KR20110107864A - 신체 맥동방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈액순환을 돕고 폐에서 점액을 뱉어내고 제거하며 근육이나 신경 긴장을 완화하도록 신체를 반복적으로 안마하는 의료장치와 방법에 관한 것이다. 조끼(11)에는 1쌍의 어깨끈(43,44)이 있다. 앞가슴 부위(46,47)는 곡선형 목선부위를 가진채 어깨끈(43,44)에서 떨어져 있으므로, 조끼(11)에 팔을 끼울 수 있다. 루프패드와 같은 착탈식 패스너(48,49)가 앞가슴 부위(46,47)의 표면에 고정되고 어깨끈(43,44) 안쪽에 고정된 후크패드(도시 안됨)와 루프패드가 맞물리므로 어깨끈을 앞가슴 부위에 착탈연결할 수 있다. 어깨끈(43,44)은 착용자의 어깨(16,17)를 넘어 앞가슴 부위(46,47) 위로 내려온다. 후크-루프 패드들은 어깨끈(43,44)을 앞가슴 부위(46,47)에 연결하는 벨크로타입 패스너로서 체결시 앞가슴 부위(46,47)가 상반신(14)에 닿는다.

Description

신체 맥동방법 및 장치{BODY PULSATING METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 혈액순환을 돕고 폐에서 점액을 뱉어내고 제거하며 근육이나 신경 긴장을 완화하도록 신체를 반복적으로 안마하는 의료장치와 방법에 관한 것이다.

건강한 사람의 기관지에서 점액을 제거하는 것은 대부분 정상적인 섬모작용과 재채기에 의한다. 정상상태에서는 이런 메커니즘이 아주 효과적이다. 정상 섬모 운반체계의 장애나 기관지 점액의 과다분비가 있으면 폐 안에 점액질과 찌꺼기가 과다분비되어, 저산소증, 탄산과다증, 만성 기관지염, 폐렴 등의 심각한 합병증을 유발할 수 있다. 이런 합병증은 생활의 질을 떨어뜨리고, 심지어 사망을 일으키기도 한다. 비정상적인 호흡기 점액 제거는 백일해, 낭포성 섬유증(CF: cystic fibrosis), 무기폐(atelectasis), 공동화 폐질환(cavitating lung disease), 비타민 A 결핍증, 만성폐쇄성 폐질환, 천식, 괴사성 폐렴 등의 질병의 징후이다. 담배연기 노출, 공기오염, 바이러스 감염 역시 섬모기능에 악영향을 준다. 수술환자, 마비된 사람, 호흡곤란증후군을 앓는 신생아 역시 섬모 운반기능이 떨어진다.

흉부 물리치료는 의학적으로 오랜 역사를 갖고 호흡기 점액 운반기능을 개선하기 위한 표준 처방의 일부이다. 흉부 물리치료는 흉부의 의학적 처치, 진동에 의한 체위거담(postural drainage), 재채기, 적극적 호흡, 자율거담을 포함한다. 흉부-호흡기 거동훈련의 외부 조작은 Americal Assoication for Resprirtory Care Guidelines(1991)에 정의된 것처럼 받아들여진다. 점액질 제거를 개선하기 위한 다양한 흉부 물리치료법들을 함께 사용하여 최적의 효율을 내거나 참여 의사에 의해 환자마다 차별화될 수 있다.

낭포성 섬유증은 카포카스 인종중에 가장 흔히 생명을 위협하는 유전병이다. 이 유전자는 세포를 출입하는 염화물 전달체계를 무너뜨려, 외분비선에서 나오는 점액을 아주 두껍고 끈적거리게 하여 결국 췌장, 허파, 간의 외분비선의 도관을 막아버린다. 췌장샘의 붕괴는 중요한 소화효소의 분비를 방해하고 장에 문제를 일으켜 결국 영양실조를 유발한다. 또, 허파의 폐포에 점액이 두껍게 쌓이면, 만성 감염, 흉터형성 및 폐활량 감소를 유발한다. 정상적인 재채기도 이들 점액을 뱉어내기에 충분치 않다. CF는 대개 10세 이전에 나타난다. 최근까지 CF를 앓는 어린이는 10대를 넘기지 못한다고 예상되었다. 그러나, 소화효소 보충치료법, 염증치료법, 흉부물리치료법 및 항생물질의 발달로, 기대수명이 30세까지 늘어났고, 어떤 환자는 50대를 넘기기도 했다. CF는 열성유전자를 통해 유전되고, 이는 부모 모두 이 유전자를 가질 경우 자손이 이 병을 앓을 확률은 25%, 유전자 보유 확률은 50%, 유전적으로 영향을 받지 않을 확률이 25%임을 의미한다. 부모로부터 돌연변이 유전자를 물려받는 사람들 일부는 이 병을 보이지 않기도 한다. CF가 정상적으로 진행되면 위장문제, 성장실패, 반복적인 허파감염, 호흡곤란으로 인한 사망 등을 겪는다. 어떤 환자들은 위장병을 앓지만, 90% 정도의 대부분의 환자는 결국 호흡곤란으로 쓰러진다.

CF 환자의 건강을 유지하려면, 환자가 심각한 문제를 겪지 않더라도 매일매일의 처방이 필요하다. CF 환자의 일일치료는

- 점액을 배출하고 움직이기 위한 호흡기 요법;

- 항염증약, 기관지 확장제, 감염대비 항생제를 이용한 산소흡입요법;

- 감염조절을 위한 구강과 정맥내 항생제 투여;

- 얇은 호흡기 점액에 풀모자임(Pulmozyme) 투약;

- 소화를 위해 식후 최장효소약 20-30알 복용;

- 저지방 고당백질 다이어트;

- 비타민과 영양소 보충; 및

- 운동.

말기 CF 환자의 경우 허파이식이 유일한 희망일 수 있다.

CF를 앓는 거의 모든 환자는 매일 호흡기요법을 해야만 한다. 허파에 두껍고 끈적한 점액이 쌓이면 기도가 막히고 박테리아가 갇혀서, 호흡기 감염과 만성염증을 일으키는 이상적인 환경을 제공한다. 이런 염증은 허파조직에 영구적인 상처를 만들어, 허파의 산소흡수 기능을 떨어뜨리고, 결국 생명유지기능이 떨어진다. 환자가 기분이 좋을 때에도 감염을 방지하고 폐활량을 유지하려면 호흡기 요법을 해야만 한다. 전통적으로, 간병인들은 하루 4회 흉부물리치료(CPT; Chest Physical Therapy)를 한다. CPT를 할 때 허파의 폐포 위로 가슴과 등을 손바닥으로 때리거나 안마하면서 환자를 12가지 자세중 한가지 자세로 눕혀둔다. 허파의 모든 부분을 치료하기 위해서는 산호흡입요법을 병행하면서 20분에서 30분동안 12가지 자세 모두로 환자를 안마해야 한다. 흉부를 타격해 느슨한 기도분비물을 흔들고 점액을 잎으로 뱉어내게 한다. 결국 점액을 제거하려면 재채기가 필요하다. CPT는 간병인을 필요로 하지만, 간호사나 호흡기 치료사를 구할 수 없을 경우 흔히 가족의 도움을 받기도 한다. 이 치료는 환자와 간병인 모두 지치는 치료법이다. 환자와 간병인이 처방전에 따르지 않으면 이 방법이 효과가 없다는 문제는 모두 알고있는 것이다. CPT 효과는 아주 높지만 간병인이 피로하면서 효과가 떨어진다. 이 경우 다른 사람이 치료를 해야만 하므로 CF 환자의 독립성이 심각히 제한된다.

사람의 가슴을 압박했다가 놓는 인공호흡기는 폐호흡기능을 보조하는데 이용되었고, CF 환자의 폐에서 점액을 분리제거하는데에도 사용되었다. 환자의 가슴과 폐를 압박하거나 진동하면 폐와 기도의 점액의 점성이 떨어져, 유동성이 높아지고 폐에서 제거할 수 있다. 이런 장치는 가슴을 공기주머니로 둘러싸는 조끼를 이용한다. 모터작동 공기밸브, 벨로우즈, 피스톤과 같은 메커니즘은 규칙적으로 격벽과 공기주머니에 고압공기를 공급하는 것으로 이미 공지되어 있다. 환자 치료를 위해 치료중에 공기압과 공기맥동 주파수를 조정하는데 수동식 컨트롤을 이용한다. CF 환자의 상체에 입은 공기주머니는 초당 25회의 주파수로 가슴을 압박했다가 놓았다 한다. 압박할 때마다 기도의 분비물이 붙는 폐포를 통해 공기가 몰려들어가 분비물을 입으로 몰아내고, 이곳에서 재채기 등으로 뱉어낸다. 외부에서 높은 주파수로 가슴을 두드리는 기술이 Beck GJ. Chronic Bronchial Asthma and Emphysema. Rehabilitation and Use of Thoracic Vibrocompression, Geriatrics (1966); 21:139-158에 소개되었다.

