KR20000075056A - 산소포화도 및 혈류량 광센서 시스템 - Google Patents

산소포화도 및 혈류량 광센서 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 예컨데 팔과 다리 등의 인체피부조직에 간단히 접촉시켜 산소포화도 및 혈류량을 시각적으로 디스플레이시켜 인체피부조직내의 질병을 예측치료할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템으로, 해당 피부조직의 깊이에 따른 산소포화도의 구분을 광원과 포토디텍터사이의 이격거리에 따라 측정된 반사광신호를 자동 또는 수동으로 신호처리한 다음 표시부의 수치 및 퍼스날컴퓨터의 모니터화면을 통해 분석하게 구성되므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 간편하게 예측할 수 있는 광센서시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 각 열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4)사이와의 이격거리에서 각열의 적색/적외선의 반사광 비를 감지하는 광탐촉자(1), 이 광탐촉자(1)의 프리앰프(9)를 통한 각열의 해당 반사광신호가 수광 및 신호처리부(15) 및 윈칩마이크로프로세서(8)를 통해 자동 또는 수동으로 신호처리하고 표시부(11)에 수치로 표시되는 광센서시스템본체(5) 및, RS-232C를 통한 자동 또는 수동의 테이터가 비교분석되어 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량을 각각 디스플레이시켜주는 퍼스날컴퓨터(6)로 구성된 것에 그 특징이 있다.

Description

산소포화도 및 혈류량 광센서시스템 {A potosensor system used in measuring oxygen saturation and amout of blood flow}
본 발명은 예컨데 팔과 다리 등의 인체피부조직에 간단히 접촉시켜 산소포화도 및 혈류량을 시각적으로 디스플레이시켜 인체피부조직내의 질병을 예측치료할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부조직의 깊이에 따른 산소포화도의 구분을 광원과 포토디텍터사이의 이격거리에 따라 측정된 반사광신호를 자동 또는 수동으로 신호처리한 다음 표시부의 수치 및 퍼스날컴퓨터의 모니터화면을 통해 분석하게 구성되므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 간편하게 예측할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템에 관한 것이다.
일반적으로 조직이나 혈중 산소포화도의 상태는 신생아의 심장질환 및 체질환의 조기 발견시 기본적인 파라메터로서 진단의 지표로 삼고 있으며, 환자의 외과적 수술후 마취로부터 깨어나는 동안에 산소분압의 저하를 감시하는 데 필수적으로 사용하고 있는 실정이다.
이를 측정하기 위하여 종래에는 펄스 오시메터(PULSE OXIMETER)를 사용하고 있었으나, 이는 손끝 및 귀볼 등과 같은 신체의 얇은 부분 등에서 제한적으로 사용되고 있다.
한편, 인체조직내 산소포화도를 측정하는 종래기술로서는 인체조직내에 동맥의 혈액을 주입하면 인체조직을 통과한 혈액은 정맥으로 변하는 것을 이용하게 되는 바, 이는 주입된 동맥의 혈액내의 산소농도와 인체조직을 통과한 정액혈액내 산소를 미리 설정된 별도의 모델수식에 대비하여 인체조직내의 신진대사율을 측정하므로서 해당 인체조직의 건강상태를 파악할 수 있도록 구성하여 사용하고 있다.
다른 측정기술에 있어서는, 인체조직내에 히팅소자를 구비한 산소포화도센서(히팅소자를에 의해 해당 모세혈관이 동맥화된 산소포화도를 갖는다)를 접촉하여 인체내 산소포화도를 측정하므로서 인체조직의 건강상태를 파악할 수 있었다.
따라서, 상기와 같은 방법에서는 조직의 깊은 층에서 그 측정의 한계가 뒤따르게 되어 새로운 방법등이 모색되고 있는 실정이다.
산소포화도의 측정원리는 헤모글로빈의 감소 또는 산화 등으로 인한 파장별 투과광 또는 광반사량의 차이를 감지함으로써 산소포화도를 측정할 수 있도록 되어 있다.
