KR20220097759A - 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템 및 방법 - Google Patents

천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 약물 흡입기 연결부와, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하되, 노력성폐활량(Forced Vital Capacity; FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하는 호흡측정기를 포함하며, 상기 호흡 파라미터를 개인단말기(예로 스마트폰)으로 전송하여 출력, 저장 가능한, 스마트 흡입기 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 천식환자용 약물 흡입기와 호흡측정기가 결합된 흡입기 시스템에 있어서, 일측에 구비된 마우스피스 삽입 통공에 마우스피스를 삽입하고, 마우스피스 의 일단인, 입 삽입부를 통해 입력되는 피검자의 호기 및 흡기의 호흡량 신호를 검출하는, 호흡측정기 본체; 상기 마우스피스의 다른 일단에 장착되며, 약물 저장부를 구비하여, 흡기시에 약물 저장부의 약액을 마우스피스 내로 전달하는, 약물 흡입기 연결부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입시, 호흡측정기 본체에 구비된 호흡량 측정 센서부에 의해 검출된 호흡량신호를, 약물 흡입량 신호로 수신하고, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은지를 판단하고, 만약 작다면 LED(발광다이오드)등에 특정 색상의 광을 출력하거나, 디스플레이부 또는 스피커부로, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은 것을 표시하는 출력을 행한다.

Description

천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템 및 방법{Smart inhaler system and method combined with drug monitoring inhaler and spirometer for asthma patients}
본 발명은, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 약물 흡입기 연결부와, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하되, 노력성폐활량(Forced Vital Capacity; FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하는 호흡측정기를 포함하며, 상기 호흡 파라미터를 개인단말기(예로 스마트폰)으로 전송하여 출력, 저장 가능한, 스마트 흡입기 시스템에 관한 것이다.
천식(asthma)은 특정 물질에 노출됐을 때 염증에 의해 기관지가 심하게 좁아지는 질환이며, 호흡곤란, 가슴 답답함, 기침, 천명(숨 쉴 때 쌕쌕거리는 소리) 증상이 동반된다.
천식은 만성 호흡기 질환 중 하나로 전 세계적으로 유병률이 점차 증가하고 있으며, 우리나라도 꾸준한 증가세를 보이고 있으며, 특히 중증 천식 비중이 크게 늘어나고 있는 실정이다. 우리나라는 천식으로 인한 질병부담 또한 높은 상황으로, 2018년 한 해 동안 천식으로 인해 병원을 찾아 진료받은 사람은 약 145만 9000명이었고, 진료비는 1582억 9000만원에 달하였다. 따라서 천식 환자의 효율적인 천식 조절을 위한 지속적인 의학적 관리 필요성이 대두되고 있다.
천식을 앓고 있는 환자들이 필수로 사용해야 하는 흡입기(Inhaler)는 사용방법이 어려워서, 천식환자들 중 대부분이 잘못된 사용방법으로 사용하는 경우가 많다. 천식 치료에 쓰이는 약은 주로 완화제, 조절제, 응급 치료제로 의료용 흡입기를 사용하여 복용하게 된다.
가장 일반적인 흡입기는 “ㄴ” 모양으로 생긴 정량 분무식 흡입기(Metered Dose Inhaler; MDI)로, 흡입기 상단을 누르면 약이 스프레이처럼 나오는 흡입기이다. 이 흡입기는 지난 50년 동안 약물을 폐로 직접 전달하고 다른 형태의 약물로 인한 부작용을 피함으로써 호흡기 관리에 혁신적이었지만, 이 흡입기 사용시, 환자가 정량의 약물을 올바르게 복용하고 있는 지의 여부에 대해서는 우려가 많다.
천식 가이드라인 및 환자지침에 따르면 대부분의 약물들은 흡입기로 두 차례 흡입하는 방식이다. 환자들은 흡입에 앞서 숨을 완전히 내쉰 후 천천히 깊게 약물을 흡입하고, 최대 10초 동안 호흡을 멈춰 다음번 흡입까지 기다리도록 권고하고 있다. 다수의 사용자가 흡입 간에 기다리는 시간을 권고시간에 미치지 못하거나 부정확한 흡입을 하고 있다.
따라서, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 장치가 구비된 흡입기가 요망된다.
호흡측정기(Spirometer)는, 병원에서 폐기능 검사를 할 때 사용하는 장비로, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하는 장비이다.
만약, 천식환자가 호흡측정기로 매일 검사한다면 천식이 악화되는 시점을 예상할 수 있다.
이를 위해 본 발명은, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 흡입기 연결부와, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하는 호흡측정기를 포함는 스마트 흡입기 시스템을 제안한다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템은 약물의 흡입량을 알 수 있는 약물통을 구비하며, 설정한 양만큼 흡입하였는지 LED 색으로 구별하며, 사용자(환자)가 깊고 천천히 흡입 할 수 있도록 두 차례 흡입 사이에 알림음이 울리도록 이루어져, 환자로 하여금 정량의 약물을 복용하되, 천식 가이드라인 및 환자지침에 맞는 시간간격으로 복용하게 한다.
