KR910004325B1 - 체적형 약물주사 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

체형적 약물주사 제어장치

제 1 도는 본 발명 장치의 회로 계통도.

제 2 도는 제 1 도의 구성중 게이트 및 스위치 조합회로(4)의 상세회로도.

제 3 도는 제 1 도 및 제 2 도중 각 부분에서의 파형도.

제 4 도는 본 발명 장치의 작동순서를 도시한 작동 유통도.

제 5 도는 제 1 도의 1cc당 점적수 조절부(D)에서 제어된 주사를 위한 1cc당 점적수에 대한 T₁주기표.

본 발명은 시간당 인체에 투입되는 약물의 주사량을 제어하기 위한 체적형 약물주사 제어장치에 관한 것으로서 특히 핑거형 펌프등을 구동하는 DC모터의 회전수를 인체에 투입되는 단위시간당의 소정량에 따라 정밀하게 제어하되, 일반일회용 IV세트(수액주사세트)를 사용할 수 있으며, 동시에 IV세트의 점적확인관에서 발생되는 점적의 갯수가 단위시간당의 소정량에서 초과되거나 미달되면 DC모터의 구동을 차단시켜 인체에 과다한 량의 약물의 주입이나 공기의 주입을 방지할 수 있는 체적형 약물주사 제어장치에 관한 것이다.

종래의 약물주사 제어장치는 일회용 IV세트의 관을 고가의 실리콘재질로 하여야만 되고, 특히 점적의 수를 1cc당 정해진 갯수로 해야만 정밀주사가 가능하게 되나 이러한 일회용 IV세트를 고가의 실리콘재로 제조하는 것은 IV세트의 단가가 매우 높아져 일반화되기는 어렵고 특히 IV세트는 제조회사마다 1cc당의 점적수가 다르게 되므로 염가의 일반 IV세트는 적용할 수 없는 단점이 있다.

또한 이러한 종래의 약물주사 제어장치는 사용자(환자)의 체중, 및 건상상태 등을 고려할 때 일반적으로 사용되어져야 하나 위에서 지적된 단점이외에 스텝모터 등을 사용하여야 하므로 그 장비의 값이 매우 고가가 되어 현재 국내에서는 특수환자를 제외하고는 그 사용이 회피되어져 있다.

본 출원인이 이미 출원하였던 1988년 특허출원 제6604호에서는 점적형 주사량 제어장치가 제시되어 있으나 이러한 점적형 주사량 제어장치는 체적형 주사량의 제어가 불가능하게 되는 단점이 있다. 즉 여기에서 점적형이란 1cc를 구성하는 점적수가 국내 IV세트에서는 대략 12-16방울임을 감안하여 분당 점적수를 제어하는 것으로서 일반적으로 링겔주사나 이외의 다량의 주사를 할때에 사용되는 것이고, 체적형이란 시간당 투여량을 cc단위로 제어하기 위한 것으로서 체중이 3Kg이하인 신생아나, 간기능이 극히 미약한 환자, 중환자 등에게 약물이나 링겔주사액에 치료약물을 주입한 주사액을 장시간에 걸쳐 미량 또는 정량으로 투입하기 위한 것을 의미한다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 단점을 해결함과 동시에 본 출원인이 기출원한 1988년 특허출원 제6604호에 간단한 논리장치를 부가시켜 점적형은 물론 체적형으로도 겸용할 수 있도록 하며, 국내에서 일반적으로 시판되고 있는 일회용 IV세트를 이용할 수 있어 사용자가 큰부담없이 사용할 수 있고, 특히 DC모터를 이용하여 장치의 원가를 대폭 낮출 수 있어 큰부담없이도 사술자측(병원등)에서 사용할 수 있으며, 사술자가 환자에게 장시간에 걸쳐 안전하게 약물주사할 수 있는 체적형 약물주사 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 국내의 각종 IV세트에 설정된 cc당 점적수에 따라 주사량을 셀팅할 수 있도록하여 국내는 물론 국외의 IV세트의 종류에 상관없이 사용할 수 있도록 하여 IV세트의 호환성이 있도록한 체적형 약물주사 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 IV세트의 점적형성관에서의 점적형성 속도가 세팅된 단위시간의 주사량의 허용오차보다 많거나 적게되면 주사장치를 정지시킴과 동시에 경보음을 발생시켜 안정성을 가일층 높힐수 있는 체적형 약물주사 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면 IV세트의 수액을 DC모터에 의해 구동되는 핑거형 펌프로서 펌핑하여 자동주사하되, 주사를 위해 단위량(1cc)에 대한 점적수를 제 1단위시간주기로 제 1 프로그래머블 카운터에 세팅시키고, 예정된 수로 분주시킨 주사를 위한 제 2 단위시간주기를 제 2 프로그래머블 카운터에 세팅하고, 주사할 예정된 양을 주사량 조절부에 세팅하고, 세팅된 주사량에 의해 프로그래머블 타이머를 제어하여 제 2 단위시간주기내에서 주사시간을 결정하고, 제 1 단위시간주기내에서 세팅된 주사량에 대한 결정된 주사시간 동안 제 2 단위시간주기로 DC모터를 구동시켜 주사하고, 세팅된 주사량에 대한 점적수가 적어도 시간당 4cc이상 일때 점적형성 시간이 규정된 점적주기 이내인지 여부를 리클카운터로 감시하고, 주사되는 주사량을 계속 검출하여 검출된 주사량과 세팅된 주사량을 비교기로 연속비교하고, 비교값이 일치할 때 모터를 정지시키는 한편 제 1 단위시간주기가 경과되는 순간 다시 비교값을 확인하여 비교값이 일치할때 차기 제 1 단위시간주기의 주사동작을 개시하고, 점적형성시간이 규정된 점적주기보다 길때와 비교값이 일치하지 않을때 모터를 정지시키는 한편 경보장치를 작동시키며, 주사하는 동안 수액주사세트의 튜브에 에어가 검출되면 모터가 정지됨과 동시에 경보장치가 동작되는 것이 특징인 체적형 약물주사 장치가 제공된다.

