KR101007354B1

KR101007354B1 - 혈압 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101007354B1
Application number: KR1020080082817A
Authority: KR
Inventors: 하기룡; 박윤경; 이전우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-01-13
Also published as: DE102009028163A1; US20100049059A1; JP2010046494A; KR20100024118A

Abstract

본 발명은 혈압 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 경사 측정부에 의해 측정된 신호로부터 피검자의 혈압측정자세를 예측하여 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도하고, 피검자가 기준측정자세를 유지하는 것으로 확인되면, 피검자의 측정된 생체신호에 기초하여 혈압을 측정하도록 한다. 본 발명에 따르면, 경사 센서를 통해 피검자의 측정자세를 올바르게 유도함으로써 비침습적이고 비가압적인 방법을 이용하여 피검자가 정확하게 혈압을 측정하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 피검자가 언제 어디서나 쉽게 휴대하면서 혈압을 잴 수 있으며, 필요 시 외부전송모듈을 이용하여 혈압 측정결과를 전송할 수 있게 함으로써 자신의 건강상태를 능동적으로 파악할 수 있는 효과가 있다.

혈압, 가속도 센서, 심전도, PPT, 혈압측정자세

Description

혈압 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring blood presure}

본 발명은 혈압 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 피검자의 올바른 혈압측정자세를 유도하는 것이 가능한 혈압 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-S-034-01, 과제명: SoD(System on-Demand) 서비스를 위한 협업형 VM 시스템 기술 개발].

혈압은 심혈관 질환의 정도를 측정하는 중요한 지표로서, 우리 사회에서 평균수명이 연장되어 고령화 사회로의 진입함에 따라 심혈관 질환이 증가함에 따라 정확하고 손쉬운 혈압 측정 기술이 주목받고 있다.

일반적으로, 혈압을 측정하는 방법은 크게 침습적인(invasive) 방법과 비침습적인(noninvasive) 방법으로 나누어진다. 침습적인 방법은 혈관 내에 카테터(cartheter)를 삽입하여 혈관 압력을 직접 측정하는 방식으로 수술실과 같이 고 위험도 환자를 관리하는 경우에 지속적으로 혈압을 감시하기 위해 사용된다. 그러나 침습적인 방법은 준비와 시술이 번거롭고 비용이 많이 들며, 감염이나 폐관 폐 쇄에 의한 조직 손상 등의 합병증의 위험성도 높아 중환자실 등의 일부 경우에서만 사용되고 있다.

비침습적 방법에는 청진법(Auscultatory measurement), 촉진법(Palpatory measurement), 오실로메트릭법(Oscillometric measurement), 도플러 초음파법(Doppler Ultrasound measurement), 용적 오실로메트릭법(Volume-Oscillometric measurement), 맥파 전파속도법(Pulse wave velocity measurement) 등이 있으며, 현재 전자 혈압계는 대부분 오실로메트릭 방법(oscillometric method)을 사용한다.

오실로메트릭 방법은 특정대상의 상완에 부착시킨 커프의 압력을 수축기 혈압(systolic blood pressure) 보다 높은 값으로 가압하여 혈관을 차단시킨 후 압력을 감소시키면서 특징적인 진동을 찾아내는 방식이다. 하지만 이 방법은 연속적으로 혈압을 감시할 수 없고, 커프를 사용할 때 커프를 감는 부위의 둘레를 고려하지 않으면 정확한 혈압 값을 제공할 수 없으며 약 200mmHg 정도의 압력을 인가하는 과정이 필요하므로 혈관이나 조직에 손상을 입힐 가능성도 있다.

종래의 혈압특정 방법 중 오실로메트릭 방법을 이용한 비침습적 혈압측정 장치를 이용한 혈압측정 방법은 대부분 커프를 이용함에 따라, 연속적인 혈압의 측정이 불가능하다. 커프의 사용에 의해서 발생되는 문제점을 해결하기 위해 광학묘기측정(photoplethysmogram)을 통해 얻어지는 파형을 분석하는 방법이나 심전도와 PPG 신호로부터 맥파전달시간(PTT)를 얻고, 이를 이용해 혈압을 산출하는 방법이 제안되었다.

