WO2020013352A1 - 외부역박동시스템과 그 제어방법 - Google Patents

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WO2020013352A1
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compression
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signal
timing time
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안영복
이원희
김재진
김정태
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주식회사 오스테오시스
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Definitions

  • the present invention relates to an external reverse pulse rate system for improving cardiovascular disease by repeatedly compressing or releasing an extremity based on an electrocardiogram and a control method thereof.
  • External reverse pulsatile system is a non-invasive and safe low cost and high efficiency treatment for ischemic heart disease.
  • the external reverse heartbeat system is a system that treats symptoms such as angina pectoris and myocardial infarction without surgical intervention by increasing blood flow in dormant blood vessels by compressing or releasing the limbs according to the heartbeat cycle.
  • the external reverse pulsation system puts an external compression cuff on the calf, thigh, and buttocks when the patient is lying down, and then expands the compression cuff at the heart rate diastolic and contracts the compression cuff just before the heart contraction. It is a treatment system that repeats regularly.
  • External reverse pulsation systems typically consist of a control device, a pneumatic compressor, a solenoid valve set, and an expansion device.
  • the control is performed by controlling the inflation / deflation of the inflation device by controlling the pneumatic compressor and solenoid valve set in accordance with the detected heart rate cycle.
  • the control device of the external reverse pulsation system initially generates a timing control signal for controlling the compression cuff to press and release the limbs according to the heartbeat cycle of the subject after the initial compression strength is set by the operator.
  • the timing control signal is a very important variable to improve the symptoms of ischemic heart disease expected through the use of the external reverse heartbeat system.
  • the external reverse pulsation system detects the biosignal of the subject according to the compression and decompression procedure and displays it to the operator, and the operator views the displayed biosignal and adjusts the timing control signal for the compression and decompression. .
  • the conventional external reverse pulsation system has a problem that it is impossible to change in the middle of the procedure when the strength of the compressive strength is initially set, not only to lower the treatment effect, but also cause pain to the subject in some cases.
  • An object of the present invention is to automatically adjust timing and intensity of compression and release of limbs during the procedure, as well as an external reverse pulsation system and a control method thereof, which can reduce noise and vibration problems in conventional pneumatic drive systems. To provide.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object relates to an external reverse pulse rate system for detecting a biological signal and performing an external reverse pulse in response to the detected biological signal.
  • the external reverse pulsation system includes a compression device for wrapping a limb of a subject and pressing or releasing the wrapped limb; And calculating the compression timing time and the release timing time for the external reverse pulse by analyzing the ECG signal and the blood flow signal among the detected biosignals, and the compression device by the calculated compression timing time and release pressure time. It characterized in that it comprises a control device for controlling.
  • the control device calculates a blood flow reference waveform for the blood flow of the cardiac diastolic and cardiac systolic stages that can be achieved by performing the external reverse pulse by using the analysis result of the electrocardiogram signal and the blood flow signal, and the detected living body
  • the compression timing time and the release timing time can be adjusted so that the waveform of the signal blood flow signal matches the blood flow reference waveform, and the compression device can be controlled by the adjusted compression timing time and the release timing time.
  • the control device sets the highest value of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period in the blood flow reference waveform as a first reference value, and sets the lowest value of the blood flow signal of the heart systolic system in the blood flow reference waveform as a second reference value.
  • the compression timing time and compression so that the value of the cardiac diastolic period of the waveform of the blood flow signal of the biosignal matches the first reference value and the value of the heart systolic system of the waveform of the blood flow signal of the detected biosignal coincides with the second reference value
  • the release timing time can be adjusted.
  • the control device divides the amplitude of the detected blood flow signal into L1 level, L2 level, and L3 level in order of low level to high level, and the value of the detected blood flow signal at the beginning of the end of cardiac diastolic is the L1 level. And adjusting the compression timing time by slowing the compression timing time if the value of the sensed blood flow signal at the end of the late cardiac diastolic period is between the first reference value and between the L2 levels and at the beginning of the late cardiac relaxation period. Speeding up the compression timing time when the value of the detected blood flow signal at the time point is between the L2 level and the L3 level and the value of the detected blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period is less than the first reference value.
  • the pressure timing can be adjusted by this.
  • the controller is configured to delay the decompression timing by delaying the decompression timing time when the value of the sensed blood flow signal at the start of the heart systolic system and the value of the sensed blood flow signal at the end of the heart systolic system are near the L3 level. Adjust the release timing time, wherein the value of the sensed blood flow signal at the start of the systolic system is near the L2 level and the value of the sensed blood flow signal at the end of the systolic system is between the L2 level and the L3 level. In this case, the release timing time can be adjusted by accelerating the release timing time.
  • the control device sets the compression intensity based on a preset initial maximum compression value and starts performing the external reverse pulse by the set compression intensity, and analyzes the electrocardiogram signal and the blood flow signal among the detected biosignals.
  • the compression device may be controlled to adjust the value of the set compression strength and to perform the external reverse pulse by the adjusted compression strength.
  • the control device calculates the maximum value of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period of the subject using the analysis result of the ECG signal and the blood flow signal, and the compressive strength when the calculated maximum value of the blood flow signal exceeds a predetermined value.
  • the compressive strength may be adjusted by lowering the compressive strength, and the compressive strength may be adjusted by increasing the compressive strength by setting the initial maximum compressive value as an upper limit when the calculated peak value of the blood flow signal is lower than a predetermined value.
  • the initial maximum pressure value may be set by controlling the compression device to test press the limb at a predetermined test cycle and test intensity before performing the external reverse pulse.
  • Another aspect of the present invention for achieving the above object is to detect the bio-signal and in response to the detected bio-signal, by controlling the compression device for wrapping the limb of the subject and for pressing or releasing the wrapped limb
  • the present invention relates to a control method of an external reverse beat system for performing reverse beat.
  • the control method of the external reverse heartbeat system includes analyzing an ECG signal and a blood flow signal among the detected biological signals; Calculating blood flow reference waveforms for blood flow at the end of the cardiac diastolic and systolic stages of the subject that can be attained by performing the external reverse pulse using the analysis results of the ECG signal and the blood flow signal; Adjusting the compression timing time and the release timing time for the external reverse pulse so that the detected waveform of the blood flow signal coincides with the blood flow reference waveform; And controlling the pressing device by the adjusted pressing timing time and the releasing timing time.
  • the control method of the external reverse pulsation system may include setting a compression intensity based on a preset initial maximum compression value and starting performing the external reverse pulsation by the set compression intensity; And adjusting the set compression intensity by using the analysis result of the ECG signal and the blood flow signal and performing the external reverse pulse by the adjusted compression intensity.
  • the present invention can automatically adjust the compression timing and the release timing to eliminate the inconvenience that the operator must adjust while continuously monitoring during the procedure as in the prior art, it is easy to use even the operator without expertise Can be.