본 발명의 또다른 특징에 의하면 상술한 새로운 알고리즘에 의해 실시된 장치로서, 발진기(1)로부터 클록펄스를 수진하여 제 1, 제 2 및 제 3클록펄스(CLK1, CLK2, 및 CLK3)를 발생시키기 위한 리플카운터(2)와, 제 1 클록펄스(CLK1)를 카운트하여 단위양에 대한 점적수의 주사를 위한 예정된 제 1 단위시간주기의 펄스(T₁)를 발생시키기 위한 제 1 프로그래머블 카운터(3)와, 단위주사량에 대한 점적수를 제어 및 표시하기 위한 수단(47-51)과 제 1 단위시간주기를 세팅하기 위한 디코오더(64)와, 제 2 클록펄스(CLK2)를 카운트하여 주사를 위한 제 2 단위시간주기의 펄스(T₂)를 발생시키기 위한 제 2 프로그래머블 카운터(25)와, 시간당 주사할 예정된 양을 세팅 및 표시를 위한 수단(18-24, 61-63)과 제 2 클록펄스(CLK2) 또는 제 3 클록펄스를 카운트하여, 제 2 단위시간주기내에서 주사시간을 결정하도록 세팅된 시간당 주사량에 의해 제어되는 프로그래머블 타이머(26, 56-57)와, 제 1 단위시간주기를 기준으로 세팅된 시간당 주사량을 결정된 주사시간 동안 제 2 단위시간주기로 주사하도록 주사개시를 명령하기 위한 스타트 스위치(5)와, 주사되는 점적수를 검출하기 위한 수단 (10, 11, 12)과, 검출된 점적수를 카운트하기 위한 BCD UP카운터(15, 52)와, 카운트된 주사량과 세팅된 주사량을 비교하기 위한 11입력 EX OR 및 NOR게이트회로(16, 17, 53, 54, 55)와, 세팅된 주사량이 적어도 시간당 40cc이상일때 주사되는 점적이 규정된 정적주기 이내에서 형성되는지 여부를 감시하기 위한 수단(44, 45, 46)과, 수액주사세트의 튜브내의 수액중의 에어검출을 위한 수단(6, 7, 8)과, 수액주사세트의 수액을 펌핑주사하기 위하여 핑거펌프를 구동하는 DC감속모터의 구동부(27, 28, 29)와, 제 2 단위시간주기의 펄스(T₂)내에서 단위시간주기(T₃)을 1분주하기 위한 클록을 변환하기 위한 스위치회로(58, 59, 60)와, 비교값이 일치할 때 모터를 정지시키는 한편 제 1단위시간주기가 경과되는 순간 다시 비교값을 확인하여 비교값이 일치할 때 제 1 단위시간주기의 주사동작을 개시하고, 비교값이 일치하지 않을 때와, 점적형성 시간이 규정된 점적주기보다 길때 및 에어가 검출될 때 모터를 정지시키는 한편 경보장치(14)를 작동시키기 위한 제어부(4) 및 JK플립플롭(9, 13)을 포함하는 것이 특징인 체적형 약물주사 제어장치가 제공된다.

본 발명의 또다른 특징에 의하면, 입력단자(T₁)가 공통입력이 되는 NAND게이트(32)의 출력은 AND게이트(36,37)와 OR게이트(41)의 일측 입력단자에 연결되며, CLK1 입력단자(CLK1)가 공통입력이 되는 NAND게이트(33)의 출력은 AND게이트(37)의 타측 입력에 연결됨과 동시에 AND게이트(35, 36)의 타측 입력단자에 연결되고, 입력단자

가 공통입력이 되는 NAND게이트(31)의 출력은 AND게이트(35)와 OR게이트(40)의 일측 입력단자에 연결됨과 동시에 AND게이트(38)의 입력단자(b)에 연결되며, AND게이트(37)의 출력은 OR게이트(40)의 타측 입력을 통하여 BCD UP카운터(15)를 리세트시키기 위한 출력단자

에 연결되고, AND게이트(35)의 출력은 스타트 스위치(5)의 단자(E, F) 및 스위치(SW₃,SW₁)를 통해 JK FF(9)의 출력

를 제어하는 출력단자(CL)에 연결되며, AND게이트(36)의 출력은 스위치(SW₂)의 제어단자에 연결되고, 입력단자(C)는 NAND게이트(34)를 통해 스위치(SW₃)의 제어단자에 연결됨과 동시에 AND게이트(38)의 입력(a)에 연결되며 또한 입력단자(C)는 스위치(SW₂)와 OR게이트(39)를 통해 경보장치(14)와 스위치(SW₁)를 제어하는 JK FF(13)의 제어단자(B)에 연결됨과 동시에 다이오드(D₃)를 통해 단자

를 제어하는 JK FF(9)의 단자(CL)에 연결되고, AND게이트(38)의 출력은 스위치(SW₄)를 통해 모터제어부(C)의 AND게이트(27)의 입력단자(a)를 제어하기 위해 출력단자(A)에 연결되는 한편 모노스테이블 멀티바이브레이터(42), OR게이트(41)의 타측 입력 및 JK FF(43)을 통해 스위치(SW₄)에 제어단자에 연결되어 있는 것이 특징인 게이트 및 스위치 조합회로(4)가 제공된다.

