KR101180309B1

KR101180309B1 - 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치

Info

Publication number: KR101180309B1
Application number: KR1020120030979A
Authority: KR
Inventors: 김계철; 김칠환
Original assignee: (주)서일퍼시픽
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-09-06
Also published as: US9345851B2; TW201338818A; TWI522135B; US20130255689A1

Abstract

본 발명은 호흡기관으로 공기를 주입 및 배출시켜 기침을 유도하기 위한 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치에 관한 것으로서,하면에 흡기용 공간(110)이 관통형성된 케이스체(100)와; 상기 케이스체(100)의 내부에 구비되는 것으로, 회전력에 의해 공기압을 발생시킴으로써 공기 흡입구(210)로 공기를 흡입하면서 동시에 공기 배출구(220)로 그 흡입되는 공기를 배출시키는 공기압 발생 유닛(200)과; 상기 케이스체(100)에 관통형성된 흡기용 공간(110) 쪽에 설치되는 것으로, 상기 공기압 발생 유닛(200)으로부터 발생하는 공기압을 이용하여 환자의 호흡기관 쪽으로 공기를 강제 흡입시키거나 환자의 호흡기관 쪽으로부터 공기를 강제 배기시키도록 공기의 유동방향을 전환시키되, 공기의 유동방향을 최단경로를 통해 유동되도록 안내하는 방향 전환 밸브 유닛(300);을 포함하여 구성됨에 따라, 장치의 구동 시 저전력 구동이 가능하도록 유도하여 주는 방향 전환 밸브 유닛 및 기침 보조 장치를 제공하는데 있다.

Description

방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치{Direction change valve module and Cough assistance machine using the direction change valve module}

본 발명은 회전체 부품을 소형화시켜, 그 소형화된 회전체를 회동구동시키는데 소요되는 구동전력이 기존보다 적게 소모되게 유도하고, 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기를 기침 보조 장치의 외관을 이루는 케이스체의 내부쪽으로 흐르게 유도하여 줌으로써, 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기에 포함된 기침소음이 케이스체에 부딪힘에 따라, 기침소음의 일부는 케이스체를 투과 시 감쇄되어 투과되고, 투과되지 못한 나머지 환자의 기침소음은 케이스체 내부에 반사되면서 산란되거나 재차 케이스체를 투과 시에도 감쇄되어 투과되게 제어하여 환자의 기침소음을 저감시켜 줄 뿐만 아니라 환자에게 기침을 유도하고자 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜주며, 기설정된 공기압 하에서, 강제 흡입되는 공기의 양을 조절하는 수단이 구비된 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치에 관한 것이다.

가스, 세균 등의 해로운 물질이나 다양한 이물질이 기도 안으로 들어오는 것을 막아줌과 더불어, 흡입된 이물질이나 기도의 분비물이 기도 밖으로 배출되도록 하여 항상 기도를 깨끗하게 유지시키는 작용을 제공하는 기침의 경우 호흡계 근육의 마비를 동반한 신경근 환자나 제한성 폐질환자 같은 경우에는 그 기능이 저하됨으로써, 이물질에 의해 폐렴이 발병하거나 분비물이 기도를 막아 호흡곤란 현상을 야기시키는 요인으로 작용한다.

이의 대안으로, 환자의 기도로 공기를 공급(양압)하다가 빠르게 흡입(음압)함으로써, 기침을 유도하여 주는 기침 보조 장치가 제안되고 있다.

도 1은 본 출원인에 의해 등록(등록특허 10-1038262호)된 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛 및 연결함을 나타낸 요부사시도이며, 도 3은 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 방향 전환 밸브 유닛을 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛 및 연결함의 결합상태를 나타낸 결합단면도이며, 도 5는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛에 포함되는 회전체를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 일부 개선된 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치는 케이스(60)의 내부에 공기압 발생 유닛(10), 방향 전환 밸브 유닛(A) 및 연결함(50)이 설치되어 제공되고 있다.

먼저, 공기압 발생 유닛(10)은 모터로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하는 터보 팬을 통해 공기 흡입구(11)를 통해 공기를 흡입하고 이를, 공기 배출구(12)를 통해 공기를 배출시키는 부재로서, 모터의 회전력을 조절하여 터보 팬을 통해 공기를 공급 또는 흡입하는 공기압의 세기를 조절하여 준다.

상기 방향 전환 밸브 유닛(A)은 공기압 발생 유닛(10)으로부터 발생하는 공기압을 이용하여 환자의 호흡기관으로 공기를 공급하거나 환자의 호흡기관으로부터 공기가 강제배기 되도록 공기압의 방향을 전환시켜 주는 부재로서, 공기압에 의해 강제 이동되는 공기의 일부를 외부로 배출시키거나 외부로부터 공기를 일부 흡입하여 공기압을 조절하는 기능도 수행한다.

이러한 기능을 수행하는 방향 전환 밸브 유닛(A)의 세부구성은 전면에 공기가 출입하는 입구(21)와 출구(22)가 형성되고, 배면에 공기가 출입하는 제1 출입구(23)가 형성되며, 바닥면에는 공기가 출입하는 제2 출입구(24)가 형성되되, 입구(21)와 출구(22)는 좌우에 나란하게 형성되고, 제 1출입구(23)는 중앙에 형성되며, 입구(21)와 출구(22) 및 제 1출입구(23)가 동일한 높이에 형성되고, 제2 출입구(24)는 내부의 중심 축 상에 형성되는 하우징(20)과, 하우징(20) 내부에 축 설치되고, 둥근 외면을 따라 입구(21)와 출구(22)로부터 제1 출입구(23)로 이동하는 수평 통로(31)가 형성되며, 그 형성되는 수평 통로(31)의 일정 구간은 한 쌍의 격판(32a,32b)으로 구획되고, 중심에 제2 출입구(24)로부터 한 쌍의 격판(32a,32b) 사이로 연결되는 수직 통로(33)가 형성되는 회전체(30)와, 하우징(20) 상측에 설치되는 것으로 회전체(30)의 축과 연결되어, 회전체(30)의 회전 각도를 정방향 또는 역방향으로 조절하는 정역 모터(40)로 이루어져 있다.

여기서, 회전체(30)를 이루는 한 쌍의 격판(32a,32b)은 그 사이에 상기 입구(21)와 출구(22)를 동시에 커버하도록 축으로부터 일정각도 벌어지게 형성되는 설치구조를 통해 수평통로(31)와 수직통로(33)를 갖는다.

따라서, 회전체(30)가 회전되면, 격판(32a,32b)의 위치가 변경되면서 수평통로(31) 및 수직통로(33)에 의해 입구(21)와 제1 출입구(23) 사이에 통로가 개방되거나 출구(22)와 제1 출입구(23) 사이의 통로가 개방되거나, 입구(21) 및 출구(22)와 제1 출입구(23) 사이의 통로가 차단되면서 제2 출입구(24)가 개방되도록 하는 한편, 입구(21) 및 출구(22)와 제1 출입구(23) 또는 제2 출입구(24) 사이에 통로가 동시에 개방되도록 제어할 수 있다.

상기 연결함(50)은 공기압 발생 유닛(10)의 공기 배출구(12)와 방향 전환 밸브 유닛(A)의 입구(21) 간을 연통시켜주는 제1 통로(51) 및 공기압 발생 유닛(10)의 공기 흡입구(11)와 방향 전환 밸브 유닛(A)의 출구(22) 간을 연통시켜주는 제2 통로(52)가 형성됨으로써, 공기압 발생 유닛(10) 및 방향 전환 밸브 유닛(A) 간에 공기의 이동 통로를 형성시켜 주는 부재이다.

상기 케이스(60)는 방향 전환 밸브 유닛(A)의 제1 출입구(23)와 호스(H)로 연결되고, 환자의 입에 밀착하기 위한 마스크 호스(도시하지 않음)와 연결하도록 형성된 연결구(70)가 구비되고, 공기압 발생 유닛(10), 방향 전환 밸브 유닛(A) 및 연결함(50)이 내재되어 설치되되 상기 연결구(70)가 관통하여 결합되는 결합구(61)와 방향 전환 밸브 유닛(A)의 제2 출입구(24)에 대응하는 곳에 통풍구(62)가 형성되어 있다.

