KR101432098B1 - 인공호흡기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공호흡기 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하여 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 공급함에 따라, 폐포의 확대 축소 없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생함에 따라 폐포의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 별도의 추가 장비 없이 고주파수의 호흡이 환자에게 제공되므로 제품의 대한 구조가 간단하여 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 제품에 대한 내구성 및 제품의 대한 신뢰성을 더욱 향상할 수 있게 된다.

Description

인공호흡기 및 그 제어 방법{MEDICAL VENTILATOR AND METHOD FOR DRIVING THEREOF}

본 발명은 인공호흡기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 폐포의 구조적 특성에 따라 배기 및 흡기를 최적화하여 적은 호흡량으로 많은 혼합 가스를 환자에게 제공할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 교통사고 및 각종 재난·사고가 늘어나고, 폐암 등의 발병율이 증가함에 따라 병원에서 인공호흡장치의 수요가 늘어나고 있다. 또한, 고령의 임산부로 인해 미숙아의 탄생율이 증가함에 따라 특별한 사고를 당하지 않고도 인공호흡장치의 도움을 받아 생명을 유지하고 있는 미숙아들이 늘어나고 있다.

이러한 미숙아의 경우 기존의 인공 호흡기를 통해 급격히 등락하는 계단함수 압력 파형의 공기를 주입하면, 흡기 및 배기 공기의 흐름(압력 또는 유속)이 급격히 변화함으로써 후술할 에어 트래핑(Air Trapping) 현상 및 환기(또는 호흡)를 저해하는 다양한 동적 특성(Dynamic Characteristic)이 발생하여, 폐간질 기종이 나타날 수 있으며 그로 인한 사망율이 증가하는 것으로 알려지고 있다.

따라서 최근에는 신생아 또는 미숙아에는 고주파 인공호흡기(high Frequency Ventilator)가 적용되고 있고, 이러한 고주파 인공 호흡기는 실제 사람의 호흡보다 짧은 주파수의 공기를 다수 회 주입함으로써 폐포의 확대 수축 없이 폐의 환기를 시키기 위한 장치이다.

즉, 신생아 또는 미숙아에 적용되는 고주파 인공 호흡기의 경우 인공 폐 표면 활성제를 투여한 후 환기는 이루어지나 혈액은 흐르지 않는 폐포 발생하는 폐의 사강(Dead Space) 보다 작은 환기량으로 과호흡함으로써, 호흡 전 주기 동안 폐 용적이 일정하게 유지되어 폐의 손상이 최소화된다.

그러나, 고주파 호흡장치의 경우에도 호흡기 및 폐포의 구조적 특성을 간과하여 설계됨으로써, 정상적일 때와 비교하여 폐의 환기 효율이 30 내지 40 % 정도 감소하는 현상이 발생하였다.

이러한 미숙아 또는 신생아에게 적용되는 고주파 인공 호흡기는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 피스톤 방식의 오실레이터를 통해 과호흡을 유도하는 튜브 피스톤 방식에 의한 고 빈도 환기 알고리즘을 적용하고 있다.

즉, 흡기관의 소정 위치에 설치되고 실린더를 통해 혼합 가스를 폐로 주입하는 흡기 밸브와 폐로부터 배출된 배기 가스를 외부로 배출하는 호기말양압 (peep) 밸브를 포함하며, 피스톤을 추가 설치하여 폐에 혼합 가스의 유속을 빠르게 제어하도록 구비된다.

그러나 이러한 오실레이터의 발진 주파수에 따라 구동되는 피스톤의 구동으로 혼합 가스의 유속에 대한 빠른 제어에는 한계가 있고, 별도의 피스톤과 상기 피스톤을 제어하는 오실레이터 등의 제어 장비가 필요하므로 제품의 비용 및 단가가 증가되며, 제품에 대한 경박 단소가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하여 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브를 제어하여 혼합가스를 공급함에 따라, 폐포의 확대 축소 없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생함에 따라 폐포의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 별도의 추가 장비 없이 고주파수의 호흡이 환자에게 제공되므로 제품의 대한 구조가 간단하여 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 제품에 대한 내구성 및 제품의 대한 신뢰성을 더욱 향상할 수 있는 인공 호흡기 및 그 제어 방법을 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브의 제어에 의해 호흡이 이루어지므로, 기존의 피스톤이 제거되므로, 인공 호흡기의 구조가 단순하고 제품의 경박단소화가 가능한 인공 호흡기 및 그 제어 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 인공 호흡기는,

