KR20220107909A - Apparatus and method for estimating blood pressure - Google Patents
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Abstract
Description
혈압 추정 기술에 관한 것으로, 절흔점을 활용하여 혈압을 추정하는 기술과 관련된다It relates to a blood pressure estimation technique, and it relates to a technique for estimating blood pressure using incision points.
최근 고령화된 인구구조와 급증하는 의료비 및 전문 의료서비스인력의 부족 등으로 인해 IT 기술과 의료기술이 접목된 IT-의료 융합기술에 대한 연구가 수행되고 있다. 특히 인체의 건강상태에 대한 모니터링은 병원과 같은 고정된 장소에서만 수행되는 것으로 국한되지 않고, 가정과 사무실 등 일상생활 속에서 언제 어디서나 사용자의 건강 상태를 모니터링해 주는 모바일 헬스케어(mobile healthcare) 분야로 확대되고 있다. 개인의 건강상태를 나타내 주는 생체신호의 종류에는 대표적으로 ECG(심전도, Electrocardiography), PPG(광전용적맥파, Photoplethysmogram), EMG(근전도, Electromyography) 신호 등이 있으며, 일상생활에서 이를 측정하기 위해서 다양한 생체신호 센서가 개발되고 있다. 특히 PPG 센서의 경우는 심혈관계 상태 등을 반영하는 맥파 형태를 분석하여 인체의 혈압 추정이 가능하다. Recently, research on IT-medical convergence technology that combines IT technology with medical technology is being conducted due to the aging population structure, rapidly increasing medical expenses, and a shortage of professional medical service personnel. In particular, the monitoring of the health of the human body is not limited to being performed only in fixed places such as hospitals, but it is expanded to the field of mobile healthcare, which monitors the health of users anytime and anywhere in daily life such as home and office. is becoming The types of biosignals that indicate an individual's health status include ECG (electrocardiography), PPG (photoplethysmogram), and EMG (electromyography) signals. Signal sensors are being developed. In particular, in the case of the PPG sensor, it is possible to estimate the blood pressure of the human body by analyzing the shape of the pulse wave that reflects the state of the cardiovascular system.
PPG 생체신호 관련 연구결과에 의하면 전체 PPG 신호는 심장에서 출발하여 신체 말단부로 향하는 진행파(propagation wave)와 말단부에서 다시 되돌아오는 반사파(reflection wave)들로 중첩되어 구성된다. 그리고 진행파 혹은 반사파들과 관련된 다양한 특징(feature)들을 추출하면 혈압을 추정할 수 있는 정보를 얻을 수 있음이 알려져 있다.According to the results of PPG biosignal-related research, the entire PPG signal is composed of superimposed propagation waves from the heart toward the end of the body and reflection waves returning from the end of the body. In addition, it is known that information for estimating blood pressure can be obtained by extracting various features related to traveling waves or reflected waves.
생체신호에서 절흔점 위치를 검출하고. 이를 통해 혈압을 추정하는 장치 및 방법이 제시된다 Detecting the position of the notch in the biosignal. Through this, an apparatus and method for estimating blood pressure are provided.
일 양상에 따르면, 혈압 추정 장치는 피검체로부터 PPG신호를 측정하는 센서부, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하고, PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하여, 기준 맥압 특징값 대비 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다. According to one aspect, the blood pressure estimating apparatus detects the position of the notch point based on the sensor unit for measuring the PPG signal from the subject, the maxima and minima of the second differential signal of the PPG signal, and the notch point of the PPG signal as a reference The processor may include a processor for obtaining a first value and a second value from both sections divided by , and estimating the blood pressure based on a rate of change of the acquired pulse pressure-related characteristic value compared to the reference pulse pressure characteristic value.
프로세서는, 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍을 결정하고, 극대점과 극소점의 쌍에서 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산하여, 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출할 수 있다. The processor determines the pair of maxima and minima of the second derivative signal, calculates the difference between the second derivative of the maxima and the second derivative of the minima in the pair of maxima and minima, and based on the difference The position of the notch point can be detected.
프로세서는, 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점의 시간지점을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다. The processor may detect a time point of a pair of maximal points having the largest difference between the second derivative value of the maximum point and the second differential value of the minimum point as the position of the notch point.
프로세서는, 결정된 PPG신호 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍이 소정 갯수 이하 이거나, 계산된 극대점과 극소점의 쌍의 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG신호의 재측정을 요청할 수 있다. The processor determines whether the number of pairs of the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal is less than or equal to a predetermined number, or the difference between the second differential value of the second differential value of the calculated pair of maximum and minimum points and the second differential value of the minimum is less than or equal to a threshold value. In this case, it is possible to request the user to re-measure the PPG signal.
프로세서는, PPG신호의 주기 및 PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 기준시간으로 결정하고, 결정된 기준시간을 기초로 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정할 수 있다. The processor determines at least one of the period of the PPG signal and the time until the first minimum point of the second differential signal of the PPG signal as a reference time, and sets a time range for detecting the position of the notch based on the determined reference time. can
시간범위는, 기준시간에 제 1상수를 곱한 값을 시작점으로 하고, 기준 시간에 제 2상수를 곱한 값을 끝점으로 할 수 있다. In the time range, a value obtained by multiplying a reference time by a first constant may be a starting point, and a value obtained by multiplying a reference time by a second constant may be used as an end point.
맥압관련 특징값은, 제 1값과 제 2값 사이의 비를 포함할 수 있다. The pulse pressure-related feature value may include a ratio between the first value and the second value.
제 1값과 제 2값은, 각각 대응하는 구간에서의 PPG신호 면적, 각 구간의 측정시간, 각 구간의 PPG신호 진폭데이터, 및 각 구간의 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The first value and the second value are any one of the PPG signal area in the corresponding section, the measurement time of each section, the PPG signal amplitude data of each section, and the intensity of the signal obtained by differentiating the PPG signal of each section by the nth order may include.
PPG신호의 진폭데이터는, 각 구간 내에서의 PPG신호 진폭의 최댓값, 각 구간 내에서의 PPG신호 진폭의 평균값, 및 PPG신호 진폭을 n 제곱한 값의 각 구간 내에서의 최댓값 또는 평균값 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The amplitude data of the PPG signal is either the maximum value of the PPG signal amplitude within each section, the average value of the PPG signal amplitude within each section, and the maximum value or the average value within each section of the n-squared value of the PPG signal amplitude. may include.
PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도는, 각 구간 내에서 PPG신호를 n차 미분한 신호의 절대값을 취한 신호의 합일 수 있다. The intensity of a signal obtained by differentiating the PPG signal by the nth order may be the sum of signals obtained by taking the absolute value of a signal obtained by differentiating the PPG signal by the nth order within each section.
프로세서는, 변화율, 및 캘리브레이션 시점에 획득된 기준 맥압을 기초로 사용자의 맥압을 추정하고, PPG신호로부터 평균혈압 관련 특징값을 추출하여 추출된 평균혈압 관련 특징값을 기초로 평균 혈압을 추정하며, 추정된 평균 혈압 및 맥압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. The processor estimates the user's pulse pressure based on the rate of change and the reference pulse pressure obtained at the time of calibration, extracts the mean blood pressure-related feature value from the PPG signal, and estimates the mean blood pressure based on the extracted mean blood pressure-related feature value; The user's systolic blood pressure or diastolic blood pressure may be estimated based on the estimated average blood pressure and pulse pressure.
프로세서는 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값 대비 혈압 추정시점의 평균 혈압의 변화율, 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값 대비 추정된 맥압의 변화율, 및 캘리브레이션 시점의 기준 수축기 혈압 또는 기준 이완기 혈압에 기초하여 각각 사용자의 수축기 혈압 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. The processor determines the user's systolic blood pressure based on the change rate of the mean blood pressure at the time of blood pressure estimation compared to the reference mean blood pressure value at the time of calibration, the rate of change of the estimated pulse pressure compared to the reference pulse pressure value at the time of calibration, and the reference systolic blood pressure or the reference diastolic blood pressure at the time of calibration. Blood pressure or diastolic blood pressure can be estimated.
이때, 프로세서는 상기 획득된 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 맥압의 변화율을 산출하고, 기준 평균혈압 관련 특징값 대비 획득된 평균혈압 관련 특징값의 변화율을 기초로 평균혈압의 변화율을 산출할 수 있다. In this case, the processor calculates a rate of change of the pulse pressure based on a rate of change of the obtained pulse pressure-related characteristic value compared to the obtained reference pulse pressure-related characteristic value, and based on the rate of change of the obtained average blood pressure-related characteristic value compared to the reference average blood pressure-related characteristic value. to calculate the rate of change in mean blood pressure.
프로세서는, 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율, 기준 심박출량 관련 특징값 대비 획득된 심박출량 관련 특징값의 변화율, 및 기준 총혈관저항 관련 특징값 대비 획득된 총혈관저항 관련 특징값의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. The processor is configured to: a change rate of the acquired pulse pressure-related feature value compared to the reference pulse pressure-related feature value, a change rate of the acquired cardiac output-related feature value compared to the reference cardiac output-related feature value, and the acquired total vascular resistance compared to the reference total vascular resistance-related feature value The user's systolic blood pressure or diastolic blood pressure may be estimated based on the change rate of the related feature value.
일 양상에 따른 맥압 추정 방법은 피검체로부터 PPG신호를 측정하는 단계, PPG신호의 2차 미분신호를 구하는 단계, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계, PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하는 단계, 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하는 단계, 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 혈압을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. A pulse pressure estimation method according to an aspect includes the steps of measuring a PPG signal from a subject, obtaining a second differential signal of the PPG signal, and detecting the position of the notch based on the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal. step, obtaining a first value and a second value from both sections divided based on the notch point of the PPG signal, obtaining a pulse pressure-related feature value based on the first value and the second value, reference pulse pressure-related The method may include estimating blood pressure based on a rate of change of the acquired pulse pressure-related feature value compared to the feature value.
절흔점의 위치를 검출하는 단계는, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍을 결정하는 단계 및 극대점과 극소점의 쌍에서 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산하고 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The step of detecting the position of the notch point is the step of determining a pair of the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal, and the second differential value of the maximum and the second differential value of the minimum in the pair of maximum and minimum points. calculating the difference between , and detecting the position of the notch based on the difference.
차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계는, 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다. The step of detecting the position of the notch point based on the difference may include detecting a pair of maximal points having the largest difference between the second derivative value of the maximal point and the second derivative value of the minimal point as the position of the notch point.
또한 맥압 추정 방법은 결정된 PPG신호 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍이 소정 갯수 이하 이거나, 계산된 극대점과 극소점의 쌍의 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG신호 재측정을 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, in the pulse pressure estimation method, the number of pairs of maximum and minimum points of the second differential signal of the determined PPG signal is less than or equal to a predetermined number, or the difference between the second differential value of the second differential value of the calculated pair of maximum and minimum points and the second differential value of the minimum point is If it is less than the threshold, the method may further include the step of requesting the user to re-measure the PPG signal.
또한 맥압 추정 방법은 PPG신호의 주기 및 PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 기준시간으로 결정하고, 결정된 기준시간을 기초로 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the pulse pressure estimation method determines at least one of the period of the PPG signal and the time to the first minimum point of the second differential signal of the PPG signal as the reference time, and the time range for detecting the position of the notch point based on the determined reference time It may further include the step of setting
제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하는 단계는, 제 1값과 제 2값 사이의 비를 맥압관련 특징값으로 획득할 수 있다. The obtaining of the pulse pressure-related feature value based on the first value and the second value may include obtaining a ratio between the first value and the second value as the pulse pressure-related feature value.
