KR20130013905A - 제세동기와 심박조율기를 통합한 복합 ｃｒｍ 기기 - Google Patents

제세동기와 심박조율기를 통합한 복합 ｃｒｍ 기기 Download PDF

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Abstract

다수의 인체이식형 의료기기들을 통합한 인체이식형 복합 의료기기가 제공된다. 본 의료기기는, 전기적 자극을 생성하여 출력하는 제1 출력기, 전기적 충격을 생성하여 출력하는 제2 출력기, 제1 출력기에서 출력되는 전기적 자극과 제2 출력기에서 출력되는 전기적 충격 중 어느 하나가 인체의 장기로 인가되도록 스위칭하는 스위칭부 및 장기의 상태를 기초로 스위칭부의 스위칭 상태를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의해, 다수의 인체이식형 의료기기들이 통합되므로, 제작 단가가 낮아짐은 물론, 이식수술의 횟수를 감소시켜 이식수술로 인한 노력과 비용을 저감시킬 수 있게 된다.

Description

제세동기와 심박조율기를 통합한 복합 ＣＲＭ 기기{Cardiac Rhythm Management apparatus integrting defibrillator and pacemaker}
본 발명은 의료기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 이식할 수 있는 형태의 의료기기에 관한 것이다.
최근 노령화에 따른 심장의 전기 전도체의 퇴행성 변화에 의한 급성심장마비 또는 심근경색과 같은 부정맥의 환자가 증가하고 있는 상황이다.
일반적으로 급성심장마비의 주요 원인으로는 심실세동, 심실빈맥이 주원인이므로 이의 치료에는 전기 충격에 의한 제세동기(Defibrillator), 심박조율기(Pacemaker)와 같은 CRM(Cardiac Rhythm Management)기기가 반드시 필요하나 전기 충격기는 응급실, 구급차에나 비치될 정도로 아주 크다.
따라서, 인체 내에 이식하여 부정맥이 발생되면 전기를 내보내어 정상 박동으로 돌려줄 수 있는 인체 이식형 제세동기 시스템이 개발되어, 다른 시스템들과 함께 사용되어 지고 있다.
도 1에는, 드러그 펌프(Drug Pump)(10), 심박조율기(20), 신경 자극기(Neural Stimulator)(30) 및 제세동기(40) 등의 의료기기들을 인체 이식형으로 구현한 사례를 나타내었다. 도 1에 도시된 의료기기들(10, 20, 30 및 40)은 서버(50)와 무선 통신하여, 생체정보를 전달할 수 있으며, 이에 의해 정기적 추적치료, 중앙 감시, 긴급호출 및 관리가 가능하다.
도 1에 도시된 의료기기들은 인체 이식용으로 제작되어야 하기 때문에, 일반 의료기기에 제작 단가가 비싼 편이다. 게다가, 이식수술은 고도의 의술, 많은 비용과 시간을 필요로 한다.
이에 따라, 인체 이식용 의료기기의 제작 단가를 낮추기 위한 방안 및 이식수술을 간편화하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 다수의 인체이식형 의료기기들을 통합하여 하나로 구현한 인체이식형 의료기기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 의료기기는, 전기적 자극을 생성하여 출력하는 제1 출력기; 전기적 충격을 생성하여 출력하는 제2 출력기; 상기 제1 출력기에서 출력되는 전기적 자극 및 상기 제2 출력기에서 출력되는 전기적 충격 중 어느 하나가 인체의 장기로 인가되도록 스위칭하는 스위칭부; 및 상기 장기의 상태를 기초로, 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 제어하는 프로세서;를 포함한다.
그리고, 상기 전기적 충격의 전압은 상기 전기적 자극의 전압 보다 높을 수 있다.
또한, 상기 장기는, 심장이고, 상기 전기적 충격은, 심박 조율용 자극이고, 상기 제1 출력기는, 심박조율기이며, 상기 전기적 자극은, 세동 제거용 충격이고, 상기 제2 출력기는, 제세동기일 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는, 상기 심장의 상태가 서맥 또는 빈맥 상태이면, 상기 심박조율기에서 출력되는 상기 심박 조율용 자극이 상기 심장에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 서맥 또는 빈맥 상태가 계속되면, 상기 제세동기에서 심박 조율용 자극이 생성되어 출력되도록 제어하고, 상기 제세동기에서 출력되는 심박 조율용 자극이 상기 심장에 추가적으로 인가되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 심장의 상태가 세동 상태이면, 상기 제세동기에서 출력되는 상기 세동 제거용 충격이 상기 심장에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 