KR101333195B1 - 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공호흡기용 인터페이스에 있어서, 호흡치료기용 비강 인터페이스에 있어서, 일측이 외부와 연통되도록 통공이 형성되어 내부의 공기가 외부의 공기와 교환이 이루어지도록 환기공간이 형성되고, 상기 환기공간과 격벽을 통해 분리되며 일측이 외부와 연통되어 산소공급장치와 연결되는 흡기유로가 형성된 하우징, 상기 하우징의 하부에 비강입구 사이의 간격에 대응되도록 이격되어 형성되고, 비강입구 깊이를 고려하여 돌출되며, 상기 환기공간(110)과 연통되는 한쌍의 토출관 및 상기 흡기유로와 상기 토출관 사이의 격벽에 일체로 형성되어 상기 흡기유로에 유입된 공기를 환기공간을 직접적으로 공유하지 않고 토출관에 공급할 수 있도록 토출관의 입구까지 연장되고, 단부의 외경은 토출관의 내경 보다 상대적으로 작게 하여 토출관의 입구와 단부 외측 사이는 환기공간과 연통되는 토출관의 입구가 막히지 않고 일부 개방되어 있도록 하는 한쌍의 유도관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스에 관한 것이다.

Description

일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스{Nasal Interface for Constant Nasopharyngeal Pressure during High-flow Humidified Oxygen Therapy}

본 발명은 호흡치료기용 비강 인터페이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가온 및 가습 된 산소를 환자의 흡기 요구량을 초과하는 유량으로 코를 통해 공급함으로써 흡기 호흡일을 줄이고, 호기말 양압을 발생시켜 기능적 잔기량을 증가시키며, 비강 및 상기도의 점막 상태를 최적화하고, 해부학적 사강의 호기 잔류가스를 줄임으로써 궁극적으로 환자의 호흡일 줄이고 폐산소화를 개선시키는 비침습적 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스에 관한 것이다.

산소 치료는 저산소증(hypoxemia)의 교정, 호흡 운동 부하의 감소, 심근 운동 부하의 감소 등으로 폐질환이 있는 환자뿐 아니라 다양한 질환의 환자들에서 많이 쓰이는 중용한 생명 유지 치료이다.

산소 치료시 산소를 공급하는 장치는 저유량법(low flow system)과 고유량법(high flow system)이 있다.

저유량법은 사용하기가 간편하나 환자가 호흡하는 흡입 공기의 일부만 공급하기 때문에 대기중의 공기가 섞이게 되는 것으로, 호흡 양상에 따라 산소 분압이 달라지는 단점이 있다.

고유량법 산소 공급 장치는 환자가 흡입하는 공기 전체를 공급하는 것으로 환자의 호흡 양상 변화에 관계없이 산소 분압을 일정하게 유지할 수 있으나 50% 이상의 산소농도는 공급하지 못하고 과도한 유량에 따른 가습 및 가온이 불충분한 단점이 있다.

이러한 비침습적 산소 공급장치를 시도하다가 50% 이상의 산소농도가 필요하거나, 환자의 증상이나 질환기 진행하면 침습적 기계 환기를 시행할 수 있다. 그러나 기계 환기는 그 자체가 폐포와 기도의 주기적인 확장과 허탈, 폐포의 과신전, 산소 독성, 기계 환기시 과도한 양압에 의한 기흉, 그리고 손상된 폐포에서 발생하는 여러 염증성 물질들에 의한 기관 손상 등의 기전으로 이차적인 폐 손상(ventilator inducedlung injury)을 가져오기 때문에 가능한 회피하는 것이 바람직하다.

여러 가지 원인에 의해 환자들이 스스로의 호흡 노력으로 적절한 호흡을 유지하지 못하는 경우 호흡 치료를 받게 되는데 경미한 환자는 저유량의 비강 캐뉼라를, 중증의 환자는 인공호흡기를 이용하여 각각 치료하게 된다. 그러나 이 둘의 경계선에 있는 중등도의 환자들에게 적절한 치료와 산소 요법을 적용하여 고비용 저효율의 기계 환기의 적용을 최소화 하고 이용이 간편하고 일정한 유량을 제공할 수 있는 비침습적 이면서도 효과적인 치료 장치는 부족한 상태이다.

