KR20190113543A - 비침습적 혈압 측정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
동맥에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 혈압을 추정하는 방법은 제1 센서로부터 감지된 신호를 수신하는 단계; 프로세서에서 상기 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 단계; 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하는 단계; 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하는 단계; 기준 박동 특성을 판별하는 단계; 상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계; 상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하는 단계; 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압으로 판별하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 의료 모니터링 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 비침습적 혈압 측정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
장기적인 고혈압은 심장병, 심부전, 심장마비, 뇌졸증, 신장쇠약 및 수명 단축의 주요 위험 요소이다. 흔히, 간헐적이거나 부정확한 혈압(BP; blood pressure) 측정으로 인해 개인들은 문제가 있다는 것을 알지 못한다. 종래의 혈압 측정 장치는 암 커프(arm cuff)를 이용하는 팔 측정에 의존한다. 암 커프를 이용하여 혈압을 측정하는 청진법(auscultatory method) 및 진동법(oscillometric method)이 가장 일반적으로 사용되는 방법들이다. 암 커프는 부피가 크고 사용자에게 불편할 수 있으며, 이러한 종래의 방법들을 이용하여 일반적으로 일일 측정 횟수가 제한된다.
웨어러블(wearable) 기기 사용자는 자신의 심혈관 및 정신 건강 상태에 대한 피드백을 얻을 수 있어 삶의 질을 극대화하기 위해 단기적으로 더 나은 의사결정을 할 수 있다.
본 발명은 상술된 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은 부피가 작고 사용자가 편리하기 이용할 수 있는 혈압 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
하나의 실시 예에 있어서, 사용자의 신체에서의 동맥에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 사용자의 혈압을 추정하는 방법은 상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 제1 센서로부터 감지된 신호를 수신하는 단계; 프로세서에서 상기 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 단계; 상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하는 단계; 상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하는 단계; 기준 박동 특성을 판별하는 단계; 상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계; 상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하는 단계; 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압으로 판별하는 단계; 및 상기 확장기 혈압을 출력으로 제공하는 단계를 포함한다.
다른 실시 예에 있어서, 사용자의 신체의 동맥에 적용된 혈류 폐색 시스템을 사용하여 상기 사용자의 혈압을 추정하는 혈압 측정 장치는 동맥으로 압력을 인가하여 상기 동맥에서의 혈류를 폐색하고 상기 압력을 해제하도록 구성된 압력 인가 요소; 맥동 신호를 감지하도록 구성된 제1 센서; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 압력 인가 요소에 의해 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 상기 제1 센서로부터 감지된 신호를 수신하고; 상기 감지된 신호를 처리하여 상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하고; 상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하고; 상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 압력 인가 요소에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하고; 기준 박동 특성을 판별하고; 상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하고; 상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하고; 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압으로 판별하고; 및 상기 확장기 혈압을 출력으로 제공하도록 구성된다.
다른 실시 예에 있어서, 사용자의 손가락에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 사용자의 혈압을 추정하는 방법은 상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 손가락에서의 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에서 구현되는 제1 센서로부터 상기 손가락으로부터 감지된 신호를 수신하는 단계; 프로세서에서 상기 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 단계; 상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하는 단계; 상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하는 단계; 기준 박동 특성을 판별하는 단계; 상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계; 상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하는 단계; 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 손가락 확장기 혈압으로 판별하는 단계; 및 상기 손가락 확장기 혈압을 출력으로 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 혈압 측정 방법 및 장치는 대상 동맥의 확장기 혈압 및 수축기 혈압을 정확하게 판별할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 혈압 측정 방법 및 장치는 손가락 혈압을 측정하여 사용자 신체에서의 임의의 동맥의 혈압 값을 추정할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 혈압 측정 장치를 보여준다.
도 2a 내지 도 2c는 압축 손가락 커프를 이용하는 혈압 측정 장치의 다른 예시를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다.
도 5는 몇몇 실시 예들에 따른 본 발명의 혈압 측정 방법의 동작을 설명하는 손가락 커프에 의해 인가된 압력의 함수로서 맥동 신호 파형을 보여준다.
도 6a 내지 도 6b는 몇몇 예시에 있어서 난류 및 층류의 혈류 특성들을 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 보여주는 순서도이다.
도 8은 몇몇 실시 예들에 따른 흐름 복귀 감지 방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 몇몇 실시 예들에 따른 형상 복귀를 판별하기 위한 방법을 보여주는 블록도이다.
도 10은 몇몇 예시에 있어서 예시적인 펄스 파형을 보여준다.
도 11a 내지 11c는 몇몇 예시에 있어서 형상 복귀 동작을 보여준다.
도 12는 몇몇 실시 예들에 따른 손가락 확장기 혈압을 변환하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 2a 내지 도 2c는 압축 손가락 커프를 이용하는 혈압 측정 장치의 다른 예시를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다.
도 5는 몇몇 실시 예들에 따른 본 발명의 혈압 측정 방법의 동작을 설명하는 손가락 커프에 의해 인가된 압력의 함수로서 맥동 신호 파형을 보여준다.
도 6a 내지 도 6b는 몇몇 예시에 있어서 난류 및 층류의 혈류 특성들을 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 보여주는 순서도이다.
도 8은 몇몇 실시 예들에 따른 흐름 복귀 감지 방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 몇몇 실시 예들에 따른 형상 복귀를 판별하기 위한 방법을 보여주는 블록도이다.
도 10은 몇몇 예시에 있어서 예시적인 펄스 파형을 보여준다.
도 11a 내지 11c는 몇몇 예시에 있어서 형상 복귀 동작을 보여준다.
도 12는 몇몇 실시 예들에 따른 손가락 확장기 혈압을 변환하는 방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 물질의 구성, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 장착되는 컴퓨터 프로그램 제품, 및/또는, 하드웨어 프로세서 또는 프로세서에 연결된 메모리에 저장되거나 메모리에 의해 제공되는 명령어들을 실행하도록 구성된 프로세서 장치와 같은 프로세서를 포함하는 다양한 방법에 의해 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 이러한 구현들 또는 본 발명이 이루어질 수 있는 임의의 다른 형식은 기법으로서 지칭될 수 있다. 일반적으로, 개시된 프로세스의 단계들의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다. 달리 명시되지 않으면, 작업을 수행하도록 구성된 프로세서 또는 메모리와 같은 구성 요소는 주어진 시간에 작업을 수행하도록 임시로 구성된 일반적인 구성 요소 또는 작업을 수행하도록 제작된 특정 구성 요소로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '프로세서' 용어는 하나 이상의 장치, 회로 및/또는 컴퓨터 프로그램 명령어와 같은 데이터를 처리하도록 구성된 프로세싱 코어를 지칭한다.
본 발명의 하나 이상의 실시 예들의 상세한 설명은 아래의 본 발명의 원리를 보여주는 첨부되는 도면들과 함께 제공된다. 본 발명은 이러한 실시 예들과 관련되어 설명되지만, 본 발명이 임의의 실시 예로 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 오직 청구항들에 의해 제한되고 본 발명은 수많은 대안들, 변경들 및 균등한 것들을 포함한다. 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 구체적인 세부 내용들이 아래의 설명에 개시된다. 이러한 세부 내용들은 예시의 목적으로 제공되고 본 발명은 이러한 구체적인 세부 내용의 일부 또는 전부 없이 청구항들에 따라 실행될 수 있다. 명확성을 위해, 본 발명이 불필요하게 이해하기 어렵게 되지 않도록 본 발명에 연관된 기술 분야에서 알려진 기술적 자료는 상세하게 설명되지 않는다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 사용자의 혈압 측정을 위한 방법은 형상 복귀 분석(return to shape analysis)을 이용하여 확장기(diastolic) 혈압을 결정한다. 특히, 동맥 폐색(occlusion) 후에, 이 방법은 인가된 압력이 감소됨에 따라 획득된 감지 맥동(pulsatile) 신호로부터 박동(beat) 및 박동과 연관된 데이터를 감지하고 저장한다. 이 방법은 저장된 박동의 박동 특성을 기준 박동 특성과 비교하고 하나 이상의 선택된 박동 특성이 변경되는 시점의 인가된 압력을 판별하여 확장기 혈압의 시작을 판별한다. 박동 특성이 변경되는 시점에 인가된 압력은 확장기 혈압으로 간주된다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 사용자의 상완(upper arm)에서의 상완 동맥에서 동맥 폐색이 발생하고 이 방법은 압력 인가 부위 아래 지점에서 사용자의 팔에서의 맥동 신호를 감지한다. 예를 들어, 이 방법은 사용자의 손목 또는 손가락에서 맥동 신호를 감지한다. 이 방법은 형상 복귀 분석을 이용하여 팔의 확장기 혈압의 시작을 판별한다.
