KR101436732B1 - 디지털 무선 공청 청진 시스템 - Google Patents

디지털 무선 공청 청진 시스템 Download PDF

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KR101436732B1 KR1020130037730A KR20130037730A KR101436732B1 KR 101436732 B1 KR101436732 B1 KR 101436732B1 KR 1020130037730 A KR1020130037730 A KR 1020130037730A KR 20130037730 A KR20130037730 A KR 20130037730A KR 101436732 B1 KR101436732 B1 KR 101436732B1
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김성민
김광년
김기련
정재훈
이상준
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동국대학교 산학협력단
(주)피지오랩
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Abstract

본 발명은 본 발명은 광센서 및 상기 광센서와 소정거리 이격된 진동부재를 포함하며, 환자의 청진음을 수집하는 청진음수집부, 상기 청진음수집부로부터 수집된 청진음을 신호처리하는 전처리부, 상기 전처리로부터 처리된 신호를 전송하는 송신부 및 상기 송신부로부터 신호처리된 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 디지털 청진기를 포함하고, 상기 청진음수집부는 상기 광센서 및 진동부재의 거리변화에 따라 소정의 측정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하며, 상기 디지털 청진기가 하나 이상으로 구성되어 동일한 청진음을 청취할 수 있는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템에 관한 것이다.

Description

디지털 무선 공청 청진 시스템{A Digital Wireless Stethoscopy System for Simultaneous Listening for Multiple users}
본 발명은 하나 이상의 디지털 청진기를 통해 동일한 청진음을 청취할 수 있는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 청진기는 주로 심장과 폐에서 나는 소리를 듣기 위해 사용되는 의료기구로서, 인체와 접촉하여 음성을 수하는 청진기헤드와, 상기 청진기헤드와 연결되어 음성이 전달되는 연질튜브와, 연질튜브의 끝단에 의사의 귀에 착용한 상태로 음성이 방출되는 음배출구로 구성되어 인체 내부의 각종 장기의 활동음을 선명하게 듣도록 하고 있다.
환자를 진단하는데 청진기 또는 기타 청진 장치를 사용하는 것은 비정상적인(abnormal) 소리를 검출하고 식별하는데 있어서 훈련을 요한다. 특히, 청진음은 시간에 따른 환자의 상태, 청진 부위, 청진기를 환자의 신체에 대는 힘의 차이에 따라 다르게 나타나므로 청진을 통해 환자에 대한 정확한 진단을 하기 위해서는 무엇보다 임상경험이 중요하다. 통상적으로 수련의에 대한 청진 교육은 숙련된 전문의(이하 "전문의"라 함)가 청진음을 먼저 청취하고 수련의가 다시 청진하면서 전문의의 청진요령 및 청진음에 대한 설명을 이해하는 과정으로 이루어진다.
그런데, 수련의는 임상경험이 부족해 전문의의 설명만을 듣고 자신이 청취하는 청진음에 대한 판단을 할 능력이 부족하므로 수련의 교육에서는 전문의와 수련의가 동일한 청진음을 듣는 것이 중요하다. 하지만, 상기 방식으로 청진 교육이 이루어지는 경우, 수련의는 전문의가 이미 청진을 한 뒤에 청진을 하게 되어 시간적으로 동일한 청진음을 들을 수 없고, 전술한 것처럼 청진음은 청진 부위나 청진기와 환자의 신체에 가해지는 힘에 따라 달라지므로 전문의와 동일한 청진음 청취가 불가능해져 결과적으로 수련의 임상교육의 효과를 달성하기 힘들다.
대한민국 특허공개공보 제10-2009-0070294호의 경우 디지털 신호로 변환한 청진음 신호를 컴퓨터나 기타 장치로 전송하여 복원하는 발명을 제안하는데, 이 경우 청진기의 신호처리 회로와 수신기의 신호처리 회로가 상이하여 청진기와 수신기의 청진음의 동일성이 보장되지 않을 뿐 아니라, 현장 교육과 연계시키기 힘들어 임상교육의 효과를 기대하기 힘들다.
또한, 상기 경우에 많은 수련의들이 동일한 환자를 대상으로 청진음을 듣는데 현실적인 한계가 있고, 환자에 불쾌감을 줄 수 있는 문제도 있다.
