KR101973139B1 - 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터에 관한 것이다. 흉부압박 훈련모듈은 인체모형의 흉부 압박시 압박 훈련정보를 측정한다. 인공호흡 훈련모듈은 인체모형의 구강을 통한 인공호흡시 호흡 훈련정보를 측정한다. 제어부는 인체모형의 몸통부에 장착되며, 흉부압박 훈련모듈에 의해 측정된 압박 훈련정보를 기초로 압박 위치와 압박 깊이와 압박 속도 및 압박 횟수를 획득하며, 인공호흡 훈련모듈에 의해 측정된 호흡 훈련정보를 기초로 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수를 획득한다. 디스플레이 장치는 인체모형의 몸통부에 장착되며, 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 화면에 표시하여 훈련자의 자가학습을 가능하게 한다. 모니터링 장치는 제어부와 유무선으로 연결되며, 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 제공받아 평가 프로그램을 실행하여 평가결과를 생성하고 화면에 표시한다.

Description

자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터{Cardiopulmonary resuscitation simulator for self-learning and evaluation}

본 발명은 심폐소생술 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제 인체와 유사한 조건에서 심폐소생술을 자가학습하고 평가할 수 있는 심폐소생술 시뮬레이터에 관한 것이다.

심폐소생술이란 심폐기능이 심하게 저하되거나 정지되었을 때 심폐기능을 회복시켜 소생시키는 처치이다. 통상 호흡기능장애나 호흡정지에 대해서는 우선 기도를 확보한 후에 인공호흡을 실시하고, 심장기능을 회복시키기 위해서는 심장마사지를 한다.

인공호흡이란 물에 빠지거나 중독·출혈 등으로 심장은 뛰고 있으나 호흡이 멈추어 가사상태에 있을 때, 인공적으로 폐의 기능을 소생시켜 호흡을 정상적으로 유지시키는 것을 말한다. 1차 구명처치로서의 인공호흡법에는 시술자의 날숨을 환자의 폐로 불어넣는 숨 불어넣기 방법과, 시술자가 손을 사용하여 환자의 흉부 등을 압박하여 들숨·날숨을 일으키는 용수 인공호흡방법이 있다.

또한, 추락·감전·중독 등으로 인해 심장의 박동이 멎었을 때 심장기능을 소생시키기 위해 사용하는 방법으로 심폐소생술을 실시한다. 심폐소생술에는 흉골을 척추를 향하여 3~5회 아래로 누름으로써 심장을 압박하여 혈액을 박출시키는 흉골압박식 심장마사지 방법이 있다. 보통 심장마사지라고 하면 이를 가리킨다.

또한, 주변에 자동제세동기(AED: Automated External Defibrillator)가 구축되어 있을시 신속하게 환자에게 자동제세동을 수행함으로써 심정지 환자의 소생률을 높일 수 있다.

먼저 환자의 기도를 확보하고, 호흡의 유무를 확인하여 호흡정지상태라면 인공호흡을 실시하며, 심장정지상태이면 인공호흡을 계속하면서 심장마사지를 시작한다. 자동제세동기가 구비된 경우, 신속하게 자동제세동을 수행한다. 이러한 심폐소생술은 인체를 대상으로 실시하는 것이기 때문에, 시술자 혹은 훈련자가 위 과정을 반복적으로 연습하기가 적당하지 않다.

최근에는 인체의 형상과 비슷한 모양의 마네킹을 이용하여 인공호흡과 심폐소생술 및 자동제세동기(교육용 자동제세동기)를 연습하도록 하는 장치들이 제안되고 있다.

공개특허공보 제10-2017-0135045호(2017.12.08. 공개)

본 발명의 과제는 훈련자로 하여금 심폐소생술을 사실감 있게 자가학습하고 평가하여 훈련 효과를 높일 수 있는 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터는 인체모형과, 흉부압박 훈련모듈과, 인공호흡 훈련모듈과, 제어부와, 디스플레이 장치, 및 모니터링 장치를 포함한다. 인체모형은 인체의 상반신과 유사한 형상으로 이루어진다. 흉부압박 훈련모듈은 인체모형의 흉부 압박시 압박 훈련정보를 측정한다. 인공호흡 훈련모듈은 인체모형의 구강을 통한 인공호흡시 호흡 훈련정보를 측정한다. 제어부는 인체모형의 몸통부에 장착되며, 흉부압박 훈련모듈에 의해 측정된 압박 훈련정보를 기초로 압박 위치와 압박 깊이와 압박 속도 및 압박 횟수를 획득하며, 인공호흡 훈련모듈에 의해 측정된 호흡 훈련정보를 기초로 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수를 획득한다. 디스플레이 장치는 인체모형의 몸통부에 장착되며, 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 화면에 표시하여 훈련자의 자가학습을 가능하게 한다. 모니터링 장치는 제어부와 유무선으로 연결되며, 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 제공받아 평가 프로그램을 실행하여 평가결과를 생성하고 화면에 표시한다.