환자에게 제공되어지는 혼합 가스의 유속 및 유압을 조절하여 환자의 폐로 공급하는 흡기 조절 밸브와,

환자의 폐로부터 배출된 배기 가스의 유속 및 유압을 조절하여 배기 가스를 외부로 배출하는 호기말양압 밸브를 포함하고,

환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 고빈도 호흡 모드에 대응되는 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호를 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제어 모듈은

폐포의 확대 축소없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제1 고빈도 호흡 모드로 설정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 구동 신호는

상기 제1 고빈도 호흡 모드를 실행하기 위해, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 호흡 주기로 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제어 모듈은,

폐포의 확대 및 축소 없이 폐의 환기를 소정 시간 발생하고, 상기 소정 시간 경과 후 폐포의 축소로 폐의 배기 가스를 외부로 배출하는 구동 신호를 생성하여 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제2 고빈도 호흡 모드로 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 구동 신호는

기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기로 형성된 제1 구동 신호와,

상기 소정 시간 경과 후 미리 정해진 임계치 이하의 호흡량을 가지는 제2 구동 신호를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제어 모듈은

상기 제2 구동 신호를 호기말양압 밸브로 제공하여 상기 설정 시간 동안 폐의 배기 가스를 외부로 배출하고,

상기 설정 시간 동안 상기 흡기 조절 밸브의 제어를 금지하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제어 모듈은,

상기 제2 구동 신호에 의한 상기 설정 시간 동안 배기 가스 내의 이산화 탄소를 측정하여 상기 이산화탄소 측정치를 상기 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보로 업데이트하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 인공 호흡기의 제어 방법은,

환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 인공 호흡기에 대한 고빈도 호흡 모드를 설정하는 모드 설정 단계; 및

폐포의 확대 축소없이 폐의 환기를 발생하기 위해, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호를 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 고빈도 호흡 모드 실행 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 관점에 따른 인공 호흡기의 제어 방법은,

환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 인공 호흡기에 대한 고빈도 호흡 모드를 설정하는 모드 설정 단계;

기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 제1 구동 신호로 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브를 기 설정된 소정 시간 동안 제어하여 폐의 축소 및 확대없이 폐포의 환기를 발생하는 제1 호흡 모드 실행 단계; 및

상기 소정 시간 경과 후 기 설정된 임계치 이하의 제2 구동 신호로 호기말양압 밸브를 설정 시간 동안 제어하여 폐의 축소를 통해 배기 가스를 외부로 배출하는 제2 호흡 모드 실행 단계를 포함하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 호흡 모드 실행 단계는,

상기 설정 시간 동안 배기 가스 내의 이산화탄소를 측정하여 이산화탄소 측정치를 상기 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보로 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인공 호흡기 및 그 제어 방법은, 폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하여 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브를 제어하여 환자가 필요한 혼합가스를 공급함에 따라 , 폐포의 확대 축소 없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생함에 따라 폐포의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 별도의 추가 장비 없이 고주파수의 호흡이 환자에게 제공되므로 제품의 대한 구조가 간단하여 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 제품에 대한 내구성 및 제품의 대한 신뢰성을 더욱 향상할 수 있는 잇점을 가진다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 피스톤을 이용한 인공 호흡기의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공 호흡기의 구성을 보인 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어 모듈의 구동 신호를 보인 파형도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어 모듈의 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 보인 파형도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인공 호흡기의 제어 과정을 보인 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공 호흡기의 구성을 보인 도면이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 제어 모듈의 구동 신호를 보인 파형도이다.

