KR0164596B1 - 전자혈압계 - Google Patents
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Abstract
맥파의 파형변화에 의거하여 혈압치를 결정하는 것으로, 특히 최저혈압치의 결정에 특징을 갖는 전자혈압계에 관한 것이다. 이 전자혈압계는 심장확장시기에 맥파검출수단으로 검출된 맥파의 평탄부분을 추출하는 평탄추출수단을 구비하며, 혈압치 결정수단은 이 평탄부 추출수단에서 추출된 평탄부분이 감압측정에 있어서 소실하는 점 혹은 가압측정에 있어서 출현하는 점에 대응하는 커프 내의 유체압을 최저혈압치로 결정하는 것을 특징으로 한다.
Description
제1도는 전자혈압계의 처리동작을 나타내는 흐름도.
제2a도는 커프(cuff)를 가압설정치까지 가압하고 감압과정에 있어서 혈압치를 결정하는 설명도.
제2b도는 검출된 맥파파형을 고대역필터링처리를 하여 얻어진 맥파파형을 나타내는 동시에 최고혈압치를 결정하는 상태를 나타내는 설명도.
제2c도는 광트랜지스터가 출력하는 맥파파형을 나타내는 설명도.
제2d도는 맥파를 미분처리한 미분맥파의 파형을 나타내는 설명도.
제2e도는 최저혈압치를 결정하는 상태를 나타내는 설명도.
제3도는 전자혈압계의 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 커프 2 : 가압펌프
3 : 급속배기밸브 4 : 미속배기밸브
5 : 압력센서 6 : MPU
1a : 적외선 LBD 1b : 광트랜지스터
본 발명은 맥파의 파형변화에 의거하여 혈압치를 결정하는 전자혈압계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 최저 혈압치의 결정에 특징을 갖는 전자혈압계에 관한 것이다.
종래, 맥파의 파형변화에 따라 혈압치를 결정하는 전자 혈압계에 있어서, 최저혈압치의 결정은 다음과 같은 두 가지의 방식이 채용되고 있다.
첫째 방식은, 맥파의 출현점에 대응하는 커프압을 최고혈압치로하고 최대맥파출현점에 대응하는 커프압을 평균혈압치로 간주하여 이 최고혈압치와 평균혈압치를 사용하여 소정의 계산식에 의하여 최저혈압치를 산출하는 방식이다. 또 다른 방식은 최대맥파진폭의 상대치, 예컨대 맥파진폭감소과정에 있어서, 최대맥파진폭의 소정비율인 임계치(최대맥파진폭치의 약 70%)에 가장 가까운 맥파진폭치를 검출하여 이 시점의 커프압을 최저혈압치로 결정하는 방식이다.
상기 전자의 최저혈압결정방식(최고혈압치와 평균혈압치에서 산출하는 방식)에서는 평균혈압이 최고혈압과 최저혈압의 사이에서 또 최저혈압에서 1/3의 점에 있는 것을 전제로 하고 있다. 그런데 혈압의 파형은 개인 또는 생체의 조건에 의하여 변화하며, 1/3의 값에서 크게 벗어나 있는 경우도 적지 않다. 따라서 이 방식으로는 측정조건에 의하여 최저혈압치에 큰 오차를 낳게할 우려가 있다. 한편 후자의 최저 혈압결정방식(맥파진폭감소과정에 있어서의 최대맥파진폭치의 70%에 대응하는 커프압을 최저혈압으로 하는 방식)에서는 측정원리로서의 이론적근거가 희박해, 측정정밀도에 있어서의 신뢰성이 낮은 등의 단점이 있었다.
본 발명은 이상과 같은 과제를 해소시키고 원리적으로 명확하며 또 측정정밀도와 신뢰성이 높은 최저혈압결정방식을 구비한 전자혈압계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성시키기 위하여, 본 발명의 전자혈압계에서는 다음과 같은 구성을 하고 있다.