본 발명은 보편적으로 적용할 수 있는 리플렉션(REFLECTION)형태로써 미약한 신호로 동작하기 때문에 혈액의 산소포화도를 자동 또는 수동으로 정확히 측정하기 위해 센서배치 및 신호처리를 중요하게 고려하여 생체조직의 깊이에 따라 산소포화도를 측정가능할 수 있도록 광탐촉장치를 적용한 것으로, 상기 생체조직인 피부조직의 깊이에 따른 산소포화도의 구분을 광원과 포토디텍터사이의 이격거리(예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝등)에 따라 측정된 반사광신호를 간단히 구성된 광탐촉자 및 광센서시스템본체를 통해 신호처리한 다음 표시부의 수치 및 퍼스날컴퓨터의 모니터화면을 통해 비교분석하게 구성되어 있으므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 간편하게 예측할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 관한 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 도시해 놓은 설치도
도 2 은 본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 설명하기 위한 상태도
도 3 은 본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 구성하기 위한 개략블록도
도 4 는 도 1 에 도시된 광탐촉장치의 내부회로를 상세히 도시해 놓은 회로도
도 5 는 도 3 에 도시된 각 회로부를 상세히 도시해 놓은 회로도
도 6 은 본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 설명하기 위한 흐름도
도 7 는 본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 통해 퍼스날컴퓨터에 디스플레이되는 각 측정상태별로 나타낸 파형도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 광탐촉자 2 : 피부조직
3 : 광원 4 : 포토디텍터
5 : 광센서시스템본체 6 : 퍼스날컴퓨터
7 : 구동회로부 8 : 원칩마이크로프로세서
9 : 프리앰프 10 : 구동집적회로
11 : 표시부 12 : 조작부
13 : 병렬입출력칩 14 : 변환부
15 : 수광 및 신호처리부 16 : 인버터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템은, 각 열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4)사이와의 이격거리에서 각열의 적색/적외선의 반사광 비를 감지하는 광탐촉자(1), 이 광탐촉자(1)의 프리앰프(9)를 통한 각열의 해당 반사광신호가 수광 및 신호처리부(15) 및 윈칩마이크로프로세서(8)를 통해 자동 또는 수동으로 신호처리하고 표시부(11)에 수치로 표시되는 광센서시스템본체(5) 및, RS-232C를 통한 자동 또는 수동의 테이터가 비교분석되어 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량을 각각 디스플레이시켜주는 퍼스날컴퓨터(6)로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 관한 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 도시해 놓은 설치도로서, 본 발명은 광탐촉장치로써 광탐촉자(1)에 설치된 각 열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4) 사이와의 이격거리에 따라 측정된 반사광신호를 자동 또는 수동으로 신호처리한 다음 광센서시스템본체(5)상 표시부(11)의 수치 및 RS-232C 직렬통신케이블로 연결된 퍼스날컴퓨터(6)의 모니터화면을 통해 분석하게 구성되어 있으므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 간편하게 예측할 수 있다.
즉, 도 2 에 도시된 예컨데 팔과 다리 등의 인체피부조직(2)에 광탐촉자(1)를 간단히 접촉시켜 놓으므로 광센서시스템본체(5)를 통해 도 7 에 도시된 바와 같이 측정인(환자 또는 정상인) 종아리에서의 측면 4 단계, 즉 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량을 시각적으로 디스플레이시켜 인체피부조직(2)내의 질병을 예측치료할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템으로 구성할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 광탐촉장치로써 광탐촉자(1)에서는 각각의 광원(3)과 포토디텍터(4)사이와의 이격거리로, 도 2 에 도시된 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝ 등에 따라 측정된 각 반사광신호인 각열의 적색/적외선의 반사광비를 이용하면 자동 또는 수동으로 피부조직의 깊이에 따른 혈액의 산소포화상태들로 구별할 수 있다.
상기 각각의 광원(3)은 각 열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)이고 포토디텍터(4)는 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4)이며 프리앰프(9)와 더불어 광탐촉자(1)가 이루어지고, 상기 광센서시스템본체(5)는 해당 수치를 디스플레이시키는 표시부(11), 타이머(도시되지 않음)가 내장되고 전원키, 스톱키 및 기능전환키 등의 각종 스위치들로 된 조작부(12)가 전면부에 설치되어 있다.
상기 광탐촉자(1)와 광센서시스템본체(5)를 상세히 도시해 놓으면 도 3 와 같이 구성되는 바, 이는 광탐촉자(1)의 각 광원(3)과 포토디텍터(4)를 통한 프리앰프(9)가 상기 광센서시스템본체(5)의 구동회로부(7)와 수광 및 신호처리부(15)에 각각 연결되고, 상기 수광 및 신호처리부(15)는 원칩마이크로프로세서(8)를 통하여 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝ 등에 따라 측정된 각열의 적색/적외선의 반사광비값을 병렬로 전송해주는 병렬입출력부(13)와 각기 또는 동시에 표시해주는 표시부(11)에 각각 연결되며, 상기 병렬입출력부(13)는 상기 구동회로부(7)와 병렬/직렬의 변환부(14)를 통한 5 V/12 V 의 인버터(16)에 각각 연결된다. 상기 인버터(16)는 RS-232C 직렬통신케이블로 연결된 퍼스날컴퓨터(6)가 설치된다.