본 발명에 따른 인공 호흡기는, 기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호에 따라 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브에 제공하여 폐의 축소 및 확대 없이 폐의 환기를 발생하도록 구비되며, 이러한 인공 호흡기는, 흡기관(11), 흡기 조절 밸브(13), 흡기 조절 밸브 구동부(15), 배기관(31), 호기말양압 밸브(33), 호기말양압 밸브 구동부(35), 및 제어 모듈(50)를 포함한다.

상기 흡기관(11)은 가스제공 비례밸브 의 구동에 따라 제공된 혼합 가스를 환자의 폐로 제공하는 관으로서, 흡기관(11)의 내부에 혼합 가스의 유속 및 유압을 검출하여 제어 모듈(50)로 제공하도록 구비된다.

상기 흡기 조절 밸브(13)는 상기 흡기관(11)의 혼합 가스의 유속 및 유압을 제공받은 제어 모듈(50)로부터 공급되는 구동 신호에 따라 동작하여 혼합 가스의 유속을 단속하도록 구비된다.

그리고, 상기 배기관(31)은, 폐로부터 배출되는 배기 가스를 외부로 도출하는 관으로서, 배기관(31)의 내부 소정 영역에 배기 가스의 유속 및 유압을 검출하여 제어 모듈(50)로 제공하도록 구비된다.

상기 호기말양압 밸브(33)는 상기 배기관(31)으로부터 공급되는 배기 가스의 유속 및 유압을 제공받은 제어 모듈(50)로부터 공급되는 구동 신호에 따라 동작하여 배기 가스의 유속을 단속하도록 구비된다.

여기서, 상기 제어 모듈(50)은 외부로부터 공급되는 폐에 대한 생체 정보를 토대로 상기 흡기 조절 밸브(13) 및 호기말양압 밸브(33)의 구동을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호는 흡기 조절 밸브 구동부(15) 및 호기말양압 밸브 구동부(35)에 제공된다.

상기 흡기 조절 밸브 구동부(15) 및 호기말양압 밸브 구동부(35)를 통해 제공받은 흡기 조절 밸브(13) 및 호기말양압 밸브(33)는 상기 구동 신호에 따라 동작된다.

즉, 제어 모듈(50)은 외부로부터 공급되는 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 통해 폐의 기능이 미숙한 신생아 또는 흉부 수술 환자인 경우 제1 고빈도 호흡 모드를 설정한다. 여기서 상기 제1 고빈도 호흡 모드는 폐포의 확대 축소없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생하는 호흡 방식으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 기 설정된 일반인의 호흡보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호가 생성되고, 생성된 구동 신호는 흡기 조절 밸브 구동부(15) 및 호기말양압 밸브 구동부(35)를 통해 흡기 조절 밸브(15) 및 호기말양압 밸브(33)에 제공된다.

한편, 상기 제어 모듈(50)은 외부로부터 공급되는 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 통해 폐의 기능이 미숙한 환자의 경우 제2 고빈도 호흡 모드를 설정한다.

상기 제2 고빈도 호흡 모드는, 폐포의 확대 축소없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 소정 시간 동안 발생하고 소정 시간 경과 후 폐의 축소를 통해 배기 가스를 외부로 배출하는 호흡 방식이다.

이러한 제2 고빈도 호흡 모드를 실행하기 위해, 상기 제어 모듈(50)은 기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 제1 구동 신호로 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브를 제어하고, 소정 시간 경과 후 기 설정된 임계치로 제2 구동 신호로 상기 호기말양압 밸브를 제어하여 환자의 폐로부터 배출된 배기 가스를 외부로 배출하도록 구비되며, 상기 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호는 도 4에 도시된 바와 같다.

또한, 상기 제어 모듈(50)은 제2 구동 신호가 상기 호기말양압 밸브에 제공되어 외부로 배출되는 배기 가스에 포함된 이산화탄소를 측정하고 측정된 이산화탄소 측정치를 상기 생체 정보에 업데이트하도록 구비된다.

이러한 구성에 의하면, 상기 제어 모듈(50)은 외부로부터 공급되는 생체 정보를 토대로 제1 고빈도 호흡 모드 또는 제2 고빈도 호흡 모드 중 하나를 선택한다.

