WO2019164073A1 - 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법 - Google Patents

흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법 Download PDF

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WO2019164073A1
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WO
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blood flow
signal
artery
conversion signal
flow change
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PCT/KR2018/009842
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윤영로
이재훈
이정직
허정현
권순일
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연세대학교원주산학협력단
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    • A61B5/026—Measuring blood flow

Definitions

  • the present invention uses an adsorption cup-type blood flow change sensor and an adsorption cup-type blood flow change sensor that measure a blood flow change by using a pressure change sensor located inside the adsorption cup.
  • the present invention relates to a blood flow change measuring device for detecting pulse wave propagation time (PWTT) between carotid artery and radial artery, and pulse wave propagation time between carotid artery and femoral artery (PWTT) to analyze the risk of cardiovascular and cerebrovascular diseases.
  • PWTT pulse wave propagation time
  • Pulse wave refers to the wave propagating and pulsating in the heart.
  • the pulse wave is slightly different depending on the arteries and veins, but the pulse and pulse wave characteristics are largely dependent on the heart's operation, the vascular wall, and the pressure in the blood vessel.
  • pulse wave delivery velocity PulseWaveVelocitym PWV
  • PulseWaveVelocitym PWV pulse wave delivery velocity
  • the pulse wave transmission rate is mainly used to measure the pulse of the patient's pulse wave using a blood pressure cuff and cuff drive device and a detection method using an electrode that can detect ventricular depolarization. Based on the measured ventricular depolarization point, a time delay in which pulse wave pulses are transmitted at each position is detected, and the pulse wave transmission rate (PWV) is calculated by dividing by the distance from the heart to the measurement position.
  • the pulse wave propagation time is a foot-to-foot method that measures the time difference between the points where the waveform begins to rise to the systolic phase, or up to 2, the second difference between the waveforms to obtain the time difference between the peak values.
  • There is a maximum second derivative method which is used to diagnose the risk of cardiovascular and cerebrovascular diseases using the calculated pulse wave propagation rate (PWV).
  • the pressure change is mainly measured by using a pressure sensor, and in order to fix the pressure sensor to the measurement site, a certain force (pressure) is required in the form of a cuff or strap or a tong. At this time, it should be fixed to the measurement site of the subject with a certain force (pressure), so you may feel a sense of rejection such as restraint and tightening of the measurement site.In case of strong force (pressure), it may affect the blood flow change of the subject and damage the measurement data. have.
  • the neck becomes squeezed when measuring blood flow changes in the carotid artery, thereby lowering respiratory activity.
  • the strap 11 Since the strap 11 must be fixed, the examinee may feel rejection. Forceps-type blood flow measurement device may also cause objection to the subject because it requires a strong compression of the measurement site.
  • the strap in the case of fixing the blood flow change measuring device using the strap 11, the strap is pulled and fixed at a certain intensity. If the strap is stretched or loosened by the tension acting on the strap during the measurement, the data measured by the blood flow change is affected.
  • the forceps-type blood flow change measuring device should also be measured again when the area in contact with the sensor is distorted by the subject's movement when measuring blood flow change.
  • the present invention for measuring the pulse wave by using the air pressure change measuring sensor located inside the suction cup, blood flow change measuring sensor for measuring the blood flow change through the air pressure change inside the suction cup is a vacuum and blood flow change measurement using the same
  • the present invention utilizes the pulse wave transit time (PWTT) ratio, that is, PWTT between the carotid artery and the radial artery for the analysis of cardiovascular and cerebrovascular disease risk.
  • PWTT pulse wave transit time
  • a blood flow change measuring device that detects a carotid-radial PWTT and a carotid-femoral artery (PWTT) (cf- cardiovascular and cerebrovascular risk) And analysis methods).
  • the PWTT (cr-PWTT) between the carotid and radial arteries reflects the central arterial stiffness
  • the PWTT between the carotid and femoral arteries (cf-PWTT) reflects the stiffness of the peripheral arteries.
  • PWTT ratio represents the risk of cardiovascular and cerebrovascular disease, and thus the measurement of blood vessel distance is excluded, thereby minimizing an error that a difference in measured value occurs due to obesity and bending of the body.
  • the present invention is to monitor the blood flow at the treatment site in real time during anti-treatment to appropriately control the intensity of negative pressure or heat stimulation according to the blood flow state, the elastic membrane is placed between the cupping device and the skin, the blood flow measurement in the center of the elastic membrane A sensor is mounted to measure blood flow, but the blood flow measurement sensor is measured using a laser Doppler or ultrasonic Doppler effect.
  • the elastic membrane may increase depending on the pressure in the cupping machine, which may affect the measurement data, which may cause some problems in the accuracy and precision of blood flow measurement.
  • the suction cup-type blood flow change measurement sensor for measuring the blood flow change through the pressure change inside the suction cup is a vacuum using a pressure change sensor located inside the suction cup and blood flow change measurement using the same To provide a device.
  • the present invention provides an apparatus and method for measuring blood flow change using an adsorption cup-type blood flow change measuring sensor that detects a change in air pressure in an adsorption cup due to a change in blood flow in a blood vessel and locates a blood flow change.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to detect the PWTT between the carotid artery and the radial artery and the carotid artery and the femoral artery using an adsorption cup type blood flow change measurement sensor, thereby analyzing the risk of cardiovascular and cerebrovascular diseases, It is to provide an apparatus and method for measuring blood flow change using an adsorption cup type blood flow change measuring sensor.
  • the blood flow change measuring apparatus of the present invention having a through-hole and made to be attached to the skin, the suction cup; An air pressure change sensor mounted inside the suction cup and detecting a change in air pressure inside the suction cup as a blood flow conversion signal; And a blood flow change measuring sensor having a packing part to prevent air leakage from the through hole when the wire connected to the air pressure change measuring sensor is inserted into the through hole.
  • the blood flow change measuring apparatus of the present invention by using the air pressure change measuring sensor located inside the suction cup, the blood flow change measuring sensor for detecting a pressure change of the air inside the suction cup as a blood flow conversion signal;
  • a signal preprocessing unit for amplifying the blood flow conversion signal detected by the blood flow change measuring sensor, removing noise, and converting the signal into a digital signal; Characterized in that it comprises a signal measuring unit including a; control unit for transmitting the blood flow conversion signal input from the signal preprocessing unit to the analysis unit through the transceiver.
  • the blood flow change measuring sensor In order to mount the blood flow change measuring sensor on the site where the carotid artery, radial artery and femoral artery are located, the blood flow change measuring sensor is provided with three, and detects the carotid blood flow conversion signal, the radial artery blood flow conversion signal, and the femoral artery blood flow conversion signal. do.
  • the analysis unit receives the carotid artery flow transformation signal, the radial artery flow transformation signal, and the femoral artery flow transformation signal, and calculates the ratio of the PWTT (Pluse Wave Transit Time) between the carotid artery and the radial artery and the PWTT between the carotid artery and the femoral artery.
  • PWTT Pluse Wave Transit Time
  • the control unit transmits an identifier indicating one of the carotid arterial blood flow conversion signal, the radial arterial blood flow conversion signal, or the femoral arterial blood flow conversion signal, before and after the corresponding blood flow conversion signal, to the analyzer through the transmission and reception unit.
  • the driving method of the blood flow change measuring apparatus of the present invention by using the air pressure change measuring sensor located inside the suction cup, blood flow change measurement sensors for detecting the pressure change of the air inside the suction cup as a blood flow conversion signal, carotid artery position
  • a blood flow change measuring step mounted on the site, the radial artery position and the femoral artery position, the blood flow change measuring sensors detecting a carotid arterial blood flow conversion signal, a radial arterial blood flow conversion signal, and a femoral arterial blood flow conversion signal;
  • the analyzer receives the carotid arterial blood flow conversion signal, radial arterial blood flow conversion signal, and femoral arterial blood flow conversion signal detected in the blood flow change measurement step, and the analysis unit includes PWTT (Pluse Wave Transit Time) between the carotid artery and the radial artery, and the carotid and femoral arteries. And detecting the ratio of hepatic PWTT and outputting the cardiovascular and cerebrovascular disease risk analysis indicators
  • each blood flow conversion signal is a pulse wave signal in the carotid arterial blood flow conversion signal, radial arterial blood flow conversion signal, and femoral arterial blood flow conversion signal, and the analyzer detects a peak at each cycle in each blood flow conversion signal. It includes; PWTT detection step of detecting the time interval of, as PWTT.
  • the analysis unit performs differentiation of each blood flow conversion signal, compares whether the previous derivative value (before slope) is greater than '0' and the current derivative value (now slope) is less than or equal to '0'.
  • An inflection point detection step waiting until a previous derivative value is greater than '0' and a current derivative value is less than or equal to '0';
  • the analyzer determines whether the current blood flow change signal is greater than the peak detection threshold when the previous derivative value detected in the inflection point detection step is greater than '0' and the current derivative value is less than or equal to '0'.
  • a peak candidate detection step if the current blood flow change signal is greater than the peak detection threshold, the peak candidate detection step;
  • the analysis unit compares whether the time interval between the peak candidate and the subsequent previous peaks obtained in the peak candidate detection step is greater than a predetermined minimum time interval threshold, so that the time interval between the peak candidate and the subsequent all peaks is the minimum time interval threshold.
  • the peak detection threshold is a value obtained by multiplying the maximum value of the previously detected blood flow change signal by 0.8, and the minimum time interval threshold is 0.3 seconds.
