KR101577342B1 - 혈압 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈압 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 혈압 측정 장치는 복수 개의 센서들을 포함하는 센싱부에서 피검 부위의 맥파를 감지하고, 선택부는 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호에 기초하여 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하고, 혈압 추정부는 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 피검 부위 내부의 혈압을 추정한다.

Description

혈압 측정 장치 및 방법{The Apparatus and Method for measuring blood pressure}
본 발명의 적어도 하나의 실시예는 혈압을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
혈압은 개인의 건강 상태를 파악하는 하나의 척도로 사용되고 있으며, 혈압을 측정할 수 있는 혈압 측정 장치는 의료기관 및 가정에서 흔히 사용된다. 미국 식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)은 혈압 측정 장치의 승인 기준으로 미국 선진의료기구협회(Association for the Advancement of Medical Instrumentation, AAMI)에서 요구하는 규격 기준을 만족할 것을 요구한다. 미국 선진의료기구협회가 발행하는 ANSI/AAMI SP10은 혈압 측정 장치의 표시사항, 안전성 및 성능 요구조건의 기준을 제시하고 있다. 혈압 측정 장치는 혈압을 측정하기 위하여 동맥혈이 지나는 부위에 혈액의 흐름이 멎도록 가압을 한 후 천천히 가압하는 압력을 줄이면서 최초 맥박 소리가 들리는 순간의 압력을 수축기 혈압, 맥박 소리가 사라지는 순간의 압력을 이완기 혈압이라 한다. 디지털 혈압기는 가압을 해 주면서 측정한 압력에 대한 파형을 검출하여 혈압을 산출한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 혈압을 측정하기 위하여 복수 개의 센서들 각각에서 감지된 피검 부위의 맥파를 분석하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 또한, 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재한 수 있다. 이것은 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자들이라면 아래의 기재로부터 명확하게 이해할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 혈압 측정 장치는 피검 부위의 맥파를 감지하는 복수 개의 센서들을 포함하는 센싱부; 상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 선택부; 및 상기 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 상기 피검 부위 내부의 혈압을 추정하는 혈압 추정부를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 혈압 측정 방법은 복수 개의 센서들에서 피검 부위의 맥파를 감지하는 단계; 상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 상기 피 검 부위 내부의 혈압을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 혈압 측정 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기된 바에 따르면, 가압 수단에 부착된 센싱부의 복수 개의 센서들 각각에서 감지된 맥파를 분석함으로써 측정 부위 혈관의 실제 맥파와 가장 근접한 맥파를 찾을 수 있고, 이 맥파를 이용하여 혈압을 측정하므로 혈압 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)의 구성도이다. 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)는 가압부(11), 센싱부(12), 프로세서(13), 스토리지(14), 사용자 인터페이스부(15), 액추에이터(16) 및 제어부(17)로 구성된다. 프로세서(13)는 센서 데이터 분석부(131) 및 혈압 추정부(132)로 구성된다. 이와 같은 프로세서(13)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로프로세서와 이 마이크로프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 본 명세서에서는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지 하기 위하여 본 실시예에 관련된 하드웨어 구성요소(hardware component)들만을 기술하기로 한다. 다만, 도 1에 도시된 하드웨어 구성요소들 외에 다른 범용적인 하드웨어 구성요소들이 포함될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)는 혈압을 측정하기 위한 모든 기기, 장치인 혈압 측정 기기(blood pressure instrument, blood pressure meter), 및 혈압계(hemadynamometer)를 모두 포함한다.
혈압(blood pressure)은 심장에서 보내진 혈액이 혈관 속을 흐르고 있을 때 혈관벽에 미치는 압력을 의미하고, 혈관의 이름에 따라 동맥 혈압, 모세관 혈압, 정맥 혈압 등으로 구별된다. 동맥 혈압은 심장박동에 의하여 변동한다. 또한, 혈압은 심실이 수축하여 혈액이 동맥 속으로 밀려나갔을 때의 수축기 혈압 및 심실이 확장하여 혈액이 밀려나가지 않을 때에도 동맥벽에 탄력이 있어 혈액을 압박하고 있을 때의 이완기 혈압을 모두 포함한다.
맥파(sphygmus wave)는 맥박(sphygmus)이 말초 신경까지 전해지면서 이루는 파동이다. 맥박은 심장이 박동할 때마다 동맥을 따라 밀어내는 혈액의 흐름으로 인하여 동맥이 팽창과 이완을 되풀이하는 것을 의미한다. 즉, 심장이 수축할 때마다 심장으로부터 대동맥을 통하여 전신에 혈액이 공급되고, 대동맥에 압력의 변동이 발생한다. 이러한 압력의 변동은 손과 발의 말초 소동맥까지 전달되고, 맥파란 이러한 압력의 변동이 파형의 형태로 나타난 것이다. 맥파는 직류(Direct Current, DC) 성분과 교류(Alternating Current, AC) 성분을 모두 포함하고 있다.
일반적으로 혈압은 직접법/간접법, 침습적/비침습적(invasive/noninvasive), 구속적/무구속적(intrusive/non-intrusive)방법 등을 사용하여 측정할 수 있다. 이 중에서 간접법은 압박대(cuff)를 감고 공기를 넣어 압박하여 상완동맥 또는 요골동맥의 혈류가 멎는 때의 압력을 측정한다. 간접법 중에는 커프(cuff)를 이용한 전체 가압법, 및 혈관의 일정 부분만을 가압하는 부분 가압법이 있다. 그리고, 비침습적(noninvasive) 방법은 혈관 외부에서 혈압을 측정한다. 구속적(intrusive) 방법은 압박대(cuff)를 사용하는 방법이고, 무구속적(noninvasive) 방법은 압박대를 사용하지 않고(cuffless) 혈압을 측정한다.
비침습적 방법에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 청진법(auscultatory method), 오실로메트릭 방법(oscillometric method), 토노미터(tonometer), 맥파전달시간(PTT, Pulse Transit Time)을 이용하여 측정하는 방법 등이 있다.
