KR102578530B1 - APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING BILEVEL HIGH FLOW THERAPY BASED ON SpO2 - Google Patents

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Abstract

환자의 혈중 산소 포화도에 기반하여 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절할 수 있는 고유량 호흡 장치 및 방법에 관한 것으로, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 호흡 패턴 모니터링부, 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점 및 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 검출부, 그리고 상기 흡기 노력점과 상기 배기 노력점을 기초로 상기 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절하는 공급 유량 제어부를 포함하고, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하고, 상기 결정된 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다.It relates to a high-flow breathing device and method that can adjust the flow rate of mixed gas supplied to a patient based on the patient's blood oxygen saturation, comprising: a breathing pattern monitoring unit that collects the patient's breathing pattern information; a detection unit that detects at least one of an inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and an exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation, and based on the inhalation effort point and the exhalation effort point, It includes a supply flow rate control unit that controls the flow rate of the supplied mixed gas, and the supply flow control unit controls the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point. The upper flow rate of the mixed gas may be determined based on the target value, and the flow rate of the mixed gas may be increased and supplied according to the determined upper flow rate.

Description

혈중 산소 포화도 기반 고유량 호흡 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING BILEVEL HIGH FLOW THERAPY BASED ON SpO2}Blood oxygen saturation based high flow breathing apparatus and method {APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING BILEVEL HIGH FLOW THERAPY BASED ON SpO2}

본 발명은 고유량 호흡 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 혈중 산소 포화도에 기반하여 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절할 수 있는 고유량 호흡 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-flow breathing device, and more specifically, to a high-flow breathing device and method that can adjust the flow rate of mixed gas supplied to a patient based on the patient's blood oxygen saturation.

고유량 호흡 치료란, 대기 중의 산소 농도보다 높은 고농도의 가온, 가습된 공기를 환자의 호흡량보다 2 ~ 3배 이상 높게 투여함으로써, 가스교환이 일어나지 않는 사강(dead space)을 상대적으로 감소시켜 환자의 호흡을 보조하는 치료를 말한다. High-flow respiratory therapy refers to the administration of high-concentration heated, humidified air, which is higher than the oxygen concentration in the atmosphere, at a rate 2 to 3 times higher than the patient's respiratory rate, thereby relatively reducing the dead space where gas exchange does not occur, thereby reducing the patient's This refers to treatment that assists breathing.

일반적으로, 공기의 대부분은 폐포 내에 들어가서 가스교환이 이루어지고 일부분은 호흡기도에 머물러 있는데, 기도에 머무르는 공기의 용적을 사강(dead space)이라 한다. 사강은 실제 호흡함에 있어 가스 교환이 이루어지지 않는다.Generally, most of the air enters the alveoli and gas exchange occurs, and some remains in the respiratory tract. The volume of air remaining in the respiratory tract is called dead space. No gas exchange occurs in the dead space during actual breathing.

예컨대, 정상인의 1회 호흡량이 500ml일 때 사강의 용적이 약 150ml이면, 실제 호흡량은 350ml가 된다. 그러나, 호흡 능력이 떨어져 1회 호흡량이 300ml 밖에 되지 않는 환자는 사강 150ml를 제외한 150ml가 실제 호흡량이 되므로, 정상적인 수준 대비 1/2도 되지 않는 호흡량을 갖게 된다. 이처럼, 환자의 호흡량이 사강보다 충분히 크지 못한 경우 환자에게는 호흡부전(호흡 부족 현상)이 일어나게 된다.For example, when a normal person's tidal volume is 500ml and the dead space volume is about 150ml, the actual respiratory volume is 350ml. However, patients whose breathing capacity is poor and whose tidal volume is only 300 ml have a respiratory volume that is less than 1/2 of the normal level because the actual respiratory volume is 150 ml excluding 150 ml of dead space. Likewise, if the patient's respiratory volume is not sufficiently greater than the dead space, respiratory failure (shortness of breath) occurs in the patient.

따라서, 환자는 더욱 빠른 호흡을 하게 되거나, 정상적인 산소 포화도를 유지하기 위해 많은 에너지를 소모하게 되는데, 이는 환자의 상태를 더욱 악화시키는 요인이 된다. Therefore, the patient breathes faster or consumes a lot of energy to maintain normal oxygen saturation, which further worsens the patient's condition.

이를 해결하고자, 종래에는 고유량 호흡 치료기를 도입하여 환자에게 일정한 산소 유량을 투여하는 방법을 이용하고 있다. 투여 방법으로는 양쪽 코에 얇은 관을 꽂아 귀에 걸어놓는 형태의 비강 캐뉼라를 이용하거나 또는 산소마스크를 이용할 수 있다. To solve this problem, conventional methods have been used to introduce a high-flow respiratory therapy device and administer a constant oxygen flow rate to the patient. The administration method can be done using a nasal cannula, which is a thin tube inserted into both nostrils and hung over the ears, or an oxygen mask.

하지만, 기존의 고유량 호흡 치료기는, 환자의 상태에 따라 달라질 수 있는 흡기 및 배기 시점과 관계없이, 동일한 유량으로 혼합 가스를 투여하기 때문에 환자의 흡기 노력 또는 배기 노력에 부담을 줄여주지 못하는 문제점이 있었다.However, existing high-flow respiratory therapy devices have the problem of not reducing the burden on the patient's inhalation or exhalation efforts because they administer mixed gases at the same flow rate regardless of the inhalation and exhalation timing, which may vary depending on the patient's condition. there was.

따라서, 향후, 환자의 흡기 및 배기 시점을 고려하여 환자의 상태에 따라 혼합 가스의 유량을 조정함으로써, 환자의 흡기 노력 또는 배기 노력을 감소시킬 수 있는 고유량 호흡 장치의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in the future, there is a demand for the development of a high-flow breathing device that can reduce the patient's inhalation or exhalation effort by adjusting the flow rate of the mixed gas according to the patient's condition in consideration of the patient's inhalation and exhalation timing.

대한민국 등록특허공보 제10-1333195호(2013년 11월 20일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1333195 (November 20, 2013)

본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량을 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있는 고유량 호흡 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by one embodiment of the present invention is to reduce the patient's inspiratory effort by controlling the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point. The object is to provide a flow breathing device and method.

또한, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있는 고유량 호흡 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides medical staff convenience and improves the patient's diagnostic accuracy by automatically controlling the inhaled oxygen concentration based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point. The object is to provide a flow breathing device and method.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 고유량 호흡 장치는, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 호흡 패턴 모니터링부, 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점 및 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 검출부, 그리고 상기 흡기 노력점과 상기 배기 노력점을 기초로 상기 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절하는 공급 유량 제어부를 포함하고, 상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2)에 대한 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)값을 포함하는 데이터 테이블이 저장된 메모리부;를 더 포함하며, 상기 검출부는, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 시점을 흡기 노력점으로 검출하고, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하고, 상기 결정된 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급하되, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하는 환자의 흡입 산소 농도를 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 추출하여, 상기 추출된 흡입 산소 농도가 되도록 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a high-flow breathing device according to an embodiment of the present invention includes a breathing pattern monitoring unit that collects the patient's breathing pattern information, and a breathing pattern monitoring unit that collects the patient's breathing pattern information, and allows the patient to start inhalation from the patient's breathing pattern information. a detector for detecting at least one of an intake effort point at which the patient tries to start exhaustion and an exhaust effort point at which the patient tries to start exhaustion, and a flow rate of mixed gas supplied to the patient based on the intake effort point and the exhaust effort point. A memory unit storing a data table containing the fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) value for the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen (SpO 2 )), including a supply flow rate control unit that regulates the ; further comprising; wherein the detection unit extracts a maximum intake effort point at which the change in intake flow rate is maximum and an exhaust effort stop point at which breathing briefly stops before re-inhalation after exhaustion, and the extracted exhaust effort stop point Referring to the maximum inspiration effort point, the point in time at which the patient starts the inspiratory effort is detected as the inspiratory effort point, and the supply flow rate control unit detects the patient's blood oxygen when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point. The upper flow rate of the mixed gas is determined based on the saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) target value, and the flow rate of the mixed gas is increased and supplied according to the determined upper flow rate, but the patient's blood oxygen saturation target The patient's inhaled oxygen concentration corresponding to the value may be extracted from the data table stored in the memory unit, and the flow rate of the mixed gas may be increased and supplied to achieve the extracted inhaled oxygen concentration.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 80% ~ 99% 범위에서 설정할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller may set the target blood oxygen saturation value of the patient in the range of 80% to 99%.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 혈중 산소 포화도 목표값은, 상기 환자의 연령대, 성별, 신체 조건 중 적어도 어느 하나를 포함하는 환자 정보를 기초로 설정될 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the blood oxygen saturation target value may be set based on patient information including at least one of the patient's age group, gender, and physical condition.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 증가시킬 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller may increase the upper flow rate limit of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 가변할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller, when increasing the flow rate of the mixed gas, adjusts the fraction of inspired oxygen of the mixed gas corresponding to the target blood oxygen saturation value of the patient. , FiO 2 ) can be varied.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 증가시킬 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller may increase the inhaled oxygen concentration of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 포함하는 데이터 테이블이 저장된 메모리부를 더 포함하고, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 상기 데이터 테이블로부터 상기 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the device further includes a memory unit storing a data table containing inhaled oxygen concentration values for the blood oxygen saturation, and the supply flow rate controller is configured to vary the inhaled oxygen concentration of the mixed gas. When the target blood oxygen saturation value of the patient varies, the inspired oxygen concentration value of the mixed gas can be varied by extracting the inspired oxygen concentration value for the varied blood oxygen saturation from the data table.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도는, 하한값이 21% ~ 96%이고, 상한값이 25% ~ 100%일 수 있다.In an alternative embodiment of the high flow breathing device, the inhaled oxygen concentration of the mixed gas may have a lower limit of 21% to 96% and an upper limit of 25% to 100%.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 흡입 산소 농도의 하한값과 상한값은, 흡입 산소 농도의 하한값 ≤ (흡입 산소 농도의 상한값 - 4)인 관계식에 만족할 수 있다.In an alternative embodiment of a high-flow breathing apparatus, the lower and upper limits of inspired oxygen concentration may satisfy the relationship: lower limit of inspired oxygen concentration ≤ (upper limit of inspired oxygen concentration - 4).