다른 실시 예들에 있어서, 사용자의 손가락 동맥에서 동맥 폐색이 발생하고 이 방법은 사용자의 손가락에서 맥동 신호를 감지한다. 이 방법은 형상 복귀 분석을 이용하여 손가락 확장기 혈압의 시작을 판별한다. 손가락 확장기 혈압을 사용자의, 상완 동맥과 같은, 대상 동맥에 대한 확장기 혈압 값으로 변환하기 위해 변환 함수가 적용된다. 예를 들어, 손가락 확장기 혈압 측정을 팔의 확장기 혈압 값으로 변환하기 위해 변환 함수가 적용될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 이 방법은 흐름 복귀 분석(return to flow analysis)에 기초하여 손가락 수축기 혈압을 더 판별한다. 특히, 이 방법은 수축기 혈압의 시작을 나타내기 위해 동맥 폐색 후 첫 번째 박동을 감지한다. 상완 동맥에서 동맥 폐색이 발생하는 경우, 이 방법은 흐름 복귀 분석을 이용하여 팔의 수축기 혈압의 시작을 판별한다. 손가락 동맥에서 동맥 폐색이 발생하는 경우, 이 방법은 흐름 복귀 분석을 이용하여 손가락 수축기 혈압의 시작을 감지한다. 손가락 수축기 혈압을 사용자의, 상완 동맥과 같은, 대상 동맥에 대한 수축기 혈압 값으로 변환하기 위해 변환 함수가 손가락 수축기 혈압에 적용된다. 예를 들어, 손가락 수축기 혈압 측정을 팔의 수축기 혈압 값으로 변환하기 위해 변환 함수가 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치는 사용자의 팔의 적용 지점으로 제어된 압력을 인가하기 위한 압력 인가 요소, 맥동 신호를 감지하기 위한 맥동 신호 센서, 및 압력 팽창 및 수축을 제어하고 감지된 신호를 수신하고 처리하기 위한 컨트롤러/프로세서를 포함한다. 압력 인가 요소는 대상 동맥으로의 혈류를 폐색(occlude)하기 위해 제어된 압력을 인가하고 컨트롤러/프로세서의 제어 하에 특정 비율로 압력을 해제한다. 맥동 신호 센서는 폐색 및 압력 해제 후의 결과로서 맥동 신호를 감지한다. 프로세서는 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 구현하여 감지된 맥동 신호의 감지된 박동으로부터 수축기 혈압, 또는 확장기 혈압, 또는 두 가지 모두를 판별한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 방법은 흐름 복귀 분석에 기초하여 수축기 혈압을 판별하고 형상 복귀 분석에 기초하여 확장기 혈압을 판별한다.
하나의 실시 예에 있어서, 혈압 측정 장치는 압력 인가 요소로서 팔 커프를 포함하고 맥동 신호 센서는 팔 커프 아래의 손목 또는 손가락에서 맥동 신호를 감지하도록 구성된다. 다른 실시 예에 있어서, 혈압 측정 장치는 손가락 커프를 포함한다. 맥동 신호 센서 및 컨트롤러/프로세서는 손가락 커프에 집적된다.
본 발명의 혈압 측정 방법 및 장치는 종래의 혈압 측정 방법과 비교하여 더 편리한 측정 기법을 제공함으로써 사용자 경험을 향상시킨다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 손가락 커프는 웨어러블 기기(예를 들어, 손목 밴드 또는 전화 케이스에 부착되거나, 다른 통합 솔루션들)에 집적될 수 있으므로, 사용자가 자주 및 더 신중하게 스스로 혈압을 측정할 수 있다. 혈압 측정은 웨어러블 기기에 전자적으로 저장될 수 있고 의사에게 전달될 수 있어(예를 들어, 전화 애플리케이션을 통해), 사용자가 혈압을 더 잘 추적할 수 있고, 사용자는 사용자의 상태를 건강 관리자와 공유할 수 있다. 혈압은 사람들이 그들의 건강 상태를 이해할 수 있는 주요한 생리학적 파라미터이다. 웨어러블 기기로 혈압 측정 기능을 제공함으로써, 빈번하고 쉬운 혈압 포인트 추정 및 추적, 및 첨단 기능들이 구현될 수 있다. 이는 사용자의 행동이나 치료를 조절하기 위한 단기적이고 실행 가능한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 본 발명의 혈압 측정 장치는 손가락 커프에 집적된 센서들을 가지는 소형 장치로 만들어질 수 있다. 측정은 신체에 부착되는 여러 부분들을 요구하지 않는다. 혈압 측정 장치는 휴대용 독립 장치로 만들어질 수 있거나 웨어러블 기기에 집적될 수 있다. 혈압 측정 장치는 저렴할 수 있고 사용자에 의해 쉽게 작동된다. 즉, 혈압 측정 장치의 동작은 이전의 임상적 지식을 요구하지 않는다. 혈압 측정 장치는 전력을 적게 소모하여 동작하도록 구성될 수 있다. 마지막으로, 혈압 측정 장치는 맥박 신호에 민감한 다양한 센서를 사용하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 혈압 측정 장치는, 증가된 일일 측정 횟수 또는 증가된 모니터링 일수와 같이, 혈압 모니터링의 빈도를 높일 수 있다.
특히, 본 발명의 혈압 측정 방법은 기준 박동 특성과 비교한 감지된 박동의 특성 또는 특징의 분석에 기초하여 확장기 혈압을 판별하기 위해 새로운 형상 복귀 분석을 구현한다. 본 발명의 혈압 측정 방법은 확장기 혈압을 정확하게 판별할 수 있다. 혈압 측정 방법이 손가락 확장기 혈압을 판별하는 경우, 판별된 손가락 확장기 혈압은 사용자에게 임상 관련 혈압 값을 제공하는 변환 함수를 사용하여 대상 동맥의 확장기 혈압과 상관관계를 가질 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 혈압 측정 장치를 보여준다. 특히, 도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 혈압 측정 방법을 구현하는데 사용할 수 있는 혈압 측정 장치의 다른 구성들을 보여준다. 본 명세서에서 설명된 혈압 측정 장치는 비침습적 측정 및 수축기 및 확장기 혈압의 추적을 가능하게 한다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 실시 예들은 오직 예시일 뿐이고 이에 제한되는 것은 아니다. 통상의 기술자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 본 명세서에 설명된 혈압 측정 장치로 이루어질 수 있음을 인정할 것이다. 특히, 도 1a 내지 도 1c는 손가락 동맥에 압력을 인가하기 위한 혈압 측정 장치를 보여준다. 다른 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치는 팔 커프 아래의 손가락 또는 손목에서 맥동을 측정하기 위한 맥동 신호 센서를 포함할 수 있다.
먼저 도 1a를 참조하면, 제1 실시 예에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 압력 인가 요소(12), 맥동 신호 센서(14) 및 컨트롤러/프로세서(18)를 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 압력 인가 요소(12)에 의해 인가되는 압력을 측정하기 위한 압력 센서(16)를 더 포함할 수 있다. 압력 인가 요소(12)는 사용자의 손가락을 수용하도록 구성된다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 독립 장치로 구성된다. 즉, 혈압 측정 장치(10)는 외부의 장치에 부착되거나 연결되지 않고 동작할 수 있다. 독립 구성에 있어서, 컨트롤러/프로세서(18)는 압력 인가 요소(12)가 팽창하고 수축하도록 혈압 측정 장치(10)를 작동시키고 맥동 신호 센서(14)가 감지된 신호들을 모으고 저장하도록 제어한다. 컨트롤러/프로세서(18)는 감지된 신호에 기초하여 혈압 측정 값들을 제공하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 컨트롤러/프로세서(18)는 감지된 혈압 값 및/또는 감지된 신호 데이터가 다른 장치와 무선으로 통신되도록 하는 무선 통신 인터페이스를 포함한다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 장치(10)를 켜거나 끄기 위한 버튼(20) 및 혈압 측정 방법의 시작을 위한 버튼(22)과 같은 사용자 인터페이스 버튼을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스 버튼은 선택 사항이고 다른 구성에서 생략될 수 있거나 혈압 측정 장치에서 생략될 수 있다.
다른 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 모바일 기기 또는 웨어러블 기기와 같은 전자 장치에 대한 추가 장치로 구성된다. 이 경우, 혈압 측정 장치(10)는 데이터를 전달하거나 및/또는 제어 신호를 수신하는 사용자-웨어러블 기기와 같은 외부 전자 장치에 연결되기 위한 데이터 버스(24)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(10)는 압력 인가를 위한 공기를 공급하는 튜브(26)를 더 포함할 수 있다. 데이터 버스(24) 및 튜브(26)는 선행 사항이고 본 발명의 다른 실시 예들에서 생략될 수 있다.
