KR101066926B1 - A pulse oximeter using a single amplifier module - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들을 신체의 특정 부위에 조사하는 광 조사 모듈, (2) 상기 신체의 특정 부위를 투과한 광들을 수광하여, 전기적인 신호로 변환하는 광 검출 모듈, (3) 상기 변환된 전기신호에서, 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 신호 분리 모듈, (4) 상기 분리된 전기신호들의 AC 및 DC 성분을 추출하는 추출 모듈, (5) 상기 추출된 전기신호들의 AC 성분을 하나의 증폭기를 이용하여 증폭하는 증폭 모듈, 및 (6) 상기 필터 모듈 및 상기 증폭 모듈로부터 획득한 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분 및 증폭된 AC 성분을 이용하여, 산소포화도를 도출하는 산소포화도 측정 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

본 발명의 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치에 따르면, 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수에 상관없이, 하나의 증폭기를 사용하여 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 증폭함으로써, 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 각각의 증폭기를 이용하여 증폭시키는 기존의 산소포화도 측정 장치보다 더욱 정확하게 산소포화도를 도출하는 것이 가능해진다. 또한 산소포화도 측정 장치의 저역통과필터로 사용되는 저역 RC 필터의 시정수를 조절하여 전체적인 시스템의 동작속도를 향상시키는 것이 가능 해진다.

Figure R1020090098155

단일 증폭기, 시정수 제어, 산소포화도 측정 장치

The present invention relates to a device for measuring oxygen saturation using a single amplifier module, and more particularly, (1) a light irradiation module for irradiating at least two or more lights having different wavelengths to a specific part of the body, (2) the body A light detection module for receiving the light transmitted through a specific portion of the signal and converting the light into an electrical signal; and (3) a signal for separating electrical signals corresponding to at least two or more lights having different wavelengths from the converted electrical signal. A separation module, (4) an extraction module for extracting AC and DC components of the separated electrical signals, (5) an amplification module for amplifying the AC components of the extracted electrical signals using a single amplifier, and (6) the Oxygen saturation measurement module for deriving oxygen saturation using a DC component and an amplified AC component of the separated electrical signals obtained from the filter module and the amplification module And it characterized in that it comprises on its configuration.

According to the oxygen saturation measuring apparatus using the single amplifier module of the present invention, regardless of the number of light having a different wavelength, by using a single amplifier by amplifying the AC component of the electrical signals corresponding to the light having a different wavelength In addition, it is possible to derive the oxygen saturation more accurately than the conventional oxygen saturation measuring apparatus that amplifies AC components of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths by using respective amplifiers. In addition, it is possible to improve the operation speed of the overall system by adjusting the time constant of the low pass RC filter used as the low pass filter of the oxygen saturation measuring device.

Figure R1020090098155

Single amplifier, time constant control, oxygen saturation measuring device

Description

단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치{A PULSE OXIMETER USING A SINGLE AMPLIFIER MODULE}Oxygen saturation measurement device using single amplifier module {A PULSE OXIMETER USING A SINGLE AMPLIFIER MODULE}

본 발명은 산소포화도 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen saturation measuring apparatus, and more particularly, to an oxygen saturation measuring apparatus using a single amplifier module.

산소포화도 측정 장치는 동맥혈의 맥동성분에 의한 파장 별 광 흡수도를 측정하여 비침습적(non-invasive)으로 혈중 산소포화도(SPO2)를 산출하는 장치이다. 더욱 자세히 서술하면, 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 가지 이상의 광들을 손목, 발목, 이마 등과 같은 특정 신체부위에 조사하고, 해당 신체부위를 투과한 광들을 수광하여, 이를 전기신호로 변환한다. 이와 같이 변환된 전기신호를 이용하여 산소포화도를 산출하기 위해서는, 변환된 전기신호를 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들로 분리하고, 분리된 전기신호들의 AC 및 DC 성분들을 추출해야 한다. 이를 위해, 기존의 산소포화도 측정 장치에는 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 각각의 전기신호들을 처리하기 위한 별도의 샘플/홀드, 필터부 및 증폭기가 존재한다.Oxygen saturation measuring device is a device for calculating the oxygen saturation (SPO2) in the blood non-invasive by measuring the light absorption by wavelength caused by the pulsating component of arterial blood. In more detail, at least two or more lights having different wavelengths are irradiated to a specific body part such as a wrist, ankle, or forehead, and the light transmitted through the corresponding body part is received and converted into an electrical signal. In order to calculate oxygen saturation using the converted electrical signal, the converted electrical signal must be separated into electrical signals corresponding to lights having different wavelengths, and the AC and DC components of the separated electrical signals must be extracted. . To this end, existing oxygen saturation measuring apparatus has a separate sample / hold, filter unit and amplifier for processing the respective electrical signals corresponding to the light having a different wavelength.

