KR20230129660A - 인공 호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 인공 호흡기에 관한 것으로, 환자로 공급되는 흡입 산소를 제어하는 인공 호흡기는 환자로부터 정보를 검출하는 검출부와, 검출부가 검출한 정보를 기초로 운영 목표를 결정하여 환자로 공급되는 흡입 산소를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

인공 호흡기{MEDICAL VENTILATION}

본 발명의 실시예는 인공 호흡기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스스로 운영 목표를 결정하여 환자로 공급되는 흡입 산소를 제어하는 인공 호흡기에 관한 것이다.

일반적으로 인공 호흡기는 환자에게 설정된 산소를 공급하여, 환자의 상태의 개선을 위해 도움을 준다. 구체적으로, 인공 호흡기는 환자의 호흡상태를 개선하거나 자발호흡이 힘든 경우 이를 도와 환자의 몸속 내부에 산소량이 저감되어 발생되는 문제를 방지한다.

그리고, 인공 호흡기는 의사에 의해 조작된다. 구체적으로, 인공 호흡기는 의사에 의해 기계의 모드 및 이의 설정이 조작된다.

다만, 이러한 경우 병원이나 특정 시설에서의 의사가 인공 호흡기를 관리 및 조작 가능한 곳에서는 가능하지만, 의사가 상주할 수 없는 상태의 공간에서는 이의 조작 및 설정변경에 어려움이 있어 환자의 상태 개선 및 유지에 어려움이 있다.

따라서, 의사가 항시 상주하지 못하는 가정치료 및 요양치료와 같은 환경에서도 제어 가능한 인공 호흡기가 필요하다.

본 발명의 실시예는 환자의 상태를 목표 상태로 유지할 수 있도록 스스로 제어 가능한 인공 호흡기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 환자로 공급되는 흡입 산소를 제어하는 인공 호흡기는 환자로부터 정보를 검출하는 검출부와, 상기 검출부가 검출한 정보를 기초로 운영 목표를 결정하여 상기 흡입 산소를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 상기 검출부가 검출한 정보에 따라 상태 방정식에 의해 환자의 상태를 계산하는 계산부를 포함한다.

또한, 상기 계산부의 상태 방정식은 환자의 폐, 횡격막, 호흡 중추의 상태 및 산소의 유입 현황을 변수 인자로 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 상기 계산부에서 계산된 값에 따라 환자의 상태를 결정하는 판단부를 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 표시하는 표시부를 더 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 사용자가 직접 설정값을 입력할 수 있는 입력부를 더 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 기 설정된 기준을 벗어난 정보 범위 값 발생 시 외부로 이상 신호를 전달하는 경고부를 더 포함한다.

또한, 상기 인공 호흡기는 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 저장하는 저장부를 더 포함한다.

본 발명의 인공 호흡기는 환자의 상태가 개선 또는 유지되도록 스스로 운영 목표를 결정하여 제어할 수 있다.

본 발명의 인공 호흡기는 스스로 업데이트되어 환자의 상태를 정확하게 파악하고 유입되는 산소의 운영 목표를 정확하게 설정할 수 있다.

본 발명의 인공 호흡기는 환자의 상태 및 유입되는 산소의 정보를 알기 쉽게 이미지화하여 제공할 수 있다.

본 발명의 인공 호흡기는 외부에 상주하는 의사가 통신 수단을 통해 원격으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기를 나타내는 구성도이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 '상에' 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기를 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인공 호흡기(101)는 환자(10)로 공급되는 흡입 산소를 제어한다. 구체적으로, 인공 호흡기(101)는 흡입 산소량, 흡입 산소의 농도 및 흡입 산소의 압력 등을 제어하여 환자(10)에 공급한다. 이러한 환자(10)로 공급되는 흡입 산소는 환자(10)의 현재 상태에 따라 다르게 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 검출부(100)와 제어부(700)를 포함한다.

검출부(100)는 환자(10)로부터 정보를 검출한다. 구체적으로, 검출부(100)는 인공 호흡기(101)의 제어를 위해 필요한 환자(10)의 현재 상태 정보를 검출할 수 있다. 검출부(100)에서 검출된 환자(10)의 상태 정보는 정보 송신부(920)를 통해 인공 호흡기(101)의 제어부(700)로 보내지면, 제어부(700)의 정보 수신부(910)는 이 정보를 수신한다.

