KR20010073855A - 전자청진기용 증폭기 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 일반 청진기를 대체할 수 있는 전자청진기용 증폭기 회로에 관한 것으로서, 청진음을 검출하여 증폭한 후 청취 및 녹음이 가능하고, 디지털로 변환하면 컴퓨터에서 분석 및 저장도 가능한 전자청진기용 증폭기 회로에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 청진음의 음향신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꿔주는 마이크로폰 회로부와, 상기 마이크로폰 회로부로부터 나오는 작은 음향신호를 증폭하고 전원잡음을 제거하기 위한 전단증폭부와, 상기 전단증폭부에 의해 증폭된 음향신호에 포함된 피부접촉으로 인한 마찰잡음과 기타 고주파 잡음을 제거하기 위한 능동 저역통과 필터부와, 상기 능동 저역통과 필터부를 통과하여 잡음이 제거된 신호의 음향레벨을 조절하는 볼륨조절부와, 상기 볼륨조절부를 거친 신호의 파워를 증폭하기 위한 전력증폭부와, 이어폰으로 듣거나 녹음 및 디지털 변환을 위해 상기 증폭기 회로와 잭으로 연결된 출력부로 구성된다.

본 발명에 의하면 미세한 심박음 및 기타 호흡소리, 복부음 등의 신체내부의 음향신호를 검출하여 전자청진기용 증폭기 회로를 통해 증폭하여 일반청진기보다 더 잘 들리게 하고, 또한 녹음 및 컴퓨터와 인터페이스가 가능하므로 저장 및 면밀한 분석을 할 수 있게 됨으로써 의사가 환자 상태에 대하여 보다 정확한 진단을 할 수 있게 된다.

Description

전자청진기용 증폭기 회로{An amplifier circuit for the electronic stethoscope}

본 발명은 기존의 일반 청진기를 대체할 수 있는 전자청진기용 증폭기 회로에 관한 것으로서, 청진음을 검출하여 증폭한 후 청취 및 녹음이 가능하고, 디지털로 변환하면 컴퓨터에서 분석 및 저장도 가능한 전자청진기용 증폭기 회로(An amplifier circuit for the electronic stethoscope)에 관한 것이다.

종래의 청진기는 저장 및 기록이 불가능하므로 진료에서 임상의사가 순간적으로 들은 후 진단하고, 다음 진료 때에는 의사가 환자의 이전 상태를 기억하지 못하므로 객관적이고 정확한 진단을 내리지 못하는 경우도 있다.

또한 청진음 소리도 전자 청진기에 비해 작게 들리므로 호흡소리와 같은 작은 소리는 듣지 못하여 진료에 어려움이 있다.

그러나 청진기를 현대의 전자회로를 이용하여 구현하면 소리도 크게 들리고 녹음이 가능하고 또한 나중에 디지털로 변환하여 PC에 저장하고 분석할 수도 있을 것이다. 따라서 임상의사의 경험적 지식에만 의존하던 기존 청진기보다 본 발명에서 제시하는 전자 청진기가 널리 활용되면 다양한 기능을 추가하여 청진법의 개선을 기대할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 이루고자 하기 위한 것으로, 가장 기본적인 의료도구인 청진기를 대체할 수 있고 휴대가 간편하게 건전지를 사용하여 저전압 단일 전원으로 구동되는 전자청진기용 증폭기 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상으로서, 음향신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꿔주는 마이크로폰 회로부와, 상기 마이크로폰 회로부로부터 나오는 작은 음향신호를 증폭하고 전원잡음을 제거하기 위한 전단증폭부와, 상기 전단증폭부에 의해 증폭된 음향신호에 포함된 피부접촉으로 인한 마찰 잡음과 고주파 잡음을 제거하기 위한 능동 저역통과 필터부와, 상기 능동 저역통과 필터부를 통과하여 잡음이 제거된 신호의 음향레벨을 조절하는 볼륨조절부와, 상기 볼륨조절부를 거친 신호의 파워를 증폭하기 위한 전력증폭부와, 이어폰으로 듣거나 녹음 및 디지털 변환을 위해 상기 증폭기 회로와 잭으로 연결된 출력부로 구성되는 발명이 제시된다.

