KR100853949B1 - 원격 측정식 의료 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
내부의 파라미터를 측정하기 위해 환자의 신체 내에 삽입되는 원격 측정식 의료 센서를 포함하는 원격 측정식 의료 시스템이 제공된다. 상기 센서는 하우징과, 상기 하우징의 한 단부에 멤브레인을 포함한다. 상기 멤브레인은 파라미터에 응답하여 변형 가능하다. 마이크로칩이 하우징 내에 위치되며, 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 멤브레인과 작동적으로 통신한다. 상기 시스템은 센서와 통신하기 위해 환자의 신체의 외부에 위치될 수 있는 신호 판독 및 충전 디바이스를 또한 구비한다. 신호 판독 및 충전 디바이스는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 회로를 포함한다. 상기 회로는 논리 제어 유닛와 프로세싱 유닛을 구비한다. 논리 제어 유닛은 센서에 원격으로 전력을 공급하기 위해 센서에 전력 신호를 송신한다. 논리 제어 유닛은 또한 센서로부터 전송된 신호를 수신하며, 상기 제어 유닛에 작동적으로 연결된 프로세싱 유닛은 센서에 의해 전송된 신호를 측정된 파라미터로 변환한다.
원격 측정식 의료 센서, 원격 측정식 의료 시스템, 하우징, 멤브레인, 마이크로칩, 신호 판독 및 충전 디바이스, 케이싱, 회로
Description
도 1은 본 발명에 따른 원격 측정식 삽입형 의료 센서를 예시하는 개략도.
도 2는 도 1의 센서의 상면도.
도 3은 헬리컬 나사들을 구비한 테이퍼형 원위 단부(tapered distal end)와 조직내로 고정되는 조직 천공팁을 가진 도 1의 센서의 대안적인 실시예를 예시하는 개략도.
도 4는 조직 천공팁과, 복수개의 조직 천공 갈고리들(tissue piercing barbs)를 가진 테이퍼형 원위 단부를 가진 도 1의 센서의 다른 대안적인 실시예를 예시하는 도면.
도 5는 센서의 내부 구성요소들을 보여주기 위해 일부를 제거한 상태의, 도 1의 센서의 부분 사시도.
도 6a는 본 발명에 따른 센서를 위한 마이크로프로세서 회로를 예시하는 개략적인 다이어그램.
도 6b는 도 6a의 마이크로프로세서를 위한 논리 회로를 예시하는 개략적인 다이어그램.
도 7은 본 발명에 따른 센서를 위한 광전 셀(photoelectric cell)의 어레이를 도시하는 개략도.
도 8은 센서로부터 이격 배치되어 상기 센서와 통신하는 신호 판독 및 충전 디바이스와, 도 1의 센서를 포함하는 본 발명에 따른 원격 측정 시스템을 도시하는 개략도.
도 9는 도 8의 신호 판독 및 충전 디바이스를 위한 판독/충전 회로를 예시하는 개략적인 다이어그램.
도 10은 환자의 심장을 예시하는 개략도.
도 11은 본 발명에 따라서 조직 개구내에서 완전히 전개된 센서를 예시하는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 부호의 설명 *
50 : 센서 52 : 하우징
56 : 맴브레인 58 : 노치
60 : 원주홈 68 : 안테나 코일
70 : 안테나 리드 95 : 광전 셀
100 : LED 140 : 판독 및 충전 디바이스
본 발명은 일반적으로, 원격 측정식 의료 디바이스에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 환자의 신체, 특히, 장기 내의 파라미터 측정을 포함하는 다양한 의료 분야에 사용될 수 있는 신규한 원격 측정식 의료 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 이런 응용 분야의 일예는 삽입형 심내막압 원격 측정 시스템과, 이와 연계된 신규한 구성 요소들 및 그 신규한 사용 방법들이다.
일반적으로, 환자에 삽입될 수 있는 의료 센서의 사용은 공지되어 있다. 삽입형 센서의 일 예는 본 명세서에서 참조하고 있는 미국 특허 4,815,469(코헨 등)에 개시되어 있다. 상기 특허의 내용은 혈액의 산소 함량을 결정하는 삽입형 의료 센서에 관한 것이다. 센서는 소형화된 하이브리드 회로를 포함하고 있으며, 하이브리드 회로는 발광 다이오드 수단, 광트랜지스터 수단, 및 발광 다이오드 수단과 광트랜지스터 수단이 필요한 회로 구성으로 부착되는 기판을 포함한다. 하이브리드 회로는 유리와 같은 실질적으로 광투과성인 재료로 만들어진 원통체 내에 밀폐식으로 밀봉된다. 관통형 단자(feedthrough terminal)는 하이브리드 회로와 전기적 접속을 만들기 위한 수단을 제공한다. 발광 다이오드 수단은 단차형 전류 펄스(stair-stepped current pulse)로 구동된다. 센서의 목적은 분광광도분석(spectrophotometric analysis)을 위해 혈액 같은 체액의 반사 특성들을 감지하는 것이다. 일 예에서, 센서는 빌루멘 조율기 리드(bilumen pacemaker lead) 내에 매립되어 리드의 원위 전극(distal electrode) 근방에 배치되어서, 리드가 환자에게 삽입될 때 센서가 심장 내에 잔류하여, 심장 내 혈액의 감지된 산소 함량이 박동 응답 조율기(rate-responsive pacemaker)의 조율 간격을 제어하도록 사용될 수 있는 생리학적 파라미터가 되게 한다.
미국 특허 5,353,800(판돌프 등)는 환자의 심장내로 나사결합되는데 적합한중공 니들을 가진 삽입형 압력 센서 리드를 개시한다. 압력 센서는 센서 내의 도전체를 통해 전력이 공급된다.
센서를 영구적으로 위치시켜야할 필요가 있는 경우가 있다. 예로서, 이런 경우의 일예가 본 명세서에서 참조하고 있는 미국 특허 5,404,877(놀란 등)에 개시되어 있다. 환자의 심장 기능에 연속적으로 억세스하여 정상 심장 동작과 비정상 심장 동작을 확인하고, 비정상 상태의 검출시 환자에게 주의 신호를 발생시키는, 무리드식 삽입형 심부정맥 경보기(leadless cardiac arrhythmia alram)가 개시되어 있다. 경보기는 호흡, 환자 동작 및 심장의 임피던스 측정값을 감지하며, 측정값이 심부정맥의 발생을 지시할 때 이들 측정값들로부터 경보 신호를 발생시킨다. 센서가 생리학적 현상에 관한 임피던스의 변화를 검출하기 위해 조직 내에 전자기장을 발생시키기 위한 코일 인덕터를 가진 안테나 시스템을 사용하는 것은 중요하다. 예로서, 인덕터의 크기는 측정될 장기 또는 구조의 치수에 일치시키기 위하여 사전 선택되어야 한다.
