KR100996399B1 - 비접촉식 전자 청진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비접촉식 전자 청진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수의 신호를 대상자 목표위치에 입사하는 송신 안테나와, 상기 송신 안테나에 의하여 대상 신체의 목표 위치에 입사한 후 반사되어 오는 반사파인 수신 신호를 수신하는 수신 안테나와, 상기 송신 안테나와 수신 안테나를 대상자의 목표위치에 정렬할 수 있도록 포커싱하는 레이저 포인터와, 상기 수신 안테나에서 수신된 수신 신호를 필요 주파수 대역에서 필터링하는 대역통과필터와, 상기 대역통과필터를 통과한 후 수신신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭된 신호를 A/D 변환기를 거쳐 심장박동수의 정보를 검출해 내는 디지털 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 출력하는 출력장치, 및 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 저장하는 저장부로 구성하는 비접촉식 전자 청진기에 관한 것이다.

따라서, 신체의 접촉없이 대상자의 심장음 및 심파형을 알 수 있는 효과가 있다.

전자, 청진기, 도플러 안테나.

Description

비접촉식 전자 청진기{NON-CONTACT ELECTRONIC STETHOSCOPE}

본 발명은 도플러 레이더의 원리를 이용하여 대상 신체에 직접 접촉하지 않고서도 대상 신체의 심장음과 심파형의 정보를 획득하여 대상자의 청진 진료를 가능하게 하는 비접촉식 전자 청진기에 관한 것이다.

오늘날 사용되고 있는 청진기는 크게 두 가지 종류가 있다.

첫번째는, 1816년 프랑스 의사인 Theophile-Rene Laennec(1781 ~ 1826)에 의해 고안된 원통형의 속이 비어 있는 나무통을 한 쪽 끝은 환자의 가슴에 대고, 다른 한 쪽 끝은 자신의 귀에 대고서, 환자의 심장에서 내는 소리를 듣게 되었다. 이후 발전을 거듭하여 두 개의 고무 튜브를 귀에 연결하도록 하는 형태의 청진기가 개발되어 오늘에 까지 사용되고 있다. 이러한 청진기는 의사가 직접 귀에 대고서 대상 신체의 심장음을 직접 들으면서 진단을 내려야 한다.

두번째는, 전자 청진기로서 위의 언급한 청진기를 개량하여 음을 증폭하거나 파형을 그래프로 표현하여 보다 명확하게 진단을 내릴 수 있고, 이를 저장하므로 자료를 객관화할 수 있는 것이다. 이러한 전자 청진기 또한 대상 신체에 직접 접촉함으로써 진찰이 가능하다 하겠다.

그러나, 종래의 심장음 청진 방법은 기본적으로 대상 신체에 직접 청진기를 접촉하여야 하므로, 심장병 수술환자, 화상 환자, 피부질 환자, 본인의 피부 노출에 거부감을 느끼는 환자, 또는 이슬람권의 여성과 같이 종교적으로 피부 접촉이 금지된 문화권의 사람들의 경우에는 집적 접촉에 의한 청진 진단에 큰 어려움이 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 접촉식 심장음 청진 방법에 비하여 직접적인 신체의 접촉이 없이 심장음과 심파형의 정보 획득을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기는 전자 청진기에 있어서, 주파수의 신호를 대상자 목표위치에 입사하는 송신 안테나와; 상기 송신 안테나에 의하여 대상 신체의 목표 위치에 입사한 후 반사되어 오는 반사파인 수신 신호를 수신하는 수신 안테나와; 상기 송신 안테나와 수신 안테나를 대상자의 목표위치에 정렬할 수 있도록 포커싱하는 레이저 포인터와; 상기 수신 안테나에서 수신된 수신 신호를 필요 주파수 대역에서 필터링하는 대역통과필터와; 상기 대역통과필터를 통과한 후 수신신호를 증폭시키는 증폭기와; 상기 증폭된 신호를 A/D 변환기를 거쳐 심장박동수의 정보를 검출해 내는 디지털 신호 처리부와; 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 출력하는 출력장치; 및 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 저장하는 저장부;로 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기의 상기 출력장치는 심장음을 출력하는 오디오 장치와, 심파형을 출력하는 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기의 상기 송신 안테나, 및 수신 안 테나는 일체형 또는 분리형으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기의 상기 송신 안테나와 수신 안테나는 혼 안테나 또는 패치 어레이 안테나를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기의 상기 레이저 포인터는 송신 안테나와 수신안테나가 위치한 축 상에서 수평방향 및 수직방향 또는 이중 어느 하나의 방향으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 따른 비접촉식 전자 청진기의 상기 송신 안테나와 수신 안테나의 형태가 고정되는 고정형의 안테나 또는 틸트(Tilt) 도파로로 안테나의 방향이 가변되는 가변형의 안테나를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면,

본 발명은 심장병 수술환자, 화상 환자, 피부질 환자, 피부 노출에 거부감을 느끼는 환자, 및 이슬람권의 여성과 같이 종교적으로 피부접촉이 금지된 문화권의 환자와 같이 피부에 접촉이 불가능한 환자의 청진 진단이 가능하다.

