KR100747605B1 - 2중 수직관/단일 모세관 점도계 - Google Patents

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윌리암 엔 호게노이어
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김상호
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레오로직스, 인코포레이티드.
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Abstract

혈액 점도를 측정하기 위한 혈액 점도 측정 시스템 및 방법은 환자의 순환 혈액으로부터 2개의 대향-유동하는 혈액 기둥의 높이 변화를 모니터링하고, 혈액이 유동하는 일정 치수의 모세관 튜브는 전단력, 특히 저전단력 범위에 걸쳐서 혈액 점도를 측정한다. 상기 시스템은 한쌍의 수직관 튜브, 상기 수직관 튜브 사이에 연결되거나 (또는 한개의 수직관 튜브의 일부를 형성하는) 소정 치수의 모세관 튜브 및 환자로부터 상기 수직관 튜브로 순환 혈액 유동을 제어하기 위한 밸브 장치를 포함하는 (소모적인 또는 비소모적인) 튜브 세트를 포함한다. 개별 센서는 각각의 상기 수직관 튜브내 혈액 기둥의 유동을 모니터링하고 연관된 마이크로프로세서는, 환자의 순환 혈액의 점도를 측정하는 소정 치수의 모세관 튜브와 함께, 상기 유동을 분석한다. 일측의 시스템과 방법은 나머지 하나의 상기 유동하는 기둥의 단일 높이를 탐지하는 동안에 2개의 대향 유동하는 기둥 중 하나만을 모니터링한다. 혈액이 유동하는 모세관 튜브의 치수와 함께, 상기 데이터로부터, 전단력, 특히 저전단력 범위에 걸쳐서 혈액 점도가 측정된다.

Description

2중 수직관/단일 모세관 점도계{DUAL RISER/SINGLE CAPILLARY VISCOMETER}
본 발명은 일반적으로 액체 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법, 그리고 좀더 자세하게는, 생체내 그리고 광범위한 전단력에 걸쳐서 생체 혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
혈액 점도 측정의 중요성은 충분히 공지되어 있다. Fibrogen, Viscosity and White Blood Cell Count Are Major Risk Factors for lschemic Heart Disease, Yarnell 외 공저, Circulation, Vol. 83, No. 3, 1991. 3.; Postprandial Changes in Plasma and Serum Viscosity and Plasma Lipids and Lipoproteins After an Acute Test Meal, Tangney 외 공저, American Journal for Clinical Nutrition, 65:36-40, 1997; Studies of Plasma Viscosity in Primary Hyperlipoproteinaemia, Leonhardt 외 공저, Atherosclerosis 28, 29-40, 1977; Effects of Lipoproteins on Plasma Viscosity, Seplowitz 외 공저, Atherosclerosis 38, 89-95, 1981; Hyperviscosity Syndrome in a Hypercholesterolemic Patient with Primary Biliary Cirrhosis, Rosenson 외, Gastroenterology, Vol. 98, No. 5, 1990; Blood Viscosity and Risk of Cardiovascular Events: the Edinburgh Artery Study, Lowe 외 공저, British Journal of Hematology, 96, 168-171, 1997; Blood Rheology Associated with Cardiovascular Risk Factors and Chronic Cardiovascular Diseases: Results of an Epidemiologic Cross-Sectional Study, Koenig 외 공저, Angiology, The Journal of Vascular Diseases, 1988. 11.; Importance of Blood Viscoelasticity in Arteriosclerosis, Hell 외 공저, Angiology, The Journal of Vascular Diseases, 1989. 6.; Thermal Method for Continuous Blood-Velocity Measurements in Large Blood Vessels and Cardiac-Output Determination, Delanois 저, Medical and Biological Engineering, Vol. 11, No. 2, 1973. 3.; Fluid Mechanics in Atherosclerosis, Nerem 외 공저, Handbook of Bioengineering, Chapter 21, 1985.
혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 개선시키기 위해 많은 노력이 기울여졌다. Theory and Design of Disposable Clinical Blood Viscometer, Litt 외 공저, Biorheology, 25, 697-712, 1988; Automated Measurement of Plasma Viscosity by Capillary Viscometer, Cooke 외 공저, Journal of Clinical Pathology 41, 1213-1216, 1988; A Novel Computerized Viscometer/Rheometer, Jimenez와 Kostic 공저, Rev. Scientific Instruments 65, Vol 1, 1994. 1.; A New Instrument for the Measurement of Plasma-Viscosity, John Harkness 저, The Lancet, pp. 280-281, 1963. 8. 10.; Blood Viscosity and Raynaud's Disease, Pringle 외 공저, The Lancet, pp. 1086-1089, 1965. 5. 22.; Measurement of Blood Viscosity Using a Conicylindrical Viscometer, Walker 외 공저, Medical and Biological Engineering, pp. 551-557, 1976. 9.
한가지 참조문헌, 즉, The Goldman Algorithm Revisited: Prospective Evaluation of a Computer-Derived Algorithm Versus Unaided Physician Judgment in Suspected Acute Myocardial Infarction, Qamar 외 공저, Am Heart J 138(4): 705-709, 1999는 심각한 심근 경색증에 대한 지표를 제공하기 위한 골드맨 알고리즘(Goldman algorithm)의 사용을 논한다. 상기 골드맨 알고리즘은 AMI 지표를 제공하도록 환자의 병력, 신체 검사 및 입원(응급실) 심전도로부터의 사실을 기본적으로 이용한다.
추가로, 혈액 점도 측정 장치 및 방법에 관한 다수의 특허가 있다. 예를 들어, 미국 특허: 제 3,342,063 호(Smythe 외); 제 3,720,097 호(Kron); 제 3,999,538 호(Philpot, Jr.); 제 4,083,363 호(Philpot); 제 4,149,405 호(Ringrose); 제 4,165,632 호(Weber 외); 제 4,517,830 호(Gunn(사망) 외); 제 4,519,239 호(Kiesewetter 외); 제 4,554,821 호(Kiesewetter 외); 제 4,858,127 호(Kron 외); 제 4,884,577 호(Merrill); 제 4,947,678 호(Hori 외); 제 5,181,415 호(Esvan 외); 제 5,257,529 호(Taniguchi 외); 제 5,271,398 호(Schlain 외); 및 제 5,447,440 호(Davis 외)를 참조할 것.
상기 스마이더(Smythe)의 '063호 특허는 혈액 샘플을 포함하는 도관에서 탐지된 압력을 기초로 혈액 샘플의 점도를 측정하기 위한 장치를 기술한다. 상기 크론(Kron)의 '097호 특허는 유량계, 압력원 및 압력 변환기를 사용하여 혈액 점도를 측정하기 위한 방법 및 장치를 기술한다. 상기 필포트(Philpot)의 '538호 특허는 소정 시간 동안 일정 압력으로 정맥으로부터 출혈시킴으로써 그리고 출혈 체적으로 부터 혈액 점도를 측정하는 방법을 기술한다. 상기 필포트의 '363호 특허는 중공 바늘, 상기 중공 바늘을 거쳐서 정맥으로부터 출혈시키고 채혈하기 위한 수단, 음압 측정 장치 및 타이밍 장치를 사용하여 혈액 점도를 측정하기 위한 장치를 기술한다. 상기 링로즈(Ringrose)의 '405호 특허는 일정 주파수와 진폭으로 지지체를 진동시키는 동안에 지지체상에 혈액 샘플을 위치시키고 상기 샘플을 통해 광선을 조사시킨 후에 반사광을 탐지함으로써 혈액 점도를 측정하기 위한 방법을 기술한다. 상기 웨버(Weber)의 '632호 특허는 모세관 튜브 측정 셀(cell)을 통해 저장소로 출혈시킨 후에 일정 유속으로 그리고 혈액 점도에 직접 관련되는 모세관 튜브의 단부 사이의 압력차로 튜브를 통해 혈액을 귀환시킴으로써 혈액 유동성을 측정하기 위한 방법 및 장치를 기술한다. 상기 군(Gunn)의 '830호 특허는 투명 중공 튜브, 일측 단부의 바늘, 소정량을 추출하도록 진공을 생성시키기 위한 타단의 플런저(plunger) 및 상기 튜브내에서 운동 가능하고 혈액 점도의 함수인 비율로 중력에 의해 운동 가능한 유공 중량 부재를 사용하는 혈액 점도를 측정하기 위한 장치를 기술한다. 상기 키에스웨터(Kiesewetter)의 '239호 특허는, 생체내 모세관 통로의 자연적 미세 순환을 묘사하는 통로 형체로 구성된 측정 챔버(chamber)를 사용하여, 현탁액, 주로 혈액의 유동 전단 응력을 측정하기 위한 장치를 기술한다. 상기 키에스웨터의 '821호 특허는 혈액 점도를 측정하기 위해 하나의 지선내 유동을 측정하기 위한 유량 측정 장치와 결합하는 유동 루프(loop)의 2개의 평행한 지선의 사용을 포함하는 유체, 특히 혈액의 점도를 측정하기 위한 다른 장치를 기술한다. 상기 크론(Kron)의 '127호 특허는 광범위한 전단률에 걸쳐서 혈액 샘플의 혈액 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 상기 메릴(Merrill)의 '577호 특허는 다공성 베드(bed) 및 기둥내 혈액 유량을 측정하기 위한 수단을 포함하는 챔버와 유체를 소통시키는 중공 기둥을 사용하여 혈액 샘플의 혈액 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 상기 호리(Hori)의 '678호 특허는 혈액 유동내에 온도 센서를 배치하고 점도 변화를 발생시키도록 혈액을 자극함으로써 혈액내 점도 변화 측정을 위한 방법을 기술한다. 상기 에스반(Esvan)의 '415호 특허는, 회전되는, 혈액 샘플을 수용하는, 구동 요소와 피동 요소의 상대적인 미끄러짐을 기초로 하여 혈액 샘플의 점도 변화를 탐지하는 장치를 기술한다. 상기 타니구찌(Taniguchi)의 '529호 특허는 시간 경과 및 혈액의 유량의 변화와 함께 내부 튜브압의 변화를 측정하도록 압력 센서를 사용하면서 가는 튜브를 통해 서로 연결되는 한쌍의 수직 배치된 튜브를 사용하여, 액체, 예를 들어, 혈액 샘플의 점도를 측정하기 위한 방법 및 장치를 기술한다. 상기 베딩햄(Bedingham)의 '328호 특허는 생체내 특정 혈액 변수를 측정하기 위한 복수의 센서들(예를 들어, O2 센서, CO2 센서 등)을 가지는 카테터(catheter) 및 탐침을 사용하는 혈관내 혈액 변수 탐지 시스템을 기술한다. 상기 슈레인(Schlain)의 '398호 특허는 혈액 변수 센서상의 바람직하지 않은 월 효과(wall effect)를 탐지하고 상기 월 효과를 감소시키거나 제거하도록 상기 센서들을 이동시키기 위한 용기내 방법 및 장치를 기술한다. 상기 데이비스(Davis)의 '440호 특허는 샘플 유체, 예를 들어, 혈액의 점도 변화에 반응하는 다양한 분석물을 처리하기 위한 장치를 기술한다.
유체용 점도 측정 방법 및 장치는 일반적으로 충분히 공지되어 있다. 예를 들어, 미국 특허: 제 1,810,992 호(Dallwitz-Wegner); 제 2,343,061 호(Irany); 제 2,696,734 호(Brunstrum 외); 제 2,700,891 호(Shafer); 제 2,934,944 호(Eolkin); 제 3,071,961 호(Heigl 외); 제 3,116,630 호(Piros); 제 3,137,161 호(Lewis 외); 제 3,138,950 호(Welty 외); 제 3,277,694 호(Cannon 외); 제 3,286,511 호(Harkness); 제 3,435,665 호(Tzentis); 제 3,520,179 호(Reed); 제 3,604,247 호(Gramain 외); 제 3,666,999 호(Moreland, Jr. 외); 제 3,680,362 호(Geerdes 외); 제 3,699,804 호(Gassmann 외); 제 3,713,328 호(Aritomi); 제 3,782,173 호(Van Vessem 외); 제 3,864,962 호(Stark 외); 제 3,908,441 호(Virloget); 제 3,952,577 호(Hayes 외); 제 3,990,295 호(Renovanz 외); 제 4,149,405 호(Ringrose); 제 4,302,965 호(Johnson 외); 제 4,426,878 호(Price 외); 제 4,432,761 호(Dawe); 제 4,616,503 호(Plungis 외); 제 4,637,250 호(Irvine, Jr. 외); 제 4,680,957 호(Dodd); 제 4,680,958 호(Ruelle 외); 제 4,750,351 호(Ball); 제 4,856,322 호(Langrick 외); 제 4,899,575 호(Chu 외); 제 5,142,899 호(Park 외); 제 5,222,497 호(Ono); 제 5,224,375 호(You 외); 제 5,257,529 호(Taniguchi 외); 제 5,327,778 호(Park); 및 제 5,365,776 호(Lehmann 외)를 참조할 것.
