KR101268498B1

KR101268498B1 - 생체전기 신호 측정 장치 및 생체전기 신호 측정 방법

Info

Publication number: KR101268498B1
Application number: KR1020120031003A
Authority: KR
Inventors: 김민철
Original assignee: (주)락싸
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-06-04

Abstract

본 발명은 생체전기 신호 측정 장치 및 생체전기 신호 측정 방법을 제공한다. 이 장치는 인체의 서로 다른 부위에 장착되고 생체 전위를 측정하는 복수의 측정 센서 모듈들, 및 측정 센서 모듈들에서 측정된 생체 전위를 차동 연산하여 처리하는 처리 모듈을 포함한다. 측정 센서 모듈 각각은 상기 인체에 부착되어 생체 전위를 측정하는 하나의 측정 전극, 측정 전극의 상기 생체 전위를 제공받고 입력단에 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하는 전단 증폭 회로, 및 측정 전극을 상기 인체에 개별적으로 부착하는 부착 수단을 포함한다.

Description

생체전기 신호 측정 장치 및 생체전기 신호 측정 방법{Biological Electric Signal Measuring Apparatus and Biological Electric Signal Measuring Method}

본 발명은 생체전기 신호 측정 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하는 전단 증폭 회로를 포함하는 생체 전기 신호 측정 장치에 관한 것이다.

도 1은 통상적인 생체 신호 측정 장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 통상적으로, 하나의 생체전기신호를 검출하기 위해서는 3개의 전극이 인체에 부착되어야 한다. 3개의 전극은 측정점에 부착되는 측정전극(MP), 기준점에 부착되는 기준전극(REF), 그리고 접지전극(GND)을 포함한다.

측정 신호는 기준전극(REF)에 대한 측정전극(MP) 사이의 전위차이다. 접지전극(GND)은 측정장치의 기준전극의 기준 전위가 접지전극 부착 위치에서 인체의 전위와 같도록 함으로써 측정 신호에 포함되는 전원 잡음의 크기를 줄인다.

피검자의 안전을 위해서는 인체에 부착되는 접지가 대지 접지와 같을 수 없다. 측정 장치의 접지와 대지 접지 사이의 절연 장벽은 전기적 절연을 수행한다. 보통, 전기적 절연은 큰 회로를 필요로 하기 때문에, 생체전기신호 측정 장치가 크게 구성된다. 측정 신호 채널이 증가하면 장치도 커지게 된다.

전기적 절연을 해결하는 다른 한 가지 방법은 측정 장치를 전지(배터리)로 구동하는 것이다. 측정 장치의 접지는 접지전극(GND)을 통해 인체와 연결된다. 전지 구동을 하더라도 3개의 전극이 인체에 부착되는 것은 피할 수 없다.

