KR102216372B1 - 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기 - Google Patents

방전 제어 기능이 구비된 심장충격기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기는, 제세동을 위한 전기를 충전하는 충전부, 상기 충전부에 충전된 전기를 제1페이즈 및 제2페이즈에 걸쳐 방전하는 방전부, 상기 방전부에 의해 방전되는 전달 에너지를 감지하는 방전 에너지 감지부, 인체 임피던스를 측정하는 인체 임피던스 측정부, 인체의 심전도를 검출하는 심전도 검출부 및 상기 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인/아동 선택에 따라 상기 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고, 상기 방전 에너지 감지부에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 상기 방전부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

방전 제어 기능이 구비된 심장충격기{External Defibrillator Having Control Function}
본 발명은 심장충격기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체 임피던스 및 성인/아동 선택에 따라 전달 에너지를 결정하여 방전을 수행하도록 제어하는 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기에 관한 것이다.
자동 심장충격기, 또는 자동 제세동기는 심실세동 또는 심실빈맥으로 인해 심장의 기능이 정지하거나 호흡이 멈추었을 때 사용하는 응급처치 기기이다.
이와 같은 자동 심장충격기는 심폐소생술 교육을 받지 않은 일반인도 사용할 수 있으며, 주변에 심정지환자가 발생한 경우 선한 사마리아인 법을 따라 적극적으로 사용하여야 할 필요가 있다.
일반적으로 자동 심장충격기를 사용하는 과정은, 자동 심장충격기의 전원을 켜는 단계, 자동 심장충격기의 패드를 대상 환자의 상체에 부착하는 단계, 대상 환자의 심전도를 분석하는 단계 및 제세동을 수행하는 단계를 심폐소생술과 번갈아 반복하게 된다.
이때 제세동을 수행하는 과정에서는 자동 심장충격기가 전기에너지를 자동으로 충전하게 되며, 사용자의 입력에 의해 전기에너지가 방전되며 제세동을 위한 전기 충격이 이루어진다.
다만, 종래의 자동 심장충격기는 대상 환자의 체형 및 신체 상태 등을 고려하지 않고, 전달 에너지 모니터링 없이 일정한 전기에너지로 정해진 시간 동안 전기 충격이 이루어지므로, 실제로 인체가 필요로 하는 정확한 에너지보다 미달되거나 과도한 에너지가 가해지는 경우가 발생할 수 있다.
이와 같은 경우, 에너지가 미달되어 제세동 성능이 저하되거나, 과도한 에너지에 의해 환자가 상해를 입는 경우가 발생하게 되는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국등록특허 제10-1505122호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 심장충격기를 사용하는 과정에서 실제로 인체가 필요로 하는 정확한 에너지보다 미달되거나 과도한 에너지가 가해지지 않고 오차 없이 정확한 에너지가 전달되도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기는, 제세동을 위한 전기를 충전하는 충전부, 상기 충전부에 충전된 전기를 제1페이즈 및 제2페이즈에 걸쳐 방전하는 방전부, 상기 방전부에 의해 방전되는 전달 에너지를 감지하는 방전 에너지 감지부, 인체 임피던스를 측정하는 인체 임피던스 측정부, 인체의 심전도를 검출하는 심전도 검출부 및 상기 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인/아동 선택에 따라 상기 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고, 상기 방전 에너지 감지부에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 상기 방전부를 제어하는 제어부를 포함한다.
이때 상기 방전 에너지 감지부는, 상기 방전부에 의해 방전되는 전기의 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함할 수 있다.
또는 상기 방전 에너지 감지부는, 상기 방전부에 의해 방전되는 전기의 전압을 센싱하는 차동 전압 센싱 회로를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 충전부에 의해 충전되는 전기의 전압을 감지하는 충전 전압 감지부를 더 포함할 수 있다.
더불어 상기 충전부는, 제1전압 또는 상기 제1전압보다 고전압인 제2전압으로 충전을 수행하는 충전회로를 포함할 수 있다.
또한 상기 제어부는, 상기 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인 또는 아동인지의 여부를 판단하는 성인/아동 선택부를 통해 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지를 대응되도록 결정할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기는, 제어부가 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인 또는 아동 여부를 판단하는 성인/아동 선택부를 통해 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고, 방전 에너지 감지부에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 방전부를 제어할 수 있으므로, 제세동 과정에서 실제로 인체가 필요로 하는 정확한 에너지보다 미달되거나 과도한 에너지가 가해지게 되는 것을 방지하고, 정확한 에너지를 전달되도록 오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 본 발명은 대상이 되는 환자에 대한 제세동 효과를 극대화하고, 대상 환자가 추가적인 상해를 입는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기의 각 구성요소는 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기에 있어서, 다양한 형태의 방전 에너지 감지부의 구성을 예시하여 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기를 구성하는 전체 회로의 구조를 나타낸 도면; 및
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기를 통해 제세동을 수행하는 과정을 순서도로 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기의 각 구성요소는 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기는 충전부(20)와, 방전부(30)와, 방전 에너지 감지부(32)와, 인체 임피던스 측정부(40)와, 심전도 검출부(50)와, 제어부(10), 성인/아동 선택부(42)를 포함한다.
충전부(20)는 제세동을 위한 전기를 충전하며, 방전부(30)는 충전부(20)에 충전된 전기를 방전하게 된다. 이때 방전부(30)는 제1페이즈 및 제2페이즈를 포함하여 총 2차에 걸쳐 전기를 방전하도록 형성된다.
이때 충전부(20)는, 제1전압 또는 상기 제1전압보다 고전압인 제2전압으로 충전을 수행하는 충전회로를 포함할 수 있다.
방전 에너지 감지부(32)는 방전부(30)에 의해 방전되는 전달 에너지를 감지하는 구성요소로서, 제어부(10)는 방전 에너지 감지부(32)를 통해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하게 된다.
그리고 인체 임피던스 측정부(40)에서는 대상 환자의 인체 임피던스를 측정하며, 심전도(ECG) 검출부(50)에서는 대상 환자의 심전도를 검출하게 된다.
또한 제어부(10)는 인체 임피던스 측정부(40)에 의해 측정된 인체 임피던스와, 성인/아동 선택부(42)에 따라, 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정한다.
더불어 상술한 바와 같이 제어부(10)는 방전 에너지 감지부(32)에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 방전부(30)를 제어하게 된다.
즉 도 1의 좌측 하단에 도시된 개략도와 같이, 제어부(10)는 인체에 전달할 에너지를 모니터링하여 제1페이즈의 소요시간(t1) 및 제2페이즈의 소요시간(t2)을 조절하여, 제1구간 전달 에너지(E1) 및 제2구간 전달 에너지(E2)를 만족시킬 수 있도록 한다.
특히 제어부(10)는, 인체 임피던스 측정부(40)에 의해 측정된 인체 임피던스와, 대상 인체가 기준 신체 나이 이상의 성인인지 또는 기준 신체 나이 미만의 아동인지의 여부를 판단하는 과정을 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지를 대응되도록 결정할 수 있다. 이는 신체 나이에 따라 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지가 크게 달라질 수 있기 때문이다.
더불어 본 실시예의 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기는 충전부(20)에 의해 충전되는 전기의 전압을 감지하는 충전 전압 감지부(22)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기에 있어서, 다양한 형태의 방전 에너지 감지부(32)의 구성을 예시하여 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기의 방전 에너지 감지부(32)는, 먼저 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 방전부(30)에 의해 방전되는 전기의 전류를 센싱하는 전류 센서(60)를 포함하는 형태로 구현되거나, 또는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 방전부(30)에 의해 방전되는 전기의 전압을 센싱하는 차동 전압 센싱회로(70)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기를 구성하는 전체 회로(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 심장충격기를 구성하는 회로(100)는 전력 공급 회로(162) 및 고전압을 생성하여 캐패시터(Capacitor)에 저장하기 위한 고전압 충전 회로(170)에 전원을 공급하는 배터리 팩(160)을 포함한다.
또한 BTE 회로(180)는 BTE(Biphasic Truncated Exponential) 파형을 인체에 전달하는 회로로서, H-Bridge 형태로 구성되어 있으며 인체 임피던스에 따라 정해진 스위칭 시간대로 BTE 파형을 전극(102)을 통해 인체에 인가하도록 한다.
그리고 임피던스 디텍션 회로(130)는 인체 임피던스를 측정하며, ECG 디텍션 회로(140)는 심전도를 측정할 수 있도록 한다. 이때 ECG 디텍션 회로(140)는 Lead Ⅱ 방식이 적용될 수 있으며, 노이즈 제거를 위한 필터 회로가 사용될 수 있다.
이때 서지 프로텍션 회로(150)는 방전 전압이 임피던스 디텍션 회로(130) 및 ECG 디텍션 회로(140) 중 어느 하나로 넘어가는 것을 방지하도록 한다.
방전 에너지 디텍션 회로(190)는 인체에 전달되는 에너지를 모니터링하여 제1페이즈의 소요시간 및 제2페이즈의 소요시간을 조절하여, 정확한 전달 에너지가 인체에 전달되도록 한다.
성인/아동 선택 회로(200)은 대상 인체가 기준 신체 나이 이상의 성인인지 또는 기준 신체 나이 미만의 아동인지의 여부를 선택하도록 하여 인체 임피던스와 함께 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지를 결정하는데 사용된다.
ADC(Analog-Digital Converter, 120)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 구성으로서, 메인 CPU(110)에서 임피던스 및 심전도를 계산하기 위한 데이터를 취득하도록 한다.
메인 CPU(110)에는 심전도 검출 알고리즘을 수행하고, 심장충격기에 구비되는 LED, 음성출력모듈 등의 부가 요소를 제어하며, 데이터를 저장하고 서브 CPU(112)를 제어하는 역할 등을 수행한다.
서브 CPU(112)는 메인 CPU(110)의 명령을 받아 동작 가능하게 형성되며, 고전압 충전 및 방전, 래더 스위치(Ladder Switch) 동작, 충전 전압 모니터링, 방전 에너지 모니터링 등의 작업을 수행하게 된다
그리고 대기 상태 모니터링 CPU(114)는 대기 모드 시 사용되며, 심장충격기의 전원 버튼이 입력될 경우 전체 전원을 켜 메인 CPU(110)를 동작시키게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기를 통해 제세동을 수행하는 과정을 순서도로 나타낸 도면이다.
도 4는 방전부(30)에 의해 방전이 시작되기 전까지의 과정을 나타낸 순서도이며, 도 5는 방전부(30)에 의해 방전이 시작된 이후의 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 심장충격기의 충전부(20)에 의해 1차 충전이 이루어지게 되며, 이와 함께 인체 임피던스 측정부(40)에서는 대상 환자의 인체 임피던스를 측정하고, 심전도(ECG) 검출부(50)에서는 대상 환자의 심전도를 검출하게 된다.
이를 통해 제어부(10)는 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고, 제세동 여부를 판단하게 된다.
이에 따라 제세동을 수행할 필요가 없는 것으로 판단된 경우에는 충전 전압이 자체 방전되도록 하며, 제세동을 수행하여야 하는 것으로 판단된 경우에는 충전부(20)에 의한 2차 충전이 이루어지게 된다.
이후 목표 전압에 달성하게 되면, 방전부(30)에 의한 에너지 인체 방전이 시작된다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제1페이즈에 따른 방전이 시작되며, 방전 에너지 감지부(32)는 제1구간 전달 에너지를 모니터링한다.
이때 방전 에너지 감지부(32)에 의해 측정된 제1구간 전달 에너지가 목표하는 제1구간 방전에너지보다 작은 것으로 판단된 경우, 측정된 제1구간 전달 에너지가 목표하는 제1구간 방전에너지에 도달하는 시점까지 지속적으로 모니터링을 진행한다.
그리고 측정된 제1구간 전달 에너지가 목표하는 제1구간 방전에너지에 도달한 경우, 방전 에너지 페이즈를 변경하여, 제2페이즈에 따른 방전이 시작된다. 또한 마찬가지로 방전 에너지 감지부(32)는 제2구간 전달 에너지를 모니터링하게 된다.
