KR20220036160A - Urine drainage system - Google Patents

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Abstract

소변 배출 시스템이 개시된다. 소변 배출 시스템은, 요도에 삽입되어 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시키는 소변 배출기 및 방광 내의 소변량을 측정하고, 측정된 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 소변 배출기가 구동하도록 소변 배출기로 구동명령을 전송하는 소변량 측정기를 포함하되, 소변량 측정기는, 방광으로 다파장의 근적외선(NIR: Near Infrared)을 조사하는 광조사부, 방광으로부터 반사 및 확산된 광신호의 파장별 반사신호세기를 측정하며, 광조사부로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수의 광센서를 포함하는 광검출부 및 측정된 반사신호세기를 이용하여 반사도(Reflectance)를 산출하고, 산출된 반사도를 이용하여 광흡수도를 산출하고, 산출된 광흡수도를 이용하여 방광 내의 수분함량을 산출함으로써, 소변량을 산출하는 제어부를 포함한다.A urine discharge system is initiated. The urine discharge system measures the amount of urine in the bladder and a urine discharger that is inserted into the urethra to discharge urine filled in the bladder to the outside, and when the measured urine volume exceeds a preset threshold, a command is given to the urine discharger to operate the urine discharger. It includes a urine output meter that transmits, and the urine output meter includes a light irradiation unit that irradiates multi-wavelength near infrared (NIR) rays to the bladder, measures the reflected signal strength for each wavelength of the optical signal reflected and diffused from the bladder, and measures the intensity of the reflected signal by wavelength. Reflectance is calculated using a light detection unit including a plurality of optical sensors arranged sequentially away from the irradiation unit and the measured reflected signal intensity, light absorption is calculated using the calculated reflectance, and the calculated light It includes a control unit that calculates the amount of urine by calculating the water content in the bladder using the absorbency.

Description

소변 배출 시스템{Urine drainage system}Urine drainage system

본 발명은 방광 내의 소변량 측정을 통한 소변 배출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a urine discharge system by measuring the amount of urine in the bladder.

척수 손상, 척수 수술 등으로 인하여 요의(micturition desire)를 느끼지 못하는 환자들의 경우, 스스로 배뇨(urination) 및 도뇨(catheterization) 시점을 판단하기가 어려우므로, 방광 내 소변량을 모니터링하여 적절한 시점에 배뇨를 실시하는 것이 매우 중요하다. 만약, 적절한 빈도와 시점에 적정량의 배뇨 및 도뇨를 하지 못하면, 빈뇨, 요실금, 요정체와 같은 가벼운 방광 기능 장애부터 요로감염, 수신증, 방광요관 역류와 같은 합병증까지 유발될 수 있다.In the case of patients who do not feel the desire to urinate due to spinal cord injury or spinal surgery, etc., it is difficult to judge the timing of urination and catheterization on their own, so it is necessary to monitor the amount of urine in the bladder and urinate at the appropriate time. It is very important to carry out. If you fail to urinate and catheterize an appropriate amount at the appropriate frequency and time, it can cause anything from mild bladder dysfunction such as frequent urination, urinary incontinence, and urinary retention to complications such as urinary tract infection, hydronephrosis, and vesicoureteral reflux.

종래에는, 환자가 병원에 내원한 후, 초음파 장비를 활용하여 해당 환자의 방광의 용적 및 소변량을 측정할 수는 있었으나, 초음파 프로브의 정확한 위치를 선정하기가 어렵고, 가격이 고가였기 때문에, 자가 모니터링의 용도로 활용되기에는 적합하지 않았다.Previously, after a patient visited the hospital, it was possible to measure the patient's bladder volume and urine output using ultrasound equipment, but it was difficult to select the exact location of the ultrasound probe and it was expensive, so self-monitoring was required. It was not suitable for use for this purpose.

또한, 종래에 생체 임피던스 정보에 기초하여 방광과 관련된 기능을 감지하는 방법이 있으나, 이는 별도의 시술이 요구되는 이식형 의료 기기를 통한 방법이었고, 전기 임피던스 단층 촬영(EIT; Electrical Impedance Tomography)을 통한 임피던스 분포 영상(impedance distribution image)을 분석하기 위한 고가의 장비를 필요로 하였기 때문에, 자가 모니터링 용도로 사용되기는 어려웠다.In addition, there is a conventional method of detecting bladder-related functions based on bioimpedance information, but this was a method using an implantable medical device that required a separate procedure, and was performed using electrical impedance tomography (EIT). Because it required expensive equipment to analyze impedance distribution images, it was difficult to use it for self-monitoring purposes.

따라서, 자가 모니터링 용도로 사용 가능하며 적절한 시점에 소변을 배출시키는 시스템이 요구된다.Therefore, a system that can be used for self-monitoring and discharges urine at an appropriate time is required.

대한민국등록특허공보 제10-1431051호(2014.08.11.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1431051 (2014.08.11.)

본 발명은 요의를 느끼지 못하는 환자가 자신의 방광 내에 저장된 소변량을 모니터링하도록 방광 내의 소변량을 측정하고, 소변량 측정을 통해 적절한 시점에 환자의 방광 내에 채워진 소변을 배출시키는 소변 배출 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a urine discharge system that measures the amount of urine in the bladder so that a patient who does not feel the need to urinate can monitor the amount of urine stored in the patient's bladder, and discharges the urine filled in the patient's bladder at an appropriate time through the measurement of the amount of urine. .

본 발명의 일 측면에 따르면, 소변 배출 시스템이 개시된다.According to one aspect of the invention, a urine discharge system is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템은, 요도에 삽입되어 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시키는 소변 배출기 및 상기 방광 내의 소변량을 측정하고, 상기 측정된 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 상기 소변 배출기가 구동하도록 상기 소변 배출기로 구동명령을 전송하는 소변량 측정기를 포함하되, 상기 소변량 측정기는, 상기 방광으로 다파장의 근적외선(NIR: Near Infrared)을 조사하는 광조사부, 상기 방광으로부터 반사 및 확산된 광신호의 파장별 반사신호세기를 측정하며, 상기 광조사부로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수의 광센서를 포함하는 광검출부 및 상기 측정된 반사신호세기를 이용하여 반사도(Reflectance)를 산출하고, 상기 산출된 반사도를 이용하여 광흡수도를 산출하고, 상기 산출된 광흡수도를 이용하여 상기 방광 내의 수분함량을 산출함으로써, 상기 소변량을 산출하는 제어부를 포함한다.A urine discharge system according to an embodiment of the present invention includes a urine discharger that is inserted into the urethra and discharges urine filled in the bladder to the outside, and measures the amount of urine in the bladder, and when the measured amount of urine exceeds a preset threshold, It includes a urine output meter that transmits a drive command to the urine discharger to drive the urine discharger, wherein the urine output meter includes a light irradiation unit that irradiates multi-wavelength near infrared (NIR) rays to the bladder, and reflects and diffuses from the bladder. Measures the reflected signal intensity for each wavelength of the optical signal, calculates reflectance using a light detection unit including a plurality of optical sensors arranged sequentially away from the light irradiation unit, and the measured reflected signal intensity, and a control unit that calculates the urine volume by calculating light absorption using the calculated reflectivity and calculating water content in the bladder using the calculated light absorbance.