맥파전달시간(PTT)을 이용한 혈압측정 방법은 비침습적이면서 커프를 통한 가압 없이 혈압을 측정할 수 있는 방법으로서 연속적인 혈압의 측정 및 측정기기의 소형화 및 편리한 측정에 있어 가장 근접해 있는 기술이라고 할 수 있다. 이 혈압측정방법은 맥파전달시간과 혈압 사이의 상관관계를 바탕으로 혈압의 수치를 예상하는 모델로 혈액이 심장에서부터 손가락과 같은 모세혈관까지 단단한 관을 통해 전달된다는 가정을 바탕으로 한다. 실제로 혈관벽(동맥)은 평균 0.0018 liter/mmHg 의 작은 탄성을 가지므로 이러한 가정은 충분히 가능하다.

이와 같이, 혈압을 정확하고 손쉽게 측정하고자 하는 여러 시도들이 다양한 방법으로 제한되고 있으며 현재 휴대용 혈압계의 범용적인 이용을 위한 가장 중요한 요소에는 편리한 측정 방법, 측정기기의 소형화, 연속적인 혈압 값의 측정 등이 있다. 하지만, 이러한 방법들의 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 부분은 그 결과가 상대적으로 부정확하다는데 있다. 이러한 정확성의 부족은 맥파전달시간을 이용한 혈압측정 방법이 가지는 개개인의 편차에 따른 오류도 있지만, 측정장비의 소형화에 따른 장비착용 자세의 부정확함에 의해서 발생하는 오류도 크다.

본 발명의 목적은, 경사 센서를 이용하여 피검자의 자세를 예측하고, 피검자가 올바른 혈압측정자세를 유지하도록 유도함으로써, 맥파전달시간(PTT)을 이용하여 보다 정확한 혈압 측정이 가능하도록 하는 혈압 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는, 피검자의 혈압을 측정하는 장치로서, 경사 센서를 구비하고, 상기 경사 센서를 통해 감지된 신호로부터 해당 혈압 측정 장치의 경사를 측정하는 경사 측정부, 상기 피검자로부터 생체신호를 입력받아 심전도 및 맥파를 측정하는 생체신호 측정부, 상기 경사 측정부에 의해 측정된 신호로부터 상기 피검자의 혈압측정자세를 예측하고, 예측된 상기 피검자의 혈압측정자세와 설정된 기준측정자세를 비교하여 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하지 않은 것으로 판단되면 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하고, 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지한 것으로 판단되면 상기 생체신호 측정부로 구동신호를 출력하여, 상기 생체신호 측정부에 의해 측정된 생체신호에 기초하여 피검자의 혈압을 측정하는 중앙 처리부, 및 상기 중앙 처리부의 혈압 측정 결과를 출력하고, 상기 피검자의 혈압측정자세 예측 결과 및 상기 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하는 표시부를 포함한다. 상기 경사 센서는 가속도 센서인 것을 특징으로 하며, 한편으로는 3축 중력 가속도 센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사 측정부는 상기 경사 센서를 통해 감지된 신호로부터 지표면과 해당 혈압 측정 장치의 사이각 인 상하각 및 해당 혈압 측정 장치의 회전각을 측정하도록 한다. 이때, 상기 중앙 처리부는 상기 상하각 및 피검자의 신장정보를 기반으로 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이를 산출하여, 상기 산출된 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이에 따라 피검자의 혈압측정자세를 예측하도록 한다. 또한, 상기 중앙 처리부는 상기 회전각에 대한 기준 회전각을 설정하고, 상기 경사 측정부에 의해 측정된 회전각과 비교하여, 상기 회전각이 기준 회전각에 상응하는지 여부에 따라 피검자의 혈압측정자세를 예측하도록 한다.

또한, 상기 중앙 처리부는 상기 경사 측정부에 의해 측정된 상하각 및 회전각으로부터 피검자가 기준측정자세를 유지하지 않은 것으로 판단되면, 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하고, 상기 경사 측정부에 의해 측정된 상하각 및 회전각으로부터 피검자가 기준측정자세를 유지한 것으로 판단되면, 상기 생체신호 측정부로 구동신호를 출력하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 피검자의 나이, 성별, 신장, 몸무게 중 적어도 하나의 신체 정보를 입력받는 사용자 인터페이스부를 더 포함한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈압 측정 방법은, 혈압 측정 장치를 이용하여 피검자의 혈압을 측정하는 방법으로서, 해당 혈압 측정 장치 내부의 경사 센서에 의해 감지된 신호를 입력받는 단계, 상기 경사 센서를 통해 입력된 신호에 기초하여 상기 피검자의 혈압측정자세를 예측하고, 예측된 상기 피검자의 혈압측정자세와 설정된 기준측정자세를 비교하는 단계, 및 상기 피검자의 생체신호를 감지하고, 감지된 생체신호에 기초하여 상기 피검자의 혈압을 측정하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 비교하는 단계는 상기 피검자의 혈압측정자세 예측 결과 및 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하는 단계를 포함하며, 상기 혈압을 측정하는 단계는 상기 피검지가 상기 기준측정자세를 유지하는 것으로 판단된 경우에 수행되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 경사 센서는 가속도 센서인 것을 특징으로 하며, 3축 중력 가속도 센서인 것을 특징으로 한다.