오실로메트릭(oscillometric) 방법과 토노미터(tonometer) 방법은 디지털화된 혈압 측정 장치에 적용된다. 오실로메트릭 방법은 동맥의 혈류가 차단되도록 신체 부위를 충분히 가압한 후 감압 과정에서 발생하는 혈관의 진동을 감지하여 수축기 혈압과 이완기 혈압을 측정한다. 즉, 혈압을 측정하고자 하는 신체의 소정 부위에 가압을 해 주면서 맥파의 크기 및 맥파의 형태 변화 등을 이용하여 혈압을 측정한다. 이 때, 감압 과정에서 혈관 진동의 진폭이 최대인 순간과 비교하여 일정 수준인 때의 압력을 수축기 혈압과 이완기 혈압으로 측정한다.
일정 수준을 구하기 위하여 통계적인 특성비(characteristic ratio)를 이용할 수 있다. 통계적인 특성비는 임의로 선정된 피측정자들의 신체를 가압함에 따라 얻어지는 맥파(sphygmus wave)를 통계적으로 분석함으로써 구해진다. 즉, 피측정자들의 맥파의 진폭이 최대인 지점의 크기가 '1'이 되도록 정규화(normalized)하고, 이 때의 피측정자들의 수축기 혈압의 평균치를 측정하여 수축기 특성비를 얻고, 이완기 혈압의 평균치를 측정하여 이완기 특성비를 얻는다.
오실로메트릭(oscillometric) 방법 중에는 볼륨 오실로메트릭(volume oscillometric) 방법이 있다. 볼륨 오실로메트릭(volume oscillometric) 방법은 가압 수단으로 커프(cuff) 또는 공기주머니(airbag) 등을 사용하여, 가압 수단에 공기를 주입하여 가압 수단 내부의 공기의 압력을 변화시킨 상태에서 측정되는 맥파의 크기 변화와 통계적인 특성비를 이용하여 혈압을 측정한다. 즉, 맥파의 크기가 통계적인 특성비의 특정 비율이 되었을 때의 가압된 공기주머니 내부의 공기의 압력에 기초하여 수축기 혈압 또는 이완기 혈압으로 추정하는 방법이다.
혈압 측정 장치의 종류로는 가압 부위에 따라 손목형(wrist) 혈압계, 팔뚝형(arm) 혈압계 등이 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)는 피검 부위를 손목으로 하는 손목형 혈압계를 예로 들어 설명할 것이나, 혈압을 측정할 수 있는 피검 부위인 팔뚝, 손가락 등에서 사용되는 다른 종류의 혈압계에서도 용이하게 이하의 방법을 구현할 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
가압부(11)는 피검자의 손목 부위를 가압한다. 본 실시예에 따르면, 가압부(11)는 피검 부위인 손목 부위에 압력을 가하기 위한 가압 수단(예를 들어, 커프, 공기주머니 등)을 포함한다. 액추에이터(actuator, 16)은 가압부(11)를 구동하 여 가압 수단을 부풀리거나 수축시키도록 조절한다. 가압 수단은 손목 부위 전체를 가압하거나 요골동맥(radial artery)이 지나가는 부위 등을 부분적으로 가압할 수 있다. 이하에서는 가압 수단은 요골동맥이 지나가는 부위를 부분적으로 가압하는 것을 예로 들어 설명할 것이나, 본 실시예를 실시하기 위해서는 이에 한정되지 않는다는 것을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)를 착용한 손목 부위의 횡단면을 도시한 도면이다. 도 2를 참고하면, 손목 부위가 부분적으로 가압되는 횡단면의 예를 도시하였다. 손목 부위의 횡단면을 참고하면, 요골(radius, 201), 척골(ulna, 202), 건(tendon, 203) 및 요골동맥(204)이 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)는 요골동맥(204)에 있어서, 요골동맥(204)과 가까운 피부 표면에서 혈압을 측정한다. 이 피부 표면은 요골동맥(202)에 미치는 혈압을 측정할 때 다른 부위(예를 들어, 내피 등)의 영향을 가장 적게 받는다.
도 2를 참고하면, 부분 가압법은 손목 부위 전체를 가압하지 않고, 요골동맥(204)이 지나는 부위의 피부 표면만을 가압한다. 가압 수단으로는 공기주머니(airbag, 205)를 사용할 수 있다. 공기주머니(205)는 액추에이터에 의하여 부풀려지거나 수축되면서 요골동맥(204)이 지나는 부위의 피부 표면에 미치는 압력을 조절한다. 부분 가압법으로 가압하는 경우에, 가압 수단인 공기주머니(205)는 고체로 된 소정의 부재(206)에 부착되어 있고, 소정의 부재에 손목 착용 끈(207)을 연결하여 손목에 고정한다. 이하에서 부분 가압법은 도 2에 예시된 공기주머니(205) 를 이용하여 가압하는 것으로 설명하겠으나, 공기주머니(205)외에 다른 가압 수단을 이용하여 용이하게 가압할 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
가압부(11)가 가압 수단인 공기주머니를 이용하여 요골동맥이 지나는 손목 부위를 가압할 때, 공기주머니 내부의 공기의 압력과 피부 표면에 직접 가해지는 압력은 동일하지 않다. 또한, 공기주머니 내부의 공기의 압력은 공기주머니가 접촉된 피부 표면에 고르게 분포되지 않고, 피부의 국소 표면의 위치마다 다르다. 이는 손목 내부에는 요골, 건 및 요골동맥 등이 분포되어 있어 피부가 받는 압력에 영향을 주기 때문이다. 즉, 부분 가압용 공기주머니의 내부의 공기의 압력과 실제 요골동맥에 가해지는 압력은 다르므로, 공기주머니 내부의 압력을 이용하여 수축기 및 이완기 혈압을 추정하는 것은 실제의 수축기 및 이완기 혈압과 차이가 있다. 그러므로, 요골동맥이 가압되는 피부의 국소 표면에서의 압력 변화를 감지해야 정확한 혈압을 측정할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기주머니에 의해 부분 가압되는 피부 표면에서의 압력 분포를 도시한 도면이다. 도 3a를 참고하면, 공기주머니(301) 내부의 공기의 압력(Pairbag)이 증가하면, 공기주머니(301)는 손목 부위의 피부 표면을 가압한다. 이 경우에, 손목 부위 내부에 분포되어 있는 요골, 건 및 요골동맥(303)의 분포에 영향을 받아 피부의 국소 표면에는 위치에 따라 공기주머니(301) 내부의 압력(Pairbag)과는 다른 압력들(P1 내지 Pn, 302)이 가해진다. P1 내지 Pn의 각각의 압 력들(302)도 서로 동일하지 않다. 마찬가지로, 요골동맥(303)에 가해지는 압력(Partery)도 공기주머니 내부의 압력(Pairbag)과 차이가 있다.
