KR101138959B1 - 인공호흡기의 공압블록 장치 - Google Patents

인공호흡기의 공압블록 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 다수의 밸브를 조합 제어하여 산소와 공기의 혼합비를 정밀 제어할 수 있는 인공호흡기의 공압블록 장치을 개시한다. 본 발명에 따른 장치은, 서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 공기(산소) 공급관로를 형성하고, 공기(산소) 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 공기(산소) 유속을 제어하는 공기(산소) 공급회로; 공기 공급회로 및 산소 공급회로에서 각각 공급되는 공기 및 산소를 혼합하는 제1 트렁크; 제1 트렁크에서 토출되는 공기 및 산소의 혼합 기체에 대한 압력 및 유속을 검출하고 흡기포트로 정격 용량의 혼합기체를 배출 제어하는 출력회로; 및 출력회로의 압력 및 유속에 근거하여 상기 혼합 비율을 산출하고, 혼합 비율에 따라 공기 공급회로 및 산소 공급회로의 각 관로에 대한 단속을 조합 제어하는 제어회로로 구성된다. 따라서, 본 발명은 구경(Orifice) 또는 공기 저항을 달리하는 다수의 공기 공급관로 및 산소 공급관로를 형성하고, 공기의 유속에 따라 산소 유속을 단속하여 산소와 공기의 혼합비를 정밀 제어할 뿐만 아니라, 공압 블록의 제조 단가를 격감시키는 효과가 있다.

Description

인공호흡기의 공압블록 장치{PNEUMATIC BLOCK APPARATUS OF MEDICAL VENTILATOR}
본 발명은 인공호흡기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자로 제공되는 산소 및 공기를 레귤레이팅 한 후 다수 개의 공기저항 모듈을 이용하여 산소와 공기의 혼합비를 정밀 제어하는 인공호흡기의 공압블록 장치에 관한 것이다.
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 기기를 말한다.
전형적인 인공 호흡기는 미리 정해진 조건 및 가스 조성, 압력, 및 유동 패턴의 작동기 입력 스케쥴 하에서, 압력이 가해진 가스를 폐로 밀어넣거나(양압(positive-pressure), 인공호흡기에서와 같이 가슴 공간을 확장시켜, 호흡하도록 하는 (음압인공호흡장치) 것중 어느 하나에 의하여 작동한다.
현재, 인공 호흡기들은 인공호흡 파라미터(parameter)들을 제어하고, 압력 및 유동 측정 변환기들을 포함하는 마이크로프로세서(microprocessor)들을 사용하는데, 상기 압력 및 유동 측정 변환기들은 모니터 된 파라미터들의 디스플레이 및 경보 활동 또는 경고 상황을 위하여 전기적인 데이터(아날로그-디지털 컨버터를 통하여)를 상기 마이크로 프로세서들에 제공하며, 마이크로 프로세서는 이를 토대로 인공 호흡기의 운영을 제어한다.
이와 같은 인공 호흡기는 정밀한 제어 시스템을 탑재하고 있으며, 이로 인해 시스템의 제조 단가가 상승되고 있다. 따라서, 시스템의 안정성과 정밀성을 유지한 상태에서 저가의 인공 호흡기가 요구되고 있는데, 제조 단가의 상승 요인을 살펴 보면 인공 호흡기의 공압 블록의 정밀성에 있다 할 수 있을 것이다. 즉, 인공호흡기는 공기와 산소 공급을 위한 비례제어가 정밀하게 이루어져야 하기 때문에, 인공 호흡기의 제조 단가가 극히 상승되어 저가의 인공 호흡기가 생산되지 못하고 있는 것이다. 그러면, 공기와 산소의 비례제어를 수행하는 종래 인공호흡기의 공압블록을 첨부된 예시도면에 의거 설명하면 다음과 같다.
　　먼저, 도 1은 종래 인공 호흡기의 공압블록을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 에어의 공급량을 제어하는 에어 공급회로(150)와, 산소의 공급량을 제어하는 산소 공급회로(170)와, 상기 에어 공급회로(150) 및 산소 공급회로(170)에서 각각 공급되는 에어 및 산소를 제1 첵밸브(CV1) 및 제2 첵밸브(CV2)를 통해 혼합하고, 혼합되는 에어 및 산소의 압력을 검출하는 제3 압력센서(PS3) 및 내부 압력을 조정하는 솔레노이드 밸브(SV1)로 이루어지며, 혼합된 에어 및 산소를 흡기포트(105)로 공급하는 트렁크(130)와, 상기 비례제어 알고리즘에 따라 상기 에어 공급회로(150)의 압력과, 산소 공급회로(17)의 압력을 제어하여 산소 및 에어의 공급 비율을 제어하는 제어모듈(120)로 이루어진다.
