KR102184930B1 - Apparatus for measuring ECG based on two-electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개의 전극만을 사용하면서도 보다 안정적으로 심전도를 측정할 수 있는 2 전극 기반 심전도 측정 장치에 관한 것으로, 이는 피검자 신체에 접촉되는 2 개의 전극; 상기 2개의 전극 각각에 연결되는 입력 양단을 구비하고, 상기 입력 양단 각각을 통해 입력되는 생체 신호를 차동 증폭하여 심전도 신호를 획득 및 출력하는 계측 증폭기; 상기 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 크면 제1 신호를 출력하고, 기 설정된 하한치 보다 작으면 제2 신호를 출력하는 제어회로; 및 상기 입력 양단 각각에 병렬 연결되어, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 동상 모드 전압을 캐패시터에 충전하거나, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 캐패시터의 충전 전압을 상기 입력 양단으로 방전하는 2개의 차지 펌프 회로를 포함할 수 있다.The present invention relates to a two-electrode-based electrocardiogram measuring apparatus capable of more stably measuring an electrocardiogram while using only two electrodes, comprising: two electrodes in contact with a subject's body; A measuring amplifier having both input ends connected to each of the two electrodes, and differentially amplifying a biosignal input through each of the input ends to obtain and output an electrocardiogram signal; A control circuit for outputting a first signal when the in-phase mode voltage applied to both ends of the input is greater than a preset upper limit value and outputting a second signal when it is less than a preset lower limit value; And two charge pumps connected in parallel to each of the input ends to charge the in-phase mode voltage to the capacitor in response to the first signal or to discharge the charging voltage of the capacitor to both ends of the input in response to the second signal. Circuitry.

Figure R1020180137567
Figure R1020180137567

Description

2 전극 기반 심전도 측정 장치{Apparatus for measuring ECG based on two-electrode}Apparatus for measuring ECG based on two-electrode

본 발명은 바이어스 전극 없이 2개의 전극만을 이용하면서, 보다 안정적으로 심전도를 측정할 수 있도록 하는 2 전극 기반 심전도 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a two-electrode-based electrocardiogram measuring apparatus capable of more stably measuring an electrocardiogram while using only two electrodes without a bias electrode.

최근 모바일 헬스케어용으로 출시되는 심전도 측정 제품의 상당수는 장시간 동안 실시간 모니터링을 하기 용이하게 하기 위하여 보다 착용이 간편하도록 만드는 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to facilitate real-time monitoring for a long time, many of the electrocardiogram measurement products released for mobile health care are being actively researched to make it easier to wear.

일반적인 심전도 모니터링 시스템은 도 1에서와 같이, 3개의 전극을 장착하게 된다. 심전도 신호를 측정하기 위해서는 2개의 전극(P+,P-)을 사용하며, 일상 생활에 존재하는 전원 케이블 등에서 오는 변위 전류(Displacement current)에 의해서 몸의 전압이 흔들리는 문제를 해결하기 위해 바이어스 전극(Pbais)을 추가로 부착하기 때문이다. As shown in FIG. 1, a general ECG monitoring system is equipped with three electrodes. To measure the ECG signal, two electrodes (P+, P-) are used, and a bias electrode (Pbais) is used to solve the problem of body voltage fluctuations caused by displacement currents from power cables that exist in everyday life. ) Is added.

하지만, 60Hz 전압에 의한 커플링(Coupling)을 바이어스 전극을 이용하여 해결하려고 하면 다음과 같은 문제가 있다. However, there are the following problems when attempting to solve the coupling by a 60Hz voltage using a bias electrode.

첫 번째로, 신호 전극 외에도 추가적인 전극이 필요하기 때문에 웨어러블 헬스케어용 심전도 증폭기로 사용하기에 사용자의 편의성 측면에서 좋지 못하다.First, since an additional electrode is required in addition to the signal electrode, it is not good in terms of user convenience because it is used as a wearable healthcare ECG amplifier.