하기의 미국 특허들은 점도 또는 유동 측정 장치, 또는 광학 모니터링을 이용하는 액체 높이 탐지 장치를 기술한다: 미국 특허 제 3,908,441 호(Virloget); 제 5,099,698 호(Kath 외); 제 5,333,497 호(Br nd Dag A. 외). 상기 버로겟(Virloget)의 '441호 특허는 광검파를 이용하여 투명 튜브내 액체 높이를 탐지하는 점도계에 사용하기 위한 장치를 기술한다. 상기 케이쓰(Kath)의 '698호 특허는 로터미터 유동 게이지(rotameter flow gauge)를 광학적으로 스캐닝하고 그 안의 부유물의 위치를 측정하기 위한 장치를 기술한다. 상기 비알 엔디 대그 에이.(Br nd Dag A.)의 '497호 특허는 전하 결합 소자(CCD) 센서에 의한 2개의 수직관의 액체 유속의 연속 측정을 위한 방법 및 장치를 기술한다.
미국 특허 제 5,421,328 호(Bedingham)는 혈관내 혈액 변수 탐지 시스템을 기술한다.
법정 발명 등록, H93(Matta 외)은 시험중에 유체 낙하를 모니터링하도록 무비 또는 비디오 카메라를 사용하여 시험 유체의 신장 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 기술한다.
하기의 출판물들은 적혈구 변형능 및/또는 상기 사항을 측정하기 위해 사용되는 장치를 논한다: Measurement of Human Red Blood Cell Deformability Using a Single Micropore on a Thin Si3N4 Film, Ogura 외 공저, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 38, No. 8, 1991. 8.; the Pall BPF4 High Efficiency Leukocyte Removal Blood Processing Filter System, Pall Biomedical Products Corporation, 1993.
"헤비멧 40(Hevimet 40)"으로 호칭되는 장치가 최근에 www.hevimet.freeserve.co.uk에 게시되었다. 상기 헤비멧 40 장치는 모세관을 통 해 중력에 기인하여 내려가는 혈액 샘플의 메니스커스(meniscus)를 탐지하는 전체 혈액 및 플라즈마 점도계인 것으로 설명된다. 상기 헤비멧 40 장치는 일반적으로 소정의 전체 혈액 또는 혈액 플라즈마 점도 측정에 대해 적합할 수 있으나, 몇가지 중대한 결점을 나타낸다. 예를 들어, 다른 것들 사이에서, 상기 헤비멧 40 장치는 항응고제의 사용을 요구한다. 더우기, 이 장치는 혈액 샘플 순환상의 특성이 3시간 동안 환자의 순환하는 혈액에 대한 것과 동일하다는 가정을 따른다. 상기 가정은 완전히 타당하지 않을 수 있다.
선행 기술의 존재에도 불구하고, 생체내 그리고 전단력의 범위에 걸쳐서 생체 혈액의 점도를 획득하고 짧은 시간내에 상기 데이터의 제공을 위한 장치 및 방법에 대한 필요성이 잔존한다.
따라서, 상기 필요성을 충족시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 일반적인 목적이다.
또한, 전단률의 범위에 걸쳐서, 특히 저전단률에서, 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 점도 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 압력, 유동 및 체적을 직접 측정할 필요없이 생체의 순환 혈액의 점도를 측정(예를 들어, 생체내 혈액 점도 측정)하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
짧은 시간내에 생체의 순환 혈액의 점도를 표시하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.
최소한의 침투성과 함께 생체의 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
또한, 항응고제, 또는 다른 화학물질 또는 생물학적 작용 물질의 사용을 요구하지 않는 생체 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.
대기 또는 산소에 혈액이 노출될 필요가 없는 생체 혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
전달 수단이 환자에게 연결되는, 예를 들어, 환자에게 삽입되는 경우에 전달 수단(예를 들어, 바늘)으로 혈액의 전환과 동시에 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
무균 환경, 사용 및 반복 시험의 용이함을 유지하기 위해 소모적인 부분을 포함하는 생체의 순환 혈액 점도를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
혈액의 딕소트로픽점(thixotropic point)을 측정하기 위한 혈액 점도 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
순환 혈액의 항복 응력을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.
생체 순환 혈액의 혈액 점도를 변화시키는 조제약 등의 유효성을 평가하기 위해 순환 혈액 점도를 탐지하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
정맥압의 효과를 무효시키면서 환자의 순환 혈액의 점도를 탐지하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
발명의 요약
본 발명의 일면에 따르면, 감소하는 압력차를 이용하여 복수의 전단률에서 유체 유동을 탐지하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 다음을 포함한다: 수평 기준 위치상으로 상승되는 유체원; 제 1 단부가 상기 유체원과 유체를 소통시키는 제 1 단부와 제 2 단부를 가지는 유동 레지스터(flow resistor); 상기 유동 레지스터의 제 2 단부에 연결되는 일단부 및 대기압에 노출되는 타단을 가지는 수직관 튜브. 상기 수직관 튜브는 수평 기준 위치에 대하여 0도 이상의 각도로 위치되고; 센서는 상기 유체가 상기 유체원으로부터, 상기 유동 레지스터를 통과하고 상기 수직관 튜브로 유동함에 따라 복수의 전단률에서 상기 수직관 튜브를 통해, 감소하는 압력차에 의해 발생되는, 상기 유체의 유동을 탐지하기 위해 위치된다.
본 발명의 다른면에 따르면, 감소하는 압력차를 이용하여 복수의 전단률에 걸쳐서 비뉴튼 유체의 점도를 측정하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 다음을 포함한다: 수평 기준 위치상으로 상승되는 비뉴튼 유체원; 제 1 단부가 상기 비뉴튼 유체원에 연결되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 모세관 튜브; 상기 모세관 튜브의 제 1 단부에 연결되는 일단부 및 대기압에 노출되는 타단을 가지고 상기 수직관 튜브가 수평 기준 위치에 관하여 0도 이상의 각도로 위치되는 수직관 튜브; 상기 비뉴튼 유체가 상기 비뉴튼 유체원으로부터, 상기 모세관 튜브를 통과하고 상기 수직관 튜브로 유동함에 따라 복수의 전단률에서 상기 수직관 튜브를 통해, 감 소하는 압력차에 의해 발생되는, 상기 비뉴튼 유체의 유동을 탐지하기 위한; 그리고 센서는 일정 시간동안 상기 비뉴튼 유체의 유동에 관한 데이터를 생성하는 센서; 및 일정 시간동안 상기 비뉴튼 유체의 유동에 관련되는 데이터를 기초로 상기 비뉴튼 유체의 점도를 계산하기 위한, 상기 센서에 연결되는, 컴퓨터.
본 발명의 다른면에 따르면, 생체내 순환 혈액의 (예를 들어, 실시간으로) 점도 측정을 달성하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 다음을 포함한다: 생체의 혈관계에 연결되도록 배치되는 루멘(lumen); 생체로부터 순환 혈액의 수용을 위해 상기 루멘에 연결되는 개별적인 제 1 단부를 가지고, 한쌍의 튜브 중 하나는 소정의 공지된 변수를 가지는 모세관 튜브를 포함하는 한쌍의 튜브; 생체 혈관계로부터 한쌍의 튜브로 순환 혈액의 유동을 제어하기 위한 밸브; 및 한쌍의 튜브 각각의 혈액은 그것에 관한 개별 초기 위치를 가정하는 경우에 한쌍의 튜브로 혈액 유동을 허용하도록 상기 밸브를 제어하기 위한, 상기 밸브에 연결되는, 분석기. 상기 분석기는 또한 상기 생체 혈관계로부터 한쌍의 튜브를 격리시키도록 상기 밸브를 작동시키고 한쌍의 튜브를 서로 연결시켜서 한쌍의 튜브내 혈액 위치를 변화시키기 위해 배치된다. 상기 분석기는 또한 상기 튜브 중 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하고 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하며 그 위치의 점도를 계산하기 위해 배치된다.
본 발명의 다른면을 따르면, 생체의 순환 혈액의 (예를 들어, 실시간의) 점도를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (a) 순환 혈액의 입력 유동을 형성하도록 생체의 순환 혈액에 접근하는 단계; (b) 입력 유동로의 개별적인 부분이고 제 1 또는 제 2 유동로 중 하나는 소정의 공지된 변수를 가지는 통로부를 포함하는 제 1 유동로 및 제 2 유동로로 순환 혈액의 입력 유동을 분할하는 단계; (c) 상기 입력 유동으로부터 상기 제 1 및 제 2 유동로를 격리시키고 상기 제 1 및 제 2 유동로를 서로 연결시켜서 상기 유동로 각각의 혈액 위치를 변화시키는 단계; (d) 일정 시간중에 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계; (e) 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 단계; 및 (f) 상기 혈액 위치 변화 및 상기 통로부의 선택 공지된 변수를 기초로 순환 혈액의 점도를 계산하는 단계.
본 발명의 또 다른 면을 따르면, 생체내 순환 혈액의 (예를 들어 실시간으로) 점도 측정을 달성하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 다음을 포함한다: 생체의 혈관계에 연결되도록 배치된 루멘; 제 1 단부가 소정의 공지된 변수를 가지는 모세관 튜브를 경유하여 서로 연결되는 개별적인 제 1 단부와 제 2 단부를 가지는 한쌍의 튜브; 밸브가 한쌍의 튜브 중 하나의 제 2 단부에 연결되고 상기 루멘에 연결되는 생체 혈관계로부터 한쌍의 튜브로 순환 혈액의 유동을 제어하기 위한 밸브; 및 한쌍의 튜브 각각의 혈액이 그것에 관한 개별 초기 위치를 가정하는 경우에 한쌍의 튜브로 혈액 유동을 허용하도록 상기 밸브를 제어하기 위한, 상기 밸브에 연결되는, 분석기. 상기 분석기는 또한 생체 혈관계로부터 한쌍의 튜브를 격리시켜서 한쌍의 튜브내 혈액의 위치가 변화하도록 상기 밸브를 작동시키기 위해 배치된다. 상기 분석기는 또한 상기 튜브 중 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하고 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하며 그것을 기초로 상기 혈액의 점도를 계산하기 위해 배치된다.
본 발명의 또 다른 면을 따르면, 생체의 순환 혈액의 (예를 들어 실시간으로) 점도를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (a) 순환 혈액의 입력 유동을 형성하도록 생체의 순환 혈액으로 접근하는 단계; (b) 소정의 공지된 변수를 가지는 통로를 경유하여 서로 연결되는 한쌍의 튜브의 일단부로 상기 입력 유동을 유도함으로써 상기 입력 유동이 상기 제 1 및 제 2 튜브내에서 개별 기둥을 형성시키기 위해 상기 통로를 통과하고 한쌍의 튜브 중 제 2 튜브의 제 1 부분으로, 한쌍의 튜브 중 제 1 튜브를 통과시키는 단계; (c) 상기 입력 유동으로부터 개별적인 기둥을 격리시켜서 상기 기둥 각각의 혈액의 위치가 변화하는 단계; (d) 일정 시간중에 혈액의 개별 기둥의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계; (e) 혈액 기둥 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 단계; 및 (f) 상기 혈액 위치 변화, 상기 적어도 하나의 혈액 위치 및 상기 통로의 선택 공지된 변수를 기초로 순환 혈액의 점도를 계산하는 단계.
