KR102222340B1 - 인공호흡기의 동작 방법 및 장치 - Google Patents

인공호흡기의 동작 방법 및 장치 Download PDF

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KR102222340B1 KR1020200081473A KR20200081473A KR102222340B1 KR 102222340 B1 KR102222340 B1 KR 102222340B1 KR 1020200081473 A KR1020200081473 A KR 1020200081473A KR 20200081473 A KR20200081473 A KR 20200081473A KR 102222340 B1 KR102222340 B1 KR 102222340B1
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Abstract

본 발명은 인공호흡기의 동작 방법으로서, 제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압하는 단계, 기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계, 상기 기지국에 환자 발생 신호를 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 수신하는 단계, 및 상기 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인공호흡기의 동작 방법 및 장치{OPERATING METHOD AND APPARATUS OF VENTILATOR}
본 발명은 호흡에 필요한 공기나 기체를 폐에 들어오고 나가도록 하여 인공적인 호흡 조절을 할 수 있도록 하는 인공호흡기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공호흡기의 공기주머니를 자동으로 펌핑 가능하도록 한 인공호흡기의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인공 호흡기는 환자가 회복될 때까지의 생명 유지를 위해 인위적으로 환자에게 산소와 공기의 혼합 가스를 공급하는 수단이며, 최근에는 인공 호흡을 하는 동안 환자에게 편안함을 유지하면서 압력에 의한 폐의 상해 및 기도의 구조적인 손상을 최소로 줄이고자 하는 연구가 지속되고 있다.
수동식 인공호흡기는, 심폐소생술이나 급성 호흡부전 등과 같은 응급상황 또는 전신마취가 필요한 수술 환경에서 환자에게 인공호흡을 제공하기 위해 주고 사용되는 호흡 보조 장비이다.
하지만 수동식 인공호흡기를 이용하는 사용자가 공기주머니에 수동으로 압력을 가하여 인공호흡을 만드는 방식은, 사용자에 따라 압력을 가하는 방법이 다르며, 손의 크기, 악력과 같은 신체적인 특징이 다양하여 지속적으로 일정한 일회 호흡량을 제공하는 것은 매우 어렵다.
더욱이 환자의 곁에서 의료진이 계속하여 공기주머니를 가압해서 펌핑해줘야 하는 불편함이 있으며, 성인용과 유아용으로 구분되어 있기에 모든 호흡기를 준비하고 다녀야 했다.
최근에는 코로나 19로 인하여 인공호흡기의 사용이 급증하고, 이에 따라 인공호흡기의 부족은 물론, 의료진의 인원이 부족한 상태까지 이르게 되었다.
따라서 세계 각국에서 인공호흡기의 자동 펌핑 장치를 개발하려고 노력 중이나 설계가 복잡하여 생산 제조 단가의 상승원인으로 현장에서 사용하기에 부담이 되는 문제점이 있었다.
또한, 어느 정도의 세기로 인공호흡기를 동작 시켜야 할 지에 대한 기본 지식이 없는 일반인이 사용하기에 어려운 문제점이 있다.
일본 공표특허공보 특표2017-501842호 (2017.01.19) 일본 공개특허공보 특개2006-075593호 (2006.03.23.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인공호흡기를 동작 시켜야 할 지에 대한 기본 지식이 없는 일반인이 쉽게 사용할 수 있도록, 기지국으로부터 추천 rpm 값을 제공 받아 동작하는 인공호흡기의 동작 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기의 동작 방법은, 제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압하는 단계, 기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계, 상기 기지국에 환자 발생 신호를 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 수신하는 단계, 및 상기 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 현재 시간 정보는, 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 시간 구간 중 현재 어느 구간에 해당하는지에 관련된 14비트 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 환자 발생 신호는 미리 할당된 주파수를 통해 전송될 수 있다.
여기서, 상기 미리 할당된 주파수는 현재 시간 정보를 기초로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 미리 할당된 주파수는 8640개의 주파수 구간 중 어느 하나로 결정되고, 상기 미리 할당된 주파수는 매 10초마다 변경되고, 상기 8640개의 구간 중 현재 어느 구간에 해당하는지에 따라 8640개의 주파수 구간 중 어느 구간의 주파수가 할당될 것인지 결정될 수 있다.
