KR20210027613A - Cardiac output measurement device and method using reactance - Google Patents

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a cardiac output measuring device includes a plurality of electrodes, which can be in contact with a part of a human body, and a cardiac output may be measured using a phase change according to a change in blood flow of a heart over time in an electrical collection signal by introducing a current to a measurement site in contact with the electrodes. The collection signal is separated into a resistive component signal and a reactance component signal among impedance component signals included in the signal, and is output through a noise filtering process for each separated signal.

Description

리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치 및 방법{Cardiac output measurement device and method using reactance}Cardiac output measurement device and method using reactance

본 발명은 심박출량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심박출량을 대변하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring cardiac output, and more particularly, to an apparatus and method for measuring cardiac output using a reactance component representing cardiac output.

심박출량(Cardiac output)은 심장 박동을 통해 전신으로 나가는 분당 혈액의 양으로써, 심장 기능뿐만 아니라 전체 순환계의 상태를 반영하는 지표이며, 전신 조직의 자율적인 조절을 통해 통제된다.Cardiac output is the amount of blood per minute that goes out to the whole body through the heartbeat, and is an index that reflects the state of the entire circulatory system as well as heart function, and is controlled through autonomous regulation of systemic tissues.

최근 의료 서비스의 패러다임이 치료/병원 중심에서 예방/소비자 중심으로 변화하면서 자신이 건강상태를 기록, 관리하는 '자가 건강 측정' 트렌드가 확산되고 있다.Recently, as the paradigm of medical service has changed from treatment/hospital centered to prevention/consumer-centered, the trend of'self-health measurement' in which one's own health status is recorded and managed is spreading.

급속한 고령화 및 만성질환 증가로 사회/경재제적 부담이 심각하다. 2017년 전체인구의 33.6%(약1,730만명), 만성질환 진료비는 전체 진료비의 41%(28.2조), 심혈관계 진료비 증가 추세이다.The social/economic burden is serious due to the rapid aging and the increase in chronic diseases. In 2017, 33.6% of the total population (approximately 17.3 million people), medical expenses for chronic diseases, 41% (28.2 trillion) of total medical expenses, and cardiovascular medical expenses are on the rise.

심혈관계 질환의 건강 모니터링으로 혈관 및 혈압 측정이 위험도평가 인자로 많은 연구를 통해 알려져 있다. 하지만 건강지표 중 심박출량이 중요한 인자이나, 병원 아닌 곳에서 비침습적으로 측정할 솔루션이 없다. 자가 건강측정 솔루션으로는 운동분야 및 보건, 병원 등 다양한 곳에 사용되는 체성분분석장치가 있으나, 이는 인체의 피지컬한 측정으로 외형적 발란스만 측정하는 상황이다. 우리나라 10대 사망질병을 보면 심뇌혈관계 질환이 1위로 실질적인 건강은 신체의 내부에 신호를 평가해야 한다. 비침습적 측정방법은 인체 외부에 전극을 부착하여 필요한 생체신호를 계측하는 방법이며 이러한 계측방법은 간단하고 쉽게 사용할 수 있기 때문에 건강검진 센터나 가정에서 사용이 가능하다. 따라서 비침습적인 측정방법은 병원이 아닌 일상생활에서 체중계처럼 간편히 측정할 수 있다.As a health monitoring of cardiovascular diseases, measurement of blood vessels and blood pressure is known through many studies as risk assessment factors. However, cardiac output is an important factor among health indicators, but there is no solution to measure non-invasively outside of hospitals. As a self-health measurement solution, there is a body composition analysis device used in various places such as exercise field, health care, and hospital, but this is a situation that measures only the external balance by physical measurement of the human body. Looking at the top 10 death diseases in Korea, cardio-cerebrovascular disease is the number one, and actual health requires evaluation of signals inside the body. The non-invasive measurement method is a method of measuring a necessary biological signal by attaching an electrode to the outside of the human body. Since this measurement method is simple and easy to use, it can be used at a health examination center or at home. Therefore, a non-invasive measurement method can be measured simply like a scale in everyday life, not in a hospital.

오래전부터 심박출량을 측정하는 방법은 카테터를 이용하는 침습적인 (invasive) 방법을 통해 실제 심장에 분출되는 혈액의 양을 측정하는 방식이 사용되어 왔으나, 이러한 방식은 카테터의 삽관 시술과 관련되어, 시술자의 숙련된 기술을 요구하며, 시술자가 시술 중 실수를 하게 되는 경우 환자에게 합병 흉곽 내 용적의 변화는 흉부 생체교류저항(thoracic electrical bioimpedance)의 변화를 일으키는 문제가 있다.For a long time, the method of measuring cardiac output has been using an invasive method using a catheter to measure the amount of blood actually expelled to the heart, but this method is related to the catheter intubation procedure. Skilled skills are required, and if the operator makes a mistake during the procedure, there is a problem that the change in the volume in the merged rib cage causes a change in the thoracic electrical bioimpedance.

한편, 교류저항 심장박동법은 비침습적인 방법으로써 네 쌍의 심전도 전극을 흉부에 부착하여 표본 미세전류를 방출하고 흉부 양측의 생체교류저항을 감지하게 된다. 그러나 비침습적 방법 중 하나인 ICG(Electrical Impedance Cardiography)는 인체에 전류를 가해 심장 박동시 비침습적으로 각 심장 박동마다의 데이터를 획득하고 나아가서 심박출량 및 1회 박출량(Stroke Volume : SV) 및 심근육의 수축력 등 심장의 역학적 기능을 감시할 수 있지만 임피던스는 절대적인 신호 상태 및 크기 결과에 의존하여 잡음(noise)에 민감하고, 이로 인해 심박출량의 추정치에 오류가 쉽게 발생하는 단점이 있다.Meanwhile, the AC resistance heartbeat method is a non-invasive method. Four pairs of electrocardiogram electrodes are attached to the chest to emit sample microcurrents, and the bio-AC resistance on both sides of the chest is sensed. However, ICG (Electrical Impedance Cardiography), one of the non-invasive methods, applies electric current to the human body to obtain data for each heartbeat non-invasively during heartbeat, and furthermore, cardiac output and stroke volume (SV) and myocardial muscle Although it is possible to monitor the mechanical functions of the heart such as the contractile force of the heart, the impedance is sensitive to noise depending on the absolute signal state and magnitude result, and this has the disadvantage that errors easily occur in the estimate of the cardiac output.