G.A WIlliams의 미국특허 1,898,652는 혈액순환을 자극하고 피부 밑의 조직과 근육을 치료하는 공기 맥동기를 소개한다. 유연한 격벽을 갖는 작동기에 호스를 통해 전달되는 공기압 맥동을 일으키는데 왕복 피스톤을 사용한다. 피스톤의 동작으로 생기는 맥동 공기는 격벽을 비교적 빨리 움직여 환자의 신체에 맥동력을 가한다.

J.D Ackerman의 미국특허 2,588,192에는 펌프로 고압공기를 공급한 조끼가 달린 인공호흡기가 소개되었다. 조끼를 출입하는 공기량을 솔레노이드 밸브로 조절하면서 조끼를 맥동시켜, 환자의 가슴을 반복적으로 압박한다.

J.H. Emerson의 미국특허 2,918,917은 기도와 관련기관을 운동시키고 마사지하면서 점액을 분리 제거하는 장치를 소개하고 있다. 모터로 구동되는 송풍기에서 공기압을 만들고, 이 공기는 환자의 입과 코에 끼워진 기구로 들어간다. 전기모터로 왕복운동하는 격벽에 의해 공기가 이 기구와 사람의 기도에 맥동하면서 흘러들어간다. 모터의 속도를 이용해 분당 진동 횟수를 조정한다.

R.F. Gray의 미국특허 3,078,842는 환자의 가슴에 외부압력을 반복적으로가하는 공기주머니를 소개한다. 압력변환기가 공기주머니에 공기압을 부여한다. 맥동기가 공기주머니에 공기압을 걸어주어 환자의 가슴에 압력 맥동을 가한다.

R.S. Dillion의 미국특허 4,590,925는 환자의 팔다리 일부분을 감싸는 팽창주머니를 이용한다. 이 주머니는 환자의 팔다리에 압력을 선택적으로 가했다 풀어주도록 유체제어 펄스 모니터에 연결된다.

W.J. Warwick과 L.G. Hansen의 미국특허 4,838,263 및 5,056,505는 환자의 가슴에 입히는 조끼를 갖춘 흉부압박장치를 소개한다. 모터로 구동되는 로터리밸브를 통해 공기가 조끼를 출입하면서 환자의 가슴에 맥동을 가한다. 전기모터로 작동하는 로드가 달린 크랭크축에 한쌍의 벨로우즈가 연결되어 있다. 모터의 속도를 조정해 조끼에 가해지는 맥동 주파수를 조절한다. 환자가 공기공급관의 끝을 개폐하면서 조끼의 공기압을 조절한다.

C.N. Hansen의 미국특허 5,453,081과 5,569,170은 환자 상체에 입힌 조끼에 공기 맥동을 제공하는 공기맥동기를 소개하고 있다. 이 장치의 케이스 내부에는 격벽이 있다. 격벽에 연결된 전동장치가 맥동기와 함께 작동하면서 격벽에 진동을 주어 공기를 맥동시킨다. 내부공간은 호스를 통해 조끼와 연결되어 공기와 공기맥동을 조끼에 공급하고, 조끼는 환자의 가슴에 압박 맥동을 가한다.

N.P. Van Brunt와 D.J. Gagne의 미국특허 5,769,797과 6,036,662는 공기실을 갖는 벽과 이 벽에 설치되어 공기실에 노출된 격벽을 갖는 흉부압박장치를 소개하고 있다. 격벽에 피봇 연결되고 크랭크축에 회전연결된 로드는 크랭크축의 회전중에 격벽에 힘을 전달한다. 전기모터가 크랭크축을 제어된 속도로 구동시키면 격벽이 움직이면서 생긴 공기맥동 주파수를 조절한다. 송풍기와 같은 공기류 발생기가 공기를 공기실에 전달하여 공기실 내부의 공기압을 유지한다. 격벽을 움직이고 송풍기를 작동시키는 모터를 조절하면 공기실의 공기 맥동과 공기압을 조절할 수 있다.

C.N. Hansen의 미국특허 6,488,641은 환자의 신체에 맥동을 가하는데 사용되는 반복적인 공기압 맥동을 만드는 맥동기를 소개한다. 맥동기는 격벽을 왕복시켜 반복적 공기압 맥동을 만드는데 스코치요크(scotch yoke) 운동전달기구를 이용한다. 브러시 전기모터에 연결된 수동조정 아날로그 제어기를 이용해 모터의 속도와 격벽의 왕복 횟수를 조정한다.

C.N. Hansen의 미국특허 6,547,749는 전기모터의 회전운동을 격벽의 왕복운동으로 전달하여 공기압 맥동을 일으키는 스코치요크에 2개의 격벽이 연결된 맥동기를 소개한다. 스코치요크는 장기간의 응력과 마찰로 인해 표면이 마모되고, 결국 진동과 소음이 심하다. 수동 제어기를 이용해 모터 속도를 조절하여 맥동 주파수를 선택한다. 다른 수동 제어기를 이용해 맥동기에서 생긴 공기압을 조정한다. 이들 제어기는 사용할 때마다 수동으로 조정해야만 한다. 손으로 손잡이를 돌려 맥동주파수와 공기압을 조정한다. 사용자는 항상 이전 주파수와 공기압을 기억해야만 하고, 또는 치료를 위해 이들 세팅값을 적어두어야만 한다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하기 위한 장치에 있어서: 환자의 상체에 입혀지고 공기가 들어가는 공기실을 갖는 조끼; 및 공기실에 고압공기와 압박 맥동을 공급하는 맥동기;를 포함하고, 이런 맥동기는 격벽을 갖는데, 또한 격벽들 사이에 위치한 공기 맥동실; 격벽들과 연결된 공기 펌핑실; 공기 펌핑실과 통하여 공기펌핑실로부터 공기가 유입되는 전실; 전실로부터 공기펌핑실로는 공기를 흐르게하고, 맥동실로버터 전실로의 공기흐름은 막는 체크밸브; 격벽을 움직여 펌핑실의 공기를 펌핑하고 맥동실의 공기를 맥동시키는 동력전달기구; 격벽들을 각각 다른 시간동안 움직이고, 맥동실에 공기압과 고주파 공기압 맥동이 생기게 속도를 변화시키도록 동력전달기구에 연결된 전기모터; 맥동기로부터 조끼의 공기실로 공기압과 고주파 공기압 맥동을 전달하여 환자의 상체에 고주파 압력 맥동이 가해지도록, 맥동기의 맥동실을 조끼에 연결하는 공기통로를 갖는 부재; 전기모터에 전원을 연결하고, 맥동기의 작동시간을 변화시키도록 전기모터의 작동시간을 제어하는 제1 프로그래머블 전자소자와, 맥동 주파수를 변화시키도록 전기모터의 속도를 제어하는 제2 프로그래머블 전자소자를 갖는 전기모터 컨트롤러; 전실을 출입하는 공기량을 제한하여 조끼의 공기실로 들어가는 공기압을 조절하고, 공기가 통과하는 밸브를 갖는 공기조절기; 공기통로를 통과하는 공기량을 규제하도록 공기통로에 설치된 공기량 제한기; 및 공기통로에 대한 제한기의 위치를 조정하여 공기통로를 통과하고 전실로 들어가는 공기량을 조정함으로써, 조끼의 공기실의 공기압을 수동으로 제어하기 위한 수동식 부재가 공기량 제한기에 연결되어 있는 조절기;를 포함하는 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 장치에서, 제1 프로그래머블 전자소자는 모터의 작동시간을 30초 간격으로 30분까지 바꾸는 랜덤액세스메모리 마이크로칩을 포함하거나, 제2 프로그래머블 전자소자가 초당 1회의 압박 맥동 주파수를 초당 25회까지 바꾸도록 모터의 속도를 바꾸는 랜덤액세스메모리 마이크로칩을 포함할 수 있다. 또, 본 발명의 장치가 모터의 속도를 랜덤하게 조절하여 압박 맥동 주파수를 랜덤하게 조정하기 위한 전자소자를 더 포함할 수도 있다. 또, 본 발명의 장치는 제1, 제2 프로그래머블 전자소자들과는 무관하게 전기모터의 작동시간과 속도를 조절하여 맥동 주파수와 작동시간을 조절하기 위한 수동조절기를 더 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 맥동기는 초기 동작시 조끼의 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하기 위한 장치에 있어서: 환자의 상체에 입혀지고 공기가 들어가는 공기실을 갖는 부재; 공기실에 고압공기와 압박 맥동을 공급하는 맥동기; 맥동기가 공기압과 고주파 압박 맥동을 일으키도록 맥동기에 연결된 전기모터; 공기압과 고주파 압박 맥동을 상기 공기실에 전달하여 환자의 상체에 고주파 압박 맥동을 가하도록 상기 부재에 맥동기를 연결하는 호스; 전기모터에 전원을 연결하고, 맥동기의 작동시간을 변화시키도록 전기모터의 작동시간을 제어하는 제1 프로그래머블 메모리 전자소자와, 맥동 주파수를 변화시키도록 전기모터의 속도를 제어하는 제2 프로그래머블 메모리 전자소자를 갖는 전기모터 컨트롤러; 맥동기에 의해 상기 공기실로 들어가는 공기압을 조절하도록 맥동기에 들어가는 공기량을 조절하고, 맥동기에 들어가는 공기량을 조절하는 공기량 제한기를 갖는 공기조절기; 및 맥동기로 들어가는 공기량을 조절하여 상기 공기실의 공기압을 제어하도록 상기 제한기에 연결된 수동조절기;를 포함하는 장치도 제공한다.

