Measurement and Property of Peripheral Blood Velocity by Using Clip-type Pulsimeter Equipped with a Magnetic-sensing Hall Device

Measurement and Property of Peripheral Blood Velocity by Using Clip-type Pulsimeter Equipped with a Magnetic-sensing Hall Device

Keun-Ho Kim · Sang-Suk Lee ^∗

Department of Oriental Biomedical Engineering, Sangji University, Wonju 220-702, Korea (Received 3 August 2013 : revised 6 August 2013 : accepted 10 October 2013)

We measure signals off a radial arterial pulse by using a prototype clamping pulsimeter equipped with a Hall device, which produces signals through a voltage-detecting circuit. The two important measuring times of the systolic peak time and the reflective peak time for a temporally pulsed signal are analyzed for an arbitrary, pulsed wave at one position of a small permanent magnet.

The measured value of the PPWV (peripheral pulse wave velocity) is about 1.25 m/s. Thus, this method is proven to be one new method to measure an exact value of the pulse wave velocity.

To measure the PBV (peripheral blood velocity), the we simultaneously connect the radial artery pulsimeter to a PPG (photoplethysmography). The average value of the PBV is about 0.46 m/s.

The prediction of the blood vessel’s property from an analysis of the PPBV may be useful for developing an Oriental-Western diagnostic medical signal device for a U-health-care system in the future.

PACS numbers: 07.90.+c, 07.07.Df, 83.85.Gk

Keywords: Radial artery pulse wave, Clip-type pulsimeter, Photoplethysmography (PPG), Systolic peak time, Reflective peak time, Peripheral blood velocity (PBV), Peripheral pulse wave velocity (PPWV)



V R ː ï Å S Ë ÿ … } º  r œ à à ÅM õ u § T “ Ó Þ” X ¢ ­  o€ ¾¶ ˆ õ’ ½’ Ò ×y ¢ • ¤X N Ë õ m Í — ¤V R Ë Ž ì ŏ Œ



™ »£ Ó ‡ Ú · T „ ç ¡) o  ^∗



© œt @ /† < Ɠ § ˜ Ð| õ † < Æ@ /† < Æ ô  Ç~ ½ Ó_ « Ñ/ B N † < Æõ , " é ¶ Å Ò 220-702

(2013¸   8 Z 4 3{ 9  ~ à Î6 £ §, 2013¸   8 Z 4 6{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2013¸   10 Z 4 10{ 9  > F  S X ‰& ñ )

q

· ú š  © œI \ " f & ñ S X ‰ >  8 £ ¤& ñ ô  Ç Ð  o”   + þ A ’    ñ\  ¦ % 3 l  0 A # Œ % ò ½ ¨ $ 3 õ  f . Ë ™ è – Ð ½ ¨q   ) a Ê ë

@

/d ”  | 9 > + þ A Ð  o”  l  r ] j¾ ¡ §`  ¦ > hµ 1 Ï % i  . | 9 > + þ A Ð  o”  l \  ¦ s 6   x # Œ % 3 “ É r כ ¹Y  J1 l xÐ  o Ð  o”    + þ A`  ¦ ì  r

$

3 ô  Ç Ê ê,   & ñ ô  Ç ¿ º > h_  ×  æ כ ¹ô  Ç “   [ þ t“ É r à º» ¡ ¤ l  r ç ß –õ  ì ø Í   r ç ß – s % 3  . Ð  o”   + þ A_  r ç ß –  ì  r

$

3 Ü ¼– Ð % 3 “ É r ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸  H ¨ î ç  H 1.25 m/s – Ð
 z Œ ¤ . | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < 6   x& h Ð  o > \  ¦ 1 l x r  ì  r

$

3    H r Û ¼% 7 ›Ü ¼– Ð Ð  o”   + þ Aõ  6   x& h Ð  o + þ A ¿ º x ß ¼° ú כ`  ¦ q “ § 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸ ¨ î ç  H 0.46 m/s – Ð
 z Œ ¤ . ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸ ì  r$ 3 `  ¦ : Ÿ x ô  Ç a ž =› ' a : £ ¤$ í `  ¦ \ V8 £ ¤ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹, p A _  ô  ǀ ª œ~ ½ Ó a ž ?”  6   x | y © œ

› '

a o  _ « Ñl l \ " f ] jr    H Å Òכ ¹ t à º– Ð 6 £ x6   x ½ + É Ã º e ”   H 0 p x$ í `  ¦ S X ‰ “   % i  .

PACS numbers: 07.90.+c, 07.07.Df, 83.85.Gk

Keywords: כ ¹Y  J1 l xÐ  o , | 9 > + þ A Ð  o”  l , F  g6   x& h Ð  o > , à º» ¡ ¤ l  r ç ß –, ì ø Í   r ç ß –, ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸, ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜ 5

Å q • ¸

∗

E-mail: [email protected] 1135

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

‰

&

³F  ó ø ÍB ÷ &“ ¦ e ”   H Ò q t^ ‰’    ñl \   H 8 £ ¤& ñ G ' p" f_  0 A u

   † < Ê\     Ø  ¦§ 4 ’    ñ ° ú כs     oÙ ¼– Ð ¹ ¡ §f ” e ” s  e ” 

`

 ¦ r   6   x ½ + É Ã º \ O   H ë  H ] j µ 1 ÏÒ q tô  Ç . a ž =À Ó5 Å q • ¸\  ¦ — ¸ m

