동형 인공호흡기를 동반하게 되는데, 인공호흡기에서 기본적인 환자 감시 및 보호 장비를 갖추게되면, 최소한의 장비 이동으로 환자를 안전하게 보호할 수 있다.The critically ill patient will be accompanied by a mobile ventilator when moving. If equipped with basic patient monitoring and protection equipment, the patient can be safely protected with minimal movement of equipment.

즉, 환자의 호흡 불량으로 인해 인공호흡기를 착용하게 될 때, 응급 요원이나 의사의 부주의로 인해 부적절한 호흡 량을인가하게 되면 환자는 큰 부담을 갖게 된다. 이때 환자는 부적절한 호흡 량에 의해 심장 박동 수가 빨라지고, 비정상적인심장 파형을 나타낸다. 그러나 본 발명에 의한 ECG 모듈을 인공호흡기에 부착하면 위와 같은 부적절한 호흡 량을 보다 빨리 인지하여 조치를 취할 수 있다.In other words, when the ventilator is worn due to a patient's respiratory failure, an improper breathing volume is applied due to the carelessness of emergency personnel or doctors, and the patient has a large burden. At this time, the patient has a fast heart rate due to inadequate breathing volume and shows an abnormal heart waveform. However, when the ECG module according to the present invention is attached to the ventilator, it is possible to recognize the inappropriate breathing volume as described above and take action.

다음으로,. 상기 센서부(104)에는 SpO2모듈을 구비한다. 여기서 구비되는 SpO2 모듈은 현재 상용화되어 있는 펄스oximeter와 FIO2센서와 ETCO2센서를 이용하여 환자의 호기시 가스를 분석하여 O2양과 CO2의 양을 측정하고, 손가락 끝의 센서를 이용하여 혈액에 함유된 산소의 양을 측정하여 이를 인공호흡기에 부착된 모니터로 실시간 정보를 모니터링 함으로써, 지속적이고 효과적으로 환자 감시를 할 수 있다.to the next,. The sensor unit 104 is provided with a SpO 2 module. The SpO2 module is equipped with a pulse oximeter, a FIO2 sensor, and an ETCO2 sensor, which are currently commercially available. By measuring the volume of the sensor and monitoring it in real time with a monitor attached to the ventilator, continuous and effective patient monitoring can be achieved.

첨부한 도면 도 12는 상기 SpO2 모듈의 일 실시 예를 보인 도면이다.12 is a view showing an embodiment of the SpO2 module.

이에 도시된 바와 같이, 코딩 레지스터(401)와, 상기 코딩 레지스터(401)의 출력에 따라 교정 감지를 하는 교정 센서(402)와, 포토 다이오드(403)와, 상기 포토 다이오드(403)에 발산된 광의 수광 신호를 증폭하는 증폭기(404)와, 상기 증폭기(404)의 출력 신호를 복조 하는 디모듈레이터(405)와, 상기 디모듈레이터(405)의 출력 신호로부터 적외선 신호만을필터링 하는 IR 필터(406)와, 상기 디모듈레이터 (405)의 출력 신호로부터 적색 신호만을 필터링 하는 레드 필터(407)와,상기 IR 필터(406)와 적색 필터(407) 및 상기 교정 센서(402)의 각 출력 신호를 변조하는 변조기(408)와, 상기 변조기(408)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 /디지털 변환기(409)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(409)의 출력 신호로 O2및 CO2 의 양을 판단하고, 이것을 표시 및 경보토록 하는 제어신호를 발생하며, IR 구동 및 R 구동을 위한제어신호를 발생하는 마이크로프로세서(410)와, 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 표시 및 경보 제어신호에 따라O2 및 CO2 의 양을 디스플레이하고, 이를 경보하기 위한 알람을 발생하는 표시 및 경보부(411)와, 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 적외선 구동 제어신호에 따라 적외선 구동을 위한 전압을 발생하는 IR 구동 전압 발생기(412)와, 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 적색 구동 제어신호에 따라 적색 구동을 위한 전압을 발생하는 R구동 전압 발생기(413)와, 상기 IF 구동 전압 발생기(412) 및 상기 R구동 전압 발생기 (413)에서 각각 발생된 전압을 멀티플렉싱하는 멀티플렉서(414)와, 상기 멀티플렉서(414)에서 출력되는 전압을 전류로 변환하는 전압/전류 컨버터(415)와, 상기 전압/전류컨버터(415)의 출력 신호에 따라 발광을 하는 복수 개의 발광 다이오드 (416)(417)로 구성된다.As shown therein, the coding register 401, the calibration sensor 402 for performing calibration detection according to the output of the coding register 401, the photodiode 403, and the photodiode emanated from the photodiode 403 An amplifier 404 for amplifying a light receiving signal of light, a demodulator 405 for demodulating the output signal of the amplifier 404, an IR filter 406 for filtering only infrared signals from the output signal of the demodulator 405, A red filter 407 for filtering only a red signal from the output signal of the demodulator 405, and a modulator 408 for modulating each output signal of the IR filter 406, the red filter 407, and the calibration sensor 402. ), An analog / digital converter 409 for converting the output signal of the modulator 408 into a digital signal, and the amounts of O2 and CO2 are determined using the output signal of the analog / digital converter 409, and the display and Alarm A microprocessor 410 which generates a signal and generates control signals for IR driving and R driving, and displays the amounts of O2 and CO2 according to the display and alarm control signals output from the microprocessor 410, and A display and alarm unit 411 for generating an alarm for alarming, an IR driving voltage generator 412 for generating a voltage for infrared driving according to an infrared driving control signal output from the microprocessor 410, and the microprocessor The R driving voltage generator 413 and the IF driving voltage generator 412 and the R driving voltage generator 413 respectively generate a voltage for red driving according to the red driving control signal output from the 410. A multiplexer 414 for multiplexing a voltage, a voltage / current converter 415 for converting a voltage output from the multiplexer 414 into a current, and the voltage / current converter And a plurality of light emitting diodes 416 and 417 that emit light in accordance with the output signal of 415.

