KR102507118B1 - 인공호흡기 제어방법 - Google Patents

인공호흡기 제어방법 Download PDF

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Abstract

인공호흡기 제어방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법은, 인공호흡기의 블로워로부터 토출되는 가스의 압력이 기 설정된 압력인 제1압력레벨에서 기 설정된 흡기 시간으로 제어되도록 하는 흡기 제어 단계; 상기 흡기 제어 단계 종료 후, 상기 블로워가 기 설정된 압력인 제2압력레벨에서, 상기 흡기 시간으로부터 산출된 호기 시간으로 제어되도록 하는 호기 제어 단계; 상기 호기 제어 단계에서의 상기 블로워의 구동시간과 상기 호기 시간의 차이 및 상기 블로워로부터 토출되는 가스의 유량과 기 설정된 트리거 레벨의 차이로부터 환자의 트리거 발생을 판단하는 트리거 도출단계; 환자의 흡기 압력이 기 설정된 압력인 제3압력보다 높은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제1압력이 되도록 제어하며, 환자의 흡기 압력이 상기 제3압력보다 낮은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제3압력이 되도록 제어하는 트리거 제어단계;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 인공호흡을 할 수 있도록 하는 인공호흡기 제어방법이 제공된다.

Description

인공호흡기 제어방법{CONTROLING METHOD FOR VENTILATOR}
본 발명은 인공호흡기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 호흡할 수 있도록 하는 인공호흡기 제어방법에 관한 것이다.
인공 호흡기는 환자가 스스로 호흡하기 어려운 상황이나 폐질환 등의 질병으로 인해 자가 호흡의 불편을 겪는 상황에서 생명 유지를 위해 환자에게 가스를 공급하는 수단이다.
인공 호흡기는 환자의 호흡 치료용으로도 사용되며, 이동을 목적으로 하되 가능한 치료 범위를 축소하여 개발된 블로워형 인공 호흡장치가 주류를 이루고 있다.
일반적으로 블로워형 인공 호흡장치는 들숨과 날숨 영역을 분리하여 들숨에서 호흡성 이벤트를 제거하기 위해 압력을 상승시키고 날숨에서 압력을 기준치로 유지함에 따라 편안한 흡기를 환자에게 제공하기 위해 자동 흡기 압력 조절 기능을 채택하고 있다.
인공호흡기를 통해 위와 같은 기계적인 호흡을 환자에게 제공하는 과정에서, 환자에게 트리거가 발생되었음에도 기계적인 호흡을 지속적으로 제공하는 것은 환자에게 위험할 수 있다.
이에 따라 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤, 환자의 상태에 따라 블로워를 제어하여 최적의 조건으로 환자가 인공호흡을 할 수 있도록 하는 인공 호흡기가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1432097호 (2014.08.13) "인공호흡기의 블로워 제어 장치 및 그 제어 방법" 대한민국 등록특허 제10-1853039호 (2018.04.23) "인공 호흡기 자동 제어 방법" 대한민국 등록특허 제10-1432098호 (2014.08.13) "인공호흡기 및 그 제어 방법"
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법은, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 인공호흡을 할 수 있도록 하는 인공호흡기 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법은, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤, 환자의 흡기 압력, 흡기 시간 및 환기량으로부터 최적의 호흡 조건을 파악하여 블로워를 제어함으로써 안전성이 향상된 인공호흡기 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법은, 인공호흡기의 블로워로부터 토출되는 가스의 압력이 기 설정된 압력인 제1압력레벨에서 기 설정된 흡기 시간으로 제어되도록 하는 흡기 제어 단계; 상기 흡기 제어 단계 종료 후, 상기 블로워가 기 설정된 압력인 제2압력레벨에서, 상기 흡기 시간으로부터 산출된 호기 시간으로 제어되도록 하는 호기 제어 단계; 상기 호기 제어 단계에서의 상기 블로워의 구동시간이 상기 호기 시간보다 짧으며, 상기 블로워로부터 토출되는 가스의 유량이 기 설정된 유량값인 트리거 레벨보다 많은 경우 환자의 트리거 발생을 판단하는 트리거 도출단계; 환자의 흡기 