압력 인가 요소(12)는 동맥에 압력을 직접 인가하여 천천히 인가된 압력을 해제 함으로써 손가락의 동맥에서 혈류를 폐색시키도록 동작한다. 하나의 예시에 있어서, 압력 인가 요소(12)는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락에 위치되도록 배치되는 손가락 커프일 수 있다. 맥동 신호 센서(14)는 손가락과 같은 압력 인가 부위로부터 맥동 신호를 감지하기 위해 압력 인가 요소(12) 내에 배치된다. 프로세서(18)는 맥동 신호 센서(14)로부터 센서 신호를 수신하고 처리하여 혈압 측정 값을 생성한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 컨트롤러/프로세서(18)는 혈압 측정 장치의 부분일 수 있고 또는 프로세싱 기능은 부착되거나 연결된 전자 장치 상의 프로세서를 이용하여 수행될 수 있다. 몇몇 경우, 혈압 측정 장치(10) 상의 컨트롤러/프로세서(18)는 대상으로부터 맥동 신호를 수신하고 맥동 신호의 전처리를 수행한다. 전처리된 신호는 데이터 버스(24)를 이용하여 부착된 전자 장치로 제공되어 수축기 및 확장기 혈압 값을 획득하기 위해 전자 장치 상의 프로세서에 의해 더 처리된다. 다른 경우, 컨트롤러/프로세서(18)는 맥동 신호를 수신하고 완전히 처리하여 수축기 및 확장기 혈압 값을 제공한다.
몇몇 실시 예에 있어서, 압력 인가 요소(12)는 자동 압력 해제로 구성될 수 있거나 압력 해제는 사용자에 의해 제어될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 압력 인가 요소(12)는 손가락 커프이고 손가락 커프는 공기 주입식 장치일 수 있다. 또한, 몇몇 실시 예들에 있어서, 손가락 커프는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 크기 조정 가능한 링 형태 또는 세미-링 형태일 수 있다.
또한, 다른 실시 예들에 있어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 손가락 커프는 감싸는 커프(wrap around cuff)로 구성될 수 있다. 도 1b를 참조하면, 혈압 측정 장치(30)는 개방형 커프로 형성되는 압력 인가 요소(32)를 포함한다. 압력 인가 요소(32)의 일단은 밸크로(Velcro)와 같은 임의의 재부착 가능한 수단을 사용하여 닫힐 수 있다. 혈압 측정 장치(30)는 손가락 커프 상에 형성되는 맥동 신호 센서(34) 및 컨트롤러/프로세서(38)를 더 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(30)는 압력 센서(36)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치(30)는 외부 장치와 통신하기 위한 데이터 버스(44) 및 압력 인가를 위한 공기를 제공하는 튜브(46)를 포함할 수 있다. 데이터 버스(44) 및 튜브(46)는 선택 사항이고 다른 실시 예들에서 생략될 수 있다.
도 1c는 독립 유닛으로 구성된 혈압 측정 장치(50)를 보여준다. 이 경우, 혈압 측정 장치(50)는 임의의 전선이나 튜브 없이 대상의 손가락에 수용될 수 있다. 혈압 측정 장치(50)의 독립 구성은 사용자에게 사용의 편의를 제공하고 사용자에 의한 준비 및 빈번한 혈압 모니터링을 가능하게 한다.
하나의 예시에 있어서, 도 1a 내지 도 1c의 다양한 실시 예들에서 도시된 본 발명의 혈압 측정 장치는 다음과 같이 동작한다. 손가락에서 수축기/확장기 혈압 측정을 수행하기 위해, 혈압 측정 장치(10)는 사용자의 손가락에 부착된다. 압력 인가 요소(12, 32)는 동맥이 완전히 폐색되고 동맥을 통해 피가 흐르지 않도록 특정 압력 레벨에 도달할 때까지 손가락의 동맥에 압력을 인가한다. 그리고, 압력 인가 요소(12, 32)는 인가된 압력을 특정 비율로 감소시킨다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 압력은 일정한 비율로 해제된다. 맥동 신호 센서(14, 34)는 압력 인가 요소(12)가 수축하는 동안 맥동 신호를 감지한다. 프로세서(18, 38) 또는 혈압 측정 장치에 부착된 전자 장치 상의 프로세서는 수축 기간 동안 획득된 맥동 신호를 처리하고 손가락 수축기 및 확장기 혈압을 판별하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현한다. 손가락 수축기 및 확장기 혈압 값은 변환 함수를 이용하여 상완 압력 값으로 변환된다. 몇몇 경우에 있어서, 측정된 값은 사용자에게 표시되거나, 값들이 저장되고, 제3 자에게 전송된다.
특히, 팔 혈압은 혈압의 진단/임상 관리를 위한 현재의 기준이다. 본 발명의 혈압 측정 장치는 손가락과 대상 동맥(예를 들어, 팔, 중앙, 대퇴부, 경동맥) 사이의 변환 함수를 사용하여 대상 동맥에서의 압력을 추정한다. 이러한 방식으로, 본 발명의 혈압 측정 장치는 손가락 혈압을 측정하여 신체에서의 임의의 동맥의 절대 혈압 값을 추정할 수 있다.
하나의 예시에 있어서, 개인 보정(calibration)을 이용하여 변환 함수가 구현될 수 있다. 즉, 사용자의 팔 및 손가락 압력은 몇몇 세션 동안 측정될 수 있고 측정된 값은 단조(monotonic) 함수를 이용하여 조정된다. 다른 예시에 있어서, 변환 함수는 인구학적 연구를 이용하여 구현될 수 있다. 아개체군(sub-populations)(성별, 나이, 키, 몸무게, 의학적 조건 등)의 다른 유형의 변환 함수는 수집될 수 있다. 데이터 수집은 비교적 큰 모집단에서 이루어질 수 있고 변환 함수는 사용자에게 제공되고 인구학적 요인에 기초하여 적용된다. 이 경우, 보정 단계는 사용자로부터 요구되지 않을 것이다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 압력 인가 요소(12, 32)는 공기 팽창 메커니즘 또는 압력 인가 요소로 공기를 팽창하는 공압(pneumatic) 시스템을 이용하여 구현될 수 있다. 하나의 예시에 있어서, 압력 인가 요소는 팽창식 손가락 커프이다. 손가락 커프는 팽창 메커니즘 또는 팽창될 수 있는 커프로 공기를 팽창하는 공압 시스템을 포함할 수 있다.
다른 실시 예들에 있어서, 압력 인가 요소는 동맥에서 혈류를 폐색하기 위해 동맥에 직접 힘을 인가하는 압축 메커니즘을 이용하여 구현될 수 있다. 하나의 예시에 있어서, 혈압 측정 장치는 기계식 스프링으로 구현된다. 다른 실시 예들에 있어서, 손가락 동맥에서 혈류를 폐색할 수 있고 제어 가능한 양의 압력을 해제할 수 있는 다른 압력 인가 메커니즘도 이용될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 압력 인가 요소는 인가된 압력을 측정하도록 구성된 내부 압력 센서(16, 36)를 포함한다. 하나의 실시 예에 있어서, 압력 인가 요소(12, 32)는 최대 300mmHg의 압력을 가할 수 있다. 압력 인가 요소(12, 32)는 압력을 인가하고 공칭(nominal) 압력 값(예를 들어, 30mmHg)에 도달할 때까지 미리 정의된 비율(2mmHg/초와 같은)로 인가된 압력을 해제하기 위해 컨트롤러/프로세서(18, 38) 또는 부착된 전자 장치의 프로세서에 의해 제어된다.
본 발명의 혈압 측정 장치는 심장으로부터 발생하는 손가락에서의 맥동 정보를 감지하도록 구성된 맥동 신호 센서(14, 34)를 포함한다. 맥동 신호 센서(14, 34)는 동맥에서 혈액의 맥동 활동을 측정할 수 있는 임의의 유형의 센서를 이용하여 구현될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 맥동 신호 센서(14, 34)는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서이다. 다른 실시 예들에 있어서, 맥동 신호 센서(14, 34)는 피에조(piezo) 전기/피에조 저항 센서 또는 심탄도(BCG; ballistocardiogram) 센서일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 맥동 신호 센서(14, 34)는 전자기파 기반의 센서, 레이저 기반의 센서, 또는 초음파 센서로 구현된다. 하나의 예시에 있어서, 맥동 신호 센서(14, 34)는 손가락 손톱의 반대인 손가락 표면에 촉각으로 접촉되도록 손가락 커프 바닥에 위치된다.
도 2a 내지 도 2c는 압축 손가락 커프를 이용하는 혈압 측정 장치의 다른 예시를 보여준다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 압축 손가락 커프(60)는 위치된 손가락(63)의 손가락 동맥을 폐색하거나 압축하는 기계식 스프링을 이용하여 구성된다. 도 2a는 압축 손가락 커프의 전면 뷰를 보여주고 도 2b는 압축 손가락 커프의 측면 뷰를 보여준다. 몇몇 예시들에 있어서, 압축 손가락 커프는 도 2c에 도시된 바와 같이 모바일 장치를 이용하여 휴대 측정이 가능하게 하는 모바일 장치(65)에 포함될 수 있다.
위에서 설명된 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치는 손가락 동맥에 압력을 인가하고 손가락 동맥에서 맥동 신호를 감지하도록 구성된다. 다른 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 장치는 압력 인가 장치로서 팔 커프 또는 암 커프를 이용하여 구성된다. 상완 동맥은 압력의 인가 결과로 폐색된다. 한편, 맥동 신호 센서는 사용자의 손목 또는 손가락으로부터 맥동 신호를 측정하도록 구성된다. 맥동 신호 센서 와 함께 배치되거나 부착된 전자 장치에 배치될 수 있는 컨트롤러/프로세서는 형상 복귀 분석을 이용하여 확장기 혈압을 결정하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현한다. 확장기 혈압 측정 결과는 팔 혈압 값이고 변환 함수가 필요로 되지 않는다.