  • the present invention can automatically set the initial maximum pressure value through the test pressure, the operator does not necessarily have to be next to the conventional as in the prior art, it is possible to prevent errors occurring during the process of manually entering the initial pressure strength, the initial Compression strength can be set to the maximum value tailored to the subject, thereby enhancing the therapeutic effect of external reverse pulsation.
  • the present invention can automatically adjust the compressive strength applied to the extremities in the middle of the procedure, it is possible to solve the problem of the pain of the subject caused by the impossible to automatically adjust the strength of the pressure in the middle of the conventional procedure, treatment It can also enhance the effect.
  • the present invention can reduce the noise and vibration compared to the conventional hydraulic drive method by implementing the pressure device for pressing and releasing the limbs in the electric drive method.
  • FIG. 1 is a block diagram of an external reverse beat system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a biosignal sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a pressing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a blood flow reference waveform according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are views for explaining the adjustment of the pressing timing time according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 7 and 8 are views for explaining the adjustment of the decompression timing time according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining the operation of pressing and releasing the control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a control method of an external reverse heartbeat system according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a flow chart for explaining the step of adjusting the pressure and pressure release and compression pressure in accordance with an embodiment of the present invention.
  • ... unit when a part of the whole "includes” a certain component, this means that it may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.
  • ... module described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • the external reverse heartbeat system 1 detects a biosignal to monitor the state of the heart and performs external reverse heartbeat in response to the monitored heart state.
  • the signal sensing device 10, the user input device 20, the pressing device 30, and the control device 40 are included.
  • the biosignal sensing device 10 is a device for measuring a biosignal of a subject undergoing treatment in relation to external reverse pulse therapy, and the biosignal measured as described above is transmitted to the control device 40.
  • biosignal sensing device 10 will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the biosignal sensing device 10 includes an electrocardiogram measuring unit 12 and a blood flow measuring unit 14 as shown in FIG. Can be.
  • the biosignal sensing device 10 may further include other biosignal measuring means as necessary in addition to the configuration shown in FIG. 2.
  • the configuration related to the measurement of the biosignal is a general known technique, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the electrocardiogram measuring unit 12 measures the electrocardiogram of the subject and transmits it to the control device 40.
  • Electrocardiogram is an electrical change that occurs locally by cardiac activity. It is usually measured by inducing an electric potential by attaching an electrode to a specific part of the body surface.
  • Blood flow measurement unit 14 is a device for measuring the amount of blood passing through the blood vessels in a unit time, it may use a photophethysmography sensor. In addition, the blood flow measurement unit 14 may be implemented by various methods such as an electronic blood flow meter and an ultrasonic blood flow meter.
  • the user input device 20 serves as a user interface that receives information related to operation from a user who can use the system and delivers it to the control device 40.
  • the user is not limited to an operator who performs external reverse pulse therapy through the operation of the system, and the user may also include a patient who receives the treatment.
  • the user input device 20 receives an initial maximum pressure value that can be applied by the operator by the compression device 30 before performing the external reverse pulse by the system and transmits the initial maximum pressure value to the control device 40.
  • the user input device 20 may be implemented in various ways, such as a key button and a touch pad.
  • the pressing device 30 is a device for wrapping the limb of the subject under the control of the control device 40 and pressing or releasing the wrapped limb.
  • Compression device 30 may be made of three, such as for the calf, the lower thigh, the upper thigh. However, if necessary, the pressing device 30 may be implemented as one or two, and the wearing position of the pressing device 30 may be various.
  • the pressing device 30 may include a cuff part 32 for wrapping the limb and a driving part 34 for driving the cuff part 32.
  • the drive unit 34 can press or release the extremities by driving the cuff unit 32 under the control of the control unit 40.
  • the driving unit 34 may be implemented by an electric drive such as an electric motor, a solenoid. However, if necessary, the driving unit 34 may be implemented by pneumatic drive type.
  • the compression device for pressing and releasing the limbs to implement the electric drive type has the advantage of reducing noise and vibration compared to the conventional hydraulic drive method.
  • the control device 40 controls the overall operation of the system and detects a biosignal such as an electrocardiogram signal and a blood flow signal through the biosignal sensing device 10 and performs external reverse pulse in response to the detected biosignal. .
  • the control device 40 sets the compression strength based on the initial maximum compression value set before performing the external reverse pulse and starts the external reverse pulse by the set compression strength.
  • the initial maximum pressure value may be set by the operator or the like through the user input device 20.
  • the initial maximum compression value may be set by testing the limbs with a predetermined test cycle and test intensity before performing the external reverse pulse.
  • the pressing device 30 is controlled to test press the limb with a predetermined initial test interval and test intensity set in advance, and set an initial maximum pressure value corresponding to the subject through the test press.
  • the control device 40 controls the pressing device 30 to set the pressing strength based on the initial maximum pressing value set in this way and to start the external reverse pulse by the set pressing strength.
  • the control device 40 calculates the compression timing time and the release timing time for the external reverse pulse by analyzing the ECG signal and the blood flow signal among the biological signals detected by the biological signal sensing device 10, and the calculated compression
  • the pressing device 30 is controlled by the timing time and the release time.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a blood flow reference waveform calculated in response to an electrocardiogram signal of an analyzed subject.
  • the control device 40 calculates blood flow reference waveforms for blood flow at the end of the cardiac diastolic and heart systolic stages, which can be achieved by performing external reverse pulsation using the analysis results of the ECG signal and the blood flow signal. do.
  • the blood flow reference waveform is a waveform of blood flow according to an ECG signal in which the effect of external reverse pulsation is maximized.
  • the blood flow reference waveform may be determined differently depending on the subject so that the aortic pressure is increased to a predetermined level at a predetermined time point of the cardiac diastolic period and the aortic pressure is reduced to a predetermined level at the predetermined time point of the cardiac systolic period.
  • the highest value of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period is set as the first reference value, and the lowest value of the blood flow signal of the heart systolic system in the blood flow reference waveform is set as the second reference value.
  • the controller 40 adjusts the compression timing time T1 and the release pressure timing T2 so that the waveform of the detected blood flow signal coincides with the blood flow reference waveform, and the adjusted compression timing time T1 and release pressure are adjusted.
  • the pressing device 30 is controlled by the time T2.
  • control device 40 is the end of the cardiac diastolic of the waveform of the blood flow signal detected by the biological signal sensing device 10 is equal to the first reference value of the blood flow reference waveform of Figure 4, the biological signal sensing device ( The compression timing time T1 and the release timing time T2 are adjusted so that the value of the cardiac systolic value in the waveform of the blood flow signal detected by 10) coincides with the second reference value.
