KR101186403B1 - 공기량 조절이 가능한 수동호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동호흡기에 관한 것으로서, 일방향밸브가 설치되는 입구와 압력유지장치를 갖는 출구를 갖으며 내부에 공기주머니가 형성되는 백과, 백의 출구에 연결되는 유입관과 그 반대측에 토출관이 형성된 드럼 및 이 드럼 일측에 원통형 가이드 실린더가 일체로 형성되는 하우징과, 상기 드럼내에 회전가능하게 설치되어 유입관으로 유입되는 유체에 의해 회전을 이루는 임펠러와, 상기 가이드실린더에 동축상으로 연결고정되어 단부에 주입구가 형성되고, 일측에 개폐공을 갖는 배출실린더와, 임펠러의 회전축에 연결되어 축의 회전운동에 의해 상기 실린더내를 직선운동하며 개폐공을 선택적으로 개폐하는 차단부재과, 상기 드럼의 토출관과 안내수단의 개폐공을 연결하는 연결관과, 상기 가이드 실린더에 설치되어 차단부재를 초기위치로 복귀시킴과 동시에 차단부재의 직선이동거리를 조정하는 조정수단으로 구성된 공기량 조절이 가능한 수동호흡기를 제공함으로서, 백에서 토출되는 공기량이 임펠러가 정해진 회전량을 이루면 더 이상 공기배출을 이룰 수 없도록 하게 되므로 항시 설정된 양의 공기만을 주입할 수 있게 되어 무리한 공기공급으로 인한 환자의 폐 팽창을 미연에 방지하게 되는 것은 물론 호흡기 사용자의 취급부주의로 인한 백의 압박시에도 환자의 안전을 최대한 보장할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

공기량 조절이 가능한 수동호흡기{Air Volume Adjustable Respirator}

본 발명은 수동호흡기에 관한 것으로서, 특히 응급용으로 사용되는 수동호흡기에서 공기 공급량을 환자상태에 따라 적절하게 조절 가능토록 함으로써 환자에게 최적의 공기공급량을 유지할 수 있도록 하는 수동호흡기에 관한 것이다.

일반적으로 응급환자 특히 호흡이 정지되거나 원활한 자가호흡이 어려운 환자의 경우에는 수동 호흡기를 이용하여 공기를 인공적으로 공급하게 된다.

이러한 수동 호흡기는 도 1에 도시된 바와 같이 공기가 출입하게 되는 백(1)의 일측에 마스크(2)가 장착되어 있다. 이러한 호흡기는 백(1)을 누르게 되면 백(2)속의 공기가 마스크를 통해 환자에게 주입되고, 백에서 손을떼면 탄성소재의 백이 원상태로 복귀하는 과정에서 뒷부분으로부터 공기가 유입되어 다시 공급가능한 상태를 유지한다. 백의 뒷부분에는 일방향밸브가 설치되어 백이 눌려질 때 후방으로의 공기배출이 제한되도록 구성되어 있다.

그러나 이러한 종래의 호흡기는 환자 상태를 고려하지 않고 획일적인 공기공급을 이루게 되어 심각한 문제를 수반하고 있었다.

즉, 환자 상태를 고려하지 않고 백을 무조건 눌러 공기를 공급하게 되면, 환자의 폐 부피가 매우 증가함에 따라 폐가 과도하게 팽창하는 문제를 갖게 되는 것이다. 폐의 과도한 팽창은 폐세포를 손상시키고 죽게 하여, 폐의 산소운반능력이 저하시킨다. 폐의 산소 운반 능력의 일시적인 감소는 환자에게는 대단한 손상을 유발하게 되며 심지어는 환자가 사망할 수도 있는 것이다.

따라서 이러한 단점을 예방하기 위해서, 미리 결정된 밸브에서 호흡채널을 매개로 공급될 공기압을 제한하도록 호흡하우징에 압력과부하방지설비를 구비하도록 하는 기술이 이미 개발되어있다. 하지만, 압력 과부하 방지 설비를 구비하였음에도 불구하고, 폐의 고도한 팽창이 여전히 인공호흡 중에 야기되고 있는 게 현실이다. 즉, 종래의 압력 과부하 방지 설비는 공기공급을 제한하는 것이 아니라 일정압력 이하로 유지시켜 급격한 공급을 제한하는 것에 불과하여 목적하는 바를 달성하기 어려운 것이었다.

