KR20030057536A - 혈압을 감시하기 위한 방법 및 기기 - Google Patents

Abstract

사용자의 동맥혈압을 연속적으로 감시하기 위한 기기는 동맥에 인접한 위치에서 사용자 몸의 외부표면과 접촉함으로써 혈압을 연속적으로 검출하여 그것을 나타내는 신호들을 발생하기에 적합한 감지기를 가진다. 이 감지기는 상기 위치에서 사용자의 몸과 작동가능한 접촉식으로 확실히 유지된다. 마이크로프로세서는 감지기에 의해 발생된 신호들을 해석하여 실제 동맥혈압을 결정한다. 감지기는 혈압의 변화를 검출하고 전송하기 위한 돌출부를 구비하며, 이 돌출부는 상기 위치에서 동맥의 적어도 부분적인 폐색(occlusion)을 달성하기에 적합하다.

Description

혈압을 감시하기 위한 방법 및 기기{Method and device for monitoring blood pressure}

싱가포르에서만, 매 시간마다 적어도 한 사람이 발작(stroke)으로 넘어지고 있다. 이 숫자는 해마다 증가하고 있다. 더욱이, 1996년 이후 싱가포르에서 발작으로 인한 사망은 모든 사망의 12%를 초과하고 있다. 이것은 1996년 이후 심장질환과 함께, 모든 사망의 32%를 초과하고 있다. 즉, 싱가포르에서의 모든 사망자 수의 1/3을 초과하고 있다.

게다가, 매년 약 27,000 내지 30,000회의 임신이 성공적인 분만에 이르고 있다. 이들 중, 수천명의 임신부들이 자간전증(pre-eclampsia)이라 불리는 상태를 겪는다. 이것은 엄마가 임신 중에 혈압의 상승을 겪게되는 상태이다. 혈압은 경고 없이 위험한 수준까지 올라갈 수 있고 이는 엄마에게 경련(convulsion) 및 뇌손상을 이끌 수 있고 아기의 갑작스런 자궁내사망을 이끌 수 있다. 자간전증의 병적상태 및 사망률은 환자의 혈압의 수준 및 조절에 직접 관계된다.

3가지 주요 질환들을 연결하는 주요사건은 혈압이다. 사실, 많은 경우들의 발작들 및 심장마비들에서, 통상적이고 결정적인 경로는 재앙이 닥치기 전의 급작스럽고 위험한 혈압의 상승이다. 그러므로, 결정적인 경로에서 추가의 상승이나 저하의 검출 및 방지는 발작, 심장마비 및 자간(eclampsia)의 방지 및 감소의 실마리가 된다.

현재, 위의 병들에 걸린 환자들은 병원의 외래환자 또는 입원환자로서 감시되고 있다. 이들의 대다수는 외래환자들이다. 의사를 월 단위 또는 2주단위로 방문할 때, 혈압 읽기(readings)는 혈압완대혈압계를 사용하여 얻어진다. 이때 폐색법이 사용된다. 즉, 공기는 동맥을 막도록 완대(cuff)에 펌프질로 넣어지고 천천히 방출되어 최종적으로 피가 저항을 이겨 통하도록 한다. 따라서 난류흐름이 만들어지고 그것을 듣는 의사에 의해 포착된다. 그 후 혈압은 기록된다. 시장에서 일반적으로 입수할 수 있는 자기감시형 기기들은 모두 폐색법을 사용하며, 차이인 난류는 다양한 방법들에 의해, 이를테면 마이크로폰에 의해 포착된다. 달리 말하면, 읽은 횟수는 수동이든 전자적으로 미리 설정되든 전부 동맥이 폐색된 횟수에 의존한다. 그러므로 감시는 박동간의 읽기(beat-to-beat readings)를 가진다는 점에서 연속적이지 않다.

사태를 더 나쁘게 하는 것은, 의사가 그의 진찰실에서 정상적이거나 "양호한" 혈압을 검출할 때는 언제나, 통상 다음 3가지 가정을 한다는 것이다:

1. 마지막 검사로부터의 환자의 혈압이 "양호"해야 하고;

2. 다음 검사 때까지 그의 혈압은 "양호"할 것이고;

3. 그러므로, 그는 발작, 심장마비 또는 자간전증 여성의 경우에서처럼 경련을 가지지 않을 것이다.

불행히도, 이러한 가정들은 전술한 사건들이 나타날 때 진실과는 정반대이다. 그러므로, 사람의 혈압을 연속적으로 감시할 수 있게 하여 혈압/맥(맥박)의 급작스런 변화의 "최종경로"를 잡아낼 수 있게 하는 것과 또 제때에 경종을 울려 재앙을 방지할 수 있게 하는 것이 중요하다.

혈압을 연속적으로 감시하는 한 방법은 미국등록특허 제5,485,848호에 제시되어 있다. 이 특허는 사용자의 동맥혈압을 감시하기 위한 비침입형 및 비관입형(non-intrusive)의 휴대형 기기를 개시하는 것을 요지로 한다. 그러나, 그 기기는 끈(strap)의 장력을 고정함으로써 명목상의(nominal) 또는 기본압력을 고정하는 것을 필요로 한다는 불리함을 가진다. 교정(calibration)도 사용자특이성이 있다. 기본압력은 교정작업을 위해 일정하게 유지될 수 있어야 한다고 가정된다. 움직이는 손목의 기본압력을 설명된 방법들로써 고정하는 것은 실용상 가능하지 않다. 기본압력을 일정하게 유지하지 못하는 대신, 기껏해야, 손목둘레를 일정하게 유지할 뿐이다. 손목의 둘레를 고정함으로써, 압력변화는 손의 이동과 위치의 변화에 따라 더 커지기도 한다. 실용상, 손목압력의 약간의 변화는 기본압력을 일정하게 유지하기 어렵게 하고 감지기위치는 쉽게 알아볼 수 있을 정도로 읽기에 영향을 준다. 게다가, 교정은 읽기의 외삽 및 보간에 관계한다. 그러므로, 사용자는 사용자상태가 달라지면 존재하지 않을 수도 있는 선형적인 관계를 보여주어야만 하기 때문에, 사용자의 상태는 균일하게 유지되어야 한다. 혈압을 계산하기 위한 설명된공식에 따라 압전막변환기에 의해 감지된 압력은 접촉면적, 동맥으로부터의 거리 및 신호의 출처(source)에 의존한다. 이것들은 설명된 기기로써 실용상 고정될 수 없는 인자들이다.