  • the controller 40 divides the amplitude of the blood flow signal into L1 level, L2 level, and L3 level in order from low level to high level, and the value of the blood flow signal at the beginning of the cardiac diastolic period.
  • Compression timing by slowing down the compression timing time T1 when (A point) is between L1 level and L2 level and the value (B point) of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period is near the first reference value of FIG. Adjust the time
  • the control device 40 has a value of the blood flow signal at the beginning of the cardiac diastolic period (A point) between the L2 level and the L3 level, and the value of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period.
  • (B point) is smaller than the first reference value in Fig. 4, the pressing timing time T1 is adjusted by accelerating the pressing timing time.
  • the external reverse pulsation system 1 can automatically adjust the compression timing and the release timing, thereby eliminating the inconvenience that the operator must adjust while continuously monitoring during the procedure as in the prior art. In addition, it is easy to use the operator without professional knowledge.
  • the control device 40 presses when the value of the blood flow signal at the start of the systole and the value of the blood flow signal at the end of the systole (C points, D points) are near the L3 level.
  • the pressure release timing time is adjusted by slowing the release timing time T2.
  • the controller 40 has a value (C point) of the blood flow signal at the start of the heart systolic system near the L2 level and a value (D point) of the blood flow signal at the end of the systolic system is L2.
  • C point a value of the blood flow signal at the start of the heart systolic system near the L2 level
  • D point value of the blood flow signal at the end of the systolic system is L2.
  • the release timing time T2 is adjusted by accelerating the release timing time.
  • the external reverse pulsation system 1 can automatically adjust the compression timing and the release timing, thereby eliminating the inconvenience that the operator must adjust while continuously monitoring during the procedure as in the prior art. In addition, it is easy to use the operator without professional knowledge.
  • the control device 40 sets the compression strength based on the preset initial maximum compression value and starts performing the external reverse pulse by the set compression strength.
  • the initial maximum pressure value may be set by test pressing the limb with a predetermined test cycle and test intensity before performing the external reverse pulse.
  • the control device 40 controls the compression device 30 to test-press the limb at a predetermined test cycle and test intensity before performing the external reverse pulse, and through the test pressure, the initial maximum pressure value corresponding to the subject is determined. Set it.
  • control device 40 can automatically set the initial maximum pressure value through the test pressure, so that the operator does not necessarily need to be next to the conventional, and prevents an error occurring during the process of manually inputting the initial pressure strength. Can be.
  • control device 40 can set the maximum initial pressure to be tailored to the subject to enhance the treatment effect according to the external reverse pulse.
  • the control device 40 performs the test compression while gradually increasing the test intensity at the test cycle defined above, and when the pressure due to the increased test intensity is determined to be beyond the acceptable acceptance range, which is the acceptable range of the subject, the increased test
  • the initial maximum pressure value can be set based on the strength. As an example, the initial maximum pressure value may be set to the test strength before the increased test strength.
  • the control device 40 sets the initial value of the test strength within the range of 70 to 90 mmHg and the maximum limit value of the test strength within the range of 300 to 350 mmHg to set the test strength to the range of 15 to 25 mmHg. Only values within can be incrementally increased.
  • the initial value of the test strength can be set to 80 mmHg
  • the maximum limit value of the test strength to 300 mmHg and the incremental increase of the test strength can be set to 20 mmHg.
  • control device 40 may control the compression device 30 to perform a test compression of about 0.5 seconds with a test cycle of about 1 second and to release a test pressure of about 0.5 seconds.
  • control device 40 When the control device 40 receives a notification signal corresponding to the pain of the subject from the user input device 20 in the course of performing the test compression while gradually increasing the test intensity at the test cycle defined above, It is judged that the compression exceeds the compression acceptance range, which is the acceptable range of the subject. In this case, the control device 40 may set the initial maximum pressure value based on the increased test strength.
  • the control device 40 determines that the pressure due to the increased test intensity exceeds the pressure acceptance range and based on the increased test intensity. You can set the initial maximum pressure value.
  • control device 40 adjusts the value of the initially set compression strength through the analysis of the electrocardiogram signal and blood flow signal of the bio-signals detected by the bio-signal sensing device 10 and the external station by the adjusted compression strength
  • the compression device 30 is controlled to perform the pulsation.
  • the controller 40 calculates the maximum value of the blood flow signal at the end of the cardiac diastolic period using the analysis result of the ECG signal and the blood flow signal, and the maximum value of the calculated blood flow signal exceeds a predetermined value.
  • the compression strength is adjusted by lowering the initially set compression strength, and when the calculated maximum value of the blood flow signal is lower than a predetermined value, the compression strength is adjusted by increasing the compression strength using the initial maximum compression value as the upper limit. .
  • the external reverse pulsation system 1 can automatically adjust the compressive strength applied to the extremities in the middle of the procedure, which occurs due to the impossibility of automatically adjusting the intensity of the compressive strength in the middle of the conventional procedure. It can solve the pain problem of the subject, and can improve the therapeutic effect.
  • the controller 40 describes the operation of controlling the pressing device 30 by the pressing timing time T1 and the pressing timing timing T2 adjusted above.
  • the pressing device 30 is an example consisting of three pressing mechanisms for the calf, the lower thigh, the upper thigh.
  • FIG. 9 illustrates an operation in which the control device 40 controls the pressing device 30 in response to the pressing timing time T1 and the release timing time T2.
  • the pressing timing time T1 is illustrated in FIG. 9.
  • control device 40 performs compression in the order of the calf compression mechanism, the lower thigh compression mechanism, and the upper thigh compression mechanism of the compression device 30, and simultaneously releases the compression.
  • the control device 40 outputs a drive control signal to the compression device 30 so that the compression by the calf compression mechanism is performed at the "T1" time point.
  • the driving control signal is output to the pressing device 30 so that the pressing by the lower thigh pressing mechanism is performed at the next "T1 + Td" time point. Subsequently, the driving control signal is output to the pressing device 30 so that the pressing by the upper thigh pressing mechanism is performed at the time "T1 + 2Td".
  • the drive control signal for decompression is simultaneously output to the three compression mechanisms at the time "T2".
  • the "Td" time can be variously adjusted according to the mechanism characteristic of the compression mechanism itself and the position where the three compression mechanisms are mounted on the limbs.
  • the control method of the external reverse pulsation system includes an initial setting step (S100), a compression / decompression timing adjustment, a compression strength adjustment step (S200), and a compression / release performance step (S300). Until the initial procedure time is reached (S400), the compression / decompression timing adjustment and the compression intensity control step (S200) and the compression / release performance step (S300) are repeated to perform the external reverse pulse operation.
  • the control method of the external reverse pulse system 1 may be performed by the control device 40.
  • the external reverse pulsation system 1 sets the procedure time of the external reverse pulsing time input by the user input device 20 as in step S100, and sets the compressive strength based on a preset initial maximum pressure value.
