KR101577343B1 - 혈압 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

혈압을 추정하는 방법 및 장치에 따르면, 사용자 신체의 피검 부위를 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하고, 사용자 신체의 피검 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하고, 측정된 맥파 값들에 기초하여 피검 부위의 혈압을 추정한다.

Description

혈압 추정 방법 및 장치{The Apparatus and Method for estimating blood pressure}
본 발명의 적어도 하나의 실시예는 혈압을 추정하는 방법 및 장치이다.
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 실험적으로 얻어지는 통계적인 특성비(characteristic ratio)를 이용하지 않고 혈압을 추정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 혈압 추정 방법 및 장치와 관련된 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. 이것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자들이라면 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법은 사용자 신체의 피검 부위를 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 단계; 상기 사용자 신체의 피검 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 맥파 값들에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예는 상기 혈압 추정 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치는 사용자 신체의 피검 부위를 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값 및 상기 사용자 신체의 피검 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 센싱부; 상기 측정된 맥파 값들에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 추정부; 및 상기 추정된 혈압들 중에서 소정의 혈압들을 출력하는 사용자 인터페이스부를 포함한다.
상기된 바에 따르면, 피검자의 인종, 성별, 나이 등에 따라 오차가 발생할 수 있는 통계적 특성비를 이용하지 않으므로 혈압을 정확하게 측정할 수 있으며, 또한 연속적으로 혈압을 측정하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)의 구성도이다. 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)는 센싱부(11), 가압부(12), 프로세서(13), 스토리지(14), 사용자 인터페이스부(15), 액추에이터(16) 및 제어부(17)로 구성된다. 프로세서(13)는 맥파 검출부(131), 추정부(132) 및 유압차 계산부(133)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 형태 의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 본 명세서에서는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 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 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)는 혈압을 측정하기 위한 모든 기기, 장치인 혈압 측정기기(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 이 러한 압력의 변화가 파동 형태로 나타난 것이다.
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. 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(oscillometry 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 상태에서 발생하는 맥파를 감지하여 수축기 혈압과 이완기 혈압을 측정한다. 즉, 혈압을 측정하고자 하는 신체의 소정 부위에 가압을 해 주면서 맥파(sphygmus wave)의 크기 및 맥파의 형태 변화 등을 이용하여 혈압을 측정한다. 이 때, 맥파의 진폭이 최대인 순간과 비교하여 일정 수준인 때의 가해준 압력을 수축기 혈압과 이완기 혈압으로 추정한다.
일정 수준을 구하기 위하여 통계적인 특성비(characteristic ratio)를 이용할 수 있다. 통계적인 특성비는 임의로 선정된 피검자들의 신체를 가압함에 따라 얻어지는 맥파를 통계적으로 분석함으로써 구해진다. 즉, 피검자들의 맥파의 진폭이 최대인 지점의 크기가 '1'이 되도록 정규화(normalized)하고, 이 때의 피검자들의 수축기 혈압의 평균치를 측정하여 수축기 특성비를 얻고, 이완기 혈압의 평균치를 측정하여 이완기 특성비를 얻는다. 이러한 통계적인 특성비를 이용하여 맥파의 진폭이 최대인 순간의 압력만으로도 수축기 혈압과 이완기 혈압을 측정할 수 있다. 다만, 통계적인 방법을 이용하므로 오차를 수반할 수 있고, 연속적으로 혈압을 측정할 수 없다.
혈압 측정 장치의 종류로는 가압 부위에 따라 손목형 혈압계, 손가락형 혈압계 등이 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)는 피검 부위를 손목으로 하는 손목형 혈압계를 예로 들어 설명할 것이나, 손가락형 혈압계 등의 다른 종류의 혈압계에서도 용이하게 이하의 방법을 구현할 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
센싱부(11)는 피검 부위인 사용자 신체의 손목 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 소정의 압력 조건에 의해 가압시킨 상태에서 손목 부위에서의 맥파의 값을 측정한다. 여기서, 소정의 압력 조건은 일정한 기울기로 증가하거나 감소하는 변동 압력 또는 일정한 압력을 의미하고, 측정된 맥파의 값은 손목 부위 내부 동맥의 진동에 의한 압력의 변화가 측정된 값이다. 이하에서 변동 압력이라 함은 연속적으로 변화되는 압력, 또는 이산적인(discrete) 짧은 시간(short time)의 일정한 압력이 계단식(step)으로 변화되는 압력을 포함한다. 또한, 센싱부(11)는 이와 같이 측정된 맥파의 값을 전기 신호로 변환하여 맥파 검출부(131) 및 전압 결정부(1322)로 전송한다. 여기서 전기 신호는 전류, 전압 등을 포함하는데, 이하에서 맥파의 값은 전기 신호들 중 전압으로 변환되는 것을 예로 들어 설명하도록 하겠다. 맥파는 동적인 압력 성분 및 정적인 압력 성분을 포함한다. 센싱부(11)는 적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 손목의 맥파의 값을 측정한다. 본 발명의 일 실시예에서 센서는 압저항형(piezoresistive) 압력센서 또는 정전용량형(capacitive) 압력센서 등의 압력센서가 일반적이나, 이에 한정되지 않고, 손목 부위 내부의 압력의 변화에 해당하는 맥파의 값을 측정하여 전기 신호로 변환하기 위한 모든 장치를 포함함을 알 수 있다.
신체의 손목 부위에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 손목형 혈압계에 있어서 혈압을 측정하는 위치는 요골동맥에 있어서 피부 표면과 가장 근접한 부분이 적절하다. 도 2는 손목에 분포된 요골동맥을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 상완동맥(21)은 요골동맥(22) 및 척골동맥(23)으로 분류된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)는 요골동맥(22)에 있어서, 피부 표면과 가장 근접한 부분에서 측정한다. 이 부분은 피부 표면에 가장 근접하기 때문에, 혈관, 즉 요골동맥(22)에 미치는 혈압을 측정할 때 다른 부위(예를 들어, 내피 등)의 영향을 가장 적게 받는다. 도 2에 도시된 횡단면을 참조하면, 손목 부위의 횡단면은 뼈(24), 내피(25) 및 요골동맥(22)으로 구성된다. 손목형 혈압계에 있어서, 다른 부분에 비하여 요골동맥(22) 아래쪽의 내피 두께가 얇고, 피부 표면으로부터 요골동맥(22)이 가장 가깝게 위치에서 혈압을 측정하는 것이 적절하다.
이어서, 측정된 맥파의 값을 전압으로 변환하는 것에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 요골동맥(22) 내부에서 혈압이 압력원으로써 주변으로 압력을 전달한다. 전달된 압력의 변화는 센싱부(11)로부터 측정된 맥파의 값에 해당한다. 요골동맥(22)의 바로 위의 국소 표면에서의 압력은 요골동맥(202) 내부의 실제 혈압과 선형 관계가 있다. 왜냐하면, 일반적으로 실제 혈압이 국소 표면으로 그대로 반영되지 않고, 어느 정도 감쇄가 되어 국소 표면에 반영되기 때문이다. 그러므로, 국소 표면에서의 압력을 알 수 있다면, 선형 관계를 이용하여 실제 혈압을 추정할 수 있다. 이 경우, 선형 관계는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 센싱부(11)에서 측정된 맥파의 값의 변화는 요골동맥(202) 내부의 실제 혈압의 영향을 받아 국소 표면에서 나타난 압력의 변화를 의미하므로, 측정된 맥파의 값에 기초하여 피검 부위인 손목 부위의 혈압을 추정할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00001
수학식 1에서 PS는 국소 표면에서의 압력을 의미하는데, 이는 센싱부(11)로부터 측정된 맥파의 값에 해당한다. BP는 요골동맥(22) 내부의 실제 혈압으로 추정되는 혈압을 의미한다. m과 n은 PS와 BP의 선형 관계를 만족시켜 주는 계수들을 의미한다. m과 n은 요골동맥(22)이 있는 손목 부위를 가압해 주는 조건에 따라서 변하므로, m과 n이 결정되어야 혈압을 추정할 수 있다.
추정된 혈압(BP)은 위의 압력(PS)과 선형 관계가 있고, 이 압력(PS)은 센싱 부(11)로부터 측정된 맥파의 값이 변환되어 전송된 전압과 선형 관계가 있다. 이 선형 관계는 수학식 2를 참조할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00002
수학식 2에서 V는 센싱부(11)로부터 전송된 전압을 의미하고, PS는 위에서 설명한 바와 같이 국소 표면에서의 압력이다. a는 압력센서의 민감도(sensitivity)이고, b는 압력센서의 입력이 0일 때의 바이어스(zero input bias)이다. 이 중에서, a와 b는 압력센서에서 일정한 압력에 대하여 일정한 전압을 전송하기 위한 상수(constant)들로써, 이 상수들은 압력센서의 교정(calibration) 과정에서 이미 정해진 값들에 해당한다.