따라서, 전술한 문제를 해결하기 위하여 비침습적 방법이면서 신호대잡음비(SNR)를 향상시켜서 심박출량 신호를 유의하게 대변할 수 있는 심박출량 측정장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.Therefore, in order to solve the above-described problem, a study on a cardiac output measuring device that can significantly represent a cardiac output signal by improving a signal-to-noise ratio (SNR) while being a non-invasive method is required.

대한민국 공개 특허 제10-2014-0058570호(2014년05월14일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0058570 (published on May 14, 2014) (비특허문헌 001) Stroke volume equation for impedance cardiography, Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43(Non-Patent Document 001) Stroke volume equation for impedance cardiography, Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43

본 발명의 목적은 잡음 성분에 강인하고, 잡음 제거가 용이하며, 침습적 방법과 유사한 측정값을 얻을 수 있도록 수집 신호에 포함된 임피던스성분 신호 중 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하고, 각 분리된 신호에 대한 잡음 필터링 과정을 거쳐 출력할 수 있는 심박출량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to separate the impedance component signal and reactance component signal among the impedance component signals included in the collection signal so that it is robust to noise components, is easy to remove noise, and obtains a measurement value similar to an invasive method. It is to provide an apparatus and method for measuring cardiac output capable of outputting a signal through a noise filtering process.

또한 본 발명은 피트니스 센터, 보건소, 공공장소에 비치되어 개인 사용자가 병원에 가지 않고도 손쉽게 측정할 수 있는 리액턴스 기반 심박출량 측정 장치 및 방법으로서 피지컬적인 외적인 변화보다 내적인 심혈관계의 건강 상태를 측정할 수 있는 심박출량 측정 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is a reactance-based cardiac output measuring device and method that is provided in fitness centers, public health centers, and public places so that individual users can easily measure cardiac output without going to the hospital. Another object is to provide an apparatus and method for measuring cardiac output that can be used.

본 발명의 일 실시예에 따른 심박출량 측정 장치는, 인체 일부에 접촉할 수 있는 복수의 전극을 포함하고, 전극이 접촉되는 측정 부위에 전류를 인입하여 전기적인 수집 신호에서 시간에 따른 심장의 혈류량 변화에 따른 위상의 변화를 이용하여 심박출량을 측정할 수 있으며, 상기 수집 신호는 신호에 포함된 임피던스성분 신호 중 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하고, 각 분리된 신호에 대한 잡음 필터링 과정을 거쳐 심박출량으로 출력되는 것을 특징으로 한다.An apparatus for measuring cardiac output according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrodes capable of contacting a part of a human body, and a current is drawn into a measurement site to which the electrodes are in contact, and the blood flow of the heart according to time in an electrical collection signal. Cardiac output can be measured using a change in phase according to the change, and the collected signal is separated into a resistance component signal and a reactance component signal among impedance component signals included in the signal, and a noise filtering process for each separated signal is performed. It is characterized in that the cardiac output is output through.

상기에 있어서, 인체에 전극을 흘려보내기 위해 주파수와 크기가 조절되며 사인파를 발생시키는 사인파생성부; 상기 사인파를 해당 대역이 아닌 잡음이 포함된 대역에 대해서 필터링하기 위해 마련되는 대역통과필터; 상기 대역통과필터를 통과한 사인파의 출력을 정전류로 변환하여 인체에 공급하는 정전류생성부; 인체에서 측정된 전기적 신호인 수집 신호를 증폭하는 계측증폭부; 상기 계측증폭부에서 증폭된 수집 신호에서 저잡음을 증폭하는 저잡음증폭부; 상기 저잡음증폭부에서 증폭된 수집 신호를 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 복조하는 신호복조부; 상기 신호복조부에서 복조된 수집 신호의 신호대잡음비를 향상시키기 위해 수집 신호의 성분을 분리하고 잡음 필터링을 위해 마련된 SNR향상부; 상기 SNR향상부에 의해 신호대잡음비가 향상된 수집 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터; 상기 수집 신호에 대해 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량을 연산하는 연산부; 상기 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량을 화면상에 출력하는 표시부;를 포함한다.In the above, a sine wave generator for generating a sine wave and the frequency and size are adjusted to flow the electrode through the human body; A bandpass filter provided to filter the sine wave for a band containing noise other than a corresponding band; A constant current generator for converting the output of the sine wave passing through the band pass filter into a constant current and supplying it to the human body; A measurement amplification unit that amplifies a collection signal, which is an electrical signal measured by the human body; A low noise amplification unit for amplifying low noise from the collected signal amplified by the measurement amplification unit; A signal demodulator for demodulating the collected signal amplified by the low noise amplification unit into a resistance component signal and a reactance component signal; An SNR improving unit provided for separating a component of the collected signal and filtering noise in order to improve the signal-to-noise ratio of the collected signal demodulated by the signal demodulator; A converter for converting a collected signal having an improved signal-to-noise ratio by the SNR improving unit into a digital signal; A calculation unit for calculating a cardiac index, a left ventricular ejection time, a cardiac output index, a cardiac output index, a heart rate, a cardiac output (SV), and a cardiac output with respect to the collected signal; And a display for outputting the cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV), and cardiac output on the screen.

상기에 있어서, 상기 SNR향상부는 상기 수집 신호에서 임피던스성분 신호 중 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하는 복조된신호부; 상기 각 저항성분 신호 및 리액턴스성분 신호의 고대역 잡음을 필터링하기 위해 마련된 저대역통과필터; 상기 저항성분신호 및 리액턴스성분 신호에 대해서 각각 오프셋 제거 및 증폭을 수행하는 오프셋제거및증폭부; 상기 오프셋제거및증폭부의 후단에 마련되어 수집 신호의 크기, 단위를 정합하거나 상호 균형을 맞추기 위한 버퍼; 상기 분리된 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호 각각에 대해서 각각 구비된 컨버터로 전달하는 신호출력부;를 더 포함한다.In the above, the SNR improving unit comprises a demodulated signal unit for separating the collected signal into a resistance component signal and a reactance component signal of the impedance component signal; A low-pass filter provided to filter high-band noise of each of the resistance component signals and reactance component signals; An offset removal and amplification unit that performs offset removal and amplification of the resistance component signal and the reactance component signal, respectively; A buffer provided at a rear end of the offset removal and amplification unit to match or balance the size and unit of the collected signal; And a signal output unit for transmitting each of the separated resistance component signal and reactance component signal to a converter provided respectively.