본 발명에 따르면, 훈련자로 하여금 심폐소생술을 사실감 있게 훈련할 수 있게 하며, 심폐소생술 훈련 정보를 시각적으로 표시하여 자가학습할 수 있게 하며, 훈련결과를 모니터링하고 모니터링된 결과자료를 분석하여 평가할 수 있게 하므로, 심폐소생술 훈련 효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 심폐소생술 시뮬레이터에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 도 2에 있어서, 인체모형에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 있어서, 흉부압박 훈련모듈에 대한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 흉부압박 훈련모듈의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1에 있어서, 인공호흡 훈련모듈에 대한 단면도이다.
도 7은 도 6에 있어서, 차압기구를 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 인공호흡 훈련모듈의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 디스플레이 장치의 화면 구성에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 디스플레이 장치의 화면 구성에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 모니터링 장치의 화면 구성에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터에 대한 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 심폐소생술 시뮬레이터에 대한 제어 블록도이다. 도 3은 도 2에 있어서, 인체모형에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 있어서, 흉부압박 훈련모듈에 대한 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 흉부압박 훈련모듈의 작용을 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 도 1에 있어서, 인공호흡 훈련모듈에 대한 단면도이다. 도 7은 도 6에 있어서, 차압기구를 발췌하여 도시한 단면도이다. 도 8은 도 6에 도시된 인공호흡 훈련모듈의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터(100)는 인체모형(110)과, 흉부압박 훈련모듈(120)과, 인공호흡 훈련모듈(130)과, 제어부(140)와, 디스플레이 장치(150), 및 모니터링 장치(160)를 포함한다.

인체모형(110)은 인체의 상반신과 유사한 형상으로 이루어진다. 인체모형(110)은 몸통부(111)와 목부(112) 및 머리부(113)를 포함한다. 몸통부(111)는 인체의 몸통과 유사하게 형성된다. 몸통부(111)는 등판(111a)과 몸통부 인조피부(111b)를 포함할 수 있다. 몸통부 인조피부(111b)는 몸통부(111)가 세워진 기준으로 등판(111a)의 전방에서 등판(111a)과의 사이에 내부 공간을 형성한다. 몸통부(111)는 내부에 흉부압박 훈련모듈(120)을 수용한다.

목부(112)는 인체의 목과 유사하게 형성되어 몸통부(111)의 상단에 연결된다. 목부(112)는 인체의 목과 유사한 외형을 갖는 목부 프레임에 목부 인조피부가 덮인 형태로 이루어질 수 있다.

머리부(113)는 인체의 머리와 유사하게 형성되어 목부(112)의 상단에 연결된다. 머리부(113)는 목부(112)에 대해 젖혀지거나 당겨질 수 있으며, 머리부용 스프링(114)에 의해 목부(112)에 대해 당겨지는 방향으로 탄성복원력을 제공받을 수 있다. 따라서, 훈련자는 머리부(113)를 목부(112)에 대해 젖히는 과정을 통해 기도 확보 및 인공호흡 훈련을 할 수 있다.

머리부(113)는 후두부(113a)와 안면부(113b)를 포함할 수 있다. 후두부(113a)는 목부(112)에 고정된다. 후두부(113a)는 인체의 후두부와 유사한 외형을 갖는 후두부 프레임에 후두부 인조피부가 덮인 형태로 이루어질 수 있다. 안면부는 구강을 갖는다. 안면부(113b)는 인체의 안면과 유사한 외형을 갖는 안면 프레임에 후두부 인조피부가 덮인 형태로 이루어질 수 있다.

