KR890002764B1 - 전자 혈압계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자 혈압계

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 혈압계의 동작을 설명하기 위한 흐름선도.

제2도는 본 발명의 전자 혈압계의 외관사시도.

제3도는 본 발명의 전자 혈압계의 회로 블럭도.

제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 도면.

제5(a)도 내지 제5(d)도는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 카프 9 : 가압펌프

10 : 배기밸브 11 : 압력센서

14 : 마이크로 컴퓨터(MPU)

본 발명은 진동법을 채용한 전자 혈압계의 개량에 관한 것이다.

종래, 진동법을 채용한 전자 혈압계로서는, 카프와, 이 카프(cuff)내의 공기를 가압하는(이하 '카프를 가압한다'로 한다)가압펌프와, 카프내의 공기압을 감압하는 배기밸브와, 카프내의 공기압(이하'카프압'으로 한다)을 검출하는 압력센서와, 이 압력센서의 출력신호에 따라 혈압치를 정량하는 마이크로 컴퓨터(MPU)를 설비한 것이 알려져 있다.

이 종래의 전자 혈압계의 동작을, 제5(a)도, 제5(b)도 및 제5(c)도에 따라 이하에 설명한다.

제5(a)도는 일단 카프를 최고 혈압치 이상으로 가압하여 그후 일정속도로 감압했을 경우의 카프압의 변화를 표시하고, 카프압 PC이 감소 하는 과정에서 맥파W가 나타난다.또제5(b)도는 이 맥파의 1주기마다의 진폭치를 실선으로 표시하고 있다. 제 5(c)도는 제5(b)도의 진폭치의 포락선인 맥파진폭치 곡선을 실선으로 표시한다. 또 제5(a)도 내지 제5(c)도의 횡축은 모두 경과시간 t을 나타낸다.

제5(c)도에 있어서, 최대 맥파진폭치 Apmax를 취하는 점 M에 대응하는 카프압이 평균 혈압치에 대응한다는 것이 임상적으로 확인되고 있다. 그리고, 제5(c)도의 점 M의 좌측(맥파진폭치 증가과정)에 있어서, 최대 맥파진폭치 Apmax의 50%에 해당하는 점S에 대응하는 카프압이 최고 혈압치 SYS, 점 M우측(맥파진폭치 감소 과정)에 있어서, 최대 맥파진폭치 Apmax의 70%에 해당하는 점 D에 대응하는 카프압이 최저 혈압치 DIA로 결정된다.

다음에 본 발명이 해결하고자 하는 문제점에 대하여 설명한다.

일반적으로 맥파의 진폭치 곡선은 피측정자의 비만도가 증진할수록 맥파진폭치의 변화가 적은 편평한 것이 된다. 이것은, 비만자는 피하지방층이 두꺼워서,혈류가 저지된 동맥의 체적변화를 나타내는 맥파가 이 피하지방층에서 감쇠되어 카프에 전해지기 때문이다.

한편, 카프를 팔에 감고 가압한 상태에 있어서는, 항상 거의 일정한 진폭치를 갖는 맥파(이하'백 그라운드 맥파'로 한다)가 관찰된다. 이 백 그라운드 맥파는 동맥에 혈액이 흐를때에 생기거나 또는 혈류가 저지된 동맥의 심장측의 부분에 발생하는 동맥의 미소한 체적변화가 카프에 전달되어 관측되는 것이다. 이 백 그라운드 맥파는, 카프압에 상관없이 항상 일정한 진폭치를 취하고, 또 비만자나 몸이 마른자라도 그 개인차가 적은것이 본 발명자에 의해 병원에서 수집된 데이타로부터 확인되고 있다.

제5(c)도에는 상기의 백 그라운드 맥파가 표시되어 있고, 그 진폭치는 Ab이다. 따라서 진정한 최대 맥파진폭치 Apmg는 관측된 최대 맥파진폭치 Apmax에서 백 그라운드 맥파 Ab를 감산한 것이된다. 피측정자가 비만이 아닌경우에 Apmax는 Ab에 비교해서 충분히 크고, 백 그라운드 맥파에 의한 영향은 거의 무시할 수 있다.