이를 통해, 방향 전환 밸브 유닛(A)의 제2 출입구(24)를 통해 강제 유입 또는 강제 배출되는 공기가 통풍구(62)를 통해 외부로부터 강제 유입 또는 강제 배출되게 제공하고 있다.

이와 같은, 구성을 통해 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치는 방향 전환 밸브 유닛(A)의 제2 출입구(24)인 하나의 출입구(24)를 통해 외부공기를 강제 유입 또는 강제 배기시킬 수 있는 이점이 있다.

그런데 이와 같은 이점에도 불구하고, 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫 번째로, 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치에 구성되는 회전체(30)의 경우 한 쌍의 격판(32a,32b)에 의해 형성되는 수평통로(31)와 수직통로(33)를 통해 공기의 유입 및 유출이 제어되기 때문에, 수평통로(31)와 수직통로(33)의 공기 이동경로가 길어지고 이로 인해, 회전체(30)의 부피가 커지는 문제점이 있다.

이 때문에, 회전체(30)를 회동구동시키는데 많은 구동전력이 소모되는 폐단이 추가로 파생된다.

두 번째로, 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치는 강제 배기에 따라 방향 전환 밸브 유닛(A)의 제2 출입구(24)를 통해 나오는 기침소음이 케이스(60)의 통풍구(62)를 통해 외부로 직접 전달되기 때문에 기침소음이 심한 문제점이 있다.

세 번째로, 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 경우 케이스(60)의 통풍구(62)를 통해 외부로 강제 배기되는 공기에는 환자의 호흡기관으로부터 나오는 이산화탄소 및 악취 등이 포함되어 있어, 강제 배기되는 공기는 케이스(60) 통풍구(62)의 하부 부근에 위치된다.

그런데 환자는 공기의 강제 흡입 및 강제 배기를 최소 수차례 수행하기 때문에 케이스(60) 통풍구(62)의 하부 부근에 위치되는 이전에 강제 배출된 공기가 강제 흡입 시 재차 환자의 호흡기관으로 강제 흡입되는 위험성을 내포하고 있으며, 이러한 문제점은 기침 보조 장치의 사용을 많이 하면 할수록 더욱 증대되는 폐단을 야기시킨다.

네 번째로, 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치는 기설정된 공기압 하에서, 강제 흡입되는 공기의 양을 조절하지 못하는 문제점이 있다.

즉, 기침 보조 장치를 필요로 하는 환자는 두 분류의 환자로 분류될 수 있다. 먼저, 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자로서 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간과 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간이 동일하여도 환자의 기침을 유도하는데 문제가 없다.

그러나, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특수한 경우의 환자는 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간이 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간 보다 많이 소요되도록 즉, 강제 흡입하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양이 강제 배출하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양보다 적게 제어해야만 공기의 강제 흡입 시 환자의 폐에 최대한 타격을 주지 않으며 기침을 유도할 수 있기 때문이다.

이 때문에, 환자의 신체적 또는 정신적인 문제에 따라 기설정된 공기압 하에서, 강제 흡입되는 공기의 양을 조절할 수 있는 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 장치 구성 중 공기의 유입 및 유출을 제어하기 위해 회전체에 형성되는 통로를 3개로 세분화시켜 최단 경로로 공기의 유입 및 유출을 수행하도록 제어함으로써 회전체를 소형화시켜 결과적으로 소형화된 회전체를 회동구동시키는데 소요되는 구동전력이 기존보다 적게 소모되는 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기를 기침 보조 장치의 외관을 이루는 케이스체의 내부쪽으로 흐르게 유도하여 줌으로써, 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기에 포함된 기침소음이 케이스체에 부딪힘에 따라, 기침소음의 일부는 케이스체를 투과 시 감쇄되어 투과되고, 투과되지 못한 나머지 환자의 기침소음은 케이스체 내부에 반사되면서 산란되거나 재차 케이스체를 투과 시에도 감쇄되어 투과되게 제어하여 환자의 기침소음을 저감시켜 줄 뿐만 아니라 환자에게 기침을 유도하고자 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜주는 기침 보조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기설정된 공기압 하에서, 강제 흡입되는 공기의 양을 조절하는 수단이 구비된 기침 보조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명의 방향 전환 밸브 유닛은 상면의 중앙 부근에 회전용 수용공간이 형성되고, 하면의 외부와 상기 회전용 수용공간 사이를 연통시켜 주는 제1 수직통로가 형성되며, 상기 회전용 수용공간과 일측면의 외부 사이를 연통시켜 주는 제2 수직통로가 형성되고, 상기 회전용 수용공간과 상면의 일측부 사이를 연통시켜 주는 제1 수평통로가 형성되며, 상기 회전용 수용공간과 타측면의 외부 사이를 연통시켜주는 제2 수평통로가 형성되고, 상기 제1 수직통로와 상면의 개구된 부분을 연통시켜 주는 제3 수평통로가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 회전용 수용공간에 고정되는 것으로 상기 회전용 수용공간의 개구된 4 곳의 위치와 대응되는 위치에 연통구가 각각 관통형성된 회전용 수납체와; 상기 회전용 수납체에 놓여지는 것으로, 상판 및 하판, 상기 상판 및 상기 하판 사이를 연결하는 제1 격벽 및 제2 격벽을 구비하여 양측이 개구된 제1 직통로, 제2 직통로 및 제3 직통로가 형성된 회전체와; 상기 하우징 상측에 구비되는 것으로, 상기 회전체의 축과 연결되는 정역 모터;를 포함하여 구성된다.

상기와 같은, 본 발명의 방향 전환 밸브 유닛을 이용한 기침 보조 장치는, 하면에 흡기용 공간이 관통형성된 케이스체와; 상기 케이스체의 내부에 구비되는 것으로, 회전력에 의해 공기압을 발생시킴으로써 공기 흡입구로 공기를 흡입하면서 동시에 공기 배출구로 그 흡입되는 공기를 배출시키는 공기압 발생 유닛과; 상기 케이스체에 관통형성된 흡기용 공간 쪽에 설치되는 것으로, 상기 공기압 발생 유닛으로부터 발생하는 공기압을 이용하여 환자의 호흡기관 쪽으로 공기를 강제 흡입시키거나 환자의 호흡기관 쪽으로부터 공기를 강제 배기시키도록 공기의 유동방향을 전환시켜 주는 방향 전환 밸브 유닛;을 포함하여 구성된다.

본 발명은 장치 구성 중 공기의 유입 및 유출을 제어하기 위해 회전체에 형성되는 통로를 3개로 세분화시켜 최단 경로로 공기의 유입 및 유출을 수행하도록 제어함으로써 회전체를 소형화시켜 결과적으로 소형화된 회전체를 회동구동시키는데 소요되는 구동전력이 기존보다 적게 소모되게 유도하여 주는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명은 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기를 기침 보조 장치의 외관을 이루는 케이스체의 내부쪽으로 흐르게 유도하여 줌으로써, 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기에 포함된 기침소음이 케이스체에 부딪힘에 따라, 기침소음의 일부는 케이스체를 투과 시 감쇄되어 투과되고, 투과되지 못한 나머지 환자의 기침소음은 케이스체 내부에 반사되면서 산란되거나 재차 케이스체를 투과 시에도 감쇄되어 투과되게 제어하여 환자의 기침소음을 저감시켜 줄 뿐만 아니라 환자에게 기침을 유도하고자 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜주는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 기설정된 공기압 하에서, 강제 흡입되는 공기의 양을 조절할 수 있어, 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자의 경우 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간과 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간이 동일하여도 환자의 기침을 유도하여 주고, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특수한 환자의 경우 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간이 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간 보다 많이 소요되도록 즉, 강제 흡입하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양이 강제 배출하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양보다 적게 제어하여 공기의 강제 흡입 시 환자의 폐에 최대한 타격을 주지 않으며 기침을 유도할 수 있게 하여 주는 효과도 있다.