또한, 외부 디바이스로부터 데이터를 전송 또는 수신하기 위해 원격 측정법을 채택하는 다수의 삽입형 디바이스들이 공지되어 있다. 예로서, 이런 디바이스들의 일 예는 미국 특허 6,021,352(크리스토퍼슨 등)에 개시된 시스템이다. 디바이스는 환자의 호흡 노력(respiratory effort)을 감지하기 위한 트랜스듀서로서 압력 센서를 사용한다. 호흡 파형 정보는 삽입형 펄스 발생기(IPG)/시뮬레이터에 의해 트랜스듀서로부터 수신되며, IPG에 의해 흡기 동조 시뮬레이션(inspiration synchronous simulation)이 제공된다.
하나의 다른 원격 측정식 삽입 디바이스가 미국 특허 5,999,857(웨이잰드 등)에 개시되어 있다. 이 참조 문헌에는 삽입된 디바이스와 외부 프로그래머 사이의 이원 원격 측정(two-way telemetry)을 위한, 심장 조율기 같은 삽입형 디바이스와 함께 사용하기 위한 원격 측정 시스템이 개시되어 있다. 스템은 데이터 심볼들의 동조 전송을 위한 인코딩 회로들을 가진 오실레이터를 사용하고 있으며, 여기서, 심볼들은 원격 측정 캐리어를 형성한다. 시스템은 BPSK, FSK 및 ASK 인코딩의 조합을 포함하는, 사인파형 심볼들의 보다 높은 밀도의 데이터 인코딩을 위한 회로를 제공한다. 삽입된 디바이스와 외부 프로그래머 양자 모두를 위한 송신기와, 변조 및 복조 회로들의 예도 개시되어 있다. 삽입 디바이스가 삽입된 디바이스의 모든 회로 및 구성 요소들에 전력을 공급하기 위해 배터리 형태로 그 자체의 전원을 가진다는 것은 중요하다.
또한, 현재까지, 환자의 신체 내에서 측정된 파라미터들에 관한 극히 정확한 정보를 제공하면서, 그 구성 요소들 및 구성 요소들의 용이한 사용이 고효율 시스템을 형성하고, 또한, 그 사용이 용이한 원격 측정식 의료 시스템이 존재하지 않는다는 것이 중요하다.
본 발명은 형태 및 기능이 서로 다른, 조직을 포함하는 장기들을 위해 환자의 체내의 파라미터를 측정하거나 의학적 상태를 모니터링하는 것과 같은 다양한 의료 응용들과 함께 사용하기 위한 신규한 원격 측정식 의료 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 내부의 파라미터 측정을 위해 환자의 신체에 삽입될 수 있는 원격 측정식 의료 센서를 포함하는 원격 측정식 의료 시스템에 관한 것이다. 센서는 하우징과, 상기 하우징의 한쪽 단부에 있는 멤브레인을 포함하며, 상기 멤브레인은 파라미터에 응답하여 변형 가능하다. 마이크로칩 형태의 마이크로프로세서가 하우징 내에 위치되어, 파라미터를 지시하는 신호의 전송을 위해 멤브레인과 작동적으로 통신한다.
신호 판독 및 충전 디바이스가 환자의 신체 외측에 위치될 수 있으며, 센서와 통신한다. 신호 판독 및 충전 디바이스는 케이싱과, 케이싱 내의 회로를 포함한다. 상기 회로는 논리 제어 유닛와, 상기 논리 제어 유닛에 작동적으로 연결된 처리유닛을 포함한다. 상기 논리 제어 유닛은 극미량 검출기를 통해 센서로부터 전송된 신호를 수신한다. 논리 제어 회로는 또한 센서에 원격으로 전력을 공급하기 위해 사인파 드라이버를 통해 센서에 전력 신호를 전송한다. 전력 신호는 약 4 내지 6㎒의 사인파 신호이다. 프로세싱 유닛은 센서로부터 수신된 전송 신호를 측정된 파라미터로 변환하기 위한 알고리즘을 포함한다. 부가적으로, 신호 판독 및 충전 디바이스는 회로에 작동적으로 연결된 전원과, 디바이스를 활성 및 비활성화시키는 전원 스위치를 포함한다.
상기 신호 판독 및 충전 디바이스는, 센서로 전력 신호를 송신하며 센서로부터 전송된 디지털 신호를 수신하는 안테나 코일을 또한 포함한다. 상기 안테나 코일은 센서와의 인덕턴스 커플링을 가진다. 신호 판독 및 충전 디바이스는 또한, 측정된 파라미터를 표시하기 위한 LCD 스크린인 디스플레이를 구비한다.
마이크로칩 형태의 마이크로프로세서는 엇갈린 열들로 배열된 광전 셀들의 어레이를 포함한다. 상기 어레이는 어레이의 한 단부에 위치된 기준 광전 셀을 또한 포함한다. 발광 다이오드(LED)는 광전 셀 및 기준 광전 셀에서 광을 전송한다.
상기 센서는, 멤브레인에 연결되며 상기 멤브레인의 변형에 응답하여 광전 셀과 LED 사이에서 이동 가능한 셔터를 또한 포함한다. 상기 센서는, 기준 광전 셀이 셔터에 의해 차단되지 않고 LED에 의해 발광된 광에 노출된 채로 있도록 배열된다.
상기 마이크로칩은 상기 광전 셀에 작동적으로 연결된 복수개의 비교기들과, 디지털 신호를 저장 및 전송하기 위해 상기 비교기에 작동적으로 연결된 버퍼를 또한 포함한다. 상기 센서는 상기 마이크로칩에 작동적으로 연결되는 코일 형태의 안테나를 또한 포함하며, 상기 안테나는 하우징의 외부에 위치된다. 대안적으로, 안테나는 센서의 하우징 내에 위치된다. 바람직하게, 안테나 코일은 은 및 백금 이리듐(platinum iridium)을 포함하는 와이어로 제조된다. 부가적으로, 안테나는 20 내지 25개의 권회부를 가진다.
본 발명에 따른 센서는 센서를 조직에 고정하기 위해 하우징에 탄성적으로 부착되는 복수개의 앵커형 레그들(legs)를 또한 포함한다. 부가적으로, 상기 하우징은 전개를 용이하게 하기 위해 하우징의 외면에 있는 노치(notch)를 선택적으로 포함한다. 상기 하우징은 또한 전개를 더욱 용이하게 하기 위해 노치에 있는 원주홈을 선택적으로 포함한다.
센서의 다른 실시예에서, 하우징은 테이퍼형 단부와, 테이퍼형 단부에 있는 천공팁을 또한 포함한다. 상기 테이퍼형 단부는 센서 하우징을 조직에 직접 나사 결합하기 위한 헬리컬 나사들을 또한 포함한다. 대안적인 실시예에서는, 센서 하우징을 조직에 직접 고정하기 위한 복수개의 조직 갈고리들(barbs)를 테이퍼형 단부에 구비한다.