안면부(113b)는 좌우방향으로 나란한 힌지 축에 의해 후두부(113a)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 따라서, 안면부(113b)는 머리부(113)가 세워진 기준으로 후두부(113a)에 대해 뒤로 젖혀지거나 앞으로 당겨질 수 있다. 머리부용 스프링(114)은 안면부(113b)와 후두부(113a) 사이에 배치되어 안면부(113b)에 탄성복원력을 제공할 수 있다. 따라서, 훈련자가 손으로 힘을 가해 안면부(113b)를 후두부(113a)에 대해 뒤로 젖힌 후 힘을 제거하면, 안면부(113b)는 머리부용 스프링(114)에 의해 원상태로 자동 복귀할 수 있다. 머리부용 스프링(114)은 압축코일 스프링으로 이루어져 양단이 안면부(113b)와 후두부(113a)에 고정될 수 있다. 한편, 인체모형(110)은 인체의 전신과 유사한 형상으로 이루어질 수도 있다.

흉부압박 훈련모듈(120)은 인체모형(110)의 흉부 압박시 압박 훈련정보를 측정한다. 흉부압박 훈련모듈(120)은 몸통부(111)의 내부 공간에 수용된 상태로 몸통 인조피부(111b)에 의해 덮인다. 일 예로, 흉부압박 훈련모듈(120)은 흉부판(121)과, 흉부판용 스프링(122)과, 흉부판 가이드(123)와, 압박 위치측정부(126), 및 흉부판 변위측정부(129)를 포함할 수 있다.

흉부판(121)은 인체모형(110)의 몸통부(111) 내에 배치된다. 흉부판(121)은 몸통부(111)의 등판(111a)보다 전방에 배치된다. 흉부판(121)은 몸통부(111)의 흉부에 배치된다. 등판(111a)이 수평으로 뉘어진 상태에서, 흉부판(121)은 훈련자의 심폐소생동작에 따라 몸통부(111)의 내부 공간에서 승강 동작한다. 흉부판(121)은 몸통부(111)의 내부에 배치될 수 있으나, 몸통부(111)의 외부로 노출된 상태일 수 있으며, 실제 피부와 유사한 탄성을 갖는 우레탄 등의 재질로 이루어질 수 있다. 흉부판(121)은 상하측 돌출 편(121a)과 좌우측 돌출편(121b)들을 가질 수 있다. 상,하측 돌출편(121a)은 상하로 서로 대칭을 이루며, 좌,우측 돌출편(121b)은 좌우로 서로 대칭을 이룬다.

흉부판용 스프링(122)은 흉부판(121)과 몸통부(111)의 등판(111a) 사이에 배치되어 흉부판(121)에 탄성복원력을 제공한다. 흉부판용 스프링(122)이 흉부판(121)과 등판(111a) 사이에 끼워진 상태에서, 훈련자가 심폐소생훈련을 위해 흉부판(121)을 압박하면, 흉부판(121)이 하강하면서 흉부판용 스프링(122)이 수축하고, 압박력이 해제되면 흉부판용 스프링(122)의 탄성복원력에 의해 흉부판(121)이 자동적으로 상승될 수 있다.

흉부판용 스프링(122)은 압축코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 흉부판용 스프링(122)은 양단이 가동 가이드(124)의 제1 고정부재(120a)와 등판(111a)의 제2 고정부재(120b)에 각각 끼워져, 흉부판(121)과 등판(111a) 사이에 배치된 상태를 유지할 수 있다. 제1,2 고정부재(120a, 120b)의 각 주변에는 우레탄, 고무, 실리콘 등과 같은 완충부가 배치될 수 있다. 완충부는 흉부판(121)의 압박시 흉부판용 스프링(122)에 가해지는 충격을 완화하고 소음을 최소화할 수 있다.

흉부판 가이드(123)는 흉부판(121)의 압박 또는 해제에 따른 흉부판(121)의 이동을 안내한다. 일 예로, 흉부판 가이드(123)는 흉부판(121)을 안착시킨 상태로 흉부판(121)의 압박 또는 해제에 따라 이동하는 가동 가이드(124)와, 몸통부(111)의 등판(111a)에 고정되어 가동 가이드(124)의 선형 이동을 안내하는 고정 가이드(125)를 포함할 수 있다.

가동 가이드(124)는 안착대(124a) 및 가동대(124b)를 포함할 수 있다. 가동 가이드(124)은 몸통 프레임(111c)에 의해 감싸질 수 있다. 안착대(124a)는 몸통부(111)가 세워진 기준으로 전방 부위에 흉부판(121)을 안착시키는 안착 홈(124c)을 갖는다. 안착홈(124c)은 흉부판(121)을 안착시킨 상태에서 흉부판(121)이 상하좌우로 틸팅할 수 있는 크기로 이루어진다.