이와 같이 구성되는 SpO2 모듈은, O2및 CO2의 양을 측정하기 위해서 교정 센서(402)는 코딩 레지스터(401)의 출력을 검출하게 되고, 증폭기(404)는 포토 다이오드(403)의 광 발산후 수광 되는 전압을 소정 레벨로 증폭한다.In the SpO2 module configured as described above, in order to measure the amounts of O2 and CO2, the calibration sensor 402 detects the output of the coding register 401, and the amplifier 404 receives the light after the photodiode 403 emits light. Amplify the voltage to a predetermined level.

디모듈레이터(405)는 상기 증폭기(404)의 출력 신호를 복조하게 되고, IR 필터(406)는 상기 디모듈레이터(405)의 출력 신호로부터 적외선 신호만을 필터링하며, 적색 필터(407)는 상기 디모듈레이터(405)의 출력 신호로부터 적색 신호만을필터링 한다.The demodulator 405 demodulates the output signal of the amplifier 404, the IR filter 406 filters only the infrared signal from the output signal of the demodulator 405, and the red filter 407 the demodulator 405. Filter only the red signal from the output signal.

그러면 변조기(408)는 상기 IR 필터(406)와 적색 필터(407) 및 상기 교정 센서(402)의 각 출력 신호를 변조하게 되고, 아날로그/디지털 변환기(409)는 상기 변조기(408)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서(410)에 전달한다.The modulator 408 then modulates each output signal of the IR filter 406, the red filter 407, and the calibration sensor 402, and the analog / digital converter 409 outputs the output signal of the modulator 408. Is converted into a digital signal and delivered to the microprocessor 410.

상기 마이크로프로세서(410)는 상기 아날로그/디지털 변환기(409)의 출력 신호로 O2및 CO2 의 양을 판단하고, 이것을 표시 및 경보토록 하는 제어신호를 발생하며, IR 구동 및 R 구동을 위한 제어신호를 발생한다.The microprocessor 410 determines the amounts of O 2 and CO 2 as output signals of the analog / digital converter 409, generates control signals for displaying and alarming them, and generates control signals for IR driving and R driving. Occurs.

표시 및 경보부(411)는 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 표시 및 경보 제어신호에 따라 O2 및 CO2 의 양을 디스플레이하고, 이를 경보하기 위한 알람을 발생하며, IR 구동 전압 발생기(412)는 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 적외선 구동 제어신호에 따라 적외선 구동을 위한 전압을 발생하고, 아울러 R구동 전압 발생기(413)는 상기 마이크로프로세서(410)에서 출력되는 적색 구동 제어신호에 따라 적색 구동을 위한 전압을 발생한다.The display and alarm unit 411 displays the amounts of O 2 and CO 2 according to the display and alarm control signals output from the microprocessor 410, and generates an alarm for alarming the IR driving voltage generator 412. The infrared driving control signal output from the microprocessor 410 generates a voltage for the infrared driving, and the R driving voltage generator 413 performs the red driving according to the red driving control signal output from the microprocessor 410. To generate voltage.