KR 10-2009-0070294 (공개번호)
본 발명은 청진 훈련이 가능하며, 음질의 해상도가 향상된 무선 공청 청진 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 광센서 및 상기 광센서와 소정거리 이격된 진동부재를 포함하며, 환자의 청진음을 수집하는 청진음수집부, 상기 청진음수집부로부터 수집된 청진음을 신호처리하는 전처리부, 상기 전처리로부터 처리된 신호를 전송하는 송신부 및 상기 송신부로부터 신호처리된 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 디지털 청진기를 포함하고, 상기 청진음수집부는 상기 광센서 및 진동부재의 거리변화에 따라 소정의 측정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하며, 상기 디지털 청진기가 하나 이상으로 구성되어 동일한 청진음을 청취할 수 있는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템을 제공한다.
본 발명은 청진음수집부에 광센서를 포함하여 청진음을 최적으로 수집하여 음질의 해상도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 청진음수집도의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템의 블록다이어그램이다.
도 4는 청진음 수집부의 밀폐된 공간의 부피를 구하기 위한 모형 및 수식을 나타낸 도면이다.
도 5는 진동부재 변위 d와 밀폐 공간의 부피를 나타낸 그래프이다.
도 6은 진동부재 변위 d와 밀폐 공간 내 압력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 광센서의 측정 위치에 따른 전류값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 청진기 내부의 밀폐 공간의 압력과 광센서의 전류 신호를 비교한 그래프이다.
본 발명은 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템에 관한 것으로, 광센서 및 상기 광센서와 소정거리 이격된 진동부재를 포함하며, 환자의 청진음을 수집하는 청진음수집부, 상기 청진음수집부로부터 수집된 청진음을 신호처리하는 전처리부, 상기 전처리로부터 처리된 신호를 전송하는 송신부 및 상기 송신부로부터 신호처리된 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 디지털 청진기를 포함하고, 상기 청진음수집부는 상기 광센서 및 진동부재의 거리변화에 따라 소정의 측정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하며, 상기 디지털 청진기가 하나 이상으로 구성되어 하나 이상의 디지털 청진기는 동일한 청진음을 청취할 수 있는 것을 특징으로한다.
특히, 상기 전처리부는 상기 청진음수집부에서 수집된 청진음을 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭부에서 증폭된 신호를 필터링하는 필터부; 아날로그 신호로 된 청진음을 디지털 신호로 변환하는 ADC; 및 변환된 청진음의 신호를 처리하는 디지털신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 디지털 청진기는 상기 전처리부에서 처리된 신호를 청음가능하도록 신호처리를 수행하는 후처리부를 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 광센서는 근접하는 물체를 감지하는 근접센서일 수 있으며, 상기 근접센서는 진동부재로부터 0.1 내지 10mm에서 작동될 수 있다.
또한 상기 진동부재는 진동판의 형태일 수 있다.
여기서, 광센서라 함은 위치센서 혹은 변위센서의 일종인 근접센서를 의미할 수 있으며, 물체가 접근해 왔을 때의 위치를 검출하기 위한 센서를 의미한다. 보다 구체적으로 본 발명의 광센서는 진동부재와 소정거리 이격되어 형성될 수 있으며, 상기 진동부재와의 거리변화를 감지하여 청진음(소리신호)를 전기신호(전압/전류)로 변화시켜 소정의 측정 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 디지털 청진기는 근거리 무선통신 수단을 이용하여 신호를 전송할 수 있으며, 인터리브 방식을 적용한 무선전송 패킷을 구성하여 상기 공청수신기로 신호처리된 신호를 전송할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 인터리브 방식을 적용한 무선전송 패킷이라 함은 잉여 데이터의 전송 방법으로, 통신대역폭이 허용하는 범위 내에서 동일한 샘플데이터를 반복하여 전송할 수 있으며, 상기의 잉여 데이터는 전송 포맷을 변경시켜 가면서 전송할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 1 내지 도 8과 실시예를 통해 본 발명인 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 청진음수집부의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광센싱 방식의 디지털 무선 전자 청진 시스템의 블록다이어그램이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 디지털 청진기(2)는 송신부(27) 및 수신부(28)를 포함하고 있어, 환자에 대한 청진음을 신호처리하여 송신 및 수신이 가능하다. 또한 상기 디지털 청진기(2)는 하나 이상을 포함할 수 있어, 복수개의 디지털 청진기(2)에서 동일한 청진음을 공청할 수 있다.
