KR20160007052A

KR20160007052A - 혈압파형 자동 검출 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20160007052A
Application number: KR1020140086988A
Authority: KR
Inventors: 하종원; 박희남; 박성하; 이충근
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-20
Also published as: KR101646529B1

Abstract

본 발명은 혈압파형 검출장치와 이를 이용한 혈압파형의 검출방법에 관한 것이다. 본 발명은 신체에서 센서로 감지한 혈압파형으로부터 파형의 최고점을 검출하고 상기 혈압파형을 주기 단위로 구분한 후, 상기 혈압파형과 별도로 측정한 혈압의 정보를 이용하여 상기 혈압파형의 단위를 교정함으로써, 불규칙한 심장 박동으로 인하여 안정적이지 않은 맥박을 가지는 심방세동환자에 대하여도 강인하게 혈압파형을 검출하고 혈압 단위를 교정하는 혈압파형 검출장치를 제공하고, 또한 이를 이용한 혈압파형 검출 및 교정 방법을 제공한다.

Description

혈압파형 자동 검출 장치 및 그 방법{Apparatus and method for automatic detection of arterial blood pressure}

본 발명은 혈압파형을 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

신체의 심장은 주기적으로 박동을 하면서 심장에서부터 말초혈관에 이르기까지 몸 전체에 혈액을 보내는데, 이와 같이 혈액이 혈관을 따라 흐르는 과정에서 혈관벽에 미치는 압력을 혈압이라고 한다. 또한 심장은 박동을 하면서 수축과 이완을 반복하는데, 심장의 심실이 수축하여 혈액이 동맥으로 밀려나갈 때의 혈압을 수축기혈압이라고 하고 이때의 혈압이 가장 높으므로 최고혈압이라고도 하며, 반대로 심실이 이완할 때의 혈압은 이완기혈압이라고 하고 이때의 혈압이 가장 낮으므로 최저혈압이라고도 한다.

심장이 주기적으로 박동함에 따라, 혈압은 그 크기가 수축기혈압과 이완기혈압 사이에서 주기적으로 변화하는데, 이러한 혈압의 주기적인 변동을 맥박이라고 하고, 이를 파형으로 나타낸 것이 맥파 또는 혈압파형이라고 한다. 그리고 이러한 맥박의 변동에 따른 혈압파형은 심장의 박동력과 박동상태, 혈관의 탄력성, 혈액의 점성 등에 영향을 받으며, 동맥, 정맥, 모세혈관 등 혈관의 위치에 따라 상이한 크기와 형태를 가진다.

혈압을 측정하는 방법으로는 혈관 속에 측정장치를 삽입하여 압력계로 혈압을 측정하는 침습적인 방법과, 신체 외부에서 센서를 통해 혈류를 감지하여 혈압을 측정하는 비침습적인 방법이 존재한다. 비침습적 혈압측정 방법으로는 일반적으로 상완을 압박대로 압박하고 이완함에 따라 변화하는 혈압을 측정하는 방법이 많이 사용된다. 또한 맥박을 보다 세밀하게 측정하기 위하여 토노미터를 혈관이 지나가는 피부 위에 접촉시키고 혈관에서의 혈압의 변화에 따른 진동을 측정함으로써 비침습적 방법으로 혈압을 측정하기도 한다.