상술한 목적 및 특징과 기타 목적 및 특징을 이해하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 새로운 알고리즘에 의한 방법을 실현하기 위한 양호한 실시예의 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도를 참조하면, 본 발명에 의한 장치의 계통도가 도시되어 있다. 여기서 본 발명의 장치는 점선으로 구분된 바와 같이 기능별로 크게 나눠 회로제어부(A), 시간당 주사량 조절부(B), DC감속모터구동부(C) 및 1cc당 점적수 조절부(D)로 구성됨을 알 수 있다.

우선, 회로제어부(A)를 구체적으로 설명하면, 발진기(1)는 시간제어를 위한 일정주기의 펄스를 연속적으로 발생시키기 위한 것이며, 리플카운터(2)는 발진기(1)로부터의 펄스를 카운트하여 2진법으로 계산하여 규정된 시간마다 제 1, 제 2 및 제 3 클록펄스(CLK1, CLK2및 CLK3)를 발생시키기 위한 IC이며, 제 1 프로그래머블 카운터(3)는 제 1 단위시간주기(본예에서는 제 5 도에서와 같이 1cc를 기준으로 11점적일때 5분 27초, 15점적일때 4분, 20점적일때 3분등 1cc당 11점적에서 20점적까지 10개 주기로 설정함)를 프로그램하기 위한 것으로, 리플카운터(2)로부터 펄스가 입력되는 순간부터 출력(T₁)을 하이(H)상태로 계속 유지시키다가 입력단자

가 하이(이하 'H'로 칭함) 상태가 되는 순간부터 입력되는 제 1 클록펄스(CLK₁)를 카운트하여 단위량에 대한 설정시간 경과시마다 주기가 짧은 로우(이하 'L'로 칭함)펄스를 주기적으로 발생시키기 위한 IC이다.

그 다음 게이트 및 스위치 조합회로(4)는 제 2 도의 점선내에 보인 바와 같이 4개의 NAND게이트(31-34), 4개의 AND게이트(35-38), 3개의 OR게이트(39-41), 4개의 스위치(SW₁-SW₄)와 단안정 멀티바이브레이터(MM ; 42) 및 JK플립플롭(JK FF ; 43)으로 구성된 것으로, 입력단자들(T₁, CLK₁,

, C 및 D)과 스타트 스위치(5)의 E와 F단자를 통해 들어오는 신호상태에 따라 출력단자들(A,B,CL 및

)의 신호 상태를 제어하기 위한 IC회로이다.

여기서 단안정 멀티바이브레이터(42)는 입력단자(G)에 입력되는 펄스가 H상태에서 L상태로 떨어지는 순간에서만 저항(R₂)과 콘덴서(C₂)에 의한 시정수에 대한 펄스를 출력단자(Q)에 출력시키는 IC이다. 또한 JK FF(43)은 리세트된 상태에서 출력단자

는 H상태를 유지하다가 입력단자(CP)에 펄스가 입력되면 출력

가 L상태로 반전되는 즉 , 펄스가 입력될때마다 출력의 상태가 변하는 IC로서 스위치(SW₄)를 제어하기 위한 것이다.

다시 제 1 도를 참조하면, 스타트 스위치(5)는 본 발명에 의한 장치의 자동주사 동작을 개시하기 위한 스위치로서 게이트 및 스위치 조합회로(4)를 제어하기 위한 스위치이다.

에어검출센서(6)는 수액주사세트(도시 않됨)의 튜브 외측에 밀착설치되는 것으로 만약, 튜브내에 에어가 지나가면 즉시 적외선에 의해 에어가 감지되어 펄스신호를 발생시키는 수단이다. 증폭기(7)는 발생된 에어검출펄스를 적당한 레벨로 증폭시키기 위한 수단이다.

AND게이트(8)는 증폭기(7)로부터의 신호와

신호에 따라 JK FF(9)를 제어하는 논리회로이다. 점적검출센서(10)는 수액주사세트의 점적형성부에 설치되는 것으로 수액방울(점적)이 떨어질 때마다 적외선을 차단시키므로 낙하되는 점적을 감지하여 펄스신호를 발생시키기 위한 수단이다. 증폭기(11)와 AND게이트(12)는 상술한 것들과 동일한 것이다.

