KR100897189B1 - 장력 보상 내압 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

출산 보조용 산모 자궁 내압 측정 장치가 개시된다. 내압측정장치는, 산모의 자궁 내압을 측정하기 위한 압력센서유닛; 상기 산모의 움직임에 의한 상기 압력센서유닛에 의해 측정되는 측정값을 보상하기 위한 장력센서유닛; 및 상기 압력센서유닛 및 상기 장력센서유닛을 수용하는 몸체부를 포함하는 벨트 장력이 보상된 내압측정장치를 제공함으로써 산모의 움직임 또는 내압측정장치의 위치변화에 따른 산모의 자궁 내압 측정값을 보정하기 위하여 벨트를 재조정하거나, 센서의 값을 재설정하는 불편함을 해결할 수 있다.
자궁 내압 센서, 산모, 움직임, 보상, 장력, 벨트

Description

장력 보상 내압 측정 장치{Tension Compensated Toco Sensor}
도 1은 종래기술에 의한 내압측정장치에 대한 정면도와 평면도이다.
도 2는 도 1의 내압측정장치에 대한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압측정장치에 대한 정면도와 평면도이다.
도 4는 도 3의 내압측정장치에 대한 분해도이다.
도 5는 도 4의 A-A'의 단면에 대한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압측정장치를 산모의 몸에 부착한 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 내압측정장치 210 : 몸체부
211 : 커버 212 : 벨트연결부
213 : 압력센서 수용부 214 : 이격 공간
220 : 압력센서유닛 221 : 압력센서몸체
222 : 압력수신부 223 : 압력신호라인
230 : 장력센서유닛 231 : 장력수신부
232 : 장력센서몸체 233 : 장력신호라인
234 : 압력센서 관통홀 300 : 신호라인 유닛
400 : 벨트 500 : 산모
미국등록특허 제5168879호,
미국등록특허 제5309918호,
미국등록특허 제5807271호,
미국등록특허 제6898460호.
본 발명은 출산 보조용 산모 자궁 내압 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산모가 자연 분만에 의해 출산하는 경우, 출산 시점에 이르게 되면 진통과 함께 수반되는 자궁의 수축작용에 의해 유아를 출산하게 된다.
자궁 내압 측정 장치는 자궁의 수축에 따른 자궁 내압을 측정하여 산모의 출산이 임박하였음을 판단하는 수단으로 사용되고 있으며, 또한, 최근 개발된 원활한 자궁의 수축작용을 돕기 위해 산모의 상복부를 자동적으로 압박하는 분만보조장치에서도 산모의 자궁 내압을 측정하는 수단으로 사용되고 있다.
자궁 내압을 판단하기 위한 센서로는 여러 가지가 있으나, 손바닥 정도 크기의 평평한 탄성 기판에 돌출된 돌기를 산모의 배에 거치시키고 탄성 벨트로 산모의 몸에 고정시킨 후 돌기에서 측정되는 힘을 재는 방법(Tocodynamometer 또는 Toco)이 비용 및 안전성 면에서 우수하여 가장 많이 사용되고 있다.
이 방법은 고무와 같은 탄성 물체의 경도를 측정하는 방법과 원리적으로 유사하며, 산모의 자궁이 수축시 복막의 근육이 긴장에 의해 복부가 단단해지는 것을 측정하는 것이다.
자궁 내압 측정 장치는 정확한 측정을 위해서 산모의 복부에 탄성 벨트를 이용하여 적당한 힘으로 부착하고, 초기 벨트를 체결시 발생되는 벨트의 인장력에 의해 산모의 복부와 센서의 밀착압력에 비해 상대적으로 산모의 복부가 단단해짐에 따른 센서의 돌기부에 전달되는 압력을 측정하는 것이다.
그러나, 센서에 측정되는 측정값은 산모의 복부 경도 뿐만 아니라 센서를 산모의 복부가 누르는 압력, 즉 벨트 체결시 발생되는 인장력 및 센서의 위치에 따라서도 그 값이 바뀔 수 있으므로 산모의 움직임에 의해 측정된 값이 달라지는 문제점이 있다.