하나의 측정 채널을 위해 3개의 전극이 서로 붙박이로 고정되어 있기 때문에, 측정 장치는 다양한 측정점 또는 기준점을 선택할 유연성이 없다. 측정 장치가 2 채널 이상의 채널을 포함하는 경우, 전극의 수가 너무 많고, 전극을 연결하는 배선이 복잡하다. 또한, 이러한 배선은 특정한 신호만을 처리하도록 고정되어, 다양한 신호의 조합이 어렵다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 하나의 단일 전극을 사용하여 독립적으로 측정한 생체 전위들을 이용하여 배선 또는 결선의 어려움을 극복한 생체전기 신호 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체전기신호 측정 장치는 인체의 서로 다른 부위에 장착되고 생체 전위를 측정하는 복수의 측정 센서 모듈들; 및 상기 측정 센서 모듈들에서 측정된 생체 전위를 차동 연산하여 처리하는 처리 모듈을 포함한다. 상기 측정 센서 모듈 각각은 상기 인체에 부착되어 상기 생체 전위를 측정하는 하나의 측정 전극; 상기 측정 전극의 상기 생체 전위를 제공받고, 입력단에 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하는 전단 증폭 회로; 및 상기 측정 전극을 상기 인체에 개별적으로 부착하는 부착 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정 센서 모듈은 상기 생체 전위를 무선으로 전송하는 무선송신부를 더 포함할 수 있다. 상기 처리 모듈은 상기 무선 송신부로부터 신호를 수신하는 무선수신부; 상기 무선수신부에서 추출된 생체 전위를 채널마다 분류하고 서로 다른 채널을 포함하는 적어도 한 쌍의 생체 전위를 출력하는 채널 복원부; 및 상기 채널 복원부의 적어도 한 쌍의 생체 전위를 차동 증폭하여 생체 신호를 출력하는 차동 연산기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 접지 센서 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 접지 센서 모듈은 측정 센서 모듈들로부터 측정된 생체 전위들을 제공받아 산술 평균하는 산술 평균 연산부; 산술 평균 연산부의 출력 신호를 처리하여 공통모드 잡음을 줄이기 위한 인체 구동기(Body Driver); 및 상기 인체 구동기(Body Driver)에 연결되고 인체에 부착되는 접지 전극을 포함할 수 있다. 상기 인체 구동기는 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 상기 접지전극에 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지전극과 상기 인체 구동기 출력 사이에 배치되는 고임피던스 저항체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지전극과 상기 인체 구동기 출력 사이에 배치되는 접지 축전기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정 센서 모듈은 상기 측정 전극과 상기 전단 증폭 회로 사이에 배치된 결합 축전기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 접지 센서 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 접지 센서 모듈은 측정 센서 모듈들로부터 측정된 생체 전위들을 제공받아 접지 무선 수신부; 상기 접지 무선 수신부로부터 제공된 생체 전위들을 산술 평균하는 산술 평균 연산부; 산술 평균 연산부의 출력 신호를 처리하여 공통모드 잡음을 줄이기 위한 인체 구동기(Body Driver); 및 상기 인체 구동기(Body Driver)에 연결되고 인체에 부착되는 접지 전극을 포함할 수 있다. 상기 인체 구동기는 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 상기 접지전극에 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체전기신호 측정 방법은 인체의 서로 다른 부위에서 부착된 생체 전극들로부터 생체 전위들을 측정하는 단계; 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하고 상기 생체 전극마다 독립된 배터리로 동작하는 전단 증폭회로를 사용하여 상기 생체 전위들을 각각 증폭하는 단계; 서로 다른 부위에서 측정된 한 쌍의 상기 증폭된 생체 전위들을 차동 연산하여 생체 신호를 추출하는 단계; 상기 생체 전위들을 더하기 산술평균 연산하는 단계; 및 상기 산술평균 연산한 신호를 인체 구동기를 통하여 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 접지전극에 출력하여 공통 모드 신호를 억제하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차동 연산의 입력 신호는 상기 생체 전위들 중에서 임의로 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체전기 신호 측정 장치는 단일 전극을 기반으로 한 생체 전기 신호 측정을 통하여 통상의 일체형 전극들 사이의 붙박이 결선의 어려움을 해결할 수 있으며, 단일 전극 기반의 측정 전위들 사이의 결선의 다양성을 통하여 다양한 생체 신호를 제공할 수 있다. 또한, 생체전기 신호 측정 장치는 독립적인 배터리를 구비한 측정 센서 모듈을 이용하여 임의의 부위에서도 생체 전위를 측정할 수 있다.

도 1은 통상적인 생체 신호 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 설명하는 도면이다.

생체 전기 신호 계측에서는 신호원의 임피던스가 상당히 크다. 따라서, 전도성 전극이 직접적으로 인체에 부착되어, 생체 전기 신호가 측정된다. 또한, 피검자가 옷을 입은 상태 또는 피검자와 이격된 상태에서 생체 전기 신호를 얻을 수 있다면, 피검자의 심리적 제약은 제거될 수 있다. 상기 생체 전기 신호는 뇌파, 심전도, 안전도, 및 근전도일 수 있다.

생체 전기 신호는 전도성 전극을 인체 피부에 직접 부착하는 전통적인 접촉식 계측 방법 또는 비접촉식 계측 방법에 의하여 측정될 수 있다. 비접촉식 계측 방법은 피검자의 피부에 직접적인 전기적 접촉 없이도 피부 표면의 전위(electric potential)를 측정할 수 있다. 이것을 실현하기 위한 핵심은 비접촉식으로 신호 계측을 제공하는 고입력 임피던스의 전단 증폭기(Pre-amplifier) 회로 기술이다.

