I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9 ,   pp .   921 ~ 928   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 2 . pp 921 - 928             921       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   D e v e l o p m e n t   o f   N o n - o c c l u s i v e   b l o o d   p r e ssu r e   m o n i t o r   w i t h   h e i g h t   c o r r e c t i o n   f o r   h o m e   u sed  a p p l i c a t i o n       A gu n W.   S e t i aw an 1 ,   N u r   A .   H e r yan to 2 ,   F ad e l   M .   P u tr a 3 ,   F e b r i   S u yi tn o 4 ,   M .   A n d r e   M ar ti n 5   Y an a   S .   R ah ar j a 6 M . S .   S a yyi d   H as h u r o 7   1 , 2 , 3 , 4 , 7 S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   a n I nf o r m a t i c s ,   I ns t i t ut   T e k no l o g i   B a ndung ,   I ndo ne s i a   5 , 6 Q i m t r o ni c s ,   B a ndu ng ,   I ndo ne s i a   7 D e pa r t m e n t   o f   F i ne m e c ha n i c s ,   I ns t i t u t e   o f   F l u i S c i e nc e   ( I F S ) ,   T o ho ku  U ni v e r s i t y ,   S e n da i ,   J a pa n       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   S e 25 ,   2 018   R e v i s e N O v   26 ,   2018   A c c e pt e J an   5,   201 8       N o n - o c c l us i v e   b l o o pr e s s ur e   m e a s u r e m e nt   m e t ho i s   de v e l o pe t o   a v o i t h e   us e   o f   di s c o nt i nuo us   a n unc o m f o r t a b l e   c uf f - ba s e m e t ho ds .   I t hi s   r e s e a r c h,   P ul s e   T r a ns i t   T i m e   ( P T T )   a nd  P ho t o pl e t hy s m og r a m   I nt e ns i t y   R a t i o   ( P I R )   i s   us e t o   m e a s u r e   b l o o pr e s s u r e .   T w o   pho t o pl e t hy s m o g r a m   ( P P G )   s e ns o r s   t ha t   a r e   p l a c e o t h e   w r i s t   a n o ne   o f   t he   f i ng e r   j o i n t s   bo t o t he   l e f t   h a nd   i s   u s e t o   g e t   t he   P T T   a nd  P I R .   T he   na m e   o f   t he   de v i c e   i s   A R T S E N .     D ur i ng   m e a s u r e m e n t ,   t he r e   i s   a   m e a s ur e m e n t   e r r o r   c a us e by   t he   h y dr o s t a t i c   e f f e c t   w he t h e   de v i c e   po s i t i o i s   no t   i n l i ne   w i t t h e   h e a r t .   T o   m i n i m i z e   t hi s   e r r o r ,   t h i s   r e s e a r c pr o po s e s   a a ut o m a t i c   c o nt i nuo us   bl o o pr e s s u r e   m o ni t o r .   T he   de v i c e   w i l l   c o nduc t   m e a s ur e m e n t   o n l y   w he t he   he i g ht   o f   t he   de v i c e   i s   i nl i n e   w i t t he   h e a r t .   A c c e l e r o m e t e r   a nd  g y r o s c o pe   a r e   us e t o   de t e c t   t h e   he i g ht   o f   t he   de v i c e .   T he r e   a r e   30  s ub j e c t s   t ha t   a r e   i nv o l v e i t hi s   r e s e a r c h .   T o   e v a l ua t e   t he   pe r f o r m a nc e   o f   t he   de v i c e ,   t he r e   a r e   t w o   m e a s u r e m e n t   c o ndi t i o ns ,   d ur i ng   l y i ng  i t he   be a nd  s i t   do w po s i t i o n.   T he   b l o od  pr e s s u r e   m e a s u r e m e nt   i s   c o nduc t e us i ng   A R T S E N   a nd  s phy g m om a no m e t e r     ( a s   t h e   g o l s t a nd a r d) .   T h e   a v e r a g e   e r r o r   o f   s y s t o l i c   bl o o pr e s s u r e   i s   m m H g   w i t s t a nd a r de v i a t i o m m H g ,   a nd  a v e r a g e   e r r o r   o f   di a s t o l i c   bl o o d   pr e s s u r e   i s   m m H g   w i t h   s t a nd a r d e v i a t i o m m H g .   Ke y w or ds :   N o n - o c c l us i ve   b l o o pr e s s ur e   P P G   i n t e n s i t y   ra t i o   P ul s e   t r a n s i t   t i m e   R e l a t i v e   h e i g ht   c o rr e c t i o n   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A gung  W .   S e t i a w a n,     S c h o o l   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g   a nd  I n f o r m a t i c s ,   In s t i t ut   T e k n o l o gi   B a n du n g ,   L a b t e V III  L t .   3 ,   J l .   G a n e s a   N o .   10 ,   B a n d u n g   40132 ,   I n do ne s i a .   E m a i l :   a w s e t i a w a n@ s t e i . i t b . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI ON     B l oo pr e s s ur e   m o n i t o r   ha s   b e e n   w i de l y   de v e l o pe fo r   h o m e - us e h e a l t h c a r e   de v i c e s .   T h e   c o m m o m e t h o ds   t o   m e a s u r e   t h e   b l o o pr e s s ur e   o s c i l l o m e t r y ,   t o n o m e t r y ,   a n v o l um e - c l a m p.   T h e s e   m e t h o ds   r e qui r e   b l oo ve s s e l   b l oc ka ge   a n o n l y   pr o duc e   o n e   m e a s u r e m e n t   r e s ul t   ( n o n - c o n t i n uo us ).   I g l o b a l ,   h y pe r t e n s i o n   i s   m a j o r   c a us e   o f   c a r di o v a s c ul a r   di s e a s e   a n c hr o ni c   ki d n e y   di s e a s e   [1] .   