KR101040598B1

KR101040598B1 - 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치

Info

Publication number: KR101040598B1
Application number: KR1020090061618A
Authority: KR
Inventors: 서현열
Original assignee: 주식회사 바이오넷
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-06-10
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: KR20100005689A

Abstract

본 발명은 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치는, 환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와, 상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와, 환자의 팔뚝에 착용되어 심장 수축시 동맥 내부의 혈류량에 따른 혈압 및 맥박동을 감지하는 압박센서(151)가 구비되는 커프(Cuff)(150);와, 상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도의 최대값과, 상기 압박센서(151)에 감지된 신호 중 상기 최대값과 대응되는 신호를 규합한 후, 두 값을 비교하여 상기 압박센서(151)에서 감지된 신호의 정상 여부를 판단하고 혈압 및 맥박을 산출하는 제어부(200); 및 상기 커프(150)에 압력을 가하는 가압펌프(310) 및 상기 가압펌프(310)에 의해 발생된 압력을 제거하는 감압밸브(320)가 내부에 수용되는 본체(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 심박동 발생 지점을 이용한 혈압 측정장치에 의하면, 혈압측정시 환자의 가슴에 착용하는 벨트형 센서를 이용하여 유도된 심전도 값과 팔뚝에 착용하는 커프를 이용하여 측정된 맥박동을 비교하여 정확한 생체데이터(혈압 및 맥박) 값만 검출하므로 환자의 움직임이나 진동에 따른 노이즈가 발생하더라도 정확한 생체데이터 값의 측정이 가능한 장점이 있다.

심전도, 맥박동, 맥파

Description

벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치{.}

본 발명은 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 혈압측정시 환자의 가슴에 착용하는 벨트형 센서를 이용하여 유도된 심전도 값과 팔뚝에 착용하는 커프를 이용하여 측정된 맥박동을 비교하여 정확한 생체데이터(혈압 및 맥박) 값만 검출하므로 환자의 움직임이나 진동에 따른 노이즈가 발생하더라도 정확한 생체데이터 값의 측정이 가능한 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치에 관한 것이다.

심전도(ECG:electrocardiogram)란 심장근육의 수축 확장에 따른 활동 전류를 측정하여 기록한 것이다.

심장근육이 수축 이완할 때 발생되는 활동전위는 심장으로부터 온몸으로 퍼지는 전류를 일으키며, 이 전류는 몸의 위치에 따라 전위차를 발생시키는데, 이 전위차는 인체의 피부에 부착된 표면전극(surface electrode)을 통해 검출하는 심전도 측정장치를 이용하여 기록할 수 있다.

이와 같은 심전도 측정장치는 심장의 이상 유무 확인에 이용되며, 협심증, 심근경색, 부정맥 등 심장 질환계의 질환을 측정하는 데에는 기본적인 방법으로 이용되고 있어 매우 중요한 위치를 차지하고 있는 의료기기 중 하나이다.

또한, 혈압은 커프(Cuff)를 팔에 감은 후, 상기 커프에 공기를 주입한다.

상기와 같이 커프에 공기를 주입하게 되면, 부풀어진 압력에 의해 동맥의 혈액 흐름(혈류)이 막히게 되는데, 이러한 상태에서 커프의 공기를 서서히 빼면 동맥의 혈압, 즉, 혈류압이 커프에 주입된 공기의 압력을 넘어서는 지점에서 동맥에 피가 흐르게 되고, 이때, 동맥에는 맥박동이 발생하게 된다.

이러한 맥박동은 커프 내의 공기를 진동하게 하고, 커프에 구비된 압박센서에서 맥박동을 감지하여 혈압을 측정하게 되는 것이다.

