KR20130037350A - 공기방울센서 - Google Patents

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KR20130037350A
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Abstract

본 발명은 적외선을 이용하는 공기방울센서(1)에 관한 것으로, 고무나 플라스틱 등 적외선의 투과가 가능한 튜브(6)나 관(6) 내에서의 공기방울(17)을 감지할 수 있는 센서 및 그 공기방울(17)의 크기와 길이를 측정하는 방법에 관한 것이다. 의약물, 혈액, 연료 및 기타 다양한 액체(18)를 주입하는 것이 필요한 곳에서 공기방울(17)이 들어가면 되지않는 경우에는 공기방울(17)이 들어가는 것을 감지해서 경고를 하여 알려주거나 또는 주입을 정지하는 것이 필요하다. 본 발명은 이런 경우에 공기방울(17)의 존재여부와 그 크기를 감지하는 적외선 공기방울센서(1) 및 그것을 이용하여 공기방울(17)의 길이를 감지하는 방법에 관한 것이다.

Description

공기방울센서 {Air sensor}
본 발명은 적외선이 투과될 수 있는 고무나 플라스틱 재질로 이루어진 튜브(6)나 관(6)속에서 액체(18)가 흐르는 경우에 그 흐르는 액체(18)속에 공기방울(17)이 있을 경우 그 공기방울(17)를 감지하기 위한 적외선 공기방울센서(1)에 관한 것이다. 이 공기방울센서(1)는 화학물 이송장치, 연료주입장치, 의료용 약물이나 혈액 주입장치, 의료용 순환보조장치 등 액체를 이송하거나 주입하는 다양한 산업분야에서 폭넓게 활용될 수 있다. 특히, 의료용 혈액이나 약물 주입장치, 의료용 순환보조장치에 있어서 공기로 인하여 색전증(embolism)을 일으켜 인간이나 동물에게 치명적인 위험을 초래할 수 있기 때문에 그것을 방지하기 위하여 아주 중요하게 활용이 될 수 있다. 또한 다른 일반적인 산업분야에서도 엔진이나 기타 장치에서도 연료로 사용되는 기름이나 기타 액체(18)속에 공기방울(17)이 들어가는 것을 감지하는 것이 필요한 곳에서 다양하게 활용될 수 있다.
화학물, 약물, 혈액, 또는 그 외의 액체(18)로 이루어진 물질을 튜브/관(6)을 통하여 이송하는 장치에 있어서 그 액체(18)속에 공기방울(17)이 있을 경우에 문제가 되는 경우가 많이 있다. 약물주입장치(infusion pump)(16), 혈액투석기, 의료용 순환보조장치 등 특히 의료분야에서는 공기방울(17)이 주입될 경우에 혈관 조직이 손상되는 색전증(embolism)이 발생될 수 있어 더욱 위험하다. 또한 자동차나 기타 장비에서도 연료속에 공기방울(17)이 들어갈 경우에는 효율이 떨어지거나 엔진이 손상될 수 있다. 또한 다양한 산업분야에서 액체(18)가 흐르는 튜브(6)나 관(6)속의 공기방울(17)를 감지할 필요가 있는 분야가 많이 있는데 본 발명에서는 의료용 약물/혈액 주입장치(infusion pump)(16) 위주로 설명을 하고 의료용 순환보조장치 및 다른 다양한 산업분야에도 그대로 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 도 9에서 보듯이, 약물주입장치(infusion pump)(16)는 기본적으로 수액백/병에 연결된 튜브(14)의 약물을 이동시키는 구동부(11), 튜브 내에서 공기방울(17)이 발생되어 공기방울(17)이 들어가는 것을 감지하는 공기방울센서(air sensor)(12), 약물이 튜브를 통해서 들어갈 때 튜브가 꺾이거나 수액세트의 잠금장치가 잠기거나 수액이 응고된 경우에 수액이 들어가지 않는 상태인 막힘을 감지하는 막힘감지센서(occlusion sensor)(13) 등으로 이루어져 있고 수액세트의 실린더에서 수액이 떨어지는 것을 감지하는 낙하감지센서(drop sensor)(10)는 옵션으로 장착이 되는 구조로 이루어져 있다. 종래의 약물주입장치(16)는 튜브(6) 속의 공기방울(17)을 감지하기 위하여 도 1의 초음파(ultrasonic wave) 공기방울센서(8)를 사용하고 있다. 초음파(ultrasonic wave) 공기방울센서(8)는 초음파의 발신부(8-a)와 초음파 수신부(8-b) 사이에 약물이 흐르는 튜브(14)를 끼워넣어 그 사이를 흐르는 약물 속에 공기방울(17)이 있을 경우에 초음파(ultrasonic wave)가 공기를 통과하게 되면 초음파(ultrasonic wave)가 약해지는 것을 이용하여 공기방울(17)를 감지하고 있다.
