KR102352876B1

KR102352876B1 - 폐활량계

Info

Publication number: KR102352876B1
Application number: KR1020200150430A
Authority: KR
Inventors: 권유홍
Original assignee: (주)지에이치이노텍
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-01-18
Also published as: WO2022102914A1; KR102352876B9; CN116615140A

Abstract

본 발명은 폐활량계로써, 보다 상세하게 본체부와 필요에 따라 선택적으로 상기 본체부의 적어도 일부를 관통하여 삽입되는 마우스피스부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 유량을 측정하는 초음파센서와 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 압력을 측정하는 압력센서와 상기 초음파센서를 통해 상기 유체의 유량을 측정하는 유량측정모드와 상기 압력센서를 통해 상기 유체의 압력을 측정하는 압력측정모드 중 어느 하나로 전환되도록 하는 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐활량계{Spirometer}

본 발명은 폐활량계로써 더욱 자세하게는, 유량측정모드와 압력측정모드를 포함하는 폐활량계에 관한 것이다.

호흡 검사시 폐활량 측정과 심장의 심장 박동수의 측정은 환자의 환기능(ventilation) 장애 여부와 심장 질환(심근경색, 심방세동 등)을 검사하는데 유용한 정보를 제공한다. 폐활량 측정 방법은 크게 두 가지 타입으로 분류할 수 있는데, 그 중 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐용적(lungvolume)의 변화를 직접 측정하는 방법이고, 다른 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐 내외로 유동하는 공기의 기류를 감지 및 측정하는 호흡기류 측정 방법이다. 과거에는 폐활량을 측정하는데 있어서 폐용적의 변화능력을 직접 측정하는 전자의 방식이 주로 이용되었으나, 최근에는 대부분 호흡기류를 측정하는 방식이 주로 이용된다. 종래의 임상 폐활량계와 같은 호흡기류 계측장치는 임상용으로 제작된 것이므로 고가이며 크기가 커서 만성호흡기 질환자가 휴대하면서 간편하게 호흡기류를 측정하기가 사실상 불가능하다. 전자식 폐활량계를 휴대 가능한 소형으로 제작하는 경우에 가장 큰 어려움은 직접 계측할 수 없는 생체변수를 계측 가능한 물리 변수로 변환하는 호흡기류 계측을 위한 센서소자의 소형화이다. 종래의 뉴모탁 방식의 계측기(pneumotachography)의 경우에는 호흡경로(호흡관) 상에 유체 저항을 삽입시켜야 하는데, 그물망(mesh)스크린, 캐필러(capillary)튜브 등으로 구성되는 유체 저항의 구조상 소형화가불가능하며, 터빈 방식의 계측기(tubinometry) 역시 호흡경로(호흡관)상에 회전하는 터빈을 장착하여야 하므로 소형화가 어려우며 부정확하다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0091186호(2006.08.18.)에서는 초음파센싱방식을 적용한 호흡측정진단장치를 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 경우, 사용자의 호흡에 따른 유체의 유속이나 유량만을 측정할 수 있을 뿐, 사용자의 호흡에 따른 유체의 압력을 측정하는데 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0091186호(2006.08.18.)

