KR20110022132A - Pulse wave measuring apparatus using laser speckle image and pulse wave measuring method using this apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 맥파를 측정하는 장치 및 이를 이용한 맥파의 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정 대상자의 손목 부위를 고정시키고 압박하면서 광학 장치를 이용하여 측정 부위의 미세 변동하는 부분 간섭성 빛들을 통한 레이저 스패클 이미징으로 혈류 속도를 실시간 모니터링하여 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압 및 맥파 파형 등을 측정할 수 있는 레이저스패클 이미징을 이용한 맥파 측정 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the pulse wave and a method for measuring the pulse wave using the same, and more particularly, through the use of an optical device to finely vary the partial coherent light of the measurement site while fixing and pressing the wrist region of the measurement target The present invention relates to a pulse wave measuring device using laser sparkle imaging and a pulse wave measuring method using the laser sparkle imaging, which can measure blood pressure in real time by using laser sparkle imaging to measure peak blood pressure, minimum blood pressure, average blood pressure, and pulse wave waveform.
일반적으로 측정 대상자의 혈압을 측정하는 방법으로는, 침습적인 방법과 비침습적인 방법이 있으며, 침습적인 방법으로는 혈관의 압력을 측정하기 위한 카데터를 말초동맥내로 삽입하여 혈관의 압력을 직접 측정하는 방법이 대표적인 예이나, 이러한 방법은 동맥 출혈의 위험성이 있고 침습을 가해야 하므로 건강상태의 측정을 위하여 빈번하고 편리하게 이용될 수 없다는 문제점이 있다.In general, there are invasive and non-invasive methods of measuring blood pressure of a subject, and a catheter for measuring blood pressure is inserted into a peripheral artery to directly measure blood pressure. This method is a representative example, but this method is a risk of arterial bleeding and should be invaded, there is a problem that can not be used frequently and conveniently for the measurement of the state of health.
한편 비침습적인 방법으로는 청진, 오실로메트리(Oscillometry) 및 토노메트리(Tonometry) 등의 방식이 있다.On the other hand, non-invasive methods include auscultation, oscillometry and tonometry.
청진 방식과 오실로메트리 방식에서는 측정 대상자의 말초동맥을 압박하는 팽창식 상완 커프가 사용되고 있으며, 청진 방식은 커프가 서서히 수축됨에 따라 생기는 코로트코프(Korotkoff) 사운드를 측정함으로써 측정 대상자의 심장수축과 심장이완 압력을 알 수 있게 된다. 또한 오실로메트리 방식은 커프가 수축됨에 따라 커프에서 일어나는 실제 압력 변화를 측정함으로써 측정 대상자의 혈압의 평균 압력을 측정할 수 있다.The auscultation method and the oscilloscope method use an inflatable brachial cuff that presses the peripheral artery of the subject. You will be able to know your heart relaxation pressure. In addition, the oscillometric method can measure the average pressure of the subject's blood pressure by measuring the actual pressure change in the cuff as the cuff contracts.
그러나 이들 두 방식은 커프를 번갈아 팽창과 수축시킬 필요가 있기 때문에 간헐적으로 압력값을 측정하고 또한 측정 대상자의 실제 혈압 파형을 연속적으로 모니터링 할 수 없는 단점을 가지고 있다.However, these two methods have a disadvantage in that the cuff needs to be inflated and contracted alternately, and thus the pressure value is intermittently measured and the actual blood pressure waveform of the subject cannot be continuously monitored.
동맥 토노메트리 방식은 요골동맥(radial artery) 같은 뼈 지지체를 가지는 외견 동맥(superficial artery)에 평탄부가 생길 정도로 동맥을 압박하면, 혈관벽 장력의 영향을 제거할 수 있으며, 이 상태로 동맥상에 놓여진 센서로 동맥 내압의 변화를 파악할 수 있게 된다.Arterial tonometry eliminates the effects of vascular wall tension by compressing the artery to the extent that a flat surface is formed in a superficial artery with a bone support such as the radial artery. Sensors can detect changes in arterial pressure.
이와 같은 동맥 토노메트리 방식은 센서를 동맥 위에 위치시키고 동맥에 압력을 가하면서 센서로 동맥 내압의 변화를 파악함에 있어서, 동맥의 정확한 위치를 찾기가 힘들며, 나아가서 측정 부위의 변동에 따라 센서의 위치를 재설정해야 하는 불편함을 가지고 있다.The arterial tonometry method locates the sensor on the artery and pressurizes the artery while the sensor detects the change in the arterial pressure, and it is difficult to find the exact location of the artery. Has the inconvenience of resetting it.