여기서, 상기 에어 공급회로(150)는 에어 공급관(미도시함)과 체결되고 공급 에어의 이물질 제거를 위한 바이러스 제거용 제1 필터(IF1: Infect filter)와 밀착 조립된 후, 상기 공급 에어의 압력을 유지시키는 제1 레귤레이터(Reg1), 상기 제1 레귤레이터(Reg1)의 출력단에 체결되어 공급 에어를 전달하는 공기 공급관(107)의 일측면으로 설치되어, 상기 공기 공급관(107)의 압력을 검출하는 제1 압력센서(PS1), 상기 공기 공급관(107)의 타측면에 설치되어, 상기 공기 공급관(107)의 유속을 검출하는 제1 유속센서(FS1), 상기 제1 압력센서(PS1) 및 제1 유속센서(FS1) 사이로 설치되어 비례제어 알고리즘에 따라 에어의 압력을 제어하는 제1비례제어 밸브(PV11)로 구성된다.
또한, 상기 산소 공급회로(170)는 산소 공급관(미도시함)과 체결되고 공급 산소의 이물질 제거를 위한 제2 필터(IF2)와 밀착 조립된 후, 상기 공급 산소의 압력을 유지시키는 제2 레귤레이터(Reg2), 상기 제2 레귤레이터(Reg2)의 출력단에 체결되어 공급 산소를 전달하는 산소 공급관(109)의 일측면으로 설치되어, 상기 산소 공급관(109)의 압력을 검출하는 제2 압력센서(PS2), 상기 산소 공급관(109)의 타측면에 설치되어, 상기 산소 공급관(109)의 유속을 검출하는 제2 유속센서(FS2), 상기 제2 압력센서(PS2) 및 제2 유속센서(FS2) 사이로 설치되어 상기 비례제어 알고리즘에 따라 에어의 압력을 제어하는 제2 비례제어밸브(PV21)로 구성된다.
이와 같은 구조를 갖는 종래 인공호흡기의 공압 블록은, 상기 제어모듈(120)이 에어포트(101)를 통해 유입되는 에어를 제1 압력센서(PS1) 및 제1 유속센서(FS1)로부터 에어의 압력 값 및 유속 값을 인지하고, 상기 산소포트(103)를 통해 유입되는 산소를 제2 압력센서(PS2) 및 제2 유속센서(FS2)로부터 산소의 압력 및 유속 값을 인지한 후, 에어와 산소의 공급 비율이 프로그램화된 비례제어 알고리즘에 따라 상기 제1 비례제어밸브(PV11)와 제2 비례제어 밸브(PV21)의 개폐시간을 제어한다.
여기서, 상기 각 비례제어밸브(PV11, PV21)의 밸브 사양을 살펴 보면, 공급 가능범위가 0 ~ 160LPM[L/min](또는 최대 200 L/min)이고, 정밀도는 최소 1L/min이며, 1% 정밀도의 산소농도 비율을 갖는다. 그리고, 5m sec 이내의 응답속도를 필요로 한다. 따라서, 정확한 산소농도로 환자에게 산소 및 에어를 혼합 제어하여 공급하려면, 산소 및 공기제어 밸브는 각각 최소 1/30 L/min의 정밀도가 필요하며, 시스템에서는 최소 2 ~ 3배의 해상도를 가져야 하기 때문에 200 L/min * 30 * 3 = 18,000 단계의 조절 능력이 필요하게 된다. 이를 수치적 정밀도로서 최대 유속 기준으로 표현하면 1/6000 = 0.0167%의 정밀도이다.
