KR20030041387A - 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신체의 근육 및 신경과 같은 흥분조직에서 발생하는 활동전위(活動電位)를 전기신호 검출방법을 이용하여 생체전기신호를 검출, 분석, 저장할 수 있는 생체신호 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대하기 간편하고 사용이 용이하도록 생체전기신호 측정장치를 휴대폰의 전원부에 내장하여 휴대폰을 질병검사의 기구로 이용하도록 한 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치에 관한 것이다.

이에 따른 본 발명의 구성은, 핸드폰 후측에 탈부착이 가능하고 그 내부에 충전용 리튬-폴리머 배터리(11)가 내장되며, 그 외측면에 액정 디스플레이 패널(12) 및 연결단자(13)가 구비 배치된 하우징(10)과; 상기 하우징(10)상의 외측면에 돌출되게 설치되어 근전도(筋電圖)를 검출하는 다수의 금속전극(14)과; 상기 하우징(10)의 연결단자(13)에 연결하여 흉부의 심전도(心電圖)를 검출하는 피부 접촉형 기록전극(20)과; 디지털화된 근전도 신호 또는 심전도 신호의 진폭 및 주파수를 분석하여 그 결과를 상기 액정 디스플레이 패널(12)에 표시토록 하는 생체신호기록부(30);를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치{Biopotential Recording System using Mobile Phone}

본 발명은 신체의 근육 및 신경과 같은 흥분조직에서 발생하는 활동전위(活動電位)를 전기신호 검출방법을 이용하여 생체전기신호를 검출, 분석, 저장할 수 있는 생체신호측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대하기 간편하고 사용이 용이하도록 생체전기신호 측정장치를 휴대폰의 전원부에 내장하여 휴대폰을 질병검사의 기구로 이용하도록 한 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치에 관한 것이다.

근육과 신경세포의 세포막에서 이온(ion)의 이동에 의하여 활동전위가 발생하여 세포의 흥분이 유발된다. 활동전위의 이동에 의하여 활동전류가 발생하는데, 활동전류는 각 장기(臟器)의 고유기능을 가능케 하는 중요한 생체 전기신호이다. 활동전류는 매우 미약한 전기신호이기 때문에 증폭, 노이즈제거 과정을 거쳐야 비로소 가시적으로 관찰하고 기록이 가능하며 이러한 일련의 과정을 수행하는 장치가 생체전기신호 측정장치이다.

근래에 의용공학 기술의 발달에 의하여 생체전기신호 측정장치가 보다 정밀해지고 크기도 보다 소형화되었다. 그리고 무선통신과 접목되어 생체신호를 원거리로 전송할 수 있는 생체전기신호 측정장치의 개발이 가능해졌다.

현재 상용화되고 있는 종래의 원거리 통신용 생체전기신호 측정장치는 생체전기신호 측정장치, 무선통신망과 연결시키는 연결선, 생체신호를 저장하는 서버장치 등으로 구성된다.

그러나 이러한 원거리 통신용 생체전기신호 측정장치는 독립된 형태로 구성되어 별개 물품으로 구매해야 하는 경제적인 부담이 있고 별도로 휴대해야 하는 번거로움이 있었다.

휴대폰(mobile phone)은 현대문명사회에서 생활필수품으로 간주되고 있다. 현재 우리나라 이동통신 가입자수는 2900만명으로 전 세계 50개국 중 8위에 해당한다(한국전산원 2001 국가정보화백서). 또한 전 세계적으로 수많은 사람들이 휴대폰을 이용하고 있다. 휴대폰은 전원공급장치로 3.7V 리튬-폴리머 배터리(Li-polymer battery)를 사용하고 있으며, 배터리의 제조기술의 발전에 의하여 크기는 소형이면서 장시간 안정적인 전원공급이 가능한 배터리의 제조가 가능하다. 또한 휴대폰의 무선통신 기능을 이용하면 생체전기신호를 보내고자하는 목적지까지 쉽게 전송할 수 있다.

따라서 많은 사람들이 사용하고 있는 휴대폰에 질병검사 목적으로 사용되고 있는 생체전기측정장치를 부착하면 많은 사람들이 별도의 구매없이도 생체전기신호를 시간적이나 공간적인 제한 없이 관찰할 수 있는 장점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서 그 목적은 현재 많은 사람들이 사용하고 있는 휴대폰의 리튬-폴리머 배터리를 전원공급원으로 이용하고 휴대폰에 탈부착이 가능하며 기록용 Ag-AgCl 전극을 하우징의 표면에 고정하여 기록 전극과 생체신호 측정기 사이 연결 전선을 없애 단일 하우징 내에 일체형으로 제작하여 사용이 용이하고 휴대가 가능하도록 함으로써 생체전기신호 측정장치가 휴대폰의 부속기관으로 사용되어 휴대폰을 질병진단의 보조기구로 이용할 수 있도록 한 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치의 외형도.

