KR102590638B1 - 산소 공급 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

산소 공급 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

흡입용의 산소 가스를 사용자에게 공급하는 산소 공급 장치는, 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 센서부와, 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 정보를 취득하는 제 2 센서부와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 제 1 센서부가 취득한 SpO2 값이 미리 설정한 제 1 임계값 이상이고, 또한 제 2 센서부가 취득한 BPM 값이 미리 설정한 제 2 임계값 이상인 것을 나타냈을 때, PaCO2 값의 상승을 나타내는 CO2 나르코시스의 예조일 가능성이 있기 때문에 이상의 예조로 판단한다. 그리고, 제어부는 사용자에게 산소 가스를 공급하는 것을 정지시키는 등의 제어를 실시한다.

Description

산소 공급 장치 및 그 제어 방법
본 발명은, 고농도 산소를 흡입시키는 산소 요법에 사용되는 산소 공급 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
만성 폐색성 폐질환, 폐결핵 후유증, 폐섬유증을 비롯한 만성 호흡 부전, 및 심부전, 그 외 각종 질환에 수반되는 저산소혈증 등의 만성 호흡기 질환의 치료법으로서, 산소 요법이 있다. 산소 요법에서는, 고농도의 산소 가스를 투여함으로써, 환자의 동맥혈 산소 분압 (PaO2) 을 상승시켜, 저산소혈증을 개선·예방하는 것을 목적으로 하고 있다.
재택 산소 요법은, 의사 등의 의료 종사자의 처방에 따라, 산소 공급 장치를 환자인 사용자가 조작하여, 자택에서 산소 요법을 실시하는 것이다. 재택 산소 요법에서는, 흡입용의 산소 가스는 특허문헌 1, 2 에 기재되는 산소 농축 장치나 산소 봄베 등의 산소 공급 장치로부터 공급된다. 일반적으로, 사용시의 편리성이나 보수 관리의 용이성으로부터, 재택에서는 산소 농축 장치를 사용하고, 병원으로의 통원이나 쇼핑 등의 외출한 곳에서의 사용에는, 소형 경량의 산소 봄베가 사용되는 경우가 많다.
재택 산소 요법에서 처방되는 산소 가스의 유량은, 환자의 질환이나 중증도 외에, 안정, 노작 (勞作), 수면 등, 각각의 환자 상태마다 적합한 유량을 처방하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 특허문헌 1 과 같이, 산소 공급 장치에 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 를 측정하는 센서를 형성하고, 산소 가스의 유량을 SpO2 의 값으로부터 설정하는 것이 검토되고 있다. 일반적으로, 환자의 PaO2 값을 60 ㎜Hg 이상 (SpO2 값을 90 ％ 이상) 으로 유지하는 것이 바람직한 것으로 생각되고 있다.
일본 공개특허공보 2001-309981호 일본 공개특허공보 2014-64772호
만성 호흡 부전은 고이산화탄소 혈증을 수반하지 않는 1 형 호흡 부전 (동맥혈 이산화탄소 분압 PaO2 ≤ 45 ㎜Hg) 과, 고이산화탄소 혈증을 수반하는 2 형 호흡 부전 (동맥혈 이산화탄소 분압 PaO2 ＞ 45 ㎜Hg) 으로 분류된다.
일반적으로, 건강한 사람 (健常者) 이나 1 형 호흡 부전 환자의 환기 상태 컨트롤은, CO2 환기 드라이브에 의해 제어되고 있으므로, 산소 요법에 의한 SpO2 상승에 수반되는 호흡수의 이상 (異常) 변화는 거의 확인되지 않는다. 한편, 2 형 호흡 부전 환자에서 일상적으로 동맥혈 이산화탄소 분압 (PaO2) 이 높은 상태에 노출되어 있는 경우에는, 상기 CO2 환기 드라이브 기능이 감약 (減弱) 되어 있는 환자도 적지 않다. 이와 같은 경우에는 O2 환기 드라이브에 의해 환기 상태가 컨트롤되므로, 산소 요법에 의한 SpO2 의 개선에 의해, 하기와 같은 이상 호흡 상태를 나타내는 케이스가 있다 ; CO2 환기 드라이브 기능이 감약되어 있는 환자의, SpO2 값을 상승시키기 위해서 산소 가스 유량을 필요 이상으로 증량하면, O2 환기 드라이브가 정지되어 PaCO2 의 급상승을 가져올 가능성이 있다. PaCO2 가 급상승한 경우, CO2 나르코시스로 불리는 병태에 빠져, 의식 장해 등의 중대 리스크로 연결될 위험성이 있다.
그러나, 2 형 호흡 부전 환자에서는, 산소 요법을 받고 있는 환자의 예후가 양호한 것으로 여겨지고 있어, CO2 나르코시스 리스크는 산소 요법의 금기 이유가 되지는 않는다. CO2 나르코시스의 위험성을 충분히 고려하면서 신중하게 산소 요법을 실시하는 것이 바람직하다.
CO2 나르코시스의 리스크를 고려하면서 산소 요법을 실시하는 경우에는, 환자의 PaCO2 를 측정하여, PaCO2 가 지나치게 높아지지 않도록 컨트롤할 필요가 있다. 그러나, 재택 산소 요법에 사용하는 산소 공급 장치마다 PaCO2 센서를 형성하고, 재택 산소 요법을 받는 사용자가 그 때마다 PaCO2 를 측정하면서 산소 요법을 실시하는 것은, 비용, 신뢰성 등의 면에서 현상황에서는 어렵다. 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, PaCO2 를 직접 측정하지 않고, CO2 나르코시스의 예조 (予兆) 를 검출할 수 있는 산소 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 (1) ∼ (12) 의 양태를 포함한다.
(1) 흡입용의 산소 가스를 사용자에게 공급하는 산소 공급 장치로서, 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 센서부와, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 상승에 부수하여 변동하는 바이탈 정보를 취득하는 제 2 센서부와, 상기 사용자에게 공급하는 상기 산소 가스의 공급량을 제어하고, 또한 제어된 상기 공급량을 토대로, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 위험성을 판단하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 바이탈 정보가 미리 정한 범위를 벗어났을 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하는 것을 특징으로 한다.
(2) (1) 에 있어서, 상기 바이탈 정보는 상기 사용자의 호흡 횟수를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 제 2 임계값 이상일 때, 상기 예조로 판단하는 것을 특징으로 한다.
(3) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 산소 공급 장치는, 대기 중의 산소를 농축시킨 농축 산소 가스를 상기 산소 가스로서 공급하는 산소 농축 장치인 것을 특징으로 한다.
(4) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 산소 공급 장치는, 봄베에 충전된 고압 산소 가스를 상기 산소 가스로서 공급하는 것을 특징으로 한다.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어부는 상기 예조로 판단하면, 상기 산소 가스의 유량을 제로 또는 초기 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어부는 상기 예조로 판단하면, 경보를 발하는 것을 특징으로 한다.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 센서부는, 펄스 옥시미터인 것을 특징으로 한다.
(8) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어부는, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값에 기초하여, 상기 산소 가스의 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
(9) 흡입용의 산소 가스를 사용자에게 공급하는 산소 공급 장치의 제어 방법으로서, 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 스텝과, 상기 사용자의 혈중 동맥혈 이산화탄소 분압의 상승에 부수하여 변동하는 바이탈 정보를 취득하는 제 2 스텝과, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 위험성을 판단하는 제 3 스텝을 구비하고, 상기 제 3 스텝은, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 바이탈 정보가 미리 정한 범위를 벗어났을 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하는 것을 특징으로 한다.
(10) (9) 에 있어서, 상기 바이탈 정보는 상기 사용자의 호흡 횟수를 포함하고, 상기 제 3 스텝은, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 제 2 임계값 이상일 때, 상기 예조로 판단하는 것을 특징으로 한다.
(11) (9) 또는 (10) 에 있어서, 상기 제 3 스텝에서 상기 예조로 판단하면, 상기 산소 가스의 유량을 제로 또는 처방된 초기 설정값으로 제어하는 제 4 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.
(12) (9) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 3 스텝에서 상기 예조로 판단하면, 경보를 발하는 제 5 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, PaCO2 를 직접 측정하지 않고, CO2 나르코시스의 예조를 검출할 수 있는 산소 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 건강한 사람·1 형 호흡 부전 환자와 2 형 호흡 부전 환자의 고이산화탄소 환기 응답을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 실시형태에 있어서의 제어 플로를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 산소 농축 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는, SpO2 피드백 기능을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
동맥혈 이산화탄소 분압의 상승에 부수하여 변동하는 바이탈 정보에는, 호흡 횟수, 심박수, 심박수와 관련한 맥박수, 혈압 등이 있다.
호흡수에 관해서 말하면, 환기 드라이브가 정상적인 건강한 사람이나 1 형 호흡 부전 환자와, 2 형 호흡 부전 환자의 이산화탄소 환기 응답은 대부분의 경우, 도 1 에 나타내는 바와 같이 된다. 도 1 은 건강한 사람·1 형 호흡 부전 환자와 2 형 호흡 부전 환자에 대해, 동맥혈 이산화탄소 분압 (PaCO2) 과 1 분간당의 호흡 횟수 (breath per minutes : BPM) 의 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 실선은 건강한 사람·1 형 호흡 부전 환자, 점선은 2 형 호흡 부전 환자의 환기 응답이다.
건강한 사람은 PaCO2 가 어느 값 이상이 되면, 환기 기능이 자극되어 이산화탄소를 배출하기 위해서 BPM 은 직선적으로 증가해 간다 (도 1 의 A). 한편, 2 형 호흡 부전 환자에서는, 대부분의 경우, PaCO2 의 증가에 대한 반응이 둔하여, 건강한 사람보다 늦게 BPM 의 증가가 시작된다 (도 1 의 B). 그리고, PaCO2 가 더욱 증가하면, 호흡성 아시도시스에 수반하여 자발 호흡이 감약되고, BPM 은 감소로 전환된다 (도 1 의 C). 이와 같은 저환기 상태가 계속되면, 환자의 PaCO2 가 더욱 상승하여 CO2 나르코시스에 빠질 위험성이 높아진다.
본 실시형태의 산소 공급 장치는, 산소 공급 장치로 재택 산소 요법을 받는 사용자의, 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 를 제 1 센서부에서 측정하고, 사용자의 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 를 제 2 센서부에서 측정한다. 그리고 이상 판단은, SpO2 가 일정값 이상이면서 BPM 이 증가한 경우, 사용자가 도 1 의 B 상태 (CO2 나르코시스의 제 1 예조) 에 있을 가능성이 높을 것으로 판단하여, 산소 공급 장치의 제어를 실시한다. 또, 이것에 더하여 SpO2 가 일정값 이상이면서 BPM 이 감소한 경우, 사용자가 도 1 의 C 상태 (CO2 나르코시스의 제 2 예조) 에 있을 가능성이 높을 것으로 판단하여, 산소 공급 장치의 제어를 실시해도 된다.
또한 상기와 같이, PaCO2 값의 상승에 수반하여, 도 1 의 B 상태를 거쳐 C 상태로 이행하는 케이스도 있지만, 급성기 (急性期) 의 환자에 대해 고유량의 산소를 투여한 경우 등에는 단번에 도 1 의 C 상태에 이르는 케이스도 생각할 수 있다. 본 실시형태에서는, 그러한 케이스에서도 환자의 이상 징후를 파악하는 것이 가능하게 되어 있다.
제어부에 의한, 산소 공급 장치의 제어 플로를 도 2 에 나타낸다. 산소 공급 장치가 가동을 개시하면, 산소 공급 장치는 환자에게 고농도 (예를 들어 산소 농도 90 ％ 이상) 의 산소 가스를, 코 캐뉼라를 사용하여 공급한다 (스텝 S1). SpO2 값을 측정하는 제 1 센서부와 BPM 을 측정하는 제 2 센서부는, 각각 SpO2 값과 BPM 값을 소정의 간격으로 측정하여, 제어부에 송신한다 (스텝 S2). SpO2 값을 측정하는 제 1 센서부에는, 펄스 옥시미터를 이용하는 것이 바람직하고, BPM 을 측정하는 제 2 센서부는, 호흡 횟수를 측정할 수 있는 것이면, 공지된 센서를 이용 가능하다.
제어부는, 측정된 SpO2 값과 미리 설정된 제 1 임계값 a (예를 들어 90 ％) 를 비교한다 (스텝 S3). 측정된 SpO2 값이 제 1 임계값 a 보다 낮은 경우에는, 스텝 S2 로 되돌아와, 계속해서 산소 가스의 공급을 계속하면서 SpO2 값과 BPM 값을 측정한다. SpO2 값이 제 1 임계값 a 이상이면, 스텝 S4 로 진행되어 BPM 값을 체크한다.
BPM 값에는 미리 제 2 임계값 b 가 설정되어 있다. 제 2 임계값 b 는 도 1 에 나타내는 바와 같이, PaCO2 가 높고, 2 형 호흡 부전 환자의 BPM 이 증가할 때의 값을 상정하여 설정된다. 일반적으로, 2 형 호흡 부전 환자에게 있어서의 급변 예조의 기준은, BPM 이 30 정도를 상회한 경우로 되어 있으므로, 제 2 임계값 b 는, 예를 들어 BPM 30 으로 설정한다. 제어부는, 측정된 BPM 값과 미리 설정된 제 2 임계값 b 를 비교한다 (스텝 S4). BPM 값이 제 2 임계값 b 보다 낮은 경우, 스텝 S2 로 되돌아와, 계속해서 산소 가스의 공급을 계속하면서 SpO2 값과 BPM 값을 측정한다. 그러나, BPM 값이 제 2 임계값 b 이상인 경우, 제어부는 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단한다 (스텝 S5).
SpO2 값이 제 1 임계값 a 이상, 또한 BPM 값이 상승하여 제 2 임계값 b 이상이 된 상태는, 이산화탄소의 배출이 불충분하고, PaCO2 의 증가에 자극되어 BPM 이 증가하는 도 1 의 B 상태, 요컨대 CO2 나르코시스의 제 1 예조가 발생하고 있을 가능성이 있다. 그래서, 제어부는 이상의 예조로 판단하여 (스텝 S5), 즉시 산소 가스의 유량을 제로로 한다 (스텝 S6).
도 2 의 제어 플로에서는, 스텝 S6 에서 유량을 제로로 하여 산소 가스의 공급을 정지시키지만, 이상의 예조로 판단된 후의 스텝은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미리 저유량이고 CO2 나르코시스가 발생할 우려가 적은 초기 유량을 설정해 두고, 스텝 S5 에서 이상의 예조로 판단한 경우, 스텝 S6 에서는 제어부가 산소 가스의 유량을 초기 유량으로 하여, 산소 가스의 공급을 계속하는 제어로 해도 된다. 또한, 스텝 S6 에 계속해서, 산소 공급 장치가 경보를 발하는 스텝을 마련할 수도 있다.
또, 스텝 S4 에서는 BPM 상한을 제 2 임계값 b 로서 설정하고, 제 2 임계값 b 이상인 경우를 이상의 예조로 판정하고 있지만, 제 3 임계값 c 로서 BPM 의 하한 (예를 들어, BPM 10) 을 추가하여 판단할 수도 있다. 스텝 S4 에서, BPM 이 제 2 임계값 b 이상 또는 제 3 임계값 c 이하인 경우, 스텝 S5 로 진행되어 이상의 예조로 판단하는 제어 플로로 해도 된다. BPM 이 제 3 임계값 c 이하인 상태는, 도 1 의 C 에 상당하는 BPM 의 감소이고, CO2 나르코시스의 제 2 예조의 가능성이 높은 것으로 하여 이상의 예조로 판단한다. BPM 상한의 제 2 임계값 b 에 더하여, BPM 하한의 제 3 임계값 c 에 의해, CO2 나르코시스의 예조 검지의 확실성을 높일 수 있다. 또, 급성기의 환자에 대해 고유량의 산소를 투여한 경우 등에는 단번에 도 1 의 C 상태에 이르는 케이스도 생각할 수 있다. 본 실시예에서는, 그러한 케이스에서도 환자의 이상 징후를 파악하는 것이 가능하게 되어 있다.
실시예
본 발명의 산소 공급 장치의 실시예인, 산소 농축 장치의 구성을 도 3 에 나타낸다. 산소 농축 장치는, 앞서 설명한 바와 같이 주로 재택 산소 요법에 사용한다. 산소 농축 장치는, 공기 중에 포함되는 질소를 분리하여, 고농도 산소 (산소 부화 기체) 를 흡입용의 산소 가스로서 공급하는 장치이다. 도 3 에 있어서, 각 구성 사이를 연결하는 실선은 가스의 유로를 나타내고, 점선은 제어 신호 등의 전기 신호의 경로를 나타낸다. 또한, 본 발명에 있어서의 산소 공급 장치는 산소 농축 장치에 한정되는 것이 아니고, 봄베에 충전한 고압 산소 가스를 흡입용의 산소 가스로서 공급하는 산소 공급 장치여도 된다.
실시예의 산소 농축 장치는, 재택 산소 요법을 받는 산소 농축 장치의 사용자의 SpO2 를, 제 1 센서부인 펄스 옥시미터 (2) 로 측정하고, SpO2 가 의사 등으로부터 처방된 설정값 (예를 들어, 90 ％ ∼ 94 ％) 이 되도록, 제어부 (103) 가 산소 가스 유량을 제어하는 피드백 기능을 구비한다. SpO2 피드백 기능을 사용 함으로써, 산소 농축 장치로부터 사용자의 안정, 노작, 수면의 각각의 상태에 따라, 보다 바람직한 유량의 산소 가스가 공급되기 때문에, 재택 산소 요법의 효과를 높이는 것을 기대할 수 있다. 또, 상기와 같이 CO2 나르코시스의 예조를 검출함으로써, 안전성도 높일 수 있다.
산소 농축 장치의 본체 (1) 에는, 가압 공기를 공급하는 컴프레서 (102), 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 충전한 흡착통 (107), 흡착 공정, 탈착 공정 등의 시퀀스를 전환하는 전환 밸브 (105), 농축된 산소 가스의 유량을 증감시키는 컨트롤 밸브 (104) 등과, 이것들의 제어를 실시하는 제어부 (103) 가 수납되어 있다. 제어부 (103) 는 예를 들어 CPU (중앙 연산 처리 장치) 에 의해 구성된다.
본체 (1) 에서 농축된 산소 가스는, 컨트롤 밸브 (104) 에 의해 유량이 조정되고, 캐뉼라 (4) 에 의해 재택 산소 요법을 받는 사용자에게 공급된다. 제어부 (103) 가 컨트롤 밸브 (104) 를 제어함으로써, 예를 들어 0.25 ℓ/분에서 5.00 ℓ/분 사이의 설정값으로 산소 가스의 유량은 제어된다. 제 1 센서부는 펄스 옥시미터 (2) 이고, 사용자의 손가락 끝 등에 장착되어 SpO2 를 측정하여 제어부 (103) 에 송신한다. 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 상승에 부수하여 변동하는 바이탈 정보를 취득하는 제 2 센서부는 BPM 센서 (3) 이고, 사용자의 BPM 을 측정하여 제어부 (103) 에 송신한다.
원료 공기는, 먼지 등의 이물질을 없애는 흡기 필터 (101) 를 구비한 공기 도입구로부터 본체 (1) 에 도입된다. 이 때, 공기 중에는, 통상 약 21 ％ 의 산소 가스, 약 77 ％ 의 질소 가스, 0.8 ％ 의 아르곤 가스, 이산화탄소 외의 가스가 1.2 ％ 포함되어 있다. 산소 농축 장치는, 호흡용 가스로서 필요한 산소 가스만을 농축시켜 취출한다.
본체 (1) 내에 도입된 원료 공기는, 컴프레서 (102) 에 의해 가압되어, 질소 분자를 선택적으로 흡착하는 제올라이트 등으로 이루어지는 흡착제가 충전된 흡착통 (107) 에 보내진다. 제어부 (103) 는, 전환 밸브 (105) 를 조작함으로써, 대상으로 하는 흡착통 (107) 을 순차 전환하면서 가압된 원료 공기를 공급하고, 흡착통 (107) 내에서 원료 공기 중에 포함되는 약 77 ％ 의 질소 가스를 선택적으로 흡착 제거한다.
흡착통 (107) 은, 1 통식, 2 통식 외에 3 통 이상의 다통식 등 공지된 구성을 이용할 수 있지만, 연속적이고 또한 효율적으로 원료 공기로부터 산소 농축 가스를 제조하기 위해서는, 2 통식이나 다통식의 흡착통 (107) 을 사용하는 것이 바람직하다. 2 통식의 압력 변동 흡착형 (PSA 형) 의 산소 농축 장치에서는, 일방의 흡착통 A 가 흡착 공정을 실시하고 있는 경우에는, 타방의 흡착통 B 에서는 탈착 공정을 실시하고, 전환 밸브 (105) 를 제어함으로써, 흡착 공정, 탈착 공정을 각각 역위상의 형태로 순차 전환하여, 산소를 연속적으로 생성하고 있다.
또, 컴프레서 (102) 로는, 압축 기능만, 혹은 압축, 진공 기능을 갖는 컴프레서로서 2 헤드 타입의 요동형 공기 압축기가 사용되는 것 외에, 스크루식, 로터리식, 스크롤식 등의 회전형 공기 압축기가 사용되는 경우도 있다. 또, 이 컴프레서 (102) 를 구동시키는 전동기의 전원은, 교류여도 되고 직류여도 된다.
가압 상태의 흡착통 (107) 내에서 공기 중의 질소 가스를 흡착제에 흡착시키고, 흡착되지 않은 산소를 주성분으로 하는 산소 농축 가스가 흡착통 (107) 으로부터 취출된다. 취출된 산소 농축 가스는, 흡착통 (107) 으로 역류하지 않도록 형성된 역지 밸브 (108) 를 통하여, 제품 탱크 (106) 에 유입되어 저장된다. 제품 탱크 (106) 에 저장된 산소 농축 가스는, 예를 들어 95 ％ 와 같은 고농도의 산소 가스이다.
그리고, 컨트롤 밸브 (104) 를 제어하여, 의사 등의 처방에 의한 유량의 산소 가스를 캐뉼라 (4) 로부터 사용자에게 공급한다. 산소 농도/유량 센서 (110) 는, 공급되는 산소 가스의 유량 및 산소 농도를 제어부 (103) 에 피드백하여, 산소 농축 장치에 의한 산소 가스의 생성, 공급이 컨트롤된다.
실시예의 산소 농축 장치에서는, CO2 나르코시스의 예조를 검출하기 위해서, 펄스 옥시미터 (2) 와 BPM 센서 (3) 에 의해, SpO2 값과 BPM 값을 소정의 간격으로 측정하여, 제어부 (103) 에 송신한다. 제어부 (103) 는 도 2 에 나타낸 플로에 의해, 이상의 예조를 판정하고, CO2 나르코시스의 예조가 있는 것으로 판단했을 때에는, 컨트롤 밸브 (104) 를 제어하여, 산소 가스의 공급을 정지시킨다. 그리고, 컴프레서 (102) 나 전환 밸브 (105) 를 제어하여, 산소 가스의 생성을 정지시킨다. 동시에 제어부 (103) 는 경보를 발하여, 산소 가스의 공급을 정지시킨 것을 사용자에게 전달한다.
제어부 (103) 는, SpO2 값과 BPM 값으로부터 CO2 나르코시스의 예조를 판단한다. 이 때문에, 산소 농축 장치에 PaCO2 의 센서를 형성하지 않고, CO2 나르코시스의 위험이 있는 것을 예측하여, 산소 농축기를 제어할 수 있다. 산소 농축 장치의 제어부 (103) 가 CO2 나르코시스의 예조를 판단함으로써, 재택 산소 요법을 받는 이용자의 안전을 보다 높일 수 있다.
사용자가 산소 농축 장치의 SpO2 피드백 기능을 작동시키면, 제어부 (103) 는 펄스 옥시미터 (2) 로 측정되는 SpO2 값이, 의사 등의 의료 종사자에 의해 처방된 범위 (예를 들어, 90 ％ ∼ 94 ％) 가 되도록, 컨트롤 밸브 (104) 를 제어하여 산소 가스 유량을 조정한다.
산소 농축 장치로부터 공급되는 산소 가스의 유량이 고정인 경우, 사용자는 자신의 상태에 따라 산소 농축 장치의 조작을 실시하여, 산소 가스의 유량을 변경하지 않으면, 산소 가스가 부족 또는 과잉이 되는 경우가 있다. 예를 들어, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 사용자가 안정시에서 노작시로 바뀌면, 소비되는 산소량이 증가하여 SpO2 가 저하된다. 이 때문에, 산소 가스의 유량을 안정시의 처방에서 노작시의 처방으로 변경하지 않으면, 사용자는 숨막힘 등의 불쾌감을 느낀다.
한편, 산소 농축 장치의 SpO2 피드백 기능을 작동시키고 있으면, 제어부 (103) 는 펄스 옥시미터 (2) 로 측정되는 SpO2 값에 기초하여 산소 가스 유량이 제어된다. 이 때문에, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 사용자가 안정시에서 노작시로 바뀌어 소비되는 산소량이 증가한 경우, 제어부 (103) 는 SpO2 가 저하되지 않도록 산소 가스의 유량을 늘린다. 산소 가스의 유량이 증가하여, SpO2 는 일정하게 유지되므로, 사용자가 숨막힘 등의 불쾌감을 느끼는 것을 방지할 수 있다. 산소 농축 장치는 SpO2 가 처방된 범위가 되도록, 산소 가스의 유량을 조정하여 공급하기 때문에, 재택 산소 요법의 효과를 높이는 것을 기대할 수 있다.
실시예의 산소 농축 장치에서는, SpO2 피드백 기능이 작동 중에도, 제어부 (103) 가 도 2 의 플로로 제어를 실시한다. SpO2 피드백 기능에 의해, 제어부 (103) 는 SpO2 가 처방된 범위가 되도록, 산소 가스의 유량을 증감시키는 제어를 실시한다. 산소 가스의 유량이 증가되어도, 제어부 (103) 는 도 2 의 플로로 SpO2 값과 BPM 값으로부터 CO2 나르코시스의 예조를 감시하여, 이상으로 판단한 경우에는 SpO2 피드백 기능을 정지시키고, 산소 가스의 공급을 정지시키거나, 또는 미리 저유량이고 CO2 나르코시스가 발생할 우려가 적은 초기 유량으로의 공급으로 전환한다. 이 때문에, 재택 산소 요법을 받는 이용자의 안전을 보다 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 서술했지만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변형, 변경이 가능하다.
