KR20140144009A - Apparatus for measuring bioelectric signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체 신호 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a living body signal measuring apparatus.
사람의 흉부에서 심장에 의해 발생하는 전류는 피부를 따라 흐르고, 피부에서는 피부 상의 두 위치에 높인 전극 사이에서 측정될 수 있는 전압차를 만든다. 피측정자(즉, 측정하고자 하는 생체 신호를 출력하는 사람)의 신체에 전극을 부착하여 실행되는 일반적인 검사로는 심박동과 관련된 전위를 피부에서 측정하는 심전도(ECG, electro Cardio Graphy) 신호 측정, 근육의 활동 전위를 기록한 곡선인 근전도(electromyogram) 신호 측정, 그리고 뇌파를 측정하는 뇌파 측정이 있다.Currents produced by the heart in the human thorax flow along the skin, and the skin makes a voltage difference that can be measured between electrodes raised to two positions on the skin. Typical tests performed by attaching an electrode to the subject of the subject (i.e., the person who outputs the biological signal to be measured) include ECG (Electro Cardio Graphy) signal measurement that measures the potential associated with the heartbeat, Electromyogram signal measurement, which is a curve recording the action potential, and brain wave measurement to measure brain waves.
심전도 신호, 근전도 신호 및 뇌파를 측정하기 위해, 여러 개의 전극을 피부의 해당 위치에 부착하여 원하는 신호의 파형을 얻게 된다.To measure electrocardiogram signals, EMG signals, and brain waves, several electrodes are attached to the corresponding positions of the skin to obtain a desired signal waveform.
이때, 심전도 신호, 근전도 신호 및 뇌파와 같은 생체 신호를 측정하기 위해 피부에 부착된 여러 전극 중 적어도 하나의 접촉 상태가 정상적이지 않을 경우, 정확한 생체 신호의 측정이 행해지지 않는다.At this time, when the contact state of at least one of the electrodes attached to the skin is not normal for measuring a bio-signal such as an electrocardiogram signal, an electromyogram signal, and an electroencephalogram signal, accurate measurement of a living body signal is not performed.
또한, 피부에 부착되어 있는 전극의 개수가 많을수록 피부의 해당 위치에 전극을 부착하고 있는 피검사자의 움직임에 의해 피부에 부착된 전극이 위치나 부착 상태가 변하거나 전극의 접착력이 약화되어 생체 신호의 측정에 오류가 발생하는 문제가 있다.In addition, as the number of electrodes attached to the skin increases, the position of the electrodes attached to the skin changes due to the movement of the examinee attaching the electrodes to the corresponding positions of the skin, or the adhesion of the electrodes is weakened, There is a problem in that an error occurs in the data.
이처럼, 생체 신호의 측정을 위해 피부에 부착되는 전극이 개수가 많아질수록 측정되는 생체 신호의 정확도가 감소하며 피검사자의 불편함이 증가한다.As described above, as the number of electrodes attached to the skin increases, the accuracy of the measured biological signals decreases and the inconvenience of the examinee increases.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 생체 신호의 정확도를 향상시키기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 피검사자의 불편함을 감소시키기 위한 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to reduce the inconvenience of the examinee.
본 발명의 한 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 서로 다른 극성을 갖고 피검사자에 부착되어 생체 신호를 출력하는 제1 및 제2 전극, 상기 제1 및 제2 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 기준 전위를 제공하는 가상 접지부, 상기 제1 및 제2 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 및 제2 전극에서 출력되는 상기 생체 신호 중 상이한 성분만을 추출하여 증폭하는 전치 증폭부, 그리고 상기 전치 증폭부에서 출력되는 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭부를 포함하고, 상기 가상 접지부는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이와 접지 전압 사이에 연결되어 있으며, 상기 접지 전압은 상기 생체 신호 측정 장치의 접지 전압과 동일하다. According to an aspect of the present invention, there is provided a bio-signal measuring apparatus comprising first and second electrodes having different polarities and attached to a subject and outputting a bio-signal, the first and second electrodes being connected to the first and second electrodes, A virtual ground unit for providing a reference potential of the second electrode, a preamplifier unit connected to the first and second electrodes, for extracting and amplifying only different components of the bio-signals output from the first and second electrodes, And at least one amplifying unit for amplifying a signal output from the preamplifier unit, wherein the virtual grounding unit includes first and second resistors connected in series between the first and second electrodes, and first and second resistors connected in series between the first and second electrodes, And the ground voltage is equal to the ground voltage of the bio-signal measuring device.
상기 제1 및 제2 저항은 각각 1MΩ 내지 10MΩ의 저항값을 갖고, 상기 제3 저항은 상기 제1 및 제2 저항의 평균 저항값을 갖는 것이 좋다. The first and second resistors each have a resistance value of 1 M? To 10 M?, And the third resistor has an average resistance value of the first and second resistors.
상기 생체 신호는 심전도 신호, 근전도 신호 또는 뇌파일 수 있다. The biological signal may be an electrocardiogram signal, an EMG signal or a brain file.
상기 생체 신호가 심전도 신호일 때, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 50Hz의 신호 통과 대역을 가질 수 있고, 상기 생체 신호가 근전도 신호일 때, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 1KHz의 신호 통과 대역을 가질 수 있다.When the living body signal is an electrocardiogram signal, the bandpass filter unit may have a signal passband of 0.1 Hz to 50 Hz, and when the living body signal is an EMG signal, the bandpass filter unit may have a signal passband of 0.1 Hz to 1 KHz have.
