KR20050108222A - Method and device measuring heart sound with sound card - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기계적인 집음기를 통하여 얻어진 심음의 진동음을 전기적인 심음으로 변환시키는 것으로서 소형컴퓨터에 표준장착 된 사운드카드에 심음신호를 입력하여 디스플레이에 표시, 저장, 전송에 관한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for converting the vibration sound of the heart sound obtained through a mechanical sound collector into an electric heart sound, and displaying, storing, and transmitting the sound signal on a sound card mounted on a small computer.
본 발명은 체표면에 위치시켜 체내의 소리를 모으는 기계적인 진동판을 가진 집음기(10)와 이러한 집음기를 통해서 얻어진 심음은 비닐튜브를 통해서 모아져 전기적인 신호로 바꾸어주는 마이크로폰(11), 마이크로폰을 통해서 바꾸어진 전기신호를 받아 증폭시키는 신호증폭기(12), 증폭되어진 신호를 마이크로폰 입력단자(13)를 통해서 컴퓨터 본체(15)에 표준으로 내장된 사운드카드에 입력하도록 장치를 구성한다. 사운드카드를 통해서 디지털신호로 바꾸어진 심음신호는 표시 및 해석 프로그램을 통하여 디스플레이(16)에 표시되어지고 사운드카드의 출력단자인 라인 출력단자(14)를 통해서 실시간으로 청진된 심음신호를 컴퓨터의 내장 스피커 또는 이어폰(17)을 통해서 들을 수 있도록 구성하고 있다. 이에 따라 기계적인 음신호를 수집하는 집음기와 결합시킨 마이크로폰과 증폭이득을 자유롭게 조정할 수 있으면서 초저전력소비의 단일 증폭칩 및 사운드카드로 구성되어 실시간으로 심음을 이어폰 또는 스피커를 통해서 들을 수 있을 뿐만 아니라 재생 심음을 관찰하고 해석하며 전송할 수 있게 된다.The present invention is located on the body surface and the sound collector 10 having a mechanical diaphragm to collect the sound in the body and the heart sound obtained through the sound collector is collected through a vinyl tube and converted into an electrical signal through a microphone (11), a microphone The device is configured to input the amplified signal to the sound card built into the computer main body 15 through the microphone input terminal 13 through the signal amplifier 12 for receiving and amplifying the true electrical signal. The heart sound signal converted into a digital signal through the sound card is displayed on the display 16 through a display and analysis program, and the audible heart sound signal in real time through the line output terminal 14 which is the output terminal of the sound card is built in the computer. The speaker or earphone 17 is configured to be heard. It is composed of a microphone combined with a sound collector that collects mechanical sound signals, and a single amplification chip and sound card that can adjust amplification gain freely, so that you can listen to the sound in real time through earphones or speakers as well as play it. You will be able to observe, interpret and transmit heart sounds.
Description
본 발명은 기계적인 집음기를 통하여 얻어진 심음의 진동음을 전기적인 심음으로 변환시키는 것으로서 소형컴퓨터에 표준장착 된 사운드카드에 심음신호를 입력하여 디스플레이에 표시, 저장, 전송에 관한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for converting the vibration sound of the heart sound obtained through a mechanical sound collector into an electric heart sound, and displaying, storing, and transmitting the sound signal on a sound card mounted on a small computer.
심음은 심장이 수축과 이완을 할 때 발생하는 소리이다. 심장이 펌프작용을 할 때에 심근, 판막, 대혈관의 진동발생에 의하여 생기는 에너지가 심음과 심잡음으로 들리게 되는 것이다. 이러한 심음과 심잡음을 집적하는 진동집음기를 가지고 있는 기계적인 청진기는 심장 또는 폐로부터의 소리를 듣기 위하여 사용되어진다. Heart sounds are sounds that occur when the heart contracts and relaxes. When the heart pumps, the energy generated by the vibration of the myocardium, valves, and large blood vessels is heard as heart and heart noise. Mechanical stethoscopes with vibrators that integrate these sounds and noises are used to hear sounds from the heart or lungs.
청진기는 신체의 특정한 부분에 소리를 수집하는 집적판을 통하여 청진하는데 청진할 수 있는 가청주파수는 대개 20Hz-20KHz로 알려져 있다. 심음의 주파수 범위는 20Hz-100Hz이며, 심잡음은 1KHz의 전후이다. 심음은 방실판의 폐쇄음을 나타내는 제Ⅰ음과 반월판의 폐쇄음을 나타내는 제Ⅱ음, 심실급속유입음을 나타내는 제Ⅲ음, 심방수축음을 타나내는 제Ⅳ음으로 나뉘어진다.Stethoscopes are auscultated through an integrated plate that collects sound in specific parts of the body. The audible frequency that can be ausculted is generally known as 20 Hz-20 kHz. The frequency range of the heart sound is 20Hz-100Hz, and the heart noise is around 1KHz. The heart sound is divided into a first sound representing a closed sound of the atrioventricular valve, a second sound representing a closed sound of the meniscus, a third sound representing a ventricular rapid inflow sound, and a fourth sound representing an atrial contraction sound.