그러나, 종래의 기존 혈압 측정방식은 커프의 내부에 주입된 공기에 미세한 맥박동이 영향을 준 신호만을 감지해야 하는데, 환자의 움직임이나 또는 주위의 진동이 커프에 영향을 주어 맥박동에 의한 신호와 주위 신호가 섞여서 잘못된 혈압이 측정될 염려가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 혈압측정시 환자의 가슴에 착용하는 벨트형 센서를 이용하여 유도된 심전도 값과 팔뚝에 착용하는 커프를 이용하여 측정된 맥박동을 비교하여 정확한 생체데이터(혈압 및 맥박) 값만 검출하므로 환자의 움직임이나 진동에 따른 노이즈가 발생하더라도 정확한 생체데이터 값의 측정이 가능한 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치는, 환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와, 상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와, 환자의 팔뚝에 착용되어 심장 수축시 동맥 내부의 혈류량에 따른 혈압 및 맥박동을 감지하는 압박센서(151)가 구비되는 커프(Cuff)(150);와, 상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도의 최대값과, 상기 압박센서(151)에 감지된 신호 중 상기 최대값과 대응되는 신호를 규합한 후, 두 값을 비교하여 상기 압박센서(151)에서 감지된 신호의 정상 여부를 판단하고 혈압 및 맥박을 산출하는 제어부(200); 및 상기 커프(150)에 압력을 가하는 가압펌프(310) 및 상기 가압펌프(310)에 의해 발생된 압력을 제거하는 감압밸브(320)가 내부에 수용되는 본체(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 벨트(100)에 구비되어 상기 심전도감지부(110)에 의해 유도된 심전도 값을 증폭하는 증폭부(120);와, 상기 증폭부(120)에 의해 증폭된 유도심전도 값의 노이즈를 제거하는 필터링부(130);와, 상기 필터링부(130)에 의해 노이즈가 제거된 유도심전도 값을 디지털 값으로 변환하는 제1에이디컨버터(A/D Converter)(140); 및 상기 커프(150)에서 감지된 혈압 및 맥박동 값을 디지털 값으로 변환하는 제2에이디컨버터(152);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(200)는 상기 본체(300)의 내부에 설치되며, 상기 제어부(200)에 의해 판단된 혈압 및 맥박 값 중 정상인 혈압 및 맥박 값이 시간별로 저장되도록 구비되는 타이머(210); 및 저장부(220);와, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230);와, 상기 저장부(220)에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압펌프(310)와 감압밸브(320)는 상기 타이머(210)에 세팅된 시간에 따라 주기적으로 작동되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 혈압측정시 환자의 가슴에 착용하는 벨트형 센서를 이용하여 유도된 심전도 값과 팔뚝에 착용하는 커프를 이용하여 측정된 맥박동을 비교하여 정확한 생체데이터(혈압 및 맥박) 값만 검출하므로 환자의 움직임이나 진동에 따른 노이즈가 발생하더라도 정확한 생체데이터 값의 측정이 가능한 장점이 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치의 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치의 벨트를 이용하여 심전도가 유도되는 모습을 보인 개략적인 개념도, 도 3은 피부에 부착하여 측정된 심전도 값과 비접촉식으로 유도된 심전도 값의 파형을 보인 그래프, 도 4는 표면전극과 활성전극을 이용하여 유도된 유도심전도와 맥박동을 보인 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치는 벨트(100), 심전도감지부(110), 커프(150), 제어부(200) 및 본체(300)가 포함되며, 표면전극(111), 활성전극(112), 증폭부(120), 필터링부(130), 제1에이디컨버터(140), 압박센서(151), 제2에이디컨버터(152), 타이머(210), 저장부(220), 디 스플레이부(230), 인쇄부(240), 가압펌프(310) 및 감압밸브(320)가 더 포함될 수 있다.

먼저, 벨트(100)와 상기 벨트(100)에 설치되는 심전도감지부(110)에 대해 설명하기로 한다.

상기 벨트(100)는 환자의 흉부에 착용되는 부재로서, 좀 더 상세하게는 환자가 상의를 착용한 상태에서 상의 위에 착용되는데, 이러한 벨트(100)는 환자의 흉부 사이즈에 따라 길이가 조절되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 벨트(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 환자가 착용한 상의와 접촉되는 곳, 즉, 내주면에는 심전도감지부(110)가 설치되는데, 이러한 심전도감지부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 표면전극(111)과 활성전극(112)을 포함한다.