한편, 상기 각각의 광원(3)과 포토디텍터(4)는 도 4 에 도시된 바와 같이 각열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 감지도를 높히기 위한 다수의 포토디텍터(PD1 - PD4)로 구성되는 바, 상기 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)로는 IR(INFRARED)의 적외선(880nm)와 R(RED)의 적색(660nm)으로 적색/적외선의 입사광을 크게하고 각열(IR, R)의 배치를 예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝로하여 피부조직(2)의 깊이에 따른 산소포화도의 분포를 측정하게 되도록 이를 상기 포토디텍터(PD1 - PD4)에서는 해당 피크의 파장에서 가장 민감한 예컨데 BPX 90를 병렬로 각기 연결하게 된다.
상기 광탐촉자(1)는 광탐촉장치로써 상기 1㎝ 의 발광다이오드(IR2, R1), 2cm의 발광다이오드(IR4, R3) 또는 3cm 의 발광다이오드(IR6, R5)의 적색/적외선 각입사광이 다수의 포토디텍터(PD1 - PD4)에 직접미치지 않도록 베리어(OPTICAL BARRIER)가 설치되고, 표면은 실리콘고무를 입혀 산소포화도 측정시 피부조직(2)에 잘 밀착될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 광탐촉장치에서는 신체의 이마, 볼 및 장딴지등 임의의 부분에 좀더 보편적으로 적용할 수 있는 리플렉션형태로 동맥혈, 정맥혈 및 근육층을 포함한 모든 조직에 대하여 파장별 광흡수도를 측정하기 위해 맥동분만 추출하지 않고 전체 파형에 대하여 신호처리한다.
상기한 바와 같이 동작되는 상기 광탐촉자(1)의 포토디텍터(PD1 - PD4)에서 감지하는 예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)의 해당 적색/적외선의 반사광에 의한 신호는, 매우 미약하기 때문에 외란에 의한 영향을 줄이기 위해 프리앰프(9)를 통해 증폭되어 도 3 에 도시된 광센서시스템 본체(5)의 수광 및 신호처리부(15)에 공급된다.
상기 프리앰프(9)는 직렬의 오피앰프(OP1, OP2)와 가변저항(VR1)으로 구성된다.
이 광센서시스템본체(5)에서는 타이머가 내장되어 해당 피부조직(2)의 깊이에 따른 산소포화도의 구분을 광원, 각열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 포토디텍터(PD1 - PD4)사이의 이격거리(예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝등)에 따라 측정된 해당 적외선/적색의 반사광신호를 수광 및 신호처리부(15)와 윈칩마이크로프로세서(8)를 통해 신호처리한 다음 전면의 표시부(11)상에 해당 수치로, 또는 병렬/직렬의 변환부(14)와 5 V/12 V 의 인버터(16)를 통해 RS-232C 직렬통신케이블로 연결된 퍼스날컴퓨터(6)를 통해 수동데이터 또는 자동데이터로 비교분석, 즉 기능전환키에 따른 자동 또는 수동시 상기 표시부(11)의 상에 0.02 0.12, 0.24 가 동시 또는 각기 표시됨과 더불어 도 7 의 1cm, 2cm, 3cm 이격거리에 따른 각 단계별 데이터가 동시 또는 각기 디스플레이되고 있으므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 시각적으로 피부조직상태를 예측할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 광센서시스템본체(5)에서는 구동회로부(7)가 도 5 (A)에 도시된 바와 같이 간단하게 구성되는 바, 이는 1.9KHz 신호와 윈칩마이크로프로세서(8)의 광량조절신호(PB0 - PB5)가 앤드게이트(AD1 - AD6)에 각각 공급되고, 이 앤드게이트(AD1 - AD6)의 출력신호가 구동집적회로(10)를 통해 각각 가변저항(VR2 - VR7)에 공급되므로 상기 가변저항(VR2 - VR7)에 연결된 예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)빛을 조절하게 된다.
