KR101370985B1 - 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

몸체의 물리적, 화학적 및 생물학적 파라미터들을 측정하고 파라미터들의 측정값에 따라 조취를 취하기 위한 생리학적 관에 센서들을 배치하기 위한 지지 구조물들이 개시된다. 지지 구조물은 몸체의 생리학상 연속적이고 방해받지 않는 데이터를 획득하기 위한 특수한 기하학적 구조를 이용하여 지지 구조물들상에 피팅되는 센서를 포함한다. 신호들은 전자기파, 무선파, 적외선, 사운 등에 의해 또는 음성 또는 시각적 전송에 의해 국부적으로 리포팅됨으로써, 무선 전송에 의해 원격 스테이션으로 전송된다. 물리적 및 화학적 파라미터들은 뇌 기능, 물질대사 기능, 유체역학 기능, 수화(hydration) 상태, 혈액의 화학적 화합물들의 레벨들 등을 포함한다. 지지 구조물은 생리학적 관에 위치되어 접근하는 감지 시스템들을 가지며 관의 단부에 위치된 패시브 또는 액티브 센서들을 구비한, 패치들, 클립들, 안경, 헤드 장착 기어 등을 포함한다.

Description

생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING BIOLOGIC PARAMETERS}

본 발명은 생리학적 관(tunnel)의 내부에 위치하여 신체 작용을 측정하고 그 측정 결과 나타난 비정상 상태를 관리하기 위한 지지 및 감지 구조에 관한 것이다.

간섭하는 성분과 변수는 측정된 생물학적 파라미터가 임상적 가치를 잃게 하는 심각한 오류의 근원이 될 수 있다. 그러한 간섭 성분을 우회하여 신호가 교란되지 않게 하기 위해, 침습적 기법 및 반침습적(semi-invasive) 기법이 사용되어 왔다. 이들 기법은 장시간 연속적인 감시가 어렵다는 것을 비롯한 결점이 있을 수 있다. 비침습적 기법으로도 필요한 임상적 유용성을 제공하지 못하였다. 간섭 성분이 존재하는 상태에서 피부에 센서를 배치하면 임상적으로 유용한 신호도 정확한 신호도 얻을 수 없는데, 왜냐하면 전술한 간섭 성분뿐만 아니라, 측정 대상인 생리학적 파라미터와 관련된 신호를 크게 초과하는 배경 노이즈가 존재하기 때문이다.

인간과 동물의 체열 상태를 평가하기 위한 가장 정밀하고 정확하며 임상적으로 유용한 방법은 뇌의 온도를 측정하는 것이다. 뇌 온도 측정은 질병과 건강 모두를 동일하게 나타내는 핵심적이고 보편적인 방법이며, 감정 상태에 의해 인위적으로 변하지 않는 유일한 활력 징후이다. 기타 활력 징후(심박, 혈압 및 호흡률) 는 감정 상태나 자발적인 노력의 영향을 받으며 인위적 변화가 가능하다.

체온은 원적외선 복사의 형태로 열을 발산하는 혈액의 온도에 의해 결정된다. 지방 조직이 원적외선을 흡수하며, 신체는 피부에 내재한 지방 조직층에 의해 사실상 완전히 보호되어 있다. 따라서, 피부를 이용한 온도 측정은 정밀하지도 정확하지도 못한데, 왜냐하면 종전의 기법에서는 지방 조직이 존재하는 상태에서 피부에 배치된 센서를 이용하였기 때문이다.

현재의 기술로는 뇌 온도를 비침습적으로 측정하기가 불가능하다고 생각되었기 때문에, 신체 내부 온도(심부 온도라고도 칭함)를 결정하기 위한 노력이 이어졌다. 내부(심부) 온도를 측정하기 위해 현재 이용되고 있는 침습적이고 인위적이며 불편하고 값비싼 과정에서는 온도 센서를 구비한 카테터를 요관, 직장 또는 식도에 삽입한다. 그러나 이 방법은 정기 측정에 부적합하고, 고통스러우며, 치명적인 합병증의 위험이 있다.

반침습적 기법도 시도된 바 있다. 아브류(Abreu)의 미국 특허 제6,120,460호에는 눈꺼풀 포켓에 콘택트 렌즈를 연속적으로 사용하여 심부 온도를 측정하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있는데, 콘택트 렌즈는 의사의 처방이 필요한 반침습적 기구이며, 유아나 심지어는 성인의 눈에 넣기가 종종 쉽지 않고, 콘택트 렌즈가 눈에 접촉하는 것을 두려워하는 사람들도 많다.

연속적인 온도 측정 및/또는 심부 온도 측정을 위한 종래 기술에는 결점 및 제약이 다소 존재한다.

오늘날의 온도 측정은 비연속적이고, 심부에 대한 측정이 아니며, 간호사에 의존한다. 간호사는 환자의 입, 직장 또는 귀에 온도계는 넣어야 한다. 심부 온도를 측정하기 위해서는 신체 내부에 침입적으로 튜브를 넣어야 하며, 이는 감염 및 비용이 드는 합병증을 일으킬 수 있다.

병원에서의 정기적인 및/또는 연속적인 심부 온도 측정은 매우 어렵고 위험한데, 왜냐하면 신체 내부에 튜브를 삽입하거나 체온계 정제를 복용하는 침습적 절차가 필요하기 때문이다. 체온계 정제는 설사를 일으킬 수 있고, 체온이 아닌 복용한 유체/식품의 온도를 측정하며, 췌장이나 간관을 막는 경우 치명적인 합병증을 일으킨다. 피부에 센서를 배치하는 방법으로는 임상적으로 유용한 측정 결과를 얻을 수 없는데, 왜냐하면 지방 조직을 비롯한 많은 간섭 성분이 존재하기 때문이다.

단순히 센서를 피부에 올려놓는 것만으로는 뇌 온도뿐만 아니라 대사작용 파라미터, 물리적 파라미터, 화학적 파라미터 등에 대한 정밀하고 임상적으로 유용한 측정 결과를 얻을 수 없다. 핵심 요소 중 하나가 지방 조직의 존재이다. 지방은 사람마다 다르며, 연령에 따라 변화하고, 지방 성분은 동일인에서도 시기에 따라 차이가 있으며, 지방은 혈관으로부터 오는 신호를 감쇄시키고, 열을 흡수하며, 원적외선 복사가 교란되지 않고 전달되는 것을 방해하고, 체내에서 측정되는 요소와 피부 표면에 배치된 외부 센서의 이동 거리를 증가시킨다.

센서를 피부에 배치한 상태에서 고통 없이 간단하게 외부에서 안전하게 뇌 온도는 비침습적이고 편리하며 연속적으로 감시할 수 있는 방법 및 장치가 요망된다.

또한, 대사작용 파라미터, 물리적 파라미터, 화학적 파라미터 등을 포함한 생물학적 파라미터를 편리하고 비침습적이며 안전하고 정밀하게 감시할 수 있는 방법 및 장치가 요망된다.

그리고, 교란되지 않고 연속적인 생물학적 신호를 얻기 위해 생리학적 터널에 센서를 위치시킴으로써 생물학적 파라미터를 측정할 수 있는 장치 및 방법이 요망된다.

본 발명은 종래 기술에 대해 제기되는 문제들을 효율적으로 해결하는 방법, 장치 및 시스템을 제공한다.

일반적으로, 본 발명은 생물학적, 물리적 및 화학적 파라미터를 측정하기 위해 생리학적 터널에 접근하도록 설계되었으며 개별적으로 또는 조합하여 사용할 수 있는 감지 시스템과 보고 수단의 세트를 제공한다. 해부학 및 생리학적인 관점에서 볼 때, 본 발명에서 언급하는 터널(tunnel)은 교란되지 않은 생리학적 신호를 외부로 전달하는 해부학적 경로를 의미한다. 이 터널은 체내 작용(신호)의 근원과 터널의 단부에서 피부에 위치한 외부 지점 사이의 직접적이고 교란되지 않는 연결로 이루어진다. 이러한 생리학적 터널은 신체의 생리학적 작용에 대한 연속적이고 전체적인 정보를 전달한다. 교란되지 않은 신호가 체내로부터 터널의 단부에 있는 외부 지점으로 전달된다. 터널의 단부에서 피부에 위치한 센서로 인하여 간섭 성분 및 오차 원인 없이 최적의 신호를 획득하게 된다.

본 발명에는 터널의 단부에서 피부에 센서를 위치시키기 위한 지지 구조가 포함된다. 본 발명은 뇌의 온도, 뇌의 작용, 대사 작용, 수력학적 작용, 수화 상태, 혈역학적 작용, 신체의 화학적 작용 등을 측정하기 위한 장치를 개시한다. 본 발명을 구성하는 장치 및 방법은 패치, 클립, 안경, 헤드 마운트식 기어 등을 이용하여 생물학적 파라미터를 평가하며, 이를 위해 생리학적 터널에 접근하여 착용자의 생리학적 상태에 대한 정밀하고 임상적으로 유용한 정보를 제공하도록 구성된 감지 시스템을 이용한다. 또한, 상기 장치 및 방법은 착용자의 안전 및 능력을 향상시키며, 감시 대상인 생물학적 파라미터와 관련된 적절한 보고 수단 및 경고 수단을 제공하여 착용자의 수명을 향상 및 보존하는 데에 도움을 준다. 본 발명의 기타 구성 요소로는 다른 장치에 작용하는 직간접 작용을 생성하는 것과, 측정된 생물학적 파라미터에 기초하여 다른 장치 또는 생산품을 조정하는 것이 포함된다.

더 나은 생물학적 파라미터 측정 방법을 찾기 위해 오랫동안 주의 깊게 연구한 결과, 인간 및 동물에서 뇌 온도 터널(Brain Temperature Tunnel; BTT) 및 기타 생리학적 터널을 발견하였다. 체내에서 생리학적 터널을 인식한 것은 본 발명이 최초였다. 또한, 피부 표면상의 터널의 단부에서 최적의 신호를 획득할 수 있으며, 간섭 성분 및 측정되는 신호를 초과하는 배경 노이즈가 존재하지 않는 상태에서 측정이 가능하다는 것을 인식한 것도 본 발명이 최초였다. 그리고 본 발명에서는 주진입 지점을 포함한 터널의 특수한 기하학적 형상 및 위치를 최초로 인식하고 정밀하게 지도화하였다. 더구나, 본 발명에서는 최적의 신호 획득을 위해 주진입 지점에서 감지 시스템의 위치를 정밀하게 조정하기 위한 방법도 최초로 인식하였다. 주의 깊게 진행한 연구에는, 적외선 복사의 특징을 파악하여 터널의 여러 양상을 정밀하게 결정하기 위한 소프트웨어의 개발이 포함된다. 이 연구 결과, 생리학적 터널의 단부에서 피부의 제한된 구역에 센서를 위치시킴으로써 인간 및 동물에서 뇌(심부) 온도 및 기타 신체 파라미터를 비침습적이고 연속적으로 측정할 수 있다는 것이 판명되었다.

수명 보존 및 인간 능력과 관련된 핵심 작용 및 중요 인자를 뇌의 온도이다. 뇌 조직은 신체에서 열에 의한 손상에 가장 취약한 조직이며, 이는 고온과 저온을 모두 포함한다. 뇌 온도는 신체의 열적 상태를 결정하기 위해 임상적으로 가장 중요한 파라미터이며, 인간의 뇌는 신체에서 생기는 열의 18 내지 20%를 생성하는데, 이는 뇌가 몸무게의 2%만을 차지한다는 점을 고려하면 매우 이례적이다. 뇌에서 발생하는 다량의 열 에너지는 제한된 공간 안에 갇히며, 두피와 두개골, 지방 및 CSF(뇌척수액)가 단열층을 형성한다. 본 발명에 의한 BTT의 인식은 단열 장벽을 우회하여 뇌 내의 생리학적 및 물리적 상태에 대한 직접 연결을 가능하게 한다.

해부학 및 생리학적인 관점에서 볼 때, 뇌 온도 터널은 체내의 열원과 터널의 단부에 위치한 외부 지점 사이의 연속적이고 직접적이며 교란되지 않는 연결로 이루어진다. 뇌 내부의 터널의 한쪽 단부에서 일어나는 물리적 사건 및 생리학인 사건은 피부 상의 반대쪽 단부에서 재생된다. BTT를 통해서는 열 흡수 요소, 즉 뇌내 혈관이 열로서 전달하는 원적외선 복사를 흡수할 수 있는 요소에 의한 간섭 없이 전체적이고 직접적인 열전달이 가능하다. BTT를 정의하기 위해서는 다음과 같은 여섯 가지 특징이 필요하다.

1) 열 흡수 요소가 없는 구역. 다시 말해서 이 구역은 지방 조직을 포함하지 말아야 한다. 이는 온도 터널을 정의하기 위해 핵심적으로 필요한 특징이다.

2) 열을 전량으로 전달하기 위해서 구역에 관의 말단 분기가 있어야 한다.

3) 말단 분기는 뇌로부터의 혈관의 직접적인 분기이어야 한다.

4) 근육과 같은 심층 구조에 의한 열 흡수를 피하기 위해 말단 분기는 피부에 위치해야 한다.

5) 열 흐름이 다량으로 이루어지도록 구역에서 센서와 열 에너지원 사이의 계면은 얇고 무시할 수 있는 정도이어야 한다.

6) 구역에 열조절 동정맥 단락이 없어야 한다.

위쪽 눈꺼풀의 중앙 1/3 내부와 중앙 안각건의 상부에서 눈의 중앙 코너에 인접한 중앙 안각 구역 상의 피부에 여섯 가지 특징이 모두 존재한다. 더 구체적으로 말하면, 피부 상의 BTT 구역의 단부는 중앙 안각근에서 눈의 중앙 코너로부터 측정했을 때 직경이 약 11mm이며, 상방으로 약 6mm 연장된 후 뿔 모양 돌기로서 위쪽 눈꺼풀 안으로 22mm 더 연장된다.

BTT 구역은 체내에서 지방 조직이 없는 유일한 구역으로, 열적 분기에 의해 공급되며, 뇌 혈관계로부터 오는 피하 혈관이 있고, 얇은 계면이 있으며 열조절 단락은 없다. BTT 구역은 열 에너지를 수집하고 저장하는 뇌내 정맥 채널의 내피 라이닝 시스템인 해면굴로 직접 연결되는 상위 안정맥의 열적 분기에 의해 공급된다. BTT 구역을 공급하는 혈관에는 열조절 동정맥 단락이 없으며, 위쪽 눈꺼풀이 막 시작되는 중앙 안각 구역의 상부 영역에서 눈의 중앙 코너에 인접한 피부 상에서 종결된다. 상기 혈관은 도 1 및 도 2에 도시된 적외선 이미지의 컬러 및 흑백 사진으로부터 알 수 있듯이 중앙 안각 구역 및 위쪽 눈꺼풀 상의 피부로 교란되지 않은 열을 전달한다. 교란되지 않은 열복사가 뇌로부터 터널의 단부에 있는 피부의 표면으로 전달된다. 터널의 단부에 위치한 지방이 없는 피부 구역으로 열이 전달된다. 열을 전달하는 혈관이 피부의 바로 아래에 위치하므로, 심층 구조에 의해 적외선 복사가 흡수되지 않는다.

만약 혈관이 깊이 위치한다면 기타 조직 및 화학 물질이 열을 흡수할 것이며, 그렇게 되면 측정 결과가 임상적 유용성을 잃게 될 것이다. 직접 열전달이 일어나며, BTT 구역 내의 피부는 신체에서 가장 얇은 피부이고 열조절 동정맥 단락이 없다. 최적의 온도 측정을 위해 매우 중요한 측면 중의 하나가 지방 조직에 의한 간섭이 없을 것과 직접 열전달이 일어날 것이다.

터널의 단부에 위치한 이 특별하고 독특한 신체 구역에 지방 조직이 없다는 사실로 인해서 신호를 교란 없이 획득할 수 있게 된다. 전술한 여섯 가지 요소의 조합은, 적외선 이미지 사진(도 1 내지 도 8)에서 볼 수 있듯이 뇌로부터의 적외선 복사를 BTT 구역 위치에서의 직접 열전달의 형태로 교란 없이 완전하게 방출시킨다. 본 명세서에서는 BTT 터널과 생리학적 터널을 "목표 구역"으로도 칭한다.

물리적 관점에서 볼 때, BTT는 전체 복사력이 크고 열 흐름이 많은 영국 열에너지 터널에 해당한다. 뇌 온도는 대사작용 속도로 인해 발생하는 열에너지에 동맥이 뇌로 공급하는 열에너지를 더하고 뇌혈관류에 의해 제거되는 열을 빼었을 때의 균형에 의해 결정된다. 조직과 모세관 사이의 열대류량은 크며, 뇌정맥혈의 온도는 뇌조직과 평형 상태에 있다. 따라서, 뇌정맥혈의 온도 및 열에너지를 측정함으로써 뇌의 실질 온도 및 열에너지를 평가할 수 있다. 상위 안정맥은 해면굴까지 교란 없이 직접 연결되며, 45%의 적혈구 용적률에서 3.6 J.ml^-1.(℃)^-1의 열에너지 용량으로 뇌정맥혈을 운반한다. 센서를 배치하여 BTT의 단부에서 뇌정맥혈이 운반하는 열에너지를 포획함으로써 뇌의 열역학적 반응, 열에너지, 그리고 뇌 온도를 평가할 수 있다.

BTT 및 생리학적 터널에 대한 연구에는 다음과 같은 다양한 활동 및 연구가 포함된다. 1) 신체의 점막 및 피부 구역에 대한 체외 조직학적 분석. 2) 인간 및 동물의 외부 구역 온도 평가를 동반한 체내 연구. 3) 혈관 조영술을 통한 열원의 체내 작용 평가. 4) BTT 구역의 조직 외형적 특징의 형태학적 연구. 5) 열전대, 서미스터 및 원적외선을 이용한 BTT 구역 온도의 체내 평가. 6) BTT 구역에 대한 측정 결과와 눈 내부의 해부학적 구조 및 현재 가장 널리 사용되는 온도 측정 표준 (구강)의 비교. 7) BTT의 온도 안정성을 결정하기 위한 저온 및 열 시험. 8) 적외선 촬영 및 등온선 결정. 터널의 기하학적 형상을 평가하기 위한 소프트웨어도 개발하여 사용하였다. 사전에 동일하게 교정한 서미스터를 사용하여 기준 온도와 BTT 구역의 온도를 동시에 측정하였다. 실험 및 데이터 수집을 위해서 다중 채널을 구비한 특수 회로를 설계하였다.

BTT 구역의 온도를 측정한 결과, 중앙 신경계의 연속체인 눈의 내부 결막 구조와 BTT 구역 사이에 거의 동일한 온도 신호가 나타났다. 이 실험에 사용된 눈의 내부 결막 구조의 온도 측정에 대해서는 아브류(Abreu)의 미국 특허 제6,120,460호 및 제6,312,393호에 기재되어 있다. BTT 및 눈 내부의 평균 온도 수준은, BTT의 경우 평균 정상 체온치에 해당하는 37.1℃(98.8℉)로부터, 그리고 눈 내부의 경우 37℃(98.6℉)로부터 0.1℃(0.18℉) 이내였다. 가장 널리 사용되는 표준인 구강 측정과의 비교도 행하였다. BTT 구역의 온도 전압 신호는 구강 측정과 비교했을 때 0.3℃(0.5℉)에 해당하는 만큼 더 높은 평균 온도 수준을 BTT 구역에서 보여주었다.

측정 대상에 대하여 가열실에서 연습을 통한 저온 및 고온 시험을 실시하였다. BTT 구역에서 온도 상승 및 하강은 구강에서의 상승 및 하강과 비례하였다. 그러나 온도 변화 속도는 구강보다 BTT 구역에서 약 1.2분 더 빨랐으며, 드문 경우에 BTT 구역에서의 온도가 0.5℃(0.9℉) 더 높았다. 여러 인종, 성별 및 연령의 측정 대상을 평가하여 여러 인구에 걸쳐 BTT 구역의 정밀한 위치를 결정하고 해부학적 차이가 있는지를 확인하였다. 모든 측정 대상에서 BTT의 위치는 동일하였으며 의미 있는 해부학적 차이는 없었는데, 이는 여러 측정 대상의 적외선 촬영 샘플에 나타나 있다.

터널이 붐비는 해부학적 구역에 위치하기 때문에, 센서의 위치를 결정하기 위해서는 터널의 단부와 최적으로 정렬시키기 위한 특수한 기하학적 형상이 필요하다. 터널의 임상적 유용성은 해부학적 표식 및 지지 구조에 대해 센서의 위치를 특수하게 결정해야만 얻을 수 있다. 터널은 그 단부의 외부 기하학적 형상 및 위치를 정의하는 데에 도움을 주는 뚜렷한 해부학적 표식이 있는 독특한 위치에 자리 잡고 있다. 센서를 위치시키기에 바람직한 곳인 터널의 주진입 지점에서는, 바람직하게는 센서를 지지 구조의 외측 에지에 배치해야 한다. 생리학적 터널에 접근함으로써 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 바람직한 실시 형태는 지지 구조상의 특정 기하학적 위치에 배치된 센서를 포함한다.

상기 지지 구조는 센서를 수용한 패치를 포함한다. 본 명세서에서는, 터널의 단부에서 구조를 피부에 고정시키기 위한 수단으로 접착제를 수용한 임의의 구조를 접착 붕대 "BAND-AID"와 같이 접착면이 있는 스트립을 포함하여 패치로 칭한다. 접착제, 스프링 장력 압력 부착을 이용한 설계, 그리고 탄성, 고무, 젤리 패드 등과 같은 기타 부착 방법에 기초한 설계를 비롯하여 다양한 부착 수단을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

상기 패치는 최적의 신호 획득을 위해 센서를 터널의 단부에 위치시키도록 구성되어 있다. 상기 패치는 접착성 백킹을 피부와 맞닿도록 배치함으로써 구역에 고정시키는 것이 바람직하지만, 부착이나 압력과 같이 안정적으로 센서를 터널과 나란히 위치시키기 위한 기타 수단과 접착제의 조합을 사용할 수도 있다.

상기 지지 구조는, 접착제를 사용하거나 사용하지 않고 터널의 단부에 배치되며 압력 수단에 의해 구역에 고정되는 클립 또는 구조도 포함한다. 압력 수단을 사용하여 터널의 단부에서 구조를 피부에 고정시키는 임의의 구조를 클립이라고 칭한다.

헤드 마운트식 구조는 센서를 터널의 단부에 위치시키기 위해 머리나 목에 장착하는 구조이며, 터널에 인접한 부속물이 있는 헤드 밴드, 바이저, 헬멧, 헤드폰, 귀 주위를 둘러싸는 구조 등을 포함한다. 본 명세서에서는 TempAlert를 BTT 구역의 온도를 측정하고, 측정치를 보고하는 수단을 구비하며, 특정 수준에 도달할 때 작동되는 경고 장치를 포함할 수 있는 시스템으로 칭한다. 감지 장치를 구비하고 이 감지 장치를 터널의 단부에 위치시키는 임의의 품목도 지지 구조에 포함된다.

안경의 중앙 안각 부재도 지지 구조에 포함된다. 중앙 안각 부재는 중앙 안각 패드라고도 부르며, 터널 상부의 중앙 안각 구역에서 감지 장치를 피부에 위치시키는 패드 또는 부재를 포함하는데, 상기 중앙 안각 부재는 안경에 영구적으로 부착 또는 장착된다. 터널에 접근하기 위해 (고정적으로 또는 분리 가능하게) 안경에 합체된 임의의 감지 장치를 본 명세서에서는 EyEXT라고 하며, 물리적 파라미터 및 화학적 파라미터를 감지하기 위한 장치를 포함한다. 시각 작용, 눈 보호 또는 얼굴 보호 기능이 있고 일부는 터널과 접촉하는 임의의 제조품을 본 명세서에서는 안경으로 칭하며, 이에는 통상적인 안경, 처방 안경, 독서용 안경, 선글라스, 임의 형태의 고글, 마스크 (가스 마스크, 수술용 마스크, 천 마스크, 잠수용 마스크, 수면용 안대 등을 포함), 안전 안경 등이 포함된다.

뇌 온도 평가를 위한 터널 구역은 중앙 안각 구역과 눈의 중앙 코너의 상위 영역으로 이루어진다. 뇌 작용 평가를 위한 터널 구역은 주로 위쪽 눈꺼풀 구역으로 이루어진다. 대사 작용 평가를 위한 터널 구역은 눈의 중앙 코너에 인접한 구역과 위아래 눈꺼풀로 이루어진다.

대사 작용, 뇌 작용, 면역 작용, 물리적 파라미터, 물리화학적 파라미터 등의 측정은 생리학적 터널에 접근하는 센서와 함께 다양한 지지 구조를 포함한다. 상기 센서는, 바람직하게는 중앙 안각 구역의 상위 영역에서 눈의 중앙 코너에 바로 인접한 피부와 나란하게 배치된다. 또한, 위쪽 눈꺼풀의 중앙 1/3에 센서가 위치할 수도 있다. 눈의 중앙 코너 위로 약 3mm에서 눈의 코너로 2.5mm 중앙의 피부에 위치한 터널의 주진입 지점에 센서가 위치하는 것이 가장 바람직하다. 주진입 지점의 직경은 약 6 내지 7mm이다. 센서를 터널의 주진입 지점에 위치시킴으로써, 신체의 물리적 파라미터 및 화학적 파라미터를 측정하기 위한 최적의 위치가 제공된다.

목표 구역에서 피부와 접촉하는 센서 외에도, 피부와 접촉하지 않는 센서도 마찬가지로 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 적외선계 온도 측정 시스템을 사용할 수 있다. 이 측정은 전체 복사량은 절대 온도의 4제곱에 비례 슈테판-볼츠만 물리 법칙과, 피크 파장과 온도의 곱은 일정하다는 빈 변위 법칙(Wein Displacement Law)에 기초한 것이다. 본 발명의 비접촉식 적외선 장치의 시야는 피부 상의 BTT 구역의 크기 및 기하학적 형상과 일치한다.

용례에 필요한 시야를 얻기 위해서는 당업계에 알려져 있는 다양한 렌즈를 사용할 수 있다. 비제한적인 예로서, 시야가 피부 상의 BTT 구역의 주진입 지점을 향하도록 열전대열을 구성 및 배치할 수 있다. 그리고 나서는 신호를 증폭하고 전압 출력으로 변환한 후 MCU(마이크로컨트롤러)에 의해 디저털화한다.

이 적외선계 시스템은 본 발명의 지지 구조 중 임의의 것과 같이 신체와 접촉하는 지지 구조에 합체시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 적외선계 시스템은 신체로부터 완전히 분리된 이동식 또는 휴대용 유닛으로 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 장치는 그 장치를 BTT 구역에 지향시켜 측정을 실시하는 조작자가 휴대할 수 있다. 상기 장치는 측정 대상에게 불편을 주지 않고 BTT 구역에 편안하게 위치시켜 생물학적 파라미터를 측정할 수 있게 하는 형상의 연장부를 더 포함한다. BTT에서 피부와 접촉하는 연장부는 BTT 구역의 기하학적 형상 및 크기와 해부학적 표식에 따라 형상이 결정된다. 적외선 복사 센서는 피부와 접촉하면서 연장부 안에 위치하여 BTT 구역으로부터 방출되는 복사를 받아들인다.

본 발명은 터널의 단부에서 피부 구역에 감지 장치를 배치하는 단계와, 측정된 생물학적 파라미터에 해당하는 신호를 생성하는 단계와, 측정된 파라미터의 값을 보고하는 단계를 포함하는 생물학적 파라미터 측정 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 시야가 BTT 구역을 망라하는 적외선 검출기를 BTT 구역에 위치시키는 단계와, 측정된 적외선 복사에 해당하는 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 비접촉식 적외선 온도측정에 의해 생물학적 파라미터를 측정하는 방법을 포함한다. 상기 생물학적 파라미터는 온도, 혈액의 화학 성분, 대사 작용 등을 포함한다.

혈액 성분의 화학적 분석을 행할 수 있는 온도 및 가능성은 혈액 관류와 비례한다. 본 발명에 인식한 바에 따르면, 본 명세서에서 목표 구역이라고도 부르는 터널 구역은 머리에서 피부 혈액 관류가 최고이며, 뇌와 직접 연통하고, 그 혈관이 뇌혈관계의 직접적인 분기이고 열조절 동정맥 단락이 없다. 또한, 신체와 눈으로부터의 적외선 방출을 측정한 실험 사진으로부터 알 수 있듯이 목표 구역은 신체 표면에서 온도가 가장 높다는 것도 인식하였다.

본 발명에서 발견한 목표 구역은 신체 전체에서 가장 얇고 균일한 피부 구역일뿐만 아니라 지방층이 없는 유일한 피부 구역이기도 하다. 지방이 상당량의 복사를 흡수하므로 신호가 심각하게 감소한다. 그 밖의 피부 구역은 정밀하지 않고 부정확한 신호만을 제공하는데, 왜냐하면 사람에 따라 지방 조직에 큰 차이가 있고 연령에 따라서도 매우 다르기 때문이다. 이러한 지방에 의한 간섭이 목표 구역에서는 일어나지 않는다. 또한, 신체의 나머지 피부와는 달리, 여러 특징이 조합된 목표 구역은 정확한 신호와, 배경 노이즈를 크게 초과하는 양호한 신호 대 노이즈 비율을 얻을 수 있게 한다. 그리고, 신체의 다른 부분의 피부 표면에서 발견되는 체온은 환경에 따라 변할 수 있다.

본 발명의 또 다른 중요한 발견은 목표 구역은 환경 변화의 영향을 받지 않는다는 것을 증명한 것이다(실험에 저온 시험과 열 시험이 포함되었음). 목표 구역은 온도가 일정하고 주위 상태의 영향을 받지 않는 최적의 온도 측정 위치를 제공한다. 본 발명에서 발견한 목표 구역은 뇌에 직접 연결되어 있고, 환경의 영향을 받지 않으며, 자연스럽고 완벽한 단열 및 안정적인 심부 온도를 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법은 뇌로부터의 열원과 직접 접촉하는 피부에 열 흡수 요소의 간섭 없이 온도 센서를 비침습적으로 배치함으로써 필요한 정밀함 및 임상적 유용성을 달성한다.

상기 목표 구역은 극도로 혈관화되어 있으며, 뇌혈관계의 직접 분기가 피부 부근에 위치해서 지방층 없이 얇은 피부에 덮인 유일한 피부 구역이다. 안정맥의 열적 분기의 주요 줄기는 중앙 안검 동맥(medial palpebral artery) 및 중앙 안와 정맥(medial orbital vein)에 의해 공급되는 중앙 안각근(medial canthal tendon) 바로 위의 BTT 구역에 바로 위치한다. 지방과 열조절 동정맥 단락이 없는 특정 구역에서 종결되는 열적 및 표층적 혈관에 의해 공급되는 피부 상의 BTT 구역은 뇌 온도, 대사 작용, 물리적 신호, 그리고 포도당 수준과 같은 신체 화학 작용 등을 비롯한 교란되지 않은 생물학적 신호의 표층 공급원이 된다.

적외선 분광학은, 특정 물질이 적외선 복사를 흡수할 때 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에 특정 공진 흡수 피크로서 나타나는 독특한 분자 요동 패턴으로 그 물질을 식별할 수 있다는 사실에 기초한 기법이다. 각 화학 물질은 독특한 방식으로 적외선 복사를 흡수하며, 그 원자 및 분자 배열과 진동 및 회전 요동 패턴에 따른 특유의 흡수 스펙트럼을 갖는다. 이 독특한 흡수 스펙트럼으로 인해 각 화학 물질은 고유의 적외선 스펙트럼을 기본적으로 갖게 되며, 이는 각 물질을 식별하기 위해 사용할 수 있는 지문 또는 서명이라고도 할 수 있다. 다양한 적외선 파장을 포함한 복사가 측정 대상 물질로부터 방출되며, 복사의 흡수량은 비어 램버트의 법칙에 따라서 측정 대상 화학 물질의 농도에 의존한다.

지방, 뼈, 근육, 인대 및 연골과 같은 간섭 성분 및 변수는 심각한 오류의 원인이 되며, 이는 배경 노이즈가 관심 물질의 신호를 크게 초과하기 때문에 특히 치명적이다. 이러한 간섭 성분이 BTT 구역의 피부에는 존재하지 않기 때문에, BTT 구역에 위치한 감지 시스템은 분광학에 기초한 측정을 포함하여 최소의 노이즈로 최적의 신호를 획득할 수 있다.

본 발명에 개시된 지지 구조에 합체된 분광 장치는 혈액 성분을 정밀하고 비침습적으로 측정할 수 있는데, 왜냐하면 지방 조직과 같은 편차 및 오류의 주원인이 목표 구역에는 존재하지 않기 때문이다. 또한, 근육, 연골 및 뼈와 같이 전자기 에너지 방출과 간섭하는 그 밖의 핵심 성분도 목표 구역에는 존재하지 않는다. 적외선 복사를 전달하는 혈관이 표층에 위치하며, 기타 구조와 상호 작용하는 일 없이 적외선 복사가 터널의 단부로 전달된다. 적외선 복사가 통과해야 하는 유일한 구조는 적외선 파장을 흡수하지 않는 매우 얇은 피부이다. 본 발명은 터널의 단부에서 혈액 성분의 농도를 정밀하고 정확하게 결정하여 임상적으로 유용한 측정을 제공하기 위한 적외선 분광 수단을 포함한다.

전자기 에너지가 목표 구역으로 전달되는 분광 기법 외에도, 본 발명은 목표 구역으로부터의 원적외선 열방출을 통해 관심 물질을 측정하기 위한 장치 및 방법도 개시한다. 또한, 근적외선 분광 및 열방출 외에도, 목표 구역에서 관심 물질을 측정하기 위한 다른 장치도 개시되는데, 이에는 전기 에너지를 인가하여 피부를 통과하는 유체 통로를 증가시키는 이온 삼투 또는 역이온 삼투에 의해 유속을 향상시키는 전기 삼투가 포함된다. 그리고, 중앙 안각 부재, 변형된 코 패드(nose pad) 및 안경의 프레임을 포함한 지지 구조에 경피 광학 장치를 합체할 수도 있으며, 상기 장치는 터널에 접근하도록 배치된다.

전류, 초음파의 인가뿐만 아니라 화학적 흐름 강화제, 일렉트로포레이션 (electroporation) 및 기타 장치를 사용하여 터널 구역에서의 침투를 증가, 예를 들면 알칼리염을 이용하여 포도당의 흐름을 증가시킬 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 레이저나 피부를 관통하는 기타 수단으로 목표 구역에 미세 구명을 생성한 후, 화합물을 측정할 수 있는 BTT 구역에 감지 장치를 배치할 수도 있다.

또한, 안경의 패드 및 프레임과 같은 지지 구조에 장착 또는 수용된 저장 용기가 이온 삼투, 소노포레시스(sonophoresis), 전기 압축, 일렉트로포레이션, 화학적 또는 물리적 침투 강화제, 정수압 등을 포함한 다양한 장치에 의해 BTT 구역에서 경피적으로 물질을 전달할 수 있다.

혈액 중의 실제 산소량을 측정하는 것 외에도, 본 발명은 산소 포화 및 산화 헤모글로핀의 양을 측정하는 장치도 개시한다. 이 실시 형태에서는 지지 구조의 중앙 안각 부재 또는 안경의 변형된 코 패드가 940 및 660 나노미터 부근의 두 가지 파장을 방출하는 LED를 수용한다. 혈액의 산화 정도가 변함에 따라, 두 가지 주파수에 의해 전달되는 빛의 비율이 변하여 산소 포화를 나타낸다. 생리학적 뇌관(brain tunnel)의 단부에서 혈액 수준이 측정되기 때문에, 뇌의 동맥혈 중의 산화 헤모글로빈의 양이 측정되며, 이는 운동 경기 및 건강 점검을 위한 가장 귀중하고 중요한 파라미터이다.

본 발명은 피부 상의 BTT 구역에 전자기 복사를 지향시키는 단계와, 결과적인 복사에 해당하는 신호를 생성하는 단계와, 상기 신호를 측정된 생물학적 파라미터 값으로 변환하는 단계를 포함하는 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 방법도 개시한다.

수동적인 무선 송신이나 케이블 통신 외에도, 초소형 배터리를 수용한 능동 송신기를 지지 구조 내부에 장착한 능동적인 무선 송신도 이용할 수 있다. 수동 송신기는 외부원으로부터 공급되는 에너지로 작동된다. 트랜센서(transensor)는 생물학적 파라미터 수준을 나타내는 여러 주파수를 이용하여 원격지에 신호를 송신한다. 지지 구조에 초음파 미세 회로를 장착하고, 목표 구역에서의 화학적 및 물리적 변화를 검출할 수 있는 센서에 의해 그 회로를 변조할 수도 있다. 특히 수중에서는 변조된 음파 신호를 이용하여 신호를 송신할 수 있는데, 왜냐하면 음파는 물에 의해 전파보다 덜 감쇄되기 때문이다.

한 가지 바람직한 실시 형태는 접착제로 터널에 착용 또는 부착되는 패치를 포함한 지지 구조와, 구조 지지체와, 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 센서와, 동력원과, 마이크로컨트롤러와, 송신기를 포함한다. 이들 부품은 하나의 시스템으로 통합될 수도 있고 개별 유닛으로 작동할 수도 있다. 상기 센서는 패치의 외측 에지로부터 7mm 이내에 위치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치는 온도를 감지하기 위해 패치의 외측 에지 내부에 위치한 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 송신기와 동력원 및 기타 구성품은 본 발명의 원리에 따라서 임의의 크기일 수 있고, 패치의 임의 부분에 배치할 수 있으며, 감지부가 패치의 에지에 위치하도록 패치에 연결할 수도 있다. 패치 내부의 센서는 중앙 안각 구역(눈의 중앙 코너)에 인접한 피부에 위치하며 중앙 안각건으로부터 약 2mm에 있다. 상기 센서는 전기식 센서를 포함하는 것이 바람직하지만, 마일라(mylar)를 비롯한 온도 변화에 반응하는 화학 물질과 같은 비전기식 시스템도 사용할 수 있다.

패치 외에, 생리학적 터널에서 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 또 다른 바람직한 실시 형태는 중앙 안각 패드를 포함한다. 중앙 안각 부재는 터널에 접근하기 위한 센서를 수용한 특수한 구조로서, 터널과 나란하게 안경에 착용 또는 부착되며, 구조 지지체, 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 센서, 동력원, 마이크로컨트롤러 및 송신기를 포함한다. 이들 부품은 하나의 시스템으로 통합될 수도 있고 개별 유닛으로 작동할 수도 있다. 상기 센서는 BTT 구역에 위치한다. 상기 송신기, 동력원 및 기타 구성품은 중앙 안각 패드 내부나 안경의 임의 부분에 배치될 수 있다. 중앙 안각 부재 또는 안경의 코 패드의 연장부로 인해서, 감지 장치가 BTT 구역에 나란하게 위치한 상태에서 생리학적 터널에 접근이 가능하다.

본 발명의 장치는 중앙 안각 패드 내부에 위치한 온도 센서를 포함한다. 온도 측정을 위해서 감지 시스템은 눈의 중앙 안각 코너와 위쪽 눈꺼풀을 포함한 피부 구역에 위치한다. 중앙 안각 패드 내부의 센서는 중앙 안각 구역(눈의 중앙 코너)에 인접한 피부에 위치하는 것이 바람직하다. 비록 뇌 온도 측정을 위한 바람직한 실시 형태 중 하나가 중앙 안각 패드로 이루어져 있지만, 터널에 도달하는 기하학적 형상과 크기를 갖고, 뇌 온도 및 기타 작용을 측정하기 위해, 바람직하게는 외측 에지에 온도 센서가 구비된 코 패드도 본 발명의 범위에 포함됨을 이해할 것이다. BTT 구역에 위치하기에 적절한 특수 기하학적 형상의 센서를 수용하고 있으며 크기가 증가되고 변형된 코 패드도 본 발명에 포함된다.

본 발명에 개시 내용에 따라, 그리고 본 발명에 따른 해부학적 표식을 이용하여 터널의 단부에서 센서를 피부에 정밀하게 위치시킬 수 있다. 그러나, 터널의 크기나 기하학적 형상과 관련하여 피부에는 아무런 외부적 표시가 없기 때문에, 피부 상에서 터널의 단부를 시각화, 지도화 또는 측정하기 위한 부속 수단을 이용할 수 있다. 이들 부속 수단은 중앙 안각 패드 또는 안경의 변형된 코 패드를 끼워 맞추는 데에 매우 유용할 것이다.

따라서, 열전대 또는 열전대열을 이용한 적외선 검출기를 최대 열방출 지점을 식별하고 구역을 지도화하기 위한 부속물로 사용할 수 있다. 바람직하게는 적외선 촬영 시스템 또는 서모그라피 시스템을 이용할 수 있다. 이 경우, 안경을 판매하는 안경점에는 열촬영 시스템이 있을 수 있다. 안경사, 기술자 등이 구역을 촬영 또는 적외선 이미지 사진을 찍고, 특정 사용자의 터널의 위치를 실시간으로 결정한다. 그 후, 열 적외선 촬영에 기초하여 중앙 안각 패드 또는 변형된 코 패드를 특정 사용자에 맞도록 조정할 수 있다. 생성된 열 이미지에 기초하여 안경을 맞춘다. 이렇게 하면 사용자의 개별적인 요구에 따른 특화된 맞춤이 가능해진다. 3차원 컬러 열파 촬영과 같이 시각적 효과 및 해상도가 큰 것을 비롯하여, 임의의 서모그라피에 기초한 시스템을 사용할 수 있다.

예를 들면 안경점에서 터널의 위치를 결정하기 위해 사용할 수 있는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 일부이며, 이 방법은 열적외선 방출을 측정하는 단계와, 적외선 방출에 기초하여 이미지를 생성하는 단계와, 적외선 방출량이 최고인 구역을 검출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 적외선 방출이 최고인 구역에 일치하도록 지지 구조 내부의 센서를 조정하는 단계도 포함할 수 있다.

상기 지지 구조 중의 하나는 중앙 안각 부재 또는 안경의 코 패드를 포함한다. 패치를 끼워 맞추기 위해 열촬영 방법을 이용할 수 있지만, 외부 표시기를 눈의 중앙 코너와 같은 영구적인 해부학적 표식과 일렬로 배치함으로써 패치를 터널에 위치시킬 수 있다. 비록 안경의 중앙 안각 부재가 정밀한 위치 결정을 위한 외부 표시기를 구비할 수 있지만, 안경사들은 사용자의 해부학적 형상에 따라 안경을 맞추는 데에 익숙하므로, 안경의 변형된 코 패드나 중앙 안각 부재 상의 외부 표시기보다는 열촬영 방법이 안경에 더 잘 맞을 수 있다.