결국, 인공 호흡기의 공압블록은 제어 밸브의 고도의 정밀도로 인해 제조 단가가 상승할 수 밖에 없는 실정이다. 따라서, 제조 단가를 저하시킬 수 있는 공압 블록의 시스템 변형이 필수적이라 할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 인공호흡기의 공압 블록에 대한 산소 및 공기의 혼합비를 정밀도를 제어하되 제조 단가를 격감시킬 수 있는 인공호흡기의 공압블록 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 다른 목적은, 구경(Orifice) 또는 공기저항을 달리하는 다수 개의 관로를 공기 공급관 및 산소 공급관으로 설치하고, 공기의 유속에 따라 산소의 유속을 단속 제어하는 각각의 저렴한 단순 단속 밸브를 설치한 후, 각 밸브의 조합에 기초하여 산소와 공기의 혼합비를 정밀하게 제어 및 유지할 수 있도록 하는 인공 호흡기의 공압블럭 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 또 다른 목적은 유속을 결정하는 밸브와 정밀도를 가지는 저렴한 비례제어 밸브를 이용함에 따라 제조 단가를 절감할 수 있는 인공호흡기의 공압 블록 장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 또 다른 목적은, 제1 트렁크에 기 설정된 미량의 누기를 발생하여 레귤레이터간의 압력 오차에 의한 저유량 산소 농도의 오차를 줄이고, 외부 압력 변화 및 환자공급 유량 발생시의 공급 압력 변화를 개선시킬 수 있는 인공 호흡기의 공압 블록 장치를 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 인공호흡기의 공압블록 장치는, 공기 및 산소 혼합을 제어하는 인공호흡기의 공압블록 장치에 있어서, 서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 공기 공급관로를 형성하고, 상기 공기 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 에어 공급을 수행하는 공기 공급회로; 서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 산소 공급관로를 형성하고, 상기 산소 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 산소 공급을 수행하는 산소 공급회로; 상기 에어 공급회로 및 산소 공급회로에서 각각 공급되는 공기 및 산소를 혼합하는 제1 트렁크; 상기 제1 트렁크에서 토출되는 공기 및 산소의 혼합 기체에 대한 압력 및 유속을 검출하고 흡기 포트로 정격 용량의 혼합기체를 배출 제어하는 출력회로; 및 상기 출력회로의 압력 및 유속에 근거하여 상기 혼합 비율을 산출하고, 혼합 비율에 따라 상기 공기 공급회로 및 산소 공급회로의 각 관로에 대한 단속을 조합 제어하는 제어회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인공호흡기의 공압블록 장치은, 고 정밀도가 요구되는 밸브를 비례 제어하는 종래 공압블록과는 달리, 구경(Orifice) 또는 공기 저항을 달리하는 다수의 공기 공급관로 및 산소 공급관로를 형성하고, 각 밸브를 공기의 유속에 따라 산소 유속을 단속 제어하도록 조합하여 산소와 공기의 혼합비를 정밀 제어함에 따라, 공압 블록의 제조 단가를 격감시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 다수 종류의 크기를 갖는 각 공기저항의 조합에 따라 산소 농도를 1% 이내로 제어할 수 있어 장치의 안정성과 정밀도를 높일 수 있고, 제1 트렁크에서 기 설정된 미량의 누기를 발생하여 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터간의 압력 오차에 의해 저유량 산소 농도의 오차를 줄이고, 외부 압력 변화 및 환자공급 유량 발생시의 공급 압력 변화를 개선시킬 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 종래 인공호흡기의 공압블록 장치을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인공호흡기의 공압블록 장치을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 공기 저항을 설명하기 위해, 공기 공급밸브 및 산소 공급밸브의 단면을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 인공 호흡기의 공압블록 장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 공기 공급관로를 형성하고, 상기 공기 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 공기 공급을 수행하는 공기 공급회로(201)와, 서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 산소 공급관로를 형성하고, 상기 산소 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 산소 공급을 수행하는 산소 공급회로(203)와, 상기 공기 공급회로(201) 및 산소 공급회로(203)에서 각각 공급되는 공기 및 산소를 혼합하는 제1 트렁크(220), 상기 제1 트렁크(220)에서 토출되는 공기 및 산소의 혼합 기체에 대한 압력 및 유속을 검출하고 흡기포트로 정격 용량의 혼합기체를 배출 제어하는 출력회로(230), 상기 출력회로(230)의 압력 및 유속에 근거하여 상기 혼합 비율을 산출하고, 혼합 비율에 따라 상기 공기 공급회로(201) 및 산소 공급회로(203)의 각 관로에 대한 단속을 조합 제어하는 마이컴(250)으로 구성된다.
여기서, 상기 출력회로(230)는 상기 혼합기체의 압력을 검출하는 제3 압력센서(PS3) 및 설정 압력에 따라 혼합기체를 배출 제어하는 솔레노이드 밸브(SV1)가 장착된 제2 트렁크(231), 상기 제1 트렁크(220)에서 제공되는 혼합기체를 상기 제2 트렁크(231)로 공급하는 출력관로(233), 상기 출력관로(233) 내의 유속을 검출하는 유속센서(FS1), 상기 출력관로(233)의 압력을 제어하는 밸브(PV11)로 이루어진다.
