KR20020035395A - Blood pulse measurement by magnetic method and its measuring method - Google Patents

Blood pulse measurement by magnetic method and its measuring method Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A magnetic pulse measuring apparatus and a method thereof are provided to measure a fine pulse and accurately measure a pulse with using magnetic characteristic variation. CONSTITUTION: A magnetic pulse measuring apparatus comprises a magnetic element having GMI(great magnetic impedance) for obtaining magnetic characteristic variation from a pulse, and a feedback circuit for converting the magnetic characteristic variation to an electrical signal to measure the pulse. The magnetic element is formed by a ribbon or a wire made of Co amorphous material, magnetic thin film of soft magnetic material, fine magnetic wire, or magnetic crystalline material. The magnetic pulse measuring apparatus is operated within a frequency range of 100KHz - 10MHz. The magnetic element is attached at a wrist. Dynamic force from the pulse changes the magnetic characteristic of the magnetic element.

Description

자기적 방법에 의한 맥박 측정기 및 그 측정 방법{Blood pulse measurement by magnetic method and its measuring method }Pulse meter by magnetic method and its measuring method {Blood pulse measurement by magnetic method and its measuring method}

본 발명은 자기적 방법에 의한 맥박 측정기 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거대 자기 임피던스 특성을 갖는 자기 소자를 이용하여 맥압에 의해 생기는 역학적인 힘에 의한 자기 특성 변화에 의해 소자에 자기장 변화는 주는 것과 같은 역할을 하여 이로부터 소자 내의 자기 특성 변화를 얻고, 이 자기 특성 변화를 교류저항 측정용 전자회로(피드백 회로)를 통해 전기 시그날로 감지하여 맥박을 측정할 수 있는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기 및 그 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse rate meter by a magnetic method and a method of measuring the magnetic field. The change acts as a giver and obtains a change in the magnetic properties of the device, and the magnetic change is detected by an electrical signal through an AC resistance measuring circuit (feedback circuit) to measure the pulse. And a measuring method thereof.

일반적으로 동양권에서 행해지는 진료는 크게 양의와 한의로 나뉘어서 이루어지고 있다.In general, medical care in the Asian region is divided into two groups: positive and oriental.

근래에 들어서는 서양에서도 한의에 대한 진료 효능을 일부 인정하면서 양의에 한의를 접목시켜 진료하는 치료 방법이 큰 성과를 거두고 있는 것으로 알려지고 있다.In recent years, it is known that the treatment method that combines oriental medicine with Yangyang is paying off, while acknowledging some of the efficacy of oriental medicine.

이러한 한의는 주로 환자의 질환을 진료하는데 있어서 손목의 맥을 짚어 보고 병명 등을 진찰하는 방법이 많이 적용되고 있으며, 보통 손목에서 3곳의 맥을 동시에 짚어 보고 그들의 상관 관계를 따져서 환자의 병명이나 이에 대한 진료책을 제시하게 된다.Such oriental medicine is mainly applied to examine the name of the wrist and to check the name of the disease in the treatment of the disease of the patient. You will be presented with medical advice.

손목 부분의 맥을 짚어 그 맥박을 통해 환자를 진료하기 위해 현재 알려져있는 맥 측정기는 주로 압력센서나 카페시터를 손목 부분에 부착하고서 그 맥박수를 재서 측정하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다.In order to treat the patient through the pulse of the wrist part, the current pulse measuring device is mainly used to measure the pulse rate by attaching a pressure sensor or a cafesitter to the wrist part.