최근 들어 장착이 간단하여 비교적 쉽게 이용할 수 있고 적절히 가온 가습된 공기를 고유량으로 공급함으로써 비강 점막을 보다 생리적이고 손상이 덜 되게 유지할 수 있으며 호흡일의 감소, 해부학적 사강의 환기 및 폐 탄성의 최적화에 이득을 줄 수 있는 가온 가습의 고유량 산소 요접용 비가 산소 공급장치가 개발되어 점차 사용이 증가하고 있다.

기존의 산소 공급장치에 비해 현재 가온 가습된 고유량 산소 요법용 비강 산소 공급장치가 가지는 호흡에서의 이점은 가온 가습된 공기를 공급한다는 점과 고유량의 산소를 공급한다는 2가지 기전에 의해 얻어 질 수 있으며 이를 이해하기 위해서는 우선 호흡에서의 상기도의 역할을 이해하는 것이 필요하다.

◆ 상기도(nasopharynx)의 역할

1) 흡기가스의 가온과 가습

2) 상기도 점막의 섬모 활동으로 분비물 제거

◆ 가온 가습된 산소 투여로 인한 장점

1) 1990년대부터 이미 여러 연구에 의해서 차고 건조한 산소의 투여는 폐탄성(pulmonary compliance)과 컨덕턴스(conductance)를 감소시킨다는 여러 연구가 있어 왔다. 또한 정상 성인에게서도 차고 건조한 산소의 흡입은 비강 점막의 콜린성 muscarinic receptor에 의해서 기도수축(bronchoconstriction)을 일으킬 수 있다. 이러한 측면에서 현재의 고유량 비강 캐뉼라에 의한 가온 가습된 산소의 투여는 차고 건조한 산소의 투여에 비해 폐탄성과 컨덕턴스를 증진 시킬 수 있는 장점이 있다.

2) 호흡 기도의 생리학적 기능 하에서 흡입 공기는 37℃까지 가온 되고 상대 습도는 100%까지 가습 된다. 이러한 흡입공기의 가온, 가습 과정에 포함되는 여러 요소들이 아직 명확하게 증명되지는 않았으나, 대부분이 비강에서 이루어지고 상당한 에너지의 소모가 발생할 것으로 예측되고 있다. 여기에 호흡기 질환이 발생하여 저산소증이 발생하였을 경우 많은 환자가 과 환기를 하게 되고 일회 호흡량이 증가 된다. 이러한 경우 비강을 통해 미리 적절하게 가온 가습된 산소를 투여하는 것은 이러한 흡입공기의 가온 가습 과정을 감소시켜 줌으로써 이에 사용되는 대사의 역할(metabolic work)을 감소시켜 주고 이에 따른 산소 소모와 이산화탄소의 발생을 줄여 줄 수 있게 한다는 장점을 가질 수 있다.

3) 차고 건조한 공기를 흡입했을 때 상기도 점막의 섬모 활동이 손상되어 분비물의 배출이 용이하기 않고 무기폐가 형성된다. 따라서 적절히 가온 가습된 고ㅇ량의 공기를 공급함으로써 섬모의 활동을 유지할 수 있고 건조를 예방하고 분비물이 두껍게 싸이지 못하게 하여 비강의 점막 손상을 줄이면서 효과적인 양압을 공급하여 무기폐를 최소화 할 수 있다.

◆ 고유량의 산소 투여로 인한 장점

1) 비인강 양압 형성

코를 통하여 고유량의 기체가 주입되면 비인강 이라는 공간의 한정성으로 인하여 호기시에도 약간의 양압이 발생하고 유지되는 것이 알려져 있다. 기도의 양압은 곧장 호기말 기도 허탈을 줄이고 기능적 잔기량을 증가시키는 효과가 있으며 이는 결국 폐산소화를 개선시키게 된다.

2) 호흡일 감소

상기도의 상당히 넓은 표면적과 상기도 내에 존재하는 공기는 흡기시 기류에 상당한 저항을 형성할 수 있다. 그러나 환자의 자발적인 흡기노력에 의해 유발되는 흡기유량 보다 높거나 같은 유량의 산소를 포함한 공기를 비인강을 통해 공급할 경우 상기도와 관련된 호기시 저항을 최소화시켜 환자의 흡기 호흡일을 경감시켜줄 수 있다.

