In the study, novel blood pressure estimation method was proposed to improve the accuracy of oscillometric method. The proposed algorithm estimated the blood pressure by comparing and analyzing the point variation aspect of dicrotic notch on pulsating waveform during each cardiac cycle. The waveforms of each cardiac cycle were extracted by maximum points. The extracted pulsating waveforms were applied by re-sampling, end-matching, and normalization. The systolic and diastolic blood pressures were estimated by point variation aspect of dicrotic notch. The blood pressures, which were estimated from proposed algorithm, were compared and analyzed by blood pressures from oscillometric methods and auscultation. The systolic blood pressure from oscillometric methods were +0.88 mmHg more than proposed algorithm, and 1.875 less than the diastolic blood pressures from proposed algorithm. The systolic and diastolic blood pressures from auscultation were 2.89 mmHg and 3.44 mmHg less than the blood pressures from proposed algorithm. As the errors between blood pressures from proposed algorithm, oscillometric method and auscultation were less than 5 mmHg, the proposed algorithm was effective.
A hybridized simulator for generating blood pressure waveform is proposed to study the remedy and/or evaluation of the conventional sphygmomanometer utilizing the oscillometric method which is widely applied. The blood pressure of a flowing fluid was controlled for the blood vessel's condition caused by a rhythmical and periodical contraction/relaxation because of the special excitatory and conductive system of the heart. In this study, a hybridized controller composed of the PI feedback controller and the feedforward controller. The inverse dynamics function is proposed to operating the control valve while the pressure is applied in an oil pressure tank. The proposed hybrid simulator reproducing the blood pressure waveform in an artificial blood vessel has kept the control performance consistent over all range. Based on these results, the proposed simulators could be applied to the development and compensation of the non invasive sphygmomanometer type as well as to study the characteristics of the blood pressure and blood vessel.
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.
Objective: Increased aortic and carotid arterial augmentation index (AI) is associated with the risk of cardiovascular disease. The most widely used approach for determining central arterial AI is by calculating the aortic pressure waveform from radial arterial waveforms using a transfer function. But how the change of waveform by applied pressure and the pattern of the change rely on subject's characteristics has not been recognized. In this study, we use a new method for measuring radial waveform and observe the change of waveform and the deviation of radial AI in the same position by applied pressure. Method: Forty-six non-patient volunteers (31 men and 15 women, age range 21-58 years) were enrolled for this study. Informed consent in a form approved by the institutional review board was obtained in all subjects. Blood pressure was measured on the left upper arm using an oscillometric method, radial pressure waves were recorded with the use of an improved automated tonometry device. DMP-3000(DAEYOMEDI Co., Ltd. Ansan, Korea) has robotics mechanism to scan and trace automatically. For each subject, we performed the procedure 5 times for each applied pressure level. We could thus obtain 5 different radial pulse waveforms for the same person's same position at different applied pressures. All these processes were repeated twice for test reproducibility. Result: Aortic AI, peripheral AI and radial AI were higher in women than in men (P<0.01), radial AI strongly correlated with aortic AI, and radial AI was consistently approximately 39% higher than aortic AI. Relationship between representative radial AI of DMP-3000 and peripheral AI of SphygmoCor had strongly correlation. And there were three patterns in change of pulse waveform. Conclusion: In this study, it is revealed the new device was sufficient to measure how radial AI and radial waveform from the same person at the same time change under applied pressure and it had inverse-proportion to applied pressure.
Blood pressure is one of the important vital signs for monitoring the medical condition of a patient. Automated NIBP(non-invasive blood pressure) monitoring devices calculate systolic and diastolic blood pressures from the oscillation in cuff pressure caused by a pulsation of an artery. To validate the NIBP devices, we developed a simulator to supply the oscillometric waveforms obtained from human subjects. The simulator provided pressure pulses to device-under-test and device readings were compared to the auscultatory references. Fully automated simulation system including OCR(optical character recognition) were developed and used for NIBP monitoring devices. The validation results using the simulator agreed well with previous clinical validation. More validation studies using the standardized oscillometric waveforms would be required for the replacement of clinical trials to validate a new automated NIBP monitoring device.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.9
no.1
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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.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.11
no.6
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pp.319-324
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2011
This study aims to investigate statistical variations and relationships of blood pressure (BP), phtotplethysmography (PPG) and cardiovascular parameters on changes in local skin surface temperature (SST) during gradual cooling and heating. Results showed that local SST changes affected the Finometer BP, the PPG waveforms and total peripheral resistance, but not oscillometric BP, heart rate, stroke volume and cardiac output. Therefore, in order to reduce for the errors, temperatures should be controlled or compensated when components of the PPG waveform are used to evaluate cardiovascular status in temperature variation environments.