이러한 심장의 기계적인 심음을 들을 수 있는 의료기기로는 청진기가 있다. 전자진단 의료기기의 발달로 인하여 청진기의 중요도는 옛날에 비하여 많이 저하되어 있지만, 진단의료기기 중에서는 여전히 가장 휴대하기 간편하고 사용하기 쉽다는 점 때문에 아직까지 호흡기분야 및 심순환기 분야의 의사들에게는 필수적인 의료기기로 사용되고 있다. A medical device that can hear the mechanical heart of the heart is a stethoscope. Although the importance of stethoscopes is much lower than in the past due to the development of electronic diagnostic medical devices, it is still essential for doctors in the respiratory field and cardiopulmonary field because it is still the most portable and easy to use. It is used as a medical device.
근래에 제한된 범위의 청진음을 전기신호로 변화시켜 증폭하여 들을 수 있거나 디지털 신호로 바꾸어 액정표시기에 심음을 표시하는 전자청진기가 종래에 등장하고 있으나 아날로그신호를 증폭시키는 증폭기가 부착된 전자청진기의 경우에는 부피가 크고 휴대하기 불편하며, 액정표시기에 청진음을 표시하는 디지털 전자청진기는 종래의 기계식 청진기에 비하여 초고가이며 청진음을 디스플레이를 표시 해주지만 부정맥 등의 심박변동 이상을 해석해 주는 기능이 전혀 없다.Recently, electronic stethoscopes that can amplify a limited range of auscultation sounds into electrical signals and can be heard or converted into digital signals have been introduced. However, in the case of electronic stethoscopes equipped with amplifiers that amplify analog signals. It is bulky and inconvenient to carry, and the digital electronic stethoscope which displays stethoscope sound on the liquid crystal display is very expensive compared to the conventional mechanical stethoscope, and displays the stethoscope sound display, but there is no function to interpret abnormal heart rhythm abnormalities such as arrhythmia. .
노트북 컴퓨터, 휴대폰, 휴대형PDA(퍼스널 디지털 어씨스튼스) 등의 최신 전자기기에는 음성이나 음악을 입출력할 수 있는 사운드카드(혹은 사운드칩)가 장착되어 있다. 즉 아날로그신호형태로 입력된 음신호를 이러한 전자기기에 표준장착된 사운드카드를 통해서 가청주파수의 범위 하에서 오디오파일(WAV파일), 압축파일(WMA, MP3)로 디지털 신호로 변환하여 입력, 녹음, 재생, 편집, 저장, 해석, 출력할 수 있도록 되어 있다. Modern electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and portable PDAs (Personal Digital Assistants) are equipped with sound cards (or sound chips) that can input and output voice and music. That is, the sound signal input in the form of analog signal is converted into a digital signal into audio files (WAV files) and compressed files (WMA, MP3) under a range of audio frequencies through a sound card equipped with these electronic devices. Play, edit, save, interpret, and output.
아날로그 음신호를 디지털 음신호로 변환할 수 있는 표준 사운드카드의 샘플링주파수는 22KHz-44KHz이기 때문에 청진기를 통해서 전해지는 소리의 주파수범위가 20Hz-20KHz 인점을 고려한다면 사운드카드를 통해서 청진음이 재생되거나 해석되는데는 전혀 문제가 되지 않는다.Sampling frequency of standard sound card that can convert analog sound signal to digital sound signal is 22KHz-44KHz, so considering that the frequency range of sound transmitted through stethoscope is 20Hz-20KHz, stethoscope sound is played through sound card or This is not a problem at all.
문제는 사운드카드에 청진음을 입력하기 전에, 체표면에 놓여진 기계적인 청진 집적판을 통해서 입력되는 청진음 신호를 간단하게 증폭시키고 목표로 하는 음원, 예를 들면 잡음이 제거된 심음을 정확히 추출하는 것이 중요하다. The problem is that before inputting the auscultation sound to the sound card, the amplification of the auscultation sound signal is simply amplified through a mechanical auscultation board placed on the body surface and accurately extracted from the target sound source, e.g. noise-free heart sound. It is important.
