KR101572761B1

KR101572761B1 - 호흡근육 강화 인공호흡장치

Info

Publication number: KR101572761B1
Application number: KR1020140062311A
Authority: KR
Inventors: 손수민; 최은영; 이준하; 장민철
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-27

Abstract

본 발명은 인공호흡기를 이용하는 동안에도 호흡근육을 계속 사용하도록 한 호흡근육 강화 인공호흡장치 및 그 운용방법에 관한 것으로, 인공호흡기가 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점에 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시켜 주거나, 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점에 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 유선 또는 무선으로 전달하며; 신경근육 전기 자극기가 환자의 호흡근육에 설치되며, 상기 인공호흡기로부터 유선 또는 무선을 통해 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 전달받아 이에 대응하는 호흡근육을 자극한다.

Description

호흡근육 강화 인공호흡장치{Ventilator for strengthening respiratory muscle}

본 발명은 호흡근육 강화 인공호흡장치 및 그 운용방법에 관한 것으로, 특히 인공호흡기를 이용하는 동안에도 호흡근육을 계속 사용하도록 한 호흡근육 강화 인공호흡장치 및 그 운용방법에 관한 것이다.

인공호흡기를 이용한 기계 호흡의 경우에는, 스스로 호흡을 하지 못하게 된 급성 호흡 악화(Acute Respiratory Distress Syndrome)의 환자들에게 어쩔 수 없이 적용하게 되는 환기 방법이다. 이러한 환기 방법은 정상적으로 호흡근육을 이용하는 것과는 달리, 일정한 조건에 맞추어 인위적으로 인공호흡기를 사용하여 공기를 주입시켜 호흡을 유지하기 때문에, 장시간 사용하게 될 경우에 환자 본인의 호흡근육을 사용하지 않게 되어 호흡근육이 탈조건화(Deconditioning) 상태로 빠지기 쉬우며, 이로 인해 호흡기 질환의 치유 이후에 다시 호흡근육의 강화 훈련이 반드시 필요하게 되며, 또한 호흡기 이탈(Weaning) 시기 자체를 늦추게 되는 원인이 되기도 한다.

한국공개특허 제10-2014-0051570호(2014.05.02 공개)는 환자의 폐포의 구조적 특성에 따라 배기 및 흡기를 최적화하여 적은 호흡량으로 많은 혼합 가스를 환자에게 제공할 수 있도록 한 인공호흡기 및 그 제어 방법에 관하여 기재되어 있는데, 환자에게 제공되는 혼합 가스의 유속 및 유압을 조절하여 환자의 폐로 공급하는 흡기 조절 밸브와, 환자의 폐로부터 배출된 배기가스의 유속 및 유압을 조절하여 배기가스를 외부로 배출하는 호기말양압 밸브를 포함하고, 환자의 폐포의 구조적 특성에 대한 생체 정보를 토대로 고빈도 호흡 모드에 대응되는 구동 신호를 생성하고 생성된 구동 신호를 흡기 조절 밸브 및 호기말양압 밸브로 제공하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 폐포에 대한 구조적 특성에 대한 생체 정보를 기반으로 기 설정인 일반인의 호흡량보다 작은 진폭의 호흡량과 일반인 호흡 주기보다 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 이산화탄소로 교환하는 폐의 환기를 발생시켜, 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 있다.

한국등록특허 제10-1138958호(2012.04.16 등록)는 단순 구조로서 이동이 가능한 인공호흡기를 제공하고, 환자에게로 필요한 유속만 공급하며, 흡배기 속도를 높여 중환자에 적용할 수 있으며, 또한 환자 공급 공기 유속의 대응하는 산소 농도가 정밀하게 이루어짐에 따라, 산소 치료 기능을 제공할 수 있으며, 산소 농도 제어로 인해 불필요한 산소 소모량을 줄여 장치의 안정성을 확보할 수 있는 인공호흡기의 유속 방향 조절 장치에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 블로우를 이용한 인공호흡기의 공기 유속 방향 제어 장치에 있어서, 블로우를 통해 배출되는 토출 공기의 유속 방향과 대향되도록 설치되고, 환자의 흡기 및 배기 시 유속과 압력을 토대로 토출 공기를 외부로 배출 제어하는 바이패스 밸브가 장착된 공압 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 환자로 제공되는 공기의 흡기 및 배기에 대한 응답 속도를 높이고, 환자로 공급되는 공기 유속에 대응하는 산소농도를 공급할 수 있어 중환자 및 삽관형 적용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 종래에는 급성 호흡 악화 환자들이 대부분 중환자실에서 호흡기를 이용한 인공적인 기계 환기(Mechanical Ventilation)를 하게 되는데, 이때 그 중 대다수의 환자들은 호흡기 이탈을 시도함에 있어, 호흡근육이 탈조건화됨으로 인해서 호흡기 질환의 치유 이후에 호흡 기능을 회복하는데 많은 시간이 걸리는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 호흡근육의 탈조건화는 호흡기 이탈이 길어지거나 실패하게 되는 가장 흔한 원인이며, 이로 인해 호흡기로 인한 폐렴(Ventilator-induced Pneumonia)의 유병률을 높아지게 하는 문제점을 가지고 있었다.