또한, 산모의 자세가 바뀜에 따라 벨트가 착용된 복부의 형상이 변화하여 벨트의 인장력이 바뀌어 센서의 측정값이 달라지는 문제점이 있다.
산모 복부의 기계적 경도를 재어 자궁 수축 여부를 판단하는 상기의 센서(Toco)외에도, 종래기술의 문헌 정보에 언급한 미국등록특허 제5168879호, 미국등록특허 제5309918호, 미국등록특허 제5807271호, 및 미국등록특허 제6898460호에서와 같이 산모 복부 근육 활동도에 따른 미세전류를 측정하여 자궁수축여부를 판단하는 센서(EMG; Electromyographic sensor)도 최근에는 실용화되고 있으나, EMG 신호의 크기와 근육 수축력의 크기를 정량적으로 연관시키기 어려운 문제점이 있다.
일반적으로 사용되는 출산 감시 시스템은 위에서 설명한 산모 자궁 내압 센서(Toco)와 태아 심박음 측정 센서를 포함하고 있으며, 출산 감시 시스템은 의료진이 분만과정의 이상여부를 판단하고 기록하는 데 사용되고 있다.
일반적으로 출산 감시 시스템에서는 신호를 의료진이 관찰하고 판단하므로 산모의 움직임에 의한 오차에 따른 큰 문제가 발생되지 않는다.
그러나, 분만보조장치에서는 센서에 의해 측정된 값에 의해 산모의 상복부를 기계적으로 압력을 가하는 장치이며, 자동으로 작동되므로 안전한 작동을 위해서는 산모의 움직임이나 벨트의 미끄러짐과 같은 상황에서도 자궁 수축 여부의 감시가 정확하게 이루어져야 한다.
실제로 분만보조장치를 임상에서 사용하여 본 바, 산모가 움직이거나 밸트가 미끄러지거나 하여 분만보조장치를 사용하는 도중에 센서 체결 벨트의 장력을 2회 또는 3회 정도 재조정하여야 하는 문제점이 있다.
즉, 자궁 내압 측정 장치를 산모의 복부에 착용시키고 산모의 진통이 잠시 중지된 상황인 정상 상태에서 센서의 값을 기록하여 정상값의 기준으로 이용하고, 산모가 움직이거나 벨트가 미끄러져 자궁수축중이 아님에도 불구하고 센서의 값이 지나치게 작아지거나 지나치게 크게 나오는 경우 의료진으로 하여금 다시 정상값이 될 때까지 벨트의 장력 또는 자궁 내압 측정 장치의 위치를 조절하는 문제점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 의한 자궁 내압 측정 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 의한 내압측정장치(100)에 대한 정면도와 평면도이며, 도 2는 도 1의 내압측정장치(100)에 대한 분해도이다.
종래기술에 의한 내압측정장치(100)는 크게 몸체부(110), 압력센서유닛(120)으로 구성된다.
몸체부(110)는 탄성재료로 이루어진 커버(111), 커버(111)의 양측단에 형성된 탄성 벨트를 체결하기 위한 벨트연결부(112), 및 압력센서유닛(120)을 수용하기 위한 압력센서수용부(113)로 구성된다.
압력센서유닛(120)은 압력센서몸체(121), 압력센서몸체(121)로부터 도출된 압력수신부(122), 및 압력수신부(122)로부터 수신한 신호를 전달하기 위한 압력신호라인(123)으로 구성된다.
몸체부(110)는 조립을 용이하게 하기 위하여 상부 커버(111a)와 하부 커버(111b)로 이등분하며, 이에 따라 벨트연결부(112)도 상부 벨트연결부(112a)와 하부 벨트연결부(112b) 형태로 구성하며 압력센서유닛(120)을 압력센서수용부(113)에 삽입한 후 결합하는 형태로 구성될 수도 있다.