' a A   H _ « Ñl l   H ¨ 8 Š  [ þ t _  ’ < H3 l q s 
 ¼ 1 ÏÁ n q \  G ' p

"

f — ¸Ñ ý t`  ¦ ‚ à Ì6   x “ ¦ · ú šô  Ç  © œI \ " f 8 £ ¤& ñ l  M :ë  H \  d ”

a ž =› ' a > \  @ /ô  Ç | 9 ¨ 8 Š ¢ ¸  H | y © œ © œI  # Q* ‹ô  Çt  & ñ S X ‰

>  ó ø Íé ß –½ + É Ã º \ O   [1]. ¢ ¸ô  Ç · ú š \ O s  { 9 & ñ · ú š§ 4 `  ¦ Ä » t

ô  Ç  © œI \ " f 8 £ ¤& ñ   H a ž =À Ó5 Å q • ¸  H q g Ë >_ þ v& h Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ

  H  כ s  # Q§ >  . & ñ S X ‰ • ¸ü < F ‰ & ³$ í s  B Ä º ± ú “ É r _ « Ñl  l

  â Ä º, 8 £ ¤& ñ  ) a Ò q t^ ‰’    ñ  H ”  é ß – x 9  u « Ñ\  € 9 כ ¹ô  Ç & ñ

˜

Ж Ð  6   x ½ + É Ã º \ O  .   " f · ú š \ O s  Ð  o~ à Ìà º, d ” ~ à Ìà º, a ž

=À Ó5 Å q • ¸, a ž =· ú š 1 p x`  ¦ ç ß –¼ #  >  8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”   H — ¸m ' a A _

« Ñl l _  > hµ 1 Ïs  ] X z  ´   [2].

š

¸Z þ t ± ú ˜, ŠҖ Ð ¹ ¢ ¤ À Ó 0 AÅ Ò_  d ” _ þ v› ' a    o\  l “   # Œ 1 l x Ð 

o â  o, d ”   H â Ò  o 1 p x _  a ž =› ' a >  | 9 ¨ 8 Š x 9  d ” a ž =› ' a | 9 ¨ 8 Š s  ; Ÿ ¤ V ,

>  µ 1 Ï# î ÷ &“ ¦ e ” Ü ¼
,  „  \  s \  ¦ S X ‰ “   # Œ \ V~ ½ Ó½ + É Ã º e ”

  H _ « Ñl Õ ü t ƒ  ½ ¨ü < _ « Ñl l  > hµ 1 Ïs  € 9 כ ¹ >  ÷ &% 3 



 [3,4]. e ”  © œ\ " f  6   x ÷ &“ ¦ e ”   H d ” „  • ¸>   H ) ‡a ž =$ í | 9 

# î

`  ¦ › ¸l  µ 1 Ï| ½ + É Ã º \ O Ü ¼ 9 d ”  ҄  7 £ x õ  ° ú  “ É r a ž =À Ó5 Å q • ¸

\

 @ /ô  Ç s  © œ l 0 p x`  ¦ \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º \ O   [3]. ¢ ¸ô  Ç,  o © œ % ƒ o

 l Õ ü t õ  • ¸ › ' a  Ž    H d ”  © œ a ž =› ' a _   © œI \  ¦ s p t   © œ I

– Ð ˜ Ð# ŒÅ Òl  M :ë  H \  | 9 # î s  µ 1 ÏÒ q t ) a  â Ä º\ ë ß – ”  é ß –s  s

À Ò# Q| 9  à º e ”  . d ”   H â Ò  o 1 p x _  d ” a ž =› ' a | 9 ¨ 8 Š _  f ç Ê ê\  ¦ p

o  · ú ˜l  0 AK " f  H d ”  © œ a ž =› ' a _   © œI \  ¦ s p t – Ð S X ‰ “  

 
 d ” „  • ¸  Ž  \  ¦ ½ + É  כ s   m   › ' a  © œ1 l xÐ  o_  $ í | 9  õ

 a ž =Ó  o â ì2 £ § : £ ¤$ í , a ž =Ó  o  © œI \  ¦ S X ‰ “     H  כ s  € 9 כ ¹ 



 [4].

Ð 

o   H d ”  © œ_  Ó ü t o & h  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  כ Ü ¼– Ð, d ”  © œ

\

" f ì  rØ  ¦ ÷ &  H a ž =Ó  os  1 l xÐ  o`  ¦    “ : r3 l u Ü ¼– Ð „   ½ + É M : a ž

=› ' a \  p u   H · ú š§ 4  x 9   1 l x _     o\  ¦  Ž Ø  ¦ # Œ Õ ª  + þ A

`

 ¦ l 2 Ÿ ¤ ô  Ç  כ s  . d ”  © œ_  à º» ¡ ¤ l \  d ”  © œ_  ý ad ” z  ´\ " f

~ Ã

ÌØ  ¦ ÷ &  H a ž =Ó  o“ É r ´ ú ˜œ í– Ð s 1 l x ÷ & 9 1 l xÐ  o 8 £ ¤ _  a ž =Ó  o  Òx 

