KR20030017693A

KR20030017693A - 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030017693A
Application number: KR1020010050321A
Authority: KR
Inventors: 이종연; 윤길원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-03-04
Also published as: US20030060720A1; DE60202982D1; DE60202982T2; RU2257140C2; US6719702B2; JP3898980B2; EP1285626A3; EP1285626A2; RU2002113642A; EP1285626B1; KR100745747B1; JP2003061920A

Abstract

선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는, 사용자의 신체의 소정 부위를 감싸며 팽창하거나 수축하는 압박부와, 제1 제어 신호에 응답하여 압박부로 공기를 주입하는 공기 펌프와, 압박부의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과를 출력하는 압력 센서와, 아날로그 형태의 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 결과를 압력 신호로서 출력하는 아날로그/디지탈 변환기와, 압력 신호로부터 압박부의 현재 압력을 계산하고, 현재 압력에 상응하며 선형적으로 감압되는 압박부의 선형 압력을 계산하며, 현재 압력에 응답하여 제1 제어 신호를 발생하고, 현재 압력 및 선형 압력을 비교한 결과로부터 제2 제어 신호를 발생하며 사용자의 혈압을 측정하는 제어부와, 제2 제어 신호를 아날로그 형태로 변환하고, 변환된 결과를 배기 제어 신호로서 출력하는 디지탈/아날로그 변환기 및 배기 제어 신호에 응답하여 압박부로부터 공기를 배기시키는 비례 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 측정 부위에 따라 사용자가 상의를 탈의할 필요가 없는 등 사용자를 보다 편안하게 하면서 수 차례에 걸쳐서 사용자의 혈압을 측정할 수 있도록 하고, 사용자의 혈압을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring blood-pressure using air-pressure capable of being linearly varied thereby}

본 발명은 혈압 측정에 관한 것으로서, 특히 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용하여 혈압을 측정하는 혈압 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

인간의 건강을 진단하기 위해 사용되는 여러 가지 지표들중 가장 쉽고 유용하게 이용되는 것들중 하나가 혈압이다. 혈압은 심장과 혈관을 포함하는 순환기 계통의 이상을 판단할 수 있는 지표로서 사용되며, 혈압이 정상값에서 벗어나면 지속적인 치료가 필요하게 된다.

동맥 혈압은 심장 박동에 의하여 변동하며 심실이 수축하여 혈액이 동맥 속으로 밀려나갔을 때의 혈압을 '수축기 혈압'이라 하고, 심실이 확장하여 혈액이 동맥속으로 밀려나가지 않을 때에도 동맥 혈관 벽에 탄력이 있어 혈액을 압박하므로 혈압이 '0'이 되지는 않으며 이때의 혈압을 '확장기 혈압'이라고 한다.

병원에서 혈압을 측정할 때 피 검사자의 긴장으로 인해 그의 혈압이 높게 나타나는 경우가 흔하게 발생한다. 또한, 혈압은 여러가지 조건에 따라서 변하게 되므로 한 번의 측정만으로 정확한 혈압을 판정을 하기 어렵다. 아침에 기상 즉시 전혀 음식을 섭취하지 않은 상태에서 측정한 혈압을 '기본 혈압'이라 한다. 기본 혈압은 진단에 큰 도움이 되는 혈압이지만 실제로 이러한 조건과 상황에 맞추어 기본 혈압을 측정하기 어려운 것이 현실이다. 그러나 가능한 기본 혈압을 측정할 때의 조건과 상황에 적합한 측정을 위해 가정에서의 혈압 측정이 필수적으로 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 가정에서 일반인들이 혈압의 지속적인 측정을 가능할 수 있도록 하는 가정용 전자 혈압계의 필요성이 대두되었다.

가정에서 일반인들이 정확하게 혈압을 측정할 수 있도록 하기 위하여 다양한 연구가 진행되어 왔으며, 특히 전자산업의 발달로 사람의 경우 간접적인 방법에 의하여 혈압을 측정하는 자동화된 혈압 측정 장치가 일반적으로 사용되고 있다. 현재사용되고 있는 자동화된 전자 혈압 측정 장치는 특별한 변환 장치나 마이크로폰을 요구하지 않는 체적 진동계적(volume oscillometric)인 방법에 의존한다. 이러한, 동맥 박동의 변화를 측정하는 기구를 사용하여 혈압을 측정하는 종래의 혈압 측정 방법은 수축 기압과 이완 기압에서 발생하는 각각의 압박부(cuff)의 진동 크기와 최고 압박부의 진동 크기 사이에 일정한 비율, 즉 특성 비율이 존재한다고 할 때, 개와 인간의 실험을 통해 최대 진동 크기의 약 50%에 해당하는 cuff 진동조건에서 압력을 수축 기압으로 추정하고 최대 진동 크기의 50~80%에서 이완 기압을 추정한다.