도 3b는 도 3a에서 피부의 국소 표면에 가해지는 압력이 공기주머니 내부의 공기의 압력과 다름으로써 발생된 오차를 도시한 도면이다. 도 3b를 참고하면, 공기의 압력(Pairbag, 311)에 기초하여 볼륨 오실로메트릭(volume oscillometric) 방법으로 혈압을 측정할 때, 일정하게 증가하는 공기주머니 내부의 압력(Pairbag, 311)에 의하여 가압시킨 상태에서 감지된 맥파와 통계적인 특성비(characteristic ratio)를 이용하여 수축기 및 이완기 혈압을 측정한다. 즉, 맥파가 최대 진폭을 나타내는 시점(tmax peak)에서의 공기의 압력(Pairbag _ MAP)을 기준으로 하여 수축기의 특정 비율(rsystolic)의 진폭을 나타내는 시점에서의 공기의 압력을 수축기 혈압(Pairbag _ systolic)으로, 이완기의 특정 비율(rdiastolic)의 진폭을 나타내는 시점에서의 공기의 압력을 이완기 혈압(Pairbag _ diastolic)으로 측정한다.
그러나, 실제 요골동맥에 가해지는 압력(Partery, 312)은 공기주머니 내부의 공기의 압력(Pairbag, 311)과는 차이가 있다. 즉, 공기주머니 내부의 압력(Pairbag, 311)과 같은 속도로 증가하지만, 요골동맥은 이보다 더 적은 압력(Partery, 312)을 받는다. 따라서, 맥파가 최대 진폭을 나타내는 시점(tmax peak)에서의 실제 요골동맥에 가해지는 압력(Partery _ MAP)과 통계적 특성비(rsystolic, rdiastolic)에 기초하여 요골동맥의 실제 혈압을 측정하면, 요골동맥의 실제 수축기 혈압(Partery _ systolic) 및 이완기 혈압(Partery_diastolic)은 공기의 압력(Pairbag _ MAP)에 기초하여 측정된 수축기 혈압(Pairbag _ systolic) 및 이완기 혈압(Pairbag _ diastolic)과는 차이가 있다. 즉, 공기주머니의 공기의 압력에 기초하여 혈압을 측정하는 볼륨 오실로메트릭 방법은 부정확하다. 따라서, 요골동맥에 가해지는 실제 압력을 알아내어 볼륨 오실로메트릭 방법을 사용한다면, 보다 정확한 혈압을 측정할 수 있게 된다. 이하에서는 보다 정확한 혈압을 측정할 수 있는 본 실시예를 살펴보기로 한다.
다시 도 1을 참고하면, 센싱부(12)는 복수 개의 센서들을 포함하고, 각각의 센서들은 피검 부위인 손목 부위의 맥파를 감지한다. 센싱부(12)는 가압 수단인 공기주머니에 부착되고, 손목 부위의 피부와 접촉하여 맥파들을 감지한다. 센싱부(12)는 감지된 맥파들을 센서 데이터 분석부(131)내의 선택부로 전송한다.
센싱부(12)에 포함된 센서들은 일반적으로 압력의 변화를 감지할 수 있는 압력 센서이다. 압력 센서의 대부분은 감지된 압력의 변화를 전기 신호로 변환한다. 여기서, 손목 부위에서 감지된 압력의 변화는 맥파에 해당되고, 이는 교류(Alternating Current, AC) 성분과 직류(Direct Current, DC) 성분을 모두 포함하고 있다. 따라서 이를 모두 감지할 수 있는 압력 센서를 사용한다. 압력 센서의 종류에는 압저항형(piezorestive) 압력 센서 또는 정전용량형(capacitive) 압력 센서 등이 있다. 예를 들어, 압저항형(piezorestive) 센서는 외부에서 인가되는 압력 에 의해 저항이 변하는 압저항 소자를 이용하여 압력을 감지한다. 그리고, 정전용량형(capacitive) 압력 센서는 서로 마주보고 있는 전극판의 간격이 외부 압력에 의해 변화되어 정전용량이 변화되는 것을 전기 신호로 변환하여 압력을 감지한다. 그러나, 본 실시예에 따르면 압력 센서는 이에 한정되지 않고, 압력 변화의 교류 성분 및 직류 성분을 감지할 수 있는 모든 압력 센서를 포함한다.
센싱부(12)의 각각의 센서는 피부의 국소 표면의 맥파를 감지하기 위하여 소정의 감지 폭(sensing width)을 갖고, 각각의 센서는 감지 폭 내의 맥파를 감지한다. 여기서 감지 폭은 손목 내부의 요골동맥을 가로지르는 방향이고, 요골동맥의 통계적인 직경보다 작거나 같다. 이는 요골동맥과 가장 가까운 피부의 국소 표면의 맥파만을 정확하게 감지하기 위함이다. 예를 들어, 요골동맥의 통계적인 직경이 2mm 라고 하면, 각각의 센서가 감지할 수 있는 감지 폭은 2mm 보다 작거나 같다. 그러나, 감지 폭은 이에 한정되지 않고, 요골동맥의 통계적인 직경보다 클 수도 있고, 또한 손목의 요골동맥이 아닌 다른 신체 부위의 동맥의 직경에 기초하여 결정될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 수단 하단부에 부착된 복수 개의 센서들을 이용하여 피부의 국소 표면의 맥파를 감지하는 것을 도시한 도면이다. 도 4a를 참고하면, 가압 수단인 공기주머니의 하단부에 복수 개의 센서들(401)이 부착된다. 복수 개의 센서들(401)은 이하에서 설명할 센서 어레이(sensor array)에 해당한다. 각각의 센서들은 압력 센서들이고, 공기주머니에 의해 가압된 상태에서 피 부의 국소 표면과 접촉하여 국소 표면의 맥파를 감지한다. 각각의 센서의 감지 폭(sensing width)은 요골동맥(402)의 직경보다 작거나 같을 수 있다. 복수 개의 센서들(401)에서 감지된 맥파들은 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파(403)와 요골동맥에서 거리가 먼 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파들을 포함한다. 따라서, 복수 개의 센서들(401) 중에서 요골동맥(402)과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서의 맥파(403)를 감지한 센서(404)를 선택하여 이 센서(404)에서 감지된 맥파(403)에 기초하여 혈압을 측정하면, 실제 혈압과의 오차가 적은 정확한 혈압을 측정할 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 복수 개의 센서들을 이용한 결과 실제 혈압과의 오차가 감소한 것을 도시한 도면이다. 도 4b를 참고하면, 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에 접촉한 센서(도 4a의 404)의 맥파를 이용하여 수축기 혈압(Pk _ systolic) 및 이완기 혈압(Pk _ diastolic)을 측정한 경우에는 요골동맥의 실제 수축기 혈압(Partery _ systolic) 및 이완기 혈압(Partery _ diastolic)과의 오차가 감소한다.
