KR101023702B1 - 맥파 측정 센서 및 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥파 측정 센서 및 측정 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 센서는, 측정 부위에서의 속도 맥파를 검출하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 압전소자; 및 상기 측정 부위에서의 맥압을 검출하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 압저항 소자를 포함하여 동일한 위치에서의 맥압 및 속도 맥파를 계측함에 따라 비교적 간단한 구조이면서도 맥파 검출의 정확성을 향상시킬 수 있어 피검자의 생체정보를 보다 정밀하게 진단할 수 있는 장점이 있다.

압전센서, 압저항 센서, 반사파, 속도 맥파, 맥압

Description

맥파 측정 센서 및 측정 장치{Pulse diagnotic sensor and measuring system using it}

본 발명은 맥파 측정센서 및 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비교적 용이한 구조를 가지면서도 정확하게 맥파를 분석할 수 있도록 하는 맥파 측정센서 및 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 맥파는 의학/한의학 분야에서 진단의 기초자료로 활용되고 있으며, 맥파의 모양에 따라 부·침, 허·실, 대·소 등의 유형은 개인의 건강상태를 반영하고 있는 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 의학/한의학 분야에서는, 측정된 맥파를 활용하여 피검자의 정확한 건강정보를 분석할 목적으로 맥파를 정량적으로 정확히 측정할 수 있는 수단이 요청되어 왔다.

일반적으로는, 촌, 관, 척 등 3개의 맥점에 대해, 의사가 손가락으로 상기 3개의 맥점을 짚어서 맥동파를 수진하는 방법이 사용되어 왔으나, 최근에는 맥동파를 계측하여 이를 시각적으로 보여주고 분석하는 맥진기가 개발 및 이용되고 있다.

이러한 맥진기에 있어서, 센서는 맥동파를 측정하기 위해 구비되는 가장 중요한 요소이며, 측정용도에 따라 여러 가지 물리적 특성을 가지는 센서 소자들로 구성될 수 있는데, 일반적으로는 측정부위에 가해지는 압력에 대한 변화를 검출하여 전기적 신호로 전달하는 압력센서가 사용되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술에 대해 맥동의 압력에 대한 파형 및 미분 파형을 계측할 수 있도록 하고 이에 따라 피검자의 생체정보를 보다 정밀하게 진단할 수 있도록 하는 새로운 맥파 측정 센서 및 측정 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

이를 위한 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 센서는, 측정 부위에서의 속도 맥파를 검출하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 압전소자; 및 상기 측정 부위에서의 맥압을 검출하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 압저항 소자를 포함하여 동일한 위치에서의 맥압 및 속도 맥파를 계측함에 따라 정밀하게 피검자의 질병상태를 판단할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 장치는, 압전 소자 및 압저항 소자가 구비되어 속도 맥파 및 맥압 정보를 검출하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 전달되는 상기 속도 맥파 및 맥압 정보로부터 피검자의 맥파를 분석하는 맥파 분석부를 포함하여 보다 신뢰성 있는 진단정보를 피검자에게 제공할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 실시예는 피검자의 요골동맥 맥파를 압전소자 및 압저항 소자가 결합된 맥파 측정 센서를 사용하여 측정함으로써 센서에 가해지는 압력에 따른 맥압의 변화 및 맥파의 기울기 값을 반영하는 속도 맥파를 동시에 측정할 수 있 도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서를 통해 계측되는 맥파가 도시된 예시도로서, 도 1(a)는 압저항 소자에서 검출되는 가압에 따른 맥파가 도시된 그래프이며, 도 1(b)는 압전소자에서 검출되는 속도 맥파가 도시된 그래프이다.

압저항 소자에 의해 측정되는 압력 맥파는 접촉부위의 압력에 따라 소자 자체의 저항값이 달라지며 이에 따라 압력의 변화에 따라 압저항 소자에서 출력되는 전류의 크기가 달라진다. 따라서, 측정부위에 가한 압력값에 따라 혈관에 나타나는 맥압의 변화를 계측하는 토노메트리(tonometry) 맥파 측정에서 중요한 가압에 대한 맥압 정보를 나타낼 수 있다.

맥파를 분석하는 데 있어, 변곡점 등 특징점 정도에 대한 세부적인 형상정보는 맥파를 미분하는 속도 맥파 또는 속도 맥파를 미분한 가속도 맥파를 구하고 분석하여 알 수 있다.

가속도 맥파는 맥파의 계측이 용이하고, 가속도 맥파의 특징점, 즉 변곡점에는 심혈관계에 대한 정보들이 포함되어 있으므로 패턴을 분석함으로써 심장 혈관계의 이상을 진단할 수 있는 것으로 알려져 있는데, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 가압에 따른 맥파 파형에서는 가속도 맥파의 특징점이라 할 수 있는 변곡점 부분(P)이 명확하게 드러나지 않는다.