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 미리 설정된 흡입 산소 농도값으로 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 결정할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller may determine the inhaled oxygen concentration of the mixed gas as a preset inhaled oxygen concentration value when increasing the flow rate of the mixed gas.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 미리 설정된 흡입 산소 농도값은, 약 60%일 수 있다.In an alternative embodiment of the high flow breathing apparatus, the preset inspired oxygen concentration value may be about 60%.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 상기 환자의 호흡이 시작되면 기본 유량(basal flow)의 혼합 가스를 공급하다가, 상기 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 상기 기본 유량에 보조 유량(flow assist)을 더 증가시켜 공급할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate control unit, when increasing the flow rate of the mixed gas, supplies the mixed gas at a basal flow rate when the patient starts breathing, and then supplies the mixed gas at a basal flow rate when the patient starts breathing. When breathing reaches the inspiratory effort point, an auxiliary flow rate (flow assist) can be further increased in addition to the basic flow rate.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 환자의 호흡이 상기 배기 노력점에 도달하면 상기 혼합 가스의 유량을 감소시켜 공급할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller may supply the mixed gas by reducing the flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 유량을 감소시킬 때, 상기 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량와 보조 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 상기 보조 유량만큼 감소시킬 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing device, the supply flow rate controller reduces the flow rate of the mixed gas when the patient's breathing reaches the exhaust effort point. It can be reduced by the auxiliary flow rate.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 혼합 가스의 유량을 감소시킬 때, 상기 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 배기 보조 유량(flow assist)만큼 감소시킬 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the supply flow rate controller reduces the flow rate of the mixed gas when the patient's breathing reaches the exhaust effort point and exhausts the mixed gas at the supply flow rate comprising the base flow rate. It can be reduced by flow assist.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 배기 보조 유량만큼 감소시킨 다음, 배기 노력의 감소에 비례하여 상기 공급 유량을 상기 기본 유량까지 증가시킬 수 있다.In an alternative embodiment of a high flow breathing device, the supply flow controller may reduce the exhaust auxiliary flow rate by the amount and then increase the supply flow rate to the base flow rate in proportion to the reduction in exhaust effort.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 환자의 호흡 패턴 정보에 상기 검출된 흡기 노력점과 상기 배기 노력점을 동기화하는 호흡 동기화부를 더 포함하고, 상기 공급 유량 제어부는, 상기 호흡 동기화부에서 동기화된 흡기 노력점과 배기 노력점에 대하여 상기 혼합 가스의 유량 제어를 동기화하여 수행할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing device, it further includes a breathing synchronization unit that synchronizes the detected inhalation effort point and the exhalation effort point with the patient's breathing pattern information, and the supply flow rate control unit is configured to: The flow rate control of the mixed gas can be performed in synchronization with respect to the synchronized intake effort point and the exhaust effort point.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 검출부는, 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점을 검출하는 흡기 노력점 검출부, 그리고 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점을 검출하는 배기 노력점 검출부를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the detection unit includes an inspiratory effort point detection unit that detects an inspiratory effort point at which the patient tries to start inspiration from the breathing pattern information of the patient, and It may include an exhaust effort point detection unit that detects an exhaust effort point at which the patient tries to start exhaustion.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 흡기 노력점 검출부는, 상기 환자의 호흡 패턴 정보에서, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 상기 환자가 흡기 노력을 시작하는 흡기 노력점을 검출할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the inspiratory effort point detection unit detects, in the breathing pattern information of the patient, the inspiratory maximum effort point where the change in inspiratory flow rate is maximum, and where breathing briefly stops before inhaling again after exhalation. Each exhaust effort stop point can be extracted, and the inspiratory effort point at which the patient starts the inspiratory effort can be detected between them by referring to the extracted exhaust effort stop point and the inspiratory maximum effort point.

고유량 호흡 장치의 대안적인 실시예에서, 상기 배기 노력점 검출부는, 상기 환자의 호흡 패턴 정보에서, 상기 환자의 배기 유량의 변화가 최대인 배기 최대 노력점과, 상기 배기 완료 후 흡기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 최대 노력점과 배기 노력 정지점을 참조하여 그 사이에서 상기 환자가 배기 노력을 시작하는 배기 노력점을 검출할 수 있다.In an alternative embodiment of the high-flow breathing apparatus, the exhaust effort point detector detects, in the breathing pattern information of the patient, an exhaust maximum effort point at which the change in the patient's exhaust flow rate is maximum, and a breathing before inspiration after completion of the exhaust. Each exhaust effort stop point that briefly stops can be extracted, and the exhaust effort point at which the patient starts the exhaust effort can be detected between them by referring to the extracted maximum exhaust effort point and the exhaust effort stop point.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 고유량 호흡 장치의 제어 방법은, 호흡 패턴 모니터링부, 검출부, 공급 유량 제어부 및 메모리부를 포함하는 고유량 호흡 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 호흡 패턴 모니터링부가, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 단계; 상기 검출부가, 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점과 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 단계; 상기 공급 유량 제어부가, 상기 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하는지를 확인하는 단계; 상기 공급 유량 제어부가, 상기 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 상기 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하는 단계; 상기 공급 유량 제어부가, 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하는 환자의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 추출하여 결정하는 단계; 상기 공급 유량 제어부가, 상기 결정된 혼합 가스의 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급하되, 상기 결정된 흡입 산소 농도가 되도록 상기 혼합 가스의 유량을 증가시키는 단계;를 포함한다. 그리고,상기 흡기 노력점을 검출하는 단계는, 상기 검출부가, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 시점을 흡기 노력점으로 검출하며, 상기 혼합 가스의 유량을 증가시키는 단계는, 상기 공급 유량 제어부가, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 증가하여 상기 환자의 흡기 노력을 감소시키고, 상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있으며, 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 상기 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변시킨다.Meanwhile, a method of controlling a high-flow breathing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a breathing pattern monitoring unit, a detection unit, a supply flow rate control unit, and a memory unit, wherein the breathing pattern monitoring unit includes, Collecting information on the patient's breathing pattern; detecting, by the detection unit, at least one of an inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and an exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation from the breathing pattern information of the patient; Confirming, by the supply flow rate control unit, whether the patient's breathing reaches the inspiratory effort point; determining, by the supply flow rate control unit, an upper limit value of the flow rate of the mixed gas supplied to the patient based on the target blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) of the patient when the inspiration effort point is reached; When the supply flow control unit reaches the inspiration effort point, the patient's inspired oxygen concentration (Fraction of inspired oxygen, FiO 2 ) corresponding to the target blood oxygen saturation value of the patient is extracted and determined from the data table stored in the memory unit. step; The supply flow rate controller increases and supplies the flow rate of the mixed gas according to the determined upper limit of the flow rate of the mixed gas, and increases the flow rate of the mixed gas to reach the determined intake oxygen concentration. In the step of detecting the inspiratory effort point, the detector extracts the maximum inspiratory effort point at which the change in inspiratory flow rate is maximum and the expiratory effort stop point at which breathing briefly stops before re-inhalation after exhalation, and Referring to the extracted exhaust effort stop point and the inspiration maximum effort point, the point at which the patient starts the intake effort is detected as the intake effort point, and the step of increasing the flow rate of the mixed gas includes the supply flow rate control unit, When the target value of blood oxygen saturation of the patient decreases, the upper limit value of the flow rate of the mixed gas is increased to reduce the patient's inspiratory effort, and when the flow rate of the mixed gas is increased, corresponding to the target value of blood oxygen saturation of the patient The inhaled oxygen concentration of the mixed gas can be varied, and when the inhaled oxygen concentration of the mixed gas is varied, if the target blood oxygen saturation value of the patient varies, the varied blood oxygen saturation is calculated from the data table stored in the memory unit. The intake oxygen concentration value for is extracted to vary the intake oxygen concentration of the mixed gas.

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고유량 호흡 장치의 제어 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변하는 단계는, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 증가시킬 수 있다.In an alternative embodiment of a method of controlling a high-flow breathing apparatus, varying the inhaled oxygen concentration of the mixed gas may include increasing the inhaled oxygen concentration of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases. .

본 발명에 따른 고유량 호흡 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the high-flow breathing apparatus and method according to the present invention will be described as follows.

본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량을 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있다.The present invention can reduce the patient's inspiratory effort by controlling the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can provide convenience to medical staff and improve the accuracy of the patient's diagnosis by automatically controlling the inhaled oxygen concentration based on the target blood oxygen saturation value of the patient when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자가 흡기 시에 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시키기에 충분한 높은 유량의 혼합가스를 공급하여 임상적으로 사강을 줄여주고, 환자의 배기 시에는 배기 호흡의 노력을 줄여주게 되어 환자의 호흡 노력을 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention reduces dead space clinically by supplying a high flow rate of mixed gas sufficient to ventilate the patient's nasal cavity with fresh air when the patient inhales, and reduces the effort of exhalation breathing when the patient exhales. This may reduce the patient's respiratory effort.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention may be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention should be understood as being given only as examples.

도 1은, 본 발명에 따른 고유량 호흡 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는, 본 발명 일 실시예에 따른 고유량 호흡 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은, 본 발명 다른 실시예에 따른 고유량 호흡 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 고유량 호흡 장치의 흡입 산소 농도 자동 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 및 도 6은, 혼합 가스의 유량 변화를 모니터링한 값을 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8은, 환자 호흡 변화에 따른 환자 흡기 노력점과 배기 노력점을 추출하는 예를 보여주는 파형도이다.
도 9는, 환자의 호흡 장치에 적용되는 본 발명의 고유량 호흡 장치를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram illustrating a high-flow breathing apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a flowchart for explaining a control method of a high-flow breathing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of a high-flow breathing apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph for explaining the process of automatically controlling the intake oxygen concentration of the high-flow breathing apparatus according to the present invention.
Figures 5 and 6 are graphs showing monitoring values for changes in flow rate of mixed gas.
Figures 7 and 8 are waveform diagrams showing an example of extracting a patient's inhalation effort point and exhaustion effort point according to changes in the patient's breathing.
Figure 9 is a diagram for explaining the high-flow breathing apparatus of the present invention applied to a patient's breathing apparatus.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes “module” and “part” for the components used in the following description are simply given in consideration of the ease of writing this specification, and the “module” and “part” may be used interchangeably.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Furthermore, embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the emergence of new technology. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the relevant invention. Therefore, we would like to clarify that the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the term and the overall content of this specification, not just the name of the term.