즉, 본 발명의 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템은 공청 수신기를 따로 구비하지 않고, 송신부(27) 및 수신부(28)를 포함하는 디지털 청진기(2)가 하나 이상 구비되어, 하나의 디지털 청진기(2)에서 집음한 청진음을 이웃하는 디지털 청진기(2)로 송신하고, 상기 이웃하는 디지털 청진기(2)가 수신하여 상기 하나의 디지털 청진기(2)에서 집음한 청진음을 동일한 청진음으로 공청할 수 있다. 상기 디지털 청진기(2)는 1 내지 20개를 포함할 수 있으며, 일 예로 10개를 포함할 수 있다.
여기서, 이웃하는 디지털 청진기(2)라 함은 근거리에 위치하는 디지털 청진기(2)를 의미하며, 상기 근거리라 함은 10m 이내의 거리 일 수 있고, 5m 이내의 거리일 수 있다.
상기 디지털 청진기(2)는 환자의 신체에서 발생되는 소리를 수집하여 신호 처리하고 다른 디지털 청진기(2)로 송신하며, 이어폰과 같은 출력수단을 통해 청취가 가능한 소리로 출력하는 구성으로 청진음 수집을 위한 청진음수집부(21)와, 수집된 청진음을 신호 처리하는 전처리부(22)와, 전처리된 신호를 다른 디지털 청진기(2)로 송신하는 송신부(27)를 포함할 수 있다.
상기 청진음수집부(21)는 환자의 신체에서 발생되는 소리를 수집하는 구성으로, 보다 상세하게는 디지털 청진기(2)의 헤드(211)를 통해 유입된 환자의 신체 내부의 소리를 수집할 수 있다.
특히, 본 발명의 청진음수집부(21)는 광센서(121)를 이용한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 광센서(121)와 소정거리 이격되어 진동부재(122)가 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 진동부재(122)는 진동판일 수 있으며, 상기 진동부재(122)의 콘의 중앙부에 광센서(121)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 광센서(121)는 근접하는 물체를 감지하는 근접센서일 수 있으며, 진동부재(122)와의 거리변화를 감지하여 청진음(소리신호)를 전기신호(전압/전류)로 변화시켜 소정의 측정 신호를 생성할 수 있다.
이때, 근접센서라함은 위치센서 혹은 변위센서의 일종일 수 있으며, 물체가 접근해 왔을 때의 위치를 검출하기 위한 센서일 수 있다.
또한 상기 근접센서는 진동부재(122)로부터 0.1 내지 10mm, 0.2 내지 5mm에서 작동될 수 있으며, 일 예로 0.8 내지 1.5mm 에서 작동될 수 있다.
상기 전처리부(22)는 청진음 수집부(21)에 의해 수집된 청진음을 신호 처리(전술한 바와 같이 이러한 과정을 청진음 신호의 "전처리"라 함)하는 구성이다. 수련의는 임상경험이 부족해 전문의의 설명만을 듣고 자신이 청취하는 청진음에 대한 판단을 할 능력이 부족하므로 수련의 교육에서는 전문의와 수련의가 동일한 청진음을 듣는 것이 중요하다. 하지만, 종래처럼 전문의가 청진음을 먼저 청취하고 수련의가 다시 청진하면서 전문의의 청진요령 및 청진음에 대한 설명을 이해하는 과정으로 청진 교육이 이루어지는 경우 수련의는 전문의가 이미 청진을 한 뒤에 청진을 하게 되어 시간적으로 동일한 청진음을 들을 수 없고, 청진음은 청진 부위나 청진기를 환자의 신체에 가하는 힘에 따라 달라지므로 전문의와 동일한 청진음 청취가 불가능해져 결과적으로 수련의 임상교육의 효과를 달성하기 힘들다. 본 발명은 상기 전처리부(22)를 통해 청진음에 대한 주요 신호처리를 한 번에 수행하고 전처리가 끝난 청진음을 이웃하는 디지털 청진기(2)로 전송하여 디지털 청진기(2)와 이웃하는 디지털 청진기(2)에서 동일한 청진음을 출력함으로써 전문의와 수련의가 동시에 동일한 청진음을 청취하는 것을 보장하여 궁극적으로 효과적인 수련의 임상교육을 가능하게 한다.
본 발명의 출력부(24)는 처리된 신호를 청취할 수 있도록 출력하는 구성으로, 청진음 수집부(21)를 통해 수집된 청진음 신호를 처리하고 처리된 신호를 청취가 가능한 형태로 변환하여 스피커나 이어폰과 같은 음향출력장치를 통해 출력시키는 구성이다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 하나 이상의 디지털 청진기(2)는 동일한 이어폰이나 스피커를 채용함으로써 청진음의 동시성 및 동일성을 목적으로 하는 본 발명의 목적을 더욱 충실히 달성한다.
