KR101724282B1 - 혈당 및 혈관 상태 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혈관상태도 측정하는 혈당측정기와, 상기 혈당측정기와 연동되는 휴대폰을 포함하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 혈당치를 검출할 뿐만 아니라, 광용적맥파(맥파, PPG)를 PPG센서를 이용하여 측정하여 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하고, 혈당측정기에서 측정결과를 휴대폰으로 전송하고, 휴대폰은 수신된 혈당치와 혈관상태로부터 위험 수준으로 도달했을 경우, 자동으로 병원서버로 데이터가 전송되어 의사의 피드백을 받을 수 있는, 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 관한 것이다.
본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템은, 혈당측정 센서를 구비하여 혈당치를 측정하며, PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하고, 검출된 맥파를 이용하여 연산처리부에서 혈관상태를 추정하는 혈당측정기; 혈당측정기로부터 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 수신하고, 수신된 혈관상태 정보로부터 기설정된 혈관상태가 위험수준으로 판단되면, 병원서버로, 환자정보, 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 전송하는 휴대폰;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템은, 혈당측정 센서를 구비하여 혈당치를 측정하며, PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하고, 검출된 맥파를 이용하여 연산처리부에서 혈관상태를 추정하는 혈당측정기; 혈당측정기로부터 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 수신하고, 수신된 혈관상태 정보로부터 기설정된 혈관상태가 위험수준으로 판단되면, 병원서버로, 환자정보, 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 전송하는 휴대폰;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 혈관상태도 측정하는 혈당측정기와, 상기 혈당측정기와 연동되는 휴대폰을 포함하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 혈당치를 검출할 뿐만 아니라, 광용적맥파(맥파, PPG)를 PPG센서를 이용하여 측정하여 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하고, 혈당측정기에서 측정결과를 휴대폰으로 전송하고, 휴대폰은 수신된 혈당치와 혈관상태로부터 위험 수준으로 도달했을 경우, 자동으로 병원서버로 데이터가 전송되어 의사의 피드백을 받을 수 있는, 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 관한 것이다.
당뇨병의 유병률은 증가하고 있으며, 당뇨병 관리 중에 가장 기본적이고 중요한 것은 적절한 혈당 관리이다. 특히, 자신의 혈당을 주기적으로 점검하는 자가혈당측정 습관이 중요하다.
자가 혈당측정의 방법은, 먼저 혈당 측정기의 바늘로 손가락 끝을 찔러 피를 조금 내어 검사용 시험지(스트립)에 묻혀, 혈당 측정기에 삽입하면, 혈당 측정기의 혈당측정 센서가 검사용 시험지에 묻은 혈액 속의 포도당을 감지하고, 혈당측정기의 연산처리부는 이를 분석하여 혈당치를 표시한다.
당뇨병의 유병기간이 길수록 각종 합병증이 발생하며, 그 중에서도 당뇨병성 혈관합병증과 말초 혈관 경화증이 많이 발병하고 있는 실정이다. 따라서 당뇨병 환자들의 혈관 상태를 파악하는 것이 중요하다.
특히, 당뇨병의 합병증은 혈관 합병증이라 해도 과언이 아니며, 당뇨병 환자의 경우 혈관 손상이 되면 쉽게 회복이 되기가 어렵다. 따라서 혈관이 건강하도록 유지하는 것이 합병증이 오지 않게 하는 길이다. 이를 위해서는 혈관에 대한 정기적인 검사가 필요하다. 그러나, 기존의 혈당 측정기기는 오직 환자의 혈액을 통해 혈당만을 측정할 수 있었다. 따라서, 혈당측정기로 혈당 측정시, 자동으로 혈관상태도 측정하는 시스템이 요망된다. 즉, 당뇨병 환자가 혈당뿐만 아니라 혈관 상태 정보를 측정할 수 있는 혈당 측정기가 요망된다.
본 발명은 혈당 측정기기와 혈관상태 측정 시스템이 융합된 기기로서, 당뇨병 환자가 혈당 측정기를 이용하여 혈당뿐만 아니라 혈관 상태 정보를 측정할 수 있는 방법을 제안한다. 본 발명은 혈당 측정 기기 후면에 위치한 소형화된 PPG 센서를 통해 피측정자의 손가락에서 맥파를 측정하고, 맥파를 분석하여 심박수와 혈관 상태를 측정하여 당뇨병 환자들에게 필요한 혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등을 추정한다.
또한, 본 발명은 기존 혈당측정기에 PPG 측정부를 탑재하고, 휴대폰과 연동하여, 휴대폰 어플리케이션에 의해 환자의 혈당치와 혈관상태를 알 수 있으며 혈당 및 혈관 상태가 위험 수준으로 도달했을 시 자동으로 병원 서버에 원격으로 데이터가 전송되어 의사(전문의)의 피드백을 받을 수 있도록 이루어져, 언제 어디서나 의사의 피드백을 받아 건강관리를 할 수 있게 한다.
일반인들은 본인의 혈관상태 위험정도를 수치만으로 판단하기 어려우며, 이러한 위험한 상태에서 자동으로 병원서버 및 전문의와 연계되는 것이 필요하다.
