KR20030014225A - 팽창가능한 지지체 - Google Patents

Abstract

압력 패드는 패드 아래에 위치된 센서 패드를 갖는 2세트의 셀을 포함한다. 팽창 동안에, 유체의 일부는 센서 패드로 배출되고, 나머지는 셀을 채운다. 튜브내의 공기 흐름에 변화를 야기하는 환자 자세/체중에서의 변화는 압력 변환기에서 측정되는 차동 압력을 변경시킨다. 이 피드백에 기반하여, 마이크로프로세서는 펌프에 대한 파워 레벨을 직접 제어하여, 바닥에 닿는 것을 방지하고 최소 압력으로 실행하기 위해, 셀에 대한 공기 흐름을 조정한다. 압력 패드는 발꿈치 부분, 다리 부분, 몸통 부분 및 머리 부분으로 나누어진다. 발꿈치, 머리 및 다리 부분은 보다 낮은 압력(P1)으로 유지되고, 몸통 부분은 보다 높은 압력(P2)으로 유지된다. 각 부분내의 유체를 제어하기 위한 제어 모듈이 압력 패드 내부에 제공된다. 압력 패드는 교번식 또는 정지 패드일 수 있다.

Description

팽창가능한 지지체{INFLATABLE SUPPORT}

누워서 지내는 환자들의 욕창(decubitus ulcers)의 방지 및 관리를 위해 교번식 압력 패드가 잘 알려져 있다. 일반적으로 욕창(bedsores)이라고 알려진 욕창의 형태는, 다른 것들 중에서, 누워서 지내는 환자의 피부의 일부분에 가해진 압력에 의해 발생한다.

교번식 압력 패드는 일반적으로 교번적으로 팽창가능한 2세트의 셀들을 포함하는데, 팽창 및 수축 사이클의 기간은 부드러운 마시지 효과를 위해 2분 미만에서 20분 이상으로 지속될 수 있다.

패드내의 높은 공기압은, 환자의 뼈 돌출부를 지지하고, 적당한 압력 경감을 제공하기 위해 환자가 패드의 수축된 셀로부터 충분히 들어올려지도록 보장하는데필요할 수 있다. 그러나, 낮은 공기압은 보다 부드럽고 편안한 패드를 제공하기 때문에 바람직하다. 이에 따라, 최적의 압력 지지체는 환자마다 다를뿐만 아니라, 하나의 사이클 동안에 압력 지지점이 변화되기 때문에 패드의 팽창 사이클 동안에 달라진다. 환자가 누운 자세에서 앉은 자세로 변화함에 따라, 필요한 최적의 지지체 압력도 역시 달라질 것이다.

교번식 압력 패드 위의 환자의 체중 분포에 따라 압축될 수 있는 센서 패드를 포함하는 자동 압력 컨트롤러를 제공하는 것이 공지되어 있다. 환자가 알맞게 지지되지 않는 경우, 센서 패드는 유체(fluid)의 누출을 감소시켜 배출되도록 하여, 이로써, 환자가 요구된 바와 같이 지지될 때까지 교번식 압력 패드로 보다 많은 유체가 공급되도록 한다.

유체는 유체 공급 라인으로부터 압력 패드를 통하여 흐르고, 압력 패드로부터 센서 패드를 통해 배출구(exhaust)로 배출되거나, 센서 패드로부터 배출구로 직접 배출된다.

이러한 장치는 펌프와 매트리스 사이에 다수의 연결 튜브를 사용할 필요가 있다. 이 방법은 매트리스에 부가되는 전자 또는 전기적인 내용물없이 순수하게 공기작용에 의한 것이고, 펌프는 효과적인 성능을 위해 충분한 출력으로 지속적으로 동작하여야 한다. 시스템은 설치시 독립적으로 셋업되어야 한다. 또한, 센서 패드가 압력 패드를 제공하는 유체 회로내에 있는 경우, 센서 성능은 유체 회로 및 전체 시스템 압력 강하 모두에 의존한다. 또한, 압력 패드의 정지식(static) 동작은 최적의 정지 압력이 설정될 수 없기 때문에 교번식 동작만큼 효과적이지 않다. 또한, 유체가 펌프로 다시 리턴되는 경우외에는, 전술된 바와 같은 공기 회로내에 센서 패드를 구비하는 것은 공지되어 있다.

본 발명은 압력-제어형 팽창가능한 패드 장치(pressure controlled inflatable pad apparatus)에 관한 것으로, 특히, 압력-제어형 교번식(alternating) 또는 정지식(static) 팽창가능한 압력 패드 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 교번식 압력 패드의 개략도.

