KR100812249B1 - 혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈액투석기의 혈액튜브를 통한 헤모글로빈(헤마토크릿) 값 측정 및 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (ⅰ) 환자의 혈액을 체외(體外) 순환시키면서 정화시키는 혈액투석 장치의 혈액튜브에 설치되어 비침투식으로 혈액튜브를 통과하는 혈액에 파장이 서로 상이한 2개의 광원을 조사한 후 각 파장에 대한 투과광 및 반사광의 검출신호를 디지타이징(Digitizing)하여 메인장치(2)로 보내는 프로브(1)와 (ⅱ) 상기 프로브(1)로부터 전송된 디지털 신호를 받아 각 파장에 대한 투과광 및 반사광 데이터를 각 비율에 따라 선형 조합하여 헤모글로빈 값을 연산 및 온-라인으로 표시하는 메인장치(2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 헤모글로빈 값을 보다 정확하게 측정 표시할 수 있고, 혈액튜브의 변형을 방지할 수 있고, 프로브를 소형화할 수 있다.

혈액투석, 혈액튜브, 헤모글로빈, 비침투식, 프로브, 발광부, 수광부, 반사광, 투과광

Description

혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치{Device of measuring and monitoring a hemoglobin value through blood tube}

도 1은 본 발명의 모식도.

도 2는 본 발명을 구성하는 프로브(1)의 사시 개략도.

도 3은 혈액튜브(2)가 삽입된 프로브(1)의 사시 개략도.

도 4는 도 3의 길이방향 단면 개략도.

도 5는 도 3의 폭 방향 단면 개략도.

도 6은 본 발명을 구성하는 메인장치(3)의 모식도.

도 7은 2개의 발광부(1c, 1d)들로부터 광원들이 일정한 주기로 번갈아 조사되도록 제어되는 상태를 나타내는 모식도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 프로브(Probe) 2 : 혈액튜브 3 : 메인장치

4 : 모니터링데스크 5 : 연결커넥터 6 : 어댑터

7 : 지지대 1a : 슬라이드 덮개 1b : 혈액튜브 삽입용 홈

1c : 제1발광부 1d : 제2발광부 1e : 제1수광부

1f : 제2수광부 1h : ADC 1g : 신호증폭용 앰프

1j : 회로기판(PCB) 3a : 디스플레이 3b : CPU

3c : 무선통신모듈

A : 파장 570㎚의 조사광에 대한 반사광 및 투과광 검출구간

B : 파장 805㎚의 조사광에 대한 반사광 및 투과광 검출구간

본 발명은, 환자의 혈액을 체외(體外) 순환시키면서 투석시키는 혈액투석장치의 혈액튜브(Tube)에 설치되어, 그 혈액의 농도를 나타내는 헤모글로빈(헤마토크릿) 값을 측정 및 표시하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 투석치료에 있어서는, 환자의 혈액을 체외 순환시키기 위하여 가요성(可撓性) 튜브로 주로 구성된 혈액튜브를 사용한다. 이 혈액튜브는, 환자로부터 혈액을 채취하는 동맥측 천자침(穿刺針)이 선단(先端)에 설치된 동맥측 혈액튜브와, 환자에게 혈액을 되돌려주는 정맥측 천자침이 선단에 설치된 정맥측 혈액튜브로 주로 이루어지며, 이들 동맥측 혈액튜브와 정맥측 혈액튜브의 사이에 다이얼라이저(Dialyzer; 투석기)를 개재시킬 수 있는 것이다. 또한, 동맥측 혈액튜브에는, 훑기(튜브)형 혈액펌프가 설치되어, 이 혈액펌프를 구동시킴으로써 동맥측 천자침으로부터 환자의 혈액을 채취하고, 동맥측 혈액회로, 다이얼라이저 및 정 맥측 혈액회로에서 체외 순환시킬 수 있도록 되어 있다. 이러한 다이얼라이저의 내부에는, 복수의 중공사(中空絲)가 설치되어 있어서, 각각의 중공사의 내부를 혈액이 유통할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 다이얼라이저의 하우징 바디에는 투석액 도입 포트 및 투석액 도출 포트가 돌출 형성되어 있어서, 이들 포트에 투석장치가 접속될 수 있도록 되어 있다. 그리고, 투석장치로부터 투석액 도입 포트를 통하여 소정 농도의 투석액이 공급됨과 동시에, 이 투석액이 중공사의 외부(즉, 중공사의 외주면과 하우징 바디의 내주면 사이)를 통과한 후, 투석액 도출 포트를 통하여 배출되도록 구성되어 있다.