또한, 본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 흡입기를 통해 약물주입시, 호흡 파라미터를 측정하여, 이를 본체의 디스플레이부(LCD)로 출력하게 하거나, 개인단말기(예로 스마트폰)로 전송하여 출력, 저장하도록 이루어진다. 이를 이용하여 사용자가 의식적으로 또는 무의식적으로 매일 검사하고, 개인단말기에 저장된 일정 기간동안의 데이터를 통해, 환자의 천식이 나아지고 있는 정도를 알 수 있으며, 또한, 환자의 천식이 악화되는 시점 등을 예상할 수 있다.
또한, 본 발명은 한 손에 잡을 정도로 휴대가 간편한 소형 흡입기이며, 치료시에, 흡입기 내에 구비된 디스플레이부(LCD)의 화면보다 더 큰 화면을, 개인단말기(예로 스마트폰)를 통해 제공할 수 있다.
선행기술로, 국내 등록특허 제10-1494701호는 물저장부와 약액저장부를 구비하고, 물저장부에서 진동자에 의해 진동시켜진 물이, 약물 저장부에 저장된 약액을 진동시킴에 의해, 약액이 메쉬를 통해 분무되도록 이루어지며, 물의 수위를 측정하는 수위센서에 의해 측정된 물의 수위가 기 설정된 수위 이하인 경우, 제어부는 진동이 정지되도록 이루어진, 간접적으로 약액을 분무하는 네블라이저에 관한 것이다. 그러나 국내 등록특허 제10-1494701호의 경우는 약물 흡입 시 유량을 측정하지 않는다.
다른 선행기술로, 국내 공개특허 제10-2018-0039904호는, 날숨관이 결합되는 기체입구와 들숨관이 결합되는 기체출구가 구비되는 기체유량계와, 기체유량계에 전원을 공급하고 기체유량계에서 발생되는 유량에 비례하는 전기적신호를 전송받는 스마트폰을 포함하여 이루어진, 스마트폰 어플리케이션을 이용한 진단폐활량계와 유발성폐활량계 겸용 폐활량계에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로, 본 발명자에 의한 국내 특허출원 제10-2019-0160340호는 시청각 피드백에 따른 호흡근 강화게임을 구비하는 휴대용 폐활량계 시스템 및 그 구동방법에 관한 것이다.
도 1은 국내 특허출원 제10-2019-0160340호의 휴대용 폐활량계 시스템의 정면 사시도이고, 도 2는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 본체를 나타내고, 도 4는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 마우스피스를 나타내고, 도 5는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 호흡량측정센서부를 설명하는 설명도이다.
이 발명에서, 마우스피스(170)와 호흡량 측정 센서부(160) 등을 구비하는 호흡량 검출부(100)와, 디스플레이부(220)와 스피커부(230) 등등을 포함하는 분석부(200)가, 하나의 몸체로 이루어진다.
마우스피스(170)는 관형태로 이루어지며, 일단에 입 삽입부(179)를 구비하며, 마우스피스 삽입 통공(150)에 삽입시, 마우스피스 삽입 통공(150)의 위에 거치되도록 링형태로 돌출된 마우스피스 거치턱(178)을 구비한다. 마우스피스 거치턱(178)은 입 삽입부(179)로부터 호흡량 측정 센서부(160)까지가 소정 길이를 유지하도록 하는 역할을 한다.
마우스피스(170)는 사용자가 마우스피스(170)의 일단, 즉, 입 삽입부(179)를 사용자의 입에 삽입하고 호기 또는 흡기를 행하기 위한 수단으로, 마우스피스 거치턱(178)을 기준으로, 마우스피스 상부(171)와, 마우스피스 하부(172)로 나눌 수 있다.
마우스피스 상부(171)는 마우스피스(170)의 일단인, 입 삽입부(179)로부터 마우스피스 거치턱(178)까지를 말하며, 마우스피스 하부(172)는, 마우스피스 거치턱(178)부터 마우스피스(170)의 다른 일단까지를 말한다.
마우스피스 하부(172)의 일측에는 센싱부턱(175)를 구비하며, 센싱부턱(175)에는 2개의 센싱용 통공(177)을 구비한다. 센싱용 통공(177)은 호흡량 측정 센서부(160)의 센서 측정단자(167)과 결합되기 위한 통공으로, 이와 같이 결합되어, 사용자의 호흡량 정보를 포함하는 공기압, 즉, 마우스피스(170) 내의 공기압을 측정하기 위한 수단이다. 또한, 마우스피스 하부(172)의 내측에는, 다수의 통공을 가진 먼지 메쉬망부(173)가 형성되어 있다. 특히, 메쉬망부(173)는 2개의 센싱용 통공(177)의 사이에 위치된다.
