KR20040027495A - 맥박산소포화도 측정기시스템 - Google Patents

맥박산소포화도 측정기시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인간의 생명과 건강이 중요시되는 정보화 시대에서 응급환자가 발생했을 때 환자의 이환율과 사망률을 감소시키기 위해 다양한 감시 장치가 필요하다. 특히 의사가 혈액을 채취하지 않고, 광원(Light Sorrce)과 센서(Sensor)사이에 있는 박동하는 동맥혈관의 산소헤모글로빈과 환원헤모글로빈의 감지되는 빛의 양이 불포화혈색소와 포화혈색소간의 감각비(Sensitive Fraction)에 의해 비침습적 방법으로 동맥혈액의 산소포화도(SpO2)를 측정할 수 있도록 고안한 시스템이다. 광원에 의해 조사된 빛이 혈액에 흐르는 인체부분 투과 또는 반사되는 빛의 양을 센서에서 감지하여 전기적 신호를 발생시키는 입력부; 입력부는 빛의 양을 감지하는 광수신수단부(광원,센서부)가 있다.;상기 입력부에서 들어온 신호를 증폭하고 제어하는 제어부; 상기 제어부는 시스템 전체를 제어하는 마이크로프로세서부, 상기 수치신호를 음성으로 알려주도록 변환하는 D/A변환부, 음성을 저장하게 하는 음성저장부와 맥박산소포화도를 설정할 수 있는 포화도셋팅부로 되어있다. 그리고 상기 센서에 의해 검출되고 마이크로프로세서로부터 증폭 및 제어되어 표시되는 산소포화도의 수치를 나타내는 표시부; 상기표시부는 산소포화도 수치를 나타내도록 하는 LED표시부, 상기 수치신호를 무선으로 알려주는 무선송수신부, 상기 수치가 경계치(의사설정)이하를 나타낼때 표시하는 플레시부와 경보음부로 되어있다. 그리고 상기 시스템에 대해 항상전원이 차단되지 않도록하는 전원부; 상기 전원부는 메인전원을감시하여 전원이 불의의 사고로 정전되었을 경우 전원상태를 감지하는 메인전원차단감지부와 전원회로부(주전원과 예비전원)로 되어있다. 그리고 무선송수신부에서 보내진 신호를 전화나, PDA, 컴퓨터 등의 멀티미디어를 이용하여 수치와 경보음(음성)을 알려주는 시스템을 특징으로 한다. 이 시스템을 통하여 환자의 혈액 내의 산소포화도를 측정하고 맥박을 체크하여, 환자에게 조치를 취할 수 있는 맥박 산소포화도 측정기 시스템을 개발하였다.

Description

맥박산소포화도 측정기시스템{Pulse Oximeter System}
기존의 의료기관의 중환자실이나 수술실에서 사용하던 방법은 채혈을 하여 동맥혈압산소 분압과 동맥혈액의 산소포화도를 측정하는데 환자의 고통(채혈)과 검사시간이 많이 소요되었다. 그러나 개발한 시스템은 분광광도법(광원(Light source)과 센서(Sensor))로 박동성 동맥혈관의 팽창과 수축에 따라서 감지되는 빛의 양이 불포화혈색소와 포화 혈색소간의 감각비(Sensitive Fraction)에 의해 좌우되는 성질을 이용하여 비침습적인 방법으로 계측해서 동맥혈액의 산소포화도를 측정하여, LED로 디스플레이하며, 측정치가 임상적으로 문제가 제기 될 경우(의사가 설정한 SpO2의 설정수치 이하와, 이상일 경우) 이상수치에 대해 음성으로 경고해주고, 한편 이상수치를 무선으로 간호사와 의사에게 멀티미디어 단말기(휴대폰,PDA, 컴퓨터, BB 등)에 통보해 주므로 중환자의 상태를 신속하게 관리 할 수 있으며, 또한 의사나, 간호사는 중환자를 계속 감시, 관리 하지 않고 다른 환자를 관리 할 수 있는 기술이다. 이로서 의료 진료의 질을 더욱 향상 시킬 수 있는 시스템이다. 기존에 사용하는 산소포화도기(Pulse Oximetry)는 환자의 손에 결합시켜서 손가락의 혈류상태를 체크하여, 산소포화도를 디스플레이에 표시하는 단순한 의료용 측정기구이다.