이렇게 구성된 내압측정장치(100)는 탄성력 있는 벨트에 의해 산모의 복부에 거치되고, 초기 벨트 체결력에 의해 발생되는 초기 압력이 압력수신부(122)에 의해 압력신호라인(123)을 통해 전달되며, 산모의 자궁이 수축하여 복부가 긴장하게 되면 산모의 복부가 단단하여 짐에 따라 압력수신부(122)에 의해 측정된 압력은 커지 게 된다.
위와 같이 산모가 내압측정장치(100)를 부착하여 자궁 내압을 측정하는 도중에 움직이거나, 또는 내압측정장치(100)의 위치가 변경되는 경우에는 압력 수신부(122)에 의해 측정되는 값이 변경되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 내압측정장치를 부착한 산모의 움직임 또는 벨트가 미끄러지는 상황에서도 산모의 자궁 내압 측정값을 자동으로 보정함으로써 벨트를 재조정하거나, 센서의 값을 재설정하는 불편함을 해결하는 내압측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 내압측정장치는, 산모의 자궁 내압을 측정하기 위한 압력센서유닛; 상기 산모의 움직임에 의한 상기 압력센서유닛에 의해 측정되는 측정값을 보상하기 위한 장력센서유닛; 및 상기 압력센서유닛 및 상기 장력센서유닛을 수용하는 몸체부를 포함한다.
상기 장력센서유닛은 장력센서몸체와 상기 장력센서몸체에 부착된 장력수신부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 장력수신부는 상기 장력센서몸체에 적어도 2개가 부착되는 것이 바람직하다.
상기 몸체부는 상기 장력수신부를 상기 몸체부로부터 이격시키기 위한 이격공간을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 장력센서몸체의 적어도 일부분은 상기 몸체부에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 몸체부는 탄성물질로 구성된 커버부와 상기 커버부의 일측면에 위치하며 벨트를 체결하기 위한 벨트연결부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내압측정장치는, 탄성물질로 구성되는 몸체부; 상기 몸체부에 수용되며 외부로부터 전달되는 압력을 측정하는 압력센서유닛; 및 상기 몸체부에 수용되며, 상기 몸체부에 적어도 일부분이 고정되는 장력센서몸체와 상기 장력센서몸체에 고정되는 장력수신부를 포함하는 장력센서유닛을 포함한다.
상기 장력수신부는 상기 장력센서몸체에 적어도 2개가 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압측정장치에 대한 정면도와 평면도를 도시한 것으로, 본 발명에 의한 내압측정장치(200)는 크게 몸체부(210), 압력센서유닛(220), 및 장력센서유닛(230)으로 구성된다.
몸체부(210)는 탄성재료로 이루어진 커버(211), 커버(211)의 양측단에 형성되며 탄성 벨트를 체결하기 위한 벨트연결부(212), 압력센서유닛(220)을 수용하기 위한 압력센서수용부(213), 및 장력센서유닛(230)에 대응되는 이격공간(214)으로 구성된다.
압력센서유닛(220)은 압력센서몸체(221), 압력센서몸체(221)로부터 도출된 압력수신부(222), 및 압력수신부(222)로부터 수신한 신호를 전달하기 위한 압력신호라인(223)으로 구성된다.
장력센서유닛(230)은 얇은 탄성막으로 구성된 장력센서몸체(232), 인장응력센서(Strain Gage)로 구성되며 상기 장력센서몸체(232)에 부착되는 장력수신부(231), 및 상기 장력수신부(231)로부터 측정된 신호를 전달하기 위한 장력신호라인(233)으로 구성된다.
도 4는 도 3의 내압측정장치에 대한 분해도를 나타낸 것으로, 도 3의 설명에 더불어, 몸체부(210)는 조립을 용이하게 하기 위하여 커버(211)를 상부 커버(211a)와 하부 커버(211b)로 이등분하며, 이에 따라 벨트연결부(212)도 상부 벨트연결부(212a)와 하부 벨트연결부(212b) 형태로 구성하며 압력센서유닛(220)과 장력센서유닛(230)을 삽입한 후 결합하는 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 내압측정장치(200)의 두께를 최소화하기 위해 장력센서몸체(232)의 중앙부에 압력센서유닛(220)이 통과할 수 있는 압력센서 관통홀(234)을 더 구성할 수도 있다.