마우스피스(170)가, 휴대용 폐활량계 시스템 본체(110)의 마우스피스 삽입 통공(150)에 삽입시, 마우스피스(170)의 센싱부턱(175)은, 휴대용 폐활량계 시스템 본체(110)의 센싱부 홈(155)와 결합되고, 마우스피스(170)의 2개의 센싱용 통공(177)은, 휴대용 폐활량계 시스템 본체(110)의 센싱부 홈(155)에 구비된 2개의 센서 측정단자(167)와 결합된다. 호흡량 측정 센서부(160)는 휴대용 폐활량계 시스템 본체(110)에 내장되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 약물 흡입기 연결부와, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하는 호흡측정기를 포함는 스마트 흡입기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 노력성폐활량(Forced Vital Capacity; FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하는 호흡측정기를 포함하며, 상기 호흡 파라미터를 개인단말기(예로 스마트폰)으로 전송하여 출력, 저장 가능하게 이루어지며, 한 손에 잡을 정도로 소형으로 이루어져 휴대가 용이한, 스마트 흡입기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 약물 흡입기 연결부에 약물 저장부가 구비되며, 약액을 설정한 양만큼 흡입하였는지의 여부에 따라, LED(발광다이오드)로 이루어진 정량 확인부의 색을 달리하여 출력하도록 이루어지며, 흡입시점을 알리는 알림음을 출력하도록 이루어져, 환자로 하여금 정량의 약물을 복용하되, 천식 가이드라인 및 환자지침에 맞는 시간간격으로 복용하도록 유도하는, 스마트 흡입기 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 천식환자용 약물 흡입기와 호흡측정기가 결합된 흡입기 시스템에 있어서, 일측에 구비된 마우스피스 삽입 통공에 마우스피스를 삽입하고, 마우스피스 의 일단인, 입 삽입부를 통해 입력되는 피검자의 호기 및 흡기의 호흡량 신호를 검출하는, 호흡측정기 본체; 상기 마우스피스의 다른 일단에 장착되며, 약물 저장부를 구비하여, 흡기시에 약물 저장부의 약액을 마우스피스 내로 전달하는, 약물 흡입기 연결부;를 포함하여 이루어진 특징을 구비한다.
또한, 본 발명은, 천식환자용 약물 흡입기와 호흡측정기가 결합된 흡입기 시스템에 있어서, 호흡측정기 본체와 결합된 마우스피스의 일단에, 약물 저장부를 구비한 약물 흡입기 연결부가 장착되며, 호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입시, 호흡측정기 본체에 구비된 호흡량 측정 센서부에 의해 검출된 호흡량신호를, 약물 흡입량 신호로 수신하는 것을 특징으로 한다.
약물 흡입기 연결부는, 약물 저장부로부터 마우스피스의 다른 일단에 약물을 전달하는 연결통로를 구비하고, 약물 저장부와 상기 연결통로의 사이에 흡입 열림 밸브를 구비하되, 흡입 열림 밸브는, 피검자의 흡기시에만 흡입 열림 밸브가 열려 약액이 상기 연결통로를 통해 마우스피스로 전달되게 이루어진다.
호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은지를 판단하고, 만약 작다면 LED(발광다이오드) 등에 특정 색상의 광을 출력하거나, 디스플레이부 또는 스피커부로, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은 것을 표시하는 출력을 행한다.
호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입의 시작을 알리고, 연이은 두 차례 약물 흡입 사이에 시간간격을 주는, 알림음을 생성하여, 스피커부로 출력한다.
폐활량 측정시에, 호흡측정기 본체와 결합된 마우스피스로부터 약물 흡입기 연결부가 탈착된 상태에서, 호흡측정기 본체의 연산처리부는, 호흡량 검출부를 통해 검출된, 피검자의 호기 및 흡기의 호흡량 신호로부터, 노력성폐활량(FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하되, 호흡 파라미터를 디스플레이부로 출력하게 하거나, 또는 사용자의 개인단말로 전송한다.
호흡량 검출부는 차동 압력센서를 포함하는 호흡량 측정 센서부를 이용하여, 마우스피스 내의 공기압을 전기적 신호로 변환한 신호를, 호흡량 신호로서, 검출한다.
마우스피스는, 흡입기 시스템 본체의 일측에 구비된 마우스피스 삽입 통공에 삽입되며,
마우스피스 삽입 통공의 내측의 일측에, 호흡량 측정 센서부의 센서 측정단자가 위치되며, 마우스피스가, 마우스피스 삽입 통공에 삽입되면, 마우스피스의 하부에 구비된 센싱용 통공과, 상기 센서 측정단자가 서로 결합되도록 이루어진다.