S e l f - m o n i t o ri n t o o l   t o   m e a s ur e   b l o o d   pr e s s u r e   i s   r e c o m m e n de t o   b e   us e d   by   pe o pl e   w i t h   hy pe r t e n s i o n   [2 - 3].   Co n t i nuo us   b l oo pr e s s ur e   m o n i t o ri n i s   n e e de t o   ob t a i n   t h e   t r e n o f   t h e   b l oo d   pr e s s u r e ’s   v a l ue s ,   e s pe c i a l l y   fo r   pe o pl e   w i t h y pe r t e n s i o n   o r   h y po t e n s i o n .   N o n - o c c l us i ve   b l o o d   pr e s s ur e   m o n i t o r   de v i c e   us i n g   P ul s e   T r a n s i t   T i m e   (P T T a n d   P h o t o pl e t h y s m o gr a m   I n t e n s i t y   R a t i o   (P IR )   h a s   b e e n   de v e l o pe i n   t h i s   r e s e a r c h .   T hi s   de v i c e   n a m e A R T S E N .   T h e   m a i n   o b j e c t i ve   of   t h e   r e s e a r c h   i s   t o   de ve l op  n o n - o c c l us i v e   b l o o pr e s s ur e   m o ni t o r   t h a t   ha s   m e e t   t h e   s t a nda rd  b l oo pr e s s ur e   e rr o r   t o l e r a n c e .   T h e   r e f e r e nc e   i s   b a s e o n   A s s o c i a t i o n   f o r   t h e   A dv a n c e m e nt   of   M e di c a l   In s t r um e nt a t i o n   (A A M I)  s t a nda r d ,   i t   i s   s t a t e d   t ha t   t h e   e rr o r   t o l e r a n c e   of   t h e   b l oo d   pr e s s ur e   m e a s u r e m e nt   i s   8   m m H [4] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     921     9 28   922   T w ph o t o pl e t h y s m o gr a m   (P P G s e n s o r s   a r e   us e o n   t h e   w r i s t   a n t h e   f i n ge r   j o i n t s ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h i s   de v i c e   h a s   s o m e   a dv a nt a ge s ,   t h e   s i z e   a r e   s m a l l e t ha n   a rm   m o n i t o ri n de v i c e   a n c a n   b e   us e d   by   ob e s e   pe o pl e .   H ow e ve r ,   t h e   de v i c e   pr o n e   t o   h a v e   s y s t e m a t i c   e rr o r s   c a us e by   t h e   h y dr o s t a t i c   e ffe c t   due   t t h e   di f f e r e n t   ( h e i g ht po s i t i o n   o f   t h e   w r i s t   de v i c e   r e l a t i v e   t o   t h e   h e a r t .   T h i s   e rr o r   c a n   b e   a v o i de i f   t h e   w r i s t   i s   po s i t i o n e a t   h e a r t - l e v e l   duri n g   m e a s u r e m e nt   [ 5].       2.   I M P LEM EN TA TI O N   2 . 1 .     S p e c i fi c at i o n s   T h e   m e a s u r e m e n t s   r a nge   a r e   f r o m   -   250  m m H g.   T h e   m e a s ur e m e n t   r e s o l ut i o n   i s   m m H g,   a n d   e rr o r   t o l e r a n c e i s   m m H b a s e o n   A A M s t a n d a r d.   T h e   de v i c e   us e   t w o   P P G   s e n s o r s   t h a t   ha v e   K H z   s a m pl i n ra t e   a n A R M   b a s e m i c r o c o n t r o l l e r.   T h e   h e i g h t   of   t h e   de v i c e   r e l a t i v e   t o   t h e   h e a r t   i s   m e a s u r e d   us i n a c c e l e r o m e t e r   a n d   gy r o s c o pe .     2 . 2 .     F i l t e r i n P P G   u s i n EM A     T h e   f i r s t   s t e i s   t o   f i l t e r   t h e   P P G   s i g na l .   I t hi s   r e s e a r c h ,   t he   E xpo n e n t i a l   M o v i n A v e r a ge   (E M A )   m e t h o i s   us e t o   r e m o v e   t h e   n o i s e .   H e r e   i s   t h e   e qua t i o t o   c a l c ul a t e   t h e   v a l ue   o f   E M A .     ) ( s t s t E M A X k E M A E M A   (1)                  (2)     E M A t   =   L a s t   E M A   ( n o w )   E M A s   =   P r e v i o us   E M A   X t   =   L a s t   c l o s i ng  ra t e   k   =   S m o o t h i n g   f a c t o r   N   =   P e r i o d   T h e   f i r s t   E M A   v a l ue   (E M A s1 )   i s   t h e   v a l ue   o f   t h e   S i m p l e   M o v i n g   A v e r a ge   (S M A )   o f   t h e   f i r s t   N   d a t a :                                                                       (3)     2 . 3   P e a k   Ti m e   D e te c ti o n   T h e   n e xt   s t e i s   t o   de t e c t   t h e   pe a t i m e   o f   t h e   P P G   s i g na l s   o n   t h e   w ri s t   a n t h e   f i n ge r   j o i n t .     T h e   s ha pe   of   t h e   P P G   s i gna l s   di f f e r   f r o m   pe r s o n   t o   pe r s o n,   a n v a r y   de p e n di ng  o n   t h e   l o c a t i o n   a n t h e   pl a c e m e nt   o f   t h e   s e n s o r s   [6] .   B a s e o n   t h e   e m pi ri c a l   e xpe ri m e n t   a n d   t h e   r e f e r e n c e   [7],   t h e r e   a r e   ge n e r a l l y   fo ur   po s s i b l e   P P G   c ur v e   fo r m s   a s   i n   F i gu r e   1.   T h e r e   a r e   t hr e e   pa r a m e t e r s   t o   de t e c t   t h e   pe a t i m e   of   P P G   s i g n a l s ,   t ha t   a r e   t h e   s ha pe ;   a m pl i t ude ;   a nd  pe ri o d.   