특히 기존의 산소포화도는 중환자의 저산소혈증이 갑자기 발생할 경우, 대처할 수 있는 방법이 없다. 여기에는 간병인이나, 간호사, 또는 의사가 지속적으로 지켜 서서 산소포화도의 수치를 수시로 감시하거나, 시간대별로 데이터를 적어서 의사에게 보고를 해야 하는 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 동맥혈액의 산소포화도를 측정하여, LED로 디스플레이하며, 측정치가 임상적으로 문제가 제기 될 경우(의사가 설정한 SpO2의 수치이하와, 이상일 경우) 이상수치에 대해 음성으로 경고해주고, 한편 이상수치를 무선으로 간호사와 의사에게 멀티미디어 단말기(휴대폰, PDA, 컴퓨터, BB 등)에 통보해 주므로 중환자의 상태를 신속하게 관리 할 수 있으며, 또한 의사나, 간호사는 중환자를 계속 감시, 관리 하지 않고 다른 환자를 관리 할 수 있는 기술이다. 더나가서 맥박 산소포화도에 대한 프로그램과 임상데이터 구축으로 시스템에 대한 기술개발을 완성하여 의료 진료의 질을 더욱 향상 시킬 수 있는 맥박산소포화도 측정기시스템(Pulse Oximeter System)을 구성, 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에서 구성된 전체 시스템
도 2 , 3은 본 발명에서 구동되는 프로그램 흐름도
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 맥박산소포화도 측정기시스템의 구성은 도 1에 나타난 바와 같다.
도 1에 표시된 상태도는 크게 4부분(입력부, 표시부, 제어부, 전원부)으로 구성되어 있다. 여기서 입력부는 광원(Light Source)과 센서(Sensor)(1)로 구성되어 동맥혈관의 팽창과 수축에 감지되는 감각비(Sensitive Fraction)를 측정한다. 광원(660nm(red)와 940nm(infrared)의 파장)에 의해 조사된 빛이 혈액에 흐르는 인체부분 투과 또는 반사되는 빛의 양을 센서에서 감지하여 전기적 신호를 발생하고 제어부의 마이크로프로세서(2)에 입력한다. 마이크로프로세서(2)에 입력된 신호는 도 2의 인식프로그램 흐름도에 의해 분류되어진다. 입력부에서 들어온 신호를 다시 증폭하고 제어하는 제어부가 있으며, 이 제어부에서 도 2의 인식프로그램에 의해 분류된다. 즉 환자가 수술후나 응급실에서 응급조치를 취한후 회복실에서 SpO2저산소혈증이 생길 경우; 상기 제어부는 시스템 전체를 제어하는 마이크로프로세서부; 상기부에서 의사가 SpO2수치를 설정할 수 있는 포화도셋팅부(8)와 SpO2수치신호를 음성으로 알려주도록 변환하는 D/A변환부(7)와 음성을 저장하게 하는 음성저장부(9)로 되어있다. 그리고 상기 센서에 의해 검출되고 마이크로프로세서로부터증폭 및 제어되어 표시되는 산소포화도의 수치를 나타내는 표시부; 상기 산소포화도 수치를 나타내도록 하는 LED표시부(4), 상기 수치신호를 무선으로 알려주는 무선송수신부(5), 상기 수치가 경계치(의사가 셋팅한 상, 하위 숫자)이하 또는 이상을 나타낼때 표시하는 플레시부(3)와 경보음 또는 음성으로 상태를 알려주는 음성출력부(6)로 되어있다. 그리고 상기 시스템에 대해 전원이 차단되지 않도록하는 전원부; 상기 전원부는 메인전원을 감시하여 전원이 불의의 사고로 정전되었을 경우 전원상태를 감지하는 메인전원차단감지부(12)와 전원회로부(주전원(10)과 예비전원(11))로 되어있다. 또한 정전되었을 경우 메인전원차단감지부(12)에서 전원회로를 주전원(10)에서 예비전원(11)으로 신속하게 스위칭하여, 기기의 동작에는 영향을 주지 않도록 한다.