그런데, 중공사의 벽면에는, 미소한 홀(작은 구멍(pore))이 형성되어 혈액정화 막(膜)을 이루고 있어서, 중공사 내부를 통과하는 혈액의 노폐물 등이 혈액정화막을 통과하여 투석액 내에 배출됨과 동시에, 노폐물 등이 배출되어 청정화된 혈액이 환자의 체내에 되돌아오도록 되어 있다. 그런데, 투석장치 내에는, 환자의 혈액으로부터 수분을 제거하기 위한 수분제거펌프가 설치되어 있어서, 투석치료시에 수분제거가 행하여지도록 구성되어 있다.

이러한 수분제거시에 있어서 제거할 수분량(수분제거속도)는, 수분제거펌프의 구동을 제어함으로써 행하여지는 것이지만, 급격 혹은 과도한 수분제거를 행하면, 환자의 순환 혈액량을 과잉으로 감소시켜서, 그에 따라 혈액저하나 쇼크 등을 일으킬 우려가 있는 한편, 수분제거속도가 느리면, 치료시간 전체가 늘어나 버려서 오히려 환자에게 부담을 강요할 우려가 있었다.

그래서, 종래부터, 예컨대 일본국 특허공개 평11-221275호 공보 및 일본국 특허공개 2001-000540호 공보에서 개시되어 있는 바와 같이, 환자의 혈액상태를 감시하면서 수분제거속도를 제어하는 기술이 제안되어 있다. 이들 종래기술에 있어서의 환자의 혈액상태를 나타내는 파라미터로서, 헤마토크릿값이 이용되고 있다. 이 헤마토크릿값이라는 것은, 혈액의 농도를 나타내는 지표로서, 구체적으로는, 전체 혈액에서 차지하는 적혈구의 용적율로 표시되는 것이다.

통상, 수분제거 중의 헤마토크릿값은, 10∼60％ 정도를 나타내는 것이지만, 환자가 쇼크증상이나 혈압저하를 초래하면 소정치보다 높아지므로, 이러한 파라미터를 투석치료에 있어서의 수분제거시에 리얼타임으로 감시하여, 이에 근거하여 수분제거펌프의 구동을 제어하면, 환자에 대하여 가장 부담이 적은 적절한 수분제거속도로 할 수 있는 것이다. 이와 같은 헤마토크릿 값을 측정하는 수단을 헤마토크릿 센서 또는 프로브(Probe)라고 칭하기로 하며, 통상, 발광소자 및 수광소자를 혈액튜브(가요성 튜브 등)를 사이에 두고 대치(對峙)시켜서, 발광소자로부터 조사된 광을 수광소자에서 수광함으로써, 혈액에 대한 광의 투과량을 측정하여, 이 측정치에 근거하여 헤마토크릿 값을 얻도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 헤마토크릿 센서는, 발광소자 및 수광소자를 혈액튜브를 사이에 두고 대치시킨 구성인 소위 투과형의 것이었기 때문에, 헤마토크릿 값을 측정하는데는, 발광소자와 수광소자로 혈액튜브를 끼운 상태로 할 필요가 있어서, 그 혈액튜브가 변형되어 버릴 우려가 있었다. 즉, 투과형 센서에 있어서는, 측정 정밀도를 향상시키기 위해서, 혈액튜브를 강하게 사이에 끼워 지지한 상태로 할 필요가 있고, 그 끼워 지지하는 힘 때문에 혈액튜브를 구성하는 가요성 튜브가 변형하여, 혈액의 유량이 적어져 버려서 혈액튜브에 걸리는 부담이 큰 것이다.

또한, 발광소자를 구비한 하우징 바디와 수광소자를 구비한 하우징 바디를 따로따로 형성하고, 이들을 합치시켜서 하나의 센서로 할 필요가 있으므로, 센서 전체가 대형화되어 버려서, 취급이 곤란해져 버린다는 문제도 있었다.

한편, 대한민국 공개특허 제2005-25299호에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 혈액튜브를 사이에 두고 발광소자 및 수광소자를 대치시키는 대신에 발광소자와 수광소자를 혈액튜브의 동일한 일측에 위치시켜 상기 수광소자는 반사광만을 받아들이는 소위 반사형 헤마토크릿 센서를 게재하고 있다. 그러나, 이상에서 살펴본 종래의 헤모글로빈(헤마토크릿) 값의 측정 기구들은 1종의 광원만을 조사한 후 이의 투과광이나 반사광 중 하나만을 수광하기 때문에 헤모글로빈 값을 보다 정확하게 파악하는데는 한계가 있었다.

