KR20110021055A - 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법 및 이를 수행하기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

천식등의 환자가 호흡하는 폐활량의 측정에 있어서 다수의 압력감지센서를 이용하여 유입공기의 속도를 정확하게 이용하여 그 값의 차이에 따라 폐활량을 디지털의 숫자로 나타낼 수 있는 전자식 휴대용 폐활량 측정방법 및 이를 수행하기 위한 시스템이 개시된다. 본 발명은 사용자가 호흡관의 입구측으로 호식을 하는 경우 호흡관의 내부에 순차적으로 형성된 제 1~제 3 압력감지센서서 입력되는 압력 정보를 각각 입력받는 단계; 입력된 압력정보를 비교하여 제 1 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 크고, 제 3 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 작을때만 입력되는 압력 정보들을 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하는 단계; 및 연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 호흡관의 상단에 형성된 표시부의 화면을 통하여 이를 표시하도록 처리하는 단계를 포함하는 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 방법을 공하는 것이다.

Description

유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법 및 이를 수행하기 위한 시스템{method for electronic spirometer using rate of flow-air and system for performing the same}

본 발명은 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 천식등의 환자가 호흡하는 폐활량의 측정에 있어서 다수의 압력감지센서를 이용하여 유입공기의 속도를 정확하게 이용하여 그 값의 차이에 따라 폐활량을 디지털의 숫자로 나타낼 수 있는 전자식 휴대용 폐활량 측정방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 폐활량 측정 방법은 크게 두 가지 타입으로 분류할 수 있는데, 그 중 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐용적(lung volume)의 변화를 직접 측정하는 방법이고, 다른 하나는 피검사자가 호흡하는 동안에 폐 내외로 유동하는 공기의 기류를 감지 및 측정하는 호흡기류 측정 방법이다.

종래의 폐활량을 측정하는 방법은 환자가 호흡관에 입을 대고 강제 호식하여 공기튜브안의 이동판을 물리적으로 이동 시키는 힘을 이용하여 폐용적의 변화능력을 직접 측정하는 방식이 주로 이용되었다.

폐활량의 측정은 대기중에 공해 및 독성 물질이 방출됨으로써 공기의 오염으로 증가하고 있는 천식의 진단에 중요한 요소이다. 천식등 호흡기 질환은 다른 폐질환과 비교하여 진단하기가 어려운데 천식의 중증도를 측정하기 위해서 피이크 유량계(peak flow meter)를 사용한다. 피이크 유량계는 기관지 경련동안에 감소되는 환자의 폐로부터의 피이크 호기 유속을 측정하기 위해서 사용한다.

그러나, 이러한 피이크 유량계와 같은 폐용적을 직접 측정하는 장치는 정밀도가 떨어지고 환자가 노인이거나 어릴경우 환자로부터 협조를 얻기가 어려워 천식환자를 연속적으로 모니터링하기가 용이하지 않다. 즉, 천식의 위험이 높은 어린아이들과 노인들이 폐활량의 측정을 위해 피이크 유량계와 같이 폐용적을 직접적으로 측정하는 기구를 사용하는 경우에 어린아이 혹은 노인들이 강제 호식하는 것이 힘들뿐더러 공기튜브 외부에 적혀있는 수치를 읽기란 쉬운 일이 아니며, 수치의 기록을 위해 제 3자의 사람의 도움을 받아야 하는 경우가 많다. 의사에게 정확한 처방을 받기위해 폐활량에 대한 정확한 모니터링은 필수적인 사항인데 반하여 노인과 어린이의 경우 이 부분에 어려움이 있다.

이와 같은 문제점 때문에 최근의 폐활량 측정하는 방법은 대부분 호흡기류를 측정하는 방식이 주로 이용된다. 통상의 호흡기류 측정 방식은 비강 입구에서 호흡기류의 온도나 압력을 모니터링하는 비침습적인 기술로 호흡관을 통하여 호흡기류를 불어 넣고 호흡관 내부에 부착된 호흡감지센서가 호흡기류의 온도나 압력을 측정하는 방식이다.

그러나, 종래의 호흡기류를 측정하여 폐활량을 측정하는 장치는 호흡감지센 서의 고장시에는 측정값에 오류가 발생하거나, 전혀 다른 값을 출력할 수 있는 문제점이 있어서 정확한 측정을 기대할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 폐활량측정기기에서 호흡관의 입구측, 중간부 및 출구측 순차적으로 3개의 압력감지센서를 형성하여, 3개의 압력감지센서의 출력값이 유의미한 감소 및 증가치를 보여야만 이를 A/D 변환시켜 사용자에게 출력하도록 함으로서 정밀한 측정이 가능한 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 전자식 폐활량 측정방법을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 수행하기 위한 본 발명은,