센싱부(12)의 구조에 대해 보다 상세하게 설명하면, 본 실시예에 따른 센싱부(12)는 복수 개의 센서들로 구성된 센서 어레이(sensor array)이다. 센싱부(12)에 해당되는 센서 어레이의 복수 개의 센서들은 일반적으로 요골 동맥을 가로지르는 방향으로 배열되어 있다. 이와 같이 복수 개의 센서들을 배열함으로써 사용자가 임의로 혈압 측정 장치(1)를 손목에 장착하여도 복수 개의 센서들 중 적어도 1개가 정확히 손목 내부의 요골동맥과 가장 근접한 피부의 국소 표면에서 맥파를 감지할 수 있다. 이와 같은 센싱부(12)의 센서 어레이는 센서들이 배치된 구조 또는 센서들이 패키징(packaging)된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)의 종류 등에 따라 다양한 실시예들이 있다. 이하에서는 본 실시예들에 따른 센싱부(12)의 센서 어레이에 대해서 상세하게 설명하도록 하겠다.
일 실시예에 따른 센싱부(12)는 소정 개수의 센서들이 패키징된 반도체 칩(semiconductor chip) 및 복수 개의 상기 반도체 칩들이 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board)에 패키징된 센서 어레이를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면, 센싱부(12)에서 반도체 칩은 센서의 제작 공정에서 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)와 같은 고형 기판(solid substrate)에 소정의 개수의 센서를 제작하여 패키징된다. 여기서, 반도체 칩은 여러 개의 실리콘 압력센서 또는 마이크로전자기계시스템(MEMS) 압력센서 등이 패키징된 칩으로써, 압력을 감지하기 위한 압력센서로만 패키징된 반도체 칩 또는 하나의 칩에서 여러 가지 기능을 가진 시스템을 구현할 수 있는 시스템온칩(System On Chip, SoC) 등을 포함한다. 반도체 칩에 패키징된 각각의 센서는 앞서 설명한 바와 같이 소정의 감지 폭(sensing width)을 갖는 센서들이다. 일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)이란 전기절연성 기판에 동박과 같은 전도성 재료로 회로를 형성시킨 것으로서, 전자부품을 탑재하기 직전의 기판을 말한다. 전자장비들의 소형화 추세에 따라 휴대폰, 카메라 등에서 사용될 수 있는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 개발되었는데, 연성 인쇄회로기판은 일반적으로 유연성이 있는 플라스틱 필름이나 금속 박막과 같이 휘어지는 기판을 의미한다.
이와 같이 복수 개의 센서들로 구성된 센서 어레이의 구조를 갖는 이유는 맥파를 감지하고자 하는 손목의 피부 표면은 평평하지 않고 굴곡이 있으므로, 복수 개의 센서들이 유연성이 없는 하나의 고형 기판에 제작되는 경우에는 모든 센서들이 피부에 접촉하여 맥파를 감지할 수 없기 때문이다. 따라서, 소정 개수의 센서들로 구성된 반도체 칩들 각각을 유연성이 있는 연성 인쇄회로기판에 패키징함으로써 반도체 칩에 있는 센서들 단위로 피부에 접촉하여 맥파를 감지할 수 있게 된다.
다른 일 실시예에 따른 센싱부(12)는 복수 개의 센서들 각각이 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board)에 패키징된 센서 어레이를 포함한다. 그리고 각각의 센서는 앞서 설명한 바와 같이 소정의 감지 폭(sensing width)을 갖는 센서들이다. 앞의 실시예와의 차이점을 살펴보면, 앞의 실시예에서는 소정 개수의 센서들이 패키징된 반도체 칩들을 연성 인쇄회로기판에 패키징하였는데, 뒤의 실시예에서는 반도체 칩들을 연성 인쇄회로기판에 패키징하는 대신에 각각의 센서들을 연성 인쇄회로기판에 패키징하는 점에서 차이가 있다. 이 실시예에 따르면, 연성 인쇄회로기판에 패키징된 각각의 센서들은 유연성이 있는 연성 회로기판에 의하여 피부 표면의 굴곡이나 피부 표면의 움직임에 관계없이 피부 표면에 모두 접촉하여 맥파를 감지할 수 있다.