마우스피스의 외측 하부의 일측에 직선형으로 돌출된 센싱부턱을 구비하되, 상기 센싱부 턱 내에 2개의 센싱용 통공을 구비하며, 마우스피스의 내측에서, 상기 2개의 센싱용 통공의 사이에 메쉬망부가 위치되며, 마우스피스 삽입 통공의 내측 일측에 직선형의 홈인 센싱부 홈을 구비하되, 상기 센싱부 홈 내에 2개의 센서 측정단자가 위치되며, 호흡량 측정 센서부는 상기 2개의 센서 측정단자로부터, 마우스피스내에서 메쉬망부의 위와 아래의 공기압의 차를 전기적 신호로 변환하여 호흡량 신호로서 검출한다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 천식환자용 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 모니터링하는 흡입기 연결부와, 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 과정에서 시간에 따른 들숨과 날숨의 양을 측정하는 호흡측정기를 포함하여, 환자 스스로, 올바른 양을 흡입하였는지 확인과 함께, 들숨과 날숨의 양을 측정하여 천식의 호전여부를 확인할 수 있게 한다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 노력성폐활량(FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하는 호흡측정기를 포함하며, 상기 호흡 파라미터를 개인단말기(예로 스마트폰)으로 전송하여 출력, 저장 가능하게 이루어지며, 한 손에 잡을 정도로 소형으로 이루어져 휴대가 용이하다. 즉, 본 발명은 한 손에 잡을 정도로 휴대가 간편한 소형 흡입기로, 치료시에, 흡입기 내에 구비된 디스플레이부(LCD)의 화면보다 더 큰 화면을 원할 경우, 개인단말기(예로 스마트폰)를 통해 제공할 수 있으며, 개인단말기에 저장된 일정 기간동안의 데이터를 통해, 환자의 천식이 나아지고 있는 정도를 알 수 있으며, 또한, 환자의 천식이 악화되는 시점 등을 예상할 수 있게 한다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 약물 흡입기 연결부에 약물 저장부가 구비되며, 약액을 설정한 양만큼 흡입하였는지의 여부에 따라, LED(발광다이오드)로 이루어진 정량 확인부의 색을 달리하여 출력하도록 이루어지며, 흡입시점을 알리는 알림음을 출력하도록 이루어져, 환자로 하여금 정량의 약물을 복용하되, 천식 가이드라인 및 환자지침에 맞는 시간간격으로 복용하도록 유도한다.
다시 말해, 본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 가정용 호흡재활치료 및 호흡건강관리에 활용될 수 있는 시스템으로, 효율적인 정량 분부식 스마트 흡입기 사용을 통해 천식 환자 및 흡입기를 처방받은 환자에게 효과적으로 정량의 약물을 흡입시켜 최적의 치료 효과를 기대할 수 있다. 또한, 본 발명은 천식 환자의 치료 경과를 간편하게 모니터링 할 수 있으며, 휴대가 간편하고 손쉽게 폐기능 검사를 할 수 있으며, 호흡훈련으로 호흡기 질환의 만성화 예방을 할 수 있다.
도 1은 국내 특허출원 제10-2019-0160340호의 휴대용 폐활량계 시스템의 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 본체를 나타낸다.
도 4는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 마우스피스를 나타낸다.
도 5는 도 1의 휴대용 폐활량계 시스템의 호흡량측정센서부를 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템의 일예이다.
도 8은 스마트 흡입기 시스템에서 흡입기 연결부(300)를 호흡측정기 본체(110)에의 연결을 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템에서 흡입기 연결부(300)를 호흡측정기 본체(110)에의 연결을 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 호흡측정기 본체(110)를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 마우스피스를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 약물 흡입기 연결부(300)를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 디스플레이부의 동작화면의 일예들이다.
도 16은 스마트폰에서 호흡량 측정모드에서의 호흡량 측정화면의 일예이다.
도 17은 스마트폰에서 호흡량 측정모드에서의 호흡량 신호를 분석하는 화면의 일예이다.
도 18은 스마트폰에서 호흡량 측정모드에서의 호흡량 신호의 분석결과 출력화면의 일예이다.
도 19는 약물 흡입 모드에서 약물 흡입에 따른 측정화면의 일예이다.
도 20은 약물 흡입 모드에서 약물 흡입 결과 화면의 일예이다.
이하 본 발명의 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템 및 방법의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이고, 도 7은 본 발명의 천식환자용 약물 모니터링 흡입기와 호흡측정기가 결합된 스마트 흡입기 시스템의 일예이고, 도 8은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템에서 페활량을 측정하기 위해, 마우스피스와 호흡측정기 본체(110)가 연결된 상태를 나타내고, 도 9는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템에서 흡입기 연결부(300)를 호흡측정기 본체(110)에의 연결을 설명하는 설명도이다.
도 8에서와 같이, 본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 호흡측정기 본체(110)에 마우스피스(170)가 삽입되고, 마우스피스(170)의 일단, 즉, 입 삽입부(179)를 사용자의 입에 삽입하고 호기 또는 흡기를 행한다. 이때 사용자의 호기와 흡기의 유량을 측정하여, 호흡측정기 본체(110)의 연산처리부에서 노력성폐활량(FVC, forced vital capacity)을 연산하여, 호흡측정기 본체(110)의 디스플레이부(220)로 출력하거나, 또는 개인용 단말기(스마트폰)으로 전송하여 저장, 출력한다.
또한, 도 7 및 도 9에서와 같이, 약액을 흡입시는, 호흡측정기 본체(110)에 삽입된 마우스피스(170)의 다른 일단에, 약액이 들어있는 약물 흡입기 연결부(300)가 장착된다. 이 경우, 도 6과 같이, 마우스피스(170)의 입 삽입부(179)를 사용자의 입에 삽입하고 흡기를 행하면, 약액이 사용자의 기도 등에 분사되게 되고, 이때 측정된 흡기량이 약물 흡입량이 되고, 호흡측정기 본체(110)에 구비된 연산처리부(210)에서 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치와 같은지를 판단하고, 다르다면 LED(발광다이오드) 등을 다른색(예로 빨강색)으로 표시하여 약액을 더 흡입해야 함을 알린다. 만약 기 설정된 목표치를 다 흡입하였다면 다른색(예로 초록색)으로 표시하여 이를 알린다.
