KR102528906B1

KR102528906B1 - 심전도(ecg) 장치 결합 전자청진기

Info

Publication number: KR102528906B1
Application number: KR1020210004327A
Authority: KR
Inventors: 오현주; 최상동
Original assignee: 주식회사 엠에스엘
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2023-05-03
Also published as: KR20220102231A

Abstract

본 발명은 심전도(ECG)파형을 기반으로 하여 심음 또는 폐음과 같은 생체신호를 측정하는 전자 청진기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전자 청진기의 주요 기능인 심음 청취기능에 심전도 측정 및 파형을 나타낼 수 있는 기능을 부여하고 이를 기반으로 하여 노이즈를 제거함으로서 정확한 생체신호를 측정하기 위한 전자 청진기에 관한 것이다.

Description

심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기{Electronic stethoscope with electrocardiogram(ECG) device }

본 발명은 심전도(ECG)파형을 기반으로 하여 정확한 심음 또는 폐음과 같은 생체신호를 측정하는 전자 청진기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전자 청진기의 주요 기능인 심음 청취기능에 심전도 측정 및 파형을 나타낼 수 있는 기능을 부여하고 이를 기반으로 하여 노이즈를 제거함으로서 정확한 생체신호를 측정하기 위한 전자 청진기에 관한 것이다.

의사가 인체의 내부기관에서 발생하는 소리를 청취하여 진찰자의 병 증세를 살피는데 사용하는 진찰기구 중의 하나인 청진기는 환자의 가슴, 등 또는 배와 같이 인체 내부에서 발생되는 소리를 듣고 병을 진단하기 위하여 사용되는 진찰 기구를 말한다. 일반적으로 청진기는 20~200 Hz 대역의 소리를 듣기 위한 벨, 200~1000 Hz 대역의 소리를 듣기 위한 다이어프램, 벨과 다이어프램의 소리를 전달하는 튜브 및 진단자의 귀에 걸쳐지는 바이누랄 및 진단자의 귀에 소리를 전달할 수 있도록 삽입되는 이어팁을 포함할 수 있다. 이와 같은 청진기는 낮은 주파수 대역의 소리가 정확하게 전달되지 않는다는 문제점을 가지고 이를 해결하기 위하여 전자 청진기(electronic stethoscope)가 개발되었다. 전자 청진기는 신체 내부의 소리를 전기 신호로 변환하여 증폭하면서 고주파 및 저주파를 필터링으로 제거하여 최적의 상태로 만들어 음향 신호를 변환하여 전달을 한다. 음향 청진기(acousticstethoscope)는 다양한 구조 및 원리가 만들어지지만 전자 청진기는 동일한 원리에 따라 만들어진다.

그러나, 선행기술에 개시된 내용에 따르면, 전자 청진기는 잡음 제거, 주파수 선택 및 증폭을 위한 회로를 포함하고, 블루투스 통신이 가능하고 블루투스 이어폰을 그대로 적용할 수 있고 서로 다른 대상을 동시에 청음하여 컴퓨터에 기록할 수 있는 것을 특징으로 한다.

종래의 청진기는 인체의 내부기관에서 발생되는 소리만 듣고 진찰하게 되므로 정확한 진찰을 하는데 어려움이 있었고, 오진으로 인하여 사실을 잘못 판단하게 되는 경우가 있었으며 전자청진기의 경우 단순한 잡음을 제거하기 위하여 특정주파수 대역만 분리하여 증폭하기 때문에 실제 필요한 생체신호도 잡음으로 제거하는 등 생체신호와 잡음을 명확하게 분리하여 제거하는 기술이 부족하여 오진으로 결론내는 경우가 많이 있었다.

또한, 청진기는 간단한 진단기기로 진단자의 개인적인 경험에 대한 의존성이 강한 의료 기기로서 휴대성을 지니면서 개인적인 경험과 다양한 형태의 축척된 자료를 이용할 경우 효용가치가 극대화 될 수 있다.

대한민국 공개특허번호 제10-2020-0122494호(공개일자 2020년10월28일) 대한민국 공개특허번호 제20-2020-0002297호(공개일자 2020년10월20일)

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본 발명의 목적은 상기의 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 심전도(ECG) 전극으로부터 획득된 파형을 기준으로 하여 노이즈를 제거하고 심전도/심음/체온/ 맥박 등 다양한 생체신호를 활용함으로써 정확한 심음을 획득하고 이를 통해 오진을 예방할 수 있는 심전도 파형 기반의 전자청진기를 제공하는데 있다.