본 발명은 측정 대상자가 불편함을 느끼지 않으면서 정확하고 편리하게 건강상태를 측정할 수 있는 맥파 측정 장치 및 맥파 측정 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a pulse wave measuring apparatus and a pulse wave measuring method capable of accurately and conveniently measuring a health state without a user feeling uncomfortable.
또한 토노메트리 방식에서 측정 대상자의 동맥의 정확한 위치 파악이 힘든 문제점을 해결하며, 측정 부위의 변동에 따라 센서의 위치를 재설정해야 하는 불편함을 해결하고자 한다.In addition, it is to solve the problem that it is difficult to determine the exact location of the arteries of the measurement object in the tonometry method, and to solve the inconvenience of repositioning the sensor according to the variation of the measurement site.
나아가서 실시간으로 측정 대상자의 맥파를 측정하여 최저 혈압, 최고 혈압, 평균 혈압, 맥파 파형 및 맥파증대계수(Augmented index, AI) 등의 다양한 정보를 제공할 수 있는 맥파 측정 장치 및 맥파 측정 방법을 제공하고자 한다.Furthermore, to provide pulse wave measuring device and pulse wave measuring method that can measure pulse wave of subject in real time and provide various information such as minimum blood pressure, maximum blood pressure, average blood pressure, pulse wave waveform, and augmented index (AI) do.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 측정 대상자의 손목을 고정시키면서 손목의 일정 부위를 가압하는 압박 수단; 상기 측정 대상자의 고정된 손목으로 적어도 하나 이상의 레이저 광을 방출시켜 레이저스패클 간섭법(Laser speckle interferometry)을 이용하여 스패클 이미지 정보를 획득하는 스패클 이미지 획득 수단; 및 상기 스패클 이미지 획득 수단으로부터 획득된 스패클 이미지 정보를 실시간 제공받아 맥파 파형 데이터를 획득하고 이를 시현하는 중앙 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치이다.The present invention to achieve the above technical problem, the pressing means for pressing a predetermined portion of the wrist while fixing the wrist of the measurement target; Spackle image acquisition means for emitting at least one laser light to the fixed wrist of the subject to obtain the speckle image information using laser speckle interferometry; And a central processing means for receiving pulse wave image information obtained from the speckle image obtaining means in real time and obtaining and displaying the pulse wave waveform data.
바람직하게는 상기 스패클 이미지 획득 수단은, 레이저 광을 상기 압박 수단에 고정된 측정 대상자의 손목으로 방출시키는 레이저 발생부; 및 상기 측정 대상자의 손목으로부터의 반사광을 수광하여 화상 정보를 획득하는 CCD(Charge-Coupled Device)로 구성된 조사부를 포함할 수 있다.Preferably, the speckle image acquisition means, the laser generation unit for emitting a laser light to the wrist of the measurement target fixed to the pressing means; And an irradiation unit configured to receive a reflected light from the wrist of the measurement target to obtain image information.
또한 상기 스패클 이미지 수단은, 상기 레이저 발생부로부터 방출되는 레이저 광과 상기 측정 대상자의 손목으로부터의 반사광을 시간적으로 동기화하고 공간적으로 동축 상에 일치시키는 빔 컴바이너(beam combiner)를 포함하며, 상기 조사부는, 상기 빔 컴바이너를 통해 결합된 광 정보를 획득할 수 있다.The speckle imaging means further includes a beam combiner for synchronizing the spatially coaxially and spatially synchronizing the laser light emitted from the laser generator with the reflected light from the wrist of the subject, The irradiation unit may obtain light information coupled through the beam combiner.
바람직하게는 상기 압박 수단은, 상기 측정 대상자의 손목을 위치시키는 거치대; 상기 거치대에 장착되어 상기 측정 대상자의 손목을 감싸 고정시키며 적어도 그 일부분이 투명한 압박밴드; 주입되는 공기의 압력을 이용하여 상기 압박밴드의 소정 부위에 압력을 가하는 공압튜브; 및 상기 공압튜브의 공기의 압력을 제어하는 펌프모터를 포함할 수 있다.Preferably, the pressing means, the cradle for positioning the wrist of the measurement target; A compression band mounted on the cradle to wrap and fix the wrist of the measurement target and at least a portion thereof is transparent; A pneumatic tube for applying pressure to a predetermined portion of the compression band by using the pressure of the injected air; And it may include a pump motor for controlling the pressure of the air of the pneumatic tube.