수학식 1과 수학식 2를 하나의 수학식으로 정리하면, 추정된 혈압(BP)과 센싱부(11)로부터 전송된 전압과의 관계를 알 수 있다. 이는 수학식 3으로 정리할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00003
전압(V)과 추정된 혈압(BP)과의 관계를 정의한 수학식 3을 다시 정리하면, 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00004
수학식 4는 수학식 3의 계수들을 정리함으로써 추정된 혈압(BP)과 전압(V)의 관계를 간단하게 나타내었다. 수학식 4에서 α와 β는 수학식 1 내지 수학식 3에서 사용된 계수들에 기초하여 새롭게 정의된 계수들이다. 수학식 1 내지 수학식 3에 사용된 계수들 중에서 a와 b는 이미 알고 있는 정해진 값이지만, m과 n은 손목 부위에 가해준 압력에 따라 변하는 값이므로, α와 β도 마찬가지로 가해준 압력에 따라 변하는 값이다. 수학식 4를 참고하면, α, β 및 전압(V)을 알 수 있다면, 추정된 혈압(BP)을 알 수 있다.
수학식 1 내지 수학식 4에서 살펴본 바와 같이, 센싱부(11)는 측정된 맥파의 값의 변화를 전압의 변화로 변환한다. 센싱부(11)는 변환된 전압들을 맥파 검출부(131) 및 전압 결정부(1322)로 전송한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 맥파는 감지된 혈압의 변화가 전압 신호로 변환된 것에 기초한 파형이다. 맥파 검출부(131)는 맥파를 시간에 따른 전압 변화의 파형으로 검출한다. 또한, 맥파는 가압부(12)에서 가압해 준 압력에 따른 전압 변화의 파형 등 시간이나 압력에 따른 다른 전기 신호의 변화의 파형으로 나타낼 수도 있지만, 이하에서 맥파는 시간에 따른 전압 변화의 파형인 것으로 설명하도록 하겠다.
센싱부(11)는 서로 다른 높이의 지점들에서 맥파의 값을 측정한다. 서로 다른 높이의 지점들은 최소한 두 지점을 의미하며 사용자의 선택, 또는 혈압 추정 장 치(1)의 특성에 의하여 결정한다. 일반적으로 서로 다른 높이의 지점들 중 하나의 지점은 사용자의 심장의 높이와 동일한 위치로 한다. 만약 심장과 다른 높이의 지점들에서만 측정하는 경우에는 심장과의 높이 차에 따른 혈압 값을 보상해 준다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 심장과 동일한 높이의 지점을 포함한 두 지점을 예로 들어 설명할 것이나, 두 지점보다 많은 지점들에서 이하의 혈압 추정 장치 및 방법을 사용하여 혈압을 추정할 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 부위에 착용한 혈압 추정 장치(1)를 이용하여 서로 다른 높이의 두 지점들에서 혈압을 추정하는 것을 도시한 도면이다. 서로 다른 높이에서 사용자의 혈류 내의 혈액이 혈관에 미치는 압력은 높이 차에 따른 유체역학적 정압차(hydrostatic pressure change, 이하 '유압차'라고도 함) 만큼 차이가 발생한다. 유체역학적 정압(hydrostatic pressure)이란 정지 유체에 작용하는 압력이다. 혈액의 유체역학적 정압(blood hydrostatic pressure)은 심장의 박동으로 인한 압력으로 혈액이 혈관벽에 대응하는 압력이다. 혈액은 정지 유체가 아니기에 맥파는 동적으로 변화하지만, 본 일 실시예에서 혈액의 유압차를 구할 때 수축기 및 이완기 혈압을 측정하는 시점에서의 정지 압력으로 간주할 수 있다. 혈액의 유압차는 혈액의 높낮이에 따른 압력의 차이를 뜻하며, 이는 혈액의 무게 및 높이 차로 인하여 발생한다. 서로 다른 높이의 지점들에서 실제 동맥 내부의 혈액의 유압차는 센싱부(11)로부터 측정된 맥파의 값에도 영향을 주므로, 추정 혈압도 유압차의 영향을 받는다. 따라서, 서로 다른 높이의 지점들에서 추정된 혈압 의 유압차는 실제 혈압의 유압차와 같은 것으로 설명하도록 하겠다.
보다 상세하게 설명하면, 혈류 내의 혈액은 위치에너지, 압력에너지 및 운동에너지를 가지고 있으며, 밀도가 일정한 유체의 위치에너지, 압력에너지 및 운동에너지의 합은 항상 일정하다는 에너지 보존 법칙의 원리에 근거한다. 따라서, 에너지 보존법칙에 근거하면, 높이 차에 따른 유압차와 두 지점들 각각에서 실제 혈압들간의 차이는 같다. 또한, 수학식 1에서 설명한 바와 같이 추정된 혈압(BP)은 센싱부(11)에서 손목 부위의 국소 표면에서의 압력(PS)과 선형 관계가 있다. 그러므로, 짧은 시간 동안 지점들 각각에서 측정된 맥파의 값의 차이는 높이 차에 따른 유압차에 의한 요인이 지배적(dominant)이다. 본 일 실시예에서 유압차란 서로 다른 높이의 두 지점들에서의 혈액의 유압차를 의미하고, 유압차는 계산에 의한 이론적인 값에 해당한다.
도 3을 참고하면, 사용자가 손목형 혈압 추정 장치(1)를 착용하고 두 지점에서 혈압을 측정하면, 혈압 추정 장치(1) 내의 센싱부(11)는 각각의 지점에서 맥파의 값을 측정한다. 처음에는 심장의 위치와 동일한 높이인 A 지점(31)으로 팔을 곧게 벌려 혈압을 측정하고, 그 다음으로는 팔을 구부려 심장의 위치보다 높은 B 지점(32)에서 혈압을 측정한다. A 지점(31)과 B 지점(32)은 높이 h 만큼의 차이가 있으므로, 혈액의 유압차가 발생한다. 따라서, 높이 차에 따른 유압차와 지점들 각각에서 측정된 맥파의 값을 이용하여 혈압을 추정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 3에서 도시한 A, B 지점의 위치를 예로 들어 설명할 것이나, 본 발명과 관 련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 지점들의 위치와 어느 지점에서 먼저 측정하는 지에 대하여는 변할 수 있음을 이해할 수 있다. 유압차를 계산하고, 유압차와 전압들 간의 차이를 이용하는 방법에 관하여는 이하 해당 부분에서 자세하게 설명하도록 하겠다.
센싱부(11)에서 두 지점들에서 맥파의 값을 측정하기 전에 가압을 한다. 손목 부위는 가압부(12)에 의하여 가압되고, 가압 방법은 커프(cuff)를 이용한 전체 가압법, 및 혈관의 일정 부분만을 가압하는 부분 가압법이 있다. 액추에이터(16)는 가압부(12)가 손목 부위를 가압하는 압력을 조절한다. 즉, 액추에이터(16)는 일정하게 증가하는 변동 압력 또는 일정한 압력으로 손목 부위를 가압할 것인지를 조절한다. 본 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치(1)는 가압 방법에 한정되지 않고, 모든 가압 방법에 적용이 가능함을 본 발명과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 센싱부(11)는 가압부(12)가 가압하기 이전, 또는 가압하는 순간부터, 가압 행위가 중단된 이후까지의 맥파의 값을 측정한다. 센싱부(11)는 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 측정된 맥파의 값은 맥파 검출부(131)로 전송하고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 측정된 맥파의 값은 전압 결정부(1322)로 전송한다. 액추에이터(16)는 가압부(12)가 일정하게 증가하는 변동 압력 또는 일정한 압력으로 손목 부위를 가압하도록 조절하는데, 일정하게 증가하는 비율과 일정한 압력의 크기는 사용자가 사용 환경에 맞게 설정할 수 있다. 여기서, 일정한 압력이란 일반적으로 혈관이 폐쇄되지 않도록 가해주는 압력을 의 미하는데, 이는 맥파에 기초하여 결정된 중심 압력(Mean Arterial Pressure, MAP)보다 낮은 압력을 의미한다. 여기서, 중심 압력(MAP)은 일정하게 증가하는 압력으로 손목 부위를 가압했을 때, 측정된 맥파가 최대 진폭을 나타내는 예상 시점에서 가해준 압력을 의미한다. 이 때, 최대 진폭을 나타내는 예상 시점에서 가해준 압력과 실제 혈압은 동일하다. 따라서, 중심 압력(MAP)은 실제 혈압과 동일하다. 일반적으로 압력을 가하는 시간은 동맥 혈류가 멎은 후 동맥 혈류가 정상적으로 순환될 때까지로 설정한다. 두 지점들에서 각각 가압하는 경우, 일정하게 증가하는 비율과 일정한 압력의 크기는 동일하게 설정하여 두 지점들에서 각각 손목 부위를 가압한다.