여기서, 상기 인공호흡기는, 커넥트로드와 가압판을 포함하고, 상기 환자 발생 신호는, 상기 커넥트로드와 가압판이 연결된 각도 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 환자 발생 신호는, 가압판의 두께에 관련된 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공호흡 장치는, 메모리; 및 상기 메모리와 동작 가능하게 결합된 프로세서(processor)를 포함하되, 상기 프로세서는: 제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압하고; 기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon)을 수신하고; 상기 기지국에 환자 발생 신호를 전송하고; 상기 기지국으로부터 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 수신하고; 그리고 상기 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인공호흡기의 동작 방법은 기지국에 환자 발생 신호를 전송할 수 있고, 기지국으로부터 추천 rpm 값을 수신하여 추천 rpm 값을 기초로 동작할 수 있다. 따라서 최적의 rpm 값을 기초로 동작할 수 있는 효과가 있다. 또한 미리 할당된 주파수를 통해 신호를 전송할 수 있으므로, 자원 할당을 위한 시그널링 없이 신속하게 신호가 전송될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 분리 사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치에서 구동 관계를 보여주기 위한 개략적인 측면도이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 작동 상태를 보여주는 구성도이다.
도 5는 인공호흡기의 자동 펌핑장치가 주변 기지국(base station)과 통신을 수행하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)의 블록 구성도이다.
도 7은 인공호흡기의 동작 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
여기서 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치에서 구동 관계를 보여주기 위한 개략적인 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 작동 상태를 보여주는 구성도이다.
인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 인공호흡기(10)의 공기주머니(12)를 수용하는 본체(110)와, 본체(110)에 설치되어 회전 구동하는 크랭크플레이트(120)와, 크랭크플레이트(120)를 구동시키는 구동수단과, 상기 크랭크플레이트(120)에 연결되어 회전운동을 상하 왕복운동으로 변환되어 거치된 공기주머니(12)를 가압하여 펌핑하는 가압수단을 포함할 수 있다.
먼저, 본체(110)는 합성수지 또는 가벼운 금속재로 제작되는 것이 바람직하며, 전체적으로 직사각형상으로 하면에는 미도시되었지만 미끄럼 방지용 바닥판이 마련되어 설치될 수 있다.
상기 본체(110)에는 길이 방향 상에 인공호흡기(10)의 공기주머니(12)를 수용할 수 있도록 상방이 개구된 반원의 거치홈(112)이 형성될 수 있으며, 그 크기는 통상적인 공기주머니(12)의 1/2이상을 포함할 수 있는 반원 크기이면 가능할 수 있다.
그리고 거치홈(112)의 바닥면에는 공기주머니(12)를 어느 정도 이격시키고, 반대측에서 가압을 돕기 위하여 타원 형태의 지지돌기(112a)를 일체로 형성시킬 수 있으며, 거치홈(112)의 원호 방향을 따라 돌출 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
그리고 거치홈(112)과 연결되는 단부측에는 양단의 힌지부(114a)를 중심으로 회동되어 공기주머니(12)의 거치를 돕는 전면보조커버(114)가 설치될 수 있다.
전면보조커버(114)는 하면이 개구되고 내부는 중공을 가지며, 양단의 힌지부(114a)를 중심으로 외측으로 회동되며, 회동 정도는 120°이상이면 가능할 수 있다.
덧붙여서, 전면보조커버(114)는 인공호흡기(10)의 공기주머니(12)가 거치되기에 가압수단에 의한 간섭으로 다소 불편할 수 있기에 공간 마련 차원에서 설치될 수 있는 것이다.
한편, 본체(110)에는 거치홈(112)과 같이 그 일측으로 즉, 길이 방향을 따라 일정 크기의 공간부(116)가 내부에 형성될 수 있다.
공간부(116)는 상방이 개구되어 상부커버(117)가 착탈 가능하게 설치될 수 있으며, 상기 공간부(116)에는 크랭크플레이트(120) 및 구동수단이 설치될 수 있다.
여기서 상부커버(117)에는 온/오프 전원버튼 및 타임컨트롤 패널이 설치되어 전기적 작동이 가능이 가능할 수 있다.