압력이 기 설정된 압력인 제3압력보다 높은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제1압력이 되도록 제어하며, 환자의 흡기 압력이 상기 제3압력보다 낮은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제3압력이 되도록 제어하는 트리거 제어단계;를 포함하며, 상기 트리거 제어단계는, 상기 트리거 제어 단계에서, 기 설정된 최소 흡기 시간 이상으로 상기 블로워가 구동되도록 제어하되, 상기 블로워 제어시간이 상기 흡기 시간 이상인 경우 흡기를 종료하는 제2트리거 제어단계; 상기 제2트리거 제어 단계에서, 상기 블로워 제어시간이 상기 흡기 시간 미만인 상태에서, 상기 블로워로부터 토출되는 공기의 유량이 기 설정된 트리거 종료 레벨보다 적은 경우 흡기를 종료하는 제3트리거 제어단계;를 더 포함하며, 상기 제3트리거 제어단계는, 상기 블로워로부터 토출되는 공기의 유량이 기 설정된 유량값인 흡기 종료 트리거 레벨보다 큰 경우, 측정 환기량이 최소 환기량보다 큰 경우 흡기를 종료하고, 상기 측정 환기량이 상기 최소 환기량보다 적은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제1압력이 되도록 제어한다.
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여기서, 상기 최소 환기량은, 기 설정된 분당 환기량을 트리거를 포함한 분당 호흡 수로 나눈 값일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법에 의하면, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 인공호흡을 할 수 있다.
또한, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 이에 대응하여 블로워를 제어하여 안전성이 도모된다.
또한, 환자의 트리거 발생 시 환자의 흡기 압력, 흡기 시간을 순차적으로 제어함으로써 안전하면서도 충분한 양의 가스가 환자에게 공급될 수 있다.
또한, 환자의 트리거 발생 시 환자의 흡기 압력, 흡기 시간 외에 유량 측정을 통해 환기량을 산출함으로써, 안전하면서도 충분한 양의 가스가 환자에게 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법이 적용되는 인공 호흡기의 예시 장치도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 순서도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 흡기 제어 단계의 알고리즘
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 호기 제어 단계 및 트리거 도출 단계의 알고리즘
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 트리거 제어 단계의 알고리즘이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 이에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
설명에 앞서 상세한 설명에 기재된 용어에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어방법은, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 인공호흡을 할 수 있도록 하는 인공호흡기 제어방법에 관한 것이다.
설명에 앞서, 본 발명이 적용되는 인공 호흡기의 예시에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법이 적용되는 인공 호흡기의 예시 장치도이다.
인공 호흡기(1000)는 블로워(100)와, 산소 공급부(200)와, 가스 공급부(300)와, 가스 배출부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
블로워(100)는 사용자인 환자 즉 자가호흡이 힘든 인공호흡 대상자 등에게 인공호흡을 위한 외부 공기를 공급하기 위한 구성이다. 블로워(100)는 회전축을 중심으로 팬(임펠러)을 회전시켜 공기를 불어넣는 송풍기일 수 있다. 즉, 블로워(100)는 모터의 회전축에 장착된 팬을 통해 외부의 공기를 강제로 흡입하여 후술하는 가스 공급부(300)로 공급하는 구성이다.
블로워(100)의 모터는 BLDC모터일 수 있으며, 제어부(500)에 의해 PWM(Pulse Width Modulation)신호가 조절됨으로써 속도가 제어될 수 있다. 블로워(100)의 PWM 제어에 의해 가스 공급부(300)를 통해 공급되는 가스의 양 및 압력이 제어된다.