선행기술로, 국내 공개특허 제10-2008-0030189호는 혈관의 건강 상태를 감시하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 혈액용적맥파(Photo Plethysmogram; PPG)의 2차 및 3차 미분함수를 이용하여 혈관의 상태를 감시한다. 이 방법은 PPG신호의 2차 미분함수 뿐만 아니라, 3차 미분함수를 도출하여야 하므로, 혈관 상태를 추출하기 위해 시간이 상대적으로 많이 소요되며, 또한, 혈당측정기와 별도로 혈관의 건강 상태를 감시하는 장치를 별도로 구비하여야 하며, 또한 위험 수준인지 여부를 사용자가 판단하여야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 혈당치뿐만 아니라, 광용적맥파(맥파, PPG)를 PPG센서를 이용하여 측정하여 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하고, 혈당측정기에서 측정결과를 휴대폰으로 전송하고, 혈당치와 혈관상태로부터 위험 수준으로 도달했을 경우, 자동으로 병원서버로 데이터가 전송되어 의사의 피드백을 받을 수 있는, 혈당 및 혈관 상태 측정시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 혈당측정기의 PPG 측정부에서 측정된 PPG 신호를 휴대폰에서 가속도 맥파(SDPPG, 2차 미분 PPG)로 변환 한 후 특이점을 검출하고, 검출된 특이점으로부터 혈관 상태를 추정하며, 그 결과를 병원서버로 전송하는, 혈당 및 혈관 상태 측정시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 특이점 검출단계에서 SDPPG에서 혈관 상태 추정을 위한 다섯 가지 특이점을 검출하고, 검출된 특이점을 이용하여 혈관 상태를 7단계로 나누는, 혈당 및 혈관 상태 측정시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템은, 혈당측정 센서를 구비하여 혈당치를 측정하며, PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하고, 검출된 맥파를 이용하여 연산처리부에서 혈관상태를 추정하는 혈당측정기; 혈당측정기로부터 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 수신하고, 수신된 혈관상태 정보로부터 기설정된 혈관상태가 위험수준으로 판단되면, 병원서버로, 환자정보, 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 전송하는 휴대폰;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템은, 혈당측정 센서를 구비하여 혈당신호를 검출하는 혈당측정부; PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하는 PPG 측정부; PPG 측정부로부터 수신된 맥파를 이용하여 혈관상태를 추정하고, 혈당측정부로부터 수신된 혈당신호로부터 혈당치를 검출하는 연산처리부; 연산처리부로부터 수신된 혈당치 및 혈관상태 정보를 무선으로 휴대폰으로 송신하는 송신부;를 포함하는 혈당측정기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
PPG 센서는 혈당측정기의 저면에 위치된다.
혈당측정기는 맥파를 이용하여 심박수를 검출하고, 검출된 심박수를 휴대폰으로 전송한다.
연산처리부는 수신된 맥파신호를 2차미분하여 가속도 맥파를 구하고, 가속도 맥파로부터 특징점 a, b, c, d, e를 구하고, 구하여진 특징점 a, b, c, d, e을 이용하여 혈관상태를 추정한다.
연산처리부는, 특징점 a는 기설정된 a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 구하여진 상기 피크를 특징점 a로 하며, 각 주기에서 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출한다.
연산처리부는, 가속도 맥파 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환하여, a파 제거신호를 검출하고, 상기 a파 제거 신호를 3점 이동평균필터에 적용한 결과인 3점 이동평균필터링 신호를 검출하며, 상기 3점 이동평균필터링 신호와 상기 a파 제거신호를 비교하여, a파 제거신호가 3점 이동평균필터링 신호보다 큰 경우를 블록으로 선정하며, 상기 블록 중에, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(AEmax)의 사이에 존재하고, 블록의 폭이 25msec 이상인 블록을 재선정된 블록으로 하며, 재선정된 블록에서 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 e로 검출한다.
연산처리부는, 검출된 특징점 c와 특징점 e 사이에 최소값을 특징점 d로 검출한다.
연산처리부는 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(AEmax)를
(단, aa*는 특징점 a에서 연이은 특징점 a까지의 거리를 말하며, Fs는 샘플링 주파수를 말하고, acmin은 특징점 a에서 특징점 c까지의 거리 중 최소거리로서 40msec이며, aemax는 특징점 a에서 특징점 e까지의 거리 중 최대거리로서 500msec임)
에 의해 구한다.
연산처리부는, 특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기인, b-d 기울기가 0보다 크고, 특징점 C가 0보다 크면, 혈관상태 제1단계로 판정하고, b-d 기울기가 0보다 크고, C가 0보다 작다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치가, 기설정된 d와 b의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제2단계로 판정한다.
연산처리부는, b-d 기울기가 0보다 크고, C가 0보다 작고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작으며, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제3단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치가 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제4단계로 판단한다.
연산처리부는 b-d 기울기가 0보다 크지 않고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작고, 특징점 c와 d의 차의 절대치가 c와 d의 차의 기준치보다 작다면, 혈관상태 제5단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제6단계로 판단한다.
연산처리부는 b-d 기울기가 0보다 크지 않고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 크고, 특징점 d와 b의 차가, 기설정된 d와 b의 차의 최대 문턱치 보다 크다면, 혈관상태 제7단계로 판단하고, 특징점 d와 b의 차가, d와 b의 차의 최대 문턱치보다 크지 않다면, 혈관상태 제6단계로 판단한다.
병원서버는 수신된 혈당신호 및 혈관상태 정보를 의료전문가 단말로 전송한다.
또한, 본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법은, 혈당측정기의 연산처리부는 PPG 신호를 2차미분하여, 가속도 맥파 신호(SDPPG)를 구하는 2차 미분단계; 상기 연산처리부는, 가속도 맥파 신호에서 기설정된 a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 구하여진 상기 피크를 특징점 a로 하며, 각 주기에서 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출하는 특징점 a, b 검출단계; 상기 연산처리부는, 가속도 맥파 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환하여, a파 제거신호를 검출하고, 상기 a파 제거 신호를 3점 이동평균필터에 적용한 결과인 3점 이동평균필터링 신호를 검출하며, 상기 3점 이동평균필터링 신호와 상기 a파 제거신호를 비교하여, a파 제거신호가 3점 이동평균필터링 신호보다 큰 경우를 블록으로 선정하는 블록선정단계; 상기 연산처리부는, 블록선정단계에서 선정된 블록 중에, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(ACmax)의 사이에 존재하고, 블록의 폭이 25msec 이상인 블록을 재선정 하는, 블록 재선정단계; 상기 연산처리부는, 재선정된 블록에서 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 e로 검출하는 특징점 c 및 e 검출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
2차 미분단계의 전에, 상기 연산처리부는, PPG 측정부로 부터 수신된 PPG 신호를 통과대역이 1Hz ~ 15Hz인 밴드패스 필터를 통과시시키는 필터링단계를 구비하고, 특징점 c 및 e 검출단계의 뒤에, 특징점 c와 특징점 e 사이에 있는 최소값을 연산처리부가 특징점 d로 검출하는 특징점 d 검출 단계;를 더 포함하며, 특징점 d 검출 단계의 뒤에, 특징점 a, b, c, d, e을 이용하여 연산처리부가 혈관상태를 추정하는 혈관상태 추정단계를 더 포함한다.
