KR101132595B1

KR101132595B1 - 휴대형 폐활량계

Info

Publication number: KR101132595B1
Application number: KR1020090130470A
Authority: KR
Inventors: 차은종; 김경아; 이인광; 김성식
Original assignee: 주식회사 코스모바이오메디케어
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2012-04-06
Also published as: KR20110073745A; US20120130265A1; WO2011078472A1

Abstract

휴대형 폐활량계를 개시한다. 휴대형 폐활량계는, 피검자의 호흡기류가 입력되는 소형 단방향 기류 계측용 호흡관과, 상기 호흡기류로부터 호흡신호를 발생시키고, 상기 호흡신호에 포함된 잡음 제거 및 신호레벨 증폭을 수행함으로써, 분석대상 신호를 생성하는 호흡신호 처리부와, 분석대상 신호를 분석하여 진단 매개 변수를 산출하는 호흡신호 분석부 및 호흡신호 분석 결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

폐활량계, 호흡관, 호흡기

Description

휴대형 폐활량계{Portable Spiro meter}

기술분야는 휴대형 폐활량계에 관한 것이다. 휴대형 폐활량계는 휴대가 용이한 구조를 가지며, 폐활량 측정 및 분석이 가능한 호흡기류 계측 장치이다.

호흡 검사시 폐활량 측정과 심장의 심장 박동수의 측정은 환자의 환기능(ventilation) 장애 여부와 심장 질환(심근경색, 심방세동 등)을 검사하는데 유용한 정보를 제공한다.

폐활량 측정 방법은 크게 두 가지 타입으로 분류할 수 있는데, 그 중 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐용적(lungvolume)의 변화를 직접 측정하는 방법이고, 다른 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐 내외로 유동하는 공기의 기류를 감지 및 측정하는 호흡기류 측정 방법이다.

과거에는 폐활량을 측정하는데 있어서 폐용적의 변화능력을 직접 측정하는 전자의 방식이 주로 이용되었으나, 최근에는 대부분 호흡기류를 측정하는 방식이 주로 이용된다.

종래의 임상 폐활량계와 같은 호흡기류 계측장치는 임상용으로 제작된 것이므로 고가이며 크기가 커서 만성호흡기 질환자가 휴대하면서 간편하게 호흡기류를 측정하기가 사실상 불가능하다. 전자식 폐활량계를 휴대 가능한 소형으로 제작하는 경우에 가장 큰 어려움은 직접 계측할 수 없는 생체변수를 계측 가능한 물리 변수로 변환하는 호흡기류 계측을 위한 센서소자의 소형화이다.

종래의 뉴모탁 방식의 계측기(pneumotachography) 의 경우에는 호흡경로(호흡관) 상에 유체 저항을 삽입시켜야 하는 데, 그물망(mesh)스크린, 캐필러(capillary)튜브등으로 구성되는 유체 저항의 구조상 소형화가 불가능하며, 터빈 방식의 계측기(tubinometry) 역시 호흡경로(호흡관)상에 회전하는 터빈을 장착하여야 하므로 소형화가 어렵다.

본 발명의 실시 예들은, 휴대가 용이하며 간편하게 호흡기류를 측정할 수 있는 휴대형 폐활량계를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은, 병원진료 및 원격진료에 활용 가능한 휴대형 폐활량계를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은, 전력 소모가 낮고 효율적인 유무선 통신이 가능한 휴대형 폐활량계를 제공한다.

