KR100964286B1

KR100964286B1 - 심장 활동 측정 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100964286B1
Application number: KR1020080035939A
Authority: KR
Inventors: 이정환; 이강휘; 이영재; 박순응; 유현복
Original assignee: 주식회사 루키스
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: KR20090110438A

Abstract

심장 활동 측정 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 전극 패치는, 접착부 상기 접착부를 관통하여 형성되며, 생체 전위 신호를 감지하기 위해 삼각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 세 개의 전극들 및 상기 접착부의 저면에 노출된 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질이 도포되어 형성되는 전해질 영역을 포함한다. 본 발명에 의해, 사용자가 심장 활동을 언제 어디서나 측정할 수 있도록 소형화한 심장 활동 측정 장치를 제공함으로써 유비쿼터스 진료 환경에 대비할 수 있도록 하는 효과가 있다.

생체 신호, 심장, 전극

Description

심장 활동 측정 방법 및 시스템{Method and system for measuring heart activity}

본 발명은 심장 혈관계 진단에 관한 것으로, 특히 심장 활동 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.

심장 활동의 측정은 심장의 이상 유무 확인, 심장 질환(예를 들어, 협심증, 심근경색, 부정맥 등) 검사를 위해 수행된다.

일반적으로, 심장의 전기적 이상을 측정하기 위하여 임상에서 사용하는 전극 유도법은 심장의 동방결절(SA 노드)에서 발생한 전기적 자극이 좌우 심실(Arium)과 좌우 심방(Ventricles)으로 전도(conduction)되면서 발생하는 생체 전위(Biopotential)를 측정하는 것으로, 측정을 위해 2개 이상의 전극이 인체 표면에 부착된다.

또한, 심장의 전기적 활동을 체표면에서 측정하기 위해서는 측정거리가 멀어질수록 높은 전압의 측정이 가능하기 때문에, 기존 임상용 심전계는 가능한 심장 에서 멀리 떨어진 오른손(RA), 왼손(LA), 그리고 왼쪽다리(LF)에서 차동으로 전압을 측정하는 방법으로 구성되어 있다.

이와 같이, 전극을 이용한 측정법으로 주로 이용되는 방식으로는 사지 전극 유도법(Standard Limb)과 2전극 측정법이 있다. 피험자의 몸에 부착하는 전극의 위치에 따라 통상적으로 LEAD I, LEAD II 및 LEAD III로 구분된다. LEAD I, II 및 III에 따른 전극 부착 방법 및 구체적인 심전도 측정 방법은 전통적으로 이용되는 일반적인 사항이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 1은 종래 기술에 따른 사지 전극 유도법을 사용한 심장 활동 측정 방법을 나타낸 도면이다.

전자기학적으로 선적분(line integral)의 경로(path)가 길면 길수록 큰 전위를 측정할 수 있으므로, 도 1에 도시된 바와 같이 사지 전극 유도법에 따르면 인체의 양쪽 팔과 양쪽 다리에 전극들(110-1 내지110-4)을 부착하고, 각 전극이 각각의 케이블(120-1 내지 120-4)을 통해 측정 장치(130)와 연결되도록 하여 심장의 전기적 활동을 측정한다.

사지 전극 유도법은 소형화가 어렵고, 잡음에 민감한 단점이 있으며, 각 전극과 케이블 간의 연결이 필요하기 때문에 이동 환경에서의 사용은 불편하므로 주로 임상용으로 사용된다.

또한 전극 부착시 전극과 피부 사이의 접촉 저항을 고려하여 전해성 젤(gel)을 사용하여 부착하지만, 장시간 사용시 젤 내부에서의 분극(polarization) 현상으로 인해 생체 신호의 왜곡이 급증한다. 따라서, 전극 부착 후 일정 시간 내에 측정되어야 하고 시간 경과시 전극을 다시 부착하여야 하는 단점이 있다. 또한 전극 사이의 거리가 최소한 10 cm 이상 확보되어야 정상적인 신호 측정이 가능한 단점도 있다.

한편, 이러한 사지 전극 유도법을 소형화하여 이동 중 사용이 가능하도록 구성한 기술도 개발되고 있다. 예를 들어, 주식회사 바이오넷에 의해서 2000년 6월 12일자로 출원되고 2002년 9월 30일자로 등록된 "휴대용 심전도 측정 장치"라는 명칭의 특허등록번호 제10-356421호는 이러한 휴대용 심전도 측정 장치를 개시하고 있다.