상기 1.9KHz 신호는 앤드게이트(AD1 - AD6)의 한입력단에 동시에 공급되는 한편 상기 윈칩마이크로프로세서(8)의 광량조절신호(PB0 - PB5)는 상기 앤드게이트(AD1 - AD6)의 다른 입력단에 각각 입력되므로, 상기 앤드게이트(AD1 - AD6)의 해당 출력에 따라 구동집적회로(10)의 입력단(IN0 - IN5)에 입력되었다가 해당 출력단(OUT0 - OUT5)로 출력되어, 해당 상기 가변저항(VR2 - VR7)을 통해 광탐촉자(1)의 1cm, 2㎝ 또는 3㎝의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)에 각각 연결된다. 이때 상기 윈칩마이크로프로세서(8)의 광량조절신호(PB0 - PB5)중 PB0는 발광다이오드(R1), PB1는 발광다이오드(IR2), PB2는 발광다이오드(R3), PB4는 발광다이오드(IR4), PB4는 발광다이오드(R5) 및 PB5는 발광다이오드(IR6)를 각각 조절한다.
본 발명의 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템은 도 6 (A)의 하드웨어시작과 도 6 (B)의 소프트웨어시작에 의해, 조작부(12)의 기능전환키로 셋팅된 1 cm 의 수동동작시 광탐촉장치가 상기 원칩마이크로프로세서(8)에 의해 광탐촉자(1)에서 광세기조절된 발광다이오드(IR2, R1)와 발광다이오드(IR6, R5)가 순차적으로 적외선광 점등후 적색광 점등하므로 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4)와의 거리가 1cm 인 곳에서 상기 적색/적외선의 반사광 비를 감지하여 프리앰프(9)를 통해 광센서시스템본체(5)의 수동 및 신호처리부(15)에 공급되었다가 상기 윈칩마이크로프로세서(8)를 통해 신호처리(계산식 LN((R1×IR6)/(R5×IR2)))한 다음 이 값을 표시부(11)상 수치로, 또는 도 6 (B)와 같이 작동되는 퍼스날컴퓨터(6)를 통해 시각적으로 비교분석하고 있으므로(도 7 참조 : 즉 4 단계 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량) 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 수치 또는 화면상으로 예측할 수 있다.
한편, 2 cm 또는 3 cm의 수동동작시 상기 광탐촉자(1)에서의 광세기조절된 발광다이오드(IR2, R1)(IR4, R3), 또는 발광다이오드(IR4, R3)(IR6, R5)와 포토디텍터(PD1 - PD4)와의 거리가 2cm, 3cm 인 곳의 각 동작도 동일하게 이루어지고 있으므로 (2cm의 계산식 LN((R1×IR4)/(R3×IR2)), 3cm의 계산식 LN((R3×IR6) / (R5×IR4))) 그 상세한 설명은 생략하고, 그 결과 데이터등은 표시부(11)상 수치로 표시됨과 더불어 도 7 에 도시된 바와 같이 각기 디스플레이 되고 있어 이를 통해 비교 판단할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 조작부(12)의 스톱키에 의해 종료 또는 데이터초기화로 광탐촉장치를 다시 사용하게 된다.
상기 수동 및 신호처리부(15)는 광탐촉자(1)에서 감지한 전류파형중 해당 발광다이오드에 의한 반사광 성분만 필터링하여 반사광의 세기에 비례하는 전압파형으로 변환시켜 주도록 도 5 (B)와 같이 증폭기(17), 대역통과여파기(18), 전파정류기(19) 및 저역통과여파기(20)로 구성된다.
이는 광탐촉자(1)의 프리앰프(9)를 통한 신호가 오피앰프(OP3, OP4)의 증폭기(17)에서 다시 증폭되고, 이어 오피앰프(OP5)의 대역통과여파기(18)는 중심주파수 1.9 KHz를 기준으로 약 80 Hz 의 통과대역을 갖게하여 주변 광에 의한 간섭이 거의 일어나지 않고, 이 출력은 오피앰프(OP6,OP7)와 다이오드(D1, D2)로 된 전파정류기(19)에 공급된다.
상기 전파정류기(19)의 출력은 오피앰프(OP8)의 저역통과여파기(20)를 통과하여 전원상의 리플이 반사광신호의 높은 증폭게인에 미치지 않고, 오피앰프(OP9, OP10)에서는 감지된 반사광신호의 크기에 따라 도 5 (C)에 도시된 AD 컨버터(21)의 AIN에 공급된다. 상기 AD 컨버터(21)는 입력신호에 대해 12비트 분해능을 가지고 프로그램실행시 광탐촉자(1)의 전체 발광다이오드의 발광싸이클당 샘플링하게 되어 데이터라인(D0 - D11)과 콘트롤라인(/BUSY,/CS,/RD, CKIN)을 통해 원칩마이크로프로세서(8)와 연결된다.