필터부에서 추출되는 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호의 AC 성분은 일반적으로 크기가 작기 때문에 증폭기를 이용하여 증폭하게 되는데, 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호의 AC 성분을 증폭시키는 각각의 증폭기들의 증폭률이 정확히 일치되지 않기 때문에, 각각의 AC 성분들에 적용되는 증폭률이 다르게 되어, 결과적으로 측정되는 산소포화도의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다. 일반적인 증폭기로 이용되는 OP-AMP가 사용되는 경우, 증폭률은 OP-AMP에 연결되는 저항에 의해 결정될 수 있는데, 저항이 오차범위를 가지므로 서로 다른 증폭기들의 증폭률을 정확히 일치시키기 어렵다. 오차범위가 매우 적은 고가의 저항을 각각의 증폭기들에 연결시키면, 증폭기들의 증폭률을 거의 일치시킬 수도 있으나, 이 경우 고가의 저항이 사용되기 때문에 전체적인 산소포화도 측정 장치의 제조 단가가 증가할 수 있는 문제점이 있다.Since the AC component of the electric signal corresponding to the light having the different wavelengths extracted from the filter unit is generally small in size, it is amplified using an amplifier. The AC component of the electric signal corresponding to the light having the different wavelengths is amplified. Since the amplification ratios of the respective amplifiers are not exactly matched, the amplification ratios applied to the respective AC components are different, resulting in a decrease in accuracy of the measured oxygen saturation. When the OP-AMP used as a general amplifier is used, the amplification factor can be determined by the resistance connected to the OP-AMP. Since the resistance has an error range, it is difficult to exactly match the amplification ratios of different amplifiers. If expensive resistors with a very small margin of error are connected to the respective amplifiers, the amplification ratios of the amplifiers may be nearly matched. However, in this case, the cost of manufacturing the overall oxygen saturation measuring device may increase because expensive resistors are used. There is this.

또한 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호의 DC 성분을 추출하기 위한 저역통과필터로서 저역 RC 필터를 이용할 수 있는데, 이 경우 시정수 RC 값이 커서 전체적인 산소포화도 측정 장치의 동작속도가 저하되는 문제점이 있다.In addition, a low pass RC filter may be used as a low pass filter for extracting the DC component of an electric signal corresponding to light having different wavelengths. There is a problem.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수에 관계없이 단일 증폭기 모듈을 이용하는 산소포화도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 산소포화도 측정 장치 내에 저역통과필터로 이용할 수 있는 저역 RC 필터의 시정수를 조절하여, 전체적인 산소포화도 측정 장치의 동작속도를 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an oxygen saturation measuring apparatus using a single amplifier module irrespective of the number of lights having different wavelengths. In addition, it is another object to improve the operating speed of the overall oxygen saturation measuring device by adjusting the time constant of the low-pass RC filter that can be used as a low pass filter in the oxygen saturation measuring device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치는,Oxygen saturation measurement apparatus using a single amplifier module according to a feature of the present invention for achieving the above object,

(1) 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들을 신체의 특정 부위에 조사하는 광 조사 모듈,(1) a light irradiation module for irradiating at least two or more lights having different wavelengths to a specific part of the body,

(2) 상기 신체의 특정 부위를 투과한 광들을 수광하여, 전기적인 신호로 변환하는 광 검출 모듈,(2) a light detection module for receiving light transmitted through a specific part of the body and converting the light into an electrical signal;

(3) 상기 변환된 전기신호에서, 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 신호 분리 모듈,(3) a signal separation module for separating electrical signals corresponding to at least two or more lights having different wavelengths in the converted electrical signal,

(4) 상기 분리된 전기신호들의 AC 및 DC 성분을 추출하는 추출 모듈,(4) an extraction module for extracting AC and DC components of the separated electrical signals,

(5) 상기 추출된 전기신호들의 AC 성분을 하나의 증폭기를 이용하여 증폭하는 증폭 모듈, 및(5) an amplification module for amplifying the AC components of the extracted electrical signals using one amplifier, and

(6) 상기 필터 모듈 및 상기 증폭 모듈로부터 획득한 상기 분리된 전기신호 들의 DC 성분 및 증폭된 AC 성분을 이용하여, 산소포화도를 도출하는 산소포화도 측정 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.And (6) an oxygen saturation measurement module for deriving an oxygen saturation degree using the DC component and the amplified AC component of the separated electrical signals obtained from the filter module and the amplification module.