도2는 도1에서의 교번식 압력 패드의 구역 배열을 도시한 도면.

도3은 도1에서의 교번식 압력 패드의 천골부의 수축 배열을 도시한 도면.

도4는 도1에서의 교번식 입력 패드의 엎드린 자세의 배열을 도시한 도면.

본 발명은 이를 개선하고자 한다.

본 발명에 따르면, 적어도 2세트의 팽창가능한 셀들; 상기 각 세트의 셀들에 대한 유체 공급 라인; 상기 공급 라인을 통해 상기 각 세트의 셀들을 팽창시키기 위한 펌프 장치; 센서 - 상기 센서는 상기 셀 아래에 위치됨 - ; 상기 센서를 통해 배출구로 유체가 흐르도록 상기 센서에 연결되는 개별 공급 라인; 및 상기 센서 출구에서 배출되는 유체의 유속에 따라, 상기 셀로의 유체 공급을 증가시키거나 감소시키기 위해, 상기 펌프의 출력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 압력 패드가 제공된다. 본 발명은 항상 개별적인 압력 제어수단 및 소모적인 압축기 출력을 갖는 최대 압축기 출력의 필요성을 없앨 수 있다. 이것은 압축기 수명의 증가와 적은 비용의 장점을 가진다.

상기 제어 수단은 상기 센서 출구에서의 유속에 따라 상기 압축기에 대한 펄스폭 변조 구동을 변경함으로써 상기 펌프의 출력을 제어한다. 상기 센서는 센서 패드내에 나선형으로 배열되는 적어도 하나의 압축가능한 튜브를 포함한다.

상기 센서 패드 출구에서 제한기에 걸리는 압력차가 상기 유속을 결정한다.

상기 센서 패드를 통해 배출구로의 유체 공급 라인은 상기 압력 패드내의 셀들 사이에 공간으로 배출하여, 환자의 보다 안락함을 위해 패드에 걸리는 습도 변화를 제어하게 된다.

상기 셀들은 다수의 팽창가능한 구역으로 구성되고, 상기 셀들에 대한 상기 공급 라인은 각각 상기 개별 구역들이 상이한 지지 압력으로 팽창되도록 할 수 있는 밸브가 제공되고, 상기 밸브 및 그 제어수단은 상기 압력 패드내에 위치된다.

상기 모든 팽창가능한 구역들은 제1 지지 압력으로 팽창되고, 발꿈치를 지지하는 적어도 하나의 구역은 상기 제1 지지 압력으로 유지되고, 몸통을 지지하는 적어도 하나의 부분은 보다 높은 제2 지지 압력으로 팽창되어 그 높은 압력으로 유지된다. 발꿈치 및/또는 머리를 지지하는 셀은 보다 나은 압력 경감을 위해 보다 작은 크기로 이루어진다.

상기 밸브는 전력이 없는 경우에는 자동으로 닫혀서, 셀의 수축을 방지하고 전력 장애 동안이나 전력이 이용가능하지 않은 운송 동안에 사용자에게 지지체를 제공한다.

상기 사용자의 몸통을 지지하는 상기 셀 구역은, 사용자가 상기 압력 패드에 오르내리는 것을 용이하게 하기 위해 개별적으로 수축가능하고, 상기 셀들에 대한 상기 공급 라인 및 센서 패드는 상기 압력 패드의 옆에서 쉽게 내리기 쉽도록 하기 위해 상기 압력 패드 아래에 위치된다.

또한, 머리 및 발꿈치를 지지하는 상기 셀 구역은 사용자에게 엎드린 자세를 제공하기 위해 수축될 수 있다.

상기 각각의 셀은, 그것으로 지지되는 신체의 개별 영역에 압력 경감을 제공하기 위해 독립적으로 수축될 수 있다.

도1을 참조하면, 교번적으로 팽창가능한 셀의 제1 세트(11) 및 제2 세트(12)를 포함한 교번식 압력 패드(1)가 도시되어 있다. 2세트의 팽창가능한 패드는 회전식 밸브(7)를 통해 펌프로부터 공기가 공급된다. 한 쌍의 공기 공급 라인(14)이 회전식 밸브(7)로부터 패드까지 연결된다.

센서 패드(8)의 튜브(10)가 펌프(6)의 하나의 끝단과 다른 끝단에서 솔레노이드(44), 압력 변환기(pressure transducer)(16) 및 2개의 상이한 제한기(restrictors)(15, 15a)에 연결된다. 튜브(10)는 환자에 의해 가해진 압력을 받아, 인가된 압력에 따라 압축되도록 패드(1) 아래에 위치된다.