감시의 연속성을 제공하기 위해, 혈압은 동맥내감시에서처럼 박동기반(beat-to-beat basis)으로 측정되어야 한다.

손목시계의 시간을 재는 기능은 이것이 어떤 기간에 걸쳐 보여지거나 기록된 혈압의 경향 또는 패턴의 의미 있는 해석을 제공할 것이므로 혈압데이터와 통합될 수 있다. 시간에 대한 데이터의 다운로딩은 착용자의 사망이라는 불행한 사건에서 중요해질 수 있다.

유사하게, 감지기에 의한 데이터의 수집 시, 감지기의 위치 및 감지기의 고정은 고려되어야만 한다. 심장의 매 박동마다 정확히 데이터를 수집하기 위하여, 감지기컴파트먼트는 다른 위치들에서도 손목시계로 신뢰성 있는 데이터를 수신할 수 있어야 한다. 종래기술에서, 데이터는 손이 어떤 일정한 위치에 고정 유지될 때, 즉, 구속될 때 신뢰성 있게 수집될 수 있다. 종래기술은 끈의 압력을 증가시킴으로써 끈의 움직임을 억누르는 것을 시도하기도 한다. 통상, 이는 비실용적일 뿐만 아니라 정맥의 압축이 몇 분만에 손의 말초에 현저한 울혈을 야기할 수도 있어 바람직하지 않다. 이는 저림과 추가의 합병증에 이르게 한다.

손목뼈구멍(carpal tunnel)의 중앙신경(median nerve)은 압축되어 몇 분내에 손가락이 저리게 할 것이다. 그 결과, 손이나 손가락들은 부풀어 추가의 울혈을 야기할 것이다. 이는 신호에 큰 영향을 줄뿐만 아니라 착용자에게 해롭기도 하다. 그러므로, 장기간에 걸쳐 착용자에게 편하고 손/손목이 자연스럽게 움직일 수 있도록 감지기를 제자리에 잘 유지하고 데이터를 정확히 수집하는 끈시스템을 설계하는 것이 요구된다.

손목시계감시기를 차고 벗는 것과 전체 교정은 간단해야 하고 의학적으로 훈련되지 않은 사람에게 가치가 있기 위해서는 사용자친화적이어야 한다.

이런 의학적 배경 및 임상적인 부족에 대하여, 문제는 동맥혈압의 연속적이고 비침입형인 감시를 위한 개량된 기기 및 방법을 제공하는 것이다. 이러한 기기는 바람직하게는 사용자의 혈압의 해로운 상승이나 저하를 사용자에게 경보를 발할 수 있어야 할 것이다.

본 발명은 혈압을 감시하기 위한 방법 및 기기에 관한 것이다. 특히, 이러한 방법 및 기기는 사람의 몸에 비침입형(non-invasive)이고 이 기기는 바람직하게는 휴대형이다.

도면들은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 관련한다.

도 1은 종래기술의 동맥내 혈압감시기기의 그림설명도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지기의 측면도이다.

도 3은 착용자의 손목에서 사용되며 착용자의 요골(撓骨)동맥(radial artery)에 인접하게 위치되며 이 요골동맥을 폐색하는 도 2의 감지기의 측면도이다.

도 4는 사용자의 손이 굽혀진 경우에 요골동맥 근처에 위치된 감지기의 그림설명도이다.

도 5는 손목시계에 바람직하게 실시되며 또 감지기의 위치 및 곡선형 끈을 단면으로 보여주는 본 발명의 휴대형 혈압감시기기의 사시도이다.

도 6은 손목시계의 끈 부분이 구부려져 있는 것을 보여주는 혈압감시기기가 착용된 손의 그림설명도이다.

도 7은 도 6의 방향 A에서 본 도 6의 손의 도면이다.

도 8은 손목시계머리 아랫면, 요골끈 및 척골(尺骨; ulnar)끈에서의 고정점들을 포함한 손목시계의 3점고정원리를 예시하는 손목시계머리의 측면도이다.

도 9는 설명되는 실시예의 손목시계의 하나의 끈의 평면도로서 감지기의 시계얼굴에 대한 위치를 도시하는 평면도이다.

도 10은 도 9의 위치 B에서 본 도 9에 도시된 손목시계의 측면도이다.

도 11은 감지기에 가해진 압력에 응답하여 설명되는 실시예에 따른 감지기에 의해 생성되는 전압출력을 보여주는 견본 그래프이다.

도 12는 6초 동안 취해진 착용자 혈압의 감지기시도를 보여주는 견본도표이다.

도 13은 교정목적으로 혈압감시기기에 연결된 자동교정기의 사시도이다.

도 14는 교정절차에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다.

도 15는 혈압읽기를 취할 때에 관계된 단계들을 요약하는 흐름도이다.

도 16은 본 발명의 데이터전송 및 통신양태에 관계된 단계들을 요약하는 흐름도이다.

도 17은 잠재적으로 위험한 혈압레벨임을 경고하는 경보를 발할 지를 결정하는 손목시계에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다.

도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설계된 혈압감시기기의 개략적인 블록도이다.