고입력 임피던스의 전단 증폭기의 안정적 동작은 바이어스 회로에 의하여 해결될 수 있다. 본 출원인은 이전에 전단 증폭기에 관하여 출원하였다. 구체적으로, 한국 특허 출원(출원번호 10-2011-0020177)은 본 발명에서 언급하는 전단 증폭기의 구성에 대한 것뿐만 아니라, 이들 전단 증폭기의 구성으로 단일 채널의 생체전기신호를 얻는 방법에 대해서도 다루고 있다. 한국 특허 출원(출원번호 10-2011-0020177)은 본 발명의 내용에 포함된다. 또한, 한국 특허 출원 (출원번호 10-2011-0017636)은 본 발명에서 언급하는 전단 증폭기의 구성에 대한 것이다. 한국 특허 출원 (출원번호 10-2011-0017636)은 본 발명의 내용에 포함된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 생체 전위를 측정하는 하나의 전극과 측정된 생체 전위를 증폭하는 전단 증폭기를 포함하는 측정 센서 모듈을 포함한다. 상기 측정 센서 모듈 각각은 독립적으로 동작하고, 신체의 서로 다른 부위에 부착되어 생체 전위를 측정한다. 각 측정 센서 모듈에서 측정된 생체 전위는 차동 연산기를 통하여 처리된다. 상기 차동 연산기는 차동 증폭기일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 생체신호 측정 장치(100)는 인체의 서로 다른 부위에 장착되고 생체 전위를 측정하는 복수의 측정 센서 모듈들(110a~110d), 및 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d)에서 측정된 생체 전위를 차동 연산하여 처리하는 처리 모듈(120)을 포함한다. 상기 측정 센서 모듈(110a~110d) 각각은 상기 인체에 부착되어 상기 생체 전위를 측정하는 하나의 측정 전극(112a~112d), 상기 측정 전극의 상기 생체 전위를 제공받고, 입력단에 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하는 전단 증폭 회로(117a~117d), 및 상기 측정 전극(112a~112d)을 상기 인체에 개별적으로 부착하는 부착 수단(114a~114d)을 포함한다.

상기 측정 전극(112a~112d)은 인체에 직접 접촉식으로 부착되거나 의류 등을 통하여 비접촉식으로 부착될 수 있다. 상기 측정 전극(112a~112d)의 주위에는 상기 부착 수단(114a~114d)이 배치될 수 있다.

상기 부착 수단(114a~114d)은 상기 측정 전극(112a~112d)을 인체에 부착하기 위하여 탄성을 가진 밴드 또는 양면 테이프일 수 있다. 상기 측정 센서 모듈(110a~110d) 각각은 상기 부착 수단(114a~114d)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 측정 센서 모듈(110a~110d) 각각은 서로 분리되어 인체의 어떤 부위에도 장착될 수 있다. 예를 들어, 제1 측정 센서 모듈(110a)은 이마에 양면 테이프를 통하여 부착되고, 제2 측정 센서 모듈(110b)은 어깨에 밴드를 사용하여 부착될 수 있고, 제3 측정 센서 모듈(110c)은 손에 양면 테이프를 사용하여 부착될 수 있고, 제4 측정 센서 모듈(110d)은 다리에 밴드를 사용하여 부착될 수 있다.

상기 전단 증폭 회로(117a~117d)는 증폭기(미도시)와 상기 바이어스 전류 경로를 제공하는 상기 바이어스 회로를 포함할 수 있다. 상기 바이어스 전류 경로는 상기 전단 증폭 회로의 출력단 또는 접지단과 상기 증폭기의 양의 입력단 사이에 배치되어 상기 전단 증폭 회로의 안정적인 동작을 보장할 수 있다. 상기 바이어스 전류 경로는 바이어스 회로를 통하여 구현될 수 있다. 상기 바이어스 회로는 출원번호 10-2011-0020177에서 설명되어 있고, 출원번호 10-2011-0020177의 상세한 설명에 기재된 내용은 본 발명의 일 부분으로 포함된다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.

상기 측정 센서 모듈(110a~110d) 각각은 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 따라서, 상기 측정 센서 모듈(110a~110d) 각각은 배터리(111a~111d)를 포함할 수 있다. 상기 측정 센서 모듈(110a~110d)은 2 개 이상일 수 있다.

결합 축전기(116a~116d)는 상기 측정 전극(112a~112d)과 상기 전단 증폭 회로(117a~117d) 사이에 배치된다. 상기 결합 축전기(116a~116d)는 인체의 기준 전위와 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d)의 기준 전위의 상대적인 차이에 따른 상기 전단 증폭 회로(117a~117d)의 포화 현상을 방지할 수 있다. 인체의 기준 전위와 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d)의 기준 전위는 부동 상태에 놓여 있기 때문에 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d)의 안정적인 동작을 위해서는 상기 각 측정 센서 모듈(110a~110d)의 바이어스 점이 고정되어 있어야 한다. 이를 위해 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d) 각각은 상기 측정 전극들(112a~112d)을 통해 연결되는 인체의 기준 전위로부터 직류(DC)적으로는 격리되어 있어야 한다. 그러나, 교류(AC) 성분의 신호는 인체와 상기 측정 센서 모듈들(110a~110d) 사이에 연결되어 있어야 하므로 상기 각 결합 축전기(116a~116d)를 삽입한 것이다.