이때 방전 에너지 감지부(32)에 의해 측정된 제2구간 전달 에너지가 목표하는 제2구간 방전에너지보다 작은 것으로 판단된 경우, 측정된 제2구간 전달 에너지가 목표하는 제2구간 방전에너지에 도달하는 시점까지 지속적으로 모니터링을 진행한다.
그리고 측정된 제2구간 전달 에너지가 목표하는 제2구간 방전에너지에 도달한 경우, 에너지 인체 방전을 중단하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 제어부(10)가 인체 임피던스 측정부(40)에 의해 측정된 인체 임피던스와, 성인 또는 아동 여부를 판단하는 성인/아동 선택부(42)를 통해 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고, 방전 에너지 감지부(32)에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 제1구간 전달 에너지 및 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 방전부를 제어할 수 있도록 한다.
따라서 본 발명은 제세동 과정에서 실제로 인체가 필요로 하는 정확한 에너지보다 미달되거나 과도한 에너지가 가해지게 되는 것을 방지하고, 정확한 에너지를 전달되도록 오차를 줄일 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 제어부
20: 충전부
22: 충전 전압 감지부
30: 방전부
32: 방전 에너지 감지부
40: 인체 임피던스 측정부
42: 성인/아동 선택부
50: 심전도 검출부
60: 전류센서
70: 차동 전압 센싱회로
100: 전기충격기 전체 회로
102: 전극
110: 메인 CPU
112: 서브 CPU
114: 대기 상태 모니터링 CPU
120: ADC
130: 임피던스 디텍션 회로
140: ECG 디텍션 회로
150: 서지 프로텍션 회로
160: 배터리 팩
162: 전력 공급 회로
170: 고전압 충전 회로
180: BTE 회로
190: 방전 에너지 디텍션 회로
200: 성인/아동 선택 회로

Claims (6)

  1. 제세동을 위한 전기를 충전하는 충전부;
    상기 충전부에 충전된 전기를 제1페이즈 및 제2페이즈에 걸쳐 방전하는 방전부;
    상기 방전부에 의해 방전되는 전달 에너지를 감지하는 방전 에너지 감지부;
    인체 임피던스를 측정하는 인체 임피던스 측정부;
    인체의 심전도를 검출하는 심전도 검출부; 및
    상기 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인/아동 선택에 따라 상기 제1페이즈에서 사용될 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2페이즈에서 사용될 제2구간 전달 에너지를 결정하고,
    상기 방전 에너지 감지부에 의해 감지되는 전달 에너지를 모니터링하여 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지를 만족하도록 상기 방전부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는
    인체에 전달할 에너지를 모니터링하여 제1페이즈의 제1소요시간 및 제2페이즈의 제2소요시간을 조절하여 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지가 기 설정된 전달 목표 에너지를 만족시키도록 구성되는 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방전 에너지 감지부는,
    상기 방전부에 의해 방전되는 전기의 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함하는,
    방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방전 에너지 감지부는,
    상기 방전부에 의해 방전되는 전기의 전압을 센싱하는 차동 전압 센싱 회로를 포함하는,
    방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전부에 의해 충전되는 전기의 전압을 감지하는 충전 전압 감지부를 더 포함하는,
    방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충전부는,
    제1전압으로 충전을 수행하는 1차 충전부; 및
    상기 제1전압 또는 상기 제1전압 보다 고전압인 제2전압으로 충전을 수행하는 2차 충전부;를 포함하되,
    상기 1차 충전부는 상기 인체 임피던스 측정부의 인체 임피던스 측정과 동시에 충전이 수행되고,
    상기 2차 충전부는 상기 인체 임피던스 측정 결과 제세동이 필요한 것으로 판단된 경우 충전이 수행되도록 구성되는 방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인체 임피던스 측정부에 의해 측정된 인체 임피던스와 성인 또는 아동인지의 여부를 판단하는 성인/아동 선택부를 통해 상기 제1구간 전달 에너지 및 상기 제2구간 전달 에너지를 대응되도록 결정하는,
    방전 제어 기능이 구비된 심장충격기.
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