글쓴이 : SOONDORI
아무 곳에서나 아무렇게나 살 수 있는 작고 예쁘장한 장치들의 작동 원리는 매우 간단하다.
계속 모니터링되는 가압 처리 → 유지 상태의 압력과 압력이 빠지는 순간, 직전 압력에 영향을 줄 미세한 혈관 맥동 계수하기 → 마이크로컨트롤러가 적당히 숫자로 제시하면, 끝. 둘둘 말린 커프(Cuff)로 값을 확장한 펄스 감지가 가능하다고 해도 워낙 미세한 맥동 정보를 수집하니까, 당연히 옷을 입고 측정하면 안 되는 것이고.
(출처 : https://www.epanorama.net/blog/2019/08/27/omron-blood-pressure-monitor-teardown/)
(▲ 지인의 혈압은 꽤 높다. 심박수도 높음. 좌심실과 우심실의 분당 교반 펌핑수가 높으니, 혈압이 높게 나오는 사례일까? 의학계에서는 혈압 대 맥박의 상관관계가 별로 없다는 의견인데… 자꾸 수도관 시스템을 상상하게 된다. 예를 들어 혈관도 심장도 건강한데, 약물 부작용 등 3차적 요인에 의해서 일시적으로 심박수가 상승하고 그에 따라 일시적으로 혈압의 최고/최저가 동반 상승하는 경우는?)
(▲ 2002년도의 어떤 논문에서. 요즘 기준은 다를까? 출처 : 휴대용 혈압측정 시스템의 설계, https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/bitstream/22282913/135950/1/TA00915.pdf)
이런 가압형 측정 장치는, a) 혈압, b) 심박(心搏), 두 가지 정보를 제공한다.
1) 심박계는… 독일인 Karl von Vierordt(1918년~1884)가 처음 발명. 그리스어 Sphygmos에서 유래된 스피그모그래프(Sphygmograph*)로 불리고, 일반인에게는 ‘고심박’보다 ‘고혈압’이 우선인지라, 개념이 묻혀서 거론되지도 않는다. 단위는 BPM(분당 박자수, Beat per Minute).
(▲ 비어도르트 박사의 초기형 모델)
(▲ 시간이 흘러서… 누군가 만든 실용형 버전. 제법 그럴듯하다. 이상 출처 : https://www.samhs.org.au/Virtual%20Museum/Medicine/Blood_pressure/Blood_pressure.html)
* 의료기기 품목 및 품목별 등급/기구 기계[기구·기계] Medical Instruments에서, “A23040.01 맥파계 [2] Sphygmograph 맥동을 측정하는 기구로서 광전식, 압력식, 임피던스식 등이 있다”라고 정의된다.
2) 최초의 커프식 혈압계는… 영국의 성직자 겸 연구가였던 Stephen Hales(1677년~1761년)의 실험에서 유래. 의료용 장치의 근본은, 동맥의 미세 압력을 측정하는 단순한 압력계(=마노미터, Manometer)이다. 삼각 모자를 쓴 간호사들이 늘 쓰시던 그것의 원형. 단위는 표준 압력 단위를 그대로 차용한 ‘수은주밀리미터(=Millimeter of Mercury, 1mmHg=133.322 Pascal)’.
(출처 : https://www.alamy.com/stock-photo/vintage-medical-blood-pressure.html?sortBy=relevant)
이상에서,
청진기로 심박을 측정하고 수은주 움직임으로 혈압을 측정하는 것은 100프로짜리 아날로그 스타일. 그것이 MEMS 소자와 가압 모터의 조합으로 디지털화된 셈이다. 아날로그와 디지털 중 어떤 게 더 좋은지는… 응? 의사나 간호사 마음대로.
“거 머이… 대한민국 허준 선생께서는, 두 손가락만으로 혈압과 심박수를 더 정확하게 측정하셨데~이~”
○ 참고로 다음은… 맥박을 측정하는 반도체식 방법론. 빛의 방사와 빛의 반향으로 가늠하는 것은, Sonar의 원리와 같다.
투과형과 반사형 반도체식 광 검출 방식 중 반사형은…
(출처 : https://www.rohm.com/electronics-basics/sensor/pulse-sensor)
(출처 : https://link.springer.com/article/10.1007/s00542-020-05106-y)
혈관을 따라서 빠르게 굴러가는 헤모글로빈은 녹색광(550nm)에 반응하는 특성이 있다고. 심장 박동의 변화는 헤모글로빈 양의 변화가 될 것이고, 양의 변화는 녹색광 흡수도의 변화가 된다.
그러면,
시간당 혈류량=참조테이블상의 혈압=fx(1-녹색 광량 변화, 캘리브레이션 변수 및 기타)
빛으로 혈압을 측정하니까, 심박수 계산쯤은 껌. 그래프의 시간당 Peak 수를 카운팅하고 보여주면, 그게 심장 박동수 BPM.
○ 그런 작은 감지 부품은 여기저기에서 판매한다. 크기가 작고 소프트웨어 비중이 높아졌을 뿐이지, 기본 논리는 오디오 극상기 CDP가 레이저 반사면을 읽어내는 기술과 하나도 다를 게 없음.
(▲ 쉽게 주문 가능한 아날로그디바이스社 ADPD144RI-ACEZ-RL7 혈압 센서)
아니면… 부품통 LED를 녹색광으로 바꾸고 센서를 IC 타입으로 바꾸고 뭘 좀 더 갖다 붙인 후, Cuff 가압 작용에 상당하는… 헬스장에 가서 500Kg짜리 바벨을 들면서 오실로스코프 파형을 보면, 대충 관찰은 가능할 듯, 아닐까?
* 관련 글 : 굴러다니던 LED와 CdS로 만든 광학 센서
○ AI 등 소프트웨어가 득세하는 이 발빠른 세상에서 선도적 기술 개발은 뒤로 한 채 단순 제조에 몰입하고, 호시탐탐 의료 민영화로 쉽게 돈을 벌려는, 그러면서 국민의 개인 건강정보를 마구잡이로 처분하게 될 것이라고 강하게 의심할 수밖에 없는, 마뜩잖은 삼성이 만든 어떤 것도… 광반사형 센서를 쓴다.
말은 거창하게, ‘광전 혈류량 센서(PPG; Photo-Plethysmogram Sensor)’.
