KR20230099604A - 위치 추적형 초음파 혈류 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈관의 위치 변화에 따라 초음파 프로브 모듈의 회전 각도를 조절하여 혈관의 위치를 계속적으로 추적할 수 있는 위치 추적형 초음파 혈류 모니터링 장치에 관한 것으로, 혈관의 위치를 실시간으로 추적혈관의 하면에 개구부가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에서 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 회전 부재; 상기 제1 회전 부재에 장착되며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 회전 부재; 및 상기 제2 회전 부재에 장착된 프로브 모듈을 포함하고, 상기 프로브 모듈은 상기 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재의 회전에 따라 함께 회전하며, 초음파 신호를 송신 및 수신 가능한 혈류 모니터링 장치를 제공할 수 있다.

Description

위치 추적형 초음파 혈류 모니터링 장치{Location tracking ultrasonic blood flow monitoring device}

본 발명은 혈관의 위치 변화에 따라 초음파 프로브 모듈의 회전 각도를 조절하여 혈관의 위치를 계속적으로 추적할 수 있는 초음파 혈류 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연부 조직의 재건은 피부 이식술, 국소 피판술, 근거리 피판술, 유리 피판술이 있는데, 이 중에서 유리 피판술은 큰 결손이나 복합 연부 조직 결손, 국소 피판이 실패한 경우 등에 적용하는 것으로, 신체에서 필요한 크기로 피부를 잘라내고, 이를 피부 결손 부위에 재건하는 것이다. 피판은 이동되는 조직이 생존 가능한 혈액 공급을 유지하면서 공여부에서 수혜부로 옮겨가는 피부 또는 복합 조직을 말하는 것으로, 단순 피부 이식술과 달리 살과 함께 혈관, 신경 등을 같이 떼어내 필요한 부분에 이식하는 것을 유리피판술(free flap)이라고 한다. 실제 외상이나 암 수술 등으로 인해 발생한 골, 연부조직, 피부결손을 치료하는 경우 유리 피판술을 이용한 자가조직이식이 사용되며, 최근에는 수술 테크닉의 발전과 수요 증가로 인하여 빠른 속도로 시행 건수가 증가하고 있으며(국내 2015년 약 2,000건, 2016년 약 2,600건) 최근에는 유방암 진단의 증가와 예방적 유방절제술의 증가, 또한, 화상으로 인한 피부층 결손, 유방 재건으로 인한 피부층 환자들의 절제 후 재건 요구도 증가, 유방암의 보험 등재 등으로 인해 더 많은 수가 시행되고 있고, 이는 국내뿐 아니라 전세계적 공통 사항이다. 결손, 당뇨합병증으로 인한 피부조직 결손, 욕창으로 인한 피부조직 결손 등의 자연치유가 안되는 피부조직의 경우에도 피판술로 피부층 이식을 시행하는데, 피부의 생존력(viability)을 위해 문합(anastomoses) 생성으로 조직의 혈관을 통해 혈액을 공급해주어야 하고, 수술로부터 최소 3일 동안은 수술 경과에 대한 모니터링이 지속되어야 한다.