두 번째로, 일반적으로 전극을 부착할 때 생기는 전극 임피던스 때문에 바이어스 전극은 사람 신체의 전압을 충분히 낮은 임피던스로 고정해 주지 못한다. 이때문에 바이어스 전극이 있어도 사람 신체의 전압은 일정 수준으로 60Hz 전원과 커플링(Coupling) 되어 흔들리게 된다. Second, because of the electrode impedance that occurs when electrodes are attached in general, the bias electrode cannot fix the voltage of a human body to a sufficiently low impedance. For this reason, even if there is a bias electrode, the voltage of the human body is coupled with the 60Hz power supply at a certain level and is shaken.

만약, 증폭기의 동상 전압 범위가 작을 경우, 사람 신체의 전압이 조금이라도 흔들리게 된다면 증폭기가 ESD 및 트랜지스터의 동작 영역 문제 때문에 포화(Saturation)되어 측정이 불가능한 경우가 생길 수 있다.If the common voltage range of the amplifier is small, if the voltage of the human body fluctuates even a little, the amplifier may be saturated due to ESD and the operation region of the transistor, and measurement may not be possible.

정전 용량성 결합 전극을 이용한 웨어러블 심전도 측정 시스템 설계에 관한 연구(ISSN 1975-8359(Print) / ISSN 2287-4364(Online) The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 10, pp. 1448∼1454, 2014)A study on the design of a wearable electrocardiogram measuring system using capacitive coupling electrodes (ISSN 1975-8359(Print) / ISSN 2287-4364(Online) The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 10, pp. 1448-1454, 2014)

본 발명은 매우 큰(20V 이상) 동상 입력 전압 범위를 가질 수 있도록 하고, 이를 통해 바이어스 전극을 제거하여 사람 신체의 전압이 60Hz 전원과 커플링되어 흔들리더라도 증폭기가 포화되지 않도록 하여, 2개의 전극만을 사용하면서도 보다 안정적으로 심전도를 측정할 수 있는 2 전극 기반 심전도 측정 장치를 제공하고자 한다.The present invention makes it possible to have a very large (20V or more) in-phase input voltage range, through which the bias electrode is removed so that the amplifier does not saturate even if the voltage of the human body is coupled with the 60Hz power source and shakes. It is intended to provide a two-electrode-based ECG measuring device that can measure ECG more stably while using only.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 피검자 신체에 접촉되는 2 개의 전극; 상기 2개의 전극 각각에 연결되는 입력 양단을 구비하고, 상기 입력 양단 각각을 통해 입력되는 생체 신호를 차동 증폭하여 심전도 신호를 획득 및 출력하는 계측 증폭기; 상기 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 크면 제1 신호를 출력하고, 기 설정된 하한치 보다 작으면 제2 신호를 출력하는 제어회로; 및 상기 입력 양단 각각에 병렬 연결되어, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 동상 모드 전압을 캐패시터에 충전하거나, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 캐패시터의 충전 전압을 상기 입력 양단으로 방전하는 2개의 차지 펌프 회로를 포함하는 2전극 기반 심전도 측정 장치를 제공한다. As a means for solving the above problem, according to an embodiment of the present invention, two electrodes in contact with the body of the subject; An instrumentation amplifier having both input ends connected to each of the two electrodes, and differentially amplifying a bio-signal input through each of the input ends to obtain and output an electrocardiogram signal; A control circuit for outputting a first signal when the in-phase mode voltage applied to both ends of the input is greater than a preset upper limit value, and outputting a second signal when it is less than a preset lower limit value; And two charge pumps connected in parallel to each of the input ends to charge the in-phase mode voltage to the capacitor in response to the first signal or to discharge the charging voltage of the capacitor to both ends of the input in response to the second signal. It provides a two-electrode based electrocardiogram measuring device including a circuit.

상기 제어회로는 상기 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 큰 경우, 제1값을 출력하는 제1 비교기; 상기 동상 모드 전압과 기 설정된 하한치 보다 작은 경우, 제1값을 출력하는 제2 비교기; 상기 제1 비교기가 제1값을 출력하면 상기 제1 신호를 출력하고, 상기 제2 비교기가 제1값을 출력하면 상기 제2 신호를 출력하는 타이밍 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The control circuit includes: a first comparator for outputting a first value when the in-phase mode voltage is greater than a preset upper limit value; A second comparator that outputs a first value when it is less than the in-phase mode voltage and a preset lower limit value; And a timing generator that outputs the first signal when the first comparator outputs a first value, and outputs the second signal when the second comparator outputs a first value.