비이상적인 인체 접촉상태 혹은 잡음 등이 존재하는 환경에서 생체신호의 절흔점의 위치를 안정적으로 검출하고, 검출된 절흔점의 위치를 활용하여 특징값을 도출함으로써, 혈압 변화를 추정할 수 있다.The blood pressure change can be estimated by stably detecting the position of the notch of the biosignal in an environment where there is a non-ideal human contact state or noise, and deriving a feature value using the detected position of the notch.
도 1은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 프로세서 구성의 블록도이다.
도 3b는 피검체로부터 획득된 PPG신호를 예시한 것이다.
도 3c는 사용자가 외부기기로부터 측정된 혈압값을 입력하도록 안내하고, 혈압 값의 입력위치를 나타내는 사용자 인터페이스에 관한 도면이다.
도 4a는 절흔점의 위치를 검출하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다
도 4b 내지 도 4d는 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간의 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다
도 5는 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다
도 6은 도 5의 절흔점 위치를 검출하는 단계(530)의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 도시한 것이다.
도 8는 일 실시예에 따른 스마트 기기를 도시한 것이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to another exemplary embodiment.
3A is a block diagram of a processor configuration according to an embodiment.
3B illustrates a PPG signal obtained from a subject.
3C is a diagram of a user interface that guides a user to input a blood pressure value measured from an external device and indicates an input position of the blood pressure value.
4A is a diagram for explaining an example of detecting a position of a notch point;
4B to 4D are diagrams for explaining the acquisition of pulse pressure-related feature values based on the first value and the second value of both sections divided based on the notch point;
5 is a flowchart of a method for estimating blood pressure according to an embodiment;
6 illustrates an embodiment of the
7 illustrates a wearable device according to an exemplary embodiment.
8 illustrates a smart device according to an embodiment.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the described technology, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Also, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software.
이하, 혈압 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of an apparatus and method for estimating blood pressure will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
혈압 추정 장치(100)의 다양한 실시예들은 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 웨어러블 기기 등의 단말에 탑재될 수 있다. 이때, 웨어러블 기기는 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형으로 구현되는 것이 가능하다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 전문 의료기관에서 사용 가능하도록 다양한 형태로 제작된 하드웨어에 탑재될 수도 있다.Various embodiments of the blood
도 1을 참조하면, 혈압 추정 장치(100)는 센서부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the blood
센서부(110)는 사용자의 피검체로부터 적어도 하나의 생체 신호를 측정할 수 있다. 생체 신호의 예로써, PPG(photoplethysmography) 신호를 들 수 있다. 센서부(110)는 ECG 등 다른 생체 신호를 측정할 수도 있다. The
이때, 피검체는 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역, 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목등 영역 또는, 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락, 귀 등 인체의 말초 부위일 수 있다. In this case, the subject may be a region of the wrist surface adjacent to the radial artery, a region such as a wrist through which capillary or venous blood passes, or a peripheral region of the human body such as fingers, toes, and ears, which are regions with high blood vessel density in the human body.
센서부(110)는 피검체에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 피검체에 조사된 광이 피검체의 생체조직에 의해 산란되거나 반사되어 방출되는 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다. 이때, 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 광원은 하나 일수도 있고 복수개 일수도 있다. 예를 들어, 광원은 LED 어레이를 포함할 수 있다. 디텍터는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(photo transistor), 포토다이오드 어레이, 포토트랜지스터 어레이, 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있다. The
센서부(110)는 생체신호 측정에 필요한 추가 구성을 더 포함할 수 있다. 예를들어, 광을 검출한 디텍터가 출력하는 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기, 디텍터가 출력하는 전기적인 신호 또는 증폭기가 출력하는 전기적인 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터 등 추가적인 구성이 센서부(110)에 더 포함될 수도 있다. 또한, 센서부(110)가 ECG 신호를 측정하는 경우에는 복수의 전극이 센서부(110)에 포함될 수 있다. 이하에서는 생체신호로써 PPG 신호를 예로 들어 설명할 것이나, 각 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.The
프로세서(120)는 센서부(110)와 전기적, 기구적 또는 유무선 통신으로 연결되는 것이 가능하다. 프로세서(120)는 센서부(110)를 제어하고, 센서부(110)로부터 PPG 신호를 수신할 수 있다. The
프로세서(120)는 PPG 신호가 수신되면 노이즈를 제거하기 위한 필터링이나, PPG 신호의 증폭 등의 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 PPG 신호가 수신되면, 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 0.4~10Hz의 밴드 패스 필터링을 수행함으로써, 센서부(110)로부터 수신된 PPG 신호로부터 노이즈를 제거할 수 있다. 밴드패스 필터는 프로세서가 실행할 수 있는, 소프트웨어 코드로 구현된 디지털 필터일 수 있다. 다른 예로, 밴드패스 필터는 아날로그 필터일 수 있으며, 이 경우 센서부(110)가 측정한 PPG 신호는 밴드패스 필터(미도시)를 거친 후 프로세서(120)로 전달될 수 있다. When the PPG signal is received, the
또한, 프로세서(120)가 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform) 기반의 PPG 신호의 재구성을 통해 PPG 신호의 보정을 수행하는 것도 가능하다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 장치의 컴퓨팅 성능이나 측정 정확도, 혈압 또는 맥압(Pulse Pressure) 추정 목적, 사용자의 측정 부위, 피검체의 온도, 습도, 센서부의 온도 등의 다양한 측정 환경에 따라 그 밖의 다양한 전처리를 수행할 수 있다.In addition, it is also possible for the
한편, 프로세서(120)는 센서부(110)가 측정한 PPG 신호의 대표 파형을 생성할 수도 있다. PPG 신호는 혈관에 흐르는 혈액 양의 변화와 관련되는 반복적인 파형(pulse)을 포함하는데, 각 파형의 형상은 서로 조금씩 상이할 수 있다.
Meanwhile, the
일 예로, 프로세서(120)는 복수의 파형의 앙상블 평균(ensemble average)을 대표 파형으로 획득할 수 있다. 다른 예로, 복수의 파형 중에서 SNR(Signal to Noise Ratio)이 가장 높은 파형을 대표 파형으로 결정할 수도 있다. 다만 이에 제한되지 않고 대표 파형을 결정하는 다양한 실시예가 가능하다.
이때, 프로세서(120)에 의한 대표 파형 결정은 앞서 설명한 PPG 신호의 노이즈 제거 이후 수행될 수 있다. 프로세서(120)는 대표 파형을 이용하여 심혈관 관련 특징을 획득할 수 있다. 이하의 설명에서, 프로세서(120)가 혈압 관련 특징값을 획득할 때 사용하는 PPG 신호는 PPG 신호의 대표 파형을 의미할 수 있다.For example, the
프로세서(120)는 PPG신호를 기초로 맥압을 추정할 수 있고, 추정된 맥압을 기초로 혈압을 추정할 수 있다. 예를 들어, PPG신호를 2차 미분하여 2차 미분신호를 도출하고, 도출된 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 맥압 관련 특징값(이하, 맥압 특징값 이라 한다)을 획득할 수 있다.
The
예를 들어, 프로세서(120)는 PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 PPG 신호에서 절흔점(dicrotic notch)의 위치를 검출하고, 검출된 절흔점의 위치를 기초로 맥압 특징값을 획득할 수 있다.
For example, the
일 예로, 프로세서(120)는 PPG신호의 2차 미분신호의 소정 시간 범위에서 극대점과 극소점의 쌍을 결정할 수 있다. 극대점과 극소점의 쌍은 복수의 극대점들과 복수의 극소점들 중에서 서로 인접한 극대점과 극소점으로 결정될 수 있다. 또한, 결정된 극대점과 극소점의 쌍 별로 극대점과 극소점간의 진폭 차이를 계산하고, 그 진폭 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 극대점의 진폭과 극소점의 진폭의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점의 시간지점을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않는다.For example, the
이때 프로세서(120)는 절흔점을 검출할 소정 시간 범위를 설정하고, 설정된 시간 범위에서 절흔점을 검출할 수 있다. 프로세서(120)는 기준시간에 미리 정의된 상수를 곱하여 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정할 수 있다. 이때, 기준 시간은 PPG신호의 주기, PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
In this case, the
프로세서(120)는 검출된 PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하고, 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득할 수 있다.
The
프로세서(120)는 PPG 신호에서 절흔점의 위치를 기준으로 나뉘는 양쪽 구간 각각의 PPG신호 면적, 각 구간의 측정시간, 각 구간의 PPG신호 진폭데이터, 및 각 구간의 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 제 1값 및 제 2값으로 획득할 수 있다. The
일 예로, 프로세서(120)은 절흔점 위치를 기준으로 PPG 신호를 좌/우 두 구간으로 나누고, 각 구간에서 샘플링된 진폭의 크기들을 해당 구간의 시간 영역에서 더하여 각 구간의 면적을 구할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 각 구간 별로 소정의 시간범위에서의 부분면적을 PPG신호의 면적으로 사용하거나, PPG 신호 획득 시 샘플링된 진폭 마다 n제곱한 값들을 각 구간의 시간 영역에서 더한 값을 PPG신호의 면적으로 사용하여 제 1값 및 제 2값을 획득할 수도 있다.
For example, the
다른 예로, 프로세서(120)는 PPG 신호에서 절흔점의 위치를 기준으로 나뉘는 양쪽 구간 별 PPG신호 진폭의 최대값, 각 구간 내에서의 PPG신호 진폭의 평균값, 각 구간 내에서 PPG신호 진폭을 n 제곱한 값의 최대값, 각 구간 내에서 PPG 신호 진폭을 n제곱한 값의 평균값 중 어느 하나를 진폭데이터로 결정하여 제 1값 및 제 2값을 획득할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example, the
또 다른 예로, 프로세서(120)는 각 구간 내에서 PPG신호를 n차 미분한 신호에서 진폭의 절대값의 합을 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도로 결정하여 제 1값 및 제 2값을 결정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example, the
프로세서(120)는 제 1값과 제 2값 사이의 비를 맥압 특징값으로 획득할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 값과 제2 값의 차이, 합, 곱 및 그들의 조합 등을 맥압 특징값으로 획득할 수 있다.
The
프로세서(120)는 맥압 특징값을 이용하여 맥압을 추정할 수 있다. 예를 들어, 미리 정의된 맥압 추정 모델에 맥압 특징값을 입력하여 맥압을 추정할 수 있다.
The
프로세서(120)는 측정된 PPG신호로부터 평균혈압 관련 특징값(이하, 평균혈압 특징값이라 한다)을 추출하여 사용자의 평균혈압(Mean Arterial Pressure)을 추정할 수 있다. 이때, 평균혈압 특징값은 심박출량(Cardiac Output)과 연관된 특징값(이하 심박출량 특징값이라 함), 총혈관저항(Total Peripheral Resistance)과 연관된 특징값(이하 총혈관저항 특징값이라 함)을 선형 또는 비선형으로 결합하여 획득될 수 있다.