그러나 종래의 혈류 모니터링 기술은 초음파 프로브가 고정되므로 혈관에 유동이 발생되는 경우에는 최적의 도플러 신호 감도를 유지할 수 없다는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 혈관에 유동이 발생하더라도 혈관의 위치를 실시간으로 추적하여 혈관의 위치 정보를 정확히 확보한 후, 혈류의 방향과 초음파 신호의 방향이 특정 각도를 유지하도록 프로브 모듈을 3축 회전시킬 수 있는 위치 추적형 초음파 혈류 모니터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하면에 개구부가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에서 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 회전 부재; 상기 제1 회전 부재에 장착되며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 회전 부재; 및 상기 제2 회전 부재에 장착된 프로브 모듈을 포함하고, 상기 프로브 모듈은 상기 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재의 회전에 따라 함께 회전하며, 초음파 신호를 송신 및 수신 가능한 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 혈류 모니터링 장치에는 패치부가 더 포함되고, 상기 패치부는 피부에 부착될 수 있으며, 상기 하우징은 상기 패치부와 결합되고, 제3 축을 중심으로 회전 가능한 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축은 서로 수직이고, 상기 하우징, 상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재는 서로 독립적으로 회전 가능한 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 혈류 모니터링 장치에는 제어부가 더 포함되고, 상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재의 회전 각도를 제어할 수 있는 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 회전 부재에는 제1 회전 링 및 제1 회전축 부재가 포함되고, 하우징에는 제1 축공이 형성되며, 제1 회전축 부재는 일단이 상기 제1 회전 링 일측과 연결되고, 타단이 제1 축공에 결합된 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 회전 부재에는 회전 판 및 제2 회전축 부재가 포함되고, 상기 제2 회전 링은 상기 제1 회전 링 내측에 배치되며, 상기 제1 회전 링에는 제2 축공이 형성되고, 상기 제2 회전축 부재는 상기 회전 판 일측에 형성되어 상기 제2 축공에 결합된 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 회전축 부재가 배치된 방향은 상기 제1 회전축 부재가 배치된 방향과 서로 직교하는 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 하우징에는 상기 하우징의 상하 방향 형성된 제1 장공이 형성되고, 상기 제2 회전축 부재는 상기 제1 장공을 통해 돌출되며, 상기 제2 회전축 부재는 상기 제1 장공을 슬라이드 이동할 수 있는 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 회전축 부재 단부에는 제2 조작 부재가 형성된 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

또한, 상기 혈류 모니터링 장치에는 작동부가 더 포함되고, 상기 작동부에는 제어부 및 통신부가 포함되며, 상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전부재 및 상기 제2 회전부재의 회전 각도를 제어하고, 상기 통신부는 상기 프로브 모듈이 수신한 초음파 신호 데이터를 유선 또는 무선으로 전송 가능한 혈류 모니터링 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 하나의 실시 예로, 상기 혈류 모니터링 장치 및 애플리케이션이 인스톨되는 디스플레이를 포함하고, 상기 혈류 모니터링 장치에는 작동부가 더 포함되며, 상기 작동부에는 제어부 및 통신부가 포함되고, 상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전부재 및 상기 제2 회전부재의 회전 각도를 제어하며, 상기 통신부는 상기 프로브 모듈이 수신한 초음파 신호 데이터를 유선 또는 무선으로 전송 가능하고, 상기 애플리케이션은 상기 통신부가 전송한 초음파 신호 데이터를 전송받아 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지를 상기 디스플레이에 출력하는 혈류 모니터링 시스템을 제공한다.

또한, 상기 애플리케이션은 혈관에 대한 딥러닝(deep learning) 기반의 객체인식 학습결과를 저장하여 상기 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지에서 혈관에 대한 객체 인식 기능을 수행할 수 있는 혈류 모니터링 시스템를 제공한다.

또한, 상기 애플리케이션은 상기 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지로부터 인식한 혈관에 대한 위치 정보를 상기 통신부에 전송하고, 상기 제어부는 상기 전송받은 혈관에 대한 위치 정보를 통해 상기 프로브 모듈의 회전 각도를 제어하는 혈류 모니터링 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 위치 추적형 초음파 혈류 모니터링 장치는 유동 가능한 혈관의 위치를 실시간으로 탐색하여 초음파 프로브 모듈의 회전 각도를 조절할 수 있어 최적의 도플러 신호 및 초음파 단면 영상을 획득할 수 있다.

또한, 초음파 프로브 모듈을 통해 관측된 혈류 및 혈관에 관한 데이터가 무선으로 디스플레이를 통해 출력되어, 간편하게 휴대하며 사용할 수 있고, 시간 및 공간의 제약 없이 피검사자의 혈류 및 혈관에 관한 정보를 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 모니터링 장치의 모습을 사시도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 모니터링 장치의 모습을 사시도로 도시한 것이다. 한 것이다.
도 3은 본 발명의 하우징의 형상을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 혈류 모니터링 장치에서 하우징과 작동부, 패치 어댑터가 제거된 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 혈류 모니터링 장치에서 작동부를 제거한 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 모니터링 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 하우징 내부에 위치한 제1 회전부재 및 제2 회전부재의 배치를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 프로브 모듈, 제1 회전부재 및 제2 회전부재의 결합된 모습을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 혈류 모니터링 장치에서 분리된 패치부의 모습을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 혈류 모니터링 장치의 다른 실시예에 대한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 혈류 모니터링 장치에 포함된 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 12은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 혈류 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 13는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 혈류 모니터링 시스템의 혈류 모니터링 알고리즘을 나타낸 것이다.

