KR101125124B1 - 변기 장착형 요속계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요속 검사 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 전립선 비대증을 요속 검사를 통해 진단할 때 계측 신뢰도가 높고, 편리하고 위생적이며, 공간적인 제약이 없이 진단할 수 있는 변기 장착형 요속계를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 변기 장착형 요속계는 대, 소변을 일시 저장하는 변기통과; 상기 변기통의 물속에 일측단이 삽입되어 있는 압력 측정 연결관과; 상기 압력 측정 연결관의 타측단과 연결되어 상기 변기통 내의 압력을 측정하는 압력 측정 장치와; 상기 압력 측정 장치에서 측정된 압력신호를 분석하여 소변의 용적신호 및 요속신호로 산출하는 신호분석부와; 상기 신호분석부로 부터 산출된 요속신호를 표시하는 디스플레이부; 및 상기 신호분석부와 무선으로 데이타를 주고 받을 수 있는 무선 송?수신부로 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고, 상술한 본 발명은 별도의 수집용기를 사용하지 않아 편리하고 위생적이며, 별도의 기구부를 설치하지 않아 공간적인 제약이 없으며, 요속 측정시 충격 잡음을 방지하여 계측 신뢰도를 높일 수 있고, 화장실 변기에 설치하므로 개인의 프라이버시가 보호될 수 있다는 효과가 있다.

Description

변기 장착형 요속계{Uroflowmeter attachable to toilet}

본 발명은 요속 검사 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 전립선 비대증을 요속 검사를 통해 진단할 때 계측 신뢰도가 높고, 편리하고 위생적이며, 공간적인 제약이 없이 진단할 수 있는 변기 장착형 요속계에 대한 것이다.

전립선은 남성만이 가지고 있는 방광 아래의 약 20g 정도 되는 밤톨 모양의 부드러운 조직체이다.

전립선비대증(BPH, benign prostatic hypertrophy)은 전립선이 조직?병리학적으로 과도하게 비대해지는 질환으로 50대 이상의 남성 50~80%에서 발병하는 대표적인 고령사회 만성 성인질환이다.

이와 같은 전립선비대증을 진단할 때 필수적으로 하는 생체계측 검사 중에 하나로 요속검사(uroflowmetry)가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 요속검사시 요의 부피를 시간함수로 측정하는 구성도고, 도 2는 종래의 전립선비대증 진단시 필요한 매개변수를 산출하는 그래프이다.

상기 요속검사(uroflowmetry)는 도 1에 도시한 바와 같이, 인체가 수집용기(11)에 배뇨(urination)할 때, 소변을 수집하여 요의 부피(요량, V)를 시간(t)함수로 측정하는 검사로써, 전립선비대증 진단시 필수적인 생체계측 검사이다.

상기 V(t)를 시간에 대해 미분(dV(t)/dt)하면, 요속(소변의 유량(urinary flow rate))이 얻어지는데, 이와 같이 V(t)를 시간에 대해 미분하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 전립선비대증 진단을 위한 진단 매개변수들을 산출할 수 있다. 이때, 대표적인 진단 매개변수로는 최대요속(Fmax)과 평균요속(Fmean)이 있다.

상기와 같이 전립선비대증 검사에는 요속 검사가 필수적인데, 이하에서는 종래의 요속검사기술에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 종래 기술에 따른 요속검사기술을 나타낸 구성도이고, 도 4는 종래의 무게측정방식으로 요속을 검사하는 요속검사기의 사진이며, 도 5는 종래 기술에 따른 요속검사기술의 문제점을 나타낸 도면이다.

종래의 요속검사는 주로 소변의 중량(weight)을 측정하는 기술을 사용하였는데, 종래의 요속검사장치를 이용한 요속 검사 방법은, 도 3에 도시한 바와 같이, 직경이 일정한 수집용기(31)에 소변을 축적하고, 수집용기(31) 아래에 중량을 측정하는 센서인 로드셀(load-cell)(32)을 위치시켜 배뇨과정에서 중량(무게)의 변화를 측정하여 진행된다. 도 4는 무게측정방식의 요속검사기의 실물 사진을 나타낸 것이다.

일반적으로 소변(요)은 비중이 거의 1로써 물과 유사하며, 무게(W)는 질량(m)과 중력가속도(g)의 곱이고, 질량은 비중(ρ)과 부피(V)의 곱이므로 W=mg=ρVg가 되고 이를 V에 대해 풀면 V=(1/ρg)W가 되는데 ρ와 g는 상수이므로 V와 W는 비례한다. 즉, 소변(요)의 무게와 부피는 서로 비례하는 관계를 가진다. 따라서, 배뇨시 소변(요)을 용기에 수집하여 무게변화를 측정하면 부피변화, 즉 요량신호를 얻을 수 있다. 그리고, 요의 무게는 로드셀(load cell)(32)로 불리는 센서를 용기 밑에 설치하여 전기신호의 형태로 측정하여 부피변화를 측정한다.

