KR101817825B1 - 반사파 모사 밸브, 반사파 모사 밸브의 작동방법, 반사파 모사밸브를 활용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템 및 재현 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사파 모사 밸브, 반사파모사 밸브의 작동방법, 반사파 모사 밸브를 활용한 반사파 반영된 인공맥상파 재현 시스템 및 재현 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 반사파 모사 밸브에 있어서, 유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파모사부; 상기 반사파모사부를 고정시키는 프레임; 및 상기 프레임에 구비되어 유체의 흐름을 가이드 하도록 튜브와 연결된 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브 그리고, 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템에 있어서, 맥유동을 발생시키는 좌심실 모사부; 상기 좌심실 모사부에 순환유체를 공급하고 폐(close)순환 기능을 갖는 좌심방 모사부; 상기 좌심실 모사부에 의해 전달된 맥유동을 압력파형으로 전달하는 맥상파 전달부; 및 유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파모사부와, 상기 반사파모사부를 고정시키는 프레임, 및 상기 프레임에 구비되어 유체의 흐름을 가이드 하도록 연결된 포트를 구비한 반사파 모사 밸브;를 포함하여, 상기 반사파모사부에 의해 유체의 흐름이 조절되어 반사파가 형성된 압력파형이 맥상파전달부에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브를 적용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템에 관한 것이다.

Description

반사파 모사 밸브, 반사파 모사 밸브의 작동방법, 반사파 모사밸브를 활용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템 및 재현 방법{Reflected wave simulating valve, method for operating the reflected wave simulating valve, system and method for simulating arterial pulse with reflected wave simulating}

본 발명은 반사파 모사 밸브, 반사파 모사의 작동방법, 반사파 모사를 활용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템 및 재현 방법에 대한 것이다.

맥박은 한의학적으로 28가지의 맥으로 분류될 수 있다. 도 1a는 28가지 맥의 종류를 나타낸 표를 도시한 것이다. 혈액이 인체를 순환하면서 측정되는 맥상파는 도 1에 도시된 바와 같이, 현재 한의학적으로 부맥, 홍맥, 긴맥, 뇌맥, 세맥, 신맥, 대맥, 규맥, 삭맥, 침맥, 실맥, 유맥, 완맥, 동맥, 대맥, 촉맥, 복맥, 미맥, 약맥, 지맥, 장맥, 활맥, 현맥, 혁맥, 삽맥, 허맥, 결맥, 단맥으로 구별될 수 있다.

실제 인체에 의한 맥상파가 대동맥을 통하여 이동할 때, 사람마다 형상 및 사이즈가 차이가 있는 분기점을 통과하고, 또한 혈관 내의 불순물 또는 혈관의 직경이 일정하지 않아 혈관 유동에 많은 저항이 존재한다. 따라서, 이러한 혈관 내의 저항에 의해 반사파가 형성되어 이것이 반영된 혈류가 형성되게 된다. 즉, 혈관 내의 저항(혈관의 직경이 축소)이 위치하는 부분에 따라 반사파의 형태가 달라져 다양한 압력파형이 형성되게 된다.

도 2는 반사파 생성원리를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 구체적으로 도 2는, (A), (B), (C), (D) 각 부분에서 튜브의 직경을 일부 축소시킨 경우, 화살표로 나타낸 부분에서의 압력파형을 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 관 내의 저항(혈관의 직경이 축소)이 위치하는 부분에 따라 반사파의 형태가 달라져 다양한 압력파형이 형성되게 됨을 알 수 있다.

따라서, 보다 정확하고, 실제 혈류와 동일한 맥상파를 재현하기 위해서는 이러한 반사파를 모사할 수 있는 구성이 필요하다.

도 3a는 상용 솔레노이드 밸브(101)의 단면도를 도시한 것이다. 상용 솔레노이드 밸브(101)의 경우 도 3a에 도시된 바와 같이, 유체의 방향이 변하게 되므로 인공맥상파에 반사파를 모사하기 위한 구성으로 부적합함을 알 수 있다.

도 3b은 종래 생체모사 펌프(102)의 예를 도시한 것이다. 종래 생체모사 펌프(102)의 경우는 도 3b에 도시된 바와 같이, 통과하게 되는 유량을 정밀하게 조절, 제어할 수 없는 문제점이 존재하여 실체 인체에서 형성되는 반사파를 재현해 낼 수 없다.

도 3c는 종래 광학용 직경조절(아이리스) 밸브(103)의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 3d은 종래 대형 직경조절 밸브(104)의 예를 도시한 것이다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 종래 직경조절 밸브는 광학용으로 개발되어 광의 조사량을 조절하거나(도 3c), 주로 파우더, 곡물 등을 음압에 의해 정량씩을 드롭(drop)하여 패킹(packing)하기 위해 사용(도 3d)되어 졌다. 따라서, 이러한 기존 직경이 조절되는 밸브는 대형화되어 있어 반사파를 반영한 인공맥상파를 재현하기 위한 구성으로 적용될 수 없는 문제점이 존재한다.

따라서, 보다 정확하고, 실제 혈류와 동일한 맥상파를 재현하기 위해서는 이러한 반사파를 모사할 수 있는 구성이 필요하다.

