KR20140031589A - 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 이용한 혈류속도 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성 홀소자 맥진기로부터 검출되는 인체의 요골동맥의 맥진파형과 손가락으로부터 검출되는 용적맥파를 조합하여 혈류의 속도를 보다 쉽고 빠르게 측정할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치에 관한 것으로,
요골의 맥박을 감지하기 위한 맥파감지장치와; 손가락 끝에 설치되며, 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선(IR) 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식맥파계(Photo-plethysmography)를 이용하여 사용자의 용적맥파를 검출하기 위한 용적맥파 측정부와; 상기 맥파감지장치 및 용적맥파 측정부와 전기적으로 연결되며, 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 미리 입력하고, 아울러 요골동맥 파형의 피크값과 용적맥파 피크값을 구한 다음 상호 차감하여 시간값을 구하고 상기 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 시간값으로 나누어서 혈류 속도를 구하는 마이컴을 포함하여 구성함이 특징이다.
요골의 맥박을 감지하기 위한 맥파감지장치와; 손가락 끝에 설치되며, 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선(IR) 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식맥파계(Photo-plethysmography)를 이용하여 사용자의 용적맥파를 검출하기 위한 용적맥파 측정부와; 상기 맥파감지장치 및 용적맥파 측정부와 전기적으로 연결되며, 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 미리 입력하고, 아울러 요골동맥 파형의 피크값과 용적맥파 피크값을 구한 다음 상호 차감하여 시간값을 구하고 상기 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 시간값으로 나누어서 혈류 속도를 구하는 마이컴을 포함하여 구성함이 특징이다.
Description
본 발명은 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치에 관한 것으로, 특히 자성 홀소자 맥진기로부터 검출되는 인체의 요골동맥의 맥진파형과 손가락으로부터 검출되는 용적맥파를 조합하여 혈류의 속도를 보다 쉽고 빠르게 측정할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치에 관한 것이다.
현재 판매되고 있는 생체신호 측정기는 측정 센서의 위치와 신호를 읽어들이는 시간이 제한적 요소로 존재한다.
신체 신호중 혈류속도를 모니터링할 수 있는 의료기기는 환자들의 손목이나 팔뚝에 센서 모듈을 착용하여 가압한 상태에서 자신의 심혈관계에 대한 질환 또는 건강상태가 어떠한지 판단할 수 있다. 또한 가압없이 일정 압력을 유지한채 측정하는 혈류속도는 비침숩적으로 측정하는 것이 어렵고, 비록 측정한 값이라도 정확도가 매우 낮다.
재현성이 있는 생체신호의 정확도가 낮은 경우에는 의료기기를 통한 진단 및 치료가 필요한 정보로 사용할 수 없다.
따라서, 가압없이 맥박수, 심박수, 혈류속도, 혈압 등을 간편하게 측정할 수 있는 모니터링 의료기기의 개발이 절실하다.
오늘날, 주로 육류 위주의 식습관 변화에 기인하여 동맥경화, 심근경색 등의 혈관계 질환 및 심혈관 질환이 폭넓게 발병되고 있으나, 사전에 이를 확인하여 예방할 수 있는 기술과 장치가 거의 존재하지 않는다.
오늘날 임상에서 사용되고 있는 심전도계는 허혈성 질병을 조기 발견할 수 없으며 도관계의 기능을 수행할 수 없다. 또한, 화상 처리 기술과 도관 검사는 심장 혈관의 상태를 이미지 상태로 보여주기 때문에 질병이 발생된 경우에만 진단이 이루어질 수 있다.
심근경색 등의 심혈관 질환의 징후를 미리 알기 위해서는 심장 혈관의 상태를 이미지로 확인하거나 심전도 검사를 할 것이 아니라 관상동맥의 성질과 혈액 흐름 특성, 혈액 상태를 확인하는 것이 필요하다.
혈액 상태는 혈액 검사로써 알 수 있으나, 관상동맥의 성질과 혈액 흐름 특성을 알려면 관상동맥의 성질과 혈액흐름 특성을 판단할 수 있는 새로운 설비가 요구된다.
