KR101210828B1 - 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치 - Google Patents

다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101210828B1
KR101210828B1 KR1020110026622A KR20110026622A KR101210828B1 KR 101210828 B1 KR101210828 B1 KR 101210828B1 KR 1020110026622 A KR1020110026622 A KR 1020110026622A KR 20110026622 A KR20110026622 A KR 20110026622A KR 101210828 B1 KR101210828 B1 KR 101210828B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blood pressure
point
maximum
oscillometric
signal
Prior art date
Application number
KR1020110026622A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120108575A (ko
Inventor
조승현
이종수
이계형
정운모
정상오
윤형로
심명헌
김민용
Original Assignee
주식회사 누가의료기
연세대학교 원주산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 누가의료기, 연세대학교 원주산학협력단 filed Critical 주식회사 누가의료기
Priority to KR1020110026622A priority Critical patent/KR101210828B1/ko
Priority to PCT/KR2011/002051 priority patent/WO2012128407A1/ko
Publication of KR20120108575A publication Critical patent/KR20120108575A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101210828B1 publication Critical patent/KR101210828B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02208—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers using the Korotkoff method
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
    • A61B5/025—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals within occluders, e.g. responsive to Korotkoff sounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

본 발명은 측정의 편의성 및 정확성을 향상시키기 위해 혈압의 오실레이션 성분과 함께 혈압에 영향을 주는 대표적인 인자들에 대한 동시 측정 및 분석을 함으로써 손목에서의 혈압 측정의 정확도의 향상을 가져오는, 다중 생체 신호 측정을 이용한 E-health 단말기에서의 손목혈압 측정의 정확도를 향상시키는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 오실로메트릭 전자혈압계와 같이, 커프를 사용하여 피검자의 손목 압력을 가해 동맥을 폐색시킨 후 감압하면서 커프에 발생하는 진동 특성인 오실레이션(oscillation)의 폭을 검출하여 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균혈압을 구하고, 이렇게 구하여진 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균혈압을 맥파 전달 시간(PTT), 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip), 체질량지수(BMI), 팔둘레(Armc)을 사용하여 보정하되, 맥파 전달 시간(PTT), 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip), 체질량지수(BMI), 팔둘레(Armc)는 커프에서 오실레이션의 폭을 검출함과 동시에 손목에서의 코르트코프 음의 변화를 전기적으로 측정하며, 동시에 심전도, PPG를 검출하여 구하여진다.