종래의 약물주입장치(infusion pump)(16)에서는 초음파(ultrasonic wave)를 이용하여 약물이 흐르는 수액세트 튜브(14) 속의 공기방울(17)을 감지하는데 수액세트 튜브(14)와 초음파 발신부(8-a)나 초음파 수신부(8-b)가 밀착되지 않으면 공기방울(17)이 있는 것으로 오작동을 하게 되는데 튜브의 장착시에 조금만 잘못 장착되어도 공기방울이 존재하는 것처럼 오동작을 일으킬 수 있고, 특히 수액세트 중에는 튜브(14)의 표면에 거친면이 존재하는 것이 있어 이 같은 경우에는 공기방울센서(17)가 수액세트 튜브(14)속의 공기방울(17)을 감지하지 못하게 된다. 또한 초음파(Untrasonic wave)의 진로상의 매질은 부분적으로 가열되어 액체 내의 작은 기포가 발생되는 공동현상(cavitation)이 발생되고 이 공동현상(cavitation)에 의해 발생된 기포가 터질 때의 압력 및 기포 내에서의 방전 때문에 초음파를 받은 물질은 기계적인 작용을 받거나 화학변화를 일으킨다. 예를 들면, 박테리아나 적혈구는 초음파를 받으면 파괴되고, 고분자 등은 원자간 결합이 끊어진다. 따라서 이런 화학작용이나 적혈구 파괴작용이 있어서 약물/혈액 주입장치(16)에 사용하는데 있어 문제가 발생할 수 있다. 또한 초음파(ultrasonic wave)로 공기방울(17)을 감지하는 경우에는 초음파(ultrasonic wave) 감지영역의 크기를 줄이기가 어려워서 기존의 약물 주입펌프(16)에서도 감지되는 공기방울(17)의 크기가 작은 경우에는 그 크기를 감지를 하기가 어려운 문제점이 있다. 특히 화학작용에 있어서는 초음파(ultrasonc wave)는 액체속에서는 공동현상(cavitation)을 일으켜서 액체속에서 미세한 공기방울(17)을 발생시키고 또한 이것이 터지면서 강한 열을 발생시켜 약물을 손상시킬 가능성이 있다. 특히 약물 주입장치(infusion pump)(16)에 사용되는 암 환자용 수액세트 일부에서는 수액세트의 표면이 거칠게 제작이 되어 있어서 초음파(ultrasonic wave) 공기방울센서(8)로는 튜브 거친 표면에 존재하는 공기때문에 튜브 내에는 공기방울(17)이 없는 경우에도 있는 것으로 오동작하여 공기방울(17)을 감지할 수 없는 문제점이 있다. 또한 기술이나 경제적인 측면에 있어서도 초음파 발생장치는 있어서 구현방법이 복잡하고 또한 재료비가 비싸며 전력 소모량 역시 높다. 약물주입장치의 경우에는 밧데리로 동작되어야 하는 시간이 길어야 환자들이 병실 밖에서 활동하는데 불편함이 없기 때문에 이 부분도 중요한 과제이다. 본 발명에서는 위와 같은 문제들을 해결할 수 있는 초음파 방식이 아닌 적외선(infrared rays) 방식의 공기방울센서(1)를 제시하고자 한다.
