KR101520857B1 - 인공지능 포터블 네블라이져 - Google Patents

Abstract

네블라이져는 펌핑부, 입력부, 제어장치, 분무기 및 센서부를 포함한다. 상기 펌핑부는 하부에 위치하여 액체를 주기적으로 펌핑하고, 상기 입력부는 전면에 위치하여 제어를 위한 설정값을 입력하며, 상기 제어장치는 상기 입력부로부터 설정값들을 전송 받아 상기 펌핑부를 제어하며, 상기 분무기는 상기 BLDC 모터에 의해 펌핑되는 액체를 외부로 분무하며, 상기 센서부는 사용자의 흡기와 호기를 분석한 데이터를 상기 제어장치에 전송한다.

Description

인공지능 포터블 네블라이져{PORTABLE NEBULIZER OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE SPRAYING TYPE}

본 발명은 네블라이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공지능으로 사용자의 상태를 파악해 액체분사량의 조절을 통해 치료하는 네블라이저에 관한 것이다.

최초의 네블라이져는 압력을 사용하여 분사하는 방식으로 개발되었고, 1858년 세일스-기론즈(Sales-Girons)에 의해 발명되었다. 그 당시 펌프는 자전거 타이어 펌프와 유사했으며 펌프가 당겨지면 용기로부터 액체가 끌어당겨지고 손으로 누르면 액체가 분무기를 통해 사람의 입으로 들어갔다.

이렇게 네블라이져는 핸드분사식, 스팀분사식에서 전동 컴프레셔(ELECTRICAL COMPRESSOR)를 사용한 전기 네블라이져 그리고 초음파 네블라이져 순으로 발전해 왔다. 현재는 초음파 진동 메시 기술을 사용한 네블라이져가 개발되어 사용되고 있으며, 저소음과 액체소모량의 감소에서 장점을 가지고 있다.

네블라이져는 오래전부터 사용되어 왔으며, 호흡기 질환에 사용되는 흡입용 약품을 미세한 입자로 기관지, 폐포까지 전달해주고, 기도에 습도를 제공해주는 역할을 하며, 비염, 천식, 기관지염 등과 같은 호흡기 질환 약품을 흡입하여 치료부위에 전달하는 역할을 한다.

기존의 네블라이져는 호기(날숨)시에도 약물이 분사되어 약물이 인체에 흡수되지 않기 때문에 흡수력이 50% 이하로 감소하고 급성천식 발작의 경우 1시간이 소요되기 때문에 영유아들에게는 특히 문제가 심각하다. 또한 흡기(들숨)시 폐활량이 적은 영유아들에게는 압력조절이 불가능하여 치료효과가 낮으며, 폐활량이 큰 성인에게는 압력저하로 약물치료 효과가 낮아져 치료시간이 길어지는 단점이 있다.

네블라이져를 사용하는 사용자는 대부분 폐질환, 호흡기질환자들인 경우인데, 이런 사용자들은 폐의 기능이 떨어져 폐활량이 떨어지기 때문에 사용자의 폐활량 상태에 맞는 네블라이져를 사용하는 것이 필요하다. 또한 혼수상태의 사용자에게는 보호자의 부재 시 자동으로 작동해야 하는 경우가 있기 때문에 인공지능을 갖춘 네블라이져의 개발이 필요하다.

따라서 효율적인 약물의 사용과 폐활량을 증가시켜 치료시간을 줄이고 더 나아가 인공지능으로 치료가 가능한 네블라이져의 개발이 필요하다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 자동분사기능과 센서를 사용하여 인공지능으로 효율적인 약물의 사용과 환자의 폐활량 증가를 도와주는 네블라이져를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 네블라이져는 펌핑부, 입력부, 제어장치, 분무기 및 센서부를 포함한다. 상기 펌핑부는 하부에 위치하여 액체를 주기적으로 펌핑하고, 상기 입력부는 전면에 위치하여 제어를 위한 설정값을 입력하며, 상기 제어장치는 상기 입력부로부터 설정값들을 전송 받아 상기 펌핑부를 제어하며, 상기 분무기는 상기 BLDC 모터에 의해 펌핑되는 액체를 외부로 분무하며, 상기 센서부는 사용자의 흡기와 호기를 분석한 데이터를 상기 제어장치에 전송한다.