도 1은 2중 수직관/단일 모세관(DRSC) 점도계의 블럭도;
도 2는 개방된 도어를 가지는, 혈액 수용 수단 및 분석기/출력부를 위한 개별 하우징(housing)을 묘사한 상기 DRSC 점도계의 일실시예의 정면도;
도 2A는 단일 점 탐지기로 대체된 하나의 기둥 높이 탐지기를 가지는 도 2의 DRSC 점도계의 실시예의 정면도;
도 3은 도 2의 실시예의 측면도;
도 4는 점도 시험 작동 이전의 상기 DRSC 점도계의 기능도;
도 5는 점도 시험 작동중의 상기 DRSC 점도계의 기능도;
도 6은 점도 시험 작동중의 상기 DRSC 점도계의 수직관 튜브내 유체의 개별 기둥의 그래프 표시도;
도 7A - 7C는 점도 시험 작동 이전의, 그리고 그 중의 상기 DRSC 점도계의 밸브 장치의 작동도;
도 8은 다양한 유형의 센서를 사용하여 각각의 수직관 튜브내 유체 기둥의 운동을 탐지하는 상기 DRSC 점도계에 대한 블럭도;
도 9A - 9B는 상기 DRSC 점도계 작동의 흐름도;
도 10A는 전단률 범위에 대해 도시된 생존 환자의 순환 혈액 점도의 그래프 표시도;
도 10B는 전단률의 로그값에 대해 도시된 생존 환자의 순환 혈액 점도의 로그값의 그래프 표시도;
도 11은 혈액 수용 수단의 모세관 및 수직관 튜브 부분의 실시도;
도 12는 도 11의 선 12-12를 따라 도시된 부분 단면도;
도 13은 제 2 의 더 바람직한 2중 수직관/단일 모세관(DRSC) 점도계의 블럭도;
도 14는 개방된 도어를 가지는, 혈액 수용 수단 및 분석기/출력부를 위한 개별 하우징을 묘사한 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예의 정면도;
도 14A는 단일 점 탐지기로 대체된 하나의 기둥 높이 탐지기를 가지는 도 14 의 상기 DRSC 점도계의 실시예의 정면도;
도 15는 점도 시험 작동 이전의 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예의 기능도;
도 16은 점도 시험 작동중의 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예의 기능도;
도 17A - 17C는 점도 시험 작동 이전의, 그리고 그 중에 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예의 밸브 장치의 작동도;
도 18은 다양한 유형의 센서를 사용하여 상기 수직관 튜브 각각의 유체 기둥의 운동을 탐지하는 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예에 대한 블럭도;
도 19A - 19B는 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예의 작동의 흐름도;
도 20은 상기 DRSC 점도계의 제 2 실시예에 대한 혈액 수용 수단의 모세관 및 수직관 튜브 부분의 실시도; 및
도 21은 도 20의 선 21 - 21을 따라 도시된 부분 단면도.
본 발명의 다른 목적 및 많은 의도된 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 고려되고 하기의 상세한 설명을 참조로 상기 사항이 더 양호하게 이해되는 경우에 용이하게 인지될 것이다.
본 발명의 하나의 주요 기술 혁신은 감소하는 압력차를 이용하여 복수의 전단률로 유체의 유동을 탐지하는 것이다. 이것은 도 16에 보다 상세히 도시되어 있는데 수평기준위치(href) 위로 상승된 유체원(예를 들면, 순환하는 혈액 이송 수단(26)을 거치는 생체의 순환 혈액)이 도시되어 있다. 이 도면은 또한 유체원과 유체가 통하도록(예를 들면 수직관(R1)을 거쳐)된 일단 및 대기압에 노출된 수직관(R2)에 결합된 타단을 갖는 유동 레지스터(예를 들면, 모세관(52))를 도시하고 있다. 후에 상세히 언급되는 바와 같이 밸브 장치(46)가 개방되었을때 유체는 초기에 고속으로, 이후 감소하는 압력차로 인하여 서서히, 즉, 전단률의 범위 이상으로 유동 레지스터를 거쳐 수직관 위로 유체원으로부터 유동한다. 센서(예를 들면, 기둥 높이 탐지기(56))는 복수의 전단률을 통하여 유체의 유동을 탐지한다. 높이 대 시간의 데이터가 유동 레지스터의 변수들과 함께 컴퓨터(예를 들면, 프로세서)에 제공되었을때 복수의 전단률에 따른 유체의 점도들이 측정될 수 있다. 이것은 비뉴튼 유체(non-Newtonian fluids)의 점도를 측정하는데 있어서 중요하다. 본 특허 출원은 예시적인 비뉴튼 유체 : 생체의 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 이러한 구조의 몇가지 적용을 기술한다.
상기한 바와 같이 본 출원은 본 발명의 출원인에게 양도되었으며 전체 기술이 여기에 참고로 도입되는, 1997년 8월 28일에 출원된 "점도 측정 장치 및 그 사용법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/919,906 호(현재 미국 특허 제 6,019,735 호)의 일부 계속 출원이다. 생체의, 전혈을 포함하는, 순환 혈액의 점도를 측정하기 위해서는 일반적으로 미국 특허 출원 제 08/919,906 호(현재 미국 특허 제 6,019,735 호에 기술된 장치 및 방법이 바람직하다. 낮은 전단률로 정맥압 영향을 없애기 위하여 생체를 커핑(cuffing)하거나 다른 적당한 수단이 상기 장치 및 방법과 함께 사용될 수 있다.
생체의, 전혈을 포함하는 순환 혈액의 점도를 측정하기 위해 저 전단률로의 압력을 없애기 위한 또다른 장치 및 방법이 도 1에 참조번호 20으로 도시되어 있 다. 2중 수직관/단일 모세관(DRSC) 점도계(20)는 기본적으로 혈액 수용 수단(22) 및 분석기/출력부(24)를 포함한다. 환자는 주사바늘, IV 주사바늘, 유치 카테터 등과 같은 순환 혈액 이송 수단(26) 또는 환자로부터 DRSC 점도계(20)로 순환 혈액을 운반할 수 있는 다른 대응 구조물을 통하여 DRSC 점도계(20)에 연결된다. 후에 상세히 언급되는 바와 같이, 분석기/출력부(24)는 점도 정보뿐만 아니라 다른 정보를 작업자에게 제시하기 위한 디스플레이(28)를 제공한다. 분석기/출력부(24)는 또한 데이터로거(32), 기타 컴퓨터(34), 프린터(36), 플로터(38), 원격 컴퓨터/저장기(40), 인터넷(42) 또는 기타 온라인 서비스(44)와 같은 다른 적절한 출력 수단(30)에게 정보를 제공한다.
혈액 수용 수단(22)은 일측상에서 제 1 수직관(R1)에 그리고 타측상에서 모세관(52)을 거쳐 제 2 수직관(R2)에 연결된 밸브 장치(46)를 포함한다. 모세관(52)은 일정한 작은 내경, 예를 들면 60mm 길이, 0.8mm 내경으로 이루어진다. 순환 혈액 이송 수단(26)(이하, "CBCM(26)"이라함)은 혈액 수용 수단(22)에 결합되고, 밸브 장치(46)는 후에 상세히 언급되는 바와 같이 혈액 수용 수단(22)으로의 혈액 흐름을 조절한다. 각 수직관(R1, R2)은 동일 치수(예를 들면, 12인치 길이, 2mm 내경)를 갖는 것이 바람직하다. 혈액 수용 수단(22)은 교체 가능하거나 교체 가능하지 않다. 후에 상세히 언급되는 바와 같이 혈액 수용 수단(22)이 교체 가능할 경우 부품들(밸브 장치(46), 수직관(R1, R2) 및 모세관(52))은 빠르고 쉽게 삽입되어 점도 시험 작동중에 사용되고 교체를 위해 빠르고 쉽게 제거될 수 있는 혈액 수용 수단에 해체 가능하게 고정된다: 이후, 교체 가능한 혈액 수용 수단(22) 은 다음 점도 시험 작동을 위한 준비시에 삽입된다. 한편, 혈액 수용 수단(22)이 교체 가능하지 않은 경우 부품들(밸브 장치(46), 수직관(R1, R2) 및 모세관(52))은 다음 점도 시험 작동을 위한 준비시에 완전히 세척 및 세정된다.
모세관(52)은 반드시 신장된 관일 필요는 없지만 코일화된 모세관과 같이 다양한 형상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
분석기/출력부(24)는 기본적으로 제 1 기둥 높이 탐지기(54), 제 2 기둥 높이 탐지기(56), 프로세서(58), 디스플레이(28), 바 코드 판독기(78), 환경 제어 유닛(80) 및 제 1 배터리(B1)와 백업 배터리(B2)를 포함한다. 제 1 기둥 높이 탐지기(54)는 제 1 수직관(R1)에 있는 혈액의 높이를 모니터링하고 제 2 기둥 높이 탐지기(56)는 제 2 수직관(R2)에 있는 혈액의 높이를 모니터링한다. 프로세서(58)(예를 들면, "386" 마이크로프로세서 이상 또는 그에 상응하는 것)는 후에 상세히 언급되는 바와 같이 탐지기(54, 56)로부터의 데이터를 분석하고, 그것으로부터 혈액 점도를 계산하도록 배치된다. 또한, 프로세서(58)는 또한 점도 정보 및 다른 정보를 작업자뿐만 아니라 다른 출력 수단(30)에게도 제공하기 위한 디스플레이(28)를 제어한다. 프로세서(58)는 후에 언급되는 바와 같이 탐지기(54, 56)로 부터의 데이터에 근거하여 밸브 장치(46)를 제어한다. 배터리(B1)는 분석기/출력부(24)에게 필수적인 모든 동력을 제공하고 배터리(B2)는 백업 동력 공급기로서 제공된다. 바 코드 판독기(78) 및 환경 제어 유닛(80)은 후에 기술된다.
도 2와 도 3에 보다 상세히 도시된 바와 같이, DRSC 점도계(20)의 바람직한 실시예는 각각 공통 프레임, 예를 들면 통상적인 정맥(Ⅳ)폴(pole)에 해제 가능하 게 고정될 수 있는 각 하우징(60,62)에 수납될 수 있는 혈액 수용 수단(22) 및 분석기/출력부(24)를 포함한다. 이러한 구도에서, 분석기/출력부(24)는 작업자 작동 및 디스플레이(28) 보는 것을 용이하게 하기 위하여 경사진 배향(도 3 참조)로 위치될 수 있다. 그러나, 각각의 하우징 구성은 예시적인 것이며 다른 것들도 본 발명의 범위를 제한하지 않고 도입될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
디스플레이(28)는 텍스트 및 그래픽 모두의 가시화를 허용하는 ELD(electroluminescent display) 또는 LCD(액정 디스플레이)와 같은 어떤 적절한 통상의 장치일 수 있다. 이 디스플레이(28)의 해상도는 800 × 600 VGA 이상이 바람직하다. 또한, 바람직한 실시예는 다른 것들 중:
그래픽 디스플레이(61) 명령 및/또는 데이터, 디스플레이(65)(이 또한 "RUN TEST"로서 도시된 명령 라인 디스플레이; 예를 들면 "TESTING", "TEST IN PROGRESS" 등을 포함한다)
알파뉴메릭 키패드(68, alphanumeric keypad)
긴급 정지 버튼(70)
배터리 상태 표시기(72A, 72B) 및 기능 버튼(74)
소정의 동등한 디스플레이 장치도 본 발명의 가장 넓은 범위내에 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 소정 수의 작업자도 접속하고 버튼은 디스플레이(28)를 통하여 사용 가능하다. 따라서, 본 발명(20)은 도 2에 도시된 실시예로 제한되지 않는다. 또한, 디스플레이(28)는 Microsoft?WINDOWS와 같은 소정의 통상적인 객체-지향적 운영 시스템에서 이용가능한 바와 같이 어떤 특정 그래픽 또는 텍스트 스크린을 최소화 또는 최대화 또는 오버레이(overlay)하도록 작동될 수 있다.
