KR20130013907A - Medical apparatus using circuit for protecting system from high voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 의료기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 이식할 수 있는 형태의 의료기기에 관한 것이다.
The present invention relates to a medical device, and more particularly to a medical device of the form that can be implanted in the human body.
최근 노령화에 따른 심장의 전기 전도체의 퇴행성 변화에 의한 급성심장마비 또는 심근경색과 같은 부정맥의 환자가 증가하고 있는 상황이다. Recently, there is an increasing number of patients with arrhythmias such as acute heart attack or myocardial infarction due to degenerative changes in the electrical conductors of the heart due to aging.
일반적으로 급성심장마비의 주요 원인으로는 심실세동, 심실빈맥이 주원인이므로 이의 치료에는 전기 충격에 의한 제세동기(Defibrillator), 심장박동조율기(Pacemaker)와 같은 CRM(Cardiac Rhythm Management)기기가 반드시 필요하나 전기 충격기는 응급실, 구급차에나 비치될 정도로 아주 크다. In general, the main causes of acute heart failure are ventricular fibrillation and ventricular tachycardia. Therefore, CRM (Cardiac Rhythm Management) devices such as defibrillator and pacemaker are necessary for the treatment of acute heart failure. The taser is so large that it can be placed in an emergency room, an ambulance.
따라서, 인체 내에 이식하여 부정맥이 발생되면 전기를 내보내어 정상 박동으로 돌려줄 수 있는 인체 이식형 제세동기 시스템이 개발되어, 다른 시스템들과 함께 사용되어지고 있다.Therefore, a human implantable defibrillator system has been developed that can be used to implant electricity in the human body and return it to normal rhythm when it is generated, and has been used with other systems.
도 1에는, 드러그 펌프(Drug Pump)(10), 심장박동 조율기(20), 신경 자극기(Neural Stimulator)(30) 및 제세동기 시스템(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.FIG. 1 illustrates a case in which medical devices such as a
한편, 인체 이식형 제세동기 시스템(40)의 경우 고전압을 발생시켜 출력하여야 하는데, 이 고전압이 인체 이식형 제세동기 시스템(40)으로 역류하는 경우 고장이 발생할 수 있다.On the other hand, in the case of the
그리고, 이와 같은 원인에 의한 인체 이식형 제세동기 시스템(40)의 고장은 위험상황 발생시 적시의 처치를 불가능하게 하므로, 환자의 생명을 위협하는 요소로 작용하게 된다.
In addition, failure of the human
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 자체적으로 발생되는 고전압으로부터 시스템을 보호할 수 있는 회로를 구비하고 있는 의료기기를 제공함에 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a medical device having a circuit that can protect the system from the high voltage generated by itself.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 의료기기는, 인체의 장기로 전압을 인가하는 전압 출력부; 상기 전압 출력부의 출력단과 상기 인체의 장기에 연결되어 있으며, 입력 신호의 전압을 단계적으로 저감시키는 입력부; 및 상기 전압 출력부의 전압 인가 동작을 제어하는 프로세서;를 포함한다.Medical device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the voltage output unit for applying a voltage to the organ of the human body; An input unit connected to an output terminal of the voltage output unit and an organ of the human body, and gradually reducing a voltage of an input signal; And a processor controlling a voltage applying operation of the voltage output unit.
그리고, 상기 입력부는, 입력 신호의 전류를 제한하는 제1 전류 리미터; 상기 제1 전류 리미터에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 제1 전압 클램퍼; 상기 제1 전압 클램퍼에서 출력되는 신호의 전압을 제한하는 제2 전류 리미터; 및 상기 제2 전류 리미터에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 제2 전압 클램퍼;를 포함할 수 있다.The input unit may include a first current limiter for limiting a current of the input signal; A first voltage clamper for reducing a voltage of a signal output from the first current limiter; A second current limiter for limiting a voltage of a signal output from the first voltage clamper; And a second voltage clamper for reducing a voltage of the signal output from the second current limiter.
또한, 상기 제1 전류 리미터는, 제1 저항을 포함하고, 상기 제2 전류 리미터는, 제2 저항을 포함하며, 상기 제2 저항의 크기는 상기 제1 저항의 크기 보다 작을 수 있다.The first current limiter may include a first resistor, the second current limiter may include a second resistor, and the size of the second resistor may be smaller than that of the first resistor.