멀티플렉서(414)는 상기 IF 구동 전압 발생기(412) 및 상기 R구동 전압 발생기(413)에서 각각 발생된 전압을 멀티플렉싱하게 되고, 전압/전류 컨버터(415)는 상기 멀티플렉서(414)에서 출력되는 전압을 전류로 변환하여 복수 개의 발광 다이오드(416)(417)를 선택적으로 발광시켜, 환자의 호흡 상태를 표시토록 한다.The multiplexer 414 multiplexes the voltages generated by the IF driving voltage generator 412 and the R driving voltage generator 413, respectively, and the voltage / current converter 415 outputs the voltage output from the multiplexer 414. The light emitting diodes 416 and 417 are selectively emitted by being converted into electric current to display the respiratory state of the patient.

인공호흡기에서 공급되는 산소의 양이 부족하면, 환자의 혈액 내의 산소 포화 도가 감소하고, 또한 환자의 흡기시에 방출되는 가스의 이산화탄소의 비중이 높아진다. 이러한 요소는 환자에게 큰 부담을 주게 된다. 따라서 SpO2모듈을 사용하게 되면, 연속적인 환자의 호기시 가스를 분석하여 O2양과 CO2양을 측정하는 것이 가능하며, 이러한 정보를 이용하여 적절한환기 및 산소 교환을 유지시킬 수 있다.If the amount of oxygen supplied from the ventilator is insufficient, the oxygen saturation in the patient's blood decreases, and the specific gravity of the carbon dioxide of the gas released upon the patient's inspiration increases. This factor places a great burden on the patient. Therefore, using the SpO2 module, it is possible to measure the amount of O2 and CO2 by analyzing the gas during continuous exhalation of the patient, and can use this information to maintain proper ventilation and oxygen exchange.

한편, 마이크로 컨트롤러(105)는 상기와 같이 센서부(104)에서 검출되는 각각의 신호를 분석하고, 이를 디스플레이 하도록 디스플레이부(110)를 제어하게 된다. 이러한 제어에 의해 디스플레이부(110)는 인공호흡기에서 발생되는 각종 정보를신속하고 효율적으로 표시한다.Meanwhile, the microcontroller 105 analyzes each signal detected by the sensor unit 104 as described above and controls the display unit 110 to display the signal. By such control, the display 110 displays various types of information generated in the ventilator quickly and efficiently.

여기서 모니터링 장치로는 주지한 바와 같이 TFT 모니터를 채택하였으며, 보다 다양한 정보를 그래프와 함께 표시가 가능하여 인공호흡기의 상태나 환자의 상태를 보다 쉽게 알 수 있다.In this case, as the monitoring device, a TFT monitor is adopted, and a variety of information can be displayed together with a graph, so that the state of the ventilator or the patient's condition can be easily known.

첨부한 도면 도 18은 본 발명에 의한 기본형 인공호흡기의 구조를 보인 도면으로서, 도 18a는 기본형 인공호흡기의 구조로, 탈착형 모니터가 장착되지 않은 상태이다. 이 경우에는 환자의 호흡 상태를 본체에 부착된 LCD 표시기를 이용하여 디스플레이한다.18 is a view illustrating a structure of a basic type ventilator according to the present invention, and FIG. 18A is a structure of a basic type ventilator, in which a detachable monitor is not mounted. In this case, the breathing state of the patient is displayed using the LCD indicator attached to the main body.

도 18b는 탈착형 모니터(700)가 상기 기본형 인공호흡기에 장착된 정면 상태를 보인 도면이고, 도 18c는 상기 탈장형 모니터(700)가 상기 기본형 인공호흡기에 장착된 후면 상태를 보인 도면이다. 여기서, 후면에는 ECG 모듈(300)과 SpO2 모듈(400)이 장착된다.18B is a view showing a front state in which the removable monitor 700 is mounted on the basic ventilator, and FIG. 18C is a view showing a rear state in which the hernia monitor 700 is mounted on the basic ventilator. Here, the ECG module 300 and the SpO2 module 400 are mounted on the rear surface.