The
프로세서(120)는 측정된 PPG신호를 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 획득된 맥압관련 특징값을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 추정된 사용자의 맥압, 및 추정된 사용자의 평균혈압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 이때 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 및 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값과, 캘리브레이션 시점의 기준 수축기 혈압 및 기준 이완기 혈압에 기초하여 사용자의 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 추정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The
다른 예로, 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값 대비 추정된 평균 혈압의 변화율, 및 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값 대비 추정된 맥압의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.
As another example, the
또 다른 예로, 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 특징값 대비, 혈압 추정시 획득된 특징값의 변화율을 기초로 사용자의 혈압을 추정할 수 있다.
As another example, the
일 예로, 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 맥압 특징값 대비 혈압 추정 시점에 획득한 맥압 특징값의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 사용자의 기준 맥압 특징값 대비 획득된 맥압 특징값의 변화율, 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 심박출량 특징값 대비 혈압 추정 시점에 획득한 심박출량 특징값의 변화율, 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 총혈관저항 특징값 대비 혈압 추정 시점에 획득한 총혈관저항 특징값의 변화율, 및 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 수축기 혈압 또는 기준 이완기 혈압을 기초로 사용자의 수축기 혈압 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.
For example, the
도 2는 다른 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to another exemplary embodiment.
도 2를 참조하면, 혈압 추정 장치(200)는 센서부(110), 프로세서(120), 통신부(230), 출력부(220) 및 저장부(210)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the blood
센서부(110)는 앞에서 설명한 바와 같이 피검체로부터 PPG신호를 측정할 수 있다. 본 실시예에 있어서 센서부(110)는 후술하는 바와 같이 생략이 가능하다.As described above, the
저장부(210)는 맥압, 및/또는 혈압 추정에 필요한 각종 기준정보, 획득된 PPG신호, 맥압 및/또는 혈압 추정값 등의 정보를 저장할 수 있다. 이때, 기준정보는 사용자의 나이, 성별, 직업, 현재 건강상태 등의 사용자 정보, PPG신호와 맥압 간의 관계 등에 관한 정보를 포함할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 이때, 저장부(210)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The
출력부(220)는 센서부(110)에 의해 측정된 PPG신호, 프로세서(120)의 처리 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(220)는 장치에 탑재된 디스플레이 모듈, 스피커 및 햅틱 장치 등을 이용하여 다양한 시각적/비시각적인 방법으로 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.The
예를 들어, 출력부(220)는 PPG신호의 파형 및/또는 2차 미분신호의 파형을 그래프 형태로 출력할 수 있다. 또한, PPG신호 2차 미분신호의 그래프 상에 극대점과 극소점의 쌍, 절흔점의 위치, 획득된 맥압 및/또는 혈압 관련 특징값, 캘리브레이션 시점의 맥압 및/또는 혈압 관련 특징값, 기준 맥압, 및 기준 혈압 등을 시각적으로 나타내는 마커를 표시할 수 있다. 또한, 사용자의 혈압 추정값을 시각적으로 표시하되, 혈압 추정값이 정상 범위에 있는지 여부를 기준으로 색상, 선의 굵기, 글씨체 등을 다양하게 하여 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 혈압 추정값의 이상 여부에 따라 진동 또는 촉감 피드백을 함께 사용하여 사용자가 쉽게 혈압 이상 여부를 쉽게 인식할 수 있도록 할 수 있다. 또는, 혈압 추정값이 이전 추정 이력에 비교하여 이상이 있는 경우 경고 메시지, 알람 신호 등을 비롯하여 주의할 음식이나 관련 병원 정보와 같이 사용자가 취해야 할 조치에 관한 정보를 표시할 수 있다. For example, the
통신부(230)는 프로세서(120)의 제어에 따라 통신 기술을 통해 외부 기기(240)와 연결하고, 외부 기기(240)로부터 PPG 신호를 수신할 수 있다. 이때, 외부 기기(240)는 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기, 커프형 혈압 측정기 등 특별히 제한없이 사용자로부터 직접 PPG 신호를 측정하거나, 측정된 PPG 신호를 관리하는 다양한 기기를 포함할 수 있다. 또한, 통신부(230)는 프로세서(120)의 처리 결과를 외부 기기(240)에 전송할 수 있다. The
이때, 통신 기술은 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 WIFI 통신 및 이동통신 방식을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the communication technology is Bluetooth communication, BLE (Bluetooth Low Energy) communication, near field communication unit, WLAN (Wi-Fi) communication, Zigbee communication, infrared (IrDA, infrared Data Association) communication. , WFD (Wi-Fi Direct) communication, UWB (ultra wideband) communication, Ant+ communication WIFI communication and may include a mobile communication method, but is not limited thereto.
프로세서(120)는 혈압 추정 장치(200)에 센서부(110)와 통신부(230)가 모두 탑재되어 있는 경우 센서부(110) 및 통신부(230)를 선택적으로 제어하여 PPG 신호를 획득할 수 있다. 한편, 센서부(110)는 장치(200)의 특성에 따라 생략될 수 있다.When both the
도 3a는 일 실시예에 따른 프로세서 구성의 블록도이다. 도 3b는 피검체로부터 획득된 PPG신호를 예시한 것이다. 도 3c는 사용자가 외부기기로부터 측정된 혈압값을 입력하도록 안내하고, 혈압 값의 입력위치를 나타내는 사용자 인터페이스에 관한 도면이다. 도 4a는 절흔점의 위치를 검출하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4b, 도4c 및 도 4d는 절흔점을 기준으로 PPG를 두 구간으로 나눌 때, 양쪽 구간의 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.3A is a block diagram of a processor configuration according to an embodiment. 3B illustrates a PPG signal obtained from a subject. 3C is a diagram of a user interface that guides a user to input a blood pressure value measured from an external device and indicates an input position of the blood pressure value. 4A is a diagram for explaining an example of detecting a position of a notch point. 4B, 4C and 4D are diagrams for explaining how to obtain a pulse pressure characteristic value based on the first and second values of both sections when the PPG is divided into two sections based on the notch point.
도 3a를 참조하면, 프로세서(120)는 절흔점 위치 검출부(310), 특징값 획득부(320), 캘리브레이션부(330), 특징값 정규화부(340), 맥압 추정부(350), 및 혈압 추정부(360)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A , the
절흔점 위치 검출부(310)는 센서부(110)로부터 PPG신호를 수신하면, PPG 신호의 2차 미분신호를 도출할 수 있다. 또한, 절흔점 위치 검출부(310)는 절흔점의 위치를 검출할 소정 시간 범위를 설정하고, 2차 미분신호의 소정 시간 범위에서 절흔점의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, PPG 신호의 2차 미분신호의 시간 범위에서 극대점과 극소점의 쌍들을 결정하고, 결정된 극대점과 극소점 쌍마다 극대점의 진폭과 극소점의 진폭 간 차이를 계산하고, 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출할 수 있다.When the notch
도 4a를 참조하면, PPG 신호 파형 하나의 2차 미분신호가 도시되며, T는 2차 미분신호에서 첫번째 극소점까지의 시간을 의미하고, r1 및 r2는 절흔점의 위치를 검출할 시간범위(TI)를 설정하기 위한 상수에 해당한다. 또한 Tdic는 절흔점의 위치를 의미한다.Referring to FIG. 4A, a second differential signal of one PPG signal waveform is shown, T means the time from the second differential signal to the first minimum point, and r1 and r2 are the time range for detecting the position of the notch point ( T I ) corresponds to a constant for setting. Also, T dic means the position of the notch point.
예를 들어, 절흔점 위치 검출부(310)는 도시된 바와 같이 2차 미분신호에서 첫번째 극소점까지의 시간(T)을 기준시간으로 결정할 수 있다. 또한, 결정된 기준시간(T)에 제 1상수(r1)를 곱한 값(r1×T)을 시간 범위(TI)의 시작점으로 하고, 기준 시간(T)에 제 2상수(r2)를 곱한 값(r2×T)을 시간 범위(TI)의 끝점으로 할 수 있다. 일 예로, 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위(TI)는 2T~5T 로 결정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, as illustrated, the notch
절흔점 위치 검출부(310)는 시간 범위(TI)가 설정되면, 시간 범위(TI)에서 극대점과 그 극대점의 바로 다음에 나타나는 극소점을 극대점과 극소점의 쌍{(M1, L1), (M2, L2), (M3, L3)}으로 결정할 수 있다. 절흔점 검출부(310)는 결정된 극대점과 극소점의 쌍{(M1, L1), (M2, L2), (M3, L3)} 각각에 대하여 극대점과 극소점의 진폭 차이(D1, D2, D3)를 계산하고, 진폭 차이가 가장 큰 쌍(D2) 의 극대점(M2)의 시간지점(Tdic)을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다.When the time range (T I ) is set, the notch
잡음이 포함되지 않은 이상적인 2차 미분신호에서는 일반적으로 3번째 극대점의 위치를 절흔점의 위치로 검출할 수 있으나, 실제 환경의 PPG 신호 에서는 잡음, 불안정한 인체의 접촉상태, 혹은 피험자의 특이한 혈관구조 특성 등으로 인해 다양한 비이상적 파형이 나타난다. 따라서 본 실시예에서는 그러한 노이즈를 제거하기 위하여 극대점과 극소점의 진폭 차이가 가장 큰 쌍의 극대점의 시간지점을 절흔점의 위치로 검출함으로써 맥압추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.In an ideal second differential signal that does not contain noise, the position of the third maximal point can generally be detected as the position of the notch point. As a result, various non-ideal waveforms appear. Therefore, in this embodiment, in order to remove such noise, the accuracy of pulse pressure estimation can be improved by detecting the time point of the pair of maximum points having the largest amplitude difference between the maximum and minimum points as the position of the notch point.
또한 절흔점 위치 검출부(310)는, PPG 신호의 2차 미분신호에서 극대점과 극소점의 쌍의 개수가 소정 개수(예: 3개)에 미달되거나, 극대점과 극소점의 쌍들의 극대점과 극소점의 진폭 차이 중 최대값이 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG 신호의 재측정을 요구할 수 있다. In addition, the notch
다시 도 3a를 참조하면, 특징값 획득부(320)는 맥압 특징값, 평균혈압 특징값, 심박출량 특징값, 및 총혈관저항 특징값 중 적어도 하나를 획득할 수 있다. 이때, 특징값 획득부(320)는 캘리브레이션 시점에서의 기준 특징 값, 및/또는 혈압 추정시점에서의 특징 값을 획득할 수 있다. 단, 캘리브레이션 시점에서의 기준 특징값에 대하여는 이하에서 서술할 캘리브레이션부(330)에 의해서 획득하는 실시예도 가능하다.
Referring back to FIG. 3A , the feature
예를 들어, 특징값 획득부(320)는 절흔점 위치를 기준으로 나뉘는 PPG 신호의 양쪽 구간으로부터 제 1 값과 제 2값을 획득하며, 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득할 수 있다.