도 1은, 본 발명에 따른 고유량 호흡 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a high-flow breathing apparatus according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고유량 호흡 장치(500)는, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 호흡 패턴 모니터링부(510), 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점 및 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 검출부(520), 그리고 흡기 노력점과 배기 노력점을 기초로 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절하는 공급 유량 제어부(530)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the high-flow breathing device 500 of the present invention includes a breathing pattern monitoring unit 510 that collects the patient's breathing pattern information, and a breathing pattern monitoring unit 510 that allows the patient to try to start inspiration from the patient's breathing pattern information. A detection unit 520 that detects at least one of the intake effort point and the exhaust effort point at which the patient tries to start exhaustion, and a supply that adjusts the flow rate of the mixed gas supplied to the patient based on the intake effort point and the exhaust effort point. It may include a flow rate control unit 530.

또한, 본 발명은, 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 포함하는 데이터 테이블이 저장된 메모리부(540)와, 환자의 호흡 패턴 정보에 검출된 흡기 노력점과 배기 노력점을 동기화하는 호흡 동기화부를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention includes a memory unit 540 that stores a data table containing the inspired oxygen concentration value for blood oxygen saturation, and a breathing synchronization unit that synchronizes the inspiratory effort point and the exhalation effort point detected with the patient's breathing pattern information. More may be included.

본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하고, 상기 결정된 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다.The supply flow rate controller 530 of the present invention determines the upper limit of the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) target value when the patient's breathing reaches the inspiration effort point. And, the flow rate of the mixed gas can be increased and supplied according to the determined upper limit of the flow rate.

일 예로, 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 약 80% ~ 약 99% 범위에서 설정할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the supply flow controller 530 may set the target blood oxygen saturation value of the patient in the range of about 80% to about 99%, but is not limited thereto.

여기서, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값은, 환자의 산소 치료를 통해 목표로 하는 혈중 산소 포화도로서, 약 80% ~ 약 99% 범위에서 설정되는 것이 바람직하다.Here, the target blood oxygen saturation value of the patient is the blood oxygen saturation targeted through the patient's oxygen treatment, and is preferably set in the range of about 80% to about 99%.

또한, 혈중 산소 포화도 목표값은, 환자의 연령대, 성별, 신체 조건 중 적어도 어느 하나를 포함하는 환자 정보를 기초로 설정될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.Additionally, the blood oxygen saturation target value may be set based on patient information including at least one of the patient's age group, gender, and physical condition, but is not limited thereto.

본 발명에서, 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2)는, 혈액 중의 헤모글로빈에 결합한 산소의 양을 의미하는 것으로, 이는 적혈구에 의해 운반되는 산소의 양을 나타낸다.In the present invention, blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) refers to the amount of oxygen bound to hemoglobin in the blood, which represents the amount of oxygen transported by red blood cells.

즉, 혈중 산소 포화도의 측정값은, 환자가 얼마나 효과적으로 호흡하는지를 나타내는 측정값으로서, 퍼센트로 측정값을 표시할 수 있다.In other words, the measurement value of blood oxygen saturation is a measurement value that indicates how effectively the patient breathes, and the measurement value can be expressed as a percentage.

일반적으로, 혈중 산소 포화도의 정상 측정값은, 성인의 경우에 약 97% ~ 약 99%일 수 있고, 소아의 경우에 약94% ~ 약98%일 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.In general, normal measurements of blood oxygen saturation may be, but are not limited to, about 97% to about 99% for adults and about 94% to about 98% for children.

또한, 혈중 산소 포화도는, 컴퓨터화된 모니터와 탐지기로 구성된 펄스옥시미터(맥박 산소농도계) 등으로 측정할 수 있는데, 펄스옥시미터를 환자의 손가락, 발가락 또는 귓볼 등에 부착하여 측정할 수 있다.Additionally, blood oxygen saturation can be measured using a pulse oximeter (pulse oximeter), which consists of a computerized monitor and detector, and can be measured by attaching the pulse oximeter to the patient's fingers, toes, or earlobes.

따라서, 본 발명은, 혈중 산소 포화도 목표값을 설정할 때, 환자의 연령대, 성별, 신체 조건 등과 같은 다양한 환자 정보를 고려하여 설정할 필요가 있다.Therefore, in the present invention, when setting the blood oxygen saturation target value, it is necessary to set it by considering various patient information such as the patient's age, gender, physical condition, etc.

그리고, 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 혈중 산소 포화도를 모니터링하여 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 혼합 가스의 유량 상한값을 증가시킬 수 있다.Additionally, the supply flow rate controller 530 may monitor the patient's blood oxygen saturation and increase the upper limit of the flow rate of the mixed gas when the patient's blood oxygen saturation target value decreases.

그 이유는, 혼합 가스의 유량 상한값을 증가시켜 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있기 때문이다.The reason is that the patient's inspiratory effort can be reduced by increasing the upper limit of the flow rate of the mixed gas.

이처럼, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량을 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있다.As such, the present invention can reduce the patient's inspiratory effort by controlling the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 가변할 수도 있다.Additionally, when increasing the flow rate of the mixed gas, the supply flow controller 530 may vary the fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) of the mixed gas in accordance with the target blood oxygen saturation value of the patient.

일반적으로, 흡입 산소 농도는, 환자의 흡기 중의 산소 농도를 의미하는데, 환자가 숨을 들이쉴 때 공기 중에 포함된 산소의 농도를 나타내는 것으로, 백분율로 표시할 수 있다.Generally, the inspired oxygen concentration refers to the oxygen concentration during the patient's inspiration. It represents the concentration of oxygen contained in the air when the patient breathes in, and can be expressed as a percentage.

일 예로, 산소 치료시, 환자에게 공급되는 흡입 산소 농도가 높은 경우에는, O2 독성에 노출될 수 있으며, 폐장애의 원인이 될 수 있다.For example, during oxygen treatment, if the concentration of inhaled oxygen supplied to the patient is high, the patient may be exposed to O2 toxicity and may cause lung disorders.

또한, 반대로 환자에게 공급되는 흡입 산소 농도가 낮은 경우에는, 환자가 저산소증에 노출될 위험이 있다.Additionally, if the concentration of inhaled oxygen supplied to the patient is low, there is a risk that the patient may be exposed to hypoxia.

본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 증가시킬 수 있다.The supply flow rate controller 530 of the present invention can increase the inhaled oxygen concentration of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases.

이처럼, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있다.As such, the present invention can provide convenience to medical staff and improve diagnostic accuracy of the patient by automatically controlling the inhaled oxygen concentration based on the target blood oxygen saturation value of the patient when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

일 실시예로서, 본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 때, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 메모리부(540)에 저장된 데이터 테이블로부터 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있다.As an embodiment, when changing the inhaled oxygen concentration of the mixed gas, the supply flow control unit 530 of the present invention changes the blood oxygen saturation target value of the patient from the data table stored in the memory unit 540. By extracting the intake oxygen concentration value for oxygen saturation, the intake oxygen concentration of the mixed gas can be varied.

여기서, 가변할 수 있는 혼합 가스의 흡입 산소 농도의 범위는, 하한값이 약 21% ~ 약 96%이고, 상한값이 약 25% ~ 약 100%일 수 있다.Here, the range of the variable inhaled oxygen concentration of the mixed gas may have a lower limit of about 21% to about 96% and an upper limit of about 25% to about 100%.

예를 들면, 흡입 산소 농도의 하한값과 상한값은, 최소 약 4%의 차이를 유지하도록 설정되는 것이 바람직하다.For example, the lower and upper limits of the inspired oxygen concentration are preferably set to maintain a difference of at least about 4%.

즉, 흡입 산소 농도의 하한값과 상한값은, 흡입 산소 농도의 하한값 ≤ (흡입 산소 농도의 상한값 - 4)인 관계식에 만족하는 것이 바람직하다.That is, it is desirable that the lower limit and upper limit of the inhaled oxygen concentration satisfy the relational expression: lower limit of the inhaled oxygen concentration ≤ (upper limit of the inhaled oxygen concentration - 4).

다른 실시예로서, 본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 미리 설정된 흡입 산소 농도값으로 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 결정할 수도 있다.As another embodiment, the supply flow rate controller 530 of the present invention may determine the intake oxygen concentration of the mixed gas using a preset intake oxygen concentration value when increasing the flow rate of the mixed gas.

여기서, 미리 설정된 흡입 산소 농도값은, 약 60%인 것이 바람직하다.Here, the preset intake oxygen concentration value is preferably about 60%.

다음, 본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 환자의 호흡이 시작되면 기본 유량(basal flow)의 혼합 가스를 공급하다가, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 기본 유량에 보조 유량(flow assist)을 더 증가시켜 공급할 수 있다.Next, when increasing the flow rate of the mixed gas, the supply flow control unit 530 of the present invention supplies the mixed gas at the basal flow rate when the patient's breathing begins, and then when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point. Then, the basic flow rate can be supplied by increasing the auxiliary flow rate (flow assist).

여기서, 기본 유량은, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량을 포함할 수 있다.Here, the basic flow rate may include a flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air and the patient's maximum intake flow rate.

이때, 환자의 흡기 최대 유량은, 분당 호흡량에 대하여 3배 내지 4배로 산출될 수 있다.At this time, the patient's maximum inspiratory flow rate can be calculated as 3 to 4 times the respiratory volume per minute.

그리고, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량은, 임상학 또는 해부학적 기준에 상응하여 결정될 수 있다.And, the flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air can be determined in accordance with clinical or anatomical criteria.

이어, 보조 유량은, 환자의 상태, 환자의 호흡 크기, 캐뉼라의 장착 상태 중 적어도 어느 하나를 기초로 결정될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.Subsequently, the auxiliary flow rate may be determined based on at least one of the patient's condition, the patient's breathing size, and the cannula's installation condition, but is not limited thereto.

따라서, 본 발명은, 환자의 흡기 시에 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시키기에 충분한 높은 유량의 혼합 가스를 공급함으로써, 임상적으로 사강을 줄여주게 되어 환자의 호흡 노력을 감소시킬 수 있다.Therefore, the present invention can clinically reduce dead space and reduce the patient's breathing effort by supplying mixed gas at a high flow rate sufficient to ventilate the patient's nasal cavity with fresh air when the patient inhales.

또한, 본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 혼합 가스의 유량을 감소시켜 공급할 수 있다.In addition, the supply flow rate controller 530 of the present invention can supply the mixed gas by reducing the flow rate when the patient's breathing reaches the exhaustion effort point.