바람직하게는, (7) 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분 및 증폭된 AC 성분을 아날로그에서 디지털로 변환하는 변환 모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, (7) may further include a conversion module for converting the DC component and the amplified AC component of the separated electrical signals from analog to digital.

바람직하게는, (8) 상기 도출된 산소포화도를 표시하기 위한 표시 모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, (8) may further include a display module for displaying the derived oxygen saturation degree.

바람직하게는, (9) 상기 광 조사 모듈에서 상기 서로 다른 파장을 갖는 적어도 두 가지 이상의 광들을 조사하는 순서, 및 상기 신호 분리 모듈에서 상기 서로 다른 파장을 갖는 적어도 두 가지 이상의 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 순서를 제어하는 타이밍 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, (9) an order of irradiating at least two or more lights having the different wavelengths in the light irradiation module, and an electrical signal corresponding to at least two or more lights having the different wavelengths in the signal separation module It may further include a timing control module for controlling the order of separating them.

바람직하게는, 상기 증폭 모듈은,Preferably, the amplification module,

상기 분리된 적어도 두 개 이상의 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 하나의 증폭기를 이용하여 증폭시키기 위한 증폭기 공유부를 포함할 수 있다.It may include an amplifier sharing unit for amplifying the AC component of the electrical signals corresponding to the separated at least two or more light using one amplifier.

더욱 바람직하게는, 상기 증폭기 공유부는,More preferably, the amplifier sharing unit,

상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를 선택 하는 신호선 선택장치, 및A signal line selection device for selecting one of signal lines for transmitting an AC component of the separated electrical signals, and

상기 신호선 선택장치에 의해 선택된 신호선을 증폭기에 접속시키는 증폭기 접속장치를 포함할 수 있다.And an amplifier connecting device for connecting the signal line selected by the signal line selecting device to the amplifier.

더욱 바람직하게는, 상기 신호선 선택장치는,More preferably, the signal line selection device,

상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를, 미리 정해진 순서에 따라 선택할 수 있다.One of the signal lines transmitting the AC component of the separated electrical signals may be selected in a predetermined order.

바람직하게는, 상기 추출 모듈은,Preferably, the extraction module,

서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광에 상응하는 전기신호를 처리하기 위한 적어도 두 개 이상의 필터부로 구성되며,Is composed of at least two filter units for processing an electrical signal corresponding to at least two or more lights having different wavelengths,

상기 필터부는,The filter unit,

상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 추출하기 위한 대역통과필터; 및A band pass filter for extracting AC components of the separated electric signals; And

상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 위한 저역통과필터로 구성될 수 있다.It may be configured as a low pass filter for extracting the DC component of the separated electrical signals.

더욱 바람직하게는, 상기 저역통과필터는,More preferably, the low pass filter,

상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 위한 저역 RC 필터,A low pass RC filter for extracting DC components of the separated electrical signals;

상기 저역 RC 필터의 시정수를 제어하기 위해 스위칭 제어신호를 발생시키는 스위칭 제어장치, 및A switching controller for generating a switching control signal for controlling a time constant of the low-pass RC filter;

상기 스위칭 제어장치에서 발생시킨 스위칭 제어신호에 기초하여, 상기 저역 RC 필터의 커패시터를 강제충전경로에 접속시키는 스위칭 장치를 포함할 수 있다.On the basis of the switching control signal generated by the switching control device, it may include a switching device for connecting the capacitor of the low-pass RC filter to the forced charging path.

더더욱 바람직하게는, 상기 스위칭 제어장치는,Even more preferably, the switching control device,

상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 전에, 상기 강제충전경로를 형성시키기 위한 스위칭 제어신호를 발생시킬 수 있다.Before extracting the DC components of the separated electrical signals, a switching control signal for forming the forced charging path may be generated.

본 발명의 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치에 따르면, 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수에 상관없이, 하나의 증폭기를 사용하여 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 증폭함으로써, 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 각각의 증폭기를 이용하여 증폭시키는 기존의 산소포화도 측정 장치보다 더욱 정확한 산소포화도를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the oxygen saturation measuring apparatus using the single amplifier module of the present invention, regardless of the number of light having a different wavelength, by using a single amplifier by amplifying the AC component of the electrical signals corresponding to the light having a different wavelength Therefore, the oxygen saturation degree can be measured more accurately than the conventional oxygen saturation measuring device which amplifies AC components of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths using respective amplifiers.