  • the initial maximum compression value may be determined by testing the limbs with a specified test cycle and test intensity before commencing the performance of the external reverse pulse.
  • the external reverse heartbeat system 1 analyzes the biosignals such as ECG and blood flow transmitted from the biosignal sensing device 10 in step S200 to press and release the extremities for external reverse heartbeat. Adjust the decompression timing time, and adjusts the compression strength set by the initial maximum pressure value in step S100.
  • the external reverse pulsation system 1 analyzes an electrocardiogram signal and a blood flow signal among biological signals detected by the biosignal sensing device 10 (S220).
  • the external reverse heartbeat system 1 calculates blood flow reference waveforms for blood flow at the end of the cardiac diastolic and heart systolic stages of the subject, which can be achieved by performing the external reverse heartbeat using analysis results of the ECG signal and the blood flow signal (S240). .
  • the blood flow reference waveform is set as the first reference value and the lowest value of the blood flow signal of the heart systolic system as the second reference value in the blood flow reference waveform. do.
  • the external reverse pulsation system 1 presses the compression timing time T1 and the compression for the external reverse pulse so that the waveform of the blood flow signal detected by the biosignal sensing device 10 matches the blood flow reference waveform calculated by step S240.
  • the release timing time T2 is adjusted (S260).
  • the external reverse pulsation system 1 has a value of the end of the cardiac diastolic period of the waveform of the blood flow signal detected by the biosignal sensing device 10 in accordance with the first reference value of the blood flow reference waveform of FIG.
  • the compression timing time T1 and the release timing time T2 are adjusted so that the value of the cardiac systolic value in the waveform of the blood flow signal detected by the reference value coincides with the second reference value.
  • the external reverse pulsation system 1 adjusts the compression intensity set based on the initial maximum pressure value in step S100 by using the analysis result of the ECG signal and the blood flow signal (S280).
  • the external reverse pulse system 1 performs the external reverse pulse by controlling the pressing device 30 by the pressing timing time T1 and the release timing time T2 and the pressing intensity adjusted in the step S200. do.
  • step S400 the external reverse pulsation system 1 performs steps S200 and S300 until reaching the procedure time of the external reverse pulsation set in step S100.
  • the external reverse pulsation system and its control method can automatically adjust the compression timing and the release timing, thereby eliminating the inconvenience that the operator must adjust while continuously monitoring during the procedure. And, even without a professional can easily use the operator.
  • the external reverse pulsation system and its control method according to the present embodiment can automatically set the initial maximum pressure value through the test pressure, the operator does not necessarily need to be next to the conventional, the process of manually inputting the initial pressure strength Error can be prevented and the initial compression strength can be set to the maximum value customized to the subject to enhance the treatment effect according to external reverse rhythm.
  • the external reverse pulsation system and its control method according to the present embodiment can automatically adjust the compressive strength applied to the extremities in the middle of the procedure, it occurs due to the impossibility of automatically adjusting the intensity of the compressive strength in the middle of the conventional procedure It can solve the pain problem of the subject, and can improve the therapeutic effect.
  • the present invention can be widely used in external reverse pulsation systems.

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Abstract

본 발명은 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여 외부역박동을 수행하는 외부역박동시스템에 관한 것으로, 상기 발명은 피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 압박장치; 및 상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 상기 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 계산하고, 그 계산된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 압박 타이밍 및 압박해제 타이밍을 자동으로 조절하는 것이 가능하여 종래와 같이 시술과정 동안 시술자가 지속적으로 모니터링하면서 조절해야 하는 불편을 해소할 수 있고, 전문지식이 없는 시술자도 용이하게 사용할 수 있다.

Description

외부역박동시스템과 그 제어방법
본 발명은 심전도에 기반하여 반복적으로 사지를 압박 또는 압박해제함으로써 심혈관 질환을 개선시키는 외부역박동시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
외부역박동시스템은 허혈성심장질환에 대한 비침습적이고 안전한 저비용 고효율의 치료를 수행하는 시스템이다. 외부역박동시스템은 심장 박동 주기에 따라 사지를 압박 또는 압박 해제함으로써 휴면혈관의 혈류량을 증가시켜 외과적 중재술 없이 협심증, 심근경색 등의 증상을 치료하는 시스템이다.
외부역박동시스템은 환자가 누운 상태에서 하지에 외부압박용 커프를 종아리와 허벅지, 둔부에 착용한 후 심장박동 이완기에는 압박 커프가 팽창하고 심장 수축 바로 직전부터 압박 커프가 수축하는 것을 심장 박동 주기에 맞춰 규칙적으로 반복하는 치료 시스템이다.
외부역박동시스템은 일반적으로 제어장치, 공압 콤프레서, 솔레노이드 밸브세트, 팽창장치로 이루어진다. 제어장치가 감지된 심장 박동 주기에 따라 공압 콤프레서 및 솔레노이드 밸브세트를 제어하여 팽창장치의 팽창/수축을 조절함으로써 치료를 수행한다.
즉, 외부역박동시스템의 제어장치는 초기에 시술자에 의해 초기압박강도가 설정된 후 피시술자의 심장 박동 주기에 따라 사지를 압박 및 압박 해제하도록 압박커프를 제어하기 위한 타이밍 제어신호를 생성한다. 여기서 타이밍 제어신호는 본 외부역박동시스템의 사용을 통해 기대되는 허혈성심장질환의 증상을 호전시키기 위해 매우 중요한 변수이다.
이와 관련하여 외부역박동시스템은 압박 및 압박해제 시술동작에 따른 피시술자의 생체신호를 감지하여 시술자 등에게 디스플레이하고 시술자가 디스플레이된 생체신호를 보고 압박 및 압박해제를 위한 타이밍 제어신호를 조절하도록 되어있다.
그러나 이와 같은 종래 외부역박동시스템은 시술과정 동안 시술자가 반드시 옆에 있어야 하며 압박 타이밍 등의 조절을 위해서는 디스플레이되는 생체신호를 해석할 수 있는 전문지식을 가지고 있어야 함으로 사용상 제약이 따른다. 또한 시술자가 수동으로 조절하는 과정에서 오류가 발생할 수 있는 위험성을 내포하고 있다.
또한 종래 외부역박동시스템은 초기에 압박강도의 세기가 설정되면 시술과정 중간에 변경하는 것이 불가능하여 치료효과를 저하시킬 뿐만 아니라 경우에 따라 피시술자에게 통증을 유발시키는 문제를 안고 있다.
본 발명의 목적은 시술 과정동안의 사지의 압박 및 압박해제의 타이밍 또는 압박의 강도를 자동으로 조절함과 더불어 기존 공압구동방식에서 나타나는 소음 및 진동문제를 줄일 수 있는 외부역박동시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여 외부역박동을 수행하는 외부역박동시스템에 관한 것이다.