이렇게 장착되는 탈착형 모니터(700)는 상기 기본형 인공호흡기의 윗면에 장착되어, 환자의 상태를 보다 정밀하게 감시할수 있는 기능을 제공한다. 즉, ECG 파형과 SpO2 상태 및 호흡관련 상태를 그래프로 출력 가능하다. 이때 ECG 파형과 SpO2상태를 제공하기 위해서는 본체의 후면에 도 18c와 같이 ECG 모듈(300)과 SpO2 모듈(400)이 장착된다. 뿐만 아니라 상기탈착형 모니터(700)는 다양한 경보 상황 출력 및 경보 상황에 따른 일반적인 대처 방안을 문자로 제시하여 사용자가 빠르게 상황 인식을 할 수 있도록 하며, 기본형 인공호흡기와 시리얼 통신을 이용하여 프로그램 업그레이드 및 측정이 가능토록 한다.The detachable monitor 700 mounted as described above is mounted on the upper surface of the basic respirator, and provides a function to more accurately monitor the patient's condition. In other words, the ECG waveform, SpO2 state, and respiratory state can be displayed as a graph. In this case, in order to provide the ECG waveform and the SpO 2 state, the ECG module 300 and the SpO 2 module 400 are mounted on the rear of the main body as shown in FIG. 18C. In addition, the removable monitor 700 presents a variety of alarm situation output and general countermeasures in accordance with the alarm situation so that the user can quickly recognize the situation, using the standard ventilator and serial communication program upgrade and Allow measurement.

여기서, 탈착형 모니터(700)는 도 18d와 같이 상기 기본형 인공호흡기와 결합하여 이용할 수도 있지만, 도 19와 같이 독립적으로 사용도 가능하다.Here, the removable monitor 700 may be used in combination with the basic ventilator as shown in FIG. 18D, but may be used independently as shown in FIG. 19.

독립적으로 사용하는 경우에는 도 19a 및 도 19b와 같이 충전용 배터리(800)를 별도로 장착하여 전원을 공급하고, 후면에는 ECG 모듈(300) 및 SpO2 모듈(400)을 장착하여 독립적인 환자 상태 감시용 모니터로도 사용이 가능하다.In the case of using independently, as shown in FIGS. 19A and 19B, a rechargeable battery 800 is separately installed to supply power, and an ECG module 300 and an SpO2 module 400 are mounted on the rear to independently monitor a patient's condition. Can also be used as a monitor.

아울러 알람 경보는 관련된 문자 메시지를 표시하여 사용자가 신속히 대처할 수 있도록 유도하였으며, 그밖에 호흡에 관계된 신호는 그래프와 수치로 표시한다.In addition, alarm alerts prompt the user to respond quickly by displaying the relevant text message, and other signals related to breathing are displayed in graphs and numerical values.

아울러 모터 컨트롤 신호를 발생하여 모터의 정, 역 구동 및 속도를 제어하게 된다.In addition, the motor control signal is generated to control the forward, reverse drive and speed of the motor.

첨부한 도면 도 7은 상기 마이크로 컨트롤러(105)의 일 실시 예를 보인 도면이다.7 is a diagram illustrating an embodiment of the microcontroller 105.

이에 도시된 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터와의 통신을 위한 직렬 통신 인터페이스부(501)와, 이동형 인공호흡기의 전체 동작을 제어하는 중앙처리장치(502)와, 상기 중앙처리장치(502)에서 발생되는 데이터를 저장하기 위한 외부 메모리(503)와,상기 중앙처리장치(502)에 검출 신호를 전달하고, 상기 중앙처리장치(502)에서 출력되는 제어신호를 해당 블록에 전달해주기 위한 입/출력 포트(504)와, 상기 중앙처리장치(502)에서 출력되는 모터 구동 제어신호 및 PWM 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하고, 외부에서 얻어지는 아날로그 신호는 디지털 신호로 입력받기 위한 아날로그/디지털 컨버터(505)와, 보조 포트(506)로 구성된다.As shown therein, a serial communication interface 501 for communication with a personal computer, a central processing unit 502 for controlling the overall operation of the mobile ventilator, and data generated by the central processing unit 502 An external memory 503 for storing the data, an input / output port 504 for transmitting a detection signal to the CPU 502, and a control signal output from the CPU 502 to a corresponding block; And an analog / digital converter 505 for converting the motor driving control signal and the PWM signal output from the central processing unit 502 into an analog signal, and receiving an external analog signal as a digital signal. Auxiliary port 506 is configured.

이와 같이 구성되는 마이크로 컨트롤러(105)는, 직렬 통신 인터페이스부 (501)를 통해 퍼스널 컴퓨터와의 데이터 통신을수행하며, 인공호흡기의 운영중 발생하는 데이터는 외부 메모리(503)에 저장한다.The microcontroller 105 configured as described above performs data communication with the personal computer via the serial communication interface 501, and stores data generated during operation of the ventilator in the external memory 503.

