KR100439192B1 - 생체신호를 이용한 제세동 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다양한 생체신호를 이용하여 제세동을 할 수 있도록 한 제세동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 생체신호를 이용한 제세동 방법은 환자로부터 심전도, 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출하는 단계와; 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 맥박을 검출하는 단계와; 맥박을 이용하여 검출된 심전도가 정상신호인지를 체크하는 단계와; 심장박동률이 정상범위를 벗어났을 때 이상신호가 검출되었음을 알리는 알람을 송출함과 아울러 모니터에 표시하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 생체신호를 이용한 제세동 방법 및 장치에 관한 것으로 특히, 다양한 생체신호를 이용하여 제세동을 할 수 있도록 한 제세동 방법 및 장치에 관한 것이다.
인간의 심장은 혈액을 효과적으로 방출시키기 위하여 심근을 일정한 순서에 따라서 작용시키는 명령체계를 가지고 있다. 다시 말하여, 심장은 일정한 순서에 따라서 수축과 팽창을 되풀이 하면서 동맥에 혈액을 공급한다. 만약, 심장이 정해진 순서에 따라 움직이지 않으면 심장은 효율적으로 동맥에 혈액을 공급할 수 없다.
심장이 일정한 순서에 따라 움직이지 않는 경우를 심세동(Cardiac fibrillation)이라 한다. 심세동은 다시 심실세동과 심방세동으로 나뉜다.
심실세동은 심방이 일정한 순서로 움직이고 있으나, 심실근의 움직임이 무질서하게 움직이는 경우다. 심실근이 무질서하게 움직이면 심실근 전체가 거의 동시에 수축하지 않고 심실 각 부분이 수축과 확장이 랜덤(Random)하게 된다. 심실근의 수축과 확장이 랜덤하게 되면 심장은 동맥으로 혈액을 보낼 수 없다. 이와 같이 심장이 동맥으로 혈액을 보내지 못하게 되면 환자는 2 내지 3분 안에 죽게된다.
심방세동은 심실은 일정한 순서로 움직이고 있으나, 심방이 무질거하게 움직이는 경우다. 심방이 무질서하게 움직이면 심실로 충분한 혈액이 공급되지 않는다. 따라서, 심방세동 상태가 소정상태 이상되면 환자는 치명적인 손상(또는 죽음)을 입게된다.
환자에게 심세동이 발생될 경우 제세동기를 이용하여 환자에게 소정의 전기충격을 가하게 된다. 이때, 제세동기는 소정의 펄스를 환자에게 가하여 환자의 심장이 정상적인 동작을 하게 된다.
한편, 종래의 제세동기는 심전도(Electrocardiogram : ECG)를 이용하여 제세동기를 작동시키게 된다. 심전도는 심장전기도의 약칭으로 심방 및 심실 임의의 두 점에서 일어나는 전류를 측정하여 나타나게 된다. 이와 같은 심전도는 도 1과 같은 형태로 나타난다. 즉, 심전도는 R,S,T,Q,P 로 나뉘어서 나타나게 된다.
종래의 제세동기 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 환자로부터 심전도가 실시간으로 측정되고, 측정된 심전도는 모니터에 표시된다. 이때, 제세동기 사용자는 모니터에 비 정상적인 심전도가 표시될 때 제세동기를 이용하여 환자에세 소정의 펄스를 인가한다.
이와 같은 종래의 제세동기는 심전도만을 이용하여 동작된다. 하지만, 심전도는 전류신호이기 때문에 외부의 환경에 의해 영향을 받게 된다. 다시 말하여, 전자파 간섭(Electromagnetic interfernce : 이하 "EMI"라 함)이 많은 곳에서 환자가 정상상태임에도 심전도는 비정상적으로 측정될 수 있다. 이때, 제세동기 사용자는 비정상적으로 측정된 심전도를 보고 제세동기를 작동함으로써 환자에게 치명적은 손상을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 심전도, 혈류 및 맥막등을 이용하여 제세동을 할 수 있도록 한 생체신호를 이용한 제세동 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 심전도 파형을 나타내는 도면.