산업상 이용가능성
본 발명의 산소 공급 장치는 CO2 나르코시스의 예조를 조기에 검출할 수 있기 때문에, 산소 농축 장치에 의해 재택 산소 요법을 받는 이용자의 안전을 보다 높일 수 있다.
1 : 본체
2 : 펄스 옥시미터 (제 1 센서부)
3 : BPM 센서 (제 2 센서부)
4 : 캐뉼라
101 : 흡기 필터
102 : 컴프레서
103 : 제어부
104 : 컨트롤 밸브
105 : 전환 밸브
106 : 제품 탱크
107 : 흡착통
108 : 역지 밸브
109 : 조압 (調壓) 밸브
110 : 산소 농도/유량 센서

Claims (12)

  1. 흡입용의 산소 가스를 사용자에게 공급하는 산소 공급 장치로서,
    사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 센서부와,
    상기 사용자의 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 정보를 취득하는 제 2 센서부와,
    상기 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보에 기초하여 산소 가스의 공급량을 피드백 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 제 2 임계값 이상일 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하고, 상기 피드백 제어를 정지시키고, 산소 가스의 유량을 제로 또는 초기 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 호흡 횟수의 제 2 임계값이 30 BPM 인 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  3. 흡입용의 산소 가스를 사용자에게 공급하는 산소 공급 장치로서,
    사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 센서부와,
    상기 사용자의 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 정보를 취득하는 제 2 센서부와,
    상기 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보에 기초하여 산소 가스의 공급량을 피드백 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 하한값의 제 3 임계값 이하일 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하고, 상기 피드백 제어를 정지시키고, 산소 가스의 유량을 제로 또는 초기 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 호흡 횟수의 제 3 임계값이 10 BPM 인 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 산소 공급 장치는, 대기 중의 산소를 농축시킨 농축 산소 가스를 상기 산소 가스로서 공급하는 산소 농축 장치인 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 산소 공급 장치는, 봄베에 충전된 고압 산소 가스를 상기 산소 가스로서 공급하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 예조로 판단하면, 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 센서부는, 펄스 옥시미터인 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치.
  9. 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보에 기초하여 산소 가스의 공급량을 피드백 제어하는 산소 공급 장치의 제어 방법으로서,
    상기 산소 공급 장치의 제어 수단이
    사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 스텝과,
    상기 사용자의 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 정보를 취득하는 제 2 스텝과,
    상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 위험성을 판단하는 제 3 스텝을 구비하고,
    상기 제 3 스텝은, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 상한값의 제 2 임계값 이상일 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하고,
    상기 제 3 스텝에서 상기 예조로 판단하면, 상기 피드백 제어를 정지시키고, 산소 가스의 유량을 제로 또는 초기 설정값으로 제어하는 제 4 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치의 제어 방법.
  10. 사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보에 기초하여 산소 가스의 공급량을 피드백 제어하는 산소 공급 장치의 제어 방법으로서,
    상기 산소 공급 장치의 제어 수단이
    사용자의 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 정보를 취득하는 제 1 스텝과,
    상기 사용자의 1 분간당의 호흡 횟수 (BPM) 정보를 취득하는 제 2 스텝과,
    상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 위험성을 판단하는 제 3 스텝을 구비하고,
    상기 제 3 스텝은, 상기 경피적 동맥혈 산소 포화도 (SpO2) 의 값이 제 1 임계값 이상이고, 또한 상기 호흡 횟수의 값이 하한값의 제 3 임계값 이하일 때, 상기 사용자의 동맥혈 이산화탄소 분압의 이상 상승의 예조로 판단하고,
    상기 제 3 스텝에서 상기 예조로 판단하면, 상기 피드백 제어를 정지시키고, 산소 가스의 유량을 제로 또는 초기 설정값으로 제어하는 제 4 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치의 제어 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 스텝에서 상기 예조로 판단하면, 경보를 발하는 제 5 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 장치의 제어 방법.
  12. 삭제
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