3) 현재의 가온 가습의 고유량의 산소 투여용 비강 인터페이스는 유량에 비례하여 호기말 양압을 형성할 수 있고, 이러한 호기말 양압은 폐탄성(lung compliance)를 최적화시키고 폐포 개방성을 유지할 수 있게 하여 산소화를 개선시킨다.

4) 해부학적 사강의 환기

정상적인 호흡에서 흡기 일회 환기량의 약 30%가 해부학적 사강을 차지하게 되는데 고유량의 호흡 치료는 환자가 요구하는 유량을 초과하는 유량의 공기를 공급함으로써 흡기가 시작되기 전 휴지기에 환자의 해부학적 사강을 환기시키게 된다. 이와 같이 사강 환기량이 줄어들게 되면 분당 환기량의 더 많은 부분이 폐포 환기에 기여할 수 있어 호흡 노력의 효율이 증가되고 폐포의 가스 분포를 개선시키며 이러한 결과로 이산화탄소의 배출과 폐의 산소화 두 과정이 모두 좋아진다.

◆ 현재 공급되고 있는 가온 가습의 고유량 산소 요법용 비강 산소 공급장치의 임상적 문제점

1) 양압 환기를 투여하기 위해 유량을 증가시켰을 때 유량에 비례하여 호기 정이 커져서 환자의 불편감과 호기시 호흡일이 증가한다. 산소를 고유량으로 폐내로 공급하기 위해서는 공급 압력을 높이면 되므로 기계적으로 간단하지만, 호기시 기준 압력 이상으로 공급되면 호흡 자체가 어려워지므로 압력을 높이는데 한계가 발생하고, 호흡일이 증가하게 되며 압력 증가시 환자는 목과 흉부에 불편감을 느끼고 유량이 증가할수록 이명감을 느끼게 된다.

2) 환자의 비인강 내 발생되는 양압을 일정하게 유지하기도 어렵고 그 크기나 적절성을 알 수 없다. 폐포에 어느 정도의 연속 확장 압력(continusos distending pressure)을 전달할 수 있는지에 대해서는 구강의 개폐, 비강 캐뉼라의 크기, 그리고 유입되는 공기의 유량에 따라 많은 차이를 보인다. 이중에 가장 중용한 것이 비강과 캐뉼라 사이의 기체 누출(air leak)로, 기체 누출량이 커지면 일정 수준의 압력에 도달할 수 없게 된다. 산소캐뉼라를 통해 폐내로 산소가 공급되는 구조를 살펴보면, 산소캐뉼라의 끝부분을 비강입구(콧구멍)에 위치시킨 후 산소캐뉼라를 움직이지 않도록 접착테이프 등으로 안면에 고정시킨다.

비강입구에 위치된 산소캐뉼라에 의해서 비강입구가 완전히 막히면 호기가 안되므로 비강입구 보다는 산소캐뉼라의 외경이 작다. 즉 비강입구 직경의 대략 1/2은 산소캐뉼라가 차지하고 나머지 1/2는 열리 공간으로 남겨놓음으로써 호기가 가능하도록 한 것이다. 산소캐뉼라를 통해 공급되는 산소는 산소캐뉼라에서 분출되는 순간 열린 공간인 비강입구에서 압력이 급격히 낮아지므로 폐내 까지는 고유량을 공급할 수 없다.

게다가 비강입구는 개인마다 크기가 달라서 동일한 직경의 산소캐뉼라를 사용하더라도 비강입구의 열린 공간이 달라질 수 밖에 없다. 이러한 개인차를 고려하여 산소캐뉼라의 직경을 설계해야 하므로 산소캐뉼라의 직경은 더 작아질 수 밖에 없고 따라서 고유량의 산소를 공급하는데 한계가 있다.