혈관상태 추정단계는, 연산처리부가 특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기인, b-d 기울기가 0보다 큰지를 판단하는, b-d 기울기가 0보다 큰지 여부 판단단계; b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계에서 b-d 기울기가 0보다 크다면, 연산처리부가, 특징점 C가 0보다 큰지 여부를 판단하고, 특징점 C가 0보다 크다면 혈관상태 제1단계로 판단하는, C가 0보다 큰지 여부판단단계; 특징점C가 0보다 큰지 여부판단단계에서, 특징점C가 0보다 작다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치가 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단하고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제2단계로 판단하는, 특징점 d와 b의 크기 비교단계; 특징점 d와 b의 크기 비교단계에서, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고, 작지 않다면 혈관상태 제3단계로 판단하고, 작다면, 혈관상태 제4단계로 판단하는, 특징점 C와 d의 크기 비교단계; b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계에서 b-d 기울기가 0보다 크지 않다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단한하는, 특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계; 특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계에서, 연산처리부는 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작다면, 혈관상태 제5단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제6단계로 판단하는, 특징점 c와 d의 차의 기준치와 비교단계; 특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계에서, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 크다면, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치와 비교하며, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치 보다 크다면, 혈관상태 제7단계로 판단하고, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치보다 크지 않다면, 혈관상태 제6단계로 판단하는, 혈관상태 제7단계 여부 판단단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템은 혈당치뿐만 아니라, 맥파(PPG)를 PPG센서를 이용하여 측정하여 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하고, 혈당측정기에서 측정결과를 휴대폰으로 전송하고, 휴대폰은 PPG로부터 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하고, 환자의 혈당치와 혈관상태로부터 위험 수준으로 도달했을 경우, 자동으로 병원서버로 데이터가 전송되어 의사의 피드백을 받을 수 있다. 그래서, 당뇨병 환자등이 혈당측정기로 혈당을 측정시, 혈관 상태 정보를 자동으로 측정할 수 있으며, 언제 어디서나 의사의 피드백을 받아 건강관리를 할 수 있다.
본 발명은 혈당측정기의 PPG 측정부에서 측정된 PPG 신호를 가속도 맥파(SDPPG)로 변환 한 후 특이점을 검출하고, 검출된 특이점으로부터 혈관 상태를 추정하며, 그 결과를 병원서버로 전송하도록 이루어진다. 또한, 특이점 검출단계에서 SDPPG에서 혈관 상태 추정을 위한 다섯 가지 특이점을 검출하고, 검출된 특이점을 이용하여 혈관 상태를 7단계로 나눈다.
본 발명에서 혈관 상태 측정부는 혈당측정기에 PPG센서 등이 장착되되, 전반적으로 구조가 간단하며, 혈관상태를 분석하는 방법에 대해서도 상대적으로 간단하고 빠르게 처리되도록 이루어져 있다.
다시말해, 본 발명에 의하면, 혈당 측정기를 사용하는 당뇨병 환자가 자신의 맥파를 간단하게 측정할 수 있도록 함으로써, 혈관상태를 간단하게 진단할 수 있게 되어 있으며, 또한, 시간과 장소에 관계없이 간단하게 휴대하여 혈당치뿐 아니라 혈관 상태 등을 손쉽게 자가 진단하는 데에 유용하게 사용할 수 있으며, 기존 혈당 측정기와 크기는 동일하고 전력 소모도 큰 차이가 없기 때문에 기존 장치가 가지고 있는 장점인 높은 휴대성, 배터리 수명 등을 그대로 구비한다. 또한 혈관 상태에 따라 병원으로 환자의 데이터가 자동으로 전송되어 의사의 피드백을 언제 어디서나 받을 수 있기 때문에 더욱 효율적인 건강 관리가 가능하며, 합병증 등에 따른 치료가 조기에 적절하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 저면도이다.
도 4는 도 1의 혈당측정기의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 혈당측정기의 일 예이다.
도 6은 도 5의 혈당측정기에서 검출된 PPG 신호의 일 예이다.
도 7은 도 4의 연산처리부에서 혈관 상태를 추정하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 필터링단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이다.
도 9는 도 7의 2차 미분단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이다.
도 10은 도 7의 특징점 b 검출단계 후, PPG신호에서 특징점 a 및 특징점 b를 나타낸 것이다.
도 11은 도 7의 a파 제거단계 및 블록설정단계의 일예를 나타낸 것이다.
도 12는 제1조건을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 도 7의 조건을 이용한 블록 재선정 단계에서 제1조건과 제2조건을 만족하는 블록의 일 예이다.
도 14는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 c, d, e를 나타낸 것의 일 예이다.
도 15는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 a, b, c, d, e를 나타낸 것의 일 예이다
도 16은 제1단계 내지 제7단계의 혈관상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 17은 도 7의 혈관 상태 추정단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 도 1의 휴대폰에서 본 발명의 휴대폰 어플리케이션을 실행하였을 때의 화면을 나타낸다.
도 19는 도 18의 화면에서 혈당을 선택하였을 경우의 화면들을 나타낸다.
도 20은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 화면들을 나타낸다.
도 21은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 다른 화면들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 저면도이다.
도 4는 도 1의 혈당측정기의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 혈당측정기의 일 예이다.
도 6은 도 5의 혈당측정기에서 검출된 PPG 신호의 일 예이다.
도 7은 도 4의 연산처리부에서 혈관 상태를 추정하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 필터링단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이다.
도 9는 도 7의 2차 미분단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이다.
도 10은 도 7의 특징점 b 검출단계 후, PPG신호에서 특징점 a 및 특징점 b를 나타낸 것이다.
도 11은 도 7의 a파 제거단계 및 블록설정단계의 일예를 나타낸 것이다.