상기 2개의 차지 펌프 회로 각각은 캐패시터; 상기 입력 양단 중 어느 하나에 인가되는 전압 일부를 상기 캐패시터에 드라이빙하는 드라이버; 상기 제1 신호를 수신하면, 상기 드라이버의 출력단과 상기 캐패시터간을 연결시키는 차지 스위치; 상기 제2 신호를 수신하면, 상기 캐패시터를 상기 입력 양단 중 어느 하나에 연결시키는 덤프 스위치; 및 상기 제1 신호를 수신하면, 상기 캐패시터와 구동 전압간을 연결시키고, 상기 제2 신호를 수신하면, 상기 캐패시터와 접지 전압간을 연결시키는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Each of the two charge pump circuits includes a capacitor; A driver driving a portion of a voltage applied to either end of the input to the capacitor; A charge switch connecting the output terminal of the driver and the capacitor when receiving the first signal; A dump switch connecting the capacitor to any one of both ends of the input when receiving the second signal; And a switching unit connecting between the capacitor and a driving voltage upon receiving the first signal and connecting between the capacitor and a ground voltage upon receiving the second signal.

상기 2 개의 전극은 정전 용량성 결합 전극으로 구현되는 것을 특징으로 한다. The two electrodes are characterized in that it is implemented as a capacitive coupling electrode.

본 발명은 계측 증폭기의 입력 양단 각각에 병렬 연결되는 2개의 차지 펌프 회로를 통해 동상 모드 스윙폭을 제한하도록 한다. 그 결과, 바이어스 전극 없이 2개의 전극만을 사용하면서도 보다 안정적으로 심전도를 측정할 수 있도록 한다. The present invention limits the in-phase mode swing width through two charge pump circuits connected in parallel to each of the input ends of the instrumentation amplifier. As a result, it is possible to measure the ECG more stably while using only two electrodes without a bias electrode.

도 1는 종래의 심전도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2전극 기반 심전도 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2전극 기반 심전도 측정 장치의 동작 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동상 모드 간섭과 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압을 도시한 도면이다.1 is a diagram for describing a conventional ECG measurement method.
2 is a diagram illustrating a two-electrode based electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an operation timing diagram of a two-electrode based electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating in-phase mode interference and in-phase mode voltage applied to both ends of an input according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of users or operators.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various different forms. These embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete, and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains, and the present invention is defined by the scope of the claims. It just becomes. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2전극 기반 심전도 측정 장치를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a two-electrode based electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 심전도 측정 장치는 피검자 신체에 접촉되는 2 개의 전극(111,112), 계측 증폭기(120), 제어회로(130), 및 2개의 차지 펌프 회로(141,142) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the electrocardiogram measuring apparatus of the present invention includes two electrodes 111 and 112, a measurement amplifier 120, a control circuit 130, and two charge pump circuits 141 and 142 in contact with the body of the subject. I can.

2개의 전극(111,112) 각각은 정전 용량성 결합 전극으로 구현될 수 있다. 정전 용량성 결합이란 캐패시터의 성질중 하나로, 두 전도성 표면 사이에 어떠한 공기를 포함한 어떠한 유전체라도 갖게 되면 캐패시터로 모델링이 가능하다. 이때 유전체를 사이에 두고 직접적으로 접촉하지 않은 두 전도성 표면에서 변위전류(displacement current)에 의하여 신호가 전달되는 현상 즉, 독립된 두 공간에서 전자기학적으로 교류 신호가 상호 전달되는 현상을 정전 용량성 결합이라 한다. Each of the two electrodes 111 and 112 may be implemented as a capacitive coupling electrode. Capacitive coupling is one of the properties of a capacitor, and it can be modeled as a capacitor if it has any dielectric material including any air between two conductive surfaces. At this time, a phenomenon in which a signal is transmitted by a displacement current on two conductive surfaces that are not directly in contact with a dielectric material in between, that is, a phenomenon in which an alternating current signal is transmitted electromagnetically in two independent spaces is called capacitive coupling. do.