도 1은 본 발명에 의한 청진음 신호처리 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 전자청진기용 증폭기 회로도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 마이크로폰 회로부 11 : 전단증폭부

12 : 능동 저역통과 필터부 13 : 볼륨조절부

14 : 전력증폭부 15 : 출력부

16 : 전원공급부

이하에서는 상기의 목적을 달성하기 위한 일 실시예의 구성 및 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 청진음 신호처리 구성 블록도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명은 청진음 신호를 검출하여 전기적 신호로 바꿔주는 마이크로폰 회로부(10)와, 상기 마이크로폰 회로부(10)로부터 입력된 음향신호를 가변이득으로 증폭하는 전단증폭부(11)와, 상기 전단증폭부(11)에 의해 증폭된 음향신호의 고주파 잡음을 제거하기 위한 능동 저역통과 필터부(12)와, 상기 능동 저역통과 필터부(12)를 통과하여 잡음이 제거된 음향신호의 음향 레벨을 조절하는 볼륨조절부(13)와, 상기 볼륨조절부(13)에 의해 조절된 음향신호를 출력부(15)로 내보내는 전력증폭부(14)로 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 전자청진기용 증폭기 회로도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명은 음향신호를 검출하여 전기적 신호로 바꿔주는 마이크로폰 회로부(10)와, 상기 마이크로폰 회로부(10)로부터 입력된 음향신호를 가변이득으로 증폭하는 전단증폭부(11)와, 상기 전단증폭부(11)에 의해 증폭된 음향신호의 고주파 잡음을 제거하기 위한 능동 저역통과 필터부(12)와, 상기 능동 저역통과 필터부(12)를 통과하여 잡음이 제거된 음향신호의 음향 레벨을 조절하는 볼륨조절부(13)와, 상기 볼륨조절부(13)에 의해 조절된 음향신호를 출력부(15)로 내보내는 전력증폭부(14)와, 회로에 단일 직류 (+)전원을 공급하는 전원공급부(16)로 구성된다.

또한, 상기 능동 저역통과 필터부(12)는 3.21kHz의 차단주파수를 갖는 4차 능동 저역통과 필터로 구성된다.

또한, 마이크로폰 회로부(10)의 발광다이오드는 마이크로폰회로에 일정한 전압을 공급하며, 전원공급부(16)의 전원 스위치가 온 되면 발광다이오드가 온 되어 전원공급 상태를 나타내게 된다.

위와 같이 구성된 본 발명의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 전자청진기용 증폭기 회로를 중심으로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

우선, 사용자가 전원공급부(16)의 전원 스위치를 온 시키면 전자청진기용 증폭기 회로에 건전지 전원이 공급되어 마이크로폰 회로부(10)가 작동되는데 여기서 상기 마이크로폰 회로부(10)의 마이크로폰은 일렉트릿(electret) 콘덴서 마이크로폰을 사용하여 1.3V∼1.5V의 전원이 공급되어야 작동하므로 3V의 건전지 전원을 공급받아 발광다이오드와 저항으로 구성된 회로에 의해 전압 분배하여 마이크로폰에 약 1.5V의 일정한 전압을 공급하게 된다.

이 때, 소정의 음향신호, 예컨데 환자의 심박음이나 기타 호흡소리, 복부음 등의 체내 음향신호가 상기 마이크로폰 회로부(10)에 입력되면 마이크로폰 회로부 (10)를 통해 전기적인 신호로 바뀌어 가변이득의 전단증폭부(11)로 입력되어 증폭된다.

이 때, 상기 전단증폭부(11)의 계측증폭기는 가변이득 저전력 단일전원 공급계측증폭기인 Analog Device 사의 AD627이 사용되며 1kHz에서 입력 전압 잡음은이고, 출력 전압 잡음은로 SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 좋고 이득은 약 28dB이다. 또한 상기 전단증폭부(11)가 단일 전원으로 구동되므로 기준 전압(reference voltage)이 필요하다. 이는 저항을 이용한 전압분배회로를 이용하여 공급전압 3V에서 전압 분배하여 AD627의 REF(5번) 핀에 약 1.5V의 기준 전압을 인가해 주게 된다.

상기 전단증폭부(11)에서 증폭된 음향신호는 능동 저역통과 필터부(12)에 인가되어 고주파 잡음이 제거된다.

이 때, 상기 능동 저역통과 필터부(12)는 3.21kHz 2차 최대평탄형 필터가 2단으로 구성된 4차 능동 저역통과 필터이고, 상기 능동 저역통과 필터부(12)에 사용된 OP 앰프는 단일전원으로 구동되고, National Semiconductor 사의 LMV358이 사용되며, rail-to-rail 출력 기술이 적용되어 저전압으로 구동되며, CMRR (Common-mode Rejection Ratio)은 60dB이며, 상기 전단증폭부(11)를 지난 신호의 직류전압이 1.5V보다 높아지므로 상기 능동 저역통과 필터부(12)의 입력에서 저항을 이용한 전압분배 회로로 입력 직류전압을 1.5V로 맞추게 된다.