그러나, 기존의 맥 측정기는 손목의 혈관을 통과하는 혈압을 압력센서를 통한 진동수 등을 통해 맥박수를 측정하기 때문에 맥을 정확하게 측정하기 어려울 뿐만 아니라 정확도가 떨어지게 되고, 특히 맥박이 전체적으로 약하게 뛰는 환자의 경우 맥 측정이 제대로 이루어지지 않아 진료 및 처방을 제대로 할 수 없게 되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.However, the conventional pulse measuring machine measures the pulse rate through the blood pressure through the blood vessel of the wrist, such as the frequency through the pressure sensor, it is difficult to accurately measure the pulse, the accuracy is lowered, especially in patients with a weak pulse overall The pulse measurement was not done properly, so medical care and prescriptions could not be done properly, which required improvement.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 거대 자기 임피던스(GMI) 특성을 갖는 자기 소자를 맥박 측정 부위에 설치하고, 이 자기 소자를 이용하여 맥박의 역학적인 힘에 의해 가변되는 자기 특성 변화를 교류저항 측정용 피드백 회로에 제공하여 전기 시그날을 얻고 이로부터 맥박을 측정할 수 있게 함으로써, 미세한 역학적인 힘(맥박이 약한 환자의 경우)이 자기 소자에 전달되어 자기특성이 미세하게 변화되더라도 GMI 효과에 의해 소자의 교류저항(임피던스)이 민감하게 변하게 되므로 이를 다시 전기적 시그날로 변환하여 맥박을 측정할 수 있게 함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기 및 그 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of this point, and a magnetic element having a large magnetic impedance (GMI) characteristic is provided at a pulse measuring portion, and the magnetic element changes by the mechanical force of the pulse using the magnetic element. By providing a feedback circuit for measuring the AC resistance to obtain an electrical signal and measuring the pulse therefrom, a GMI effect is obtained even when a minute mechanical force (for a patient with a weak pulse) is transmitted to the magnetic element and the magnetic characteristic changes minutely. Since the AC resistance (impedance) of the device is sensitively changed, it is converted into an electrical signal so that the pulse can be measured, thereby providing a pulse measuring device and a measuring method by a magnetic method that can obtain the following effects. The purpose is.

1) 미세한 맥박이 역학적인 힘(자기장 변화)으로 전달되는 경우에도 자기 소자의 거대 자기 임피던스 특성을 이용하여 미세한 자기 특성 변화를 얻을 수 있으며, 이렇게 얻어진 자기특성 변화는 다시 피드백 회로를 통해 전기 시그날로 변환되어 맥박을 측정할 수 있게 된다.1) Even when a minute pulse is transmitted by a dynamic force (magnetic field change), a fine magnetic characteristic change can be obtained by using the large magnetic impedance characteristic of the magnetic element, and the magnetic characteristic change thus obtained is transferred back to the electric signal through a feedback circuit. It is converted and the pulse can be measured.

2) 특히, 임피던스 밸브형 GMI 특성을 이용하여 GMI율이 급격하게 변하는 지점을 동작점으로 하여 아주 미세한 자기 변화에 대해서도 측정이 가능할 뿐만 아니라 맥박 측정에 대한 정확도를 한층 높여 주게 된다.2) In particular, by using the impedance valve type GMI characteristic, the point where the GMI rate changes drastically can be measured not only for the smallest magnetic change but also to improve the accuracy of pulse measurement.

도 1a와 1b는 본 발명에 따르는 자기 소자를 이용해서 얻을 수 있는 거대 자기 임피던스를 나타내는 것으로,1A and 1B show the giant magnetic impedance obtainable using the magnetic element according to the present invention,

(1a)는 임피던스 밸브형 GMI 그래프,(1a) is the impedance valve type GMI graph,

(1b)는 일반적인 형태의 GMI 그래프,(1b) shows the general form of the GMI graph,

도 2는 본 발명에 따르는 임피던스 밸브형 소자의 동작점을 고정시켜 주는 피드백 회로 구성도,2 is a configuration diagram of a feedback circuit for fixing an operating point of an impedance valve type device according to the present invention;

도 3a와 도 3b는 각각 본 발명에 따르는 맥박 측정기를 이용해서 29세와 40세인 성인의 맥박을 측정한 결과를 보여주는 그래프.Figure 3a and Figure 3b is a graph showing the results of measuring the pulse of an adult aged 29 and 40 using the pulse meter according to the present invention, respectively.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 자기 소자 20 : 피드백 회로10 magnetic element 20 feedback circuit

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and effect of the present invention will be described.

