KR101065201B1 - 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치는, 환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와, 상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와, 상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도 값의 최대값과 기저장된 자율신경상태 데이터값을 비교·분석하고 그 값이 시간별로 저장되도록 타이머(210)와 저장부(220)가 포함된 제어부(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치에 의하면, 착용성과 이동성이 뛰어난 벨트형 센서와 이 벨트형 센서에서 유도된 심전도 값을 측정하여 24시간 단위로 환자의 자율신경상태 변화의 추이를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

맥파, 심음도, 경동맥파, 경정맥파

Description

전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치{.}

본 발명은 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치에 관한 것으로서, 벨트형 센서를 이용하여 생체데이터를 산출할 수 있으므로, 피부에 부착하는 종래의 심전도 측정장치에서 얻는 생체데이터의 불편함을 해소할 수 있는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치에 관한 것이다.

일반적으로, 맥파(Mechanocardiogram)란 심음도, 경동맥파, 경정맥파 등 심장의 박동에 따른 흉벽 및 대혈관의 박동을 파형으로 기록한 것을 말한다. 맥파는 심음도와 마찬가지로 소리 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 파형을 기록할 수 있으며, 심장의 기계적 운동을 기록할 수 있다.

이러한 맥파의 종류로는 압맥파와 용적맥파가 있으며, 압맥파는 외부로부터 측정한 측(압)맥파로서, 순수 압맥파(관혈)와 측맥파(비관혈)로 구분된다. 또한, 용적(지선, 지침)맥파는 동맥의 내압 변동으로 생기는 용적변동을 기록한 것으로 지선 및 지침검사에 적용되고, 맥파의 전달시간은 심장에서 지선은 약 0.2초이며, 순환시간은 심장에서 지선까지 약 1~2초이다.

도 1에는 종래의 맥파를 감지하는 자율신경계 분석장치의 개략적인 개념도가 도시되어 있는데, 종래의 자율신경계 분석장치는 모세혈관이 흐르는 손가락에 적외선을 조사하는 발광부(1)와 이 발광부(1)에서 조사된 적외선을 받아들이는 수광부(2)로 구성된 광센서를 부착하여 심장 수축에 의한 모세혈관 내의 혈액 변화를 측정하는 방식으로 맥(Pulse)을 측정하여 맥과 맥 사이의 변화 추이 및 분포를 이용하여 자율신경계의 상태를 측정한다.

그러나, 상기와 같이 광센서를 이용한 종래의 자율신경계 분석장치에서 측정된 맥파는 피부에 부착하여야 하는 번거로움이 있는 심전도에 비해 간편한 장점이 있지만 도 2에 도시된 바와 같이, 심전도 파형에 비해 파장이 완만하여 맥과 다음 맥의 최대값 측정시 심전도 보다 오차가 더 많이 발생하여 자율신경상태 분석시 부정확한 분석이 유도될 수 있는 염려가 있었다.

또한, 종래의 광센서를 이용한 자율신경계 분석장치는 병원이나 가정과 같은 제한된 공간과 제한된 시간에 측정하므로 일상생활 또는 활동 중의 자율신경상태의 분석이 불가능하여 측정된 자율신경상태 데이터값의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 착용성과 이동성이 뛰어난 벨트형 센서와 이 벨트형 센서에서 유도된 심전도 값을 측정하여 24시간 단위로 환자의 자율신경상태 변화의 추이를 정확하게 측정할 수 있는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 제공하는 것이다.