상기와 같이 종래의 요속검사장치는 배뇨 중 소변을 용기에 받으면서 중량의 변화를 연속 측정하는 기술을 채택하고 있다.

상기에서 중량을 측정하여 요속을 검사하는 순서를 나타내면 다음과 같다.

W(t)=V(t)/(ρg) d/dt --> F(t) 분석 --> Fmax, Fmean

이와 같은 종래의 요속 검사 장치를 이용한 요속 검사 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 도 5에 제시한 바와 같이, 환자가 수집용기(31) 안으로 배뇨할 때 요가 수집용기(31) 바닥에 닿으며 충격을 가하게 되므로 수집용기(31) 밑에 위치하는 로드셀(32)은 수집되는 요의 무게에 더해 충격량을 함께 측정하게 된다. 요는 액체로써 기체처럼 수축되거나 팽창되지 않으므로 요가 일정량 수집된 후 수면에 가해지는 충격량 역시 바닥으로 그대로 전달된다. 이와 같은 충격효과는 요의 진행방향과 속도 등 여러 요소에 의해 결정되므로 불특정한 값을 가지게 된다. 따라서 무게 측정을 방해하는 잡음으로 나타나게 되어 궁극적으로 정확도가 떨어지게 된다.

둘째, 요가 바닥면에 닿을 때의 충격효과를 방지하기 위해서, 소변이 용기의 벽면을 타고 내려가게 함으로써 충격량을 최소화할 수 있다. 그러나, 이와 같이 소변이 용기의 벽면을 타고 내려가게 하려면, 잘 설계된 형태의 깔대기(funnel)를 별도로 사용해야 하므로 번거롭다.

셋째, 요속 검사를 한 후 소변 수집용기(31)를 매번 비워서 사용해야 하므로 번거롭고 비위생적일 뿐만 아니라, 측정시 기구부를 환자가 건드리는 경우 검사의 신뢰도가 떨어진다.

넷째, 별도의 설치공간 및 배뇨수집장치와 무게측정장치를 설치해야하므로 번거롭다.

다섯째, 요속 측정시 환자와 피검자가 한공간 내에 있어 개인의 사생활 침해 소지가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 별도의 수집용기를 사용하지 않아 편리하고 위생적이며, 공간적인 제약이 없는 변기 장착형 요속계를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 요속 측정시 충격 잡음을 방지하여 계측 신뢰도를 높일 수 있는 변기 장착형 요속계를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 화장실 변기에 설치하므로 개인의 프라이버시가 보호될 수 있는 변기 장착형 요속계를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변기 장착형 요속계는 대, 소변을 일시 저장하는 변기통과; 상기 변기통의 물속에 일측단이 삽입되어 있는 압력 측정 연결관과; 상기 압력 측정 연결관의 타측단과 연결되어 상기 변기통 내의 압력을 측정하는 압력 측정 장치와; 상기 압력 측정 장치에서 측정된 압력신호를 분석하여 소변의 용적신호 및 요속신호로 산출하는 신호분석부와; 상기 신호분석부로 부터 산출된 요속신호를 표시하는 디스플레이부; 및 상기 신호분석부와 무선으로 데이타를 주고 받을 수 있는 무선 송?수신부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 변기 장착형 요속계는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 변기내에 항상 일정량의 물이 채워져 있고, 수압측정방식을 적용하여 바닥에서의 충격량은 전달되지 않으므로 충격잡음이 발생하지 않아 종래 기술에 비해 신뢰성이 있는 검사결과를 얻을 수 있다.

둘째, 별도 깔때기가 불필요하고, 소변 수집용기를 필요로 하지 않아 기구물이 간소화된다. 또한, 종래에 비해 요속 검사 후 깔대기를 세척하고 소변수집용기를 비우지 않아도 되므로 편리하고, 위생적이다.

셋째, 디스플레이 장치를 장착하여, 피검자 스스로 진단파라미터를 쉽게 확인할 수 있다.

넷째, 화장실에 설치되어 있고 무선송신도 가능하므로 검사시 개인의 사생활을 보호할 수 있다.