한편, 블로워(100)는 최대 200~250lpm 토출유량 및 최대 50~70cmH20 토출공기압을 갖도록 제어될 수 있다. 즉, 블로워(100)가 강제로 흡입하여 가스 공급부(300)로 토출하는 외부 공기는 최대 200~250lpm 토출유량 및 최대 50~70cmH20 토출공기압의 범위를 갖는다.
최대200~250lpm의 토출유량 및 최대 50~70cmH20 토출공기압을 갖도록 블로워(100)가 구동/제어됨으로써, 별도의 다른 구성없이 사용자에게 외부 공기를 가스 공급부(300)를 통해 직접 공급할 수 있다. 이를 통해 부가적인 구성이 불필요하여, 전체적으로 단순화되며 작고 가벼워질 수 있다.
산소 공급부(200)는 사용자에게 선택적으로 산소 가스를 공급하기 위한 구성이다.
산소 공급부(200)는 산소가스 흡입부(210)와, on/off 밸브(220) 및 산소가스 농도측정센서(230)를 포함한다.
산소가스 흡입부(210)는 산소 탱크 등이 연결되어 산소를 공급받는 구성이다. 산소가스 흡입부(210)는 공지의 구성일 수 있다.
산소가스는 인공호흡 시 사용자에게 반드시 공급되어야 하는 것은 아니며 산소가 필요한 경우에만 공급된다. 산소가스는 선택적으로 공급되며, 공급될 때 적절한 산소농도를 가지며 공급되어야 한다.
산소농도 측정센서(230)는 산소가스 흡입부(210)를 통해 공급되는 산소가스의 농도를 측정하며, on/off 밸브(220)가 제어되도록 한다. 즉, 산소가스의 공급이 필요한 경우 제어부(500)는 on/off 밸브(220)를 개방하여 산소가스가 흡입되도록 하며, 만일 흡입된 산소가스의 농도가 설정치를 벗어나는 경우에는 on/off 밸브(220)를 제어한다.
산소 공급부(200)는 가스 공급부(300)의 공급유로(310)로 산소 가스가 공급된다. 즉, 산소 공급부(200)의 산소 공급관로(240)의 말단은 공급유로(310)에 연결된다. 다시 말해, 산소 공급관로(240)는 블로워(100)의 후단 즉 토출단에 연결된다.
사용자의 상태에 따라 산소가스만 공급이 필요한 상황이 있을 수 있다. 즉, 외부공기 없이 산소가스만 공급되는 경우에는 블로워(100)의 작동이 요구되지 않는다. 따라서 on/off 밸브(220)의 개폐만으로 사용자에게 산소가스를 공급할 수 있다.
즉, 본원발명은 산소 공급부(200)의 산소 공급관로(240)의 말단이 블로워(100)의 후단에 연결됨으로써, 블로워(100)의 구동 없이 산소가스만 사용자에게 공급할 수 있는 추가 기능을 갖게 된다.
정리하면, 산소가스 흡입부(210)를 통해 산소탱크로부터 30psi 미만의 저압, 저유량 산소가스가 바로 공급되므로, 산소가스를 레귤레이팅하는 레귤레이터의 구성이 요구되지 않는다. 또한, 흡입된 산소가스의 압력에 따라 제어되는 솔레노이드 밸브가 요구되지 않고, on/off 밸브(220)가 산소가스의 공급여부만 결정할 수 있다. 즉, 본원발명은 공지의 인공호흡장치와는 달리, 산소가스를 공급하는 구성에서 레귤레이터와 솔레노이드 밸브 및 산소가스 압력측정센서가 요구되지 않아, 전체적으로 단순화되며 작고 가벼워질 수 있다. 또한, 외부공기의 공급 없이 산소가스만 사용자에게 공급할 수도 있다.
가스 공급부(300)는 사용자에게 외부 공기 또는 산소가스 또는 이들의 혼합가스를 공급하기 위한 구성이다. 가스 공급부(300)는 공급유로(310)와, 유량센서(320)와 압력센서(330)를 포함한다.
공급유로(310)는 블로워(100)의 토출단에 연결되며 사용자 측으로 가스가 공급되는 구성이다.
