KR100416402B1 - 휴대용 심폐음 진단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심음과 폐음의 청진과 더불어 파형을 보여주고 소리를 들려주며 임상의들이 심음과 폐음을 통해 내리는 진단 결과들을 객관적이고 정량적인 정보의 형태로 사용자들에게 제공할 수 있도록 하며, 또한 휴대가 간편하도록 구성되어 사용자가 직접 자가진단을 할 수 있는 휴대용 심폐음 진단장치에 관한 것이다.

본 발명은, 일단에 심폐음을 측정하는 심폐음 측정부(10)가 구비된 메인튜브(20)의 타측단으로부터 상기 심폐음 측정부(10)에서 검출되는 수집신호의 청취가 가능하도록 분기튜브(30)가 형성된 청진수단(A)과; 상기 청진수단(A)에서 수집된 심폐음 신호를 입력받아 그 신호를 분리하여 분석하고 진단하여 출력하는 휴대하기 용이한 분석수단(B);을 포함하여 이루어진 구성이 제시되며,

본 발명의 구성에 따르면 압전필름을 이용한 접촉형 마이크로폰을 이용해 임상의들이 가청주파수 범위 이외 혹은 개개인의 차이로 들을 수 없었던 심음 및 폐음에 대한 정량적인 정보를 제공할 뿐만 아니라 제 1심음과 제 2심음의 구분에 필요한 심실 탈분극 신호도 함께 검출이 되므로 사용자가 심폐음 파형과 심실 탈분극 파형을 동시에 보면서 보다 정확한 진단을 내릴 수 있도록 하고, 스피커를 통하여 소리를 들을 수 있어 학문적 및 교육용으로 사용할 수 있고, 또한 입력된 심폐음 신호를 시간 및 주파수 영역에서 분석하여 파형을 보여줌과 더불어 질환별 특징을 추출하여 입력된 신호에 대한 진단 결과를 보여주므로 임상의 뿐만 아니라 휴대가 간편하고 조작하기가 용이하기 때문에 일반사용자에 있어서도 보다 손쉽고 신속하게 질병을 자가진단하고 치료하는 시점을 최대한 빨리 하는데 도움을 줄 수 있다.

Description

휴대용 심폐음 진단장치{Potable diagnostic system for the heart and lung sounds}

본 발명은 휴대용 심폐음 진단장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 심음과 폐음의 청진과 더불어 파형을 보여주고 소리를 들려주며 임상의들이 심음과 폐음을 통해 내리는 진단 결과들을 객관적이고 정량적인 정보의 형태로 사용자들에게 제공할 수 있도록 하며, 또한 휴대가 간편하도록 구성되어 사용자가 직접 자가진단을 할 수 있는 휴대용 심폐음 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로 심음(心音)은 혈액의 갑작스러운 가속과 감속에 따른 진동 또는소리를 의미하며 주로 심장판막의 개폐나 심장내 구조의 갑작스러운 긴장에 기인한다. 그와 더불어 폐음은 크게 호흡음 및 부수적인 폐음의 두 가지로 나뉘어지는데 호흡음은 호흡시 흉벽에서 들을 수 있는 정상적인 소음이고, 부수적인 폐음은 호흡음에 첨가된 비정상 음이며 다양한 유형의 호흡기계통의 질환을 나타낸다.

현재 임상에서 이루어지는 상기 질환의 분석은 청진기를 통해 정보를 얻어 임상의의 주관적인 판단으로 이루어지고 있다. 이러한 방식은 청진하는 순간만 들을 수 있으며 청진하는 임상의 혼자만 듣고, 임상의마다 들을 수 있는 범위가 다르게 나타나기 때문에 임상의의 숙련도와 주관적인 요소가 강하게 나타난다. 뿐만 아니라, 기존의 청진기는 임상의가 아닌 다른 사람들이 사용하기는 매우 어렵고, 환자 상태의 객관적이고 정확한 분석을 위해서는 청진음을 다른 임상의들과 함께 들을 수 있고 저장 및 재생이 가능해야 하나 현재로서는 불가능한 실정이다.