또한 산소포화도 측정 장치의 저역통과필터에 사용되는 저역 RC 필터의 시정수를 조절하여 전체적인 시스템의 동작속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by adjusting the time constant of the low-pass RC filter used in the low pass filter of the oxygen saturation measuring device has an effect that can improve the overall operating speed of the system.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치의 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치(10)는, 광 조사 모듈(100), 광 검출 모듈(200), 신호 분리 모듈(300), 추출 모듈(400), 증폭 모듈(500), 및 산소포화도 측정 모듈(700)을 포함하며, 변환 모듈(600), 표시 모듈(800) 및 타이밍 제어 모듈(900)을 더 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 서로 다른 파장을 가지는 두 광을 조사하는 단일 증폭기를 이용하는 산소포화도 측정 장치를 도시하였으나, 본 발명의 단일 증폭기를 이용하는 산소포화도 측정 장치가 조사할 수 있는 서로 다른 파장을 가지는 광의 수는 두 개로 한정되지 않으며, 두 개 이상의 광을 조사하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.1 is a block diagram of an oxygen saturation measurement apparatus using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the oxygen saturation measurement apparatus 10 using the single amplifier module includes a light irradiation module 100, a light detection module 200, a signal separation module 300, an extraction module 400, and amplification. The module 500 may include an oxygen saturation measurement module 700, and may further include a conversion module 600, a display module 800, and a timing control module 900. For convenience of description, the oxygen saturation measuring device using a single amplifier for irradiating two light having different wavelengths is shown, the number of light having a different wavelength that can be irradiated by the oxygen saturation measuring device using a single amplifier of the present invention is The present invention is not limited to two, but may be equally applied even when irradiating two or more lights.

광 조사 모듈(100)은, 서로 다른 파장을 가지는 광들을 신체의 특정 부위에 정해진 순서대로 조사하기 위한 모듈로서, 서로 다른 파장을 가지는 광들을 조사하기 위한 발광 수단(110), 및 상기 발광 수단(110)을 제어하는 발광 수단 제어부(120)로 구성될 수 있다. 이때, 광이 조사될 수 있는 신체의 특정 부위에는 손가락, 손목, 발목, 이마 등이 포함될 수 있다. 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수가 두 개 이상인 경우, 발광 수단(110)의 수 역시 두 개 이상으로 구현할 수 있다.The light irradiation module 100 is a module for irradiating light having different wavelengths to a specific part of the body in a predetermined order, and includes a light emitting means 110 for irradiating light having different wavelengths, and the light emitting means ( The light emitting unit controller 120 may be configured to control the 110. At this time, a specific part of the body that can be irradiated with light may include a finger, wrist, ankle, forehead, and the like. When the number of lights having different wavelengths is two or more, the number of light emitting means 110 may also be two or more.

광 검출 모듈(200)은, 신체의 특정 부위를 투과한 서로 다른 파장을 가지는 광들을 수광하고 이를 전기신호로 변환하는 모듈로서, 신체의 특정 부위를 투과한 광들을 수광하고 이를 전류로 변환하는 광 검출기(210), 및 광 검출기(210)에서 발생하는 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환부(220)로 구성될 수 있다.The light detection module 200 is a module for receiving light having different wavelengths transmitted through a specific part of the body and converting the light into an electrical signal. The light detecting module 200 receives light passing through a specific part of the body and converts it into a current. The detector 210 and the current-voltage converter 220 for converting a current generated by the photo detector 210 into a voltage may be configured.

신호 분리 모듈(300)은, 광 검출 모듈(200)로부터 입력된 전기신호에서 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 모듈로서, 후술할 타이밍 제어 모듈(900)에서 제공되는 제어 신호에 따라 동작하는 샘플/홀드(310A, 310B) 회로로서 구현될 수 있다. 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수가 두 개 이상인 경우, 두 개 이상의 샘플/홀드 회로를 이용하여 구현할 수 있다.The signal separation module 300 is a module that separates electrical signals corresponding to lights having different wavelengths from the electrical signal input from the optical detection module 200, and a control signal provided by the timing control module 900 to be described later. It can be implemented as a sample / hold (310A, 310B) circuit operating in accordance with. When the number of lights having different wavelengths is two or more, two or more sample / hold circuits may be implemented.