본 발명은 상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동일 유로 내에서 사용자의 호흡에 따른 유체의 유량과 압력을 측정할 수 있는 폐활량계를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐활량계에 있어서, 본체부와 필요에 따라 선택적으로 상기 본체부의 적어도 일부를 관통하여 삽입되는 마우스피스부를 포함하고, 상기 본체부는, 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 유량을 측정하는 초음파센서와 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 압력을 측정하는 압력센서와 상기 초음파센서를 통해 상기 유체의 유량을 측정하는 유량측정모드와 상기 압력센서를 통해 상기 유체의 압력을 측정하는 압력측정모드 중 어느 하나로 전환되도록 하는 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 초음파센서는, 복수개로, 상기 마우스피스부가 상기 본체부에 삽입된 경우, 상기 마우스피스부를 기준으로 양측에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 복수개의 초음파센서는, 상기 마우스피스부를 기준으로 일측 상단에 구비되는 초음파센서와 타측 하단에 구비되는 초음파센서를 포함하고, 상기 마우스피스부의 길이방향의 축을 기준으로 경사지게 형성되는 가상의 선을 따라 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 본체부는, 상기 마우스피스부가 삽입되는 삽입홀을 더 포함하고, 상기 개폐기는, 상기 삽입홀의 길이방향에 수직인 방향으로 직선이송 가능하도록 형성되어, 일방향으로 이송되어 상기 마우스피스부의 일단부가 개방되는 경우 상기 유량측정모드가 되고, 타방향으로 이송되어 상기 마우스피스부의 일단부가 폐쇄되는 경우 상기 압력측정모드가 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 초음파센서 및 압력센서의 측정값을 전송받아 실시간으로 저장하고, 상기 측정값을 바탕으로 사용자의 호흡을 분석하며, 상기 사용자에게 적합한 운동일정을 제공하는 제어부와 상기 제어부의 분석결과와 운동일정을 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 마우스피스부는, 내부에 빈 공간이 형성되며, 상부면과 하부면이 개방된 형태의 직육면체 형상으로 형성되는 마우스피스본체와 상기 마우스피스본체의 일측 상단과 타측 하단에 각각 형성되는 초음파막과 상기 마우스피스본체의 일측면에 구비되어, 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 압력센서로 유동할 수 있도록 하는 압력센싱홀과 상기 압력센싱홀과 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 압력센싱홀에 탈부착되는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 본체부는, 타원형의 단면을 가지도록 형성되고, 상기 마우스피스부는, 상기 마우스피스부의 적어도 일부를 커버하는 커버부를 포함하며, 미사용 시 상기 커버부는 상기 본체부에 부착되어 외부의 이물질이 상기 마우스피스부의 내부로 유동하는 것을 방지하며, 사용 시 상기 커버부는 상기 본체부로부터 분리되어 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 유량 또는 압력을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 폐활량계는 마우스피스부를 교체하지 않고, 개폐기를 통하여 측정모드를 전환함으로써, 동일 유로 상에서 사용자의 호흡에 의한 유체의 유량 및 압력을 모두 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 폐활량계에 있어서, 초음파센서가 마우스피스본체의 외주면의 적어도 일부를 형성하는 초음파막의 외측에 인접하게 구비되어 유량을 측정함으로써, 사용자의 호흡에 의해 유동하는 유체에 영향을 미치지 않아 사용자의 호흡 유량을 보다 더 정밀하게 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 폐활량계에 있어서, 넓은 유속범위에 걸쳐 정확한 유속의 측정에 의한 유량의 측정은 물론, 비접촉식측정방법을 이용함으로서 호흡저항이 거의 존재하지 않아 환자나 유아의 호흡량측정에 문제가 발생하지 않고, 호흡량측정을 위해 필요한 측정부의 체적을 가능한 한 최소화 시켜 환자가 배출한 공기를 다시 들여마시게 되는 원인이 되는 무효공간(dead Space)을 최소화 시켜 피측정자의 건강에 영향을 주지 않고, 유속의 측정에 의한 호흡량 계산시 기존의 임상데이터 등의 자료를 이용하여 FVC(Forced Expiratory Vital Capacity), PEF(Peak Expiratory Flow), FEV(Forced Expiratory Volume)등 여러 가지의 호흡량 관련 측정값을 즉각적으로 정확하게 측정할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 폐활량계에 있어서, 분리 및 세척이 용이하고, 휴대가 용이하여 시간과 장소에 제약을 받지 않고 사용자 중심의 자가 측정이 가능하다는 이점이 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명의 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 마우스피스부의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3의 (c)는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 초음파센서와 압력센서의 구성을 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 마우스피스본체 내부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 개폐기의 이송을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 개폐기의 이송을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 제어 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 디스플레이의 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 디스플레이의 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 디스플레이의 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 폐활량계의 디스플레이의 모습을 나타낸 도면이다.
도 13의 (a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐활량계의 커버부가 탈부착되는 구성을 나타낸 정면도이다.
도 13의 (b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐활량계의 필터부가 탈부착되는 구성을 나타낸 정면도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 폐활량계의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐활량계의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 폐활량계의 구성을 나타낸 단면도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 폐활량계에 있어서, 본체부(100)와, 필요에 따라 선택적으로 상기 본체부(100)의 적어도 일부를 관통하여 삽입되는 마우스피스부(200)를 포함하고, 상기 본체부(100)는, 상기 마우스피스부(200)를 통해 유동하는 유체의 유량을 측정하는 초음파센서(110)와, 상기 마우스피스부(200)를 통해 유동하는 유체의 압력을 측정하는 압력센서(120)와, 상기 초음파센서(110)를 통해 상기 유체의 유량을 측정하는 유량측정모드와 상기 압력센서(120)를 통해 상기 유체의 압력을 측정하는 압력측정모드 중 어느 하나로 전환되도록 하는 개폐기(130)를 포함한다.