상기에 있어서, 상기 오프셋제거및증폭부는 상기 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호에서 저대역 잡음을 제거하기 위해 마련되는 고대역통과필터; 상기 고대역통과필터를 통과한 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호는 각각 증폭하여 상기 신호출력부로 전달하는 제1증폭부를 더 포함한다.In the above, the offset removing and amplifying unit is a high-pass filter provided to remove low-band noise from the resistance component signal and the reactance component signal; The resistance component signal and the reactance component signal that have passed through the high-pass filter further include a first amplification unit for amplifying each and transmitting the amplified signal to the signal output unit.

상기에 있어서, 상기 심박출량 측정 장치는 상체, 양발 또는 양손에 전류를 인입하여 리액턴스 해석 방법을 이용하여 심박출량을 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the above, the cardiac output measuring device is characterized in that it is possible to measure the cardiac output by using a reactance analysis method by drawing current into the upper body, both feet, or both hands.

본 발명의 일 실시예에 따른 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 방법은, 심박출량 측정 장치에서 정전류원을 생성하고, 인체 일부에 접촉할 수 있는 복수의 전극에 의해 정전류가 인체로 인입되는 단계; 인체에서 측정된 수집 신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 수집 신호에서 케리어주파수를 분리 및 제거하고 수집 신호를 복조하여 저항 성분과 리액턴스 성분으로 분리하는 단계; 복조된 수집 신호의 신호대잡음비(SNR)를 향상시키기 위해 수집 신호의 저항 성분과 리액턴스 성분에서 AC와 DC을 분리하고 증폭을 수행하는 단계; 분리된 각 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호에 대해서 컨버터로 전달하여 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량 연산을 수행하면, 표시부를 통하여 연산된 결과를 파형이나 그래프 형태로 출력하는 단계;를 포함한다.A method for measuring cardiac output using a reactance component according to an embodiment of the present invention includes the steps of: generating a constant current source in a cardiac output measuring device, and introducing a constant current into a human body by a plurality of electrodes capable of contacting a part of the human body; Amplifying the collected signal measured by the human body; Separating and removing a carrier frequency from the amplified collection signal and demodulating the collected signal to separate it into a resistance component and a reactance component; Separating AC and DC from the resistance component and reactance component of the collected signal and performing amplification in order to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the demodulated collected signal; Transferring the separated resistance component signals and reactance component signals to a converter to convert them into digital signals; When calculating the cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV), and cardiac output, outputting the calculated result through a display unit in a waveform or graph Includes;

본 발명의 심박출량 측정 장치 및 방법은 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)를 AC 성분과 DC 성분으로 분리하여 리액턴스를 해석하고 심박출량을 측정할 수 있는 장점이 있다.The apparatus and method for measuring cardiac output of the present invention has the advantage of being able to analyze reactance and measure cardiac output by separating the resistance component signal (I) and the reactance component signal (Q) into an AC component and a DC component.

또한, 본 발명은 대역 필터링 및 증폭을 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리된 신호에 대해서 각각 수행함으로써, 잡음에 덜 민감하고 강인하도록 위상 차이를 이용한 리액턴스 성분의 검출에 의해 잡음이 억제된 무결성 심박출량을 출력할 수 있어서, 심박출량 측정에 유리한 효과가 있다.In addition, the present invention performs band filtering and amplification on a signal separated into a resistance component signal and a reactance component signal, respectively, so that noise is suppressed by detecting a reactance component using a phase difference so as to be less sensitive and robust to noise. Since the stroke amount can be output, there is an advantageous effect in measuring the cardiac output.

임피던스 해석 방법과 리액턴스 해석 방법에 의한 심박출량 신호는 심장박동에 따라 반복되는 주기가 측정자가 움직이지 않는 안정 상태에서 유사하게 측정되지만, 과호흡과 같은 미세한 움직임에도 임피던스 해석 방법에 의한 심박출량 신호가 왜곡이 발생하게 되므로 임피던스 해석 방법보다 본 발명의 리액턴스 해석 방법이 상대적으로 해석에 유리한 효과가 있다. The cardiac output signal by the impedance analysis method and the reactance analysis method is similarly measured in a stable state in which the measurer is not moving, but the cardiac output signal by the impedance analysis method is Since distortion occurs, the reactance analysis method of the present invention has a relatively advantageous effect in the analysis than the impedance analysis method.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박출량 측정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 SNR향상부의 내부 구성을 세부적으로 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 오프셋제거및증폭부의 내부 구성을 세부적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박출량 측정 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 심박출량 측정 장치를 이용하여 측정된 신호에서 리액턴스 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 심박출량 측정 방법에 의해 심박출량을 실제 측정한 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 리액턴스 해석 방법에 의한 심박출량 신호와 임피던스 해석 방법에 의한 심박출량 신호의 비교 측정 예를 보여주는 도면이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus for measuring cardiac output according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing in detail the internal configuration of the SNR improving unit of FIG. 1.
3 is a view showing in detail the internal configuration of the offset removal and amplification unit of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for measuring cardiac output according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a reactance phase difference in a signal measured using the cardiac output measuring apparatus of the present invention.
6 is a graph showing a comparison of the results of actual measurement of cardiac output by the method of measuring cardiac output of the present invention.
7 is a diagram showing an example of a comparison measurement of a cardiac output signal by a reactance analysis method of the present invention and a cardiac output signal by an impedance analysis method.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, or delete other elements within the scope of the same idea. Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the inventive concept. In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박출량 측정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus for measuring cardiac output according to an embodiment of the present invention.