Description

다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치{Apparatus and method improving accuracy of wrist blood pressure by using multiple bio-signal}
본 발명은 다중 생체 신호 측정을 이용한 E-health 단말기에서의 손목혈압 측정의 정확도를 향상시키는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는, 측정의 편의성 및 정확성을 향상시키기 위해 혈압의 오실레이션 성분과 함께 혈압에 영향을 주는 대표적인 인자들(PTT, Korotkoff Sound, BMI 등)에 대한 동시 측정 및 분석을 함으로써 손목에서의 혈압 측정의 정확도의 향상을 가져오는, 다중 생체 신호 측정을 이용한 E-health 단말기에서의 손목혈압 측정의 정확도를 향상시키는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
기존의 혈압 측정은 주로 병원의 내원환자를 중심으로 행해졌으나, 건강 및 의료에 대한 사회전반적인 관심이 증가하고 고혈압 환자들이 점차 증가함에 따라 가정에서의 주기적인 혈압 측정에 대한 중요성이 강조되고 있다.
주기적인 혈압 측정에서 그 정확성 및 편리성을 어느 정도 인정받아 일반적으로 사용되는 혈압계는 오실로메트릭 전자혈압계로, 전자 혈압 검출 시스템은 일반적으로 오실로메트릭 방법을 사용한다. 이 방법은 커프(CUFF)를 사용하여 피검자의 상완, 손목, 그리고 손가락 등에 수축기 혈압보다 높은 압력을 가해 동맥을 폐색시킨 후 감압하면서 커프에 발생하는 진동 특성인 오실레이션(oscillation)의 폭을 검출하여 일정한 특성 비율을 취하여 혈압 값을 산출하는 방식이다.
즉, 오실로메트릭 혈압 측정법은 혈압을 직접적으로 측정하는 것이 아니라 커프에서 발생하는 최대 진동 폭에서의 압력을 평균 동맥압이라 가정하고 이 진동 폭과 일정한 비율을 가지는 특성 비율을 경험적으로 결정하여 이때의 압력을 수축기와 이완기 혈압으로 계산하기 때문에 여러 가지 에러 발생 요인을 가진다.
특히 최대 진동 폭의 결정에서 최대점이 한 점이 아닌 평평한 플래토로 나타나는 경우가 많아 최대점에 대한 명확한 정의가 불분명하며, 최대진폭 알고리즘에 의한 혈압 결정은 혈압 오실레이션이라는 하나의 인자만을 가지고 혈압을 검출하기 때문에 평균 동맥 압력뿐만 아니라 동맥의 해부학적 특성, 혈압의 파형 모양, 펄스의 압력, 팔의 조직과 커프의 특성, 커프의 크기, 심박수 등의 혈압에 영향을 주는 다양한 인자들에 대한 고려가 되지 않아 오차를 발생시키며, 특히 손목 오실로메트릭 전자 혈압계의 경우에는 영국 고혈압 학회(British Hypertension Society, BHS)나 미국 의료기가 협회(Association for the Advancement of Medical Instrumentation, AAMI)의 기준에 미치지 못하는 낮은 성능을 보이는 것들이 대부분이다. 즉, 오실로메트릭 혈압 측정법은 커프의 크기 및 동맥의 경직도(stiffness)와 같은 맥관 특성에 종속되어 오차율이 비교적 높다.
오실로메트릭 방법을 사용하지 않은 전자 혈압 측정법들로, 코르트코프 방법, 맥파 전달 속도법, 피나프레스(Finapress) 방법 등이 있다.
코르트고프 방법은 청진법에서 사용하는 코르트코프 음을 마이크로폰을 이용해 전기적 신호로 바꾸어 이를 분석하는 방법으로, 과거에 개발된 대다수의 장비들은 단순한 음의 진폭 변화에 대한 분석을 통해 혈압을 검출하였다. 이 방법은 주변소음, 마이크 위치, 고혈압 환자의 미약한 음 등의 문제가 있으므로 코르트코프 음의 스펙트럼 분석에 대한 새로운 접근이 필요하다.
맥파 전달 속도법은 동맥압의 증가에 따른 맥파 속도의 증가에 기초한 방법으로 지속적인 혈압 측정이 가능하지만, 맥관 특성을 시간 혹은 속도라는 단일 요소로 규정하고 접근하기에 보정에 한계가 있으며, 피나프레스 방법은 전용 손가락 커프에 의해 비관혈적으로 연속해서 혈압을 특정하는 장치로, 피나프레스 방법 역시 그 오차가 상당하다. 즉, 오실로메트릭 방법을 사용하지 않은 전자 혈압계들 역시 단일 인자의 측정을 통해 혈압을 검출하는 방식으로, 혈압에 영향을 주는 여러 인자들에 대한 고려가 없이 단순히 하나의 인자만을 가지고 혈압의 변화를 추정하는 상태이다.
따라서 단일 요소의 측정에 의한 혈압 검출에서 기인하는 오차를 줄여 정확성을 향상시킴과 동시에 측정이 편리한 혈압 측정장치 및 방법이 요망된다.
이를 위해, 본 발명은 단일 요소의 측정에 의한 혈압 검출에서 기인하는 오차를 줄이기 위해 심혈관계의 상태를 대변해주는 인자들에 대한 고려를 위하여 심전도(ECG), 산소포화도(PPG), 체임피던스(Body Impedance), 혈압(NiBP)의 네 개의 하드웨어 블록을 통합하고, 하나의 시스템으로 구현하여 다중 생체 신호에 대한 측정 시스템을 제공하며, 또한 이를 측정하고 분석함으로써 맥파전달시간(pulse transit time, PTT) (맥파 속도(pulse wave velocity, PWV)), 코르트코프 파워스펙트럼 밀도(Korotkoff Sound Power Spectrum Density), 오실로메트릭 혈압(Oscillometric Blood Pressure), 체질량 지수(body mass index, BMI) 등의 인자들을 검출하였으며, 이와 함께 개개인의 신체 정보에 대한 적용하여 다중선형 회귀 방정식을 산출하여 손목에서의 혈압 측정의 정확성을 향상시킴으로서 측정자의 편의성을 유도하였고, 측정의 정확성을 향상시켰다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 측정의 편의성을 위해 손목에 커프를 장착하여 혈압을 측정하되, 혈압의 오실레이션 성분과 함께 혈압에 영향을 주는 대표적인 인자들(PTT, Korotkoff Sound, BMI 등)에 대한 동시 측정을 하고 이들을 분석을 함으로써, 손목에서의 혈압 측정에서 정확도의 향상을 가져오는, 다중 생체 신호 측정을 이용한 손목혈압 측정의 정확도를 향상시키는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 단일 요소의 측정에 의한 혈압 검출에서 기인하는 오차를 줄이기 위해 심혈관계의 상태를 대변해주는 인자들에 대한 고려를 위하여, 심전도(ECG), 산소포화도(PPG), 체임피던스(Body Impedance), 혈압(NiBP)의 네 개의 하드웨어 블록을 통합하고, 하나의 시스템으로 구현하여 다중 생체 신호에 대한 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 맥파전달시간(PTT) (맥파 속도(PWV)), 코르토코프 파워스펙트럼 밀도, 오실로메트릭 혈압, 체질량 지수(BMI) 등의 인자들을 검출하고, 이들 인자와 함께 개개인의 신체 정보를 적용한 수축기 혈압, 이완기 혈안, 평균혈압에 대한 다중선형 회귀 방정식을 산출하여 손목에서의 혈압 측정의 정확성을 향상시키는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명 손목 혈압 측정 장치는 손목에 감도록 이루어지며 압력을 가하도록 이루어진 커프; 커프에 연결된 압력센서를 구비하여, 상기 커프의 압력신호와, 상기 압력신호에서 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하는 오실레이션 신호 검출부; 커프와 압력센서가 연결된 부위에 마이크로폰을 연결하여, 코르트코프음 신호를 검출하는 코르트코프음 검출부; 오실레이션 신호 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하고, 상기 오실로메트릭 혈압을, 코르트코프음 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 코르트코프음 신호를 이용하여 보정하는 연산처리부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명 손목 혈압 측정 장치는 손목에 감도록 이루어지며 압력을 가하도록 이루어진 커프; 커프에 연결된 압력센서를 구비하여, 상기 커프의 압력신호와, 상기 압력신호에서 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하는 오실레이션 신호 검출부; 피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부; 피검자의 키를 몸무게로 나누어서 체질량지수(BMI)를 구하며, 오실레이션 신호 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 입력된 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하고 상기 오실로메트릭 혈압을 체질량지수(BMI)를 이용하여 보정하는 연산처리부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 2개의 심전도 전극을 구비하여, 양손목에 장착되게 하거나 양손에 장착되게하여 심전도를 검출하는 심전도 검출부; 손목이나 손에 장착되게 위치된 LED와 광센서를 구비하여, 광용적맥파(PPG)를 검출하는 PPG 검출부; 피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부;를 더 구비한다.
본 발명은 피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부를 더 구비한다.
상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며, 상기 오실로메트릭 이완기 혈압(DBP)을 보정한 이완기 혈압(DBPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00001
(단, DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간임)에 의해 구하여 진다.
상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며, 상기 오실로메트릭 수축기 혈압(SBP)을 보정한 수축기 혈압(SBPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00002
(단, SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수임)에 의해 구하여 진다.
상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며, 상기 오실로메트릭 평균혈압(MAP)을 보정한 평균혈압(MAPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00003
(단, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말하며, PTT는 맥파전달시간임)에 의해 구하여 진다.
연산처리부는, 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간인 Kmax-rip를 구하기 위해, 각 주기별 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 중 최대 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 포인트인 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max)를 검출하고 상기 최대 파워 스펙트럼 밀도의 포인트(K_max)를 기준으로 그 이전의 각 주기별 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 급격한 증가가 나타나는 지점인, 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)을 검출하고, 르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간차를 검출하여 Kmax-rip를 구한다.
연산처리부는, 각 주기에서 심전도 신호의 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하며, 각 주기에서 PPG 신호의 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하여, 각 주기에서 심전도 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구하여, 평균을 구하여, 맥파전달시간인 PTT를 구한다.