먼저, 상기 본체부(100)가 마련된다. 도 1을 참조하면, 일례로 상기 본체부(100)는 내부에 빈 공간이 형성되며 직육면체 형상으로, 내부에 구비되는 상기 초음파센서(110) 및 압력센서(120)를 보호하는 케이스 역할을 수행한다. 즉, 상기 본체부(100)는 상기 본체부(100) 내부에 구비되는 구성을 외부로부터 구획시키고, 외부의 이물질이 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 수행하는 것이다. 이때, 상기 본체부(100)는 사용자가 파지하기 용이하도록 외주면이 라운드지게 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 마우스피스부(200)가 마련된다. 일례로, 도 2를 참조하면, 상기 마우스피스부(200)는 내부에 빈 공간이 형성되며, 상부면과 하부면이 개방된 형태의 직육면체 형상으로 형성되는 마우스피스본체(210)와, 상기 마우스피스본체(210)의 일측 상단과 타측 하단에 각각 형성되는 초음파막(220)과, 상기 마우스피스본체(210)의 일측면에 구비되는 압력센싱홀(230)로 구성될 수 있다.

상기 마우스피스본체(210)는 후술할 삽입홀(140)에 삽입되어 상기 사용자의 호흡을 측정할 수 있도록 하는 것으로, 상기 마우스피스본체(210)의 일단부는 단차가 형성되어, 상기 사용자가 입에 물고 호흡을 수행할 수 있도록 한다. 이때, 상기 마우스피스본체(210)의 외주면은 상기 사용자가 파지하기 용이하도록 라운드지게 형성된다.

또한, 상기 초음파막(220)은 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체는 통과할 수 없고, 초음파는 투과할 수 있게 형성된다. 즉, 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체는 상기 마우스피스본체(210)의 길이방향을 따라 유동하며, 상기 초음파막(220)을 통과할 수 없도록 하는 것이다.

또한, 상기 압력센싱홀(230)은 상기 초음파막(220)과 이격되어 형성되며, 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 압력센싱홀(230)을 통과하여 상기 압력센서(120)로 유동할 수 있도록 한다. 이때, 상기 마우스피스(200)는 상기 압력센싱홀(230)에 탈부착되며, 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 압력센싱홀(230)을 통과할 시, 필터링이 수행될 수 있도록 하는 필터부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 필터부는 상기 압력센싱홀(230)과 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 압력센싱홀(230)에 삽입되는 방식으로 결합되며, 상기 압력센싱홀(230)을 통과하는 유체 내부의 이물질을 필터링함으로써, 코로나 등과 같은 전염병에 대한 감염위험을 감소시킬 수 있다.