여기서, 상기 밸브(PV11)는 비례압력 제어 밸브(Proportional valve) 로서, 출력 관로(233)의 혼합 기체의 압력과 상기 제3압력 센서(PS3) 값을 읽어 유속을 조절하여 (설정 압력에 도달하면, 유속을 중지하는) 혼합 기체에 대한 압력 제어가 이루어진다.
그리고, 상기 솔레노이드 밸브(SV1: Safety valve)는 상기 제3 압력 센서(PS3)의 혼합 기체의 압력이 상기 설정 압력을 초과되는 경우 환자에게 무리한 압력이 가해지지 않도록 개방하는 안전용 밸브로서, 비례 압력 제어 밸브(PV11)가 정상적으로 작동하는 경우에는 작동하지 않으며, 마이컴에 의해 설정 압력을 초과하는 경우에만 초과된 압력의 혼합 기체를 배출하도록 구비되어 있다.
본 발명의 실시 예에서 상기 솔레노이드 밸브(SV1)은 마이컴의 제어에 의해 제어되도록 구비되어 있으나, 하드웨어 제어 및 마이컴 중 적어도 하나 이상의 제어 가능하도록 구성됨은 당업자에 의해 자명하다 할 것이다.
또한, 상기 공기 공급회로(201)는 공기 공급관(미도시함)과 체결되고 공급 공기의 이물질 제거를 위한 제1 필터(IF1)와 밀착 조립된 후, 공급되는 공기의 압력을 유지시키는 제1 레귤레이터(Reg1), 상기 제1 레귤레이터(Reg1)의 출력단에 체결되어 공급 공기를 전달하는 공기 공통관로(205)의 일측면으로 설치되어, 상기 공기 공통관로(205)의 압력을 검출하는 제1 압력센서(PS1), 상기 공기 공통관로(205)에 서로 다른 공기 저항을 갖는 적어도 둘 이상의 공기 공급관로(FRA), 상기 적어도 둘 이상의 공기 공급관로(FRA)의 각 출력단에 접속되고, 조합제어에 따라 각각의 단속이 이루어지는 공기 공급밸브(SA), 상기 각 공기 공급밸브(SA)의 출력 공기를 취합하여 상기 제1 트렁크(220)로 공급하는 공기 취합관로(209)로 이루어진다.
그리고, 상기 제1 트렁크(220)는 저유량 산소 농도의 오차를 줄이고 외부 압력 변화 및 환자 공급 유량 발생시의 공급 압력 변화를 개선시킬 수 있기 위해, 기 설정된 량의 누기를 발생하도록 구비된다.
이러한 상기 제1 트렁크(220)의 기 설정된 미량 누기에 따라 상기 제1 레귤레이터(Reg1) 및 제2 레귤레이터(Reg2) 간의 압력 오차가 발생하게 되고, 이러한 레귤레이터 간의 압력 오차에 의해 저유량 산소 농도의 오차를 줄이고 외부 압력 변화 및 환자 공급 유량 발생시의 공급 압력 변화가 제거한다.
한편, 상기 산소 공급회로(203)는 전술된 공기 공급회로(201)와 동일한 구조를 가지며, 그 구성은 산소 공급관(미도시함)과 체결되고 공급 산소의 이물질 제거를 위한 제2 필터(IF2)와 밀착 조립된 후, 공급되는 산소의 압력을 유지시키는 제2 레귤레이터(Reg2), 상기 제2 레귤레이터(Reg2)의 출력단에 체결되어 공급 산소를 전달하는 산소 공통관로(207)의 일측면으로 설치되어, 상기 산소 공통관로(207)의 압력을 검출하는 제2 압력센서(PS2), 상기 산소 공통관로(207)에 서로 다른 공기 저항을 갖는 적어도 둘 이상의 산소 공급관로(FRB), 상기 적어도 둘 이상의 산소 공급관로(FRB)의 각 출력단에 접속되고, 조합 제어에 따라 각각의 단속이 이루어지는 산소 공급밸브(SB), 상기 각 산소 공급밸브(SB)의 출력 산소를 취합하여 상기 제1 트렁크(220)로 공급하는 산소 취합관로(211)로 이루어진다.