이에 본 발명은 피부에서의 생체신호가 정전 용량성 결합 전극으로 결합되는 현상을 이용하여 심전도 신호를 측정하게 된다.Accordingly, in the present invention, an electrocardiogram signal is measured by using a phenomenon in which a bio signal from the skin is coupled to a capacitive coupling electrode.

계측 증폭기(120)는 2개의 전극 각각에 연결되는 입력 양단을 구비하고, 2개의 전극(111,112)을 통해 측정된 생체 신호를 차동 증폭하여 출력하도록 한다. The instrumentation amplifier 120 has both input ends connected to each of the two electrodes, and differentially amplifies and outputs a biosignal measured through the two electrodes 111 and 112.

제어회로(130)는 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압이 기 설정된 적정 전압 범위를 벗어나면, 동상 모드 전압 조절을 위한 제어 신호를 생성 및 출력한다. The control circuit 130 generates and outputs a control signal for adjusting the in-phase mode voltage when the in-phase mode voltage applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 is out of a preset appropriate voltage range.

이를 위해, 제어회로(130)는 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 크면, 제1값을 출력하는 제1 비교기(COM1), 동상 모드 전압과 기 설정된 하한치 보다 작으면, 제1값을 출력하는 제2 비교기(COM2), 제1 비교기(COM1)가 제1값을 출력하면 동상 모드 전압을 감소시키기 위한 제어 신호(즉, 제1 신호)를 출력하고, 제2 비교기(COM2)가 제1값을 출력하면 동상 모드 전압 증가시키기 위한 제어 신호(제2 신호)를 출력하는 타이밍 제너레이터(TG) 등을 포함한다. To this end, the control circuit 130 includes a first comparator COM1 that outputs a first value when the in-phase mode voltage is greater than a preset upper limit, and a first comparator that outputs a first value when the in-phase mode voltage is less than a preset lower limit. 2 When the comparator COM2 and the first comparator COM1 output a first value, a control signal (i.e., a first signal) for reducing the in-phase mode voltage is output, and the second comparator COM2 outputs the first value. When output, it includes a timing generator TG that outputs a control signal (second signal) for increasing the in-phase mode voltage.

2개의 차지 펌프 회로(141,142) 각각은 계측 증폭기(120)의 입력 양단 각각에 병렬 연결되어, 제1 신호에 응답하여 동상 모드 전압을 캐패시터(CDUMP)에 충전하거나, 제2 신호에 응답하여 캐패시터(CDUMP)의 충전 전압을 계측 증폭기(120)의 입력 양단으로 방전하도록 한다. Each of the two charge pump circuits 141 and 142 is connected in parallel to each of the input ends of the instrumentation amplifier 120 to charge the in-phase mode voltage to the capacitor C DUMP in response to the first signal or the capacitor in response to the second signal. The charging voltage of (C DUMP ) is discharged to both ends of the input of the measuring amplifier 120.

보다 상세하게는, 차지 펌프 회로(141,142) 각각은 캐패시터(CDUMP), 동상 모드 전압를 캐패시터(CDUMP)에 공급하는 드라이버(Driver), 제1 신호를 수신하면 드라이버(Driver)의 출력단과 캐패시터(CDUMP)간을 연결시키고, 제2 신호를 수신하면 기존 연결을 해제하는 차지 스위치(SWcharg), 제2 신호를 수신하면 캐패시터(CDUMP)와 입력 양단간을 연결시키고, 제1 신호를 수신하면 기존 연결을 해제하는 덤프 스위치(SWdump), 제1 신호를 수신하면 캐패시터(CDUMP)와 구동 전압(VDD)을 연결시키고, 제2 신호를 수신하면 캐패시터(CDUMP)와 접지 전압(VSS)간을 연결시키는 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2) 등을 포함한다. In more detail, each of the charge pump circuits 141 and 142 includes a capacitor (C DUMP ), a driver supplying a common mode voltage to the capacitor (C DUMP ), and when receiving the first signal, the output terminal of the driver and the capacitor ( A charge switch (SWcharg) that connects between C DUMP ) and disconnects the existing connection when a second signal is received, connects the capacitor (C DUMP ) and both ends of the input when the second signal is received, and when the first signal is received, the existing A dump switch (SWdump) that disconnects the connection, connects the capacitor (C DUMP ) and the driving voltage (VDD) when receiving the first signal, and connects the capacitor (C DUMP ) and the ground voltage (VSS) when receiving the second signal. And first and second switches SW1 and SW2 to be connected.