그리고 크랭크플레이트(120)는 도시된 도면에 따르면, 원형에 바퀴살이 형성된 형태이나 원판 형태 여도 무방할 수 있다.
상기 크랭크플레이트(120)의 중심에는 하기에서 설명할 구동수단과 연결되는 크랭크메인저널(122)이 형성되고, 크랭크메인저널(122)을 중심으로부터 일체로 형성되는 방사형의 바퀴살(124)이 다수개 형성될 수 있다.
그리고 바퀴살(124) 중 어느 하나에는 중심의 크랭크메인저널(122)로부터 이격된 위치에 크랭크핀(126)이 직교 방향으로 돌출 형성될 수 있으며, 크랭크핀(126)이 중심부로부터 이격되어 외주연측에 더 가깝워서 회전 반경이 클 수 있다.
여기서 크랭크핀(126)에는 자전 회전이 가능하도록 미도시 되었지만 베어링이 설치될 수 있다.
한편, 크랭크메인저널(122)에는 회전시키기 위한 구동수단이 설치되며, 구동수단으로는 회전모터(130)와 감속기(132)일 수 있다.
회전모터(130)는 전원의 인가에 따라 동력을 전달받으며, 이에 따라 차량 전원공급방식과 배터리 방식 중 어느 하나 또는 혼합해서 사용이 가능할 수 있고, 이에 본체(110)에는 배터리가 내장 설치될 수 있다.
그리고 회전모터(130)는 인공호흡기(10)의 사용자 상태에 따라 rpm을 변경하여 펌핑 속도를 조절할 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 대략 3단계로 나누어질 수 있으며, 예를 들어, 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전 또 3.5초에 1회 회전으로 설정할 수 있고, 이는 환자의 상태에 따라 설정할 수도 있으며, 나이가 어릴수록 회전속도가 증가하도록 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
그리고 크랭크핀(126)을 포함하도록 연결 위치되어 크랭크플레이트(120)의 회전 운동을 상하 왕복 운동으로 변환시켜서 공기주머니(12)를 일정 압력으로 가압하여 펌핑하는 가압수단이 포함된다.
가압수단은 크게 크랭크핀(126)에 연결되는 커넥트로드(140)와, 커넥트로드(140)로부터 일체로 형성되어 거치홈(112)에 위치된 공기주머니(12)를 가압하기 위한 가압판(142)으로 구성될 수 있다.
커넥트로드(140)는 크랭크핀(126)을 내부에 포함할 수 있도록 타원형 벨트 형상을 가지며, 회동되는 크랭크핀(126)을 중심으로 장축 방향으로 이동되는 것이다.
그리고 커넥트로드(140)로부터 일체로 일전 면적을 가지는 가압판(142)이 형성되되, 커넥트로드(140)와 가압판(142)은 상호 일정 각도를 가지고서 연결될 수 있다.
이는 보다 효율적인 가압을 위하여 연결부위를 중심으로 각도를 가지고서 경사지게 연결되고, 연결 각도는 커넥트로드(140)를 중심으로 했을 때, 대략 15°~20°정도가 바람직할 수 있다.
상기 가압판(142)은 공기주머니(12)와 충분히 접촉될 수 있는 면적을 가지고, 두께는 대략 1.5cm~2.5cm 정도일 수 있다.
그리고 내부가 충전된 하나의 원판으로 이루어질 수도 있으나, 경량화를 위하여 내부는 중공이되, 간격대를 형성시켜서 강성을 보강하고, 미관을 위하여 가압판덮개(144)를 설치할 수 있다.
여기서 커넥트로드(140)는 본체(110)의 공간부(116)에 위치되고, 가압판(142)은 거치홈(112)측으로 위치되어 상하 왕복운동을 하게 되고, 보다 원활한 상하 왕복운동을 위하여 본체(110)에는 힌지홈(118)이 형성되고, 상기 힌지홈(118)에는 가압판(142) 양측면에 형성된 힌지핀(145)이 위치되어 이탈없이 상하 왕복운동을 돕게 된다.
또한, 가압판(142)과는 별도로 제작되어 가압판(142)의 일측 단부로부터 삽입 위치되어 공기주머니(12)를 가압하게 되는 공기량조절가압판(150)이 설치될 수 있다.
