KR102372212B1 - 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기 및 이의 충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기 및 이의 충전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동심장충격기의 전기충전에 따른 방식을 개선하여, 자가방전으로 인한 재충전 시간을 짧은 시간으로 단축시킬 수 있어, 신속한 전기충격이 가능하여 환자의 생존가능성을 높이도록 한 기술에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 전원공급부와, 환자의 신체에 부착되는 패드와, 상기 패드를 통해 전달되는 환자의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 상기 패드를 통해 심장의 리듬 정보를 측정할 수 있도록 생체신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 심전도 증폭부와, 상기 전원공급부의 공급전력을 고전압으로 변환하여 충전을 제어하고, 패드로 전기충격 에너지가 전달되도록 스위칭을 제어하는 고전압 제어부와, 상기 고전압 제어부에서 제공하는 고전압의 전기 에너지를 일시적으로 저장하는 커패시터와, 상기 임피던스 측정부와 심전도 증폭부의 데이터를 수신하여 환자의 상태를 파악하고, 고전압 제어부의 작동신호를 인가하는 중앙제어부;로 이루어지되, 상기 고전압제어부는 커패시터의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기 및 이의 충전방법{Automatic defibrillator for quick use and charging method thereof}

본 발명은 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기 및 이의 충전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동심장충격기의 전기충전에 따른 방식을 개선하여, 자가방전으로 인한 재충전 시간을 짧은 시간으로 단축시킬 수 있어, 신속한 전기충격이 가능하여 환자의 생존가능성을 높이도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 자동심장충격기(AED)는 심장박동이 정지되어 각 조직으로 혈류가 중단되면서 생체활동에 필수적인 산소 등의 공급이 중단되는 현상. 즉 급성심정지(SCA: Sudden Cardiac Arrest)가 되는 응급상황시 환자의 심장 상태를 분석하고 상황에 맞는 조치(전기충격 등)를 통해 심장박동을 정상적으로 돌아오도록 하는 심폐소생 응급구조장비에 해당된다.

지금까지 자동심장충격기의 전기충격 에너지의 충전 및 방전절차는 각기 다른 형태로 되어 있으며, 방식은 크게 2가지 형태로 적용되어 있다.

첫 번째, 심전도 분석 후 전기충격이 필요하면 전기에너지를 충전하는 방식: 전기충격이 필요할 때만 전기에너지를 충전하기 때문에 가장 배터리를 절약할 수 있다. 그러나 심전도 분석 후 전기에너지를 충전하기 때문에 전기충격 가능 시간이 매우 오래 걸린다는 단점이 있다.

두 번째, 장비를 켜자마자 전기에너지를 충전하는 방식: 시간이 가장 오래 걸리는 전기충전을 미리 시작하면 그만큼 빨리 전기충격을 줄 수 있으므로 가장 빠르게 전기충격을 줄 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단순하게 장비를 켜더라도 전기에너지를 충전하기 때문에 배터리 낭비가 심하다는 단점이 있다.

기존에는 충전된 전기충격 에너지는 장비 내부의 커패시터에 충전되게 되며, 심전도 분석 결과 전기충격이 필요로 하게 되면 충전된 전기충격 에너지를 사용하게 되고, 전기충격이 필요하지 않게 되면 커패시터에 충전된 전기 에너지는 강제로 방전을 시키고 심폐소생술을 안내하거나 한번 더 심전도 분석을 시행하게 된다.

다시 한번 더 심전도 분석을 통해 전기충격이 필요하다고 판단되면, 다시 한번 전기충격 에너지를 충전하게 되는데, 이전에 커패시터의 전기를 완전히 방전시켰기 때문에, 재충전에 따른 소요시간이 많이 필요하게 된다.