공급유로(310)를 유동하는 외부 공기 또는 산소가스 또는 혼합가스는 유량센서(320)에 의해 유량이 센싱되며 압력센서(330)를 통해 압력이 센싱된다. 이러한 센싱정보는 제어부(500)로 전송되며, 제어부(500)는 센싱정보로부터 블로워(100)를 제어한다.
가스 배출부(400)는 사용자로부터 배출된 가스를 외부로 배출하는 구성이다.
가스 배출부(400)는 가스 배출부재(410)와 배출밸브(420)를 포함한다.
가스 공급부(300)를 통해 사용자에게 가스가 공급되어 사용자가 들숨을 한 후 날숨을 하면 날숨의 가스는 가스 배출부재(410)를 통해 배출된다.
가스 배출부재(410)는 배출밸브(420)에 의해 개폐정도가 제어됨으로써 가스가 배출되는데, 배출밸브(420)는 블로워(100)에서 토출된 가스의 토출공기압을 통해 제어된다. 배출밸브(420)는 가스 배출부재(410)에서의 압력이 호기말양압(PEEP)이 유지되도록 제어하며, 호기말양압이 유지되는지 여부는 호기 압력센서(430)를 통해 센싱된다.
제어부(500)는 상술한 구성들을 제어하며 센싱 정보들을 수신하는 구성이다.
제어부(500)는 후술하는 인공호흡기 제어 방법(S1000)에 의해 블로워(100)를 제어한다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공호흡기 제어 방법(S1000)은, 흡기 제어 단계(S100)와, 호기 제어 단계(S200)와, 트리거 도출 단계(S300) 및 트리거 제어 단계(S400)를 포함한다.
흡기 제어 단계(S100)는, 환자에게 인공 호흡기(1000)를 통해 공기를 공급할 수 있도록 즉 환자가 흡기(들숨)할 수 있도록 제어부(500)가 블로워(100)를 구동 및 제어하는 단계이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 흡기 제어 단계의 알고리즘이다.
흡기 제어 단계(S100)는 블로워(100)를 통해 토출되는 가스(혼합공기)가 기 설정된 압력인 제1압력레벨이 되도록 제어한다. 본 실시예에서 제1압력레벨은 흡기 기도 양압(IPAP : Inspiratory Positive Airway Pressure) 또는 흡기 양압(PIP : Positive Inspiratory Pressure)이다.
즉, 흡기 제어 단계(S100)는 블로워(100)를 통해 토출되는 가스의 압력이 제1압력레벨이 되도록 제어한다. 그리고, 제1압력레벨에 도달되면, 기 설정된 흡기 시간으로 제어되도록 한다.
다시 말해, 블로워(100)를 통한 흡기 작동은 기 설정된 시간동안 제1압력레벨로 가스가 환자에게 공급되도록 한다.
한편, 초기 흡기 작동 시, 즉 인공 호흡기(1000)를 통해 처음 환자가 흡기하도록 가스를 공급하는 경우, 사전 흡기 제어 단계(S100)를 더 포함할 수 있다.
사전 흡기 제어 단계(S100)는 먼저 블로워(100)를 통해 토출되는 가스의 압력이 제2압력레벨이 되도록 하여 소정 시간 구동한 뒤, 제1압력레벨이 되도록 제어하는 단계이다.
여기서 제2압력레벨은 호기말양압(PEEP : Positive End-Expiratory Pressure) 또는 호기 기도 양압(EPAP : Expiratory Positive Airway Pressure)이다.
