KR101367208B1 - 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

패치가 인체에 정확하게 부착되고 있는지를 회로적으로 확인하고, 부정확하게 부착된 패치로부터의 신호에서 노이즈를 제거하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단일 전원을 사용하는 심전도 측정 회로는 바이폴라 전원을 사용하는 회로보다 면적을 줄일 수 있는 구조를 제공하고, CMMRR을 높이는 구조인 R1, R2, R3, R4, C1, C2는 모드 노드에서 전위를 공유할 수 있는 구조에서는 전극 1, 전극 2의 리드 폴트 상태를 확인 할 수 없다. 단일 전원을 사용하고, CMRR을 높이는 본 발명의 일실시예(회로구조)에 따르면 Leg Drive 전극의 Offset 전압과 CMRR을 높이는 구조의 변형된 회로구조, 그리고 전극 1, 전극 2의 전위를 측정함으로써 각각의 전극 패치의 리드 폴트 상태를 측정할 수 있다.

Description

심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치 및 방법{ELECTRODE CHECK APPARATUS AND METHOD FOR ELECTROCARDIOGRAM CIRCUIT}

본 발명의 실시예들은 제세동기(심폐소생기)에서 출력된 전기쇼크를 인체에 수술용 전달하거나, 인체로부터 바이탈(심전도 신호)을 제세동기 또는 심전도기기로 전달하는 패치(전극)에 관한 것으로, 패치가 인체에 정확하게 부착되고 있는지를 회로적으로 확인하고, 부정확하게 부착된 패치상태를 확인하기 위한 전극 부착 상태 확인 장치 및 방법에 관한 것이다.

심전도를 측정함에 있어 측정 대상의 피부와 심전도 전극의 부착 여부를 확인하는 방법으로는 전극이 부착된 측정대상에게 일정 수준 이하의 직류 전류를 흐르게 하여 전극의 부착 여부를 확인하는 방법과 인체에 무해한 저주파대역(수십kHz)의 주파수의 전위를 측정 대상에게 인가하여 측정대상에 부착된 전극을 통해서 전달되는지 확인하는 방법이 있다.

도 1은 종래 측정 대상에 누설 전류를 흘려 리드 폴트를 측정하는 방법을 보인 예시도이다. 도 1을 참조하면, 측정 방법은 리드에 오프셋 전압을 인가하여 인체를 통해 누설 전류를 흘려 리드 폴트를 측정하여 전극의 부착 여부를 확인한다.

도 2는 종래 저주파대역의 주파수 전위를 측정 대상에 인가하여 리드 폴트를 측정하여 전극의 부착 여부를 확인하는 방법을 보인 예시도이다. 도 2를 참조하면, 확인 방법은 리드에 저주파 신호를 인가하여 인체를 통해 전달되는지 여부를 검출하여 리드 폴트를 측정한다.

본 발명의 일실시예는 패치가 인체에 정확하게 부착되고 있는지를 회로적으로 확인하고, 부정확하게 부착된 패치로부터의 신호에서 노이즈를 제거하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치 및 방법을 제공한다.

상기의 일실시예를 이루기 위한, 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법은 오브젝트에 부착되는 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정하는 단계; 상기 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 상기 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정하는 단계; 및 상기 전극이 연결되는 제세동기로, 리드 폴트를 알람하는 단계를 포함한다.

또한, 상기의 일실시예를 이루기 위한, 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치는 오브젝트에 부착되는 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정하는 측정부; 상기 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 상기 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정하는 분석부; 및 상기 전극이 연결되는 제세동기로, 리드 폴트를 알람하는 알람부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단일 전원을 사용하는 심전도 측정 회로는 바이폴라 전원을 사용하는 회로보다 구성 요소를 적게 사용하는 구조로써, 조립되는 회로의 면적을 줄일 수 있는 구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른면, CMMRR을 높이는 구조인 R1, R2, R3, R4, C1, C2는 모드 노드에서 측정하고자 하는 리드가 전위를 공유할 수 있는 구조이므로 전극1, 전극2 리드에 오프셋 전압을 인가하여(인체를 통해 누설 전류를 인가하여) 리드 폴트를 측정하는 방법을 사용하지 않는다.