상기 비교하는 단계는, 상기 경사 센서를 통해 감지된 신호로부터 지표면과 해당 혈압 측정 장치의 사이각 인 상하각 및 해당 혈압 측정 장치의 회전각을 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 상하각과 피검자의 신장정보를 기반으로 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이를 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 산출된 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이에 의거하여 피검자의 혈압 측정 자세를 예측하도록 한다. 또한, 상기 회전각이 기준 회전각에 상응하는지 확인하는 단계를 더 포함하며, 상기 회전각이 기준 회전각에 상응하는지 여부에 따라 피검자의 혈압측정자세를 예측하도록 한다.

한편, 상기 혈압을 측정하는 단계는, 상기 피검자의 생체신호로부터 심전도 및 맥파 신호를 측정하여 맥파 전달시간을 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 맥파 전달시간에 기초하여 상기 피검자의 혈압을 측정하도록 한다.

본 발명에 따르면, 경사 센서를 이용하여 피검자의 혈압측정자세를 예측함으로써, 피검자가 올바른 혈압측정자세를 유지하도록 유도하는 것이 가능하다. 따라 서, 피검자가 올바른 혈압측정자세를 유지한 상태에서 혈압을 측정함에 따라 보다 정확한 혈압을 측정하는 것이 가능한 이점이 있다.

또한, 혈압 측정 장치를 휴대가 용이한 밴드형태로 구현함에 따라, 피검자가 언제 어디서나 쉽게 휴대하면서 혈압을 잴 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부전송모듈을 구비함에 따라 피검자의 혈압측정결과를 외부로 전송함으로써 자신의 건강상태를 능동적으로 파악할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 혈압 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

무선 단말기의 정보 보안 관리 장치에 대한 구성을 설명하기 위해 참조되는 도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 사용자 인터페이스(10), 경사 측정부(20), 생체신호 측정부, 변환부(50), 중앙 처리부(60), 표시부(70), 저장부(80) 및 통신부(90)를 포함한다.

사용자 인터페이스부(10)는 나이, 성별, 신장, 몸무게 등과 같은 피검자의 신체정보를 입력받는 수단으로서, 키버튼 또는 터치스크린이 이에 적용 가능하다. 표시부(70)는 LCD 또는 터치스크린 등의 디스플레이 수단이 구비되어, 중앙 처리부(60)에 의해 측정된 심전도, 맥파, 혈압 등의 측정 데이터가 표시된다. 여기서, 표시부(70)가 터치스크린인 경우에는 사용자 인터페이스부(10)와 표시부(70)가 일체로 형성될 수도 있다.

저장부(80)는 사용자 인터페이스부(10)를 통해 입력된 피검자의 신체 정보가 저장되며, 중앙 처리부(60)에 의해 측정된 심전도, 맥파, 혈압 등의 측정 데이터가 저장된다. 통신부(90)는 블루투스, ZigBee, 무선랜 등과 같은 무선통신모듈 및 serial, USB 등과 같은 유선통신모듈 중 적어도 하나를 구비하여, 유/무선 통신 방식을 이용하여 외부기기와 데이터를 송수신한다. 이때, 통신부(90)는 경사 측정부(20) 및 생체신호 측정부에 의해 검출된 신호 및 중앙 처리부(60)를 통해 측정된 심전도, 맥파, 혈압 등의 측정 데이터를 외부로 전송하도록 한다.

경사 측정부(20)는 혈압측정장치를 통해 혈압 측정 시, 피검자의 움직임을 측정하는 수단이다. 이때, 경사 측정부(20)에는 경사 센서가 구비된다. 여기서, 경사 센서는 가속도 센서인 것으로 하며, 가속도 센서는 2축 이상의 가속도 신호를 측정하는 것이 가능한 센서로서 중력 방향의 가속도 측정이 가능한 것으로 한다.