여기서, 상기 본체부(100)는 상기 초음파센서(110)를 포함한다. 상기 초음파센서(110)는 상기 사용자의 호흡에 의한 공기의 흐름에 대해 상류에서 하류로 전파하는 초음파와 하류에서 상류로 전파하는 초음파의 도달 시간의 차를 통해 상기 사용자의 호흡에 대한 유량을 측정한다.

보다 상세하게, 도 3을 참조하면, 상기 초음파센서(110)는 복수개로 상기 마우스피스부(200)가 상기 본체부(100)에 삽입된 경우, 상기 마우스피스부(200)를 기준으로 양측에 각각 구비된다. 이때, 상기 복수개의 초음파센서(110)는 상기 마우스피스부(200)를 기준으로 일측 상단에 구비되는 초음파센서(110)와 타측 하단에 구비되는 초음파센서(110)를 포함하고, 상기 마우스피스부(200)의 길이방향의 축을 기준으로 경사지게 형성되는 가상의 선을 따라 배열된다. 또한, 상기 초음파센서(110)는 상기 초음파막(220)과 인접하게 구비된다.

일례로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 사용자가 상기 마우스피스부(200)로 흡기 또는 호기를 수행하면, 상기 마우스피스부(200) 내부로 상기 사용자의 호흡이 유동하게 된다. 이때, 상기 마우스피스부(200)를 기준으로 일측 상단에 구비되는 제1초음파센서(110-1)가 좌측하부방향으로 초음파를 전파하고, 타측 하단에 구비되는 제2초음파센서(110-2)가 우측상부방향으로 초음파를 전파한다. 즉, 상기 제1초음파센서(110-1)와 제2초음파센서(110-2)를 서로를 향하는 방향으로 초음파를 전파하며, 전파한 초음파가 도달하는 시간을 측정하는 것이다. 이후, 후술할 제어부(300)는 상기 제1초음파센서(110-1) 및 제2초음파센서(110-2)의 측정값으로부터 상기 사용자의 호흡이 유동하는 속도를 도출한다.

도 5를 참조하여, 상기 사용자의 호흡의 유속을 도출하는 원리에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, V는 구하고자 하는 상기 사용자의 호흡이 유동하는 속도를 의미하고, L은 상기 제1초음파센서(110-1)와 제2초음파센서(110-2) 사이의 거리를 의미하며, θ는 상기 제1초음파센서(110-1)와 제2초음파센서(110-2) 간의 각도를 의미한다.

[수학식 1]

[수학식 2]

여기서, T₁은 상기 제2초음파센서(110-2)로부터 전파된 초음파가 상기 제1초음파센서(110-1)에 도달하는데 걸리는 시간을 의미하고, T₂는 상기 제1초음파센서(110-1)로부터 전파된 초음파가 상기 제2초음파센서(110-2)에 도달하는데 걸리는 시간을 의미하며, C는 초음파의 속도를 의미한다.

[수학식 3]

여기서, 수학식 3은 수학식 1과 2를 연립한 것이다.

[수학식 4]

여기서, 수학식 4는 수학식 3을 정리한 것이다. 즉, 수학식 4와 같이 상기 제1초음파센서(110-1)와 제2초음파센서(110-2)를 서로를 향하는 방향으로 초음파를 전파하며 전파한 초음파가 도달하는 시간을 측정함으로써, 상기 사용자의 호흡이 유동하는 속도를 도출할 수 있고, 도출된 속도에 상기 마우스피스본체(210)의 내부 단면적을 곱하여 유량을 도출할 수 있다.