도 19는 도 18에 보인 바람직한 실시예에 따라 설계된 혈압감시기기의 개략적인 회로도이다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 사용자의 동맥혈압을 연속적으로 감시하기 위한 기기가 제공되며, 이 기기는, 사용자의 몸의 외부표면과는 동맥에 인접한 위치에서 접촉함으로써 상기 혈압을 연속적으로 검출하고 그것을 나타내는 신호들을 발생하기에 적합한 감지기수단;

상기 위치에서 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 감지기수단을 확실하게 유지하기 위한 부착수단; 및

감지기수단에 의해 발생된 상기 신호들을 해석하여 실제 동맥혈압을 결정하기 위한 마이크로프로세서수단을 포함하며,

감지기수단은 혈압의 변화를 검출하여 전송하기 위한 돌출부를 구비하고, 돌출부는 상기 위치에서 동맥의 적어도 부분적인 폐색을 달성하기 적합하게 된 기기이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 부착수단은 동맥에 인접한 상기 위치에서 동작가능한 접촉을 위해 사용자의 몸의 표면에 대해 돌출부를 비침투식으로 누르기에 적합하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 감지기수단은 변환기를 구비하며 감지기수단의 돌출부는 검출된 혈압의 변화를 변환기에 전송하기에 적합하게 된다. 바람직하게는, 감지기수단의 돌출부는 변환기에 연결된 돔형 플런저이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 사용자의 동맥혈압을 연속적으로 감시하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, 사용자의 몸의 외부표면과는 동맥에 인접한 위치에서 접촉함으로써 상기 혈압을 연속적으로 검출하고 그것을 나타내는 신호들을 발생하기에 적합한 감지기수단을 제공하는 단계;

상기 감지기수단이 상기 위치에서 동맥의 적어도 부분적인 폐색을 달성하도록 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계; 및

감지기수단에 의해 검출된 실제 동맥혈압을 감지기수단에 의해 발생된 상기 신호들을 해석하기 적합한 마이크로프로세서수단을 이용하여 계산하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계는, 감지기수단의 돌출부를 사용자 몸의 표면에 비침투적으로 눌러 동맥을 부분적으로 폐색하는 단계를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계는, 끈 및/또는 접착패드와 같은 부착수단에 의해 상기 위치에 감지기수단을 확실하게 유지하는 단계를 구비한다.

본 발명의 가장 바람직한 실시예에 따른 혈압감시기기를 개발함에 있어, 부합되어야 하는 다양한 설계고려사항들이 있다. 연속적인 혈압감시를 위해 진정으로 효과적인 기기는 다음의 기본 요건들을 만족해야 한다:

1. 휴대성.

2. 연속성.

3. 교정, 데이터수집 및 일상적인 활동에 방해를 주지 않고 자연스런 환경에서 기능하는 능력의 정확성.

4. 기기를 조작하는데 의학적으로 훈련된 인원을 필요로 하지 않도록 하는 사용자친화성.

5. 어떠한 다른 합병증도 야기하지 않아야 할 것.

6. 수집된 데이터를 관리하기 위해 통신도구로서도 사용가능하게 되는 이점이 있을 것.

특히 바람직한 실시예를 도시하는 첨부 도면들을 참조하면 본 발명을 이하에서 엄청 상세히 설명하기가 편할 것이다. 도면들 및 관련된 설명의 특수성은 본 발명의 보편적인 폭넓은 동일성을 잃게 하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이 기기의 설계에 있어 몇 개의 주요 구성요소들이 있다. 그것들은 혈압을 측정하는 감지기시스템, 동맥에 대하여 감지기를 확실하게 위치시키는 끈시스템 및 교정 및 다른 인터페이싱 목적을 위한 손목시계머리이다.

혈압의 측정

본 발명의 설계 이면에 있는 원리는 혈압의 동맥내(intra-arterial)측정을 흉내내는 것이다. 이 동맥내 혈압측정방법은 현재 인체에 침입적이다.

도 1은 종래기술의 동맥내 혈압감시기기의 그림설명도이다. 이 동맥내 혈압감시기기(1)는 대체로 환자손목(7)의 요골동맥(6)에 삽입되는 동맥내캐뉼러(2)를 포함한다. 도 1에서 명백하듯이, 요골동맥(6)은 요골(앞아래팔뼈; 8)에 인접하다. 동맥내캐뉼러(2)는 유체기둥을 담고있는 유체인터페이스(3)에 연결된다. 유체인터페이스(4)는 튜브에 의해 마이크로프로세서 및 감지기유닛(4)에 연결된다. 마이크로프로세서 및 감지기유닛(4)은 요골동맥(6)의 혈압의 변화를 검출하고 이 정보는 압력표시부(5)로 전송된다.

동맥내 혈압측정기기(1)에서, 요골동맥(6)의 혈압은 유도형 캐뉼러(2)의 혈액기둥에 의해 맥박으로 감지된다. 이 맥박변화는, 압축할 수 없고 마이크로프로세서에 압력변화를 충실히 중계할 것인 유체의 기둥에 작용한다. 그러면 신호의 전자적인 변화는 디지털 형태로 변환되어 디스플레이(5) 상의 그래프에 심장이 펌프질 할 때의 압력값인 심장수축과 쉬고 있을 때의 기둥의 압력인 심장이완으로 표시된다.

동맥내 혈압감시기기(1)의 기본적인 불편함은 그것이 침입형이라는 것이다. 환자는 동맥내 캐뉼러(2)가 환자의 피부(9) 및 동맥(6) 속에 삽입될 때 불편함과 고통을 느낀다. 게다가, 기기(1)는 또한 휴대형이 아니라서, 통상 병원환경에서만 사용된다. 사람이 그의 정상적인 일상 활동으로 돌아가려 할 때 그 사람의 혈압을 연속적으로 감시하는 것은 불가능하다. 손목이 조금이라도 움직이면 동맥내 측정은 이루어질 수 없다. 그러므로, 전체 손목은 측정작업 동안 움직이지 않게 해야 한다.

