KR930002822B1 - 자동혈압 측정장치 (Automatic Blood Pressure Measuring Device and Method) - Google Patents

자동혈압 측정장치 (Automatic Blood Pressure Measuring Device and Method) Download PDF

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KR930002822B1
KR930002822B1 KR1019870003779A KR870003779A KR930002822B1 KR 930002822 B1 KR930002822 B1 KR 930002822B1 KR 1019870003779 A KR1019870003779 A KR 1019870003779A KR 870003779 A KR870003779 A KR 870003779A KR 930002822 B1 KR930002822 B1 KR 930002822B1
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이.바아 데니스
알.클라크 케네스
이.포스트 켄달
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시 에이 에스 메디칼 시스템즈
아이엔시
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Abstract

내용 없음.

Description

자동혈압 측정장치(Automatic Blood Pressure Measuring Device and Method)
제1a도는 본 발명에 따라 구성된 장치를 구체적으로 도시한 사시도.
제1b도는 본 장치의 케이싱(Casing)의 배면도.
제 2 도는 본 장치의 기계적인 부재들의 대략적인 개요도.
제 3 도는 본 장치의 전기적인 부재들의 회로 다이어그램.
제 4 도는 커프에 부과되는 정상적인 동맥의 맥동 파형을 나타냄.
제 5 도는 위의 수축기혈압에서 아래의 이완기혈압까지 측정된 파형의 진동측정 사이클(Oscillometric cycle)을 나타냄.
제 6 도는 몇개의 불규칙적인 진동을 포함한 진동측정 사이클을 나타냄.
제 7 도는 파형의 최고점을 따라 적당한 포물선을 그린 것을 나타내며, 실제의 평균혈압과 일치하는 그 곡선의 천정(Zenith)을 나타냄.
재 8 도는 실제의 수축기혈압을 계산하는 방법을 도시함.
제 9 도는 본 장치의 혈압측정 사이클을 운용하기 위한 소프트웨어의 순서도.
제10도는 맥동율(Pulse rate) 계산을 위한 프로그램의 순서도.
제11도는 평균 동맥압력의 계산을 위한 프로그램의 순서도.
제12도는 수축기 및 이완기압의 계산을 위한 프로그램의 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 케이싱 또는 하우징(casing or housing)
6 : 전면판(front panel) 8 : 리드아웃영역(readout area)
10 : 파워(power) 온, 오프 스위치
12 : 스타트(start)스위치 14 : 실렉트 사이클(select cycle)스위치
16 : 디플레이트(deflate)스위치
17, 18 : 공기호스(pnematic hose)
20 : 배면판(back panel) 24 : 커프(cuff)
32 : 공기펌프(pneumatic pump)
34 : 다기관(mamifold) 40 : 고정구(fitting)
42 : 스뎁밸브 44 : 덤프밸브
52 : 압력트랜스듀서(pressure transducer)
3 : 플립플롭(Flip-Flop) 21 : 어드레스 버스(address bus)
23 : 데이터 버스(data bus) 25 : 콘트롤 버스(control bus)
29 : 롬(ROM) 67 : 입력포트(input Port)
33 : 출력포트(output port) 43, 49 : 증폭기
45 : 여파기(filter) 9 : 클램핑 스위치(clamping)
39 : 전위차계(potentiometer)
51 : A/D변환기 (Analeg-to-Digital Converter)
40, 56 : 격벽 커넥터 (bulkhead connector)
본 발명은 진동측정 기술에 의하여 자동으로 평균혈압과 수축기 및 이완기혈압을 측정하는 개량된 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 말하자면 혈관벽의 운동으로 생기는 실제의 커프진동을 받아 들여, 이러한 커프 진동들의 몇개의 위에 적당한 포물선을 그리고, 이러한 포물선을 사용하여 통계적으로 실제의 평균혈압과 수축기 및 이완기 혈압을 계산하는 장치에 관한 것이다.
커프가 단계적으로 수축되는 동안에 혈관의 고동에 의하여 야기되는 커프압력진동을 측정하여 수축기 및 이완기 혈압과 평균 혈압을 측정하는 것은 잘 알려진 기술이다.
이러한 일반적인 기술을 자동적으로 수행하기 위한 방법과 장치는 엠.램지(M, Ramsey)가 1982년 9월 14일에 특허를 받은 미국 특허 제 4, 349, 034호와 1982년 11월 23일에 받은 미국특허 제 4, 360, 029호에 잘나타나 있다.
이러한 특허에서는 컴퓨터가 장치를 제어하여 커프에 압력을 가해 팽창시켜, 커프를 단계적으로 수축시키고, 일정한 각 수축단계(each deflation plateau)에서 발생하는 커프압력진동을 측정하여 저장한 다음 가장 큰 커프압력 진동을 결정하는 기술에 관하여 기술하고 있다.
그때 이 장치는 가장 큰 진동이 이 발생한 때의 커프압력을 평균 혈압으로 간주한다. 측정대상자의 움직임, 압력커프와의 우연한 접촉과 이와 같은 것들에 의하여 발생할 수 있는 인위적인 커프압력 진동을 제거 하기 위한 설비는 마련되어 있다.