대한민국 등록 특허 제1150658호 미국 공개 특허 US20100036504

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 인공맥상파 재현시스템에 적합하게 적용될 수 있어 실제 인체의 반사파를 모사하여 보다 정확한 반사파를 재현해 낼 수 있는 반사파 모사 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 실제 심장의 좌심방, 좌심실, 대동맥, 요골동맥, 혈관의 저항에 의해 반사파의 기능을 모사한, 좌심방모사부, 좌심실모사부, 대동맥모사부, 요골동맥 모사부, 반사파 모사부를 구비하게 됨으로써, 실제 심장의 구동원리를 그대로 적용하여 맥상파를 재현할 수 있는 반사파를 반영한 인공맥상파 시뮬레이터 및 반사파를 반영한 인공맥상파 재현방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 반사파 모사 밸브에 있어서, 유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파모사부; 상기 반사파모사부를 고정시키는 프레임; 및 상기 프레임에 구비되어 유체의 흐름을 가이드 하도록 유체연결관과 연결된 연결포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 반사파모사부는, 내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재와, 상기 조절부재를 구동시키는 조절유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 프레임과 상기 포트는 상기 반사파모사부의 일측에 고정되는 제1프레임과 상기 제1프레임에 구비되어 유체연결관을 상기 제1프레임에 연결시키는 제1포트; 및 상기 반사파모사부의 타측에 고정되는 제2프레임과 상기 제2프레임과에 구비되어 유체연결관을 상기 제2프레임에 연결시키는 제2포트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조절유닛을 구동시키는 조절유닛구동부와, 상기 조절유닛구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 반사파 모사 밸브의 작동방법에 있어서, 관 형상의 반사파모사부의 일측에 고정되는 제1프레임의 제1포트와, 상기 반사파모사부의 타측에 고정되는 제2프레임의 제2포트 각각에 유체연결관을 연결시키는 단계; 상기 유체연결관을 통해 유체를 유동시키는 단계; 및 조절유닛에 의해 상기 반사파모사부의 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되는 조절부재가 구동되어 상기 반사파모사부의 내경이 변화됨으로써 반사파가 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브의 작동방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 제어부가 상기 조절유닛을 구동시키는 조절유닛구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템에 있어서,맥유동을 발생시키는 좌심실 모사부; 상기 좌심실 모사부에 순환유체를 공급하고 폐쇄순환(close circulation) 기능을 갖는 좌심방 모사부; 상기 좌심실 모사부에 의해 전달된 맥유동을 압력파형으로 전달하는 맥상파 전달부; 및 유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파모사부와, 상기 반사파모사부를 고정시키는 프레임, 및 상기 프레임에 구비되어 유체의 흐름을 가이드 하도록 연결된 포트를 구비한 반사파 모사 밸브;를 포함하여, 상기 반사파모사부에 의해 유체의 흐름이 조절되어 반사파가 형성된 압력파형이 맥상파전달부에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브를 적용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 맥상파전달부는 대동맥모사부와 요골동맥모사부로 분기되어 구성되고, 상기 좌심방모사부에 의해 상기 좌심실 모사부로 전달된 순환유체는 상기 좌심실 모사부에서 토출되어 일부는 대동맥모사부를 통해 좌심방모사부 측으로 유입되고 나머지는 상기 요골동맥모사부로 유입되어 압력파형을 전달하고 순환관에 의해 상기 좌심방모사부 측으로 유입되어 순환되고, 상기 반사파 모사 밸브는, 상기 대동맥 모사부, 상기 요골동맥모사부의 유입단 측 및 순환관 중 적어도 어느 하나에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 대동맥모사부는, 상기 좌심실모사부에서 토출된 순환유체가 유입되는 배출관과, 상기 배출관의 순환유체 일부를 상기 좌심방모사부 측으로 순환시키는 하행대동맥모사관과, 상기 배출관의 나머지 순환유체를 상기 요골동맥모사부 측으로 유입시키는 요공동맥모사부 유입관으로 구성되며, 상기 반사파 모사 밸브는 상기 하행대동맥모사관 일측에 다수 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 인공맥상파 재현장치의 좌심실 모사부 내의 압력을 실시간으로 측정하는 좌심실 압력측정부와, 요골동맥모사부로 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 요골동맥모사부 유압측정부 및 상기 요골동맥모사부 유압측정부에서 측정된 측정값을 기반으로 압력파형을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 반사파 모사 밸브는, 내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재와, 상기 조절부재를 구동시키는 조절유닛과 조절유닛구동부를 포함하고, 상기 디스플레이부에서 디스플레이되는 압력파형과, 상기 좌심실 압력측정부에서 측정된 압력값을 기반으로 상기 조절유닛 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법에 있어서, 좌심방모사부의 순환유체가 공압에 의해 좌심실모사부 측으로 배출되는 단계; 좌심실 리니어 구동부에 의해 좌심실 모사부의 좌심실실린더 내의 순환유체가 가압되는 단계; 상기 좌심실실린더 내의 순환유체가 맥유동을 형성하며 대동맥모사부의 배출관으로 토출되는 단계; 및 순환유체 일부가 하행대동맥 모사관을 통해 상기 좌심방모사부 측으로 순환되고, 나머지 순환유체는 요골동맥모사부측으로 유입되어 압력파형으로 전달하고 순환관을 통해 상기 좌심방모사부 내로 유입되어 순환되는 단계;를 포함하고, 상기 하행대동맥 모사관에 구비되어, 유동되는 순환유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파 모사 밸브에 의해 반사파가 반영된 압력파형이 상기 요골동맥모사부에서 전달되는 것을 특징으로 하는 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 좌심실 압력측정부가 상기 인공맥상파 재현장치의 좌심실 모사부 내의 압력을 실시간으로 측정하는 단계; 요골동맥모사부 유압측정부가 요골동맥모사부로 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 단계; 및 디스플레이부가 상기 요골동맥모사부 유압측정부에서 측정된 측정값을 기반으로 압력파형을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 반사파 모사 밸브는, 내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재와, 상기 조절부재를 구동시키는 조절유닛과 조절유닛구동부를 포함하고, 제어부가 상기 디스플레이부에서 디스플레이되는 압력파형과, 상기 좌심실 압력측정부에서 측정된 압력값을 기반으로 상기 조절유닛구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 인공맥상파 재현시스템에 적합하게 적용될 수 있어 실제 인체의 반사파를 모사하여 보다 정확한 반사파를 재현해 낼 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 실체 심장의 좌심방, 좌심실, 대동맥, 요골동맥, 혈관의 저항에 의해 반사파의 기능을 모사한, 좌심방모사부, 좌심실모사부, 대동맥모사부, 요골동맥 모사부, 반사파 모사부를 구비하게 됨으로써, 실제 심장의 구동원리를 그대로 적용하여 반사파를 반영한 맥상파를 재현할 수 있는 효과르 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 28가지 맥의 종류를 나타낸 표,
도 2는 반사파 생성원리를 나타낸 그래프,
도 3a는 상용 솔레노이드 밸브의 단면도,
도 3b은 종래 생체모사 펌프의 예
도 3c는 종래 광학용 직경조절 밸브의 예,
도 3d은 종래 대형 직경조절 밸브의 예,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템의 구성도,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템의 평면도,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 좌심방 모사부의 측면도,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 좌심실 모사부의 측면도,
도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 요골동맥 모사부의 측면도,
도 6a는 심장 작동에 대한 대동맥 뿌리쪽 압력과, 좌심실 내 압력, 좌심방 내압력, 좌심실 부피를 나타낸 그래프,
도 6b는 인체 심장의 각 부분을 표시한 모식도,
도 6c는 좌심방수축, 좌심실 정적수축, 방출, 정적이완, rapid inflow, 심장정지기 각각이 지속되는 시간을 정리한 표,
도 7은 심장정지기, 완방실막판 close, 좌심실 정적수축, 대동맥판 open, 방출, 대동맥판 close, 정적이완, 왼방실막판 open이 진행됨에 따른, 좌심실 내의 압력과 부피 그래프(좌측 그래프) 및 좌심실 내의 압력과 부피 그래프,
도 8은 인체의 심장, 상향 대동맥, 쇄골하 동맥, 하행 흉부 대동맥류, 폐동맥을 나타낸 모식도,
도 9a는 close된 대동맥판의 사시도,
도 9b는 opene된 대동맥판의 사시도,
도 10a는 close된 왼방실막판의 사시도,
도 10b는 open된 왼방실막판의 사시도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조를 갖는 좌심방모사부의 측단면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조를 갖는 좌심실모사부와 맥상파전달부의 측단면도,
도 13은 인체의 심장, 상향 대동맥, 쇄골하 동맥, 하행 흉부 대동맥류, 폐동맥을 나타낸 모식도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브가 구비되어 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템의 구성도,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브의 사시도,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브의 분해 사시도,
도 17a는 본 발명의 일실시예에 따른 제1프레임의 측면도,
도 17b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1프레임의 평면도,
도 18a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부의 측면도,
도 18b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부의 평면도,
도 19a는 본 발명의 일실시예에 따른 제2프레임의 측면도,
도 19b는 본 발명의 일실시예에 따른 제2프레임의 평면도,
도 20a는 본 발명의 일실시예에 따른 조절부재가 개방된 상태의 반사파 모사 밸브의 평면도,
도 20b는 본 발명의 일실시예에 따른 조절부재가 일부 개방된 상태의 반사파 모사 밸브의 평면도,
도 20c는 도 20b보다 더 closed된 상태의 반사파 모사 밸브의 평면도,
도 21은 본 발명의 일실시에에 따른 조절유닛 구동부와 연계된 반사파 모사 밸브의 측면도를 도시한 것이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파가 적용된 인공맥상파 재현 방법의 흐름도,
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파가 적용되고, 음압효과를 고려한 인공맥상파 재현 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