센싱부(12)의 센서 어레이의 구조는 앞서 설명한 본 실시예들에 한정되지 않고, 사용자가 사용 환경에 맞게 센서 어레이의 구조를 변경할 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 센서 어레이의 구조이다. 도 5a를 참고하면, 센서 어레이는 각각의 센서(501)들이 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board, 502)에 패키징되어 있는 구조이다. 각각의 센서(501)는 유연성이 있는 연성 인쇄회로기판(502)에 부착되어 있으므로, 손목의 피부 표면에 각각 접촉하여 맥파를 감지할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 센서 어레이의 구조이다. 도 5b를 참고하면, 센서 어레이는 실리콘 웨이퍼 등의 고형 기판에 있는 소정의 개수의 센서들이 패키징된 반도체 칩(512)과 이 반도체 칩(512)들이 각각 패키징되어 있는 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board, 513)의 구조를 갖는다. 각각의 센서(511)를 연성 인쇄회로기판(513)에 배치할 경우에는 각각의 센서(511) 사이에 유효하지 않은 구간(sensing dead zone)이 증가할 수 있다. 이를 감소시키기 위해, 적절한 개수의 센서(511)들을 반도체 칩(512)에 집적하여 이웃한 센서 사이에 유효하지 않은 구간(sensing dead zone)을 줄이는 한편, 적절한 크기(size)의 반도체 칩(512)을 연성 인쇄회로기판(513)에 장착시킴으로써 유연성을 지니도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 각각의 센서(501)는 소정의 감지 폭(sensing width) 내에서 맥파를 감지한다. 도 5a의 센싱부(12)는 각각의 센서(501)에서 감지된 맥파와 관련된 전기 신호들을 고형 기판(502) 및 연성 인쇄회로기판(503)을 통하여 센서 데이터 분석부(131)내의 선택부로 전송한다.
다시 도 1을 참고하면, 프로세서(13)는 센서 데이터 분석부(131) 및 혈압 추정부(132)로 구성된다. 센서 데이터 분석부(131)는 센싱부(12)의 복수 개의 센서들 에서 각각 감지된 맥파들이 필터링된 맥파 신호의 파형 특성에 기초하여 맥파를 분석함으로써 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하고, 선택된 센서에서 감지된 맥파에 관한 정보를 혈압 추정부(132)로 전송한다.
도 6은 도 1에 도시된 센서 데이터 분석부(131)의 상세 구성도이다. 도 6을 참고하면, 센서 데이터 분석부(131)는 필터링부(1311), 비교부(1312) 및 선택부(1313)로 구성된다.
필터링부(1311)는 센싱부(12)의 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호들의 고대역을 통과시켜 필터링하고, 또한 저대역을 통과시켜 필터링한다. 필터링부(1311)는 통과된 각각의 맥파 신호들을 비교부(1312)로 전송한다.
보다 상세하게 설명하면, 필터링부(1311)는 증폭된 맥파들 각각을 고역 필터(HPF)에 통과시키고, 또한 저역 필터(LPF)에 통과시킨다. 즉, 하나의 센서에서 감지된 하나의 맥파는 고역 필터(HPF)와 저역 필터(LPF)를 모두 통과하여 각각의 대역별로 필터링되고, 나머지의 다른 센서들에서 감지된 각각의 맥파들도 이와 같이 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)를 통과하여 각각의 대역별로 필터링된다.
고역 필터(HPF)는 경계 주파수(cutoff frequency)보다 높은 주파수를 갖는 고주파 신호만을 통과시키고 저주파 신호에 감쇄를 가하여, 고주파 성분만이 남은 맥파 신호로 필터링한다. 저역 필터(LPF)는 경계 주파수(cutoff frequency)보다 낮은 주파수를 갖는 증폭된 맥파의 저주파 신호만을 통과시켜, 저주파 성분만이 남은 맥파 신호로 필터링한다. 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)는 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하기에 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 하나의 센서에서 감지된 맥파가 필터링부(1311)의 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)를 통과한 결과를 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 고역 필터(HPF)를 통과한 맥파 신호(701) 및 저역 필터(LPF)를 통과한 맥파 신호(702)는 시간의 변화에 따른 압력의 변화로 나타낸다. 고역 필터(HPF)를 통과한 맥파 신호(701)를 살펴보면, 손목 부위를 가압 수단을 이용하여 증가하는 압력으로 가압한 상태에서 맥파를 감지하였기 때문에, 맥파의 진폭이 최대가 될 때까지 점점 증가하였다가, 이후에 다시 감소하는 것을 알 수 있다. 앞에서 설명한 통계적 특성비(characteristic ratio)는 최대 진폭을 '1'로 정규화시킨 경우에 수축기 및 이완기 혈압일 때의 진폭의 크기를 비율로 나타낸 것이다. 다음으로, 저역 필터(LPF)를 통과한 맥파 신호(702)를 살펴보면, 시간이 지남에 따라 저주파의 맥파 신호는 일정한 속도로 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 센싱부(12)의 하나의 센서가 접촉하고 있는 피부의 국소 표면에서 가압되고 있는 압력을 나타낸다.
비교부(1312)는 필터링부(1311)에서 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 파형 특성을 비교하고, 필터링부(1311)에서 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 파형 특성을 비교한다. 비교부(1312)에서 비교된 결과는 선택부(1313)으로 전송한다.
보다 상세하게 설명하면, 비교부(1312)는 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파들이 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 최대 진폭의 크 기를 서로 비교한다. 또는 비교부(1312)는 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 기울기의 특성을 서로 비교한다.
요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면은 다른 국소 표면들보다 손목 내부의 영향(예를 들어, 내피의 두께)을 적게 받기 때문에, 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파는 다른 국소 표면들에서 감지된 맥파들보다 세기(intensity)가 크다. 따라서, 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파가 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파 신호의 최대 진폭의 크기는 다른 국소 표면들에서 감지된 맥파들이 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파 신호들의 최대 진폭들의 크기들보다 크다. 또한, 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면은 다른 국소 표면들보다 요골동맥에 가장 가깝고 손목 내부 조직의 영향이 적으므로, 가압되는 압력이 요골동맥에 가장 잘 전달된다. 그러므로, 각각의 국소 표면들에서 감지된 맥파들 중에서 요골동맥에 가압된 압력이 가장 잘 반영된 맥파는 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파이다.
선택부(1313)는 비교부(1312)에서 비교한 결과에 기초하여 센싱부(12)의 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택한다. 즉, 감지된 맥파 신호들이 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파 신호의 최대 진폭의 크기가 최대이거나, 감지된 맥파 신호들이 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파 신호의 기울기의 특성을 분석하여 센서를 선택한다. 선택부(1313)는 선택된 센서에서 감지된 맥파 신호에 관한 정보를 혈압 추정부(132)로 전송한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파들이 필터링부(1311)에서 고주파수 대역 필터링(high Pass filtering)된 결과들을 도시한 도면이다. 도 8a를 참고하면, 센서 a, 센서 b 및 센서 c는 센싱부(12)의 복수 개의 센서들 중 일부의 센서들이다. 센서 a는 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 맥파를 감지하고, 센서 b 및 센서 c는 그 외의 다른 국소 표면에서 맥파를 감지한다. 각 센서들에서 감지된 맥파가 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 결과, 센서 a의 맥파 신호의 최대 진폭(804)이 센서 b 및 센서 c의 맥파 신호의 최대 진폭(805, 806)보다 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 결과에 기초하여 최대 진폭의 크기를 비교함으로써 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 맥파를 감지한 센서를 찾을 수 있다.