즉, 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 유량을 감소시킬 때, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량와 보조 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 보조 유량만큼 감소시킬 수 있다.That is, when reducing the flow rate of the mixed gas, the supply flow control unit 530 may reduce the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate and the auxiliary flow rate by the auxiliary flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point.

여기서, 기본 유량은, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량을 포함할 수 있다.Here, the basic flow rate may include a flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air and the patient's maximum intake flow rate.

이때, 환자의 흡기 최대 유량은, 분당 호흡량에 대하여 3배 내지 4배로 산출될 수 있다.At this time, the patient's maximum inspiratory flow rate can be calculated as 3 to 4 times the respiratory volume per minute.

그리고, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량은, 임상학 또는 해부학적 기준에 상응하여 결정될 수 있다.And, the flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air can be determined in accordance with clinical or anatomical criteria.

따라서, 본 발명은, 환자의 배기 시에 혼합 가스의 공급 유량에서 보조 유량만큼 감소시킴으로써, 배기 호흡의 노력을 줄여주게 되어 환자의 호흡 노력을 감소시킬 수 있다.Therefore, the present invention reduces the exhaust breathing effort by reducing the supply flow rate of the mixed gas by the auxiliary flow rate when the patient is exhausted, thereby reducing the patient's breathing effort.

또한, 본 발명의 공급 유량 제어부(530)는, 혼합 가스의 유량을 감소시킬 때, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 배기 보조 유량(flow assist)만큼 감소시킬 수도 있다.In addition, when reducing the flow rate of the mixed gas, the supply flow control unit 530 of the present invention provides an exhaust assist flow rate (flow assist) at the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point. It can also be reduced by as much.

그리고, 공급 유량 제어부(530)는, 배기 보조 유량만큼 감소시킨 다음, 배기 노력의 감소에 비례하여 공급 유량을 기본 유량까지 증가시킬 수 있다.Additionally, the supply flow rate controller 530 may reduce the exhaust auxiliary flow rate and then increase the supply flow rate to the basic flow rate in proportion to the decrease in exhaust effort.

즉, 공급유량 제어부(530)는, 환자의 호흡이 시작되면 정해진 기본 유량으로 공급하여 유지하다가, 배기 노력점이 되면 혼합 가스의 유량을 배기 보조 유량만큼 감소시킨 다음 배기 유량으로 공급함으로써, 환자의 배기 노력을 줄여줄 수 있다.That is, the supply flow control unit 530 maintains the supply at a set basic flow rate when the patient starts breathing, and when the exhaust effort point is reached, reduces the flow rate of the mixed gas by the exhaust auxiliary flow rate and then supplies it at the exhaust flow rate, thereby exhausting the patient. It can reduce your effort.

이후, 공급유량 제어부(530)는, 환자의 배기 노력이 줄어들면, 배기 노력 감소에 비례적으로 유량을 증가하고, 기본 유량까지 증가되면 다음 배기 노력점이 검출될 때까지 기본 유량을 유지할 수 있다.Thereafter, when the patient's exhaustion effort decreases, the supply flow rate controller 530 increases the flow rate in proportion to the decrease in exhaustion effort, and when it increases to the basic flow rate, it can maintain the basic flow rate until the next exhaustion effort point is detected.

여기서, 기본 유량은, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량을 포함하도록 정해질 수 있다.Here, the basic flow rate may be set to include a flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air and the patient's maximum intake flow rate.

이때, 환자의 흡기 최대 유량은, 임상학적으로 분당 호흡량의 3배 내지 4배로 결정할 수 있는데, 분당 호흡량은, 1회 호흡량 × 분당 호흡수로 산정할 수 있다.At this time, the patient's maximum inspiratory flow rate can be clinically determined to be 3 to 4 times the respiratory volume per minute, and the respiratory volume per minute can be calculated as tidal volume × respiratory rate per minute.

예를 들어, 성인기준 1회 호흡량이 약 500ml이고, 평균 분당 호흡수가 약 14회라 가정하면, 분당 호흡량은, 대략 7L/min가 되고, 이에 따라 흡기 최대 유량은, 약 20LPM ~ 약 30LPM으로 결정될 수 있다.For example, assuming that an adult's respiratory volume per tidal volume is about 500 ml and the average number of breaths per minute is about 14, the respiratory volume per minute is approximately 7 L/min, and accordingly, the maximum inspiratory flow rate can be determined to be about 20 LPM to about 30 LPM. there is.

이처럼, 비강을 신선한 공기로 채우는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량은, 임상학 또는 해부학적인 기준으로 결정할 수 있다.In this way, the flow rate at a level that fills the nasal cavity with fresh air and the patient's maximum inspiratory flow rate can be determined based on clinical or anatomical criteria.

다음, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보에 검출된 흡기 노력점과 배기 노력점을 각각 동기화하는 호흡 동기화부(550)를 더 포함할 수 있다.Next, the present invention may further include a breathing synchronization unit 550 that synchronizes the inhalation effort point and the exhalation effort point detected with the patient's breathing pattern information, respectively.

즉, 호흡 동기화부(550)는, 환자의 호흡 사이클에 흡기 시점과 배기 시점을 동기화시킬 수 있다.That is, the breathing synchronization unit 550 can synchronize the intake and exhaust timing with the patient's breathing cycle.

여기서, 공급 유량 제어부(530)는, 호흡 동기화부(550)에서 동기화된 흡기 노력점과 배기 노력점에 대하여 혼합 가스의 유량 제어를 동기화하여 수행할 수 있다.Here, the supply flow rate control unit 530 may synchronize the flow rate control of the mixed gas with respect to the intake effort point and the exhaust effort point synchronized in the respiration synchronization unit 550.

즉, 공급 유량 제어부(530)는, 환자의 호흡 사이클에서 흡기 노력점이 되면, 이 시점에 동기화하여 혼합 가스의 유량을 증가시키고, 배기 노력점이 되면, 이 시점에 동기화하여 혼합 가스의 유량을 감소시킬 수 있다.That is, the supply flow rate controller 530 increases the flow rate of the mixed gas by synchronizing at this point when it reaches the inhalation effort point in the patient's breathing cycle, and decreases the flow rate of the mixed gas by synchronizing at this point when it reaches the exhaust effort point. You can.

한편, 본 발명의 호흡 패턴 모니터링부(510)는, 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량 변화 및 압력 변화를 모니터링하여 환자의 호흡 패턴 정보를 수집할 수 있다.Meanwhile, the breathing pattern monitoring unit 510 of the present invention can collect the patient's breathing pattern information by monitoring the flow rate change and pressure change of the mixed gas supplied to the patient.

일 예로, 호흡 패턴 모니터링부(510)는, 유량 센서와 압력 센서로부터 유량 및 압력 정보를 포함하는 환자의 호흡 패턴 정보를 수집할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the breathing pattern monitoring unit 510 may collect the patient's breathing pattern information including flow rate and pressure information from the flow sensor and the pressure sensor, but is not limited to this.

그리고, 본 발명의 검출부(520)는, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점을 검출하는 흡기 노력점 검출부(522)와, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점을 검출하는 배기 노력점 검출부(524)를 포함할 수 있다.In addition, the detection unit 520 of the present invention includes an inhalation effort point detection unit 522 that detects the inhalation effort point at which the patient tries to start inspiration from the patient's breathing pattern information, and an inhalation effort point detection unit 522 that detects the patient's exhaustion from the patient's breathing pattern information. It may include an exhaust effort point detection unit 524 that detects an exhaust effort point trying to start.

여기서, 흡기 노력점 검출부(522)는, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 흡기 노력점을 검출할 수 있다.Here, the inspiratory effort point detector 522 extracts, from the patient's breathing pattern information, the maximum inspiratory effort point where the change in inspiratory flow rate is maximum and the exhaled effort stop point where breathing briefly stops before re-inhaling after exhaling, , the inspiratory effort point at which the patient starts the inspiratory effort can be detected between the extracted exhalation effort stop point and the inspiratory maximum effort point.

이때, 흡기 노력점 검출부(522)는, 한 사이클 동안 환자 호흡 유량을 더하여 그 개수로 나눈 평균값으로부터 배기 노력 정지점을 검출하고, 그 배기 노력 정지점을 영점으로 흡기 최대 노력점 및 배기 최대 노력점이 상대적으로 어디에 위치하는지 추출할 수 있다.At this time, the intake effort point detection unit 522 detects the exhaust effort stop point from the average value of adding the patient's respiratory flow rate during one cycle and dividing it by the number, and sets the exhaust effort stop point as zero to determine the maximum intake effort point and the maximum exhaust effort point. You can extract where it is located relatively.

또한, 흡기 노력점 검출부(522)는, 적어도 두 사이클을 참조하여 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점과 두 번째 사이클에서의 흡기 최대 노력점간 스칼라값(scalar value)을 산출하고, 산출된 스칼라값을 기준으로 해당 흡기 최대 노력점으로부터 약 10% 내지 약 30% 일정 범위에 해당하는 값을 흡기 노력점으로 검출할 수 있다.In addition, the intake effort point detector 522 calculates a scalar value between the exhaust effort stop point in the first cycle and the intake maximum effort point in the second cycle with reference to at least two cycles, and the calculated scalar value Based on , a value corresponding to a certain range of about 10% to about 30% from the maximum inspiration effort point can be detected as the inspiration effort point.

경우에 따라, 흡기 노력점 검출부(522)는, 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점과 두 번째 사이클에서의 흡기 최대 노력점간 기울기를 산출하고 산출된 기울기에 기초하여 흡기 노력점을 검출할 수 있다.In some cases, the intake effort point detector 522 may calculate the slope between the exhaust effort stop point in the first cycle and the maximum intake effort point in the second cycle and detect the intake effort point based on the calculated slope. .

여기서, 약 10% 내지 약 30% 범위는, 환자의 상태, 캐뉼라의 장착 상태 등에 따라 다르게 설정될 수도 있다.Here, the range from about 10% to about 30% may be set differently depending on the patient's condition, the cannula's installation condition, etc.

이어, 노력점 및 정지점은, 하기의 식과 관계하여 산출될 수 있다.Then, the effort point and stopping point can be calculated in relation to the equation below.