여기서 가장 중요한 문제는 관상동맥 특성을 정확히 판단하는 것이다. 관상동맥은 다른 혈관과 달리 외적 요인에 의하여 혈관의 연축, 경련, 확장 등을 일으키며 조직 내압의 작용으로 역학관계가 복잡하다. 따라서, 관상동맥에서는 동맥경화도나 혈관의 순응성, 혈류량, 혈류속도 혈액 흐름 저항을 구하는 문제가 매우 어렵다.
심전도 자동 분석 체계는 임상에 널리 보급되고 있으나, 관상동맥 질병의 발생 위험성을 조기에 진단하며 비관혈적 방법으로 관상동맥 수술 대상을 찾을 수 없다. 심전도는 심장에서의 전기적 변화만을 기록하는 것이므로, 심혈관의 역학적 특성을 반영하는 혈관의 탄성계수, 혈관의 순응성, 혈액 흐름 저항, 혈류량, 혈액 흐름 속도 등은 측정할 수 없다.
지금까지 개발된 관상동맥 질환의 진단기로써는 단일광자단층촬영(SPECT), 조영 심초음파(Contrast Echocardiography), 다절편 CT(multidetector CT; MDCT), MRI 등이 알려져 있다.
관상동맥 수술을 목적으로 하는 도관 검사법과 같은 관혈적인 검사는 혈관자체의 병적 변화를 직관적으로 관찰 할 수 있다는 장점은 있으나, 혈관에 대한 침습적인 조작이 필수적이고 복잡하며 피검사자들 중 40％ 정도가 비수술 대상이다.
심전도계는 원리상 허혈성 심혈관 질환 진단을 정확히 할 수 없다.
또한, 전술한 의료 설비들은 임상적 의의가 크지만, 제작 원가와 진단 비용이 비싸며 특정한 병동에서만 이용할 수 있다는 단점이 있다. 그럼에도, 이 설비들은 서로 약간의 차이가 있지만 혈관의 특성을 확인할 수 없다는 공통점이 있다.
관상동맥에서의 혈류특성은 좌 관상동맥과 우 관상동맥에서 서로 다르다. 좌 관상동맥은 심실 심근 수축에 의해 생기는 수축시 조직압이 혈관을 외부로부터 압박하므로 좌 관상동맥 혈관은 보충적 내압을 받는다.
따라서, 좌 관상동맥 혈액 흐름은 매우 복잡한 구조를 이루므로 좌 관상동맥에서 혈류을 일으키는 압력 파형을 찾는 문제는 아직까지 미해결된 문제로 남아 있다.
우 관상동맥은 주로 우심실을 관류한다. 우심실의 수축기압은 좌심실 수축기압의 30％ 정도이며 우심실벽의 심근에서 수축기의 관상동맥 압박은 비교적 작다.
관상동맥에서 고유한 심근수축에 의해 생기는 심장 수축시 조직 내압에 의해 생긴 보충적 내압을 관혈적으로 구하는 문제는 많이 연구되었으나, 오늘까지도 관상동맥에서 비관혈적 방법으로 관상동맥 혈류량과 혈류 속도, 혈관의 순응성과 탄성계수, 혈액 흐름 저항들을 구하는 설비의 개발은 미미하다.
최근 10여년간 관상동맥의 혈류 동태에 대한 실험이 많이 진행되었고, 좌 관상동맥의 혈류는 거의 이완기에만 흐른다는 것을 발견하였다.
같은 시기에 일본 과학자들은 관상동맥 내로 동위원소 스캔을 이용해 모세혈관에서도 이완기에만 혈액 흐름이 존재한다는 것을 발견하였다.