보다 바람직하게는 상기 중앙 처리 수단은, 상기 스패클 이미지 획득 수단으로부터 획득된 스패클 이미지 정보 및 상기 스패클 이미지 정보로부터 혈류의 속도 변화를 저장하는 저장부; 상기 스패클 이미지 정보로부터 혈류의 속도를 산출하며 혈류의 속도 변화에 근거하여 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압 및 맥파 파형 데이터를 산출하는 처리부; 상기 스패클 이미지 정보, 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압, 맥파 파형 데이터 및 혈관 두께를 시현하는 시현부; 및 상기 압박 수단 및 상기 스패클 이미지 획득 수단을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.More preferably, the central processing means comprises: a storage unit for storing the speed change of the blood flow from the speckle image information and the speckle image information obtained from the speckle image acquisition means; A processing unit for calculating a speed of blood flow from the speckle image information and calculating maximum blood pressure, minimum blood pressure, average blood pressure, and pulse wave waveform data based on a change in the speed of blood flow; A display unit configured to display the speckle image information, the highest blood pressure, the lowest blood pressure, the average blood pressure, the pulse wave waveform data, and the blood vessel thickness; And it may include a control unit for controlling the pressing means and the speckle image acquisition means.
나아가서 상기 압박 수단의 상부로 이격된 거리에 상기 스패클 이미지 획득 수단이 위치되며, 상기 압박 수단으로부터 상기 스패클 이미지 획득 수단이 위치되는 높이를 조절하는 높이 조절 수단을 더 포함할 수도 있다.Furthermore, the spackle image acquisition means is located at a distance spaced above the pressing means, and may further include a height adjusting means for adjusting the height of the spackle image acquisition means is located from the pressing means.
또한 본 발명은 레이저스패클 이미징을 이용한 맥파 측정 장치로 맥파를 측정하는 방법에 있어서, a) 측정 대상자의 손목을 고정시키고, 상기 손목의 측정 부위를 결정하는 단계; b) 상기 손목에 압력을 가하면서 레이저 광을 방출시키고, 상기 손목에서의 레이저 광의 산란, 간섭에 따른 스패클 패턴을 조사하여 레이저스패클 이미지를 획득하는 단계; 및 c) 상기 획득된 레이저스패클 이미지에 근거하여 맥파 파형의 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저스패클 이미징을 이용한 맥파 측정 장치로 맥파를 측정하는 방법이다.In another aspect, the present invention provides a method for measuring the pulse wave with a pulse wave measuring apparatus using laser sparkle imaging, comprising the steps of: a) fixing the wrist of the subject to be measured, and determining the measurement site of the wrist; b) emitting laser light while applying pressure to the wrist, and irradiating a speckle pattern according to scattering and interference of the laser light on the wrist to obtain a laser sparkle image; And c) acquiring pulse wave data based on the obtained laser sparkle image. The pulse wave is measured by a pulse wave measuring apparatus using laser sparkle imaging.
바람직하게는 상기 a) 단계는, 측정 대상자의 손목을 고정시키고, 상기 손목의 유동이 없는 상태로 상기 손목의 일정부위에 압박을 가하는 단계; 상기 손목에 레이저 광을 방출시키고 레이저 광의 산란, 간섭에 따른 스패클 패턴을 조사하여 레이저스패클 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 레이저스패클 이미지에 근거하여 혈관 영역을 추출하는 단계; 및 상기 혈관 영역 중에서 측정 부위를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step a) comprises: holding the wrist of the subject to be measured and applying pressure to a portion of the wrist in the absence of flow of the wrist; Emitting laser light to the wrist and irradiating a speckle pattern according to scattering and interference of the laser light to obtain a laser sparkle image; Extracting a blood vessel region based on the obtained laser sparkle image; And determining a measurement site among the blood vessel regions.
여기서 상기 측정 부위를 결정하는 단계는, 상기 획득된 레이저스패클 이미지 상의 혈관 영역에서 혈류가 가장 빠른 지점을 측정 부위로 선택할 수 있다.In the determining of the measurement site, a point where the blood flow is fastest in the blood vessel region on the obtained laser sparkle image may be selected as the measurement site.
바람직하게는 상기 b) 단계는, 상기 손목에 가하는 압력을 변화시키면서 상기 측정 부위에 레이저 광속을 방출시키는 단계; 상기 손목에서의 레이저 광의 산 란, 간섭에 따른 스패클 패턴을 조사하여 레이저스패클 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 레이저스패클 이미지를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably the step b) comprises the steps of: emitting a laser beam at the measurement site while varying the pressure applied to the wrist; Obtaining a laser sparkle image by irradiating a scatterle pattern according to scattering and interference of the laser light in the wrist; And storing the obtained laser sparkle image.