본 발명에서는 혈액투석기의 혈액튜브 내를 통과하는 혈액에 파장이 서로 상이한 2개의 광원을 조사한 후 이들의 투과광과 반사광 각각의 검출신호를 디지타이징(Digitizing)한 후 이들을 선형 조합하여 헤모글로빈 값을 측정하는, 다시말해 종래 투과형과 반사형을 효율적으로 결합시켜 비침투식으로 헤모글로빈 값을 보다 정확하게 측정할 수 있는 장치를 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 상기와 같이 측정된 헤모글로빈 값을 디스플레이 표시함과 동시에 무선통신으로 모니터링 데스크에도 표시 가능한 장치를 제공하고자 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면 등을 통하여 상세하게 살펴본다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 환자의 혈액을 체외(體外) 순환시키면서 정화시키는 혈액투석 장치의 혈액튜브에 설치되어 비침투식으로 혈액튜브를 통과하는 혈액에 파장이 서로 상이한 2개의 광원을 조사한 후 각 파장에 대한 투과광 및 반사광의 검출신호를 디지타이징(Digitizing)하여 메인장치(2)로 보내는 프로브(1)와 (ⅱ) 상기 프로브(1)로부터 전송된 디지털 신호를 받아 각 파장에 대한 투과광 및 반사광 데이터를 각 비율에 따라 선형 조합하여 헤모글로빈 값을 연산 및 온-라인으로 표시하는 메인장치(2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 모식도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 프로브(1)는 혈액튜브(2) 삽입용 홈(1b), 삽입된 혈액튜브(2)를 덮어 고정하는 슬라이드 덮개(1a), 삽입된 혈액튜브(2)와 직접 접촉하는 2개의 발광부(1c, 1d), 반사광을 받을 수 있는 제1수광부(1e), 투과광을 받을 수 있는 제2수광부(1f), 신호 증폭용 앰프(1g) 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(1h)를 구비한다.

도 2는 본 발명을 구성하는 프로브(1)의 사시 개략도이고, 도 3은 혈액튜브(2)가 삽입된 프로브(1)의 사시 개략도이고, 도 4는 도 3에 프로브(1)를 길이방향으로 절단한 단면 개략도이고, 도 5는 도 3에 도시된 프로브(1)를 폭 방향으로 절단한 단면 개략도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 혈액튜브(2)의 일측에 2개의 발광부(1c, 1d)들과 반사광을 받을 수 있는 제1수광부(1e)가 나란히 설치되고, 이들의 반대편 일측에는 투과광을 받을 수 있는 제2수광부(1f)가 설치된다.

프로브(1)에 설치된 2개의 발광부(1c, 1d)들로부터 각각 조사되는 광원은 파장이 570㎚인 LED와 파장이 805㎚인 LED인 것이 바람직하다.

산화 헤모글라빈의 흡광도와 환원 헤모글라빈의 흡광도는 파장이 570㎚인 LED 및 파장이 805㎚인 LED에서 각각 일치한다. 또한, 제1수광부(1e) 및 제2수광부(1f) 각각은 포토다이오우드인 것이 바람직하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 메인장치(3)는 상기 프로브(1)를 제어하고 입력된 데이터를 연산하는 CPU(3b), 헤모글로빈 값을 표시하는 디스플레이(3a) 및 무선통신모듈(3c)을 구비한다.

도 6은 본 발명을 구성하는 메인장치(3)의 모식도이다.

상기 무선통신모듈(3c)은 간호사들이 사용하는 모니터링 데스크(4)로 측정된 헤모글로빈(헤마토크릿) 값을 온-라인으로 전송하여 표시하는데 사용된다.

상기 2개의 발광부(1c, 1d)에서 조사되는 파장이 570㎚인 제1 LED와 파장이 805㎚인 제2 LED들은 연결 커넥터(5)를 통해 연결된 메인장치의 CPU(3b)에 의해 일정한 주기로 번갈아 조사하도록 도 7과 같이 제어된다.

도 7은 광원들이 일정한 주기로 번갈아 조사되도록 제어되는 상태를 나타내는 모식도이고, 도 7중 A는 파장이 570㎚인 LED에 대한 반사광 투과광의 검출구간이고, B는 파장이 805㎚인 LED에 대한 반사광 및 투과광의 검출구간이다.

본 발명은 상기 2개 파장(570nm, 805nm)에 대해 검출된 반사광 및 투과광의 비율에 따라 선형조합하여 수치화함으로써 보다 정확도를 높일 수 있다.

수치화하는 알고리즘은 다음과 같다.