  • the present invention is characterized by a recording medium storing a computer program source for the method of driving the blood flow change measuring apparatus of the present invention.
  • the blood flow change measuring apparatus of the present invention measures the blood flow change through the air pressure change inside the suction cup which becomes a vacuum by using the air pressure change measuring sensor located inside the suction cup (that is, the suction cup blood flow change measuring sensor).
  • the air pressure change measuring sensor located inside the suction cup (that is, the suction cup blood flow change measuring sensor).
  • an adsorption cup is attached to the site and the air pressure placed in the adsorption cup is used.
  • the change sensor detects a change in air pressure in the adsorption cup due to a change in blood flow in the blood vessel and measures the change in blood flow. Therefore, it is easy to use, the measuring device is simple, the restraint to the subject is less, and the probability of the measurement error caused by the movement of the subject during the measurement is relatively small.
  • the present invention detects the PWTT between the carotid artery and the radial artery, and the PWTT between the carotid artery and the femoral artery, and analyzes the risk of cardiovascular and cerebrovascular diseases. Reduced, more accurate analysis is possible.
  • the present invention in the measurement of blood flow changes of the existing major aneurysm, such as restraint caused by fixing to the measurement site of the subject with a certain force (pressure) when using a conventional strap, forceps form, such as tightening the measurement site Regardless of the ergonomic design and the main aneurysm measurement site to minimize the rejection, the adsorption pad is attached to the skin, and then the adsorption pad is contracted or the air is sucked out and adsorbed to fix the pressure.
  • the simple design provides the ability to measure blood flow changes in the subject.
  • the conventional method has the trouble of adjusting the length of the strap and adjusting the size of the forceps according to the measurement site, and the risk of having to re-measure the strap due to the increase of the strap or the fixed position of the forceps.
  • the ergonomic design using the adsorption pad provides convenience for measuring blood flow changes in blood vessels by attaching it to the skin of the subject in one-touch format regardless of the measurement site.
  • the blood vessel blood flow measurement device using the conventional strap and forceps shape requires a force (pressure) to fix the sensor to the measurement position and measure the blood flow change, which affects the blood flow change. Contamination may cause the risk of misdiagnose and misjudgment.
  • pressure change caused by blood vessel change in blood vessel is transmitted to the skin in the environment where it is attached to the skin without additional fixing device.
  • the pulse wave velocity is measured by detecting the time delay in which pulse wave pulses are transmitted at each position based on the ventricular depolarization point and dividing by the distance from the heart to the measurement position.
  • PWV pulse wave propagation velocity
  • PWTT pulse wave transit time
  • the present invention provides a PWTT (cr-PWTT) between the carotid artery and the radial artery reflecting the stiffness of the central artery, and the PWTT (cf-PWTT) ratio between the carotid artery and the femoral artery reflecting the stiffness of the peripheral artery.
  • PWTT cr-PWTT
  • cf-PWTT PWTT ratio
  • the adsorption cup is attached to the measurement site and the change in air pressure in the adsorption cup is detected by measuring the air pressure change in the adsorption cup through the air pressure change sensor in the adsorption cup.
  • the pulse wave propagation rate PWV
  • PWTT ratio of pulse wave propagation time
  • Figure 2 is a perspective view of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor of FIG. 2, and FIG. 4 is another example of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor.
  • FIG. 5 is an example of a state diagram of use of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an example of a barometric pressure change sensor that can measure the temperature applied in the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a blood flow change measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is an example of the results of measuring the femoral artery with a sensor using a blood flow change measuring sensor of the present invention and a commercially available strap.
  • Figure 9 is an example of the results of measuring the femoral artery, carotid artery, radial artery with a sensor using a blood flow change measurement sensor of the present invention and a commercially available strap.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of transmitting a blood flow change signal from the signal measuring unit 70 of FIG. 7 to the analyzing unit 200.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of detecting a PWTT by detecting a peak in each blood flow change signal in an operation processor of the analyzer of FIG. 7.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of detecting a ratio of the PWTT between the carotid artery and the radial artery and the PWTT between the carotid artery and the femoral artery by the calculation processing unit of FIG. 7.
  • the present invention relates to an adsorption cup type blood flow change measuring sensor, a blood flow change measuring device and a measuring method using the same.
  • the blood flow conversion measuring apparatus includes a signal measuring unit 70 including an adsorption cup type blood flow change measurement sensor 100 and an analysis unit 200 for receiving and analyzing a blood flow conversion signal detected from the adsorption cup type blood flow change measurement sensor 100. ).
  • the blood flow change measuring sensor 100 is equipped with an air pressure change measuring sensor 170 at the center of the inside of the adsorption cup 105 of the form such as a sulphate cup. After mounting so as to measure the blood flow conversion signal, the air pressure change sensor 170 is a pressure signal in the adsorption cup that changes according to the flow of blood flow at the mounting site, that is, a blood flow conversion signal (that is, pulse wave Can be detected).
  • a blood flow conversion signal that is, pulse wave Can be detected.
  • Blood flow measurement measuring device for cardiovascular and cerebrovascular disease risk analysis, three blood flow change measuring sensor 100, three blood flow change measuring sensor 100 is a carotid artery (carotid artery), radial artery (radial artery) ), It is attached to the femoral artery.
  • the blood flow measurement device detects the PWTT ratio (PWTT ratio), which is the ratio of the PWTT (pulse wave transmission rate) (cr-PWTT) between the carotid artery and the radial artery and the PWTT (cf-PWTT) between the carotid artery and the femoral artery.
  • PWTT ratio is the ratio of the PWTT (pulse wave transmission rate) (cr-PWTT) between the carotid artery and the radial artery and the PWTT (cf-PWTT) between the carotid artery and the femoral artery.
  • the PWTT ratio can then be used as an indicator of cardiovascular and
  • FIG. 2 is a perspective view of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor of Figure 2
  • Figure 4 is another example of the adsorption cup-type blood flow change measurement sensor 5 is an example of a state diagram of use of the adsorption cup type blood flow change measurement sensor of FIG. 4.
  • the blood flow change measuring sensor 100 is equipped with an air pressure change measuring sensor 170 in the central portion of the inner side of the suction cup 105 in the form of a sulfur cup.
  • the upper central portion of the suction cup 105 is provided with a through hole 120 for inserting a wire (that is, a signal line, a power line, a ground line, etc.) 150 connected to the air pressure change measuring sensor 170, and in the through hole 120 After the wire 150 is inserted, a packing 110 is provided to prevent air from leaking between the wire 150 and the suction cup 105.
  • a wire that is, a signal line, a power line, a ground line, etc.
  • FIGS. 2 and 3 show a ring in the through hole 120 in the upper center portion of the suction cup 105. This is the case when the packing 110 of the form is mounted. In this case, a ring-shaped packing 110 is inserted between the wire 150 and the suction cup 105.
  • the packing part 110 is spoken along the through hole 120 of the upper center portion of the suction cup 105.
  • the upper portion of the suction cup 105 of FIGS. 4 and 5 is provided with a ring-shaped groove
  • the packing portion 110 is a packing portion upper body 112 made of a donut shape and a packing portion lower body made of a cylindrical shape ( 115, the suction cup 105 is equipped with a shape (structure) for easy grip by hand and to prevent slipping.
  • the edge 130 of the lower end of the suction cup 105 forms a step so that the thickness of the edge 130 is larger than the thickness of other portions of the suction cup 105, and the suction cup 105 is in close contact with the skin. Air does not leak.
  • the suction cup 105 may be made of silicone, rubber, plastic, synthetic resin, or the like.
  • the blood flow change measuring sensor 100 may further include a temperature sensor (not shown) for measuring body temperature in addition to the air pressure change measuring sensor 170.
  • a temperature sensor (not shown) for measuring body temperature in addition to the air pressure change measuring sensor 170.
  • a single sensor can be used to measure temperature as well as changes in air pressure.
  • FIG. 6 is an example of a barometric pressure change sensor that can measure the temperature applied in the present invention.
  • the MS5803-01BA As a sensor for measuring temperature as well as barometric pressure change, the MS5803-01BA can be used.
  • the barometric pressure change sensor 170 outputs a pressure change of air in the suction cup 105 as an electrical signal.
  • the metal frame 172 is wrapped around the sensor unit 171, and can be used immediately without a separate structure, and the air pressure and temperature can be measured. Correction is also possible.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a blood flow change measuring apparatus according to the present invention.
  • the blood flow change measuring apparatus 7 includes a signal measuring unit 70 and an analyzing unit 200, where the analyzing unit 200 may be at least one of a computer, a microprocessor, or a smartphone.
  • the signal measuring unit 70 includes a blood flow change measuring sensor 100, a signal preprocessor 71, a controller 75, and a transceiver 77.
  • the blood flow change measuring sensor 100 detects a change in air pressure in the air pressure change measuring sensor 170 as a blood flow change, that is, a pulse wave, and outputs it as an electrical signal.
  • a blood flow change that is, a pulse wave
  • the carotid artery, radial artery, and femoral artery are mounted.
  • Three blood flow change measurement sensors 100 are provided to detect a carotid pulse wave signal, a radial arterial pulse wave signal, and a femoral artery pulse wave signal.
  • the signal preprocessor 71 amplifies the carotid pulse wave signal, radial artery pulse wave signal, and femoral artery pulse wave signal detected by the blood flow change measuring sensor 100, removes noise, converts the digital signal, and transmits the signal to the controller 75.