또한 상기 c) 단계는, 상기 레이저스패클 이미지에 기초하여 혈류의 속도를 측정하여 혈류의 속도 변화를 기록하는 단계; 및 상기 기록된 혈류의 속도 변화에 기초하여 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압 및 맥파 파형 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step c), by measuring the speed of the blood flow based on the laser sparkle image recording the speed change of the blood flow; And calculating the highest blood pressure, the lowest blood pressure, the average blood pressure, and the pulse wave waveform data based on the recorded speed change of the blood flow.
나아가서 상기 c) 단계는, 상기 맥파 파형 데이터에 기초하여 AI 지수를 산출하는 단계를 더 포함할 수도 있다.Furthermore, step c) may further include calculating an AI index based on the pulse wave waveform data.
이와 같은 본 발명에 따르면, 토노메트리 방식을 이용하여 맥파를 측정하는데, 혈관의 위치를 정확하게 추정하기 난해한 점을 해결하고자 레이저 스패클 이미지를 이용하여 정확한 혈관을 찾을 수 있다.According to the present invention, in order to solve the difficulty of accurately estimating the position of the blood vessel by measuring the pulse wave using the tonometry method, it is possible to find the exact blood vessel using the laser spackle image.
또한 실시간으로 레이저 스패클 이미지를 획득하여 이를 토대로 측정 대상자의 최저 혈압, 최고 혈압, 평균 혈압, 맥파 파형 및 혈관의 두께 등의 다양한 정보를 획득할 수 있으며, 나아가서 획득된 다양한 정보로 측정 대상자의 AI 지수를 산출할 수도 있다.In addition, it is possible to acquire a variety of information, such as the minimum blood pressure, the highest blood pressure, the average blood pressure, the pulse wave waveform and the thickness of blood vessels of the subject to be measured based on the laser spackle image in real time. You can also calculate the index.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.In order to explain the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, the following describes exemplary embodiments of the present invention and looks at it with reference.
본 발명은 시간적, 공간적으로 미세 변동하는 부분 간섭성 빛들의 간섭으로 인해 생기는 전력 강도 분포의 이미지인 레이저 스패클 이미지를 이용한 맥파 측정 장치와 이 장치를 이용한 맥파 측정 방법을 제시한다.The present invention provides a pulse wave measuring apparatus using a laser spackle image, which is an image of a power intensity distribution generated by interference of partially coherent light, which fluctuates in time and space, and a pulse wave measuring method using the apparatus.
레이저 스패클 간섭법(Laser speckle interferometry)은 레이저를 이용하여 광학간섭계의 변화만으로 비접촉고분해능을 통해 물체의 변형 및 응력 해석, 비파괴 검사나 진동해석에 이용될 수 있는 기술이다.Laser speckle interferometry is a technique that can be used for deformation, stress analysis, non-destructive inspection or vibration analysis of objects through non-contact high resolution with only the change of optical interferometer using laser.
레이저광과 같은 간섭성이 우수한 빛을 물체의 표면에 조사했을 때 물체 표면의 거칠기에 의해 레이저는 산란과 간섭이 일어나 반점 같은 무늬를 형성하게 되며, 이를 스패클 패턴이라고 한다. 이 스패클 패턴은 물체의 표면 변형 정보를 포함하게 되며, 스패클 패턴을 기록 처리함으로서 물체의 표면 변형 정보를 얻을 수 있게 된다. When the coherent light such as laser light is irradiated onto the surface of the object, the laser scatters and interferes with the roughness of the surface of the object to form a spot-like pattern, which is called a sparkle pattern. The speckle pattern includes surface deformation information of the object, and the surface deformation information of the object can be obtained by recording and processing the speckle pattern.
즉, 물체의 변형전 물체에 레이저를 확산조사하면, 스패클 패턴이 형성이 되며, 물체의 표면 형상 정보를 가지고 있는 이 스패클패턴을 화상처리 장치에 의해 기록하고, 물체의 변형이 발생되면 스패클패턴은 물체의 표면 변형과 함께 변화하게 되며 물체의 변형 후의 스패클패턴이 화상처리 장치에 기록된다. 그리고 이 기록된 두 개의 변형 전후의 스패클패턴을 실시간 감산처리함으로서 프린지 패턴(Fringe pattern)을 얻을 수 있으며, 이 프린지 패턴의 줄무늬 간격은 물체의 변 형과 관련이 있다. 즉, 이 줄무늬의 간격을 적절히 처리함으로서 물체의 변형 전후의 변형정보를 얻을 수 있게 된다.In other words, when the laser is irradiated to the object before deformation of the object, a sparkle pattern is formed, and the sparkle pattern having the surface shape information of the object is recorded by the image processing apparatus. The cleat pattern changes with the surface deformation of the object, and the speckle pattern after the deformation of the object is recorded in the image processing apparatus. A fringe pattern can be obtained by subtracting the recorded sparkle pattern before and after the two deformations in real time, and the stripe spacing of the fringe pattern is related to the deformation of the object. In other words, by properly processing the gaps of the stripes, deformation information before and after deformation of the object can be obtained.