도 10은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 호흡측정기 본체(110)를 나타내고, 도 11은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 마우스피스를 나타내고, 도 12는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 약물 흡입기 연결부(300)를 나타내고, 도 13은 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 10의 (a)는 호흡측정기 본체(110)의 정면 사시도이고, 도 10의 (b)는 호흡측정기 본체(110)의 후면 사시도이고, 도 10의 (b)는 호흡측정기 본체(110)의 후면에 구비된 배터리 수납부(281)를 나타낸다.
마우스피스(170)와 호흡측정기 본체(110)의 연결구조 및 호기량 및 흡기량을 검출하는 구조는 국내 특허출원 제10-2019-0160340호의 휴대용 폐활량계 시스템과 동일하다. 따라서, 본 발명의 마우스피스(170)와 호흡측정기 본체(110)의 연결구조 및 호기량 및 흡기량을 검출하는 구조는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명에서, 마우스피스(170)와 호흡량 측정 센서부(160) 등을 구비하는 호흡량 검출부(100)와, 디스플레이부(220)와 스피커부(230) 등등을 포함하는 분석부(200)가, 하나의 몸체로 이루어진다.
스마트 흡입기 시스템(10)은, 일측에는 마우스피스(170)가 장착되고, 다른 일측에는 디스플레이부(220)가 위치된다. 즉, 스마트 흡입기 시스템(10)은, 호흡측정기 본체(110)와 마우스피스(170)를 구비하며, 마우스피스(170)는 장착 및 탈착이 가능하도록 이루어져 있다,
호흡측정기 본체(110)는, 도 10과 같이, 일측에 마우스피스 삽입 통공(150)이 있으며, 상면에는 디스플레이부(220), GUI로 이루어진 조작버튼, LED등(미도시)이 위치된다. 도 3에서와 같이, 마우스피스 삽입 통공(150)의 내측에는 센싱부 홈(155)를 구비하며, 상기 센싱부 홈(155)에는 호흡량 측정 센서부(160)의 센서 측정단자(167)가 있다. 즉, 마우스피스 삽입 통공(150)는 마우스피스(170)가 삽입되기 위한 통공이고, 센싱부 홈(155)은 마우스피스(170)의 센싱부턱(175)가 삽입되기 위한 홈이다. 즉, 호흡측정기 본체(110)의 센싱부 홈(155)에, 마우스피스(170)의 센싱부턱(175)이 삽입되면, 자동적으로, 센서 측정단자(167)가, 마우스피스(170)의 센싱용 통공(177)과 서로 맞물려지게 이루어져 있다.
본 발명에서 호흡량 측정 센서부(160)는 차동 압력센서를 사용하며, 차동 압력센서로는, 예로, sensirion 사의 SDP600 또는 SDP610를 사용할 수 있다.
호흡측정기 본체(110)는 스피커부(230)와 전원 스위치(242)를 구비한다.
마우스피스(170)는 관형태로 이루어지며, 일단에 입 삽입부(179)를 구비하며, 마우스피스 삽입 통공(150)에 삽입시, 마우스피스 삽입 통공(150)의 위에 거치되도록 링형태로 돌출된 마우스피스 거치턱(178)을 구비한다. 마우스피스 거치턱(178)은 입 삽입부(179)로부터 호흡량 측정 센서부(160)까지가 소정 길이를 유지하도록 하는 역할을 한다.
도 11 및 도 4의 마우스피스(170)는 사용자가 마우스피스(170)의 일단, 즉, 입 삽입부(179)를 사용자의 입에 삽입하고 호기 또는 흡기를 행하기 위한 수단으로, 마우스피스 거치턱(178)을 기준으로, 마우스피스 상부(171)와, 마우스피스 하부(172)로 나눌 수 있다.
마우스피스 상부(171)는 마우스피스(170)의 일단인, 입 삽입부(179)로부터 마우스피스 거치턱(178)까지를 말하며, 마우스피스 하부(172)는, 마우스피스 거치턱(178)부터 마우스피스(170)의 다른 일단까지를 말한다.
마우스피스 하부(172)의 일측에는 센싱부턱(175)를 구비하며, 센싱부턱(175)에는 2개의 센싱용 통공(177)을 구비한다. 센싱용 통공(177)은 호흡량 측정 센서부(160)의 센서 측정단자(167)과 결합되기 위한 통공으로, 이와 같이 결합되어, 사용자의 호흡량 정보를 포함하는 공기압, 즉, 마우스피스(170) 내의 공기압을 측정하기 위한 수단이다. 또한, 마우스피스 하부(172)의 내측에는, 다수의 통공을 가진 먼지 메쉬망부(173)가 형성되어 있다. 특히, 메쉬망부(173)는 2개의 센싱용 통공(177)의 사이에 위치된다.
마우스피스(170)가, 호흡측정기 본체(110)의 마우스피스 삽입 통공(150)에 삽입시, 마우스피스(170)의 센싱부턱(175)은, 호흡측정기 본체(110)의 센싱부 홈(155)와 결합되고, 마우스피스(170)의 2개의 센싱용 통공(177)은, 호흡측정기 본체(110)의 센싱부 홈(155)에 구비된 2개의 센서 측정단자(167)와 결합된다. 호흡량 측정 센서부(160)는 호흡측정기 본체(110)에 내장되어 있다.