일 실시예에서, 상기 펌핑부는 상기 제어장치의 신호를 받아들이는 드라이브 및 상기 드라이브에 전달된 상기 제어장치의 신호로 주기적인 펌핑을 하는 BLDC 모터를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 입력부는 유아부터 성인까지 복수의 단계들로 나누어진 복수의 호흡수단계들, 분당 발생하는 흡기 및 호기의 총 수를 나타내는 분당호흡수, 사용자가 설정이 가능한 특정한 시간간격으로 나누어지는 복수의 유량증가단계들, 상기 유량증가단계 마다 증가하도록 설정되는 분사시간비율 및 상기 유량증가단계 마다 증가하도록 설정되는 호기시간비율을 포함하며, 상기 BLDC 모터의 압력들은 조절될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 입력부는 터치패널 또는 스위치로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 분사시간비율은 한번의 흡기당 분사하는 시간을 비율로 나타내고, 상기 호기시간비율은 한번의 호기당 분사를 중지하는 시간을 비율로 나타내며, 상기 호기시간비율은 한번의 호기당 분사를 중지하는 시간을 비율로 나타내며, 상기 유량증가단계는 사용자가 설정한 시간이 지나면 다음 단계의 증가된 상기 분사시간비율과 상기 호기시간비율이 적용되며, 상기 유량증가단계 마다 점진적으로 상기 분사시간비율 및 상기 호기시간비율이 증가하여 사용자의 흡기시간 및 호기시간의 증가를 유도할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 센서부는 사용자의 호기에서 발생하는 가스를 측정하여 흡기시간, 호기시간 및 가스의 종류에 대한 데이터를 상기 제어장치로 전송하는 MFM 센서를 포함할 수 있고, 상기 제어장치는 상기 데이터들을 분석하여 상기 사용자의 현재 상태를 파악하고, 상기 사용자에게 적합한 상기 분당호흡수, 분사시간비율, 호기시간비율, 상기 호흡수 단계들을 산정하여 상기 BLDC 모터를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 네블라이져는 상기 BLDC 모터를 둘러싸고, 상기 BLDC 모터의 소음을 차단하며, 진동을 줄이는 모터커버를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 네블라이져는 MFM 센서와 BLDC 모터의 사용으로 사용자의 호기 시 발생하는 가스를 측정하여 사용자의 상태에 최적화된 시간 동안에만 주기적으로 상기 액체를 분사하게 되어, 상기 액체의 불필요한 낭비를 막고 편의성이 증가한다.

또한, 모터커버는 상기 BLDC 모터를 커버하며, 상기 BLDC 모터가 발산하는 소음과 진동을 막기 위해 상기 BLDC 모터의 외부를 커버한다. 소음과 진동이 적은 상기 네블라이져는 주변 환경에 민감하게 반응하는 유아와 환자 등 다양한 환경에서 사용이 가능한 장점이 있다.

상기 MFM 센서는 크기가 작고 가벼우며 사용자가 내쉬는 가스의 부피가 아닌 질량을 측정의 기준으로 하기 때문에 정확한 양의 가스흐름을 파악이 가능하다. 또한 가스의 질량을 측정하는 과정에서 진동을 발생시키는 장치가 형성되지 않기 때문에 상기 네블라이져를 사용함에 있어서 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

사용자가 상기 네블라이져의 수일에 걸친 사용으로 흡기의 시간이 길어지게 되면, 사용자는 자연스레 복식호흡 또는 긴 흡기 및 호기의 습관을 갖게 된다. 그리고 늘어난 흡기의 시간으로 혈액순환개선과 폐활량 개선의 자연스런 효과를 얻을 수 있다. 또한 수술 후 후유증으로 폐의 기능이 좋지 않은 환자들이나 영유아들에게는 자연스러운 호흡을 유도할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 네블라이져를 나타낸 분해사시도 이다.
도 2는 다른 방향에서 관찰한 도 1의 네블라이져를 나타내는 분해사시도 이다.
도 3은 도 1의 네블라이져의 입력부상의 구동화면을 나타내는 이미지이다.
도 4는 도 1의 상기 네블라이져의 구동방법을 나타내는 블록선도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 네블라이져에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 네블라이져를 나타낸 분해사시도 이다.

도 1을 참조하면 상기 네블라이져(10)는 커버부(30), 펌핑부(50), 센서부(70), 파워(102), 분무기(103), 스위치(104) 및 입력부(105)를 포함한다.

상기 커버부(30)는 후면커버(30a), 모터커버(30b) 및 전면커버(30c)를 포함하고, 상기 펌핑부(50)는 BLDC 모터(50a)와 드라이버(50b)를 포함한다.

상기 전면커버(30c)는 고분자, 세라믹 또는 금속 재질로 이루어져 있으며, 상기 입력부(105)가 위치하는 공간과 상기 스위치(104)가 위치하는 공간이 형성되어 있다. 상기 후면커버(30a)는 필터구멍과 각종 연결부로 형성되어 있고 재질은 고분자, 세라믹 또는 금속 재질로 형성된다.

상기 모터커버(30b)는 상기 BLDC 모터(50a)를 커버하며, 상기 BLDC 모터(50a)가 발산하는 소음과 진동을 막기 위해 상기 BLDC 모터(50a)의 외부를 커버한다. 소음과 진동이 적은 상기 네블라이져(10)는 주변 환경에 민감하게 반응하는 유아와 환자 등 다양한 환경에서 사용이 가능한 장점이 있다.

상기 BLDC 모터(50a)는 상기 네블라이져(10)의 하단에 형성되어 있고 상기 네블라이져(10)의 액체 분사를 위한 동력을 제공한다.