본 발명의 일 측에 따른, 휴대형 폐활량계는, 피검자의 호흡기류가 입력되는 소형 단방향 기류 계측용 호흡관과, 상기 호흡기류로부터 호흡신호를 발생시키고, 상기 호흡신호에 포함된 잡음 제거 및 신호레벨 증폭을 수행함으로써, 분석대상 신호를 생성하는 호흡신호 처리부와, 상기 분석대상 신호를 분석하여 진단 매개 변수를 산출하는 호흡신호 분석부 및 호흡신호 분석 결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

상기 소형 단방향 기류 계측용 호흡관은, 일회성의 종이 또는 플라스틱 재질로 구성되며 피검자의 입과 접촉되는 입구와 상기 입구에 대향된 출구를 포함하는 원통형 관; 및 상기 원통형 관의 출구에 근접하여 상부로부터 상기 원통형 관을 관통하여 하부 외측으로 연장되도록 형성되며, 상부는 폐쇄되고 하부는 개방된 관형 으로 형성된 감지로드를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 감지로드는, 상기 원통형 관의 호흡경로상에서 상기 원통형 관의 입구측으로 기류를 계측하기 위한 다수의 샘플링 구멍이 일정간격으로 이격하여 길이방향으로 형성될 수 있다.

상기 휴대형 폐활량계는, 상기 소형 단방향 기류 계측용 호흡관이 탈착되면, 상기 호흡신호 처리부 및 상기 호흡신호 분석부로의 전원 공급을 차단하는 전원 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 휴대형 폐활량계는, 무선통신부 및 유선 통신부로 동일한 기기가 접속되면, 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부 중 어느 하나를 비활성화 시키는 통신 모드 선택부를 더 포함할 수 있다.

상기 휴대형 폐활량계는, 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부를 통해 상기 외부 장치가 접속되면, 상기 호흡신호 분석부를 비활성화 시키고, 상기 분석 대상 신호가 상기 호흡신호 분석부를 거치지 않고 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부를 통해 상기 외부 장치로 전송되도록 제어하는 연결 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 휴대형 폐활량계는, 상기 호흡신호 분석 결과를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 디스플레이부는, 전원이 턴온되면, 상기 저장부에 저장된 데이터 중 가장 높은 폐활량 측정값에 대응하는 데이터를 디스플레이 할 수 있다.

상기 진단 매개 변수는, 진단을 위해 필요한 것으로서, 최대호식기류(PEF; peak expiratory flow rate), 일초량(FEV 1.0; forced expiratory volume in 1 second), 강제폐활량(FVC ; forced vital capacity) 및 FEV 1.0/FVC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 휴대가 용이하며 간편하게 호흡기류를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 병원진료 및 원격진료에 활용 가능한 휴대형 폐활량계가 제공된다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력 소모가 낮고 효율적인 유무선 통신이 가능한 휴대형 폐활량계가 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대형 폐활량계의 구성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 휴대형 폐활량계(100)는 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110), 호흡신호 처리부(120), 호흡신호 분석부(130) 및 디스플레이부(140)를 포함한다. 또한, 휴대형 폐활량계(100)는 저장부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)은, 피검자의 호흡기류가 입력 받는다. 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)은 탈부착 가능하며, 일회성의 종이 또는 프라스틱 재질로 구성될 수 있다. 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)은 호흡감지 센서(미도시 함)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 호흡감지 센서는 호흡기류의 온도나 압력을 감지하고, 호흡기류 신호를 생성할 수 있다.

호흡신호 처리부(120)는 호흡기류 또는 호흡기류 신호로부터 호흡신호를 발생시키고, 상기 호흡신호에 포함된 잡음 제거 및 신호레벨 증폭을 수행함으로써, 분석대상 신호를 생성한다. 호흡신호 처리부(120)는 필터부(121) 및 신호레벨 증폭부(123)를 포함하여 구성될 수 있다. 필터부(121)는 호흡신호에 포함된 잡음을 제거하고, 신호레벨 증폭부(123)는 잡음이 제거된 호흡신호의 신호 레벨을 증폭한다. 잡음이 제거되고, 신호 레벨이 증폭된 호흡신호는 분석대상 신호에 해당한다.