도 1은 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치를 나타낸 분해사시도,
도 2는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛 및 연결함을 나타낸 요부사시도,
도 3은 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 방향 전환 밸브 유닛을 나타낸 분해사시도,
도 4는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛 및 연결함의 결합상태를 나타낸 결합단면도,
도 5는 종래의 방향 전환 밸브 유닛 및 이를 이용한 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향 전환 밸브 유닛에 포함되는 회전체를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 기침 보조 장치의 저면 쪽을 나타낸 외관사시도,
도 7은 본 발명의 기침 보조 장치를 나타낸 내부사시도,
도 8은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향전환 밸브유닛 등을 나타낸 요부사시도,
도 9는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛을 나타낸 요부사시도,
도 10은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛을 나타낸 결합상태 횡단면도,
도 11은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛의 A-A선단면도,
도 12는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛의 B-B선단면도,
도 13은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 회전체를 나타낸 측면도,
도 14는 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 흡기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도,
도 15는 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 반흡기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도,
도 16은 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 호기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도,
도 17은 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 휴지모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도,
도 18은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기유동량 조절수단을 나타낸 외관사시도,
도 19는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기유동량 조절수단을 나타낸 단면도,
도 20 및 도 21은 은 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자의 기침유도에 적용하기 위해 본 발명의 기침 보조 장치에 구비되는 공기유동량 조절수단을 작동하여 흡기모드와 호기모드로 구동되는 과정을 나타낸 사용상태도,
도 22 및 도 23은 은 폐가 약하거나 신경이 예민한 특정환자의 기침유도에 적용하기 위해 본 발명의 기침 보조 장치에 구비되는 공기유동량 조절수단을 작동하여 흡기모드와 호기모드로 구동되는 과정을 나타낸 사용상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 기침 보조 장치의 저면 쪽을 나타낸 외관사시도, 도 7은 본 발명의 기침 보조 장치를 나타낸 내부사시도, 도 8은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기압 발생 유닛, 방향전환 밸브유닛 등을 나타낸 요부사시도, 도 9는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛을 나타낸 요부사시도, 도 10은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛을 나타낸 결합상태 횡단면도, 도 11은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛의 A-A선단면도, 도 12는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 방향전환 밸브유닛의 B-B선단면도, 도 13은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 회전체를 나타낸 측면도, 도 14는 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 흡기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도, 도 15는 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 반흡기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도, 도 16은 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 호기모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도, 도 17은 본 발명의 기침 보조 장치를 작동하여 휴지모드 수행에 따른 과정을 나타낸 사용상태도, 도 18은 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기유동량 조절수단을 나타낸 외관사시도, 도 19는 본 발명의 기침 보조 장치의 구성 중 공기유동량 조절수단을 나타낸 단면도, 도 20 및 도 21은 은 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자의 기침유도에 적용하기 위해 본 발명의 기침 보조 장치에 구비되는 공기유동량 조절수단을 작동하여 흡기모드와 호기모드로 구동되는 과정을 나타낸 사용상태도 및 도 22 및 도 23은 은 폐가 약하거나 신경이 예민한 특정환자의 기침유도에 적용하기 위해 본 발명의 기침 보조 장치에 구비되는 공기유동량 조절수단을 작동하여 흡기모드와 호기모드로 구동되는 과정을 나타낸 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 기침 보조 장치는 크게 케이스체(100), 공기압 발생 유닛(200), 방향 전환 밸브 유닛(300)으로 이루어진다.

먼저, 케이스체(100)는 후술되는 공기압 발생 유닛(200) 및 방향 전환 밸브 유닛(300)을 포함하는 본 발명의 기침 보조 장치를 수행하는데 필요한 각종 구성부품이 탑재되는 외관부재로서, 하면에 흡기용 공간(110)이 관통형성되고, 그 관통형성된 흡기용 공간(110)을 폐쇄시키는 것으로, 개구공(121)이 형성된 폐쇄판(120)이 착탈가능하게 고정되는 부재이다.

여기서, 폐쇄판(120)에는 외부의 신선한 공기가 환자로 공급될 수 있도록 개구공(121)이 형성된다.

이때, 폐쇄판(120)의 개구공(121)에는 케이스체용 원웨이 밸브부(130)를 설치하여 후술되는 방향 전환 밸브 유닛(300)에 포함된 제1 수직통로(312)로 외부의 공기가 유입만 되게 하고, 케이스체(100)의 내부 공기는 개구공(121)을 통해 유출되지 않게 제어함으로써, 환자에게 기침을 유도하고자 본 발명의 장치를 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜준다.

이와 같은, 기능을 수행하는 케이스체용 원웨이 밸브부(130)의 구성은 탄성재질로서, 일측이 케이스체(100)의 내부 쪽에 위치하는 폐쇄판(120)의 상면에 고정돌기(131)를 통해 고정설치되어, 공기압에 의해 개구공(121)을 개방시키는 고무판(132)으로 이루어질 수 있다.

또한, 케이스체(100)에는 케이스체(100)에 관통 고정되는 것으로, 일측이 마스크 호스(150)에 연통되는 연결구(140)가 설치되고, 케이스체(100)의 내부에 구비되는 것으로 일단이 연결구(140)의 타측과 연통되고 타단이 후술되는 방향 전환 밸브 유닛(300)과 연통되는 중계호스(400)가 탑재 제공됨으로써, 환자에게 강제적으로 공기가 공급되거나 강제배기될 수 있는 공기이동경로를 제공한다.

상기 공기압 발생 유닛(200)은 케이스체(100)의 내부에 탑재되는 것으로, 모터의 회전력에 의해 작동하는 터보 팬을 통해 공기압을 발생시킴으로써 공기 흡입구(210)로 공기를 흡입하면서 동시에 공기 배출구(220)로 그 흡입되는 공기를 배출시키는 부재로서, 이러한 기능을 수행하는 공기압 발생 유닛(200)의 일 실시예에 따르면, 공기 흡입구(210)와 공기 배출구(220)는 전방을 향해 구비되어질 수 있다.

상기 방향 전환 밸브 유닛(300)은 케이스체(100)에 관통형성된 흡기용 공간(110) 쪽에 설치되는 것으로, 상기 공기압 발생 유닛(200)으로부터 발생하는 공기압을 이용하여 환자의 호흡기관 쪽으로 공기를 강제 흡입시키거나 환자의 호흡기관 쪽으로부터 공기를 강제 배기시키도록 공기의 유동방향을 전환시키되, 공기의 유동방향을 최단경로를 통해 유동되도록 안내함과 더불어, 공기의 강제 흡입과정 및 강제 배기과정에서 공기압을 조절할 수 있어 유?출입되는 공기의 양을 환자의 상태에 따라 조절하는 부재이다.

이와 같은, 기능을 수행하는 방향 전환 밸브 유닛(300)의 세부구성은 하우징(310), 하우징용 원웨이 밸브부(320), 회전용 수납체(330), 회전체(340) 및 정역 모터(350) 등으로 이루어진다.

먼저, 하우징(310)은 케이스체(100)에 관통형성된 흡기용 공간(110) 쪽에 설치되는 것으로, 여러 개의 수직격벽의 설치를 통해 상면에 회전용 수용공간(311)이 형성되고, 흡기용 공간(110)과 회전용 수용공간(311) 사이를 연통시켜 주는 제1 수직통로(312)가 형성되며, 회전용 수용공간(311)과 공기압 발생 유닛(200)의 공기 흡입구(210) 사이를 연통시켜 주는 제2 수직통로(313)가 형성되고, 회전용 수용공간(311)과 중계호스(400) 사이를 연통시켜 주는 제1 수평통로(314)가 형성되며, 상기 회전용 수용공간(311)과 상기 공기압 발생 유닛(200)의 공기 배출구(220) 사이를 연통시켜주는 제2 수평통로(315)가 형성되고, 상기 제1 수직통로(312)와 상면의 개구된 부분을 연통시켜 주는 제3 수평통로(316)가 형성된다.