이때, 상기 초음파센서(110)가 상기 마우스피스본체(210) 외부에 구비되어 상기 사용자의 호흡에 의해 상기 마우스피스본체(210)의 내부를 유동하는 유체의 난류화를 최소화하여 보다 더 정확한 유량의 측정이 가능하다. 다시 말하면, 종래의 경우 호흡의 유량을 측정 시에 측정센서가 유로 상에 구비되어 호흡의 유동에 간섭되어 정확한 측정이 불가능하다는 문제점이 있었다. 이와 달리, 상기 초음파센서(110)는 상기 마우스피스본체(210)의 외주면의 적어도 일부를 형성하는 상기 초음파막(220)의 외측에 인접하게 구비되어 유량을 측정함으로써, 상기 사용자의 호흡에 의해 유동하는 유체에 영향을 미치지 않는 것이다. 이를 통하여, 상기 사용자의 호흡 유량을 보다 더 정밀하게 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 본체부(100)는 상기 압력센서(120)를 포함한다. 상기 압력센서(120)는 상기 사용자의 호흡에 의해 상기 압력센싱홀(230)을 통과하여 유동하는 유체의 압력을 측정하는 역할을 수행한다.

이때, 본 발명의 폐활량계는 상기 마우스피스부(200) 하나의 유로를 이용하여 상기 사용자의 호흡 유량 및 압력을 측정할 수 있는 이점이 있다. 즉, 상기 마우스피스본체(210)는 단일유로를 형성하며, 단일유로에서 상기 사용자의 호흡 유량 및 압력을 측정할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 상기 초음파센서(110)와 압력센서(120)는, 각각 상기 초음파막(220)과 압력센싱홀(230)에 인접하게 구비되어, 상기 마우스피스본체(210)의 내주면으로부터 이격됨에 따라 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 초음파센서(110)와 압력센서(120)에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

보다 상세하게, 상기 본체부(100)는 상기 마우스피스부(200)가 삽입되는 삽입홀(140)을 더 포함하고, 상기 개폐기(130)는, 상기 삽입홀(140)의 길이방향에 수직인 방향으로 직선이송 가능하도록 형성되어, 일방향으로 이송되어 상기 마우스피스부(200)의 일단부가 개방되는 경우 상기 유량측정모드가 되고, 타방향으로 이송되어 상기 마우스피스부(200)의 일단부가 폐쇄되는 경우 상기 압력측정모드가 된다.

상기 개폐기(130)는 상기 마우스피스본체(210)의 윗면 또는 밑면 중 어느 하나를 폐쇄하거나 개방하는 역할을 수행한다. 일례로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 개폐기(130)가 좌측으로 이송될 경우 상기 마우스피스본체(210)의 밑면이 개방된 상태가 되고, 우측으로 이송될 경우 상기 마우스피스본체(210)의 밑면이 폐쇄된 상태가 된다. 여기서, 상기 마우스피스본체(210)의 밑면이 개방되면 상기 유량측정모드가 설정되는 것으로, 상기 사용자의 호흡에 의한 유체는 상기 사용자의 호흡기에서부터 상기 마우스피스본체(210) 내부를 거쳐 상기 마우스피스본체(210)의 외부로 유동하게 된다. 또한, 상기 마우스피스본체(210)의 밑면이 폐쇄되면 상기 압력측정모드가 설정되는 것으로, 상기 사용자의 호흡에 의한 유체는 상기 사용자의 호흡기에서부터 상기 마우스피스본체(210) 내부에 머무르게 된다. 결과적으로, 상기 마우스피스부(200)를 교체하지 않고, 상기 개폐기(130)를 통하여 측정모드를 전환함으로써, 동일 유로 상에서 상기 사용자의 호흡에 의한 유체의 유량 및 압력을 모두 측정할 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 상기 초음파센서(110) 및 압력센서(120)의 측정값을 전송받아 실시간으로 저장하고, 상기 측정값을 바탕으로 사용자의 호흡을 분석하며, 상기 사용자에게 적합한 운동일정을 제공하는 제어부(300)와 상기 제어부(300)의 분석결과와 운동일정을 출력하는 디스플레이부(400)를 더 포함한다.

