KR100612827B1 - 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
R12 | CHb |
0.80 | 24.50 |
0.85 | 10.50 |
0.90 | 5.25 |
0.95 | 3.50 |
Claims (29)
- (a) 적어도 두 개의 아이소베스틱(isobestic) 파장들을 포함하는 적어도 두 개의 파장들을 물의 흡광 계수가 헤모글로빈의 흡광 계수보다 낮은 파장 대역에 속하는 파장들중에서 선택하는 단계;(b) 상기 선택된 파장들을 갖는 입사광들을 신체의 혈관을 포함하는 소정 부위에 순차적으로 조사하는 단계;(c) 상기 소정 부위를 순차적으로 투과한 빛들을 상기 신체상의 단일 지점에서 수광하고, 수광된 빛들을 전기적인 신호들로 변환하는 단계;(d) 파장별 맥동에 의한 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호들로부터 구하는 단계;(e) 상기 파장들의 변화량들간의 비율을 적어도 하나 구하는 단계; 및(f) 상기 적어도 하나의 비율을 이용하여 혈액에 포함된 헤모글로빈 농도를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는헤마토크릿에 대한 상기 변화량의 변화 특성이 서로 가장 다른 두 개의 파장들을 상기 적어도 두 개의 파장들로서 선택하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 isobestic 파장은 422, 453, 499, 529, 546, 569, 584, 805 또는 1300㎚에 해당하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제2 항에 있어서, 선택된 상기 두 개의 파장들은 569 및 805㎚인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제2 항에 있어서, 선택된 상기 두 개의 파장들은 546 및 805㎚인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 소정 부위는 소정값 이하로 맥동에 의해 두께가 변하는 혈관을 포함하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 소정값은 500㎛인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 소정 부위를 압박하면서 상기 입사광들을 순차적으로 조사하고, 상기 소정 부위에 가해지는 압력은 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (d) 단계는 파장별 상기 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호의 맥동에 따른 시변 성분과 시 불변 성분의 비율로서 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (f) 단계는 상기 (a) 단계에서 두 개의 파장들(λ1 및 λ2)이 선택될 때, 상기 (e) 단계에서 구해진 비율(R12)로부터 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 아래와 같은 식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.[여기서, ε1은 파장(λ1)에 대한 흡광 계수를 나타내고, ε2는 파장(λ2)에 대한 흡광 계수를 나타내고, k1 및 k2는 상기 소정 부위에서 상기 입사광을 산란시키고 흡수시키는 특성 및 상기 파장들(λ1 및 λ2)과 관련되는 상수들이고, a1 및 a2는 산란 입자의 크기와 헤모글로빈 굴절률과 혈장의 굴절률 및 상기 파장들(λ1 및 λ2)과 관련되는 상수들을 나타낸다.]
- 제1 항에 있어서, 상기 (f) 단계는(f1) 침습적으로 구한 상기 헤모글로빈의 농도들과 상기 (d) 단계에서 구한 상기 비율들간의 관계로부터 모델 방정식을 생성하는 단계; 및(f2) 상기 (f1) 단계에서 아래와 같이 이전에 생성된 상기 모델 방정식에 상기 (d) 단계에서 현재 구한 상기 비율을 대입하여 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.(여기서, Aij는 비율 계수를 나타내고, Rij는 상기 (d) 단계에서 현재 구한 상기 비율을 나타내고, n은 2 이상이다.)
- 제11 항에 있어서, 상기 (f) 단계는상기 비율 계수를 주 성분 회귀(PCR)법에 의해 통계적으로 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제11 항에 있어서, 상기 (f) 단계는상기 비율 계수를 부분 최소 제곱 회귀(PLSR)법에 의해 통계적으로 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1, 제6, 제7 또는 제8 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법은(g) 상기 (f) 단계에서 계산된 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 이용하여 산소 포화도를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제14 항에 있어서, 상기 (g) 단계는(g1) 상기 (a) 단계에서 선택된 파장들중 하나(λx)를 선택하고, 헤모글로빈의 형태에 따라 흡광 계수의 차이가 가장 크게 벌어지는 파장(λO)을 선택하는 단계;(g2) 상기 (g1) 단계에서 선택된 파장(λO)에 대한 광 감쇠도의 변화량을 상기 (b) ∼ 상기 (d) 단계들을 수행하여 구하는 단계;(g3) 상기 (g2) 단계에서 구한 상기 파장(λO)에 대한 광 감쇠도의 변화량과 상기 (d) 단계에서 구한 상기 파장(λx)에 대한 광 감쇠도의 변화량간의 비(ROX)를 구하는 단계; 및(g4) 상기 (g3) 단계에서 구해진 상기 ROX과 상기 (f) 단계에서 계산된 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 이용하여 혈액에 포함된 산소 포화도(S)를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터 링 방법.