더하여, 본 발명의 장치는 동적 저대역 필터(Active Low Pas Filter)와 수동 저대역 필터(Passive Low Pass Filter) 등으로 구성되는 출력 필터(미도시)를 추가 구비하고, 이를 통해 계측 증폭기(120)의 출력을 필터링하여 1Hz ~ 40Hz 대역의 심전도만을 추출 및 출력할 수도 있도록 한다. In addition, the device of the present invention further includes an output filter (not shown) composed of a dynamic low pass filter and a passive low pass filter, through which the instrumentation amplifier 120 It is also possible to extract and output only the ECG in the 1Hz ~ 40Hz band by filtering the output of.

이와 같이, 본 발명은 계측 증폭기(120)의 입력 양단 각각에 병렬 연결되는 2개의 차지 펌프 회로(141,142)를 추가로 구비하고, 이들을 통해 2개의 전극을 거쳐 계측 증폭기(120)의 입력 단으로 들어오는 동상 모드 전압이 항상 기 설정된 적정 전압 범위내로 제한할 수 있도록 한다. As described above, the present invention further includes two charge pump circuits 141 and 142 connected in parallel to each of the input ends of the instrumentation amplifier 120, and through these two electrodes, the input terminal of the instrumentation amplifier 120 The common mode voltage can always be limited within the preset appropriate voltage range.

이에 본 발명의 2전극 기반 심전도 측정 장치는 2개의 전극에 인가되는 동상 모드 간섭이 매우 큰 값을 가지더라도, 안정적인 심전도 측정 동작을 수행할 수 있게 된다. Accordingly, the two-electrode based electrocardiogram measuring apparatus of the present invention can perform a stable electrocardiogram measurement operation even if the in-phase mode interference applied to the two electrodes has a very large value.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2전극 기반 심전도 측정 장치의 동작 타이밍도이다. 3 is an operation timing diagram of a two-electrode based electrocardiogram measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 나타난 바와 같이, 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압(VX_CM)이 기 설정된 상한치(VTHP) 보다 크면, 제1 비교기(COM1)는 High 신호(또는 Low 신호)를 출력하고, 제2 비교기(COM2)는 Low 신호(또는 High 신호)을 출력하게 된다. As shown in FIG. 3, when the in-phase mode voltage (V X_CM ) applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 is greater than a preset upper limit value (V THP ), the first comparator COM1 is a high signal (or a low signal). Is output, and the second comparator COM2 outputs a low signal (or a high signal).

그러면 타이밍 제너레이터(TG)는 High 신호(또는 Low 신호)를 생성 및 출력하고, 이에 응답하여 차지 펌프 회로(141,142)의 제1 스위치(SW1)와 차지 스위치(SWcharg)는 턴 온 된다. Then, the timing generator TG generates and outputs a high signal (or a low signal), and in response thereto, the first switch SW1 and the charge switch SWcharg of the charge pump circuits 141 and 142 are turned on.

그러면 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압(VX_CM)의 일부가 차지 스위치(SWcharg) 및 드라이버(Driver)를 거쳐 2개의 캐패시터(CDUMP)에 인가되고, 2개의 캐패시터(CDUMP)를 이를 충전하기 시작한다. Then, a part of the common mode voltage (V X_CM ) applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 is applied to the two capacitors (C DUMP ) through the charge switch (SWcharg) and the driver (Driver), and the two capacitors (C DUMP ) starts to charge it.