상기 소변 배출 시스템은, 상기 소변량 측정기로부터 전송되는 소변량 측정정보를 수신하고, 상기 수신된 소변량 측정정보를 환자에게 알리기 위하여 알람신호와 함께 출력하는 사용자 단말을 더 포함한다.The urine discharge system further includes a user terminal that receives urine output measurement information transmitted from the urine output measurement device and outputs an alarm signal to notify the patient of the received urine output measurement information.

상기 사용자 단말은 상기 수신된 소변량 측정정보를 확인하여 상기 측정된 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 배뇨가 실시되어야 함을 알리는 메시지 및 알람신호를 출력하고, 상기 소변 배출기가 구동하도록 상기 소변 배출기로 구동명령을 전송한다.The user terminal checks the received urine volume measurement information and, when the measured urine volume exceeds a preset threshold, outputs a message and an alarm signal indicating that urination must be performed, and drives the urine discharger to drive the urine discharger. Send the drive command to .

상기 제어부는 상기 근적외선의 조사신호세기에 대한 상기 반사신호세기의 비율을 상기 반사도로 산출한다.The control unit calculates the ratio of the reflected signal intensity to the irradiation signal intensity of the near-infrared rays as the reflectivity.

상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 상기 광흡수도를 산출한다.The control unit calculates the light absorption using the following equation.

여기서, R(ρ)는 반사도이고, ρ=(x, y)이고, a'는 표면에서의 반사율을 나타내는 알베도(albedo)로서, a' = μ's / (μa + μ's)이고, μa는 광흡수도이고, μ's는 광산출도이고, z0는 관심영역(ROI: Region of Interest)으로부터 측정표면(방광 부위의 피부표면) 까지의 거리로서, z0 = (μa + μ's)-1이고, μeff는 유효감쇄계수(effective attenuation coefficient)로서, μeff = [3 μaa + μ's)]1/2이고, r1는 관심영역으로부터 양의 광소스(positive impulse source)까지의 거리로서, r1 = [(z - z0)2 + ρ 2]1/2이고, zb는 Extrapolate boundary condition의 핵심으로서, 광자의 Flux가 사라진다고 가정하는 가상경계의 값이고, r2는 관심영역으로부터 음의 광소스(negative impulse source)까지의 거리로서, r2 = [(z + z0 + 2zb)2 + ρ 2]1/2이고, Rexp(ρ)는 실험시스템을 이용하여 생리학적인 조직에서 측정된 반사도의 실험값(experimental R)이고, α는 실험시스템에 설정된 시스템파라미터이다.Here, R(ρ) is the reflectivity, ρ=(x, y), and a' is the albedo representing the reflectance at the surface, and a' = μ' s / (μ a + μ' s ). , μ a is the light absorption, μ' s is the light output, z 0 is the distance from the region of interest (ROI) to the measurement surface (skin surface of the bladder area), z 0 = (μ a + μ' s ) -1 , μ eff is the effective attenuation coefficient, μ eff = [3 μ aa + μ' s )] 1/2 , and r 1 is the positive attenuation coefficient from the region of interest. As the distance to the positive impulse source, r 1 = [(z - z 0 ) 2 + ρ 2 ] 1/2 , and z b is the core of the extrapolate boundary condition, which assumes that the flux of photons disappears. is the value of the virtual boundary, and r 2 is the distance from the region of interest to the negative impulse source, r 2 = [(z + z 0 + 2z b ) 2 + ρ 2 ] 1/2 , and R exp (ρ) is the experimental value (experimental R) of reflectance measured in physiological tissue using the experimental system, and α is the system parameter set in the experimental system.

상기 광흡수도 μa, 상기 광산출도 μ's 및 상기 시스템파라미터 α는 미지수이되, 상기 광검출부는, 상기 미지수의 해의 계산을 위한 3개의 방정식을 생성하기 위하여, 최소 3개의 광센서를 포함한다.The light absorption μ a , the light output μ' s , and the system parameter α are unknown, and the light detection unit uses at least three optical sensors to generate three equations for calculating the solution of the unknown unknowns. Includes.

상기 제어부는 상기 산출된 광흡수도로부터 하기 수학식을 이용하여 상기 수분함량을 산출한다.The control unit calculates the moisture content from the calculated light absorbance using the following equation.

여기서, , , 는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 파장별 광소멸계수(extinction rate)이고, [O2Hb], [HHb], [water] 및 [lipid]는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 함량이고, 는 파장별 광흡수도이다.here, , , and are the extinction rates for each wavelength of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water (water), and lipid (lipid), respectively, [O2Hb], [HHb], [water], and [lipid ] are the contents of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water, and lipid, respectively, is the light absorption by wavelength.

상기 광검출부는 상기 광조사부로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 제1 내지 제5 광센서를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 제1 내지 제3 광센서를 이용하여 산출된 제1 측정영역의 제1 수분함량을 산출하고, 상기 제3 내지 제5 광센서를 이용하여 산출된 제2 측정영역의 제2 수분함량을 산출하고, 상기 제2 수분함량에서 상기 제1 수분함량을 빼서 상기 방광 내의 수분함량을 산출한다.The light detection unit includes first to fifth optical sensors arranged to be sequentially distant from the light irradiation unit, and the control unit determines the first moisture content of the first measurement area calculated using the first to third optical sensors. Calculate the content, calculate the second moisture content of the second measurement area calculated using the third to fifth optical sensors, and subtract the first moisture content from the second moisture content to determine the moisture content in the bladder. Calculate

상기 소변 배출기는, 상기 요도에 삽입되며, 구동명령신호가 수신되면 구동하여, 상기 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시키는 자기장 밸브펌프 및 상기 자기장 밸브펌프로 상기 구동명령신호를 전송하는 리모트 컨트롤러를 포함하되, 상기 리모트 컨트롤러는, 사용자가 구동명령을 입력하는 버튼을 구비하여, 상기 버튼을 통해 상기 구동명령을 입력받으면 상기 구동명령신호를 생성하거나, 상기 소변량 측정기 또는 사용자 단말로부터 상기 구동명령을 수신하면 상기 구동명령신호를 생성한다.The urine discharger is inserted into the urethra and operates when a drive command signal is received, comprising a magnetic field valve pump that discharges urine filled in the bladder to the outside and a remote controller that transmits the drive command signal to the magnetic field valve pump. However, the remote controller is provided with a button for the user to input a drive command, and generates the drive command signal when the drive command is input through the button, or when the drive command is received from the urine output meter or the user terminal. Generates the drive command signal.