전술한 바와 같은 유사한 장치는 1904년 존스 홉킨스 출판사(Johns Hopkins Press)에 의하여 출판된 더 존스 홉킨스 호스피탈 레포트(The Johns Hopkins Hospital Reports)의 제7권에서 의사인 조셉 어랭거(Joseph Erlanger)가 저술한 부분에 나타나 있다. 어랭거의 장치에서, 커프는 평균치보다 큰 초기압력으로 자동적으로 팽창된 다음 평균치 아래의 압력으로 단계적으로 수축된다. 감지된 커프압력 진동들은 플로팅 펜(floating pen)에 의하여 회전하는 드럼 쉬이트(drum sheet)상에 기록된다. 인위적인 진동은 기록을 검토하므로서 알 수 있다. 어랭거 및 램지의 장치에서, 평균혈압과 같은 압력은 단계적인 커프압력중의 하나 라는 것을 알 수 있다. 각 단계마다 압력은 종전의 기술에 따라 5 또는 10mmHg씩 감소한다. 진동측정 기술에 의하여 산출된 각 커프압력 진동들의 정점(peak)들을 하나로 연결한다면, 그 곡선의 모양은 포물선과 유사한 모양이 된다. 포물선의 천정은 평균혈압치이다. 수축기압(systolic pressure)의 값은 곡선의 좌측 또는 높은 압력측에서 발생하는 평균압력의 0.75크기 정도의 진동에서의 커프압력이며, 이완기압(diastolic pressure)의 값은 곡선의 우측 또는 낮은 압력측에서 발생하는 평균압력의 0.8크기 정도의 진동에서의 커프 압력이라는 것이 연구에 의해서 밝혀져 있다. 포물선과 유사한 곡선이 산출되는 동안에 각 경우로부터 유도 되는 실제적인 곡선의 특성은 측정대상자 마다 다를 것이다.
전술한 종전의 진동측정기술은 가장 정확한 비 파괴적인(non-invasive)압력정보를 산출할 수 없는데, 이는 각 압력이 실제의 커프압력으로 측정되기 때문이며, 이러한 실제의 커프압력들은 커프가 수축되는 동안에 계단모양으로 된 평평한 부분(stepped plateau)에 의하여 만들어진다.
이러한 종전의 기술들은 실제의 압력치가 각 단계를 사이에 놓여있을때 실제의 압력치를 확인할 수 없다. 그러므로, 커프를 단계적으로 수축시키는 이러한 종전의 기술에서 무시할 수 없는 고유의 오차요인이 존재 하게 된다.
본 발명은 커프형태를 단계적으로 수축시키는 진동측정의 과정을 직접 개량한 것이지만, 더 정확한 수축 기 및 이완기혈압과 평균혈압을 얻을 수 있다.
본 장치는 측정대상자에 고정시키기 위한 압력커프와 커프에 초기압력을 주어 자동적으로 팽창시키는 펌프를 구비하고 있어, 위의 측정대상자의 수축기압이 계산된다. 장치의 다른 부재는 물론 펌프의 작동역시 기판상에 있는 컴퓨터에 의하여 제어된다.
바람직하게는, 이전 압력의 10%의 증분에서, 커프의 압력은 단계적으로 낮아지고, 커프압력 진동들은 커프가 수축되는 동안에 각 커프압력 단계에서 감지되어 종속변수(dependent variable)로서 저장된다.
동시에 각 단계에서 커프압력들은 컴퓨터에 의하여 감지되어 독립변수(independent variable)로서 저장된다. 컴퓨터가 통과된 평균압력을 감지한후에, 진동의 경사에 의거하여 컴퓨터는 감지된 최대진동과 측정된 최대 진동의 0.6배 정도의 크기를 갖는 진동을 산출하는 압력을 갖는 커프를 계속 수축시키는 프로그램된 수축 메카니즘(deflating Mechanism)을 확인한다. 이것은 커프가 이완기 압력치를 넘어서면서 수축되는 것을 확실하게 하여준다. 이러한 레벨에 도달하게 되면, 커프안의 공기는 방출된다.
그때 컴퓨터는 저장된 진동을 검토하여 진동의 최대값과 그것의 커프압력과 최대 진동전에 발생된 진동값을 확인하고, 그들의 개별적인 커프압력값은 물론 최대 진동후에 발생된 다른 진동값도 확인할 것이다.
이러한 3개의 진동값이 결정되면, 컴퓨터는 3개의 진동값에 맞는 포물선을 그리고, 측정된 진동이 맞는 특정한 곡선에 대한 진동의 정점(Peak)을 계산한다.
그때, 컴퓨터가 계산된 포물선 방정식을 사용하여, 이러한 계산된 진동의 정점이 발생한 커프압력을 결정하면, 이 커프압력은 평균혈압치가 된다. 이 압력은 실제(true)의 평균혈압이다. 이것은 혈관을 압박하지 않고, 될 수 있는 한 실제의 평균혈압에 근접하게 측정된다.
실제의 수축기압을 결정하기 위해서 컴퓨터는 계산된 최대 진동의 0.75정도의 크기를 갖는 진동을 확인하고 그때 측정된 최대 진동 이전에 발생한 저장된 진동을 검토한다.
컴퓨터는 양측의 계산된 최대진동의 0.75정도의 크기를 갖는 이전의 두개의 진동을 확인하고, 각 양측의 진동과 연관된 측정된 커프압력을 인식한다.
그때 컴퓨터는 양측에 있는 두개의 진동과 연결된 선의 기울기를 확인하고, 기울기를 따라 최대진동의 0. 75정도의 크기를 갖는 계산된 진동이 위치된 곳을 인식한다. 기울기에 따른 이점들의 위치를 사용하여, 컴퓨터는 기울기에 따른 점에 적합한 커프압력을 결정하여 끼워 넣는다. 같은 과정이 계산된 최대진동에 인수 0.8을 사용하여 실제의 이완기압을 계산하는 데도 사용된다.