  • the control unit 75 converts the received carotid artery pulse wave signal, radial artery pulse wave signal, and femoral artery pulse wave signal into a signal for transmission to an external computer 200, and external analyzer 200 through a transceiver 77.
  • the transceiver 77 may be replaced by a transmitter.
  • the controller 75 may be a microprocessor, a microcontroller, or the like.
  • the controller 75 may include a buffer or a temporary storage unit to store data of a carotid artery pulse wave signal, a radial artery pulse wave signal, and a femoral artery pulse wave at a predetermined time interval.
  • a carotid pulse wave signal, a radial artery pulse wave signal, and a femoral artery pulse wave signal transmitted from the signal measuring unit 70 are transmitted to the calculation processor 220 through the transceiver 210 and the calculation processor 220.
  • the calculation processing unit 220 peaks from each of the carotid pulse wave signal, radial arterial pulse wave signal, and femoral artery pulse wave signal to an inflection point having a predetermined threshold value, that is, a carotid artery threshold, a radial artery threshold, and a femoral artery threshold. Is detected. That is, the peak is obtained through the change of the slope and the variable threshold.
  • the carotid artery threshold, the radial artery threshold, and the femoral artery threshold may be applied to a variable threshold by an adaptive threshold algorithm.
  • the peak may be referred to as the peak of each cycle as the R point of the pulse wave.
  • the calculation processing unit 220 indicates that the pulse wave propagation rate (cr-PWTT) of the carotid artery and the radial artery is the time difference between the carotid artery and the radial artery, and from the time point (time) of the i th peak of the carotid artery wave, the time point of the i th peak of the radial artery wave. Find by subtracting (hours).
  • the arithmetic processing unit 220, the pulse wave delivery rate (cf-PWTT) of the carotid artery and the femoral artery is the time difference between the carotid artery and the femoral artery, and from the time point (time) of the i-peak of the carotid artery pulse, the i-th peak of the femoral artery pulse It is obtained by subtracting the starting point (time) of.
  • the operation processor 220 is a ratio of the PWTT between the carotid artery and the radial artery reflecting the stiffness of the central artery (cr-PWTT) and the carotid artery and the femoral artery reflecting the stiffness of the peripheral artery (cf-PWTT), PWTT ratio is detected and used as an indicator of cardiovascular and cerebrovascular disease risk analysis.
  • the signal is output to a display connected to the computer 200 to inform the status.
  • Figure 8 is an example of the results of measuring the femoral artery with a sensor using a blood flow change measurement sensor of the present invention and a strap
  • Figure 9 is a femoral artery, carotid artery as a sensor using a blood flow change measurement sensor of the present invention and a commercially available strap This is an example of a measurement of the radial artery.
  • the blood flow change measurement sensor of the present invention also obtained similar results to the sensor using a conventional strap.
  • the following table is a sensor using a blood flow change measurement sensor of the present invention and a commercially available strap (Biopac), which measures pulse waves in the carotid artery, the radial artery, and the femoral artery. This is an example of the results of calculating the error mean and standard deviation.
  • Peak difference between the blood flow change measurement sensor of the present invention and the sensor using a commercially available strap is 12.96msec minimum, 44.10msec maximum, it can be seen that it can be used for pulse wave detection.
  • Blood flow change measurement sensor of the present invention is made of silicon or other members that can be attached to the skin, the adsorption cup 100 and the adsorption cup 100 to block the inflow, outflow of air to the outside when adsorbed in the form of a cup Control unit 75 for receiving a signal from the air pressure change measuring sensor 170, the air pressure change measuring sensor 170 for detecting a change in the air pressure in the skin and the structure in accordance with the blood flow changes inside and transmits to the external analysis unit 200 And a transceiver 77.
  • the analysis unit 200 calculates a PWTT ratio (PWTT ratio) for analyzing the cardiovascular and cerebrovascular disease risk by processing the received pulse wave signal, and outputs the measurement result through the display.
  • PWTT ratio PWTT ratio
  • Adsorption cup 100 is connected to the air pressure change measuring sensor 170 from the outside 130, in contact with the skin 130, the spherical or cylindrical body, mounted on the inner top, the pressure change sensor 170, the outside contacting the skin 130
  • the adsorption cup 100 After adhering the adsorption cup 100 to the skin, the adsorption cup 100 is contracted or fixed by drawing air out to adsorb it. This fixation is fixed by pressure without any additional fixing device.
  • Barometric pressure change sensor uses a sensor with a sensitivity that can detect the change in air pressure due to blood flow changes (about Resolution: 0.02mbar) and is placed on the inner upper side of the suction cup so that the pressure between the skin and the suction cup due to blood flow changes Detect a change.
  • the blood flows according to the cardiac output, and when the adsorption cup is attached to the area under measurement, the blood flow change transmitted as blood flows to the blood vessel under the skin is transmitted to the skin, and the vibration is caused by the air between the adsorption cup and the skin. The vibration is detected by the barometric pressure sensor.
  • the line coming out for data transmission should penetrate outward from the air pressure change sensor and the adsorption cup attachment part, and be sealed with the packing part 110 to prevent air from adsorbing to the part.
  • the signal received from the sensor in the analyzer 200 is sampled at 20 ⁇ 50 Hz to obtain a signal.
  • the signal received from the barometric pressure measurement sensor is a waveform as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of transmitting a blood flow change signal from the signal measuring unit 70 of FIG. 7 to the analyzing unit 200.
  • the control unit 75 of the signal measuring unit 70 includes three blood flow change measuring sensors 100, that is, First blood flow measurement sensor (blood flow measurement sensor mounted on carotid artery), second blood flow measurement sensor (blood flow change measurement sensor mounted on radial artery), third blood flow measurement sensor (blood flow change measurement on femoral artery Initialize by applying power to the sensor (S110).
  • the pressure change measuring sensor 170 of the first blood flow change measuring sensor that is, the blood flow change measuring sensor mounted on the carotid artery is an air pressure change signal in the suction cup 105 mounted on the carotid artery.
  • a blood flow change signal (also referred to as a pulse wave signal) is detected as a first blood flow change signal (ie, a blood flow change signal of the carotid artery), and the control unit 75 of the signal measuring unit 70 controls the first blood flow change signal.
  • a first identifier indicating the first blood flow change signal is put and transmitted through the transmission / reception unit 77 of the signal measuring unit 70, and the arithmetic processing unit of the analysis unit 200. 200 receives it (S120).
  • the calculation processing unit 200 determines whether the current first blood flow change received in the first blood flow change signal receiving step is greater than the previously stored maximum blood flow change value. If it is large, the first blood flow change maximum value is updated with the current first blood flow change signal (S135).
  • the pressure change sensor 170 of the second blood flow change sensor changes the air pressure in the suction cup 105 mounted on the radial artery.
  • a blood flow change signal (also referred to as a pulse wave signal), which is a signal, is detected as a second blood flow change signal (i.e., a blood flow change signal of the radial artery), and the control unit 75 of the signal measuring unit 70
  • a second identifier indicating the second blood flow change signal is put and transmitted through the transmission / reception unit 77 of the signal measuring unit 70 and the analysis unit 200.
  • the arithmetic processing unit 200 of FIG. 7 receives this (S120).
  • the calculation processing unit 200 determines whether the current second blood flow change received in the second blood flow change signal receiving step is greater than the maximum stored second blood flow change value. If large, the second blood flow change maximum value is updated with the current second blood flow change signal (S170).
  • the air pressure change sensor 170 of the third blood flow change sensor changes the air pressure in the suction cup 105 mounted on the femoral artery.
  • a blood flow change signal also referred to as a pulse wave signal
  • the control unit 75 of the signal measuring unit 70 detects the third blood flow change signal.
  • a third identifier indicating the third blood flow change signal is put, and transmitted through the transmission / reception unit 77 of the signal measuring unit 70 and the analysis unit 200.
  • the arithmetic processing unit 200 of FIG. 7 receives this (S180).
  • the calculation processing unit 200 determines whether the current third blood flow change received in the third blood flow change signal receiving step is greater than the pre-stored third blood flow change maximum value. (S185) If large, the third blood flow change maximum value is updated with the current second blood flow change signal (S187).
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of detecting a PWTT by detecting a peak in each blood flow change signal in the operation processor 220 of the analyzer 200 of FIG. 7.
  • peaks i.e., R points of pulse waves
  • RR average time interval an average time interval
  • the window time interval is a preset value, a value set at the factory or initial use, and may be, for example, 15 seconds, 30 seconds, or 1 minute or 5 minutes.
  • the inflection point detection step compares whether the previous derivative (i.e. slope) is greater than '0' in the blood flow change signal and the current derivative (i.e. slope) is less than or equal to '0' (i.e., inflection point). By comparison (S210), it waits until the previous derivative value (ie, the previous slope) is greater than '0' and the current derivative value (now the slope) is less than or equal to '0'. That is, it waits until a signal of blood flow change becomes an inflection point.
  • the process returns to the inflection point detection step and detects again.
  • the peak candidate detection step if the previous derivative value (i.e., the previous slope) detected in the inflection point detection step is greater than '0' and the current differential value (the current slope) is less than or equal to '0', It is determined whether the current blood flow change signal is greater than the peak detection threshold (S220), and if the current blood flow change signal is greater than the peak detection threshold, it is a peak candidate and waits until the blood flow change signal is greater than the peak detection threshold. That is, if the current blood flow change signal is not greater than the peak detection threshold, the process returns to the inflection point detection step and detects again.