< 인공맥상파 재현 시스템>

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파를 모사하게 되는 반사파 모사 밸브의 구성을 설명하기 전에, 이러한 반사파 모사가 적용되게 되는 인공맥상파 인공맥상파 재현 시스템(100)의 구성 및 기능에 대해 먼저 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)의 평면도를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 좌심방모사부(10)의 측면도를 도시한 것이고, 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 좌심실모사부(40)의 측면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 요골동맥 모사부(70)의 측면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)은 전체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌심방모사부(10), 좌심실모사부(40) 그리고 맥상파전달부를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 맥상파전달부는 도 4에 도시된 바와 같이, 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)로 구성됨을 알 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)은 기존 혈류구동장치와 달리, 실제 심장의 작동, 동작 원리를 그대로 모사하여 구성되게 된다. 즉, 좌심실모사부(40)는 실제 심장의 좌심실을 모사하여 맥유동을 발생시키게 되며, 좌심방모사부(10)는 이러한 좌심실모사부(40)에 유체를 공급하게 되고, 요골동맥모사부(70)는 좌심실모사부(40)에 의해 전달된 맥유동을 압력파형으로 전달하게 된다.

따라서, 좌심방모사부(10)에 의해 좌심실모사부(40)로 전달된 유체는 좌심실 모사부(40)에서 토출되어 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)로 유입되고 좌심방모사부(10) 측으로 토출되어 순환되게 된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 좌심방모사부(10)는, 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 좌심방 리니어구동부(20)와, 좌심방실린더(11) 및 순환유체수조(14) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 순환유체수조(14)는 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 내부에 순환유체가 저장되며 순환유체가 좌심실모사부(40) 측으로 배출되는 배출구(15)와, 요골동맥모사부(70)에서 토출된 순환유체가 유입되는 유입구(16)를 가지며, 또한, 대동맥모사부(60)를 거친 순환유체가 유입되는 유입관(19)을 가지고, 좌심방 리니어 구동부(20)에 의해 설정된 주기에 따라 공압을 제공받게 된다.

좌심방실린더(11)는 내부에 구비된 좌심방피스톤(12) 이동에 의해 순환유체수조(14)로 공압을 공급하게 된다. 또한, 좌심방 리니어구동부(20)는 이러한 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)을 구동시키게 된다. 이러한 좌심방 리니어구동부(20)의 첫번째 기능은 순환유체수조(14)에 저장된 순환유체를 좌심실모사부(40) 측으로 토출시키는 것이고, 두번째 기능은 후에 설명되는 바와 같이, 음압효과를 생성하여, 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)를 거친 순환유체를 다시 순환유체수조(14)로 유입시키기 위한 기능을 수행하게 된다.

좌심방 리니어구동부(20)는 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 스텝모터(21), 볼 스크류(23) 및 스텝모터(21)와 볼 스크류(23)를 연결하는 올담 커플러(22,oldham coupler)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 스텝모터(21)의 구동으로 볼 스크류(23)가 왕복이동을 하면서, 좌심방 피스톤(12)을 왕복 이동시키게 되며, 좌심방 실린더(11) 내의 피스톤(12)이 왕복 이동하면서 순환유체수조(14)의 순환유체에 공압을 제공하게 된다.

따라서, 순환유체수조(14) 내의 순환유체는 특정주기로 공급되는 공압에 의해 순환유체가 배출구(15)를 통해 배출되게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른, 좌심실 모사부(40)는 도 4 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 좌심실실린더(41), 좌심실 리니어구동부(50)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 순환유체수조(14)에서 배출된 순환유체는 좌심실실린더(41) 내로 유입되게 되며, 좌심실실린더(41)는 좌심방모사부(10)에서 배출된 순환유체가 내부로 유입되는 유입단(45)과, 좌심실피스톤(44)의 이동에 의해 순환유체가 토출되는 토출단(46)을 갖는다. 그리고, 순환유체수조(14)의 배출구(15)와 좌심실실린더(41)의 유입단(45) 사이에는 연결관(30)이 연결되게 된다.

또한, 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)은 좌심실 리니어구동부(50)에 의해 구동되며, 본 발명의 일실시예에 따른 좌심실 리니어구동부(50)는 도 4 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 좌심실 스텝모터(51), 엔코더(52), 올담 커플러(53, oldham coupler), 볼스크류(54) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 좌심실 스텝모터(51)의 구동에 의해 올담 커플러(53)에 연결된 볼 스크류(53)가 왕복 이동되게 되면서, 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)이 이동시키면서 좌심실실린더(41) 내의 순환유체를 압축시키게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 좌심실 리니어구동부(50)는 하나의 구체적인 실시에를 제시한 것일 뿐, 설정된 주기, 속도로 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)을 구동시킬 수 있는 구성이라면 이하에서 제시되는 실시예에 권리범위를 한정하여 해석하여서는 아니될 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 좌심실실린더(41)는 실제 심장의 좌심실을 모사한 것으로 핵심적으로 왼방실막판(Mitral Valve)을 모사한 삽입체크밸브(42)와 대동맥판(Aortic Valve)을 모사한 방출체크밸브(43)를 포함하여 구성되게 된다.

후에 설명되는 바와 같이, 실제 심장의 왼방실막판은 순환유체를 좌심방에서 좌심실 측으로만 유동되게 하며 개방압력(open pressure)이 약 5 mmHg정도에 해당하며, 대동맥판은 순환유체를 좌심실에서 토출되는 측으로만 유동되게 하며 개방압력(open pressure)이 약 80 mmHg정도에 해당한다.

동일하게 도 4 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 좌심실실린더(41)의 유입단(45) 일측에는 삽입체크밸브(42)가 구비되게 되며, 토출단(46) 일측에는 방출체크밸브(43)가 구비되게 됨을 알 수 있다. 방출체크밸브(43)의 개방압력은 삽입체크밸브(42)의 개방압력보다 크며, 본 발명의 일실시예에 따른 방출체크밸브(43)는 개방압력을 제어할 수 있는 가제어성 밸브로 구성되게 된다. 따라서, 후에 설명되는 바와 같이, 제어부(110)에 의해 방출체크밸브(43)의 개방압력은 사람별 또는 질환별로 모사하여 조절되어질 수 있다.