JK FF(9,13)은 전술한 JK FF(43)과 동일한 것으로, 리세트된 상태에서 JK FF(9)는 출력(Q)이 L상태, JK FF(13)은 출력

이 H상태, (Q)는 L상태에 있다. BCD UP카운터(15,52)는 AND게이트(12)로부터 출력되는 점적검출펄스를 카운트하여 3-decade BCD 데이타로 변환된 신호를 출력시키는 IC이다. 11-입력 익스클루시브오아(EX OR)회로(16,53)는 BCD UP카운터(15,52)의 카운트된 점적수 데이타와 주사량 조절부(B)로부터 입력되는 프리세팅된 주사량 데이타를 비교하는 회로로서 변환된 3자리 3-decade BCD Data를 비교하여 비교값이 일치하지 않는 경우에는 출력이 H상태를 유지하며, 반대로 일치하는 경우에는 출력이 L상태로 되는 IC이다. 이때 출력은 11개이다. 11-입력 NOR회로(17,54)는 입력되는 신호인 11-EX OR회로(16,53)의 11개 출력을 받아 11개 데이타중, 1개라도 H이면(전술한 바와 같이 비교값이 일치하지 않을 때) 출력은 L이며 11-EX OR회로(16,53)의 출력이 모두 L일때만 비교값이 일치되어 H가 출력되는 IC이다.

다음 AND게이트(55)는 8개 입력 NOR게이트(17)와 4개 입력 NOR게이트(54)의 출력이 모두 H일때만 H가 출력되는 IC이다.

지금까지 설명한 회로들은 결국 감속모터구동부(C)의 AND게이트(27)의 a입력을 제어하기 위한 것이며, b입력은 제 2 프로그래머블 카운터(25)와 프로그래머블 타이머(26)(56,57)에 의해 제어된다.

제 2 프로그래머블 카운터(25)는 전술한 제 1프로그래머블 카운터(3)와 마찬가지로 리플카운터(2)로부터 제 2 클록펄스(CLK2)를 카운트하여 제 2 단위시간주기를 프로그램하기 위한 IC로서(본예에서는 8,738초 주기로 세팅됨) 스타트 스위치(5)가 온 되는 순간부터 즉, 신호

가 H상태가 되는 순간부터 H상태를 유지하다 제 2 클록펄스(CLK2)를 카운트하여 8,738초 경과시 마다 주기적으로 주기가 짧은 L펄스를 발생시키는 회로이다. 캐패시터(C₁)는 T₂펄스가 L상태로 떨어지는 순간 방전되어 프로그래머블 타이머(26)를 세트시켜 8,738초 주기로 펄스를 발생시킨다.

프로그래머블 타이머(26)는 전술한 세트신호에 의해 리세트되고 프로그래머블 타이머(57)의 출력(T₄)이 L일때 제 2 클록펄스(CLK2) 또는 제 3 클록펄스(CLK3)를 카운트하여 주사량 조절부(B)에서 세팅된 주사량에 의한 입력신호(PI₀)-(PI₇) 신호에 의해 프리세팅된 시간동안(즉 제 2 단위시간주기인 8,738초 이내의 시간동안)출력단자(T₃)를 H상태로 유지시키는 회로이다.

X100카운터(56)는 세트신호에 의해 리세트되고 제 3 클록펄스(CLK3)를 카운트하여 제 3 클록펄스(CLK3)의 100펄스주기마다 주기적으로 주기가 짧은 L펄스를 발생시키는 회로이다. 프로그래머블 타이머(57)는 전술한 세트신호에 의해 리세트 되고 X100카운터(56)의 출력펄스(T₅)를 카운트하여 주사량 조절부(B)에서 세팅된 주사량에 의한 입력 신호(PI₈-PI₁₀)에 의해 프리세팅된 시간동안(즉 2단위시간주기인 8,738초 이내의 시간동안) 출력단자(T₄)를 H상태로 유지시키는 회로이다.

그다음 주사량 조절부(B)를 설명하면, 클록스위치(61,18,19)는 각각 원하는 시간당 주사량을 세팅하기 위한 백자리, 십자리와 단자리 스위치로서, 스위치를 누를때마다 각각 1개의 클록펄스가 출력된다. 백자리 BCD UP카운터(62), 십자리 BCD UP카운터(20)와 단자리 BCD UP카운터(22)는 각각 입력되는 클록펄스를 카운트하여 3-decade BCD 데이타로 변환시킨다. 변환된 데이타는 11-입력 EX OR회로(16,53)에 입력됨과 동시에 7-세그멘트 드라이브(63,21 및 23)를 통하여 표시장치(24)상에 각각 표시된다.

그다음 감속모터구동부(C)를 설명하면, AND게이트(27)는 a,b입력신호의 논리합에 따라 모터드라이브(28)와 DC감속모터(29)를 제어하는 것으로, DC감속모터(29)는 수액주사세트의 튜브를 눌러서 수액을 펌핑하는 역활을 한다.

그다음 단위주사량 점적조절부(D)로 설명하면, 클럭스위치(47)는 원하는 단위주사량 점적수를 세팅하기 위한 스위치로서, 스위치를 누를때마다 각각 1개의 클록펄스가 출력된다.

이 출력된 클록펄스를 카운트하여 2-decade BCD 데이타로 변환된다. 변환된 BCD 데이타는 디코오더(64)에 입력되어 디코딩된 신호(PI₀-PI₇)는 회로제어부(A)의 프로그래머블 카운터(3)에 입력되어 T₁의 주기(본예에서는 1cc당 11점적에서 20점적까지 10가지 주기임 즉, 제 5 도에서와 같이 11점적일때 327sec, 15점적일때 240sec 20점적일때 180sec등임)를 결정시킴과 동시에 7-세그멘트 드라이브(49,50)을 통하여 표시장치(51)에는 1cc당 점적수가 표시된다.