이 실시예에서, 튜브(10)의 압축 부분은 나선형으로 배치되고 센서 패드(8)로서 형성된 단일 압축형 튜브이다. 패드(8)는 단일 나선형 튜브를 정의하기 위해 함께 결합된 2개의 폴리우레탄 시트로 형성될 수 있다. 대안의 실시예(미도시)에서는, 단일 또는 다수의 상호연결된 튜부를 정의하기 위해 2개의 시트가 사이에 폼(foam)과 함께 결합될 수 있다. 개방 셀 폼은, 스프링으로서 동작하고, 예를 들면, 환자가 셀(11, 12)을 통과하여 가라앉는 등의 포지티브 방향 힘이 인가되지 않는다면 튜브(10)를 개방 상태로 유지하도록, 튜브(10) 내부에 결합될 수 있다. 폼은 튜부(10)가 꼬이는 것을 방지하고, 센서 패드(8)의 정확성 및 견고성 모두를 증가시킨다.

사용시, 펌프(6)는 회전식 밸브(7)를 이용하여 패드(1)에 공기를 전달하기 위한 2개의 압축기(C1, C2)를 포함하여, 패드의 각 세트가 교번적으로 팽창 및 수축되도록 한다. 최대 유동량 및 빠른 보충을 위해 처음에 스위칭되면 2개의 압축기(C1, C2)가 함께 동작한다. 압력 변환기(5)는 펌프(6)로부터의 출력 압력을 체크하는데 사용된다. 이 방식으로 펌프(6)를 동작시키는 것은, 압축기(C1 또는 C2)가 최저 왕복 크기 및 이에 따른 스트레스를 갖는다는 것을 의미한다. 이것은 잡음 및 진동 모두를 줄이고, 매우 긴 수명을 제공한다. 하나의 압축기가 고장나면, 다른 압축기가 증가된 전력으로 동작하고, 서비스 엔지니어 알람(service engineer alarm)이 활성화된다. 이에 따라, 전체 시스템의 신뢰성이 증가된다. 물론, 단일 압축기가 사용될 수도 있다. 시스템은 2분에서 20분 이상 변화되는 주기에 걸쳐 반복되는 팽창/수축 사이클로 동작한다. 바람직한 실시예에서, 사이클 시간은 10분이다.

팽창 사이클 동안에, 회전식 밸브(7)는 사이클에 따라 유체의 일부는 튜브(10)를 통해 지나가고 나머지는 셀(11 또는 12))을 채우는 위치로 있다. 센서 패드 튜브(10)내의 공기 흐름에서 변화를 야기하는 환자의 자세 또는 체중에서의 변화는 압력 변환기(16)에서 측정되는 차동 압력을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 이 피드백에 기반하여 마이크로프로세서가 압축기(C1, C2)에 대한 전력 레벨, 및 이에 따른 압축기 공기 출력을 직접 제어하여, 이에 따라, 셀에 대한 공기 흐름을 증가시키거나 감소시켜, 바닥에 닿는 것(bottomimg)을 방지하고 최소 압력에서 압력 패드(1)를 가동하게 된다.

솔레노이드(44), 압력 변환기(16) 및 제한기(15, 15a)는 압력 패드가 교번식 모드인지 정지식 모드인지에 따라 제한기(15 또는 15a)에 걸리는 차동 압력을 통해 흐름이 측정되는 경우에 스위칭되는 2개의 레인지 플로우 센서(range flow sensor)로서 역할한다. 차동 압력은 압력 변환기에 의해 대기압과 비교하여 측정된다.

정지식 또는 교번식 모드에서의 압력 패드의 최적의 팽창 압력을 위해, 환자에게 요구되는 편안함의 정도에 따라 실험에 의해 센서 패드에 대한 사전설정 압력이 결정된다. 실제 센서 패드 압력이 사전설정 값 이상 또는 이하인지에 따라, 압축기의 출력 레벨이 사전설정 값과 측정된 실제 센서 패드 압력 사이의 차에 따라 변화되는 경우에, 사전설정 압력 주변에 제어 밴드가 설정된다. 커버에 걸리는 습도 변화를 제어하기 위해, 센서 패드 출구로부터의 공기가 압력 패드(1) 내부로 배출된다.