For example, the feature
일 예로 도 4b를 참조하면, 특징값 획득부(320)는 절흔점 위치 검출부(310)에 의해 검출된 절흔점(DN)의 위치(Tdic)를 기준으로, PPG 신호가 나뉘는 양쪽 구간의 면적(A1, A2)을 제 1값과 제2값으로 획득할 수 있다. 예컨대, 한 주기(Tp) PPG 신호에서 시작시점(0)부터 절흔점 위치(Tdic)까지의 면적(A1)을 제1 값으로 결정하고, 절흔점 위치(Tdic)부터 한 주기 PPG 신호의 종료 시점(Tp)까지의 면적(A2)를 제2 값으로 결정할 수 있다. As an example, referring to FIG. 4B , the feature
또한, 특징값 획득부(320)는 획득된 제1 값(A1)과 제2 값(A2)를 기초로 맥압 특징값(feat_PP)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 특징값 획득부(320)는 제1 값(A1)과 제2 값(A2) 사이의 비를 맥압 특징값(feat_PP)으로 획득할 수 있고, 이는 아래 수학식 1에 예시되어 있다.Also, the feature
다른 예로 도 4c를 참조하면, 특징값 획득부(320)는 절흔점 위치 검출부(310)에 의해 검출된 절흔점(DN)의 위치(Tdic)를 기준으로 나뉘는 PPG 신호의 양쪽 구간에서, 각 구간의 측정시간(Tdic, Tp-Tdic)을 제 1값과 제2값으로 획득할 수 있다. 예컨대, 한 주기(Tp) PPG 신호에서 시작시점(0)부터 절흔점 위치(Tdic)까지의 시간(Tdic)을 제1 값으로 결정하고, 절흔점 위치(Tdic)부터 종료 시점(Tp)까지의 시간(Tp-Tdic)를 제2 값으로 결정할 수 있다. As another example, referring to FIG. 4C , the feature
또한, 특징값 획득부(320)는 획득된 제1 값(Tdic)과 제2 값(Tp-Tdic)를 기초로 맥압 특징값(feat_PP)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 특징값 획득부(320)는 제1 값(Tdic)과 제2 값(Tp-Tdic) 사이의 비를 맥압 특징값(feat_PP)으로 획득할 수 있고, 이는 아래 수학식 2에 예시되어 있다.Also, the feature
또 다른 예로 도 4d를 참조하면, 특징값 획득부(320)는 절흔점 위치 검출부(310)에 의해 검출된 절흔점(DN)의 위치(Tdic)를 기준으로 PPG 신호를 두 구간으로 구분하고, 각 구간에서 PPG 신호의 최대진폭(Pa, Pb)을 제 1값과 제2값으로 획득할 수 있다. 예컨대, 한 주기(Tp) PPG 신호에서 시작시점(0)부터 절흔점 위치(Tdic) 사이의 최대진폭(Pa)을 제1 값으로 결정하고, 절흔점 위치(Tdic)부터 종료 시점(Tp) 사이의 최대진폭(Pb)를 제2 값으로 결정할 수 있다. As another example, referring to FIG. 4D , the feature
또한, 특징값 획득부(320)는 획득된 제1 값(Pa)과 제2 값(Pb)를 기초로 맥압 특징값(feat_PP)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 특징값 획득부(320)는 제1 값(Pa)과 제2 값(Pb) 사이의 비를 맥압 특징값(feat_PP)으로 획득할 수 있고, 이는 아래 수학식 3에 예시되어 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 획득된 제1 값(Pa)과 제2 값(Pb)에 기초하여 맥압 특징값(feat_PP)을 획득하는 방식은 자유로이 변형될 수 있다.Also, the feature
특징값 획득부(320)는 측정된 PPG신호를 기초로 평균혈압 특징값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 특징값 획득부(320)는 PPG신호에서 심박출량 특징값과 총혈관저항 특징값을 획득하고, 획득된 심박출량 연관 특징값과 총혈관저항 연관 특징값을 선형 또는 비선형으로 결합하여 평균혈압 특징값(feat_MAP_current)을 획득할 수 있다. The feature
특징값 획득부(320)는 PPG신호에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다.
The feature
이때, 특징점은 심박 정보, PPG신호의 파형의 형태, PPG신호의 최대점의 시간 및 진폭, PPG신호의 최소점의 시간 및 진폭, PPG신호의 면적, PPG신호의 시간 경과, PPG신호를 구성하는 구성 펄스 파형의 진폭 및 시간 정보, 둘 이상의 특징점 사이의 내분점 중의 하나 이상을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 여기에서 PPG신호는 앞서 언급한 PPG신호 대표 파형일 수 있다. At this time, the characteristic points are heart rate information, the shape of the waveform of the PPG signal, the time and amplitude of the maximum point of the PPG signal, the time and amplitude of the minimum point of the PPG signal, the area of the PPG signal, the lapse of time of the PPG signal, and the PPG signal. It includes, but is not limited to, one or more of amplitude and time information of the component pulse waveform, and an internal division point between two or more characteristic points. Here, the PPG signal may be the aforementioned PPG signal representative waveform.
도 3b는 피검체로부터 획득된 PPG신호를 예시한 것이다. 도 3b를 참조하여, 특징값 획득부(320)가 PPG 신호로부터 특징점을 추출하는 예를 설명한다.3B illustrates a PPG signal obtained from a subject. An example in which the feature
PPG 신호는 심장에서 출발하여 신체 말단부로 향하는 진행파(propagation wave)와 말단부에서 다시 되돌아오는 반사파(refelection wave)의 중첩으로 구성될 수 있다. 도 3b는 피검체로부터 획득된 PPG 신호의 파형이 5개의 구성 펄스 예컨대, 진행파(fw)와 반사파(rw1, rw2, rw3, rw4)의 중첩으로 이루어진 것을 예시하고 있다. 특징값 획득부(320)는 PPG 신호에서 구성 펄스 파형(fw, rw1, fw2, rw3, rw4)을 분석하여 특징점을 추출할 수 있다.The PPG signal may be composed of a superposition of a propagation wave that starts from the heart and goes toward the distal end of the body and a reflection wave that returns back from the distal end. FIG. 3B illustrates that the waveform of the PPG signal obtained from the subject is formed by superimposing five component pulses, for example, a traveling wave fw and reflected waves rw1, rw2, rw3, and rw4. The feature
일 예로, 특징값 획득부(320)는 처음부터 세 번째까지의 구성 펄스 파형(fw, rw1, rw2)의 최대 지점의 시간(T1, T2, T3)이나 진폭(P1, P2, P3)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 특징값 획득부(320)는 PPG 신호(PS)를 2차 미분하고 2차 미분신호를 이용하여 구성 펄스 파형(fw, rw1, rw2)의 최대 지점의 시간(T1, T2, T3)을 추출할 수 있다. 예컨대, 2차 미분신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 탐색하여 첫 번째부터 세 번째까지의 로컬 최소 지점에 해당하는 시간(T1, T2, T3)을 추출하고, PPG 신호에서 그 시간(T1, T2, T3)에 대응하는 진폭(P1, P2, P3)을 추출할 수 있다. 여기서 로컬 최소 지점은 2차 미분신호의 일부 구간을 관찰했을 때 신호가 감소하다가 특정 지점을 중심으로 다시 증가하는 형태, 즉, 아래로 볼록한 형태를 가지는 지점을 의미한다.As an example, the feature
다른 예로, 특징값 획득부(320)는 PPG 신호(PS)의 한 주기(0~PPGdur), 또는 PPG 신호(PS)의 한 주기(0~PPGdur) 내의 소정구간에서 진폭이 최대인 지점의 시간(Tmax)이나 진폭(Pmax)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 소정 구간은 혈압의 수축기 구간을 의미하는 PPG 신호의 처음에서부터 절흔점(DN)이 발생한 시간지점(Tdic)까지를 의미할 수 있다. As another example, the feature
또 다른 예로, 특징값 획득부(320)는 PPG신호의 한 주기를 의미하는 시간 경과(PPGdur) 또는 PPG신호의 면적(PPGarea)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, PPG신호의 면적은 PPG신호의 전체 면적 또는, 전체 시간 경과(PPGdur)상의 소정 비율(예: 70%)에 해당하는 면적을 의미할 수 있다. As another example, the feature
또 다른 예로, 특징값 획득부(320)는 추출된 둘 이상의 특징점들 간의 내분점을 추가적인 특징점으로 추출할 수 있다. PPG신호가 동잡음, 수면 등의 비이상적 환경에 의해 PPG신호에 불안정한 파형이 발생하여 특징점들이 잘못된 위치에서 추출될 수 있다. 이와 같이 잘못 추출된 특징점들 사이의 내분점을 활용하여 혈압 측정을 보완할 수 있다.As another example, the feature
예컨대, 특징값 획득부(320)는 특징점 (T1, P1)과 (Tmax, Pmax)이 추출되면, 두 특징점 (T1, P1)과 (Tmax, Pmax) 사이의 내분점 (Tsys, Psys)를 산출할 수 있다. 이때, 특징값 획득부(320)는 두 특징점 (T1, P1)과 (Tmax, Pmax)의 시간 값 T1 및 Tmax에 가중치를 부여하고 가중치가 부여된 각각의 시간 값을 이용하여 내분점의 시간(Tsys)를 산출하며, 산출된 내분점의 시간(Tsys)에 해당하는 진폭(Psys)을 추출할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 획득된 PPG신호의 분석을 통해, 첫 번째와 두 번째 구성 펄스 파형(fw, rw1)과 연관된 특징점 (T1, P1), (T2, P2) 사이의 내분점, 세 번째와 네 번째 구성펄스 파형(rw2, rw3)과 연관된 특징점 (T3, P3), (T4, P4) 사이의 내분점 등을 더 산출할 수 있다. For example, when the feature
특징값 획득부(320)는 추출된 특징점을 기초로 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다. 이때, 특징값 획득부(320) 추출된 복수의 특징점 중 적어도 하나 이상, 및/또는 심박수를 기초로 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다.The feature
일 예로, 특징값 획득부(320)는 추출된 특징점인 구성 펄스가 최대가 되는 지점의 시간, 및 진폭, PPG신호의 전체 측정 시간, 또는 절흔점의 위치(Tdic)까지의 시간, PPG신호의 전체 면적, 또는 부분면적, PPG신호의 소정구간에서 진폭이 최대인 지점의 시간, 및 진폭 중 어느 하나, 또는 그 역수, 심박수 등을 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값으로 획득할 수 있다. As an example, the feature
다른 예로, 특징값 획득부(320)는 추출된 복수의 특징점과 심박수 중 적어도 둘 이상을 조합한 통계값을 기초로 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 특징값 획득부(320)는 구성 펄스의 최대진폭을 PPG신호의 전체구간에서의 최대진폭으로 나눈 값, PPG신호의 전체구간에서의 최대진폭을 PPG신호의 전체 면적으로 나눈 값, 구성 펄스의 최대진폭에서의 시간을 내분점의 시간으로 뺀 값, 또는 그 역수, PPG신호의 전체구간에서의 최대진폭에서 구성 펄스의 최대진폭을 뺀 값, 또는 그 역수, PPG신호의 전체구간에서의 최대진폭과 심박수의 통계값 등을 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값으로 획득할 수 있다. As another example, the feature
아래 표 1에 위 도 3b에 도시된 바와 관련하여 심박출량 특징값 및/또는 총혈관저항 특징값의 후보를 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Although Table 1 below exemplifies candidates for the cardiac output characteristic value and/or the total vascular resistance characteristic value in relation to that shown in FIG. 3B above, the present invention is not limited thereto.