도 8을 참조하면, 상기 제어부(300)는 상기 초음파센서(110) 및 압력센서(120)의 측정값을 바탕으로 상기 사용자의 호흡을 분석하고, 상기 사용자에게 적합한 운동일정을 제공하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 제어부(300)는 무선통신모듈을 포함하여, 상기 사용자의 호흡정보를 바탕으로 상기 사용자의 스마트폰과 같은 디바이스에 운동일정 관리, 운동상태 피드백, 운동결과 분석, 호흡운동에 의한 칼로리 소모량 및 호흡운동게임이 출력될 수 있도록 상기 디스플레이부(400)를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 디스플레이부(400)는 상기 제어부(300)의 분석결과와 운동일정을 출력하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 초음파센서(110) 및 압력센서(120)에 의해 산출된 값을 통해 상기 사용자의 폐활량을 디지털수치로 표기할 수 있으며, 운동일정 관리, 운동상태 피드백, 운동결과 분석 및 호흡운동게임을 출력할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부(400)는 터치스크린 형식으로 마련되어 상기 사용자가 용이하게 호흡측정 또는 호흡운동게임을 수행할 수 있도록 한다.

일례로, 도 9를 참조하여, 본 발명의 폐활량계에 전원을 인가하면, 상기 디스플레이부(400)는 진단을 진행하는 Diagnosis, 저장된 사용자의 정보를 볼 수 있도록 하는 User, 지난 측정 기록을 볼 수 있도록 하는 Record, 화면 밝기, 음량 및 시간 등을 조절할 수 있는 Setting 탭이 마련될 수 있다.

또한, 도 10을 참조하여, 상기 Diagnosis 탭을 선택하면, FVC(Forced expiratory vital capacity test), FVL(Flow volume loop test), MVV(Maximum voluntary ventilation test), SVC(Slow vital capacity test), MIP/MEP(Maximum inspiratory/expiratory pressure test)와 같은 다양한 호흡측정을 수행할 수 있다. 여기서, FVC는 내쉴 수 있을 만큼 최대한 힘 있게 내쉰 후, 호기 강제 폐활량(Forced vital capacity) 변수를 얻어 진단을 한다. 또한, Tidal FVC는 평상 시 처럼 가볍게 호흡을 대략 2~3회 정도 하다가 최대 흡기 후 내쉴 수 있을 만큼 최대한 힘 있게 내쉬어 호기 강제 폐활량(Forced vital capacity) 변수를 얻어 진단을 한다. 또한, FVL은 최대 흡기 후 내쉴 수 있을 만큼 최대한 힘 있게 내쉬고 최대한으로 다시 숨을 들이쉬어 흡기 강제 폐활량 변수(FIVC와 PIF)를 추가적으로 얻어 진단한다. 또한, Tidal FVL는 평상 시와 같이 가볍게 호흡을 대략 2~3회 정도 하다가 최대 흡기 후 내쉴 수 있을 만큼 최대한 힘 있게 내쉬고 최대한으로 다시 숨을 들이쉬어 흡기 강제 폐활량 변수(FIVC와 PIF)를 추가적으로 얻어 진단한다. 또한, MIP/MEP은 흡기 또는 호기 시 최대 흡기 압력(MIP)과 최대 호기 압력(MEP)을 측정한다. 또한, MVV는 12초 동안 최대로 내쉬고 최대로 들이마시고를 빠르게 반복하여 분당 최대 수의 환기량을 계산한다. 또한, SVC는 3회에서 5회 정도 평상 시와 같이 가볍게 호흡을 하다가 천천히 최대로 들이마시고 최대로 내쉬어 폐 용적 등을 측정한다. 일례로, 도 11 및 도 12는 MIP/MEP 테스트 결과를 나타낸다. 여기서, 그래프 상의 초록색 점선은 정상인의 평균치를 나타내고, 빨간색 점선은 경고수치를 나타낸다. 또한, MIP바와 MEP바에서 우측에 구비되는 점등은 상기 사용자의 호흡에서 3번 연속으로 편차가 10% 이내일 경우 빨간색등이 초록색등으로 바뀔 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 폐활량계에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 제1실시예와 비교하여 본체부(102)가 타원형 형상으로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 제1실시예와 중첩되는 구성은 제1실시예의 설명을 원용한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 본체부(102)는 파지가 용이하도록 타원형 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 도 13의 (a)를 참조하면, 상기 마우스피스부(200)는 상기 마우스피스부(200)의 적어도 일부를 커버하는 커버부(211)를 포함한다. 즉, 상기 커버부(211)는 상기 마우스피스본체(210)의 단부를 감싸는 형태로 상기 본체부(102)에 부착되는 것이다. 다시 말하면, 상기 커버부(211)는 상기 본체부(102)에 탈부착가능하게 형성되며, 상기 사용자가 상기 커버부(211)를 상기 본체부(102)로부터 분리하여 호흡을 측정할 수 있도록 한다. 따라서, 미사용 시 상기 커버부(211)는 상기 본체부(102)에 부착되어 외부의 이물질이 상기 마우스피스본체(210)의 내부로 유동하는 것을 방지하며, 사용 시 상기 커버부(211)는 상기 본체부(102)로부터 분리되어 용이하게 상기 마우스피스부(200)를 통해 유동하는 유체의 유량 또는 압력을 측정할 수 있도록 한다. 이때, 상기 커버부(211)는 상기 본체부(102)에 탈부착될 수 있다면 어떠한 형태로든 형성될 수 있으며, 일례로, 상기 본체부(102)의 상부에는 상기 커버부(211)가 탈부착될 수 있도록 하는 나선홈이 마련되고, 상기 커버부(211)의 내주면에는 상기 나선홈과 대응되는 형상의 돌기가 마련되어, 상기 커버부(211)를 상기 본체부(102)의 상부에 인접되게 위치시킨 후 회전시킴으로써 부착되도록 할 수 있다.