따라서, 순환유체수조(14)에서 배출된 순환유체는 삽입체크밸브(42)의 개방압력을 초과한 경우 좌심실실린더(41) 내로 유입되게 되며, 좌심실 리니어구동부(50)에 의해 좌심실실린더(41) 내의 압력이 방출체크밸브(43)의 개방압력을 초과하게 되는 경우, 맥유동을 형성하며 토출단(46)을 통해 순환유체가 맥상파전달부의 대동맥모사부(60) 측으로 토출되게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)은 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 연결관(30)은 순환유체수조(14)의 배출구(15)와 좌심실실린더(41)의 유입단(45) 사이를 연결하게 된다. 그리고, 좌심실실린더(41)의 토출단(46)은 대동맥모사부(60)의 배출관(61)과 연결되며 배출관(61)은 하행대동맥 모사관(62)과 요골동맥모사부유입관(63)으로 분기되기 된다. 따라서, 좌심실실린더(41)에서 토출된 순환유체는 도 4에 도시된 바와 같이, 대동맥모사부(60)의 배출관(61)으로 유입되고, 배출관(61)으로 유입된 순환유체는 하행대동맥모사관(62)과 요골동맥모사부유입관(63)으로 분기되게 되고, 하행대동맥모사관(62)으로 유입된 순환유체는 순환유체수조(14)로 유입되고, 요골동맥모사부유입관(63)으로 유입된 순환유체는 요골동맥모사부(70)를 통과하며 압력파형을 사용자에게 전달하게 된다.

실체 인체는 대동맥을 흐르게 유압이 음압에 의해 제공되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)은 이러한 음압효과를 부여하기 위해, 좌심방 리니어구동부(20)를 제어하여, 순환유체수조(14)에 팽창압을 제공하게 함으로써, 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)를 거쳐 순환유체수조(14)로 유입될 수 있는 유압을 제공하게 된다. 이러한 작동원리는 후에 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 요골동맥모사부(70)는 좌심실모사부(40)에 의해 생성된 맥유동을 전달받아 사용자에게 압력파형을 전달하게 된다. 구체적으로 본 발명의 일실시에에 따른 요골동맥모사부(70)는 도 8 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 소프트 튜브(71)와 지지부(73), 튜브조절부(72), 매드니튜드(magnitude) 조절용 밸브(74), 손목거치용 패드(75) 등으로 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 소프트 튜브(71)는 혈관과 같은 기능을 하며, 손가락으로 소프트 튜브(71)를 접촉한 사용자에게 맥상파를 제공하게 된다. 이러한 소프트 튜브(71)는 도 4 및 도 5a에 된 바와 같이, 요골동맥모사부유입관(63)과 순환관(80) 사이에 구비되어 좌심실모사부(40)에서 토출되는 순환유체에 의해 압력파형을 전달하게 됨을 알 수 있다.

또한, 지지부는 요골동맥모사부유입관(63)의 끝단과 순환관(80)의 끝단을 지지하게 된다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 튜브 조절부(72)에 의해 소프트 튜브(71)를 상하로 이동시켜 높이를 조절하게 되며, 소프트 튜브(71)를 인장시켜 텐션을 조절할 수 있어, 사람별, 질환별 등에 부합되도록 제어할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 요골동맥모사부(70)의 순환관(80) 일측에는 매그니튜드 조절밸브(74)가 구비되어, 압력파형의 매그니튜드를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 이러한 인공맥상파 재현 시스템(100)에 의해, 좌심방 리니어구동부(20)에 의해 순환유체수조(14)로 공압(압축력)이 제공되게 되며, 좌심방모사부(10)의 순환유체수조(14)에 저장된 순환유체가 공압에 의해 연결관(30)으로 배출되게 된다.

그리고, 연결관(30) 내의 유압이 삽입체크밸브(42)의 개방압력을 초과하게 되면, 순환유체가 좌심실모사부(40)의 좌심실실린더(41) 내로 유입되게 된다. 그리고, 좌심실 리니어 구동부(50)에 의해 피스톤(44)이 이동되어 좌심실실린더(41) 내의 순환유체를 가압하게 되고, 좌심실실린더(41) 내의 압력이 방출체크밸브(43)의 개방압력을 초과하게 되면 맥유동을 형성하면서 순환유체가 대동맥모사부(60)의 배출관(61)으로 토출되게 된다.

앞서 언급한 바와 같이, 방출체크밸브(43)의 개방압력은 삽입체크밸브(42)의 개방압력보다 크며, 삽입체크밸브(42)의 개방압력은 1 mmHg ~ 10 mmHg(바람직하게는 약 5 mmHg)이고, 방출체크밸브(43)의 개방압력은 제어부(110)에 의해 조절될 수 있으며, 50 mmHg ~ 100 mmHg(바람직하게는 약 80 mmHg)정도의 범위를 갖는다.

그리고, 방출체크밸브(43)를 통해 토출된 순환유체는 후에 설명되는 바와 같이, 좌심방모사부(10)의 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)이 후방으로 구동되게 되면서, 순환유체수조(14) 내에 공기를 좌심방실린더(11) 내로 유입시켜, 순환유체를 하행대동맥 모사관(62)을 거쳐 순환유체수조(14)로 순환시키기 위한 유압과, 요골동맥모사부유입관(63)과 요골동맥모사부(70)를 거쳐 순환관(80)을 통해 순환유체수조(14)로 순환유체를 순환시키기 위한 유압을 제공하여, 실제 인체의 음압효과를 발생시키게 된다.

또한, 순환유체가 요골동맥모사부(70)로 유입되면서, 좌심실모사부(40)에 의해 전달된 맥유동이 요골동맥모사부(70)에서 압력파형으로 전달되게 된다.

그리고, 요골동맥모사부(70)에서 배출된 순환유체는 순환관(80)을 통해 순환유체수조(14) 내로 유입되어 순환되게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)은 압력측정부를 포함하여, 인공맥상파 재현장치의 좌심실모사부(40)의 일구성인 좌심실 실린더(41)에서 배출되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하게 된다. 즉, 좌심실실린더(41)에서 토출관으로 토출되는 순환유체의 압력을 측정하게 된다.

구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 압력측정부는 도 8에 도시된 바와 같이, 좌심실압력측정부(90)와 요골동맥모사부 유압측정부(91)로 구성될 수 있다. 따라서, 좌심실압력측정부(90)는 좌심실실린더(41) 내의 압력을 실시간으로 측정하게 되며, 요골동맥모사부 유압측정부(91)는 요골동맥모사부(70)로 유입되는 유압을 실시간으로 측정하게 된다.

그리고, 후에 설명되는 바와 같이, 제어부(110)는 좌심실 압력측정부(90)에서 측정된 압력값을 기반으로, 인공맥상파 재현 시스템(100)의 좌심실 리니어 구동부(50)를 제어하여 좌심실실린더(41) 내의 압력과 토출압력을 조절할 수 있고, 방출체크밸브(43)의 개방압력을 조절할 수 있게 되며, 제어부(110)는 순환관(80) 일측에 구비된 조절밸브(74)를 제어하여 압력파형의 매그니튜드를 조절하게 된다.