특징값 획득부(320)에 의해 획득된 맥압 특징값, 평균혈압 특징값, 심박출량 특징값, 및 총혈관저항 특징값은 특징값 정규화부(340)로 전달될 수 있다.
사용자가 혈압 추정장치(100,200)를 이용하여 혈압을 측정하는 경우, 먼저 캘리브레이션이 수행되어야 한다. 캘리브레이션부(330)는 미리 설정된 주기, 맥압, 및/또는 혈압 추정 결과 분석 또는 사용자의 요청에 따라 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
The pulse pressure characteristic value, the average blood pressure characteristic value, the cardiac output characteristic value, and the total vascular resistance characteristic value acquired by the characteristic
일 예로, 캘리브레이션부(330)는 사용자의 최초 사용시점, 및 최초 사용시점으로부터 미리 설정된 주기마다 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 장치(100)를 사용하여 최초 혈압 추정을 요청하면, 캘리브레이션부(330)는 저장부를 참조하여 혈압 추정에 필요한 기준 정보가 존재하는지 확인하고, 존재하지 않으면 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
As an example, the
다른 예로, 캘리브레이션부(330)는 맥압, 및/또는 혈압 추정 결과를 분석하여, 분석된 결과를 기초로 캘리브레이션 수행여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션부(330)는 혈압 추정이 완료되면, 추정된 혈압의 정확도를 판단하여 캘리브레이션 수행여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 추정된 혈압값의 정상 범위가 미리 정의될 수 있으며, 추정 혈압값이 정상 범위를 벗어나는 경우, 정상 범위를 벗어난 횟수가 임계치를 벗어나는 경우, 연속적으로 정상 범위를 만족하지 않은 횟수, 소정 기간 동안 정상 범위를 만족하지 않은 횟수 등이 소정 임계치 이상인 경우 캘리브레이션이 필요한 것으로 결정할 수 있다.
As another example, the
캘리브레이션부(330)는 캘리브레이션 수행을 결정한 경우 캘리브레이션용 PPG신호 획득을 위해 센서부(110)를 제어할 수 있다. 캘리브레이션부(330)는 사용자가 피검체를 센서부(110)에 접촉하도록 가이드하거나, 통신부(210)를 통한 외부 기기 연결에 대한 가이드 또는 외부 기기를 통해 기준 혈압을 측정하도록 가이드 할 수 있다.
When the
이때, 캘리브레이션부(330)는 일 예로 도 2의 통신부(230)를 제어하여 외부 기기로부터 캘리브레이션 시점의 기준 정보 예컨대, 커프 혈압 기기로부터 커프 수축기 혈압, 커프 이완기 혈압 등의 기준 혈압에 관한 정보를 수신할 수 있다.
In this case, for example, the
또는, 캘리브레이션부(330)는 도 3c와 같은 사용자 인터페이스(User Interface, 370)를 디스플레이에 표시하고, 사용자가 외부 기기를 통해 측정한 수축기 혈압과 이완기 혈압을 사용자 인터페이스(370)를 통해 입력하도록 가이드할 수도 있다. 도 3c를 참조하면 혈압 추정장치의 사용자 인터페이스(370)는, 사용자가 터치할 수 있으며 외부기기를 이용하여 측정한 혈압값이 입력되는 위치를 나타내는 그래픽 객체(371)를 포함할 수 있다.
Alternatively, the
캘리브레이션부(330)는 센서부(110)에 의해 캘리브레이션용 PPG신호가 획득되면, 획득된 캘리브레이션용 PPG 신호를 이용하여 혈압 추정에 필요한 기준 정보를 획득하고, 획득된 기준 정보를 저장부에 저장하여 다음 혈압 추정에 활용되도록 할 수 있다.
When the PPG signal for calibration is obtained by the
예를 들어, 캘리브레이션부(330)는 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 특징값(feat_PP_cal), 기준 평균혈압 특징값(feat_MAP_cal), 기준 심박출량 특징값, 기준 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다. 기준 평균혈압 특징값(feat_MAP_cal)은 특징값 획득부(320)에서 전술한 바와 같이, 캘리브레이션 시점에서 획득된 기준 심박출량 특징값과 기준 총혈관저항 특징값을 선형 또는 비선형으로 결합하여 획득될 수 있다. 기준 심박출량 특징값과 기준 총혈관저항 특징값은 캘리브레이션 시점에서 측정된 PPG신호로부터 추출된 특징점을 기초로 획득될 수 있다. 이때, 추출된 복수의 특징점 중 적어도 하나 이상, 및/또는 심박수를 기초로 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 획득할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.
For example, the
또한 캘리브레이션부(330)는 캘리브레이션시 통신부(230)를 통해 수신하거나 사용자 인터페이스(370)를 통해 입력된 기준 수축기 혈압(SBP_cal) 및 기준 이완기 혈압(DBP_cal)을 이용하여 캘리브레이션 시점의 기준 맥압(PP_cal)을 획득할 수 있다. 기준 맥압은 기준 수축기 혈압에서 기준 이완기 혈압을 차감(PP_cal = SBP_cal - DBP_cal)하여 획득될 수 있다.
In addition, the
캘리브레이션부(330)는 캘리브레이션 시점에 기준 이완기 혈압(DBP_cal) 및 기준 맥압(PP_cal)을 이용하여 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압(MAP_cal)을 획득할 수 있다. 기준 평균혈압(MAP_cal)은 아래의 수학식 4를 통해 획득될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The
이때 PP_cal은 캘리브레이션 시점의 기준 맥압이고, DBP_cal은 캘리브레이션 시점의 기준 이완기 혈압이며, 는 고정된 상수일 수도 있고, 심박에 따라 변화하는 변수를 의미할 수도 있다. 가 심박에 따라 변화하는 변수일 경우, 심박이 커짐에 따라 또한 커질 수 있다.In this case, PP_cal is the reference pulse pressure at the time of calibration, DBP_cal is the reference diastolic pressure at the time of calibration, may be a fixed constant or may mean a variable that changes according to the heartbeat. If is a variable that changes with the heart rate, as the heart rate increases, It can also be large.
특징값 정규화부(340)는 획득된 맥압 특징값, 평균혈압 특징값, 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값을 정규화하여 각 특징값들의 변화율을 산출할 수 있다.
The characteristic
일 예로, 특징값 정규화부(340)는 캘리브레이션 시점의 맥압 특징값(feat_PP_cal)을 이용하여, 현재 맥압 특징값(feat_PP_current)이 최초 캘리브레이션 시점의 맥압 특징값(feat_PP_cal)과 대비하여 얼마의 비율로 증가/감소 하였는지를 나타내는 정규화(normalization) 과정을 수행할 수 있다. 맥압 특징값의 정규화 수행 결과 값, 즉 맥압 특징값의 변화율은, 아래 수학식 7, 13, 14에서의 Δfeat_PP를 의미할 수 있다. 또한 맥압 특징값의 변화율(Δfeat_PP)은, 수학식 11 및 12에서 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 대비 혈압 추정시점에서의 맥압의 변화율(ΔPP_est)을 계산할 때 이용될 수 있다.
As an example, the feature
다른 예로, 특징값 정규화부(340)는 캘리브레이션 시점의 평균혈압 특징값(feat_MAP_cal)을 이용하여, 현재 평균혈압 특징값(feat_MAP_current)이 최초 캘리브레이션 시점의 평균혈압 특징값(feat_MAP_cal)과 대비하여 얼마의 비율로 증가/감소 하였는지를 나타내는 정규화(normalization) 과정을 수행할 수 있다. 평균혈압 특징값의 정규화 수행 결과 값, 즉 평균혈압 특징값의 변화율은, 아래 수학식 8에서의 Δfeat_MAP를 의미할 수 있다. 또한 평균혈압 특징값의 변화율(Δfeat_MAP)은, 수학식 11 및 12에서 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 대비 혈압 추정시점에서의 평균혈압 변화율(ΔMAP_est)을 계산할 때 이용될 수 있다.
As another example, the feature
또 다른 예로, 특징값 정규화부(340)는 이와 같은 방식으로 심박출량 특징값(feat_CO), 및/또는 총혈관저항 특징값(feat_TPR)의 변화율을 계산할 수 있다.
As another example, the feature
이때 Δfeat_CO는 심박출량 특징값의 변화율, feat_CO_current은 혈압 측정 시점에 획득한 심박출량 특징값, feat_CO_cal는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 심박출량 특징값을 의미한다. Δfeat_TPR은 총혈관저항 특징값의 변화율, feat_TPR_current은 혈압 측정 시점에 획득한 총혈관저항 특징값, feat_TPR_cal는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 총혈관저항 특징값을 의미한다.In this case, Δfeat_CO is the rate of change of the cardiac output characteristic value, feat_CO_current is the cardiac output characteristic value obtained at the time of blood pressure measurement, and feat_CO_cal is the reference cardiac output characteristic value obtained at the time of calibration. Δfeat_TPR is the rate of change of the total vascular resistance characteristic value, feat_TPR_current is the total vascular resistance characteristic value obtained at the time of blood pressure measurement, and feat_TPR_cal is the reference total vascular resistance characteristic value obtained at the time of calibration.
특징값 정규화부(340)는 맥압 특징값의 변화율을 맥압 추정부(350)로 전달하거나, 평균혈압 특징값의 변화율, 심박출량 특징값의 변화율, 총혈관저항 특징값의 변화율을 혈압 추정부(370)로 전달할 수 있다. The characteristic
맥압 추정부(350)는 아래의 수학식 7과 같은 수식을 통해 사용자의 맥압을 추정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션부(330)에 의하여 획득된 기준 맥압(PP_cal), 특징값 정규화부(340)로부터 전달받은 맥압 특징값의 변화율, 을 기초로 맥압을 추정할 수 있다. The
PP_est는 추정하고자 하는 맥압, Δfeat_PP는 특징값 정규화부(330)로부터 전달받은 맥압 특징값의 변화율, PP_cal은 캘리브레이션 시점에 측정된 기준 수축기 혈압 및 기준 이완기 혈압에서 얻어진 기준 맥압(=기준 수축기 혈압 - 기준 이완기 혈압), feat_PP_cal은 캘리브레이션 시점에 측정한 PPG신호로부터 추출된 기준 맥압 특징값, feat_PP_current는 현재 PPG신호로부터 추출된 맥압 특징값을 의미한다. SF_PP는 캘리브레이션 대비 맥압의 변화율을 추정하기 위한 스케일 요소(Scale Factor)에 해당하며, SF_PP의 값은 20-50의 범위내의 상수일 수 있으나, 이는 예시적인 값이며 이에 제한되지 않는다.PP_est is the pulse pressure to be estimated, Δfeat_PP is the rate of change of the pulse pressure characteristic value transmitted from the characteristic
혈압 추정부(360)는 사용자의 평균혈압, 수축기 혈압, 및 이완기 혈압 및 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.The
혈압 추정부(360)는 아래의 수학식 8와 같은 평균혈압 추정식을 통해 사용자의 평균혈압을 추정할 수 있다.The
여기서, MAP_est는 구하고자 평균 혈압 추정치, Δfeat_MAP는 특징값 정규화부(330) 로부터 전달받은 평균혈압 특징값의 변화율, MAP_cal은 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값을 의미한다. 또한, feat_MAP_current는 혈압 추정 시점에 획득된 PPG신호를 기초로 획득된 평균혈압 특징값, feat_MAP_cal은 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 특징값, SF_MAP는 평균혈압 추정 관련 스케일요소를 의미한다.