Effort = Pressure × Volume/time = Pressure × Flow(L/min)Effort = Pressure × Volume/time = Pressure × Flow(L/min)

또한, 배기 노력점 검출부(524)는, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 환자의 배기 유량의 변화가 최대인 배기 최대 노력점과, 배기 완료 후 흡기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 추출된 배기 최대 노력점과 배기 노력 정지점을 참조하여 그 사이에서 환자가 배기 노력을 시작하는 배기 노력점을 검출할 수 있다.In addition, the exhaust effort point detection unit 524 extracts, from the patient's breathing pattern information, the maximum exhaust effort point at which the change in the patient's exhaust flow rate is maximum and the exhaust effort stop point at which breathing stops briefly before inspiration after completion of exhaustion. And, by referring to the extracted maximum exhaust effort point and the exhaust effort stop point, the exhaust effort point at which the patient starts the exhaust effort can be detected between them.

여기서, 배기 노력 정지점은, 한 사이클 동안 환자 호흡 유량을 더하여 그 개수로 나눈 평균값으로부터 추출 가능하다.Here, the exhaust effort break point can be extracted from the average value of the patient's respiratory flow rate added during one cycle divided by the number.

배기 노력점 검출부(524)는, 배기 노력 정지점을 영점으로 배기 최대 노력점이 상대적으로 어디에 위치하는지 추출할 수 있다.The exhaust effort point detector 524 can extract where the maximum exhaust effort point is located relative to the exhaust effort stop point as zero.

또한, 배기 노력점 검출부(524)는, 적어도 두 사이클을 참조하여 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점과 두 번째 사이클에서의 배기 최대 노력점간 스칼라값(scalar value)을 산출하고, 산출된 스칼라값을 기준으로, 배기 최대 노력점으로부터 약 10% 내지 약 30% 일정 범위 이하에 해당하는 값을 배기 노력점으로 검출할 수 있다.In addition, the exhaust effort point detector 524 calculates a scalar value between the exhaust effort stop point in the first cycle and the maximum exhaust effort point in the second cycle with reference to at least two cycles, and calculates the calculated scalar value. Based on , a value corresponding to a certain range of about 10% to about 30% or less from the maximum exhaust effort point can be detected as the exhaust effort point.

경우에 따라, 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점과 두 번째 사이클에서의 배기 최대 노력점간 기울기를 산출하고, 산출된 기울기에 기초하여 배기 노력점을 검출할 수 있다.In some cases, the slope between the exhaust effort stop point in the first cycle and the maximum exhaust effort point in the second cycle may be calculated, and the exhaust effort point may be detected based on the calculated slope.

그리고, 각각 검출된 흡기 노력점과 배기 노력점은, 시간적으로 각 흡기 최대 노력점과 배기 최대 노력점이 되기 이전의 시점에 해당될 수 있다.In addition, the detected intake effort points and exhaust effort points may temporally correspond to a point before the respective maximum intake effort points and maximum exhaust effort points.

따라서, 흡기 노력점과 배기 노력점 시점에 유량을 제어하여 공급하면, 환자가 최대로 흡기 또는 배기하는 시점에는, 환자의 흡기 노력 또는 배기 노력을 효과적으로 줄이게 될 수 있다.Therefore, if the flow rate is controlled and supplied at the intake effort point and the exhaustion effort point, the patient's intake or exhaustion effort can be effectively reduced when the patient is maximally inhaling or exhaling.

이와 같이, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량을 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있다.As such, the present invention can reduce the patient's inspiratory effort by controlling the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can provide convenience to medical staff and improve the accuracy of the patient's diagnosis by automatically controlling the inhaled oxygen concentration based on the target blood oxygen saturation value of the patient when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자가 흡기 시에 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시키기에 충분한 높은 유량의 혼합가스를 공급하여 임상적으로 사강을 줄여주고, 환자의 배기 시에는 배기 호흡의 노력을 줄여주게 되어 환자의 호흡 노력을 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention reduces dead space clinically by supplying a high flow rate of mixed gas sufficient to ventilate the patient's nasal cavity with fresh air when the patient inhales, and reduces the effort of exhalation breathing when the patient exhales. This may reduce the patient's respiratory effort.

도 2는, 본 발명 일 실시예에 따른 고유량 호흡 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 2 is a flowchart for explaining a control method of a high-flow breathing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집할 수 있다(S10).As shown in Figure 2, first, the present invention can collect the patient's breathing pattern information (S10).

여기서, 본 발명은, 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량 변화 및 압력 변화를 모니터링하여 환자의 호흡 패턴 정보를 수집할 수 있다.Here, the present invention can collect information on the patient's breathing pattern by monitoring changes in the flow rate and pressure of the mixed gas supplied to the patient.

이어, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점과 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다(S20).Next, the present invention can detect at least one of the inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and the exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation from the patient's breathing pattern information (S20).

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 흡기 노력점을 검출할 수 있다.Here, the present invention extracts, from the patient's breathing pattern information, the maximum inspiration effort point where the change in inspiration flow rate is maximum and the exhaust effort stop point where breathing briefly stops before re-inhalation after exhaustion, and the extracted exhaust effort By referring to the rest point and the maximum inspiration effort point, the inspiratory effort point at which the patient starts the inspiratory effort can be detected between them.

또한, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 환자의 배기 유량의 변화가 최대인 배기 최대 노력점과, 배기 완료 후 흡기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 추출된 배기 최대 노력점과 배기 노력 정지점을 참조하여 그 사이에서 환자가 배기 노력을 시작하는 배기 노력점을 검출할 수 있다.In addition, the present invention extracts, from the patient's breathing pattern information, the maximum exhaust effort point where the change in the patient's exhaust flow rate is maximum and the exhaust effort stop point where breathing stops briefly before inspiration after completion of exhaust, and the extracted exhaust By referring to the maximum effort point and the exhaustion effort stop point, the exhaustion effort point at which the patient starts exhaustion effort can be detected between them.

다음, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하는지를 확인할 수 있다(S30).Next, the present invention can confirm whether the patient's breathing reaches the inspiration effort point (S30).

그리고, 본 발명은, 흡기 노력점에 도달하면, 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량 상한값을 결정할 수 있다(S40).In addition, in the present invention, when the inspiration effort point is reached, the upper limit value of the flow rate of the mixed gas can be determined based on the target value of the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) (S40).

여기서, 본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 혼합 가스의 유량 상한값을 증가시킬 수 있다.Here, the present invention can increase the upper limit value of the flow rate of the mixed gas when the target value of blood oxygen saturation of the patient decreases.

이어, 본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 결정할 수 있다(S50).Next, the present invention can determine the fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) of the mixed gas in accordance with the target blood oxygen saturation value of the patient (S50).

여기서, 본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 증가시킬 수 있다.Here, the present invention can increase the inhaled oxygen concentration of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases.

일 예로, 본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 미리 저장된 데이터 테이블로부터 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있다.For example, in the present invention, if the target blood oxygen saturation value of a patient varies, the inspired oxygen concentration value of the mixed gas can be varied by extracting the inspired oxygen concentration value for the varied blood oxygen saturation from a pre-stored data table.

이때, 가변할 수 있는 흡입 산소 농도의 범위는, 하한값이 약 21% ~ 약 96%이고, 상한값이 약 25% ~ 약 100%일 수 있다.At this time, the range of the variable intake oxygen concentration may have a lower limit of about 21% to about 96% and an upper limit of about 25% to about 100%.

흡입 산소 농도의 하한값과 상한값은, 흡입 산소 농도의 하한값 ≤ (흡입 산소 농도의 상한값 - 4)인 관계식에 만족할 수 있다.The lower limit and upper limit of the inhaled oxygen concentration may be satisfied by the following relational expression: lower limit of the inhaled oxygen concentration ≤ (upper limit of the inhaled oxygen concentration - 4).

다음, 본 발명은, 결정된 유량 상한값 및 흡입 산소 농도로 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다(S60).Next, the present invention can supply the mixed gas by increasing the flow rate to the determined upper flow rate and intake oxygen concentration (S60).

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 시작되면 기본 유량의 혼합 가스를 공급하다가, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 기본 유량에 보조 유량을 더 증가시켜 공급할 수 있다.Here, in the present invention, when the patient's breathing begins, the mixed gas can be supplied at a basic flow rate, and when the patient's breathing reaches the inhalation effort point, the auxiliary flow rate can be further increased and supplied to the basic flow rate.

이때, 기본 유량은, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량을 포함할 수 있고, 보조 유량은, 환자의 상태, 환자의 호흡 크기, 캐뉼라의 장착 상태 중 적어도 어느 하나를 기초로 결정될 수 있다.At this time, the basic flow rate may include a flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air and the patient's maximum inspiratory flow rate, and the auxiliary flow rate may include the patient's condition, the patient's breathing size, and the cannula installation state. It can be decided based on at least one thing.

그리고, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하는지를 확인할 수 있다(S70).And, the present invention can check whether the patient's breathing reaches the exhaust effort point (S70).

이어, 본 발명은, 배기 노력점에 도달하면, 혼합 가스의 유량을 감소시켜 공급할 수 있다(S80).Next, in the present invention, when the exhaust effort point is reached, the flow rate of the mixed gas can be reduced and supplied (S80).

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량와 보조 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 보조 유량만큼 감소시킬 수 있다.Here, in the present invention, when the patient's breathing reaches the exhaust effort point, the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate and the auxiliary flow rate can be reduced by the auxiliary flow rate.

이때, 기본 유량은, 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시킬 수 있는 수준의 유량과 환자의 흡기 최대 유량을 포함할 수 있다.At this time, the basic flow rate may include a flow rate at a level that can ventilate the patient's nasal cavity with fresh air and the patient's maximum intake flow rate.

경우에 따라, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 배기 보조 유량만큼 감소시킬 수도 있다.In some cases, the present invention may reduce the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate by the exhaust auxiliary flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point.

그리고, 본 발명은, 배기 보조 유량만큼 감소시킨 이후, 배기 노력의 감소에 비례하여 공급 유량을 기본 유량까지 증가시킬 수 있다.And, in the present invention, after reducing the exhaust auxiliary flow rate, the supply flow rate can be increased to the basic flow rate in proportion to the reduction in exhaust effort.

다음, 본 발명은, 공급 유량 제어를 종료하는 사용자 입력이 있는지를 확인하고(S90), 공급 유량 제어를 종료하는 사용자 입력이 수신되면 공급 유량 제어를 종료할 수 있다.Next, the present invention checks whether there is a user input to end supply flow rate control (S90), and when a user input to end supply flow rate control is received, supply flow rate control can be terminated.