I n   t h i s   pa pe r ,   o nl y   fo ur   t y pe s   of   t h e s e   s i gna l s   t ha t   c a n   b e   pr o c e s s e w i t t h e   pe a t i m e   de t e c t i o a l go ri t hm .   S o ,   i t ’s   i m po r t a nt   t o   pl a c e   t h e   P P G   s e n s o r s   c o rr e c t l y .         (a )     (b )     (c )     (d)     F i gu r e   1 .   T h e   s h a pe   o f   P P G   c ur v e       T h e   f i r s t   de t e c t e pe a i s   n o t   a l w a y s   t h e   s y s t o l i c   pe a k,   i t   c a b e   di a s t o l i c   pe a k   o r   o t h e r   pe a k ,     pe a w i t h   v e r y   s m a l l   a m pl i t u de ,   F i g u r e   1(c ).   T o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m ,   t hi s   r e s e a r c p r o po s e   a   s i m p l e   s o l ut i o n,   s e t   a   t hr e s h o l v a l ue   of   t h e   a m p l i t ude .   B a s e o n   t h e   r e fe r e n c e s   a n t h e   da t a   t ha t   i s   o b t a i n e f r o m   t h e   pr e l i m i n a r y   r e s e a r c h ,   t h e   t hr e s h o l v a l ue   i s   de f i n e a s   f ol l o w s .   T h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t w o   p e a ks   of   t h e   s y s t o l i c   pr e s s ur e   i s   a t   l e a s t   300  m s .   T hi s   t hr e s h o l v a l ue   i s   b a s e o n   t h e   m a x i m um   h e a r t   ra t e   (M H R fo r   t h e   h u m a n:     M H R = 208 - 0. 7* a ge   (b pm )   (4)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   No n - oc c l us i v e   b l ood   pr e s s ur e   m on i t or   w i t he i gh t   c or r e c t i on   f or   ( A gu ng  W .   S e t i aw an )   923   A s s um i n t h e   de v i c e   c a n   o n l y   b e   us e by   t e e n a ge r   a n a du l t ,   a c c o r di n t o   W H O a n M i ni s t r y   of  H e a l t h   o f   R e pu b l i c   of   In do n e s i a   (M O H R I),   a do l e s c e n c e   be gi n   a t   a ge   12   y e a r s ,   s o   t h e   t hr e s h o l l i m i t   i s   s e t   a s   fo l l ow s :                                                        b ps   (5)     M i n i m um   d i s t a n c e   o f   t h e   t w o   pe a ks   i s :                                      ms   (6)     T h e   v a l ue   o f   s y s t o l i c   pe a i s   s e t   a t   l e a s t   90  o f   t h e   p r e v i o us   s y s t o l i c   pe a v a l ue ,   t h i s   a ppl y   t o   bo t h   P P G   s i gn a l s ,   o n   t h e   w r i s t s   a n d   t h e   f i n ge r s .   T hi s   v a l ue   i s   i n t e nde t o   pr e ve n t   a n o t h e r   l o c a l   pe a (di a s t o l i c   pe a a n a n o t h e r   pe a k)  u nde t e c t e d.   B a s e o n   t h e   p r e l i m i n a r y   r e s e a r c h,   t h e   di a s t o l i c   pe a a n o t h e r   pe a k   v a l ue s   a r e   b e l ow   80  %   o f   t h e   s y s t o l i c   pe a k.   T h e   pe a t i m e   de t e c t i o n   a l go r i t hm   w i l l   r e c o r t h e   f i r s t   t hr e e   pe a v a l ue s   de t e c t e d,   t h e n   c a l c ul a t e   t h e   m a x i m u m   v a l ue   o f   t h i s   t hr e e   pe a ks .   T h e   m a x i m um   v a l ue   i s   us e a s   t h e   s t a rt i ng  po i n t   t o   de t e rm i n e   t h e   pe a k   t i m e   o f   P P G   s i gn a l s .   T h e   s y s t o l i c   pe a o P P G   s i gna l   i s   de t e r m i n e by   t r a c i n t h e   t e n   da t a   (o f f s e t ).     T h e   pr o g r a m   w i l l   c h e c t h e   v a l ue   f r o m   t h e   i - t h   t o   t h e   (i + 9) - t h   da t a .   W h e n   t h e   c ur v e   i s   i n c r e a s e ,   t h e n   t h e   v a l ue   of   i t s   s t a t e   v a ri a b l e   i s   1 ,   w h e r e a s   i f   i t   de c r e a s e   t h e   s t a t e   v a ri a b l e   v a l ue   i s   - 1.   P e a w i l l   b e   de t e c t e i f   t h e   s t a t e   va l ue   c h a n ge s   f r o m   t o   - 1.   T h e   f un c t i o n   o off s e t   us e   i s   t o   i gn o r e   a n y   de t e c t e n o i s e ,   e v e n   i f   o n l y   o n e .     T h e   n e xt   p r o c e s s   i s   t o   de t e c t   t h e   pe a k   t i m e   o f   t h e   s e c o n s y s t o l i c   pe a k ,   t h e   s c e na r i o s   a r e :   a)   If   t h e   pe a t i m e   i n t e r v a l   i s   l e s s   t ha n   t h e   s pe c i f i e t hr e s h o l v a l ue ,   300  m s ,   t h e n   t h e   v a l ue   w i l l   b e   di s c a r de d.   b)   If   t h e   pe a k   t i m e   i n t e r v a l   i s   m o r e   t ha n   o e qua l   t o   t h e   s pe c i f i e t hr e s h o l v a l ue ,   30 m s ,   t h e n   t hi s   v a l ue   w i l l   b e   s t o r e a nd  us e f o r   t h e   n e xt   s t e p .             F i gu r e   2 .   