전자혈압계는 커프와, 이 커프내의 유체를 가압하는 가압수단과, 상기 커프 내의 유체압을 급속히 또는 미속으로 감압하는 감압수단과, 상기 커프내의 유체압을 검출하는 압력검출수단과, 상기 커프의 장착부위의 맥파를 검출하는 맥파검출수단과, 상기 압력검출수단에서 검출된 유체압과 상기 맥파검출수단에서 검출된 맥파에 의거하여 혈압치를 결정하는 혈압치결정수단을 구비하여 이루어지는 전자혈압계인바, 심장확장시기에 상기 맥파검출수단에서 검출된 맥파의 평탄부분을 추출하는 평탄부추출수단을 추가로 구비하며, 상기 혈압치결정수단은 이 평탄부분추출수단으로 추출된 평탄부분이 감압측정에 있어서, 소멸하는 점 혹은 가압측정에 있어서, 출현하는 점에 대응하는 상기 커프내의 유체압을 최저혈압치로 결정하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와같은 구성을 지니는 전자혈압계에서는 최저혈압치를 결정함에 있어서, 검출된 맥파파형으로부터 맥파의 평탄부분을 추출하고, 이 맥파의 평탄부분이 소실한 시점(감압측정에 있어서 평탄부분이 소실한 시점)의 커프압을 최저혈압치로 결정한다. 즉 이 최저혈압결정방식은 다음의 현상에 의거하여 안출한 것이다. 커프압이 최고혈압보다도 클 경우는 혈관이 압평되어 있고(눌러 찌부러져 있음), 그 구간은 혈관용적에 변화가 없고 심장확장기에 맥파에 변화가 없는 부분(평탄 부분)이 생긴다. 또, 커프압이 최고혈압과 최저혈압과의 사이에 있을 경우는 구간적으로 커프압보다 혈관내압이 낮은 곳이 있고, 거기서는 혈관이 압평되어서 맥파가 평탄하게 된다. 또 커프압이 낮아지고 최저혈압 이하로 되면 혈관은 어느 구간에 있어서도 전혀 압평되지 않고 맥파의 평탄부분은 소멸한다. 따라서, 맥파의 평탄부분이 소멸하는 점에 대응하는 커프압을 최저혈압치로 하는 결정방식은 이론적으로 명쾌하고 측정정밀도에 있어서도 신뢰성이 높다. 맥파의 평탄부분의 소실점을 측정하는 구체적수단으로서는 맥파파형을 미분하고 이 미분된 맥파신호(미분맥파)가 「0 레벨」근방에 있는 시간을 검출한다. 이 시간 검출은 예컨대 미분맥파에 소정의 임계레벨(+측의 레벨, -측의 레벨)을 설치하고, 미분맥파가 -측 레벨과 교차하는 점에서 +측 레벨과 교차하는 점까지의 시간을 카운트한다. 그리고 이 검출된 시간이 소정치 이하로 된때, 맥파의 평탄부분이 소실하였다하여 그때의 커프압을 최저혈압치로 결정한다.
[실시예]
제3도는 본 발명에 관한 전자혈압계의 공기계와 측정회로의 구체적인 일실시예를 나타내는 블록도이다.
손가락용 커프(1)에는 튜브(11)를 통하여 가압펌프(가압수단)(2), 급속배기밸브(3), 미속배기밸브(4) 및 압력센서(압력검출수단)(5)가 접속되어 있다. 이 커프(1)에는 적외광 LED(1a)와 광트랜지스터(1b)가 부착되어 있다. 또 압력센서(5)는 예컨대 변형게이지를 사용한 다이어프램식 압력변환기, 혹은 반도체압력변환소자 등을 사용한다. 상기 적외광 LED(1a), 가압펌프(2) 및 배기밸브(3),(4)는 후술하는 MPU(프로세싱유니트)(6)에 의하여 제어된다. 압력센서(5)의 출력신호(아날로그량)는 증폭기(7)에서 증폭되어, A/D변환기(8)에 의하여 디지탈값으로 변환된다. MPU(6)는 A/D변환기(8)에 의하여 디지탈값으로 변환된 압력세서(5)의 출력신호를 일정주기로 들어가게 된다. 또, 상기 광트랜지스터(1b)는 적외광 LED(1a)이 커프(1)내의 혈관에 투사한 적외광의 반사광을 수광하여 이 수광신호(맥파신호)를 증폭기(9) 및 A/D변환기(8)를 통하여 MPU(6)로 출력한다. 이 광트랜지스터(1b)의 수광광량은 커프압이 최고혈압이상인 경우 혈관은 압평되어 있고 혈액이 없는 상태이다. 이때의 적외광은 손가락 피하 조직에 보다 잘 반사되어 광트랜지스터(1b)에 다량의 빛이 입사된다. 한편 커프압이 최고혈압보다 낮아지고 혈액이 흐르기 시작하면 혈압중의 산화 헤모글로빈에 의하여 혈액량에 비례하여 적외광이 흡수되어 광트랜지스터(1b)에 입사되는 광량이 감해진다. 이 적외광량의 변화신호[맥파신호 Pw(i)]가 MPU(6)에 들어가게 된다.