또한 본 장치는 지속적인 진동이 상승하는 시작점 사이의 각 휴지(pause) 기간을 측정하고 저장하므로서 맥동율(pulse rate)을 측정할 수 있다. 시작 및 끝 데이터점들을 제거하고 평균된 실제의 휴지기간(pause duration)을 측정한다.
그때 측정된 실제의 휴지기간은 평균과 비교되고, 평균값보다 10％ 이상 큰 여러가지의 개별적인 값들이 제거된다. 그때 남아있는 데이터는 재평균되어 용인된 맥동율로 계산된다. 맥동율, 수축기 및 이완기 혈압과 평균혈압은 디지탈 형태로 읽을 수 있도록 표시된다. 커프압력 진동측정의 전과정을 통하여, 측정대상자의 움직임 또는 충돌부터 어떤 잘못되거나 인위적인 진동인 발생하면, 커프는 그 진동을 무시하며, 압력레벨은 최소한 두개의 실제 동맥압력 진동을 감지할때까지 일정하게 유지될 것이다. 인위적인 진동 제거수단 (artifact rejection means)의 설명은 이후에 매우 상세하게 기술될 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 작동적으로 수축기 및 이완기 혈압과 평균혈압을 측정하는 진동측정 기술을 이용한 개량된 혈압 측정장치를 제공하는데 있으며, 부가적인 본 발명의 목적은 얻어진 수축기 및 이완기 혈압과 평균혈압을 문자로 표시하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 더욱 진보된 목적은 측정된 3개의 커프압력값에 맞는 포물선을 그리고, 포물선의 천정(Zenith)을 결정하여 그것에 의하여 평균혈압치를 계산할 수 있는 마이크로 프로세서를 구비하여 평균혈압치를 문자로 표시할 수 있는 장치를 제공함에 있으며, 본 발명의 또 다른 목적은 실제의 평균압을 인접하여 측정된 커프압력으로부터 실제의 이완기 및 수축기압을 계산하는데 사용하여 계산된 실제의 이완기 및 수축기압을 문자로 표시하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 이러한 목적 및 잇점들은 도면을 참조한 구체화된 실시예의 상세한 설명으로부터 점차 명백해 질 것이다. 도면을 참조하면, 제 1 도는 본 발명의 장치(2)를 나타내고 있다. 장치(2)는 기계적인 부재와 전기적인 부재들을 포함하고 있는 케이싱이나 하우징(4)을 구비하고 있다.
본 장치는 하우징(4)에 있는 재충전용 전지(rechargeable battery)에 의해 전원을 공급받는다.
하우징(4)의 전면판(6)에는 리드아웃영역(readout area,8), "파워 (power)"온, 오프스위치(10), "스타트(start)"스위치(12), "실렉트 사이클(select cycle) "스위치(14)와 "디플레이트(deflate)"스위치(16)등이 구비되어 있다.
이후에 설명되는 바와 같이, 여러가지 메시지가 리드 아웃 영역에서 표시되어 혈압과 맥박을 읽을 수 있을 것이다. 리드 아웃 영역은 도트 매트릭스(dot matrix) 또는 통상적인 디스플레이(display)장치를 사용한다. 미리 정해진 메시지(message)들이 장치의 작동상태에 따라 리드아웃 영역에 표시된다. 파워스위치를 눌러 장치를 처음에 켜면, 장치가 내부시스템을 점검한다는 메시지인 "셀프 테스트 인 프로그레스(SELF TEST IN PROGRESS)"라는 메시지가 표시된다. 내부 시스템의 점검상태가 정상이 아니라면 "셀프 테스트 패 일드(SELF TEST FAILED)"라는 메시지가 나타날 것이다.
이러한 표시는 "서비스 리콰이어드(SERVICE REQUIRED)"라는 메시지와 함께 매 5초 간격으로 점멸할 것이다. 내부 점검상태가 양호하면, "인플레이트 프레스(---)체인지 온 백(INFLATE PRESS(---) CHANGE ON BACK)"이라는 메시지가 표시될 것이다. 돌출된 부분은 커프(cuff)에 요구되는 초기압력을 제공한다. 이 압력은 200mmHg 또는 150mmHg 정도이며, 케이싱의 뒷면에 있는 스위치를 조작하여 선택 할 수 있다. 다음에 "맨 : 프레스 스타트 오토 : 프레스 사이클(MAN : PRESS START AUTO : PRESS CYCLE)"이라는 메시지가 표시될 것이다. 이것은 본 장치에서 요구되는 작동 모드(mode)이다. 압력측정을 한번만 하고 싶으면 그때 "스타트(START)"스위치를 누르면 커프를 팽창시키고 값을 읽기 시작한다. 반복하여 실험대상자의 혈압을 측정하고자 한다면, "실렉트 사이클(SELECT CYCLE)"스위치를 누르면 된다.
이러한 경우에, "실렉트 타임[ ]프레스 스타트(SELECT TIME [ ] PRESS START)"라는 메시지가 표시될 것이다. 괄호안에는 숫자 1, 3, 5 또는 10이 표시될 것이며, 이러한 숫자들은 측정주기 사이의 시간간격을 나타낸다.
