KR20220102231A - Electronic stethoscope with electrocardiogram(ECG) device - Google Patents

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KR20220102231A
KR20220102231A KR1020210004327A KR20210004327A KR20220102231A KR 20220102231 A KR20220102231 A KR 20220102231A KR 1020210004327 A KR1020210004327 A KR 1020210004327A KR 20210004327 A KR20210004327 A KR 20210004327A KR 20220102231 A KR20220102231 A KR 20220102231A
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Abstract

The present invention relates to an electronic stethoscope measuring a bio-signal such as a cardiac sound or pulmonary sound based on an electrocardiogram (ECG) waveform and, more specifically, to an electronic stethoscope for measuring an accurate bio-signal by providing a function of displaying an ECG measurement and waveform to a function of listening to a cardiac sound, a main function of the electronic stethoscope and by removing noise based on the function.

Description

심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기{Electronic stethoscope with electrocardiogram(ECG) device }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.The present invention relates to an electronic stethoscope that accurately measures bio-signals such as heart sounds or lung sounds based on an electrocardiogram (ECG) waveform, and more particularly, to the heart sound listening function, which is the main function of the electronic stethoscope. It relates to an electronic stethoscope for measuring accurate biosignals by giving a function and removing noise based on it.

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.The stethoscope, which is one of the diagnostic instruments used by doctors to examine the symptoms of a patient's illness by listening to the sounds generated by the internal organs It refers to the examination instrument used for In general, a stethoscope consists of a bell for listening to a sound in the 20-200 Hz band, a diaphragm for listening to a sound in the 200-1000 Hz band, a tube that delivers the sound of the bell and the diaphragm, and binaural and sounds in the diagnostician's ear. It may include an ear tip that is inserted to deliver the. An electronic stethoscope has been developed to solve the problem that such a stethoscope does not accurately transmit sound in a low frequency band. The electronic stethoscope converts the sound inside the body into an electric signal and amplifies it, while filtering high and low frequencies to make it optimal, converting the sound signal and delivering it. Although the acoustic stethoscope is made in various structures and principles, the electronic stethoscope is made according to the same principle.

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.However, according to the contents disclosed in the prior art, the electronic stethoscope includes a circuit for noise removal, frequency selection and amplification, Bluetooth communication is possible, Bluetooth earphones can be applied as it is, and simultaneously listening to different objects and recording them in a computer features that can be done.

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.Because the conventional stethoscope listens only to the sounds generated by the internal organs of the human body and examines them, it is difficult to make an accurate diagnosis, and there are cases where the facts are wrongly judged due to a misdiagnosis. However, since there is a lack of technology to clearly separate and remove bio-signals and noise, such as removing the actual necessary bio-signals as noise, there were many cases of misdiagnosis.

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.In addition, as a simple diagnostic device, the stethoscope is a medical device that is highly dependent on the diagnostician's personal experience. While having portability, the utility value can be maximized when personal experiences and various types of accumulated data are used.

대한민국 공개특허번호 제10-2020-0122494호(공개일자 2020년10월28일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0122494 (published on October 28, 2020) 대한민국 공개특허번호 제20-2020-0002297호(공개일자 2020년10월20일)Republic of Korea Patent Publication No. 20-2020-0002297 (published on October 20, 2020)

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.An object of the present invention is to improve the problems in the prior art, remove noise based on a waveform obtained from an electrocardiogram (ECG) electrode, and utilize various biosignals such as electrocardiogram/heart sound/body temperature/pulse The purpose of this is to provide an electrocardiogram waveform-based electronic stethoscope that can obtain accurate heart sounds and prevent misdiagnosis.

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.The electrocardiogram waveform-based electronic stethoscope consists of two electrodes for measuring an electrocardiogram (ECG) and a microphone for measuring heart sounds, and the electrocardiogram (ECG) measuring electrode is an upper electrode layer made of a conductive material to transmit a signal. A transmission line 111 that is coupled to the upper electrode layer 110 and transmits the measured signal to the receiving device, a dielectric layer 130 made of a biocompatible material that is coated on one side of the upper electrode layer 110 and is in direct contact with the skin, a reference point It consists of a lower electrode layer 120 providing and the microphone is configured to be directly connected to the electrode or to be connected by maintaining a predetermined interval, and the two electrodes are coupled adjacent to each other or separated from each other to be movable to the organ to be diagnosed.