기존의 액체(18)가 흐르는 튜브(6) 내의 공기방울(17) 감지장치인 초음파 공기방울센서(8)는 표면이 거친 튜브(6)나 관(6)의 경우 공기방울(17)이 감지할 수 없는 문제, 튜브(6) 장착의 오류로 인한 오동작 문제, 그리고 초음파의 화학작용으로 약물이 변형될 가능성이 있는 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 기존의 초음파 방식을 개선하여, 초음파로 공기방울(17)를 감지하는 방식이 아닌 다른 기술인 적외선을 이용하여 공기방울(17)을 감지하고자 한다.
도 2와 도 3에서 보듯이, 적외선 투과가 가능한 튜브(6)나 관(6)의 한쪽면에서 튜브(6) 속으로 적외선을 조사하고 적외선 조사면에 대향하는 반대방향에서 튜브(6)나 관(6)을 투과하여 온 적외선의 양의 크기를 수광부(3)에서 감지하여 공기방울(17)의 존재나 그 크기를 판단하고자 한다. 튜브(6)에 약물이나 혈액 등 기타 액체(18)가 흐를 경우에 비하여 공기방울(17)이 흐를 경우에는 적외선 투과량에 차이가 많이 발생하게 되는데 적외선 투과량의 차이를 이용하여 공기방울(17)을 감지한다.
본 발명에서 제시하는 적외선 공기방울센서(1)는 먼저 적외선을 조사하는 적외선 발광소자(2-a)로 이루어진 적외선 발광부(2), 발광부에서 조사된 적외선 양의 크기를 감지하는 적외선 수광소자(3-a)로 이루어진 수광부(3), 그리고 발광부(2)와 수광부(3) 사이에 감지하고자 하는 액체(18)가 흐르는 튜브(6)나 관(6)이 장착될 수 있는 장착홈(4)으로 구성된다.
본 발명은 적외선 공기방울센서(1)의 발광부(2)에서 조사된 적외선 빔이 튜브(6)나 관(6)을 투과하여 온 적외선 양을 반대편 수광부(6)에서 감지하여 튜브(6)내의 공기방울(17)을 감지하는 방식이다. 따라서 초음파 공기방울센서(8)에 비하여 투여되는 약물에 대하여 화학작용을 일으키지도 않으며 또한 혈액의 경우에도 적혈구를 파괴하는 작용이 일어나지 않아서 안전하게 튜브(6) 내의 공기방울(17)를 감지할 수 있다. 또한 초음파 공기방울센서(8)의 경우에 튜브(6) 장착시의 초음파 발신부(8-a)나 수신부(8-b)과 튜브(6)가 밀착되지 않아 오동작하는 경우가 발생하는데 본 발명의 적외선 공기방울센서(1)는 튜브(6)와 발광부(2)와 수광부(3) 사이가 밀착되지 않아도 튜브 내의 공기방울을 감지하는데 아무런 문제도 발생되지 않는다. 특히 암환자용 수액세트 중에 일부의 경우는 튜브 표면에 약간의 거친면이 형성되어 있어 초음파 공기방울센서(8)의 경우에는 공기방울(17) 감지가 불가능한데 이 경우에도 본 발명의 적외선 공기방울센서(1)는 수액세트 튜브의 표면의 상태(거칠기)에 관계없이 적외선을 이용하는 방식이므로 이 경우에도 튜브(6)내의 공기방울(17)을 잘 감지할 수가 있다. 특히 혈액 관련 주입장치나 의료용 순환보조장치의 경우에는 초음파가 혈액의 적혈구를 파괴하는 작용을 하므로 초음파 공기방울센서(8) 자체를 사용하는데 무리가 있지만 이 경우에도 본 발명의 적외선 공기방울센서(1)는 투여되거나 순환되는 혈액에 위험을 가하지 않기 때문에 혈액속의 공기방울을 감지하는데 적절하게 사용될 수가 있다. 또한 본 발명은 초음파 공기방울센서(8)에 비하여 구현방법도 간단하며 아주 저가로 구현이 가능하며 전력 소모량 역시 매우 작아서 초음파 공기방울센서(8)에 비하여 다양한 장점을 가질 수 있는 효과가 있다.