Here, MAP_est is the mean blood pressure estimate to be obtained, Δfeat_MAP is the rate of change of the mean blood pressure feature value transmitted from the feature
이때, 평균혈압 추정 시점의 평균혈압 특징값(feat_MAP_current)은 특징값 획득부(320)에서 전술한 바와 같이 획득된 심박출량 연관 특징값과 총혈관저항 연관 특징값을 적절히 선형 또는 비선형으로 결합한 값일 수 있다. 이때, 심박출량 특징값, 및/또는 총혈관저항 특징값은 전술한 바와 같이 추출된 복수의 특징점 중 의 어느 하나, 심박수, 또는 이들을 조합한 통계값 일 수 있다. 자세한 설명은 생략한다. SF_MAP는 캘리브레이션 대비 평균혈압 변화율을 추정하기 위한 스케일 요소(Scale Factor)에 해당하며, SF_MAP의 값은 일정범위내의 상수일 수 있다.
In this case, the average blood pressure feature value (feat_MAP_current) at the time of estimating the mean blood pressure may be a value obtained by combining the cardiac output-related feature value and the total vascular resistance-related feature value obtained as described above in the feature
혈압 추정부(360)는 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.The
일 예로, 혈압 추정부(360)는 추정된 사용자의 평균혈압과 추정된 사용자의 맥압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. For example, the
사용자의 평균혈압과, 맥압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정하는 과정은 아래의 수학식 9 또는 수학식 10에 예시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.A process of estimating the user's systolic or diastolic blood pressure based on the user's average blood pressure and pulse pressure is exemplified in Equation 9 or 10 below, but is not limited thereto.
수학식 9의 SBP_est는 사용자의 추정된 수축기 혈압을 의미하고, 수학식 10의 DBP_est는 사용자의 추정된 이완기 혈압을 의미한다. MAP_est는 전술한 과정을 통해 추정된 사용자의 평균혈압, PP_est는 전술한 과정을 통해 추정된 사용자의 맥압을 나타낸다. 또한 이때의 k는, 일정한 상수 혹은 심박수(HR)의 증가에 따라 비례하여 증가하는 함수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.SBP_est in Equation 9 means the user's estimated systolic blood pressure, and DBP_est in Equation 10 means the user's estimated diastolic blood pressure. MAP_est represents the user's average blood pressure estimated through the above-described process, and PP_est represents the user's pulse pressure estimated through the above-described process. Also, k at this time may be a constant constant or a function that increases in proportion to an increase in heart rate (HR), but is not limited thereto.
다른 예로, 혈압 추정부(360)는 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값 대비 추정된 평균 혈압의 변화율, 및 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값 대비 추정된 맥압의 변화율과, 캘리브레이션 시점의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압에 기초하여 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.
As another example, the
이에 대한 일 예는 아래의 수학식 11 또는 수학식 12에 나타나 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. An example of this is shown in Equation 11 or Equation 12 below, but is not limited thereto.
수학식 11의 SBP-_est는 사용자의 추정된 수축기 혈압을 의미하고, 수학식 12의 DBP_est는 사용자의 추정된 이완기 혈압을 의미한다. SBP - _est in Equation 11 means the user's estimated systolic blood pressure, and DBP_est in Equation 12 means the user's estimated diastolic blood pressure.
ΔPP_est는 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 대비 추정된 맥압의 변화율, 즉 (PP_est - PP_cal)를 의미한다. 여기서 PP_est는 전술한 과정을 통해 추정된 사용자의 맥압, PP_cal은 전술한 바와 같이 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값을 의미한다. 이때, ΔPP_est는 사용자의 맥압을 추정하지 않고도 수학식 7에 예시된 맥압 특징값의 변화율, 즉 Δfeat_PP를 기초로 획득될 수 있다.ΔPP_est is the rate of change of the estimated pulse pressure compared to the reference pulse pressure at the time of calibration, that is, (PP_est - PP_cal). Here, PP_est is the user's pulse pressure estimated through the above-described process, and PP_cal is the reference pulse pressure value at the time of calibration as described above. In this case, ΔPP_est may be obtained based on the rate of change of the pulse pressure characteristic value illustrated in Equation 7, that is, Δfeat_PP, without estimating the user's pulse pressure.
ΔMAP_est는 캘리브레이션 시점의 평균혈압 대비 추정된 평균혈압의 변화율, 즉 (MAP_est - MAP_cal)를 의미한다. 여기서 MAP_est는 전술한 과정을 통해 추정된 사용자의 평균혈압, MAP_cal은 전술한 바와 같이 캘리브레이션 시점의 평균혈압 값을 의미한다. 이때, ΔMAP_est는 사용자의 평균혈압을 추정하지 않고도 수학식 8에 예시된 평균혈압 특징값의 변화율, 즉 Δfeat_MAP를 기초로 획득될 수 있다. ΔMAP_est is the rate of change of the estimated mean blood pressure compared to the mean blood pressure at the time of calibration, that is, (MAP_est - MAP_cal). Here, MAP_est is the user's average blood pressure estimated through the above-described process, and MAP_cal is the average blood pressure value at the time of calibration as described above. In this case, ΔMAP_est may be obtained based on the rate of change of the average blood pressure characteristic value illustrated in Equation 8, that is, Δfeat_MAP, without estimating the user's average blood pressure.
또한 이때의 k는, 일정한 상수 혹은 심박수(HR)의 증가에 따라 비례하여 증가하는 함수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. SBP_cal 및 DBP_cal은 각각 캘리브레이션 시점의 수축기 혈압, 및 이완기 혈압을 나타낸다.Also, k at this time may be a constant constant or a function that increases in proportion to an increase in the heart rate (HR), but is not limited thereto. SBP_cal and DBP_cal represent systolic blood pressure and diastolic blood pressure at the time of calibration, respectively.
또 다른 예로, 혈압 추정부(360)는 캘리브레이션 시점의 기준 특징값 대비, 혈압 추정시점의 특징값의 변화율, 및 기준 혈압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다.As another example, the
예를 들어, 혈압 추정부(360)는 심박출량 특징값의 변화율, 총혈관저항 특징값의 변화율, 맥압 특징값의 변화율 및 기준 혈압을 선형 결합하여 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 이때 기준 혈압은 기준 수축기 혈압, 또는 기준 이완기 혈압을 의미한다. For example, the
선형 결합의 일 예로 가중치 합을 들 수 있으며, 수학식 13과 수학식 14에 이를 예시하였다. An example of the linear combination is weighted sum, which is exemplified in Equations 13 and 14.
수학식 13에서 SBP_est은 혈압 추정부(360)가 추정한 혈압 측정시점의 수축기 혈압, SBP_cal는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 수축기 혈압이다. Δfeat_CO는 심박출량 특징값의 변화율이고, Δfeat_TPR은 총혈관저항 특징값의 변화율이고, Δfeat_PP는 맥압 특징값의 변화율이다. a, b, c, d는 실수로써, 서로 다른 값일 수도 있고, 이들 중 둘 또는 그 이상이 같은 값일 수도 있다. 또한, a, b, c, d 중 적어도 하나는 그 값이 1일 수도 있고 0일 수도 있다. In Equation 13, SBP_est is the systolic blood pressure at the time of blood pressure measurement estimated by the
수학식 14에서 DBP_est은 혈압 추정부(360)가 추정한 혈압측정 시점의 이완기 혈압, SBP_cal는 캘리브레이션 시점에 획득한 기준 이완기 혈압이다. Δfeat_CO는 수학식 5를 통해 설명한 심박출량 특징값의 변화율이고, Δfeat_TPR은 수학식 6을 통해 설명한 총혈관저항 특징값의 변화율이고, Δfeat_PP는 수학식 7을 통해 설명한 맥압 특징값의 변화율이다. a, b, c, d는 실수로써, 수학식 14에서 정의한 것과 동일하다. 다만 이에 제한되지 않고 수학식 15에서 사용되는 a, b, c, d의 값은, 수학식 14에서 사용되는 a, b, c, d의 값과 적어도 하나가 다를 수도 있다. 또한 수학식 14에서 Δfeat_CO, Δfeat_TPR 및 Δfeat_PP는 수학식 13에서 사용하는 Δfeat_CO, Δfeat_TPR 및 Δfeat_PP와 각각 같은 값일 수도 있고 다른 값일 수도 있다. In Equation 14, DBP_est is the diastolic blood pressure at the time of blood pressure measurement estimated by the
도 5는 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다. 도 5의 실시예는 도 1 또는 도 2의 혈압 추정 장치가 수행하는 혈압 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 설명한다. 5 is a flowchart of a method for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment. The embodiment of FIG. 5 is an embodiment of a blood pressure estimating method performed by the blood pressure estimating apparatus of FIG. 1 or 2 . Since it has been described in detail above, it will be briefly described below.
먼저, 혈압 추정 장치는 혈압 추정 요청을 수신하면, PPG신호를 포함하는 PPG신호를 측정할 수 있다(510). 혈압 추정 장치(100,200)는 사용자와 각종 인터랙션을 수행하는 인터페이스를 제공할 수 있다. 사용자는 혈압 추정 장치에 의해 제공된 인터페이스를 통해 맥압 추정을 요청할 수 있다. 또는, 외부 기기로부터 혈압 추정 요청을 수신할 수 있다. 이때, 외부 기기로부터 수신되는 혈압 추정 요청에는 혈압 추정 결과의 제공 요청을 포함할 수 있다. 외부 기기가 혈압 추정 알고리즘을 탑재하고 있는 경우 획득된 특징값의 제공 요청을 포함할 수도 있다. 외부 기기는 사용자가 휴대하는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 및 웨어러블 기기 등을 포함할 수 있다. 혈압 추정 장치는 센서를 제어하여 피검체로부터 맥파신호를 포함하는 PPG신호를 측정할 수 있다.
First, the blood pressure estimating apparatus may measure the PPG signal including the PPG signal upon receiving the blood pressure estimation request ( 510 ). The blood
그 다음, PPG신호의 2차 미분신호를 획득할 수 있고(520). 다음으로, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점 위치를 검출할 수 있다(530). 일 예로, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍을 결정하고, 극대점과 극소점의 쌍에서 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산하고 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출할 수 있다. 또 다른 예로 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다. Then, a second derivative of the PPG signal may be obtained ( 520 ). Next, the position of the notch point may be detected based on the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal ( 530 ). As an example, the pair of the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal is determined, and the difference between the second derivative of the maximum and the second differential of the minimum is calculated from the pair of maximum and minimum points, and the difference is calculated. It is possible to detect the position of the notch based on the basis. As another example, a pair of maximal points having the largest difference between the second derivative value of the maximal point and the second derivative value of the local minima may be detected as the position of the notch point.
다음, PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1값과, 제 2값을 획득할 수 있다(540). 예를들어 제 1값과 제 2값은, 각각 대응하는 구간에서의 PPG신호 면적, 각 구간의 측정시간, 각 구간의 PPG신호 진폭데이터, 및 각 구간의 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Next, a first value and a second value may be obtained from both sections divided based on the notch point of the PPG signal ( 540 ). For example, the first value and the second value are the PPG signal area in the corresponding section, the measurement time of each section, the PPG signal amplitude data of each section, and the intensity of the signal obtained by differentiating the PPG signal of each section by the nth order. It may include any one, but is not limited thereto.