본 외부역박동시스템은 피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 압박장치; 및 상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 상기 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 계산하고, 그 계산된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어장치는 상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산하고, 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형이 상기 혈류량기준파형에 일치하도록 상기 압박 타이밍 시간 및 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절하고, 그 조절된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 혈류량기준파형에서 심장 이완기 말기의 상기 혈류량 신호의 최고치를 제1 기준값으로 설정하고, 상기 혈류량기준파형에서 심장 수축기의 상기 혈류량 신호의 최저치를 제2 기준값으로 설정하며, 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형 중 심장 이완기 말기의 값이 상기 제1 기준값에 일치하고 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형 중 심장 수축기의 값이 상기 제2 기준값에 일치하도록 상기 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 조절할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 감지된 혈류량 신호의 진폭을 낮은 레벨에서 높은 레벨 순으로 L1레벨, L2레벨, L3레벨로 구분하고, 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L1레벨 및 상기 L2레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 제1 기준값 근처인 경우 상기 압박 타이밍 시간을 늦추는 것에 의해 상기 압박 타이밍 시간을 조절하고, 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 및 상기 L3레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 제1 기준값보다 작은 경우 상기 압박 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 상기 압박타이밍 시간을 조절할 수 있다.
상기 제어장치는 심장 수축기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값과 심장 수축기 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L3레벨 근처인 경우 상기 압박해제 타이밍 시간을 늦추는 것에 의해 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절하고, 심장 수축기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 근처이고 심장 수축기 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 및 상기 L3레벨 사이인 경우 상기 압박해제 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절할 수 있다.
상기 제어장치는 사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 상기 외부역박동의 수행을 시작하고, 상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 상기 설정된 압박강도의 값을 조절하고 그 조절된 압박강도에 의해 상기 외부역박동을 수행하도록 상기 압박장치를 제어할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 피시술자의 심장 이완기 말기의 혈류량 신호의 최고치를 계산하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값을 초과하는 경우 상기 압박강도를 낮추는 것에 의해 상기 압박강도를 조절하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값보다 낮은 경우 상기 초기 최대압박값을 상한으로 하여 상기 압박강도를 높이는 것에 의해 상기 압박강도를 조절할 수 있다.
상기 초기 최대압박값은 상기 외부역박동을 수행하기 전 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험압박하도록 상기 압박장치를 제어하는 것에 의해 설정될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면은 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여, 피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 압박장치를 제어하여 외부역박동을 수행하는 외부역박동시스템의 제어방법에 관한 것이다.
본 외부역박동시스템의 제어방법은 상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호를 분석하는 단계; 상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산하는 단계; 상기 감지된 혈류량 신호의 파형이 상기 혈류량기준파형에 일치하도록 상기 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 조절하는 단계; 및 상기 조절된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 외부역박동시스템의 제어방법은 사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 상기 외부역박동의 수행을 시작하는 단계; 및 상기 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 설정된 압박강도를 조절하고 그 조절된 압박강도에 의해 상기 외부역박동을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 압박 타이밍 및 압박해제 타이밍을 자동으로 조절하는 것이 가능하여 종래와 같이 시술자가 시술과정 동안 지속적으로 모니터링 하면서 조절해야 하는 불편을 해소할 수 있고, 전문지식이 없는 시술자도 용이하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 시험압박을 통해 자동으로 초기 최대압박값을 설정할 수 있어 종래와 같이 시술자가 반드시 옆에 있을 필요가 없으며 수동으로 초기 압박강도를 입력하는 과정에서 발생하는 오류를 방지할 수 있고, 초기 압박강도를 피시술자에 맞춤형으로 최대치를 설정할 수 있어 외부역박동에 따른 치료효과를 증진시킬 수 있다.
또한 본 발명은 시술 중간에 사지에 가해지는 압박강도를 자동으로 조절할 수 있어, 종래 시술과정 중간에 압박강도의 세기를 자동으로 조절하는 것이 불가능함에 따라 발생하는 피시술자의 통증 문제를 해결할 수 있고, 치료효과도 증진시킬 수 있다.
또한 본 발명은 사지의 압박 및 압박해제를 위한 압박장치를 전기구동방식으로 구현함으로써 종래 유압구동방식에 비해 소음 및 진동을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부역박동시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호센싱장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압박장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류량기준파형을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압박 타이밍 시간의 조절에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압박해제 타이밍 시간의 조절에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 압박 및 압박해제의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부역박동시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압박 및 압박해제 타이밍 조절 및 압박강도 조절 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 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.
이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 외부역박동시스템에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 외부역박동시스템(1)은 생체신호를 감지하여 심장의 상태를 모니터링하고 그 모니터링된 심장의 상태에 대응하여 외부역박동을 수행하기 위해, 생체신호센싱장치(10), 사용자입력장치(20), 압박장치(30), 제어장치(40)를 포함한다.
생체신호센싱장치(10)는 외부역박동 치료와 관련하여 치료를 받는 피시술자의 생체신호를 측정하기 위한 장치로서, 이와 같이 측정된 생체신호는 제어장치(40)로 전달된다.
이하에서는 도 2를 참조하여 생체신호센싱장치(10)에 대해 구체적으로 설명한다.
생체신호센싱장치(10)는 외부역박동 치료와 관련하여 치료를 받는 피시술자의 생체신호를 측정하기 위한 장치로서 도 2에 도시된 바와 같이 심전도측정부(12), 혈류량측정부(14)로 이루어질 수 있다.
생체신호센싱장치(10)는 도 2에 도시된 구성외에도 필요에 따라 다른 생체신호측정 수단을 추가로 포함할 수 있다. 생체신호 측정에 관한 구성은 일반적인 공지의 기술로서 구체적 설명은 생략한다.
심전도측정부(12)는 피시술자의 심전도를 측정하여 제어장치(40)로 전달한다. 심전도는 심장활동에 의해 국소적으로 발생하는 전기변화를 나타내는 것으로, 보통 체표면의 특정 부위에 전극을 붙여 전위를 유도해 측정한다.
혈류량측정부(14)는 혈관내를 단위시간에 통과하는 혈액량을 측정하는 장치로서, 광혈류량측정(Photophethysmography) 센서를 이용할 수 있다. 이외에도 혈류량측정부(14)는 전자 혈류량계와 초음파 혈류랑계 등 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
사용자입력장치(20)는 본 시스템을 사용할 수 있는 사용자로부터 운용과 관련된 정보를 전달받아 제어장치(40)로 전달하는 사용자인터페이스로서의 역할을 수행한다. 여기서 사용자는 본 시스템의 운용을 통해 외부역박동 치료를 진행하는 시술자로 한정되는 것은 아니고, 사용자에는 치료를 받는 피시술자 등도 포함될 수 있다.