추출 모듈(400)은, 신호 분리 모듈(300)에 의해 분리된 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 및 DC 성분을 추출하는 모듈로서, 분리된 전기신호의 DC 성분을 추출하는 저역통과필터(420A, 420B), 및 분리된 전기신호의 AC 성분을 추출하는 대역통과필터(430A, 430B)를 포함하는 필터부(410A, 410B)들로 구성될 수 있다. 저역통과필터(420A, 420B)로서 스위치 커패시터 필터(Switched Capacitor Filter)나 저역 RC 필터를 이용할 수 있으며, 도 2는 기존의 저역 RC 필터의 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같은 저역 RC 필터를 이용하게 될 경우, 저항 R과 커패시터 C의 곱으로 표현되는 시정수의 값이 크기 때문에, 커패시터의 충전 속도가 늦게 되어, 전체적으로 산소포화도 측정 장치의 동작속도가 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위한 수단에 대해서는 도 4를 통해 상세히 설명한다. 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수가 두 개 이상인 경우, 추출 모듈(400)을 구성하는 두 개 이상의 필터부를 이용하여 구현할 수 있다.The extraction module 400 is a module for extracting AC and DC components of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths separated by the signal separation module 300. The extraction module 400 extracts DC components of the separated electrical signals. The filter unit 410A, 410B may include a pass filter 420A, 420B, and band pass filters 430A, 430B for extracting an AC component of the separated electric signal. As the low pass filters 420A and 420B, a switched capacitor filter or a low pass RC filter may be used, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional low pass RC filter. When the low-pass RC filter as shown in FIG. 2 is used, since the value of the time constant expressed by the product of the resistance R and the capacitor C is large, the charging speed of the capacitor is slowed down, and thus the overall operating speed of the oxygen saturation measuring device. Can be lowered. Means for solving this will be described in detail with reference to FIG. 4. When the number of lights having different wavelengths is two or more, two or more filter units constituting the extraction module 400 may be implemented.

증폭 모듈(500)은, 추출 모듈(400)에서 추출된 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 증폭시키기 위한 모듈로서, 하나의 증폭기(520), 및 증폭기(520)를 이용하여, 추출 모듈(400)들로부터 추출된 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 증폭시키기 위한 증폭기 공유부(510)로 구성될 수 있다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치의 증폭기 공유부(510)의 회로도인데, 도 3에 도시된 바와 같이, 증폭기 공유부(510)는 분리된 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를 선택하는 신호선 선택장치(512)와 신호선 선택장치(512)에 의해 선택된 신호선을 증폭기에 접속시키는 증폭기 접속장치(514)로 구성될 수 있다. 신호선 선택장치(512)가 미리 정해진 순서대로, 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를 선택하면, 증폭기 접속장치(514)가 선택된 신호선을 증폭기(520)에 접속시키는 형태로서, 하나의 증폭기를 공유할 수 있다. 이처럼, 증폭기 공유부(510)에 의하여 하나의 증폭기(520)를 공유하여, 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호의 AC 성분을 증폭시키기 때문에, AC 성분들을 증폭시키는 증폭기가 서로 달라, 각각의 AC 성분들에 적용되는 증폭률이 일치되지 않기 때문에, 결과적으로 산소포화도의 정확도가 떨어지는 기존의 산소포화도 측정 장치의 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 서로 다른 파장을 가지는 광들의 수에 상관없이, 증폭기 공유부(510)를 통하여 하나의 증폭기(520)를 통해 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호의 AC 성분을 증폭시킬 수 있다.The amplification module 500 is a module for amplifying AC components of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths extracted by the extraction module 400, and using one amplifier 520 and an amplifier 520. Thus, the amplifier sharing unit 510 may be configured to amplify AC components of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths extracted from the extraction modules 400. 3 is a circuit diagram of the amplifier sharing unit 510 of the oxygen saturation measuring apparatus using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, the amplifier sharing unit 510 is a separate electrical signal And a signal line selector 512 for selecting one of the signal lines for transmitting the AC component of the amplifier and an amplifier connector 514 for connecting the signal line selected by the signal line selector 512 to the amplifier. When the signal line selector 512 selects one of the signal lines for transmitting an AC component of electrical signals corresponding to lights having different wavelengths in a predetermined order, the amplifier connection device 514 selects the selected signal line through the amplifier 520. ), A single amplifier can be shared. As described above, since the amplifier sharing unit 510 shares one amplifier 520 to amplify an AC component of an electrical signal corresponding to lights having different wavelengths, the amplifiers for amplifying the AC components are different from each other. Since the amplification ratios applied to the AC components of do not match, as a result, it is possible to solve the problem of the conventional oxygen saturation measuring device which is less accurate in oxygen saturation. That is, according to the present invention, regardless of the number of light having different wavelengths, the AC component of the electrical signal corresponding to the light having different wavelengths through one amplifier 520 through the amplifier sharing unit 510 Can be amplified.