심박출량 측정 장치는 인체(P)에 전류를 인입하여 심박출량을 측정하는 장치로, 기본적으로 인체(P)의 일부-바람직하게는 상체, 양발 또는 양손-에 접촉할 수 있는 복수의 전극을 포함하고, 전극이 접촉되는 측정 부위에 전류를 인입하여 시간에 따른 심장의 혈류량 변화에 따른 위상의 변화를 이용하여 심박출량 신호로 대변하여 심박출량을 출력할 수 있도록 구성된다. The cardiac output measuring device is a device that measures cardiac output by drawing current into the human body P, and basically includes a plurality of electrodes that can contact a part of the human body P-preferably the upper body, both feet, or both hands. And, it is configured to draw a current into a measurement part where the electrode is in contact, and output a cardiac output by representing a cardiac output signal by using a change in phase according to a change in the blood flow rate of the heart over time.

또한 심박출량 측정 장치는 측정 부위의 다양성을 위해 양발을 측정부위로 하는 저울계 형태, 양손을 측정 부위로 하기 위해 손에 쥐는 형태인 핸드헬드형으로 제작되거나, 양손이나 상체를 측정부위로 하는 집게 형태 등으로 제작될 수 있다.In addition, the cardiac output measuring device is manufactured in the form of a scale that uses both feet as the measurement site for the diversity of measurement areas, a handheld type that holds both hands as the measurement area, or clamps that use both hands or upper body as the measurement area. It can be manufactured in a shape or the like.

예시적으로 양발을 이용하여 심박출량을 측정하는 저울계 형태는 한쪽 발에 전류를 흘려 보내고 반대측 발에 도달한 시간을 이용하여 심박출량을 측정할 수 있으며, 양손을 이용하여 심박출량을 측정하는 핸드헬드 형태는 양손에 전류를 흘려보내어 전기적 변화를 이용하여 심박출량을 측정할 수 있다.For example, in the form of a scale that measures cardiac output using both feet, a current is passed through one foot and the cardiac output can be measured using the time it reaches the other foot, and a hand that measures the cardiac output using both hands The Held type allows current to flow through both hands, and the cardiac output can be measured using electrical changes.

또한 심박출량 측정 장치는 심박출량을 측정하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 사인파생성부(100), 대역통과필터(BPF, 110), 정전류생성부(200), 계측증폭부(300), 저잡음증폭부(400), 신호복조부(500), SNR향상부(600), 컨버터(ADC, 700), 연산부(800), 표시부(900)를 포함한다.In addition, the cardiac output measurement device includes a sine wave generation unit 100, a band pass filter (BPF, 110), a constant current generation unit 200, a measurement amplification unit 300, as shown in FIG. 1 in order to measure the cardiac output. A low noise amplification unit 400, a signal demodulation unit 500, an SNR enhancement unit 600, a converter (ADC, 700), an operation unit 800, and a display unit 900 are included.

사인파생성부(100)는 인체(P)에 전극을 흘려보내기 위해 예컨대 100 KHz(킬로헤르츠)로, 주파수와 크기가 조절된 사인파를 발생시킬 수 있다.The sine wave generator 100 may generate a sine wave with a frequency and a size of, for example, 100 KHz (kilohertz) in order to flow an electrode through the human body P.

대역통과필터(BPF, 110)는 사인파를 해당 대역이 아닌 잡음이 포함된 대역에 대해서 필터링하기 위해 마련되며, 정전류생성부(200)는 대역통과필터(110)를 통과한 사인파를 인체(P)에 보낼 적합한 전류인 1 mA의 정전류로 정밀하고 안정적으로 변환하여 인체(P)에 공급할 수 있다.The band pass filter (BPF, 110) is provided to filter the sine wave for a band containing noise other than the corresponding band, and the constant current generator 200 transmits the sine wave passing through the band pass filter 110 to the human body (P). It can be accurately and stably converted into a constant current of 1 mA, which is a suitable current to be sent to, and supplied to the human body (P).

계측증폭부(300)는 인체(P)에서 측정된 전기적 수집 신호를 증폭하는 역할을 수행하며, 저잡음증폭부(400)는 계측증폭부(300)에서 증폭된 수집 신호에서 저잡음을 증폭하는 역할을 수행한다.The measurement amplification unit 300 amplifies the electrical collection signal measured by the human body P, and the low noise amplification unit 400 amplifies the low noise from the collected signal amplified by the measurement amplification unit 300. Perform.

신호복조부(500)는 저잡음증폭부(400)에서 증폭된 수집 신호를 복조하며, 케리어주파수를 분리하고 저항 성분과 리액턴스 성분으로 분리하며, SNR향상부(600)로 전달한다.The signal demodulation unit 500 demodulates the collected signal amplified by the low noise amplification unit 400, separates the carrier frequency, separates it into a resistance component and a reactance component, and transmits it to the SNR improving unit 600.

SNR향상부(600)는 신호복조부(500)에서 복조된 수집 신호의 신호대잡음비(SNR)를 향상시키기 위해 수집 신호의 저항 성분과 리액턴스 성분에서 AC와 DC을 분리하고 증폭하기 위해 마련된다.The SNR improving unit 600 is provided to separate and amplify AC and DC from the resistance component and reactance component of the collected signal in order to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the collected signal demodulated by the signal demodulation unit 500.

컨버터(700)는 SNR향상부(600)에 의해 신호대잡음비가 향상된 아날로그 신호 형태인 수집 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.The converter 700 serves to convert a collected signal in the form of an analog signal with an improved signal-to-noise ratio by the SNR improving unit 600 into a digital signal.

연산부(800)는 측정된 수집 신호에 대해 본 발명의 리액턴스 방법으로 해석하고 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량를 연산한다.The calculation unit 800 interprets the measured collected signal by the reactance method of the present invention and calculates the cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV), and cardiac output. .

표시부(900)는 연산부(800)에서 계산된 결과를 수치, 파형, 그래프 형태를 시간 주기로 화면상에 출력할 수 있다.The display unit 900 may output a result calculated by the calculation unit 800 in a form of a number, a waveform, and a graph on the screen in a time period.

도 2는 도 1의 SNR향상부의 내부 구성을 세부적으로 보인 블록도이다.2 is a block diagram showing in detail the internal configuration of the SNR improving unit of FIG. 1.

SNR향상부(600)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복조된신호부(610), 저대역통과필터(620), 오프셋제거및증폭부(630), 버퍼(650), 신호출력부(660)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2, the SNR improving unit 600 includes a demodulated signal unit 610, a low-pass filter 620, an offset removal and amplification unit 630, a buffer 650, and a signal output unit 660. ) Can be included.