이와 같이, 비강입구에서 압력이 낮아지면 기도를 지나 폐내로 유입되는 압력도 낮아지므로 호기말 기도 양압을 유지하는데 어려울 수밖에 없다. 여기에 현재 일정한 유량에 대해 어느 정도의 호기말 양압을 적용할 수 있는지를 측정할 수 있는 도구가 없기 때문에 기구 적용시 환자에게 필요한 적정 수준의 호기말 양압을 공급하고 있는지를 파악할 수 없다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고유량을 폐내에 공급하면서도 해부학적 사강의 공기를 지속적으로 환기시켜 호기 중 이산화탄소의 재흡입율을 감소시키고 폐포 내 산소분포도를 개선시킬 수 있으면서도 환자의 비강입구 크기와 형태에 제한받지 않고 의도한 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 호흡치료기용 인터페이스에 있어서, 일측이 외부와 연통되도록 통공이 형성되어 내부의 공기가 외부의 공기와 교환이 이루어지도록 환기공간이 형성되고, 상기 환기공간과 격벽을 통해 분리되며 일측이 외부와 연통되어 산소공급장치와 연결되는 흡기유로가 형성된 하우징, 상기 하우징의 하부에 비강입구 사이의 간격에 대응되도록 이격되어 형성되고, 비강입구 깊이를 고려하여 돌출되며, 상기 환기공간과 연통되는 한쌍의 토출관 ; 및 상기 흡기유로와 상기 토출관 사이의 격벽에 일체로 형성되어 상기 흡기유로에 유입된 공기를 환기공간을 직접적으로 공유하지 않고 토출관에 공급할 수 있도록 토출관의 입구까지 연장되고, 단부의 외경은 토출관의 내경 보다 상대적으로 작게 하여 토출관의 입구와 단부 외측 사이는 환기공간과 연통되는 토출관의 입구가 막히지 않고 일부 개방되어 있도록 하는 유도관;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스를 제공한다.

또한, 상기 하우징의 양측에는 안면에 고정시킬 수 있도록 유연한 재질로 이루어진 고정밴드가 결합될 수 있도록 밴드걸이구가 더 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 토출관은 개인마다 다른 비강입구의 크기와 상관없이 비강입구 내벽과 가압되면서 밀착될 수 있도록 중간 부분으로 가면서 볼록하게 돌출되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 토출관은 유연한 재질로 이루어져 외력이 가해지면 변형될 수 있도록 함으로써, 비강입구에 끼워질 때 토출관의 중심이 비강입구와 정확히 일치하지 않더라도 변형되면서 부드럽게 조정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

기존의 인터페이스들은 유량 유도관이 비강의 안쪽으로 삽입되어 설정 유량을 공급하다 보니 환자 마다 다른 콧구멍 크기로 인해 인터페이스의 유도관 구경 대비 콧구멍 크기의 비율이 틀려지므로 동일 유량에서도 콧구멍의 크기가 상대적으로 작을수록 가해지는 압력이 커질 뿐만 아니라 호기저항이 급격히 증가할 수밖에 없다.

그러나 본 발명품에서는 유량 유도관이 콧구멍과 직접 접촉하는 토출구와 이격되어 배치됨으로서 사람마다 다른 콧구멍의 크기에 영향을 받지 않으며, 유량 유도관에서 토출구로 분사되는 유량에 따라 일정한 호기저항을 유지해 줌으로서 일정한 호기말 기도양압을 유지해 주게 된다.

또한, 유량 유도관은 내경의 지름이 3mm 내외의 한쌍의 관으로 이루어져있고, 이는 제공되는 유량(5 - 60 리터/분)을 분사시킬 때 제트기류를 형성함으로서 유도관을 빠져나온 공기가 토출구를 통해 비강으로 흐를 수 있는 역할을 할 뿐만 아니라, 호기시에는 저항으로 작용하여 호기말 기도양압을 유지해 준다. 사람은 호기때에 호기초기에 유속이 빠르고 호기말로 갈수록 유속이 느려지는데, 이 제트기류는 유도관 분사구에서의 순간유속은 빠르고, 고압을 유지하지만 토출구 쪽으로 갈수록 압력은 급격히 낮아진다. 호기 때에 환자 쪽으로 분사되는 이 유량은 토출구에서 호기초기의 유량보다 낮아 이를 거스르고 호기가 이루어지며, 호기말로 갈수록 저항으로 작용하여 환자쪽에 호기말 기도양압이 형성된다.

본 발명에 따르면, 환자가 요구하는 유량을 초과하는 유량의 공기를 필요산소농도로 만들어 체온 수준으로 가온, 가습시켜 공급함으로써 흡기가 시작되기 전 휴지기에 환자의 해부학적 사강을 환기시킴으로써 이산화탄소의 재 흡입율을 감소키시키고, 페포 산소분포도 개선시킨다. 이와 같이, 환자의 자발적인 흡기노력에 의해 유발되는 흡기유량보다 높거나 같은 유량의 산소를 포함한 공기를 비인강을 통해 공급할 경우 환자의 흡기 호흡일을 경감시킨다.