상기 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 상기 적어도 하나의 증폭부와 연결되어 있고 50Hz 내지 70Hz 대역의 주파수 신호를 제거하는 대역 정지 필터부를 더 포함할 수 있다. The biological signal measurement apparatus may further include a band stop filter unit connected to the at least one amplification unit and removing a frequency signal in a frequency band of 50 Hz to 70 Hz.
상기 생체 신호가 뇌파일 경우, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 30Hz의 신호 통과 대역을 가질 수 있다.When the biological signal is a brain file, the band pass filter unit may have a signal pass band of 0.1 Hz to 30 Hz.
상기 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 다면체 형상을 갖고 있는 몸체, 상기 몸체의 서로 다른 면에 위치하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 연결되어 있는 제1 전극부와 상기 제2 전극부, 그리고 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 다른 블록과 연결되는 연결부를 더 포함할 수 있다. The bio-signal measuring device according to the above feature may further include a body having a polyhedron shape, a first electrode part and a second electrode part which are respectively located on different surfaces of the body and connected to the first electrode and the second electrode, And a connection part which is located on a surface different from the surface on which the first electrode part and the second electrode part are located and is connected to another block.
상기 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 연결부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 상기 적어도 하나의 증폭부의 출력 단자에 연결되어 있는 데이터 연결 커넥터를 더 포함할 수 있다.The biological signal measuring apparatus may further include a data connection connector located on a surface different from a surface on which the first electrode unit, the second electrode unit, and the connection unit are located and being connected to an output terminal of the at least one amplification unit .
상기 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 제1 전극부와 제2 전극부가 연결된 커넥터가 삽입되고, 상기 제1 및 제2 전극과 각각 연결되는 접속 단자를 구비한 외부 연결 단자를 더 포함할 수 있다.The bio-signal measuring apparatus may further include an external connection terminal having a connector having a first electrode unit and a second electrode unit connected to each other and a connection terminal connected to the first and second electrodes, respectively.
상기 특징에 따른 생체 신호 측정 장치는 다면체 형상을 갖고 있는 몸체, 상기 몸체의 동일한 면에 서로 이격되게 위치하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 연결되어 있는 제1 전극부와 상기 제2 전극부, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 다른 블록과 연결되는 연결부, 그리고 상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 연결부가 위치한 면과 다른 면이고 서로 마주보고 있는 면 각각에 장착 밴드가 삽입되어 연결되어 결합부를 포함할 수 있다.The bio-signal measuring apparatus includes a body having a polyhedron shape, a first electrode unit spaced apart from the first electrode unit and connected to the first electrode and the second electrode, A connecting portion which is located on a surface different from the surface on which the first electrode portion and the second electrode portion are located and is connected to another block, and a surface on which the first electrode portion, the second electrode portion, A mounting band may be inserted and connected to each of the viewing faces to include a coupling portion.
이러한 특징에 따르면, 심전도 신호, 근전도 신호 및 뇌파와 같은 생체 신호를 측정하기 위해 피검사자의 피부에 접착되는 전극의 개수가 2개로서, 전극의 개수를 감소시킨다. According to this aspect, the number of electrodes to be adhered to the subject's skin is two to reduce the number of electrodes in order to measure a living body signal such as an electrocardiogram signal, an electromyogram signal, and an EEG signal.
이로 인해, 피검사자의 피부에 부착되는 전극의 수가 적으므로 사용자의 불편함이 줄어들고, 사용자의 움직임 등으로 인해 밀착력이 감소하는 전극의 개수가 줄어듦으로 생체 신호 측정의 정확도는 향상된다.This reduces the inconvenience of the user because the number of electrodes attached to the skin of the examinee is small, and the accuracy of the bio-signal measurement is improved by reducing the number of electrodes whose adhesion decreases due to the user's movement.
또한, 피부에서 출력되는 신호를 이용해 기준 전위(예, 접지 전위)를 생성하는 대신, 측정장치에서 사용되는 접지 전압을 이용하여 생체 신호를 감지하는 신호의 기준 전위를 제공하므로 측정되는 생체 신호의 안정도가 향상되어 측정된 생체 신호의 신뢰성이 증가한다. Further, instead of generating a reference potential (e.g., ground potential) using a signal output from the skin, a reference potential of a signal for sensing the biological signal is provided using the ground voltage used in the measuring apparatus, The reliability of the measured biological signal is increased.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 한 예인 심전도 신호 측정 장치의 블록도이다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 다른 예인 근전도 신호 측정 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구조의 한 예를 도시한 도면으로서, (b)는 (a)를 180도 회전시켰을 때의 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.1 is a block diagram of an electrocardiogram signal measuring apparatus, which is an example of a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an apparatus for measuring an EMG signal, which is another example of a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an example of the structure of a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein (b) is a view when (a) is rotated by 180 degrees.