복조된신호부(610)는 인체의 수집 신호에서 임피던스성분 신호 중 도 5와 같이 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하는 역할을 수행한다. 이때, 혈류량, 심장의 운동에 의해 변화하는 위상 차이(Phase difference)를 이용하여 심박출량 변화량을 감지할 수 있다. 즉, 신호복조부(500)에 의해 분리된 저항 성분 신호와 임피던스 성분 신호의 위상 차이를 이용하여 심박출량의 변화량을 감지하는 것이다.The demodulated signal unit 610 serves to separate the collected signal from the human body into a resistance component signal and a reactance component signal as shown in FIG. 5 among the impedance component signals. At this time, the amount of change in cardiac output may be detected using a phase difference that changes due to blood flow and movement of the heart. That is, by using the phase difference between the resistance component signal and the impedance component signal separated by the signal demodulation unit 500, the amount of change in cardiac output is sensed.

저대역통과필터(620)는 두 개로 구비되어, 각각 저항성분 신호 및 리액턴스성분 신호의 AC 영역을 분리하기 위해 마련된다.Two low-pass filters 620 are provided to separate the AC regions of the resistance component signal and the reactance component signal, respectively.

오프셋제거및증폭부(630)는 저항성분 신호 및 리액턴스성분 신호에 대해서 각각 AC 성분을 획득하기 위한 오프셋 제거 및 증폭을 수행하기 위해 이중으로 구비된다.The offset removal and amplification unit 630 is dually provided to perform offset removal and amplification for acquiring AC components for the resistance component signal and the reactance component signal, respectively.

버퍼(650)는 오프셋제거및증폭부(630, 633) 후단에 마련되어 수집 신호의 크기, 단위를 정합하거나 상호 균형을 맞추기 위한 완충기로서 마련될 수 있다.The buffer 650 may be provided at the rear end of the offset removal and amplification units 630 and 633 and may be provided as a buffer for matching the size and unit of the collected signal or balancing each other.

신호출력부(660)는 분리된 DC성분 및 AC성분의 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호 각각에 대해서 각각 구비된 컨버터(700)로 전달하여 디지털 신호로 변환함으로써 신호대잡음비가 향상된 형태로 심박출량 출력이 가능하도록 제공할 수 있다.The signal output unit 660 transmits each of the separated DC component and AC component resistance component signals and reactance component signals to the converter 700 provided respectively and converts them into digital signals, thereby outputting cardiac output in a form with an improved signal-to-noise ratio. It can be provided as possible.

본 발명의 리액턴스 해석 방법에 의하여 신호대잡음비가 향상된 형태로 심박출량이 가능한 이유는 임피던스 해석 방법은 절대적인 신호 상태, 크기에 결과가 의존되어서 미세한 잡음도 결과에 직접적인 영향을 받는 반면에, 리액턴스 해석 방법은 인체 내 커패시터 성분에 의해 변화하는 주파수 천이를 계측하는 방식으로서, 상대적으로 잡음에 영향에서 자유롭기 때문이다.The reason why cardiac output is possible in the form of an improved signal-to-noise ratio by the reactance analysis method of the present invention is that the impedance analysis method depends on the result of the absolute signal state and size, so that even minute noise is directly affected by the result, whereas the reactance analysis method is This is because it is a method of measuring the frequency shift that changes by the capacitor component in the human body, and is relatively free from the influence of noise.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, I는 높은 신호대잡음비로 해석되는 저항성분 신호이고, IDC는 DC성분의 저항성분 신호이고 IAC는 AC성분의 저항성분 신호이고, G는 SNR향상부(600)의 증폭율이다.Here, I is a resistance component signal interpreted as a high signal-to-noise ratio, I DC is a resistance component signal of a DC component, I AC is a resistance component signal of an AC component, and G is an amplification factor of the SNR improving unit 600.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Q는 높은 신호대잡음비로 해석되는 리액턴스성분 신호이고, QDC는 DC성분의 리액턴스성분 신호이고 QAC는 AC성분의 리액턴스성분 신호이고, G는 SNR향상부(600)의 증폭율이다.Here, Q is a reactance component signal interpreted as a high signal-to-noise ratio, Q DC is a reactance component signal of a DC component, Q AC is a reactance component signal of an AC component, and G is an amplification factor of the SNR improving unit 600.

나아가, 증폭율(G)은 OPAMP에 의해 입력될 수 있으며, 증폭율 수치는 예시적으로 200이 될 수 있다.Furthermore, the amplification factor (G) may be input by OPAMP, and the amplification factor value may be 200 as an example.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 오프셋제거및증폭부(630)의 내부 구성을 세부적으로 보인 도면이다.3 is a diagram showing in detail the internal configuration of the offset removal and amplification unit 630 of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

오프셋제거및증폭부(630)는 고대역통과필터(HPF, 631), 제1증폭부(632)를 더 포함한다.The offset removal and amplification unit 630 further includes a high pass filter (HPF) 631 and a first amplification unit 632.

고대역통과필터(631)는 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)에서 저대역 잡음을 제거하기 위해 마련될 수 있다.The high-pass filter 631 may be provided to remove low-band noise from the resistance component signal I and the reactance component signal Q.

제1증폭부(632)는 고대역통과필터(631)를 통과한 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)는 각각 증폭하여 신호출력부(660)로 전달될 수 있다.The first amplification unit 632 may amplify the resistance component signal I and the reactance component signal Q that have passed through the high-pass filter 631 and transmit them to the signal output unit 660.

이와 같이, 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)을 AC 성분과 DC 성분으로 분리하고, 대역 필터링 및 증폭을 AC 성분과 DC 성분의 분리된 신호에 대해서 각각 수행한다. In this way, the resistance component signal I and the reactance component signal Q are separated into an AC component and a DC component, and band filtering and amplification are performed on the separated signals of the AC component and the DC component, respectively.