기존의 혈압 측정 장치는 수축기혈압과 이완기혈압을 측정하지만 맥박의 세밀한 파형까지는 측정하지 못하거나, 또는 비침습적으로 맥박의 세밀한 파형을 검출하더라도 파형의 혈압 단위는 측정하지 못하는 문제점이 있다. 또한 맥박의 세밀한 파형을 검출한 후 혈압 단위를 교정하는 혈압파형 측정 장치도 존재하나, 기존의 장치는 심장의 박동이 불규칙한 심방세동환자의 혈압파형에 대하여는, 심박의 주기를 신뢰성 있게 검출하여내지 못하고, 또한 불규칙한 맥박의 변화로 인해 혈압 단위를 올바르게 보정하지 못하는 문제점이 있다. 또한 기존의 장치는 손가락이나 손목 등 특정위치에서만 측정할 수 있기 때문에, 검출 대상 혈관이 변화되면 그 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 신체에서 센서로 감지한 혈압파형으로부터 파형의 최고점을 검출하고 상기 혈압파형을 주기 단위로 구분한 후, 별도로 측정한 혈압의 정보를 이용하여 상기 혈압파형의 단위를 교정함으로써, 불규칙한 심장 박동으로 인하여 안정적이지 않은 맥박을 가지는 심방세동환자에 대하여도 강인하고 정확하게 혈압파형을 검출하고 혈압 단위를 교정하는 장치를 제공하고, 또한 이를 이용한 혈압파형 검출 및 교정 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 유형에 따른 혈압파형 검출장치는, 맥파를 입력받아 상기 맥파를 저역통과필터로 필터링하여 저주파신호를 획득하는 저역통과필터부; 및 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 맥파최고점검출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 저역통과필터부는 상기 저역통과필터의 필터계수를 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 맥파최고점검출부는 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호의 최고점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 맥파최고점검출부는, 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 미분하는 미분부; 상기 미분부에서 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 영점교차점검출부; 및 상기 영점교차점검출부에서 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 지역최고점검출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 혈압파형 검출장치는 상기 맥파의 특성에 따라 적응적으로 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 필터계수조정부는 상기 맥파의 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 심박율산출부; 및 상기 평균 심박율 값에 기초하여 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수산출부를 포함하고, 상기 평균 심박율 값이 변동하는 경우 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 상기 평균 심박율에 따라 적응하여 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 심박율산출부는 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 심박율산출부는 상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 선형경향성제거부; 상기 선형경향성제거부에서 획득된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 창함수적용부; 상기 창함수적용부에서 획득된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 주파수영역변환부; 및 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 필터계수산출부는 상기 심박율산출부에서 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 차단주파수로 하는 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 혈압파형 검출장치는 상기 맥파최고점검출부에서 검출된 상기 맥파의 최고점 정보를 이용하여, 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 주기단위맥파검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 혈압파형 검출장치는 신체 혈관의 혈압을 감지하여 맥박을 측정하고, 상기 측정된 맥박신호를 증폭하고, 상기 증폭된 맥박신호의 잡음을 제거하여 상기 맥파를 획득하는 맥파측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 혈압파형 검출장치는, 신체 혈관의 혈압을 감지하여 맥박을 측정하고, 상기 맥박신호를 증폭하고, 상기 증폭된 맥박신호의 잡음을 제거하여 상기 맥파를 획득하는 맥파측정부; 상기 맥파를 입력받아 상기 맥파를 저역통과필터로 필터링하여 저주파신호를 획득하는 저역통과필터부; 상기 맥파의 특성에 따라 적응적으로 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수조정부; 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 맥파최고점검출부; 상기 맥파최고점검출부에서 검출된 상기 맥파의 최고점 정보를 이용하여, 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 주기단위맥파검출부; 신체의 특정부위의 혈압과 혈압측정시점 정보를 포함하는 혈압정보 및 상기 혈압정보와 별도로 측정된 맥파를 입력받아, 상기 혈압측정시점에 대응하는 상기 맥파의 주기를 특정하는 맥파특정부; 및 상기 특정된 주기의 맥파의 단위를 상기 혈압정보를 이용하여 교정하는 맥파단위교정부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 맥파특정부는 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 혈압정보를 분석하여, 상기 혈압측정시점에서 일정 주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 맥파특정부는 상기 맥파의 1차 미분 신호의 최고점을 중심으로 접선을 만들고, 상기 맥파의 최저점들을 이은 수평선을 만들고, 상기 접선과 상기 수평선의 교점을 상기 맥파의 각 주기의 시작점으로 결정하는 방법인 접선 교점 방법(Intersecting Tangent Method)을 이용하여 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 맥파단위교정부는 상기 맥파특정부에서 특정된 1주기의 상기 맥파의 단위를 상기 혈압을 기준으로 하여 교정하고, 상기 교정한 1주기의 상기 맥파를 기준으로 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위를 교정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 혈압파형 검출장치는 상기 혈압정보를 측정하는 혈압측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 혈압측정부는 신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정하는 센서부; 상기 센서부를 구동하는 센서구동부; 상기 센서부에서 측정된 혈압신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에서 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거하는 잡음제거필터부; 및 상기 잡음제거필터부에서 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 산출하는 혈압정보산출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 저역통과필터부는 상기 저역통과필터의 필터계수를 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 필터계수조정부는, 상기 맥파의 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 심박율산출부; 및 상기 평균 심박율 값에 기초하여 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수산출부를 포함하고, 상기 평균 심박율 값이 변동하는 경우 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 상기 평균 심박율에 따라 적응하여 조정하는 것을 특징으로 하고, 상기 맥파최고점검출부는, 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 미분하는 미분부; 상기 미분부에서 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 영점교차점검출부; 및 상기 영점교차점검출부에서 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 지역최고점검출부를 포함하고, 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호의 최고점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 심박율산출부는, 상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 선형경향성제거부; 상기 선형경향성제거부에서 획득된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 창함수적용부; 상기 창함수적용부에서 획득된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 주파수영역변환부; 및 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 필터계수산출부는, 상기 심박율산출부에서 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 차단주파수로 하는 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 혈압파형 검출방법은, 신체 혈관의 혈압을 감지하고 상기 감지된 혈압의 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 맥파를 측정하는 맥파측정 단계; 상기 측정된 맥파를 필터계수의 가변적 조절이 가능한 저역통과필터로 필터링하는 단계; 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계는 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 미분하는 단계; 상기 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 혈압파형 검출방법은 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 필터계수조정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 필터계수조정 단계는, 상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 단계; 상기 선형경향성이 제거된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 단계; 상기 일정한 길이로 한정된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 단계; 및 상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 혈압파형 검출방법은, 신체 혈관의 혈압을 감지하고 상기 감지된 혈압의 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 맥파를 측정하는 맥파측정 단계; 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 필터계수조정 단계; 상기 측정된 맥파를 상기 조정된 필터계수를 가지는 상기 저역통과필터로 필터링하는 단계; 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계; 상기 검출된 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 단계; 신체의 특정부위의 혈압과 혈압측정시점 정보를 포함하는 혈압정보를 측정하는 단계; 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 측정된 혈압정보를 분석하여, 상기 입력받은 맥파 중 상기 혈압측정시점에서 일정 주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 단계; 및 상기 특정된 1주기의 맥파의 단위를 상기 혈압을 기준으로 하여 교정하고, 상기 교정한 1주기의 맥파를 기준으로 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계는, 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 미분하는 단계; 상기 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 필터계수조정 단계는, 상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 단계; 상기 선형경향성이 제거된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 단계; 상기 일정한 길이로 한정된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 단계; 및 상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 혈압정보를 측정하는 단계는, 신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정하는 단계; 상기 측정된 혈압신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거하는 단계; 및 상기 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 혈압파형 검출 장치 및 그 방법은, 불규칙한 심장 박동으로 인하여 안정적이지 않은 맥박을 가지는 심방세동환자에 대하여도 강인하게 혈압파형을 검출하고 혈압 단위를 교정하는 효과가 있다. 또한 정상형태의 안정적인 맥박을 가지는 사람에 대하여도 역시 강인하게 혈압파형을 검출하고 혈압 단위를 교정하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압파형 검출장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터계수조정부를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부의 저역통과필터의 주파수응답 특성을 나타낸 참고도이다.
도 3b는 말초혈관의 맥파를 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부로 필터링한 전·후의 맥파의 형태를 비교하여 나타낸 참고도이다.
도 3c는 대동맥혈관의 맥파를 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부로 필터링한 전·후의 맥파의 형태를 비교하여 나타낸 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파최고점검출부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부와 맥파최고점검출부가 맥파의 최고점을 검출하는 과정을 나타내는 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압측정부를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 정상상태의 말초혈압파형을 나타내는 참고도이다.
도 7b는 여러 주기의 정상상태의 말초혈압파형들을 중첩시킨 파형을 나타내는 참고도이다.
도 7c는 심박이 불규칙한 심방세동환자의 말초혈압파형을 나타내는 참고도이다.
도 7d는 도 7c의 여러 주기의 말초혈압파형들을 단순 중첩한 파형들과, 이들 파형들을 평균을 냈을 시의 평균화된 말초혈압파형(굵은 회색 선)과, 각 주기의 수축기혈압값의 평균(청색 선)을 나타낸 참고도이다.
도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파특정부와 맥파단위교정부를 적용하였을 경우, 교정된 첫 번째 주기의 맥파(굵은 회색 선)와, 상기 첫 번째 주기의 맥파의 수축기혈압값(청색 선)을 기준으로 교정된 맥파들을 나타낸 참고도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혈압파형 검출방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압파형 검출장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따른 혈압파형 검출장치는 맥파측정부(100), 저역통과필터부(200), 필터계수조정부(300), 맥파최고점검출부(400), 주기단위맥파검출부(500), 혈압측정부(600), 맥파특정부(700), 맥파단위교정부(800)를 포함할 수 있다. 상기 실시예는 본 발명의 최적의 실시예이다. 본 발명의 또 다른 실시예는 저역통과필터부(200), 필터계수조정부(300)를 포함할 수 있고, 필요에 따라 맥파측정부(100), 맥파최고점검출부(400), 주기단위맥파검출부(500)를 더 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 또 다른 실시예는 맥파측정부(100), 저역통과필터부(200), 필터계수조정부(300), 맥파최고점검출부(400), 주기단위맥파검출부(500), 맥파특정부(700), 맥파단위교정부(800)를 포함할 수 있고, 필요에 따라 혈압 측정부(600)를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 상기 최적의 실시예에 대하여 혈압파형 검출장치의 각 부분들에 대하여 상세히 설명한다.