아울러 중앙처리장치(502)와 다른 장치간의 데이터 입/출력 및 제어신호 입/출력을 위해서 입/출력 포트(504)와 아날로그/디지털 컨버터(505)가 구비되며, 여분의 보조 포트(506)를 구비하여 장치의 확장이 가능토록 한다.In addition, an input / output port 504 and an analog / digital converter 505 are provided for data input / output and control signal input / output between the central processing unit 502 and other devices, and an additional auxiliary port 506 is provided. To expand the device.

여기서 모터 속도를 제어할 경우, 중앙처리장치(502)는 일정한 전압(12V)에서 펄스의 폭을 조절하여 원하는 속도를 조절할 수 있는 펄스폭 변조(PWM) 신호를 사용한다.Here, when controlling the motor speed, the CPU 502 uses a pulse width modulation (PWM) signal that can adjust the desired speed by adjusting the width of the pulse at a constant voltage (12V).

다음으로, 도 6의 모터 구동부(106)는 상기와 같이 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 모터 제어신호 및 속도 조절 제어신호에 따라 직류 서보 모터(107)를 구동시킨다.Next, the motor driving unit 106 of FIG. 6 drives the DC servo motor 107 according to the motor control signal and the speed control control signal output from the microcontroller 105 as described above.

첨부한 도면 도 8은 상기 모터 구동부(106)의 일 실시 예를 보인 도면이다.8 is a view illustrating an embodiment of the motor driver 106.

이에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 모터 구동 제어신호에 따라 모터의 구동 모드를 결정하는 구동 모드 결정부(601)와, 상기 구동 모드 결정부(602)에서 결정된 신호는 디지털 부와 아날로그 부의 신호 혼합을막기 위한 아이솔레이터(602)를 거쳐 모터 구동부(106)로 전달되며, 전달된 신호는 모터의 구동 방향과 구동 여부를 판단하고, 상기 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 PWM신호에 따라 직류 서보 모터(107)를 구동시키는 모터 구동기(603)로 구성된다.As shown in the drawing, the drive mode determination unit 601 for determining the drive mode of the motor according to the motor drive control signal output from the microcontroller 105, and the signal determined by the drive mode determination unit 602 is digital The signal is transmitted to the motor driving unit 106 through an isolator 602 for preventing signal mixing between the unit and the analog unit, and the transmitted signal determines the driving direction and driving of the motor, and outputs the PWM signal output from the microcontroller 105. In this way, the motor driver 603 is configured to drive the DC servo motor 107.

이와 같이 구성되는 모터 구동부(106)는, 먼저 구동 모드 결정부(601)에서 상기 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 모터 구동 제어신호를 분석하여 모터의 구동 모드를 결정한다. 즉 상기 모터 구동 제어신호를 분석하여 모터를 구동시킬 것인지, 아니면 모터를 정회전시킬 것인지 또는 모터를 역회전시킬 것인지를 결정한다.The motor driving unit 106 configured as described above first analyzes the motor driving control signal output from the microcontroller 105 in the driving mode determination unit 601 to determine the driving mode of the motor. In other words, the motor drive control signal is analyzed to determine whether to drive the motor, or whether the motor rotates forward or reversely.

이렇게 결정된 모드 결정 신호를 아이솔레이터(602)에 전달되며, 아이솔레이터(602)는 이러한 디지털 신호를 아날로그 부의 모터 구동기(603)에 전달한다.The mode decision signal thus determined is transmitted to the isolator 602, and the isolator 602 transmits this digital signal to the motor driver 603 of the analog unit.

상기 모터 구동기(603)는 상기 아이솔레이터(602)의 출력 신호를 분석하여 모터의 구동 여부 또는 정, 역회전 여부를 판별하고, 상기 마이크로 컨트롤러(105)에서 출력되는 PWM신호에 따라 직류 서보 모터(107)를 구동시키게 된다.The motor driver 603 analyzes the output signal of the isolator 602 to determine whether the motor is driven or whether it is forward or reverse rotation, and the DC servo motor 107 according to the PWM signal output from the microcontroller 105. ) Will be driven.

여기서 상기 직류 서보 모터(107)가 구동을 하면, 인코더(108) 및 디지털 속도 검출기(109)는 인코더 축의 회전에 의해 발생되는 펄스를 검출하여 상기 마이크로 컨트롤러(105)에 전달하게 되며, 상기 마이크로 컨트롤러(105)는 내부 프로그램에 의해서 입력된 펄스를 계산 및 처리하여 모터의 속도 및 위치를 계산한다.In this case, when the DC servo motor 107 is driven, the encoder 108 and the digital speed detector 109 detect a pulse generated by the rotation of the encoder shaft and transmit the pulse to the microcontroller 105. 105 calculates and processes the pulses input by the internal program to calculate the speed and position of the motor.

