KR100883555B1

KR100883555B1 - 체액의 정량 및 정성 분석장치

Info

Publication number: KR100883555B1
Application number: KR1020060112504A
Authority: KR
Inventors: 김경훈
Original assignee: 한메딕스 주식회사; 김경훈
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2009-02-17
Also published as: US8323213B2; AU2006316189A1; IL192166A0; CN101310182A; JP5514442B2; HK1125697A1; BRPI0620474A2; KR20070051751A; WO2007058461A1; RU2008123266A; JP2009515642A; IL192166A; RU2517144C2; EP1955065A1; EP1955065A4; US20100228148A1; AU2006316189A8; CA2629674A1; CA2629674C; AU2006316189B2

Abstract

본 발명은 각종 사고 또는 수술로 인하여 실혈로 순환 혈액량 부족을 정맥 수액 공급을 통해 보충하는 과정에서 체액(뇨)량 및 체액(뇨 와 혈액)성분을 측정하여 환자의 순환기 상태나 신장 기능 등을 평가하기 위해 사용되는 도뇨관(Foley catheter)과 이에 연결된 뇨 배액백(주머니)를 대체하는 장치로서, 상기 체액량(뇨량) 및 체액(뇨 및 혈액) 중 특정 성분과 함량을 실시간으로 자동 측정하고 쉽게 출력할 수 있도록 고안하여 효율적 의료인력 관리뿐만 아니라 획득한 데이터를 근거로 환자의 건강 상태의 신속한 진단을 의료진에 전달함으로써 적기에 적절한 임상 조치가 환자에게 취해질 수 있도록 하는 체액의 정량 및 정성 분석 장치에 관한 것이다.

배뇨가 가능한 환자에 있어서는 방사되는 체액(뇨)을 모으는 체액 수집부는 본체로 연결되는 도관과 본체와 결합되는 어댑터로 구성되며 더 상세하게는, 상기 체액 수집부에서 모아진 체액(뇨)을 저장하는 저장부와, 상기 체액 수집부에서 사용되는 세척수를 저장하는 세척수 저장부와, 상기 체액(뇨)수집부에 모아진 체액(뇨)을 뇨저장부로 이동시키고 상기 세척수 저장부의 세척수는 상기 체액(뇨) 수집부로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된 체액(뇨)수집 및 비데장치에 있어서, 상기 체액(뇨)수집부로 모아지는 체액(뇨)의 정량 및 체액(뇨와 혈액)의 성분을 측정하는 계측부와, 상기 계측부에서 측정된 값을 나타내는 출력부 및 상기 계측부 및 출력부가 하우징 내에 포함되게 구성하고 배뇨 능력이 없어서 도뇨관을 사용해야만 하는 경우에는 도뇨관에 연결된 뇨배액주머니에 모인 뇨의 질량을 계측할 수 있는 로드셀(load cell)을 뇨수집부 상부 또는 하부에 매립 장착하여 측정하도록 하는데 그 특징이 있다.

뇨, 뇨량, 뇨성분, 분석장치, 프린트, 디스플레이부, 세척, 어댑터, 정량측정센서, 프리즘, 초음파, 로드셀

Description

체액의 정량 및 정성 분석장치{Novel quantitative and qualitative analysis apparatus for measuring the body fluid}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 체액의 정량 및 정성 분석장치를 나타낸 사시도,

도 2a는 본 발명의 분석장치에 있어 상부통과 하부통의 분해된 상태를 나타내는 상하결합분리형의 분해사시도,

도 2b는 본 발명의 분석장치의 다른 실시예로서 전후삽입분리형의 분해사시도,

도 3은 본 발명 분석장치에서 상부통의 배면 상세사시도,

도 4는 본 발명의 분석장치의 연결홈을 상세히 나타낸 부분 사시도,

도 5는 본 발명 분석장치의 체액수집부에 연결되는 어댑터를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명 분석장치의 체액수집부에 연결되는 어댑터의 분리상태를 나타낸 사시도,

도 7은 본 발명 분석장치의 체액수집부에 연결되는 어댑터에 삽입된 필터를 나타낸 사시도,

도 8은 본 발명 분석장치의 뇨저장부과 결합되는 팩킹부의 내부를 상세히 나타낸 도면,

도 9는 본 발명자의 선출원 발명의 집뇨장치에서 뇨가 흐르는 통로를 나타낸 단면도,

도 10은 본 발명 분석장치의 내부에서 체액(뇨)이 흐르는 통로를 나타낸 단면도,

도 11은 본 발명 분석장치의 저장부를 대체하는 1회용 팩과 그 결합상태를 나타낸 사시도,

도 12는 본 발명 분석장치에 있어서 체액(뇨)의 유무를 감지하는 센서의 바람직한 실시예를 나타낸 단면도,

도 13은 본 발명의 분석장치에 있어서 체액(뇨)의 유무를 감지하는 센서에서 체액(뇨)이 없는 경우의 빛의 진행경로를 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 분석장치에 있어서 체액(뇨)의 유무를 감지하는 센서에서 체액(뇨)이 있는 경우 빛의 진행경로를 나타낸 도면,

도 15는 본 발명 분석장치가 컴퓨터와 데이터 통신하는 실시예를 나타낸 사시도,

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예로서 배뇨능력이 없는 환자용에 적합한 로드셀(load cell)이 내장된 분석장치 사시도,

도 17a~17c는 본 발명 배뇨능력이 없는 환자용에 적합한 분석장치의 다양한 결합형태를 보인 사시도,

도 18은 본 발명 분석장치의 다른 실시예의 본체 상부통 구조의 상세블럭도면,

도 19는 본 발명 분석장치의 다른 사용예로서 도뇨관에 연결된 뇨배액주머니(Urine Bag)에 표시된 눈금을 읽는 방식의 사용상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 상부통 11, 21 ; 손잡이

15 : 연결홈 20 : 하부통

12 : 디스플레이 및 제어부 18 : 밧데리

19 : 프린트 30 : 버튼

22 : 팩킹부 26 : 뇨저장부

31 : 수위 감지센서 32A,32B : 뇨통로

33A, 33B : 세척수 공급로 35 : 배출부

16 : 세척수 저장부 M1, M2 : 모터

36 : 공기 정화용 필터 37 : 필터 고정구

40 : 어댑터 41 : 어댑터 상부몸통

42 : 어댑터 하부 몸통 44 : 계측부센서관

54 : 이물질 제거용 필터 55 : 탄성지지편

100 : 분석장치 104 : 발광부

106 : 수광부 110 : 로드셀이 연결된 고리

120 : 프리즘 190 : 로드셀

200 : 배뇨액주머니 300 : 도뇨관

본 발명은 인체 체액의 정량 및 정성 분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사람의 체액의 양, 특히 뇨량을 계측하고, 또 뇨나 혈액 등 체액 중의 특정한 성분 예컨대 요소(Urea), 나트륨 양이온(Na⁺), pH, 뇨당(glucose), BUN, 크레아틴(Cr), 뇨단백(protein)을 분석 및 계측할 수 있는 신규한 분석장치에 관한 것이다.

본 발명에서 체액이라 함은 동물 및 사람의 몸에 존재하는 액상 성분 물질을 모두 포함한다. 일반적으로 체액이라 함은 사람이나 동물의 혈액, 림프액, 뇨, 타액, 땀 등을 모두 말하지만, 대표적인 사례로 사람의 혈액과 뇨의 경우에 대하여 설명한다.

환자의 뇨량의 측정은 순환혈류량 평가의 주요 인자이다.

각종 사고나 수술로 인한 실혈, 화상 등의 직접적 순환혈액량의 감소 또는 패혈증(혈액감염),심부전(심근경색,부정맥 등)으로 인한 간접적 순환 혈류량 부족으로 인해 인체는 쇼크(순환허탈) 상태에 빠지기 때문에 자율(교감,부교감)신경에 의해 의식에 관계없이 소동맥 수축이 이루어져 신체 각 장기에 공급되는 혈액의 양에 영향을 미치게 된다.

이 과정에서 가장 심각한 동맥 수축을 보이는 장기는 신장이며, 그 이유는 신장으로 혈액이 공급되면 혈액이 걸러져 자연스럽게 뇨가 형성되어 배출되므로 순환 혈액량이 더 줄어드는데 기여하기 때문이다.

자율 신경의 조절로 인해 신장 소동맥의 수축은 실혈 초기 신장으로 가는 혈액량을 차단하여 뇨 생성을 억제하는 방식으로 순환 혈류량 보존에 도움이 되나 장시간(6시간 이상) 그러한 상태가 유지되면 신장 세포의 손상을 초래하여 Acute renal failure(급성신부전)의 일종인 Acute tubular necrosis(ATN) 등을 일으키며 경우에 따라 영구적인 신장 기능 소실을 초래하기도 한다.