사용자는 사용 환경에 맞게 어느 지점에서 어떻게 가압할 것인지와, 어떤 순서로 가압할 것인지를 조절할 수 있다. 이는 이하에서 설명할 혈압 계산부(1324)에서 계산되는 수학식 및 계산되는 방법에 따라서 결정된다. 즉, 가압부(12)가 각각의 지점에서 일정하게 증가하는 압력만으로 가압하는지, 일정한 압력만으로 가압하는지, 아니면 일정하게 증가하는 압력 및 일정한 압력으로 가압하는지를 조절할 수 있다. 또한, 일정하게 증가하는 압력으로 먼저 가압하는지, 아니면 일정한 압력으로 먼저 가압하는지에 대한 것도 조절할 수 있다. 예를 들면, 어느 하나의 지점에서만 일정하게 증가하는 압력으로 가압하고, 두 지점들 각각에서 일정한 압력으로 가압한다. 또는 두 지점들 각각에서 모두 일정하게 증가하는 압력 및 일정한 압력으로 가압한다.
다시 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, A 지점(31)에서 가압 부(12)는 일정하게 증가하는 압력으로 손목 부위를 가압하는 동안 센싱부(11)는 맥파의 값을 측정하고, 이후에 A 지점(31)과 B 지점(32) 각각에서 일정한 압력으로 손목 부위를 가압하는 동안 맥파의 값을 측정한다. 또는 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, A 지점(31)에서 일정하게 증가하는 압력으로 손목 부위를 가압하는 동안 맥파의 값을 측정하고, 이후에 일정한 압력으로 가압하는 동안 맥파의 값을 측정한다. 그리고, B 지점에서 A 지점에서와 동일한 조건으로 가압하는 동안 맥파의 값을 측정한다. 즉, 사용자는 어느 지점에서 어떻게 가압할 것인지와, 어떤 순서로 가압할 것인지를 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 조건들은 이상에서 설명한 바에 한정되지 않고, 사용자의 선택에 의하여 용이하게 변경될 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
맥파 검출부(131)는 센싱부(11)에서 변환된 전압들에 기초하여 맥파(sphygmus wave)를 검출한다. 맥파 검출부(131)에서 검출된 맥파는 고역 필터(high pass filter, HPF)를 통과한 맥파 및 저역 필터(low pass filter, LPF)를 통과한 맥파를 포함한다. 검출된 맥파는 시간의 변화에 따른 압력의 변화의 파형으로 나타난다. 여기서, 맥파 검출부(131)는 압력의 변화의 파형으로 나타내기 위하여 수학식 2를 이용한다. 가압부(12)에 의하여 가압된 조건에 따라서 검출된 맥파의 형태는 다르다. 즉, 증가하는 압력을 가한 경우와 일정한 압력을 가한 경우에 각각 맥파의 형태가 다르게 나타난다. 맥파 검출부(131)는 일정하게 증가하는 압력을 가하는 동안 검출된 맥파를 압력 결정부(1321)로 전송한다. 만약 사용자의 선택에 의하여 특성비 계산부(1325)에서 특성비를 이용하여 혈압을 계산하는 경우에, 맥파 검출부(131)는 특성비 계산부(1325)에 검출된 맥파를 전송한다.
보다 상세하게 설명하면, 맥파 검출부(131)는 센싱부(11)로부터 전송된 전압을 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF) 대역으로 필터링(filtering)하여 각각의 대역들의 맥파들을 검출한다. 필터링을 위해서는 통상의 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)를 사용하고, 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)는 본 발명과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하기에 자세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부(12)에서 일정하게 증가하는 압력에 의해 가압시킨 상태에서 맥파 검출부(131)로부터 검출된 맥파를 도시한 도면이다. 도 4를 참고하면, 하나의 지점에서 검출된 맥파가 필터링되기 전(41)과 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 후의 검출된 맥파(42) 및 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 후의 검출된 맥파(43)를 도시하였다. 검출된 맥파들(42, 43)은 시간의 변화에 따른 압력의 변화의 파형으로 도시되었다. 가압부(12)에 의하여 손목 부위에 가해지는 압력을 일정하게 증가시킴에 따라 파형(44)이 나타난다. 이 파형(44)은 센싱부(11)로부터 전송된 전압의 변화 파형이다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이, 맥파 검출부(131)는 수학식 2를 이용하여 전압을 압력으로 변환하고, 저주파 대역이 필터링된 맥파(42) 및 고주파 대역이 필터링된 맥파(43)를 검출한다. 저역 필터(LPF)에 의해 저주파 대역이 필터링된 맥파(42)의 변화는 손목 부위가 어느 정도의 압력을 받고 있는지를 나타낸다.
추정부(132)는 압력 결정부(1321), 전압 결정부(1322), 전압 산출부(1323), 혈압 계산부(1324) 및 특성비 계산부(1325)로 구성된다.
압력 결정부(1321)는 맥파 검출부(131)에서 검출된 맥파(42, 43)에서 중심 압력(Mean Arterial Pressure, MAP)을 결정한다. 압력 결정부(1321)는 결정된 중심 압력을 혈압 계산부(1324)로 전송한다. 만약 사용자의 선택에 의하여 특성비 계산부(1325)에서 특성비를 이용하여 혈압을 계산하는 경우에, 압력 결정부(1321)는 특성비 계산부(1325)에 결정된 중심 압력을 전송한다. 중심 압력(MAP)은 고역 필터에 의해 필터링되어 검출된 맥파(43)가 최대 진폭을 나타내는 예상 시점에서 손목 부위에 가해준 압력이다. 압력 결정부(1321)는 하나의 지점에서만 중심 압력을 결정하거나, 두 지점들 각각에서 두 개의 중심 압력들을 결정하는데, 이는 혈압 계산부(1324)에서 계산되는 방법에 따라 결정된다.
다시 도 4를 참고하면, 맥파 검출부(131)로부터 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)에 의해 필터링되어 검출된 맥파들(42, 43)을 이용하여 앞서 설명한 중심 압력(Mean Arterial Pressure, MAP)을 구할 수 있다. 즉, 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파(43)가 최대 진폭을 나타내는 예상 시점(45)에서의 가해준 압력이 중심 압력(MAP)에 해당한다. 이 때, 가해준 압력은 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파(42)에서 위의 맥파(43)가 최대 진폭을 나타내는 예상 시점(45)과 동일한 시점에서의 압력이다. 또는 최대 진폭을 나타내는 예상 시점(45)을 이용하는 대신에, 필터링된 맥파(43)에서 최대 피크의 직전 또는 직후 피크 사이의 구간에서 맥파(43)의 피크들을 보간(interpolation)하여 보간된 값을 이용할 수 있다. 또한, 보간된 값과 최대 진폭을 비교하여 보다 큰 값을 나타내는 시점의 가해준 압력으로 중심 압력(MAP)을 결정하는데 이용할 수 있다. 여기서, 보간된 값을 나타내는 시점 을 이용하는 이유는 고역 필터(HPF)로 필터링된 맥파(43)에서 최대 피크가 보이는 시점 직전에서의 맥파 피크와 혹은 직후에서의 맥파 피크 사이에 실제로 맥파가 최대로 전달될 수 있는 가능성이 있기 때문이다.
전압 결정부(1322)는 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 센싱부(11)로부터 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들 중 맥파의 한 주기의 전압들을 결정한다. 이 경우, 두 지점들 각각에서 맥파의 한 주기의 전압들을 결정한다면, 한 주기의 시작 위치는 두 지점들 각각에서 결정된 전압 파형의 형태가 동일하도록 서로 대응되는 위치로 설정한다. 일반적으로 서로 대응되는 시작 위치는 센싱부(11)로부터 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들 중 최대 전압 또는 최소 전압으로 설정하나, 이에 한정되지 않는다.