 7 £ x  >   ) a  . s  ¢ - a l \   H ´ ú ˜œ í › ¸f ” Ü ¼– РÒ'  d ”  © œ A

á

¤ Ü ¼– Ð Â Òì  r& h “   a ž =Ó  o_  f  ¨{ 9 s  e ”  . › ¸f ” \ " f d ”  © œÅ Ò l

\    É r a ž =Ó  o| ¾ Ó_  p ™ èô  Ç    o  H „  l & h , l > & h , F  g

†

< Æ& h  ~ ½ ÓZ O  x 9  l   ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð l 2 Ÿ ¤ ½ + É Ã º e ”   [5].

d ”

 © œ à º» ¡ ¤ r  @ /1 l xÐ  o\  · ú š§ 4   µ 1 ÏÒ q t  9, s  · ú š§ 4  



 H @ /1 l xÐ  o`  ¦   " f כ ¹Y  J1 l xÐ  oÜ ¼– Ð „  ² ú ˜  ) a  . כ ¹Y  J1 l xÐ  o

\

 • ¸² ú ˜   H · ú š§ 4 Ð  o   H d ”  © œ\ " f כ ¹Y  J1 l xÐ  o t _   o 

\

   " f • ¸² ú ˜r ç ß –\  s  e ” # Q s  · ú š§ 4 Ð  o  „  ² ú ˜

÷

&# Q “ : r  o \  ¦ • ¸² ú ˜r ç ß –_  s – Ð
è  H  כ Ü ¼– Ð ³ ðr  



 H ~ ½ ÓZ O s  Ð  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ (PWV; pulse wave velocity)s 



 [6]. PWV  H a ž =› ' a _  ò ø Í$ í • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 AK   6   x ÷ &

\ ˜ Ðs €  PWV ° ú כs  7  “ ¦, a ž ' _  ò Í$ í • ¸ `



 
, à º» ¡ ¤ l  a ž =· ú šs  ± ú  t €  , PWV ° ú כs  y Œ ™™ è 



 H " é ¶ o \  ¦ s 6   x # Œ 1 l xÐ  o â  o, “ ¦a ž =· ú š, { © œ” ¹, “ ¦t a ž =7 £ x,

’

  © œ| 9 ¨ 8 Š 1 p x õ  ° ú  “ É r a ž =› ' a› ' aº   | 9 ¨ 8 Š`  ¦ › ¸l \  µ 1 Ï| ½ + É Ã º e ”

  H q g Ë >_ þ v& h “   t ³ ð– Ð Ä »6   x >   6   x | ¨ c à º e ”   [7,8].

Ð 

o _  t ³ ð– Ð+ ‹ l ‘ : r  + þ A x 9  Ò q t$ í l „  \   Ø Ô€   Ð  o 

_  r  Œ •& h “ É r @ /1 l xÐ  oó ø Ís  > h~ ½ Ó÷ &€  " f ý ad ” z  ´_  a ž =Ó  os 

@

/1 l xÐ  oÏ ã Î Ü ¼– Ð ½ ¨Ø  ¦ ÷ &  H t & h s  . à º» ¡ ¤ l  x ß ¼& h “ É r à º

»

¡

¤ l  x ß ¼& h  s Ê ê ý ad ” z  ´– РÒ'  @ /1 l xÐ  oÜ ¼– Ð a ž =Ó  os   

 É

r 5 Å q • ¸– Ð Ä »{ 9 ÷ &# Q a ž =› ' a ? / · ú š§ 4 õ  6   x& h s  þ j@ /\  s Ø Ô



 H Ð  o _  þ j“ ¦& h Ü ¼– Ð ˜ Ð# Œ”   . ¢ ¸ô  Ç ì ø Í   x ß ¼& h “ É r Ã

º» ¡ ¤ l  s Ê ê a ž =Ó  o_  ½ ¨Ø  ¦ | ¾ Ós  y Œ ™™ è   ´ ú ˜œ í ì  r t \ 

"

f ì ø Í ÷ &# Q [  t  ü < Ð  o \  % ò † ¾ Ó`  ¦ p u   H t & h s  . ] X 

™

 ¥& h  x ß ¼& h “ É r a ž =Ó  os  ½ ¨Ø  ¦ l  0 Aô  Ç · ú š§ 4 ˜ Ð  Ø  æì  r y 

± ú

 4 R @ /1 l xÐ  o ó ø Í} Œ •s  ` ‚ W÷ &  H t & h s  . ì ø Í   x ß ¼ s

Ê ê  r  + þ A$ í ÷ &  H ×  æ4 Ÿ ¤   x ß ¼& h “ É r @ /1 l xÐ  oó ø Í ` ‚ W s  Ê

ê 1 l xÐ  o ? / · ú š§ 4 s   © œ5 p x   H t & h Ü ¼– Ð ³ ð‰ & ³ ) a   [6]

‘

: r ƒ  ½ ¨  H  $ í G ' pd ç 6   x f . Ë ™ è  ½ ¨q   ) a | 9 > + þ A Ð  o”   l

 (clip-type pulsimeter)ü < 6   x& h Ð  o >  (PPG : photo- plethysmography)\  ¦ s 6   x # Œ y Œ •y Œ •_   + þ A`  ¦ 1 l x r \  Æ Ò Ø

 ¦ ô  Ç  6 £ §  + þ A x ß ¼u _  r ç ß – \  ¦  € Œ • “ ¦, r ç ß – \  _

K " f ¼ 1 Ï3 l q \ " f ’ < H | à Ì t  K { © œ   H ´ ú ˜œ ía ž =À Ó 5 Å q • ¸\  ¦

~ 1

“ ¦ ç ß –é ß – >  8 £ ¤& ñ “ ¦ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ s K    H X < Õ ª 3 l q& h  s

 e ”  . s \  ¦ 0 A # Œ ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H, PPG ’    ñ\  ¦
 

?