도 5에서와 같이, 하나의 센싱용 통공(177)와 하나의 센싱부 홈(155)의 결합 부분, 즉, 제1결합부와, 다른 하나의 센싱용 통공(177)와 다른 하나의 센싱부 홈(155)의 결합 부분, 즉, 제2결합부의 사이에, 메쉬망부(173)가 위치되며, 결과적으로, 제1결합부와 제2결합부 사이의 차동 압력을 측정하게 된다. 다시 말해 메쉬망부(173)에서의 압력을 측정하게 되며, 이 압력은 사용자의 호기 또는 흡기에 따른 공기량 정보를 포함하고 있어, 설명의 편의상, 본 발명에서는 호흡량 신호라 한다.
도 12의 (a)는 약물 흡입기 연결부(300)를 확대한 도면이고, 도 12의 (b)는 약물 흡입기 연결부(300)의 내측을 설명하는 설명도이다.
도 12의 약물 흡입기 연결부(300)는 내측에 약물 저장부(310)를 구비하고, 약물 저장부(310)와 연결통로(320)의 사이에 흡입 열림 밸브(370)를 구비하여, 흡입시에만 흡입 열림 밸브(370)가 열려 약액이 연결통로(320)를 통해 마우스피스(170)으로 전달되게 이루어져 있다.
도 13에서와 같이, 스마트 흡입기 시스템(10)은 호흡량 검출부(100)와, 분석부(200)을 포함한다.
호흡량 검출부(100)는 마우스피스(170)을 통해 입력되는 공기들로부터 호흡량 신호를 검출하여 전처리하는 수단으로, 호흡량 측정 센서부(160)와 신호전처리부(180)을 포함한다.
호흡량 측정 센서부(160)는 차동 압력센서를 포함하며, 호흡량 측정 센서부(160)는 호흡측정기 본체(110)에 내장된다. 호흡량 측정 센서부(160)는 도 5에서와 같이, 센서 측정단자(167)를 통해 메쉬망부(173)의 위아래에서의, 마우스피스 내의 공기압의 차를, 전기적 신호로 변환하여 출력하며, 상기 전기적 신호를 호흡량신호로서 검출한다. 호흡량 측정 센서부(160)는 차동 압력센서를 사용한다.
신호전처리부(180)는, 호흡량 측정 센서부(160)로부터 수신된 호흡량신호를 증폭하고 잡음을 제거하고, 아날로그신호인 호흡량신호를, 디지탈 신호의 호흡량신호로 변환하여, 분석부(200)의 연산처리부(210)으로 전달한다.
분석부(200)는 연산처리부(210), 디스플레이부(220), 스피커부(230), 키입력부(240), 송수신부(280), 메모리부(290)를 포함하며, 여기서, 키입력부(240)는 GUI로 이루어져 디스플레이부(220)와 일체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템(10)은 호흡량 측정모드와 약물 흡입모드를 구비하며, 키입력부(240)를 통해 모드를 설정할 수 있다.
연산처리부(210)는, 키입력부로부터 호흡량 측정모드 신호를 수신할 경우, 호흡량 검출부(100)의 신호전처리부(180)로부터 입력된 호흡량신호로부터 소정 연산을 거쳐 폐활량을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하여 디스플레이부(220)로 출력하거나, 송수신부(280)을 통해 개인단말기(700)로 전송하여, 저장과 출력을 하게 한다. 스마트 흡입기 시스템(10)과 개인단말기(700)는 블루투스를 통해 연결될 수 있다.
여기서, 호흡 파라미터를 검출한다는 것은 폐기능검사(PFT, Pulmonary Function Test)를 행하는 것을 말한다. 즉, 호흡 파라미터는, 노력성폐활량(FVC, forced vital capacity), 저속 폐활량(SVC, slow vital capacity), 최대 수의 환기량(MVV, maximum voluntary ventilation, 최대 환기량)등이 있다.
노력성폐활량(FVC, forced vital capacity)은 강제폐활량이라고도 하며, 최대흡기값(최대들숨수준, maximal inspiratory level)에서 최대한 숨을 내쉬는 노력을 했을 때의 공기량을 말한다. 즉, 노력성폐활량(FVC)은 힘껏 숨을 들이마신 후, 힘껏 토해낸 공기의 양을 말한다.
예측폐활량(FVCPR) 또는 정상예측식은 성별, 연령(나이), 신장으로부터 계산되는 표준적인 폐활량이다. 예를들어, 동양인 남자의 예측폐활량(단위: L)은, 0.045×신장(cm) - 0.023×나이 - 2.258 에 의해 구하여질 있고, 동양인 여자의 예측폐활량(단위: L)은, 0.032×신장(cm) - 0.018×나이 - 1.178 에 의해 구하여질 수 있다. 또는, 남자의 예측폐활량(단위: ml)은 51.0×신장 - 25.0×나이 - 3550±590 으로 구하여질 수 있고, 여자의 예측폐활량(단위: ml)은 33.0×신장 - 23.0×나이 - 1400±460 으로 구하여질 수 있다.