이하 설명하는 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 11에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 혈류 모니터링 장치(10)의 구성이 도시되어 있다. 이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시 예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것일 뿐, 하기 실시 예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 모니터링 장치(10)의 모습을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 혈류 모니터링 장치(10)에는 하우징(100), 제1 회전부재(200), 제2 회전부재(300), 프로브 모듈(400), 패치부(500), 및 제어부(600)가 포함될 수 있다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 하우징(100)은 제1 회전부재(200), 제2 회전부재(300) 및 프로브 모듈(400)을 포함할 수 있다. 제1 회전부재(200), 제2 회전부재(300), 및 프로브 모듈(400)은 하우징(100) 내부에 수용될 수 있다.

하우징(100)의 형상은 예를 들어, 원기둥 또는 다각기둥 형상일 수 있으며, 바람직하게 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

하우징(100)에는 내부에 공간이 형성될 수 있다. 하우징(100) 하면에는 하우징(100) 내부의 공간과 연통되는 개구부(120)가 형성될 수 있다.

하우징(100)의 내부에 형성된 공간에는 제1 회전부재(200), 제2 회전부재(300) 및 프로브 모듈(400)이 배치될 수 있다.

하우징(100) 측면에는 제1 축공(130) 및 제1 장공(140)이 형성될 수 있다.

제1 축공(130)은 제1 회전부재(200)의 제1 회전축 부재(220)와 결합되며, 제1 회전부재(200)를 지지할 수 있다. 제1 회전축 부재(220)는 제1 축공(130)을 관통하도록 배치될 수 있다.

제1 축공(130)은 하우징(100) 측면에 복수개 형성될 수 있으며, 복수개의 제1 축공(130)은 하우징(100)의 일측면과 타측면에 대칭되게 배치될 수 있다.

제1 장공(140)은 하우징(100) 일측면에 하우징(100)의 상하 방향으로 길게 형성된 구멍일 수 있다.

제1 장공(140)에는 제2 회전부재(300)의 제2 회전축 부재(310)가 삽입되어 하우징(100) 외부로 돌출되며, 제2 회전축 부재(310)는 제1 장공(140)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 제1 장공(140)은 제1 회전부재(200)가 제1 회전축 부재(210)을 중심으로 회전함에 따라 제2 회전부재(300)도 제1 회전부재(200)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전할 수 있도록할 수 있다.

제2 축공(140)은 하우징(100) 측면부에 제1 축공(130)이 형성된 위치에 대해 직각 방향에 형성될 수 있다. 따라서 제1 축공(130)에 대해 수직인 가상의 연장선은 제2 축공(140)에 대해 수직인 가상의 연장선과 직교할 수 있다.

하우징(100)은 하우징(100)의 수직 중심축인 제3 축을 중심으로 회전할 수 있다. 하우징(100)의 하단부는 패치부(500)와 결합되며, 하우징(100)은 패치부(500)에 대해 제3 축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 하우징(100)은 하우징(100)의 하단에 형성된 하우징 톱니(160)를 포함할 수 있다. 하우징 톱니(160)는 제3 축을 중심으로 회전하는 하우징(100)의 회전 각도를 조절할 수 있다.

혈류 모니터링 장치(10)는 패치부(500)를 포함할 수 있다. 패치부(500)에 점착성 물질이 도포될 수 있다. 패치부(500)의 중앙에는 패치부 결합홀(510)이 형성될 수 있다. 패치부 결합홀(510)의 내주면에는 패치부 톱니(511)가 형성될 수 있다.

패치부 톱니(511)는 하우징 톱니(160)와 결합되어, 하우징(100)이 제3 축을 중심으로 패치부(500)에 대해 회전함에 따라, 패치부 톱니(511)와 하우징 톱니(160)가 마찰될 수 있다. 하우징(100)은 패치부 톱니(511)와 하우징 톱니(160)의 마찰에 따라, 회전하거나 회전을 멈출 수 있다.