  • the peak detection threshold is a value obtained by multiplying 0.8 by the maximum value of blood flow change obtained through the flowchart of FIG. 10.
  • the time interval comparison step of the peak candidate and the subsequent peak is a time interval of the peak candidate detection step obtained from the peak candidate detection step, that is, the time interval of the peak candidate and the subsequent all peaks, i.e., the time of the peak candidate, minus the starting point of the previous peak. Wait until a larger value than the time interval threshold (S230).
  • the minimum time interval threshold is a minimum consecutive peak interval (ie, a minimum RR interval), which may be 0.3 seconds at the time of factory shipment or initial use.
  • the peak detection step when the time interval between the peak candidate and the subsequent all peaks is compared, if the time interval between the peak candidate and the subsequent all peaks is larger than the minimum time interval threshold, the current peak candidate, that is, the current blood flow change signal is applied.
  • the peak is stored in the memory unit 250 (S240).
  • the peak number checking step after the peak detection step, it is determined whether there are three or more consecutive peaks stored in the memory unit 250, and if the three consecutive peaks are not more than three, the process returns to the inflection point detection step, and the consecutive peaks are three or more. Wait until it is (S250).
  • a subsequent peak-to-peak average time interval detection step If the number of consecutive peaks in the peak number checking step is three or more, an average of the time intervals of three consecutive peaks is obtained, stored as a PWTT signal, and output.
  • the average time interval between the peaks is detected for all of the carotid artery blood flow conversion signal, the radial artery blood flow conversion signal, and the femoral artery blood flow conversion signal, respectively, using the flowchart of FIG. 10. If all three blood flow conversion signals do not detect the average time interval between the peaks, the process returns to the detection of the peak time intervals between the three blood flow conversion signals, and the average time interval between the peaks of each of the three blood flow conversion signals is determined. Wait until detection (S310).
  • the carotid blood flow conversion signal of the carotid artery blood flow conversion signal is The PWTT (cr-PWTT) between the carotid artery and the radial artery is detected by subtracting the average time interval between the peaks (S320).
  • PWTT cr-PWTT
  • the PWTT ratio detection step is performed by dividing the PWTT between the carotid and radial arteries into the PWTT between the carotid and femoral arteries by using the PWTT between the carotid and radial arteries and the PWTT between the carotid and femoral arteries. Obtain the ratio of PWTT between the femoral artery (S350).
  • Blood flow change measuring apparatus of the present invention by measuring the blood flow change through the change in the air pressure inside the suction cups become a vacuum, reducing the rejection of restraint, tightening the measurement site, etc., by detecting the PWTT ratio, which improved the accuracy, medical It can be used as a device for monitoring cardiovascular and cerebrovascular disease risk in the field.

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Abstract

본 발명은 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 진공이 된 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 통해 혈류변화를 측정하는 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서를 이용하여, 경동맥과 요골동맥 간 맥파 전달 시간(PWTT)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 맥파 전달 시간(PWTT)를 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환의 위험도를 분석하게 하는 혈류변화 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 혈류변화 측정 장치는, 상부에 통공을 가지며 피부에 부착되도록 이루어진, 흡착 컵; 흡착 컵의 내측에 장착되어, 흡착 컵의 내측의 공기압의 변화를, 혈류변환신호로서 검출하는 기압변화 측정센서; 기압변화 측정센서와 연결된 전선이 상기 통공에 삽입되었을 때, 상기 통공에서 공기가 새는 것을 막아주는, 패킹부;를 구비하는 혈류변화 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법
본 발명은 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 진공이 된 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 통해 혈류변화를 측정하는 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서를 이용하여, 경동맥과 요골동맥 간 맥파 전달 시간(PWTT)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 맥파 전달 시간(PWTT)를 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환의 위험도를 분석하게 하는 혈류변화 측정 장치에 관한 것이다.
맥파는 혈액이 심장에서 파상을 이루며 전파하는 파장을 말하며, 동맥과 정맥에 따라 약간 다르지만 대체적으로 맥박 및 맥파의 성상은 심장의 통작, 혈관벽의 성상, 혈관 내의 압력에 의해 좌우된다. 특히, 맥파 전달 속도(PulseWaveVelocitym PWV)는 심장에 가까운 동맥과 먼 동맥에 약간의 차이가 있다.
일반적으로 맥파전달속도(PWV) 측정 시 주로 사용하는 방법은 혈압커프 및 커프구동장치를 이용하여 환자의 맥파의 펄스를 측정하고 심실 탈분극을 검출할 수 있는 전극을 사용하는 검출방법이다. 측정한 심실 탈분극 지점을 기준으로 각 위치의 맥파 펄스가 전달되는 시간차(Time Delay)를 검출한 뒤 심장에서 측정 위치까지의 거리(Distance)로 나누어 맥파전달속도(PWV)를 계산한다. 맥파 펄스가 전달되는 시간은 파형이 수축기에 상승하기 시작하는 지점간의 시간차를 측정하는 풋투풋(foot-to-foot) 방법이나, 파형을 2차 미분하여 최고값을 보이는 지점간의 시간차를 구하는 최대 2차 도함수(Maximum second derivative) 방법이 있으며, 계산한 맥파전달속도(PWV)를 이용하여 심·뇌혈관 질환위험도를 진단하는데 사용된다.
이러한 방법으로 심·뇌혈관 질환 위험도를 검사하기 위해 혈류변화를 측정하는 경우 번잡하거나 피검자에게 고통을 줄 수 있으며 각 측정부위를 선택하여 심장에서부터의 거리(Distance)를 측정하는데 거리(Distance)를 측정함에 있어 몸의 비만도와 굴곡에 따라서 측정값 차이가 발생하는 등 문제가 제기되고 있다. 심·뇌혈관 질환 진단 시 주요 동맥 질환을 검사할 때는 말초부위에서 측정이 아닌 주요 동맥혈인 경동맥(carotid artery), 요골동맥(radial artery), 대퇴동맥(femoral artery)에서 혈류변화를 측정한다..
이때 주로 압력센서를 이용한 압력의 변화를 측정하며 압력센서를 측정부위에 고정 시키기 위해 커프 또는 스트랩을 두르거나 집게 형태로 일정 이상의 힘(압력)을 필요로 한다. 이때 일정 이상의 힘(압력)으로 피검자의 측정부위에 고정해야 하므로 구속감, 측정부위 조임 등의 거부감을 느끼게 되며 강한 힘(압력)을 받는 경우 피검자의 혈류변화에 영향을 주어 측정 데이터를 손상시킬 수 있다.
특히, 도 1과 같이 커프 또는 스트랩(11)을 사용할 경우 경동맥(carotid artery)의 혈류변화 측정 시 목을 조이는 형태가 되어 호흡 활동을 저하시키는 문제가 발생하고, 대퇴동맥 측정 시 대퇴부를 강하게 압박하여 스트랩(11)을 고정시켜야하므로 피검자가 거부감을 느낄 수 있다. 집게 형태의 혈류변화 측정 장치 또한 측정부위를 강하게 압박해야 하므로 피검자에게 거부감을 줄 수 있다. 또한 고정함에 있어 스트랩(11)을 이용한 혈류변화 측정 장치의 경우 스트랩을 당겨 일정 세기로 고정하는데 측정 중 스트랩에 작용하는 장력에 의해 스트랩이 늘어나거나 느슨해지면 혈류변화에 의해 측정한 데이터에 영향을 주어 다시 측정해야 하며, 집게 형태의 혈류변화 측정 장치 역시 혈류변화 측정 시 피검자의 움직임에 의해 센서와 접촉된 부위가 틀어지게 되면 다시 측정을 해야 한다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 대퇴동맥 측정 시 측정자가 피검자의 대퇴부에 직접 센서를 접촉한 상태에서 측정을 하는 방법이 개발되었지만 이는 측정자가 같은 부위를 일정한 압력으로 계속 누르고 있어야하는 불편함이 있다.
이를 위해, 본 발명은 맥파측정을 위해, 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 진공이 된 흡착 컵 내부의 기압변화를 통해 혈류변화를 측정하는 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법을 제안한다.
또한, 본 발명은, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석을 위해, 맥파 전달 시간(Pluse Wave Transit Time, PWTT) 비율을 활용하여, 즉, 경동맥(carotid artery)과 요골동맥(radial artery) 간 PWTT(cr-PWTT : carotid-radial PWTT)와, 경동맥(carotid artery)과 대퇴동맥(femoral artery) 간 PWTT(cf-PWTT : carotid-femoral PWTT)를 검출하는 혈류변화 측정 장치(이는·심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석 시스템이라고도 할 수 있음) 및 측정방법을 제안한다.
경동맥과 요골동맥 간 PWTT (cr-PWTT)는 중심동맥의 경직도(central arterial stiffness)를 반영하고, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT(cf-PWTT)는 주변동맥의 경직도를 반영하며, 이 두 값의 비율(PWTT ratio)은 심·뇌혈관 질환의 위험도를 나타내므로, 혈관 거리 측정이 제외되어, 몸의 비만도와 굴곡에 따라서 측정값 차이가 발생하는 오류가 최소화된다.