도 2는 혈중 산소 포화농도를 검출하기 위한 측정기를 나타낸는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 생체신호를 이용한 제세동 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 생체신호를 이용한 제세동 장치를 나타내는 블록도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 적외선 다이오드 4 : 수광 다이오드
6 : 손가락 30 : 심전도 검출부
32 : 혈류 검출부 34 : 맥박 검출부
36A,36B,36C : 버퍼 38 : 모드 선택기
40 : MUX 42 : 상관 분석부
44 : 오류 분석부 46 : 모니터
48 : 알람부 50 : 펄스 발생부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 생체신호를 이용한 제세동 방법은 환자로부터 심전도, 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출하는 단계와; 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 맥박을 검출하는 단계와; 맥박을 이용하여 검출된 심전도가 정상신호인지를 체크하는 단계와; 심장박동률이 정상범위를 벗어났을 때 이상신호가 검출되었음을 알리는 알람을 송출함과 아울러 모니터에 표시하는 단계를 포함한다.
상기 검출된 심전도가 정상신호가 아닐 때 맥박률이 정상범위인지를 체크하는 단계와, 맥박률이 정상범위를 벗어났을 때 이상신호가 검출되었음을 알리는 알람을 송출함과 아울러 모니터에 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 생체신호를 이용한 제세동 장치는 환자로부터 심전도 신호를 검출하는 심전도 검출부와; 환자로부터 혈중 산소 포화농도를 검출하는 혈중 산소 포화농도 검출부와; 환자로부터 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출하는 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부와; 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여맥박신호를 검출하는 맥박 검출부와; 혈중 산소 포화농도 검출부와 맥박검출부의 사이에 설치되어 혈중 산소 포화농도 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하기 위한 제 1필터부와; 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부와 맥박검출부의 사이에 설치되어 혈중 이산화탄소 포화농도 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하기 위한 제 2필터부와; 심전도 검출부 및 맥박 검출부 각각에 설치되어 심전도 신호 및 맥박 신호를 일시 저장하기 위한 버퍼들과; 버퍼들과 심전도 검출부, 맥박 검출부의 사이에 각각 설치되어 심전도신호 및 맥박신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 제 3필터들과; 버퍼들에 일시저장된 심전도 신호 및 맥박 신호를 공급받는 멀티 플렉서와; 버퍼들로 공급되는 심전도 신호 및 맥박 신호 중 적어도 하나 이상의 신호를 입력받아 멀티 플렉서에 저장된 값들을 출력시키기 위한 제 1제어신호를 멀티 플렉서에 공급하는 모드 선택기와; 멀티 플렉서로부터 심전도 신호 및 맥박 신호를 입력받고, 심전도 신호로부터 측정된 심장박동수와 맥박수의 차값을 임계값과 비교함으로써 심전도 신호의 이상유무를 검출하는 상관 분석부와; 상관 분석부로부터 입력되는 심전도 신호 또는 맥박 신호가 정상범위에 포함되는지를 측정하고, 심전도 신호 또는 맥박 신호가 정상 범위에 포함되지 않았을 때 심전도 신호 또는 맥박 신호를 모니터에 표시함과 아울러 제 2 및 제 3제어신호를 생성하는 오류 분석부와; 제 2제어신호가 입력될 때 음성 및 사운드를 발생하는 음성/사운드부와; 제 3제어신호가 입력될 때 환자에게 공급될 펄스신호를 생성하는 펄스 발생부를 구비한다.
상기 임계값은 사용자에게 의해 입력되면, 임계값은 심장박동수와 맥박수의 차값의 허용오차 범위를 갖는다.
상기 상관 분석부는 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 작을 때 심전도 신호를 출력하고, 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 클 때 맥박 신호를 출력한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 혈중 산소 포화농도를 검출하기 위한 측정기를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 혈중 산소 포화농도 측정기는 적외선 다이오드(2)와 수광 다이오드(4)로 구성된다. 적외선 다이오드(2) 및 수광 다이오드(4)는 손가락(6)을 사이에 두고 설치된다.