본 발명은 거대 자기 임피던스(GMI) 특성을 갖는 자기 소자(10)를 이용하여 맥박에 의해 발생되는 자기장 변화와 같은 역학적인 힘으로부터 자기 특성 변화를 얻고, 이 자기특성 변화를 피드백 회로(20)를 통해 전기적인 시그날로 변환시켜 맥박을 측정할 수 있게 한 것이다.The present invention obtains the magnetic characteristic change from the dynamic force such as the magnetic field change generated by the pulse by using the magnetic element 10 having the large magnetic impedance (GMI) characteristic, and the magnetic characteristic change is obtained by the feedback circuit 20. It converts it into an electrical signal so that the pulse can be measured.

여기서, 상기 자기 소자(10)는 거대 자기 임피던스(GMI) 특성을 갖는 재질로 이루어진 것으로, Co계 비정질로 제작된 리본 또는 와이어나 연자성체로 된 자성 박막, 미세 자성 와이어 및 자성 결정체 등을 사용하여 제작하게 된다.Here, the magnetic element 10 is made of a material having a large magnetic impedance (GMI) characteristics, using a ribbon or wire made of Co-based amorphous or a magnetic thin film made of a soft magnetic material, fine magnetic wire and magnetic crystals, etc. Will be produced.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 자기 소자(10)는 상술한 것 이외에도 후술하게 될 임피던스 밸브형 GMI 특성이나 일반적인 거대 자기 임피던스(GMI) 특성을 가지면서 자기장 변화에 대한 감응도가 큰 거대 교류자기 저항 효과를 나타내는 물질이라면 어떤 것을 사용하더라도 상관이 없다.In a preferred embodiment of the present invention, the magnetic element 10 has a large AC magnetic resistance having a high sensitivity to magnetic field changes while having an impedance valve type GMI characteristic or a general large magnetic impedance (GMI) characteristic which will be described later, in addition to those described above. It does not matter which material you use as long as it works.

상기 거대 자기 임피던스(GMI) 현상은 연자성체(자성박막, 비정질 리본, 미세 자성 와이어, 자성 결정체 등)에서 외부의 자기장 변화에 의해 임피던스가 변하는 현상으로 이러한 현상에 대해서는 현재 대학이나 연구소에서 이미 활발하게 연구가 진행되어 이미 잘 알려져 있다.The large magnetic impedance (GMI) phenomenon is a phenomenon in which the impedance is changed by a change in an external magnetic field in a soft magnetic material (magnetic thin film, amorphous ribbon, fine magnetic wire, magnetic crystal, etc.). Research is ongoing and well known.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 자기 소자를 이용해서 얻을 수 있는 거대 자기 임피던스를 나타내는 것으로, (1b)는 일반적인 형태의 GMI 그래프를 나타낸다.1 shows a large magnetic impedance that can be obtained using the magnetic element according to the present invention, and (1b) shows a GMI graph of a general form.

이미 잘 알려져 있는 바와 같이 GMI 현상은 상술한 여러가지 연자성체 뿐만 아니라 자기장 감응도가 큰 자성체를 이용하여 외부의 자기장 변화에 반응하는 현상으로, GMI변화율은 다음 식(1)과 같이 계산하게 된다.As is well known, the GMI phenomenon is a phenomenon that responds to external magnetic field changes by using not only the various soft magnetic bodies described above but also magnetic materials having high magnetic field sensitivity, and the GMI change rate is calculated as in Equation (1) below.