본 발명에 따른 맥파 측정 장치는 이와 같은 레이저스패클 패턴을 이용하여 맥파를 측정하는데, 도 1은 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 실시예에 대한 개략적인 단면도를 나타낸다.The pulse wave measuring apparatus according to the present invention measures the pulse wave by using such a laser spackle pattern, Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the pulse wave measuring apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 맥파 측정 장치는, 개략적으로 스패클 이미지 획득 수단(100), 압박 수단(200) 및 중앙 처리 수단(300) 등으로 구성이 된다.The pulse wave measuring apparatus according to the present invention is schematically composed of a speckle image acquisition means 100, a
압박 수단(200)은 측정 대상자의 손목을 고정시키면서 손목의 일정 부위를 가압하는데, 압박밴드(230)로 상기 측정 대상자의 손목을 감싸 고정시키고, 공압튜브(250)로 주입되는 공기의 압력을 이용하여 압박밴드(230)의 소정 부위에 압력을 가함으로써 상기 측정 대상자의 손목의 일정 부위를 가압하게 된다.The pressing means 200 pressurizes a predetermined portion of the wrist while fixing the wrist of the measurement target, and wraps and fixes the wrist of the measurement target with the
여기서 압박밴드(230)는 스패클 패턴을 얻기 위하여 레이저 광이 입사되고 반사광이 방출되는 부분을 투명하게 형성하거나 또는 전체를 투명하게 형성하여, 레이저 광 및 반사광이 투과할 수 있도록 한다. In this case, the
압박 수단(200)은 공압튜브(250)에 공기를 주입하거나 빼기 위한 펌프모터(270)를 포함하며, 압력계(280)를 통해 공압튜브(250)의 공압을 측정하여 펌프모터(270)가 공압튜브(250)의 공기의 압력을 조절할 수 있다.Compression means 200 includes a
스패클 이미지 획득 수단(100)은 상기 측정 대상자의 고정된 손목으로 적어도 하나 이상의 레이저 광을 방출시켜 레이저스패클 간섭법(Laser speckle interferometry)을 이용하여 스패클 이미지 정보를 획득한다. The speckle image obtaining means 100 emits at least one laser light to the fixed wrist of the subject to obtain the speckle image information by using laser speckle interferometry.
중앙 처리 수단(300)은 스패클 이미지 획득 수단(100)으로부터 획득된 스패클 이미지 정보를 제공받아 맥파 파형 데이터를 획득하고 이를 시현하며 또한 압박 수단(200)과 스패클 이미지 획득 수단(100)을 제어하는데, 도 1 상에 도시되지 않았지만, 중앙 처리 수단(300)은 저장부, 처리부, 시현부 및 제어부 등을 포함할 수 있다.The
여기서 상기 저장부는, 스패클 이미지 획득 수단으로부터 획득된 스패클 이미지 정보 및 상기 스패클 이미지 정보로부터 혈류의 속도 변화를 저장하고, 상기 처리부는 상기 스패클 이미지 정보로부터 혈류의 속도를 산출하며 혈류의 속도 변화에 근거하여 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압 및 맥파 파형 데이터를 산출하고, 상기 시현부는 스패클 이미지 정보, 최고 혈압, 최저 혈압, 평균 혈압 및 맥파 파형 데이터 등을 시현시키고, 상기 제어부는 압박 수단(200) 및 스패클 이미지 획득 수단(100) 등을 제어한다.Here, the storage unit stores the speed change of the blood flow from the speckle image information and the speckle image information obtained from the speckle image acquisition means, the processing unit calculates the speed of the blood flow from the speckle image information and the speed of the blood flow The maximum blood pressure, the lowest blood pressure, the average blood pressure, and the pulse wave waveform data are calculated based on the change, and the display unit displays the speckle image information, the maximum blood pressure, the minimum blood pressure, the average blood pressure, the pulse wave waveform data, and the like, and the control unit is a compression means. 200 and the speckle image acquisition means 100 and the like.