도 8b 및 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 각각의 센서에서 감지된 맥파 신호를 도시한 도면이다. 도 8b 및 도 8d를 참고하면, 811은 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파 신호이고, 813은 요골동맥과 멀리 떨어진 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파 신호이다.
도 8c 및 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파들이 필터링부(1311)에서 저주파수 대역 필터링(low Pass filtering)된 결과들을 도시한 도면이다. 저주파수 대역 필터링(low pass filtering)은 감지된 맥파들을 일반적인 FIR (finite impulse response) 필터나 IIR (infinite impulse response) 필터를 이용하여 필터링하거나, 일반적인 저역 필터(LPF)를 이용할 수 있다. 일반적인 저역 필터(LPF)를 이용할 경우에는 필터링된 파형의 왜곡이나 시간적 지연(delay)이 발생할 수 있기 때문에 다음과 같은 방법을 포함할 수 있다.
도 8c 및 도 8e를 참고하면, 812는 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파가 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 결과를 도시한 도면이다. 814는 요골동맥과 멀리 떨어진 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파가 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 결과를 도시한 도면이다. 812는 811에 도시된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선(envelope)이고, 814는 813에 도시된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선이다.
811에 도시된 맥파 신호를 이용하여 812에 도시된 포락선을 구하는 것을 설명하면, 811에 도시된 맥파 신호의 극대점(peak, 815)들과 극소점(valley, 816)들을 이용한다. 극대점(815)들은 극대점(815)들끼리 보간(interpolate)(예를 들면 7차 polynomial curve fitting법)하여 극대점 포락선(peak envelope)을 구하고, 극소점(816)들은 극소점(816)들끼리 보간하여 극소점 포락선(valley envelope)을 구한다. 이와 같이 극대점 포락선 및 극소점 포락선을 구하면, 요골동맥에 가해지는 압력은 극대점 포락선(peak envelope) 값과 극소점 포락선(valley envelope) 값 사이에 존재한다. 그러므로, 요골동맥에 가해지는 압력에 따른 포락선은 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112009027516701-pat00001
수학식 1에서 P는 요골동맥에 가해지는 압력이고, α 및 β는 침습적으로 측정한 혈압을 이용하여 미리 보정된 값이거나, 또는 맥파의 평균(mean)을 결정하는 계수로부터 도출된 값이다. 수학식 1에서 극대점 포락선 값(peak envelope value) 및 극소점 포락선 값(valley envelope value)은 동일한 시간에서의 각 포락선의 값이다. 즉, 수학식 1을 이용하여 요골동맥에 가해지는 압력(P)의 변화에 해당하는 포락선을 구할 수 있다.
811에 도시된 맥파 신호의 극대점 포락선 및 극소점 포락선을 구하고, 이 포락선들과 수학식 1을 이용하여 812에 도시된 포락선을 구한다. 또한, 813에 도시된 맥파 신호의 극대점 포락선 및 극소점 포락선을 구하고, 이 포락선들과 수학식 1을 이용하여 814에 도시된 포락선을 구한다. 812에 도시된 포락선은 요골동맥 바로 위에서 감지된 맥파를 이용하여 구한 포락선이기 때문에 요골동맥의 변형에 따른 특성이 잘 반영되어 있다. 그러나, 814에 도시된 포락선은 요골동맥과 멀리 떨어진 국소 표면에서 감지된 맥파를 이용하여 구한 포락선이기 때문에 단순히 압력이 증가하는 형태를 보이고 있다. 즉, 812에 도시된 포락선은 814에 도시된 포락선과 같이 단순히 증가하지 않고, 기울기가 급히 감소하였다가 다시 증가하는 형태가 나타난다. 812에 도시된 포락선과 같은 형태가 나타나는 이유는, 요골동맥이 가압됨에 따라 점차 변형이 되어 컴플라이언스(compliance)가 점차로 감소하였다가 일정 변형량 이상이 되면 점차로 컴플라이언스(compliance)가 다시 증가하는 특성이 반영되었기 때문이다. 따라서, 복수 개의 센서 중에서 어느 센서가 요골동맥과 가장 인접한 피부의 국소 표면에서 맥파를 감지하였는가는 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파 신호를 이용하여 판단할 수 있다.
저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파 신호를 이용하여 요골동맥과 가장 인 접한 피부의 국소 표면에서 감지된 맥파인지를 판단하는 방법은 다음과 같다. 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파 신호를 이용하여 구한 요골동맥에 가해지는 압력에 따른 포락선에서 임의의 시점들에서의 기울기를 구하여 판단한다. 즉, 811에 도시된 맥파 신호를 이용하여 구한 812에 도시된 포락선에서 임의의 각 시점 t1, t2, t3, t4에서의 각각의 기울기 S1, S2, S3, S4를 구한다. 그러나, 814에 도시된 포락선에서는 시간이 지남에 따라 기울기는 점차로 감소할 뿐 증가하지 않는다. 812에 도시된 포락선은 t1에서 t2로 시간이 지남에 따라 기울기는 S1에서 S2로 감소하다가, t2에서 t3로 시간이 지남에 따라 기울기는 S2에서 S3로 다시 증가 하다가, t3에서 t4로 시간이 지남에 따라 기울기는 S3에서 S4로 점차 감소하는 특성을 갖는다. 따라서 기울기가 감소하다 증가하는 구간의 최소 기울기를 비교하여 최소 기울기들 중에서 가장 낮은 값을 갖는 포락선 또는 기울기가 증가하다 감소하는 구간의 가장 큰 기울기를 찾아 비교하여 가장 큰 값을 갖는 포락선이 요골동맥에 가압된 압력이 가장 잘 반영된 포락선이다. 그러므로, 이와 같이 가장 낮은 값 또는 가장 큰 값을 갖는 포락선이 요골동맥에 가장 인접한 국소 표면에서 감지된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선이다. 또는 기울기가 1차로 감소하다 1차로 증가하고 다시 2차로 감소할 때, 1차로 감소하는 기울기의 최소 기울기와 1차로 증가하는 최대 기울기의 차이가 가장 큰 값을 갖는 포락선이 요골동맥에 가장 인접한 국소 표면에서 감지된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선이라고 판단할 수도 있다. 즉, 사용자는 어떤 포락선이 요골동맥과 가장 인접한 국소 표면에서 감지된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선인지 판단하는 것을 사용 환경에 맞게 설정할 수 있다. 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 요골동맥에 가장 인접한 국소 표면에서 감지된 맥파 신호를 이용하여 구한 포락선을 판단하는 방법이 이에 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있다.
