KR20090011479A - 혈압측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈압측정장치에 관하여 개시한다. 개시된 혈압측정장치는: 복수의 혈압측정용 단위 압력센서가 배치된 혈압측정부; 상기 혈압측정부의 마주보는 양단과 연결되어서 피검자의 손목에 착용시 상기 혈압측정부를 고정하는 지지 밴드; 및 상기 단위 압력센서 옆에 형성된 배선과 연결되어서 상기 단위 압력센서로부터의 데이터를 분석하여 혈압을 측정하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
압력센서; 혈압측정

Description

혈압측정장치{Blood pressure measuring apparatus}
본 발명은 혈압측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 tonometry 측정방법에 사용되는 혈압측정장치에 관한 것이다.
혈압은 동맥혈압, 모세관혈압, 정맥혈압 등으로 구별된다. 일반적으로 혈압은 동맥혈압을 뜻한다. 동맥혈압은 심장박동에 의하여 변동한다.
비침습적으로(non-invasively) 연속적으로 혈압을 측정하는 방법의 하나인 tonometry 측정방법은 압력 센서를 손목의 요골동맥에 위치시키고 압력 센서를 요골동맥 방향으로 압력을 가한 상태에서 혈압을 측정하는 방법이다. 이때, 압력 센서의 센싱부는 혈압에 의해서 변형을 하게 되며, 이 변형을 측정함으로써 혈압을 잴 수 있게 된다.
혈압측정용 압력센서는 측정 대상의 압력을 전기적 신호로 출력하며, 이 전기적 신호는 신호처리되어 혈압으로 읽힐 수 있다.
혈압측정장치는 상기 압력센서와 신호처리부 등을 포함할 수 있다.
일본특허공개번호 제2000-214027호 및 2004-279090호에는 다이아프램 압력센서가 개시되어 있다. 개시된 압력센서는 (100) 표면을 가진 단결정 실리콘의 하부 를 에칭하여 상부에 피에조미터를 형성한 구조이다. 도 1은 개시된 압력센서의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 유리기판(10)의 상부에 단결정 실리콘 기판(20)이 배치된다. 실리콘 기판(20)의 표면은 (100) 결정방향을 가지며, 그 하부를 KOH 또는 TMAH로 비등방성 습식식각하여 형성된 센싱부(30)가 형성된다. 센싱부(30)에는 불순물이 도핑된 피에조 리지스터(piezoresistor)(40)가 형성되어 있다. 센싱부(30)가 혈압에 따라 탄성변형을 하면 상기 피에조 리지스터(40)의 전기적 신호, 예컨대 스트레스에 따른 저항 변화를 일으키며, 이 저항변화를 측정하여 혈압을 측정하게 된다.
한편, 피검부위인 손목의 요골동맥으로부터 혈압을 측정시 하나의 압력센서를 이용하는 경우에는, 압력센서를 요골동맥의 정확한 위치에 맞게 배치하여 혈압을 측정하여야 한다. 이를 위해서는 압력센서를 액츄에이터로 이동하면서 측정된 최대혈압을 재는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 액츄에이터를 필요로 하므로, 소형 혈압측정장치의 구현이 어렵다.
액츄에이터를 사용하지 않는 방법으로는, 압력센서를 복수로 배열하며, 여러 개의 센서 중 생체 신호가 가장 큰 부위의 센서 신호를 이용할 수 있다. 이 방법은 별도의 액츄에이터를 필요로 하지 않으므로, 소형/경량화에 훨씬 유리하다. 이론상으로는 무한히 작은 센서를 일렬로 배열하면, 적어도 하나 이상의 센서가 요골동맥의 정확한 위치에 배치된다.