세동 상태가 계속되면, 상기 제세동기에서 출력되는 상기 세동 제거용 충격이 상기 심장에 추가적으로 인가되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른, 제1 출력기와 제2 출력기가 통합되어 있으며, 인체에 이식가능한 의료기기의 동작 제어방법은, 인체의 장기 상태를 파악하는 단계; 상기 장기 상태가 제1 상태이면, 상기 제1 출력기에서 출력되는 전기적 충격을 상기 장기로 인가하는 단계; 및 상기 장기 상태가 제2 상태이면, 상기 제2 출력기에서 출력되는 전기적 자극을 상기 장기로 인가하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 인체이식형 의료기기들을 통합하여 하나로 구현하고, 필요한 기능이 적시에 제공되도록 운용할 수 있게 된다. 다수의 인체이식형 의료기기들이 통합되므로, 제작 단가가 낮아짐은 물론, 이식수술의 횟수를 감소시켜 이식수술로 인한 노력과 비용을 저감시킬 수 있게 된다.
도 1은 의료기기들을 인체 이식형으로 구현한 사례를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인체 이식형 복합 CRM 기기의 블럭도,
도 3은 심장 상태가 서맥 또는 빈맥 상태인 경우의 스위칭 상태를 나타낸 도면,
도 4는 심장 상태가 세동 상태인 경우의 스위칭 상태를 나타낸 도면,
도 5는, 도 2에 도시된 스위칭부의 상세 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 6은, 도 2에 도시된 인체 이식형 복합 CRM 기기가 동작하는 과정의 설명에 제공되는 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인체 이식형 복합 CRM(Cardiac Rhythm Management) 기기의 블럭도이다. 본 실시예에 따른 인체 이식형 복합 CRM 기기는 심박조율기(Pacemaker)와 제세동기(Defibrillator)를 통합한 기기로, 인체 이식이 가능하다.
본 실시예에 따른 인체 이식형 제세동기 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 심박조율기(110), 스위칭부(120), 제세동기(130), 입력부(140), 프로세서(150), 심전도 측정부(160) 및 무선 통신부(170)를 구비한다.
심박조율기(110)는 심박 조율을 위한 자극으로 3~6V의 전기적 신호를 생성하여 출력한다. 여기서, 심박 조율은, 서맥(Bradycardia : 느린 맥) 또는 빈맥(Tachycardia : 빠른 맥)을 정상 횟수의 맥박으로 복원시키기 위한 처치를 말한다.
제세동기(130)는 세동(Fibrillation) 제거를 위한 충격으로 ~330V의 전기적 충격을 생성하여 출력한다. 여기서, 세동은 심장이 멎기 전에 발생하는 현상으로, 심실의 각 부분이 무질서하게 불규칙적으로 수축하는 상태이며, 고전압의 전기적 충격으로 제거할 수 있다.
한편, 제세동기(130)는 330V 보다 비교적 낮은 전압의 전기적 자극을 생성하여 출력할 수도 있는데, 이는 후술할 프로세서(150)의 제어에 따른다.
스위칭부(120)는 '심박조율기(110)에서 출력되는 심박 조율용 자극'과 '제세동기(130)에서 출력되는 세동 제거용 충격' 중 어느 하나가 심장에 선택적으로 인가되도록 스위칭 동작한다.
심전도 측정부(160)는 심장에 직접 연결되어 심전도를 측정하고, 측정결과를 프로세서(150)로 전달한다.
프로세서(150)는 심전도 측정부(160)에서 측정된 심전도를 기초로, 심장의 상태를 파악하고, 파악된 심장 상태에 따라 스위칭부(120)의 스위칭 동작을 제어한다.
구체적으로, 심장 상태가 서맥 또는 빈맥 상태인 경우, 프로세서(150)는 심박조율기(110)에서 출력되는 전기적 자극이 심장으로 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다.
이 경우, 스위칭부(120)의 스위칭 상태를 도 3에 나타내었다. 도 3에 도시된 바에 따르면, 심박조율기(110)에서 출력되는 전기적 자극이 리드(Lead)들을 통해 심장으로 인가되도록 스위칭부(120)가 스위칭되어 있음을 확인할 수 있다.
한편, 심장 상태가 세동 상태인 경우, 프로세서(150)는 제세동기(130)에서 출력되는 전기적 충격이 심장으로 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다.
이 경우, 스위칭부(120)의 스위칭 상태를 도 4에 나타내었다. 도 4에 도시된 바에 따르면, 제세동기(130)에서 출력되는 전기적 충격이 리드(Lead)들을 통해 심장으로 인가되도록 스위칭부(120)가 스위칭되어 있음을 확인할 수 있다.