도 1A는 본 발명의 뇌(brain) 온도 터널 센서 어셈블리용 지지 구조의 투시도이다.

도 1B는 지지 구조의 피봇 가능한 지지 아암을 가진 다른 실시예를 도시한다.

도 1C는 지지 구조의 한쪽 단부에서 센서의 상세도이다.

도 1D는 지지 구조 및 센서 어셈블리의 다른 실시예의 개략적인 평면도이다.

도 1E는 도 1D의 실시예의 개략적인 측면도이다.

도 1F는 삼각형 모양 아암에 의해 지지되는 몸체 부분의 불규칙적 기하 구조 모양을 도시한다.

도 1G는 지지 구조 및 센서 어셈블리의 다른 실시예의 개략적인 투시도이다.

도 1H는 도 1G에 도시된 실시예의 단면도이다.

도 1I는 하우징 발광기 및 광 검출기를 설명하는 센서 어셈블리의 바닥 평면도이다.

도 1J는 지지 구조 및 센서 어셈블리의 다른 실시예의 개략적인 평면도이다.

도 1K는 접착 패치 및 상기 접착 패치의 에지에 인접하게 배치된 발광기-광 검출기 쌍을 포함하는 사용자에 의해 착용된 실시예를 도시한다.

도 1L은 접착 패치의 다른 실시예를 도시한다.

도 1M은 네입클로버 모양 접착 패치 실시예를 도시한다.

도 1M(1)은 접착 패치의 후면을 도시한다.

도 1N은 발광기-검출기 쌍을 상세히 도시한다.

도 1P는 센서 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.

도 1p1는 뇌관의 비접촉 측정을 개략적으로 도시한다.

도 1p2는 뇌관에서 광 소스 지향 방사선 및 반사된 방사선의 측정을 개략적으로 도시한다.

도 1p3는 뇌관에서 비접촉 측정을 위한 휴대용 감지 장치를 개략적으로 도시한다.

도 1p4는 뇌관에서 비접촉 측정을 도시한다.

도 1p5는 뇌관으로부터 방사선의 측정을 위한 웹 카메라상에 장착된 감지 장치 및 센서를 도시한다.

도 1Q는 상세히 도시된 감지 장치의 단면도이다.

도 1Q(1)는 센서 어셈블리의 측정 부분의 개략적인 투시도이다.

도 1R은 지지 구조상에 장착된 감지 장치의 투시도를 도시한다.

도 1r1은 사용자에 의해 착용된 감지 장치를 도시한다.

도 1r2은 아암 및 몸체의 접합부에서 선회 메카니즘을 가진 감지 장치를 도시한다.

도 1r3은 사용자에 의해 착용된 감지 장치의 선회 어셈블리 및 지지 구조를 도시한다.

도 1s1는 직선 연장 와이어를 가진 감지 장치의 측면도이다.

도 1s2는 임의의 위치로 구부러진 아암을 가진 사용자에 의해 착용된 감지 장치를 도시한다.

도 1t1는 아암, 측정부 및 플레이트를 포함하는 감지 장치를 도시한다.

도 1t2는 감지 장치 및 분리할 수 있는 부분들로 형성된 지지 구조를 도시한다.

도 1t3는 도 1t2로부터 감지 장치 및 다른 분리할 수 있는 부분들을 가진 지지 구조의 다른 실시예를 도시한다.

도 1U는 뇌관 영역 상에 착용된 패치를 가진 뇌관의 특정화된 피부 영역을 도시한다.

도 2는 이전에 공지되고 본 발명에 의해 측정된 바와 같은 동맥 산소 압력의 트랜스-피하(trans-subcutaneous) 측정치들 사이의 비교를 개략적으로 도시한다.

도 2A는 작은 가열 엘리먼트의 바람직한 사용을 도시한다.

도 2B는 감지 시스템용 볼록 감지 표면을 도시한다.

도 2C는 볼록 표면 및 편평한 중앙 표면을 포함하는 특정화된 두 개의 평면 표면을 도시한다.

도 3은 착용자의 면상에서 센서 어셈블리 및 그 지지 구조의 배치를 개략적으로 도시한다.

도 4는 지지 구조상에 장착된 센서 어셈블리 측정부의 개략적인 투시도이다.

도 5A는 지지 구조를 통하여 전송 와이어의 루팅을 도시한다.

도 5B는 지지 구조를 통하여 와이어 경로를 도시하는 투시도이다.

도 5C는 전송 와이어의 경로를 도시하는 측면도이다.

도 5D는 전송 와이어의 경로를 도시하는 평면도이다.

도 5E는 바닥 도면으로부터 전송 와이어 경로를 도시한다.

도 5F는 단부 도면으로부터 와이어의 경로를 도시한다.

도 5G는 지지 몸체 및 센서 헤드를 포함하는 감지 장치를 도시한다.

도 5H는 착용자의 면상에서 감지 어셈블리의 위치를 도시한다.

도 5I는 사용자에 의해 착용되고 헤드밴드에 의해 적소에 고정된 감지 장치를 도시한다.

도 5J는 사용자에 의해 착용되고 헤드밴드에 의해 적소에 고정된 두 개의 부분으로 분리되는 감지 장치를 도시한다.

도 6은 감지 장치를 장착하기 위한 콧대 및 클립을 도시한다.

도 7A는 특정화된 지지 및 감지 구조를 도시한다.

도 7B는 사용자에 의해 착용된 특정화된 지지 및 감지 구조를 도시한다.

도 7C는 안경들 상에서 특정화된 감지 장치의 장착을 도시한다.

도 7D는 안경들의 프레임 상에 장착된 지지 및 감지 구조를 도시한다.

도 7E는 LED 바탕 감지 안경들의 바닥면을 도시한다.

도 7F는 안경들의 무선 바탕 감지 쌍을 도시한다.

도 8A는 패치 감지 시스템을 도시한다.

도 9A는 동물 위에 감지 장치를 장착하기 위한 시스템을 도시한다.

도 9B는 동물에 대한 감지 시스템상에 장착된 다층 보호 커버를 도시한다.

도 10A는 사용자의 신발 위 경고 장치의 장착을 도시한다.

도 10b1은 사용자에 의해 착용된 장치들에 신호들의 전송을 도시한다.

도 10b2는 사용자에 의해 착용된 경고 장치의 확대도이다.

도 10c1은 심장 모니터링을 위한 알고리듬을 개략적으로 도시한다.

도 10c2는 몸체 온도 모니터링을 위한 알고리듬을 개략적으로 도시한다.

도 10D는 브레인 온도 터널 전송 시스템, 심장 박동 전송 시스템 및 신발 수신 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 11은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 장치를 도시한다.

도 11A는 로드(rod)의 공지된 접촉 감지 팁을 도시한다.

도 11B는 본 발명의 특정 온도 측정 장치를 도시한다.

도 11C는 로드의 팁의 개략적인 투시도이다.

도 11D는 센서를 가진 로드의 다른 실시예를 도시한다.

도 11E는 공지된 온도계이다.

도 11F는 스타일러스의 단부에서 하우징된 센서를 도시한다.

도 11g1은 포도당 감지 장치를 도시한다.

도 11g2는 감지 장치의 특정 캡을 도시한다.

도 11H는 온도계의 특정 단부를 도시한다.

도 11J는 터치 단부 및 감지 단부를 가진 스타일러스를 도시한다.

도 11K는 전자 장치를 가진 무선 시스템에 의해 접속된 스타일러스를 도시한다.

도 11L은 감지-기록 기구를 도시한다.

도 11M은 감지 안테나를 가진 전화를 도시한다.

도 11N은 감지 안테나를 도시한다.

도 11P는 감지 안테나를 도시한다.

도 11q1은 로드형 감지 장치의 평면도이다.

도 11q2는 로드형 구조의 측면도이다.

도 11q3은 로드의 단부에서 한 쌍의 발광기-광 검출기 센서들을 도시한다.

도 11q4는 투사형 발광기-광 검출기 쌍을 도시한다.

도 11R1은 감지 로드의 스프링 바탕 측정부를 도시한다.

도 11R2는 스프링 바탕 측정부의 평면도이다.

도 11S1은 볼록 캡을 가진 측정 부분을 도시한다.

도 11S2는 측정 부분 및 감지 장치를 도시한다.

도 11S3은 편평한 캡 하우징 부분을 도시한다.

도 11S4는 고체 금속 캡 감지 부분을 도시한다.

도 11T1은 센서 장치를 도시한다.

도 11T2는 측정 부분에서 스프링상 와이어 부분 압축부의 상세도를 도시한다.

도 11U는 측정 부분 또는 감지 어셈블리의 단면도이다.

도 11V1은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 휴대용 장치를 도시한다.

도 11V2는 휴대용 장치의 다른 투시도이다.

도 11V3은 감지 팁을 포함하는 휴대용 프로브(probe)를 도시한다.

도 11V4는 적외선 광에 대한 배리어를 포함하는 휴대용 프로브를 도시한다.

도 11V5는 프로브의 J 모양 구성을 도시한다.

도 12A는 와이어에 접속된 센서의 측정부를 도시한다.

도 12B는 센서 및 와이어에 대한 통로를 도시한다.

도 12C는 센서의 와이어 단부의 구부림을 도시한다.

도 12D는 와이어를 고정한 것을 도시한다.

도 12E는 측정부의 하부 부분을 따라 배치된 플레이트를 도시한다.

도 12F는 고무처리된 슬리브의 삽입 및 추후 슬리브의 열적 축소를 도시한다.

도 12G는 마무리된 감지 장치를 도시한다.

도 12H는 통로를 통하여 삽입된 확대된 센서 및 와이어를 도시한다.

도 12J는 감지 어셈블리의 측정 부분을 도시한다.

도 12K1은 감지 어셈블리의 지지 구조에 인접한 와이어를 도시한다.

도 12K2는 지지 구조에 와이어를 부착하는 제조 단계를 도시한다.

도 12L은 지지 구조에서 슬릿을 통하여 와이어를 통과시키는 것을 도시한다.

도 12M1은 측정 어셈블리의 측정 부분을 수용하기 위하여 천공된 플레이트를 도시한다.

도 12M2는 감지 어셈블리의 측정 부분을 도시한다.

도 13A는 사용자의 얼굴에 접근하는 휴대용 광 검출기를 도시한다.

도 14A는 한 쌍의 안경들 상에 장착하기 위한 감지 클립을 도시한다.

도 14B는 도 14A에 도시된 장착 클립의 측면도이다.

도 14C는 센서를 포함하는 감지 클립을 도시한다.

도 14D는 도 14C에 도시된 감지 클립의 측면도이다.

도 14E는 개방 위치에서 감지 클립을 도시한다.

도 14F는 휴지 위치에서 응력 바(tension bar)를 도시한다.

도 14G는 도 14F에 도시된 감지 장치의 측면도이다.

도 14H는 개방 위치에서 응력 바의 측면도이다.

도 14J는 안경의 프레임에 고정될 감지 장치를 도시한다.

도 14K는 한 쌍의 안경에 장착된 감지 장치를 도시한다.

도 14L은 한 쌍의 안경에 클립된 감지 장치를 도시한다.

도 14M은 한 쌍의 안경들의 프레임에 고정된 감지 장치를 도시한다.

도 14N1은 감지 장치의 측면도이다.

도 14N2는 도 14N1의 감지 클립 장치의 정면도.

도 14N3은 한 쌍의 안경알에 감지 클립 장치를 장착한 것을 나타내는 도면.

도 14P는 이중 감지 클립의 정면도 및 다수의 장치들과의 그것의 상호작용을 나타내는 도면.

도 15A는 헤드밴드에 제거가능하게 부착된 하우징을 수용하는 상기 헤드밴드를 나타내는 도면.

도 15B는 브레인 열 터널 온도 모듈을 상세히 나타내는 도면.

도 15C는 감지 모듈형 헤드밴드를 착용한 것을 나타내는 도면.

도 15D는 감지 모듈형 헤드밴드의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 15E는 감지 모듈형 헤드밴드의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 15F는 8 개의 생물학적 파라미터 모듈들을 구비한 감지 모듈형 헤드밴드를 나타내는 도면.

도 15G는 감지 모듈형 헤드밴드의 부분도.

도 15H는 감지 모듈형 헤드밴드의 평면도.

도 15J는 감지 모듈형 헤드밴드의 외부 표면 상에 모듈들을 장착한 것을 나타내는 도면.

도 15K는 감지 모듈형 헤드밴드의 외부도.

도 15L는 감지 모듈형 헤드밴드의 내부 영역의 접착 표면을 나타내는 도면.

도 15M은 감지 모듈 헤드밴드에 모듈을 수용하기 위한 구멍을 나타내는 도면.

도 15N은 감지 어셈블리를 구비하고 있으면서 사용자에 의해 착용된 캡을 나타내는 도면.

도 15P는 감지 어셈블리를 구비하고 있으면서 사용자에 의해 착용된 캡을 나타내는 도면.

도 15Q는 감지 어셈블리를 구비하고 있으면서 사용자에 의해 착용된 캡을 나타내는 도면.

도 15R은 감지 어셈블리를 구비하고 있는 헤드 장착 기어를 나타내는 도면.

도 15S는 광원 및 감지 어셈블리를 구비하고 있는 헤드 장착 기어를 나타내는 도면.

도 15T는 사용자에 의해 착용된 감지 바이저를 구비하고 있는 헤드 장착 기어를 나타내는 도면.

도 15U는 감지 가능 셔츠를 나타내는 도면.

도 15V는 온도 센서를 구비하고 있는 헬멧을 나타내는 도면.

도 15X는 7 개의 생물학적 파라미터 모듈을 구비하고 있는 감지 프레임을 나타내는 도면.

도 15Y는 사용자에 의해 착용된 감지 프레임을 나타내는 도면.

도 15Z는 안경다리들을 구비하고 있는 감지 프레임을 나타내는 도면.

도 16은 온도 모니터링 시스템에 접속된 주입 펌프를 나타내는 도면.

도 17은 수동 감지 장치에 연결된 휴대용 전력공급 장치를 나타내는 도면.

도 18A는 측정 부분 및 팔을 구비하는 감지 장치를 나타내는 도면.

도 18B는 감지 장치의 측정 부분에 대한 프로브 커버링을 나타내는 도면.

도 19A는 비-침입적인 내부 표면 측정 프로브를 나타내는 도면.

도 19B는 센서 헤드의 평면도.

도 19C는 핸드헬드 휴대용 감지 프로브를 나타내는 도면.

도 19D는 부메랑 형태의 센서 프로브를 나타내는 도면.

도 19E는 센서 헤드의 센서 표면을 나타내는 부메랑 형태의 센서 프로브를 나타내는 도면.

도 19F는 부메랑 형태의 센서 헤드 및 그것의 해부학 구조에 대한 관련성을 나타내는 도면.

도 19G는 센서 헤드 및 핸들을 나타내는 도면.

도 19H는 절연 물질의 표면 상에 있는 돌출 센서를 나타내는 도면.

도 20은 지지 구조를 사용자의 볼에 고정시킴으로써 감지 어셈블리를 배치한 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 1A 내지 도 1Z은 본 발명의 감지 및 검출 시스템에 대한 바람직한 실시예를 나타낸다. 뇌 온도 터널(BTT : Brain Temperature Tunnel)의 특수한 해부학적 및 물리학적인 구성으로 인해서 감지 장치의 특수한 치수들 및 구성들이 필요하고 또한 본 명세서에 설명된 본 발명의 특수한 치수들 및 구조에 의해 반영될 것이라는 점을 주지하는 것이 중요하다. 따라서, 도 1A는 특정한 지지 구조(2000)를 나타내는데, 상기 지지 구조(2000)는 본질적으로 유동적인 기판을 구비하는 특수 몸체(2002), 아암(arm)(2004), 및 측정부(2006)와 같은 감지부를 구비하고 있는 감지 장치(2000)로서 지칭된다.

감지 장치(2000)는, 설명을 위해서, 3 개의 부분들, 즉, 몸체(2002), 아암(2004), 및 측정부(2006)를 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 몸체(2002)는 라인 EF 및 라인 CD에 의해서 구별된다. 아암(2004)은 라인 CD 및 라인 AB에 의해서 구별된다. 측정부(2006)는 라인 AB에 의해 구별되며, 감지 장치(2000)의 자유 단(free end)으로서 기능한다. 아암(2004)은 측정부(2006) 및 몸체(2002)에 접속된다. 센서 시스템(2000)의 몸체(2002)는 바람직하게는 플레이트 구성을 포함할 수 있고, 상기 플레이트는 바람직하게는 사람 또는 동물의 몸체에 대해 모델링되거나 및/또는 그에 적합하게 일치하도록 하기 위해서 본질적으로 유동적인 특징들을 갖는다. 플레이트(2002)는 바람직하게는 접착 또는 부착 수단에 의해서 몸체에 고정될 수 있다. 설명을 위한 몸체는 임의의 타입의 사람들 및 동물들뿐만 아니라 새들 및 곤충들과 같은 다른 종류들을 포함하는 임의의 살아 있는 생물의 몸체를 포함한다. 몸체(2002)는 또한 BTT에 인접한 영역이나 혹은 상기 BTT 상에 몸체(2002)를 고정하기 위해서 사용되는 접착 표면이나 또는 임의의 다른 잠금 수단, 클리핑 수단 등을 포함할 수 있다.

본 발명은 몸체에 제거가능하게 고정될 수 있으면서 뇌관으로부터의 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 센서를 구비하고 있는 지지 구조(2000)를 포함한다. 분석물(analyte) 또는 조직을 감지, 분석 및/또는 측정할 수 있는 임의의 센서, 검출기, 감지 구조, 분자(molecule), 반족(moiety), 엘리먼트, 방사선 검출기, 한 쌍의 광 에미터-검출기, 형광 엘리먼트 등이 사용될 수 있으며, 접촉 검출기 구성뿐만 아니라 비-접속 검출기 구성을 포함해서 측정부(2006) 상에 또는 아암(2004)의 단부에 배치될 수 있는데, 이들 모두는 본 발명의 범위 내에 있다. 센서들 및/또는 검출기들은 바람직하게는 상부 또는 하부 눈꺼풀 상이나 그에 인접하게 위치되고, 더 바람직하게는 상부 눈꺼풀 상이나 그에 인접하게 위치되고, 더욱 바람직하게는 눈과 눈썹 사이의 영역 상이나 그에 인접하게 위치된다.

감지 장치(2000)는 바람직하게는 몸체(2002), 상기 몸체(2002)에 접속되는 아암(2004), 및 상기 아암(2004)에 접속되는 측정부(2006)를 포함하는데, 상기 몸체(2002)는 몸체를 향해 배치하기 위한 내부 표면을 구비하고 또한 바람직하게는 몸체(2002)를 몸체에 고정되게 부착하여 적합하게 일치하도록 하기 위한 접착 표면 및 몸체로부터 분리하기 위한 외부 표면을 포함하고, 상기 아암(2004)은 뇌관에 인접하게, 뇌관 상에, 또는 뇌관에 견고하게 센서(2010)를 위치시키기 위해서 조정가능하게 위치지정될 수 있어 적합하게 일치되며, 상기 측정부(2006)는 센서(2010)를 하우징한다. 몸체(2002)는 물리적으로 몸체에 적합하게 일치될 수 있고, 바람직하게는 외부 층 및 내부 층을 포함하는데, 상기 내부 층은 본질적으로 부드러운 물질로 이루어지면서 접착 표면을 구비하고, 상기 내부 층은 외부 층에 부착되고, 상기 외부 층은 몸체에 적합하게 일치하여 안정적인 부착을 제공하기 위해서 얇은 금속 시트와 같은 유동적인 기판을 포함한다. 와이어는 바람직하게는 외부 층 상에나 또는 내부 층과 외부 층 사이에 배치된다.

비록 감지 장치(2000)가 도시를 위해서 3 개의 부분들로 도시되어 있지만, 감지 장치(2000)는 하나의 피스(piece)로서 제작되는 통합 장치를 포함할 수 있다는 것을 알게 된다. 감지 장치(2000)는 또한 하나의 피스로서 제작되지만 3 개의 상이한 부분들을 구비한 통합적인 1-피스 장치를 포함할 수 있다. 또한, 예컨대, 아암(2004) 및 측정부(2006)는 하나의 피스로서 고려될 수 있다. 본 명세서에서 설명되어진 부분들, 즉, 몸체, 암, 및 측정부의 임의의 결합은 센서, 분자(molecule), 검출기를 위한 지지 구조로서 사용될 수 있다.

도 1B는 도 1A의 감지 시스템(2000)을 더욱 상세히 도시하고 있는데, 상기 감지 시스템(2000)은 특수 몸체(2002), 아암(2004), 및 측정부(2006)를 구비하고, 상기 측정부(2006)는 센서(2010)를 하우징한다. 센서 시스템(2000)은 바람직하게는 장치(2000)를 몸체 부분(body part)에 고정시키기 위한 플레이트(2002)를 포함하고, 또한 지지 플레이트(2002)를 측정부(2006)에 접속시키는 아암(2004)을 포함한다. 아암(2004)은 바람직하게는 조정가능하게 위치지정될 수 있는 암인데, 이는 플레이트(2002)에 대해 이동가능하다. 아암(2004)은 바람직하게는 메모리를 갖는 플라스틱들 및 폴리머들을 포함하는 형상기억합금이나 또는 임의의 물질을 포함한다. 바람직하게는, 아암(2004)은 변형가능하고 메모리를 갖는다. 아암(2004)의 단부(2026)는 측정부(2006)에서 끝난다. 비록 아암(2004)은 바람직하게는 조정가능하게 위치지정가능한 암을 포함하지만, 아암(2004)은 고정된 암을 구비할 수도 있다. 아암(2004)을 위한 바람직한 물질들은 스테인레스강, 알루미늄 등과 같은 얇은 시트의 금속이나 또는 여러 종류들의 플라스틱들 및 폴리머들을 포함한다. 금속은 또한 고무, 실리콘 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 아암(2004)의 단부에 있는 센서(2010)는 생물학적 파라미터 모니터로도 본 명세서에서 지칭되는 판독 및 처리 회로(2012)에 와이어 부분(2065)을 통해서 접속된다. 센서(2010)는 생물학적 파라미터 모니터에 전기적으로 연결되는데, 상기 생물학적 파라미터 모니터는 센서(2010)로부터 신호를 수신하고, 생물학적 파라미터의 값을 결정하며, 시각적인 디스플레이 및 오디오 레포팅에 의해서 포함하는 값을 보고한다.

본 발명은 감지 시스템(2000)을 위한 캔틸레버를 이용할 수 있는데, 여기서 아암(2004)은 측정부(2006)와 같은 로드를 전달하기 위해 플레이트(2002)에 고정되게 지지되고, 상기 측정부(2006)는 상기 아암(2004)의 자유단(2026)을 따라 배치된다. 아암(2004)은 몸체(2002)의 베이스에 고정되는데, 상기 몸체(2002)는 플레이트; 헤드밴드, 안경류의 프레임, 모자들, 헬멧들, 바이저들, 머리를 고정하기 위한 뷰렛들을 포함하는 헤드 장착 기어에 고정된 하우징; 안경류 또는 헤드 장착 기어의 프레임, 셔츠를 포함하는 임의의 타입의 의류, 의복과 같은 제조 아티클에 고정되는 고정된 구조 등으로서 실시예들에서 예시적으로 설명되는 지지 구조이다. 아암(2004)의 자유단(2026)은 센서(2010)를 하우징하는 측정부(2006)에 접속된다. 따라서, 본 발명의 감지 장치(2000)는 힘을 분산시키고 또한 힘을 몸체 부분(body part)에 인가할 수 있는 아암(2004)을 구비한다. 아암(2004)이 위치되거나 및/또는 몸체 부분에 압력을 가할 수 있는 방법들 중 하나는 상기 아암(2004)의 메모리 형상 물질에 의해서다. 몸체 부분에 힘을 가하는 임의의 수단이 스프링 장착 시스템을 구비하는 감지 시스템(2000)에서 사용될 수 있는데, 스프링은 몸체(2002)와 아암(2004)의 접합부(2024)에 위치될 수 있거나, 혹은 아암(2004)의 자유단(2026)에 위치된다. 스프링 성능들을 갖는 임의의 물질, 임의의 다른 압축가능한 물질들, 및 거품들, 스폰지들, 젤들, 텐션 링들, 고-탄소 스프링강들, 합금 스프링강들, 스테인레스강들, 구리-기반 합금들, 니켈-기반 합금들 등과 같이 스프링 및/또는 압축가능 성능들을 갖는 물질들이 측정부(2006)를 몸체 부분에 더욱 적절히 배치하기 위한 압력을 인가하기 위해 감지 장치(2000)에서 사용될 수 있다. 본 발명은 더욱 나은 배치를 생성하고 및/또는 임의의 센서, 장치, 검출기, 기계, 기기 등에 의해 몸체 부분 또는 아티클에 압력을 인가하기 위한 장치 및 방법들을 기재하고 있다. 따라서, 측정부(2006) 내에 하우징되는 센서(2010)는 안와(orbit)의 꼭대기에 있는 브레인 온도 터널 영역과 같은 몸체 부분에 압력을 인가할 수 있다.

아암(2004)의 단부는 바람직하게는 센서(201)를 하우징하는 측정부(2006)와 같은 돌출(bulging) 부분으로서 종료한다. 아암(2004)은 플레이트(2002)에 대해 이동할 수 있고, 그로 인해서 아암(2004)의 자유단(2026)에 하우징된 센서(2010)의 이동을 허용한다. 비록 감지 시스템(2000)이 몸체에 대해서 설명되었지만, 감지 장치(2000)가 대상이나 물건(article)의 측정이 필요한 산업 환경이나 임의의 다른 환경에서 적용될 수 있다는 것을 알게 된다. 도면을 통해서, 센서(2010)는 온도 및 압력 센서를 구비할 수 있는 반면에, 플레이트(2006)는 기계의 들보나 벽과 같은 지지 구조에 부착되고, 센서(2010)는 벌룬(balloon)이나 표면에 장착되며, 따라서 벌룬 또는 표면 내에서 압력 및 온도의 계속적인 측정을 제공한다. 몸체(2002)의 외부 표면은 몸체나 기계의 표면 또는 임의의 제작 아티클과 같은 제 2 표면에 몸체(2002)를 고정시키기 위해 접착 표면을 구비할 수 있다.

뇌관의 특수한 해부학적 및 물리적인 구성에 적합하도록 하기 위해서, 특수 크기들 및 구성들을 갖는 특수한 감지 장치들이 필요하다. 본 명세서에 설명된 바람직한 치수들 및 구성들은 도 1 내지 도 19에 설명되는 실시예들을 포함하는 본 발명의 임의의 실시예들에 적용될 수 있다. 감지 장치(2000)의 바람직한 실시예는 아암(2004)보다 더 큰 폭을 갖는 몸체(2002)를 포함한다. 몸체(2002)의 폭은 아암(2004)의 폭보다 더 큰 치수를 갖는다. 바람직하게는, 몸체(2002)의 폭은 아암(2004)의 폭의 적어도 두 배이다. 가장 바람직하게는, 아암(2004)은 몸체(2002)의 폭의 바람직하게는 1/3이거나 혹은 그 미만인 폭을 갖는다. 더욱 더 바람직하게는, 아암(2004)은 몸체(2002)의 폭의 바람직하게는 1/4이거나 그 미만인 폭을 갖는다.

감지 장치(2000)는, 예시적으로 도시된 바와 같이, 아암(2004)의 본질적으로 굽은 단부 부분과, 아암(2004)의 본질적으로 평평한 나머지 부분을 포함하는데, 상기 평평한 부분은 몸체(2002)에 연결된다. 사용 동안에, 아암(2004)은 눈썹의 틀 주위에 고정되도록 굽은 구성으로 위치된다. 아암(2004)은 두 개의 단부들, 즉, 몸체(2002)에서 종료하는 단부(2024)와 측정부(2006)에서 종료하는 자유단부(2026)를 갖는다. 아암(2004)의 바람직한 길이는 15cm이거나 혹은 이보다 더 크지 않고, 바람직하게는 8cm이거나 혹은 이보다 더 크지 않으며, 가장 바람직하게는 5cm이거나 혹은 이보다 더 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라서, 아암(2004)의 다른 치수들이 고려되는데, 더욱 바람직한 길이는 4cm이거나 이보다 더 크지 않고, 아이들의 경우에는 길이가 3cm이거나 혹은 이보다 더 크지 않고, 아기들 또는 작은 아이들의 경우에는 아암(2004)의 바람직한 길이는 2cm이거나 혹은 이보다 크지 않다. 도 15R의 뷰렛, 도 15P의 캡, 또는 도 15T의 바이저(visor)와 같이 다루어지고 있는 지지 구조 또는 동물의 사이즈에 따라, 40cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 길이의 아암(2004)과 같은 다른 크기들이 고려된다.

아암(2004)의 바람직한 폭 또는 직경은 6cm과 동등하거나 그보다 크지 않은데, 바람직하게는 3cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 더욱 바람직하게는 1.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라 아암(2004)을 위한 다른 크기들이 고려되는데, 이때 훨씬 더 바람직하게 폭 또는 직경은 0.5cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 어린이의 경우 폭 또는 직경은 0.3cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 아기들 또는 작은 어린이의 경우 0.2cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 것이 바람직하다. 다루어지고 있는 지지 구조나 동물의 사이즈 또는 커다란 사람의 사이즈에 따라, 12cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 폭 또는 직경과 같이 아암(2004)을 위한 다른 크기가 고려된다.

아암(2004)의 바람직한 높이(또는 두께)는 2.5cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 바람직하게는 두께에 있어서 1.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 더욱 바람직하게는 두께에 있어서 0.5cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라, 아암(2004)을 위한 다른 크기들이 고려되는데, 훨씬 더 바람직하게 두께는 0.3cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 어린이의 경우 두께는 0.2cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 아기들 또는 작은 어린이의 경우 바람직한 두께는 0.1cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 커다란 사람의 사이즈 또는 동물의 사이즈에 따라, 3.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 두께와 같이 아암(2004)을 위한 다른 크기가 고려된다.

아암(2004)의 바람직한 구성이 실린더인 장치들의 경우, 아암(2004)의 바람직한 직경은 2.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 바람직하게는 두께에 있어서 1.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 더욱 바람직하게는 두께에 있어서 0.5cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라, 아암(2004)을 위한 다른 크기들이 고려되는데, 이때 훨씬 더 바람직하게 직경은 0.25cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 더욱 바람직하게는 0.15cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 어린이의 경우 두께가 0.2cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 아기들 또는 작은 어린이의 경우 바람직한 두께는 0.1cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 다루어지고 있는 구조나 동물의 사이즈 또는 커다란 사람의 사이즈에 따라, 3.0cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 직경과 같이 아암(2004)을 위한 다른 크기들이 고려된다.

아암(2004)의 바람직한 최대 크기는 30cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 바람직하게는 20cm와 동등하거나 그보다 크지 않으며, 더욱 바람직하게는 10cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 바람직한 크기는 뷰렛, 바이저들, 또는 캡과 같이 다루어지고 있는 구조 및 동물 또는 사람의 사이즈에 기초한다. 아암(2004)을 위한 바람직한 길이는 40cm보다 크지 않고, 바람직하게 20cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 더욱 바람직하게는 길이에 있어서 10cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라, 아암(2004)을 위한 바람직한 다른 크기들이 고려되는데, 이때 훨씬 더 바람직한 길이는 8cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 더욱 바람직하게는 60cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 작은 사이즈의 성인의 경우 길이는 5cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 어린이의 경우 길이는 4cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며 아기들이나 작은 어린이의 경우 바람직한 길이는 2cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 아암(2004)은 바람직하게 뇌관 및 안면골의 해부에 적합하도록 자신의 자유 단부(2026)에서 만곡된다.

평균 사이즈인 사람의 인체용으로 아암(2004)을 위한 바람직한 일반적인 크기는 : 높이(또는 두께 또는 직경)가 0.4cm과 동등하거나 그보다 미만이고, 길이가 6cm과 동등하거나 그보다 미만이고, 폭이 0.5cm과 동등하거나 그보다 미만이다. 아암(2004)의 바람직한 높이(또는 두께 또는 직경)는 0.1cm 이상이면서 0.5cm 이하인 범위에 있다. 아암(2004)의 바람직한 길이는 0.1cm 이상이면서 8cm 이하인 범위에 있다. 아암(2004)의 바람직한 폭은 0.1cm 이상이면서 1cm 이하인 범위에 있다.

쥐, 생쥐, 닭, 새, 및 다른 동물들과 같이 작은 동물들을 위해서는 더 작은 사이즈와 상이한 구성의 뇌관이 고려되는 것이 주지되어야 한다.

한 실시예에서는, 아암(2004)의 말단부들이 플레이트(2002) 및 측정부(2006)로 끝난다. 바람직하게, 아암(2004)은 스테인리스 스틸 타입 재료 또는 알루미늄으로 이루어진다; 그러나, 다른 금속들, 플라스틱들, 폴리머들, 고무들, 나무, 세라믹, 등을 포함하여 다른 재료들도 고려된다. 아암(2004)은 센서(2010) 및 인체 일부 사이의 상대적인 거리가 수행되는 측정에 따라 필요에 의해 커지거나 줄어들도록 충분히 유연성이 있어야 하고, 상기 수행되는 측정은 센서(2010)가 인체 일부를 건드리게 되는 측정, 센서(2010)가 인체 일부로부터 이격되어 측정 동안에 인체 일부를 건드리지 않는 측정을 포함한다. 측정 동안에 인체 일부를 건드리지 않는 예시적인 센서는 열전퇴이다. 따라서, 측정부(2006)는 상기 열전퇴 또는 임의의 방사선 검출기를 포함할 수 있다.

도 1B가 플레이트(2002)와 비교할 때 아암(2004)이 상이한 사이즈를 갖는 것으로 도시할지라도, 아암(2004)이 플레이트(2002)와 동일한 사이즈를 갖거나 플레이트(2002)보다 더 큰 사이즈를 가질 수 있음은 명백하다. 아암(2004)의 말단부(2026)의 바람직한 최대 크기는 3cm과 동등하거나 그보다 크지 않고, 바람직하게는 2cm과 동등하거나 그보다 크지 않으며, 더욱 바람직하게는 1cm과 동등하거나 그보다 크지 않다. 사람의 사이즈에 따라, 말단부(2026)가 0.8cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 훨씬 더 바람직한 사이즈를 갖고, 심지어 더욱 바람직하게는 0.6cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 사이즈를 갖는 것도 고려된다. 작은 사이즈의 일부 성인의 경우, 말단부(2026)는 0.5cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 훨씬 더 바람직한 사이즈를 갖고, 어린이의 경우 아암(2004)의 말단부(2026)가 0.4cm과 동등하거나 그보다 크지 않은 사이즈를 갖는 것도 고려된다. 아기들의 경우, 고려되는 사이즈는 0.2cm과 동등하거나 그보다 크지 않다.

나노 기술로서, MEMS(microelectromechanical systems), NEMS(nanoelectromechanical systems)는 다른 구성들, 크기들을 진보시키고, 본 발명의 애플리케이션들이 고려된다.

도 1B가 측정부(2006)와 비교할 때 상이한 폭(또는 직경)을 갖는 아암(2004)을 도시하더라도, 아암(2004)이 측정부(2006)와 동일한 폭(또는 직경)을 갖거나 측정부(2006)보다 더 큰 폭(또는 직경)을 가질 수 있음이 고려된다. 바람직하게, 아암(2004)의 폭(또는 직경)은 측정부(2006)의 크기(또는 직경)보다 더 작은 사이즈를 갖는다. 바람직하게, 아암(2004)에 연결된 측정부(2006)의 일부는 아암(2004)의 폭보다 더 큰 크기를 갖는다.

설명을 위해, 두께 및 높이는 호환성 있게 사용된다. 감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 아암(2004)보다 더 두꺼운 몸체(2002)(도 1 내지 도 19의 임의의 실시예의 인체를 포함, 특히 도 14A 내지 도 15Z의 모든 도면들에 기술된 센서들/검출기를 보호하는 하우징 또는 구조에 상응하는 몸체를 포함)를 포함한다. 몸체(2002)의 높이 또는 두께는 바람직하게 아암(2004)의 두께(또는 높이 또는 직경)보다 더 큰 사이즈를 갖는다. 아암(2004)은 몸체(2002)의 두께(또는 높이)보다 바람직하게 더 작은 사이즈를 갖는 두께(또는 높이 또는 직경)를 갖는다. 아암(2004)은 바람직하게 몸체(2002)의 두께(또는 높이)의 절반이거나 그보다 작은 두께(또는 높이)를 갖는다. 아암(2004)은 더욱 바람직하게 몸체(2002)의 두께(또는 높이)의 삼분의 일이거나 그보다 작은 두께(또는 높이)를 갖는다.

감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 아암(2004)보다 두꺼운 측정부(2006)를 포함한다. 측정부(2006)는 바람직하게 아암(2004)보다 두꺼운 돌출부를 포함한다. 아암(2004)은 측정부(2006)보다 더 얇다. 아암(2004)은 측정부(2006)의 두께(또는 높이 또는 직경)의 절반이거나 그보다 작은 두께(또는 높이 또는 직경)를 갖는다. 아암(2004)은 더욱 바람직하게 측정부(2006)의 두께(또는 높이 또는 직경)의 삼분의 일이거나 그보다 작은 두께(또는 높이 또는 직경)를 갖는다. 훨씬 더 바람직하게, 아암(2004)은 측정부(2006)의 두께(또는 높이 또는 직경)의 육분의 일이거나 그보다 작은 두께(또는 높이 또는 직경)를 갖는다. 그러나, 본 발명의 원리들 및 사용자의 사이즈에 따른 적절한 기능성을 위해, 측정부(2006)가 아암(2004) 두께(또는 높이 또는 직경)의 3배이거나 그보다 더 큰 두께(또는 높이 또는 직경)를 갖는 것도 고려된다.

감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 측정부(2006)의 높이(또는 두께 또는 직경)보다 더 긴 아암(2004)을 포함한다. 아암(2004)의 길이는 바람직하게 측정부(2006)의 최대 크기보다 더 큰 크기를 갖는다. 예시적 실시예에서, 측정부(2006)는 필수적으로 실린더형이고, 따라서 원을 포함하는데, 상기 원은 직경을 갖는다. 설명을 위해, 상기 원이 직사각형, 정사각형 또는 다른 형태로 교체되는 실시예에서, 상기 직사각형, 정사각형, 또는 다른 형태의 길이는 상기 직경에 "동등한 크기"로 고려된다. 따라서, 측정부(2006)는 아암(2004)의 길이의 바람직하게 절반이거나 그보다 작은 직경(또는 "동등한 크기")을 갖는다. 측정부(2006)는 아암(2004)의 길이의 바람직하게 삼분의 일이거나 그보다 작은 직경(또는 "동등한 크기")을 갖는다. 그러나, 본 발명의 원리들에 따른 적절한 기능성을 위해, 아암(2004)이 측정부(2006)의 직경(또는 "동등한 크기")의 5배이거나 그보다 더 큰, 훨씬 더 바람직한 길이를 갖는 것도 고려된다.

감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 도 1B에 도시된 바와 같이 몸체(2002)보다 더 두꺼운 측정부(2006)를 포함한다. 도 15A 내지 도 15Z의 실시예들에서, 헤드밴드에 의해 표현된 바와 같은 몸체와 전자제품들을 위한 하우징이 측정부(2006)보다 두껍게 고려되는 것이 명백하다. 측정부(2006)의 두께(또는 높이)는 바람직하게 몸체(2002)의 두께나 높이보다 바람직하게 더 큰 크기를 갖는다. 몸체(2002)는 바람직하게 측정부(2006)의 두께(또는 높이)의 절반이거나 그보다 작은 두께(또는 높이)를 갖는다. 몸체(2002)는 측정부(2006)의 두께(또는 높이)의 바람직하게 삼분의 일이거나 그보다 작은 두께(또는 높이)를 갖는다. 그러나, 본 발명의 원리들에 따른 적절한 기능성을 위해, 측정부(2006)가 몸체(2002)의 두께(또는 높이)의 4배이거나 그보다 더 큰 두께(또는 높이)를 갖는 것이 고려된다. 실시예가 무선 전송기 및/또는 다른 전자식 회로를 수용하는 몸체(2002)를 포함하는 경우, 몸체(2002)는 바람직하게 측정부(2006)의 두께(또는 높이)와 동등하거나 더 큰 크기를 갖는 두께(또는 높이)를 가질 수 있다.

몸체(2002)의 길이는 바람직하게 측정부(2006)의 최대 크기보다 더 큰 크기를 갖는다. 감지 장치(2000)의 구성은 측정부(2006)의 길이보다 더 긴 길이를 갖는 몸체(2002)를 포함한다. 측정부(2006)가 원형 구성을 포함하는 경우, 바람직하게 몸체(2002)는 측정부(2006)의 직경보다 더 큰 길이를 갖는다. 측정부(2006)는 바람직하게 몸체(2002)의 길이(또는 직경)의 절반이거나 그보다 작은 길이(또는 직경)를 갖는다. 측정부(2006)는 바람직하게 몸체(2002)의 길이(또는 직경)의 삼분의 일이거나 그보다 작은 길이(또는 직경)를 갖는다. 그러나, 본 발명의 원리에 따른 적절한 기능성을 위해, 몸체(2002)는 측정부(2006)의 길이(또는 직경)의 4배 또는 그보다 큰 길이(또는 직경)를 갖는 것이 고려된다.

감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 아암(2004)을 포함하고, 상기 아암(2004)의 최대 크기는 측정부(2006)의 최대 크기보다 더 크다. 감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 몸체(2002)를 포함하고, 상기 몸체(2002)의 최대 크기는 측정부(2006)의 최대 크기보다 더 크다. 감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 아암(2004)을 포함하고, 이때 상기 아암(2004)의 최소 크기는 측정부(2006)의 최소 크기와 동등하거나 그보다 더 작다. 감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 도 1B에 도시된 몸체(2002)를 포함하고, 상기 몸체(2002)의 최소 크기는 측정부(2006)의 최소 크기와 동등하거나 그보다 더 작다. 감지 장치(2000)의 바람직한 구성은 아암(2004)을 포함하는데, 이때 상기 아암(2004)의 두께는 측정부(2006)의 두께보다 더 작은 크기를 갖는다.