도 5는 도 4의 A-A'의 단면에 대한 구성도를 나타낸 것으로, 장력센서몸체(232)의 상부면과 하부면에 각각 2개씩의 장력수신부(231a, 231b, 231c, 231d)를 부착하고, 일반적으로 사용되는 휘트스톤 브릿지 회로구조(미도시)로 구성하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압측정장치를 산모의 몸에 부착한 사시도를 나타낸 것으로, 산모(500)의 복부에 내압측정장치(200)를 탄성이 있는 벨 트(400)에 의해 거치시킨 것이다.
내압측정장치(200)에 의해 분만 전 측정된 산모(500)의 자궁 내압을 판단하여 분만을 시점의 판단 및 산모 또는 태아의 상태를 점검하게 된다.
산모가 내압측정장치(200)를 거치한 상태로 측정 중에 움직이거나, 내압측정장치(200)가 초기 위치에서 벋어나는 경우, 변경되는 압력센서유닛(220)의 측정값을 장력센서유닛(230)에 측정되는 값의 변동량에 따라 보상하게 된다.
변경되는 몸체부(210)의 인장정도 및 구부러진 정도에 따라서 상기 장력센서유닛(230)에 측정값이 변경되게 된다.
장력수신부(231)가 부착된 상기 장력센서몸체(232)의 일부분은 몸체부(210)에 고정되며, 장력수신부(231)에 대응되는 부분은 몸체부(210)의 이격공간(214)에 의해 몸체부(210)와 분리되어 있으므로, 탄성물질로 구성된 몸체부(210)가 벨트에 의해 늘어나게 되면 장력수신부(231)는 모두 인장력을 받게 되며, 또한, 몸체부(210)의 구부러지는 정도가 변경되는 경우는 장력수신부(231) 중 장력센서몸체(232)의 상면에 부착된 장력수신부(231a, 231b)가 받는 인장력 또는 압축력과 장력센서몸체(232)의 하면에 부착된 장력수신부(231c, 231d)가 받는 인장력 또는 압축력이 서로 다르게 됨에 따라 몸체부(210)의 인장 또는 구부러짐의 정도를 측정할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 내압측정장치(200)의 인장, 구부러짐, 및 비틀림을 모두 측정하기 위하여 장력센서몸체(232)에 4개의 장력수신부(231a, 231b, 231c, 231d)를 부착한 것을 예시하였으나, 내압측정장치의 인장만을 측정하는 경우 에는 1개의 장력수신부(231)만 장력센서몸체(232)에 부착하여도 가능하나, 온도에 따른 재료의 팽창에 의한 영향 등을 배제하기 위하여 장력센서몸체(232)의 양면에 각각 최소 1개의 장력수신부(231)를 부착하는 것이 바람직하다.
장력수신부(231)는 대변형을 측정할 수 있는 일반적으로 사용되는 실리콘 타입을 사용하는 것이 바람직하다.
산모의 복부 경도, 즉 산모의 자궁 내압 측정값은 압력센서유닛(220)으로부터 얻은 값에서 장력센서유닛(230)으로부터 얻은 값에 임의의 상수값을 곱한 값을 차감하여 얻어질 수 있다.
여기에서, 장력센서유닛(230)으로부터 얻은 값에 곱할 상수는 장력센서유닛(230)의 측정값에 영향을 미치는 몸체부(210)의 인장강도 및 굽힘강도등의 물성치와 장력수신부(231)의 위치등에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상수값은 다음과 같은 방법에 의해 구하였다.
내압측정장치(200)를 산모의 배 형사와 유사한 마네킨에 1cm 두께의 실리콘을 입힌 장력센서보정기구(미도시)에 탄성 벨트를 이용하여 거치한 후 내압측정장치(200)의 압력센서유닛(220)과 장력센서유닛(230)의 값을 동시에 기록(1KHz, 12bit의 기록이 바람직함)하면서 벨트의 장력을 변화시킨다. 이때 벨트의 장력은 30N 이하의 범위가 바람직하다.