이런 장치에서, 제1 프로그래머블 메모리 전자소자가 모터의 작동시간을 바꾸는 메모리칩을 포함하고, 제2 프로그래머블 메모리 전자소자가 맥동 주파수를 조절하도록 모터의 속도를 바꿀 수 있다. 본 발명의 장치는 모터의 속도를 랜덤하게 조절하여 압박 맥동 주파수를 랜덤하게 조정하기 위한 전자소자를 더 포함할 수 있다. 또한, 제1, 제2 프로그래머블 메모리 전자소자들과는 무관하게 전기모터의 작동시간과 속도를 조절하여 맥동 주파수와 작동시간을 조절하기 위한 수동조절기가 더 포함될 수도 있다. 한편, 맥동기는 초기 동작시 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하는 방법을 제공한다. 이 방법은 공기실을 갖춘 부재를 환자의 상체에 입히는 단계; 전기모터로 구동되는 맥동기로 고압 공기와 공기압 맥동을 일으키는 단계; 고압 공기와 공기압 맥동을 상기 공기실에 전달하여 환자의 상체에 공기압과 맥동을 가하는 단계; 환자의 상체에 가해진 공기압을 조절하기 위해, 상기 맥동기에 들어가는 공기량을 수동식 부재로 제한하는 단계; 프로그래머블 메모리 전자소자로 전기모터의 작동시간을 조절해, 공기압과 맥동을 환자의 상체에 가하는 시간을 제어하는 단계; 및 프로그래머블 메모리 전자소자로 전기모터의 속도를 조절해, 환자의 상체에 가해지는 맥동 주파수를 조절하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 방법은, 고압 공기가 상기 공기실에 전달되는 동안 공기실로부터 공기를 환기시키는 단계, 맥동기의 초기 동작시 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 단계, 환자의 상체에 가해지는 맥동 주파수를 랜덤하게 변화시키도록 전자소자로 전기모터의 속도를 랜덤하게 제어하는 단계, 프로그래머블 메모리 전자소자와 수동조절기로 전기모터의 작동시간을 선택적으로 조절하는 단계, 또는 프로그래머블 메모리 전자소자와 수동조절기로 전기모터의 속도를 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 상체에 입혀진 조끼내의 공기주머니에 본 발명의 맥동기가 연결된 상태를 보여주는 개략도;
도 2는 도 1의 조끼를 입은 상태의 상체의 단면도;
도 3은 도 1의 맥동기의 시간/주파수 제어반의 평면도;
도 4는 도 1의 맥동기의 공기압 수동조절기의 평면도;
도 5는 도 1의 맥동기의 개략도;
도 6은 도 1의 맥동기의 단면도;
도 7은 도 1의 맥동기의 압력-시간 그래프;
도 8은 도 5의 8-8선 단면확대도;
도 9는 도 8의 9-9선 단면도;
도 10은 도 9의 10-10선 단면도;
도 11은 도 8의 11-11선 단면도;
도 12는 도 11의 12-12선 단면도;
도 13은 도 11의 13-13선 단면도;
도 14는 도 8과 비슷하지만 에어펌핑 모드에서의 격벽 관계를 보여주는 단면도;
도 15는 도 8과 비슷하지만 맥동 모드에서의 격벽 관계를 보여주는 단면도;
도 17은 도 16의 17-17선 단면도;
도 18은 도 16의 18-18선 단면도;
도 19는 맥동기의 시간-주파수 동작에 있어서 매뉴얼 순서를 보여주는 개략도;
도 20은 맥동기의 매뉴얼 동작중의 스크린;
도 21은 잠시 정지된 매뉴얼 동작의 스크린;
도 22는 맥동기의 시간-주파수 조절기의 동작 순서를 보여주는 개략도.

도 1의 압박장치(10)는 조끼(11)와 공압 맥동기(12)를 갖추는데, 이 맥동기는 사람이 입은 조끼에 반복적인 압박을 가하여 분비물과 점액질을 제거하기 위한 것이다. 백일해, 낭포성 섬유증(cystic fibrosis), 공동화 폐질환(cavitating lung disease), 비타민 A 결핍증, 만성폐쇄성 폐질환, 천식, 괴사성 폐렴 등의 경우 호흡점액질 제거를 치료에 적용할 수 있다. 수술환자, 마비된 사람, 호흡곤란증후군을 앓는 신생아는 섬모 운반기능이 떨어진다. 박동장치(10)는 흉벽을 고주파로 진동시키거나 두들겨 섬모 운반능력이 떨어지는 사람(13)의 점액질과 기도를 제거한다.

조끼(11)를 상반신(14)과 어깨(16,17)에 둘러입는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상반신(14)에 닿아 접촉하도록 팽창된 조끼(11)는 상반신(14)에 화살표(18) 방향으로 압박을 가한다. 상반신(14)이 압박에 반응하여, 압박 펄스가 저압 상태일 때는 상반신을 반복적으로 팽창시킨다. 폐(19,21)와 기관지(22)에 압박을 가하면 분비물과 점액질 제거요법이 이루어진다. 흉강은 흉곽의 상부만을 차지하고 그 안에 좌우폐(19,21), 심장(23), 동맥(24,26) 및 갈비뼈(27)가 있다. 상반신(14)을 반족적으로 압박하면 흉강내의 동맥(24,26)을 포함한 혈관내의 혈류와 심장을 자극한다. 상반신(14)의 정면, 측면 및 뒷면을 반복적으로 압박하면 근긴장과 신경긴장이 완화된다. 흉곽의 하반부는 복강(29)이 차지하고, 복강은 위로는 흉골 하단부까지 이르러 간, 지라, 위 콩팥같이 상처받기 쉬운 큰 복부기관을 보호한다. 이들 2개의 공간은 돔형의 횡경막(28)에 의해 나누어진다. 갈비뼈(27)는 몸통 양쪽에 12개씩 있다. 갈비뼈는 가늘고 휘어지고 탄력을 갖는 뼈로서 흉부 척추와 뒷쪽에서 연결된다. 갈비뼈 사이에는 늑간근이 있다. 갈비뼈(27)는 허파(18,21)와 기관지(22)에 가해지는 압력 분산을 돕는다.

조끼(11)의 외피(31)는 나일론 섬유와 같은 비탄성재로 이루어진다. 외피(31)에 다른 재료를 사용할 수도 있다. 외피(31)는 상반신(14)을 둘러싸는 유연한 내부라이너(32)에 연결된다. 라이너(32)는 다공성 면직물과 같이 유연한 직물이므로, 상반신(14)을 향해 공기를 통과시킨다. 지퍼와 같은 잠금기구(33)를 라이너(32)의 하단부에 고정하여 외피(31)의 단부(34)까지 연결한다. 내부에 공기실(37)과 매니폴드 통로(38)를 갖춘 공기주머니(36)를 외피(31)와 라이너(32) 사이에 배치한다. 매니폴드 통로(38)와 공기실(37) 사이에 다수의 공기통로(39)가 있어서 공기실(37) 안에서 공기가 위로 흐를 수 있다. 주머니(36) 하단부의 매니폴드 통로(38) 내부에 기다란 코일스프링(41)을 설치하면 통로(38)를 열어둘 수 있다. 매니폴드 통로(38)를 열어두어 통로(38)에 공기를 흐르게 하는 다른 구조도 채택할 수 있다. 외피(31)의 단부(34)와 코일스프링(41)은 실제로는 복강(29)과 내부기관에 가해지는 조끼의 압력을 낮추고 소화기관에 대한 스트레스를 경감한다. 공기주머니(36)에는 공기량 조절공(42)이 상하로 여러개 정렬되어 있는데, 이들 조절공은 챔버에서 나온 공기가 외피(31)와 라이너(32) 사이의 틈새로 들어가는 것을 제한한다. 라이너(32)를 통과한 공기는 조끼(11)로 감싸인 상반신(14)을 냉각한다.