상기와 같은 표면전극(111)과 활성전극(112)은 교류의 방식으로 심전도 값을 유도하며, 이러한 방식은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 벨트(100)를 상의(10) 위에 착용할 수 있는 편의를 제공해 준다.

좀 더 상세히 설명하면, 상술한 바와 같이, 환자의 피부와 비접촉식으로 심전도를 유도하는 표면전극(111)과 활성전극(112)은 심장수축시 발생되는 생체 전위의 변화를 표면전극(111)과 활성전극(112)을 이용하여 전위차의 변화가 유도되도록 하는 것이다.

또한, 본 발명을 이용하여 유도된 심전도 파형(CC-ECG:Capacitance Coupled-Electrocardiogram)의 QRS값은 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 피부에 표면전극 을 부착하여 심전도를 측정하는 접촉식 심전도 측정장치에서 측정된 심전도 파형(ECG:Electrocardiogram)의 QRS값과 거의 유사한 파형을 얻으며, 이중 가장 크고 날카로운 값인 R값은 동일하게 측정된다.

이에 따라, 특히, 심전도와 유도된 전위차를 이용하여 검출된 유도심전도는 심장 수축을 일으키는 QRS지점(도 5 참조)이 동일하므로 R-R 인터벌 측정시 동일한 결과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 직접 표면전극을 부착하여 QRS지점을 측정하는 것과 동일한 성능을 가지면서 상의 위에 간편하게 착용 가능하므로 편리하고 감염의 위험을 줄이면서 정확한 심전도 값을 측정할 수 있다.

한편, 벨트(100)에는 상기와 같이 측정된 유도심전도를 증폭하는 증폭부(120)와, 상기와 같이 증폭된 값에 섞여있는 노이즈를 제거하는 필터링부(130)와, 상기와 같이 노이즈가 제거된 값을 디지털신호로 변환하는 제1에이디컨버터(A/D Converter)(140)가 더 포함될 수 있다.

다음으로, 커프(150)에 대해 설명하기로 한다.

상기 커프(150)는 환자의 팔뚝에 착용되어 심장 수축시 동맥 내부의 혈류량에 따른 맥박동을 감지하는 부재로서, 이러한 커프(150)를 이용하여 수축기 혈압(systolic pressure), 확장기 혈압(diastolic pressure), 평균혈압(mean pressure) 및 분당 맥박수를 측정한다.

상기와 같은 커프(150)는 벨크로를 이용하여 팔뚝에 착용되는데, 마치 풍선 과 같은 구조로 제작되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(300)에 구비된 가압펌프(310)와 감압밸브(320)의 작동에 의해 공기가 주입 또는 제거된다.

좀 더 상세히 설명하면, 공기의 주입시 커프(150)는 가압펌프(310)에 의해 볼록하게 팽창하면서 설정된 압력(ex: 150mmHg, 180mmHg, 200mmHg)까지 팔뚝을 가압하였다가 설정된 압력에 도달하면 감압밸브(320)에 의해 서서히 주입된 공기를 제거한다.

상기와 같이 커프(150) 내부의 공기가 제거되는 과정에서 혈액이 통과하면, 이를 도 1에 도시된 압박센서(151)가 감지하면서 수축기 혈압, 확장기 혈압, 평균혈압 및 분당 맥박수를 측정하는 것이다.

또한, 상기 커프(150)에는 상기 압박센서(151)에 감지된 값을 디지털 값으로 변환하는 제2에이디컨버터(152)가 더 포함되는 것이 좋을 것이다.

상기와 같은 가압펌프(310)와 감압밸브(320) 및 압박센서(151)를 이용하여 환자의 혈압 및 맥박을 측정하는 것은 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 본체(300)의 내부에 설치되는 제어부(200)에 대해 설명하기로 한다.

상기 제어부(200)는 상술한 제1에이디컨버터(140)를 거쳐 디지털신호로 변환된 유도심전도와 상기 커프(150)의 압박센서(151)로부터 전달되는 혈압 및 맥박에 대한 데이터를 비교분석하여 상기 압박센서(151)에서 감지된 신호의 정상여부를 판 단하고 정상으로 측정된 값만을 시간별로 저장한다.