한편, 이러한 문제들을 감안하여 대한민국 특허출원 10-2007-0011227호에는 본 발명은 인공호흡을 필요로 하는 환자에 연결하는 호흡채널을 갖춘 호흡 하우징으로 이루어진 수동호흡장치에 관한 것으로, 호흡채널이 밸브시스템을 매개로 호흡채널로 환자에게 공기를 제공하도록 벌룬(balloon)형 유니트에 연결된 유입포트와 환자가 내쉬는 공기를 호흡채널에서 대기 중으로 배출하는 유출포트에 연결되되, 벌룬형 유니트는 주입구와 배출구를 구비한 탄성벨로우즈로 이루어지며, 추가로 벨로우즈의 주입구에 역흐름 방지 밸브(non-return valve)가 구비되고, 벨로우즈가 호흡하우징의 유입포트와 연결된 구성을 갖는 수동호흡장치와 벌룬형 유니트 및 수동 호흡장치용 밸브 하우징이 개시되어 있다.

그러나 이러한 구조의 호흡기는 압력값을 제어하고 있는 것으로서 역시 공급량을 일정하게 유지시킬 수 없는 구조를 갖는 것이다. 즉, 사용자가 누르는 힘을 서서히 길게 누르게 되면 압력상승이 발생하지 않아 최대의 공기공급이 이루어지게 되는 것이다. 이러한 것은 자가 호흡이 어느 정도 가능한 환자등과 같이 미량의 공기공급을 요하는 환자에게는 불필요한 양의 공기 공급을 초래하여 이미 위에서 언급한 부작용을 일으키는 문제를 갖고 있는 것이다.

물론 소아용의 경우에는 백 크기를 작게 하여 공급량을 줄인 것이 개발되어 있으나 성인 환자의 경우에도 환자의 상태에 따라 공기량 조절이 요구되고 있는 것에 부응하지 못하는 문제가 있다.

이에 본 발명은 위에서 살펴본 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 그 목적은 정해진 양의 공기를 주입할 수 있도록 하는 수동 호흡기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 수동 호흡기에서 공기 공급량을 여러 단계로 가변 설정할 수 있도록 하는 수동호흡기를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 일방향밸브가 설치되는 입구와 압력유지장치를 갖는 출구를 갖으며 내부에 공기주머니가 형성되는 백과, 백의 출구에 연결되는 유입관과 그 반대측에 토출관이 형성된 드럼 및 이 드럼 일측에 원통형 가이드 실린더가 일체로 형성되는 하우징과, 상기 드럼내에 회전가능하게 설치되어 유입관으로 유입되는 유체에 의해 회전을 이루는 임펠러와, 상기 가이드실린더에 동축상으로 연결 고정되어 단부에 주입구가 형성되고, 일측에 개폐공을 갖는 배출실린더와, 임펠러의 회전축에 연결되어 축의 회전운동에 의해 상기 배출실린더 내부를 직선운동하며 개폐공을 선택적으로 개폐하는 차단부재과, 상기 드럼의 토출관과 안내수단의 개폐공을 연결하는 연결관과, 상기 가이드 실린더에 설치되어 차단부재를 초기위치로 복귀시킴과 동시에 차단부재의 직선이동거리를 조정하는 조정수단으로 구성된 공기량 조절이 가능한 수동호흡기에 의해 달성될 수 있다.

상기 연결관은 신축성을 갖는 벨로우즈 타입으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 임펠러의 회전축에는 피니언기어가 결합되고, 상기 차단부재는 길이방향으로 개방된 슬릿이 형성된 중공부를 갖는 피스톤로드의 전방에 피스톤이 결합되어 있고 피스톤로드의 저면에 길이방향으로 상기 피니언에 결합하는 래크기어가 형성되어 임펠러의 회전운동을 직선운동으로 전환한다.