안착홈(124c)의 중앙에는 전방으로 돌출된 안내 돌출부(124d)가 형성될 수 있다. 이 경우, 흉부판(121)의 후방 부위에는 안내 돌출부(124d)를 삽입시키는 안내 홈부가 형성될 수 있다. 가동대(124b)는 후단이 개구된 사각형 관체로 이루어질 수 있다. 가동대(124b)는 선단이 안착대(124a)의 후방 부위에 고정된다. 가동대(124b)는 후단 개구를 통해 흉부판용 스프링(122)을 삽입시켜 흉부판용 스프링(122)의 전방 부위를 수용할 수 있다.

고정 가이드(125)는 전방 부위가 개구된 사각형 관체로 이루어질 수 있다. 고정 가이드(125)는 후단이 등판(111a)에 고정된다. 고정 가이드(125)는 상단 개구를 통해 흉부판용 스프링(122)을 삽입시켜 흉부판용 스프링(122)의 후방 부위를 수용할 수 있다. 고정 가이드(125)는 상단 개구를 통해 가동대(124b)의 후측 부위를 삽입시킨 상태로 가동대(124b)의 전후 선형 이동을 안내할 수 있다.

압박 위치측정부(126)는 흉부판(121)의 압박시 흉부판(121)에 대한 훈련자의 압박 위치를 측정해서 제어부(140)로 출력한다. 압박 위치측정부(126)는 센서 지지판(127), 및 압박 위치측정센서(128)들을 포함할 수 있다.

센서 지지판(127)은 인체모형(110)이 세워진 기준으로 흉부판(121)의 후방에 배치되어 가동 가이드(124)에 고정된다. 센서 지지판(127)의 외곽은 흉부판(121)의 외곽과 동일한 형태로 이루어져, 상하좌우에 상하 돌출 편(127a)과 좌우 돌출편(127b)들을 가질 수 있다. 센서 지지판(127)은 중앙에 안착대(124a)의 안내 돌출부(124d)를 통과시키는 홀을 가질 수 있다.

압박 위치측정센서(128)들은 센서 지지판(127)의 상하좌우에 각각 배치되어 흉부판(121)의 상하좌우의 누름 여부를 감지하여 제어부(140)로 출력한다. 성인과 소아의 경우 압박 위치는 흉골의 아래쪽 절반이다. 압박 위치를 신속하게 찾기 위하여 환자의 유두 연결선이 흉골과 만나는 지점을 이용하거나, 환자의 검상돌기로부터 두 손가락 넓이만큼 위의 지점 또는 3~5cm 위의 지점을 이용할 수 있다. 흉부 압박시 검상돌기를 누르게 되면 간에 손상, 내출혈을 일으킬 수 있으므로, 검상돌기를 누르지 않도록 주의할 필요가 있다.

압박 위치측정센서(128)들은 4개 이상으로 구비되어, 센서 지지판(127)의 상하 돌출편(127a)과 좌우 돌출편(127b)에 각각 적어도 1개씩 배치될 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 압박 위치측정센서(128)는 인체의 검상돌기에 대응되게 센서 지지판(127)의 상하 돌출편(127a)에 배치될 수 있다.

제어부(140)는 흉부판(121)의 압박시 압박 위치측정센서(128)들로부터 감지된 정보를 기초로, 상하좌우 4군데에서 모두 눌러지지 않은 것으로 감지되면, 정상적인 압박위치로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 흉부판(121)의 압박시 상하 돌출편(127a)의 압박 위치측정센서(128)로부터 감지된 정보를 기초로, 검상돌기의 누름 여부를 판단할 수 있다. 압박 위치측정센서(128)는 면압 센서(FSR), 로드셀 등으로 압박 힘을 감지하거나, 푸쉬 스위치, 택 스위치 등으로 누름이 있는지 여부를 감지할 수 있다.

흉부판 변위측정부(129)는 흉부판(121)의 압박시 흉부판(121)의 변위를 측정해서 제어부(140)로 출력한다. 제어부(140)는 흉부판 변위측정부(129)로부터 제공된 흉부판(121)의 변위 정보를 기초로, 흉부판(121)의 압박에 따른 압박 깊이, 압박 속도, 압박 횟수를 산출할 수 있으며, 압박 불완전 이완 여부를 판단할 수 있다.

흉부판 변위측정부(129)는 광학식 거리센서 등으로 구성될 수 있다. 광학식 거리센서는 적외선 거리센서로 이루어질 수 있다. 흉부판 변위측정부(129)는 훈련자가 흉부판(121)을 압박 또는 해제하면서 흉부압박 훈련을 시행하는 과정에서 시간에 따른 변위 그래프를 출력할 수 있다.

