KR102629693B1 - 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기관내관에 삽입되며 내부가 중공된 중공관과, 상기 중공관의 출구 부분에 연결되며 상기 중공관을 통해 공기를 흡입하여 배출하는 에어 펌프와, 상기 에어 펌프로부터 배출되는 공기로부터 이산화탄소의 분압을 실시간 측정하는 CO2 센서와, 상기 중공관의 위치에 따라 가변하는 상기 이산화탄소의 분압 및 분압 변화량 중 적어도 하나를 이용하여 상기 중공관의 기도 또는 식도 진입 상태를 판단하는 제어부, 및 상기 판단 결과에 대응하는 알림 정보를 출력하여 기관내삽관을 가이드하는 알람부를 포함하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기관내삽관 중 기도(또는 식도) 출입 직전에 기도/식도 진입 여부를 실시간으로 분석하고 알릴 수 있어 기관내삽관 소요시간을 단축할 수 있다. 아울러, 기관내관이 식도로 삽관되어 기관삽관에 실패한 경우 즉시 확인하여 재삽관을 시행함으로써 성공적인 기관내삽관까지 수행 시간을 단축할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기관내삽관 중 기도(또는 식도) 출입 직전에 기도/식도 진입 여부를 실시간으로 분석하고 알릴 수 있어 기관내삽관 소요시간을 단축할 수 있다. 아울러, 기관내관이 식도로 삽관되어 기관삽관에 실패한 경우 즉시 확인하여 재삽관을 시행함으로써 성공적인 기관내삽관까지 수행 시간을 단축할 수 있다.
Description
본 발명은 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치에 관한 것으로서, 기관내삽관을 효율적으로 가이드하고 소요시간을 단축할 수 있는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치에 관한 것이다.
호흡 부전 환자 및 전신 마취를 시행하는 환자에서는 스스로 적절한 환기를 할 수 없어 기계 환기가 필요하다. 기계 환기를 시행하기 위해서는 환자의 기관에 기관내관을 삽입하여 인공호흡기와 연결을 통해 환자에게 산소를 공급하게 이산화탄소를 제거하게 된다. 인공호흡기를 필요로 하는 환자에게 성공적인 기관내삽관이 이루어지지 못할 경우 환자는 산소 농도 저하 및 이산화탄소 농도 상승으로 인한 산증으로 사망에 이를 수 있다.
기관내삽관을 위한 가장 대표적인 방법으로 후두경을 사용하여 기관의 입구 부분인 성대를 관찰하는 상태에서 기관내관을 기관으로 삽입하는 방법이 있다. 하지만 환자에 따라서는 성대 및 기도 진입부가 잘 관찰되지 않는 경우도 흔하다. 이러한 경우, 기관삽관의 난이도가 상승하며, 시술자는 성대가 일부만 보이거나 아예 보이지 않는 상태에서 기관삽관을 시행하게 된다.
기관내관은 기도로 삽입이 되어야 하나 여러가지 이유로 기도가 아닌 식도로 삽입될 수 있다. 식도로 삽관이 된 경우 환자에게 적절한 환기가 제공되지 못해 다시 기관내삽관을 시행하는 등 응급한 처치가 필요하다.