도 1은 압박부의 압력 신호 및 체적 진동(volume oscillometric) 신호를 나타내는 그래프로서, 압박 신호는 점선으로 표시되고, 체적 진동 신호는 실선으로 표시된다.

도 1에 도시된 압력 신호는 압박부의 압력을 선형적으로 감압할 때의 신호이고, 체적 진동 신호는 압력 신호를 0.5Hz 고역 통과 필터를 통과하고 증폭하여 얻어낸 신호이다. 압박부의 압력을 일정하게 감압하는 과정에서, 평균 혈압에 해당하는 압력에서 최대 진폭(10)이 발생하며, 최대 진폭(10)의 50%에 해당하는 진폭인 심장 수축 진폭(systole amplitude)(12)에서 수축기 혈압이 발생되고, 최대 진폭(10)의 75%에 해당하는 심장 이완 진폭(diastole amplitude)(14)에서 확장기 혈압이 발생된다. 이 때, 최대 진폭(10)에 대한 수축기 진폭(12)의 비율과 확장기 진폭(14)의 비율을 특성 비율이라 한다. 그러나 특성 비율은 사람에 따라 10~20%의 변동을 갖는데, 이는 다양한 생체 역학적인 요소, 즉 압박대의 외형적 특성과 탄성, 동맥, 팔 및 압박부의 압력 전달 특성, 동맥 혈관 벽의 점 탄성적 특성, 동맥 압력 파형 모양과 크기등에 의하여 상당히 큰 영향을 받는다.

그러나 현재 사용되고 있는 혈압 측정 장치는 대부분 상완에서 측정이 이루어진다. 따라서, 혈압을 측정하고자 하는 사용자는 상의를 탈의해야 하는 번거로움을 가질 뿐만 아니라, 압박이 매우 크게 가해져 수 차례 혈압을 반복하여 측정할 때, 크게 불편하게 되는 문제점들을 갖는다.

공압 밸브의 배기특성은 비선형적인 특성을 가지며 특히 손가락형 압박부와 같이 공기 주머니의 보존량이 작은 경우 배기 특성이 더욱 비선형적인 경향을 보인다. 이와 같이, 압박부에 공기의 감압이 선형적으로 이루어 지지 않으면 최대 오실레이션에 영향을 주어, 종래의 혈압 측정 장치는 혈압을 정확하게 측정할 수 없는 문제점을 갖는다.

미국 특허 출원 번호 US5579776 에 "Oscillometric blood pressure monitor withenhanced cuff pressure control"라는 제목으로 개시된 종래의 혈압 측정 방법은 공기 효과(air-effect) 즉, 압박부의 감압 또는 가압 시에 압박부의 압력이 약간 상승 또는 하강하는 현상을 방지하기 위해, 압박부를 짧은 시간 동안 가압 또는 감압하여 원하는 압력 수준으로 압박부의 압력을 복귀시킨다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 압박부의 압력을 감소시킬 때에도 공기 펌프를 계속 동작시켜야 하는 문제점을 갖는다.

종래의 다른 혈압 측정 방법이 미국 특허 출원 번호 US5660182에 "Inflatable cuff used for blood pressure measurement and automatic bloodpressure measuring apparatus including inflatable cuff"라는 제목으로 개시되어 있다. 여기에 개시된 종래의 방법은 눈금을 가지며 신장이 가능한 공기 주머니를 갖는 압박부를 이용하여 상완 둘레에 따라 공기 주머니를 축소 또는 확장시켜 혈압을 측정한다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 사용자가 수동으로 공기 주머니의 크기를 조정해야 하는 문제점을 갖는다.