본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템은, 요의를 느끼지 못하는 환자가 자신의 방광 내에 저장된 소변량을 모니터링하도록 방광 내의 소변량을 측정하고, 소변량 측정을 통해 적절한 시점에 환자의 방광 내에 채워진 소변을 배출시킴으로써, 환자가 요의를 느끼지 못하더라도 방광 내 소변량을 간편하게 모니터링하여 적절한 시점에 배뇨를 하게 할 수 있다.The urine discharge system according to an embodiment of the present invention measures the amount of urine in the bladder so that a patient who does not feel the need to urinate can monitor the amount of urine stored in the bladder, and discharges the urine stored in the patient's bladder at an appropriate time through the measurement of the amount of urine. By doing this, even if the patient does not feel the need to urinate, the amount of urine in the bladder can be easily monitored and urination can be performed at an appropriate time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기를 구현한 예를 나타낸 도면.
도 8은 도 7과 같이 구현된 소변량 측정기의 사용예를 나타낸 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출기를 예시하여 나타낸 도면.
1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a urine discharge system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of a urine output meter according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are diagrams for explaining a urine output meter according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing an example of implementing a urine output meter according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing an example of the use of a urine output meter implemented as shown in Figure 7.
Figures 9 and 10 are diagrams illustrating a urine discharger according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may be included in the specification. It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a urine discharge system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템은, 소변량 측정기(100), 사용자 단말(200) 및 소변 배출기(300)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a urine discharge system according to an embodiment of the present invention may be configured to include a urine output meter 100, a user terminal 200, and a urine discharger 300.

소변량 측정기(100)는 환자의 배에서 방광이 위치하는 부위에서 방광 내의 소변량을 측정하고, 소변량 측정정보를 사용자 단말(200) 및 소변 배출기(300)로 전송한다.The urine output meter 100 measures the amount of urine in the bladder at the area where the bladder is located on the patient's stomach and transmits the urine amount measurement information to the user terminal 200 and the urine discharger 300.

예를 들어, 소변량 측정기(100)는 환자 방광 내의 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 소변 배출기(300)가 구동하도록 소변 배출기(300)로 구동명령을 전송할 수도 있다.For example, when the amount of urine in the patient's bladder exceeds a preset threshold, the urine output meter 100 may transmit a drive command to the urine discharger 300 to drive the urine discharger 300.

사용자 단말(200)은 방광 내의 소변량을 측정하는 환자의 단말로서, 소변량 측정기(100)로부터 전송되는 소변량 측정정보를 실시간 수신하고, 수신된 소변량 측정정보를 환자에게 알리기 위하여 알람신호와 함께 출력한다.The user terminal 200 is a patient terminal that measures the amount of urine in the bladder. It receives urine amount measurement information transmitted from the urine amount meter 100 in real time and outputs the received urine amount measurement information along with an alarm signal to inform the patient.

예를 들어, 사용자 단말(200)은 소변량 측정기(100) 및 소변 배출기(300)를 관리 및 제어하는 어플리케이션을 탑재할 수 있다. 그래서, 사용자 단말(200)은 소변량 측정기(100)로부터 수신된 소변량 측정정보를 확인하여 환자 방광 내의 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 환자에게 배뇨가 실시되어야 함을 알리는 메시지 및 알람신호를 출력할 수 있다. 또한, 사용자 단말(200)은 설정하기에 따라 환자 방광 내의 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 메시지 및 알람신호의 출력뿐만 아니라, 소변 배출기(300)가 구동하도록 소변 배출기(300)로 구동명령을 전송할 수도 있다.For example, the user terminal 200 may be equipped with an application that manages and controls the urine output meter 100 and the urine discharger 300. Therefore, the user terminal 200 checks the urine volume measurement information received from the urine volume meter 100 and, if the volume of urine in the patient's bladder exceeds a preset threshold, outputs a message and an alarm signal informing the patient that urination should be performed. can do. In addition, when the amount of urine in the patient's bladder exceeds a preset threshold according to the settings, the user terminal 200 not only outputs a message and an alarm signal, but also commands the urine discharger 300 to drive the urine discharger 300. can also be transmitted.

소변 배출기(300)는 환자의 요도에 삽입되어 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시킨다.The urine discharger 300 is inserted into the patient's urethra and discharges urine filled in the bladder to the outside.

예를 들어, 소변 배출기(300)는 소정의 입력부를 통해 환자로부터 직접 구동명령을 입력받거나, 소변량 측정기(100) 또는 사용자 단말(200)로부터 구동명령을 수신하여 구동될 수 있다. 이를 위하여, 소변 배출기(300)는 소변량 측정기(100) 또는 사용자 단말(200)로부터 구동명령을 수신하는 통신부(미도시) 포함할 수 있다.For example, the urine discharger 300 may be driven by receiving a drive command directly from the patient through a predetermined input unit, or by receiving a drive command from the urine output meter 100 or the user terminal 200. To this end, the urine discharger 300 may include a communication unit (not shown) that receives a drive command from the urine output meter 100 or the user terminal 200.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출 시스템의 소변량 측정기(100) 및 소변 배출기(300)에 대해서는 이후, 도 2 내지 도 10을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.The urine output meter 100 and the urine discharger 300 of the urine discharge system according to the embodiment of the present invention will be described in detail later with reference to FIGS. 2 to 10.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 2를 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기(100)에 대하여 설명하되, 도 3 내지 도 6을 참조하기로 한다.Figure 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of a urine output meter according to an embodiment of the present invention, and Figures 3 to 6 are diagrams for explaining the urine output meter according to an embodiment of the present invention. Below, the urine output meter 100 according to an embodiment of the present invention will be described, focusing on Figure 2, with reference to Figures 3 to 6.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기(100)는, 광조사부(110), 광검출부(120), 출력부(130), 입력부(140), 통신부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figure 2, the urine output meter 100 according to an embodiment of the present invention includes a light irradiation unit 110, a light detection unit 120, an output unit 130, an input unit 140, a communication unit 150, and a control unit ( 160).