도 12는 제1조건을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 도 7의 조건을 이용한 블록 재선정 단계에서 제1조건과 제2조건을 만족하는 블록의 일 예이다.
도 14는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 c, d, e를 나타낸 것의 일 예이다.
도 15는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 a, b, c, d, e를 나타낸 것의 일 예이다
도 16은 제1단계 내지 제7단계의 혈관상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 17은 도 7의 혈관 상태 추정단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 도 1의 휴대폰에서 본 발명의 휴대폰 어플리케이션을 실행하였을 때의 화면을 나타낸다.
도 19는 도 18의 화면에서 혈당을 선택하였을 경우의 화면들을 나타낸다.
도 20은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 화면들을 나타낸다.
도 21은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 다른 화면들을 나타낸다.
이하, 본 발명의 혈당 및 혈관 상태 측정시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 구성도로, 혈당 측정기(100), 휴대폰(200), 병원 서버(300), 의료진 단말기(400)를 포함하여 이루어진다.
혈당 측정기(100)는, 기존의 혈당측정기와 마찬가지로, 혈당치를 검출하며, 또한, 혈당 측정기(100)의 후면(저면)에 PPG센서부(120)가 장착되어, PPG 신호를 검출하고, 검출된 PPG 신호로부터 심박수 및 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출하여, PPG신호, 혈당치, 심박수 및 혈관상태를 환자의 휴대폰(200)으로 전송한다.
경우에 따라서, 혈당 측정기(100)는 혈당치를 검출하며, PPG 신호를 검출하여 휴대폰(200)으로 전송하고, 휴대폰(200)에서 수신된 PPG 신호로부터 심박수 및 혈관상태(혈관 노화도, 탄성도, 경화도 등)를 검출할 수 있다.
휴대폰(200)은 환자 본인의 휴대폰으로, 소정의 어플리케이션 프로그램이 사전에 내장되어 있으며, 휴대폰(200)은 PPG신호, 혈당치, 심박수 및 혈관상태의 정보를 수신, 저장하고, 일별, 주별, 월별 등으로 통계처리 한다. 또한, 휴대폰(200)은 혈당치와 혈관상태로부터 위험 수준으로 도달했다고 판단될 경우, 자동으로 병원서버로 환자정보, PPG신호, 혈당치, 심박수 및 혈관상태 정보를 전송하고, 의료진 단말기(400)로부터의 피드백을 수신할 수 있다.
병원 서버(300)는 휴대폰(200)으로부터 수신된 환자정보, PPG신호, 혈당치, 심박수 및 혈관상태 정보를 저장하고, 또한 담당 의료진의 의료진 단말기(400)로 전송한다.
의료진 단말기(400)는 의료진(전문의, 의사)의 컴퓨터 또는 휴대폰으로 이루어지며, 병원 서버(300)로부터 수신되는 환자의 혈당치와 혈관상태 정보를 디스플레이한다. 또한 의료진 단말기(400)로부터 처방 정보를 병원 서버(300)를 통해서 환자의 휴대폰(200)로 전달하거나, 또는 상기 처방정보를 의료진 단말기(400)로부터 직접 환자의 휴대폰(200)로 전달한다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 저면도이다.
혈당측정기(100)의 정면에, 디스플레이부(180)를 구비하며, 디스플레이부(180)의 밑에 선택키(161)와, 좌우 이동키(162, 163)를 구비하며, 하단에는 혈당검사를 위한 스트립(검사용 시험지) 삽입구(141)가 구비된다.
혈당측정기(100)의 후면에서, 중간부에 PPG 센서부(120)가 구비되고, PPG 센서부(120)의 아래에 스트립 배출 버튼(142)이 구비되며, PPG 센서부(120)의 위에 배터리 삽입부(195)가 구비된다. 혈당측정기(100)의 후면의 상단에는 휴대폰 등과 연결하기 위한 커넥터인 폰 잭(phone jack)이 구비된다.
도 4는 도 1의 혈당측정기의 구성을 설명하기 위한 블럭도로, PPG 측정부(110), 혈당측정부(140), A/D변환부(150), 키입력부(160), 연산처리부(170), 디스플레이부(180), 송수신부(190)을 포함하여 이루어진다.
PPG 측정부(110)는 PPG 센서부(120)와 PPG 신호 전처리부(130)로 이루어져, PPG(맥파) 신호를 검출하고, 증폭하고 잡음을 제거한다. PPG 센서부(120)는 발광부와 수광부로 이루어진다.
혈당측정부(140)는 기존의 혈당측정기와 같은 것으로, 혈당측정 센서를 구비하여, 혈액이 떨어트려진 스트립으로부터 혈당 신호를 검출한다. 이는 공지된 것으로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
A/D변환부(150)는 PPG 측정부(110)로부터 수신된 PPG 신호를 디지탈 신호로 변환하고, 또한 혈당측정부(140)로부터 수신된 혈당 신호를 디지탈 신호로 변환하여, 연산처리부(170)으로 전송한다.
키입력부(160)는 선택키(161), 좌우 이동키(162, 163) 등을 포함하여 이루어지며, 선택키(161)와 좌우 이동키(162, 163)를 이용하여 소정 항목을 선택하여 실행하거나 종료하게 한다.
연산처리부(170)는 A/D변환부(150)로부터 수신된 PPG 신호로부터 심박수를 검출하고, 또한 PPG 신호로부터 혈관상태 정보를 검출한다. 그리고 연산처리부(170)는 A/D변환부(150)로부터 수신된 혈당 신호로부터 혈당치를 검출한다. 혈당치를 검출하는 방법은 공지된 것으로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
연산처리부(170)는 검출된 심박수, 혈관상태 정보, 혈당치를 송수신부(190)를 통해 휴대폰(200)으로 전송한다. 여기서, PPG 측정부(110), A/D변환부(150), 연산처리부(170)를 혈관상태 측정부라 할 수 있다.
디스플레이부(180)는 연산처리부(170)에서 검출된 심박수, 혈관상태 정보, 혈당치를 디스플레이한다.
도 5는 본 발명의 혈당측정기의 일 예이고, 도 6은 도 5의 혈당측정기에서 검출된 PPG 신호의 일 예이다.