또 MPU(16)에서는 이 검출맥파 Pw(i)[제2c도 참조]에 고대역필터링을 실시한 신호 Pwac(i)[제2b도 참조]가 소정치 ThSYS이상으로된 때, 혈류가 개시하였다하여 그때의 커프압을 최고혈압치 PSYS로 결정한다. 또 광트랜지스터(1b)의 출력신호 Pw(i)에 미분처리를 하여(맥파미분기능) 그 미분맥파신호[제2d도 참조]의 개시시에 그것이 「0 레벨」근방에 있을 때는, 맥파의 평탄부분에 닿게 하여 그 시간을 측정한다. 그 시간(△t)은 Pw(i)가 미리 정해진 2개의 임계레벨(부측 Th-, 정측 Th+)에 있는 구간으로 하여 그 시간을 측정한다(미분맥파가 「0 레벨」근방에 있는 시간을 측정하는 시간검출기능). 그리고, 이 시간 △t가 소정치 ts이하로 된때 [제2e도 참조], 맥파의 평탄부분은 소실하였다고 생각하여 그점의 커프압을 최저혈압치 PDIA로 결정하는 기능을 지니고 있다.
제1도는 본 실시예인 전자혈압계의 구체적인 처리동작을 나타내는 플로우챠트이다.
피측정자가 손가락을 커프(1)에 삽입하고 전원스위치(10) 및 개시스위치(12)를 누르면 급속배기밸브(3) 및 미속배기밸브(4)가 닫히고 가압펌프(2)가 작동한다[스텝(이하「ST」라 한다)1]. 이것에 의하여, 커프(1)가 최고혈압이상의 가압소정치 Ps까지 가압되고 손가락동맥이 지혈된다. ST2에서는, 커프압 Pc가 가압소정치 Ps로 되었는지 여부를 판정하고 있다. 커프압 Pc가 가압소정치 Ps와 같게되면 이 ST2의 판정이 예가 되고 가압펌프(2)가 정지하여 미속배기밸브(4)가 개방한다(ST3). 그리고 커프(1)의 감압단계(측정단계)에 들어간다[제2a도 참조]. 여기서, 적외광 LED(1a)가 점등하여(ST4), 커프(1)내의 혈관에 대하여 적외광을 투사한다. 그리고 맥파 Pw(i)의 샘플링을 실행한다(ST5). 즉 LED(1a)에서 커프(1)내의 혈관동맥에 적외광이 투사되고 이 반사광이 광트랜지스터(1b)에 입사된다. 광트랜지스터(1b)는 입사한 광량(맥파)신호를 출력하고 MPU(6)가 받아들인다[제2c도 참조]. 이 맥파신호 Pw(i)는 고대역필터링 처리가 시행되어 제2b도에 도시한 맥파파형 Pwac(i)로 된다(ST6).
ST7에서는 맥파파형 Pwac(i)가 최고혈압의 기준치(임계레벨) ThSYS보다 큰지 작은지를 판정한다. 커프(1)를 가압하여 손가락 동맥을 지혈하여 감압과정으로 들어가서 얼마 안된 시점에 있어서는, 커프압이 최고 혈압보다 충분히 높고 혈관이 눌러 찌부러진(압평된) 상태에 있어 혈류는 없고 맥파는 발생하지 않아 평탄하다. 따라서 맥파파형 Pwac(i)는 소정치 ThSYS이하이고, ST7의 판정은 NO이다. 그러나, 커프압이 어느 정도 저하하면 약간 혈류가 흐르게 된다. 즉 맥파신호 Pwac(i)가 소정의 값 ThSYS이상이 된다. 이때, ST7의 판정이 YES로 되고, 혈류가 흐르게 되었다하여 그때의 커프압(Pc)를 판독하여 최고혈압치 PSYS로 결정한다(ST8).
또한, 광트랜지스터(1b)의 출력신호[맥파Pw(i)]의 샘플링이 속행되어 최저혈압의 측정단계로 이행한다(ST9). 먼저 검출된 맥파 Pw(i)가 미분되어(ST10), 제2d도에 도시하는 미분맥파의 파형을 얻는다. 그리고, 이하의 ST11 내지 ST16에 있어서 미분맥파 Pw(i)의 평탄부분을 검출한다. 즉 커프압이 최고 혈압과 최저혈압 사이에 있을 경우는 구간적으로 커프압보다 혈관내압이 낮은 곳이 있고, 거기서는 혈관이 평압되어서 맥파가 평탄하게 된다. 즉 미분맥파 Pw(i)의 입상시, 그것이 「0 레벨」근방에 있을 때, 맥파의 평탄부분에 닿는다. 그래서, 이 미분맥파 Pw(i)가 「0 레벨」근방에 있는 시간을 측정한다. 그 시간(△t)은 미분맥파 Pw(i)가 미리 정해진 2개의 임계레벨(부측 Th-, 정측 Th+)에 있는 구간으로 하고, 그 시간을 측정함으로써 구한다. 따라서 ST11에서는 미분맥파 Pw(i)가 Th-(제로로부터 마이너스측으로 시행한 임계레벨)보다 작은지의 여부를 판정한다.