본 발명의 설계에서, 끈, 감지기 및 손목머리(wrist head)를 포함한 전체 시스템은 동맥내캐뉼러(2)와의 원리상 유사성을 이해하기 위해 함께 고려되어야 한다.

감지기시스템의 구성요소들

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지기(10)의 측면도이다. 감지기(10)는 격막(diaphragm; 14)에 작용하는 압력변화에 따라 전압출력을 생성하는 변환기(12)를 구비한다. 플런저(16)가 변환기(12)의 격막(14) 근처에 부착된다.

플런저(16)는 금속으로 이루어진 특수하게 설계된 반구형 구성요소이다. 이것은 변환기(12)의 격막(14) 위에 바람직하게는 변환기(12)의 바닥을 실질적으로 덮도록 놓인다. 격막(14)의 목적은 격막(14)상의 정지/기본중량을 일정한 값으로 두기 위한 것이다. 플런저(16)도 손목 속으로 밀어져서 요골동맥을 부분적으로 폐색한다. 유익하게는, 이것은 착용자의 손이 다양한 위치들에 있을 지라도 요골동맥(20)의 박동의 전달이 포착되게 한다.

격막(14) 및 플런저(16) 사이에는 부자연스러운 움직임으로 인한 간섭과 급격한 변화를 필터링하여 제거하는 한 층의 겔(18)이 있다. 플런저의 깊이는 대부분의 정상적인 손목(24)에서 끈이 쾌적하게 감겨진 경우의 요골동맥(20)의 직경의 절반이하를 폐색할 수 있도록 특수 설계된다. 이는 동맥벽의 팽창, 흐름의 난류, 및 심장으로부터 동맥벽을 따라 전달되는 진동을 포함하여 동맥박동의 충분하고 충실한 전달을 포착할 수 있게 한다.

도 3은 착용자의 손목(24)에서 사용되며 착용자의 요골동맥(20)에 인접하게 위치되어 요골동맥을 부분적으로 폐색하는 도 2의 감지기(10)의 측면도이다. 도 4는 사용자의 손이 굽혀진 경우의 요골동맥 근처에 위치된 감지기(10)의 그림설명도이다.

이 그림설명도는 감지기(10)가 요골동맥(20)에 인접하게 적절히 위치됨을 보여준다. 손목(24)의 요골동맥(20)은 그것이 맨 먼저 요골(22)의 등부분에 놓이기 때문에 선택된다. 요골(22)은 그것이 단단하며 또 어떠한 현저한 연성조직보상을 고려하지 않을 수 있으므로 박동의 충분한 전달을 느낄 수 있게 한다. 수직으로는, 감지기시스템(10)은 손목시계끈들과 손목시계머리와 함께 하나의 움직이지 않고 늘어지지 않는 유닛으로서 잠기어진다. 따라서 플런저(16)는 동맥내 캐뉼러(2)와 유체기둥(3)과 유사하게 작동한다. 플런저(16)와 격막(14)이 각 맥박에서 유일하게 움직이는 유닛들이므로, 동맥압력은 각 심장박동이 요골동맥에 도달할 때의 파형으로서 정확히 포착된다. 그럼에도 불구하고, 시스템이 침입형이어야 할 필요가 없고 그것이 휴대형이라는 이점이 있다.

다음의 이유들은 감지기시스템의 기능성을 개선한다:

1. 0㎜Hg ~ 300㎜Hg 사이의 압력 변화에 대해, 압력변동에 대한 격막의 변위는 선형적인 관계를 형성한다. 이러한 방정식을 위한 감지기의 전압변화의 범위는 신호의 증폭 후 0.5V 내지 4V 사이에 있다.

2. 반구형 플런저(16)는 다양한 손목위치들에서의 충실한 전달을 할 수 있게 한다.

3. 시스템은 어떠한 끈압력의 고정도 요하지 않는다. 그것의 주요 목적은 혈압값들의 교정 및 계산을 위해 동맥의 압력 파형을 소프트웨어프로그램으로 포착하는 것이다.

끈 시스템

도 5는 손목시계에 바람직하게 구현된 본 발명의 휴대형 혈압감시기기의 사시도이며 감지기의 위치 및 곡선형 끈의 단면 또한 보여준다.

손목시계(26)는 손목시계머리/얼굴(28)과 액정디스플레이에 관한 설정을 조절하기 위한 단추들(29)을 포함한다. 2개의 손목시계끈들이 있고, 이것들은 각각 요골끈(30) 및 척골끈(32)이라고 한다. 감지기(10)는 바람직하게는 요골끈(30) 위에 위치된다. 손목시계머리(28)와 감지기 사이에서, 요골끈(30)은 대체로 평평한 표면(34)을 가진다. 감지기(10)가 요골끈(30) 위에 위치한 후, 요골끈(30)은 대체로 굽은 표면(36)을 가진다.

도 6은 혈압감시기기가 착용된 손의 그림설명도이며 요골끈(30)의 부분이 구부러진 것을 보여준다. 도 7은 도 6의 방향 A로부터 본 도 6의 손의 도면이다.