도 1로 돌아가, 조끼(11)에는 1쌍의 어깨끈(43,44)이 있다. 앞가슴 부위(46,47)는 곡선형 목선부위를 가진채 어깨끈(43,44)에서 떨어져 있으므로, 조끼(11)에 팔을 끼울 수 있다. 루프패드와 같은 착탈식 패스너(48,49)가 앞가슴 부위(46,47)의 표면에 고정되고 어깨끈(43,44) 안쪽에 고정된 후크패드(도시 안됨)와 루프패드가 맞물리므로 어깨끈을 앞가슴 부위에 착탈연결할 수 있다. 어깨끈(43,44)은 착용자의 어깨(16,17)를 넘어 앞가슴 부위(46,47) 위로 내려온다. 후크-루프 패드들은 어깨끈(43,44)을 앞가슴 부위(46,47)에 연결하는 벨크로타입 패스너로서 체결시 앞가슴 부위(46,47)가 상반신(14)에 닿는다.

조끼(11)의 좌측에 제1 엔드플랩(51)이 바깥쪽으로 뻗어있다. 엔드플랩(51) 바깥면에 고정된 사각형의 루프패드(52)는 조끼(11) 우측의 제2 엔드플랩(53)의 후크패드와 맞물려 상반신(14)에 조끼(11)를 고정시킨다. 후크-루프 패드는 조끼(11)를 상반신(14)에 단단히 조이기 위한 벨크로 타입의 패스너이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 조끼의 엔드플랩에 연결된 리테이너(54)로 인해 플랩(51,53)이 서로 겹쳐지게 고정되어, 환자(13)의 상반신(14)에 반복적인 압박을 가하는 동안 후크-루프 패스너가 풀리지 않게 한다. 리테이너(54)는 한쪽 끝이 플랩(53)에 고정된 기다란 띠(56)를 포함한다. 띠(56)의 양단부에는 각각 후크-루프 패스너(57)가 있어서 D-링에 띠를 조일 수 있다. 가슴부위(46)에 부착된 한쌍의 D-링(58,59)은 띠(56)와 정렬된다. 띠(56)를 D-링(58)을 통해 패스너(57)에 연결하면 조끼의 엔드플랩(51,53)과 조끼(11)를 환자의 상반신(14)에 조일 수 있다. 띠(56)의 자유단부를 당기면 패스너(57)와 리테이너(54)를 풀 수 있다. C.N Hansen과 L.J. Helgeson의 미국특허 6,676,614에는 환자의 가슴에 둘러 압박을 가하는 조끼가 소개되어 있다.

사용시, 조끼(11)를 상반신(14)에 도 1과 같이 입고 어깨끈(43,44)을 조인다. 패스너(48,49)를 이용해 어깨끈(43,44)을 가슴부위(46,47)에 고정한다. 어깨끈(43,44)의 패스너(48,49)를 조정하면 조끼(11)의 앞부분을 조정할 수 있다. 조끼(11)의 몸통부위는 패스너(52)를 이용해 상반신에 가볍게 조여진다. 리테이너(54)에 의해 패스너(52)를 서로 맞물리면 조끼(11)의 압박중에 조끼가 풀리지 않는다. 리테이너(54)의 띠(56)를 D-링(58,59)에 감아 후크-루프 패스너(57)에 맞물리게 한다. 이어서, 호스(61)에 맥동기(12)를 연결하고 환자(13)의 상반신(14)에 반복적인 압박을 가한다.

공압 맥동기(12)는 뚜껑(63)으로 닫을 수 있도록 된 케이스(62) 안에 설치된다. 케이스(62)에 피봇 설치된 손잡이(64)를 손으로 쥐고 맥동기(12)를 운반할 수 있다. 뚜껑(63)을 닫은 케이스(62)의 전체 크기는 비행기용 케이스 정도로 하는 것이 바람직하다.

맥동기(12)의 작동요소들을 가리기 위한 상단부재(66)를 케이스(62)에 설치한다. 맥동기(12)의 동작요소들이 잘못 조정되거나 잘못 수리되는 것을 방지하기 위해 상단부재(66)는 케이스(62)에서 쉽게 분리하지 못한다. 상단부재(66)는 시간조정키(69), 디스플레이 스크린(70), 주파수 조정키(71) 및 공압조정레버(72)가 달린 정면 패널(68)과 전원스위치(67)를 구비한다. 시간조정키(69)는 치료사이클을 0초 이상 30초 이하로 조정하기 위한 상부의 +키와 하부의 1키 한쌍의 전자스위치이다. 스크린(70)은 LCD, LED와 같은 전자식 디스플레이이다. 주파수 조정키(71)는 펄스 주파수를 초당 5 내지 25 사이클에서 조정하기 위한 상부의 +키아 하부의 -키로 된 전자스위치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시간조정키(69), 정보 디스플레이 스크린(70), 주파수 조정키(71) 및 공압조정레버(72)는 사용의 편리성을 위해 정면 패널(68)에 위치한다. 공기주머니(36)의 공압은 조정레버(72)로 조정한다. 공기주머니(36)의 평균 공압은 대기압과 1psi 사이로 조정하는데, 압력눈금(73)은 10에서 100까지 표시되어 있다(도 4 참조). 압력펄스 사이클은 평균압력 보다 크거나 작다.

도 5-7, 11에 도시된 바에 의하면, 공압 맥동기(12)는 에어펌프(78)에 연결되고, 이곳에서 화살표 방향으로 공압펄스가 생기며, 이 공압펄스는 호스(61)를 통해 공기주머니(36)로 전달된다. 에어펌프(78)의 박스형 케이스(81)는 4개의 벽(82-85)을 갖는다. 측벽(82,83)을 가로질러 형성된 격벽(86)에 의해 공기 맥동실(87)과 전실(88)이 나누어진다. 전실(88)은 격벽(86)과 단부벽(85)으로 이루어진다. 케이스(81)의 아래위는 트여있다. 케이스(81)에 설치된 한쌍의 격벽(89,91)이 케이스의 개구부를 막아 격벽(89,91) 사이의 공기맥동실(87)을 폐쇄한다. 케이스(81)의 상단에 체결구(93)로 고정된 덮개(92)는 격벽(89)의 외부에 위치한다. 덮개(92)와 격벽(89) 사이의 공간은 제1 펌핑실(94)로서, 전실(88)과 통하므로 펌핑실(94)에 공기가 출입할 수 있다. 케이스(81)의 하단에 체결구(97)로 고정된 제2 덮개(96)도 격벽(91) 외부에 위치한다. 덮개(96)와 격벽(91) 사이의 공간이 제2 펌핑실(98)로서, 전실(88)과 통하므로 공기를 전실과 펌핑실(98) 사이에 공기가 흐를 수 있다. 펌핑실(94,98)에서 전실(88)로, 전실(88)에서 맥동실(87) 체크밸브(99)를 통해 화살표(100) 방향으로 공기가 흐른다(도 14 참조). 도 8과 같이 밸브(99)가 닫히면 맥동실(87)에서 전실(88)로의 공기흐름이 차단된다. 도 8의 밸브(99)의 원통형 하우징(101)은 벽(86)에 설치된다. 하우징(101)의 통로(102)는 맥동실(87)과 전실(88)을 향해 열려있고, 그 안에는 개폐위치 사이를 움직이는 디스크(103)가 설치된다. 하우징의 통로(102) 안에는 디스크(103)의 움직임을 제한하는 가로핀(104)이 설치되어 디스크(103)를 개방위치로 피봇시키기 위한 지렛대 역할을 한다. 벽(86)에 설치된 체크밸브에 의해 공기는 전실(88)에서 맥동실(87)로만 흐른다.