이 경우, 제어부(140)는 흉부판 변위측정부(129)로부터 출력되는 그래프를 기초로, 흉부판(121)의 압박 시점마다 변위 값을 추출하여 압박 깊이, 압박 속도, 압박 횟수를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 흉부판 변위측정부(129)로부터 출력되는 그래프를 기초로, 흉부판(121)의 압박 해제 시점에서 변위 값을 추출하여 흉부판(121)의 초기 위치 값과 비교할 수 있다. 제어부(140)는 흉부판(121)의 압박 해제 시점에서 추출한 변위 값이 흉부판(121)의 초기 위치 값과 차이가 있다면 압박 불완전 이완인 것으로 판단할 수 있다.

인공호흡 훈련모듈(130)은 인체모형(110)의 구강을 통한 인공호흡시 호흡 훈련정보를 측정한다. 일 예로, 인공호흡 훈련모듈(130)은 공기주입기(131)와, 차압기구(132)와, 플렉시블 튜브(flexible tube, 135)와, 폐주머니(136)와, 차압센서(137), 및 공기역류방지부(138)를 포함할 수 있다.

공기주입기(131)는 인체모형(110)의 구강에 설치되어 훈련자의 인공호흡에 따른 공기가 주입되도록 형성된다. 공기주입기(131)는 인공호흡에 따른 공기를 주입구(131a)를 통해 내부로 공급받아 배출관(131b)을 통해 배출하는 구조로 이루어질 수 있다. 공기주입기(131)는 주입구(131a)가 안면부(113b)의 구강에 연통되게 안면부(113b) 내에 장착될 수 있다.

차압기구(132)는 인체모형(110) 내에 배치되어 공기 통과시 차압을 발생시킨다. 차압기구(132)는 차압기구 몸체(133)와, 오리피스(orifice, 134)를 포함할 수 있다. 차압기구 몸체(133)는 입구를 통해 공기를 공급받아 공기통로를 따라 흐르게 하여 출구로 배출하는 구조로 이루어진다.

오리피스(134)는 차압기구 몸체(133)의 공기통로 상에 형성된다. 오리피스(134)는 차압기구 몸체(133)의 공기통로보다 작은 크기의 구멍을 갖고, 구멍 외의 부위가 차압기구 몸체(133)의 공기통로를 막는 형태로 이루어진다. 오리피스(134)는 공기가 통과하는 구멍 전후로 차압을 발생시킨다. 차압기구(132)는 오리피스(134) 대신, 벤츄리관(venturi-tube) 또는 노즐(nozzle) 등을 포함할 수도 있다.

플렉시블 튜브(135)는 공기주입기(131)를 통해 주입된 공기를 차압기구(132)로 전달한다. 플렉시블 튜브(135)는 평상시 공기 흐름을 폐쇄한 상태에서 인체모형(110)의 머리부(113)가 목부(112)에 대해 젖혀짐에 따라 공기 흐름을 개방시킨다. 플렉시블 튜브(135)는 일단이 공기주입기(131)의 배출관(131b)에 연결되고, 타단이 차압기구 몸체(133)의 입구에 연결된다. 플렉시블 튜브(135)는 실리콘 재질 등으로 이루어질 수 있다.

안면부(113b)가 후두부(113a)에 대해 평상시처럼 앞으로 당겨져 있으면, 플렉시블 튜브(135)는 공기 흐름을 폐쇄하도록 꺾인 상태로 유지된다. 이 상태에서, 훈련자가 안면부(113b)의 구강을 통해 인공호흡을 하게 되면, 인공호흡에 따른 공기가 플렉시블 튜브(135)를 통과하지 못하여 폐주머니(136)로 전달되지 않게 된다. 즉, 훈련자가 인체모형(110)에 대해 기도 확보를 하지 않게 되면, 인공호흡에 따른 공기가 폐주머니(136)로 전달되지 않게 된다.

안면부(113b)가 훈련자에 의해 후두부(113a)에 대해 뒤로 젖혀지면, 플렉시블 튜브(135)는 공기 흐름을 개방시키도록 꺾인 상태로부터 풀리게 된다. 이 상태에서, 훈련자가 안면부(113b)의 구강을 통해 인공호흡을 하게 되면, 인공호흡에 따른 공기가 플렉시블 튜브(135)를 통과하여 폐주머니(136)로 전달된다. 즉, 훈련자가 인체모형(110)에 대해 기도 확보를 하게 되면, 인공호흡에 따른 공기가 폐주머니(136)로 전달된다. 따라서, 훈련자는 인체모형(110)에 대해 기도 확보를 훈련할 수 있게 된다.