맥파측정부(100)는 신체 혈관의 혈압을 감지하여 맥박을 측정하고, 상기 측정된 맥박신호를 증폭하고, 상기 증폭된 맥박신호의 잡음을 제거하여 상기 증폭된 맥박신호의 변화에 따른 맥파를 획득한다. 이때 상기 맥박을 측정하는 신체 혈관은 요골동맥으로 하는 것이 바람직하고, 높은 정확성을 가지는 토노미터를 상기 요골동맥이 지나가는 손목 위 지점에 접촉하여 비침습적인 방법으로 혈압 변화를 측정할 수 있다. 그리고 상기 토노미터로 측정한 신호에서 측정과정에서 삽입된 잡음을 필터링을 통해 제거하여 요골동맥의 맥파를 획득할 수 있다. 맥파측정부(100)에서 측정된 맥파는 단위가 없는 신호이며, 후술할 맥파단위교정부(800)에 의하여 단위가 교정될 수 있다. 이와 같이 획득된 상기 맥파는 저역통과필터부(200)에 입력될 수 있다.

저역통과필터부(200)는 맥파측정부(100)로부터 상기 맥파를 입력받은 후 저역통과필터로 필터링하여 저주파신호를 획득한다. 이때 상기 저역통과필터는 필터계수를 가변적으로 조절하여 필터의 주파수응답 특성을 조절할 수 있다. 그리고 상기 필터계수는 후술할 필터계수조정부(300)에서 산출되는 필터계수의 값에 따라 적응적으로 조정할 수 있다.

필터계수조정부(300)는 상기 맥파의 특성에 따라 적응적으로 저역통과필터부(200)의 저역통과필터의 필터계수 값을 산출한다. 필터계수조정부(300)는 상기 필터계수를 상기 맥파의 특성에 따라 조정하여 상기 저역통과필터의 차단주파수를 조정함으로써, 후술할 맥파최고점검출부(400)가 상기 맥파의 특성에 따라 최적화되어 상기 맥파의 최고점을 검출할 수 있도록 한다. 필터계수조정부(300)와 저역통과필터부(200)의 구성과 동작은 이하 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 5를 통하여 보다 상세히 설명한다.