또한, 요골동맥모사부 유압측정부(91)에서 측정된 압력을 기반으로 요골동맥모사부(70)로 인가되는 압력파형을 디스플레이부에 의해 모니터링할 수 있고, 이러한 압력파형을 기반으로 제어부(110)가 좌심실 리니어 구동부(50)를 제어하여 좌심실실린더(41) 내의 압력과 토출압력을 조절할 수 있고, 방출체크밸브(43)의 개방압력을 조절할 수 있게 되며, 제어부(110)는 순환관(80) 일측에 구비된 조절밸브(74)를 제어하여 압력파형의 매그니튜드를 조절하여 원하는 압력파형을 생성할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)이 실제 심장와 유사한 방식으로 설계되어 있음을 설명하도록 한다. 도 6a는 심장 작동에 대한 대동맥 뿌리쪽 압력과, 좌심실 내 압력, 좌심방 내압력, 좌심실 부피를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 도 6b는 인체 심장의 각 부분을 표시한 모식도를 도시한 것이다.

도 6c는 좌심방수축, 좌심실 정적수축, 방출, 정적이완, rapid inflow, 심장정지기 각각이 지속되는 시간을 정리한 표를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 심장정지기, 완방실막판 close, 좌심실 정적수축, 대동맥판 open, 방출, 대동맥판 close, 정적이완, 왼방실막판 open이 진행됨에 따른, 좌심실 내의 압력과 부피 그래프(좌측 그래프) 및 좌심실 내의 압력과 부피 그래프를 도시한 것이다.

또한, 도 8은 인체의 심장, 상향 대동맥, 쇄골하 동맥, 하행 흉부 대동맥류, 폐동맥을 나타낸 모식도, 도 9a는 close된 대동맥판의 사시도, 도 9b는 open된 대동맥판의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 10a는 open된 왼방실막판의 사시도를 도시한 것이고, 도 10b는 close된 왼방실막판의 사시도를 도시한 것이다.

도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 7에 도시된 바와 같이, 좌심방수축, 삽입밸브(왼방실막판) closes, 좌심실 정적수축, 방출밸브(대동맥판) opens, 방출, 방출밸브 closes, 좌심실 정적이완, 삽입밸브 opens, 급속충진, 심장정지기를 1싸이클로 하여 순환되게 됨을 알 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)은 이러한 실제 심장의 동작방법과 동일한 과정을 재현하게 됨으로써 실제 사람의 맥상파와 동일한 인공맥상파를 재현할 수 있게 된다.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현 시스템(100)의 방진구조의 구성에 대해 설명하도록 한다. 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조를 갖는 좌심방모사부(10)의 측단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조를 갖는 좌심실모사부(40)와 맥상파전달부의 측단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)은, 좌심방모사부(10)와 좌심실모사부(40)에 의해 요골동맥모사부(70)에 잔진이 전달되지 않도록 방진구조를 갖게 된다.

구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 좌심방리니어구동부(20)의 스텝모터(21)와 좌심방실린더(11) 및 순환유체수조(14)는 좌심방모사부 베이스(25) 상에 고정설치되게 되고, 이러한 좌심방모사부 베이스(25)는 좌심방 하이댐퍼(26)에 의해 지지면에 설치되게 된다. 좌심방 하이댐퍼(26)는 후에 설명되는 바와 같이, 좌심실실린더(41)를 지지하는 댐퍼부와, 요골동맥모사부(70)를 지지하는 댐퍼부의 댐핑계수보다 큰 댐핑계수로 구성되게 된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 좌심실 리니어구동부(50)(50)의 스텝모터(51)와 볼 스크류(54)는 좌심실 리니어구동부 베이스(47)에 고정되고, 이러한 베이스(47)는 지지면 상에 하이 댐퍼(48)에 의해 지지되며, 반면, 좌심실실린더(41)와 요골동맥모사부(70)는 하이 댐퍼(48)보다 댐핑계수가 작은 로우 댐퍼(49)에 의해 지지되게 됨을 알 수 있다.

따라서, 좌심방모사부(10)와 좌심실 리니어 구동부(50)의 스텝모터(51)와 볼 스크류(54)를 지지하는 댐퍼부의 댐핑계수보다, 좌심실실린더(41)와 요골동맥모사부(70)를 지지하는 댐퍼부의 댐핑계수를 더 작게 구성하게 됨으로써, 좌심방모사부(10)와 좌심실모사부(40)는 요골동맥모사부(70)에 잔진이 전달되지 않는 구조를 가지게 된다.

<반사파 모사 밸브 및 이를 이용한 인공맥상파의 반사파 모사방법>

이하에서는 반사파를 고려한 인공 맥상파 재현 시스템(100) 및 반사파를 고려한 인공 맥상파 재현 방법에 대해 설명하도록 한다. 기본적으로 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파를 재현하게 되는 시스템(100)의 구성을 앞서 설명한 바와 같다.

그러나, 실체 인체에 의한 맥상파는 대동맥의 분기점, 대동맥 혈관 내의 불순물 또는 혈관의 직경이 일정하지 않아 혈관 유동에 많은 저항이 존재한다. 따라서, 이러한 혈관 내의 저항에 의해 반사파가 형성되어 이것이 반영된 혈류가 형성되게 된다.

도 13은 인체의 심장, 상향 대동맥, 쇄골하 동맥, 하행 흉부 대동맥류, 폐동맥을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 인체의 혈액은 좌심실에서 토출되어 상향대동맥을 통해 좌 쇄골하 동맥과 하행흉부 대동맥으로 분기되어 흐르게 되고, 주로 하행 대동맥 측에서 형성된 저항에 의해 반사파가 형성되게 됨을 알 수 있다. 따라서, 앞서 언급한 인공맥상파 재현시스템(100)에서 대동맥모사부(60)의 하행대동맥모사관(62) 일측에 이러한 반사파를 모사할 수 있는 구성이 필요함을 알 수 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브(200)가 구비되어 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)은 좌심방 리니어구동부(20)와 좌심방실린더(11), 호스(13), 순환유체수조(14) 등을 갖는 좌심방모사부(10)와, 좌심실 리니어구동부(50), 좌심실실린더(41), 삽입체크밸브(42), 방출체크밸브(43) 등을 갖는 좌심실모사부(40)와, 배출관(61), 하행대동맥 모사관(62), 요골동맥모사부 유입관(63)을 갖는 대동맥모사부(60)와, 소프트튜브(71), 튜브조절부(72) 등을 갖는 요골동맥모사부(70) 및 압력측정부 등을 포함하여 구성된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 실체 인체를 그대로 모사하여 반사파를 형성하기 위해서는 복부동맥 및 신장 등의 저항변화를 반영하여 본 발명의 일실시예에 따른 인공 맥상파 재현시스템(100)의 하행대동맥모사관(62) 및 요골동맥모사부 유입관(63) 중 적어도 어느 하나의 일측에 적어도 하나 이상의 반사파 모사 밸브(200)가 구비되게 됨을 알 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)에서 반사파를 생성할 수 있는 반사파 모사 밸브(200)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브(200)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 16는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브(200)의 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브(200)는 튜브의 유동 유로에 구비되어 튜브를 유동하게 되는 유체의 유량을 변화시켜 반사파를 생성시키기 위해, 유체의 흐름을 정량적으로 제어하게 되는 반사파모사부(210)와, 반사파모사부(210)의 일측과 타측 각각에 설치되어 반사파모사부(210)를 고정시키는 제1, 제2프레임(220, 230)과, 제1프레임(220)에 연결되어 유체의 흐름을 가이드하는 제1포트(221)와 제2프레임(230)에 연결되어 유체의 흐름을 가이드 하는 제2포트(231) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