손목(24)의 굽힘과 폄(extension)을 고려해야 한다. 동맥과 접하는 끈(30, 32) 및/또는 감지기(10)에서 압력변화에 영향을 주는 주된 움직임은 굽힘, 즉 손목(24)의 앞으로 구부림이다. 종래기술의 휘지 않는 딱딱한 끈들이 보상하지 못하는 것이 주로 이 움직임이다. 끈의 둘레가 고정될 때 끈(30, 32)의 압력의 변화는 크게 된다. 이 움직임은 감지기(10)가 피부에 일시적으로 닿지 않게도 한다. 이러한 굽힘을 가능하게 하기 위해, 추가적인 특징은 척골끈(32)과 요골끈(30) 둘 다의 끈에 설계되어 있다. 이는 양 끈들이 손목시계머리로부터 대략 3㎝에서 약간 오목해지게 한 것이다(도 5, 6 및 7 참조). 이 특징으로, 손목(24)의 굽힘 또는 폄으로 인한 위치의 변화는 손목시계(26) 또는 감지기(10)의 위치들이 여전히 비교적 일정하게 유지될 수 있도록 충분히 잘 보상된다.

감지기(10)의 압력저항(piezo-resistance)다이에 의해 포착된 전압의 변화는 요골끈(30)의 2 층들 사이에 감추어지고 폴리우레탄수지재료로 만들어진 4개의 케이블들(38)을 통해 손목시계머리(28)에 전송된다. 이런 케이블들은 요골끈(30)의 사출성형 동안 요골끈에 만들어 놓여진다.

손목이 움직임에도 불구하고 요골동맥 위의 제자리에 고정된 감지기시스템을 유지하기 위하여, 발명자들은 3점고정시스템을 궁리해 내었다.

첫째로, 손목시계머리(28)는 손목시계머리(28)의 뒤쪽이 굽은 표면, 바람직하게는 오목한 표면을 가지고 그래서 사람의 손목 위에 아늑하게 얹힌다. 도 8은 손목시계(26)의 3점고정원리를 손목시계머리(28)의 아랫면(40), 요골끈(30) 및 척골끈(32)에 있는 고정점들을 포함하여 예시하는 손목시계머리(28)의 측면도이다. 이것은 주로 손목시계머리(28)의 위치에서 안정성을 제공한다. 가요성 고무재료(42)의 스트립이 손목시계(26)의 굽은 아랫면(40)의 둘레 근처에 위치된다. 손목시계머리(28)를 가볍게 미는 것은, 고무흡인컵의 그것과 대단히 유사하게 손목시계머리(28)를 손목(24) 위에 위치시킬 수 있는 흡인압력을 제공할 것이다.

둘째로, 손목시계의 끈들은 각각이 하나의 고정점에 기여하는 요골끈(30) 및 척골끈(32)으로 구성된다. 도 9는 설명되는 실시예의 손목시계(26)의 요골끈(30)에서 손목시계머리/얼굴(28)에 대한 감지기(10)의 위치를 도시하는 평면도이다. 또, 도 10은 도 9에 도시된 손목시계(26)를 도 9의 위치 B에서 본 측면도이다.

요골끈(30)은, 변환기(12), 격막(14), 겔(18) 및 반구형 플런저(16)를 구비한 감지기(10)를 수용한다. 플런저(16)의 반구형돌출부는 요골동맥(20)에 인접해 있다. 요골동맥(20)에 인접하여 압력의 변화를 검출하게 하는 이 플런저(16)의 위치는 비교적 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 원형 밴드의 스티커패드(44)가 플런저(16)를 둘러싼다. 일단 요골동맥(20)이 찾아지면, 플런저(16)는 그 위치에 직접 놓여지고 확실하지만 가벼운 압력이 가해져 감지기위치를 고정시킨다.

척골끈(32)은 늘어나지 않고 말랑하지만 강하고 손목에 반듯하게 부착되는 나일론재료로 만들어진다. 이것의 특성은 피부 위에서 쉽게 움직이지 않는다는 것이다. 척골끈(32)은 쾌적하나 흔들리지 않는 형태로 최후에는 단단히 매어진다. 벨크로(Velcro)재료의 부분(도 5에서 33으로 도시됨)은 요골끈(30)을 척골끈(32)에 부착하는데 사용되어도 좋다.

바람직한 실시예의 위의 설명을 따라가면, 혈압감시기기를 조절하는 단계들은 다음과 같을 것이다:

1. 요골동맥(20)의 위치를 찾아낸다.

2. 감지기(10)를 그 위치에 놓는다.

3. 스티커패드(44)를 유지하기 위해 확실하게 누른다.

4. 손목시계머리(28)를 손목(24)의 등(손등) 위에 놓는다.

5. 흡인효과를 유발하도록 확실히 누른다.

6. 벨크로 끈(33)(척골끈(32) 및 요골끈(30) 위에 있음)을 쾌적한 장력으로 단단히 맨다.

데이터 수집

도 11은 설명되는 실시예에 따른 감지기(10)에 의해 감지기(10)에 인가된 압력에 응답하여 생성된 전압출력을 보여주는 견본그래프이다. 위에서 언급한 바와 같이, 이 감지기는 변환기(12)를 구비한다. 이 변환기는 바람직하게는 변환기에 가해진 압력의 양에 정비례하는 전압변화를 제공하여 도 11에 도시된 것과 유사한 선형 그래프를 만들어내는 것이다. 적당한 변환기는 Foxboro/ICT 모델 1865 변환기임이 확인되었다.

사용되는 감지기시스템(10)과, 감지기(10)에 의해 생성된 읽기들을 계산하기 위해 손목시계머리(28)에 채용된 마이크로프로세서에 의해, 초당 19개까지의 값들이 이 기기에 대한 검사 동안 얻어졌다. 각 검출의 간격, 즉 초당 값들의 수를 가변함으로써, 발명자들은 초당 10회의 읽기들에서 최적의 파형들을 얻을 수 있었다. 이러한 파형들은 읽기들이 기존의 도플러기계와 동시에 비교되었을 때의 심장수축/심장이완주기에 대응한다.