상기 BLDC 모터(50a)란 기존의 AC 모터와는 달리 사용자가 원하는 압력과, FLOW RATE(NL/m), 모터의 구동주기를 전류의 증감으로 손쉽게 바꿀 수 있기 때문에, 상기 네블라이져(10)에 있어서 계속적인 액체 분사가 아닌 사용자의 흡기에만 액체 분사가 가능하게 된다. 따라서 상기 BLDC 모터(50a)는 호기에도 분사되어 액체의 낭비가 심한 기존의 네블라이져와 달리 액체의 낭비가 전혀 없는 장점이 있다.

또한 상기 BLDC 모터(50a)는 AC 모터와는 달리 열에 강하고, 소음이 적으며, 특히ON/OFF시에 아크 발생이 없어 모터 수명시간이 일반 AC 모터보다 3배정도 길뿐만 아니라 성능대비 크기도 소형화 할 수 있는 장점이 있어 보다 안정적이다. 따라서 큰 병원에서 수많은 환자들을 대상으로 장점을 가지고 있다. 그러나 상기 BLDC 모터(50a)는 제어장치가 견딜 수 있는 열의 한계 때문에 상기 드라이버(50b)가 별도로 외부에 연결된다.

반면에 상기 BLDC 모터(50a)가 상기 AC 모터인 경우, 액체 분사가 계속적으로 분사되기 때문에 사용자가 호기 하는 경우에도 액체는 계속적으로 분사된다. 하지만 상기 BLDC 모터(50a)가 고가이기 때문에 가격 문제로 상기 AC 모터를 사용하는 경우 솔레노이드 밸브를 사용해서 주기적인 분사가 가능하다.

상기 드라이버(50b)는 상기 BLDC 모터(50a)의 발열과 노이즈의 부작용을 피하기 위해 모터와 일정거리를 두고 떨어져 형성된 상기 BLDC 모터(50a)를 제어하는 회로이다.

상기 센서부(70)는 MFM(MASS FLOW METER) 센서(101)를 포함한다.

상기 MFM 센서(101)는 상기 BLDC 모터(50a) 측면에 형성되어 있으며, 크기가 작고 가볍기 때문에 상기 네블라이져(10)의 전체적인 무게에는 영향이 적다. 상기 MFM 센서(101)는 가스의 질량을 측정의 기준으로 하고 있으며, 상기 질량은 다른 물리량으로부터 측정의 단위가 유도되지 않는 측정의 기준으로써, 길이, 시간 등의 단위와 함께 모든 물리적 측정의 기초를 이룬다. 따라서 상기 MFM 센서(101)는 이러한 불변성의 질량을 직접 측정하므로 복잡한 계산을 필요로 하지 않고, 정확한 양의 가스흐름을 파악이 가능한 장점이 있다.

또한 낮은 흐름의 가스의 측정에 유리하고, 가스의 볼륨이나 압력을 측정하는 것이 아니기 때문에 흘러가는 가스의 질량을 정확한 값으로 측정이 가능하다. 그리고 가스의 질량을 측정하는 과정에서 진동을 발생하는 장치가 형성되지 않기 때문에 상기 네블라이져(10)를 사용함에 있어서 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

상기 MFM 센서(101)는 주로 CO2, Ar, Methane, Hydrogen 및 Nitrogen 등의 다양한 가스의 질량을 측정이 가능하고, 상기 네블라이져(10)를 사용하는 사용자의 CO₂의 질량을 파악하여 사용자의 혈액순환, 호기, 흡기, 폐활량 및 폐기능 등의 복합적인 데이터들을 측정하여 사용자에게 특화된 액체의 분사량과 분사시간 및 호기시간을 산정이 가능한 장점이 있다.

상기 MFM 센서(101)는 크기가 작고 휴대성이 좋으며 가스센서를 별도로 부착하게 되면, 사용자가 내뿜는 다양한 가스를 측정이 가능하다. 상기 가스센서가 별도로 부착되면 가지각색의 병을 앓고 있는 사용자들이 내뿜는 특정하고 다양한 가스의 양을 측정하여 사용자의 병명 파악이 가능하다.

따라서 상기 MFM 센서(101)의 부착으로 상기 네블라이져(10)는 사용자에 특화된 측정으로 분석결과를 도출하여 사용자의 상태를 자체적으로 판단하여 단순히 폐기능의 치료만이 아닌 사용자의 전반적인 상태를 파악하고 그에 맞는 약물을 상기 네블라이져(10)로 흡입하여 치료까지 진행하는 인공지능 네블라이져로써 장점이 있다.

상기 파워(102)는 의료용 파워를 쓰게 되며, 전압을 변환하며 쓸 수 있고, 안정적인 점에서 장점이 있다.

상기 분무기(103)는 액체를 저장하고 상기 분무기(103)의 주입구가 입으로 들어가면 상기 BLDC 모터(50a)의 구동에 의해 상기 액체가 주기적으로 점차 증가하면서 분사된다. 상기 분무기(103)는 상기 네블라이져(10)의 외부에 형성되어 있으며 사용자의 편의를 위해 언제라도 떼어서 분무가 가능하도록 외부에 걸려져 있다.