본 발명의 리액턴스 해석 방법에 이용하여 심박출량에 의한 시간에 따라 변화하는 생체신호(St)는 다음 [수학식 3]과 같이 해석된다. The biosignal (S t ) that changes with time due to the cardiac output using the reactance analysis method of the present invention is interpreted as shown in [Equation 3] below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서

Figure pat00004
는 케리어 주파수,
Figure pat00005
는 시간에 따라 변화하는 위상,
Figure pat00006
는 해석하고 싶은 위상차,
Figure pat00007
는 주파수와 위상차로 변환하는 이득값이다.here
Figure pat00004
Is the carrier frequency,
Figure pat00005
Is the phase that changes with time,
Figure pat00006
Is the phase difference you want to interpret,
Figure pat00007
Is the gain value converted to the frequency and phase difference.

위상차를 평가하기 위해 기준이 되는 로컬 오실레이터의

Figure pat00008
는 시간에 따라
Figure pat00009
만큼 위상이 변하게 되고, 신호복조부(500)에서 이를 측정한다. Of the local oscillator, which is the basis for evaluating the phase difference.
Figure pat00008
Depending on the time
Figure pat00009
The phase is changed by the amount, and the signal demodulation unit 500 measures it.

복조된 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)를 통해 최종 위상은

Figure pat00010
와 같이 해석된다. Through the demodulated resistance component signal (I) and reactance component signal (Q), the final phase is
Figure pat00010
It is interpreted as

해석된 리액턴스 위상값은 0.1˚ 수준의 미세한 변화를 측정하기 때문에 추가적으로 신호대잡음비(SNR)를 높여 신호의 신뢰성을 높이는 복조된신호부(610)를 통과한다.The analyzed reactance phase value passes through the demodulated signal unit 610, which increases signal reliability by additionally increasing the signal-to-noise ratio (SNR) because it measures a minute change at the level of 0.1°.

인체 내부 유체(혈류, 체액 등) 및 장기(심장, 혈관, 폐 등)에 의해 발생하는 세포막 커패시터의 변화로 위상 차이가 발생한다. 계산된 리액턴스 위상변화를 통해 심박출량(SV)을 아래 [수학식 4]와 같이 추정할 수 있다.Phase difference occurs due to changes in cell membrane capacitors caused by internal fluids (blood flow, body fluids, etc.) and organs (heart, blood vessels, lungs, etc.) of the human body. Through the calculated reactance phase change, the cardiac output (SV) can be estimated as shown in [Equation 4] below.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, SV는 1회 심박출량, k는 비례상수, LVET는 좌심실 개방시간, Φ는 위상이다. LVET는 도 5의

Figure pat00012
신호에서 대동맥 판막 개방지점인 B점과 대동맥 판막 폐쇄지점인 X점의 시간으로 해석된다. 도 5에서 B는
Figure pat00013
신호의 영점이고(Zero cross point), X는
Figure pat00014
인 C점을 기준으로 음의피크점을 나타낸다.Here, SV is the one-time cardiac output, k is the proportional constant, LVET is the left ventricle opening time, and Φ is the phase. LVET of Figure 5
Figure pat00012
In the signal, it is interpreted as the time of the aortic valve opening point B point and the aortic valve closing point X point. In Figure 5 B is
Figure pat00013
Is the zero cross point of the signal, and X is
Figure pat00014
It represents the negative peak point based on the point C.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박출량 측정 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a method for measuring cardiac output according to an embodiment of the present invention.

먼저, 심박출량 측정 장치는 정전류원을 생성하고, 인체(P) 일부(상체, 양발 또는 양손)에 접촉할 수 있는 복수의 전극이 부착되면, 정전류가 인체(P)로 인입된다(S100).First, the cardiac output measuring apparatus generates a constant current source, and when a plurality of electrodes capable of contacting a part of the human body P (upper body, both feet, or both hands) are attached, a constant current is introduced into the human body P (S100).

인체(P)에서 측정된 전기적 수집 신호를 증폭한다(S102).The electrical collection signal measured by the human body P is amplified (S102).

증폭된 수집 신호에서 케리어주파수를 분리 및 제거하고 수집 신호를 복조하여 저항 성분과 리액턴스 성분으로 분리한다(S104).The carrier frequency is separated and removed from the amplified collection signal, and the collected signal is demodulated and separated into a resistance component and a reactance component (S104).

복조된 수집 신호의 신호대잡음비(SNR)를 향상시키기 위해 수집 신호의 저항 성분과 리액턴스 성분에서 AC와 DC을 분리하고 증폭을 수행한다(S106).In order to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the demodulated collected signal, AC and DC are separated from the resistance component and reactance component of the collected signal and amplified (S106).

또한, 분리된 각 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호에 대해서 컨버터(700)로 전달하여 디지털 신호로 변환된다(S108).In addition, each separated resistance component signal and reactance component signal are transmitted to the converter 700 and converted into digital signals (S108).

연산부(800)에서 디지털 신호로 변환된 수집 신호에 대하여 리액턴스 해석 방법을 이용하여 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량 연산을 수행하면, 표시부(900)를 통하여 연산된 결과로서, 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량을 파형이나 그래프 형태로 출력된다(S110).Cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV), cardiac output calculation using a reactance analysis method for the collected signal converted into a digital signal in the calculation unit 800 When is performed, as a result calculated through the display unit 900, cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV), and cardiac output are converted into waveforms or graphs. It is output (S110).

아래 표 1은 임피던스 해석 방법 기반의 의료기기로 측정한 결과와 본 발명의 리액턴스 해석 방법을 이용한 심박출량 측정 장치의 심박출량 측정 결과를 비교한 예시이며, 비교예 1은 Kubicek 방정식을 이용한 것이고, 비교예 2는 Sramek 방정식을 이용한 것이다(Stroke volume equation for impedance cardiography, Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43 참조).Table 1 below is an example of comparing the result of measurement with a medical device based on the impedance analysis method with the result of cardiac output measurement of the cardiac output measurement device using the reactance analysis method of the present invention, and Comparative Example 1 is using the Kubicek equation. Example 2 uses the Sramek equation (see Stroke volume equation for impedance cardiography, Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43).

본 발명에서 적용한 방식은 키, 몸무게를 활용한 파라미터를 BMI로 변경한 수정된 Sramek 수식으로 측정한 결과이며, 측정수식은 다음 수학식 5와 같다.The method applied in the present invention is a result of measurement using a modified Sramek equation in which parameters using height and weight are changed to BMI, and the measurement equation is as shown in Equation 5 below.