사용자입력장치(20)는 본 시스템에 의한 외부역박동을 수행하기 전 압박장치(30)에 의해 피시술자의 가해질수 있는 초기 최대압박값을 입력받아 제어장치(40)로 전달한다. 사용자입력장치(20)는 키버튼, 터치패드 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
압박장치(30)는 제어장치(40)의 제어에 의해 피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 장치이다. 압박장치(30)는 종아리용, 하부대퇴부용, 상부대퇴부용과 같이 3개로 이루어질 수 있다. 다만, 필요에 따라 압박장치(30)는 1개 또는 2개로 구현될 수 있으며 압박장치(30)의 착용 위치도 다양하게 할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 압박장치(30)에 대해 구체적으로 설명한다
도 3에 도시된 바와 같이, 압박장치(30)는 사지를 감싸기 위한 커프부(32)와, 커프부(32)를 구동시키는 구동부(34)로 이루어질 수 있다. 구동부(34)는 제어장치(40)의 제어에 의해 커프부(32)를 구동시킴으로써 사지를 압박 또는 압박해제할 수 있다.
구동부(34)는 전기모터, 솔레노이드 등의 전기구동식으로 구현될 수 있다. 다만 필요에 따라 구동부(34) 공압구동식으로 구현하는 것도 가능하다.
사지의 압박 및 압박해제를 위한 압박장치를 전기구동식으로 구현하는 경우 종래 유압구동방식에 비해 소음 및 진동을 줄일 수 있는 장점이 있다.
제어장치(40)는 본 시스템의 전체적인 동작을 제어하며, 생체신호센싱장치(10)를 통해 심전도 신호 및 혈류량 신호와 같은 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여 외부역박동을 수행한다.
제어장치(40)는 외부역박동을 수행하기 전 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 외부역박동을 시작한다. 여기서, 초기 최대압박값은 사용자입력장치(20)를 통해 시술자 등에 의해 설정될 수 있다.
여기서 초기 최대압박값은 외부역박동을 수행하기 전 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험압박하는 것에 의해 설정될 수 있다.
사전에 설정된 초기 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험압박하도록 압박장치(30)를 제어하고, 그 시험압박을 통해 피시술자에 대응하는 초기 최대압박값을 설정한다.
제어장치(40)는 이와 같이 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 외부역박동을 시작하도록 압박장치(30)를 제어한다.
제어장치(40)는 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 계산하고, 그 계산된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 압박장치(30)를 제어한다.
도 4는 분석된 피시술자의 심전도 신호에 대응하여 계산된 혈류량기준파형을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 제어장치(40)는 심전도 신호 및 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산한다.
혈류량기준파형은 외부역박동의 효과가 극대화되는 심전도 신호에 따른 혈류량의 파형으로 피시술자에 따라 다르게 나타날 수 있다. 예를 들면, 혈류량기준파형은 심장 이완기의 정해진 시점에서 대동맥압이 정해진 레벨까지 증가되고, 심장 수축기의 정해진 시점에서 대동맥압이 정해진 레벨까지 감소되도록 피시술자에 따라 다르게 정해질 수 있다.
도 4의 혈류량기준파형에서 심장 이완기 말기의 혈류량 신호의 최고치를 제1 기준값으로 설정하고, 혈류량기준파형에서 심장 수축기의 혈류량 신호의 최저치를 제2 기준값으로 설정한다.
제어장치(40)는 감지된 혈류량 신호의 파형이 혈류량기준파형에 일치하도록 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절하고, 그 조절된 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)에 의해 압박장치(30)를 제어한다.
구체적으로, 제어장치(40)는 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 혈류량 신호의 파형 중 심장 이완기 말기의 값이 도 4의 혈류량기준파형의 제1 기준값에 일치하고, 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 혈류량 신호의 파형 중 심장 수축기의 값이 제2 기준값에 일치하도록 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절한다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)의 조절에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 압박 타이밍 시간(T1)의 조절에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어장치(40)는 혈류량 신호의 진폭을 낮은 레벨에서 높은 레벨 순으로 L1레벨, L2레벨, L3레벨로 구분하고, 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 혈류량 신호의 값(A점)이 L1레벨 및 L2레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 혈류량 신호의 값(B점)이 도 4의 제1 기준값 근처인 경우 압박 타이밍 시간(T1)을 늦추는 것에 의해 압박 타이밍 시간을 조절한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어장치(40)는 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 혈류량 신호의 값(A점)이 L2레벨 및 L3레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 혈류량 신호의 값(B점)이 도 4의 제1 기준값보다 작은 경우 압박 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 압박타이밍 시간(T1)을 조절한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 외부역박동시스템(1)은 압박 타이밍 및 압박해제 타이밍을 자동으로 조절하는 것이 가능하여 종래와 같이 시술자가 시술과정 동안 지속적으로 모니터링 하면서 조절해야 하는 불편을 해소할 수 있고, 전문지식이 없는 시술자도 용이하게 사용할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 압박해제 타이밍 시간(T2)의 조절에 대해 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어장치(40)는 심장 수축기의 시작시점에서의 혈류량 신호의 값과 심장 수축기 종료시점에서의 혈류량 신호의 값(C점, D점)이 L3레벨 근처인 경우 압박해제 타이밍 시간(T2)을 늦추는 것에 의해 압박해제 타이밍 시간을 조절한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제어장치(40)는 심장 수축기의 시작시점에서의 혈류량 신호의 값(C점)이 L2레벨 근처이고 심장 수축기 종료시점에서의 혈류량 신호의 값(D점)이 L2레벨 및 L3레벨 사이인 경우 압박해제 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 외부역박동시스템(1)은 압박 타이밍 및 압박해제 타이밍을 자동으로 조절하는 것이 가능하여 종래와 같이 시술자가 시술과정 동안 지속적으로 모니터링 하면서 조절해야 하는 불편을 해소할 수 있고, 전문지식이 없는 시술자도 용이하게 사용할 수 있다.
제어장치(40)는 사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 외부역박동의 수행을 시작한다.
여기서, 초기 최대압박값은 상기 외부역박동을 수행하기 전 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험 압박하는 것에 의해 설정될 수 있다.
제어장치(40)는 외부역박동을 수행하기 전 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험 압박하도록 압박장치(30)를 제어하고, 그 시험압박을 통해 피시술자에 대응하는 초기 최대압박값을 설정한다.
이와 같이 제어장치(40)는 시험압박을 통해 자동으로 초기 최대압박값을 설정할 수 있어 종래와 같이 시술자가 반드시 옆에 있을 필요가 없으며 수동으로 초기 압박강도를 입력하는 과정에서 발생하는 오류를 방지할 수 있다.