현재로서는 식도로 삽관이 되었는지를 확인하기 위해서는 환자의 산소포화도가 시간이 흐르며 떨어지는 것을 관찰하거나, 삽관이 완료된 후 호흡음을 청진하거나, 삽관이 완료된 후 호기말 이산화탄소 농도를 측정하는 방법 등이 있으나, 현재까지 실시간으로 이를 확인하는 방법은 없다. 따라서 실시간으로 기관내삽관을 보조하고, 기관내삽관이 적절하게 되었는지를 평가할 수 있는 장비가 요구된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2007-0044379호(2007.04.27 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 이산화탄소 분압 측정을 기반으로 기관내삽관을 효율적으로 가이드하고 소요시간을 단축시킬 수 있는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 기관내관에 삽입되며 내부가 중공된 중공관과, 상기 중공관의 출구 부분에 연결되며 상기 중공관을 통해 공기를 흡입하여 배출하는 에어 펌프와, 상기 에어 펌프로부터 배출되는 공기로부터 이산화탄소의 분압을 실시간 측정하는 CO2 센서와, 상기 중공관의 위치에 따라 가변하는 상기 이산화탄소의 분압 및 분압 변화량 중 적어도 하나를 이용하여 상기 중공관의 기도 또는 식도 진입 상태를 판단하는 제어부, 및 상기 판단 결과에 대응하는 알림 정보를 출력하여 기관내삽관을 가이드하는 알람부를 포함하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간당 분압 변화량이 임계치 이상이면 상기 중공관의 입구가 상기 기도에 위치하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간당 분압 변화량이 임계치보다 작으면 상기 중공관의 입구가 상기 식도에 위치하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 알람부는, 상기 이산화탄소의 분압이 증가하는 방향 또는 감소하는 방향으로 가변하는 상황에 대응하여 상기 중공관의 입구가 기도 측 또는 식도 측으로 이동 중임을 각각 가이드할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 이산화탄소의 단위 시간당 분압 변화량이 기도에 매칭된 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되면 상기 기관내관이 상기 기도에 삽관 중인 것으로 판별하고, 상기 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되지 않으면 상기 기관내관이 상기 식도에 삽관 중인 것으로 판별할 수 있다.
또한, 상기 알람부는, LED 램프, 디스플레이, 스피커 중 적어도 하나를 포함하여 구현되며, 상기 알림 정보를 시각 또는 청각적으로 제공할 수 있다.
또한, 상기 LED 램프는, 상기 기도 및 식도 진입에 각각 대응하여 서로 다른 색상을 점등할 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치는, 상기 에어 펌프, 상기 CO2 센서, 상기 제어부 및 상기 알람부의 구동 전력을 제공하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치는, 상기 에어 펌프, 상기 C02 센서, 상기 제어부, 상기 알람부 및 상기 배터리를 내장하는 본체 케이스, 및 상기 본체 케이스의 외측에 형성된 상기 에어 펌프의 입구 부분과 상기 중공관의 출구 부분을 연결하며 상기 중공관을 통해 흡입된 공기를 상기 에어 펌프로 전달시키는 연결 튜브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이산화탄소 분압 측정을 기반으로 기관내삽관 중 기도(또는 식도) 출입 직전에 기도/식도 진입 여부를 실시간으로 분석하고 알릴 수 있어 기관내삽관 소요시간을 단축할 수 있다. 아울러, 기관내관이 식도로 삽관되어 기관삽관에 실패한 경우 즉시 알리고 재삽관을 유도함으로써 성공적인 기관내삽관까지 수행 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기관내삽관 보조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 구현 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 기관삽관 과정 중에 시간에 따라 관측되는 이산화탄소 분압 데이터의 일례를 설명한 도면이다.
도 2는 도 1의 구현 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 기관삽관 과정 중에 시간에 따라 관측되는 이산화탄소 분압 데이터의 일례를 설명한 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기관내삽관 보조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 구현 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기관내삽관 보조 장치(100)는 중공관(110), 에어 펌프(120), CO2 센서(130), 제어부(140) 및 알람부(150)를 포함하며, 배터리(160), 본체 케이스(170) 및 연결 튜브(180)를 더 포함할 수 있다.
중공관(110)은 기관내관(endotracheal tube; 삽관 튜브)(10)의 내측에 삽입되어 사용되며, 기관 삽관 시 가이드 와이어(stylet; 스타일렛) 역할을 수행한다. 이때 중공관(110)은 일반 가이드 와이어와 같이 기관내관(10)의 상단에 결합된 커넥터(11) 내측을 관통하여 길이 방향으로 삽입될 수 있다.
중공관(110)은 금속, 플라스틱 등의 재질로 구현될 수 있으며, 기존의 가이드 와이어와는 다르게, 공기 흐름이 가능하도록 내부가 중공된 구조를 가진다. 이와 같이, 중공관(110)은 기관 삽관시 기존의 가이드 와이어 대신 기관내관(10)을 지지함과 동시에 이산화 탄소 흡입 시 통로가 된다.