이하에서, 도 2에 도시된 스위칭부(120)에 대해 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스위칭부(120)를 "MAX4525"로 구현하는 경우,
1) COMA-포트와 COMB-포트에 심장에 연결된 리드(Lead)들을 연결하고,
2) NOA-포트와 NOB-포트에 심박조율기(110)를 연결하며,
3) NCA-포트와 NCB-포트에 제세동기(130)를 연결하고,
4) ADD-포트에 프로세서(150)를 연결한다.
도시된 스위칭부(120)에서, 프로세서(150)에 의해 ADD-포트에 논리레벨 'high' 신호가 입력되면, COMA-포트와 COMB-포트가 NOA-포트와 NOB-포트에 전기적으로 연결되어, 심박조율기(110)에서 출력되는 심박 조율용 자극이 심장에 인가된다.
반면, 스위칭부(120)에서, 프로세서(150)에 의해 ADD-포트에 논리레벨 'low' 신호가 입력되면, COMA-포트와 COMB-포트가 NCA-포트와 NCB-포트에 전기적으로 연결되어, 제세동기(130)에서 출력되는 세동 제거용 충격이 심장에 인가된다.
다시, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
무선 통신부(170)는 주변의 통신 기기, 서버 등과 무선으로 통신가능하도록 연결된다. 프로세서(150)는 무선 통신부(170)를 통해 주변의 통신 기기, 서버 등에 심장 상태 정보 및 심전도 정보 등을 무선으로 전송할 수 있다.
입력부(140)는 심박조율기(110)의 출력단, 제세동기(130)의 출력단 및 심장에 이식된 리드(Lead)들에 연결되어 있다. 이에 따라, 제세동기(130)에서 심장으로 고전압의 전기적 충격이 인가되는 경우, 입력부(140)에도 고전압의 신호가 역류하게 된다.
유입되는 고전압 신호가 인체 이식형 제세동기 시스템에 마련된 소자들에 직접 인가되어 소자들이 전기적으로 파손되는 것을 방지하기 위한 보호회로가, 입력부(140)에 구비되어 있다. 이 보호회로에 의해, 입력부(140)는 유입되는 고전압의 입력 신호를 단계적으로 저감시킬 수 있다.
이하에서는, 지금까지 설명한 인체 이식형 복합 CRM 기기가 동작하는 과정에 대해, 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 심장 상태가 세동 상태로 8초 이상 유지되면(S210-Y), 프로세서(150)는 제세동기(130)에서 출력되는 세동 제거용 충격(최대 330V)이 심장에 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다(S220). S220단계에서의 스위칭 상태는 도 4에 나타난 바와 같다.
S220단계에도 불구하고 세동 상태가 8초 이상 계속되면(S230-Y), 프로세서(150)는 제세동기(130)에서 출력되는 세동 제거용 충격(최대 330V)이 심장에 추가적으로 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다(S220).
한편, 심장 상태가 서맥 또는 빈맥 상태로 8초 이상 유지되면(S240-Y), 프로세서(150)는 심박조율기(110)에서 출력되는 심박 조율용 자극-1(3~6V)이 심장에 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다(S250). S230단계에서의 스위칭 상태는 도 3에 나타난 바와 같다.
S230단계에도 불구하고 서맥 또는 빈맥 상태가 8초 이상 계속되면(S260-Y), 프로세서(150)는 제세동기(130)가 세동 제거용 자극-2(100~200V)를 생성하도록 제어한다(S270). 그리고, 프로세서(150)는 제세동기(130)에서 생성된 심박 조율용 자극-2(100~200V)가 심장에 인가되도록 스위칭부(120)를 제어한다(S280). S280단계에서의 스위칭 상태는 도 4에 나타난 바와 같다.
지금까지, 심박조율기와 제세동기가 통합된 인체 이식형 복합 CRM 기기에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서 상정한 심장에 전기적 충격/자극을 인가하는 인체 이식형 복합 CRM 기기는 예시적인 것에 불과하다. 심장 이외의 다른 장기의 상태에 따라 각기 다른 종류의 전기적 충격/자극을 인가하기 위한 인체 이식형 의료기기의 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
또한, 위 실시예에서 언급한 소자들의 규격들은 이해의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 언급한 규격들에 한정되는 것은 아님에 유념하여야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 심박조율기 120 : 스위칭부
130 : 제세동기 140 : 입력부
150 : 프로세서 160 : 심전도 측정부
170 : 무선 통신부