이를 통해, 후술되는 회전체(340)의 회전에 따라 하우징(310)의 제1 수직통로(312), 제2 수직통로(313), 제1 수평통로(314), 제2 수평통로(315) 및 제1 수직통로(312) 사이를 연통되게 하거나 차단시켜 주어 다양한 공기이동 경로를 안내하는 기능을 수행한다.

또한, 하우징(310)의 내부에는 수평격벽(317)을 설치하여, 후술되는 회전용 수납체(330)가 수평격벽(317)에 놓여진 상태로 고정될 수 있게 제공한다.

상기 하우징용 원웨이 밸브부(320)는 하우징(310)의 제3 수평통로(316)의 개구된 부분을 개폐시키는 것으로, 제3 수평통로(316)의 공기를 외부로만 유출시키는 부재이다.

이와 같은, 기능을 통해 하우징용 원웨이 밸브부(320)는 후술되는 중계호스(400)를 통해 유출되는 공기인 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기가 케이스체(100)의 내부쪽으로 흐르게 유도하여 줌으로써, 환자의 호흡기관 쪽으로부터 강제 배기되는 공기에 포함된 기침소음이 케이스체(100)의 내부에 부딪히면서 기침소음의 일부는 케이스체(100)를 투과하면서 감쇄되어 투과되고, 투과되지 못한 나머지 환자의 기침소음은 케이스체(100) 내부에 반사되면서 산란되거나 재차 케이스체(100)를 투과하면서 감쇄되어 투과되기 때문에 기침소음을 저감시켜 줄 뿐만 아니라 환자에게 기침을 유도하고자 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜준다.

이와 같은, 기능을 수행하는 하우징용 원웨이 밸브부(320)의 구성은 앞에서 언급한 케이스체용 원웨이 밸브부(130)의 구성과 동일하게 탄성재질로서, 일측이 하우징(310)의 외부 쪽에 위치하는 하우징(310)의 상면에 고정돌기(321)를 통해 고정설치되어, 공기압에 의해 개구된 부분을 개방시키는 고무판(322)으로 이루어질 수 있다.

상기 회전용 수납체(330)는 하우징(310)의 회전용 수용공간(311)에 안치되어 고정되는 것으로 회전용 수용공간(311)의 개구된 4 곳의 위치와 대응되는 위치에 연통구(331)가 각각 관통형성되어 후술되는 회전체(340)가 회전될 수 있게 제공함과 더불어 회전체(340)와 하우징(310)의 제1 수직통로(312), 제2 수직통로(313), 제1 수평통로(314), 제2 수평통로(315) 및 제1 수직통로(312) 사이가 중계 연통시켜주는 기능을 수행하는 부재이다.

상기 회전체(340)는 회전용 수납체(330)에 놓여지는 것으로, 상판(341) 및 하판(342), 상기 상판(341) 및 상기 하판(342) 사이를 연결하는 제1 격벽(343) 및 제2 격벽(344)을 구비하여 양측이 개구된 제1 직통로(345), 제2 직통로(346) 및 제3 직통로(347)가 형성된 부재이다.

이를 통해, 회전체(340)는 회전에 따라 하우징(310)의 제1 수직통로(312), 제2 수직통로(313), 제1 수평통로(314), 제2 수평통로(315) 및 제1 수직통로(312) 사이를 연통하여 공기가 이동 시 그 이동하는 공기가 우회하지 않고 직진으로 이동할 수 있게 안내하는 구조를 갖는다.

이 때문에, 회전체(340)의 부피는 소형화를 가능하게 하여 줌으로써, 소형화된 회전체(340)를 회동구동시키는데 소요되는 구동전력이 기존보다 적게 소모되게 제공한다.

또한, 회전체(340)를 이루는 구성 중 제3 직통로(347)가 형성된 하판(342) 쪽에는 일반 호흡용 상부구멍(348)을 관통형성하고, 회전용 수납체(330)의 바닥면에는 회전체(340)의 일반 호흡용 구멍(348)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 중계구멍(332)을 관통형성하며, 수평격벽(317)에는 회전용 수납체(330)의 일반 호흡용 중계구멍(332)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 하부구멍(318)을 관통형성하여 휴지(PAUSE)모드 시 일반 호흡용 상부구멍(348), 일반 호흡용 중계구멍(332) 및 일반 호흡용 하부구멍(318)이 중첩되게 제어하여 환자가 자연 숨 즉, 일반적인 호흡을 할 수 있게 제공한다.

상기 정역 모터(350)는 하우징(310) 상측에 구비되는 것으로, 회전체(340)의 축에 고정연결되어 회전체(340)의 회전방향 및 회전각도를 조절하는 기능을 수행한다.

그리고 방향 전환 밸브 유닛(200)에는 회전체(340)의 회전을 감지하면서 정역 모터(350)의 구동을 제어하기 위한 감지수단을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 감지수단은 현재 회전체(340)의 회전 각도를 감지하여 중계 호스(400)를 통해 공급 또는 흡입되는 공기압이 어느 정도인지를 인식할 수 있고, 이로 인해 정확한 공기압을 조절할 수 있는 것이다.

이러한, 감지수단은 하나의 실시 예로서 정역 모터(350)의 상부축에 결합되고, 테두리를 따라 일정간격으로 마크가 형성된 원반(360)과 정역 모터(350)의 상측에 설치되고, 원반(360)의 마크를 감지하는 센서(370)를 포함하여 구성된다.

여기서, 원반(360)의 마크는 센서가 감지할 수 있는 홀이 될 수 있고, 이 경우 센서(370)는 광신호를 이용한 포토 센서가 될 수 있다.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 기침 보조 장치를 이용하여 기침을 유도하는 기능은 크게 흡기모드(Inhale mode)(반흡기 모드 포함), 호기모드(Exhale mode) 및 휴지모드(Pause mode)를 하나의 사이클(Cycle)로 수행하며 이를, 도 14 내지 도 17을 통해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 14를 참조하여, 흡기모드(Inhale mode)는 환자에게 강제로 공기를 공급하는 과정으로, 케이스체(100)에 구비된 키패드 등을 조작하여 장치의 모드를 흡기모드로 설정한 다음 작동시키면 공기압 발생 유닛(200)이 설정된 압력에 따른 회전속도로 구동하면서 공기 흡입구(210)를 통해 공기를 흡입하고, 동시에 공기 배출구(220)를 통해 공기를 배출시킨다.

여기서, 공기 흡입구(210)는 하우징(310)의 제2 수직통로(313)를 통해 연통되고, 제2 수직통로(313)는 회전용 수용공간(311)과 연통되는 구조를 갖는데 이때, 회전체(340)는 흡기모드인 경우 제1 격벽(343)이 제1 수직통로(312)와 제2 수직통로(313) 사이가 연통될 수 있게 위치되고, 제2 격벽(344)이 중계 호스(400)에 연결된 제1 수평통로(314)와 공기 배출구(220)에 연결된 제2 수평통로(315) 사이가 연통될 수 있게 위치된다.

이를 통해, 케이스체(100)의 외부에 존재하는 신선한 공기는 공기압 발생 유닛(200)에서 발생되는 공기압에 의해 유동되면서 케이스체(100)의 폐쇄판(120)에 설치된 케이스체용 원웨이 밸브부(130)를 개방시켜 유동 후 제1 수직통로(312), 회전체(340)의 제1 직통로(345) 및 제2 수직통로(313)를 경유하여 공기 흡입구(210)로 진입된다.

이후, 공기 흡입구(210)로 진입된 신선한 공기는 공기 배출구(220)를 통해 제2 수평통로(315), 회전체(340)의 제3 직통로(347) 및 제1 수평통로(314)를 경유하여 중계호스(400)로 진입된다.

이후, 중계호스(400)로 진입된 신선한 공기는 마스크 호스(150)로 유입되어 환자의 호흡기관으로 강제 흡입되는 과정을 수행한다.