그리고, 전압 결정부(1322)는 두 지점들 각각에서 맥파의 한 주기의 전압들을 결정하였다면, 두 지점들 각각에서 결정된 맥파의 한 주기의 전압들 중 서로 대응되는 전압들도 결정한다. 그러나, 이하 혈압 계산부(1324)에서 계산하는 방법에 따라 전압 결정부(1322)는 서로 대응되는 전압들을 결정하지 않을 수 있다. 여기서 서로 대응되는 전압들은 두 지점들 각각에서 결정된 맥파의 한 주기의 시간이 동일한 경우에는, 한 주기의 시작 위치로부터 동일한 시간만큼 경과했을 때의 전압들이다. 그러나, 맥파의 한 주기의 시간이 동일하지 않은 경우에, 전압 결정부(1322)는 한 주기의 시간을 각각 '1'로 정규화시킨 후에 정규화된 시간이 동일한 위치에서 서로 대응되는 전압들을 결정한다.
전압 결정부(1322)는 센싱부(11)로부터 전송된 맥파 값들에 대응하는 전압들 을 그대로 혈압 계산부(1324)로 전송하고, 전압 결정부(1322)에서 결정된 서로 대응되는 전압들도 혈압 계산부(1324)로 전송한다. 또한, 전압 결정부(1322)는 결정된 맥파의 한 주기의 전압들을 전압 산출부(1323)로 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일정한 압력에 의해 가압시킨 상태에서 센싱부(11)로부터 전압 결정부(1322)에 전송된 전압 변화의 파형을 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면, 두 지점들 각각에서 동일한 압력으로 손목 부위를 가압한 후 센싱부(11)로부터 전송된 전압 변화의 파형이다. 위에 도시된 전압 파형(51)은 아래에 도시된 전압 파형(52)보다 낮은 위치의 지점에서 측정된 맥파의 값에 해당하는 전압 파형이다. 즉, 높은 위치와 낮은 위치의 지점들에서 실제 혈압들은 혈액의 유압차만큼 차이가 있으므로, 이는 다른 전압 크기를 갖는 전압 파형들로 나타난다. 두 지점들 각각에서 전송된 전압 파형들(51, 52)을 살펴보면, 일정 시간 동안(Δt)의 전압 변화와 동일한 형태를 가진 전압 변화가 반복된다. 여기서 일정 시간 동안(Δt)은 맥파의 한 주기를 의미하고, 이하에서 한 주기는 이와 같은 의미를 나타낸다. 동일한 형태를 가진 전압 파형이 반복하여 나타나는 이유는 일정한 압력으로 가압하기 때문이다. 이 때, 일정 시간 동안(Δt)의 전압 변화는 심장이 수축과 이완을 한번 하는 동안 나타나는 실제 혈압의 변화에 따라 변한다.
도 5를 참고하여 전압 결정부(1322)에서 전압들을 결정하는 것을 설명하면, 전압 결정부(1322)는 도 5에서 위에 도시된 전압 파형(51)에서 한 주기의 전압들을 결정하고, 아래에 도시된 전압 파형(52)에서 한 주기의 전압들을 결정한다. 이 경우, 한 주기의 시작 위치는 서로 대응되는 위치로 설정하는데, 일반적으로 최대 전 압 또는 최소 전압으로 설정한다. 이와 같이 결정된 한 주기의 전압들은 전압 산출부(1323)로 전송한다. 그리고, 전압 결정부(1322)는 위에 도시된 전압 파형(51)에서 결정된 한 주기의 전압들과 아래에 도시된 전압 파형(52)에서 결정된 한 주기의 전압들 중에서 서로 대응되는 전압들을 결정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 서로 대응되는 전압들은 각각의 한 주기의 전압들에서 서로 대응되는 최대 전압 또는 최소 전압인 경우를 예로 들어 설명할 것이나, 대응되는 전압들이 이에 한정되지 않는다. 전압 결정부(1322)는 결정된 전압들 중 한 주기의 전압들은 전압 산출부(1323)로 전송하고, 서로 대응되는 전압들은 혈압 계산부(1324)로 전송한다.
전압 결정부(1322)에서 최대 전압을 결정할 것인지, 아니면 최소 전압을 결정할 것인지는 사용자가 사용 환경에 맞게 임의로 설정할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 최대 또는 최소 전압이 아닌 다른 대응되는 전압들을 결정하도록 설정할 수 있다.
도 5를 참고하면, 전압 결정부(1322)에서 결정된 한 주기의 전압들이 도 5에 도시된 최초의 주기의 전압들이라고 한다면, 전압 결정부(1322)는 위에 도시된 맥파(51)의 한 주기에서 최대 전압(VA _ max)을 결정하고, 아래에 도시된 맥파(52)의 한 주기에서 최대 전압(VB _ max)을 결정한다. 또는 최대 전압을 산출하는 대신에, 전압 결정부(1322)는 위에 도시된 맥파(51)의 한 주기에서 최소 전압(VA _ min)을 결정하고, 아래에 도시된 맥파(52)의 한 주기에서 최소 전압(VB _ min)을 결정할 수 있다.
전압 산출부(1323)는 전압 결정부(1322)에서 결정된 한 주기의 전압들의 평 균 전압(mean voltage, Vmean)을 산출한다. 전압 산출부(1323)는 두 지점들 중 적어도 하나의 지점에서 결정된 한 주기의 전압들의 평균 전압을 산출한다. 여기서, 평균 전압을 산출하기 위하여 수학식 5를 이용할 수 있다. 전압 산출부(1323)는 산출된 평균 전압을 혈압 계산부(1324)로 전송한다.
Figure 112009024692916-pat00005
수학식 5를 살펴보면, 평균 전압(Vmean)은 한 주기의 시간(Δt) 동안 전압의 변화를 적분한 값을(
Figure 112009024692916-pat00006
) 위의 시간(ΔT)으로 나누어 줌으로써 계산할 수 있다.
전압 산출부(1323)는 압력 결정부(1321)에서 하나의 중심 압력만이 결정된 경우에는 하나의 평균 전압만을 산출한다. 그러나, 압력 결정부(1321)가 각각의 지점들에서 중심 압력을 결정한 경우에, 전압 산출부(1323)는 각각의 지점들에서 평균 전압을 산출한다. 여기서, 결정된 중심 압력 및 산출된 평균 전압의 개수는 이하의 혈압 계산부(1324)에서 계산하는 방법에 따라 결정된다. 여기서 하나의 지점에서만 평균 전압을 산출하는 경우에, 전압 산출부(1323)는 중심 압력이 결정된 지점과 다른 지점에서 평균 전압을 산출할 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 전압 산출부(1323)는 A 지점에서 수학식 5를 이용하 여 한 주기 시간(Δt)내의 전압들의 평균 전압(VA_mean)을 산출한다. 또한, 도 5에 도시되지 않았지만, B 지점에서도 평균 전압(VB_mean)을 산출할 수 있다. 전압 산출부(1323)는 하나의 중심 압력이 결정된 경우에는 A 지점에서의 평균 전압(VA_mean) 또는 B 지점에서의 평균 전압(VB_mean)을 산출한다. 그러나, A, B 지점 모두에서 중심 압력이 결정된 경우에는, A 지점에서의 평균 전압(VA_mean) 및 B 지점에서의 평균 전압(VB_mean)들을 모두 산출한다.
혈압 계산부(1324)는 압력 결정부(1321)에서 결정된 압력 및 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 측정된 맥파 값들을 이용하여 혈압을 계산한다. 즉, 압력 결정부(1321)에서 결정된 중심 압력과, 센싱부(11)와 전압 결정부(1322)를 통하여 그대로 전송된 센싱부(11)에서 측정된 맥파 값에 해당하는 전압들, 전압 결정부(1322)에서 결정된 서로 대응되는 전압들 및 전압 산출부(1323)에서 산출된 평균 전압을 이용하여 혈압을 계산한다. 그러나, 전압 결정부(1322)에서 서로 대응되는 전압들을 결정하지 않은 경우에는 혈압을 계산하는데 이용하지 않을 수 있다. 유압차 계산부(133)가 서로 다른 높이의 지점들에서의 혈액의 유압차를 계산한 경우에는, 계산된 유압차를 혈압 계산부(1324)로 전송한다. 추정부(132)는 혈압 계산부(1324)로부터 계산된 혈압들을 손목 부위의 요골동맥 내의 실제 혈압들로 추정한다.
이하에서는 하나의 지점에서 결정된 중심 압력, 두 지점들 각각에서 결정된 서로 대응되는 전압들, 하나의 지점에서 산출된 평균 전압 및 혈액의 유압차를 이용하여 혈압들을 계산하는 것을 먼저 설명하고, 뒤이어 두 지점들 각각에서 결정된 중심 압력 및 평균 전압을 이용하여 혈압들을 계산하는 것을 설명하도록 하겠다.