도 3은, 본 발명 다른 실시예에 따른 고유량 호흡 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of a high-flow breathing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집할 수 있다(S110).As shown in Figure 3, first, the present invention can collect information on the patient's breathing pattern (S110).

이어, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점과 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다(S120).Next, the present invention can detect at least one of the inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and the exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation from the patient's breathing pattern information (S120).

다음, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하는지를 확인할 수 있다(S130).Next, the present invention can confirm whether the patient's breathing reaches the inspiration effort point (S130).

그리고, 본 발명은, 흡기 노력점에 도달하면, 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량 상한값을 결정할 수 있다(S140).In addition, in the present invention, when the inspiration effort point is reached, the upper limit value of the flow rate of the mixed gas can be determined based on the target value of the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) (S140).

이어, 본 발명은, 미리 설정된 흡입 산소 농도값으로 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 결정할 수 있다(S150).Next, the present invention can determine the fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) of the mixed gas using a preset inspired oxygen concentration value (S150).

여기서, 미리 설정된 흡입 산소 농도값은, 약 60%일 수 있다.Here, the preset intake oxygen concentration value may be about 60%.

다음, 본 발명은, 결정된 유량 상한값 및 흡입 산소 농도로 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다(S160).Next, the present invention can supply the mixed gas by increasing the flow rate to the determined upper flow rate and intake oxygen concentration (S160).

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 시작되면 기본 유량의 혼합 가스를 공급하다가, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 기본 유량에 보조 유량을 더 증가시켜 공급할 수 있다.Here, in the present invention, when the patient's breathing begins, the mixed gas can be supplied at a basic flow rate, and when the patient's breathing reaches the inhalation effort point, the auxiliary flow rate can be further increased and supplied to the basic flow rate.

그리고, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하는지를 확인할 수 있다(S170).And, the present invention can check whether the patient's breathing reaches the exhaust effort point (S170).

이어, 본 발명은, 배기 노력점에 도달하면, 혼합 가스의 유량을 감소시켜 공급할 수 있다(S180).Next, in the present invention, when the exhaust effort point is reached, the flow rate of the mixed gas can be reduced and supplied (S180).

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량와 보조 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 보조 유량만큼 감소시킬 수 있다.Here, in the present invention, when the patient's breathing reaches the exhaust effort point, the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate and the auxiliary flow rate can be reduced by the auxiliary flow rate.

경우에 따라, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 배기 보조 유량만큼 감소시킬 수도 있다.In some cases, the present invention may reduce the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate by the exhaust auxiliary flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point.

그리고, 본 발명은, 공급 유량 제어를 종료하는 사용자 입력이 있는지를 확인하고(S190), 공급 유량 제어를 종료하는 사용자 입력이 수신되면 공급 유량 제어를 종료할 수 있다.In addition, the present invention checks whether there is a user input to end supply flow rate control (S190), and when a user input to end supply flow rate control is received, supply flow rate control can be terminated.

도 4는, 본 발명에 따른 고유량 호흡 장치의 흡입 산소 농도 자동 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.Figure 4 is a graph for explaining the process of automatically controlling the intake oxygen concentration of the high-flow breathing apparatus according to the present invention.

본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값에 상응하여 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 결정할 수 있다.The present invention can determine the fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) of the mixed gas in accordance with the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) target value.

여기서, 본 발명은, 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 증가시킬 수 있다.Here, the present invention can increase the inhaled oxygen concentration of the mixed gas when the target blood oxygen saturation value of the patient decreases.

일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 혈중 산소 포화도(SpO2) 목표값은, 약 95%로 설정할 수 있고, 흡입 산소 농도(FiO2)의 상한값은, 약 65%이며, 흡입 산소 농도(FiO2)의 하한값은, 약 40%로 설정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the target blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be set to about 95%, the upper limit of the inspired oxygen concentration (FiO 2 ) is about 65%, and the inspired oxygen concentration (FiO 2 ) can be set to about 95%. The lower limit of FiO 2 ) can be set to about 40%.

또한, 흡입 산소 농도(FiO2)의 미리 설정된 값은, 약 60%로 설정할 수 있다.Additionally, the preset value of the inspired oxygen concentration (FiO 2 ) can be set to about 60%.

이와 같이, 본 발명은, 혈중 산소 포화도(SpO2) 목표값에 상응하여 실시간으로 흡입 산소 농도(FiO2)를 자동 제어하여 혼합 가스를 환자에게 공급함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있다.As such, the present invention supplies mixed gas to the patient by automatically controlling the inspired oxygen concentration (FiO 2 ) in real time in accordance with the blood oxygen saturation (SpO 2 ) target value, thereby providing convenience to medical staff and improving the accuracy of the patient's diagnosis. can be improved.

도 4에서, A 구간은, 혈중 산소 포화도(SpO2) 측정값이 목표값보다 낮은 구간으로서, 본 발명의 공급 유량 제어부는, 흡입 산소 농도(FiO2)의 상한값과 하한값의 범위 내에서 흡입 산소 농도(FiO2)를 증가시킬 수 있다.In Figure 4, section A is a section where the blood oxygen saturation (SpO 2 ) measured value is lower than the target value, and the supply flow rate controller of the present invention controls the intake oxygen within the range of the upper and lower limits of the intake oxygen concentration (FiO 2 ). Concentration (FiO 2 ) can be increased.

여기서, 혈중 산소 포화도(SpO2) 측정값은, 약 30초를 주기로 측정할 수 있다.Here, the blood oxygen saturation (SpO 2 ) measurement value can be measured every 30 seconds.

그리고, B 구간은, 혈중 산소 포화도(SpO2) 측정값이 목표값보다 높은 구간으로서, 본 발명의 공급 유량 제어부는, 흡입 산소 농도(FiO2)의 상한값과 하한값의 범위 내에서 흡입 산소 농도(FiO2)를 감소시킬 수 있다.And, section B is a section where the blood oxygen saturation (SpO 2 ) measured value is higher than the target value, and the supply flow rate control unit of the present invention controls the intake oxygen concentration (FiO 2 ) within the range of the upper and lower limits of the intake oxygen concentration (FiO 2 ). FiO 2 ) can be reduced.

다음, C 구간은, 혈중 산소 포화도(SpO2) 측정값이 없는 구간으로서, 본 발명의 공급 유량 제어부는, 미리 설정된 흡입 산소 농도(FiO2)인 약 60%로 설정할 수 있다.Next, section C is a section in which there is no blood oxygen saturation (SpO 2 ) measurement value, and the supply flow rate controller of the present invention can be set to about 60%, which is the preset inspired oxygen concentration (FiO 2 ).

이어, D 구간은, 혈중 산소 포화도(SpO2) 측정값이 목표값과 동일한 구간으로서, 본 발명의 공급 유량 제어부는, 흡입 산소 농도(FiO2)의 상한값과 하한값의 범위 내에서 흡입 산소 농도(FiO2)를 그대로 유지할 수 있다.Next, section D is a section where the blood oxygen saturation (SpO 2 ) measured value is the same as the target value, and the supply flow rate controller of the present invention controls the intake oxygen concentration (FiO 2 ) within the range of the upper and lower limits of the intake oxygen concentration (FiO 2 ). FiO 2 ) can be maintained as is.

도 5 및 도 6은, 혼합 가스의 유량 변화를 모니터링한 값을 나타낸 그래프이다.Figures 5 and 6 are graphs showing monitoring values for changes in flow rate of mixed gas.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량 상한값과 혼합 가스의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 결정하고, 결정된 유량 상한값 및 흡입 산소 농도로 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급할 수 있다.As shown in FIG. 5, the present invention sets the target blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) of the patient when the patient reaches the inspiratory effort point at which the patient tries to start inspiration based on the patient's breathing pattern information. Based on this, the upper limit of the flow rate of the mixed gas and the intake oxygen concentration (Fraction of inspired oxygen, FiO 2 ) of the mixed gas are determined, and the flow rate of the mixed gas can be increased and supplied by the determined upper limit of the flow rate and the intake oxygen concentration.

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 시작되면 기본 유량의 혼합 가스를 공급하다가, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 기본 유량에 보조 유량을 더 증가시켜 공급할 수 있다.Here, in the present invention, when the patient's breathing begins, the mixed gas can be supplied at a basic flow rate, and when the patient's breathing reaches the inhalation effort point, the auxiliary flow rate can be further increased and supplied to the basic flow rate.

그리고, 본 발명은, 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점에 도달하면, 기본 유량와 보조 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 보조 유량만큼 감소시켜 공급할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the exhaust effort point at which the patient tries to start inhalation is reached, the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate and the auxiliary flow rate can be reduced by the auxiliary flow rate and supplied.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 환자의 호흡이 배기 노력점에 도달하면 기본 유량을 포함하는 혼합 가스의 공급 유량에서 배기 보조 유량만큼 감소시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the present invention can reduce the supply flow rate of the mixed gas including the basic flow rate by the exhaust auxiliary flow rate when the patient's breathing reaches the exhaust effort point.

그리고, 본 발명은, 배기 보조 유량만큼 감소시킨 이후, 배기 노력의 감소에 비례하여 공급 유량을 기본 유량까지 증가시킬 수 있다.And, in the present invention, after reducing the exhaust auxiliary flow rate, the supply flow rate can be increased to the basic flow rate in proportion to the reduction in exhaust effort.

도 7 및 도 8은, 환자 호흡 변화에 따른 환자 흡기 노력점과 배기 노력점을 추출하는 예를 보여주는 파형도이다.Figures 7 and 8 are waveform diagrams showing an example of extracting a patient's inhalation effort point and exhaustion effort point according to changes in the patient's breathing.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점(A)과, 환자의 호흡 패턴 정보로부터 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점(B)을 검출할 수 있다.As shown in Figures 7 and 8, the present invention provides an inspiratory effort point (A) at which the patient tries to start inhalation from the patient's breathing pattern information, and an inspiratory effort point (A) at which the patient tries to start exhalation from the patient's breathing pattern information. The exhaust effort point (B) can be detected.