/  H € ª œ~ ½ Ó_  ¨ 8 Š   — ¸m ' a A  © œq \  ô  Ç~ ½ Ó\ " f  Ö ¸6   x “ ¦ e ”

  H f . Ë ™ è  | 9 > + þ A Ð  o”  l – Ð Ð  o”   X <s ' \  ¦ 8 £ ¤& ñ # Œ y

Œ

• ’    ñ[ þ t _   © œ › ' a› ' a > ü < : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ % i   [1,2]. : £ ¤ y  Ð 

o”   ü < F  g6   x& h Ð  o \  ¦ 1 l x r \  8 £ ¤& ñ # Œ ´ ú ˜œ í\ " f_  a ž = À

Ó5 Å q • ¸ü < Ð  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸\  ¦ › ¸  % i  .

II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É

Ð 

o› ' a _  Å Òl & h  î  r1 l x Ü ¼– Ð “  K  כ ¹Y  J1 l xÐ  o_  › ' a Ï ã T l    



oü < x  ҳ ð€  Ü ¼– РÒ'  U  ·s     o µ 1 ÏÒ q tô  Ç . Ð  o› ' a _  Å

Òl $ í “ É r d ” „  • ¸  + þ Aõ  a ž =À Ó5 Å q • ¸ Å Òl & h Ü ¼– Ð    o



 H : £ ¤$ í [ þ t õ  ƒ  › ' a$ í `  ¦ ° ú   H   [1, 2]. ‘ : r ƒ  ½ ¨\   6   x ô  Ç

| 9

> + þ A Ð  o”  l  r ] j¾ ¡ §“ É r % ò ½ ¨ $ 3 , f . ËG ' p" f, 8 £ ¤& ñ  Òì  r, LED, n Û ¼e  ¦ Y Us , USB port, Û ¼0 Au  1 p x Ü ¼– Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3   (Fig. 1(a) ‚ à Л ¸). : £ ¤ y  כ ¹Y  J1 l xÐ  o  Òì  r`  ¦ „  ^ ‰& h Ü ¼– Ð “ ¦Ø Ô

>

 ¾ ºØ Ôl  0 A # Œ x Â Ò ] X 8 ú ¤  Òì  r \  ² ú ¢  H ³ ð€  F | 9 – Ð ò ø Í

$ í

s  a % ~“ É r  % 7 ˜Û ¼ “ ¦Á º\  ¦ s 6   x % i  . % ò ½ ¨ $ 3 “ É r t 2 £ § 2 mm, Z  } s  1 mm ß ¼l _  " é ¶: Ÿ x — ¸€ ª œs “ ¦, ³ ð€  \ " f_    l

 © œs  €  • 300 Oes % 3  . s  % ò ½ ¨ $ 3 “ É r  % 7 ˜Û ¼ “ ¦Á º_ 

Fig. 1. (Color online) (a) The notation and function of several major parts and (b) the real measuring feature of radial artery pulse signals by a clip-type pulsimeter equipped with a Hall device.

×

 æd ”  0 Au \   o K  \ ; Ÿ ¤ r – Ð “ ¦& ñ r (   . 7 £ ¤, % ò ½ ¨ $ 3  _

 " é ¶ ó ø Í ×  æd ” s  כ ¹Y  J1 l xÐ  o_  “ › ' a”  Òì  r \  0 Au  “ ¦ “ ¦Ø Ô

>

 Z þ t # Qè ß –  © œI _   % 7 ˜Û ¼ “ ¦Á º  H ’ < H3 l q x Â Ò ] X 8 ú ¤€  `  ¦ Ñ ü t



Q >  % i  . כ ¹Y  J1 l xÐ  o_  x  Òü < ] X 8 ú ¤ ô  Ç " é ¶: Ÿ x+ þ A % ò ½ ¨



$ 3 “ É r Ð  o~ à Ì_  ”  1 l x \     ~ 1 >  0 Au  ¹ ¡ §f ” { 9  à º e ” > 

÷

&# Q e ”  . ‘ : r z  ´+ « >\   6   x ) a | 9 > + þ A Ð  o”  l _  Ù þ ˜d ”  Ҿ ¡ §

“

  f . Ë ™ è ü <  $ 3   s    0 A  H 2.5 mm s  . 8 £ ¤& ñ  Ò_ 

×

 æ € © œ\  e ”   H 1 > h_  % ò ½ ¨  $ 3 “ É r Ð  o› ' a _  Å Òl & h  î  r1 l x \  _

K   © œ – Ð 1 mm s ? /– Ð ¹ ¡ §f ” s >  ÷ &# Qe ”   [10,12].

z 

´] j– Ð ’ < H3 l q \  ‚ à Ì6   x # Œ כ ¹Y  J1 l xÐ  o + þ A\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H — ¸ _

þ

v`  ¦ Fig. 1(b) \ " f ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3  .  $ í G ' pd ç f . Ë ™ è  ½ ¨ q