P T T   c a l c ul a t i o us i n g   w r i s t   a n d   f i n ge r   P P G   c u r v e s       T h e   n e xt   p r o c e s s   i s   t o   de t e c t   t h e   pe a a m p l i t ude ,   i f   t h e   a m p l i t ude   h a s   m o r e   t h a 90%   o f   t h e   p r e v i o us   pe a a m pl i t ude ,   t h e n   t h e   pe a i s   de s i g n a t e a s   s y s t o l i c   pe a k.   T hi s   v a l ue s   w i l l   b e   s t o r e d.   T h e   n e x t   p r o c e s s   i s   s y s t o l i c   pe a v e r i f i c a t i o n .   T h e   pu rpo s e   of   t h i s   s t a ge   i s   t o   i g n o r e   l o c a l l y   de t e c t e pe a ks ,   w h i c h   a r e   n o t   r e p r e s e n t   t h e   s y s t o l e   a n di a s t o l e .   T hi s   p r o c e s s   i s   i m po r t a n t ,   due   t o   t h e   f a c t   t h a t   t h e   l o c a l   pe a k(s o f t e n   pa s s e s   t h e   pe a t i m e   de t e c t i o n   pr o c e s s .   T h e   pe a t i m e   de t e c t i o n   pro c e s s   i s   a ppl i e t o   P P G   i n   f i n ge r   j o i n t .   T h e   f i na l   pr o c e s s   i s   t o   ge t   t h e   P T T   v a l ue   t ha t   i s   o b t a i n e f r o m   pe a t i m e   f r o m   P P G   s i g na l s   i n   w r i s t   a nd  f i n ge r   j o i nt .     2 . 4   P TT  an d   P I R   M e as u r e m e n t   T h e   f i r s t   s t e i n   P IR   m e a s ur e m e n t   i s   t o   f i n t h e   P T T   v a l ue ,   t ha t   i s   o b t a i n e f r o m   t h e   t i m e   i n t e r v a l   b e t w e e n   s y s t o l i c   pe a f r o m   t w o   P P G   c ur v e s ,   t h e   f i n ge r   j o i nt   a nd  w r i s t   P P G .   P T T   c a n   b e   c a l c ul a t e e a s i l y   b e c a us e   i t   o n l y   r e qui r e s   s i m ul t a n e o us   r e c o r di n o f   P P G   s i gna l s   a t   t w o   di f fe r e n t   po i nt s   [8] .   F i gu r e   i l l us t r a t e   t h e   P T T   c a l c ul a t i o n.                        (7)     P 1   =   W r i s t   P P G   pe a k.   P 2   =   F i nge j o i n t   P P G   pe a k.   t 1   =   P e a t i m e   o f   w r i s t   P P G .   t 2   =   P e a t i m e   o f   f i n ge j o i n t   P P G .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     921     9 28   924   In  t hi s   p r o c e s s ,   t h e r e   a r e   t w o   c a s e s   a r e   f o un d.   F i r s t ,   w r i s t   P P G   pe a o c c ur   s i m ul t a n e o us l y   w i t h   f i n ge r   j o i nt   P P G   pe a k ,   s o   t h e   P T T   w i l l   b e   z e r o .   T h e n ,   f i nge r   j o i nt   pe a i s   l e a d i n g,   s o   t h e   P T T   v a l ue   w i l l   n e ga t i v e .   T h e   i de a l   c o n di t i o n   i s   w r i s t   P P G   pe a o c c ur   i n   a d v a n c e   t ha n   f i n ge r   j o i n t   P P G   pe a k .   A l t h o ugh   v e r y   ra r e ,   b o t c a s e s   s h o ul d   s t i l l   b e   a v o i de d.   T h i s   r e s e a r c h   p r o po s e   a   s i m pl e   s o l u t i o n,   i f   o n e   o f   t h e   t w o   c a s e s   o c c ur ,   t h e   P T T   w i l l   b e   s e t   t h e   s a m e   v a l ue   a s   t h e   pr e v i o us   P T T .   T h e   f i r s t   s t e i n   P IR   de t e c t i o n   i s   o b t a i n   t h e   pe a a n d   v a l l e y   o f   P P G   s i gna l   i n   e v e r y   c a r di a c   c y c l e .   T he n ,   c o m pa r e   t h e   p r e v i o us   P P G   s i gna l   w i t h   t h e   c urr e n t   s i g na l .     2 . 5   R e l ati v e   H e i gh t   T h e r e   i s   a   m e a s u r e m e n t   e rr o r   c a us e by   t h e   h y dr o s t a t i c   e f fe c t   w h e n   t h e   de v i c e   pos i t i o n   i s   n o t   i n   l i n e   w i t h   t h e   h e a rt .   T o   m i n i m i z e   t h i s   e rr o r,   t hi s   r e s e a r c h   p r o po s e   a n   a u t o m a t i c   c o n t i nuo us   b l oo pr e s s ur e   m o ni t o r.   T h e   de v i c e   w i l l   c o n du c t   m e a s u r e m e nt   o nl y   w h e t h e   he i ght   o f   t h e   de v i c e   i s   i l i n e   w i t h   t h e   h e a rt .   A c c e l e r o m e t e r   a n gy r o s c o pe   a r e   us e t o   d e t e c t   t h e   h e i g h t   o f   t h e   de v i c e .   O n e   w a y   t o   ob t a i n   t h e   h e i g ht   i s   b y   us i n du a l   M i c r o   E l e c t r o   M e c h a n i c a l   S y s t e m s   (M E M S a c c e l e r o m e t e r   [ 9].   S e v e r a l   a dv a nt a ge s   of   t h e   M E M S   a r e   ha s   s m a l l   s i z e ,   l i g h t ,   l o w   pow e r   c o n s um pt i o n   a n s t a r t - u t i m e .   H ow e ve r ,   i t   l a c i n   a c c ura c y   c o m pa r e t t r a d i t i o n a l l y   m a de   s e n s o r s   [ 10 ].   A n gu l a r   d i s pl a c e m e n t   o a c c e l e r o m e t e r   a n gy r o s c o pe   s e n s o r s   a r e   t h e   ke y   t o   m e a s ur e   t h e     r e l a t i v e   h e i g h t .   