상기 스위치(104)는 상기 전면커버(30c)의 상단에 형성되어 있으며 전원을 켤 때 쓰거나 분무를 갑자기 중지해야 하는 비상시에 비상 버튼으로써 쓰이게 된다.

상기 입력부(105)는 터치패널 또는 일반패널을 포함하며, 상기 입력부(105)가 형성된 위치에는 복수의 버튼을 형성하여 연령별 호흡수단계를 선택이 가능하다. 상기 입력부(105)는 터치패널로 형성되기 때문에 사용자가 직관적으로 선택이 가능하므로 별도의 난해한 설명과 조작법에 대해 신경을 쓸 필요가 없는 장점이 있다.

도 2는 다른 방향에서 관찰한 도 1의 네블라이져를 나타내는 분해사시도 이다.

도 2를 참조하면, 상기 네블라이져(10)는 필터(106), USB 단자(107), 전원 스위치(108) 및 제어장치(109)를 포함한다. 상기 필터(106)는 내부에 형성되어, 사용자가 흡기할 때 공기를 정화시켜주는 특징을 가지고 있다. 상기 필터(106) 하부에는 상기 USB 단자(107)가 형성되어 있어 사용자의 사용시간 등을 다운로드 하여 PC에서 열람이 가능하고, 상기 네블라이져(10)의 내부 프로그램의 업데이트를 위해 쓰이게 된다.

상기 USB 단자(107) 하단에는 전원 스위치(108)가 형성되어 있으며 상기 USB 단자(107)는 제어장치(109)에 결합되어 있다. 상기 네블라이져(10)는 상기 USB 단자(107)를 통해 PC와 연결되어 사용자의 기록을 업로드 가능하며, PC를 통해 상기 MFM 센서(101)를 통해 측정된 데이터들과 사용자의 흡기 및 호기시간 등을 분석이 가능하다. 그리고 사용자가 상기 네블라이져(10)를 사용하는 도중 상기 MFM 센서(101)를 통해 실시간으로 사용자의 호기에서 나오는 가스를 측정하고 분석하여 PC를 통해 사용자의 상태를 확인 가능하다.

상기 전원 스위치(108)는 상기 네블라이져(10)에 전원을 연결하고 초기구동을 동작시키는 스위치이다. 상기 제어장치(109)는 사용자의 심폐활동을 개선시키기 위한 분사시간비율을 산정하기 위한 분석을 하고 분석정보에 따라 액체의 분무시간을 조정하기 위해 상기 드라이버(50b)를 통해 상기 BLDC 모터(50a)를 제어하게 된다.

따라서 상기 제어장치(109)가 상기 BLDC 모터(50a)의 외부에 따로 장착된 상기 드라이버(50b)로 주기적인 흡기를 위한 펌핑신호를 전송하게 되고 상기 BLDC 모터(50a)는 상기 네블라이져(10)에 설정된 분당호흡수에 맞추어서 주기적이고 간헐적인 펌핑을 하게 된다.

상기 파워(102), 상기 분무기(103), 상기 필터(106) 및 상기 BLDC 모터(50a) 등은 각각이 본래의 기능을 유지하며 최소한의 부피를 가지고 있기 때문에 상기 네블라이져(10)의 휴대성을 높이는데 효과가 있다.

[표 1]

[표 2]

표 1은 연령별로 나누어진 호흡수 단계들과 상기 호흡수 단계들에 해당하는 분당호흡수의 범위를 나타내고 표 2는 유량증가단계에 따른 분사시간비율과 압력을 나타낸다.

상기 표 1 및 표 2의 수치들은 사용자가 변경이 가능하며 설명의 편의를 위해 상기의 수치들을 사용하게 된다.

표 1을 참조하면, 상기 호흡수 단계는 연령별로 나누어지며 각각의 연령 대에 따라서 각각 다른 상기 분당호흡수의 범위를 나타낸다.

표 2를 참조하면, 상기 유량증가단계는 복수의 단계들이 가능하며, 상기 유량증가단계들은 설정된 시간의 흐름에 따라 다음 단계들로 진행한다.

상기 분당호흡수는 1분 내에 이루어지는 흡기 및 호기의 총합을 나타내고, 상기 MFM 센서를 통해 측정된 사용자의 상기 분당호흡수를 판단하여 상기 호흡수 단계가 자동으로 설정된다. 예를 들어 사용자의 상기 분당호흡수가 15회로 측정되었고, 설정된 사용자의 나이가 18세 이상이라면 상기 호흡수 단계는 Adult로 설정된다. 또는 사용자가 수동으로 상기 입력부(105)를 통해 설정이 가능하다. 상기 유량증가단계란 상기 분사시간비율이 다음 비율로 넘어가는 단계를 의미하며, 분단위에서 시간단위로 설정이 가능하다.

상기 호흡수 단계는 상기 MFM 센서(101)를 통해 측정된 사용자의 상기 분당호흡수를 측정하여 상기 제어장치(109)를 통해 사용자에게 알맞은 상기 호흡수 단계가 설정된다.