그리고, 전기충전 이후에 커패시터에 100%의 전기에너지가 충전되어 있더라도, 심폐소생술 안내하는 과정이나 안내과정을 듣고 심폐소생술을 시행하는 과정에서 짧은 시간에 자가방전이 이루어지기 때문에, 전기충격이 필요할 때 곧바로 사용하지 못하고 전기충격에 필요한 에너지까지 다시 충전과정을 거쳐야하는 문제점이 있었다.

이러한 재충전에 따른 소요시간은 환자의 생명을 살리는데에 있어서, 중요한 시간이기 때문에, 종래의 자동심장충격기는 이러한 방식의 한계에 부딪히고 있었다.

등록특허 제10-1933809호(자동심장충격기의 고전압 제어모듈 및 이의 제어방법) 공개특허 제10-2017-0060755호(플랫폼 기반 자동제세동기 시스템)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전기에너지의 충전이 완료된 상태에서 자가방전으로 인해, 전기충격을 위한 에너지가 충분하지 않을 때 재충전하는 시간을 단축하거나, 곧바로 전기충격을 할 수 있도록 충전상태를 유지하여, 환자의 생존가능성을 높이도록 한 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기 및 이의 충전방법을 제공하는데에 목적을 두고 있다.

본 발명은 전원공급부와, 환자의 신체에 부착되는 패드와, 상기 패드를 통해 전달되는 환자의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 상기 패드를 통해 심장의 리듬 정보를 측정할 수 있도록 생체신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 심전도 증폭부와, 상기 전원공급부의 공급전력을 고전압으로 변환하여 충전을 제어하고, 패드로 전기충격 에너지가 전달되도록 스위칭을 제어하는 고전압 제어부와, 상기 고전압 제어부에서 제공하는 고전압의 전기 에너지를 일시적으로 저장하는 커패시터와, 상기 임피던스 측정부와 심전도 증폭부의 데이터를 수신하여 환자의 상태를 파악하고, 고전압 제어부의 작동신호를 인가하는 중앙제어부;로 이루어지되, 상기 고전압제어부는 커패시터의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 커패시터의 충전량을 실시간으로 측정하여 측정값을 고전압제어부로 전송하는 충전량감시부;를 더 포함하여, 상기 고전압제어부는 커패시터의 자가방전으로 인해 충전량감시부로 측정되는 커패시터의 충전량이 제1충전값 미만으로 측정되면, 제2충전값까지 충전을 지속하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고전압제어부의 제1충전값은 커패시터 충전량의 95%에 해당하는 값으로 설정하고, 제2충전값은 커패시터 충전량의 100%에 해당되는 값으로 설정되는 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 자동심장충격기의 충전방법에 있어서, 충전신호에 의해 전기충격을 위한 고전압을 커패시터에 일시적으로 충전되도록 하되, 상기 커패시터의 충전 전원이 자가방전에 의해 충전량이 감소하게 될 경우, 이를 감지하여 커패시터의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 재충전하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 커패시터의 충전량이 감소하여 제1충전값 미만으로 측정되면, 제2충전값까지 충전을 지속하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전기에너지의 충전이 완료된 상태에서 자가방전으로 인해, 전기충격을 위한 에너지가 충분하지 않을 때 재충전하는 시간을 단축하거나, 곧바로 전기충격을 할 수 있도록 충전상태를 유지하여, 환자의 생존가능성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 의한 자동심장충격기의 충전 방식을 나타낸 블록도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 전원공급부(100)와, 환자의 신체에 부착되는 패드(200)와, 상기 패드(200)를 통해 전달되는 환자의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(300)와, 상기 패드(200)를 통해 심장의 리듬 정보를 측정할 수 있도록 생체신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 심전도 증폭부(400)와, 상기 전원공급부(100)의 공급전력을 고전압으로 변환하여 충전을 제어하고, 패드(200)로 전기충격 에너지가 전달되도록 스위칭을 제어하는 고전압 제어부(500)와, 상기 고전압 제어부(500)에서 제공하는 고전압의 전기 에너지를 일시적으로 저장하는 커패시터(600)와, 상기 임피던스 측정부(300)와 심전도 증폭부(400)의 데이터를 수신하여 환자의 상태를 파악하고, 고전압 제어부(500)의 작동신호를 인가하는 중앙제어부(700);로 이루어지되, 상기 고전압제어부는 커패시터(600)의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징을 설명함에 앞서 각 구성들을 설명하면 아래와 같다.