도면 1 : 초음파 공기방울센서
도면 2 : 적외선 공기방울센서 개념
도면 3 : 적외선 공기방울센서 기본구조
도면 4 : 튜브가 장착된 적외선 공기방울센서
도면 5 : 적외선 공기방울센서의 발광부 및 수광부 구조
도면 6 : 공기방울의 크기와 길이 정의
도면 7 : 실제 실험환경과 자작된 공기방울센서
도면 8 : 본 발명의 적외선 공기방울센서에 공기방울이 존재할 때의 출력특성
도면 9 : 약물주입장치(infusion Pump)
도면 10 : 감지영역이 넓을 경우의 적외선 가이드 형상
도 2, 도 3, 도 4에 표시된 바와 같이, 적외선 공기감지장치(1)의 몸체(5)에 튜브(6)가 장착될 수 있는 장착홈(4)이 형성되고, 이 장착홈(4)에 장착된 튜브(6)나 관(6) 속의 공기방울(17)을 감지할 수 있도록 적외선 발광부(2)와 수광부(3)가 이 장착홈(4)의 맞은 편에 마주보도록 설치된다.
　여기에서 대부분은 적외선 발광부(2)와 수광부(3) 면에 대해서 튜브가 평행하게 장착되지만 감지하고자 하는 것이 너무 작은 경우나 상황에 따라 장착홈(4)을 적외선 발광부 및 수광부에 대하여 경사지게 구성할 수도 있다.
　적외선 발광부(2)는 적외선의 직진성을 이용하도록 적외선 발광소자(2-a)에서 나오는 적외선을 수광부의 수광면이나 수광부 가이드(9-b) 방향으로 유도하여 발광 적외선이 수광면 외부로 벗어나는 것을 최소화하여 발광부(2)의 효율을 최대화하도록 발광부 가이드(9-a)가 추가 될 수 있다. 이렇게 발광부 가이드(guide)(9-a)를 구성하게 되면 전력소모가 낮은 적외선 발광소자(2-a)를 사용하더라도 충분한 양의 적외선을 수광소자 방향으로 조사할 수가 있다. 또한 적외선 발광부(2)는 발광소자(2-a)에 이물질이 들어가는 것을 방지하거나 방수를 위해서 발광부 창(7-a)이 추가될 수 있다. 이 발광부 창 대신에 적외선 투과율이 좋은 재질로 발광소자(2-a)나 발광부 가이드(9-a)를 채워 밀봉하는 것도 가능하다.
수광부(3)도 발광부(2)에서와 마찬가지로 적외선의 직진성을 이용하도록 튜브(6)를 통과하여 온 적외선을 수광소자(3-a)의 수광면쪽으로 유도하고 또한 발광부(2)에서 나온 적외선이 아닌 외부의 적외선이 수광소자(3-a)로 가는 것을 최소화하기 위해서 수광부 가이드(guide)(9-b)가 추가될 수 있다. 발광부(2)와 마찬가지로, 수광부(3)에도 수광소자(3-b)에 이물질이나 액체가 들어가는 것을 방지하고자 수광부 창(7-b)이 추가될 수 있다. 추가로 수광부(3)에는 가시광선을 차단할 수 있는 적외선 창(7-b)이 설치가 되거나 또는 적외선 수광소자(3-a) 자체를 가시광선을 차단가능한 소자를 이용하여 발광부(2)에서 나오는 적외선 이외의 외부의 가시광선이 수광소자(3-a)에 영향을 미치는 것을 최소화 할 수 있다. 도면 3에서 보듯이, 수광부 창(7-b)은 가시광선을 차단하는 적외선창(7-b)으로 대체될 수 있다.