제어부(700)는 검출부(100)가 검출한 정보를 기초로 운영 목표를 결정하여 흡입 산소를 제어하거나 인공 호흡기(101)의 운영 모드를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(700)는 검출부(100)가 검출한 환자(10)의 상태 정보를 전달받으며, 제어부(700)는 검출부(100)의 정보로부터 흡입 산소를 환자(10)에게 공급하기 위한 운영 목표를 결정한다. 이때, 운영 목표는 흡입 산소량, 흡입 산소의 농도 및 흡입 산소의 압력 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 운영 목표에 따라 결정된 흡입 산소량, 흡입 산소의 농도 및 흡입 산소의 압력 등에 따라 제어부(700)는 인공 호흡기(101)를 통해 환자에게 산소를 공급한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 외부의 별도의 입력 없이 스스로 환자(10)에게 공급할 흡입 산소에 대한 운영 목표를 결정하여 이의 공급을 제어할 수 있다. 따라서, 의사의 진료가 어려운 상황에서 인공 호흡기(101)가 목표하는 환자(10)의 상태가 되도록 흡입 산소를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 제어부(700)에 기 설정된 상태 방정식에 따라 현재의 환자(10) 상태를 파악하는 계산부(600)를 포함한다.

계산부(600)에서 정보 수신부(910)에서 수신된 정보에 의해 현재 환자(10)의 상태를 파악하고 환자(10)의 현재 상태에 따라 제어부(700)는 환자(10)에게 흡입되는 산소를 제어한다. 즉, 계산부(600)는 기 설정된 상태 방정식에 검출부(100)의 정보 송신부(920)에서 송신되고 제어부(700)의 정보 수신부(910)에서 수신된 변수 인자들의 값을 입력하고 현재의 환자(10) 상태를 계산한다. 이 계산된 값에 따라 제어부(700)의 판단부(610)는 현재의 환자(10) 상태를 파악하고 환자(10)에게 흡입되는 산소를 제어한다.

이러한 과정이 지속적으로 이루어짐에 따라 인공 호흡기(101)는 외부의 별도의 입력 없이 스스로 환자(10)의 현재 상태를 파악하고 환자(10)에게 공급할 흡입 산소에 대한 운영 목표를 결정하고 산소의 공급을 제어할 수 있다.

여기서, 상태 방정식은 데이터를 기반으로 하는 Black box 구현 방식 혹은 세부 모델링을 기반으로 하는 White Box 구현 방식으로 도출이 가능하다. 또한, 상태 방정식은 환자(10)의 폐, 횡격막, 호흡 중추의 상태 및 산소의 유입 현황을 변수 인자로 활용한다. 그러나, 환자(10)의 상태를 정확하게 파악하기 위해 추가적인 변수 인자를 사용해도 무방하다.

계산부(600)는 상태 방정식을 기초로 환자(10)의 현재 상태를 동적으로 모델링하며 지속적으로 업데이트 한다. 구체적으로, 동적으로 모델링한다는 것은 계산부(600)의 상태 방적식의 값 및 검출부(100)에서 검출되어 제어부(700)로 전송된 값을 토대로 환자(10)의 현재 호흡기 내부 상태를 이미지화해서 표시부(800)로 보여준다. 이는 사용자가 환자(10)의 호흡기 내부 상태의 실시간 변화를 표시부(600)의 이미지를 통해 확인하는데 도움이 된다.

지속적으로 업데이트된 환자(10)의 현재 상태 및 흡입되는 산소 정보는 저장부(620)에 저장된다.

또한, 상태 방정식은 저장부(620)에 저장된 환자(10)의 상태 데이터들을 기반으로 환자(10)의 상태를 정확하게 파악하기 위해 지속적으로 업데이트 된다. 예를 들어, 제어부(700)는 저장부(620)에 저장된 환자(10)의 폐, 횡격막, 호흡 중추의 상태 및 산소의 유입 현황의 변수 인자들에 의해 계산되는 결과값이 정확한 값인지를 지속적으로 확인하고 상태 방정식을 수정한다(예를 들어, 상태 방정식의 수식에서 상수들의 값을 변화시킬 수 있다). 이러한 과정을 통해 계산부(600)는 업데이트된 상태 방정식을 통해 환자(10)의 상태를 계산하는데 그 정확성을 높일 수 있고, 판단부(610)는 환자(10)에게 공급할 흡입 산소에 대한 운영 목표를 정확하게 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 표시부(800)를 더 포함할 수 있다.