4 is a view showing another example of the structure of a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 한 예로 심전도 신호 측정 장치에 대하여 상세하게 설명한다.First, referring to FIG. 1, an electrocardiogram signal measuring apparatus will be described in detail as an example of a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 심전도 측정 장치에 구비된 심전도 측정 회로는 양 (+)의 전극인 제1 전극(11)과 음(-)의 전극인 제2 전극(12)의 두 전극(11, 12)으로 이루어진 전극부(10), 전극부(10)와 연결된 가상 접지부(20), 전극부(10)에 연결된 전치 증폭부(30), 전치 증폭부(30)에 연결된 대역 통과 필터부(40), 대역 통과 필터부(40)에 순차적으로 연결된 제1 및 제2 증폭부(50, 60)를 구비한다.1, an electrocardiogram measuring circuit of an electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
본 예에서, (-)극인 제2 전극(12)에서 출력되는 신호가 전치 증폭부(30)에서 기준 신호로 사용되고 (+)극인 제1 전극(11)에서 출력되는 신호는 기준 신호를 중심으로 원하는 심전도 신호를 측정하기 위한 심전도 측정 신호로 사용된다. In this example, a signal output from the
따라서, 심장의 신호인 심전도 신호를 측정하기 위해, 심장의 우측이 기준 위치로 설정되므로, (-)극인 제2 전극(12)은 심장의 우측에 부착되고 (+)극인 제1 전극(11)은 심장의 좌측에 부착된다. Therefore, the
이러한 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 통해 각각 인가되는 신호는 전치 증폭부(20)로 입력된다.A signal applied through the
가상 접지부(20)는 제1 및 제2 전극(11, 12)에서 출력되는 신호의 기준인 접지를 제공하기 위한 것으로서, 제1 및 제2 전극(11, 12) 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 저항(R21, R21), 그리고 이들 두 저항(R21, R21) 사이와 접지 전압(VGND) 사이에 연결되어 있는 제3 저항(R23)을 구비한다.The
이때, 접지 전압(VGND)은 심전도 신호 측정 회로를 설계할 때 사용되는 접지 전압과 동일한 전압으로서 약 +0V일 수 있고, 이 접지 전압(VGND)은 도시하지 않은 휴대용 배터리, 예를 들어, 충전식 또는 비충전식 휴대용 배터리를 통해 외부로부터 인가된다.At this time, the ground voltage VGND may be about +0 V, which is equal to the ground voltage used when designing the electrocardiogram signal measuring circuit. The ground voltage VGND may be a portable battery, for example, a rechargeable battery And is externally applied through a non-rechargeable portable battery.
이때, 제1 및 제2 저항(R21, R22)의 값은 1MΩ 내지 10MΩ이고, 제3 저항(R21)은 제1 및 제2 저항(R21, R22)의 평균 저항값을 가질 수 있다.The first and second resistors R21 and R22 may have a value of 1 MΩ to 10 MΩ and the third resistor R21 may have an average resistance value of the first and second resistors R21 and R22.
이로 인해, 제1 전극(11)은 제1 및 제3 저항(R21, R23)에 의해 접지 전압(VGND)과 연결되고, 제2 전극(12)은 제2 및 제3 저항(R22, R23)에 의해 접지 전압(VGND)과 연결되어, 제1 및 제2 전극(11, 12)이 단락(short) 되는 것을 방지한다.The
이때, 제1 및 제2 저항(R21, R22) 각각의 저항값이 1MΩ 이상을 갖게 되므로 하이 임피더스(high impedance) 역할을 하게 되어, 접지 전압(VGND) 쪽으로 흐르지 않고 안정적으로 제1 및 제2 전극(11, 12)에서 출력되는 신호는 전치 증폭부(30)로 인가된다.At this time, since each of the first and second resistors R21 and R22 has a resistance value of 1 M OMEGA or more, the first and second resistors R21 and R22 serve as high impedances, and do not flow toward the ground voltage VGND, The signals output from the
전치 증폭부(20)는 제1 및 제2 전극(11, 12) 각각으로부터 인가되는 생체 신호에서 동일한 성분인 공통적인 신호를 제외하고 상이한 성분만을 추출하여 증폭한다.The
이미 설명한 것처럼, 기준 신호가 제2 전극(12)에서 출력되는 신호이므로 전치 증폭부(20)는 제2 전극(12)에서 출력되는 심전도 신호와 동일한 성분을 제거하고 제1 전극(11)에서 출력되는 신호 중에서 제2 전극(12)과 상이한 성분의 신호만이 추출하여 증폭한다.Since the reference signal is a signal output from the
이러한 전치 증폭부(20)는 증폭부(21)와 차동 증폭부(22)로 이루어져 있다.The
증폭부(21)는 비반전 입력단자(+)에 각각 제1 및 제2 전극(11, 12)이 연결되어 있는 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2), 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 각 반전 입력단자(-)와 각 출력 단자 사이에 연결되어 있는 저항(R1, R2), 그리고 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 반전 입력단자(-) 사이에서 각 저항(R1, R2)에 병렬로 연결되어 있는 저항(R3)을 구비한다.The amplifying unit 21 includes first and second operational amplifiers OP1 and OP2 having first and