본 발명에서 제시되는 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)는 공기와 산소가 혼합된 혼합기체의 정밀도에 따라 서로 다른 갯 수로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 각 다섯 개씩 해당 관로를 형성한다. 따라서 각 관로 즉, 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 출력단으로 체결되는 각각의 공기 공급밸브(SA) 및 산소 공급밸브(SB) 또한 다섯 개씩 형성되며, 상기 마이컴(250)에 의해 각 밸브의 단속을 조합 제어한다.
이때 상기 마이컴(250)은 공기 및 산소의 혼합 비의 정밀 제어를 위해 상기 제1 레귤레이터(Reg1)에서 출력되는 공기와 제2 레귤레이터(Reg2)에서 출력되는 산소 각각의 유속을 제어하도록 상기 각 밸브(SA1~SA5, SB`~SB5)의 제어하도록 구비된다.
이하에서 설명되는 공기 공급관로(FRA)는 FRA1 ~ FRA5로 도시되고, 상기 산소 공급관로(FRB)는 FRB1 ~ FRB5로 도시되며, 상기 공기 공급밸브(SA)는 SA1 ~ SA5로, 상기 산소 공급밸브(SB)는 SB1 ~ SB5로 도시될 것이다. 여기서, 상기 공기 공급밸브(SA)는 SA1 ~ SA5로, 상기 산소 공급밸브(SB)는 SB1 ~ SB5는 각각의 솔레노이드 밸브 조합에 의해 구성되며, 마이컴에 의해 제어 됨으로써, 공급 공기 및 산소의 농도를 제어한다.
한편, 상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 공기 저항은 도 3에 도시된 단면도와 같이, 공기 또는 산소의 유속 저항을 형성하고, 비례적인 공기저항을 만들기 위해 서로 다른 갯 수의 동일한 지름을 가지는 관통홀(301)을 갖도록 구성된다.
즉, 관통홀(301)의 갯 수가 적을 경우 기체의 유속 저항이 크고, 관통홀(301)의 갯 수가 많을 경우 기체의 유속 저항은 작게 되는 것이다. 필요에 따라, 상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 공기 저항은 구경(Orifice)의 크기에 의해 정의될 수 있으며, 또한 공기 저항은 구경(Orifice)과 관통홀(301)의 조합에 의해 제공될 수 있을 것이다.
즉, 본 발명에 의하면 제1 레귤레이터(Reg1)와 제2 레귤레이터(Reg2)를 통해 공기 및 산소 압력을 일정하게 유지한 후 공기 및 산호의 혼합비를 정밀하게 되고, 상기 제1 트렁크(220)의 출력단에는 혼합기체의 이물질을 제거하기 위한 제3 필터(IF3)를 장착하여, 외부 공급 산소, 공기 및 내부 기계요소(밸브 등에서) 발생하는 불순물이 정밀 유속제어 밸브 및 유속 센서를 통해 환자에게 전달되는 것을 막아 질적 향상을 가져올 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공기는 상기 에어포트로 유입된 후, 제1 필터(IF1)을 거쳐 제1 레귤레이터(Reg1)로 공급된다. 상기 제1 레귤레이터(Reg1)는 관리자에 의해 수동으로 조작되어 유입되는 공기 압력을 일정하게 유지토록 한다. 상기 제1 레귤레이터(Reg1)를 거쳐 유입되는 공기는 공기 공통관로(205)로 제공된다. 상기 공기 공통관로(205)는 종단이 밀폐된 구조이고, 다섯 개의 공기 공급 관로(FRA1 ~ FRA5)와 체결된다.
상기 각 공기 공급관로(FRA1 ~ FRA5)는 서로 다른 공기저항을 갖도록 구성되며, 공기 저항은 동일 구경의 환봉의 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 갖도록 설계되거나, 서로 다른 구경의 파이프 구조로 이루어질 수 있을 것이다. 필요에 따라, 서로 다른 구경의 환봉 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 형성토록 하여 공기 저항을 상이하게 구현할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 상기 공기 공급관로(FRA1 ~ FRA5)의 각 종단에는 각각의 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5)가 설치된 후, 공기 취합관로(209)에 의해 유입되는 공기가 취합되도록 한다. 그리고, 취합된 공기는 제1 첵밸브(CV1)를 거쳐 상기 제1 트렁크(220)로 인가된다.