다음 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득할 수 있다(550). 이때 맥압 특징값은 제 1값과 제 2값 사이의 비를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. A pulse pressure characteristic value may be obtained based on the next first value and the second value ( 550 ). In this case, the pulse pressure characteristic value may include a ratio between the first value and the second value, but is not limited thereto.
그 다음, 맥압 특징값을 기초로 혈압을 추정할 수 있다(560). Next, the blood pressure may be estimated based on the pulse pressure characteristic value ( 560 ).
일 예로, 미리 정의된 맥압 추정 모델을 이용하여 맥압 특징값을 기초로 맥압을 추정하고, 평균혈압 특징값에 기초하여 평균혈압을 추정하며, 추정된 맥압과 평균혈압에 기초하여 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. For example, the pulse pressure is estimated based on the pulse pressure characteristic value using a predefined pulse pressure estimation model, the average blood pressure is estimated based on the average blood pressure characteristic value, and the systolic or diastolic blood pressure is based on the estimated pulse pressure and the average blood pressure. blood pressure can be estimated.
다른 예로, 캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값 대비 추정된 평균 혈압의 변화율, 및 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값 대비 추정된 맥압의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. As another example, the user's systolic or diastolic blood pressure may be estimated based on a rate of change of the estimated mean blood pressure relative to the reference mean blood pressure value at the time of calibration and the rate of change of the estimated pulse pressure compared to the reference pulse pressure value at the time of calibration.
또 다른 예로, 사용자의 기준 맥압 특징값 대비 획득된 맥압 특징값의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 기준 심박출량 특징값 대비 획득된 심박출량 특징값의 변화율, 기준 총혈관저항 특징값 대비 획득된 총혈관저항 특징값의 변화율, 및 기준 수축기 혈압, 또는 기준 이완기 혈압에 더 기초하여 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다. As another example, the user's systolic blood pressure or diastolic blood pressure may be estimated based on a change rate of the acquired pulse pressure characteristic value compared to the user's reference pulse pressure characteristic value. In this case, the user's systolic blood pressure is further based on the rate of change of the characteristic value of cardiac output compared to the characteristic value of the reference cardiac output, the rate of change of the characteristic value of total vascular resistance compared with the characteristic value of reference total vascular resistance, and the reference systolic blood pressure or the reference diastolic blood pressure. Blood pressure or diastolic blood pressure can be estimated. A detailed description will be omitted.
도 6은 도 5의 절흔점 위치를 검출하는 단계(530)의 일 실시예를 도시한 것이다.
6 illustrates an embodiment of the
우선, PPG신호의 주기 및 PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 기준시간으로 결정하고, 결정된 기준시간을 기초로 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정할 수 있다(610). 이때 시간범위는 기준시간에 제 1상수를 곱한 값을 시작점으로 하고, 기준 시간에 제 2상수를 곱한 값을 끝점으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. First, at least one of the period of the PPG signal and the time to the first minimum point of the second differential signal of the PPG signal is determined as the reference time, and the time range for detecting the position of the notch point can be set based on the determined reference time. There is (610). In this case, the time range may have a value obtained by multiplying a reference time by the first constant as a starting point and a value obtained by multiplying a reference time by a second constant as an end point, but is not limited thereto.
다음으로, PPG신호의 2차미분신호에서 극대점과 극소점의 쌍을 결정할 수 있다(620). 이때, 최초로 검출된 극대점과 최초로 검출된 극소점을 하나의 쌍으로 결정하고, 이후 검출된 극대점과 극소점들을 시간순서에 따라 또 다른 쌍들로 결정할 수 있다. Next, it is possible to determine a pair of maxima and minima in the second differential signal of the PPG signal ( 620 ). In this case, the initially detected maximum point and the initially detected minimum point may be determined as one pair, and then the detected maximum and minimum points may be determined as other pairs according to time sequence.
여기서, 결정된 쌍의 개수가 소정 개수 (예: 3개)에 미달인지 판단하고, 판단 결과 소정 개수에 미달하면 사용자에게 PPG신호의 재측정을 요청할 수 있다 Here, it is determined whether the determined number of pairs is less than a predetermined number (eg, three), and when the determined number is less than the predetermined number, the user may request a re-measurement of the PPG signal.
다음으로, 극대점과 극소점의 쌍에서, 극대점의 2차 미분값과, 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산할 수 있다(630). Next, in the pair of maxima and minima, the difference between the second derivative of the maxima and the second derivative of the minima may be calculated ( 630 ).
다음으로, 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점을 절흔점의 위치로 검출할 수 있다(640). 이때 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 차이가 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG신호의 재측정을 요구할 수 있다. Next, a pair of maximal points having the largest difference between the second differential value of the maximal point and the second differential value of the local minima may be detected as the position of the notch point ( 640 ). In this case, when the difference between the pair having the largest difference between the second differential value of the maximum point and the second differential value of the minimum point is less than or equal to the threshold value, the user may request re-measurement of the PPG signal.
도 7은 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 혈압 추정 장치(100,200)의 다양한 실시예들은 손목에 착용하는 스마트 워치에 탑재될 수 있다. 다만, 웨어러블 기기의 형태는 도시된 예에 제한되지 않는다.7 illustrates a wearable device according to an exemplary embodiment. Various embodiments of the above-described blood
도 7을 참조하면, 웨어러블 기기(700)는 본체(710)와 스트랩(720)을 포함한다. Referring to FIG. 7 , the
스트랩(720)은 플렉시블(flexible)한 재질로 형성될 수 있다. 스트랩(720)은 본체(710)의 양단에 연결되며 사용자의 손목을 감싸 본체(710)를 손목 상부에 밀착시킬 수 있다. 이때, 스트랩(720)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함하도록 형성될 수도 있으며, 본체(710)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다. The
본체(710) 또는 스트랩(720)의 내부에는 웨어러블 기기(700)에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다. 또한, 본체(710)의 후면에는 센서부(730)가 장착될 수 있다. 센서부(730)는 하나 이상의 광원 및 디텍터를 포함할 수 있다.A battery for supplying power to the
프로세서는 본체(710) 내부에 실장되며, 센서부(730)에 의해 측정된 PPG신호의 2차 미분신호를 획득하여 맥압, 및/또는 혈압을 추정할 수 있다. 예컨대, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하고, PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하며, 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득하여, 맥압 특징값을 기초로 혈압을 추정할 수 있다.The processor is mounted inside the
프로세서는 본체(710) 내부에 실장되며, 센서부(730)에 의해 측정된 PPG신호의 2차 미분신호를 획득하여 사용자의 혈압을 추정할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 PPG신호의 2차 미분신호를 구하고, PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하고, PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하고, 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압 특징값을 획득하고, 맥압 특징값을 기초로 혈압을 추정할 수 있다. The processor is mounted inside the
또한, 본체(710)의 전면에 표시부가 장착되며, 표시부는 맥압 추정 결과, 혈압 추정 결과 등을 표시할 수 있다. 이때, 표시부는 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 포함할 수 있다. In addition, a display unit is mounted on the front surface of the
또한, 본체(710) 내부에 저장부가 탑재될 수 있으며, 저장부에는 맥압 추정 또는 혈압 추정을 위한 각종 기준 정보 및/또는 프로세서에 의해 처리된 결과를 저장할 수 있다.In addition, a storage unit may be mounted inside the
또한, 본체(710)의 측면에 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(740)가 장착될 수 있으며, 조작부(740)는 웨어러블 기기(700)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 기능을 포함할 수 있다. 또한, 조작부(740)에는 손가락이 접촉할 때 손가락으로부터 PPG신호를 획득할 수 있도록 PPG 센서가 탑재될 수 있다.In addition, a
또한, 본체(710) 내부에 외부 기기와 데이터를 송수신하는 통신부가 장착될 수 있다. 통신부는 사용자의 스마트폰, 커프형 맥압기기, 커프형 혈압기기 등의 외부 기기와 통신하여, 맥압 추정 또는 혈압 추정과 관련된 다양한 데이터를 송수신할 수 있다. In addition, a communication unit for transmitting and receiving data with an external device may be mounted inside the
도 8은 일 실시예에 따른 스마트 기기를 도시한 것이다. 이때, 스마트 기기(800)는 스마트폰 및 태블릿 PC 등을 포함할 수 있다. 스마트 기기(800)는 전술한 혈압 추정 장치(100,200)의 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.8 illustrates a smart device according to an embodiment. In this case, the
도 8을 참조하면, 스마트 기기(800)는 본체(810)의 후면에 센서부(830)가 장착될 수 있다. 센서부(830)는 광원(831)과 디텍터(832)를 포함할 수 있다. 센서부(830)는 도시된 바와 같이 본체(810)의 후면에 장착될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 센서부(830)는 전면의 지문 센서, 터치 패널의 일부 또는 스마트 기기의 측면 또는 상부에 장착된 전원 버튼, 볼륨 버튼 등에 형성되는 것도 가능하다..Referring to FIG. 8 , the
또한, 본체(810)의 전면에 맥압 추정 결과, 혈압 추정 결과, 접촉상태 가이드 정보 등 각종 정보를 표시하는 표시부가 장착될 수 있다. In addition, a display unit for displaying various information such as a pulse pressure estimation result, a blood pressure estimation result, and contact state guide information may be mounted on the front surface of the
한편, 본체(810)에는 도시된 바와 같이 이미지 센서(820)가 장착될 수 있으며, 이미지 센서(820)는 사용자가 맥파 신호를 측정하기 위해 손가락을 센서부(830)에 접근시킬 때 손가락 이미지를 촬영하여 프로세서에 전달할 수 있다. 이때, 프로세서는 손가락의 이미지로부터 센서부(830)의 실제 위치 대비 손가락의 상대 위치를 파악하고 표시부를 통해 손가락의 상대 위치 정보를 사용자에게 가이드할 수 있다. On the other hand, the
프로세서는 측정된 PPG신호 및 PPG신호의 2차 미분신호를 통하여 맥압 또는 혈압을 추정할 수 있다. 전술한 바와 같이 PPG신호 및 PPG신호의 2차 미분신호를 이용하여 혈관의 생리 역학적 특성을 고려하여 보다 정확하게 맥압, 평균혈압, 수축기 혈압 또는 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.The processor may estimate the pulse pressure or blood pressure through the measured PPG signal and the second differential signal of the PPG signal. As described above, the pulse pressure, the mean blood pressure, the systolic blood pressure, or the diastolic blood pressure can be more accurately estimated by using the PPG signal and the second differential signal of the PPG signal in consideration of the physiological and mechanical properties of the blood vessel. A detailed description will be omitted.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the present embodiments can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc. include In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiments can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains will understand that the disclosed technical spirit or essential features may be embodied in other specific forms without changing. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100, 200: 혈압 추정 장치
110: 센서부
120: 프로세서
210: 저장부
220: 출력부
230: 통신부
240: 외부기기
310: 절흔점 위치 검출부
320: 특징값 획득부
330: 캘리브레이션부
340: 특징값 정규화부
350: 맥압 추정부
360: 혈압 추정부
700: 웨어러블 기기
800: 스마트 기기100, 200: blood pressure estimating device 110: sensor unit
120: processor 210: storage
220: output unit 230: communication unit
240: external device 310: notch point position detection unit
320: feature value acquisition unit 330: calibration unit
340: feature value normalization unit 350: pulse pressure estimation unit
360: blood pressure estimator 700: wearable device
800: smart device
Claims (20)
상기 PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하고, 상기 PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하며, 상기 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하여, 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함하는 혈압 추정 장치.
a sensor unit for measuring the PPG signal from the subject;
The position of the notch point is detected based on the maxima and minima of the second differential signal of the PPG signal, and a first value and a second value are obtained from both sections divided based on the notch point of the PPG signal, and the A blood pressure estimating apparatus comprising: a processor for acquiring a pulse pressure-related feature value based on a first value and a second value, and estimating a blood pressure based on a change rate of the obtained pulse-pressure-related feature value compared to a reference pulse pressure-related feature value.