그러나 실질적으로 혈압센서의 감도(sensitivity) 증대를 위해서는 소정 크 기의 센싱부를 필요로 하며, 단위센서 내에서도 센싱에 관여하는 센싱부는 단위센서의 배선을 포함하는 부분 보다 적은 면적을 차지한다. 또한 이웃한 센서간의 배치 간격도 필요하다. 이러한 이유로 복수의 센서를 이용할 경우의 이웃한 센서 사이에 센싱할 수 없는 부분(비유효부분)이 존재하므로, 단순한 압력센서의 배열 만으로는 요골동맥의 혈압을 정확히 측정하기가 어렵다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 압력센서를 효율적으로 배치하며, 요골동맥의 혈압측정에 적합한 혈압측정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압측정장치는:
복수의 혈압측정용 단위 압력센서가 배치된 혈압측정부;
상기 혈압측정부의 마주보는 양단과 연결되어서 피검자의 손목에 착용시 상기 혈압측정부를 고정하는 지지 밴드; 및
상기 단위 압력센서 옆에 형성된 배선과 연결되어서 상기 단위 압력센서로부터의 데이터를 분석하여 혈압을 측정하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 혈압측정부는: 그 위에 상기 단위 압력센서가 배치되는 플렉서블한 인쇄회로기판;을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 단위 압력센서들은 일렬로 배치되며, 상 기 지지밴드의 방향에 대해서 소정 각도로 경사지게 배치된다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 단위 압력센서들은 복수열로 서로 나란하게 배치되며, 각 열은 상기 지지밴드의 방향에 대해서 소정 각도로 경사지게 배치된다.
상기 복수의 열들 사이에는 상기 열방향으로 슬리트가 더 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 상기 단위 압력센서들은 복수열로 배치되며, 각 열은 상기 지지밴드의 방향에 대해서 수직으로 배치되며, 상기 열들 사이에는 상기 지지밴드 방향에 대해서 수직으로 슬리트가 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 단위 압력센서는:
상기 플렉서블 인쇄회로기판에서 상기 손목을 향하여 배치된 하드 인쇄회로기판;
상기 하드 인쇄회로기판 상에 배치된 압력측정센서;
상기 하드 인쇄회로기판 상에서 상기 압력측정센서를 감싸는 댐; 및
상기 댐 및 상기 압력측정센서 사이를 채우는 탄성물질;을 구비할 수 있다.
본 발명의 혈압측정장치에 따르면, 액츄에이터 없이 요골동맥의 혈압을 정확히 측정할 수 있다.
또한, 혈압측정의 정확도를 향상시키도록 압력센서들을 요골동맥에 대해서 경사지게 배치하며, 복수의 열로 압력센서가 설치된 경우, 이들 복수의 센서들로 인해 손목에 대해서 밀착되게 하기 위해 열들 사이에 슬리트를 형성함으로써, 혈압 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 혈압측정장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압측정장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 혈압측정장치(100)는 복수의 혈압측정용 단위 압력센서(120)가 배치된 혈압측정부(110)와, 상기 혈압측정부(110)의 마주보는 양단과 연결되어서 피검자의 손목에 착용시 상기 혈압측정부(110)를 손목에 고정하는 지지밴드(150)와, 상기 혈압측정부(110)의 커넥터(112)에 연결되어서 상기 단위 압력센서(120)로부터의 측정 데이터를 분석 및 혈압을 읽는 제어부(160)를 구비한다.
상기 혈압측정부(110)는 플렉서블 인쇄회로기판(130)과, 손목의 요골동맥으로부터의 압력에 대해 변형되는 것을 측정하는 혈압측정용 단위 압력센서들(120)을 구비한다.
도 3은 본 발명에 따른 혈압측정부(110)의 일 예를 보여주는 평면도이며, 손목과 접촉하는 면에서 바라본 도면이다.
도 3을 참조하면, 4각 형상의 플렉서블 인홰회로기판(flexible printed circuit board)(130) 상에 단위 압력센서(120)가 밴드(150) 방향에 대해서 소정 각도로 경사되게 4개 배치되어 있다. 혈압측정장치(100)를 착용시 밴드(150)방향에 대해 직교하는 방향으로 요골동맥이 위치한다. 플렉서블 인쇄회로기판(130)에는 압 력센서(120)의 센싱부에 형성된 피에조 리지스터(도 1의 140 참조)와 연결되는 전극 패드들(114)과 패드들(114)을 커넥터(112)에 연결하는 배선들(116)이 형성되어 있다. 도 3에서 보면, 요골동맥의 혈압에 의해 변형되는 부분인 센싱부(도 1의 30)는 압력센서(120)의 일부 면적을 차지하며, 압력센서들(120) 사이에도 일정한 공간이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 혈압측정장치의 단위 압력센서(120)를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 하드 인쇄회로기판(hard printed circuit board)(122) 상에 압력센서(140)(도 1 참조)가 형성되어 있다. 압력센서(140)는 도 1의 구조를 가질 수 있다. 도 4에는 압력센서(140)의 구성요소들의 참조번호를 기재하지 않았으며, 도 1의 참조번호를 인용한다. 압력센서(140)는 도 1과 다른 tonometry 측정방법을 이용하는 센서도 사용될 수 있다.