  ) a | 9 > + þ A Ð  o”  l \ " f S \ ‰1 p q ô  Ç Ð  o”   + þ A_  { 9 § 4 ’    ñ  H



1 l x& h Ü ¼– Ð l $ & h `  ¦ [ O & ñ “ ¦, ” ¸s Ý ¼ ] j    H € 9 '  a A õ & ñ `  ¦  • 2 ; . Ð  o”   + þ A“ É r1000 points/s _  Ø  ¦§ 4  X <

s

' \  ¦ S \ ‰1 p q # Œ PC– Ð „  5 Å x ÷ &# Q, Õ ª  + þ A`  ¦ ì  r$ 3 ½ + É Ã º e ”

>  ÷ &# Qe ”  . 7 £ ¤, r ç ß –\    É r Ð  o”   + þ A\ " f ¿ º× ¼ Q”   ô

 Ç & h s  # Qn “  t  ‚  × þ ˜ô  Ç Ê ê | 9 > + þ A Ð  o”  l \  ¦ : Ÿ x K   Ž Ø  ¦

 )

a 5 > h s  © œ_  ì ø Í4 Ÿ ¤ ÷ &  H Ð  o ’    ñ\  ¦ & ñ # Œ ‘ : r ƒ  ½ ¨h Ë >

\

" f  ^ ‰ > hµ 1 Ïô  Ç  6   x   · ú ˜“ ¦o 7 £ § Ü ¼– Ð > í ß –½ + É Ã º e ”   [13].

´ ú

˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸ (PBV; peripheral blood velocity)\  ¦ 8 £ ¤

&

ñ   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð, Fig. 2\ " f כ ¹Y  J _  Ð  o~ à Ì`  ¦ y Œ ™t  l  0 A ô

 Ç | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < ’ < H | Ã Ì ´ ú ˜œ í\ " f, 1 l xÐ  oa ž =_  í ß – oK ‰

—

¸/ å J – Б  (HbO2)_  & h ü @‚   f  ¨ à º| ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ   H F  g„  d ” Ð  o 

>  (Photo-plethysmography; PPG)\  ¦ s 6   x % i   [7, 8]. x  Ò\  µ 1 Ï F  g  Òü < F  g Ž Ø  ¦ l \  ¦  ҂ Ã Ì # Œ x  Ò\  ¦ È Òõ 

  H y n C_  y © œ• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ €  , F  g Ž Ø  ¦ l _  Ø  ¦§ 4 \ 
 




 H ’    ñ  H d ”  © œ ~ à Ì1 l x Å Òl \     ¹ ¡ §f ” “   . PPG ’    ñ



 H à º» ¡ ¤ l \  a ž =À Ó| ¾ Ós  Z þ t # Qz Œ ™\     › ¸f ” \ " f y n C_  y Œ ™ û

Z 7 £ x  # Œ ’    ñ y Œ ™™ è  9 s  ¢ - a l \  ì ø Í@ /– Ð a ž =À Ó

|

¾ Ós  ×  ¦ # Q[ þ U \     ’    ñ_  ß ¼l  7 £ x ô  Ç  [6,7].

Figure 2 \ " f ˜ Ð# Œ Å Ò1 p w s ,  6   x  _  6   x& h Ð  o \  ¦  Ž Ø  ¦

l  0 Aô  Ç 6   x& h Ð  o  8 £ ¤& ñ  Òü < | 9 > + þ A Ð  o”  l  8 £ ¤& ñ  ҍ  H

„

 l & h Ü ¼– Ð n Û ¼e  ¦ Y Us  — ¸m ' \  ƒ     % i  . כ ¹Y  J1 l xÐ  o Â

Ò0 A_  ’ < H3 l q õ   Ž t  ’ < H | Ã Ì  s _  U  ´s \  ¦ p o  { 9 § 4  

“

¦,  Ö  ¦  Q כ ¹Y  J1 l xÐ  o  + þ A_  x ß ¼u  r ç ß –õ  6   x& h Ð  o  x 

Fig. 2. A schematic diagram of the simultaneous mea- surement for the PBV(peripheral blood velocity) using a radial artery pulse waveform and PPG pulse waveform.

The PBV defines L H /∆τ . Here, L H and ∆τ are a hand length from artery wrist to index finger and a time interval of phase difference between two peaks of pulse waveforms, respectively.

ß

¼u  r ç ß –`  ¦ & ñ % i  . ¿ º x ß ¼u  r ç ß –`  ¦  © œ  ñ y Œ ™ # Œ

s  r ç ß –° ú כ (∆τ )`  ¦ ½ ¨ “ ¦ כ ¹Y  J1 l xÐ  o  Ò0 A_  ’ < H3 l q õ   Ž  t

 ’ < H | Ã Ì  s _  U  ´s  (L H )\  ¦ ∆τ – Ð
è  H ° ú כ“   ’ < H3 l q \ 

"

f ’ < H | à Ì t _  ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸\  ¦ ½ ¨ “ ¦ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦  7 H _

 % i  .

III. ÷ m Ç] M ö + s ÇÊ Ý õ m Í ‚ º8 ý

a ž

=Ó  o  © œI   H a ž =Ó  o  Ž  – Ð+ ‹ · ú ˜ à º e ” Ü ¼
, › ' a  © œ1 l xÐ  o_ 



© œI   H a ž =› ' a : £ ¤$ í “   Ä »í  H • ¸ü < ò ø Í$ í • ¸, a ž =Ó  o â ì2 £ §`  ¦   & ñ f ±

  H › ' a _  Ï ã T l ü < ó ø Íé ß –½ + É Ã º e ”   H  © œq – Ð & h  Ž  ) a  .  © œ

×

 æ כ ¹ô  Ç  כ   H › ' a  © œ1 l xÐ  o : £ ¤$ í `  ¦ & ñ S X ‰ y  ó ø Íé ß –   H  כ s  .