(1) 제1 LED(570nm)의 조사광( I₅₇₀₍₁₎ )에 대한 제1 포토다이오우드에 입력된

반사광( R_{570 (1)} )의 비 산출 : R_{570 (1)} / I_{570 (1)}

(2) 제1 LED(570nm)의 조사광( I₅₇₀₍₁₎ )에 대한 제2 포토다이오우드에 입력된

투과광( T₅₇₀₍₁₎ )의 비 산출 : T_{570 (1)} / I_{570 (1)}

(3) 제2 LED(805nm)의 조사광( I₈₀₅₍₁₎ )에 대한 제1 포토다이오우드에 입력된

반사광( R_{805 (1)} )의 비 산출 : R_{805 (1)} / I_{805 (1)}

(4) 제2 LED(805nm)의 조사광( I₈₀₅₍₁₎ )에 대한 제2 포토다이오우드에 입력된

투과광( T₈₀₅₍₁₎ )의 비 산출 : T_{805 (1)} / I_{805 (1)}

(5) 다시 제1 LED(570nm) 및 제2 LED(805nm)를 조사하여 각 파장의 조사광에 대한 반사광의 비( R_{570 (2)} / I_{570 (2)} , R_{805 (2)} / I_{805 (2)} ) 와 조사광에 대한 투과광의 비를(T_{570 (2)} / I_{570 (2) ,} T_{805 (2)} / I_{805 (2)} ) 산출한다.

(6) 조사광에 대한 반사광의 비의 평균치를 산출한다.

(7) 파장 805nm의 반사광에 대한 파장 570nm의 반사광의 비(ΔR)를 산출한다.

(8) 조사광에 대한 투과광의 비의 평균치를 산출한다.

(9) 파장 805nm의 투과광에 대한 파장 570nm의 투과광의 비(ΔT)를 산출한다

(10) 반사광 및 투과광 비율의 선형조합을 사용하여 보정된 헤마토크릿치(Hb)를 산출한다.

Hb = ΔR + KΔT (K: 비례 상수)

본 발명은 혈액투석중인 혈액의 헤모글로빈 값을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 측정된 헤모글로빈 값을 메인장치 및 모니터링 데스크에 온-라인으로 표시할 수 있다. 그로인해, 본 발명은 혈액투석 중 빈혈 발생을 사전에 효과적으로 예방할 수 있으며, 종래 혈액투석 환자들이 정기적으로 받아온 생화학적 혈액검사를 생략할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. (ⅰ) 환자의 혈액을 체외(體外) 순환시키면서 정화시키는 혈액투석 장치의 혈액튜브에 설치되어 비침투식으로 혈액튜브를 통과하는 혈액에 파장이 서로 상이한 2개의 광원을 조사한 후 각 파장에 대한 투과광 및 반사광의 검출신호를 디지타이징(Digitizing)하여 메인장치(2)로 보내는 프로브(1)와 (ⅱ) 상기 프로브(1)로부터 전송된 디지털 신호를 받아 각 파장에 대한 투과광 및 반사광 데이터를 각 비율에 따라 선형 조합하여 헤모글로빈 값을 연산 및 온-라인으로 표시하는 메인장치(2)를 포함하고, 상기 프로브(1)는 혈액튜브(2) 삽입용 홈(1b), 삽입된 혈액튜브(2)를 덮어 고정하는 슬라이드 덮개(1a), 삽입된 혈액튜브(2)와 직접 접촉하는 2개의 발광부(1c, 1d), 반사광을 받을 수 있는 제1수광부(1e), 투과광을 받을 수 있는 제2수광부(1f), 신호 증폭용 앰프(1g) 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(1h)를 구비하고, 상기 2개의 발광부(1c, 1d)들과 상기 제1수광부(1e)는 나란히 설치되고, 이들의 반대편 일측에는 상기 제2수광부(1f)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 메인장치(3)는 상기 프로브(1)를 제어하고 입력된 데이터를 연산하는 CPU(3b), 헤모글로빈 값을 표시하는 디스플레이(3a) 및 무선통신 모듈(3c)을 구비하는 것을 특징으로 하는 혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치.
4. 제1항에 있어서, 프로브(1)에서 표시되는 2개의 광원 각각은 파장이 570㎚인 LED와 파장이 805㎚ LED인 것을 특징으로 하는 혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치.
5. 제1항에 있어서, 제1수광부(1e) 및 제2수광부(1f)가 각각 포토다이오우드인 것을 특징으로 하는 혈액튜브를 통한 헤모글로빈 값 측정 및 표시장치.

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