본 발명은 또한 환자의 신체 내의 파라미터를 원격 측정하는 방법을 포함하며, 방법은 하우징의 한쪽 단부에서 멤브레인을 가지는 하우징을 포함하는 원격 측정식 의료 센서를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 멤브레인은 파라미터에 응답하여 변형 가능하며, 마이크로칩이 하우징 내에 위치되어 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 멤브레인과 작동적으로 통신한다. 상기 센서는 환자의 신체 내의 한 위치에 삽입되며, 파라미터는 신호 판독 및 충전 디바이스에 의해 환자의 신체의 외부로부터 원격 측정된다. 상기 방법은 신호 판독 및 충전 디바이스에 의해 환자의 신체의 외부로부터 원격으로 센서에 전력을 공급하는 단계를 또한 포함한다. 그 후, 측정된 파라미터는 신호 판독 및 충전 디바이스의 디스플레이에 표시된다.
본 발명에 따른 방법은 환자의 심장 내의 파라미터를 원격 측정하기 위한 방법을 또한 제공하며, 방법은 경식도(transesophageal) 초음파 이미징을 사용하여 심장을 이미징하는 단계와, 심장의 삽입 위치를 확인하는 단계를 포함한다. 개구가 삽입 위치에 있는 조직에서 형성되며, 하우징과, 상기 하우징의 한쪽 단부에 위치되며 파라미터에 응답하여 변형 가능한 멤브레인 및, 상기 하우징 내에 위치되며 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 상기 멤브레인과 작동적으로 통신하는 마이크로칩을 포함하는 센서가 제공된다. 상기 센서는 개구 내에 위치되며, 파라미터는 센서에 의해 전송된 신호에 기초하여 환자의 신체의 외부로부터 원격 측정된다.
상기 방법은 환자의 신체의 외부로부터 원격으로 센서에 전력을 공급하는 단계와, 신호 판독 및 충전 디바이스에 의해 측정된 파라미터를 표시하는 단계를 또한 포함한다. 파라미터 측정은 신호 판독 및 충전 디바이스에 의해 초당 다수의 횟수로 만들어진다.
본 발명에 따르면, 센서는 예를 들면 난원와(fossa ovalis)와 같은 삽입 위치로서 격막(septum)을 사용하여 심장의 심방실 내에 위치된다. 대안적으로, 센서는 심장 및 다른 장기 및 조직 내의 다른 해부학적 위치에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의해 측정된 하나의 파라미터는 심장의 심방실에서의 혈역학적(hemodynamic) 혈압이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 초당 10 내지 20 파라미터 측정을 수행하는 단계를 또한 포함한다.
더욱이, 상기 방법은 니들에 의해 조직에 개구를 형성하는 단계를 또한 포함한다. 본 발명의 한 실시예에서, 상기 센서는 센서를 조직에 고정하기 위한 센서 상의 복수개의 앵커형 레그들을 구비한다. 부가적으로, 상기 센서는 센서의 삽입으로 심장 내의 혈전을 방지하기 위해 혈전 방지제로 피복될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는 환자의 심장에서의 파라미터를 원격 측정하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 경식도 초음파 이미징에 의해 심장을 이미징하는 단계와, 심장에서의 삽입 위치를 확인하는 단계를 포함한다. 센서는 하우징과, 상기 하우징의 한 단부에 위치되며 파라미터에 응답하여 변형 가능한 멤브레인 및, 하우징의 다른 단부에 있는 테이퍼형 원위 단부 및 천공팁을 포함한다. 상기 센서는, 하우징 내에 위치되며 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 멤브레인과 작동적으로 통신하는 마이크로칩을 또한 포함한다. 상기 센서는 센서의 천공팁과 테이퍼형 원위 단부와 함께 그 위치에 삽입된다. 파라미터는 센서에 의한 전송 신호에 기초하여 환자의 신체의 외부로부터 원격 측정된다. 부가적으로, 상기 센서는 환자의 신체의 외부로부터 원격으로 전력이 공급된다. 신호 판독 및 충전 디바이스는 파라미터를 측정하고, 센서에 전력을 공급하며, 측정된 파라미터를 표시하기 위해 환자의 신체의 외부에서 사용된다. 따라서, 파라미터 측정은 신호 판독 및 충전 디바이스에 의해 초당 다수회로 만들어진다.
상기 센서는 심장의 심방실 내에 위치되며, 삽입 위치는 예를 들면 난원위와 같은 격막이다. 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의해, 측정된 하나의 파라미터는 심장의 심방실 내의 혈역학적 혈압이다. 예를 들면, 본 발명에 따라 혈압을 모니터링하기 위해 초당 10 내지 20 파라미터 측정이 이루어진다.
대안적으로, 센서는 상기 센서의 테이퍼형 원위 단부에 헬리컬 나사를 포함하며, 상기 센서는 센서의 테이퍼형 원위 단부를 조직에 직접 나사 결합하는 것에 의하여 그 위치에서 조직에 고정된다. 대안적으로, 상기 센서는 센서의 테이퍼형 원위 단부 상에 복수개의 조직 갈고리들을 구비하며, 상기 센서는 조직 갈고리에 의해 그 위치에 고정된다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 취한 하기의 적합한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 도 8에 개략적으로 예시된 바와 같은 신규한 원격 측정 의료 시스템(30)과, 그 신규한 구성 요소들 및 본 명세서에 설명 및 예시된 바와 같은 다양한 의료 분야에 유용하게 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 시스템의 하나의 양태는 완전히 무선인 신규한 삽입형 원격 측정 의료 센서(50)와, 센서(50)와 작동식으로 통신하는 신규한 신호 기록 및 충전 디바이스(140)를 사용하여, 환자의 체내, 또는, 환자의 체내의 장기 또는 조직 내의 특성치 또는 파라미터(또는 소정 파라미터의 크기를 포함하는 다양한 파라미터들의 수)를 감지하고 측정하는 원격 감지 및 측정하는 것이다.
원격 측정 센서
도 1에 도시된 바와 같이, 센서(50)는 폴리실리콘 또는 티타늄 같은 생체친화성 재료로 만들어진 하우징(52)을 포함한다. 비록, 하우징(52)을 위한 어떠한 형태의 형상이 수용 가능할지라도, 하우징(52)은 원통 형상이 바람직하다. 하우징(52)은 4-5㎜ 사이의 범위에 있는 근사 길이(approximate length)와, 2.5-3㎜의 범위의 근사 직경을 가진다. 또한, 하우징(52)은 예를 들어 길이가 3㎜이고, 외경이 1-2㎜로 보다 작을 수 있다. 하우징(52)은 약 250㎛ 두께의 원통형 벽들을 포함한다. 변형성 재료로 만들어진 가요성 멤브레인(56)이 하우징(52)의 한쪽 단부에 고정된다. 노치(58) 및 원주홈(60)은 센서(50)의 전달 및 삽입을 용이하게 하기 위해 하우징(52)의 외면에 제공된다.