즉, 블로워(100)를 통해 토출되는 가스의 압력이 제2압력레벨이 되도록 하여 일정시간 구동한 뒤 제1압력레벨까지 상승시킨다. 이는 환자가 급격히 흡기하는 것을 방지하여 환자의 안전을 담보하기 위함이다. 본 실시예에서는 블로워(100)를 통해 토출되는 가스의 압력을 제2압력레벨까지 상승시킨 뒤 약 2초 경과 후 제1압력레벨까시 상승시킨다. 제2압력레벨의 유지시간이 너무 짧으면 급격히 흡기하는 것과 동일해지며, 너무 길면 인공호흡기(1000)가 작동하지 않는 것으로 판단될 수 있기 때문에 본 실시예에서는 2초를 설정하였으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 호기 제어 단계 및 트리거 도출 단계의 알고리즘이다.
호기 제어 단계(S200)는 흡기 제어 단계(S100) 종료 후, 즉 환자의 흡기 종료 후 호기(날숨)할 수 있도록 블로워(100)를 구동시키는 단계이다.
호기 제어 단계(S200)는 블로워(100)를 통해 토출되는 가스의 압력이 제2압력레벨이 되도록 제어한다. 그리고 제2압력레벨에 도달되면 호기 시간만큼 구동되도록 제어한다.
본 실시예에서 호기 시간은 흡기 시간으로부터 산출된다.
구체적으로, 호기 시간은 (60/최소 분당 호흡 수 - 흡기 시간)으로 산출된다. 최소 분당 호흡 수는 인공 호흡기(1000)를 통해 환자를 호흡시키고자 하는 기 설정된 횟수이다. 예를 들어, 흡기 시간이 2초이고 설정된 최소 분당 호흡 수가 12회인 경우, 호기 시간은 3초이다.
환자가 트리거가 발생되지 않고 인공호흡기(1000)를 통해 기계적 호흡을 계속 하는 경우, 상술한 흡기 제어 단계(S100)와 호기 제어 단계(S200)가 반복 수행된다.
트리거 도출 단계(S300)는, 인공호흡기를 통해 호흡을 하던 환자가 트리거가 발생되는지 여부를 도출하는 단계이다. 여기서 트리거는, 인공호흡기를 통해 호흡을 하던 환자가 호기 과정에서 자발적인 호흡을 하는 것을 의미한다. 즉, 호기 제어 단계(S200)에서 자발적으로 흡기를 하는 상태를 의미한다.
트리거 도출 단계(S300)는, 호기 제어 단계(S200)에서 블로워(100)의 구동시간과 호기 시간의 차이 및 블로워(100)로부터 토출되는 공기의 유량과 기 설정된 트리거 레벨의 차이로부터 환자의 트리거 발생을 판단한다.
구체적으로 기계적 호흡의 경우 호기 제어 단계(S200)에서 호기 시간 만큼 블로워(100)가 구동되는데, 이 때 환자에게 트리거가 발생하여 환자가 흡기하는 경우, 블로워(100)가 호기 제어 단계(S200)에서 산출된 호기 시간 보다 짧게 구동된다. 따라서 블로워(100)가 제 2압력레벨에서 호기 시간 보다 짧게 구동되는지 여부를 1차 트리거 판단 조건으로 한다.
이 후, 환자에게 공급되는 가스의 유량 즉, 유량센서(320)에 의해 측정된 환자에게 공급되는 가스의 유량이 트리거 레벨보다 많은지 여부를 판단한다. 트리거 레벨은 유량으로서, 환자가 트리거가 발생되었다고 판단하는 기 설정된 유량값이다. 호기 제어 단계(S200)에서는 호기 시간만큼 제2압력을 유지하는 중이기 때문에 유량센서(320)에 측정되는 유량이 0이다. 트리거가 발생하여 환자가 흡기하는 경우, 흡기한 양 만큼 유량센서(320)에 의해 유량이 측정되는 데, 이 측정된 유량이 트리거 레벨보다 많은 경우 트리거가 발생한 것으로 판단한다.
정리하면, 먼저 호기 제어 단계(S200) 동안 호기 시간 보다 짧게 블로워(100)가 제2압력레벨로 공급되도록 구동되고, 유량센서(320)에서 측정된 유량값이 트리거 레벨 유량값보다 큰 경우 환자에게 트리거가 발생한 것으로 판단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기 제어방법의 트리거 제어 단계의 알고리즘이다.