상기 프로세서는
2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍을 결정하고, 상기 극대점과 극소점의 쌍에서 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산하여, 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 혈압 추정장치.
According to claim 1,
the processor
Determine the pair of maxima and minima of the second derivative signal, calculate the difference between the second derivative of the maxima and the second derivative of the minima in the pair of maxima and minima, and based on the difference, the notch point A blood pressure estimating device that detects the position of
상기 프로세서는,
상기 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점의 시간지점을 절흔점의 위치로 검출하는 혈압 추정장치.
3. The method of claim 2,
The processor is
A blood pressure estimating apparatus for detecting a time point of a pair of maxima having the largest difference between the second derivative value of the maximal point and the second derivative value of the minima as the position of the notch point.
상기 프로세서는,
상기 결정된 PPG신호 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍이 소정 갯수 이하 이거나, 상기 계산된 상기 극대점과 극소점의 쌍의 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG신호의 재측정을 요청하는 혈압 추정장치.
3. The method of claim 2,
The processor is
The number of pairs of maxima and minima of the second differential signal of the determined PPG signal is less than or equal to a predetermined number, or the difference between the second derivative of the calculated pair of maxima and minima and the second derivative of the minima is less than or equal to a threshold In this case, the blood pressure estimating device requests the user to re-measure the PPG signal.
상기 프로세서는,
상기 PPG신호의 주기 및 상기 PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 기준시간으로 결정하고, 결정된 기준시간을 기초로 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정하는 혈압 추정장치.
According to claim 1,
The processor is
Determining at least one of the period of the PPG signal and the time to the first minimum point of the second differential signal of the PPG signal as a reference time, and setting a time range for detecting the position of the notch point based on the determined reference time blood pressure estimator.
상기 시간범위는,
상기 기준시간에 제 1상수를 곱한 값을 시작점으로 하고, 상기 기준 시간에 제 2상수를 곱한 값을 끝점으로 하는 혈압 추정장치.
6. The method of claim 5,
The time range is
A blood pressure estimating apparatus in which a value obtained by multiplying the reference time by a first constant is a starting point, and a value obtained by multiplying the reference time by a second constant is an end point.
상기 맥압관련 특징값은,
상기 제 1값과 제 2값 사이의 비를 포함하는 혈압 추정장치.
The method of claim 1,
The pulse pressure-related characteristic value is,
A blood pressure estimating apparatus including a ratio between the first value and the second value.
상기 제 1값과 제 2값은,
상기 각각 대응하는 구간에서의 PPG신호 면적, 각 구간의 측정시간, 각 구간의 PPG신호 진폭데이터, 및 각 구간의 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도 중 어느 하나를 포함하는 혈압 추정장치.
The method of claim 1,
The first value and the second value are
A blood pressure estimating apparatus comprising any one of an area of a PPG signal in each corresponding section, a measurement time of each section, PPG signal amplitude data of each section, and an intensity of a signal obtained by differentiating the PPG signal of each section by an nth order.
상기 PPG신호의 진폭데이터는,
상기 각 구간 내에서의 PPG신호 진폭의 최댓값, 상기 각 구간 내에서의 PPG신호 진폭의 평균값, 및 상기 PPG신호 진폭을 n 제곱한 값의 상기 각 구간 내에서의 최댓값 또는 평균값 중 어느 하나를 포함하는 혈압 추정장치.
9. The method of claim 8,
The amplitude data of the PPG signal is
The maximum value of the PPG signal amplitude in each section, the average value of the PPG signal amplitude in each section, and the maximum value or the average value in each section of the n-squared value of the PPG signal amplitude. blood pressure estimator.
상기 PPG신호를 n차 미분한 신호의 강도는,
상기 각 구간 내에서 상기 PPG신호를 n차 미분한 신호의 절대값의 합인 혈압 추정장치.
9. The method of claim 8,
The intensity of the signal obtained by differentiating the PPG signal by the nth order is
An apparatus for estimating blood pressure that is the sum of absolute values of signals obtained by differentiating the PPG signal in the nth order within each section.
상기 프로세서는,
상기 변화율, 및 캘리브레이션 시점에 획득된 기준 맥압을 기초로 사용자의 맥압을 추정하고,
상기 PPG신호로부터 평균혈압 관련 특징값을 추출하고, 상기 추출된 평균혈압 관련 특징값을 기초로 평균 혈압을 추정하며,
상기 추정된 평균 혈압 및 맥압을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정하는 혈압 추정장치.
The method of claim 1,
The processor is
estimating the user's pulse pressure based on the change rate and the reference pulse pressure obtained at the time of calibration;
extracting a mean blood pressure-related feature value from the PPG signal, and estimating the mean blood pressure based on the extracted mean blood pressure-related feature value;
A blood pressure estimator for estimating a user's systolic or diastolic blood pressure based on the estimated average blood pressure and pulse pressure.
상기 프로세서는,
캘리브레이션 시점의 기준 평균혈압 값 대비 혈압 추정시점의 평균 혈압의 변화율, 캘리브레이션 시점의 기준 맥압 값 대비 추정된 맥압의 변화율, 및 캘리브레이션 시점의 기준 수축기 혈압 또는 기준 이완기 혈압에 기초하여 각각 사용자의 수축기 혈압 또는 이완기 혈압을 추정하는 혈압 추정장치.
The method of claim 1,
The processor is
Based on the rate of change of the mean blood pressure at the time of blood pressure estimation compared to the reference mean blood pressure value at the time of calibration, the rate of change of the estimated pulse pressure compared to the reference pulse pressure value at the time of calibration, and the reference systolic or diastolic blood pressure at the time of calibration, respectively, the user's systolic blood pressure or A blood pressure estimator for estimating diastolic blood pressure.
상기 프로세서는,
상기 획득된 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 상기 맥압의 변화율을 산출하고,
기준 평균혈압 관련 특징값 대비 획득된 평균혈압 관련 특징값의 변화율을 기초로 상기 평균혈압의 변화율을 산출하는 혈압 추정장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
calculating the rate of change of the pulse pressure based on the rate of change of the obtained pulse pressure-related characteristic value compared to the obtained reference pulse pressure-related characteristic value;
A blood pressure estimating apparatus for calculating a change rate of the mean blood pressure based on a change rate of the obtained mean blood pressure-related feature value compared to a reference mean blood pressure-related feature value.
상기 프로세서는,
상기 기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율, 기준 심박출량 관련 특징값 대비 획득된 심박출량 관련 특징값의 변화율, 및 기준 총혈관저항 관련 특징값 대비 획득된 총혈관저항 관련 특징값의 변화율을 기초로 사용자의 수축기 혈압, 또는 이완기 혈압을 추정하는 혈압 추정장치.
The method of claim 1,
The processor is
The rate of change of the acquired pulse pressure-related feature value compared to the reference pulse pressure-related feature value, the change rate of the acquired cardiac output-related feature value compared to the reference cardiac output-related feature value, and the acquired total vascular resistance-related feature compared to the reference total vascular resistance-related feature value A blood pressure estimator for estimating a user's systolic or diastolic blood pressure based on the rate of change of the value.
상기 PPG신호의 2차 미분신호를 구하는 단계;
상기 PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점을 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계;
상기 PPG신호의 절흔점을 기준으로 나뉘는 양쪽 구간으로부터 제 1 값과, 제 2값을 획득하는 단계;
상기 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하는 단계; 및
기준 맥압관련 특징값 대비 상기 획득된 맥압관련 특징값의 변화율을 기초로 혈압을 추정하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법
measuring the PPG signal from the subject;
obtaining a second differential signal of the PPG signal;
detecting the position of the notch point based on the maximum and minimum points of the second differential signal of the PPG signal;
obtaining a first value and a second value from both sections divided based on the notch point of the PPG signal;
obtaining a pulse pressure-related feature value based on the first value and the second value; and
A method for estimating blood pressure, comprising estimating a blood pressure based on a rate of change of the acquired pulse pressure-related feature value compared to a reference pulse pressure-related feature value
상기 절흔점의 위치를 검출하는 단계는,
상기 PPG신호의 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍을 결정하는 단계; 및
상기 극대점과 극소점의 쌍에서 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이를 계산하고 그 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법.
16. The method of claim 15,
The step of detecting the position of the notch point,
determining a pair of maxima and minima of the second differential signal of the PPG signal; and
and calculating a difference between a second differential value of a maximum point and a second differential value of a minimum point in the pair of the maximum and minimum points, and detecting the position of the notch point based on the difference.
상기 차이를 기초로 절흔점의 위치를 검출하는 단계는,
상기 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 가장 큰 쌍의 극대점을 절흔점의 위치로 검출하는 혈압 추정 방법.
17. The method of claim 16,
The step of detecting the position of the notch point based on the difference is,
A blood pressure estimation method for detecting a pair of maxima having the largest difference between the second derivative value of the maximal point and the second derivative value of the local minima as the position of the notch point.
상기 결정된 PPG신호 2차 미분신호의 극대점과 극소점의 쌍이 소정 갯수 이하 이거나, 상기 계산된 상기 극대점과 극소점의 쌍의 극대점의 2차 미분값과 극소점의 2차 미분값의 차이가 임계치 이하인 경우, 사용자에게 PPG신호 재측정을 요청하는 단계를 더 포함하는 혈압 추정 방법.
16. The method of claim 15,
The number of pairs of maxima and minima of the second differential signal of the determined PPG signal is less than or equal to a predetermined number, or the difference between the second derivative of the calculated pair of maxima and minima and the second derivative of the minima is less than or equal to a threshold case, requesting the user to re-measure the PPG signal.
상기 PPG신호의 주기 및 상기 PPG신호의 2차 미분신호의 첫번째 극소점까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 기준시간으로 결정하고, 결정된 기준시간을 기초로 절흔점의 위치를 검출할 시간 범위를 설정하는 단계를 더 포함하는 혈압 추정 방법.
16. The method of claim 15,
Determining at least one of the period of the PPG signal and the time to the first minimum point of the second differential signal of the PPG signal as a reference time, and setting a time range for detecting the position of the notch point based on the determined reference time Blood pressure estimation method further comprising the step.
상기 제 1값과 제 2값을 기초로 맥압관련 특징값을 획득하는 단계는,
상기 제 1값과 제 2값 사이의 비를 맥압관련 특징값으로 획득하는 혈압 추정 방법.
16. The method of claim 15,
The step of obtaining a pulse pressure-related feature value based on the first value and the second value includes:
A blood pressure estimation method for obtaining a ratio between the first value and the second value as a pulse pressure-related feature value.
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