도 1은 종래 누설 전류를 흘려 리드 폴트를 측정하는 방법을 보인 예시도이다.
도 2는 종래 저주파대역의 주파수 전위를 측정 대상에 인가하여 리드 폴트를 측정하여 전극의 부착 여부를 확인하는 방법을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 전원이 공급되는 심전도 회로의 구성을 보인 예시도이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 CMMRR을 높이는 구조인 R1, R2, R3, R4, C1, C2로 구성된 탱크 회로의 구조를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법을 보인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치의 블록도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 전원이 공급되는 심전도 회로의 구성을 보인 예시도이다.

전극1, 전극2의 부착 상태 확인

심전도 회로는 단일 전원을 사용하므로 동상 노이즈 제거를 위해서 미리 결정된 일정 수준의 오프셋(Offset) 전압(일반적으로 측정 전압 범위의 1/2)을 레그 드라이브(Leg Drive) 전극을 통해 측정하고자 하는 인체 조직인 오브젝트 대상에게 인가한다.

심전도 회로에서 전극과 측정하고자 하는 대상의 피부의 접촉은 접촉 임피던스가 발생하며 접촉 임피던스가 기준치 이상으로 커질 때에는 전극이 측정하고자 하는 오브젝트 대상에서 분리된 것으로 인식되는 것이 리드 폴트(Lead fault) 측정의 원리이다.

접촉 임피던스 Rc1과 Rc2는 Rp1, Rp2, R1, R2의 저항으로 분배되어 차동증폭 소자인 인스트루먼트 앰프(Instrument amp)에 전달된다. Rp1, Rp2는 회로를 보호하기 위한 보호(Protection) 목적으로 사용되며 R1, R2는 전극과 미세한 차이가 있는 전압 Nx(1/2 VCC)와 연결된다.

만약 Rc1은 접촉이 좋아서 저항성분이 낮고, Rc2는 접촉이 좋지 않아 저항성분이 커지게 된다면 Rp1-R1, Rp2-R2의 노드(Node) 사이의 전위차이가 발생하게 된다. 발생된 전위차이는 Amp1과 Amp2를 통해 ADC로 전달되고 심전도 회로는 두 노드(Node)의 전위차를 측정한다.

Rc1과 Rc2의 리드 폴트(Lead Fault)로 인식되는 저항값은 R1, R2의 저항값과 Nx(1/2 VCC)의 전압값으로 결정된다. R1과 R2는 수 M ohm의 저항을 사용하여 Rc1과 Rc2의 값의 변화에 민감하게 반응하지 않도록 조절할 수 있으며, 동일하게 Nx(1/2 VCC)에서 N을 조절하여 리드 폴트(Lead Fault)로 인식되는 접촉저항의 수치를 조절할 수 있다.

전극3의 부착 상태 확인

Rc3의 부착이 좋지 않다는 것은 레그 드라이브(Led Drive)에 의해 일정 수준의 오프셋(Offset) 전압이 Rc1과 Rc2에 전달되지 않는다는 것이다. 그러므로 Amp1과 Amp2를 통해 ADC로 전달되는 전위가 Nx(1/2 VCC)이면 심전도 회로는 Rc3의 접촉이 끊어진 것으로 확인할 수 있다.

전극3의 접촉 임피던스 Rc3에 의해서 Amp1과 Amp2에 측정되는 전압의 변화는 아래의 수식과 같다.

Vamp1 = Vamp2 = Rc3 / [Rc3 + ΣR(Rc1, Rc2, Rp1, Rp2, R1, R2)]

심전도 회로는 전위차이가 Amp1과 Amp2를 통해 ADC로 전달되고 두 노드(Node)의 전위차를 측정하여 한다. 심전도 회로는 전위차가 기준치를 초과하면 전극이 오브젝트에 부정확하게 부착된 것으로 판단하여 리드 폴트를 결정한다.

심전도 회로를 통해 리드 폴트가 확인되면 심전도 회로가 포함된 제세동기 및 심전도기기는 리드 폴트 상태를 알람을 발생하여 사용자에게 알린다.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 CMMRR을 높이는 구조인 R1, R2, R3, R4, C1,C2로 구성된 탱크 회로의 구조를 보인 예시도이다.

CMRR를 높이는 탱크 회로 구조인 R1, R2, R3, R4, C1, C2는 모든 노드(Node)에서 전위를 공유할 수 있는 구조이므로 전극1, 전극2로 리드에 오프셋(Offset) 전압을 인가하여 리드 폴트를 측정함으로써, 인체인 오브젝트를 통해 누설 전류(Leakage current)를 흘려서 리드 폴트(Lead Fault)를 측정하는 방법을 사용하지 않는다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법을 보인 흐름도이다.