한편, 상기 산소포트를 통해 유입되는 산소는 제2 - 필터(IF2)를 거쳐 제2 레귤레이터(Reg2)로 인가된 후, 정격 압력의 산소가 산소 공통관로(207)로 공급되도록 한다. 상기 산소 공통관로(207)는 공기 공통관로(205)와 동일한 구조로서, 종단이 밀폐되고 축 방향으로 서로 다른 공기 저항을 갖는 다섯 개의 산소 공급관로(FRB1 ~ FRB5)가 체결된다. 그리고, 각 산소 공급관로(FRB1 ~ FRB5)의 종단은 산소의 공급을 제어하는 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)가 설치되며, 각 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)의 출력단은 산소 취합관로(211)와 연결된다. 그리고, 산소 취합관로(211)는 상기 제1 트렁크(220)에 내설되는 제2 첵밸브(CV2)를 거쳐 제2 트렁크(231)로 인가된다.
상기 산소 공급관로(FRB1 ~ FRB5)는 공기 공급관로(FRA1 ~ FRA5)와 동일한 구조에 의해 서로 다른 공기저항을 유도한다. 즉, 동일 구경의 환봉의 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 갖도록 설계되거나, 서로 다른 구경의 파이프 구조로 이루어지거나, 서로 다른 구경의 환봉 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 형성토록 하여 공기 저항을 상이하게 구현할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 제1 트렁크(220)로 혼합된 산소 및 공기는 출력 관로(233)를 통해 제2 트렁크(231)로 공급되며, 상기 비례압력 제어 밸브(PV11) 및 제1 유속센서(FS1)는 상기 출력 관로(233)의 유속을 검출하고 비례 압력 제어밸브(PV11)에 의해 균일한 유속이 제2 트렁크(231)로 공급토록 한다. 상기 제2 트렁크(231)는 제3 압력센서(PS3)가 장착되어 흡기 포트를 통해 제공되는 혼합 기체의 압력을 검출한다. 또한 솔레노이드 밸브(SV1)가 장착되어 제3 압력 센서(PS3)의 압력이 상기 설정 압력을 초과하는 경우 개방되도록 한다. 여기서, 상기 마이컴(250)은 출력 관로(233) 상의 제1 유속센서(FS1)와, 제2 트렁크(231)에 장착되는 제3 압력센서(PS3)의 검출 결과에 기초하여 상기 비례 압력 제어 밸브(PV11)를 제어하고, 상기 비례 압력 제어 밸브(PV11)는 출력 관로(233)의 제1 유속 센서(FS1)와 제2 트렁크(231)의 제3압력 센서(PS3) 값을 읽어 유속 및 압력을 조절하여 혼합 기체에 대한 압력 제어가 이루어진다.
그리고, 제3 압력 센서(PS3)값이 상기 혼합 기체의 압력이 기 설정된 제어 목표치를 초과되는 경우 상기 솔레노이드 밸브(SV1: Safety valve)는 개방된다. 즉, 상기 비례 압력 제어 밸브(PV11)가 정상적으로 작동하는 경우에는 솔레노이드 밸브(SV1)는 작동하지 않으며, 기 설정된 제어 목표치의 압력이 초과하는 경우 초과된 압력의 혼합 기체를 배출한다.
한편, 상기 마이컴(250)은 전술된 혼합기체의 유속을 제어함과 더불어, 상기 제1 레귤레이터(Reg1) 및 제2 레귤레이터(Reg2)에 의한 공기 및 산소의 압력을 균일하게 유지한 상태에서 상기 제1 레귤레이터(Reg1)의 공기 유속에 따라 제2 레귤레이터(Reg2)의 산소 유속을 단속 제어하여 상기 각각의 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5) 및 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)의 조합 제어를 토대로 산소의 농도를 정밀하게 제어한다.
즉, 상기 마이컴(250)은 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5) 중 어느 하나 이상의 밸브를 조합하여 개폐하고, 상기 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5) 중 어느 하나 이상의 밸브를 조합하여 개폐함으로써, 다수 종류의 공기 압력과 다수 종류의 산소 압력을 생성하는 것이다. 예컨대, 다섯 개의 밸브 중 어느 하나 이상의 밸브를 선택하는 가지 수는 5C1 + 5C2 + 5C3 + 5C4 + 5C5 의 조합 콤비네이션을 가지며, 이는 5 + 10 + 10 + 5 + 1 = 31 가지의 조합이 가능한 것이다.