임상 현장에서는 각종 내과적 질환 또는 사고나 수술로 인한 실혈 시 이러한 부작용을 예방하기 위해 수액(링겔: 생리식염수)을 환자에게 공급하여 순환혈액량을 정상화시켜 신장으로 공급되는 소동맥의 이완을 유도하여 신장 세포 괴사를 방지한다.

이와 같은 수액 보충 후 순환혈액량이 적절한지, 신장에 적절한 혈액이 공급되고 있는 지의 여부를 평가하는 지표 중 가장 중요한 것이 배뇨량을 측정하는 것이다. 따라서 의료진이 순환혈액 부족분을 수액(링겔)을 통해 공급한 후 가장 먼저 체크하는 것이 바로 배뇨량이다.

즉 신체 내로 들어간 양과 나오는 양을 서로 비교함으로써 신장의 원활한 기능을 평가할 수 있을 뿐만 아니라 순환혈액량의 적절성 여부를 가늠할 수 있는 기준이 되기 때문이다.

또한 혈액과 뇨에 존재하는 성분 중 특정성분은 신장기능 평가에 있어 매우 주요한 지표(criteria)로 사용된다.

아래 표의 내용은 실제 의료 임상에서 사용되는 것으로 환자 상태 평가에 주요한 수식이다.

GFR (glomerular filtration ratio) 반영지표 : Creatinine clearance (Ccr)

(GFR의 정상범위 : 150L/day 또는 100mL/min)

Ccr (mL/min) = (Urine Cr ×Volume/Plasma Cr

Urine Cr : mg/dL, Volume : mL/min, Plasma Cr :mg/dL

상기 표 1에서 볼 수 있듯이 배뇨량(Volume)과 뇨와 혈액의 크레아틴(Cr) 성분을 알면 Cr clearance를 알 수 있고, 그 값은 GFR(glomerular filtration ratio) 즉 신장 여과기능을 반영하므로 신장기능을 평가할 수 있다.

수식	Pre-renal ARF 시사값	Intrinsic renal ARF 시사값
Cr ratio = Urine Cr/Plasma Cr	〉40	〉20
Plasma 내 BUN/Cr ratio	〉20
Nitrogen ratio = Urine BUN/Plasma BUN	〉8
Urine Osmolarity	〉500
Specific gravity	〉1,018
Urine Na+ 농도		〉20
★FE Na+ = Urine (Na+/Cr)/Plasma (Na+/Cr)	〈 1	〉1
★Renal Failure Index = U(Na+)/GFR = Urine Na+/(urine Cr/Plasma Cr)	〈 1	〉1

상기 표 2에서 알 수 있듯이 혈액과 뇨중의 각종 성분 즉, Cr, BUN, Na⁺, Osmolarity, specific gravity 등의 값을 알면 ARF(acute renal failure : 급성신부전)의 발생 원인을 추정할 수 있다. 즉 표 2에 표기된 Pre-renal ARF는 신장 전에 그 원인이 있음을 시사하는 것으로 각종 질병 및 원인에 의해 혈액량 자체가 부족한 것을 의미하고, Intrinsic renal ARF는 신장 그 자체에 문제가 있다는 것으로 각종 원인으로 인해 신장 세포 자체의 손상이 있음을 시사하는 것이다.

이들 지표중 ★ 로 표시된 FE Na⁺수식값과 Renal Failure Index 수식값은 가장 정확한 지표이기에 임상에서 가장 주요한 지표로 사용된다.

즉, FE Na⁺의 경우 혈액과 뇨의 Na⁺과 Cr의 농도를 상기 수식에 대입하여 나온 결과가 1보다 크면 환자의 신장세포 손상에 따른 신기능 장애를 의미하고 반면에 1보다 작으면 신장기능은 정상이나 환자의 순환혈액량이 부족한 상태임을 알 수 있다. 같은 방식으로 Renal Failure Index의 수식에 대입해서 얻은 결과를 활용할 수 있다.

이와 같이 배뇨량과 혈액 및 뇨 중의 특정 성분을 계측함은 각종 사고, 수술, 화상 등으로 인한 직접적 실혈환자나 또는 각종 내과 질환 환자에게서 중요한 의미를 지닌다.

이러한 급성 신장 질환 평가 외에도 뇨당 농도 및 뇨단백량 등을 정확히 측정할 수 있으면 만성 신질환의 조기 진단 및 예후 즉, 병의 진행 경과를 정확히 평가를 할 수 있다. 그 대표적 사례로 당뇨병성 만성 신질환 등의 신부전을 들 수 있다.

한편, 대부분의 중환자, 절대적 안정이 요구되는 환자(Absolute bed rest: ABR 환자) 등은 임상 현장에서 각종 다양한 내외과 질환으로 병원 입원 치료를 받고 있다. 이러한 환자군의 의료적 관리를 위해 기존의 경우에는 도뇨관 (Foley catheter)을 사용하고 있다.

이 도뇨관은 요도를 통해 방광까지 삽입하여 blooning을 통해 방광에 고정한다. 도뇨관을 통해 방광에 모인 뇨는 체내의 압에 의해 뇨배액 백주머니에 모이게 되고 이 백주머니에 표기된 눈금을 통해 축적된 뇨량을 측정한다.

상기 시술은 요도 입구로부터 방광까지 도뇨관(Foley catheter)를 삽입하는 것으로, 시술시 환자의 고통이 심하며 비뇨 기계 감염 등의 2차 감염을 초래할 뿐만 아니라 병원 내 항생제 내성 균주의 양산에 기여하는 실정이며, 도뇨관을 통한 비뇨기계 감염이 혈행성 감염으로 이어질 경우 생명을 잃을 수도 있다. 혈행성 감염으로 진행될 경우 사망률은 30%에 이르는 것으로 알려져 있다(내과학 Cecil 참고).

실제로 병원에서 뇨량의 실시간 측정 등을 위해 도뇨관(Foley catheter)삽입 시술 후 오한, 발열 등 감염의 징후가 있을 때 가장 먼저 시행하는 처치가 바로 이 도뇨관(Foley catheter)를 제거하고, 적절한 항생제를 투여 한 다음 그 경과를 지켜보아 후처리를 하고 있는 실정으로 기존 중증 질환(underlying disease)을 가지고 있는 경우 신장 기능의 영구 손실이나 생명을 잃는 등의 부작용을 초래하는 단점이 있었다.

특히 종래의 도뇨관에 연결된 뇨배액 백(주머니)의 눈금을 통해 배뇨량을 측정하는 방법은 다음과 같이 크게 3가지의 문제점이 있다.

첫째, 부정확하다. 주머니의 병상 위치에 고정된 방법과 상태에 따라 주머니 모양이 달라지고 그에 따라 뇨배액 주머니에 모인 뇨량의 높낮이가 달라지므로 이와같은 눈금을 읽는 방식은 오차가 매우 크다.

둘째는 불편하며 비효율적이다. 환자의 상태에 따라 다르지만 배뇨량을 측정하라는 의사의 지시가 있으면 현재는 간호사나 보호자의 인력에 의해 매시간 일일이 뇨배액 주머니에 모인 뇨를 체크하는 방식을 취하고 있다. 만약 병동에 응급환자가 생기게 되면 모든 의료진은 그 환자에 집중하게 되며 응급 환자 이외의 일반환자에 대한 관리는 소홀히 될 수밖에 없다.

셋째는 도뇨관을 통한 2차 감염이다. 이 문제가 가장 심각한 것으로 도뇨관 시술을 받은 환자의 경우 1주일 후 약 30%에서 비뇨기계 감염이 발생한다.(일반외과 Sabiston 참고). 그리고 이러한 비뇨기계 감염은 매일 3~ 5%씩 증가하며, 2주 이상 방치하면 거의 모든 환자에서 비뇨기계 감염이 생긴다(내과 Cecil 참고).

본 발명자는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배뇨가 가능한 환자와 배뇨능력이 없는 중증 환자의 뇨를 편리하게 수집하기 위한 여러 가지 수집장치 등을 제안한 바가 있다.

한국특허 출원 2000년 제 47602호, 동 출원 2000년 제 58206호, 동 출원 2001년 제 86938호, 동 출원 2002년 제 44362호 등에서는 환자의 의식이 없더라도 배뇨시 뇨를 자동으로 인식하여 흡입 처리하고 온수 비데로 세정하는 발명을 출원하였다.

본 발명자들의 상기 선출원 발명들은 뇨의 양을 뇨저장통에 수집된 양의 눈금을 통해 계측하는 방식으로 기존 뇨배액백의 경우보다는 정확하지만 인력에 의해 일일이 눈금을 읽어 계측하는 불편한 기존 방식의 개선이 없으며 뇨의 성분에 대한 계측에 대해서도 전혀 고려하고 있지 못하다.