또한, 신호 포화를 방지하기 위해서는 상기 전단 증폭 회로(117a~117d)를 구동하는 전원은 상기 측정 센서 모듈(110a~110d)들의 부착 위치에서 측정하고자하는 생체 전기 신호를 포함하여 인체에 유기되는 전원 잡음의 크기보다는 큰 값을 가져야 한다.

상기 측정 센서 모듈(110a~110d)은 상기 생체 전위를 무선으로 전송하는 무선송신부(118a~118d)를 포함할 수 있다. 상기 무선 송신부(118a~118d)는 상기 생체 전위(S1~S4)를 아날로그 방식 또는 디지털 방식으로 변조하여 무선 송출할 수 있다. 디지털 방식의 경우, 상기 생체 전위(S1~S4)는 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 의하여 디지털 신호로 변환될 수 있다.

검출한 생체 전위를 디지털 변환하여 무선 전송할 경우, 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 분해능이 작으면, 아날로그 생체 신호에 포함되어 있던 알짜 신호가 디지털 변환 과정에서 거의 제거될 수 있다.

측정 전극에서 검출한 생체 전위(S1~S4)는 상용전원 주파수 성분(60 Hz)의 매우 큰 전원 잡음과 아주 작은 알짜 신호로 구성되어 있다. 통상, 전원 잡음은 2 Vpp 수준일 수 있고, 알짜 신호는 심전도의 경우 2 mVpp 수준일 수 있다. 2.002 Vpp에 포함된 생체 전위 중에서 알짜 신호는 0.002 Vpp일 뿐이다. 이 알짜 신호는 신호 전송 과정에서 추가적인 잡음의 유입으로 인해 사라지지 않도록 처리되어야 한다. 고분해능 ADC는 24비트 정도 분해능을 얻을 수 있다. 5 V 범위에서 24 비트로 샘플링할 경우, 이산화 분해능은 대략 0.3 uV/bit 이다. 이 전압 범위에서 2.002 Vpp 신호를 샘플링하면, 0.002 Vpp의 신호는 알짜로 대략 13 비트(bit)로 샘플링한 것과 같은 효과가 있다. 이 정도의 ADC라면, 알짜 신호의 손실 없이 무선 전송할 수 있다.

상기 무선 송신부(118a~118d)는 무선 LAN, Bluetooth, IrDA, HomeRF, RFID, 지그비 등과 같은 근거리 무선 통신 기술을 사용할 수 있다.

상기 처리 모듈(120)은 상기 무선 송신부(118a~118d)로부터 신호를 수신하는 무선수신부(122), 및 상기 무선수신부(122)에서 추출된 생체 전위(S1~S4)를 채널마다 분류하고 서로 다른 채널을 포함하는 적어도 한 쌍의 생체 전위를 출력하는 채널 복원부(124)를 포함할 수 있다.

상기 무선수신부(122)는 각 센서 모듈들에서 전송된 생체 전위를 수신하여 원 신호로 복원할 수 있다. 상기 채널 복원부(124)는 복원된 원 신호를 복수의 채널로 출력할 수 있다. 상기 채널 복원부(124)는 한 쌍의 생체 전위를 출력할 수 있다. 차동 연산기(127)는 한 쌍의 생체 전위를 제공받아, 입력된 생체 전위의 차이를 출력할 수 있다. 상기 차동 연산기(127)의 두 입력 신호는 임의로 선택될 수 있다. 상기 차동 연산기(127)는 4 개일 수 있다. 제1 차동 연산기(127a)는 제1 생체 전위(S1)과와 제2 생체 전위(S2)를 입력받아 제1 생체 신호(B1)를 출력할 수 있다. 상기 제1 생체 신호(B1)는 뇌파, 심전도, 안전도, 또는 근전도일 수 있다. 상기 차동 연산자(127)는 차동 증폭기일 수 있다.