다섯째, 가정내 변기에 직접 설치하여 사용하므로 종래의 방식에 비해 별도의 공간이 필요하지 않다는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 요속검사시 요의 부피를 시간함수로 측정하는 구성도이다.
도 2는 종래의 전립선비대증 진단시 필요한 매개변수를 산출하는 그래프이다.
도 3은 종래 기술에 따른 요속검사기술을 나타낸 구성도이다.
도 4는 종래의 무게측정방식으로 요속을 검사하는 요속검사기의 사진이다.
도 5는 종래 기술에 따른 요속검사기술의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용하기 위한 수압 측정 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변기 장착형 요속계를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변기 장착형 요속계를 실제 변기에 장착한 사진이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 변기 장착형 요속계로 측정한 압력신호와 용적신호와 요속신호를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명을 설명하기에 앞서서, 본 발명에 적용하기 위한 수압 측정 기술에 대하여 기술하면 다음과 같다.

먼저, 수압 측정 기술은 도 6에 도시한 바와 같이, 단면적(A)이 일정한 수집용기(61)에 소변(urine)을 받을 때 바닥면에 발생하는 수압(P)을 측정하는 것으로, 수압(P)은 축적되는 소변의 높이(h)에 비례한다.

이와 같은 수압과 높이의 관계는［식1]에 제시한 바와 같다.

［식1］

이때, ρ는 소변의 밀도로써 1이고, g는 일정한 중력상수이다. 그리고, 소변의 용적(V)이 A×h로 주어지므로, 수집용기(61)에서 측정되는 수압(P)은 V에 비례하게 된다.

즉, 수집용기(61)의 바닥면의 수압(P)이 축적되는 소변의 부피(V)에 비례하게 되므로 수압신호(P)를 측정하면 동일한 방법으로 요속신호를 산출하여 검사를 수행할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 상기 수압 측정 기술을 적용한 본 발명에 따른 변기 장착형 요속계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 변기 장착형 요속계는, 종래의 무게측정방식으로 요속을 측정한 것과는 다르게, 별도의 기구부를 설치하지 않고, 가정에서 일반적으로 사용하는 변기에 요속계를 설치하여 요속검사를 수행한 것이다.

본 발명에 따른 변기 장착형 요속계는 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 대, 소변을 일시 저장하는 변기통(71)과, 상기 변기통(71)의 내부의 물(H2O)에 일측단이 삽입되어 있는 압력 측정 연결관(72)과, 상기 압력 측정 연결관(72)의 타측단에 연결되어 변기 내의 압력을 측정하는 압력 측정 장치(73)와, 상기 압력 측정 장치(73)로 부터 측정된 압력신호를 분석하여 소변의 용적신호 및 요속신호로 산출하는 신호분석부(74)와, 상기 신호분석부(74)와 무선으로 데이타를 주고받는 무선 송?수신부(75)와, 상기 신호분석부(74)로 부터 산출된 요속신호를 표시하는 디스플레이부(76)로 구성된다.

상기 압력 측정 연결관(72)은 변기통(71) 내부의 물속에 일측단이 삽입되어 있는 동관(72a)과, 상기 동관(72a)과 상기 압력 측정 장치(73)를 연결하는 연결호수(72b)로 구성된다. 이때, 상기 연결호수(72b)는 실리콘으로 구성하며, 진공 상태이다.

상기 압력 측정 연결관(72) 중 변기통(71)에 삽입되는 부분을 실리콘관이 아닌 동관(72a)과 같이 무게가 있는 것으로 구성한 이유는, 변기통(71)에 삽입되는 관을 유연성 있는 가벼운 재질로 구성하게 되면 소변이 물에 들어갈 때 물이 출렁거림에 따라서 관자체가 흔들리게 되고 충격잡음이 발생해서 결과적으로, 정확한 압력신호를 측정할 수 없기 때문이다.

그리고, 상기 동관(72a)은 변기통(71)에 채워진 물에 일측단이 잠길 수 있는 길이로 구성되며, 동관(72a)의 내경은 수막현상이 발생하지 않도록 5~15mm가 되도록 구성한다.

그리고, 상기 압력 측정 장치(73)의 일측에는 제1, 제2단자가 있는데, 이때, 제1단자는 '+'단자로 상기 압력 측정 연결관(72)이 연결되어 있고, 제2단자는 '-'단자로 대기압이 전달되도록 오픈(open)되어 있다.

상기에서 압력 측정 연결관(72)은 진공 부착기(81)로 부착된 지지판(82)에 의해서 상기 변기통(71)의 테두리 중 일부분에 고정되어 있다. 그리고, 상기 변기통(71)의 상부 후방에는 물저장 탱크(90)가 구비되어 있는데, 상기 압력 측정 장치(73)와 신호분석부(74)와 무선 송?수신부(75)와 디스플레이부(76)는 상기 물저장 탱크(90)의 상부에 안착되어 있다.

도 8은 가정에서 사용하는 실제 변기에 본 발명에 따른 요속계를 장착한 사진이다.

본 발명의 변기 장착형 요속계의 요속 측정은, 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 압력 측정 연결관(72)이 설치된 변기통(71)에 피검자가 배뇨하면 변기통(71)내에 유입되는 소변의 양만큼 수면이 상승한다.