그러나 상기 특허등록번호 제10-356421호에 개시된 심전도 측정 장치는 의사가 이동 진료 중에 사용하는 것을 의도하는 것으로 환자가 몸에 부착하고 일상 생활 중에 심장의 전기적 활동을 측정하는 것을 의도하는 것이 아니다.

특히 이러한 일상 환경에서 심장 활동의 전기적 측정은 의사 등의 전문가에 의한 진단을 위한 심장 전기 활동 측정 수준이 아니므로 흔히 2전극 측정법을 사용하여 심박수와 같은 심장의 활동을 측정하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 2전극법을 사용한 심장 활동 측정 방법을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 2전극법은 이동 중 움직임에 의한 측정 오차를 줄이기 위해서 고무 밴드(140) 등을 이용하여 가슴 부위가 압박되도록 하고, 고무 밴드(140)에는 2개의 전극(110-5 및 110-6)의 심장의 좌우에 배치되며, 케이블(120-5 및 120-6)을 통해 측정 장치(130)에 연결된다.

그러나 고무 밴드(140)에 의한 가슴 부위 압박시에도 중력에 반한 운동을 하거나 심한 호흡 등과 같은 심한 심장 부위의 움직임이 발생하는 경우 전극이 이동되는 현상이 발생한다. 또한 2전극법 역시 전극을 부착하기 위해 고무 밴드(140) 로 심장 부위를 강하게 압박하므로 장시간 사용이 불가능하고, 단순히 심박만을 측정하기 때문에 임상용으로의 사용이 불가능하며 단순히 운동 성능(performance)이나 운동 부하 평가 등의 제한적인 범위 내에서만 사용 가능한 한계가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유비쿼터스 진료 환경에 대비하기 위해 심장 활동을 사용자가 언제 어디서나 측정할 수 있도록 소형화한 심장 활동 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 정확한 측정 위치의 선택으로 심장 활동을 임상 전문의가 해독할 수 있는 임상 심전도와 동일 또는 매우 유사한 측정 파형을 얻을 수 있도록 하는 심장 활동 측정 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 피검자의 심장 활동 측정상의 불편을 최소화하고, 전극과 측정 장치 사이를 연결하는 유선 케이블에 의한 동적 노이즈를 제거할 수 있는 심장 활동 측정 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다

또한, 본 발명은 측정된 심장 활동 정보를 외부로 전송하여 유비쿼터스 원격 진료가 가능하도록 하는 심장 활동 측정 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 심장 혈관계의 상태를 심장 활동 측정 및/또는 전자식 청진 등에 의해 효율적으로 모니터링할 수 있고, 모니터링된 데이터를 기초로 피검자 의 건강 상태를 정기적으로 원격 검진할 수 있으며 위험으로 판단되는 경우 피검자 등에게 통지할 수 있도록 하는 심장 활동 측정 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패치는, 접착부 상기 접착부를 관통하여 형성되며, 생체 전위 신호를 감지하기 위해 삼각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 세 개의 전극들 및 상기접착부의 저면(底面)에 노출된 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성되는 전해질 영역을 포함할 수 있다.

상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극은 차동 증폭되기 위한 생체 전위 신호를 입력받기 위해 이용되고, 나머지 하나의 전극은 레퍼런스 전극으로 이용될 수 있다.

생체 전위 신호를 입력받기 위한 상기 두 개의 전극은 LEAD II 측정을 위해 배치될 수 있다.

상기 접착부의 저면에는 의료용 접착제가 도포될 수 있다. 세 개의 상기 전해질 영역은 각각 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 접착부는 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있다. 상기 구멍은 땀 배출 또는 센서 노출용으로 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 장치는, 접착부를 관통하여 세 개의전극들이 배치되고, 상기 접착부의 저면(底面)에 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성된 전극 패치부 및 상기 전극 패치부와 결합되어 상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하여 생성한 신호를 무선 통신 방식으로 단말 장치에 전송하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.

상기 전극 패치부와 상기 신호 처리부는 스냅 버튼(snap button) 방식으로 결합될 수 있다.