[식 1][Equation 1]

이러한 GMI 변화율은, 일반 GMI 특성을 나타내는 첨부도면 도 1b에서 도시한 바와 같이 1㎒에서 약 100%의 변화율을 보여주게 되고, 임피던스 GMI 변화율은 첨부도면 도 1a에서 도시한 바와 같이 1㎒에서 약 100∼500%의 변화율을 보여 주게 된다.The GMI change rate shows a change rate of about 100% at 1 MHz as shown in the accompanying drawings showing general GMI characteristics, and the impedance GMI change rate is about 100 at 1 MHz as shown in the accompanying drawings in FIG. 1A. The rate of change is -500%.

여기서, 임피던스 밸브형 GMI 현상은 상술한 자기 소자(10)에 사용되는 각종 자성체, 예를 들면 자성박막, 비정질 리본, 미세 자성 와이어 및 자성결정체 등과 같은 자성체를 공기나 특정가스(불활성 가스를 제외한) 상태에서 열처리를 하여 자성체의 표면에 강자성층을 형성시켜, 서로 자화 방향이 다른 강자성층과 연자성 간의 교환 결합력 특성을 이용하는 것으로, 본 발명의 맥 측정기 뿐만 아니라 자기장 감응도를 이용할 수 있는 의료기기나 정보기록매체의 자기 헤드 또는 각종 자기센서 등에 응용하여 사용할 수 있게 된다.Here, the impedance valve type GMI phenomenon is characterized in that the various magnetic materials used in the above-described magnetic element 10, for example, magnetic materials such as magnetic thin films, amorphous ribbons, fine magnetic wires, magnetic crystals, and the like, may be treated with air or a specific gas (excluding inert gases). By heat treatment in the state to form a ferromagnetic layer on the surface of the magnetic material, by using the exchange coupling force characteristics between the ferromagnetic layer and the soft magnetic, the magnetization direction is different from each other, the medical instrument or information recording that can use the magnetic field sensitivity as well as the pulse measuring instrument of the present invention It can be applied to the magnetic head of the medium or various magnetic sensors.

이와 같이 상기 자성체에 가해지는 열처리는 300∼400℃에서 자기장을 1∼3Oe 인가하면서 공기중에서 2∼8시간 열처리하여 이루어진 것으로, 연자성체의 표면에 강자성체를 형성시켜 상술한 교환 결합 특성을 얻게 된다.As described above, the heat treatment applied to the magnetic material is performed by heat treatment in air for 2 to 8 hours while applying a magnetic field at 300 to 400 ° C. for 1 to 3Oe. The ferromagnetic material is formed on the surface of the soft magnetic material to obtain the above-described exchange coupling characteristics.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 거대 자기 임피던스 특성을 이용한 맥 파형 측정기에서는 100㎑∼10㎒ 영역의 주파수를 이용하는 것이 바람직한데, 이는 약 1MHz 부근에서 GMI가 가장 크게 나타나기 때문에 자기 변화에 대해 가장 민감한 부분에서 맥박을 측정하게 되는 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use a frequency in the range of 100 kHz to 10 MHz in the pulse wave measurer using the large magnetic impedance characteristic, which is most sensitive to magnetic changes since the GMI appears around 1 MHz. The pulse is measured at the part.

이와 같이 이루어진 자기 소자(10)는 맥을 측정하기 위한 위치, 예를 들면 손목에서 맥박을 측정하기 위한 위치에 부착하여 사용하게 되며, 맥박에 의해 발생되는 역학적인 힘을 받아 이 자기 소자(10)의 자기적 특성이 변하게 되고, 이 소자의 자기 특성 변화로서 상기 피드백 회로(20)에 입력신호로 입력되게 된다.The magnetic element 10 formed as described above is attached to a position for measuring a pulse, for example, a position for measuring a pulse on a wrist, and is applied to the magnetic element 10 by receiving a mechanical force generated by the pulse. The magnetic characteristic of the is changed, and is inputted to the feedback circuit 20 as an input signal as the magnetic characteristic change of this element.