또 상기 선출원 발명의 경우에는 집뇨장치가 도 9와 같은 구조로 제안되었으며, 이 경우 집뇨장치의 후단부에 뇨통을 저장할 수 있는 뇨저장부 (26)를 구성하고 있었기 때문에 뇨통로(27)가 도면과 같이 길게 형성되는 동시에 굴곡진 통로가 중력의 역방향으로 구성되어 있어서 장기간 사용 시 뇨태(뇨석)가 통로에 쉽게 형성되어 위생적으로 제품을 관리하지 못할 경우 쉽게 악취가 야기되는 문제점이 있었다.

그 뿐만 아니라 뇨저장부와 세척수저장부가 같은 공간에 비치되어 있는 구조이기 때문에 위생이 보장되어야 하는 세척수저장부의 오염이 우려되는 문제점도 내재하고 있었다.

게다가, 기존의 체액 성분 측정은 병원의 임상병리실에 있는 장비에 의해 계측되고 있는데, 이 장비의 경우 특정 화학물 첨가 후 분광 스펙트럼을 이용해 성분을 계측하는 방식이며, 그 값을 계측하여 의료진에 전달되는데 소요되는 시간이 24시간 이상 걸리고 있는 실정이다. 이와 같이 늦게 측정되는 이유는 특정 환자의 시료만을 계측하는 방식이 아니고 병원 내 입원한 모든 환자의 체액 시료에 라벨 작업을 하고 일괄 계측하고 다시 계측된 값을 각 환자의 이름과 대입되는 일련의 행정 작업을 거치기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 배뇨시 그 시각과 1회 배뇨량을 파악하고 이들의 누적인 1일 총 배뇨량을 파악하여 1회 평균 배뇨량을 구하고 배뇨 횟수와 배뇨를 주로 보는 시간대를 인지하여 배뇨의 양태(예:야뇨증, 빈뇨, 유붕증 등)를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 뇨와 혈액의 체액 중 특정 성분을 즉각 측정(1분내)하고 상기 표 2에 ★ FE Na⁺와 Renal Failure Index 수식이 입력된 제어부에서 연산하여 환자의 상태를 즉각 진단하여 의료진이 환자의 상태를 신속히 교정해 줄 수 있도록 기여할 수 있는 체액의 정성 및 정량 분석장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적은 배뇨가능 여부에 관계없이 모든 환자의 인체에 일제히 삽입 시술하던 도뇨관(Foley catheter)으로 인해 비뇨기계 2차 감염 등의 부작용이 빈번히 야기되는 것을 방지하고, 배뇨가 가능한 환자에게는 도뇨관을 삽입하지 않고 배뇨 능력이 없는 환자에게는 도뇨관을 삽입하되 효과적으로 본 발명을 적용할 수 있도록 하여 특히 배뇨가 가능한 환자에게는 비뇨기계 감염 발생을 처음부터 예방할 수 있도록 하였다.

또한 기존의 배뇨량 파악을 위해 일일이 의료진이나 간병인 등의 인력을 통해 매시간 뇨배액백에 모인 뇨량을 체크하고 기록하는 비효율적인 기존 방법을 크게 개선하여 전자동으로 배뇨량을 계측하고 출력할 수 있도록 설계 구성되어 의료진의 인력을 효율적으로 관리할 수 있도록 하였으며 배뇨 능력이 없는 환자의 경우에도 뇨량 측정이 가능하도록 하였다.

본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명자들의 선출원 환자용 집뇨 및 비데장치의 내부 구조를 더욱 위생적으로 개선하여 많은 사람이 폭넓게 대여하여 사용하여 도 오염의 문제가 없는 체액의 정성 및 정량 분석장치를 제공하는데 있으며, 환자 개인이 사용하면서 그 체액 시료를 직접 측정할 수도 있으므로 채집 후 1분 이내에 계측이 가능하였다.

본 발명은 종래의 뇨배액 주머니(Urine Bag)에 표시된 눈금을 읽어 얻었던 부정확한 데이터와 비효율성을 개선하여 배뇨가 가능한 환자의 경우에는 인체에 직접 삽입하지 않고 배뇨량과 체액(뇨, 혈액등)의 성분을 실시간으로 측정하여 그 데이터를 의료진에 신속히 전달할 수 있게 함으로써 적절한 조치를 즉각 취할 수 있도록 할 뿐만 아니라 종래 삽입형 도뇨관(foley catheter)의 비뇨기계 감염률 등의 부작용을 크게 낮추는데 기여하여 더욱 위생적이고 효율적인 의료관리를 할 수가 있게 하였다.

한편, 배뇨 능력이 없는 환자의 경우에는 도 19와 같이 삽입형 도뇨관에 연결된 배뇨액 주머니를 본 발명 장치 본체에 연결하여 사용하거나 뇨수집부 하부(도 17b) 또는 본체 상부통 하부 고리에 연결된 로드셀(load cell)을 매립 장착한(도 18) 본 발명 장치 본체를 사용하여 질량으로 뇨량을 측정하도록 하였다.

본 발명의 상기 목적들은 방출되는 체액(뇨)을 모으는 체액수집부와, 체액을 모으는 체액저장부와, 체액수집부에서 사용되는 세척수를 저장하는 세척수 저장부와, 상기 체액 수집부에 모여진 체액(뇨)을 저장부로 이동시키고 상기 세척수 저장부의 세척수를 상기 체액 수집부로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된 체액수집 및 비데장치에 있어서, 상기 체액 수집부에 모아지는 체액(뇨)의 정량 및 성분을 측정하는 계측부와, 상기 계측부에서 측정된 값 을 나타내는 출력부가 추가로 구성되고, 상기 계측부 및 출력부는 본체 내에 포함되게 구성시킴으로써 달성할 수 있다.

본 발명의 계측부로는 체액(뇨)량과 체액(혈액, 뇨 등)성분 중 특정 성분을 계측하는 2가지 장치를 들 수 있다.

체액(뇨)의 정량을 계측하는 기술적 과제는 2가지를 들 수 있다. 하나는 본 발명자들이 선출원한 유체 검출장치 한국실용신안 등록 제 320686호와 광센서를 사용하는 유량측정장치 한국특허출원 2005년 제97584호를 응용하여 본 발명에 연계시킨 것으로 본 발명의 기능 구현을 위해 가장 바람직한 구성이다. 나머지 하나는 초음파의 도플러 효과를 이용한 것을 들 수 있다.

체액(혈액, 뇨)의 성분을 측정하기 위한 기술적 과제로는 본 발명자들이 선출원한 바이오센서(한국 특허출원 2005년 제51645호)를 본 발명에 적용시킨 것으로 본 발명의 실시를 위해 가장 바람직한 구성이다.

본 발명의 제어부는 상기 계측부에서 계측된 값을 입력 저장하고 특정 출력부를 통해 출력할 수 있도록 제어할 뿐만 아니라, 상기 계측부에서 측정한 데이터를 특정 수식( FE Na⁺수식과 Renal Failure Index 수식 등)에 대입, 연산하여 그 결과 얻은 값을 근거로 환자의 임상적 상태를 진단할 수 있는 기능을 갖추도록 하였다.

본 발명의 출력부는 계측부에서 측정한 데이터 값을 제어부에 의해 조절되어 필요한 경우 그 기록 값 및 결과 값을 디스플레이, 내장 프린터, 외장 프린터, USB 포트, RF장치, 블루투스 등과 같은 수단을 통해 출력할 수 있다. 이러한 출력부로 인해 의료 현장의 효율적 관리 및 재택환자의 원격 진료가 가능한 근거를 마련할 수 있다.

본 발명은 많은 사람들에게 혜택을 주기 위해 렌탈(대여)사용이 가능하여야 하며 이를 위해 반드시 위생적 구조를 갖추어야 하므로 본 발명자들의 앞에 기재한 선출원 발명의 불합리한 집뇨 장치의 구조를 개선하여 체액이 흐르는 도관에 잔류물이 고이지 않게 하고 오염원을 격리시키고 1회용 팩을 사용할 수 있도록 하여 위생적이고 관리가 편리하도록 하였다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 체액의 정량 및 정성 분석장치의 바람직한 실시예의 사시도를 나타내고 있다. 본 발명의 분석장치 본체 (100)는 연결홈 (15)을 통하여 도시하지 아니한 체액 수집부(본 발명자들의 선출원 발명 발명특허 제 44362호 참조)의 끝단인 어댑터(도5)와 끼워 맞춤 고정되고, 이 체액수집부를 통하여 공급되는 체액을 통과시켜 분석장치 (100)에서 그 체액의 양에 대한 계측과 성분을 계측하게 된다.

