KR20010083836A

KR20010083836A - 공압시스템을 이용한 맥파검출장치

Info

Publication number: KR20010083836A
Application number: KR1020010039582A
Authority: KR
Inventors: 이선규; 이종진
Original assignee: 김효근; 광주과학기술원
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2001-09-03
Also published as: US6730040B2; KR100416046B1; US20030009105A1

Abstract

본 발명은 생체내의 혈관의 압력변화를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환시켜 맥파를 검출하기 위한 맥파검출장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 본체내의 상부에 길이 방향으로 연속적으로 격리 배치되고, 상,하 슬라이딩 이동가능하게 설치되고 손목에 접촉되는 3개의 가압구와, 상기 복수의 가압구를 균등한 힘으로 누름하기 위한 가압구 가압수단과, 상기 복수의 가압구의 내부에 각기 설치되고, 일정한 압력의 공기가 채워져 있는 복수의 측정용 압력용기와, 상기 복수의 가압구를 삽통하여 상기 복수의 측정용 압력용기에 부착되고, 손목 요골동맥상 위에 놓여져 맥동을 상기 측정용 압력용기에 전달하는 복수의 촉지와, 상기 복수의 측정용 압력용기내에서 변화된 미세 압력 변동을 검출하기 위해 복수의 측정용 압력용기에 각기 일측 포트로 연결된 복수의 미세차압센서 및 상기 복수의 미세차압센서에 기준압력을 인가시켜 주기 위해 미세차압센서의 각기 타측 포트에 연결되고 일정한 공압이 형성되어 있는 기준압력용기를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

공압시스템을 이용한 맥파검출장치{Pressure pulse wave detecting device using pneumatic system}

본 발명은 생체내의 혈관의 압력변화를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환시켜 맥파를 검출하기 위한 맥파검출장치에 관한 것으로, 특히 공압시스템을 이용하여 임의의 촉지 지점에서도 균일한 압력을 분포시킴과 동시에 그 지점에서의 힘의 전달을 전기신호로 변환시켜 맥파를 검출하는 장치에 관한 것이다.

인체내의 심혈관계의 정보로부터 장기의 질병 유무를 판단하고, 그 대상체의 체질을 판명하는 등 의사에게 객관적인 진단의 근거를 제시하기 위해 혈압측정이 이루어진다.

종래 혈압측정의 기술은 압전소자 등 전자센서를 인체에 직접 접촉시켜 혈관의 압력변화를 측정하는 방식이었다. 더욱이 측정방식도 1점에서 검출된 신호를 미분 혹은 주파수 해석으로 그 영역을 전통적인 한의학의 맥진법인 3점(촌,관,척) 측정법과는 달리하고 있는 실정이다.

최근에 들어서 3점 측정법을 응용한 맥진기가 개발되고 있지만, 기계적인 조건과 신호의 외란에 의한 영향 등으로 테이터의 신뢰성이 보장되고 있지 않은 상태이다. 또한 직접적인 전자신호의 피부 접촉에 의한 안정성 결함 문제가 대두되고 있다.

따라서 본 발명은 공압시스템을 이용하여 임의의 촉지 지점에서도 균일한 압력을 분포시킴과 동시에 그 지점에서의 힘의 전달을 전기신호로 변환시켜서 맥파를검출하므로써, 외부의 신호외란의 영향이 없고, 검침자의 안정성과 검출 데이터의 신뢰성을 보장받을 수 있는 맥파검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