이와 같은 단점을 보완하기 위해서 기존의 청진기를 보완한 전자청진기가 개발되고 있다. 이에 관련한 특허 기술을 살펴보면 심음을 구분할 수 있는 심실 탈분극 검출 전극과 같이 제 1심음과 제 2심음을 구분할 수 있는 시스템이 없어 제 1, 2 심음의 구분이 불분명하다. 그리고, 전자청진기 시스템에서 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 마이크로폰의 특성에 대한 내용이 없다. 마이크로폰은 공기 접촉형과 신체 접촉형이 있으며 신체 접촉형 마이크로폰을 사용할 때 실제로 인체 내에서 발생되는 소리가 피부를 통하여 전달되는 과정을 정확히 검출할 수 있다. 또한, 수집한 심음과 폐음에 대한 분석기능이 보강된 자가 진단형 디지털 청진기(10-1999-0035076)는 심음과 폐음의 구분이 선행되어야 하는 데에도 불구하고 심음과 폐음을구분하여 분석할 수 있는 필터링장치가 없다. 입력된 디지털 신호를 분석하고 디스플레이 할 수 있는 디지털신호처리장치가 없고 심음을 정확히 분석하기 위해서 병행되어야 하는 심실 탈분극 신호의 검출 기능이 없다.

따라서 본 발명은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서 그 목적은 기존의 전자청진기와는 달리 압전필름을 이용한 신체 접촉형 마이크로폰을 이용하여 심폐음 청취 및 심실 탈분극 파형을 검출할 수 있는 기능을 포함하고 있고, 또한 소형화되어 휴대가 가능한 분석기기에 질환별 심폐음 데이터가 저장되어 있고, 입력된 심폐음 데이터가 심음과 폐음으로 구분되어 파형 및 분석결과의 동시 디스플레이 가능한 휴대용 심폐음 진단장치를 제공함에 있다.

또한 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써 본 발명은 1) 심실 탈분극 파형의 검출을 통해 제 1 심음과 2 심음을 분리하기 위한 정보를 제공해 줄 수 있도록 하고 ; 2) 분석기는 소형화에 중점을 두어 휴대가 간편하게 하며 ; 3) 청진부로부터 증폭되고 필터링된 심음과 폐음 데이터를 분석기에서 정확히 분리하고 ; 4) 터치 스크린형 디스플레이 장치를 포함하고 있어서 구분한 심폐음을 디스플레이 장치에서 심음 파형, 폐음 파형, 분석 결과를 표시할 수 있도록 하며 ; 5) 또한 특정 질환에 대한 심폐음 데이터를 데이터베이스화하여 의학교육용으로 사용할 수 있도록 함과 동시에 ; 6) 심폐음 분석을 통한 진단 결과를 제시할 수 있는 지능형 심폐음 진단 시스템을 제공한다.

도 1 은 본 발명의 진단장치에서 청진수단을 도시한 외관도.

도 2 는 도 1 의 A - A선 단면도.

도 3 은 본 발명의 진단장치에서 청진수단의 저면도.

도 4 는 청진수단의 구성 및 작동흐름을 도시한 블록다이어그램.

도 5 는 본 발명의 진단장치에서 청진수단과 분석수단이 함께 도시된 외관도.

도 6 은 분석수단의 구성 및 작동흐름을 도시한 블록다이어그램.