상기 전극 패치부는, 접착부 상기 접착부를 관통하여 형성되며, 생체 전위 신호를 감지하기 위해 삼각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 세 개의 전극들 및 상기 접착부의 저면(底面)에 노출된 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성되는 전해질 영역을 포함할 수 있다.

상기 신호 처리부는, 상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부 상기 증폭된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부 및 상기 증폭된 디지털 신호를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함할 수 있다.

또는, 상기 신호 처리부는, 상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부 상기 증폭된 생체 전위 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링부 상기 필터링된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부 디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 분석하여 심장의 전기적 활동에 대한 데이터를 추출하는 신호 분석부 및 상기 추출된 데이터를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함할 수 있다.

상기 접착부에는 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 신호 처리부는 상기 구멍을 통해 피부 표면에 접촉되거나 근접 배치되는 센싱 수단을 포함하는 센서부 상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부 상기 증폭된 생체 전위 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링부 상기 필터링된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부 상기 센서부에 의해 감지된 센싱 신호 및 디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 분석하여 심장의 전기적 활동에 대한 데이터를 추출하는 신호 분석부 및 상기 추출된 데이터를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 신호 처리부는 상기 감지 장치의 동작 상태, 상기 추출된 데이터 중 하나 이상에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수도 있다.

상기 센싱 수단은 체온 센서, 집음 센서 중 하나 이상일 수 있다.

본 발명은 심장 활동을 사용자가 언제 어디서나 측정할 수 있도록 소형화한 심장 활동 측정 장치를 제공함으로써 유비쿼터스 진료 환경에 대비할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 정확한 측정 위치의 선택으로 심장 활동을 임상 전문의가 해독할 수 있는 임상 심전도와 동일 또는 매우 유사한 측정 파형을 획득할 수 있는효과도 있다.

또한, 본 발명은 피검자의 심장 활동 측정상의 불편을 최소화하고, 전극과 측정 장치 사이를 연결하는 유선 케이블에 의한 동적 노이즈를 제거할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 측정된 심장 활동 정보를 외부로 전송하여 유비쿼터스 원격 진료가 가능하도록 하는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 심장 혈관계의 상태를 심장 활동 측정 및/또는 전자식 청진 등에 의해 효율적으로 모니터링할 수 있고, 모니터링된 데이터를 기초로 피검자의 건강 상태를 정기적으로 원격 검진할 수 있으며 위험으로 판단되는 경우 피검자 등에게 통지할 수 있도록 하는 효과도 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장 활동 측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 블록 구성을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패치부와 신호 처리부가 결합된 감지 장치의 형상을 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 심장 활동 측정 시스템은 인체 표면에 부착되어 생체 전위 신호를 감지하는 전극 패치부(310), 전극 패치부(310)로부터 생체 전위 신호를 입력받아 증폭한 후 증폭된 생체 전위 신호를 무선으로 외부로 전송하는 신호 처리부(320) 및 신호처리부(320)로부터 무선 송신되는 신호를 수신하여 시각적 정보로서 출력하는 단말 장치(330)를 포함한다.

전극 패치부(310)와 신호 처리부(320)는 스냅버튼(snap button)의 결합 방식으로 조립되어 일체화된 형태로 피검자의 신체 표면에 부착될 수 있다.

단말 장치(330)에는 신호 처리부(320)로부터 수신되는 무선 신호를 해석하여 시각적 정보로 표시하는 소프트웨어 프로그램이 설치될 수 있다. 여기서, 시각적 정보는 전극 패치부(310)가 부착된 신체 표면에서 감지되는 생체 전위 신호에 상응하는 심전도 파형이거나, 해당 심전도 파형에 의해 해석된 심장 활동에 관한 일반적인 정보 등 중 하나이상일 수 있다. 또한 단말 장치(330)는 신호 처리부(320)로부터 무선 신호를 수신할 수 있고, 상술한 소프트웨어 프로그램이 설치되어 운용될 수 있는 전기/전자 장치이면 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들어 휴대 전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등 중 하나이상일 수 있다.

도 4를 참조하면, 신호 처리부(320)는 증폭부(410), A/D 변환부(420) 및 통 신 수행부(430)를 포함할 수 있다.