상기 송신부(27)는 전처리된 신호를 이웃하는 하나 이상의 디지털 청진기(2)로 송신하는 구성으로, 보다 상세하게는 청진음수집부(21)를 통해 수집된 청진음 신호를 처리하고 처리된 청진음 신호를 근거리 무선통신수단을 이용하여 전달하는 역할을 하는 구성이다. 본 발명은 상기와 같은 구성을 취함으로써, 환자로부터 수집한 청진음 신호를 컴퓨터나 기타 장치로 전송하고 복원하여 수련의 교육에 활용하는 경우와 달리 회진 현장에서 직접 수련의 임상교육에 활용이 가능하므로 본 발명의 목적을 좀 더 충실히 달성할 수 있게 된다. 또한, 상기 송신부(27)에 의한 전처리 신호의 송신은 후술하는 청진음 신호의 후처리 전단계에서 이루어지고 이후 하나 이상의 디지털 청진기(2)에서 동일한 후처리과정을 거치게 되어 출력이 이루어지므로 하나 이상의 디지털 청진기(2)에서 동일한 청진음이 출력되는 것을 보장한다.
여기서, 근거리 무선통신수단은 동보(broadacast)기능을 사용할 수 있다. 이때, 무선전송의 경우에는 패킷 에러율(PER: packet error rate)이 거리에 따라 증가하기 때문에, 일정 이상의 거리에서 무선통신은 많은 데이터 손실이 생길 수 있다. 따라서, 본 발명은 데이터의 손실을 최소화하기 위하여 인터리브 방식을 전송한 무선전송 패킷을 구성하였다.
보다 구체적으로, 잉여 데이터의 전송 방법으로, 통신대역폭이 허용하는 범위 내에서 동일한 샘플데이터를 반복하여 전송할 수 있으며, 상기의 잉여 데이터는 전송 포맷을 변경시켜 가면서 전송할 수 있다. 일 예로 동일한 샘플데이터를 6회 반복하여 전송하였다. 여기서, 확률적으로 연속된 N개의 패킷이 손실될 가능성은 패킷 에러율의 N승과 관련되므로, N의 값을 증가시켜 높은 패킷 에러율에서도 샘플의 손실수가 줄어들 수 있다.
상기 디지털 청진기(2)는 도 3에 도시된 것처럼 상기 전처리부(22)에서 처리된 청진음 신호에 대해 부가적으로 필요한 신호처리를 수행하는 후처리부(23)를 더 포함할 수 있다. 본 발명은 이처럼 신호의 전처리 과정을 디지털 청진기(2)에서 한 번에 수행한 후 전처리된 청진음 신호를 이웃하는 디지털 청진기(2)로 전송하고, 이후 하나 이상의 디지털 청진기(2)에서 전처리된 청진음 신호에 대해 공통된 후처리를 하는 외에 별도의 신호처리를 하지 않고 출력시키므로 하나 이상의 디지털 청진기(2)에서 출력되는 청진음이 상이해지는 문제가 없게 된다. 결국 전문의와 수련의가 각각의 하나 이상의 디지털 청진기(2)를 통해 동시에 동일한 청진음을 청취하는 것이 보장되므로 효과적인 수련의 임상교육이 이루어진다.
또한, 상기 디지털 청진기(2)는 모드 조절 신호를 전처리부(22)로 제공하는 모드조절부(25)와, 볼륨 조절 신호를 전처리부(22)로 제공하는 볼륨조절부(26)를 더 포함할 수 있다. 상기 전처리부(22)는 모드 조절 신호 또는 볼륨 조절 신호에 따라 청진음 신호를 처리한다.
상기 모드조절부(25)는 청진음 측정 모드를 결정하는 구성으로, 보다 상세하게는 측정하려는 신체 부위에 해당하는 주파수의 청진음 신호만을 선택하는 기능을 제공하는 구성이다. 청진음은 신체 부위에 따라 발생되는 소리의 주파수 영역이 다른데, 심음은 20~200Hz, 폐음은 100~500Hz, 기타 내장기관음은 50~500Hz 영역의 주파수를 나타낸다. 그러므로 청진하려는 신체부위에 따라 청진음 신호에 대한 필터링이 필요한 바, 상기 모드조절부(25)는 전문의가 원하는 청진 모드에 따라 모드 조절 신호를 발생하여 전처리부(22)로 전달하고 전처리부(22)는 청진하지 않는 주파수 영역의 청진음 신호를 필터링한다. 청진음 측정 모드는 20~200Hz의 Bell 모드, 100~500Hz의 Diaphragm 모드, 50~500Hz의 Wide 모드가 있다. 이처럼 디지털 청진기(2)에서만 청진음 측정 모드 조절에 대한 신호처리가 이루어져 이웃하는 디지털 청진기(2)로 전달되고 상기 이웃하는 디지털 청진기(2)에서는 별도의 모드 조절 수단 및 그 신호처리수단을 구비하지 않음으로써 하나 이상의 디지털 청진기(2)에서 출력되는 청진음이 달라지는 것을 방지한다.