심전도 파형기반의 전자청진기는 심전도(ECG)를 측정하는 2개의 전극과 심음을 측정하는 마이크로폰으로 구성되며 상기 심전도(ECG) 측정 전극은 신호를 전달하기 위해 전도성 소재로 구성된 상부전극층(110), 상기 상부전극층(110)에 결합하여 측정된 신호를 수신장치로 전달하는 전송라인(111), 상기 상부전극층(110)에 일측면에 코팅되어 피부와 직접 접촉되는 생체적합성 소재의 유전체층(130), 기준점을 제공하는 하부전극층(120), 상기 하부전극층(120)에 결합하여 기준전위를 위한 접지부와 연결하는 접지라인(121), 상기 상부전극과 하부전극 사이를 절연하는 절연층(140)으로 구성되어 있으며 상기 마이크로폰은 상기 전극과 직접 연결되거나 일정간격을 유지하여 연결되도록 구성되고 상기 2개의 전극은 서로 이웃하여 결합되거나 서로 분리되어 진단하고자 하는 장기부위로 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 심전도 기반의 전자청진기는 심전도(ECG) 전극으로부터 획득된 파형을 기준으로 하여 노이즈를 제거할 뿐만 아니라 심전도/심음/체온/맥박 등 다양한 생체신호를 동시에 획득하여 정확한 심음을 포함한 생체신호를 활용함으로서 오진을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 청진기 분리 및 결합도.
도 2는 본 발명에 따른 전자 청진기 분해도.
도 3는 본 발명에 따른 심전도 측정 전극
도 4는 본 발명의 신호처리 블록도
도 5는 심음과 심전도 신호와의 관계도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 전자 청진기의 형상을 나타낸 것으로 심전도 측정용 전극을 각각 포함한 메인청진기와 서브청진기로 구성되며 메인 청진기는 심전도 측정 전극과 마이크로폰이 포함되어 있으며 서브청진기는 심전도 측정 시 기준을 설정하기 위한 것으로 두 개의 청진기가 결합되어 사용될 수 있을 뿐만 아니라 상기 메인청진기의 경우 별도로 분리되어 일반 청진기와 동일한 기능을 수행할 수 있어 의료인이 메인 청진기를 활용하여 일반적인 청진기로써 진단할 수 있다.

또한, 메인청진기는 심전도 측정용 전극이 도 2와 같이 떨림판을 겸하도록 함으로써 별도의 떨림판이 없이도 청진기로서 기능할 수 있으며 2개의 심전도 측정용 전극을 포함한 각각의 메인청진기와 서브청진기를 결합 또는 분리 사용함으로서 심전도, 온도 및 맥박 등의 생체신호를 동시에 의료인이 보고 들으면서 종합적인 진단이 가능하도록 구성되어 있을 뿐만 아니라 상기 서로 분리가 가능한 메인 또는 서브의 전자청진기는 유선 혹은 무선으로 통신이 가능하여 상호 신호 전달이 가능하다.

또한, 2개의 분리된 청진기는 듣고자 하는 장기에 위치시킴으로써 심음 이외에 폐음을 포함한 기타 장기의 소리를 듣고 진단을 할 수도 있다. 이때는 심전도 파형보다는 호흡에 따른 심전도 파형의 크기 (amplitude)의 차이를 기준으로 활용할 수 있으며, 이때 활용되는 심전도(ECG) 파형은 심장 근육의 전기적인 신호로서 심장 근육의 기계적 운동에 의해 발생되는 심음파보다 먼저 생체신호가 획득되기 때문에 심전도 파형을 기준으로 노이즈를 제거하고 정확한 심음을 측정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 메인 청진기(200)의 분해도로서 심전도(ECG) 측정전극(203), 떨림판(202), 마이크로폰(201)으로 구성되어 있다.

상기의 심전도(ECG) 측정 전극(100)은 도 3에 나타난 바와 같이 신호를 전달하기 위해 전도성 소재를 이용하여 센싱부 전극을 형성하는 상부전극층(110), 상기 상부전극층(110)에 결합하여 센싱된 신호를 수신장치로 전달하는 전송라인(111), 상기 상부전극층(110)의 일측면에 코팅되어 피부와 직접 접촉되는 생체적합성 소재이며 전하를 축적하는 유전체층(130), 의류 또는 섬유 등에 의한 마찰전기 상쇄 및 신호에 대한 기준점 제공을 위한 전도성 소재로 이루어진 접지부 전극을 형성하는 하부전극층(120), 상기 하부전극층(120)에 결합하여 기준전위를 위한 접지부와 연결하는 접지라인(121), 상기 상부전극과 하부전극 사이에서 절연 역할을 하는 절연층(140)을 포함하여 1mm 이하의 매우 얇은 판형으로 형성되며 소리의 전달을 용이하게 하기 위하여 중간에 일정크기의 홀을 형성하도록 구성된다.

또한, 상기 심전도(ECG) 측정전극(100)은 진동으로 소리를 전달하는 떨림판(202)과 직접 연결되거나 수십 마이크로미터의 공간을 형성하여 구성할 수 있으며 상기에 기술한 바와 같이 떨림판을 생략하고 심전도 측정 전극자체가 떨림판의 역할까지 겸하도록 구성할 수 있다.

상기 마이크로폰(201)의 경우 청진기 본체와 떨림판(202) 사이에 설치되지만 심전도(ECG) 측정전극(100)과 떨림판(202) 사이에 설치되는 것도 가능하다.

모든 생체신호는 유선으로 전극(100)과 마이크로폰(202)에 연결되어 사용할 수 있지만 휴대와 진단의 편의성을 위하여 무선통신(블루투스 혹은 와이파이)을 통해 앱 혹은 서버로 데이터를 전송하도록 구성되어 있다.

또한 본 발명에 의한 전자 청진기는 의료인이 이어폰을 통하여 수신된 신호를 직접 들을 수도 있을 뿐만 아니라 본 발명의 전자청진기에 소형 스피커를 설치하여 이어폰이 아닌 스피커를 통하여 직접 들을 수 있으며 상기의 기술된 바와 같이 무선통신(블루투스 혹은 와이파이)을 통해 앱 혹은 서버로 데이터를 전송받아 스피커로 듣거나 또는 모니터를 통하여 그래프로 볼 수 있도록 하였다.

도 4는 본 발명의 신호처리 시스템 블록도로써 심전도 신호를 측정하는 센서인 심전도 전극(100) 2개와 심폐음 및 기타 장기의 생체신호를 수신하기 위한 음향센서인 마이크로폰(201)으로부터 획득된 신호를 신호처리 및 제어부를 통하여 디지털 신호로 변환하고 필요에 따라 증폭하는 등의 전기신호로의 처리를 담당하고 청진기 헤드셋으로 의료인이 직접 듣거나 무선통신을 통하여 개인용 휴대 단말기 또는 PC와 같이 데이터 수신이 가능한 장치와 상호 통신이 가능하여 실시간 또는 저장된 데이터를 관찰할 수 있어 측정된 다양한 생체신호 데이터를 서로 비교하고 분석함으로서 동시에 모니터링하면서 종합적으로 진단할 수 있으며 수신된 다양한 빅데이터를 활용하고 AI(인공지능) 프로그램을 통한 다양한 질병과 증상에 대한 분석과 진단을 할 수 있도록 서버를 통하여 통신이 가능하도록 구성하였다.

100 : 전극장치
110 : 상부 전극층 111 : 전송라인
120 : 하부 전극층 121 : 접지라인
130 : 유전체층
140 : 절연층
200 : 메인 청진기
201 : 마이크로 폰 202 : 떨림판

Claims

생체신호를 측정하는 장치에 있어서,
심전도(ECG)를 측정하고 전송하기 위하여 상부전극층(110), 전송라인(111), 유전체층(130), 하부전극층(120), 접지라인(121), 절연층(140)으로 구성되는 전극(100);과
진동으로 소리를 전달하는 떨림판(202);과
떨림판의 진동을 증폭하여 전달하는 마이크로 폰(201);으로 구성되는 메인청진기와 심전도 측정시 기준설정을 위한 전극(100)을 포함하는 서브청진기로 구성되며,
상기 메인청진기는 심장근육의 전기적 신호인 심전도(ECG) 파형과 심음파의 시간차를 활용하여 노이즈를 제거하는 신호처리제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항에 있어서,
상기 메인청진기와 서브청진기는 서로 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제2항에 있어서,
상기 메인청진기는 일반 청진기로서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항 또는 제3항에 있어서,
심전도/심음/체온/맥박의 생체신호를 동시에 획득하여 의료진단에 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항 또는 제3항에 있어서,
심전도 측정 전극이 떨림판기능을 겸하도록 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기의 메인 및 서브청진기는 유선 또는 무선으로 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기의 전자청진기는 청진기는 통신이 가능한 단말기와 연결된 서버를 통해 데이터를 저장 및 비교하고 분석하는 기능이 포함된 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기의 전자청진기는 스피커를 더 포함하여 직접 소리를 들 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.