도 17a는 본 발명의 일실시예에 따른 제1프레임(220)의 측면도, 도 17b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1프레임(220)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 18a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부(210)의 측면도, 도 18b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부(210)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 19a는 본 발명의 일실시예에 따른 제2프레임(230)의 측면도, 도 19b는 본 발명의 일실시예에 따른 제2프레임(230)의 평면도를 도시한 것이다.

도 15, 도 16, 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부(210)는 전체적으로 내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내측으로 돌출 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재(211)와, 회전에 의해 이러한 조절부재(211)를 구동시키기 위한 조절유닛(212)을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

즉, 조절유닛(212)의 외면에는 다수의 톱니바퀴가 형성되어 수동 또는 후에 설명되는 바와 같이, 조절유닛(212)을 구동시키는 조절유닛구동부(240)에 의해 회전되어 조절부재(211)를 내측으로 돌출 또는 삽입시켜 반사파모사부(210)의 내경을 조절할 수 있도록 구성된다.

또한, 도 15, 도 16, 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부(210)의 일측 외면과 타측 내면에 나사산이 형성되어 후에 설명되는 바와 같이, 제1프레임(220)과 제2프레임(230)이 반사파모사부(210)의 일측과 타측 각각에 탈부착 가능하도록 구성됨을 알 수 있다.

도 15, 도 16, 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 제1프레임(220)은 반사파모사부(210)의 일측에 나사산에 의해 고정결합될 수 있으며, 일측으로 돌출된 제1포트(221)가 형성되어 튜브가 결합되게 됨을 알 수 있다. 또한, 도 15, 도 16, 도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이, 제2프레임(230)은 반사파모사부(210)의 타측에 나사산에 의해 고정결합될 수 있으며, 타측으로 돌출된 제2포트(231)가 형성되어 튜브가 결합되게 됨을 알 수 있다.

도 20a는 본 발명의 일실시예에 따른 조절부재(211)가 개방된 상태의 반사파 모사 밸브(200)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 20b는 본 발명의 일실시예에 따른 조절부재(211)가 일부 개방된 상태의 반사파 모사 밸브(200)의 평면도를 도시한 것이다. 또한, 도 20c는 도 20b보다 더 closed된 상태의 반사파 모사 밸브(200)의 평면도를 도시한 것이다.

도 20a, 도 20b 및 도 20c에 도시된 바와 같이, 사용자는 조절유닛(212)을 특정방향으로 점진적으로 회전시키게 되면, 조절부재(211)가 내측으로 점진적으로 돌출되게 됨으로써 반사파 모사 밸브(200)의 내경이 축소됨에 따라 반사파 모사 밸브(200)를 유동하는 유체의 유량을 정량적으로 제어할 수 있게 됨을 알 수 있다.

도 21은 본 발명의 일실시에에 따른 조절유닛구동부(240)와 연계된 반사파 모사 밸브(200)의 측면도를 도시한 것이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사파모사부(210)는 모터 등으로 구성된 조절유닛구동부(240)에 의해 구동될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 조절유닛구동부(240)의 작동으로 반사파모사부(210)의 조절유닛(212)과 기어형식으로 맞물려 회전됨으로써 조절부재(211)가 내측으로 돌출, 삽입되어 유동하는 유체에 저항을 형성하여 원하는 반사파를 모사할 수 있게 된다.

따라서, 조절유닛구동부(240)는 도 9에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 인공 맥상파 재현시스템(100)의 제어부(110)에 의해 제어되어 다수의 반사파 모사 밸브(200) 각각의 조절부재(211)에 의해 다양한 반사파 형태를 생성하여 사용자에게 반사파가 반영된 압력파형을 전달할 수 있게 된다.

구체적으로 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사파 모사 밸브(200)는 앞서 언급한 인공맥상파 재현 시스템(100)의 대동맥모사부(60)의 하행대동맥 모사관(62)에 다수 설치되게 되어 반사파를 형성하여 반사파가 반영된 압력파형을 요골동맥모사부(70)를 통해 사용자에게 전달하게 됨을 알 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공맥상파 재현시스템(100)은 좌심실 압력측정부(90)는 실시간으로 좌심실실린더(41) 내의 압력을 측정하게 되며, 요골동맥모사부 유입관(63) 일측에 구비된 요골동맥유압측정부(91)는 요골동맥모사부(70)로 유입되는 순환유체의 유압을 실시간으로 측정하여 제어부(110)에 전송하게 된다.

또한, 디스플레이부는 요골동맥유압측정부(91)에서 측정된 값을 기반으로 압력파형을 디스플레이할 수 있으며, 제어부(110)는 이러한 좌심실 압력측정부(90)에서 측정된 값과, 디스플레이부에서 디스플레이되는 압력파형을 기반으로 조절유닛 구동부(240)를 제어하여, 반사파 모사 밸브(200)의 내경을 변경하게 됨으로써, 반사파가 반영된 원하는 압력파형을 재현할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파가 적용된 인공맥상파 재현방법에 대해 설명하도록 한다. 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(110)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 반사파가 적용된 인공맥상파 재현 방법은 앞서 언급한 반사파가 적용된 인공맥상파 재현 시스템(100)의 작동방법에 해당한다.

먼저, 좌심방모사부(10)의 순환유체수조(14)에 저장된 순환유체가 공압에 의해 연결관(30)으로 배출되게 된다(S1). 즉, 리니어구동부(20)의 스텝모터(21)의 구동으로 볼 스크류(23)에 의해 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)이 도 8 기준으로 좌측에서 우측으로 이동되면서, 호스(13)에 의해 공기가 순환유체수조(14)로 공급되면서 순환유체가 순환유체수조(14)에서 연결관(30)으로 배출되게 된다(S2).

그리고, 삽입체크밸브(42)에 의해 단방향으로 순환유체가 좌심실모사부(40)의 좌심실실린더(41)로 제1특정압력까지 유입되게 된다(S3).