상기 피드백 회로(20)는 임피던스 밸브형 소자가 외부 자기장 변화에 가장 민감한 부분에서 동작할 수 있도록 소자의 동작점을 첨부도면에서와 같이 화살표 위치에서 고정시켜 주기 위한 일종의 전자회로이다. 이는 상기 동작점이 외부 자기장, 예를 들면 지구의 자기장 변화에 대해 너무 민감하게 변하기 때문에 동작점을 고정할 수 있도록 하기 위한 것이다.The feedback circuit 20 is a kind of electronic circuit for fixing the operating point of the device in the arrow position as shown in the accompanying drawings so that the impedance valve type device can operate in the most sensitive part to the external magnetic field change. This is to allow the operating point to be fixed since the operating point changes too sensitive to external magnetic fields, for example the change of the magnetic field of the earth.

따라서, 본 발명에 따르는 맥박 측정기를 통해 맥박을 측정하는 경우 미세한 맥박에 대해서 첨부도면 도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이 GMI 변화에 의한 전기 신호로 얻을 수 있게 되는 것이다.Therefore, when measuring the pulse through the pulse meter according to the present invention it can be obtained as an electrical signal due to the GMI change as shown in the accompanying drawings, Figures 3a and 3b for the fine pulse.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 거대 자기 임피던스 특성을 갖는 자기 소자를 맥박 측정 위치에 부착하고, 맥박에 의해 생기는 역학적인 힘에 의해 자기 소자의 자기장 변화를 소자의 자기 특성 변화로 얻어 이를 피드백 회로를 통해 전기 시그날로 바꿔 맥을 측정할 수 있게 함으로써, 다음과 같은 효과를 얻게 된다.As described above, the present invention attaches a magnetic element having a large magnetic impedance characteristic to a pulse measuring position and obtains a change in the magnetic field of the magnetic element as a change in the magnetic characteristics of the element by a mechanical force generated by the pulse, thereby converting the feedback circuit. By converting the signal into an electrical signal, the pulse can be measured.

1) 맥박이 약한 환자의 경우라도 미세한 자기장 변화를 일으키게 되고 이를 자기 소자가 감지하여 소자의 자기 특성 변화를 생성하고, 이 시그날을 통해 맥박을 측정할 수 있으며 뿐만 아니라 밸브형 임피던스 GMI를 이용해서 보다 정확한 맥박 측정이 가능하게 되어 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.1) Even in a patient with a weak pulse, a small magnetic field change is generated, and the magnetic element senses this to generate a change in magnetic characteristics of the device, and the pulse can be measured through this signal. Accurate pulse measurement is possible, improving reliability.

2) 또한, 밸브형 임피던스 GMI 특성을 갖는 자기 소자는 맥박 측정기 뿐만 아니라 미세한 자기장 변화를 필요로 하는 각종 의료기기 뿐만 아니라 정보 기록매체의 자기 헤드 또는 자기 센서 등으로 적용이 가능하게 된다.2) In addition, the magnetic element having the valve-type impedance GMI characteristic can be applied not only to a pulse measuring device but also to various medical devices requiring a small magnetic field change, as well as a magnetic head or a magnetic sensor of an information recording medium.

Claims (8)