또한, 본 발명은 측정된 환자의 심장음과 심파형을 저장하여 환자의 건강 변화를 쉽게 파악 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 고정형 안테나를 나타내는 도식도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 가변형 안테나를 나타내는 도식도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 레이저 포인터 배열을 나타낸 도식도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예는 레이더(100), 대역통과필터(200), 증폭기(300), A/D 변환기(400), 디지털 신호 처리부(500), 출력 장치(600), 및 저장부(700)로 구성한다. 여기서, 레이더(100)는 송신 안테나(110), 수신 안테나(120), 및 레이저 포인터(130)를 포함하여 구성한다.

레이더(100)의 송신 안테나(110)는 주파수의 신호를 대상자 목표위치에 입사한다.

레이더(100)의 수신 안테나(120)는 송신 안테나(110)에 의하여 대상 신체의 목표 위치에 입사한 후 반사되어 돌아오는 반사파인 수신 신호를 수신한다.

여기서, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)를 포함하는 레이더는 도플러 레이더를 사용할 수 있으며, 도플러 레이더에 혼 안테나 또는 패치 어레이 안테나를 이용할 수 있다.

이때, 혼 안테나의 주파수 대역은 안테나의 크기를 고려하여 24GHz 내지 80GHz이나, 본 발명의 실시 예에서는 60GHz 주파수 대역을 사용한다.

또한, 혼 안테나 또는 패치 어레이 안테나를 사용하여 송신 안테나(110)에서의 빔 방사각을 최소화하도록 하며, 본 발명의 실시 예에서는 혼 안테나를 사용하 고 혼 안테나의 빔 방사각도는 9도이다.

송신 안테나(110) 및 수신 안테나(120)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 고정형 또는 가변형으로 형성할 수 있다.

도 2에 도시한 고정형은 레이더 내부 도파로와의 거리 a 와 레이더에서 대상자의 목표위치까지의 거리인 b를 고려하여 레이더 내부 도파로의 각도를 결정하고 2개의 레이더 내부 도파로와 일직선으로 일치하도록 송신 안테나와 수신 안테나를 고정한다.

도 3에 도시한 가변형은 레이더 추구와 수직한 레이더 내부 도파로와의 거리인 c 와 레이더에서 대상자의 목표위치까지의 거리인 d를 고려하여 각도를 결정한 후, 그에 상응하도록 제작된 틸트(Tilt) 도파로를 삽입하고 그 위에 송신 안테나와 수신 안테나를 고정한다.

이때, 가변형 형태의 도파로는 레이더 내부 도파로와의 거리인 c가 고정되어 있으면, 틸트 도파로의 각도에 따라서 대상 신체의 목표 위치 거리가 변할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 c = 5.8cm, d = 40cm이며, 틸트 도파로의 각도는 4.2도로 설정하여 형성하였으나, 상기 범위는 한정하지 아니하고, 이를 용이하게 얻을 수 있는 거리의 범위를 모두 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)가 분리된 분리형 안테나를 사용하지만, 본 발명의 실시 예와 같이 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)가 분리된 형태의 안테나를 사용하거나, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)가 하나로 이루어진 일체형 안테나를 사용할 수 있음이 바람직하다.

레이저 포인터(130)는 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)를 대상자의 목표위치에 정렬할 수 있도록 포커싱(Focusing)한다. 이때, 레이저 포인터(130)는 송신 안테나(110)와 수신안테나(120)가 위치한 축 상에서 수평방향 및 수직방향 또는 이중 어느 하나의 방향으로 구비한다.

다시 말해, 레이저 포인터(130)에 의해 포커싱된 대상 신체의 목표 위치에 송신 안테나(110)로 신호를 송신 하고, 대상 신체의 목표 위치에 반사되어 돌아오는 수신 신호를 수신 안테나(120)에서 수신한다.

또한, 도 1과 같이 레이저 포인터(130)는 적어도 한 쌍을 구비하여 형성할 수 있으며, 도 4와 같이 레이저 포인터(130)는 두 쌍을 구비하여 각 쌍이 서로 마주보는 사방에 형성할 수 있다.