즉, 위치는 입력된 펄스 수를 카운트하여 계산하고, 속도는 펄스의 주기를 이용하여 계산한다.That is, the position is calculated by counting the number of input pulses, and the speed is calculated using the period of the pulse.

여기서 모터 속도 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.Here is how to control the motor speed.

기존에는 T방식 또는 M방식중 하나를 선택하여 모터의 속도를 제어하였으나, 이러한 두 가지의 방식은 주지한 바와 같이 여러 가지의 문제점을 발생하였다.Conventionally, the speed of the motor is controlled by selecting one of the T method and the M method, but these two methods have caused various problems.

따라서 본 발명에서는, 상기 T방식 및 M방식을 유효 적절하게 병합한 M-T방식을 사용한다. 즉, 고속에서는 M방식을, 저속에서는 T방식을 적용하여 보다 정밀한 속도 측정 및 제어가 이루어지도록 한다.Therefore, in the present invention, the M-T method which effectively combines the T method and the M method is used. In other words, by applying the M method at high speed and the T method at low speed, more accurate speed measurement and control is achieved.

첨부한 도면 도 9는 상기와 같은 모터 속도 제어 알고리즘을 설명하기 위한 타이밍도이다.9 is a timing diagram for explaining the motor speed control algorithm as described above.

여기서, T'는 T시간후 다음 펄스가 들어올 때까지의 시간을 나타내며, 상기와 같은 속도 제어 알고리즘을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.Here, T 'represents the time until the next pulse after the T time, and the speed control algorithm as described above is expressed as follows.

V = (M+1)/(T+T')V = (M + 1) / (T + T ')

첨부한 도면 도 13은 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어방법을 보인 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a control method of a mobile ventilator according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 시스템 상태를 점검하는 제1단계(S10)와, 하드웨어 및 소프트웨어를 초기화시키는 제2단계(S20)와, 상기 초기화 후 입력 신호를 분석 및 처리하는 제3단계(S30)와, 상기 입력 신호를 분석한 결과 알람 발생인 경우 발생된 알람을 처리하는 제4단계(S40)와, 상기 입력 신호에 대응하는 출력 신호를 처리하는 제5단계(S50)와, 상기 출력 신호 처리후 시스템의 상태를 디스플레이 해주는 제6단계(S60)로 이루어진다.As shown therein, a first step (S10) of checking a system state, a second step (S20) of initializing hardware and software, a third step (S30) of analyzing and processing an input signal after the initialization and A fourth step (S40) of processing an alarm generated when an alarm is generated as a result of analyzing the input signal, a fifth step (S50) of processing an output signal corresponding to the input signal, and after processing the output signal A sixth step S60 of displaying the status of the system is performed.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기의 제어방법은, 먼저 단계S10에서 는 시스템 상태를 점검한다.즉, 리세트 신호를 감시하여 리세트 신호가 입력되는 경우 즉시 프로그램을 처음 상태로 되돌리고, 오프 상태에서 전원이공급된 경우에도 시스템의 처음 상태로 되돌아간다.In the control method of the mobile ventilator according to the present invention, the system state is first checked in step S10. That is, when the reset signal is input, the program is returned to the initial state immediately after the reset signal is input, and the off state is turned off. Even if power is supplied from this state, the system returns to the initial state.

다음으로, 단계 S20에서는 시스템의 모든 수치와 변수를 초기화시킨다. 즉, 하드웨어 및 소프트웨어를 초기화시키게 된다.Next, in step S20, all numerical values and variables of the system are initialized. That is, hardware and software are initialized.

다음으로, 단계 S30에서는 입력 신호를 처리한다. 즉, 가변 저항(볼륨), 인코더, 센서 등에서 각각 출력되는 아날로그 신호를 입력받고, 이렇게 입력받은 아날로그 신호에 대응하는 처리 동작을 수행한다.Next, in step S30, the input signal is processed. That is, the analog signals output from the variable resistor (volume), the encoder, the sensor, and the like are respectively input, and the processing operation corresponding to the input analog signals is performed.

첨부한 도면 도 14는 상기 단계(S30)를 좀 더 구체적으로 보인 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating the step S30 in more detail.