› '

a  © œ1 l xÐ  o“ É r   É r a ž =› ' a õ  ² ú ˜o  ü @& h  כ ¹“  \  _  # Œ a ž =› ' a _

 ƒ  » ¡ ¤,  â º  , S X ‰  © œ 1 p x _  : £ ¤$ í `  ¦ t  9, a ž =› ' a › ¸f ”  ? /· ú š _

  Œ •6   x Ü ¼– Ð “  K  y Œ • : £ ¤$ í [ þ t ç ß –_  4 Ÿ ¤ ¸ ú šô  Ç › ' a >  ” > r F ô  Ç



. Õ ª QÙ ¼– Ð, › ' a  © œ1 l xÐ  o\ " f  H 1 l xÐ  o â  o• ¸
 a ž =› ' a _  í  H 6

£ x$ í , a ž =À Ó| ¾ Ó, a ž =À Ó5 Å q • ¸ a ž =Ó  o â ì2 £ § $ † ½ Ó`  ¦ ½ ¨   H ë  H ] j

 B Ä º # Q§ >   [8,9]. › ' a  © œ1 l xÐ  o_  : £ ¤$ í `  ¦ ç ß –] X & h Ü ¼– Ð · ú ˜ Ã

º e ”   H ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ü < ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H

"

é

¶ o ü < ~ ½ ÓZ O `  ¦ Fig. 3 õ  Fig. 4\ 
 ? /% 3  .

Figure 3(a) % ƒ! 3  ’ < H3 l q \ " f ’ < H | à Ì t  ì  r Ÿ í÷ &# Q e ”   H

´ ú

˜œ ía ž =› ' a ? /\ " f ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ (PPWV)  H M  g4 Ÿ ¤   o

“   ’ < HU  ´s  (L H ) _  2C ° ú כ`  ¦ | 9 > + þ A Ð  o”  l – Ð S \ ‰1 p q ô  Ç Ð  o

”

  + þ A\ " f ½ ¨ô  Ç þ j@ / x ß ¼u _  r ç ß –õ  à º» ¡ ¤ l  ü < ´ ú ˜ é

ß –Ü ¼– РÒ'  ÷ &[  t  ü < Ò q tl   H ì ø Í   x ß ¼u  r ç ß –_   s

(∆δ)– Ð
è  H ° ú כ“   (PPWV = (L H /∆δ) × 2) Ü ¼– Ð % 3 

`

 ¦ à º e ”  . Fig. 3(b)ü < ° ú  s  כ ¹Y  J1 l xÐ  o  + þ A`  ¦ & ñ _  



 H @ /³ ð  à º[ þ t“ É r à º» ¡ ¤ l  & ñ & h  t _  ß ¼l “   S.amp, ì ø Í



  & ñ & h  t _  ß ¼l “   R.amp, ] X ™  ¥  _  t & h  (Notch point)  t _  ß ¼l “   N.amp, à º» ¡ ¤ l  & ñ & h  t    o   H r  ç ß

– S.time, ì ø Í   & ñ & h  t    o   H r ç ß – R.time, ] X ™  ¥  

&

ñ & h  t    o   H r ç ß – N.timeõ  Å Òl  P.time s  .

= S.time - PPG peak time, L H = Hand Length, PPWV (Peripheral Pulse Wave Velocity) = (L H /∆δ)×2, PBV (Peripheral Blood Velocity) = (L H /∆τ ).

Wave number ∆δ

^a

[ms] ∆τ

^b

[ms] L

^c_H

[cm] PPWV

^d

[m/s] PBV

^e

[m/s]

1 230.0 320.0 15.0 1.30 0.46

2 248.0 324.0 15.0 1.20 0.46

3 243.0 310.0 15.0 1.23 0.48

4 244.0 323.0 15.0 1.23 0.46

5 234.0 326.0 15.0 1.28 0.46

Average 239.8 320.6 15.0 1.25 0.46

Fig. 3. (Color online) (a) The artery, vein, peripheral vessel, and the formation of radial artery pulse wave.

(b) The definitions of major parameters for the typical pulse wave taken by a clip-type pulsimeter equipped with a magnetic sensing Hall device.

f

. Ë ™ è   © œ‚ Ã Ì  ) a | 9 > + þ A Ð  o”  l – Ð % 3 “ É r כ ¹Y  J1 l xÐ  o_  Ð  o

”

  + þ Aõ  í ß –™ èŸ í o• ¸\  ¦
 ? /  H SPO 2 ( í ß –™ èŸ í o• ¸) <  Ê

“

É r PPG – Ð % 3 “ É r 6   x& h Ð  o + þ A`  ¦ 1 l x r \  q “ §ô  Ç ¿ º  + þ A  s

\  ¦ Fig. 4 \ " f
 ? /% 3  . x z  ´+ « > _  ’ < H3 l q õ  ’ < H | à Ì

= å

Q  t _  U  ´s “   L H \  ¿ º  + þ A y Œ •y Œ •_  x ß ¼° ú כ[ þ t r ç ß – 

“

  ∆τ – Ð
è  H ° ú כ“   ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸ (PBV)\  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” 



. s  Qô  Ç z  ´+ « >  õ \  ¦ : Ÿ x > & h Ü ¼– Ð ì  r$ 3  €   Æ Ò& ñ a ž =· ú š õ

_   © œ › ' a› ' a > \  ¦ Ä »• ¸½ + É Ã º e ”   [2,14].