본 발명의 분석장치를 형성하고 있는 본체 (100)는 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이 크게 상부통 (10)과 하부통 (20)으로 구성된다. 도 2a는 상부통과 하부 통이 상하결합분리형이고 도 2b는 상부통과 하부통이 전후삽입분리형이다.

상기 상부통 (10) 및 하부통 (20)은 측면 중앙의 외부에 스프링이 탄설된 버튼 (30)에 의하여 상하로 결합되거나 분리될 수 있게 구성되어 있다(도 3).

본 발명의 분석장치는 이와 같이 상부통과 하부통이 분리되는 구조를 취하고 있기 때문에 오염이 될 수 있는 저장부를 본 발명의 다른 구성요소들과 별개로 격리시켜 보다 위생적으로 취급 사용할 수 있는 장점이 있다(도 2a 및 도 2b).

본 발명의 또 다른 실시예로서 배뇨능력이 없는 환자에게 적용할 수 있는 분석장치를 제공한다(도 16). 이와 같은 형태의 본체 (100)는 침대 옆에 고정하여 사용할 수 있으며 상부통 (10)이 하부통 (20)과 로드셀 (190)이 매립 장착된 고리 (110)에 의하여 결합분리되거나(도 17a), 측면삽입분리형(도 17b) 또는 전면삽입분리형(도 17c)의 어느 형태의 구조라도 좋다. 이 방식의 분석장치 본체(도 16 ~ 도 19)는 도 1 내지 도 3의 기본형이 가지지 못하는 특성을 가지는데 이는 본체상부통 (10) 하단에 고리 (110) 연결된 로드셀 (190)에 의한 질량측정방식을 수행하게 하고 배뇨능력이 없는 환자에게 뇨량 및 뇨성분 측정이 가능하도록 하였다. 상기 로드셀 (190)의 매립 장착방법은 도 18과 달리 하부통 (20) 하단부에 설치하는 방식을 취할 수 있다(도 17b).

본 발명에 따른 도 1의 기본형 분석장치 본체 (100)의 상부통 (10) 상단에는 손잡이 (11)가 형성되고, 그 손잡이 (11)의 앞쪽에는 디스플레이 및 제어부 (12)가 설치되어 있으며, 그 전방에 체액수집부의 어댑터(도 5의 40)가 삽입되는 연결홈 (15)이 형성되어 있다.

이와 같은 기본형의 구체적인 구성은 배뇨능력이 없는 환자용 본 발명 분석장치의 다른 실시예 도 16에서도 동일하게 적용된다.

상기 디스플레이 및 제어부 (12)의 하부(도 1) 또는 후면부(도 18)에는 출력부를 설치하고 소형 프린트 (도 3의 19)를 내장하여 계측된 결과를 출력할 수 있도록 구성된다.

상부통 (10)의 상부에 나타내고 있는 마개 (14)은 세척수 저장부의 마개를 나타내고 있다.

하부통 (20)은 저장부(25)가 삽입되어 있고, 저장통 손잡이 (21) 및 팩킹부 (22)가 나타나 있다.

상기 하부통 (20) 및 저장부 (25)는 하부의 나사 (23)를 통하여 분리 및 조립되게 구성할 수가 있다.

부호 32A는 상기 어댑터 상부몸통의 체액(뇨)통로, 33A는 그 어댑터 상부몸통의 세척수통로이며, 32B는 어댑터 하부몸통의 체액(뇨)통로, 33B는 어댑터 하부몸통의 세척수통로를 나타내고 있다.

여기서 미 설명된 체액(뇨)수집부는 하기 3가지 종류의 구성 요소로 이뤄지는데 즉, 체액을 흡입하기 용이한 수집구와 본체로 연장된 도관, 그리고 도관의 끝단에 위치하며 본체와 연결되는 어댑터로 구성된다(이들의 구체적인 구성은 본 발명자들의 선출원 발명특허 제 44362호 참조).

상기 수집부의 도관 또한 3가지 구성으로 이뤄져 있다. 즉, 뇨 또는 혈액 등의 체액을 흡입하는 도관과 세정액을 분사하기 위한 배출 도관 및 수집부의 센서와 본체의 제어부 간에 전기적 신호를 주고받을 수 있는 전원선이 각각 별개로 형성된 구조로 이루어져 있다.

도 5는 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 구성으로서 체액(뇨)수집부의 연결도관 끝단에 위치하여 본체 (100)에 연결되는 구조인 어댑터를 나타내고 있는 것으로서 먼저 어댑터에 대하여 설명한다.

상기 어댑터(도 5의 40)는 체액(뇨)수집부를 본체에 고정시키는 역할과 하기 2가지 주요한 기능을 가진다.

첫째는 체액 량(특히 뇨량)을 측정하는 센서 (49)가 내장되어 있으며 둘째는 본체 (100)로 유입되는 체액 중의 이물질을 걸러 낼 수 있는 이물질 제거용 필터(54)를 내장하고 있다.

상기 어댑터 하부몸통의 투명 재질은 2가지 측면에서 유용하다. 즉 상기 설명한 뇨량 측정의 광센서 조합을 위한 투명구조가 필요할 뿐만 아니라, 앞서 설명한 어댑터 내부의 필터에 이물질 축적 여부를 쉽게 외부에서 판별할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 어댑터 (40)의 상부몸통(41)에 도시된 2개의 연결관(32A,33A)은 체액수집부의 도관 (33)과 연결되는 통로이다. 여기서, 내부 직경이 큰 도관이 체액(뇨)통로(32A) 이며, 다른 하나가 비데용 세척수 통로(33A)이다.

상기 어댑터 (40)는 상부몸통 (41)과 하부몸통 (42)으로 구성되며 상기 상부몸통 및 하부몸통은 탄성력이 있는 고정편 (48)에 의하여 걸림턱 (43)에 고정되게 하였다.

도 6은 상기 하부몸통 (42)에 형성된 탄성력 있는 고정편 (48)과 상부 몸통 (41)을 도시하였으며, 상기 상부 몸통 (41)에는 상기 고정편 (48)의 대향면에 걸림턱 (43)이 형성되어있어 억지 끼워맞춤 구조를 형성하여 용이하게 조립 및 분리가 가능한 구조를 갖추고 있다.

상기 기술한 것처럼 어댑터의 손쉬운 분리 및 교체가 가능한 구조가 요구되는 이유는 도 7과같이 어댑터 하부몸통 내부에는 필터 (54)가 존재하기 때문이다. 이 필터는 음모나 휴지조각 등의 이물질이 본체 구동부로 유입되는 것을 방지하여 본체내 구동부의 고장을 예방하는 역할을 한다. 따라서 필터에 낀 이물질을 자주 갈아 주기 위하여 사용자가 쉽게 어댑터를 분리하여 필터를 세척한 후 다시 조립이 가능하도록 하기 위함이다.

그리고 상기 어댑터 (40) 내부의 필터는 반드시 어댑터 내부에 위치할 필요는 없으며 구동부의 전방부이면 어디든 좋으며 그 효과에는 차이가 없다. 따라서 수집부 구성요소인 어댑터 내부가 아닌 본체의 연결홈과 같은 부위나 수집부의 체액을 모으는 수집구 부위에 설치하여도 좋다.

또, 상기 어댑터의 상부몸통 (41)은 상술한 바와 같이 체액(뇨)통로(32-A) 및 비데세척수의 공급통로(33-A)뿐만 아니라 센서 신호 전달부의 전극(도6 및 도 7의 49)을 추가로 구비하고 있다. 이는 체액(뇨)수집부에 액체가 들어오면 수집부에 장착된 센서의 신호가 구동부의 동작여부를 본체의 제어부로 전달하기 위한 신호전달통로의 체액수집부 끝단으로 설명할 수 있다.

그리고, 상기 어댑터(40)가 본체의 연결홈(15)에 결합시 어댑터 상부몸통 (41)에 구성된 신호 전달부의 전극(도6 및 도 7의 49)은 그 위치에 대향된 도 1 및 도 2의 연결홈 (15) 내부의 전극 (도 4의 49B)과 접촉 교합을 이루게 된다. 즉, 수집부에 장착된 센서의 신호가 본체의 제어부에 전달되는 전기 신호 전달로의 통로의 역할을 한다.

또한 도 5 및 도 6의 어댑터 (40) 상부의 몸통 좌우 양 측면에 위치한 탄성지지편(55)은 도 4에 도시한 본체의 연결홈에 고정시 삽입부 (55B)와 억지 끼워맞춤식으로 지지 및 고정되어 상기 어댑터 (40)와 본체 (100) 간의 탈착이 손쉽게 이뤄지도록 구성되어 있다.