먼저 단계 S31에서 입력되는 아날로그 신호중 하나의 입력 신호를 선택하게 되며, 단계 S32에서는 상기 선택한 아날로그입력 신호를 그에 대응하는 디지털 신호로 변환을 한다. 단계S33에서는 상기 변환한 디지털 신호를 해당 수치로 계산을하게 된다. 여기서 디지털 신호가 호흡 관련 데이터일 경우 호흡 관련 수치로 계산을 하게 되고, 상기 디지털 신호가 인코더에서 출력된 펄스 신호일 경우에는 입력된 인코더 펄스 신호의 개수와 간격(주기)으로 모터 위치와 속도를 계산한다. 그런 후 단계 S34에서 상기 계산된 호흡 관련 수치 또는 모터 위치 및 속도 데이터를 메모리에 저장한다.First, one of the analog signals input in step S31 is selected, and in step S32, the selected analog input signal is converted into a corresponding digital signal. In step S33, the converted digital signal is calculated by the corresponding numerical value. If the digital signal is respiratory data, the respiratory value is calculated. If the digital signal is a pulse signal output from the encoder, the motor position and speed are calculated by the number and interval (cycle) of the input encoder pulse signal. . Then, the calculated respiratory value or motor position and speed data in step S34 are stored in the memory.

다음으로, 단계 S40에서는 발생된 알람을 처리한다.Next, in step S40, the generated alarm is processed.

첨부한 도면 도 15는 상기 알람 처리 루틴(S40)을 좀 더 구체적으로 보인 흐름도이다.15 is a flowchart illustrating the alarm processing routine S40 in more detail.

먼저, 단계 S41에서 경보 발생 여부를 판단하게 되고, 단계 S42에서 알람 발생인지를 확인하여, 알람 발생인 경우 단계S43에서 알람 테이블을 검색한다. 그리고 단계 S44에서 상기 발생한 알람에 적절한 경보음 및 메시지를 인출하여 출력하게 된다.First, in step S41, it is determined whether an alarm has occurred, and in step S42, it is checked whether an alarm has occurred, and in case of an alarm, the alarm table is searched in step S43. In operation S44, an alarm sound and a message suitable for the generated alarm are extracted and output.

다음으로, 단계 S50에서는 출력 신호를 처리한다.Next, in step S50, the output signal is processed.

첨부한 도면 도 16은 상기 출력 신호 처리 루틴(S50)을 좀 더 구체적으로 보인 흐름도이다.16 is a flowchart illustrating the output signal processing routine S50 in more detail.

먼저, 단계 S51에서는 저장된 데이터를 로딩 하게 되는 데, 이때 저장된 데이터가 속도와 위치에 관한 수치를 로딩 한다.그리고 단계 S52에서 모터의 구동 모드, 즉 역방향 또는 정방향 구동 모드를 결정하게 되고, 단계 S53에서는 모터 속도를제어하기 위한 PWM신호를 출력한다.First, in step S51, the stored data is loaded, at which time the stored data loads numerical values relating to speed and position. In step S52, the driving mode of the motor, that is, the reverse or forward driving mode is determined, and in step S53 Outputs PWM signal to control motor speed.

다음으로, 단계 S60에서는 상태 표시를 처리한다.Next, in step S60, the status display is processed.

첨부한 도면 도 17은 상기 상태 표시 루틴(S60)을 좀 더 구체적으로 보인 흐름도이다.17 is a flowchart illustrating the state display routine S60 in more detail.

먼저, 단계 S61에서는 저장된 호흡 관련 데이터를 로딩 하게 되고, 단계 S62에서는 LED 표시를 위해서 상기 로딩한 데이터를 수치로 변환한다. 그리고 단계 S63에서는 LED를 제어하여 호흡 관련 수치를 디스플레이 한다.First, in step S61, the stored breath-related data is loaded, and in step S62, the loaded data is converted into numerical values for displaying an LED. In step S63, the LED is controlled to display the respiratory value.

물론 상기 상태 표시 루틴(S60)에서는 호흡 관련 수치 및 그 밖의 상태에 대한 디스플레이가 가능하며, 해당 상태에 대한디스플레이 과정은 전술한 도 17의 흐름과 동일하다.Of course, the status display routine (S60) is capable of displaying the breath-related values and other states, the display process for the state is the same as the flow of FIG. 17 described above.

이상에서 상세히 설명한 본 발명에 의한 이동형 인공호흡기는 하이브리드형으로 확장이 가능한 인공호흡기이다.The mobile ventilator according to the present invention described in detail above is a ventilator that can be expanded into a hybrid type.

일반적으로 이동형 인공호흡기에는, 볼륨 타입과 압력(Pressure) 타입이 있으며, 공기 공급 장치로 피스톤과 실린더를 사용하는 경우에는 볼륨 타입이 되고, 블로워(Blower)를 사용하여 연속적인 공기의 흐름을 발생시키는 경우에는 압력 타입이 된다.In general, the portable ventilator has a volume type and a pressure type, and in the case of using a piston and a cylinder as an air supply device, it becomes a volume type, and uses a blower to generate a continuous flow of air. In this case, the pressure type.