광조사부(110)는 환자의 배에서 방광이 위치하는 부위에서 방광으로 다파장의 근적외선(NIR: Near Infrared)을 조사한다. 이때, 광조사부(110)는 제어부(160)의 제어에 따라 미리 설정된 조사신호세기를 가지는 근적외선을 파장별로 조사할 수 있다.The light irradiation unit 110 irradiates multi-wavelength near infrared (NIR) rays from the area where the bladder is located on the patient's stomach to the bladder. At this time, the light irradiation unit 110 may irradiate near-infrared rays having a preset irradiation signal intensity for each wavelength under the control of the control unit 160.

예를 들어, 광조사부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 광원(111)을 포함하여 구성될 수 있으며, 광원(111)은 LD(Laser Diode), LED(Light-Emitting Diode) 또는 OLED(Organic Light-Emitting Diode)로 구성될 수 있다.For example, the light irradiation unit 110 may be configured to include one light source 111, as shown in FIG. 2, and the light source 111 may be a laser diode (LD) or a light-emitting diode (LED). Alternatively, it may be composed of OLED (Organic Light-Emitting Diode).

광검출부(120)는 광조사부(110)에 의하여 방광에 조사된 다파장 근적외선이 방광으로부터 반사 및 확산된 광신호의 파장별 신호세기를 측정한다.The light detection unit 120 measures the signal intensity for each wavelength of the optical signal reflected and diffused from the bladder by multi-wavelength near-infrared rays irradiated to the bladder by the light irradiation unit 110.

예를 들어, 광검출부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(111)으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수의 광센서(121)를 포함하여 구성될 수 있으며, 광센서(121)는 PD(Photodiode), IR enhanced PD, APD(Avalanche Photodiode)나 CCD, CMOS로 구성될 수 있다.For example, the light detection unit 120 may be configured to include a plurality of light sensors 121 arranged sequentially away from the light source 111, as shown in FIG. 2, and the light sensor 121 is It can be composed of PD (Photodiode), IR enhanced PD, APD (Avalanche Photodiode), CCD, or CMOS.

출력부(130)는 청각적 또는 시각적 신호를 출력한다. 예를 들어, 출력부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 방광 소변량 측정 장치(100)의 구동시작, 측정중, 측정완료 등과 같은 동작상태를 표시하는 상태표시램프 및/또는 부저를 포함할 수 있다.The output unit 130 outputs an auditory or visual signal. For example, the output unit 130 may include a status display lamp and/or a buzzer to display operating states such as starting operation, during measurement, and completion of measurement of the bladder urine volume measurement device 100 according to an embodiment of the present invention. You can.

또한, 출력부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 방광 소변량 측정 장치(100)가 입력받거나 처리한 정보를 표시하여 출력하는 디스플레이 모듈(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 즉, 디스플레이 모듈은 광검출부(120)에 의하여 검출되는 확산광(Diffuse optics)에 대한 후술할 제어부(160)의 분석결과(방광 내의 소변량 등)를 출력할 수 있다.In addition, the output unit 130 may further include a display module (not shown) that displays and outputs information received or processed by the bladder urine output measuring device 100 according to an embodiment of the present invention. That is, the display module can output analysis results (such as urine volume in the bladder) of the control unit 160, which will be described later, for the diffuse optics detected by the light detection unit 120.

예를 들어, 디스플레이 모듈은 액정 디스플레이(liquid crystal display) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈과 터치 동작을 감지하는 센서가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(즉, 터치 스크린), 디스플레이 모듈은 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 이하, 디스플레이 모듈로 터치 스크린이 사용되는 경우, 터치 동작을 감지하는 센서는 후술할 입력부(140)로 지칭하도록 한다.For example, the display module may be implemented as a liquid crystal display, etc. Additionally, when the display module and a sensor that detects a touch operation form a mutual layer structure (i.e., a touch screen), the display module can be used as an input device in addition to an output device. Hereinafter, when a touch screen is used as a display module, the sensor that detects the touch operation will be referred to as the input unit 140, which will be described later.

입력부(140)는 사용자로부터 각종 명령을 입력받기 위한 사용자 인터페이스(user interface)로서, 그 구현 방식에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 입력부(140)는 복수의 조작 유닛들을 포함할 수 있으며, 이러한 조작 유닛들은 키 패드(key pad), 터치 패드(정압/정전), 휠 키, 조그 스위치 등으로 제작될 수 있다.The input unit 140 is a user interface for receiving various commands from the user, and there are no particular restrictions on its implementation method. For example, the input unit 140 may include a plurality of operation units, and these operation units may be manufactured as a key pad, a touch pad (static/electrostatic), a wheel key, a jog switch, etc.

통신부(150)는 사용자 단말(200) 또는 소변 배출기(300)와 유무선 통신을 수행한다.The communication unit 150 performs wired and wireless communication with the user terminal 200 or the urine discharger 300.

예를 들어, 통신부(150)는 USB(Universal Serial Bus) 모듈, 블루투스(Bluetooth) 모듈, 와이파이(wifi) 모듈 등을 포함할 수 있으며, 블루투스(Bluetooth) 또는 와이파이(wifi)와 같은 근거리 무선통신이나 USB와 같은 근거리 유선통신을 이용하여, 스마트폰이나 데스크탑 PC와 같은 사용자 단말(200)이나 소변 배출기(300)로 데이터를 전송할 수 있다.For example, the communication unit 150 may include a USB (Universal Serial Bus) module, a Bluetooth module, a Wi-Fi module, etc., and may include short-range wireless communication such as Bluetooth or Wi-Fi. Using short-distance wired communication such as USB, data can be transmitted to the user terminal 200, such as a smartphone or desktop PC, or the urine discharger 300.

제어부(160)는 기본적으로, 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The control unit 160 basically controls the overall operation of the urine output meter 100 according to an embodiment of the present invention.