도 7 은 분석수단의 외관도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

A: 청진수단, 10: 심폐음 측정부,

11: 하우징, 12: 마이크로폰,

13: 심실 탈분극 검출전극, 17: 아날로그 회로단,

17-1, 17-2, 17-3: 증폭수단, 17-4: 필터,

18: 스피커, 19: 파워스위치,

20: 메인튜브, 30: 분기튜브,

31: 이어피스, B: 분석수단,

40-1: 필터, 40-2: 주증폭기,

50: A/D 컨버터, 55: 저장부,

60: 디지털신호처리부, 65: 터치스크린형 디스플레이부,

70: 데이터베이스부, 80: 케이싱,

81: 전원버튼, 82: 뮤트버튼,

83: 메뉴이동/선택버튼, 84: 잭 단자,

85: 내장스피커, 86: 볼륨조절단,

87: 컴퓨터 연결단자,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단에 심폐음을 측정하는 심폐음 측정부가 구비된 메인튜브의 타측단으로부터 상기 심폐음 측정부에서 검출되는 수집신호의 청취가 가능하도록 분기튜브가 형성된 청진수단과,

상기 청진수단에서 수집된 심폐음 신호를 입력받아 그 신호를 분리하여 분석하고 진단하여 출력하는 휴대하기 용이한 분석수단을 포함하여 이루어진 특징을 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 진단장치에서 청진수단을 도시한 외관도이고, 도 2 는 도 1 의 A - A선 단면도이며, 도 3 은 본 발명의 진단장치에서 청진수단의 저면도이고, 도 4 는 청진수단의 구성 및 작동흐름을 도시한 블록다이어그램이며, 도 5 는 본 발명의 진단장치에서 청진수단과 분석수단이 함께 도시된 외관도이고, 도 6 은 분석수단의 구성 및 작동흐름을 도시한 블록다이어그램이며, 도 7 은 분석수단의 외관도이다.

본 발명의 구성은 크게 청진수단과 분석수단으로 이루어진다.

먼저 도 1 에 도시된 바와 같이 상기 청진수단(A)은 일단에 심폐음을 측정하는 심폐음 측정부(10)가 구비된 메인튜브(20)의 타측단으로부터 상기 심폐음 측정부(10)에서 검출되는 수집신호의 청취가 가능하도록 분기튜브(30)가 형성되며, 상기 분기튜브(30)의 각 끝단에는 귀에 꽂을 수 있는 이어피스(31)가 구비된 일반적인 청진기의 외관과 유사한 형상을 갖는다.

한편 청진수단(A)의 심폐음 측정부(10)의 구성은 도 2 내지 도 3 에 도시된바와 같이 하우징(11)의 저부 중앙에 위치 설치되어 심폐음 신호를 측정 수집하는 마이크로폰(12)이 구비된다. 본 발명에서 적용되는 마이크로폰(12)은 일반적인 비접촉형이 아니라 압전필름을 이용한 임피던스 정합회로를 포함하고 있는 신체접촉형 마이크로폰이다.

또한 상기 마이크로폰(12)을 중심으로 양측에 제 1 심음과 제 2 심음을 구분하기 위해 심실 탈분극 파형을 검출하는 두 개의 심실 탈분극 검출전극(13)이 배치된다.

상기 마이크로폰(12)과 심실 탈분극 검출전극(13)을 장착하기 위한 하우징(11)은 그 하단에 신체에 접촉되는 고무커버(14)가 끼워져 있고, 그 상부에는 마이크로폰(12)을 감싸는 형태로 된 두 개 부재인 상위커버(15)가 개재되며, 상기 고무커버(14)를 고정하기 위해 황동으로 제작된 바닥커버(16)가 설치된 구성을 갖는다.

또한 마이크로폰(12)에서 검출된 신호와 심실 탈분극 검출전극(13)에서의 검출신호는 전기적으로 후술되는 아날로그 회로단(17)의 단자에 연결되도록 구성되어 있다.

한편 아날로그 회로단(17)은 마이크로폰(12)과 심실 탈분극 검출전극(13)에서 검출되고 입력되는 각 신호를 증폭하기 위해 적당한 임피던스로 맞추어 출력시키는 전치증폭기(17-1) 및 차동증폭기(17-2), 증폭된 신호의 노이즈 성분을 제거하기 위한 필터(17-4), 노이즈가 제거된 심폐음 신호의 출력 파형이 포함되지 않는 파형 범위, 바람직하게는 10Hz∼5kHz의 범위내에서 각 신호를 증폭시키는주증폭기(17-3) 등이 포함되고, 외부 커버부분에는 전원을 인가하는 파워스위치(19)가 설치되어 있고, 그 하단에는 심폐음의 크기를 조절하는 볼륨조절단(19-1)이 구비되어 있다.