표시부(800)는 사용자에게 환자(10)의 변수 인자 현황, 환자(10)의 현재 상태(호흡수, 호흡량 등) 및 유입 되고 있는 산소의 정보(산소량, 산소포화도, 산소 압력 등)를 사용자가 볼 수 있도록 표시한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 입력부(810)를 더 포함할 수 있다.

사용자는 표시부(800)를 통해 표시되는 환자(10) 상태 및 흡입되는 산소 정보 등을 바탕으로 환자(10)에게 공급할 흡입 산소에 대한 운영 목표를 입력부(810)를 통해 입력할 수 있다. 이를 통해 평상시 스스로 제어되는 인공 호흡기(101)가 사용자에 의해 운영 모드가 선택되거나, 설정된 운영 목표에 따라 사용자가 직접 입력부(810)를 통해 운영 목표에 따른 설정값을 입력할 수 있다. 또한, 환자(10)에게 위급 상황 발생 시 사용자는 입력부(810)를 통해 긴급하게 인공 호흡기(101)를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 경고부(900)를 더 포함할 수 있다.

경고부(900)는 인공 호흡기(101)의 이상 발생 시 외부로 이의 정보를 소리 또는 텍스트의 형태로 전달하여 사용자가 긴급한 상황에 대처할 수 있게 한다. 또한, 경고부(900)는 표시부(800)로 현재의 이상 발생을 표시하여 외부에 알릴 수 있다.

제어부(700)에는 경고부(900)의 동작 기준이 기 설정되어 있고, 이의 기준을 기초로 판별하여 경고부(900)를 동작시킬 수 있다. 따라서, 제어부(700)는 인공 호흡기(101) 혹은 환자(10)의 이상을 판별하여 경고부(900)를 동작시켜 표시부(800)로 현재의 이상 상태를 외부에 알릴 수 있다.

이때, 표시부(800)로 표시되는 이상은 단순한 알람 및 경고 신호가 아닌, 기 설정된 판별기준을 벗어난 이상 정보 범위 값을 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자 환자(10)의 위급 상태나 인공 호흡기(101)의 이상 작동에 긴급하게 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 호흡기(101)는 외부 의사(20)에 의해 통신 수단을 통해 제어될 수 있다.

외부에 상주하고 있는 외부 의사(20)는 통신 수단을 통해 인공 호흡기(101)에 접속할 수 있으며, 접속 후 환자(10) 및 인공 호흡기(101)의 상태를 확인할 수 있다. 검출부(100)나 표시부(800)를 통해 환자(10) 및 인공 호흡기(101)의 상태를 확인한 후 인공 호흡기(101)의 흡입 산소의 운영 목표 혹은 운영 모드를 수정할 필요가 있는 경우 직접 인공 호흡기(101)를 제어하여 운영 목표나 운영 모드를 수정할 수 있다.

또한, 검출부(100)나 표시부(800)를 통해 알 수 있는 환자(10)의 현재 상태를 확인하고 환자(10)를 진단할 수 있으며, 환자(10)의 진단 결과에 따라 인공 호흡기(101)를 그에 따라 제어하거나 필요 시 환자(10)와 직접 대면하여 환자(10)를 진료할 수 있다.

또한, 환자(10)나 인공 호흡기(101)의 긴급 상황 발생 시 경고부(900)는 외부에 그 정보를 알릴뿐만 아니라 외부 의사에게도 통신 수단을 통해 알려 외부 의사가 인공 호흡기(101)를 직접 제어하거나 환자(10)를 원격으로 진료해 응급 처방을 환자(10)의 댁내 보호자나 원내 간호사에게 지시할 수 있다.

또한, 긴급 상황 발생 시뿐만 아니라, 평상시에도 외부 의사는 통신 수단을 통해 검출부(100)나 표시부(800)를 통해 환자(10)의 상태를 파악하여 환자(10)를 진단할 수 있으며, 이에 의해 외부 의사가 대면 진료가 어려운 환자(10)를 진료할 수 있고 처방을 환자(10)의 댁내 보호자나 원내 간호사에게 지시할 수 있다.