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.The electrocardiogram-based electronic stethoscope of the present invention not only removes noise based on the waveform obtained from the electrocardiogram (ECG) electrode, but also acquires various biosignals such as electrocardiogram/heart sound/body temperature/pulse at the same time to provide accurate biosignals including heart sound. It has the effect of preventing misdiagnosis by using it.

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 관계도1 is an electronic stethoscope separation and combination according to the present invention.
Figure 2 is an exploded view of the electronic stethoscope according to the present invention.
3 is an electrocardiogram measuring electrode according to the present invention;
4 is a signal processing block diagram of the present invention;
5 is a diagram of a relationship between heart sound and an electrocardiogram signal;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the embodiments are for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

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. 1 shows the shape of the electronic stethoscope of the present invention, which is composed of a main stethoscope and a sub stethoscope each including an electrocardiogram measuring electrode. For this purpose, not only can the two stethoscopes be combined and used, but also the main stethoscope can be separated and perform the same function as a general stethoscope, so that a medical practitioner can make a diagnosis using the main stethoscope as a general stethoscope.

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.In addition, the main stethoscope can function as a stethoscope without a separate diaphragm by having the electrocardiogram measuring electrode also serves as a tremor plate as shown in FIG. The electronic stethoscope of the main or sub, which can be separated from each other, can communicate with each other by wire or wireless, so that a medical person can see and hear bio-signals such as electrocardiogram, temperature, and pulse at the same time by using it and make a comprehensive diagnosis. transmission is possible.

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.In addition, by placing the two separate stethoscopes on the organs to be heard, it is possible to hear and diagnose the sounds of other organs, including lung sounds, in addition to the heart sounds. In this case, it can be used based on the difference in amplitude of the ECG waveform according to respiration rather than the ECG waveform. Since bio-signals are acquired first, noise can be removed based on the ECG waveform and accurate heart sounds can be measured.

도 2는 본 발명의 메인 청진기(200)의 분해도로서 심전도(ECG) 측정전극(203), 떨림판(202), 마이크로폰(201)으로 구성되어 있다.2 is an exploded view of the main stethoscope 200 of the present invention, and is composed of an electrocardiogram (ECG) measuring electrode 203 , a vibration plate 202 , and a microphone 201 .

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.The electrocardiogram (ECG) measuring electrode 100 is coupled to the upper electrode layer 110 and the upper electrode layer 110 to form a sensing unit electrode using a conductive material to transmit a signal as shown in FIG. A transmission line 111 that transmits the received signal to the receiving device, a dielectric layer 130 that is a biocompatible material that is coated on one side of the upper electrode layer 110 and is in direct contact with the skin and accumulates electric charge, friction caused by clothes or fibers, etc. A lower electrode layer 120 forming a ground electrode made of a conductive material for electrical cancellation and providing a reference point for a signal, a ground line 121 coupled to the lower electrode layer 120 and connected to a ground for a reference potential; It is formed in a very thin plate shape of less than 1 mm including the insulating layer 140 serving as an insulating function between the upper electrode and the lower electrode, and is configured to form a hole of a certain size in the middle to facilitate sound transmission.

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.In addition, the electrocardiogram (ECG) measuring electrode 100 is directly connected to the vibration plate 202 that transmits sound through vibration or can be configured by forming a space of several tens of micrometers, and the vibration plate is omitted as described above. In addition, the electrocardiogram electrode itself can be configured to serve as a tremor plate.

상기 마이크로폰(201)의 경우 청진기 본체와 떨림판(202) 사이에 설치되지만 심전도(ECG) 측정전극(100)과 떨림판(202) 사이에 설치되는 것도 가능하다.Although the microphone 201 is installed between the stethoscope body and the vibration plate 202 , it may be installed between the electrocardiogram (ECG) measuring electrode 100 and the vibration plate 202 .