상기 조정수단은 상기 피스톤로드의 중공부에 삽입되는 압축스프링과, 가이드실린더의 증공부의 슬릿에 대응하는 위치에 형성되는 것으로 복수의 조절단계를 갖는 조절홈과, 조절홈을 통해 삽입되며 상기 중공부로 삽입되어 압축스프링의 선단위치를 제어하는 조정손잡이로 구성된다.

본 발명은 백의 출구측에 배출되는 공기에 의해 회전하는 임펠러를 설치하고, 임펠러에 의해 연동하는 피스톤 및 피스톤의 위치를 조정하는 조정수단을 설치함으로서, 백에서 토출되는 공기량이 임펠러가 정해진 회전량을 이루면 더 이상 공기배출을 이룰 수 없도록 하게 되므로 항시 설정된 양의 공기만을 주입할 수 있게 된다. 따라서 무리한 공기공급으로 인한 환자의 폐 팽창을 미연에 방지하게 되는 것은 물론 호흡기 사용자의 취급부주의로 인한 백의 압박시에도 환자의 안전을 최대한 유지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 수동 호흡기의 구성을 보인 사시도
도 2는 본 발명에 따른 수동 호흡기의 구성을 보인 사시도
도 3은 본 발명에 따른 수동 호습기의 주요구성을 보인 조립상태 사시도
도 4는 본 발명에 따른 수동 호흡기의 주요 구성을 보인 분해사시도
도 5는 본 발명에 따른 수동호흡기의 작동상태를 보인 것으로서, 최소공기 공급상태를 나타내는 도면
도 6은 도 5의 상태에서 백을 가압하여 공기공급이 제한되는 위치까지 피스톤이 전진한 상태를 보인 단면도
도 7은 본 발명에 따른 수동호흡기의 작동상태를 보인 것으로서, 최대공기 공급상태를 나타내는 도면
도 8은 도 7의 상태에서 백을 가압하여 공기공급이 제한되는 위치까지 피스톤이 전진한 상태를 보인 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 공기량 조절이 가능한 수동호흡기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명에 따른 공기량 조절이 가능한 수동호흡기의 전체구성이 사시도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 발명은 일정량의 공기를 수용할 수 있는 백(10)과, 이 백(10)과 연통되어 공기를 통과시키는 드럼(30) 및 가이드실린더(40)가 일체로 구성된 하우징(20)과, 하우징(20)에 결합되어 후술하는 피스톤(76)을 가이드하는 배출실린더(50)와, 배출실린더(50)를 따라 이동하며 공기배출을 차단하는 차단부재(60)와, 배출실린더(50)와 임펠러(32)를 연결하는 연결관(80)과, 공기 배출량을 조절하는 조정수단을 포함한다.

도 3에는 본 발명에 따른 공기량 조절이 가능한 수동호흡기의 구성기 결합상태로 도시되어 있고, 도 4에는 도3에서 방향을 시계방향으로 90도 회전시킨 상태에서 분해사시도로 도시되어 있다. 이에 따르면, 상기 백(10)은 일방향밸브가 설치되는 입구(12)와, 그 반대측에 출구(14)가 형성된다.

하우징(20)을 구성하는 드럼(30)은 백(10)의 출구(14)에 연결되는 유입관(34)과 그 반대측에 토출관(36)이 형성되고, 드럼(30) 일측에는 원통형 가이드 실린더(40)가 일체로 형성된다.

상기 드럼(30)내에는 유입관(34)으로 유입되는 유체에 의해 회전을 이루는 임펠러(32)가 회전가능하게 설치되어 있다. 유입관(34)은 드럼(30)과 편심되는 위치에 연결되어 임펠러(32)는 유입되는 유체에 의해 항시 일정한 방향으로 회전하도록 구성된다. 임펠러(32)의 회전축에는 피니언기어(38)가 결합되어 있다. 부호 33은 드럼커버로서 임펠러(32)의 조립을 가능하도록 한다.