종래의 또 다른 혈압 측정 방법이 국내 특허 출원 번호 1996-003683에 "배기제어기능을 갖는 혈압계 및 그의 제조방법"이라는 제목으로 개시되어 있다. 여기에 개시된 종래의 방법은 마이크로 컨트롤러로부터의 제어신호로 솔레노이드 밸브가 온/오프(On/Off)됨으로써 도관 내의 공기를 외부로 배기시킨다. 그러나, 이러한 종래의 방법은, 단순한 솔레노이드 밸브의 On/Off 시간에 의한 제어로 손가락형 혈압계와 같이 적은 공기량으로 혈액을 압박하는 시스템에서 선형적인 감압특성의 구현을 어렵게 하는 문제점을 갖는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용하면서 사용자에게 간편하게 부착되어 혈압을 측정할 수 있는 혈압 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 혈압 측정 장치에서 수행되는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 압박부의 압력 신호 및 체적 진동 신호를 나타내는 그래프이다.

도 2는 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치의 블럭도이다.

도 3은 도 2에 도시된 압박부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 외관을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 5는 비 선형적인 감압을 나타내는 그래프이다.

도 6은 선형적인 감압을 나타내는 그래프이다.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치는, 사용자의 신체의 소정 부위를 감싸며 팽창하거나 수축하는 압박부와, 제1 제어 신호에 응답하여 상기 압박부로 공기를 주입하는 공기 펌프와, 상기 압박부의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과를 출력하는 압력 센서와, 아날로그 형태의 상기 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 결과를 압력 신호로서 출력하는 아날로그/디지탈 변환기와, 상기 압력 신호로부터 상기 압박부의 현재 압력을 계산하고, 상기 현재 압력에 상응하며 선형적으로 감압되는 상기 압박부의 선형 압력을 계산하며, 상기 현재 압력에 응답하여 상기 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 현재 압력 및 상기 선형 압력을 비교한 결과로부터 제2 제어 신호를 발생하며 상기 사용자의 혈압을 측정하는 제어부와, 상기 제2 제어 신호를 아날로그 형태로 변환하고, 변환된 결과를 배기 제어 신호로서 출력하는 디지탈/아날로그 변환기 및 상기 배기 제어 신호에 응답하여 상기 압박부로부터 공기를 배기시키는 비례 제어 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 다른 과제를 이루기 위해, 상기 혈압 측정 장치에서 수행되는 혈압 측정 방법은, 상기 압박부로 공기를 소정의 기준 압력까지 주입시키는 (a) 단계와, 상기 압박부의 현재 압력 및 상기 현재 압력에 해당하는 상기 선형 압력을 계산하는 (b) 단계와, 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 큰가를 판단하는 (c) 단계와, 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 큰 것으로 판단되면, 상기 압박부의 압력을 낮추는 정도를 증가시키는 (d) 단계와, 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 크지 않은 것으로 판단되면, 상기 압박부의 압력을 낮추는 정도를 감소시키는 (e)단계와, 상기 (d) 단계 또는 상기 (e) 단계후에, 상기 현재 압력이 fsㆍt(여기서, fs는 상기 아날로그/디지탈 변환기의 샘플링 주파수를 나타내고, t는 상기 압박부의 최대 압력에서 최소 압력까지 도달하는 시간을 나타낸다.)개 만큼 구해졌는가를 판단하는 (f) 단계와, 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해지지 않은 것으로 판단되면, i를 1만큼 증가(또는, 감소)시키고, 상기 (b) 단계로 진행하는 (g) 단계 및 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해진 것으로 판단되면, fsㆍt개의 상기 현재 압력들을 이용하여 상기 혈압을 측정하는 (h) 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치의 블럭도로서, 압박부(40), 압력 센서(42), 아날로그/디지탈 변환기(ADC:Analog to Digital Converter)(44), 제어부(46), 디지탈/아날로그 변환기(DAC:Digital to Analog to Converter)(48), 비례 제어 밸브(50) 및 공기 펌프(52)로 구성된다.

도 2에 도시된 압박부(40)는 혈압을 측정하고자 하는 사용자의 신체의 소정 부위를 감싸며 팽창하거나 수축될 수 있다. 여기서, 신체의 소정 부위는 손가락, 팔, 다리, 발가락 등이 될 수 있다. 본 발명에 의한 압박부(40)의 바람직한 일 실시예의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.