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.All bio-signals can be used by being connected to the electrode 100 and the microphone 202 by wire, but for the convenience of portability and diagnosis, it is configured to transmit data to an app or server through wireless communication (Bluetooth or Wi-Fi).

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.In addition, in the electronic stethoscope according to the present invention, medical personnel can not only directly listen to the signal received through the earphone, but also install a small speaker in the electronic stethoscope of the present invention to hear it directly through the speaker, not the earphone, and as described above Data is transmitted to the app or server through wireless communication (Bluetooth or Wi-Fi) so that it can be listened to through a speaker or viewed as a graph through a monitor.

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.4 is a block diagram of a signal processing system of the present invention. Signals obtained from two electrocardiogram electrodes 100, which are sensors for measuring electrocardiogram signals, and a microphone 201, which is an acoustic sensor for receiving cardiopulmonary sounds and other organ biosignals. A device that is in charge of processing into electrical signals such as converting into digital signals through signal processing and control and amplifying as necessary It is possible to communicate with and to observe real-time or stored data, and by comparing and analyzing various measured biosignal data with each other, it is possible to make a comprehensive diagnosis while monitoring at the same time. It is configured to enable communication through the server so that various diseases and symptoms can be analyzed and diagnosed through the

100 : 전극장치
110 : 상부 전극층 111 : 전송라인
120 : 하부 전극층 121 : 접지라인
130 : 유전체층
140 : 절연층
200 : 메인 청진기
201 : 마이크로 폰 202 : 떨림판100: electrode device
110: upper electrode layer 111: transmission line
120: lower electrode layer 121: ground line
130: dielectric layer
140: insulating layer
200 : main stethoscope
201: microphone 202: vibration board

Claims (8)

생체신호를 측정하는 장치에 있어서,
심전도(ECG)를 측정하고 전송하는 전극(100);과
진동으로 소리를 전달하는 떨림판(202);과
떨림판의 진동(소리)을 증폭하여 전달하는 마이크로 폰(201);으로 구성되는 메인청진기와 심전도를 측정하기 위한 서브청진기로 구성되어 측정된 심전도(ECG) 파형을 기준으로 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
In the device for measuring a biosignal,
Electrode 100 for measuring and transmitting an electrocardiogram (ECG); and
A vibration plate 202 that transmits sound by vibration; and
It consists of a main stethoscope consisting of a microphone 201 that amplifies and transmits the vibration (sound) of the tremor plate and a sub stethoscope for measuring an electrocardiogram to remove noise based on the measured electrocardiogram (ECG) waveform Electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope.
 제1항에 있어서,
상기 메인청진기와 서브청진기는 서로 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
According to claim 1,
Electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that the main stethoscope and the sub stethoscope can be separated from each other.
 제2항에 있어서,
상기 메인청진기는 일반 청진기로서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
3. The method of claim 2,
The main stethoscope is an electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that it can be used as a general stethoscope.
 제1항 또는 제3항에 있어서,
심전도/심음/체온/맥박의 생체신호를 동시에 획득하여 의료진단에 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
4. The method of claim 1 or 3,
Electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that it can be used for medical diagnosis by simultaneously acquiring bio-signals of electrocardiogram/heart sound/body temperature/pulse.
 제1항 또는 제3항에 있어서,
심전도 측정 전극이 떨림판기능을 겸하도록 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
4. The method of claim 1 or 3,
Electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that the electrocardiogram measuring electrode can be used to function as a tremor plate.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기의 메인 및 서브청진기는 유선 또는 무선으로 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.
3. The method of claim 1 or 2,
Electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that the main and sub stethoscope can communicate by wire or wirelessly.
 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.
4. The method of claim 1 or 3,
The electronic stethoscope is an electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that the stethoscope includes a function of storing and comparing and analyzing data through a server connected to a communication terminal.
 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기의 전자청진기는 스피커를 더 포함하여 직접 소리를 들 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도(ECG) 장치 결합 전자청진기.4. The method of claim 1 or 3,
The electronic stethoscope further includes an electrocardiogram (ECG) device combined electronic stethoscope, characterized in that it can hear the sound directly.
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