한편, 혈관 특성을 알기 위한 연구도 적지 않게 진행되었다. 2006년 한국과 미국학자들이 협동하여 동맥의 탄성계수를 구하는 정합법을 제기하였다. 정합법은 아데롬(atherome)을 측정하여 혈관 탄성계수를 구하는 방법으로 관상동맥에는 적용 하기 힘들다. 한편, 1997년 미국 하바드대 교수팀에 의하여 고민감성 C-반응성 단백질(high sensitivity C-reactive protein)과 심혈관 질환 사이에는 높은 상관 관계가 존재한다는 가정에 기초한 실험을 바탕으로 2006년에 개발된 J-chroma™은 질병 진행 과정은 볼 수 있지만, 혈관 상태에 대한 해답은 주지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계를 이용하여 각각의 파형을 추출한 다음 상기 추출된 파형을 합산하여 파형의 시간차를 파악하고, 상기 시간차에 의해서 혈류가 흐르는 속도를 쉽고 간단하게 파악할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 고안은 요골의 맥박을 감지하기 위한 맥파감지장치(100)와; 손가락 끝에 설치되며, 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선(IR) 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식맥파계(Photo-plethysmography)를 이용하여 사용자의 용적맥파를 검출하기 위한 용적맥파 측정부(200)와; 상기 맥파감지장치 및 용적맥파 측정부와 전기적으로 연결되며, 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 미리 입력하고, 아울러 요골동맥 파형의 피크값과 용적맥파 피크값을 구한 다음 상호 차감하여 시간값을 구하고 상기 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 시간값으로 나누어서 혈류 속도를 구하는 마이컴(300)과; 상기 마이컴에 의해서 구해진 사용자 별로 혈류속도를 저장하는 메모리(400) 및; 상기 마이컴의 제어에 따라 화면에 혈류속도 파형을 디스플레이하는 디스플레이장치(500)를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 맥파 감지장치(100)는, 회전중심이 중앙으로부터 이격되어 힌지 결합되는 복수의 부재(110)와, 상기 복수의 부재에서 회전중심을 기준으로 연장 길이가 긴 일측이 서로 밀착되도록 비틀림 탄성을 부여하는 탄성부재로 이루어진 착용부(120)와, 상기 착용부에 설치되어 맥파를 감지하는 맥파 감지부(130)로 이루어지고; 상기 맥파 감지부(130)는 영구자석으로 이루어지는 피부접촉부(131)와, 상기 피부접촉부(131) 상부에 일정거리 이격되어 하나 이상의 홀 소자로 형성된 맥파감지 센서부(132)와, 상기 피부접촉부와 상기 맥파 감지센서부 사이에 소정의 공간을 이루는 이격공간부(133)를 포함하여 이루어짐이 특징이다.
또한, 용적맥파 측정부(200)는, 신호검출부(210)는 인체의 손가락 말단의 세동맥에서 동맥혈류의 용적맥파를 측정하기 위한 수단으로 단색광을 방출하는 광드라이버(211) 및 발광부(212)에서 방출되어 피사체를 투과한 광을 수신하여 이를 광전변환하는 수광센서(210b)로 이루어어지는 신호 검출부(210)와; 상기 수광센서(211b)가 세동맥 혈관내의 혈류흐름에 의한 산화헤모글로빈(HbO2)의 용적변화를 지수(Exponential)적 스케일로 광전변환시키므로 대수(Logarithm)적인 증폭특성을 이용하여 이를 선형화시키는 제 1증폭기(221) 및 제 1증폭기(221)에 의해 선형화 스케일로 광전변환된 용적맥파를 맥진신호 검출에 적합한 주파수 특성만을 여과시켜 통과시키는 저역-고역필터(222)로 이루어지는 아날로그신호처리부(220)와; 상기 아날로그신호처리부(220)에 의해서 필터링된 아날로그신호를 제 2증폭기(231)를 이용하여 증폭한 후 증폭된 데이터를 A/D변환기(232)에서 샘플링하여 아날로그 용적맥파를 디지털신호로 변환하는 데이터변환부(230)와; 상기 데이터변환부에 의해서 변환된 맥상 파형을 분석하기 위한 제반 특징점들을 추출하기 위한 장치로 흔들림이나 샘플링 잡음을 제거하는 맥파 신호처리부(240)를 포함하여 구성함이 특징이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계를 이용하여 각각의 파형을 추출한 다음 상기 추출된 파형을 합산하여 파형의 시간차를 파악하고, 상기 시간차에 의해서 혈류가 흐르는 속도를 쉽고 간단하게 파악할 수 있도록 하며, 상기와 같이 혈류의 속도를 파악하여 혈관의 건강상태를 간접적으로 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 적용되는 맥파 감지장치 구성도.
도 3은 본 발명의 맥파 감지부의 상세 구성도.
도 4는 본 발명의 맥파감지센서부의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 신체에 착용한 상태도.
도 6은 본 발명의 용적맥파 측정부 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 용적맥파 측정 개념도.
도 8은 본 발명을 적용하여 맥파와 용적맥파를 추출하는 동작 개념도.