변환 모듈(600)은, 분리된 전기신호들의 DC 성분 및 분리된 전기신호들의 증폭된 AC 성분을 아날로그에서 디지털로 변환시키는 A/D 컨버터로 구현될 수 있다.The conversion module 600 may be implemented as an A / D converter for converting the DC component of the separated electrical signals and the amplified AC component of the separated electrical signals from analog to digital.

산소 포화도 측정 모듈(700)은, 변환 모듈(600)로부터 입력되는, 디지털화된 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분 및 DC 성분들을 이용하여 산소포화도를 산출하는 모듈로서, Beer-Lambert Law 등과 같은 공지의 산소포화도 측정 알고리즘을 이용하여 대략적인 산소포화도를 대표하는 수치를 산출하는 비율계산부(710), 및 산출된 산소포화도를 보정하기 위한 산소포화도 보정용 룩업테이블(720)로 구성될 수 있다.The oxygen saturation measurement module 700 is a module that calculates oxygen saturation using AC and DC components of electrical signals corresponding to digitized light having different wavelengths, which are input from the conversion module 600. A ratio calculation unit 710 calculates a numerical value representing an approximate oxygen saturation degree using a known oxygen saturation measurement algorithm such as Lambert Law, and a lookup table 720 for correcting the oxygen saturation degree. Can be.

표시 모듈(800)은, 산소포화도 측정 모듈(700)에서 산출한 산소포화도를 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 모듈로서, 액정표시장치(LCD) 등을 이용할 수 있다.The display module 800 is a module for displaying the oxygen saturation degree calculated by the oxygen saturation measurement module 700 so that the user can check the liquid crystal display (LCD).

타이밍 제어 모듈(900)은, 광 조사 모듈(100)에서 서로 다른 파장을 가지는 광들을 조사하는 순서 및 도통 시간을 제어하고, 신호 분리 모듈(300)에서 서로 다른 파장을 가지는 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하기 위한 샘플/홀드(310A, 310B)를 제어하는 모듈이다.The timing control module 900 controls the order and conduction time of irradiating light having different wavelengths in the light irradiation module 100 and an electrical signal corresponding to the light having different wavelengths in the signal separation module 300. Module to control the samples / holds 310A and 310B to separate them.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용하는 산소포화도 측정센서에서, 저역통과필터로서 이용되는 강제충전경로가 포함된 저역 RC 필터의 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 강제충전경로가 포함된 저역 RC 필터는 기존의 저역 RC 필터(422) 이외에 강제충전경로(424), 스위칭 장치(426) 및 스위칭 제어장치(428)로 구성될 수 있다. 강제충전경로(424)를 구성하는 저항 R2는 저역 RC 필터(422)를 구성하는 저항 R1에 비하여 작은 값을 가지는데, 그 이유는 저역 RC 필터(422)의 시정수보다 작은 시정수를 형성하도록 하기 위함이다. 스위칭 장치(426)는 스위칭 제어장치(428)에서 발생되는 제어 신호에 기초하여, 저항 R1과 접속하여 기존의 저역 RC 필터(422)로서 동작하게 하거나, 혹은 강제충전경로(424)를 형성하게 하여 커패시터를 충전시키게 하는 역할을 한다. 기존의 저역 RC 필터(422)를 산소포화도 측정 장치의 저역통과필터로 이용하게 되면, 시정수가 크기　때문에, 커패시터의 충전이 늦어지게 되어 전체적인 산소포화도 측정 장치의 동작속도가 저하되었다. 이를 해결하기 위하여, 저역 RC 필터를 동작시키기 전에, 스위칭 제어장치(428)는 강제충전경로(426)를 형성하기 위한 제어신호를 스위칭 장치(424)에 전달하여, 강제충전경로(426)를 통하여 커패시터를 먼저 충전시키게 할 수 있다. 강제충전경로(426)를 구성하는 저항 R2를, 저역 RC 필터(422)에 연결된 저항 R1보다 충분히 작게 선택하여 작은 시정수를 갖도록 설계하면, 커패시터를 빠르게 충전시킬 수 있다. 커패시터의 충전을 마친 후, 스위칭 제어장치(428)는 저역 RC 필터를 형성하기 위한 제어신호를 스위칭 장치(424)에 전달함으로써, 정상적인 저역통과필터로서 동작시키게 할 수 있다.4 is a circuit diagram of a low pass RC filter including a forced charging path used as a low pass filter in an oxygen saturation measuring sensor using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the low pass RC filter including the forced charge path may include a forced charge path 424, a switching device 426, and a switching controller 428 in addition to the existing low pass RC filter 422. have. The resistor R2 constituting the forced charging path 424 has a smaller value than the resistor R1 constituting the low-pass RC filter 422 because it forms a time constant smaller than the time constant of the low-pass RC filter 422. To do this. The switching device 426 is connected to the resistor R1 based on the control signal generated by the switching controller 428 to operate as the existing low pass RC filter 422 or to form the forced charging path 424. It serves to charge the capacitor. When the existing low pass RC filter 422 is used as the low pass filter of the oxygen saturation measuring device, since the time constant is large, the charging of the capacitor is delayed and the operating speed of the overall oxygen saturation measuring device is reduced. To solve this, before operating the low-pass RC filter, the switching controller 428 transmits a control signal for forming the forced charge path 426 to the switching device 424, through the forced charge path 426. The capacitor can be charged first. When the resistor R2 constituting the forced charging path 426 is selected to be smaller than the resistor R1 connected to the low-pass RC filter 422 to have a small time constant, the capacitor can be quickly charged. After charging the capacitor, the switching controller 428 may transmit a control signal for forming the low pass RC filter to the switching device 424 to operate as a normal low pass filter.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치의 블록도.1 is a block diagram of an oxygen saturation measurement apparatus using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 기존의 저역 RC 필터에 대한 회로도.2 is a circuit diagram of a conventional low pass RC filter.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치의 증폭기 공유부의 회로도.3 is a circuit diagram of an amplifier sharing unit of the oxygen saturation measurement apparatus using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 증폭기 모듈을 이용하는 산소포화도 측정센서에서, 저역통과필터로서 이용되는 강제충전경로가 포함된 저역 RC 필터의 회로도.4 is a circuit diagram of a low-pass RC filter including a forced charging path used as a low pass filter in the oxygen saturation measurement sensor using a single amplifier module according to an embodiment of the present invention.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10: 단일 증폭기 모듈을 이용하는 산소포화도 측정 장치10: oxygen saturation measuring device using a single amplifier module