그리고, 소변을 보는 동안 상기와 같이 소변의 양만큼 수면이 상승하면, 압력 측정 장치(73)에서 수압 측정 기술을 적용하여 도 9에 도시한 바와 같이, 시간(t)에 따라 압력(P)을 측정한다.

이와 같이 압력 측정 장치(73)를 통해 시간에 따른 압력을 측정한 후에는, 신호분석부(74)에서 도 10에 도시된 그래프와 같이, 측정된 압력을 변기통(71) 내에 유입되는 소변의 양(V)으로 환산하여 산출한다. 이때, 소변 양(V)은 소변을 본 후의 높이(h)를 측정하고, 변기통(71)의 주어진 밑 면적(A)을 상기 [식1]에 대입하여 산출된다.

이후에, 신호분석부(74)에서 측정된 소변의 용적을 시간에 대해 미분하여, 도 11에 도시된 그래프와 같이, 시간에 따른 요속신호를 산출한다. 이와 같이 산출된 진단파라미터 값은 디스플레이부(76)에 표시한다. 이때, 도 11에서와 같이 요속신호는 최대요속(Fmax)과 평균요속(Fmean)이 모두 산출되어 표시된다.

상기에서와 같이, 본 발명의 변기 장착형 요속계는 별도의 소변 수집통 없이 직접 변기통을 이용하여 측정하기 때문에 요속 검사 후에 소변 수집통을 비우지 않고 물을 내리는 것만으로도 소변을 제거할 수 있어 위생적이고 편리하다.

그리고, 가정 내의 변기에 압력 측정 연결관(72)이 항상 삽입되어 있어도, 피검자 이외의 사람이 배뇨시에 전혀 불편하거나 변기로써의 기능에 지장이 발생하지 않는다.

추가적으로 본 발명에 따른 변기 장착형 요속계는 가정내에서 검사를 진행한 후에, 외부에서도 무선 송?수신부(75)를 통해서 요속신호 및 진단파라미터를 확인 및 전송 가능하도록 하여 병원 등 원격지와의 정보통신도 가능하다.

또한, 피검자가 가정내 사용하던 변기에서 검사가 이루어지므로 보다 편안한 가운데 요속검사를 할 수 있도록 하였으므로 피검자가 정상적인 생리상태하에서 검사를 실시할 수 있어 보다 신뢰성 있는 검사결과를 얻을 수 있다.

그리고, 디스플레이부(76)를 통해서 피검자가 검사시 본인의 검사결과를 빠르게 눈으로 확인할 수 있도록 할 수 있다. 이는 전립선비대증 환자의 대다수가 고령 남성이기 때문에 컴퓨터(PC)나 기타 장치의 사용법을 잘 모를 때 매우 유용하게 사용될 수 있다.

상기 디스플레이부(76)에는 메모리 기능이 있어서 검사 데이터가 저장되도록 하여 추후에 다시 검사결과를 확인할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 예에 의해서가 아니라 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
71 : 변기통 72 : 압력 측정 연결관
72a : 동관 72b : 연결호수
73 : 압력 측정 장치 74 : 신호분석부
75 : 무선 송?수신부 76 : 디스플레이부
81 : 진공부착기 82 : 지지판
90 : 물저장 탱크

Claims (8)

1. 대, 소변을 일시 저장하는 변기통과;
   상기 변기통의 물속에 일측단이 삽입되어 있는 동관과, 상기 동관의 타측단과 연결되며 실리콘관으로 형성된 연결호수로 구성된 압력 측정 연결관과;
   제1단자는 상기 압력 측정 연결관의 상기 연결호수와 연결되고, 제2단자는 대기압이 전달되도록 오픈되어 상기 변기통 내의 압력을 측정하는 압력 측정 장치와;
   상기 압력 측정 장치에서 측정된 압력신호를 분석하여 소변의 용적신호 및 요속신호로 산출하는 신호분석부와;
   상기 신호분석부로 부터 산출된 요속신호를 표시하는 디스플레이부; 및
   상기 신호분석부와 무선으로 데이타를 주고 받을 수 있는 무선 송?수신부로 구성된 것을 특징으로 하는 변기 장착형 요속계.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 동관의 내경은 수막현상이 발생하지 않도록 5~15mm가 되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 변기 장착형 요속계.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 압력 측정 연결관은 상기 변기통의 테두리 중 일부분에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 변기 장착형 요속계.
7. 제6항에 있어서,
   상기 압력 측정 연결관은 진공 부착기로 부착된 지지판에 고정되는 것을 특징으로 하는 변기 장착형 요속계.
8. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이부에는 메모리 기능이 더 있는 것을 특징으로 하는 변기 장착형 요속계.

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