또한, 상기와 같이 기저장된 자율신경상태 데이터값과 측정된 자율신경상태 데이터값을 비교한 후 시간별로 저장하는 제어부가 구비되어 환자의 자율신경상태를 정확하게 진단할 수 있는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치는, 환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와, 상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와, 상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도 값의 최대값과 기저장된 자율신경상태 데이터값을 비교·분석하고 그 값이 시간별로 저장되도록 타이 머(210)와 저장부(220)가 포함된 제어부(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 벨트(100)에 구비되어 상기 심전도감지부(110)에 의해 유도된 심전도 값을 증폭하는 증폭부(120);와, 상기 증폭부(120)에 의해 증폭된 유도심전도 값의 노이즈를 제거하는 필터링부(130); 및 상기 필터링부(130)에 의해 노이즈가 제거된 유도심전도 값을 디지털 값으로 변환하는 에이디컨버터(A/D Converter)(140);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 환자의 신체에 착용되며, 내부에는 상기 제어부(200)가 설치되는 본체(300);와
상기 본체(300)에 설치되며, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230);와
상기 본체(300)에 설치되며, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 착용성과 이동성이 뛰어난 벨트형 센서와 이 벨트형 센서에서 유도된 심전도 값을 측정하여 24시간 단위로 환자의 자율신경상태 변화의 추이를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기와 같이 기저장된 자율신경상태 데이터값과 측정된 자율신경상태 데이터값을 비교한 후 시간별로 저장하는 제어부가 구비되어 환자의 자율신경상태를 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치의 개략적인 구성도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 이용하여 환자로부터 자율신경상태 데이터값을 측정하는 상태의 개념도, 도 5는 피부에 부착하여 측정된 심전도값과 비접촉식으로 유도된 심전도 값의 파형을 보인 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치는, 벨트(100), 심전도감지부(110) 및 제어부(200)가 포함되며, 표면전극(111), 활성전극(112), 증폭부(120), 필터링부(130), 에이디컨버터(140), 타이머(210), 저장부(220), 디스플레이부(230), 인쇄부(240) 및 본체(300)가 더 포함될 수 있다.

먼저, 벨트(100)와 상기 벨트(100)에 설치되는 심전도감지부(110)에 대해 설명하기로 한다.

상기 벨트(100)는 환자의 흉부에 착용되는 부재로서, 좀 더 상세하게는 환자가 상의를 착용한 상태에서 상의 위에 착용되는데, 이러한 벨트(100)는 환자의 흉부 사이즈에 따라 길이가 조절되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 벨트(100)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 환자가 착용한 상의와 접촉되는 곳, 즉, 내주면에는 심전도감지부(110)가 설치되는데, 이러한 심전도감지부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 표면전극(111)과 활성전극(112)을 포함한다.

상기와 같은 표면전극(111)과 활성전극(112)은 교류의 방식으로 심전도 값을 유도하며, 이러한 방식은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 벨트(100)를 상의(10) 위에 착용할 수 있는 편의를 제공해 준다.

좀 더 상세히 설명하면, 상술한 바와 같이, 환자의 피부와 비접촉식으로 심전도를 유도하는 표면전극(111)과 활성전극(112)은 심장수축시 발생되는 생체 전위의 변화를 표면전극(111)과 활성전극(112)을 이용하여 전위차의 변화가 유도되도록 하는 것이다.

또한, 본 발명을 이용하여 유도된 심전도 파형(CC-ECG:Capacitance Coupled-Electrocardiogram)의 QRS값은 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 피부에 표면전극을 부착하여 심전도를 측정하는 접촉식 심전도 측정장치에서 측정된 심전도 파형(ECG:Electrocardiogram)의 QRS값과 거의 유사한 파형을 얻으며, 이중 가장 크고 날카로운 값인 R값은 동일하게 측정된다.

이에 따라, 특히, 심전도와 유도된 전위차를 이용하여 검출된 유도심전도는 심장 수축을 일으키는 QRS지점(도 5 참조)이 동일하므로 자율신경상태의 분석에 필수적인 R-R 인터벌 측정시 동일한 결과를 얻을 수 있는데, 참고로, R-R 인터벌의 변위가 클 경우 환자의 자율신경상태가 활발한 것으로 예측될 수 있고, 그 반대의 경우 환자의 자율신경상태가 활발하지 못한 것으로 예측될 수 있다.

즉, 본 발명은 직접 표면전극을 부착하여 QRS지점을 측정하는 것과 동일한 성능을 가지면서 상의 위에 간편하게 착용 가능하므로 편리하고 감염의 위험을 줄이면서 정확한 심전도 값을 측정할 수 있다.

한편, 벨트(100)에는 상기와 같이 측정된 유도심전도를 증폭하는 증폭부(120)와, 상기와 같이 증폭된 값에 섞여있는 노이즈를 제거하는 필터링부(130)와, 상기와 같이 노이즈가 제거된 값을 디지털신호로 변환하는 에이디컨버터(A/D Converter)(140)가 더 포함될 수 있다.

다음으로, 제어부(200)에 대해 설명하기로 한다.

상기 제어부(200)는 상술한 에이디컨버터(140)를 거쳐 디지털신호로 변환된 유도심전도를 기저장된 자율신경상태의 데이터값과 비교·분석하고 이렇게 비교·분석한 값을 시간에 따라 저장한다.