상술한 바와 같은 종래의 인공호흡기를 사용할 경우에는, 호흡기 질환의 내과적인 치료 이후에 다시 하게 되는 호흡근육 강화를 위한 훈련이 반드시 필요하며, 이를 위한 추가적인 치료에 들어가는 인력과 시간, 경제적인 비용이 발생되는 단점도 가지고 있다.

한국공개특허 제10-2014-0051570호 한국등록특허 제10-1138958호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점 내지는 단점을 해결하기 위한 것으로, 인공호흡기를 이용하는 동안에도 호흡근육을 계속 사용하도록 한 호흡근육 강화 인공호흡장치 및 그 운용방법을 제공한다.

이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점에 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시켜 주거나, 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점에 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 유선 또는 무선으로 전달하는 인공호흡기; 및 환자의 호흡근육에 설치되며, 상기 인공호흡기로부터 유선 또는 무선을 통해 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 전달받아 이에 대응하는 호흡근육을 자극하는 신경근육 전기 자극기를 포함하는 호흡근육 강화 인공호흡장치를 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 인공호흡기는, 환자의 흡기 시에 작동되는 흡기시작신호 및 환자의 호기 시에 작동되는 호기시작신호를 미리 설정해 두어, 미리 정해진 조건대로 흡기시작신호 및 호기시작신호를 유선 또는 무선을 통해 상기 신경근육 전기 자극기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 상기 흡기시작신호를 전달받는 경우에 호흡근육 중 흡기근육을 수축하며, 상기 호기시작신호를 전달받는 경우에 호흡근육 중 호기근육을 수축하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 인공호흡기는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호 및 호기시작신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 상기 흡기와 호기의 비율에 따라 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 두며, 상기 흡기시작신호를 전달받는 경우에 흡기근육 전기 자극 시간만큼 호흡근육 중 흡기근육을 수축하며, 상기 호기시작신호를 전달받는 경우에 호기근육 전기 자극 시간만큼 호흡근육 중 호기근육을 수축하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 흡기근육 또는 호기근육의 활성화 여부를 미리 설정해 주거나, 타깃 근육을 미리 설정해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 상기 흡기시작신호 또는 상기 호기시작신호에 따라 이에 대응하는 호흡근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하여 호흡근육의 각 부위를 각각 자극하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 상기 흡기시작신호 또는 호기시작신호에 동기화시켜 호흡근육의 수축을 시행해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 인공호흡기는, 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점을 확인하여 흡기시작신호를 생성시켜 주는 흡기시작신호생성부; 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점을 확인하여 호기시작신호를 생성시켜 주는 호기시작신호생성부; 및 상기 흡기시작신호생성부에서 생성시킨 흡기시작신호나 상기 호기시작신호생성부에서 생성시킨 호기시작신호를 호흡자극전송신호로 변환시켜 상기 신경근육 전기 자극기에게 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 흡기시작신호생성부는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 호기시작신호생성부는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 호기시작신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 인공호흡기는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 주며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 신경근육 전기 자극기에게 전달하는 흡기호기비율설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 통신부는, 상기 흡기호기비율설정부로부터 입력되는 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 비율정보전송신호로 변환시켜 상기 신경근육 전기 자극기에게 전달하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 신경근육 전기 자극기는, 상기 인공호흡기로부터 전달되는 호흡자극전송신호를 흡기시작신호 또는 호기시작신호로 역변환시키는 통신부; 상기 통신부에서 역변환시킨 흡기시작신호 또는 호기시작신호에 따라 이에 대응하는 제1구동제어신호 또는 제2구동제어신호를 생성시키는 작동제어부; 상기 작동제어부의 구동 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부; 환자의 호흡근육 중 각 흡기근육에 각각 미리 부착해 두며, 상기 작동제어부에서 생성시킨 제1구동제어신호에 따라 이에 대응하는 각 흡기근육을 자극하는 다수 개의 흡기근육패드부; 및 환자의 호흡근육 중 각 호기근육에 각각 미리 부착해 두며, 상기 작동제어부에서 생성시킨 제2구동제어신호에 따라 이에 대응하는 각 호기근육을 자극하는 다수 개의 호기근육패드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 