손목의 3지점에서 맥파를 검출하기 위한 장치로서, 길이방향으로 손목이 삽입되기 적당한 공간을 갖는 본체와, 상기 본체내의 상부에 길이 방향으로 연속적으로 격리 배치되고, 상,하 슬라이딩 이동가능하게 설치되고 손목에 접촉되는 3개의 가압구와, 상기 복수의 가압구를 균등한 힘으로 누름하기 위한 가압구 가압수단과, 상기 복수의 가압구의 내부에 각기 설치되고, 일정한 압력의 공기가 채워져 있는 복수의 측정용 압력용기와, 상기 복수의 가압구를 삽통하여 상기 복수의 측정용 압력용기에 부착되고, 손목 요골동맥상 위에 놓여져 맥동을 상기 측정용 압력용기에 전달하는 복수의 촉지와, 상기 복수의 측정용 압력용기내에서 변화된 미세 압력 변동을 검출하기 위해 복수의 측정용 압력용기에 각기 일측 포트로 연결된 복수의 미세차압센서 및 상기 복수의 미세차압센서에 기준압력을 인가시켜 주기 위해 미세차압센서의 각기 타측 포트에 연결되고 일정한 공압이 형성되어 있는 기준압력용기를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 맥파 검출장치의 전체 시스템의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 맥파검출장치의 종단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 맥파검출장치의 횡단면도로서, 맥파 검출 사용상태도이고,

도 4는 본 발명에 적용되는 등분포압력 용기의 가압작용과 그 결과로 인한 요골 동맥의 단면형상의 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 압축공기를 제공하는 압력발생기의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 측정장치 본체 61,62,63 : 가압구

71,72,73 : 등압력분포용 압력용기 91,92,93 : 측정용 압력용기

101,102,103 : 촉지(Probe) 111,112,113 : 미세차압센서

120 : 기준압력용기 131 : 제1유로

132 : 제2유로 141,142,143,150 : 솔레노이드밸브

160 : 팔목가압튜브 200 : 표시부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 맥파 검출장치의 전체 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 맥파검출장치의 종단면도이고, 도 3은 맥파검출장치의 횡단면도로서, 맥파 검출 사용상태도이다.

도 1내지 도 3에 도시된 바와 같이 도면부호 50은 측정장치 본체이다.

상기 본체(50)는 도 3과 같이 길이방향으로 손목(10)이 삽입되기 충분한 공간(51)을 갖고 있다.

상기 본체(50)내의 상부에는 길이 방향으로 연속적으로 격리 배치되고, 상,하 슬라이딩 이동가능하게 설치되고 손목(10)의 피부(12)에 접촉되는 3개의 가압구(61,62,63)가 구비되어 있다. 상기 가압구(61,62,63)는 요골동맥(11)을 중앙에 두고 그 주위의 피부를 일정한 면압으로 누름 하기 위한 것이다.

상기 가압구(61,62,63)는 본체(50)의 내부 상면측에 원형의 가이드벽(52)에 저마찰하에 상,하로 원활하게 이동가능하게 설치되어 있고, 이 가압구(61,62,63)는 가압구 가압수단에 의해 임의의 굴곡면에 대해서도 서로 일정하게 하방으로 균등한 힘이 작용하도록 되어 있다.

본 실시예에서 가압구 가압수단은, 각각의 가압구(61,62,63)의 상면과 본체 (50)의 저면에 각기 배치된 등압력분포용 압력용기(71,72,73)로 구성되어 있고, 이들 등압력분포용 압력용기(71,72,73)는 도 2,4와 같이 하나의 연결관(74)을 통해 연통되어 있고, 상기 등압력분포용 압력용기(71,72,73)는 연결관(74)에 연결된 도 5의 공기압축기(80)에 의해 설정된 공기압이 형성되어 있다. 이때 등압력분포용 압력용기(71,72,73)는 박막의 탄력성을 갖는 재질이 바람직하다.

상기 복수의 가압구(61,62,63)의 각 내부에는 설정된 공기압이 채워져 있는 복수의 측정용 압력용기(91,92,93)가 각기 배치되어 있고, 상기 측정용 압력용기(91,92,93)의 각 저면 중앙에는 상기 가압구(61,62,63)의 밑면은 각기 삽통한 촉지 (probe)(101,102,103)가 부착되어 있다. 이때 측정용 압력용기(91,92,93)도 얇은 탄력성을 갖는 재질이 바람직하다.

상기 촉지(101,102,103)는, 요골동맥(11)상 위에 놓여져 요골동맥에서 나오는 맥동의 힘을 상기 측정용 압력용기(91,92,93)에 각각 전달하는 기능을 수행한다.