도 5의 (a)는 혈당측정기의 정면도이고, 도 5의 (b)은 본 발명의 일실시예의 혈당측정기의 저면도이다.
도 6의 (a)는 주변광의 영향이 있는 곳에서 측정한 PPG 파형의 예이고, 도 6의 (b)는 주변광의 영향이 없는 곳에서 측정한 PPG 파형의 예이다.
도 6에서와 같이, 본 발명의 혈당측정기는 주변광이 있어도 PPG 신호를 검출한다.
도 7은 도 4의 연산처리부에서 혈관 상태를 추정하는 방법에 대한 흐름도이고, 도 8은 도 7의 필터링단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이고, 도 9는 도 7의 2차 미분단계에서 출력된 PPG신호의 일 예이고, 도 10은 도 7의 특징점 b 검출단계 후, PPG신호에서 특징점 a 및 특징점 b를 나타낸 것이고, 도 11은 도 7의 a파 제거단계 및 블록설정단계의 일예를 나타낸 것이고, 도 12는 제1조건을 설명하기 위한 설명도이고, 도 13은 도 7의 조건을 이용한 블록 재선정 단계에서 제1조건과 제2조건을 만족하는 블록의 일 예이고, 도 14는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 c, d, e를 나타낸 것의 일 예이고, 도 15는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 a, b, c, d, e를 나타낸 것의 일 예이다
필터링단계로, PPG 신호를 통과대역이 1Hz ~ 15Hz인 밴드패스 필터( BandPass Filter)를 통과시킨다(S110). 여기서 밴드패스 필터는 FIR 밴드패스일 수 있다.
도 8의 (a)는 밴드패스 필터를 통과하기 전의 PPG신호로, PPG 원신호라고 할 수 있으며, 도 8의 (b)는 필터링단계를 거쳐서, 즉, 밴드패스 필터를 통과함에 의해, 필터링된 PPG 신호이다. 도 8의 경우, A/D 변환부(150)에서 초당 200sample로 샘플링한 경우로, 측정된 SDPPG 신호를 통과대역이 1Hz ~ 15Hz인 FIR 밴드패스를 이용하여 필터링한 것이다.
2차 미분단계로, 필터링단계(S110)에서 필터링 된 PPG 신호를 2차미분하여, 가속도 맥파 신호, 즉, SDPPG(Second Derivative PPG) 신호를 구한다(S120).
현재 샘플의 PPG 신호인 S[n]을 1차 미분하면, 다음과 같이 된다.
여기서 T는 주기로, 즉 샘플링 주파수의 역수이다.
현재 샘플의 PPG 신호인 S[n]을 2차 미분하면, 다음과 같이 된다.
도 9의 (a)는 필터링된 PPG 신호를 1차미분한 것이고, 도 9의 (b)는 필터링된 PPG 신호를 2차미분한 것이다.
특징점 a 검출단계로, a검출 문턱치(Threshold)를 이용하여, PPG 신호의 특징점(특이점) 중에서 특징점 a를 검출한다(S130). 즉, a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 이 피크를 특징점(특이점) a로 한다.
여기서 a검출 문턱치는 신호검출 초기에 설정된 값이거나, 매 검출단계에서 설정되는 값으로, SDPPG 데이터 중 양수(0보다 큰 수)의 평균의 1.8배를 a검출 문턱치로 설정한다.
특징점 b 검출단계로, 최소값(local minimum) 조건을 이용하여 특징점 b를 검출한다(S130). 즉, 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출한다.
SDPPG 데이터 중 k번째 신호가 최소이기 위한 최소값(local minimum)의 조건은 다음과 같다.
도 10에서와 같이 a검출 문턱치(도 10의 붉은 선) 보다 큰 양수 중 피크를 특징점 a로 검출하고, 특징점 a 다음에 처음 나타나는 최소값을 특징점 b로 검출한다.
a파 제거단계로, 2차 미분단계(S120)에서 검출한 가속도 맥파(SDPPG) 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환한다(S150).
블록설정단계로, a파 제거단계의 출력을 3점 이동평균필터를 적용하고, 3점 이동평균필터를 적용한 결과와, a파 제거단계(S150)의 결과를 비교하되, a파 제거단계(S150)의 결과가 3점 이동평균필터를 적용한 결과보다 큰 경우를 블록으로 설정한다. 여기서 블록은 a파 제거단계(S150)의 결과에서 3점 이동평균필터를 적용한 결과를 뺀 값이 0 보다 큰 값을 갖는 부분이라고 할 수 있다(S160).
도 11의 (a)는 a파(a wave)가 제거된 SDPPG의 일예이고, 도 11의 (b)는 a파(a wave)가 제거된 SDPPG, 3점 이동평균필터를 적용한 SDPPG, 설정된 블록을 하나의 그래프로 나타낸 일예이고, 도 11의 (c)는 도 11의 (b)의 일부를 확대한 것이다. 도 11 중, MA_peak는 a파가 제거된 SDPPG를 나타내며, MA_cde는 3점 이동평균필터를 적용한 SDPPG를 나타낸다. 따라서, MA_peak > MA_cde 조건을 이용해서 블록을 설정한다.
조건을 이용한 블록 재선정단계로, 설정된 블록 중 실제 특징점을 포함하고 있는 블록만 검출하기 위해, 블록설정단계에서 설정된 블록중, 제1조건과 제2조건을 만족하는 블록을 선정한다(S170). 즉, ACmin과 ACmax의 사이에 블록이 존재하되(제1조건), 블록의 폭은 25msec 이상(제2조건)인 블록을 선정한다.
제1조건은, 도 12를 참조하여, 블록은 ACmin과 ACmax 사이에 존재한다는 것이다. ACmin과 ACmax는 다음과 같이 구하여 진다.