공기량조절가압판(150)은 가압판(142)을 향하는 일측면이 개구되어 삽입이 가능하며, 삽입 정도는 가압판(142)의 1/2에서 2/3 정도가 적당하고, 삽입 시 방향을 앞, 뒤로 변경 가능하여 인공호흡기(10)의 사용자에 따라 선택적으로 가압 정도를 조절할 수 있다.
즉, 공기량조절가압판(150)에는 평면을 중심으로 일면으로 원호 형상의 제1가압돌기(152)가 일정 높이로 돌출 형성되면, 타면으로는 제1가압돌기(152)보다는 더 높게 돌출된 제2가압돌기(154)가 형성되어 공기주머니(12)의 가압 정도에 차이가 있을 수 있다.
더 나아가 가압판(142)에는 가압의 힘을 높이기 위하여 토션스프링(146)이 더 설치될 수 있으며, 토션스프링(146)은 가압부가 가압판(142)측으로 향하여 가압에 힘을 보태게 되고, 스프링 지지측은 상부커버(117)측에 지지될 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치의 작용은, 도 3 또는 도 4를 참고하여 설명한다.
먼저, 본체(110)를 현장 바닥 또는 어느 정도 평편한 곳에 고정 위치시키고, 본체(110)에서 힌지부(114a)를 중심으로 전면보조커버(114)를 외측 방향으로 회동시키고, 가압수단의 가압판(142)을 들면서 인공호흡기(10)의 공기주머니(12)를 거치홈(112)에 안착시키게 된다.
여기서 인공호흡기(10)의 공기주머니(12)로부터 이어지는 호스와 호스에 연결된 마스크는 환자에게 착용된다.
그리고 인공호흡기(10)의 사용자에 따라 선택적으로 가압판(142)에 공기량조절가압판(150)을 삽입 위치시키게 되며, 여기서 사용자가 아동일 경우 호흡이 성인보다 빠르고 많은 양의 공기가 필요하기에 제2가압돌기(154)가 하방을 향하도록 공기량조절가압판(150)을 가압판(142)에 삽입하게 된다.
이와 반대로 성인일 경우 공기량조절가압판(150)의 제1가압돌기(152)가 하방을 향하도록 삽입시키게 된다.
상기와 같은 상태에서 전원을 인가하게 되고, 회전모터(130)와 감속기(132)가 작동을 하게 된다. 이때, 회전모터(130)의 rpm속도를 기설정된 값에 따라 변경이 가능하며, 이는 위에서 설명한 바와 같이 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 3.5초에 1회 회전으로 설정할 수 있다.
회전모터(130)의 작동에 의하여 크랭크플레이트(120)가 크랭크메인저널(122)을 중심으로 회전되고, 바퀴살(124) 상의 크랭크핀(126)도 회전 반경을 따라 회전하게 된다.
여기서 도 4에서와 같이, 커넥트로드(140)가 회전하는 크랭크핀(126)을 따라 장축 방향으로 이동하게 되고, 이에 일체로 연결된 가압판(142)이 힌지축(118)을 중심으로 상하 방향으로 왕복운동하면서 공기주머니(12)를 일정 압력으로 가압하게 된다.
이는 사람이 손으로 누르는 것과 같이 크랭크핀(126)의 회전 운동에 따라 가압판(142)이 공기주머니(12)를 일시적으로 가압했다가 이격했다가를 반복하게 되어 공기 주입이 가능할 수 있다.
즉, 환자의 들숨 시에는 짧고 강하게 눌러줘야 하기에 힘점 역할을 하는 크랭크핀(126)과 커넥팅로드(140)와 가압판(142)과 연결되는 연결점이 가까이 위치하게 되고, 날숨에는 연결점과 크랭크핀(126)과의 위치가 멀어지게 되며, 들숨 작동시에는 상부커버(117)에 지지되는 토션스프링(146)에 의하여 가압에 힘을 보태게 된다.
그리고 공기량조절가압판(150)의 제1가압돌기(152) 또는 제2가압돌기(154)에 의하여 직접적으로 가압이 이루어지고, 거치홈(112)의 지지돌기(112a)는 하면에서 펌핑을 돕게 된다.