그때 원하는 숫자가 나타날때까지 "실렉트 사이클"스위치를 눌러 괄호안의 숫자를 변화시킨다. 그후에 "스타트"스위치를 누르면 측정이 시작된다. "스타트"스위치를 누르면, "매져링[ ]커프---mmHg (MEASURING [ ]CUFF---mmHg)"라는 메시지가 나타날 것인다. 괄호안에는 선택된 측정주기가 표시되며, 커프에서 변화하는 압력은 "mmHg"라고 표시된 곳의 앞에 나타날 거싱다. 커프가 단계적으로 수축됨에 따라, 표시되는 커프압력은 변화될 것이다. 측정이 완료된 후에, 측정된 수축기압(systolic pressure), 평균혈압(mean pressure)이완기압(diastolic pressure)과 맥동율(pulse rate) 등을 나타내는 "에스(S) : ---엠(M) : ---[ ]디(D) : ---피(P) : ---(---)"라는 메시지가 표시될 것이다. 압력의 단위는 "mmHg"이며 맥동율은 분당 맥이 뛰는 횟수를 나타낸다. 주기적인 모드에서 괄호안에 표시된 값은 다음 측정때까지의 시간 동안 나타내어지게 될 것이다. 수동조작모드에서, 괄호안에 나타내어진 값은 3분 동안 표시되며 그 이후에는 자동적으로 사라진다.
앞서 설명한 것 이외의 다른 메시지가 리드 아웃영역(8)에 나타날 것이다. 재 충전을 하지 않으면 약 1시간 정도밖에 전지를 사용하지 못할 경우, 각 측정결과가 표시되고 난 후 "로우 배터리(LOW BATTERY)" 라는 메시지가 표시된다.
이러한 경우 "삑"하는 발신음이 30초 동안 울린다. 전지의 전력으로 측정을 한번 밖에 할 수 없을때, "배터리 디플리티드 유즈 촤저(BATTERY DEPLETED USE CHARGER)"라는 메시지가 표시된다.
이러한 메시지가 표시되고 난 후, "삑(beep)"하는 가청음이 3번 울리고 장치의 작동은 중지된다. 커프를 잘못 사용하였거나, 호수에서 누설 또는 꼬임이 발생하는 경우, "루즈 커프 오아 튜브 리크/킹크(LOOSE CUFF OR TUBE LEAK/KINK)"라는 메시지가 표시된다.
어떤 압력하에서, 본 장치가 명백하게 다른 2개의 동맥커프 진동을 감지할 수 없을 경우, 수동조작모드에서는 "익세시브 모우션 리피트 테스트(EXCESSIVE MOTION REPEAT TEST)"라는 메시지가 나타나거나, 주기적인 모드(cyclic mode)에서는 "익세시브 모유션 리테스트 인 2 : 00(EXCESSIVE MOTION RETEST IN 2:00)"이라는 메시지가 나타난다. 커프압력이 300mmHg를 초과하는 것이 감지되면 커프는 자동적으로 수축되고 "오우버 프레져 리피트 테스트(OVER PRESSURE REPEAT TEST)"라는 메시지가 나타난다.
내부 전자회로에 이상이 발생하면 "시스템 패일려 서비스 리콰이어드(SYSTEM FAILURE SERVICE REQUIRED)"라는 메시지가 나타난다.
이러한 메시지는 장치가 작동을 중지한 후 5초 동안의 "삑"하는 발신음을 수반한다. 전면판(6)에는 "실렉트 사이클(SELECT CYCLE)" 스위치(14)와 "디플레이트(DEPLATE)"스위치(16)가 있다. 한쌍의 공기호스(17, 18)는 배면판(20)을 통하여 암삽입구(female fitting, 22)까지 연장되어 있다. 커프(24, 절단되어 도시됨)는 수삽입구(male fitting, 28)에서 끝을 이루는 공기호스(26)와 꼭 맞도록 되어 있다. 이러한 구조는 장치(2)와 커프(24)의 연결과 분리를 용이하게 해준다.
제1b도에서는 배면판(20)을 도시하고 있다. 배면판(20)에는 150mmHg 또는 200mmHg 등의 요구되는 총 커프 압력을 선택하기 위한 왕복스위치(reciprocating switch, 30)가 장착되어 있다. 또한 전지충전 소켓(232)도 배면판(20)에 장착되어 있다. 전지는 전지충전 기구를 콘센트(outlet)에 끼우고 충전코드 잭(jack)을 소켓(232)안으로 끼우므로서 충전된다.
제 2 도에서는 하우징(4, 가상선으로 표시됨)내에 있는 본장치의 공기의 작용에 의한 기계적인 부재(mechanical pneumatic conponents)들을 대략적으로 도시하고 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 커프(24)는 팽창호스(inflation hose, 17) 및 커프 압력/진동 감지호스(cuff pressure/oscillation detector hose, 18)와 연결되어 있다.
전기적으로 작동되는 공기펌프(32)는 하우징(4)내에 장치되어 있고, 상기 공기펌프(32)는 호스(36)를 통하여 다기관(manifold, 34)과 연결되어 있다. 다기관(34)은 호스(38)를 통하여 팽창호스(17)와 연결된 고정구(fitting, 40)와 연결되어 있다. 한쌍의 벤팅밸브(venting valve, 42, 44)는 호스(46, 48)를 통하여 각기 다기관(34)과 연결되어 있다. 밸브(42)는 커프(24)를 단계적으로 수축시키는 것을 제어하는 스텝(step)밸브이며, 밸브(44)는 커프(24)를 일시에 수축시키는데, 사용되는 덤프(dump)밸브이다.