그러나, 피측정자가 비만자인 경우에는 Apmax가 Ab에 대하여 충분히 크다고는 할수 없고, 측정 혈압치에 큰 오차가 발생할 결함이 있었다. 이것을 제5(a)도 및 제5(c)도에 따라 설명하면, 제5(c)도중의 점 S 및 점 D는 최대 맥파진폭치 Apmax에 의하여 결정되는 것이다.

한편, 제5(c)도에는 맥파진폭치 Ap에서 백 그라운드 맥파진폭치 Ab를 경감한 부분에 대하여 맥파진폭치 증가측의 진정한 최대 맥파진폭치 Apmg의 50%에 해당하는 점 Sg 및 맥파진폭치 감소측의 진정한 최대 맥파 진폭치 Apmg의 70%에 해당하는 점 Dg가 표시된다.

제5(a)도에는, 상기 점 S 및 점 Sg에 대응되는 카프압 Pc이 각각 측정 최고 혈압치 SYS 및 진정한 최고 혈압치 SYSg로서 도시하고 있다.

측정 최고 혈압치 SYS는 진정한 최고 협압치 SYSg 보다 높게 되어 있다.

동일하게, 제5(a)도에는 점 D 및 점 Dg에 대응되는 카프압 Pc이 각각 측정 최저 혈압치 DIA 및 진정한 최저 혈압치 DIAg로서 도시되고 있다. 이 경우, 측정 최저 혈압치 DIA는 진정한 최저 혈압치 DIAg보다 낮다.

상기와 같이 피측정자가 비만자인 경우에는 측정오차가 커지고, 또 재현성이 저하되는 결함이 있었다. 제5(b)도 및 제5(c)도중에 도시한 점선은, 동일 피측정자에 대해서 동일 조건에서의 다른 측정의 결과가 얻어진 맥파진폭치 Ap를 도시한다. 이 점선의 맥파진폭치 Ap에 대하여 설정된 점 S' 및 점 D'가 제5(c)도중에 도시되고 있다. 제5(a)도에는 이 점 S' 및 D'에 대응되는 측정 최고 혈압치 SYS' 및 측정 최저 혈압치 DIA'가 도시되고 있다. 측정 최고 혈압치 SYS와 SYS', 측정 최저 혈압치 DIA와 DIA'는 각각 다른다.

또, 피측정자의 비만도가 증진되면 맥파진폭치 곡선은 더욱 편평해지고, 제5(d)도의 도시와 같이 이미 최대 맥파진폭치 Apmax의 50%(또는 70%)에 해당하는 점이 존재되지 않고, 측정 에러가 되는 결함이 있었다.

본 발명은 상기의 결함을 고려하여 연구된 것으로 여하하게 비만도가 증진된 피측정자에 대해서도 확실히 혈압치를 측정할 수 있고, 측정 정밀도 및 재현성이 우수한 전자 혈압계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음에 그 문제점 해결을 위한 수단에 대하여 설명하면, 그 수단으로 본 발명자의 전자 혈압계는 카프와, 이 카프내의 유체를 가압하는 가압수단과, 상기 카프내의 유체를 일정한 미속도 또는 급속도로 감압하는 감압수단과, 상기 카프내의 유체압을 검출하는 압력검출수단과, 이 압력검출수단의 출력신호중에 함유되는 맥파성분을 검출하는 맥파성분 검출수단과, 이 맥파성분 검출 수단의 출력신호로부터 맥파진폭치를 산출하는 맥파혈압치 결정수단을 구비한 것에 있어서, 상기 카프내의 유체압을 혈압치 측정 범위외의 소정압으로 설정하고, 이때의 상기 맥파진폭치 산출수단으로 산출된 맥파진폭치를 백 그라운드 맥파진폭치로서 결정하는 백 그라운드 맥파진폭치 결정수단과, 상기 맥파진폭치 산출수단으로 산출된 혈압치 결정을 위한 맥파진폭치에서 백 그라운드 맥파진폭치를 감산하는 백그라운드 맥파진폭치 감산수단을 특징적으로 설치한 것이다.