격벽(89)은 사각형의 단단한 금속판(106)을 갖고, 이 금속판 주변에는 고무나 플라스틱으로 된 유연한 플랜지(107)가 연결된다. 플랜지(107)는 금속판(106) 양쪽에 접착되고, 또 덮개(92)와 케이스(81) 사이에 체결구(93)로 연결된다. 도 8, 9, 14, 15에서 보듯이, 플랜지(107)에는 제1 펌핑실(94)과 전실(88) 사이에 공기를 흐르게 하는 구멍(108)이 뚫려있다. 유연한 플랜지(107)에는 아래위로 볼록하게 접힌 주름(109)이 있어서 플랜지(107)를 신축시키지 않고도 금속판(106)을 옆으로 움직일 수 있다. 격벽(91)의 단단함 금속판(111)은 맥동실(87) 바닥쪽에 위치하고 금속판(106)에 평행하다. 판(111)에 연결된 유연한 플랜지(112)는 케이스(81)와 덮개(96) 사이에 체결구(97)로 고정된다. 플랜지(112)에 뚫린 구멍(113)을 통해 전실(88)과 제2 펌핑실(98) 사이에 공기가 흐를 수 있다. 판(111)을 둘러싼 플랜지(112)의 중간에는 주름이 있어서 플랜지(112)의 재질을 신축하지 않고도 판(111)을 옆으로 움직일 수 있다.

격벽(89,91)이 양방향으로 직선운동하되, 변속 무브러시 DC 모터(118)에 의해 구동되는 선형 운동전달기구(116,117)와 함께 운동한다. 모터(118)의 운동은 벨트-풀리 동력전달기구(119)를 통해 운동전달기구(116,117)에 전달된다. 도 11, 13을 보면, 운동전달기구(116)의 크로스부재(121)는 체결구(122,123)에 의해 케이스의 측벽(82,83)에 고정된다. 크로스부재(121)는 한쌍의 평행한 직립 안내면(124,126)을 갖는다. 양쪽면이 안내면(124,126)과 미끄럼 접촉하는 요크(127)가 볼트(128,129)에 의해 판(106)에 고정된다. 판(107)의 구멍(131,132)을 튀어나온 볼트(128,129)는 요크(127)와 판(106) 사이에 피봇운동을 포함한 상대운동을 방해한다. 요크(127)는 왕복운동만 하고, 왕복운동을 하는 동안 격벽(89)의 고정과 각운동을 방지한다. 도 13을 보면, 요크(127)에 있는 윈도우(133)에 미끄럼블록인 셔틀(134)이 들어있다. 셔틀(134) 구멍에 끼워진 편심축(136)은 축(137)에 설치된다. 편심축(136)을 둘러싼 롤러베어링(138)은 셔틀(134)의 구멍에 위치한다. 요크(127), 셔틀(134), 편심축(136) 및 축(137)이 스코치요크 동력전달기구로 알려져 있다.

도 16-18을 보면, 요크(127) 상단부가 볼트(128,129)에 의해 판(106)에 고정된다. 셔틀(134)의 평평한 윗면(209)에 요동방지기구(200)를 맞대면 셔틀(134)의 바닥면(205)이 요크(127)의 표면과 미끄럼 접촉한다. 요동방지기구(200)는 셔틀 표면(205,209)과 인접 요크표면의 제조 허용오차, 열팽창 및 마모를 보상하면서, 이들 표면(205,210;208,209)을 미끄럼 접촉시키되 응력과 충격을 줄이고 진동과 소음을 줄인다. 요동판(201)의 평평한 표면(208)은 셔틀의 표면(209)과 미끄럼 접촉한다. 요동판(201)은 강철이고 중앙의 원형 구멍(202)에 안내핀(203)이 끼워진다. 구멍(202)은 판(201)을 관통할 수도 있다. 핀(203)은 요크(127) 상단의 원통형 구멍(204)에 압입된다. 핀(203)의 하단부는 구멍(202)에 삽입되므로, 요동판(201)을 아래로 밀어 셔틀(134)의 윗면(209)에 맞닿도록 한다. 요동판(201)의 양단부(206,207)는 핀(203)에 의해 요크(127)의 내벽면과 같은 속도를 유지한다. 한쌍의 압축스프링(211,212)에 의해 요동판(201)이 셔틀(134)의 표면(209)에 계속 맞닿게 된다. 요크(127) 상단의 원통형 구멍(213,214)에 위치하는 스프링(211,212)은 요동판(201)의 원통형 홈(216,217)에 끼워진다. 탄성고무나 플라스틱 코어와 같은 다른 스프링 부재를 사용해 요동판(201)을 셔틀(134)쪽으로 내리눌러도 된다.

격벽(91)의 판(111)에 연결된 두번째 스코치요크 동력전달기구는 한쌍의 볼트(140,141)로 판(111)에 고정된 요크(139)를 구비한다. 볼트(140,141)는 피봇운동을 포함해 판(111)에 대한 요크(139)의 상대운동을 방해하므로, 격벽(91)은 직선 왕복운동만 가능하다. 요크(139)의 바깥쪽 직립 측면들은 두번째 크로스부재(144)의 직립 안내면(142,143)과 미끄럼결합하고, 크로스부재는 요크(139)의 운동을 왕복운동으로만 한정한다. 도 11에서, 체결구(146,147)에 의해크로스부재(144)가 케이스 측벽(82,83)에 고정된다. 두번째 크로스부재(144)는 첫번째 크로스부재(121) 가까이 위치하고 축(137)의 외단부를 회전 가능하게 수용한다(도 8, 14, 15 참조). 요크(139)의 윈도우(148)에는 셔틀(149)이 수용되어 미끄럼 운동하고, 셔틀의 원통형 구멍에 롤러베어링(152)과 편심축(151)이 있으며, 편심축(151)은 축(137)에 설치된다. 편심축(151)은 편심축(136) 정반대쪽에 위치하여(도 14 참조), 스코치요크 동력전달기구 사이에 회전균형을 이루도록 한다.

도 1, 12, 14, 15에 도시된 요동방지기구(218)는 볼트(140,141)로 판(111)에 고정된 스코치요크의 셔틀(149)을 향해 요동판을 계속 밀어준다. 요동방지기구(218)의 구조와 기능은 도 16-18에 도시된 요동방지기구와 같다.

도 11로 돌아가, 벨트-풀리 동력전달기구(119)의 소형 구동풀리(153)는 모터(118)의 구동축(154)에 연결된다. 중간축(158)에 고정된 대형 풀리(157)와 풀리(153)에 감긴 제1 무한벨트(156)에 의해 차례대로 풀리(162), 무한벨트(163) 및 풀리(164)를 거쳐 축(137)에 동력이 전달된다. 이들 풀리(153,157;162,164)는 동력전달기구(119)에 축(137)의 감속동작을 제공한다. 도 6, 8, 11에 도시된 바와 같이, 운동전달기구(116,117)와 동력전달기구(119)는 맥동실(87) 안에서 케이스(81)와 격벽(89,91)으로 둘러싸인다. 운동전달기구(116,117)가 맥동실(87) 내부에 고립되어 있어 소음이 줄어들고 동력전달기구(119)를 외부환경의 오염으로부터 보호한다.

도 5에 의하면, 에어펌프(78) 측면에 설치된 모터(118)는 작동시간과 에어펄스 주파수 제어를 위해 프로그래머블 전원(165)에 연결된다. 전원(166)은 110V-60사이클 또는 220V-50사이클 전원에 연결된다. 수동스위치(67)를 통해 전원이 회로기판(166)에 연결되고, 모터(118)에 연결된 디지털 컨트롤러(170)가 제어반의 키(69,71,74,75,76)와 스크린(70)에 연결되어 DC 전력을 공급한다. 컨트롤러(170)는 DRAM을 포함한 프로그래머블 전자소자를 갖추어 모터(118)의 동작시간과 속도를 제어한다. 맥동기(12)의 작동시간은 ± 타임키(69)를 사용해 0분에서 30분까지 30초 간격으로 조정한다. ±주파수키(71)를 사용해 공기펄스 주파수를 정하는데, 모터(118)의 속도를 조작하여 펄스 주파수를 초당 5회 내지 25회 사이에서 조정한다. 스크린(70)에 매뉴얼과 프로그래머블 데이터가 디스플레이되는데, 이에 대해서는 후술한다.