한편, 체액수집부를 별도를 도시하고 있지 아니한 이유는 상술한 바와 같이 체액은 오줌, 혈액, 림프액, 타액 및 땀을 포함하고 있기 때문에 각각의 체액에 따라 체액수집부의 형상이 변경될 수 있기 때문이다. 또한 상기에서 설명한바와 같이 본 발명자들에 의해 선출원된 발명들의 뇨수집부를 그대로 사용할 수도 있기 때문이다.

그러나 어댑터의 경우는 각 종 체액의 종류와 관계없이 그 구조가 유사하거나 동일할 뿐만 아니라 본체와 결합되어 계측부로서의 기능을 수행하기 때문에 제품 구성상 수집부의 구성요소이지만 본체의 주요한 구성요소로서 본 명세서에 함께 설명하였다.

도 3은 본 발명 분석장치 본체 (100) 중 상부통 (10)을 상세히 나타낸 배면 사시도이다.

상기 상부통 (10)의 일측에는 세척수 저장부 (16)가 일체로 형성되어 있고, 타측에는 상술한 바와같이 도 1의 연결홈 (15)을 통하여 배출부 (35)가 일체로 구성되어 있다.

상기 연결홈 (15)은 배출부 (35)와 내부 도관을 통해 상하 수직으로 연결되게 형성되어 있고 상기 연결홈(15)과 배출부(35) 사이에 구동부(도 3의 M1)가 위치한다. 즉, 상하 수직으로 관통하여 설치된 어댑터 내부 통로 (32A-B)는 연결홈(15)에 결합되어 구동부로 연결되며 이는 다시 배출부(35)를 통해 저장부 (25)에 체액(뇨)을 보내게 구성되어 있으며 이 모든 경로는 상하 수직으로 최대한 짧게 구성되어져 있다.(도 10의 파란색 화살표 B 참조).

이러한 구조는 본 발명자들의 선출원 발명(도9 참조)의 체액 흐름의 통로의 불합리한 구조를 개선한 것이다. 즉 도 9의 경우는 본 발명자들의 선출원 발명을 도시한 것으로 체액(뇨)이 지나는 도관이 길고 중력에 역방향으로 구성되어져 있어(붉은색 화살표 A 참조) 체액(뇨)이 도관에 쉽게 잔류되므로 오염원으로 인한 부식 및 악취 등이 쉽게 발생하지만 위생적 관리는 오히려 더 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기 단점을 개선하기 위하여 상기 도 10에 도시한 바와 같이 상하 중력방향으로 짧은 체액(뇨) 도관(파란색 화살표 B 참조) 형태로 구조적 개선을 이루었다. 따라서 도관 내 체액(뇨)의 잔류가 생기지 않을 뿐만 아니라 청소 등의 관리가 간단하며 편리해져 매우 위생적이다.

따라서, 본 발명의 저장부로서 뇨저장통 (25)대신에 필요시 도 11에 도시한 바와 같은 1회용 팩 (47)도 사용할 수 있도록 구성하였다. 즉 1회용 팩 장착의 방법으로는 필터 고정구 (37) 형상과 1회용 팩 고정구 (46)의 형상이 회전하여 서로 끼워 맞춤으로 고정되는 구조를 이루고 있으나 결합이 용이한 구조이면 어떠한 구조라도 사용할 수가 있다.

도 8은 본 발명 분석장치의 저장부와 결합되는 팩킹부의 내부를 상세히 나타낸 도면이다.

도면에서 팩킹부 (22)는 도 2a 및 도 2b와 동일한 팩킹부를 나타내고 있으며, 상기 팩킹부 (22)를 통하여 하부의 저장부 (25)와 결합되는 것으로 이 팩킹부 (22)에 의하여 저장부에 모인 체액(뇨)이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

이 팩킹부 (22)의 내부는 상술한 바와 같이 위에서부터 수직방향으로 순차적으로 어댑터 내부 체액(뇨)통로(32A, 32B)에서 연결홈(15),구동부(M1),배출부(35)로 형성되며, 가장 아래에 있는 배출부 (35)의 주위에 도너츠 형태의 필터 (36)가 고정된 것을 나타내고 있다. 체액(뇨)을 흡입하여 저장부에 체액을 배출하면 저장부 내부에 모여 있던 악취가 내포된 공기가 저장부 밖으로 밀려 나오게 된다.(도 8의 노란색 화살표 참조). 이러한 악취는 사용자에게 혐오감을 줄 수 있으므로 공기 정화용 필터 (36)를 통해 걸려져 악취가 제거된 후 외부로 배출되게 구성하였다(도 8의 파란색 화살표 참고).

상기 필터는 일정시간 경과 후 교체 및 세척할 수 있으며 공기정화 특성이 있는 활성탄 분말이 첨가된 소재나 제오라이트 성분이 바람직하나 공기 정화 특성이 있는 소재면 무엇이든 적합하다.

또한 도 3의 부호 19는 도 1의 디스플레이 및 제어부 (12)하단에 설치된 프린터를 나타내며, 상기 프린터 후방 좌우에 형성된 밧테리 (도3의 18)는 충전용 전 원을 나타낸다. 여기서 전원을 공급하는 각각의 선들의 도시는 생략하였다.

본 발명은 일반적인 가정용 공급전원(110~220 Volt)을 사용하고 있으나, 별도로 충전용 밧테리 (도3의 18)를 내장하고 있어 공급전원이 없는 장소에서도 사용할 수 있는 특징이 있다. 이러한 특징은 본 발명자들이 선출원한 자동집뇨 및 비데 장치의 경우는 별도의 외장형 밧테리를 구성토록 한것을 개선한 것으로 본 발명을 좀 더 편리하게 움직이며 사용할 수 있도록 하는 장점을 부여한다. 선출원의 경우는 외장형 별도 밧테리를 사용하여 이동시나 사용상에 많은 제약이 따랐다.

또, 이 세척수공급로 (도3의 33)의 주위에는 도시되어 있지 아니하지만, 전기로 발열이 가능한 코일이 감겨있는 구조를 하고 있으므로 비데 작용 시 공급되는 물의 온도를 일시적으로 상승시킬 수가 있다. 본 발명자들의 선출원의 경우는 세정수 저장부를 대기시 항상 히팅하도록 되어 있어 전력이 많이 소모될 뿐만 아니라 안전 장치가 추가로 필요하였다.

본 발명에서는 상기 배출부(35) 하단에 광센서(도 3 및 도 4의 31)를 사용하여 저장부에 체액(뇨)이 배출부(35) 수위까지 차오르면 만수위를 인식하고 경고음을 울려 사용자로 하여금 저장부를 비우도록 알리게 구성되어있다. 이러한 저장부 만수위 인식센서(도 3 및 도 4의 31)는 본 발명자들이 선출원한 유체검출장치 한국실용신안 등록 제 320686호의 인식센서를 응용한 것으로 가장 바람직 구성이나 이외 전극센서나 공기압센서 또는 부표를 이용한 간단한 구조 등을 사용하여도 무방하다.

상기 저장부 만수위 인식 센서는 세정수 저장부에 동일하게 응용되어 세정수 부족 인식 센서로 활용될 수 있으며 그 기술적 수단으로서도 상기 유체검출장치가 가장 적합하다 하겠다. 그러나 이러한 수위 센서로서는 부표에 내장된 자석센서 등을 사용해도 무방하다.

이상 설명한 본 발명 분석장치 본체의 주요 구조 개선된 점을 정리하면 다음과 같이 요약된다.

첫째, 어댑터 내부의 필터가 잘 보이도록 투명재질로 구성하여 필터교체 여부를 외부에서 쉽게 판별되도록 하고 동시에 어댑터가 손쉽게 분리 및 조립이 되도록 하여 필터 교체 및 세척이 편리하도록 함.

둘째, 저장부만 별도로 하부의 내측으로 격리 폐쇄시켜서 다른 구성부품의 오염을 막도록 함.

셋째, 본체 내 체액(뇨)이 지나가는 도관을 상하 수직방향으로 최대한 짧게 설치하여 잔류가 고이지 않게 하고 청소 및 관리가 손쉽게 함.

넷째, 1회용 팩을 손쉽게 탈부착할 수 있는 특성을 부가함.

다섯째, 공기 정화 필터 장착으로 사용시 악취를 제거함.

여섯째, 충전용 밧테리를 내장하여 사용중 이동 등의 전원 공급 문제에 구애 받지 않게 함.

일곱째, 비데 세정수의 히팅을 위해 소모되는 전력을 낮추고 안정성을 더함.

여덟째, 각 저장부 만수위 및 부족 상태를 확실하고 효율적으로 파악할 수 있는 인식 센서 장착함 등을 들 수 있다.