상기 전원공급부(100)는 기기의 각 구성으로 전원을 공급해주는 구성으로서, 일반적으로 기기에 결합되거나 내장된 9 내지 24V의 배터리가 이에 해당될 수 있다.

상기 패드(200)는 한 쌍으로 구비되어 환자의 몸체 부착되는 구성이다. 상기 패드(200)를 통해 환자의 생체정보를 감지할 수 있고, 고전압의 전기에너지를 환자의 신체에 전달하여 전기충격을 통해 심장박동이 정상적으로 돌아오도록 한다.

상기 임피던스 측정부(300)는 패드(200)를 통해 전달되는 환자의 임피던스를 측정하는 것으로서, 측정되는 임피던스를 통해 패드(200)가 환자의 몸에 부착되었는지 여부를 파악할 수 있으며, 임피던스의 측정값이 25 ~ 200Ω 으로 측정되면 패드(200)가 부착된 것으로 판단한다. 그리고 이렇게 측정된 환자의 임피던스값을 이용하여 전기충격의 시간을 조절할 수 있다.

상기 심전도 증폭부(400)는 중앙제어부(700)에서 심장의 리듬정보와 같은 환자의 생체정보를 정확하게 파악하기 위해, 패드(200)를 통해 측정된 심장의 리듬과 관련된 생체신호를 mV급에서 V급의 전압으로 증폭하고 노이즈를 제어하여 중앙제어부(700)로 전달하게 된다.

상기 고전압 제어부(500)는 중앙제어부(700)의 신호에 따라 전원공급부(100)의 공급전력을 1500 내지 2000V의 고전압으로 변환하여 충전을 제어하고, 패드(200)로 전기충격 에너지가 전달되어 방출되도록 스위칭을 제어하는 구성이다.

본 발명은 환자 인식 후 전기에너지를 충전하는 방식으로 적용되는 것이 바람직하다. 즉, 임피던스 측정부(300)를 통해 환자를 인식하게 되면 고전압 제어부(500)를 통해 충전이 시작되는 것이다. 이러한 방식이 종래의 전기충격이 가능한 시간이 장비를 켜자마자 전기에너지를 충전하는 방식보다는 조금 늦지만 심전도 분석 후 전기충격이 필요하면 전기에너지를 충전하는 방식보다는 전기충격이 가능한 시간이 빠른 방법이다. 환자를 인식한 후 전기에너지 충전을 시작하기 때문에 장비를 켜자마자 전기에너지를 충전하는 방식보다는 배터리를 절약하는 장점이 있다.

상기 커패시터(600)는 패드(200)를 이용하여 전기충격시 필요한 고전압이 저장되는 구성으로서, 자가 방전되는 특성으로 인해 항시 고전압이 충전되어 있는 것이 아니라 전기충격이 필요할 때에만 일시적으로 저장되는 구성이다.

상기 중앙제어부(700)는 기기의 전반적인 모듈의 제어를 담당하고, 심장리듬을 분석하여, 심장충격이 필요한지 환자의 상태를 자체적으로 판단을 하여 사용자에게 안내를 해주고, 고전압 제어부(500)의 작동신호를 인가하여 고전압 충전이 이루어지도록 하는 구성이다.

그리고 상기 중앙제어부(700)에는 도면에 도시한 바와 같이 사용자 입력부(900a)와 사용자 안내부(900b)가 신호로 연결된다. 상기 사용자 입력부(900a)는 기기에 구비된 버튼과 같이 사용자의 명령이나 선택이 중앙제어부(700)로 전달되도록 하는 구성에 해당된다. 버튼뿐만 아니라, 터치패널, 마이크와 같은 구성으로 적용될 수 있다.