본 발명의 전자혈압게의 작용을 제4(a)도, 제4(b)도 및 제4(c)도를 참조하면서 이하에 설명한다. 제4(a)도는 맥파성분치 Pu(i)의 데이터열을 도시한다(단, 샘플링 주기가 짧으므로 그 포락선으로 표시한다). 제4(b)도는 제4(a)도에 도시하는 맥파성분치 Pu(i) 데이타열에서 산출된 맥파진폭치 Ap(n)의 데이타열을 도시한다. 이 맥파진폭치 Ap(n)테이타열중의 최대의 것을 Apmax로 한다.

제4(b)도중에 도시되는 Ab는 백 그라운드 맥파진폭치이다. 전술한 바와같이 백 그라운드 맥파진폭치 Ab는 카프압의 대소를 불문하고 일정하다. 그러므로 카프압이 혈압 결정범위외 [최고 열압치보다 충분히 크고, 또는 최저 혈압치보다 충분히 작고, 진정한 맥파가 검출되지 않는 카프압, 즉 제5(a)도중의 영역 z이외의 카프압]의 소정치에 설정할때, 관측되는 맥파는 백 그라운드 맥파뿐이다. 그래서, 이때의 백 그라운드 맥파의 진폭치 Ab를 검출해두고 제4(b)도에 도시하는 맥파진폭치Ap(n)데이타열에서 감산하면, 제4(c)도에 도시하는 바와같은 백 그라운드 맥파의 영향이 배제된 감산 맥파진폭치 A'p(n)데이타열을 얻을 수 있다.

이 감산 맥파진폭치 A'p(n) 데이타열에 의거하여 혈압치를 결정하면, 백 그라운드 맥파에 기인하는 오차 및 재현성의 낮음이 해소된다. 또, 피측정자의 비만도가 진척되고, 맥파진폭치 곡선이 평탄하게 된 때에도 감산 최대 맥파 진폭치 A'pmax의 소정비율에 상당하는 감산 맥파진폭치 A'p(n)를 반드시 추출할 수 있고, 확실하게 혈압치의 결정을 행할수 있다.

[실시예]

본 발명의 일실시예를 제1도 내지 제3도에 의거하여 이하에 설명한다.

제2도는 이 실시예에 관한 전자혈압게(1)의 외관사시도이다. (2)는 띠모양의 공기포대로 구성되는 카프이다. 이 카프(2)는 가요성을 지닌 튜브(3)를 통해 전자 혈압계 본체(4)에 접속된다. 전자 혈압계 본체(4)의 상면에는 액정 표시소자 등으로 구성되는 표시기(5), 전원스위치(6) 및 측정스위치(7)가 설치된다.

제3도는 전자 혈압계(1)의 공기계와 측정회로의 블럭도를 도시한다. 카프(2)내에는 튜브(3) 및 배관(8a)(8b)(8c)을 통해 가압펌프(가압수단)(9), 배기 밸프(감압수단)(10) 및 압력센서(압력검출수단)(11)가 접속된다. 배기밸브(10)는 급속 배기밸브와 미속 배기밸브의 2종류의 밸브를 구비하고 있다. 압력센서(11)에는 변형 게이지를 사용한 다이어프램식 압력변환기 또는 반도체 압력변환소자 등을 사용한다. 또 상기 가압펌프(9)와 배기밸브(10)는 후술하는 마이크로 컴퓨터(MPU)(14)에 의하여 제어된다.

압력센서(11)의 출력신호는, 증폭기(12)로 증폭된후, 아날로그/디지탈(A/D)변환기(13)에 의하여 디지탈 신호로 변환된다.

MPU(14)는 A/D변환기(13)에서 디지탈 변환된 압력센서(11)의 출력신호를 일정주기로 받아들이는 마이크로 컴퓨터(MPU)이다.

MPU(14)는 압력센서(11)의 출력신호에서 맥파성분을 검출하는 기능, 맥파진폭치를 산출하는 기능, 백 그라운드 맥파진폭치를 결정하고, 이것을 맥파진폭치에서 감산하는 기능, 혈압치를 결정하는 기능, 가압펌프(9) 및 배기밸브(10)를 제어하는 기능 등을 구비하고 있다.