도 9는 심전도와 요골동맥의 주기적 운동에 따른 관계도.
도 10은 본 발명에 있어서 요골맥파와 용적 맥파를 합산하여 표시한 파형도.
도 11은 본 발명을 적용하여 혈류속도를 분석한 파형도.
도 2는 본 발명에 적용되는 맥파 감지장치 구성도.
도 3은 본 발명의 맥파 감지부의 상세 구성도.
도 4는 본 발명의 맥파감지센서부의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 신체에 착용한 상태도.
도 6은 본 발명의 용적맥파 측정부 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 용적맥파 측정 개념도.
도 8은 본 발명을 적용하여 맥파와 용적맥파를 추출하는 동작 개념도.
도 9는 심전도와 요골동맥의 주기적 운동에 따른 관계도.
도 10은 본 발명에 있어서 요골맥파와 용적 맥파를 합산하여 표시한 파형도.
도 11은 본 발명을 적용하여 혈류속도를 분석한 파형도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 적용되는 맥파 감지장치 구성도.
도 3은 본 발명의 맥파 감지부의 상세 구성도.
도 4는 본 발명의 맥파감지센서부의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 신체에 착용한 상태도.
도 6은 본 발명의 용적맥파 측정부 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 용적맥파 측정 개념도.
도 8은 본 발명을 적용하여 맥파와 용적맥파를 추출하는 동작 개념도.
도 9는 심전도와 요골동맥의 주기적 운동에 따른 관계도.
도 10은 본 발명에 있어서 요골맥파와 용적 맥파를 합산하여 표시한 파형도.
도 11은 본 발명을 적용하여 혈류속도를 분석한 파형도로서,
본 발명의 구성요소는 크게 요골동맥 맥파 측정장치(100)와, 용적맥파 측정부(200)와, 마이컴(300)과, 메모리(400)와, 디스플레이부(500)로 이루어진다.
본 발명의 요골동맥 맥파 측정장치(100)는 회전중심이 중앙으로부터 이격되어 힌지 결합되는 목수의 부재(110)와, 상기 복수의 부재에서 회전중심을 기준으로 연장 길이가 긴 일측이 서로 밀착되도록 비틀림 탄성을 부여하는 탄성부재로 이루어진 착용부(120)와, 상기 착용부에 설치되어 맥파를 감지하는 맥파 감지부(130)로 이루어진다.
그리고, 상기 맥파 감지부(130)는 영구자석으로 이루어지는 피부접촉부(131)와, 상기 피부접촉부(131) 상부에 일정거리 이격되어 하나 이상의 홀 소자로 형성된 맥파감지 센서부(132)와, 상기 피부접촉부와 상기 맥파 감지센서부 사이에 소정의 공간을 이루는 이격공간부(133)를 포함하여 이루어진다.
상기 맥파감지센서부(132)는 상기 다채널 전압변화량검출회로(132a)의 출력단자로부터 복수 개의 신호를 입력 받아 어느 한 신호를 선택하는 멀티플랙서(132b)와; 상기 멀티플랙서를 제어하여 상기 멀티플랙서로부터 한 신호씩 입력받아 소정의 해상도로 패킷화하여 전송하는 마이크로프로세서(132c)와; 상기 마이크로프로세서의 제어로 입력된 패킷 디지털신호를 외부영상처리장치로 전송하는 통신드라이버(132d)를 더 포함하는 일체형으로 구비될 수도 있다.
한편, 본 발명의 이격공간부(133)는 소정의 압력을 유지하는 정압 체임버 또는 소프트 패드로 채우는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이격공간부(133)의 기능은 상기 피부접촉부(131)와 상기 맥파감지센서부(132) 사이에서 소정의 간격을 유지하며, 상기 피부접촉부(131)의 자성체에 의한 자기장의 변화를 그대로 상기 맥파감지센서부(132)에 전달하는 것이다. 따라서, 상기 소정의 이격 간격을 유지할 수 있고, 상기 피부접촉부(131)의 자성체에 의한 자기장의 변화를 그대로 상기 맥파감지센서부(132)에 전달할 수 있으면 어떤 수단도 본 발명에 이용될 수 있다.