또한, 제어장치(40)는 초기 압박강도를 피시술자에 맞춤형으로 최대치를 설정할 수 있어 외부역박동에 따른 치료효과를 증진시킬 수 있다.
제어장치(40)는 위에서 정해진 시험주기로 시험강도를 점진적으로 증가시키면서 시험압박을 수행하고, 그 증가된 시험강도에 의한 압박이 피시술자의 수용 가능한 범위인 압박수용범위를 넘어선 것으로 판단한 경우 그 증가된 시험강도를 기초로 초기 최대압박값을 설정할 수 있다. 일 예로서, 초기 최대압박값을 증가된 시험강도 이전의 시험강도로 설정할 수 있다.
일 예로서, 제어장치(40)는 시험강도의 초기값을 70 ~ 90 mmHg의 범위내에서 설정하고 시험강도의 최대 제한값을 300 ~ 350 mmHg의 범위내에서 설정하여 시험강도를 15 ~ 25 mmHg 범위 내의 값만끔 점진적으로 증가시킬 수 있다. 여기서, 시험강도의 초기값을 80 mmHg로, 시험강도의 최대 제한값을 300 mmHg로 시험강도의 점진적 증가량을 20 mmHg로 설정할 수 있다.
추가로 제어장치(40)는 시험주기를 대략 1초로 하여 시험압박을 대략 0.5초 수행하고 시험압박의 해제를 대략 0.5초 수행하도록 압박장치(30)를 제어할 수 있다.
제어장치(40)는 위에서 정해진 시험주기로 시험강도를 점진적으로 증가시키면서 시험압박을 수행하는 과정에서 사용자입력장치(20)로부터 피시술자의 통증에 대응하는 알림신호가 입력된 경우 그 증가된 시험강도에 의한 압박이 피시술자의 수용 가능한 범위인 압박수용범위를 초과한 것으로 판단한다. 이 경우 제어장치(40)는 그 증가된 시험강도를 기초로 초기 최대압박값을 설정할 수 있다.
즉, 제어장치(40)는 사용자의사입력부(22)로부터 피시술자의 통증에 대응하는 알람신호가 입력된 경우 증가된 시험강도에 의한 압박이 압박수용범위를 넘어선 것으로 판단하고 그 증가된 시험강도를 기초로 초기 최대압박값을 설정할 수 있다.
한편, 제어장치(40)는 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 초기에 설정된 압박강도의 값을 조절하고 그 조절된 압박강도에 의해 외부역박동을 수행하도록 압박장치(30)를 제어한다.
구체적으로, 제어장치(40)는 심전도 신호 및 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 피시술자의 심장 이완기 말기의 혈류량 신호의 최고치를 계산하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값을 초과하는 경우 초기에 설정된 압박강도를 낮추는 것에 의해 상기 압박강도를 조절하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값보다 낮은 경우 초기 최대압박값을 상한으로 하여 압박강도를 높이는 것에 의해 압박강도를 조절한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 외부역박동시스템(1)은 시술 중간에 사지에 가해지는 압박강도를 자동으로 조절할 수 있어, 종래 시술과정 중간에 압박강도의 세기를 자동으로 조절하는 것이 불가능함에 따라 발생하는 피시술자의 통증 문제를 해결할 수 있고, 치료효과도 증진시킬 수 있다.
이하에서는 도 9를 참조하여 제어장치(40)에 의한 압박 및 압박해제에 대한 동작을 설명한다.
제어장치(40)는 위에서 조절된 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)에 의해 압박장치(30)를 제어하는 동작을 설명한다. 여기서 압박장치(30)는 종아리용, 하부대퇴부용, 상부대퇴부용 3개의 압박기구로 이루어진 것을 예로 든다.
도 9는 제어장치(40)가 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)에 대응하여 압박장치(30)를 제어하는 동작을 설명하기 위한 것으로, 도 9에는 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)에 대응하여 발생되는 제어장치(40)의 구동제어신호의 파형이 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 제어장치(40)는 압박장치(30)의 종아리 압박기구, 하부대퇴부 압박기구 및 상부대퇴부 압박기구 순으로 압박을 수행하고, 압박해제는 동시에 수행한다.
제어장치(40)는 "T1" 시점에 종아리 압박기구에 의한 압박이 이루어지도록 구동제어신호를 압박장치(30)로 출력한다. 다음 "T1+Td" 시점에 하부대퇴부 압박기구에 의한 압박이 이루어지도록 구동제어신호를 압박장치(30)로 출력한다. 이어서 "T1+2Td" 시점에 상부대퇴부 압박기구에 의한 압박이 이루어지도록 구동제어신호를 압박장치(30)로 출력한다. 압박해제를 위한 구동제어신호는 "T2" 시점에 3개의 압박기구로 동시에 출력된다.
여기서 "Td" 시간은 압박기구 자체의 메카니즘적 특징과 3개 압박기구가 사지에 장착되는 위치에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 외부역박동시스템의 제어방법에 대해 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이 외부역박동시스템의 제어방법은 초기 설정 단계(S100), 압박/압박해제타이밍 조절 및 압박강도 조절 단계(S200), 압박/해제 수행 단계(S300)로 이루어 진다. 초기에 설정된 시술시간에 도달 하기 전까지(S400) 압박/압박해제타이밍 조절 및 압박강도 조절 단계(S200)와 압박/해제 수행 단계(S300)를 반복하여 외부역박동 동작을 수행한다. 외부역박동시스템(1)의 제어방법은 제어장치(40)에 의해 수행될 수 있다.
먼저 외부역박동시스템(1)은 S100 단계와 같이 사용자입력장치(20)에 의해 입력된 시간을 외부역박동의 시술시간을 설정하고, 사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정한다. 초기 최대압박값은 외부역박동의 수행을 시작 하기전 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험압박하는 것에 의해 정해질 수 있다.
다음, 외부역박동시스템(1)은 S200 단계와 같이 생체신호센싱장치(10)로부터 전달된 심전도 및 혈류량과 같은 생체신호를 분석하여 외부역박동을 위한 사지의 압박 및 압박해제가 이루어지도록 압박/압박해제 타이밍 시간을 조절하고, S100 단계에서 초기 최대압박값에 의해 설정된 압박강도를 조절한다.
이하에서는 도 11을 참조하여 S200단계에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저 외부역박동시스템(1)은 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호를 분석한다(S220).
그리고 외부역박동시스템(1)은 심전도 신호 및 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산한다(S240).
혈류량기준파형은 도 4에 도시된 바와 같으며, 혈류량기준파형에서 심장 이완기 말기의 혈류량 신호의 최고치를 제1 기준값으로 설정하고, 혈류량기준파형에서 심장 수축기의 혈류량 신호의 최저치를 제2 기준값으로 설정한다.