상기 볼륨조절부(26)는 볼륨 조절 신호를 전처리부(22)로 제공하는 구성으로, 바람직하게는 전문의가 디지털 청진기(2)의 볼륨 스위치(미도시)을 통해 볼륨 조절 입력을 하는 경우 볼륨 조절 신호를 발생시켜 청진음의 볼륨을 조절하는 구성이다. 본 발명이 상기 후처리부(23)를 더 포함하는 경우 전문의는 후처리된 청진음을 청취한 후 볼륨 스위치(미도시)를 이용해 볼륨을 조절하지만, 볼륨 조절은 청진음 신호에 대한 전처리 단계에서 이루어진다. 즉, 상기 볼륨조절부(26)에 의한 볼륨 조절 역시 디지털 청진기(2)에서 청진음 신호의 전처리 과정을 통해 한 번에 이루져 이웃하는 디지털 청진기(2)로 전달되고 상기 이웃하는 디지털 청진기(2)에서는 별도의 볼륨 조절 수단 및 그 신호처리수단을 구비하지 않음으로써 디지털 청진기(2)와 이웃하는 디지털 청진기(2)에서 출력되는 청진음이 달라지는 것을 방지한다.
도 4는 청진음 수집부의 밀폐된 공간의 부피를 구하기 위한 모형 및 수식을 나타낸 도면, 도 5는 진동부재 변위 d와 밀폐 공간의 부피를 나타낸 그래프, 도 6은 진동부재 변위 d와 밀폐 공간 내 압력의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 도 4 내지 도 6과 실시예를 통해 본 발명의 전술한 청진음수집부의 센서를 광센서(121)로서의 대치 타당성 검토에 대해 설명한다.
청진음수집부(21)의 구조를 단순화하여 모형으로 나타내면 도 2와 같다. 치수나 형태는 청진기마다 다소 상이할 수 있으며, 그 일례를 도 2에 나타내었다. 여기서, 진동부재(122)는 소리신호의 진동을 전달하므로, 사인파 형태로 모델링하였다. 특히, 진동부재(122)의 형태변화(d)와 밀폐 공간 내 압력 변화의 관계가 거의 선형적이라면, 기존 청진기에 흔히 사용하고 있는 마이크 등의 센서를 거리(d)를 측정하는 센서로써 대치가 가능할 것으로 판단하였다. 일 예로 진동부재(122)는 진동판을 이용하였다.
이후부터는 거리 d와 압력과의 관계식을 도 4를 이용하여 설명하면, 도 4의 청진음수집부 모형에서 진동판과 하우징 사이의 밀폐된 공간의 부피를 구하기 위해 도 4와 같은 수식으로 표현할 수 있다. 수식의 단위는 cm이며, 계산 결과는 ml로 나타난다.
밀폐된 공간의 부피 V는 도 4. d)의 x축을 기준으로 f1(x) 함수를 회전한 회전체의 부피 V1에서 c)의 f2(x) 함수를 회전한 회전체의 부피 V2를 더하거나 빼면 구할 수 있다. 청진기는 소리 진동신호에 의한 압력이 가해져서 측정되는 방식이므로, d>=0이어야 한다. 따라서 V=V1-V2의 관계식을 가진다.
각 회전체의 부피에 대한 관계식은 다음 <수학식 1>과 같다.
<수학식 1>
Figure 112013030026436-pat00001
<수학식 2>
Figure 112013030026436-pat00002
상기 <수학식 1>은 <수학식 2> 이므로, 관계식을 풀이하면, 다음 <수학식 3>과 같다.
<수학식 3>
Figure 112013030026436-pat00003
청진기 진동판의 변위(d)와 밀폐 공간의 부피(V)의 관계를 그래프로 나타내면 도 5와 같다. 이 때, 변위 d의 최대량은 1mm로 가정하였다.