상기 이격공간부(133)의 이격거리(상기 피부접촉부와 상기 맥파감지센서부 사이의 거리)는 상기 피부접촉부(131)의 자성체의 자기장 세기와 상기 맥파감지센서부(132)의 단위 셀의 자기민감도에 따라 결정되나, 상기 피부접촉부(131)의 자성체를 200 ~ 300 Oe의 자기장 세기를 갖는 리본형 자성 패드로 하였을 경우에는 상기 이격거리를 1 ~ 3 mm로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정압 체임버에는 압력 조절 장치를 부착함으로써, 전통적 한의사의 맥진법에 따른 "부", "중", "침"상태의 맥상도 쉽게 얻을 수 있다.
다만, 상기 압력 조절 장치의 기능을 제대로 발휘하기 위해서는 본 발명에 의한 맥진 센서를 손목시계나 팔찌등에 구현하여 상기 체임버의 압력을 증가시킬 경우 그 증가된 압력이 그대로 본 발명의 피부접촉부(131)에 전달되도록 하는 것이 필요하다.
한편, 맥파를 얻기 위해서 세동맥계에 광을 투과하여 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식용적맥파계 (Photo-plethysmography)가 주로 환자감시기 등에서 혈중 산소포화도(SpO2) 등을 측정할 목적으로 널리 사용되고 있다. 이러한 방식은 일정한 가압 없이 세동맥에서 맥파를 수동적인 방법으로 편리하게 획득할 수 있으므로 맥파진단에의 활용 가능성이 고려될 수 있음에도 불구하고 주로 세동맥에서 적색광과 적외선광의 혈액투과 특성의 차이에 착안하여 산화헤모글로빈(HbO2)과 환원헤모그로빈(Hb)의 분포비율을 측정하는데 주로 사용 되고 있다.
신호검출부(210)는 인체의 손가락 말단의 세동맥에서 동맥혈류의 용적맥파를 측정하기 위한 수단으로 본 발명에서는 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선(IR) 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식맥파계 (Photo-plethysmography)를 이용한다. 이를 위해, 500㎚ 에서 1000㎚ 대역내의 단일파장을 갖는 단색광을 방출하는 광드라이버(211) 및 발광부(212)에서 방출되어 피사체를 투과한 광을 수신하여 이를 광전변환하는 수광센서(213)로 이루어진다.
이러한 발광부(212) 및 수광센서(213)는 사용자의 편리성과 측정의 객관성을 고려하여 집게형이나 테이프형의 형상으로 이루어지며 광드라이버(211)는 발광강도 및 온(ON)/오프(OFF) 시간을 조정할 수 있다.
아날로그신호처리부(220)는 수광센서(213)가 세동맥 혈관내의 혈류흐름에 의한 산화헤모글로빈(HbO2)의 용적변화를 지수(Exponential)적 스케일로 광전변환시키므로 대수(Logarithm)적인 증폭특성을 이용하여 이를 선형화시키는 제 1증폭기(221) 및 제 1증폭기(221)에 의해 선형화 스케일로 광전변환된 용적맥파를 맥진신호 검출에 적합한 주파수 특성만을 여과시켜 통과시키는 저역-고역필터(222)로 이루어진다.
데이터변환부(230)는 필터링된 아날로그신호를 제 2증폭기(231)를 이용하여 증폭한 후 증폭된 데이터를 A/D변환기(232)에서 샘플링하여 아날로그 용적맥파를 디지털신호로 변환한다. 이때 용적맥파의 주요 형상 및 특징점을 정확히 검출하기 위하여 통상 200회/초 이상으로 신호를 샘플링하고 그 이상의 샘플링속도는 후술되는 중앙처리부에서 제어한다.
맥파 신호처리부(240)는 맥상 파형을 분석하기 위한 제반 특징점들을 추출하기 위한 장치로 디지털신호로 변환된 용적맥파의 기선 흔들림이나 샘플링 잡음을 제거하기 위한 주파수 필터를 이용한다.
환자의 사지말단(손가락)에 집게형으로 이루어진 신호검출부(210)를 끼우고 정보입력부(260)를 사용하여 광의 강도 및 발광시간을 설정한 후 맥상분석장치(250)를 동작시킨다. 중앙처리부(270)는 설정된 데이터에 따라 광드라이버(211)를 동작시켜 적외선 광이 방출되도록 하고 발광부(211)를 구동시킨다.