나아가서 압박 수단(200)의 상부로부터 이격된 거리에 스패클 이미지 획득 수단(100)이 위치되는데, 압박 수단(200)으로부터 스패클 이미지 획득 수단(100)이 위치되는 높이를 조절하기 위하여 높이 조절 수단(400)이 구비될 수 있다.Furthermore, the spackle image acquisition means 100 is located at a distance away from the top of the compression means 200, and the height adjustment means for adjusting the height at which the spackle image acquisition means 100 is located from the compression means 200. 400 may be provided.
이와 같은 스패클 이미지를 획득하는데 있어서, 측정 대상자의 손목의 미세한 움직임에도 많은 노이즈가 발생되므로 본 발명에서는 노이즈 발생을 차단하기 위하여 측정 대상자의 손목을 고정시킨 상태에서 손목에 가하는 압력을 조절하는데, 도 2는 본 발명에 따른 측정 대상자의 손목을 고정시키는 압박 수단의 실시예를 도시하며 도 3은 측정 대상자의 손목이 고정된 실시예를 도시한다.In obtaining the sparkle image as described above, since a lot of noise is generated even in the minute movement of the wrist of the measurement subject, the present invention adjusts the pressure applied to the wrist in a state where the wrist of the measurement subject is fixed to block the generation of noise. 2 shows an embodiment of the pressing means for fixing the wrist of the measurement subject according to the invention and Figure 3 shows an embodiment in which the wrist of the measurement subject is fixed.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 측정 대상자의 손목의 움직임을 차단하기 위하여 압박 수단(200)은 측정 대상자의 손목을 위치시키면서 고정시키기 위한 거치대(210)가 구비되고, 거치대(210)에 압박밴드(230)가 장착된다. 이와 같이 거치대(210)위에 측정 대상자의 손목을 위치시키면서 압박밴드(230)로 측정 대상자의 손목을 둘러싸서 측정 대상자의 손목의 미세한 움직임을 차단시킨다.2 and 3, in order to block the movement of the wrist of the subject to be measured, the
도 4는 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 동작을 나타낸다.4 shows the operation of the pulse wave measuring apparatus according to the present invention.
본 발명에서는 토노메트리 방식을 이용하여 압박 수단(200)으로 측정 대상자의 손목 부분의 동맥을 압박하면서 스패클 이미지 획득 수단(100)을 통해 레이저 스패클 이미지를 획득하여 동맥 내압의 변화에 따른 혈류 속도의 변화를 측정하게 된다. 특히 혈관의 중심을 정확하게 추정하려면 미세한 맥파를 측정하는 것이 중요한데 이를 위하여 본 발명에서는 레이저 스패클 이미지를 이용한다.In the present invention, by using the tonometry method while compressing the artery of the wrist portion of the subject to be measured by the compression means 200 to obtain a laser spackle image through the sparkle image acquisition means 100 to the blood flow according to the change in the arterial pressure The change in speed is measured. In particular, in order to accurately estimate the center of blood vessels, it is important to measure minute pulse waves. For this purpose, the laser spackle image is used in the present invention.
스패클 이미지 획득 수단(100)은 레이저 광을 발생시켜 압박 수단(200)에 고정된 측정 대상자의 손목으로 방출시키는 레이저 발생부(110)와 측정 대상자의 손목으로부터의 반사광을 수광하는 조사부(130)를 포함하는데, 여기서 조사부(130)는 반사광으로부터 화상 정보를 획득하는 CCD(Charge-Coupled Device)로 구성된 CCD 디텍터(detector)를 포함하며, 또한 레이저 발생부(110)로부터 방출되는 레이저 광과 측정 대상자의 손목으로부터의 반사광을 시간적으로 동기화하고 공간적으로 동축 상에 일치시키는 빔 컴바이너(beam combiner)(150)가 구비되어, 조사부(130)는 빔 컴바이너(150)를 통해 결합된 광 정보 이미지를 획득할 수 있다.The speckle image acquisition means 100 generates a laser light and emits the laser light to the wrist of the measurement target fixed to the compression means 200, and the
도 4에 도시된 바와 같이 압박 수단(200)의 압박밴드(230)에 측정 대상자의 손목을 위치시키고 손목을 공압튜브(250)를 통해 압박하면서 측정 대상자의 손목 상에 요골(B) 상부의 요골동맥(A)의 혈류 속도를 측정하는데, 레이저 발생부(110)에서 측정 대상자의 손목으로 레이저 광을 방출시키고 손목으로부터의 반사광을 조사부(130)가 수광하며, 조사부(130)는 CCD 디텍터로 2차원적인 이미지로 스패클 이미지를 시현시킨다.As shown in FIG. 4, the wrist of the measurement subject is placed on the
이하에서는 본 발명에 따른 레이저스패클 이미징을 이용한 맥파 측정 장치로 맥파를 측정하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of measuring pulse waves using a pulse wave measuring apparatus using laser spackle imaging according to the present invention will be described.
