KR101710901B1 - 환자의 상태 정보를 기초로 자율 구동되는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법 - Google Patents

환자의 상태 정보를 기초로 자율 구동되는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법이 개시된다. 본 발명은, 제어부가, 환자의 호흡 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 수신하고, 환자 상태 정보를 기초로 카테터의 환자의 호흡기 내부로의 진입 여부를 결정하는 과정을 통해 구현된다. 본 발명에 따르면, 환자의 상태 정보를 분석하여, 가래 등의 이물질 흡입용 카테터의 환자의 호흡기 내부로의 진입 필요 여부를 능동적으로 판단하는 의료용 석션기가 제공된다.

Description

환자의 상태 정보를 기초로 자율 구동되는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법{Suction Pump of Artificial Intelligence Type Autonomously Drived Based on Patient's Condition Information, and Controlling Method of the Suction Pump of Artificial Intelligence Type}
본 발명은 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 상태 정보를 분석하여, 가래 등의 이물질 흡입용 카테터의 환자의 호흡기 내부로의 진입 필요 여부를 능동적으로 판단하는, 환자의 상태 정보를 기초로 자율 구동되는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법에 관한 것이다.
의료용 석션기는 병원에서 시술을 하면서 환자의 몸속으로부터 발생되는 피, 타액, 구토물 및 분비물 등의 이물질을 용기로 강제적으로 흡입하여 제거하는 의료용 이물질 흡입 장치이다.
일반적으로 병원이나 가정에서 거동이 불편한 환자들은 상시 석션기를 장착하고 보호자나 간호사의 도움을 받아 가래 등의 이물질을 기도나 기관지에서 빼내게 된다.
그러나, 가래 등의 이물질은 수면 중에도 발생하여 환자의 기도를 막을 수 있기 때문에 간호사, 간병인 및 보호자는 수시로 석션기를 구동하여야 할 뿐만 아니라, 이들 보호자는 환자의 상태를 상시 직접 확인해가면서 수시로 석션기를 구동하여 이물질을 제거해야 한다는 어려움을 감수해야 한다.
등록특허공보 제10-1455087호(2014.10.27.)
따라서, 본 발명의 목적은, 환자의 상태 정보를 분석하여, 가래 등의 이물질 흡입용 카테터의 환자의 호흡기 내부로의 진입 필요 여부를 능동적으로 판단하는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 의료용 석션기의 제어 방법은, 카테터를 이용하여 호흡기 내부의 이물질을 제거하는 의료용 석션기의 제어 방법에 있어서, (a) 제어부가, 환자의 호흡 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 수신하는 단계; 및 (b) 상기 제어부가, 상기 환자 상태 정보를 기초로 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 환자 상태 정보는, 상기 환자의 청진음 정보, 상기 환자의 맥박 정보, 및 상기 환자의 산소 포화도 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 의료용 석션기는, 카테터를 이용하여 호흡기 내부의 이물질을 제거하는 의료용 석션기에 있어서, 환자의 호흡 정보를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 수신된 환자의 호흡 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 기초로 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 환자의 상태 정보를 분석하여, 가래 등의 이물질 흡입용 카테터의 환자의 호흡기 내부로의 진입 필요 여부를 능동적으로 판단하는 인공 지능형 의료용 석션기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능형 의료용 석션기의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법의 실행 과정을 설명하는 절차 흐름도,
도 3은 가래 등으로 인한 호흡 장애가 없는 환자로부터 측정된 청진음의 파형을 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변환하여 나타낸 도면, 및
도 4는 가래 등으로 인한 호흡 장애가 발생한 환자로부터 측정된 청진음의 파형을 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변환하여 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능형 의료용 석션기의 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명에서의 인공 지능형 의료용 석션기(200)는 카테터(100)를 이용하여 호흡기 내부의 이물질을 제거하는 기능을 수행하며, 이를 위해 카테터(100)의 단부에 연결 설치된 흡입 펌프(210), 센서부(220), 구동부(230), 청진 마이크(240), 압력 센서(250), 맥박 측정부(260), 제어부(270), 및 산소 포화도 측정부(280)를 포함한다.