중공관(110)의 입구 부분은 기관 삽관 시에 환자의 체내로 진입하는 부분이며, 출구 부분은 에어 펌프(120)의 입구 부분에 연결된다.
여기서, 중공관(110)의 출구 부분은 에어 펌프(120)와 다이렉트로 연결될 수도 있고 도 2와 같이 연결 튜브(180)를 매개로 연결될 수도 있다. 연결 튜브(180)는 플렉서블한 재질로 구성될 수 있고 중공관(110)을 통해 흡입된 공기를 에어 펌프(120)로 전달시킨다. 따라서 중공관(110)을 통해 흡입된 공기는 연결 튜브(180)를 경유하여 전달된다.
에어 펌프(120)(air pump)는 체외에 위치하며, 중공관(110)의 중공된 통로를 통하여 공기를 흡입하여 외부로 배출한다. 이때, 중공관(110)의 입구 부분이 기도 부근에 근접하게 될수록 공기 중 이산화탄소의 분압이 높아지게 된다.
에어 펌프(120)의 입구는 중공관(110)과 연결되고, 출구는 CO2 센서(130)와 연결된다. 따라서, 에어 펌프(120)는 중공관(110)을 통하여 이산화탄소를 흡입하고 이를 CO2 센서(130)로 보낼 수 있다.
C02 센서(130)는 에어 펌프(120)로부터 배출되는 공기로부터 이산화탄소 분압(CO2 분압)을 실시간 측정한다. 여기서 CO2 분압은 ETCO2(호기말 이산화 탄소) 분압을 의미할 수 있다. 그리고 CO2 센서(130)와 에어 펌프(120) 사이는 공기 포집 및 측정 효율을 위하여 보조 튜브(125)에 의해 연결될 수 있다.
CO2 센서(130)는 에어 펌프(120)에서 보낸 공기 중의 CO2의 분압을 전압으로 변환하여 제어부(140)로 전달할 수 있다. 제어부(140)는 CO2 센서(130)에서 제공하는 C02 분압을 실시간 전달받고 이를 분석한다.
제어부(140)는 중공관(110)의 위치에 따라 가변하는 이산화탄소의 분압 및 분압 변화량 중 적어도 하나를 이용하여 중공관(110)의 기도 또는 식도 진입 상태를 판단한다. 예를 들어, 제어부(140)는 CO2 분압 또는 분압 기울기(변화량)가 일정 이상이면 기도 입구(후두)에 진입한 것으로 판단하여 LED 램프(151)를 발광시키거나, 소리 알람 등을 통하여 사용자에게 올바른 위치에 진입하였음을 전달한다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(140)는 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간(예: 1초) 당 분압 변화량이 임계치 이상에 도달하면 중공관(110)의 입구가 기도에 위치 또는 진입한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간당 분압 변화량이 임계치보다 작으면 중공관의 입구가 식도에 위치 또는 진입한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 기관삽관 과정 중에 시간에 따라 관측되는 이산화탄소 분압 데이터의 일례를 설명한 도면이다.
도 3에서 가로축은 시간, 세로축은 시간별 관측된 CO2 농도를 나타낸다. 이때, C02 농도라는 단어의 의미에는 CO2 분압을 포함한다.
도 3에서 51초 시점은 실제로 중공관(110)이 기도 입구(후두)에 도달한 시점에 해당하며 이때부터 C02 농도가 급격히 증가한 것을 알 수 있다. 이와 같이, 단위 시간당 CO2 농도의 변화량(기울기 값)이 임계 이상일 때 중공관(110)이 식도 입구 위치에 진입한 것으로 판별할 수 있다. 물론, 현재 관측된 C02 농도 값이 임계치(예: 2000 ppm) 이상으로 상승한 경우에도 중공관(110)이 식도 입구 위치에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
따라서 본 발명의 경우 기관내삽관 중에 기관내관(10)의 끝 부분의 위치에 따른 이산화탄소 분압의 기울기를 계산하여 기관내관(10)을 기도로 위치시키는 과정을 보조할 수 있고, 기관내관(10)이 기도 근처에서 멀어지는 경우에 알람을 울려줄 수 있다.