음향신호가 상기 능동 저역통과 필터부(12)를 통해 필터링된 후 볼륨조절부 (13)에 의해 음향 레벨이 조절된다.

상기 볼륨조절부(13)에 의해 조절된 음향신호는 전력증폭부(14)에 입력되어 증폭된다.

이 때, 상기 전력증폭부(14)의 오디오 전력증폭기는 삼성전자의 KA2209가 사용되며 2 채널로 이루어져 스테레오 구성이 가능하며, 폐루프 전압이득이 40dB이고, 1kHz에서 THD(Total Harmonic Distortion)이 0.5%이다.

이 때, 상기 전력증폭부(14)의 출력에서는 기준 전압을 인가함으로써 발생된 오프셋(offset)이 커패시터와 저항이 직렬로 연결된 회로에 의해 제거된다.

상기 전력증폭부(14)에 이어폰 잭 및 라인아웃 잭을 포함하는 출력부(15)가 연결되어 상기 전력증폭부(14)에서 증폭된 음향신호가 출력된다.

이 때, 상기 출력부(15)는 이어폰을 꽂아 음향신호를 청취할 수 있고, 라인아웃 잭에는 녹음기를 연결하여 녹음할 수도 있고 PC와 인터페이스하여 전자청진기용 증폭기 회로로부터 출력된 음향신호를 하드디스크에 저장할 수도 있고 별도의 소프트웨어로 분석할 수도 있다.

한편, 상기 전원공급부(16)는 1.5V의 AAA 건전지가 직렬로 2개가 연결되어 3V의 전압이 인가되며, 전원 스위치를 통해 전자청진기용 증폭기 회로의 전원공급을 제어한다.

전압이 인가되면 상기 마이크로폰 회로부가 온 되어 청진음 신호가 입력되어 전기적 신호로 바뀐 뒤 상기 전단증폭기로 보내져 증폭된 후 상기 능동 저역통과 필터부를 통해 고주파 잡음이 제거되어 상기 볼륨조절부를 통해 일정 음향레벨로 조절되어 상기 전력증폭부로 보내져 최종적으로 증폭된 뒤 출력부를 통해 이어폰 및 라인 아웃잭으로 연결된다. 이로서 미세한 심박음 및 기타 호흡소리, 복부음 등의 청진음 신호를 검출하여 전자청진기용 증폭기 회로를 통해 증폭하여 기존 청진기보다 더 잘 들리게 청취 및 녹음이 가능하게 되며, 또한 나중에 디지털로 변환하여 PC에 저장하고 분석할 수도 있을 것이다. 따라서 임상의사의 경험적 지식에만 의존하던 기존 청진기보다 본 발명에서 제시하는 전자 청진기가 널리 활용되면 다양한 기능을 추가하여 청진법의 개선을 기대할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 음향신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꿔주는 마이크로폰 회로부와, 상기 마이크로폰 회로부로부터 나오는 작은 음향신호를 증폭하고 전원잡음을 제거하기 위한 전단증폭부와, 상기 전단증폭부에 의해 증폭된 음향신호에 포함된 피부접촉으로 인한 마찰잡음과 기타 고주파 잡음을 제거하기 위한 능동 저역통과 필터부와, 상기 능동 저역통과 필터부를 통과하여 잡음이 제거된 신호의 음향레벨을 조절하는 볼륨조절부와, 상기 볼륨조절부를 거친 신호의 파워를 증폭하기 위한 전력증폭부와, 이어폰으로 듣거나 녹음 및 디지털 변환을 위해 상기 증폭기 회로와 잭으로 연결된 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자청진기용 증폭기 회로.
2. 청구항 1에 있어서, 두 개의 1.5V AAA 건전지가 직렬로 연결되어 3V로 구동되는 것을 특징으로 하는 전자청진기용 증폭기 회로.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로폰 회로부의 마이크로폰 전원공급은 3V의 건전지 전원을 공급받아 발광다이오드와 저항으로 구성된 회로에 의해 전압 분배하여 마이크로폰에 약 1.5V의 일정한 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 전자청진기용 증폭기 회로.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 능동 저역통과 필터부는 단일전원으로 동작하는3.21kHz 2차 최대평탄형 필터가 2단으로 구성된 4차 능동 저역통과 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자청진기용 증폭기 회로.