먼저, 흡입 펌프(210)는 카테터(100)의 일단에 설치되어, 환자의 호흡기 내부로 삽입된 카테터(100)의 타단을 통해 가래 등의 이물질이 흡입되도록 카테터(100) 내부에서의 흡입압을 발생시킨다.
센서부(220)는 환자의 흡기 가스의 질량과 호기 가스의 질량을 각각 측정하는 질량유량계(MASS FLOW METER: MFM) 센서를 포함하며, 환자의 흡기 가스와 호기 가스의 질량을 각각 측정하여, 측정 결과를 제어부(270)에 전송하는 기능을 수행한다.
한편, 구동부(230)는 카테터(100)의 기관지 내부로의 삽입을 위해 카테터(100)를 전진 이동시키거나, 카테터(100)의 기관로부터의 제거를 위해 카테터(100)를 후진 이동시킨다.
청진 마이크(240)는 환자의 청진음을 측정하며, 측정된 청진음을 제어부(270)로 전송하고, 맥박 측정부(260)는 환자의 맥박수를 측정하여, 측정된 맥박수를 제어부(270)로 전송하며, 산소 포화도 측정부(280)는 환자로부터 채취된 혈액 샘플로부터 산화 포화도를 측정하며, 측정된 산소 포화도를 제어부(270)로 전송한다.
한편, 제어부(270)는 청진 마이크(240)로부터 수신한 환자의 청진음 정보, 맥박 측정부(260)로부터 수신한 환자의 맥박수 정보, 산소 포화도 측정부(280)로부터 수신한 환자의 산소 포화도 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 기초로 하여, 환자의 기관지 내에서 가래 등의 이물질을 제거할 필요가 있는 상황인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
아울러, 압력 센서(250)는 카테터(100) 내부에 형성되어 있는 압력(음압)의 값을 측정하고, 측정된 압력값을 제어부(270)에 전송한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능형 의료용 석션기(200)의 제어 방법의 실행 과정을 설명하는 절차 흐름도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능형 의료용 석션기(200)의 제어 방법의 실행 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 센서부(220)는 제1 질량 유량계 센서와 제2 질량 유량계 센서를 포함하며, 제1 질량 유량계 센서는 환자가 착용하고 있는 호흡용 마스크의 호기 배출구로부터 환자의 호기 호흡량을 측정하고, 제2 질량 유량계 센서는 호흡용 마스크의 흡기 유입구로부터 환자의 흡기 호흡량을 측정한다.
한편, 제어부(270)는 제1 질량 유량계 센서로부터 환자의 호기 호흡량 측정값과 제2 질량 유량계 센서로부터 환자의 흡기 호흡량 측정값을 번갈아가며 수신하게 되며, 그 결과 제어부(270)는 환자의 호흡 주기당 호흡량 정보를 실시간으로 확보할 수 있게 된다.
아울러, 제어부(270)는 제1 질량 유량계 센서로부터 호기 호흡량 측정값이 수신된 시간과, 그 다음번 호기 호흡량 측정값이 수신된 시간과의 간격을 연산함으로써 해당 환자의 호흡(흡기/호기) 주기를 측정할 수 있게 된다(S320).
이와 같이 제어부(270)에는 환자의 호흡량 정보와 호흡 주기의 정보가 실시간으로 누적 저장되며, 제어부(270)는 환자의 호흡량의 누적 평균값을 산출 및 저장하고, 환자의 호흡 주기의 누적 평균값을 산출 및 저장한다.
한편, 제어부(270)는 센서부(220)로부터 센서부(220)로부터 실시간으로 수신되는 환자의 호흡 주기당 호흡량이 해당 환자의 호흡량의 누적 평균값(기준 호흡량) 미만인지 여부를 판단한다(S330).
