In this study, the artery's compliance model and the pulsation waveform model was proposed to estimate blood pressure without applying HPF (High Pass Filter) on signal measured by the oscillometric method. The method proposed in the study considered two ways of estimating blood pressure. The first method of estimating blood pressure is by comparing and analyzing changes in pulsation waveform's dicrotic notch region during each cardiac period. The second method is by comparing and analyzing morphological changes in the pulsation waveform during each cardiac period, which occur in response to the change in pressure applied on the cuff. To implement these methods, we proposed the compliance model and the pulsation waveform model of the artery based on hemodynamic theory, and then conducted various simulations. The artery model presented in this study only took artery's compliance into account. Then, a pulsation waveform model was suggested, which uses characteristic changes in the pulsation waveform to estimate blood pressure. In addition, characteristic changes were observed in arterial volume by applying artery's pulsation waveform to the compliance model. The pulsation waveform model was suggested to estimate blood pressure using characteristic changes of the pulsation waveform in the arteries. This model was composed of the sum of sine waves and a Fourier's series in combination form up to 10th harmonics components of the sinusoidal waveform. Then characteristic of arterial volume change was observed by inputting pulsation waveform into the compliance model. The characteristic changes were also observed in the pulsation waveform by mapping the arterial volume change in accordance with applied cuff's pressure change to the pulsation waveform's change according to applied pressure changes by cuff. The systolic and diastolic blood pressures were estimated by applying positional change of pulsation waveform's dicrotic notch region.
본 논문에서 맥파전달시간과 신체 특징 파라미터들을 이용하여 비침습적이고 연속적으로 혈압을 측정할 수 있는 방법을 제시하고 임상실험을 통하여 검증하였다. 맥파전달시간은 심전도와 광전용적맥파로부터 구한다. 맥파전달시간만 이용하여 개개인의 혈압을 측정하는 방법이 연구되었지만 이 방법은 모든 사람에게 적용 가능한 범용 회귀식을 도출하기 부족한 면이 있다. 이 연구에서 혈압과 관련되는 신체 특징 파라미터들과 맥파전달시간을 이용하여 모든 사람에게 적용 가능한 범용 회귀식을 도출하여 여러 사람들의 혈압을 측정하였다. 맥파전달시간만 이용하여 만든 회귀방법과 맥파전달시간과 신체 특징 파라미터들을 같이 이용하여 만든 회귀방법을 서로 비교 하였다. 실험 결과, 맥파전달시간과 신체 특징 파라미터를 이용하는 회귀방법이 여러 사람들의 혈압을 더 정확히 측정할 수 있다는 것을 알 수 있었고, American National Standards Institute of the Association of the Advancement of Medical Instrument(ANSI/AAMI)에 더 근접함을 알 수 있었다.
In this paper, variable characteristic ratio algorithm based on oscillometric method is proposed to enhance the accuracy of blood pressure measurement. We combined the slope-based approach and fuzzy inference technique to change the characteristic ratios of height-based method. The proposed algorithm was assessed on 255 measurements from 85 subjects and compared with the conventional height-based algorithm. The testing results showed that the developed algorithm achieved an overall grade A for both systolic and diastolic blood pressures according to the BHS protocol. And, mean standard deviation between the observers and the developed algorithm were 5.71mmHg and 6.29mmHg for systolic and diastolic pressures respectively, which also fulfilled the AAMI criteria. In conclusion, this algorithm was successfully developed and recommended for further clinical trials with the wider adult population.
This study describes an oscillometric-based blood pressure measuring algorithm by detecting turning points of oscillation signal from digitally filtered cuff signals of an automatic sphygmomanometer. The blood pressure measuring algorithm uses a characteristic ratios method from the turning points. The accurate values of the systolic/diastolic blood presures(SBP/DBP) are calculated using the peaks in the ranges of characteristic ratios. Performances of the proposed algorithm and four automatic sphygmomanometers are compared with the mercury manometer(manual type sphygmomanometer), regarding the SBP and DBP values of manual sphygmomanometer as the reference values. The performance test showed the proposed algorithm revealed the best results in errors and a statistical analysis. Therefore this algorithm can be usable in any automatic sphygmomanometers.ssure states. This may be compromising results for subject-independent sensibility evaluation using EEG signal.
In this study, micro blood separators capable of separating blood cell and blood plasma using microstructure are fabricated and their feasibility and separation performance are evaluated. Test results show the possibility of separating blood cell and blood plasma using microstructure. To improve separation performance and anti-clogging characteristic, technical points of tested micro blood separators are discussed and improved designs are presented.
Kim, Gi-Ryon;Jung, Dong-Keun;Ye, Soo-Young;Jeon, Gye-Rok
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제9권5호
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pp.213-219
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2008
Pulse waves continuously change with respect to the characteristics and status of the cardiovascular system and in relation to the blood pressure (BP) and the pulse wave velocity (PWV). Monitoring the vascular condition by analyzing the variations in pulse waveforms has been used to diagnose vascular disorders and in drug treatment of arteriosclerosis and peripheral circulatory obstruction. In this paper, we investigated the vascular characteristic index with regard to the BP and classified by pulse wave signals. The pressure pulse wave and photoplethysmography (PPG) were measured simultaneously while subjects exercised, producing changes in the BP, to analyze the variation in the vascular characteristic index. We investigated the correlation between the BP and vascular characteristic index with regard to the classification methods of the pulse wave. The reflection index (RI) and vascular stiffness index were correlated with the diastolic BP, but no correlation was found between these parameters and the systolic BP. These results suggest the possibility of estimating BP through simple measurements of pulse waves.