실시 예에 따라서, 호흡신호 처리부(120)는 동압력을 감지하여 전기신호를 발생시키기 위한 차압센서(미 도시 함)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

호흡신호 분석부(130)는 분석대상 신호를 분석하여 진단 매개 변수를 산출한다. 호흡신호 분석부(130)는 분석대상 신호 수신부(131) 및 계산부(133)를 포함 하여 구성될 수 있다. 분석대상 신호 수신부(131)는 분석대상신호를 수신한다. 계산부(133)는 호흡유량, 호흡유속 등을 계산한다. 이때, 진단 매개 변수는 최대호식기류(PEF; peak expiratory flow rate), 일초량(FEV 1.0; forced expiratory volume in 1 second), 강제폐활량(FVC ; forced vital capacity) 및 FEV 1.0/FVC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 호흡유량 또는 호흡유속의 계산 방법 등은 널리 알려진 범용적인 계산 방식이 사용될 수 있다.

디스플레이부(140)는 호흡신호 분석 결과를 디스플레이 한다. 디스플레이부(140)는 호흡신호 분석결과를 디스플레이하거나, 호흡유량의 상/중/하를 표시할 수 있다.

저장부(150)는 호흡신호 분석결과를 저장한다. 실시 예에 따라서, 저장부(150)는 이동식 저장 매체를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 휴대형 폐활량계(100)는 전원이 턴온 되면, 디스플레이부(140)에 저장부(140)에 저장된 데이터 중 가장 높은 폐활량 측정값에 대응하는 데이터를 디스플레이할 수 있다. 또한, 전원이 턴 온 된 이후, 폐활량 측정이 여러 번 수행된 경우에, 휴대형 폐활량계(100)는 가장 큰 값을 디스플레이하고, 일정 시간이 지나면 대기상태로 동작할 수 있다. 실시 예에 따라서, 휴대형 폐활량계(100)는 휴대형 폐활량계(100)의 여러가지 동작을 제어하기 위한 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 휴대형 폐활량계를 나타낸다.

도 2에 도시된 휴대형 폐활량계(200)는, 휴대형에 적합하고, 원격진료 및 저전력을 구현하기 위한 구성요소를 포함한다. 도 2에 표기된 참조 번호 중 도 1과 동일한 참조 번호는 동일한 기능 및 동작을 수행하는 구성요소를 나타낸다. 따라서, 도 1과 동일한 참조 번호를 갖는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.

휴대형 폐활량계(200)는, 휴대형 폐활량계(100)의 구성을 모두 포함하며, 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110), 몸체부(201), 사용자 인터페이스부(203), 디스플레이부(140) 및 오디오 출력부(205)를 포함한다.

몸체부(201)는 호흡신호 처리부(120), 호흡신호 분석부(130), 전원 제어부(260), 통신부(270) 및 연결제어부(280)를 포함한다.

전원 제어부(260)는 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)이 탈착되면, 호흡신호 처리부(120) 및 호흡신호 분석부(130)로의 전원 공급을 차단한다. 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)이 탈착되면, 휴대형 폐활량계(200)는 폐활량 검사 이외의 동작만을 수행한다. 따라서, 전원 제어부(260)는 불필요한 전력 소모를 줄이기 위해, 소형 단방향 기류 계측용 호흡관(110)이 탈착되면, 호흡신호 처리부(120) 및 호흡신호 분석부(130)로의 전원 공급을 차단한다. 전원 제어부(260) 기계식 스위치 또는 트랜지스터 또는 소프트 스위치 등으로 구성될 수 있다.

통신부(270)는 외부 장치와 데이터를 송수신 한다. 즉, 통신부(270)는 저장부(140)에 저장된 데이터를 PC 등으로 전송하거나, 분석 대상 신호를 외부 장치로 전소하는 기능을 수행한다. 통신부(270)는 무선 통신부(271), 유선 통신부(273) 및 통신 모드 선택부(275)를 포함하여 구성될 수 있다.

무선 통신부(271)는 외부 장치와 무선으로 데이터를 송수신 한다. 무선 통신부(271)는 불루투스 통신, 적외선 통신, 무선 랜 등 근거리 통신 등의 무선 인터페이스를 이용하여 휴대폰, 노트북, PC 등과 무선 통신을 수행할 수 있다.

유선 통신부(273) 외부 장치와 유선으로 데이터를 송수신 한다. 이를 위해, 유선 통신부(273)는 커넥터, 케이블 접속단자, USB 접속 단자 등을 포함하여 구성될 수 있다.