그밖에도, 제어부(140)는 이산화탄소의 단위 시간당 분압 변화량이 기도에 매칭된 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되면 기관내관(10)이 기도에 삽관 중인 것으로 판별하고, 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되지 않으면 기관내관(10)이 식도에 삽관 중인 것으로 판별할 수 있다. 여기서 기도 내 기준 분압 기울기 범위는 사전에 표준 값으로 미리 설정될 수 있다.
이에 따르면, 기도 및 식도 위치 가이드 이후에, 실제로 기관삽관을 시행함에 있어, 사용자 실수, 기계 오류, 개인 신체 특성차 등에 의하여 식도로 잘못 삽관되는 경우가 발생하더라도 해당 상황을 즉시 알리고 빠르게 재삽관을 유도할 수 있다.
알람부(150)는 판단 결과에 대응하는 알림 정보를 시각 및 청각 중 적어도 하나의 방식으로 출력하여 기관내삽관을 사용자에게 가이드한다.
여기서, 알람부(150)는 C02의 분압이 시간에 따라 증가하는 방향 또는 감소하는 방향으로 가변하는 상황에 각각 대응하여, 중공관(110)의 입구가 기도 측(올바른 방향) 또는 식도 측(잘못된 방향)으로 이동 중임을 알리고 가이드할 수 있다. 예를 들어, 알람부(150)는 음성 메시지, 소리(경보음), LED 램프 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 관련 정보를 안내하고 가이드할 수 있다.
이러한 알람부(150)는 LED 램프(151), 디스플레이, 스피커 중 적어도 하나를 포함하여 구현됨으로써, 알림 정보를 시각적 또는 청각적으로 제공할 수 있다.
도 2의 경우 두 개의 LED 램프(151)가 본체 케이스(170) 외측에 구비된 것을 예시한다. 이때, 두 개의 LED 램프(151) 각각은 기도 위치 및 식도 위치의 접근에 대응하여 설정 색상(예: 기도 접근 시 파란색, 식도 접근 시 붉은색)을 발광하도록 동작할 수 있다. 물론, LED 램프는 단일의 형태로도 구성 가능하며 이 경우 단일의 LED 램프에서 기도 및 식도 진입에 각각 대응하여 서로 다른 색상을 점등하도록 동작할 수 있다.
이러한 본 발명의 기관내삽관 보조 장치(100)의 가이드에 따라 기관내관(10)이 기도에 정상 삽입된 후에 사용자는 중공관(110)을 기관내관(10)으로부터 제거하고 환자의 입에 기관내관(10)을 고정하여 마무리하면 된다.
기관내삽관 보조 장치(100)는 도 1과 같이 배터리(160)를 추가로 포함할 수 있다. 배터리(160)는 에어 펌프(120), CO2 센서(130), 제어부(140) 및 알람부(150)의 구동 전력을 제공하며, 내장형 또는 착탈 가능한 형태로 구현될 수 있다. 중공관(110)을 제외한 나머지 구성요소(120,130,140,150,160)는 환자의 체외에 위치하는 부분으로, 모두 본체 케이스(170)에 내장될 수 있다.
본체 케이스(170)의 외측에는 에어 펌프(120)의 입구 부분이 형성된다. 에어 펌프(120)의 입구 부분과 중공관(110)은 서로 다이렉트로 연결될 수도 있지만 도 2와 같이 별도의 연결 튜브(180)에 의해 연결될 수 있으며, 이 경우 가동 영역(범위)을 보다 넓힐 수 있다. 물론 이를 위해 연결 튜브(180)는 플렉서블한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에 따르면, 기관내삽관 중 기도(또는 식도) 출입 직전에 기도/식도 진입 여부를 실시간으로 분석하고 알릴 수 있어 기관내삽관 소요시간을 단축할 수 있다. 아울러, 기관내관이 식도로 삽관되어 기관삽관에 실패한 경우 즉시 확인하여 재삽관을 시행함으로써 성공적인 기관내삽관까지 수행 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 경우 전기가 흐르는 부품을 체외에 위치시켜 보다 안전하게 분석을 수행할 수 있다. 아울러, 로봇 등과 접목한 자동화장비로 기관내 삽관을 시행하는 경우 본 발명의 장비를 이용하여 기도 입구를 찾고 진입하는 과정을 보조할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하면 실시간으로 CO2 retention 등을 모니터링할 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 기관내삽관을 시행하는 다양한 의료 영역에서 활용 가능하다. 특히, 기관내삽관 시행이 흔한 응급실, 중환자실, 수술실을 포함한 병원 내의 다양한 장소 및 병원 전 단계인 구급단계에서도 기관내삽관을 보조하는데 효과적으로 이용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기관내삽관 보조 장치
110: 중공관 120: 에어 펌프
130: CO2 센서 140: 제어부
150: 알람부 160: 배터리
170: 본체 케이스 180: 연결 튜브
110: 중공관 120: 에어 펌프
130: CO2 센서 140: 제어부
150: 알람부 160: 배터리
170: 본체 케이스 180: 연결 튜브
Claims (9)
- 삽관 튜브인 기관내관에 삽입되며 내부가 중공되어, 삽관시 상기 기관내관을 지지함과 동시에 이산화 탄소 흡입의 통로 역할을 수행하는 중공관;
상기 중공관의 출구 부분에 연결되며 상기 중공관을 통해 공기를 흡입하여 배출하는 에어 펌프;
상기 에어 펌프로부터 배출되는 공기로부터 이산화탄소의 분압을 실시간 측정하는 CO2 센서;
상기 중공관의 위치에 따라 가변하는 상기 이산화탄소의 분압 및 분압 변화량 중 적어도 하나를 이용하여 상기 중공관의 기도 또는 식도 진입 상태를 판단하는 제어부;
상기 판단 결과에 대응하는 알림 정보를 출력하여 기관내삽관을 가이드하는 알람부;
상기 에어 펌프, 상기 CO2 센서, 상기 제어부 및 상기 알람부의 구동 전력을 제공하는 배터리;
상기 에어 펌프, 상기 C02 센서, 상기 제어부, 상기 알람부 및 상기 배터리를 내장하는 본체 케이스; 및
상기 본체 케이스의 외측에 형성된 상기 에어 펌프의 입구 부분과 상기 중공관의 출구 부분을 연결하며 상기 중공관을 통해 흡입된 공기를 상기 에어 펌프로 전달시키며, 플렉서블한 재질로 형성된 연결 튜브를 포함하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간당 분압 변화량이 임계치 이상이면 상기 중공관의 입구가 상기 기도에 위치하고 있는 것으로 판단하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이산화탄소의 분압 또는 단위 시간당 분압 변화량이 임계치보다 작으면 상기 중공관의 입구가 상기 식도에 위치하고 있는 것으로 판단하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 알람부는,
상기 이산화탄소의 분압이 증가하는 방향 또는 감소하는 방향으로 가변하는 상황에 대응하여 상기 중공관의 입구가 기도 측 또는 식도 측으로 이동 중임을 각 가이드하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 이산화탄소의 단위 시간당 분압 변화량이 기도에 매칭된 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되면 상기 기관내관이 상기 기도에 삽관 중인 것으로 판별하고, 상기 기준 분압 기울기 범위 내에 포함되지 않으면 상기 기관내관이 상기 식도에 삽관 중인 것으로 판별하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 알람부는,
LED 램프, 디스플레이, 스피커 중 적어도 하나를 포함하여 구현되며,
상기 알림 정보를 시각 또는 청각적으로 제공하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 LED 램프는,
상기 기도 및 식도 진입에 각각 대응하여 서로 다른 색상을 점등하는 이산화탄소 분압 측정에 기반한 기관내삽관 보조 장치. - 삭제
- 삭제
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- 2021-09-14 KR KR1020210122422A patent/KR102629693B1/ko active IP Right Grant
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