도 3은 도 2에 도시된 압박부(40)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(40A)의 외관을 나타내는 도면으로서, 공기 주머니(72), 배기관(74) 및 흡입관(76)으로 구성된다.

도 3을 참조하면, 압박부(40A)의 흡입관(76)은 공기 펌프(52)로부터 화살표 방향으로 유입되는 공기를 흡입하는 역할을 하고, 배기관(74)은 공기 주머니(72)에 담겨진 공기를 비례 제어 밸브(50)로 화살표 방햐으로 배기시키는 역할을 한다. 이 때, 공기 주머니(72)는 흡입관(76) 및 배기관(74)과 연결되어 공기를 유입 및 배기시키며, 수축되거나 팽창할 수 있도록 고무와 같은 재질로 구현될 수 있으며, 그의 외부(70)는 원통형의 강체로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 압박부(40)는 도 3에 도시된 바와 달리, 공기 펌프(52)로부터 유입되는 공기를 흡입하는 역할 및 공기를 비례 제어 밸브(50)로 배기시키는 역할도 수행하는 하나의 도관을 마련할 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 흡입관(76)과 배기관(74)으로 구분되지 않고, 상황에 따라 흡입과 배기의 역할을 모두 수행하는 하나의 도관으로 구현될 수도 있다.

이 때, 공기 주머니(72)에 외주의 변화에 상응하여 압박부(40A)가 동일한 압력에 도달하는 시간이 달라진다. 여기서, 공기 주머니(72)의 외주는 공기 펌프(52)로부터 유입되는 공기의 량이나 비례 제어 밸브(50)로 배기되는 공기의 량에 따라 달라진다. 이를 위해, 원통형의 압박부(40A)는 신체의 소정 부위를 충분히 둘러싸도록 커야 하고, 공기 주머니(72)의 외주의 길이에 따라 압박부(40)가 동일한 압력에 도달하는 시간이 달라진다.

도 2에 도시된 공기 펌프(52)는 제어부(46)로부터 입력한 제1 제어 신호(C1)에 응답하여 압박부(40)로 공기를 주입하는 역할을 한다. 이 때, 압력 센서(42)는압박부(40)의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과를 ADC(44)로 출력한다. ADC(44)는 압력 센서(42)로부터 입력한 아날로그 형태의 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 결과를 압력 신호로서 제어부(46)로 출력한다.

제어부(46)는 ADC(44)로부터 입력한 디지탈 형태의 압력 신호로부터 압박부(40)의 현재 압력(Pc)을 계산하고, 계산된 현재 압력(Pc)에 대응하는 선형적으로 감압되는 압박부(40)의 선형 압력[P(i)]을 다음 수학식 1과 같이 계산하는 한편, 계산된 현재 압력(Pc)에 응답하여 제1 제어 신호(C1)를 발생한다.

여기서, P_max및 P_min은 압박부(40)의 소정의 최대 압력 및 소정의 최소 압력을 각각 나타내고, f_s는 ADC(44)의 소정의 샘플링(sampling) 주파수를 나타내고, t는 최대 압력(P_max)에서 최소 압력(P_min)에 도달하는데 소요되는 소정의 시간을 각각 나타내고, i는 압력 신호가 ADC(44)로부터 입력되는 순번을 나타내며, 0 ≤i ≤fsㆍt 이다. 이 때, 제어부(46)는 0부터 fsㆍt까지의 값들을 상향 또는 하향 카운팅하고 카운팅된 결과를 i로서 출력하는 카운터(미도시)를 마련할 수도 있다. 또한, 제어부(46)는 계산된 현재 압력(Pc) 및 선형 압력[P(i)]을 비교한 결과로부터, 제2 제어 신호(C2)를 발생하여 DAC(48)로 출력하는 한편, 현재 압력(Pc)으로부터 사용자의 혈압을 측정하고, 측정된 혈압을 출력단자 OUT를 통해 출력한다. 이 때, 제어부(46)는 ADC(44)로부터 순차적으로 입력되는 압력 신호들로부터 계산한 현재압력(Pc)을 저장하는 저장부(미도시)를 별도로 마련할 수도 있다. 이 경우, 제어부(46)는 저장부에 저장된 현재 압력(Pc)들을 독출하고, 독출한 현재 압력(Pc)들로부터 혈압을 측정한다.