그러나, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 속도 맥파를 계측하여 시각적으로 표현하게 되면, 상기 변곡점 부분(P)이 맥파에 비해 보다 명확하게 드러나고 있으며 고해상도의 피크(peak)치를 가지고 있기 때문에 정확한 심박의 추정이 가능하며 이에 따라 상술한 바와 같이 혈관 나이나 동맥 경화 등 피검자의 심혈관계의 주요한 정보를 획득할 수 있다.

또한, 맥파의 경우 피검자의 손떨림이나 팔의 움직임 등에 따라 왜곡이 발생할 수 있으며 동맥의 반사파의 경우 피검자에 따라 맥파 형상에 뚜렷이 나타나지 않거나 압력소자의 베이스라인 변동시 묻히는 경우도 다수 발생하기 때문에 단순히 맥파만을 검출하는 것으로는 피검자에 대한 생체정보를 정밀하면서도 정확하게 진단하기 어려운 데 반해, 본 발명의 실시예에서는 압전소자를 통해 속도 맥파를 직접 계측함으로써 가속도 맥파를 얻기 위한 별도의 복잡한 필터 회로나 소프트웨어적 신호 처리를 하지 않더라도 피검자에 대해 보다 정확한 가속도 맥파를 얻을 수 있으며 이에 따라 정확한 진단이 가능하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 실시예에서는 압저항 센서를 통하여 가압 및 맥압을 측정하고 압전 소자에 의해 측정되는 속도 맥파를 미분하여 가속도 맥파를 구함으로써 가압량과 맥압, 파형의 형상적 정보를 보다 정확하게 구할 수 있는 것이다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 센서의 배열 형태가 도시된 예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 센서는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 압전 소자(10)와 압저항 소자(20)를 물리적으로 하나의 기판에 장착함으로써 맥진하고자 하는 요골동맥의 지점에 적절히 위치시켜 측정이 용이하도록 할 수 있다.

이때, 압저항 소자(20) 및 압전 소자(10)는 실리콘계 물질로 만들어질 수 있으며, 동일한 위치에서의 속도 맥파 및 맥압을 측정하는 것이 이상적이나, 평면상에 배열되는 형태를 갖는 경우에는 가능한 한 작은 크기로 제작되어야 각 소자의 측정지점에 의한 오차를 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 압저항 소자 및 압전 소자 모두 MEMS(MicroElectroMechanical System) 공정을 통해 제조되는 것이 바람직하다.

상기 압저항 소자(20) 및 압전소자(10)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 각각 적어도 하나 이상의 소자로 구비되는 단위 센서(30)를 구성할 수 있으며, 다수의 단위 센서(30)가 배열을 이루어 맥파 측정센서로 적용될 수도 있다.

이때 각 단위 센서(30)의 배열 형상은 도 2(b) 또는 도 2(c)에 도시된 바와 같이 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이, 각 소자의 측정지점 오차를 최소화하기 위해서는 상기 압저항 소자 및 압전소자가 가능한 작은 크기로 제작되는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 단위센서는 1mm*1mm 이하로 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며 당업자가 실시하고자 하는 맥진기의 적용 양태에 따라 적절히 변용될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 맥파 검출 센서는 다음과 같은 맥파 검출 장치에 적용되어 맥파 분석을 위한 정보를 제공할 수 있다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서가 적용된 맥파 검출장치의 구성이 도시된 블록도이다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 검출장치는 상술한 바와 같이 압전센서(10) 및 압저항 센서(20)로 구성되는 맥파 검출센서(40)를 포함하며, 상기 맥파 검출센서(40)로부터 전달된 전기적 신호를 처리하여 파형으로서 구현되도록 하는 맥파 검출부(50) 및 구현된 파형으로부터 맥파의 특징점을 확인하고 반사파를 분석하여 피검자의 생체정보를 획득할 수 있도록 제공하는 맥파 분석부(60)를 포함한다. 또한, 구현된 맥파 및/또는 맥파 분석 결과를 시각적으로 외부에 디스플레이하는 출력부(70)를 포함하여 구성될 수 있으며, 계측된 맥파 및 분석정보를 피검자별로 각각 저장하는 메모리(80)를 포함하여 구성될 수 있다.

맥파 검출부(50)는 증폭부, 필터 및 A/D 변환기를 포함하는데, 맥파 검출센서로부터 전달되는 전기적 신호는 그 자체로 분석하기에는 크기가 매우 작으므로 증폭부를 통해 증폭시키고, 필터를 통해 베이스라인의 왜곡 등의 노이즈를 제거함으로써 맥파 파형이 나타날 수 있도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 검출장치는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.