그리고 무선송수신부(5)에서 보내진 신호를 전화나, PDA, 컴퓨터 등의 멀티미디어를 이용하여 수치와 경보음(음성)을 알려주는 시스템을 특징으로 한다. 이 시스템을 통하여 환자의 혈액 내의 산소포화도를 측정하고 맥박을 체크하여, 환자에게 조치를 취할 수 있는 맥박 산소포화도 측정기 시스템을 개발하였다. 시스템에서 특징적으로 표시하는 표시부는 플레시부(3), LED 표시부(4), 무선송수신부(5), 음성출력부(6)이다. 그리고 전원회로에 주전원(10)과 예비전원(11)이 있어 전원차단 시에도 환자의 상태를 연속적으로 표시할 수 있는 메인 전원 차단 감지부(12)가 내재 되어 주전원(10)을 예비전원(11)으로 스위칭하여 전원이 지속적으로 유지되도록 되어있다. 그리고, 전원차단과 환자의 상태가 한계점을 넘었을 경우 무선으로 그 내용을 전달하는 무선송수신부(5)를 통해 메시지를 음성 또는 문자로 간호사나, 의사에게 전달하게 된다.
상기에서 언급한 도 2의 인식프로그램 흐름도에 의해 분류되고 인식되어 전달되는 맥박 산소포화도측정기의 흐름도는 프로그램을 시작이 되면 입력부의 광원(660nm(red)와 940nm(infrared)의 파장)을 조사한다.(13) 빛이 조사되면, 투과된 빛에 의해 신체상의 한 지점에서 센서에 의해 수광된다.(14) 수광된 빛들을 전기적인 신호로 변환한다.(15) 이 신호는 혈량측정법과 분광광도법에 의해 박동하는 동맥혈의 맥박산소포화도를 측정한다.(16) 여기서 측정된 빛의 양을 분류한다.(17) 그리고 이어진 흐름도 도 3에서 빛의 양에 의해 설정되는 산소포화도의 양을 의사가 설정한다.(18) 이 설정된 값은 의사의 임상적인 판단에 의해 최소값('이하'라고 설정)과 최대값('이상'이라고 설정)을 설정한다. 설정된 값이 최소값('이하'라고 설정)이하일 일 경우(19) 3가지 상태로 표시 및 전송된다. 첫째로 무선송신부를 통해 이하의 값이 전송(22)된다. 전송된 값은 멀티미디어 단말기(휴대폰, PDA, 컴퓨터, BB 등)(28)로 전송되어 각 기기에 이하 값이 표시 된다.그리고 이하의 값이 플레시부에도 표시(23)되며 그 값은 숫자표시 LED에 숫자로(29)나타난다. 또한 이하의 값은 DAC(24)를 통하여 음성출력부(30)를 통하여 음성메세지(34) 또는 경보음으로 알려 준다.
도 3의 흐름도에서 설정된 값이 최대값('이상'이라고 설정)이상일 일 경우(18) 3가지 상태로 표시 및 전송된다. 첫째로 무선송신부를 통해 이상의 값이 전송(25)된다. 전송된 값은 멀티미디어 단말기(휴대폰, PDA, 컴퓨터, BB 등)(31)로 전송되어 각 기기에 이상값이 표시된다.그리고 이상의 값이 플레시부에도 표시(26)되며 그 값은 숫자표시 LED에 숫자로(32)나타난다. 또한 이상의 값은 DAC(27)를 통하여 음성출력부(33)를 통하여 음성메세지(35) 또는 경보음으로 알려 준다.