제 1 도의 회로제어부(A)중에서 미설명부분인 AND게이트(44), 리플카운터(45), 인버터(46) 및 다이오드(D₄-D₁₄)는 점적주기 감시회로를 나타낸다.

이 회로는 외부 영향이나 드롭센서 위치불량 또는 수액주사세트의 막힘등으로 인한 주사불안정 상태를 감시하기 위한 것으로, 주사량 조절부(B)에서 세팅된 주사량이 시간당 적어도 40cc이상일때만 기능을 하는 회로로서 주사되는 점적이 규정된 점적주기(본예에서는 20초로 정함)내에서 형성되는지 여부를 감시하는 회로이다.

예를들어 설명하면 시간당 40cc이상 세트될 때 점적주기는 적어도 8.2초를 넘지 않아야 하는데 외부 영향으로 주사바늘이 혈관을 벗어나 근육에 주사됨으로 인해 점적형성 시간이 규정된 시간 20초를 넘는 경우, 주사불안정 상태이므로 이를 감시하여 주사동작을 정지시킴과 동시에 경보기를 동작시키기 위한 것이다.

여기서 AND게이트(44)는 리플카운터(2)의 출력신호(CLK1)와 신호

의 논리합에 따라 입력펄스(CLK1)을 제어하는 논리회로이다. 리플카운터(45)는 점적형성 시간을 카운트하는 IC로서, 백자리 클록스 위치(61)와 십자리 클록스위치(18)가 세팅될 경우, 십자리 BCD UP카운터(62,20)의 5개 출력데이타가 다이오드(D₉-D₁₀, D₁₂-D₁₄)을 통해 입력되는데, 이중 1개라도 H상태일때 인버터(INV) (46)에 의해 반전되어 리세트(R)단자가 L상태이고, AND게이트(44)의 입력

이 H일때 클록(CL)단자에 입력되는 클록펄스(CLK1)을 카운트하기 시작하여 규정된 시간 20초가 경과될때까지 점적검출펄스가 AND게이트(12)와 다이오드(D₆)를 통해 리세트(R)단자에 입력되지 않으면 출력(out)단자에 출력펄스를 발생시키며, 20초가 경과되기 전에 점적검출펄스가 입력되면 리플카운터(45)를 리세트시켜 카운터값을 0으로 클리어시키므로 출력(out)단자는 무출력상태를 유지하며 그와 동시에 카운트를 다시 시작하는 기능을 한다. 결국 정상주사시 무출력상태로 유지하고, 비정상주사시 출력(out) 단자에 펄스가 출력되어 다이오드(D₄및 D₅)를 통해 JKFF(9 및 10)를 리세트시켜 주사동작을 정지시킴과 동시에 경보동작을 한다.

또한 미설명된 전원감시 회로는 전원이 정전될시에 보조공급 전원인 축전지로 동작하고 또한 축전지 이상 유무를 점검하기 위한 비상전원회로로서 공지된 것이므로 구체설명을 생략한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 회로를 좀더 구체적으로 이해하기 위해 작동상태에 따른 각부의 동작상태를 도면을 참조하여 설명한다.

설명하기 전에 우선 제 4 도를 참조하여 작동순서를 간단히 설명하면 다음과 같다. 우선 전원을 통하여 모든 장치를 초기화한 다음에 1cc당 점적수가 세팅되었는가를 검사하여 세팅되지 않았으면 점적형 주사모드를 판단하여 분당 점적수를 세팅시키도록 한다음 스타트 스위치를 온시키도록 하며, 1cc당 점적수가 세팅되었으면 체적형 주사모드로 판단하여 시간당 주사량을 세팅하도록 한다. 여기에서 세팅범위는 1시간당 1cc-400cc로 한다. 실제로 그 이상의 용량에서는 점적형으로 처리될 수 있으므로 그 이상의 세팅 범위는 의미가 없다. 이후 스타트 스위치를 온시켜 T₁주기당 세팅된 값과 주사량을 비교하여 일치하지 않으면 경보를 온시키고 경보해제가 되지 않으면 연속경보를 온시킨다. 이후 경보상태를 제거후 크리어시킨 후 계속 주사하도록 하고 T₁주기당 세팅된 값과 주사량을 비교하여 일치하면 계속 주사하도록 한다. 주사도중 변경 사항이 있으면 1cc당 점적수를 다시 세팅하면 또는 체적형 주사모드의 시간당 주사량을 변경하게 되면 다시 스타트 스위치를 온 시켜야 하는 것이고 그 이후의 동작은 위에서 설명한 바와 같다.

이와 같은 일련의 동작을 제 2 도의 회로도와 제 1 도를 참조하여 상세히 설명하면, 우선 파워스위치(도시않됨)을 온시키면 전원공급과 동시에 JK FF(9,13,43)에 일반적으로 공지된 바와 같은 기술에 의해 리세트 신호가 리세트단자에 입력되어 리세트되고 다음 단위주사량 점적조절부(D)의 클록스위치(47)을 눌러서 원하는 1cc당 점적수를 세팅시킨 다음 그 후 주사량 조절부(B)의 클록스위치(61,18,19)를 눌러서 원하는 시간당 주사량을 세팅시킨 다음, 회로제어부(A)의 스타트 스위치(5)를 온시키면 감속모터구동부(C)의 DC모터가 작동하여 비로서 수액을 주사하기 시작한다.