T hi s   r e s e a r c h   us e   a n   i n e rt i a l   m e a s u r e m e n t   u n i t ,   M P U 6050  t ha t   c o n s i s t s   o f   a c c e l e r o m e t e r     a n gy r o s c o pe .   T h e   o ut put s   f r o m   a c c e l e r o m e t e r   a n gy r o s c o pe   a r e   c o m b i n e us i n g   c o m pl e m e nt a r y   f i l t e r   t o   ge t   t h e   a n gu l a r   di s pl a c e m e nt .   T h e   b a s i c   i de a   o f   c o m pl e m e n t a r y   f i l t e r   i s   t o   us e   a c c e l e r o m e t e r   o ut put   t o   c o r r e c t   t h e   gy r o s c o p e   o ut put .   T h e   c o m b i n a t i o f o r m u l a   c a n   b e   w r i t t e a s :                                                                                                                                              (8)     G y r o P e r c e n t a ge   i s   a   f a c t o r   w i t h   a   v a l u e   ra n g i n f r o m   t o   1,   us u a l l y   0. de pe n d i n o n   t h e   s e n s o t h a t   a r e   us e [ 11 ].   In   t hi s   r e s e a r c h,   G y r o P e r c e n t a ge   v a l ue   i s   0. 98,   s o   t h e   a c c e l e r o m e t e r   w e i gh t   v a l ue   i s   0. 02.   T h e   n e xt   s t e i s   t o   de t e r m i n e   t h e   e s t i m a t i o n   o f   h um a n   a r m   l e n gt h.   T h e   r e l a t i v e   h e i g h t   t o   t h e   h e a rt   c a n   b e   ob t a i n e us i n s i m p l e   t ri go n o m e t r y   a s   i l l us t r a t e i F i g u r e   3 .           F i gu r e   3 .   H e i ght   m e a s u r e m e n t   c o n di t i o n s :   ( a )   o ut s t r e t c h e d   a rm   a n d   (b )   l o w e r   a rm   pe r pe n di c u l a t o   uppe a rm               L e n gt h   of   t h e   h e a r t   t o   s h o ul de r .           U ppe r   a r m .           L ow e r   a rm .         R e l a t i v e   h e i g h t   o f   t h e   de v i c e   to   t h e   h e a rt .         A n gul a r   di s p l a c e m e nt   t o   t ra n s v e r s a l   a x i s   T h e   de v i c e   i s   pl a c e o n   t h e   w r i s t ,   w h i c h   i s   r e p r e s e nt e a s   a   b l a c d o t   i n   t h e   F i gu r e   3 .   T h e   r e l a t i v e   h e i g ht   c a n   b e   m e a s ur e u n de r   t w o   s c e n a ri o s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   3.   I n   t hi s   r e s e a r c h ,   t h e   s e c o n s c e n a r i o   i s   c h o s e n   (t h e   b o t t o m   o n e ).   S o ,   t h e   h e i g h t   c a n   b e   m e a s u r e d   a s :                                          (9)     2 . 6   B l o o d   P r e s s u r e   Es ti m ati on   B l oo pr e s s ur e   i s   m a i n l y   i n f l ue n c e by   f o ur   f a c t o r s :   a rt e ri a l   c o m pl i a n c e ,   c a rdi a c   o ut put ,   pe r i p h e r a l   r e s i s t a n c e ,   a n d   b l o o vo l um e .   A r t e r i a l   c o m pl i a n c e   c a n   b e   e v a l ua t e us i ng  P T T ,   due   t o   P T T   i s   a n   i n de o a r t e r i a l   s t i f f n e s s .   Ca r di a c   o ut put   c a n   a l s o   b e   r e l a t e t o   P T T   t hr o ug h   h e a rt   r a t e .   P T T   i s   a   ke y   pa r a m e t e r   i n   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   No n - oc c l us i v e   b l ood   pr e s s ur e   m on i t or   w i t he i gh t   c or r e c t i on   f or   ( A gu ng  W .   S e t i aw an )   925   c a l c ul a t i o n   o f   c o n t i nuo us   b l oo pr e s s ur e ,   t h e   v a l ue   i s   i n v e rs e l y   pr o po r t i o n a l   t o   t h e   v a l ue   o b l oo pr e s s ur e   (w i t h   i n c r e a s i ng  b l oo pr e s s ur e   v a l ue ,   P T T   v a l ue   w i l l   de c r e a s e [12 - 14] .   P e ri p h e ra l   r e s i s t a n c e   a n b l o o d   vo l um e   a r e   a f f e c t e by   a r t e r i a l   di a m e t e r   w hi c h   c a b e   s e e n   t hr o ug h   c h a n ge s   i P IR   [15] .   S o ,   P T T   a n d   P IR  c a n   b e   us e t o   e s t i m a t e   t h e   v a l ue   o b l oo pr e s s ur e   a s   t h e y   r e pr e s e n t   c h a nge s   i n   b l oo pr e s s ur e   i n d i r e c t l y   [16].   B l o o pr e s s ur e   w i l l   o n l y   be   m e a s ur e i f   t h e   de v i c e   i s   a t   h e a r t   l e v e l .   I n   t h e   p r e l i m i na r y   r e s e a r c h,   P T T   i s   us e t o   m e a s u r e   t h e   b l o o pr e s s ur e .   T h e   r e s ul t   f r o m   t h i s   m e t h o a r e   n o t   s y s t o l i c   a n d i a s t o l i c   p r e s s ur e ,     b ut   M e a A rt e ri a l   P r e s s ur e   (M A P ).   