MPU(14)에는 또, 결정된 혈압치를 표시하기 위한 표시기(5) 및 전원스위치(6) 및 측정스위치(7)가 접속되어 있다.

다음에 본 실시예에 관한 전자 혈압계(1)의 동작을 제1도를 주로 참조하여 이하에 설명한다.

처음에, 카프(2)를 피측정자의 윗팔에 감아, 전원스위치(6)를 온한다. 전원스위치(6)가 온된면 MPU(14)는 측정스위치(7)가 온되고 있는지의 여부를 판정하여, 온이 안되고 있는 경우에는 이 판정처리를 반복하여, 여기에서 대기한다[스텝(이하 ST로 함)1, 제1도 참조]. ST 1에서, 측정스위치(7)가 온되면, MPU(14)가 가압펌프(9)를 작동시켜(ST2), 배기밸브(10)를 폐쇄하고(ST3), 카프(2)가 가압된다. NPU(14)는 이 사이의 카프압 Pc를 A/D 변환기(13)에서 받아들이고, 카프압 Pc 이 혈압치 측정 범위이외의 소정치(이 실시예에는 30mmHg)에 달하였는지의 여부를 판정한다. 카프압 Pc 이 상기 소정치에 도달했다고 판정되면, ST4에서 ST5로 나가고, MPU(14)는 가압펌프(9)를 정지시킨다. 그리고, 이 상태를 유지하며 맥파진폭치 Apx가 산출된다(ST6). 또한 맥파진폭치 Apx산출 순서는 후술하는 맥파진폭치 Ap(n) 산출의 순서(ST12-ST18)와 같다. ST7에서는, 이 맥파진폭치 Apx를 백 그라운드 맥파진폭치 Ab로 한다.

다음의 ST8에서는, MPU(14)는 가압펌프(9)를 작동시켜, 카프(2)를 혈압치 측정을 위한 소정치까지 가압한다. ST9에서는 카프압Pc이 이 소정치에 도달하였는지 여부를 판정한다.

ST9에서 카프압 Pc 이 소정치에 도달하였다고 판정되면, ST10으로 전진하고 MPU(14)가 가압펌프(9)를 정지시키는 동시에, 배기밸브(10)의 미속 배기밸브를 열어 카프(2)의 미속 배기가 개시된다(ST11).

다음의 ST12에서는 우선, 타이머 T₁의 카운트가 개시된다. 이 타이머 T₁는 맥파성분에서 맥파진폭치(혈압치 결정을 위한 맥파진폭치) Ap(n)을 산출하는 주기를 결정하기 위한 것이고, 1초에서 2초사이에 설정되고 있다. 또 ST13에서는 타이머 T₂의 카운트가 개시된다. 이 타이머 T₂는, MPU(14)가 변화기(13)에서 카프압 Pc(i)를 취입하는 샘플링 주기를 결정하기 위한 것이다. 이 주기는, 10-50ms의 사이에 설정되고 있다.

ST14에서 타이머 T₂의 타임이 종료할때까지 대기하고, 타이머 T₂의 타임 종료한 것으로 판정되면, ST15로 전진한다. ST 15에서는, MPU(14)는 카프압 데이타 Pc(i)를 A/D변환기(13)에서 받아들인다. 또 ST16에서는 이들 카프압 데이타 Pc(i)로부터 맥파성분치 Pu(i)가 검출된다. 맥파성분을 검출하는 수단으로는 대역 필터를 사용하는 아날로그적 수단도 많이 사용되고 있으나, 이 실시예에 있어서는 MPU(14)의 연산처리에 의한 디지탈 필터를 채용하고 있다. 이 디티잘 필터의 연산처리는 우선, 금회의 샘플링 데이타로 받아들여진 Pc(i)를 변수 x(i)로 정한다.

x(i) = Pc(i) …………………………………………………………………(1)

다음에 전회의 샘플링으로 얻은 변수 x(i-1)와 다른 변수 y(i-1)에서, 변수y(i)의 값을 이하의 (2)식에서 산출한다.