통상적으로 호흡기에 가래 등의 이물질이 일정 정도 이상 누적되는 경우 환자의 호흡은 가빠지게 되며, 그 결과 호흡주기가 짧아짐과 동시에 호흡주기당 호흡량이 감소하게 된다.
따라서, 제어부(270)는 환자의 호흡 주기당 호흡량이 해당 환자의 호흡량의 누적 평균값(기준 호흡량) 미만인 것으로 판단된 경우, 가래의 제거가 필요한 상태인 것으로 판단하고 흡입 펌프(210) 및 구동부(230)에 동작 개시 명령을 전송하게 되며, 그에 따라 카테터(100)의 호흡기로의 진입이 개시된다(S390).
한편, 전술한 S330 단계에서, 제어부(270)가 환자의 호흡 주기당 호흡량이 해당 환자의 호흡량의 누적 평균값(기준 호흡량) 이상인 것으로 판단한 경우, 제어부(270)는 그 다음 단계로서 해당 환자의 현재 호흡 주기가 호흡 주기의 누적 평균값(기준 주기)보다 작은지 여부를 판단한다(S340).
그 결과, 환자의 현재 측정된 호흡 주기가 호흡 주기의 누적 평균값(기준 주기) 보다 작은 것으로 판단된 경우에는 비록 환자의 호흡량에 이상이 없다고 하더라도, 이를 가래 등에 의해 호흡이 가빠진 상태로 판단하고 흡입 펌프(210) 및 구동부(230)에 동작 개시 명령을 전송하게 되며, 그에 따라 카테터(100)의 호흡기로의 진입이 개시된다(S390).
한편, 전술한 S340 단계에서, 제어부(270)가 환자의 현재 측정된 호흡 주기가 호흡 주기의 누적 평균값(기준 주기)보다 작지 않은 것으로 판단한 경우, 제어부(270)는 환자의 청진음의 파형을 분석하고(S350), 분석된 파형의 최대 진폭(Amplitude)이 소정의 기준 진폭값을 초과하는지 여부를 판단한다(S360).
구체적으로, 평상시 제어부(270)는 청진 마이크(240)로부터 측정된 환자의 가슴에서의 청진음(또는 숨소리)를 실시간으로 수신하며, 수신된 청진음에 대해 도 3에서와 같은 파형 분석을 실시한다. 도 3은 가래 등으로 인한 호흡 장애가 없는 환자로부터 측정된 청진음의 파형을 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변환하여 나타낸 도면이다.
제어부(270)는 이와 같이 실시간으로 수신되는 청진음에 대해 분석된 파형의 최대 진폭(Amplitude)를 누적한 평균값을 기준 진폭값으로 설정한다.
한편, 제어부(270)가 청진 마이크(240)로부터 수신된 청진음에 대해 분석한 파형의 최대 진폭(Amplitude)이 소정의 기준 진폭값을 초과하는 경우에, 제어부(270)는 이를 가래 등에 의해 환자의 숨소리가 거칠어진 상태인 것으로 판단하고 흡입 펌프(210) 및 구동부(230)에 동작 개시 명령을 전송하게 되며, 그에 따라 카테터(100)의 호흡기로의 진입이 개시된다(S390).
구체적으로, 도 4에서와 같이 가래 등으로 인한 호흡 장애가 있는 환자로부터 측정된 청진음의 파형의 최대 진폭은 도 3에서의 정상 상태의 파형의 최대 진폭을 초과하는 것을 확인할 수 있다.
한편, 전술한 S360 단계에서, 제어부(270)가 청진 마이크(240)로부터 수신된 청진음에 대해 분석한 파형의 최대 진폭(Amplitude)이 소정의 기준 진폭값을 초과하지 않는 것으로 판단한 경우, 제어부(270)는 환자의 현재 맥박수가 기준 맥박수를 초과하는지 여부를 판단한다(S370).
구체적으로, 평상시 제어부(270)는 환자의 손목에 설치된 맥박 측정부(260)로부터 환자의 맥박수를 실시간으로 수신하며, 누적 수신된 맥박수의 평균값을 기준 맥박수로 설정한다.