도 9를 참조하면, 패치부(500)는 패치부 어댑터(520)를 포함할 수 있다. 패치부 어댑터(520)는 패치부(500)와 결합될 수 있다. 패치부 어댑터(520)에는 어댑터 결합홀(521)이 형성될 수 있다. 어댑터 결합홀(521)의 내주면에는 어댑터 톱니(522)가 형성될 수 있다. 어댑터 톱니(522)는 하우징(100)의 하우징 톱니(160)와 결합될 수 있다.

어댑터 톱니(522)는 하우징 톱니(160)와 결합되어, 하우징(100)이 제3 축을 중심으로 패치부(500)에 대해 회전함에 따라, 어댑터 톱니(522)와 하우징 톱니(160)가 마찰될 수 있다. 하우징(100)은 어댑터 톱니(522)와 하우징 톱니(160)의 마찰에 따라, 회전하거나 회전을 멈출 수 있다.

도 10을 참조하면, 패치부(500) 또는 패치부 어댑터(520)에 모터(170)가 배치될 수 있다. 모터(170)는 패치부(500) 또는 패치부 어댑터(520)에 고정되어, 하우징 톱니(160)에 결합될 수 있다. 모터(170)는 제어부(610)로부터 신호를 수신하여 작동할 수 있다. 모터(170)는 패치부(500) 또는 패치부 어댑터(520)에 대하여 하우징(100)을 회전시킬 수 있다.

제1 회전부재(200)는 하우징(100) 내부에 배치되고, 제1 축공(130)과 결합되어 제1 축을 중심으로 회전하는 부재일 수 있다.

제1 회전부재(200)는 링 형상의 제1 회전 링(210)과 제1 회전축 부재(220)를 포함할 수 있다.

제1 회전 링(210)은 하우징(100)의 횡단면 형상에 상응하도록 원형 또는 다각형의 링 형상으로 형성될 수 있고, 양측 단부에 제1 회전축 부재(220)가 돌출형성될 수 있다.

제1 회전축 부재(220)는 제1 회전 링(210)의 일측면과 타측면에 각각의 면에 수직인 방향으로 돌출 형성될 수 있으며, 하우징(100)에 형성된 제1 축공(130)에 삽입되어 결합될 수 있다.

제1 회전축 부재(220)의 단부에는 제1 조작 부재(221)가 결합될 수 있다. 제1 조작 부재(221)는 하우징(100) 외부로 돌출되므로 사용자가 제1 조작 부재(221)를 손으로 파지하여 제1 조작 부재(221)를 회전시키거나 회전 구동 장치(미도시)와 결합되어 회전 구동될 수 있다. 제1 조작 부재(221)가 회전됨에 따라 제1 회전 링(210)도 제1 조작 부재(221)와 같은 방향으로 회전될 수 있다.

제1 조작 부재(221)의 형상은 이에 제한되지 않지만, 예를 들어, 다각기둥, 원기둥, 외주면을 따라 톱니가 형성된 기어 등일 수 있다.

제1 회전축 부재(220)는 일단이 제1 회전 링(210) 일측면과 연결되고, 타단이 제1 축공(130)에 결합될 수 있다.

제1 회전 링(210)의 일측면과 타측면에 형성된 제1 회전축 부재(220)는 중심 축의 연장선은 동일 선상에 배치될 수 있으며, 상기 연장선은 제1 회전 링(210)의 중심을 지날 수 있다.

제1 회전 링(210)에는 제2 축공(211)이 복수 개 형성될 수 있다. 제2 축공(211)은 제1 회전 링(210)의 일측면과 타측면에 형성되며, 제1 회전축 부재(220)가 형성된 위치에 대해 직각 방향에 형성될 수 있다. 따라서 제2 축공(211)에 대한 수직선과 제1 회전축 부재(220)의 중심 축의 연장선은 서로 교차하며 직교할 수 있다. 복수 개의 제2 축공을 연결하는 가상의 선은 제2 축과 일치할 수 있다.

제2 회전부재(300)는 제1 회전부재(200)와 결합되며, 제2 축을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 축은 제1 축에 대해 수직인 축일 수 있다.