하나의 예시에 있어서, 팔 커프를 이용하는 혈압 측정 장치는 다음과 같이 동작한다. 수축기/확장기 혈압 측정을 수행하기 위해, 혈압 측정 장치는 사용자의 팔 위쪽에 부착된다. 압력 인가 요소는 상완 동맥이 완전히 폐색되고 혈액이 상완 동맥을 통해 흐르지 않도록 특정 압력 레벨에 도달할 때까지 팔 위쪽의 상완 동맥에 압력을 가한다. 그리고, 압력 인가 요소는 특정 비율로 인가된 압력을 감소시킨다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 압력은 일정 비율로 해제된다. 맥동 신호 센서는 압력 인가 요소가 수축되는 동안 팔 커프 아래의 손목 또는 손가락에서 맥동 신호를 감지한다. 센서와 함께 배치되거나 혈압 측정 장치에 부착된 전자 장치에 위치하는 프로세서는 수축기에서 획득된 맥동 신호를 처리하고 팔의 수축기 및 확장기 혈압을 판별하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현한다. 몇몇 경우에 있어서, 측정된 값은 사용자에게 표시되거나 값이 저장되고 제3 자에게 전송된다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다. 도 3을 참조하면, 혈압 측정 장치(100)는 사용자의 적용 부위에 압력을 인가하고 해제하는 압력 인가 요소(128) 및 사용자의 측정 부위에 맥동 신호를 측정하는 맥동 신호 센서(136)를 포함한다. 하나의 실시 예에 있어서, 맥동 신호 센서(136)는 PPG 센서이다. 혈압 측정 장치(100)는 압력 인가 요소(128)에 의한 인가 압력을 측정하기 위한 압력 센서(138)를 더 포함할 수 있다. 혈압 측정 장치(100)는 압력 인가 요소(128) 및 센서들(136, 138)을 제어하는 컨트롤러로서 동작하는 컨트롤러/프로세서(110)를 더 포함한다. 프로세서(110)는 센서들(136, 138)에 의해 감지된 신호를 수신하고 처리한다.
실시 예에 있어서, 프로세서(110)는 압력 인가 및 맥동 신호 감지를 통해 혈압 측정 값을 획득하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현한다. 따라서, 프로세서(110)는 혈압 측정 동작을 수행하기 위해 감지 모듈(120)을 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 있어서, 감지 모듈(120)은 데이터 처리 모듈(122), 수축기 혈압 감지 모듈(124) 및 확장기 혈압 감지 모듈(126)을 포함한다. 데이터 처리 모듈(122)은 감지된 맥동 신호에 대하여 신호 전처리를 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 데이터 처리 모듈(122)은 감지된 맥동 신호에 대하여 기준선 제거 또는 DC 신호 레벨 제거를 수행할 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 데이터 처리 모듈(122)은 박동 감지 및 박동 검증을 수행할 수 있다.
수축기 혈압 감지 모듈(124)은 수축기 혈압 값을 판별하기 위해 감지된 박동 분석을 실행한다. 확장기 혈압 감지 모듈(126)은 확장기 혈압 값을 판별하기 위해 감지된 박동 분석을 실행한다. 실시 예에 있어서, 감지 모듈(120)은 수축기 혈압 및 확장기 혈압 두 가지를 위한 감지 모듈을 포함한다. 이러한 구성은 예시일 뿐이고 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 감지 모듈(120)은 확장기 혈압 감지 모듈(126)만을 포함할 수 있다.
다른 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 특정 신호 전처리와 같은 신호 처리의 일부를 수행할 수 있고 처리된 신호를 외부 장치로 제공할 수 있다. 외부 장치는 혈압 측정 값을 획득하기 위해 본 발명의 혈압 측정 방법을 구현할 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 방법을 실행하기 위해 사용되는 특정 프로세서는 본 발명의 실행에 중요한 것은 아니다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 컨트롤러/프로세서(110)는 압력 인가 동작, 감지 동작, 신호 처리 동작, 및 장치 통신 이벤트와 사용자 웨어러블 기기에서 다른 장치 고유의 기능을 제어하도록 구성된다. 실시 예에 있어서, 혈압 측정 장치(100)는 메모리(130), 통신 인터페이스(132), 입력/출력(I/O) 인터페이스(134)를 더 포함한다. 장치(100)는 이러한 다양한 요소들을 포함하는 것으로 설명되지만, 다른 실시 예들은 다른 기능성이 다르게 분류되는 다른 아키텍처를 사용할 수 있다. 예를 들어, 분류는 다른 집적된 회로 칩에서 이루어질 수 있다. 또는 분류는 I/O 인터페이스(134) 및 통신 인터페이스(132)와 같은 다른 요소들을 함께 결합하는 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 다른 혈압 측정 장치의 블록도를 보여준다. 도 4를 참조하면, 혈압 측정 장치(150)는 감지 모듈이 외부 유닛(170)에 제공되는 점을 제외하고 도 3의 혈압 측정 장치(100)와 유사한 방식으로 구성된다. 혈압 측정 장치(150)는 유선 또는 무선 통신을 통해 외부 유닛(170)과 통신하고, 혈압 값을 판별하는 처리를 위해 외부 유닛(170)으로 감지된 신호를 제공한다. 외부 유닛(170)은 중앙 처리 장치(CPU)(172), 메모리(174) 및 디스플레이(176)를 포함한다. 외부 유닛(170)은 위에서 설명한 방식으로 데이터 처리 및 수축기 및 확장기 혈압 감지를 수행하기 위한 감지 모듈(180)을 포함한다. 하나의 실시 예에 있어서, 감지 모듈(180)은 데이터 처리 모듈(182), 수축기 혈압 감지 모듈(184) 및 확장기 혈압 감지 모듈(186)을 포함한다.
도 5는 몇몇 실시 예들에 있어서 본 발명의 혈압 측정 방법의 동작을 보여주는 손가락 커프가 인가하는 압력의 함수로서 맥동 신호 파형을 보여준다. 도 5를 참조하면, 곡선(51)은 곡선(52)에 의해 도시되는 동맥에 인가되는 압력에 응답하여 맥동 신호 센서에 의해 측정된 맥동 신호를 보여준다. 실시 예에 있어서, 맥동 신호 파형(곡선 51)은 PPG 센서를 사용하여 획득된다. 특히, 도 5는, 아래에 더 자세하게 설명된 바와 같이, 수축기 압력을 추정하기 위해 사용되는 “흐름 복귀(return to flow)” 현상 및 확장기 혈압을 추정하기 위해 사용되는 “형상 복귀” 현상을 보여준다.
혈압 측정 방법의 예시 동작은 다음과 같다. 손가락에서 수축기/확장기 혈압 측정을 수행하기 위해, 혈압 측정 장치는 손가락 끝, 손가락 가운데 또는 손가락의 윗부분과 같은 사용자의 손가락에 부착된다. 맥동 신호 센서는 맥동 신호를 감지하고 프로세서는 감지된 맥동 신호를 수신하고 감지된 신호의 유효성 또는 품질을 확인한다. 감지된 신호의 품질의 유효성이 허용될 수 없는 것으로 판별되는 경우, 혈압 측정 장치는 사용자에게 혈압 측정 장치가 적절하게 배치되지 않거나 신호 품질이 측정을 계속하기에 적합하지 않음을 경고할 수 있다.
측정 동작은 시간(T0) 및 시간(T1) 사이의 곡선(51)에 도시된 바와 같이 압력이 인가되지 않는(0mmHg) 시간(T0)에 시작되고 정상적인 PPG 신호가 기록된다. 시간(T1)에서, 압력 인가 요소 또는 손가락 커프는 동맥을 폐색하기에, 즉 동맥에서 혈액이 흐르지 않도록, 충분한 고압 레벨로 인가되는 압력을 증가시도록 동작된다. 예를 들어, 고압 값은 200-300 mmHg 범위일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 압력 인가 요소 또는 손가락 커프는 수축기 압력 위의 20-40mmHg 값으로, 예를 들어 180 mmHg, 인가되는 압력을 증가시키도록 동작된다. 고압 레벨의 정확한 값은 손가락 커프가 손가락에서 동맥을 완전히 폐색하는 한 중요하지 않다. 손가락 커프에 의한 폐색은, 도 5에서 맥동 신호 파형(곡선 51)에 도시된 바와 같이, 시간(T1)에서 맥동 신호가 사라지게 한다.