도 12는 착용자의 혈압을 6초에 걸쳐 취한 감지기읽기들을 보여주는 견본도표이다. 총 6개의 심장수축값들과 6개의 심장이완값들이 있다. 이러한 심장수축 및 심장이완읽기들은 아래에서 설명되는 교정절차 하에서 평균이 구해진다.

교정

도 13은 교정목적을 위해 혈압감시기기(손목시계; 26)에 연결된 자동교정기(50)의 사시도이다.

자동교정기(50)는 기존의 폐색법을 사용하여 혈압의 절대값을 제공하도록 설계되어 있다. 이 구상은 별도의 손목밴드(52)가 손목시계(26) 근처에서 손목(24)에 매어진다는 것이다. 손목밴드(52)는, 자동화되며 자기팽창적이고 혈압감시기기(손목시계; 26)에 의한 참고를 위해 절대혈압을 측정하는 완대시스템을 사용한다.

상기 자동교정기(50) 상에 액정디스플레이 대신, 손목밴드에 의한 데이터판독은 그것의 마이크로프로세서(미도시)에 의해 즉시 처리되어 시스템을 교정하도록 3핀출구(54)를 통해 손목시계(26)로 다운로드되어도 좋다.

손목높이로 맞추어진 전자적으로 작동하는 완대형 불연속 혈압감시기는 이미 시장에서 입수할 수 있다. 발명자들은 심장수축 및 심장이완읽기들을 손목시계머리(28) 자체에 다운로드 하기 위한 소프트웨어프로그램 및 마이크로프로세서를 설계하였다. 심장수축 및 심장이완읽기를 취하는 교정기(50)와 동시에, 손목시계(26)의 감지기(10)는 마지막 6초의 혈압읽기들 및 파형들을 취한다. 언급된 바와 같이, 초당 10개의 읽기들이 취해지고 그러므로 60개의 읽기들이 6초 동안 얻어진다. 견본 파형은 도 12에 도시되어 있다. 피크읽기들(심장수축)의 평균은 더 높은 정확도를 얻기 위해 샘플링 후에 계산된다. 샘플링은 기대된 파형에 대응하지 않는 읽기들을 필터링하는 것을 포함한다(예컨대, 근육수축들이 예리하고 대칭적인 형상의 피크를 생성함). 대응하여, 파곡(trough)읽기들(심장이완)도 계산된다. 각각의 평균 심장수축 및 심장이완읽기들의 값들은 자동교정기(50)로부터의 심장수축 및 심장이완읽기들과 비교되어 전압레벨을 참조하여 감지기읽기들에 절대값들을 지정한다. 그 후 이것은 감지기(10)에 의해 특징이 묘사되는 전압변화에 대한 압력의 선형적인 관계(선형적인 관계를 도시하는 도표는 도 11에 보여짐)를 지표로서 사용하여 소프트프로그램에 의해 검증(확인)된다.

그 후 자동교정기(50)는 제거될 수 있고 연속적인 혈압감시가 개시된다. 언제라도, 혈압의 값은 자동교정기(50)에 의해 검사되거나 검증될 수 있다(이 읽기는 손목시계머리(28) 상에 표시되어도 좋다). 이것은 예를 들어 혈압이 기설정된 범위 밖에 있거나 또는 기설정된 값에 도달할 때에 경보가 발하여 지는 경우에 유용하다.

펄스속도는 60초로 나누어진 2개의 심장수축 또는 심장이완값들 간의 시간간격에 의해 간단히 계산될 수도 있다. 그러므로, 이것은 맥박간의 심박수(heart rate)를 주고 그러므로 데이터가 어떤 기간에 걸쳐 제공될 때 심장박동의 규칙성을 검증할 있게 한다.

교정의 단계들

도 14는 교정절차에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다. 요컨대, 이것들은 다음을 하는 것이다:

1. 손목의 자연스런 위치에서 손목시계에 인접하게 자동교정기를 둔다.

2. 교정기를 물리적인 인터페이스를 통해 손목시계에 연결한다.

3. 교정기의 스위치를 켜서 완대를 자동으로 부풀리거나 오므라들게 하여, 심장수축 및 심장이완읽기들을 얻는다. 이러한 읽기들은 손목시계머리에 표시되고 절대값은 감지기읽기들에 할당된다.

4. 교정이 완료된 때에 자동교정기를 제거한다.

데이터의 수집과 저장

데이터를 수집하고 저장하는 주된 목적은 경향을 알 수 있게 하고 소정의 기간 동안 혈압의 변화의 위험지점을 결정할 수 있게 하는 것이다. 데이터는 인쇄되거나 또는 그렇지 않으면 그러한 기간 동안 저장기기에 다운로드된다. 혈압읽기들이 시간에 관련하여 손목시계메모리모듈에 저장되므로, 어떤 기간에 걸친 압력 변화의 경향은 감시될 수 있다. 도 15는 혈압읽기들을 취하는 것에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다.

통신도구

추가로 손목시계는 데이터를 다운로드하기 위해 개인용컴퓨터에 또는 데이터를 인쇄하기 위해 프린터에 연결될 수 있다. 도 16은 본 발명의 데이터통신 및 통신양태(aspect)에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다. 손목시계는 RS 323, 범용직렬버스 또는 다른 유사한 인터페이스와 같은 직렬케이블접속에 의해 개인용컴퓨터에 직접 연결되어도 좋지만, 손목시계는 무선접속을 위한 블루투스(bluetooth)기기에 연결될 수도 있다.