심전도 회로는 인체 조직인 오브젝트에 부착되는 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정한다(510). 심전도 회로는 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정한다.

심전도 회로는 전극 중에서, 단일의 전원을 사용하는 제1 전극과 제2 전극에 대해 접촉 임피던스를 각각 측정한다.

심전도 회로는 측정된 접촉 임피던스를 차동증폭 소자로 전달한다(520).

심전도 회로는 제1 전극과 관련되어 측정된 제1 접촉 임피던스를, 차동증폭 소자와 병렬 연결되는 제1 저항에 분배한 후, 차동증폭 소자로 전달한다.

심전도 회로는 제2 전극과 관련되어 측정된 제2 접촉 임피던스를, 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항에 분배한 후, 차동증폭 소자에 전달한다.

심전도 회로는 차동증폭 소자에서 산출되는 제1, 2 전극 간의 전위차를, 제1 저항과 제2 저항에 인가되는 오프셋 전압을 이용하여, 조정한다.

심전도 회로는 오프셋 전압을 조정함에 있어, 오프셋 전압의 크기를 변경하여, 제1, 2 접촉 임피던스 중에서 리드 폴트로 판단되는 접촉 임피던스를 조정한다(530). 오프셋 전압은 제1 전극과 제2 전극 간에 발생하는 동상 노이즈를 고려하여, 측정 전압에 대해 1/2 전위로 제1 저항과 제2 저항에 인가된다.

심전도 회로는 전극을 리드 폴트로 결정함에 있어서, 접촉 임피던스가 선정된 기준치를 초과하면, 전극이 오브젝트에 부정확하게 부착된 것으로 판단하여 리드 폴트를 결정한다(540).

심전도 회로는 전극 중에서, 전원을 사용하지 않는 제3 전극을 확인하고, 오프셋 전압이 차동증폭 소자에 전달되면, 확인된 제3 전극을 리드 폴트로 결정한다.

심전도 회로는 전극이 연결되는 제세동기로, 리드 폴트를 알람한다(550). 심전도 회로는 오디오 또는 비디오 인터페이스를 통해 리드 폴트를 알람하여 오브젝트에 전극이 올바로 부착되지 않음을 알린다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치의 블록도이다.

도 6을 참조하면, 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 장치(600)는 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정하는 측정부(610), 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정하는 분석부(620), 리드 폴트를 알람하는 알람부(630)를 포함한다.

측정부(610)는 오브젝트에 부착되는 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정한다. 측정부(610)는 제1 전극과 제2 전극에 대해 접촉 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(611), 제1 접촉 임피던스를 차동증폭 소자로 전달하는 제1 전달부(612), 제2 접촉 임피던스를 차동증폭 소자로 전달하는 제2 전달부(613), 제1, 2 전극 간의 전위차를 오프셋 전압을 이용하여 조정하는 조정부(614)를 포함한다.

임피던스 측정부(611)는 전극 중에서, 단일의 전원을 사용하는 제1 전극과 제2 전극에 대해 접촉 임피던스를 각각 측정한다.

제1 전달부(612)는 제1 전극과 관련되어 측정된 제1 접촉 임피던스를, 차동증폭 소자와 병렬 연결되는 제1 저항에 분배한 후, 분배된 제1 접촉 임피던스를 차동증폭 소자로 전달한다.

제2 전달부(613)는 제2 전극과 관련되어 측정된 제2 접촉 임피던스를, 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항에 분배한 후, 분배된 제2 접촉 임피던스를 차동증폭 소자에 전달한다.

조정부(614)는 차동증폭 소자에서 산출되는 제1, 2 전극 간의 전위차를, 제1 저항과 제2 저항에 인가되는 오프셋 전압을 이용하여, 조정한다. 여기서, 오프셋 전압은 제1 전극과 제2 전극 간에 발생하는 동상 노이즈를 고려하여, 측정 전압에 대해 1/2 전위로 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 인가된다.

조정부(614)는 오프셋 전압의 크기를 변경하여, 제1, 2 접촉 임피던스 중에서 리드 폴트로 판단되는 접촉 임피던스를 조정한다.

측정부(610)는 전극 중에서, 전원을 사용하지 않는 제3 전극을 확인하고, 분석부(620)는 오프셋 전압이 차동증폭 소자에 전달되면, 확인된 제3 전극을 리드 폴트로 결정한다.