선행기술로, 국내 등록특허 제10-1814817호 '스마트 부항 치료 장치'가 있다. 이 발명은 항치료시 치료 부위의 혈류량을 실시간으로 모니터링하여 혈류량 상태에 따라 음압 또는 온열자극의 강도를 적절히 조절하기 위한 것으로, 부항기와 피부사이에 탄성막을 위치시키며, 탄성막의 밑의 중앙에 혈류량 측정 센서가 장착되어, 혈류량을 측정하되, 혈류량 측정 센서는 레이저 도플러 또는 초음파 도플러 효과를 이용하여 측정한다. 이 경우, 탄성막이 부항기내 압력에 따라 늘어나면서 측정 데이터에 영향을 미칠 수 있어, 혈류량 측정의 정확도 및 정밀도에 다소 문제가 있을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 진공이 된 흡착 컵 내부의 기압변화를 통해 혈류변화를 측정하는 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서 및 이를 이용한 혈류변화 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 경동맥(carotid artery), 요골동맥(radial artery), 대퇴동맥(femoral artery)에서의 혈류변화 측정을 용이하게 하기 위해 해당 부위에 흡착 컵을 부착하고 흡착 컵 내에 위치한 기압변화 측정센서를 통해 혈관 내 혈류 변화에 의한 흡착컵 내 공기의 압력 변화를 검출하여 혈류변화를 측정하는, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 방법를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서를 이용하여, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT를 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환의 위험도를 분석하게 하는, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 방법를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 혈류변화 측정 장치는, 상부에 통공을 가지며 피부에 부착되도록 이루어진, 흡착 컵; 흡착 컵의 내측에 장착되어, 흡착 컵의 내측의 공기압의 변화를, 혈류변환신호로서 검출하는 기압변화 측정센서; 기압변화 측정센서와 연결된 전선이 상기 통공에 삽입되었을 때, 상기 통공에서 공기가 새는 것을 막아주는, 패킹부;를 구비하는 혈류변화 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 혈류변화 측정 장치는, 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 혈류변환 신호로서 검출하는, 혈류변화 측정 센서; 혈류변화 측정 센서에서 검출된 혈류변환 신호를 증폭하고 잡음을 제거하고 디지탈신호로 변환하는, 신호전처리부; 신호전처리부로부터 입력된 혈류변환 신호를 송수신부를 통해 분석부로 전송하는,제어부;를 포함하는 신호측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
혈류변화 측정 센서가 경동맥, 요골동맥 및 대퇴동맥이 있는 부위에 장착되기 위해, 혈류변화 측정 센서는, 3개를 구비하여, 경동맥 혈류변환 신호, 요골동맥 혈류변환 신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 검출한다.
분석부는, 경동맥 혈류변환 신호, 요골동맥 혈류변환 신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 수신하고, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (Pluse Wave Transit Time)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을 구한다.
제어부는, 경동맥 혈류변환 신호 또는 요골동맥 혈류변환 신호 또는 대퇴동맥 혈류변환 신호 중의 하나를 나타내는 식별자를, 해당 혈류변환 신호의 앞과 뒤에 넣어서, 송수신부를 통해, 분석부로 전송한다.
또한, 본 발명의 혈류변화 측정 장치의 구동방법은, 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 혈류변환 신호로서 검출하는 혈류변화 측정 센서들이, 경동맥 위치 부위와, 요골동맥 위치부위와, 대퇴동맥 위치부위에 장착되어, 상기 혈류변화 측정 센서들이 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 검출하는, 혈류변화 측정단계; 혈류변화 측정단계에서 검출된 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 분석부가 수신하여, 분석부는, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (Pluse Wave Transit Time)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석 지표로서 출력하는, 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
분석단계는, 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호에서 각 혈류변환 신호는, 맥파신호로서, 분석부는, 각 혈류변환 신호에서 주기별로 피크를 검출하고, 피크와 연이은 피크의 시간간격을, PWTT로서 검출하는, PWTT 검출 단계;를 포함한다.
PWTT 검출 단계는, 분석부는, 각 혈류변환 신호를 미분을 행하고, 전의 미분값(전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은지를 비교하여, 전의 미분값이 '0'보다 크고, 현재의 미분값이 '0'보다 작거나 같은 값이 나올때 까지 기다리는, 변곡점 검출단계; 분석부는, 변곡점 검출단계에서 검출된, 전의 미분값이 '0'보다 크고, 현재의 미분값이 '0'보다 작거나 같은 값을 가진다면, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 큰지를 판단하고, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 크다면 피크 후보로 하는, 피크 후보 검출단계; 분석부는, 피크 후보 검출단계에서 구한, 피크 후보와 연이은 전 피크와의 시간간격이, 기설정된 최소 시간간격 문턱치보다 큰지를 비교하여, 피크 후보와 연이은 전 피크와의 시간간격이, 최소 시간간격 문턱치보다 크다면 현재의 피크후보인, 현재의 혈류변화신호를 현재의 피크로서 메모리부에 저장하는, 피크 검출단계; 분석부는, 피크 검출단계 후, 메모리부에 저장된, 연이은 피크가 3개이상 인지를 판단하여, 연이은 피크가 3개이상이라면, 3개의 연이은 피크의 시간간격의 평균을, PWTT로서 구하는, 연이은 피크간 평균 시간간격 검출단계;를 포함한다.
피크 후보 검출단계에서, 피크 검출 문턱치는, 기 검출된 혈류변화 신호의 최대값에, 0.8을 곱한 값이며, 최소 시간간격 문턱치는 0.3초이다.
또한, 본 발명의 혈류변화 측정 장치의 구동방법에 대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체를 특징으로 한다.
본 발명의 혈류변화 측정 장치는, 흡착 컵(즉, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서) 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 진공이 된 흡착 컵 내부의 기압변화를 통해 혈류변화를 측정한다. 즉, 주로 혈류변화를 측정하는 경동맥(carotid artery), 요골동맥(radial artery), 대퇴동맥(femoral artery)에서의 혈류변화 측정을 용이하게 하기 위해 해당 부위에 흡착 컵을 부착하고 흡착 컵 내에 위치한 기압변화 측정센서를 통해 혈관 내 혈류 변화에 의한 흡착컵 내 공기의 압력 변화를 검출하여 혈류변화를 측정한다. 따라서, 사용하기 간편하고, 측정장치도 간단하며, 피검자에의 구속도 덜하고, 또한 측정 시 피검자의 움직임에 의해서 측정오차가 생길 확률은 상대적으로 적다.
또한 본 발명은 경동맥과 요골동맥 간 PWTT와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT를 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환의 위험도를 분석함으로써, 몸의 비만도와 굴곡에 따라서 측정값 차이가 발생하는 오류의 문제를 줄이면서, 보다 정확한 분석이 가능하다.
따라서, 본 발명의 효과를 정리하면 다음과 같다.
첫째로, 본 발명은, 기존 주요 동맥류의 혈류변화를 측정함에 있어 기존의 스트랩, 집게 형태를 사용할 때 일정 이상의 힘(압력)으로 피검자의 측정부위에 고정함으로써 발생하는 구속감, 측정부위 조임 등의 거부감을 최소화 할 수 있는 인체공학적 디자인과 주요 동맥류 측정부위에 관계없이 흡착패드를 피부에 붙인 후 흡착패드를 수축시키거나 외부로 공기를 빼어 흡착시켜 고정시키며 별도의 추가 고정 장치 없이 압력에 의해 고정되는 심플한 디자인으로 피검자의 혈류변화를 측정할 수 있는 기능을 제공한다.
둘째로, 측정자가 피검자의 혈류변화 측정 장치를 부착할 때 기존의 방식은 측정 부위에 따른 스트랩 길이 조절, 집게 크기 조절 등의 번거로움과 스트랩이 늘어나거나 집게 고정 위치가 변동되어 재측정 해야 하는 위험성을 내재하고 있으나 흡착패드를 활용한 인체공학적 디자인으로 측정 부위에 상관없이 원터치 형식으로 피검자 피부에 부착하여 혈관 내 혈류변화를 측정 할 수 있는 편의성을 제공한다.
셋째로, 기존의 스트랩, 집게 형태를 활용한 혈관 내 혈류변화 측정 장치는 센서부를 측정 위치에 고정하고 혈류변화를 측정하기 위해 힘(압력)을 필요로 하는데 이는 혈류변화에 영향을 주어 측정 데이터의 오염으로 오진·오판의 위험을 초래할 수 있지만 흡착패드를 활용한 혈관 내 혈류변화 측정 장치는 별도의 추가 고정 장치 없이 피부에 부착되는 환경에서 혈관 내 혈류변화에 의해 발생한 압력변화가 피부로 전해지고 이로 인해 발생한 진동이 흡착패드와 피부 사이의 공기를 통해 기압변화 측정센서로 검출되는 원리를 활용하여 외부의 힘(압력) 없이 혈관 내 혈류변화를 측정 가능하므로 측정 데이터 오류 최소화 효과를 제공한다.
넷째로, 맥파전달속도(PWV) 측정 시 심실 탈분극 지점을 기준으로 각 위치의 맥파 펄스가 전달되는 시간차(Time Delay)를 검출한 뒤 심장에서 측정 위치까지의 거리(Distance)로 나누어 맥파전달속도(PWV)를 계산하는 방식에서 흡착 컵를 활용한 혈류변화 측정 장치를 통해 맥파 전달 시간(PWTT)의 비를 측정하여 심·뇌혈관 질환 위험도를 분석하므로 각 측정부위를 선택하여 심장에서부터의 거리를 측정함에 있어 몸의 비만도와 굴곡에 따라서 측정값 차이가 발생하는 등의 문제가 최소화 될 수 있다.