제2 회전부재(300)에는 회전 판(310), 제2 회전축 부재(320) 및 프로브 결합부(330)가 포함될 수 있다.

회전 판(310)은 제1 회전 링(210) 내측에 배치되며, 제1 회전 링(210)에 대해 제2 축을 중심으로 회전할 수 있다.

회전 판(310)에는 제2 회전축 부재(320)가 복수 개 결합될 수 있다. 제2 회전축 부재(320)는 회전 판(310) 일측과 타측에 형성되며, 제2 축공(211)에 삽입되어 결합될 수 있다.

제2 회전축 부재(320)는 제2 축과 동일선상에 배치되며, 회전 판(310)이 제2 축을 중심으로 회전할 수 있도록 회전축 기능을 할 수 있다.

제2 회전축 부재(320)중 적어도 일부는 하우징(100)의 제1 장공(140)을 통해 하우징(100) 외부로 돌출될 수 있다. 제2 회전축 부재(320)는 제1 장공(140)을 슬라이드 이동하면서 제1 회전부재(200)가 회전함에 따라 제2 회전부재(300)도 제1 축을 중심으로 회전이동하게 한다.

제2 회전축 부재(320)의 단부에는 제2 조작 부재(321)가 결합될 수 있다. 제2 조작 부재(321)는 하우징(100) 외부로 돌출되므로 사용자가 제2 조작 부재(321)를 손으로 파지하여 제2 조작 부재(321)를 회전시키거나 회전 구동 장치(미도시)와 결합되어 회전 구동될 수 있다. 제2 조작 부재(321)가 회전됨에 따라 회전 판(310)도 제2 조작 부재(321)와 같은 방향으로 회전될 수 있다.

제2 조작 부재(321)의 형상은 이에 제한되지 않지만, 예를 들어, 다각기둥, 원기둥, 외주면을 따라 톱니가 형성된 기어 등일 수 있다.

제1 회전부재(200)는 제1 축을 중심으로 회전할 수 있고, 제2 회전부재(300)는 제2 축을 중심으로 회전할 수 있으며, 하우징(100)은 제3 축을 중심으로 회전할 수 있다. 제1 회전부재(200), 제2 회전부재(300) 및 하우징(100)은 서로 독립적으로 각각 회전할 수 있다. 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 서로 교차하며 직교할 수 있다.

회전 판(310)에는 프로브 결합부(330)가 형성될 수 있다. 프로브 결합부(330)에는 프로브 모듈(400)이 결합될 수 있다.

프로브 모듈(400)은 도플러 초음파 센서로서, 초음파를 발생시켜 인체 내에 송신하고, 반사된 신호를 획득하여 연속적인 혈류 및 혈관상태 정보를 획득할 수 있다.

프로브 모듈(400)에서 일정한 주파수의 초음파가 발생되면, 상기 주파수의 초음파는 인체 내부의 혈관 등의 목표물에 입사되고, 목표물에서 반사된 신호는 프로브 모듈(400)을 통해 획득하여 전기신호로 변환될 수 있다.

한편, 도플러 초음파 센서는 혈류 역학적 평가에 활용되는 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 도플러 초음파 센서는 파형도플러(spectral Doppler) 초음파 검사 방식을 이용하여 혈류 상태에 대한 다양한 데이터를 획득할 수있다. 파형 도플러 검사는 연속파(continuous wave)를 사용하는 방식, 일정한 간격을 두고 초음파를 끊어서 보내는 펄스파(pulsed wave) 사용 방식 등을 적용할 수 있다. 특히, 연속파 방식은 한 단면에 한 개의 혈관만 존재하는 부위에 유용하게 사용될 수 있다.

이러한 파형도플러 검사로서 알 수 있는 것은 혈류의 존재 유무 및 혈류량 뿐 아니라 혈관벽 여부, 혈류의 수축기 최고속도(peak systolic velocity), 이완기 최저속도(end diastolic velocity), 가속시간(accelerationtime), 감속시간(deceleration time)등을 알 수 있고, 이러한 정보를 바탕으로 저항지수(Resistive Index), 박동지수(Pulsatility Index), 가속시간지수(Acceleration Time Index), 심박수(heart rate) 등을 측정하여 혈류 역동(hemodynamics)에 관한 많은 정보를 파악할 수 있다.