증폭부(410)는 도 5에 도시된 바와 같이 삼각형의 꼭지점 형상으로 배치된 세 개의 전극(530-1, 530-2 및 530-3) 중 두 개의 전극(530-1 및 530-3)을 통해 입력된 생체 전위 신호(V1, V2)를 차동 증폭한다. 이때, 버퍼(도시되지 않음)를 통해 생체 전위 신호를 입력받을 수도 있으며, 세 개의 전극 중 하나의 전극(530-2)은 V1 신호와 V2 신호 사이의 공통(common) 신호 성분을 제거하고 차동(differential) 신호 성분을 측정함으로써 EMI 잡음을 제거하기 위한 용도(레퍼런스 전극)로 이용될 수 있다.

A/D 변환부(420)는 증폭된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하고, 통신 수행부(430)는 디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 무선 송신을 위한 신호로 변환하여 무선 송신한다. 이때, 무선 송신을 위한 신호는 저장부(도시되지 않음)에 일시적으로 저장된 후 무선 송신되도록 할 수도 있다.

도 5는 전극 패치부(310)의 형상을 나타낸 저면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전극 패치부(310)의 저면 형상은 피부 표면에 부착되도록 하기 위한 접착부(510), 호(弧, arc) 형상으로 도포된 세 개의 전해질(electrolyte) 영역(520-1, 520-2, 520-3) 및 각 전해질 영역(520)의 일 부분에 노출되어 형성된 각 전극(530-1, 530-2, 530-3)으로 구성된다.

접착부(510)는 전극 패치부(310)가 인체피부 표면에 부착되도록 하기 위한 것으로, 예를 들어 부직포, 직포, 면직물, 종이 등 중 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다.

각 전극은 삼각형(예를 들어, 정삼각형 등)의 각 꼭지점 위치에 배치될 수 있으며, 생체 전위 신호를 감지하기 위한 두 개의 전극(530-1, 530-3)은 LEAD II 방향으로 배치된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전극(530)은 접착부(510)를 관통하여 볼록한 형상의 돌출 성형부를 가지도록 형성되며, 돌출 성형부는 신호 처리부(320)에 오목한 형상으로 형성된 수납부와 결합된다. 즉, 돌출 성형부에 의해 전극 패치부(310)와 신호 처리부(320)는 스냅 버튼 결합 방식으로 결합될 수 있다. 여기서, 돌출 성형부는 전극(530)과 동일한 재료로 형성될 수도 있으나, 내부에 전극이 관통하도록 형성된 상이한 재질의 하우징으로 구현될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 전극 패치부(310)와 신호 처리부(320)가 스냅 버튼 결합 방식으로 결합되도록 함으로써, 전극 패치부(310)는 1회용 또는 수회의 사용을 위한 소모품화 할 수 있는 반면, 신호 처리부(320)는 반복적 및/또는 장기간 사용 가능한 장치화할 수 있을 것이다.

전극 패치부(310)의 저면 형상 중 전해질 영역(520-1, 520-2, 520-3) 및 전극(530-1, 530-2, 530-3)이 점유하지 않는 접착부(510) 영역의 전부 또는 일부에 인체 피부와 부직포 사이의 접착력을 향상시키기 위해 의료용 접착제가 도포될 수 있다. 의료용 접착제는 예를 들어 실리콘 젤(silicon gel)일 수 있다.

각 전극 주변에 도포되는 전해질은 금속인 전극이 인체의 피부 표면에 접촉될 때 발생 가능한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 예를 들어 피부 표면과의 접촉시 접촉 저항을 감소시키기 위한 용도로 이용될 수 있다.

호 형상으로 이격적 배치되는 전해질 영역(520-1, 520-2, 520-3)은 동일한 원 지름을 가지도록 형성될 수 있다. 전해질 영역(520-1, 520-2, 520-3)을 배치하기 위한 원 지름은 예를 들어 20 ~ 40mm 중 어느하나로 선택될 수 있으며, 그 이외의 값으로 선택될 수도 있음은 자명하다. 참고로, 원 지름이 감소될수록 차동 증폭을 위한 게인(gain)이 커져야 하며, 이때 잡음 역시 증폭되므로 이를 처리하기 위한 회로가 복잡해질 수 있을 것이다. 반대로, 원 지름이 커질수록 차동 증폭을 위한 게인은 감소될 수 있는 장점은 있으나 인체 표면은 굴곡이 있어 각 전극에서의 표면 접촉 저항이 달라질 수 있고 이에 따른 노이즈도 발생될 수 있다.

