KR101337387B1 - 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법 - Google Patents

맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101337387B1
KR101337387B1 KR1020120120463A KR20120120463A KR101337387B1 KR 101337387 B1 KR101337387 B1 KR 101337387B1 KR 1020120120463 A KR1020120120463 A KR 1020120120463A KR 20120120463 A KR20120120463 A KR 20120120463A KR 101337387 B1 KR101337387 B1 KR 101337387B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
ppg
time
sensor
ecg
Prior art date
Application number
KR1020120120463A
Other languages
English (en)
Inventor
김민준
류준오
김영화
Original Assignee
(주)에이치쓰리시스템
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 (주)에이치쓰리시스템 filed Critical (주)에이치쓰리시스템
Priority to KR1020120120463A priority Critical patent/KR101337387B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101337387B1 publication Critical patent/KR101337387B1/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
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A61B5/02125—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave propagation time
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
    • A61B5/0006—ECG or EEG signals
    • 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
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

본 발명은 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법을 제공한다. 이 맥파전달시간 측정 방법은 인체에 장착되고 제1 가속도 센서 및 제1 시계를 포함하는 심전도(Electrocardiogram;ECG) 센서를 제공하는 단계, 인체에 장착되고 제2 가속도 센서 및 제2 시계를 포함하는 광용적 맥파(photoplethysmograph; PPG) 센서를 제공하는 단계, 상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서를 서로 충격하여 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형 및 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계; ECG 신호를 측정하고, 상기 ECG 신호를 측정한 제1 측정 시각을 저장하고, PPG 신호를 측정하고, 그리고 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각을 저장하는 단계, 상기 ECG 신호 및 상기 제1 측정 시각, 및 상기 PPG 신호 및 상기 제2 측정 시각 중에서 적어도 하나를 무선 전송하는 단계, 및 상기 ECG 신호, 상기 제1 측정 시각, 상기 PPG 신호, 및 상기 제2 측정 시각을 이용하여 PTT을 계산하는 단계를 포함한다.

Description

맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법{Pulse Transit Time Measuring Apparatus And Measuring Method of The Same}
본 발명의 맥파전달시간 측정 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 가속도 센서를 이용하여 심전도 신호와 광용적맥파 신호의 시각 동기화를 제공하는 맥파전달시간 측정 장치에 관한 것이다.
심장의 운동에 의하여 발생하는 맥파는 맥동성 압력 파형으로서 혈관계를 따라 전파되며, 속도는 혈압 및 혈관의 수축 정도의 영향을 받으며, 혈관 긴장도(vascular tone)에 비례하는 특성을 가지고 있다. 맥파전달속도(pulse wave velocity, PWV)를 측정하기 위하여, 동맥 경로 상의 거리를 알고 있는 두 지점의 맥파 발생 시간 차이를 측정한다. 맥파전달시간(pulse transit time,PTT)은 심전도 R파의 정점과 인체의 말초부위에서 측정한 맥파의 기준점 사이의 시간을 의미한다. 즉, 맥파전달시간은 맥동성 압력파가 대동맥 판막으로부터 말초 부위까지 전달되는 시간으로 정의하며, PWV와는 반비례 관계를 나타낸다. 따라서, 상기 PTT의 증가 또는 감소는 PWV의 감소 또는 증가를 반영하고 있으며, 심장에서 말초 동맥에 이르는 전 구간의 특성을 나타낸다고 할 수 있다. 또한 상기 PTT는 혈관 탄성도의 반대 개념인 유순도에 비례하며, 혈관의 거리, 혈관의 구경, 혈관 벽의 구조적 성질에 의존적인 특성을 나타낸다. 상기 PTT는 소정의 관계식에 의하여 피검자의 혈압을 제공할 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 무선 전송되는 심전도 신호와 PPG 신호의 시각 동기화를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 맥파전달시간 측정 방법은 인체에 장착되고 제1 가속도 센서 및 제1 시계를 포함하는 심전도(Electrocardiogram;ECG) 센서를 제공하는 단계; 인체에 장착되고 제2 가속도 센서 및 제2 시계를 포함하는 광용적 맥파(photoplethysmograph; PPG) 센서를 제공하는 단계; 상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서를 서로 충격하여 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형 및 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계; ECG 신호를 측정하고, 상기 ECG 신호를 측정한 제1 측정 시각을 저장하고, PPG 신호를 측정하고, 그리고 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각을 저장하는 단계; 상기 ECG 신호 및 상기 제1 측정 시각, 및 상기 PPG 신호 및 상기 제2 측정 시각 중에서 적어도 하나를 무선 전송하는 단계; 및 상기 ECG 신호, 상기 제1 측정 시각, 상기 PPG 신호, 및 상기 제2 측정 시각을 이용하여 PTT을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계는 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제1 가속도 신호를 생성하는 단계; 상기 고주파 성분이 제거된 제1 가속도 신호가 문턱 이상이면 최고값의 위치에서 제1 동기화 펄스를 생성하는 단계; 상기 제1 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제1 시계를 제1 기준 시각으로 설정하는 단계; 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제2 가속도 신호를 생성하는 단계; 상기 고주파 성분이 제거된 상기 제2 가속도 신호가 문턱값 이상이면 최고 값의 위치에서 제2 동기화 펄스를 생성하는 단계; 및 상기 제2 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제2 시계를 제2 기준 시각으로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 기준 시각과 상기 제2 기준 시각은 일정한 시간 간격을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 맥파전달시간 측정 장치는 인체에 장착되고 제1 가속도 센서 및 제1 시계를 포함하고, 심전도 신호 및 상기 심전도 신호의 측정 시각을 측정하여 무선 전송하는 심전도 센서; 인체에 장착되고 제2 가속도 센서 및 제2 시계를 포함하고, PPG 신호 및 상기 PPG 신호의 측정 시각을 측정하여 무선 전송하는 PPG 센서; 및 상기 심전도 센서 또는 상기 PPG 센서로부터 무선 전송된 상기 심전도 신호, 상기 심전도 신호를 측정한 제1 측정 시각, 상기 PPG 신호, 및 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각을 이용하여 PTT을 계산하는 PTT 처리부를 포함한다. 상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서가 서로 충격된 경우, 상기 심전도 센서는 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계의 시각을 상기 제2 시계의 시각과 동기화되도록 설정하고, 상기 PPG 센서는 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제2 시계의 시각을 상기 제1 시계의 시각과 동기화도록 설정한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 심전도 센서는 심전도 신호를 측정하는 전극; 상기 심전도 신호를 처리하는 제1 필터 및 증폭부; 상기 필터 및 증폭부의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 디지털 변환부; 제1 가속도 센서의 제1 가속도 신호를 처리하는 제1 필터부; 상기 제1 필터부의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제1 동기화 펄스를 생성하는 제1 펄스 발생부; 시각을 산출하는 제1 시계부; 수신된 신호를 무선으로 전송하는 제1 무선 송수신부; 및 상기 제1 동기화 펄스를 수신하여 상기 제1 시계부의 시각을 재설정하고, 상기 제1 디지털 변환부로부터 제공받은 상기 심전도 신호 및 상기 제1 시계부로부터 제공받은 상기 심전도 신호의 심전도 측정 시각을 상기 제1 무선 송수신부에 제공하는 제1 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 PPG 센서는 PPG 신호를 측정하는 광학부; 상기 PPG 신호를 처리하는 제2 필터 및 증폭부; 상기 제2 필터 및 증폭부의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 디지털 변환부; 제2 가속도 센서의 제2 가속도 신호를 처리하는 제2 필터부; 상기 제2 필터부의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제2 동기화 펄스를 생성하는 제2 펄스 발생부; 시각을 산출하는 제2 시계부; 수신된 신호를 무선으로 전송하는 제2 무선 송수신부; 및 상기 제2 동기화 펄스를 수신하여 상기 제2 시계부의 시각을 설정하고, 상기 제2 디지털 변환부로부터 제공받은 상기 PPG 신호 및 상기 제2 시계부로부터 제공받은 상기 PPG 신호의 PPG 측정 시각을 상기 제2 무선 송수신부에 제공하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 펄스 발생부의 제1 동기화 신호는 입력신호가 문턱 전압 이상인 경우 상기 입력 신호의 피크 위치에서 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제2 펄스 발생부의 제2 동기화 신호는 입력신호가 문턱 전압 이상인 경우 상기 입력 신호의 피크 위치에서 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제1 시계의 설정된 시각과 상기 제2 시계의 설정된 시각은 일정한 차이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 전송되는 심전도 신호와 PPG 신호는 가속도 센서를 이용하여 시각 동기화가 이루진다. 이에 따라, 피검자의 PPT이 정확히 측정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파전달시간 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 맥파전달시간 측정 장치를 설명하는 블록도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 맥파전달시간 측정 장치는 심전도 센서, PPG 센서, 및 PTT 처리부를 포함한다.
도 3은 도 2의 가속도 센서의 출력 신호 및 펄스 발생기의 출력 신호를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 PPT 처리부의 ECG 신호와 PPT 신호를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 맥파전달시간 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
최근 심전도(Electrocardiogram;ECG)의 R파와 광용적맥파( Photoplethysmography;PPG)의 기준위치 사이의 지연시간을 이용한 맥파전달시간( Pulse Transit Time;PTT)를 이용하여 혈압을 비침습적이면서 연속적으로 측정하는 방법이 연구되고 있다.상기 광용적맥파( Photoplethysmography;PPG)의 기준위치는 피크의 위치일 수 있다.
통상적으로, ECG 신호와 PPG 신호는 유선으로 PTT 측정부에 제공된다. 이에 따라, 상기 PTT 측정부는 동시에 측정된 ECG 신호와 PPG 신호를 이용하여, 상기 PTT를 구한다. 상기 ECG 신호와 상기 PPG 신호가 유선으로 수신하는 경우, 상기 ECG 신호와 상기 PPG 신호의 동시성은 문제되지 않는다. 그러나, 유선 통신은 피검자의 불괘감을 유발할 수 있다.
한편, 상기 ECG 신호와 상기 PPG 신호 중에서 적어도 하나가 상기 PTT 측정부에 무선으로 전송되는 경우, 상기 ECG 신호의 측정 시각과 상기 PPG 신호의 측정시각은 서로 동기화되어 있지 않다. 따라서, 상기 ECG 신호와 상기 PPG 신호의 측정 시각 동기화 방법이 요구된다. 즉, 상기 ECG 신호를 측정하는 ECG 센서와 상기 PPG 신호를 계측하는 PPG 센서는 동일한 시간대에 데이터 측정을 요구한다. 또는, ECG 신호의 측정 시각과 상기 PPG 신호의 측정 시각의 차이가 알려져야 한다.
그러나, 블루투스와 같은 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network;WPAN)는 통신 장치 사이에 시각 동기화가 이루어져 있지 않다. 따라서, 수신기는 전송된 데이터의 수신 시각만을 알 수 있으며, 송신기가 보내는 데이터의 측정 시각을 알 수 없다. 무선 개인 영역 네트워크는 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), 및 UWB(Ultra Wide-band) 등일 수 있다.
본 발명에 따르면, ECG 센서와 PPG 센서의 시각 동기화를 위하여, 상기 ECG 센서 및 상기 PPG 센서는 각각 가속도 센서를 포함하고, 상기 ECG 센서와 상기 PPG 센서는 서로 충격된다. 각각의 가속도 센서는 서로 충격된 순간을 감지한다. 상기 ECG 센서와 상기 PPG 센서는 상기 충격된 시각을 기준으로 서로 동기화된다. 이에 따라, PPT 값이 산출될 수 있다. 상기 가속도 센서는 저비용이며, 소형이다. 따라서, 종래의 ECG 센서의 구조 및 종래의 PPG 센서의 구조를 크게 변형하지 않고, 낮은 가격으로, 상기 가속도 센서는 상기 ECG 센서 또는 상기 PPT 센서에 장착될 수 있다. 따라서, 무선 PPT 측정 장치가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파전달시간 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 맥파전달시간 측정 장치를 설명하는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 맥파전달시간 측정 장치는 심전도 센서, PPG 센서, 및 PTT 처리부를 포함한다.
도 3은 도 2의 가속도 센서의 출력 신호 및 펄스 발생기의 출력 신호를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 PPT 처리부의 ECG 신호와 PPT 신호를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 맥파전달시간 측정 장치(100)는 심전도 센서(110), PPG 센서(120), 및 PPT 처리부(130)를 포함한다.
상기 심전도 센서(110)는 인체에 장착되고 제1 가속도 센서(116) 및 제1 시계(115)를 포함하고, ECG 신호(S1) 및 상기 ECG 신호의 측정 시각(RT1)을 측정하여 무선 전송한다. 상기 심전도 센서(110)은 심장 주위, 팔 또는 다리에 장착될 수 있다.
상기 PPG 센서(120)는 인체에 장착되고 제2 가속도 센서(126) 및 제2 시계(125)를 포함하고, PPG 신호(S2) 및 상기 PPG 신호의 측정 시각(RT2)을 무선 전송한다. 상기 PPG 센서(120)는 손가락, 발가락, 또는 귀 등에 장착될 수 있다.
상기 PTT 처리부(130)는 상기 심전도 센서(110) 및 상기 PPG 센서(120)로부터 무선 전송된 상기 ECG 신호(S1), 상기 ECG 신호를 측정한 제1 측정 시각(RT1), 상기 PPG 신호(S2), 및 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각(RT2)을 이용하여 PTT을 계산한다.
상기 심전도 센서(110)와 상기 PPG 센서(120)가 서로 충격된 경우, 상기 심전도 센서(110)는 상기 제1 가속도 센서(116)의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계(115)를 상기 제2 시계(125)와 동기화되도록 설정한다. 상기 PPG 센서(120)는 상기 제2 가속도 센서(126)의 출력 파형을 분석하여 상기 제2 시계(125)를 상기 제1 시계(115)와 동기화도록 설정한다.
피검자는 검진 위하여, 손가락에 상기 PPG 센서(120)를 착용한다. 또한, 피검자는 가슴 주위에 상기 심전도 센서(110)를 착용한다. 상기 심전도 센서(110)는 제1 시계(115)를 가지고 있으며, 상기 PPG 센서(120)는 제2 시계(125)를 가지고 있다. 그러나, 상기 제1 시계(115)의 시각은 상기 제2 시계(125)의 시각과 동일하지 않다. 따라서, PTT 측정을 위하여, 상기 제1 시계(115)의 시각과 상기 제2 시계(125)의 시각은 서로 동기화되어여 한다. 만약, 시각이 서로 동기화되기 않으면, 무선 통신을 통하여 획득된 상기 ECG 신호(S1)와 상기 PPG 신호(S2)는 동시성을 잃어버린다.
본 발명에 따르면, 상기 심전도 센서(110)와 상기 PPG 센서(120)의 시각 동기화를 위하여, 상기 심전도 센서(110)는 상기 PPG 센서(120)와 충격된다. 상기 제1 가속도 센서(116)는 충격에 의한 제1 가속도 신호(AS1)를 출력한다. 상기 제1 가속도 신호(AS1)의 고주파 성분은 제1 필터부(117)를 통하여 제거된다. 상기 제1 가속도 센서(116)는 3축 가속도 센서일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 가속도 센서(116)는 서로 직교하는 축 방향의 3 개의 제1 가속도 신호(X1,Y1,Z1)를 출력할 수 있다.
제1 펄스 발생부(118)는 상기 제1 필터부(117)의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제1 동기화 펄스(PS1)를 생성한다. 상기 제1 펄스 발생부(118)는 상기 고주파 성분이 제거된 제1 가속도 신호(AS1)가 문턱값(TH1) 이상이면 최고값의 위치(t1)에서 제1 동기화 펄스(PS1)를 발생시킨다. 구체적으로, z축 방향의 가속도 신호(Z1)가 상기 문턱값(TH1) 이상을 가지는 경우, 상기 z축 방향의 가속도 신호(Z1)를 미분 처리하여 최고값의 위치는 찾아질 수 있다.
상기 PPG 센서(120)는 제2 가속도 센서(126)를 포함한다. 상기 제2 가속도 센서(126)는 충격에 의한 제2 가속도 신호(AS2)를 출력한다. 상기 제2 가속도 신호의 고주파 성분은 제2 필터부(127)를 통하여 제거된다. 상기 제2 가속도 센서(126)는 3축 가속도 센서일 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 가속도 센서(126)는 서로 직교하는 축 방향의 3 개의 제2 가속도 신호(X2,Y2,Z2)를 출력할 수 있다.
상기 제2 펄스 발생부(128)는 상기 제2 필터부(127)의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제2 동기화 펄스(PS2)를 생성한다. 상기 제2 펄스 발생부(128)는 상기 고주파 성분이 제거된 제2 가속도 신호(AS2)가 문턱값(TH2) 이상이면 최고값의 위치(t2)에서 제2 동기화 펄스(PS2)를 발생시킨다. 구체적으로, x축 방향의 가속도 신호(X2)가 상기 문턱값(TH2) 이상을 가지는 경우, 상기 x축 방향의 가속도 신호(X2)를 미분 처리하여 최고값의 위치는 찾아질 수 있다.
상기 제1 동기화 펄스(PS1)가 발생한 제1 기준 시각(t1)과 상기 제2 동기화 펄스(PS2)가 발생한 제2 기준 시각(t2) 사이의 차이(t1-t2)는 일정한 시간 차이(time difference)을 가진다. 상기 시간 차이(Dt)는 반복적인 측정 결과 10 밀리초(msec) 이하 일 수 있다. 상기 시간 차이(Dt)는 반복적인 실험을 통한 평균값일 수 있다.
상기 제1 펄스 신호(PS1)는 제1 제어부(114)에 제공되고, 상기 제1 제어부(114)는 상기 제1 시계부(115)의 시각을 설정한다. 상기 제2 펄스 신호(PS2)는 제2 제어부(124)에 제공되고, 상기 제2 제어부(124)는 상기 제2 시계부(125)의 시각을 설정한다.
제1 시계(115)는 상기 제1 동기화 펄스(PS1)가 발생한 시각(t1)에 기초하여 제1 기준 시각을 설정한다. 또한, 제2 시계(125)는 상기 제2 동기화 펄스(PS2)가 발생한 시각(t2)을 기준으로 하여 제2 기준 시각을 설정한다. 상기 제1 기준 시각은 상기 제2 기준 시각에 상기 시간 차이(Dt)를 더한 값일 수 있다. 따라서, 상기 제1 시계와 상기 제2 시계는 서로 시각 동기화가 된다. 상기 시각 동기화는 피검자가 검진을 할 때마다 수행되는 것이 바람직하다.
상기 심전도 센서(110)의 제1 무선 송수신부(119)는 상기 PTT 처리부(130)로부터 측정 개시 신호를 수신한다. 이에 따라, 상기 제1 제어부(114)는 전극(111)으로부터 ECG 신호를 제공받아 상기 제1 무선 송수신부(119)를 통하여 상기 ECG 신호 및 상기 ECG 신호를 측정한 측정 시각(RT1)을 PTT 처리부에 전송한다.
상기 심전도 센서(110)는 ECG 신호를 측정하는 전극(111), 상기 ECG 신호를 처리하는 제1 필터 및 증폭부(112), 상기 필터 및 증폭부(112)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 디지털 변환부(113)를 포함한다.
상기 전극(111)의 출력 신호는 상기 제1 필터 및 증폭부(112)에 제공된다. 상기 제1 필터 및 증폭부(112)는 입력 신호를 차동 증폭하고 불필요한 주파수 성분을 제거하여 출력한다. 상기 제1 필터 및 증폭부(112)의 출력신호는 제1 디지털 변환부(113)에 제공된다. 상기 제1 디지털 변환부(113)는 아날로그 형태의 입력 신호를 디지털 변환하여 상기 제1 제어부(114)에 제공한다. 상기 제1 디지털 변환부(113)는 상기 측정 개시 신호를 트리거 신호로 하여 소정의 샘플링 주파수로 연속적으로 수 초 동안 샘플링할 수 있다. 상기 샘플링 주파수는 수십 Hz 이상일 수 있다. 상기 샘플링 주파수는 수십 Hz 내지 수백 Hz가 바람직할 수 있다.
상기 제1 제어부(114)는 상기 측정 개시 신호를 상기 제1 디지털 변환부에 제공하고, 디지털 변환된 ECG 신호를 제공받는다. 또한, 상기 제1 제어부(114)는 상기 제1 시계(115)에 상기 측정 개시 신호를 제공하고, ECG 측정 시각(RT1)을 제공받는다. 상기 제1 제어부(114)는 상기 ECG 측정 시각과 ECG 신호를 상기 제1 무선 송수신부(119)에 제공한다.
상기 제1 무선 송수신부(119)는 상기 ECG 측정 시각(RT1)과 ECG 신호를 패킷화하여 무선으로 전송한다. 상기 제1 무선 송수신부(119)는 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), 또는 UWB(Ultra Wide-band) 등일 수 있다.
상기 PPT 센서(120)의 제2 무선 송수신부(129)는 상기 PTT 처리부(130)로부터 측정 개시 신호를 수신한다. 이에 따라, 상기 제2 제어부(124)는 광학부(121)로부터 PPG 신호를 제공받아 상기 제2 무선 송수신부(129)를 통하여 상기 PPG 신호 및 상기 PPG 신호를 측정한 측정 시각(RT2)을 PTT 처리부에 전송한다.
상기 PPG 센서(120)는 PPG 신호를 측정하는 광학부(121), 상기 PPG 신호를 처리하는 제2 필터 및 증폭부(122), 상기 제2 필터 및 증폭부(122)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 디지털 변환부(123)를 포함한다.
상기 광학부(121)는 광원과 광센서를 포함한다. 상기 광학부는 인체의 피부를 통과한 광을 수신하는 투과형 또는 인체의 피부에서 반사된 광을 수신하는 반사형일 수 있다.
상기 광학부(121)의 출력 신호는 제2 필터 및 증폭부(122)에 제공된다. 상기 제2 필터 및 증폭부(122)는 입력 신호를 증폭하고 불필요한 주파수 성분을 제거하여 출력한다. 상기 제2 필터 및 증폭부(122)의 출력신호는 제2 디지털 변환부(123)에 제공된다. 상기 제2 디지털 변환부(123)는 아날로그 형태의 입력 신호를 디지털 변환하여 제2 제어부(124)에 제공한다.
상기 제2 제어부(124)는 상기 측정 개시 신호를 상기 제2 디지털 변환부(123)에 제공하여 디지털 변환된 PPG 신호(S2)를 제공받는다. 또한, 상기 제2 제어부(124)는 상기 제2 시계(125)에 상기 측정 개시 신호를 제공하고 PPG 측정 시각(RT2)을 제공받는다. 상기 제2 제어부(124)는 상기 PPG 측정 시각(RT2)과 PPG 신호(S2)를 상기 제2 무선 송수신부(129)에 제공한다.
상기 제2 무선 송수신부(129)는 상기 PPG 측정 시각(RT2)과 PPG 신호(S2)를 패킷화하여 무선으로 전송한다. 상기 제2 무선 송수신부(129)는 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), 및 UWB(Ultra Wide-band) 등일 수 있다.
PTT 처리부(130)는 무선 송수신부(131), 제어부(132), PPT 산출부(133), 표시부(134), 및 저장부(135)를 포함한다. 상기 무선 송수신부(131)는 상기 제1 무선 송수신부(119)로부터 상기 ECG 측정 시각(RT1)과 ECG 신호를 수신한다. 또한, 상기 무선 송수신부(130)는 상기 제2 무선 송수신부(129)로터 상기 PPG 측정 시각(RT2)과 PPG 신호를 수신한다. 상기 무선 송수신부(129)는 상기 ECG 측정 시각(RT1), 상기 ECG 신호, 상기 PPG 측정 시각(RT2), 및 상기 PPG 신호를 제어부(132)를 통하여 PPT 산출부(133) 및 저장부(135)에 제공한다.
상기 PPT 산출부(133)는 상기 ECG 신호에서 ECG 정보(P, Q, R, S, T에 상응하는 시각 정보)를 생성한다. 또한, 상기 PPT 산출부(133)는 상기 PPG 신호에서 PPG 정보(S,P,T, D에 상응하는 시각 정보)를 생성한다. 이에 따라, P 위치의 PPT 정보와 R위치의 ECG 정보의 차이는 PTT일 수 있다. 즉, 상기 PTT 산출부(133)는 상기 ECG 정보와 PPG 정보를 이용하여 PPT 값을 산출한다. 구체적으로, 상기 ECG 신호의 R파와 상기 PPG 신호의 최대값(peak) 사이의 시각 차이가 산출된다. 산출된 PTT와 혈압과 관계식에 의하여, 피검자의 혈압이 측정된다.
상기 PPT 처리부(133)는 이동통신 단말기, PDA(personal digital assistant), 또는 컴퓨터일 수 있다.
본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 상기 심전도 신호 및 상기 PPT 신호 중에서 하나는 유선으로 전송되고, 다른 하나는 무선으로 전송될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 상기 PTT 처리부는 상기 심전도 센서 또는 상기 PPT 센서와 일체형으로 형성될 수 있다. 따라서, 중복되는 부품은 공유할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 맥파전달시간 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 심전도(Electrocardiogram;ECG) 센서(110)는 인체의 심장 주위에 장착되고, 제1 가속도 센서(116) 및 제1 시계(115)를 포함한다(S110).
광용적 맥파(photoplethysmograph; PPG) 센서(120)는 인체의 손가락 주위에 장착되고 제2 가속도 센서(126) 및 제2 시계(125)를 포함한다(S120).
상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서를 서로 충격하여 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형 및 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화가 수행된다(S130).
상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계(S130)는 아래의 순서로 수행될 수 있다. 상기 제1 가속도 센서(116)의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제1 가속도 신호(AS1)가 생성된다. 이어서, 상기 고주파 성분이 제거된 제1 가속도 신호(AS1)가 문턱값(TH1) 이상이면 최고값의 위치에서 제1 동기화 펄스를 생성한다(S132,S134). 상기 제1 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제1 시계를 제1 기준 시각(t1)으로 설정한다(S134). 상기 제2 가속도 센서(126)의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제2 가속도 신호(AS2)를 생성한다. 상기 고주파 성분이 제거된 상기 제2 가속도 신호(AS2)가 문턱값(TH2) 이상이면 최고값의 위치에서 제2 동기화 펄스를 생성한다(S132,S134). 상기 제2 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제2 시계를 제2 기준 시각(t2)으로 설정한다(S138). 상기 제1 기준 시각(t1)과 상기 제2 기준 시각(t2)은 일정한 시간 간격(Dt)을 가진다.
PPT 처리부(130)로 부터 측정 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 심전도 센서(110)는 ECG 신호를 측정하고, 상기 ECG 신호를 측정하는 제1 측정 시각(RT1)을 저장한다(S142, S144). PPT 처리부(130)로 부터 측정 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 PPT 센서부(120)는 PPG 신호를 측정하고, 그리고 상기 PPG 신호를 측정하는 제2 측정 시각(RT2)을 저장한다(S142, S146).
제1 무선 송수신부(119)는 상기 ECG 신호 및 상기 제1 측정 시각(RT1)을 무선 전송한다(S152). 상기 제2 무선 송수신부(129)는 상기 PPG 신호 및 상기 제2 측정 시각(RT2)를 무선 전송한다(S154).
PTT 처리부는 상기 ECG 신호, 상기 제1 측정 시각(RT1), 상기 PPG 신호, 및 상기 제2 측정 시각(RT2)을 이용하여 PTT을 계산한다(S160).
이어서, 상기 PPT 처리부는 PTT를 이용하여 혈압을 산출할 수 있다(S170).
110: ECG 센서부 116: 가속도 센서
117: 필터부 118 : 펄스 발생부
120: PPG 센서부 126: 가속도 센서
127: 필터부 128: 펄스 발생부
130: PPT 처리부

Claims (9)

  1. 인체에 장착되고 제1 가속도 센서 및 제1 시계를 포함하는 심전도(Electrocardiogram;ECG) 센서를 제공하는 단계;
    인체에 장착되고 제2 가속도 센서 및 제2 시계를 포함하는 광용적 맥파(photoplethysmograph; PPG) 센서를 제공하는 단계;
    상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서를 서로 충격하여 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형 및 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계;
    ECG 신호를 측정하고, 상기 ECG 신호를 측정한 제1 측정 시각을 저장하고, PPG 신호를 측정하고, 그리고 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각을 저장하는 단계;
    상기 ECG 신호 및 상기 제1 측정 시각, 및 상기 PPG 신호 및 상기 제2 측정 시각 중에서 적어도 하나를 무선 전송하는 단계; 및
    상기 ECG 신호, 상기 제1 측정 시각, 상기 PPG 신호, 및 상기 제2 측정 시각을 이용하여 PTT을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 시계 및 상기 제2 시계를 서로 시각 동기화하는 단계는:
    상기 제1 가속도 센서의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제1 가속도 신호를 생성하는 단계;
    상기 고주파 성분이 제거된 제1 가속도 신호가 문턱 이상이면 최고값의 위치에서 제1 동기화 펄스를 생성하는 단계;
    상기 제1 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제1 시계를 제1 기준 시각으로 설정하는 단계;
    상기 제2 가속도 센서의 출력 파형에서 고주파 성분을 제거하여 제2 가속도 신호를 생성하는 단계;
    상기 고주파 성분이 제거된 상기 제2 가속도 신호가 문턱값 이상이면 최고 값의 위치에서 제2 동기화 펄스를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 동기화 펄스가 발생한 경우 상기 제2 시계를 제2 기준 시각으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 기준 시각과 상기 제2 기준 시각은 일정한 시간 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 방법.
  4. 인체에 장착되고 제1 가속도 센서 및 제1 시계를 포함하고, 심전도 신호 및 상기 심전도 신호의 측정 시각을 측정하여 무선 전송하는 심전도 센서;
    인체에 장착되고 제2 가속도 센서 및 제2 시계를 포함하고, PPG 신호 및 상기 PPG 신호의 측정 시각을 측정하여 무선 전송하는 PPG 센서; 및
    상기 심전도 센서 또는 상기 PPG 센서로부터 무선 전송된 상기 심전도 신호, 상기 심전도 신호를 측정한 제1 측정 시각, 상기 PPG 신호, 및 상기 PPG 신호를 측정한 제2 측정 시각을 이용하여 PTT을 계산하는 PTT 처리부를 포함하고,
    상기 심전도 센서와 상기 PPG 센서가 서로 충격된 경우, 상기 심전도 센서는 상기 제1 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제1 시계의 시각을 상기 제2 시계의 시각과 동기화되도록 설정하고, 상기 PPG 센서는 상기 제2 가속도 센서의 출력 파형을 분석하여 상기 제2 시계의 시각을 상기 제1 시계의 시각과 동기화도록 설정하는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 심전도 센서는:
    심전도 신호를 측정하는 전극;
    상기 심전도 신호를 처리하는 제1 필터 및 증폭부;
    상기 필터 및 증폭부의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 디지털 변환부;
    제1 가속도 센서의 제1 가속도 신호를 처리하는 제1 필터부;
    상기 제1 필터부의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제1 동기화 펄스를 생성하는 제1 펄스 발생부;
    시각을 산출하는 제1 시계부;
    수신된 신호를 무선으로 전송하는 제1 무선 송수신부; 및
    상기 제1 동기화 펄스를 수신하여 상기 제1 시계부의 시각을 재설정하고, 상기 제1 디지털 변환부로부터 제공받은 상기 심전도 신호 및 상기 제1 시계부로부터 제공받은 상기 심전도 신호의 심전도 측정 시각을 상기 제1 무선 송수신부에 제공하는 제1 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 PPG 센서는:
    PPG 신호를 측정하는 광학부;
    상기 PPG 신호를 처리하는 제2 필터 및 증폭부;
    상기 제2 필터 및 증폭부의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 디지털 변환부;
    제2 가속도 센서의 제2 가속도 신호를 처리하는 제2 필터부;
    상기 제2 필터부의 출력 신호에서 피크 위치를 검출하여 제2 동기화 펄스를 생성하는 제2 펄스 발생부;
    시각을 산출하는 제2 시계부;
    수신된 신호를 무선으로 전송하는 제2 무선 송수신부; 및
    상기 제2 동기화 펄스를 수신하여 상기 제2 시계부의 시각을 설정하고, 상기 제2 디지털 변환부로부터 제공받은 상기 PPG 신호 및 상기 제2 시계부로부터 제공받은 상기 PPG 신호의 PPG 측정 시각을 상기 제2 무선 송수신부에 제공하는 제2 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 펄스 발생부의 제1 동기화 신호는 입력신호가 문턱 전압 이상인 경우 상기 입력 신호의 피크 위치에서 생성되는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 펄스 발생부의 제2 동기화 신호는 입력신호가 문턱 전압 이상인 경우 상기 입력 신호의 피크 위치에서 생성되는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 시계의 설정된 시각과 상기 제2 시계의 설정된 시각은 일정한 차이를 가지는 것을 특징으로 하는 맥파전달시간 측정 장치.
KR1020120120463A 2012-10-29 2012-10-29 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법 KR101337387B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120120463A KR101337387B1 (ko) 2012-10-29 2012-10-29 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120120463A KR101337387B1 (ko) 2012-10-29 2012-10-29 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101337387B1 true KR101337387B1 (ko) 2013-12-16

Family

ID=49987376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120120463A KR101337387B1 (ko) 2012-10-29 2012-10-29 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101337387B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015129949A1 (ko) * 2014-02-28 2015-09-03 삼성전자 주식회사 모바일 디바이스의 맥파 전달 속도 차이 측정 방법 및 장치
WO2015193551A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Medieta Oy Method, device and arrangement for determining pulse transit time
JP2017104326A (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 日本電信電話株式会社 脈波伝播時間変化推定方法、脈波伝播時間変化推定装置、及びプログラム
CN107735019A (zh) * 2015-06-30 2018-02-23 皇家飞利浦有限公司 利用多个ppg传感器的传感器系统和方法
US10164725B2 (en) 2015-09-15 2018-12-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of measuring time difference between detection times, and device for performing the method
KR20190100527A (ko) * 2018-02-08 2019-08-29 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015129949A1 (ko) * 2014-02-28 2015-09-03 삼성전자 주식회사 모바일 디바이스의 맥파 전달 속도 차이 측정 방법 및 장치
WO2015193551A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Medieta Oy Method, device and arrangement for determining pulse transit time
US10827934B2 (en) 2014-06-18 2020-11-10 Nokia Technologies Oy Method, device and arrangement for determining pulse transit time
CN107735019A (zh) * 2015-06-30 2018-02-23 皇家飞利浦有限公司 利用多个ppg传感器的传感器系统和方法
CN107735019B (zh) * 2015-06-30 2021-03-05 皇家飞利浦有限公司 利用多个ppg传感器的传感器系统和方法
US10164725B2 (en) 2015-09-15 2018-12-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of measuring time difference between detection times, and device for performing the method
JP2017104326A (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 日本電信電話株式会社 脈波伝播時間変化推定方法、脈波伝播時間変化推定装置、及びプログラム
KR20190100527A (ko) * 2018-02-08 2019-08-29 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
CN111630473A (zh) * 2018-02-08 2020-09-04 三星电子株式会社 电子设备及其控制方法
EP3696649A4 (en) * 2018-02-08 2020-12-23 Samsung Electronics Co., Ltd. ELECTRONIC DEVICE AND CONTROL PROCEDURE FOR IT
KR102608633B1 (ko) * 2018-02-08 2023-12-04 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
CN111630473B (zh) * 2018-02-08 2024-03-29 三星电子株式会社 电子设备及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101337387B1 (ko) 맥파전달시간 측정 장치 및 맥파전달시간 측정 방법
JP5891307B2 (ja) 生体信号計測装置、および、生体信号計測システム
TWI538660B (zh) 心跳偵測模組及其偵測、去噪方法
US10827934B2 (en) Method, device and arrangement for determining pulse transit time
US11160466B2 (en) Heart rate correction for relative activity strain
CN114224317A (zh) 识别受试者的运动的系统和方法
US20190029539A1 (en) Physical sign detecting earphone and physical sign detecting method
US20150342481A1 (en) Motion compensation for optical heart rate sensors
JP2005102959A (ja) 脈波検出器及びこれを使用した脈波検出装置
KR102023991B1 (ko) 생체 신호 전송기, 생체 신호 수신기, 및 생체 신호 송수신 방법
CN108113706A (zh) 一种基于音频信号的心率监测方法、装置及系统
CN103845046A (zh) 生物信息测量装置和系统、生物信息测量方法及程序
WO2011156374A2 (en) Heart monitoring device usable with a smartphone or computer
JP5742520B2 (ja) 生体情報処理装置及び生体情報処理方法
US20190365244A1 (en) Non-contact pulse transit time measurement system and non-contact vital sign sensing device thereof
US10039458B2 (en) Pulsation detector
WO2014195578A1 (en) Blood pressure measurement device
CN107592669A (zh) 无线网络内的时钟同步
CN108289621A (zh) 一种可穿戴设备测量血压的方法及装置
KR20150044311A (ko) 심전도 신호를 이용한 동기신호 생성 방법 및 장치
WO2015115114A1 (ja) 血圧測定システムおよび脈波センサ
KR20170032620A (ko) 검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치
KR101571500B1 (ko) 펄스 신호의 대역폭을 이용한 생체 신호 측정 장치, 및 그를 포함하는 사용자 모니터링 시스템
JP2013094222A (ja) うっ血判定装置、脈波測定装置及びうっ血判定方法
JP6642055B2 (ja) センサ情報処理装置、センサユニット、及び、センサ情報処理プログラム

Legal Events

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

Payment date: 20161114

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171121

Year of fee payment: 5