하부 하우징(60)은 혈액 수용 수단(22) 및 2개의 기둥 높이 탐지기(54, 56)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 기둥 높이 탐지기(54, 56) 각각은 각 수직관(R1, R2)의 반대쪽상에 위치된 CCD(전하 결합 소자)(66) 및 LED(발광 다이오드) 배열(64)을 포함한다. 기둥 높이 탐지기(54, 56)가 작동될 때 각 LED 열(64)은 각 수직관(R1 또는 R2)을 조명하고 기둥에 액체가 있는지에 따라 CCD(66)에 있는 다양한 픽셀들이 LED 배열(64)로부터의 광을 탐지(기둥에 유체가 없어서 광이 수직관을 통하여 통과한다)하거나 탐지하지 않는다(유체가 존재하여 LED 배열(64)로부터의 광 통과를 차단한다). 각 CCD(66)의 픽셀 데이터는 프로세서(58)에 의한 사용을 위해 통상적인 와이어 하네스(harnesses)(도시되지 않음)를 통하여 분석기/출력부(24)로 통과한다. 또한, LED 배열(64) 및 CCDS(66)를 위한 동력은 배터리가 분석기/출력 하우징(62)에 내장될 경우 배터리(B1/B2)로부터 이들 와이어 하네스를 거쳐 제공된다.
혈액 수용 수단(22)은 교체 가능할 경우에 시험 작동이 완료되고 또는 새로운 환자가 시험될 때 모든 루멘(예를 들면, 관(50), 모세관(52), 수직관(R1, R2) 및 밸브 장치(46))이 쉽고 빠르게 제거되고, 교체되며 새로운 세트가 삽입되도록 하우징(60)에 해제 가능하게 고정된다. 예를 들면, 브라켓(47, 22)이 수직관(R1, R2)의 상부 및 수직관(R1, R2)의 하부를 고정하는데 사용될 수 있다; 밸브 장치(46)는 하우징(60)의 하부벽에 있는 개구(도시되지 않음)에 꼭 맞게 장착되는 포트(49)를 포함한다. 기둥 높이 탐지기(54/56)는 하우징(60)으로부터 제거되지 않는 것이 바람직하다. 도어(76)(하우징(60)에 수직 또는 수평으로 힌지 결합될 수 있음)는 시험 작동중에 어두운 환경을 만들도록 제공된다. 또한, 도어(76)는 상기한 바 코드 판독기(78)를 지지한다. 이 바 코드 판독기(78)는 수직관들 중 하나(예를 들면, R2)에 제공된 바 코드(도시되지 않음)를 자동으로 판독한다. 바 코드는 모세관(52)의 특성(예를 들면, 길이 및 직경) 및 수직관(R1 및 R2)의 특성에 관한 모든 소정 데이터를 포함한다. 이 정보는 후에 상세히 언급되는 바와 같이 점도를 측정하는데 사용되는 프로세서(58)로 전송된다. 바 코드 판독기(78)는 이 정보를 상기한 와이어 하네스를 거쳐 프로세서(58)로 전송시킨다. 바 코드 판독기(78)의 위치(도어(76) 상부)는 단지 예시적인 것이고 유닛내의 다른 위치도 본 발명의 범위에 의해 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
브라켓(47)은 기둥 높이 탐지를 어떤 방식으로든지 방해하지 않는데 이는 점도 시험 작동중에 모니터링되는 각각의 상응하는 수직관(R1, R2)에서의 혈액 유동이 상부 및 하부 브라켓(47) 쌍들 사이이기 때문이다.
또한, 도어(76)는 시험을 위한 준비시에 닫혀질 때, 모세관 튜브(52)는 환자와 동일한 온도 및 환경에서 시험 작동을 통해 가열되어(또는 냉각되어) 유지된다. 작동에 앞서, 환자의 체온이 취해지고 작업자는 이 온도를 입력한다(터치 스크린 디스플레이(28)). 환경 제어 유닛(80)은 이 온도를 달성하고 유지하기 위해 작동된다. 본 발명의 가장 넓은 범위로 작동중에 환자의 체온에서 순수 혈액 수용 수단(22)을 달성하고 유지하는 환경 제어 유닛(80)을 포함하고 있음을 인지해야 된 다. 바 코드 판독기(78) 및 온도 제어 유닛(80)의 전력은 상기 기술된 와이어 하네스를 통해 분석기/출력부(24)로 제공된다. 혈액 수용 수단(22)의 한 가지 예시적인 실행은 도 11~12에서 나타난다. 특히, 수직관 튜브 R1 및 R2(예, 주입-몰딩된 부분)는 밸브 장치(46)(예, 단일 3-웨이 정지 코크 밸브)의 각각의 포트로 주입되는 통합 엘보우(elbow) 50A 및 50B를 갖는다. 수직관 R2의 엘보우 부분 50B를 그것의 상응하는 밸브 장치 포트로 주입하기 전에, 내부 모세관(52)을 갖는 모세관 삽입부(53)는 수직관 튜브 R2에 위치한다. 도 12에서 가장 명확하게 나타난 바와 같이, 모세관 삽입부(53)는 순환하는 혈액이 밸브 장치로부터 엘보우 50B를 통해 수직관 튜브 R2를 지난다.
배터리(B1/B2)는 12VDC, 4 앰프-시간 배터리 또는 어떤 동등한 전력 공급원(예, 리튬 이온 배터리와 같은 통상적인 랩-탑 컴퓨터에서 사용되는 배터리)을 포함할 수 있다. 디스플레이(28)는 DRSC 점도계(20)에서 각각의 배터리를 위해 상태 표시기(72A/72B)를 제공한다. 특히, DRSC 점도계(20)가 배터리 B1과 상관없이 작동할 때, 두 개의 배터리 표시기(72A/72B)는 디스플레이(28)상에 나타난다. 그러나, 일단 배터리 B1이 고갈되면, 배터리 B1 표시기 72A는 사라지고 배터리 B2 표시기(72B)는 DRSC 점도계(20)가 백-업 배터리 B2 및 배터리 B1의 재충전과 상관없이 작동한다.
선택적으로, 도 2의 실시예는 단일 포인트 탐지기(954)가 다른 기둥의 높이로부터 데이터 포인트를 수득하도록 사용되는 반면 하나의 기둥 높이 탐지기(56)가 하나의 기둥의 높이를 모니터링하도록 사용되도록 선택될 수 있다. 상세하게, 도 2A에서 나타난 바와 같이, 기둥 높이 탐지기 중 하나(54)는 단일 포인트 탐지기(954)와 대체된다. 변형은 기둥의 혈액 높이(h1(t) 및 h2(t)) 대 시간 데이터(도 6 참조)의 대칭성에 기초한다. 두개의 기둥(82/84) 중 하나(도 4 참조)가 모니터링되는 만큼, 다른 혈액 기둥에 있어서 높이 대 시간 데이터는 기둥으로부터 단일 높이 지점을 사용하여 생성될 수 있다. 바람직한 방법/수단은 수직관 튜브 R2에서 발생하는 혈액 상승 기둥(84)을 모니터링하고 수직관 튜브 R1에서 혈액 기둥(82)의 초기 점도 시험 작동 높이(즉, 나중에 상세하게 논의되는 h1i)을 탐지하는 것이다. 따라서, 다른 유동하는 혈액 기둥(도 2A)으로부터 일지점을 탐지하는 동안 본 발명의 넓은 범위에서 (1)유동하는 혈액 기둥들(도 2)을 모니터링하거나, (2)그 중 하나를 모니터링하는 것이다.
상세하게, 단일 지점 탐지기(954)는 LED(964) 및 광검파기(966)를 포함할 수 있는데, 혈액 기둥의 특정 높이, 예컨데, h1i을 탐지한다(제한되지 않음).
DRSC 점도계(20)를 사용하여 점도 측정 개념은 환자의 순환하는 혈액으로부터 두 개의 반대로 움직이는 혈액 기둥의 변화를 모니터링하는 것으로, 혈액 기둥이 유동해야 하는 모세관을 통해 그것의 직경이 주어진다. DRSC 점도계(20)는 각각의 수직관 튜브 R1 및 R2(도 4)에서 혈액 기둥(82 및 84) 사이에 최적 분리 거리를 먼저 성립하도록 밸브 장치(46)를 작동시켜서 이것을 달성한다. 일단 성립되면, 그것의 밸브 장치(46)를 통해 DRSC 점도계(20)는 두 개의 혈액 기둥(82/84)을 함께 연결하고 그들이 두 개의 혈액 기둥(82/84)(도 5)의 움직임을 모니터링하는 동안 평형에 도달하게 한다.
상세하게, 도 4에서 나타난 바와 같이, 환자로부터 지속적인 혈액 유동은 CBCM(26)으로부터 밸브 장치(46)를 통해 2개의 수직관 튜브 R1 및 R2로 유동하게 한다. 이러한 유동 중에, 기둥 높이 탐지기(54/56)는 각각의 기둥의 혈액 높이를 모니터링한다. 최적 분리 거리가 달성될 때, 즉, 수직관 튜브 R1에서 혈액 기둥이 h1J에 도달하고 수직관 튜브 R2의 혈액 기둥이 h2J에 도달할 때, 밸브 장치(46)는 CBCM(26)으로부터 혈액의 유동을 정지시키고 동시에 혈액 기둥을 함께(도 5) 연결시킨다. 결국, 수직관 R1의 혈액 기둥 및 수직관 R2의 혈액 기둥은 최종 평형 밸브, h∞(후에 논의되는데, 실질적으로 "△h"로 알려진 차감이다)로 배합한다. 이것은 또한 h1(t) 및 h2(t)로 알려진 혈액의 반대로 움직이는 기둥의 탐지(도 5)로, 나중에 논의되지만 혈액 점도에서 중요하다. h1(t) 및 h2(t)의 그래픽 표현이 도 6에 나타난다.
모세관 튜브(52)의 면적뿐만 아니라 최적 분리 거리, h1i-h2i도 점도 시험 실행의 마지막에 혈액 기둥의 진동을 피한다는 것이 인지되어야 한다. 다시 말해, 이러한 2개의 요소는 도 6에 도시되듯이 점도 시험 작동의 말단에 각각의 플롯(plot) h1(t) 및 h2(t)의 고정된 형상을 제공한다.
도 7A-7C는 밸브 장치(46)가 혈액 기둥(도 4)을 예비 시험 작동시키고, 혈액 기둥 시험 작동을 하는 방법에 관한 전형적인 순서를 묘사한다. 밸브 장치(46)는 하나의 3-웨이 정지 콕 밸브를 포함한다. 밸브는 적절한 방향으로 밸브를 작동시키기 위한 프로세서(58)에 의해 진동되는 솔레노이드(예를 들어, 밸브 구동기(86)에 의해 지시되는 500mA 솔레노이드 또는 스텝 모터 등)를 포함한다. 특히, 프로세서(58)는 양(positive) 또는 음(negative)의 펄스를 솔레노이드에 가함으로써 밸브의 회전을 명령한다. 예를 들어, 초기에 DRSC 점도계(20)로 환자의 순환하는 혈액 유동을 수용하기 위해, 밸브 구동기(86)는 순환하는 혈액이 배관(13 및 14)(도 7A)을 통해 수직관 튜브(R1 및 R2)에 유입되도록 허용하는 밸브를 형성한다. 기둥 높이 탐지기(54/56)는 상기 시간중에 각각의 혈액(82 및 84)을 모니터링한다. 혈액 시험전의 기둥 높이(h1i)는 첫번째로 도달해야 하고, 프로세서(58)는 수직관 튜브 R1(도 7B)으로의 유동을 차단하도록 양의 펄스를 밸브 구동기(86)에 명령한다; 이와는 달리, 수직관 튜브 R1(도시되지 않음)으로 순환하는 혈액 유동을 연속적으로 허용하는 중에, 수직관 튜브 R2로의 유동을 차단하도록 음의 펄스를 밸브 구동기(86)에 명령한다. 결국, 환자의 순환하는 혈액 유동으로부터 그것들을 격리시키는 도중에, 두 수직관 튜브(R1 및 R2)를 연결시키기 위해, 프로세서(58)는 도 7C에 도시된 위치로 밸브 구동기(86)에 명령한다.