저속 폐활량(SVC, slow vital capacity)은 일반적인 폐활량을 말하며, 폐활량(VC, Vital Capacity)이라고도 불리며, 폐의 호흡기능을 평가한다. 이는 숨을 들이마시고, 천천히 토했을 때의 폐의 용량을 측정한다.
최대 수의 환기량(MVV, maximum voluntary ventilation, 최대 환기량)은, 피검자가 자발적인 최대 노력으로 1분간 호흡할 수 있는 기량으로, 최대환기를 가장 빠르게 12초간 계속한 호흡량을, 5배하여 분시환기량으로서 표시한다.
연산처리부(210)는, 키입력부로부터 약물 흡입모드 신호를 수신할 경우, 사용자가 마우스피스(170)의 입 삽입부(179)를 사용자의 입에 삽입하고 흡기를 행하면, 약액이 사용자의 기도 등에 분사되게 되고, 호흡량 검출부(100)의 신호전처리부(180)로부터 수신된 호흡량신호(즉, 흡기량신호)를, 약물 흡입량 신호로 하고, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치와 같은지(또는 작은지)를 판단하고, 다르다면(또는 작다면) LED(발광다이오드) 등을 다른색(예로 빨강색)으로 표시하거나, 디스플레이부(220) 또는 스피커부(230)로 이를 표시하여, 약액을 더 흡입해야 함을 알린다.
약액은 일반적으로 두번에 걸쳐 주입하도록 이루어지므로, 연산처리부(210)는, 타이머(미도시)를 이용하여, 사용자가 깊고 천천히 흡입할 수 있도록 두 차례 흡입 사이에 알림음을 생성하여, 스피커부(230)로 출력한다.
즉, 사용자는 스피커부(230)를 통해 출력되는 가이드 음에 따라 약액을 흡입하도록 이루어진다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템은, 약물저장부(310)에 있는 약물을 마우스피스와 연결을 통해 사용자가 흡입할 수 있으며, 키입력부(240)을 통해서, 약물의 용량 조절을 위해 흡입시간을 설정하며, 폐 안쪽까지 약물이 들어가기 위해 호흡을 멈추는 시간을 설정할 수 있다. 이들 시간에 맞추어 연산처리부(210)는 알림음을 생성하여 스피커부(230)를 통해 출력한다.
본 발명은 센서를 이용하여 약물 흡입 시 유량을 측정하여 올바른 양을 흡입하는지 체크 할 수 있으며, 흡입 후 정량이 흡입되었는지를 LED 등 또는 디스플레이부로 표시한다. 기존 정량 분무식 흡입기(MDI)의 일반적인 결함은 일부 흡입량이 약물 저장부(흡입 챔버)에 남아 있고 기도로 유입되지 않아 깊이 흡입하지 못하는 경우가 많으며, 또한, 흡입 챔버로 충분히 오랫동안 흡입하지 못한다. 이것은 흡입 챔버에 복용량의 일부를 남기는 것과 동일한 효과가 있다. 다양한 용량이 기도로 전달되어 일관성 없이 사용될 우려가 있다. 이러한 부분을 해결하고자 본 발명은 설정한 양만큼 흡입하였는지 LED 색 또는 디스플레이부로 구별한다.
본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 본체에서 최대호기량 측정의 시작을 알림음으로 알리며, 연산처리부(210)는 최대호기량을 기 설정된 기준치와 비교하여, 그 결과를, LED 등의 색으로 구별되게 출력하거나, 또는 디스플레이부로 출력한다.
연산처리부(210)는 노력성폐활량(Forced Vital Capacity; FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 디스플레이부로 출력하게 하거나, 개인단말기(700)로 전송하여 저장 및 출력한다. 여기서, 개인단말기(700)는 소정의 스마트폰 어플리케이션이 설치되어 있는 단말기이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 스마트 흡입기 시스템의 디스플레이부의 동작화면의 일예들이다.
도 14에서 (a)는 디스플레이부(220)의 메인화면을 나타내며, (b)는 사용자정보 입력화면을 나타내며, (c)는 호흡량 (만성 폐쇄성 폐질환 COPD) 측정모드, 약물 흡입 (흡입기, INHALER) 모드의 선택화면을 나타내며, (d)는 호흡량 (COPD) 측정모드의 시작화면을 나타내며, (e)는 호흡량 (COPD) 측정모드의 종료화면을 나타낸다.
도 15에서 (a) 내지(d)는 호흡량 (COPD) 측정 결과를 나타내는 화면들이고, (ㄷ)는 약물 흡입 (흡입기, INHALER) 모드의 시작화면이고, (f)는 약물 흡입 (흡입기, INHALER) 모드에서 설정화면이다.
도 16은 스마트폰에서 호흡량 (COPD) 측정모드에서의 호흡량 측정화면의 일예이고, 도 17은 스마트폰에서 호흡량 (COPD) 측정모드에서의 호흡량 신호를 분석하는 화면의 일예이고, 도 18은 스마트폰에서 호흡량 (COPD) 측정모드에서의 호흡량 신호의 분석결과 출력화면의 일예이다.