즉, 본 발명의 흡기 노력점 검출부는, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점(C)과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점(E)을 각각 추출하고, 추출된 배기 노력 정지점(E)과 흡기 최대 노력점(C)을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 흡기 노력점(A)을 검출할 수 있다.That is, the inspiratory effort point detection unit of the present invention detects, from the patient's breathing pattern information, the inspiratory maximum effort point (C) where the change in inspiratory flow rate is maximum and the exhalation effort stop point (C) where breathing stops briefly before re-inhaling after exhaling E) can be extracted respectively, and the inspiratory effort point (A) at which the patient starts the inspiratory effort can be detected between them by referring to the extracted exhalation effort stop point (E) and the inspiratory maximum effort point (C).

이때, 본 발명의 흡기 노력점 검출부는, 한 사이클 동안 환자 호흡 유량을 더하여 그 개수로 나눈 평균값으로부터 배기 노력 정지점(E)을 검출하고, 그 배기 노력 정지점(E)을 영점으로 흡기 최대 노력점(C) 및 배기 최대 노력점(D)이 상대적으로 어디에 위치하는지 추출할 수 있다.At this time, the inspiratory effort point detector of the present invention detects the exhaust effort stop point (E) from the average value of adding the patient's respiratory flow rate during one cycle and dividing it by the number, and sets the exhaust effort stop point (E) to zero as the maximum inspiratory effort. It is possible to extract where the point (C) and the exhaust maximum effort point (D) are located relatively.

또한, 본 발명의 흡기 노력점 검출부는, 적어도 두 사이클을 참조하여 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점(E)과 두 번째 사이클에서의 흡기 최대 노력점(C)간 스칼라값(scalar value)을 산출하고, 산출된 스칼라값을 기준으로 해당 흡기 최대 노력점(C)으로부터 약 10% 내지 약 30% 일정 범위에 해당하는 값을 흡기 노력점(A)으로 검출할 수 있다.In addition, the intake effort point detector of the present invention refers to at least two cycles and calculates a scalar value between the exhaust effort stop point (E) in the first cycle and the intake maximum effort point (C) in the second cycle. Based on the calculated scalar value, a value corresponding to a certain range of about 10% to about 30% from the maximum inspiration effort point (C) can be detected as the inspiration effort point (A).

경우에 따라, 흡기 노력점 검출부는, 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점(E)과 두 번째 사이클에서의 흡기 최대 노력점(C)간 기울기를 산출하고 산출된 기울기에 기초하여 흡기 노력점을 검출할 수 있다.In some cases, the intake effort point detector calculates the slope between the exhaust effort stop point (E) in the first cycle and the intake maximum effort point (C) in the second cycle and determines the intake effort point based on the calculated slope. It can be detected.

여기서, 약 10% 내지 약 30% 범위는, 환자의 상태, 캐뉼라의 장착 상태 등에 따라 다르게 설정될 수도 있다.Here, the range from about 10% to about 30% may be set differently depending on the patient's condition, the cannula's installation condition, etc.

이어, 노력점 및 정지점은, 하기의 식과 관계하여 산출될 수 있다.Then, the effort point and stopping point can be calculated in relation to the equation below.

Effort = Pressure × Volume/time = Pressure × Flow(L/min)Effort = Pressure × Volume/time = Pressure × Flow(L/min)

또한, 본 발명의 배기 노력점 검출부는, 환자의 호흡 패턴 정보에서, 환자의 배기 유량의 변화가 최대인 배기 최대 노력점(D)과, 배기 완료 후 흡기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점(E)을 각각 추출하고, 추출된 배기 최대 노력점(D)과 배기 노력 정지점(E)을 참조하여 그 사이에서 환자가 배기 노력을 시작하는 배기 노력점(B)을 검출할 수 있다.In addition, the exhaust effort point detection unit of the present invention determines, from the patient's breathing pattern information, the exhaust maximum effort point (D) at which the change in the patient's exhaust flow rate is maximum, and the exhaust effort stop point at which breathing stops briefly before inspiration after completion of exhaustion. (E) can be extracted, and the exhaust effort point (B) at which the patient starts the exhaust effort can be detected between them by referring to the extracted maximum exhaust effort point (D) and the exhaust effort stop point (E).

여기서, 배기 노력 정지점(B)은, 한 사이클 동안 환자 호흡 유량을 더하여 그 개수로 나눈 평균값으로부터 추출 가능하다.Here, the exhaust effort break point (B) can be extracted from the average value of adding the patient's respiratory flow rate during one cycle and dividing it by the number.

배기 노력점 검출부는, 배기 노력 정지점(E)을 영점으로 배기 최대 노력점(D)이 상대적으로 어디에 위치하는지 추출할 수 있다.The exhaust effort point detector may extract where the maximum exhaust effort point (D) is located relative to the exhaust effort stop point (E) as the zero point.

또한, 배기 노력점 검출부는, 적어도 두 사이클을 참조하여 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점(E)과 두 번째 사이클에서의 배기 최대 노력점(D)간 스칼라값(scalar value)을 산출하고, 산출된 스칼라값을 기준으로, 배기 최대 노력점(D)으로부터 약 10% 내지 약 30% 일정 범위 이하에 해당하는 값을 배기 노력점(B)으로 검출할 수 있다.In addition, the exhaust effort point detector calculates a scalar value between the exhaust effort stop point (E) in the first cycle and the exhaust maximum effort point (D) in the second cycle with reference to at least two cycles, Based on the calculated scalar value, a value corresponding to a certain range of about 10% to about 30% or less from the maximum exhaust effort point (D) can be detected as the exhaust effort point (B).

경우에 따라, 첫 번째 사이클에서의 배기 노력 정지점(E)과 두 번째 사이클에서의 배기 최대 노력점(D)간 기울기를 산출하고, 산출된 기울기에 기초하여 배기 노력점(B)을 검출할 수 있다.In some cases, the slope between the exhaust effort stop point (E) in the first cycle and the exhaust maximum effort point (D) in the second cycle may be calculated, and the exhaust effort point (B) may be detected based on the calculated slope. You can.

그리고, 각각 검출된 흡기 노력점(A)과 배기 노력점(B)은, 시간적으로 각 흡기 최대 노력점(C)과 배기 최대 노력점(D)이 되기 이전의 시점에 해당될 수 있다.In addition, the detected intake effort points (A) and exhaust effort points (B) may temporally correspond to a point before the respective maximum intake effort points (C) and maximum exhaust effort points (D).

따라서, 흡기 노력점(A)과 배기 노력점(B) 시점에 유량을 제어하여 공급하면, 환자가 최대로 흡기 또는 배기하는 시점에는, 환자의 흡기 노력 또는 배기 노력을 효과적으로 줄이게 될 수 있다.Therefore, if the flow rate is controlled and supplied at the intake effort point (A) and the exhaust effort point (B), the patient's intake or exhaust effort can be effectively reduced when the patient is maximally inhaling or exhaling.

도 9는, 환자의 호흡 장치에 적용되는 본 발명의 고유량 호흡 장치를 설명하기 위한 도면이다.Figure 9 is a diagram for explaining the high-flow breathing apparatus of the present invention applied to a patient's breathing apparatus.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고유량 호흡 장치(500)는, 환자의 호흡 장치(100)의 공급 유량을 제어할 수 있다.As shown in FIG. 9, the high-flow breathing apparatus 500 of the present invention can control the supply flow rate of the patient's breathing apparatus 100.

환자의 호흡 장치(100)는, 산소 및 공기를 포함한 혼합 가스를 생성하는 혼합 가스 생성부, 유량 센서(110), 블로워(120), 압력 센서(130), 가습부(HF1), 공급 호스(140)를 구비한 비강 캐뉼라(C1)을 포함할 수 있다.The patient's breathing apparatus 100 includes a mixed gas generator that generates a mixed gas containing oxygen and air, a flow sensor 110, a blower 120, a pressure sensor 130, a humidifier (HF1), and a supply hose ( 140) may include a nasal cannula (C1).

여기서, 유량 센서(FS1)(110)는, 센싱하고자 하는 위치 및 구성에 따라 블로워(120)의 앞단 또는 블로워(120)의 후단에 설치될 수 있다.Here, the flow sensor (FS1) 110 may be installed at the front end of the blower 120 or the rear end of the blower 120 depending on the location and configuration to be sensed.

또한, 앞단의 압력 센서(P1)(130)는, 환자에 가깝게 배치될 수 있다.Additionally, the pressure sensor (P1) 130 at the front end may be placed close to the patient.

그리고, 후단의 압력 센서(P2)(160)는, 환자에 공급되는 유량, 압력을 실제와 가깝게 측정할 수 있는 장점이 있으나, 비강 캐뉼라(140)의 이탈 시 또는 캐뉼라(140)의 장착 상태에 따라 측정 결과가 크게 달라질 수 있다.In addition, the pressure sensor (P2) 160 at the rear stage has the advantage of being able to measure the flow rate and pressure supplied to the patient close to the actual state, but may be detected when the nasal cannula 140 is removed or when the cannula 140 is installed. Depending on the measurement results, the measurement results may vary significantly.

본 발명의 고유량 호흡 장치(500)는, 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도의 가온, 가습된 혼합가스를 환자에게 투여하는데, 환자의 호흡 시점에 관여하여 흡기 시점과 배기 시점에 따라 혼합가스의 유속, 유량을 조절할 수 있다.The high-flow breathing apparatus 500 of the present invention administers a heated, humidified mixed gas with a higher concentration than the oxygen concentration in the atmosphere to the patient. It is involved in the patient's breathing time and changes the flow rate of the mixed gas depending on the time of inspiration and exhaustion. , the flow rate can be adjusted.

여기서, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량 및 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있다.Here, the present invention can reduce the patient's inspiratory effort by automatically controlling the flow rate of the mixed gas and the inhaled oxygen concentration based on the target blood oxygen saturation value of the patient when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자의 콧쿠멍 크기, 캐뉼라의 장착 상태, 비강과 상기도의 해부학적 특징에 따른 저항도, 부피 및 호흡 노력이 다르게 검출되는 문제를 해결하기 위하여, 환자에게 공급되는 압력과 유량을 토대로 흡기 시점과 배기 시점을 검출하고 환자의 호흡 사이클과 동기화할 수 있다.In addition, the present invention, in order to solve the problem that resistance, volume, and respiratory effort are detected differently depending on the size of the patient's nostril, the installation state of the cannula, and the anatomical characteristics of the nasal cavity and upper airway, the pressure and flow rate supplied to the patient Based on this, the inhalation and exhalation points can be detected and synchronized with the patient's breathing cycle.

따라서, 본 발명은, 치료 전 환자의 호흡을 모니터링하고 동기화하는 호흡 동기화 과정을 선행할 수 있다.Therefore, the present invention can precede the breathing synchronization process of monitoring and synchronizing the patient's breathing before treatment.