또한 메인튜브(20)로부터 분기되는 분기단에는 증폭된 심폐음 신호를 음성 출력하여 소리전달 도관인 분기튜브(30)와 이어피스(31)를 통해 양쪽 귀로 전달시킬 수 있도록 소형 스피커(18)가 내장되어 있고, 도면에 자세히 도시하지는 않았지만 상기 스피커(18)가 설치되는 근접측에는 배터리를 전원으로 이용하기 위한 전원단자부가 함께 병설되어 있다.

상기와 같은 청진수단(A)은 도 4 에 도시된 바와 같이 휴대하기가 용이한 분석수단(B)과 전기적으로 연결하여 청진수단(A)에서 신호처리된 심폐음을 분석 진단하고 그 결과를 시각 및 청각적으로 제시할 수 있도록 하였다.

다음에는 분석수단(B)에 대한 구성을 도 5 내지 도 7 을 참조하여 자세히 기술한다.

상기 분석수단(B)의 핵심구성은, 차동증폭기(17-2)를 통해 증폭된 심실 탈분극 신호를 임의 주파수로 필터링하고 노이즈가 제거된 상태에서 재증폭하는 필터(40-1) 및 주증폭기(40-2)와, 필터링 및 증폭된 심폐음 신호를 디지털신호로 변환시키는 A/D 컨버터(50)와, 상기 A/D 컨버터(50)로부터의 디지털신호를 저장하는 읽기 쓰기가 가능한 기록매체인 저장부(55)와, 디지털신호로 변환된 심폐음 신호에 시간 및 주파수 영역분석을 적용하여 질환별로 나타나는 심폐음의 특징을 추출하는 디지털신호처리부(60)와, 상기 디지털신호처리부(60)로부터 신호처리된 심폐음 신호의 파형 분석 데이터를 표시하기 위한 터치스크린형 디스플레이부(65) 및 질환별로 분류된 질환명 및 심폐음 파형의 데이터가 저장되어 그 데이터가 파형으로 상기 터치스크린형 디스플레이부(65)에 표시되도록 하는 데이터베이스부(70)를 포함한다.

한편, 상기 터치스크린형 디스플레이부(65)는 신호처리된 심폐음을 심음과 폐음으로 분류하고, 심실 탈분극 파형을 포함한 세가지 파형을 각각 동시에 표시되도록 구성되어 있다.

또한 상기 분석수단(B)에는 피진단자가 자신의 심폐음 신호를 직접 청취할 수 있도록 아날로그 회로단(17)으로부터의 심폐음 신호를 출력하는 수단이 구비된다.

한편, 본 발명의 분석수단(B)은 도 7 에 도시된 바와 같이 휴대하기 간편하도록 박스형 케이싱(80)을 갖는다. 이러한 상기 케이싱(80)의 전면부에는 각종 파형이 표시되는 터치스크린형 디스플레이부(65)가 구비되고, 그 하단에는 전원을 온/오프하는 전원버튼(81), 음성출력을 소거하는 뮤트버튼(82) 및 터치스크린형 디스플레이부(65)의 기능을 선택할 수 있는 메뉴이동/선택버튼(83)이 구성되며, 상단부에는 청진수단(A)과 전기적으로 연결하는 잭 단자(84) 및 내장스피커(85)가 배치되고, 측단부에는 상기 내장스피커(85)의 음성출력을 조절하는 볼륨조절단(86)이 구성되어 있다. 또한 잭 단자(84)의 근접측에는 퍼스널 컴퓨터(PC)와 전기적으로 연결 가능한 컴퓨터 연결단자(87)도 부설되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