압력센서(140)의 외곽에는 압력센서(140) 보다 높게 댐(130)이 형성되어 있으며, 댐(130)과 압력센서(140) 사이에는 탄성력이 있는 물질, 예컨대 실리콘 젤(132)이 채워져 있다. 하드 인쇄회로기판(122) 상에는 복수의 전극 패드(125)가 형성되어 있으며, 이 패드(125)는 압력센서(140)의 피에조 리지스터(40)와 와이어(126)로 본딩되어 있다. 상기 패드들(125)는 플렉서블 인쇄회로기판(130)에 형성된 전극들(114)과 전기적으로 연결된다. 댐(130) 및 실리콘 젤(132)의 표면에는 피검자의 피부와 직접 접촉되는 접촉부(134)가 형성될 수 있다. 상기 접촉부(134)는 실리카 젤(132)을 가두며, 비닐로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 혈압측정장치의 제어부(160)의 구성을 보여주는 블록 도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(160)는 멀티플렉서(MUX), 제1증폭기(AMP1), 저주파 통과 필터(low pass filter: LPF), 제2증폭기(AMP2), 어낼로그-디지털 컨버터(ADC), 메인 제어부(main control unit: MCU), 표시부(DSP)로 구성될 수 있다.
상기 멀티플렉서(MUX)는 혈압측정부(110)의 단위압력센서들(120)과 연결되어서, 메인 제어부(MCU)로부터 선택된 단위 압력센서(120)로부터 전기적 신호를 수신한다. 메인 제어부(MCU)는 단위압력센서들(120)을 순차적으로 선택할 수 있으며, 요골동맥의 혈압에 따른 가장 큰 신호를 출력하는 단위 압력센서(120)을 선택할 수 있다.
제1증폭기(AMP1)는 단위 압력센서(120)로부터의 전기적 신호를 증폭한다. 저주파 필터(LPF)는 고주파 노이즈를 제거한다. 이어서, 제2증폭기(AMP2)는 저주파 통과 필터를 통과한 신호를 다시 증폭한다. 어낼로그-디지털 컨버터(ADC)는 입력된 어낼로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 메인 제어부(MCU)에 출력하며, 메인 제어부(MCU)는 입력된 디지털 신호로부터 측정된 혈압을 계산하고, 요골동맥의 혈압측정에 맞는 단위 혈압센서(120)을 선택할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈압측정장치의 혈압측정부를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 상기 실시예의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 명칭을 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 플렉서블 인쇄회로기판(230) 상에 하드 인쇄회로기판(222)을 포함하는 압력센서(220)가 2열로 배치되어 있으며, 이들 센서(220)의 열들은 서 로 나란하게 배열되면서 지지밴드(150)에 대해서는 소정의 각도로 경사지게 설치되어 있다. 플렉서블 인쇄회로기판(230)에는 압력센서(220)의 센싱부에 형성된 피에조 리지스터(도 1의 40 참조)와 연결되는 전극 패드들(214)과 패드들(214)을 커넥터(212)에 연결하는 배선들(216)이 형성되어 있다.
한편, 압력센서들(220)로 이루어진 두개의 열 사이에는 이들 압력센서(220)와 같은 방향으로 긴 슬리트(218)가 형성되어 있다. 두개의 열의 압력센서들(220)은 압력센서(220) 사이의 비유효한 센싱 데드영역을 보상하기 위해서, 압력센서들(220)이 열방향에서 어긋나게 배열되어 있다. 이 때, 2열의 하드 인쇄회로기판(222)이 센싱 데드영역의 플렉서블한 움직임을 방해한다. 상기 슬리트(218)는 복수의 열들 사이의 유연성을 확보해준다.
이 슬리트(218)는 이 모여서 큰 하드한 부분을 형성하는 것을 방지한다. 즉, 2열의 압력센서(220)가 피검자의 손목에 잘 접촉하도록 하여 준다.