단일점 탐지기(954)에 관하여는(도 2A), 밸브 장치(46)의 개구를 갖춘 기구(20)의 작동중에, 광검파기(966)가 계속해서 LED(964)로부터 빛을 탐지하는 동안 혈액은 수직관 튜브 R1으로 상승한다. 혈액 기둥(82)의 상단이 LED(964)로부터 빛을 차단하기만 하면, 광검파기(966)는 수직관 튜브 R1으로 더이상의 혈액의 유동 을 중단시키도록, 밸브 장치(46)를 작동시키는 프로세서(58)에 알린다. h1i로 정의된 상기 혈액 기둥의 높이는 점도 시험 실행에 대해, 수직관 튜브 R1에서 혈액 기둥의 초기 개시 지점을 형성한다. 즉, 수직관 튜브 R1에서 혈액 기둥은 점도 시험이 시작될 때, 상기 h1i의 높이에서 아래로 낙하한다. 광검파기(966)의 위치는 기준 높이상으로 설정된 위치(도 2), h1i에 있으므로, 광검파기(966)는 초기 위치, h1i가 수직관 튜브 R1에 있는 혈액 기둥에 의해 도달되어진다는 것을 증명한다.
이와는 달리, 처음에 언급했듯이 기둥 높이 탐지기는 제 1 수직관 튜브 R1에 있는 감소하는 혈액 기둥을 탐지하기 위해 사용될 수 있고, 일지점 탐지기(954)는 수직관 튜브 R2에서 상승하는 혈액 기둥의 초기 점도 시험 실행 위치, h2i를 탐지하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 하나의 수직관 튜브에 있는 혈액 기둥 높이 변화를 모니터링하기 위한 하나의 기둥 높이 탐지기의 사용 및 다른 수직관 튜브에서 혈액 기둥의 일지점을 탐지하기 위한 일지점 탐지기의 사용을 다루는 것은 발명의 가장 넓은 범위내에 있다. 소정의 혈액 기둥의 일지점이 일지점 탐지기(954)에 의해 탐지될 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 바람직한 지점은 점도 시험 실행에 대한 초기 기둥의 높이 즉, h1i 또는 h2i이다. 그러나, 기둥에 있는 소정의 다른 지점은 상응하는 높이 대 시간 데이터/곡선을 발생시키기 위해 탐지될 수 있다.
도 8에 도시되듯이, 수직관 튜브(R1 및 R2)내에서 (또는 다른 기둥으로부터 일지점을 탐지하는 동안 단 하나의 기둥의 유동을 탐지하는) 혈액 기둥(82/84)의 유동을 탐지하기 위한 소정의 수단 및/또는 방법을 포함하는 것은 본 발명의 가장 넓은 범위 안에 있고, LED 배열(64)/CCD(66) 배열에 국한되지 않을 뿐만 아니라, 기둥 높이 탐지기(54/56) 또는 일지점 탐지기에도 국한되지 않는다. 사실상, 하기 유형의 물리적 탐지기(도 8에서 센서 1 및 센서 2라고 표시됨)는 본 발명에서 다룬다:
d(중량)/dt : 센서로서 각각의 유체 기둥에 대한 중량 탐지 수단을 사용할 때, 시간에 대한 각각의 유체 기둥의 중량 변화; 예를 들어, w1(t)-w2(t);
d(압력)/dt : 각각의 유체 기둥의 상부에 위치한 압력 변환기를 사용할 때, 시간에 대한 각각의 유체 기둥의 압력 변화; 예를 들어, p1(t)-p2(t);
경과 시간 : 음향 신호가 각각의 유체 기둥상에 위치한 센서(예를 들어, 초음파)로부터 방사되고 반사되어 센서로 복귀하는데 걸리는 시간의 길이; 예를 들어, 경과 시간1(t) - 경과 시간2(t);
d(체적)/dt : 시간에 대한 각각의 유체 기둥의 체적 변화; 예를 들어, V1(t) - V2(t);
d(위치)/dt : 디지털 비디오 카메라를 사용할 때, 각각의 기둥 높이의 위치 변화; 예를 들어, Pos1(t)-Pos2(t); 및
d(질량)/dt : 각각의 유체 기둥에 대하여, 시간에 대한 질량 변화; 예를 들어, m1(t) - m2(t);
도 9A-9B는 환자의 순환하는 혈액 유동의 점도를 결정하기 위한 DRSC 점도계(20)의 상세한 작동의 순서도를 포함한다. 시운전의 전체 시간은 CCDs(66)에 관하여 대략 3분이다. CCDs(66)의 픽셀 값들이 더 이상 변하지 않을 때, DRSC(20)는 Δh에 도달되고 시운전이 종결됨을 결정한다.
초기의 설명에서처럼, DRSC 점도계(20)를 사용하는 점도 결정의 개념은 환자의 순환하는 혈액으로부터 혈액의 2개의 대향-유동하는 기둥들의 높이 및 혈액의 기둥중 하나가 유동하는 모세관의 일정 체적에서의 변화를 모니터링하는 것이다.
상기 점도계(20) (및 하기에서 논의되는 점도계(120))로부터 획득된 데이터용 곡선 조정 모델(curve fitting model)로서 사용될 수 있는 복수의 수학 모델, 이를테면 멱수 법칙 모델, 캐손 모델(Casson model), 캐리우 모델(Carreau model), 허셜-벌클레이 모델(Herschel-Bulkley model), 포웰-아이링 모델(Powell-Eyring model), 크로스 모델(Cross model), 캐리우-야수다 모델(Carreau-Yasuda model)이다. 모든 이러한 모델들을 포함하는 것은 본 발명의 광범한 범위내이다. 하기의 논의는 멱수 법칙 모델을 이용하는데 예로서 사용되고 제한으로서 사용되지 않는다. 그러므로, 당 기술의 당업자는 임의의 상기 곡선 조정 모델을 하기에 논의되는 예시적인 멱수 법칙 모델로 대체할 수 있다.
특히, 혈액과 같은 비뉴튼 유체에 대하여, 그 점도는 전단률로 변한다, 그러나, 상기 모세관 내의 하겐-포아즈이유(Hagen-Poiseuille) 유동은 여전히 정상 또는 준-정상 층류로 유지한다. 비-뉴튼식 멱수 법칙 점도 모델과 충분히-상호관련된 유체에 대해, 모세관 압력 저하 및 유속은 다음과 같이 관련있다:
Figure 112002014293667-pct00001
(1)
전단률,
Figure 112002014293667-pct00002
는 하기에 의한 모세관 유속과 관련있다:
Figure 112002014293667-pct00003
(2)
여기서, 멱수 법칙 점도는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112002014293667-pct00004
(3)
그리고, 여기서
ΔP = 모세관 튜브 압력 저하(Pa)
Lc = 모세관 튜브의 길이(m)
Q = 체적 유속(m3/s)
k = 점도 지수(모세관 점도에서 사용되는 상수)-결정됨;
n = 멱수 법칙 지수(모세관 점도에서 사용되는 또 다른 상수)-결정됨;
φ c = 모세관 튜브 직경(m)
μ = 유체 점도(센티포아즈, CP)
Figure 112002014293667-pct00005
= 전단률(s-1)
비뉴튼 유체인 혈액은 멱수 법칙 점도 모델로 양호하게 특징지워지며, 식 (1)은 다음과 같이 재-기술될 수 있다:
Figure 112002014293667-pct00006
(4)
여기서
ρ = 혈액 유동 밀도
g = 중력 상수
h1 = 수직관(R1)에서 혈액의 기둥의 순간 높이
h2 = 수직관(R2)에서 혈액의 기둥의 순간 높이
φ c = 모세관 튜브의 내경
φ r = 수직관 튜브의 내경이며 φ c≪φ r
Δh = 혈액의 항복 응력 및 혈액의 특성으로 인한 차감.
모세관 튜브의 길이(Lc)는 수직관 튜브(R1 및 R2)에서의 임의의 마찰력 및 관련 유체 성분들이 무시될 수 있도록 큰것으로 추정됨에 유의한다. 게다가, 수직관 튜브(R1 및 R2)의 직경은 같다.
시간에 관하여 식 (4)의 양측을 적분시킴으로써, dh/dt를 결정할 필요성이 제거되어, 다음을 야기한다:
Figure 112002014293667-pct00007
(5)
여기서, h0=h1(t)-h2(t), t=0, 즉, h0=h1i-h2i ; 및
Figure 112002014293667-pct00008
(6)
점도를 결정하기 위해서, 시운전 데이터를 기초로 하는 곡선 조정 모델을 사용하여 k 및 n에 대한 값들을 결정할 필요가 있다. 특히, 하기의 절차가 사용된다:
1) 시운전을 수행 및 모든 h1(t) 및 h2(t) 데이터를 획득;
2) h1(t) 및 h2(t)에 대한 기호 표현을 획득하기 위해 상기 데이터를 통하여 조정
3) Δh뿐만이 아니라 모든 h1(t) 및 h2(t) 데이터를 결정;
4) 멱수 법칙 지수 k 및 n에 대한 값들을 결정;
5) 모든 데이터 포인트에 대한 하기의 에러값들을 계산:
Figure 112002014293667-pct00009
(7)
6) 모든 데이터 포인트에 대한 에러값들을 합산;
7) 에러 합을 최소화시키는 k 및 n의 값을 결정하도록 반복; 및
8) 점도를 계산하도록 식 (2) 및 (3)에서 결정된 k 및 n 값들을 사용.
도 10A는 환자의 순환되는 혈액의 점도 대 전단률의 영역을 그래프 표현으로 나타내며 도 10B는 점도 대 전단률을 로그 함수로 나타낸다. 이들 그래프에 나타난 곡선들은 수학적으로 동일하고 그리고 상술된 DRSC 점도계(20)는 현존 기술보다도 더 정확성을 보장한다는 것이 이해되어야만 한다.
결합된 핸들/필터 조립체(미도시)는 수직관 튜브(R1 및 R2) 상부에서 사용될 수 있다. 이 조립체는 내부 가스가 대기압으로 유체의 개별 기둥상의 수직관 튜브(R1 및 R2)로 유입되도록 한다. 추가로, 이 조립체는 삽입을 조절하며 그리고 폐기될 혈액의 수용 수단(22)이 사용되어야 할 때 혈액 수용 수단(22)을 제거할 수 있다.
혈액 수용 수단(22)의 많은 구성 부분들의 위치는 단지 예로서 도시된 것이며 한정하기 위한 것이 아니라는 것을 또한 이해하여야만 한다. 예를 들면, 모세관(52)은 수평 또는 수직으로 위치될 수 있으며; 밸브 장치(46)는 수직관 튜브(R1 및 R2)의 엘보 부분(50A/50B)에 위치될 필요는 없다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이 혈액 수용 수단(22)내의 구성 요소들의 다양한 위치를 포함하는 것은 본 발명의 넓은 영역내에 있는 것이다. 사실상, 아래에서 설명될 다음 실시예는 다양한 위치들을 사용한다.
도 13-21에서, 이전에 설명된 DRSC 점도계의 보다 바람직한 실시예(120)가 도시된다. 모든 의도와 목적에 대한 제 2 실시예(120)는 밸브 장치(48)의 위치, 배큐테이너 장치(vacutainer mechanism, 101)의 사용, 모세관 튜브(52)의 위치 및 혈액 수용 수단에서 사용되는 혈액의 필수량을 제외하고는 제 1 실시예(20)와 동일하 다. 결과적으로, 이 제 2 실시예(120)의 작동을 지배하는 방정식(예로서 식 1-7) 및 기둥 높이의 시간 반응 및 점도와 관련한 플롯은 유사하며 그리고 여기서 반복되지 않는다. 그리하여, 실시예(120)의 구성 및 작동의 일반적인 상세한 설명은 되풀이되지 않는다. 더욱이, 실시예(20)에 대하여는 앞에서 설명된 바와 같이, 실시예(120)에서 사용되는 모세관 튜브(52)는 연장된 튜브일 필요는 없고 코일 모세관 튜브와 같은 다양한 형상을 포함할 수 있다.
도 13에 도시될 수 있는 바와 같이, 실시예(120)는 혈액 수용 수단(122) 및 분석기/출력부(24)를 포함한다. 상술된 혈액 수용 수단(22)과 같이, 혈액 수용 수단(122)은 폐기될 수 있고 또는 재사용될 수 있다. 폐기되는 혈액 수용 수단(122)의 예로서 마찰형 핏팅(friction-type fitting)(147, 도 14 참조)은 수직관 튜브 R2의 상단부를 하우징(60)내로 해제 가능하게 고정하는 반면에 밸브 장치(46)가 하우징(46)내로 수직관 튜브 R1의 단부를 마찰 고정시킨다. 그리하여, 폐기 가능한 혈액 수용 수단(122)을 제거하기 위하여, 작업자는 단지 핏팅(147) 및 밸브 장치(46) 마찰 맞춤을 해제하면 된다.