전실(88)의 공기압은 이곳을 출입하는 공기량을 제한하는 유량밸브(167)로 조절한다. 밸브(167) 본체(168)에 통로(169)가 있다. 도면에 나사처럼 도시된 공기량 조절기(171)는 본체(168)에 설치되어 통로(169)에 돌출되어 통로(168)에서 튜브(172)로 가는 공기량을 조절한다. 회전식 홈볼이나 가동디스크같은 다른 종류의공기량 조절기를 유량조절밸브(167)에 사용해도 된다. 튜브(172)의 타단부는 케이스 벽(85)에 설치된 엘보우(173)에 연결된다. 엘보우(173)의 통로(174)를 통해 전실(88)에 공기가 흐른다. 본체(168)내 통로(175)를 통해 제한된 양의 공기가 통로(174)로 들어가서 결국 전실(88)로 들어간다. 본체(168)의 통로(175)로는 일정량의 공기만 흐르므로, 사용자가 조절하는 공기량 조절 통로(169)의 공기조절기(171)를 우회하여 공기를 통과시킬 수 있으므로, 공기량이 절대 제로로 되지는 않는다. 본체(168)에 설치된 원통형의 다공부재(176)는 공기를 여과해 통로(169)에 출입시키고, 통로(169)를 흐르는 공기의 소음을 줄인다. 공기조절기(171)에 손잡이(72)를 연결하고, 손잡이(72)를 돌려 통로(169)의 단면적과 통로를 흐르는 공기량을 제한한다. 통로(169)를 흐르는 공기량은 전실(88)을 출입하는 공기량을 제어한다. 전실(88)과 펌핑실(94,98)의 공기량은 도 6에 도시된 화살표(177,178) 방향으로의 격벽(89,91)의 직선운동에 의해 생긴 전실내의 공기압에 비례한다. 밸브(167)를 조절하면 전실(88)내의 공기압을 조절할 수 있다(도 7의 183 그래프 참조). 전실(88)의공기압은 격벽(89,91)의 선형 왕복운동 때문에 사인파를 따른다. 맥동실(87)의 압력은 184 그래프를 그리고, 공기압의 사인파 그래프와 정반대 사인파 곡선을 그린다. 전실(88)의 공기압이 맥동실(87)의 공기압보다 크면, 공기는 전실(88)에서 체크밸브(99)를 통해 맥동실(87)로 간 다음 공기주머니(36)의 공기실(37)로 들어간다.

도 5, 6에 도시된 바에 의하면, 통로(182)를 갖는 공기량 조절부재(181)를 엘보우(173)의 입구측에 설치한다. 이 부재(181)는 전실(88)을 출입하는 공기량을 조절하되, 튜브(172), 밸브(167) 및 다공부재(176)내의 공기량 변동을 보상한다.

사용할 때는 도 1, 2와 같이 환자의 상반신(14)에 조끼(11)를 입는다. 어깨끈(43,44)을 루프패드(48,49)에 부착해 조끼(11)를 곧게 지지한다. 상반신(14)을 감싸는 조끼(11)의 옆구리 부위는 착탈식 연결부(52,54)에 의해 편안하게 유지된다. 공압맥동기(12)는 유연한 호스(61)가 달린 조끼(11) 내부의 공기주머니(36)에 연결된다. 호스(61)의 타단부는 공기주머니(36)의 통로(38) 입구(60)에 연결된다. 환자(13)나 간병인이 손잡이(72)를 조정해 공기주머니(36)의 공기압을 선택한다. 공압맥동기(12)는 사용자나 다른 사람이 수동조작한다. 전원스위치(67)를 키면 맥동기가 작동한다. 도 19에 도시된 바와 같이, WELCOME 스크린(70)에 5초간 WELCOME이 표시된 다음, 자동으로 MANUAL 스크린(70)으로 진행하여 PROGRAM 1-3과 MANUAL 동작모드를 표시한다. 아무 입력도 없으면 MANUAL 스크린에 10분, 10Hz가 표시된다. 사용자는 디스플레이의 "MANUAL" 단어와 관련된 스위치를 눌러 지체없이 MANUAL 스크린으로 나아갈 수 있다. 69번 키를 눌러 30초에서 30분까지 30초 간격으로 시간을 리셋할 수 있다. 71번 키를 사용해 주파수를 5Hz에서 20Hz까지 1Hz씩 증가시킬 수 있다. 시간과 주파수 변동은 처음 5회까지는 매회당 0.5초의 저속으로 시작하고, 이어서 회당 0.25초의 고속으로 진행한다. START 키(74)를 누르면 맥동기가 동작을 시작하고 나중의 리셋 사용을 위해 시간과 주파수 세팅값이 저장된다. HOME키(76)를 누르면 HOME 스크린으로 돌아간다.

맥동기(12)가 동작하는 동안, MANUAL 스크린에 1초 간격으로 카운트다운이 표시된다(도 20 참조). 맥동기(12)가 동작하는 동안에는 시간을 리셋할 수 없다. 동작중이나 정지중에 5Hz부터 20Hz까지 1Hz씩 주파수를 리셋할 수 있다. Manual 스크린(70)은 동작중에 TO STOP PRESS PAUSE를 디스플레이한다. PAUSE 키를 누르면 맥동기(12)가 정지하고 나머지 시간을 보여준채 시간이 정지한다. MANUAL 스크린은 PAUSED와 나머지 시간을 표시하고 도 21과 같이 Hz를 정한다. START 키(74)를 누르면 디스플레이된 시간과 주파수 값에서 맥동기(12)가 다시 동작한다. 시간이 00:00으로 끝난 뒤, 맥동기(12)는 정지하고 2회 부저음이 울리며 5초간 00:00이 표시된 다음 전술한 바와 같이 이용되고 저장된 최종 세팅값이 다시 표시된다.

공압맥동기(12)의 프로그램 모드를 통해 사용자나 간병인은 3가지 프로토콜인 PROGRAM 1, 2, 3를 설정하고 치료를 할 때마다 이용할 수 있다. 이때문에 여러명의 사용자가 각각 처방전을 저장할 수 있고, 또는 사용자마다 3가지 치료 프로토콜을 설정할 수 있다. 의사가 맥동기(12)에 처방한 치료 프로토콜을 미리 설정하면 치료 세팅을 영구적으로 절감하여 사용자가 원터치로 치료를 조절할 수 있다. 어린애도 치료과정의 일부분을 빼먹을 수 없다. 노인도 프로토콜에 주의를 기울일 필요가 없어 독서를 하거나 컴퓨터 작업을 하는 등 다른 일을 할 수 있다. 도 22는 PROGRAM 1을 설정하는 순서를 보여준다. 스위치(67)를 키면 스크린(70)에 5초간 WELCOME이 표시된 뒤 10초간 HOME 스크린으로 바뀐다. 아무런 입력이 없거나 MANUAL 디스플레이 우측하단 키(71)를 건드리면, 스크린(70)이 MANUAL 스크린으로 된다. 1O초의 입력기간동안 PROGRAM 1, 2, 3 옆의 시간키나 주파수키를 누르면, INITIAL PROGRAM 스크린이 나타난다. 이때 상단 라인에 선택한 프로그램 번호가 예컨대 PROGRAM 1과 같이 표시된다. PROGRAM 1과 같은 프로그램 번호는 사용자가 프로그램을 실행하거나 리셋할 때까지 남아있는다. SET 키(75)를 누르면 처방계획의 사전설정이 시작된다. START 키(74)를 누르면 기존 프로그램이 실행된다. HOME 키(76)를 누르면 HOME 스크린으로 돌아간다.

SET 키(75)를 누르면 시간과 주파수 데이터를 바꿀 수 있다. 치료순서를 위한 프로그램이 하이라이트 표시된 A 라인에서 시작한다. 시간 키(69)는 00:00에서 30:00분까지 30초씩 리셋하는데 사용된다. 주파수 키(76)는 5Hz에서 25Hz까지 1Hz씩 리셋하는데 사용된다. SET 키(69)를 누르면 A 라인의 시간과 주파수 값이 표시된대로 저장되고 B라인으로 스크롤한다. 사용자가 B 라인의 시간이나 주파수를 그대로 두길 원하면, SET 키(75)를 눌러 C 라인으로 스크롤한다. B, C, D, E 또는 F 라인의 시간과 주파수는 69나 71 키를 사용해 바꿀 수 있다. 최종 라인에서 SET 키(75)를 누르면 A 라인으로 되돌아가, START 키(74)나 HOME 키(76)를 누를 때까지 모든 라인을 거친다. 언제라도 START 키(74)를 누르면 맥동기(12)가 동작하기 시작한다. PROGRAM 1에서 설명한 방법에 따라 PROGRAM 2와 PROGRAM 3이 바뀐다.