수광부 가이드(9-b)의 형상과 크기는 적외선 공기방울센서(1)의 정밀도, 즉, 감지가능한 공기방울(17)의 크기와도 관련되어 다양한 요소들을 고려하여 설계할 필요가 있다. 또한 이 두 가이드(Guide)(9)는 감지하고자 하는 튜브(6)나 관(6)의 크기가 클 경우에는 다양한 형태를 통해서 적외선이 감지하고자 하는 튜브(6)의 면에 균일하게 조사되고 또한 투과된 적외선이 수광소자(3-a)로 최소의 손실로 전달될 수 있도록 만들어질 수 있다. 또한 적외선 가이드(Guide)(9)는 발광 가이드(9-a)와 수광 가이드(9-b)의 크기와 형태가 같을 필요는 없으나 대체로 발광부 가이드(9-a)의 단면이 수광부 가이드(9-b)와 같거나 큰 경우가 투과된 적외선 전달의 효율성과 감지성능의 균일성 측면에서 바람직하다.
그리고 수광소자(3-a)에 비하여 감지영역이 큰 경우에는, 즉 튜브(6)의 직경이 크고 수광소자(3-a)의 직경이 작은 경우에는 수광면적이 작은 수광소자(3-a)로는 튜브(6)를 투과되어온 적외선이 전달되는 영역 전체를 감지하기가 어려울 수 있는데, 도면 10에서 보듯이, 이 경우에는 수광부 가이드(Guide)(9-b)를 가이드의 입구는 투과된 적외선 영역 전체를 포함하도록 크게 만들고 수광소자(3-a)방향으로 갈수록 좁아지는 경사진 형태로 구성하여 수광면적이 작은 수광소자(3-a)의 경우에도 감지가 가능하도록 구성할 수가 있다. 따라서 감지영역의 크기에 따라서 다양한 형태의 적외선 가이드(9)가 구성될 수 있으며 또한 발광부 가이드(9-a)와 수광부 가이드(9-b) 형상이 동일할 필요도 없으며 한쪽에만 적외선 가이드(9)가 구성될 수도 있다.
수광부 적외선 가이드의 형태나 크기에 따라서 감지할 수 있는 공기방울(17) 크기의 정밀도를 조정할 수가 있으므로 수광부 가이드(9-b) 단면의 크기는 굉장히 중요하다. 정밀도를 높이기 위해서 단면의 크기를 줄이면 그 만큼 적외선 발광부(2)에서 나온 적외선이 수광부(3)에 전달되는 양이 적어지므로 감도가 더 좋은 수광소자(3-a)를 사용하거나 발광소자(2-a)의 강도를 높여야 할 수도 있다.
발광소자로는 적외선 발광 다이오드를, 수광소자로는 포토 다이오드나 포토 트랜지스터, 포토 다링턴 트랜지스터 등을 사용할 수가 있다. 이 소자들 외에서 적외선을 내거나 적외선을 감지할 수 있는 다양한 소자들은 모두 적용이 가능하다.
수광소자로 포토 트랜지스터를 사용할 경우에는 신호의 크기에 문제가 없으나 포토 다이오드를 사용할 경우에는 신호의 크기가 작은 경우에는 수광소자 뒷 단에 증폭회로를 추가하여 증폭된 신호를 만들어야 할 경우가 발생될 수 있다. 또한 본 발명의 공기방울센서(1)는 공기방울(17) 크기와 관계없이 튜브 전체에 공기방울이 존재하는 경우에만 공기방울을 감지하고자 한다면 포토 인터럽터(photo-interrupter)를 공기방울센서로 사용하는 것도 가능하다.