트리거 제어 단계(S400)는, 트리거가 발생하여 환자가 흡기한 경우 이에 대응하여 블로워(100)를 제어하는 단계이다. 트리거 제어 단계(S400)는 제1트리거 제어 단계(S410)와, 제2트리거 제어 단계(S420) 및 제3트리거 제어 단계(S430)를 포함한다.
제1트리거 제어 단계(S410)는 우선 환자의 트리거에 대응하여 환자가 흡입하고자 하는 흡기압력 만큼 블로워를 제어하는 단계이다. 환자 트리거 발생 시 환자의 호흡에 대응하여 환자가 흡입하는 가스의 압력을 제어한다.
환자가 자발적인 흡기를 시작했지만 정상적인 흡기가 아닐 수 있으며, 이로 인해 환자가 천천히 흡입하거나 빨리 흡입을 할 수 있다. 이에 대응하여 환자가 흡입하는 가스의 압력을 제어한다.
먼저, 압력센서(330)를 통해 측정된 환자의 흡기 압력이 기 설정된 압력인 제3압력레벨보다 높도록 블로워(100)를 제어한다.
제3압력레벨은 제2압력레벨보다 크며 제1압력레벨보다 작은 값이다. 트리거 발생 시 환자의 흡기 압력이 최소한 제2압력레벨보다 큰 압력을 갖도록 제어한다.
이는 환자의 트리거 시 약한 호흡을 하는 경우에 대응하는 것이다. 환자가 약한 흡기를 하는 경우, 이 흡기량만큼만 블로워(100)를 제어하면 환자가 너무 적은 양을 흡기할 수 있으며 이는 환자의 흡기량이 부족함에 따라 환자에게 위험할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.
따라서, 환자의 흡기 압력을 최소한 제2압력보다는 크게 설정함으로써 안전성을 담보할 수 있다.
환자의 흡기 압력이 제3압력보다 큰 경우에는 이에 대응하는 압력만큼만 환자에게 공급되도록 블로워(100)를 제어한다.
제2트리거 제어 단계(S420)는 제1트리거 제어 단계(S410) 중에, 압력센서(330)에 의해 측정된 환자의 흡기 압력이 제1압력레벨 보다 작거나 같으면서 제3압력레벨 보다 크거나 같은 경우, 환자의 흡기 시간을 제어하는 단계이다.
환자의 흡기 압력을 제어하는 상황에서 흡기 시간이 너무 짧으면, 환자의 흡기량이 부족할 수 있다. 이에 따라 제2트리거 제어 단계(S420)는 짧은 호흡이 방지되도록, 최소 흡기 시간 및 최대 흡기 시간을 설정하고 제어한다. 여기서 최대 흡기 시간은 흡기 제어 단계(S100)에서의 흡기 시간과 동일하다.
제1압력레벨에서 최소 흡기 시간 이상으로 구동되도록 제어하여 환자가 짧은 호흡을 하는 것을 방지한다.
만일 블로워(100) 제어 시간이 설정된 최대 흡기 시간보다 긴 경우에는 환자에게 충분한 가스가 공급된 것으로 판단하고 환자 트리거에 의한 흡기를 종료한다.
이 후 상술한 호기 제어 단계(S200)가 수행된다.
제3트리거 제어 단계(S430)는 제2트리거 제어 단계(S420)에서 블로워(100)의 구동 시간(제어 시간)이 설정된 최대 흡기 시간보다 짧은 경우라도 충분한 양의 가스가 환자에게 공급되었는지 여부를 판단하여 흡기를 제어하는 단계이다.
제3트리거 제어 단계(S430)에서는 블로워(100)로부터 토출되는 가스의 유량을 측정한다. 이 때 흡기 종료 트리거 레벨이 사전 설정된다. 흡기 종료 트리거 레벨은 환자에게 충분한 양의 가스가 공급되었다고 판단하는 유량값이다.