이때 DC모터는 제1프로그래머블 카운터(3)에 프로그램된 제 1 단위시간주기(1cc당 11점적부터 20점적까지 10등분으로 본예에서는 제 5 도에서와 같이 프로그램되며 11점적일때 5분 27초, 20점적일때 3분)로 작동하되, 제 2 프로그래머블 카운터(25)에 의해 프로그램된 분주된 제 2 단위시간주기(8,738초)마다 세트되는 프로그래머블 타이머(26)의 세팅된 주사량에 의해 제어되는 작동시간 동안만 주기적으로 작동하여 수액주사세트의 튜브를 눌러서 수액을 펌핑시킨다.

제 2 도의 회로도와 제 3 도의 파형도를 참조하여 회로동작을 상세히 설명한다. 파워스위치를 온상태에서, 제 1 클록펄스(CLK1)는 게이트 및 스위치 조합회로(4)의 CLK1단자에 입력되는 한편 제 1 프로그래머블 카운터(3)에 입력되며, 또한 리플카운터(45)에 입력된다.

제 2 클록펄스(CLK2)는 제 2 프로그래머블 카운터(25)와 프로그래머블 타이머(26)의 CLK 단자에 스위치(58,60)의 선택에 의해 입력되는 상태가 된다.

제 3 클록펄스(CLK3)는 X100카운터(56)와 프로그래머블 타이머(26)의 CLK단자에 스위치(59)에 의해 입력된다. JK FF(9, 13 및 43(제 2 도) )은 전술한 바와 같이 리세트되어 그들의 출력(Q)는 L상태,

는 H상태가 된다. 따라서 제어회로의 모든

단자(3,4,8,12,25,44)는 L상태가 되고 스위치(SW₁)과 (SW₄)는 온 상태가 된다.

이때 게이트 및 스위치 조합회로(4)의 CLK1 단자에는 제 3a도의 제 1 클록펄스(CLK1)가 입력되고, T₁단자에는 제 3c 도의 펄스 그리고

단자에는 제 3b 도의 펄스가 입력되므로 NAND게이트(33)의 출력 P₁단자(제 2 도)에는 제 3e 도의 펄스가 발생된다.

그 다음 주사량 조절부(B)의 클록스위치(61, 18, 19)를 눌러 주사량을 세팅시키면 전술한 바와 같이 BCD UP카운터(15,52)의 출력데이타와 주사량 조절부(B)의 백자리, 단자리, 십자리 BCD UP카운터 (60,20,22)의 출력데이타가 일치하지 않으므로 11-입력 OR회로(16,53)의 출력은 앞에서 언급한 바와 같이 H상태이므로 11-입력 NOR회로(17,54)의 출력단자는 L상태이므로 AND게이트(55)의 출력단자(C)도 L상태가 된다. 이는 다시 제 2 도의 NAND게이트(34)를 통해 반전되어 H상태가 되므로 스위치(SW₃)도 온 상태가 된다.

이때 스타트 스위치(5)를 온 시키면 단자(E, F)가 도통하게 되어 통전로가 형성되므로 AND게이트(35)를 통해 입력되는 제 1 클록펄스(CLK1)가 온상태에 있는 스위치(SW₃)과 (SW₁)를 통한 다음 CL단자를 통해 JK FF(9)에 입력되므로 출력(Q)단자는 H상태가 된다.

결국 모든

단자는 제 3b 도에서와 같이 H상태가 된다. 따라서 제 1 프로그래머블 카운터(3)는

단자가 H상태가 되는 순간부터 입력되는 제 1 클록펄스(CLK1)를 카운트하여 제 3 도와 같은 출력펄스(T₁)를 발생시키며, 이 펄스는 1cc당 점적수로 프로그램된 시간이 경과할때까지 H상태를 유지하다가 1cc당 점적수로 프로그램된 시간이 경과되는 순간에 잠깐 L상태로 떨어졌다가 다시 H상태로 되는 식으로 1cc당 점적수의 프로그램된 시간의 주기를 반복하게 되므로, 게이트 및 스위치 조합회로(4)의 AND게이트(38)의 a와 b입력이 모두 H상태가 되어 온상태에 있는 스위치(SW₄)를 통해 출력단자(A) 즉, AND게이트(27)의 a입력은 제 3I 도에서와 같이 H상태로 유지되며, 또한 AND게이트(8,12)의

단자도 H상태가 되므로 각각 에어검출센서(6)와 점적검출센서(10)의 검출신호를 논리연산할 준비상태가 된다.

한편 제 2 프로그래머블 카운터(25)역시

단자가 H상태가 되어 제 1 카운터(3)와 마찬가지로 제 3d 도에서와 같이 H상태를 유지하다가 8,738초 주기로 L상태로 떨어지는 펄스(T₂)를 반복적으로 출력시킨다. 이 펄스(T₂)가 L상태로 떨어지는 순간 콘덴서(C₁)에서의 세트 펄스에 의해 프로그래머블 타이머(26)가 세트되어 프로그래머블 타이머(57)의 출력(T₄)가 L되어야만 타이머(26)는 클록 인 에이블 되어 클록펄스(CLK)를 카운트하여 주사량 조절부(B)로부터 입력된 신호(PI₀-PI₁₀)에 의해 프리세팅된 시간동안 출력상태를 주기적으로 8,738초 주기로 H상태로 유지한다.