기록된 압력센서유닛(220)의 값을 Xi, 장력센서유닛(230)의 값을 Yi라고 하고, 내압측정장치(200)의 최종 결과값을 Zi라고 하면, Zi는 다음과 같은 식으로 나 타난다. 이때 i는 측정 시간에 해당되며, 1부터 N까지로 정의한다.
Zi = Xi - C * Yi
내압측정장치(200)에 의해 측정된 산모 복부의 경도는 변화하지 않아야 하므로, 위의 수식에서 측정시간이 변경이 되더라도, 즉 서로 다른 i에 대응되는, Zi는 일정하여야 한다. 따라서, 시간별로 측정한 압력센서유닛(220)의 값과 장력센서유닛(230)의 값을 이용하여 상수값(C)을 쉽게 구할 수 있다.
본 발명에서는 최소 자승법을 이용한 선형 근사 방법(least square estimation for linear regression)을 이용하여 상수값(C)을 구하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 장력센서유닛을 포함하여 벨트장력을 보상한 내압측정장치에 의해 산모의 움직임 또는 내압측정장치의 위치변화에 따른 산모의 자궁 내압 측정값을 보정함으로써 벨트를 재조정하거나, 센서의 값을 재설정하는 불편함을 해결할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 산모의 자궁 내압을 측정하기 위한 압력센서유닛;
    상기 산모의 움직임에 의한 상기 압력센서유닛에 의해 측정되는 측정값을 보상하기 위한 장력센서유닛; 및
    상기 압력센서유닛 및 상기 장력센서유닛을 수용하는 몸체부를 포함하며,
    상기 장력센서유닛은 장력센서몸체와 상기 장력센서몸체에 부착된 장력수신부를 포함하는 내압측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장력수신부는 상기 장력센서몸체에 적어도 2개가 부착된 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 장력수신부는 상기 장력센서몸체에 적어도 4개가 부착되며 휘트스톤 브릿지 회로의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 장력수신부를 상기 몸체부로부터 이격시키기 위한 이격공간을 포함하는 내압측정장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 장력센서몸체의 적어도 일부분은 상기 몸체부에 고정되는 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
  7. 산모의 자궁 내압을 측정하기 위한 압력센서유닛;
    상기 산모의 움직임에 의한 상기 압력센서유닛에 의해 측정되는 측정값을 보상하기 위한 장력센서유닛; 및
    상기 압력센서유닛 및 상기 장력센서유닛을 수용하는 몸체부를 포함하며,
    상기 몸체부는 탄성물질로 구성된 커버부와 상기 커버부의 일측면에 위치하며 벨트를 체결하기 위한 벨트연결부를 포함하는 내압측정장치.
  8. 삭제
  9. 탄성물질로 구성되는 몸체부;
    상기 몸체부에 수용되며 외부로부터 전달되는 압력을 측정하는 압력센서유닛; 및
    상기 몸체부에 수용되며, 상기 몸체부에 적어도 일부분이 고정되는 장력센서몸체와 상기 장력센서몸체에 고정되는 장력수신부를 포함하는 장력센서유닛을 포함하며,
    상기 몸체부는 내부에 이격공간을 포함하며, 상기 장력수신부는 상기 이격공간에 대응되도록 상기 장력센서몸체에 고정되는 내압측정장치.
  10. 탄성물질로 구성되는 몸체부;
    상기 몸체부에 수용되며 외부로부터 전달되는 압력을 측정하는 압력센서유닛; 및
    상기 몸체부에 수용되며, 상기 몸체부에 적어도 일부분이 고정되는 장력센서몸체와 상기 장력센서몸체에 고정되는 장력수신부를 포함하는 장력센서유닛을 포함하며,
    상기 장력수신부는 상기 장력센서몸체에 적어도 2개가 배치되는 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
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