그리고 원격진료를 위해 멀티미디어 단말기(28,31)를 이용하여 산소포화도에 대한 신호(환자의 산소포화도(SpO2), 산소포화도신호, 맥박,맥박신호,, 혈압, 혈압신호, 에 대한 데이터)를 병원의 서버에 전송하여 담당의사가 데이터를 보고 임상적으로 판단하여 진단하고 처방하는 시스템으로 특징으로 한다.
상술한 바같이 본 고안은 기존의 방식과 확연히 차이가나는 방식으로 사용할 수 있도록 고안되어 실용화와 임상진료와 의료의 질 향상과 비용감소를 실현하고 있다. 또한 IT기반, BT형 의료기기 제품을 창출하므로서 의료산업에 일등제품 개발 전략을 추진하여 고부가가치화의 발전 기반을 마련하였다.
(1) 기술개발의 차별성
1. 본 발명은 의사가 혈액을 채취하지 않고, 광원(Light Sorrce)과 센서(Sensor)사이에 있는 박동하는 동맥혈관의 산소헤모글로빈과 환원헤모글로빈의 감지되는 빛의 양이 불포화혈색소와 포화혈색소간의 감각비(Sensitive Fraction)에 의해 비침습적 방법으로 동맥혈액의 산소포화도(SpO2)를 측정할 수 있도록 고안한 시스템이다.
2. 동맥혈액의 산소포화도를 측정하여, LED로 디스플레이하며, 측정치가 임상적으로 문제가 제기 될 경우(의사가 설정한 SpO2의 설정수치 이하와, 이상일 경우) 이상수치에 대해 음성으로 경고해주고, 한편 이상수치를 무선으로 간호사와 의사에게 멀티미디어 단말기(휴대폰, PDA, 컴퓨터, BB 등)에 통보해 주므로 중환자의 상태를 신속하게 관리 할 수 있으며, 또한 의사나, 간호사는 중환자를 계속 감시, 관리 하지 않고 다른 환자를 관리 할 수 있는 기술이다.
3. 시스템에 대해 전원이 차단되지 않도록하는 전원부; 상기 전원부는 메인전원을 감시하여 전원이 불의의 사고로 정전되었을 경우 전원상태를 감지하는 메인전원차단감지부(12)와 전원회로부(주전원(10)과 예비전원(11))로 되어있다. 또한 정전되었을 경우 메인전원차단감지부(12)에서 전원회로를 주전원(10)에서 예비전원(11)으로 신속하게 스위칭하여, 기기의 동작에는 영향을 주지 않도록 한다.
4. 시스템은 환자의 채혈을 통한 헤모글로빈 농도와 산소포화도에 대한 측정을 비침습적인 방법으로 측정 할 수 있으며, 측정된 데이터들에 대해 DB 및 진단 DB프로그램에 의해 최적의 진단명을 제공 할 수 있다.
(2) 예상되는 파급효과 및 활용방안
1. 진료의 보편적인 형태는 환자가 직접 병원을 방문, 의사의 직접적인 채혈을 통한 기초진단으로 시작하였고, 채혈 분석에 따른 시간의 소요로 위급한 환자에게는 시간의 중요성이 제기되었는데, 이 시스템은 시간과 비용 등의 절대적인 감소와 질 좋은 진료를 받을 수 있게 한다.
2. 본 시스템은 가정에서도 손쉽게 맥박 산소포화도를 사용 할 수 있으며, 특히 이동이 불편한 노인이나, 환자의 상태를 확인하여 필요시 병원으로 내원하여 치료와 조치를 취 할 수 있는 시스템으로서, 의료에서는 가히 필수적이라 할 수 있다.