Claims (6)

  1. 전기적 자극을 생성하여 출력하는 제1 출력기;
    전기적 충격을 생성하여 출력하는 제2 출력기;
    상기 제1 출력기에서 출력되는 전기적 자극 및 상기 제2 출력기에서 출력되는 전기적 충격 중 어느 하나가 인체의 장기로 인가되도록 스위칭하는 스위칭부; 및
    상기 장기의 상태를 기초로, 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 제어하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기적 충격의 전압은 상기 전기적 자극의 전압 보다 높은 것을 특징으로 하는 의료기기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 장기는, 심장이고,
    상기 전기적 충격은, 심박 조율용 자극이고,
    상기 제1 출력기는, 심박조율기이며,
    상기 전기적 자극은, 세동 제거용 충격이고,
    상기 제2 출력기는, 제세동기인 것을 특징으로 하는 의료기기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 심장의 상태가 서맥 또는 빈맥 상태이면, 상기 심박조율기에서 출력되는 상기 심박 조율용 자극이 상기 심장에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하고,
    상기 서맥 또는 빈맥 상태가 계속되면, 상기 제세동기에서 심박 조율용 자극이 생성되어 출력되도록 제어하고, 상기 제세동기에서 출력되는 심박 조율용 자극이 상기 심장에 추가적으로 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 심장의 상태가 세동 상태이면, 상기 제세동기에서 출력되는 상기 세동 제거용 충격이 상기 심장에 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하고,
    상기 세동 상태가 계속되면, 상기 제세동기에서 출력되는 상기 세동 제거용 충격이 상기 심장에 추가적으로 인가되도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
  6. 제1 출력기와 제2 출력기가 통합되어 있으며, 인체에 이식가능한 의료기기의 동작 제어방법에 있어서,
    인체의 장기 상태를 파악하는 단계;
    상기 장기 상태가 제1 상태이면, 상기 제1 출력기에서 출력되는 전기적 충격을 상기 장기로 인가하는 단계; 및
    상기 장기 상태가 제2 상태이면, 상기 제2 출력기에서 출력되는 전기적 자극을 상기 장기로 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기의 동작 제어방법.
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