KR100429822B1 - 환자의생리학적인신호를감시하는장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 센서들로부터 얻은 생체 신호를 아날로그 신호로 처리하고, 처리된 아날로그 신호를 각각의 공통 디지탈 모듈에 의해 디지탈 신호로 변환한 정보를 화면에 표시하여 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치에 관한 것으로서,
각각의 개별적인 생체 신호를 측정하는 센서;, 상기 개별적인 측정센서로부터 발생된 아날로그 신호를 증폭하고 필터링하여 출력하는 개별적 아날로그 모듈;, 상기 개별적 아날로그 모듈로부터 발생된 신호를 디지탈 신호로 처리하는 개별적 공통 디지탈 모듈;, 마이크로프로세서를 내장한 컴퓨터;, 상기 디지탈 모듈로부터 출력되는 신호를 상기 개인용 컴퓨터에 전송하는 프라이머리 카드; 및 상기 개인용 컴퓨터의 기억장치에 저장된 생체 신호가 디스플레이되는 표시부를 포함한다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호 감시 장치는 환자의 생체신호 측정센서로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 디지탈 모듈마다 각각의 마이크로프로세서를 채용하여 신호를 처리하고, 관리하여 표시하는 것을 지능적으로 분산처리함으로써, 전체적으로는 시스템의 처리 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

환자의 생리학적인 신호를 감시하는 장치.
본 발명은 환자의 생리학적인 신호를 감시하기 위한 장치에 관한 것으로서, 다수와 센서들로부터 얻은 생체 신호를 아날로그 신호로 처리하고, 처리된 아날로그 신호를 각각의 공통 디지탈 모듈에 의해 디지탈 신호로 변환한 정보를 화면에 표시하여 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치에 관한 것이다.
첨부된 제1도는 종래의 환자의 생리학적 신호를 감시하기 위한 장치를 나타낸 블럭도로서, 그 구성은 심장 활동과 연관된 전압을 측정하는 심전도 센서(ECG sensor)(1), 호흡시 폐에 나타나는 임피던스의 변화를 측정하는 호흡임피던스 측정센서(Respiration impedance sensor)(2), 체온을 측정하는 온도 측정 선서(Temperature sensor)(3), 심장운동시 입력 변화를 전압으로 나타내는 IBP 측정센서(Invasive Blood Pressure SENSOR)(4), 혈중의 산소포화도를 측정하는 산소포화도(SaO2) 측정 센서(5), 혈압을 측정하는 NIBP(Non Invasive Blood Pressure) 측정센서(6), 심전도 측정센서(1)로부터 측정된 신호의 펄스를 검출하는 제1펄스 검출기(7), 호흡임피던스 측정센서(2), 온도 측정 센서(3), IBP 측정센서(4), 산소 포화도 측정센서(5)로부터 측정된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환시키는 아날로그 디지탈 변환기(8), 산소 포화도 측정센서(5)로부터 측정된 신호의 펄스를 검출하는 제2펄스 검출기(9), NIBP 측정센서(6)에 연결되어 압력을 가해 주는 인플레이션 펌프(10), NIBP 측정센서(6)에 연결되어 팽팽해진 압력을 빼주는 디플레이션 펌프(11), 상기 제1펄스 검출기(7), 아날로그 디지탈 변환기(8) 및 제2펄스 검출기(9)로부터 출력된 신호를 제어하는 마이크로 컴퓨터(12), 마이크로 컴퓨터(12)로부터 제어되는 신호를 표시하는 디스플레이부(13)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 종래의 기술은 생체 신호 측정센서들로부터 측정된 생체 신호 상호간에 연관을 맺어서, 오차나 아티팩트(artifact)를 제거하기 위해 사용되었던 복잡한 프로그램 없이 개별적인 센서로부터 얻은 신호를 신뢰성 있는 측정값으로 사용한다. 즉, 호흡측정시 호흡임피던스 측정센서(2)에서 발생된 신호로부터 아티팩트(artifact)를 제거하기 위해 스트레인 게이지(strain gauge) 신호를 사용하는 프로그램을 개발하는 복잡하고 어려운 작업이 뒤따랐다. 여기서, 아티팩트(artifact)는 센서의 잘못된 부착이나 센서의 위치 선정 및 환자의 움직임으로 인하여 발생되는 에러 신호이다.