멤브레인(56)은 폴리실리콘 고무 또는 폴리 우레탄과 같은 가요성 또는 변형성 재료로 만들어진다. 멤브레인(56)은 20㎛의 근사 두께를 가지며, 약 1.5-2㎜의 범위의 직경을 가진다. 멤브레인(56)은 일반적으로 하우징(52) 내의 내압으로 인해 하우징(52)으로부터 외향으로 편향된다. 멤브레인(56)은 하우징(52) 외측의 압력이 하우징(52) 내의 내압을 초과할 때마다 하우징(52) 내로 내향하여 팽창된다.
멤브레인(56)이 변형가능하고 통상적으로 하우징(52)으로부터 외향하여 편향되기 때문에, 멤브레인(56)은 특정 특성 또는 파라미터에 대해 모니터링 및/또는 측정되는 조직 또는 장기의 환경에 직접적으로 응답한다. 이들 특성들 및 파라미터들에서의 극미한 변화들에 응답하여, 멤브레인(56)은 하우징(52)의 내부를 향해 내향하여 변형한다. 따라서, 측정된 특성 또는 파라미터에서의 어떠한 변화 및 멤브레인(56)의 변형 작용 또는 이동의 정도나 양 사이의 직접적인 관계 또는 대응이 있다.
압전 센서들 또는 멤브레인을 활용하여 제조된 메모리 칩들 같은 고상 멤브레인 디바이스들과 비교할 때, 멤브레인(56)이 치수적으로 상대적으로 큰 면적을 가지는 것을 유의하는 것은 중요하다. 따라서, 센서(50)의 전자기기들로부터의 요구조건들에 덜 의존하게 된다. 부가적으로, 멤브레인(56)은 고상 멤브레인 보다 훨씬 큰 휨을 가진다.
또한, 센서(50)는 안테나 리드(70)에 의해 센서(50)의 내부 부품들에 작동적으로 연결되는 안테나 코일(68)을 포함한다. 안테나 코일(68)은 나선형 코일 구성을 가지는 인덕턴스 코일이다. 안테나 와이어를 위해 사용되는 재료는 대략 90% 함량의 은을 가지며, 대략 10% 함량의 백금 이리듐(platinum iridium)으로 피복되어 있다. 안테나 코일(68)은 바람직하게 30㎛ 두께의 와이어가 20-25번 권회되어 만들어진다. 안테나 외경은 1.5 내지 2.0㎝이다(도 2).
따라서, 이러한 특성들로 인하여, 안테나 코일(68)은 매우 낮은 기생 커패시턴스를 소유한다. 부가적으로, 안테나 코일(68)은 은/백금 함유 와이어로 인해 극히 높은 도전성을 가지며 극히 유연하다.
비록, 안테나(68)가 하우징(52)의 외부에 있는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 범주 내에서, 하우징(52) 내에 수용된 안테나와 같은 어느 형태의 적절한 안테나를 포함할 수 있다.
센서(50)는 하우징(52)의 외부로 탄성적으로 편향된 앵커형 레그(64)들을 추가로 포함한다. 앵커형 레그(64)들의 수는 센서(50)가 배치되는 해부학적 구조와 필요한 고정 정도에 따라서 변화될 수 있다. 앵커형 레그(64)들은 니켈 티타늄 합금(NiTinol)과 같은 형상 기억 금속 재료를 사용하여 와이어로부터 만들어진다. 앵커형 레그(64)들은 센서(50)가 고정되는 장기 또는 조직으로 굴곡되는 곡률 반경을 가진 오목 구조를 가진다. 또한, 앵커형 레그들(64)을 위한 다른 적절한 구조들도 사용될 수 있다.
필요하면, 센서(50)는 혈전 및 응혈 등을 방지하기 위해 삽입에 앞서 헤파린(Heparin)과 같은 혈전방지제나 응고방지제로 피복될 수 있다.
도 3은 하우징(52) 상에 테이퍼형 단부(54)를 가진 센서(50)의 대안적인 실시예를 예시하고 있다. 테이퍼형 단부(54)는 조직으로 직접적인 나사 결합을 통한 하우징(52)의 테이퍼형 단부(54)의 직접적인 고정을 용이하게 하기 위해 테이퍼형 단부(54)의 외면에 배열된 헬리컬 나사(75)와 조직 천공팁(55)을 가진다.
도 4는 하우징(52)의 테이퍼형 단부(54)에 고정된 복수개의 조직 갈고리들(59)을 포함하는 다른 대안적인 실시예의 센서(50)를 예시하고 있다. 갈고리(59)는 조직 천공팁(55)으로부터 멀리 외향하여 굴곡된 조직 천공팁을 가진다. 따라서, 조직 천공팁(55)과 함께, 조직 갈고리(59)는 조직에 하우징(52)을 견고히 고정하기 위해 조직에 견고히 고정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(52)의 내부는 하우징(52)의 내벽 중 하나내에 고정된 마이크로칩 형태의 마이크로프로세서(90)를 포함한다. 안테나 코일(68)의 리드(70)는 마이크로프로세서(90)에 작동적으로 연결된다. 마이크로프로세서(90)는 각 열에 8개의 광전 셀(95)들을 포함하는 8개의 엇갈린 열들로 패턴화된 구조로 배열된다. 기준 광전 셀(97)은 도 7에 도시된 바와 같이 총 65개의 광전 셀들을 가진 어레이(92)를 초래하는 어레이(92)의 일 단부에 배치된다. 광전 셀 어레이(92)는 64 해상도들을 제공한다. 각 광전 셀(95)들 사이의 피치 거리는 광전 셀(95)의 크기의 약 1/4이다. 부가적으로, 기준 광전 셀(97)은 예를 들어 광전 셀(95)의 피치의 크기, 예를 들어 크기의 약 1/4인 치수를 가지며, 따라서, 광전 셀의 1/4의 동작과 같은 해상도를 제공한다.
발광 다이오드(LED; 100)는 마이크로프로세서(90)에 작동적으로 연결되며, 광전 셀 어레이(92)의 위에서 평행 이격되어 그로부터 멀리 위치된다. 셔터(62)는 멤브레인(56)의 내면에 연결되고, 하우징(52) 내의 멤브레인(56)으로부터 종방향으로 연장한다. 셔터(62)는 실질적으로 D 형상의 구성을 가지며, LED(100)와 광전 셀 어레이(92) 사이에서 종방향으로 연장한다. 셔터(62)는 알루미늄 합금으로 만들어지며, 셔터(62)의 평면이 광전 셀 어레이(92)에 직접 대면하도록 배치된다. 셔터(62)가 멤브레인(56(과 관련하여 움직이도록, 셔터(62)는 변형성 멤브레인(56)에 고정된다. 따라서, 멤브레인(56)이 하우징(52) 내로 내향하여 휘어질 때(모니터링된 또는 측정된 조직 또는 장기 파라미터로 인해), 셔터(62)는 멤브레인(56)이 변형됨으로써 멤브레인의 내향 이동에 관계한 방향으로 어레이(92)에 있는 다수의 광전 셀(95)들 이상 종방향으로 연장한다. 마찬가지로, 멤브레인(56)이 하우징(52)으로부터 외향하여 휘어질 때, 셔터(62)는 멤브레인(56)과 함께 하우징(52)의 단부로부터 외향하여 종방향으로 이동한다. 따라서, 셔터(62)는 멤브레인(56)의 이동 정도에 따라 다수의 광전 셀(95)을 가리거나 차단한다. 그러므로, 셔터(62)가 특정 수의 광전 셀들(95) 위에 배치될 때, LED(100)로부터의 광은 광전 셀(95)에 도달하는 것이 방지되며, 이들 셀(95)로부터의 신호 전송에 영향을 미친다. 이 배열은 셔터 운동의 측정으로서 온 또는 오프되는 광전 셀들의 수를 단순히 계수하기 때문에 전력 효율적인 아날로그 대 디지털(A/D) 변환을 형성한다. 따라서, 마이크로프로세서(90)는 멤브레인(56)과 작동적으로 통신한다.