제2트리거 제어 단계(S420)에서 블로워(100)의 구동 시간이 최대 흡기 시간보다 짧은 경우에도 충분한 양의 가스가 환자에게 공급되었을 수 있으며, 이 경우 더 이상 흡기 작동을 할 필요가 없기 때문이다.
제2트리거 제어 단계(S420)에서 압력이 목표치에 도달하고 블로워(100) 제어 시간이 설정된 최대 흡기 시간 전이라도, 환자에게 충분한 양의 가스가 공급되면 환자에게 공급되는 유량이 줄어들게 된다. 이에 따라 유량값인 흡기 종료 트리거 레벨 이하로 낮아지는 경우, 환자가 충분한 양을 흡기한 것으로 판단하고 환자 트리거에 의한 흡기를 종료한다.
이 후 상술한 호기 제어 단계(S200)가 수행된다.
한편 환자에게 공급되는 유량이 흡기 종료 트리거 레벨보다 높은 경우에도, 측정 유량으로부터 환기량을 측정한다.
여기서 환기량이란 트리거 발생에 의해 블로워(100)를 제어하여 가스가 환자에게 공급된 시점부터, 유량이 최대치에서 낮아지는 시점까지 공급된 가스의 양(부피)를 의미한다.
측정 환기량과 기 설정된 최소 환기량을 비교하여, 측정 환기량이 최소 환기량보다 큰 경우에는 환자가 충분한 양을 흡기한 것으로 판단하고 환자 트리거에 의한 흡기를 종료한다.
여기서 최소 환기량이란 기 설정된 분당 환기량을 분당 호흡 수로 나눈 값을 의미하며, 또한 분당 호흡 수는 트리거를 포함하여 측정된 단위 시간(1분)당 호흡 수를 의미한다.
예를 들어 분당 환기량을 5리터로 설정하고, 분당 호흡수가 10회인 경우, 회소 환기량은 0.5리터가 되며, 여기서 측정 환기량이 0.5리터 이상인 경우 환자가 충분한 양을 흡기한 것으로 판단하고 환자 트리거에 의한 흡기를 종료한다.
그리고, 측정 환기량과 기 설정된 최소 환기량을 비교하여, 측정 환기량이 최소 환기량보가 작은 경우에는, 다시 제1트리거 제어 단계(S410)로 돌아가 환자의 트리거에 대응하여 환자가 흡입하고자 하는 흡기압력 만큼 블로워를 제어한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 환자의 트리거 시점을 파악한 뒤 환자가 보다 안전하면서도 원활히 인공호흡을 할 수 있도록 하는 인공호흡기 제어방법이 제공된다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S1000 : 인공호흡기 제어 방법
S100 : 흡기 제어 단계 S110 : 사전 흡기 제어 단계
S200 : 호기 제어 단계 S300 : 트리거 도출 단계
S400 : 트리거 제어 단계 S410 : 제1트리거 제어 단계
S420 : 제2트리거 제어 단계 S430 : 제3트리거 제어 단계
1000 : 소형 인공호흡 장치
100 : 블로워 200 : 산소 공급부
210 : 산소가스 흡입부 220 : on/off 밸브
230 : 산소가스 농도측정센서 240 : 산소 공급관로
300 : 가스 공급부 310 : 공급유로
320 : 유량센서 330 : 압력센서
400 : 가스 배출부 410 : 가스 배출부재
420 : 배출밸브 430 : 호기 압력센서
500 : 제어부

Claims (5)

  1. 인공호흡기의 블로워로부터 토출되는 가스의 압력이 기 설정된 압력인 제1압력레벨에서 기 설정된 흡기 시간으로 제어되도록 하는 흡기 제어 단계;
    상기 흡기 제어 단계 종료 후, 상기 블로워가 기 설정된 압력인 제2압력레벨에서, 상기 흡기 시간으로부터 산출된 호기 시간으로 제어되도록 하는 호기 제어 단계;
    상기 호기 제어 단계에서의 상기 블로워의 구동시간이 상기 호기 시간보다 짧으며, 상기 블로워로부터 토출되는 가스의 유량이 기 설정된 유량값인 트리거 레벨보다 많은 경우 환자의 트리거 발생을 판단하는 트리거 도출단계;
    환자의 흡기 압력이 기 설정된 압력인 제3압력보다 높은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제1압력이 되도록 제어하며, 환자의 흡기 압력이 상기 제3압력보다 낮은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제3압력이 되도록 제어하는 트리거 제어단계;를 포함하며,