경보의 설정

혈압이 환자에게서 갑자기 증가하거나 격렬하게 감소하는 경우에 많은 재앙적인(catastrophic) 사건들이 일어난다고 생각된다. 이것은 얼마간의 발작환자들에게서는 진실이고 자간전증환자들에게서는 매우 분명하다. 연속적인 감시의 목표는 첫째로 혈압을 알아채고 혈압의 조절을 돕는 것이다. 둘째로, 얼마간의 경우들에서는, 이러한 갑작스럽고 격렬한 변화를 검출하는 경보시스템이 있다면 재난은 피해질 수 있다. 경보는 공장에서 미리 설정되거나 개별적으로 설정될 수 있고, 다중경보들이 혈압 또는 맥박수(pulse rates)에 관해 설정될 수 있다. 도 17은 위험이 잠재하는 혈압레벨들을 경고하는 손목시계의 경보 설정에 관계된 단계들을 요약한 흐름도이다.

도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설계된 혈압감시기기의 개략적인 블록도이다. 혈압읽기들(60)은 감지기(10)에 의해 취해지고 마이크로제어기/마이크로프로세서(64)에 의해 읽혀질 수 있는 값으로 증폭된다. 이 혈압감시기기와 함께 사용하기에 적합한 마이크로제어기/마이크로프로세서(64)의 일 예는 모토롤라 68 시리즈의 마이크로프로세서일 수 있다. 선택사항으로, 이 기술분야에서 알려진 온도감지기가 체온을 읽어서 그 읽기들을 마이크로제어기/마이크로프로세서(64)에 보내기 위해 혈압감시기기에 구비될 수도 있다. 읽기들은 바람직하게는 이전에 언급된 바와 같이 저장구성요소(66)에 저장된다. 마이크로제어기/마이크로프로세서(64)는 기설정된 값에 도달된다면 사용자에게 경고하기 위해 혈압, 체온 및 심장박동경보들과 같은 다양한 경보들(68)에 결합되어도 좋다. 이 혈압감시기기는 전원공급장치에 의해 전력이 공급된다. 읽기들은 실시간으로 얻어졌던지 저장구성요소(66)에 저장되었던지 간에, 개인용컴퓨터(72) 또는 다른 통신기기에 다운로드될 수 있다.

도 19는 도 18에 보인 바람직한 실시예에 따라 설계된 혈압감시기기의 개략적인 회로도이다. 이 도면은 압력감지기입력(74), 체온입력(76), 마이크로프로세서(78), 기기에 표시하기 위한 액정디스플레이모듈(80), EEPROM저장기(82), 혈압경보기(84), 변환기(86) 및 전원공급장치(88)를 포함한 이 기기의 주요 구성요소들의 회로연결을 실제로 보여준다.

본 발명의 특정 실시예가 보여지고 설명되었으나, 당업자에게는 본 발명의 변경들 및 변형들이 본 발명의 넓은 견지에서 본 발명으로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있음이 명백할 것이다. 이와 같이, 본 발명의 범위는 여기서 설명된 특정 실시예와 특이한 구성에 의해 제한되지 않을 것이고 첨부의 청구범위 및 그 등가물들에 의해 한정될 것이다. 따라서, 첨부의 청구범위에서의 목표는 본 발명의 정신 및 범위를 내에 드는 모든 변경들 및 변형들을 포함하는 것이다.

Claims (41)

1. 사용자의 동맥혈압을 연속적으로 감시하기 위한 기기에 있어서,

   사용자의 몸의 외부표면과는 동맥에 인접한 위치에서 접촉함으로써 상기 혈압을 연속적으로 검출하고 그것을 나타내는 신호들을 발생하기에 적합한 감지기수단;

   상기 위치에서 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 감지기수단을 확실하게 유지하기 위한 부착수단; 및