상기 광드라이버(211)와 대향되는 방향에 위치한 수광센서(213)는 중앙처리부(270)의 구동신호에 따라 구동되어 환자의 손가락을 투과한 광신호를 감지하여 환자의 용적맥파신호를 검출한 후 이를 광전변환하여 전기적신호로 출력한다. 수광센서(213)에 의해 지수(Exponential)적 스케일로 광전변환된 용적맥파신호는 제 1증폭기(221)에서 대수(Logarithm)적인 증폭특성에 의해 선형화되고, 저역-고역필터에 의해 맥진신호 검출에 적합한 주파수 특성만이 필터링되어 출력된다.
상기 마이컴(300)은 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 미리 입력하고, 아울러 요골동맥 파형의 피크값과 용적맥파 피크값을 구한 다음 상호 차감하여 시간값을 구하고 상기 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 시간값으로 나누어서 혈류 속도를 구한다.
상기 메모리(400)는 마이컴에 의해서 구해진 사용자 별로 혈류속도를 저장하고, 상기 디스플레이장치(500)는 화면에 혈류속도 파형을 디스플레이 한다.
참고로, 혈류량은 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액량을 말하는 것으로 단위는 ㎖이고, 시간의 함수로 표현할 경우에는 Q 또는 Q(t)로, 일정시간 흐른 혈액량(Q의 시간 적분량)으로 표현할 경우에는 S로 표기한다. 혈류량은 일반적으로 관상동맥의 길이방향으로 이격된 두 곳의 혈압차(P-Pv)에 정비례하고, 혈류저항(R)에 반비례한다. 혈류량이 작으면 그에 따르는 허혈증상들이 나타나게 된다.
순응성(Complience)은 단위체적의 혈관에 단위힘을 주었을 때 일어나는 체적 변화를 말하는 것으로 단위는 ㎖/mmHg이고, 간략히 C로 표기된다. C가 작다는 것은 혈관벽이 경화되거나 수축된다는 것을 보여주고, 반대로 C가 크다는 것은 혈관벽이 유연하거나 확장형 경련이 일어난다는 것을 의미한다.
혈류저항(Resistance)은 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액이 받는 저항을 말하는 것으로 단위는 mmHg/ℓ이고, 간략히 R로 표기된다. R은 근사적으로 관상동맥의 길이방향으로 이격된 두 곳의 혈압차(P-Pv)와 혈류량(Q)의 비로 결정된다.
동맥경화도(Asc)는 혈관을 단위 길이만큼 변형시키지 위하여 얼마나 힘을 주어야 하는가를 보여주는 지표, 즉 혈관의 경화도를 보여주는 지표로 혈관의 기질적 변화를 반영하는 것으로 단위는 Kg/㎠이고, 일반적으로 탄성파전파속도의 2승에 비례한다.
마지막으로, 혈류속도(V)는 좌측 또는 우측 관상동맥을 따라 흐르는 혈액의 속도로 단위는 ㎝/s이고, 맥파전달속도(Plse Wave Velocity; PWV)는 경동맥과 대퇴동맥에서 맥파기록방법에 의하여 측정한 것으로 대동맥의 탄력상태를 반영한다. 혈관벽이 굳을수록 빨라지는데, 특히 동맥경화성 변화가 심할수록 혈류속도 또는 맥파전달속도가 빠르다.