본 발명에 의하면, 제어부(46)는 ADC(44)로부터 입력한 압박 신호를 이용하여, 압박부(40)가 소정의 압력까지 도달하는 시간을 측정하고, 측정된 시간과 순차적으로 ADC(44)로부터 입력된 즉, 저장부에 저장된 현재 압력들을 이용하여 혈압을 측정할 수도 있다. 즉, 제어부(46)는 압박부(40)의 외부(70)의 둘레 길이 즉, 원주를 소정의 압력까지 도달하는 시간으로 간접 측정하고, 측정된 시간을 진동계적(oscillometric) 방법에 의한 혈압 측정시 특성 비율에 반영한다.

DAC(48)는 제어부(46)로부터 입력한 제2 제어 신호(C2)를 아날로그 형태로 변환하고, 변환된 결과를 배기 제어 신호로서 비례 제어 밸브(50)로 출력한다. 비례 제어 밸브(50)는 DAC(48)로부터 입력한 배기 제어 신호에 응답하여 압박부(40)로부터 배기되는 공기의 량을 조절한다.

이하, 도 2에 도시된 혈압 측정 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 최초에 압박부(40)로 공기를 주입시키는 단계(제100 ∼ 제108 단계들), 압박부(40)의 현재 압력(Pc)과 선형 압력[P(i)]을 측정하는 단계(제110 ∼ 제114 단계들), 계산된 현재 압력(Pc)과 선형 압력[P(i)]간의 크기차에 따라 압력을 낮추는 정도를 조정하는 단계(제116 ∼ 제120 단계들) 및 현재 압력(Pc)이 계산된 개수에 따라 i를 변화시키거나 혈압을 측정하는 단계(제122 ∼ 제126 단계들)로 이루어진다.

본 발명에 의한 혈압 측정 방법에서, 먼저, 대기압과 동일한 수준의 공기를 담고 있는 공기 주머니(72)를 갖는 압박부(40)를 신체의 소정 부위에 감싼 다음, 공기 펌프(52)를 이용하여 압박부(40)로 공기를 소정의 기준 압력까지 주입시킨다(제100 ∼ 제108 단계들). 이에 대해 세부적으로 살펴보면, 공기 펌프(52)는 공기를 압박부(40)로 주입시킨다(제100 단계). 제100 단계후에, 압력 센서(42)는 압박부(40)의 공기 압력을 센싱하고, 센싱된 결과를 ADC(44)로 보낸다(제102 단계). 제102 단계후에, ADC(44)는 압력 센서(42)에서 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하여 압력 신호를 구한다(제104 단계). 제104 단계후에, 제어부(46)는 ADC(44)로부터 입력한 압력 신호로부터 압박부(40)의 공기 압력이 기준 압력에 도달하였는가를 판단한다(제106 단계). 만일, 압박부(40)의 공기 압력이 기준 압력에 도달하지 않은 것으로 판단되면, 제100 단계로 진행한다. 즉, 압박부(40)의 공기 압력이 기준 압력에 도달하지 않은 것으로 판단되면, 제어부(46)는 공기 펌프(52)가 공기를 계속해서 압박부(40)로 공급하도록 제1 제어 신호(C1)를 발생하여, 제1 제어 신호(C1)에 의해 공기 펌프(52)를 제어한다. 그러나, 압력 신호로부터 압박부(40)의 공기 압력이 기준 압력에 도달한 것으로 판단되면, 제어부(46)는 공기 펌프(52)가 압박부(40)로 공기를 주입시키는 것을 제1 제어 신호(C1)에 의해 중지시킨다(제108 단계).

이와 같이 압박부(40)가 초기에 기준 압력에 도달한 후, 공기 펌프(52)로부터 공기의 주입이 정지되면, 그 후에 압박부(40)는 공기를 유출하기 시작한다. 이 때, 제108 단계후에, 제어부(46)는 압박부(40)의 현재 압력(Pc) 및 현재 압력(Pc)에 대응하는 선형 압력[P(i)]을 전술한 수학식 1과 같이 계산한다(제110 ∼ 제114 단계). 이에 대해 세부적으로 살펴보면, 제108 단계후에, 압력 센서(42)는 최대 압력(P_max)으로부터 서서히 공기를 배기하여 감압해가는 압박부(40)의 공기 압력을 센싱한다(제110 단계). 제110 단계후에, ADC(44)는 압력 센서(42)에서 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하여 압력 신호를 구한다(제112 단계). 제112 단계후에, 제어부(46)는 ADC(44)로부터 입력한 압력 신호를 이용하여 현재 압력(Pc)을 계산하는 한편, 계산된 현재 압력(Pc)에 대응하는 선형 압력[P(i)]을 계산한다(제114 단계).