여기서, ACmin은 특징점 a에서 특징점 c까지의 거리 중 최소거리를 정규화한 것으로, 즉, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리이라고 할 수 있다. AEmax는 특징점 a에서 특징점 e까지의 거리 중 최대거리를 정규화한 것으로, 즉, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리이라고 할 수 있다. aa*는 특징점 a에서 연이은 특징점 a까지의 거리를 말하며, Fs는 샘플링 주파수를 말한다. acmin은 특징점 a에서 특징점 c까지의 거리 중 최소거리로서 40msec이다. aemax는 특징점 a에서 특징점 e까지의 거리 중 최대거리로서 500msec이다.
제2조건은 블록의 폭은 25msec 이상이다는 것이다.
도 13의 (a)는 제1조건을 만족하는 블록을 나타내며, 도 13의 (b)는 제1조건을 만족하는 블록의 확대도이고, 도 13의 (c)는 제1조건 및 제2조건을 만족하는 블록을 나타내며, 도 13의 (e)는 제1조건 및 제2조건을 만족하는 블록의 확대도이다.
특징점 c, e검출단계로, 조건을 이용한 블록 재선정단계(S170)에서 선정된 블록의 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 SDPPG의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 SDPPG의 최대값을 특징점 e로 검출한다 (S180).
특징점 d 검출단계로, 특징점 c와 특징점 e 사이에 최소값을 특징점 d로 검출한다(S190).
도 14의 (a)는 도 7의 특징점 d 검출단계 후, 특징점 c, d, e를 나타낸 것이며, 도 14의 (b)는 도 14의 (a)의 일부를 확대한 것이다. 또한, 도 15에서와 같이 특징점 a, b, c, d, e를 검출할 수 있다.
혈관 상태 추정단계로, 검출된 특징점 a, b, c, d, e를 이용하여 혈관상태가 제1단계 내지 제7단계 중 어느 것에 속하는 지를 추정한다(S200). 혈관 상태 추정단계의 상세한 설명은 후술한다.
도 16은 제1단계 내지 제7단계의 혈관상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 16의 (a)는 혈관 상태 제1단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 양호한 상태이다. 특징점 c가 기저선(baseline) 위에 있고, 특징점 d는 b보다 크다. 즉 특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기, 즉 b-d 기울기가 0보다 크며, C가 0보다 크다.
도 16의 (b)는 혈관 상태 제2단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 아직은 양호하나 꾸준한 관리가 필요한 단계를 나타낸다. 특징점 c가 기저선 아래에 있고, 특징점 c가 d보다 크고, 특징점 d는 b보다 크다.
도 16의 (c)는 혈관 상태 제3단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 나빠지기 시작한 단계를 나타낸다. 특징점 b와 d가 거의 같은 크기로, 특징점 b와 d가 거의 같은 위치에 존재한다. 즉, 특징점 c가 기저선 아래에 있고, 특징점 c가 d보다 크고, 특징점 d는 b보다 크거나 같되, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작으며, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 크다. 여기서, d와 b의 차의 기준치 및 c와 b의 차의 기준치는 공장출하시, 또는 사용초기에 설정된 값이다.
도 16의 (d)는 혈관 상태 4 단계를 나타내며, 이는 혈액 순환이 잘 안되고 혈관의 노화가 진행된 단계로, 특징점 c가 b, d와 거의 같은 위치에 존재한다. 즉, 특징점 c가 기저선 아래에 있고, 특징점 c가 d보다 크고, 특징점 d는 b보다 크거나 같되, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작으며, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작다.
도 16의 (e)는 혈관 상태 5 단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 나빠진 단계로, 특징점 d가 b보다 더 작으며, 특징점 c와 b의 차의 절대치는 c와 b의 차의 기준치보다 크다.
도 16의 (f)는 혈관 상태 6 단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 상당히 나빠진 단계로, 특징점 b와 c가 거의 같은 크기이고, d는 b, c보다 더 작다. 즉, 특징점 d가 b보다 더 작으며, 특징점 c와 b의 차의 절대치는 c와 b의 차의 기준치보다 작다.
도 16의 (g)는 혈관 상태 7 단계를 나타내며, 이는 혈액 순환 및 혈관 상태가 매우 나빠진 단계(6단계보다 더 나빠진 단계)로, 6단계보다 특이점 b와 d의 차이가 더 크다. 즉, 특징점 c가 특징점 b보다 작다.
도 17은 도 7의 혈관 상태 추정단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
b-d 기울기가 0보다 큰지 여부 판단단계로, 특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기, 즉 b-d 기울기가 0보다 큰지를 판단한다(S210).
C가 0보다 큰지 여부판단단계로, b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계(S210)에서 b-d 기울기가 0보다 크다면, C가 0보다 큰지 여부를 판단하고(S220), C가 0보다 크다면 혈관상태 제1단계로 판단한다(S230).
d와 b가 비슷한 크기인지 여부판단계로, C의 0보다 큰지 여부판단단계(S230)에서 C가 0보다 작다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단하고(S240), 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제2단계로 판단한다(S250).
C와 d가 비슷한 크기인지 여부판단계로, d와 b가 비슷한 크기인지 여부판단계(S240)에서, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고, 작지 않다면 혈관상태 제3단계로 판단하고(S280), 작다면, 혈관상태 제4단계로 판단한다(S280).
d와 b의 차의 기준치와 비교단계로, b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계(S210)에서 b-d 기울기가 0보다 크지 않다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단한다(S290).
c와 d의 차의 기준치와 비교단계로, d와 b의 차의 기준치와 비교단계(S290)에서 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고(S300), 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작다면, 혈관상태 제5단계로 판단하고(S330), 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제6단계로 판단한다(S320).
d와 b의 차의 기준치와 비교단계(S290)에서 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 크다면, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치와 비교하며(S340), 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치(역치)보다 크다면, 혈관상태 제7단계로 판단하고(S350), 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치(역치)보다 크지 않다면, 혈관상태 제6단계로 판단한다(S360).
도 18은 도 1의 휴대폰에서 본 발명의 휴대폰 어플리케이션을 실행하였을 때의 화면을 나타내며, 도 19는 도 18의 화면에서 혈당을 선택하였을 경우의 화면들을 나타내고, 도 20은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 화면들을 나타내고, 도 21은 도 18의 화면에서 혈관(상태)을 선택하였을 경우의 다른 화면들을 나타낸다.