이상과 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 환자 20: 외부 의사
100: 검출부 101: 인공 호흡기
600: 계산부 610: 판단부
620: 저장부 700: 제어부
800: 표시부 810: 입력부
900: 경고부 910: 정보 수신부
920: 정보 송신부

Claims (20)

1. 환자의 검출부에서 검출한 상기 환자의 상태 정보를 수신하는 정보 수신부;
   상기 정보 수신부에서 수신한 정보에 따라 상태 방정식에 의해 상기 환자의 상태를 계산하는 계산부;
   상기 계산부에서 계산된 값에 따라 상기 환자의 상태를 결정하는 판단부; 및 상기 판단부에서 결정된 상기 환자의 상태에 따라 운영 목표값을 설정하고 그에 따라 인공 호흡기를 제어하는 제어부를 포함하는 인공 호흡기.
2. 제1항에서, 상기 계산부의 상태 방정식은,
   상기 환자의 폐, 횡격막, 호흡 중추의 상태 및 산소의 유입 현황을 변수 인자로 활용하는 인공 호흡기.
3. 제1항에서, 상기 계산부의 상태 방정식은,
   데이터를 기반으로 하는 Black box 구현 방식 혹은 세부 모델링을 기반으로 하는 White Box 구현 방식으로 도출되는 인공 호흡기.
4. 제1항에서, 상기 계산부의 상태 방정식은,
   상기 제어부에 의해 지속적으로 업데이트 되는 인공 호흡기.
5. 제1항에서, 상기 인공 호흡기는,
   상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 표시하는 표시부를 더 포함하는 인공 호흡기.
6. 제1항에서, 상기 인공 호흡기는,
   사용자가 직접 설정값을 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하는 인공 호흡기.
7. 제1항에서, 상기 인공 호흡기는,
   기 설정된 기준을 벗어난 정보 범위 값 발생 시 외부로 이상 신호를 전달하는 경고부를 더 포함하는 인공 호흡기.
8. 제1항에서, 상기 인공 호흡기는,
   상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 저장하는 저장부를 더 포함하는 인공 호흡기.
9. 제1항에서, 상기 인공 호흡기는,
   외부에 있는 의사가 통신 수단을 이용해 원격으로 접속할 수 있는 인공 호흡기.
10. 제5항에서, 상기 표시부는,
    상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 실시간으로 모델링하고 이미지화하여 보여주는 인공 호흡기.
11. 환자로부터 검출한 상기 환자의 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 환자의 상태 정보를 바탕으로 상태 방정식에 의해 상기 환자의 상태를 계산하는 단계;
    상기 계산된 값에 따라 상기 환자의 상태를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 환자의 상태에 따라 운영 목표값을 설정하고 그에 따라 제어하는 단계를 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
12. 제11항에서, 상기 환자의 상태를 계산하는 단계에서,
    상기 상태 방정식은 상기 환자의 폐, 횡격막, 호흡 중추의 상태 및 산소의 유입 현황을 변수 인자로 활용하여 상기 환자의 상태를 계산하는 인공 호흡기 제어 방법.
13. 제11항에서, 상기 환자의 상태를 계산하는 단계에서,
    데이터를 기반으로 하는 Black box 구현 방식 혹은 세부 모델링을 기반으로 하는 White Box 구현 방식으로 상기 상태 방정식이 도출되는 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
14. 제11항에서, 상기 환자의 상태를 계산하는 단계에서,
    상기 상태 방정식은 제어부에 의해 지속적으로 업데이트 되는 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
15. 제11항에서, 상기 인공 호흡기 제어 방법은,
    상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 표시하는 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
16. 제11항에서, 상기 인공 호흡기 제어 방법은,
    사용자가 직접 설정값을 입력할 수 있는 입력 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
17. 제11항에서, 상기 인공 호흡기 제어 방법은,
    기 설정된 기준을 벗어난 정보 범위 값 발생 시 외부로 이상 신호를 전달하는 경고 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
18. 제11항에서, 상기 인공 호흡기 제어 방법은,
    상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등을 저장하는 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
19. 제11항에서, 상기 인공 호흡기 제어 방법은,
    외부에 있는 의사가 통신 수단을 이용해 원격으로 접속하는 단계를 더 포함하는 인공 호흡기 제어 방법.
20. 제15항에서, 상기 표시하는 단계에서,
    상기 환자의 상태 혹은 유입되고 있는 산소의 정보 등이 실시간으로 모델링되고 이미지화되어 표시되는 인공 호흡기 제어 방법.