통신 모드 선택부(275)는 무선 통신부(271) 및 유선 통신부(273)로 동일한 외부 장치가 접속되는 경우에, 무선 통신부(271) 또는 유선 통신부(273) 중 어느 하나를 비활성화 시키는 동작을 수행한다. 이를 위해, 통신 모드 선택부(275)는 무선 통신부(271) 및 유선 통신부(273)로 동일한 외부 장치가 접속되는지를 검출하는 수단 및 무선 통신부(271) 및 유선 통신부(273)로 동일한 외부 장치가 접속된 것으로 검출되면, 기 설정된 방식에 따라 무선 통신부(271) 또는 유선 통신부(273) 중 어느 하나를 통해 휴대형 폐활량계(200)와 외부 장치가 연결되도록 하는 수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 기 설정된 방식은 사용자의 선택 또는 통신 상태에 따라 결정될 수 있다. 통신 모드 선택부(275)는 외부 장치로부터 수신되는 식별정보를 이용하여, 무선 통신부(271) 및 유선 통신부(273)로 동일한 외부 장치가 접속 되었는지를 판단할 수 있다. 또한, 통신 모드 선택부(275)는 휴대형 폐활량계(200)에 구비된 배터리(미 도시 함) 잔량이 얼마 남지 않았다고 판단되면, 전력 소모가 무선 통신 보다 적은 유선 통신이 수행되도록 통신부(270)을 제어할 수 있다.

연결 제어부(280)는 무선 통신부(271) 또는 유선 통신부(273)를 통해 상기 외부 장치가 접속되면, 상기 호흡신호 분석부를 비활성화 시키고, 상기 분석 대상 신호가 상기 호흡신호 분석부를 거치지 않고 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부를 통해 상기 외부 장치로 전송되도록 제어한다. 즉, 연결 제어부(280)는, 휴대형 폐활량계(200)와 PC간에 통신 상태가 설정되면, PC에 설치된 소프트웨어를 통해 호흡신호가 분석되도록 함으로써, 전력 소모를 줄이고 보다 정확한 검사가 수행될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

사용자 인터페이스부(203)는, 사용자가 조작하기 위한 버튼 또는 키패드로 구성될 수 있다.

오디오 출력부(205)는, 호흡기류가 일정 량 이상 입력되면 기계음을 출력함으로써, 측정이 완료 되었음을 피검자에게 알려 줄 수 있다.

도 3은 도 1 또는 도 2의 소형 단방향 기류 계측용 호흡관의 구성을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 호흡관(110)은 일회성의 종이 또는 플라스틱 재질로 구성되며, 피검자의 입과 접촉되는 입구(312)와 이에 대향된 출구(313)를 갖는 원통형 관(310)과 이 원통형 관(310)의 출구측에 근접하여 형성되며 내경 1mm를 갖는 가는 막대형 관으로 구성된 감지로드(330)를 포함한다.

감지로드(330)는 원통형 관(310)의 출구측으로부터 5mm 이내로 근접하게 형성되며 원통형 관(310)의 상부로부터 원통형 관(310)을 관통하여 하부 외측으로 연 장된 내경 1mm를 갖는 가는 막대형의 원형 관으로 구성될 수 있다. 감지로드(330)의 상부는 폐쇄되고 하부는 개방된다. 원통형 관(310)의 내부에 형성되는 감지로드(330)의 일측 즉, 원통형 관(310)의 입구측에는 유속을 측정하기 위한 다수의 샘플링 구멍(331)이 길이방향으로 일정간격으로 이격하여 형성될 수 있다.

여기서, 원통형 관(310)은 길이가 35mm이고, 직경이 15mm를 가지며, 호흡관(110)의 호흡경로인 원통형 관(310)의 내부에는 내경 1mm의 가는 막대형의 원형 관인 감지로드(330)만이 위치하여 유체저항이 거의 존재하지 않는다. 또한, 감지로드(330)의 일측(원통형 관의 입구측)에 형성된 3개의 샘플링 구멍(331)은 기류가 흐르는 중심축, 중심축 ㅁ2.5mm 지점에 각각 형성되어 총 3개로 구성될 수 있다.