다섯째로, 본 발명은 중심동맥의 경직도를 반영하는 경동맥과 요골동맥 간 PWTT(cr-PWTT)와, 주변동맥의 경직도를 반영하는 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT(cf-PWTT)의 비율(PWTT ratio)을 활용한 혈류변화 측정 장치(즉, 심·뇌혈관 질환 위험도 분석 시스템)을 제안함으로써, 혈관 질환에 의해 급격히 경직되는 중심동맥(central arterial)과 혈관 질환에 영향을 덜 받는 주변동맥(peripheral artery)의 경직도 부조화(stiffness mismatch)를 확인 가능하며 흡착 컵와 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용한 혈류변화 측정 장치, 신호측정모듈부, PC, 디스플레이부 그리고 PWTT ratio 산출 알고리즘을 포함하는 심·뇌혈관 질환 위험도 분석 시스템을 제공한다.
여섯째로, 측정 부위에 흡착 컵를 부착하고 흡착 컵 내 기압변화 측정센서를 통해 혈관 내 혈류 변화에 의한 흡착 컵 내 공기 압력의 변화를 검출하여 혈류변화를 측정하는 것으로, 기존 심·뇌혈관 분석 시 주로 사용하던 맥파전달속도(PWV)를측정하는 방식이 아닌 맥파 전달 시간(PWTT)의 비를 측정하여 분석한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 사시도이다.
도 3은 도 2의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 단면도이고, 도 4는 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 다른 일예이다.
도 5는 도 4의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 사용상태도의 일예이다.
도 6은 본 발명에서 적용한 온도도 측정가능한 기압변화 측정센서의 일예이다.
도 7은 본 발명의 혈류변화 측정 장치의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 8는 본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서로 대퇴동맥을 측정한 결과의 일예이다.
도 9는 본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서로 대퇴동맥, 경동맥, 요골동맥을 측정한 결과의 일예이다.
도 10은 도 7의 신호측정부(70)로부터 혈류변화 신호를 분석부(200)로 전송하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 도 7의 분석부의 연산처리부에서 각 혈류변화신호에서 피크를 검출하여 PWTT를 검출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 7의 분석부의 연산처리부에서 경동맥과 요골동맥 간 PWTT와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을 검출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법에 관한 것이다.
혈류변환측정장치는, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서(100)를 포함하는 신호측정부(70)와, 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서(100)로부터 검출된 혈류변환신호를 수신하여 분석하는 분석부(200)를 포함한다.
혈류변화 측정 센서(100)는 부황컵과 같은 형태의 흡착 컵(105)의 내측의 중앙부에 기압변화 측정센서(170)이 장착되어 있으며, 혈류변화 측정 센서(100)를 피부에 압착하여 진공이 되도록 장착한 후, 혈류변환신호를 측정하게 되는 데, 이때 기압변화 측정센서(170)는 장착부위의 혈류의 흐름에 따라 변화하는 흡착 컵내의 기압신호, 즉, 혈류변환신호(즉, 이는 맥파라 할 수 있음)를 검출하게 된다.
혈류변환측정장치는, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석을 위해서, 3개의 혈류변화 측정 센서(100)를 구비하며, 3개의 혈류변화 측정 센서(100)는 경동맥(carotid artery), 요골동맥(radial artery), 대퇴동맥(femoral artery)에 장착된다. 그럼으로써, 혈류변환측정장치는, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT(맥파 전달 속도)(cr-PWTT)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT(cf-PWTT)의 비율인, PWTT 비율 (PWTT ratio)를 검출하여 PWTT 비율을, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석의 지표로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서와 이를 이용한 혈류변화 측정 장치 및 측정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 사시도이고, 도 3은 도 2의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 단면도이고, 도 4는 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 다른 일예이고, 도 5는 도 4의 흡착 컵형 혈류변화 측정 센서의 사용상태도의 일예이다.
혈류변화 측정 센서(100)는 부황컵과 같은 형태의 흡착 컵(105)의 내측의 중앙부에 기압변화 측정센서(170)이 장착되어 있다. 흡착 컵(105)의 상단 중앙부에는 기압변화 측정센서(170)와 연결된 전선(즉, 신호선, 전원선, 접지선 등)(150)을 삽입하기 위한 통공(120)을 구비하며, 통공(120)에 전선(150)이 삽입된 후에, 전선(150)과 흡착 컵(105) 사이에서 공기가 누설되는 것을 방지하기 위한 패킹부(110)가 구비된다.
흡착 컵(105)의 상단 중앙부에 있는 통공(120)에 삽입된 전선 등등에 의해 틈이 생기지 않도록 하기 위해, 도 2 및 도 3은 흡착 컵(105)의 상단 중앙부에 있는 통공(120)에 링형태의 패킹(packing)부(110)를 장착한 경우이다. 이 경우는 전선(150)과 흡착 컵(105)사이에 링형태의 패킹(packing)부(110가 삽입된다.
도 4 및 도 5는 흡착 컵(105)의 상단 중앙부의 통공(120)을 따라 패킹부(110)가 연설되어 있다. 또한, 도 4 및 도 5의 흡착 컵(105)의 상부에 링형태의 홈을 구비하며, 패킹부(110)가 도넛형으로 이루어진 패킹부 상부 몸체(112)와 원통형으로 이루어진 패킹부 하부 몸체(115)를 구비하여, 흡착컵(105) 장착시, 손으로 잡기 쉽고, 미끄러지지 않도록 하기 위한 형태(구조)를 구비한다.
흡착 컵(105)의 하단의 테두리(130)는 단차를 형성하여 테두리(130)의 두께가, 흡착 컵(105)의 다른 부분의 두께보다 크도록 이루어져, 피부에 흡착 컵(105)이 밀착 후, 공기가 누설되지 않게 되어 있다.
흡착 컵(105)은 실리콘, 고무, 플라스틱, 합성수지 등으로 이루어질 수 있다.
혈류변화 측정 센서(100)는 기압변화 측정센서(170)이외에 체온을 측정하는 온도센서(미도시)를 더 구비할 수 있다. 경우에 따라서는 하나의 센서로, 기압변화뿐만아니라 온도를 측정하는 센서를 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 적용한 온도도 측정가능한 기압변화 측정센서의 일예이다.
기압변화뿐만 아니라 온도를 측정하는 센서로서, MS5803-01BA를 사용할 수 있다. 기압변화 측정센서(170)는 흡착 컵(105) 내의 공기의 압력 변화를 전기적인 신호로 출력한다.
도 6의 기압변화 측정센서(170)의 경우, 센서부(171)를 금속테두리(172)가 감싸고 있어, 별도의 구조물 없이 바로 사용가능하며, 기압과 온도 측정이 가능하여, 온도에 따른 기압신호의 보정도 가능하다.
도 7은 본 발명의 혈류변화 측정 장치의 구성을 설명하는 블럭도이다.
혈류변화 측정 장치(7)는 신호측정부(70)과 분석부(200)를 포함하며, 여기서 분석부(200)는 컴퓨터 또는 마이크로프로세서 또는 스마트폰 중의 하나 이상일 수 있다.
신호측정부(70)는 혈류변화 측정 센서(100), 신호전처리부(71), 제어부(75), 송수신부(77)를 포함한다.
혈류변화 측정 센서(100)는 기압변화 측정센서(170)에서 공기의 압력 변화를, 혈류변화, 즉 맥파로서 검출하여 전기적인 신호로 출력하는 데, 본 발명에서는 경동맥, 요골동맥, 대퇴동맥에 장착되기 위해 3개의 혈류변화 측정 센서(100)가 구비되어, 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파신호를 검출한다.
신호전처리부(71)는 혈류변화 측정 센서(100)에서 검출된 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파신호을 증폭하고 잡음을 제거하고 디지탈신호로 변환하여, 제어부(75)로 전송한다.
제어부(75)는 수신된 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파신호를 외부의 컴퓨터(200)로 송신하기 위한 신호로 변환하여, 송수신부(77)를 통해 외부의 분석부(200)로 전송한다. 경우에 따라서 송수신부(77)는 송신부로 대치될 수 있다. 또한, 제어부(75)는 마이크로 프로세서, 마이크로 콘트롤러 등일 수 있다. 경우에 따라서 제어부(75)는 버퍼 또는 임시 저장부를 구비하여, 일정시간간격의 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파의 데이터를 저장할 수 있다.
분석부(200)에서는 신호측정부(70)로 부터 전송된 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파신호가 송수신부(210)를 통해 연산처리부(220)로 전달되며, 연산처리부(220)는 수신된 맥파 신호를 이용하여 뇌혈관 및 심혈관 관련 분석을 행할 수 있다.
연산처리부(220)는 경동맥 맥파신호, 요골동맥 맥파신호, 대퇴동맥 맥파신호각각 으로부터, 기설정된 각각의 문턱치, 즉, 경동맥 문턱치, 요골동맥 문턱치, 대퇴동맥 문턱치이상의 값을 갖는 변곡점으로 피크(peak)을 검출한다. 즉, 피크(peak)는 기울기의 변화와 가변 문턱치를 통해 구한다. 여기서, 경동맥 문턱치, 요골동맥 문턱치, 대퇴동맥 문턱치는 적응 문턱치 알고리즘에 의한 가변 문턱치를 적용할 수 있다. 또한 여기서 피크(peak)는 맥파의 R포인트로 주기별 피크라고 할 수 있다.