추가적으로, 도2에 도시된 바와 같이, 압력 패드(1)는 뒤꿈치 부분(구역1), 위쪽 다리 부분(구역2), 중간 몸통 부분(구역3), 및 머리 부분(구역4)에 대한 구역으로 나누어진다. 뒤꿈치, 다리 및 머리 부분은 압력(P1)으로 팽창되고, 몸통 부분은 보다 높은 압력(P2)로 팽창된다. 도1에 도시된 바와 같이, 셀(11, 12)의 각각의 구역에서의 압력(P1, P2)을 제어하기 위해, 공급 라인(14)이 솔레노이드(41, 42,43) 및 압력 변환기(45)에 제공된다.

제어 모듈(50)은, 공기 채널을 형성하는 2개의 몰딩(mouldings)으로 이루어지고, 그 위에 솔레노이드, 압력 변환기 및 그 제어부가 탑재되는 매니폴드(manifold)로 구성된다. 솔레노이드(41)는 머리 및 뒤꿈치 셀(11)의 과 팽창을 방지하고, 솔레노이드(42)는 머리 및 뒤꿈치 셀(12)의 과 팽창을 방지하고, 솔레노이드(43)는 머리 및 뒤꿈치 셀(11, 12)내에 공기를 유지한다.

솔레노이드(44)는 압력 패드의 정지식 및 교번식 동작을 위해 제한기(15, 15a) 사이를 스위칭함으로써, 센서 패드내의 압력을 제어한다.

이에 따라, 압력 패드(1)에 대한 공급 라인(14)의 수는 최소로 유지된다.

사용시, 셀(11)의 팽창 동안에, 머리 및 뒤꿈치 부분내의 압력은, 솔레노이드(41, 42)가 공기 흐름을 차단하도록 동작할 때에, 필요한 압력(P1)이 달성될 때까지, 압력 변환기(5)에 의해 감시된다. 그리고 나서, 압력 변환기(45)는 머리 및 뒤꿈치 부분의 압력(P1)을 감시한다.

머리, 다리 및 뒤꿈치 부분에서의 압력(P1)은 실질적으로 몸통 부분의 압력(P2)보다 더 낮다. 몸통 부분에 요구되는 공기 압력(P2)은 머리, 다리 및 뒤꿈치 압력(P1)이 차단될 필요가 있을 때 달성되지 않기 때문에, P1 값은 이전의 교번식 팽창 사이클로부터의 P2 값에 비례하여 설정된다. 최고 압력 부분은 센서 패드(8)로부터 피드백을 통해 펌프(6)로부터의 직접 제어에 의해 P2 압력 레벨로 유지되고, 필요에 따라 회전식 밸브(7)를 이용하여 밀봉될 수 있다. 몸통 부분은 압축기의 출력을 제어하는 센서 패드의 현재 압력값을 조정함으로써 다른 편안한압력으로 설정될 수 있다.

셀(11)이 완전히 팽창되는 동안에, 회전자 위치 및 솔레노이드 동작의 조합은 셀 부분을 개방되도록 하고, 압력 변환기(45)에 의해 압력이 점검되도록 하며, 요구에 따라 공기로 가득 채우거나 또는 재밀봉되도록 할 수 있다. 이 방법은 각 부분에서의 압력을 제어하는 다수의 비싼 압력 변환기의 필요성을 줄일 수 있다.

솔레노이드의 사용은, 환자가 완전히 팽창된 압력 패드에 오르내리는 것이 어렵다는 것이 알려져 있기 때문에, 도3에 도시된 바와 같이, 환자가 압력 패드에 오르내리는 것을 할 수 있도록 하는 안전한 셀 깊이로 수축되는 몸통 부분의 추가적인 형태를 제공한다.

대안적으로, 도4에 도시된 바와 같이, 환자를 위해 엎드린 자세를 제공하기 위해, 몸통 부분의 첫 번째 셀(51)은 팽창되고, 다리 및 발꿈치 부분은 교번적으로 팽창되는 동안에, 머리 부분은 수축될 수 있다. 다리 및 뒤꿈치 셀은 필요에 따라 압력 경감을 제공하도록 독립적으로 수축될 수도 있다. 이에 따라, 압력 패드내의 모든 셀은 압력 경감의 개별 영역을 제공하기 위해 독립적으로 수축될 수 있다.

전술된 특정 실시예는 교번식 압력 패드(1)에 관한 것이지만, 본 발명은 센서 패드를 이용하고, 상이한 압력(P1, P2)으로 머리, 다리, 몸통 및 뒤꿈치 부분을 갖는 정지식 압력 패드에도 동일하게 적용된다.