제114 단계후에, 제어부(46)는 현재 압력(Pc)이 선형 압력[P(i)]보다 큰가를 판단한다(제116 단계). 만일, 현재 압력(Pc)이 선형 압력[P(i)]보다 크지 않은 것으로 판단되면, 압박부(40)의 압력을 낮추는 정도를 감소시킨다(제118 단계). 이를 위해, 현재 압력(Pc)이 선형 압력[P(i)]보다 크지 않은 것으로 인식되면, 제어부(46)는 비례 제어 밸브(50)가 압박부(40)로부터 배기되는 공기의 량을 감소시키도록, 즉, 비례 제어 밸브(50)의 배기 구멍이 작아지도록 제어하는 제2 제어 신호(C2)를 발생한다. 그러나, 현재 압력(Pc)이 선형 압력[P(i)]보다 큰 것으로 판단되면, 압박부(40)의 압력을 낮추는 정도를 증가시킨다(제120 단계). 이를 위해, 현재 압력(Pc)이 선형 압력[P(i)]보다 큰 것으로 인식되면, 제어부(46)는 비례 제어 밸브(50)가 압박부(40)로부터 배기되는 공기의 량을 증가시키도록, 즉, 비례 제어 밸브(50)의 배기 구멍이 커지도록 제어하는 제2 제어 신호(C2)를 발생한다.

한편, 제118 단계 또는 제120 단계후에, 제어부(46)는 현재 압력(Pc)이 fsㆍt 개수 만큼 구해졌는가를 판단한다(제122 단계). 여기서, 전술한 카운터(미도시)가 상향 카운팅 동작을 수행한다면 제어부(46)는 i=fsㆍt 인가를 판단하지만, 카운터가 하향 카운팅 동작을 수행한다면 제어부(46)는 i=0인가를 판단한다.

만일, 현재 압력(Pc)이 fsㆍt개 만큼 구해지지 않은 것으로 판단되면, 제어부(46)는 i를 '1'만큼 증가(또는, 감소)시키고, 제110 단계로 진행한다(제124 단계). 예컨데, 제114 단계에서 i=0부터 선형 압력[P(i)]이 계산되면, 즉, 제어부(46)에 마련되는 카운터가 상향 카운팅 동작을 수행한다면, 제어부(46)는 i를 1만큼 증가시킨다. 그러나, 제114 단계에서 i=fsㆍt부터 선형 압력[P(i)]이 계산되면, 즉, 제어부(46)에 마련되는 카운터가 하향 카운팅 동작을 수행한다면, 제어부(46)는 i를 1만큼 감소시킨다.

그러나, 현재 압력(Pc)이 fsㆍt개 만큼 구해진 것으로 판단되면, 제어부(46)는 저장부에 저장된 fsㆍt개의 현재 압력(Pc)들을 이용하여 혈압을 측정한다(제126 단계).

도 2에 도시된 압박부(40)의 감압이 비 선형적인 경우와 선형적인 경우를 첨부된 그래프들을 참조하여 다음과 같이 비교한다.

도 5는 비 선형적인 감압을 나타내는 그래프로서, 종축은 전압을 나타내고, 횡축은 시간을 각각 나타내며, 압력 신호는 점선으로 나타내고, 체적 진동 신호를실선으로 각각 나타낸다.

도 6은 선형적인 감압을 나타내는 그래프로서, 종축은 전압을 나타내고, 횡축은 시간을 각각 나타내며, 압력 신호는 점선으로 나타내고, 체적 진동 신호는 실선으로 각각 나타낸다.

도 5에 도시된 바와 같이, 압박부(40)의 공기 압력이 비 선형적으로 감압될 경우, 압박부(40)의 최대 압력과 최소 압력을 구분하기 어렵다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법에 의존하여, 압박부(40)의 공기 압력이 선형적으로 감압될 경우, 압박부(40)의 최대 압력과 최소 압력은 명확하게 구분될 수 있다.