도 19는 약물 흡입 (흡입기) 모드에서 약물 흡입에 따른 측정화면의 일예을 나타내며, 도 20은 약물 흡입 (흡입기) 모드에서 약물 흡입 결과 화면의 일예를 나타낸다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
10 : 흡입기 시스템 100: 호흡량 검출부
110: 호흡측정기 본체 150: 삽입 통공
155: 센싱부 홈 160: 호흡량 측정 센서부
167: 측정단자 170; 마우스피스
171: 마우스피스 상부 172: 마우스피스 하부
173: 메쉬망부 175: 센싱부턱
177: 센싱용 통공 178: 거치턱
179: 삽입부 180: 신호전처리부
200: 분석부 210: 연산처리부
220: 디스플레이부 230: 스피커부
240: 키입력부 280: 송수신부
242: 전원 스위치 281: 배터리 수납부
290: 메모리부 300: 호흡기 연결부
310: 약물 저장부 320: 연결통로
700: 개인단말기

Claims (10)

  1. 천식환자용 약물 흡입기와 호흡측정기가 결합된 흡입기 시스템에 있어서,
    일측에 구비된 마우스피스 삽입 통공에 마우스피스를 삽입하고, 마우스피스 의 일단인, 입 삽입부를 통해 입력되는 피검자의 호기 및 흡기의 호흡량 신호를 검출하는, 호흡측정기 본체;
    상기 마우스피스의 다른 일단에 장착되며, 약물 저장부를 구비하여, 흡기시에 약물 저장부의 약액을 마우스피스 내로 전달하는, 약물 흡입기 연결부;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  2. 천식환자용 약물 흡입기와 호흡측정기가 결합된 흡입기 시스템에 있어서,
    호흡측정기 본체와 결합된 마우스피스의 일단에, 약물 저장부를 구비한 약물 흡입기 연결부가 장착되며,
    호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입시, 호흡측정기 본체에 구비된 호흡량 측정 센서부에 의해 검출된 호흡량신호를, 약물 흡입량 신호로 수신하는 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 약물 흡입기 연결부는,
    약물 저장부로부터 마우스피스의 다른 일단에 약물을 전달하는 연결통로를 구비하고, 약물 저장부와 상기 연결통로의 사이에 흡입 열림 밸브를 구비하되,
    흡입 열림 밸브는, 피검자의 흡기시에만 흡입 열림 밸브가 열려 약액이 상기 연결통로를 통해 마우스피스로 전달되게 이루어진 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은지를 판단하고, 만약 작다면 LED(발광다이오드) 등에 특정 색상의 광을 출력하거나, 디스플레이부 또는 스피커부로, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은 것을 표시하는 출력을 행하는 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입시, 호흡측정기 본체에 구비된 호흡량 측정 센서부에 의해 검출된 호흡량신호를, 약물 흡입량 신호로 수신하고,
    약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은지를 판단하고, 만약 작다면 LED(발광다이오드)등에 특정 색상의 광을 출력하거나, 디스플레이부 또는 스피커부로, 약물 흡입량이, 기 설정된 목표치보다 작은 것을 표시하는 출력을 행하는 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    호흡측정기 본체의 연산처리부는, 약물 흡입의 시작을 알리고, 연이은 두 차례 약물 흡입 사이에 시간간격을 주기 위한, 알림음을 생성하여, 스피커부로 출력하는 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    폐활량 측정시에, 호흡측정기 본체와 결합된 마우스피스로부터 약물 흡입기 연결부가 탈착된 상태에서,
    호흡측정기 본체의 연산처리부는, 호흡량 검출부를 통해 검출된, 피검자의 호기 및 흡기의 호흡량 신호로부터, 노력성폐활량(FVC)을 포함하는 호흡 파라미터를 검출하되, 호흡 파라미터를 디스플레이부로 출력하게 하거나, 또는 사용자의 개인단말로 전송하는 것을 특징으로 하는, 흡입기 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    호흡량 검출부는 차동 압력센서를 포함하는 호흡량 측정 센서부를 이용하여, 마우스피스 내의 공기압을 전기적 신호로 변환한 신호를, 호흡량 신호로서, 검출하는 것을 특징으로 하는 흡입기 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    마우스피스는, 흡입기 시스템 본체의 일측에 구비된 마우스피스 삽입 통공에 삽입되며,
    마우스피스 삽입 통공의 내측의 일측에, 호흡량 측정 센서부의 센서 측정단자가 위치되며,
    마우스피스가, 마우스피스 삽입 통공에 삽입되면, 마우스피스의 하부에 구비된 센싱용 통공과, 상기 센서 측정단자가 서로 결합되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 흡입기 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    마우스피스의 외측 하부의 일측에 직선형으로 돌출된 센싱부턱을 구비하되, 상기 센싱부 턱 내에 2개의 센싱용 통공을 구비하며, 마우스피스의 내측에서, 상기 2개의 센싱용 통공의 사이에 메쉬망부가 위치되며,
    마우스피스 삽입 통공의 내측 일측에 직선형의 홈인 센싱부 홈을 구비하되, 상기 센싱부 홈 내에 2개의 센서 측정단자가 위치되며,
    호흡량 측정 센서부는 상기 2개의 센서 측정단자로부터, 마우스피스내에서 메쉬망부의 위와 아래의 공기압의 차를 전기적 신호로 변환하여 호흡량 신호로서 검출하는 것을 특징으로 하는 흡입기 시스템.
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