그리고, 상기 제1 전압 클램퍼는, 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제2 전압 클램퍼는, 제2 다이오드를 포함하며, 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제2 전류 리미터에 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 제1 전류 리미터에 연결되며, 상기 제2 다이오드의 애노드는 상기 제2 전류 리미터에 연결될 수 있다.The first voltage clamper includes a first diode, the second voltage clamper includes a second diode, an anode of the first diode is connected to the second current limiter, and the first diode. The cathode of may be connected to the first current limiter, and the anode of the second diode may be connected to the second current limiter.
또한, 상기 인체의 장기는, 인체의 심장이고, 상기 전압 출력부가 인가하는 전압은, 세동제거를 위한 전압이며, 상기 의료기기는 상기 인체에 이식될 수 있다.In addition, the organ of the human body is the heart of the human body, the voltage applied by the voltage output unit is a voltage for defibrillation, the medical device may be implanted in the human body.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 의료기기 보호방법은, 인체의 장기로 전압을 인가하는 단계; 및 상기 인가단계에서 인가된 전압으로 인한 입력 신호의 전압을 단계적으로 저감시키는 단계;를 포함한다.
On the other hand, medical device protection method according to another embodiment of the present invention, the step of applying a voltage to the organ of the human body; And gradually reducing the voltage of the input signal due to the voltage applied in the applying step.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자체적으로 발생되는 고전압으로부터 시스템을 보호할 수 있어, 고전압 역류에 의한 의료기기 고장 발생을 방지할 수 있게 된다. 이에 의해, 의료기기 고장 발생으로 인한 응급처치 불가로, 환자의 생명을 위태롭게 만드는 사태가 발생하지 않게 된다.
As described above, according to the present invention, it is possible to protect the system from the high voltage generated by itself, thereby preventing the failure of the medical device due to the high voltage backflow. As a result, the emergency treatment due to the failure of the medical device is impossible, and the situation that jeopardizes the patient's life does not occur.
도 1은 의료기기들을 인체 이식형으로 구현한 사례를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인체 이식형 제세동기 시스템의 블럭도, 그리고,
도 3은, 도 2에 도시된 입력부의 상세 블럭도이다.1 is a view showing a case in which medical devices are implemented in a human implantable type,
2 is a block diagram of a human implantable defibrillator system, and in accordance with an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a detailed block diagram of the input unit shown in FIG. 2.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인체 이식형 제세동기 시스템(Implantable Defibrillation System)의 블럭도이다. 본 실시예에 따른 인체 이식형 제세동기 시스템은 체내에 이식되어, 심장이 멎었을 때 세동제거를 위한 고전압을 심장에 인가한다.2 is a block diagram of an implantable defibrillation system in accordance with an embodiment of the present invention. The human implantable defibrillator system according to the present embodiment is implanted in the body to apply a high voltage to the heart for defibrillation when the heart is stopped.
이와 같은 기능을 수행하는 본 실시예에 따른 인체 이식형 제세동기 시스템은, 전압 출력부(110), 입력부(120), 심전도 측정부(130), 프로세서(140) 및 무선 통신부(150)를 구비한다.The implantable defibrillator system according to the present embodiment performing the above function includes a
전압 출력부(110)는 배터리와 커패시터를 구비하고 있으며, 이들을 이용하여 세동제거를 위한 고전압(약 650V)을 생성하여 심장으로 인가한다.The
심전도 측정부(130)는 심장에 직접 연결되어 심전도를 측정하고, 측정결과를 프로세서(140)로 전달한다.The