이때, 감지수단을 통해 현재 모드가 흡기모드인 것을 인지할 수 있게 제공한다.

그리고 도 15를 참조하여, 반흡기모드(Half inhale mode)는 기침유도기능을 받는 환자가 흡기모드 일때의 공기압이 크다고 판단한 경우 회전체(340)가 흡기모드와 휴지모드 사이의 원하는 각도에 위치되게 회전시킴으로써, 회전체(340)의 제1 격벽(343)이 하우징(310)의 제2 수직통로(313)에 반 정도 걸쳐지고, 회전체(340)의 제2 격벽(344)이 하우징(310)의 제2 수평통로(315)에 반 정도 걸쳐지기 때문에, 제2 수평통로(315)를 통해 유동되는 강제 흡입되는 공기 중 일부가 회전체(340)의 제2 직통로(346) 쪽으로도 유출되기 때문에 환자의 호흡기관으로 강제 흡입되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.

그리고 도 16을 참조하여, 호기모드(Exhale mode)는 흡기모드 후 회전체(340)를 회전시켜 회전체(340)의 제2 격벽(344)이 중계 호스(400)에 연결된 제1 수평통로(314)와 공기 흡입구(210)에 연결된 제2 수직통로(313) 사이가 연통될 수 있게 위치시키고, 회전체(340)의 제1 격벽(343)이 공기 유출구(210)에 연결된 제2 수평통로(315)와 하우징용 원웨이 밸브부(320)에 연결된 제3 수평통로(316) 사이가 연통될 수 있게 위치시킨다.

이를 통해, 호기모드 하에서 본 발명의 기침 보조 장치의 구동을 요청하면, 공기압 발생 유닛(200)이 설정된 압력에 따른 회전속도로 구동하면서 공기 흡입구(210)를 통해 공기를 흡입하고, 동시에 공기 배출구(220)를 통해 공기를 배출시킨다.

이 때문에, 환자의 호흡기관 쪽에 연통된 마스크 호스(150)를 통해 공기가 강제 배기되고, 그 강제 배기되는 공기는 중계 호스(400)를 통해 하우징(310)의 제1 수평통로(314)로 진입된다.

이후, 제1 수평통로(314)로 진입된 강제 배기되는 공기는 회전체(340)의 제3 직통로(347) 및 제2 수직통로(313)를 경유하여 공기 흡입구(210)로 진입된다.

이후, 공기 흡입구(210)로 진입된 신선한 공기는 공기 배출구(220)를 통해 제2 수평통로(315), 회전체(340)의 제1 직통로(345) 및 제3 수평통로(316)를 경유하여 하우징용 원웨이 밸브부(320)를 개방시킨 후 케이스체(100) 내부에서 유동된다.

이때, 강제 배기되는 공기에는 환자의 기침의 유도에 따라 발생하는 기침소음이 포함되어 있기 때문에, 그 강제 배기되는 공기에 포함된 기침소음의 일부는 케이스체(100)를 투과 시 감쇄되어 투과되고, 투과되지 못한 나머지 환자의 기침소음은 케이스체(100) 내부에 반사되면서 산란되거나 재차 케이스체(100)를 투과 시 감쇄되어 투과됨으로써 환자의 기침소음을 최소화시켜 준다.

이와 동시에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등은 케이스체(100)의 내부에 머물다가 조금씩 외부로 퍼지기 때문에 차후에, 환자에게 기침을 유도하고자 반복 사용 시 외부에서 공급되는 공기에 환자의 기침에 포함된 이산화탄소 및 악취 등이 재흡입되는 것을 최소화시켜주는 이점도 있다.

이때에도, 감지수단을 통해 현재 모드가 호기모드인 것을 인지할 수 있게 제공한다.

그리고 도 17을 참조하여, 휴지모드(Pause mode)는 호기모드 후 회전체(340)의 제2 직통로(346)가 공기 유출구(210)에 연결된 제2 수평통로(315)와 공기 흡입구(210)에 연결된 제2 수직통로(313) 사이가 연통될 수 있게 회전체(340)를 회전시키면, 회전체(340)의 제1 격벽(343)이 제1 수직통로(312)를 차단시키고, 회전체(340)의 제2 격벽(344)이 제1 수평통로(314)를 차단시킴과 더불어 회전체(340)의 일반 호흡용 상부구멍(348), 회전용 수납체(330)의 일반 호흡용 중계구멍(332) 및 하우징(310)의 일반 호흡용 하부구멍(318)이 중첩되어 제1 수평통로(314)가 제1 수직통로(312)와 연통될 수 있게 제공한다.

이를 통해, 공기압 발생 유닛(200)의 공기압에 의해 유동되는 공기 즉, 공기 흡입구(210)로 흡입되고, 동시에 공기 배출구(220)로 배출되는 공기는 연통된 제2 수평통로(315), 제2 직통로(346) 및 제2 수직통로(313)에 의해 무한 반복이동된다.

이 때문에, 휴지모드 하에서는 공기압 발생 유닛(200)을 통해 공기압이 발생한다 하더라도 환자의 호흡기관 또는 외부로 공기가 공급되지 않으며, 단순히 환자가 자연숨을 쉴 수 있게 안내하여 준다.

즉, 환자의 호흡기관 쪽에 연통된 마스크 호스(150)를 통해 공기의 흡입이 발생할 경우 환자의 흡입력에 의해 케이스체(100)의 폐쇄판(120)에 설치된 케이스체용 원웨이 밸브부(130)가 개방되어 외부에 존재하는 신선한 공기가 제1 수직통로(312), 일반 호흡용 상부구멍(348), 일반 호흡용 중계구멍(332), 일반 호흡용 하부구멍(318) 및 제1 수평통로(314)를 경유하여 중계 호스(400)로 진입된다.

이후, 중계호스(400)로 진입된 신선한 공기는 마스크 호스(150)로 유입되어 환자의 호흡기관으로 자연 흡입되는 과정을 수행한다.

이후, 환자가 공기를 내뿜을 경우 자연배기되는 공기는 마스크 호스(150), 중계호스(400), 제1 수평통로(314), 일반 호흡용 상부구멍(348), 일반 호흡용 중계구멍(332) 및 일반 호흡용 하부구멍(318)을 경유하여 제1 수직통로(312)로 진입된다.

이때, 제1 수직통로(312)로 진입된 자연배기되는 공기는 케이스체용 원웨이 밸브부(130)를 누름으로써 케이스체용 원웨이 밸브부(130)가 폐쇄되게 함과 아울러 제3 수평통로(316)로 흐른 후 하우징용 원웨이 밸브부(320)를 개방시킨 상태에서 케이스체(100) 내부로 유동됨으로써, 환자가 휴지모드 하에서 자연숨을 쉴 수 있게 안내하여 준다.

이와 같은, 흡기모드, 호기모드 및 휴지모드의 반복을 통해 환자의 기침을 유도하여 준다.

이때에도, 감지수단을 통해 현재 모드가 휴지모드인 것을 인지할 수 있게 제공한다.

이와 더불어, 기침유도기능을 수행하는 환자의 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자의 경우 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간과 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간이 동일하여도 환자의 기침을 유도할 수 있는 반면에, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특수한 환자의 경우에는 기설정된 공기압 하에서 강제 흡입하는데 소요되는 시간을 상대적으로 많이 소요되게 즉, 폐에 무리가 가지 않도록 단위시간당 유입되는 공기의 양은 적게 흡입되게 하면서 강제 배기 때는 기침이 유도될 수 있도록 기설정된 공기압 하에서 빠르게 강제 배기되게 조절할 수 있는 기능이 필요로 하다.

이를 위해, 본 발명의 기침보조장치에는 중계호스(400)를 전측 중계호스(410)와 후측 중계호스(420)로 분리되게 하고, 양측이 전측 중계호스(410)의 일측과 후측 중계호스(420)의 일측에 연통되는 것으로, 방향 전환 밸브 유닛(300)의 중계 출입구(314)와 연통된 전측 중계호스(410)를 통해 일정한 공기압 하에서 유입되는 공기의 유입량만 선택에 따라 조절하여 주는 공기유입량 조절수단(500)이 탑재되어 제공되어진다.