α(i) - βy(i-1) = x(i) - x(i-1)………………………………………(2)

다시, 전회의 샘플링으로 얻은 다른 변수 z(i-1)와 상기 변수y(i), y(i-1)에 의하여 이하의 (3)식에 따라 금회의 샘플링에서의 변수 z(i)를 산출한다.

α(i) - βz(i-1) = y(i) - y(i-1)………………………………………(3)

상기 식에서 얻은 z(i)가 금회의 샘플링에서의 맥파성분치 Pu(i)이다.

Pu(i) = z(i)……………………………………………………………………(4)

또한, 상기 α 및 β는, 통상은 각각 이하와 같이 설정되어 있다.

α =0.98 ……………………………………………………………………… (5)

β =0.95 ……………………………………………………………………… (6)

또, i=1일때, 즉 최초로 디지탈 필터의 연산처리가 실시될 때에는 변수 x(0), y(0) 및 z(0)가 존재하기 않기 때문에, 이들 변수의 값을 미리 초기치로서 영(0)으로 설정해 놓는다.

다시, 변수열 x(i), y(i), z(i)에 대해서는 실제의 연산 처리에서는 1개 앞의 값만 사용하기 때문에 실제의 연산처리에 있어서는 1개 앞의 값만을 메모리에 기억시키고, 메모리의 용량을 절약할 수 있다.

SR16에서의 맥파성분치 Pu(i)가 검출됨면, ST17으로 전진하여, 타이머 T₁의 타임이 종료했는지의 여부를 판정한다.

타이머T₁의 타임이 종료되지 아니한 경우에는, ST13로 되돌아 가서 맥파성분치 Pu(i)의 검출이 계속된다.

타이머T₁이 타임업했을 경우에는 ST18로 전진하여, 금회의 타이머 T₁카운트중에 검출된 맥파성분치 Pu(i)의 데이타열에서 맥파진폭치 Ap(n)이 산출된다. 이 Ap(n)산출은, 금회의 타이머T₁카운트중에서의맥파성분치 Pu(i)의 데이타열에서 최대치 Pumax 및 최소치 Pumin을 추출하고, 이들의 차를 취하는 것으로 실시된다.

Ap(i) = Pumax-Pumin ……………………………………………………(7)

다음에 ST19에서는 ST18에서 산출된 맥파진폭치 Ap(n)에서 백 그라운드 맥파진폭치 Ab를 감산하여, 감산 맥파진폭치 A'p(n)를 산출하고 있다.

다음의 ST20에서는 감산 맥파진폭시 A'p(n)가 증가하고 있는가 여부를 판정한다. 감산 진폭치A'p(n)가 증가중인 경우에는, ST21에서 플래그 F를 1로 하고, ST12으로 되돌아가서, 다음의 맥파진폭치 AP(n+1)의 산출을 행한다.

ST20에서는 감산 맥파진폭치 A'p(n)가 증가중이 아니라고 판정된 경우는, ST22로 전진하여 상기 플래그 F가 1인지 아닌지의 여부를 판정한다. F=1로 판정된 경우는 ST23으로 그렇지 아니한 경우는 ST26으로 전진한다.

ST23에서는 우선 플래그 F를 0으로 정한다. 또ST24에서는 감산 맥파진폭치 A'p(n)의 데이타열중으로부터 최대의 것인 A'pmax를 추출한다.

ST25에서는 감산 최대 맥파진폭치 A'pmax의 50%에 가장 가까운 감산 맥파진폭치 A'p(n)을 검색하고, 이것과 대응하는 카프압 Pc(i)를 최고 혈압치(SYS)로 한다. SYS가 결정되면 ST6으로 되돌아가고, 최저 혈압치(DIA)결정을 위한 맥파진폭치 Ap(n)데이타의 수집을 속행한다. 앞에서와 같이, ST12-SR19까지의 처리가 실시되고, 감산 맥파진폭치 A'p(n)가 산출된다 ST20에서는 이미 감산 맥파 진폭치 A'p(n)는 최대치를 취하고, 감소과정에 있으므로 [제4(b)도 참조], 증가중이 아니라고 판정되고 ST22로 전진한다. 또한 ST22에서는 앞에서 ST21에 플래크 F는 O으로 설정되어 있으므로, NO로 판정되어 ST26에 전진한다.