폐주머니(136)는 인체모형(110)의 흉부에 설치되어 차압기구(132)의 출구를 통해 배출되는 공기를 저장한다. 폐주머니(136)의 입구는 차압기구(132)의 출구에 연결된다. 폐주머니(136)는 흉부판(121)의 이동시 간섭을 받지 않게 인체모형(110)의 몸통부(111) 내에 배치될 수 있다.

차압센서(137)는 차압기구(132)에 의해 발생된 차압을 측정해서 제어부(140)로 출력한다. 차압센서(137)는 대기압과 폐주머니(136) 압력 간의 차이를 측정하도록 설치될 수 있다. 차압기구 몸체(133)는 오리피스(134)를 통과한 공기 하류측에 하류측 탭(tap, 133a)을 가질 수 있다. 하류측 탭(133a)은 차압기구 몸체(133)의 하류측 공기통로로부터 공기를 취출해서 차압센서(137)로 전달한다. 차압센서(137)는 하류측 탭(133a)에 설치될 수 있다.

도시하고 있지 않지만, 차압기구 몸체(133)는 오리피스(134)를 통과하기 전의 공기 상류측에 상류측 탭을 구비할 수 있으며, 차압센서(137)는 상류측 탭과 하류측 탭(133a) 사이에 설치되어 구강 압력과 폐주머니(136) 압력 간의 차이를 측정할 수도 있다.

이 경우, 제어부(140)는 차압센서(137)로부터 측정된 차압을 기초로, 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수를 획득할 수 있다. 차압센서(137)는 훈련자가 인체모형(110)에 대해 인공호흡을 시행하는 과정에서 시간에 따른 차압 그래프를 출력할 수 있다. 제어부(140)는 차압센서(137)로부터 출력되는 그래프를 기초로, 인공호흡을 1회씩 수행할 때마다 차압 값을 추출하여 호흡량과, 호흡 시간, 및 호흡 횟수를 산출할 수 있다.

공기역류방지부(138)는 폐주머니(136)에 저장된 공기가 차압기구(132)의 입구를 통해 구강으로 역류하는 것을 방지하도록 차압기구(132)에 마련된다. 공기역류방지부(138)는 볼 형태의 밸브체로 구성될 수 있다. 밸브체는 차압기구 몸체(133)의 공기 하류측에 형성된 가이드(133c)의 안내를 받아서 오리피스(134)의 구멍을 개폐하도록 이동할 수 있다.

밸브체는 인공호흡시 오리피스(134)의 구멍으로 진입하는 공기의 압력에 의해 오리피스(134)의 구멍을 개방시키도록 이동하며, 인공호흡이 없을 때 폐주머니(136)로부터 배출되는 공기에 의해 오리피스(134)의 구멍을 폐쇄시키도록 복귀한다. 따라서, 공기역류방지부(138)는 폐주머니(136)에 저장된 공기가 구강으로 역류하는 것을 방지함으로써, 인공호흡 훈련시 인체 감염을 최소화할 수 있다.

차압기구 몸체(133)는 배기구(133b)를 포함할 수 있다. 배기구(133b)는 밸브체가 오리피스(134)의 구멍을 폐쇄하도록 위치될 때 개방된다. 폐주머니(136)의 공기는 평상시 개방된 배기구(133b)를 통해 배출될 수 있다. 배기구(133b)는 밸브체가 오리피스(134)의 구멍을 개방하도록 위치될 때 폐쇄된다. 오리피스(134)의 구멍을 통과한 공기는 배기구(133b)로 배출되지 않고 폐주머니(136)로 저장될 수 있다.

다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 공기역류방지부(138)는 탄성 밸브체를 포함할 수 있다. 탄성 밸브체는 판형으로 이루어질 수 있다. 탄성 밸브체는 인공호흡시 오리피스(134)의 구멍으로 진입하는 공기의 압력에 의해 오리피스(134)의 구멍을 개방시키며, 인공호흡이 없을 때 복원력에 의해 오리피스(134)의 구멍을 폐쇄시키도록 복귀할 수 있다.