정사각형, 원, 그리고 직사각형 외에 별, 오각형, 팔각형, 비정형, 또는 임의의 기하학적 형태와 같이 다른 기하학적 구성들이 사용될 수 있음이 고려되며, 이러한 실시예들에서 감지 장치(2000)의 플레이트(2002)(예컨대, 몸체)의 최대 크기 또는 최소 크기는 아암(2004) 또는 측정부(2006)와 같은 다른 부분의 최대 크기 또는 최소 크기에 관련되어 측정된다. 동일한 사항이 감지 장치(2000) 제조시 적용되고 기준이 아암(2004)이지만, 지금은 몸체(2000) 및/또는 측정부(2006)와 비교된다. 그러나, 동일한 사항이 감지 장치(2000) 제조시 적용되고 기준이 이제는 몸체(2002) 및/또는 아암(2004)과 비교되는 측정부(2006)이다. 한 부분의 최대 크기는 다른 부분의 최대 비교에 비교된다. 한 부분의 최소 크기는 다른 부분의 최소 크기에 비교된다.

여전히 도 1B를 참조하면, 플레이트(2002)에 연결된 아암(2004)의 말단(2024)은 스위블 또는 회전 메커니즘(2008)을 더 포함할 수 있고, 이로써 아암(2004)의 회전이 허용되고 및/또는 측정부(2006)의 위아래 이동이 허용된다. 상기 스위블 또는 회전 메커니즘(2008)은 상이한 각도들에서 잠금 아암(2004)을 위한 자물쇠를 포함할 수 있다. 상이한 각도들 및 위치들은 몸체 부분에 가해지는 미리 결정된 상기 아암(2004)에 의한 압력량에 기초할 수 있다. 부가하여, 아암(2004)은 몸체(2002)의 홈에서 슬라이딩하는 이동 가능 암으로서 동작할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 상기 이동 가능 아암(2004)은 자신의 자유 단부에서 측정부(2006)를 수용하는 슬라이딩 가능 샤프트로서 작동한다. 상기 실시예는 볼 또는 코에 고정되는 더 큰 플레이트(2002)를 포함할 수 있고, 상기 슬라이딩 메커니즘은 측정부(2006)의 센서(2010)를 눈썹 아래에서 뇌관(BT)의 피부에 관련되어 위치시키기 위해 사용되는데, 상기 몸체(2002)는 눈 아래에 또는 눈 레벨에서 위치된다. 상기 실시예는 도 5 내지 도 15Z의 실시예들을 포함할 수 있고, 상기 실시예들에는 아암(2004)이 헤드밴드를 사용하는 것과 같이 이마에 고정되는 실시예들이 포함되고, 상기 슬라이딩 메커니즘은 측정부(2006)의 센서(2010)를 눈썹 아래에서 뇌관(BT)의 피부에 관련되어 위치시키기 위해 사용되는데, 상기 감지 장치의 몸체는 눈 위에 또는 이마에 위치된다. 다른 실시예들은 도 14 내지 도 15Z에 개시된 실시예들 및 헤드밴드의 일부분으로 사용되는 슬라이드 메커니즘 및 회전 이음쇠 메커니즘을 포함하여 고려된다. 또한, 추가 실시예는 아암(2004)이 얼굴 면과 직면하는 시계의 바늘들 같이 우측에서 좌측으로 이동하는 다이얼 메카니즘을 포함할 수 있다. 상기 실시예에서 예를 들어 넓은 콧대를 가지는 환자의 우뇌관 영역은 7시 또는 8시 위치로 다이얼을 이동시킴으로써 도달될 수 있고, 상기 설명의 시계는 외부 뷰어의 관점에서 관측된다.

측정 부분(2006)의 단부에서 센서(2010)는 배선(2014)을 통해 처리 및 디스플레이 유니트(2012)에 접속된다. 배선(2014)은 3개의 부분들(2060, 2062, 2064)을 갖는다. 따라서, 도 1B에는 센서(2010)에서 종결하는 상기 배선 부분(2060)의 자유 단부(2066) 및 아암(2004) 내에서 종렬하는 상기 배선 부분(2060)의 대향 단부(2068)와 함께 측정 부분(2006)에 고정된 배선 부분(2060)이 도시된다. 배선 부분(2060)의 단부(2068)는 바람직하게 측정 부분(2006)과 아암(2004) 사이의 90도 각도에서 종결한다. 제 2 배선 부분(2062)은 아암(2004)에 고정되고, 본질적으로 180도 각도에서 몸체(2002) 내에서 종결하고, 배선(2062)의 대향 단부는 배선 부분(2068)과 90도 각도를 형성한다. 또한, 도 14 내지 도 100Z의 실시예들에서, 아암(2004)에 고정된 배선 부분(2062)은 예를 들어 헤드밴드 또는 임의의 헤드 장착 기어에 고정된 하우징 및/또는 프린트 회로 보드 내에서 종결할 수 있다. 제 3 배선 부분(2064)은 몸체(2002)에 고정되며, 몸체(2002) 내에서 본질적으로 편평하게 유지된다. 배선 부분(2064)은 제 4 배선 부분(2065)을 통해 판독 및 처리 회로(2012) 내에서 종결한다. 배선 부분(2065)은 몸체(2002)를 신호의 처리를 제공하고 그 결과를 디스플레이할 수 있는 처리 회로 및 디스플레이(2012)에 접속한다. 측정 부분(2006)과 아암(2004) 사이에 90도 각도는 바람직한 실시예를 포함하지만, 처리 부분(2006)과 아암(2004) 사이에 180도 각도를 포함하는 임의의 각도가 사용될 수 있음이 이해된다. 선택적인 실시예에서, 측정 부분(2006)의 축은 아암(2004) 및 몸체(2002)와 평행할 수 있고, 배선(2014)의 모두 3개의 배선 부분들(2060, 2062, 2064)은 신호를 감지 장치(2000)의 동일한 평면 내에 배치될 수 있다. 따라서, 배선(2014)는 상기 선택적인 실시예에서 기능하기 위해 90도 구부러질 필요는 없다.

아암(2004)의 단부(2026)에서 센서(2010)는 임의의 센서 또는 검출기 또는 임의의 엘리먼트, 분자, 일부분(moiety) 또는 기판을 측정하거나 분석 대상 또는 조직을 분석할 수 있는 엘리먼트를 포함한다. 예시적인 센서(2010)는 전기 화학, 광학, 형광, 적외선, 온도, 포도당 센서, 화학 센서, 초음파 감지, 음향 감지, 무선 감지, 광음향, 전기, 생화학, 광전자 또는 모두 설명을 위해 본 명세서에서 센서(2010)로 지칭될 수 있는 광원 및 검출기 쌍 등에 부가하여 상기 센서들의 집합을 포함한다.

센서(2010)의 바람직한 최대 치수는 3cm보다 작거나 동일하며, 바람직하게 1.5cm보다 작거나 동일하며, 가장 바람직하게 0.5cm보다 작거나 동일하다. 바람직한 사이즈들은 사람 또는 동물의 사이즈에 기초한다. 사람의 사이즈에 따라, 0.3cm보다 작거나 동일한 최대 치수, 작은 사이즈의 성인들에 대하여 0.2cm보다 작거나 동일한 치수, 어린이에 대하여 0.1cm보다 작거나 동일한 치수와 같은 센서(2010)의 다른 사이즈들이 고려될 수 있고, 아기들에 대하여 바람직한 치수는 0.05cm보다 작거나 동일하다. 만약 하나 이상의 센서가 사용되면, 치수들은 더 커지고 만약 분자 또는 일부분이 감지 엘리먼트로서 사용되면, 그 치수들은 매우 작고 전술된 치수들 중 몇몇보다 훨씬 작다.

센서(2010)가 온도 센서를 포함할 때 센서의 바람직한 최대 치수는 5mm보다 작거나 동일하며, 바람직하게 4mm보다 작거나 동일하며, 가장 바람직하게 3mm보다 작거나 동일하며, 더 바람직하게 2mm보다 작거나 동일하다. 온도 센서가 직사각형 구조를 가지면, 바람직한 폭은 1mm보다 작거나 동일하고, 바람직하게 50 마이크론보다 작거나 동일하다. 그 특정 작은 치수들은 BTT의 터널 및 엔트리 포인트의 열 구조를 가지는 센서의 적절한 설치에 필요하다.

센서(2010)는 반사율 측정 시스템, 전송 측정 시스템 및/또는 광전자 센서와 같은 광원 및 광 검출기 쌍을 포함할 수 있다. 바람직하게, 광원(예를 들면, 발광기)의 외부 에지로부터 검출기의 외부 에지로의 거리는 3.5cm보다 작거나 동일하며, 더 바람직하게 2.0cm보다 작거나 동일하며, 가장 바람직하게 1.7cm보다 작거나 동일하며, 가장 바람직하게 1.2 cm보다 작거나 동일하다.

일 실시예에서 센서 시스템(2010)은 추가로 온도 센서 및 가열 또는 냉각 엘리먼트를 포함한다. 광학 감지, 형광 감지, 전기 감지, 전기 화학 감지, 화학 감지, 효소 감지 등과 같은 다양한 감지 시스템들이 본 발명에 따라 아암(2004)의 단부 또는 측정 부분(2006)에 하우징될 수 있다. 모범적으로, 그러나 제한 없이, 발광기(광원으로 지칭됨) 및 광 검출기에 포함된 포도당 감지 시스템 및/또는 펄스 산소측정 센서와 같은 분석 감지 시스템은 아암(2004)의 단부에 하우징될 수 있고, 센서 시스템(2010)으로서 동작한다. 또한 광학 수단들 및 그 유사 수단들에 의해 산소 포화상태, 포도당 레벨들 또는 콜레스테롤 레벨들을 검출하기 위해 아암(2004)의 단부에 대향되고 하우징된 발광기와 광검출기의 결합이 사용될 수 있고, 본 발명의 사상 내에 있다. 또한 광 검출기는 뇌관 및/또는 눈과 눈썹 사이 또는 안와의 뿌리 부분의 뇌관으로부터 자연히 방출되는 광을 검출하기 위해 아암(2004)의 단부에 하우징될 수 있다.

센서(2010)는 접촉식 또는 비-접촉식 센서가 될 수 있다. 접촉식 센서와 관련된 실시예에서, 서미스터의 예로서 설명될 때, 아암(2004)은 센서(2010)가 BTT에서 피부에 놓여지거나 측정 동안 피부를 접촉하도록 하는 방식으로 위치된다. 비-접촉식 센서가 사용될 때, 2개의 실시예들이 개시된다.

실시예 1: 측정 부분(2006)은 피부로부터 떨어져서 배치되고 피부를 접촉하지 않으며, 측정 부분(2006) 및 측정 부분(2006) 내에 하우징된 센서(2010)는 측정 동안 피부를 접촉하지 않는다. 상기 실시예는 적외선 검출기로서 설명된다. 상기 적외선 검출기는 눈과 눈썹 사이의 뇌관으로부터 자연히 방출된 적외선 광을 수신하기 위해 사용된다. 예시적으로 방출된 적외선 광은 근적외선 광, 중간 적외선 광, 및 원적외선 광을 포함한다. 방출된 적외선은 분석물질들의 스펙트럼 정보 및/또는 광 시그니처를 포함할 수 있고, 상기 적외선 광 시그니처는 포도당과 같은 분석 물질의 비침습 측정을 위해 사용된다. 선택적으로, 근적외선 또는 중간 적외선을 포함하지만 이에 제한되지 않는 적외선 광원가 사용될 수 있고, 뇌관으로 향하는 근적외선 광 및/또는 중간 적외선 광은 뇌관으로부터 분석 물질의 비침습 측정을 위해 사용되는 반사된 광을 생성한다. 또한, 임의의 방출된 전자기 광은 분석 물질들의 스펙트럼 정보 및/또는 광 시그니처를 포함할 수 있고, 상기 적외선 광 시그니처는 포도당과 같은 분석 물질의 비침습 측정 또는 조직의 분석을 위해 사용된다.

실시예 2: 센서(2010)가 피부를 접촉하는 것이 아니라 상기 센서(2010)를 하우징하는 측정 부분(2006)의 벽들이 피부를 접촉한다. 상기 실시예에서, 측정 부분(2006) 및 BTT에서의 피부 안쪽에 갭 또는 공간이 존재하며, 상기 공간은 피부로부터 떨어져서 위치된 센서(2010)가 피부를 접촉하지 않으면서 공기 또는 주위 온도에 노출되지 않도록 한다. 따라서, 센서(2010)는 2개의 구조들의 벽들에 의해 형성된 제한된 환경 내에 하우징된다: 측정 부분(2006)의 벽 및 BTT에서의 피부에 의해 형성된 벽. 상기 실시예는 적외선 검출기로서 예시적으로 설명된다. 상기 적외선 검출기는 뇌관으로부터 자연히 방출된 적외선 광을 수신하기 위해 사용된 다. 예시적으로 방출된 적외선 광은 근적외선 광, 중간 적외선 광, 및 원적외선 광을 포함한다. 방출된 적외선은 분석물질들의 광 시그니처를 포함할 수 있고, 상기 적외선 광 시그니처는 포도당, 콜레스테롤 또는 에탄올과 같은 분석 물질의 비침습 측정을 위해 사용된다. 선택적으로, 형광에 부가하여 근적외선, 중간 적외선 및 원적외선과 같은 적외선 광원은 뇌관으로부터 반사된 광을 생성하는 뇌관으로 향하는 상기 광과 함께 사용될 수 있고, 상기 반사된 광은 분석 물질의 광 시그니처를 포함하고 분석물질의 비침습 측정을 위해 사용된다. 부가적으로, 임의의 전자기 광원, 임의의 음향 생성 디바이스 및 유사 장치가 측정 부분 내에 하우징될 수 있다.

센서(2010)은 에폭시, 금속 시트 또는 다른 물질로 덮여질 수 있고, 상기 실시예들에서 본 발명에 따른 치수들은 센서(2010)를 덮는 물질의 치수이다.

몸체(2002)에 대한 바람직한 최대 치수는 도 1B의 직사각형 판에 의해 예시적으로 제공되며, 18cm 보다 작거나 동일하고, 바람직하게 10cm보다 작거나 동일하며, 가장 바람직하게 6cm보다 작거나 동일하다. 사람의 사용을 위한 판(2002)의 바람직한 치수는 그 길이가 8cm보다 작거나 동일하고, 그 폭이 6cm보다 작거나 동일하며, 그 두께가 2cm보다 작거나 동일하다. 사람의 사용을 위한 판(2002)의 가장 바람직한 치수들은 그 길이가 6cm보다 작거나 동일하고, 그 폭이 4cm보다 작거나 동일하며, 그 두께가 1cm보다 작거나 동일하다. 가장 바람직하게, 판(2002)의 치수들은 그 길이가 4cm보다 작거나 동일하고, 그 폭이 2cm보다 작거나 동일하며, 그 두께가 0.5cm보다 작거나 동일하다. 판(2002)이 정사각형 모양으로 도시되지만, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 불규칙형 등과 같은 임의의 다른 모양 또는 구성이 사용될 수 있다. 또한, 도 14 내지 15Z의 실시예들 및 헤드밴드를 위해 설명된 박스와 같은 하우징의 치수들은 서로 다른 치수들을 가질 수 있다. 상기 실시예들에서, 전자들은 매우 얇은 헤드밴드를 따라 확산될 수 있다. 선택적으로, 만약 더 큰 사이즈에 공통인 블루투스 송수신기들을 포함하는 다수의 컴포넌트들이 사용되면, 더 큰 치수들이 고려될 수 있다.

판(2002)은 바람직하게 본 발명에 따른 기능들을 수행하는데 필요한 전자기기들, 마이크로칩들, 회로들, 메모리, 프로세서들, 무선 전송 시스템들, 광원, 부저, 진동기, 가속기 LED 및 임의의 다른 하드웨어 및 전원을 하우징할 수 있음이 이해된다. 또한 아암(2004)은 판(2002)에서와 동일한 하드웨어를 하우징할 수 있고, 바람직하게 필요할 때 사용자에게 경고하기 위해 사용자의 시계 내에 존재하는 LED 또는 광선들을 하우징하는 것이 이해되어야 한다. 감지 장치(2000)는 판(2002) 내에 하우징된 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다. 감지 장치(2000)는 외부 전원에 의해 전력이 공급될 수 있고, 배선(2014)는 상기 외부 전원에 접속될 수 있음이 이해되어야 한다. 외부 전원은 바람직하게 처리 회로 및 디스플레이를 포함할 수 있다.

임의의 다른 지지 구조, 헤드 장착 기어, 안경 프레임, 헤드밴드 및 유사 장치가 몸체(2002)로서 사용될 수 있거나, 측정 부분(2006)에 결합될 수 있거나, 아암(2004)에 접속될 수 있다. 아암(2004) 및 상기 아암(2004)의 단부에서의 센서(2010)가 안경 프레임, 헬맷 및 유사 장치와 같은 또다른 지지 구조에 결합될 때, 상기 안경 또는 상기 헬맷의 프레임은 몸체(2002)로서 동작하고, 아암(2004)을 위한 접속 포인트로서 사용된다.

도 1C를 참조하여, 도 1C에서 예시적으로 설명된 측정 부분(2006)은 본질적으로 실린더 모양을 포함한다. 측정 부분(2006)은 바람직하게 몸체(2020) 및 측정 부분(2006)을 아암(2004)에 접속하는 접속 부분(2011)을 포함한다. 몸체(2020)는 바람직하게 2개의 단부 부분들, 즉 상단부(2016) 및 하단부(2018)를 가지며, 상기 상단부(2016)는 접속 부분(2011) 및 아암(2004)에 접속되고, 상기 하단부(2018)는 센서(2010)를 하우징 한다. 몸체(2020)는 센서(2010)를 전송 및/또는 처리 회로 및/또는 디스플레이(비도시)에 접속하기 위한 배선(1060)을 하우징한다. 온도를 측정하기 위한 일 실시예에서, 몸체(2020)는 바람직하게 절연 물질들로 형성된 소프트 부분(2009)을 포함하며, 상기 몸체(2020)는 절연 특성들을 갖는다. 하단부(2018)는 절연 특성들을 가지며, 금속, 열 전도 세라믹 및 열 전도 겔과 같은 열 전도 엘리먼트들, 열 전도 폴리머들 및 유사물등을 포함하지 않는다. 측정되는 물건 또는 몸체로부터의 열 이동을 증가시키기 위해 온도 센서 주변을 캡슐화하기 위한 열 전도 물질을 사용하는 종래 기술과는 대조적으로, 본 발명의 탐침은 열 전도 물질들을 사용하지 않는다.

몸체(2020) 및 접속 부분(2011)은 전자기기들, 칩들 및/또는 처리 회로들을 하우징할 수 있다. 일 실시예에서 몸체(2020)는 소프트 부분을 포함하고, 접속 부분(2011)은 하드 부분을 포함한다.

온도 측정 및 특정 생물학적 파라미터들을 모니터하기 위해, 측정 부 분(2006)은 바람직하게 비-금속 몸체(2020)를 포함하며, 상기 비-금속 몸체는 배선 부분(2060)을 하우징한다. 온도를 측정하기 위한 일 실시예에서, 센서(2010)는 온도 센서를 포함하고, 몸체(2020)는 바람직하게 절연 물질을 포함하며, 상기 절연 물질은 바람직하게 소프트 물질이고, 압축가능한 특성들을 갖는다. 압축가능한 특성들이 선호되지만, 몸체(202)는 또한 견고함 특성들 또는 견고한 및 소프트 부분들의 조합을 포함한다. 가장 바람직하게, 몸체(2020)는 견고한 부분 및 소프트 부분의 조합을 포함하며, 상기 소프트 부분은 몸체(2020)의 자유 단부에 위치되고, 포유 동물과 같이 몸체 일부와 접촉한다.

일 실시예에서, 센서(2010)는 압력 센서 및 압전 엘리먼트를 포함하며, 펄스 및/또는 압력 측정 부분으로 동작한다. 또다른 실시예에서, 센서(2010)는 포도당과 같은 분석 물질들의 측정을 위해 전기 화학 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 센서(2010)는 초음파 감지 시스템을 포함한다. 다른 실시예에서, 센서(2010)는 포도당과 같은 화학 물질의 측정을 위한 광음향 감지 시스템을 포함한다. 다른 실시예에서, 센서(201)는 온도, 압력, 맥박, 및 포도당과 같은 분석 물질을 포함하는 화학 물질을 평가하기 위한 형광 원소나 플루오레세인 분자를 포함한다. 다른 실시예에서, 센서(2010)는 뇌관에서 자연적으로 방출되는 광으로부터 혈액에서 화학 물질의 농도 및/또는 온도를 측정하기 위한 적외선 검출기를 포함한다.

온도 센서를 수용하며 몸체(2020)의 지름으로서 설명되는 측정부(2006)의 바람직한 지름은 4㎝ 이하이고, 바람직하게는 3㎝ 이하이며, 가장 바람직하게는 2㎝ 이하이다. 사람의 크기에 따라, 측정부(2006)에 대해 1.2㎝ 이하, 더 바람직하게 는 0.8㎝ 이하의 지름과 같이 훨씬 더 바람직한 다른 치수가 기대된다. 어린이의 경우, 바람직한 지름은 0.6㎝ 이하이고, 아기나 유아의 경우 바람직한 지름은 0.4㎝ 이하이다. 동물이나 사람의 크기에 따라, 측정부(2006)에 대해 5㎝ 이하의 지름과 같이 다른 치수가 기대된다.

원통 형태가 사용될 때 화학적 또는 어떤 물리적 측정을 위한 측정부(2006)의 바람직한 지름은 4㎝ 이하이고, 바람직하게는 3㎝ 이하, 가장 바람직하게는 2㎝ 이하이다. 동일한 지름이 직사각형과 같이 원통이 아닌 형태에 적용되고, 직사각형의 바람직한 길이는 4㎝ 이하, 바람직하게는 3㎝ 이하, 가장 바람직하게는 2㎝ 이하이다. 사람의 크기에 따라 측정부(2006)에 대해 1.2㎝ 이하, 더 바람직하게는 0.8㎝ 이하의 지름과 같이 훨씬 더 바람직한 다른 치수가 기대된다. 어린이의 경우, 바람직한 지름은 0.7㎝ 이하이고, 아기나 유아의 경우 바람직한 지름은 0.5㎝ 이하이다. 동물이나 사람의 크기에 따라, 측정부(2006)에 대해 6㎝ 이하의 지름과 같이 다른 치수가 기대된다.

직사각형과 같이 원통이 아닌 형태가 사용될 때 측정부(2006)의 바람직한 폭은 2㎝ 이하이고, 바람직하게는 1.5㎝ 이하, 가장 바람직하게는 1㎝ 이하이다. 사람의 크기에 따라 측정부(2006)에 대해 0.8㎝ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎝ 이하의 폭과 같은 다른 치수가 기대되고, 어린이의 경우에는 0.4㎝ 이하의 폭, 아기나 유아의 경우 바람직한 폭은 0.3㎝ 이하이다. 동물이나 사람의 크기에 따라, 측정부(2006)에 대해 5㎝ 이하의 폭과 같이 다른 치수가 기대된다.

원통형을 고려할 때 측정부(2006)의 바람직한 높이(또는 두께)는 4㎝ 이하, 바람직하게는 1.5㎝ 이하의 두께(또는 높이), 훨씬 더 바람직하게는 1.3㎝ 이하이다. 사람의 크기에 따라 측정부(2006)에 대해 1.0㎝ 이하의 높이(또는 두께), 어린이의 경우에는 0.8㎝ 이하의 두께(또는 높이), 아기나 유아의 경우에는 0.5㎝ 이하의 두께(또는 높이)와 같은 다른 치수가 기대된다. 동물의 크기에 따라, 측정부(2006)에 대해 5㎝ 이하의 두께(또는 높이)와 같이 다른 치수가 기대된다. 직사각형 형태를 갖는 측정부의 경우, 여기서 말하는 두께 또는 높이는 직사각형의 길이로 대체되고, 상기 치수들 적용될 수 있다.

이 단락의 다음 바람직한 치수들은 온도 센서나 맥박 센서 또는 화학 센서와 같은 단일 센서에 관계한다. 이 실시예에서, 측정부(2006)의 바람직한 최대 치수는 6㎝ 이하, 바람직하게는 3㎝ 이하, 가장 바람직하게는 1.5㎝ 이하이다. 원통형을 갖는 측정부(2006)의 경우 인간에 사용하는 바람직한 일반 치수들은 1.2㎝ 이하의 높이(또는 두께) 및 0.8㎝ 이하의 지름이며, 가장 바람직하게는 1.0㎝ 이하의 높이 및 0.6㎝ 이하의 지름이다. 비원통형 측정부(2006)의 바람직한 길이는 1.2㎝ 이하이고, 폭은 0.8㎝ 이하이며, 가장 바람직하게는 1.0㎝ 이하의 길이 및 0.6㎝ 이하의 폭이다. 측정부(2006)의 바람직한 높이(또는 두께)는 0.4㎝ 이상 2.0㎝ 이하의 범위이다. 측정부(2006)의 바람직한 지름은 0.4㎝ 이상 2.0㎝ 이하의 범위이다. 온도 센서가 설명되었지만, 어떤 센서도 사용될 수 있는 것으로 이해한다. 센서-검출기 쌍, 발광기-검출기 쌍, 적외선 센서, 또는 센서와 가열 엘리먼트와 같은 다른 엘리먼트들과의 조합에는 다른 치수들이 바람직하게 사용될 수 있으며, 후술할 것이다.

측정부(2006)는 아암(arm)과 측정부로 구성된 단일부를 생성하는 아암(2004)과 일체로 형성될 수 있다. 바람직하게, 측정부(2006)에 사용되는 재료의 적어도 일부는 아암(2004)에 사용되는 재료와 다르다. 아암(2004)과 측정부(2006)는 바람직하게 2개의 개별 부품을 포함한다. 온도를 측정하기 위한 일 실시예에서, 아암(2004)은 대부분 변형할 수 있는 금속과 같이 조절할 수 있게 위치할 수 있는 재료로 만들어지는 한편, 측정부(2006)는 폴리머, 플라스틱, 및/또는 압축할 수 있는 재료 등의 비금속 재료의 일부를 포함한다. 아암(2004)의 금속 부분은 바람직하게 편의상 고무로 커버될 수 있다. 측정부(2006)의 바람직한 재료는 폼, 고무, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 플라스틱, 모든 종류의 폴리머 등을 포함한다. 바람직하게, 온도 센서를 수용하는 측정부(2006)는 절연체를 포함하고, 압축할 수 있는 재료 및/또는 연성 재료를 포함한다. 측정부(2006)는 압축 가능한 어떤 재료도 포함할 수 있다. 측정부(2006)는 또한 몸체(2020)에 수용되는 스프링을 포함할 수 있다. 스프링 성능을 갖는 다른 어떤 재료도 측정부(2006)의 몸체(2020) 안에 수용될 수 있다.

바람직하게, 측정부(2006)의 단부(2018)는 절연체를 포함한다. 바람직하게, 단부(2018)는 비금속성 재료 또는 비금속 재료를 포함하는 비-열전도체를 포함한다. 바람직하게, 단부(2018)는 폼, 스폰지, 고무 등 외에도 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 틴슐레이트 등과 같은 폴리머를 포함하는 연성 재료를 포함한다.

측정부(2006)의 단부(2018)의 가장 큰 치수는 바람직하게 4㎝ 이하, 가장 바람직하게는 2㎝ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1.5㎝이다. 이에 따라, 센서(2010)의 치수는 바람직하게 단부(2018)의 치수들을 따르고, 상기 센서(2010)는 단부(2018) 의 치수보다 치수가 작다. 온도 측정을 위한 실시예에서, 단부(2018)의 가장 큰 치수는 바람직하게 1㎝ 이하, 가장 바람직하게는 0.8㎝ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 0.6㎝ 이하이다.

방법 및 장치는 측정 도중 몸체 부분에 닿는 측정부(2006) 또는 몸체 부분과 간격을 두고 있어 측정 도중 몸체에 닿지 않는 측정부(2006)를 포함한다.

한 바람직한 실시예에서, 측정부(2006)의 단부(2018)는 접착 표면을 갖지 않으며, 센서(2010) 주위의 표면 또한 접착성이 없다. 종래 기술에서, 센서는 접착 표면에 의해 제자리에 고정되며, 상기 접착제가 센서를 둘러싼다. 종래 기술과 반대로, 본 발명의 센서들은 상기 센서 주위에 접착제를 갖지 않고, 본 발명의 센서들은 아암(2004)과 같은 다른 구조에 의해 포유류의 몸체의 측정 위치에 적절히 고정되며, 접착 표면은 센서 표면에서 떨어져 위치한다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 센서의 표면 및 센서 주위를 둘러싸는 재료의 표면은 접착성이 없다.

예로서 도 1D를 참조하면, 도 1D는 정사각형 형태의 몸체(2002-a), 지그재그 구성으로 형성된 아암(2004-a) 및 육각형 형태의 측정부(2006-a)를 포함하는 실시예의 평면 개략도를 나타낸다. 이 실시예에서, (여기서는 육각형(2006-a)의 높이 또는 두께로 나타낸) 측정부(2006)의 높이(또는 두께)는 (여기서 지그재그 아암(2004-a)의 두께로 나타낸) 아암(2004)의 높이 또는 두께보다 치수가 더 크다. 정사각형 몸체(2002-a)의 두께는 지점(a)에서 (b)까지의 상기 육각형(2006-a)의 길이인 육각형(2006-a)의 가장 작은 치수와 비교하여 상기 정사각형 몸체(2002-a)의 가장 작은 치수이다. 이에 따라, 정사각형(2002-a)(몸체)의 두께는 측정부를 나타내는 육각형(2006-a)의 길이보다 작다. 아암(2004-a)의 길이는 도 1E에 나타낸 것과 같이 지점(c)에서 지점(d)까지의 육각형(2006-a)의 높이 또는 두께인 육각형(2006-a)의 가장 큰 치수와 비교하여 아암(2004-a)의 가장 큰 치수이다.

도 1E는 도 1D의 실시예의 개략적인 측면도이고, 도 1D의 실시예의 두께(또는 높이)를 나타낸다. 따라서 발명의 원리에 의해, 지점(e)-(f)로 나타낸 지그재그 아암(2004-a)의 길이는 지점(c)-(d)로 나타낸 육각형(2006-a)의 두께보다 치수가 더 크다.

발명의 원리를 더 설명하기 위해, 도 1F는 불규칙한 기하학적 형태의 몸체(2002-b), 삼각형 구조 형태의 아암(2004-b) 및 직사각형 형태의 측정부(2006-b)를 포함하는 실시예를 나타낸다. 아암(2004-b)의 두께는 지점(g)에서 지점(h)까지의 직사각형(2006-b)의 폭인 직사각형(2006-b)의 가장 작은 치수와 비교하여 아암(2004-b)의 가장 작은 치수이다. 따라서 발명의 원리에 의해, 아암(2004-b)의 두께는 측정부를 나타내는 직사각형(2006-b)의 폭보다 작거나 같다.

도 1G는 방사 소스-방사 검출기 쌍으로도 지칭되는 발광기-광 검출기 쌍 어셈블리(2030)를 갖는 측정부(2006)의 단부(2018)를 나타내는 다른 바람직한 실시예의 개략적인 사시도이다. 이 실시예에서 측정부(2006)의 단부(2018)는 바람직하게 상기 측정부(2006)의 몸체(2020)의 지름(또는 치수)보다 큰 치수를 갖는다. 방사 소스-검출기 쌍(2030)은 바람직하게 플라스틱 플레이트와 같이 충분히 단단한 기판(2024)에 수용된다. 기판(2024)은 어떤 형태도 가질 수 있지만, 전형적이고 바람직하게 기판(2024)은 본래 직사각형 형태를 갖는다. 직사각형 플레이트(2024)는 한 면에 적어도 하나의 발광기(2032)를 수용하고 반대 면에 적어도 하나의 광 검출기(2034)를 수용한다. 발광기(2032)는 측정부(2006)의 몸체(2020)에 고정된 적어도 하나의 배선(2036)에 접속된다. 검출기(2034)는 측정부(2006)의 몸체(2020)에 고정된 적어도 하나의 배선(2038)에 접속된다. 배선(2036, 2038)은 플레이트(2024)에서 발광기-광 검출기 쌍(203)에서 시작하여 몸체(2020)를 따라간다. 배선(2036) 및 배선(2038)는 바람직하게 측정부(2006)의 상부(2016)에서 몸체(2020)를 빠져나가는 하나의 다중-가닥(multi-strand) 배선(2040)를 형성하며, 상기 배선(204)는 아암(2004) 위 또는 안에 배치되고, 또 발광기-검출기 쌍 어셈블리(2030)를 처리 회로 및 디스플레이 및/또는 송신기(2031)에 접속하기 위해 몸체(2002) 위에 또는 안에 배치된다. 측정부(2006)의 몸체(2020)는 바람직하게 단단한 재료를 포함할 수 있다. 발광기(2032) 및 검출기(2034)는 이 예시적인 실시예에서 플레이트(2024) 중앙에 배치된다. 발광기(2032) 및 검출기(2034)는 측정 대상의 해부 구조에 따라 플레이트(2024)에 중심을 벗어나 위치할 수도 있다.

도 1H는 바람직한 실시예의 개략적인 단면도이며, 자유 단부에 광원-광 검출기 쌍(2030)을 갖는 측정부(2006)의 몸체(2020)를 포함하는 감지 장치(2000)를 포함하며, 광 검출기(2034)는 광원(2032)에 인접한다. 방사 소스-검출기 상 어셈블리(2030)는 바람직하게 플레이트(2024)와 같이 충분히 단단한 홀더 위에 장착된다. 플레이트(2024)는 바람직하게 안정적인 반사율 측정을 가능하게 하는 단단한 또는 반경질 재료를 포함할 수 있다. 검출기(2034)는 적외선 방사를 포함하여 광원(2032)으로부터 수신되는 검출된 방사에 적합한 광 검출기를 포함하며, 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(2032)는 적외선 방사를 포함하며 뇌관으로 지시되는 방사를 보내기에 적합하며, 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 플레이트(2024)는 단일 또는 다수의 광원 및 단일 또는 다수의 광 검출기를 수용할 수 있다. 예를 들어, 맥박 산소 측정 센서에서, 광원 어셈블리는 적색 발광 다이오드 및 적외선 발광 다이오드와 같은 다수의 광원을 포함할 수 있다. 예시적으로 플레이트(2024)는 한 면에 하나의 광원(2032)을, 반대 면에 하나의 검출기(2034)를 수용하는 것으로 도시된다. 발광기(2032)는 측정부(2006)의 몸체(2020)에 고정된 적어도 하나의 배선(2036)에 접속된다. 검출기(2034)는 측정부(2006)의 몸체(2020)에 고정된 적어도 하나의 배선(2038)에 접속된다. 몸체(2020)는 아암(2004)과 일체부로 나타낸다. 이 실시예에서, 측정부(2006)의 몸체(2020)는 아암(2004)과의 일체부를 형성한다. 배선(2036, 2038)은 플레이트(2024)에서 광원-광 검출기 쌍 어셈블리(2030)에서 시작하여 몸체(2020) 위에 또는 내부로 이어진다. 배선(2036) 및 배선(2038)은 바람직하게 몸체(2020)를 빠져나가 아암(2004)을 따라 이어지는 하나의 다중-가닥 배선(2040)를 형성하며, 또 몸체(2002) 위에 또는 안에 배치된다. 전자 신호들은 바람직하게는 다중-가닥(multistrand) 전기 케이블(2040)에 의해 광원 및 광 검출기 어셈블리(2030)로, 그리고 광원 및 광 검출기 어셈블리(2030)로부터 전달되는데, 상기 케이블은 프로세싱 회로 및 디스플레이 및/또는 송신기(미도시)에 대한 접속을 위해 전기 커넥터에서 종결된다. 배선들(2036, 2038 및 2040)은 측정부(2006), 아암(2004) 또는 몸체부(2002) 위에 또는 내부에 배치될 수 있다. 플레이트(2024)는 바람직하게는 발광기-검출기 쌍(2030)에 도달하는 주위로부터의 광에 대한 보호를 위해 적용될 수 있다.

도 1I는 상기 플레이트(2024)의 실시예를 도시한 플레이트(2024)의 하부 평면도이다. 플레이트(2024)는 발광기(2032) 및 광 검출기(2034)를 각각 하우징하기 위해 바람직하게 두 개의 개구부(2035, 2033)를 갖는다. 발광기(2032) 및 광 검출기(2034)는 바람직하게 서로 인접하게 플레이트(2024)의 중심에 배치된다. 광 소스(2032) 및 광 검출기(2034)는 실리콘과 같은 보호용 투명 재료에 의해 감싸진다.

비록 바람직한 실시예가 감지 장치(2000)로서 작용하는 지지 구조를 위해 아암(2004)을 포함하지만, 아암(2004)이 배선 또는 코드에 의해 대체될 수 있음이 이해된다. 따라서, 도1J는 플레이트(2024)를 고정하는 점착성 패치(2025)를 포함하는 택일적 실시예의 개략적인 평면도를 도시하는데, 상기 점착성 패치는 코드(2041)를 통해 판독 및 디스플레이 유닛(2043)으로 접속된다. 이러한 실시예에서 측정부는 센서 어셈블리를 하우징하는 점착성 패치를 포함하며, 상기 점착성 패치는 코드를 통해 디스플레이 유닛에 접속된다. 이러한 실시예에서, 센서 또는 감지부는 광원-광 검출기 쌍(2030)으로 표현된다. 플레이트(2040)는 발광기(2032) 및 검출기(2034)를 포함하는데, 각각 배선(2036) 및 배선(2038)에 접속된다. 배선(2036 및 2038)은 코드(2041)에서 종결된다. 코드(2041)는 배선들(2036 및 2038)을 하우징하고, 바람직하게는 사실상 가요성이다. 터널에 적합하게 하기 위해, 그리고 본 발명에 따라, 한정된 치수들이 작용을 위해 요구된다. 플레이트(2024)의 에지와 점착성 패치(2025) 사이의 바람직한 가장 긴 거리는 12 mm 이하이며, 더욱 바람직하게는 3 mm 이하이다. 패치(2025)의 가장 긴 치수는 바람직하게 3 cm 이하이며, 더욱 바람직하게는 2 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 1.5 cm 이하이다. 바람직한 플레이트(2024)는 점착성 패치(2025) 상에 편심 위치에 배치된다.

도1J는 플레이트(2024)의 에지(2023) 및 패치(2025)의 에지(2027)로 도시되는데, 이 둘은 코드(2041)와 대향한 패치(2025)의 자유단에 위치된다. 에지(2023)는 바람직하게 점착성 패치(2025)의 에지(2027)로부터 8 mm 이하로 위치되며, 더욱 바람직하게는 점착성 패치(2025)의 에지(2027)로부터 5 mm 이하로 위치되며, 가장 바람직하게는 점착성 패치(2025)의 에지(2027)로부터 3 mm 이하로 위치된다. 플레이트(2024)의 바람직한 치수는 도1N에 설명된다. 점착성 패치(2025)의 바람직한 치수는 25 mm 이하의 폭 또는 직경을 포함하며, 바람직하게는 20 mm 이하이며, 더욱 바람직하게는 15mm 이하이며, 가장 바람직하게는 10 mm 이하이다. 이러한 수치들은 중심에 배치된 단일 센서, 다수의 센서들, 발광기-광 검출 쌍, 또는 편심 배치된 센서에 대해 바람직하게 사용된다. 점착성 패치의 바람직한 구조는 직사각 또는 타원형이거나, 기하학적 형상의 측면들이 동일한 크기가 아닌 소정의 구조이다. 이러한 실시예에서, 도1H 및 도1G의 실시예에서와 같은 지지 구조에 대해 어떠한 몸체부도 존재하지 않는다. 이러한 실시예에서 지지 구조는 코드(2041)에 연결된 특정 점착성 패치(2025)로 구성되는데, 상기 코드(2041)는 프로세싱 회로 및 디스플레이 유닛(2043)에서 종결한다. 코드(2041)가 소정의 자신의 측면들로부터 패치(2025)를 벗어날 수 있는 것이 또한 고려된다.

도1K는, 플레이트(2064)와 같은 홀더에 하우징되는 발광기-광 검출 쌍(2062)을 하우징하는 점착성 패치(2060)로 구성된 다른 실시예로서 사용자에 의해 착용되었을 때를 도시하는데, 상기 플레이트(2064)는 상기 점착성 패치(2060)의 에지에 인접한다. 점착성 패치(2060) 및 발광기-광 검출 쌍(2060)의 적어도 일 부분은 눈썹(2066)과 눈(2068) 사이에 위치된다. 적어도 발광기-광 검출기 쌍(2062)과 같은 센서는 눈(2066) 및 눈썹(2068) 사이에 위치된다. 점착성 패치(2062)는 이마에 위치된 이마 부분(2070) 및 상부 눈꺼풀에 위치된 상부 눈꺼풀 부분(2072)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 발광기-광 검출기를 포함하는 소정의 센서가 바람직하게는 접합부(2074)에 인접하게 배치되는데, 상기 접합부는 코(2075)의 상부와 눈썹(2066)의 끝의 접합부를 의미하며, 상기 접합부(2074)는 도1K에서 다크서클로 표현된다. 점착성 패치에 하우징된 센서는 바람직하게는 눈썹 하부 우측, 안와(orbit) 영역 상부에 위치된다. 점착성 패치(2060)는 프로세싱 회로 및 디스플레이 유닛(2078)에서 종료하는 배선(2076)을 포함한다.

도1L은 발광기-광 검출기 쌍(2082)을 하우징하는 점착성 패치(2080)로 구성된 다른 실시예로써, 사용자에 의해 착용되었을 때를 도시하며, 상기 발광기 및 검출기(2082)는 서로 이격되어 위치되고, 상기 접착성 패치(2080)의 에지(2084)에 인접한다. 점착성 패치(2080) 및 발광기-광 검출기 쌍(2082)과 같은 센서 중 적어도 일 부분은 눈썹(2086)과 눈(2088) 사이에 위치된다. 적어도 발광기-광 검출기 쌍(2082)은 눈(2086)과 눈썹(2088) 사이에 위치된다. 점착성 패치(2080)는 코와 상부 눈꺼풀 부분(2092)에 위치된 코 부분(2090)을 포함한다. 한 쌍의 발광기-광 검출기를 포함하는 소정의 센서는 바람직하게 눈썹(2086)에 인접하게 배치된다. 점착성 패치에 하우징된 센서는 바람직하게 눈(2088) 위에, 그리고 눈썹(2086) 바로 아래에 위치된다. 점착성 패치(2086)는 산소 포화 및/또는 분석물의 농도를 검출하는 통상의 방식으로 신호를 프로세싱하는 프로세싱 회로 및 디스플레이 유닛(2096)에서 종료하는 배선(2094)을 더 포함한다.