아날로그 회로단(17)의 파워스위치(19)를 눌러 전원을 인가한 상태에서 심실 탈분극 파형을 검출하기 위한 심실 탈분극 검출전극(13)과 압전필름을 이용한 신체접촉형 마이크로폰(12)으로부터 심실 탈분극 파형과 심음 및 폐음이 수집되면 심폐음 측정부(10)의 아날로그 회로단(17)의 전치증폭기(17-1), 차동증폭기(17-2)에서 1차로 증폭하고 필터(17-4)(40-1)에서 필터링한다. 필터(17-4)(40-1)를 통하여 노이즈 성분이 제거된 신호들은 주증폭기(17-3)(40-2)에서 출력 파형이 포함되지 않은 범위 내에서 다시 증폭되어 스피커(18)로 전달되고 스피커(18)에서 확성된 심폐음은 소리전달 도관인 분기튜브(30)를 따라 양쪽 귀의 이어피스(31)로 전달되어 임상의가 그 심폐음을 정확하게 청취할 수 있게 된다.

한편, 청진수단(A)의 주증폭기(17-3)로부터 입력된 심폐음 및 심실 탈분극 신호는 A/D 컨버터(40)를 통하여 디지털 신호로 변환되고, 변환된 신호는 일단 저장부(55)에서 저장됨과 동시에 시간영역과 주파수 영역 분석을 거쳐서 수립되어 있는 디지털신호처리부(60)의 알고리즘에 의해 심폐음의 특징을 추출함으로써 진단결과를 제시하게 된다.

이 때, 심음과 폐음은 분리되어 상기 터치스크린형 디스플레이부(65)에서 파형이 동시에 디스플레이 되고, 제 1 심음과 제 2 심음을 구별하기 위한 심실 탈분극 신호 파형도 디스플레이 된다. 청진수단(A)로부터 입력된 신호는 분석수단(B)의 내장 스피커(85)를 통하여 청진수단(A)의 이어피스(31)로부터 들을 수 있는 심폐음과 동일한 소리로 진단자를 포함한 다수가 들을 수 있다.

또한 데이터베이스부(70)에서는 이미 질환별로 분류되어 저장된 심폐음을 재생하여 진단자의 심폐음 신호와 비교할 수 있도록 디스플레이하고, 그 음을 청취할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 휴대용 심폐음 진단장치는 다음과 같은 이점이 있다.

첫째, 본 발명에 따르면 우수한 특성을 갖는 압전필름을 이용한 접촉형 마이크로폰을 이용해 임상의들이 가청주파수 범위 이외 혹은 개개인의 차이로 들을 수 없었던 심음 및 폐음에 대한 정량적인 정보를 제공할 뿐만 아니라 제 1심음과 제 2심음의 구분에 필요한 심실 탈분극 신호도 함께 검출이 되므로 사용자가 심폐음 파형과 심실 탈분극 파형을 동시에 보면서 보다 정확한 진단을 내릴수 있도록 하고, 스피커를 통하여 소리를 들을 수 있어 학문적 및 교육용으로 사용할 수 있다.

둘째, 본 발명에 따르면 입력된 심폐음 신호를 시간 및 주파수 영역에서 분석하여 파형을 보여줌과 더불어 질환별 특징을 추출하여 입력된 신호에 대한 진단 결과를 보여주므로 임상의 뿐만 아니라 휴대가 간편하고 조작하기가 용이하기 때문에 일반사용자에 있어서도 보다 손쉽고 신속하게 질병을 자가진단하고 치료하는 시점을 최대한 빨리 하는데 도움을 줄 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 일단에 심폐음을 측정하는 심폐음 측정부(10)가 구비된 메인튜브(20)의 타측단으로부터 상기 심폐음 측정부(10)에서 검출되는 수집신호의 청취가 가능하도록 분기튜브(30)가 형성된 청진수단(A)과;