연산처리부(220)는 경동맥과 요골동맥의 맥파 전달 속도(cr-PWTT)는 경동맥과 요골동맥의 시간차로, 경동맥 맥파의 i번째 피크의 시점(시간)으로부터, 요골동맥 맥파의 i번째 피크의 시점(시간)을 차감하여 구한다. 또한, 연산처리부(220)는 경동맥과 대퇴동맥의 맥파 전달 속도(cf-PWTT)는 경동맥과 대퇴동맥의 시간차로, 경동맥 맥파의 i번째 피크의 시점(시간)으로부터, 대퇴동맥 맥파의 i번째 피크의 시점(시간)을 차감하여 구한다. 또한, 연산처리부(220)는 중심동맥의 경직도를 반영하는 경동맥과 요골동맥 간 PWTT(cr-PWTT)와, 주변동맥의 경직도를 반영하는 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT(cf-PWTT)의 비율인, PWTT 비율 (PWTT ratio)를 검출하고 상기 비율을, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석의 지표로 사용한다. 측정한 신호와 상기 비율(PWTT ratio)를 그래프와 지표 값으로 제공하기 위해 컴퓨터(200)와 연결된 디스플레이에 출력하여 상태를 알려준다.
도 8는 본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서로 대퇴동맥을 측정한 결과의 일예이고, 도 9는 본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서로 대퇴동맥, 경동맥, 요골동맥의을 측정한 결과의 일예이다.
본 발명의 혈류변화 측정 센서로도, 기존의 스트랩을 이용한 센서와 유사한 결과를 얻었다.
다음 표는 본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서(Biopac)로, 경동맥(carotid artery), 요골동맥(radial artery), 대퇴동맥(femoral artery)에서의 맥파를 측정하여, 데이터의 오차평균 및 표준편차를 구한 결과의 예이다.
Figure PCTKR2018009842-appb-I000001
본 발명의 혈류변화 측정 센서와 시판되는 스트랩을 이용한 센서의 peak 차이는 최소로 12.96msec이고, 최대로 44.10msec으로, 맥파 검출에 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 혈류변화 측정 센서는 피부에 부착할 수 있는 실리콘이나 기타 부재로 이루어지며, 컵 형태로 흡착 시 외부로의 공기 유입, 유출을 차단시켜 주는 흡착컵(100)과, 흡착컵(100) 안에 혈류변화에 따른 피부와 구조물 내 기압의 변화를 감지하는 기압변화 측정센서(170), 기압변화 측정센서(170)로 부터 신호를 수신하고 외부의 분석부(200)로 전송해주는 제어부(75) 및 송수신부(77) 를 포함하여 이루어진다.
또한, 분석부(200)는 수신된 맥파신호를 연산처리하여 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도를 분석하기 위한 PWTT 비율(PWTT ratio)을 산출하고, 그리고 측정 결과를 디스플레이부를 통해 출력한다.
흡착 컵(100)은 피부와 닿는 테두리(130), 테두리(130) 위로 구형이나 원통형의 몸체, 내측 상단에 장착되는 기압변화 측정센서(170), 외부로부터 기압변화 측정센서(170)와 연결되는 전선(150)이 통과되는 통공(120), 그리고 기압변화 측정센서(170)를 고정시키며 통공(120)으로 공기의 유입을 막아주는 패킹부(110)을 포함한다.
흡착 컵(100)을 피부에 붙인 후 흡착 컵(100)를 수축시키거나 외부로 공기를 빼어 흡착시켜 고정을 시킨다. 이렇게 고정을 시키면 별도의 추가 고정 장치 없이 압력에 의해 고정이 된다.
기압변화 측정센서는 혈류변화에 의한 기압의 변화를 감지할 수 있는 민감도를 가진 센서를 사용하고 (약 Resolution : 0.02mbar) 흡착 컵의 안쪽 상단에 배치하여 혈류변화에 의한 피부와 흡착 컵 사이의 기압 변화를 검출한다. 자세히는 심박출량에 따라 혈액이 흐르게 되는데 측정하고하 하는 부위에 흡착 컵를 부착하게 되면 해당 피부 밑의 혈관에 혈액이 흐름에 따라 전해지는 혈류변화가 피부로 전해지고 그에 따른 진동이 흡착 컵와 피부 사이의 공기에 전해져 그 진동을 기압변화 측정센서로 검출하게 된다.
데이터 전송을 위해 나오는 선은 기압변화 측정센서와 흡착 컵 부착부분에서 외부로 관통하여야하고 그 부분으로 흡착 시 공기가 통하지 않도록 하는 패킹부(110)으로 밀봉처리 되어야한다.
이후 분석부(200)에서 센서로부터 받은 신호는 20~50 Hz로 샘플링하여 신호를 얻는다. 이때 측정 장치가 기압변화 측정센서로부터 받는 신호는 도 9와 같은 파형이다.
도 10은 도 7의 신호측정부(70)로부터 혈류변화 신호를 분석부(200)로 전송하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
초기화단계로, 연산처리부(220)가 신호측정부(70)로 혈류변화 측정 시작신호를 전송함에 따라 신호측정부(70)의 제어부(75)는 3개의 혈류변화 측정 센서(100), 즉, 제1혈류변화 측정 센서(경동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서), 제2혈류변화 측정 센서(요골동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서), 제3혈류변화 측정 센서(대퇴동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서)에 전원을 인가함에 의해 초기화한다(S110).
제1혈류변화신호 수신단계로, 제1혈류변화 측정 센서, 즉, 경동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서의 기압변화 측정센서(170)는, 경동맥에 장착된 흡착 컵(105)내의 기압변화신호인, 혈류변화신호(이는 맥파신호라고도 할 수 있음)를 제1혈류변화신호 (즉, 경동맥의 혈류변화 신호)로서 검출하고, 신호측정부(70)의 제어부(75)는 상기 제1혈류변화신호 (경동맥의 혈류변화 신호)의 앞뒤에, 제1혈류변화신호임을 나타내는 제1 식별자를 넣어, 이를 신호측정부(70)의 송수신부(77)를 통해 전송하고, 분석부(200)의 연산처리부(200)는 이를 수신한다(S120).
제1혈류변화의 최대값 검출단계로, 연산처리부(200)는 제1혈류변화신호 수신단계에서 수신된 현재의 제1혈류변화가, 기 저장되어 있는 제1혈류변화 최대값보다 큰지를 판단하고(S130), 크다면, 제1혈류변화 최대값을 현재의 제1혈류변화신호로 갱신한다(S135).
제2혈류변화신호 수신단계로, 제2혈류변화 측정 센서, 즉, 요골동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서의 기압변화 측정센서(170)는, 요골동맥에 장착된 흡착 컵(105)내의 기압변화신호인, 혈류변화신호(이는 맥파신호라고도 할 수 있음)를 제2혈류변화신호 (즉, 요골동맥의 혈류변화 신호)로서 검출하고, 신호측정부(70)의 제어부(75)는 상기 제2혈류변화신호 (요골동맥의 혈류변화 신호)의 앞뒤에, 제2혈류변화신호임을 나타내는 제2 식별자를 넣어, 이를 신호측정부(70)의 송수신부(77)를 통해 전송하고, 분석부(200)의 연산처리부(200)는 이를 수신한다(S120).
제2혈류변화의 최대값 검출단계로, 연산처리부(200)는 제2혈류변화신호 수신단계에서 수신된 현재의 제2혈류변화가, 기 저장되어 있는 제2혈류변화 최대값보다 큰지를 판단하고(S160), 크다면, 제2혈류변화 최대값을 현재의 제2혈류변화 신호로 갱신한다(S170).
제3혈류변화신호 수신단계로, 제3혈류변화 측정 센서, 즉, 대퇴동맥에 장착된 혈류변화 측정 센서의 기압변화 측정센서(170)는, 대퇴동맥에 장착된 흡착 컵(105)내의 기압변화신호인, 혈류변화신호(이는 맥파신호라고도 할 수 있음)를 제3혈류변화신호 (즉, 대퇴동맥의 혈류변화 신호)로서 검출하고, 신호측정부(70)의 제어부(75)는 상기 제3혈류변화신호 (대퇴동맥의 혈류변화 신호)의 앞뒤에, 제3혈류변화신호임을 나타내는 제3 식별자를 넣어, 이를 신호측정부(70)의 송수신부(77)를 통해 전송하고, 분석부(200)의 연산처리부(200)는 이를 수신한다(S180).
제3혈류변화의 최대값 검출단계로, 연산처리부(200)는 제3혈류변화신호 수신단계에서 수신된 현재의 제3혈류변화가, 기 저장되어 있는 제3혈류변화 최대값보다 큰지를 판단하고(S185), 크다면, 제3혈류변화 최대값을 현재의 제2혈류변화 신호로 갱신한다(S187).
도 11은 도 7의 분석부(200)의 연산처리부(220)에서 각 혈류변화신호에서 피크를 검출하여 PWTT를 검출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제1혈류변화 신호, 제2혈류변화 신호, 제3혈류변화 신호들에서 피크, 즉 맥파의 R포인트를 검출하고, 각 시점의 피크간 평균 시간간격(RR 평균시간간격)을 구하는 과정이다.