환자가 호식을 하는 원통형 호흡관의 내부의 호식경로를 따라 입구측, 중간부 및 출구측에 각각 형성된 3개의 압력감지센서;

제 1~제 3 압력감지센서에서 입력되는 압력 정보를 디지털 신호 변환한 후 제 1 ~제 3 압력감지센서의 압력정보를 비교하여, 제 2 압력감지센서에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 1 압력감지센서에서 입력되는 압력정보가 크고, 제 3 압력감지센서에서 입력되는 압력정보가 작을때만 제 1~제 3 압력감지센서에서 입력되는 압력 정보를 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하는 제어부; 및

제어부의 제어신호에 따라 연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 화면을 통하여 이를 표시하기 위하여 호흡관의 상단에 형성된 표시부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른면, 전자식 폐활량 측정 시스템에서 제 2 압력감지센서 및 제 3 압력감지센서의 전단에는 호흡관의 내부로 흐르는 호식 공기의 유선을 안정시키는 그물망 형태의 스크린 캡이 각각 더 형성된다.

그리고, 본 발명의 다른 목적에 따르면,

사용자가 호흡관의 입구측으로 호식을 하는 경우 호흡관의 내부에 순차적으로 형성된 제 1~제 3 압력감지센서서 입력되는 압력 정보를 각각 입력받는 단계;

입력된 압력정보를 비교하여 제 1 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 크고, 제 3 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 작을때만 입력되는 압력 정보들을 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하는 단계; 및

연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 호흡관의 상단에 형성된 표시부의 화면을 통하여 이를 표시하도록 처리하는 단계를 포함하는 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 방법을 공하는 것이다.

본 발명에 따른 호흡기류를 측정하여 폐활량을 측정하는 기기는 폐활량 측정값에 오류가 발생하거나, 전혀 다른 값을 출력할 수 있는 문제점을 해결하기 위하 여 압력감지센서들의 출력값을 서로 비교하여 유의미한 감소 및 증가치를 보여야만 이를 근거로 폐활량을 연산하고 연산치를 A/D 변환시켜 사용자에게 출력하도록 함으로서 센서의 고장유무를 쉽게 알 수 있어 정밀한 측정이 가능하며, 천식환자들이 필요시에 간편하게 폐기능을 측정하여 자가진단 할 수 있는 것에서 그치지 않고 측정된 폐활량을 숫자로 표시하여 어린이 및 노인에게까지 활용도를 증진시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명에 따른 전자식 폐활량 측정기기는 도 1에서 보는 바와 같이, 환자가 호식을 할 수 있도록 플라스틱 재질로 이루어진 원통형 호흡관(110)의 내부에 3개의 압력감지센서(122, 124, 126)이 형성된다. 제1 ~제3 압력감지센서(122, 124, 126)들은 호흡관(110)의 입구측, 중간부 및 출구측에 각각 형성된다. 제1~제3압력감지센서(122, 124, 126)들의 출력측에는 제어부(130)가 접속된다. 제어부(130)는 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 수신된 환자의 호식에 의한 압력 정보를 디지털 신호 변환한 후 제 1 ~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)의 압력정보를 비교하여 전자식 폐활량 측정기기에서 센서의 고장 유무등을 판단하게 된다.

즉, 제 1 압력감지센서(122)는 환자의 호식 압력이 가장 센 호흡관(110)의 입구측에 형성되므로, 제 1 압력감지센서(122)에서 입력되는 압력 정보가 가장 클 것이며, 순차적으로 중간부에 형성된 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력 정보가 제 3 압력감지센서(126)에서 입력되는 압력 정보보다 크다. 환자가 호식한 호식공기가 호흡관(110)을 이동하면서 관의 길이 및 내부에 형성된 구조물등에 의하여 출구측으로 갈수록 압력이 저하된다는 것은 자명하다.

그러므로, 제어부(130)에서는 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 1 압력감지센서(122)에서 입력되는 압력정보가 크고, 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 3 압력감지센서(126)에서 입력되는 압력정보가 작을때만 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 입력되는 압력 정보를 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서(122, 124)에서 입력되는 압력정보의 입력차를 가지고 폐활량을 연산하게 된다.

보다 정밀한 측정을 위하여 제 2 압력감지센서(124) 및 제 3 압력감지센서(126)의 전단에는 호흡관(110)의 내부로 흐르는 호식 공기의 유선을 안정시키는 그물망 형태의 스크린 캡(142, 144)이 더 형성될 수 있다. 제 2압력감지센서(124) 및 제 3압력감지센서(126)의 전단에 스크린캡(142, 144)이 더 형성되는 경우 환자가 호식한 호식공기가 호흡관(110)을 이동하면서 제 1 압력감지센서(122)에서 입력되는 압력정보는 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보보다 월등히 큰 값을 나타내며, 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보는 제 3 압력감지센서(126)에서 입력되는 압력정보보다 월등히 큰 값을 나타게 된다.