프로세서(140)는 심전도 측정부(130)에서 측정된 심전도를 기초로, 심장의 상태를 파악한다. 파악결과, 설정된 특정 시간 동안 심장이 멎어 있는 상태가 계속되면, 프로세서(140)는 심장으로 세동제거를 위한 고전압이 출력되도록 전압 출력부(110)를 제어한다.The
무선 통신부(150)는 주변의 통신 기기, 서버 등과 무선으로 통신가능하도록 연결된다. 프로세서(140)는 무선 통신부(150)를 통해 주변의 통신 기기, 서버 등에 심장 상태 정보 및 심전도 정보 등을 무선으로 전송할 수 있다.The
입력부(120)는 전압 출력부(110)의 출력단과 심장에 연결되어 있다. 이에 따라, 전압 출력부(110)에서 심장으로 세동제거를 위한 고전압이 인가되는 경우, 입력부(120)에도 고전압의 신호가 역류하게 된다.The
유입되는 고전압 신호가 인체 이식형 제세동기 시스템에 마련된 소자들에 직접 인가되어 소자들이 전기적으로 파손되는 것을 방지하기 위한 보호회로가, 입력부(120)에 구비되어 있다. 이 보호회로에 의해, 입력부(120)는 유입되는 고전압의 입력 신호를 단계적으로 저감시킬 수 있다.The
여기서, 인체 이식형 제세동기 시스템에 마련된 소자들에는, 도 2에 도시된 심전도 측정부(130), 프로세서(140) 및 무선 통신부(150)는 물론, 편의상 도 2에 도시하지 않은 증폭기, ADC 등도 포함한다.Here, the elements provided in the human implantable defibrillator system, the
도 3은, 도 2에 도시된 입력부(120)의 상세 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입력부(120)는 보호회로-1(121)와 보호회로-2(122)를 포함한다.3 is a detailed block diagram of the
보호회로-1(121)는 유입되는 고전압 신호의 전압과 전류를 1차적으로 저감시키는데, 도 2에 도시된 바와 같이 전류 리미터-1(121-1)과 전압 클램퍼-1(121-2)을 구비한다.The protection circuit-1 121 primarily reduces the voltage and current of the incoming high voltage signal. As shown in FIG. 2, the current limiter-1 121-1 and the voltage clamper-1 121-2 are reduced. Equipped.
전류 리미터-1(121-1)은 입력부(120)로 유입되는 고전압 신호의 전류를 1차적으로 제한하는 소자이다. 전류 리미터-1(121-1)는 저항(R1)을 이용하여 유입되는 고전압 신호의 전류를 제한할 수 있다.The current limiter-1 121-1 is a device that primarily limits the current of the high voltage signal flowing into the
이때, 저항(R1)으로 39kΩ을 이용하면, 전류 리미터-1(121-1)에서의 전류(IR1)를 16.6㎃(≒ 650V/39㏀)으로 제한할 수 있다.At this time, when 39 kΩ is used as the resistor R 1 , the current I R1 at the current limiter-1 121-1 may be limited to 16.6 kV (≒ 650 V / 39 kV).
전압 클램퍼-1(121-2)는 전류 리미터-1(121-1)에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 소자이다. 전압 클램퍼-1(121-2)는 다이오드(D1)를 이용하여 유입되는 신호의 전압을 감소시킬 수 있다.The voltage clamper-1 121-2 reduces the voltage of the signal output from the current limiter-1 121-1. The voltage clamper-1 121-2 may reduce the voltage of the incoming signal by using the diode D 1 .
다이오드(D1)는 일정한 값 이상의 역방향 전압이 가해진 경우 일정한 전압의 신호가 출력되는 제너 다이오드(Zener Diode)로 구현함이 바람직한데, 전류 리미터-1(121-1)에서 출력되는 신호의 전압이 매우 높음을 감안한 것이다.The diode D 1 is preferably implemented as a Zener diode that outputs a signal of a constant voltage when a reverse voltage of a predetermined value or more is applied. The voltage of the signal output from the current limiter-1 121-1 It is very high.
제너 다이오드는 역방향으로 연결하여, 제너 다이오드의 캐소드(-)가 전류 리미터-1(121-1)에 연결되고, 제너 다이오드의 애노드(+)가 후술할 전류 리미터-2(122-1)에 연결되도록 한다.The Zener diode is connected in the reverse direction, so that the cathode (-) of the Zener diode is connected to the current limiter-1 (121-1), and the anode (+) of the Zener diode is connected to the current limiter-2 (122-1) which will be described later. Be sure to
이때, 제너 다이오드로 "BZX84C10"를 이용하면, 전압 클램퍼-1(121-2)에서의 출력 전압은 8.2 ~ 12V로 유지시킬 수 있다.At this time, when using "BZX84C10" as a Zener diode, the output voltage at the voltage clamper-1 (121-2) can be maintained at 8.2 ~ 12V.
보호회로-2(122)는 유입되는 신호의 전압과 전류를 2차적으로 저감시키며, 도 2에 도시된 바와 같이 전류 리미터-2(122-1)와 전압 클램퍼-2(122-2)를 구비한다.The protection circuit-2 122 secondly reduces the voltage and current of the incoming signal, and includes a current limiter-2 122-1 and a voltage clamper-2 122-2 as shown in FIG. do.