분석부(620)는 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정한다. 분석부(620)는 접촉 임피던스가 선정된 기준치를 초과하면, 전극이 오브젝트에 부정확하게 부착된 것으로 판단하여 리드 폴트를 결정한다.

알람부(630)는 전극이 연결되는 제세동기로, 리드 폴트를 알람한다. 알람부(630)는 오디오 또는 비디오 인터페이스를 통해 리드 폴트를 알람하여 오브젝트에 전극이 올바로 부착되지 않음을 알린다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 구성들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

610 : 측정부
620 : 분석부
630 : 알람부

Claims (12)

1. 차동증폭 소자 및 적어도 하나 이상의 전극을 포함하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법에 있어서,
   상기 전극 중에서 단일의 전원을 사용하는 제1 전극과 제2 전극의 접촉 임피던스를 각각 측정하는 단계;
   상기 제1 전극으로부터 측정된 제1 접촉 임피던스를 차동증폭 소자와 병렬 연결되는 제1 저항에 분배한 후 상기 차동증폭 소자로 전달하는 단계;
   상기 제2 전극으로부터 측정된 제2 접촉 임피던스를 상기 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항에 분배한 후 상기 차동증폭 소자에 전달하는 단계; 및
   크기가 변경되는 오프셋 전압을 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 인가하여 상기 차동증폭 소자에서 산출되는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 접촉 임피던스를 조정하는 단계;
   상기 조정된 접촉 임피던스를 분석하여, 상기 전극의 접촉 임피던스가 선정된 기준치를 초과하면, 오브젝트에 부정확하게 부착된 것으로 판단하여 상기 전극을 리드 폴트(Lead Fault)로 결정하는 단계; 및
   상기 전극이 리드 폴트인 것으로 결정되면 상기 리드 폴트를 알람하는 단계;
   를 포함하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 오프셋 전압은,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 간에 발생하는 동상 노이즈를 고려하여, 측정 전압의 1/2에 해당하는 전압이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 인가되는 것을 특징으로 하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 전극 중에서, 상기 단일의 전원을 사용하지 않는 제3 전극을 확인하는 단계; 및
   상기 오프셋 전압이 상기 차동증폭 소자에 전달되면, 상기 확인된 제3 전극을 리드 폴트로 결정하는 단계
   를 더 포함하는 심전도 회로에서의 전극 부착 확인 방법.
7. 차동증폭 소자 및 적어도 하나 이상의 전극을 포함하는 심전도 회로에 있어서,
   오브젝트에 부착되는 전극의 접촉 임피던스를 측정하는 측정부;
   상기 측정된 접촉 임피던스를 분석하여, 상기 접촉 임피던스가 선정된 기준치를 초과하면, 상기 오브젝트에 부정확하게 부착된 것으로 판단하여 상기 전극을 리드 폴트로 결정하는 분석부; 및
   상기 전극이 리드 폴트인 것으로 결정되면 심전도기기로 리드 폴트를 알람하는 알람부;
   를 포함하되,
   상기 측정부는,
   상기 전극 중에서, 단일의 전원을 사용하는 제1 전극과 제2 전극의 접촉 임피던스를 각각 측정하는 임피던스 측정부;
   상기 제1 전극으로부터 측정된 제1 접촉 임피던스를, 차동증폭 소자와 병렬 연결되는 제1 저항에 분배한 후, 상기 차동증폭 소자로 전달하는 제1 전달부;
   상기 제2 전극으로부터 측정된 제2 접촉 임피던스를, 상기 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항에 분배한 후, 상기 차동증폭 소자에 전달하는 제2 전달부; 및
   오프셋 전압을 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 인가하여 상기 차동증폭 소자에서 산출되는 상기 제1 전극과 제2 전극 의 접촉 임피던스를 조정하는 조정부;
   를 포함하는 전극 부착상태를 확인하는 심전도 회로.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    상기 오프셋 전압은,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 간에 발생하는 동상 노이즈를 고려하여, 측정 전압의 1/2에 해당하는 전압이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 인가되는 것을 특징으로 하는 전극 부착상태를 확인하는 심전도 회로.
11. 삭제
12. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 전극 중에서, 상기 단일의 전원을 사용하지 않는 제3 전극을 확인하고,
    상기 분석부는,
    상기 오프셋 전압이 상기 차동증폭 소자에 전달되면, 상기 확인된 제3 전극을 리드 폴트로 결정하는 것을 특징으로 하는 전극 부착상태를 확인하는 심전도 회로.

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