제 1 ~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)들의 출력값이 정상적이라고 판단되면, 제어부(130)는 제 1 압력감지센서(122) 및 제 2 압력감지센서(124)에서 입력 되는 압력 정보로부터 압력 차(v)를 산출하고, 호흡관(110)의 단면적(S)과 비례 상수(K)를 곱하여 다음 식 1과 같이 부피 정보(V)를 산출한다.

부피 정보(V) = K x S x v................................ < 식 1>

제어부(130)는 산출된 부피 정보와 압력 정보를 기초로 호흡관 내부의 호흡 량을 산출하고 이를 표시부(150)로 출력한다. 표시부(150)는 제어부(130)에서 입력된 제어 신호에 의하여 산출된 폐활량 수치를 화면을 표시하며, 사용자가 쉽게 이를 확인 할 수 있도록 호흡관(110)의 외측에 형성된다. 표시부(150)는 사용자가 호흡관(110)을 통한 폐활량을 측정한 다음 이를 시각적으로 확인할 수 있도록 하기 위하여 디지털의 숫자로 폐활량측정치를 표시한다.

도 2는 본 발명에 따른 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 제어부(130)는 사용자가 호흡관(110)의 입구측으로 호식을 하는 경우 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 입력되는 압력 정보를 순차적으로 입력받는다. (단계 101)

제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 압력 정보의 입력이 종료되면, 제어부(130)에서는 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 1 압력감지센서(122)에서 입력되는 압력정보가 크고, 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 3 압력감지센서(126)에서 입력되는 압력정보가 작을때만 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 입력되는 압력 정보를 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서(122, 124)에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하게 된다.(단계 102~104)

이후에, 제어부(130)는 연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 호흡관(110)의 상단에 형성된 표시부(150)의 화면을 통하여 이를 표시하도록 처리한다.(단계 105)

즉, 본 발명에 따른 휴대용 폐활량 측정장치는 호흡기류를 불어 넣도록 하기 위한 장치인 호흡관의 입구측에 제 1 압력감지센서를 형성하고, 호흡관의 중간부에 제 2 압력감지센서를 형성하며 호흡관의 출구측에 제 3 압력감지센서를 형성하며, 제 2 압력감지센서의 출력값을 기준으로 제 1 압력감지센서 및 제 3 압력감지센서의 출력값을 서로 비교하여, 제 1 압력감지센서 및 제 3 압력감지센서의 출력값이 제 2 압력감지센서의 출력값과 비교하여 유의미한 범위내에 있을 경우에만 압력감지센서들의 출력값을 정상적으로 판단하여 센서의 고장유무를 쉽게 알 수 있어 정밀한 측정이 가능하다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (3)

1. 환자가 호식을 하는 원통형 호흡관(110)의 내부의 호식경로를 따라 입구측, 중간부 및 출구측에 각각 형성된 3개의 압력감지센서(122, 124, 126);

   상기 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 입력되는 압력 정보를 디지털 신호 변환한 후 상기 제 1 ~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)의 압력정보를 비교하여, 제 2 압력감지센서(124)에서 입력되는 압력정보를 기준으로 하여 제 1 압력감지센서(122)에서 입력되는 압력정보가 크고, 제 3 압력감지센서(126)에서 입력되는 압력정보가 작을때만 제 1~제 3 압력감지센서(122, 124, 126)에서 입력되는 압력 정보를 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서(122, 124)에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하는 제어부(130); 및

   상기 제어부(130)의 제어신호에 따라 연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 화면을 통하여 이를 표시하기 위하여 호흡관(110)의 상단에 형성된 표시부(150)를 포함하는 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자식 폐활량 측정 시스템에서 상기 제 2 압력감지센서(124) 및 상기 제 3 압력감지센서(126)의 전단에는 호흡관(110)의 내부로 흐르는 호식 공기의 유선을 안정시키는 그물망 형태의 스크린 캡(142, 144)이 각각 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 시스템.
3. 사용자가 호흡관의 입구측으로 호식을 하는 경우 호흡관의 내부에 순차적으로 형성된 제 1~제 3 압력감지센서서 입력되는 압력 정보를 각각 입력받는 단계;

   상기 단계에서 입력된 압력정보를 비교하여 제 1 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 크고, 제 3 압력감지센서의 압력정보가 제 2 압력감지센서의 압력정보 보다 작을때만 입력되는 압력 정보들을 정상적이라고 판단하여 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 입력되는 압력정보의 압력차를 가지고 폐활량을 연산하는 단계; 및

   상기 연산된 폐활량 정보를 사용자가 알기 쉽도록 호흡관의 상단에 형성된 표시부의 화면을 통하여 이를 표시하도록 처리하는 단계를 포함하는 유입공기의 속도를 이용한 전자식 폐활량 측정 방법.

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