1" î _    É r e ”  © œ ‚ à Ð _  5> h Å Òl _  ƒ  5 Å q ½ ¨ç ß –\  @ / ô

 Ç Ð  o”   + þ A\ " f þ j@ / x ß ¼u _  r ç ß –õ  à º» ¡ ¤ l  ü < ´ ú ˜ é

ß –Ü ¼– РÒ'  ÷ &[  t  ü < Ò q tl   H ì ø Í   x ß ¼u  r ç ß –_   (∆δ) ü < ’ < H3 l q õ  ’ < H | Ã Ì = å Q _   o \  ¦ ³ ðr ô  Ç ¿ º  + þ A_  r  ç

ß –  (∆τ ) x 9  ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ (PPWV) ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸ (PBV)\  ¦ ¨ 8 Š í ß – # Œ Table 1\  | 9 >  % i  .

Table 1 _  ¨ î ç  H ° ú כ   õ – Ð ^  ¦ M :, | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < PPG

\

 ¦ 1 l x r  8 £ ¤& ñ   H r Û ¼% 7 ›Ü ¼– Ð % 3 “ É r ] j 3_  X <s ' “   ´ ú ˜œ í Ð 

o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ü < ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸  H ¨ î ç  H& h Ü ¼– Ð y Œ •y Œ • 1.25 m/s ü < 0.46 m/s – Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ü < ´ ú ˜

œ

ía ž =À Ó5 Å q • ¸  | à Ð_  a ž =› ' a õ  a ž =À Ó5 Å q • ¸_  : £ ¤$ í `  ¦
 ? / Ù

¼– Ð, ¿ º > h_  ° ú כ[ þ t s  l ” > r _  Ò q t^ ‰’    ñ 8 £ ¤& ñ l \  ×  æ כ ¹ô  Ç t

³ ð– Ð Æ Òô  Ç €  , d ” a ž =› ' a ¨ 8 Š  [ þ t _  ”  é ß –s 
 | y © œ › ' a o

\  • ¸¹ ¡ §`  ¦ ×  ¦ à º e ”  “ ¦  « Ñ  ) a  .

Fig. 4. (Color online) Radial artery pulse graph and PPG signals obtained from the simultaneous measurements by the clip-type pulsimeter and PPG meter mounted on the wrist and fingertip of the left hand, respectively. Here,

∆τ _i and δτ _i are the time interval measured from i ^th phase difference of the two pulse waveforms and the time in- terval between the systolic peak time and the reflective peak time in i ^th radial artery pulse wave, respectively.

l

” > r  t  ô  Ç~ ½ Ó\ " f_  Ð  o”   8 £ ¤& ñ ~ ½ ÓZ O “ É r ô  Ç_  _  à º t

 y Œ ™y Œ •\  _ K " fë ß – 8 £ ¤& ñ ÷ &# Q, X <s ' _  Ì  o› ' a$ í s  b  # Q

”

    H é ß –& h `  ¦ ° ú “ ¦ e ”  .   H A \  [ þ t # Q" f  H  l  © œ_    



o\  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”   H f . Ë G ' p" f\  ¦ s 6   x K  > hµ 1 Ï  ) a | 9 > + þ A Ð 

o”  l  r ] j¾ ¡ § Ü ¼– Ð 1 p x  © œ† < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ s  Qô  Ç é ß –& h `  ¦ ˜ Ð ¢ - a

½

+ É  כ Ü ¼– Ð ˜ Г   . | 9 > + þ A Ð  o”  l   H כ ¹Y  J 1 l xÐ  o_  ×  æ € © œ  Ò

\

 0 Au  ô  Ç “› ' a” s ê ø Í / B M \  f . Ë G ' p" f\  ¦  ҂ Ã Ì # Œ Ð  o_  ¹ ¡ § f ”

e ” \     µ 1 ÏÒ q t   H î  r1 l x \  -t \  ¦ „  · ú š ’    ñ– Ð & ñ | ¾ Ó



o ½ + É Ã º e ” • ¸2 Ÿ ¤ K  Å Ò% 3  . | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < PPG\  ¦ 1 l x r

\  8 £ ¤& ñ # Œ % 3 “ É r ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸ (PPWV)ü < ´ ú ˜œ í a ž

=À Ó5 Å q • ¸ (PBV) q “ § K $ 3 s  0 p x >  ÷ &% 3  . | 9 > + þ A Ð 

o”  l ü < PPG ƒ  >   ) a r Û ¼% 7 ›“ É r ô  Ç~ ½ Óõ  € ª œ~ ½ Ó_  _ « Ñ 6

 

x $  © œ B ^ ‰ü < Ö 6 x ½ + Ë6   x ¨ 8 Š   y Œ ™r   © œq  x 9  Ä »q 3 $' Û ¼-|  y