상기 배출실린더(50)는 후단이 가이드실린더(40)에 동축상으로 연결고정되어 단부에 호흡마스크(16)(도2참조)에 연결되는 주입구(52)가 형성되고, 주입구(52)의 일측에 개폐공(54)이 형성된다. 개폐공(54)은 백으로부터 공급되는 공기가 유입되는 통로이다.

차단부재(60)는 피스톤로드(62)와 피스톤(70)으로 구성되는 것으로서, 임펠러(32)의 회전축(32a)에 고정된 상기 피니언기어(38)에 연결되어 축의 회전운동에 의해 상기 배출실린더(50)내를 직선운동하며 개폐공(54)을 선택적으로 개폐하게 된다.

상기 피스톤로드(62)에는 길이방향으로 개방된 슬릿(66)이 형성된 중공부(64)(도5참조)가 형성된다. 전방에 결합되는 피스톤(70)은 나사방식으로 결합되어 후술하는 압축스프링(90)의 삽입을 가능하게 하여야 한다. 또한 피스톤로드(62)의 저면에는 길이방향으로 상기 피니언기어(38)에 결합하는 래크기어(68)가 형성되어 임펠러(32)의 회전운동을 직선운동으로 전환하게 된다.

연결관(80)은 상기 드럼(30)의 토출관(36)과 배출실린더(50)의 개폐공(54)을 연결하는 것으로서, 신축성을 갖는 튜브 또는 벨로우즈 타입으로 구성된 것이 바람직하다.

상기 조정수단은 상기 가이드실린더(40)에 설치되어 차단부재(60)를 초기위치로 복귀시킴과 동시에 차단부재(60)의 직선이동거리를 조정하게 된다.

이 조정수단은 상기 피스톤로드(62)의 중공부(64)에 삽입되는 압축스프링(90)과, 가이드실린더(40)의 중공부(64)의 슬릿(66)에 대응하는 위치에 형성되는 것으로 복수의 조절단(92a)을 갖는 조절홈(92)과, 조절홈(92)을 통해 상기 중공부(64)로 삽입되어 압축스프링의 선단위치를 제어하는 조정손잡이(94)로 구성된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 공기량 조절이 가능한 수동호흡기는 도5와 같은 초기상태에서, 백(10)(도 2참조)을 누르게 되면, 백(10)내부의 공기가 드럼(30)의 유입관(34)으로 도입되고 그힘에 의해 임펠러(32)가 회전을 이루게 된다. 임펠러(32)의 회전은 드럼(30)내의 공기를 이동시키게 되고 토출관(36)으로 공기가 토출되어 연결관(80)을 통해 배출실린더(50)로 이송된다. 이송된 공기는 마스크를 통해 요구조자에게 공급이 이루어진다. 한편, 상기 임펠러(32)의 회전은 동시에 피니언기언(38)의 회전을 유발하게 되므로 이에 결합되어 있는 래크기어(68)가 형성된 피스톤로드(62)가 전방 도면상 좌측으로 이동하게 된다. 이때 피스톤로드(62)의 이동은 압축스프링(90)의 이동을 수반하게 된다. 그러나 압축스프링(90)은 가이드실린더(40)에 고정되는 조정손잡이(94)에 의해 선단의 움직임이 제한되어 있으므로 전방으로 이동하지 못하고 압축이 이루어지게 된다.

이러한 동작이 일정상황 지속되면 도 6에 도시된 바와 같이 피스톤(70)이 개폐공(54)을 막아 더 이상의 공기 공급은 이루어지지 않게 된다. 또한, 공기 공급이 차단되면 호흡기 사용자의 손에는 더 이상 백(10)이 눌려지지 않는 것을 통해 전해지게되므로 백에 가한 힘을 제거하면 백의 고유탄성에 의해 복원이 이루어지고, 동시에 압축스프링(90)이 복원하며 차단부재(60)를 후퇴시켜 초기의 위치로 복원을 이루게 된다. 이때 백(10)은 통상의 일방향 밸브가 설치된 유입구(12)를 통해 공기가 유입되어 진다.