T h e   r e l a t i o n s hi b e t w e e M A P   t o   s y s t o l i c   a n d   di a s t o l i c   p r e s s u r e   i s :             [                                      ]       (10)     F r o m   t h e   p r e v i o us   r e s e a r c h,   t h e r e   i s   a   c o rr e l a t i o b e t w e e n   P T T   a nd  M A P ,   us i ng  t h i s   e qua t i o n:        (           )            (11)     T r a n s m u ra l   p r e s s ur e   (P tm i s   t h e   p r e s s u r e   b e t w e e n   v e s s e l   w a l l s   a n d   c a b e   w r i t t e n   a s :                                             (12)     If   de v i c e   i s   p o s i t i o n e a t   h e a rt   l e v e l ,   h y dr o s t a t i c   p r e s s ur e   c a n   b e   a s s um e n e gl e c t e a nd  u n de r   t h is   a s s um pt i o n ,   n o   e xt e rna l   p r e s s ur e   i s   w o r ki n g ,   (11)   b e c o m e :        (           )               (13)     B l oo pr e s s ur e   i s   e s t i m a t e us i n ( 13)  w i t h   c o n s t a nt   k   de pe n d i n o n   t h e   v a l ue   of   P T T .   S i n c e   t h i s   i s   n o t   a   s t a nda r d   m e t h o d,   t h i s   r e s e a r c a l s o   us e s   P I R   t o   e s t i m a t e   t h e   b l oo pr e s s ur e .   If   t h e   i ni t i a l   c a l i b ra t i o n   i s   pe r f o r m e t o   o b t a i n   s y s t o l i c   a n d i a s t o l i c   p r e s s u r e   r e f e r e n c e   v a l ue s ,   f r o m   (6)  a nd  (10)   s y s t o l i c   a n d i a s t o l i c   pr e s s u r e s   c a n   t h e n   b e   e xpr e s s e a s :                                     (14)                           (               )     (15)     V a r i a b l e s   w i t h   s ub s c r i pt s   o”   a r e   o b t a i n e f r o m   t h e   i ni t i a l   c a l i b ra t i o n   [16] .       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   3. 1 .     H e i gh t   C o r r e c t i o n   Te s t   T o   t e s t   a n d   b e n c hm a rk  t h e   h e i g h t   c o rr e c t i o n   m o dul e ,   IM U   s e n s o r   i s   p l a c e o n   a   p l a n e .     T h e n,   t h e   pl a n e   h e i g h t   i s   c ha n ge e v e r y   1c m .   T h e   m e a s u r e h e i g ht   i s   c o m pa r e t o   a   r ul e r   (a s   s t a n d a r d)  t o   ge t   t h e   a c c u r a c y .   T e s t   r e s ul t   o f   t hi s   m e a s u r e m e n t   i s   s h o w n   i n   F i g ur e   4.           F i gu r e   4 .   H e i ght   t e s t   r e s ul t s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     921     9 28   926   3. 2 .     B l o o d   P r e s s u r e   M e as u r e m e n R e s u l t   T h e r e   a r e   30  s ub j e c t s   t h a t   a r e   i n v o l v e i n   t h i s   r e s e a r c h .   T o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   de v i c e ,   t h e r e   a r e   t w o   m e a s ur e m e n t   c o n d i t i o n s ,   du ri n l y i n i n   t h e   b e a n s i t   do w n   po s i t i o n .   T h e   f i r s t   b l o o pr e s s ur e   m e a s u r e m e nt   i s   c o n duc t e us i ng  s p h y gm o m a n o m e t e r   ( a s   t h e   go l s t a n da rd  a n f o r   b e n c h m a r ki ng) .     T h e n ,   b l o o d   pr e s s ur e   i s   m e a s u r e us i n t h e   de v i c e   de v e l o pe (A R T S E N ) ,   fo r   a r o und  t w m i n ut e s   fo r     e a c h   s ub j e c t .   T a b l e   s h o w   t h e   m e a s u r e m e nt   r e s ul t   f r o m   30  s ub j e c t s .   T he   m a x i m u m   e rr o f o r   b o t h   s y s t o l i c   a n di a s t o l i c   p r e s s ur e s   i s   18  m m H g.   T h e   m i ni m u m   e rr o r   f o r   s y s t o l i c   pr e s s ur e   i s   m m H g,   a n f o r   di a s t o l i c   pr e s s u r e   i s   m m H g.   T h e   a v e r a ge   e rr o r   f o r   s y s t o l i c   pr e s s u re   i s   m m H g,   w i t s t a nda r d   de v i a t i o n   m m H g.   T h e   a v e ra ge   e rr o f o r   s y s t o l i c   pr e s s u r e   i s   m m H g,   w i t h   s t a nda r d   de v i a t i o n   4   m m H g .       T a b l e   1 .   B l o o P r e s s u r e   E s t i m a t i o n   R e s ul t s   S u b j e c t   #   Ca l i b ra t i o n   A b s o l u t e   E rr o r   S y s t o l i c   ( m m H g )   D i a s t o l i c   ( m m H g )   S y s t o l i c   ( m m H g )   D i a s t o l i c   ( m m H g )   1   120   80   18   18   2   100   7 0   12   6   3   100   80   8   8   4   100   75   14   14   5   90   70   9   9   6   110   75   4   4   7   125   70   12   12   8   110   80   2   2   9   120   70   1 8   18   10   110   70   18   13   11   120   70   14   14   12   115   60   3   3   13   100   70   6   6   14   125   70   4   5   15   90   60   7   7   16   90   70   8   8   17   120   70   10   5   18   100   75   10   10   19   100   70   10   10   20   110   70   6   6   21   120   80   7   10   22   100   70   6   6   23   90   60   0   4   24   100   80   5   5   25   120   80   8   8   26   120   80   4   6   27   120   70   6   6   28   110   70   9   9   29   110   80   7   7   30   110   75   8   8       3. 