다기관(34)과 스텝밸브(42) 사이에는 작은 오리피스(orifice)로 구성된 저지구(restriction, 50)가 있어 다기관(34)에서 스텝밸브(42)로 공기가 서서히 흐르도록 한다. 이러한 부재는 유아들의 혈압을 측정하는데 사용되는 장치를 구체화시키는데 사용된다. 압력계(pressure transducer, 52)는 압력/진동 감지호스(18)와 호스(54) 및 고정구(56)를 통하여 연결되어 있다. 압력계(52)는 커프(24)의 압력은 물론 동맥의 맥동에 의하여 발생되는 커프압력의 진동을 측정한다.
제 3 도에서는 본 장치에 관한 전기적인 부재 및 회로를 나타내고 있다. 이러한 형태의 혈압 모니터(monitor)는 마이크로 프로세서(microprocessor)의 제어하에서 이루어진다.
본 장치가 제어를 위해 마이크로 프로세서를 사용하므로서, 프로그래머블(programmable) 메모리장치는 작동되는 장치, 모니터하는 동안 정보저장 장소로서 사용되는 램덤 억세스 메모리(Random Access Memory)장치 및 그와 연관된 디지탈 하드웨어(hardware)에 의하여 프로그램 또는 알고리즘(algorithm)을 저장한다.
이러한 장치들은 버스로 통칭되는 상호 연결된 선(wire)들에 의하여 정보를 주고 받는다. 이러한 버스는 어드레스 버스, 데이터버스, 콘트롤 버스등의 3가지가 있어 내부에서 각 장치가 작동될 수 있도록 한다. 버튼(button, 10)을 누르면 모니터는 턴 온된다.
플립-플롭(Flip-Flop, 3)은 항상 전지(71)로부터 전원을 공급받고 있어 버튼(10)으로부터의 신호를 받을 수 있도록 되어 있다.
플립-플롭(3)은 "하이"신호(high signal)를 전원(power supply, 25)에 공급하여 상기 전원(5)을 작동시킨다. 파워(power)가 공급된 후, 마이크로 프로세서(27)는 모니터를 제어하기 시작한다.
마이크로 프로세서는 어드레스 버스(21)를 경유하여 자신의 프로그램된 메모리(ROM, 29)를 지정하여 제어진행 순서를 결정한다. 롬(ROM)의 제어프로그램은 모니터에 지시하여 신속한 메시지가 LCD모듈(module)을 통해 사용자에게 나타내어질 수 있도록 한다. 사용자는 초기 펌프압력을 올려 선택할 수 있다. 압력정도(level)는 "레벨(LEVEL)"선택 버튼(30)을 누르므로서 변화된다. 그때 프로그램은 사용자에게 측정사이의 원하는 시간간격을 질문해 결정한다. 주기율(cycle rate)은 "사이클(CYCLE)"스위치(14)에 의하여 변화된다. 모니터에 의한 압력측정 주기들은 "스타트(START)"스위치(12)에 의하여 초기화된다.
상기한 3개의 버튼을 누르는 것은 입력포트(input prot, 67)에 의하여 감지된다. 입력포트(67)는 신호들을 데이터버스(23)로 전송한다. 이러한 방법으로 스위치들은 마이크로 프로세서와 정보통신을 할 수 있다. 스타트 신호는 마이크로 프로세서가 출력포트(33)에 어드레스를 정하도록 한다. 덤프밸브(44) 및 스텝밸브(42)는 닫혀져 있다. 펌프(32)는 작동되어 공기가 튜브(38)를 통하여 커프(24)내로 흐를 수 있도록 한다. 커프의 내부압력은 튜브(54)를 통하여 압력계(52)에 의해 감시되면서 커프는 팽창된다. 압력 트랜스듀서(transducer)의 출력전압은 전기적인 여파기(electrical filter, 41)를 통과하면서 불필요한 정보가 제거된다. 이 전압은 증폭기(43)에 의하여 사용할 수 있을 정도로 증폭된다. 이 출력전압은 오직 생체학적인 범위내에서 사용할 수 있는 정보로 하기 위해 여파기(45)에 의하여 다시 여파(filtered)된다. 포인트(47)에서 이 출력전압은 상기 전압위에 중첩된 매우 작은 압력펄스(pulse)들을 포함한 커프압력의 절대값(absolute level)으로 나타난다. 이 전압은 포인트(47)에서 디지탈 형태로 커프압력을 마이크로 프로세서에 제공하는 A/D변환기(Analog- to- Digital Converter)로 보내진다.
또한 포인트(47)의 전압은 고역 여파기(High Pass Filter)와 증폭기(49)로 보내져 신호안에 포함된 저주파 성분이 여파되고 커프압력의 DC 오프셋(offset)이 제거되며, 매우 작은 압력 펄스들이 증폭된다. 이러한 압력신호들은 마이크로 프로세서의 프로세싱(processing)을 위해 A/D 변환기로 보내진다. 증폭기(49)의 출력은 커프가 수축되는 동안 증폭기(49)의 세틀링 타임(settling time)을 최소화하기 위해 클램핑 스위치(clamping switch, 9)에 저장된다. 스위치(9)의 위치는 출력포트(33)을 통해 마이크로 프로세서(27)에 의하여 제어된다. 그때, 마이크로 프로세서에 입력된 A/D 변환기의 정보는 마이크로 프로세서에 저장된 프로그램에 의하여 오퍼레이트(operate)된다. 그러한 계산의 결과는 LCD 모듈을 통해 사용자에게 나타내어 진다. 압력 트랜스듀서(52)의 정확도를 최대로 하기 위해서는 온도의 영향을 받지 않는 전류원이 있어야 한다. 이러한 전류는 온도보상 전류원(temperature compensated current source, 7)에 의하여 공급된다.