상기의 펌핑 작동은 환자의 의식이 돌아와 더 이상의 공기 주입이 필요 없을 때까지 이루어지게 된다.
전술한 바와 같은 기능들로 인해, 컴팩트하고, 간단한 구조로 공기주머니를 용이하게 가압할 수 있다.
또한, 공기주머니를 일정한 힘으로 가압할 수 있다.
또, 호흡 횟수의 조절이 가능하고, 성인과 유아에 맞추어 적합한 호흡량을 조절할 수 있다.
도 5는 인공호흡기의 자동 펌핑장치가 주변 기지국(base station)과 통신을 수행하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 주변 기지국과 4G 또는 5G 기반의 통신을 수행할 수 있다.
기지국(200)은 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)에게 비컨(beacon)을 전송할 수 있다(S500). 비컨은 기지국이 주기적으로 전송하는 신호를 의미할 수 있다. 비컨은 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전송될 수 있다. 비컨은 현재 시간 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 현재 시간 정보는 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 구간 중 어느 구간에 해당하는지에 대한 14bit 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 14bit 정보는 2의 14승(즉, 16384)개에 해당하는 정보를 포함할 수 있고, 나머지 7744개의 경우의 수는 하루를 20초 간격으로 나눈 4320개의 시간 구간 중에서 어느 시간 구간에 해당하는지에 대한 정보 및 하루를 30초 간격으로 나눈 2880개의 시간 구간 중에서 어느 시간 구간에 해당하는지에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 즉, 14bit 정보는 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 구간 중 어느 구간에 해당하는지, 하루를 20초 간격으로 나눈 4320개의 시간 구간 중에서 어느 시간 구간에 해당하는지, 그리고 하루를 30초 간격으로 나눈 2880개의 시간 구간 중에서 어느 시간 구간에 해당하는지에 대한 정보를 모두 포함할 수 있다.
예를 들어, 14bit 정보가 "00000000000000"인 경우, 현재 가용한 자원이 없으므로, 비면허 대역에서 경쟁 기반의 통신을 수행하라는 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 14bit 정보가 "11111111111111"인 경우, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 기지국(200)이 지원하는 모든 주파수 대역 중 어떤 자원으로든 환자 발생 신호를 전송할 수 있음을 지시할 수 있다.
인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 환자 발생 신호를 기지국(200)에 전송할 수 있다(S510). 환자 발생 신호는 미리 할당된 주파수를 통해 전송될 수 있다.
환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 고정되어 있지 않고, 현재 시간에 따라 다르게 결정될 수 있다. 환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 현재 시간을 기초로 전체 대역 중 어느 위치에 할당될 것인지 결정될 수 있다. 예를 들어, 환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 매 10초마다 변경될 수 있고, 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 구간마다 다른 위치로 설정될 수 있다. 예를 들어, 현재 시간을 기초로 전체 대역을 8640개로 나눈 구간 중 어느 구간의 주파수가 할당될 것인지 결정될 수 있다.
환자 발생 신호는 회전모터(130)의 rpm 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, rpm 정보는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나의 정보를 포함할 수 있다.
환자 발생 신호는 커넥트로드(140)와 가압판(142)이 연결된 각도에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 커넥트로드(140)와 가압판(142)이 연결된 각도는 15°~20°중 하나로 결정될 수 있다.
환자 발생 신호는 가압판(142)의 두께에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가압판(142)의 두께는 1.5cm~2.5cm 사이에서 결정될 수 있다.
기지국(200)은 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)로부터 환자 발생 신호를 수신할 수 있다. 환자 발생 신호는 기지국(200)이 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)의 환자 발생 신호를 위해 미리 할당한 주파수를 통해 전송될 수 있다.
기지국(200)은 환자 발생 신호를 기초로 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)에게 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 전송할 수 있다(S520). 추천 rpm 값은 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나의 정보뿐만 아니라 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 기지국(200)으로부터 추천 rpm 값을 수신하기 전에는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나의 rpm으로만 회전모터(130)를 동작 시킬 수 있고, 기지국(200)으로부터 추천 rpm 값을 수신한 후에는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나뿐만 아니라 추천 rpm 값으로 회전모터(130)를 동작 시킬 수 있다. 여기서, 2.5초에 1회 회전하는 경우 제1 모드라고 불릴 수 있고, 3초에 1회 회전하는 경우 제2 모드라고 불릴 수 있고, 3.5초에 1회 회전하는 경우, 제3 모드라고 불릴 수 있고, 추천 rpm 값으로 회전하는 경우 추천 모드라고 불릴 수도 있다.