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서,

Figure pat00016
는 이상적인 BMI지수를 나눈 값
Figure pat00017
, L은 센서 측정거리이다. 또한, k는 비례상수, LVET는 좌심실 개방시간, Φ는 위상이며, LVET는 도 5의
Figure pat00018
신호에서 대동맥 판막 개방지점인 B점과 대동맥 판막 폐쇄지점인 X점의 시간으로 해석된다. 도 5에서 B는
Figure pat00019
신호의 영점이고(Zero cross point), X는
Figure pat00020
인 C점을 기준으로 음의피크점을 나타낸다.here,
Figure pat00016
Is the value divided by the ideal BMI index
Figure pat00017
, L is the sensor measurement distance. In addition, k is the proportional constant, LVET is the left ventricle opening time, Φ is the phase, and LVET is shown in FIG.
Figure pat00018
In the signal, it is interpreted as the time of the aortic valve opening point B point and the aortic valve closing point X point. In Figure 5 B is
Figure pat00019
Is the zero cross point of the signal, and X is
Figure pat00020
It represents the negative peak point based on the point C.

Figure pat00021
Figure pat00021

또한, 도 6은 본 발명의 심박출량 측정 방법에 의해 심박출량을 실제 측정한 결과를 비교하여 나타낸 그래프로, 표 1과 같이 인체(P)의 키와 몸무게를 기준으로 본 발명의 심박출량 측정결과 값과 대조군을 이루는 비교예1,2를 심박출량의 정확도가 높은 침습적 방법에 의한 측정결과와 비교해 본 결과, 본 발명의 심박출량 측정결과 값이 비교예 1 및 비교예 2에 비해서 현저히 유사한 것으로 나타남을 알 수 있다.In addition, FIG. 6 is a graph showing a comparison of the results of actual measurement of cardiac output by the method of measuring cardiac output of the present invention. As shown in Table 1, the results of measuring cardiac output of the present invention based on the height and weight of the human body P As a result of comparing the value and the control group of Comparative Examples 1 and 2 with the measurement result of the invasive method with high accuracy of cardiac output, the value of the cardiac output measurement result of the present invention was markedly similar to that of Comparative Examples 1 and 2. Can be seen.

이와같이, 본 발명의 심박출량 측정 장치는 저항성분 신호(I)와 리액턴스성분 신호(Q)을 AC 성분과 DC 성분으로 분리하고, 대역 필터링 및 증폭을 분리된 신호에 대해서 각각 수행함으로써, 잡음에 덜 민감하고 강인한 리액턴스 성분의 검출에 의해 잡음이 제거된 무결성 심박출량 신호를 출력할 수 있어서, 정확한 심박출량 측정에 유리한 효과가 있다.As described above, the cardiac output measuring apparatus of the present invention separates the resistance component signal (I) and the reactance component signal (Q) into an AC component and a DC component, and performs band filtering and amplification on the separated signals, thereby reducing noise. It is possible to output an integrity cardiac output signal from which noise is removed by detection of a sensitive and robust reactance component, which is advantageous for accurate cardiac output measurement.

특히 도 7을 참조하면, 임피던스 해석 방법과 리액턴스 해석 방법에 의한 심박출량 신호는 심장박동에 따라 반복되는 주기가 측정자가 움직이지 않는 안정상태에서 유사하게 측정되지만, 과호흡과 같은 미세한 움직임에도 임피던스 해석 방법에 의한 심박출량 신호가 왜곡이 발생하게 되므로 임피던스 해석 방법보다 본 발명의 리액턴스 해석 방법이 상대적으로 해석에 유리한 효과가 있다.In particular, referring to FIG. 7, the cardiac output signal according to the impedance analysis method and the reactance analysis method is similarly measured in a stable state in which the measurer is not moving, but the impedance analysis is performed even for minute movements such as hyperventilation. Since the cardiac output signal is distorted by the method, the reactance analysis method of the present invention has a relatively advantageous effect in the analysis than the impedance analysis method.

100 : 사인파생성부 110 : 대역통과필터
200 : 정전류생성부 300 : 계측증폭부
400 : 저잡음증폭부 500 : 신호복조부
600 : SNR향상부 610 : 복조된신호부
620 : 저대역통과필터 630 : 오프셋제거및증폭부
631 : 고대역통과필터 632 : 제1증폭부
650 : 버퍼 660 : 신호출력부
700 : 컨버터 800 : 연산부
900 : 표시부 P : 인체100: sine wave generator 110: band pass filter
200: constant current generation unit 300: measurement amplification unit
400: low noise amplification unit 500: signal demodulation unit
600: SNR improving unit 610: demodulated signal unit
620: low-pass filter 630: offset removal and amplification unit
631: high pass filter 632: first amplification unit
650: buffer 660: signal output unit
700: converter 800: calculation unit
900: display P: human body

Claims (6)