또한, 전해질 영역(520-1, 520-2, 520-3) 사이에 틈을 형성함으로써 전극 패치부(310)가 부착되었을 때 인체 표면에 배출되는 땀이 보다 쉽게 전극 패치부(310) 외부로 배출되도록 할 수 있다. 이에 의하여 전극 패치부(310)의 접착력을 장시간 우수하게 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 신호 처리부(320)는 증폭부(410), 필터링부(710), A/D 변환부(420), 신호 분석부(720) 및 통신 수행부(430)를 포함할 수 있다.

증폭부(410)는 세 개의 전극(530-1, 530-2 및 530-3) 중 두 개의 전극(530-1 및 530-3)을 통해 입력된 생체 전위 신호(V1, V2)를 차동 증폭하여 출력한다.

필터링부(710)는 증폭부(410)에 의해 증폭되어 입력되는 신호들 중 불필요 한 성분(예를 들어, 노이즈 성분)을 제거한다.

A/D 변환부(420)는 필터링부(710)에 의해필터링된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

신호 분석부(720)는 디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 분석하여 심장의 전기적 활동 등을 나타내는 데이터를 추출한다. 신호 분석부(720)에 의해 추출되는 데이터는 심전도 파형을 도시하기 위한 정보 등일 수 있으며, 이외에도 신호 분석부(720)는 심장 활동을 분석하기 위한 다양한 데이터를 추출하기 위한 처리 동작을 수행할 수 있으며, 해당 처리를 위한 프로그램 또는 알고리즘은 미리 구현되어 저장될 수 있을 것이다.

통신 수행부(430)는 신호 분석부(720)에 의해 추출된 데이터를 무선 송신을 위한 신호로 변환한 후 단말장치(330)로 무선 송신한다. 이때, 무선 송신을 위한 신호는 저장부(도시되지 않음)에 일시적으로 저장된 후 무선 송신되도록 할 수도있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도이다.

도 8을 참조하면, 신호 처리부(320)는 증폭부(410), 필터링부(710), A/D 변환부(420), 신호 분석부(720), 통신 수행부(430), 센서부(810), 저장부(820) 및 출력부(830)를 포함할 수 있다.

신호 분석부(720)는 센서부(810)로부터 입력되는 센싱 신호를 더 분석하여 심장의 전기적 활동 등을 나타내는 데이터를 추출한다.

센서부(810)는 예를 들어 체온 감지 센서, 집음 센서 등 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 해당 센서는 도 9에 도시된 구멍(910)을 통해 피부 표면에 직접 접촉 또는 근접 배치되도록 할 수 있다. 도 9에는 구멍(910)의 형상으로 원형을 예시하고 있으나, 구멍은 필요에 따라 다양한 모양으로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 해당 구멍(910)이 센서부(810)가 피부 표면에 직접 접촉 또는 근접 배치되도록 하는 용도로 이용되지 않더라도 땀의 배출 등을 위한 목적으로 이용될 수도 있을 것이다.

또한, 도 9에는 하나의 구멍(910)이 접착부(510)의 중심 영역을 기준하여 형성된 전극 패치부(310)가 예시되어 있으나, 하나 이상의 구멍이 접착부(510)의 다양한 위치(예를 들어, 접착부(510)의 중심 영역을 기준하여 전해질 영역 내측 및/또는외측 부분 등)에 형성될 수도 있음은 자명하다.

예를 들어, 센서부(810)가 집음 센서를 포함하는 경우, 집음 센서는 피부 표면에 접촉 또는 근접하도록 배치되어 청진음의 집음을 수행할 수 있다. 즉, 진단 장치가 심장의 전기적 활동 신호뿐 아니라 심장 박동과 같은 청진음을 집음하여 분석할 수 있도록 함으로써 보다 다양한 심장 활동 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 센서부(810)는 심장 박동의 집음을 보다 효과적으로 수행하기 위해 예를 들어 원뿔 또는 반구 형태 또는 이들을 조합한 형태로 형성된 집음판을 더 포함할 수 있으며, 소리를 전기적 신호로 변환하기 위한 소형 마이크로 폰을 포함할 수도 있다.