상기 심전도감지부(110)와 압박센서(151)에 의해 감지된 유도심전도와 맥박동에 대한 그래프가 도 4에 도시되어 있는데, 사각형 점선블럭으로 표현된 부분이 제어부(200)에 의해 정상신호로 판단된 값이다.

정상적인 맥박동은 심장의 수축 작용 이후에 측정된다. 그러나, 측정 중 환자가 말을 하거나 기침을 할 경우 심장의 수축과 상관없는 비정상적인 맥박동이 감지되는데, 상기 제어부(200)는 압박센서(151)에 감지된 비정상적인 맥박동이 감지되면 이를 노이즈로 간주하고 무시한다.

즉, 상기 제어부(200)는 심장의 수축지점을 감지하여 심장의 수축지점과 맥파 전달시간을 감안한 시간 내에 있는 맥박동만 실제 심장 수축에 의한 맥박동으로 인식하고, 그 이외에 감지된 신호에 대해서는 움직임이나 기타 다른 노이즈로 인식하는 것이 제어부(200)의 특징이며, 이러한 특징으로 인하여 움직임이나 노이즈에 의한 영향이 배제되므로 혈압 측정의 정확성을 높일 수 있다.

마지막으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치를 이용하여 정확한 유도심전도, 혈압 및 맥박을 측정하는 흐름을 설명하기로 한다.

먼저, 환자는 상의(10)를 착용한 후, 상의(10) 위에 벨트(100)를 작용하는데, 착용시 정확한 유도심전도 값을 측정할 수 있도록 심장과 인접한 곳에 표면전 극(111)과 활성전극(112)이 위치되도록 하며, 이와 동시에 환자의 팔뚝에 커프(150)를 착용한다.

상기와 같이 벨트(100)와 커프(150)를 착용한 상태로 환자 또는 측정자(의사)는 본체에 구비된 전원스위치(P)를 온(On)으로 전환시켜 표면전극(111)과 활성전극(112)을 활성화시키며, 이와 동시에 커프(150)로 팔뚝을 가압하는 압력을 설정한 후 혈압 및 맥박을 측정한다.

참고로, 상기 본체(300)는 가정이나 병원 등 정해진 공간의 테이블에 안착시킬 수 있는데, 본체(300)의 크기가 소형으로 제작된다면, 환자의 허리에 착용할 수도 있을 것이다.

상기와 같이 표면전극(111)과 활성전극(112)이 활성화되면, 심전도가 유도되는데, 이렇게 유도된 심전도는 증폭부(120)를 거쳐 심전도와 동일한 파형으로 증폭되고, 상기와 같이 증폭된 유도심전도는 필터링부(130)를 거쳐 노이즈를 제거한 후, 제1에이디컨버터(140)를 거쳐 디지털신호로 변환되며, 이렇게 변환된 값은 제어부(200)로 전송된다.

이와 동시에, 상기 커프(150)에서는 환자의 혈압 및 맥박동을 감지하며, 감지한 값은 제2에이디컨버터(152)를 거쳐 디지털신호로 변환된 후 제어부(200)로 전송된다.

이후, 제어부(200)는 전송된 2개의 값을 서로 비교하여 압박센서(151)에서 감지된 신호의 정상 여부를 판단하는데, 유도된 심전도 값을 기준으로 설정하여 심장 수축지점(R) 이후에 감지된 맥박만을 정상적인 값으로 판단한다.

또한, 상기 본체(300) 내부에는 제어부(200)와 연결된 타이머(210)가 구비되어 상기와 같이 판단된 정상적인 값을 시간대별로 저장하는 저장부(220)가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본체(300)가 소형으로 제작될 경우, 상기와 같이 타이머와 저장부(220)가 구비됨으로 인하여 의사 또는 환자 본인이 24시간 동안 변화되는 혈압 및 맥박의 변화추이를 정확하게 알 수 있게 되어 의사로 하여금 진단시 정확한 진단을 할 수 있는 편의를 제공한다.