혈압 추정부(132)는 선택부(1313)로부터 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 추정한다. 여기서 선택된 센서에서 감지된 맥파는 요골동맥과 가장 인접한 국소 표면에서 감지된 맥파이다. 따라서, 이 맥파에 기초하여 수축기 및 이완기 혈압 등을 포함한 혈압을 추정한다면, 요골동맥의 실제 수축기 및 이완기 혈압과 근사한 혈압을 측정할 수 있으므로, 혈압 측정의 정확도가 향상된다.
혈압 추정부(132)는 감지된 맥파와 통계적인 특성비(characteristic ratio)를 이용하는 오실로메트릭(oscillometric) 방법 등을 사용하여 혈압을 추정한다. 그러나 혈압 추정부(132)에서 혈압을 추정하는 방법은 이에 한정되지 않고, 혈압 추정부(132)는 선택된 센서에서 감지된 맥파를 이용하여 혈압을 추정하는 모든 방법을 사용할 수 있고, 여기에는 다양한 실시예들이 있다. 또한, 이는 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 즉, 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 혈압을 추정하는 것은 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
혈압 추정부(132)에서 추정된 혈압은 일반적으로 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 포함한다. 그러나, 이에 한정되지 않고 사용자가 사용 환경에 맞게 평균 혈압 등을 추정하도록 설정할 수 있다. 혈압 추정부(132)는 추정된 혈압을 사용자 인터페이스부(15)에 전송한다.
사용자 인터페이스부(15)는 혈압 추정부(132)에서 추정된 혈압을 출력한다. 즉, 선택부(1313)에서 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 혈압 추정부(132)에서 추정된 혈압을 출력한다. 또한, 사용자로부터 사용 날짜, 시간, 신체 정보 등의 정보를 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스부(15)는 사용자에게 정보를 보고하기 위하여 시각 정보를 표시하기 위한 장치(예를 들어, 디스플레이, LCD 화면, LED, 눈금 표시 장치 등), 청각 정보를 표시하기 위한 장치(예를 들어, 스피커 등) 등을 모두 포함한다. 또한, 사용자 인터페이스부(15)가 사용자로부터 신체 정보 등의 정보를 입력받기 위하여, 키보드, 마우스, 터치 화면, 음성 인식 등의 모든 정보 입력 장치 및 방법을 사용하여 사용자로부터 정보를 입력받을 수 있다.
스토리지(14)는 가압부(11), 센싱부(12), 프로세서(13) 및 사용자 인터페이스부(15), 액추에이터(16) 및 제어부(17)에서 수행, 처리 또는 획득한 결과들을 모두 저장하고, 각 장치들이 스토리지(14)에 저장된 정보가 필요한 경우에는 저장된 정보를 독출한다. 프로세서(13)는 센서 데이터 분석부(131) 및 혈압 추정부(132)로 구성되고, 센서 데이터 분석부(131)는 필터링부(1311), 비교부(1312) 및 선택부(1313)로 구성되므로, 스토리지(14)는 위의 장치들에서 수행, 처리 또는 획득한 결과들 또한 모두 저장한다.
제어부(17)는 센싱부(12), 프로세서(13), 스토리지(14), 사용자 인터페이스부(15) 및 액추에이터(16) 각각의 동작을 제어한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 방법의 흐름도이다. 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 혈압 측정 방법은 도 1에 도시된 혈압 측정 장치(1)에 서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 혈압 측정 장치(1)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 혈압 측정 방법에도 적용된다.
901 단계에서 센싱부(12)는 복수 개의 센서들로 구성되고, 각각의 센서들은 피검 부위인 손목 부위의 맥파를 감지한다.
902 단계에서 선택부(1313)는 센싱부(12)의 복수 개의 센서들 중에서 각각 감지된 맥파 신호에 기초하여 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택한다.
903 단계에서 혈압 추정부(132)는 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 피검 부위 내부의 혈압을 추정한다.
도 10은 도 9의 902 단계의 상세 흐름도이다. 도 10을 참고하면, 도 1 및 도 6에 도시된 센서 데이터 분석부(131)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1 및 도 6에 도시된 센서 데이터 분석부(131)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 10에도 적용된다.
1001 단계에서 필터링부(1311)는 센싱부(12)의 복수 개의 센서들에서 각각 감지된 맥파들을 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)에 통과시켜 필터링한다.
1002 단계에서 비교부(1312)는 필터링된 맥파 신호들의 파형 특성을 비교한다. 즉, 비교부(1312)는 필터링부(1311)에서 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 최대 진폭의 크기를 비교하고, 또는 필터링부(1311)에서 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 기울기의 특성을 비교한다.
1003 단계에서 선택부(1313)는 비교부(1312)의 비교 결과, 필터링된 맥파 신 호들의 파형 특성에 기초하여 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 장치(1)를 착용한 손목 부위의 횡단면을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기주머니에 의해 부분 가압되는 피부 표면에서의 압력 분포를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a에서 피부의 국소 표면에 가해지는 압력이 공기주머니 내부의 공기의 압력과 다름으로써 발생된 오차를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 수단 하단부에 부착된 복수 개의 센서들을 이용하여 피부의 국소 표면의 맥파를 감지하는 것을 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 복수 개의 센서들을 이용한 결과 실제 혈압과의 오차가 감소한 것을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 센서 어레이의 구조이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 센서 어레이의 구조이다.