또한, 지금까지 개발되어진 고유량 호흡치료장치들은 단순히 비인강내에 고유량의 산소가 포함된 공기를 공급함으로써 해부학적 사공간을 환기시키는 역할만을 할 뿐이었다. 그러나 실제 임상에서의 활용성과 이러한 치료를 요하는 환자들의 호흡생리적 특성에 비추어 볼 때 고유량으로 인한 호기시의 저항증가와 이로 인해 발생되는 비인강 및 기도양압을 특정할 수 없는 단점이 있다. 이에 제트기류를 이용한 호기저항장치를 이용하면 환자는 호기 초기에는 적은 호기저항으로 손쉽게 호기할 수 있을 뿐만 아니라 임상적으로 유의미한 호기말 기동양압을 특정할 수 있게 됨으로써 환자의 상태에 따른 적절한 폐의 기능적 잔기용적을 확보할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 인터페이스의 분해 사시도이다.
도 2은 본 발명에 따른 인터페이스의 정면 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인터페이스의 배면 결합 사시도이다..
도 4은 본 발명에 따른 인터페이스의 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일측에 통공(115)이 형성되어 외부와 연통되는 환기공간이 형성되고 격벽을 통해 분리되어 일측이 연통되고 그 연통된 부분에 외부의 공기 공급장치와 연결되는 하우징(100)이 구비된다. 하우징의 길이는 대략 80mm 이고, 폭은 대략 20mm 이다, 길이와 폭은 필요에 따라 가감하여 설계할 수 있다.

환기공간(110)은 직경에 비해 길이가 긴 원통형홀 인데, 이는 환기공간(110)의 공기가 외기와 지속적으로 교환이 이루어지더라도 호기말 잔류압력(양압)이 유지될 수 있도록 한 것이다.

하우징(100)에는 격벽(130)을 형성하여 환기공간(110)과 분리되는 흡기유로(120)가 형성된다. 흡기유로(120)는 환기공간과 마찬가지로 일측이 외부와 연통되고, 연통된 부분에는 산소공급장치에 연결되어 환자에게 필요한 산소를 공급받게 된다.

흡기유로(120)도 직경에 비해 길이가 긴 원통형홀 인데, 환기공간(120) 보다는 길이는 비슷하지만 내경이 대략 5 ~ 6mm로 상대적으로 작다.

하우징(100)의 하부에는 비강입구(콧구멍) 사이의 간격에 대응되도록 이격된 한쌍의 토출관(200)이 돌출 형성된다. 토출관(200)은 환기공간(110)과 연통되어 있고, 돌출된 토출관(200)의 길이는 15 ~ 20mm 정도이고, 토출관(200)의 끝부분 내경은 5mm 정도이며, 환기공간(110)과 연통되는 시작부분의 내경은 15mm 정도이다.

토출관(200)은 중간 부분이 볼록하게 돌출되어 있는데, 이는 토출관(200)이 비강입구에 끼워질 때 볼록한 부분이 비강입구의 내벽에 밀착되어 비강과 외부를 완전히 밀폐시킨다. 또한 비강입구 크기도 개인마다 조금씩 다르지만 확장성이 있으므로 토출관(200)의 볼록한 부분이 비강입구 보다 크더라도 가압 밀착되면서 비강입구가 확장되어 부드럽게 끼워지도록 한다. 토출관(200)은 실리콘과 같은 유연한 재질로 형성함으로써 외력이 작용하면 고정점을 축으로 변형되도록 한 것이다. 이는 개인마다 비강입구의 크기 뿐만 아니라 비강입구 사이의 간격도 약간씩 다르므로 유연하게 변형되면서 자연스럽게 간격 조정이 이루어지도록 한 것이다.

환기공간(110)과 흡기유로(120)을 분리하는 격벽(130)에는 흡기유로(120)와 연통되면서 토출관(200)에 대응되는 지점에 한쌍의 유도관(300)이 형성된다. 유도관(300)은 흡기유로(120)에 유입된 산소를 토출관(200)에 공급하는 것으로, 내경은 3mm 정도이다.