적외선 다이오드(2)는 적외선을 손가락(6)으로 공급한다. 수광 다이오드(4)는 손가락(6)을 통하여 공급되는 적외선을 수광한다. 이때, 수광 다이오드(4)에 공급되는 적외선의 양은 혈액의 움직임에 따라서 상이하게 결정된다. 예를 들어, 심장으로부터 손가락에 혈액이 공급될 때 적외선의 양과 그 외의 경우에 적외선의 양이 상이하다. 이후, 수광 다이오드(4)에 공급된 적외선의 양을 이용하여 혈중 산소 포화농도를 검출한다. 이와 같은 혈중 산소 포화농도 검출기는 종래에 일반적으로 이용되고 있다.
도 3는 본 발명의 실시예에 의한 생체신호를 이용한 제세동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3를 참조하면, 먼저 환자로부터 혈중 산소 포화농도, 혈중 이산화탄소 포화농도 및 심전도가 검출된다.(S6,S7,S8) 혈중 이산화탄소 포화농도는 산호호흡기를 이용하여 검출할 수 있다. 이후, S7 및 S8단계에서 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 맥박을 검출한다.(S10)
S6 및 S7 단계에서 검출된 심전도 및 맥박신호의 상관관계를 분석한다.(S12) 예를 들어, 심전도를 이용하여 측정된 심장박동수와 맥막수 등을 체크한다.
이후, 측정된 심장박동수와 맥박수의 차값이 미리 설정된 임계값보다 큰 지를 체크한다.(S14) 임계값(예를 들면, 10)은 심전도에서 측정되는 심장박동수의 이상유무를 판단하기 위한 값으로 사용자에 의하여 설정된다. S14단계에서 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 작다면 현재 측정된 심장박동수가 정상범위를 벗어났는지를 체크한다.(S16) 한편, S14단계에서 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 작다면 현재 측정되는 심전도가 정상신호임을 알 수 있다.
S16단계에서 심장박동수가 정상범위를 초과하지 않았다면 S12단계 내지 S16단계를 반복한다. S16단계에서 심장박동수가 정상범위를 초과하였다면 다시한면 검출된 심전도 및 맥박의 상관관계를 분석하여 임계값을 초과하는 지를 체크한다.(S18,S20) S20 단계에서 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 작다면 이상신호가 검출되었음을 모니터에 표시함과 아울러 소정의 알람신호(예를 들면, 특정소리 및 사운드)를 발생한다.(S24)
이후, 사용자는 이상신호의 검출에 대응하여 소정의 펄스신호를 환자에게 공급된다.(S26) 한편, S14 및 S20단계에서 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 크다면, 즉 현재 측정되는 심전도가 외부 요인에 의하여 정확한 값을 나타내지 않는다면 맥박률이 정상범위를 초과하였는지를 체크한다.(S22)
S22단계에서 맥박률이 정상범위를 초과하지 않았다면 S12 내지 S24 단계를 반복한다. S22 단계에서 맥박률이 정상범위를 초과하였다면 이상신호가 검출되었음을 모니터에 표시함과 아울러 소정의 알람신호를 발생한다.(S24) 이후, 사용자는 이상신호의 검출에 대응하여 소정의 펄스신호를 환자에게 공급된다.(S26)
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 생체신호를 이용한 제세동 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 생체신호를 이용한 제세동 장치는 혈중 산소 포화농도 검출부(32), 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부(31), 맥박 검출부(34), 심전도 검출부(30), 버퍼들(36A,36B), 멀티플렉서(Multiplexer : 이하 "MUX"라함)(40), 모드 선택기(38), 상관 분석부(42), 오류 분석부(44), 모니터(46), 음성/사운드부(48) 및 펄스 발생부(50)를 구비한다.
심전도 검출부(30)는 환자로부터 심전도를 검출한다. 혈중 산소 포화농도 검출부(32)는 환자로부터 혈중 산소 포화농도를 검출한다. 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부(31)는 환자로부터 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출한다. 혈중 산호 포화농도 검출부(32) 및 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부(31)에서 검출된 값들은 각각 제 1필터부(33A,33B)로 입력된다.