이러한 본체 구조 개선을 통해 편리한 관리와 위생적 관리의 장점을 극대화 시킴으로써 병원이나 재택에서 본 발명의 혜택을 받을 많은 환자들이 대여(렌탈) 사용 하여도 위생에 만전을 기할 수 있도록 하였다.

이하 본발명의 계측부, 제어부 및 출력부에 대하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 구동부는 체액의 흡입기능과 비데 세정 기능을 가지며 본 발명자들의 선출원 발명 한국 특허 제 494365호와 그 기본 기능이 동일하다.

흡입기능은 체액(뇨)수집부에 장착된 센서가 액체를 인식한 후 제어부에 신호를 보내면 제어부가 흡입모터 (도3의 M1)를 즉각 구동시켜 저장부 (25)로 체액(뇨)을 신속히 흡입 및 저장되도록 하는 것이다.

비데 세정기능의 경우 체액(뇨)의 흡입이 완료되거나 또는 비데 사용을 원하면 제어부에 의해 세척수를 공급하여 자동으로 세척하는 비데동작을 수행하기 위한 것이다. 이러한 기능을 수행하기 위해 도 5의 어댑터 (40) 내부 통로인 세척수통로 (33A)는 상기 세척수 저장부(도 3의 16)와 연결되며 비산화 금속재질(예, 스테인레스, 티타늄 등)로 가공된 세정수 공급로(도 3의 33)와 내부 도관을 형성하며 연결되게 형성되어있으며 상기 어댑터 내부 세척수통로(33A 및 33B)와 세정수공급로(도3의 33) 사이에 구동부의 비데용 배출모터 (M2)가 구비 되어 있다.

이하는 계측부를 구분하여 설명한다.

정량 계측 센서

정량 측정 센서는 본체의 연결홈(15)내부에 위치한 광센서와 상기 체액(뇨)수집부 구성 중 어댑터 (40)의 투명구조가 조합되어 그 기능이 구현된다. 이러한 특성의 상세한 구성을 하기에 하나씩 설명하도록 하며 그 원리는 본 발명자들이 선출원한 한국 실용신안 등록 제320686호의 유체검출장치 및 광센서를 사용하는 유량 측정 장치(2005년 특허출원 제 97584호)에 그 기초를 두고 있다.

상기 어댑터 (40)의 하부몸통 (42)역시 별개의 체액(뇨)통로(32B)와 세척수통로(33B)로 구성되어 있으며 투명재질로 형성되어 있는 점이 특징이다.

투명한 하부몸통 체액(뇨)통로(도 5 및 도 6의 32B)의 일측 또는 양측에 프리즘 구조가 형성되어 있으며 투명한 재질의 프리즘 구조는 본체의 연결홈(15) 내부에 위치한 광센서와 조합된다(후술하는 도 12 내지 도 14 참조).

즉, 어댑터 (40)가 본체의 연결홈 (15)에 결합시 상기 연결홈의 내부에 장착된 광센서 (31)에 어댑터 하부몸통 (42)의 체액(뇨)통로(도 5 및 도 6의 32B)가 형성된 투명한 프리즘 구조의 센서관(44)이 조합된다.

한편, 연결홈(15)에 삽입되고, 상기 연결홈 내부에 장착된 광센서 (31)가 상기 센서관(44)과 조합되어 체액(뇨)통로 내부로 흐르는 체액(뇨)의 양을 측정하게 되는 것이다.

여기서, 정량측정센서는 체액(뇨)수집부의 끝단인 어댑터(40)와 본체의 연결홈(15) 에 각각 내장되어 있으며 서로 결합이 될 때 비로서 그 기능을 발휘하도록 구성되어 있으며 도 12는 이 같은 광학적 원리를 응용하도록 구성되어 있다.

프리즘과 광센서 조합의 구조는 복수개 설치가 가능하며 이들 복수개 센서로부터 얻은 결과의 평균값을 취합하면 더욱 정밀한 측정이 가능해 진다.

본 발명의 계측수단은 이와 같이 정량측정센서로 이루어진다.

상기 정량 측정센서는 구동부 전단부 예컨대, 바람직하게는 연결홈 (15)에 위치한 것으로 설명하고 있으나, 구동부 후위부 예컨대, 배출부 (35)에 장착할 수도 있고, 체액수집부 및 뇨저장부에 위치시킬 수도 있다.

도 12는 본 발명에서 체액(뇨)감지를 나타내는 센서의 일 실시예의 단면도이다.

발광부(104)는 어댑터 (40) 하부몸통 (42)의 체액(뇨)통로 (32B) ,즉 센서관(도5의 44)과 맞닿지 않는 연결홈(15) 내부 외측의 일면에 설치되고, 발광부(104)의 정면이 프리즘(120)의 일면을 향하고 있어 상기 프리즘(120)의 내부를 향해 빛을 발하도록 한다. 이 프리즘(120)의 내부를 향한 빛은 상기 프리즘(120)의 접촉면(118)까지 전달되게 된다.

수광부(106) 역시 어댑터 하부몸통의 체액(뇨)통로 (32B),즉 센서관(도5의 44)과 맞닿지 않는 연결홈(15) 내부 외측의 타면에 설치되고, 수광부(106)의 정면이 프리즘(120)의 타면을 향하고 있어 프리즘(120)의 내부로부터 빛을 입력받도록 한다.

도 13은 본 발명 분석장치의 프리즘(120)과 접촉된 어댑터 하부몸통의 체액(뇨)통로 (32B),즉 센서관(도5의 44)을 포함하는 유체 검출장치에 유체(뇨)가 없는 경우의 빛의 진행경로를 나타낸 도면이다.

발광부(104)에서 프리즘(120)으로 출력한 빛은 프리즘(120) 일면에 수직으로 입사하여 내부를 직진한다. 프리즘(120) 내부에서 직진하던 빛은 입사각(i) 의 각도로 입사하면서 접촉면(118)에 접하게 되고, 접촉면(118)에서 전반사 되며, 전반사된 빛은 직진하여 수광부(106)로 입력되게 된다.

도 14는 본 발명 분석장치의 프리즘(120)과 접촉된 어댑터 하부몸통 체액(뇨)통로 (32B),즉 센서관(도5의 44)을 포함하는 유체 검출장치에 유체 (뇨)가 있는 경우 빛의 진행경로를 나타낸 도면이다.

유체가 있는 경우 빛은 전반사되지 않고 굴절되어 유체가 있는 체액(뇨)통로 (32B),즉 센서관(도5의 44)의 내부로 입사한다.

이때 빛이 전반사되지 않고 굴절되어 입사하기 위해서는 프리즘(120)으로부터 유체로의 입사각(i) 가 임계각 이하이어야 한다.

도 5와 같이 제1 센서관(44) 내에 유체가 있는 경우, 임계각은 θ = sin -1 (N유체/N프리즘)의 값을 갖게 된다(N유체는 유체의 굴절률, N프리즘은 프리즘의 굴절률).

따라서 체액(뇨)이 있을 때 전반사되지 않고 입사되기 위해서는 입사각이 임계각(유체와 프리즘 사이의 임계각) 이하이며 그 임계각은 프리즘(120)의 재질 종류에 따라 결정된다.

상기의 경우 광센서로 구성된 정량측정센서 단수개 사용하고 있는 것에 대하여 설명하고 있지만, 정량측정센서를 센서관(도 5의 44)을 따라 상하로 복수개 설치할 수 있으며 그럴 경우 복수개 센서에서 계측된 각각의 값을 평균하여 연산할 수 있으므로 계측의 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한 상기 광센서인 정량측정센서는 초음파 신호를 발생하는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부로부터 출력된 음파가 도관 내 유체를 감지하는 초음파 수신부로 이루어지고, 도플러 효과를 이용하여 연산을 통해 체액(뇨)량을 계측하도록 할 수도 있다.

이와 같은 광센서를 이용하여 액체의 유량을 계측함의 잇점은 투명한 프리즘형태의 센서관(44) 외부에 광센서가 장착되어 체액(뇨)통로(32A와 32B) 도관내로 지나는 체액(뇨, 혈액)에 계측부 센서가 전혀 오염되지 않아 영구적 수명이 보장되며 즉각적인 계측 및 관리가 매우 위생적인 것등의 여러 잇점을 들 수 있다.

이러한 특성은 다른 종류의 유량 측정 센서의 경우와 비교하면 그 우수성이 더욱 부각된다. 예를 들어 도관내 임펠러의 회전수를 반영하여 유체량을 계측하는 일방적 방식의 경우, 주요한 2가지 문제점에 봉착한다. 첫째는 오차가 크다는 것이다. 즉, 유체(체액, 특히 뇨)가 도관내부를 지나갈 때 액체와 기포가 함께 임펠러의 회전에 기여하므로 측정값의 오차가 커질 수 밖에 없다. 둘째는 비위생적이며 고장이 잦다는 것이다.