상기 원칩마이크로프로세서(8)는 해당 데이터를 읽은 다음 저장하게 되는 바, 이는 전술한 바와같이 반사광 측정시 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)를 자동적으로 하나씩 시프트하면서 발광시키고, 이때 해당 거리마다 해당 발광다이오드가 순차적으로 발광하기 때문에 혈류량에 따른 출력파형을 관찰할 수 있다.
상기 1 cm, 2cm 또는 3 cm의 자동동작시 상기 광탐촉자(1)에서의 광세기조절된 발광다이오드(IR2, R1)(IR4, R3)(IR6, R5)와 포토디텍터(PD1 - PD4)가 작동되어 상기 원칩마이크로프로세서(8)에서는, 1cm의 계산식 LN((R1×IR6)/(R5×IR2)), 2cm의 계산식 LN((R1×IR4)/(R3×IR2)), 3cm의 계산식 LN((R3×IR6)/(R5×IR4))로서 조직의 깊이에 따른 혈액의 산소포화도를 측정하여 거리(cm)에 따른 출력값을 계산하게 되므로 광센서시스템본체(5)의 표시부(11)상 수치로 각각 표시된다.
전술한 바와 같이 각 거리마다 수동동작으로 한 상태에서 적외선 발광다이오드만 발광하게 할 경우에는 PHOTOPLETHYSMOGRAPHY로서의 기능을 갖을 수 있고, 또한 동맥혈의 맥동성분비를 이용하는 본 발명의 산소포화도 계산원리를 측정하기 위해서는 적색광과 적외선광을 번갈아 발광하면서 출력후 파형을 비교할 수 있다.
한편, 광센서시스템본체(5)의 원칩마이크로프로세서(8)에서는 병렬입출력부 (13)가 병렬/직렬의 변환부(14)와 5 V/12 V 의 인버터(16)를 통해 RS-232C 직렬통신케이블로 연결된 퍼스날컴퓨터(6)를 통해 수동데이터 또는 자동데이터로 비교분석, 즉 기능전환키에 따른 자동 또는 수동동작시 도 7 의 1cm, 2cm, 3cm 이격거리에 따른 각 단계별 데이터가 동시 또는 각기 디스플레이되고 있으므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 모니터의 화면으로 피부조직상태를 예측할 수 있도록 되어 있다.
상기 퍼스날컴퓨터(6)에서는 도 6 (B)의 흐름도와 같이 소프트웨어시작으로 com 포트 설정 및 열기, 수신버퍼를 설정하고, 도 6 (A)의 흐름도에서 원칩마이크로프로세서(8)가 해당 데이터를 읽은 다음 저장되고 있어 이를 병렬입출력부(13), 병렬/직렬의 변환부(14) 및 인버터(16)를 통해 해당 데이터가 수신되었느가를 상기 퍼스날컴퓨터(6)가 체크하게 된다.
이렇게 수집된 데이터를 비교분석하여 조직의 깊이에 따른 혈액의 산소포화도를 알 수 있도록 퍼스날컴퓨터(6)에서 도 6 (B)의 흐름도와 같이 데이터 처리과정을 거치게 되는 바, 이는 순차적으로 RS-232C 직렬통신 케이블로부터 1 바이트수신, CTS 수신메시지 작성 및 처리, 데이터변환 및 처리, 거리별(cm),파장별(IR, R) 최대 및 최소값계산, 적색광계산, 산소포화도 SpO₂계산, 그리고 계산결과를 모니터상에 표시하여 준다.
따라서, 상기 퍼스날컴퓨터(6)는 모니터에서 도 7 의 1cm, 2cm, 3cm 이격거리에 따른 각 단계별, 즉 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량 데이터가 동시 또는 각기 디스플레이될 뿐만 아니라 시간에 따른 산소포화도의 변화량도 용이하게 측정할 수 있다.