그리고 위에서 발광부 가이드(9-a), 수광부 가이드(9-b), 발광부 창(7-a), 수광부 창(7-b), 적외선창(7-b)를 설명의 편의를 위해서 별도의 구성으로 제시를 했지만 실제로 구현할 때에는 몸체 자체에 그 형상만 만들면 그대로 구현될 수 있으므로 꼭 독립된 구성일 필요는 없고 그 기능을 하는 형상만 존재하면 된다. 예로 적외선 투과가 가능한 재질로 몸체 자체를 구성하게 되면 몸체 자체가 발광부 창이나 수광부 창 역할을 할 수 있고 도한 적외선 투과가 가능하나 적외선 파장보다 짧은 파장의 빛을 차단할 수 있는 재질로 구성하면 적외선 창의 역할도 하게 되다. 다양한 재질이 가능하나 예를 들면 PC재질에 검은색 안료를 썩어서 사용하게 되면 적외선은 투과되고 가시광선은 차단되게 되므로 이 재질의 사용만으로도 발광부/수광부 창의 역할과 적외선 창의 역할을 모두 할 수 있게 된다.
그리고 공기방울센서(1)에 사용되는 적외선 파장의 영역은 모든 적외선 영역이 사용가능하나 적외선의 여러 가지 특성을 고려할 때 근적외선 파장 영역대를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서는 적외선의 사용 파장 영역을 제한하지는 않으나 근적외선 영역대인 800nm에서 1000nm 사이의 파장대를 사용할 것을 권장한다.
본 발명의 적외선 공기방울센서(1)를 이용하면 액체(18)가 흐르는 튜브(6) 내에 존재하는 공기방울(17) 유무와 크기 뿐만 아니라 공기방울의 길이를 감지할 수 있는데 공기방울이 감지된 시점부터 공기방울이 감지되지 않는 시점까지의 시간을 측정하고 액체의 단위시간당 주입량을 알면 액체의 유속에 공기방울 감지시간을 고려하여 감지된 공기방울(17)의 길이를 구할 수 있다.
예로, 튜브(6)의 내반경이 R, 단위 시간당 주입량이 V 일때 공기방울(17)가 감지된 시간이 Ts라면,
단위시간당 튜브(6)속에서 액체가 움직이는 거리 L는 L = V/(PI*R*R),
따라서 감지된 공기의 길이 Ad는 Ad = L*Ts 가 된다.
　이제는 구체적인 적용 실시예를 보자.
도 9에 보듯이, 약물주입장치(infusion pump)(16)는 수액백(15)이나 병(15)에 들어 있는 약물을 수액세트의 튜브(14)를 약물주입장치(16)에 장착하여 일정량의 속도로 강제로 주입하는 장치이다. 약물주입장치(16)의 경우에는 튜브 내의 약물을 이동시키는 구동부(11), 튜브내의 공기를 감지하는 공기감지센서(12), 튜브(14)가 꺾이거나 수액세트가 잠겼을 경우, 그리고 수액의 응고가 되는 등으로 약물이 투입이 되지 않는 막힘상태를 감지하는 막힘감지센서(occlusion sensor)(13)로 구성되어 있다. 여기서 수액세트의 실린더에서 약액이 떨어지는 것을 감지하여 수액의 주입 속도를 감지하거나 수액이 다 투입되었거나(no drop) 또는 너무 과격하게 연속으로 잘못 주입되는 것(free drop)을 감지하는 낙하감지센서(drop sensor)(10)가 추가될 수 있다. 이 약물주입장치(16)에서 현재는 공기를 감지하는 공기 감지센서는 초음파 공기감지센서(8)로 감지를 하고 있는데 초음파 공기감지센서(8)를 본 발명에서 제안한 적외선 공기감지센서(1)로 대체하여 수액튜브 내의 공기를 감지하는 약물주입시스템(16)을 구성할 수 있다.