차동 증폭부(22)는 증폭부(21)의 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 출력 단자에 각각 일측 단자가 연결되어 있는 저항(R4, R5), 저항(R4)의 타측 단자에 반전 단자가 연결되어 있어 대역 통과 필터부(40)에 출력단자가 연결되어 있는 제3 연산 증폭기(OP3), 저항(R5)의 타측 단자에 연결되어 있는 저항(R6), 저항(R4)의 타측 단자와 연산 증폭기(OP3)의 출력 단자 사이에 연결된 저항(R7)을 구비한다.The differential amplifying unit 22 includes resistors R4 and R5 having one terminal connected to the output terminals of the first and second operational amplifiers OP1 and OP2 of the amplifying unit 21, A third operational amplifier OP3 having an output terminal connected to the band-
증폭부(31)는 연산 증폭기(OP1, OP2)와 저항(R1-R3)에 의해 비반전 증폭 회로를 구현하며, 제1 및 제2 전극(11, 12)에서 출력되는 신호는 비반전 증폭기로 기능하는 연산 증폭기(OP1, OP2) 각각에 의해 증폭되고, 이들 비반전 증폭기(OP1, OP2)의 증폭률, 즉 이득(gain)은 저항(R1, R3)과 저항(R2, R3)의 크기에 의해 각각 정해진다.The amplifying
차동 증폭부(32)는 두 입력 신호(+, -)의 차에 비례한 출력을 출력하는 증폭기이고, 이때, 출력 전압의 이득은 저항(R4-R6)에 의해 정해진다.The
이러한 구조를 갖는 전치 증폭부(30)의 증폭도는 한 예로 10이다.The amplification degree of the
대역 통과 필터부(40)는 전치 증폭부(30)에서 출력되는 신호 중에서 정해진 주파수 대역을 갖는 신호만을 통과시키고, 본 예에서 통과되는 신호의 주파수 대역은 0.1Hz 내지 50Hz이다.The
제1 및 제2 증폭부(50, 60)는 각각 입력되는 신호를 정해진 증폭도로 증폭하여 출력하는 부분으로서, 제1 증폭부(50)의 증폭도는 10이고 제2 증폭부(60)는 100일 수 있다.Each of the first and second amplifying
본 예에 경우 두 개의 증폭부(50, 60)를 구비하지만 이와는 달리 증폭부의 개수는 변경 가능하여, 대안적인 예에서, 한 개 또는 세 개 이상의 증폭부를 구비할 수 있고, 각 증폭부의 증폭도 또한 변경 가능하다.In this example, two amplifying
이러한 구조를 심전도 신호 측정 회로는 제1 및 제2 전극(11, 12)의 기준 전위를 제공하는 접지를 위해 오른다리 구동회로를 이용하는 대신 심전도 신호 측정 회로의 접지 전압(VGND)을 이용한 가상 접지부(20)를 이용하므로, 제1 및 제2 전극(11, 12)의 기준 전위가 안정적이다.The electrocardiogram signal measuring circuit according to the present invention is configured such that, instead of using the right leg driving circuit for grounding providing the reference potentials of the first and
즉, 오른다리 구동회로를 이용할 경우, 이 오른다리 구동 회로에 연결된 전극(즉, 접지용 전극)을 심장과 먼 곳에 위치하는 피검사의 오른쪽 다리에 부착하여 이 접지용 전극에서 출력되는 신호를 심전도 신호를 측정하기 위한 전극(11, 12)의 기준 전위로 사용한다.That is, when the right leg driving circuit is used, an electrode (that is, a grounding electrode) connected to the right leg driving circuit is attached to the right leg of the subject to be examined located farther from the heart, Is used as the reference potential of the electrodes (11, 12) for measuring the signal.
하지만, 피검사자의 오른쪽 다리에서 생성되어 접지용 전극에서 출력되는 신호의 세기가 미약하고 신호의 상태가 피검사자의 움직임이나 접지용 전극의 부착 상태 등에 따라 일정하지 않고 변하게 된다. However, the intensity of the signal generated at the right leg of the examinee and output from the grounding electrode is weak, and the state of the signal is not constant depending on the movement of the examinee or the attachment state of the grounding electrode.
이로 인해, 전극(11, 12)의 기준 전위가 불안정하여 전극(11, 12)에서 출력되는 신호의 상태 역시 안정적이지 않다. 따라서 심전도 신호의 안전성이 감소하여 정확한 심전도 신호의 측정이 이루어지지 않는다.As a result, the reference potential of the
하지만, 피검사자의 피부, 즉 오른쪽 다리의 피부로부터 출력되는 신호를 이용하는 대신, 본 예는 가상 접지부(20)를 통해 생체 신호 측정 회로의 접지 전압으로 사용되는 전압(VGND)을 이용하여 제1 및 제2 전극(11, 12)의 기준 전위를 생성한다. However, instead of using the signal output from the skin of the examinee's skin, that is, the skin of the right leg, this example uses the voltage (VGND) used as the ground voltage of the living body signal measuring circuit through the
따라서, 접지 전압(VGND)은 피부로부터 측정되는 신호에 비해 안정적이므로, 가상 접지부(20)를 기초하여 측정된 신호를 출력하는 제1 및 제2 전극(11, 12)의 출력 신호의 상태 또한 안정적이다. 이로 인해, 제1 및 제2 전극(11, 12)에 의해 측정되는 심전도 신호가 정확하고 안정적이다.Therefore, the state of the output signal of the first and
또한, 피측정자의 피부에 부착되는 접지용 전극과 별도의 오른다리 구동 회로가 불필요하므로, 심전도 신호 측정 회로의 구조가 간단해지고 피검사자의 피부에 부착되는 전극의 개수가 감소하므로 사용자의 만족도는 향상된다.Since the electrode for grounding attached to the skin of the subject does not require a separate right leg drive circuit, the structure of the electrocardiogram signal measuring circuit is simplified and the number of electrodes attached to the skin of the examinee is reduced, thereby improving the satisfaction of the user .