또한, 본 발명 손목 혈압 측정방법은 손목에 감겨진 커프에 압력을 가하고, 압력센서를 구비하여 커프의 압력신호와, 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하고, 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하는 손목 혈압 측정방법에 있어서, 오실레이션 신호의 각 주기에서 피크(최대값)를 검출하고, 오실레이션 신호의 각 주기마다의 밸리(최소값)를 검출하는, 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계; 상기 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계 후, 오실레이션 신호에서 전의 피크(최대)와 연접되어 다음에 위치되는 밸리(최소)의 차이인 최대진폭을 검출하는, 오실레이션 최대진폭검출단계; 상기 최대진폭검출단계 후, 스플라인 보간법을 사용하여 보간하며, 피팅선에 맞추어 피크값(첨두치값)을 조정하는 진폭신호 보간 및 피팅단계; 상기 진폭신호 보간 및 피팅단계에서 얻어진 피팅선 중 최대값을 검출하고, 상기 최대값을 갖는 최대진폭 포인트를 구하되, 상기 최대진폭 포인트에서의 압력 값을 MAP(오실로메트릭 평균 혈압)으로 검출하는 최대진폭 포인트 검출단계; 상기 최대진폭 포인트 검출단계에서 구한 최대진폭 포인트에서 앞으로(전방향으로) 상기 최대값 x 0.55 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 SBP(오실로메트릭 수축기 혈압)로 구하며, 최대진폭 포인트 검출단계에서 구한 최대진폭 포인트에서 뒤로(역방향으로) 상기 최대값 x 0.82 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 DBP(오실로메트릭 이완기 혈압)로 구하는 특성비율 적용단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 커프와 압력센서가 연결된 부위에 마이크로폰을 연결하여, 코르트코프음 신호를 검출하고, 2개의 심전도 전극으로부터 손목의 심전도 신호를 검출하며, LED와 광센서를 구비하여 손목 또는 손의 광용적맥파(PPG)를 검출하여, 코르트코프음 신호, 심전도 신호, 광용적맥파(PPG) 신호를 이용하여, 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을, 보정하도록 이루어진다.
본 발명은, 코르트코프음 데이터를 읽어들이는 코르트코프음 배열 가져오기 단계; 상기 코르트코프음 배열 가져오기 단계에서 읽어들인 코르트코프음 데이터에서, 상기 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계에서 구한 각 주기(각 비트)의 오실레이션 신호의 피크에 동기된 코르트코프음 값(코르트코프음의 진폭값)을 읽어 들이는 코르트코프음 비트 검출단계; 상기 코르트코프음 비트 검출단계에서 구해진 각 주기의 피크에서의 코르트코프음 값의 데이터수가 2n인지를 판단하여, 데이터수가 2n이 아니라면 2n이 될때까지 0으로 채우는 데이터수 조정단계; 상기 데이터수 조정단계의 결과로서, 데이터수가 2n인 코르트코프음 값의 데이터를 FFT하여 토탈 파워 스펙트럼 밀도(Total power spectral density)를 구하는 토탈 PSD검출단계; 상기 코르트코프음 배열 가져오기 단계에서 읽어들인 코르트코프음 데이터에서 각 주기(각 비트)별로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 구하는, 비트 당 PSD검출단계; 상기 비트 당 PSD검출단계에서 구한 각 주기별 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 중 최대 PSD의 포인트(K_max)를 검출하는, 최대 PSD포인트검출단계; 상기 비트 당 PSD검출단계에서 구한 각 주기(각 비트)별로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를, 상기 최대 PSD포인트검출단계에서 구한 최대 PSD포인트를 기준으로 전, 후로 나누는, 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계; 상기 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계에서 구한 최대 PSD포인트 이전배열에서 최대 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 급격한 증가가 나타나는 지점을 검출하는, 최대 PSD 증가 포인트 검출단계; 상기 최대 PSD 증가 포인트 검출단계에서 구한 PSD 증가가 가장 큰 포인트를 K_rip(rapidly increasing point)로 하는, K-rip시간 검출단계; 상기 최대 PSD포인트검출단계에서 최대 PSD의 포인트(k-max)의 시간을 검출하는, 최대 PSD포인트 시간검출단계; 상기 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계에서 구한 최대 PSD포인트 이후배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 감소가 나타나는 지점을 검출하는, 최대 PSD 감소 포인트 검출단계; 상기 최대 PSD 증가 포인트 검출단계에서 구한 PSD 감소가 가장 큰 포인트를 K_rdp(rapidly decreasing point)로 하는 K-rdp시간 검출단계; 상기 최대 PSD포인트검출단계에서 구한 최대 PSD의 포인트(K_max)로부터, 상기 K-rip시간 검출단계의 K_rip(rapidly increasing point)까지의 시간인 K_max-rip를 구하는 K_max-rip 검출단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명은, 심전도 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하며, PPG 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하는 ECG 및 PPG의 피크검출단계; 상기 ECG 및 PPG의 피크검출단계에서 구한 각 주기에서 ECG 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구하여 PTT를 검하는 PTT검출단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 오실로메트릭 이완기 혈압(DBP)을 보정한 이완기 혈압(DBPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00004
(단, DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간임)
에 의해 구하여 진다.
상기 오실로메트릭 수축기 혈압(SBP)을 보정한 수축기 혈압(SBPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00005
(단, SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수임)
에 의해 구하여 진다.
상기 오실로메트릭 평균혈압(MAP)을 보정한 평균혈압(MAPcomp)은
Figure 112011021795190-pat00006
(단, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말하며, PTT는 맥파전달시간임)
에 의해 구하여 진다.
본 발명의 다중 생체 신호 측정을 이용한 손목혈압 측정의 정확도를 향상시키는 방법 및 그 장치에 따르면, 손목에서 혈압을 측정하되, 혈압의 오실레이션 성분과 함께 혈압에 영향을 주는 대표적인 인자들(PTT, Korotkoff Sound, BMI 등)을 동시 측정하고 이들을 분석을 함으로써, 측정의 편의성 및 손목의 혈압 측정에서의 정확도의 향상을 가져온다.
본 발명은 단일 요소의 측정에 의한 혈압 검출에서 기인하는 오차를 줄이기 위해 심혈관계의 상태를 대변해주는 인자들에 대한 고려를 위하여, 심전도(ECG), 산소포화도(PPG), 체임피던스(Body Impedance), 혈압(NiBP)의 네 개의 하드웨어 블록을 통합하고, 하나의 시스템으로 구현하여 다중 생체 신호에 대한 측정 시스템을 제공한다.
본 발명은 맥파전달시간(PTT) (맥파 속도(PWV)), 코르토코프 파워스펙트럼 밀도, 오실로메트릭 혈압, 체질량 지수(BMI) 등의 인자들을 검출하고, 이들 인자와 함께 개개인의 신체 정보를 적용한 수축기 혈압, 이완기 혈안, 평균혈압에 대한 다중선형 회귀 방정식을 산출하여 손목에서의 혈압 측정의 정확성을 향상시킨다.
본 발명은 손목에 커프를 장착하여 혈압을 측정하기 때문에, 상완 혈압 측정 시, 옷을 벗어야 하는 불편함을 해소하였으며, 혈압의 장기적인 모니터링 및 고혈압의 조기 진단의 정확성을 향상하여 심혈관계 질환의 예방에 기여할 수 있을 것이다.
즉, 종래에 가정 및 병원 내원 환자의 혈압 측정에 주로 사용되어온 상완 오실로메트릭 전자 혈압계는 측정 시 옷을 벗어야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라, 혈압 측정의 정확성이 떨어지는 경우가 많아, 주기적이고 정확한 혈압 측정을 요하는 사람들의 측정에서의 부정확함의 문제를 가지고 있었는데, 본 발명을 통해 제안된 다중생체신호 측정을 통한 손목 혈압 측정 방법은 혈관의 상태를 대변하는 인자들에 대한 고려와 함께 개개인의 신체 정보에 대한 고려가 이루어졌으며, 손목에서의 혈압 측정을 통한 측정자에 대한 편의성 제공과 더불어 정확도를 향상시키는 장점을 있으며, E-Health 단말기 등의 가정용 장비에서 보다 손쉽고 정확한 혈압의 측정에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 연산처리부에서 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균혈압을 검출하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 데이터 수집부에서 획득한 다중생체신호의 일예이다.
도 4는 코르트코프음의 PSD 및 혈압보정요소 검출을 설명하는 설명도이다.
도 5는 ECG와 PPG 신호를 이용한 혈압보정요소로서의 PTT검출방법을 설명하는 설명도이다.
본 발명은, 오실로메트릭 전자혈압계와 같이, 커프를 사용하여 피검자의 손목 압력을 가해 동맥을 폐색시킨 후 감압하면서 커프에 발생하는 진동 특성인 오실레이션(oscillation)의 폭을 검출하여 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하고, 이렇게 구하여진 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 맥파 전달 시간(PTT), 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip), 체질량지수(BMI), 팔둘레(Armc)을 사용하여 보정하여 보정된 수축기 혈압, 보정된 이완기 혈압, 보정된 평균혈압을 검출한다. 여기서, 맥파 전달 시간(PTT), 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip)는 커프에 발생하는 진동 특성인 오실레이션(oscillation)의 폭을 검출함과 동시에 손목에서의 코르트코프 음의 변화를 전기적으로 측정하며, 동시에 심전도(ECG), PPG를 검출하여 이들로부터 구하여진 파라미터로 상세한 것은 후술한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 장치의 개략적인 구성도로, 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205), 심전도 검출부(305), PPG 검출부(505), 데이터 수집부(600), 연산처리부(630), 메모리부(650), 출력부(670), 키입력부(690)를 포함한다.