맥파최고점검출부(400)는 저역통과필터부(200)에서 획득된 저주파신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출한다. 이때 맥파최고점검출부(400)는 상기 저주파신호의 최고점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 것이 바람직하다. 이상과 같이 상기 저주파신호의 최고점을 검출함으로써, 상기 맥파의 고주파 성분을 제외한 혈압의 전체적인 흐름을 파악하여, 상기 맥파의 최고점이 발생하는 대략적인 구간을 파악할 수 있다. 그리고 위와 같이 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 최대 크기 값을 가지는 맥파의 좌표를 검출함으로써, 잡음으로 인해 지역적으로 발생할 가능성이 있는 지역최고점을 수축기혈압으로 검출하지 아니하고, 수축기혈압의 발생 지점에 해당하는 맥파의 최고점을 올바르게 검출할 수 있다. 맥파최고점검출부(400)의 구성과 동작은 이하 도 4, 도 5를 통하여 보다 상세히 설명한다.

주기단위맥파검출부(500)는 맥파최고점검출부(400)에서 검출된 상기 맥파의 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출한다. 예를들어 주기단위맥파검출부(500)는 맥파최고점검출부(400)에서 검출된 상기 맥파의 최고점을 기준으로 맥파의 한 주기를 구분하여 주기단위로 구분된 상기 맥파를 검출할 수 있다. 주기단위맥파검출부(500)에서 상기 맥파에 대하여 주기 단위로 구분되어 검출된 맥파가 획득된다.

혈압측정부(600)는 신체의 특정부위의 혈압과 해당 혈압을 측정한 시점에 관한 정보를 포함하는 혈압정보를 측정한다. 바람직하게는 혈압측정부(600)는 신체의 상완동맥의 혈압을 측정할 수 있다. 혈압측정부(600)의 구성과 동작은 이하 도 6를 통하여 보다 상세히 설명한다.

맥파특정부(700)는 혈압측정부(600)에서 측정된 혈압정보를 입력받고, 주기단위맥파검출부(500)에서 획득된 주기 단위로 구분되어 검출된 맥파를 입력받아 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 혈압이 측정된 시점에 대응하는 상기 맥파의 주기를 특정한다.

이때 맥파특정부(700)는 상기 입력받은 맥파의 각 주기별 시작점을 접선 교점 방법(Intersecting Tangent Method)을 사용하여 검출하는 것이 바람직하다. 접선 교점 방법(Intersecting Tangent Method)은 맥파의 시작점 검출을 위해 사용되는 방법으로, 이 방법은 먼저 맥파 크기의 일정비율을 문턱치로 설정하고, 그 아래 범위에서 맥파가 음의 기울기에서 양의 기울기로 바뀌는 지점을 최저점으로 검출하고, 검출된 각 최저점들이 서로 일정 시간단위 이내 존재하는 경우, 각 맥파의 1차 미분 최고점을 중심으로 접선을 만들고, 상기 검출된 각 맥파의 최저점을 이은 수평선을 만들고, 상기 접선과 상기 수평선의 교점을 맥파의 각 주기의 시작점으로 결정하는 방법이다.

그리고 맥파특정부(700)는 상기 혈압정보를 분석하여, 상기 혈압이 측정된 시점에서 일정주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 것이 바람직하고, 이때 상기 일정주기는 한 주기로 하여, 상기 혈압이 측정된 시점 이후 첫 번째로 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 것이 바람직하다.

맥파단위교정부(800)는 맥파특정부(700)에서 특정된 1주기의 맥파의 단위를, 혈압측정부(600)에서 입력받은 상기 혈압정보를 이용하여 교정한다. 이때 맥파단위교정부(800)는, 맥파특정부(700)에서 특정된 1주기의 상기 맥파의 단위를 혈압측정부(600)에서 입력받은 상기 혈압의 크기를 기준으로 하여 교정한 다음, 위와 같이 단위가 교정된 1주기의 상기 맥파를 기준으로 하여 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위들도 교정할 수 있다. 맥파특정부(700)와 맥파단위교정부(800)의 동작은 이하 도 7을 통하여 보다 상세히 설명한다.

예를 들어 혈압파형 검출장치는, 맥파측정부(600)가 상완동맥에서 혈압을 측정하여 혈압과 그 측정시점에 관한 정보를 맥파특정부(700)에 보내면, 맥파특정부(700)는 맥파측정부(100)에 의하여 요골동맥에서 측정된 이후 저역통과필터부(200), 맥파최고점검출부(400), 주기단위맥파검출부(500)를 각 거치면서 주기 단위로 구분되어 검출된 맥파를 입력받아, 상기 상완동맥의 혈압이 측정된 시점 이후로부터 첫 번째 발생한 상기 맥파의 1주기를 특정하고, 맥파단위교정부(800)는 맥파특정부(700)에서 상기 특정된 1주기의 맥파의 혈압의 크기를 상기 측정된 상완동맥의 혈압의 크기로 단위를 교정하고, 나머지 주기의 맥파의 혈압 단위는 상기 단위가 교정된 1주기의 맥파의 혈압에 따라 단위를 교정하는 방식으로 동작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터계수조정부(300)를 나타내는 블록도이다. 필터계수조정부(300)는 심박율산출부(310), 필터계수산출부(320)를 포함할 수 있다.

심박율산출부(310)는 상기 맥파의 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 이를 위하여 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출한다. 이를 위하여 심박율산출부(310)는 선형경향성제거부(311), 창함수적용부(312), 주파수영역변환부(313), 신호분석부(314)를 포함할 수 있다.

선형경향성제거부(311) 상기 맥파의 신호에서 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득한다. 이때 신호의 선형 경향성이란 신호가 고정된 오프셋 값을 가지거나 일정 구간에서 일정한 기울기를 가지고 증가하는 등의 선형성분을 가지는 것을 의미하며, 선형경향성을 제거한다는 것은 신호에 포함되어 있는 상기 오프셋 등의 선형성분을 추출하여 제거하는 것을 의미한다.