또한, 상기와 같이 저장된 값을 환자 또는 의사가 육안으로 확인가능하도록 하는 디스플레이부(230) 또는 인쇄부(240)가 더 포함되는 것이 바람직할 것이다.

마지막으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 이용하여 자율신경상태를 측정하는 흐름을 설명하기로 한다.

먼저, 환자는 상의(10)를 착용한 후, 상의 위에 벨트(100)를 착용하는데, 착용시 정확한 유도심전도 값을 바탕으로 자율신경상태 데이터값을 측정할 수 있도록 심장과 인접한 곳에 표면전극(111)과 활성전극(112)이 위치되도록 한다.

상기와 같이 착용하고 환자는 전원스위치(미도시)를 온(On)으로 전환시켜 표면전극(111)과 활성전극(112)을 활성화시킨 후 허리 부위에 도 3에 도시된 바와 같은 본체(300)를 착용한다.

상기와 같이 본체(300)를 착용하면, 표면전극(111)과 활성전극(112)으로 유도심전도를 측정하며, 이렇게 측정된 유도심전도는 증폭부를 거쳐 심전도와 동일한 파형으로 증폭한다.

상기와 같이 증폭된 유도심전도는 필터링부(130)를 거쳐 노이즈를 제거한 후, 에이디컨버터(140)를 거쳐 디지털신호로 변환시킨다.

이렇게 디지털신호로 변환된 유도심전도는 본체(300)의 내부에 설치된 제어부(200)에 유·무선으로 전송되어 제어부(200)에 기저장된 자율신경상태 데이터값과 측정된 유도심전도 값을 비교·분석한다.

또한, 상기 본체(300) 내부에는 제어부(200)와 연결된 타이머(210)가 구비되어 상기와 같이 비교·분석한 값을 시간대별로 저장하는 저장부(220)가 더 포함되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 타이머(210)와 저장부(220)가 구비됨으로 인하여 의사 또는 환자 본인이 24시간 동안 변화되는 자율신경상태와 기간 또는 주간별 자율신경상태 변화추이를 정확하게 알 수 있게 되어 의사로 하여금 진단시 정확한 진단을 할 수 있는 편의를 제공한다.

또한, 상기 본체(300)의 외부에는 상기와 같이 저장부(220)에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230)가 포함될 수도 있는데, 이렇게 디스플레이 부(230)가 포함될 경우, 의사 또는 환자가 필요한 정보, 즉, 시간 또는 기간별로 변화된 유도심전도를 정확하게 확인할 수 있을 것이다.

한편, 상기 본체(300)에는 저장부에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240)가 포함되는 것도 좋을 것이다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 광센서를 이용하여 생체데이터를 감지하는 자율신경계 장치의 개략적인 구성도,

도 2는 심전도와 종래의 광센서를 이용하여 감지된 생체데이터를 비교한 그래프,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치의 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 이용하여 환자로부터 자율신경상태 데이터값을 측정하는 상태의 개념도,

도 5는 피부에 부착하여 측정된 심전도값과 비접촉식으로 유도된 심전도 값의 파형을 보인 그래프,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치를 이용하여 자율신경상태를 측정하는 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100-벨트 110-심전도감지부

111-표면전극 112-활성전극

120-증폭부 130-필터링부

140-에이디컨버터

200-제어부 210-타이머

220-저장부 230-디스플레이부

240-인쇄부

300-본체

Claims (3)

1. 환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와

   상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와

   상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도 값의 최대값과 기저장된 자율신경상태 데이터값을 비교·분석하고 그 값이 시간별로 저장되도록 타이머(210)와 저장부(220)가 포함된 제어부(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 벨트(100)에 구비되어 상기 심전도감지부(110)에 의해 유도된 심전도 값을 증폭하는 증폭부(120);와

   상기 증폭부(120)에 의해 증폭된 유도심전도 값의 노이즈를 제거하는 필터링부(130); 및

   상기 필터링부(130)에 의해 노이즈가 제거된 유도심전도 값을 디지털 값으로 변환하는 에이디컨버터(A/D Converter)(140);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   환자의 신체에 착용되며, 내부에는 상기 제어부(200)가 설치되는 본체(300);와

   상기 본체(300)에 설치되며, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230);와

   상기 본체(300)에 설치되며, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전위차 유도 표면전극이 부착된 벨트를 이용한 자율신경계 분석장치.

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