A new type of the fluid circulation blood pressure simulator was proposed to enhance the blood pressure simulator used for the development and evaluation of automatic sphygmomanometers. Various pressure waveform of fluid flowing in the pipe was reproduced by operating the proportional control valve after applying a pressure on the fluid in pressurized oil tank. After that, appropriate fluid was supplied by operating the proportional control valve, which enabled to reproduce various pressure wave of the fluid flowing in the tube. To accomplish this work, the mathematical model was carefully reviewed in cooperating with the proposed simulator. After modeling the driving signal as input signal and the pressure in internal tube as output signal, the simulation on system parameters such as internal volume, cross-section of orifice and supply pressure, which are sensitive to dynamic characteristic of system, was accomplished. System parameters affecting the dynamic characteristic were analyzed in the frequency bandwidth and also reflected to the design of the plant. The performance evaluator of fluid dynamic characteristic using proportional control signal was fabricated on the basis of obtained simulation result. An experimental apparatus was set-up and measurements on the dynamic characteristic, nonlinearity, and rising and falling response was carried out to verify the characteristic of the fluid dynamic model. Controller was designed and thereafter, simulation was performed to control the output signal with respect to the reference input in the fluid dynamic model using the proposed proportional control valve. Hybrid controller combined with an proportional controller and feed-forward controller was fabricated after applying a disturbance observer to the control plant. Comparison of the simulations between the conventional proportional controller and the proposed hybrid simulator indicated that even though the former showed good control performance.
혈압을 측정하는 방법에는 침습적(Invasive)인 방법과 비침습적(Non-invasive)인 방법이 있는데 침습적인 방법에 의한 혈압측정의 경우 정확한 값을 얻는 반면에 그 사용법이 복잡하고 환자에게 불편하므로 중환자의 경우를 제외한 경우 대부분 비침습적인 방법에 의해 혈압을 측정한다. 현재 전자 혈압계의 경우 대부분이 오실로메트릭(Oscillometric) 방법을 사용하여 기본적인 시스템을 구성하고 여기에 여러 가지 알고리즘을 부가적으로 적용하고 있다. 본 연구에서 이러한 혈압 측정 시스템을 개발하기 위해 커프(Cuff)의 압력을 제어, 측정하고 측정된 데이터를 필터링하여 혈압을 측정할 수 있도록 알고리즘을 구성하였다. 통신방식으로는 개발된 시스템의 모든 기능이 개인용 컴퓨터(Personal Computer)와의 통신을 통해 이루어지도록 구성되어져 있으며, 사용된 통신방식은 비동기 직렬 통신 방식(RS-232)인 패킷방식을 사용하였고 솔레노이드(Solenoid) 밸브를 이용한 자동 또는 급속 배기 방법을 이용하여 커프의 압력을 감압(Deflation)하였다. 혈압측정 알고리즘은 기본적인 오실로메트릭 방법과 최대 진폭 알고리즘(Maximum Amplitude Algorithm)을 사용하였다. 최대진폭 알고리즘에서는 측정된 오실레이션(Oscillation)중 최고의 진폭을 가지는 오실레이션 같은 오차의 원인이 되는 연령이나 체중, 팔의 두께에 따라 다양하게 나타난다. 본 연구에서는 오실레이션의 간에 획일적인 비율을 적용하지 않고 여러 가지 요인들에 대한 가변적인 특정 비율(Characteristic Ratio)반영하여 보다 정확한 최고혈압(Systolic Blood Pressure), 최저혈압(Diastolic Blood Pressure), 평균혈압(Mean Blood Pressure)의 값을 구하는 연구를 하였다. 최고진폭 알고리즘에서 가변적인 특성비율의 적용은 혈압간의 오차를 줄일 수 있을것으로 기대된다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제9권1호
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pp.38-43
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2008
Using an arterial pressure-volume (APV) model, we performed an analysis of the conventional blood pressure estimation method using an oscillometric sphygmomanometer with computer simulation. Traditionally, the maximum amplitude algorithm (MAA) has been applied to the oscillation waveforms of the APV model to obtain the mean arterial pressure and the characteristic ratio. The estimation of mean arterial pressure and characteristic ratio was significantly affected by the shape of the blood pressure waveforms and the cutoff frequency of high-pass filter (HPF) circuitry. Experimental errors result from these effects when estimating blood pressure. To determine an algorithm independent of the influence of waveform shapes and parameters of HPF, the volume oscillation of the APV model and the phase shift of the oscillation with fast Fourier transform (FFT) were tested while increasing the cuff pressure from 1 mmHg to 200 mmHg (1 mmHg/s). The phase shift between ranges of volume oscillation was then only observed between the systolic and the diastolic blood pressures. The same results were obtained from simulations performed on two different arterial blood pressure waveforms and one hyperthermia waveform.
To analyze in-vivo blood flow characteristics in a chicken embryo, in-vivo experiment was carried out using micro-PIV technique. Because endothelial cells in blood vessels are subject to shear stress of blood flow, it is important to get velocity field information of the placental blood flow. Instantaneous velocity fields of an extraembryonic blood vessel using a high-speed camera and intravital microscope. The flow images of RBCs were obtained with a spatial resolution of $20\times20{\mu}m$ in the whole blood vessels. The mean velocity field data confirm that the blood flow does show non-Newtonian fluid characteristic. The blood in a branched vessel merged smoothly without any flow separation into the main blood vessel with the presence of a slight bump. This in-vivo micro-PIV measurement technique can be used as a powerful tool in various blood flow researches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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