도 2 는 본 발명의 내부 구성도.

도 3 은 사람의 팔에서 하우징 하부에 위치한 금속전극을 이용하여 근전도를 측정하는 예시도.

도 4 는 사람의 흉부에서 피부 접착형 기록전극을 이용하여 심전도를 측정하는 예시도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 하우징,11: 리튬-폴리머 배터리,

12: 액정 디스플레이 패널,13: 연결단자,

14: 금속전극,15: 전원스위치,

16: 모드 선택스위치,20: 피부 접촉형 기록전극,

30: 생체신호기록부,31: 전원조절기,

32: 신호증폭기,33: A/D변환기,

34: 파형분석프로세서,35: 신호출력기,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 핸드폰 후측에 탈부착이 가능하고 그 내부에 충전용 리튬-폴리머 배터리가 내장되며, 그 외측면에 액정 디스플레이 패널 및 연결단자가 구비 배치된 하우징과;

상기 하우징 상의 외측면에 돌출되게 설치되어 근전도(筋電圖)를 검출하는 다수의 금속전극과;

상기 하우징의 연결단자에 연결하여 흉부의 심전도(心電圖)를 검출하는 피부 접촉형 기록전극과;

디지털화된 근전도 신호 또는 심전도 신호의 진폭 및 주파수를 분석하여 그 결과를 상기 액정 디스플레이 패널에 표시토록 하는 생체신호기록부;를 포함하여 이루어진 특징을 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.

도면에서 도 1 은 본 발명에 따른 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치의 외형도이고, 도 2 는 본 발명의 내부 구성도이며, 도 3 은 사람의 팔에서 하우징 하부에 위치한 금속전극을 이용하여 근전도를 측정하는 예시도이고,도 4 는 사람의 흉부에서 피부 접착형 기록전극을 이용하여 심전도를 측정하는 예시도이다.

본 발명에 따른 휴대폰에 부착 및 탈착이 가능한 생체전기측정장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 휴대폰에 탈부착이 가능한 하우징(10), 하우징 하단면에 위치하는 4개의 Ag-AgCl 금속전극(14), 생체전기신호 및 분석결과를 모니터 해주는 액정 디스플레이 패널(12), 하우징(10)의 측부에 위치하여 전원을 조절하는 전원스위치(15), 흉부의 심전도를 검출하기 위한 패드타입의 피부 접촉형 기록전극(20)을 전기적으로 연결할 수 있는 연결단자(13), 또한 배터리의 전원을 충전하기 위한 충전용 전극(11a)이 마련되어 있고, 상기 하우징(10)의 내부에는 도 1 에서 표시되지 않았지만 생체신호기록부(30)와 리튬-폴리머 배터리(11)가 내설되어 있다.

상기 하우징(10)은 전기절연과 하우징에 고정되는 전극들을 다른 구조물들과 격리시킬 목적으로 경질의 플라스틱으로 구조화한다. 또한 기존 여러 종류의 휴대폰에 장착하기 위하여 다양한 형태의 하우징을 제작한다.

상기 하우징(10) 하단에 고정된 금속전극(14)은 4개의 Ag-AgCl 전극을 사용하고 좌우 2개씩 배열시켜 임상적 사용목적에 따라 통전되는 면적을 조절할 수 있도록 한다. 이 때 1개의 전극은 접지전극, 2개는 탐색전극, 나머지 한 개의 전극은 기준전극으로 사용하며, 측정목적 및 부위에 따라 단극성 또는 양극성 기록방법을 사용할 수 있도록 한다. 또한 상기 하우징(10) 측부에 위치한 연결단자(13)는 3개의 피부 접촉형 기록전극(20)을 전기적으로 연결할 수 있도록 하여 보다 넓은 면적의 생체전기를 측정하는데 이용할 수 있도록 한다.

상기 전원 배터리는 재충전이 가능한 리튬-폴리머 배터리(Li-Polymer battery)를 사용하고, 기존의 핸드폰 충전기를 사용하여 재충전이 가능하도록 전기회로를 설계하고 하우징(10) 하단부에 충전기의 전극과 접촉할 수 있는 충전용 전극(11a)이 배치된다.

상기 하우징에 내설되는 생체신호기록부(30)는 도 2 에 도시된 바와 같이 절전형 전원조절기(31), 신호증폭기(32), A/D변환기(33), 신호분석프로세서(34), 신호출력기(35)로 구성된다.

상기 전원조절기(31)는 리튬-폴리머 배터리의 3.7V 전원을 각 구성요소가 작동될 수 있도록 5V로 승압하여 전원을 장시간 사용할 수 있도록 한 장치이다.

상기 신호증폭기(32)는 고 임피던스 입력부, 저주파, 고주파 통과필터, 증폭부(OP Amplifier) 등의 주요부품으로 구성되며 하우징 측부에 여러 종류의 생체전기신호의 기록을 수동으로 선택할 수 있는 모드 선택스위치(16)의 조작에 의하여 오피앰프의 신호증폭도, 필터 대역주파수를 선택할 수 있도록 한다.