예를 들어, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 인공호흡기(10)에 환자의 호흡량 및 분당 호흡 횟수에 대한 정보를 센싱할 수 있는 호흡 센싱 모듈과 근거리 무선 통신으로 연결되어 있을 수도 있다. 이 경우, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 호흡 센싱 모듈로부터 획득한 환자의 호흡량 정보 및 분당 호흡 횟수 정보를 기반으로 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 중 하나를 결정할 수도 있다. 또한, 이는 1분 단위로 다시 호흡량 정보 및 분당 호흡 횟수 정보를 기반으로 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 중 하나를 결정할 수 있으며, 결정한 모드가 이전에 결정된 모드와 다른 경우, 새로이 결정한 모드로 변경할 수 있다. 이에 따라, 기지국과의 연결이 불가능하거나 지연되는 경우, 시시각각 변하는 환자의 상태를 반영하여 적절한 펌핑을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)의 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(310), 메모리(320) 및 저장 장치(330)를 포함할 수 있다.
프로세서(310)는 메모리(320) 및/또는 저장 장치(330)에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(310)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(320)와 저장 장치(330)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(320)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다.
메모리(320)는 프로세서(310)를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하고 있을 수 있다. 적어도 하나의 명령은 제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압하는 단계, 기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계, 상기 기지국에 환자 발생 신호를 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 수신하는 단계, 및 상기 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 현재 시간 정보는, 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 시간 구간 중 현재 어느 구간에 해당하는지에 관련된 14비트 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 환자 발생 신호는 미리 할당된 주파수를 통해 전송될 수 있다.
여기서, 상기 미리 할당된 주파수는 현재 시간 정보를 기초로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 미리 할당된 주파수는 8640개의 주파수 구간 중 어느 하나로 결정되고, 상기 미리 할당된 주파수는 매 10초마다 변경되고, 상기 8640개의 구간 중 현재 어느 구간에 해당하는지에 따라 8640개의 주파수 구간 중 어느 구간의 주파수가 할당될 것인지 결정될 수 있다.
여기서, 상기 인공호흡기는, 커넥트로드와 가압판을 포함하고, 상기 환자 발생 신호는, 상기 커넥트로드와 가압판이 연결된 각도 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 환자 발생 신호는, 가압판의 두께에 관련된 정보를 더 포함할 수 있다.
도 7은 인공호흡기의 동작 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 인공호흡기는 제1 rpm으로 동작할 수 있다(S600). 예를 들어, 인공호흡기는 제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압을 수행할 수 있다.
인공호흡기는 현재 시간 정보를 획득할 수 있다(S610). 예를 들어, 인공호흡기는 기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon) 신호를 수신할 수 있다.
인공호흡기는 환자 발생 신호를 전송할 수 있다(S620). 예를 들어, 인공호흡기는 기지국에 환자 발생 신호를 전송할 수 있다.
환자 발생 신호는 미리 할당된 주파수를 통해 전송될 수 있다. 환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 고정되어 있지 않고, 현재 시간에 따라 다르게 결정될 수 있다. 환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 현재 시간을 기초로 전체 대역 중 어느 위치에 할당될 것인지 결정될 수 있다. 예를 들어, 환자 발생 신호를 위해 미리 할당된 주파수는 매 10초마다 변경될 수 있고, 하루를 10초 간격으로 나눈 8640개의 구간마다 다른 위치로 설정될 수 있다. 예를 들어, 현재 시간을 기초로 전체 대역을 8640개로 나눈 구간 중 어느 구간의 주파수가 할당될 것인지 결정될 수 있다.
환자 발생 신호는 회전모터(130)의 rpm 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, rpm 정보는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나의 정보를 포함할 수 있다.
환자 발생 신호는 커넥트로드(140)와 가압판(142)이 연결된 각도에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 커넥트로드(140)와 가압판(142)이 연결된 각도는 15°~20°중 하나로 결정될 수 있다.