전류 리미터-2(122-1)는 전압 클램퍼-1(121-2)로부터 유입되는 신호의 전류를 제한하는 소자이다. 전류 리미터-2(122-1)는 저항(R2)을 이용하여 유입되는 신호의 전류를 제한할 수 있다.The current limiter-2 122-1 is a device for limiting the current of the signal flowing from the voltage clamper-1 121-2. The current limiter-2 122-1 may limit the current of the incoming signal by using the resistor R 2 .
이때, 저항(R2)은 전류 리미터-1(121-1)에 구비된 저항(R1) 보다 작은 것으로 구현함이 바람직한데, 저항(R2)으로 유입되는 전류가 저항(R1)으로 유입되는 전류 보다 작음을 반영한 것이다. 예를 들어, 저항(R2)은 저항(R1)의 1/4 정도인 10kΩ으로 구현할 수 있다.At this time, the resistor (R 2 ) is preferably implemented to be smaller than the resistor (R 1 ) provided in the current limiter-1 (121-1), the current flowing into the resistor (R 2 ) to the resistor (R 1 ). This reflects less than the incoming current. For example, the resistor R 2 may be implemented as 10 kΩ, which is about 1/4 of the resistor R 1 .
전압 클램퍼-2(122-2)는 전류 리미터-2(122-1)에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 소자이다. 전압 클램퍼-2(122-2)는 다이오드(D2)를 이용하여 유입되는 신호의 전압를 감소시킬 수 있다.The voltage clamper-2 122-2 reduces the voltage of the signal output from the current limiter-2 122-1. The voltage clamper-2 122-2 may reduce the voltage of an incoming signal by using the diode D 2 .
다이오드(D2)는 일반 다이오드를 순방향으로 연결하여 구현함이 바람직한데, 전류 리미터-2(122-1)에서의 입력/출력 전압이 전류 리미터-1(121-1)에서의 입력/출력 전압에 비해 많이 낮음을 감안한 것이다.The diode D 2 is preferably implemented by connecting a general diode in the forward direction, wherein the input / output voltage at the current limiter-2 122-1 is the input / output voltage at the current limiter-1 121-1. It is much lower than that.
이때, 다이오드(D2)로 "BAV99(Dual in-series diode)"를 이용하면, 전압 클램퍼-2(122-2)에서의 출력 전압을 3V 정도로 감소시킬 수 있는데, 3V는 인체 이식형 제세동기 시스템에 마련된 소자들이 감내할 수 있는 크기의 전압에 해당한다.At this time, when using "Dual in-series diode" (BAV99) as the diode (D 2 ), it is possible to reduce the output voltage from the voltage clamper-2 (122-2) to about 3V, 3V is a human implantable defibrillator This corresponds to a voltage that the components in the system can tolerate.
지금까지, 유입되는 고전압에 대한 보호회로를 구비한 인체 이식형 제세동기 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.Up to now, a preferred embodiment of the implantable defibrillator system having a protection circuit against incoming high voltage has been described in detail.
위 실시예에서 상정한 심장에 고전압을 인가하는 인체 이식형 제세동기 시스템은 예시적인 것에 불과하다. 심장 이외의 다른 장기에 대한 모니터링/처치를 위한 인체 이식형 의료기기의 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.The implantable defibrillator system for applying a high voltage to the assumed heart in the above embodiment is merely exemplary. The technical idea of the present invention may also be applied to an implantable medical device for monitoring / treatment of an organ other than the heart.
또한, 위 실시예에서 언급한 소자들의 규격들은 이해의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 언급한 규격들에 한정되는 것은 아님에 유념하여야 한다.In addition, the specifications of the devices mentioned in the above embodiments are merely exemplary for the convenience of understanding, it should be noted that the present invention is not limited to the specifications mentioned.
아울러, 위 실시예에서는 고전압 신호의 전압/전류를 2단계에 걸쳐 저감시키는 보호회로를 구성/도시/설명하였으나, 이 역시 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 3단계 이상에 걸쳐 신호의 전압/전류를 저감시키는 회로의 경우도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당연하다.In addition, the above embodiment is configured / illustrated / described to reduce the voltage / current of the high voltage signal in two steps, but this is also merely an example for convenience of description. Naturally, the inventive concept of the present invention can be applied to a circuit which reduces a voltage / current of a signal in three or more steps.