상기 A/D변환기(33)는 아날로그 신호를 14 bit, 200 ksps 속도로 디지털신호로 변환시키는 장치이다.

또한 상기 신호분석프로세서(34)는 컴퓨터 프로그램으로 구동되는 마이크로프로세서로 심전도(心電圖), 심박수와 같은 간단한 생체신호를 분석하고 그 결과를 하우징에 부착된 액정 디스플레이 패널(12)과 신호출력기(35)로 출력하는 역할을 수행한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동은 도 3 및 도 4 를 근거로 하여 설명하기로 한다.

먼저 도 3 은 금속전극을 이용하여 상지에서 근전도(筋電圖)를 측정하는 예시도로서, 한쪽 손으로 휴대폰을 감싸고 휴대폰 하부에 부착된 금속전극(14)을 자극할 피부에 접착시킨 다음 전원스위치(15)를 온(ON)하고 하우징 측부에 여러 종류의 생체전기신호의 모드 선택스위치(16)를 수동으로 조작하여 근전도 기록을 선택한다. 근육이 수축하면서 활동전류가 발생되고, 그 신호는 신호증폭기(32)에 의해 증폭되며, 신호분석프로세서(34)에서 근전도의 진폭, 주파수 등을 분석하여 그 결과를 신호출력기(35)를 통하여 하우징에 부설된 액정 디스플레이 패널(12)로 전송하게 된다.

또한 도 4 는 피부 접촉형 기록전극(20)을 이용하여 심전도를 측정하는 예시도로서, 상기 피부 접촉형 기록전극(20)을 흉곽에 부착하고 그 연결선을 하우징(10)의 연결단자(13)에 연결한 다음 전원스위치(15)를 온(ON)하고, 이어 여러 종류의 생체전기신호의 기록을 수동으로 선택할 수 있는 모드 선택스위치(16)로 심전도 기록을 선택한다.

심장에서 발생된 활동전류를 신호증폭기(32)에서 증폭하고 신호분석프로세서(34)에서 심박수, 심전도의 진폭, 주파수 등을 분석하여 그 결과를 신호출력기(35)를 통하여 하우징에 부설된 액정 디스플레이 패널(12)로 전송하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같은 본 발명은 많은 사람들이 사용하고 있는 휴대폰에 진단목적으로 사용되고 있는 생체측정장치를 부착하여 시간적 및 공간적으로 제한 받지 않고 사용할 수 있기 때문에 휴대폰을 질병진단의 도구로써 활용폭을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 핸드폰 후측에 탈부착이 가능하고 그 내부에 충전용 리튬-폴리머 배터리(11)가 내장되며, 그 외측면에 액정 디스플레이 패널(12) 및 연결단자(13)가 구비 배치된 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)상의 외측면에 돌출되게 설치되어 근전도(筋電圖)를 검출하는 다수의 금속전극(14)과;

   상기 하우징(10)의 연결단자(13)에 연결하여 흉부의 심전도(心電圖)를 검출하는 피부 접촉형 기록전극(20)과;

   디지털화된 근전도 신호 또는 심전도 신호의 진폭 및 주파수를 분석하여 그 결과를 상기 액정 디스플레이 패널(12)에 표시토록 하는 생체신호기록부(30);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치.
2. 청구항 1 에 있어서, 상기 생체신호 기록부(30)는,

   금속전극(14) 또는 피부 접촉형 기록전극(20)으로부터 검출된 근전도 또는 심전도 신호들을 일정 주파수 범위에서 증폭하는 신호증폭기(32)와;

   증폭된 신호들을 디지털로 변환시키는 A/D변환기(33)와;

   마이컴에 의해 변환된 근전도의 진폭, 주파수 및 심박수, 심전도의 진폭, 주파수 등의 생체신호를 분석하는 신호분석 프로세서(34); 및

   상기 신호분석 프로세서(34)에서 분석된 결과를 액정 디스플레이 패널(12)로 표시하도록 신호를 출력하는 신호출력기(35);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치.
3. 청구항 2 에 있어서, 상기 생체신호 기록부(30)는 리튬-폴리머 배터리(11)의 절전을 위해 전원을 조절하는 전원조절기(31)를 더 구비됨을 특징으로 하는 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치.
4. 청구항 1 에 있어서, 상기 하우징(10)의 일측부에는 근전도와 심전도의 선택적인 기록 검출을 위해 모드 선택스위치(16)를 구성함을 특징으로 하는 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서 상기 생체신호 기록부(30)의 생체전기신호 측정기능은 근전도와 동일 원리로 말초 신경의 활동전위 측정까지를 포함함을 특징으로 하는 휴대폰을 활용한 탈부착형 생체전기신호 측정장치.