수학식 4를 이용하여 추정된 혈압(BP)을 계산하기 위하여, α 및 β를 먼저 계산한다. 수학식 4에서 전압(V)은 센싱부(11)에서 측정된 맥파의 값에 해당되는 전압들이 전압 결정부(1322)를 거쳐 혈압 계산부(1324)로 전송된 전압들이다. α 및 β는 이하에서 설명할 수학식들을 이용하여 계산한다. 또한, 이하에서 설명의 편의를 위하여, 두 지점들 중 낮은 지점을 A 지점, 높은 지점을 B 지점으로 예를 들어 설명하도록 하겠다.
먼저, 하나의 지점에서 결정된 중심 압력, 두 지점들 각각에서 결정된 서로 대응되는 전압들, 하나의 지점에서 산출된 평균 전압 및 유압차에 기초하여 혈압들을 계산하는 것을 설명하도록 하겠다.
본 발명의 일 실시예에 따라 α를 계산하는 방법에 대해 보다 상세하게 설명하면, α는 유압차 계산부(133)에서 계산된 유압차와 두 지점들 각각에서 결정된 서로 대응되는 두 개의 최대 전압들 간의 차 또는 두 개의 최소 전압들 간의 차를 이용하여 계산한다. 그러나, 앞서 설명하였듯이 최대 또는 최소 전압이 아닌 다른 대응되는 전압들을 이용할 수도 있다. 우선, 짧은 시간 동안 A 지점과 B 지점에서 손목 부위의 추정된 혈압들 간의 차이는 앞서 설명한 바와 같이 혈액의 유압차와 동일하다. 따라서, 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00007
수학식 6은 A 지점의 추정된 혈압(BPA)과 B 지점의 추정된 혈압(BPB)의 차이는 A 지점과 B 지점의 높이 차(h)에 따른 유압차(ρgh)와 같다는 것을 의미한다. 여기서, ρ는 사용자의 혈액 밀도, g는 중력가속도를 의미한다. 수학식 4와 수학식 6을 이용하면, 유압차를 추정된 혈압들(BPA, BPB) 대신에 전압에 관하여 표현할 수 있다. 이는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00008
수학식 7에서 VA와 VB는 각각 A 지점과 B 지점에서 결정된 서로 대응되는 전압들을 의미한다. 수학식 7을 정리하면, 수학식 8과 같이 표현할 수 있으므로, 수학식 8에 표현된 수학식들 중 하나를 이용하여 α를 계산할 수 있다. 사용자는 사용 환경에 따라 수학식 8에 표현된 수학식들 중에서 어느 하나의 수학식으로 계산하도록 설정할 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00009
수학식 8의 첫번째 수학식에서 VA, VB는 전압 결정부(1322)에서 결정된 서로 대응되는 전압들이고, 유압차(ρgh)는 유압차 계산부(133)에서 계산된 값이다. VA 및 VB는 각각 A 지점 및 B 지점 각각에서 결정된 최대 전압 또는 A 지점 및 B 지점 각각에서 결정된 최소 전압을 포함한 서로 대응되는 전압들이다. 수학식 8에서 두번째와 세번째 수학식들은 첫번째 수학식이 구체적으로 표현된 수학식이다. 즉, 수학식 8의 두번째 수학식은 최대 전압을 이용하여 α를 계산하는 수학식이고, 세번째 수학식은 최소 전압을 이용하여 α를 계산하는 수학식이다. 본 발명의 일 실시예로써, 위에서는 설명의 편의를 위하여 최대 전압이나 최소 전압을 이용하여 α를 계산하는 것을 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, A 지점과 B 지점에서 검출된 맥파들에서 서로 대응되는 다른 전압들을 결정하고, 이 서로 대응되는 다른 전압들을 이용하여 α를 용이하게 계산할 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상 의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
β를 계산하는 방법에 대해 보다 상세하게 설명하면, 압력 결정부(1321)에서 결정된 중심 압력(MAP)은 손목 부위의 실제 혈압과 같다. 그리고 맥파의 한 주기의 중심 전압은 평균 전압(Vmean)에 해당한다. 따라서, 중심 압력(MAP)과 평균 전압(Vmean)은 대응되므로, 중심 압력(MAP)과 평균 전압(Vmean)은 선형 관계가 있다. 따라서, 선형 관계를 구하기 위하여 수학식 4를 이용한다. 추정된 혈압(BP)은 센싱부(11)로부터 측정된 맥파의 값에 해당되는 전압(V)과 선형 관계가 있고, 중심 압력(MAP)과 평균 전압(Vmean)은 대응되므로, 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00010
수학식 9에서 MAP는 압력 결정부(1321)에서 결정된 중심 압력, Vmean은 전압 산출부(1323)에서 산출된 평균 전압을 의미한다. 그리고, α는 수학식 8을 이용하여 계산된 값이다. 따라서, 수학식 9에서 β를 제외한 모든 값은 이미 계산하였으므로, β에 관한 식으로 바꾸면 수학식 9는 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00011
수학식 10은 수학식 9를 β에 관하여 정리한 수학식이다. 수학식 10에서 평 균 전압(Vmean)은 중심 압력(MAP)이 결정된 지점과 같은 지점에서 산출된 평균 전압일 필요는 없다. 이후 수학식 4에 계산된 α, β 및 센싱부(11)에서 측정된 맥파의 값에 해당되는 전압들이 전압 결정부(1322)를 거쳐 혈압 계산부(1324)로 전송된 전압들을 대입하여 혈압들(BP)을 계산한다. 계산된 혈압들은 손목 부위 내부의 요골동맥의 실제 혈압들로 추정된다. 사용자는 사용 환경에 따라 수학식 10에 표현된 수학식들 중에서 어느 하나의 수학식으로 계산하도록 설정할 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
다음으로, 두 지점들 각각에서 결정된 중심 압력 및 평균 전압을 이용하여 혈압들을 계산하는 것을 설명하도록 하겠다. 즉, 이하에서는 수학식 4에서 α 및 β를 구하기 위한 다른 일 실시예이다. 두 번째 실시예와 첫 번째 실시예가 다른 점을 설명하면, 두 번째 실시예에서 혈압 계산부(1324)는 유압차 계산부(133)로부터 유압차를 획득하지 않는다는 것이다. 따라서, 두 번째 실시예에 따르면 두 지점간의 높이 차를 측정하기 위한 별도의 방법이나 장치가 필요하지 않고, 또한 정해진 높이 차를 갖는 두 지점들로 사용자의 손목을 위치시킬 필요가 없다.
압력 결정부(1321)는 각각의 지점에서 두 개의 중심 압력(MAP)들을 결정한다. 즉, 두 지점들을 각각 A 지점과 B 지점이라 하면, A 지점에서의 중심 압력(MAPA)과 B 지점에서의 중심 압력(MAPB)을 각각 결정한다.
또한, 전압 결정부(1322)는 두 지점들 각각에서 맥파의 한 주기의 전압들을 결정한다. 이후 두 지점들 각각에서 결정된 한 주기의 전압들을 전압 산출부(1323) 로 전송하고, 전압 산출부(1323)는 각각의 지점에서 두 개의 평균 전압(Vmean)들을 산출한다. 즉, 위에서와 같이 두 지점들을 각각 A 지점과 B 지점이라 하면, A 지점에서의 평균 전압(VA_mean)과 B 지점에서의 평균 전압(VB_mean)을 각각 산출한다.
다시 수학식 9를 참고하면, 수학식 9에 같은 지점에서의 중심 압력들과 평균 전압들을 각각 대입하여 수학식 11과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00012
수학식 11을 연립하여 계산하면, 수학식 12와 같이 정리할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00013
즉, 수학식 12를 이용하여, α를 계산할 수 있다. 이와 같이 수학식 12를 이용하는 경우에는 유압차를 이용하지 않더라도 α를 계산할 수 있다.
다음으로 β를 계산하기 위하여, 앞서 설명하였던 수학식 10을 이용할 수 있다. 이 경우 α가 계산된 수학식에 기초하여 동일 지점에서의 중심 압력 및 평균 전압을 이용하여 β를 계산하거나, 또는 다른 지점에서의 중심 압력 및 평균 전압을 이용하여 β를 계산한다. 이후 수학식 4에 계산된 α, β 및 센싱부(11)에서 측 정된 맥파의 값에 해당되는 전압들이 전압 결정부(1322)를 거쳐 혈압 계산부(1324)로 전송된 전압들을 대입하여 혈압들(BP)을 계산한다. 계산된 혈압들은 손목 부위 내부의 요골동맥의 실제 혈압들로 추정된다.