    상기 트리거 제어단계는,
    상기 트리거 제어 단계에서, 기 설정된 최소 흡기 시간 이상으로 상기 블로워가 구동되도록 제어하되, 상기 블로워 제어시간이 상기 흡기 시간 이상인 경우 흡기를 종료하는 제2트리거 제어단계;
    상기 제2트리거 제어 단계에서, 상기 블로워 제어시간이 상기 흡기 시간 미만인 상태에서, 상기 블로워로부터 토출되는 공기의 유량이 기 설정된 트리거 종료 레벨보다 적은 경우 흡기를 종료하는 제3트리거 제어단계;를 더 포함하며,
    상기 제3트리거 제어단계는,
    상기 블로워로부터 토출되는 공기의 유량이 기 설정된 유량값인 흡기 종료 트리거 레벨보다 큰 경우, 측정 환기량이 최소 환기량보다 큰 경우 흡기를 종료하고, 상기 측정 환기량이 상기 최소 환기량보다 적은 경우 상기 흡기 압력을 상기 제1압력이 되도록 제어하는
    인공호흡기 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 최소 환기량은, 기 설정된 분당 환기량을 트리거를 포함한 분당 호흡 수로 나눈 값인
    인공호흡기 제어방법.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001259036A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Teijin Ltd 間欠的陽圧式人工呼吸補助装置
JP2008194504A (ja) * 2000-10-06 2008-08-28 Respironics Inc 患者に気体を供給する気体流供給装置
JP2012518451A (ja) * 2009-02-25 2012-08-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 機械呼吸機能付圧力支持システム
KR20140051565A (ko) * 2012-10-23 2014-05-02 주식회사 멕 아이씨에스 인공호흡기의 블로워 제어 장치 및 그 제어 방법
KR101432098B1 (ko) 2012-10-23 2014-08-21 주식회사 멕 아이씨에스 인공호흡기 및 그 제어 방법
KR101853039B1 (ko) 2011-04-04 2018-04-27 주식회사 멕 아이씨에스 인공 호흡기 자동 제어 방법
JP7004790B2 (ja) * 2015-04-02 2022-01-21 ヒル－ロム サービシーズ プライヴェート リミテッド 呼吸装置用マニホールド

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001259036A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Teijin Ltd 間欠的陽圧式人工呼吸補助装置
JP2008194504A (ja) * 2000-10-06 2008-08-28 Respironics Inc 患者に気体を供給する気体流供給装置
JP2012518451A (ja) * 2009-02-25 2012-08-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 機械呼吸機能付圧力支持システム
KR101853039B1 (ko) 2011-04-04 2018-04-27 주식회사 멕 아이씨에스 인공 호흡기 자동 제어 방법
KR20140051565A (ko) * 2012-10-23 2014-05-02 주식회사 멕 아이씨에스 인공호흡기의 블로워 제어 장치 및 그 제어 방법
KR101432097B1 (ko) 2012-10-23 2014-08-21 주식회사 멕 아이씨에스 인공호흡기의 블로워 제어 장치 및 그 제어 방법
KR101432098B1 (ko) 2012-10-23 2014-08-21 주식회사 멕 아이씨에스 인공호흡기 및 그 제어 방법
JP7004790B2 (ja) * 2015-04-02 2022-01-21 ヒル－ロム サービシーズ プライヴェート リミテッド 呼吸装置用マニホールド

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