유도관(300)은 환기공간(110)을 통과하여 토출관(200) 입구까지 연장되어 있는데, 토출관(200) 내부로 대략 2 ~ 3mm 정도까지 연장되어 있다. 토출관(200)의 시작부분은 내경이 15mm 정도이므로 유도관(300)의 직경(3mm 내경 + 1mm 유도관두께)을 감안하더라도 유도관(300)과 토출관(200) 내벽 사이에 외주를 따라 10mm 정도의 여유 공간이 형성된다. 이는 후술하겠지만 양압을 유지하는데 매우 중요한 기능을 한다.

하우징(100)의 양측에는 고무나 연질 실리콘 또는 직조물과 같은 재질로 이루어져 유연하게 구부러지는 고정밴드(도시되지 않음)를 결합하여 사용할 수 있도록 밴드걸이구(400)가 형성된다. 인터페이스는 거동이 불편한 환자가 사용하는 것이므로 토출관(200)이 비강입구에 단단히 끼워진다 해도 빠질 수 있으므로 고정밴드를 이용하여 안면에 안전하고 단단하게 고정하기 위한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 인터페이스의 작용을 설명하면 다음과 같다.

환자의 비강입구(콧구멍)에 토출관(200)을 끼우고, 고정밴드를 이용하여 인터페이스를 안면에 안정되게 고정한다.

인터페이스를 안면에 고정한 후 흡기유로(120)의 개방구에 산소공급장치를 연결하고, 설정된 압력(유량)으로 산소를 주입한다.

흡기유로(120)에 주입된 산소는 유도관(300)을 거쳐 토출관(200)으로 공급되고, 토출관(200)을 지난 산소는 비강 내로 유입된다.

유도관(300)을 지나 토출관(200)으로 산소가 유입될 때, 유도관(300)의 끝단은 내경의 지름이 3mm 내외의 한쌍의 관으로 이루어져 있기 때문에 제공되는 유량(5 ~ 60리터/분)을 분사시킬 때 제트기류를 형성하게 된다.

이때 형성된 제트기류는 유도관(300)을 빠져나온 공기가 토출구(200)를 통해 비강으로 흐를 수 있는 역할을 할 뿐만 아니라, 호기시에는 저항으로 작용하여 호기말 기도양압을 유지해 준다.

사람은 호기 때에 호기초기에 유속이 빠르고 호기말로 갈수록 유속이 느려지는데, 이 제트기류는 유도관 분사구에서의 순간유속은 빠르고, 고압을 유지하지만 토출구 쪽으로 갈수록 압력은 급격히 낮아지므로 호기 때에 환자 쪽으로 분사되는 이 유량은 토출구(200)에서 환자 호기초기의 유량보다 낮아 이를 거스르고 호기가 이루어지며, 호기말로 갈수록 저항으로 작용하여 환자 쪽에 호기말 기도양압이 형성된다.

이때에 형성되는 호기말 기도양압은 흡기유로(120)로 공급되는 유량(압력)이 많을수록, 그리고 유도관(300)의 끝단 구경이 작을수록 높게 형성된다.

토출관(200)의 시작부분은 내경이 15mm 정도이므로 유도관(300)의 직경(3mm 내경 + 1mm 유도관두께)을 감안하더라도 유도관(300)과 토출관(200) 내벽 사이에 외주를 따라 10mm 정도의 여유 공간이 형성된다. 돌출된 토출관(200)의 길이는 15 ~ 20mm 정도이고, 토출관(200)의 끝부분 내경은 9mm 정도이므로 호기가 이루어지는 면적(토출관(200)의 시작부분 내경 = 15mm 즉, 7.5 X 7.5 X 3.14 = 176.625 ㎟)대비 유도관(300)의 면적(2.5 X 2.5 X 3.14 = 19.625㎟)은 11% 정도로 호기시에 이 유도관(300)의 크기가 호기저항으로 작용하지는 않는다.

그러나 기존의 방식은 유도관이 비강에 삽입되는 형태이고 사용되는 유도관의 외경이 4 ~ 6.8 mm 이므로 콧구멍에서 호기가 이루어지는 면적의 비율이 본 발명보다는 클 수밖에 없다.

상기의 이유로 인하여 본 발명은 기존의 치료법 대비 특정된 호기말 기도양압을 유지하면서도, 호기 저항을 감소시킨다.

정상적인 호흡이 어려운 환자에게 호기말 양압은 호흡일 경감, 낮은 수준의 기도압, 빈호흡 완화 등 호흡에 유리한 여러 가지 효과가 있다.