따라서 촉지(101,102,103)는 맥동의 반응속도를 고려할 때 매우 가변운 소재가 바람직하며 촉지(101,102,103)의 밑면 면적은 서로 같고 일정한 가압력이 작용되도록 되어 있다.

상기 측정용 압력용기(91,92,93)내에서 변화된 미세 압력 변동을 검출하기 위해 측정용 압력용기(91,92,93)에 각기 분해능력이 높은 미세차압센서(111,112, 113)의 일측 포트가 연결되어 있고, 상기 미세차압센서(111,112,113)의 타측 포트에 기준압력을 인가시켜 주기 위해 박막의 탄력성을 갖고 설정된 공압을 형성하는 기준압력용기(120)가 연결되어 있다.

도 5의 상기 공기압축기(80)는 상기 측정용 압력용기(91,92,93)와 기준압력용기(130)에 공기압을 형성시키기 위한 것으로, 상기 공기압축기(80)에는 상기 측정용 압력용기(91,92,93)가 제1관로(131)로 연결되어 있고, 상기 기준압력용기 (130)가 제2관로(132)로 연결되어 있다.

그리고 제1관로(131)에는 유로를 개폐하여 상기 미세차압센서(111.112.113)와 측정용 압력용기(91,92,93)로 공기압축기(80)에 의해 주입시킨 공기압을 유지케하기 위한 솔레노이드밸브(141,142,143)가 설치되어 있다.

상기 제2관로(132)에는 제2관로를 개폐하여 상기 미세차압센서(111,112,113)와 기준압력용기(120)와의 사이에 공기압축기(80)에서 주입시킨 공기압을 유지케하는 솔레노이드밸브(150)가 설치되어 있다.

한편, 상기 본체(50)내의 저부에는 팔목을 밑에서 받쳐 올려서 상기 가압구 (61,62,63)가 손목의 건(13)과 요골(11)에 단단히 지지되고, 촉지(101,102,103)가 요골동맥(11)에 쉽게 접촉할 수 있도록 팔목가압튜브(160)가 설치되어 있고, 이 팔목가압튜브(160)는 상기 공기압축기(80)와 연결되어 설정된 압력까지 제어기(84)에 의해 공기압이 채워지도록 되어 있다. 즉, 팔목가압튜브(160)의 관로측에는 도시안된 솔레노이드밸브가 설치되고, 이 솔레노이드밸브는 상기 제어기(84)로 개폐제어시킬 수 있다.

도 5는 공기압축기(80)를 주지된 PWM(Pulse Width Modulation)제어방식으로 제어함을 나타내고 있다. 이는 공기압축기(80)측 압축공기 저장기(81)내의 압력을 게이지 압력센서(83)로 피드백을 제어기(84)로 받아 배기용 솔레노이드밸브(82)의 개폐를 제어하여 연속적인 압력발생을 얻기 위한 장치이다.

즉, 공기압축기(80)에서 압축된 공기를 저장기(81)에서 저장하고, 이 저장기 (81)에 연결된 배기용 솔레노이드밸브(82)의 개폐 시간을 사각파(square wave)의 Duty ratio로 배기공기량을 조절함으로서 연속적인 공기압력을 얻는 제어방식이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명한다.

도 3과 같이 측정장치본체(50)의 손목삽입공간(51)에 손목(10)을 위치시킨후 도 5의 공기압축기(80)가 구동하게 되면, 저장기(81)에 압축공기가 채워지고 이 압축공기는 제1관로(131)측에 연결되어 개방상태에 있는 솔레노이드밸브(141,142, 143)를 통해 측정용 압력용기(91,92,93)에 공급되고, 동시에 제2관로(132)측에 연결되어 개방상태에 있는 솔레노이드밸브(150)를 통해 기준압력 용기(120)에 공급된다.