더욱이, 미약한 오른다리 구동 회로에서 출력되는 신호를 이용하지 않아도 되므로, 대역통과 필터부(40)는 상용 전원의 주파수인 60Hz 미만인 0.1Hz 내지 50Hz의 신호 통과 대역을 갖게 된다. 따라서, 대역 통과 필터부(40)에서 출력되는 신호에는 60Hz 전기 노이즈가 포함되지 않으므로 이 전기 노이즈를 제거하기 위한 별도의 대역 정지 필터부가 생략된다. 이로 인해, 심전도 신호 측정 회로의 구조는 더욱더 간단해진다.Furthermore, since the signal output from the weak right-hand driving circuit is not used, the band-
이러한 본 실시예에 따른 가상 접지부(20)는 심전도 신호뿐만 아니라 근전도 신호와 뇌파를 각각 출력하는 근전도 신호 측정 장치와 뇌파 측정 장치에도 적용된다.The
도 2에 생체 신호 측정 장치가 근전도 신호 측정 장치에 적용될 때, 근전도 신호 측정 장치에 구비되는 근전도 신호 측정 회로를 도시한다.Fig. 2 shows an electromyogram signal measuring circuit provided in the electromyogram signal measuring apparatus when the vital sign measuring apparatus is applied to the electromyogram signal measuring apparatus.
도 2에 도시한 것처럼 근전도 신호 측정 회로는 도 1에 도시한 심전도 신호 측정 회로와 유사하다.As shown in Fig. 2, the electromyogram signal measuring circuit is similar to the electrocardiogram signal measuring circuit shown in Fig.
다만, 근전도 신호의 경우, 약 0.1Hz 내지 1KHz의 주파수 크기를 갖게 되므로, 60Hz 전기 노이즈를 제거하기 위해 50Hz 내지 70Hz 대역의 주파수 신호를 제거하는 대역 정지 필터부를 추가로 구비한다.However, since the EMG signal has a frequency range of about 0.1 Hz to 1 KHz, it further includes a band stop filter unit for removing a frequency signal of 50 Hz to 70 Hz in order to remove 60 Hz electrical noise.
이러한 차이를 제외하면 전극부(10), 가상 접지부(20), 전치 증폭부(30), 대역 통과 필터부(40), 제1 및 제2 증폭부(50, 60)의 구조는 동일하다. 이때, 전치 증폭부(30), 제1 및 제2 증폭부(50, 60)의 증폭도는 심전도 신호 측정 회로와 동일하지만, 대역 통과 필터부(40)의 신호 통과 대역은 상이하여, 한 예로, 0.1Hz 내지 1KHz의 신호 통과 대역을 가질 수 있다. The structure of the
또한, 생체 신호 측정 장치가 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 장치일 경우 이 장치에 실장되는 뇌파 측정 회로는 도 1에 도시한 심전도 신호 측정 회로와 동일한 구조를 갖고 있다.When the bio-signal measuring apparatus is an EEG measuring apparatus for measuring brain waves, the EEG measuring circuit mounted on the apparatus has the same structure as the electrocardiogram signal measuring circuit shown in Fig.
다만, 심전도 신호와 뇌파 간의 주파수 크기 등의 차이로 인해 제1 및 제2 증폭부(50, 60)의 증폭도, 대역 통과 필터부(40)의 신호 통과 대역의 범위, 전치 증폭부(30)에 사용되는 저항의 저항값과 이득 등과 같은 사양은 상이할 수 있다. Amplification of the first and
본 예에서, 전치 증폭부(30)의 증폭도는 약 10이고, 제1 및 제2 증폭부(50, 60)의 증폭도는 각각 100으로서, 뇌파의 세기가 심전도 신호의 세기보다 작으므로 심전도 측정 회로의 경우보다 뇌파 측정 회로의 증폭도가 클 수 있다. Since the amplification degree of the
또한, 뇌파 측정 회로의 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 30Hz의 신호 통과 대역을 가질 수 있다.In addition, the band-pass filter unit of the EEG measurement circuit may have a signal passband of 0.1 Hz to 30 Hz.
이미 설명한 것처럼, 근전도 신호 측정 장치와 뇌파 측정 장치 역시 별도의 접지 제공 회로(예, 오른다리 구동 회로)를 이용하는 대신 접지 전압(VGND)을 이용하여 가상 접지부(20)를 이용하므로, 근전도 신호 측정 장치와 뇌파 측정 장치의 구조가 간단해지고, 피검사자의 피부에 부착되는 전극의 개수가 감소하므로 사용자의 만족도는 향상된다.As described above, since the EMG signal measuring apparatus and the EEG apparatus also use the
또한, 접지 전압(VGND)의 신호 상태가 안정적이므로, 근전도 신호와 뇌파를 측정하기 위해 제1 및 제2 전극(11, 12)에서 출력되는 신호가 안정적이므로, 안정적이고 정확한 근전도 신호의 측정이 이루어진다.In addition, since the signal state of the ground voltage VGND is stable, the signals output from the first and
이러한 본 발명의 한 실시예에 따른 생체신호 측정 회로를 구비한 생체 신호 측정 장치는 도 3과 같은 다른 육면체와 같은 다면체 형태의 블록과의 체결이 가능한 블록 형태로 제작된다.The bio-signal measuring apparatus having the bio-signal measuring circuit according to an embodiment of the present invention is fabricated into a block shape capable of being fastened to a polyhedron-shaped block such as another hexahedron as shown in FIG.
도 3에서, 생체 신호 측정 장치는 육면체 형상을 갖는 몸체(100) 중 한 면에 양의 전극인 제1 전극(11)과 전기적으로 연결되는 제1 전극부(T11)가 위치하고, 제1 전극부(T11)가 위치하지 않는 서로 반대편에서 마주보고 있는 두 면에는 음의 전극인 제2 전극(12)과 전기적으로 연결되는 제2 전극부(T12)가 위치한다.3, the bio-signal measuring apparatus includes a
이때, 제1 전극부(T11)의 반대편에 위치하여 제1 전극부(T11)가 형성된 면과 마주보고 있는 한 면에는 데이터 연결 커넥터(13)가 위치하며, 이 데이터 연결 커넥터(13)는 생체 신호 측정 장치의 출력단자인 제2 증폭부(60)의 출력 단자와 전기적으로 연결되어 있다.At this time, the
따라서, 제2 증폭부(60)에서 출력되는 생체 신호는 데이터 연결 커넥터(13)로 출력된다.Therefore, the biometric signal output from the
이 데이터 연결 커넥터(13)는 다른 블록과 연결되어 서로 통신을 실시하여, 본 블록을 통해 측정된 생체 신호를 다른 블록을 전송할 수 있다. 이때, 생체 신호의 통신은 무선 또는 유선으로 행해질 수 있다.The
또한, 제1 및 제2 전극부(T11, T12)와 데이터 연결 커넥터(13)가 위치하지 않은 다른 면에는 외부 연결 단자(14)가 연결된다.An
이 외부 연결 단자(14)는 도 3에 도시한 것처럼 배선을 통해 제1 전극부(T111)과 제2 전극부(T121)에 연결된 커넥터(15)가 연결되는 곳으로서, 커넥터(15)가 외부 연결 단자(14)에 삽입됨에 따라 커넥터(15)에 형성된 두 접속 단자(도시하지 않음)와 외부 연결 단자(14) 내부에 연결된 두 접속 단자(도시하지 않음)가 각각 대응되게 전기적으로 연결된다. 이로 인해, 배선을 통해 커넥터(15)에 연결된 제1 및 제2 전극부(T111, T121)는 제1 및 제2 전극(11, 12)에 각각 전기적으로 연결된다.3, the
따라서, 커넥터(15)에 연결된 제1 및 제2 전극부(T111, T121)와 생체 신호 측정 장치의 몸체(100)이 부착되어 있는 제1 및 제2 전극부(T11, T12)는 그 형태와 상이할 뿐 실질적으로 동일한 역할을 수행하여, 피검사자의 해당 신체 부분에 각각 부착되어 신체에서 발생되는 생체 신호를 수신해 몸체(100) 내부에 내장되어 있는 생체 신호 측정 회로의 제1 및 제2 전극(11, 12)으로 입력하게 된다. The first and second electrode units T111 and T121 connected to the
또한, 전극부(T11, T12), 데이터 연결 커넥터(13) 그리고 외부 연결 단자(14)가 위치하지 않는 몸체(100)의 한 면에는 다른 착탈 가능한 블록과 연결하기 위한 연결부(16)가 위치한다. 이때, 연결부(16)는 돌출부나 함몰부를 구비하여 서로 반대의 형상을 갖는 다른 블록의 연결부와 결합된다. A
따라서, 사용자는 생체 신호 측정 회로가 내장된 생체 신호 측정 장치를 연결부(16)를 이용해 다른 블록과 결합하여, 원하는 모양을 형성하거나 원하는 기능을 추가하게 된다. 연결부(16)는 다른 블록과 탈거 가능한 구조를 갖고 있으므로, 필요한 경우 다른 블록과의 결합 상태를 해제할 수 있다.Therefore, the user combines the bio-signal measuring device with the bio-signal measurement circuit by using the
이러한 구조를 갖는 생체 신호 측정 장치를 이용하여 심전도 신호를 측정하는 하나의 방법은 (-) 전극인 제2 전극부(T12)를 왼손에 접촉시키고 (+) 전극인 제1 전극부(T11)를 오른손에 접촉시키면 된다.One method for measuring an electrocardiogram signal using a bio-signal measuring device having such a structure is to connect a second electrode T12, which is a (-) electrode, to a left hand and a first electrode T11 which is a (+) electrode You can touch it with your right hand.
이때, 제1 전극부(T11)의 개수는 한 개이고 제2 전극부(T12)의 개수는 두 개이므로, 피검사자는 제2 전극부(T12)를 왼손의 두 손가락으로 잡은 후 제1 전극부(T11)를 오른손에 부착하면 되므로, 심전도 신호의 측정이 쉽게 행해진다.At this time, since the number of the first electrode units T11 is one and the number of the second electrode units T12 is two, the examinee catches the second electrode unit T12 with two fingers of the left hand, T11) can be attached to the right hand, so that the electrocardiogram signal can be easily measured.
이러한 구조는 갖는 생체 신호 측정 장치를 이용해 뇌파를 측정할 수 있는데, 이럴 경우, 몸체(100)에 부착되어 있는 제1 및 제2 전극부(T11, T12)를 이용하는 대신, 외부 연결 단자(14)에 삽입된 커넥터(15)를 이용한다.In this case, instead of using the first and second electrode units T11 and T12 attached to the
즉, 커넥터(15)에 연결되어 있는 제1 및 제2 전극부(T111, T121)를 뇌파 측정을 위한 피검사자의 머리나 얼굴 부분에 부착하여, 제1 및 제2 전극부(T111, T121)를 통해 측정되는 뇌파를 제1 및 제2 전극(11, 12)으로 출력하게 된다.That is, the first and second electrode units T111 and T121 connected to the
다음, 도 4를 이용하여 근전도 신호를 측정하기 위한 생체 신호 측정 장치, 즉 근전도 신호 측정 장치의 구조에 대하여 설명한다.Next, a structure of a living body signal measuring apparatus, that is, an electromyogram signal measuring apparatus, for measuring an EMG signal will be described with reference to FIG.