통신부는, 상기 인공호흡기로부터 전달되는 비율정보전송신호를 흡기와 호기의 비율에 대한 정보로 역변환시켜 상기 작동제어부에 입력하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 작동제어부는, 상기 통신부로부터 흡기시작신호를 입력받는 경우에 이에 대응하는 제1구동제어신호를 생성하며, 상기 통신부로부터 호기시작신호를 입력받는 경우에 이에 대응하는 제2구동제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 작동제어부는, 상기 통신부로부터 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 입력받는 경우에, 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 상기 메모리부에 미리 설정해 주며, 상기 통신부로부터 흡기시작신호를 입력받는 경우에 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 주기 위한 제1구동제어신호를 생성하며, 상기 통신부로부터 호기시작신호를 입력받는 경우에 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 주기 위한 제2구동제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 작동제어부는, 상기 메모리부에 미리 설정해 둔 흡기근육 또는 호기근육의 활성화 여부 및 타깃 근육에 따라 이에 대응하는 제1구동제어신호 또는 제2구동제어신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 작동제어부는, 상기 메모리부에 미리 설정해 둔 호흡근육의 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하기 위한 제1구동제어신호 또는 제2구동제어신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 인공호흡기에서 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점인지, 아니면 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점인지를 확인하는 단계; 상기 인공호흡기에서 상기 흡기 시작 시점인 경우에 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시키며, 상기 호기 시작 시점인 경우에 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 유선 또는 무선으로 전달하는 단계; 신경근육 전기 자극기에서 유선 또는 무선을 통해 상기 흡기시작신호를 수신받는지, 아니면 상기 호기시작신호를 수신받는지를 확인하는 단계; 및 상기 신경근육 전기 자극기에서 상기 흡기시작신호를 수신받는 경우에 이에 대응하는 흡기근육을 자극하며, 상기 호기시작신호를 수신받는 경우에 이에 대응하는 호기근육을 자극하는 단계를 포함하는 호흡근육 강화 인공호흡장치의 운용방법을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 호기 시작 시점인지를 확인하는 단계는, 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점에 발생되는 신호를 감지하거나, 또는 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점에 발생되는 신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 호흡근육 강화 인공호흡장치의 운용방법은, 상기 인공호흡기에서 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 주며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 전달하는 단계; 및 상기 신경근육 전기 자극기에서는, 상기 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 전달받아 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 두는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 인공호흡기를 이용하는 동안에도 호흡근육을 계속 사용하도록 함으로써, 호흡기 질환을 치료하면서 동시에 시행할 수 있으며, 이에 호흡기 질환의 내과적인 치료 이후에 다시 하게 되는 호흡근육 강화 훈련을 위한 추가적인 치료에 들어가는 인력과 시간, 경제적인 비용을 절감할 수 있으며, 또한 호흡근육의 강화뿐만 아니라, 호흡기의 조기 이탈을 유도할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명에 의하면, 인공호흡기 사용 시에 신경근육 전기 자극기를 이용하여 호흡근육에 부착된 패드를 통해 호흡근육의 강화 훈련을 일으켜 줌으로써, 사용 방법이 간단하고 추가 공간이나 설비가 필요하지 않으면서도, 호흡 작용에 있어 시너지를 가지게 되며, 또한 지속적으로 호흡근육을 강화하는 효과까지 가지게 되어, 호흡기 이탈을 보다 빠르게 할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡근육 강화 인공호흡장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 인공호흡기를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 신경근육 전기 자극기를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 호흡근육 강화 인공호흡장치의 운용방법을 설명하는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 호흡근육 강화 인공호흡장치 및 그 운용방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡근육 강화 인공호흡장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 호흡근육 강화 인공호흡장치(100)는, 인공호흡기(110), 신경근육 전기 자극기(Neuromuscular Electrical Stimulation; NMES)(120)를 포함한다.