트랜스듀서 출력의 영점조정(Zero pressure adjustement)은 트랜스듀서 오프셋조정 전위차계(transduceroffset adjustment potentiometer, 39)에 의하여 이루어진다.
모니터의 제어없이 커프가 팽창된 상태로 있지 않도록 하여야 측정을 안전하게 할 수 있으므로, 압력 트랜스듀서의 압력조정이 되지 않으면 환자에게 해를 끼치게 된다.
비교기(59)는 전원(5)에 의하여 발생된 고정기준전압(fixed reference voltage)과 압력 트랜스듀서(52)에 걸리는 전압을 비교한다.
트랜스듀서(52)가 조정불능 상태이면 비교기(59)는 트랜스 듀서가 조정불능 상태라는 신호를 입력포트(input port, 67)를 통하여 마이크로 프로세서에 보낸다.
이러한 신호가 마이크로 프로세서에 전달되면 모니터의 측정은 중단되고 덤프밸브(44)와 스텝밸브(42)는 개방되며, 경보상태가 LCD 모듈에 나타내어진다.
비교기(55)로부터 나오는 신호는 포인트(47)의 전압이 환자에게 사용되는 커프의 안전한 작동을 위해 허용할 수 있는 전압보다 높다는 것을 나타낸다.
이러한 상태가 발생하면, 과압 감지회로(over-pressure detection circuit, 57)가 이상이 있다는 신호를 마이크로 프로세서에 보내면 모니터는 측정을 중단하고 모든 밸브를 개방한다. 밸브 감시기(65)는 밸브들이 작동되는가를 감지 한다.
일정 시간후에 밸브가 작동되는 것이 감지되지 않을때는 플립플롭(3)을 리셋(reset)시켜 모니터에 인가되는 전원을 차단한다. 전원이 차단되면 덤프밸브(44)가 개방되어 커프의 압력이 제거된다.
LCD 모듈상의 모든 경보메시지 또는 비정상적인 작동상태는 마이크로 프로세서의 클럭드 시리얼 인터페이스(Clocked Serial Interface)를 통해 마이크로 프로세서에 의하여 직접적으로 제어되는 가청경보기(81)에 의하여 알 수 있다.
제 4 도에서는 컴퓨터에 인식되는 한쌍의 정상적인 동맥의 맥동을 나타내고 있다.
이러한 맥동은 압력 트랜스듀서(52) 및 그와 결합된 여파기/증폭기(41, 43)에 의하여 측정된다.
제 4 도에서는 01 및 02로 특정한 측정치를 표시하고 있다. 계속되는 커프 압력단에서 2개의 확인된 맥박을 컴퓨터가 인식할대, 컴퓨터는 스텝밸브(42)를 작동시켜 다음 단계에서 커프의 압력을 10% 정도 감소시킨다.
약 20초 동안 동일한 커프 압력을 유지한 후, 컴퓨터가 측정 대상자의 과도한 움직임 또는 그와 같은 것에 의해 확인된 맥박을 인식하지 못하였다면, 컴퓨터는 "익세시브 모우션(excessive motion)"이라는 신호를 내보내고 측정을 중단한다.
제 5 도 및 제 6 도에서는 컴퓨터에 의하여 인식되어 램에 저장된 맥박의 진동주기(oscillation cycle)들을 나타내고 있다.
상기 제 5 도 및 제 6 도로부터, 맥박의 진동은 초기 수축기압에 커프압력을 더한 압력에서 맥박진동의 진폭을 더한 최대값으로 점차 증가되어 커프안의 공기가 방출된 후에 점차적으로 이완기압에서 커프압력을 뺀 압력으로 감소된다는 것을 알 수 있다. 맥박의 각 진동에 따른 커프압력 레벨(level)의 매칭(matching)은 램(RAM)에 저장된다.
주기(cycle)가 완료되었을때, 컴퓨터는 저장된 데이터를 조사하여 가장 큰 진폭을 가진 진동을 Y1이라놓고, 상기 Y1의 양측에 위치한 다음으로 큰 진폭을 가진 진동을 Y2, Y3로 나타낸다.
이러한 3점이 결정됨에 따라 컴퓨터는 3점을 잇는 포물선을 그려, 제 7 도에 표시된 바와 같이 Ymax값을 계산한다. Y1, Y2및 Y3의 값을 알게되면, Y값과 P값(커프압력)을 알 수 있다.
각점 Y1, Y2및 Y3에 관한 3개의 연립방정식을 사용하면, 포물선 방정식인 Y=AP2+BP+C를 특별한 곡선상에 고정된 각점들을 찾기 위해 A, B, C에 관해서 풀수 있다. A, B 및 C값이 컴퓨터에 의하여 하나씩 계산되면 참 평균압력값 Pm은 Pm=-0.5A/B로 계산될 수 있다. 그후에, Ymax값은 Ymax=AP2m+BPm+C라는 방정식을 풀어 계산할 수 있다.