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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
110 : 전압 출력부 120 : 입력부
121 : 보호회로-1 121-1 : 전류 리미터-1
121-2 : 전압 클램퍼-1 122 : 보호회로-2
122-1 : 전류 리미터-2 122-2 : 전압 클램퍼-2
130 : 심전도 측정부 140 : 프로세서
150 : 무선 통신부110: voltage output unit 120: input unit
121: Protection circuit-1 121-1: Current limiter-1
121-2: Voltage clamper-1 122: Protection circuit-2
122-1: Current Limiter-2 122-2: Voltage Clamper-2
130: electrocardiogram measuring unit 140: processor
150: wireless communication unit
Claims (6)
상기 전압 출력부의 출력단과 상기 인체의 장기에 연결되어 있으며, 입력 신호의 전압을 단계적으로 저감시키는 입력부; 및
상기 전압 출력부의 전압 인가 동작을 제어하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
A voltage output unit for applying a voltage to an organ of the human body;
An input unit connected to an output terminal of the voltage output unit and an organ of the human body, and gradually reducing a voltage of an input signal; And
And a processor for controlling a voltage applying operation of the voltage output unit.
상기 입력부는,
입력 신호의 전류를 제한하는 제1 전류 리미터;
상기 제1 전류 리미터에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 제1 전압 클램퍼;
상기 제1 전압 클램퍼에서 출력되는 신호의 전압을 제한하는 제2 전류 리미터; 및
상기 제2 전류 리미터에서 출력되는 신호의 전압을 감소시키는 제2 전압 클램퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
The method of claim 1,
Wherein the input unit comprises:
A first current limiter for limiting the current of the input signal;
A first voltage clamper for reducing a voltage of a signal output from the first current limiter;
A second current limiter for limiting a voltage of a signal output from the first voltage clamper; And
And a second voltage clamper for reducing the voltage of the signal output from the second current limiter.
상기 제1 전류 리미터는, 제1 저항을 포함하고,
상기 제2 전류 리미터는, 제2 저항을 포함하며,
상기 제2 저항의 크기는 상기 제1 저항의 크기 보다 작은 것을 특징으로 하는 의료기기.
The method of claim 2,
The first current limiter includes a first resistor,
The second current limiter includes a second resistor,
The size of the second resistance is a medical device, characterized in that less than the size of the first resistance.
상기 제1 전압 클램퍼는, 제1 다이오드를 포함하고,
상기 제2 전압 클램퍼는, 제2 다이오드를 포함하며,
상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 제2 전류 리미터에 연결되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 제1 전류 리미터에 연결되며,
상기 제2 다이오드의 애노드는 상기 제2 전류 리미터에 연결되는 것을 특징으로 하는 의료기기.
The method of claim 1,
The first voltage clamper includes a first diode,
The second voltage clamper includes a second diode,
An anode of the first diode is connected to the second current limiter, a cathode of the first diode is connected to the first current limiter,
And the anode of the second diode is connected to the second current limiter.
상기 인체의 장기는, 인체의 심장이고,
상기 전압 출력부가 인가하는 전압은, 세동제거를 위한 전압이며,
상기 의료기기는 상기 인체에 이식되는 것을 특징으로 하는 의료기기.
The method of claim 1,
The organ of the human body is the heart of the human body,
The voltage applied by the voltage output unit is a voltage for defibrillation,
The medical device is a medical device, characterized in that implanted in the human body.
상기 인가단계에서 인가된 전압으로 인한 입력 신호의 전압을 단계적으로 저감시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기 보호방법.
Applying a voltage to organs of the human body; And
And gradually reducing the voltage of the input signal due to the voltage applied in the applying step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110075836A KR101275632B1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Medical apparatus using circuit for protecting system from high voltage |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020110075836A KR101275632B1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Medical apparatus using circuit for protecting system from high voltage |
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KR20130013907A true KR20130013907A (en) | 2013-02-06 |
KR101275632B1 KR101275632B1 (en) | 2013-06-17 |
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KR (1) | KR101275632B1 (en) |
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2011
- 2011-07-29 KR KR1020110075836A patent/KR101275632B1/en active IP Right Grant
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