기준 광전셀(97)은 어레이(92)의 먼 단부(멤브레인(56)으로부터 떨어져 있는 단부)에 위치되기 때문에 셔터(62)에 의해 가려지거나 덮여지지 않는다. 셔터(62)와 멤브레인(56)은 하우징(52) 내로 최대 내향 편향되도록 교정되고, 이는 기준 광전셀(97)이 센서(50)를 위한 기준 신호로서 사용되도록 LED(100)에 영구적으로 노출되는 것이 따른다. 또한, 광셀의 전력 소산은 매우 적다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 마이크로프로세서(90)는 안테나 코일(68)과 공진 커패시터(102)가 센서(50)를 위한 공진 오실레이터로서 작동하는 회로이다. 안테나 코일(68)은 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이 신호 판독 및 충전 디바이스(140)에 의해 송신된 전송 RF 신호를 수신한다. 안테나 코일(68)에 수신된 RF 신호는 마이크로프로세서(90)에 전력을 공급하기 위한 충전 신호이다. RF 충전 신호를 수신하는 것으로, 안테나 코일(68)과 커패시터(102)는 공진하고, 다이오드(116)를 통해 충전 커패시터(114)를 충전한다. 대략 1.2V의 사전 결정된 전압 임계값에 도달하는 것으로, 커패시터(114)는 제어 유닛(104)를 통해 LED(100)와 논리 회로(91)에 전력을 공급한다. 충전 커패시터(114)에 의해 LED(100)가 전력을 공급받는 것으로, LED는 음전압에서 유지되는 광전 셀 어레이(92)로 발광한다.
도 6b에 예시된 바와 같이, 광전 셀 어레이(92)는 각각 P1, P2, … P64, Pref 로 표시된다. 각 광전 셀(P1 - P64)은 C1, C2, … C64로 표시된 복수개의 비교기들(120)에 병렬로 연결된다. 기준 광전 셀(97)은 각 광전셀(95)로부터 수신된 신호와 비교하여 각 비교기(120)에 기준 신호를 제공하기 위해 각 비교기(120; C1-C64)에 작동적으로 연결된다. 논리 회로(91)는 제어 유닛(104) 및 클록(106)에 의해 전력 공급 및 제어된다. 제어 유닛(104)는 각 비교 기(120)에 연결된다.
복수개의 버퍼 셀(129; 각 비교기 C1-C64에 대응하는 총 64개의 버퍼셀 들)들을 가진 버퍼(126)는 비교기(120)에 작동적으로 연결된다. 각 버퍼 셀(129)은 플립-플롭 또는 메모리 셀이며, 이는 각각의 비교기(C1-C64)로부터 신호를 수신하여 64 디지트 길이의 이진수(일련의 1들 또는 0들)가 따른다. 모든 버퍼 셀(129)들은 단일 클록 사이클로 채워지며, 각 버퍼(129)는 그 내부에 "0" 또는 "1"을 가진다. 모든 64 버퍼 셀들(129)이 그 각각의 이진수로 채워진 후에, 모든 64 바이트를 나타내는 디지털 신호가 제어 유닛(104)에 의해 신호 판독 및 충전 디바이스(140)로 송신된다. 디지털 신호가 전송된 후에, 제어 유닛(104)는 클록(106)에 의해 리셋되어, 신호 판독 및 충전 디바이스(140)로부터의 추가적인 신호 입력을 대기한다. 이진수의 암호화는 신호 판독 및 충전 디바이스(140)에 의해 제공되며, 이에 대해서는 하기에 보다 상세히 설명한다.
64개의 버퍼 셀들을 채우는 것으로, 디지털 신호는 버퍼(126)로부터 전송되며 스위치(112)를 작동시켜, 안테나 코일(68)로부터 신호 판독 및 충전 디바이스(140)의 안테나 코일(162)로 디지털 신호가 전송된다.
본 발명의 시스템(30)의 한가지 주된 양태는 그 수동적 특성에도 불구하고 센서(50)가 종래의 전자 A/D 변환기에 요구되는 것과 같은 전력 소모없이 디지털 신호로 멤브레인(56)의 휨을 직접 변환하는 센서(50), 예를 들어 광전 셀 어레이(92)에 채택된 고유의 A/D 변환 메커니즘으로 인해 신속하게 갱신(update)할 수 있는 무선 트랜스듀서 및 저전력형 디바이스이다.
신호 판독 및 충전 디바이스
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신호 판독 및 충전 디바이스(140)는 환자의 외측에서 또는 환자의 신체 외면에 사용하기 위한 것이다. 신호 판독 및 충전 디바이스(140)는 하우징(145)에 있는 개구에 장착된 액정 디스플레이(LCD) 표시 화면(172)을 가지는 하우징으로서의 케이싱(145)을 포함한다. 일반적으로 판독/충전 디바이스, 판독기/충전기 또는 판독기/충전기 디바이스라 지칭되기도 하는 신호 판독 및 충전 디바이스는 케이싱(145)으로부터 연장하는 전원 스위치 또는 토클(146, toggle)에 의해 작동된다. 안테나 코일(162)은 인덕턴스 커플링에 의해 센서(50)의 안테나 코일(68)과 작동적으로 통신한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 일단 논리 회로(91)가 센서 안테나 코일(68)을 통해 센서(50)로부터 디지털 신호를 전송하면, 판독기/충전기 안테나 코일(162)의 커플링 상수는 변화되고, 판독기/충전기 안테나 코일(162)에 작동적으로 연결된 극미량 검출기(168; deep detector)에 의해 검출된다. 극미량 검출기(168)는 진폭에 있어서 0.01% 만큼 낮은 신호의 진폭 변화를 검출하도록 민감하게 만들어진다.
판독/충전 논리 제어 회로(154)는 극미량 검출기(168)를 위한 임계값을 결정하기 위해 극미량 검출기(168)에 작동적으로 연결된다. 또한, 논리 제어 유닛(154)는 판독기 충전기 디바이스(140)의 부품들에 전력을 공급하기 위한 전원(151)을 포함한다.