최대 인가 압력에 도달된 후, 손가락 커프 압력은 최소 값에 도달하거나 공칭 압력 레벨(예를 들어, 30 mmHg)(곡선 52)에 도달할 때까지 특정 비율로 해제된다. 예를 들어, 손가락 커프 압력은 2 mmHg/초의 일정 비율로 해제된다. 맥동 신호 센서는 커프 압력이 감소하는 동안 맥동 신호를 감지한다. 프로세서는 획득된 맥동 신호를 처리하여 수축기 및 확장기 혈압 값을 판별한다. 추정된 수축기 및 확장기 혈압 값은 혈압 측정 장치에 저장되거나 부착된 전자 장치에 제공되거나 외부 장치, 제3 자에 전달되거나 사용자에게 표시될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 수축기 압력이 완전한 폐색 후에 획득되는 신호에서 초기 맥동 활동의 시작으로 정의되는 것을 의미하는 “흐름 복귀” 원리에 수축기 혈압의 감지는 기초한다. 예를 들어, 도 5를 계속하여 참조하면, 시간(T2)에서, 동맥의 완전한 폐색 후 첫 번째 박동이 감지된다. 시간(T2)에서 인가되는 커프 압력(예를 들어, 140 mmHg)은 손가락 수축기 혈압으로서 기록된다. 측정치를 팔의 수축기 혈압 측정치로 변환하기 위해 변환 함수가 손가락 수축기 혈압 측정에 적용된다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 확장기 혈압의 감지는 “형상 복귀” 원리에 기초한다. 형상 복귀는 동맥에 인가되는 압력이 확장기 압력(시간(T3) 전)보다 높지만 수축기 압력(시간(T2) 이후)보다 낮아진 후 생성되는 맥동 신호 파형이 혈액 난류로 인해 왜곡됨을 가정한다. 즉, 동맥은 난류(turbulent flow) 특성을 경험한다. 그러나, 커프 압력이 확장기 혈압보다 낮아진 후 맥동 신호 센서에 의해 획득된 맥동 신호 파형은 주로 층류(laminar flow) 특성으로 구성된다. 형상 복귀 분석 하에서, 저압 또는 공칭 압력(예를 들어, 30 mmHg 이하)이 동맥에 인가되거나 동맥에 압력이 인가되지 않는 경우 획득된 박동 파형들과 30 mmHg 이상의 획득된 박동 파형들 사이의 충분한 주요 변화를 감지하여 확장기 혈압이 판별된다. 기준 박동 특성으로부터 박동 특성에서의 주요한 변화를 보이는 마지막 박동은 확장기 혈압의 시작으로서 정의된다.
도 6a 및 도 6b는 몇몇 예시에 있어서 난류 및 층류 혈류 특성을 보여준다. 본 발명의 실시 예들에 있어서, 커프 압력이 해제됨에 따라 혈류 특성에서의 변화를 판별함으로써 확장기 혈압이 감지된다. 특히, 동맥의 완전한 폐색과 동맥을 통해 혈액이 흐르지 않은 후, 커프 압력은 점차적으로 해제되고, 혈류는 동맥으로 돌아온다. 혈압 측정 방법은 완전한 폐색 후 수축기 혈압을 가리키는 흐름 복귀를 나타내는 것으로서 첫 번째 박동을 감지한다. 커프 압력이 수축기 혈압 이하이지만 확장기 혈압 이상인 기간 동안, 동맥은 도 6a에 도시된 바와 같이 난류성 혈류를 경험한다. 커프 압력이 확장기 혈압 이하로 해제되는 경우, 동맥은 도 6b에 도시된 바와 같이 층류 혈류로 돌아간다.
난류형 혈류는 감지된 펄스 파형의 다양한 특성에 영향을 미친다. 본 발명의 혈압 측정 방법은 층류 펄스와 연관된 펄스 파형 특성을 감지하여 확장기 혈압을 판별한다. 즉, 방법은 난류로부터 층류로의 변화를 나타내는 펄스 파형 특성의 변화를 감지한다. 펄스 파형 특성은 박동 파형 형상, 박동의 DC 레벨, 주파수 특성 및 다른 박동 특성을 포함할 수 있다. 방법은 감지된 변화가 시작될 때 확장기 혈압과 커프 압력을 연관시킨다.
예를 들어, 도 5를 다시 참조하면, 시간(T2) 이후, 동맥은 난류 혈류를 경험한다. 결국, 인가된 압력이 시간(T3) 이후와 같이 확장기 압력 아래로 감소되는 경우, 동맥은 층류 혈류를 경험한다. 본 발명의 혈압 측정 방법은 적어도 수축기 혈압의 시작에서부터 시간(T5)에서 측정이 종료될 때까지 감지된 맥동 신호를 모니터하고 저장한다. 하나의 예시에 있어서, 인가된 압력이 시간(T4)에서 공칭 압력 레벨(예를 들어, 30mmHg 또는 이하)에 도달한 후, 압력이 기준 박동 특성을 정의하는데 사용되는 공칭 압력 레벨(시간(T4) 이후)로 떨어진 후 혈압 측정 방법은 맥동 신호를 획득한다. 기준 박동 특성은 기준 박동 특성에 연관된 기준 값을 설정하는 박동 템플릿(template)에 의해 설명된다. 박동 템플릿은 박동 템플릿과 높은 유사성을 보이는 박동의 시작을 감지하기 위해 시간(T1)으로부터 시간(T4)까지 수집된 맥동 신호를 평가하는데 사용된다. 즉, 박동 템플릿과 가장 유사한 박동 속성을 가지는 박동을 감지하기 위해 맥동 신호에서 박동이 박동 템플릿과 비교된다. 도달된 유사점(T3)의 시작은 손가락 확장기 압력(예를 들어, 80mmHg)의 시작으로 정의된다. 특히, 혈압 측정 방법은 압력이 감소되는 동안 난류 혈류 기간 및 층류 혈류 기간 동안 맥동 신호를 감지하고 박동 템플릿은 난류 기간으로부터 층류 기간까지의 전환을 판별하기 위해 사용된다. 전환 시점(T3)은 손가락 확장기 혈압으로 간주된다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 시간(T0) 및 시간(T1) 사이에 수집된 박동은 기준 박동 특성 또는 박동 템플릿을 정의하기 위해 기준 박동 파형으로 사용된다. 즉, 압력 인가 전의 박동은 측정 중 압력이 감소됨에 따라 손가락 확장기 혈압의 실시간 판별을 가능하게 하는 박동 템플릿을 형성하는데 이용된다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 방법은 형상 복귀 분석을 이용하여 손가락 확장기 혈압을 감지한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 혈압 측정 방법은 흐름 복귀 분석을 이용하여 추가적으로 손가락 수축기 혈압을 판별할 수 있다. 다음의 설명에서는, 혈압 측정 방법은 수축기 혈압 측정 및 확장기 혈압 모두를 수행하는 것으로 설명된다. 수축기 혈압 측정은 확장기 혈압의 판별을 위한 선택 사항이고 본 발명의 다른 실시 예들에 있어서 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 혈압 측정 방법을 보여주는 순서도이다. 동작에 있어서, 혈압 측정 방법은 압력이 인가됨에 따라 사용자의 손목 또는 손가락으로부터 맥동 신호를 모니터하도록 구성된다. 예를 들어, 손가락 커프는 사용자의 손가락에 압력을 인가하는데 사용될 수 있고 맥동 신호는 사용자의 손가락으로부터 수집된다. 다른 예시에 있어서, 암 커프는 사용자의 상완으로 압력을 인가하는데 사용될 수 있고 맥동 신호는 손목 또는 손가락과 같이 암 커프 아래의 사용자의 팔로부터 수집된다. 손가락 커프 또는 암 커프 중 어떤 것이든지 커프는 최대 압력(예를 들어, 200mmHg)으로 팽창될 수 있고 커프 압력은 압력이 최소 압력 레벨에 도달하거나 공칭 압력 레벨(예를 들어, 30 mmHg) 아래로 도달할 때까지 제어된 비율로 해제될 수 있다.
도 7을 참조하면, 혈압 측정 방법(700)은 감지된 신호를 수신한다(702). 감지된 신호는 맥동 신호 센서로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 맥동 신호 센서는 PPG 센서이고 감지된 신호는 PPG 신호이다. 방법(700)은 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호를 검출한다(704). 방법(700)은 압력을 인가하여 사용자의 동맥을 폐색시킨다(706). 동맥은 상완 동맥 또는 손가락 동맥일 수 있다. 최대 압력(예를 들어, 200 mmHg)에 도달한 후, 방법(700)은 특정 비율로 압력을 해제한다(708). 한편, 방법(700)은 감지된 신호를 수신하고 맥동 신호에서 박동을 검출한다(710). 몇몇 실시 예들에 있어서, 방법(700)은 획득된 신호 세그먼트에서 박동의 발생을 판별하도록 박동 검출기를 적용한다. 방법(700)은 박동의 진폭, 형태 및 신호의 노이즈 레벨에 따라 검출된 박동이 유효한지 여부를 판별한다(712). 검출된 박동이 유효하지 않은 것으로 판단되는 경우, 방법(700)은 유효하지 않은 박동을 제외하거나 측정을 종료하고 사용자에게 알릴 수 있다(722).