다음으로, 좌심실 리니어구동부(50)에 의해 피스톤(44)이 이동되어 좌심실실린더(41) 내의 순환유체를 가압되게 된다. 즉, 좌심실 리니어구동부(50)의 스텝모터(51)의 구동으로 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)이 도 8에 도시된 것을 기준으로 좌측에서 우측으로 이동되면서, 좌심실실린더(41) 내의 순환유체를 가압하게 된다(S4).

그리고, 좌심실실린더(41) 내의 압력이 방출체크밸브(43)의 개방압력을 초과하여 맥유동이 형성되면, 방출체크밸브(43)를 통해 순환유체가 배출관(61)을 통해 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70) 측으로 유입되게 된다(S5).

이때, 순환유체가 반사파 모사 밸브에 의해 반사파가 발생되어 압력파형에 중첩되게 된다(S6).

또한, 음압효과를 발생시키기 위해, 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)을 우측에서 좌측으로 이동시켜, 좌심실실린더(41)에서 토출된 순환유체가 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)를 거쳐 다시 순환유체수조(14)로 순환될 수 있는 유압을 제공하게 된다.

따라서, 좌심실실린더(41)에서 토출된 순환유체는 대동맥모사부(60)의 배출관(61)에서, 하행대동맥모사관(62)과 요골동맥모사부유입관(63)으로 분기되고, 하행대동맥모사관(62)으로 유입된 순환유체는 순환유체수조(14)로 유입되어 순환되고, 요골동맥모사부유입관(63)으로 유입된 순환유체는 소프트튜브(71)로 유입되어 사용자에게 압력파형을 전달하고(S7), 순환관(80)에 의해 다시 순환유체수조(14)로 유입되어 순환되게 된다(S8).

또한, 이러한 과정에서, 좌심실압력측정부(90)는 좌심실 실린더(41) 내의 압력을 실시간으로 측정하게 되며, 제어부(110)는 도 23에 도시된 바와 같이, 좌심실압력측정부(90)에서 측정된 압력값을 기반으로, 좌심실 리니어 구동부(50)와 좌심방 리니어 구동부(20)의 구동을 제어하게 된다. 또한, 제어부(110)는 방출체크밸브(43)의 개방압력을 조절할 수 있다.

그리고, 요골동맥모사부 유압측정부(91)는 요골동맥모사부(70)로 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하게 되고, 디스플레이부는 이러한 요골동맥모사부 유압측정부(91)에서 측정된 값을 기반으로 압력파형을 디스플레이할 수 있으며, 제어부(110)는 이러한 압력파형을 모니터링하여, 조절유닛구동부(240)를 제어하여 반사파를 조절하고, 좌심실 리니어 구동부(50)와 좌심방 리니어 구동부(20)의 구동을 제어하게 된다. 또한, 제어부(110)는 순환관(80) 일측에 구비된 조절밸브(74)를 제어하여 압력파형의 크기를 조절할 수 있다.

이하에서는 실체 인체의 음압효과를 모사한 반사파가 적용된 인공맥상파 재현 방법에 대해 설명하도록 한다. 보다 구체적으로 음압효과를 모사하기 위한 좌심방리니어구동부(20)의 구동방법과 좌심실 리니어구동부(50)의 구동방법에 대해 설명하도록 한다. 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 음압효과를 고려한 인공맥상파 재현 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

먼저, 맥상파를 생성하기 위한 초기치를 설정하게 된다(S10). 즉, 순환유체수조(14)의 상단에 구비된 솔레노이드 배기밸브(17)를 개방하여 순환유체수조(14) 내의 공압을 제거되는 상태에서, 좌심방리니어 구동부(20)의 스텝모터(21)를 구동시켜, 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)을 정위치(도 8에 도시된 것을 기준으로 좌측 끝단으로 이동)시키고, 좌심실리니어 구동부(50)의 스텝모터(51)를 구동시켜, 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)을 정위치(도 8에 도시된 것을 기준으로 좌측 끝단으로 이동)시킨 후, 솔레노이드 배기밸브(17)를 닫게 된다. 또한, 반사파 모사 밸브(200)의 열림량을 조절하고, 압력크기 조절 밸브(74)의 열림량을 조절하게 된다.

그리고, 좌심방 리니어구동부(20)의 구동으로 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)이 전진(도 14에 도시된 것을 기준으로 좌측에서 우측으로)하게 되면서, 순환유체가 순환유체수조(14)에서 좌심실실린더(41) 측으로 유동되게 된다(S20). 이러한 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(44) 이동은 좌심실 내의 압력이 제1특정압력(구체적 실시예에서는 10mmHg 이상)을 초과할 때까지 지속되게 된다(S30). 이때, 좌심실 압력측정부(90)는 실시간으로 좌심실 내의 압력을 측정하여, 측정값을 제어부(110)로 전송하며 제어부(110)는 이러한 측정값을 기반으로 좌심방 리니어구동부(20)를 피드백 제어하게 된다.

좌심실 내의 압력이 특정압력을 초과하게 되는 경우, 제어부(110)는 좌심방 리니어 구동부(20)의 구동을 정지시키고(S40), 음압효과를 준비하게 된다(S50).

음압효과를 준비하는 과정은 도 24에 도시된 바와 같이, 순환유체수조(14)의 솔레노이드 배기밸브(17)를 개방시키고, 좌심방 리니어구동부(20)를 구동시켜 좌심방실린더 (11)내의 피스톤(12)을 전진배치(도 14에 도시된 것을 기준으로 우측 끝단)시키고, 배기밸브(17)를 닫게 된다.

그리고, 좌심실 리니어구동부(50)를 구동시켜, 좌심실실린더(41) 내의 피스톤(44)을 전진이동시키게 된다(S60). 이러한 구동 단계는 맥유동이 발생될 때까지 지속되게 된다(S70). 이러한 과정에서 좌심실 압력측정부(90)는 실시간으로 좌심실 내의 압력을 측정하게 되고, 제어부(110)는 이러한 측정값을 기반으로 좌심실 리니어구동부(50)를 제어하여 피스톤(44)의 전진속도를 조절하게 된다.

좌심실피스톤(44)이 전진되면서, 좌심실 내의 압력이 방출체크밸브(43)의 개방압력을 초과하게 되면, 순환유체가 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70) 측으로 토출되게 되고, 제어부(110)는 좌심실 리니어구동부(50)의 구동을 정지시키게 된다(S80).

그리고, 제어부(110)는 좌심방 리니어구동부(20)를 구동시켜, 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)을 후진시켜 음압효과를 생성(S90)하여, 순환유체가 순환될 수 있는 유압을 제공하게 된다.

즉, 좌심방실린더(11) 내의 피스톤(12)이 우측에서 좌측으로(후진) 이동되면서, 좌심실실린더(41)에서 토출된 순환유체가 대동맥모사부(60)와 요골동맥모사부(70)를 거쳐 다시 순환유체수조(14)로 순환될 수 있는 유압을 제공하게 된다.