혈액 수용 수단(122)은 수직관 튜브 R1의 상부에 위치된 밸브 장치(46)를 포함하며 그리고 모세관 튜브(52)는 2개의 수직관 튜브(R1 및 R2) 사이에 위치된다. 추가로, 배큐테이너 장치(101)는 혈액 수용 수단(122)에 추가된다. 배큐테이너 장치(101)는 추후 혈액 분석(예로서 헤마토크리트 연구)을 위하여 최초의 혈액 샘플을 회복시킨 것이 혈액 수용 수단에 도달하도록 한다. 그러나, 배큐테이너 장치(101)가 점도 결정의 어떤 부분도 형성하지 않으며 실시예(20)와 관련하여 설 명된 것에 따라서 혈액 점도를 결정하는 데에서 DRSC 점도계의 작동을 어떤 방식으로도 암시하지도 않는다. 사실상, 배큐테이너 장치(101)는, 하기될 바와 같이, 점도 시험이 시작되기 전에 밸브 장치(46)로부터 해제된다.
배큐테이너 장치(101)는 배큐테이너 구동기(109)에 의해 위치가 정해질 수 있는 배큐테이너(107)를 포함한다. 배큐테이너 장치(101)의 작동은 도 15, 16, 17A-17B 및 플로우차트 도면 19A-19B에 나타나 있다. 특히, 도 17A에서 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 환자로부터(CBCM(26)) 나온 혈액의 최초 또는 초기 부분을 탐지기(103)(예로서 광검파기, 포토아이(photoeye) 등)가 탐지하면, 탐지기(103)는 배큐테이너(107)의 관통될 수 있는 표면에 구멍을 뚫는 밸브 장치(46)의 관통 수단(puncturing means, 111)(예를 들면 도 15의 바늘)을 향해 배큐테이너(107)를 구동시키는 배큐테이너 구동기(109)를 작동시키는 마이크로프로세서(58)에 알려준다. 동시에, 상기 프로세서(58)는 제 1 위치(도 17A에 도시)에 밸브를 위치시키도록 밸브 구동기(86)에 명령한다. 결과적으로, 입력 혈액 유동의 최초 또는 초기 부분은 배큐테이너(107)에 포획된다. 지정된 시간 tf가 경과한 후에, 상기 프로세서(58)는 배큐테이너 구동기(109)가 관통 수단(111)으로부터 배큐테이너를 해제하도록 명령한다. 배큐테이너(107)에 포획된 입력 혈액 유동의 초기 부분에 있어서, 작업자는 구동기(109)로부터 배큐테이너를 제거할 수 있으며 그런 후에 한쪽에 또는 먼 위치의 분리된 분석기에 제공할 수 있다.
대신에, 전술한 바와 같이, 도 14의 실시예는 단지 하나의 기둥 높이 탐지기(56)는 혈액 기둥들 중 하나를 모니터링하는데 사용되고, 단일점 탐지기(954)는 나머지 기둥의 높이로부터 하나의 데이터 포인트를 얻는데 사용되도록 변경될 수 있다. 특히, 기둥 높이 탐지기(56)는 제 1 수직관 튜브(R1)에 있는 혈액의 하강 기둥을 탐지하는데 사용될 수 있고, 단일점 탐지기(954)는 수직관 튜브 R2에 있는 혈액의 상승 기둥의 설정된 높이인 hsv를 탐지하는데 사용될 수 있다. 그러므로, 하나의 수직관 튜브에 있어서 혈액 기둥의 위치에 있어서의 변화를 모니터링하기 위한 하나의 기둥 높이 탐지기의 사용과, 다른 수직관 튜브에 있어서 혈액 기둥의 단일점을 탐지하기 위한 단일점 탐지기의 사용을 포함하는 것은 발명의 가장 넓은 범위에 속한다. 혈액 기둥의 소정의 단일점이라도 단일점 탐지기(954)에 의해 탐지될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 양호한 포인트는 점도 시험 작동에 관한 최초의 기둥 높이인 즉, h1i 또는 hsv이다. 그러나, 기둥내의 소정의 다른 지점이라도 높이 대 시간 데이터/곡선을 생성하기 위하여 탐지될 수 있다.
혈액 수용 수단(122)의 전형적인 도구는 도 20-21에 나타나 있다. 특히, 수직관 튜브(R1 및 R2)(예컨대, 주입-몰딩된 부품)에는 모세관 요소(153)의 각각의 단부에 삽입되는 복합적인 엘보우(50A 및 50B)가 있다. 특히 모세관 요소(153)의 각각의 단부는 엘보우(50A 및 50B)의 각각의 단부에 미끄러지는 형태에 적합한 슬리브(sleeve)를 형성한다. 도 21에 명백히 도시된 바와 같이, 모세관 요소(153)는 혈액을 엘보우 50A의 단부로부터 모세관 요소(153)를 지나 엘보우 50B와 수직관 튜 브 R2로 순환시킬 때 난류를 최소화하기 위하여 뾰족한 입구(155)와 뾰족한 출구(157)로 구성되어 있다.
여기에 나타난 모든 구체화된 혈액 수용 수단은 단지 수직관 튜브 등과 같은 구성 수단의 다양한 조합의 예에 지나지 않으며, 여기에 특별히 나타난 것보다 다양한 다른 형태로 실시될 수 있음을 주목해야 한다.
도 18에 나타난 바와 같이, 수직관 튜브(R1 및 R2)내의 혈액 기둥의 유동을 탐지하기 위한 (또는 다른 기둥으로부터 단일점을 탐지하는 동안 기둥들 중 단지 하나의 유동을 탐지하기 위한) 수단 또는 방법을 포함하는 것은 발명의 가장 넓은 범위내에 있으며, 그것으로서 LED 배열(64)/CCD(66) 배열에 한정되거나 기둥 높이 탐지기(54/56)에 한정되지 않는다. 사실상, 도 18의 센서 1과 센서 2에 의해 표시되는 물리적 탐지인 다음과 같은 유형이 본 발명에 포함된다.
d(중량)/dt : 센서로서 유체의 각각의 기둥에 대한 중량 탐지 수단을 사용하여, 시간에 대한 유체의 각각의 기둥의 중량 변화 ; 예컨대, w1(t) - w2(t);
d(압력)/dt : 유체의 각각의 기둥 단부에 있는 압력 변환기를 사용하여, 시간에 대한 유체의 각각의 기둥의 압력 변화; 예컨대, p1(t) - p2(t);
경과 시간 : 유체의 각각의 기둥 위에 있는 센서로부터 방사된 음향 신호(예컨대, 초음파)가 반사되어 센서로 되돌아오는 데 걸리는 시간; 예컨대, 경과 시간1(t) - 경과 시간2(t);
d(체적)/dt : 시간에 대한 유체의 각각의 기둥의 체적 변화 ; 예컨대, V1(t) - V2(t);
d(위치)/dt : 디지털 비디오 카메라를 사용하여, 각각의 기둥 높이의 위치 변화; 예컨대, 위치1(t) - 위치2(t); 및
d(질량)/dt : 유체의 각각의 기둥에 관한 시간에 대한 질량 변화; 예컨대, m1(t) - m2(t).
CCD(66)는 여느 종래의 장치일 수 있다. 특별히 적당한 것은 캘리포니아주 산호세(San Jose)에 있는 스캔비젼 인코포레이티드(ScanVision Inc.)로부터 획득 가능하다. 상기 CCD는 300 dpi-83 픽셀 해상도이다. 스캔비젼의 CCD는 종래의 CCD 획득 소프트웨어를 이용한다. LED 배열(64)은 광섬유 라인을 포함하는 다양한 광원으로 실행될 수 있다.
더욱이, 하우징(60)의 도어(76)는 혈액 수용 수단(22 또는 122)에 접근할 수 있도록 개폐하기 위하여 하우징(60)의 하단부를 따라 힌지 운동하도록 만들 수 있다. 각각의 수직관 튜브(R1과 R2)를 주위 대기로 노출시키는 것과는 대조적으로, 시험 작동중 혈액 기둥(82/84)을 움직이기 위한 동력으로서의 보조 압력원(예컨대, 펌프 같은 압력원)을 포함하는 것은 본 발명 20과 120의 가장 넓은 범위내에 포함됨을 이해해야 한다.
디스플레이(28)가 점도 데이터를 작업자에게 전달하기 위한 능률적인 수단을 제공할지라도, DRSC 점도계(20과 120)의 가장 넓은 범위가 디스플레이(28)를 필요로 하지 않는다는 것을 또한 이해해야 한다. 오히려, 점도 데이터가 소정의 출력 수단(30)을 이용 가능한 한, 본 발명의 목적은 충족된다. 또한, 실시예 20과 120에 있어서 분석기/출력부(24)는 소정의 랩탑 개인용 컴퓨터에 의해 수행될 수 있고, 도 2-3에 상세히 표현된 방식에 한정되지 않음을 이해해야 한다.
각각의 실시예 20과 120의 혈액 수용 수단(22와 122)은 일반적으로 환자의 심장보다 낮은 곳에 위치하게 된다. 이렇게 함으로써, 중력은 정맥 혈압이 순환하는 혈액을 혈액 수용 기관(22/122)으로 운반하는 것을 도와준다. 그러나 이것은 또한 예비 후크 업(hook up)과 점도 시험 작동중에 혈액이 환자에게 역류하는 것을 방지한다.
실시예 20에 사용되는 재사용할 수 있는 혈액 수용 수단(22) 또는 실시예 120에 사용되는 재사용할 수 있는 혈액 수용 수단(122)에 있어서 도 9B와 도 19B에 간단한 소모 세트를 삽입하는 단계는 각각 생략되어 있음을 이해해야 한다.
전술한 바와 같이, 양호한 방법/수단은 하강 기둥(82)이 모니터링될 때 상당한 소음이 발생하기 때문에 혈액의 하강 기둥(92)을 모니터링하는 것과는 대조적으로 혈액의 상승 기둥(84)을 기둥 높이 탐지기(56)로 모니터링하는 것임을 주목해야 한다. 상승 기둥(84)은 보다 선명한 모니터링 신호를 제공하고, 따라서 모니터링되는 양호한 기둥이다. 그러나, 하강 기둥이 기둥 높이 탐지기(56)에 의해 모니터링될 때 이 소음을 거르거나 상쇄하기 위한 수단을 포함하는 것은 본 발명의 가장 넓은 범위에 속한다.
또한, DRSC 점도계(20과 120)는 다른 비뉴튼 유체(예컨대, 기름, 페인트, 화장품 등)의 점도를 측정하는데 사용될 수 있고, 혈액과 같은 생체물에 한정되지 않 음을 주목해야 한다.
더 이상의 노력없이, 전술한 내용은 본 발명을 충분히 설명할 것이고, 다른이들은 현재 또는 미래의 지식을 이용하여 다양한 조건하에서 본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 동일 목적의 사용에 즉시 적용할 수 있을 것이다.