그리고, 상기 제어 모듈(50)에서 제1 고빈도 호흡 모드를 선택한 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭을 가지는 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호를 생성하고, 생성된 구동 신호는 상기 흡기 조절 밸브(13) 및 호기말양압 밸브(15)로 제공한다.

따라서, 폐의 확대 또는 축소 없이 폐의 환기가 발생하게 된다.

한편, 상기 제어 모듈(50)에서 제2 고빈도 호흡 모드를 선택한 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭을 가지는 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기의 제1 구동 신호는 기 설정된 소정 시간 동안 생성되고, 기 설정된 임계치가 미리 정해진 설정 시간 동안 유지되는 제2 구동 신호는 생성되며, 상기 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호는 상기 흡기 조절 밸브(13) 및 호기말양압 밸브(33)로 제공된다.

따라서, 상기 흡기 조절 밸브(13) 및 호기말양압 밸브(33)는 제1 구동 신호에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 실체 사람의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 실제 사람의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 주기로 혼합 가스가 폐에 흡입되므로, 폐의 확대 및 축소 없이 폐의 환기가 상기 소정 시간 동안 이루어진다.

그리고, 소정 시간이 경과되면, 제2 구동 신호가 설정 시간 동안 호기말양압 밸브(33)에 제공되므로, 상기 호기말양압 밸브(33)의 유속이 제어되어 배기 가스를 외부로 배출하게 된다.

이때 상기 설정 시간 동안 상기 제어 모듈(50)은 외부로 배출되는 배기 가스에 포함된 이산화탄소를 측정하고 이산화탄소 측정치를 상기 생체 정보에 업데이트한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명 따른 인공 호흡기에서 통상적인 동작은 범용 인공 호흡기와 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭을 가지는 호흡량과 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호를 통해 폐의 확대 및 축소 없이 폐의 환기를 실행하여 작은 크기의 호흡량으로 많은 혼합 가스를 폐에 제공하는 발명이므로, 이에 대한 동작에 대해서만 구체적으로 설명한다.

기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭을 가지는 호흡량과 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호를 통해 폐의 확대 및 축소 없이 폐의 환기를 실행하여 작은 크기의 호흡량으로 많은 혼합 가스를 폐에 제공하는 일련의 과정을 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 도 2에 도시된 제어 모듈의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 이를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 인공 호흡기의 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 제어 모듈(50)은 단계(101)를 통해 외부로부터 공급되는 폐에 대한 생체 정보를 수신하고 단계(103)를 통해 수신된 생체 정보를 토대로 제1 고빈도 호흡 모드 또는 제2 고빈도 호흡 모드 중 하나를 선택한다.

이어 단계(105)를 통해 상기 제1 고빈도 호흡 모드가 선택된 경우 상기 제어 모듈(50)은 단계(107)를 통해 상기 구동 신호를 생성한다. 상기 구동 신호는 기 설정된 일반인 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기로 생성되며, 상기 구동 신호는 단계(109)를 통해 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공된다. 이러한 제1 고빈도 호흡 모드에 따라 폐는 확대 및 축소 없이 혼합 가스의 산소가 이산화탄소로 교환되어 환기된다.

이 후 상기 제어 모듈(50)은 인공 호흡이 중료되었는 지를 판단하고(단계 110) 판단 결과 인공 호흡이 종료된 경우 본 프로그램을 종료하고 인공 호흡이 종료되지 아니한 경우 상기 단계(101)로 진행한다.

한편, 상기 제어 모듈(50)은 단계(105)에서 제1 고빈도 호흡 모드가 설정되지 아니한 경우 제2 고빈도 호흡 모드로 설정된 것으로 판정하고, 기 설정된 일반인 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 제1 구동 신호를 생성하고(단계 111) 기 설정된 소정 시간 동안 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브에 제공한다(단계 113).

그리고, 소정 시간이 경과된 경우(단계 115), 기 설정된 임계치를 가지는 호합량을 가지는 제2 구동 신호를 생성하고(단계 117), 제2 구동 신호를 설정 시간 동안 호기말양압 밸브에 제공하고 이때 상기 흡기 조절 밸브에 대한 제어는 금지한다(단계 119).