인체 일부에 접촉할 수 있는 복수의 전극을 포함하고, 전극이 접촉되는 측정 부위에 전류를 인입하여 전기적인 수집 신호에서 시간에 따른 심장의 혈류량 변화에 따른 위상의 변화를 이용하여 심박출량을 측정할 수 있으며,
상기 수집 신호는 신호에 포함된 임피던스성분 신호 중 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하고, 각 분리된 신호에 대한 잡음 필터링 과정을 거쳐 심박출량으로 출력되는 것을 특징으로 하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치.It includes a plurality of electrodes that can contact a part of the human body, and a current is drawn into a measurement area where the electrodes are in contact, and the cardiac output can be measured using a change in phase according to a change in the blood flow of the heart over time in an electrical collection signal. Can,
The collected signal is divided into a resistance component signal and a reactance component signal among the impedance component signals included in the signal, and is output as cardiac output through a noise filtering process for each separated signal. Device. 제1항에 있어서,
인체에 전극을 흘려보내기 위해 주파수와 크기가 조절된 사인파를 발생시키는 사인파생성부;
상기 사인파를 해당 대역이 아닌 잡음이 포함된 대역에 대해서 필터링하기 위해 마련되는 대역통과필터;
상기 대역통과필터를 통과한 사인파의 출력을 정전류로 변환하여 인체에 공급하는 정전류생성부;
인체에서 측정된 전기적 신호인 수집 신호를 증폭하는 계측증폭부;
상기 계측증폭부에서 증폭된 수집 신호에서 저잡음을 증폭하는 저잡음증폭부;
상기 저잡음증폭부에서 증폭된 수집 신호를 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 복조하는 신호복조부;
상기 신호복조부에서 복조된 수집 신호의 신호대잡음비를 향상시키기 위해 수집 신호의 성분을 분리하고 잡음 필터링을 위해 마련된 SNR향상부;
상기 SNR향상부에 의해 신호대잡음비가 향상된 수집 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터;
상기 수집 신호에 대해 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV), 심박출량을 연산하는 연산부; 및
상기 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV) 또는 심박출량을 화면상에 출력하는 표시부를 포함하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치.The method of claim 1,
A sine wave generator for generating a sine wave whose frequency and size are adjusted to flow the electrode through the human body;
A bandpass filter provided to filter the sine wave for a band containing noise other than a corresponding band;
A constant current generation unit converting the output of the sine wave passing through the band pass filter into a constant current and supplying it to the human body;
A measurement amplification unit that amplifies a collection signal, which is an electrical signal measured by the human body;
A low noise amplification unit for amplifying low noise from the collected signal amplified by the measurement amplification unit;
A signal demodulator for demodulating the collected signal amplified by the low noise amplification unit into a resistance component signal and a reactance component signal;
An SNR improving unit provided for separating a component of the collected signal and filtering noise in order to improve the signal-to-noise ratio of the collected signal demodulated by the signal demodulator;
A converter for converting a collected signal having an improved signal-to-noise ratio by the SNR improving unit into a digital signal;
A calculation unit for calculating a cardiac index, a left ventricular ejection time, a cardiac output index, a cardiac output index, a heart rate, a cardiac output (SV), and a cardiac output with respect to the collected signal; And
Heart rate measurement device using a reactance component comprising a display unit for outputting the heart index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV) or cardiac output on a screen. 제2항에 있어서,
상기 SNR향상부는
상기 수집 신호에서 임피던스성분 신호 중 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호로 분리하는 복조된신호부;
상기 각 저항성분 신호 및 리액턴스성분 신호의 고대역 잡음을 필터링하기 위해 마련된 저대역통과필터;
상기 저항성분신호 및 리액턴스성분 신호에 대해서 각각 오프셋 제거 및 증폭을 수행하는 오프셋제거및증폭부;
상기 오프셋제거및증폭부의 후단에 마련되어 수집 신호의 크기, 단위를 정합하거나 상호 균형을 맞추기 위한 버퍼; 및
상기 분리된 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호 각각에 대해서 각각 구비된 컨버터로 전달하는 신호출력부를 더 포함하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치.The method of claim 2,
The SNR improvement unit
A demodulated signal unit for separating the collected signal into a resistance component signal and a reactance component signal among impedance component signals;
A low-pass filter provided to filter high-band noise of each of the resistance component signals and reactance component signals;
An offset removal and amplification unit that performs offset removal and amplification of the resistance component signal and the reactance component signal, respectively;
A buffer provided at a rear end of the offset removal and amplification unit to match or balance the size and unit of the collected signal; And
Cardiac output measuring apparatus using a reactance component further comprising a signal output unit for transmitting each of the separated resistance component signal and reactance component signal to a converter provided. 제3항에 있어서,
상기 오프셋제거및증폭부는
상기 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호에서 저대역 잡음을 제거하기 위해 마련되는 고대역통과필터; 및
상기 고대역통과필터를 통과한 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호는 각각 증폭하여 상기 신호출력부로 전달하는 제1증폭부를 더 포함하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치.The method of claim 3,
The offset removal and amplification unit
A high-pass filter provided to remove low-band noise from the resistance component signal and the reactance component signal; And
A cardiac output measurement device using a reactance component further comprising a first amplifying unit for amplifying each of the resistance component signal and the reactance component signal passing through the high-pass filter and transmitting them to the signal output unit. 제1항에 있어서,
상기 심박출량 측정 장치는
상체, 양발 또는 양손에 전류를 인입하여 리액턴스 해석 방법을 이용하여 심박출량을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 장치.The method of claim 1,
The cardiac output measuring device
Cardiac output measurement device using a reactance component, characterized in that the cardiac output can be measured using a reactance analysis method by introducing current into an upper body, both feet, or both hands. 심박출량 측정 장치에서 정전류원을 생성하고, 인체 일부에 접촉할 수 있는 복수의 전극에 의해 정전류가 인체로 인입되는 단계;
인체에서 측정된 수집 신호를 증폭하는 단계;
상기 증폭된 수집 신호에서 케리어주파수를 분리 및 제거하고 수집 신호를 복조하여 저항 성분과 리액턴스 성분으로 분리하는 단계;
복조된 수집 신호의 신호대잡음비(SNR)를 향상시키기 위해 수집 신호의 저항 성분과 리액턴스 성분에서 AC와 DC을 분리하고 증폭을 수행하는 단계;
분리된 각 저항성분 신호와 리액턴스성분 신호에 대해서 컨버터로 전달하여 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
상기 심지수, 좌심실박출시간, 1회 심박출량지수, 심박출량지수, 심박동수, 1회심박출량(SV) 또는 심박출량 연산을 수행하면, 표시부를 통하여 연산된 결과를 파형이나 그래프 형태로 출력하는 단계를 포함하는 리액턴스 성분을 이용한 심박출량 측정 방법.Generating a constant current source in a cardiac output measuring device, and introducing a constant current into a human body by a plurality of electrodes that may contact a part of the human body;
Amplifying the collected signal measured by the human body;
Separating and removing a carrier frequency from the amplified collection signal and demodulating the collected signal to separate it into a resistance component and a reactance component;
Separating AC and DC from the resistance component and reactance component of the collected signal and performing amplification in order to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the demodulated collected signal;
Transferring the separated resistance component signals and reactance component signals to a converter to convert them into digital signals; And
When the cardiac index, left ventricular ejection time, one-time cardiac output index, cardiac output index, heart rate, one-time cardiac output (SV) or cardiac output calculation is performed, outputting the calculated result through the display unit in the form of a waveform or graph Cardiac output measurement method using a reactance component comprising a.
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