창함수적용부(312)는 선형경향성제거부(311)에서 획득된 신호에 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득한다. 이는 하기 주파수영역변환부(313)에서의 주파수영역변환을 수행하기 위한 전처리 단계이다. 상기 창함수는 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정 값을 가지는 함수로, 함수의 형태에 따라서 다양한 종류의 창함수가 존재한다. 바람직하게는 해닝창함수(Hanning Window Function)를 창함수로 할 수 있다.

주파수영역변환부(313)는 창함수적용부(312)에서 획득된 신호를 주파수영역의 신호로 변환한다. 바람직하게는 신호의 주파수영역 변환 방법으로 고속퓨리에변환(FFT, Fast Fourier Transform) 방법을 적용할 수 있다.

신호분석부(314)는 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출한다. 상기 맥파의 평균 심박율은 상기 변환된 주파수영역의 신호에서 가장 큰 크기를 가지는 신호에 해당하는 주파수 값으로 할 수 있다.

필터계수산출부(320)는 심박율산출부(310)에서 산출된 심박율 값에 기초하여 저역통과필터부(200)의 필터계수 값을 산출한다. 이때 필터계수산출부(320)는 저역통과필터부(200)의 저역통과필터의 차단주파수가 상기 심박율의 일정배수 값이 되도록 상기 필터계수 값을 산출할 수 있다. 바람직하게는 필터계수산출부(320)는 저역통과필터부(200)의 저역통과필터가 상기 산출된 심박율의 1.8배의 값을 차단주파수로 하는 FIR(Finite Impulse Response) 저역통과필터가 되도록 필터계수 값을 산출할 수 있다. 혈압파형은 말초로 진행될수록 파형에 있어서 2차 이하의 하모닉 성분이 증가하고, 심박이 변화함에 따라 혈압파형의 주파수성분이 이동하는 특성이 있다. 따라서 필터계수산출부(320)는 혈관이 존재하는 위치와 심박의 변화에 따른 혈압파형의 오차를 최소화하기 위하여, 파형에 있어서 2차 하모닉 성분의 직전 값인, 심박율의 1.8배의 값을 상기 저역통과필터의 차단주파수로 하는 것이 바람직하다. 다만 위 차단주파수의 값은 필요에 따라 수정하여 설정할 수 있다.

필터계수산출부(320)는 이상과 같이 저역통과필터부(200)의 필터계수 값을 상기 맥파의 심박율에 따라 조정하여 상기 저역통과필터의 차단주파수가 심박율의 일정배수 값이 되도록 함으로써, 맥파의 파형이 심박율에 따라 달라짐에도 불구하고, 저역통과필터부(200)가 다양한 심박율 값을 가지는 맥파를 입력받아 변곡점이 제거된 톱니파 형태의 저주파신호를 획득하도록 할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부(200)의 저역통과필터의 주파수응답 특성을 나타낸 참고도이다. 도시와 같이 저역통과필터부(200)의 저역통과필터는 상기 맥파의 심박율이 증가함에 따라 일정배수로 차단주파수 값이 증가하도록 한다.

도 3b는 말초혈관의 맥파를 저역통과필터부(200)로 필터링한 전후의 맥파의 형태를 비교하여 나타낸 참고도이고, 도 3c는 대동맥혈관의 맥파를 저역통과필터부(200)로 필터링한 전후의 맥파의 형태를 비교하여 나타낸 참고도이다. 도시와 같이 상기 맥파들은 저역통과필터부(200)로 필터링된 후 변곡점이 안정적으로 제거된 톱니파 형태의 저주파신호가 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파최고점검출부(400)를 나타내는 블록도이다. 맥파최고점검출부(400)는 미분부(410), 영점교차점검출부(420), 지역최고점검출부(430)를 포함할 수 있다.

미분부(410)는 저역통과필터부(200)에서 입력받은 저주파신호를 1차 미분한다. 미분부(410)는 이상과 같이 상기 저주파신호를 미분함으로써 상기 맥파의 최고점 즉 수축기혈압에 해당하는 지점의 대략적인 위치를 검출할 수 있다.

영점교차점검출부(420)는 미분부(410)에서 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출한다. 이때 상기 미분된 신호가 양의 값에서 음의 값으로 변화하면서 그 크기가 0이 되는 영점교차점의 위치가 상기 저주파신호의 최고점이다.

지역최고점검출부(430)는 영점교차점검출부(420)에서 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출한다. 지역최고점검출부(430)는 상기 영점교차점이 발생한 시점을 기준으로 일정 시간구간 내의 상기 맥파의 크기 정보들을 상호 비교하여, 가장 큰 값을 가지는 지점을 상기 맥파의 최고점으로 결정한다. 바람직하게는 상기 영점교차점 발생 시점에서 100ms 이전까지의 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출할 수 있다. 여기서 100ms 검색영역은 저역통과필터부(200)를 통해 신호가 필터링됨에 따라 군지연(group delay)되는 효과를 고려하기 위해 설정된 것이며, 필요에 따라 검색영역의 길이는 변화될 수 있다.