그리고 상기 사용자 안내부(900b)는 자동심장충격의 사용안내를 위한 것으로서, LCD화면, LED램프, 스피커와 같은 구성으로 적용되어, 영상, 사진, 그림, 빛, 소리와 같은 형태로 안내가 이루어질 수 있다.

본 발명의 자동심장충격기는 기기를 ON한 상태에서 고전압 제어부(500)를 통해 커패시터(600)에 전기에너지를 충전하게되면, 자가방전으로 인해 커패시터(600)의 충전량이 일정 수준 이하로 낮아지지 않도록 커패시터(600)의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 제어하는 것에 특징이 있는 기술이다.

상기와 같이 커패시터(600)의 충전량을 유지하려면, 상기 커패시터(600)의 충전량을 실시간으로 측정하여 측정값을 고전압제어부로 전송하는 충전량감시부(800);를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 고전압제어부는 커패시터(600)의 자가방전으로 인해 충전량감시부(800)로 측정되는 커패시터(600)의 충전량이 제1충전값 미만으로 측정되면, 제2충전값까지 충전을 지속하도록 제어하여, 커패시터(600)의 충전량이 제1충전값과 제2충전값의 사이를 유지되는 것이다.

상기 제1충전값은 커패시터(600)의 충전이 필요한 충전량이며, 제2충전값은 커패시터(600)에 충전을 완료한 시점의 충전량에 해당한다. 이때 상기 고전압제어부의 제1충전값은 커패시터(600) 충전량의 95%에 해당하는 값으로 설정하고, 제2충전값은 커패시터(600) 충전량의 100%에 해당하는 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

물론 100%의 충전상태 유지하도록 제어할 수 있지만, 곧바로 전기충격을 가할 수 있을 정도의 커패시터(600) 충전량만 유지하면 되기 때문에, 95%와 100% 사이를 유지하도록 제어하는 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 자동심장충격기 충전 및 방전 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 장비의 전원을 켜게 되면 임피던스 측정부(300)를 통해 환자의 임피던스를 측정하게 된다. 이때 환자의 신체에 패드(200)가 붙여지게 되면 인체의 임피던스 값에 맞게 25 내지 200 Ω 범위로 임피던스 값이 측정되게 된다. 이렇게 측정된 임피던스 값에 따라 패드의 부착 여부를 장비에서 확인하게 되고, 패드 부착이 확인되게 되면 환자의 심전도 분석과 전기충격 에너지를 동시에 수행하게 된다. 이때 충전된 전기충격 에너지는 장비 내부의 커패시터(600)에 충전되게 되며, 중앙제어부(700)에서 심전도 분석을 하고 나서 전기충격이 필요하다고 판단되면 패드(200)를 통해 전기에너지를 방출하게 되고, 그렇지 않으면 기기에서 심폐소생술을 안내하거나 한번 더 심전도 분석을 하게 된다.

이때 다음 전기충격을 위해 커패시터(600)에 충전된 전기에너지를 감시하여 도 2에 도시한 바와 같은 충전 알고리즘을 통해 재충전을 반복하면서 95 ~ 100%의 충전량을 기기의 전원이 OFF될때까지 유지하게 된다.