제 8 도에서는 참평균압력인 Pm값이 계산된 후에, 컴퓨터가 Ymax값을 계산하여 실제의 수축기압에서 발생된 0.75Ymax 진동을 찾기 위해 Ymax값에 0.75를 곱한 것을 나타내고 있다. 0.75Ymax의 수축기압 진동의 양측에 위치한 가장 근사하게 측정된 진동을 Y4및 Y5라 놓고, 측정된 커프압력 P1및 P2는 가장 근사하게 측정된 이러한 2개의 진동과 매치(match)시킨다. 측정되고 계산된 수축 기압 진동들의 비례식을 사용하여 컴퓨터는 측정된 두개의 커프압력 사이에 실제 수축가압시의 커프압력 Ps를 계산하여 삽입한다. 같은 과정으로 계산된 Ymax값에 인수 0.8을 사용하여 실제의 이완기 혈압을 계산할 수 있다.
제 9 도에서는 본 장치에서 사용되는 진동데이터(oscillating data)를 얻기 위해 사용되는 프로그램의 순서도를 나타내고 있다. 직사각형 플래그(flag, 100)는 장치를 작동시킬때 상기 장치를 초기화시키는 "파워(POWER)" 및 "스타트(START)"스위치를 의미한다. 플래그(102)는 "수동모드(Manual Mode)"로 작동시킬때 "실렉트 사이클(SELECT CYCLE)"을 의미한다. 플러그(104)가 작동될대, 장치는 플래그(106) 및 (108)에 대해 검사한다. 검사결과 장치가 동작 가능한 상태이면 마이크로 프로세서는 플래그(110), 선(112) 및 플리크(114)에 의해 펌프를 작동시킨다. 검사결과 장치가 동작 불능이면 컴퓨터에 의하여 플래그(116) 및 (118)을 작동시킨다. 펌프가 작동된 결과 커프의 압력이 높아지면, 플래그(120)가 펌핑작용을 중단시킨 후 플래그(122)는 커프를 수축시키고 펌프는 다시 작동된다. 압력상태가 정상이면, 플래그(124)는 컴퓨터가 플래그(126)의 단계에서 대략적으로 동등한 두개의 진동을 찾는 동안 그 단계에서 동일한 압력을 유지한다.
그러한 진동이 감지되고 커프의 압력이 존재할때, 그러한 진동이 램에 저장된 후 플래그(128)에 의해 커프내의 공기가 방출되어 다음 압력단계로 간다. 20초 이내에 그러한 진동이 감지되지 않으면 컴퓨터는 "익세시브 모유션(Excessive Motion)"이라는 신호를 내보내고 동작을 중단한다. 압력-유지단계(pressure-hold step)는 플래그(126)에 의해 반복되고, 동등한 펄스의 검색은 플래그(126)에 의해 반복된다.
컴퓨터는 인식된 진동을 감시하고, 다른 진동 피크(peak)에 맞지 않는 제 6 도의 YA와 같은 인위(artifact)의 진동에 의한 어떤 새들(saddle)이 인식되다면, 플래그(136)는 검사를 일시 중지하고 선(132)을 경유하여 플래그(120)로 되돌아 간다.
새들이나 불완전한 데이터(플래그 135에 의해)가 인식되지 않는다면, 검사는 커프압력이 이완기압 아래로 내려갈때까지 계속되어 플래그(134)에 의해 검사가 완료되고 커프압력은 플래그(136)에 의해 방출된다.
그때 컴퓨터는 제10도 내지 제12도에 나타낸 순서도와 같이 플래그(138)에 의해 계산을 수행한다. 계산이 완료되면, 그 값이 플래그(140)에 의해 표시된 후에 본 장치는 플래그(142)에 따라 다음 측정을 하기 위해 대기한다.
제10도에는 맥동율을 계산하기 위한 단계(144, 146, 148, 150)들을 나타내고 있다.
제11도에는 동맥의 평균압력을 결정하기 위한 단계 (152, 154, 156, 158)들을 나타내고 있으며, 제12도에서는 동맥의 평균압력(M.A.P)으로부터 수축 기혈압과 이완기혈압을 결정하기 위한 단계(160, 162, 164)들을 나타내고 있다.
본 발명의 장치는 동맥을 압박하는 일 없이 가장 정확한 평균 혈압을 측정할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
부가적으로, 맥동율이 결정됨에 따라 통계학적으로 정확한 수축기 및 이완기혈압을 측정할 수 있다.
본 장치는 많은 안전장치가 있고 인위적인 것에 대해서 그것들의 데이터를 분석할 수 있으며 인위적으로 해를 끼치는(artifact-impaired) 검사를 거부할 수 있다. 게다가, 본 장치는 경량이고 소형이며 저렴한 비용으로 생산할 수 있다.
본 발명의 구체화된 실시예의 여러가지 변화와 다양성은 본 발명의 개념으로부터 벗어남이 없기 때문에 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 본 발명을 제한하지 말아야 한다.