환자 발생 신호는 가압판(142)의 두께에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가압판(142)의 두께는 1.5cm~2.5cm 사이에서 결정될 수 있다.
인공호흡기는 기지국으로부터 추천 rpm 값을 수신할 수 있다(S630). 추천 rpm 값은 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나의 정보뿐만 아니라 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 인공호흡기의 자동 펌핑장치(100)는 기지국(200)으로부터 추천 rpm 값을 수신하기 전에는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나 중 하나의 rpm으로만 회전모터(130)를 동작 시킬 수 있고, 기지국(200)으로부터 추천 rpm 값을 수신한 후에는 2.5초에 1회 회전, 3초에 1회 회전, 또는 3.5초에 1회 회전 중 하나뿐만 아니라 추천 rpm 값으로 회전모터(130)를 동작 시킬 수 있다.
인공호흡기는 제2 rpm으로 동작할 수 있다(S640). 예를 들어, 인공호흡기는 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압을 수행할 수 있다.
도 7과 함께 설명한 동작은 일 예로서 본 발명의 일 실시예에 따른 동작들 중 일부일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 도 7에서 도시하지 않았어도 도 1 내지 도 6과 함께 설명한 다양한 동작들을 더 수행할 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 인공호흡기 12 : 공기주머니
110 : 본체 112 : 거치홈
112a : 지지돌기 114 : 전면보조커버
116 : 공간부 117 : 상부커버
120 : 크랭크플레이트 122 : 크랭크메인저널
124 : 바퀴살 126 : 크랭크핀
130 : 회전모터 132 : 감속기
140 : 커넥트로드 142 : 가압판
144 : 가압판덮개 146 : 토션스프링
150 : 공기량조절가압판 152 : 제1가압돌기
154 : 제2가압돌기

Claims (5)

  1. 인공호흡기의 동작 방법으로서,
    제1 rpm으로 동작하는 회전모터를 이용하여 가압하는 단계;
    기지국으로부터 현재 시간 정보를 포함하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계;
    상기 기지국에 환자 발생 신호를 전송하는 단계;
    상기 기지국으로부터 추천 rpm 값을 포함하는 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 추천 rpm 값을 기초로 제2 rpm으로 동작하는 회전 모터를 이용하여 가압하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 rpm은 환자의 호흡량 정보 및 분당 호흡 횟수 정보를 기반으로 결정되는 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 중 하나의 모드를 기반으로 설정되고,
    상기 인공호흡기는,
    공기주머니를 수용할 수 있도록 상면 상에 반원의 거치홈과 상기 거치홈의 일측으로 일정 크기의 공간부가 내부에 마련되는 본체;
    상기 공간부에 회전 가능하게 설치되며, 중심으로부터 이격된 크랭크핀을 형성시키는 원형의 크랭크플레이트;
    상기 크랭크플레이트의 중앙에 연결 설치되어 회전 구동시키는 구동수단; 및
    상기 크랭크핀을 포함하도록 연결 위치되어 상기 크랭크플레이트의 회전 운동을 상하 왕복 운동으로 변환시켜서 상기 공기주머니를 일정 압력으로 가압하여 펌핑하는 가압수단; 을 포함하고,
    상기 가압수단은,
    상기 크랭크핀을 내부에 포함하도록 타원형 벨트 형상을 가지며, 상기 크랭크핀을 중심으로 장축 방향으로 이동되는 커넥트로드와,
    상기 커넥트로드의 일단에 일체로 형성되어 상기 공기주머니를 가압하는 판상의 가압판으로 이루어지고,
    상기 가압판에는 가압의 힘을 높이기 위하여 토션스프링이 더 설치되고,
    상기 가압판에는 별도로 제작되어 상기 가압판의 일측 단부로부터 삽입 위치되되, 삽입 방향을 앞, 뒤로 변경 가능하여 상기 인공호흡기의 사용자에 따라 선택적으로 가압 정도를 조절할 수 있는 공기량조절가압판이 더 설치되고,
    상기 공기량조절가압판에는 평면을 중심으로 일면과 타면으로 돌출 정도가 상이한 가압돌기가 형성되어 공기주머니의 가압 정도에 차이가 있는,
    방법.
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