또한, 상기 마우스피스부(200)는 상기 마우스피스본체(210)의 일측에 결합되는 필터부(240)와, 상기 필터부(240)의 단부에 결합되는 필터용 마우스피스본체(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터부(240)는 상기 사용자의 호흡에 의한 유체의 유동에 있어서 이물질을 필터링함으로써, 보다 더 정확한 호흡측정이 가능하도록 한다. 일례로, 상기 필터부(240)의 일단부는 상기 마우스피스본체(210)와 결합될 수 있도록 마련되고, 타단부는 상기 필터용 마우스피스본체(250)와 결합될 수 있도록 마련되어, 필요에 따라 선택적으로 조립할 수 있도록 한다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 폐활량계에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 제1실시예와 비교하여 삽입홀(140)이 본체부(103)의 중앙부를 관통하는 형태로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 제1실시예와 중첩되는 구성은 제1실시예의 설명을 원용한다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 삽입홀(140)은 상기 본체부(103)의 중앙부를 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 마우스피스본체(210)가 상기 본체부(100)의 중앙부를 관통하는 형태로 형성된 삽입홀(143)에 삽입되는 것이다. 따라서, 상기 본체부(103)를 균형감 있게 파지하기 용이하며, 상기 본체부(103)에 상기 마우스피스부(200)를 결합하기 용이하다는 이점이 있다.

또한, 상기 본체부(103)는 상기 본체부(103)의 내주면으로부터 외측방향으로 돌출되어 구비되는 안착부(260)를 포함하며, 상기 안착부(260)에는 상기 초음파센서(110)가 구비된다. 즉, 상기 안착부(260)는 상기 초음파센서(110)와 대응되는 위치에 형성되며, 상기 초음파센서(110)가 상기 마우스피스본체(210)의 외주면과 간섭되지 않도록 한다. 다시 말하면, 상기 마우스피스본체(210)가 상기 삽입홀(140)에 삽입될 시, 상기 마우스피스본체(210)의 외주면과 상기 초음파센서(110)가 간섭되는 것을 방지하도록, 상기 안착부(260)는 상기 초음파센서(110)의 길이방향의 길이보다 더 길게 함몰되어 구비되는 것이다. 이에 따라, 상기 사용자의 호흡에 대한 유량 및 압력의 측정을 보다 더 정밀하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 본체부
102 : 본체부
103 : 본체부
110 : 초음파센서
110-1 : 초음파센서
110-2 : 초음파센서
120 : 압력센서
121 : 센싱회로
130 : 개폐기
131 : 레일
140 : 삽입홀
200 : 마우스피스부
203 : 마우스피스부
210 : 마우스피스본체
211 : 커버부
220 : 초음파막
230 : 압력센싱홀
240 : 필터부
250 : 필터용 마우스피스본체
260 : 안착부
300 : 제어부
400 : 디스플레이부