윈도우 시간간격동안의 혈류변화신호의 데이터를 미분을 행한다. 미분을 행함으로써 각 신호의 기울기를 알 수 있다. 윈도우 시간간격은 기 설정된 값으로, 공장출하시 또는 사용초기에 설정된 값으로, 예를 15초 또는 30초 또는 1분 또는 5분일 수도 있다.
변곡점 검출단계로, 혈류변화 신호에서 전의 미분값(즉, 전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은지를 비교하여(즉, 변곡점인지를 비교하여)(S210), 전의 미분값(즉, 전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은 값이 나올때 까지 기다린다. 즉, 변곡점이 되는 혈류변화 신호가 나올때까지 기다린다. 다시말해, 전의 미분값(즉, 전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은 값이 아니면 변곡점 검출단계로 되돌아 가서, 다시 검출한다.
피크 후보 검출단계로, 변곡점 검출단계에서 검출된, 전의 미분값(즉, 전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은 값을 가진다면, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 큰지를 판단하고(S220), 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 크다면 피크 후보로 하며, 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 큰 값이 나올때 까지 기다린다. 즉, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 큰지 않다면, 변곡점 검출단계로 되돌아 가서, 다시 검출한다. 여기서, 피크 검출 문턱치는, 도 10의 흐름도를 통해 구한 혈류변화의 최대값에 0.8을 곱한 값이다.
피크후보와 연이은 전 피크의 시간간격 비교단계로, 피크 후보 검출단계에서 구한, 피크후보와 연이은 전 피크의 시간간격, 즉, 피크후보의 시점에서, 연이은 전의 피크의 시점을 차감한 값이, 최소 시간간격 문턱치보다 큰 값이 나올때까지 기다린다(S230). 여기서 피크후보와 연이은 전 피크의 시간간격이 최소 시간간격 문턱치보다 작다면 변곡점 검출단계로 되돌아간다. 여기서 최소 시간간격 문턱치는 최소 연이은 피크 간격(즉, 최소 RR간격)으로서, 공장출하시 또는 사용초기에 설정된 값으로, 0.3초 일 수 있다.
피크 검출단계로, 피크후보와 연이은 전 피크의 시간간격 비교단계에서, 피크 후보와 연이은 전 피크와의 시간간격이 최소 시간간격 문턱치보다 크다면 현재의 피크후보, 즉, 현재의 혈류변화신호를 현 피크로서 메모리부(250)에 저장한다(S240).
피크갯수 확인단계로, 피크 검출단계 후, 메모리부(250)에 저장된 연이은 피크가 3개이상인지를 판단하여, 연이은 피크가 3개가 이상이 아니라면 변곡점 검출단계로 되돌아가며, 연이은 피크가 3개이상이 될 때까지 기다린다(S250).
연이은 피크간 평균 시간간격 검출단계로, 피크갯수 확인단계에서 연이은 피크가 3개이상이라면, 3개의 연이은 피크의 시간간격의 평균을 구하여, PWTT 신호로 저장하고, 출력한다.
도 12는 도 7의 분석부(200)의 연산처리부(220)에서 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (cr-PWTT)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT (cf-PWTT)의 비율(PWTT ratio)을 검출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
3개의 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격 검출단계로, 도 10의 흐름도를 이용하여, 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환신호 모두에 대해 각각 피크간 평균 시간간격이 검출되었는지 확인하고, 3개의 혈류변환신호 모두가 피크간 평균 시간간격을 검출하지 않았다면 3개의 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격 검출단계로 되돌아가며, 3개의 혈류변환신호 각각의 피크간 평균 시간간격을 검출할때까지 기다린다(S310).
경동맥과 요골동맥 간 PWTT 검출단계로, 3개의 혈류변환신호의 피크 검출단계에서 3개의 맥파신호 모두가 각각 피크를 검출하였다면, 요골동맥 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격에서, 경동맥 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격을 차감하여 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (cr-PWTT)를 검출한다(S320).
경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT 검출단계로, 대퇴동맥 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격에서, 경동맥 혈류변환신호의 피크간 평균 시간간격을 차감하여, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT (cr-PWTT)를 검출한다(S330).
PWTT 비율 검출단계로, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT과 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT를 이용하여, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT를 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT로 나눔에 의해, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT과 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을 구한다(S350).
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 혈류변화 측정 장치는, 진공이 된 흡착 컵 내부의 기압변화를 통해 혈류변화를 측정함으로써, 구속감, 측정부위 조임 등의 거부감을 줄이며, 보다 정확도를 높인, PWTT 비율을 검출하여, 의료분야에서 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도를 모니터링하는 장치로 사용가능하다.

Claims (12)

  1. 상부에 통공을 가지며 피부에 부착되도록 이루어진, 흡착 컵;
    흡착 컵의 내측에 장착되어, 흡착 컵의 내측의 공기압의 변화를, 혈류변환신호로서 검출하는 기압변화 측정센서;
    기압변화 측정센서와 연결된 전선이 상기 통공에 삽입되었을 때, 상기 통공에서 공기가 새는 것을 막아주는, 패킹부;
    를 구비하는 혈류변화 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  2. 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 혈류변환 신호로서 검출하는, 혈류변화 측정 센서;
    혈류변화 측정 센서에서 검출된 혈류변환 신호를 증폭하고 잡음을 제거하고 디지탈신호로 변환하는, 신호전처리부;
    신호전처리부로부터 입력된 혈류변환 신호를 송수신부를 통해 분석부로 전송하는,제어부;
    를 포함하는 신호측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    혈류변화 측정 센서에서 검출된 혈류변환신호를, 송수신부를 통해, 무선으로 분석부로 전송하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    혈류변화 측정 센서가 경동맥, 요골동맥 및 대퇴동맥이 있는 부위에 장착되기 위해, 혈류변화 측정 센서는, 3개를 구비하여, 경동맥 혈류변환 신호, 요골동맥 혈류변환 신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    분석부는, 경동맥 혈류변환 신호, 요골동맥 혈류변환 신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 수신하고, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (Pluse Wave Transit Time)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을, 구하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    제어부는, 경동맥 혈류변환 신호 또는 요골동맥 혈류변환 신호 또는 대퇴동맥 혈류변환 신호 중의 하나를 나타내는 식별자를, 해당 혈류변환 신호의 앞과 뒤에 넣어서, 송수신부를 통해, 분석부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치.
  7. 흡착 컵 내부에 위치한 기압변화 측정센서를 이용하여, 흡착 컵 내부의 공기의 압력 변화를 혈류변환 신호로서 검출하는 혈류변화 측정 센서들이, 경동맥 위치 부위와, 요골동맥 위치부위와, 대퇴동맥 위치부위에 장착되어, 상기 혈류변화 측정 센서들이 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 검출하는, 혈류변화 측정단계;
    혈류변화 측정단계에서 검출된 경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호를 분석부가 수신하여, 분석부는, 경동맥과 요골동맥 간 PWTT (Pluse Wave Transit Time)와, 경동맥과 대퇴동맥 간 PWTT의 비율을 검출하여, 심혈관 및 뇌혈관 질환 위험도 분석 지표로서 출력하는, 분석단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서, 분석단계는,
    경동맥 혈류변환신호, 요골동맥 혈류변환신호, 대퇴동맥 혈류변환 신호에서 각 혈류변환 신호는, 맥파신호로서, 분석부는, 각 혈류변환 신호에서 주기별로 피크를 검출하고, 피크와 연이은 피크의 시간간격을, PWTT로서 검출하는, PWTT 검출 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서, PWTT 검출 단계는,
    분석부는, 각 혈류변환 신호를 미분을 행하고, 전의 미분값(전의 기울기)이 '0'보다 크고, 현재의 미분값(지금 기울기)이 '0'보다 작거나 같은지를 비교하여, 전의 미분값이 '0'보다 크고, 현재의 미분값이 '0'보다 작거나 같은 값이 나올때 까지 기다리는, 변곡점 검출단계;
    분석부는, 변곡점 검출단계에서 검출된, 전의 미분값이 '0'보다 크고, 현재의 미분값이 '0'보다 작거나 같은 값을 가진다면, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 큰지를 판단하고, 현재의 혈류변화 신호가 피크 검출 문턱치보다 크다면 피크 후보로 하는, 피크 후보 검출단계;
    분석부는, 피크 후보 검출단계에서 구한, 피크 후보와 연이은 전 피크와의 시간간격이, 기설정된 최소 시간간격 문턱치보다 큰지를 비교하여, 피크 후보와 연이은 전 피크와의 시간간격이, 최소 시간간격 문턱치보다 크다면 현재의 피크후보인, 현재의 혈류변화신호를 현재의 피크로서 메모리부에 저장하는, 피크 검출단계;
    분석부는, 피크 검출단계 후, 메모리부에 저장된, 연이은 피크가 3개이상 인지를 판단하여, 연이은 피크가 3개이상이라면, 3개의 연이은 피크의 시간간격의 평균을, PWTT로서 구하는, 연이은 피크간 평균 시간간격 검출단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    피크 후보 검출단계에서, 피크 검출 문턱치는, 기 검출된 혈류변화 신호의 최대값에, 0.8을 곱한 값인 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    최소 시간간격 문턱치는 0.3초 인 것을 특징으로 하는, 혈류변화 측정 장치의 구동방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 혈류변화 측정 장치의 구동방법에 대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체.
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