압력이 특정 비율로 해제됨에 따라, 방법(700)은 감지된 신호를 수신하고 맥동 신호에서 박동을 검출한다. 방법(700)은 압력이 공칭 압력 레벨(예를 들어, 30mmHg) 또는 이하로 해제됨에 따라 유효 검출 박동 및 감지된 맥동 신호에서 유효 검출 박동에 연관된 데이터를 저장한다(714).
손가락 수축기 혈압 검출 (흐름 복귀)
본 발명의 실시 예들에 있어서, 수축기 혈압의 시작은 맥동 신호의 “흐름 복귀”의 시작으로 정의된다. 방법(700)이 확장기 혈압 이외에 수축기 혈압을 검출하도록 구성되는 실시 예에 있어서, 방법(700)은 “A”에서 프로세스를 계속한다. 도 8은 몇몇 실시 들에 따른 흐름 복귀 감지 방법을 보여주는 순서도이다. 실시 예에 있어서, 방법은 사용자의 손가락으로 압력을 인가하도록 구성된다. 도 8를 참조하면, 방법(800)은 완전한 폐색 후 첫 번째 유효 검출 박동으로 손가락 수축기 혈압의 시작을 판별한다(802). 박동은 동맥에서 혈액의 흐름 복귀를 나타낸다. 예를 들어, 첫 번째 유효 검출 박동의 시작 시점 위치는 압력 감소의 비율을 이용하여 인가되는 압력 값을 도출하는데 이용된다. 또는, 압력 센서로부터의 판독 값은 첫 번째 유효 검출 박동에서 압력 값을 판별하는데 이용될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 첫 번째 유효 검출 박동의 시작은 즉시 검출되고, 즉, 첫 번째 유효 박동은 커프 압력이 감소되는 동안 맥동 신호가 수신되고 처리됨에 따라 검출된다. 다른 실시 예들에 있어서, 첫 번째 유효 검출 박동의 시작은 방법(700)(도 7)이 모든 검출 박동 및 관련된 데이터를 수집하고 저장한 후, 즉, 측정이 끝난 후, 검출된다. 방법(800)은 저장된 박동으로부터 첫 번째 유효 박동을 검색한다.
첫 번째 박동의 시작을 검출하고 압력을 손가락 수축기 혈압과 연관시킨 후, 방법(800)은 손가락 수축기 압력을 팔의 수축기 압력 값으로 변환하는 변환 함수를 적용한다(804). 예를 들어, 변환 함수는 손가락에서 팔로의 변환 함수일 수 있다. 방법(800)은 테스트 중인 대상에 대한 수축기 혈압을 판별한다(806). 수축기 혈압의 검출 이후, 방법(800)은 방법(700)으로 돌아간다.
요약하면, 수축기 혈압은 완전한 폐색 후 혈류의 복귀를 판별하여 검출된다. 동맥의 완전한 폐색 및 동맥을 통해 혈액이 흐르지 않은 후, 커프 압력은 점차적으로 해제되고, 방법은 감지된 신호에서 첫 번째 박동을 검출하여 혈액의 흐름 복귀를 검출한다. 하나의 예시에 있어서, 흐름 복귀 방법은 완전 폐색되는 동안 신호 대 노이즈 레벨을 측정한다. 흐름 복귀 방법은 커프 압력이 해제된 후 박동을 검출한다. 흐름 복귀 방법은 완전 폐색되는 동안 검출된 신호 대 노이즈 레벨을 이용하여 검출된 박동 진폭을 정규화할 수 있다. 흐름 복귀 방법은, 예를 들어 노이즈 레벨보다 x 배 큰 것과 같이, 주어진 요소에 의한 노이즈 레벨보다 큰 진폭을 가지는 박동으로 첫 번째 박동을 검출한다. 폐색이 사용자의 손가락에 적용되는 경우, 흐름 복귀 방법은 첫 번째 검출된 박동의 시작에서 손가락 수축기 혈압을 커프 압력에 연관시킨다. 손가락 수축기 혈압은 변환 함수를 이용하여 팔의 수축기 혈압 값으로 변환된다.
손가락 확장기 혈압 검출 (형상 복귀)
도 7을 다시 참조하면, 방법(700)은 압력이 공칭 압력 레벨로 감소됨에 따라 유효 검출 박동 및 감지된 맥동 신호로부터 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장한다(714). 모든 박동이 검출된 후, 방법(700)은 확장기 혈압을 판별할 수 있다. 확장기 혈압의 시작은 맥동 신호의 “형상 복귀”의 시작으로 정의된다.
동작에 있어서, 혈압 측정 방법(700)은, 커프 압력이 확장기 압력보다 낮은 경우의 박동 특성과 비교하여, 커프 압력이 확장기 압력보다 높은 경우 맥동 파형 및 박동 특성이 왜곡되거나 변경되는 것으로 가정한다. 인가되는 압력이 확장기 압력 이하로 떨어진 후, 맥동 신호 파형 및 박동 특성은 완전히 기준 형상/값으로 돌아오고 그 후에 유사한 상태를 유지한다. “형상 복귀” 방법은 박동 파형 형상, DC 레벨, 주파수 특성 및 다른 박동 특성과 같은 전체/부분의 박동 정보를 사용하고, 검출된 박동이 파형 특성에서 주요한 변화를 보이는 때를 판별하기 위해 다양한 거리 행렬(distance metrics)을 사용한다. 하나 이상의 박동 특성이 기준 박동 특성과 상당한 유사성을 보이는 박동 이전의 박동은 확장기 혈압의 시작으로 간주된다. 이 설명에 있어서, 박동 특성은 기준 박동 특성과 상당히 유사하고 박동 특성이 기준 박동 특성과 거의 동일하거나 매우 가깝다.
도 7을 참조하면, 혈압 측정 방법(700)은 하나 이상의 기준 박동 특성을 판별한다(716). 하나의 실시 예에 있어서, 혈압 측정 방법(700)은 인가된 압력이 없거나 공칭 인가 압력을 가지는 박동 특성을 나타내는 박동 템플릿을 판별한다. 하나의 예시에 있어서, 박동 템플릿은 커프 압력이 공칭 압력 레벨(예를 들어, 30mmHg) 또는 이하로 감소된 후 검출된 박동으로부터 도출될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 박동 템플릿은 초기 측정 단계 동안과 같이 임의의 압력이 인가되기 전에 검출된 박동으로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 박동 템플릿은 시간(T4) 후 또는 시간(T1) 전에 검출된 박동으로부터 도출될 수 있다.
특히, 박동 템플릿은 박동의 전체 또는 부분 특성에 기초하여 도출될 수 있고 시간 영역 특성 또는 주파수 영역 특성과 같은 박동 파형의 다양한 특징들을 사용할 수 있다. 도 10은 몇몇 예시에 있어서 예시적인 펄스 파형을 보여준다. 도 10을 참조하면, 펄스 또는 검출된 박동(1010)은 기준 파형 특성을 특징짓는데 이용될 수 있는 다양한 파형 특성들을 보여준다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 펄스(1010)는 하나 이상의 다음의 박동 특성 또는 특징에 의해 특징지어질 수 있다: 제1 피크 진폭, 제2 피크 진폭, 제3 피크 진폭, 박동 상승 시간, 제1 피크 간격, 제2 피크 간격, 제3 피크 간격, 제1 피크부터 제2 피크까지 간격, 제1 피크부터 제3 피크까지 간격, 제2 피크부터 제3 피크까지 간격, 중복 절흔(dicrotic notch)의 진폭, 제3 노치(notch)의 진폭, 제1 또는 제2 또는 제3 피크로부터 중복 절흔 또는 제3 노치까지의 간격, 펄스 파형에 의해 정의되는 곡선 아래의 영역, 제1 또는 제2 또는 제3 박동 파형 피크 아래의 영역, 제1 또는 제2 또는 제3 피크의 가속 시간 및 다른 파라미터들. 다른 실시 예들에 있어서, 펄스(1010)는 박동 특징으로서 하나 이상의 주파수 영역의 특성에 의해 특징지어 질 수 있다. 즉, 펄스(1010)는 기준 파형 특성으로서 사용할 주파수 내용을 판별하기 위해 주파수 영역에서 분석될 수 있다. 하나의 실시 예에 있어서, 펄스 파형을 특징짓기 위해 선택된 각각의 파라미터 또는 특징에 대하여, 연관된 박동 템플릿이 정의된다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 방법은 형상 복귀 분석을 위해 하나 이상의 다음 주요 비트 특징을 사용한다: (1) 박동의 박동 파형 아래의 영역, (2) 박동 파형의 제2 피크 아래 영역, (3) 박동 파형의 중복 절흔의 진폭, 및 (4) 박동 파형의 제1 및 제2 피크들 사이의 시간 간격.
도 7을 다시 참조하면, 기준 박동 특성을 이용하여, 방법(700)은 박동 특성에서 변화를 검출하기 위해 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가한다(718). 몇몇 실시 예들에 있어서, 방법(700)은 커프 압력 해제의 시작으로부터 측정의 종료까지 박동을 세분화하고 박동은 세그먼트 별로 평가된다.