Claims (121)

  1. 수평 기준 위치상으로 상승되는 비뉴튼 유체원;
    제 1 단부가 상기 비뉴튼 유체원에 연결되는, 제 1 단부와 제 2 단부를 가지는 모세관 튜브;
    수직관 튜브가 상기 수평 기준 위치에 관하여 0도 이상의 각도로 위치되는, 상기 모세관 튜브의 상기 제 2 단부에 연결되는 일단부와 대기압에 노출되는 타단을 가지는 수직관 튜브;
    센서가 일정 시간 동안에 상기 비뉴튼 유체 유동에 관한 데이터를 생성하는, 비뉴튼 유체가 상기 비뉴튼 유체원으로부터, 상기 모세관 튜브를 통과하고 상기 수직관 튜브로 유동함에 따라 복수의 전단률에서 상기 수직관 튜브를 통해, 감소하는 압력차에 의해 발생되는, 상기 비뉴튼 유체의 유동을 탐지하기 위한 센서; 및
    일정 시간 동안에 상기 비뉴튼 유체의 유동에 관한 데이터를 기초로 상기 비뉴튼 유체의 점도를 계산하기 위한, 상기 센서에 연결되는, 컴퓨터:
    를 포함하는, 감소하는 압력차를 이용하여 복수의 전단률에 걸쳐서 비뉴튼 유체의 점도를 측정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수직관 튜브는 상기 수평 기준 위치에 관하여 수직하게 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비뉴튼 유체는 생체의 순환 혈액이고 상기 비뉴튼 유체원은 생체의 혈관계인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 생체의 혈관계에 연결되도록 배치된 루멘;
    한쌍의 튜브 중 하나가 소정의 공지된 변수를 가지는 모세관 튜브를 포함하는, 생체로부터 순환 혈액의 수용을 위해 상기 루멘에 연결되는 개별적인 제 1 단부를 가지는 한쌍의 튜브;
    생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브로 순환 혈액 유동을 제어하기 위한 밸브; 및
    생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브를 격리시키도록 상기 밸브를 작동시키고 상기 한쌍의 튜브를 서로 연결시켜서 상기 한쌍의 튜브내 혈액 위치가 변화하도록 배치되고, 상기 튜브 중 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하고 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하며 그것을 기초로 상기 혈액의 점도를 계산하기 위해 배치되는, 각각의 상기 한쌍의 튜브내 혈액이 그것에 관하여 개별 초기 위치를 가정하는 경우에 상기 한쌍의 튜브로 혈액 유동을 허용하도록 상기 밸브를 제어하기 위한, 상기 밸브에 연결되는, 분석기:
    를 포함하는, 생체내 순환 혈액의 점도 측정을 달성하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하기 위해 배치되는 상기 분석기는 상기 튜브 중 나머지 하나의 혈액 위치 변화의 모니터링을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 장치는 실시간으로 생체의 순환 혈액의 점도 측정을 달성하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 각각의 상기 튜브는 제 2 단부를 가지며 상기 장치는 주위 대기로 상기 한쌍의 튜브의 제 2 단부를 노출시키기 위한 수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 일정 시간 동안에 상기 한쌍의 튜브 중량의 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 제 1 예비-시험 위치와 제 2 예비-시험 위치가 서로 다른, 상기 개별 초기 위치는 상기 한쌍의 튜브 중 하나에 관한 제 1 혈액 기둥의 제 1 예비-시험 위치와 상기 한쌍의 튜브 중 나머지에 관한 제 2 혈액 기둥의 제 2 예비-시험 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브는 수직으로 지향되고 상기 제 1 예비-시험 위치는 상기 제 1 혈액 기둥의 제 1 초기 높이를 포함하며 상기 제 2 예비-시험 위치는 상기 제 2 혈액 기둥의 제 2 초기 높이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥 높이의 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 분석기는 각각의 상기 기둥의 상단을 향해 방사된 신호의 경과 시간을 탐지함으로써 상기 기둥 높이 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 방사된 신호는 음향 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥 높이 변화를 탐지하기 위한 디지털 비디오 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 압력 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 6 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 상기 한쌍의 튜브의 혈액 체적 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 6 항에 있어서, 상기 분석기가 상기 한쌍의 튜브를 서로 연결하는 동안에 생체와 실질적으로 동일 온도에서 상기 모세관 튜브에 혈액을 유지시키는 환경 제어 수단을 더 포함하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 분석기가 상기 한쌍의 튜브를 서로 연결하는 동안에 상기 환경 제어 수단은 생체와 실질적으로 동일 온도에서 상기 한쌍의 튜브에 혈액을 유지시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 9 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 개별 초기 위치는 상기 분석기의 작동에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 초기 높이와 상기 제 2 초기 높이는 상기 분석기의 작동에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 9 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 위치 변화는 대향으로 유동하는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 개별 높이의 유동을 포함하고 상기 분석기는 상기 개별 높이 사이의 차이값을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 10 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 위치 변화는 상기 제 1 초기 높이로부터 낙하하는 혈액 기둥과 상기 제 2 초기 높이로부터 상승하는 혈액 기둥을 포함하며, 상기 분석기는 상기 상승하는 혈액 기둥의 혈액 위치 변화를 모니터링하고 상기 낙하하는 혈액 기둥으로부터 상기 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 혈액 위치는 상기 제 1 초기 높이인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 10 항에 있어서, 상기 분석기는, h1(t)가 상기 제 1 혈액 기둥의 상기 높이이고 h2(t)가 상기 제 2 혈액 기둥의 상기 높이인 h1(t) - h2(t)로서 공지된, 일정 시간 동안에 상기 혈액 기둥의 상기 높이차의 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 분석기는 일정 시간 동안 상기 혈액 위치 변화를 모니터링한 후에, △h로서 공지된, 상기 혈액 기둥의 상기 높이의 차감을 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 분석기는:
    Figure 112005057461631-pct00010
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00011
    및 여기서
    h0 = h1(0) - h2(0);
    LC = 모세관 튜브의 길이;
    Figure 112005057461631-pct00012
    C = 상기 모세관 튜브의 내경;
    Figure 112005057461631-pct00013
    r = 상기 혈액 기둥의 직경 및 여기서
    Figure 112005057461631-pct00014
    C <<<
    Figure 112005057461631-pct00015
    r;
    Figure 112005057461631-pct00016
    = 혈액 밀도; 및
    g = 중력 상수
    로 주어지는 바와 같이, 점도 지수 k 및 멱수 법칙 지수 n을 결정하도록 h1(t) - h2(t) 및 △h를 이용하여 점도를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 분석기는:
    Figure 112005057461631-pct00017
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00018
    및 여기서
    Q = 상기 모세관 튜브내 체적 유량
    Figure 112005057461631-pct00019
    C = 모세관 튜브 직경; 및
    Figure 112005057461631-pct00020
    = 전단률
    의 방정식에서 n 및 k의 상기 결정된 값을 이용하여, 점도 μ를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 6 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 한쌍의 튜브를 서로 동시에 연결하는 동안에 생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브를 격리시키도록 상기 밸브를 작동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제6항에 있어서, 상기 분석기는 상기 한 쌍의 튜브 각각에 대한 개별 모니터를 포함하고, 상기 개별 모니터는 상기 각각의 튜브 내에서의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 개별 모니터는 개별 광 배열 및 전하 결합 소자(CCDs)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 각각의 상기 개별 광 배열은 상기 튜브의 길이를 따라 개별 튜브를 조명하도록 선형 양식으로 배열된 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 4 항에 있어서, 상기 분석기는:
    상기 튜브 중 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하기 위한 모니터; 및
    상기 튜브 중 나머지의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하기 위한 탐지기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 모니터는 광 배열 및 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 광 배열은 상기 튜브의 길이를 따라 상기 튜브 중 상기 하나를 조명하도록 선형 양식으로 배열된 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 32 항에 있어서, 상기 탐지기는 발광 다이오드 및 광검파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제6항에 있어서, 상기 한 쌍의 튜브는 일회용 튜브인 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제6항에 있어서, 상기 밸브는 일회용 밸브인 것을 특징으로 하는 장치.
  38. (a) 순환 혈액의 입력 유동을 형성하도록 생체의 순환 혈액에 접근하는 단계;
    (b) 상기 제 1 또는 제 2 유동로 중 하나가 소정의 공지된 변수를 가지는 통로부를 포함하는, 상기 입력 유동로의 개별 부분인 제 1 유동로 및 제 2 유동로로 순환 혈액의 상기 입력 유동을 분할하는 단계;
    (c) 상기 입력 유동으로부터 상기 제 1 및 제 2 유동로를 격리시키고 상기 제 1 및 제 2 유동로를 서로 연결시켜서 각각의 상기 유동로의 혈액 위치가 변화하는 단계;
    (d) 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계;
    (e) 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 단계; 및
    (f) 상기 혈액 위치 변화, 상기 적어도 하나의 혈액 위치 및 상기 통로부의 선택 공지된 변수를 기초로 상기 순환 혈액의 점도를 계산하는 단계:
    를 포함하는, 생체의 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 상기 단계는 상기 제 1 및 제 2 유동로 중 나머지 하나의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계를 포함하며 점도를 계산하는 상기 단계는 각각의 상기 제 1 및 제 2 유동로의 상기 혈액 위치 변화 및 상기 통로부의 상기 선택 공지된 변수를 기초로 점도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 순환 혈액의 점도를 계산하는 상기 단계는 실시간으로 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 혈액 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥 높이 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 38 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 혈액 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥 중 적어도 하나의 기둥 높이 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 41 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기둥은 주위 대기에 노출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 순환 혈액 기둥의 중량 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 각각의 상기 기둥의 상단을 향해 방사된 신호 경과 시간을 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 방사된 신호는 음향 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 41 항에 있어서, 상기 기둥 높이는 디지털 비디오 카메라에 의해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 압력 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 순환 혈액 기둥의 질량 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 40 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유동로는 수직 위치의 개별 기둥을 포함하고 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 체적 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제40항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유동로 내에서의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계 동안 상기 통로부의 온도를 생체와 실질적으로 동일한 온도로 유지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 온도를 유지시키는 단계는 상기 제1 및 제2 유동로 내에서의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계 동안 상기 제1 및 제2 유동로의 온도를 생체와 실질적으로 동일한 온도로 유지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  53. 제 41 항에 있어서, 제 1 유동로 및 제 2 유동로로 순환 혈액의 상기 입력 유동을 분할하는 상기 단계는, 제 1 및 제 2 예비-시험 높이가 서로 다른, 상기 제 1 혈액 기둥에 대한 제 1 예비-시험 높이 및 상기 제 2 혈액 기둥에 대한 제 2 예비-시험 높이를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는, h1이 상기 제 1 기둥의 상기 높이이고 h2가 상기 제 2 기둥의 상기 높이인 h1(t) - h2(t)로서 공지된, 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 유체 기둥의 상기 높이차의 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 54 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는 △h로서 공지된, 상기 제 1 및 제 2 기둥의 상기 높이의 차감을 탐지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 55 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는:
    Figure 112005057461631-pct00021
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00022
    및 여기서
    h0 = h1(0) - h2(0);
    LC = 상기 통로부의 길이;
    Figure 112005057461631-pct00023
    C = 상기 통로부의 내경;
    Figure 112005057461631-pct00024
    r = 상기 제 1 또는 제 2 유체 기둥의 직경 및 여기서
    Figure 112005057461631-pct00025
    C <<<
    Figure 112005057461631-pct00026
    r;
    Figure 112005057461631-pct00027
    = 혈액 밀도; 및
    g = 중력 상수
    로 주어지는 바와 같이, 점도 지수 k 및 멱수 법칙 지수 n을 결정하도록 h1(t) - h2(t) 및 △h를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 점도 μ를 계산하는 상기 단계는:
    Figure 112005057461631-pct00028
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00029
    및 여기서
    Q = 상기 통로부내 체적 유량
    Figure 112005057461631-pct00030
    C = 통로부 직경; 및
    Figure 112005057461631-pct00031
    = 전단률
    의 방정식에서 n 및 k의 상기 결정된 값을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 생체의 혈관계에 연결되도록 배치되는 루멘;
    제 1 단부가 소정의 공지된 변수를 가지는 모세관 튜브를 경유하여 서로 연결되는, 개별적인 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 한쌍의 튜브;
    상기 한쌍의 튜브 중 하나의 제 2 단부에 연결되고 상기 루멘에 연결되는, 생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브로 순환 혈액의 유동을 제어하기 위한 밸브; 및
    상기 한쌍의 튜브 각각의 혈액이 그것에 관하여 개별 초기 위치를 가정하는 경우에, 생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브를 격리시켜서 상기 한쌍의 튜브내 혈액 위치가 변화하도록 상기 밸브를 작동시키기 위해 배치되며, 상기 튜브 중 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하고 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하며 그것을 기초로 상기 혈액의 점도를 계산하기 위해 배치되는, 상기 한쌍의 튜브로 혈액 유동을 허용하도록 상기 밸브를 제어하기 위한, 상기 밸브에 연결되는, 분석기:
    를 포함하는, 생체내 순환 혈액의 점도 측정을 달성하기 위한 장치.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 튜브 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하기 위해 배치되는 상기 분석기는 상기 튜브 중 나머지 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 장치는 실시간으로 생체의 순환 혈액의 점도 측정을 달성하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브 중 상기 나머지 하나의 상기 제 2 단부를 대기에 노출시키기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  62. 제 60 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 일정 시간 동안에 상기 한쌍의 튜브의 중량 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  63. 제 60 항에 있어서, 상기 개별 초기 위치는, 제 1 예비-시험 위치 및 제 2 예비-시험 위치가 서로 다른, 상기 한쌍의 튜브 중 하나에 관한 제 1 혈액 기둥의 제 1 예비-시험 위치 및 상기 한쌍의 튜브 중 나머지에 관한 제 2 혈액 기둥의 제 2 예비-시험 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  64. 제 63 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브는 수직하게 지향되며 상기 제 1 예비-시험 위치는 상기 제 1 혈액 기둥의 제 1 초기 높이를 포함하고 상기 제 2 예비-시험 위치는 상기 제 2 혈액 기둥의 제 2 초기 높이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 기둥 높이 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 분석기는 각각의 상기 기둥의 상단을 향해 방사된 신호의 경과 시간을 탐지함으로써 상기 기둥 높이 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 방사된 신호는 음향 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  68. 제 64 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥 높이 변화를 탐지하기 위한 디지털 비디오 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  69. 제 64 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 압력 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  70. 제 60 항에 있어서, 상기 분석기는 상기 혈액 위치 변화의 상기 모니터링을 달성하도록 상기 한쌍의 튜브의 혈액 체적 변화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  71. 제 60 항에 있어서, 상기 분석기가 상기 한쌍의 튜브를 서로 연결하는 동안에 생체와 실질적으로 동일한 온도로 상기 모세관 튜브에 혈액을 유지시키는 환경 제어 수단을 더 포함하는 장치.