도 4에 도시한 것처럼, 근전도 신호 측정 장치의 몸체 (100) 역시 육면체와 같은 다면체 형태의 블록으로 이루어져 있다.As shown in FIG. 4, the
이때, 한 면에 서로 이격되게 제1 전극부(T11)와 제2 전극부(T12)가 위치한다. 이미 설명한 것처럼 제1 전극부(T11)는 제1 전극(11)과 전기적으로 연결되고 제2 전극부(T12)는 제2 전극(12)과 전기적으로 연결된다.At this time, the first electrode unit T11 and the second electrode unit T12 are positioned apart from each other on one surface. The first electrode unit T11 is electrically connected to the
또한, 제1 및 제2 전극부(T11, T12)가 위치하지 않는 다른 면에는 데이터 연결 커넥터(13)가 위치하며, 또 다른 면에는 다른 블록과의 연결을 위해 돌출부나 함몰부 형태로 이루어진 연결부(16)가 위치하여 반대 형태를 다른 다른 블록의 연결부와 결합된다.The
이때, 근전도를 측정하기 위해, 몸체(100)의 서로 대향하고 있는 두 면 각각에는 장착 밴드(band)(17)를 몸체(100)에 연결하기 위한 결합부(도시하지 않음)가 추가로 설치된다.At this time, in order to measure the EMG, a coupling portion (not shown) for connecting a mounting
이때, 결합부와 장착 밴드(17)는 필요에 따라 착탈 가능한 구조를 갖고 있다.At this time, the engaging portion and the mounting
본 예의 경우, 외부 연결 단자는 생략될 수 있다.In the case of this example, the external connection terminal may be omitted.
이런 구조를 갖는 근전도 신호 측정 장치를 이용해 근전도 신호를 측정하는 는 방법 중 하나는 다음과 같다.One of the methods of measuring an EMG signal using an EMG signal measuring apparatus having such a structure is as follows.
먼저, 장착 밴드(17)를 결합부에 삽입하여 블록 형태를 갖는 다른 두 개의 근전도 신호 측정 장치를 서로 결합한다. 이때, 제1 및 제2 전극부(T11, T12)가 위치한 면이 서로 반대편에서 마주보도록 결합하며, 서로 마주보는 전극부가 동일한 전극부가 되도록 한다, 즉 서로 다른 근전도 신호 측정 장치에 각각 위치한 두 개의 제1 전극부(T11)가 서로 마주봐 대응되게 위치하고 있고, 제2 전극부(T12) 또한 서로 대응되게 마주보도록 연결한다.First, the mounting
이런 연결을 통해, 두 근전도 신호 측정 장치는 두 개의 장착 밴드(17)를 통해 링 형태로 서로 연결된다. 이런 상태에서 피검사자의 손목, 발목, 팔뚝 등 근전도 신호를 측정하고자 하는 부위에 이 링 형태의 근전도 신호 측정 장치를 삽입하여, 각 측정 장치에 설치된 제1 및 제2 전극부(T11, T12)가 피검사자 피부의 해당 부위에 접하도록 한다.Through this connection, the two EMG signal measuring devices are connected to each other in the form of a ring via two mounting
이로 인해, 각 전극부(T11, T12)를 통해 출력되는 생체 신호인 근전도 신호는 근전도 신호 측정 회로의 제1 및 제2 전극(11, 12)으로 각각 입력되어, 원하는 부위의 근전도 신호가 출력되도록 한다.As a result, the electromyogram signal, which is a living body signal output through each of the electrode portions T11 and T12, is input to the first and
이와 같이, 생체 신호 측정 장치가 다른 블록과 착탈 가능한 블록 형태와 이루어져 있으므로, 사용자가 원하는 형태를 설계하는 오락 기구나 교육 자재 등으로 이용할 수 있고, 생체 신호를 측정하는 생체 신호 측정 호로가 블록 내에 구비되므로 간단하고 편리하게 생체 신호를 측정하여 장소나 시간에 구애 받지 않고 건강 상태를 검사할 수 있다.Thus, since the bio-signal measuring device is formed in a detachable block form with other blocks, it can be used as a recreation mechanism or a training material for designing a desired form by a user, and a living body signal measuring path for measuring a bio- It is possible to measure the biological signal easily and conveniently, and to check the health condition regardless of the place or time.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
10: 전극부 11: 양극 전극
12: 음극 전극 20: 가상 접지부
30: 전치 증폭부 40: 대역 통과 필터부
50, 60: 증폭부 70: 대역 정지 필터부
T11, T111: 제1 전극부 T12, T121: 제2 전극부
13: 데이터 연결 커넥터 14: 외부 연결 단자
15: 커넥터 16: 연결부
17: 정착 밴드 18: 결합부10: electrode part 11: anode electrode
12: cathode electrode 20: virtual ground
30: Preamplifier section 40: Bandpass filter section
50, 60: amplifying section 70: band stop filter section
T11, T111: first electrode portion T12, T121: second electrode portion
13: Data connection connector 14: External connection terminal
15: connector 16: connection
17: fixing band 18:
Claims (11)
서로 다른 극성을 갖고 피검사자에 부착되어 생체 신호를 출력하는 제1 및 제2 전극,
상기 제1 및 제2 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 기준 전위를 제공하는 가상 접지부,
상기 제1 및 제2 전극과 연결되어 있고, 상기 제1 및 제2 전극에서 출력되는 상기 생체 신호 중 상이한 성분만을 추출하여 증폭하는 전치 증폭부, 그리고
상기 전치 증폭부에서 출력되는 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭부
를 포함하고,
상기 가상 접지부는 상기 제1 및 제2 전극 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이와 접지 전압 사이에 연결되어 있고,
상기 접지 전압은 상기 생체 신호 측정 장치의 접지 전압과 동일한
생체 신호 측정 장치.In the bio-signal measuring device,
First and second electrodes having polarities different from each other and attached to the subject to output a living body signal,
A virtual ground unit connected to the first and second electrodes and providing a reference potential of the first electrode and the second electrode,
A preamplifier connected to the first and second electrodes for extracting and amplifying only different components of the bio-signals outputted from the first and second electrodes,
At least one amplifying unit for amplifying a signal output from the preamplifier unit,
Lt; / RTI >
Wherein the virtual ground is connected between first and second resistors and a ground voltage, the first and second resistors being connected in series between the first and second electrodes,
The ground voltage is equal to the ground voltage of the bio-signal measuring device
Apparatus for measuring biological signals.