그러나, 종래의 기술에서는 각각의 생체 신호를 측정하는 센서들로부터 출력된 다수의 아날로그 신호를 하나의 중앙식 마이크로프로세서로 처리하기 때문에 실시간으로 처리하기가 어렵고, 정확하고 신뢰성 있는 생체 신호를 얻기가 어렵다.
또한, 이런 정확한 생체 신호를 얻기 위해 환자 감시 장치를 동작시키는 것은 고도로 훈련받은 의료 요원에 제한되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 개별 모듈 형태의 센서와 이 센서로부터 출력된 생체 신호만을 처리하는 마이크로프로세서를 대응시켜 생체 신호의 측정, 표시, 처리 및 관리 등을 지능적으로 분산 처리함으로써, 시스템의 처리 속도를 향상시키고, 측정된 환자의 생리학적 신호를 정확하게 감시하는 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치는
각각의 개별적인 생체 신호를 측정하는 센서;
상기 개별적인 측정센서로부터 발생된 아날로그 신호를 증폭하고 필터링하여 출력하는 개별적 아날로그 모듈;
상기 개별적 아날로그 모듈로부터 발생된 신호를 디지탈 신호로 처리하는 개별적 공통 디지탈 모듈;
마이크로프로세서를 내장한 컴퓨터;
상기 디지탈 모듈로부터 출력되는 신호를 상기 컴퓨터에 전송하는 프라이머리 카드; 및
상기 컴퓨터의 기억장치에 저장된 생체 신호가 디스플레이되는 표시부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 측정센서는 심전도 측정 센서(ECG), 호흡임피던스 측정센서(RESPIRATION), 온도측정센서(TEMPERATURE), IBP 측정센서(Invasive Blood Pressure), NIBP 측정센서(Non Invasive Blood Pressure), 산소 포화도 측정센서(SaO2)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 공통 디지탈 모듈은 제어 전용 마이크로프로세서와 통신 제어 전용 마이크로프로세서를 사용하여 디지탈 신호로 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 프라이머리 카드는 통신 전용 마이크로프로세서를 이용하는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치를 나타낸 블럭도로서, 그 구성은 심장 활동과 연관된 전압을 측정하는 심전도 측정센서(ECG sensor)(14), 가슴에 전극을 부착하여 호흡시 폐의 임피던스 변화를 전압으로 변환하는 값을 측정하는 호흡임피던스 측정센서(Respiration Impedence sensor)(15), 체온을 측정하는 온도측정센서(Temperature sensor)(16), 동맥이나 정맥에카테터(Catheter)를 삽입하여 심장 운동시의 압력 변화를 전압으로 나타낸 값을 측정하는 IBP 측정센서(Invasive Blood Pressure sensor)(17), 혈압 측정기의 기압대(Cuff)를 팔의 동맥이 지나가는 위치에 고정시키고 압력을 낮추었다 높였다하여 혈압을 측정하는 NIBP 측정센서(Non Invasive Blood Pressure sensor)(19), 빛의 투과율을 측정하여 혈증의 산소 포화도를 측정하는 산소 포화도 측정센서(SaO2)(18) 등의 생체 신호 측정센서와, 이러한 여러 가지 생체 신호 측정센서들로부터 측정된 생체 신호들을 각각 디지탈 신호로 처리하는 통신 및 제어용응 마이크로프로세서가 내장된 개별적인 공통 디지탈 모듈(20,21,22,23,24,25), 공통 디지탈 모듈(20,21,22,23,24,25)로부터 출력된 각각의 생체 신호를 종합적으로 처리하고, 관리하는 마이크로프로세서가 내장된 컴퓨터(27), 공통 디지탈 모듈(20,21,22,23,24,25)과 컴퓨터(27)간의 데이터를 송수신하기 위한 통신용 프라이머리 카드(26) 및 컴퓨터(27)로부터 출력된 생체 신호에 관한 데이터를 디스플레이시키는 표시부(28)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 환자의 생리학적 감시 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
각각의 센서들(14,15,16,17,18,19)로부터 출력된 아날로그 신호는 미약한 신호이며 불필요한 잡음도 실려 있다. 따라서, 각각의 센서들에 개별적으로 각각 연결된 아날로그 모듈(14,15,16,17,18,19)은 아날로그신호를 증폭하고 필터링하여 각각의 센서에서 얻고자 하는 최종의 아날로그 신호만을 발생시킨다.