이와 같은, 기능을 수행하는 공기유입량 조절수단(500)은 크게 공기유동용 몸체, 개폐밸브부(540), 원웨이 밸브부(550) 및 방향전환 밸브부(560)로 이루어진다.

먼저, 공기유동용 몸체는 공기유동용 상부 몸체(610)와 공기유동용 하부 몸체(620)로 구분되고, 그 구분되는 공기유동용 상부 몸체(610)와 공기유동용 하부 몸체(620) 사이에 격벽(530)이 설치되어 공기이동경로인 제1 챔버(511) 및 제2 챔버(521)로 구분되는 공간을 갖는다.

이때, 제1 챔버(511)의 공간을 갖는 공기유동용 상부 몸체(610)의 외부면 한쪽에는 전측 중계호스(410)와 연통되는 제1 공기유통구(512)가 구비되고, 외부면의 다른 한쪽에 상부측 튜브용 연통구(613)가 구비된다.

또한, 공기유동용 상부 몸체(610)와 공기유동용 하부 몸체(620) 사이에 설치되는 격벽(530)에는 대유입공(531), 소유입공(532) 및 유출공(533)이 순차적으로 관통형성된다.

이때, 대유입공(531)의 개수는 도면에 도시된 것처럼, 2개가 형성되거나 또는 1개 및 3개 등 공기의 흐름에 따라 다양한 개수로 형성될 수 있다.

또한, 제2 챔버(521)의 공간을 갖는 공기유동용 하부 몸체(620)의 외부면 한쪽에도 후측 중계호스(420)와 연통되는 제2 공기유통구(522)가 구비되고, 외부면의 다른 한쪽에 하부측 튜브용 연통구(623)가 구비된다.

또한, 공기유동용 하부 몸체(620)의 내부면에는 하부 연결대(624)가 돌출되되 상기 격벽(530)의 대유입공(531)과 대응되는 위치에 돌출되는데 이때, 하부 연결대(624)와 하부측 튜브용 연통구(623)는 연통되는 구조를 갖게 배치된다.

상기 개폐밸브부(540)는 제1 챔버(511) 및 제2 챔버(521)의 압력차에 따라 대유입공(531)을 개방 또는 폐쇄시키는 부재로서, 공기유동용 하부 몸체(620)의 하부 연결대(624)에 결합되는 구조를 갖는다.

이러한 개폐밸브부(540)는 탄성력에 의해 대유입공(531)에 접촉되는 접촉영역(541) 및 상기 접촉영역(541)의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖는 것으로 압력차에 의해 탄성압착되는 탄성압착 주름영역(542) 등으로 이루어지는데 이때, 개폐밸브부(540)의 탄성압착 주름영역(542)은 방향전환 밸브부(560) 쪽과 연통되어진다.

이러한, 개폐밸브부(540)의 일실시예로 탄성재질의 다이아후렘을 이용할 수 있다.

상기 원웨이 밸브부(550)는 유출공(533)을 개폐시키는 부재로서 특히, 제2 챔버(521)의 공기가 제1 챔버(511)로 유동시에는 개방되고, 제1 챔버(511)의 공기가 제2 챔버(521)로 유동시에는 폐쇄되는 일방향 밸브이다.

이러한 기능을 수행하는 원웨이 밸브부(550)는 탄성재질로서, 일측이 상기 제1 챔버(511) 쪽에 위치하는 상기 격벽(530)의 일측면에 고정돌기(651)를 통해 고정설치되어, 공기압에 의해 유출공(533)을 개방시키는 고무판(652)으로 이루어질 수 있다.

이때, 고무판(652)의 면적은 유출공(533)의 면적보다 큰 면적을 갖게 제작된다.

이를 통해, 제2 챔버(521) 쪽에서 유입되는 공기가 고탄성이면서 얇은 막형상인 고무판(652)에 부딪힐 경우 격벽(530)에 고정된 고정돌기(651)를 축으로 반시계방향으로 고무판(652)이 들어 올려지면서 공기가 제1 챔버(511) 쪽으로 유동될 수 있게 제공하여 준다.

상기 방향전환 밸브부(560)는 공기유동용 상부 몸체(610)와 공기유동용 하부 몸체(620)에 형성된 제1,2 챔버(511,521)와 각각 연결되는 것으로, 동작신호에 의해 제1,2 챔버(511,521)를 연통시키거나 또는 제1 챔버는 차단시킴과 더불어 제2 챔버는 외부로 배기시키는 기능을 수행하는 부재로서, 이러한 방향전환 밸브부(560)에 의해 제1,2 챔버(511,521)가 연통되면 상기 제1 챔버(511)의 압력보다 제2 챔버(521)의 압력이 커 상기 개폐밸브부(540)가 대유입공(531)을 폐쇄시킴으로써, 제1 챔버(511) 쪽의 공기가 상기 소유입공(532)을 통해 제2 챔버(521)쪽으로 유동되도록 선택제어하는 기능을 수행한다.

이러한 기능을 수행하는 방향전환밸브부는 일실시예로서, 압력 입력포트(P), 압력 출력포트(A) 및 배기포트(A)로 이루어진 3포트 2위치 밸브인 솔레노이드밸브를 이용할 수 있다.

그리고 방향전환 밸브부(560)는 일단이 상부측 튜브용 연통구(613)와 연통되고, 타단이 압력 입력포트(P)와 연통되는 상부측 튜브(670) 및 일단이 하부측 튜브용 연통구(623)와 연통되고, 타단이 압력 출력포트(A)와 연통되는 하부측 튜브(680)를 통해 공기유동용 몸체와 연결되는 구조를 갖는다.

이와 같은, 구성을 갖는 공기유입량 조절수단(500)을 이용하여 기설정된 동일한 공기압 하에서, 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자의 경우 기설정된 공기압 하에서 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간과 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간이 동일하게 제어하고, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특수한 환자의 경우 공기를 강제 흡입하는데 소요되는 시간이 공기를 강제 배출시키는데 소요되는 시간 보다 많이 소요되도록 즉, 강제 흡입하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양이 강제 배출하는데 소요되는 단위시간당 공기의 양보다 적게 제어하여 공기의 강제 흡입 시 환자의 폐에 최대한 타격을 주지 않으며 기침을 유도하는 과정을 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 20을 참조하여, 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자에 기침유도를 위해 공기를 강제 흡기하는 흡기모드에서는 방향전환 밸브부(560)를 스위칭 조작하는데, 예를 들어, 오프조작(일반환자 기침유도 기능에 해당함)을 한다.

오프조작에 의해 방향전환 밸브부(560)는 압력 입력포트(P) 쪽을 폐쇄한 상태에서 압력 출력포트(A)가 배기포트(A)와 연통되게 제어한다.

이를 통해, 공기유동용 상부 몸체(610)의 제1 공기유통구(512)를 통해 강제 유입되는 공기는 제1 챔버(511)로 흐르면서 격벽(530)의 대유입공(531) 및 유출공(533) 등에 압력을 가한다.

이때, 격벽(530)의 대유입공(531)에 탄성력에 의해 접촉된 개폐밸브부(540)에도 압력이 가해지는데 여기서, 하부측 튜브용 연통구(623)와 연통된 하부측 튜브(680)는 압력 출력포트(A)가 배기포트(A)와 연통된 상태이기 때문에, 개폐밸브부(540)를 이루는 탄성압착 주름영역(542)이 탄성압착되면서 대유입공(531)이 개방되어 제1 챔버(511)의 공기가 제2 챔버(521)로 흐르도록 유도함으로써, 환자에게 기설정된 공기압에 따라 유동되는 공기의 양이 환자의 호흡기관 쪽으로 유동된다.

이후, 도 21을 참조하여, 폐가 건강하거나 신경이 예민하지않는 일반환자에 기침유도를 위해 공기를 강제 배기하는 호기모드에서는 공기유동용 하부 몸체(620)의 제2 공기유통구(522)를 통해 강제 유입되는 공기가 제2 챔버(521)로 흐른다.