도 4 내지 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서가 적용된 맥파 검출장치의 구현예가 각각 도시된 예시도로서, 제시된 구현예에 한정되는 것은 아니며 맥파를 검출하는 다양한 측정기기 또는 진단기기에 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일실시예에 따른 맥파 검출장치의 제 1 구현예는 도 4에 도시된 바와 같이, 맥파 검출센서(40a)가 수직하강하면서 손목의 요골동맥 지점에 접촉 및 가압하여 맥파를 검출하도록 구성된다. 이때, 상기 맥파 검출센서(40a)는 압저항 소자 및 압전소자가 일체의 단위 소자로 형성되어 구비될 수 있으며, 가압부(45)에 연결된다. 또한, 가압부의 하단에는 손목의 움직임을 최소화하기 위해 손목 고정대가 구비된다.

또한, 맥파 검출센서로부터 전달된 맥파 검출 정보를 분석하는 계측제어부(90a)를 포함하며, 이때 상기 계측제어부는 도 3에서, 맥파 검출센서(40)를 제외한 나머지 구성요소가 포함될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 맥파 검출장치의 제 2 구현예는 도 5에 도시된 바와 같이, 공기를 주입하여 공압을 통해 요골동맥 지점에 압력을 가하고 맥파를 계측하도록 구성되는데, 손목 내지 팔을 둘러싸 공압을 가하도록 하는 공압밴드(100a)와, 공압밴드(100a)로부터 맥파 검출 정보를 수신하여 분석하는 계측 제어부(90b)를 포함하여 구성되며, 상기 공압밴드(100a)의 내측에는 요골동맥에 직접 접촉하여 맥파 정보를 검출할 수 있도록 맥파 검출센서(40b)가 배치된다.

상기 공압밴드에 공기를 주입하면 밴드의 부피가 늘어나게 되며 늘어난 밴드 내측의 맥파 검출 센서가 측정 지점과 접촉하면서 요골동맥의 측정 지점에 압력을 가하게 된다.

이때, 상기 공압밴드는 도 6에 도시된 바와 같이, 손목부위만을 둘러쌀 수 있도록 비교적 짧은 손목 밴드형(100b)으로도 구현될 수 있으며, 맥파 검출센서가 일정 위치에 고정하여 장착되며 장착위치를 육안으로 식별할 수 있으므로 맥파 검출센서(40c)가 요골동맥 부위에 정확하게 닿을 수 있도록 쉽게 맞추어 장착함으로써 맥파를 검출하고 계측할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 맥파 측정 센서 및 측정 장치를 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지는 않으며, 맥진을 위한 센서로서 압전소자 및 압저항 소자를 함께 사용하여 보다 정밀하게 맥파를 분석할 수 있도록 하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있음은 자명하다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서를 통해 계측되는 맥파가 도시된 예시도,

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 센서의 배열 형태가 도시된 예시도,

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서가 적용된 맥파 검출장치의 구성이 도시된 블록도,

도 4 내지 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 센서가 적용된 맥파 검출장치의 구현예가 각각 도시된 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 압전센서 20: 압저항 센서

30: 단위 센서 60: 맥파 분석부

90: 계측제어부 100: 계측부

Claims (8)

1. 측정 부위에서의 속도 맥파를 검출하여 맥파의 특징점을 분석할 수 있도록 하는 압전소자; 및

   상기 측정 부위에서의 맥압을 검출하는 압저항소자

   를 포함하는 맥파 검출 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 맥파 검출 센서는 1㎜ * 1㎜의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 맥파 검출 센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압전소자 및 압저항 소자는 적어도 하나 이상의 소자가 하나의 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 맥파 검출 센서.
4. 제 1 항에 있어서,

   적어도 하나 이상의 압전소자 및 압저항 소자가 단위 센서를 구성하며, 적어도 둘 이상의 단위 센서가 하나의 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 맥파 검출 센서.
5. 압전 소자 및 압저항 소자가 일체로 구비되어 동일한 지점에서의 속도 맥파 및 맥압 정보를 검출하는 센서부; 및

   상기 센서부로부터 전달되는 상기 속도 맥파 및 맥압 정보로부터 피검자의 맥파를 분석하는 맥파 분석부

   를 포함하는 맥파측정장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 센서부는 청구항 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 센서를 포함하는 맥파측정장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 센서부는 공기가 주입되면서 압력이 가해지도록 하는 밴드의 내측에 배치되어 착용부위에 접촉하는 맥파측정장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 센서부는 맥진봉의 끝단에 부착되어 맥진봉이 하강하면서 측정부위에 접하고, 일정 크기의 압력이 전달되도록 하는 맥파측정장치.

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