또한 입력된 데이터를 별도의 파일에 자동으로 저장하게 됨으로 다른 SPREAD SHEET나 통계 프로그램을 사용하여 수집된 데이터를 다양하게 분석할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보편적으로 적용할 수 있는 리플렉션형태로써 미약한 신호로 동작하기 때문에 혈액의 산소포화도를 자동 또는 수동으로 정확히 측정하기 위해 센서배치 및 신호처리를 중요하게 고려하여 생체조직의 깊이에 따라 산소포화도를 측정가능할 수 있도록 광탐촉장치를 적용한 것으로, 상기 생체조직인 피부조직의 깊이에 따른 산소포화도의 구분을 광원과 포토디텍터사이의 이격거리(예컨데 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝등)에 따라 측정된 반사광신호를 간단히 구성된 광탐촉자 및 광센서시스템본체를 통해 신호처리한 다음 표시부의 수치 및 퍼스날컴퓨터의 모니터화면을 통해 비교분석하게 구성되어 있으므로 해당 인체피부조직의 절개수술없이도 피부조직상태를 간편하게 예측할 수 있는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 각 열의 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)와 일렬의 포토디텍터(PD1 - PD4)사이와의 이격거리에서 각열의 적색/적외선의 반사광 비를 감지하는 광탐촉자(1), 이 광탐촉자(1)의 프리앰프(9)를 통한 각열의 해당 반사광신호가 수광 및 신호처리부(15) 및 윈칩마이크로프로세서(8)를 통해 자동 또는 수동으로 신호처리하고 표시부(11)에 수치로 표시되는 광센서시스템본체(5), 그리고 RS-232C를 통한 자동 또는 수동의 테이터가 비교분석되어 휴식시, 서있는 자세시, 운동시 및 휴식시로 나타난 산소포화도 및 혈류량을 각각 디스플레이시켜주는 퍼스날컴퓨터(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
  2. 광센서시스템본체(5)는 해당 수치를 디스플레이시키는 표시부(11), 타이머(도시되지 않음)가 내장되고 전원키, 스톱키 및 기능전환키 등의 각종 스위치들로 된 조작부(12)가 전면부에 설치되어, 광탐촉자(1)의 각 광원(3)과 포토디텍터(4)를 통한 프리앰프(9)가 상기 광센서시스템본체(5)의 구동회로부(7)와 수광 및 신호처리부(15)에 각각 연결되고, 상기 수광 및 신호처리부(15)는 원칩마이크로 프로세서(8)를 통하여 1㎝, 2㎝ 또는 3㎝ 등에 따라 측정된 각열의 적색/적외선의 반사광비값을 병렬로 전송해주는 병렬입출력부(13)와 각기 또는 동시에 표시해주는 표시부(11)에 각각 연결되며, 상기 병렬입출력부(13)는 상기 구동회로부(7)와 병렬/직렬의 변환부(14)를 통한 5 V/12 V 의 인버터(16)에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 수동 및 신호처리부(15)는 광탐촉자(1)에서 감지한 전류파형중 해당 발광다이오드에 의한 반사광 성분만 필터링하여 반사광의 세기에 비례하는 전압파형으로 변환시켜 주도록 증폭기(17), 대역통과여파기(18), 전파정류기(19) 및 저역통과여파기(20)로 구성된 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 원칩마이크로프로세서(8)는 해당 데이터를 읽은 다음 저장하게 되고, 반사광 측정시 발광다이오드(IR2, R1; IR4, R3; IR6, R5)를 자동적으로 하나씩 시프트하면서 발광시켜서 해당 거리마다 해당 발광다이오드가 순차적으로 발광하므로 혈류량에 따른 출력파형을 관찰한 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
  5. 퍼스날컴퓨터(6)에서는 소프트웨어시작으로 com 포트 설정 및 열기, 수신버퍼를 설정하고, 광센서시스템본체(5)의 원칩마이크로프로세서(8)가 해당 데이터를 읽은 다음 저장되고 있어 이를 병렬입출력부(13), 병렬/직렬의 변환부(14) 및 인버터(16)를 통해 해당 데이터가 수신되었느가를 상기 퍼스날컴퓨터(6)가 체크하도록 구비되어, 수집된 데이터를 비교분석하여 조직의 깊이에 따른 혈액의 산소포화도를 알 수 있는 퍼스날컴퓨터(6)에서는 순차적으로 RS-232C 직렬통신 케이블로부터 1 바이트수신, CTS 수신메시지 작성 및 처리, 데이터변환 및 처리, 거리별(cm),파장별(IR, R) 최대 및 최소값계산, 적색광계산, 산소포화도 SpO₂계산, 그리고 계산결과를 모니터상의 표시를 수행하는 데이터 처리과정을 거치게 된 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 원칩마이크로프로세서(8)에서 조직의 깊이에 따른 혈액의 산소포화도를 측정하여 거리(cm)에 따른 출력값을 계산하여 광센서시스템 본체(5)의 표시부(11)상 수치로 각각 표시된 것을 특징으로 하는 산소포화도 및 혈류량 광센서시스템.
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