또한, 몇몇 실시 예들에 있어서, 방법(700)은 마지막에 측정된 박동으로부터 이전에 측정된 박동까지 시간을 되돌아가면서 저장된 박동을 평가한다. 방법(700)은 박동 템플릿으로부터 특징 변화를 가지는 박동을 판별하기 위해 박동을 평가한다. 박동 템플릿과 다른 특성을 가지는 마지막 박동은 확장기 압력의 시작으로 정의한다. 다른 실시 예에 있어서, 방법(700)은 이전에 측정된 박동으로부터 마지막에 측정된 박동까지 시간을 전진하면서 저장된 박동을 평가한다. 방법(700)은 박동 템플릿과 다른 특성을 가지는 마지막 박동을 판별하기 위해 박동 및 연관된 데이터를 평가한다. 박동 템플릿과 다른 특성을 가지는 마지막 박동은 확장기 압력의 시작을 정의한다.
위에서 설명된 바와 같이, 방법(700)은 박동 템플릿에 대한 변화가 확장기 혈압의 시작으로서 검출되기 이전에 마지막 박동을 선택한다(720). 하나의 실시 예에 있어서, 방법(700)은 확장기 혈압의 시작으로 박동 템플릿과 다른 마지막 박동을 선택한다. 이러한 방식에서, 방법(700)은 혈류가 박동 템플릿이 생성되는 층류로 변화하기 전에 난류 단계에 있는 마지막 박동을 검출한다. 방법(700)은 박동 템플릿에 대한 파형 변화 전에 마지막 박동의 시작과 연관된 혈압 값을 이용하여 확장기 혈압 값을 판별한다(724).
몇몇 실시 예들에 있어서, 방법(700)은 손가락 동맥에 압력을 인가하도록 구성된다. 이 경우, 박동 템플릿에 대한 파형 변화 전 마지막 박동의 시작은 손가락 확장기 혈압을 나타낸다. 이 경우, 방법(700)은 “B” 프로세스를 계속할 수 있다. 도 12는 몇몇 실시 예들에 있어서 손가락 확장기 혈압을 변환하는 방법을 보여준다. 도 12를 참조하면, 방법(1200)은 형상 복귀 분석으로부터 손가락 확장기 혈압을 판별한다(1202). 방법(1200)은 손가락 확장기 혈압을 팔 확장기 혈압으로 변환하기 위해 손가락에서 팔로의 변환 함수를 적용한다(1204). 결과적으로, 방법(1200)은 상완 동맥에 대한 확장기 혈압을 판별한다(724).
본 발명의 실시 예들에 있어서, 압력이 상완 동맥에 인가되는 경우 변환 함수를 이용하는 변환은 요구되지 않는다. 도 12에서 방법(1200)은 압력이 상완 동맥에 인가되는 경우 생략된다.
도 9는 몇몇 실시 예들에 있어서 형상 복귀를 판별하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 방법(900)은 하나 이상의 기준 박동 특성 각각에 대한 박동 템플릿을 판별한다(902). 박동 템플릿은 연관된 박동 특징에 대한 기준 박동 특성을 설명한다. 기준 박동 특성은 동맥에 인가되는 압력이 없거나 공칭 압력(예를 들어, 30mmHg)을 가지는 박동 특성을 지칭한다. 방법(900)은 검출된 박동을 박동 세그먼트들로 세분화한다(904). 몇몇 실시 예들에 있어서, 세분화는 생략될 수 있다.
방법(900)은 각각의 박동 세그먼트에서 박동들을 박동 템플릿과 비교한다. 방법(900)은 대응하는 박동 템플릿에 대한 세그먼트에서의 박동의 특징 거리를 계산한다(906). 방법(900)은 확장기 혈압의 시작으로서 박동 특징에 대해 정의된 임계값을 초과하는 특징 거리를 가지는 마지막 박동을 선택한다(908). 몇몇 실시 예들에 있어서, 방법(900)은 하한을 사용할 수 있고 하한 임계값보다 큰 특징 거리를 가지는 마지막 박동이 확장기 혈압의 시작으로서 선택된다. 다른 실시 예들에 있어서, 방법(900)은 상한을 사용할 수 있고 상한보다 작은 특징 거리를 가지는 마지막 박동이 확장기 혈압의 시작으로서 선택된다. 방법(900)은 이전에 판별된 마지막 박동의 시작과 연관된 혈압 값을 이용하여 확장기 혈압 값을 판별한다(910). 몇몇 실시 예들에 있어서, 압력이 손가락 동맥에 인가되고 방법(900)은 손가락에서 팔로의 변환 함수를 이용하여 손가락 확장기 혈압을 팔 확장기 혈압으로 변환할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 몇몇 예시에 있어서 형상 복귀 동작을 설명한다. 실시 예에 있어서, 혈압 측정 방법은 측정된 신호에서 호흡에 의해 영향을 받는 저 주파수 성분을 제거한다. 방법은 커프 압력을 감소시킨 후 박동을 세분화한다. 방법은 도 11a에 도시된 바와 같이 박동의 진폭을 정규화한다. 도 11a에서, 박동 템플릿은 두꺼운 점선으로 도시되고 비-템플릿 박동은 얇은 실선으로 도시된다. 방법은 공칭 압력 레벨 아래의(30 mmHg 미만과 같은) 커프 혈압에 연관된 박동으로서 템플릿 박동을 정의한다. 도 11b 및 도 11c에서, 템플릿 박동은 검은색 점들로 도시되고 비-템플릿 박동은 윤곽선의 점들로 도시된다. 예시에 있어서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 방법은 정규화된 박동 파형 하에서 정규화된 영역을 계산한다. 다른 예시에 있어서, 다른 PPG 특징이 사용될 수 있다. 방법은 도 11c에 도시된 바와 같이 템플릿 박동으로부터 비-템플릿 박동의 거리를 계산한다(거리 행렬을 사용하는 특징 영역에서). 방법은 도 11c에 도시된 바와 같이 확장기 혈압을 나타내는 것으로서 템플릿 박동 사이 이상과 같은 거리에서의 갑작스런 변화를 검출한다.
다른 실시 예들
다른 실시 예들에 있어서, “흐름 복귀” 및 “형상 복귀” 현상의 시작은 위에서 설명된 방법 또는 현재 알려져 있거나 개발될 다른 방법에 의해 판별될 수 있다. 다른 알고리즘 휴리스틱(heuristic) 또는 머신 러닝/딥 러닝 구현을 포함하는 다른 신호 처리 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 사용자의 신체의 동맥에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 사용자의 혈압을 추정하는 방법은 형상 복귀 분석을 구현하여 동맥의 확장기 혈압을 판별한다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 손가락 수축기 혈압의 시작으로서 손가락에서 혈류의 폐색 이후 제1 비트를 선택하기 위한 검출된 박동을 평가하는 단계; 손가락 수축기 혈압으로서 제1 박동에서 인가 압력의 값을 판별하는 단계; 손가락 수축기 혈압을 대상 동맥의 수축기 혈압으로 변환하는 변환 함수를 적용하는 단계; 및 출력으로서 대상 동맥에 대한 수축기 혈압을 제공하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시 예들에 있어서, 방법은 사용자에 맞게 개인화되거나 모집단에 걸쳐 또는 인구 통계학적 연구에 기초하여 일반화된 변환 함수를 적용한다.
다른 실시 예들에 있어서, 공칭 레벨에서 인가 압력은 30mmHg의 인가 압력을 포함한다.
다른 실시 예들에 있어서, 방법은 검출된 박동을 박동 세그먼트들로 세분화하는 단계; 각각의 세그먼트에서의 박동을 박동 템플릿과 비교하는 단계; 박동 템플릿에 대하여 세그먼트에서의 박동의 특징 거리를 판별하는 단계; 및 동맥에서 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로서 특징에 대한 제1 임계값을 초과하는 특징 거리를 가지는 박동을 선택하는 단계를 수행하여 기준 박동 특성과 비교함으로써 박동 특성에서 변화를 검출하기 위한 연관된 데이터 및 검출된 박동을 평가한다.
본 발명의 실시 예는 순서도 또는 블록도를 참조하여 본 명세서에서 설명되고, 각각의 블록 또는 임의의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 실행될 수 있다. 명령어는 기계 또는 제조물을 유효하게 하는 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서로 제공될 수 있고, 프로세서에 의해 수행되는 경우 명령어는 기능, 동작 또는 도면에서의 각각의 블록 또는 블록들의 조합에서 명시된 이벤트를 실행하는 수단을 생성한다.
이러한 점에서, 순서도 또는 블록도에서 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 또는 명시된 논리 기능(들)을 실행하는 하나 이상의 실행 가능한 명령어를 포함하는 코드의 부분에 대응할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 임의의 블록에 연관된 기능은 도면에서 표시된 순서에서 벗어날 수 있다. 예를 들어, 연속으로 도시된 두 블록들은 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나 블록들은 가끔 역순으로 실행될 수 있다.