도 9의 약물주입시스템(16)에 대해서, 본 발명에서 제시된 적외선 공기방울센서(1)로 튜브(14) 내의 공기방울(17) 측정을 실제로 구현해 보도록 하겠다. 도 7은 측정을 위해서 실제로 구현된 적외선 공기감지센서(1)가 장착된 실험 환경과 플라스틱을 손으로 잘라서 만든 테스트용 공기방울센서(1)를 보여주고 있으며 동일한 실험환경에 실험을 진행하였다.
도 8은 도 7의 실험환경에서 영양제를 주입하는 과정에서 수액세트의 튜브(14) 내에 공기방울(17)을 발생시켜 본 발명에서 제시된 적외선 공기방울센서(1)를 장착하여 공기방울(17)을 측정하였을 때 공기방울이 감지되었을 때의 적외선 공기방울센서(1)의 출력 특성을 보여주는 그래프이다. 그래프를 보면 잘 알 수 있듯이, 공기방울의 크기와 길이를 잘 감지할 수 있다.
약물주입시스템(16)과 마찬가지로 약물 뿐만 아니라 혈액 주입시스템이나 또는 의료용 순환보조장치 같은 곳에서도 혈액이 주입되거나 순환되는 과정에서 공기가 발생되는 것을 감지하여 알려주거나 또는 혈액주입시스템이나 의료용 순환보조장치를 정지시키고 경고를 주는 방식으로 활용될 수 있다. 참고로 의료용 순환보조장치로는 좌심실보조장치(left ventricular assist device, LVAD), 우심실 보조장치(right ventricular assist device, RVAD) 그리고 양심실 보조장치(biventri- cular assist device, BVAD) 등이 있는데 이 장치들에도 본 발명의 적외선 공기방울센서(1)가 적용될 수 있다.
또 다른 적용 가능한 분야는 혈액투석기인데 혈액투석기에서도 혈액에서 노폐물을 제거한 깨끗한 혈액이 주입되는 튜브나 관에 적외선 공기감지장치를 장착하여 튜브내의 공기가 투입되는 것을 감지하여 환자나 의료진에게 알려주거나 또는 시스템의 동작을 정지시킬 수 있다.
본 발명에서 제시된 적외선 공기감지장치의 적용분야는 여기에 나열된 실시예 외에도 엔진의 연료나 기타 다양한 장비나 시스템에서도 투입되거나 순환되는 액체 중에 존재하는 공기를 감지하는 영역에 활용될 수 있어 여기에 제시된 실시예에만 한정되는 것이 아니라 다양한 분야에 적용될 수 있음을 명확히 하고자 한다.
1 : 적외선 공기감지센서
2 : 적외선 발광부, 2-a : 적외선 발광소자, ,
3 : 적외선 수광부, 3-a : 적외선 수광소자,
4: 장착홈, 5 : 몸체, 6 : 튜브(tube)나 관
7 : 창(window), 7-a : 적외선 발광부 창, 7-b : 적외선 수광부 창
8: 초음파 공기감지센서, 8-a : 초음파 발신부, 8-b : 초음파 수신부
9 : 적외선 가이드(guide), 9-a : 발광부 가이드(guide), 9-b : 수광부 가이드(guide)
10 : 낙하감지센서(drop sensor), 11 : 구동부(actuator)
12 : 공기감지센서(air sensor). 13 : 막힘감지센서(occlusion sensor)
14 : 수액세트 튜브, 15 : 수액백/수액병
16 : 약물주입장치(infusion pump)
17 : 공기방울. 18 : 액체(약물/혈액/기타 액체)

Claims (10)

  1. 적외선이 투과되는 감지기에 있어서, 적외선을 조사하는 적외선 발광부(2)와, 적외선 발광부(2)에서 나온 적외선을 감지하는 적외선 수광부(3)로 이루어져 발광부(2)와 수광부(3) 사이에 적외선이 조사되는 영역에 있는 액체(18)가 흐르는 튜브(6)나 관(6) 속에 존재하는 공기방울(17)의 존재여부 또는 공기방울(17)의 크기를 감지하는 적외선 공기방울센서