프로브 모듈(400)은 개구부(120)를 통해 하우징(100)의 하부에 위치한 인체에 초음파를 송신하고 인체로부터 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있다. 하우징(100)의 내부공간에서 프로브 모듈(400)과 인체 사이에는 초음파 젤이 코팅될 수 있다.

프로브 모듈(400)에는 접속단자(410)가 연결되며, 접속단자(410)는 프로브 모듈(400)에 전원을 제공하고, 반사된 신호로부터 프로브 모듈(400)이 생성하는 전기신호를 제어부(600)로 전달할 수 있다.

프로브 모듈(400)은 하우징(100), 제1 회전부재(200) 및 제2 회전부재(300)가 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 각각 회전함에 따라 동일한 방향으로 회전할 수 있어 인체 내에서 위치가 유동적인 혈관의 위치를 탐색할 수 있으며, 발견된 혈관에 대해 최적의 각도를 취할 수 있어 최상의 초음파 단면 영상을 획득할 수 있다.

패치부(500)는 인체의 피부에 부착되어 부착된 피부 상에서 하우징(100)의 위치를 안정적으로 고정할 수 있다. 패치부(500)는 하우징(100) 하단부에 결합될 수 있다. 도 9를 참조하면, 패치부(500)와 하우징(100)의 결합은 패치부 어댑터(520)를 통해 이루어질 수 있다. 패치부 어댑터(520)는 패치부(500)와 부착되고, 내부에 어댑터 톱니(522)가 있을 수 있다. 하우징 (100)의 하단에는 하우징 톱니(160)가 형성될 수 있다. 하우징 톱니(160)는 어댑터 톱니(522)와 접촉되며, 하우징(100)이 제3 축을 중심으로 회전함에 따라 하우징 톱니(160)와 어댑터 톱니(522)가 서로 마찰될 수 있다. 하우징 (100)은 하우징 톱니(160)가 어댑터 톱니(522) 사이의 골에 위치하는 경우마다 회전을 멈출 수 있다.

패치부(500)의 일면에는 인체에 무해한 접착제가 코팅되므로 패치부(500)의 일면은 인체의 피부에 쉽게 부착될 수 있다.

패치부(500)는 하우징(100)과 착탈식으로 결합될 수 있어 사용한 패치부(500)는 하우징(100)과 쉽게 분리하여 폐기할 수 있다.

패치부(500)에는 하우징(100)과 결합될 수 있는 하우징 결합홀(510)이 형성될 수 있다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 작동부(600)는 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있으며, 혈류 모니터링 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 작동부(600)에는 제어부(610), 통신부(620), 연산부(630) 및 전원공급부(640)를 포함할 수 있다.

작동부(600)는 프로브 모듈(400)에서 발생되는 전기 신호를 접속단자(410)를 통해 송신할 수 있다. 전기 신호에는 프로브 모듈(400)이 수신한 초음파 신호 데이터 및 초음파 2D 행렬 데이터가 포함될 수 있다.

제어부(610)는 연산부(630)가 연산한 프로브 모듈(400)의 제1 축, 제2 축 및 제3 축에 대한 회전 방향 및 회전 각도를 통해 프로브 모듈(400)의 회전 방향 및 회전 각도를 제어할 수 있다.

통신부(620)는 작동부(600)에 저장된 전기 신호를 외부 기기 또는 외부 디스플레이(700)에 인스톨된 애플리케이션으로 유선 또는 무선으로 전송할 수 있으며, 애플리케이션은 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지를 표시할 수 있다. 또한, 통신부(620)는 애플리케이션으로부터 제어부(610)를 제어하기 위한 제어신호를 제어부(610)에 전달할 수 있다. 따라서 사용자는 외부의 애플리케이션을 통해 프로브 모듈(400)의 회전 각도를 자유롭게 제어할 수 있다.

또한, 애플리케이션은 통신부(620)를 통해 전송받은 전기 신호를 통해 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지를 디스플레이(700)에 표시할 수 있으며, 표시된 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지 통해 혈관의 이미지를 계속적으로 탐색하여 혈관의 위치를 통신부(620)를 통해 연산부(630)로 전달할 수 있다.