바람직하게는 3축 중력 가속도 센서가 구비된 것으로 한다. 여기서, 3축 중력 가속도 센서는 3축 방향으로의 중력 가속도를 측정하는 센서로서, x축, y축, z축 방향의 가속도 값을 측정하게 된다. 예를 들어, 혈압 측정 장치를 수직으로 세우거나 또는 상하로 회전시키는 등의 간단한 움직임이 있는 경우, 3축 중력 가속도 센서는 3축 방향의 가속도를 측정함으로써, 기울임에 의해 변형된 방위각을 출력할 수 있게 된다.

따라서, 경사 측정부(20)는 3축 중력 가속도 센서를 이용하여 피검자의 팔이 뻗은 방향과 지표면 사이의 각인 상하각과, 팔이 뻗은 방향을 기준으로 팔목이 회전된 정도를 나타내는 회전각을 측정하게 된다. 이때, 손떨림이나 노이즈에 의한 미세한 움직임 값을 제거하기 위해 경사 센서를 통해 검출된 신호는 저주파통과필 터(Low-pass-filter)를 거친 후 상하각과 회전각이 계산된다.

중앙 처리부(60)는 경사 측정부(20)로부터 측정된 데이터에 기초하여 피검자의 혈압측정자세를 예측하는 것이 가능하다. 이때, 중앙 처리부(60)는 유추된 피검자의 혈압측정자세가 기준측정자세를 유지하는지 판단한다. 만일, 피검자가 기준측정자세를 유지하지 않는 것으로 판단된 경우, 중앙 처리부(60)는 피검자로 하여금 기준측정자세를 취하도록 하는 음성 또는 메시지 등을 출력함으로써, 올바른 혈압측정자세를 유도하도록 한다. 바람직하게는, 피검자의 혈압측정부위가 지표면과 수평을 이루며, 높이가 심장의 높이와 같고, 손가락이 혈압측정장치에 수직 방향으로 접촉되도록 피검자의 혈압측정자세를 유도한다. 한편, 중앙 처리부(60)는 예측된 피검자의 혈압측정자세가 기준측정자세를 유지하는 경우, 생체신호 측정부의 동작이 활성화되도록 한다.

생체신호 측정부는 피검자의 생체신호를 입력받아 심전도 및 맥파를 측정하기 위한 수단으로서, 심전도 측정부(30)와 맥파 측정부(40)로 분류된다. 여기서, 맥파는 광전용적맥파(Photoplethysmography, 이하 'PPG'라 칭함)인 것으로 한다.

여기서, 심전도 측정부(30)는 심전도(electrocardiogram, ECG)를 측정하기 위해 두 개 이상의 센서를 구비하여, 두 개 이상의 센서로부터 감지된 신호에 기초하여 심전도 신호를 검출하게 된다. 한편, 맥파 측정부(40)는 피검자의 PPG 신호를 검출하는 것으로, PPG는 심장박동수, 혈중산소포화도, 혈관의 수축 및 팽창 등을 반영함으로써, 이를 통해 피검자의 혈관 상태를 측정하는 것이 가능하다.

변환부(50)는 생체신호 측정부를 통해 측정된 심전도 신호 및 PPG 신호를 아 날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 중앙 처리부(60)는 변환부(50)를 통해 디지털신호로 변환된 심전도 신호 및 PPG 신호에 기초하여 맥파전달시간(Pulse Transit Time, PTT)을 측정한다. 중앙 처리부(60)는 이때 측정된 맥파전달시간과 사용자 인터페이스부(10)를 통해 입력된 나이, 성별, 신장, 몸무게 등의 신체 정보를 이용하여 맥파전달속도(Pulse Wave Velocity, PWV)를 산출함으로써, 피검자의 혈압을 측정하게 된다.

이때, 중앙 처리부(60)는 수축기 혈압과 이완기 혈압을 측정하게 되며, 측정된 혈압은 표시부(70)를 통해 화면에 출력되거나, 혹은 통신부(90)를 통해 외부의 다른 기기로 전송된다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 혈압 측정 장치의 실시 형태를 나타낸 것으로서, 혈압 측정 장치 본체에 대한 사시도를 나타낸 것이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 본체(1)의 상부에 측정 데이터를 출력하기 위한 표시부(70)가 구비되며, 심전도 측정부(30)의 센서 및 맥파 측정부(40)의 센서가 구비된다. 이때, 심전도 측정부(30)의 센서 및 맥파 측정부(40)의 센서를 한 영역에 동시에 배치하여 하나의 손가락 접촉 시 심전도 신호와 PPG 신호를 모두 측정하도록 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 영역에 배치함으로써 서로 다른 손가락을 통해 심전도 신호와 PPG 신호를 각각 측정하도록 할 수도 있다. 또한, 본체(1)의 하부에는 심전도 측정부(30)의 다른 센서가 구비된다.