체액(특히 뇨, 혈액 등)의 유체에는 각종 염과 유기물질 등이 다량 존재하므로 쉽게 이물질이 형성되어 임펠러의 회전이 원활치 못하게 되며 이러한 이물질의 축적은 악취 및 오염의 근원이 될 수 밖에 없다. 이외에 열센서를 이용한 경우는 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 체액에 직접 노출되어야 하므로 쉽게 부식되어 고장이 잦게 된다.

체액 성분 측정 센서

이하, 체액 성분 측정의 설명은 편의상 체액량 측정의 경우 상기 체액을 뇨(오줌)에 한정하여 기술하지만 체액 성분 측정의 경우는 뇨에 한정되는 것은 아니며 이는 상술한 여러 종류의 체액(특히, 뇨와 혈액)에 내포된 특정 성분에 대한 계측으로 이해될 수 있을 것이다.

체액 성분 측정 센서는 체액(혈액, 림프액, 뇨, 타액, 땀 등)의 특정 성분에 반응하는 센서로서 체액(특히 혈액, 뇨)이 닿을 수 있는 곳이면 어떠한 위치에 고정하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 1회용 센서인 바이오센스에 체액을 묻힌 후 도 1의 디스플레이 및 제어부 (12)에 삽입시켜 성분을 분석할 수 있도록 설명되고 있으나, 상기 제어부와 전기적 신호전달이 가능한 구조이면 체액과 접촉하는 부위면 어디에 장착시켜도 특정 성분의 계측, 메모리 저장 및 출력 등의 기능을 수행할 수 있다. 따라서 정량센서와 같이 체액(뇨)수집부의 전방부인 수집구, 체액(뇨)수집부의 후단부인 어댑터,본체내 구동부 전방부 예컨대, 수집부의 어댑터가 장착되는 연결홈 (15) 또는 구동부 후방부 예컨대, 배출부 (35) 또는 저장부 등이 가능하다.

상기에서 설명한 체액 성분 측성 센서는 효소로 구성된 바이오센서 (BS)이다.

상기 바이오센서는 본 발명자들의 선출원된 발명 한국 특허출원 2005년 제 51645호에서 제안한 바가 있는 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

이 바이오센서는 고정화막용 자기조립 단일층의 구조를 가지고 있는 것으로 3-머캅터프로피온산(3-mercaptopropionic acid)으로 제조하여 단일층의 고정막이 형성되게 구성하고 있다.

이와 같은 센서의 경우 다공질 실리콘을 기질을 사용하여 제조하며 이 경우에 평면 전극보다 감도가 3배 정도 증가되어 보다 효과적인 체액 중 특정 성분을 계측할 수가 있다.

본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 이와 같은 효소센서 외에도 적절히 제조된 면역센서, DNA 센서, 세포센서를 사용할 수가 있으며 이 밖에도 실험실 칩의 사용도 가능하다.

이하는 제어부에 대하여 설명한다.

본 발명의 디스플레이 및 제어부(12)에는 본 발명자들의 선출원된 발명 한국 특허 제 494365호와 같이 구동부 및 각 저장부의 센서를 제어하는 기능 외에 계측부와 출력부를 제어하는 주요한 기능이 추가 되었다.

계측부에서 측정한 체액의 량과 특정 성분의 데이터 값을 메모리에 기억 저장시키고 특정 수식(상기 표-2에 ★FE Na⁺와 Renal Failure Index 수식)에 그 데이터 값을 입력하여 연산하여 그 결과를 근거로 환자의 상태를 진단 평가할 수 있는 기능도 갖추어져 있다.

예를 들면 [표 2]에 설명된 ★FE Na⁺=Urine(Na+/Cr)/Plasma(Na+/Cr)

수식에 계측부에서 측정한 뇨 중 Na+농도, 뇨중 Cr 농도, 혈액 중 Na+ 농도, 혈중 Cr 농도 등을 대입하여 연산한 결과가 1보다 크면 신장 자체에 문제가 있음을 진단하고, 1보다 작으면 순환계에 문제가 있다고 진단할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방식으로

★Renal Failure Index=U(Na+)/ GFR =Urine Na+/(Urine Cr /Plasma Cr ) 의 수식에 대한 값도 연산하여 진단에 활용할 수 있다.

이하에서는 출력부에 대한 설명이다.

본 발명의 출력부는 상기 계측부에서 측정한 값을 출력하는 수단으로써 측정된 값을 출력하는 하는 디스플레이부 및 프린터(도 1의 12)를 포함하고 있다.

출력부라 함은 내장 프린터, 액정화면, USB포터, 및 유무선 출력장치 등을 포괄하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 출력장치 중 프린터의 경우는 별도의 외장 형태로 구성시킬 수도 있다.

상기 출력부에는 USB 포트를 더 구비하여 외부 메모리 기억소자를 통하여 계측된 데이터를 전달 저장되게 구성할 수 있으며, 상기 출력부에 무선통신을 위한 RF 장치 또는 블루투스 칩 등을 더 포함시킬 수 있으며, 이러한 구성을 통해 본 발명의 혜택을 받는 각 병실의 개개 환자들의 체액을 통해 얻을 수 있는 각종 데이터를 병동의 중앙 컴퓨터로 그 계측값을 실시간으로 전송할 수 있으므로 효율적인 의료 관리가 가능해 질 수 있음을 시사한다.

그뿐만 아니라, USB포트를 통한 개인 컴퓨터와의 연계는 도 15와 같이 인터넷을 통하여 병원의 주 컴퓨터(main computer)에 연결될 수가 있으므로 재택환자의 체액을 통해 얻을 수 있는 각종 데이터를 병원의 주치의에게 직접 전송할 수가 있으므로 원격 진료의 근간을 마련할 수 있음도 시사한다.

더 나아가, 본 발명은 질량계측개념을 도입하여 로드셀(Load Cell)에 의하여 체액(뇨)량의 계측이 가능하며 상기 로드셀의 매립 장착 위치는 가변적으로 착탈형으로 하거나, 전면 또는 측면 삽탈형으로 제작할 수 있으므로 배뇨능력이 없는 환자에게 바람직하게 사용할 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 각종 응급 내외과적 순환혈액 부족 환자 중 배뇨가 가능한 환자 및 배뇨 능력이 없는 환자에 있어서 체액(뇨)수집부에 방사된 체액(뇨)을 센서로 인식하여 자동으로 흡인 처리하고 배뇨 시각 및 뇨량을 정확히 측정하여 메모리에 저장 기록하거나 기록된 데이터의 단순출력 뿐만 아니라 상기 표-2에 소개된 ★FE Na⁺와 Renal Failure Index 수식 등이 제어부에서 연산되도록 하여 그 수식값을 근거로 환자의 상태를 임상 현장에서 신속히 진단할 수 있도록 하여 의료진이 환자의 상태에 따라 신속히 적절한 의료서비스를 제공하는 효과가 있다.

또, 본 발명은 배뇨가 가능한 환자에 있어서 인체에 삽입하는 기존의 도뇨관을 사용하지 않으므로 기존 도뇨관의 부작용인 비뇨기계 감염을 크게 줄일 수 있으며 이러한 도뇨관으로 인한 비뇨기계 2차 감염으로 병원 내 항생제 내성 균주가 크게 증가하고 있는 실정이며 기존 질환(underlying disease)이 심하거나 면역이 약한 환자의 경우는 비뇨기계를 넘어선 혈행성 감염으로 이어져 생명을 잃기도 하는데 이러한 상태의 환자들에 있어서 매우 중요한 기능을 할 수 있다.

종래에는 신장기능 평가를 위해 체액(뇨 및 혈액)의 정성 분석을 할 때, 채 취한 체액시료를 임상 병리실에 보내어 24시간 이상이 지난 후에야 그 결과를 알 수 있었으나, 본 발명은 필요한 환자 개개인에게 비치되어 체액(뇨 및 혈액)의 특정 성분값 을 약 1분 이내에 측정하고 진단을 할 수 있으므로 의료진이 신속히 환자의 상태를 교정할 수 있는 효과가 있다.