그리고 나서 사용이 완료된 다음 기기의 전원이 OFF되게 되면 장비의 안전을 위해 커패시터(600)에 충전되어 있던 전기에너지를 모두 강제로 방전시키도록 제어한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 사용자 입력부(900a)를 통해 조기충전 기능을 활성화할 수 있다. 즉, 사용자 입력부(900a)의 조기충전 버튼을 추가로 구비하여, 전문가 또는 그에 준하는 사용자가 환자의 상태가 위중하다고 스스로 판단될 경우, 기기의 전원을 켠 상태에서 조기충전 버튼을 누르는 방식으로 임피던스 측정 이전에 커패시터(600)의 충전량이 일정%가 되도록 조기충전을 수행한다. 이때 조기충전에 따른 커패시터(600)의 충전량은 패드(200) 부착 이후에 이루어지는 충전시간을 단축하기 위한 것으로서, 30 내지 80%의 충전량으로 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 자동심장충격기의 충전방법을 설명하면, 충전신호에 의해 전기충격을 위한 고전압을 커패시터에 일시적으로 충전되도록 하되, 상기 커패시터의 충전 전원이 자가방전에 의해 충전량이 감소하게 될 경우, 이를 감지하여 커패시터의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 재충전하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 커패시터의 충전량이 감소하여 제1충전값 미만으로 측정되면, 제2충전값까지 충전을 지속하도록 제어하며, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1충전값은 95% 제2충전값은 100%로 적용한다. 상기의 재충전 과정은 기기의 전원이 OFF될 때까지 반복적으로 이루어지는 것이다. 그리고 나서 사용이 완료된 다음 기기의 전원이 OFF되게 되면 장비의 안전을 위해 커패시터에 충전되어 있던 전기에너지를 모두 강제로 방전시키도록 제어한다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 전원공급부
200 : 패드
300 : 임피던스 측정부
400 : 심전도 증폭부
500 : 고전압 제어부
600 : 커패시터
700 : 중앙제어부
800 : 충전량감시부
900a : 사용자 입력부
900b : 사용자 안내부

Claims (5)

1. 전원공급부(100)와,
   환자의 신체에 부착되는 패드(200)와,
   상기 패드(200)를 통해 전달되는 환자의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(300)와,
   상기 패드(200)를 통해 심장의 리듬 정보를 측정할 수 있도록 생체신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 심전도 증폭부(400)와,
   상기 전원공급부(100)의 공급전력을 고전압으로 변환하여 충전을 제어하고, 패드(200)로 전기충격 에너지가 전달되도록 스위칭을 제어하는 고전압 제어부(500)와,
   상기 고전압 제어부(500)에서 제공하는 고전압의 전기 에너지를 일시적으로 저장하는 커패시터(600)와,
   상기 임피던스 측정부(300)와 심전도 증폭부(400)의 데이터를 수신하여 환자의 상태를 파악하고, 고전압 제어부(500)의 작동신호를 인가하는 중앙제어부(700);로 이루어지되,
   상기 고전압 제어부(500)는 커패시터(600)의 충전량이 일정% 이상을 유지하도록 제어하고,
   상기 커패시터(600)의 충전량을 실시간으로 측정하여 측정값을 고전압 제어부(500)로 전송하는 충전량감시부(800);를 더 포함하여, 상기 고전압 제어부(500)는 커패시터(600)의 자가방전으로 인해 충전량감시부(800)로 측정되는 커패시터(600)의 충전량이 제1충전값 미만으로 측정되면, 제2충전값까지 충전을 지속하도록 제어하되,
   상기 고전압 제어부(500)의 제1충전값은 커패시터(600) 충전량의 95%에 해당하는 값으로 설정하고, 제2충전값은 커패시터(600) 충전량의 100%에 해당되는 값으로 설정되고,
   상기 중앙제어부(700)에는 사용자 입력부(900a)와 사용자 안내부(900b)가 신호로 연결되도록 하되, 상기 사용자 입력부(900a)에는 조기충전 버튼을 추가로 구비하여, 전문가 또는 그에 준하는 사용자가 환자의 상태가 위중하다고 스스로 판단될 경우, 기기의 전원을 켠 상태에서 조기충전 버튼을 누르는 방식으로 임피던스 측정 이전에 커패시터(600)의 30 내지 80%의 충전량으로 충전되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 신속한 전기충격을 위한 자동심장충격기
   
   
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