Claims (12)

  1. 비파괴적인 진동측정기술(non-invasive dscillometric tecnique)을 사용하여 자동으로 혈압을 측정할 수 있는 장치에 있어서, 상기 자동혈압 측정장치는 a) 압력을 측정하고자 하는 대상자에게 안전띠(girdlesecurement)를 두르기 위한 커프 수단, b) 상기 커프수단에 초기압력을 주어 팽창시키기 위해 상기 커프수단과 연결되어 있는 펌프 수단, c) 상기 커프수단의 압력을 떨어뜨리기 위해 상기 커프수단으로부터 공기를 배출하고자 상기 커프수단과 연결되어 작동되는 밸브수단, d) 측정 대상자의 동맥의 맥동에 의하여 야기되는 커프압력의 진동과 상기 커프압력의 진동을 감지하기 위해 상기 커프수단과 연결되어 작동되는 감지수단(sensor means), e) 상기 감지 수단으로부터 얻어진 커프압력 데이터와 진동데이터를 저장하기 위한 메모리 수단과 f) 상기 메모리수단, 상기 감지수단 및 상기 밸브수단과 연결되어 작동되는 컴퓨터수단 등으로 구성되어 있으며, 상기 컴퓨터 수단은 i) 미리 정해진 한도에 커프압력이 도달할때까지 순차적인 단계를 거쳐 상기 커프수단의 수축을 주기적으로 야기시키는 밸브수단을 조절하고 ii) 각 입력단계에서 측정된 커프압력을 기록하고 iii) 각 입력단계에서 동맥의 커프압력 진동을 기록하고 iv) 각 동맥 커프압력 진동에 따라 측정되어 기록된 상기 커프압력을 비교하고, 상기 비교된 압력 측정치와 압력 진동을 상기 메모리수단에 저장하고 v) 상기 커프압력 단계가 끝까지 완료된 후에 3개의저장된 맥박과 측정되어 비교된 그들의 커프압력을 확인하고 vi) 상기 3개의 진동값들에 적당한 포물선을 그리고, vii) 상기 포물선으로부터 실제의 평균혈압을 계산하는 순으로 작동되는 것을 특징으로 하는 자동혈압측정장치.
  2. 제 1 항의 장치에 있어서, Y는 진동값, P는 측정된 커프압력을 나타내고, A, B, C는 상수인 아래의 Y=AP2+BP+C라는 방정식을 풀어 포물선을 만들고, 상기 방정식을 풀기 위해 저장된 진동값 및 그들의 비교된 커프압력 측정치를 사용하여 연립 방정식으로 푸는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  3. 제 2 항의 장치에 있어서, 실제의 평균혈압 Pm은 Pm=-0.5B/A의 방정식을 풀어 계산되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  4. 제 1 항의 장치에 있어서, 측정된 커프압력 진동이 계속되어 측정된 최대 커프 압력진동이 측정된 최대 커프압력 진동의 0.6정도와 거의 같아질때 커프수단을 완전히 수축시키도록 작동되는 상기 컴퓨터수단.
  5. 제 1 항의 장치에 있어서, 상기 포물선에 의하여 표시된 최대진동의 함수로서 수축기 혈압을 계산하는 상기 컴퓨터수단.
  6. 제 1 항의 장치에 있어서, 상기 포물선에 의하여 표시된 최대 진동의 함수로서 이완기 혈압을 계산할 수 있도록 된 상기 컴퓨터수단.
  7. 제 1 항의 장치에 있어서, 본 장치를 신생아에게도 사용할 수 있도록 상기 커프수단의 공기유출정도(rata of venting)를 제어하기 위해 상기 커프수단과 밸브수단 사이에 공기흐름 저지구(air flow restriction)를 구성한 상기 장치.
  8. 비 파괴적인 진동 측정기술을 사용하여 자동혈압 측정을 하기 위해 a) 커프를 팽창시키기 위한 펌프 b) 커프의 압력을 단계적으로 낮추고, 낮추어진 커프압력을 일정압력(pressure plateaus)으로 유지하기 위해 공기를 배출하는 제 1 밸브, c) 각 일정압력에서 커프압력을 감지하고, 각 일정압력에서 동맥의 맥동에 의해서 야기되는 커프압력에서의진동을 감지하기 위한 감지수단, d) 상기 감지수단으로부터 얻어진 커프압력 진동 데이터와 비교된 커프압력 데이터를 저장하기 위한 수단 및 e) 상기 커프압력 진동 데이터상에 적당한 포물선을 그리고, 상기 포물선과 저장된 커프압력 데이터로부터 실제의 평균혈압을 계산할 수 있는 컴퓨터 수단 등이 커프와 결합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항의 장치에 있어서, Y는 커프압력진동, P는 비교된 커프압력이며 A, B, C는 상수인 아래의 Y=AP2+BP+C라는 방정식을 풀어 상기 컴퓨터 수단이 상기 포물선을 결정하고, 3개의 저장된 커프압력 진동측정치 및 그들의 비교된 커프압력 측정치를 사용하여 연립방정식을 A, B, C에 관해서 푸는 상기 컴퓨터수단.
  10. 제 9 항의 장치에 있어서, 실제의 평균혈압 Pm을 방정식 Pm=-0.5B/A을 풀어 계산하는 것을 특징으로 하는 상기 컴퓨터수단.
  11. 제10항의 장치에 있어서, 계산된 실제의 평균혈압을 표시하기 위해 상기 컴퓨터 수단과 연결되어 작동되는 것을 특징으로 하는 디스플레이(dispaly)수단.
  12. 제11항의 장치에 있어서, 최대진동의 0.8의 값을 가진 하강하는 진동 및 Pm과 일치하는 상기 최대 진동의 0.75정도의 값을 가진 상승하는 진동에서 이루어진 상기 포물선상의 진동값과 상용되는 커프압력값과 같은 상기 포물선으로부터 수축기 및 이완기압을 계산하는 것을 특징으로 하는 상기 컴퓨터수단.
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