도1M은 플레이트(2104)에 하우징되고, 바람직하게는 점착성 패치(2100)의 에지(2106)에 인접한 발광기-광 검출기 쌍(2102)을 하우징하는 클로버잎 형상의 점착성 패치(2100)로 구성된 다른 실시예를 도시한다. 점착성 패치(2100)는 플레이트(2104)를 하우징하는 감지부(2108) 및 점착 표면을 포함하는 지지부(2110)를 포함한다. 발광기-검출기 쌍(2102)은 바람직하게 패치(2100)에 편심 위치되며, 발광기(2114)로부터의 배선(2113) 및 검출기(2118)로부터의 배선(2116)을 더 포함한다. 배선(2113 및 2116)은 프로세싱 유닛(2124), 메모리(2126) 및 디스플레이(2122)를 하우징하는 유닛(2120)에서 종료하는 코드(2112)를 형성하기 위해 플레이트(2104)의 에지에서 결합한다.

발광기(2114)는 바람직하게 적어도 하나의 적외선 파장을 방출하고, 검출기(2118)는 적어도 하나의 적외선 파장을 수신 및 검출하도록 적용된다. 발광기-검출기 쌍(2102)은 바람직하게 점착성 패치(2100)에 편심 위치되며, 상기 발광기-검출기 쌍(2102)은 패치(2100)의 에지에 위치된다. 발광기-검출기 쌍(2102)을 하우징하는 점착성 패치(2100) 상의 플레이트를 가로질러 진행하는 포인트(A)로부터 포인트(B)로의 가상선은 3.0 cm 이하이며, 바람직하게는 2.0 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 1.5 cm 이하이다. 패치(2100)의 에지(2105)까지의 발광기-검출기 쌍(2102)의 외부 에지(2103)의 바람직한 거리는 14 mm 미만이고, 바람직하게는 10 mm미만이며, 가장 바람직하게는 5 mm 미만이다.

다른 실시예는 비점착성 표면에 의해 교차된 점착성 표면으로 구성된 센서를 하우징하는 점착성 패치를 포함한다. 상응하게, 도86M(1)은 점착성 패치(2131)의 후면을 도시하는데, 상기 면은 표면을 향해 배치되고 피부와 접촉하며, 제1 점착성 표면(2121), 제2 비점착성 표면(2123), 및 센서(2127)를 하우징하는 제3 점착성 표면(2125)으로 구성된다. 점착성 표면은 비점착성 표면에 의해 교차된다. 비점착성 표면(2123)은 눈썹 위로 진행하도록 적용되어, 점착성이 눈썹의 털에 부착하는 것을 방지한다.

도1N은 발광기-검출기 쌍(2130) 및 플레이트(2136)의 구조 및 치수를 나타내는 다른 실시예이다. 발광기(2132) 및 검출기(2134)는 바람직하게는 쌍으로 배치되며 반사율 측정을 위해 나란히 배치된다. 발광기(2132)의 바람직한 치수는 자신의 가장 긴 치수에서 1.5 cm를 초과하지 않으며, 바람직하게는 0.7 cm를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.5 cm를 초과하지 않으며, 가장 바람직하게는 0.4 cm를 초과하지 않는다. 검출기(2034)의 바람직한 치수는 자신의 가장 긴 치수에서 1.5 cm를 초과하지 않으며, 바람직하게는 0.7 cm를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.5 cm를 초과하지 않으며, 가장 바람직하게는 0.4 cm를 초과하지 않는다. 발광기(2132)의 내부 에지(2138)와 검출기(2134)의 내부 에지(2140) 사이의 바람직한 거리는 0.7 cm 이하이며, 바람직하게는 0.5 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 0.25 cm 이하이다. 인구의 광범위한 부분에 대한 뇌관(brain tunnel)의 해부학적 구조에 더욱 적합하기 위해, 발광기(2132) 및 검출기(2134)는 바람직하게는 나란히 배치도며, 발광기(2132)의 내부 에지(2138)와 검출기(2134)의 내부 에지(2140) 사이의 거리는 바람직하게는 0.1 cm 이하이다.

비록 한 쌍의 방사선 발광기 검출기가 설명되었지만, 다른 실시예는 단지 하나의 방사선 검출기를 포함하고, 측정부(2006)가 뇌관에 의해 자연적으로 방출된 방사선을 검출하기 위한 방사선 검출기로 구성되는 것이 이해된다. 이러한 실시예는 적외선 검출기를 포함하며, 포도당은 물론 온도를 포함하는 분석물의 비침습적 측정에 적합한데, 검출기는 피부에 접촉하거나 측정 동안 피부에 접촉하지 않는 비접촉 검출기들로서 적용될 수 있다.

도1P는 필수적으로 원통형의 측정 및 감지부(2150)로 구성된 다른 실시예를 도시한다. 원통형 구조(2150)는 측정부로서 동작하고 발광기-검출기 쌍(2152) 및 배선부(2153)를 하우징하는데, 상기 측정부(2150)는 아암(2154)에 접속된다. 아암(2154)은 배선부(2155)를 하우징하는 조정가능하게 위치설정될 수 있는 암을 포함한다. 아암(2154)은 바람직하게 평면형 구조인 아암(2004)과 대조적으로 바람직하게는 원통형이다. 아암(2154)은 측정부(2150)를 점착성 및/또는 부착 수단을 포함하는 지지부(2151)에 접속시킨다. 발광기(2156) 및 광 검출기(2158)는 콘 구조로 표현되는, 홀더(2150) 내에서 바람직하게 서로 인접하게 배치된다. 발광기-검출기 쌍(2152)은 바람직하게 팽창부를 가질 수 있는데, 이는 원통형 측정부(2150)의 에지(2162)의 면을 넘는다. 원통형 측정부(2150)는 스프링(2160) 또는, 소정의 다른 압축가능한 재료 또는 스프링형 특성을 갖는 재료를 또한 포함하는데, 상기 스프링(2160) 또는 압축가능한 재료는 배선부(2153)를 따라 배치된다. 발광기-검출기 쌍(2152)은 상기 스프링(2160)의 자유단에 배치된다. 소정의 센서, 분자, 검출기, 화학적 센서들 등이 스프링(2160)의 자유단에 배치될 수 있는 것이 이해된다. 배선부(2155)는 몸체부(2151) 상에 또는 내부에 배치된 배선부(2149)에서 종결한다. 몸체부(2151)는 도1A에 도시된 바와 같이 바람직하게는 평면형은 물론 안경류, 헤드 밴드, 헬멧 구조, 모자 구조, 또는 소정의 헤드 장착 기어의 프레임인 소정의 지지 구조를 포함할 수 있다. 배선(2149)은 프로세싱 회로 및 디스플레이(2147)에 추가로 접속될 수 있다.

측정부(2150)의 자유단에서 바람직한 직경은 3.5 cm 이하이며, 바람직하게는 2.0 cm 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.5 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 1.0 cm 이하이다. 대상의 크기 및 온도, 압력 등과 같은 센서의 타입에 따라, 측정부(2150)의 자유단에서 바람직한 직경은 0.8 cm 이하이며, 바람직하게는 0.6 cm 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.4 cm 이하이다. 측정부(2150)의 포인트(2150)(a)로부터 포인트(2150)(b)까지의 바람직한 길이는 3 cm 이하이며, 바람직하게는 1.5 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 1 cm 이하이다. 대상의 크기에 따라, 콘 구조(2150)의 포인트(2150)(a)로부터 포인트(2150)(b)까지의 바람직한 길이는 0.8 cm 이하이며, 바람직하게는 0.6 cm 이하이며, 가장 바람직하게는 0.4 cm 이하이다. 측정부(2150)는 측정 동안 센서가 뇌관에서 피부에 접촉하는 접촉 센서 또는 뇌관에서 피부에 접촉하지 않는 비접촉 센서를 포함할 수 있다.

도1P1은 뇌관(2187)에서 비접촉 측정을 위한 감지 장치(2191)의 예이며, 뇌관(2187)로부터 유래하는 적외선 방사선(2185)을 검출하기 위해 적외선 센서(2183)로 설명된 센서를 하우징하는 감지부(2181)를 도시한다. 센서(2183)를 하우징하는 감지부(2181)는 조정가능하게 위치설정될 수 있는 아암(2189)을 통해 몸체부(2193)에 접속된다. 배선(2195)은 센서(2183)를 몸체부(2193)에 접속시킨다. 센서(2183)는 소정의 적외선 검출기를 포함할 수 있으며, 온도, 포도당을 포함하는 물질의 농도, 및 분석물 또는 조직의 소정의 다른 측정치를 검출하기 위해 뇌관(2187)로부터의 적외선 방사선을 수신 및 검출하도록 적용된다. 센서(2183)는 형광성 센서로서 동작할 수 있으며, 형광성 광원 또는 형광성 분자들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 센서(2183)는 효소 센서 또는 광 센서들을 포함할 수 있다.

도1P2는 뇌관(2187)에서의 비접촉 측정을 위한 감지 장치(2197)의 예이며, 적외선 센서 또는 형광 엘리먼트와 같은 광원-광 검출기 쌍 어셈블리(2201)를 하우징하는 감지부(2199)를 도시한다. 전파를 포함하는 소정의 전자기파가 분석물의 농도 및/또는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 비존재를 결정하고 및/또는 조직을 평가하기 위해 뇌관에서 지향될 수 있다. 광원(2203)은 (포도당과 같은 분석물들을 포함하는) 분자들(2205)을 포함하는 뇌관(2187)에서 중적외선 및/또는 근적외선 방사선과 같은 방사선(2207)을 지향시킬 수 있으며, 상기 방사선(2207)은 상기 방사선이 측정될 분석물과 상호작용한 후 측정되는 분석물의 방사선 신호를 포함하는 반사 방사선을 생성한다. 이어 반사 방사선(2209)은 검출기(2211)에 의해 검출된다. 이어 검출기(2211)에 의해 생성된 전기 신호는 아암(2215)에 하우징된 배선(2213)을 통해 몸체부(2217)에 하우징된 프로세싱 회로(미도시)로 제공된다. 쌍 어셈블리(2201)를 장착한 감지 부분(2199)은 조절가능하게 변위 가능한 암을 통해 몸체(2217)에 바람직하게 연결된다. 검출기(2211)는 임의의 적외선 검출기를 포함할 수 있으며, 온도, 포도당을 포함하는 기질 농도 및 분석대상물 또는 조직의 임의의 다른 측정치를 결정하기 위하여 뇌관(2187)으로부터 적외선 방사를 수신하여 검출한다. 검출기(2211)는 또한 생성된 형광을 검출하는 형광 검출기로서 작용할 수 있다.

도 1p3는 뇌관(2187)에서의 비접촉 측정치들에 대한 전형적인 휴대형 감지장치(2219)를 도시하며 또한 광원-광 검출기 쌍 어셈블리(2221)를 도시한다. 광원(2223)은 분자들(2205)(포도당과 같은 분석대상물들을 포함하는)을 포함하는 뇌관(2187)에 방사(2225)를 직접 전달하며, 상기 방사(2225)는 상기 방사(2225)가 측정된 분석물질과 상호 작용한후에 측정된 분석물질의 방사 서명을 포함하는 반사된 방사(2227)를 생성한다. 반사된 방사(2227)는 검출기(2231)에 의하여 검출된다. 검출기(2231)에 의하여 생성된 전기 신호는 메모리(2235)에 저장된 교정 기준에 기초하여 분석물질의 농도를 계산하는 처리회로(2233)에 공급되며, 상기 농도를 디스플레이(2237)상에 디스플레이한다. 쌍 광원-광 검출기 대신에 뇌관로부터 자연적으로 방사된 적외선 방사를 검출하는 독립형(stand-alone) 검출기가 또한 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 감지장치(2219)는 바람직하게 아이리드 영역(eyelid area)에서 BTT(2187)의 피부와 일직선으로 쌍 어셈블리(2221)의 위치를 사용자가 적절하게 결정하도록 미러(2229)를 포함할 수 있다. 감지장치(2219)는 전자장치, 디스플레이 및 쌍 어셈블리(2221)가 상기 미러에 장착되는 미러를 포함할 수 있어서, 사용자가 미러를 보는 임의의 시간에 분석물질의 온도 및 농도를 측정할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 본 발명의 실시예들의 일부가 BTT를 사용하여 센서의 정확한 측정 및 적절한 정렬을 수행하는 미러를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 1p4는 뇌관(2187)에서 비접촉 측정을 수행하는 전형적인 감지장치(2239)를 도시하며, 상기 감지장치(2239)는 벽 또는 제조물품 또는 전자장치와 같은 지지 구조물(2267)상에 장착되며, 상기 전자장치는 냉장고, 텔레비전, 마이크로파, 오븐, 셀룰라 폰, 포토 카메라, 비디오 카메라 등을 포함한다. 이러한 실시예에서, 냉장고 문을 여는 것과 같이 루틴 활성화를 수행하면 사용자는 코어 온도를 검사하고 포도당을 측정하고 암 마커(cancer marker)를 검사할 수 있다. 뇌관로부터의 방사에 포함된 스펙트럼 정보는 다른 높이의 개체와 정렬되도록 전자장치들 및 물품들상에 활주가능하게 배치된 센서에 의하여 포착된다. 감지 장치(2239)와 뇌관 영역(2187)을 양호하게 정렬하기 위하여, LED 또는 다른 제한된 광원과 같은 광원이 사용된다. 사용자의 눈(2243)이 장치를 제한하거나 또는 억제하는 튜브 또는 다른 광 경로로부터 투영하는 광(2241)과 정렬될때, BTT 영역은 눈으로부터 미리 결정된 거리에 배치된 광원-광 검출기 쌍(2251)과 정렬된다. 광원(2253)은 분자들(2205)(포도당, 콜레스테롤, 에탄올 등과 같은 분석물을 포함함)을 포함하는 방사(2255)를 뇌관(2187)에 전달하며, 상기 방사(2255)는 측정된 분석물의 방사 서명을 포함하는 반사된 방사(2257)를 생성한다. 그 다음에, 반사된 방사(2257)는 검출기(2259)에 의하여 검출된다. 검출기(2259)에 의하여 생성된 전기신호는 메모리(2263)와 동작가능하게 연결된 처리 회로(2261) 및 디스플레이(2265)에 연결된다. 아이리스 스캐너, 리티널 스캐너 등, 또는 핑거 프린트 검출기들 또는 카메라형 장치와 같은 임의의 생체측정 장치는 감지장치(2239)와 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 실시예에서, 쌍 광원-광 검출기는 바람직하게 예컨대 본 발명에서 이전에 기술된 예컨대 열전대열(thermopile) 또는 열전대열의 어레이와 같은 검출기에 의하여 대체된다. 따라서, 광원(2241)은 사람의 코어 몸체 온도를 측정하는 동안 사람을 식별하는 아이리스(iris) 스캐너를 포함하거나 또는 이 아이리스 스캐너에 의하여 대체될 수 있다. 이러한 실시예는 SARS, 조류독감, 인플루엔자 등과 같은 치명적인 병의 엔트리를 야기할 수 있는 비검출 열을 가진 사람의 엔트리를 방지하기 위하여 공항과 같은 엔트리들의 포트에서 유용할 수 있다. 센서에 의하여 측정되고 BTT에 목적을 둔 사람의 온도는 아이리스 스캐닝을 통해 획득된 사람의 식별자에 연결되며, 상기 데이터 온도-아이리스 스캔은 메모리에 저장된다. 시스템은 사람의 화상이 몸체 코어 온도 및 아이리스 스캔과 연결되도록 하는 디지털 카메라를 포함할 수 있다. 프로세서는 온도가 범위 밖에 있는지를 식별하고, 열이 검출될때 알람을 활성화한다. 시스템은 사용자가 아이리스 스캐너를 보는 임의의 시간에 분석물의 온도와 농도의 측정이 수행되도록 한다.

방사를 검출하거나 또는 뇌관로부터의 신호를 포착하는 센서는 임의의 제조장치 또는 물품상에 장착될 수 있다. 따라서, 추가 설명을 위하여, 도 86P(5)는 뇌관(2187)로부터의 방사를 측정하기 위하여 컴퓨터(2275)에 고정된 웹-카메라(2271)상에 장착된 센서(2269)를 포함하는 감지장치(2273)를 도시하며, 상기 감지장치(2273)는 컴퓨터(2275)에 연결되며 검출기(2269)에 의하여 생성된 전기신호를 반송하는 코드(cord)를 가지며, 전기 신호는 컴퓨터(2275)에 공급된다. 이러한 실시예에서, 프로세서, 디스플레이 및 다른 전자장치는 컴퓨터내에 장착된다. 사용자가 웹-카메라를 보는 임의의 시간에, 몸체 온도 측정 및/또는 분석물 농도 결정이 이루어질 수 있다.

도 1Q는 측정 부분(2006)을 상세히 도시한 감지장치(2000)의 측면 단면도이다. 측정 부분(2006)은 설명된 바와같이 2개의 부분, 즉 외부 부분(2162) 및 내부 부분(2164)을 포함하며, 상기 부분들(2162, 2164)은 다른 직경을 가진다. 측정 부분(2006)은 바람직하게 2개의 레벨(또는 2개의 높이 구조)(2163)로 구성된다. 외부 부분(2162)은 내부 부분(2164)과 비교하여 큰 직경을 가진다. 내부 부분(2164)의 높이(또는 두께)는 외부 부분(2162)의 높이(또는 두께)보다 큰 크기를 가진다. 각각의 부분, 즉 외부 부분(2162) 및 내부 부분(2164)은 바람직하게 다른 두께(또는 높이)를 가진다. 외부 부분(2162) 및 내부 부분(2164)은 아암(2161)의 자유 끝 부분(2165)에 연결되며, 아암(2161)은 몸체(2159)에서 종료한다.

측정 부분(2006)은 본래 원형 구성을 가지며, 내부 부분(2164)에 배치된 선 부분(2166)을 가진다. 외부 부분(2162)은 내부 부분(2164) 둘레에 와셔(washer) 또는 링을 포함할 수 있다. 내부 부분(2164)은 바람직하게 원형 형상을 가지며, 그것의 구조 내부에 배선 부분(2166)을 장착하며 그것의 자유 단부에 센서(2170)를 장착한다. 배선 부분(2166)은 아암(2161)에 고정된 배선 부분(2167)에서 종료한다. 비록 원형 구성이 도시될지라도, 임의의 다른 형상 또는 형상들의 조합이 고려된다.

도 1Q(1)는 2개의 층이 진 외부 부분(2162) 및 내부 부분(2164)을 도시한 도 1Q의 측정 부분(2006)에 대한 사시도이며, 상기 내부 부분(2164)은 센서(2170)에서 종료하는 배선(2166)을 장착한다. 뇌관을 고정하기 위하여, 특별한 기하학적 형태 및 크기들이 필요하다. 부분(2162)의 바람직한 직경(또는 비원형 형상의 경우에 길이)은 3.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 직경 또는 길이에서 1.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 가장 바람직하게 직경 또는 길이에서 1.0cm와 동일하거나 또는 크지 않다. 폭을 포함하는 비원형 구성에 있어서, 부분(2162)의 바람직한 폭은 3.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 폭에서 2.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 폭에서 1.0cm와 동일하거나 또는 크지 않는다. 부분(2162)의 바람직한 높이(또는 두께)는 3.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 두께에서 2.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 더 바람직하게 두께에서 0.5cm와 동일하거나 또는 크지 않다. 부분(2162)의 바람직한 큰 크기는 3.5cm보다 크지 않으며, 바람직하게 2.0cm보다 크지 않으며, 더 바람직하게 1.5cm보다 크지 않다.

부분(2164)은 바람직하게 비록 임의의 다른 구성 또는 기하학적 형태가 고려되고 본 발명에 따라 사용될 수 있을지라도 실린더형 구성을 가진다. 부분(2164)의 바람직한 직경은 3.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 직경 또는 길이에서 2.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 더 바람직하게 1.0cm와 동일하거나 또는 크지 않다. 폭을 포함하는 비원형 구성에 있어서, 부분(2164)의 바람직한 폭은 3.0cm과 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 폭에서 1.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 더 바람직하게 폭에서 1.0cm와 동일하거나 또는 크지 않다. 부분(2164)의 바람직한 높이(또는 두께)는 3.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 바람직하게 2.5cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 더 바람직하게 1.0cm와 동일하거나 또는 크지 않으며, 가장 바람직하게 0.7cm와 동일하거나 또는 크지 않다. 부분(2164)의 바람직한 큰 크기는 3.5cm보다 크지 않으며, 바람직하게 직경 또는 길이에서 2.0cm보다 크지 않으며, 더 바람직하게 1.5cm보다 크지 않다.

온도 모니터링을 위하여, 부분(2162) 및 부분(2164)은 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 틴슐레이트 등과 같은 절연 재료로 만들어지나, 다른 폴리머, 폼 등을 포함하는 다른 재료들이 고려된다. 부분(2162) 및 부분(2164)은 바람직하게 임의의 응용을 위하여 압축가능한 재료를 포함한다.

도 1R은 플레이트(2180)를 포함하는 감지장치(2000)의 도식적 사시도이며, 상기 플레이트(2180)는 쿠션을 위하여 패드와 같은 소프트 및 가요성 부분(2172)을 가지며, 상기 패드는 폼, 실리콘, 폴리우레탄 등을 포함하며, 상기 소프트 부분(2172)은 필 백 커버(peel back cover)(2176)에 의하여 커버되는 점착성 표면(2174)을 가진다. 사용중일때, 커버(2176)는 풀링 탭(2175)에 의하여 제거되며, 점착성 표면(2174)은 피부에, 바람직하게 이마의 피부 또는 얼굴과 머리의 임의의 다른 부분상에 공급되나, 임의의 다른 몸체 부분이 적절할 수 있으며 고정 플레이트(2180)를 고정하기 위하여 사용될 수 있다. 플레이트(2180)는 바람직하게 반강체 부분(2281)을 포함하며, 상기 반강체 부분(2281)은 소프트 부분(2172)에 연결된 다. 반강체 부분(2281)은 바람직하게 강철로서 메모리 형상을 가진 금속과 같은 얇은 금속 시트를 포함할 수 있다. 반강체 부분(2281)은 또한 플라스틱 및 폴리머를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 반강체 부분(2281)은 몸체 부분을 따르도록 가요성 특성들을 가진다는 것이 이해되어야 한다. 비록 반강체 부분(2281)이 바람직한 실시예로서 기술될지라도, 대안적으로 플레이트(2180)는 단지 소프트 부분(2172)과 함께 기능을 할 수 있다.

플레이트(2180)의 강체 부분(2281)은 아암(2184)으로 계속 이어지며, 아암(2184)은 측정 부분(2186)에 연결된 자유 단부(2188)를 가진다. 측정 부분(2186)은 센서(2190)를 포함하며, 센서(2190)는 바람직하게 융기(bulging) 부분으로서 배치된다. 사용중에, 본 방법은 피부에 플레이트(2180)를 공급하는 단계, 사용자의 특정 해부조직에 맞추기 위하여 아암(2184)을 구부리는 단계, 및 BTT의 피부상에 또는 이 피부에 인접하게 또는 본 발명의 다른 터널들상에 또는 이 터널들에 인접하게 센서(2190)를 배치하는 단계를 포함한다. 다른 단계들은 분석물을 측정하는 단계 또는 조직을 분석하는 단계, 측정치 및 분석물에 대응하는 신호를 생성하는 단계, 및 결과치들을 보고하는 단계를 포함한다. 또 다른 단계들은 신호를 처리하는 단계, 및 문자-숫자 형식으로, 가청 형식으로 그리고 이의 조합 등으로 결과치를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 무선 또는 유선 송신기를 사용하여 다른 장치에 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 분석물을 화학 측정하는 상기 단계는 온도, 펄스 또는 압력과 같은 물리적 파라미터를 측정함으로서 대체될 수 있다.

도 1r1은 사용자(2293)에 의하여 휴대될때 이마 주변에 헤드밴드를 포함하는 감지장치(2289)의 개략도이며, 헤드밴드(2283)는 플레이트(2291)에 부착되며, 플레이트(2291)는 뇌관(2187)로부터의 광을 수신하는 센서(2287) 및 아암(2285)을 가진다.

도 1r2은 아암(2299) 및 몸체(2301)의 접합부에서 회전 이음쇠(swivel) 메커니즘(2297)을 가진 감지장치(2295)의 개략도이며, 상기 회전 이음쇠 메커니즘은 뇌관상에 또는 뇌관에 인접하게 센서(2303)를 배치하기 위하여 아암(2299)의 회전 및 이동(파선 화살표로 표시됨)을 가능하게 한다. 센서(2303)는 광원-검출기 쌍으로서 기술되며, 배선(2305)은 처리 및 디스플레이 유닛(2307)에 상기 센서(2303)에 연결한다.

도 1r3은 사용자(2309)에 의하여 휴대될때 도 86R(2)의 실시예를 도시하며 또한, 뇌관(2187)상에 배치된 광원-검출기 쌍(2303)을 도시한다. 몸체(2301)는 몸체(2301)의 내부면에 배치된 접착 수단(2313)에 의하여 이마(2311)에 고정되며, 몸체(2301)는 바람직하게 눈썹 위에 배치된 회전 이음쇠 메커니즘(2297)에 의하여 아암(2299)에 연결된다.

도 1s1은 구부러지지 않고 평평하게 배치되며 측정 부분(2196)의 센서(2210)로부터 몸체(2192)로 진행하는 배선(2198)을 포함하는 감지장치(2000)의 측면도이다. 측정 부분(2196)은 아암(2194)과 몸체(2192)와 정렬된다. 이러한 실시예에서, 측정 부분(2196)의 축은 아암(2194)과 일직선이 되며, 180도의 각도를 형성한다. 제조동안, 180도의 각도를 가진 구성과 평평한 형상이 획득된다. 사용중에, 본 발명에 따르면, 아암(2194)은 구부러진다. 아암(2194)이 구부러지기 쉽고 조절가능하게 위치 변경할 수 있기 때문에, 사용중에 아암(2194)은 뇌관과 일직선으로 측정 부분(2196)을 배치하기 위하여 구부러진다.

따라서, 도 1s2는 눈썹(2212) 및 눈(2216) 사이의 뇌관 영역(2214)상에 그리고 이 뇌관 영역(2214)에 인접하게 측정 부분(2196)의 센서(2210)를 배치하기 위하여 아암(2194)을 가지며 사용자에 의하여 휴대형 감지장치(2000)를 도시한다. 배선(2198)은 몸체(2192)에 센서(2210)를 연결하며, 상기 몸체(2192)는 바람직하게 이마에 고정된다.

감지장치(2000)는 몸체(2002)에 고정된 배터리들 및 태양열 발전을 포함하는 능동 전력 방식에 의하여 또는 처리유닛에 감지장치(2000)를 연결하는 배선들에 의하여 전력이 공급될 수 있다. 또한, 접착 패치에 또는 지지 구조물(2000)에 장착된 센서들중 일부는 전력 소스가 센서 시스템에 장착되지 않은 수동 방식으로 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 수동 시스템들의 경우에, 전력은 전자기파에 의하여 원격적으로 제공될 수 있다. 예시적인 실시예는 전파 식별(Radio Frequency ID) 방법론을 포함하며, 여기서 간호사는 활성화 시에 측정되는 온도와 함께 혼자의 신원(identification)을 보고하는 본 발명의 패치(patch) 또는 센서 시스템(2000)을 원격으로 활성화한다. 또한 상기 센서 시스템은 제 2 장치에 의해 원격으로 전원공급(power)되는 트랜스폰더(transponder)를 포함할 수 있으며, 이는 무선 신호 또는 임의의 적절한 전자기파를 보내어 상기 센서 시스템에 전원을 공급(power)한다. 온도 외에, 맥박(pulse), 혈압, 혈액 가스(blood gas)에 추가로 포도당(glucose), 콜레스테롤 등과 같은 화학 물질의 레벨들, 산소 레벨들, 산소 포화도(oxgen saturation) 등과 같은 임의의 다른 생물학적 파라미터가 측정될 수 있다.

또한 측정부(2006)에 접속되는 아암(2004)은 플레이트(plate)(2002)에 분리가능하게 접속될 수 있으며, 상기 아암(2004)과 측정부(2006)는 폐기가능(disposable) 부분이 되는 한 편 플레이트(2002)(바람직하게는 고가의 무선 송신기와 다른 전자장치들 및 전력원을 수용함)는, 장치(2000)의 내구 부분으로서 작용함을 알앙 한다. 또한 측정부(2006)는 아암(2004)에 분리가능하게 접속될 수 있으며, 상기 측정부(2006)는 폐기가능하게 됨을 알아야 한다. 또한 측정부(2006)의 자유 단(free end)이 측정부(2006)의 배선 내부 몸체(wire inside body)(2020)에 접속될 수 있음을 알아야 하며, 상기 자유단 하우징(housing) 센서(2010)는 폐기가능 부분이다. 또한 본 발명은 상기 폐기가능 부분이 상기 몸체(2002)이며 내구 재이용가능(durable reusable)이 상기 측정부(2006) 및 아암(2004)인 방법 및 장치에 대한 것임을 고려하여야 한다. 본 실시예에서 적외선 검출기(infrared detector)와 같은 고가의 센서가 상기 측정부(2006)에서 폐기(dispose)될 수 있고, 플레이트(2002)에 분리가능하게 접속되며, 상기 센서는 재사용가능 부분인 반면 상기 몸체(2002)는 폐기가능 부분이다. 따라서, 도 1t1는 아암(2004), 센서(2010)를 구비한 측정부(2006), 및 플레이트(2002)를 포함하는 감지 장치(2000)를 나타내며, 상기 플레이트(2002)는 메모리(2228), 전력원(2224), 및 송신기(2226)에 동작가능하게 접속되는 처리기(2222)를 포함하는 회로 기판(2200)을 수용(house)한다. 배선(2220)은 센서(2010)를 회로 기판(2200)에 접속시킨다.

도 1t2는 몸체로 표현되는 내구(durable) 부분(2230), 및 아암과 측정부로 표현되는 폐기가능 부분(2232)을 포함하는 두 개의 별도의 부품들로 구성되는 감지 장치(2000)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 감지 장치가 하나 이상의 부품들 및 내구 및 폐기가능 부분들의 조합을 포함할 수 있음에 유의하여야 한다. 따라서, 도 1t2에서 플레이트(2002)로 표현되는 내구 부분(2230)이 존재하며, 상기 플레이트(2002)는 메모리(2228), 전력원(2224), 및 송신기(2226)에 동작가능하게 접속되는 처리기(2222)를 포함하는 회로 기판(2200)을 포함한다. 폐기가능 부분(2232)은 아암(2204) 및 측정부(2006)를 포함한다. 플레이트(2002)는 아암(2004)의 전기적 커넥터(2236)에 전기적으로 그리고 분리가능하게 접속되는 전기적 커넥터(2234)를 포함하며, 바람직하게는 아암(2004)의 배선(2220)이 플레이트(2002)의 암(female) 커넥터(2234)에 접속되도록 적응되는 수(male) 커넥터(2236)로서 끝나는 전기적 접속을 위한 암-수(male-female) 인터페이스를 생성한다.

도 1t3는 아암(2004) 및 플레이트(2002)로 추가로 구성되는 내구 부분(2240)과 측정부(2006)로 구성되는 폐기가능 부분(2242)을 포함하는 두 개의 별도의 부품들로 구성되는 감지 장치(2000)의 예시적인 실시예를 나타내며, 상기 측정부(2006)는 발광기(light emitter)-광 검출기(light detector) 쌍(2244)을 포함한다. 아암(2004)은 측정부(2006)의 전기적 커넥터(2248)에 전기적으로 그리고 분리가능하게 접속되는 전기적 커넥터(2246)를 포함한다.

플레이트(2002)로 표현되는 내구 부분은 전력원 및 측정 중인 생물학적 파라 미터의 변화들을 경보하기 위한 또는 장치의 유효 수명이 만료되었음을 식별하기 위한 LED를 포함할 수 있음을 고려하여야 한다. 또한 플레이트(2002)는 전력원 및 무선 송신기, 또는 전력원 및 숫자(numerical) 표시를 위한 디스플레이, 및/또는 이들의 조합을 수용할 수도 있다. 대안적으로 플레이트(2002)는 패시브 장치로서 기능하며 원격 전력원과의 전자기적 상호작용을 위한 안테나 및 다른 부분들을 포함한다. 다른 실시예는 센서 및 LED를 구비하는 패치(patch)로 구성되는 패시브 장치 또는 액티브 장치를 포함하며, 상기 LED는 어떠한 값들이 상기 센서에 의해 검출될 때 활성화되어, 상기 LED가 점등되거나 점멸 중인 패치를 관찰함으로써 간호사가 예를 들어 환자에게 열이 있음을 식별하게 하여 준다.

임의의 생물학적 파라미터 및 조직이 온도, 화학 물질들의 농도, 혈압, 맥박 등을 포함하는 뇌관(brain tunnel)에서 측정 및/또는 분석될 수 있다. 예시적으로 혈액 가스 분석기 및 화학 분석기가 기재될 것이다. 본 실시예는 뇌관(BT)로도 지칭되는, 브레인 템퍼러처 터널(Brain Temperature Tunnel, BTT)에서 인간 또는 동물의 혈액 내의 산소 및/또는 분석대상물(analyte)들의 부분압의 경피성(transcutaneous) 전기화학(electrochemical) 또는 광학적 판정을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전극들을 구비하는 측정 셀(cell)을 포함하는 측정부(2006)를 포함하며, 상기 셀은 BTT에서 피부(skin)와의 접촉시 폐기(dispose)되는 표면을 갖는다. 측정부(2006)의 상기 셀은 상기 뇌관의 온도를 변경하기 위한 가열 또는 냉각 엘리먼트를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 측정부(2006)는 전기 가열 엘리먼트를 포함한다. 피부와의 접촉 외에, 측정부(2006)의 상기 측정 표면은 분석대상물들 및 산소의 부분압을 측정하기 위한 상기 뇌관에서 피부로부터 멀리 이격(space)될 수 있다.

산소의 측정을 위해 상기 측정부(2006)는 바람직하게는 Clark 타입 센서를 포함하지만, 임의의 전기화학적 또는 광학 시스템이 본 발명에 따라 이용될 수 있으며 본 발명의 범위 내에 속함에 유의하여야 한다. 다양한 센서들, 전극들, 폴라리그래픽(polarygraphic) 센서들을 포함하는 장치들, 효소(enzymatic) 센서들, 형광(fluorescent) 센서들, 광학 센서들, 몰레큘러 임프린트(molecular imprint), 방사능 측정기(radiation detector)들, 광검출기(photodector)들 등이 이용될 수 있다.

바람직한 일 실시예로, 상기 측정부(2006)는, 예시를 위한 것으로서, 가열 엘리먼트, 흡입(suctioning) 엘리먼트와 같은 혈압을 증가시키기 위한 엘리먼트, 또는 피부의 투과성(permeability)을 증가시키는 유동체(fluid)를 포함한다. 바람직하게는 가열 엘리먼트가 제시되며, 이로써 상기 측정부(2006)의 센싱 표면(또는 측정 표면)은 뇌관에서 피부의 온도를 증가시키도록 적응된다. 본 가열 엘리먼트는 상기 BT로의 혈류(blood flow)를 증가시켜 BT에서의 피부를 통한 산소 확산(diffusion)을 가속시킨다. 측정부(2006)는 바람직하게는, 동맥(arterial) 산소 및 동맥 부분 산소압(partial oxygen pressure)의 이상적인 측정을 달성하기 위해, 동맥 공급(arterial supply) 및 안와 동맥(orbital artery) 또는 BT 영역에 위치하는 임의의 동맥 지류에 관련되는 BT 존에 병치하여 위치한다. BT의 입구에서 상기 피부 상에서의 경피적으로(transcutaneously) 측정된 산소압은, 본 발명 및 여기 기재된 바와 같은 센서와 지원 구조들의 특화된 치수들과 형상에 따라, 특별한 외형(geometry) 및 치수들을 갖는 특화된 측정부(2006)를 BT에서 피부 상에 위치시킴으로써 얻어진다.

동맥 혈압에서 산화 헤모글로빈과 부분 산소압의 백분율 사이에 평형이 존재한다. 혈액이 가열될 때, 이러한 평형이 이동되어 상기 부분 산소압이 증가한다. 그러므로, BT 방법이 이용될 때, BT에서의 주변 혈관에서의 부분 산소압은 동맥들에서보다 높다. 상기 BT의 동맥 영역으로부터 들어오는 산소는 BT에서 피부를 통해 확산한다.

BT에서의 피부를 제외하고, 전체 인체의 피부 세포(cell)들은 피부를 통한 산소의 확산 동안 산소를 소모하는데, 이는 상기 피부가 두꺼우며 피하 조직(지방 조직)의 밑에 있는 계층을 갖기 때문이다. 따라서, 인체의 모든 영역들에서의 표피 영역에서의 산소압은, BT 영역을 제외하고, 주변 혈관에서의 실제 산소압보다 매우 낮다. 그러나, BT의 특화된 피부 영역들에서 산소 레벨들은 안정적으로 유지되는데 이는 BT에서의 피부가 전체 인체에서 가장 얇은 피부이며 지방(fat) 조직이 없기 때문이다.

도 1U에 도시된 안와(orbit)의 꼭대기(roof)에서, 눈썹과 눈 사이의 BT의 특화된 피부 영역은 일반적으로 산소, 포도당, 혈액 가스들, 약물(drug)들 및 분석대상물(analyte)들을 포함하는 화학 물질들의 안정적인 레벨들을 갖는다. 도 1U에서 상부 눈꺼풀 영역(2250)과 눈썹(2254) 바로 아래이고, 눈(2256) 위에 위치하는 안와(orbit) 영역(2252)의 꼭대기(roof)를 포함하는 BT 영역(2260)이 존재한다. BT 영역(2260)은 눈썹(2254) 아래에, 그리고 상기 눈썹(2254)과 눈(2256) 사이에 위치하며, 코(2258)가 BT 영역의 다른 경계를 형성한다. 따라서, 도 1U는 눈썹(2254)으로써 형성되는 제 1 경계, 눈(2256)에 의해 형성되는 제 2 경계, 및 코(2258)에 의해 형성되는 제 3 경계를 도시하며, BT의 주 진입점(main entry point)(2262)은, 코(2258)와 눈썹(2254) 사이와 함께, 상기 안와의 꼭대기에 위치한다. 제 2 생리 터널(physilogic tunnel)은 아랫 눈꺼풀의 에지(edge)로부터 10mm 아래로 연장되는 아랫 눈썹에 인접한 영역에 위치하지만, 생리적 파라미터들을 측정하기 위한 가장 안정한 영역은 눈썹(2254) 아래의 안와(2252)의 꼭대기의 주 진입점(2262)을 갖는 BT 영역(2260)을 포함한다. BT 영역에서, 산소와 같은, 혈액 가스 및 포도당을 포함하는 다른 분자들은 안정하다.

산소의 소모가 피부 및 피하 조직(지방 조직을 포함함)의 두께에 비례하기 때문에, 그리고 상기 기재된 바와 같은 그리고 본 발명에 개시된 생리-해부적(physio-anatomic) 터널들을 둘러싼, BT가 매우 얇은 피부를 가지며 피하 조직을 갖지 않는다는 점을 추가로 고려하면, 상기 터널들의 입구에서의 표피(epidermis)(피부)에서의 산소량이 감소되지 않으며, 주변 혈관들에 존재하는 양에 비례한다. 따라서, BTT의 피부에 존재하는 분석대상물과 더불어 산소, 이산화 탄소, 및 다른 가스들과 같은 가스들의 양이 혈관에 존재하는 양과 비례한다.

본 발명의 다른 이점은 상기 가열 엘리먼트가, 섭씨 44도와 같은, 높은 레벨의 온도에 도달할 필요가 없다는 점이며, 이는 상기 터널 영역이 극도로 혈관 연장되고(vascularized) 전체 신체에서 가장 얇은 피부 인터페이스를 갖는 것에 추가로 터미널(terminal)인(혈액의 전체량이 본 사이트로 전달됨을 의미함) 고유한 혈관에 관련되기 때문이며, 그리하여 더 낮은 온도의 가열 엘리먼트가 상기 영역으로의 혈류를 증가시키는데 이용되게 하여 준다. 상기 가열 엘리먼트의 바람직한 온도는 섭씨 44도 이하이며, 바람직하게는 섭씨 41도 이하이고, 가장 바람직하게는 섭씨 39도 이하이며, 더욱 가장 바람직하게는 섭씨 38도 이하이다.

혈액 가스 및 포도당 분석을 위한 상기 측정부(2006)의 전기화학 센서는, 본 발명에 따른 그리고 BT 및 다른 주변 터널들의 특화된 해부도(anatomy)에 따른, 본 발명의 다른 센서들에 대해 기재된 것과 동일한 특화된 수치들과 형상을 갖는다. 본 장치는 센서(상기 센서는 바람직하게는 전기화학 또는 광학 센서임), 특화된 수치들의 관련된 가열 엘리먼트를 구비한 측정부(2006)를 포함하며, 상기 측정부(2006)는 BT에 인접하게 또는 상기 BT의 피부이나 본 발명의 다른 기재된 터널들 상에 위치한다. 본 발명의 목적들 중 하나는 동맥(arterial) 산소압 및 이산화 탄소, 일산화 탄소, 마취(anesthetic) 가스 등과 같은 다른 혈액 가스들의 측정을 위해 BT에서 이용되는 기재된 종류의 장치를 제공하는 것을 포함한다.