각각의 센서로부터 발생된 아날로그 신호는 각각의 공통 디지탈모듈(20,21,22,23,24,25)에서 디지탈 신호 처리 과정을 거친 후, 프라이머리 카드(26)로 RS-485통신 규격에 따라 전송된다.
전송된 디지탈 신호는 개인용 컴퓨터(27)에서 처리되고 관리되어 디스플레이 장치(28)에 표시된다.
제3도는 제2도에 도시된 공통 디지탈 모듈(20,21,22,23,24,25)의 상세한 블럭도로서, 80C196을 이용한 전용 어드레스 디코더(31), EPLD(Erasable Programmable Logic Device)을 이용한 제어 전용 마이크로프로세서(29), 10비트 8채널 아날로그/디지탈 변환기로서, 심전도 신호(ECG)이외의 모든 아날로그 신호인 생체 신호를 디지탈신호로 변환시키는 아날로그/디지탈 변환부(32), 12비트 4채널 아날로그/디지탈신호 변환기이며, AD7874를 이용한 심전도 전용의 디지탈 신호의 변환기(36), IBP(17)의 자동 제로잉(AUTO ZEROING)에 사용되는 AD7545를 이용한 디지탈/아날로그 변환기(37,38,39,40), 어드레스 전용디코더(31)과 80C152를 이용한 통신정용 마이크로프로세서(42)에 클럭 신호를 보내 주는 오실레이터(34), 어드레스 전용 디코더(31)에서 통신전용 마이크로프로세서(42)로 양방향 데이터 전송을 가능하게 하는 듀얼 포트 램(DUAL PORT RAM)(35), 통신 전용 마이크로프로세서(42), HDLC(HIGH LEVEL DATA LINK CONTROL) 프로토콜을 제어하는 HDLC 컨트롤러(43), 전원 분리용 장치인 광-커플러(46), RS485 통신 규격을 따르는 LTC 485을 이용한 레벨 변환기(47)로 이루어진다.
제2도에 도시된 공통 디지탈 모듈의 동작을 제3도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
아날로그 신호를 수신하여 디지탈 신호로 변환해 주는 10비트, 8채널의 아날로그/디지탈 변환기(32) 또는 12비트, 4채널의 아날로그/디지탈 변환기(36)를 사용하게 되는데, 이것의 선택은 사용자가 어느 정도의 해상도를 원하는가에 따라 선택된다.
헤상도를 크게 하려면, 비트수가 높은 것을 선택한다. 여기서, 심전도 신호는 12비트,4채널의 아날로그/디지탈 변환기(36)을 사용하며, 그 이외의 생체 신호는 10비트,8채널의 아날로그/디지탈 변환기(32)을 사용한다.
디지탈 신호로 변환된 신호를 양방향 데이터 전송의 듀얼 포트 램(35)을 통하여 통신 전용 마이크로프로세서(42)에 전달되고, 전원 분리용 광-커플러(46)를 거쳐 RS485통신 규격을 따르는 레벨 변환기(47)에서 프라이머리 카드로 출력되는 최종의 디지탈 신호를 만든다.
제4도는 제2도에 도시된 프라이머리 카드(26)의 상세한 블럭도로서, 공통 디지탈 모듈(10,21,22,23,24,25)에서 처리된 신호를 컴퓨터(27)로 전달하는 기능을 한다.