도 7 및 도 8에는 공기공급량을 확대한 작동상태도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 조정손잡이(94)를 후방 즉 도면상 우측으로 이동하여 위치시키면, 조정수단 및 차단부재(60) 전체가 후방으로 이동하게 된다. 이러한 상태에서 백(10)을 가압하게 되면 상기 도 5의 설명에서와 같이 공기의 배출 및 차단부재의 이동이 이루어지게 된다. 다만 차단부재(60)의 피스톤(76)이 개폐공(54)을 폐쇄하는 시간이 지연되거나 또는 조정길이에 따라 폐쇄하지 않거나 하여 공기량의 공급시간을 확대함으로써 공기량 조정이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 공기량 조절이 가능한 수동호흡기는 예상할 수 있는 실시예에 불과한 것이며 여기에 한정되지 않는다. 또한, 이러한 기술 사상을 가미한 단순한 설계변경 및 치환등은 본 발명의 보호범위에 속하여야 한다. 실시 가능한 다른예를 살펴보면, 위에서 언급한 바와 같이 차단부재의 이동은 피스톤과 개폐공의 거리를 변경하기 위한 것이다. 즉, 이건이 공기량 변화를 위한 초기조건인바, 연결관(80)을 벨로우즈형태로 구성하여 배출실린더에 대한 개폐공의 위치를 직선방향으로 가변가능하게 하는 것에 의해 공기량 조절이 가능하다. 이때에는 차단부재의 이동을 위한 조정수단은 필요없게된다.

10: 백 12: 입구
14: 출구 16: 마스크
20: 하우징 30: 드럼
32: 임펠러 32a: 회전축
34: 유입관 36: 토출관
38: 피니언기어 40: 가이드실린더
50: 배출실린더 54: 개폐공
60: 차단부재 62: 피스톤로드
64: 중공부 66: 슬릿
68: 래크기어 70: 피스톤
80: 연결관 90: 압축스프링
92a: 조절단 92: 조절홈
94: 조정손잡이

Claims (4)

1. 일방향밸브가 설치되는 입구와 압력유지장치를 갖는 출구를 갖으며 내부에 공기주머니가 형성되는 백과,
   백의 출구에 연결되는 유입관과 그 반대측에 토출관이 형성된 드럼 및 이 드럼 일측에 원통형 가이드 실린더가 일체로 형성되는 하우징과,
   상기 드럼내에 회전가능하게 설치되어 유입관으로 유입되는 유체에 의해 회전을 이루는 임펠러와,
   상기 가이드실린더에 동축상으로 연결고정되어 단부에 주입구가 형성되고, 일측에 개폐공을 갖는 배출실린더와,
   임펠러의 회전축에 연결되어 축의 회전운동에 의해 상기 배출실린더내를 직선운동하며 개폐공을 선택적으로 개폐하는 차단부재과,
   상기 드럼의 토출관과 안내수단의 개폐공을 연결하는 연결관과,
   상기 가이드 실린더에 설치되어 차단부재를 초기위치로 복귀시킴과 동시에 차단부재의 직선이동거리를 조정하는 조정수단으로 구성된 것으로 특징으로 하는 공기량 조절이 가능한 수동호흡기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결관은 신축성을 갖는 벨로우즈 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기량 조절이 가능한 수동호흡기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러의 회전축에는 피니언기어가 결합되고, 상기 차단부재는 길이방향으로 개방된 슬릿이 형성된 중공부를 갖는 피스톤로드의 전방에 피스톤이 결합되어 있고 피스톤로드의 저면에 길이방향으로 상기 피니언에 결합하는 래크기어가 형성되어 임펠러의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 것으로 특징으로 하는 공기량 조절이 가능한 수동호흡기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 조정수단은 상기 피스톤로드의 중공부에 삽입되는 압축스프링과, 가이드실린더의 증공부의 슬릿에 대응하는 위치에 형성되는 것으로 복수의 조절단계를 갖는 조절홈과, 조절홈을 통해 삽입되며 상기 중공부로 삽입되어 압축스프링의 선단위치를 제어하는 조정손잡이로 구성된 것을 특징을 하는 공기량 조절이 가능한 수동호흡기.

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