상기 제1 및 제2 저항은 각각 1MΩ 내지 10MΩ의 저항값을 갖고, 상기 제3 저항은 상기 제1 및 제2 저항의 평균 저항값을 갖는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 1,
Wherein the first and second resistors each have a resistance value of 1 M? To 10 M?, And the third resistor has an average resistance value of the first and second resistors.
상기 생체 신호는 심전도 신호, 근전도 신호 또는 뇌파인 생체 신호 측정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the bio-signal is an electrocardiogram signal, an electromyogram signal, or an EEG signal.
상기 생체 신호가 심전도 신호일 때, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 50Hz의 신호 통과 대역을 갖는 생체 신호 측정 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the band pass filter unit has a signal pass band of 0.1 Hz to 50 Hz when the biological signal is an electrocardiogram signal.
상기 생체 신호가 근전도 신호일 때, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 1KHz의 신호 통과 대역을 갖는 생체 신호 측정 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the band pass filter unit has a signal pass band of 0.1 Hz to 1 KHz when the biological signal is an EMG signal.
상기 적어도 하나의 증폭부와 연결되어 있고 50Hz 내지 70Hz 대역의 주파수 신호를 제거하는 대역 정지 필터부를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 5,
And a band stop filter unit connected to the at least one amplification unit and removing a frequency signal in a frequency band of 50 Hz to 70 Hz.
상기 생체 신호가 뇌파일 경우, 상기 대역 통과 필터부는 0.1Hz 내지 30Hz의 신호 통과 대역을 갖는 생체 신호 측정 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the band pass filter unit has a signal pass band of 0.1 Hz to 30 Hz when the biological signal is brain file.
다면체 형상을 갖고 있는 몸체,
상기 몸체의 서로 다른 면에 위치하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 연결되어 있는 제1 전극부와 상기 제2 전극부, 그리고
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 다른 블록과 연결되는 연결부
를 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 1,
A body having a polyhedral shape,
A first electrode portion and a second electrode portion that are located on different surfaces of the body and are respectively connected to the first electrode and the second electrode,
And a second electrode portion that is located on a surface different from the surface on which the first electrode portion and the second electrode portion are located and is connected to another block,
And a biosignal measuring device.
상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 연결부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 상기 적어도 하나의 증폭부의 출력 단자에 연결되어 있는 데이터 연결 커넥터를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.9. The method of claim 8,
And a data connection connector located on a surface different from a surface on which the first electrode portion, the second electrode portion, and the connection portion are located and connected to an output terminal of the at least one amplification portion.
제1 전극부와 제2 전극부가 연결된 커넥터가 삽입되고, 상기 제1 및 제2 전극과 각각 연결되는 접속 단자를 구비한 외부 연결 단자를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.9. The method of claim 8,
Further comprising an external connection terminal having a connector having a first electrode portion and a second electrode portion connected thereto and having connection terminals respectively connected to the first and second electrodes.
다면체 형상을 갖고 있는 몸체,
상기 몸체의 동일한 면에 서로 이격되게 위치하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 연결되어 있는 제1 전극부와 상기 제2 전극부,
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부가 위치한 면과 다른 면에 위치하고 다른 블록과 연결되는 연결부, 그리고
상기 제1 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 연결부가 위치한 면과 다른 면이고 서로 마주보고 있는 면 각각에 장착 밴드가 삽입되어 연결되어 결합부
를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 1,
A body having a polyhedral shape,
A first electrode portion and a second electrode portion which are located on the same surface of the body and are spaced apart from each other and connected to the first electrode and the second electrode,
A connecting portion located on a surface different from a surface on which the first electrode portion and the second electrode portion are located and connected to another block, and
A mounting band is inserted and connected to each of the surfaces facing the first electrode portion, the second electrode portion, and the surface on which the connecting portion is located and facing each other,
Further comprising:
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2013
- 2013-06-10 KR KR20130065899A patent/KR20140144009A/en not_active Application Discontinuation
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