맥파최고점검출부(400)는 상기 맥파의 최저점을 검출하는 장치로도 동작할 수 있는데, 동일한 원리로 영점교차점검출부(420)에서 미분된 신호가 음의 값에서 양의 값으로 변화하면서 그 크기가 0에 이르는 영점교차점의 위치를 검출하여 상기 저주파신호의 최저점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최저점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최저점을 검출함으로써, 상기 맥파의 이완기혈압에 해당하는 최저점을 검출할 수 있다. 그리고 본 발명에서 검출하는 맥파의 최고점 대신 이상와 같이 검출되는 최저점을 이용하여서도 동일한 원리로 혈압파형을 검출할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저역통과필터부(200)와 맥파최고점검출부(400)가 상기 맥파의 최고점을 검출하는 과정을 나타내는 참고도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압측정부(600)를 나타내는 블록도이다. 혈압측정부(600)는 센서부(610), 증폭부(620), 잡음제거필터부(630), 혈압정보산출부(640), 센서구동부(650)를 포함할 수 있다.

센서부(610)는 신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정한다. 바람직하게는 상완을 압박대로 압박하고 이완하면서 상완동맥의 혈압을 측정할 수 있다.

증폭부(620)는 상기 측정된 혈압신호를 증폭한다.

잡음제거필터부(630)는 상기 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거한다.

혈압정보산출부(640)는 상기 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 산출한다.

센서구동부(650)는 센서부(610)에 구비된 압박대의 공기압을 조정하는 것을 포함하여 센서부(610)를 구동한다.

이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압파형 검출장치에 의하면, 다양한 맥파의 상태에 따라 적응적으로 주파수응답 특성이 변동하는 저역통과필터를 설계하고, 이를 이용하여 변곡점이 제거된 저주파신호를 획득하고, 상기 저주파신호의 최고점 정보를 이용하여 일정 시간구간 내에서 맥파의 최고점을 검출함으로써, 불규칙한 심박특성을 가지는 심방세동환자의 맥파에 대하여도 강인하게 맥파의 최고점을 검출하고 주기 단위로 구분된 맥파를 검출할 수 있다.

또한 이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압파형 검출장치에 의하면, 상완동맥 혈압의 측정 시점 이후 가장 가깝게 발생한 첫 번째 주기의 맥파를 상기 측정된 혈압으로 단위를 교정하고, 그 이후 주기의 맥파들도 첫 번째 주기의 맥파를 기준으로 단위를 교정하는 것이기에, 상기 혈압의 측정 시점 이후 심박이 불규칙하게 변화하는 경우에도 맥파가 올바른 단위 값을 가지도록 교정할 수 있다. 기존의 혈압파형 검출장치는 일정시간 동안 상기 맥파의 파형을 중첩시켜 평균화된 파형을 도출한 후, 상기 평균화된 맥파의 파형에 상기 측정된 혈압을 대입시켜 단위를 교정하였지만, 불규칙한 맥박의 형태와 크기를 가지는 심방세동 환자의 경우는 상기 기존의 혈압파형 검출장치가 가정하고 있는 정상상태의 평균화된 혈압파형이 나타나기 어려우므로, 상기 기존의 혈압파형 검출장치에 의하여는 올바르게 혈압의 단위가 교정될 수 없는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 혈압파형 검출장치는 측정된 혈압에 가장 가깝게 발생한 첫 번째 주기의 맥파를 기준으로 맥파의 혈압 단위를 교정함으로써, 불규칙한 맥박의 경우에도 강인하게 혈압 단위를 교정할 수 있다. 기존의 장치와 비교하였을 때 본 발명에 의한 혈압파형 검출장치의 개선 효과는 이하 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e의 참고도들에 의하여 확인할 수 있다.

도 7a는 정상상태의 말초혈압파형을 나타내는 참고도이다.

도 7b는 여러 주기의 정상상태의 말초혈압파형들을 중첩시킨 파형을 나타내는 참고도이다.

도 7c는 심박이 불규칙한 심방세동환자의 말초혈압파형을 나타내는 참고도이다.

도 7d는 도 8c의 여러 주기의 말초혈압파형들을 단순 중첩한 파형들과, 이들 파형들을 평균을 냈을 시의 평균화된 말초혈압파형(굵은 회색 선)과, 각 주기의 수축기혈압값의 평균(청색 선)을 나타낸 참고도이다.

도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파특정부(700)와 맥파단위교정부(800)를 적용하였을 경우, 교정된 첫 번째 주기의 맥파(굵은 회색 선)와, 상기 첫 번째 주기의 맥파의 수축기혈압값(청색 선)을 기준으로 교정된 이후의 맥파들을 나타낸 참고도이다.

심상세동환자의 혈압파형을 기존의 장치를 이용하여 검출할 경우 도 7d의 도시와 같이 올바르게 시작점이 검출되지 않고 단위가 교정되지 않으나, 본 발명에 따른 혈압파형 검출장치를 이용하여 검출할 경우 도 7e의 도시와 같이 올바르게 시작점이 검출되고 단위가 교정됨을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혈압파형 검출방법의 흐름도이다. 도 8의 각 단계는 본 발명의 제1실시예에 따른 혈압파형 검출장치가 동작하는 과정이기도 하다. 따라서 혈압파형 검출장치에 관한 상기 도 1 내지 도 7를 설명하는 과정에서 상술한 내용과 중복되는 부분은 간략히 설명한다.

S1 단계에서는 신체 혈관의 혈압을 감지하고 상기 감지된 혈압의 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 맥파를 측정한다. 이때 높은 정밀도를 가지는 토노미터를 이용하여 손목 위 요골동맥의 맥파를 측정하는 것이 바람직하다.