ST26에서는 감산 맥파진폭치 A'p(n)이 감산 최대 맥파진폭치 A'pmax의 70%미만인지 아닌지의 여부를 판정한다. 이 판정이 부정적인 경우는 ST12로 되돌아가서, 다음의 감산 맥파진폭치 A'p(n+1)를 산출한다.

ST26에서, 감산 맥파진폭치 A'p(n)이 감산 최대 맥파진폭치 A'pmax의 70%미만으로 판정되었을 경우에는, ST27로 전진한다. ST27에서는 감산 최대 맥판진폭치 A'pmax의 70%의 치에 가장 가까운 감산 맥파진폭치 A'p(n)을 검색하고(다만 감산 최대 맥파진폭치 A'p출현후의 것), 이에 대응하는 카프 Pc(i)를 최저 혈압치(DIA)로 한다.

이어서 ST28에서는, MPU(14)는 표시기(5)에 상기 SYS 및 DIA를 표시한다. 최후로 ST29에서는 MPU(14)가 배기밸브(10)에 지령을 주어, 급속 배기밸브를 개방시키고, 카프(2)를 급속하게 배기하고, 측정을 종료한다.

또 상기 실시예에 있어서는 백 그라운드 맥파진폭치 Ab의 결정을 카프를 최초로가압하는 도중의 비교적 낮은 카프압의 곳에서 행하고 있으나, 카프를 여분으로 가압하여, 최고 혈압치보다 높은 곳에서 행하든가 급속배기의 도중에서 일단 배기를 중단하고, 거기에서 백 그라운드 맥파진폭치 Ab의 결정을 행하는 것도 가능하고, 적절히 설계변경도 가능하다. 또, 혈압 결정의 순서도 상기 실시예에 나타난 것이 한정되지 않고 적절한 변경이 가능하다.

이 발명의 전자 혈압계는 카프압을 혈압치 측정 범위외의 소정압으로 설정하고 이때의 맥파진폭치 산출수단으로 산출된 맥파진폭치를 백 그라운드 맥파진폭치로 결정하는 백 그라운드 맥파진폭 결정수단과, 이 백 그라운드 맥파진폭치를 상기 맥파진폭치에서 감산하는 백 그라운드 맥파진폭치 감산수단을 특징적으로 설치하여 구성되는 것이므로, 피측정자가 비만체질의 경우라도 백 그라운드 맥파의 존재에 기인하는 오차 및 재현성의 저하가 유효하게 방지되는 이점을 가지는 동시에, 피측정자의 비만도가 진전된 경우에 발생하는 측정 에러를 유효하게 방지하고 확실하게 혈압치를 측정할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 카프와 이 카프내의 유체를 가압하는 가압수단과, 상기 카프내의 유체를 일정 미속도 또는 급속으로 감압하는 감압수단과, 상기 카프내의 유체압을 검출하는 압력검출수단과, 이 압력 검출수단의 출력신호중에 포함되는 맥파성분을 검출하는 맥파성분 검출수단과, 이 맥파 성분 검출수단의 출력신호로부터 맥파진폭치를 산출하는 맥파진폭치 산출수단과, 이 맥파진폭치 산출수단 및 상기 압력검출수단의 출력신호에 따라 혈압치를 결정하는 혈압치 결정수단을 구비하여 구성되는 전자 혈압계에 있어서, 상기 카프내의 유체압을 혈압치 측정범위외의 소정 압으로 설정하고 이때의 상기 맥파진폭치 산출수단으로 산출된 맥파진폭치를 백 그라운드 맥파진폭치로서 결정하는 백 그라운드 맥파진폭치 결정수단과, 이 백 그라운드 맥파진폭치 결정수단에 의하여 결정된 백 그라운드 맥파진폭치를 상기 맥파진폭치 산출수단으로 산출된 혈압치 결정을 위한 맥파진폭치에서 감산하는 백 그라운드 맥파진폭치 감산수단을 구비한것을 특징으로 하는 전자 혈압계.

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