지금 미분맥파 Pw(i)가 부측 Th-보다 작아졌다. 즉 부측레벨을 초과하였다고 하면 ST11의 판정이 YES로 된다. 그리고 ST12에서는 미분맥파 Pw(i)와 부측 레벨이 교차하였는지 여부를 판정한다. 가령 미분맥파 Pw(i)가 부측레벨을 초과하였다고 하면, 이 ST12의 판정이 YES가 되고 이 시점의 시각[Pw(i)과 Th-의 교차의 시각 t(Th-)]을 기억시킨다(ST13). 또, ST14에서는 미분맥파 Pw(i)와 정측 Th+이 교차하였는지 여부를 판정하고 있다. 지금 미분맥파 Pw(i)가 정측레벨을 초과하였다고 하면, 이 ST14의 판정이 YES가 되고 이 시점의 시각 [Pw(i)와 Th+의 교차의 시각 t(Th+)]을 기억시킨다(ST15). 그리고 미분맥파가 「0 레벨」근방에 있는 시간 [맥파의 평탄부분의 시간] △t을 구한다. 이 시간은 t(Th+)-t(Th-)에서 구해진다(ST16).
ST17에서는 미분맥파 Pw(i)의 평탄 부분의 시간 △t가 제2e도로 도시한 소정치 ts이하로 되었는지 여부를 판정한다. △t가 미리 설정한 소정치 ts이하로 된때, 맥파의 평탄부분은 소실하였다고 간주된다. 가령 측정시간 △t가 소정치 ts보다 작아졌다고 하면 이 ST17의 판정이 YES가 되고 이 시점의 커프압 Pc를 판독하여(ST18), 이 커프압 Pc를 최저혈압치 PDIA로 결정한다. 그리고 제2a도로 도시한 최고혈압치 PSYS및 최저혈압치 PDIA를 표시기(13)에 표시하고(ST19), 급속배기밸브(3)를 개방하여(ST20)측정을 종료한다.
또 본 실시예에서는 커프(1)를 최고혈압 이상으로 가압한 후, 커프감압과정에 있어서 최저 혈압을 결정하는 방식(감압측정방식)의 경우를 예시하였기 때문에, 맥파평탄부분의 소실점을 가지고 최저혈압치로 결정하였으나, 가령 커프 가압과정에 있어서 최저혈압치를 결정하는 경우는 맥파평탄부분의 출현점을 가지고 최저혈압차로 하는 것은 당연하다.
본 발명에서는 이상과 같이 심장확장기에서 맥파검출수단으로 검출된 맥파의 평찬부분을 추출하고, 감압측정에 있어서는 맥파평탄부분의 소실점, 가압측정에 있어서는, 맥파평탄부분의 출현점에 대응하는 커프압을 최저혈압치로 결정하는 것으로 하였으므로 원리적으로 명쾌하며 개인차 혹은 생체조건차 등에 의하여 측정오차가 생길 우려가 전혀 없다. 따라서 측정정도에 있어서도 신뢰성이 극히 높은 등, 발명의 목적을 달성한 뛰어난 효과를 가지고 있다.
Claims (1)
- 커프와; 상기 커프내의 유체를 가압하는 가압수단과; 상기 커프내의 유체압을 급속 또는 미속으로 감압하는 감압수단과; 상기 커프내의 유체압을 검출하는 압력 검출수단과; 상기 커프의 장착부위의 맥파를 검출하는 맥파 검출수단과; 상기 압력 검출수단으로 검출된 유체압 및 상기 맥파 검출수단으로 검출된 맥파에 기초하여 혈압치를 결정하는 혈압치 결정 수단을 구비하는 전자혈압계에 있어서, 심장확장시기에 상기 맥파 검출수단으로 검출된 맥파의 평탄 부분을 추출하는 평탄 추출 수단을 추가로 구비하며, 상기 혈압치 결정 수단은 이 평탄부 추출 수단으로 추출된 평탄부분이 감압측정에 있어서 소실하는 점 혹은 가압 측정에 있어서 출현하는 점에 대응하는 상기 커프내의 유체압을 최저혈압치로 결정하는 것을 특징으로 하는 전자혈압계.
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