펌프(6)는 종래 기술의 주 교류 구동 압축기(mains alternating current driven compressors)와는 달리 전원형 펄스폭 변조(PWM) 구동 압축기를 사용한다. 마이크로컨트롤러는 압축기(C1, C2)를 위해 일정 반복 속도 및 일정 폭의 가변 마크 스페이스(mark space)를 가진 구동 파형을 생성하여, 펌프(6)가 특정 주 전압 또는 주파수에 대한 성능에 종속되지 않게 된다. 이에 따라, 펌프(6)는 모든 지역의 주 전압에서 동작될 수 있다. 0부터 최대까지 PWM 마크 스페이스 비율을 변화시킴으로써, 압축기 출력이 달라진다. 이에 따라, 셀 압력(P1, P2)은 압축기(C1, C2)의 PWM 드라이브를 변경함으로써 제어되어, 항상 개별적인 압력 제어수단 및 소모적인 압축기 출력을 갖는 최대 압축기 출력에 대한 필요성을 없앨 수 있다. 이것은 압축기 수명의 증가와 보다 낮은 비용의 장점을 가진다.

Claims (15)

1. 적어도 2세트의 팽창가능한 셀들;

   상기 각 세트의 셀들에 대한 유체 공급 라인;

   상기 공급 라인을 통해 상기 각 세트의 셀들을 팽창시키기 위한 펌프 장치;

   센서 - 상기 센서는 상기 셀 아래에 위치됨 -;

   상기 센서를 통해 배출구로 유체가 흐르도록 상기 센서에 연결된 개별 공급 라인; 및

   상기 센서 출구에서 배출구로의 유체의 유속에 따라, 상기 셀들에 대한 유체 공급을 증가시키거나 감소시키기 위해, 상기 펌프의 출력을 제어하기 위한 제어 수단

   을 포함하는 압력 패드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은 상기 센서 출구에서의 유속에 따라 상기 압축기에 대한 펄스폭 변조 드라이브를 변경함으로써 상기 펌프의 출력을 제어하는

   압력 패드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 센서는 센서 패드내에 나선형으로 배열되는 적어도 하나의 압축가능한 튜브를 포함하는

   압력 패드.
4. 제3항에 있어서,

   상기 센서 패드 출구에서 제한기에 걸리는 압력차가 상기 유속을 결정하는

   압력 패드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 센서 패드를 통해 배출구로의 유체 공급 라인은 상기 압력 패드내의 셀들 사이의 공간으로 배출하는

   압력 패드.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 셀들은 다수의 팽창가능한 구역(segments)으로 배열되고, 상기 셀들에대한 상기 공급 라인은 각각 상기 개별 구역들이 상이한 지지 압력으로 팽창되도록 할 수 있는 밸브가 제공되는

   압력 패드.
7. 제6항에 있어서,

   상기 밸브 및 그 제어수단은 상기 압력 패드내에 위치되는

   압력 패드.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 모든 팽창가능한 구역들은 제1 지지 압력으로 팽창되고, 발꿈치를 지지하는 적어도 하나의 구역은 상기 제1 지지 압력으로 유지되고, 몸통을 지지하는 적어도 하나의 부분은 보다 높은 제2 지지 압력으로 팽창되어 그 높은 압력으로 유지되는

   압력 패드.
9. 제6항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브는 전력이 없는 경우에는 자동으로 닫혀서, 셀의 수축을 방지하고전력 장애 동안이나 전력이 이용가능하지 않은 운송 동안에 사용자에게 지지체를 제공하는

   압력 패드.
10. 제8항에 있어서,

    상기 사용자의 몸통을 지지하는 상기 셀 구역은, 사용자가 상기 압력 패드에 오르내리는 것을 용이하게 하기 위해 개별적으로 수축될 수 있는

    압력 패드.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 셀들에 대한 상기 공급 라인 및 센서 패드는 상기 압력 패드의 옆에서 쉽게 내리기 쉽도록 하기 위해 상기 압력 패드 아래에 위치되는

    압력 패드.
12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    머리 및 발꿈치를 지지하는 상기 셀 구역은 상기 사용자에게 엎드린 자세를 제공하기 위해 수축되는

    압력 패드.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 각각의 셀은, 그것으로 지지되는 신체의 개별적인 영역에 압력 경감을 제공하기 위해 개별적으로 수축될 수 있는

    압력 패드.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 압력 패드는 정지식 패드(static pad)인

    압력 패드.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 압력 패드는 교번식 패드(alternating pad)인

    압력 패드.