사용자는 사용 환경에 맞게, 이상에서 설명된 일 실시예에 따라 수학식 8 내지 수학식 10을 이용하여 α 및 β를 계산하거나, 또는 다른 일 실시예에 따라 수학식 10 및 수학식 12를 이용하여 α 및 β를 계산하도록 설정할 수 있다. 즉, α 및 β를 계산하는 것은 어느 한 가지 방법에 한정되지 않는다는 것을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
혈압 계산부(1324)는 α 및 β가 계산된 경우, 수학식 4를 이용하여 혈압들(BP)을 계산하고, 추정부(132)는 계산된 혈압들을 사용자의 실제 혈압들로 추정한다. 사용자 인터페이스부(15)는 추정된 혈압들을 획득하여 그 중에서 최대 크기를 갖는 값은 수축기 혈압으로, 최소 크기를 갖는 값은 이완기 혈압으로 츨력한다. 또한, 사용자 인터페이스부(15)는 추정된 혈압들의 변화의 평균을 계산하여 평균 혈압도 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 계산부(1324)에서 계산된 혈압들에 기초하여 시간(t)에 따른 추정된 혈압들(BP)의 변화 파형을 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, 추정된 혈압들 중에서 최대 크기를 갖는 혈압은 수축기 혈압(systolic BP, 61), 최소 크기를 갖는 혈압은 이완기 혈압(diastolic BP, 62)을 의미한다.
특성비 계산부(1325)는 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 손목 부위에서 의 측정된 맥파의 값 및 혈압 계산부(1324)에서 계산된 혈압들을 이용하여 사용자의 혈압의 특성비(characteristic ratio)를 계산한다. 이후 사용자가 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 손목 부위에서의 맥파의 값을 새로 측정한 경우에, 특성비 계산부(1325)는 새로 측정된 맥파의 값, 새로 결정된 중심 압력 및 미리 계산된 혈압의 특성비에 기초하여 손목 부위의 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 계산한다. 추정부(132)는 특성비 계산부(1325)에서 계산된 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 사용자의 실제 수축기 혈압 및 이완기 혈압으로 추정한다. 즉, 계산된 특성비에 기초하여 오실로메트릭(oscillometric) 방법으로 사용자의 혈압을 추정한다. 사용자 인터페이스부(15)는 특성비 계산부(1325)에서 계산됨으로써 추정부(132)에서 추정된 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 출력한다. 이와 같이 특성비 계산부(1325)에서 계산된 특성비는 혈압 계산부(1324)에서 계산된 혈압들에 기초하여 계산되었기 때문에, 통계적으로 구한 특성비보다 정확하다. 스토리지(14)는 계산된 특성비를 저장한다.
보다 상세하게 설명하면, 혈압 계산부(1324)에서 계산된 혈압들 중에서 최대 크기의 혈압은 사용자의 수축기 혈압이고, 최소 크기의 혈압은 사용자의 이완기 혈압이다. 혈압 계산부(1324)는 계산된 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 특성비 계산부(1325)로 전송하고, 특성비 계산부(1325)는 계산된 수축기 혈압 및 이완기 혈압, 맥파 검출부(131)에서 검출된 맥파을 이용하여 사용자의 특성비를 계산한다. 특성비 계산부(1325)는 검출된 맥파 중에서 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파를 이용하여 최대 진폭과 계산된 수축기 혈압일 때의 진폭의 비율 및 최대 진폭과 계산된 이완기 혈압일 때의 진폭의 비율을 각각 계산한다. 여기서, 수축기 혈압 및 이 완기 혈압일 때의 진폭들은 고역 필터(HPF)에 의해 필터링된 맥파에 나타난 진폭들 중에서 저역 필터(LPF)에 의해 필터링된 맥파에 나타난 압력이 수축기 혈압 및 이완기 혈압과 동일한 시점들에서의 진폭들이다. 최대 진폭과 계산된 수축기 혈압일 때의 진폭의 비율은 수축기 특성비이고, 최대 진폭과 계산된 이완기 혈압일 때의 진폭의 비율은 이완기 특성비이다.
사용자가 혈압 추정 장치(1)를 이용하여 새로 혈압을 추정하고자 할 때, 미리 계산된 특성비와 새로 측정된 맥파의 값 및 새로 결정된 중심 압력을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 맥파 검출부(131)는 새로 측정된 맥파의 값을 고역 필터(HPF) 및 저역 필터(LPF)에 통과시켜 필터링하여 새로운 맥파를 검출하고, 압력 결정부(1321)는 새로운 중심 압력을 결정한다. 이후 특성비 계산부(1325)는 새로 검출된 맥파, 새로 결정된 중심 압력 및 미리 계산된 특성비를 이용하여 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 계산함으로써 사용자의 혈압을 추정할 수 있다. 즉, 고역 필터(HPF)에 의해 필터링되어 새로 검출된 맥파의 진폭이 최대인 순간인 중심 압력(MAP)과 비교하여 미리 계산된 특성비에 해당되는 진폭일 때의 가해준 압력을 수축기 혈압과 이완기 혈압으로 추정한다.
사용자는 사용 환경에 맞게 혈압 계산부(1324)에서 앞서 설명된 수학식들을 이용하여 계산된 혈압을 사용자의 혈압으로 추정할 것인지, 또는 특성비 계산부(1325)에서 미리 계산된 특성비를 이용하여 계산된 혈압을 사용자의 혈압으로 추정할 것인지를 결정할 수 있다. 이 경우에 사용자는 어떤 방법을 사용하여 혈압을 추정할 것인지를 사용자 인터페이스부(15)에 입력한다. 즉, 사용자가 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 손목 부위에서의 맥파의 값을 새로 측정한 경우에, 혈압 추정 장치(1)는 앞서 설명된 수학식들을 이용하여 혈압 계산부(1324)에서 수축기 및 이완기 혈압을 계산하여 추정하거나, 또는 새로 측정된 맥파의 값에 기초하여 미리 계산된 특성비를 이용하여 수축기 및 이완기 혈압을 계산하여 추정할 수 있다.
유압차 계산부(133)는 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 입력된 정보 또는 스토리지(14)에 저장된 정보 등을 이용하여 두 지점들 간의 혈액의 유압차를 계산한다. 입력된 정보에는 지점들 간의 높이 차, 혈액 밀도, 사용자의 신체 정보 등을 포함한다. 앞서 수학식 7에서 설명한 바와 같이, 유압차(ρgh)는 혈액 밀도(ρ), 중력가속도(g), 두 지점들 간의 높이 차(h)를 곱하여 계산한다.
유압차 계산부(133)는 스토리지(14)에 저장되어 있거나, 또는 사용자에 의하여 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 입력된 혈액 밀도를 획득한다. 일반적으로 사람의 혈액 밀도는 1.06g/cm3이고, 이 값은 사용자의 선택에 의하여 수정이 가능하다. 보다 상세하게 설명하면, 유압차 계산부(133)는 기본 설정으로 1.06g/cm3을 혈액 밀도 값으로 획득한다. 사용자의 선택에 의하여, 다른 혈액 밀도 값을 사용하길 원하는 경우에는 앞서 설명한 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 사용자가 입력한 혈액 밀도 값을 획득할 수 있다.
유압차 계산부(133)는 두 지점들 간의 높이 차를 사용자 인터페이스부(15) 또는 스토리지(14)로부터 획득하거나, 이하의 방법 등을 이용하여 획득한다. 획득 방법은 사용자의 선택 또는 혈압 추정 장치(1)의 설정에 따라 결정된다. 이하에서는 높이 차를 획득하는 방법에 대하여 설명하겠으나, 이하의 높이 차 획득 방법들은 본 발명의 일 실시예들을 나타낸 것에 불과하며 다양한 방법이 존재할 수 있다.