본 발명의 목적은 심음의 볼륨을 자유롭게 조절할 수 있고 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등의 멀티미디어기기에 표준으로 장착된 사운드카드를 통하여 디지털 신호로 기록, 재생, 전송할 수 있는 사운드카드용 심음측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sound card measuring method and apparatus for recording, reproducing, and transmitting a digital signal through a sound card that can freely adjust the volume of the heart sound and is equipped as a standard in multimedia devices such as computers, mobile phones, and PDAs. To provide.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는, 기계적인 집음판을 통해서 얻어진 심음을 전기적인 신호로 바꾸는 마이크로폰에 입력하는 장치와 저전력 직류전압으로 구동되는 단일 차동증폭칩, 아날로그 심음신호를 필터링하는 저역필터부와 심음의 볼륨을 조정하는 볼륨조정부로 구성되어 디지털 녹음기, 휴대폰, 휴대형PDA, 컴퓨터의 사운드카드에 입력시켜서 사용하는 것을 특징으로 한다. 또, 집음판과 차동증폭칩과 저역필터를 통해서 얻어진 심음신호를 휴대형 PDA, 컴퓨터의 사운드 카드에 입력시켜 디지털심음으로 바꾸어 경시적으로 변화하는 심음신호를 시각적으로 표시할 수 있고 동시에 내장스피커 또는 이어폰으로 들을 수 있는 것을 특징으로 하며, 사운드카드를 통해서 디지털 신호로 바꾸어진 심음신호는, 휴대폰, 휴대형 PDA, 인터넷에 연결된 컴퓨터에 오디오파일(WAV) 및 압축파일(MP3, WMA)로 저장, 재생, 편집, 전송할 수 있게 된다.In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of the present invention, a device for inputting the heartbeat obtained through the mechanical sound collecting plate into an electrical signal and a single differential amplifier chip driven by a low power DC voltage, It consists of a low pass filter for filtering the analog heart sound signal and a volume control for adjusting the volume of the heart sound, characterized in that it is input to the digital sound recorder, mobile phone, portable PDA, computer sound card. In addition, the sound signal obtained through the sound collecting plate, the differential amplifier chip, and the low pass filter can be input to the sound card of a portable PDA or computer, and the sound signal can be visually displayed over time. The sound signal, which is converted into a digital signal through a sound card, can be stored, played, and stored as an audio file (WAV) and a compressed file (MP3, WMA) on a mobile phone, a portable PDA, or a computer connected to the Internet. You can edit and send it.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1에 전자청진기의 사용 실시예가 나타나 있는 바와 같이 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 체표면에 위치시켜 체내의 소리를 모으는 기계적인 진동판을 가진 집음기(10)와 이러한 집음기를 통해서 얻어진 심음은 비닐튜브(18)를 통해서 모아져 전기적인 신호로 바꾸어주는 마이크로폰(11), 마이크로폰을 통해서 바꾸어진 전기신호를 받아 증폭시키는 신호증폭기(12), 증폭되어진 신호를 마이크로폰 입력단자(13)를 통해서 컴퓨터 본체(15) 에 표준으로 내장된 사운드카드에 입력하도록 장치를 구성한다. 사운드카드를 통해서 디지털신호로 바꾸어진 심음신호는 표시 및 해석 프로그램을 통하여 디스플레이(10)에 표시되어지고 사운드카드의 출력단자인 라인 출력단자(14)를 통해서 실시간으로 청진된 심음신호를 컴퓨터의 내장 스피커 또는 이어폰(17)을 통해서 들을 수 있도록 구성하고 있다. As shown in FIG. 1, an embodiment of the use of an electronic stethoscope, the present invention provides a sound collector (10) having a mechanical diaphragm that is located on the body surface to collect the sound in the body and the sound obtained through the sound collector The microphone 11 collected through the vinyl tube 18 and converted into an electrical signal, a signal amplifier 12 for receiving and amplifying the converted electrical signal through the microphone, and the amplified signal through the microphone input terminal 13. Configure the device to input to the sound card built into (15) as standard. The heart sound signal converted into a digital signal through the sound card is displayed on the display 10 through a display and analysis program, and the audible heart sound signal in real time through the line output terminal 14 which is an output terminal of the sound card is built in the computer. The speaker or earphone 17 is configured to be heard.
여기서 집음기(10)는 20Hz-20KHz 주파수 범위의 심음을 모을 수 있고 전기적 신호로 바꾸어주는 마이크로폰(11)은 감도가 -60dB, 신호/잡음비가 55dB이상이며, 임피던스가 2K오옴, 주파수가 20Hz-20KHz, 구동전압이 3볼트 이하인 초소형 마이크론 폰을 사용한다. Here, the sound collector 10 can collect the heart sounds in the frequency range of 20Hz-20KHz, and the microphone 11 for converting it into an electrical signal has a sensitivity of -60dB, a signal / noise ratio of 55dB or more, an impedance of 2K ohms, and a frequency of 20Hz-20KHz. Use a tiny micron phone with a drive voltage of 3 volts or less.