그 결과, 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압(VX_CM)가 캐패시터(CDUMP)의 충전량만큼 감소되어 기 설정된 상한치(VTHP) 이내의 값을 가지게 된다. As a result, the in-phase mode voltage V X_CM applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 is reduced by the amount of charge of the capacitor C DUMP to have a value within the preset upper limit V THP .

이러한 상태(즉, 캐패시터(CDUMP) 충전 상태)에서, 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압(VX_CM)이 기 설정된 상한치(VTHN) 보다 작아지면, 제1 비교기(COM1)는 Low 신호(또는 High 신호)를 출력하고, 제2 비교기(COM2)는 High 신호(또는 Low 신호)를 출력하게 된다. In this state (that is, the capacitor (C DUMP ) charging state), when the in-phase mode voltage (V X_CM ) applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 is smaller than a preset upper limit value (V THN ), the first comparator COM1 ) Outputs a low signal (or a high signal), and the second comparator COM2 outputs a high signal (or a low signal).

그러면 타이밍 제너레이터(TG)는 Low 신호(또는 High 신호)를 출력하게 되고, 이에 응답하여 차지 펌프 회로(141,142)의 제1 스위치(SW1)와 차지 스위치(SWcharg)는 대신에 제2 스위치(SW2)와 덤프 스위치(SWdump)가 턴 온 된다. Then, the timing generator TG outputs a low signal (or a high signal), and in response thereto, the first switch SW1 and the charge switch SWcharg of the charge pump circuits 141 and 142 are replaced with the second switch SW2. And the dump switch (SWdump) is turned on.

그러면, 2개의 캐패시터(CDUMP)가 덤프 스위치(SWdump)를 거쳐 계측 증폭기(120)의 입력 양단 각각에 연결되고, 2개의 캐패시터(CDUMP)에 충전된 전압이 계측 증폭기(120)의 입력 양단으로 방전되게 된다. Then, two capacitors (C DUMP ) are connected to each of the input ends of the instrumentation amplifier 120 through a dump switch (SWdump), and the voltage charged in the two capacitors (C DUMP ) is transferred to the input ends of the instrumentation amplifier 120. Will be discharged.

이에 계측 증폭기(120)의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압(VX_CM)이 캐패시터(CDUMP)의 방전량만큼 증가하여 기 설정된 하한치(VTHN) 보다 큰 값을 가지게 된다. Accordingly, the in-phase mode voltage (V X_CM ) applied to both ends of the input of the instrumentation amplifier 120 increases by the amount of discharge of the capacitor C DUMP to have a value greater than the preset lower limit value (V THN ).

이러한 동작은 심전도 측정 장치가 구동하는 동안 반복적으로 수행된다. This operation is repeatedly performed while the ECG measuring device is being driven.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동상 모드 간섭과 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating in-phase mode interference and in-phase mode voltage applied to both ends of an input according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 발명의 심전도 측정 장치는 계측 증폭기(120)의 입력 양단 각각에 병렬 연결되는 2개의 차지 펌프 회로를 구비하고, 이를 통해 동상 모드에 대해서만 전하 이동이 일어나서 계측 증폭기의 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압이 조정될 수 있도록 한다. Referring to FIG. 4, the electrocardiogram measuring apparatus of the present invention includes two charge pump circuits connected in parallel to each of the input ends of the instrumentation amplifier 120, and through this, charge transfer occurs only in the in-phase mode, and thus the input ends of the instrumentation amplifier. Allows the in-mode voltage applied to to be adjusted.