여기서, 호흡관(110)을 구성하는 원통형 관(310)의 길이는 피검자가 원통형관(310)을 입에 물고 호흡하기 용이하고, 원통형 관(310)의 내부에 유속을 측정하기 위한 감지로드(330)가 삽입되기 위한 최소 길이인 35mm로 설정될 수 있다. 원통형 관(310)의 길이가 설정되면 설정된 길이에 따라 원통형 관(310)의 직경 및 감지로드(330)의 형성위치가 결정되어야 한다. 이때, 호흡관(110)의 직경은 미국 흉부학회(ATS, American Thoracic Society)의 표준을 만족시키도록 제작될 수 있다.

미국 흉부학회에서는 임상용 폐활량계의 유체저항 최대치가 1.5 cmH2O/ℓ/sec가 되도록 권고하고, 자가 진단용 폐활량계의 유체저항 최대치가 2.5 cmH2O/ℓ/sec가 되도록 권고하며, 측정하여야 하는 최대 호흡 기류값(F)이 14 ℓ/sec가 되도록 권고하고 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

피검자의 호흡기류가 입력되는 소형 단방향 기류 계측용 호흡관;

상기 호흡기류로부터 호흡신호를 발생시키고, 상기 호흡신호에 포함된 잡음 제거 및 신호레벨 증폭을 수행함으로써, 분석대상 신호를 생성하는 호흡신호 처리부;

상기 분석대상 신호를 분석하여 진단 매개 변수를 산출하는 호흡신호 분석부;

호흡신호 분석 결과를 디스플레이하는 디스플레이부;

외부 장치와 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 무선 통신부, 상기 외부 장치와 유선으로 데이터를 송수신하기 위한 유선 통신부, 상기 무선 통신부 및 상기 유선 통신부로 동일한 기기가 접속되면, 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부 중 어느 하나를 비활성화시키는 통신 모드 선택부로 구성된 통신부;

상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부를 통해 상기 외부 장치가 접속되면, 상기 호흡신호 분석부를 비활성화시키고, 상기 분석대상 신호가 상기 호흡신호 분석부를 거치지 않고 상기 무선 통신부 또는 상기 유선 통신부를 통해 상기 외부 장치로 전송되도록 제어하는 연결 제어부;

상기 소형 단방향 기류 계측용 호흡관이 탈착되면, 상기 호흡신호 처리부 및상기 호흡신호 분석부로의 전원 공급을 차단하는 전원 제어부;

상기 호흡신호 분석부의 분석 결과를 저장하는 저장부; 및

상기 소형 단방향 기류 계측용 호흡관은, 일회성의 종이 또는 플라스틱 재질로 구성되며 피검자의 입과 접촉되는 입구와 상기 입구에 대향된 출구를 포함하는 원통형 관과, 상기 원통형 관의 출구에 근접하여 상부로부터 상기 원통형 관을 관통하여 하부 외측으로 연장되도록 형성되며, 상부는 폐쇄되고 하부는 개방된 관형으로 형성된 감지로드를 포함하고, 상기 감지로드는 상기 원통형 관의 호흡경로상에서 상기 원통형 관의 입구측으로 기류를 계측하기 위한 다수의 샘플링 구멍이 일정간격으로 이격하여 길이방향으로 형성되어 있고,

상기 디스플레이부는, 전원이 턴온되면 상기 저장부에 저장된 데이터 중 가장 큰 폐활량 측정값에 대응하는 데이터를 디스플레이하는 것이고,

상기 진단 매개 변수는, 최대호식기류(PEF; peak expiratory flow rate), 일초량(FEV 1.0; forced expiratory volume in 1 second), 강제폐활량(FVC ; forced vital capacity) 및 FEV 1.0/FVC 중 적어도 하나를 포함하는, 휴대형 폐활량계.
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