도 2는 심음측정장치의 구성에 대한 구체적인 실시예를 나타내는 블록선도이다. 심장이 위치한 체표면에 위치한 집음기(10a)를 통해서 얻어진 기계적인 심음신호는 비닐튜브(18a)를 통해서 마이크로폰(11a)에 전달되어진다. 마이크로폰을 통해서 전기적인 신호로 변환된 심음신호는 신호증폭기(12a)를 구성하는 차동증폭칩(23)에 입력되어진다. 차동증폭칩(23)은 3V의 안정전원 공급부(24)에 의하여 구동된다. 2 is a block diagram showing a specific embodiment of the configuration of the heart sound measurement device. The mechanical heart sound signal obtained through the sound collector 10a located on the body surface where the heart is located is transmitted to the microphone 11a through the vinyl tube 18a. The heart sound signal converted into an electrical signal through the microphone is input to the differential amplifier chip 23 constituting the signal amplifier 12a. The differential amplifier chip 23 is driven by a 3V stable power supply 24.
본 발명에서 사용되는 차동증폭칩(23)은 버브라운사에서 나온 초저전력으로 구동되는 차동증폭칩인 INA시리즈를 사용하며 안정전원 공급부(14)는 3V의 리튬전지를 음전압과 양전압을 안정적으로 공급하는 맥심사의 스위치 캐패시터 인버터 칩으로 구성되어진다. 차동증폭칩(23)이 가지는 입력심음에 대한 출력신호의 증폭비율(G)=5+(200K오옴/Rg) 식에 의하여 나오며 본 발명의 실시예에서 510배로 증폭시켜서 사용하였다. The differential amplification chip 23 used in the present invention uses the INA series of ultra-low power differential amplification chips from Burr Brown, and the stable power supply unit 14 stabilizes negative and positive voltages of a 3V lithium battery. Maxim's switch capacitors are composed of inverter chips. The amplification ratio (G) of the output signal to the input core sound of the differential amplifier chip 23 is given by the formula 5+ (200 K ohms / Rg) and used in the embodiment of the present invention by amplifying 510 times.
증폭된 신호에 포함된 체동이나 외부잡음을 제거하기 위하여 저항(R)과 콘덴서(C)로 만들어진 RC저역필터를 사용하였다. 그리고 증폭되고 잡음이 제거된 신호의 볼륨을 조절하기 위한 볼륨조정부(26)로서 달라스 세미콘닥터에서 나온 DS1669 디지털볼륨조정칩으로 구성된다. RC low pass filter made of resistor (R) and condenser (C) was used to remove body noise and external noise included in amplified signal. The volume adjuster 26 adjusts the volume of the amplified, noise-rejected signal and consists of a DS1669 digital volume control chip from Dallas Semiconductor.
도2에 나와 있는 바와 같이 볼륨 조정부(26)를 통해서 나온 아날로그 심음신호는 오디오케이블을 통하여 사운드카드가 표준으로 장착된 휴대폰은 물론이고 소형PDA(27), 디지털 녹음기(28), 소형컴퓨터(29)에 전송되어 진다. As shown in FIG. 2, the analog heart sound signal output through the volume control unit 26 is a small PDA 27, a digital recorder 28, a small computer 29 as well as a mobile phone equipped with a sound card as a standard through an audio cable. Is sent.
노트북 컴퓨터, 휴대폰, 휴대형PDA, 디지털 녹음기 등의 최신 전자기기에는 음성이나 음악을 입출력할 수 있는 사운드카드(혹은 사운드칩)가 표준으로 장착되어 있다. 즉 아날로그로 입력된 신호를 사운드카드를 통해서 가청주파수의 범위하에서 오디오파일(WAV파일), 압축파일(WMA, MP3)로 디지털 신호로 변환되어 입력, 녹음, 재생, 편집, 저장, 해석, 출력할 수 있도록 되어 있다. Modern electronic devices such as notebook computers, mobile phones, portable PDAs, and digital recorders are equipped with sound cards (or sound chips) that can input and output voice and music. In other words, the analog input signal is converted into audio files (WAV files) and compressed files (WMA, MP3) into digital signals in the audible frequency range through the sound card, and can be input, recorded, played back, edited, stored, interpreted, and output. It is supposed to be.