따라서, 공기 공급밸브(SA) 및 산소 공급밸브(SB)의 각 31 가지 조합에 의한 상호 조합의 가지 수는 961 가지로서, 실용적 2% 단위의 산소 농도 제어로 충분한 해상도를 가지게 된다. 전술된 바와 같이, 다섯 개의 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5) 및 다섯 개의 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)에 의해 조합되는 공기 및 산소 혼합기체의 정밀도는 산소농도 유지 비율이 1.25% 정밀도를 제공하며, 이는 21 ~ 100% 농도이므로 1/80 정밀도를 갖게 된다. 여기서, 산소의 농도는 아래의 수학식 1에 근거하여;
[수학식 1]
O2 농도 = (공기유속 × 21% + 산소유속 × 100%) / (공기유속 + 산소유속)
와 같이 산출된다. 여기서 공기 유속 및 산소 유속은 각각으로 "압력차/저항"의 산출 결과이다.
한편, 상기 마이컴(250)은 조합 제어를 위한 알고리즘에 기초하여, 각각의 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5) 및 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)를 제어하고 있으나, 프로그램화된 조합 제어 패턴을 배제하고 하드웨어적 제어가 가능할 것이다. 즉, 공기 공급밸브(SA1 ~ SA5)의 단속을 제어하는 각각의 딥 스위치(DIP SWITCH)와, 산소 공급밸브(SB1 ~ SB5)의 단속을 제어하는 각각의 딥 스위치(DIP SWITCH)를 구비하고, 각 딥 스위치의 조합에 의해 공급 산소의 농도를 제어할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 제1 트렁크(220)의 미량의 누기에 의해 상기 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터 간의 압력 차이가 발생하고, 이러한 레귤레이터 간의 압력차로 인해 저유량에서의 산소 농도의 오차 및, 레귤레이터의 외부 압력 및 유량 발생시의 압력을 일정하게 유지할 수 있을 것이다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 인공호흡기의 공압블록 장치는, 단순 구조의 밸브를 다수 개 설치하고, 각 밸브를 이용하여 공기 및 산소의 공기저항을 선별 조합함으로써, 산소와 공기의 혼합비를 정밀하게 제어하고 장치의 단가를 격감시킴과 동시에 장치의 안정성을 확보하여 의료 산업으로의 적용이 극히 용이할 것으로 판단된다.
201 : 공기 공급회로　　　　　　　　　　　　 203 : 산소 공급회로
205 : 공기 공통관로　　　　　　　　　　　　 207 : 산소 공통관로
209 : 공기 취합관로　　　　　　　　　　　　 211 : 산소 취합관로
220 : 제1 트렁크　　　　　　　　　　　 　　 230 : 출력회로
231 : 제2 트렁크　　　　　　　　　　　　　 233 : 출력 관로
250 : 마이컴　　　　　　　　　　　　　　　 IF : 필터
PS : 압력센서　　　　　　　　　　　　　 　 PV : 비례 압력 제어 밸브
FS : 유속센서　　　　　　　　　　　　　　 SV : 솔레노이드 밸브
FRA : 공기 공급관로　　　　　　　　　　　 FRB : 산소 공급관로
Reg : 레귤레이터

Claims (13)

  1. 공기 및 산소 혼합을 제어하는 인공호흡기의 공압블록 장치에 있어서,
    서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 공기 공급관로를 형성하고, 상기 공기 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 공기 공급을 수행하는 공기 공급회로(201);
    서로 다른 공기 저항을 갖는 다수의 산소 공급관로를 형성하고, 상기 산소 공급관로의 개별 단속을 토대로 서로 다른 산소 공급을 수행하는 산소 공급회로(203);
    상기 공기 공급회로(201) 및 산소 공급회로(203)에서 각각 공급되는 공기 및 산소를 혼합하는 제1 트렁크(220);
    상기 제1 트렁크(220)에서 토출되는 공기 및 산소의 혼합 기체에 대한 압력 및 유속을 검출하고 흡기포트로 정격 용량의 혼합기체를 배출 제어하는 출력회로(230); 및
    상기 출력회로(230)의 압력 및 유속에 근거하여 상기 혼합 비율을 산출하고, 혼합 비율에 따라 상기 공기 공급회로(201) 및 산소 공급회로(203)의 각 관로에 대한 단속을 조합 제어하는 제어회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 제어회로는,
    프로그램화된 제어 패턴에 따라 상기 공기 공급관로 및 산소 공급관로의 단속을 조합 제어하는 마이컴인 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  3. 제 1 항에 있어서 상기 출력회로(230)는,
    상기 혼합기체의 압력을 검출하는 제3 압력센서(PS3)가 장착된 제2 트렁크(231), 상기 제1 트렁크(220)에서 제공되는 혼합기체를 상기 제2 트렁크(231)로 공급하는 출력관로(233), 상기 출력관로(233) 내의 유속을 검출하는 유속센서(FS1), 상기 출력관로(233)의 압력을 제어하는 비례압력 제어 밸브(PV11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 트렁크는
    상기 제3 압력 센서(PS3)의 압력이 미리 정해진 설정 압력을 초과하는 경우 개방하여 상기 초과된 혼합 기체의 압력을 배출 제어하는 솔레노이드 밸브(SV1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기의 공압블럭 장치.