예를들어 다시 설명하면 주사량 조절부(B)에서 시간당 주사량을 입력시킬 때 백자리 단위 클록스위치(61)을 입력시키지 않아 신호 (PI₈-PI₁₀)의 BCD 데이타가 0일때는 프로그래머블 타이머(57)의 출력신호(T₄)는 L상태를 유지함으로 프로그래머블 타이머(26)는 신호(PI₀-P₇)에 의해 프리세팅된 시간동안 출력단자(T₃)를 H상태로 유지시키게 되며,다음 주사량 조절부(B)에서 시간당 주사량을 입력시킬 때 백자리 단위 클록스위치(61)를 눌러신호(PI₈-PI₁₀)의 BCD데이타가 입력되었을 경우 프로그래머블 타이머 (57)는 제3클록펄스(CLK3)를 100분주시킨 X100카운터(56)의 출력펄스(T₅)를 주기로 신호(PI₈-PI₁₀)에 의해 프리세팅된 시간동안 출력단자(T₄)를 H상태로 유지하게 되어, 프로그래머블 타이머(26)의 출력단자(T₃)도 H상태로 유지하게 된다. 이후 프로그래머블 타이머(57)이 L되는 순간 프로그래머블 타이머(26)는 신호(PI₀-PI₇)에 의해 프리세팅된 시간동안 출력단자(T₃)를 계속 H상태를 유지하게 된다. 이 출력상태는 주기적으로(8,738초 주기로, 제3J) H상태로 유지한다.

따라서 AND게이트(27)의 입력도 제 3j 도에서와 같이 T₃주기로 H상태가 된다. 결국 모터드라이브(28)와 DC감속모터(29)는 제 3i 및 j 도에서와 같이 T₃주기로 동작되어 수액주사세트의 튜브를 눌러 펌핑시켜 수액을 주사하므로 수액주사세트의 점적형성부(도시 않됨)에서는 점적이 형성되어 낙하하게 된다. 이때 점적검출센서(10)에서는 낙하되는 점적을 검출하여 증폭기(11)와 AND게이트(12)를 통해 입력되는 검출신호를 BCD UP카운터(15와 52)에서 카운트하게 되고 또한 다이오드(D₆)를 통해 리플카운터(45)를 리세트하게 된다. 카운트된 점적수 검출출력은 3-decade BCD 데이타로 변환되어 11-입력 EX OR회로(16와 53)에 입력되어 주사량 조절부(B)에서 미리 세팅된 주사량 데이타와 비교된다.

이때 비교값이 일치하면 11-입력 EX OR회로(16와 53)의 출력상태는 전술한 바와 같이 L상태로 떨어지게 되므로 결국 11입력 NOR게이트(17와 54)의 비교값 역시 일치하며 AND게이트(55) 출력단자인 C단자는 H상태가 되고 제 2 도의 AND게이트(34)를 통해 반전되어 AND게이트(38)의 a입력에 입력되므로 AND게이트(38)의 출력은 L상태로 떨어진다.

따라서 A단자는 제 3j 도에서와 같이 L상태로 떨어지게 되므로 DC모터가 정지됨과 동시에 단안정 멀티브레이터(42)의 G입력이 L상태로 떨어지는 순간 캐패시터(C₂)에서 방전된 펄스가 출력단자(Q)에 출력되어 OR게이트(41)을 통해 JK FF(43)에 입력되므로 그와 출력은 L상태가 되어 스위치(SW₄)는 다시 오프 상태가 된다.

상술한 바와 같이, 비교값 일치시점 즉, 모터가 정지된 시점에서 제 1 프로그래머블 카운터(3)의 출력펄스(T₁)는 제 3c 도에서와 같이 계속 온상태를 유지하다가 단위주사량 점적조절부(D)의 BCD UP카운터 2-decade 데이타에 의해 결정된 시간이 경과되는 순간 L상태로 떨어진다. 이 시점에서 세팅시킨 주사량과 검출된 주사량의 비교값이 일치됐는지 여부를 스위치(SW₂)를 통해 점검하여 일치하지 않으면 경보장치(14)를 작동시키고 일치하면 후술되는 바와 같은 주기의 주사동작을 반복한다. 즉, BCD UP카운터(15)와 (52)는 리세트되어 AND게이트(38)의 출력을 다시 H상태로 해주는 한편 스위치(SW₄)를 다시 온시켜준다.

좀더 구체적으로 설명하면, 단위주사량 점적조절부(D)의 BCD UP카운터 2-디코드 데이타에 의해 결정된 시간이 경과되는 순간 제 2 도의 단자(T₁)은 제 3c 도와 같이 L상태로 떨어지고 단자(CLK1)는 제 3a 도에서와 같이 그리고 단자

는 제 3b 도와 같이 각각 H상태가 되므로, NAND게이트(32)의 의 출력단자 (P₂)에는 제 3f도와 같은 펄스가 발생되며, NAND게이트 (33)의 출력단자(P₁)에는 제 3e 도와 같은 펄스, AND게이트(36)의 출력단자(P₄)에는 제 3h 도와 같은 펄스 그리고 AND게이트(37)의 출력단자(P₃)에는 제 3g 도와 같은 펄스가 발생된다.