저장부(820)에는 신호 분석부(720)에 의해분석된 데이터가 저장된다. 출력부(830)는 신호 처리부 및/또는 감지 장치가 정상적으로 동작하는지 여부를 표시하기 위한 하나 이상의LED, 신호 분석부(720)에 의해 분석된 데이터에 상응하는 정보를 표시하기 위한 표시부 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나 신호 처리부(320)는 도 4의 구성에 센서부(810)가 추가된 형태로 구현될 수도 있음은 자명하다. 이 경우, 센서부(810)에 의해 센싱된 정보는 통신 수행부(430)를 통해 단말 장치(330)로 무선 송신되고, 단말 장치(330)에 의해 분석 처리될 수 있을것이다.

도 10은 본 발명의 또 다른실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 각 전극(530-1, 530-2, 530-3) 주변에 도포되는 전해질 영역(520-1, 520-2, 530-3)의 외형 형상은 호 형상으로 제한되지 않으며, 전해질 영역의 확장 형태가 특정 도형(예를 들어, 삼각형, 사각형, 별 등)을 이루도록 형성될 수도 있다.

마찬가지로, 각 전해질 영역의 형상 및/또는 각 전해질 영역을 확장한 전체 형상이 특정 도형의 형상이 아닌 무정형의 형상으로 형성될 수도 있음은 자명하다.

도 11은 일반적인 흉부 유도(Precordial leads, Chest leads)의 위치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 일반적인 임상 심전도의 파형을 예시한 도면이 며, 도 13 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 각 흉부 유도 위치에 감지 장치를 부착한 경우 각 위치에서의 심전도 파형을 나타낸 도면이고, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 부착된 각 흉부 유도 위치에서의 파형과 임상 심전도간의 상관도를 나타낸 비교 그래프이다.

도 11에 예시된 바와 같이, 6개의 흉부 유도를 구하기 위해서는 가슴 둘레의 서로 다른 6곳에 양극을 두게 된다. 흉부 유도는 방실결절을 통해 음극으로 되어 있는 환자의 등쪽으로 투사된다.

흉부 유도의 위치로는 제4 늑간의 우측 흉골연(sterna border)인 V1, 제4 늑간의 좌측 흉골연인 V2, V2와 V4의 중간 부위인 V3, 제5 늑간과 좌측 쇄골 중앙선이 만나는 부위인 V4, V4와 수평되는 전액와 부위인V6, V4와 수평되는 액와 중앙선 부위인 V6이다.

V1과 V2는 주로 우심실의 활동을 반영하며, V3와 V4는 LEAD II와의 상관관계가 높으며, V5와 V6은 주로 좌심실의 활동을 반영한다.

도 12에는 임상 심전도 장치에 의해 출력되는 심전도 파형이 도시되어있다. 도 13은 V1 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이고, 도 14는 V2 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이다. 도 15는 V3 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이고, 도 16은 V4 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이다. 도 17은 V5 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이고, 도 18은 V6 위치에 감지 장치를 부착한 경우 출력되는 심전도 파형을 도시한 것이다.

각 위치에서 측정된 심전도 파형을 도 12에 도시된 심전도 파형과 비교하여 산출한 피어슨 상관계수(pearson correlation coefficient) 그래프가 도 19에 도시되어 있다.

도 19에 도시된 바와 같이, V3 및 V4의 위치에서 측정된 데이터와 임상 심전도 LEAD II간의 상관성이 80% 이상임을 알 수 있다. 이는 다수의 피검자를 대상으로 측정한 결과를 평균하여 비교한 것으로, 더 많은샘플군을 대상으로 측정 실험을 진행하는 경우 보다 높은 상관성을 갖는 파형을 얻을 수 있음이 충분히 예측된다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을것이다.

도 1은 종래기술에 따른 사지 전극 유도법을 사용한 심장 활동 측정 방법을 나타낸 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 2전극법을 사용한 심장 활동 측정 방법을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장 활동 측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 블록 구성을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패치부와 신호 처리부가 결합된 감지 장치의 형상을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신호 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 패치부의 형상을 나타낸 저면도.