도 23~26은 PROGRAM 3과 같은 다른 프로그램에 대한 유저 인터페이스를 보여준다. HOME 스크린은 PROGRAM 3을 작동시키는데 사용된다. SET 키(75)를 누르면 A 라인부터 시작해 치료 순서를 프로그램한다. 값을 바꾸기 위해 활성화된 라인이 도 23과 같이 화면 전체를 가로질러 하이라이트 표시된다. 시간조절키(69)를 사용해 00:00부터 30:00분까지 30초씩 시간을 리셋할 수 있다. 주파수조절키(71)를 사용해 5Hz에서 20Hz까지 1Hz 간격으로 주파수를 세트한다. 시간과 주파수 변동 속도는 처음 5분간은 회당 0.5초로 늦지만, 그 이후부터는 회당 0.25초로 빠르다. 언제라도 START를 누르면 맥동기(12)가 동작한다. SET 키를 누르면 표시된 시간과 주파수 값이 표시된 라인에 저장되고 다음 라인으로 이동한다. 시간이나 주파수를 바꾸고싶지 않으면, SET 키를 눌러 다음 라인으로 움직인다. 최종 라인에서 SET 키를 누르면 A 라인으로 되돌아가, START나 HOME 키를 누를 때까지 A에서 F까지 모든 라인을 거친다. 언제라도 HOME 키를 누르면 도 19의 HOME 스크린으로 돌아간다. START 키를 누르면 표시된 프로그램 실행이 시작된다. 프로그램의 실행으로 즉각 시간 입력이 00:00인 라인을 지나 움직인다. 실행모드에서는 동작중이건 정지중이건 언제든 시간이나 주파수 값을 바꿀 수 없다. 나머지 시간이 표시되고 지속적으로 카운트다운한다. 맥동기(12)가 동작하는 동안 언제라도 사용자가 PAUSE 키를 누르면, 맥동기(12)가 정지되고, 도 26과 같이 라인 문자 자리에 PAUSED가 표시된다. 정지중에 나머지 시간이 디스플레이된다. HOME은 정지버튼이다. 타이머가 00:00으로 되면 맥동기(12)가 정지하고 부저음이 2회 울린다. 맥동기(12)가 정지되면 스크린(70)에 TREATMENT COMPLETE가 표시된다. 이어서 도 22와 같은 WELCOME 스크린으로 바뀐다. 맥동기(12)는 이제 새로운 START, SET 또는 HOME 명령을 받을 준비가 되어있다.

사용자나 간병인은 총 작동시간, 조끼를 입고 한 테스트, 조끼를 벗고 한 테스트, 모터 온도제한에 관해 맥동기(12)의 동작을 테스트할 수 있다. HOME 스크린이 표시되는 동안 SET 키(75)를 누르고 있으면 스크린(70)에 총 작동시간이 표시된다. 총 작동시간은 SET 키(75)를 누르고 있는 한 4자리 시간으로 표시된다. 전원을 올리기 전부터 전원을 올리고 있는 동안 HOME 키(76)를 누르고 있으면 시스템이 테스트 동작모드로 들어가되, 처음에는 조끼를 입은 테스트 모드의 스크린으로 들어간다. START 키(74)를 누르면 테스트가 시작한다. 공압손잡이(72)를 50으로 놓는다. 규정된 공압을 얻으면, 시스템이 테스트를 시작한 것이다. 규정된 공압에 도달하지 못하면, 조끼를 벗고 하는 2번째 테스트가 실행된다. 호스(61)를 조끼에 끼우고 압력을 10으로 조정한다. START 키(75)를 누르면 테스트가 시작한다. 규정된 압력에 도달하면 조끼가 기능을 시작한다. 규정된 압력에 도달하지 못하면 시스템을수리해야 한다. HOME 키(76)를 누르면 테스트가 생략된다. 모터(118) 온도가 너무 뜨겁거나 차가워 허용한계를 벗어나면 시동되지 못한다. 모터의 온도한계는 공장에서 저온한계는 화씨 50도로, 고온한계는 화씨 200도로 정해진다. 모터 동작온도한계는 공장에서 다르게 정해질 수도 있다.

맥동기(12)의 다른 동작모드로 전술한 매뉴얼 및 프로그램 모드 이외에 랜덤 프로그램이 있다. 랜덤 프로그램의 주파수는 일정 시간동안 명확한 패턴 없이 5 내지 25 Hz 사이이다. 컨트롤러(170)의 메모리 전자소자들은 모터(118)의 속도를 랜덤하게 변경하여, 신체에 가해지는 공압 펄스의 주파수를 바꾼다. 압력 펄스가 이렇게 바뀌면 지루함이나 단조로움이 경감된다.

도 6, 8, 11, 14, 15에 의하면, 모터(118)가 동력전달기구(119)를 통해 축(137)을 회전시키고 이 축을 중심으로 편심축(136,151)을 선회시킨다. 편심축(136,151)은 요크(127,139)에 대해 셔틀(134,149)을 옆으로 미끄러지게 하고 요크(127,139)를 왕복운동시킨다. 볼트(128,129,140,141)로 요크(127,139)에 직접 고정된 격벽(89,91)은 도 12, 13, 15의 화살표(186,187) 방향인 바깥쪽으로, 그리고 도 6, 15의 화살표(117,178) 방향인 안쪽으로 움직인다. 스코치요크 운동전달기구와 연계된 요동방지기구(200,218)에 의해 요크(127,139)에 대한 셔틀(134,149)의 상하 움직임을 없애 진동과 소음을 없애기 위한 것이다. 도 15와 같이, 격벽(89,91)이 서로를 향해 접근하면 전실(88)에서 펌핑실(94,98)로 공기가 흐른다. 제한된 양의 공기가 밸브(167)와 조절부재(181)를 통해 전실(88)로 들어간다. 손잡이(72)로 밸브(167)를 통과하는 공기량을 조절해 전실(88)내의 공기량과 공기압을 조절한다. 격벽(89,91)이 안쪽으로 움직이면 맥동실(87)의 공기압이 증가하여 일방향 밸브(99)를 닫고 호스(61)를 통해 압축공기가 공기주머니(36)로 들어간다. 공기주머니(36)는 안쪽으로 팽창하면서 조끼(11)의 유연한 라이너(32)가 환자(13)의 가슴과 등을 압박하게 한다. 격벽(89,91)의 선형 안팎 운동으로 맥동실(87)과 공기주머니(36)에 공압 펄스가 생기고, 이로 인해 환자(13)의 가슴과 등을 화살표(18) 방향으로 반복적으로 압박함으로써, 모든 폐포와 기도에 고주파 진동치료를 동시에 하고, 이로 인해 점액질과 분비물 등을 더 잘 제거할 수 있다.

도 12~14에 도시된 바와 같이, 격벽(89,91)이 바깥쪽으로 움직이면 펌핑실의 공기가 전실(88)로 밀려들어가 전실(88)내의 공기압력을 증가시킨다. 전실(88)의 공기압력이 맥동실(87)의 공기압력보다 크면, 일방향 밸브(99)가 열려 도 14의 화살표(100) 방향으로 전실(88)에서 맥동실(87)로 공기가 들어가, 맥동실(87)과 공기주머니(36)의 공기압력이 증가한다. 전실(88)의 공기압력이 강하하면 일방향 밸브(99)가 닫혀 맥동실(87)에서 전실(88)로의 역류가 방지된다. 통로(182)의 크기 때문에 전실(88)로 들어갈 수 있는 공기량이 제한되어, 밸브(167)가 동작하지 않는 경우 전실(88)의 공기압이 높아지는 것을 방지한다. 밸브 본체(168)의 구멍(175)도 전실(88)을 출입하는 공기량을 제한해, 밸브(167)가 닫힌 경우 맥동실(87)과 공기주머니(36)의 공기압력을 최소로 유지한다.

선형 운동전달기구(116,117)에 의해 서로 반대 방향으로 움직일 때의 격벽(89,91)은 공기압력을 만들고 맥동실(87)과 공기주머니(36)에 공기 박동을 일으키는 이중 기능을 반복적으로 실행한다. 공기 박동 주파수는 모터(118)의 속도를 변화시키면서 5사이클에서 25사이클 사이에서 변한다. 환자(13)나 간병인이 박동 주파수를 바꾸기 위해 모터(118)의 속도를 프로그램하는데 사용하는 제어반 키(71)는 맥동실(87)과 공기주머니(36)의 공기펄스 주파수를 바꾸는데 사용한다. 맥동기(12)의 작동기간은 시간키(69)로 프로그램된다. 밸브(167)는 전실(88)을 출입하는 공기량을 규제하여, 체크밸브(99)를 통해 맥동실(87)로 전달되는 전실(88)의 공기압을 규제하는데, 이 공기압은 격벽(89,91)의 선형운동에 반응한다.