높이 차의 획득은 사용자가 직접 입력하는 방법, 소정의 장치들을 이용하는 방법 또는 사용자의 신체 치수를 이용하여 높이 차를 획득하는 방법 등이 있다. 사용자에 의하여 입력된 높이 차를 사용하는 경우 유압 차 계산부(602)는 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 입력된 높이 차를 획득한다. 즉, 높이 차를 가지는 두 지점에서 혈압을 측정한 후 사용자가 높이 차를 입력하고, 유압 차 계산부(602)는 입력된 높이 차를 획득한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이 경우 사용자는 높이 차를 인식하기 위하여 혈압 측정 장치 외부에 연결된 소정의 길이의 줄과 줄의 끝에 연결된 무게추를 이용하여 높이 차를 인식한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 높이 차를 인식하기 위하여 무게추가 연결된 줄을 이용하는 것을 도시한 도면이다. 도 7을 참고하면, 사용자는 각 지점들간의 높이 차가 h 인 A 지점과 B 지점에서 각각 혈압을 측정한다. 사용자가 A 지점과 B 지점을 정확하게 인식하기 위하여, 사용자는 혈압 추정 장치(1) 외부에 무게추(74)의 중심으로부터 혈압 추정 장치(1)까지의 길이가 h 가 되도록 소정의 길이의 줄(73)과 그 끝에 무게추(74)를 연결한다. 이후 사용자는 A 지점의 높이에서 팔을 옆으로 곧게 뻗어 혈압을 측정한다(71). 다음으로, 사용자는 무게추(74)의 중심이 A 지점의 높이가 될 때까지 팔을 들어올린다(72). 무게추(74)가 A 지점의 높이에 도달하면, 혈압 추정 장치(1)는 B 지점의 높이에 위치하고, A 지점과 B 지점의 높이 차는 h 만큼 차이가 난다. 따라서, 사용자는 위에서 사용한 높이 차 h를 사용자 인터페이스부(15)에 입력한다. 또는, 스토리지(14)에 저장된 높이 차 h 를 가지도록 줄의 길이를 조절할 수 있다.
유압차 계산부(133)는 사용자의 팔 길이를 이용하거나, 팔 길이와 가속도계 센서를 이용하여 높이 차를 획득할 수 있다. 사용자는 자신의 팔 길이를 혈압 추정 장치(1)의 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 미리 입력한다. 그러나, 사용자가 팔 길이를 알지 못하는 경우에는 사용자의 키, 나이, 성별 등의 신체 정보를 이용하여 팔 길이를 통계적 방법으로 추정한다. 여기서, 팔 길이는 사용자의 팔꿈치로부터 손목까지의 길이를 의미한다. 예를 들면, 사용자가 자신의 키 및 성별 등을 입력하면, 혈압 추정 장치(1)는 해당 신장에 해당하는 사람들의 일반적 팔 길이 또는 손목부터 팔꿈치까지의 길이에 대한 내장된 정보를 사용한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 길이를 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다. 도 8을 참고하면, 사용자는 손목에 혈압 추정 장치(1)를 착용한다. 혈압 추정 장치(1)가 착용된 손목을 가슴에 붙이고, 손 끝을 어깨에 붙여 혈압을 측정한다(81). 이후 팔꿈치가 어깨 높이에 위치하도록 고정하고, 팔을 위로 직각이 되도록 구부린다(82). 이 경우, 높이 차(h)는 팔 길이(L)와 동일하다. 따라서, 이를 이용하여 높이 차를 획득할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 길이와 가속도계 센서를 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다. 도 9를 참고하면, 사용자는 손목에 가속 도계가 내장된 혈압 측정 장치(91)를 착용한다. 가속도계가 내장된 혈압 측정 장치(91)가 착용된 손목을 몸에 붙이고, 임의의 위치에서 팔의 상완과 하완의 각도(θ1)를 측정한다(92). 이후 사용자는 다른 위치에서 손목을 몸에 붙이고, 팔의 상완과 하완의 각도(θ2)를 측정한다(93). 이 경우, 각도를 측정하기 위하여 가속도계 센서를 이용하면 중력에 대한 각도 차이를 알 수 있으므로, θ1과 θ2의 각도를 알 수 있다. 따라서, 팔 길이(L)와 θ1 및 θ2를 알고 있으므로, 수학식 13를 이용하여 높이 차(h)를 획득할 수 있다.
Figure 112009024692916-pat00014
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 받침(101)을 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다. 도 10을 참고하면, 사용자는 손목에 혈압 추정 장치(1)를 착용하고, 사용자는 앉은 상태에서 팔을 어깨 높이로 둔 상태에서 혈압을 측정한다(102). 이후 사용자는 팔꿈치 부분을 구부려 손목을 중력방향으로 들어올린 상태에서 혈압을 측정한다(103). 이와 같은 방법에 의하면 중력방향 높이 차를 가지는 두 지점에서 사용자의 혈압을 추정할 수 있다. 이때의 높이 차(h)는 사용자의 손목부터 팔꿈치까지의 길이(L)이다.
다시 도 1을 참조하면, 사용자 인터페이스부(15)는 사용자로부터 혈액 밀도, 높이 차, 신체 정보 등의 정보를 입력 받거나, 또는 사용자에게 혈압 추정 결과 등의 정보를 출력한다. 혈압 추정 결과는 혈압 계산부(1324)에서 계산된 결과 또는 특성비 계산부(1325)에서 계산된 결과에 기초하여 추정된 결과이다. 사용자 인터페이스부(15)는 키보드, 마우스, 터치 화면, 음성 인식 등의 모든 정보 입력 장치 및 방법을 사용하여 사용자로부터 정보를 획득한다. 혈압 추정 장치(1)는 사용자 인터페이스부(15)를 통하여 사용자의 선택 또는 혈압 추정 장치(1)의 설정에 따라 혈압을 측정한 지점들 간의 높이 차, 혈액 밀도, 신체 정보 등을 획득한다. 또한, 사용자는 원하는 혈압 계산 방법을 사용자 인터페이스부(15)에 입력함으로써, 추정부(132)가 어떤 방법을 사용하여 혈압을 추정할 것인지를 선택할 수 있다. 즉, 혈압 계산부(1324)에서 계산된 혈압으로 혈압을 추정할 것인지, 아니면 특성비 계산부(1325)에서 계산된 혈압으로 혈압을 추정할 것인지를 선택할 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.
스토리지(14)는 센싱부(11), 가압부(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 맥파 검출부(131), 추정부(132), 유압차 계산부(133)로 구성되고, 스토리지(14)는 프로세서(13) 내의 모든 장치들에서 수행, 처리 또는 획득한 결과들 또한 모두 저장한다.
제어부(17)는 센싱부(11), 프로세서(13), 스토리지(14), 사용자 인터페이스부(15) 및 액추에이터(16) 각각의 동작을 제어한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다. 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 혈압 추정 방법은 도 1에 도시된 혈압 추정 장치(1)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 혈압 추정 장치(1)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 혈압 추정 방법에도 적용된다.
111 단계에서 압력 결정부(1321)는 검출된 맥파에서 중심 압력을 결정하고, 전압 결정부(1322)는 맥파의 한 주기의 전압들 및 서로 대응되는 전압들을 결정한다. 또한, 전압 산출부(1323)는 평균 전압을 산출한다.
112 단계에서 혈압 계산부(1324)는 수학식 4의 α 및 β를 계산한다.
113 단계에서 혈압 계산부(1324)는 계산된 α, β와 측정된 맥파의 값에 해당되는 전압들에 기초하여 수학식 4를 이용함으로써 혈압들을 계산함으로써 혈압들을 추정한다.
114 단계에서 사용자 인터페이스부(15)는 추정된 혈압들 중 최대 크기를 갖는 혈압을 수축기 혈압으로, 최소 크기를 갖는 혈압을 이완기 혈압으로 출력한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법을 사용하여 사용자의 혈압을 추정하는 순서를 도시한 흐름도이다.
1201 단계에서 사용자는 심장과 동일한 높이로 팔을 벌린다. 가압부(12)는 사용자의 손목을 변동 압력으로 가압시키고, 센싱부(11)는 변동 압력으로 가압시킨 상태에서 맥파의 값을 측정한다.
1202 단계에서 압력 결정부(1321)는 중심 압력을 결정한다.
1203 단계에서 가압부(12)는 사용자의 손목을 일정 압력으로 가압시키고, 센싱부(11)는 일정 압력으로 가압시킨 상태에서 맥파의 값을 측정한다.
1204 단계에서 전압 결정부(1322)는 맥파의 한 주기의 전압들을 결정하고, 전압 산출부(1323)는 한 주기의 전압들의 평균 전압을 산출한다.
1205 단계에서 사용자는 심장보다 높게 팔을 들어올린다. 가압부(12)는 사용자의 손목을 일정 압력으로 가압시키고, 센싱부(11)는 일정 압력으로 가압시킨 상태에서 맥파의 값을 측정한다.
1206 단계에서 전압 결정부(1322)는 맥파의 한 주기의 전압들을 결정하고, 두 지점들 각각에서 결정된 한 주기의 전압들 중에서 서로 대응되는 전압들을 결정한다.