8명의 피 검사자들을 대상으로, 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법과 종래의 고전적인 청진법 각각에 의존하여 혈압을 10회 측정하여 다음 표 1과 같은 결과를 얻었다.

피 실험자

본 발명의 장치 및 방법

청진법

평균 오차

수축기평균/표준편차

확장기평균/표준편차

수축기평균/표준편차

확장기평균/표준편차

수축기

확장기

1

109/3

72/2

108/2

72/2

1

0

2

101/8

69/9

103/2

64/2

2

5

3

107/13

61/4

103/3

57/3

4

114/5

63/5

112/5

69/3

2

6

5

100/5

66/4

107/2

61/2

7

5

6

115/5

80/5

109/3

74/1

6

7

102/3

57/5

93/1

59/1

9

2

8

107/10

77/6

104/1

66/1

0

13

3.8

5.1

표준 편차의 평균값

6.5

5

2.4

1.8

여기서, 수축기에 대한 평균 오차란, 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법에 의해 측정된 수축기 평균과 청진법에 의해 측정된 수축기의 평균간의 차를 의미하고, 확장기에 대한 평균 오차란, 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법에 의해 측정된 확장기 평균과 청진법에 의해 측정된 확장기의 평균간의 차를 각각 의미한다. 표 1로부터 본 발명에 의한 혈압 측정 장치 및 방법은 한국 식품 의약품 안전청에서 제시한 전자 의료 기기 승인의 요구 사양인 평균 오차 ±5㎜Hg를 만족함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치 및 방법은 압박부가 상완 이외에 신체의 다른 부위 예를 들면 손가락 따위에 부착될 수 있으므로, 사용자가 상의를 탈의할 필요가 없는 등 사용자를 보다 편안하게 하면서 수 차례에 걸쳐서 사용자의 혈압을 측정할 수 있도록 하고, 압박부에 공기가 주입된 후 공기를 선형적으로 감압시킬 수 있으므로 최대 발진에서 영향을 주지 않게 되어 사용자의 혈압을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims

사용자의 신체의 소정 부위를 감싸며 팽창하거나 수축하는 압박부;

제1 제어 신호에 응답하여 상기 압박부로 공기를 주입하는 공기 펌프;

상기 압박부의 압력을 센싱하고, 센싱된 결과를 출력하는 압력 센서;

아날로그 형태의 상기 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 결과를 압력 신호로서 출력하는 아날로그/디지탈 변환기;

상기 압력 신호로부터 상기 압박부의 현재 압력을 계산하고, 상기 현재 압력에 상응하며 선형적으로 감압되는 상기 압박부의 선형 압력을 계산하며, 상기 현재 압력에 응답하여 상기 제1 제어 신호를 발생하고, 상기 현재 압력 및 상기 선형 압력을 비교한 결과로부터 제2 제어 신호를 발생하며 상기 사용자의 혈압을 측정하는 제어부;

상기 제2 제어 신호를 아날로그 형태로 변환하고, 변환된 결과를 배기 제어 신호로서 출력하는 디지탈/아날로그 변환기; 및

상기 배기 제어 신호에 응답하여 상기 압박부로부터 공기를 배기시키는 비례 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 신체의 소정 부위는 손가락에 해당하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 압박부는

상기 공기 펌프로부터 유입되는 공기를 흡입하는 흡입관;

상기 공기를 상기 비례 제어 밸브로 배기시키는 배기관; 및

상기 흡입관 및 상기 배기관과 연결되어 상기 공기를 유입 및 배기시키며, 수축되거나 팽창할 수 있는 공기 주머니를 구비하고,

상기 공기 주머니의 외주의 변화에 상응하여 동일한 압력에 도달하는 시간이 달라지는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 압박부는

상기 공기 펌프로부터 유입되는 공기를 흡입하거나 상기 공기를 상기 비례 제어 밸브로 배기시키는 도관; 및

상기 도관과 연결되어 상기 공기를 유입 및 배기시키며, 수축되거나 팽창할 수 있는 공기 주머니를 구비하고,

상기 공기 주머니의 외주의 변화에 상응하여 동일한 압력에 도달하는 시간이 달라지는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어부는

상기 선형 압력[P(i)](여기서, i는 상기 압력 신호가 상기 아날로그/디지탈 변환기로부터 입력되는 순번을 나타낸다.)을 아래와 같이 계산하고, 계산된 상기 선형 압력과 상기 현재 압력(Pc)을 비교하며, 비교된 결과로부터 상기 제2 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.