제 1필터부(33A,33B)는 혈중 산호 포화농도 검출부(32) 및 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부(31)에서 입력된 값에서 노이즈를 제거한다. 제 1필터부(33A,33B)에서 노이즈가 제거된 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도는 맥박 검출부(34)로 입력된다.
맥박 검출부(34)는 혈중 산호 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 환자의 맥박을 검출한다. 심전도 검출부(30)에서 검출된 심전도 값 및 맥박 검출부(34)에서 검출된 맥박 값은 각각 제 2필터부(35A,35B)로 입력된다.
제 2필터부(35A,35B)는 자신들에게 입력되는 심전도 값 및 맥박 값에서 노이즈를 제거한다. 제 2필터부(35A,35B)에서 노이즈가 제거된 심전도 값 및 맥박 값은 제 1버퍼(36A) 또는 제 2버퍼(36B)로 입력된다.
제 1버퍼(36A)는 심전도 신호를 일시 저장함과 아울러 저장된 심전도 신호를 MUX(40)로 공급한다. 제 2버퍼(36B)는 맥박 신호를 일시 저장함과 아울러 저장된 맥박 신호를 MUX(40)로 공급한다.
모드 선택기(38)는 제 1버퍼(36A)로부터 심전도 신호를 입력받아 동작한다. 이와 같은 모드 선택기(38)는 제 2버퍼(36B)로부터 신호를 입력받을 수도 있다. 심전도 신호를 입력받은 모드 선택기(38)는 순차적으로 증가하는 제어신호를 MUX(40)로 공급한다.
MUX(40)는 모드 선택기(38)로부터 공급되는 제어신호를 입력받아 심전도 신호 및 맥박 신호를 순차적으로 상관 분석부(42)로 공급한다. 상관 분석부(42)는 심전도로부터 심장박동수를 계산한다. 이후, 심장박동수와 맥박수의 차값이 사용자에 의해서 설정된 임계값보다 큰 지를 체크한다.
이때, 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 작다면 심전도 신호를 오류분석부로 공급한다. 하지만, 심장박동수와 맥박수의 차값이 임계값보다 크다면 맥박 신호를 오류 분석부로 공급한다.
한편, 임계값은 심장박동수와 맥박수의 차값의 허용오차범위를 갖는다. 예를 들어, 심장박동수와 맥박수의 오차한계가 5라면, 임계값은 5로 설정된다. 이와 같은 임계값은 사용자에 의하여 설정된다.
오류 분석부(44)는 상관 분석부(42)로부터 공급된 심전도 신호 또는 맥박신호가 정상범위인지를 체크한다. 이때, 심전도 신호 또는 맥박신호가 정상범위라면 현재 측정된 심전도 신호 및/또는 맥박신호를 모니터에 표시한다. 하지만, 심전도 신호 또는 맥박신호가 정상범위를 벗아나면 현재 심전도 신호 및/또는 맥박신호를 모니터에 표시함과 아울러 음성/사운드부(48) 및 펄스 발생부(50)로 제어신호를 공급한다.
알람부(48)는 오류 분석부(44)로부터 제어신호가 입력될 때 소정의 알람을 발생함으로써 환자의 이상상태를 사용자에게 알려준다. 펄스 발생부(50)는 오류 분석부(44)로부터 제어신호가 입력될 때 (심전도의 R파 또는 S파에 동기되는)소정의 펄스신호를 생성한다. 사용자는 환자가 정상상태가 되도록 펄스 발생부(50)에서 발생된 펄스신호를 환자에게 공급한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 제세동 방법 및 장치에 의하면 심전도, 혈류 및 맥박신호를 이용하여 환자의 상태를 정확히 검출할 수있다. 또한, EMI등의 외부요인에 의하여 심전도가 정확히 측정되지 않았을 때 맥박신호를 이용하여 제세동기의 작동유/무를 판별할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (5)
- 환자로부터 심전도, 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출하는 단계와;상기 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 맥박을 검출하는 단계와;상기 검출된 맥박을 상기 검출된 심전도로부터 측정된 심장박동수와 비교하여 상기 검출된 심전도가 정상신호인지를 체크하는 단계와;상기 검출된 심전도가 정상신호이고, 상기 검출된 심전도로부터 측정된 상기 심장박동수가 정상범위를 벗어났을 때, 이상신호가 검출되었음을 알리는 알람을 송출함과 아울러 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 제세동 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 검출된 심전도가 정상신호가 아닐 때, 상기 검출된 맥박이 정상범위인지를 체크하는 단계와,상기 맥박이 정상범위를 벗어났을 때, 이상신호가 검출되었음을 알리는 알람을 송출함과 아울러 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 제세동 방법.