S2 단계에서는 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 하기 S3 단계에서의 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 심박율의 일정배수 값을 가지도록 필터계수를 적응적으로 조정한다. 이때 S2 단계에서는, 상기 맥파의 신호에서 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하고, 상기 선형 경향성이 제거된 신호에 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하고, 상기 일정한 길이로 한정된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하고, 상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하고, 상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정할 수 있다. 이때 상기 창함수는 해닝창함수(Hanning Window Fuction)로 하는 것이 바람직하고, 상기 차단주파수는 상기 측정된 심박율의 1.8배의 값으로 하는 것이 바람직하다.

S3 단계에서는 상기 측정된 맥파를 필터계수의 상기 S2 단계에서 조정된 필터계수 값을 가지는 저역통과필터로 필터링한다.

S4 단계에서는 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출한다. 이때 S4 단계에서는, 상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 미분하고, 상기 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하고, 상기 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출할 수 있다. 이때 상기 맥파의 최고점을 찾는 일정 시간구간은 영점교차점으로부터 100ms 이내로 하는 것이 바람직하다.

S5 단계에서는 상기 검출된 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출한다. S5 단계에서 상기 맥파에 대하여 주기 단위로 구분되어 검출된 맥파가 획득된다.

S6 단계에서는 신체의 특정부위의 혈압과 혈압측정시점 정보를 포함하는 혈압정보를 측정한다. 이때 S6 단계에서는, 신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정하고, 상기 측정된 혈압신호를 증폭하고, 상기 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거하고, 상기 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 측정할 수 있다. 이때 상기 혈압정보를 측정할 신체의 특정부위는 상완으로 하는 것이 바람직하다.

S7 단계에서는 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 측정된 혈압정보를 분석하여, 상기 맥파 중 상기 혈압측정시점에서 일정 주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정한다.

S8 단계에서는 상기 특정된 1주기의 맥파의 단위를, 상기 혈압을 기준으로 하여 교정하고, 상기 교정한 1주기의 맥파를 기준으로 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위를 교정한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 맥파측정부
200 : 저역통과필터부
300 : 필터계수조정부
310 : 심박율산출부
311 : 선형경향성제거부
312 : 창함수적용부
313 : 주파수영역변환부
314 : 신호분석부
320 : 필터계수산출부
400 : 맥파최고점검출부
410 : 미분부
420 : 영점교차점검출부
430 : 지역최고점검출부
500 : 주기단위맥파검출부
600 : 혈압측정부
610 : 센서부
620 : 증폭부
630 : 잡음제거필터부
640 : 혈압정보산출부
650 : 센서구동부
700 : 맥파특정부
800 : 맥파단위교정부