(여기서, P_max및 P_min은 각각 상기 압박부의 최대 압력 및 최소 압력을 각각 나타내고, f_s는 상기 아날로그/디지탈 변환기의 샘플링 주파수를 나타내고, t는 상기 최대 압력에서 상기 최소 압력에 도달하는데 소요되는 시간을 각각 나타낸다.)
제1 항에 있어서, 상기 제어부는

상기 압박 신호로부터 상기 압박부가 소정의 압력까지 도달하는 시간을 측정하고, 측정된 시간과 순차적으로 입력된 상기 현재 압력들로부터 상기 혈압을 측정하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 장치.
제1 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 혈압 측정 장치에서 수행되는 혈압 측정 방법에 있어서,

(a) 상기 압박부로 공기를 소정의 기준 압력까지 주입시키는 단계;

(b) 상기 압박부의 현재 압력 및 상기 현재 압력에 해당하는 상기 선형 압력을 계산하는 단계;

(c) 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 큰가를 판단하는 단계;

(d) 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 큰 것으로 판단되면, 상기 압박부의 압력을 낮추는 정도를 증가시키는 단계;

(e) 상기 현재 압력이 상기 선형 압력보다 크지 않은 것으로 판단되면, 상기 압박부의 압력을 낮추는 정도를 감소시키는 단계;

(f) 상기 (d) 단계 또는 상기 (e) 단계후에, 상기 현재 압력이 fsㆍt(여기서, fs는 상기 아날로그/디지탈 변환기의 샘플링 주파수를 나타내고, t는 상기 압박부의 최대 압력에서 최소 압력까지 도달하는 시간을 나타낸다.)개 만큼 구해졌는가를 판단하는 단계;

(g) 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해지지 않은 것으로 판단되면, i를 1만큼 증가(또는, 감소)시키고, 상기 (b) 단계로 진행하는 단계; 및

(h) 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해진 것으로 판단되면, fsㆍt개의 상기 현재 압력들을 이용하여 상기 혈압을 측정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법.
제7 항에 있어서, 상기 (a) 단계는

(a1) 공기를 상기 압박부로 주입시키는 단계;

(a2) 상기 압박부의 공기 압력을 센싱하는 단계;

(a3) 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하여 상기 압력 신호를 구하는 단계;

(a4) 상기 압력 신호로부터 상기 압박부의 상기 공기 압력이 상기 기준 압력에 도달하였는가를 판단하고, 상기 공기 압력이 상기 기준 압력에 도달하지 않은 것으로 판단되면 상기 (a1) 단계로 진행하는 단계; 및

(a5) 상기 압력 신호로부터 상기 공기 압력이 상기 기준 압력에 도달한 것으로 판단되면, 상기 압박부로 상기 공기의 주입을 중지시키고, 상기 (b) 단계로 진행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법.
제7 항에 있어서, 상기 (b) 단계는

(b1) 상기 (a) 단계후에, 상기 압박부의 공기 압력을 센싱하는 단계

(b2) 센싱된 결과를 디지탈 형태로 변환하여 상기 압력 신호를 구하는 단계; 및

(b3) 상기 선형 압력을 계산하고, 상기 압력 신호로부터 상기 현재 압력을 계산하고, 상기 (c) 단계로 진행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법.
제7 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 i=0부터 상기 선형 압력이 계산되면, 상기 (g) 단계는 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해지지 않은 것으로 판단될 때, i를 1만큼 증가시키고,

상기 (b) 단계에서 i=fsㆍt부터 상기 선형 압력이 계산되면, 상기 (g) 단계는 상기 현재 압력이 fsㆍt개 만큼 구해지지 않은 것으로 판단될 때, i를 1만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법.
제7 항에 있어서, 상기 (h) 단계는

상기 압박부가 소정의 압력까지 도달하는 시간을 측정하고, 측정된 시간과 상기 계산된 상기 현재 압력들을 이용하여 상기 혈압을 측정하는 것을 특징으로 하는 선형적으로 변화시킬 수 있는 공기 압력을 이용한 혈압 측정 방법.