도 2는 종래 기술과 본 발명에서의 동맥 산소압의 경피성(transcutaneous) 측정 간의 비교를 나타낸다. 도 2는 전체 인체에 존재하는, 3개의 두꺼운 층들을 갖는 피부(2270)를 도시한다. 종래 기술의 방법들은 피부(2270)를 이용하며, 이는 몇개의 두꺼운 층들, 즉 피하 조직(지방 조직)(2272), 두꺼운 진피(dermis)(2274), 및 두꺼운 표피(epidermis)(2276)를 갖는다. 본 두꺼운 피부 조직(2270) 아래에 작은 혈관들(2278)이 존재한다. 작은 사각형들(2280)로 표시되는 산소는 상기 작 은 혈관들(2278)의 벽(wall)들을 통해 확산하며, 이는 각 혈관(2278)에서의 두 개의 작은 화살표들로 표시된다. 종래 기술에 의해 이용되는 방법에 포함되는, 인체의 다른 부분들에 존재하는 두껍고 다층인 피부(2270)와 대조적으로, 본 발명의 방법 및 장치는 BT(2282)에서 특화된 피부(2290)를 이용하며, 이는 큰 혈관상(vascular bed)(2284), 얇은 진피(2286), 얇은 표피(2288)를 가지며 지방 조직을 갖지 않는다. 뇌관에 존재하는 큰 혈관 및 큰 혈관상(2284)은 포도당과 같은 다른 혈액 물질들의 레벨과 더불어 산소 레벨과 같은 물질들 및 분자들의 더 안정적이고 더 정확한 레벨을 제공한다. 혈관수축(vasoconstriction)에 영향을 받으며 약물(drug)들의 효과에 영향을 받는 영역들에서 물질(substance)들을 측정하려고 하는 종래 기술의 방법과 대조적으로, 본 발명은 그러한 혈관수축에 영향을 받지 않는 뇌관에서의 혈관상(2284)을 이용하는 장치 및 방법들을 제시한다.

종래 기술의 피부(2270)는 상기 BT의 얇은 피부(2290)와 비교하여 두꺼우며 두꺼운 피하층(2272)을 갖는다. 종래 기술의 방법에서, 인체 깊숙한 곳에 위치하는, 작은 혈관(2278)으로부터의 산소 분자들(2280)은, 상기 산소 분자들(2280)이 종래 기술의 종래 센서에 도달하기 위해 상기 피부(2270)에 존재하는 피부(21742)(지방 조직), 2174(진피), 2176(표피 및 죽은 세포들)의 두꺼운 층들을 건너가야만 한다. 따라서, 종래 기술의 방법에서 혈관(2278)으로부터의 산소(2280)는 종래 기술의 센서에 도달하기 전에 긴 경로를 갖는다. 산소(2280)는 상기 작은 혈관(2278)의 벽을 통해 그리고 피하 조직(2272)을 통해 확산하여 종국적으로 피부(2270)에서의 죽은 세포들(2276)의 두꺼운 층 및 두꺼운 진피(2274)에 도달하며, 그리고서야 종래 기술의 종래의 센서에 도달한다. 알 수 있는 바와 같이, 산소 분자들(2280)의 수는 인체에 존재하는 종래의 두꺼운 피부(2270)의 긴 경로를 따라 이동함에 따라 혈관(2278) 주변으로부터 피부(2271)의 표면에 이르기까지 극도로 떨어진다.

종래 기술과 대조적으로, 본 발명의 방법 및 장치는 BT의 특화되고 극히 얇은 피부(2290)를 이용하며, 여기서 혈관(2284)으로부터의 산소 분자들(2280)은 본 발명의 특화된 센서(2000)에 도달하는데 극히 짧은 경로를 갖는다. 산소 분자(2280)는 얇은 피부(2290) 바로 아래에 있는데 이는 터미널 큰 혈관 영역(2284)이 상기 피부(2290) 바로 아래에 놓이며, 따라서 산소(2280)가 신속하게 그리고 분산되지 않는 방식으로 특화된 센서(2000)에 도달하기 때문이다. 이것은 부분 산소 압력의 임의의 드롭없이 혈관(2284)으로부터 센서(2000)로의 방해되지 않는 산소 확산을 허용한다. BT의 특수화된 피부(skin)(2290)는 본 발명의 특수 센서(2000)로의 신속하고 방해되지 않는 산소 (및 다른 혈액 가스들) 확산을 발생시키고 측정된 영역은 과다관류(hyperperfusion)의 자연적인 상태에 의해 특징지워지기 때문에, 본 발명은 부분 혈액 가스 압력들에 대한 이전에 사용가능한 추정들보다 정확한 측정을 제공한다.

본 발명의 예시적인 경피성(transcutaneous) 혈액 가스 센서는 전극 내부에 트랩된 인산염(phosphate) 버퍼 및 염화칼륨(potassium chloride)의 저장소와 함께, 산소-침투성이 있는 소수성(hydrophobic) 막에 의해 덮여있는 결합된 백금 및 은 전극을 포함한다. 도 2A는 은 양극(anode) 내부에 위치하는 작은 가열 엘리먼트(2298)를 도시한다. 산소(2280)는 피부(2290)를 통해서 확산하며 센서(2292)에 도달하고, 산소의 부분 압력으로 변환되는 전류를 생성하는 산소의 환원이 발생한다. 또한, 다른 물질들도 측정될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 예시적으로, 이산화탄소는 본 발명을 통해 측정될 수 있으며, 이산화탄소 분자들은 침투성 플라스틱 막을 통해 전극의 내부 구획(compartment)으로 확산하고, 상기 분자는 측정가능한 신호를 생성하는 pH를 변화시키는 완충 용액과 가역적으로(reversibly) 반응하며, 상기 신호는 가스의 물질 또는 부분 압력의 양에 대응한다. 프로세싱 회로는 미리 결정된 조정 라인들에 기반하여 물질의 부분 압력을 계산하기 위해 사용될 수 있다.

도 2A와 관련하여, 센서 시스템의 측정부(2006)는 BT(2282)에서 피부(2290) 상에 배치되며 엘리먼트(2294)를 포함한다. 엘리먼트(2294)는 혈액 가스 센서, 산소 포화 센서, 포도당 센서 또는 혈액 물질들 또는 몸 조직을 측정하는 임의의 다른 센서로서 동작할 수 있다. 이러한 실시예에서 감지 엘리먼트(2294)는 산소 분자(2280)를 검출하기 위한 클라크-타입(clark-type) 센서(2292) 및 열 생성을 위해 주기적으로 동작하도록 적응된 가열 엘리먼트(2298)를 포함한다. 측정부(2006)는 셀(2300) 및 온도 센서(2296)를 포함한다. 화학적 감지부인 셀(2300)은 센서(2292) 및 가열 엘리먼트(2298)를 포함한다. 라인 C 내지 D에 의해 표시되는 바와 같이, 셀(2300)의 최대 선호되는 길이 또는 직경은 2.5 cm이거나 더 작으며, 바람직하게는 1.5 cm이거나 더 작으며, 더욱 바람직하게는 1.0 cm이거나 더 작다. 감지 장치(2000)는 전선(2306)을 통해 프로세싱 회로(2302) 및 전력 공급 회로(2304)와 연결된다. 측정부(2006)는 센서(2292)에 도달하는 공기로부터 산소를 차단하기 위해 완전히 리크-프리(leak-free)한 방식으로 피부(2290) 상에 부착된다. 바람직하게는, 측정부(2006)의 표면은 접착성 층 또는 실링(sealing)을 위한 다른 수단을 제공받는다. 센서(2292)의 표면(2310)은 바람직하게는 측정되는 분석대상물(analyte)에 따라 산소, 이산화탄소, 포도당 또는 임의의 다른 혈액 성분들에 대하여 침투성을 가진다. 도 2A의 라인 A 내지 B에 의해 표시되는 바와 같이, 측정부(2006)는 4 cm이거나 더 작으며, 바람직하게는 2.5 cm이거나 더 작으며, 더욱 바람직하게는 1.5 cm이거나 더 작은 선호되는 최대 길이 또는 직경을 가진다.

BT(2282)에 있는 피부(2290)는 센서(2292)의 영역에 인접한 가열 소스(2298)에 의해 가열되어, 그 결과 동맥의 혈류가 증가한다. 프로세싱 회로(2302)의 전극들 및 전압 소스는 전기적 전류 흐름이 센서(2292)에서의 부분 산소 압력에 따라 좌우되는 회로를 제공한다.

콘택트 장치 및 방법이 도시되었음에도 불구하고, 넌-콘택트 방법 및 장치가 본 발명에 따라 동등하게 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 또한, 본 발명에 제시된 다양한 지원 구조들은 접착성 패치들, 안경(eyewear) 및 헤드밴드들과 같은 헤드 부착 기어 등을 포함하는 측정부(2006)의 엘리먼트들을 하우징하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 덧붙여서 또는 유선 전송의 대안으로서, 신호의 전송을 위해 무선 전송기를 사용할 수 있으며, 본 발명의 센서 시스템은 무선 전송기를 포함할 수 있다.

도 2B는 볼록(convex) 감지 표면(2322)을 필수적으로 포함하는 센서 시스템(2320)을 도시한다. 볼록 표면이 도시적으로 설명됨에도 불구하고, 평평한 표면 또한 사용될 수 있다. 센서 시스템(2320)은 두 개의 부분들, 발광기(2324, 2326)와 발광기(2324, 2326)로부터 방사된 광을 수신하는 검출기(2328)를 포함하는 감지부를 포함하는 반사 센서이다. 센서 시스템(2320)은 지역적 혈액 산소 포화를 검출하기 위해 BT(2282)의 피부(2290)에 단단하게 고정된 특수화된 패드들에 있는 적외선 광 소스(2324, 2326) 및 검출기(2328)를 사용한다. 감지부(2330)는 바람직하게는 2.1 cm이거나 더 작으며, 더욱 바람직하게는 1.6 cm이거나 더 작으며, 가장 바람직하게는 1.1 cm이거나 더 작은 포인트 C에서 포인트 D 사이의 범위를 가진다. 센서 시스템(2320)은 프로세싱 회로(2332)를 포함하며, 상기 프로세싱 회로(2332)는 무선으로, 바람직하게는 블루투스^TM 기술을 이용하여 데이터를 전송하기 위해 무선 전송기(2334)에 연결된 프로세스를 포함한다. 발광기는 근-적외선(near-infrared) 이미터를 포함할 수 있다. 임의의 근 적외선 방사 소스가 사용될 수 있다. 바람직하게는 700에서 900 nm 사이에 있는 파장들을 가지는 방사가 산소 및 다른 물질들의 측정을 위해 이용된다. 방사 소스들은 근-적외선 파장을 포함한다. 방사 소스(2324, 2326)는 또한 중간-적외선(mid-infrared) 파장을 포함할 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 또한, 방사 소스(2324, 2326)는 원-적외선(far-infrared) 파장을 포함할 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 또한, 방사 소스(2324, 2326)는 다양한 파장들의 조합 또는 임의의 전자기적 방사를 포함할 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 사용되는 스펙트럼 지역 및 파장은 측정되는 물질 또는 분석대상물에 따라 좌우된다. 3,000 nm에서 30,000 nm 사이의 파장을 가지는 중간-적외선 광 소스가 또한 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 광 소스는 또한 평가되는 분석대상물 또는 조직에 따라 가시광 및 형광(fluorescent light)을 포함할 수 있다.

도 2C는 필수적으로 볼록 표면(2334) 및 평평한 중앙 표면(2336)에 의해 형성된 특수화된 두 개의 평면 표면을 포함하는 센서(2340)를 도시한다. 평평한 표면(2336)은 바람직하게는 센서(2340)의 감지 표면이다. 두 개의 평면 표면 볼록-평평-볼록(convex-flat-convex)은 BT(2282)에서 피부(2290)에 대한 선호되는 병치(apposition)를 허용한다. 측정부(2006)는 두 개의 부분들, 발광기(2338)와 발광기(2338)로부터 방사된 광을 수신하는 검출기(2342)를 포함하는 반사 센서를 포함한다. 측정부(2006)는 과소관류(hypoperfusion)의 경우들에서 관류를 증가시키기 위해 근적외선 또는 중간-적외선 광 소스를 사용하는 발광기(2338), 광검출기(2342) 및 전선(2346)을 통해 전력을 인가받으면 BT(2282)에서 천천히 피부(2290)를 태핑(tapping)하는 리드미컬한 모션을 유도하는 기계적 플런저(plunger)(2344)를 하우징한다. 기계적 플런저가 설명됨에도 불구하고, 모션에 의해 BT의 피부를 압축하고 압축해제하는 임의의 장치 또는 물품은 증가된 관류를 생성할 것이며 본 발명뿐만 아니라 흡입(suction) 컵 등에서 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 하며, 이들 모두는 본 발명의 범위 내에 있다. 포인트 A1에서 포인트 B1 사이의 측정부(2006)의 범위는 3.1 cm이거나 더 작으며, 바람직하게는 2.1 cm이거나 더 작으며, 더욱 바람직하게는 1.6 cm이거나 더 작은 선호되는 최대 길이 또는 직경을 가진다.

BT의 피부는 크게 산소화(oxygenate)되고 높은 혈류를 가지기 때문에, 혈류를 증가시키기 위한 가열 엘리먼트 또는 임의의 엘리먼트는 대부분의 환자들에게 필요하지 않다. 그에 따라, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예는 도 3에 도시되어 있으며, 상기 실시예는 가열 엘리먼트를 포함하지 않는다. 도 3은 몸체(2002) 및 아암(2004)을 포함하는 감지 장치(2000)와 함께 눈들(2350, 2352), 눈썹(2354) 및 코(2356)을 가지는 얼굴과, 눈(2350) 위와 눈썹(2354) 아래의 피부에 부착된 센서(2358)를 가지는 측정부(2006)를 도시한다. 설명을 위해, 센서(2358)는 이전에 설명된 혈액 가스 센서로서 동작하고, 상기 센서(2358)는 뇌관(brain tunnel)의 피부 또는 뇌관의 피부(2290)에 인접한 곳에 위치하며, 상기 센서는 측정 동안 피부와 접촉하거나 또는 뇌관의 피부로부터 간격을 두어 떨어져 있다.

본 발명의 장치는 BT 및 본 발명의 다른 생리학적(physiologic)이고 해부학적 터널들의 피부에 인접하거나 또는 병치된 다수의 센서들을 사용함으로써 혈액에 존재하는 임의의 성분을 측정하도록 적응된다. 전기화학적 센서 또는 광학 센서가 포도당, 이산화탄소, 콜레스테롤, pH, 전해질(electrolytes), 젖산(lactate), 헤모글로빈, 및 임의의 혈액 성분들과 같은 다른 혈액 성분들을 측정하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다.

본 발명의 센서 시스템은 다양한 새롭고 특수화된 지원 구조들에 의해 구성되는 특수화된 장치를 로컬하게 BT의 피부에 적용함으로써 피부 표면 산소 압력 측정, 이산화탄소 압력 측정 및 산소 또는 이산화탄소의 동맥 부분 압력 측정을 포함 한다. 프로세싱 회로는 산소 또는 이산화탄소의 동맥 부분 압력을 계산하기 위해 BT 및 본 발명의 다른 터널들에서의 피부 표면 산소 또는 이산화탄소 압력을 사용한다. 프로세싱 회로는 획득된 값과 저장된 값을 상관시키기 위해 메모리와 동작하도록 연결될 수 있다. 프로세싱 회로는 또한 상기 값들을 시각적 또는 청각적으로 보고하기 위한 디스플레이와 연결될 수 있다.

본 발명은 또한 BT 및 다른 터널들의 입구에 있는 피부 또는 피부에 인접한 부분에 전기화학적 센서, 광학 센서 또는 방사 검출기를 적용하는 단계, 전기적 에너지를 적용하는 단계, 및 포도당, 산소, 콜레스테롤, 산소 및 이산화탄소 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 분석대상물을 측정하는 단계를 포함하는 방법을 제시한다. 대안적인 단계는 가열, 흡입 발생, 기계적으로 영역을 태핑, 초음파와 같은 음파들의 사용, 레이저 광을 통한 BT 피부 침투성의 증가, 화학적 물질을 통한 BT 피부 침투성의 증가 등 중 적어도 하나를 이용함으로써 상기 영역에 대한 혈류를 증가시키는 단계를 포함한다.

센서(2358)는 또한 포도당과 같은 분석대상물의 측정을 위해 적외선 검출기로서 동작할 수 있다. 이와 같이 센서(2358)는 분석대상물들을 측정하기 위한 발광기-검출기 쌍으로서 동작할 수 있다. 본 발명의 비-침습성(non-invasive) 측정 방법들은 BT가 포도당과 같은 물질들을 측정하기 위한 정확하게 적절한 스펙트럼 방사에서 적외선 방사에 대한 이상적인 발광기라는 점에서 장점을 가진다. BT로부터의 방사는 흑체(black body) 방사로서 작용한다. BT로부터의 방사는 분석대상물들의 방사 시그너처를 포함한다. 방사가 몸체 내부에 깊숙하게 이루어지는 몸체의 다른 부분들과 대조적으로, BT에서의 방사는 몸체 표면에 가장 근접하다. BT에서 포도당의 측정을 향상시키기 위해 다양한 냉각 또는 가열 엘리먼트들이 통합될 수 있다. 중간-적외선 방사 이외에도, 근-적외선 분광법이 BT에서의 포도당 측정을 위해 이용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 또한, 중간-적외선 분광법이 BT에서 포도당 측정을 위해 이용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 또한, 원-적외선 분광기가 BT에서의 포도당 측정을 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하도록 한다.

추가적으로, 라만(Raman) 분광학과 같은 기법들은 또한 본 발명의 BT 및 다른 터널들에서 혈액 분석대상물들의 농도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 라만 분광기는 각각의 분자에 대한 특성인 예리한 스펙트럼 특징들을 가진다. 이러한 강도는 이상적으로 혈액 분석대상물에 대한 측정에 적합하며, 여기서 많은 간섭 스펙트럼들이 존재하는데, 이들 중 많은 스펙트럼들은 혈액 분석대상물의 스펙트럼보다 훨씬 강하다. 그에 따라, 본 발명에서 라만 광은 BT의 조직에서 발생되며 안경알들의 프레임, 클립들, 피부에 부착된 접착성 패치들, 플레이트와 아암을 가지는 손가락과 유사한 구조 등과 같은 본 발명의 임의의 지원 구조들로 연결된 거울에 의해 수집된다. 본 발명의 임의의 지원 구조들에 있는 섬유 번들은 수집된 라만 광을 휴대용 분광기 및/또는 프로세서 및 CCD로 유도한다. BT에 간섭 엘리먼트들이 존재하지 않기 때문에, 라만의 예리한 스펙트럼 특징들은 포도당, 요소(urea), 트리글리세리드(triglyceride), 전체 단백질, 알부민(albumin), 헤모글로빈 및 헤마토크릿(hematocrit)을 포함하는 혈액 분석대상물의 스펙트럼에 대한 정확한 검출을 가능하게 한다.

광 소스는 뇌관 영역에서 피부를 비추고 라만 스펙트럼에 기반하여 분석대상물들을 검출하기 위해 검출가능한 라만 스펙트럼을 생성할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 다른 실시예는 뇌관로 향하는 여기(excitation) 광을 생성하기 위한 광 소스 - 광학 시스템은 상기 여기 광과 연결되고, 검출가능한 라만 스펙트럼을 생성하기 위해 상기 여기 광이 뇌관로 향하게 하도록 구성됨 -, 상기 광학 시스템과 연결되며 뇌관로부터 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 광 검출기, 광 검출기와 동작하도록 연결되며 프로세싱 회로를 포함하는 프로세서 - 상기 프로세싱 회로는 뇌관로부터의 라만 스펙트럼을 분석대상물의 농도에 대응하는 기준 방사와 비교하기 위해 구현되는 컴퓨터 판독가능 프로그램에 대한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함함 -, 및 상기 프로세서와 동작하도록 연결된 메모리를 포함하는, 분석대상물의 비-침습성 결정을 위한 장치 및 방법을 포함한다. 뇌관로부터의 라만 스펙트럼에 대응하는 전기적 신호는 프로세싱 회로로 제공되며 메모리에 저장된 분석대상물의 농도에 대응하는 뇌관로부터의 라만 스펙트럼과 비교된다.

또한, BT에서 포도당이 포도당 옥시다아제(oxidase)뿐만 아니라 인공적인 포도당 수용체와 같은 효소 센서들을 통해 측정될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 형광 기법들이 또한 이용될 수 있으며, 형광 기법들은 포도당 결합에 대한 변경된 형광 강도 또는 스펙트럼 특성들을 나타내는 엔지니어링된 분자들의 사용, 또는 형광 공명 에너지 전달 기법에서 두 개의 형광 분자들을 적용하는 경쟁적인 바인딩 어세이(assay)의 사용을 포함할 수 있다. 또한, 안경알들과 같은 본 발명의 특수화된 지원 구조들로 유지되는 장치를 통한 "역방향 전리 요법(iontophoresis)"이 이용될 수 있으며, BT 영역으로부터의 간극 유체(interstitial fluid)가 분석을 위해 제거된다. 대류 전달(전기적-삼투)에 의해, BT에 적용된 초음파 및/또는 BT의 피부에 대한 로우-레벨 전기적 전류는 또한 눈 주위의 BT 및 다른 터널들의 얇은 피부를 통해 포도당을 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 광 분산 및 포토어쿠스틱(photoacoustic) 분광법은 포도당과 같은 다양한 물질들을 측정하기 위해 이용될 수 있다. 분자들에 의해 흡수될 때, BT로 향하는 펄스된(pulsed) 적외선 광은 BT로부터 검출가능한 초음파들을 생성하며, 초음파들의 패턴 및 강도들은 포도당 레벨들을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 그리고 나서,본 발명의 방법 및 장치는 뇌관으로부터의 신호들을 기준 테이블과 상관시키는 프로세서를 사용하여 분석물에 대한 농도(concentration)를 결정하고, 여기서 상기 기준 테이블은 뇌관으로부터의 신호들에 대응하는 분석물들의 값들을 갖는다.

또한, 초음파 및 광원을 갖는 검출기는 측정되는 분석물에 의해 흡수되는 파장으로 레인(rain) 터널 영역에서 피부를 조사(illuminate)하고, 상기 초음파 및 광 흡수에 기반하여 분석물들을 검출하기 위해서 뇌관으로부터 검출가능한 초음파 파장을 생성한다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예는 분석물에 대한 비-침습적(non-invasive) 결정을 위한 방법 및 장치를 포함하며, 상기 장치는 뇌관으로 지향되는 광 및 뇌관로부터 생성되는 파장들에 대한 구현되는 초음파를 생성하기 위한 광원, 상기 초음파에 동작적으로 연결되며 처리 회로를 포함하는 프로세서, 및 상기 프로세서에 동작적으로 연결되는 메모리를 포함하며, 상기 처리 회로는 초음파로부터의 신호에 기반한 뇌관으로부터의 방사 흡수를 분석물의 농도에 대응하는 기준 방사에 비교하기 위해 그 내부에 내장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램용 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능한 매체를 갖는다. 음파의 강도에 대응하는 전기적인 신호는 뇌관으로부터의 광의 방사 흡수를 결정하기 위해서 사용되고, 이는 분석물의 농도를 결정하기 위해서 사용되며, 상기 신호는 처리 회로로 제공되어 메모리에 저장된 분석물 농도에 대응하는 뇌관으로부터의 방사 흡수와 비교된다.

본 발명은 BT에 존재하는 분석물의 농도를 측정하기 위한 비-침습적 광학 방법 및 장치를 포함한다. 적외선 분광법, 형광 분광법, 및 가시광을 포함하는 다양한 광학적인 방법들이 본 발명에서 사용되어 BT에 존재하는 측정들, 예를 들면 투과, 반사율, 산란 측정, 주파수 영역, 또는 관심 물질을 통해 투과되거나 BT로부 반사되는 변조된 광의 위상 쉬프트, 또는 이들의 조합에 대한 측정을 수행할 수 있다.

본 발명은 뇌관으로부터의 자연적인 흑체(black-body) 방사 방출(emission)의 방사 신호(signature)를 이용하는 것을 포함한다. BT 및 BT의 도관(vessel)들로부터의 적외선 방사의 자연적인 스펙트럼 방출들은 포도당과 같은 혈액 성분들에 대한 스펙트럼 정보를 포함한다. 열로서 BT에 의해 방출되는 방사는 관심 물질의 농도에 대한 측정 및 식별과 상관될 수 있는 적외선 에너지의 소스로서 사용될 수 있다. BT에서의 적외선 방출은 BT로부터 센서로 매우 작은 거리만을 횡단하고, 이는 간섭 구성물들에 의한 감쇄가 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 장치 및 방법들은 BT에서 피부 표면과 장비의 직접적인 접촉을 포함할 수 있으며, 또는 본 발명의 장치들은 이러한 측정동안 BT로부터 공간적으로 이격될 수 있다.

본 발명의 방법, 장치, 및 시스템들은 BT로부터의 방사에 대한 분광 분석을 사용하여 이러한 BT 내에 존재하는 화학 물질들의 농도를 결정하면서, 실제 또는 잠재적인 에러 소스들, 간섭 소스들, 가변성, 및 인공 가공물들을 제거 또는 감소시킨다. BT로부터의 자연적인 스펙트럼 방출은 관심 물질의 존재 및 농도에 따라 변경된다. 이러한 방법들 및 장치들 중 하나는 방사 소스를 사용하여 BT에서 전자기 방사를 디렉팅하는 것을 포함하며, 상기 방사는 관심 물질과 상호작용하고 검출기에 의해 수집된다. 다른 방법 및 장치는 BT로부터 자연적으로 방출되는 전자기 방사를 수신하는 것을 포함하며, 상기 방사는 관심 물질과 상호작용하며 검출기에 의해 수집된다. 그리고 나서 수집된 데이터는 관심 물질의 농도를 표시하는 값을 획득하기 위해서 처리된다.

뇌관으로부터 방출되는 적외선 열 방사는 플랭크 법칙(Planck's Law)을 따르고, 이는 화학 물질들의 농도를 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 일 실시예는 물질의 농도를 계산하기 위해서 측정되는 물질의 방사 신호를 결정하는 것을 포함한다. 다른 실시예는 관심 밴드 물질 외부에서의 열 에너지 흡수를 측정함으로써 계산되는 기준 농도를 사용하는 것을 포함한다. 관심 물질 밴드에서 열 에너지 흡수는 BT에서 예측된 값과 측정된 값을 비교함으로써 분광 수단을 통해 결정될 수 있다. 그리고 나서, 이러한 신호는 흡수되는 적외선 에너지의 양에 따라 관심 물질의 농도로 전환된다.

이러한 장치는 방사 신호의 강도를 나타내는 출력 전기 신호들을 생성하는 단계 및 이러한 신호를 프로세서로 전송하는 단계를 사용한다. 프로세서는 관심 물질의 농도를 결정하기 위해서 이러한 신호에 대한 필요한 분석을 제공하도록 적응되고, 여기서 분석물로 지칭되는 관심 물질의 농도를 디스플레이하기 위해서 디스플레이에 연결된다.

측정 또는 검출되는 분석물은 분자, 마커, 합성물, 또는 방사 신호를 갖는 물질일 수 있다. 방사 신호는 바람직하게는 근-적외선, 중-적외선, 및 원-적외선을 포함하는 적외선 파장 범위에서의 방사 신호를 포함한다. 측정되는 분석물은 바람직하게는 중-적외선 범위 또는 근-적외선 범위의 방사 신호를 가질 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에서 사용되는 적외선 분광법은 물질에 의한 적외선 방사의 흡수에 기반한 기술로서, 상기 물질은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 특정 공진 흡수가 피크가 될 때 묘사되는 고유한 분자 진동 패턴에 따라 식별된다. 각각의 화학 물질은 고유한 방식으로 적외선 방사를 흡수하고, 자신의 원자 및 분자 배열에 따라 그리고 진동 및 회전 진동 패턴에 따라 자신의 고유한 흡수 스펙트럼을 갖는다. 이러한 고유한 흡수 스펙트럼은 각 화학 물질로 하여금 기본적으로 자신의 고유한 적외선 스펙트럼을 가지도록 하며, 이러한 자신의 고유한 적외선 스펙트럼은 이러한 물질 각각을 식별하는데 사용될 수 있는 방사 신호 또는 지문으로 지칭된다.

일 실시예에서, 다양한 적외선 파장들을 포함하는 방사는 측정되는 물질 또는 성분(여기서 "관심 물질"로 지칭됨)에서 방출되고, 이를 통해 자신의 흡수 스펙트럼에 따라 상기 물질이 식별되고 정량화된다. 방사 흡수량은 비어-램버트 법칙(Beer-Lambert's Law)에 따라 측정되는 상기 화학 물질의 농도에 기반한다.

일 실시예는 750 내지 3000nm 사이의 근 적외선 파장 영역에서, 그리고 바람직하게는 가장 높은 흡수 피크들이 발생하는 것으로 알려진 영역에서 혈당 측정과 같은 분석물 측정을 위한 방법 및 장치를 포함한다. 예를 들어, 포도당의 경우, 근 적외선 영역은 2080 내지 2200 nm 사이의 영역을 포함하며, 콜레스테롤의 경우, 방사 신호는 2300 nm에 집중된다. 이러한 스펙트럼 영역은 또한 포도당 또는 콜레스테롤을 포함하는 다른 화학 물질들을 검출하기 위한 가시 파장을 포함할 수 있다.

이러한 장치는 검출기에 의해 검출되고 관심 물질과 상호작용하는, 적외선으로부터 가시광으로부터의 적어도 하나의 방사 소스를 포함한다. 이러한 방사 소스로부터의 탐침(interrogation) 파장들의 수 및 값은 측정되는 화학 물질 및 요구되는 정확도에 의존한다. 본 발명은 간섭 및 에러 소스들을 제거 또는 감소시키기 때문에, 정확도 희생 없이 파장들의 수를 감소시킬 수 있다. 이전에, 중-적외선 영역은 침투 깊이를 수 마이크론으로 감소시키는 높은 물 흡수 및 지방 조직의 존재로 인해 인간에서 분석물들에 대한 측정에서 실용적이지 않은 것으로 간주되었다. 본 발명은 이러한 중-적외선 영역을 사용할 수 있는데, 왜냐하면 관심 물질을 갖는 혈액이 상기 관심 물질을 측정하기 위해서 방사의 충분한 침투를 허용하는 지방 조직이 없는 영역에 매우 얕게 위치하기 때문이다.

본 발명은 조직 구조, 간섭 구성물, 및 관심 물질 신호에 대한 간섭 기여물로 인한 가변성을 감소시키고, 궁극적으로 경험적 또는 물리적 방법에 의해 데이터 분석들의 복잡도 및 변수들의 수를 감소시킨다. 경험적 방법은 부분 최소 제곱(PLS), 중요 성분 분석, 인공 신경 네트워크, 등을 포함하며, 물리적인 방법은 계량화학(chemometric) 기술, 수학적 모델, 등을 포함한다. 또한, 깊은 조직에서의 측정 또는 지방 조직을 갖는 피부에서와 같이 과도한 배경 잡음 존재시에 초래되는 간섭 물질 및 이질적인 조직을 갖지 않는 시험관(in-vitro) 데이터를 사용하여 알고리즘들이 개발되었다. 반대로, 시험관 테스팅을 위한 표준 알고리즘은 본 발명의 생체 테스팅에 상관되는데, 왜냐하면 뇌관의 구조는 람베르시안(Lambertian) 표면에 근접하고, 뇌관의 피부는 비어-람베르트 법칙에 의해 특성화되는 광-투과 및 광-산란 조건에 부합할 수 있는 동종 구조이기 때문이다.

뇌관으로부터의 적외선 에너지의 스펙트럼 방사는 분석물 또는 관심 물질의 스펙트럼 정보에 대응할 수 있다. 섭씨 38도의 열로 방사되는 이러한 열 방출들은 3,000 nm 내지 30,OOOnm 파장 범위, 보다 정확하게는 4,000 nm 내지 14,000nm 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포도당은 9,400 nm 밴드 부근에서 광을 강하게 흡수하고, 이는 포도당의 방사 신호에 대응한다. 중-적외선 열 방사가 뇌관에 의해 방사되면, 포도당은 자신의 흡수 밴드에 대응하는 방사부를 흡수할 것이다. 포도당 밴드들에 의한 열 에너지 흡수는 뇌관에서의 혈당 농도에 선형적으로 관련된다.

BTT에 의해 방출되는 적외선 방사는 측정되는 물질의 방사 신호를 포함하고, 분석물 농도의 결정은 뇌관으로부터 방출되는 적외선 방사의 스펙트럼 특성들을 그 방사 신호에 대한 분석물 농도에 상관시킴으로써 이뤄진다. 분석물 농도는 적외선 방사 신호의 검출된 농도로부터 계산될 수 있고, 이러한 방사 신호는 검출기에 의한 전기적 신호를 생성하며, 상기 신호는 마이크로프로세서로 제공된다. 마이크로프로세서는 메모리에 연결되며, 메모리는 측정되는 분석물의 방사 신호의 강도에 따라 분석물의 농도를 저장한다. 프로세서는 메모리에 저장된 값에 기반하여 물질의 농도를 계산한다. 프로세서는 상기 검출기에 동작적으로 연결되며, 상기 프로세서는 처리 회로를 포함하며, 상기 처리 회로는 분석물의 농도에 대응하는 기준 방사와 뇌관으로부터의 적외선 스펙트럼을 비교하기 위해 그 내부 저장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램을 위한 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능한 매체, 및 상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함한다. 뇌관으로부터의 적외선 스펙트럼에 대응하는 전기 신호는 처리 회로로 제공되어 메모리에 저장된 분석물 농도에 대응하는 뇌관으로부터의 적외선 스펙트럼과 비교된다. 적외선 스펙트럼은 바람직하게는 근-적외선 또는 중-적외선 방사를 포함한다.

일 실시예는 BT의 조직 또는 혈액에서의 분석물 농도를 측정하는 방법 및 장치를 포함한다. 일 실시예는 BT로부터 자연적으로 방출되는 적외선 방사의 레벨을 검출하는 것을 포함한다. 일 실시예는 BTT에서 광의 지향이후 BT로부터 방사되는 적외선 방사 레벨을 검출하는 것을 포함한다.

일 실시예는 뇌관의 표면으로부터의 중-적외선 방사 레벨을 측정하고, 분석물의 적외선 방사 신호에 기반하여 분석물의 농도를 결정하는 장치를 포함한다. 방사 신호는 바람직하게는 근-적외선 또는 중-적외선을 포함하는 스펙트럼의 적외선 영역에 존재할 수 있다. 상기 장치는 필터, 검출기, 마이크로프로세서, 및 디스플레이를 포함한다.

광원을 갖는 검출기는 뇌관에서 피부를 조사하고, 검출가능한 적외선 스펙트럼에 기반하여 분석물을 검출하기 위해서 상기 검출가능한 적외선 방사를 생성한다. 뇌관으로부터의 상기 검출가능한 적외선 방사는 측정되는 분석물의 방사 신호를 포함한다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예는 분석물에 대한 비-침습적 결정을 위한 방법 및 장치를 포함하며, 이러한 본 발명은 뇌관으로 지향되는 적외선 광을 생성하기 위한 광원, 상기 뇌관으로부터의 적외선 방사를 검출하기 위한 적외선 방사 검출기, 상기 검출기에 동작적으로 연결되며 처리 회로를 포함하는 프로세서, 및 상기 프로세서에 동작가능하게 연결되는 메모리를 포함하며, 상기 처리 회로는 분석물에 대한 농도에 대응하는 기준 방사와 상기 뇌관으로부터의 적외선 방사를 비교하기 위해 그 내부에 저장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램용 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다. 뇌관으로부터의 적외선 방사 신호에 대응하는 전기적인 신호는 처리 회로로 제공되며 메모리에 저장된 분석물 농도에 대응하는 뇌관으로부터의 적외선 신호와 비교된다.

스펙트럼 필터를 구비하거나 구비하지 않은 LED, 다이오드 레이저들을 포함하는 다양한 레이저들, 네른스트 광원 광대역 광 방출 다이오드, 협대역 광 방출 다이오드, 니크롬 와이어, 헬로겐 광 글로버, 및 필터를 구비하거나 구비하지 않은 적외선 영역에서 최대 출력 전력을 갖는 화이트 광 소스를 포함하는 다양한 방사 소스들이 본 발명에서 사용될 수 있다. 방사 소스들은 측정에 필요한 충분한 전력 및 파장들, 그리고 관심 물질과의 높은 스펙트럼 상관관계를 갖는다. 바람직하게 선택된 파장들의 범위는 공지된 범위에 대응하며, 관심 물질의 방사 신호 또는 관심 물질에 대한 흡수 밴드를 포함한다. 상기 장비는 중-적외선 광원, 근-적외선 광원, 원-적외선 광원, 형광 광원, 가시 광원, 무선 파장, 등을 포함하는 임의의 적합한 광원일 수 있는 광원을 포함한다.

광원은 뇌관(brain tunnel)의 관심 물질에서 지향된 상기 광을 갖는 관심 대역을 제공할 수 있다. 다양한 필터들이 관심 물질과 높은 상관관계가 있는 하나 이상의 파장들을 선택적으로 통과시키기 위하여 사용될 수 있다. 필터는 파장을 선택할 수 있고, 대역통과 필터, 간섭 필터(interference filter), 흡수 필터, 단색화장치(monochromator), 회절발 단색화장치(grating monochromator), 프리즘 단색화장치, 선형 가변 필터, 원형 가변 필터, 음향-광학 파장 가변 필터(acousto-optic tunable filter), 프리즘 및 임의의 파장 분산 장치를 포함한다.

방사선은 광원으로부터 직접 방출될 수 있고 광검출기(photodetector)에 의해 직접적으로 수집될 수 있거나, 방사선은 광 섬유 케이블들을 사용하여 전달되고 수집될 수 있다. 인터페이스 렌즈 시스템은 광선들을 공간적으로 평행한 광선들로, 예컨대, 입사 확산 빔으로부터 공간적으로 평행한 빔으로 변환하기 위하여 사용될 수 있다.

검출기는 액체 질소 냉각 검출기(liquid nitrogen cooled detector), 집적 회로로서 증폭기에 결합된 400 ㎛ 직경 감광 영역을 가진 반도체 포토다이오드, 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 광검출기는 전달된 광의 영역에서 스펙트럼 민감도를 갖는다. 광 검출기는 감쇠된 반사 방사선을 수신하여 그러한 방사선을 전기 신호로 변환한다. 검출기는 또한 열전대(thermocouple), 서미스터(thermistor) 및 미세 저항 온도계(microbolometer)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 분석물은 측정될 임의의 특정 물질을 기술한다. 적외선 광 검출기는 적외선 광을 등록(register)할 수 있는 임의의 검출기 또는 센서를 언급한다. 적합한 적외선 광 검출기들의 예시들은 미세 저항 온도계, 열전대, 서미스터 및 이와 유사한 것을 포함하나, 이에만 제한되는 것은 아니다. 결합된 검출된 적외선 광은 푸리에 변환과 같은 수단을 사용하여 분석물 농도(analyte concentration)에 대응하는 파장들과 상관될 수 있다.

BT는 그 안에 존재하는 분석물의 중-적외선 광 시그너쳐(mid-infrared radiation signature) 및 근-적외선 광 시그너쳐를 제공한다. BT로부터의 적외선 광 시그너쳐는 BT 내 분석물들의 농도에 의해 초래된다. BT에 존재하는 분자들 중 하나는 포도당이고, 뇌관의 자연적인 적외선 광 내에 포함된 포도당의 자연적인 중-적외 또는 근-적외선 광 시그너쳐는 포도당의 비침습 측정을 허용한다. 포도당, 콜레스테롤, 에탄올 및 다른 것들과 같은 특정 분석물의 농도 변화는 분석물의 농도를 측정하기 위해 사용될 수 있는 적외선 광의 뇌관의 자연적인 방출의 증가 또는 변경을 야기할 수 있다.

BT는 적외선 광 스펙트럼 내 전자기 방사선을 방출한다. BT에 의해 방출된 적외선 광의 스펙트럼 특성은 분석물의 농도와 상관될 수 있다. 예를 들어, 포도당은 약 8.0 마이크론 내지 약 11.0 마이크론 사이의 파장들에서 중-적외선 광을 흡수한다. 만약 중-적외선이 포도당이 존재하는 뇌관을 통과하거나 그러한 뇌관으로부터 반사되면, 뚜렷한 광 시그너쳐가 감쇠된 방사선 또는 분석물에 의해 흡수되 지 않은 잔여 광으로부터 검출될 수 있다. 뇌관(관심 물질을 포함함)에 적용되는 소정 양의 방사선 흡수는 방사선 에너지 양의 측정가능한 감소를 야기할 수 있고, 이것은 분석물의 농도를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 혈액 또는 다른 조직 내 분석물 농도를 비침습식으로 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하고, 뇌관에 의해 자연적으로 방출되는 중-적외선 광을 검출하는 단계, 및 검출된 적외선 광의 스펙트럼 특성 또는 방사선 시그너쳐를 분석물 농도에 대응하는 방사선 시그너쳐와 상관시킴으로써 상기 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 뇌관으로부터 자연적으로 방출된 적외선 광을 필터링함으로써 검출 이전에 필터링 단계를 포함할 수 있다. 포도당 측정의 경우에, 필터링은 약 8,000 나노미터 내지 약 11,000 나노미터의 파장들만이 필터를 통과하도록 한다. 본 방법은 부가하여 적외선 광 검출기를 사용하는 검출 단계를 포함하고, 상기 적외선 광 검출기는 수신된 방사선에 기초하여 전기 신호를 생성하고 프로세서로 그러한 신호를 공급한다. 중-적외선 광 검출기는 뇌관으로부터 자연적으로 방출된 중-적외선 광을 측정할 수 있다. 열전대, 서미스터, 미세 저항 온도계, 니콜렛(Nicolet)에 의한 것과 같은 액체 질소 냉각 MTC 및 이와 유사한 다양한 검출기들이 사용될 수 있다. 프로세서는 검출된 중-적외선 광의 스펙트럼 특성들 또는 방사선 시그너쳐를 분석하고 그것을 분석물의 방사선 시그너쳐와 상관시키기 위하여 사용될 수 있다. 포도당에 대하여, 생성된 방사선 시그너쳐는 약 8,000 nm 내지 약 11,000 nm 사이의 파장 내에 있다. 본 방법은 방사선 시그너쳐를 포도당 농도와 상관시키기 위하여 플랭크 법칙(Plank's law)에 기초 한 알고리즘들을 사용하는 분석 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 부가하여 시각적인 디스플레이 또는 오디오 보고(audio reporting)와 같은 보고 단계를 포함할 수 있다.