100: 요골동맥 맥파 측정장치
110: 작동부재
120: 착용부
130: 맥파 감지부
131: 피부접촉부
132: 맥파감지 센서부
133: 이격공간부
140: 조작 버튼
150: 디스플레이 패널
200: 용적맥파 측정부
210: 신호검출부
211: 광드라이버
212: 발광부
213: 수광센서
220: 아날로그신호처리부
221: 제 1증폭기
222: 저역-고역필터
230: 데이터변환부
231: 제 2증폭기
232: A/D변환기
240: 맥파 신호처리부
250: 맥파 분석장치
260: 정보입력부
270: 중앙처리부
300: 마이컴
400: 메모리
500: 디스플레이부
110: 작동부재
120: 착용부
130: 맥파 감지부
131: 피부접촉부
132: 맥파감지 센서부
133: 이격공간부
140: 조작 버튼
150: 디스플레이 패널
200: 용적맥파 측정부
210: 신호검출부
211: 광드라이버
212: 발광부
213: 수광센서
220: 아날로그신호처리부
221: 제 1증폭기
222: 저역-고역필터
230: 데이터변환부
231: 제 2증폭기
232: A/D변환기
240: 맥파 신호처리부
250: 맥파 분석장치
260: 정보입력부
270: 중앙처리부
300: 마이컴
400: 메모리
500: 디스플레이부
Claims (3)
- 요골의 맥박을 감지하기 위한 맥파감지장치(100)와;
손가락 끝에 설치되며, 동맥혈의 산화헤모글로빈(HbO2)이 적외선(IR) 대역의 광을 흡수하는 특성을 이용한 광전식맥파계(Photo-plethysmography)를 이용하여 사용자의 용적맥파를 검출하기 위한 용적맥파 측정부(200)와;
상기 맥파감지장치 및 용적맥파 측정부와 전기적으로 연결되며, 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 미리 입력하고, 아울러 요골동맥 파형의 피크값과 용적맥파 피크값을 구한 다음 상호 차감하여 시간값을 구하고 상기 요골동맥 부위의 손목과 엄지 손가락 사이의 길이를 시간값으로 나누어서 혈류 속도를 구하는 마이컴(300)과;
상기 마이컴에 의해서 구해진 사용자 별로 혈류속도를 저장하는 메모리(400) 및;
상기 마이컴의 제어에 따라 화면에 혈류속도 파형을 디스플레이하는 디스플레이장치(500)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 맥파 감지장치(100)는,
회전중심이 중앙으로부터 이격되어 힌지 결합되는 복수의 부재(110)와, 상기 복수의 부재에서 회전중심을 기준으로 연장 길이가 긴 일측이 서로 밀착되도록 비틀림 탄성을 부여하는 탄성부재로 이루어진 착용부(120)와, 상기 착용부에 설치되어 맥파를 감지하는 맥파 감지부(130)로 이루어지고;
상기 맥파 감지부(130)는 영구자석으로 이루어지는 피부접촉부(131)와, 상기 피부접촉부(131) 상부에 일정거리 이격되어 하나 이상의 홀 소자로 형성된 맥파감지 센서부(132)와, 상기 피부접촉부와 상기 맥파 감지센서부 사이에 소정의 공간을 이루는 이격공간부(133)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
용적맥파 측정부(200)는,
신호검출부(210)는 인체의 손가락 말단의 세동맥에서 동맥혈류의 용적맥파를 측정하기 위한 수단으로 단색광을 방출하는 광드라이버(211) 및 발광부(212)에서 방출되어 피사체를 투과한 광을 수신하여 이를 광전변환하는 수광센서(213)로 이루어어지는 신호 검출부(210)와;
상기 수광센서(213)가 세동맥 혈관내의 혈류흐름에 의한 산화헤모글로빈(HbO2)의 용적변화를 지수(Exponential)적 스케일로 광전변환시키므로 대수(Logarithm)적인 증폭특성을 이용하여 이를 선형화시키는 제 1증폭기(221) 및 제 1증폭기(221)에 의해 선형화 스케일로 광전변환된 용적맥파를 맥진신호 검출에 적합한 주파수 특성만을 여과시켜 통과시키는 저역-고역필터(222)로 이루어지는 아날로그신호처리부(220)와;
상기 아날로그신호처리부(220)에 의해서 필터링된 아날로그신호를 제 2증폭기(231)를 이용하여 증폭한 후 증폭된 데이터를 A/D변환기(232)에서 샘플링하여 아날로그 용적맥파를 디지털신호로 변환하는 데이터변환부(230)와;
상기 데이터변환부에 의해서 변환된 맥상 파형을 분석하기 위한 제반 특징점들을 추출하기 위한 장치로 흔들림이나 샘플링 잡음을 제거하는 맥파 신호처리부(240)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 자성 홀소자 맥진기와 용적맥파계의 맥진파형을 이용한 혈류속도 측정장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020120098051A KR20140031589A (ko) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 이용한 혈류속도 측정장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020120098051A KR20140031589A (ko) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | 맥파 감지장치와 용적맥파 측정부를 이용한 혈류속도 측정장치 |
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- 2012-09-05 KR KR1020120098051A patent/KR20140031589A/ko not_active Application Discontinuation
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