판독기/충전기 회로(150)는 논리 제어 유닛(154)에 작동적으로 연결된 프로세싱 유닛(170)를 추가로 포함한다. 프로세싱 유닛(170)는 센서(50, 도 8)로부터 수신된 디지털 신호를 삽입 센서(50)에서 감지된 의학적 파라미터, 상태 또는 특성을 위해 측정된 파라미터로 변환하기 위한 알고리즘을 포함한다. 부가적으로, 프로세싱 유닛(170)는 익스클루시브-OR(XOR), RSA법(RSA Security, Inc.) 등과 같은 암호화 알고리즘을 사용하여 디지털 신호(64 비트 신호)를 암호화를 위한 암호화 코드를 포함한다.
예를 들면, 측정된 파라미터가 심방실 같은 장기 내의 혈역학적(hemodynamic) 혈압인 경우에, 프로세싱 유닛(170)가 디지털 신호를 수신하면, 프로세싱 유닛(170)는 그 알고리즘을 통해, 참조 비교표 또는 하기의 수학식 1과 같이 주어지는 센서(50)에서의 셔터(62)의 휨 대 멤브레인(56)에서의 외부 센서 압력 사이의 관계를 나타내는 분석적 표현을 사용하여 디지털 신호(이진수)를 압력값으로 변환한다.
여기서, P는 압력값이고, D는 멤브레인의 두께이며, A는 멤브레인 반경이고, X는 평형상태로부터의 휨이고, K는 상수이다.
LCD 디스플레이(172)는 실시간으로 디지털 신호로부터 변환된 측정된 파라미터(상술한 예에서는, 혈역학적 혈압)를 표시하기 위해 프로세싱 유닛(170)에 작동적으로 접속된다.
환자의 신체의 외부에 있는 신호 판독 및 충전 디바이스(140)를 사용하는 것에 의하여, 연속적 파라미터 판독(크기 같은 파라미터의 양태를 결정하기 위한)이 샘플링된 파라미터의 평균값과 활성값 또는 개별적인 값들을 위하여 얻을 수 있다.
혈액 같은 체액의 특성치들을 측정할 때, 신호 판독 및 충전 디바이스(140)는 센서(50) 주위에 5-25㎝의 범위의, 바람직하게 약 10-15㎝의 범위의 활성 판독 체적을 유지한다. 부가적으로, 원격 측정식 의료 시스템(30)을 가지고, 센서(50)를 통해, 그리고, 신호 판독 및 충전 디바이스(140)를 통해, 초당 다수의 판독값을 샘플링하는 것이 가능하다. 바람직하게, 본 발명에서는 초당 약 10-20의 판독이 가능하다.
심방실내 압력 모니터로서 사용될 때 본 발명과 연계된 다른 속성들은 +/- 30㎜Hg의 압력 범위; +/- 1㎜Hg의 반복능(repeatability)(5mSec. 집적도에서)을 가진 +/- 1㎜Hg의 정밀도(5mSec. 집적도에서)를 모니터링하는 것을 포함한다. 압력 경계들이 전자 기기에 대한 어떠한 변화없이 멤브레인의 폭과 같은 치수 및 크기를 변화시시키는 것에 의하여 용이하게 변화될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 본 발명은 동일한 형식을 사용하면서 다양한 분야에 적용될 수 있게 한다.
또한, 제어 유닛(154)는 약 4 내지 6㎒의 사인파 신호를 발생시키기 위해 사인파 드라이버(158)에 작동적으로 연결된다. 사인파 신호는 사인파 드라이버(158)에 의해 발생되어, 상술한 바와 같이 센서(50)에 전력을 공급하거나 충전하기 위해 센서(50)의 안테나 코일(68)로 송신 또는 보내기 위하여 커패시터(160)를 통해 판독기/충전기 안테나 코일(162)로 전송된다.
의료 절차
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원격 측정식 의료 시스템(30)은 특히, 관련 조직 또는 장기와 같은 신체의 일부에 센서(50)를 삽입하는 것이 필요한 거의 모든 의료 진단 절차에 유용하다. 본 발명에 따른 원격 측정식 의료 시스템(30)은 관련 위치에 있는 환자의 신체 내의 어떠한 물리적 상태의 다양한 변화들 또는 다양한 파라미터들을 신속하게 샘플링할 수 있는 것에 의하여 조직 또는 장기의 상태의 원격 모니터링 및 진단을 허용한다. 원격 측정식 의료 시스템(30)은 무선이며, 이런 형태의 절차들은 환자에 대한 최소한의 외상으로 완전 비침입식으로 수행된다.
본 발명에 따른 원격 측정식 의료 시스템(30), 그 부품들 및 그 사용 방법들의 하나의 특정 실시예는 울혈성 심부전(CHF; congestive heart failure) 분야이다. CHF는 심장(400; 도 10)이 신체의 다른 장기들로 충분히 혈액을 펌핑하지 못하는 상태로 정의된다. 이는 심근으로 혈액을 공급하는 동맥이 좁아져서(심장 동맥 질환으로 인해) 발생될 수 있으며, 과거의 심장 마비 또는 심근 경색, 손상 조직의 심근 정상 동작 간섭, 고혈압, 과거의 류마티스열(past rheumatic fever) 이나 다른 원인으로 인한 심장 판막 질환, 심근증(cardiomyopathy)이라 지칭되는 심근 자체의 질환, 선천성 심장병 같은 출생시 존재하는 심장의 결함, 심장 판막 및/또는 심근 자체의 감염(심내막염 및/또는 심근염)으로부터 초래될 수 있다.
병든 심장(400)은 기능은 유지하지만, 필요한 수준에 못미치게 된다. CHF가 있는 사람은 호흡 곤란 및 피로로 인해 신체를 사용하지 못한다. 심장(400)으로부터 유출하는 혈액이 느림으로써, 정맥을 통해 심장(400)으로 복귀하는 혈액이 역류하여, 조직에서 울혈(congestion)을 유발한다. 종종, 부종(swelling, edema)이 통상적으로는 다리와 발목에 발생하며, 신체의 다른 부분에도 발생할 수 있다. 특히, 환자가 누워있을 때, 때때로, 폐에 유체가 모이고, 호흡을 방해하여 호흡 곤란을 유발할 수 있다. 또한, 심부전은 신장의 기능에 영향을 미쳐 물과 나트륨이 차게 한다. 차여 있는 물은 부종을 증가시킨다.
CHF는 미국에서 가장 일반적인 심장 질환이며, 약 5백만의 환자가 이로 고통받고 있는 것으로 추산된다. CHF를 가진 환자에서 측정되는 보다 예측 가능한 혈역학 파라미터는 좌심방(410)내의 혈압, 예를 들면 좌심방(LA) 압력이다. 최근까지, 이 파라미터는 스완-간쯔 카테터(Swan-Gantz catheter) 같은 특정 풍선형 카테터를 사용하는 침입적 우심실 카테터 삽입술을 사용하여 측정된다.