도 7은 단위 압력센서가 측정하는 혈관과 거의 직교하도록 설치될 때를 보여주는 도면이며, 도 8은 단위 압력센서들이 혈관과 소정의 각도로 설치될 경우를 보여주는 설명도이다. 상술한 실시예의 참조번호와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 단위 압력센서들(120)이 요골동맥에 대해서 직교하도록 배치되어 있다. 센싱부(40)가 대략 2 mm x 2 mm 면적을 가지며, 그 주위의 회로부를 포함하는 혈류계는 6mm x 8mm 크기로 형성될 수 있다. 요골동맥의 직경은 대략 1.2 mm ~ 3 mm 이다. 따라서, 1.2 mm 직경의 요골동맥을 고려시, 단위 압력센서(120)의 센싱부(40)가 요골동맥의 위치를 벗어나서 위치할 수 있으며, 따라서, 혈압을 정확히 측정하기가 어려울 수 있다.
도 8을 참조하면, 단위 압력센서들(220)이 요골동맥에 대해서 경사지게 설치되어 있다. 밴드방향과 단위 압력센서들(220)의 열이 이루는 각도는 θ로 표시되어 있다. 센싱부(40)가 대략 2 mm x 2 mm 면적을 가지며, 그 주위의 회로부를 포함하는 혈류계는 6mm x 8mm 크기로 형성될 수 있다. 1.2 mm 직경의 요골동맥을 고려시, 제1열(위)의 센싱부의 좌측과 제2열(아래)의 우측이 동일선상에 배치되게 되므로, 이 때의 각도(θ) 보다 큰 각도를 이루면, 요골동맥은 단위 압력센서들(220)과 만나는 위치에 있게 된다. 수학식 1은 이때의 최소 각도(θmin)을 보여준다.
도 7 및 도 8에서, Xs는 센싱부의 x축 폭, Ys는 센싱부의 y축 폭, Xt는 센싱부로부터 단위 압력센서 사이의 일측 폭(x축 방향), Yt는 센싱부로부터 단위 압력센서 사이의 일측 폭(y축 방향), Xg 및 Yg는 x축 방향 및 y축 방향에서의 단위 압력센서 사이의 갭, Xu 및 Yu는 단위 압력센서의 x축 및 y축 길이를 나타낸다.
Figure 112007054473970-PAT00001
도 8에 표시된 수치를 수학식 1에 대입하면, θmin 는 약 35 도가 된다. 상기 최소경사각(θmin)은 단위압력센서의 크기, 센싱부의 크기 및 단위압력센서들 사이의 갭에 따라서 달라질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 혈압측정장치 산업에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 개시된 압력센서의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압측정장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다도 3은 본 발명에 따른 혈압측정부(110)의 일 예를 보여주는 평면도이며, 손목과 접촉하는 면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 혈압측정장치의 단위 압력센서(120)를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 혈압측정장치의 제어부(160)의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈압측정장치의 혈압측정부를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 7은 단위 압력센서가 측정하는 혈관과 거의 직교하도록 설치될 때를 보여주는 도면이다.
도 8은 단위 압력센서들이 혈관과 소정의 각도로 설치될 경우를 보여주는 설명도이다.

Claims (7)

  1. 복수의 혈압측정용 단위 압력센서가 배치된 혈압측정부;
    상기 혈압측정부의 마주보는 양단과 연결되어서 피검자의 손목에 착용시 상기 혈압측정부를 고정하는 지지 밴드; 및
    상기 단위 압력센서 옆에 형성된 배선과 연결되어서 상기 단위 압력센서로부터의 데이터를 분석하여 혈압을 측정하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 혈압측정부는:
    그 위에 상기 단위 압력센서가 배치되는 플렉서블한 인쇄회로기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 압력센서들은 일렬로 배치되며, 상기 지지밴드의 방향에 대해서 소정 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 압력센서들은 복수열로 서로 나란하게 배치되며, 각 열은 상기 지지밴드의 방향에 대해서 소정 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 혈압측 정장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 열들 사이에는 상기 열방향으로 슬리트가 더 형성된 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 압력센서들은 복수열로 배치되며, 각 열은 상기 지지밴드의 방향에 대해서 수직으로 배치되며, 상기 열들 사이에는 상기 지지밴드 방향에 대해서 수직으로 슬리트가 형성된 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 압력센서는,
    상기 플렉서블 인쇄회로기판에서 상기 손목을 향하여 배치된 하드 인쇄회로기판;
    상기 하드 인쇄회로기판 상에 배치된 압력측정센서;
    상기 하드 인쇄회로기판 상에서 상기 압력측정센서를 감싸는 댐;
    상기 댐 및 상기 압력측정센서 사이를 채우는 탄성물질;을 구비하는 것을 특징으로 하는 혈압측정장치.
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