제어부(140)는 인체모형(110)의 몸통부(111)에 장착된다. 제어부(140)는 회로기판에 실장되어 몸통부(111) 내에 배치될 수 있다. 제어부(140)는 흉부압박 훈련모듈(120)에 의해 측정된 압박 훈련정보를 기초로 압박 위치와 압박 깊이와 압박 속도 및 압박 횟수를 획득한다. 또한, 제어부(140)는 인공호흡 훈련모듈(130)에 의해 측정된 호흡 훈련정보를 기초로 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수를 획득한다.

디스플레이 장치(150)는 인체모형(110)의 몸통부(111)에 장착된다. 디스플레이 장치(150)는 화면(151)이 몸통부(111)의 하측 앞면에 노출되게 몸통부(111)에 장착될 수 있다. 디스플레이 장치(150)는 제어부(140)에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 화면(151)에 표시하여 훈련자의 자가학습을 가능하게 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(150)는 화면(151)에 흉부압박 훈련시 압박 위치와 압박 깊이와 압박 속도 및 압박 횟수 등을 광원 등과 함께 시각적으로 표시할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(150)는 전환된 화면(151)에 인공호흡 훈련시 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수 등을 광원 등과 함께 시각적으로 표시할 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 디스플레이 장치(150)는 전환된 화면(151)에 압박 깊이와 호흡량을 실시간 그래프로 함께 시각적으로 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(150)는 전환된 화면(151)에 여러 대의 심폐소생술 시뮬레이터(100)에 대한 다른 훈련자들의 훈련정보를 함께 표시할 수도 있다.

디스플레이 장치(150)는 터치 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(150)는 사용자가 시작, 종료, 화면전환, 설정, 결과 등의 명령을 입력할 수 있게 구성된 메뉴 화면을 표시할 수 있다. 터치 패널은 사용자가 디스플레이 장치(150)의 메뉴 화면을 터치하여 명령을 입력할 수 있게 한다. 디스플레이 장치(150)의 화면(151) 구성은 예시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.

모니터링 장치(160)는 제어부(140)와 유무선으로 연결된다. 모니터링 장치(160)는 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트워치 등으로 이루어질 수 있다. 모니터링 장치(160)는 케이블에 의해 제어부(140)와 연결되거나, 블루투스 또는 RF 모듈 등의 무선 통신 모듈을 통해 제어부(140)와 연결될 수 있다.

모니터링 장치(160)는 제어부(140)에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 제공받아 평가 프로그램을 실행하여 평가결과를 생성하고 화면(161)에 표시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 모니터링 장치(160)는 평가 프로그램을 실행하여 설정 압박 횟수 대비 실제 압박 횟수, 평균 압박 깊이, 평균 압박 속도, 압박 위치 등을 분석하고, 설정 호흡 횟수 대비 실제 호흡 횟수, 평균 호흡량, 평균 호기시간 등을 분석하여 평가하며, 평가된 결과를 화면(161)에 시각적으로 표시할 수 있다.

모니터링 장치(160)는 도 9 및 도 10에 도시된 디스플레이 장치(150)의 화면(151)에 표시되는 내용과 동일한 내용을 화면(161)에 표시할 수 있다. 따라서, 평가자는 모니터링 장치(160)의 화면(161)을 통해 훈련자와 동시에 훈련정보를 편리하게 모니터링할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(150)가 오프된 상태에서도, 훈련자 또는 평가자는 모니터링 장치(160)의 화면(161)을 통해 자가학습 또는 평가를 할 수 있다.

도시하고 있지 않지만, 모니터링 장치(160)는 다수 훈련자의 학습결과를 점수화 또는 백분율로 화면(161)에 표시할 수 있고, 다수 훈련자의 학습결과를 순위화하여 화면(161)에 표시할 수 있다. 모니터링 장치(160)의 화면(161) 구성은 예시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.

일반적인 심폐소생술 가이드라인, 예컨대 2015 AHA(American Heart Association) 가이드라인에 따르면, 흉부압박과 인공호흡의 비율을 30:2로 흉부 압박 깊이는 5~6cm 이며, 흉부 압박 속도는 100회/분 ~ 120회/분으로 흉부 압박을 수행하고, 인공호흡은 흉부가 충분히 이완되도록 1~2초간 인공호흡을 하도록 명시되어 있으며, 디스플레이 장치와 모니터링 장치를 통해 심폐소생술 가이드라인을 준수하는지 확인할 수 있다.