도 11은 일반적인 흉부 유도(Precordial leads, Chest leads)의 위치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 12는 일반적인 임상 심전도의 파형을 예시한 도면.

도 13 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 각 흉부 유도 위치에 감지 장치를 부착한 경우 각 위치에서의 심전도 파형을 나타낸 도면.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 부착된 각 흉부 유도 위치에서의 파형과 임상 심전도간의 상관도를 나타낸 비교 그래프.

Claims

접착부

상기 접착부를 관통하여 형성되며, 생체 전위 신호를 감지하기 위해 삼각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 세 개의 전극들 및

상기 접착부의 저면(底面)에 노출된 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성되는 전해질 영역을 포함하는 전극 패치.
제1항에 있어서,

상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극은 차동 증폭되기 위한 생체 전위 신호를 입력받기 위해 이용되고, 나머지 하나의 전극은 레퍼런스 전극으로 이용되는 것을 특징으로 하는 전극 패치.
제2항에 있어서,

생체 전위 신호를 입력받기 위한 상기 두 개의 전극은 LEAD II 측정을 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 패치.
제1항에 있어서,

상기 접착부의 저면에는 의료용 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 전극 패치.
제1항에 있어서,

세 개의 상기 전해질 영역은 각각 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 패치.
제1항에 있어서,

상기 접착부는 하나 이상의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 전극 패치.
제6항에 있어서,

상기 구멍은 땀 배출 또는 센서 노출용으로 이용되는 것을 특징으로 하는 전극 패치.
접착부를 관통하여 세 개의 전극들이 배치되고, 상기 접착부의 저면(底面) 에 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성된 전극 패치부 및

상기 전극 패치부와 결합되어 상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하여 생성한 신호를 무선 통신 방식으로 단말 장치에 전송하는 신호 처리부를 포함하는 감지 장치.
제8항에 있어서,

상기 전극 패치부와 상기 신호 처리부는 스냅 버튼(snap button) 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제8항에 있어서,

상기 전극 패치부는,

접착부

상기 접착부를 관통하여 형성되며, 생체 전위 신호를 감지하기 위해 삼각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 세 개의 전극들 및

상기 접착부의 저면(底面)에 노출된 상기 전극 각각의 주변 영역에 전해질(electrolyte)이 도포되어 형성되는 전해질 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제8항에 있어서,

상기 신호 처리부는,

상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부

상기 증폭된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부 및

상기 증폭된 디지털 신호를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제8항에 있어서,

상기 신호 처리부는,

상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부

상기 증폭된 생체 전위 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링부

상기 필터링된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부

디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 분석하여 심장의 전기적 활동에 대한 데이터를 추출하는 신호 분석부 및

상기 추출된 데이터를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제10항에 있어서,

상기 접착부에는 하나 이상의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제13항에 있어서,

상기 신호 처리부는,

상기 구멍을 통해 피부 표면에 접촉되거나 근접 배치되는 센싱 수단을 포함하는 센서부

상기 전극을 통해 입력되는 생체 전위 신호를 증폭하는 증폭부

상기 증폭된 생체 전위 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 필터링부

상기 필터링된 생체 전위 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부

상기 센서부에 의해 감지된 센싱 신호 및 디지털 신호로 변환된 생체 전위 신호를 분석하여 심장의 전기적 활동에 대한 데이터를 추출하는 신호 분석부 및

상기 추출된 데이터를 무선 신호 포맷으로 변환하여 무선 통신 방식으로 상기 단말 장치에 전송하는 통신 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제14항에 있어서,

상기 감지 장치의 동작 상태, 상기 추출된 데이터 중 하나 이상에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제14항에 있어서,

상기 센싱 수단은 체온 센서, 집음 센서 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제10항에 있어서,

상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극은 차동 증폭되기 위한 생체 전위 신호를 입력받기 위해 이용되고, 나머지 하나의 전극은 레퍼런스 전극으로 이용되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제10항에 있어서,

생체 전위 신호를 입력받기 위한 상기 두 개의 전극은 LEAD II 측정을 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제10항에 있어서,

상기 접착부의 저면에는 의료용 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
제10항에 있어서,

세 개의 상기 전해질 영역은 각각 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 감지장치.