Claims

본체부; 및
필요에 따라 선택적으로 상기 본체부의 적어도 일부를 관통하여 삽입되는 마우스피스부;를 포함하고,
상기 본체부는,
상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 유량을 측정하는 초음파센서;
상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 압력을 측정하는 압력센서;
상기 마우스피스부가 삽입되는 삽입홀; 및
상기 초음파센서를 통해 상기 유체의 유량을 측정하는 유량측정모드와 상기 압력센서를 통해 상기 유체의 압력을 측정하는 압력측정모드 중 어느 하나로 전환되도록 하는 개폐기;를 포함하고,
상기 마우스피스부는,
내부에 빈 공간이 형성되며, 상부면과 하부면이 개방된 형태로 형성되는 마우스피스본체;
상기 마우스피스본체의 일측 상단과 타측 하단에 각각 형성되는 초음파막;
상기 마우스피스본체의 일측면에 구비되어, 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 압력센서로 유동할 수 있도록 하는 압력센싱홀; 및
상기 압력센싱홀과 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 압력센싱홀에 탈부착되는 필터부;를 포함하며,
상기 압력센싱홀은, 상기 초음파막과 이격되어 형성되고,
상기 초음파센서와 압력센서는, 각각 상기 초음파막과 압력센싱홀에 인접하게 구비되어, 상기 마우스피스본체의 내주면으로부터 이격됨에 따라 상기 사용자의 호흡에 따라 유동하는 유체가 상기 초음파센서와 압력센서에 간섭되는 것을 방지하고,
상기 개폐기는,
상기 삽입홀의 길이방향에 수직인 방향으로 직선이송 가능하도록 형성되고, 일방향으로 이송되어 상기 마우스피스부의 일단부가 개방되는 경우 상기 유량측정모드가 되고, 타방향으로 이송되어 상기 마우스피스부의 일단부가 폐쇄되는 경우 상기 압력측정모드가 되는 것을 특징으로 하는 폐활량계.
제1항에 있어서,
상기 초음파센서는,
복수개로, 상기 마우스피스부가 상기 본체부에 삽입된 경우, 상기 마우스피스부를 기준으로 양측에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 폐활량계.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 초음파센서는,
상기 마우스피스부를 기준으로 일측 상단에 구비되는 초음파센서와 타측 하단에 구비되는 초음파센서를 포함하고, 상기 마우스피스부의 길이방향의 축을 기준으로 경사지게 형성되는 가상의 선을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 폐활량계.
제1항에 있어서,
상기 초음파센서 및 압력센서의 측정값을 전송받아 실시간으로 저장하고, 상기 측정값을 바탕으로 사용자의 호흡을 분석하며, 상기 사용자에게 적합한 운동일정을 제공하는 제어부; 및
상기 제어부의 분석결과와 운동일정을 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐활량계.
제1항에 있어서,
상기 본체부는, 타원형의 단면을 가지도록 형성되고,
상기 마우스피스부는, 상기 마우스피스부의 적어도 일부를 커버하는 커버부;를 포함하며,
미사용 시 상기 커버부는 상기 본체부에 부착되어 외부의 이물질이 상기 마우스피스부의 내부로 유동하는 것을 방지하며, 사용 시 상기 커버부는 상기 본체부로부터 분리되어 상기 마우스피스부를 통해 유동하는 유체의 유량 또는 압력을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐활량계.
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