도 18은 휴대폰 어플리케이션의 메인화면으로, 사용자는 혈당(치), 혈관(상태), 설정 중의 하나를 선택할 수 있다. 여기서 설정은 사용자의 개인정보를 입력하기 위한 수단이다.
도 19의 (a)는 혈당 측정 완료 시 표시되는 팝업창의 예이고, 도 19의 (b)는 일별 측정한 혈당치에 대한 혈당치 목록을 디스플레이한 것이고, 도 19의 (c)는 소정 기간의 혈당치를 혈당 그래프로 나타낸 것이다.
도 20의 (a)는 혈관상태 측정 완료 시 표시되는 팝업창의 예이고, 도 20의 (b)는 일별 측정한 혈관상태에 대한 혈관상태 목록을 디스플레이한 것이고, 도 20의 (c)는 소정 기간의 혈관상태를 그래프로 나타낸 것이다.
도 21의 (a)는 혈관 상태가 위험할 시 위험함을 알리며, 도 21의 (b)는b설정된 원격지(병원 서버)로 데이터가 자동 전송 되는 것을 나타낸다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 혈당 측정기 110 : PPG 측정부
120 : PPG 센서부 130 : PPG 신호 전처리부
140 : 혈당측정부 141 : 스트립 삽입구
142 : 스트립 배출 버튼 150 : A/D변환부
160 : 키입력부 161 : 선택기
162,163 : 이동키 170 : 연산처리부
180 : 디스플레이부 190 : 송수신부
195 : 배터리 삽입부 200 : 휴대폰
300 : 병원 서버 400 : 의료진 단말기
120 : PPG 센서부 130 : PPG 신호 전처리부
140 : 혈당측정부 141 : 스트립 삽입구
142 : 스트립 배출 버튼 150 : A/D변환부
160 : 키입력부 161 : 선택기
162,163 : 이동키 170 : 연산처리부
180 : 디스플레이부 190 : 송수신부
195 : 배터리 삽입부 200 : 휴대폰
300 : 병원 서버 400 : 의료진 단말기
Claims (22)
- 혈당측정 센서를 구비하여 혈당치를 측정하며, PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하고, 검출된 맥파를 이용하여 연산처리부에서 혈관상태를 추정하는 혈당측정기;
혈당측정기로부터 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 수신하고, 수신된 혈관상태 정보로부터 기설정된 혈관상태가 위험수준으로 판단되면, 병원서버로, 환자정보, 혈당치 신호 및 혈관상태 정보를 전송하는 휴대폰;
을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 있어서,
연산처리부는, 수신된 맥파신호를 2차미분하여 가속도 맥파를 구하고, 가속도 맥파로부터 특징점 a, b, c, d, e를 구하고, 구하여진 특징점 a, b, c, d, e을 이용하여 혈관상태를 추정하되, 특징점 a는 기설정된 a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 구하여진 상기 피크를 특징점 a로 하며, 각 주기에서 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출하며,
연산처리부는,
가속도 맥파 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환하여, a파 제거신호를 검출하고, 상기 a파 제거 신호를 3점 이동평균필터에 적용한 결과인 3점 이동평균필터링 신호를 검출하며,
상기 3점 이동평균필터링 신호와 상기 a파 제거신호를 비교하여, a파 제거신호가 3점 이동평균필터링 신호보다 큰 경우를 블록으로 선정하며,
상기 블록 중에, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(AEmax)의 사이에 존재하고, 블록의 폭이 25msec 이상인 블록을 재선정된 블록으로 하며,
재선정된 블록에서 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 e로 검출하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 혈당측정 센서를 구비하여 혈당신호를 검출하는 혈당측정부;
PPG(맥파) 센서를 구비하여 맥파를 검출하는 PPG 측정부;
PPG 측정부로부터 수신된 맥파를 이용하여 혈관상태를 추정하고, 혈당측정부로부터 수신된 혈당신호로부터 혈당치를 검출하는 연산처리부;
연산처리부로부터 수신된 혈당치 및 혈관상태 정보를 무선으로 휴대폰으로 송신하는 송신부;를 포함하는 혈당측정기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템에 있어서,
연산처리부는, 수신된 맥파신호를 2차미분하여 가속도 맥파를 구하고, 가속도 맥파로부터 특징점 a, b, c, d, e를 구하고, 구하여진 특징점 a, b, c, d, e을 이용하여 혈관상태를 추정하되, 특징점 a는 기설정된 a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 구하여진 상기 피크를 특징점 a로 하며, 각 주기에서 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출하며,
연산처리부는,
가속도 맥파 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환하여, a파 제거신호를 검출하고, 상기 a파 제거 신호를 3점 이동평균필터에 적용한 결과인 3점 이동평균필터링 신호를 검출하며,
상기 3점 이동평균필터링 신호와 상기 a파 제거신호를 비교하여, a파 제거신호가 3점 이동평균필터링 신호보다 큰 경우를 블록으로 선정하며,
상기 블록 중에, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(AEmax)의 사이에 존재하고, 블록의 폭이 25msec 이상인 블록을 재선정된 블록으로 하며,
재선정된 블록에서 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 e로 검출하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
PPG 센서는 혈당측정기의 저면에 위치되는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
혈당측정기는 맥파를 이용하여 심박수를 검출하고, 검출된 심박수를 휴대폰으로 전송하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 연산처리부는
검출된 특징점 c와 특징점 e 사이에 최소값을 특징점 d로 검출하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제8항에 있어서, 연산처리부는
정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(ACmax)를
(단, aa*는 특징점 a에서 연이은 특징점 a까지의 거리를 말하며, Fs는 샘플링 주파수를 말하고, acmin은 특징점 a에서 특징점 c까지의 거리 중 최소거리로서 40msec이며, aemax는 특징점 a에서 특징점 e까지의 거리 중 최대거리로서 500msec임)
에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제1항에 있어서, 연산처리부는
특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기인, b-d 기울기가 0보다 크고, 특징점 C가 0보다 크면, 혈관상태 제1단계로 판정하고,
b-d 기울기가 0보다 크고, C가 0보다 작다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치가, 기설정된 d와 b의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제2단계로 판정하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제10항에 있어서, 연산처리부는
b-d 기울기가 0보다 크고, C가 0보다 작고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작으며,
특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제3단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치가 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제4단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제11항에 있어서, 연산처리부는