In blood pressure measurement, the oscillometric method detects and analyzes the pulse pressure oscillation while deflating the cuff around the arm. For its principle, one has to inflate cuff pressure above the subject's systolic pressure and deflate below the diastolic pressure. Most of the commercialized devices inflate until the fixed target pressure and deflate until the fixed completion pressure because there is no way to know the systolic and diastolic pressure before measurement. Too high target pressure makes stress to the subject and too low target pressure makes big error or long measurement time because of re-inflation. There are similar problems for inadequate completion pressure. In this study, we suggest new algorithm to set proper target and completion pressure for each subject by analyzing pressure waveform while inflating period. We compared our proposed method and auscultation method to see the errors of estimation. The differences between the two measurements were -4.02$\pm$4.80mmHg, -10.50$\pm$10.57mmHg and -0.78$\pm$5.l7mmHg for mean arterial pressure, systolic pressure and diastolic pressure respectively. Consequently, we could set the target pressure by 30 mmHg higher than our estimation and we could stop at 20mmHg lower than our estimated diastolic pressure. Using this method, we could reduce the measurement time.
The Purpose Of This Paper Is To Use A Tactile Sensor To Compensate The Error Rate. Most Automated Sphygmomanometers Use The Oscillometric Method And Characteristic Ratio To Estimate Systolic And Diastolic Blood Pressure. However, Based On The Fact That Maximum Amplitude Of The Oscillometric Waveform And Characteristic Ratio Are Affected By Compliance Of The Aorta And Large Arteries, A Method To Measure The Artery Stiffness By Using A Tactile Sensor Was Chosen In Order To Integrate It With The Sphygmomanometer In The Future Instead Of Using Photoplethysmography. Since Tactile Sensors Have Very Weak Movements, Efforts Were Made To Maintain The Subject's Arm In A Fixed Position, And A 40hz Low Pass Filter Was Used To Eliminate Noise From The Power Source As Well As High Frequency Noise. An Analyzing Program Was Made To Get Time Delay Between The First And Second Peak Of The Averaged Digital Volume Pulse(${\Delta}t_{dvp}$), And The Subject's Height Was Divided By ${\Delta}t_{dvp}$ To Calculate The Stiffness Index Of The Arteries($Si_{dvp}$). Regression Equations Of Systolic And Diastolic Pressure Using $Si_{dvp}$ And Mean Arterial Pressure(Map) Were Computed From The Test Group (60 Subjects) Among A Total Of 121 Subjects(Age: $44.9{\pm}16.5$, Male: Female=40:81) And Were Tested In 61 Subjects To Compensate The Error Rate. Error Rates Considering All Subjects Were Systolic $4.62{\pm}9.39mmhg$, And Diastolic $14.40{\pm}9.62mmhg$, And Those In The Test Set Were $3.48{\pm}9.32mmhg,\;And\;14.34{\pm}9.67mmhg$ Each. Consequently, Error Rates Were Compensated Especially In Diastolic Pressure Using $Si_{dvp}$, Various Slopes From Digital Volume Pulse And Map To Systolic-$1.91{\pm}7.57mmhg$ And Diastolic $0.05{\pm}7.49mmhg$.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.6
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pp.643-651
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2007
The various blood pressure simulators have been proposed to evaluate and improve the performance of the automatic sphygmomanometer. These have some problems such as the deviation of the actual blood pressure waveform, limitation in the blood pressure condition of the simulator, or difficulty in displaying the blood flow. An improved simulator using disturbance observer is proposed to supplement the current problems of the blood pressure simulator. The proposed simulator has an artificial arm model capable of feeding appropriate fluids that can generate the blood pressure waveform to evaluate the automatic sphygmomanometer. A 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. To minimize the external fluctuation of pressure applied to the artificial arm, a disturbance observer was designed on the plant. A hybrid controller combined with a 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 controller indicated that even though the former showed good control performance without disturbance, it was affected by the disturbance signal induced by the cuff. The latter exhibited an excellent performance under both situations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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