Claims

혈압파형 검출장치에 있어서,
맥파를 입력받아 상기 맥파를 저역통과필터로 필터링하여 저주파신호를 획득하는 저역통과필터부; 및
상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 맥파최고점검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 1항에 있어서,
상기 저역통과필터부는 상기 저역통과필터의 필터계수를 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 1항에 있어서,
상기 맥파최고점검출부는 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호의 최고점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 3항에 있어서, 상기 맥파최고점검출부는,
상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 미분하는 미분부;
상기 미분부에서 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 영점교차점검출부; 및
상기 영점교차점검출부에서 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 지역최고점검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 1항에 있어서,
상기 맥파의 특성에 따라 적응적으로 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 5항에 있어서, 상기 필터계수조정부는,
상기 맥파의 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 심박율산출부; 및
상기 평균 심박율 값에 기초하여 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수산출부를 포함하고,
상기 평균 심박율 값이 변동하는 경우 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 상기 평균 심박율에 따라 적응하여 조정하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 6항에 있어서,
상기 심박율산출부는 상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 7항에 있어서, 상기 심박율산출부는,
상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 선형경향성제거부;
상기 선형경향성제거부에서 획득된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 창함수적용부;
상기 창함수적용부에서 획득된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 주파수영역변환부; 및
상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 6항에 있어서, 상기 필터계수산출부는 상기 심박율산출부에서 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 차단주파수로 하는 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 1항에 있어서,
상기 맥파최고점검출부에서 검출된 상기 맥파의 최고점 정보를 이용하여, 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 주기단위맥파검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 1항에 있어서,
신체 혈관의 혈압을 감지하여 맥박을 측정하고, 상기 맥박신호를 증폭하고, 상기 증폭된 맥박신호의 잡음을 제거하여 상기 맥파를 획득하는 맥파측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
혈압파형 검출장치에 있어서,
신체 혈관의 혈압을 감지하여 맥박을 측정하고, 상기 맥박신호를 증폭하고, 상기 증폭된 맥박신호의 잡음을 제거하여 상기 맥파를 획득하는 맥파측정부;
상기 맥파를 입력받아 상기 맥파를 저역통과필터로 필터링하여 저주파신호를 획득하는 저역통과필터부;
상기 맥파의 특성에 따라 적응적으로 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수조정부;
상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 맥파최고점검출부;
상기 맥파최고점검출부에서 검출된 상기 맥파의 최고점 정보를 이용하여, 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 주기단위맥파검출부;
신체의 특정부위의 혈압과 혈압측정시점 정보를 포함하는 혈압정보 및 상기 혈압정보와 별도로 측정된 맥파를 입력받아, 상기 혈압측정시점에 대응하는 상기 맥파의 주기를 특정하는 맥파특정부; 및
상기 특정된 주기의 맥파의 단위를, 상기 혈압정보를 이용하여 교정하는 맥파단위교정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 12항에 있어서,
상기 맥파특정부는 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 혈압정보를 분석하여, 상기 혈압측정시점에서 일정 주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 13항에 있어서,
상기 맥파특정부는 상기 맥파의 1차 미분 신호의 최고점을 중심으로 접선을 만들고, 상기 맥파의 최저점들을 이은 수평선을 만들고, 상기 접선과 상기 수평선의 교점을 상기 맥파의 각 주기의 시작점으로 결정하는 방법인 접선 교점 방법(Intersecting Tangent Method)을 이용하여 상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 12항에 있어서,
상기 맥파단위교정부는 상기 맥파특정부에서 특정된 1주기의 상기 맥파의 단위를 상기 혈압을 기준으로 하여 교정하고, 상기 교정한 1주기의 상기 맥파를 기준으로 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위를 교정하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 12항에 있어서,
상기 혈압정보를 측정하는 혈압측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 16항에 있어서, 상기 혈압측정부는,
신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정하는 센서부;
상기 센서부를 구동하는 센서구동부;
상기 센서부에서 측정된 혈압신호를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부에서 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거하는 잡음제거필터부; 및
상기 잡음제거필터부에서 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 산출하는 혈압정보산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 12항에 있어서,
상기 저역통과필터부는 상기 저역통과필터의 필터계수를 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고,
상기 필터계수조정부는,
상기 맥파의 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하는 심박율산출부; 및
상기 평균 심박율 값에 기초하여 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 필터계수산출부를 포함하고, 상기 평균 심박율 값이 변동하는 경우 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 상기 평균 심박율에 따라 적응하여 조정하는 것을 특징으로 하고,
상기 맥파최고점검출부는,
상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호를 미분하는 미분부;
상기 미분부에서 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 영점교차점검출부; 및
상기 영점교차점검출부에서 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 지역최고점검출부를 포함하고, 상기 저역통과필터부에서 획득된 저주파신호의 최고점을 검출하고, 상기 검출된 저주파신호의 최고점으로부터 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
제 18항에 있어서,
상기 심박율산출부는,
상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 선형경향성제거부;
상기 선형경향성제거부에서 획득된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 창함수적용부;
상기 창함수적용부에서 획득된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 주파수영역변환부; 및
상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 필터계수산출부는, 상기 심박율산출부에서 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 차단주파수로 하는 상기 저역통과필터의 필터계수 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출장치.
혈압파형 검출방법에 있어서,
신체 혈관의 혈압을 감지하고 상기 감지된 혈압의 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 맥파를 측정하는 맥파측정 단계;
상기 측정된 맥파를 필터계수의 가변적 조절이 가능한 저역통과필터로 필터링하는 단계;
상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
제 20항에 있어서, 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계는,
상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 미분하는 단계;
상기 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
제 20항에 있어서,
상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 필터계수조정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
제 22항에 있어서, 상기 필터계수조정 단계는,
상기 맥파의 신호에서 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 단계;
상기 선형경향성이 제거된 신호에 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 단계;
상기 일정한 길이로 한정된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 단계;
상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 단계; 및
상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
혈압파형 검출방법에 있어서,
신체 혈관의 혈압을 감지하고 상기 감지된 혈압의 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 맥파를 측정하는 맥파측정 단계;
상기 맥파의 주파수영역 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 평균 심박율을 산출하고, 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 필터계수조정 단계;
상기 측정된 맥파를 상기 조정된 필터계수를 가지는 상기 저역통과필터로 필터링하는 단계;
상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 이용하여 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계;
상기 검출된 최고점 정보를 이용하여 주기 단위로 구분된 상기 맥파를 검출하는 단계;
신체의 특정부위의 혈압과 혈압측정시점 정보를 포함하는 혈압정보를 측정하는 단계;
신체의 맥파를 입력받는 단계;
상기 맥파의 각 주기별 시작점을 검출하고, 상기 맥파 중 상기 혈압측정시점에서 일정 주기 이후에 발생한 1주기의 상기 맥파를 특정하는 단계; 및
상기 특정된 1주기의 맥파의 단위를, 상기 혈압을 기준으로 하여 교정하고, 상기 교정한 1주기의 맥파를 기준으로 나머지 주기들의 상기 맥파의 단위를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
제 24항에 있어서,
상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계는,
상기 저역통과필터로 필터링된 신호를 미분하는 단계;
상기 미분된 신호의 영점교차점의 위치를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 영점교차점을 기준으로 일정 시간구간 내에서 상기 맥파의 최고점을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 필터계수조정 단계는,
상기 맥파의 신호에서 일정한 기울기를 가지는 선형 성분인 선형 경향성(Linear Trend)을 제거한 신호를 획득하는 단계;
상기 선형경향성이 제거된 신호에 유한한 길이의 일정 구간 내에서만 특정한 값을 가지는 함수인 창함수(Window Function)를 적용하여 일정한 길이로 한정된 신호를 획득하는 단계;
상기 일정한 길이로 한정된 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 단계;
상기 변환된 주파수영역의 신호를 분석하여 일정 시간 동안의 상기 맥파의 평균 심박율을 산출하는 단계; 및
상기 저역통과필터의 차단주파수가 상기 산출된 평균 심박율의 일정배수 값을 가지도록 상기 저역통과필터의 필터계수를 적응적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.
제 24항에 있어서, 상기 혈압정보를 측정하는 단계는,
신체의 특정부위를 압박하고 이완하면서 혈압을 측정하는 단계;
상기 측정된 혈압신호를 증폭하는 단계;
상기 증폭된 혈압신호의 잡음을 필터링을 통해 제거하는 단계; 및
상기 잡음이 제거된 혈압신호를 분석하여 상기 혈압과 상기 혈압측정시점 정보를 포함하는 상기 혈압정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈압파형 검출방법.