도 6은 도 1에 도시된 센서 데이터 분석부(131)의 상세 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 하나의 센서에서 감지된 맥파가 필터링부(1311)의 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)를 통과한 결과를 도시한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파들이 필터링부(1311)에서 고주파수 대역 필터링(high Pass filtering)된 결과 들을 도시한 도면이다.
도 8b 및 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부(12)의 각각의 센서에서 감지된 맥파 신호를 도시한 도면이다.
도 8c 및 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파들이 필터링부(1311)에서 저주파수 대역 필터링(low Pass filtering)된 결과들을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 측정 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 9의 902 단계의 상세 흐름도이다.

Claims (20)

  1. 피검 부위의 맥파를 감지하는 복수 개의 센서들을 포함하는 센싱부;
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호를 분석하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 센서 데이터 분석부; 및
    상기 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 상기 피검 부위 내부의 혈압을 추정하는 혈압 추정부를 포함하고,
    상기 센서 데이터 분석부는
    상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지된 상기 각각의 맥파 신호를 필터링하는 필터링부;
    상기 복수 개의 센서들 각각에 대응되는 상기 필터링된 맥파 신호에 대한 파형 특성 값을 서로 비교하는 비교부; 및
    상기 비교 결과, 상기 복수 개의 센서들 중 가장 큰 또는 가장 작은 상기 파형 특성 값을 갖는 센서를 선택하는 선택부를 포함하고,
    상기 파형 특성 값은 상기 필터링된 맥파 신호의 포락선의 기울기의 크기 및 상기 포락선의 기울기의 변화량 중 적어도 하나를 포함하는 혈압 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호의 고대역을 통과시키는 고역 필터를 포함하고,
    상기 비교부는
    상기 고역 필터에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호의 최대 진폭의 크기를 비교하고,
    상기 선택부는 상기 비교된 결과에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 혈압 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링부는
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호의 저대역을 통과시키는 저역 필터를 포함하고,
    상기 비교부는
    상기 저역 필터에 의해 필터링된 각각의 맥파 신호가 보간된 포락선의 기울기의 크기 또는 상기 포락선의 기울기의 변화량을 비교하고,
    상기 선택부는 상기 비교된 결과에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 혈압 측정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 비교된 결과, 상기 감지된 맥파 신호들이 필터링된 맥파 신호들 중에서 필터링된 맥파 신호의 최대 진폭의 크기가 가장 큰 맥파 신호를 감지한 센서를 선택하는 혈압 측정 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 비교된 결과, 상기 감지된 맥파 신호들이 필터링된 맥파 신호들 중에서 상기 포락선의 기울기의 크기가 가장 큰 맥파 신호를 감지한 센서 또는 상기 포락선의 기울기의 변화량이 가장 큰 맥파 신호를 감지한 센서를 선택하는 혈압 측정 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 비교된 결과, 상기 감지된 맥파 신호들이 필터링된 맥파 신호들 중에서 상기 포락선의 기울기의 크기가 가장 작은 맥파 신호를 감지한 센서 또는 상기 포락선의 기울기의 변화량이 가장 큰 맥파 신호를 감지한 센서를 선택하는 혈압 측정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 복수 개의 반도체 칩들이 연성 인쇄회로기판에 패키징된 센서 어레이를 포함하고, 상기 반도체 칩들 각각에는 소정 개수의 센서들이 패키징되어 있는 혈압 측정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 복수 개의 센서들 각각이 연성 인쇄회로기판에 패키징된 센서 어레이를 포함하는 혈압 측정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 센서들 각각의 감지 폭은 상기 피검 부위 내부의 동맥 혈관의 직경보다 작거나 같은 혈압 측정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 피검 부위는 피검자의 손목 부위이고,
    상기 센싱부는 요골동맥으로부터 상기 손목 부위의 국소 표면들로 전달된 맥파를 상기 복수 개의 센서들을 이용하여 감지하는 혈압 측정 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 혈압 추정부는 상기 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 오실로메트릭 방법으로 혈압을 추정하는 혈압 측정 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 피검 부위의 형상에 따라 변형이 가능한 가압 수단을 포함하는 혈압 측정 장치.
  15. 복수 개의 센서들을 이용하여 피검 부위의 맥파를 감지하는 단계;
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파를 분석하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 센서에서 감지된 맥파에 기초하여 상기 피검 부위 내부의 혈압을 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 선택하는 단계는
    상기 복수 개의 센서들 각각에서 감지된 상기 각각의 맥파 신호를 필터링하는 단계;
    상기 복수 개의 센서들 각각에 대응되는 상기 필터링된 맥파 신호에 대한 파형 특성 값을 서로 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 상기 복수 개의 센서들 중 가장 큰 또는 가장 작은 상기 파형 특성 값을 갖는 센서를 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 파형 특성 값은 상기 필터링된 맥파 신호의 포락선의 기울기의 크기 및 상기 포락선의 기울기의 변화량 중 적어도 하나를 포함하는 혈압 측정 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호의 고대역을 통과시키는 고역 필터링을 수행하고,
    상기 비교하는 단계는
    상기 각각의 통과된 고대역 맥파 신호의 최대 진폭의 크기를 비교하고,
    상기 가장 큰 또는 가장 작은 상기 파형 특성 값을 갖는 센서를 선택하는 단계는 상기 비교된 결과에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 혈압 측정 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는
    상기 복수 개의 센서들에서 감지된 각각의 맥파 신호의 저대역을 통과시키는 저역 필터링을 수행하고,
    상기 비교하는 단계는
    상기 각각의 통과된 저대역 맥파 신호가 보간된 포락선의 기울기의 크기 또는 상기 포락선의 기울기의 변화량을 비교하고,
    상기 가장 큰 또는 가장 작은 상기 파형 특성 값을 갖는 센서를 선택하는 단계는 상기 비교된 결과에 기초하여 상기 복수 개의 센서들 중에서 어느 하나를 선택하는 혈압 측정 방법.
  20. 제 15 항, 제 18 항 내지 제 19 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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JP3700048B2 (ja) 1999-06-28 2005-09-28 オムロンヘルスケア株式会社 電子血圧計

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