1207 단계에서 유압차 계산부(133)는 심장 높이와 심장보다 높게 들어올린 높이의 차이를 구하여 사용자 혈액의 유압차를 계산한다.
1208 단계에서 혈압 계산부(1324)는 중심 압력, 서로 대응되는 전압들, 평균 전압 및 유압차를 이용하여 α 및 β를 계산한다.
1209 단계에서 혈압 계산부(1324)는 α, β 및 측정된 맥파의 값에 해당되는 전압들을 이용하여 혈압들을 계산한다. 혈압 추정부(132)는 계산된 혈압들을 사용자의 실제 혈압들로 추정한다.
1210 단계에서 사용자 인터페이스부(15)는 추정된 혈압들 중 최대 크기를 갖는 혈압을 수축기 혈압으로, 최소 크기를 갖는 혈압을 이완기 혈압으로 출력한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으 로 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 추정 장치의 구성도이다.
도 2는 손목에 분포된 요골동맥을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 부위에 착용한 혈압 추정 장치를 이용하여 서로 다른 높이의 두 지점들에서 혈압을 추정하는 것을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부에서 일정하게 증가하는 압력에 의해 가압시킨 상태에서 맥파 검출부에서 검출된 맥파를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일정한 압력에 의해 가압시킨 상태에서 센싱부(11)로부터 전압 결정부(1322)에 전송된 전압 변화의 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 계산부에서 계산된 혈압들에 기초하여 시간에 따른 추정된 혈압들의 변화 파형을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자가 높이 차를 인식하기 위하여 무게추가 연결된 줄을 이용하는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 길이를 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 길이와 가속도계 센서를 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔 받침을 이용하여 높이 차를 획득하는 것을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법을 사용하여 사용자의 혈압을 추정하는 순서를 도시한 흐름도이다.

Claims (20)

  1. 사용자 신체의 피검 부위를 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 단계;
    상기 사용자 신체의 피검 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 맥파 값들에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는
    상기 지점들 중 하나의 지점에서, 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파의 값이 상기 맥파의 최대 진폭이 예상되는 시점 또는 상기 맥파의 피크 값들을 이용하여 보간된 값을 가지는 시점에서의 압력을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 압력과 상기 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는
    상기 지점들 각각에서 상기 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들 중 상기 맥파의 한 주기의 전압들을 결정하는 단계; 및
    상기 지점들 중 하나의 지점에서 상기 결정된 전압들의 평균을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 혈압을 계산하는 단계는 상기 결정된 압력, 상기 결정된 한 주기의 전압들 및 상기 산출된 평균을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 혈압 추정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압들을 결정하는 단계는 상기 지점들 각각에서 결정된 한 주기의 전압들 중 서로 대응되는 전압들을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 혈압을 계산하는 단계는
    상기 지점들의 높이 차에 따른 혈액의 유압차와 상기 대응되는 전압들간의 차를 이용하여 제 1 값을 계산하는 단계;
    상기 계산된 제 1 값, 상기 결정된 압력 및 상기 산출된 평균을 이용하여 제 2 값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 제 1 값 및 제 2 값과 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유압차는 사용자로부터 입력된 높이 차, 신체 정보 및 혈액 밀도 중 적어도 하나를 이용하여 계산하는 혈압 추정 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 압력을 결정하는 단계는 상기 지점들 각각에서, 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파의 값이 상기 맥파의 최대 진폭이 예상되는 시점 또는 상기 맥파의 피크 값들을 이용하여 보간된 값을 가지는 시점에서의 압력을 결정하고,
    상기 평균을 산출하는 단계는 상기 지점들 각각에서 상기 결정된 한 주기의 전압들의 평균을 산출하고,
    상기 혈압을 계산하는 단계는 상기 지점들 각각에서 결정된 압력들 및 상기 지점들 각각에서 산출된 평균들을 이용하여 제 1 값 및 제 2 값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 제 1 값 및 제 2 값과 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 변동 압력은 연속적으로 변동되는 압력 또는 이산적인 일정한 압력들이 계단식으로 변동되는 압력인 혈압 추정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정된 혈압들 중에서 최대 크기를 갖는 혈압은 수축기 혈압으로, 최소 크기를 갖는 혈압은 이완기 혈압으로 출력하는 단계를 더 포함하는 혈압 추정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지점들 중 하나의 지점은 사용자의 심장의 높이와 동일한 높이인 혈압 추정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 측정된 맥파의 값 및 상기 계산된 혈압들을 이용하여 상기 사용자의 혈압의 특성비를 계산하는 단계를 더 포함하고,
    변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 피검 부위에서의 측정된 맥파의 값 및 상기 계산된 혈압의 특성비에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 혈압 추정 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 신체 정보가 사용자의 팔 길이를 포함하는 경우, 상기 지점들의 높이 차는 상기 팔 길이 및 상기 팔의 이동에 의한 팔의 각도의 차이를 이용하여 구한 높이 차이고, 상기 신체 정보가 사용자의 팔 길이를 제외한 신체 정보를 포함하는 경우, 상기 팔 길이는 상기 팔 길이를 제외한 신체 정보를 이용하여 추정하는 혈압 추정 방법.
  12. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  13. 사용자 신체의 피검 부위를 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하고, 상기 사용자 신체의 피검 부위를 서로 다른 높이의 지점들로 위치시키고, 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 맥파의 값을 측정하는 센싱부;
    상기 측정된 맥파 값들에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 추정부; 및
    상기 추정된 혈압들 중에서 소정의 혈압들을 출력하는 사용자 인터페이스부를 포함하고,
    상기 추정부는
    상기 지점들 중 하나의 지점에서, 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파의 값이 상기 맥파의 최대 진폭이 예상되는 시점 또는 상기 맥파의 피크 값들을 이용하여 보간된 값을 가지는 시점에서의 압력을 결정하는 압력 결정부; 및
    상기 결정된 압력과 상기 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 혈압 계산부를 포함하는 혈압 추정 장치.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 추정부는
    상기 지점들 각각에서, 상기 일정 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들 중 상기 맥파의 한 주기의 전압들을 결정하는 전압 결정부; 및
    상기 지점들 중 하나의 지점에서 상기 결정된 한 주기의 전압들의 평균을 산출하는 전압 산출부를 더 포함하고,
    상기 혈압 계산부는 상기 결정된 압력, 상기 결정된 한 주기의 전압들 및 상기 산출된 평균을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 혈압 추정 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전압 결정부는 상기 지점들 각각에서 결정된 한 주기의 전압들 중 서로 대응되는 전압들을 결정하고,
    상기 혈압 계산부는 상기 지점들의 높이 차에 따른 혈액의 유압차와 상기 대응되는 전압들간의 차를 이용하여 제 1 값을 계산하고, 상기 계산된 제 1 값, 상기 결정된 압력 및 상기 산출된 평균을 이용하여 제 2 값을 계산하고, 상기 계산된 제 1 값 및 제 2 값과 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 혈압 추정 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 압력 결정부는 상기 지점들 각각에서, 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서 측정된 맥파의 값이 상기 맥파의 최대 진폭을 나타내는 시점에서의 압력을 결정하고,
    상기 전압 산출부는 상기 지점들 각각에서 상기 결정된 한 주기의 전압들의 평균을 산출하고,
    상기 혈압 계산부는 상기 지점들 각각에서 결정된 압력들 및 상기 지점들 각각에서 산출된 평균을 이용하여 제 1 값 및 제 2 값을 계산하고, 상기 계산된 제 1 값 및 제 2 값과 상기 피검 부위에서 측정된 맥파 값들에 대응하는 전압들을 이용하여 상기 피검 부위의 혈압을 계산하는 혈압 추정 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 소정의 혈압들은 상기 추정된 혈압들 중에서 최대 크기를 갖는 혈압인 수축기 혈압과, 최소 크기를 갖는 혈압인 이완기 혈압을 포함하는 혈압 추정 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 추정부는 상기 변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 상기 피검 부위에서의 측정된 맥파의 값 및 상기 계산된 혈압들을 이용하여 상기 사용자의 혈압의 특성비를 계산하는 특성비 계산부를 더 포함하고,
    변동 압력에 의해 가압시킨 상태에서 피검 부위에서의 측정된 맥파의 값 및 상기 계산된 혈압의 특성비에 기초하여 상기 피검 부위의 혈압을 추정하는 혈압 추정 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 지점들의 높이 차는 사용자가 소정의 길이의 부재가 연결된 혈압 측정 장치를 상기 길이만큼 상하로 이동시켜 생긴 높이 차인 혈압 추정 장치.
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