상기 분사시간비율이란 흡기 동안 상기 분무기(103)가 분무하는 시간의 비율을 나타낸다. 예를 들어 사용자가 상기 호흡수 단계에서 Adult로 설정되고 상기 유량증가단계의 시간을 1분으로 설정하는 경우, 상기 분당호흡수가 12회라면 그 중에서 흡기의 횟수는 6회이다.

따라서 1회 흡기의 시간은 5초이게 된다. 이때 상기 유량증가단계는 1단계에서 시작되며 상기 1단계에서 2단계로 넘어가기 위해서는 설정한 1분이 걸린다. 상기 1단계에서의 상기 분사시간비율은 1이다.

상기 분사시간비율이 1이면 흡기의 시간 5초 동안 상기 분무기(103)가 분무를 하게 된다. 1분이 지나 2단계로 넘어가면 상기 분사시간비율은 1.1로 바뀌어 흡기의 시간 5.5초 동안 상기 분무기(103)가 분무를 하게 된다. 다시 1분이 지나게 되면 3단계로 넘어가 상기 분사시간비율은 1.2로 바뀌어 흡기의 시간 즉 액체의 분사시간이 6초로 증가하게 된다. 상기 호기시간비율 역시 상기 분사시간비율이 적용되는 것과 같은 방법으로 설정된다.

이처럼 상기 분사시간비율에 따라서 호기의 시간 또는 액체의 분사시간이 상기 분사시간비율에 단계별로 증가하게 되고, 사용자는 수시간 또는 수일에 걸친 상기 네블라이져(10)의 사용으로 늘어나는 액체의 분사시간에 유도되어 자연스럽게 흡기시간 및 호기시간을 늘리게 된다.

사용자가 상기 네블라이져(10)의 수일에 걸친 사용으로 흡기의 시간이 길어지게 되면, 사용자는 자연스레 복식호흡 또는 긴 흡기 및 호기의 습관을 갖게 된다. 그리고 늘어난 흡기의 시간으로 혈액순환개선과 폐활량 개선의 자연스런 효과를 얻을 수 있다. 또한 수술 후 후유증으로 폐의 기능이 좋지 않은 환자들이나 영유아들에게는 자연스러운 호흡을 유도할 수 있는 장점이 있다.

상기 호기시간비율은 상기 분무기(103)가 분사를 중지하는 시간의 비율을 나타낸다. 사용자는 사용하는 시간이 흐름에 따라 늘어나는 상기 호기시간비율로 인해 숨을 내쉬는 호기의 기간이 늘어나게 된다. 늘어난 호기의 시간으로 사용자는 CO2와 같은 신체 내부의 불필요한 가스를 내보내어 폐기능 및 폐활량의 개선이 가능하다.

상기 유량증가단계의 시간은 각 단계마다 다른 시간을 적용가능하고, 모두 통일된 시간을 적용 가능하다.

또한 이와 같은 상기 네블라이져(10)의 흡기시간을 길게 유도해주는 기능은 상기 네블라이져(10) 뿐만 아니라 초음파네블라이져 등 다양한 종류의 네블라이져에 적용이 가능하다.

그리고 네블라이져에 한정하지 않고 폐활량을 증가시키기 위한 제품들에 적용이 가능하며, 폐암환자, 운동선수, 비염환자, 단전이나 복식호흡을 개선하려는 사용자, 우울증 환자 및 정신과 환자에게도 사용이 가능하다.

폐암환자의 경우 정상적으로 호흡이 가능한 일부의 폐기능을 개선시키고 혈액순환을 원활하게 하여 폐암의 치료에 도움을 줄 수 있다.

운동선수는 낮시간에 운동을 하여 폐기능을 단련하고, 수면중에도 상기 네블라이져(10)나 상기 흡기시간을 길게 유도해주는 기능을 통해 폐기능을 단련시킬 수 있는 장점이 있다.

비염환자에게는 상기 흡기시간을 길게 유도해주는 기능을 통해 면역력을 기르고 몸 전체와 코의 혈액순환을 원활하게 하여 비염에 대한 자가치료의 효과가 있다.

단전이나 복식호흡을 수련하는 사용자들에게는 상기 흡기시간을 길게 유도해주는 기능을 통해 폐기능 개선과 수면중에도 복식호흡을 유도하여 단전 및 복식호흡에 의한 효과를 증가시킨다.

정신집중을 요하는 학생들이나 직장인들에게도 상기 흡기시간을 길게 유도해주는 기능은 폐의 기능을 개선시키고 혈액순환을 원활하게 하여 공부에 대한 집중뿐만 아니라 건강에 좋은 효과가 있다.

정신과 환자의 경우 안정된 호흡을 유도하여 뇌의 혈액순환을 개선시키고, 긍정적인 몸의 상태를 만들어 주게 된다. 따라서 신체적인 안정은 정신적인 안정을 유도하여 정신과 환자의 불안이나 우울증 등을 감소시키는 효과가 있다.