한편, 제어부(270)가 맥박 측정부(260)로부터 수신한 맥박수가 기준 맥박수를 초과하는 경우에, 제어부(270)는 이를 의식이 없는 환자가 가래 등의 호흡기의 이물질로 인해 호흡이 곤란하게 된 결과 해당 환자의 맥박수가 증가한 것으로 판단하고 흡입 펌프(210) 및 구동부(230)에 동작 개시 명령을 전송하게 되며, 그에 따라 카테터(100)의 호흡기로의 진입이 개시된다(S390).
한편, 전술한 S370 단계에서, 제어부(270)가 맥박 측정부(260)로부터 수신한 맥박수가 기준 맥박수를 초과하지 않는 것으로 판단한 경우, 제어부(270)는 환자로부터 현재 측정된 산소 포화도가 정상 상태의 산소 포화도의 약 80%에 해당하는 값인 기준 산소 포화도 미만인지 여부를 판단한다(S380).
한편, 제어부(270)가 산소 포화도 측정부(280)로부터 수신한 환자의 현재 산소 포화도가 기준 산소 포화도 미만인 것으로 판단된 경우에, 제어부(270)는 이를 의식이 없는 환자가 가래 등의 호흡기의 이물질로 인해 호흡이 곤란하게 된 결과 해당 환자의 산소 포화도가 떨어진 것으로 판단하고 흡입 펌프(210) 및 구동부(230)에 동작 개시 명령을 전송하게 되며, 그에 따라 카테터(100)의 호흡기로의 진입이 개시된다(S390).
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 카테터, 200: 인공 지능형 의료용 석션기,
210: 흡입 펌프, 220: 센서부,
230: 구동부, 240: 청진 마이크,
250: 압력 센서, 260: 맥박 측정부,
270: 제어부, 280: 산소 포화도 측정부.

Claims (3)

  1. 카테터를 이용하여 호흡기 내부의 이물질을 제거하는 의료용 석션기의 제어 방법에 있어서,
    (a) 제어부가, 환자의 호흡 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 수신하는 단계; 및
    (b) 상기 제어부가, 상기 환자 상태 정보를 기초로 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입 여부를 결정하는 단계
    를 포함하며,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 제어부가, 상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 미만인지 여부를 판단하는 단계;
    (b2) 상기 제어부가, 상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 미만인 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하되, 상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 이상인 것으로 판단한 경우에 상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 미만인지 여부를 판단하는 단계;
    (b3) 상기 제어부가, 상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 미만인 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하되, 상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 이상인 것으로 판단한 경우에 상기 환자의 청진음 파형의 최대 진폭이 기준 진폭값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    (b4) 상기 제어부가, 상기 환자의 청진음 파형의 최대 진폭이 기준 진폭값을 초과하는 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하는 것인 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환자 상태 정보는,
    상기 환자의 청진음 정보, 상기 환자의 맥박 정보, 및 상기 환자의 산소 포화도 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법.
  3. 카테터를 이용하여 호흡기 내부의 이물질을 제거하는 의료용 석션기에 있어서,
    환자의 호흡 정보를 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 수신된 환자의 호흡 정보를 포함하는 환자 상태 정보를 기초로 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입 여부를 결정하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 미만인지 여부를 판단하고, 상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 미만인 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하되, 상기 환자의 호흡 주기당 호흡량이 기준 호흡값 이상인 것으로 판단한 경우에 상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 미만인지 여부를 판단하며,
    상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 미만인 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하되, 상기 환자의 호흡 주기가 기준 주기 이상인 것으로 판단한 경우에 상기 환자의 청진음 파형의 최대 진폭이 기준 진폭값을 초과하는지 여부를 판단하고,
    상기 환자의 청진음 파형의 최대 진폭이 기준 진폭값을 초과하는 것으로 판단한 경우에 상기 카테터의 상기 환자의 호흡기 내부로의 진입을 결정하는 것인 인공 지능형 의료용 석션기.
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