100: 광 조사 모듈　 110: 발광 수단 제어부100: light irradiation module 110: light emitting means control unit

120: 발광 수단 200: 광 검출 모듈120: light emitting means 200: light detection module

210: 광 검출기 220: 전류-전압 변환부210: photo detector 220: current-voltage converter

300: 신호 분리 모듈 310A, 310B: 샘플/홀드300: signal separation module 310A, 310B: sample / hold

400: 추출 모듈 410A, 410B: 필터부400: extraction module 410A, 410B: filter part

420A, 420B: 저역통과필터 422: 저역 RC 필터420A, 420B: Low pass filter 422: Low pass RC filter

424: 강제충전경로 426: 스위칭 장치424: forced charging path 426: switching device

428: 스위칭 제어장치 430A, 430B: 대역통과필터428: switching controller 430A, 430B: bandpass filter

500: 증폭 모듈 510: 증폭기 공유부500: amplification module 510: amplifier sharing unit

512: 신호선 선택장치 514: 증폭기 접속장치512: signal line selector 514: amplifier connection device

520: 증폭기 600: 변환 모듈520: amplifier 600: conversion module

700: 산소포화도 측정 모듈 710: 비율계산부700: oxygen saturation measurement module 710: ratio calculation unit

720: 산소포화도 보정용 룩업테이블 800: 표시 모듈720: Lookup table 800 for oxygen saturation correction: Display module

900: 타이밍 제어 모듈900: timing control module

Claims (10)