호기시에는 가스교환 한 이산화탄소를 포함한 공기가 산소의 유입경로를 거스르면서 비강을 거치고 토출관(200)을 통해 환기공간(110)을 거쳐 통공(115)으로 배출된다.

토출관(200)은 비강입구의 내벽과 밀착되어 토출관(200)의 외측과 비강입구 내벽 사이는 폐쇄되므로, 산소캐뉼라를 사용하던 기존에 비해 외기의 혼입(환기공간을 통해서 혼입)이 적어 폐내로 공급되는 산소농도가 상대적으로 덜 희석된다.

비강은 코에서 폐포까지 이어지는 즉, 호흡경로를 이루는 기관들 중에 상대적으로 넓은 공간으로서 흡기시 유입되는 공기의 온도와 상대습도를 적절하게 높이는 중요한 기능을 하지만, 호기시에는 이산화탄소가 완전히 배출되지 않고 잔류함으로써 해부학적 사강이 되어 효율적인 산소공급에 방해가 된다. 정상인이라면 이러한 해부학적 사강도 자연스럽지만 환자에게는 산소부족을 초래하는 원인이 된다.

이와 같이, 환자의 흡기유량을 초과하는 유량의 산소를 포함한 가온, 가습된 공기가 흡기유로(120)로 유입되어 유도관(300)을 통해 분사되는 제트기류는 공급된 공기가 토출관(200)을 통해 비강내의 잔류가스를 지속적으로 환기시킬 수 있도록 한다. 즉, 호기시 배출되는 이산화탄소는 유도관(300)과 토출관(200) 사이의 공간으로 빠져나가 환기공간(110)으로 유입된 후 환기공간의 통공(115)을 통해 지속적으로 환기되는 것이다. 상술하였지만, 비강은 콧구멍을 통해 바로 외기와 교환하는 것이 가장 바람직하지만, 호기말 양압이 특정되는 것은 호흡이 곤란한 환자에게 매우 중요하므로 호기저항은 상대적으로 적게 작용하면서 동시에 호기말 양압도 유지할 수 있도록 한 것이다.

100 : 하우징 110 : 환기공간
115 : 통공 120 : 흡기유로
130 : 격벽 200 : 토출관
300 : 유도관 400 : 밴드걸이구

Claims (4)

1. 호흡치료기용 비강 인터페이스에 있어서,
   일측이 외부와 연통되도록 통공(115)이 형성되어 내부의 공기가 외부의 공기와 교환이 이루어지도록 환기공간(110)이 형성되고, 상기 환기공간(110)과 격벽(130)을 통해 분리되며 일측이 외부와 연통되어 산소공급장치와 연결되는 흡기유로(120)가 형성된 하우징(100);
   상기 하우징(100)의 하부에 비강입구 사이의 간격에 대응되도록 이격되어 형성되고, 비강입구 깊이를 고려하여 돌출되며, 상기 환기공간(110)과 연통되는 한쌍의 토출관(200); 및
   상기 흡기유로(120)와 상기 토출관(200) 사이의 격벽(130)에 일체로 형성되어 상기 흡기유로(120)에 유입된 공기를 환기공간(110)을 직접적으로 공유하지 않고 토출관(200)에 공급할 수 있도록 토출관(200)의 입구까지 연장되고, 단부의 외경은 토출관(200)의 내경 보다 상대적으로 작게 하여 토출관(200)의 입구와 단부 외측 사이는 환기공간(110)과 연통되는 토출관(200)의 입구가 막히지 않고 일부 개방되어 있도록 하는 한쌍의 유도관(300);
   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징(100)의 양측에는 안면에 고정시킬 수 있도록 유연한 재질로 이루어진 고정밴드를 결합시킬 수 있도록 밴드걸이구(400)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 토출관(200)은 개인마다 다른 비강입구의 크기와 상관없이 비강입구 내벽과 가압되면서 밀착될 수 있도록 중간 부분으로 가면서 볼록하게 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 토출관(200)은 유연한 재질로 이루어져 외력이 가해지면 변형될 수 있도록 함으로써, 비강입구에 끼워질 때 토출관의 중심이 비강입구와 정확히 일치하지 않더라도 변형되면서 부드럽게 조정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 일정 수준의 호기말 기도 양압이 유지되는 가온 가습 고유량 산소요법 호흡치료기용 비강 인터페이스.

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