제어부(126)는 상기 차동 연산기(127)의 입력 신호들의 조합을 변경할 수 있다. 즉, 제1 차동 연산기(127a)는 제1 생체 전위(S1) 및 제2 생체 전위(S2)를 입력으로 사용하다가, 제1 생체 전위(S1) 및 제4 생체 전위(S4)를 입력으로 사용할 수 있다. 즉, 상기 제어부(126)는 상기 차동 연산기(127)에 제공하는 입력 신호를 임의로 선택하도록 변경할 수 있다. 이에 따라, 상기 차동 연산기(127)는 다양한 생체 신호를 출력할 수 있다.

예를 들어, 상기 측정 센서 모듈이 12 개인 경우, 한정된 개수의 차동 연산기(127)를 사용하여 다양한 입력 신호의 조합에 의하여, 다양한 차동 연산기의 출력 신호가 생성될 수 있다.

상기 차동 연산기(127)의 출력은 생체 신호(심전도 신호 등)를 제공한다. 신호처리부(128)는 상기 차동 연산기(127)의 출력 신호를 제공받아 추가적인 연산을 수행한다.

접지 센서 모듈(130)은 공통 모드 잡음을 줄일 수 있다. 상기 접지 센서 모듈(130)은 측정 센서 모듈들(110a~110d)로부터 측정된 생체 전위들(S1~S4)을 제공받는 접지 무선 수신부(139), 상기 접지 무선 수신부(139)로부터 제공된 생체 전위들을 산술 평균하는 산술 평균 연산부(138), 상기 산술 평균 연산부(138)의 출력 신호를 처리하여 공통모드 잡음을 줄이기 위한 인체 구동기(Body Driver), 및 상기 인체 구동기(Body Driver;136)에 연결되고 인체에 부착되는 접지 전극(132)을 포함할 수 있다. 상기 인체 구동기(136)는 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 상기 접지 전극(132)에 출력할 수 있다. 상기 인체 구동기(Body Driver,136)는 오른 다리 구동회로(right leg driving circuit)일 수 있다. 상기 산술 평균 연산부(138)는 적어도 두 개의 생체 전위를 제공받아 이들의 더하기 평균 연산을 수행하여 출력할 수 있다. 즉, 상기 접지 센서 모듈(130)은 생체 전위를 더하기 평균 연산하여 하나의 공통 모드 신호를 얻을 수 있다. 상기 인체 구동기(136)는 상기 공통 모드 신호를 입력받아 음의 되먹임 신호를 상기 접지 전극(132)을 통하여 인체에 인가할 수 있다. 이에 따라, 생체 전위에 포함된 공통 모드 신호의 크기를 감소시킬 수 있다. 부착 수단(134)은 상기 접지 전극(132)을 인체에 부착시킬 수 있다.

접지 축전기(133)는 상기 접지 전극(132)과 상기 인체 구동기(136)의 출력 사이에 배치될 수 있다. 또는 상기 접지 축전기(133)는 고임피던스 저항으로 대체될 수 있다. 또한, 상기 접지 센서 모듈(130)은 독립적으로 동작하기 위하여 배터리(131)를 포함할 수 있다.

또한, 처리 모듈(120) 또는 접지 센서 모듈(130)이 수신한 생체 전위들(S1~S4)의 동시성이 성립하는 것이 바람직하다. 처리 모듈에서 수행하는 빼기 연산이나 접지 센서 모듈에서 수행하는 더하기 평균 연산 시, 생체 전위(S1~S4)는 같은 시점에서 얻은 신호이어야 한다. 각 측정 센서모듈의 신호 전송 시, 실시간 무선 전송이 요구된다.

만약, 실시간 전송을 보장하기 어렵다면, 상기 처리 모듈(120)에서 신호획득(샘플링) 개시 신호를 각 상기 측정 센서 모듈(110a~110d)에 전송한다. 이어서, 각 상기 측정 센서 모듈(110a~110d)이 동시에 생체 전위 신호를 획득(샘플링)하여 상기 처리 모듈(120) 및 접지 센서 모듈(130)로 생체전위 신호를 전송할 수 있다. 상기 처리 모듈(120) 및 상기 접지 센서 모듈(130)은 상기 신호획득 개시 신호 후 확보한 측정 센서 모듈(110a~110d)의 신호는 동시성이 보장된 것임을 인지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 방법은 인체의 서로 다른 부위에서 부착된 생체 전극들로부터 생체 전위들을 측정하는 단계, 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하고 상기 생체 전극마다 독립된 배터리로 동작하는 전단 증폭회로를 사용하여 상기 생체 전위들을 각각 증폭하는 단계, 서로 다른 부위에서 측정된 한 쌍의 상기 증폭된 생체 전위들을 차동 연산하여 생체 신호를 추출하는 단계, 상기 생체 전위들을 더하기 산술평균 연산하는 단계, 및 상기 산술평균 연산한 신호를 인체 구동기를 통하여 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 접지전극에 출력하여 공통 모드 신호를 억제하는 단계를 포함한다. 상기 차동 연산의 입력 신호는 상기 생체 전위들 중에서 임의로 선택될 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