화학적 센싱을 위한 다수의 예시적인 실시예들이 제공되었으나, 임의의 다른 센싱 시스템이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 흡광도(absorbance), 반사율, 발광성, 복굴절율 및 이와 유사한 것과 마찬가지로, 예를 들어, 산소 부분압, 카본 다이옥사이드, pH, 니트릭 옥사이드, 유산염 및 마취 가스들을 측정하기 위하여 형광성을 사용하는 트랜스듀서가 또한 사용될 수 있다.

도 4는 복수 개의 센서들 및/또는 검출기들로 구성된 측정 부분(2006)을 보여주는 또 다른 바람직한 실시예의 다이어그램 사시도이다. 상기 측정 부분(2006)에 하우징된 발광기-광 검출기 쌍(2360) 및 온도 센서(2362)를 갖는 측정 부분(2006)이 도시된다. 광원-검출기 쌍(2360)은 바람직하게 플레이트(2364)에 하우징된다. 플레이트(2364)는 임의의 형태를 가질 수 있고, 예시적으로 그리고 바람직하게 플레이트(2364)는 본질적으로 직사각형 형태를 갖는다. 직사각형 플레이트(2364)는 한 측변에 적어도 하나의 발광기(light emitter)(2366)를, 반대 측변에 적어도 하나의 검출기(2368)를 하우징한다. 발광기(2366)는 적어도 하나의 배선(2372)에 연결되고, 검출기(2368)는 적어도 하나의 배선(2374)에 연결된다. 배선(2372, 2374)는 발광기-광 검출기 쌍(2360)에서 시작하여, 측정 부분(2006)을 따라 진행하며, 아암(2004)의 다중-가닥 배선(2382)에서 종료한다. 배선 부분(2382)은 몸체(2002)의 배선 부분(2384)에서 종료한다. 온도 감지 부분(2370)은 본질적으로 원통형이고, 그것의 몸체(2380)에 배선 부분(2375)(꺽은선으로 도시)을 하우징하며 온도 감지 부분(2370)의 자유 단부(2378)에 배치된 온도 센서(2362)를 하우징한다. 온도 감지 부분(2370)은 발광기-검출기 쌍(2360)에 인접하여, 바람직하게는 광 검출기(2368) 다음에 배치되어, 몸체 온도 측정에 영향을 미치는 발광기(2366)에 의해 생성된 열을 피한다. 배선(2372, 2374 및 2376)는 바람직하게 측정 부분(2006)을 빠져 나가는 단일의 다중-가닥 배선(2385)를 형성한다. 배선 부분(2382)은 아암(2004) 상에 또는 아암(2004) 내에 배치되고, 부가하여 몸체(2002) 상에 또는 몸체(2002) 내에 배치된다. 온도 센서(2362)를 하우징하는 온도 감지 부분(2370)의 자유 단부(2378)는 바람직하게 측정 부분(2006)의 바닥 평면(2386)을 너머 돌출된다. 측정 부분(2006)의 온도 감지 부분(2370)은 바람직하게 연성의 압축가능한 재료를 포함할 수 있다. 발광기-검출기 쌍(2360)은 또한 바닥 평면(2386)를 너머 돌출될 수 있다. 배선 부분(2384)은 프로세싱 회로, 메모리, 및 디스플레이 및/또는 송신기에 연결될 수 있다. 센서들, 감지 분자(sensing molecule)들, 및 검출기들의 임의 결합이 측정 부분(2006)에 하우징될 수 있다. 또 다른 실시예는 온도 센서 및 포도당 센서와 결합된 맥박 센서를 포함한다. 측정 부분(2006)은 또한 부가하여 산소 센서를 포함할 수 있고, 맥박 산소 측정기(pulse oximetry)와 같이 산소 포화도를 측정하기 위한 광학 센서 및 산소의 부분압을 측정하기 위한 전기화학 센서를 포함한다. 온도, 압력 및 맥박을 포함하는 임의의 물리적 측정과 임의의 화학적 측정 또는 광학적 측정의 임의 결합이 사용될 수 있고 고려된다.

도 5A는 몸체(2002), 배선을 하우징하기 위한 홀(2001)을 가진 아암(2004), 및 배선을 하우징하기 위한 홀(2003)을 가진 측정 부분으로 구성된 감지 장치(2000)를 보여주는 또 다른 실시예의 투시 평면도이다.

도 5B는 배선을 하우징하기 위한 터널 구조(2005), 배선을 하우징하기 위한 2개의 홀(2007)을 갖는 아암(2004), 그리고 BT 영역에 센서를 배치하기 위하여 아암(2004)을 더 유연하게 구부리고 그리고/또는 연장할 수 있도록 하기 위한 아코디어 부분 같은 조정가능하게 연장가능한 넥 부분(2011)을 구비한 몸체(2002)를 보여주는 감지 장치(2000)의 또 다른 실시예에 대한 투시 측상면도이다. 측정 부분(2006)은 실린더(1999)를 포함하고, 실린더(1999)는 상기 실린더(1999)를 진입하는 배선(2013)를 구비하며, 상기 배선(2013)은 센서에서 종료된다. 배선(2013)은 바람직하게 Teflon^TM 튜브에서 하우징되고, 상기 튜브는 아코디어 부분(2011)에 인접한 홀(2007)에서 아암(2004)을 관통하고 제 2 홀(2009)에서 아암(2004)의 대향 단부에서 빠져 나간다.

도 5C는 배선 부분(2015)을 하우징하기 위한 터널 구조(2005) 및 아암(2004)을 나타내는 얇은 금속 시트를 갖는 몸체(2002)를 보여주는 감지 장치(2000)의 또 다른 실시예에 대한 측면도이고, 상기 아암(2004)은 배선 부분(2017)을 하우징하기 위한 2개의 홀들(2007, 2009)을 갖는다. 온도 측정을 위하여, 측정 부분(2006)은 절연 재료로 구성된 실린더(1999)를 포함하고, 실린더(1999)는 상기 실린더(1999)에 진입하여 상기 실린더(1999)의 중심을 따라 진행하는 배선(2013)을 포함하고, 상기 배선(2013)는 온도 센서(2010)에서 종료된다. 배선(2017)은 바람직하게 Teflon^TM 튜브에 하우징되고, 상기 튜브는 중간 부분에서 아암(2004)을 관통하여 몸체(2002)와의 접합부에서 아암(2004)의 단부에서 빠져 나간다. 몸체(2002)는 2개의 부분, 즉, 바람직하게 금속 또는 플라스틱으로 이루어진 반경질(semi-rigid) 상부 부분(2019) 및 고무, 폴리우레탄, 폴리머 또는 임의의 연성 재료로 구성된 연성 하부 부분(2021)을 갖는다. 배선 부분(2015)은 몸체(2002)의 관(2005) 내에서 진행하고 프로세싱 및 판독 유닛(2012)에서 종료된다.

도 5D는 몸체(2002), 배선을 하우징하기 위하여 홀들(2007, 2009)을 구비한 아암(2004), 및 측정 부분(2006)을 보여주는 도 5C의 감지 장치(2000)의 평면도이고, 상기 아암(2004)은 연장가능한 부분(2011)을 갖는다.

도 5E는 2개의 부분, 즉, 바람직하게 금속 또는 플라스틱의 얇은 시트로 이루어진 반경질 상부 부분(2019), 및 고무, 폴리우레탄, 폴리머, 또는 임의의 다른 연성 재료로 이루어진 연성 하부 부분(2021)을 포함하는 몸체(2002)를 보여주는 감지 장치(2000)의 평면 하부도이다. 배선 부분(2017)은 아암(2004)에 고정되고, 상기 아암(2004)은 조정가능하게 연장가능한 부분(2011)을 갖는다. 측정 부분(2006)은 실린더(1999)의 단부에 배치된 센서(2010)를 갖는 실린더로 표현되는 홀더(1999)를 포함한다.

도 5F는 2개의 부분, 즉, 바람직하게 금속의 얇은 시트로 이루어진 반경질 상부 부분(2019), 및 고무, 폴리우레탄, 폴리머, 또는 임의의 다른 연성 재료로 이루어진 연성 하부 부분(2021)을 포함하는 몸체(2002)를 보여주는 감지 장치(2000)의 하부도이다. 배선 부분(2017)은 아암(2004)에 고정되고, 상기 아암(2004)은 조정가능하게 연장가능한 부분(2011)을 갖는다. 측정 부분(2006)은 실린더로서 표현된 홀더(1999)를 포함하고, 상기 실린더(1999)는 상기 실린더(1999)에 배선(2013)을 고정하는 것을 용이하게 하기 위한 슬릿(2023)을 포함하며, 센서(2010)는 실린더(1999)의 단부에 배치된다.

도 5G는 몸체(2002), 사용을 위해 구부러진 아암(2004), 및 2개의 상이한 높이를 가진 2 레벨 절연 재료(2027)를 가진 측정 부분(2006), 그리고 몸체(2002)를 빠져 나가는 배선(2025)를 보여주는 감지 장치(2000)의 하부도의 예시이다. 이러한 실시예에서 배선는 노출되지 않고, 아암(2004)의 절연 고무에 의해, 그리고 측정 부분(2006)의 폴리우레탄 실린더에 의해 완전히 커버되며, 금속 플레이트(2019)와 몸체(2002)의 연성 쿠션 패드(2021) 사이에 샌드위치된다.

도 5H는 사용자(2031)에 의해 착용된 상태의 감지 장치(2000)를 보여주는데, 여기서, 측정 부분(2006)은 코와 눈썹 사이의 연결부에 배치된다. 몸체(2002)는 아암(2004)에 연결되고, 상기 몸체(2002)는 접착성 있는 연성 표면(2021)을 통해 이마(2033)에 고착된다.

도 5I는 사용자(2035)에 의해 착용된 상태의 감지 장치(2000)를 보여주는데, 상기 감지 장치는 스프링 성능을 가진 플라스틱 아암(2004)으로 구성되고, 상기 플라스택 아암(2004)은 코와 눈썹 사이의 연결부에 배치된 그것의 자유 단부에 센서(2010)를 갖는다. 몸체(2002)는 전자 회로, 프로세싱 회로, 전원, 송신기 및 디스플레이를 하우징할 수 있는 헤드밴드를 포함한다.

도 5J는 사용자(2035)에 의해 착용된 상태의 감지 장치(2450)와 분리가능한 2개의 부분을 보여주는데, 감지 장치로부터 분리가능한 상기 2개의 부분은 (1) 스프링 성능을 가진 플라스틱 아암(2454)을 포함하는 홀딩 장치(2451), 및 (2) 센서(2460)를 하우징하는 패치(2462)로 구성되고, 상기 플라스틱 아암(2454)은 측정을 위해 안정적인 위치로 패치(2462)를 유지한다. 매우 더 나은 안정성을 보장하기 위하여, 패치(2462)는 접착성 표면을 가질 수 있다. 센서(2460)는 패치(2462)의 중심에 배치될 수 있고, 아암(2454)에 의해 인가된 압력에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 아암(2454)은 예시적으로 도시된 바와 같이 헤드밴드(2456)에 설치된 몸체(2452)에 연결되나, 플레이트, 안경 프레임, 머리 설치 기어 및 이와 유사한 것, 그리고 본 발명의 임의 지지 구조물들과 같은 임의의 다른 구조물이 아암(2454)에 연결된 몸체(2452)로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서(2460)는 패치(2462)에 배치된다. 아암(2454) 및 몸체(2452)는 임의의 전기 부품들 또는 전자 부품들을 갖지 않고, 물리적 홀더로서 기능한다. 대안적으로, 아암(2454) 및/또는 몸체(2452)는 패치(2462)로부터 배선로 연결하기 위한 전기적 커넥터를 포함할 수 있다. 아암(2454)의 치수들은 사실상 감지 장치(2000)의 아암(2004)에 대해 기술된 치수들과 유사하다. 아암(2454)은 코와 눈썹 사이의 연결부에 패치(2462)를 배치시키는데 도움이 된다. 몸체(2452)는 전자 회로, 프로세싱 회로, 전원, 송신기 및 디스플레이를 하우징할 수 있는 헤드밴드를 포함한다. 쿠션 패드(2458)는 편안함을 위하여 아암(2454)에 결합될 수 있다.

도 6은 코 브리지 피스(nose bridge piece)(2502), 조정가능하게 배치가능한 아암(2504) 및 측정 부분(2506)으로 구성된 코 브리지 또는 클립 감지 장치(2500)를 보여주는 또 다른 실시예이다. 코 브리지 피스(2502)는 바람직하게 2개의 패드(2512, 2514)들과, 2개의 패드(2512, 2514)를 연결하는 브리지(2520)를 포함하고, 상기 패드들은 바람직하게 접착성 표현을 갖는다. 아암(2504)은 코 브리지 피스(2502)에서 분기하여 측정 부분(2506)에서 종료한다. 측정부(2506)는 2레벨 계단형 "웨딩 케이크" 구성과 같은, 센서(2510)를 하우징하는 2레벨 구조물(2516)로서 예시적으로 도시된다. 아암(2504)은 BT상에 또는 BT에 인접하여 센서(2510)를 위치시키기 위해 안와(orbit)의 꼭대기에서 위쪽으로 향해진다. 코드 또는 스트랩(2518)은 더 우수한 안정성 및 헤드로의 고정을 위해 코 브릿지 부품(2502)에 고정될 수 있다.

도 7a 내지 92f는 본 발명의 감지 시스템(2400)에 대한 바람직한 실시예들을 보여준다. 따라서, 도 7a를 참조로 하여, 본 발명의 전문화된 지지 및 감지 구조물(2400)은, 머리(미도시)와 같은 몸체 부분에 감지 시스템(2400)을 고정시키기 위하여 안경 프레임으로 본 명세서에서 도시된, 몸체(2402)(선글라스의 프레임, 헤드밴드, 헬멧, 모자 또는 그밖에 유사한 것과 같은)를 포함한다. 감지 시스템(2400)은 바람직하게는 형상 기억 합금 또는 변형가능한 임의의 물질로 만들어지는 조정가능하게 배치될 수 있는 아암(2404)을 포함하고, 메모리를 가지며, 이러한 아암(2404)의 단부는 배선(2419)을 통해 몸체(2402)에 전기적으로 접속된 센서(2410)를 수용하는 측정부(2406)에서 종결된다. 측정부(2406)의 배선부(2418)는 압축가능한 엘리먼트(2422), 바람직하게는 스프링에 의해 둘러싸인다. 스프링(2422)은 센서(2410)에 접속된다. 스프링(2422)은 작은 움푹한 부분을 생성하는 피부에 센서(2410)를 가압한다. 배선(2418)는 배선부(2419)에서 종결되고, 바람직하게는 아암(2404)내에서 이동하고, 구조물(2402)에 접속시키기 위해 대향 단부에서 빠져나가며, 구조물(2402)은 처리 회로(2422) 및 송신기 엘리먼트들(2424) 및 전력원(2421)을 포함하는 회로 보드(2420)를 수용한다. 측정부(2406)는 바람직하게는 외부 쉘(2407)을 포함하며, 상기 외부 쉘은 바람직하게는 고무형 물질로 구성된다. 센서(2410)는 체온 센서를 포함할 수 있으며, 상기 센서는 바람직하게는 금속 시트에 커버되고, 상기 부착은 열적 전송 접착제를 사용하여 달성된다.

본 발명의 안경은 캔틸레버(cantilever) 시스템의 사용을 포함할 수 있다. 본 발명은 안경 프레임으로 나타나는 몸체(2402)의 한 단부에서 단단히 고정된 아암(2404)을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 아암(2404)은 센서(2410)를 수용하는 벽들(2407)을 갖는 측정부(2406)를 포함하는 자유 단부를 갖는다. 아암(2404)의 단부는 화학적 센서뿐 아니라 가열 엘리먼트에 더하여 체온 센서를 포함하는 전형적인 혈액 가스 분석기와 같은 임의의 타입의 센서 또는 검출기를 수용할 수 있다. 광학 감지, 형광성 감지, 전기적 감지, 초음파 감지, 전기 화학적 감지, 화학적 감지, 효소의 감지, 피에조 전기적, 압력 감지, 펄스 감지 및 기타 같은 종류의 것과 같은 다양한 감지 시스템들이 본 발명에 따른 아암(2404)의 단부에서 수용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예시적으로, 광검출기, 필터들 및 프로세서로 구성된 포도당 감지 시스템은 아암(2404)의 단부에서 수용되고 센서(2410)로서 동작할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 마찬가지로, 본 발명의 범위내에서 광학적 수단 및 기타 같은 종류의 것들에 의해 산소 포화, 포도당 또는 콜레스테롤을 검출하기 위하여 아암(2404)의 단부에서 수용되고 직경 방향으로 대향되거나 나란히 배치된 결합 광 이미터 및 광검출기가 제공된다.

도 7b는 사용자(2401)에 의해 입혀질 때 도 7a의 전문화된 지지 및 감지 구조물(2400)을 도시하며, 눈썹 및 코의 접합점에, 그리고 눈썹 아래 및 눈 위에 뇌 터널(2409)에 위치된 바람직하게는 본질적으로 원뿔형인 구조물을 갖는 측정부(2406)를 포함한다. 측정부(2406)는 탄력성이며 구부러진 위치에 도시되는 조정가능하게 배치될 수 있는 아암(2404)에 접속되며, 상기 아암(2404)은 헤드밴드(2405)에 접속되고, 헤드밴드는 몸체부에 측정부(2406)를 고정하기 위하여 감지 구조물의 몸체로서 작동한다. 헤드밴드(2405)의 중앙부(2446)는 전자 회로들, 프로세서, 전력원 및 무선 송신기를 수용하는 연장부(2443)를 갖는다. 헤드밴드(2405)는 부착가능한 렌즈들을 갖는 안경들의 프레임으로서 기능할 수 있다.

도 7c는 안경들(2440)의 프레임의 상부(2438)를 분기시키는 2개의 암들(2434, 2444)을 갖는 이중 감지 시스템으로 구성된 본 발명의 전문화된 감지 안경들(2430)의 다른 실시예를 보여주며, 상기 암들(2434, 2444)은 프레임(2440)의 중앙부(2446)로부터 연장하고, 코 패드들(2442) 위에 위치된다. 암들(2434, 2444)은 안경들(2440)의 프레임의 중앙 주변에 위치된다. 암들(2434, 2444)은 측정부(2436, 2437)에 접속되는 로드들(2438, 2439)을 수용하기 위한 개구를 포함할 수 있으며, 상기 로드들(2438, 2439)은 암들(2434, 2444)의 상기 개구 내에서 슬라이 딩 및 이동할 수 있다. 측정부(2436, 2437)은, 예시적으로 체온 측정 센서(2410) 및 펄스 측정 센서(2411)로서 도시된, 그것의 외부 단부에 센서(2410, 2411)를 수용한다. 프레임(2440)의 중앙부는 전력원, 송신기 및 처리 회로를 수용하는 리셉터클 영역을 가질 수 있다.

도 7d는 본 발명의 전문화된 지지 및 감지 구조물(2400-a)의 다른 실시예를 도시하며, 안경들(2440-a), 렌즈(2421-a), 코 패드들(2423-a), 조정가능하게 배치될 수 있는 아암(2404-a) 및 바람직하게는 본질적으로 원통형 구조물을 가지며 센서(2410-a)에 접속되는 스프링(2422-a)을 수용하는 측정부(2406-a)를 포함한다. 측정부(2406-a)는 안경들(2440-a)의 프레임에 접속되는 아암(2404-a)에 접속된다. 스프링(2422-a)은 측정부(2406-a) 너머로 센서(2410-a)를 돌출시킨다.

도 7e는 감지 안경들(2480)의 측정부를 나타내는 홀더(2476)의 센서(2470), 감지 안경들(2480)의 프레임(2477)을 분기시키는 조정가능한 아암(2474), 렌즈 림(rim)(2482)을 따라 코 패드(2484) 위에 배치되는 LED(2478)로 구성된 LED-기반 감지 안경들(2480)의 하부도를 보여주는 바람직한 일실시예의 사진이며, 상기 LED(2478)는 측정되고 있는 생물학적 파라미터의 값이 정상 범위 밖에 있을 때 상기 LED(2478)를 활성화시키도록 프레임(2477)에 수용된 프로세서에 접속된다.

도 7f는 무선 감지 안경들(2490)의 측정부를 나타내는 홀더(2488)의 센서(2486), 감지 안경들(2490)의 프레임(2494)을 분기시키는 조정가능한 아암(2492), 코 패드(2498) 위에서 프레임(2494)으로부터 연장하는 하우징(2496)으로 구성된 무선-기반 감지 안경들(2490)을 보여주는 바람직한 일실시예의 사진이다. 프로세서, 전력원 및 송신기는 상기 하우징(2496) 내부에 장착되고 센서(2486)에 전기적으로 접속될 수 있다. 측정된 생물학적 파라미터에 대응하는 무선 신호는 하우징(2496)의 송신기에 의해 수신자로 전달된다.

도 93a는 본 발명의 패치(patch) 감지 시스템의 다른 실시예를 보여준다. 따라서, 도 93a는 (1) 네 잎 클로버 형태의 얇고 큰 플렉서블한 부분(2522), 및 (2) 버튼으로 표현되며 센서(2528)를 고정하는 더 두껍고 둥근 형태의 부분(2524)의 두 부분으로 구성된 네 잎 클로버형 패치(2530)를 보여주며, 상기 버튼(2524)은 큰 하부의 네 잎 클로버 형태의 부분(2522)보다 더 두껍다. 센서(2528)를 고정하는 버튼(2524)은 더 얇고 큰 부분(2522)에 부착된다. 패치(2530)의 상당 부분은 얇은 부분(2522)을 포함하고, 센서(2528)를 보유하는 패치(2530)의 부분은 얇은 부분(2522)과 비교하여 더 작은 크기의 부분을 포함한다. 센서(2528)를 보유하는 부분은 패치(2530)의 하부 부분보다 더 작고 더 두껍다. 큰 부분(2522)은 센서(2500)를 보유하는 상기 부분보다 더 얇고 더 크다. 센서(2528)는 큰 부분(2522)의 평면과 버튼(2524)의 측면부 사이에서 대략 90도 구부러진 배선(2526)에 접속된다. 배선(2526)은 버튼(2524)을 따라 이어지고, 그 후 얇은 부분(2522)을 따라 이어지며, 얇은 부분(2522)을 빠져나간다. 센서(2528)를 보유하는 버튼(2524)은 얇은 부분(2522)의 표면 너머로 돌출하고, 상기 버튼(2524)은 바람직하게는 패치(2530)의 얇은 하부 부분(2524)상에 편심적으로(eccentrically) 위치된다. 패치(2530)의 얇은 부분(2522) 및 두꺼운 부분(2524)은 몸체 부분을 면하는 패치(2530)의 표면상에 접착성 표면을 가질 수 있다.

도 94a 내지 94b는 동물에게 사용하기 위하여, 뇌관(brain tunnel)(2532)에서 동물(2536)의 눈꺼풀 영역(2538)상에 위치된 센서(2550)를 갖는 본 발명의 지지 구조물 또는 감지 시스템(2540)의 다른 실시예의 도면을 보여준다. 동물 BTT 감지 장치(2540)는 플레이트로 표현되는 몸체(2542), 상기 플레이트(2542)에 부착된 조정가능하게 배치될 수 있는 연장된 아암(2544) 및 상기 아암(2544)의 자유 단부에 배치된 센서(2550)를 포함한다. 아암(2544)은 플레이트(2542)에 고정되고, 바람직하게는 슬라이딩 메커니즘을 가지며, 상기 플레이트(2542)는 바람직하게는 홈(2552)을 가지며, 따라서, 플레이트(2542)가 동물(2536)의 피부상에 고정된 위치에 있는 동안 BTT 영역(2532)상에 센서(2550)를 위치시키도록 플레이트(2542)와 관련하여 아암(2544)이 이동하도록 한다. 홈이 팬(grooved) 메커니즘(2552)은 복수의 록킹 위치들을 가져, 아암(2544)이 상이한 위치들에서 록킹되도록 한다. 아암(2544)은 배선(2546)을 통해 처리 및 송신기 유닛(미도시)에 접속된다. 센서(2550)는 바람직하게는 본질적으로 직사각형 형태를 갖는다. 바람직하게는 센서(2550) 또는 에폭시와 같은 센서(2550)를 둘러싸는 물질은 1mm 내지 6mm의 두께, 보다 바람직하게는 2mm 내지 4mm의 두께, 가장 바람직하게는 1mm 내지 3mm의 두께를 갖는다. 센서(2550)는 절연 물질 또는 센서가 뇌관에 진입하도록 센서(2550)를 가압하는 임의의 물질에 의해 커버될 수 있으며, 따라서 상기 다른 물질들은 센서부의 전체 두께를 증가시킬 수 있다.

플레이트(2542)는 회로 보드로서 작동하며, 프로세서, 무선 송신기 및 전력원을 수용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 대안적으로, 플레이트(2542)는 추가적인 처리 및 결과의 디스플레이를 위한 원격 수신자에 전송되고 있는 신호들을 갖는 송신기 및 전력원을 수용하거나, 수동 소자들을 포함하는 원격 전자기 전력을 위하여 안테나를 보유한다. 전자 제품, 송신기, 프로세서 및 전력원이 동물의 피부 아래에 이식을 위해 박스에 수용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서, 플레이트(2542)는 이러한 박스에 의해 교체되며, 상기 방법은 피부상에 개구부를 생성하는 단계 및 바람직하게는 아암(2544)이 피부의 상부에 남아있는 동안 피부의 아래 또는 피부의 상부에 박스를 이식하는 단계를 포함하며, 상기 박스는 피부 아래에 단단히 고정된다. 센서의 더 나은 안정성 및 보호를 제공하기 위하여 센서(2550) 주변에 피부를 봉합하는 단계를 포함하는 추가의 단계가 포함될 수 있으며, 상기 봉합은 뇌관(2532)의 상부상의 피부(2554) 및 뇌관(2532)의 하부의 피부(2556)를 움켜쥐고, 각각의 상기 피부(2554, 2556)의 에지상에 스티치(stitch)를 적용하는 단계를 포함하고, 상기 스티치는 센서(2550)위에 오른쪽에 위치된다.

도 9b는 플레이트(2542)의 상부상에 장착되는 다중-층 보호 커버(2558)(층(2558)에 의해 커버되므로 미도시됨)로 구성되는 동물 감지 장치(2540)에 대한 다른 실시예를 보여주며, 상기 층(2558)은 바람직하게는 절연 특성, 아암(2544) 및 배선(2546)을 갖는다. 바람직하게는 센서의 형태로 나무 등의 물질의 딱딱한 조각과 같은 두꺼운 지지부가 BBT에서 피부와 센서 사이에 더 나은 부가법(apposition)을 생성하기 위하여 상기 센서의 상부상에 위치된다.

상기 방법은 바람직하게는 접착제 또는 접착성 표면을 사용하여 동물의 피부에 플레이트(2542)의 내부 표면을 접착시키는 단계에 의해 포유 동물의 머리부에 플레이트(2542)를 고정시키는 단계; 눈꺼풀 영역(2538)에서 BTT(2532)상에 센서(2550)를 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 단계는 바람직하게는 센서(2550)가 BTT 영역(2532)상에 존재하거나 또는 인접할 때까지 플레이트(2542)의 홈(2552)에서 슬라이딩 아암(2544)에 의해 달성된다. 추가의 단계는 아암(2544)의 자유 단부를 구부리는 단계 및 센서(2550)에 의해 BTT(2532)에서 압력을 가하는 단계 및 상기 센서(2550)에 의해 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 추가의 단계들은 전류를 인가하는 단계 및 센서(2550)에 의해 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 다른 단계들은 상기 신호를 처리하고 분석하는 단계 및 상기 신호의 값을 보고하는 단계를 포함할 수 있다. 유사한 단계들이 감지 장치(2000)를 인가할 때 사용될 수 있으나, 바람직하게는 인간의 의학적 사용 중에는 배치 단계는 슬라이딩 단계를 포함하지 않을 수 있다.

이제 도 10a를 참조하여, 예를 들어, 의류와 같은 의복상에 장착되거나 신발과 결합된 경보 수단과 BTT 신호를 결합시키는 단계와 같은, 생리학적 터널로부터의 신호들을 결합시키는 단계로 구성되는 본 발명의 다른 방법 및 장치가 도시된다. 임의의 타입의 의복 또는 의류와 마찬가지로, 스니커즈, 클리트(cleat), 스포츠 슈즈, 샌달, 부츠 등을 포함하는 임의의 신발 물품이 본 발명의 범위내에서 고려될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

종래 기술은 심장 박동을 모니터링하는 가슴 스트랩(chest strap)으로부터의 심장 박동에 대한 값을 보기 위하여 손목 시계를 관찰하는 것과 같이, 운동 강도에 대해 사용자를 가이딩하기 위해 숫자 값들에 의존한다. 숫자를 관찰하는 것은 스 트레스와 산만함을 증가시키는 것을 포함하여 다수의 단점들을 포함하며, 상기 두 개의 단점들 모두는 효율을 감소시킬 수 있다. 또한, 인간의 뇌는 숫자와 같은 징후를 특정 정보 또는 조건과 연관시키는 방식으로 조직되고, 뇌가 상기 연관시킴을 끝내기 위하여 운동시 집중도를 잠시 동안 감소시킬 수 있으며, 이러한 경우에 예를 들어 분당 100비트(bpm)는 좋은 컨디션을 위한 최적의 맥박 영역 또는 최적의 열적 영역 외부를 의미하는 섭씨 39.5도 외부를 의미한다. 숫자를 보기 위하여 포커스를 맞추고, 또한 팔을 확고하게 고정시키고 눈과 함께 정렬되는 것과 같이 본질적으로 움직임 없는 위치에서 디스플레이를 고정시키기 위하여 눈의 모양체근을 사용하는 것은 필수적이기 때문에, 숫자를 관찰하도록 팔을 단순히 고정시키는 것은 소중한 수 초간의 성능을 감소시킬 수 있다. 또한, 45세 이상의 사람은 노안일 수 있어, 안경을 사용할지라도 숫자 값을 보는 것이 어려울 수 있다. 종래 기술의 이러한 단점들과 대조적으로, 본 발명은 숫자를 읽기 위함과 같이 포커스를 맞추기 위하여 눈의 모양체근을 사용하도록 요구하지 않는 보고 수단에 의존한다. 본 발명은 또한 45세 이상이고 노안이며 심지어 백내장인 사람을 포함하는 전 세대의 사람들에 의한 사용에 적합하다. 또한, 본 발명은 본질적으로 고정된 위치에서 디스플레이를 고정시키도록 요구하지 않는다. 실제로 본 발명의 보고 수단은 바람직하게는 사용자에게 정보를 제공하는 동안 일정하게 이동한다. 또한, 숫자를 읽고 그 숫자를 생물학적 조건과 연관시키도록 시도하는 것에 따른 주의 산만은 존재하지 않는다. 또한 숫자 값을 관찰하고 볼때 발생하는 증가된 스트레스도 존재하지 않으며, 숫자를 해석하기 위한 부가적인 뇌 활동도 존재하지 않는다. 이러한 모든 장점들은 보고 수단으로서 광원을 사용함으로써 달성될 수 있으며, 본 발명에 따라, 상기 광원은 생물학적 파라미터의 값에 따라 정보를 제공하도록 구성된다. 또한, 신발(shoe)에서와 같이, 광에서 직접적으로 관찰 또는 포커싱해야만 하는 상기 대상 없이 인간의 시야 내에 광원이 자연적으로 존재한다. 이것은 정보가 자연적으로 전달되고 노력 없이 사용자에 의해 수신되도록 허용한다. 또한, 후두 피질을 통한 뇌는 147bpm 또는 섭씨 38.9도와 같은 숫자를 기억하는 것보다 잠재적으로 위험한 것에 대해 공지하기 위하여 노란색 LED와 같은 시각적 자극들을 기억하도록 더 잘 구성된다. 또한, 광원과 같은 정보는 숫자들과 함께 발생함에 따른 연관에 대한 요구 없이 즉시 이용가능하다. 또한, 인간의 뇌는 장치가 턴온되었음을 나타내기 위하여 전자 장치의 LED 또는 신호등의 녹색, 황색 및 적색 광과 같은 시각적 자극들을 인지하고 처리하기 위하여 날마다 트레이닝된다. 따라서, 본 발명은 시각적 자극과 관련된 생물학적 측면을 엔지니어링과 결합하고, 그러한 모니터링 장치를 개시하며, 이는 바람직하게는 숫자 값들 대신 보고 수단으로서 의류, 의복 액세서리들 또는 신발들과 같은 착용가능한 물품상에 또는 물품에 장착된 LED들을 포함한다.

도 10a는 체온 및 맥박과 같은 생리학적 신호들의 신발류와의 결합을 개시하며, 상기 신발류는 신호에 대한 수신자로서, 비정상적인 생리학적 값들을 사용자에게 경고하도록 동작한다. 본 실시예는 LED들, 진동, 버저(buzzer), 스피커 등으로 나타나는 광원과 같은 하나 또는 복수의 경보 수단을 갖는 신발류 물품에 관한 것이며, 이는 센서에 의해 측정된 생리학적 값에 따라 활성화된다. 임의의 소리가 생성될 수 있으며, 또는 임의의 숫자 값을 디스플레이하거나 예를 들어 시계를 관찰하는 것과 같이 정보를 찾도록 사용자에게 요청할 필요 없이 생리학적 파라미터 레벨에 대하여 사용자에게 쉽고 자연적으로 공지하기 위하여 임의의 시각적 징후가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 정보는 수동적이고 힘들지 않은 방식으로 사용자에 의해 획득된다. 사용자의 시야는 시계를 관찰하기 위하여 팔을 고정시키는 것과 같은 임의의 추가적 이동을 할 필요 없이 시각적 자극을 수신하는 것을 허용한다. 운동 레벨을 평가하기 위한 주요 측면이 값 또는 임계치 값들의 범위이기 때문에(너무 높거나 너무 낮은 것과 같은) 물리적 운동 동안의 실제 숫자 값은 부차적인 관심사이며, 이는 본 발명에 따라 시각적 및 음향적 자극에 의해 나타난다. 광이 생리학적 파라미터의 값에 대응하여 조명되도록 함으로써, 사용자는 디스플레이되고 있는 숫자에 대하여 생각해야 하고 원하는 운동 레벨로 숫자가 떨어지는지 여부를 분석해야 할 필요 없이 즉각적인 응답을 받는 쉬운 방식으로, 운동 레벨을 가이딩하고 안전한 영역에 남아있도록 하는데 도움을 받는다.

체온 및 맥박 외에도, 보수계(pedometer) 등과 같은 다른 장치들로부터의 신호들과 마찬가지로 산소 레벨, 혈압, 포도당 레벨, 안압 등을 포함하는 다른 임의의 신호가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 광-기반 보고 수단은 거리를 나타내기 위하여, 또는 속도계의 경우에 사용자의 속도를 나타내기 위하여 LED와 같은 광원들의 활성화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 예를 들어, 마라톤 동안에 1,000보마다 또는 1마일마다 광을 활성화하도록 보수계를 프로그래밍할 수 있다. 프로그램은 또한 특정 속도 내로 사용자가 달리고 있을 때 LED를 활성화시키도록 구성되며, 상기 속도는 사용자에 의해 미리 결정된다. 본 실시예에서, 예를 들어, 보수계는 청색, 녹색 및 적색의 3개 LED들을 갖고, 이는 미리 결정된 속도 또는 거리에 따라 활성화되도록 프로그래밍된다. 예를 들어, 청색 LED는 속도가 1마일마다 56분 l만이라면 활성화되고, 녹색 LED는 속도가 분당 6 내지 7 마일 이라면 활성화되며, 적색 LED는 속도가 분당 7마일보다 높다면 활성화된다. 시스템은 또한 속도 및/또는 거리를 추적하기 위하여 GPS(global positioning system) 또는 다른 시스템을 포함할 수 있으며, 광은 원하는 속도 또는 거리가 달성되었을 때 활성화되거나 대안적으로는 프로그래밍된 속도 및/또는 거리가 달성되지 않았을 때 활성화된다.

경보 수단은 센서로부터 수신된 신호들이 적절한 레벨내에 있을 때 사용자에게 통지하거나, 신호가 안전한 레벨 외부에 있을 때 사용자에게 통지한다. 예를 들어, 경보 수단은 최적의 열적 영역(OTZ: optimal thermal zone)에 있는 상기 사용자에 대하여 사용자에게 공지하며, 체온은 예를 들어, 열-충격 단백질의 형성을 자극하기 위하여 이상적인 레벨 내에 있다. OTZ은 열 충격 단백질의 형성을 자극하기 위하여 섭씨 37.0도 내지 섭씨 39.4도, 바람직하게는 약 섭씨 38.0도, 보다 바람직하게는 약 섭씨 38.5도, 섭씨 39까지의 온도 범위와 같은 건강 및 효율을 위한 적정 레벨로 간주된다. OTZ는 안전하며 과열 없이 최상의 성능을 초래한는 체온 범위를 나타낸다. 상이한 레벨의 OTZ는 효율적으로 지방을 연소시키는 것을 초래할 수 있으며, 연소는 체온을 반영하며 증가시키는 열을 생성한다. 유사하게, 최적의 맥박 영역(OPZ: optimal pulse zone)은 심장의 건강함을 개선하기 위한 최 적 범위를 나타낸다. 제2 영역 OPZ-F는 지방 연소를 초래할 수 있는 맥박 범위를 나타낸다. 다양한 최적 영역들은 좋은 컨디션, 재구력, 심폐 운동, 개선된 심장 혈관의 좋은 컨디션, 지방 연소 등과 같은 관심 있는 최적 영역에 따라 LED들을 활성화시키도록 사용되고 프로그래밍될 수 있다.

신발류 또는 의류의 경보 수단은 바람직하게는 체온 영역 또는 사용자의 맥박과 같은 생리학적 파라미터의 레벨에 따라 활성화되는 광들의 세트를 포함한다. 본 발명의 일측면은 광들의 시각화 및/또는 신발 및/또는 의복으로부터의 소리 청취에 의해 최적의 범위내로 사용자가 물리적 활동을 유지시키는 것을 돕는 상호 작용하는 신발류 또는 의복을 제공하는 단계를 포함한다. LED들의 어레이는 예를 들어, 하부 사지(extremity)의 전면 부분 또는 가슴부를 커버하는 의복의 부분 또는 신발류의 상부 부분과 같은, 쉽게 시각화되는 신발류 또는 의류의 일부분상에 장착된다. 임의의 헤드 장착 기어는 또한 물리적 활동 동안에 쉽게 시각화된 위치상에 장착된 LED들의 어레이와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 운동 레벨에 대한 정보는 그 후 힘들지 않고 자연스러운 방식으로 획득된다. 광들의 어레이는 격심함의 레벨 및 사용자가 계획된 활동을 위한 최적의 영역 내에 있는지를 나타내기 때문에 특정 숫자는 바람직한 실시예에서 필수적이지 않다. 예를 들어, 신발의 상부 부분 또는 신발의 텅(tongue)에 장착된 LED들의 어레이는 특정 방식으로 조명하거나, 맥박 레벨, 산소 레벨, 혈압 레벨 또는 체온 레벨과 같은 생리학적 파라미터의 레벨을 나타내기 위해 또는 약이나 신체에 존재하는 임의의 분석대상물(analyte)와 같은 화학적 물질의 존재를 확인하기 위해 순차적으로 번쩍인다.

일실시예에서, LED들의 어레이는 신발의 텅 또는 상부 부분상에 장착되고, 상기 LED들은 전기 신호에 기초하여 LED 어레이를 제어하고 구동하는 프로세서에 전기적으로 접속되며, 전기 신호는 생리적 파라미터를 모니터링하는 센서에 결합된 송신기로부터 수신된다. 프로세서는 주변 온도, 습도, 바람 등과 같은 환경적 파라미터들 또는 생리적 파라미터들을 포함하는 임의의 파라미터를 모니터링하는 상기 센서로부터 신호들을 수신하는 수신자에 동작가능하게 결합되며, 상기 센서로부터의 상기 신호들은 신발류의 수신자에 무선으로 전송되는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 센서는 혈류, 체온, 맥박 및 이의의 다른 생리적 파라미터를 위한 센서들 및/또는 주변 온도, 습도, 자외선, 바람 등과 같은 주변 조건을 검출하기 위한 센서들을 포함하는 신발에 위치된다. 그런한 실시예들에서는, 광원이 또한 신발에 위치되고 센서와 통합될 수 있기 때문에, 원격으로 배치된 센서들을 이용한 신호 전송이 요구되지 않는다. 프로세서는 바람직하게는 예를 들어, 녹색 LED를 조명함으로써 OTZ 및/또는 OPZ에 있는 사용자에 따라 특정 시간 주기 동안 LED를 조명하도록 동작된다. 대안적으로, 처리 회로는 체온 또는 맥박이 너무 높음을 사용자에게 공지하기 위해 적색 LED를, 체온 또는 맥박이 너무 낮음을 공지하기 위해 청색 LED를 조명하며, 또는 그들의 임의의 결합은 따라서 임의의 색상 또는 임의의 개수의 LED를 수반한다.

센서에 결합된 송신기로부터의 신호는 신발 또는 의류에서 수신자에게 전송되며, 상기 신호는 상기 신발 또는 의류에서 LED 또는 스피커를 구동한다. 예를 들어, BTT 선글라스로 맥박 및 체온을 모니터링하는 인간 대상이 사용자에 의해 신겨진 신발에서 상기 BTT 선글라스들로부터 수신자에게 무선 신호를 전송하며, 상기 신호는 최적의 열적 영역 및 최적의 맥박 영역에 대응하고, 그 후 상기 신호는 두 개의 녹색 LED들이 체온과 맥박이 모두 이상적 레벨 내에 있음을 알려주기 위하여 신발에서 조명하도록 하며, 신발이 "최적 영역" 음향을 생성하도록 한다. 힘들지 않고 자연적으로 사용자에게 생물학적 파라미터 레벨에 관하여 공지하기 위하여 임의의 음향이 생성되거나 임의의 시각적 징후가 사용될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 수신된 신호가 사용자가 너무 열이 나거나 맥박이 너무 높음을 나타낸다면, 코카-콜라™ 로고 또는 펩시-콜라™ 로고를 나타내는 징후가 조명되고, 예를 들어, 열 손상을 방지하기 위하여 사용자가 음료를 섭취하거나 수분을 섭취해야 함을 알려준다. 유사하게, 높은 체온을 나타내는 신호는 신발 또는 의복에서 스피커가 "water", "time for your Coke™", "time for your Pepsi™" 등의 음향을 생성하게 할 수 있다. BTT 장치를 이용한 맥박의 모니터링 이외에도, 펄스 검출을 위한 임의의 다른 장치로는 맥박 모니터링을 위한 종래의 가슴 스트랩을 들 수 있으며, 광, 스피커 등을 구동하기 위하여 상기 모니터링 장치들은 신발 또는 의복에 신호를 전송한다. 또한 생리학적 파라미터들을 모니터링하는 임의의 장치로부터의 임의의 신호가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 포도당, 안압, 약물 레벨, 콜레스테롤 등을 모니터링하는 장치는 신발류 또는 의복에 신호를 전송할 수 있으며, 이는 예를 들어 저 포도당 레벨을 나타내는 LED가 조명되고, 스피커가 "sugar low - drink a juice"라는 음향을 생성하도록 하며, 또는 생리학적 값을 나타내기 위하여 신발 또는 의복에서 약물의 이름이 조명된다. 따라서, 당뇨병 환자가 본 발명의 생물학적 광-음향 시스템의 사용자인 경우, 그리고 사용자가 포도당을 모니터링하고, "insulin"이라는 단어가 신발, 의류 또는 액세서리들에서 조명된다면, 사용자는 당 레벨이 너무 높다는 것을 알 수 있다.