즉, 본 발명은 동상 모드 전압이 기 설정된 적정 전압 범위를 벗어나면, 캐패시터 충전량만큼 감하고 더할 수 있도록 함으로써, 동상 모드 전압이 스윙폭이 확연히 줄어들 수 있도록 한다. That is, according to the present invention, when the in-phase mode voltage is out of a preset appropriate voltage range, the in-phase mode voltage can be significantly reduced in swing width by reducing and adding the capacitor charge amount.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (4)

피검자 신체에 접촉되는 2 개의 전극;
상기 2개의 전극 각각에 연결되는 입력 양단을 구비하고, 상기 입력 양단 각각을 통해 입력되는 생체 신호를 차동 증폭하여 심전도 신호를 획득 및 출력하는 계측 증폭기;
상기 입력 양단에 인가되는 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 크면 제1 신호를 출력하고, 기 설정된 하한치 보다 작으면 제2 신호를 출력하는 제어회로; 및
상기 입력 양단 각각에 병렬 연결되어, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 동상 모드 전압을 캐패시터에 충전하거나, 상기 제2 신호에 응답하여 상기 캐패시터의 충전 전압을 상기 입력 양단으로 방전하는 2개의 차지 펌프 회로를 포함하며,
상기 제어회로는
상기 동상 모드 전압이 기 설정된 상한치 보다 큰 경우, 제1값을 출력하는 제1 비교기;
상기 동상 모드 전압이 기 설정된 하한치 보다 작은 경우, 제1값을 출력하는 제2 비교기; 및
상기 제1 비교기가 제1값을 출력하면 상기 제1 신호를 출력하고, 상기 제2 비교기가 제1값을 출력하면 상기 제2 신호를 출력하는 타이밍 제너레이터를 포함하며,
상기 동상 모드 전압은
상기 상한치 보다 작으며, 상기 하한치 보다 큰 값이 되도록 제한되는 것을 특징으로 하는 2전극 기반 심전도 측정 장치. Two electrodes in contact with the subject's body;
A measuring amplifier having both input ends connected to each of the two electrodes, and differentially amplifying a biosignal input through each of the input ends to obtain and output an electrocardiogram signal;
A control circuit for outputting a first signal when the in-phase mode voltage applied to both ends of the input is greater than a preset upper limit value and outputting a second signal when it is less than a preset lower limit value; And
Two charge pump circuits connected in parallel to each of the input ends to charge the in-phase mode voltage to the capacitor in response to the first signal or to discharge the charging voltage of the capacitor to both ends of the input in response to the second signal Including,
The control circuit is
A first comparator outputting a first value when the in-phase mode voltage is greater than a preset upper limit value;
A second comparator for outputting a first value when the in-phase mode voltage is less than a preset lower limit value; And
And a timing generator that outputs the first signal when the first comparator outputs a first value, and outputs the second signal when the second comparator outputs a first value,
The common mode voltage is
A two-electrode-based electrocardiogram measuring apparatus, characterized in that it is smaller than the upper limit and is limited to be greater than the lower limit. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 2개의 차지 펌프 회로 각각은
캐패시터;
상기 입력 양단 중 어느 하나에 인가되는 전압 일부를 상기 캐패시터에 드라이빙하는 드라이버;
상기 제1 신호를 수신하면, 상기 드라이버의 출력단과 상기 캐패시터간을 연결시키는 차지 스위치;
상기 제2 신호를 수신하면, 상기 캐패시터를 상기 입력 양단 중 어느 하나에 연결시키는 덤프 스위치; 및
상기 제1 신호를 수신하면, 상기 캐패시터와 구동 전압간을 연결시키고, 상기 제2 신호를 수신하면, 상기 캐패시터와 접지 전압간을 연결시키는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2전극 기반 심전도 측정 장치. The method of claim 1, wherein each of the two charge pump circuits
Capacitors;
A driver driving a portion of a voltage applied to either end of the input to the capacitor;
A charge switch connecting an output terminal of the driver and the capacitor when receiving the first signal;
A dump switch connecting the capacitor to any one of both ends of the input when receiving the second signal; And
And a switching unit connecting between the capacitor and a driving voltage when receiving the first signal and connecting between the capacitor and a ground voltage when receiving the second signal. 제1항에 있어서, 상기 2 개의 전극은
정전 용량성 결합 전극으로 구현되는 것을 특징으로 하는 2전극 기반 심전도 측정 장치. The method of claim 1, wherein the two electrodes
A two-electrode-based electrocardiogram measuring device, characterized in that implemented as a capacitive coupling electrode.
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