3. 또한 의료진료의 모든 정보는 급속히 디지털화 되어가고 있다. 디지털화 된의료정보를 인터넷과 접속하여 원격진료의 발판을 만들 수 있게 하였다. 인터넷 사용자 수도 2001년 6월 기준(KRNIC, 2001. 6) 2,223만 명에 이르고 있기 때문에 원격진료의 환경은 잘 조성되어 있다.
4. 환자관리와 진단자료들을 데이터베이스화하여 면대면 진단할 때 보다 더 객관성을 부여해 줄 수 있다.
5. 이렇게 축적된 자료를 바탕으로 통계적 방법을 적용하여 보다 객관적이고 서로 신뢰할 수 있는 진단을 할 수 있게 된다.
6. 무엇보다 자신의 맥박산소포화도의 수치를 환자에게도 디스플레이 시켜줌으로써 의사와 환자간에도 신뢰를 회복할 수 있다.
7. 그리고 맥박산소포하도의 수치를 객관적인 자료로 의사들끼리 공유하므로서 보다 권위있는 의사들의 조언을 통합할 수 있어 시공간을 초월하여 의료의 질을 향상 시킬 수 있게 되며 의사들 사이에서도 적응성 있는 정보교환과 학습효과도 거두게 될것이다.

Claims (8)

1도의 표시된 상태도는 크게 4부분(입력부, 표시부, 제어부, 전원부)으로 구성되어 있으며, 각 입력부에는 광원과 센서부(1), 제어부에는 마이크로프로세서(2), D/A변환부(7), 포화도셋팅부(8), 음성저장부(9)로 구성되어 있다. 그리고 표시부는 플레시부(3), LED표시부(4), 무선송수신부(5), 음성출력부(6)으로 구성되어 있고, 전원부에는 주전원(10), 예비전원(11), 메인전원차단 감지부(12)로 구성한 시스템의 구성을 특징으로 하는 방법.
2도와 3도의 시스템의 프로그램인식 흐름도에 의해 맥박산소포화도를 검출하고 인식하여 각 파트별(멀티미디어단말기(28, 31), 플레시부와 LED표시부(23,29,26,32), DAC(24, 27)를 통한 음성출력 및 경고메세지(30, 31, 33, 35)로 전송되는 시스템의 흐름도에 의한 인식을 특징으로 하는 방법
1도의 제어부에서 셋팅한 포화도(8)의 상태에 따라 플레시부(3), LED표시부(4), 무선송수신부(5)와 음성출력부(6)로 출력되는 신호와 무선에 의해 전송하는 장치 와 방법을 특징으로 하는 방법
제3항에 있어서 출력되는 신호는 환자의 산소포화도(SpO2), 산소포화도신호, 맥박,맥박신호,, 혈압, 혈압신호, 에 대한 데이터를 의미하고, 이 데이터를 무선에 의해 전송하는 방법을 특징으로 하는 방법
1도의 제어부의 마이크로프로세서(2)와 음성저장부(8), D/A변환부(7)간의 데이터 전송에 의한 데이터베이스와 데이터를 전송하는 장치와 방법을 특징으로 하는 방법
2도와 3도의 시스템의 프로그램인식 흐름도에 의한 원격진료방법과 의사의 임상적인 관점에서 산소포화도의 셋팅(포화셋팅부(9))에 의해 설정하는 방법과 설정치에 의해 인식되는 조작방법(표시부의 플래쉬부(3), LED표시부(4), 무선송수신부(5), 음성출력부(6))과 프로그램 인식방법을 특징으로 하는 방법
제6항에서 산소포화도의 셋팅을 의사가 임상적으로 판단하여 설정하는 값을 말하며, 산소포화도의 셋팅 설정(8)을 의사가 설정하는 것을 특징으로 하는 방법
제6항에서 원격진료방법은 멀티미디어단말기(28, 31)를 이용하여 산소포화도에 대한 신호(환자의 산소포화도(SpO2), 산소포화도신호, 맥박,맥박신호,, 혈압, 혈압신호, 에 대한 데이터)를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법
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