- 환자로부터 심전도 신호를 검출하는 심전도 검출부와;상기 환자로부터 혈중 산소 포화농도를 검출하는 혈중 산소 포화농도 검출부와;상기 환자로부터 혈중 이산화탄소 포화농도를 검출하는 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부와;상기 혈중 산소 포화농도 및 혈중 이산화탄소 포화농도를 이용하여 맥박신호를 검출하는 맥박 검출부와;상기 혈중 산소 포화농도 검출부와 상기 맥박검출부의 사이에 설치되어 상기 혈중 산소 포화농도 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하기 위한 제 1필터부와;상기 혈중 이산화탄소 포화농도 검출부와 상기 맥박검출부의 사이에 설치되어 상기 혈중 이산화탄소 포화농도 신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거하기 위한 제 2필터부와;상기 심전도 검출부 및 상기 맥박 검출부 각각에 설치되어 상기 심전도 신호 및 맥박 신호를 일시 저장하기 위한 버퍼들과;상기 버퍼들과 상기 심전도 검출부, 맥박 검출부의 사이에 각각 설치되어 상기 심전도신호 및 상기 맥박신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 제 3필터들과;상기 버퍼들에 일시저장된 심전도 신호 및 맥박 신호를 공급받는 멀티 플렉서와;상기 버퍼들로 공급되는 심전도 신호 및 맥박 신호 중 적어도 하나 이상의 신호를 입력받아 상기 멀티 플렉서에 저장된 값들을 출력시키기 위한 제 1제어신호를 상기 멀티 플렉서에 공급하는 모드 선택기와;상기 멀티 플렉서로부터 상기 심전도 신호 및 맥박 신호를 입력받고, 상기 심전도 신호로부터 측정된 심장박동수와 상기 맥박수의 차값을 임계값과 비교함으로써 상기 심전도 신호의 이상유무를 검출하는 상관 분석부와;상기 상관 분석부로부터 입력되는 상기 심전도 신호 또는 맥박 신호가 정상범위에 포함되는지를 측정하고, 상기 심전도 신호 또는 맥박 신호가 정상 범위에 포함되지 않았을 때 상기 심전도 신호 또는 맥박 신호를 모니터에 표시함과 아울러 제 2 및 제 3제어신호를 생성하는 오류 분석부와;상기 제 2제어신호가 입력될 때 음성 및 사운드를 발생하는 음성/사운드부와;상기 제 3제어신호가 입력될 때 상기 환자에게 공급될 펄스신호를 생성하는 펄스 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 제세동 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 임계값은 사용자에게 의해 입력되면, 상기 임계값은 상기 심장박동수와 상기 맥박수의 차값의 허용오차 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 제세동 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 상관 분석부는 상기 심장박동수와 상기 맥박수의 차값이 상기 임계값보다 작을 때 상기 심전도 신호를 출력하고, 상기 심장박동수와 상기 맥박수의 차값이 상기 임계값보다 클 때 상기 맥박 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 제세동 장치.
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Cited By (2)
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| KR100955342B1 (ko) * | 2009-06-22 | 2010-04-29 | 광주과학기술원 | 심전도분석을 이용한 전기충격 판정 방법 |
| KR101251081B1 (ko) | 2011-02-17 | 2013-04-05 | (의료)길의료재단 | 가중 퍼지 소속 함수 기반 신경망을 이용한 제세동기의 쇼크 신호 검출 방법 |
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- 2001-12-04 KR KR10-2001-0076377A patent/KR100439192B1/ko active IP Right Grant
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