b-d 기울기가 0보다 크지 않고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작고,
특징점 c와 d의 차의 절대치가 c와 d의 차의 기준치보다 작다면, 혈관상태 제5단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제6단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제12항에 있어서, 연산처리부는
b-d 기울기가 0보다 크지 않고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 크고,
특징점 d와 b의 차가, 기설정된 d와 b의 차의 최대 문턱치 보다 크다면, 혈관상태 제7단계로 판단하고, 특징점 d와 b의 차가, d와 b의 차의 최대 문턱치보다 크지 않다면, 혈관상태 제6단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 제1항에 있어서,
병원서버는 수신된 혈당신호 및 혈관상태 정보를 의료전문가 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템. - 혈당측정기의 연산처리부는 PPG 신호를 2차미분하여, 가속도 맥파 신호(SDPPG)를 구하는 2차 미분단계;
상기 연산처리부는, 가속도 맥파 신호에서 기설정된 a검출 문턱치 이상인 양수 값 중에서 피크를 구하고, 구하여진 상기 피크를 특징점 a로 하며, 각 주기에서 특징점 a 이후에 나오는 첫 번째 최소값을 특징점 b로 검출하는 특징점 a, b 검출단계;
상기 연산처리부는, 가속도 맥파 신호에서 특징점 a를 기준으로 ±50ms 만큼을 0으로 변환하여, a파 제거신호를 검출하고, 상기 a파 제거 신호를 3점 이동평균필터에 적용한 결과인 3점 이동평균필터링 신호를 검출하며, 상기 3점 이동평균필터링 신호와 상기 a파 제거신호를 비교하여, a파 제거신호가 3점 이동평균필터링 신호보다 큰 경우를 블록으로 선정하는 블록선정단계;
상기 연산처리부는, 블록선정단계에서 선정된 블록 중에, 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(ACmax)의 사이에 존재하고, 블록의 폭이 25msec 이상인 블록을 재선정 하는, 블록 재선정단계;
상기 연산처리부는, 재선정된 블록에서 각 주기에서 첫 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 c로 검출하고, 두 번째 블록 중의 가속도 맥파의 최대값을 특징점 e로 검출하는 특징점 c 및 e 검출단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제15항에 있어서,
2차 미분단계의 전에, 상기 연산처리부는, PPG 측정부로 부터 수신된 PPG 신호를 통과대역이 1Hz ~ 15Hz인 밴드패스 필터를 통과시시키는 필터링단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제15항에 있어서,
특징점 c 및 e 검출단계의 뒤에, 특징점 c와 특징점 e 사이에 있는 최소값을 연산처리부가 특징점 d로 검출하는 특징점 d 검출 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제17항에 있어서,
특징점 d 검출 단계의 뒤에, 특징점 a, b, c, d, e을 이용하여 연산처리부가 혈관상태를 추정하는 혈관상태 추정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제15항에 있어서,
블록 재선정단계에서 연산처리부는 정규화된 특징점 a에서 특징점 c까지의 최소거리(ACmin)와, 정규화된 특징점 a에서 특징점 e까지의 최대거리(AEmax)를
(단, aa*는 특징점 a에서 연이은 특징점 a까지의 거리를 말하며, Fs는 샘플링 주파수를 말하고, acmin은 특징점 a에서 특징점 c까지의 거리 중 최소거리로서 40msec이며, aemax는 특징점 a에서 특징점 e까지의 거리 중 최대거리로서 500msec임)
에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제18항에 있어서, 혈관상태 추정단계는,
연산처리부가 특징점 b와 특징점 d가 이루는 기울기인, b-d 기울기가 0보다 큰지를 판단하는, b-d 기울기가 0보다 큰지 여부 판단단계;
b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계에서 b-d 기울기가 0보다 크다면, 연산처리부가, 특징점 C가 0보다 큰지 여부를 판단하고, 특징점 C가 0보다 크다면 혈관상태 제1단계로 판단하는, C가 0보다 큰지 여부판단단계;
특징점C가 0보다 큰지 여부판단단계에서, 특징점C가 0보다 작다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치가 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단하고, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작지 않다면, 혈관상태 제2단계로 판단하는, 특징점 d와 b의 크기 비교단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제20항에 있어서, 혈관상태 추정단계는,
특징점 d와 b의 크기 비교단계에서, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고, 작지 않다면 혈관상태 제3단계로 판단하고, 작다면, 혈관상태 제4단계로 판단하는, 특징점 C와 d의 크기 비교단계;
b-d 기울기의 0보다 큰지 여부판단단계에서 b-d 기울기가 0보다 크지 않다면, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작은지를 판단한하는, 특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법. - 제21항에 있어서, 혈관상태 추정단계는,
특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계에서, 연산처리부는 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 작다면, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작은지 여부를 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작다면, 혈관상태 제5단계로 판단하고, 특징점 c와 d의 차의 절대치는 c와 d의 차의 기준치보다 작지 않다면 혈관상태 제6단계로 판단하는, 특징점 c와 d의 차의 기준치와 비교단계;
특징점 d와 b의 차의 기준치와 비교단계에서, 특징점 d와 b의 차의 절대치는 d와 b의 차의 기준치보다 크다면, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치와 비교하며, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치 보다 크다면, 혈관상태 제7단계로 판단하고, 특징점 d와 b의 차가 d와 b의 차의 최대 문턱치보다 크지 않다면, 혈관상태 제6단계로 판단하는, 혈관상태 제7단계 여부 판단단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 혈당 및 혈관 상태 측정시스템의 구동방법.
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| KR1020160024520A KR101724282B1 (ko) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | 혈당 및 혈관 상태 측정시스템 |
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| KR1020160024520A KR101724282B1 (ko) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | 혈당 및 혈관 상태 측정시스템 |
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