여기서, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 밴드 형태로 구현되어 피검자의 손목에 착용 가능한 것으로 한다. 이때, 본체(1)의 하부에 구비된 심전도 측정부(30)는 혈압 측정 장치를 착용한 피검자의 손목 피부에 접촉되도록 하며, 본체(1)의 상부에 구비된 심정도 측정부(30) 및 맥파 측정부(40)는 위쪽으로 개방되어, 피검자의 다른쪽 손가락이 심전도 측정부(30)의 센서 및 맥파 측정부(40)의 센서에 접촉되도록 한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혈압 측정 장치의 동작 설명에 참조되는 도를 나타낸 것이다.

도 3은 피검자가 혈압 측정 장치를 착용한 상태에서 피검자의 움직임에 따른 상하각 및 회전각을 측정하는 동작을 나타낸 것이다.

먼저, 도 3의 (a)는 상하각을 측정하는 동작을 나타낸 것으로, 혈압 측정 장치를 착용한 손을 상하로 움직임에 따라 지표면을 기준으로 하여 혈압 측정 장치(팔이 뻗은 방향)가 이루는 각인 상하각, 즉, 'θ1'을 측정하도록 한다. 한편, 도 3의 (b)는 회전각을 측정하는 동작을 나타낸 것으로, 혈압 측정 장치를 착용한 팔이 뻗은 방향을 회전축으로하여 손목을 좌, 우로 회전함에 따라 혈압 측정 장치의 회전각, 즉, 'θ2'를 측정하도록 한다.

상기한 방법과 같이 혈압측정장치의 상하각(θ1)과 회전각(θ2)을 측정하였다면, 중앙 처리부(60)는 이를 이용하여 혈압 측정 장치와 피검자의 심장과의 높이 차를 유추할 수 있다. 물론, 심장과의 상대적인 높이 차이를 정확하게 구하기 위해서는 심장 부근에 추가적인 센서가 필요할 수도 있으나, 본 발명의 경우 휴대의 편의와 측정의 용이함을 위해 추가적인 하드웨어를 장착하는 대신 혈압의 측정이 앉 은 자세에서 이루어진다는 가정을 이용한다.

본 발명에 따른 혈압 측정 장치와 피검자의 심장 높이차를 구하는 방법은 도 4의 실시예를 참조하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 혈압 측정 장치와 심장과의 높이 차이를 산출하는 과정을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 평균적인 신장과 팔 길이, 신장과 앉은키, 신장과 어깨높이가 깊은 상관관계를 갖는 사실을 이용하여 평균적인 신체 치수 데이터를 저장해놓고, 저장된 평균 신체 치수 데이터를 기준으로 상하각을 이용하여 혈압 측정 장치와 심장의 높이차이를 구할 수 있다. 즉, 혈압 측정 장치와 심장의 높이차이는 피검자의 신장과 상하각으로부터 유추할 수 있다.

이때, 보다 정확한 데이터 측정을 위해 피검자가 앉은 자세에서 측정하는 것을 예로하여 설정하고자 한다. 이때, 피검자는 의자에 앉은채로 책상 위에 팔꿈치를 기댄 자세를 취한 상태에서 혈압 측정 장치를 구동시키는 것으로 한다. 여기서, 어깨높이, 앉은키, 팔길이는 기존의 인체표준사이즈에 의거하여 피검자의 신장으로부터 예측 가능하다.

도 4를 참조하면, 'h1'은 의자와 책상 사이의 높이로서 일정한 상수값으로 제공되나, 설정에 따라 변경될 수 있다. 본 실시예에서는 'h1=25cm' 인 것으로 가정한다.

'h2'는 피검자의 앉은키로서, 피검자에 의해 신장 정보가 입력되면, 입력된 신장 정보에 의해 유추할 수 있다. 즉, 기존의 인체표준사이즈에 의거하여 신장:앉 은키가 1:0.54 라 가정하면, 신장이 175cm 인 경우 앉은키는 94.5cm 임을 유추할 수 있다.