단일 증폭기 모듈을 이용하는 산소포화도 측정 장치로서,An oxygen saturation measuring device using a single amplifier module, (1) 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들을 신체의 특정 부위에 조사하는 광 조사 모듈;(1) a light irradiation module for irradiating a specific part of the body with at least two or more lights having different wavelengths; (2) 상기 신체의 특정 부위를 투과한 광들을 수광하여, 전기적인 신호로 변환하는 광 검출 모듈;(2) a light detection module that receives the light transmitted through a specific part of the body and converts the light into an electrical signal; (3) 상기 변환된 전기신호에서, 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 신호 분리 모듈;(3) a signal separation module for separating electrical signals corresponding to at least two or more lights having different wavelengths from the converted electrical signal; (4) 상기 분리된 전기신호들의 AC 및 DC 성분을 추출하는 추출 모듈;(4) an extraction module for extracting AC and DC components of the separated electrical signals; (5) 상기 추출된 전기신호들의 AC 성분을 하나의 증폭기를 이용하여 증폭하는 증폭 모듈; 및(5) an amplification module for amplifying the AC components of the extracted electrical signals using one amplifier; And (6) 상기 추출 모듈 및 상기 증폭 모듈로부터 획득한 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분 및 증폭된 AC 성분을 이용하여, 산소포화도를 도출하는 산소포화도 측정 모듈을 포함하며,(6) an oxygen saturation measurement module for deriving an oxygen saturation degree using DC components and amplified AC components of the separated electrical signals obtained from the extraction module and the amplification module, 상기 증폭 모듈은,The amplification module, 상기 분리된 적어도 두 개 이상의 광들에 상응하는 전기신호들의 AC 성분을 하나의 증폭기를 이용하여 증폭시키기 위한 증폭기 공유부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기를 이용한 산소포화도 측정 장치.And an amplifier sharing unit for amplifying an AC component of electrical signals corresponding to the separated at least two or more lights using one amplifier. 제1항에 있어서,The method of claim 1, (7) 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분 및 증폭된 AC 성분을 아날로그에서 디지털로 변환하는 변환 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.(7) an oxygen saturation measuring device using a single amplifier module, characterized in that it further comprises a conversion module for converting the DC component and the amplified AC component of the separated electrical signals from analog to digital. 제1항에 있어서,The method of claim 1, (8) 상기 도출된 산소포화도를 표시하기 위한 표시 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.(8) A device for measuring oxygen saturation using a single amplifier module, further comprising a display module for displaying the derived oxygen saturation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, (9) 상기 광 조사 모듈에서 상기 서로 다른 파장을 갖는 적어도 두 가지 이상의 광들을 조사하는 순서, 및 상기 신호 분리 모듈에서 상기 서로 다른 파장을 갖는 적어도 두 가지 이상의 광들에 상응하는 전기신호들을 분리하는 순서를 제어하는 타이밍 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.(9) an order of irradiating at least two or more lights having the different wavelengths in the light irradiation module and an order of separating electrical signals corresponding to the at least two or more lights having different wavelengths in the signal separation module Oxygen saturation measurement apparatus using a single amplifier module, characterized in that it further comprises a timing control module for controlling the. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 증폭기 공유부는,The method of claim 1, wherein the amplifier sharing unit, 상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를 선택하는 신호선 선택장치; 및A signal line selection device for selecting one of signal lines for transmitting an AC component of the separated electrical signals; And 상기 신호선 선택장치에 의해 선택된 신호선을 증폭기에 접속시키는 증폭기 접속장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.And an amplifier connecting device for connecting the signal line selected by the signal line selecting device to the amplifier. 제6항에 있어서, 상기 신호선 선택장치는,The apparatus of claim 6, wherein the signal line selection device comprises: 상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 전달하는 신호선들 중에서 하나를, 미리 정해진 순서에 따라 선택하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.Device for measuring oxygen saturation using a single amplifier module, characterized in that for selecting one of the signal lines for transmitting the AC component of the separated electrical signals in a predetermined order. 제1항에 있어서, 상기 추출 모듈은,The method of claim 1, wherein the extraction module, 서로 다른 파장을 가지는 적어도 두 개 이상의 광에 상응하는 전기신호를 처리하기 위한 적어도 두 개 이상의 필터부로 구성되며,Is composed of at least two filter units for processing an electrical signal corresponding to at least two or more lights having different wavelengths, 상기 필터부는,The filter unit, 상기 분리된 전기신호들의 AC 성분을 추출하기 위한 대역통과필터; 및A band pass filter for extracting AC components of the separated electric signals; And 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 위한 저역통과필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.Oxygen saturation measurement device using a single amplifier module, characterized in that consisting of a low pass filter for extracting the DC component of the separated electrical signals. 제8항에 있어서, 상기 저역통과필터는,The method of claim 8, wherein the low pass filter, 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 위한 저역 RC 필터;A low pass RC filter for extracting DC components of the separated electrical signals; 상기 저역 RC 필터의 시정수를 제어하기 위해 스위칭 제어신호를 발생시키는 스위칭 제어장치; 및A switching controller for generating a switching control signal to control a time constant of the low pass RC filter; And 상기 스위칭 제어장치에서 발생시킨 스위칭 제어신호에 기초하여, 상기 저역 RC 필터의 커패시터를 강제충전경로에 접속시키는 스위칭 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.And a switching device for connecting the capacitor of the low-pass RC filter to the forced charging path based on the switching control signal generated by the switching control device. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 제어장치는,The method of claim 9, wherein the switching control device, 상기 분리된 전기신호들의 DC 성분을 추출하기 전에, 상기 강제충전경로를 형성시키기 위한 스위칭 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 단일 증폭기 모듈을 이용한 산소포화도 측정 장치.An apparatus for measuring oxygen saturation using a single amplifier module, wherein a switching control signal for generating the forced charging path is generated before extracting the DC components of the separated electrical signals.
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