호스(61)를 통해 압축공기와 공기맥동이 공기주머니(36)의 공기통로(38)로 전달된다. 공기주머니(36) 안의 기다란 코일스프링(41)에 의해 열려있는 통로(38) 덕분에 공기가 공기통로(39)를 통해 공기실(37)로 들어갈 수 있다. 공기실(37)의 공기맥동은 환자의 갈비뼈(27)를 향해 내부 윗쪽으로 맥동력을 가해주며, 이 맥동력은 폐와 기관지에 맥동력을 가해주게 된다. 조끼(11)의 외피(31)는 탄성재가 아니어서 공기주머니(36)의 외부로의 팽창을 제한한다. 외피(31)는 코일스프링(36)이 들어있는 공기주머니(36) 하부를 둘러싸므로, 환자의 복부에 가해지는 공기주머니(36)의 압력을 제한한다. 맥동 주파수는 초당 5회 내지 25회이다. 맥동력에 의해 폐와 기관지의 점액질과 분비물이 입으로 가면, 재채기로 뱉어낼 수 있다. 공기주머니(36)에 있는 여러개의 작은 구멍(42)을 통해 제한된 양의 공기가 공기실(37)에서 조끼(11)로 들어갈 수 있다. 조끼(11)로 둘러싼 상반신(14) 둘레를 공기가 순환하면서 체온을 내려주고, 공압 맥동기(12)를 끄면 공기주머니(36)는 쪼그라든다.

이상 설명한 신체 맥동장치와 방법은 낭포성섬유증을 앓는 환자에게 적용하는 것을 예로들어 설명했지만, 기관지확장증, 수술후 무기폐(atelectasis), 신경근 질환을 앓는 환자와, 폐렴이 자주 생기는 호흡기 의존환자, 운동력이 떨어지거나 트렌델버그 체위(Trendelenburg position)를 참아야 하는 환자에도 적용할 수 있다. 여러 질환과 상태로 분비물 제거에 문제가 있는 사람들이 본 발명의 맥동장치와 방법을 이용한 치료의 대상이다.

Claims (18)

1. 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하기 위한 장치에 있어서:
   환자의 상체에 입혀지고 공기가 들어가는 공기실을 갖는 조끼; 및
   상기 공기실에 고압공기와 압박 맥동을 공급하는 맥동기;를 포함하고,
   상기 맥동기는,
   격벽들;
   격벽들 사이에 위치한 공기 맥동실;
   상기 격벽들과 연결된 공기 펌핑실;
   상기 공기 펌핑실과 통하여 공기펌핑실로부터 공기가 유입되는 전실;
   상기 전실로부터 공기펌핑실로는 공기를 흐르게하고, 맥동실로버터 전실로의 공기흐름은 막는 체크밸브;
   상기 격벽을 움직여 펌핑실의 공기를 펌핑하고 맥동실의 공기를 맥동시키는 동력전달기구;
   상기 격벽들을 각각 다른 시간동안 움직이고, 맥동실에 공기압과 고주파 공기압 맥동이 생기게 속도를 변화시키도록 상기 동력전달기구에 연결된 전기모터;
   맥동기로부터 조끼의 공기실로 공기압과 고주파 공기압 맥동을 전달하여 환자의 상체에 고주파 압력 맥동이 가해지도록, 맥동기의 맥동실을 조끼에 연결하는 공기통로를 갖는 부재;
   상기 전기모터에 전원을 연결하고, 맥동기의 작동시간을 변화시키도록 전기모터의 작동시간을 제어하는 제1 프로그래머블 전자소자와, 맥동 주파수를 변화시키도록 전기모터의 속도를 제어하는 제2 프로그래머블 전자소자를 갖는 전기모터 컨트롤러;
   전실을 출입하는 공기량을 제한하여 조끼의 공기실로 들어가는 공기압을 조절하고, 공기가 통과하는 밸브를 갖는 공기조절기;
   상기 공기통로를 통과하는 공기량을 규제하도록 공기통로에 설치된 공기량 제한기; 및
   공기통로에 대한 제한기의 위치를 조정하여 공기통로를 통과하고 전실로 들어가는 공기량을 조정함으로써, 조끼의 공기실의 공기압을 수동으로 제어하기 위한 수동식 부재가 상기 공기량 제한기에 연결되어 있는 조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 제1 프로그래머블 전자소자가 모터의 작동시간을 30초 간격으로 30분까지 바꾸는 랜덤액세스메모리 마이크로칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 제2 프로그래머블 전자소자가 초당 1회의 압박 맥동 주파수를 초당 25회까지 바꾸도록 모터의 속도를 바꾸는 랜덤액세스메모리 마이크로칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 모터의 속도를 랜덤하게 조절하여 압박 맥동 주파수를 랜덤하게 조정하기 위한 전자소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 프로그래머블 전자소자들과는 무관하게 전기모터의 작동시간과 속도를 조절하여 맥동 주파수와 작동시간을 조절하기 위한 수동조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 맥동기가 초기 동작시 조끼의 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하기 위한 장치에 있어서:
   환자의 상체에 입혀지고 공기가 들어가는 공기실을 갖는 부재;
   상기 공기실에 고압공기와 압박 맥동을 공급하는 맥동기;
   상기 맥동기가 공기압과 고주파 압박 맥동을 일으키도록 맥동기에 연결된 전기모터;
   공기압과 고주파 압박 맥동을 상기 공기실에 전달하여 환자의 상체에 고주파 압박 맥동을 가하도록 상기 부재에 맥동기를 연결하는 호스;
   상기 전기모터에 전원을 연결하고, 맥동기의 작동시간을 변화시키도록 전기모터의 작동시간을 제어하는 제1 프로그래머블 메모리 전자소자와, 맥동 주파수를 변화시키도록 전기모터의 속도를 제어하는 제2 프로그래머블 메모리 전자소자를 갖는 전기모터 컨트롤러;
   맥동기에 의해 상기 공기실로 들어가는 공기압을 조절하도록 맥동기에 들어가는 공기량을 제어하고, 맥동기에 들어가는 공기량을 조절하는 공기량 제한기를 갖는 공기조절기; 및
   맥동기로 들어가는 공기량을 조절하여 상기 공기실의 공기압을 제어하도록 상기 제한기에 연결된 수동조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 제1 프로그래머블 메모리 전자소자가 모터의 작동시간을 바꾸는 메모리칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항에 있어서, 제2 프로그래머블 메모리 전자소자가 맥동 주파수를 조절하도록 모터의 속도를 바꾸는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제7항에 있어서, 모터의 속도를 랜덤하게 조절하여 압박 맥동 주파수를 랜덤하게 조정하기 위한 전자소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 제1, 제2 프로그래머블 메모리 전자소자들과는 무관하게 전기모터의 작동시간과 속도를 조절하여 맥동 주파수와 작동시간을 조절하기 위한 수동조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 맥동기가 초기 동작시 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 환자의 상체에 압력과 고주파 압박 맥동을 가하는 방법에 있어서:
    공기실을 갖춘 부재를 환자의 상체에 입히는 단계;
    전기모터로 구동되는 맥동기로 고압 공기와 공기압 맥동을 일으키는 단계;
    고압 공기와 공기압 맥동을 상기 공기실에 전달하여 환자의 상체에 공기압과 맥동을 가하는 단계;
    환자의 상체에 가해진 공기압을 조절하기 위해, 상기 맥동기에 들어가는 공기량을 수동식 부재로 제한하는 단계;
    프로그래머블 메모리 전자소자로 전기모터의 작동시간을 조절해, 공기압과 맥동을 환자의 상체에 가하는 시간을 제어하는 단계; 및
    프로그래머블 메모리 전자소자로 전기모터의 속도를 조절해, 환자의 상체에 가해지는 맥동 주파수를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 고압 공기가 상기 공기실에 전달되는 동안 공기실로부터 공기를 환기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 맥동기의 초기 동작시 공기실의 공기압을 서서히 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제13항에 있어서, 환자의 상체에 가해지는 맥동 주파수를 랜덤하게 변화시키도록 전자소자로 전기모터의 속도를 랜덤하게 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제13항에 있어서, 프로그래머블 메모리 전자소자와 수동조절기로 전기모터의 작동시간을 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제13항에 있어서, 프로그래머블 메모리 전자소자와 수동조절기로 전기모터의 속도를 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    

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