제4도에 도시된 프라이머리 카드는 RS- 485 통신 규격을 따르는 레벨 변환기(48), 전원 분리용 장치인 광-커플러(49), 입력되는 신호를 개인 컴퓨터(27)로 주거나 받도록 제어하는 80C152을 이용한 통신전용 마이크로프로세서(51)로 구성된다.
제4도에 도시된 프라이머리 카드의 동작을 설명하면 다음과 같다.
RS-485 통신 규격을 따르는 레벨 변환기(48)를 거친 신호는, 전원 분리용광-커플러(49)을 거쳐, 개인용 컴퓨터(27)에 전송되거나, 이 컴퓨터에서 지시되는 명령이나, 테이터를 받아들일 수 있는 80c152을 이용한 통신전용 마이크로프로세서(51)가 작동된다.
여기서, HDLC 컨트롤러(52)는 HDLC(High Level Data Link Control)프로토콜을 제어하며, EPLD(Erasable Programmable Logic Device)(54)는 80C152을 이용한 전용 어드레스 디코더이다.
본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치는 환자의 생체 신호를 측정하여 모니터에 표시하고, 표시된 정보를 관리할 수 있는 종합적인 생체 신호 측정 및 관리 시스템에 적용이 가능하다.
또한, 병원의 개별 병상마다 개별 환자용 1인용 환자 감시 장치를 설치하여, 이 1인용 환자 감시 장치들로부터 전송된 신호를 수신하여 다수의 환자를 동시에 감시하는 중앙집중식 환자 감시 장치에 사용될 수수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호 감시 장치는 환자의 생체 신호 측정센서로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 디지탈 모듈마다 각각의 마이크로프로세서를 채용하여 신호를 처리하고, 관리하여 표시하는 것을 지능적으로 분산처리함으로써, 전체적으로는 시스템의 처리 속도를 향상시킬 수 있으며, 측정된 환자의 생체 신호를 모니터에 표시하고, 종합적으로 관리하는 생체 신호 측정 관리 시스템에 적용이 가능하며, 공통 디지탈 모듈에서 제어 전용 마이크로프로세서를 사용함으로써, 실시간 신호 처리 및 제어를 할 수 있는 효과를 갖는다.
제1도는 종래의 환자의 생리학적 신호를 감시하기 위한 장치를 나타낸 블럭도이다.
제2도는 본 발명에 따른 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치를 나타낸 블럭도이다.
제3도는 제2도에 도시된 공통 디지탈 모듈의 상세한 구성을 나타낸 블럭도이다.
제4도는 제2도에 도시된 프라이머리 카드의 상세한 구성을 나타낸 블럭도이다.

Claims (3)

  1. 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치에 있어서,
    각각의 개별적인 생체 신호를 측정하는 센서;
    상기 개별적인 측정센서로부터 발생된 아날로그 신호를 증폭하고 필터링하여 출력하는 개별적 아날로그 모듈;
    상기 개별적 아날로그 모듈로부터 발생된 신호를 디지탈 신호로 처리하는 개별적 공통 디지탈 모듈;
    마이크로프로세서를 내장한 컴퓨터;
    상기 디지탈 모듈로부터 출력되는 신호를 상기 개인용 컴퓨터에 전송하는 프라이머리 카드; 및
    상기 개인용 컴퓨터의 기억장치에 저장된 생체신호가 디스플레이되는 표시부를 포함하고,
    상기 각 개별적 공통 디지털 모듈은
    상기 각 개별적 아날로그 모듈로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기;
    상기 변환된 디지털 신호를 전송하는 양방향 전송가능한 저장수단;
    상기 저장수단을 통해 전송된 데이터를 처리하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 출력된 데이터의 레벨을 소정 통신 규격에 따른 값으로 조절하여 상기 프라이머리 카드로 출력하는 레벨 변환기를 구비함을 특징으로하는 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정센서는 심전도 측정 센서(ECG), 호흡임피던스 측정센서, 온도측정센서, IBP 측정선서, NIBP 측정센서, 산소 포화도 측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 생리학적 신호를 감시하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프라이머리 카드는 통신 전용 마이크로프로세서를 이용하는 것을 특징으로 하는 환자의 생리학적 신호를 감시 하는 장치.
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