기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 실시 예들이 장치, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 일반적으로 회로, 모듈, 구성요소 또는 시스템으로 지칭되는 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터 판독 가능한 개체에 내장된 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하여 하드웨어, 소프트웨어(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등), 또는 소프트웨어와 하드웨어의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
위의 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시 예들을 설명하기 위해 제공되며 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
Claims (24)
- 사용자의 신체에서의 동맥에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 사용자의 혈압을 추정하는 방법에 있어서,
상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 제1 센서로부터 감지된 신호를 수신하는 단계;
프로세서에서 상기 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 단계;
상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하는 단계;
상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하는 단계;
기준 박동 특성을 판별하는 단계;
상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계;
상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하는 단계;
상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압으로 판별하는 단계; 및
상기 확장기 혈압을 출력으로 제공하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 상기 박동을 상기 확장기 혈압의 상기 시작을 나타내는 상기 마지막 박동으로 선택하는 단계는:
상기 기준 박동 특성과 유의미한 유사성을 보이는 연관된 박동 특성을 가지는 박동 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압의 상기 시작을 나타내는 상기 마지막 박동으로 선택하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력은 상기 사용자의 상기 손가락에서의 동맥으로 인가되고 상기 제1 센서로부터 상기 감지된 신호를 수신하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 사용자의 상기 손가락으로부터의 상기 감지된 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 상기 확장기 혈압으로 판별하는 단계는 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 손가락 확장기 혈압으로 판별하는 단계를 포함하고,
상기 손가락 확장기 혈압을 대상 동맥의 확장기 혈압으로 변환하기 위한 변환 함수를 적용하는 단계; 및
상기 대상 동맥에 대한 상기 확장기 혈압 값을 출력으로서 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 손가락 확장기 혈압으로 판별하는 단계는:
상기 마지막 박동의 상기 시작에 연관된 시간 위치를 판별하는 단계; 및
상기 시간 위치 및 압력 해제의 상기 비율을 이용하여 상기 인가된 압력의 상기 값을 판별하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 박동 특성을 판별하는 단계는 상기 인가된 압력이 상기 공칭 레벨 아래로 감소한 후 상기 저장된 박동을 이용하여 상기 기준 박동 특성을 판별하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 박동 특성을 판별하는 단계는 상기 압력이 상기 동맥으로 인가되기 전에 상기 저장된 박동을 이용하여 상기 기준 박동 특성을 판별하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 박동 특성을 판별하는 단계는 상기 기준 박동 특성을 나타내는 특징에 대한 박동 템플릿을 판별하는 단계를 포함하고, 상기 특징은 박동의 박동 파형 아래의 영역, 상기 박동 파형의 제2 피크 아래의 영역, 상기 박동 파형의 중복 절흔(dicrotic notch)의 진폭 및 상기 박동 파형의 제1 및 제2 피크 사이의 시간 간격 중 선택된 하나를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계는:
마지막으로 저장된 박동 이전의 박동에서부터 먼저 저장된 박동까지의 역방향 시간으로 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계는:
먼저 저장된 박동에서부터 마지막에 저장된 박동까지의 순방향 시간으로 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 센서는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서, 피에조(piezo) 전기 센서, 피에조 저항 센서, 심탄도(BCG; ballistocardiogram) 센서 또는 전자기파 기반의 센서, 레이저 기반의 센서 또는 초음파 센서로부터 선택된 센서를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력은 상기 사용자의 상완에서의 동맥으로 인가되고 상기 제1 센서로부터 상기 감지된 신호를 수신하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 사용자의 상기 손가락 또는 상기 손목으로부터 상기 감지된 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 상기 확장기 혈압으로 판별하는 단계는 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 팔 확장기 혈압으로 판별하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 상기 박동을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압의 상기 시작을 나타내는 상기 마지막 박동으로 선택하는 단계는 상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 바로 직전의 박동을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압의 상기 시작을 나타내는 상기 마지막 박동으로 선택하는 단계를 포함하는 방법. - 사용자의 신체의 동맥에 적용된 혈류 폐색 시스템을 사용하여 상기 사용자의 혈압을 추정하는 혈압 측정 장치에 있어서,
동맥으로 압력을 인가하여 상기 동맥에서의 혈류를 폐색하고 상기 압력을 해제하도록 구성된 압력 인가 요소;
맥동 신호를 감지하도록 구성된 제1 센서; 및
프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 압력 인가 요소에 의해 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 상기 제1 센서로부터 감지된 신호를 수신하고;
상기 감지된 신호를 처리하여 상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하고;
상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하고;
상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 압력 인가 요소에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하고;
기준 박동 특성을 판별하고;
상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하고;
상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하고;
상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압으로 판별하고; 및
상기 확장기 혈압을 출력으로 제공하도록 구성된 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 기준 박동 특성과 유의미한 유사성을 보이는 연관된 박동 특성을 가지는 박동 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 상기 확장기 혈압의 상기 시작을 나타내는 상기 마지막 박동으로 선택하도록 더 구성된 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 압력 인가 요소는 상기 압력이 상기 사용자의 상기 손가락에서의 동맥으로 인가되도록 구성되고 상기 제1 센서는 상기 사용자의 상기 손가락으로부터의 상기 감지된 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 상기 확장기 혈압으로 판별하는 것은 상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 상기 값을 손가락 확장기 혈압으로 판별하는 것을 포함하고, 상기 프로세서는:
상기 손가락 확장기 혈압을 대상 동맥의 확장기 혈압으로 변환하기 위한 변환 함수를 적용하고; 및
상기 대상 동맥에 대한 상기 확장기 혈압 값을 출력으로서 제공하도록 더 구성된 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 인가된 압력이 상기 공칭 레벨 아래로 감소된 이후에 상기 저장된 박동을 이용하여 상기 기준 박동 특성을 판별하도록 더 구성된 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 압력이 상기 손가락에 인가되기 전에 상기 저장된 박동을 이용하여 상기 기준 박동 특성을 판별하도록 구성된 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 기준 박동 특성을 나타내는 특징에 대한 박동 템플릿을 판별하도록 더 구성되고, 상기 특징은 박동의 박동 파형 아래의 영역, 상기 박동 파형의 제2 피크 아래의 영역, 상기 박동 파형의 중복 절흔(dicrotic notch)의 진폭 및 상기 박동 파형의 제1 및 제2 피크 사이의 시간 간격 중 선택된 하나를 포함하는 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 압력 인가 요소는 팽창식 커프, 크기 조정 가능한 링, 또는 세미(semi) 크기 조정 가능한 링을 포함하는 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제1 센서는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서, 피에조(piezo) 전기 센서, 피에조 저항 센서, 심탄도(BCG; ballistocardiogram) 센서 또는 전자기파 기반의 센서, 레이저 기반의 센서 또는 초음파 센서로부터 선택된 센서를 포함하는 혈압 측정 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 인가된 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하는 혈압 측정 장치. - 사용자의 손가락에 적용되는 혈류 폐색 시스템을 이용하여 사용자의 혈압을 추정하는 방법에 있어서,
상기 동맥에서의 혈류를 폐색하기 위한 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 손가락에서의 상기 동맥으로 인가되고 주어진 비율로 해제되는 압력에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에서 구현되는 제1 센서로부터 상기 손가락으로부터 감지된 신호를 수신하는 단계;
프로세서에서 상기 감지된 신호를 처리하여 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 단계;
상기 맥동 신호에서의 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 박동의 유효성을 판별하는 단계;
상기 감지된 신호에서의 유효 박동을 검출하는 것에 응답하여, 상기 혈류 폐색 시스템에 의해 상기 동맥으로 인가된 상기 압력이 공칭 레벨 아래의 레벨로 낮아짐에 따라 상기 검출된 박동 및 상기 감지된 신호에서의 상기 검출된 박동에 연관된 데이터를 저장하는 단계;
기준 박동 특성을 판별하는 단계;
상기 기준 박동 특성과 비교하여 박동 특성에서의 변화를 검출하기 위해 상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하는 단계;
상기 박동 특성에서의 상기 검출된 변화 이전의 박동을 상기 동맥에 대한 확장기 혈압의 시작을 나타내는 마지막 박동으로 선택하는 단계;
상기 마지막 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 손가락 확장기 혈압으로 판별하는 단계; 및
상기 손가락 확장기 혈압을 출력으로 제공하는 단계를 포함하는 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 손가락 확장기 혈압을 대상 동맥의 확장기 혈압으로 변환하기 위한 변환 함수를 적용하는 단계; 및
상기 대상 동맥에 대한 상기 확장기 혈압 값을 출력으로 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 저장된 박동 및 연관된 데이터를 평가하여 상기 손가락에서 상기 혈류의 폐색 이후 제1 박동을 손가락 수축기 혈압의 시작으로 선택하는 단계;
상기 제1 박동에서 상기 인가된 압력의 값을 상기 손가락 수축기 혈압으로 판별하는 단계;
상기 손가락 수축기 혈압을 상기 대상 동맥의 수축기 혈압으로 변환하기 위한 상기 변환 함수를 적용하는 단계; 및
상기 대상 동맥에 대한 상기 수축기 혈압을 출력으로 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
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