아날로그 심음신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 사운드카드의 샘플링주파수는 22Hz-44 KHz이기 때문에 집음기를 통해서 전해지는 모든 가청음의 주파수범위가 20Hz-20KHz인 점을 고려한다면 사운드카드를 통해서 심음이 디지털 신호로 변환하는데 충분한 성능이 있음을 알 수 있다. The sampling frequency of sound card that can convert analog heart sound signal to digital signal is 22Hz-44 KHz. Therefore, considering that the frequency range of all audible sound transmitted through sound collector is 20Hz-20KHz, sound sound is digital signal through sound card. It can be seen that there is sufficient performance to convert to.
도3a 및 도 3b는 본 발명의 전자 청진장치를 통하여 얻어진 심음출력의 실시예로서 1분간의 심음데이타(a)와 1초간의 심음데이타(b)를 나타낸 것이다.3A and 3B show heart sound data (a) for 1 minute and heart sound data (b) for 1 second as an example of the heart sound output obtained through the electronic stethoscope apparatus of the present invention.
이상의 설명과 같이 본 발명에 의한 방법과 장치는 기계적인 음신호를 수집하는 집음기와 결합시킨 마이크로폰과 증폭이득을 자유롭게 조정할 수 있으면서 초저전력소비의 단일 증폭칩 및 사운드카드로 구성되어 실시간으로 심음을 이어폰 또는 스피커를 통해서 들을 수 있을 뿐만 아니라 재생 심음을 관찰하고 해석하며 전송할 수 있는 효과를 가지고 있다. As described above, the method and apparatus according to the present invention consist of a microphone combined with a sound collector for collecting a mechanical sound signal, and a single amplification chip and a sound card of ultra low power consumption that can freely adjust the amplification gain. Not only can you hear it through the speakers, but it also has the effect of observing, interpreting, and transmitting the playing heart.
사운드카드를 통해서 얻어진 심음데이타는 기본적으로 음성데이타와 동일하기 때문에 휴대폰을 통해서 원거리 진료에 사용되어지거나 휴대형 PDA에 저장되거나 전문의가 있는 곳에 전송되어져 해석되어진다. Since the heart sound data obtained through the sound card is basically the same as the voice data, it can be used for long-term care through a mobile phone, stored in a portable PDA, or transmitted to an expert's office for interpretation.
재택중의 환자가 본 발명의 전자청진장치를 자가 심음 체커로서 심음데이타를 얻은 후 휴대폰의 마이크로폰 입력단자 또는 스피커를 통한 음신호의 전송을 통하여 무선통신으로 원거리 전송될 수 있기 때문에 원격진단의 도구로도 사용될 수 있을 것이다.Since the patient at home obtains the heart sound data using the electronic hearing device of the present invention as a self-sounding checker, the device can be remotely transmitted by wireless communication through the transmission of sound signals through the microphone input terminal or the speaker of the mobile phone. May also be used.
도1은 본 발명에 관한 심음측정장치를 표시한 것이다.1 shows a heart sound measuring apparatus according to the present invention.
도2는 본 발명에 관한 심음측정장치의 블록선도를 나타낸 것이다.2 shows a block diagram of a heart sound measuring apparatus according to the present invention.
도3a 및 도3b는 본 발명에 관한 심음측정장치를 통하여 얻어진 심음도의 실시예를 나타낸 것으로, 도3a는 1분간 심음데이타에 대한 것이고, 도3b는 10초간 심음데이타에 대한 것이다.Figure 3a and Figure 3b shows an embodiment of the heart rate obtained through the heart sound measurement apparatus according to the present invention, Figure 3a is for one minute planting data, Figure 3b is for 10 seconds planting data.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10, 10a: 집음기 11, 11a: 마이크로 폰10, 10a: sound collector 11, 11a: microphone
12, 12a: 심음증폭기 13: 마이크로폰 입력단자12, 12a: heart amplifier 13: microphone input terminal
14: 라인출력단자 15: 컴퓨터본체14: Line output terminal 15: Computer body
16: 디스플레이 17, 17a: 스피커 또는 이어폰16: display 17, 17a: speaker or earphone
18,18a: 비닐튜브 23: 차동증폭칩18,18a: vinyl tube 23: differential amplifier chip
24: 안정전원공급부 25: 저역필터부24: stable power supply 25: low pass filter
26: 볼륭조정부 27: 소형 PDA26: fine adjustment unit 27: small PDA
28: 디지털 녹음기 29: 소형컴퓨터28: Digital Sound Recorder 29: Small Computer
Claims (3)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2004-05-12 KR KR1020040033430A patent/KR20050108222A/en not_active Application Discontinuation
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