환자의 맥박 측정 개소에 GMI 특성을 갖는 자기 소자를 밀착시키고, 이 자기 소자를 통해 맥박에 의해 발생된 역학적인 힘을 거대 자기 임피던스로 소자의 자기 특성변화값을 얻어 피드백 회로를 통해 자기적 특성이 순간적으로 변하는 전기적 시그날을 얻어 이로부터 맥박을 측정하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정 방법.A magnetic element having GMI characteristics is brought into close contact with the patient's pulse measurement point, and through this feedback, the magnetic force characteristic of the device is obtained through the feedback circuit. Pulse measurement method by a magnetic method of obtaining an instantaneous electrical signal and measuring the pulse therefrom. 제 1 항에 있어서, 상기 자기 소자는 GMI 특성을 갖는 Co계 비정질 리본 또는 와이어, 연자성체로 된 자성 박막, 미세 자성 와이어 및 자성 결정체 중에서 선택된 적어도 하나 이상인 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정 방법.The magnetic device of claim 1, wherein the magnetic device comprises at least one selected from Co-based amorphous ribbons or wires having GMI characteristics, magnetic thin films made of soft magnetic materials, fine magnetic wires, and magnetic crystals. Pulse measurement method. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 소자는 공기 또는 특정 가스(불황성 가스는 제외) 상태에서 온도 300∼400℃, 자기장을 1∼3Oe 인가하면서 공기중에서 2∼8시간 열처리하여 표면에 강자성층을 형성하여 강자성층과 연자성층 간의 교환 결합 특성을 이용하는 임피던스 밸브형 GMI 현상을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정 방법.3. The magnetic element according to claim 1 or 2, wherein the magnetic element is heat-treated in air for 2 to 8 hours while applying a temperature of 300 to 400 DEG C and a magnetic field of 1 to 3Oe in an air or a specific gas (except for an inert gas). A method for measuring pulses by a magnetic method, characterized in that the ferromagnetic layer is formed using an impedance valve type GMI phenomenon utilizing exchange coupling characteristics between the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer. 제 3 항에 있어서, 상기 자기 소자는 주파수 100㎑∼10㎒ 영역의 자기 임피던스 효과를 이용하는 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정 방법.4. The pulse measuring method according to claim 3, wherein the magnetic element uses a magnetic impedance effect in a frequency range of 100 Hz to 10 MHz. GMI 특성을 갖는 자성체로 이루어져서 맥박으로부터 발생된 역학적인 힘으로부터 자기적 시그날을 얻는 자기 소자와; 상기 자기적 시그날을 전기적인 시그날로 변환시켜 맥박을 측정하는 피드백 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기.A magnetic element composed of a magnetic body having GMI characteristics to obtain a magnetic signal from the mechanical force generated from the pulse; Pulse measuring apparatus according to the magnetic method comprising a feedback circuit for measuring the pulse by converting the magnetic signal into an electrical signal. 제 5 항에 있어서, 상기 자기 소자는 GMI 특성을 갖는 Co계 비정질 리본 또는 와이어, 연자성체로 된 자성 박막, 미세 장성 와이어 및 자성 결정체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기.6. The magnetic method of claim 5, wherein the magnetic element is one or more selected from Co-based amorphous ribbons or wires having GMI characteristics, magnetic thin films made of soft magnetic materials, fine magnetic wires, and magnetic crystals. Pulse meter. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 자기 소자는 공기 또는 특정 가스(불황성 가스는 제외) 상태에서 온도 300∼400℃,자기장을 1∼3Oe 인가하면서 공기중에서 2∼8시간 열처리하여 표면에 강자성층을 형성하여 강자성층과 연자성층간의 교환 결합 특성을 이용하는 임피던스 밸브형 GMI 현상을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기.The magnetic element according to claim 5 or 6, wherein the magnetic element is heat-treated in air for 2 to 8 hours while applying a temperature of 300 to 400 DEG C and a magnetic field of 1 to 3Oe in an air or a specific gas (except for an inert gas). Pulse meter according to the magnetic method characterized in that the ferromagnetic layer is formed through an impedance valve type GMI phenomenon using the exchange coupling characteristics between the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer. 제 7 항에 있어서, 상기 자기 소자는 100㎑∼10㎒ 영역의 자기 임피던스 효과를 이용하는 것을 특징으로 하는 자기적 방법에 의한 맥박 측정기.8. The pulse measuring apparatus according to claim 7, wherein the magnetic element uses a magnetic impedance effect in a region of 100 Hz to 10 MHz.
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