즉, 제어부(160)는 광조사부(110) 및 광검출부(120)가 각각 방광 부위에 다파장의 근적외선을 조사하고, 방광 부위로부터 반사 및 확산된 광신호의 파장별 반사신호세기를 측정하도록 제어할 수 있다.That is, the control unit 160 controls the light irradiation unit 110 and the light detection unit 120 to irradiate multi-wavelength near-infrared rays to the bladder area and measure the reflected signal intensity for each wavelength of the optical signal reflected and diffused from the bladder area. can do.

또한, 제어부(160)는 측정된 광신호의 파장별 신호세기를 이용하여 검출된 확산광(Diffuse optics)의 분석을 통해 방광 내의 수분함량을 측정함으로써, 방광 내 소변량을 측정한다.Additionally, the control unit 160 measures the amount of urine in the bladder by measuring the moisture content in the bladder through analysis of diffuse optics detected using the signal intensity for each wavelength of the measured optical signal.

즉, 제어부(160)는 반사 및 확산된 광신호의 측정된 파장별 반사신호세기를 이용하여 반사도(Reflectance)를 산출하고, 산출된 반사도를 이용하여 파장별 광흡수도를 산출하고, 산출된 파장별 광흡수도를 이용하여 방광 내의 수분함량을 산출할 수 있다.That is, the control unit 160 calculates the reflectance using the reflected signal strength for each measured wavelength of the reflected and diffused optical signal, calculates the light absorption for each wavelength using the calculated reflectivity, and calculates the light absorption for each wavelength at the calculated wavelength. The water content in the bladder can be calculated using the light absorption of each star.

도 3 및 도 4를 참조하면, 근적외선 대역에는, 콜라겐(collagen), 체수분(water), 지방(lipid), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 산화 헤모글로빈(O2Hb) 등의 85% 이상의 생체조직 성분의 광흡수 피크가 존재한다. 따라서, 방광 내의 수분함량의 측정을 통해 방광 내에 채워진 소변의 양 측정이 가능하다. 체수분의 광흡수 피크가 존재하는 파장은 960nm, 1180nm, 1440nm 등이다.Referring to Figures 3 and 4, in the near-infrared band, the light of more than 85% of biological tissue components such as collagen, body water, lipid, deoxidized hemoglobin (HHb), and oxidized hemoglobin (O2Hb) An absorption peak exists. Therefore, it is possible to measure the amount of urine filled in the bladder by measuring the water content in the bladder. The wavelengths at which the light absorption peak of body water exists are 960nm, 1180nm, and 1440nm.

예를 들어, 물의 광흡수 피크는 근적외선 파장 중 960nm, 1180nm, 1440nm 등의 파장에 존재하므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 물의 광흡수 피크 파장과 둔감한 650nm~900nm 대역의 파장을 가지는 근적외선을 조사하도록 광조사부(110)가 제어될 수 있다.For example, the light absorption peak of water exists at wavelengths such as 960nm, 1180nm, and 1440nm among the near-infrared wavelengths, so as shown in Figure 4, near-infrared rays with a wavelength in the 650nm to 900nm band, which are insensitive to the light absorption peak wavelength of water, are used. The light irradiation unit 110 may be controlled to irradiate.

제어부(160)는 방광 내의 수분함량을 측정하기 위하여 우선, 광조사부(110)가 조사하는 근적외선의 조사신호세기에 대하여, 방광 부위로부터 반사 및 확산된 광신호의 반사신호세기의 비율을 산출함으로써, 반사도를 산출할 수 있다.In order to measure the water content in the bladder, the control unit 160 first calculates the ratio of the reflected signal intensity of the light signal reflected and diffused from the bladder area to the irradiation signal intensity of the near-infrared rays irradiated by the light irradiation unit 110, Reflectivity can be calculated.

그리고, 제어부(160)는 하기 수학식을 이용하여 파장별 광흡수도를 산출할 수 있다.And, the control unit 160 can calculate light absorption for each wavelength using the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

여기서, R(ρ)는 반사도이고, ρ=(x, y)이고, a'는 표면에서의 반사율을 나타내는 알베도(albedo)로서, a' = μ's / (μa + μ's)이고, μa는 광흡수도이고, μ's는 광산출도이고, z0는 관심영역(ROI: Region of Interest)으로부터 측정표면(방광 부위의 피부표면) 까지의 거리로서, z0 = (μa + μ's)-1이고, μeff는 유효감쇄계수(effective attenuation coefficient)로서, μeff = [3 μaa + μ's)]1/2이고, r1는 관심영역으로부터 양의 광소스(positive impulse source)까지의 거리로서, r1 = [(z - z0)2 + ρ 2]1/2이고, zb는 Extrapolate boundary condition의 핵심으로서, 광자의 Flux가 사라진다고 가정하는 가상경계의 값이고, r2는 관심영역으로부터 음의 광소스(negative impulse source)까지의 거리로서, r2 = [(z + z0 + 2zb)2 + ρ 2]1/2이다.Here, R(ρ) is the reflectivity, ρ=(x, y), and a' is the albedo representing the reflectance at the surface, and a' = μ' s / (μ a + μ' s ). , μ a is the light absorption, μ' s is the light output, z 0 is the distance from the region of interest (ROI) to the measurement surface (skin surface of the bladder area), z 0 = (μ a + μ' s ) -1 , μ eff is the effective attenuation coefficient, μ eff = [3 μ aa + μ' s )] 1/2 , and r 1 is the positive attenuation coefficient from the region of interest. As the distance to the positive impulse source, r 1 = [(z - z 0 ) 2 + ρ 2 ] 1/2 , and z b is the core of the extrapolate boundary condition, which assumes that the flux of photons disappears. It is the value of the virtual boundary, and r 2 is the distance from the region of interest to the negative impulse source, which is r 2 = [(z + z 0 + 2z b ) 2 + ρ 2 ] 1/2 .

[수학식 2][Equation 2]

여기서, R(ρ)는 반사도이고, Rexp(ρ)는 실험시스템을 이용하여 생리학적인 조직에서 측정된 반사도의 실험값(experimental R)이고, α는 실험시스템에 설정된 시스템파라미터이다.Here, R (ρ) is the reflectance, R exp (ρ) is the experimental value of reflectance (experimental R) measured in physiological tissue using an experimental system, and α is a system parameter set in the experimental system.