현대 의료기술에서는 각종 혈관성 질환(뇌경색, 심근경색 등)에 대하여 혈관 조영술이 많이 시행되고 있는데, 이때 사용하는 조영제는 그 부작용으로 인하여 신장기능이 급속히 악화될 수 있음에도 현재 의료진은 24시간 이상이 지난 후에야 그 결과를 파악하고 임상적 조치를 취하고 있는 실정이며 실제 임상에서 신장독성물질은 혈관 조영제에 국한되지 않고 치료를 위한 다양한 약물이 신장독성을 가지고 있어서 이들은 신장 세포를 급격히 파괴하여 급성 신질환으로 악화될 수 있으나 종래 기술로는 이러한 환자 상태를 조기에 판별할 수 있는 수단이 없었으며, 의료인 개개인의 경험에 의존하고 있는 실정으로 늦장 대응(24시간 지체된 후)으로 인해 신장 세포 손상(renal scar)이 초래되고 있음에도 별다른 대책이 없다. 특히, 신장 세포는 한 번 손상되면, 다시 세포분열을 하지 않기 때문에 손상된 신장기능은 영원히 복원할 수 없다는 점에서 본 발명은 그 중요성과 우수성을 강조하지 않을 수 없는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 급성 신질환 평가이외에 만성 신질환의 진단 평가 및 예후 평가가 가능하여 즉 뇨당, 뇨단백, 혈중 urea, 혈중 Cr, 뇨의 pH, 등의 특정 지표를 측정한 후 만성 신부전에 대한 좀 더 정밀한 치료 접근 및 예후를 예측할 수 있으며, 대표적으로 당뇨병성 신질환 관리에 큰 기여를 할 수 있는 효과가 있 다.

또 본 발명에 따르면, 상기 주요한 임상적 효과 이외에도 의료진 인력관리의 효율성 제고 효과를 들 수 있다. 종래에는 환자의 배뇨량을 실시간 파악하기 위해 일일이 인력을 통해 뇨배액백에 모인 뇨량을 매시간당 체크하여 기록하여 왔는데, 본 발명에 따르면, 배뇨시각, 1회 배뇨량, 1일 총 배뇨량, 1회 평균 배뇨량, 및 배뇨 양태 등을 자동적으로 기록유지하게 하여 의료진이 원할 때마다 즉시 제공받을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상기 효과에 따르면, 뇨실금, 전립선비대증, 빈뇨, 야뇨증, 요붕증 등 다양한 배뇨 관련 질환의 진단 및 예후 평가 관리가 가능하고, 재택관리되는 만성 질환자들의 경우 환자의 체액 성분 및 배뇨량 등 계측값을 USB 포트를 통해 각 환자 개인 컴퓨터와 연계하여 주치의에게 주기적으로 전송할 수 있으므로, 원격 진료가 가능하며 따라서 병원에서는 수많은 재택환자를 동시에 효율적으로 관리할 수 있고 환자의 입장으로서는 집에서도 손쉽게 의료 서비스를 받을 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 기본적인 형태 구조와 다른 실시예로서 제작하여 배뇨능력이 없는 환자에게도 종래의 도뇨관에 연결된 배뇨액 주머니(Urine Bag)를 사용하거나 로드셀(Load Cell)이 매립 장착된 상자형의 착탈식 본체 구조에 의하여 질량계측방식에 의한 체액(뇨)량과 뇨성분 분석이 항상 가능하므로 본 발명은 배뇨능력과 관계없이 모든 환자에게 체액의 정량 및 정성 분석 의료 서비스를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 보건의료산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

방사되는 체액을 모으는 체액수집부와, 상기 체액수집부에서 모아진 체액을 저장하는 체액저장부와, 비데세정을 위한 세척수를 저장하는 덮개를 구비한 세척수 저장부와, 상기 체액(뇨)수집부에 모아진 체액을 뇨저장부로 이동시키고 상기 세척수 저장부의 세척수를 상기 체액수집부로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부로 이루어지고 상부통과 하부통으로 구성된 본체에 있어서,

상기 체액수집부에 모아지는 체액의 정량 및 성분을 측정하는 계측부와, 상기 계측부에서 측정된 값을 나타내는 출력부가 추가로 구성하고, 상기 계측부 및 출력부를 본체 내에 포함되게 구성시킨 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부에서 Ccr (mL/min) = (Urine Cr × Volume) / Plasma Cr 의 수식으로 Ccr (mL/min)의 값을 구하고, 구해진 값이 20 이상 40 이하이면, 신장 전에 급성신부전의 원인이 있는 것으로 혈액량 자체가 부족한 것이고, 40 이상이면, 신장 세포 자체에 손상이 있는 것으로 환자의 질환상태를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부에서 FE Na⁺ = Urine(Na+/Cr) / Plasma(Na+/Cr)의 수식으로 FE Na⁺의 값을 구하고 구해진 값이 1 미만이면, 신장기능은 정상이나 환자의 순환혈액량이 부족한 상태이고, 1 이상이면, 환자의 신장세포 손상에 따른 신장기능 장애로 환자의 질환 상태를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부에서 Renal Failure Index = U(Na+)/GFR = Urine Na+/(Urine Cr/Plasma Cr) 의 수식으로 Renal Failure Index의 값을 구하고, 구해진 값이 1 미만이면, 신장기능은 정상이나 환자의 순환혈액량이 부족한 상태이고, 1 이상이면, 환자의 신장세포 손상에 따른 신장기능 장애로 환자의 질환 상태를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동부와 저장부의 연결통로는 상하 수직방향으로 구성된 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체 상부에 계측부, 출력부, 구동부 및 제어부가 포함되고, 본체 하부에 뇨저장부가 구성된 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체 상부에는 저장부가 포함되고, 상기 본체 하부에는 계측부, 출력부, 구동부 및 제어부가 구성되어 있는 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 계측부내에 정량측정센서가 장착된 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 계측부내에 정성 측정센서가 장착된 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 계측부내에 정량측정센서와 정성측정센서가 동시에 장착된 것이 특징인 정량 및 정성 분석장치.
제 8항 또는 제 10항에 있어서,

상기 계측부의 정량측정센서는 광센서를 사용하는 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 8항 또는 제 10항에 있어서,

상기 계측부의 정량측정센서는 도플러 효과를 이용하기 위한 초음파발생소자로 구성한 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 11항에 있어서,

상기 광센서는 복수개 설치하여 그 측정값을 평균하여 계측 정밀도를 높이는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 9항에 있어서,

상기 뇨 성분을 측정하는 계측부의 정성센서는 3 - 머캅터프로피온산 (3 - mercaptopropionic acid)으로 제조하여 자기조립 단일층의 고정막이 형성되게 바이오 센서로 구성한 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 8항에 있어서,

상기 계측부의 정량측정센서가 본체 내 구동부 전에 위치되는 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 8항에 있어서,

상기 계측부의 정량측정센서가 본체내 구동부 후에 위치되는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 8항에 있어서,

상기 계측부의 정량측정센서가 본체내 구동부 전과 후에 모두 위치되는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 9항에 있어서,

상기 계측부의 정성측정센서가 체액수집부에 위치되는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 9항에 있어서,

상기 계측부의 정성측정센서가 본체 내 구동부 전에 위치되는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동부 전단에 필터가 내장되고 그 필터를 쉽게 교체할 수 있도록 분리 및 조립되게 구성한 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 체액수집부와 연결되는 어댑터 내에 이물질 제거용 필터가 내장되고, 어댑터의 상하몸체가 쉽게 분리 및 조립되게 구성한 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 21항에 있어서,

상기 어댑터의 하부몸통을 투명체로 구성한 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 체액(뇨)저장부내에는 액체를 저장하도록 공간이 형성된 1회용 팩과, 상기 1회용 팩이 착탈되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 출력부는 계측부에서 측정된 값을 출력하는 하는 디스플레이부 및 USB 포트를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 24항에 있어서,

상기 출력부로 프린터가 내장된 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 24항에 있어서,

상기 출력부에 무선통신을 위한 RF장치를 더 포함시킨 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 체액(뇨)저장부에는 공기정화 특성이 있는 소재로 이루어진 공기 정화 용 필터가 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체 내에 별도의 내부 밧테리가 포함되어있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부에 연결되어 있는 세척수 공급로에는 히터용 코일이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동부의 하부에는 체액저장부가 만수위인 것을 감지하는 뇨 수위 감지센서가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부 또는 체액저장부의 수위 감지센서로는 유체인식 광학구조센서로 구성된 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부 또는 체액저장부의 수위 감지센서로는 전극센서로 구성 된 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부 또는 체액저장부의 수위 감지센서로는 부표로 구성된 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부 또는 체액저장부의 수위 감지센서로 자석 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체 상부통과 하부통은 로드셀 (190)이 매립 장착되어 연결된 고리 (110)에 의하여 체액(뇨)의 질량을 측정하도록 구성된 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 35항에 있어서,

상기 로드셀 (190)은 본체의 상부통 하단 또는 하부통 저부에 가변적으로 매립 장착한 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체의 상부통과 하부통은 상하결합형, 전면삽탈형 또는 측면삽탈형 중 어느 하나인 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 세척수 저장부의 덮개 내부에 간이 덮개가 구성되어 덮개 밖으로 세정수가 넘치지 않도록 구성된 것이 특징인 체액의 정량 및 정성 분석장치.