본 명세서에서는 모듈, 또는 생물학적 모니터링 전자-LED 모듈로서 참조되며, RF 수신자, 전력원, 프로세서, LED 및 스피커를 포함하는 하우징은 신발 또는 의복에 제거가능하도록 부착되거나 신발 또는 의복상에 영구적으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 신발의 텅의 포켓과 같은 신발 또는 의복의 포켓은 생물학적 모니터링 전자-LED 모듈을 수용하도록 사용될 수 있다. 임의의 포켓 또는 하나의 또는 복수의 모듈을 신발 또는 의복에 고정시키기 위한 다른 수단이 고려되고 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 모듈이 있을 수 있는데, BTT 선글라스로부터 체온을 모니터링하기 위한 한 모듈은 후크 및 고리 패스너(fastener)(Velcro™와 같은)에 의해 셔츠에 고정되는 반면, 가슴 스트랩으로부터 맥박을 모니터링하기 위한 다른 모듈은 신발의 텅에 위치된 포켓에 배치된다. BTT 선글라스가 사용자에게 체온 레벨을 알리기 위해 체온 신호를 전송할 때, 셔츠에 고정된 LED는 조명된다. 동일한 일이 가슴 스트랩으로부터 맥박 신호에 의해 활성화되는 신발의 LED에 발생한다.

이제 도 10a를 참조로 하여, 하우징 모듈(2610)에 대한 포켓과 같은 하우징(2606)을 갖는 텅(2604)을 포함하는 상부 부분(2602)을 갖는 신발(2600)이 보여지며, 상기 모듈(2610)은 전력원(2612), 무선 수신자 회로(2614) 및 LED 드라이버로서 기능하는 무선 수신자 회로(2614)에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 LED(2620)를 포함한다. 모듈(2610)은 프로세서(2616) 및 스피커(2618)를 더 포함 할 수 있다. 모듈(2610)은 바람직하게는 플라스틱 또는 임의의 방수 물질로 만들어진다. 모듈(2610)은 신발(2600)의 텅(2604)에 장착된 것으로 보여지나, 모듈(2610)은 임의의 신발의 임의의 부분상에, 그리고 임의의 타입의 신발에 장착될 수 있다. 광섬유에 접속된 신발의 제1 위치에 장착된 전자 부품 또는 신발의 제2 위치에 장착된 LED를 포함할 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있다. 예를 들어, 배터리, 무선 수신자 및 제어기는 신발의 뒤축의 캐비티(cavity)에 수용되며, 신발의 뒤축의 상기 전자 부품 및 배터리는 신발의 텅의 LED에 유선을 통해 접속되고, 또는 신발의 밑창의 전자 회로가 신발의 전면 부분에 위치된 광섬유에 접속될 수 있다. LED, 광섬유, 광 스틱과 같은 화학 발광원, 형광등 등과 같은 것을 포함하는 임의의 타입의 광원이 사용될 수 있다. 광원 및 스피커의 위치는 의복 및 신발의 임의의 부분을 포함하며, 바람직하게는 광원은 인간의 자연적인 시야 내에 위치된다. 신발에 대해 개시된 모든 배열들은 의복 또는 의류에 대해 사용될 수 있음을 이해할 수 있다.

모듈(2610)은 스위치(2622)를 포함할 수 있으며, 스위치(2622)는 신발이 사용중일 때 가압 애플리케이션에 의해 활성화될 수 있고, 또는 모듈(2610)은 수동 동작 스위치를 포함할 수 있다. 모듈(2610)은 모듈(2610)의 수신 시스템의 자동화된 활성화를 허용하기 위하여 임의의 타입의 관성(inertia)-기반 스위치를 포함할 수 있다. 따라서, 신발이 사용중이지 않거나 가압-기반 스위치가 신발의 수신 시스템을 활성화시키지 않을 때, 상기 스위치는 자동적으로 잠궈진다(shut off). 또한, 신발의 수신 시스템이 예를 들어, 10분과 같은 특정 시간 주기 동안 임의의 신 호를 수신하지 않는다면, 신발의 수신 시스템은 또한 자동적으로 잠궈진다. 신발을 자동적으로 턴 온 및/또는 턴 오프 시키기 위한 이러한 장치(arrangement)들은 배터리 전력의 절약 및/도는 본 발명의 시스템을 사용하기 쉽게 만드는 것을 허용한다. 사용자가 생물학적 파라미터에 대한 실제 숫자를 알기를 원한다면, 센서에 결합된 모니터링 장치에 위치된 스위치는 활성화될 수 있고, 또는 신발 또는 의복상의 제2 스위치가 활성화될 수 있으며, 숫자가 신발 또는 의복에, 또는 모니터링 장치에 디스플레이될 수 있다. 이러한 실시예에서, 신발 또는 의복, 또는 모니터링 장치는 숫자 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, BTT 선글라스는 사용자에 의해 요청된다면 렌즈상에 숫자 값을 디스플레이하도록 구성될 수 있다.

도 10b1에서, 맥박 및 체온 측정값에 대한 본 발명의 개략적인 도면이 도시되며, 상기 도면은 심박을 검출하기 위한 가슴 스트랩으로 표시되는 심박 모니터링 장치(2624), 체온을 검출하기 위한 안경으로 표시되는 온도계(2626), 및 LED들로 구성된 로고(2628)를 갖는 신발(2630)을 포함한다. 로고(2628)는 도 95b-2에서 확대도로서 도시되며, 이는 심장 영역에 대응하는 제2 LED(2634) 및 제1 LED(2632)를 보이고, 상기 제1 LED(2632)는 느린 심박율(heart rate)을 나타내는 신호에 결합되며, 제2 LED(2634)는 빠른 심박율을 나타내는 신호에 결합된다. 심장 모니터링 영역에 결합된 LED들(2632, 2634)) 이외에도, 제3 LED(2636)는 신체 체온 영역에 대응하고, 상기 LED(2636)는 높은 체온과 같은 불안전한 체온 레벨을 나타내는 신호에 결합된다.

다수의 운동 프로그램들이 본 발명과 함께 실행될 수 있다. 적절한 운동 강 도를 달성하기 위하여, 사용자는 안경 또는 가슴 스트랩 장치와 같은 모니터링 장치로 정보를 입력하기 위하여 키패드 또는 버튼을 사용할 수 있고, 또는 대안적으로 사용자는 신발에서 정보를 입력할 수 있으며, 상기 신발은 나이, 몸무게, 키, 운동 목표 등을 포함하는 정보를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 그 후 수신된 신호 및 운동 목표에 따라 LED들을 활성화시킬 특정 운동 목표를 위한 최적화 체온 영역 및 최적화 맥박 영역을 계산할 수 있다. 예를 들어, 지방을 연소시키기 위한 목적으로(몸무게 감량) 긴 운동(45분 이상의)을 하길 원하는, 40살, 1.80m의 신장 및 95kg 몸무게의 사용자는 정보를 입력하고, 이는 프로세서로 공급된다. 프로세서는 운동 목표 및 사용자 데이터와 연관된 OTZ 및 OPZ를 저장하는 메모리에 동작가능하게 결합된다. 예를 들어, 사용자 데이터에 따라, OTZ는 섭씨 38.1도 내지 섭씨 38.5도이고, OPZ는 17 내지 135bpm(beats per minute)이며, 이는 최적의 맥박이 117 내지 135bpm이라는 것을 의미한다. OPZ를 계산하기 위한 바람직한 방법은 나이로부터 220을 빼는 단계 - 180을 제공함 - 및 사용자 및 운동 목표에 기초한 OPZ 숫자(180)의 퍼센트를 계산하는 단계 - 본 실시예에서는 65% 내지 75% 임 - 를 포함한다.

프로세서는 LED들에 동작가능하게 결합되고, 예시적 실시예에서 온도계 안경(2626)으로부터의 체온 신호가 38.5도보다 높은 체온에 대응한다면, LED(2636)는 높은 온도를 나타내도록 조명되고, 사용자는 그의/그녀의 OTZ 외부에 있기 때문에 예를 들어, 수분 공급 또는 운동 감소에 대한 요구로 번역된다. 유사하게, 심장 모니터링 장치(2624)로부터의 맥박 신호가 가장 느린 심박수에 대한 타겟인 117 bpm 미만의 심박율에 대응한다면, 프로세서는 조명되어 운동 목표를 위한 느린 심박율을 나타내는 LED(2632)를 활성화시킨다. 심장 모니터링 장치(2624)로부터 수신된 신호가 가장 빠른 심박율에 대한 타겟인 135bpm보다 빠른 심박율에 대응한다면, LED(2636)는 활성화되고 조명된다.

T로 표시된 2개의 LED들 및 P로 표시된 2개의 LED들로 구성된 4개 LED들을 갖는 다른 실시예를 고려하면, 체온이 섭씨 38.1도 아래로 떨어지면 "황색 LED 표시 T"가 조명되어 OTZ에 대한 낮은 온도를 나타내고, 체온이 섭씨 38.5도를 초과하면 "적색 LED 표시 T"가 조명된다. 맥박이 117bpm보다 느리면, "황색 LED 표시 P"가 조명되고, 맥박이 135bpm보다 빠르면 "적색 LED 표시 P"가 조명된다.

본 발명에 따른 심장 모니터링을 위한 예시적인 알고리즘이 도 10c1에 도시되며, 이는 바람직하게는 심장 모니터링 장치(2624)로부터 무선으로 수신되는 "심박율 신호를 획득"하기 위한 단계를 포함한다. 단계(2642)는 그 후 117bpm 미만의 심박율로 실시예에서 도시된, "가장 낮은 타겟 심박율보다 심박율이 느린지" 여부를 판단한다. 만약 그렇다면, 그 후 단계(2644)는 느린 심박율을 나타내도록 LED(2632)를 활성화시키고, 심박율 신호를 획득하기 위해 단계(2640)에서 프로그램으로 진행된다. 만약 그렇지 않으면, 단계(2646)는 그 후 135bpm보다 빠른 심박율로서 실시예에 도시된 "가장 빠른 타겟 심박율보다 심박율이 빠른지" 여부를 판단한다. 만약 그렇다면, 단계(2648)는 빠른 심박율을 나타내고 단계(2640)로 진행하도록 LED(2634)를 활성화시킨다. 만약 그렇지 않으면, 처리는 계속되고 프로그램은 단계(2640)로 진행한다. 유사하게, 도 10c2는 본 발명에 따른 체온 모니터링을 위한 알고리즘을 보여준다. 단계(2650)는 체온 레벨을 획득하고, 단계(2652)는 섭씨 38.5도를 초과하는 체온으로서 실시예에 도시된 "가장 높은 타겟 체온보다 체온이 높은지" 여부를 판단한다. 만약 그렇다면, 단계(2654)는 높은 체온을 나타내고 단계(2650)로 진행하도록 LED(2636)를 활성화시킨다. 만약 그렇지 않다면, 프로그램은 단계(2650)로 계속되고 처리가 계속된다.

본 발명은 생물학적 파라미터를 검출하고 전송하는 단계, 신발 또는 의복에 접속된 수신자로 전송된 신호를 수신하는 단계, 수신된 신호를 처리하는 단계, 생물학적 파라미터의 값을 판단하는 단계, 및 상기 판단된 값에 기초하여 광원을 활성화시키는 단계를 포함하는 방법을 포함한다. 스피커를 활성화시키는 추가의 단계를 포함할 수 있다. 숫자 값을 디스플레이하는 단계 및 다른 장치에 신호를 전송하는 단계 등의 다른 단계들을 포함할 수 있다.

프로그램은 순차적으로 실행될 수 있고, 산소 레벨 및 업테이크(uptake), 포도당 레벨, 혈압, 젖산 레벨, 열 충격 단백질과 같은 다른 파라미터들, 및 주변 온도, 습도, 풍속 등과 같은 임의의 다른 환경적 파라미터 또는 생물학적 파라미터를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이러한 모든 파라미터들은 본 발명의 LED 시스템과 같은 본 발명의 보고 수단을 사용하여 보고된다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 복수의 LED 어레이들이 제공된다. 예를 들어, LED들의 제1 어레이는 하나의 파라미터(예를 들어, 맥박)를 검출하고, 상기 LED들의 어레이는 제2 파라미터(예를 들어, 온도)를 측정하는 제2 LED 어레이로부터 분리되며, 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이는 제3 파라미터(예를 들어, 환경적 습도)를 측정하는 제 3 LED 어레이로부터 분리된다. 각각의 LED 그룹은 각각의 특정 LED 어레이에 접속된 개별 송신기로부터의 신호에 의해 활성화될 수 있다.

각각의 LED는 생리학적 조건을 나타내는 징후로 표시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, LED는 예를 들어, 생리학적 조건을 보고하기 위하여 용어 "High Temp", 및/또는 "Fast HR" 및/또는 "Slow HR"를 가질 수 있다. 또한, 스피커 또는 스피커 또는 음향 합성기(speech synthesizer)가 포함될 수 있으며, 예를 들어, 음향 "High Temp", 및/또는 "Fast HR" 및/또는 "Slow HR"를 생성하도록 부수적으로(concomitantly) 활성화될 수 있다. 생물학적 파라미터들에 대한 상이한 레벨들을 나타내기 위한 상이한 색상의 LED가 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있다. 예를 들어, 녹색 LED는 130bpm 미만의 심박율을 나타내고, 황색 LED는 130bpm 이상 170bpm 미만의 심박율을 나타내며, 적색 LED는 170bpm 이상의 심박율을 나타낸다. 일련의 바(bar)들이 사용될 수 있고, 하나의 바는 130bpm 미만의 심박율을 나타내도록 조명되고, 두 개의 바는 130bpm 이상 170bpm 미만의 심박율을 나타내도록 조명되며, 3개의 바들은 170bpm 이상의 심박율을 나타내도록 조명된다. 본 발명은 생물학적 파라미터 및 신발 또는 의복을 몸니터링하기 위하여 장치를 포함하는 키트를 더 포함한다. 키트는 명령어들을 더 포함할 수 있다. LED와 같은 조명 장치는 또한 조명 광의 색상의 교환가능한 선택력을 허용하도록 제거가능할 수 있다.

이제 도 10d를 참조로 하여, BTT 전송 시스템(2656), 심박율 전송 시스템(2658), 및 신발 수신 시스템(2660)을 포함하는 블럭도가 개략적으로 도시된다. BTT 전송 시스템(2656)은 BTT 센서(체온 센서와 같은), 프로세서 및 체온 알고리즘을 포함하는 처리 회로(2664), 송신기(2666), 안테나(2668), 및 배터리(2670)를 포함한다. 심박율 전송 시스템은 심박율 센서(2672), 프로 세서 및 심박율 알고리즘을 포함하는 처리 회로(2674), 송신기(2676), 안테나(2678), 및 배터리(2680)를 포함한다. 심박율 전송 시스템(2658)은 사용자의 신체에 부착된 송신기 및 전극들로 구성된 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 가슴 스트랩에 수용될 수 있다. 심박율 모니터링 시스템(2658)은 또한 손목 시계, 헤드밴드, 헤드 장착 기어, 또는 사용자의 맥박을 검출하도록 구성된 기어 또는 맥박을 모니터링하기 위한 임의의 다른 수단을 더 포함할 수 있습니다. 신발 수신 시스템(2660)은 수신자(2682), 프로세서 및 디스플레이 제어 회로(2684), 안테나(2686), 및 LED들(2688, 2690, 2692)을 포함하며, 상기 LED들(2688, 2690, 2692)은 이전에 개시된 바에 따라 상이한 생리학적 조건에 대응한다. 따라서, LED들(2688, 2690, 2692)은 LED들(2632, 2634, 및 2636)의 기능에 대응할 수 있다. 각각의 시스템들(2656, 2658, 2660)은 스위치, 전기 접속들 및 필요한 기능들을 수행하기 위한 다른 집적 회로들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 센서들(2662, 2672)은 신발 수신 시스템(2660)에 전송되는 전기 신호를 발생시킨다. 전송 시스템(2666, 2676)으로부터 수신된 신호에 응답하여, 프로세서 및 디스플레이 제어 회로(2684)는 플래싱(flashing)을 포함하는 특정 시간 주기 동안 하나 이상의 LED를 활성화시킬 수 있다. 본질적으로 플래싱 및 LED들의 광 시퀀스들의 임의의 결합이 수신된 신호에 응답하여 이용될 수 있다. 본 발명의 시스템은 생물학적 파라미터 레벨이 특정 LED들을 조명하는 단계를 통해 나타나는 신규한 방식을 제공한다. 광이 생물학적 파라미터의 값에 대응하여 조명되도록 함으로써, 사용자는 디스플레이되고 있는 숫자에 대해 생각하고 숫자가 원하는 운동 레벨 및/또는 안전 레벨로 떨어지는지 여부를 분석할 필요 없이 즉각적인 응답을 얻는 힘들지 않은 방식으로, 운동 레벨을 가이딩 하고 안전 영역 내에 남아있도록 하는 것에 도움을 받는다.

다른 수신 장치들이 고려되고, 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 운동 기구는 신호를 수신할 수 있고, 상기 기구에 장착된 LED 어레이는 사용자가 숫자 값에 응답할 필요 없이 사용자에게 운동 조건 및 생물학적 파라미터 값을 알려준다. 고려된 다른 장치들은 생물학적 파라미터의 레벨에 기초하여 활성화되는 적어도 하나의 LED와 함께 장착된 팔찌를 포함하고, 상기 팔찌는 레벨을 검출하며, 적어도 하나의 LED를 통해 레벨을 보고한다. 본 실시예에서는, 팔찌가 맥박을 검출하고 따라서 검출 및 보고 기능이 동일한 장치에서 달성되기 때문에 무선 전송을 할 필요가 없다. 유사하게, 가슴 스트랩은 맥박 레벨을 나타내는 하나 이상의 광원을 가질 수 있고, 상기 가슴 스트랩은 맥박 레벨을 나타내기 위해 하나 이상의 광원을 가질 수 있으며, 상기 가슴 스트랩은 바람직하게는 의복의 일부분이거나 플래싱 LED를 시각화하는 것을 용이하게 하도록 얇은 셔츠 아래에 존재한다. 다른 실시예에서, 심박수를 모니터링하는 가슴 스트랩은 OPZ 또는 OTZ와 같은 운동을 위한 최적 영역을 보고하거나 숫자 값을 청각적으로 보고하는 스피커를 포함할 수 있다. 손목 시계는 OPZ 및 OTZ, 또는 생물학적 파라미터의 임의의 다른 최적 값을 나타내도록 조명되는 광들의 세트를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 범위 및 임계치 외에도, 평균 값이 계산될 수 있고, 그러한 평균 값을 달성하는 것을, 또는 예를 들어, 평균 맥박 값과 같은 평균 값을 벗어나는 것을 나타내기 위하여 LED가 활성화된다. 피드백을 위한 광을 조명하는 것에 더하여, 사용자가 선택한다면, 실시간의 구두 피드백은 점검 동안 마일 단위의 숫자와 같은 이정표(milestone)로 사용자에게 경보할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 또한 신발 또는 의복이 모듈(2610)을 인지하는 칩을 포함할 수 있으며, 상기 모듈은 제거가능하게 부착된 모듈로서 작동할 수 있어, 사용자는 한 신발로부터 모듈을 제거하고 의복에 또는 의복상에 또는 다른 신발에 또는 다른 신발상에 동일한 모듈(2610)을 삽입할 수 있고, 칩을 갖는 임의의 신발 또는 의복이 모듈(2610)을 사용할 수 있음을 고려할 수 있다.

종래 기술에서는 접촉 센서를 사용하는 근본적으로 두 개 타입의 온도계 프로브들이 존재한다: 1) 측정되고 있는 대상의 내부에 삽입되는 구강 체온게와 같은 체온 및 식품 온도계와 같은 내부 온도를 측정하기 위한 것, 및 2) 예를 들어, 그릴의 온도를 측정하는 것과 같은 표면 온도를 측정하기 위한 것. 종래 기술과 대비하여, 본 발명은 내부 온도 측정 및 표면 온도 측정의 동일한 온도계 프로브 특징들에서 결합하는 새로운 방법 및 장치를 개시하며, 그러한 장치(arrangement)는 뇌관에서 온도를 측정하기 위하여 필수적이다.

구강/직장 온도계와 같은 종래 기술의 내부 온도 측정을 위한 온도계 프로브들은 우수한 열 전도체인 다른 물질들 또는 금속 캡(cap)에 의해 커버되는 온도 센서들을 갖는다. 종래 기술의 팁(tip)은 금속 또는 세라믹 등과 같은 다른 열적으 로 전도성인 물질로 만들어지며, 금속 캡에 의해 둘러싸이는 팁상에 온도 센서를 포함한다. 종래 기술과 대조하여, 본 발명은 온도 센서가 절연 물질에 의해 둘러싸이는 온도계를 개시한다. 종래 기술과 차별적으로, 본 발명의 온도계는 온도 센서를 둘러싸는 임의의 전도성 물질 또는 금속이 존재하지 않는 팁을 포함한다. 본 발명의 온도계의 팁의 측면들은 절연 물질을 포함하고, 따라서 팁의 측면들은 적어도 하나의 절연층을 갖는다. 또한, 본 발명은 금속 팁 대신 절연 팁을 포함하는 신규한 온도 감지 팁과 전문화된 치수를 결합하며, 상기 절연 팁은 온도 센서를 수용한다.

표면 온도를 측정하는 온도계 프로브는 측정되고 있는 표면하고만 연관되며, 따라서, 열 전달을 증가시키기 위하여 프로브의 넓은 영역에서 절연을 요구하지도, 금속 커버를 요구하지도 않는다. 근본적으로 종래 기술의 그러한 표면 온도계 프로브들은 프로브의 단부에서 열전대를 갖고, 상기 프로브의 단부는 단단하며, 딱딱한 물질로 만들어진다.

본 발명의 설계는 표면 온도뿐만 아니라 내부 온도까지 동시에 측정하는 것이 달성되도록 한다. 정확한 표면 측정을 달성하기 위하여, BTT 센서는 프로브의 단부에서 절연물에 완전히 둘러싸인다. 내부 온도를 측정하기 위하여, 센서는 피부에 움푹한 부분을 야기하는 터널에 진입해야만 한다. 프로브가 BTT 영역 및 피부의 특성으로 인하여 터널로 가압될 때, 다소 현저한 움푹 들어간 부분이 존재하며, 이는 피부가 팁을 에워싸도록 하며, 피부가 차갑기 때문에 열적 센서의 온도에 영향을 미칠 수 있다. 이것을 방지하기 위하여, 본 발명의 프로브는 센서 위에 절 연 물질의 다소 긴 영역(길이)을 갖고, 이전에 개시된 특별한 치수를 제외하고는, 프로브의 팁 주변에 열 전도성 물질을 갖지 않는다. 또한, BTT에서 피부의 전문화된 구조를 따르기 위하여, 본 발명의 절연 물질은 부드러우며 바람직하게는 팁에서 압축가능한 절연 물질을 포함한다. 본 발명과 대비하여, 이러한 프로브들이 딱딱하고/딱딱하거나 편평한 표면들 및 불규칙하지 않은 표면들을 측정하기 위하여 사용되기 때문에, 종래 기술은 팁상에 딱딱한 물질들을 사용하였다. 또한, BTT 구조는 자연적으로 오목하기 때문에, 본 발명의 프로브 단부의 바람직한 실시예는 본질적으로 볼록하다. 또한, 프로브의 팁은 하나 이상의 센서들을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 볼록한 표면에 배치된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 프로세서에서의 프로그래밍은 가장 높은 온도를 갖는 터널의 주요 입구 포인트에서 온도를 판독하는 것을 용이하게 하는 모든 센서들 중 가장 높은 온도를 선택한다. 바람직하게, 프로브의 팁 또는 프로브의 표면의 측정은 상기 표면에서 절연 물질 및 센서를 포함하며, 상기 프로브는 본질적으로 원통형이다. 프로브의 팁에 위치되는 본 발명의 센서는 상기 센서의 상부상에, 그리고 상기 센서의 측면 주변에 절연 물질로 둘러싸인다. 본 발명의 센서는 바람직하게는 상기 센서를 커버하는 임의의 물질 없이 프로브의 팁에서 노출된다. 종래 기술의 딱딱한 절연 물질과 대비하여, 본 발명의 센서는 부드러운 절연 물질로 둘러싸인다. 프로브는 바람직하게는 로드(rod) 및 휴대용 구성을 사용한다. 표면 측정 온도계에서 사용되는 것과 같은, 프로브의 팁을 지지하기 위하여 딱딱한 물질을 사용하는 종래 기술과 대비하여, 본 발명은 그것의 전체에서 열적 센서 주변에 부드러운 물질만을 사용하고, 금속 물질 또는 딱딱한 물질은 센서에 인접하거나 센서의 팁으로부터 4mm 내에 위치되며, 이러한 물질은 몸체(2020)를 포함하는 다수의 실시예들에서 도식적으로 표시된다. 본 발명의 프로브의 팁의 형태는 눈썹 및 코 아래에 그리고 인접하여 BTT의 영역의 형태를 취하고 BTT 영역에 따르도록, 보다 상세하게는 코 및 눈꺼풀 영역에 의해 안와의 루프와 매칭되도록 설계된다. 종래 기술은 그것이 내부 온도를 측정하도록 설계되지 않았기 때문에 팁 주변에 매우 작은 양의 절연 물질을 갖는다. 종래 기술과 대비하여, 본 발명은 측정에 영향을 미치는 터널로의 센서의 입장 동안에 프로브를 에워쌀 수 있는 피부의 온도를 방지할 필요성을 가지므로, 다소 많은 양의 절연물이 사용된다. 프로브의 팁에서 물질의 바람직한 길이는 3.5mm 이하이고, 바람직하게는 5mm 이하이고, 가장 바람직하게는 10mm 이하이며, 상기 절연 물질은 주변 환경에 직면한다. 팁에서 절연 물질은 바람직하게는 임의의 다른 물질에 의해 커버되지 않는다. 본 발명의 온도계 프로브는 관통 온도계 및 표면 측정 온도계의 두 개 타입 온도계 모두의 특징들을 갖는다. 본 발명의 온도계의 팁은 바람직하게는 변형가능한 물질을 사용하며, 측정되고 있는 표면에 따른다. 프로브의 팁은 측정되고 있는 영역의 윤곽선을 취하여, 임의의 주변 온도를 밀봉하고, 터널 근처의 주변 피부 조직이 온도 엘리먼트를 터치하는 것을 방지한다. 바람직하게는 독립형 절연 물질은 프로브의 팁을 지지하는 것이고, 상기 물질은 몇몇 스프링 특성을 갖는 압축가능한 물질인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 언급된 특징들은 측정부 및 도 11V1 내지도 12M2를 포함하는 본 발명의 다수의 실시예들에 개시된다.

또한, 본 발명은 온도와 같은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 신규한 방법 및 장치를 개시한다. 따라서, 도 11을 참조로 하여, 본 발명은 PDA, 휴대용 컴퓨터 장치, 타블렛 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 또는 기능을 수행하기 위하여 스크린을 터치하기 위해 로드(스타일러스)를 사용하는 임의의 전자 장치 와 같은 전자 장치(2702)와 연관된 지능형 스타일러스(2700)를 개시한다. 본 발명의 장치는 본 명세서에서 터치-스크린 스타일러스 또는 전자 장치(2702)의 스크린을 터치하기 위한 임의의 로드로 표시되는 지능형 스타일러스(2700)를 포함한다. 스타일러스(2700)는 한 단부(2706)상에 센서(2704)를 수용하고, 상기 단부는 스크린을 터치하도록 구성된 스타일러스의 단부에 대향하고 본 명세서에서 스타일러스(2700)의 감지 단부로서 참조되며, 이하에서 스타일러스(2700)의 터칭 단부로서 참조되는 대향 단부(2708)를 추가로 포함한다. 스타일러스(2700)는 스타일러스(2700)상에 또는 내부에, 바람직하게는 전자 장치(2702)와 상기 스타일러스(2700)와의 접속을 위해 스타일러스(2700)의 몸체(2712)내부에 배치된 배선(2710)를 더 포함한다. 배선(2710)의 자유 단부는 센서(2704)와 접속되고, 다른 단부는 스타일러스(2700)를 빠져나가며, 전자 장치(2702)에 접속되는 더 두꺼운 외부 배선 부분(2714)과 접속된다. 배선(2710)는 바람직하게는 중간 부분(2716)에서 상기 스타일러스(2700)를 빠져나간다. 종래 기술에서, 배선들은 상기 로드의 중간 부분을 통하지 않고 상기 로드의 단부 또는 팁을 통해 로드를 빠져나간다. 로드의 중간 부분에서 빠져나가는 배선를 포함하는 본 발명의 이러한 신규한 배열은 자유로운 터치 스크린 단부(2708) 및 감지 단부(2706)의 두 개 단부들을 허용하며, 전자 장치(2702)의 스크린(2718)을 터치하기 위한 터칭 단부(2708) 및 측정을 위해 몸체를 터치하기 위하 여 센서(2704)를 수용하는 감지 단부(2706)를 갖는다.

전자 장치(2702)는 센서(2704)에 의해 획득된 신호의 숫자 값을 디스플레이하기 위한 디스플레이 박스(2720), 측정되고 있는 신호의 저장된 값을 디스플레이하기 위한 제2 윈도우(2722), 스타일러스(2700)와 전자 장치(2702)를 접속시키기 위한 배선(2714)를 포함하고, 바람직하게는 프로세서(2726), 및 전력원(2728)에 더하여 환자 신원과 같은 사용자 정보를 디스플레이하기 위한 대화 상자(2724)를 더 포함할 수 있다. 전자 장치(2702)는 개인용 휴대용 단말기(PDA)로서 배열되고, 그것은 바람직하게는 PDA를 위한 종래의 키 패드(2730)를 포함한다.

도 11a는 종래 기술과 관련되며, 금속 또는 높은 열적 전도성을 갖는 다른 물질로 구성된 상기 감지 팁(2734)을 갖는, 내부 온도계와 같은, 몸체 온도 측정 장치를 위한 컨택트 감지 팁(2834)을 갖는 로드(2732)를 보여준다. 로드(2732)의 팁(2734)의 센서(2745)는 높은 열 전도성 물질(2735)에 의해 커버된다. 종래 기술의 팁(2734)은 딱딱한 물질을 더 포함한다. 또한, 금속 또는 열 전도성 물질에 의해 커버되는 종래 기술의 온도계의 팁은 상기 열 전도성 물질에 대해 10mm 이상의 치수를 갖는다.

종래 기술과 대비하여, 도 11b는 본 발명의 전문화된 온도 측정 장치(2760)를 보여주며, 여기서 온도 센서(2736)를 수용하는 감지 팁(2740)을 갖는 로드(2742)는 절연 물질(2738)에 의해 둘러싸이고, 상기 절연 물질(2738)은 낮은 열 전도성을 갖는 임의의 물질로 구성된다. 로드(2742)는 주 몸체(2752)에 접속되고, 상기 몸체(2752)는 마이크로프로세서(2754), 배터리(2756) 및 디스플레이(2758)를 갖는 인쇄 회로 보드를 수용한다. 온도 센서를 수용하는 팁(2740)은 낮은 열 전도성 물질(2738)을 포함한다. 본 발명의 온도계의 로드의 팁(2740)은 온도 센서(2736) 및 낮은 열 전도성 물질(2738)의 결합물을 포함한다. 온도 센서(2736)는 절연 물질(2738)에 의해 둘러싸이고, 상기 센서(2736)의 감지 표면(2746)만이 절연 물질(2738)에 의해 커버되는 것은 아니다. 팁(2740)의 외부 측면 표면들(2744)은 절연 물질(2738)을 포함한다. 온도 센서(2736)는 절연 물질(2738)에 의해 둘러싸인다. 절연 물질(2738)은 측정 동안에 피부 또는 몸체를 터치하는 외부 감지 표면(2748), 본질적으로 감지 표면(2748)에 수직한 외부 측면 표면(2744), 및 로드(2742)의 내부 부분에 면하는 내부 표면(2750)을 갖는다. 도 11-c는 센서(2736) 및 절연 물질(2738)을 보여주는 도 11-b의 로드(2742)의 팁(2740)의 개략적인 원근도이며, 상기 절연 물질(2738)은 외부 감지 표면(2748) 및 측면 외부 표면(2744)을 갖는다. 절연 물질(2738)의 외부 감지 표면(2748)에 대한 바람직한 가장 큰 치수는 20mm 이하이고, 바람직하게는 15mm 이하이고, 보다 바람직하게는 그것의 최대 치수로 10mm 이하이며, 가장 바람직하게는 8mm 이하이다. 온도 센서(2736)의 바람직한 가장 큰 치수는, 뇌관의 주 입구 포인트 및 일반적 입구 포인트에 따라, 6mm 이하이고, 바람직하게는 4mm 이하이고, 보다 바람직하게는 그것의 최대 치수로 2mm 이하이며, 가장 바람직하게는 1mm 이하이다. 압력, 피에조전기 등과 같은 다른 센서들에 대한 치수는 유사하며, 한 쌍의 광 이미터-검출기는 더 큰 치수를 포함할 수 있다. 절연 물질의 치수 및 기술은 지능형 스타일러스(2700), 및 펜, 안테나와 같은 임의의 다른 로드형 감지 장치, 및 임의의 다른 스틱형 구조물을 포함하는 본 발명의 로드형 실시예들 중 임의의 것에 적용가능하다. 종래 기술의 온도 센서를 고정시키기 위한 팁 하우징은 본질적으로 딱딱한 팁을 포함한다. 종래 기술에 대비하여, 온도 센서를 수용하거나 고정시키는 본 발명의 팁은 본질적으로 부드럽다. 도 11d는 절연 물질(2766)에 의해 둘러싸이는 불룩한 센서(2762)를 갖는 로드(2764)를 포함하는 다른 실시예를 보여주며, 절연 물질은 로드(2764)의 단부 너머로 연장한다.

본 발명의 지능형 스타일러스는 금속 캡을 갖는 종래의 방식으로 사용될 수 있으나, 종래 기술의 온도계와 대조적으로, 본 발명의 지능형 스타일러스의 배선는 스타일러스의 중간-부분에서 상기 스타일러스를 빠져나간다. 종래 기술을 보여주는 도 11-e에서 볼 수 있는 바와 같이,종래 기술의 온도계(2784)의 배선(2782)는 상기 로드(2786)의 단부(2788)에서 로드(2786)를 빠져나간다. 배선(2782)는 센서(2790)를 전자 장치(2792)에 접속시킨다. 로드 및 배선를 포함하는 종래 기술의 온도계는 Welch Allyn 온도계, Filac 온도계 등에서 알 수 있는 바와 같이, 센서를 갖는 한 단부 및 배선를 갖는 로드의 대향 단부를 포함한다.

도 11-f는 본 발명에 따른 다른 실시예를 보여주며, 센서(2770)는 스타일러스(2768)의 단부에 수용되고, 금속, 세라믹 또는 다른 전도성 물질로 만들어지며, 가장 바람직하게는 금속으로 만들어지는 캡(2772)으로 커버되며, 상기 캡(2772)은 스타일러스(2768)의 단부(2774)를 완전히 커버하고, 상기 센서(2770)는 상기 스타일러스(2768)의 중간 부분(2776)에서 스타일러스(276)를 빠져나가는 배선(2778)에 접속된다. 화살표(2769)로 보여지는, 금속 캡(2772)으로부터 스타일러스(2768)의 중간 부분(2776)까지의 거리는, 바람직하게는 적어도 20mm 내지 300mm 미만으로, 보다 바람직하게는 적어도 30mm 내지 200mm 미만으로, 가장 바람직하게는 적어도 20mm 내지 40mm 미만으로 측정된다. 스타일러스(2768)를 전자 장치(2780)에 접속시키는 배선(2778)는 특이하게 중간 부분(2776)에서 스타일러스(2768)를 빠져나간다. 중간 부분은 본 발명에서 스타일러스 또는 임의의 로드형 구조물의 두 개 단부들 사이에 위치되는 임의의 부분으로서 참조된다.

도 11g1은 다른 바람직한 실시예를 보여주며, 여기서 포도당 산화효소와 같은 반응물(2796)을 수용하는 캡(2794)은 스타일러스(2802)의 센서(2800)를 수용하는 감지 단부(2798)의 상부상에 구성된다. 캡(2894)은 감지 단부(2798)의 상부상에 캡(2794)을 고정시키기 위한 암들(2804)을 갖는다. 포도당을 포함하는 혈액이 캡(2794)의 상부상에 증착될 때, 반응물(2796)은 전기 화학적 또는 광학적 센서와 같은 센서(2800)에 의해 감지되는 반응을 생성하고, 표준 처리 이후에 포도당 레벨로 번역되는 신호를 발생시킨다. 도 11g2는 바람직하게는 본질적으로 원통형인 도 11g1의 보다 상세한 전문화된 캡(2794)을 도시하고, 반응물(2796)을 수용한다. 캡은 처리 및 배치를 목적으로 연장부(2806) 및 암들(2804)을 더 포함한다.

도 11h는 금속 또는 열 전도성 물질로 만들어진 캡(2805)을 갖는 로드(2811)를 포함하는 본 발명의 온도계의 전문화된 단부(2807)를 보여주며, 상기 캡은 온도 센서(2809)를 커버한다. 화살표(2813)로 표시되며 캡(2805)의 에지로부터 캡(2805)의 팁으로 진행하는 치수 "2813"는 본 발명의 금속 캡의 가장 큰 치수에 대응한다. 치수(2813)의 바람직한 길이는 3mm 이하이고, 바람직하게는 2mm 이하이 고, 보다 바람직하게는 1.5mm 이하이며, 가장 바람직하게는 1mm 이하이다.

도 11j는 다른 실시예이며, 스타일러스(2810)는 터칭 단부(2812) 및 감지 단부(2814)를 포함하고, 상기 감지 단부(2814)는 슬롯(2808)을 가지고, 상기 슬롯(2808)은 상기 스트립(2818)에 인가된 혈액에 존재하는 포도당의 포도당 산화 효소 검출을 포함하는 화학적 반응을 위한 스트립 반응물과 같은 스트립(2818)을 수신하도록 구성된다. 스타일러스(2810)는 스트립(2818)을 수신하도록 구성되고 상기 스트립(2818)에서 발생된 화학 반응을 검출하는 검출 영역(2816)을 더 포함하며, 화학 물질 또는 스트립(2818)에 존재하는 분석대상물의 양에 대응하는 신호를 생성한다. 배선(2820)은 단부에서 감지 영역(2816)으로 하나로 접속되며, 상기 스타일러스(2810)의 중간 부분(2822)을 통해 스타일러스(2810)를 빠져나간다. 외부 배선 부분(2826)은 스타일러스(2810)를 프로세싱 및 디스플레이 유닛(2824)에 접속시킨다. 터칭 단부(2812)는 스크린을 터치하도록 구성된 한 단부를, 또는 대안적으로는 펜 또는 연필과 같이 기록을 위해 구성된 한 단부를 포함한다.

바람직한 실시예는 유선 시스템을 포함하지만, 본 발명의 지능형 스타일러스는 무선 시스템을 또한 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 본 실시예에서, 도 11k에 도시된 바와 같이, 스타일러스(2830)는 무선 전자 장치(2832)와 무선파(2828)에 의해 접속된다. 스타일러스(2830)는 감지 단부(2836), 터칭 단부(2844) 및 중간 부분(2838)의 3개 부분들을 갖는다. 센서(2834)는 스타일러스(2830)의 감지 단부(2836)상에 수용되고, 스타일러스(2830)의 중간 부분(2838)은 무선 송신기 및 전력원(2842)을 포함하는 인쇄 회로 보드(2840)를 수용한다. 중간 부분(2838)은 바람직하게는 센서(2834)를 수용하는 감지 단부(2836)보다 큰 치수를 갖고, 터칭 단부(2844)보다 더 크다. 중간 부분(2838)의 치수(A-A1)는 바람직하게는 터칭 단부(2844)의 치수(B-B1)보다 크며, 감지 단부(2836)에서 치수(C-C1)보다 더 크다.

감지 단부(2836)에 대향하는 단부는 바람직하게는 터칭 단부(2844)를 포함하며, 스타일러스(2830)의 상기 터칭 단부(2844)는 바람직하게는 임의의 센서들로부터 자유로우며 무선 전자 장치(2832)의 표면을 터치하기 위하여 사용된다. 이러한 장치(arrangement)는 터칭 단부가 또한 센서를 수용한다면 무선 전자 장치(2832)의 표면(2846)이 긁히거나 손상되는 것을 방지한다. 또한 장치는 센서(2834)가 표면(2846)과 같은 표면을 접촉하여 손상 입는 것을 방지한다.