수학식 1과 수학식 2에서, 광흡수도 μa, 광산출도 μ's 및 시스템파라미터 α는 미지수이다. 이러한 3개의 미지수의 해를 계산하기 위해서는 적어도 3개의 방정식이 필요하므로, 각각 도 5에 도시된 바와 같이, 1개의 광원(111) 및 최소 3개의 광센서(121)가 필요하다. 즉, 3개의 지점에서 측정된 반사신호세기를 이용하여, 수학식 1 및 2로부터, 광흡수도 μa, 광산출도 μ's 및 시스템파라미터 α의 3개 미지수에 대한 3개의 방정식이 생성될 수 있고, 생성된 3개의 방정식으로부터, 광흡수도 μa, 광산출도 μ's 및 시스템파라미터 α의 값이 산출될 수 있다.In Equation 1 and Equation 2, light absorption μ a , light output μ′ s and system parameter α are unknown. Since at least three equations are required to calculate the solution of these three unknowns, one light source 111 and at least three optical sensors 121 are required, as shown in FIG. 5, respectively. In other words, using the reflected signal intensity measured at three points, three equations for the three unknowns of light absorption μ a , light output μ' s, and system parameter α can be generated from Equations 1 and 2. And from the three generated equations, the values of light absorption μ a , light output μ′ s , and system parameter α can be calculated.

그리고, 제어부(160)는 산출된 광흡수도로부터 하기 수학식을 이용하여 제1 측정영역(10)의 수분함량을 산출할 수 있다.And, the control unit 160 can calculate the moisture content of the first measurement area 10 from the calculated light absorbance using the following equation.

[수학식 3][Equation 3]

여기서, , , 는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 파장별 광소멸계수(extinction rate)이고, [O2Hb], [HHb], [water] 및 [lipid]는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 함량이고, 는 파장별 광흡수도이다.here, , , and are the extinction rates for each wavelength of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water (water), and lipid (lipid), respectively, [O2Hb], [HHb], [water], and [lipid ] are the contents of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water, and lipid, respectively, is the light absorption by wavelength.

수학식 3에서, 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 함량은 최소자승법을 이용하여 산출될 수 있으며, 산화 헤모글로빈(O2Hb)과 탈산화 헤모글로빈(HHb)의 함량은 mol 단위의 절대값으로 산출되고, 체수분(water)과 지방(lipid)의 함량은 % 단위의 상대값으로 산출될 수 있다.In Equation 3, the contents of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water (water), and fat (lipid) can be calculated using the least squares method, and oxidized hemoglobin (O2Hb) and deoxygenated hemoglobin ( The content of HHb) can be calculated as an absolute value in mol units, and the contents of body water (water) and fat (lipid) can be calculated as relative values in % units.

본 발명의 실시예에 따르면, 광조사부(110) 및 광검출부(120)는 각각, 1개의 광원(111) 및 최소 5개의 광센서(121)를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light irradiation unit 110 and the light detection unit 120 may each include one light source 111 and at least five optical sensors 121.

즉, 도 6을 참조하면, 방광(30)은 피부층(11) 아래쪽의 내장층(12)에 위치하므로, 방광(30)에서 반사 및 확산된 광신호를 획득하기 위하여 광원(111)으로부터 충분히 떨어진 R4 및 R5와 같은 추가적인 광센서(121)가 필요하다. 따라서, 전술한 바와 같이 방광 내의 수분함량의 산출을 위해서는 최소 3개의 광센서(121)가 필요하므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 광검출부(120)는 5개(R1, R2, R3, R4 및 R5)의 광센서(121)로 구성될 수 있다.That is, referring to FIG. 6, since the bladder 30 is located in the visceral layer 12 below the skin layer 11, the bladder 30 must be sufficiently far away from the light source 111 to obtain reflected and diffused optical signals. Additional optical sensors 121 such as R 4 and R 5 are required. Therefore, as described above, at least three optical sensors 121 are required to calculate the water content in the bladder, so as shown in FIG. 6, there are five optical detectors 120 (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 ) may be composed of optical sensors 121.

그래서, 제어부(160)는 R1, R2 및 R3의 광센서(121)를 이용하여 산출된 제1 측정영역(10)의 제1 수분함량을 산출하고, R3, R4 및 R5의 광센서(121)를 이용하여 산출된 제2 측정영역(20)의 제2 수분함량을 산출하고, 제2 수분함량에서 제1 수분함량을 빼서 방광(30) 내의 수분함량을 산출할 수 있다.Therefore, the control unit 160 calculates the first moisture content of the first measurement area 10 calculated using the optical sensor 121 of R 1 , R 2 and R 3 , and R 3 , R 4 and R 5 The second moisture content of the second measurement area 20 calculated using the optical sensor 121 can be calculated, and the moisture content in the bladder 30 can be calculated by subtracting the first moisture content from the second moisture content. .

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기를 구현한 예를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7과 같이 구현된 소변량 측정기의 사용예를 나타낸 도면이다.Figure 7 is a diagram showing an example of implementing a urine output meter according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing an example of use of the urine output meter implemented as shown in Figure 7.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소변량 측정기(100)는, 하나의 광원(111) 및 광원(111)으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 5개의 광센서(121)가 장착된 측정용 기판(160) 및 복수의 전자부품(175)이 장착된 제어용 기판(170)으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7, the urine output meter 100 according to an embodiment of the present invention is a measurement device equipped with one light source 111 and five optical sensors 121 arranged sequentially away from the light source 111. It may be implemented as a control board 170 on which a board 160 and a plurality of electronic components 175 are mounted.

즉, 측정용 기판(160)에는, 전술한 광조사부(110) 및 광검출부(120)가 구현되며, 제어용 기판(170)에 장착되는 복수의 전자부품(175)을 이용하여, 광조사부(110) 및 광검출부(120) 외의 구성 즉, 출력부(130), 입력부(140), 통신부(150), 제어부(160) 등이 구현될 수 있다. 또한, 제어용 기판(170)에는 전원공급을 위한 배터리 모듈과 연결되는 전원 인터페이스가 구현될 수 있다.That is, the above-described light irradiation unit 110 and light detection unit 120 are implemented on the measurement substrate 160, and the light irradiation unit 110 is implemented using a plurality of electronic components 175 mounted on the control substrate 170. ) and components other than the light detection unit 120, that is, the output unit 130, the input unit 140, the communication unit 150, the control unit 160, etc. may be implemented. Additionally, a power interface connected to a battery module for power supply may be implemented on the control board 170.

여기서, 측정용 기판(160) 및 제어용 기판(170)은 각각 커넥터(161, 171)를 구비하며, 구비된 커넥터(161, 171)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.Here, the measurement board 160 and the control board 170 are provided with connectors 161 and 171, respectively, and can be electrically connected through the provided connectors 161 and 171.