3 .     D e v e l o p m e n o A R TS EN   ap p s   T h e r e   a r e   t w o   a ut h e n t i c a t i o n   m o de s :   o ff l i n e   a n d   o nl i n e   (u s i ng  i nt e rn e t   c o nn e c t i o n ) .   I n   t h e   l o gi m e n u ,   t h e   us e r   w i l l   b e   a s ke t o   f i l l   i n   t h e   r e gi s t e r e e m a i l   a l o n w i t h   t h e   pa s s w o r m a de .   T h e r e   i s   a   r e gi s t e r   m e n f o r   n e w   us e r .   O n e   f e a t u r e   of   t h e   A R T S E N   A pps   i s   t h a t   t h e   m e a s u r e m e n t   d a t a   c a n   b e   s e n t   t o   t h e   us e r ' s   e m a i l .   T h e   da t a   c o m m u n i c a t i o b e t w e e n   t h e   de v i c e   a n d   s m a rt p h o n e   i s   t ra n s m i t t e us i n B l ue t o o t m o dul e .   F i gu r e   s h o w   t h e   us e r   i n t e r f a c e   of   t h e   A R T S E N   A pps .   O n e   m a i n   f e a t u r e   of   t h e   a pps   i s   t h e   r e a l t i m e   P P G   s i gna l   d i s pl a y   dur i n t h e   m e a s u r e m e n t .   T h e r e   a r e   t w o   P P G   s i gna l   g r a p h s ,   P P G a t   t h e   t o o f   t h e   di s pl a y   i s   a   P P G   s i gna l   f r o m   t h e   w r i s t   a n P P G a t   t h e   bo t t o m   of   t h e   di s pl a y   i s   a   P P G   s i gna l   f r o m   t h e   f i nge r   j o i nt .   T h e   m e a s u r e m e n t   r e s ul t   o f   b l oo pr e s s ur e   v a l ue   i s   s h o w n   o t h e   t a b   m e a s u r e   t ha t ’s   e qu i ppe w i t h   s t a rt   a n s t o m e a s u r e m e n t   b ut t o n.   B l o o pr e s s u r e   v a l ue s   w i l l   b e   di s p l a y e e v e r y   10  s e c o n d s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   No n - oc c l us i v e   b l ood   pr e s s ur e   m on i t or   w i t he i gh t   c or r e c t i on   f or   ( A gu ng  W .   S e t i aw an )   927         F i gu r e   5 .   U s e r   i n t e r f a c e   of   t h e   A R T S E N   a pps       4.   C O N C LU S I O N   In  t hi s   r e s e a r c h,   t h e   p h o t o pl e t h y s m o gr a m   i n t e n s i t y   r a t i o   (P IR a n d   pu l s e   t r a n s i t   t i m e   (P T T a r e   us e t o   e s t i m a t e   b l oo pr e s s ur e .   U s i n t hi s   m e t h o d,   t hi s   r e s e a r c h   de ve l o a   n o n - o c c l us i ve   b l oo pr e s s ur e   m o n i t o t h a t   c a n   b e   us e t o   m e a s ur e   b l oo pr e s s ur e   c o n t i nuo us l y .   F r o m   30  s ub j e c t s ,   t h e   r e s ul t s   o f   t h i s   r e s e a r c h   c a b e   s um m a r i z e a s   fo l l ow :   T h e   m a x i m um   e rr o r   f o r   bo t h   s y s t o l i c   a n di a s t o l i c   p r e s s ur e s   i s   18  m m H g.     T h e   m i ni m um   e rr o r   f o r   s y s t o l i c   pr e s s ur e   i s   m m H g,   a n f o di a s t o l i c   p r e s s ur e   i s   m m H g.   T h e   a v e ra ge   e rr o r   fo r   s y s t o l i c   pr e s s ur e   i s   m m H g,   w i t h   s t a nda r de v i a t i o n   m m H g.   T h e   a v e ra ge   e rr o r   f o r   s y s t o l i c   pr e s s ur e   i s   m m H g,   w i t s t a nda rd  de v i a t i o m m H g.   F o r   f ur t h e r   de v e l o pm e n t ,   t h e   r e s e a r c h   w i l l   f o c us   o n   de c r e a s i n t h e   m a x i m um   e rr o r,   <   m m H g.     S o ,   t h e   n e xt   r e s e a r c h   w i l l   us e   P P G   a n d   E CG   t o   de t e rm i n e   P T T   a nd  P IR .   A l s o ,   t hi s   de v i c e   c a n   b e   i m p l e m e nt e f o r   w e a ra b l e   de v i c e   t h a t   i s   us e a s   h o m e c a r e   de v i c e   m o n i t o o i s po rt   a ppl i c a t i o n.       R EF ER EN C ES     [ 1]   A . V .   C ho ba ni a n ,   e t   al . ,   N a t i o na l   he a r t ,   l ung ,   a nd  b l o o i ns t i t ut e   j o i nt   n a t i o na l   c o m m i t t e e   o pr e v e nt i o n,   de t e c t i o n,   e v a l ua t i o n,   a nd  t r e a t m e n t   o f   hi g b l o o pr e s s u r e ;   na t i o na l   h i g bl o o pr e s s u r e   e duc a t i o pr o g r a m   c o o r di na t i ng   c om m i t t e e :   t he   s e v e nt r e po r t   o f   t he   j o i n t   na t i o na l   c o m m i t t e e   o pr e v e nt i o n ,   de t e c t i o n ,   e v a l u a t i o n,   a n t r e a t m e n t   o f   hi g b l o o pr e s s u r e :   t h e   J N C   7   r e po r t ,   J am a   289 ,   pp .   2560 - 25 72 ,   2 003.   [ 2]   J .   G e o r g e   a nd  T .   M a c D o na l d ,   H o m e   B l o o P r e s s u r e   M o ni t o r i ng ,   E ur o pe an  c ar d i o l og y ,   v o l .   10 ,   no .   2,     pp.   95 - 10 1,   20 15.   [ 3]   V . N .   P a n i c ke r   a nd  A . K .   