'h3'은 피검자가 의자에 앉은 상태에서 엉덩이부터 어깨까지의 높이로서, 마찬가지로 피검자에 의해 신장 정보가 입력되면, 입력된 신장 정보에 유추할 수 있다. 즉, 기존의 인체표준사이즈에 의거하여 '신장:어깨높이 = 1:0.8' 이라 가정하면, 신장이 175cm 인 경우 어깨높이는 140cm 임을 유추할 수 있다.

따라서, 'h3'은 어깨높이(140cm)와 앉은키(94.5cm)를 합산한 값에서 신장 높이(175cm)를 차감함으로써, h3=59.5cm 임을 산출할 수 있다.

'h4'는 피검자가 의자에 앉은 상태에서 엉덩이부터 심장까지의 높이로서, 이는 'h3'으로부터 유추할 수 있다. 즉, 기존의 인체표준사이즈에 의거하여 'h3:h4 = 1:0.75'라 가정하면, h3=59.5cm 이므로 h4=0.75×59.5cm≒44.6cm 임을 산출할 수 있다.

'h5'는 상하각(θ1)을 이용하여 피검자의 팔꿈치가 올려진 책상부터 피검자가 손목에 착용한 혈압 측정 장치까지의 높이로서, 상하각(θ1) 및 피검자에 의해 입력된 신장 정보를 이용하여 유추할 수 있다. 이때, 피검자로부터 입력된 신장 정보로부터 아래쪽 팔길이(손목부터 팔꿈치까지의 길이, L)를 유추할 수 있다. 즉, 기존의 인체표준사이즈에 의거하여 '신장:팔길이 = 1:0.34' 이라 가정하면, 신장이 175cm 인 경우 팔길이는 59.5cm 임을 유추할 수 있다. 이때, 팔길이 59.5cm 중 '위쪽 팔길이:아래쪽 팔길이 = 1:0.47' 이라 가정하면, 아래쪽 팔길이인 L≒25.6cm 임을 산출할 수 있다.

한편, 'sinθ1=h5/L' 임을 이용하여, 'h5=L×sinθ1'와 같은 식을 유도할 수 있다. 이때, h5는 상하각인 'θ1'에 따라 그 값이 변하게 된다. 예를 들어, 'θ1=22°' 인 경우, h5=25.6×sin22°≒9.6cm 이 된다.

따라서, 피검자의 심장과 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이인 'h=h4-(h1+h5)' 식을 통해 산출할 수 있으며, 이때 h=44.6-(25+9.6)=10cm 이 된다.

이때, 중앙 처리부(60)는 심장과 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이가 10cm임을 감안하여 '손목을 10cm 위로 올려주세요!'와 같은 메시지를 생성하고, 생성된 메시지가 표시부(70)를 통해 출력되도록 한다. 물론, 음성 데이터를 생성하여 스피커(미도시) 등을 통해 출력할 수도 있음은 당연한 것이다.

상기와 같은 방식에 의해, 피검자의 심장과 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이가 'h=0' 또는 '-α<h<α'의 범위 안에 들게 되면, 중앙 처리부(60)는 상하각(θ1)에 의한 혈압측정자세가 기준측정자세인 것으로 판단한다.

한편, 중앙 처리부(60)는 회전각(θ2)에 대한 기준 회전각(β)을 설정하고, 경사 측정부(20)로부터 측정된 회전각(θ2)이 기준 회전각(β)에 상응하는 경우, 회전각(θ2)에 의한 혈압측정자세가 기준측정자세인 것으로 판단한다.

물론, 경사 측정부(20)로부터 측정된 회전각(θ2)이 기준 회전각(β)에 상응하지 않는 경우에는 '손목을 안쪽으로 10°회전해 주세요' 등과 같은 메시지를 생성하여 표시부(70)를 통해 출력되도록 한다.

여기서, 기준 회전각(β)은 지표면에 수직이 되는 각을 기준으로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 변경 가능함은 당연한 것이 다.

이때, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 손가락 위치의 PPG 신호를 측정하는데, 이 신호의 경우 압력에 민감하기 때문에 손가락이 혈압 측정 장치에 정확히 수직으로 위치하였는가를 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 발명에서는 회전각을 이용하여 혈압 측정 장치와 피검자의 손가락이 수직 방향으로 정확히 위치하였는가를 파악하도록 한다.

도 5는 피검자가 기준측정자세를 유지하지 않은 경우에, 표시부(70) 화면에 메시지가 표시된 예를 나타낸 것이다. 즉, 중앙 처리부(60)는 혈압 측정 장치의 높이 또는 혈압 측정 장치와 피검자의 손가락이 이루는 방향 등이 기준 회전각(β)과 상이한 것으로 판단되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 표시부(70)의 화면을 통해 이를 알리는 메시지를 출력함으로써, 피검자가 기준측정자세를 유지할 수 있도록 유도한다.

따라서, 중앙 처리부(60)는 피검자가 착용한 혈압 측정 장치의 높이가 심장의 높이와 같고, 손가락과 혈압 측정 장치가 기준 회전각(β)에 상응하도록 정확하게 놓였다고 판단되면, 심전도 측정부(30) 및 맥파 측정부(40)로 제어 명령을 발령함으로써, 피검자의 심전도 신호와 PPG 신호를 검출하여 혈압 측정 동작을 수행하도록 한다.

이때, 중앙 처리부(60)는 상하각(θ1)에 의한 혈압측정자세와, 회전각(θ2)에 의한 혈압측정자세가 모두 올바른 자세인 것으로 판단된 경우에만, 심전도 측정부(30) 및 맥파 측정부(40)가 구동되도록 하는 제어 명령를 발령하도록 한다.

도 6a 및 도 6b는 심전도 신호 및 PPG 신호의 파형을 나타낸 것이다.

먼저, 도 6a는 심전도 신호의 파형을 나타낸 것으로서, 심전도 신호(E)의 파형은 심장의 주기적인 수축과 반복을 위한 전기적인 신호를 기록한 것이다. 이 파형은 심장에서 발생한 주요 전기적 신호를 기록하고 있으며, 각각의 피크의 위치에 따라 P, Q, R, S, T파로 구분된다. 이 중 최대 피크(peak) 점인 R은 혈액이 심장에서 방출되어 나오는 시기와 밀접한 연관이 있다.

따라서, 본 실시예에서는 최대 피크(peak) 점인 R을 혈액이 심장에서 출발하는 시작시간으로 이용한다. 즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 심전도 신호(E)와 PPG 신호(P)를 동시에 측정하여 심전도 신호(E)의 최대 피크(peak) 점인 R을 시작점, PPG 신호(P)의 최대값 지점을 도착점으로 해서 맥파전달시간(PTT)을 측정한다.

여기서, 맥파전달시간(PTT)은 혈액이 심장에서 출발하여 손끝에 도달하기까지 걸리는 시간으로, 심전도 신호를 통해 혈액이 심장에서 방출되어 나오는 시기를 알 수 있고, PPG 신호를 통해 손끝에 흐르는 혈액의 산소포화도의 변화를 관찰함으로써 혈액이 손끝에 도달하는 시기를 알 수 있다.

한편, 나이, 성별, 신장, 몸무게와 같은 피검자의 정보는 맥파전달시간과 함께 혈압을 계산하기 위한 변수로 이용된다. 먼저, 피검자의 신장은 앞서 살펴본 바와 같이 혈압측정위치와 심장의 높이차이를 계산하여 올바른 측정자세를 유도하는데 이용되며, 나이, 성별, 몸무게 정보는 혈압값의 정확도를 높이기 위한 상수값을 결정하는데 이용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 혈압 측정 방법에 대한 동작 흐름을 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 사용자 인터페이스부(10)를 통해 사용자 정보가 입력되면(S100), 경사 측정부(20)의 가속도 센서가 동작됨에 따라 피검자의 움직임을 감지하여 상하각 및 회전각을 측정하고, 이를 통해 피검자의 자세를 측정하도록 한다(S110). 이때, 중앙 처리부(60)는 피검자의 자세가 기준측정자세를 유지하고 있는지 확인한다. 만일, 피검자가 기준측정자세를 유지하고 있지 않다고 판단되면(S120), 음성 또는 메시지 등을 출력함으로써 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도한다(S130).

한편, 피검자가 기준측정자세를 유지하고 있다고 판단되면(S120), 이후 심전도 측정부(30) 및 맥파 측정부(40)의 센서가 동작되도록 함으로써, 피검자의 심전도 및 맥파를 측정하여(S140), 이를 통해 맥파 전달 시간(PTT)을 산출하도록 한다(S150). 따라서, 중앙 처리부(60)는 산출된 맥파 전달 시간을 이용하여 피검자의 혈압을 측정하고(S160), 측정치를 표시부(70)의 화면에 표시하도록 한다(S170).

만일, 측정치를 외부로 출력하고자 하는 경우(S180), 통신부(90)를 통해 연결된 외부기기로 측정치를 전송하도록 한다(S190).

이상과 같이 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 혈압 측정 장치에 대한 구성을 설명하는데 참조되는 블록도,

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 혈압 측정 장치의 실시 형태를 나타낸 사시도,

도 3 내지 도 6b 는 본 발명의 일실시예에 따른 혈압 측정 장치의 동작 설명에 참조되는 도, 그리고

도 7 은 본 발명에 따른 혈압 측정 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

Claims

피검자의 혈압을 측정하는 장치로서,

경사 센서를 구비하고, 상기 경사 센서를 통해 감지된 신호로부터 해당 혈압 측정 장치의 경사를 측정하는 경사 측정부;

상기 피검자로부터 생체신호를 입력받아 심전도 및 맥파를 측정하는 생체신호 측정부;

상기 경사 측정부에 의해 측정된 신호로부터 상기 피검자의 혈압측정자세를 예측하고, 예측된 상기 피검자의 혈압측정자세와 설정된 기준측정자세를 비교하여 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하지 않은 것으로 판단되면 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하고, 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하는 것으로 판단되면 상기 생체신호 측정부로 구동신호를 출력하여, 상기 생체신호 측정부에 의해 측정된 생체신호에 기초하여 피검자의 혈압을 측정하는 중앙 처리부; 및

상기 중앙 처리부의 혈압 측정 결과를 출력하고, 상기 피검자의 혈압측정자세 예측 결과 및 상기 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하는 표시부;를 포함하는 혈압 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 경사 센서는,

가속도 센서인 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 경사 센서는,

3축 중력 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 경사 측정부는,

상기 경사 센서를 통해 감지된 신호로부터 지표면과 해당 혈압 측정 장치의 사이각인 상하각 및 해당 혈압 측정 장치의 회전각을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 중앙 처리부는,

상기 상하각 및 피검자의 신장정보를 기반으로 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이를 산출하여, 상기 산출된 피검자의 심장과 해당 혈압 측정 장치 사이의 높이 차이에 따라 피검자의 혈압측정자세를 예측하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 중앙 처리부는,

상기 회전각에 대한 기준 회전각을 설정하고, 상기 측정된 회전각과 비교하여, 상기 회전각이 기준 회전각에 상응하는지 여부에 따라 피검자의 혈압측정 자세를 예측하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 중앙 처리부는,

상기 경사 측정부에 의해 측정된 상하각 및 회전각으로부터 피검자가 기준측정자세를 유지하지 않은 것으로 판단되면, 피검자가 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 중앙 처리부는,

상기 경사 측정부에 의해 측정된 상하각 및 회전각으로부터 피검자가 기준측정자세를 유지한 것으로 판단되면, 상기 생체신호 측정부로 구동신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 생체신호 측정부는,

적어도 둘 이상의 센서를 구비하여 심전도 신호를 검출하는 심전도 측정부, 및 광전용적맥파 신호를 검출하는 맥파 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 장치.
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혈압 측정 장치를 이용하여 피검자의 혈압을 측정하는 방법으로서,

해당 혈압 측정 장치 내부의 경사 센서에 의해 감지된 신호를 입력받는 단계;

상기 경사 센서를 통해 입력된 신호에 기초하여 상기 피검자의 혈압측정자세를 예측하고, 예측된 상기 피검자의 혈압측정자세와 설정된 기준측정자세를 비교하는 단계; 및

상기 피검자의 생체신호를 감지하고, 감지된 생체신호에 기초하여 상기 피검자의 혈압을 측정하는 단계;를 포함하고,

상기 비교하는 단계는, 상기 피검자의 혈압측정자세 예측 결과 및 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하도록 유도하는 데이터를 출력하는 단계;를 포함하고,

상기 혈압을 측정하는 단계는, 상기 피검자가 상기 기준측정자세를 유지하는 것으로 판단된 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 방법.
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청구항 12에 있어서,

상기 혈압을 측정하는 단계는,

상기 피검자의 생체신호로부터 심전도 및 맥파 신호를 측정하여 맥파 전달시간을 산출하는 단계;를 더 포함하며,

상기 맥파 전달시간에 기초하여 상기 피검자의 혈압을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈압 측정 방법.