측정용 기판(160)은 방광 부위에 광을 조사하고 반사된 광을 검출하기 위하여 환자의 피부에 직접 접촉하므로, 플렉서블(Flexible)한 재질로 형성될 수 있다.The measurement substrate 160 directly contacts the patient's skin in order to irradiate light to the bladder area and detect the reflected light, so it may be formed of a flexible material.

이와 같이 구현되는 소변량 측정기(100)는, 전체적으로 플렉서블(Flexible)한 패치(Patch) 형태를 가질 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 환자의 배에서 방광(35)이 위치하는 부위에 별도의 부착수단을 이용하여 부착되어, 전술한 바와 같이 방광(35) 내의 소변량을 측정할 수 있다.The urine output meter 100 implemented in this way may have an overall flexible patch shape, and as shown in FIG. 8, a separate unit is installed in the area where the bladder 35 is located on the patient's stomach. By attaching it using an attachment means, the amount of urine in the bladder 35 can be measured as described above.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출기를 예시하여 나타낸 도면이다.Figures 9 and 10 are diagrams illustrating a urine discharger according to an embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소변 배출기(300)는 초소형의 자기장 밸브펌프(310) 및 리모트 컨트롤러(320)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figures 9 and 10, the urine discharger 300 according to an embodiment of the present invention may be configured to include an ultra-small magnetic field valve pump 310 and a remote controller 320.

자기장 밸브펌프(310)는 환자의 요도에 삽입되며, 리모트 컨트롤러(320)로부터 무선으로 구동명령신호를 수신하면 구동하여, 환자의 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시킨다.The magnetic field valve pump 310 is inserted into the patient's urethra, and is driven when a drive command signal is received wirelessly from the remote controller 320, thereby discharging urine filled in the patient's bladder to the outside.

리모트 컨트롤러(320)는 사용자가 구동명령을 입력하는 버튼을 구비하며, 버튼을 통해 구동명령을 입력받으면 자기장 밸브펌프(310)로 무선으로 구동명령신호를 전송한다.The remote controller 320 has a button for the user to input a drive command, and when the drive command is input through the button, it wirelessly transmits a drive command signal to the magnetic field valve pump 310.

예를 들어, 리모트 컨트롤러(320)는 버튼이 눌려지면 자기장을 발생시키고, 발생된 자기장이 자기장 밸브펌프(310)에 인가됨으로써, 자기장 밸브펌프(310)가 활성화되어 구동할 수 있다.For example, the remote controller 320 generates a magnetic field when a button is pressed, and the generated magnetic field is applied to the magnetic field valve pump 310, so that the magnetic field valve pump 310 can be activated and driven.

예를 들어, 리모트 컨트롤러(320)는 통신 기능을 구비하여 소변량 측정기(100) 또는 사용자 단말(200)로부터 구동명령을 수신할 수 있으며, 소변량 측정기(100) 또는 사용자 단말(200)로부터 구동명령이 수신되면 자기장 밸브펌프(310)로 구동명령신호를 전송할 수 있다.For example, the remote controller 320 is equipped with a communication function and can receive a drive command from the urine output meter 100 or the user terminal 200, and can receive a drive command from the urine output meter 100 or the user terminal 200. Once received, a drive command signal can be transmitted to the magnetic field valve pump 310.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be possible. should be regarded as falling within the scope of the patent claims below.

100: 소변량 측정기
110: 광조사부
120: 광검출부
130: 출력부
140: 입력부
150: 통신부
160: 제어부
200: 사용자 단말
300: 소변 배출기
100: Urine volume meter
110: Light irradiation department
120: Light detection unit
130: output unit
140: input unit
150: Department of Communications
160: control unit
200: user terminal
300: urine discharger

Claims (9)

소변 배출 시스템에 있어서,
요도에 삽입되어 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시키는 소변 배출기; 및
상기 방광 내의 소변량을 측정하고, 상기 측정된 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 상기 소변 배출기가 구동하도록 상기 소변 배출기로 구동명령을 전송하는 소변량 측정기를 포함하되,
상기 소변량 측정기는,
상기 방광으로 다파장의 근적외선(NIR: Near Infrared)을 조사하는 광조사부;
상기 방광으로부터 반사 및 확산된 광신호의 파장별 반사신호세기를 측정하며, 상기 광조사부로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수의 광센서를 포함하는 광검출부; 및
상기 측정된 반사신호세기를 이용하여 반사도(Reflectance)를 산출하고, 상기 산출된 반사도를 이용하여 광흡수도를 산출하고, 상기 산출된 광흡수도를 이용하여 상기 방광 내의 수분함량을 산출함으로써, 상기 소변량을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.
In the urine discharge system,
A urine discharger that is inserted into the urethra and discharges urine filled in the bladder to the outside; and
A urine output meter that measures the amount of urine in the bladder and, when the measured amount of urine exceeds a preset threshold, transmits a drive command to the urine discharger to drive the urine discharger,
The urine volume meter,
A light irradiation unit that irradiates multi-wavelength near infrared (NIR) rays to the bladder;
a light detection unit that measures reflected signal intensity for each wavelength of the light signal reflected and diffused from the bladder and includes a plurality of optical sensors arranged to be sequentially distant from the light irradiation unit; and
By calculating reflectance using the measured reflected signal strength, calculating light absorbance using the calculated reflectance, and calculating the water content in the bladder using the calculated light absorbance, A urine discharge system comprising a control unit that calculates the amount of urine.
제1항에 있어서,
상기 소변 배출 시스템은,
상기 소변량 측정기로부터 전송되는 소변량 측정정보를 수신하고, 상기 수신된 소변량 측정정보를 환자에게 알리기 위하여 알람신호와 함께 출력하는 사용자 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.
According to paragraph 1,
The urine discharge system is,
A urine discharge system further comprising a user terminal that receives urine output measurement information transmitted from the urine output meter and outputs an alarm signal to notify the patient of the received urine output measurement information.
제2항에 있어서,
상기 사용자 단말은 상기 수신된 소변량 측정정보를 확인하여 상기 측정된 소변량이 미리 설정된 임계치를 초과한 경우, 배뇨가 실시되어야 함을 알리는 메시지 및 알람신호를 출력하고, 상기 소변 배출기가 구동하도록 상기 소변 배출기로 구동명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.
According to paragraph 2,
The user terminal checks the received urine volume measurement information and, when the measured urine volume exceeds a preset threshold, outputs a message and an alarm signal indicating that urination must be performed, and drives the urine discharger to drive the urine discharger. A urine discharge system characterized by transmitting a drive command to .
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 근적외선의 조사신호세기에 대한 상기 반사신호세기의 비율을 상기 반사도로 산출하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.
According to paragraph 1,
The urine discharge system, wherein the control unit calculates the ratio of the reflected signal intensity to the irradiation signal intensity of the near-infrared rays as the reflectivity.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 하기 수학식을 이용하여 상기 광흡수도를 산출하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.