따라서, 좌심실실린더(41)에서 토출된 순환유체는 대동맥모사부(60)의 배출관(61)에서, 하행대동맥모사관(62)과 요골동맥모사부유입관(63)으로 분기되고, 하행대동맥모사관(62)으로 유입된 순환유체는 순환유체수조(14)로 유입되어 순환되고, 요골동맥모사부유입관(63)으로 유입된 순환유체는 소프트튜브(71)로 유입되어 사용자에게 압력파형을 전달하고, 순환관(80)에 의해 다시 순환유체수조(14)로 유입되어 순환되게 된다.

이러한 S10 내지 S90의 과정을 순환, 반복하게 되면서, 폐쇄순환 혈액공급 및 순환방식을 채용하여 맥상파를 재현 생성하게 된다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:혈압측정 훈련장치
2:모형팔
3:유압식 혈류구동장치
4:동맥 훈련 손목기구
5:유압식 혈류구동 시스템
6:모형 심장
7:왼방실막판
8:대동맥판
10:좌심방모사부
11:좌심방실린더
12:좌심방 피스톤
13:호스
14:순환유체수조
15:배출구
16:유입구
17:솔레노이드 배기밸브
19:유입관
20:좌심방 리니어구동부
21:좌심방 스텝모터
22:좌심방 올담커플러
23:좌심방 볼 스크류
25:좌심방모사부 베이스
26:좌심방 하이댐퍼
30:연결관
40:좌심실모사부
41:좌심실실린더
42:삽입체크밸브
43:방출체크밸브
44:좌심실 피스톤
45:유입단
46:토출단
47:좌심실 리니어구동부 베이스
48:좌심실 하이댐퍼
49:로우댐퍼
50:좌심실 리니어 구동부
51:좌심실 스텝모터
52:엔코더
53:좌심실 올담 커플러
54:좌심실 볼 스크류
60:대동맥모사부
61:배출관
62:하행대동맥모사관
63:요골동맥모사부 유입관
70:요골동맥모사부
71:소프트 튜브
72:튜브조절부
73:지지부
74:매그니튜드 조절밸브
75:손목거치용 패드
80:순환관
90:좌심실 압력측정부
91:요골동맥모사부 유압측정부
100:인공맥상파 재현 시스템
101:상용 솔레노이드 밸브
102:생체모사펌프
103:광학용 직경조절밸브
104:대형 직경조절 밸브
110:제어부
200:반사파 모사 밸브
210:반사파모사부
211:조절부재
212:조절유닛
220:제1프레임
221:제1포트
230:제2프레임
231:제2포트
240:조절유닛구동부

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템에 있어서,
   맥유동을 발생시키는 좌심실 모사부;
   상기 좌심실 모사부에 순환유체를 공급하고 폐쇄순환(close circulation) 기능을 갖는 좌심방 모사부;
   상기 좌심실 모사부에 의해 발생된 맥유동을 압력파형으로 전달받는 맥상파 전달부; 및
   유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파모사부와, 상기 반사파모사부를 고정시키는 프레임, 및 상기 프레임에 구비되어 유체의 흐름을 가이드 하도록 하는 연결포트를 구비한 반사파 모사 밸브;를 포함하여,
   상기 반사파모사부에 의해 유체의 흐름이 조절되어 반사파가 형성된 압력파형이 맥상파전달부로 전달되며,
   상기 맥상파전달부는 대동맥모사부와 요골동맥모사부로 분기되어 구성되고,
   상기 좌심방모사부에 의해 상기 좌심실 모사부로 전달된 순환유체는 상기 좌심실 모사부에서 토출되어 일부는 대동맥모사부를 통해 좌심방모사부 측으로 유입되고 나머지는 상기 요골동맥모사부로 유입되어 순환관에 의해 상기 좌심방모사부 측으로 유입되어 순환되고,
   상기 대동맥모사부는,
   상기 좌심실모사부에서 토출된 순환유체가 유입되는 배출관과, 상기 배출관의 순환유체 일부를 상기 좌심방모사부 측으로 순환시키는 하행대동맥모사관과, 상기 배출관의 나머지 순환유체를 상기 요골동맥모사부 측으로 유입시키는 요골동맥모사부 유입관으로 구성되며,
   상기 반사파 모사 밸브는,
   상기 대동맥 모사부, 상기 요골동맥모사부의 유입관 측 및 순환관 중 적어도 어느 하나에 구비되고,
   상기 반사파 모사 밸브는 상기 하행대동맥모사관 일측에 다수 구비되며,
   상기 인공맥상파 재현시스템의 좌심실 모사부 내의 압력을 실시간으로 측정하는 좌심실 압력측정부와, 요골동맥모사부로 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 요골동맥모사부 유압측정부 및 상기 요골동맥모사부 유압측정부에서 측정된 측정값을 기반으로 압력파형을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브를 적용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 8항에 있어서,
    상기 반사파 모사 밸브는,
    내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재와, 상기 조절부재를 구동시키는 조절유닛과 조절유닛 구동부를 포함하고,
    상기 디스플레이부에서 디스플레이되는 압력파형과, 상기 좌심실 압력측정부에서 측정된 압력값을 기반으로 상기 조절유닛 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파 모사 밸브를 적용한 반사파가 반영된 인공맥상파 재현 시스템.
    
13. 제8항에 따른 인공맥상파 재현 시스템을 이용한, 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법에 있어서,
    좌심방모사부의 순환유체가 공압에 의해 좌심실모사부 측으로 배출되는 단계;
    좌심실 리니어 구동부에 의해 좌심실 모사부의 좌심실실린더 내의 순환유체가 가압되는 단계;
    상기 좌심실실린더 내의 순환유체가 맥유동을 형성하며 대동맥모사부의 배출관으로 토출되는 단계; 및
    대동맥모사부의 배출관으로 유입된 순환유체 일부가 하행대동맥 모사관으로 유입되어 상기 좌심방모사부 측으로 순환되고, 나머지 순환유체는 요골동맥모사부 측으로 유입되고 순환관을 통해 상기 좌심방모사부 내로 유입되어 순환되는 단계;를 포함하고,
    상기 하행대동맥 모사관에 구비되어, 유동되는 순환유체의 흐름을 정량적으로 조절하는 반사파 모사 밸브에 의해 반사파가 반영된 압력파형이 상기 요골동맥모사부에서 전달되는 것을 특징으로 하는 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    좌심실 압력측정부가 인공맥상파 재현시스템의 좌심실 모사부 내의 압력을 실시간으로 측정하는 단계;
    요골동맥모사부 유압측정부가 요골동맥모사부로 유입되는 순환유체의 압력을 실시간으로 측정하는 단계; 및
    디스플레이부가 상기 요골동맥모사부 유압측정부에서 측정된 측정값을 기반으로 압력파형을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 반사파 모사 밸브는, 내경을 갖는 관형상으로 구성되며, 내경에서 내측으로 돌출 또는 삽입되어 내경을 변화시키는 조절부재와, 상기 조절부재를 구동시키는 조절유닛과 조절유닛 구동부를 포함하고,
    제어부가 상기 디스플레이부에서 디스플레이되는 압력파형과, 상기 좌심실 압력측정부에서 측정된 압력값을 기반으로 상기 조절유닛 구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파가 반영된 인공맥상파 재현방법.
    
16. 삭제

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