이와 같이, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 혼합 가스의 유량을 제어함으로써, 환자의 흡기 노력을 감소시킬 수 있다.As such, the present invention can reduce the patient's inspiratory effort by controlling the flow rate of the mixed gas based on the patient's blood oxygen saturation target value when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자의 호흡이 흡기 노력점에 도달하면 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 흡입 산소 농도를 자동 제어함으로써, 의료진의 편의성을 제공하고 환자의 진단 정확성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can provide convenience to medical staff and improve the accuracy of the patient's diagnosis by automatically controlling the inhaled oxygen concentration based on the target blood oxygen saturation value of the patient when the patient's breathing reaches the inspiratory effort point.

또한, 본 발명은, 환자가 흡기 시에 환자의 비강을 신선한 공기로 환기시키기에 충분한 높은 유량의 혼합가스를 공급하여 임상적으로 사강을 줄여주고, 환자의 배기 시에는 배기 호흡의 노력을 줄여주게 되어 환자의 호흡 노력을 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention reduces dead space clinically by supplying a high flow rate of mixed gas sufficient to ventilate the patient's nasal cavity with fresh air when the patient inhales, and reduces the effort of exhalation breathing when the patient exhales. This may reduce the patient's respiratory effort.

이상에서 본 발명들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, etc. described in the present inventions above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified and implemented in other embodiments by a person with ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the above description has been made focusing on the examples, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will understand the above examples without departing from the essential characteristics of the present embodiment. You will be able to see that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the examples can be modified and implemented. And these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

500: 고유량 호흡 장치
510: 호흡 패턴 모니터링부
520: 검출부
522: 흡기 노력점 검출부
524: 배기 노력점 검출부
530: 공급 유량 제어부
540: 메모리부
550: 호흡 동기화부
500: High-flow breathing apparatus
510: Breathing pattern monitoring unit
520: detection unit
522: Inspiration effort point detection unit
524: Exhaust effort point detection unit
530: Supply flow control unit
540: Memory unit
550: Respiration synchronization unit

Claims (7)

환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 호흡 패턴 모니터링부;
상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점 및 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 검출부;
상기 흡기 노력점과 상기 배기 노력점을 기초로 상기 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량을 조절하는 공급 유량 제어부;를 포함하고,
상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2)에 대한 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)값을 포함하는 데이터 테이블이 저장된 메모리부;를 더 포함하며,
상기 검출부는,
흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 시점을 흡기 노력점으로 검출하고,
상기 공급 유량 제어부는,
상기 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값을 기초로 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하고, 상기 결정된 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급하되, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하는 환자의 흡입 산소 농도를 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 추출하여, 상기 추출된 흡입 산소 농도가 되도록 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급하고,
상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 증가하여 상기 환자의 흡기 노력을 감소시키며,
상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있으며,
상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 상기 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 고유량 호흡 장치.
A breathing pattern monitoring unit that collects information on the patient's breathing pattern;
a detection unit that detects at least one of an inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and an exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation from the breathing pattern information of the patient;
It includes a supply flow rate controller that adjusts the flow rate of the mixed gas supplied to the patient based on the intake effort point and the exhaustion effort point,
It further includes a memory unit storing a data table containing fraction of inspired oxygen (FiO 2 ) values for the patient's blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ),
The detection unit,
Extract the maximum inspiratory effort point where the change in inspiratory flow rate is maximum and the expiratory effort stop point where breathing stops briefly before re-inhaling after exhalation, and refer to the extracted expiratory effort stop point and the maximum inspiratory effort point. The point at which the patient starts inspiratory effort is detected as the inspiratory effort point,
The supply flow control unit,
When the patient's breathing reaches the inspiratory effort point, the upper flow rate of the mixed gas is determined based on the target blood oxygen saturation value of the patient, and the flow rate of the mixed gas is increased and supplied according to the determined upper flow rate, Extracting the patient's inhaled oxygen concentration corresponding to the target blood oxygen saturation value of the patient from the data table stored in the memory unit, increasing the flow rate of the mixed gas to supply the extracted inhaled oxygen concentration,
When the target blood oxygen saturation value of the patient decreases, the upper flow rate limit of the mixed gas is increased to reduce the patient's inspiratory effort,
When increasing the flow rate of the mixed gas, the inhaled oxygen concentration of the mixed gas can be varied according to the target blood oxygen saturation value of the patient,
When changing the inhaled oxygen concentration of the mixed gas, if the target blood oxygen saturation value of the patient varies, the inhaled oxygen concentration value for the varied blood oxygen saturation is extracted from the data table stored in the memory unit and the inhaled oxygen concentration value of the mixed gas is extracted. A high-flow breathing device characterized by variable inhaled oxygen concentration.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도는,
하한값이 21% ~ 96%이고, 상한값이 25% ~ 100%인 것을 특징으로 하는 고유량 호흡 장치.
According to claim 1,
The inhaled oxygen concentration of the mixed gas is,
A high-flow breathing device characterized in that the lower limit is 21% to 96% and the upper limit is 25% to 100%.
제5 항에 있어서,
상기 흡입 산소 농도의 하한값과 상한값은,
흡입 산소 농도의 하한값 ≤ (흡입 산소 농도의 상한값 - 4)인 관계식에 만족하는 것을 특징으로 하는 고유량 호흡 장치.
According to clause 5,
The lower and upper limits of the inspired oxygen concentration are,
A high-flow breathing apparatus, characterized in that it satisfies the relational expression: lower limit of inhaled oxygen concentration ≤ (upper limit of inhaled oxygen concentration - 4).
호흡 패턴 모니터링부, 검출부, 공급 유량 제어부 및 메모리부를 포함하는 고유량 호흡 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 호흡 패턴 모니터링부가, 환자의 호흡 패턴 정보를 수집하는 단계;
상기 검출부가, 상기 환자의 호흡 패턴 정보로부터 상기 환자가 흡기를 시작하려고 노력하는 흡기 노력점과 상기 환자가 배기를 시작하려고 노력하는 배기 노력점 중 적어도 어느 하나를 검출하는 단계;
상기 공급 유량 제어부가, 상기 환자의 호흡이 상기 흡기 노력점에 도달하는지를 확인하는 단계;
상기 공급 유량 제어부가, 상기 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도(Saturation of partial pressure oxygen, SpO2) 목표값을 기초로 상기 환자에게 공급되는 혼합 가스의 유량 상한값을 결정하는 단계;
상기 공급 유량 제어부가, 흡기 노력점에 도달하면 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하는 환자의 흡입 산소 농도(Fraction of inspired oxygen, FiO2)를 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 추출하여 결정하는 단계;
상기 공급 유량 제어부가, 상기 결정된 혼합 가스의 유량 상한값에 따라 상기 혼합 가스의 유량을 증가시켜 공급하되, 상기 결정된 흡입 산소 농도가 되도록 상기 혼합 가스의 유량을 증가시키는 단계;를 포함하며,
상기 흡기 노력점을 검출하는 단계는,
상기 검출부가, 흡기 유량의 변화가 최대인 흡기 최대 노력점과, 배기 후 다시 흡기하기 전 호흡이 잠시 정지되는 배기 노력 정지점을 각각 추출하고, 상기 추출된 배기 노력 정지점과 흡기 최대 노력점을 참조하여 그 사이에서 환자가 흡기 노력을 시작하는 시점을 흡기 노력점으로 검출하며,
상기 혼합 가스의 유량을 증가시키는 단계는,
상기 공급 유량 제어부가, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 감소하면 상기 혼합 가스의 유량 상한값을 증가하여 상기 환자의 흡기 노력을 감소시키고,
상기 혼합 가스의 유량을 증가시킬 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값에 상응하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 수 있으며,
상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변할 때, 상기 환자의 혈중 산소 포화도 목표값이 가변하면 상기 메모리부에 저장된 데이터 테이블로부터 상기 가변한 혈중 산소 포화도에 대한 흡입 산소 농도값을 추출하여 상기 혼합 가스의 흡입 산소 농도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 고유량 호흡 장치의 제어 방법.
In the control method of a high-flow breathing device including a breathing pattern monitoring unit, a detection unit, a supply flow control unit, and a memory unit,
Collecting, by the breathing pattern monitoring unit, information on the patient's breathing pattern;
detecting, by the detection unit, at least one of an inhalation effort point at which the patient tries to start inhalation and an exhalation effort point at which the patient tries to start exhalation from the breathing pattern information of the patient;
Confirming, by the supply flow rate control unit, whether the patient's breathing reaches the inspiratory effort point;
determining, by the supply flow rate control unit, an upper limit value of the flow rate of the mixed gas supplied to the patient based on the target blood oxygen saturation (Saturation of partial pressure oxygen, SpO 2 ) of the patient when the inspiration effort point is reached;
When the supply flow control unit reaches the inspiration effort point, the patient's inspired oxygen concentration (Fraction of inspired oxygen, FiO 2 ) corresponding to the target blood oxygen saturation value of the patient is extracted and determined from the data table stored in the memory unit. step;
The supply flow rate controller increases and supplies the flow rate of the mixed gas according to the determined upper limit of the flow rate of the mixed gas, and increasing the flow rate of the mixed gas to achieve the determined intake oxygen concentration,
The step of detecting the inspiration effort point is,
The detection unit extracts an inspiration maximum effort point where the change in inspiration flow rate is maximum and an exhaust effort stop point where breathing briefly stops before re-inhalation after exhaustion, and the extracted exhaust effort stop point and the inspiration maximum effort point are For reference, the point at which the patient starts inspiratory effort is detected as the inspiratory effort point,
The step of increasing the flow rate of the mixed gas is,
When the blood oxygen saturation target value of the patient decreases, the supply flow rate controller increases the upper flow rate limit of the mixed gas to reduce the patient's inspiratory effort,
When increasing the flow rate of the mixed gas, the inhaled oxygen concentration of the mixed gas can be varied according to the target blood oxygen saturation value of the patient,
When changing the inhaled oxygen concentration of the mixed gas, if the target blood oxygen saturation value of the patient varies, the inhaled oxygen concentration value for the varied blood oxygen saturation is extracted from the data table stored in the memory unit and the inhaled oxygen concentration value of the mixed gas is extracted. A method of controlling a high-flow breathing apparatus, characterized in that the inhaled oxygen concentration is varied.
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