대역통과필터(200)는 수신 안테나에서 수신된 수신신호를 필요 주파수 대역에서 필터링한다.

증폭기(300)는 대역통과필터(200)에서 필터링된 수신 신호를 증폭시킨다.

디지털 신호 처리부(500)는 증폭기에서 증폭된 수신신호를 A/D 변환기(400)를 거쳐 심장박동수의 정보를 검출해 낸다. 이때, 심장박동수의 정보는 시간 축인 S1 또는 S2의 주기를 고려하여 이를 분당 횟수로 산출해 낸다.

출력장치(600)는 디지털 신호 처리부(500)에서 검출한 심장박동수의 정보를 출력한다. 이때, 심장 박동수의 정보는 심장음 및 심파형을 포함하며, 출력장치(600)는 심장음을 출력하는 오디오 장치(610) 및 심파형을 포함하는 디스플레이 장치(620)를 포함한다.

저장부(700)는 디지털 신호 처리부(500)에서 검출한 심장박동수의 정보를 출력한다.

도 1 내지 4와 같이 구성된 비접촉식 전자 청진기를 이용하여 심장음 및 심파형을 얻는 절차는 다음과 같다.

데이터의 레이저 포인터로 대상자의 목표지점에 포커싱 한 후, 송신 안테나로 목표지점에 신호를 송신하고, 송신한 신호가 목표지점에 맞고 반사되어 들어 오는 수신 신호를 수신 안테나에서 수신한다.

이어서, 수신 안테나로 수신된 수신 신호를 필요 주파수 대역에서 필터링한 후, 수신 신호를 증폭시킨다.

마지막으로, 증폭된 수신 신호를 A/D 변환기를 거쳐 심장박동수의 정보를 검출해 내어 출력하고 저장한다.

도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기을 통해 얻어진 심파형을 나타낸 그래프이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 이해 출력된 심파형은 접촉식 전자 청진기와 유사한 심파형을 보여주고 있으며,

도시한 S1은 제1 심음 이라고도 하며 심실 수축기의 시초에 들리는 심음으로 주로 방실판막이 닫힐 때 생기는 음이고, S2는 제2 심음 이라고도 하며 심실 확장기의 시초에 들리는 심음으로 주로 대동맥판막과 폐동맥판막이 닫힐 때 생기는 음이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직 한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기를 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 고정형 안테나를 나타내는 도식도이다.

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 가변형 안테나를 나타내는 도식도이다.

도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기의 레이저 포인터 배열을 나타낸 도식도이다.

도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 전자 청진기을 통해 얻어진 심파형을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 레이더 110 : 송신 안테나

120 : 수신 안테나 130 : 레이저 포인터

200 : 대역통과필터 300 : 증폭기

400 : A/D 변환기 500 : 디지털 신호 처리부

600 : 출력 장치 610 : 오디오장치

620 : 디스플레이장치 700 : 저장부

Claims (6)

1. 전자 청진기에 있어서,

   주파수의 신호를 대상자 목표위치에 입사하는 송신 안테나와;

   상기 송신 안테나에 의하여 대상 신체의 목표 위치에 입사한 후 반사되어 오는 반사파인 수신 신호를 수신하는 수신 안테나와;

   상기 송신 안테나와 수신 안테나를 대상자의 목표위치에 정렬할 수 있도록 포커싱하는 레이저 포인터와;

   상기 수신 안테나에서 수신된 수신 신호를 필요 주파수 대역에서 필터링하는 대역통과필터와;

   상기 대역통과필터를 통과한 후 수신신호를 증폭시키는 증폭기와;

   상기 증폭된 신호를 A/D 변환기를 거쳐 심장박동수의 정보를 검출해 내는 디지털 신호 처리부와;

   상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 출력하는 출력장치; 및

   상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 저장하는 저장부;로 구성하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 출력장치는 심장음을 출력하는 오디오 장치와, 심파형을 출력하는 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 송신 안테나, 및 수신 안테나는 일체형 또는 분리형으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 송신 안테나와 수신 안테나는 혼 안테나 또는 패치 어레이 안테나를 이용하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저 포인터는 송신 안테나와 수신안테나가 위치한 축 상에서 수평방향 및 수직방향 또는 이중 어느 하나의 방향으로 구비하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 송신 안테나와 수신 안테나의 형태가 고정되는 고정형의 안테나 또는 틸트(Tilt) 도파로로 안테나의 방향이 가변되는 가변형의 안테나를 사용하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 전자 청진기.

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