상기 제어 모듈(50)은 단계(121)를 통해 설정 시간이 경과된 경우 상기 단계(110)로 진행한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하여 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 공급함에 따라, 폐포의 확대 축소 없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생함에 따라 폐포의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 별도의 추가 장비 없이 고주파수의 호흡이 환자에게 제공되므로 제품의 대한 구조가 간단하여 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 제품에 대한 내구성 및 제품의 대한 신뢰성을 더욱 향상할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기를 가지는 구동 신호를 생성하여 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 공급함에 따라, 폐포의 확대 축소 없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생함에 따라 폐포의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 별도의 추가 장비 없이 고주파수의 호흡이 환자에게 제공되므로 제품의 대한 구조가 간단하여 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 제품에 대한 내구성 및 제품의 대한 신뢰성을 더욱 향상할 수 있는 인공호흡기 및 그 제어 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 인공 호흡기의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (10)

1. 환자에게 제공되어지는 혼합 가스의 유속 및 유압을 조절하여 환자의 폐로 공급하는 흡기 조절 밸브와,
   환자의 폐로부터 배출된 배기 가스의 유속 및 유압을 조절하여 배기 가스를 외부로 배출하는 호기말양압 밸브를 포함하고,
   환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 고빈도 호흡 모드에 대응되는 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호를 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은
   폐포의 확대 축소없이 혼합 가스 내의 산소를 이산화 탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생하기 위한 구동 신호를 생성하여 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제1 고빈도 호흡 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 구동 신호는
   상기 제1 고빈도 호흡 모드를 실행하기 위해, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 호흡 주기로 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
   폐포의 확대 및 축소 없이 폐의 환기를 소정 시간 발생하고, 상기 소정 시간 경과 후 폐포의 축소로 폐의 배기 가스를 외부로 배출하는 구동 신호를 생성하여 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제2 고빈도 호흡 모드로 설정되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 구동 신호는
   기 설정된 일반인의 호흡량 보다 작은 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기 보다 짧은 고주파 호흡 주기로 형성된 제1 구동 신호와,
   상기 소정 시간 경과 후 미리 정해진 임계치 이하의 호흡량을 가지는 제2 구동 신호를 구비하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 제어 모듈은
   상기 제2 구동 신호를 호기말양압 밸브로 제공하여 설정 시간 동안 폐의 배기 가스를 외부로 배출하고,
   상기 설정 시간 동안 상기 흡기 조절 밸브의 제어를 금지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
   상기 제2 구동 신호에 의해 배출되는 상기 설정 시간 동안 배기 가스 내의 이산화탄소를 측정하여 이산화탄소 측정치를 상기 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보로 업데이트하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
   
8. 제어 모듈에서 외부로부터 공급되는 환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 인공 호흡기에 대한 고빈도 호흡 모드를 설정하는 모드 설정 단계; 및
   폐포의 확대 축소없이 폐의 환기를 발생하기 위해, 기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주기보다 짧은 고주파 호흡 주기의 구동 신호를 상기 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 고빈도 호흡 모드 실행 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기의 제어 방법.
   
9. 제어 모듈에서 외부로부터 공급되는 환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 인공 호흡기에 대한 고빈도 호흡 모드를 설정하는 모드 설정 단계;
   기 설정된 일반인의 호흡량보다 작은 크기의 진폭의 호흡량과 기 설정된 일반인의 호흡 주가 보다 짧은 고주파 호흡 주기의 제1 구동 신호로 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브를 기 설정된 소정 시간 동안 제어하여 폐의 축소 및 확대없이 폐포의 환기를 발생하는 제1 호흡 모드 실행 단계; 및
   상기 소정 시간 경과 후 기 설정된 임계치 이하의 제2 구동 신호로 호기말양압 밸브를 설정 시간 동안 제어하여 폐의 축소를 통해 배기 가스를 외부로 배출하는 제2 호흡 모드 실행 단계를 포함하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기의 제어 방법.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 호흡 모드 실행 단계는,
    상기 설정 시간 동안 배기 가스 내의 이산화탄소를 측정하여 이산화탄소 측정치를 상기 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보로 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기의 제어 방법.

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