   감지기수단에 의해 발생된 상기 신호들을 해석하여 실제 동맥혈압을 결정하기 위한 마이크로프로세서수단을 포함하며,

   감지기수단은 혈압의 변화를 검출하여 전송하기 위한 돌출부를 구비하고, 돌출부는 상기 위치에서 동맥의 적어도 부분적인 폐색을 달성하기 적합하게 된 기기.
2. 제1항에 있어서, 부착수단은 동맥에 인접한 상기 위치에서 동작가능한 접촉을 위해 사용자의 몸의 표면에 대해 돌출부를 비침투식으로 누르기에 적합하게 된 기기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 감지기수단은 변환기를 구비하며 감지기수단의 돌출부는 검출된 혈압의 변화를 변환기에 전송하기에 적합하게 된 기기.
4. 제3항에 있어서, 변환기는 출력전압의 변화가 혈압의 변화에 정비례하도록 혈압의 변화를 지정할 수 있는 출력전압을 생성하는 기기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 변환기는 감지기수단의 돌출부와의 동작가능 접촉식의 격막을 구비하는 기기.
6. 제5항에 있어서, 돌출부는 돌출부와 동작가능하게 접촉하는 혈압이 없을 때에 격막에 대한 기본압력을 만들어내는 기기.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 격막 및 돌출부 사이에 배치된 겔을 구비하는 기기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단의 돌출부는 변환기에 연결된 돔형 플런저인 기기.
9. 제8항에 있어서, 플런저는 반구형인 기기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 부착수단은 사용자의 몸의 팔 또는 약간 다른 부분을 둘러싸는 끈을 구비하고, 상기 끈은 사용자와의 동작가능 접촉식으로 감지기수단을 확실하게 유지하기에 적합한 기기.
11. 제10항에 있어서, 감지기수단은 끈 위에 탑재된 기기.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 끈의 적어도 일부는 오목하게 굽은 단면을 가지며, 이 끈의 단면은 사용자의 몸 안쪽으로 굽어지도록 구성된 기기.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 끈은 폴리우레탄재료로 만들어진 적어도 일부를 가지는 기기.
14. 제13항에 있어서, 끈의 적어도 일부는 나일론재료로 만들어진 기기.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 끈의 분리된 부분들은 그것들과 결합된 벨크로재료의 사용에 의해 부착가능한 기기.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로프로세서수단을 수용하며 감시된 사용자의 혈압값들을 사용자에게 표시하기 위한 디스플레이패널과 통합된 케이싱을 더 구비하며, 마이크로프로세서수단 및 감지기수단은 전기적으로 접속되고 케이싱도 감지기수단으로부터 이격된 위치에서 부착수단인 끈에 의해 사용자에 고정하기 적합하게 된 기기.
17. 제16항에 있어서, 케이싱은 케이싱을 사용자에 동작가능하게 고정하기 위한 가요성 및 탄력성의 재료의 스트립을 구비하는 기기.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 기기는 요골동맥에 인접하여 위치된 감지기수단과 함께 환자의 손목에 감겨지기 적합하게 된 기기.
19. 제18항에 있어서, 케이싱 및 디스플레이패널은 손목시계로서 기능하는 기기.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 부착수단은 사용자의 몸에 대하여 감지기수단의 움직임을 억제하기 위한 적어도 하나의 고정패드를 더 구비하는 기기.
21. 제20항에 있어서, 하나의 상기 고정패드는 감지기수단에 인접하게 위치되며, 사용자의 몸에 접착하기 위한 접착성을 가지는 기기.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 기기의 교정을 위해 기기에 동작되게 연결가능한 교정기를 구비하는 기기.
23. 제22항에 있어서, 교정기는 사용자의 동맥을 폐색하여 사용자의 동맥혈압의 절대 심장이완 및 심장수축 읽기들을 얻음으로써 사용자의 혈압을 측정하는 기기.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 교정기는 상기 심장이완 및 심장수축 읽기들을 기기에 할당하기 위해 기기에 동작되게 연결가능한 기기.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로프로세서수단 및 감지기수단과 결합되어 주기적인 시간간격들에 관련한 혈압읽기들의 레코드들을 데이터베이스 내에 저장하는 저장수단을 구비하는 기기.
26. 제25항에 있어서, 상기 데이터베이스의 적어도 일부를 개인용컴퓨팅기기 또는 인쇄기기로 다운로드하는 접속수단을 구비하는 기기.
27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 접속수단은 RS323, 범용직렬버스 또는 블루투스접속 중의 어느 하나를 구비하는 기기.
28. 제1항 내지 제27 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단에 작동되게 연결되어 혈압이 기설정된 범위 밖에 있을 때에 자동적으로 시동되는 경보기를 구비하는 기기.
29. 사용자의 동맥혈압을 연속적으로 감시하기 위한 방법에 있어서,

    사용자의 몸의 외부표면과는 동맥에 인접한 위치에서 접촉함으로써 상기 혈압을 연속적으로 검출하고 그것을 나타내는 신호들을 발생하기에 적합한 감지기수단을 제공하는 단계;

    상기 감지기수단이 상기 위치에서 동맥의 적어도 부분적인 폐색을 달성하도록 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계; 및

    감지기수단에 의해 검출된 실제 동맥혈압을 감지기수단에 의해 발생된 상기 신호들을 해석하기 적합한 마이크로프로세서수단을 이용하여 계산하는 단계를 포함하는 방법.
30. 제29항에 있어서, 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계는, 감지기수단의 돌출부를 사용자 몸의 표면에 비침투적으로 눌러 동맥을 부분적으로 폐색하는 단계를 구비한 방법.
31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 감지기수단에 의해 발생된 신호는, 전압출력의 변화가 압력변동에 정비례하도록 혈압의 변화를 지정할 수 있는 전압출력인 방법.
32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단을 사용자의 몸과 동작가능한 접촉식으로 유지하는 단계는, 끈 및/또는 접착패드와 같은 부착수단에 의해 상기 위치에 감지기수단을 확실하게 유지하는 단계를 구비하는 방법.
33. 제32항에 있어서, 감지기수단의 부착은 상기 위치에서 동맥에 인접하게 감지기수단을 붙이는 단계, 부착수단을 사용자의 몸에 고정하는 단계 및 부착수단을 사용자의 몸에 확실하게 죄는 단계를 구비하는 방법.
34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단 및 마이크로프로세서수단을 교정하는 단계를 더 구비하며, 상기 교정하는 단계는,

    사용자의 심장이완 및 수축 혈압을 기존의 불연속적인 혈압측정기기를 이용하여 측정하는 단계;

    감지기수단 및 마이크로프로세서수단을 이용하여 동시에 행한 측정들을 비교하는 단계; 및

    기존의 기기에 의해 측정된 심장이완 및 심장수축 혈압을 기초로 하여 마이크로프로세서수단으로부터 계산된 실제 동맥혈압값들을 설정하는 단계를 포함하는 방법.
35. 제34항에 있어서, 계산된 실제동맥혈압값들을 마이크로프로세서수단에 설정하기 전에 평균 심장이완 및 심장수축 읽기들을 얻는 단계를 구비하는 방법.
36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 기기에 의해 발생된 시간에 대한 혈압값의 전형적인 파형에 지정될 수 있는 예상된 읽기에 대응하지 않는 읽기들을 필터링하여 제거함으로써 혈압읽기들을 샘플링하는 단계를 구비하는 방법.
37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 심장이완 및 심장수축 혈압읽기들의 계산된 값들을 감지기수단에 의해 생성된 전압레벨을 참조하여 마이크로프로세서에 설정하는 단계를 구비하는 방법.
38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단에 의해 특성이 묘사되는 선형적인 압력 대 전압의 관계를 사용하여 검증하는 단계를 구비하는 방법.
39. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 교정하는 단계는 일정한 기간에 걸쳐 취해진 측정들을 비교하는 방법.
40. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 기존의 기기는 마이크로프로세서수단과 전기 통신하는 것인 방법.
41. 제29항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 감지기수단은 초당 10개의 혈압읽기들을 취하는 방법.