상기 BLDC 모터(50a)를 사용하는 경우 상기 제어장치(109)는 상기 BLDC 모터(50a)와 분리되어 연결된 상기 드라이버(50b)에 상기 분당호흡수와 상기 분사시간비율 및 상기 유량증가단계의 설정값들을 전송하여 상기 BLDC 모터(50a)를 제어하게 된다. 이 경우 상기 BLDC 모터(50a)는 상기 제어장치(109)에 의해 제어되는 상기 드라이버(50b)의 신호가 있는 경우에만 액체를 펌핑하기 때문에 상기 액체의 소모가 적은 장점이 있다.

사용자의 흡기의 시간이 증가하게 되면 상기 네블라이져(10)가 환자들이 대부분 사용한다는 것을 감안할 때, 긴 흡기에 따른 산소포화도의 증가와 혈액순환 및 복식호흡의 영향으로 재활에 커다란 효과가 있게 된다. 환자의 경우 수술 후 마취의 영향과 수술의 후유증으로 폐기능이 원활하지 못하기 때문에 흡기시간을 길게 유도해주는 기능은 환자의 재활시간을 단축시켜 주는 커다란 효과가 있다.

상기 MFM 센서(101)를 포함하는 상기 네블라이져(10)는 기존의 네블라이져와는 달리 사용자의 상태를 흡기와 호기, 내쉬는 가스의 분석을 통해 파악하기 때문에, 상기 입력부(105)를 통해 설정을 해주어야 하는 번거로움이 적다. 또한 환자의 상태가 급격하게 바뀌어 상기 분당호흡수가 빨라지거나 느려지는 경우에도 상기 MFM 센서를 통해 실시간으로 측정하여 사용자의 흡기에 맞추어 액체를 분사가능하고, 상기 분당호흡수를 조절이 가능한 장점이 있다.

또한 이와 같은 상기 MFM 센서(101)는 상기 네블라이져(10) 뿐만 아니라 초음파네블라이져 등 다양한 종류의 네블라이져에 적용하여 인공지능의 기능이 가능하다.

상기 네블라이져(10)는 상기 USB 단자(107)를 통해 PC와 연결하여, 상기 MFM 센서(101)의 호기 시 발생하는 가스의 분석으로 사용자의 건강상태가 악화되는 경우 외부에 출타중인 보호자에게 경고 메시지나 알람이 가능하다.

도 3은 도 1의 네블라이져의 입력부상의 구동화면을 나타내는 이미지이다.

상기 구동화면(500)은 크게 호흡정보(501)와 기기설정창(502)을 포함한다. 상기 호흡정보(501)는 분당호흡수(501a), 1회 호흡량(501b) 및 시간당호흡수(501c)를 포함하고, 상기 기기설정창(502)은 실내온도(502a), 호흡수단계(502b), 조절버튼(502c), 구동시간(502d), 압력버튼(502e), 흡기시간(502f), 호기시간(502g) 및 시작버튼(502h)을 포함한다.

상기 분당호흡수(501a)는 1분당 호기와 흡기의 총합계를 나타내며, 상기 1회 호흡량(501b)은 호기나 흡기 시 내쉬거나 들이마시는 가스의 양을 나타낸다. 상기 분당호흡수(501a)와 상기 1회 호흡량(501b)은 사용자의 현재상태를 단시간에 체크할 수 있는 수치들이다.

상기 시간당호흡수(501c)는 시간당 호기와 흡기의 총합계를 나타내며 자주 체크할 수 없는 환자의 상태가 호전되고 있는지 확인 할 수 있는 수치이다.

상기 실내온도(502a)는 사용자가 상기 네블라이져(10)를 사용하는 장소의 실내온도를 나타내며 수술이나 기관지가 약한 사용자의 상태를 호전하기 위해 중요한 조절 요소인 온도를 체크할 수 있다.

상기 호흡수 단계(502b)는 복수의 버튼들로 형성되어 있으며, 사용자의 상기 분당호흡수(501a)에 따라서 상기 호흡수 단계(502b)를 선택하게 된다. 상기 호흡수 단계(502b)들 중 하나를 선택하면 사용자의 상기 분당호흡수(501a)의 절반에 해당하는 횟수로 상기 액체를 분사하게 된다. 예를 들어 사용자가 adult의 상기 호흡수 단계(502b)를 선택하면 상기 분당호흡수(501a)는 10회가 되고 1분간 5회의 분사를 하게 된다. 따라서 1회에 6초 동안 호기에 맞추어서 5번 분사하게 되며, 사용자는 1분 동안 액체가 분사되는 6초 동안 들이마시도록 유도된다.

상기 호흡수 단계(502b)의 버튼은 3개로 제한되지 않고 복수의 버튼들로 형성이 가능하다.

상기 조절버튼(502c)은 설정값들 압력, 시간 등을 조절하는 버튼이고 상기 시작버튼(502d)은 설정이 완료된 상기 네블라이져(10)의 구동을 시작시키는 버튼이다.