이때, 개폐밸브부(540)에는 제1 챔버(511)로부터 가해지는 압력이 없는 상태이기 때문에 개폐밸브부(540)를 이루는 탄성압착 주름영역(542)이 탄성복원되어 격벽(530)의 대유입공(531)을 폐쇄시킨 상태이다.

이로 인해, 제2 챔버(521)로 흐른 강제 배기되는 공기는 격벽(530)의 유출공(533) 쪽으로 진입되어 개폐밸브부(540)를 밀면서 개방되는 유출공(533)을 통해 제1 챔버로 흐르며 이후, 전측 중계호스(410)를 통해 외부로 강제 배기된다.

이처럼, 강제 흡입되거나 강제 배기되는 공기의 유동시간은 거의 동일하다.

그리고 도 22를 참조하여, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특정환자에 기침유도를 위해 공기를 강제 흡기하는 흡기모드에서는 방향전환 밸브부(560)를 온조작(특정환자 기침유도 기능에 해당함)을 한다.

온조작에 의해 방향전환 밸브부(560)는 압력 입력포트(P)와 압력 출력포트(A)가 연통되게 제어한다.

이를 통해, 공기유동용 상부 몸체(610)의 제1 공기유통구(512)를 통해 강제 유입되는 공기는 제1 챔버(511)로 흐르면서 격벽(530)의 대유입공(531) 및 유출공(533) 등과 더불어 상부측 튜브(670) 및 하부측 튜브(680)의 연통에 의해 제2 챔버(521) 쪽에도 흘러 압력을 전달하게 된다.

이때, 걸리는 압력이 하부측 튜브(680)를 통해 개폐밸브부(540)를 이루는 탄성압착 주름영역(542)에도 압력을 가하게 됨으로써, 탄성압착 주름영역(542)보다 작은 단면적을 갖는 접촉영역(541)으로 인해, 하부측 튜브(680)를 통해 개폐밸브부(540)를 이루는 탄성압착 주름영역(542)에 가해지는 압력이 더 커져 접촉영역(541)은 격벽(530)의 대유입공(531)에 접촉된 상태를 유지하게 된다.

이로 인해, 제1 공기유통구(512)를 통해 강제 유입된 공기는 격벽(530)의 소유입공(532)으로만 흐르게 되어, 적은 양의 공기가 소유입공(532)을 통해 흐름으로써, 기설정된 공기압 하에서 유입되는 공기의 양이 환자의 호흡기관 쪽으로 유동되는데 많은 시간이 소요됨으로써, 폐가 약하거나 신경이 예민한 환자에게 보다 안정적으로 공기가 공급될 수 있게 제공한다.

이후, 도 23을 참조하여, 폐가 약하거나 신경이 예민한 특정환자에 기침유도를 위해 공기를 강제 배기하는 호기모드에서는 공기유동용 하부 몸체(620)의 제2 공기유통구(522)를 통해 강제 유입되는 공기가 제2 챔버(521)로 흐른다.

이때, 앞에서도 언급한 것처럼, 제1 챔버(511)와 제2 챔버가 연통된 상태이기 때문에 지금도 개폐밸브부(540)를 이루는 접촉영역(541)은 격벽(530)의 대유입공(531)에 접촉된 상태를 유지하고 있다.

이를 통해, 제2 챔버(521)로 흐른 강제 배기되는 공기는 격벽(530)의 유출공(533) 쪽으로 진입되어 개폐밸브부(540)를 밀면서 개방되는 유출공(533)을 통해 제1 챔버로 흐르며 이후, 전측 중계호스(410)를 통해 외부로 빠르게 강제 배기된다.

이처럼, 강제 흡입되는데 흡입되는 공기의 양이 적게 흡입되도록 하고, 강제 배기되는 공기의 양은 기존과 동일하여 신속하게 강제 배기됨으로써, 폐가 약하거나 신경이 예민한 환자에게도 기침 유도 기능 수행 시 폐에 많은 충격을 주지 않으면서도 동일한 기침 유도 기능을 수행할 수 있게 유도하여 준다.

100 : 케이스체 110 : 흡기용 공간
120 : 폐쇄판
130 : 케이스체용 원웨이 밸브부 131,321,651 : 고정돌기
132,322,652 : 고무판 140 : 연결구
150 : 마스크 호스 200 : 공기압 발생 유닛
210 : 공기 흡입구 220 : 공기 배출구
300 : 방향전환 밸브유닛 310 : 하우징
311 : 회전용 수용공간 312 : 제1 수직통로
313 : 제2 수직통로 314 : 제1 수평통로
315 : 제2 수평통로 316 : 제3 수평통로
317 : 수평격벽 318 : 일반 호흡용 하부구멍
320 : 하우징용 원웨이 밸브부 330 : 회전용 수납체
331 : 연통구 340 : 회전체
341 : 상판 342 : 하판
343 : 제1 격벽 344 : 제2 격벽
345 : 제1 직통로 346 : 제2 직통로
347 : 제3 직통로 350 : 정역모터
360 : 원반 370 : 센서
400 : 중계 호스 410 : 전측 중계호스
420 : 후측 중계호스 500 : 공기유입량 조절수단
510 : 공기유동용 상부몸체 511 : 제1 챔버
512 : 제1 공기유통구 513 : 상부측 튜브용 연통구
520 : 공기유동용 하부몸체 521 : 제2 챔버
522 : 제2 공기유통구 523 : 하부측 튜브용 연통구
524 : 하부 연결대 530 : 격벽
631 : 대유입공 632 : 소유입공
533 : 유출공 540 : 개폐밸브부
541 : 접촉영역 542 : 탄성압착 주름영역
550 : 원웨이 밸브부 560 : 방향전환 밸브부
561 : 압력 입력포트 562 : 압력 출력포트
563 : 배기포트 570 : 상부측 튜브
580 : 하부측 튜브