- 제15 항에 있어서, 상기 (g4) 단계는 상기 산소 포화도(S)를 아래와 같이 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.[여기서, εHbO2,O는 상기 파장(λO)에 대한 이산화 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, εHb,O는 상기 파장(λO)에 대한 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, εHb,x는 상기 파장(λx)에 대한 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, kx 및 kO는 상기 소정 부위에서 상기 입사광을 산란시키고 흡수시키는 특성 및 파장들(λx 및 λO)과 관련되는 상수들이고, ax 및 aO는 산란 입자의 크기와 헤모글로빈 굴절률과 혈장의 굴절률 및 파장들(λx 및 λO)과 관련되는 상수들을 나타내고, H는 헤마토크릿으로서 CHb/35이다.]
- 물의 흡광 계수가 헤모글로빈의 흡광 계수보다 낮은 파장 대역에 속하는 파장들중에서 선택된 적어도 두 개의 파장들을 갖는 입사광들을 신체의 혈관을 포함하는 소정 부위에 순차적으로 조사하는 광 조사부;상기 소정 부위를 투과한 빛을 상기 신체상의 단일 지점에서 수광하고, 수광된 빛을 전기적인 신호로 변환하고, 변환된 상기 전기적인 신호를 출력하는 광 검출부;상기 선택된 파장별 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호로부터 계산하고, 계산된 상기 광 감쇠도의 변화량을 출력하는 변화량 계산부;상기 변화량 계산부로부터 순차적으로 입력한 상기 광 감쇠도의 변화량들간의 비율을 적어도 하나 계산하고, 계산된 상기 적어도 하나의 비율을 출력하는 비율 계산부; 및상기 적어도 하나의 비율로부터 혈액에 포함된 헤모글로빈 농도를 계산하고, 계산된 상기 헤모글로빈 농도를 출력하는 농도 계산부를 구비하고,상기 적어도 두 개의 파장들은 적어도 두 개의 아이소베스틱(isobestic) 파장들을 포함하도록 외부에서 선택되는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 농도 계산부로부터 입력한 상기 헤모글로빈 농도를 이용하여 산소 포화도를 계산하는 산소 포화도 계산부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항 또는 제18 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 헤모글로빈 농도와 상기 산소 포화도를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 발광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 레이져 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 검출부는실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 인듐 갈륨 에세나이드(InGaAs)로 제조되며, 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 신체의 연조직에 상응하는 광 투과 특성 및 광 산란 특성을 갖고, 상기 소정 부위의 외부에서 상기 입사광이 지나가는 경로상에 마련되는 보정 부재를 더 구비하고,상기 보정 부재의 상기 경로상 두께는 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제24 항에 있어서, 상기 보정 부재는 폴리스티렌 구슬들, 인트라 지질 또는 우유 용액으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는소정의 무게를 갖고 상기 소정 부위를 압박하면서 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하며, 상기 소정의 무게는 가변될 수 있는 것을 특징으 로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는 상기 소정 부위를 가변될 수 있는 압력으로 압박하는 압박부를 더 구비하고,상기 광 조사부는 상기 압박부로부터 상기 압력이 가해질 때 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 전기적인 신호를 증폭하고, 증폭된 전기적인 신호를 출력하는 증폭부;상기 증폭된 전기적인 신호의 저역 성분을 필터링하고, 필터링된 저역 성분을 출력하는 저역 통과 필터; 및아날로그 형태의 상기 저역 성분을 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 디지탈 형태의 저역 성분을 상기 변화량 계산부로 출력하는 아날로그/디지탈 변환부를 구비하고,상기 변화량 계산부는 상기 디지탈 형태의 저역 성분으로부터 상기 선택된 각 파장에 대한 광 감쇠도의 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 농도 계산부는침습적으로 측정되어 외부로부터 입력한 상기 헤모글로빈 실제 농도들과 상기 비율 계산부로부터 입력한 상기 비율들간의 관계로부터 어드레스를 생성하고, 생성된 어드레스를 출력하는 어드레스 생성부; 및미리 저장한 상기 헤모글로빈 실제 농도들중 하나를 상기 어드레스 생성부로부터 입력한 어드레스에 응답하여 상기 헤모글로빈 예측된 농도로서 출력하는 룩 업 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
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