  2. 청구항 1에 있어서, 적외선 발광부(2)와 적외선 수광부(3)를 수용하고 또 그 사이에 적외선 투과가 가능한 튜브(6)나 관(6)을 장착하기 위한 장착홈(4)을 구비한 몸체(5)가 추가된 적외선 공기방울센서
  3. 청구항 1 내지 2에 있어서, 적외선 발광부(2)와 적외선 수광부(3) 중 적어도 하나 이상에 적외선 가이드(9)가 추가된 적외선 공기방울센서
  4. 청구항 1 내지 3에 있어서, 적외선 발광부(2)와 적외선 수광부(3) 중 적어도 하나 이상에 창(7)이 추가된 적외선 공기방울 센서
  5. 청구항 2 내지 4에 있어서, 적외선 가이드(guide)(9) 중 적어도 하나 이상의 내부가 적외선 반사코팅된 적외선 공기방울센서
  6. 청구항 1 내지 5의 적외선 공기방울센서(1)에 있어서, 발광부 가이드(9-a)의 형상이 적외선이 진행하는 방향으로 갈수록 커지거나 또는 수광부 가이드(9-b)의 형상이 적외선이 진행하는 방향으로 갈수록 작아지는 형상으로 구성된 적외선 공기방울센서
  7. 청구항 1 내지 5의 공기방울센서를 이용하여 공기방울의 길이를 측정하는데 있어서, 튜브(6)나 관(6) 속에 흐르는 액체(18)속에서 공기방울(17)이 감지되고 있을 때 그 공기방울이 감지되는 시간(Ts)을 측정하여 튜브(6)나 관(6)속의 공기방울(17)의 길이를 측정하는 방법
  8. 수액을 수액세트의 튜브(14)를 통해 튜브(14)의 약물이나 혈액을 밀어넣는 구동부(11), 튜브 내의 공기방울을 감지하는 공기방울센서(air sensor)(12), 약물이나 혈액의 주입이 막힌 것을 감지하는 막힘감지센서(occlusion sensor)(13)로 이루어져 수액백/수액병(15)의 액체를 튜브(14)를 통해 환자나 동물에게 약물이나 혈액을 공급하는 의료용 약물주입장치(16)에 있어서, 튜브(14) 내의 공기방울(17)을 감지하는 청구항 1 내지 5의 적외선 공기방울센서(1)를 공기방울센서(12)로 사용하는 약물이나 혈액 주입장치
  9. 사람이나 동물의 혈액을 튜브를 통하여 외부로 뽑아서 필터로 걸러서 사람이나 동물에게 다시 투입하는 혈액투석기에 있어서, 걸러진 혈액이 다시 인체로 주입되는 튜브(6)나 관(6)에 흐르는 혈액속의 공기방울(17)을 감지하는 장치로 청구항 1 내지 5의 적외선 공기방울센서를 사용하는 혈액투석기
  10. 심근이 허혈 및 재관류 손상으로 일시적 혹은 만성적 기능저하에 빠졌을 때 순환기능을 보조 또는 대신하여 각 기관에서이 대사를 원활하기 유지시켜 주기 위한 의료용 순환보조장치에 있어서, 혈액이 다시 투입되는 튜브 속의 공기를 감지하기 위한 청구항 1 내지 5의 적외선 공기방울센서를 구비한 의료용 순환보조장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170034994A (ko) 2015-09-21 2017-03-30 한국표준과학연구원 안전한 수액/혈액 주입을 위한 기포감지 알림시스템 및 알림방법
KR20180010458A (ko) 2016-07-21 2018-01-31 대전보건대학 산학협력단 정맥수액 투약오류 예방을 위한 수액연결관 공기탐지 방법
KR20190079081A (ko) 2017-12-27 2019-07-05 (주)모비다임 수액 주입시 공기 감지 영상을 이용한 길이 측정 및 저장 장치

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