여기서, R(ρ)는 반사도이고, ρ=(x, y)이고, a'는 표면에서의 반사율을 나타내는 알베도(albedo)로서, a' = μ's / (μa + μ's)이고, μa는 광흡수도이고, μ's는 광산출도이고, z0는 관심영역(ROI: Region of Interest)으로부터 측정표면(방광 부위의 피부표면) 까지의 거리로서, z0 = (μa + μ's)-1이고, μeff는 유효감쇄계수(effective attenuation coefficient)로서, μeff = [3 μaa + μ's)]1/2이고, r1는 관심영역으로부터 양의 광소스(positive impulse source)까지의 거리로서, r1 = [(z - z0)2 + ρ 2]1/2이고, zb는 Extrapolate boundary condition의 핵심으로서, 광자의 Flux가 사라진다고 가정하는 가상경계의 값이고, r2는 관심영역으로부터 음의 광소스(negative impulse source)까지의 거리로서, r2 = [(z + z0 + 2zb)2 + ρ 2]1/2이고, Rexp(ρ)는 실험시스템을 이용하여 생리학적인 조직에서 측정된 반사도의 실험값(experimental R)이고, α는 실험시스템에 설정된 시스템파라미터임
According to paragraph 1,
A urine discharge system, wherein the control unit calculates the light absorbance using the following equation.


Here, R(ρ) is the reflectivity, ρ=(x, y), and a' is the albedo representing the reflectance at the surface, and a' = μ' s / (μ a + μ' s ). , μ a is the light absorption, μ' s is the light output, z 0 is the distance from the region of interest (ROI) to the measurement surface (skin surface of the bladder area), z 0 = (μ a + μ' s ) -1 , μ eff is the effective attenuation coefficient, μ eff = [3 μ aa + μ' s )] 1/2 , and r 1 is the positive attenuation coefficient from the region of interest. As the distance to the positive impulse source, r 1 = [(z - z 0 ) 2 + ρ 2 ] 1/2 , and z b is the core of the extrapolate boundary condition, which assumes that the flux of photons disappears. is the value of the virtual boundary, and r 2 is the distance from the region of interest to the negative impulse source, r 2 = [(z + z 0 + 2z b ) 2 + ρ 2 ] 1/2 , and R exp (ρ) is the experimental value (experimental R) of reflectance measured in physiological tissue using the experimental system, and α is the system parameter set in the experimental system.
제5항에 있어서,
상기 광흡수도 μa, 상기 광산출도 μ's 및 상기 시스템파라미터 α는 미지수이되,
상기 광검출부는,
상기 미지수의 해의 계산을 위한 3개의 방정식을 생성하기 위하여, 최소 3개의 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.
According to clause 5,
The light absorption μ a , the light output μ' s , and the system parameter α are unknown,
The light detection unit,
A urine discharge system comprising at least three optical sensors to generate three equations for calculating the solution of the unknown unknown.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 산출된 광흡수도로부터 하기 수학식을 이용하여 상기 수분함량을 산출하는 것을 특징으로 하는 소변 배출 시스템.

여기서, , , 는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 파장별 광소멸계수(extinction rate)이고, [O2Hb], [HHb], [water] 및 [lipid]는 각각 산화 헤모글로빈(O2Hb), 탈산화 헤모글로빈(HHb), 체수분(water) 및 지방(lipid)의 함량이고, 는 파장별 광흡수도임
According to paragraph 1,
The urine discharge system is characterized in that the control unit calculates the moisture content from the calculated light absorbance using the following equation.

here, , , and are the extinction rates for each wavelength of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water (water), and lipid (lipid), respectively, [O2Hb], [HHb], [water], and [lipid ] are the contents of oxidized hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), body water, and lipid, respectively, is the light absorption by wavelength
제7항에 있어서,
상기 광검출부는 상기 광조사부로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 제1 내지 제5 광센서를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 제1 내지 제3 광센서를 이용하여 산출된 제1 측정영역의 제1 수분함량을 산출하고, 상기 제3 내지 제5 광센서를 이용하여 산출된 제2 측정영역의 제2 수분함량을 산출하고, 상기 제2 수분함량에서 상기 제1 수분함량을 빼서 상기 방광 내의 수분함량을 산출하는 것을 특징으로 하는 방광 소변량 측정 장치.
In clause 7,
The light detection unit includes first to fifth optical sensors arranged to be sequentially distant from the light irradiation unit,
The control unit,
Calculate the first moisture content of the first measurement area calculated using the first to third optical sensors, and calculate the second moisture content of the second measurement area calculated using the third to fifth optical sensors. and calculating the moisture content in the bladder by subtracting the first moisture content from the second moisture content.
제1항에 있어서,
상기 소변 배출기는,
상기 요도에 삽입되며, 구동명령신호가 수신되면 구동하여, 상기 방광 내에 채워진 소변을 외부로 배출시키는 자기장 밸브펌프; 및
상기 자기장 밸브펌프로 상기 구동명령신호를 전송하는 리모트 컨트롤러를 포함하되,
상기 리모트 컨트롤러는,
사용자가 구동명령을 입력하는 버튼을 구비하여, 상기 버튼을 통해 상기 구동명령을 입력받으면 상기 구동명령신호를 생성하거나,
상기 소변량 측정기 또는 사용자 단말로부터 상기 구동명령을 수신하면 상기 구동명령신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 방광 소변량 측정 장치.
According to paragraph 1,
The urine discharger,
A magnetic field valve pump that is inserted into the urethra and is driven when a drive command signal is received to discharge urine filled in the bladder to the outside; and
Includes a remote controller that transmits the driving command signal to the magnetic field valve pump,
The remote controller is,
Provides a button for the user to input a drive command, and generates the drive command signal when the drive command is input through the button,
A device for measuring bladder urine output, characterized in that it generates the drive command signal when the drive command is received from the urine output meter or user terminal.
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