  5. 제 1 항에 있어서 상기 공기 공급회로(201)는,
    공기 공급관과 체결되어 공기의 압력을 균일하게 유지시키는 제1 레귤레이터(Reg1), 상기 제1 레귤레이터(Reg1)의 출력단에 체결되어 공급 공기를 전달하는 공기 공통관로(205)의 일측면으로 설치되어, 상기 공기 공통관로(205)의 압력을 검출하는 제1 압력센서(PS1), 상기 공기 공통관로(205)에 서로 다른 공기 저항을 갖는 적어도 둘 이상의 공기 공급관로(FRA), 상기 적어도 둘 이상의 공기 공급관로(FRA)의 각 출력단에 접속되고, 조합제어에 따라 각각의 단속이 이루어지는 공기 공급밸브(SA), 상기 각 공기 공급밸브(SA)의 출력 공기를 취합하여 상기 제1 트렁크(220)로 공급하는 공기 취합관로(209)로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  6. 제 1 항에 있어서 상기 산소 공급회로(203)는,
    산소 공급관과 체결되어 산소의 압력을 균일하게 유지시키는 제2 레귤레이터(Reg2), 상기 제2 레귤레이터(Reg2)의 출력단에 체결되어 공급 산소를 전달하는 산소 공통관로(207)의 일측면으로 설치되어, 상기 산소 공통관로(207)의 압력을 검출하는 제2 압력센서(PS2), 상기 산소 공통관로(207)에 서로 다른 공기 저항을 갖는 적어도 둘 이상의 산소 공급관로(FRB), 상기 적어도 둘 이상의 산소 공급관로(FRB)의 각 출력단에 접속되고, 조합제어에 따라 각각의 단속이 이루어지는 산소 공급밸브(SB), 상기 각 산소 공급밸브(SB)의 출력 산소를 취합하여 상기 제1 트렁크(220)로 공급하는 산소 취합관로(211)로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  7. 제 5 항 또는 제6항 중 한 항에 있어서, 상기 공기 공급 밸브(SA) 및 산소 공급 밸브(SB)는 상기 제어 장치의 제어에 의해 스위칭하는 스위칭 접점에 따라 상기 공기 공급관로 및 산소 공급관로의 단속을 조합 제어하는 딥 스위치 (DIP SWITCH)로 구비되는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 레귤레이터(Reg1) 및 제2 레귤레이터(Reg2)는 각각으로 유입되는 공기 및 산소의 이물질을 제거하기 위한 제1 필터(IF1) 및 제2 필터(IF2)가 밀착 조립되고, 상기 제1 트렁크(220)의 출력단에 혼합기체의 이물질을 제거하기 위한 제3 필터(IF3)가 내설되는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)는 각 다섯 개씩 해당 관로를 형성하는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 공기 저항은, 동일 구경의 환봉의 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 공기 저항은, 서로 다른 구경의 파이프 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급관로(FRA) 및 산소 공급관로(FRB)의 공기 저항은, 서로 다른 구경의 환봉 내부로 서로 다른 갯 수의 관통홀(301)을 형성하는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압블록 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 트렁크는, 기 설정된 량의 누기를 발생하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 인공호흡기의 공압 블록 장치.
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KR102397529B1 (ko) * 2022-03-07 2022-05-12 이창수 환자의 원활한 호흡 유도 기능을 강화한 메디컬 콘솔용 네블라이저

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380233A (en) 1980-01-04 1983-04-19 Synthelabo Control device for an artificial respirator
KR20030054609A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 멕 압력 조절 방식의 인공 호흡 장치
US20030230307A1 (en) 1994-10-14 2003-12-18 Devries Douglas F. Portable drag compressor powered mechanical ventilator
JP2004298554A (ja) 2003-04-01 2004-10-28 Teijin Ltd 呼吸用気体供給装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380233A (en) 1980-01-04 1983-04-19 Synthelabo Control device for an artificial respirator
US20030230307A1 (en) 1994-10-14 2003-12-18 Devries Douglas F. Portable drag compressor powered mechanical ventilator
KR20030054609A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 멕 압력 조절 방식의 인공 호흡 장치
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