  72. 제 71 항에 있어서, 상기 환경 제어 수단은 상기 분석기가 상기 한쌍의 튜브를 서로 연결하는 동안에 생체와 실질적으로 동일한 온도로 상기 한쌍의 튜브에 혈액을 유지시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  73. 제 63 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 개별 초기 위치는 상기 분석기의 작동에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  74. 제 64 항에 있어서, 상기 제 1 초기 높이 및 상기 제 2 초기 높이는 상기 분석기의 작동에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  75. 제 63 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 위치 변화는 대향으로 유동하는 상기 제 1 및 제 2 혈액 기둥의 개별 높이의 유동을 포함하며 상기 분석기는 상기 개별 높이 사이의 차이값을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  76. 제 64 항에 있어서, 상기 분석기가 상승하는 혈액 기둥의 혈액 위치 변화를 모니터링하고 낙하하는 혈액 기둥으로부터 상기 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는, 상기 한쌍의 튜브내 혈액의 상기 위치 변화는 상기 제 1 초기 높이로부터 낙하하는 혈액 기둥 및 상기 제 2 초기 높이로부터 상승하는 혈액 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  77. 제 76 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 혈액 위치는 상기 제 1 초기 높이인 것을 특징으로 하는 장치.
  78. 제 64 항에 있어서, 상기 분석기는, h1(t)가 상기 제 1 혈액 기둥의 상기 높이이고 h2(t)가 상기 제 2 혈액 기둥의 상기 높이인 h1(t) - h2(t)로서 공지된, 일정 시간 동안에 상기 혈액 기둥의 상기 높이차의 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  79. 제 78 항에 있어서, 상기 분석기는, 일정 시간동안 상기 혈액 위치 변화를 모니터링한 후에, △h로서 공지된, 상기 혈액 기둥의 상기 높이의 차감을 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  80. 제 79 항에 있어서, 상기 분석기는:
    Figure 112005057461631-pct00032
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00033
    및 여기서
    h0 = h1(0) - h2(0);
    LC = 모세관 튜브의 길이;
    Figure 112005057461631-pct00034
    C = 상기 모세관 튜브의 내경;
    Figure 112005057461631-pct00035
    r = 상기 혈액 기둥의 직경 및 여기서
    Figure 112005057461631-pct00036
    C <<<
    Figure 112005057461631-pct00037
    r;
    Figure 112005057461631-pct00038
    = 혈액 밀도; 및
    g = 중력 상수
    로 주어지는 바와 같이, 점도 지수 k 및 멱수 법칙 지수 n을 결정하도록 h1(t) - h2(t) 및 △h를 이용하여 점도를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  81. 제 80 항에 있어서, 상기 분석기는:
    Figure 112005057461631-pct00039
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00040
    및 여기서
    Q = 상기 모세관 튜브내 체적 유량
    Figure 112005057461631-pct00041
    C = 모세관 튜브 직경; 및
    Figure 112005057461631-pct00042
    = 전단률
    의 방정식에서 n 및 k의 상기 결정된 값을 이용하여, 점도 μ를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  82. 제 60 항에 있어서, 상기 분석기는, 개별 모니터가 상기 개별 튜브내 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는, 상기 한쌍의 튜브 각각에 대한 개별 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  83. 제 82 항에 있어서, 상기 개별 모니터는 개별 광 배열 및 전하 결합 소자(CCDs)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  84. 제 83 항에 있어서, 개별 광 배열은 상기 튜브의 길이를 따라 개별 튜브를 조명하도록 선형 양식으로 배열되는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  85. 제 58 항에 있어서, 상기 분석기는:
    상기 튜브 중 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하기 위한 모니터; 및
    상기 튜브 중 나머지의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하기 위한 탐지기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  86. 제 85 항에 있어서, 상기 모니터는 광 배열 및 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  87. 제 86 항에 있어서, 상기 광 배열은 상기 튜브의 길이를 따라 상기 튜브 중 상기 하나를 조명하도록 선형 양식으로 배열되는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  88. 제 85 항에 있어서, 상기 탐지기는 발광 다이오드 및 광검파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  89. 제60항에 있어서, 상기 한 쌍의 튜브는 일회용 튜브인 것을 특징으로 하는 장치.
  90. 제60항에 있어서, 상기 밸브는 일회용 밸브인 것을 특징으로 하는 장치.
  91. 제 58 항에 있어서, 상기 분석기는 생체 혈관계로부터 순환 혈액 유동의 초기 부분을 수집하는 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  92. 제 91 항에 있어서, 상기 분석기는 생체 혈관계로부터 순환 혈액 유동의 상기 초기 부분을 탐지하기 위한 상기 밸브의 입력 포트에 인접한 탐지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  93. 제 92 항에 있어서, 상기 밸브는 생체 혈관계에 상기 한쌍의 튜브를 연결시키는 동안에 생체 혈관계로부터 상기 컨테이너를 격리시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  94. 제 82 항에 있어서, 상기 개별 모니터 중 하나는 상기 분석기에 대한 명령으로 생체 혈관계로부터 상기 한쌍의 튜브를 격리시킨 상기 한쌍의 튜브 중 하나의 설정된 높이를 탐지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  95. (a) 순환 혈액의 입력 유동을 형성하도록 생체의 순환 혈액으로 접근하는 단계;
    (b) 제 1 및 제 2 튜브에서 개별 기둥을 형성하도록 통로를 통해 상기 한쌍의 튜브 중 제 2 의 것의 제 1 부분을 향하여, 상기 한쌍의 튜브 중 제 1 의 것을 통과하는, 소정의 공지된 변수를 가지는 통로를 경유하여 서로 연결되는 한쌍의 튜브의 일단부로 상기 입력 유동을 유도하는 단계;
    (c) 상기 입력 유동으로부터 상기 개별 기둥을 격리시켜서 각각의 상기 기둥의 혈액 위치가 변화하는 단계;
    (d) 일정 시간 동안에 상기 혈액 기둥 중 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계; 및
    (e) 상기 혈액 기둥 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 단계;
    (f) 상기 혈액 위치 변화, 상기 적어도 하나의 혈액 위치 및 상기 통로의 선택 공지된 변수를 기초로 순환 혈액의 점도를 계산하는 단계
    를 포함하는, 생체의 순환 혈액의 점도를 측정하기 위한 방법.
  96. 제 95 항에 있어서, 상기 혈액 기둥 중 나머지 하나의 적어도 하나의 혈액 위치를 탐지하는 상기 단계는 상기 혈액 기둥 중 나머지 하나의 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 단계를 포함하며 점도를 계산하는 상기 단계는 각각의 상기 혈액 기둥의 상기 혈액 위치 변화 및 상기 통로의 상기 선택 공지된 변수를 기초로 점도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  97. 제 96 항에 있어서, 순환 혈액의 점도를 계산하는 상기 단계는 실시간으로 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  98. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 혈액 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 개별 혈액 기둥 높이의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  99. 제 95 항에 있어서, 상기 혈액 기둥은 수직한 위치의 개별 혈액 기둥을 포함하며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 혈액 기둥 중 적어도 하나의 기둥 높이 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  100. 제 98 항에 있어서, 상기 한쌍의 튜브의 일단부는 주위 대기에 노출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  101. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 개별 순환 혈액 기둥의 중량 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  102. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 각각의 상기 기둥의 상단을 향해 방사되는 신호의 경과 시간을 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  103. 제 102 항에 있어서, 상기 방사된 신호는 음향 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  104. 제 98 항에 있어서, 상기 기둥 높이는 디지털 비디오 카메라에 의해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  105. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 개별 혈액 기둥의 압력 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  106. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 개별 순환 혈액 기둥의 질량 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  107. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥은 수직한 위치이며 일정 시간 동안에 상기 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계는 일정 시간 동안에 상기 개별 혈액 기둥의 체적 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  108. 제 97 항에 있어서, 상기 개별 기둥의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계중에 생체와 실질적으로 동일한 온도로 상기 통로의 온도를 유지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  109. 제 108 항에 있어서, 온도를 유지시키는 상기 단계는 상기 개별 기둥의 혈액 위치 변화를 모니터링하는 상기 단계중에 생체와 실질적으로 동일한 온도로 상기 개별 기둥의 온도를 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  110. 제 98 항에 있어서, 한쌍의 튜브의 일단부로 순환 혈액의 상기 입력 유동을 유도하는 상기 단계는, 제 1 및 제 2 예비-시험 높이가 서로 다른, 상기 제 1 혈액 기둥에 대한 제 1 예비-시험 높이 및 상기 제 2 혈액 기둥에 대한 제 2 예비-시험 높이를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  111. 제 110 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는, h1이 상기 제 1 기둥의 상기 높이이고 h2가 상기 제 2 기둥의 상기 높이인 h1(t) - h2(t)로서 공지된, 일정 시간 동안에 상기 제 1 및 제 2 유체 기둥의 상기 높이차의 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  112. 제 111 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는 △h로서 공지된, 상기 제 1 및 제 2 기둥의 상기 높이의 차감을 탐지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  113. 제 112 항에 있어서, 점도를 계산하는 상기 단계는:
    Figure 112005057461631-pct00043
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00044
    및 여기서
    h0 = h1(0) - h2(0);
    LC = 통로의 길이;
    Figure 112005057461631-pct00045
    C = 상기 통로의 내경;
    Figure 112005057461631-pct00046
    r = 상기 제 1 또는 제 2 유체 기둥의 직경 및 여기서
    Figure 112005057461631-pct00047
    C <<<
    Figure 112005057461631-pct00048
    r;
    Figure 112005057461631-pct00049
    = 혈액 밀도; 및
    g = 중력 상수
    로 주어지는 바와 같이, 점도 지수 k 및 멱수 법칙 지수 n을 결정하도록 h1(t) - h2(t) 및 △h를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  114. 제 113 항에 있어서, 점도 μ를 계산하는 상기 단계는:
    Figure 112005057461631-pct00050
    여기서
    Figure 112005057461631-pct00051
    및 여기서
    Q = 상기 통로내 체적 유량
    Figure 112005057461631-pct00052
    C = 통로 직경; 및
    Figure 112005057461631-pct00053
    = 전단률
    의 방정식에서 n 및 k의 상기 결정된 값을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  115. 제 95 항에 있어서, 생체의 순환 혈액에 접근시키는 상기 단계는 컨테이너로 순환 혈액의 상기 입력 유동의 초기 부분의 유한량을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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