따라서, CHF의 영향을 중재할 때, 본 발명에 따른 원격 측정식 의료 시스템(30)을 사용하여 심장(400)내의 특정 심방실(우심방(415), 우심실(419), 좌심방(410) 또는 좌심실(420)중 어느 하나)내의 혈압을 측정하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 방법의 실행시에, 혈압은 심장(400)의 좌심방(410)내에서 직접적으로 모니터링된다. 따라서, 격막(405) 내의 난원와(407)에 센서(50)를 삽입하는 것이 적합하다.
격막(405)의 특정 해부학적 구조에 관하여, 정상 인구의 약 15%에서, 난원와(407)는 개방 또는 열려지고 조직의 작은 플랩에 의해 정상적으로 덮여지는 미리 존재하는 구멍 또는 개구를 가진다. 정상 인구의 약 85%에서, 난원와(407)는 완전히 폐색되어, 예를 들어, 격막(405) 내에 어떠한 구멍도 존재하지 않는다.
(1) 경도관 접근법
본 발명에 따른 방법에 따라서, 경도관 접근법(transcatheter approach)은 난원와(407)에 미리 존재하는 구멍을 가진 환자들을 위해 특히 유용하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법을 수행할 때, 먼저, 경식도 초음파 탐침(미도시)이 환자의 입안으로 삽입되어 식도내에 배치된다. 대부분의 경우에, 경식도 초음파 탐침은 입으로부터 약 30-35cm에 위치된다. 즉, 대부분의 경우에 환자의 위 바로 위에 위치된다.
경식도 초음파 안내하에서, 와이어(미도시)가 하대정맥(inferior vena cava; 408) 같은 적절한 맥관을 통해 우심방(415)내로 삽입되며, 여기서, 상기 와이어는 난원와(407)에 있는 개방 개구로부터 멀어지는 방향으로 조직 플랩을 완만히 들어올림으로써 난원와(407)를 통해 안내된다. 와이어가 난원와(407)를 통해 삽입되고 나면, 와이어는 폐정맥(pulmonary vein; 416)의 개구내에 와이어를 적절히 위치 및 고정하도록 와이어의 원위 단부를 배치하기 위해 폐정맥(416)중 하나로 안내된다. 따라서, 폐정맥(416)은 와이어를 위한 매우 신뢰성있고 정적인 고정점이 되는 것으로 검증되어 있다.
와이어가 난원와(407)에 적절하게 위치되고, 폐정맥(416)에 고정되고 나면, 카테터 관("오버-더-와이어" 형; 미도시)이 우심방(415)과 난원와(407)를 통해 와이어 위로 안내되며, 예로서, 폐정맥(416)의 개구에 매우 근접하게 좌심방(410)내에 위치된다.
카테터 관이 적절하게 위치되고 나면, 와이어가 환자의 심장(400)으로부터 제거되고, 센서(50)가 카테터 관을 통해 다수의 표준 카테터 기반 전달 디바이스(미도시) 중 하나에 의해 전달된다. 따라서, 센서(50)는 정상적으로 삽입형 조율기, 전극, 심방 격막 결손(ASD) 폐색 디바이스 등과 연계되어 있는 일반적인 소정의 카테터 기반 전달 디바이스에 의해 난원와(407)로 전달될 수 있다. 따라서, 센서(50)는 미네소타주 골든 밸리의 AGA 메디컬 코포레이션에 의해 제조되는 Amplatzer(R) 같은 통산적인 전달 디바이스를 사용하여 전달될 수 있다.
카테터 관의 배치 이후에, 센서(50)는 도 11에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 난원와(407) 내에 있는 카테터 관으로부터 전개된다. 전개시, 센서(50)는, 격막(405)에 센서(50)를 고정하고 난원와(407)의 개구를 폐색하기 위해 앵커형 레그들(64)을 사용한다.
(2) 전진 접근법
센서(50)는 전진 접근법(anterograde approach)을 통하여 난원와(407)에 미리 존재하는 개구를 가지지 않는 환자들을 위하여 난원와(407)에 배치된다. 다시 한번, 경식도 초음파 탐침이 상술한 바와 같이 환자의 식도에 위치된다. 경식도 초음파 이미징 안내하에서, 개구는 센서(50)를 배치 및 수용하기 위해 난원와(407)에 있는 격막(405)에 만들어진다. 그러므로, 개구는 미네소타주의 세인트 폴의 세인트 쥬드 메디컬 인코포레이티드에 의해 제조된 BRKTM 시리즈 트랜스셉셜 니들(BRKTM Series Transseptial Needle) 같은 표준 니들 카테터(미도시)를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 경식도 초음파 안내하에서, 니들 카테터가 먼저 우심방(415)내에 배치되고, 난원와(407)에 위치된다. 이 지점에서, 니들 카테터의 니들의 팁은 난원와(407)를 천공하고, 카테터가 니들 카테터에 의해 난원와(407)내에 새로 형성된 개구를 통해서 난원와(407)를 통해 좌심방(410) 내로 삽입된다. 난원와(407)에 개구가 형성되면, 센서(50)는 상술한 전달 디바이스 같은 전달 디바이스를 사용하여 도입되고, 도 11에 도시된 바와 같이 난원와 개구에 배치된다. 앵커형 레그(64)의 전개로, 난원와(407)에 있는 개구는 고정 형태로 격막(405)에 고정된 센서 하우징(52) 및 센서(50) 주위에서 폐색된다.
경식도 초음파 이미징은 본 발명의 각 방법 단계에 따라 상술한 바와 같이 경도관 및 전진 접근법 양자 모두에 사용된다. 본 발명에 따른 각 방법이 경식도 초음파 안내와 함께 사용될 수 있기 때문에, 형광 투시 조영 같은 다른 이미징 모델이 생략될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 왕진과 같은 병원 또는 진료소 이외의 장소에서 이루어질 수 있다. 또한, 형광 투시 조영에 대한 필요성을 제거함으로써, 본 발명은 시술에 부가적인 시간 및 비용을 추가하면서 부가적인 시간과 환자의 불편을 주게 되는 카테터 랩의 시술을 수행할 필요성을 제거한다.
센서(50)가 환자의 격막(405)에 삽입된 이후에, 환자는 과도한 응혈이나 내피세포증식(endothelialization)을 방지하도록 표준 처리를 받아야 한다. 예로서, 여섯달의 기간 동안 Heparin 같은 응혈 방지제 및/또는 아스피린을 섭취하게 되는 것이 통상적이다.
상술한 방법 중 하나를 사용하여, 좌심방(410)의 실시간 압력 모니터링을 제공하기 위해 센서(50)가 격막(405)에 고정된다. 센서(50)는 무선 트랜스폰더(transponder) 및 배터리 저전력 수신기이고, 센서(50)는 심장(400)의 본래의 기능을 방해하지 않고, 최소한의 침입만을 발생시킨다.
환자의 신체 외부에 있는 신호 판독 및 충전 디바이스(140)를 사용함으로써, 센서(50)에 의해 제공된 좌심방(410) 내의 압력의 평균 및 맥동값 양자 모두에 대하여 연속적 압력 판독이 얻어질 수 있다.