전술한 심폐소생술 시뮬레이터(100)에 의하면, 훈련자로 하여금 심폐소생술을 사실감 있게 훈련할 수 있게 하며, 심폐소생술 훈련 정보를 시각적으로 표시하여 자가학습할 수 있게 하며, 훈련결과를 모니터링하고 모니터링된 결과자료를 분석하여 평가할 수 있게 하므로, 심폐소생술 훈련 효과를 높일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

110..인체모형 120..흉부압박 훈련모듈
121..흉부판 122..흉부판용 스프링
123..흉부판 가이드 126..압박 위치측정부
129..흉부판 변위측정부 130..인공호흡 훈련모듈
131..공기주입기 132..차압기구
133..플렉시블 튜브 136..폐주머니
137..차압센서 138..공기역류방지부
140..제어부 150..디스플레이 장치
160..모니터링 장치

Claims (4)

1. 인체의 상반신과 유사한 형상으로 이루어진 인체모형;
   상기 인체모형의 흉부 압박시 압박 훈련정보를 측정하는 흉부압박 훈련모듈;
   상기 인체모형의 구강을 통한 인공호흡시 호흡 훈련정보를 측정하는 인공호흡 훈련모듈;
   상기 인체모형의 몸통부에 장착되며, 상기 흉부압박 훈련모듈에 의해 측정된 압박 훈련정보를 기초로 압박 위치와 압박 깊이와 압박 속도 및 압박 횟수를 획득하며, 상기 인공호흡 훈련모듈에 의해 측정된 호흡 훈련정보를 기초로 호흡량과 호흡시간 및 호흡횟수를 획득하는 제어부;
   상기 인체모형의 몸통부에 장착되며, 상기 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 화면에 표시하여 훈련자의 자가학습을 가능하게 하는 디스플레이 장치; 및
   상기 제어부와 유무선으로 연결되며, 상기 제어부에 의해 획득된 압박 훈련정보 및 호흡 훈련정보를 제공받아 평가 프로그램을 실행하여 평가결과를 생성하고 화면에 표시하는 모니터링 장치를 포함하며,
   상기 인공호흡 훈련모듈은,
   상기 인체모형의 구강에 설치되어 훈련자의 인공호흡에 따른 공기가 주입되도록 형성된 공기주입기와,
   상기 인체모형 내에 배치되어 공기 통과시 차압을 발생시키는 차압기구와,
   상기 공기주입기를 통해 주입된 공기를 상기 차압기구로 전달하며 평상시 공기 흐름을 폐쇄한 상태에서 상기 인체모형의 머리부가 목부에 대해 젖혀짐에 따라 공기 흐름을 개방시키는 플렉시블 튜브와,
   상기 인체모형의 흉부에 설치되어 상기 차압기구의 출구를 통해 배출되는 공기를 저장하는 폐주머니와,
   상기 차압기구에 의해 발생된 차압을 측정해서 상기 제어부로 출력하는 차압센서, 및
   상기 폐주머니에 저장된 공기가 상기 차압기구의 입구를 통해 구강으로 역류하는 것을 방지하도록 상기 차압기구에 마련된 공기역류방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흉부압박 훈련모듈은,
   상기 인체모형의 몸통부 내에 배치되는 흉부판과,
   상기 흉부판과 상기 몸통부의 등판 사이에 배치되어 상기 흉부판에 탄성복원력을 제공하는 흉부판용 스프링과,
   상기 흉부판의 압박 또는 해제에 따른 상기 흉부판의 이동을 안내하는 흉부판 가이드와,
   상기 흉부판의 압박시 상기 흉부판에 대한 훈련자의 압박 위치를 측정해서 상기 제어부로 출력하는 압박 위치측정부, 및
   상기 흉부판의 압박시 상기 흉부판의 변위를 측정해서 상기 제어부로 출력하는 흉부판 변위측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흉부판 가이드는,
   상기 흉부판을 안착시킨 상태로 상기 흉부판의 압박 또는 해제에 따라 이동하는 가동 가이드와, 상기 몸통부의 등판에 고정되어 상기 가동 가이드의 선형 이동을 안내하는 고정 가이드를 포함하며;
   상기 압박 위치측정부는,
   상기 인체모형이 세워진 기준으로 상기 흉부판의 후방에 배치되어 상기 가동 가이드에 고정되는 센서 지지판, 및
   상기 센서 지지판의 상하좌우에 각각 배치되어 상기 흉부판의 상하좌우의 누름 여부를 감지하여 상기 제어부로 출력하는 압박 위치측정센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가학습 및 평가를 위한 심폐소생술 시뮬레이터.
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