이때 도 5의 게이지 압력센서(83)에서 감지한 압력신호는 제어기(84)로 인가되고, 각 용기가 설정압력에 도달하기 전까지는 제어기(84)에 의해 솔레노이드밸브 (141,142,143)(150)가 열려져 있게 된다.

또한 등압력분포용 압력용기(71,72,73)와 팔목가압튜브(160)측에도 공기압축기(80)에 의해 공압이 형성된다.

이같이 상기 측정용 압력용기(91,92,93), 기준압력용기(120), 등압력분포용 압력용기(71,72,72) 그리고 팔목가압튜브(160)측 공기압이 제어기(84) 설정된 압력에 도달되면 각 용기에 연결된 솔레노이드 밸브(141,142,143)(150)가 차단된다.

따라서 미세차압센서(111,112,113)는 한쪽 포트로는 기준압력용기(120)측 공기압과, 다른 한쪽 포트에는 측정용 압력용기(91,92,93)측 공기압이 서로 동일하게 작용하여 이때 미세차압센서(111,112,113)에서 검출되는 차압은 없다.

한편, 등압력분포용 압력용기(71,72,73)에 형성된 공압은 가압구(61,62,63)를 각기 하방으로 일정한 힘으로 가압하고, 동시에 팔목가압튜브(51)에 작용된 공압은 팔목을 밑에서 바쳐 올려준다.

이에 의해 가압구(61,62,63)가 요골동맥(50)을 따라 그 주위를 균등한 힘으로 누르게 되고, 동시에 상기 측정용 압력용기(91,92,93)에 각기 부착된 촉지(101, 102,103)가 가압구(61,62,62)의 저면 중앙에서 일정량 량으로 돌출하면서 요골동맥 (11)을 일정한 압으로 누르게 되고, 미세차압센서(111,112,113)가 요골동맥을 따라 3점에서 기준압력 용기(120)와 각각의 측정용 압력용기(91,92,93)에서 발생되는 압력차를 측정하고, 이 압력차 값은 표시부(200)에 입력되어 파형으로 디스플레이된다.

즉, 본 발명은 요골동맥(11)의 맥동의 힘을 3지점에 위치한 각각의 촉지 (101,102,103)를 통해 측정용 압력용기(91,92,93)에 맥압으로 전달하고, 측정용 압력용기(91,92,93)의 맥동압을 미세차압센서(111,112,113)로 검출토록 한 것이다.

따라서 촉지(101,102,103)의 각 면적을 A라고 하고, 요골동맥(11)내의 압력을 Pa, 요골동맥(11)내의 압력에 의해 각각의 촉지(101,102,103)로 전달되는 합력을 Fa, 전달력 Fa에 의해서 측정용 압력용기(91,92,93)내에 발생되는 압력을 Pm, 촉지의 횡단면적을 A라고 하면,

Fa=Pa ×A

Pm=Fa/A 가 되고,

따라서 Pa=Pm이 된다.

즉, 본 발명은 촉지(101,102,103)로 전달되는 합력 Fa를 측정용 압력용기 (91,92,93)를 통해 압력 Pm을 얻는 방식을 사용하고 있다.

이와 같이 본 발명의 맥파 측정장치를 통해 디스플레이되는 일예의 그래프도가 아래 표 1에 도시되어 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 종래와 같이 손목에 직접 압전소자를 접촉시켜 전자신호가 피부에 노출되어 혈압을 측정하는 장치에 비해 상대적으로 사용 안정성을 높일 수 있다.

또한 외란의 영향을 덜 받게 되어 측정 테이터의 신뢰성을 확보할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 공압을 이용한 맥파 측정장치에 따르면, 3점에서 요골동맥의 맥동을 촉지를 통해 측정용 압력용기내의 압력 변동으로 작용케하고, 이를 미세차압센서로 측정케 함으로서, 종래의 압전소자를 인체에 직접 접촉시켜 혈압을 측정하는 방식에 비해 안정성이 좋아진다.

또한 외란에 의한 양향을 받지 않기 때문에 측정 데이터의 신뢰성을 가질 수있는 효과가 있다.