   상기 청진수단(A)에서 수집된 심폐음 신호를 입력받아 그 신호를 분리하여 분석하고 진단하여 출력하는 휴대하기 용이한 분석수단(B)으로 이루어진 휴대용 심폐음 진단장치에 있어서, 상기 심폐음 측정부(10)는 하우징(11)의 저부 중앙에 위치 설치되고, 심폐음 신호를 측정 수집하는 압전필름을 이용하며, 임피던스 정합회로를 포함하는 신체접촉형 마이크로폰(12)과;

   상기 마이크로폰(12)의 양측에 설치되어 제 1심음과 제 2심음을 구분하기 위한 심실 탈분극 신호를 측정 수집하는 두 개의 심실 탈분극 검출전극(13)과;

   입력되는 각 신호를 증폭하고 필터링하기 위한 다수의 증폭기(17-1)(17-2)(17-3)와 필터(17-4)를 갖는 아날로그 회로단(17); 및

   메인튜브(20)로부터 분기되는 분기단에 설치되고, 상기 아날로그 회로단(17)과 전기적으로 연결되어 증폭된 심폐음을 출력하는 스피커(18);를 포함하여 이루어지는 휴대용 심폐음 진단장치.
3. 청구항 2 에 있어서, 상기 아날로그 회로단(17)의 필터(17-4) 주파수 대역은 10Hz∼5kHz로 설정됨을 특징으로 하는 휴대용 심폐음 진단장치.
4. 청구항 2 에 있어서, 상기 분석수단(B)은,

   차동증폭기(17-2)를 통해 증폭된 심실 탈분극 신호를 임의 주파수로 필터링하고 노이즈가 제거된 상태에서 재증폭하는 필터(40-1) 및 주증폭기(40-2)와;

   필터링 및 증폭된 심폐음 신호 및 심실 탈분극 신호를 디지털신호로 변환시키는 A/D 컨버터(50)와;

   상기 A/D 컨버터(50)로부터의 디지털신호를 저장하는 저장부(55)와;

   디지털신호로 변환된 심폐음 신호에 시간 및 주파수 영역분석을 적용하여 질환별로 나타나는 심폐음의 특징을 추출하는 디지털신호처리부(60)와;

   상기 디지털신호처리부(60)로부터 신호처리된 심폐음 신호의 파형 분석 데이터를 표시하기 위한 터치스크린형 디스플레이부(65); 및

   질환별로 분류된 질환명 및 심폐음 파형의 데이터가 저장되어 그 데이터가 파형으로 상기 디스플레이부(65)에 표시되도록 하는 데이터베이스부(70)를 포함하여 이루어지는 휴대용 심폐음 진단장치.
5. 청구항 4 에 있어서, 상기 디스플레이부(65)는 신호처리된 심폐음을 심음과 폐음으로 분류하고, 심실 탈분극 파형을 포함한 세가지 파형을 각각 동시에 표시되도록 한 것을 특징으로 하는 휴대용 심폐음 진단장치.
6. 청구항 4 에 있어서, 상기 분석수단(B)에는 피진단자가 자신의 심폐음신호를 직접 청취할 수 있도록 아날로그 회로단(15)으로부터의 심폐음신호를 출력하는 음성출력수단이 구비됨을 특징으로 하는 휴대용 심폐음 진단장치.
7. 청구항 2 에 있어서, 상기 분석수단(B)은 휴대하기 간편하도록 박스형 케이싱(80)으로 이루어지되, 상기 케이싱(80)의 전면부에는 각종 파형이 표시되는 터치스크린형 디스플레이부(65)가 구비되고, 그 하단에는 전원을 온/오프하는 전원버튼(81), 음성출력을 소거하는 뮤트버튼(82) 및 터치스크린형 디스플레이부(65)의 기능을 선택할 수 있는 메뉴이동/선택버튼(83)이 구성되며, 상단부에는 청진수단(A)과 전기적으로 연결하는 잭 단자(84) 및 내장스피커(85)가 배치되고, 측단부에는 상기 내장스피커(85)의 음성출력을 조절하는 볼륨조절단(86)이 구성됨을 특징으로 하는 휴대용 심폐음 진단장치.