연산부(630)는 애플리케이션을 통해 전달받은 혈관의 위치를 파악할 수 있으며, 이에 따라 프로브 모듈(400)이 혈관의 위치에 대해 최적의 각도로 초음파 신호를 송신 및 수신하고 도플러 신호의 감도를 유지할 수 있도록 프로브 모듈(400)의 제1 축, 제2 축 및 제3 축에 대한 회전 방향 및 각도를 연산할 수 있다. 연산부(630)가 연산한 회전 방향 및 각도는 제어부(610)로 전달되어 제어부(610)가 프로브 모듈(400)의 회전 방향 및 회전 각도를 제어할 수 있다.

전원공급부(640)에는 배터리가 장착되며, 프로브 모듈(400), 작동부(600) 및 기타 회전구동장치들에 전원을 제공할 수 있다.

알람부(650)에는 LED램프가 포함될 수 있으며, 애플리케이션이 일정 시간동안 혈관 이미지를 찾지 못하여 프로브 모듈(400)이 잘못된 방향으로 초음파 신호를 송신 및 수신하는 경우 특정 색상으로 발광하거나 일정한 시간 간격으로 점멸하는 등의 방법으로 사용자에게 문제가 발생하였음을 알릴 수 있다.

디스플레이(700)는 혈류 모니터링 장치(10)의 통신부(620)와 무선으로 접속될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 예를 들어, 스마트 폰, 노트북, PC, 태블릿 등일 수 있다. 디스플레이(700)에는 애플리케이션(70)이 구동되어 화면에 출력될 수 있다.

애플리케이션은 프로브 모듈(400)이 초음파 신호를 수신하여 변환한 초음파 2D 행렬 데이터 등의 데이터를 통해 초음파 단면 영상, 도플러 이미지 등을 출력할 수 있다. 또한, 애플리케이션은 출력된 영상, 이미지 등을 통해 혈관의 위치를 탐색하고, 탐색된 혈관의 상태(혈류 이상, 혈류 속도, 혈관벽 두께, 맥동지수, 순환 저항, 심박 속도, 혈전 및 협착 등)를 분석하여 출력할 수 있다.

애플리케이션에는 혈관에 대한 딥러닝(deep learning) 기반의 객체인식 학습결과를 저장하고 있어, 애플리케이션은 획득된 영상 및 이미지에서 인식되는 혈관에 대한 객체인식 기능을 수행할 수 있다. 객체인식 방법은 YOLO(You Only Look Once) 신경 네트워크(neural network) 아키텍처에 의하여 수행될 수 있다.

애플리케이션은 인식한 혈관에 관한 위치 정보를 통신부(620)로 전송하며, 제어부(610)는 통신부(620)로 전송받은 혈관에 관한 위치 정보를 통해 프로브 모듈(400)의 제1 축, 제2 축 및 제3 축에 대한 회전 각도를 제어할 수 있다.

이상 실시예를 통해 본 기술을 설명하였으나, 본 기술은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 기술의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 기술에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

10 : 혈류 모니터링 장치
100 : 하우징
120 : 개구부
130 : 제1 축공
140 : 제1 장공
160 : 하우징 톱니
170 : 모터
200 : 제1 회전부재
210 : 제1 회전 링
211 : 제2 축공
220 : 제1 회전축 부재
221 : 제1 조작 부재
300 : 제2 회전부재
310 : 회전 판
320 : 제2 회전축 부재
321 : 제2 조작 부재
330 : 프로브 결합부
400 : 프로브 모듈
410 : 접속단자
500 : 패치부
510: 패치부 결합홀
511: 패치부 톱니
520: 패치부 어댑터
521: 어댑터 결합홀
522: 어댑터 톱니
600 : 작동부
610 : 제어부
620 : 통신부
630 : 연산부
640 : 전원공급부
650 : 알람부
700 : 디스플레이

Claims (14)