각각의 인공호흡기는 서로 장단점을 가지고 있다. 따라서 본 발명에서는 각각의 장단점을 최적화하기 위해서 도 20과 같은 블로워와 피스톤 결합형 하이브리드 인공호흡기를 확장형으로 제공한다. 이 경우 볼륨 컨트롤과 압력 컨트롤이 모두가능하여 환자의 필요에 따라 효과적인 타입을 선택하여 환기를 실행할 수 있으며, 두 가지 모두 지원이 필요한 환자의경우도 인공호흡기의 교체 없이 적절하게 환기를 실행할 수 있다.Each ventilator has advantages and disadvantages. Therefore, in the present invention, the blower and the piston-coupled hybrid ventilator as shown in FIG. 20 are expanded in order to optimize respective advantages and disadvantages. In this case, both the volume control and the pressure control are possible, so that the user can select the effective type according to the patient's needs and perform the ventilation. In both cases, the patient who needs the support can perform the ventilation properly without replacing the ventilator.

도 20은 상기 제안한 하이브리드형 인공호흡기의 구조를 개략적으로 보인 도면으로서, 각각의 실린더 측과 블로워 측의밸브(901)(902)를 컨트롤하여 볼륨 타입, 압력 타입, 볼륨 ＆ 압력 혼합 타입을 지원한다.FIG. 20 is a schematic view showing the structure of the proposed hybrid ventilator, and supports a volume type, a pressure type, a volume & pressure mixing type by controlling valves 901 and 902 on each cylinder side and a blower side. .

도 20에서 참조부호 901은 실린더 타입에서 배출되는 공기를 컨트롤하는 밸브를 나타내며, 참조부호 902는 볼로워 타입에서 배출되는 공기를 컨트롤하는 밸브를 나타내고, 참조부호 903은 공기를 배출하는 배기구를 나타내고, 참조부호 904는실린더 타입 공기 공급 장치를 나타내고, 참조부호 905는 블로워 타입 공기 발생 장치를 나타낸다.In FIG. 20, reference numeral 901 denotes a valve for controlling the air discharged from the cylinder type, reference numeral 902 denotes a valve for controlling the air discharged from the boulder type, reference numeral 903 denotes an exhaust port for discharging air, Reference numeral 904 denotes a cylinder type air supply device, and reference numeral 905 denotes a blower type air generating device.

이상에서 상술한 본 발명 '이동형 인공호흡기'에 따르면, 검출기로 원통을 사용함으로써 검출 범위를 확장할 수 있어 기존 인공호흡기에서 사용하는 경첩 구조가 불필요하므로, 인공호흡기의 구조를 단순화시킬 수 있는 이점이 있다.According to the above-described 'movable ventilator' according to the present invention, since the detection range can be extended by using a cylinder as a detector, the hinge structure used in the existing ventilator is unnecessary, and thus, the structure of the ventilator can be simplified. have.

또한, 인공호흡기에 환기 감시 장치를 부가함으로써, 별도의 환기 감시 장치의 필요 없이도 환자의 호흡 상태를 정확히감시할 수 있는 이점이 있으며, 충전용 밧데리의 내장으로 장시간 이동시에도 인공호흡기를 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, by adding a ventilation monitoring device to the ventilator, there is an advantage that it is possible to accurately monitor the patient's breathing state without the need for a separate ventilation monitoring device, the built-in rechargeable battery that can be used even when moving for a long time There is this.

또한, 모터 속도 제어를 위해서 T방식과 M방식을 결합한 T-M방식을 사용함으로써, 모터 속도 제어에 정확성을 기할 수 있으며, 하이브리드형 인공호흡기의 제공으로 환자의 상태에 따라 유효 적절하게 인공호흡을 실현할 수 있는 이점이 있다.In addition, by using the TM method that combines the T method and the M method for the motor speed control, accuracy can be ensured for the motor speed control, and by providing a hybrid type ventilator, it is possible to effectively realize the ventilation according to the condition of the patient. There is an advantage to that.

Claims

In the portable ventilator with ball screw, silence block, piston, cylinder, outer limit switch, intake hose, exhaust hose, encoder, motor,

A detector coupled to the piston and formed in a circular shape to surround the ball screw to expand a position detection range of the piston;

And a photocoupler installed opposite to the detector and configured to detect a position of the piston.

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