110a~110d: 측정 센서 모듈
130: 접지 센서 모듈
120: 처리 모듈
112a~112d: 전단 증폭 회로

Claims

인체의 서로 다른 부위에 장착되고 생체 전위를 측정하는 복수의 측정 센서 모듈들; 및
상기 측정 센서 모듈들에서 측정된 생체 전위를 차동 연산하여 처리하는 처리 모듈을 포함하고,
상기 측정 센서 모듈 각각은:
상기 인체에 부착되어 상기 생체 전위를 측정하는 하나의 측정 전극;
상기 측정 전극의 상기 생체 전위를 제공받고 입력단에 바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하는 전단 증폭 회로; 및
상기 측정 전극을 상기 인체에 개별적으로 부착하는 부착 수단을 포함하는 생체전기신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 측정 센서 모듈은 상기 생체 전위를 무선으로 전송하는 무선송신부를 더 포함하고,
상기 처리 모듈은 상기 무선 송신부로부터 신호를 수신하는 무선수신부;
상기 무선수신부에서 추출된 생체 전위를 채널마다 분류하고 서로 다른 채널을 포함하는 적어도 한 쌍의 생체 전위를 출력하는 채널 복원부; 및
상기 채널 복원부의 적어도 한 쌍의 생체 전위를 차동 증폭하여 생체 신호를 출력하는 차동 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
접지 센서 모듈을 더 포함하고,
상기 접지 센서 모듈은:
측정 센서 모듈들로부터 측정된 생체 전위들을 제공받아 산술 평균하는 산술 평균 연산부;
산술 평균 연산부의 출력 신호를 처리하여 공통모드 잡음을 줄이기 위한 인체 구동기(Body Driver); 및
상기 인체 구동기(Body Driver)에 연결되고 인체에 부착되는 접지 전극을 포함하고,
상기 인체 구동기는 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 상기 접지전극에 출력하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
제3 항에 있어서,
상기 접지전극과 상기 인체 구동기 출력 사이에 배치되는 고임피던스 저항체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 장치.
제3 항에 있어서,
상기 접지전극과 상기 인체 구동기 출력 사이에 배치되는 접지 축전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 측정 센서 모듈은 상기 측정 전극과 상기 전단 증폭 회로 사이에 배치된 결합 축전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 장치.
제2 항에 있어서,
접지 센서 모듈을 더 포함하고,
상기 접지 센서 모듈은:
측정 센서 모듈들로부터 측정된 생체 전위들을 제공받는 접지 무선 수신부;
상기 접지 무선 수신부로부터 제공된 생체 전위들을 산술 평균하는 산술 평균 연산부;
산술 평균 연산부의 출력 신호를 처리하여 공통모드 잡음을 줄이기 위한 인체 구동기(Body Driver); 및
상기 인체 구동기(Body Driver)에 연결되고 인체에 부착되는 접지 전극을 포함하고,
상기 인체 구동기는 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 상기 접지전극에 출력하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 장치.
인체의 서로 다른 부위에서 부착된 생체 전극들로부터 생체 전위들을 측정하는 단계;
바이어스 전류 경로를 자체적으로 보유하고 상기 생체 전극마다 독립된 배터리로 동작하는 전단 증폭회로를 사용하여 상기 생체 전위들을 각각 증폭하는 단계;
서로 다른 부위에서 측정된 한 쌍의 상기 증폭된 생체 전위들을 차동 연산하여 생체 신호를 추출하는 단계;
상기 생체 전위들을 더하기 산술평균 연산하는 단계; 및
상기 산술평균 연산한 신호를 인체 구동기를 통하여 산술평균연산 결과를 입력받아 음의 되먹임으로 접지전극에 출력하여 공통 모드 신호를 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 방법.
제8항에 있어서,
상기 차동 연산의 입력 신호는 상기 생체 전위들 중에서 임의로 선택되는 것을 특징으로 하는 생체전기신호 측정 방법.