상기 구동시간(502d)은 사용자가 상기 네블라이져(10)를 사용할 시간을 나타낸다. 사용자는 분단위로 상기 네블라이져(10)를 사용할 시간을 입력하게 된다.

상기 압력버튼(502e)은 사용자의 호흡기에 분무되는 액체의 압력을 나타내며 사용자가 일정범위의 내에서 설정이 가능하다.

상기 흡기시간(502f)은 사용자가 들이마시는 시간 즉 흡기시간을 나타내며 초단위로 설정이 가능하다. 상기 흡기시간(502f)은 1초에서 10초까지 설정이 가능하다.

상기 호기시간(502g)은 사용자가 내쉬는 시간 즉 호기시간을 나타내며 초단위로 설정이 가능하다. 상기 호기시간(502g)은 1초에서 10초까지 설정이 가능하다.

상기 시작버튼(502h)은 상기 기기설정창(502)의 설정을 마친 후 상기 네블라이져(10)의 구동을 시작하기 위한 버튼이다.

상기의 버튼들은 상기 네블라이져(10)를 수동으로 조작하는 경우에 사용되며, 주로 상기 MFM 센서(101)를 통해서 분석된 상기 분당호흡수의 데이터를 기초로 사용자에게 알맞은 상기 호흡수 단계를 설정하게 된다.

도 4는 도 1의 상기 네블라이져의 구동방법을 나타내는 블록선도이다.

상기 전원 스위치(108)를 켜서 상기 파워(102)를 작동시켜 상기 네블라이져(10)를 구동시킨다(단계 S101).

사용자는 상기 분무기(103)를 물고 1~3분 동안 호흡을 하게 된다(단계 S102).

상기 MFM 센서(101)를 통해 측정된 사용자의 상기 분당호흡수, 호기 시 발생하는 가스, 호기의 시간에 대한 데이터가 상기 제어장치(109)로 전송된다(단계 S103).

상기 제어장치(109)는 상기 신호를 분석하여 사용자에게 적용할 상기 분당호흡수, 분사시간비율, 호기시간비율 및 압력을 분석하여 상기 드라이버(50b)로 펌핑주기와 압력에 대한 신호를 전송한다(단계 S104).

상기 드라이버(50b)는 상기 분당호흡수, 상기 유량증가단계, 압력 및 상기 분사시간비율에 해당하는 펌핑신호를 상기 BLDC 모터(50a)로 전송한다(단계 S105).

상기 BLDC 모터(50a)는 상기 드라이버(50b)에서 상기 분당호흡수, 상기 유량증가단계, 압력 및 상기 분사시간비율에 해당하는 주기적인 신호를 전달 받아 상기 분무기로 펌핑을 하게 된다. 상기 BLDC 모터(50a)에는 상기 필터와 압력계가 결합되어 있어 들어오는 공기를 정화하고, 설정된 압력으로 펌핑을 하게 된다(단계 S106).

사용자는 입이나 코를 통해 상기 분무기(103)에서 일정주기로 일정한 시간 동안 분사되는 액체를 들이마시고, 상기 유량증가단계들은 사용자가 설정한 시간이 지나면서 차례대로 진행된다. 단계별로 증가하는 상기 분사시간비율에 의해 천천히 증가하는 액체의 분사시간은 사용자의 흡기의 시간을 길어질 수 있도록 유도하게 된다(단계 S107).

상기 입력부를 통해 환자의 흡기와 호기, 분당호흡수, 호흡수 단계 및 환자의 전반적인 상태를 파악이 가능하다(단계 S108).

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 네블라이져(10)는 기존의 네블라이져와 달리 상기 MFM 센서(101)와 상기 BLDC 모터(50a)의 사용으로 사용자에게 일정한 시간 동안에만 주기적으로 상기 액체를 분사하게 되고, 사용자의 상태를 실시간으로 파악해서 사용자의 호흡상태에 적합한 상기 분당호흡수를 적용이 가능하다. 따라서 상기 액체의 불필요한 낭비를 막고, 사용자에게 최적화된 액체 분사가 가능하다.

또한, 상기 모터커버(30b)는 상기 BLDC 모터(50a)를 커버하며, 상기 BLDC 모터(50a)가 발산하는 소음과 진동을 막기 위해 상기 BLDC 모터(50a)의 외부를 커버한다. 소음과 진동이 적은 상기 네블라이져(10)는 주변 환경에 민감하게 반응하는 유아와 환자 등 다양한 환경에서 사용이 가능한 장점이 있다.

상기 MFM 센서(101)는 크기가 작고 가벼우며 사용자가 내쉬는 가스의 부피가 아닌 질량을 측정의 기준으로 하기 때문에 정확한 양의 가스흐름을 파악이 가능한 장점이 있다. 또한 가스의 질량을 측정하는 과정에서 진동을 발생시키는 장치가 형성되지 않기 때문에 상기 네블라이져(10)를 사용함에 있어서 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

상기 MFM 센서(101)는 다양한 종류의 가스들의 질량을 측정하고 사용자의 호기에서 발생하는 가스의 종류를 파악이 가능하다. 따라서 사용자가 호기에서 내보내는 가스의 종류를 파악하여 사용자의 전반적인 건강상태를 파악이 가능하고, 사용자에게 적합한 상기 분당호흡수와 분사의 압력, 상기 분사시간비율 및 상기 호기시간비율을 산정하여 분사 가능하다. 또한 부가적인 약물을 선택 가능한 장비를 통해 상기 MFM 센서(101)로 사용자의 상태를 분석하여 사용자에게 적합한 약물을 선택적으로 분사하여 치료까지 가능하다.

사용자가 상기 네블라이져(10)의 수일에 걸친 사용으로 흡기의 시간이 길어지게 되면, 사용자는 자연스레 복식호흡 또는 긴 흡기 및 호기의 습관을 갖게 된다. 그리고 늘어난 흡기의 시간으로 혈액순환개선과 폐활량 개선의 자연스런 효과를 얻을 수 있다. 또한 수술 후 후유증으로 폐의 기능이 좋지 않은 환자들이나 영유아들에게는 자연스러운 호흡을 유도할 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 MFM 센서로 사용자의 상태를 인공지능으로 파악하여 폐기능 재활과 약물투여를 통해 사용자를 치료하는 네블라이져는 호흡기가 약한 환자와 수술 후 재활 환자들을 위해 대부분의 병원 및 가정들에서 사용할 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

10 : 네블라이져 30 : 커버부
50 : 펌핑부 70 : 센서부
101 : MFM 센서 102 : 파워
103 : 분무기 104 : 스위치
105 : 입력부 108 : 전원 스위치
109 : 제어장치 500 : 구동화면
501 : 호흡정보 502 : 기기설정창

Claims (7)

1. 액체를 주기적으로 펌핑하는 펌핑부;
   상기 펌핑부의 제어를 위한 설정값을 입력하는 입력부;
   상기 입력부로부터 설정값들을 전송받아 상기 펌핑부를 제어하는 제어장치;
   상기 펌핑부에 의해 펌핑되는 액체를 외부로 분무하는 분무기; 및
   사용자의 흡기와 호기를 측정한 데이터를 상기 제어장치에 전송하는 센서부
   를 포함하며,
   상기 입력부를 통해,
   유아부터 성인까지 복수의 단계들로 나누어진 복수의 호흡수 단계들, 분당 발생하는 흡기 및 호기의 총 수를 나타내는 분당호흡수, 사용자가 설정 가능한 특정한 시간간격으로 나누어지는 복수의 유량증가단계들, 상기 유량증가단계 마다 증가하도록 설정되는 분사시간비율, 및 상기 유량증가단계 마다 증가하도록 설정되는 호기시간비율에 대한 설정값을 입력가능하고,
   상기 입력부를 통해 상기 펌핑부의 압력을 조절 가능한 것인 네블라이져.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펌핑부는, 상기 제어장치로부터 전달된 제어 신호에 기초하여, 주기적인 펌핑을 실행하는 BLDC 모터를 포함하는 것인 네블라이져.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 분사시간비율은 한번의 흡기당 분사하는 시간을 비율로 나타내고,
   상기 호기시간비율은 한번의 호기당 분사를 중지하는 시간을 비율로 나타내며,
   상기 유량증가단계는 사용자가 설정한 시간이 지나면 다음 단계의 증가된 상기 분사시간비율과 상기 호기시간비율이 적용되는 것을 의미하고,
   상기 유량증가단계에 따라 점진적으로 상기 분사시간비율 및 상기 호기시간비율이 증가하여 사용자의 흡기시간 및 호기시간의 증가를 유도하게 되는 것인 네블라이져.
6. 액체를 주기적으로 펌핑하는 펌핑부;
   상기 펌핑부의 제어를 위한 설정값을 입력하는 입력부;
   상기 입력부로부터 설정값들을 전송받아 상기 펌핑부를 제어하는 제어장치;
   상기 펌핑부에 의해 펌핑되는 액체를 외부로 분무하는 분무기; 및
   사용자의 흡기와 호기를 측정한 데이터를 상기 제어장치에 전송하는 센서부
   를 포함하며,
   상기 센서부는,
   사용자의 호기에서 발생하는 가스를 측정하여 흡기시간, 호기시간, 및 가스의 종류에 대한 데이터를 상기 제어장치로 전송하는 MFM 센서를 포함하며,
   상기 제어장치는 상기 MFM 센서로부터 전송된 데이터를 분석하여 상기 사용자의 현재 상태를 파악하고, 상기 사용자에게 적합한 상기 분당호흡수, 분사시간비율, 호기시간비율, 상기 호흡수 단계들을 산정하여 상기 펌핑부를 제어하는 것인 네블라이져.
7. 제2항에 있어서,
   상기 BLDC 모터를 둘러싸고, 상기 BLDC 모터의 소음을 차단하며, 진동을 감소시키는 모터커버를 더 포함하는 네블라이져.

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