그에 따라 비교값 일치여부를 확인하기 위한 스위치(SW₂)는 출력단자(P₄)의 펄스기간 동안 온상태가 된다. 만일 비교값이 일치하지 않았을 경우 11-입력 EX OR회로(16,53)의 출력은 H상태가 되므로 스위치(SW₂)를 통해 H상태가 OR게이트(39)와 출력단자(B 및 CL)을 통해 JK FF(9)와 (13)에 각각 입력되어 그의 출력(Q)의

와 출력

의 D단자를 각각 H상태에서 L상태로 만드는 한편 JK FF(13)의 출력(Q)를 H상태로 만들므로 경보장치 (14)가 동작된다.

만일 비교값이 일치했을 경우 11-입력 EX OR회로(16,53)의 출력은 L상태가 되므로 스위치(SW₂)를 통해 펄스가 입력되지 않으므로 JK FF(9, 13)은 현상태를 그대로 유지하게 된다.

한편 이때 차기 2차주기의 주사동작 준비를 위해 AND게이트(40)의 출력에는 제 3g 도와 같은 (P₃)단자의 펄스가 출력되어 BCD UP카운터(15, 52)의

단자를 리세트시키므로 즉, 검출된 점적수를 클리어 시키므로 카운터(15,52)는 O상태로 리세트되는 한편 11-입력 EX OR회로(16, 53)의 출력은 H상태로 되므로 11-입력 NOR게이트(17,54)와 NAND게이트(34)를 통해 AND게이트(38)의 a입력에 입력되어 출력이 H상태가 되며, 이에 앞서 P₂단자의 제 3f 도와 같은 펄스가 OR게이트(41)를 통해 JK FF(43)에 입력되므로 출력

는 다시 L상태에서 H상태로 바뀌므로 스위치(SW₄)는 다시 온상태가 된다.

따라서 AND게이트(27)의 a입력단자는 다시 3i 도에서와 같이 H상태가 되고 또한 b입력단자 역시 제 3j 도와 같이 계속적으로 T₃주기로 펄스가 발생되므로 다시 DC모터는 제 3k 도와 같이 차기 2차 주기내에서 T₃주기로 동작을 한다. 또한 AND게이트(44), 리플카운터(45) 및 반전게이트(46)로 구성된 점적주기 감시회로의 동작을 설명하면 이 회로는 전술한 바와 같이 점적수를 시간당 적어도 40cc이상으로 세트할때만 기능을 하는 회로로서, 십자리 클록스위치(18, 61)를 눌러 주사량을 세팅시킬 경우 십자리 BCD UP카운터(20, 62)의 H가 되어 다이오드(D₉-D_10,D₁₂-D₁₄)를 통해 논리합되어 반전게이트(46)을 거쳐 L가 되므로 리플카운터(45)는 단자

가 H일때 AND게이트(44)를 통해 입력되는 클록펄스(CLK1)를 카운트하게 된다. 이때 20초가 되기 전에 점적이 검출되면 정사주사로서 펄스가 다이오드(D₆)을 통해 리플카운터(45)를 리세트시켜 카운트한 값을 클리어시켜서 다시 0부터 카운트하기 시작한다. 그러나 만약 1개의 점적이 검출되고나서 20초가 경과될때까지 다음 1개의 점적이 검출되지 않을 경우 비정상 주사로서 출력(out)단자에 출력되는 펄스가 다이오드(D₄및 D₅)를 통해 JK FF(9, 13)에 인가되어 전술한 바와 같이 단자

는 L가 되므로 모터가 정지되고 경보장치(14)가 동작하게 된다.

사이상 구체적으로 설명한 바와 같이 본 발명의 장치는 종래의 기술을 개선하기 위해 새로운 알고리즘에 의해 설계된 것으로 코스트, 주사량정밀도, 동작의 신뢰성 및 안전성 면에서 대폭 개선된 것이므로 그 효과가 우수하여 첨단 의료분야에 기여도가 클 것으로 기대된다.

Claims (2)

1. 회로제어부(A), 주사량제어부(B), 모터제어부(C)로 구성된 제어장치에 있어서, 클록스위치(47), BCD UP카운터(48), 디코오더(64) 7세그멘트 드라이브(49, 50) 및 표시부(51)로 구성된 단위 주사량 점적조절부(D)를 설치하고, BCD UP카운터(48)의 출력은 다이오드(D₁₅-D₂₀)를 통하여 아날로그스위치(58, 59, 60)의 제어단자에 연결하여 회로제어부(A)의 프로그래머블 타이머(26)에 공급되는 클록을 클록(CLK2, CLK3)중 하나가 되도록 한 것을 특징으로 하는 체적형 약물주사 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 주사량제어부(B)에는 클록스위치(61), 백자리 BCD UP카운터(62), 7세그멘트 드라이브(63)을 표시하며, 100자리 표시가 되도록 하고, 회로제어부(A)에는 BCD UP카운터(52), 3입력 EXOR게이트(53), 프로그래머블 타이머(57) 및 X100카운터(56) 그리고 3입력 노아게이트(54) 및 AND게이트(55)를 설치하여 주사량제어부(B)에서 클록스위치(61)에 의하여 100자리 세팅이 되면 시간당 점적수를 비교하도록 한 것을 특징으로 하는 체적형 약물주사 제어장치.

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