다음 외부역박동시스템(1)은 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 혈류량 신호의 파형이 S240단계에 의해 계산된 혈류량기준파형에 일치하도록 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절한다(S260).
외부역박동시스템(1)은 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 혈류량 신호의 파형 중 심장 이완기 말기의 값이 도 4의 혈류량기준파형의 제1 기준값에 일치하고, 생체신호센싱장치(10)에 의해 감지된 혈류량 신호의 파형 중 심장 수축기의 값이 제2 기준값에 일치하도록 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절한다.
압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)을 조절하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8에 나타나 있으며 구체적 설명은 전술한 바와 같다.
다음 외부역박동시스템(1)은 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 S100단계에서 초기 최대압박값에 기반하여 설정된 압박강도를 조절한다(S280).
S300 단계에 의하면, 외부역박동시스템(1)은 S200 단계에서 조절된 압박 타이밍 시간(T1) 및 압박해제 타이밍 시간(T2)과 압박강도에 의해 압박장치(30)를 제어함으로써 외부역박동을 수행한다.
S400 단계와 같이, 외부역박동시스템(1)은 S100 단계에서 설정된 외부역박동의 시술시간에 도달하기 까지 S200 단계 및 S300 단계를 수행한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 외부역박동시스템 및 그 제어방법은 압박 타이밍 및 압박해제 타이밍을 자동으로 조절하는 것이 가능하여 종래와 같이 시술자가 시술과정 동안 지속적으로 모니터링 하면서 조절해야 하는 불편을 해소할 수 있고, 전문지식이 없는 시술자도 용이하게 사용할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 외부역박동시스템 및 그 제어방법은 시험압박을 통해 자동으로 초기 최대압박값을 설정할 수 있어 종래와 같이 시술자가 반드시 옆에 있을 필요가 없으며 수동으로 초기 압박강도를 입력하는 과정에서 발생하는 오류를 방지할 수 있고, 초기 압박강도를 피시술자에 맞춤형으로 최대치를 설정할 수 있어 외부역박동에 따른 치료효과를 증진시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 외부역박동시스템 및 그 제어방법은 시술 중간에 사지에 가해지는 압박강도를 자동으로 조절할 수 있어, 종래 시술과정 중간에 압박강도의 세기를 자동으로 조절하는 것이 불가능함에 따라 발생하는 피시술자의 통증 문제를 해결할 수 있고, 치료효과도 증진시킬 수 있다.
본 발명은 외부역박동시스템에 광범위하게 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여 외부역박동을 수행하는 외부역박동시스템에 있어서,
    피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 압박장치; 및
    상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 상기 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 계산하고, 그 계산된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 외부역박동시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산하고, 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형이 상기 혈류량기준파형에 일치하도록 상기 압박 타이밍 시간 및 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절하고, 그 조절된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 외부역박동시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 혈류량기준파형에서 심장 이완기 말기의 상기 혈류량 신호의 최고치를 제1 기준값으로 설정하고, 상기 혈류량기준파형에서 심장 수축기의 상기 혈류량 신호의 최저치를 제2 기준값으로 설정하며, 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형 중 심장 이완기 말기의 값이 상기 제1 기준값에 일치하고 상기 감지된 생체신호의 혈류량 신호의 파형 중 심장 수축기의 값이 상기 제2 기준값에 일치하도록 상기 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 조절하는 외부역박동시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 감지된 혈류량 신호의 진폭을 낮은 레벨에서 높은 레벨 순으로 L1레벨, L2레벨, L3레벨로 구분하고, 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L1레벨 및 상기 L2레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 제1 기준값 근처인 경우 상기 압박 타이밍 시간을 늦추는 것에 의해 상기 압박 타이밍 시간을 조절하고, 심장 이완기 말기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 및 상기 L3레벨 사이이고 심장 이완기 말기의 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 제1 기준값보다 작은 경우 상기 압박 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 상기 압박타이밍 시간을 조절하는 외부역박동시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어장치는 심장 수축기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값과 심장 수축기 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L3레벨 근처인 경우 상기 압박해제 타이밍 시간을 늦추는 것에 의해 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절하고, 심장 수축기의 시작시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 근처이고 심장 수축기 종료시점에서의 상기 감지된 혈류량 신호의 값이 상기 L2레벨 및 상기 L3레벨 사이인 경우 상기 압박해제 타이밍 시간을 빠르게 하는 것에 의해 상기 압박해제 타이밍 시간을 조절하는 외부역박동시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 상기 외부역박동의 수행을 시작하고, 상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석을 통해 상기 설정된 압박강도의 값을 조절하고 그 조절된 압박강도에 의해 상기 외부역박동을 수행하도록 상기 압박장치를 제어하는 외부역박동시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 피시술자의 심장 이완기 말기의 혈류량 신호의 최고치를 계산하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값을 초과하는 경우 상기 압박강도를 낮추는 것에 의해 상기 압박강도를 조절하고, 그 계산된 혈류량 신호의 최고치가 사전에 정해진 값보다 낮은 경우 상기 초기 최대압박값을 상한으로 하여 상기 압박강도를 높이는 것에 의해 상기 압박강도를 조절하는 외부역박동시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 초기 최대압박값은 상기 외부역박동을 수행하기 전 사전에 정해진 시험주기 및 시험강도로 사지를 시험압박하도록 상기 압박장치를 제어하는 것에 의해 설정되는 외부역박동시스템.
  9. 생체신호를 감지하고 그 감지된 생체신호에 대응하여, 피시술자의 사지를 감싸고 그 감싸진 사지를 압박 또는 압박해제 하기 위한 압박장치를 제어하여 외부역박동을 수행하는 외부역박동시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 감지된 생체신호 중 심전도 신호와 혈류량 신호를 분석하는 단계;
    상기 심전도 신호 및 상기 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 외부역박동의 수행에 의해 달성 가능한 피시술자의 심장 이완기 말기 및 심장 수축기의 혈류량에 대한 혈류량기준파형을 계산하는 단계;
    상기 감지된 혈류량 신호의 파형이 상기 혈류량기준파형에 일치하도록 상기 외부역박동을 위한 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간을 조절하는 단계; 및
    상기 조절된 압박 타이밍 시간 및 압박해제 타이밍 시간에 의해 상기 압박장치를 제어하는 단계를 포함하는 외부역박동시스템의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    사전에 설정된 초기 최대압박값에 기반하여 압박강도를 설정하고 그 설정된 압박강도에 의해 상기 외부역박동의 수행을 시작하는 단계; 및
    상기 심전도 신호와 혈류량 신호의 분석결과를 이용하여 상기 설정된 압박강도를 조절하고 그 조절된 압박강도에 의해 상기 외부역박동을 수행하는 단계를 더 포함하는 외부역박동시스템의 제어방법.
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