인공호흡기(110)는, 환자가 공기(산소 등)를 들여 마시는 흡기 시작 시점에 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시켜 주거나, 또한 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점에 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 호흡자극신호로 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다. 다르게는, 흡기시작신호는 인공호흡기(110)에서의 환자 흡기 시에 발생되는 신호일 수도 있으며, 호기시작신호는 인공호흡기(110)에서의 환자 호기 시에 발생되는 신호일 수도 있다.

일 실시 예에서, 인공호흡기(110)는, 정해진 조건에 따라 공기(산소 등)를 주입하여 작동하게 되는데, 즉 미리 정해진 조건대로 작동하여 환자의 흡기 및 호기를 수행할 수 있다. 이때, 인공호흡기(110)는, 환자의 흡기 시에 작동되는 흡기시작신호 및 환자의 호기 시에 작동되는 호기시작신호를 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 정해진 조건대로 흡기시작신호 및 호기시작신호를 유선 또는 무선을 통해 신경근육 전기 자극기(120)로 전달해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 인공호흡기(110)는, 환자의 흡기와 호기의 비율을 기본적으로 1:2로 설정해 주는 것이 바람직하나, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호 및 호기시작신호를 생성시켜, 호흡자극신호로 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 줄 수 있다.

신경근육 전기 자극기(120)는, 환자의 호흡근육에 설치되며, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 전달받아 작동하여, 이에 대응하는 호흡근육을 자극해 준다. 이로 인해서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)를 사용하고 있는 동안에도, 호흡근육의 자극을 통한 훈련을 수행하여 호흡근육을 강화시켜 주며, 이에 호흡기 질환 치료 이후에 호흡근육의 탈조건화에 빠지는 것을 예방해 준다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 호흡근육의 강화를 위해서 호흡근육에 부착시켜 설치할 수 있으며, 호흡 자극이 들어갈 때마다 인공호흡기(110)로부터 호흡자극신호를 유선 또는 무선으로 입력받아, 호흡근육의 수축을 유도하여 호흡 기능의 시너지를 가지도록 해 줄 수 있다. 여기서, 호흡근육은 흡기근육과 호기근육으로 나누어지는데, 흡기근육에는 주 흡기근인 횡경막 외에도 부근육으로 표면 근육인 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 척추세움근 등을 포함하여 사용되며, 호기근육에는 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근 등을 포함하여 사용된다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 전달받는 경우에, 호흡근육 중 흡기근육(즉, 횡경막, 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 척추세움근 등)을 자극해 줄 수 있으며, 또한 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 전달받는 경우에, 호흡근육 중 호기근육(즉, 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근 등)을 자극해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 호흡근육의 각 부위에 신경자극패드를 각각 미리 부착해 두며, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 호흡자극신호(즉, 흡기시작신호 또는 호기시작신호)에 따라 이에 대응하는 각 신경자극패드를 통해 호흡근육의 각 부위에 대한 수축을 일으키도록 할 수 있다. 이때, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 전달받는 경우에, 호흡근육 중 흡기근육에 부착된 신경자극패드를 통해 흡기근육을 자극(수축)시켜, 흡기근육의 활동을 유도 또는 도움을 주어 환자 흡기를 유도해 줄 수 있으며, 또한 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 전달받는 경우에, 호흡근육 중 호기근육에 부착된 신경자극패드를 통해 호기근육을 자극(수축)시켜, 호기근육의 활동을 유도 또는 도움을 주어 환자 호기를 유도해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 미리 주어진 조건에 따라 호흡근육 수축이 일어나도록 하는데, 즉 인공호흡기(110)에서 설정된 흡기와 호기의 비율에 따라 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 둘 수 있다. 이때, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 설정된 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 전달받아 해당 전달받은 정보에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 둘 수 있다. 이에, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 전달받는 경우에, 미리 설정해 둔 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 줄 수 있으며, 또한 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 전달받는 경우에, 미리 설정해 둔 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 흡기근육 또는 호기근육의 활성화 여부를 미리 설정하여 적용해 주거나, 또한 타깃 근육(Target Muscle)을 미리 설정하여 적용해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 호흡자극신호(즉, 흡기시작신호 또는 호기시작신호)에 따라 이에 대응하는 호흡근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하여 호흡근육의 각 부위를 각각 자극해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 호흡기 질환 환자가 인공호흡기(120)를 이용한 기계 환기 동안에, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(120)를 이용한 기계 환기(흡기 및 호기)에 동기화시켜(즉, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 호흡자극신호(즉, 흡기시작신호 또는 호기시작신호)에 동기화시켜) 호흡근육의 수축을 동시에 시행해 줌으로써, 호흡 기능의 시너지를 가져 호흡기 본연의 기능을 강화할 수 있으며, 또한 호흡근육의 탈조건화를 예방하여 호흡기의 조기 이탈을 가능하도록 해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 호흡근육 강화 인공호흡장치(100)는, 인공호흡기(110)를 이용하는 동안에도 호흡근육을 계속 사용하도록 하기 위해서, 호흡기 질환으로 인하여 환자가 인공호흡기(110)를 사용함에 있어 신경근육 전기 자극기(120)를 이용하여 호흡근육을 함께 훈련시켜 줌으로써, 호흡기 질환을 치료하면서 동시에 시행할 수 있으며, 이에 호흡기 질환의 내과적인 치료 이후에 다시 하게 되는 호흡근육 강화 훈련을 위한 추가적인 치료에 들어가는 인력과 시간, 경제적인 비용을 절감할 수 있으며, 또한 호흡근육의 위축 내지 탈조건화를 방지하고, 호흡 기능 자체의 시너지를 가져오도록 하며, 호흡근육의 강화뿐만 아니라, 호흡기의 조기 이탈을 유도할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 호흡근육 강화 인공호흡장치(100)는, 인공호흡기(110)에서 미리 맞추어 놓은 조건에 따라 공기(산소 등)가 주입될 때에, 호흡자극신호를 유선 또는 무선으로 전달받아 신경근육 전기 자극기(120)를 작동시켜, 호흡근육에 부착된 신경자극패드를 통해 호흡근육의 수축을 유발시켜 줌으로써, 인공호흡기(110) 사용 시에 신경근육 전기 자극기(120)를 이용하여 호흡근육에 부착된 신경자극패드를 통해 호흡근육의 강화 훈련을 일으켜 줄 수 있으며, 이에 사용 방법이 간단하고 추가 공간이나 설비가 필요하지 않으면서도, 호흡 작용에 있어 시너지를 가지게 되며, 또한 지속적으로 호흡근육을 강화하는 효과까지 가지게 되어, 호흡기 이탈을 보다 빠르게 할 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 인공호흡기를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 인공호흡기(110)는, 흡기시작신호생성부(111), 호기시작신호생성부(112), 통신부(113)를 포함한다.