원격 측정 시스템(30)을 사용하여, 신호 판독 및 충전 디바이스(140)는 센서(50) 둘레에서 5-25㎝ 범위 이내의 소정의 활성 판독 체적을, 적합하게는 약 10-15㎝ 범위의 활성 판독 체적을 유지할 수 있다. 더욱이, 센서(50)와 신호 판독 및 충전 디바이스(140)를 사용하여, 초당 다수의 판독들을 샘플링할 수 있다. 본 발명에서는 초당 약 10-20의 판독이 가능한 것이 적합하다.
심방실내의 압력 모니터로서 사용될 때, 본 발명에 연계된 다른 속성은 +/- 30mmHg의 압력 범위와, +/- 1mmHg의 정밀도(5Mmsec. 집적도), 및 +/- 1mmHg의 반복능(5msec. 집적도)이다.
비록 양호한 실시예를 의료 시스템, 디바이스, 부품들 및 사용 방법에 관하여 본 명세서에서 설명하였지만, 본 발명의 원리는 다른 형태의 목적들에도 마찬가지로 사용될 수 있다. 양호한 실시예들을 예로서 설명하였으며, 본 발명의 전체 범위는 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 발명에 따라서, 환자의 신체 내에서 측정된 파라미터들에 관한 극도로 정확한 정보를 제공하면서, 그 구성 요소들이 고효율 시스템을 형성하고, 또한, 그 사용이 용이한 원격 측정식 의료 시스템이 제공된다.
Claims (26)
- 원격 측정식 의료 시스템에 있어서:내부의 파라미터를 측정하기 위해 환자의 신체에 삽입되고, 하우징, 상기 하우징의 한쪽 단부에 있으며 상기 파라미터에 응답하여 변형 가능한 멤브레인, 상기 멤브레인에 연결된 셔터, 및 상기 하우징 내에 위치되고 상기 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 상기 셔터에 의해 상기 멤브레인과 통신하는 마이크로칩을 포함하는 원격 측정식 의료 센서; 및상기 센서와 통신하기 위해 환자의 신체 외측에 위치될 수 있으며, 케이싱, 및 상기 케이싱 내에 있는 회로를 포함하는 신호 판독 및 충전 디바이스를 포함하며;상기 회로는 논리 제어 유닛 및 프로세싱 유닛을 포함하고, 상기 논리 제어 유닛은 원격으로 상기 센서에 전력을 공급하기 위해 상기 센서에 전력 신호를 전송하며, 또한 상기 논리 제어 유닛은 상기 센서로부터 전송된 신호를 수신하며, 상기 프로세싱 유닛은 상기 센서에 의해 전송된 신호를 측정된 파라미터로 변환하기 위하여 상기 제어 유닛에 연결되는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 센서에 의해 전송된 신호는 디지털 신호인, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로칩은 광전 셀들의 어레이를 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 3 항에 있어서, 상기 광전 셀들에 광을 전송하는 LED를 더 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 4 항에 있어서, 상기 셔터는 상기 멤브레인의 변형에 응답하여 상기 광전 셀들과 상기 LED 사이에서 이동 가능한, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광전 셀들은 엇갈려있는 열들(staggered rows)로 배열되는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 상기 어레이는 기준 광전 셀(reference photoelectric cell)을 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 7 항에 있어서, 상기 기준 광전 셀은 상기 셔터에 의해 차단되지 않는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로칩은 상기 광전 셀들에 연결된 복수개의 비교기들을 더 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로칩은 상기 디지털 신호를 저장 및 전송하기 위해 상기 비교기들에 연결되는 버퍼를 더 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 상기 마이크로칩에 연결된 안테나를 더 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징의 외부에 위치되는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 신호 판독 및 충전 디바이스는 상기 센서에 전력 신호를 송신하고 상기 센서로부터 전송된 디지털 신호를 수신하기 위한 안테나 코일을 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 13 항에 있어서, 상기 신호 판독 및 충전 디바이스는 상기 측정된 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 14 항에 있어서, 상기 신호 판독 및 충전 디바이스는 상기 센서에 전력 신호를 송신하기 위해 상기 제어 유닛에 연결된 사인파 드라이버를 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 15 항에 있어서, 상기 전력 신호는 4 내지 6㎒의 사인파 신호인, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 14 항에 있어서, 상기 디스플레이는 LCD 스크린인, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 13 항에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 전송된 신호를 디코딩하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 18 항에 있어서, 상기 신호 판독 및 충전 디바이스는 상기 전송된 신호를 수신하기 위한 극미량 검출기(deep detector)를 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 19 항에 있어서, 상기 판독 및 충전 디바이스는 상기 회로에 연결된 전원을 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 제 20 항에 있어서, 상기 신호 판독 및 충전 디바이스는 상기 디바이스를 활성화 및 비활성화시키기 위한 전원 스위치를 포함하는, 원격 측정식 의료 시스템.
- 환자의 신체 내의 파라미터를 원격 측정하는 방법으로서,하우징, 상기 하우징의 한쪽 단부에 있으며 상기 파라미터에 응답하여 변형 가능한 멤브레인, 상기 멤브레인에 연결된 셔터, 및 상기 하우징 내에 위치되고 상기 파라미터를 지시하는 신호를 전송하기 위해 상기 셔터에 의해 상기 멤브레인과 통신하는 마이크로칩을 포함하는 원격 측정식 의료 센서를 제공하는 단계, 및환자의 신체의 외부로부터 상기 파라미터를 원격적으로 측정하는 단계를 포함하고,상기 파라미터는 상기 환자의 신체 내의 한 부위에 삽입된 상기 센서로부터 전송되는, 원격 측정 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 환자의 신체의 외측으로부터 원격으로 상기 센서에 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 원격 측정 방법.
- 제 23 항에 있어서, 케이싱, 및 상기 케이싱 내에 있는 회로를 포함하는 신호 판독 및 충전 디바이스를 가지고 상기 환자의 신체의 외측으로부터 원격으로 상기 센서에 전력을 공급하고 상기 파라미터를 원격으로 측정하는 단계를 포함하며,상기 회로는 논리 제어 유닛 및 프로세싱 유닛을 포함하며, 상기 논리 제어 유닛은 상기 센서에 원격으로 전력을 공급하기 위해 상기 원격 측정식 의료 센서에 전력 신호를 전송하며, 또한 상기 논리 제어 유닛은 상기 센서로부터 전송된 신호를 수신하며, 상기 프로세싱 유닛은 상기 센서에 의해 전송된 신호를 상기 측정된 파라미터로 변환하기 위하여 상기 제어 유닛에 연결되는, 원격 측정 방법.
- 제 24 항에 있어서, 상기 측정된 파라미터를 표시하는 단계를 포함하는, 원격 측정 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 마이크로칩은 광전 셀들의 어레이를 포함하고,상기 센서는 상기 광전 셀들에 광을 전송하는 LED를 더 포함하고,상기 셔터는 상기 멤브레인의 변형에 응답하여 상기 광전 셀들과 상기 LED 사이에서 이동 가능한, 원격 측정 방법.
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