다음으로, 진동판의 변위(d)에 따른 압력의 변화를 살펴보게되면, 이상기체 방정식을 이용하여 초기에 d=0일 경우 밀폐 공간의 압력은 1 atm이고, 온도의 변화는 거의 없다고 가정하면, 초기의 압력 P0=1atm, V0=V1=0.5145∏=1.616ml가 된다. 이 때, 온도 변화가 거의 없다고 가정하면 PV=P0V0,
Figure 112013030026436-pat00004
의 관계식으로 부피 변화에 따른 압력을 계산할 수 있다. 그래프로 나타내면 도 6과 같다.
즉, 진동판의 최대 변위는 1mm, 실제 청진기에서 측정되는 청진음(심음 등)과 관련된 최대 변위가 0.5mm 이내일 경우, 진동판의 변위(d)와 밀폐 공간의 압력은 거의 선형적이다. 즉, 기존의 마이크 등의 센서를 통해 소리 압력을 측정하는 방식과 변위(d)를 측정하는 센싱 방식의 측정 결과는 실질적으로 유사한 파형을 나타낼 수 있다.
도 7은 광센서(121)의 측정 위치에 따른 전류값을 나타낸 그래프, 도 8은 청진기 내부의 밀폐 공간의 압력과 광센서(121)의 전류 신호를 비교한 그래프이다.
이하, 도 7, 도 8과 실시예를 통해 본 발명의 전술한 광센서(121)를 이용한 청진음 집음에 대해 설명한다.
청진기의 센서부와 진동판의 거리를 측정하기 위하여 광방식의 근접센서를 사용하였다. 특정 광방식 근접센서에서 측정 대상과의 거리와 감지된 전류와의 관계는 도 7과 같다. 여기서 근접 센서는 진동판에서 3.5mm 위치에 있으며, 진동판의 변위는 1mm가 최대라고 가정하여 표시하였다. 표시 구간에서는 거리와 전류량이 거의 선형적임을 알 수 있다. 또한 도 7의 2.5mm 내지 3.5mm 측정 구간을 도 6의 거리 d와 압력간의 관계와 중첩하여 도 8에 도시하였다. 이때 전류량은 광량에 따라 나타나므로 임의로 Y축 scale을 조정하였다. 도 8에서 알 수 있듯이 근접 센서의 출력에 적절한 scaling이 있다면, 거리 d의 변화에 따라 근접 센서를 이용한 신호의 파형과 마이크 등의 센서를 이용한 압력파형은 실질적으로 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
결론적으로, 마이크 등의 센서를 이용한 압력 파형의 측정과 근접 센서를 이용한 거리의 측정을 통한 파형은 시뮬레이션 결과 실질적으로 유사한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다. 따라서 기존의 청진기에서 흔히 사용하는 마이크 센서를 광센서로의 대치가 가능하다.
1: 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템
2: 디지털 청진기
21: 청진음 수집부 22: 전처리부
23: 후처리부 24: 출력부
25: 모드조절부 26: 볼륨조절부
27: 송신부 28: 수신부
121: 광센서 122: 진동부재
211: 헤드

Claims (7)

  1. 광센서 및 상기 광센서와 소정거리 이격된 진동부재를 포함하며, 환자의 청진음을 수집하는 청진음수집부, 상기 청진음수집부로부터 수집된 청진음을 신호처리하는 전처리부, 상기 전처리로부터 처리된 신호를 전송하는 송신부 및 상기 송신부로부터 신호처리된 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 디지털 청진기를 포함하고,
    상기 청진음수집부는 상기 광센서 및 진동부재의 거리변화에 따라 소정의 측정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하며,
    상기 디지털 청진기가 하나 이상으로 구성되어 하나 이상의 디지털 청진기는 동일한 청진음을 청취할 수 있는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부는
    상기 청진음수집부에서 수집된 청진음을 증폭시키는 증폭부;
    상기 증폭부에서 증폭된 신호를 필터링하는 필터부;
    아날로그 신호로 된 청진음을 디지털 신호로 변환하는 ADC; 및
    변환된 청진음의 신호를 처리하는 디지털신호처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 청진기는
    상기 전처리부에서 처리된 신호를 청음가능하도록 신호처리를 수행하는 후처리부를 추가로 포함하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광센서는 근접하는 물체를 감지하는 근접센서인 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 근접센서는 상기 진동부재로부터 0.1 내지 10mm 이내에서 작동되는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 청진기는 근거리 무선통신 수단을 이용하여 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신 수단은 인터리브 방식을 적용한 무선전송 패킷으로 구성된 것을 특징으로 하는 광센싱 방식의 무선 전자 청진 시스템.
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