Claims

손목의 3지점에서 맥파를 검출하기 위한 장치로서,

길이방향으로 손목이 삽입되기 적당한 공간을 갖는 본체(50)와;

상기 본체(50)내의 상부에 길이 방향으로 연속적으로 격리 배치되고, 상,하 슬라이딩 이동가능하게 설치되고 손목에 접촉되는 3개의 가압구(61,62,63)와;

상기 복수의 가압구(61,62,63)를 균등한 힘으로 누름하기 위한 가압구 가압수단과;

상기 복수의 가압구(61,62,63)의 내부에 각기 설치되고, 일정한 압력의 공기가 채워져 있는 복수의 측정용 압력용기(91,92,93)와;

상기 가압구(61,62,63)를 삽통하여 상기 측정용 압력용기(91,92,93)에 부착되고, 손목 요골동맥상 위에 놓여져 맥동을 상기 측정용 압력용기(91,92,93)에 전달하는 촉지(101,102,103)와;

상기 측정용 압력용기(91,92,93)내에서 변화된 미세 압력 변동을 검출하기 위해 측정용 압력용기(91,92,93)에 각기 일측 포트로 연결된 미세차압센서(111, 112,113); 및

상기 미세차압센서(111,112,113)에 기준압력을 인가시켜 주기 위해 미세차압센서(111,112,113)의 각기 타측 포트에 연결되고 일정한 공압이 형성되어 있는 기준압력용기(120)를 포함하여,

상기 복수의 촉지(101,102,103)가 요골동맥을 3지점에서 동일한 압력을 가하고, 동시에 복수의 미세차압센서(111,112,113)에서 각기 검출한 기준압력 용기 (120)내의 압력과 측정용 압력용기(101,102,103)내의 압력차를 측정하여 요골동맥의 맥파가 검출되도록 한 것을 특징으로 하는 공압시스템을 이용한 맥파검출장치.
제 1항에 있어서, 상기 가압구 가압수단은,

상기 복수의 가압구(61,62,63)의 상면에 서로 연통하여 각기 배치되고 설정된 공기압을 갖는 등압력분포용 압력용기(71,72,73)로 구성한 것을 특징으로 하는 공압시스템을 이용한 맥파검출장치.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 측정용 압력용기(101,102,103)와 기준압력용기(120)를 공기압축기(80)와 제1,2유로(131,132)로 연결시키되, 상기 복수의 측정용 압력용기(101, 102,103)의 제1유로(131)측에 각각 미세차압센서(111,112,113)와 측정용 압력용기 (91,92,93)의 사이에 설정된 공기압을 유지케하는 솔레노이드밸브(141,142,143)를 설치하고, 상기 제2유로(132)측에는 기준압력용기(120)와 각각의 미세차압센서 (111,112,113)와의 사이에 설정된 공기압을 유지케 하는 제2솔레노이드밸브(150)가 설치되고, 이들 솔레노이드밸브(141,142,143)(150)의 단속조작에 따라 공기압축기 (80)에 연결된 공압의 주입 및 차단이 이루어지도록 함과 동시에 상기 공기압축기 (80)는 상기 공기압축기(80)의 압력을 측정하는 게이지압력센서(83)와 연결된 제어기(84)에 의해 연속적인 압력발생의 제어가 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 공압시스템을 이용한 맥파검출장치.
제 1항에 있어서,

상기 미세차압센서(111,112,113)에는 측정데이타를 저장하고 이를 파형으로 디스플레이시키는 표시부(200)가 연결된 것을 특징으로 하는 공압시스템을 이용한 맥파검출장치.
제 1항에 있어서,

상기 본체(50)의 내측 저부에 내설되어 손목을 적당한 힘으로 상방으로 가압하기 위한 팔목가압튜브(160)를 더 포함하고, 이 팔목가압튜브(160)는 상기 공기압축기(80)에 연결됨과 동시에 상기 제어기(84)에 의해 설정압이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 공압시스템을 이용한 맥파검출장치.