이에 따라, 상기 타이머(210)는 세팅된 시간에 따라 주기적으로 상기 가압펌프(310)와 감압밸브(320)를 작동시켜 예컨대, 1시간 마다 혈압 및 맥박동을 측정한다.

즉, 본 발명은 정해진 공간에서 사용시 짧은 시간 동안 환자의 유도심전도와 혈압 및 맥박을 측정할 수 있으며, 환자의 허리에 착용시 지속적(24시간 이상)으로 환자의 유도심전도와 혈압 및 맥박을 측정할 수 있는 특징이 있다.

또한, 상기 본체(300)의 외부에는 상기와 같이 저장부에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230)가 포함될 수도 있는데, 이렇게 디스플레이부(230)가 포함될 경우, 의사 또는 환자가 필요한 정보, 즉, 시간 또는 기간별로 변화된 혈압 및 맥박동을 정확하게 확인할 수 있을 것이다.

한편, 상기 본체(300)에는 저장부(220)에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240) 가 포함되는 것도 좋을 것이다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치의 벨트를 이용하여 심전도가 유도되는 모습을 보인 개략적인 개념도,

도 3은 피부에 부착하여 측정된 심전도 값과 비접촉식으로 유도된 심전도 값의 파형을 보인 그래프,

도 4는 표면전극과 활성전극을 이용하여 유도된 유도심전도와 맥박동을 도시한 그래프

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치의 유도심전도와 혈압 및 맥박동을 측정하는 흐름도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100-벨트 110-심전도감지부

111-표면전극 112-활성전극

120-증폭부 130-필터링부

140-제1에이디컨버터 150-커프

151-압박센서

200-제어부 210-타이머

220-저장부 230-디스플레이부

240-인쇄부

300-본체 310-가압펌프

320-감압밸브

Claims

환자의 흉부에 착용되되, 상의 위에 착용되는 벨트(100);와

상기 벨트(100)에 설치되어 환자의 피부와 비접촉되는 표면전극(111)과 이 표면전극(111)에서 감지된 전위차를 감지하는 활성전극(112)이 구비되어 심장 수축시 발생되는 심전도 값을 유도하는 심전도감지부(110);와

환자의 팔뚝에 착용되어 심장 수축시 동맥 내부의 혈류량에 따른 혈압 및 맥박동을 감지하는 압박센서(151)가 구비되는 커프(Cuff)(150);와

상기 심전도감지부(110)에서 유도된 심전도의 최대값과, 상기 압박센서(151)에 감지된 신호 중 상기 최대값과 대응되는 신호를 규합한 후, 두 값을 비교하여 상기 압박센서(151)에서 감지된 신호의 정상 여부를 판단하고 혈압 및 맥박을 산출하는 제어부(200); 및

상기 커프(150)에 압력을 가하는 가압펌프(310) 및 상기 가압펌프(310)에 의해 발생된 압력을 제거하는 감압밸브(320)가 내부에 수용되는 본체(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 벨트(100)에 구비되어 상기 심전도감지부(110)에 의해 유도된 심전도 값을 증폭하는 증폭부(120);와

상기 증폭부(120)에 의해 증폭된 유도심전도 값의 노이즈를 제거하는 필터링 부(130);와

상기 필터링부(130)에 의해 노이즈가 제거된 유도심전도 값을 디지털 값으로 변환하는 제1에이디컨버터(A/D Converter)(140); 및

상기 커프(150)에서 감지된 혈압 및 맥박동 값을 디지털 값으로 변환하는 제2에이디컨버터(152);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부(200)는 상기 본체(300)의 내부에 설치되며,

상기 제어부(200)에 의해 판단된 혈압 및 맥박 값 중 정상인 혈압 및 맥박 값이 시간별로 저장되도록 구비되는 타이머(210); 및 저장부(220);와

상기 저장부(220)에 저장된 값을 디스플레이하는 디스플레이부(230);와

상기 저장부(220)에 저장된 값을 인쇄하는 인쇄부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치.
청구항 3에 있어서,

상기 가압펌프(310)와 감압밸브(320)는 상기 타이머(210)에 세팅된 시간에 따라 주기적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 벨트형 센서와 커프를 이용한 혈압 측정장치.