S uke s h,   " D e v e l o pm e n t   o f   a   bl oo pr e s s u r e   m o ni t o r i ng   s y s t e m   f o r   h o m e   he a l t h   a ppl i c a t i o n. "   I 2015  I E E E   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  C i r c u i t ,   P ow e r   and  C om pu t i n T e c hno l og i e s   pp.   1 - 4,   2 015 .   [ 4]   A s s oc i a t i o f o r   t he   A dv a nc e m e nt   o f   M e di c a l   I ns t r um e n t a t i o n.   A m e r i c a n a t i o na l   s t a nd a r d .   E l e c t r o n i c   o r   a ut o m a t e s phy g m om a no m e t e r s .   A N SI / A A M I   SP   1 0 - 1 992 .   A r l i ng t o n,   V A :   A A M I ,   pp .   4 0,   19 93 .   [ 5]   T . G .   P i c ke r i ng ,   e t   al . ,   " R e c o m m e nda t i o ns   f o r   B l o o P r e s s ur e   M e a s ur e m e nt   i n   H um a n s   a nd   E xp e r i m e n t a l   A ni m a l s .   P a r t   1:   B l oo P r e s s u r e   M e a s ur e m e n t   i H um a ns :   A   S t a t e m e nt   f o r   P r of e s s i o na l s   F r o m   t he   S u bc o m m i t t e e   o f   P r o f e s s i o na l   a nd  P u bl i c   E duc a t i o o f   t he   A m e r i c a H e a r t   A s s o c i a t i o C o unc i l   o H i g B l oo P r e s s u r e   R e s e a r c h, "   C i r c u l a t i on ,   v o l .   111 ,   no .   5,   pp .   697 - 7 16,   F e 2015 .   [ 6]   S .   M i l l a s s e a u ,   e t   a l . ,   " D e t e r m i n a t i o o f   a g e - r e l a t e i nc r e a s e s   i n   l a r g e   a r t e r y   s t i f f ne s s   by   di g i t a l   pu l s e   c o nt o ur   a na l y s i s " ,   C l i ni c al   S c i e nc e ,   v o l .   1 03,   no .   4 ,   pp.   3 71 - 377 ,   2002 .   [ 7]   N .   W e s t e r ho f ,   e t   al . ,   T he   a r t e r i a l   W i ndk e s s e l ,   M e di c al   &   B i ol ogy   E ng i ne e r i ng  &   C om put i ng ,   v o l .   47 ,   no .   2,     pp.   13 1 14 1,   F e 2 009 .   [ 8]   T .   T a m u r a ,   e t   a l . ,   " W e a r a bl e   P ho t o pl e t hy s m og r a phi c   S e n s o r s P a s t   a nd  P r e s e n t " ,   E l e c t r on i c s ,   v o l .   3 ,   no .   2 ,     pp.   28 2 - 302,   2 014 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     921     9 28   928   [ 9]   P .   S ha l t i s ,   e t   al . ,   " W e a r a b l e ,   C uf f - l e s s   P P G - B a s e B l o o P r e s s u r e   M o ni t o r   w i t N o v e l   H e i g ht   S e ns o r , "   i 200 P r oc .   of   t he   28 t h   I E E E   I nt e r n at i on al   E ng i ne e r i ng   i n   M e d i c i ne   and   B i o l ogy   C o nf e r e nc e ,   pp .   9 08 - 911 ,   2006 .   [ 10]   O . J .   W o o dm a n,   " A i nt r o duc t i o t o   i n e r t i a l   na v i g a t i o n" ,   T e c hn i c a l   R e po r t .   U C A M - C L T R - 69 6 ,   U ni v e r s i t y   of   C a m br i dg e ,   C o m put e r   L a bo r a t o r y ,   A u g   2007 .   [ 11]   " R e a di ng   a   I M U   W i t ho ut   K a l m a n:   T he   C o m pl e m e n t a r y   F i l t e r " ,   pi e t e r - j a n . c o m ,   2017.   [ O nl i ne ] .   A v a i l a bl e :   ht t p: / / w w w . p i e t e r - j a n . c o m / no de / 11 .   [ A c c e s s e d:   09 -   M a y -   2017] .   [ 12]   R .   S m i t h ,   e t   a l . " P u l s e   t r a ns i t   t i m e :   a a pp r a i s a l   o f   po t e nt i a l   c l i ni c a l   a p pl i c a t i o ns " ,   T hor a x ,   v o l .   54 ,   no .   5 ,     pp.   45 2 - 457,   1 999 .   [ 13]   J . M .   P a d i l l a   J ,   e t   a l . ,   A s s e s s m e n t   o f   r e l a t i o ns h i p s   b e t w e e bl o o p r e s s ur e ,   pu l s e   w a v e   v e l o c i t y   a nd  di g i t a l   v o l um e   pul s e ,   2006   C om put e r s   i n   C ar di o l og y ,   v o l .   33 ,   p p.   89 3 89 6,   20 06 .     [ 14]   M .   W o ng ,   e t   al . ,   " A E v a l ua t i o o f   t he   C uf f l e s s   B l o o P r e s s ur e   E s t i m a t i o B a s e o P ul s e   T r a n s i t   T i m e   T e c hni qu e :   A   H a l f   Y e a r   S t udy   o N o r m o t e ns i v e   S ub j e c t s " ,   C ar di ov a s c u l ar   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   9,   no .   1 ,     pp.   32 - 38 ,   2 00 9.   [ 15]   N .   W e s t e r ho f ,   e t   al . ,   T he   a r t e r i a l   W i ndk e s s e l ,   M e di c al   &   B i ol ogy   E ng i ne e r i ng  &   C om put i ng ,   v o l .   47 ,   no .   2,     pp.   13 1 14 1,   F e 2 009 .   [ 16]   X .   D i ng ,   e t   al . ,   C o nt i nuo us   C uf f l e s s   B l o o P r e s s u r e   E s t i m a t i o U s i ng   P ul s e   T r a n s i t   T i m e   a nd   P ho t o pl e t hy s m o g r a m   I nt e ns i t y   R a t i o ,   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   B i om e di c a l   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   63,   no .   5,     pp.   96 4 97 2,   20 16     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.