Claims

상면의 중앙 부근에 회전용 수용공간(311)이 형성되고, 하면의 외부와 상기 회전용 수용공간(311) 사이를 연통시켜 주는 제1 수직통로(312)가 형성되며, 상기 회전용 수용공간(311)과 일측면의 외부 사이를 연통시켜 주는 제2 수직통로(313)가 형성되고, 상기 회전용 수용공간(311)과 상면의 일측부 사이를 연통시켜 주는 제1 수평통로(314)가 형성되며, 상기 회전용 수용공간(311)과 타측면의 외부 사이를 연통시켜주는 제2 수평통로(315)가 형성되고, 상기 제1 수직통로(312)와 상면의 개구된 부분을 연통시켜 주는 제3 수평통로(316)가 형성된 하우징(310)과;
상기 하우징(310)의 회전용 수용공간(311)에 고정되는 것으로 상기 회전용 수용공간(311)의 개구된 4 곳의 위치와 대응되는 위치에 연통구(331)가 각각 관통형성된 회전용 수납체(330)와;
상기 회전용 수납체(330)에 놓여지는 것으로, 상판(341) 및 하판(342), 상기 상판(341) 및 상기 하판(342) 사이를 연결하는 제1 격벽(343) 및 제2 격벽(344)을 구비하여 양측이 개구된 제1 직통로(345), 제2 직통로(346) 및 제3 직통로(347)가 형성된 회전체(340)와;
상기 하우징(310) 상측에 구비되는 것으로, 상기 회전체(340)의 축과 연결되는 정역 모터(350);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 방향 전환 밸브 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제3 수평통로(316)의 개구된 부분을 개폐시키는 것으로, 상기 제3 수평통로(316)의 공기를 외부로만 유동시키는 하우징용 원웨이 밸브부(320);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 방향 전환 밸브 유닛.
제1항에 있어서,
상기 하우징(310)의 내부에는 수평격벽(317)이 설치되어, 상기 회전용 수납체(330)가 상기 수평격벽(317)에 놓여진 상태로 고정되고,
상기 회전체(340)를 이루는 구성 중 상기 제3 직통로(347)가 형성된 상기 하판(342) 쪽에는 일반 호흡용 상부구멍(348)이 관통형성되며,
상기 회전용 수납체(330)의 바닥면에는 상기 회전체(340)의 일반 호흡용 구멍(348)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 중계구멍(332)이 관통형성되고,
상기 수평격벽(317)에는 상기 회전용 수납체(330)의 일반 호흡용 중계구멍(332)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 하부구멍(318)이 관통형성된 것을 특징으로 하는 방향 전환 밸브 유닛.
하면에 흡기용 공간(110)이 관통형성된 케이스체(100)와;
상기 케이스체(100)의 내부에 구비되는 것으로, 회전력에 의해 공기압을 발생시킴으로써 공기 흡입구(210)로 공기를 흡입하면서 동시에 공기 배출구(220)로 그 흡입되는 공기를 배출시키는 공기압 발생 유닛(200)과;
상기 케이스체(100)에 관통형성된 흡기용 공간(110) 쪽에 설치되는 것으로, 상기 공기압 발생 유닛(200)으로부터 발생하는 공기압을 이용하여 환자의 호흡기관 쪽으로 공기를 강제 흡입시키거나 환자의 호흡기관 쪽으로부터 공기를 강제 배기시키도록 공기의 유동방향을 전환시켜 주는 방향 전환 밸브 유닛(300)과;
상기 케이스체(100)에 관통 고정되는 것으로, 일측이 마스크 호스(150)에 연통되는 연결구(140)와;
상기 케이스체(100)의 내부에 구비되는 것으로, 일단이 상기 연결구(140)의 타측과 연통되고 타단이 상기 방향 전환 밸브 유닛(300)과 연통되는 중계호스(400);를 포함하되,
상기 방향 전환 밸브 유닛(300)은, 상기 케이스체(100)에 관통형성된 흡기용 공간(110) 쪽에 설치되는 것으로, 상면에 회전용 수용공간(311)이 형성되고, 상기 흡기용 공간(110)과 상기 회전용 수용공간(311) 사이를 연통시켜 주는 제1 수직통로(312)가 형성되며, 상기 회전용 수용공간(311)과 상기 공기압 발생 유닛(200)의 공기 흡입구(210) 사이를 연통시켜 주는 제2 수직통로(313)가 형성되고, 상기 회전용 수용공간(311)과 상기 중계호스(400) 사이를 연통시켜 주는 제1 수평통로(314)가 형성되며, 상기 회전용 수용공간(311)과 상기 공기압 발생 유닛(200)의 공기 배출구(220) 사이를 연통시켜주는 제2 수평통로(315)가 형성되고, 상기 제1 수직통로(312)와 상면의 개구된 부분을 연통시켜 주는 제3 수평통로(316)가 형성된 하우징(310)과;
상기 하우징(310)의 회전용 수용공간(311)에 고정되는 것으로 상기 회전용 수용공간(311)의 개구된 4 곳의 위치와 대응되는 위치에 연통구(331)가 각각 관통형성된 회전용 수납체(330)와;
상기 회전용 수납체(330)에 놓여지는 것으로, 상판(341) 및 하판(342), 상기 상판(341) 및 상기 하판(342) 사이를 연결하는 제1 격벽(343) 및 제2 격벽(344)을 구비하여 양측이 개구된 제1 직통로(345), 제2 직통로(346) 및 제3 직통로(347)가 형성된 회전체(340)와;
상기 하우징(310) 상측에 구비되는 것으로, 상기 회전체(340)의 축과 연결되는 정역 모터(350);로 이루어진 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
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제4항에 있어서,
상기 제3 수평통로(316)의 개구된 부분을 개폐시키는 것으로, 상기 제3 수평통로(316)의 공기를 외부로만 유동시키는 하우징용 원웨이 밸브부(320);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제4항에 있어서,
상기 하우징(310)의 내부에는 수평격벽(317)이 설치되어, 상기 회전용 수납체(330)가 상기 수평격벽(317)에 놓여진 상태로 고정되고,
상기 회전체(340)를 이루는 구성 중 상기 제3 직통로(347)가 형성된 상기 하판(342) 쪽에는 일반 호흡용 상부구멍(348)이 관통형성되며,
상기 회전용 수납체(330)의 바닥면에는 상기 회전체(340)의 일반 호흡용 구멍(348)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 중계구멍(332)이 관통형성되고,
상기 수평격벽(317)에는 상기 회전용 수납체(330)의 일반 호흡용 중계구멍(332)과 대응되는 위치에 일반 호흡용 하부구멍(318)이 관통형성된 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제4항에 있어서,
상기 케이스체(100)의 흡기용 공간(110)을 폐쇄시키는 것으로, 개구공(121)이 형성된 폐쇄판(120);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제9항에 있어서,
상기 케이스체(100)의 흡기용 공간(110)을 폐쇄시키는 것으로, 개구공(121)이 형성된 폐쇄판(120);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제10항에 있어서,
상기 폐쇄판(120)의 개구공(121)을 개폐시키는 것으로, 상기 제1 수직통로(312)로 외부의 공기가 유입만 되게 하는 케이스체용 원웨이 밸브부(130);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제4항에 있어서,
상기 중계호스(400)는 전측 중계호스(410)와 후측 중계호스(420)로 분리되고,
양측이 상기 전측 중계호스(410)의 일측과 상기 후측 중계호스(420)의 일측에 연통되는 것으로, 상기 방향 전환 밸브 유닛(300)의 제1 수평통로(314)와 연통된 상기 전측 중계호스(410)를 통해 일정한 공기압 하에서 유입되는 공기의 유입량만 선택에 따라 조절하여 주는 공기유입량 조절수단(500);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제12항에 있어서,
상기 공기유입량 조절수단(500)은, 대유입공(531), 소유입공(532) 및 유출공(533)이 형성된 격벽(530)에 의해 제1,2 챔버(511,521)로 구분되고, 공기가 유,출입되도록 제1,2 공기유통구(512,522)가 각각 연통되도록 형성된 공기유동용 몸체와;
상기 제1 챔버(511) 및 상기 제2 챔버(521)의 압력차에 따라 상기 대유입공(531)을 개방 또는 폐쇄시키는 개폐밸브부(540)와;
상기 유출공(533)을 개폐시키는 것으로, 상기 제2 챔버(521)의 공기를 상기 제1 챔버(511)로만 유동시키는 원웨이 밸브부(550)와;
상기 제1,2 챔버(511,521)와 각각 연결되는 것으로, 동작신호에 의해 상기 제1,2 챔버(511,521)를 연통시키거나 또는 상기 제1 챔버는 차단시킴과 더불어 상기 제2 챔버는 외부로 배기시키는 방향전환 밸브부(560);를 포함하되,
상기 방향전환 밸브부(560)에 의해 상기 제1,2 챔버(511,521)가 연통되면 상기 제1 챔버(511)의 압력보다 제2 챔버(521)의 압력이 커 상기 개폐밸브부(540)가 상기 대유입공(531)을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 챔버(511) 쪽의 공기가 상기 소유입공(532)을 통해 상기 제2 챔버(521)쪽으로 유동되도록 하는 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제13항에 있어서,
상기 개폐밸브부(540)는, 상기 제2 챔버(521) 쪽에 설치되어, 탄성력에 의해 상기 대유입공(531)에 접촉되는 접촉영역(541) 및 상기 접촉영역(541)의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖는 것으로 압력차에 의해 탄성압착되는 탄성압착 주름영역(542)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제14항에 있어서,
상기 개폐밸브부(540)의 탄성압착 주름영역(542)이 상기 방향전환 밸브부(560) 쪽과 연통되어진 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제13항에 있어서,
상기 방향전환밸브부는, 솔레노이드밸브로서, 3포트 2위치 밸브인 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 공기유통구(512)는 상기 전측 중계호스(410)의 일측에 연결되고, 상기 제2 공기유통구(522)는 상기 후측 중계호스(420)의 일측에 연결되어진 것을 특징으로 하는 기침 보조 장치.