도 5는 본 발명에 따른 맥파를 측정하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타낸다.5 shows a schematic flowchart of a method for measuring a pulse wave according to the present invention.
토노메트리 방식을 이용하기 위하여 압박 수단(200)으로 측정 대상자의 손목을 고정시키고 손목에 유동이 없을 정도로 손목을 압박(S110)하는데, 여기서 손목을 압박하는 것은 미세한 유동에도 스패클 이미지에 노이즈가 많이 발생되므로 우선 손목의 움직임이 없도록 고정시키기 위함이다.In order to use the tonometry method, the wrist of the subject to be measured is fixed by the compression means 200 and the wrist is compressed to have no flow on the wrist (S110). Since it occurs a lot, first of all to fix the movement of the wrist.
그리고 스패클 이미지 수단(100)을 통해 고정된 손목의 일정 부위에 레이저 광을 방출시키고 상기 손목에서의 레이저 광의 산란, 간섭에 따른 반사광을 수광하여 레이저 스패클 이미지를 획득(S120)하는데, 도 6은 이와 같이 획득된 레이저 스패클 이미지의 실시예를 나타내다.In addition, the laser light is emitted to a predetermined portion of the wrist fixed through the sparkle imaging means 100, and the laser light is received from the scattering and interference of the laser light on the wrist to obtain a laser spackle image (S120). Shows an embodiment of the laser spackle image thus obtained.
이와 같이 획득된 레이저 스패클 이미지 상에는 다수의 혈관이 존재하고 있는데, 상기 획득된 레이저 스패클 이미지에서 혈관을 찾기 위하여 도 7의 실시예에 도시된 바와 같이 레이저 스패클 이미지 상에서 혈관 영역을 추출(S130)하고, 추출된 혈관 영역 중에서 혈류가 가장 빠른 지점을 선택하여 측정 부위를 결정(S140)한다. 여기서 사용자가 임의적으로 혈관 영역 및 측정 부위를 선택할 수도 있으나 중앙 처리 수단(300)을 통해 혈관을 자동으로 추출하여 정확한 최고 피크 지점을 추정하는 것이 바람직하다. 도 8은 획득된 레이저 스패클 이미지 상에서 측정 부위를 선택한 실시 예를 나타낸다.A plurality of blood vessels are present on the laser spackle image obtained as described above. In order to find blood vessels in the obtained laser spackle image, blood vessel regions are extracted from the laser spackle image as shown in the embodiment of FIG. 7 (S130). In step S140, a measurement site is determined by selecting a point where blood flow is fastest among the extracted blood vessel regions. In this case, the user may arbitrarily select a blood vessel region and a measurement site, but it is preferable to automatically extract the blood vessel through the
이와 같이 측정 부위가 결정되면 압박 수단(200)으로 손목에 가하는 압력을 변화시키면서 스패클 이미지 획득 수단(100)을 통해 레이저 광을 방출(S210)하여 실시간으로 스패클 패턴을 조사하여 레이저 스패클 이미지를 획득(S220)하게 된다.When the measurement site is determined as described above, while the pressure applied to the wrist by the compression means 200 emits the laser light through the speckle image acquisition means 100 (S210) to irradiate the speckle pattern in real time, and the laser spackle image It is obtained (S220).
그리고 중앙 처리 수단(300)은 변화 전후를 대비하기 위하여 획득된 레이저 스패클 이미지를 저장(S230)하고 레이저 스패클 이미지의 변화에 기초하여 혈류 속도를 측정(S310)하여 측정된 혈류 속도의 변화를 기록(S320)한다.In addition, the
이와 같이 획득되는 혈류 속도의 변화를 토대로 측정 대상자의 최저 혈압, 최고 혈압, 평균 혈압 등을 산출할 수 있으며, 산출된 데이터에 기초하여 맥파 파형 데이터를 산출(S330)하게 되는데, 도 9는 본 발명에 따른 맥파를 측정하는 방법으로 산출된 맥파 파형의 그래프를 나타낸다.The lowest blood pressure, the highest blood pressure, the average blood pressure, etc. of the subject to be measured may be calculated based on the change in the blood flow rate obtained as described above, and the pulse wave waveform data is calculated based on the calculated data (S330). The graph of the pulse wave waveform computed by the method of measuring the pulse wave by the following is shown.