흡기시작신호생성부(111)는, 인공호흡기(110)에서 환자가 공기(산소 등)를 들여 마시는 흡기 시작 시점을 확인하며(또는, 인공호흡기(110)에서의 환자 흡기 시에 발생되는 신호를 감지하며), 해당 흡기 시작 시점 확인 시에 흡기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 흡기시작신호(또는, 해당 감지된 흡기시발생신호)를 통신부(113)에 입력해 준다.

일 실시 예에서, 흡기시작신호생성부(111)는, 환자의 흡기 시에 작동되는 흡기시작신호를 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 정해진 조건대로 흡기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 흡기시작신호생성부(111)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수 있다.

호기시작신호생성부(112)는, 인공호흡기(110)에서 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점을 확인하며(또는, 인공호흡기(110)에서의 환자 호기 시에 발생되는 신호를 감지하며), 해당 호기 시작 시점 확인 시에 호기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 호기시작신호(또는, 해당 감지된 호기시발생신호)를 통신부(113)에 입력해 준다.

일 실시 예에서, 호기시작신호생성부(112)는, 환자의 호기 시에 작동되는 호기시작신호를 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 정해진 조건대로 호기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 호기시작신호생성부(112)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 호기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수 있다.

통신부(113)는, 유선통신모듈(예를 들어, 직렬통신모듈, USB통신모듈 등) 또는 무선통신모듈(바람직하게는, 근거리무선통신모듈(예를 들어, 블루투스통신모듈, RF통신모듈, 지그비통신모듈 등))을 구비하며, 흡기시작신호생성부(111)로부터 입력되는 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)나 호기시작신호생성부(112)로부터 입력되는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 호흡자극전송신호로 변환(예를 들어, 인코딩(Encoding) 등)시키며, 해당 변환시킨 호흡자극전송신호를 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 인공호흡기(110)는, 흡기호기비율설정부(114)를 더 포함할 수 있다. 흡기호기비율설정부(114)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 주며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 통신부(113)에 입력해 줄 수 있다. 이때, 통신부(113)는, 흡기호기비율설정부(114)로부터 입력되는 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 비율정보전송신호로 변환시키며, 해당 변환시킨 비율정보전송신호를 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 줄 수 있다.

도 3은 도 1에 있는 신경근육 전기 자극기를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 신경근육 전기 자극기(120)는, 통신부(121), 작동제어부(122), 메모리부(123), 다수 개의 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N, 125-1 ~ 125-M)를 포함한다. 여기서, 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N, 125-1 ~ 125-M)는, 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)와 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)로 나눌 수 있다.

통신부(121)는, 유선통신모듈(예를 들어, 직렬통신모듈, USB통신모듈 등) 또는 무선통신모듈(바람직하게는, 근거리무선통신모듈(예를 들어, 블루투스통신모듈, RF통신모듈, 지그비통신모듈 등))을 구비하며, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극전송신호를 전달받아 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)로 역변환(예를 들어, 디코딩(Decoding) 등)시켜 주며, 해당 역변환시킨 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 작동제어부(122)에 입력해 준다.

일 실시 예에서, 통신부(121)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 비율정보전송신호를 전달받아 흡기와 호기의 비율에 대한 정보로 역변환시켜 주며, 해당 변환시킨 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 작동제어부(122)에 입력해 줄 수도 있다.

작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 입력되는 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 따라 이에 대응하는 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N, 125-1 ~ 125-M)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 준다.

일 실시 예에서, 일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 동기화시켜 이에 대응하는 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N, 125-1 ~ 125-M)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)에 대응하는 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있으며, 해당 생성시킨 각 제1구동제어신호를 이에 대응하는 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에게 각각 입력해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 대응하는 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있으며, 해당 생성시킨 각 제2구동제어신호를 이에 대응하는 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에게 각각 입력해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기와 호기의 비율에 대한 정보에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 메모리부(123)에 미리 설정해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 주어진 조건에 따라 호흡근육 수축을 일으켜 줄 수 있는데, 즉 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 주기 위한 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있으며, 또한 통신부(121)로부터 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 주기 위한 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육 또는 호기근육의 활성화 여부 및 타깃 근육에 따라 이에 대응하는 제1구동제어신호들 또는 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호흡근육의 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하기 위한 제1구동제어신호들 또는 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있다.

메모리부(123)는, 작동제어부(122)의 구동 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장해 둔다.

일 실시 예에서, 메모리부(123)는, 인공호흡기(110)에서 설정된 흡기와 호기의 비율에 따라 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정하여 저장해 둘 수 있다.

일 실시 예에서, 메모리부(123)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 흡기근육 또는 호기근육의 활성화 여부를 미리 설정하여 저장해 주거나, 또한 타깃 근육을 미리 설정하여 저장해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 메모리부(123)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 호흡자극신호(즉, 흡기시작신호 또는 호기시작신호)에 따라 이에 대응하는 호흡근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정하여 저장해 둘 수도 있다.

신경자극패드부(124-1 ~ 124-N, 125-1 ~ 125-M)는, 환자의 호흡근육에 각각 부착시켜 설치되며, 작동제어부(122)의 구동 제어에 따라 각각 작동하여 각 호흡근육을 각각 자극해 준다.

일 실시 예에서, 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)는, 환자의 호흡근육 중 각 흡기근육(즉, 횡경막, 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 척추세움근 등)에 각각 미리 부착해 두며, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제1구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 흡기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)는, 환자의 호흡근육 중 각 호기근육(즉, 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근 등)에 각각 미리 부착해 두며, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제2구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 호기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 호흡근육 강화 인공호흡장치의 운용방법을 설명하는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 우선 인공호흡기(110)에서는, 환자가 공기(산소 등)를 들여 마시는 흡기 시작 시점인지를 확인하였는지 아니면 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점인지를 확인하거나, 또는 인공호흡기(110)에서의 환자 흡기 시에 발생되는 신호를 감지하였는지 아니면 인공호흡기(110)에서의 환자 호기 시에 발생되는 신호를 감지한다(S401).

상술한 단계 S401에 있어서, 흡기시작신호생성부(111)는, 인공호흡기(110)에서 환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점을 확인하거나, 또는 인공호흡기(110)에서의 환자 흡기 시에 발생되는 신호를 감지한다. 또한, 호기시작신호생성부(112)는, 인공호흡기(110)에서 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점을 확인하거나, 또는 인공호흡기(110)에서의 환자 호기 시에 발생되는 신호를 감지한다.

상술한 단계 S401을 수행하기 전에, 흡기호기비율설정부(114)에서는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 주며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 통신부(113)에 입력해 줄 수도 있다. 이에, 통신부(113)는, 흡기호기비율설정부(114)로부터 입력되는 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 비율정보전송신호로 변환시키며, 해당 변환시킨 비율정보전송신호를 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 줄 수도 있다.

상술한 단계 S401에서 흡기 시작 시점인지를 확인하거나, 또는 환자 흡기 시에 발생되는 신호를 감지한 경우, 인공호흡기(110)는, 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 흡기시작신호를 호흡자극신호로 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다(S402).

상술한 단계 S402에 있어서, 흡기시작신호생성부(111)는, 흡기 시작 시점 확인 시에 흡기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 흡기시작신호(또는, 해당 감지된 흡기시발생신호)를 통신부(113)에 입력해 준다. 다르게는, 흡기시작신호생성부(111)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수도 있다. 이에, 통신부(113)는, 흡기시작신호생성부(111)로부터 입력되는 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 호흡자극전송신호로 변환(예를 들어, 인코딩 등)시키며, 해당 변환시킨 호흡자극전송신호를 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다.

상술한 단계 S401에서 호기 시작 시점인지를 확인하거나, 또는 환자 호기 시에 발생되는 신호를 감지한 경우, 인공호흡기(110)는, 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 호기시작신호를 호흡자극신호로 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다(S403).

상술한 단계 S403에 있어서, 호기시작신호생성부(112)는, 호기 시작 시점 확인 시에 호기시작신호를 생성시켜 주며, 해당 생성시킨 호기시작신호(또는, 해당 감지된 호기시발생신호)를 통신부(113)에 입력해 준다. 다르게는, 호기시작신호생성부(112)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 호기시작신호를 생성시켜 통신부(113)에 입력해 줄 수도 있다. 이에, 통신부(113)는, 호기시작신호생성부(112)로부터 입력되는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 호흡자극전송신호로 변환(예를 들어, 인코딩 등)시키며, 해당 변환시킨 호흡자극전송신호를 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 준다.

상술한 단계 S402, 또는 상술한 단계 S403에 있어서, 인공호흡기(110)는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 다르게 미리 설정해 흡기와 호기를 수행할 수 있는데, 이때 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호 및 호기시작신호를 생성시켜, 호흡자극신호로 유선 또는 무선으로 신경근육 전기 자극기(120)에게 전달해 줄 수도 있다.

환자의 호흡근육에 설치되는 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 전달되는 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 확인하는데, 이때 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 전달받았는지 아니면 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 전달받았는지를 확인한다(S404).

상술한 단계 S404에 있어서, 통신부(121)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극전송신호를 전달받아 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)로 역변환(예를 들어, 디코딩(Decoding) 등)시켜 주며, 해당 역변환시킨 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호) 또는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 작동제어부(122)에 입력해 줄 수 있다. 이에, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는지, 아니면 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는지를 확인할 수 있다.

상술한 단계 S404를 수행하기 전에, 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 설정된 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 전달받는지를 확인하며, 이에 해당 전달받은 정보에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 둘 수도 있다. 이때, 통신부(121)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 비율정보전송신호를 전달받아 흡기와 호기의 비율에 대한 정보로 역변환시켜 주며, 해당 변환시킨 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 작동제어부(122)에 입력해 줄 수도 있다. 이에, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기와 호기의 비율에 대한 정보에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 메모리부(123)에 미리 설정해 줄 수도 있다.

상술한 단계 S404에서 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 전달받는 경우에, 신경근육 전기 자극기(120)는, 작동하여 이에 대응하는 흡기근육(즉, 횡경막, 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 척추세움근 등)을 자극해 준다(S405).

상술한 단계 S405에 있어서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 입력되는 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)에 따라 이에 대응하는 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 줄 수 있다. 이때, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)에 동기화시켜 이에 대응하는 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 줄 수 있다. 이에, 환자의 흡기근육에 각각 부착시켜 설치된 신경자극패드부(124-1 ~ 124-N)에서는, 작동제어부(122)의 구동 제어에 따라 각각 작동하여 각 흡기근육을 각각 자극해 줄 수 있다.

상술한 단계 S405에 있어서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)에 대응하는 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있으며, 해당 생성시킨 각 제1구동제어신호를 이에 대응하는 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에게 각각 입력해 줄 수 있다. 이에, 환자의 호흡근육 중 각 흡기근육(즉, 횡경막, 큰가슴근, 작은가슴근, 등세모근, 척추세움근 등)에 각각 미리 부착해 둔 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제1구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 흡기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수 있다.

상술한 단계 S405에 있어서, 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 흡기시작신호를 수신받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 줄 수도 있다. 이때, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 흡기시작신호(또는, 흡기시발생신호)를 입력받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 주기 위한 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있다. 이에, 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제1구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 흡기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S405에 있어서, 또한 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 흡기근육의 활성화 여부를 미리 설정하여 적용해 주거나, 또한 타깃 근육을 미리 설정하여 적용해 줄 수도 있다. 이에, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육의 활성화 여부 또는 타깃 근육에 따라 이에 대응하는 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수도 있다. 이에 따라, 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제1구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 흡기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S405에 있어서, 더욱이 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 흡기자극신호에 따라 이에 대응하는 흡기근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하여 흡기근육의 각 부위를 각각 자극해 줄 수도 있다. 다시 말해서, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 흡기근육의 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하기 위한 제1구동제어신호들을 생성시켜 줄 수도 있다. 이에, 흡기근육패드부(124-1 ~ 124-N)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제1구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 흡기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S404에서 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 수신받는 경우에, 신경근육 전기 자극기(120)는, 작동하여 이에 대응하는 호기근육(즉, 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근 등)을 자극해 준다(S406).

상술한 단계 S406에 있어서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 입력되는 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 따라 이에 대응하는 신경자극패드부(125-1 ~ 125-M)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 줄 수 있다. 이때, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 동기화시켜 이에 대응하는 신경자극패드부(125-1 ~ 125-M)를 구동 제어(즉, 작동)시켜 줄 수 있다. 이에, 환자의 호기근육에 각각 부착시켜 설치된 신경자극패드부(125-1 ~ 125-M)에서는, 작동제어부(122)의 구동 제어에 따라 각각 작동하여 각 호기근육을 각각 자극해 줄 수 있다.

상술한 단계 S406에 있어서, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 해당 입력받은 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)에 대응하는 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수 있으며, 해당 생성시킨 각 제2구동제어신호를 이에 대응하는 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에게 각각 입력해 줄 수 있다. 이에, 환자의 호흡근육 중 각 호기근육(즉, 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근 등)에 각각 미리 부착해 둔 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제2구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 호기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수 있다.

상술한 단계 S406에 있어서, 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 호흡자극신호로 호기시작신호를 전달받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 줄 수도 있다. 이때, 작동제어부(122)는, 통신부(121)로부터 호기시작신호(또는, 호기시발생신호)를 입력받는 경우에, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 주기 위한 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수도 있다. 이에, 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제2구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 호기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S406에 있어서, 또한 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 환자의 상태에 따라 이에 대응하여 호기근육의 활성화 여부를 미리 설정하여 적용해 주거나, 또한 타깃 근육을 미리 설정하여 적용해 줄 수도 있다. 이에, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호기근육의 활성화 여부 또는 타깃 근육에 따라 이에 대응하는 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수도 있다. 이에 따라, 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제2구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 호기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S406에 있어서, 더욱이 다르게는, 신경근육 전기 자극기(120)에서는, 인공호흡기(110)로부터 유선 또는 무선을 통해 전달되는 호기자극신호에 따라 이에 대응하는 호기근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정해 둘 수 있으며, 이에 미리 설정해 둔 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하여 호기근육의 각 부위를 각각 자극해 줄 수도 있다. 다시 말해서, 작동제어부(122)는, 메모리부(123)에 미리 설정해 둔 호기근육의 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하기 위한 제2구동제어신호들을 생성시켜 줄 수도 있다. 이에, 호기근육패드부(125-1 ~ 125-M)에서는, 작동제어부(122)로부터 입력되는 제2구동제어신호에 따라 작동하여 이에 대응하는 각 호기근육에 대한 자극(수축)을 일으켜 줄 수도 있다.

상술한 바와 같은 호흡근육 강화 인공호흡장치(100) 및 그 운용방법은, 기존 인공호흡기에 연결하여 간단한 조작으로도 임상적으로 큰 효과를 볼 수 있으며, 이에 그 활용도가 높아 호흡기 질환을 다루는 병원 등을 대상으로 시장 규모도 넓어질 수 있으며, 호흡기 질환 전문 센터의 국가 지정 등으로 호흡기 질환에 대한 관심이 높아지는 시점에서 호흡 재활에 대한 수요가 증가하고 있어 산업 상 이용가능성이 높다고 할 것이다. 또한, 상술한 바와 같은 호흡근육 강화 인공호흡장치(100) 및 그 운용방법은, 현재 전기 자극 치료기의 기술을 가지고 있는 사이버 메딕(Cyber Medic)에 접목하여 인공호흡기 사용 중에 호흡근육의 강화 훈련을 동시에 시행할 수 있게 함으로써, 임상적인 효과를 극대화할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 호흡근육 강화 인공호흡장치
110: 인공호흡기
111: 흡기시작신호생성부
112: 호기시작신호생성부
113, 121: 통신부
114: 흡기호기비율설정부
120: 신경근육 전기 자극기
122: 작동제어부
123: 메모리부
124-1 ~ 124-N: 흡기근육패드부
125-1 ~ 125-M: 호기근육패드부

Claims

환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점에 이에 대응하여 흡기시작신호를 생성시켜 주거나, 환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점에 이에 대응하여 호기시작신호를 생성시켜 유선 또는 무선으로 전달하는 인공호흡기; 및
환자의 호흡근육에 설치되며, 상기 인공호흡기로부터 유선 또는 무선을 통해 흡기시작신호 또는 호기시작신호를 전달받아 이에 대응하는 호흡근육을 자극하는 신경근육 전기 자극기를 포함하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제1항에 있어서, 상기 인공호흡기는,
환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 따라 흡기시작신호 및 호기시작신호를 생성시켜 주는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제2항에 있어서, 상기 신경근육 전기 자극기는,
상기 흡기와 호기의 비율에 따라 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 미리 설정해 두며, 상기 흡기시작신호를 전달받는 경우에 흡기근육 전기 자극 시간만큼 호흡근육 중 흡기근육을 수축하며, 상기 호기시작신호를 전달받는 경우에 호기근육 전기 자극 시간만큼 호흡근육 중 호기근육을 수축하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제1항에 있어서, 상기 신경근육 전기 자극기는,
상기 흡기시작신호 또는 상기 호기시작신호에 따라 이에 대응하는 호흡근육의 각 부위별로 자극 강도를 각각 미리 설정해 두며, 미리 설정해 둔 각 부위별 자극 정도로 각각 조절하여 호흡근육의 각 부위를 각각 자극하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제1항에 있어서, 상기 인공호흡기는,
환자가 공기를 들여 마시는 흡기 시작 시점을 확인하여 흡기시작신호를 생성시켜 주는 흡기시작신호생성부;
환자가 공기를 뱉는 호기 시작 시점을 확인하여 호기시작신호를 생성시켜 주는 호기시작신호생성부; 및
상기 흡기시작신호생성부에서 생성시킨 흡기시작신호나 상기 호기시작신호생성부에서 생성시킨 호기시작신호를 호흡자극전송신호로 변환시켜 상기 신경근육 전기 자극기에게 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제5항에 있어서, 상기 인공호흡기는,
환자의 상태에 따라 이에 대응하는 흡기와 호기의 비율을 미리 설정해 주며, 미리 설정해 둔 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 신경근육 전기 자극기에게 전달하는 흡기호기비율설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제1항에 있어서, 상기 신경근육 전기 자극기는,
상기 인공호흡기로부터 전달되는 호흡자극전송신호를 흡기시작신호 또는 호기시작신호로 역변환시키는 통신부;
상기 통신부에서 역변환시킨 흡기시작신호 또는 호기시작신호에 따라 이에 대응하는 제1구동제어신호 또는 제2구동제어신호를 생성시키는 작동제어부;
상기 작동제어부의 구동 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부;
환자의 호흡근육 중 각 흡기근육에 각각 미리 부착해 두며, 상기 작동제어부에서 생성시킨 제1구동제어신호에 따라 이에 대응하는 각 흡기근육을 자극하는 다수 개의 흡기근육패드부; 및
환자의 호흡근육 중 각 호기근육에 각각 미리 부착해 두며, 상기 작동제어부에서 생성시킨 제2구동제어신호에 따라 이에 대응하는 각 호기근육을 자극하는 다수 개의 호기근육패드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
제7항에 있어서, 상기 작동제어부는,
상기 통신부로부터 흡기와 호기의 비율에 대한 정보를 입력받는 경우에, 이에 대응하는 흡기근육과 호기근육의 전기 자극 시간을 상기 메모리부에 미리 설정해 주며, 상기 통신부로부터 흡기시작신호를 입력받는 경우에 흡기근육 전기 자극 시간만큼 흡기근육을 활성화시켜 주기 위한 제1구동제어신호를 생성하며, 상기 통신부로부터 호기시작신호를 입력받는 경우에 호기근육 전기 자극 시간만큼 호기근육을 활성화시켜 주기 위한 제2구동제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 호흡근육 강화 인공호흡장치.
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