오실레이션 신호 검출부(105)는 커프의 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션의 폭을 검출하는 것, 즉 커프에서 검출된 압력신호 중 오실레이션신호를 검출한다. 오실레이션 신호 검출부(105)는 압력센서부(100), 압력신호 전처리부(110)을 포함한다.
압력센서부(100)는 커프에서 압력신호를 전기적으로 검출한다. 압력센서부(100)는 압력센서에서 검출되는 압력신호가 전류로 출력될 경우 출력된 전류 압력신호를 전압 압력신호로 출력하는 전압 전류 변환기(V to I convertor)를 포함할 수 있다.
압력신호 전처리부(110)는 압력센서로부터 입력된 압력신호를 저역통과 필터(LPF)(120)를 거쳐 압력 신호의 DC 성분 변화를 검출하며, 저역통과 필터(LPF)(120)에서 출력된 압력신호를 진동 성분(혈압 오실레이션)을 검출하기 위한 고역통과 필터(HPF)(140)을 거쳐 혈압 오실레이션 신호(이하 '오실레이션 신호'라 함)를 검출하여 증폭기(AMP)(150)을 통해 증폭하여 데이터 수집부(600)로 전송한다.
또한, 압력신호 전처리부(110)는 저주파 필터(LPF)(120)의 출력을 증폭기(AMP)(130)를 통해 증폭한 압력신호를 데이터 수집부(600)로 전송한다.
저역통과 필터(LPF)(120)로서 10Hz 2차 저역통과 필터를 사용할 수 있으며, 고역통과 필터(HPF)(140)로서 0.5Hz 1차 고역통과 필터를 사용할 수 있다.
즉, 압력센서를 통해 얻어진 신호에 대한 10Hz 2차 저역통과 필터링을 통해 압력 신호의 DC 성분 변화를 검출하였고, 0.5Hz 1차 고역통과 필터링과 증폭을 통해 DC 성분에 포함된 작은 진동성분(혈압 오실레이션)을 검출하였다.
코르트코프음 검출부(205)는, 일반적인 수은혈압계의 청진기에서의 코르트코프(Korotkoff) 음을 청진하는 것과 같이, 오실레이션신호의 검출과 동시에, 마이크로폰을 통해 혈관음을 검출하는 것이다. 코르트코프음 검출부(205)는 마이크로폰부 (200), 코르트코프음 전처리부(210)을 포함한다.
종래의 일반적인 수은 혈압계에서 혈압계의 커프(CUFF)로 충분히 팔을 감싸고, 청진기(마이크로폰)를 커프내 안쪽의 맥박이 뛰는 부위에 놓고, 커프의 압력을 올리기 시작하고, 혈관음, 즉 코르트코프(Korotkoff) 음을 들으면서 혈압을 측정하도록 이루어져 있다. 본 발명에서도 혈압계의 커프(CUFF)로 충분히 팔을 감싸고, 마이크로폰을 본 발명에서 하나의 시스템으로 구성된 다중 생체 신호 측정시스템의 내부에 놓고 커프의 압력을 올리기 시작하면, 코르트코프 음을 들으면서 혈압을 측정하도록 이루어져 있다. 즉, 본 발명의 코르트코프음 검출부(205)도 오실레이션신호의 검출과 동시에, 마이크로폰을 통해 혈관음을 검출하도록 이루어져 있다.
마이크로폰부(200)는 커프와 압력센서가 연결된 부위에 통합적으로 연결되어 코르트코프음(혈관음)을 검출한다. 마이크로폰부(200)에서 코르트코프 음의 검출에는 콘덴서마이크를 사용할 수 있다. 본 발명은 커프가 손목에 장착되므로, 요골 동맥에서 코프트코프 음의 변화를 검출한다.
코르트코프음 전처리부(210)는 마이크로폰부(200)으로 부터 수신된 코르트코프 음을 전치증폭기(220)을 통해 전치 증폭하고, 잡음제거를 위해 대역통과필터(BPF)(230)를 통과하고, 증폭기(AMP)(240)를 통해 증폭하여 데이터 수집부(600)로 전송한다. 대역통과필터(BPF)(230)는 20-200Hz 대역통과 필터를 사용할 수 있으며, 전치증폭기(220)을 통해 1차적인 증폭을 한 코르트코프음 신호에서 잡음을 제거하여 샤프한 형태의 신호를 검출하게 한다.
여기서, 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205)는 혈압(NIBP)검출부라 할 수 있다.
심전도 검출부(305)는 양손목 또는 양손에 심전도 전극을 장착하여, 즉 2개의 심전도 전극에 의해, 심전도를 검출한다. 심전도 검출부(305)는 심전도 전극부(300), 심전도 전처리부(310)를 포함한다.
본 발명에서는 ECG Lead I 신호의 측정이 가능하도록 구성하였다. 일반적으로 ECG Lead I은 전극을 오른손목(RA)과 왼손목(LA)에 장착하고, 접지(보통은 오른발목(RL)에 장착)전극을 장착한 후, 오른손목(RA)과 왼손목(LA)의 전위차로 심전도 신호를 검출한다.
심전도 전극부(300)는 2개의 심전도 전극을 양손목 또는 양손에 장착하여 심전도를 검출한다. 심전도 전극은 전도성이 좋고 생체 적합성이 우수한 2가 크롬 도금 전극을 사용한다.
심전도 전처리부(310)는 심전도 전극부(300)로부터 수신된 심전도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. 심전도 전처리부(310)는 심전도 전극부(300)의 2개의 심전도 전극에서 출력된 신호를 차동증폭기(320)를 통해 심전도 신호를 추출하고, 대역통과 필터(BPF)(330)를 통해 고주파 잡음의 제거 및 기저선 변동의 제거를 하며, 증폭기(AMP)를 통해 증폭하여 데이터 수집부(600)로 전송한다. 대역통과 필터(BPF)(330)는 0.1 - 130Hz의 통과 대역을 가지도록 2차 대역통과 필터를 사용할 수 있다.
PPG 검출부(505)는 광용적맥파(photoplethysmography, PPG)(이하 맥파라 함)를 검출하는 수단으로, PPG 센서부(500), PPG 전처리부(510)을 포함한다. 본 발명에서 PPG 검출부(505)는 PTT(PWV)의 검출을 위해 필요한 PPG 신호의 측정을 위해 Webster's Pulse Oximeter System을 참고하여 설계되었다.
PPG 센서부(500)는 LED와 광센서로 이루어지며, 상기 LED에서 발생된 광이 조직에서 투과되거나 반사되는 광을 광센서를 통해 검출한다. 상기 LED로, 890nm 파장의 적외선 LED를 사용할 수 있으며, 상기 광센서로 900nm의 중심 응답 주파수를 가지는 photo detector를 사용할 수 있다. PPG 센서부(500)는 상기 LED를 구동시키기위한 LED 드라이브를 더 포함하며, 상기 LED에 공급되는 전류는 LED 드라이브를 통해 일정하게 하였다.
PPG 전처리부(510)는, PPG 센서부(500)에서 출력된 PPG 신호가 전류신호로 출력되므로, 이를 전류전압변환기(520)을 통해 전압의 PPG 신호로 변환하고, 저역통과 필터(LPF)(530)를 거쳐 PPG 신호의 DC 성분 변화를 검출하며, 저역통과 필터(LPF)(530)에서 출력된 PPG 신호를 고역통과 필터(HPF)(550)을 거쳐 AC신호를 검출하여 증폭기(AMP)(560)을 통해 증폭하여 데이터 수집부(600)로 전송한다.
또한, PPG 전처리부(510)는 저주파 필터(LPF)(520)의 출력을 증폭기(AMP)(540)를 통해 증폭한 PPG 신호를 데이터 수집부(600)로 전송한다.
저역통과 필터(LPF)(530)는 20Hz 2차 저역통과 필터를 사용할 수 있으며, 고역통과 필터(HPF)(550)는 0.5Hz 2차 고역통과 필터를 사용할 수 있다.
여기서 압력센서부(100), 마이크로폰부(200), 심전도 전극부(300), PPG 센서부(500)을 센서장치부라고 할 수 있으며, 압력신호 전처리부(110), 코르트코프음 전처리부(210), 심전도 전처리부(310), PPG 전처리부(510)을 신호전처리부라고 할 수 있다.
데이터 수집부(600)는 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205), 심전도 검출부(305), PPG 검출부(505)에서 검출된 각 신호를 수신하여 디지탈신호로 변환하고 연산처리부(630)으로 전송한다. 데이터 수집부(600)의 sampling rate는 1kHz일 수 있다. 즉, 데이터 수집부(600)는 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205), 심전도 검출부(305), PPG 검출부(505)의 출력신호를 A/D변환히여 연산처리부로 전송한다. 데이터 수집부에서 획득한 다중생체신호의 일예는 도3과 같다.
연산처리부(630)는 오실레이션 신호 검출부(105)로 부터 데이터 수집부를 통해 수신된 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하고, 코르트코프음 검출부(205)로 부터 데이터 수집부를 통해 수신된 코르트코프음 신호로부터 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip)을 구하며, 오실레이션 신호로부터 구하여진 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 보정하여, 보정된 수축기 혈압, 보정된 이완기 혈압, 보정된 평균혈압을 검출한다.
메모리부(650)는 피검자의 정보, 즉, 나이, 성별, 키, 팔둘레 등을 저장한다. 또한, 연산처리부(630)의 출력을 저장한다.
출력부(670)는 연산처리부(630)로 부터 출력된 보정된 수축기 혈압, 보정된 이완기 혈압, 보정된 평균혈압을 화면 등에 출력한다.
키입력부(690)는 피검자의 정보, 즉, 나이, 성별, 키, 팔둘레 등을 입력하고, 검사모드 등을 설정한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 연산처리부에서 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균혈압을 검출하는 흐름도이다.
데이터 입력단계로, 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205), 심전도 검출부(305), PPG 검출부(505)의 출력신호, 즉 압력신호, 오실레이션 신호, 코르트코프음 신호, 심전도 신호, PPG 신호들이 데이터 수집부로부터 입력한다(S110).
제로 위상 필터링단계로, 오실레이션 신호 검출부(105), 코르트코프음 검출부(205), 심전도 검출부(305), PPG 검출부(505)의 의 출력신호, 즉 압력신호, 오실레이션 신호, 코르트코프음 신호, 심전도 신호, PPG 신호의 시작점을 맞추어주는 제로 위상 필터링을 행한다(S120).
이는 실기간적으로 데이터를 받기는 하지만 순차적으로 데이터 수집부(600)에서 A/D변환하기 때문에 미세한 시간차가 있어 이를 없애기 위한 것으로, 시간적으로, 너무 빠른 것은 뒤로 미루고, 너무 뒷쳐진 것은 앞으로 당겨서 시작이 같도록 한다.
제로 위상 필터링단계(S120) 후에는 오실레이션 신호 검출부(105)의 출력신호로 혈압을 계산하며(S130~S195), 동시에 코르트코프음 검출부(205)의 출력신호로 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip)를 구하며(S210~S295), 동시에 심전도 검출부(305)의 출력신호, PPG 검출부(505)의 출력신호로 부터 맥파 전달 시간(PTT) 등을 구한다(S310~S350).
오실레이션 신호 검출부(105)의 출력신호로 혈압을 계산하는 흐름은 다음과 같다.
오실레이션 신호 리드단계로, 제로 위상 필터링단계(S120) 후에 오실레이션 신호 검출부(105)의 출력신호, 즉 압력신호, 오실레이션신호를 읽어드린다(S130).
오실레이션 신호 피크검출단계로, 오실레이션 신호의 각 주기(각 비트)에서 변곡점들을 구하되 그중에서 피크(peak)를 나타내는 변곡점들을 검출하는 것으로, 즉 오실레이션 신호의 각 주기마다의 피크(최대값)를 검출한다(S140).
오실레이션 신호 밸리검출단계로, 오실레이션 신호의 각 주기(각 비트)에서 변곡점들을 구하되 그중에서 밸리(valley)를 나타내는 변곡점들을 검출하는 것으로, 즉 오실레이션 신호의 각 주기마다의 밸리(최소값)를 검출한다(S150).
오실레이션 최대진폭검출단계로, 오실레이션 신호에서 바로 전의 피크(최대)와 그 다음의 밸리(최소)의 차이, 즉 각 주기마다 최대진폭을 검출한다(S160).
진폭신호 보간 및 피팅단계로, 스플라인 보간법을 사용하여 보간하며, 피팅선에 맞추어 피크값(첨두치값)을 조정한다(S170). 즉, 오실레이션 최대진폭검출단계(S160)에서 추출된 진폭신호는 스플라인 보간법을 사용하여 보간하며, 보간된 신호는 가우시안 피크 피팅을 통해 신호의 Envelope(피팅선)을 추출한다.
최대진폭 포인트 검출단계로, 진폭신호 보간 및 피팅단계(S170)에서 얻어진 피팅선 중 최대값을 검출하고, 이 최대값을 갖는 포인트, 즉 최대진폭 포인트에서의 압력 값을 MAP(오실로메트릭 평균 혈압)으로 검출한다(S180).
특성비율 적용단계로, 특성 비율을 적용하여 SBP(오실로메트릭 수축기 혈압)와 DBP(오실로메트릭 확장기 혈압)를 산출하는데(S190), 여기서 특성 비율은 SBP의 경우 55%, DBP의 경우 82%를 사용하는데, 최대진폭 포인트 검출단계(S180)에서 구한 최대진폭 포인트에서 앞으로(전방향으로) 상기 최대값의 55%, 즉 최대값 x 0.55 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 SBP로 구하며, 최대진폭 포인트 검출단계(S180)에서 구한 최대진폭 포인트에서 뒤로(역방향으로) 상기 최대값의 82%, 즉 최대값 x 0.82 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 DBP로 구한다(S190). 상기 특성비율은 Geddes의 실험에서 경험적으로 획득된 비율이다.
SBP 및 DBP검출단계로, 특성비율 적용단계(S190)에서 연산된 SBP 및 DBP를 다음 연산을 위해 저장한다(S195).
다음은 코르트코프음 검출부(205)의 출력신호로 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip)를 구하는 흐름을 설명한다.
코르트코프음(k-sound) 배열 가져오기 단계로, 제로 위상 필터링단계(S120) 후에, 코르트코프음 전처리부(210)의 출력인 코르트코프음 데이터를 읽어들인다(S210).
코르트코프음 비트 검출단계로, 오실레이션 신호 피크검출단계(S140)에서 구한 각 주기(각 비트)의 피크에서의 코르트코프음 값(코르트코프음의 진폭값)을 가져온다(S220).
데이터수 2n여부판단 단계로, 코르트코프음 비트 검출단계(S220)에서 구해진 각 주기의 피크에서의 코르트코프음 값의 데이터수가 2n인지를 판단한다(S230).
데이터수 2n여부판단 단계(S230)에서 코르트코프음 값의 데이터수가 2n이 아니라며, 제로페딩단계로, 데이터수가 2n이 아니라면 2n이 될때까지 0으로 채운다(S235).
토탈 PSD검출단계로, 코르트코프음 비트 검출단계(S220) 및 제로페딩단계(S235)를 거쳐 데이터수가 2n인 코르트코프음 값의 데이터를 FFT하여 토탈 파워 스펙트럼 밀도(Total power spectral density)를 구한다(S240). 도 4는 코르트코프음의 PSD 및 혈압보정요소 검출의 설명도로, 도 4에서 PSD가 토탈 파워 스펙트럼 밀도의 일예이다.
비트 당 PSD검출단계로, 코르트코프음(k-sound) 배열 가져오기 단계(S210)에서 입력된 코르트코프음 데이터에서 각 주기(각 비트)별로 파워 스펙트럼 밀도(power spectrum density, PSD)를 구한다(S250). 코르트코프음 데이터에서 각 주기(각 비트)는 최소치와 인접한 최소치 사이로 하거나, 최대치와 인접한 최대치 사이로 한다. 도 4에서는 K-Sound power Spectral Density라고 표시한 다수의 점들이 주기별로 구하여진 PSD이다.
최대 PSD포인트검출단계로, 비트 당 PSD검출단계(S250)에서 구한 각 주기별 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 중 최대 PSD의 포인트(K_max)를 검출한다(S260). 도 4에서 최대 PSD포인트는 K_MAX이다.
최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계로, 비트 당 PSD검출단계(S250)에서 구한 각 주기(각 비트)별로 PSD를, 최대 PSD포인트검출단계(S260)에서 구한 최대 PSD포인트를 기준으로 전, 후로 나눈다(S270). 즉 최대PSD포인트를 기준으로 최대PSD포인트 이전배열과 최대PSD포인트 이후배열로 나눈다.
최대 PSD 증가 포인트 검출단계로, 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계(S270)에서 구한 최대 PSD포인트 이전배열에서 PSD 증가가 가장 큰 포인트를 검출한다(S280). 최대 PSD 증가 포인트 검출단계는, 경우에 따라서, K_max 이전의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 증가가 나타나는 지점을 검출한다.
K-rip시간 검출단계로, 최대 PSD 증가 포인트 검출단계(S280)에서 구한 PSD 증가가 가장 큰 포인트를 K_rip(rapidly increasing point)로 한다(S290).
최대 PSD포인트 시간검출단계로, 최대 PSD포인트검출단계(S260)에서 최대 PSD의 포인트(k-max)의 시간을 검출한다(S275).
최대 PSD 감소 포인트 검출단계로, 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계(S270)에서 구한 최대 PSD포인트 이후배열에서 PSD 감소가 가장 큰 포인트를 검출한다(S280). 즉, PSD의 전의 값과 그 다음값의 차가 가장 큰값을 나타내는 지점까지의 시간을 구한다. 최대 PSD 감소 포인트 검출단계는, 경우에 따라서, K_max 이후의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 감소가 나타나는 지점을 검출한다(S285).
K-rdp시간 검출단계로, 최대 PSD 증가 포인트 검출단계(S280)에서 구한 PSD 감소가 가장 큰 포인트를 K_rdp(rapidly decreasing point)로 한다(S295).
여기서 K_max로부터 K_rip 까지의 시간을 K_max-rip로 표기하며, K-rdp로부터 K_max까지의 시간을 K_rdp-max로 표기하며, K-rdp로부터 K_rip까지의 시간을 K_rdp-rip로 표기한다.
심전도 검출부(305)의 출력신호, PPG 검출부(505)의 출력신호로 평균혈압을 맥파 전달 시간(PTT)를 계산하는 흐름은 다음과 같다.
ECG 및 PPG 배열가져오기 단계로, 제로 위상 필터링단계(S120) 후에 심전도 검출부(305) 및 PPG 검출부(505)의 출력신호, 즉 심전도 신호들, PPG 신호들을 읽어드린다(S310).
ECG 메디안 필터링 단계로, 심전도신호의 베이스라인을 안정화시키기위해 메디안 필터링을 한다(S320).
PPG 1차미분 단계로, PPG 신호의 최대점을 검출하기위해, PPG 신호를 1차 미분한다(S330).
ECG 및 PPG의 피크검출단계로, ECG 메디안 필터링 단계(S320)에서 출력된 ECG 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하며, PPG 1차미분 단계(S330)에서 출력된 1차 미분 PPG 신호를 이용하여 PPG 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출한다(S340).
PTT검출단계로, ECG 및 PPG의 피크검출단계(S340)에서 구한 각 주기에서 ECG 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구하여 PTT를 검출한다(S350). 도 5는 ECG와 PPG 신호를 이용한 혈압보정요소로서의 PTT검출방법을 설명하는 설명도로, PTT검출을 위해, ECG 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구한다.
다음은, 혈압 검출단계로, S130~S195에서 계산된 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압(MAP)을, S210~S295에서 계산된 코르트코프 파워의 최대 증가점과 최고점 사이의 시간(kmax-rip)과, S310~S350에서 계산된 맥파 전달 시간(PTT)과, 입력된 사용자 정보에서 얻어진 체질량지수(BMI) 및 팔둘레(Armc)를 사용하여 보정하여, 보정된 수축기 혈압, 보정된 이완기 혈압, 보정된 평균혈압을 후술되는 수학식2 내지 4에 의해 검출한다(S400).
본 발명에서는 검사전에 키입력부(690)을 통해 사용자 정보를 입력하도록 되어 있으며, 이때 입력되는 정보는 이름, 키, 나이, 몸무게, 성별, 팔둘레(상완)이며, 연산처리부(630)는 체질량지수(BMI)를 키와 몸무게를 이용하여 수학식1과 같이 연산한다.
Figure 112011021795190-pat00007
보정된 평균혈압(MAPcomp)은 수학식 2와 같이 구한다.
Figure 112012073375215-pat00023
여기서 MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말하며, PTT는 맥파전달시간이다.
보정된 수축기혈압(SBPcomp)은 수학식 3과 같이 구한다.
Figure 112012073375215-pat00024
여기서 SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수이다.
보정된 이완기혈압(DBPcomp)은 수학식 4와 같이 구한다.
Figure 112012073375215-pat00025
여기서 DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말한다.
도 2에 대한 설명을 정리하면, 본 발명에서 혈압신호의 분석에는 최대진폭 알고리즘(maximum amplitude algorithm, MAA)을 사용하였다. 기본적으로 오실레이션 신호의 피크(혈압 오실레이션 각 비트에서의 최대 값)를 검출하고 각 피크 사이에서의 최소값을 밸리(혈압 오실레이션 각 비트에서의 최소 값)로 검출하여, 차이를 구해 오실레이션의 진폭 신호를 추출하였다. 추출된 진폭신호는 스플라인 보간법을 사용하여 보간하였다. 보간된 신호는 가우시안 피크 피팅을 통해 신호의 Envelope을 추출하였고, 추출된 Envelope에서의 최대 피크 포인트에서의 압력 값을 MAP로 하였다. MAP의 검출 후, 특성 비율을 적용하여 SBP와 DBP를 산출하였다. 특성 비율은 SBP의 경우 55%, DBP의 경우 82%를 사용하였다.
코르트코프 음의 분석은 PSD의 변화에 그 초점을 맞추었다. 오실레이션 피크를 기준으로 하여 코르트코프 신호를 beat by beat로 분류하였으며, 분류된 신호의 푸리에 변환을 위해 Zero Padding을 통해 데이터의 수를 2n개로 맞춰 주었으며, 각 비트에 따른 구간에 대한 PSD를 검출하여 그 변화를 확인하였다. PSD의 변화에서 그 크기가 최대가 되는 지점을 K_MAX라 정의하였고, K_max 이전의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 증가가 나타나는 지점을 K_rip(rapidly increasing point), K_max 이후의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 감소가 나타나는 지점을 K_rdp(rapidly decreasing point)로 정의하였고, 각 지점사이의 시간을 K_max-rip, K_rdp-max, K_rdp-rip로 정의하였다.
PTT의 검출에는 ECG 및 PPG의 피크 포인트 사이의 시간을 구하는 방법을 적용하였다. ECG의 피크 검출에는 Median Filtering을 사용하여 원신호와의 차이를 통해 R-Peak를 부각시켜 검출하는 방법을 사용하였고, PPG 신호의 경우에는 미분을 통해 피크를 검출하였다. 또한 두 피크 사이의 시간이 1초 이상인 신호의 경우는 에러로 판단하여 제외하였다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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 이해되어야만 한다.
100 : 압력센서부
105 : 오실레이션 신호 검출부
110 : 압력신호 전처리부
120, 530 : LPF
130, 150, 240, 340, 540, 560 : AMP
140, 550 : HPF
200 : 마이크로폰 부
205 : 코르트코프음 검출부
210 : 코르트코프음 전처리부
220 : 전치 증폭기
230, 330 : BPF
300 : 심전도 전극부
305 : 심전도 검출부
310 : 심전도 전처리부
320 : 차동 증폭기
500 : PPG 센서부
505 : PPG 검출부
510 : PPG 전처리부
520 : 전류 전압 변환기
600 : 데이터 수집부
630 : 연산처리부
650 : 메모리부
670 : 출력부
690 : 키입력부

Claims (16)

  1. 손목에 감도록 이루어지며 압력을 가하도록 이루어진 커프;
    커프에 연결된 압력센서를 구비하여, 상기 커프의 압력신호와, 상기 압력신호에서 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하는 오실레이션 신호 검출부;
    커프와 압력센서가 연결된 부위에 마이크로폰을 연결하여, 코르트코프음 신호를 검출하는 코르트코프음 검출부;
    피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부;
    오실레이션 신호 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하고, 상기 오실로메트릭 혈압을, 코르트코프음 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 코르트코프음 신호를 이용하여 보정하는 연산처리부;
    를 포함하여 이루어진 손목 혈압 측정 장치에 있어서,
    상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며,
    상기 오실로메트릭 이완기 혈압(DBP)을 보정한 이완기 혈압(DBPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00026

    (단, DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  2. 손목에 감도록 이루어지며 압력을 가하도록 이루어진 커프;
    커프에 연결된 압력센서를 구비하여, 상기 커프의 압력신호와, 상기 압력신호에서 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하는 오실레이션 신호 검출부;
    피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부;
    피검자의 키를 몸무게로 나누어서 체질량지수(BMI)를 구하며, 오실레이션 신호 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 입력된 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하고 상기 오실로메트릭 혈압을 체질량지수(BMI)를 이용하여 보정하는 연산처리부;
    를 포함하여 이루어진 손목 혈압 측정 장치에 있어서,
    상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며,
    상기 오실로메트릭 수축기 혈압(SBP)을 보정한 수축기 혈압(SBPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00027

    (단, SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  3. 손목에 감도록 이루어지며 압력을 가하도록 이루어진 커프;
    커프에 연결된 압력센서를 구비하여, 상기 커프의 압력신호와, 상기 압력신호에서 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하는 오실레이션 신호 검출부;
    커프와 압력센서가 연결된 부위에 마이크로폰을 연결하여, 코르트코프음 신호를 검출하는 코르트코프음 검출부;
    오실레이션 신호 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하고, 상기 오실로메트릭 혈압을, 코르트코프음 검출부의 출력으로부터 A/D변환하여 수신된 코르트코프음 신호를 이용하여 보정하는 연산처리부;
    를 포함하여 이루어진 손목 혈압 측정 장치에 있어서,
    2개의 심전도 전극을 구비하여, 양손목에 장착되게 하거나 양손에 장착되게 하여 심전도를 검출하는 심전도 검출부;
    손목이나 손에 장착되게 위치된 LED와 광센서를 구비하여, 광용적맥파(PPG)를 검출하는 PPG 검출부;
    피검자의 정보로서, 나이, 성별, 키, 팔둘레, 몸무게를 저장하는 메모리부;
    를 더 구비하며,
    상기 연산처리부는, 오실로메트릭 혈압으로서 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을 구하며,
    상기 오실로메트릭 평균혈압(MAP)을 보정한 평균혈압(MAPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00028

    (단, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말하며, PTT는 맥파전달시간임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 연산처리부는,
    상기 오실로메트릭 이완기 혈압(DBP)을 보정한 이완기 혈압(DBPcomp)을
    Figure 112012073375215-pat00029

    (단, DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간임)
    에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  6. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산처리부는,
    상기 오실로메트릭 수축기 혈압(SBP)을 보정한 수축기 혈압(SBPcomp)을
    Figure 112012073375215-pat00030

    (단, SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수임)
    에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    연산처리부는,
    코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간인 Kmax-rip를 구하기 위해,
    각 주기별 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 중 최대 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 포인트인 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max)를 검출하고
    상기 최대 파워 스펙트럼 밀도의 포인트(K_max)를 기준으로 그 이전의 각 주기별 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 급격한 증가가 나타나는 지점인, 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)을 검출하고,
    르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간차를 검출하여 Kmax-rip를 구하는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    연산처리부는,
    각 주기에서 심전도 신호의 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하며,
    각 주기에서 PPG 신호의 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하여,
    각 주기에서 심전도 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구하여, 평균을 구하여, 맥파전달시간인 PTT를 구하는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정 장치.
  10. 손목에 감겨진 커프에 압력을 가하고, 압력센서를 구비하여 커프의 압력신호와, 압력변화에 따라 발생하는 진동 특성인 오실레이션 신호를 검출하고, 압력신호 및 오실레이션 신호로부터 오실로메트릭 혈압을 구하는 손목 혈압 측정방법에 있어서,
    오실레이션 신호의 각 주기에서 피크(최대값)를 검출하고, 오실레이션 신호의 각 주기마다의 밸리(최소값)를 검출하는, 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계;
    상기 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계 후, 오실레이션 신호에서 전의 피크(최대)와 연접되어 다음에 위치되는 밸리(최소)의 차이인 최대진폭을 검출하는, 오실레이션 최대진폭검출단계;
    상기 최대진폭검출단계 후, 스플라인 보간법을 사용하여 보간하며, 피팅선에 맞추어 피크값(첨두치값)을 조정하는, 진폭신호 보간 및 피팅단계;
    상기 진폭신호 보간 및 피팅단계에서 얻어진 피팅선 중 최대값을 검출하고, 상기 최대값을 갖는 최대진폭 포인트를 구하되, 상기 최대진폭 포인트에서의 압력 값을 MAP(오실로메트릭 평균 혈압)으로 검출하는, 최대진폭 포인트 검출단계;
    상기 최대진폭 포인트 검출단계에서 구한 최대진폭 포인트에서 앞으로(전방향으로) 상기 최대값 x 0.55 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 SBP(오실로메트릭 수축기 혈압)로 구하며, 최대진폭 포인트 검출단계에서 구한 최대진폭 포인트에서 뒤로(역방향으로) 상기 최대값 x 0.82 인 값을 가지는 지점의 압력 값을 DBP(오실로메트릭 이완기 혈압)로 구하는 특성비율 적용단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    커프와 압력센서가 연결된 부위에 마이크로폰을 연결하여, 코르트코프음 신호를 검출하고, 2개의 심전도 전극으로부터 손목의 심전도 신호를 검출하며, LED와 광센서를 구비하여 손목 또는 손의 광용적맥파(PPG)를 검출하여, 코르트코프음 신호, 심전도 신호, 광용적맥파(PPG) 신호를 이용하여, 오실로메트릭 수축기 혈압, 오실로메트릭 이완기 혈압, 오실로메트릭 평균혈압을, 보정하도록 이루어지되,
    코르트코프음 데이터를 읽어들이는 코르트코프음 배열 가져오기 단계;
    상기 코르트코프음 배열 가져오기 단계에서 읽어들인 코르트코프음 데이터에서, 상기 오실레이션 신호의 피크 및 밸리검출단계에서 구한 각 주기(각 비트)의 오실레이션 신호의 피크에 동기된 코르트코프음 값(코르트코프음의 진폭값)을 읽어 들이는 코르트코프음 비트 검출단계;
    상기 코르트코프음 비트 검출단계에서 구해진 각 주기의 피크에서의 코르트코프음 값의 데이터수가 2n인지를 판단하여, 데이터수가 2n이 아니라면 2n이 될때까지 0으로 채우는 데이터수 조정단계;
    상기 데이터수 조정단계의 결과로서, 데이터수가 2n인 코르트코프음 값의 데이터를 FFT하여 토탈 파워 스펙트럼 밀도(Total power spectral density)를 구하는, 토탈 PSD검출단계;
    상기 코르트코프음 배열 가져오기 단계에서 읽어들인 코르트코프음 데이터에서 각 주기(각 비트)별로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 구하는, 비트 당 PSD검출단계;
    상기 비트 당 PSD검출단계에서 구한 각 주기별 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 중 최대 PSD의 포인트(K_max)를 검출하는, 최대 PSD포인트검출단계;
    상기 비트 당 PSD검출단계에서 구한 각 주기(각 비트)별로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를, 상기 최대 PSD포인트검출단계에서 구한 최대 PSD포인트를 기준으로 전, 후로 나누는, 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계;
    상기 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계에서 구한 최대 PSD포인트 이전배열에서 최대 파워 스펙트럼 밀도(PSD) 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 급격한 증가가 나타나는 지점을 검출하는, 최대 PSD 증가 포인트 검출단계;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 최대 PSD 증가 포인트 검출단계에서 구한 PSD 증가가 가장 큰 포인트를 K_rip(rapidly increasing point)로 하는, K-rip시간 검출단계;
    상기 최대 PSD포인트검출단계에서 최대 PSD의 포인트(k-max)의 시간을 검출하는, 최대 PSD포인트 시간검출단계;
    상기 최대 PSD포인트 기준 배열 분리단계에서 구한 최대 PSD포인트 이후배열에서 최대 PSD 진폭의 70% 이하의 크기를 가지는 데이터 중에서 PSD의 급격한 감소가 나타나는 지점을 검출하는, 최대 PSD 감소 포인트 검출단계;
    상기 최대 PSD 증가 포인트 검출단계에서 구한 PSD 감소가 가장 큰 포인트를 K_rdp(rapidly decreasing point)로 하는 K-rdp시간 검출단계;
    상기 최대 PSD포인트검출단계에서 구한 최대 PSD의 포인트(K_max)로부터, 상기 K-rip시간 검출단계의 K_rip(rapidly increasing point)까지의 시간인 K_max-rip를 구하는 K_max-rip 검출단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    심전도 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하며, PPG 신호의 각 주기에서 피크인 지점(최대값을 가지는 지점)을 검출하는 ECG 및 PPG의 피크검출단계;
    상기 ECG 및 PPG의 피크검출단계에서 구한 각 주기에서 ECG 신호의 피크인 지점과 PPG 신호의 피크인 지점의 시간차를 구하여 PTT를 검하는 PTT검출단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 오실로메트릭 이완기 혈압(DBP)을 보정한 이완기 혈압(DBPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00014

    (단, DBP는 오실로메트릭 이완기혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 오실로메트릭 수축기 혈압(SBP)을 보정한 수축기 혈압(SBPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00015

    (단, SBP는 오실로메트릭 수축기혈압이며, Age는 사용자 정보 중 나이이며, Armc는 사용자 정보 중 팔둘레이며, BMI는 체질량지수임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 오실로메트릭 평균혈압(MAP)을 보정한 평균혈압(MAPcomp)은
    Figure 112012073375215-pat00016

    (단, MAP는 오실로메트릭 평균혈압이며, Sex는 사용자 정보 중 성별이며, Kmax-rip은 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최대증가점(K_rip)과 코르트코프음 파워 스펙트럼 밀도의 최고점(K_max) 사이의 시간을 말하며, PTT는 맥파전달시간임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 손목 혈압 측정방법.
KR1020110026622A 2011-03-24 2011-03-24 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치 KR101210828B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110026622A KR101210828B1 (ko) 2011-03-24 2011-03-24 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치
PCT/KR2011/002051 WO2012128407A1 (ko) 2011-03-24 2011-03-25 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110026622A KR101210828B1 (ko) 2011-03-24 2011-03-24 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120108575A KR20120108575A (ko) 2012-10-05
KR101210828B1 true KR101210828B1 (ko) 2012-12-11

Family

ID=46879535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110026622A KR101210828B1 (ko) 2011-03-24 2011-03-24 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101210828B1 (ko)
WO (1) WO2012128407A1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017010832A1 (ko) * 2015-07-14 2017-01-19 울산대학교 산학협력단 맥파 전달 시간을 이용한 수축기 혈압 산출 장치 및 그 방법
US10152574B2 (en) 2015-11-09 2018-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Signal feature extracting method and apparatus
KR20200022133A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022132A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022134A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022135A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
US10750960B2 (en) 2016-05-03 2020-08-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Passive arrythmias detection based on photoplethysmogram (PPG) inter-beat intervals and morphology
US11141073B2 (en) 2017-09-13 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2732759A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-21 Jerusalem College of Technology System and method of measurement of systolic blood pressure
KR101483756B1 (ko) * 2013-10-18 2015-01-16 상명대학교서울산학협력단 맥파 검출 방법
JP6530490B2 (ja) 2014-11-19 2019-06-12 ナイキ イノベイト シーブイ 取り外し可能なモジュールを備える運動バンド
US20170347895A1 (en) 2015-01-04 2017-12-07 Vita-Course Technologies Co.,Ltd System and method for health monitoring
CN204515353U (zh) 2015-03-31 2015-07-29 深圳市长桑技术有限公司 一种智能手表
FR3043539B1 (fr) * 2015-11-17 2017-11-24 Moreau Guillaume Dispositif et procede de mesure de rigidite arterielle d’un patient
WO2017099374A1 (ko) 2015-12-07 2017-06-15 삼성전자 주식회사 혈압 측정 장치 및 이를 이용한 혈압 측정 방법
WO2017146303A1 (ko) * 2016-02-25 2017-08-31 울산대학교 산학협력단 맥파전달시간을 이용한 혈액순환장애 진단 장치 및 이를 이용한 혈액순환장애 진단 방법
KR101814382B1 (ko) * 2016-08-05 2018-01-04 울산대학교 산학협력단 혈액 순환 장애 진단 장치 및 방법
KR102407094B1 (ko) 2017-07-25 2022-06-08 삼성전자주식회사 생체정보 측정 장치 및 방법
US11660053B2 (en) 2018-04-16 2023-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for monitoring bio-signal measuring condition, and apparatus and method for measuring bio-information
KR102215517B1 (ko) * 2019-04-16 2021-02-15 (주)이튜 Ppg를 이용한 초소형 혈압 측정 장치
KR102259285B1 (ko) * 2019-04-25 2021-06-01 서울대학교산학협력단 혈압 측정 장치 및 방법
CN113273961B (zh) * 2020-02-19 2024-05-24 钜怡智慧股份有限公司 活体检测装置及方法
KR102564546B1 (ko) 2021-03-19 2023-08-07 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
CN113040738B (zh) * 2021-03-29 2023-03-24 南京邮电大学 血压检测装置
KR102687782B1 (ko) * 2021-12-23 2024-07-23 삼성전자주식회사 혈압 추정 장치 및 방법과 혈압 추정을 위한 센서
KR102708131B1 (ko) * 2021-12-27 2024-09-20 주식회사 소소 에이치앤씨 생체신호를 이용한 혈압 측정 장치
WO2024015373A1 (en) * 2022-07-11 2024-01-18 University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education Device, system, and method for blood pressure measurement

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2405838A1 (en) * 2000-04-14 2001-10-25 Computerized Screening, Inc. Blood pressure measurement system
KR100638696B1 (ko) * 2004-12-17 2006-10-26 한양대학교 산학협력단 맥파전달시간과 신체특징 파라미터를 이용한 혈압 측정방법 및 장치
KR101042827B1 (ko) * 2008-10-16 2011-06-20 연세대학교 산학협력단 마우스형 다중 생체신호 측정장치
KR20100094059A (ko) * 2009-02-18 2010-08-26 전북대학교산학협력단 오실로메트릭 방법과 케이-음 방법을 동시에 적용하는 무선데이터 전송 자동혈압 측정 장치 및 방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017010832A1 (ko) * 2015-07-14 2017-01-19 울산대학교 산학협력단 맥파 전달 시간을 이용한 수축기 혈압 산출 장치 및 그 방법
US10152574B2 (en) 2015-11-09 2018-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Signal feature extracting method and apparatus
US10750960B2 (en) 2016-05-03 2020-08-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Passive arrythmias detection based on photoplethysmogram (PPG) inter-beat intervals and morphology
US11141073B2 (en) 2017-09-13 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method
KR20200022133A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022132A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022134A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR20200022135A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR102121729B1 (ko) * 2018-08-22 2020-06-11 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR102145433B1 (ko) * 2018-08-22 2020-08-18 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR102145434B1 (ko) * 2018-08-22 2020-08-18 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기
KR102145432B1 (ko) * 2018-08-22 2020-08-18 주식회사 셀바스헬스케어 심혈관 분석기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012128407A1 (ko) 2012-09-27
KR20120108575A (ko) 2012-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101210828B1 (ko) 다중 생체 신호 측정을 이용하여 손목혈압의 정확도를 향상시키는 방법 및 장치
US20220296176A1 (en) Processing biological data
US11298029B2 (en) Blood pressure measuring apparatus, blood pressure measuring method, electronic device, and computer readable storage medium
US20210244302A1 (en) Methods to estimate the blood pressure and the arterial stiffness based on photoplethysmographic (ppg) signals
US6120459A (en) Method and device for arterial blood pressure measurement
Ye et al. Estimation of systolic and diastolic pressure using the pulse transit time
EP3061391B1 (en) Apparatus and method for determining blood pressure
JP2006526460A5 (ko)
CN106413534A (zh) 连续血压测量装置、测量模型建立方法和系统
CN107106055B (zh) 一种提升血压测量效率的方法及血压测量装置
JP2007532207A (ja) 第２心音の成分に関する非侵襲性測定方法
JP5132003B2 (ja) 血圧推定装置及び血圧推定方法
Solem et al. Prediction of intradialytic hypotension using photoplethysmography
Shukla et al. Noninvasive cuffless blood pressure measurement by vascular transit time
Ibrahim et al. A novel method for pulse transit time estimation using wrist bio-impedance sensing based on a regression model
CN114145724A (zh) 基于ecg和ppg多生理特征参数动态监测血压的方法
CN108926334A (zh) 基于脉搏波的血压获取方法及其系统和装置
Tanaka et al. Accuracy assessment of a noninvasive device for monitoring beat-by-beat blood pressure in the radial artery using the volume-compensation method
CN106725394A (zh) 一种血压数据采集装置及方法
KR102272019B1 (ko) 혈압 측정 시스템 및 이를 이용한 혈압 측정 방법
Sakajiri et al. Non-contact capacitive ballistocardiogram measurements using in-bed fabric-sheet electrode for blood pressure estimation
CN114587307A (zh) 一种基于电容耦合电极的非接触血压检测仪及方法
Wang et al. An improved algorithm for noninvasive blood pressure measurement
Avbelj Morphological changes of pressure pulses in oscillometric non-invasive blood pressure measurements
US11529060B2 (en) Method for determining time delay between beat-to-beat blood pressure signal and pulse arrival time

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151207

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171128

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181205

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191204

Year of fee payment: 8