© œ › ' a o  r Û ¼% 7 ›_  > hµ 1 Ï\  • ¸¹ ¡ § s  | ¨ c  כ Ü ¼– Ð \ V © œ  ) a  .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H ’ < H3 l q _  כ ¹Y  J [  tØ  ¦  Ò\  % ò ½ ¨ $ 3 s  “ ¦

&

ñ ÷ &# Q כ ¹Y  J1 l xÐ  o_  î  r1 l x \      l  © œ_     o\  ¦ f . Ë ™ è 

 G ' pd ç # Œ Ð  o \  ¦
 ? /  H | 9 > + þ A Ð  o”  l \  ¦  6   x % i 



. | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < PPG\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H l l \  ¦ ƒ  >  # Œ כ

¹Y  J1 l xÐ  o ü < 6   x& h Ð  o \  ¦ 1 l x r  8 £ ¤& ñ   H r Û ¼% 7 ›`  ¦ > hµ 1 Ï

% i “ ¦, 1 l x r \  8 £ ¤& ñ  ) a כ ¹Y  J1 l xÐ  o ü < PPG \  ¦ ì  r$ 3  

#

Œ ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . | 9 > + þ A Ð  o”  l ü < PPG 6

  x& h Ð  o >  1 l x r  8 £ ¤& ñ   H r Û ¼% 7 ›Ü ¼– Ð % 3 “ É r ´ ú ˜œ ía ž =À Ó5 Å q

•

¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ   H ¨ î ç  H 0.46 m/s s % 3  . | 9 > + þ A Ð  o”   

+ þ A_  à º» ¡ ¤ l  ü < ì ø Í  _  r ç ß – \  ¦ 8 £ ¤& ñ   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼

–

Ð % 3 “ É r ´ ú ˜œ íÐ  o „  ² ú ˜5 Å q • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ   H 1.25 m/s – Ð

 z Œ ¤ . s  Qô  Ç ƒ  ½ ¨  õ   H  $ í f . Ë ™ è  | 9 > + þ A Ð  o”   l

ü < 6   x& h Ð  o > \  ¦ s 6   x # Œ y Œ •y Œ •_  Ð  o”   + þ A`  ¦ Æ ÒØ  ¦ ô  Ç



6 £ § Æ ÒØ  ¦ ) a Ð  o”   + þ A_  r ç ß – \  ¦  € Œ • “ ¦, r ç ß – \  _

K " f a ž =À Ó â ìØ Ô  H 5 Å q • ¸\  ¦ ~ 1 “ ¦ ç ß –é ß – >  8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”

• ¸2 Ÿ ¤  9, ´ ú ˜œ í\ " f_  a ž =À Ó_  5 Å q • ¸\  ¦ ì  r$ 3  # Œ a ž =› ' a _

 | y © œ © œI \  ¦ ç ß –] X & h Ü ¼– Ð \ V8 £ ¤   H 6   x • ¸– Ð  Ö ¸6   x ½ + É Ã º e ”

`  ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2012¸  • ¸ & ñ Â Ò (˜ Ð| 4 Ÿ ¤ t  Ò)_  F " é ¶ Ü ¼

–

Ð ô  Ç_ €  •‚  • ¸l Õ ü t > hµ 1 Ï \ O _  ô  Ç~ ½ Ó_ « Ñl l > hµ 1 Ïõ ] j (B100030) t " é ¶`  ¦ ~ à Î  à º' Ÿ  ) a ƒ  ½ ¨{ 9 m  .

REFERENCES

[1] S. S. Lee, D. H. Nam, Y. S. Hong, W. B. Lee and I.

H. Son et al., Sensors 11, 1784 (2011).

[2] D. H. Nam, W. B. Lee, Y. S. Hong and S. S. Lee, Sensors 13, 4714 (2013).

[3] R. Asmar, A. Benetos, G. M. London, C. Hughe and Y. Weiss et al., Blood Pressure 4, 48 (1995).

[4] Q. Yu, J. Zhou and Y. C. Fung, Am. J. Physiol.

Heart Circ. Physiol. 265, 52 (1993).

[5] M. F. P. O’Rourke, R. P. Kelly and A. P. Avolio, The Arterial Pulse, 1st ed. (Lea & Febiger, Philadelphia, USA, 1992).

[6] J. C. Bramwell and A. V. Hill, in Proceedings of the Royal Society (London, 1922), p. 298.

[7] J. Allen, Physiol. Meas. 28, R1 (2007).

[8] K. Shelley and S. Shelley, Pulse Oximeter Wave- form: Olethysmography, in Clinical Monitorning, edited by C. Lake, R. Hines and C. Blitt, (W. B.

Saunders Company, 2001), p. 420.

[9] A. Fronek, Noninvasive Diagnosis in Vascular Dis- ease (McGraw Hill, New York, 1989).

[10] I. H. Son and S. S. Lee, J. Korean Magn. Soc. 21, 104 (2011).

[11] M. C. Ahn, J. G. Choi, I. H. Son, S. S. Lee and K.

H. Kim, J. Korean Magn. Soc. 20, 106 (2010).

[12] S. S. Lee, M. C. Ahn and S. H. Ahn, J. Magn. 14, 132 (2009).

[13] S. S. Lee, I. H. Son, J. G. Choi, D. H. Nam and Y.

S. Hong et al., J. Korean Phys. Soc. 58, 349 (2011).

[14] P. A. Shaltis, A. T. Reisner and H. H. Asada, IEEE

Trans. Biomed Eng. 55, 1775 (2008).