나아가서 측정된 맥파 파형 데이터에 기초하여 맥파증대계수(AI 지수)를 산출할 수 있는데, 상기 도 9의 그래프에서 측정된 요골 동맥의 맥파에서 주파(a)와 반사파(b)의 비율로 맥파증대계수(AI 지수)를 하기 [식 1]을 통해 구할 수 있다.Furthermore, the pulse wave amplification coefficient (AI index) can be calculated based on the measured pulse wave waveform data, and the pulse wave amplification coefficient is calculated as a ratio of the frequency (a) and the reflected wave (b) in the pulse wave of the radial artery measured in the graph of FIG. 9. (AI index) can be obtained from Equation 1 below.
[식 1] [Equation 1]
이를 통해 도 10에 도시된 바와 같이 측정 대상자의 맥파증대계수(AI 지수)를 산출할 수도 있으며, 또한 획득된 레이저 스패클 이미지 상의 혈관 영역에 기초하여 혈관의 두께도 측정이 가능하다.As shown in FIG. 10, the pulse wave amplification coefficient (AI index) of the subject may be calculated, and the thickness of the blood vessel may also be measured based on the blood vessel region on the obtained laser spackle image.
이와 같이 본 발명에서는 토노메트리 방식을 이용하여 맥파를 측정하는데, 혈관의 위치를 정확하게 추정하기 난해한 점을 해결하고자 레이저 스패클 이미지를 이용하여 정확한 혈관의 중심 부위를 찾을 수 있다.As described above, in the present invention, the pulse wave is measured using the tonometry method. In order to solve the difficulty of accurately estimating the position of the blood vessel, the center portion of the blood vessel can be found using the laser spackle image.
또한 본 발명은 실시간으로 레이저 스패클 이미지를 획득하여 이를 토대로 측정 대상자의 최저 혈압, 최고 혈압, 평균 혈압, 맥파 파형 및 혈관의 두께 등의 다양한 정보를 획득할 수 있으며, 나아가서 획득된 다양한 정보로 측정 대상자의 맥파증대계수(AI 지수)를 산출할 수도 있다.In addition, the present invention can obtain a variety of information, such as the lowest blood pressure, the highest blood pressure, the average blood pressure, the pulse wave waveform and the thickness of the blood vessel of the subject to be measured based on the laser spackle image in real time, and further measured by the various information obtained The subject's pulse wave amplification coefficient (AI index) can also be calculated.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하 며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 실시예에 대한 개략적인 단면도를 나타내며,1 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a pulse wave measuring apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 측정 대상자의 손목을 고정시키는 압박 수단의 실시예를 도시하며,Figure 2 shows an embodiment of the pressing means for fixing the wrist of the measurement subject according to the present invention,
도 3은 측정 대상자의 손목이 고정된 실시예를 도시하며,3 illustrates an embodiment in which a wrist of a measurement subject is fixed;
도 4는 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 동작을 나타내는 단면도이며,4 is a cross-sectional view showing the operation of the pulse wave measuring apparatus according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 맥파를 측정하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 나타내며,5 shows a schematic flowchart of a method for measuring a pulse wave according to the present invention,
도 6은 본 발명에 의해 획득된 레이저 스패클 이미지의 실시예를 나타내며,6 shows an embodiment of a laser spackle image obtained by the present invention,
도 7은 본 발명에 의해 획득된 레이저 스패클 이미지 상에서 혈관 영역을 추출한 실시예를 나타내며,7 illustrates an embodiment in which a blood vessel region is extracted from a laser spackle image obtained by the present invention.
도 8은 본 발명에서 획득된 레이저 스패클 이미지 상에서 측정 부위를 선택한 실시예를 나타내며,8 shows an embodiment in which a measurement site is selected on a laser spackle image obtained in the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 맥파를 측정하는 방법으로 산출된 맥파 파형의 그래프를 나타내며,9 shows a graph of the pulse wave waveform calculated by the method for measuring the pulse wave according to the present invention,
도 10에 본 발명에 의해 산출된 측정 대상자의 AI 지수를 나타낸다.10 shows the AI index of the measurement subject calculated by the present invention.
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
100 : 스패클 이미지 획득 수단, 110 : 레이저 발생부,100: means for acquiring a speckle image, 110: laser generating unit,
130 : 조사부, 150 : 빔 컴바이너,130: irradiation unit, 150: beam combiner,
200 : 압박 수단, 210 : 거치대,200: pressing means, 210: holder,
230 : 압박밴드, 250 : 공압튜브,230: compression band, 250: pneumatic tube,
270 : 펌프모터, 280 : 압력계,270: pump motor, 280: pressure gauge,
300 : 중앙 처리 수단, 400 : 높이 조절 수단.300: central processing means, 400: height adjusting means.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20140912 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |