A Study on the Design of a CPR Band for Educational Purposes
As the South Korean population ages, the rate at which cardiac arrests occur has increased. In order to increase the survival rate and recovery level of those who suffer cardiac arrests, bystanders must be able to recognize cardiac arrests when they happen and to perform cardiopulmonary resuscitation (“CPR”). However, even after receiving CPR training, many people still do not perform it correctly and are reluctant to perform the mouth-to-mouth breathing portion of CPR, reducing the rate at which people attempt it. In order to improve the attempt and success rates, in October 2015, international CPR guidelines and emergency cardiovascular treatment standards were announced that recommended that ordinary rescuers perform chest compressions without performing mouth-to-mouth breathing. The 2015 Korean CPR Guidelines were amended to reflect this updated guidance. A study on how to design a CPR training device for use in CPR training was conducted that emphasized the importance of performing chest compressions takes into consideration the low rate of CPR attempts in South Korea and the scientific evidence that supporting the importance of chest compressions to survival and recovery.
1. 서 론
인구 고령화가 진행되면서 우리나라에서는 심정지 발생률이 증가하고 있는 추세이다. 심정지 환자의 생존율과 회복수준을 높이려면 목격자가 심정지 발생을 인식하고 심폐소생술을 시행해야한다. 하지만 심폐소생술 교육을 받은 후에도 인공호흡을 정확히 수행하지 못하는 경우가 많고, 인공호흡 하기를 꺼려함으로써 심폐소생술의 시도율이 낮아지는 경향이 있다. 이를 개선하기 위하여 2015년 10월에 발표된 국제 표준 심폐소생술과 응급 심혈관 치료 가이드라인에 따르면 일반인 구조자는 인공호흡을 제외한 가슴 압박 소생술을 하도록 권고했다. 이 가이드라인을 국내 환경에 적용하여 ‘2015년 한국형 심폐소생술 가이드라인’이 개정되었다. 가슴 압박소생술의 생존율 기여 효과에 대한 과학적 근거와 우리나라의 낮은 심폐소생술 보급률을 고려한 가슴 압박소생술이 강조된 보다 효과적인 심폐소생술 교육이 필요하며, 이를 위한 교육용 단말기 디자인 연구를 진행하였다.
2. 제품의 개요 및 분석
손목형 단말기와 스마트 기기 애플리케이션을 이용하여 심폐소생술을 정량화할 수 있는 시스템으로써 심폐소생술을 수행 중 단말기에서 계측된 가속도 정보를 가공하여 사용자에게 올바른 심폐소생술을 유도한다. 단말기와 연동된 애플리케이션을 이용하여 심폐소생술 관련 파라미터의 모니터링 및 분석을 하고, 이 과정에서 수집된 데이터를 바탕으로 심폐소생술 실시 관련 의무기록의 데이터베이스 구축이 가능하다.x
2-1 제품의 기능
1) 손목형 단말기를 착용하여 심폐소생술 교육 및 실제 심폐소생술 수행 시 흉부에 가해지는 순간적인 가속도를 분석하여 인디케이터로 표시하여 적정 순간 압박 및 이완 가속도를 유도하는 기능을 요구한다.
2) 공인 심폐소생술 협회에서 권장하는 분당 100회의 압박 횟수를 내장된 스피커를 통해 알려주어 권장 분당 압박 횟수를 유도하는 기능을 요구한다.
3) 심폐소생술시에 환자의 흉부에 가해지는 시행자의 압박 축을 추정하여 내장된 디스플레이를 통하여 알려주는 기능을 요구한다.
4) 순간 압박, 이완 가속도 데이터 및 압박 횟수, 전체 압박 시간, 압박 축 정보를 실시간으로 스마트 기기에 전송하여 모니터링 기능을 요구한다.
5) 실시간 전송된 정보를 저장하여 의무기록에 사용 및 다수의 평가 데이터를 통해 수행평가 및 교육성과도 분석 기능을 요구한다.
2-2 제품의 필요성
1) 주변 환경 현황
심정지 환자의 증가에 따른 관련 시장 규모 증가했지만 국내 응급 구조사 증가 추세에도 불구하고 인력 부족한 상황이다. 또한 응급 구조사의 심폐소생술 숙련도의 부족이 문제되고 있으며, 해외 선진국에서는 심폐소생술의 중요성을 인지하고 보급을 확대하고 있으나, 국내에서는 아직 보급이 부족하며 표준화가 되어있지 않은 실정이다.
2) 기술적 필요성
심폐소생술 관련 파라미터를 정량화하기 위한 단말기 및 어플리케이션이 요구되고 있으며, 정확한 센싱, 내구성 효과적인 교율을 위해 흉부에 직접 올려놓고 압박하는 시스템이 아닌 손목형 시스템이 필요하다.
2-3 경쟁제품 분석
심폐소생술에 직접적으로 연관된 제품은 국내에서 제조되지 않고 있으며, 국외의 심폐소생술 보조장치와 심폐소생술 시뮬레이터 관련제품이 있다.
3. CPR Band 디자인 개발
3-1 디자인 개발 방향
앞서 조사한 내용과 기술적 배경을 바탕으로 손목 착용형 밴드타입 교육용 CPR Band 디자인을 개발하기로 하였다. 이를 위해서, 1)손쉬운 착용이 가능하고, 2)심폐소생술 중 손목의 상하운동에 의해 단말기가 이탈하지 않아야한다. 3)장비의 마모도와 피로도를 줄이기 위해 보조장치에 압박이 가지 않아야 한다. 4)순간 압박 및 이완 가속도를 교육생이 잘 확인 할 수 있어야 한다. 5)심폐소생술 교육 시 교육자의 팔이 꺾이지 않고 정상 축으로 교육을 받을 수 있도록 유도되어야 한다.
3-2 디자인 컨셉
전문 교육생부터 일반인 교육생까지 다양한 사용자를 위해 사용자 친화적인 형태를 갖추고, 환자의 생명과 직결되는 상황을 가정하는 교육에 필요한 제품이므로, 신뢰성을 느낄 수 있어야 한다. 또한 다양한 사람들이 사용하는 공용제품의 성격을 가지고 있으며 강한 힘을 요구하는 교육 과정에 사용되는 제품이기 때문에 구조적으로 안정성이 확보되는 형태를 가지도록 한다.
3-3 디자인 전개
1) 프로토타입 제작
기술적 작동 및 PCB 구조를 먼저 확인하고, 제품이 기획하고 의도된 대로의 작동 여부와 디자인 개발 전 고려해야 할 부분을 파악하기 위하여, 프로토타입을 제작하였다.
2) 1차 디자인 시안
기존의 Pad type으로도 사용하거나 확장성을 위하여 일체형이 아닌 측정 및 디스플레이 모듈부와 밴드부를 분리할 수 있도록 개발하였다. 응급 상황 중에 사용되는 가능성을 고려하여 빠른 시간 내에 제품을 손목에 밀착할 수 있도록 Cable-Tie 형태의 밴드 잠금장치를 적용하였다.
3) 최종 개발 제품
최종 모델은 생산성과 경제성을 고려하여 부품을 최소화하려고 하였다. LCD 디스플레이을 제외하고 가슴 압박 레벨 표시를 위한 LED 인디케이터만 남도록 하였다. 효율적인 설계 및 생산을 위해, 밴드의 잠금 및 조절 방식도 Cable-Tie식 잠금 조절 방식에서 버튼식 잠금 조절 방식으로 변경하였다. 1차 시안에서 디스플레이 가운데 위치했던 버튼은 본체 모듈의 하부 커버 옆면을 활용한 일체형 버튼으로 변경하여 금형을 줄이고, 생산 비용을 낮출 수 있도록 하였다.
4. 사용성 평가
개발된 CPR Band를 가지고 사용성 평가를 실시하여 실제적인 사용성을 평가하고 수정되거나 개선되어야 할 사항들을 도출하고 차기 모델 개발이나 개선 모델 개발에 참고할 수 있도록 하였다. 객관적인 평가를 위하여 PPP평가 방법을 사용하였다.
5. 결론
새로운 형태의 심폐소생술 보조기기를 디자인함에 의의를 가지고, 추가 연구를 통하여 이번 연구에서의 미비점을 보완하고, 초기 모델 개발에 있어서의 한계점을 극복하여 교육환경뿐만 아니라 실제 의료환경에서도 적용이 가능한 개선된 손목 밴드형 심폐소생술 보조 장치 디자인이 진행되어야 한다. 본 연구에서 제시된 연구 결과를 기반으로 심폐소생술 교육의 활성화와 접근성 향상이 이루어지고, 교육의 질과 결과의 향상도에 있어서 본 연구의 손목 착용형 밴드 타입 CPR Band 디자인 개발이 하나의 사례로 활용되길 바란다.