1. 하면에 개구부가 형성된 하우징;
   상기 하우징 내에서 제1 축을 중심으로 회전하는 제1 회전 부재;
   상기 제1 회전 부재에 장착되며, 제2 축을 중심으로 회전하는 제2 회전 부재; 및
   상기 제2 회전 부재에 장착된 프로브 모듈을 포함하고,
   상기 프로브 모듈은 상기 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재의 회전에 따라 함께 회전하며, 초음파 신호를 송신 및 수신 가능한 혈류 모니터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈류 모니터링 장치에는 패치부가 더 포함되고,
   상기 패치부는 피부에 부착될 수 있으며,
   상기 하우징은 상기 패치부와 결합되고, 제3 축을 중심으로 회전 가능한 혈류 모니터링 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축은 서로 수직이고,
   상기 하우징, 상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재는 서로 독립적으로 회전 가능한 혈류 모니터링 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 혈류 모니터링 장치에는 제어부가 더 포함되고,
   상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전 부재 및 상기 제2 회전 부재의 회전 각도를 제어할 수 있는 혈류 모니터링 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 회전 부재에는 제1 회전 링 및 제1 회전축 부재가 포함되고,
   하우징에는 제1 축공이 형성되며,
   제1 회전축 부재는 일단이 상기 제1 회전 링 일측과 연결되고, 타단이 제1 축공에 결합된 혈류 모니터링 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 회전 부재에는 회전 판 및 제2 회전축 부재가 포함되고,
   상기 제2 회전 링은 상기 제1 회전 링 내측에 배치되며,
   상기 제1 회전 링에는 제2 축공이 형성되고,
   상기 제2 회전축 부재는 상기 회전 판 일측에 형성되어 상기 제2 축공에 결합된 혈류 모니터링 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제2 회전축 부재가 배치된 방향은 상기 제1 회전축 부재가 배치된 방향과 서로 직교하는 모니터링 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   하우징에는 상기 하우징의 상하 방향 형성된 제1 장공이 형성되고,
   상기 제2 회전축 부재는 상기 제1 장공을 통해 돌출되며,
   상기 제2 회전축 부재는 상기 제1 장공을 슬라이드 이동할 수 있는 혈류 모니터링 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제2 회전축 부재 단부에는 제2 조작 부재가 형성된 혈류 모니터링 장치.
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징 하단에 형성된 하우징 톱니; 및
    상기 패치부 위에 배치된 패치부 어댑터를 더 포함하고,
    상기 패치부 어댑터는 어댑터 결합홀에 형성된 어댑터 톱니를 포함하고,
    상기 하우징 톱니는 상기 어댑터 톱니와 접촉된 혈류 모니터링 장치.
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 혈류 모니터링 장치에는 작동부가 더 포함되고,
    상기 작동부에는 제어부 및 통신부가 포함되며,
    상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전부재 및 상기 제2 회전부재의 회전 각도를 제어하고,
    상기 통신부는 상기 프로브 모듈이 수신한 초음파 신호 데이터를 유선 또는 무선으로 전송 가능한 혈류 모니터링 장치.
12. 상기 제 1 항 내지 상기 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 혈류 모니터링 장치; 및
    애플리케이션이 인스톨되는 디스플레이를 포함하고,
    상기 혈류 모니터링 장치에는 작동부가 더 포함되며,
    상기 작동부에는 제어부 및 통신부가 포함되고,
    상기 제어부는 상기 하우징, 상기 제1 회전부재 및 상기 제2 회전부재의 회전 각도를 제어하며,
    상기 통신부는 상기 프로브 모듈이 수신한 초음파 신호 데이터를 유선 또는 무선으로 전송 가능하고,
    상기 애플리케이션은 상기 통신부가 전송한 초음파 신호 데이터를 전송받아 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지를 상기 디스플레이에 출력하는 혈류 모니터링 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 애플리케이션은 혈관에 대한 딥러닝(deep learning) 기반의 객체인식 학습결과를 저장하여 상기 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지에서 혈관에 대한 객체 인식 기능을 수행할 수 있는 혈류 모니터링 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 애플리케이션은 상기 초음파 단면 영상 및 도플러 이미지로부터 인식한 혈관에 대한 위치 정보를 상기 통신부에 전송하고,
    상기 제어부는 상기 전송받은 혈관에 대한 위치 정보를 통해 상기 프로브 모듈의 회전 각도를 제어하는 혈류 모니터링 시스템.

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