도 11-L을 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 감지부(sensing portion; 2870) 및 기록부(writing portion; 2872)를 포함하는, 바람직하게 막대와 같은 모양의 물체를 포함하는 감지-기록 기구(sensing-writing instrument; 2850)를 포함한다. 감지부(2870)는 전자 부품들(2864, 2866) 및 배터리(2868)를 하우징하고, 센서(2854)를 하우징하는 감지 단부(sending end; 2852)를 포함한다. 기록부(2872)는 기록 요소(2856)를 하우징하고, 기록 단부(2874)를 포함한다. 기록 요소(2856)는 잉크(2858)를 포함하고, 상기 기록 엘리먼트(2856)는 상기 잉크(2858)를 배출하도록 적응된 원거리 단부(distal end; 2860)를 구비한다. 감지-기록 장치(2850)는, 센서(2854)를 전자 기기 및 디스플레이 회로(2864) - 센서(2854)로부터 측정된 값을 표시함 - 에 연결하는 배선(2862), 센서(2854)로부터의 신호를 기 초로 값을 계산하는 인쇄 회로 기판/마이크로칩(2866), 및 전원(2868)을 더 포함하며, 이들 모두는 기구(2850)의 상부에 하우징되는 것이 바람직하다. 기록 요소(2856)는 스프링(2876) 상에 장착될 수 있다고 이해된다. 센서부(2870)는 기록부(2872)보다 더 큰 직격을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예는 기록 단부(2874)의 맞은편 끝에 하우징되는 센서(2854)를 포함하지만, 센서(2854)는 기록 단부(2874)에 하우징될 수 있고, 기록 단부(2874)는 회전 원통(rotating barrel) 및 스프링을 구비하는 것이 바람직하며, 원통(미 도시) 안에 센서(2854)와 기록 요소(2856)가 서로 인접하게 위치된다고 이해된다. 동작(actuation)시 센서 단부는 노출되고, 추가 동작시 센서 단부는 들어가고 기록 단부가 노출된다. 기록 요소(2856)는 잉크를 포함한 튜브를 포함할 수 있으며, 설명을 목적으로, 쓰기, 그리기, 색칠하기 등을 할 수 있는 물질을 배출할 수 있는 임의의 물품을 포함할 수 있으며, 임의 종류의 펜, 임의 종류의 연필, 크레용과 같은 왁스-기반 기록 기구, 그림붓 등을 포함할 수 있다.

알파벳, 숫자, 서식 문자(drawing character) 등을 인식하는 전자 장치와 같은 임의의 전자 장치가 본 발명의 범위 내에 속함이 이해된다. 예시적인 전자 장치는 기록 기구에 의한 스트로크(stroke)를 인식하는 전자 표면을 구비한 장치를 포함하며, 여기서 본 발명에 따라 센서를 하우징하는 기록 기구를 구비한 다양한 광학적 문자 인식 시스템 또는 이의 유사 시스템에 의해, 기록하고, 이 기록를 디지털 정보로 변환하기 위한 목적의 전자 표면의 상부에 일반 종이가 위치될 수 있다.

제한적이 아니라 예시적으로, 지능형 스타일러스(intelligent stylus)용 예시적인 센서 및 시스템이 이제 개시될 것이다. 센서는 온도 센서, (산소 측정을 위한 혈액 가스 센서(blood gas sensor)와 같은) 전기화학 센서, (글루코오스 측정을 위한 글루코오스 산화효소 센서와 같은) 효소 센서, 형광 센서, 및 협력하도록 적응된 광 이미터(light emitter) 및 광검출기를 포함하고, 글루코오스 또는 산소 포화도와 같은, 물질의 레벨을 측정하기 위한 반사율을 바람직하게 사용하는 적외선 감지 시스템 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

다수의 감지 및 검출 시스템은 맥박과 혈압을 측정하기 위한 마이크 및 압력 센서를 포함하는 지능형 스타일러스를 포함하는 것으로 의도된다. 스타일러스의 단부는, 혈류를 변화시키고 사운드의 변화를 유발(elicit)시키기 위해, 사운드를 검출하기 위한 압전 센서, 및 혈압 커프(blood pressure cuff)와 같은 압력을 가하기 위한 메커니즘을 하우징하는 것이 바람직하다. 혈압 커프는 압력 정보를 PDA와 같은 전자 장치에 송신하는 무선 압력 송신기를 구비한다. 스타일러스의 압전기 또는 마이크가 사운드의 변화를 검출하면, 이는 신호를 PDA에 전달하며, 그 후 PDA는 압력 커프로부터 송신된 압력을 저장하여, 커프에 의해 측정되고 있는 압력과 스타일러스에 의해 검출된 사운드의 변화 사이의 커플링(coupling)을 생성한다. 평균 동맥압(arterial pressure), 동맥압에 상응하는 압력의 변화를 검출하기 위해 혈관(blood vessel)에 압력을 가하는 기계적 압력 수단에 결합된 압력 센서를 스타일러스가 포함할 수 있다고 이해된다. 또한 본 발명의 스타일러스의 단부는 광섬유 시스템, 또는 형광 광원을 측정하기 위한 시스템, 측정되고 동맥 맥박을 식별하 기 위한 영역을 조명하기 위한 시스템과 같은 기타 광 시스템을 하우징할 수 있다고 이해된다.

다른 바람직한 실시예는 감지 능력을 갖는 안테나를 포함하며, 이 감지-안테나 용품은 배선 안테나 및 휩(whip) 안테나를 포함하는 봉-모양 안테나를 포함하는 것이 바람직하며, 이의 자유 단부에 센서를 하우징하고, 반대 단부는 임의의 센서가 없으며, 핸드폰 및 라디오의 안테나와 같이, 종래 라디오 전자기기 또는 통신 전자기기 및 접지면에 연결된다. 센서가 안테나의 단부에 위치되는 것이 바람직할지라도, 센서가 안테나의 자유 단부에 인접하게 하우징될 수 있다고 이해된다. 바람직한 실시예는 안테나의 자유 단부에 온도 센서를 하우징한 휴대폰을 포함하며, 이 휴대폰은 센서 신호를 온도 신호로 변환하기 위한 전자 수단, 및 측적된 온도를 시각, 청각, 또는 기타 표시기에 의해 표시하기 위한 추가 수단을 포함한다. 본 발명의 라디오 또는 휴대폰은 안테나로 측정되고 있는 생물학적 파라미터 신호를 생성하고 처리하도록 적응되며, 따라서 안테나를 구비한 휴대폰, 라디오, 또는 기타 장치는 안테나에 하우징된 센서를 이용하여 체온을 측정하는 체온계로 기능할 수 있다. 체온을 측정하는 것 외에, 안테나는 일반적으로 액체의 온도를 측정하도록 적응될 수 있으며, 또한 주변 온도를 측정하도록 적응될 수도 있다.

따라서 도 11M은 다이얼패드(2888), 디스플레이(2890), 전자기기(2892) 및 자유 단부(2886)에 센서(2885)를 구비한 감지 안테나(2882)를 포함하는 전화기(2880)를 도시하는 다른 바람직한 실시예이다. 센서(2884)는 배선(2895)을 통해 접지면과 전자기기(2894)에 연결된다.

도 11N 및 도 11P는 본 발명의 감지 능력이 있는 안테나의 예시적인 배치를 상세히 도시한다. 도 11N은 센서(2896)와 배선(2902)을 하우징하는 한 부분(2898)과, 전자기파를 송신 및 수신하기 위한 안테나(2904)로 구성된 제 2 부분, 즉 두 부분으로 구성된 감지 안테나(2900)를 도시한다. 센서(2896)는 부분(2898)의 상부 또는 측부에 위치될 수 있다. 도 11P는 안테나(2910) 내에 센서(2906) 및 배선(2908)를 구비한 안테나(2910)를 도시한다. 본 방법은, 센서를 하우징한 안테나의 자유 단부를 BT의 스킨(skin)과 같이 측정되는 영영과 나란히 위치시키는 단계; 측정되는 생물학적 파라미터 값을 기초로 전기 신호를 생성하는 단계; 및 숫자 값을 표시하는 것과 같이 생물학적 파라미터 값을 보고하는 단계를 포함한다. 임의의 접촉식 및 비-접촉식 센서 또는 검출기도 안테나 내에 또는 상에 하우징될 수 있다고 이해된다.

시스템은 바람 효과(wind effect)를 측정하기 위한 시스템을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서 온도 센서는 서미스터(thermistor)이다. 우선, 서미스터의 온도를 증가시키기 위해 휴대폰 내의 작동 전자기기(actuation electronics)가 서미스터에 전류를 인가한다. 안테나는 공기에 노출되어 있기 때문에, 서미스터의 온도 증가율은 바람 효과에 반비례한다. 풍속이 더 높을수록, 센서의 온도를 일정하기 유지하기 위해서 더 많은 에너지가 비례하여 필요하다. 소프트웨어는 주변 온도와 가열되고 있는 서미스터의 온도 변화를 기초로 풍속, 이에 따라 가열 또는 냉각 지수(index)를 식별하도록 적응될 수 있다.

감지-안테나의 단부 또는 감지-기록 기구들의 단부에 위치한 센서는 신체 일 부와 접촉할 때, 또는 음료의 온도를 측정하기 위해 상기 음료와 접촉할 때, 교차-오염(cross-contamination)을 방지하기 위한 프로브 커버(probe cover)를 포함할 수 있다고 이해된다. 또한, 소프트웨어는 배란 또는 배란-전에 상응하는 미묘한 온도 변화가, 배란에 관한 정보를 표시하는 표시기 및 상기 변화들을 식별할 수 있는 수단을 구비한 상기 휴대폰 또는 라디오를 이용하여, 검출될 수 있도록 적응될 수 있다고 이해된다.

도 11-Q1 내지 도 11-Q4에 도시되는 다양한 감지 및 검출 장치들이 의도되는 것으로 이해된다. 도 11-Q1은 체온계, 스타일러스, 기록 기구, 안테나 등과 같은 봉-모양 감지 장치의 평면도이며, 센서(2914)를 구비하는 봉-모양 감지 장치의 감지 표면(2912)을 도시한다. 감지 표면(2912)은 센서 또는 검출기를 완전히 포함할 수 있다. 감지 표면(2912)의 바람직한 최대 치수는 21 mm 이하이며, 바람직하게는 15 mm 이하, 가장 바람직하게는 10 mm 이하이다. 센서(2914)를 단일 센서로 고려한다면, 센서(2914)의 바람직한 최대 치수는 15 mm 이하이며, 바람직하게는 10 mm 이하, 가장 바람직하게는 5 mm 이하이다. 도 11-Q2는 적외선 광 검출기(2918) 및 감지 표면(2920)을 구비하는 봉-모양 구조(2916)를 도시하는 다른 바람직한 실시예의 측면도이다. 도 11-Q3은 봉-모양 구조(2924)에 장착되는 한 쌍의 광 에미터-광검출기(2922)를 도시하며, 이 센서는 상기 봉(2924)의 단부에 대해 같은 높이로 배치된다. 도 11-Q4는 봉-모양 감지 구조(2928)의 돌출한 광 에미터-광검출기 쌍(2926)을 도시한다.

도 11R1은 다른 바람직한 실시예이며, 터널로 동작하는 중공봉(hollow rod; 2932), 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(2944), 스프링(2936), 및 센서(2934)를 포함하는 스프링-기반 측정부(2930)를 도시하며, 상기 센서(2934)는 감지 지지 구조(2940)에 고정되고 캡(2938)에 의해 커버된다. 스프링(2936)은, 자유 단부(2946) 및 봉(2932) 및/또는 아암(2944)에 부착된 제 2 단부(2942)를 구비한 필수적 원통형 구조(2952)에 의해 커버된다. 감지 지지 구조(2940)는 센서(2934)를 하우징하는 원위 부분(2948)과 봉형 부분으로 구성된 근위부(2950), 즉 두 부분을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 봉형 부분은 스프링(2936)의 일 단부를 고정하도록 적응된다. 스프링(2936)은 일 단부에서 지지 구조(2940)의 근위부(2950)와 연결되고, 다른 단부에서 봉(2932)과 연결된다. 아교, 가열 등과 같은 임의의 부착 수단이 스프링(2936)을 지지 구조(2940)와 봉(2932)에 부착시키는데 사용될 수 있다. 스프링(2936)이 부착되는 근위부(2950)의 바람직한 길이는 7 mm 이하이며, 바람직하게는 3 mm 이하, 가장 바람직하게는 2 mm 이하이다. 스프링(2936)이 부착되는 봉(2932)의 바람직한 길이는 7 mm 이하이며, 바람직하게는 3 mm 이하, 가장 바람직하게는 2 mm 이하이다. 봉(2932)은 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(2944)에서 끝나며, 이는 바람직하게 중공(hollow)이며, 유연 특성 및 메모리를 구비하며, 이전에 개시된 아암(2004)과 유사하다. 어떠한 구조와도 접촉하고 있지 않은 스프링(2936)의 길이에 상응하는, 근위부(2950)의 에지에서 봉(2932)의 에지까지의 바람직한 길이는 9 mm 이하이며, 바람직하게는 4 mm 이하, 가장 바람직하게는 3 mm 이하이다. 스프링(2936)의 바람직한 직경은 10 mm 이하이며, 바람직하게는 4 mm 이하, 가장 바람직하게는 2 mm 이하이다. 봉(2932)의 바람직한 직경은 10 mm 이하이며, 바람직하게는 4 mm 이하, 가장 바람직하게는 2 mm 이하이다. 센서(2934)는 스프링(2936)의 내부에, 봉(2932)과 아암(2944)의 내부에 배치된 배선(2947)에 연결된다. 캡(2938)의 에지에서 봉(2932)까지의 바람직한 길이는 14 mm 이하이며, 바람직하게는 11 mm 이하, 가장 바람직하게는 8 mm 이하이다. 센서(2934)의 바람직한 최대 치수는 14 mm 이하이며, 바람직하게는 10 mm 이하, 가장 바람직하게는 5 mm 이하이며, 더더욱 바람직하게는 2 mm 이하이다. 도 11R1의 실시예는 도 1A, 도 6, 도 7A, 도 7B 및 도 7D뿐만 아니라 도 15A 내지 15Z의 실시예들의 것들을 포함하는 임의의 지지 구조와 함께 사용될 수 있으며, 도 7D는 안경류(eyewear)에 통합된 도 11R1의 실시예를 예시적으로 도시한다.

도 11R2는 캡(2938)의 표면을 도시하는 스프링-기반 측정부(2930)의 평면도이며, 캡(2938) 아래에 배치된 예시적인 센서 칩(2960)을 도시하며, 캡(2938)은 금속 또는 기타 열전도 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 납땜 접합부(soldering joint; 2962)는 센서 칩(2960)을 배선(2964)에 연결하고, 제 2 배선(2966)는 납땜 접합부(2968)를 통해 캡(2948)에 연결된다. 캡(2948)의 바람직한 직경은 14.8 mm 이하이며, 바람직하게는 10.8 mm 이하, 가장 바람직하게는 5.8 mm 이하이고, 더더욱 바람직하게는 2.8 mm 이하이다.

도 11S1 내지 11S-4는 본 발명의 측정부에 대한 예시적인 실시예를 도시한다. 도 11S1은 바람직하게 구리로 만들어진 볼록 캡(convex cap; 2972)으로 구성된 측정부(2970)를 도시하며, 이는 캡(2972) 아래에 배치된 센서 장치, 및 캡(2972)에 연결된 제 2 배선(2980)를 포함하는데, 상기 장치는 전극(2976)과 전 극(2978) 사이에 샌드위치된 센서 칩(2974)으로 구성되고 배선(2982)에 연결된다. 도 11S2는 볼록 캡(2986)으로 구성된 측정부(2984)를 도시하며, 이는 캡(2986) 아래에 배치된 센서 장치를 포함하며, 상기 장치는 전극(2990)과 전극(2992) 사이에 샌드위치된 센서 칩(2988)으로 구성된다. 배선(2994)는 전극(2992)과 납땜되며, 배선(2996)는 전극(2990)과 캡(2986) 사이에 배치된다. 도 11S3은 볼록 캡(2972)이 평평한 캡(2998)으로 대체된 도 11S1의 실시예를 도시한다. 이 바람직한 실시예는 가장 적은 양의 열 손실을 제공한다. 도 11S4는 평평한 구리 캡(2998)이 고체 금속 캡(3000)으로 대치된 도 11S3의 실시예를 도시한다.

도 11T1은, 단면도로 도시된 스프링(3004)을 추가하여, 도 11S3의 실시예의 센서 장치를 포함하는 측정부(3002)를 도시하며, 상기 스프링(3004)은 스프링(3004)의 압축 후 (작은 화살표로 표시된) 구부러진 위치에 도시되고 스프링(3004)의 압축 시 구부러지도록 적응된 배선 일부(3006)에 인접하며, 상기 측정부(3002)는 스프링(3004)에 부착되고 움직이거나 미끄러질 수 없는 배선 일부(3010)를 하우징하는 봉(3008)을 더 포함한다. 도 11T2는 배선 일부(3006)를 상세히 도시하며, 이는 스프링(3004)의 압축시 곡선을 형성한다. 압축 시 배선(3006)가 형성한 곡선은 스프링의 직경에 의해 제한된다. 본 방법은 센서를 위치시키는 단계, 스프링을 압축하는 단계, 및 센서로부터 전기 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것으로 이해된다. 배선 곡선의 직경은 스프링의 직경 내에 들어맞도록 조절된다.

도 11U는 본 발명의 측정부 또는 감지 조립체(3012)의 바람직한 실시예에 대 한 단면도이며, 평평한 캡(3014)을 포함한다. 캡(3014)의 에지에서 캡(3014)의 꼭대기까지의 캡(3014)의 바람직한 두께는 2 mm 이하이며, 캡(3014)의 바람직한 직경은 2 mm 이하이다. 이러한 치수들은 온도 또는 맥박을 측정하기 위해 사용되기에 바람직하다. 캡(3014)은 센서(3016)에 부착되고 센서(3016)를 커버한다. 스프링(3018)은 일 단부에서 캡(3014)에 연결되며, 다른 단부에서 봉(3020)에 연결된다. 센서(3016)에 연결된 배선(3022)는 구부러진 위치에서, 그리고 스프링(3018)에 의해 포함된 영역 내부에서 볼 수 있다. 스프링(3018)은 일 단부에서 캡(3014)에 부착되며, 다른 단부에서 봉(3020)에 부착된다. 배선(3022)는 일 단부에서 센서(3016)에 부착되며, 다른 단부에서 봉(3020)에 부착되며, 배선(3022)가 스프링(3018)의 압축 및 이완 시 구부러지고 연장되도록 한다. 측정부(3012)는, 바람직하게 연성 플라스틱으로 만들어지고 스프링(3018) 및 배선(3022)와 같은 관련 요소들을 보호하도록 적응된 구조(3024)에 의해 커버되며, 상기 구조(3024)는 원통 모양인 것이 바람직하며, 이의 원위 단부(3026)는 개방되어 있어 캡(3014)과 센서(3016)의 움직임이 방해받지 않도록 한다. 압축 및 압축해제 능력을 갖거나 스프링으로서 작용하는 임의의 물질이 스프링(3018)과 유사한 방식으로 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 스프링 능력을 갖는 임의의 거품, 젤 또는 압축성 물질도 사용될 수 있다. 효소 센서, 광센서, 형광 조명, 광 에미터-광검출기 쌍, 적외선 광 검출기를 포함한 광 검출기 등을 포함한 임의의 센서 또는 센서 시스템이 사용될 수 있으며, 캡(3014)을 교체할 수 있는 것으로 이해된다. 또한 바람직한 치수들은 사용되는 센서의 타입에 따라 선택된다고 이해된다.

도 11V1은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 다른 휴대 장치를 도시하는 다른 실시예이며, 하나의 일직선부(3036) 및 굴곡부(3034)와 같이 두 부분으로 나뉜 몸체(3032), 및 감지 팁(sensing tip; 3038)을 포함하는 휴대장치(3030)를 예시적으로 도시하며, 상기 일직선부(3036)는 굴곡부(3034)보다 더 큰 직경을 가지고 배선(3042)에서 끝나며, 상기 감지 팁은 센서(3044)를 고정하고 센서(3044)를 둘러싼 절연 물질(3040)을 포함한다. 도 11V2는 감지 팁(3038) 및 감지 팁(3038)의 중앙에 위치하고 절연 물질(3040)에 의해 둘러싸인 센서(3044)를 도시하는 휴대 장치(3030)의 평면도이다.

도 11V3은 감지 팁(3050)을 포함하는 휴대 프로브(3046)의 개략적인 사시도이며, 상기 팁(3050)은 필수적으로 볼록하며, 상기 프로브(3046)의 끝이 센서(3048)가 배치된다. 감지 팁(3050)은 센서(3048)와 지지 구조(3052)를 포함하며, 지지 구조(3052)는 상기 센서(3048)를 지지 및 절연하고, 연성 절연 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 센서(3048)는 프로브(3046) 내부에 배치되는 것이 바람직한 배선(3056)를 통해 처리 및 디스플레이 유닛(3054)에 연결된다. 도 11V4는 감지 팁(3062)의 광 에미터-디텍터 쌍(3060)을 구비한 휴대 프로브(3058)의 대략적인 사시도이며, 상기 감지 팁(3062)은 적외선 광에 대한 배리어를 야기하는 물질을 포함하는 것이 바람직한 지지 구조(3064)를 구비한다. 방사 에미터-검출기(3060)는 배선(3068)를 통해 처리 및 디스플레이 유닛(3066)에 연결된다. 도 11V5는 휴대 측정 장치(3080)의 프로브(3070)의 J 모양 구성을 도시하는 다른 실시예이며, 상기 프로브(3070)는 다른 길이를 갖는 두개의 아암(3074, 3072)을 포함한다. 아암(3074)은 센서(3078)를 고정하는 감지 팁(3076)에서 끝난다. 아암(3074)은 반대 아암(3072)보다 더 길다. 두 아암(3074 및 3072) 사이의 곡선(3082)은 코를 가로질러 위치되도록 적응되며, 아암(3074)은 센서(3078)가 뇌관(brain tunnel) 상에 또는 이에 인접하게 위치하기 위한 방식으로 위치된다. 센서(3078)는 배선(3084)를 통해 인쇄 회로 기판(3086)에 연결되며, 인쇄 회로 기판(3086)은 프로세서(3088) 및 디스플레이(3090)를 하우징하며, 전원(3092)에 연결된다. 센서(3078)는, 독립 적외선 광 검출기와 같은, 접촉식 및 비접촉식 센서 및 검출기를 포함하며, 상기 센서는 측정될 부위로부터 이격되거나 또는 측정될 부위 상에 놓인다.

도 12A 내지 12G는 본 발명에 따른 감지 장치의 예시적인 제조 단계를 도시한다. 도 12A는 예시적인 측정부(3102) 및 배선(3108)에 연결된 센서(3110)를 도시한다. 측정부(3102)는 두 레벨의 감지 팁(3106)을 생성하기 위한 방식으로 배치된 절연 물질(3104)을 포함한다. 제 1 제조 단계는 센서(3110) 및 배선(3108)를 수용하기 위해 물질(3104) 내에 통로(3116)를 생성하는 단계를 포함한다. 도 12B는 통로(3116)를 구비한 물질(3104) 및 통로(3116)의 양 끝단의 두개의 홀(3112 및 3114)을 도시한다. 센서(3110) 및 배선(3108)는 물질(3104)을 통과하여 삽입된다. 도 12C는 선택적인 다음 단계를 도시하며, 센서(3110)의 배선(3108)의 단부(3109)를 구부리는 단계를 포함한다. 통로(3116)는 중심으로부터 이격하여 만들어져, 구부러진 후에 센서(3110)가 감지 팁(3106)의 기하학적 중심에 위치되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 서미스터와 같은, 긴 장방형 센서의 배선를 구부리는 본 단계는 물질(3104)을 관통한 통로(3116)가 작은 치수를 갖도록 한다. 제조는 도 12D에서 도시된 바와 같이 배선(3108)를 물질(3104)에 고정시키는 단계를 포함하며, 예를 들어 한 조각의 아교(3120) 또는 다른 접착 수단을 이용할 수 있다. 도 12E는 측정부(3102)의 하부(3122)를 따라 배치된 플레이트(3118)를 도시한다. 플레이트(3118)는 얇은 금속 시트로 만들어지는 것이 바람직하며, 상기 플레이트(3118)는 두개의 단부(3124, 3126)를 가지며, 본 발명의 감지 장치의 암과 몸체를 형성하고, 상기 암은 플레이트(3118)의 일부(3134)로 표시되며, 상기 몸체는 플레이트(3118)의 일부(3132)로 표시된다. 플레이트(3118)의 일 단부(3124)는 하부(3122)에 부착되어, 배선(3108)를 플레이트(3118)의 단부(3124)와 측정부(3102) 사이에 샌드위치 한다. 도 12F에 도시되는 다음 단계는, 열 수축 튜브(heat shrinking tube)를 포함한 고무로 가공된 슬리브(rubberized sleeve; 3128)를 플레이트(3118) 안으로 삽입하는 단계를 포함할 수 있지만, 상기 단계는 플레이트(3118)를 측정부(3102)에 부착하기 전에 이뤄질 수 있으며, 플레이트(3118)의 단부(3126)가 단부(3124)보다 더 큰 치수를 갖는 경우에는 부착 전에 이뤄지는 것이 바람직하다. 연성 플레이트(3130)를 단부(3124)에 부착하는 단계가 도 12F에 도시되며, 상기 연성 플레이트(3130)는 점착성 표면(3136)을 갖는 것이 바람직하다. 도 12G는 감지 장치(3100)의 암에 해당하는 부분(3134)을 커버하는 고무로 가공된 슬리브(3128), 연성 플레이트(3130)는 감지 장치(3100)의 몸체에 해당하는 플레이트(3118)의 단부(3126)에 부착된 연성 플레이트(3130), 및 센서(3110)를 구비한 측정부(3102)를 포함하는 완성된 감지 장치(3100)를 도시한다. 본 발명에 따라서, 도 12A 내지 12M-2에 도시된 센서는, 다른 물질은 안 되며, 필수적으로 연성(soft) 인 절연 물질에 의해서만 지지되고 둘러싸인다는 것에 주의해야 한다.

도 12H는 통로(3140)를 통과해 삽입된 배선(3142)를 구비한 더 큰 센서를 도시한다. 본 실시예에서, 제조 단계는 배선를 구부리는 단계를 포함하지 않는다. 더 넓은 통로(3140)는 비드형 서미스터(bead thermistor), 캡으로 커버된 센서, 서모파일(thermopile), 광 검출기 등을 포함하는 센서(3138)를 물질(3142)에 관통 삽입하기 위해 만들어진다.

도 12J는 본 발명에 따른 측정부의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도 12J는 한 레벨의 감지 팁(3146)으로 구성된 측정부(3148)의 지지 구조(3144)를 도시하며, 감지 팁(3146)은 센서(3150)를 고정한다. 배선(3152)는 홀(3154)을 통해 지지 구조(3144) 안으로 삽입되고, 측정부(3148)의 지지 구조(3144) 내에 배치된다. 배선(3152)는 일 단부에서 센서(3150)와 연결되고, 다른 단부에서 프로세싱 유닛(미 도시)과 연결된다. 도 12K1은 측정부의 지지 구조(3158)의 외면(31157) 상에 배치된 배선(3156)를 도시하는 다른 실시예이다. 본 실시예에서 지지 구조(3158) 내에 홀이 없으며, 제조 방법은 배선(3156)를 구조(3158)의 표면(3157)에 위치시키는 단계를 포함한다. 도 12K2에서 도시된 바와 같이, 제조 방법은 아교 또는 물질(3162)로 표시된 접착성 물질을 사용하여 배선(3156) 및/또는 센서(3160)를 구조(3148)에 부착 또는 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 도 12L은 지지 구조(3166)를 파낸 슬릿(slit; 3164)을 도시하는 다른 실시예이며, 배선(3168)는 슬릿(3164)을 따라 배치되고 상기 슬릿(3164)에 고정된다. 제조 방법은 도 12E 및 12F에 개시된 단계들을 포함할 수 있다.

도 12M1은 센서를 고정하도록 적응된 구조(3174)로 표시된 측정부를 수용하기 위한 개구(opening; 3172)를 일 단부(3182)에 갖는 천공 플레이트(perforated plate; 3170)를 도시하는 다른 실시예이다. 천공 플레이트는 아암(3184)과 몸체(3184)로 나뉘며, 상기 몸체는 터널형 구조(3188)를 갖는다. 천공 플레이트가 센서를 구비한 측정부를 수용하는 단계에 이어, 배선를 플레이트의 천공에 삽입하는 단계가 뒤따른다. 따라서 도 12M2는 구조(3174), 배선(3178) 및 센서(3180)로 구성된 측정부(3176)를 도시하며, 상기 측정부(3176)는 단부(3182)에서 천공 플레이트(3170)에 부착된다. 센서(3180)는 구조(3174)를 관통한 후, 아암(3184)의 표면을 지나, 홀(3190)을 통해 몸체(3186)에 들어가 몸체(3186)의 터널(3188) 안으로 나아가는 배선(3178)에 의해 연결된다. 본 발명에 개시된 어떠한 측정부도 휴대 장치에서 사용될 수 있으며, 프로브의 단부에 배치될 수 있다.

본 발명의 본 실시예는 뇌의 온도를 측정하고 뇌관으로부터 적외선 방사를 검출함으로써 뇌로부터 직접 열관 내의 분석대상물(analyte)들을 검출하기 위한 장치 및 방법을 포함한다. 이전에 교시된 바와 같이, 뇌관은 뇌의 생리기능(physiology) 및 물리현상(physics)과 직접 소통할 수 있게 한다. 신체 및/또는 머리의 다른 부분에서의 순환 변화(circulatory changes) 및/또는 혈관 수축에도 불구하고, 뇌관의 혈관은 계속 개방된다.

신체의 열 상태에 대한 가장 대표적이고 임상학적으로 중요한 지표는 뇌 온도이며, 구체적으로 시상하부 체온조절 중추(hypothalamic thermoregulatory center)의 온도이다. 본 발명은 시상하부 체온조절 중추 주위의 뇌의 중추 열저장 부위(central thermal storage area)를 확인하였으며, 브레인 온도 터널(Brain Temperature Tunnel)이라 칭한 신체 표면으로의 가장 적은 열 저항 경로를 개시하였으며, 이는 터널의 일 단부에서의 열적 및 생리학적 이벤트들이 터널의 타 단부에서 간섭 없이 재생될 수 있는 생리학적 터널로 기능할 수 있기 때문이다. BTT는 뇌 안의 상기 열저장 부위와 분화된 열-전도 안와주위 피부(specialized thermo-conductive peri-orbital skin) 사이의 간섭 없는 직접 열 연결부이다.

이러한 중추 열저장 부위는 해면동(cavernous sinus; CS)으로 표시된다. CS는 시상하부 체온조절 중추에 인접한 정맥혈(venous blood)의 저류(pool)로 기능하는 공동(cavity)을 생성하는 두개(skull) 기저(base)에 위치한 정맥 통로(venous channels)의 내피로 덮인(endothelium-lined) 조직(system)이다. CS의 정맥혈은 느리게 이동하여, 열에너지의 균일 분포(homogeneous distribution)를 생성한다. 정맥혈은 뇌 온도에 대해 더욱 대표성을 갖는 혈액 타입이다. 물리학적 관점에서, 더 느린 혈액 이동은 혈관의 두 단부 사이에서 더 적은 열 경사(thermal gradient)를 갖는다. 측두동맥 체온계(temporal artery thermometer)를 포함한 종래 기술에서 사용되는 동맥혈은 빠르게 이동하는 혈액이며, 상당한 열 경사를 발생시키고, 따라서 내부(core) 온도 또는 뇌 온도를 정확하게 재생할 수 있는 능력이 없다.

본 발명은 CS 내에서만 발견되는 유일한 열 특성을 확인하였다. CS는 천천히 움직이는 산소가 감소된 혈액(deoxygenated blood)에 의해 수송되는 뇌의 다양한 부위로부터의 열에너지를 수집하고 저장하며, 상기 산소가 감소된 혈액은 뇌 조직과 열평형 상태이며, 즉 대뇌정맥, 뇌막정맥(meningeal veins), 접형구개 굴(sphenopalatine sinus), 위바위정맥동(superior petrosal sinus), 아래바위정맥동(inferior petrosal sinus), 및 익돌 정맥총(pterygoid venous plexus)으로부터의 혈액이다. 시상하부 체온조절 중추 근처에 위치된 뇌의 다양한 부위로부터의 혈액을 수집하고, 주변 조직과 열평형을 이루고 감소된 열 손실을 갖는 천천히 움직이는 혈액을 가짐으로써, CS는 중추 열저장 부위로 기능한다. CS가 뇌의 다양한 부위와 유일하게 열적으로 소통하고 체온조절 중추에 인접하게 위치하지만, 본 발명은 CS가 상안정맥(superior ophthalmic vein; SOV)로 표시되는 최소 열 저항 경로를 통해 신체 표면과 간섭 없이 열적으로 소통한다는 것을 확인하였다.

뇌에서 피부까지의 열 경로를 조사하고 뇌 조직의 온도를 결정하기 위한 기능을 만들기 위해서, 본 발명은 뇌와 피부 사이의 각각의 생물학적 층을 열 관점에서 조사하였으며, 각 구조에 대한 열 저항 값을 만들었다. 뇌관에서의 뇌와 피부 사이의 온도 경사는 각 구조를 가로지르는 각각의 열 경사들의 합이다. 뇌와 측정 부위 사이의 열 저항이 낮을수록 열 차이는 적다.

열역학 제 2 법칙에 따라서 열은 높은 온도 지점에서 낮은 온도 지점으로 자동적으로 흐를 것이기 때문에, 온도 경사가 음일 때 열 흐름은 양일 것이다. 뇌 내에서 발생하는 신진대사(metabolism)는 상당한 양의 열을 발생시키며, 뇌는 두개 내의 일정하고 안전하게 작용하는 온도를 유지하기 위해서 이 열을 소산시켜야만 한다. 이것은 양의 열 흐름을 발생시킨다. 뇌관의 피부 영역의 온도와 뇌관의 피부 주위의 공기 온도가 뇌에서 생성되는 열보다 더 크다면, 뇌와 뇌관의 피부 영역 사이의 양의 열 흐름이 평형 점까지 감소될 것이다.

열 소산의 대부분은 순환계를 통한 직접 전도에 의해 달성된다. 그러나 물리적 보호를 제공하기 위해 뇌를 둘러싼 구성(structure)은 열 고립을 야기한다. 알다시피, 이러한 두 가지 조건은 서로 반대된다. 또한 보호를 위한 다수의 층(1. 두꺼운 피부, 2. 피하 조직, 3. 결합조직 널힘줄(connective tissue aponeurosis)(epicraninum), 4. 이완유륜조직(loose areolar tissue), 5. 두개골막(pericranium), 6. 두개골(cranial bone), 7. 경수막(dura matter), 및 8. 대뇌척수액(cerebral spinal fluid))은 열 절연성을 갖는 다수의 층을 나타낸다. 이러한 절연층들은 열 저항(TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6, TR7 및 TR8)들로 표시된다.

본 발명은, BTT를 통한 열 경로를 제외하고, 뇌 내부에서 이마(forehead)를 포함한 외부 환경으로 흐르는 열에너지는 약 8개의 절연 구성을 통과해야만 하며, TR1에서 TR8까지 각 층과 관련된 온도 강하가 존재한다는 것을 확인하였다. 열이 신체 바깥의 더 차가운 환경 방향으로 흐르는 동안, 우리는 머리를 포함한 신체의 전체 부위에서 피부의 표면에서 상당한 온도 강하를 일으키는 다수의 저항 층들을 통과하는 경로를 추적하였다. 특히 두꺼운 피부, 지방 조직 및 땀샘을 포함한 외부층(약 5mm 두께)은 열 저항 방정식에 주로 기여한다. 이러한 층들에 의해 야기된 가변성은 BTT 외부의 전체 신체의 임의의 피부 영역에서 발생하는 모순된 측정을 초래할 것이며, 측정치는 테스트 동안 관찰되었으며, BTT 외부의 피부 영역들이 내부 온도와 BTT 외부의 피부 영역들의 피부 온도 사이에 1.8 내지 7.5℃의 차이를 갖는다는 것을 보여주었다.

뇌에서 신체 표면까지의 최소 열 저항 경로의 분석이 수행되었으며, 경로의 기능적 및 해부학적 구조의 특성이 밝혀졌다. 뇌 온도와 열 저항 경로를 위한 모델이 이뤄졌다. 모델은 1822년에 프랑스 과학자 J. J. Fourier에 의해 제안된 전도율에 의한 열전달에 대한 관계를 포함한다. 물질에서의 열 흐름 속도는 다음의 3가지 양의 곱과 동일하다는 것을 나타낸다.

1. k, 물질의 열전도율.

2. A, 전도에 의한 열이 흐르는 단면적.

3. dT/dx, 단면에서의 온도 경사, 즉 열 흐름의 방향으로의 거리(x)에 대한 온도(T)의 변화율.

전도에 대한 열전달 원리는 열전도율이 클수록 주어진 양의 열 흐름에 대한 온도 강하 또는 손실이 적다는 것을 보여준다. 거꾸로 말하면, 열 흐름 경로의 열 저항이 클수록 온도 강하가 크다. 열 저항을 통과하는 열 흐름은 전기적 저항을 통과하는 직류 전류의 흐름과 유사하며, 이는 두 형태의 흐름이 유사한 식을 따르기 때문이다.

열 회로: q = ΔT / R (식 1-1)

q = 열에너지 흐름,

ΔT = 두 지점 사이의 온도 차,

R = 두 측정 지점을 분리하는 열 저항.

전기 회로: i = ΔE / Re (식 1-2)

i = 전기 흐름 속도, 즉 전류,

ΔE = 전압 차,

Re = 전기 저항.

뇌를 둘러싼 다양한 절연층들의 열 저항은 뇌에서 피부까지의 여러 가지 가능한 열 경로들 사이의 상대적인 정도의 저항을 평가하기 위해 저항들로 표시되었다. 열 유속 센서(heat flux sensor)들이 실제 표면 온도를 측정하기 위해 구성되었다. 이것은 두 가지 센서를 구비한 특별한 온도 프로브이다. 얇은 절연체가 두 온도 센서 사이에 위치된다. 한 센서(S1)는 온도가 측정될 표면(BTT)에 접촉하며, 다른 센서(S2)는 (측정 지점에서 빗겨 서서) 절연체의 반대쪽에 놓인다. 절연층을 통과하는 실제 열 흐름이 없다면(식 1-1에서 Q = 0), 두 센서 사이에 온도 차가 없을 수 있다(식 1-1의 ΔT는 반드시 0). 열 유속 온도 프로브의 제어 회로는 S1과 S2 사이의 온도 차를 0으로 똑같이 하기 위해 센서(S2) 옆의 작은 가열 엘리먼트에 정확한 양의 전력을 공급한다. 외부 환경으로의 열 흐름을 제거함으로써, 전체적으로 상쇄되지 않는 경우, 우리는 상안정맥에서 S1 아래의 피부 표면으로의 열 흐름을 최소화한다. 이것은 표면 온도의 매우 정확한 측정을 가능하게 한다(만약 Q = 0 이면, 정맥과 피부 사이의 온도차가 없다). BTT 부위에서의 열 유속 온도 프로브에 의해 측정된 온도 측정치를 (매우 낮은 질량, 38 게이지 연결 배선, 및 잘 절연되는) 소형 온도 프로브로 측정된 측정치와 비교함으로써, 신체 내의 (CS로 표시되는) 열원의 온도를 계산하는 것이 가능하였다.

일 실시예는 뇌관에서 방출되는 방사를 획득하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 방사는 눈과 눈썹 사이의 부위를 사용하여 획득되며, 뇌관 위로 광 검출기를 주사 및/또는 정위(positioning) 시키는 단계를 포함한다. 바람직하게 뇌관 부위 는 약 5 내지 10 초 동안 주사되며, 뇌관로부터의 적외선 방사의 최고 피크가 획득되며, 이는 뇌관 부위의 피크 온도를 나타낸다. 더 높은 온도가 검출되는 매 시간, 비프(beep) 또는 사운드가 발생하며, 따라서 더 이상의 비프가 발생하지 않으면, 피크 온도가 획득되었음을 알 수 있다. 획득된 온도는 뇌로부터의 혈액에 의해 반영되는 뇌 온도를 나타낸다. 뇌의 내부 온도를 얻기 위해 특정 프로세싱이 사용된다. 프로세싱은 뇌관의 피부와 뇌 사이의 경로의 열 저항(TR)을 고려할 수 있으며, 이는 (피부에 의해 나타나는 열 저항) TRB1과 (혈관 벽과 관련 구조들에 의해 나타나는 열 저항) TRB2의 두 가지 주요 열 저항을 사용함으로써 간략화될 수 있다. 내부 온도를 계산함에 있어서 다른 요인으로는 터널의 두 단부 사이의 열 경사를 포함할 수 있다. 우리가 제조한 열 유속 센서들을 사용하는 단계를 포함한 우리의 실험들을 통해, TRB1과 TRB2에 의한 열 저항은 0.65℃까지의 원인이 된다고 결정되었다. 따라서 뇌의 내부 온도를 결정하기 위해서, 본 발명은 다음의 식에 의해 표시된, 뇌의 내부 온도에 의해 나타난 내부 신체 온도를 결정하기 위한 프로세싱을 수행하도록 적응된 장치 및 방법을 포함한다.

T_b = T_bt + TR (식 1-3)

여기서 T_b는 뇌의 내부 온도이며, T_bt는 광 검출기에 의해 획득된 뇌관의 피부의 피크 온도이며, TR은 경험적으로 결정된 계수로서, 뇌관의 피부와 뇌 사이의 열 저항을 포함한다.

본 프로세싱은 측정되는 피부 영역의 온도를 더한 신체 내부의 열에너지의 소스 간의 열 저항들의 합을 포함한다. 구체적으로, 뇌의 내부 온도는 뇌관의 피부와 뇌 사이의 구조들의 열 저항들을 합을 더한 뇌관에서의 피부 온도를 포함한다. 더욱 구체적으로, 바람직한 프로세싱 회로와 프로세싱은 뇌관의 피부와 뇌 사이의 열 저항들의 합을 더한 뇌관의 피부 영역의 피크 온도를 포함하며, 열 저항은 0.20℃ 이하 0.05℃ 이상인 계수(factor)로 구성된다. 바람직하게, 프로세싱 회로와 프로세싱은 뇌관의 피부와 뇌 사이의 열 저항들의 합을 더한 뇌관의 피부 영역의 피크 온도를 포함하며, 열 저항은 0.30℃ 이하 0.20℃ 초과인 계수로 구성된다. 더욱 바람직하게, 프로세싱 회로와 프로세싱은 뇌관의 피부와 뇌 사이의 열 저항들의 합을 더한 뇌관의 피부 영역의 피크 온도를 포함하며, 열 저항은 0.65℃ 이하 0.30℃ 초과인 계수로 구성된다. 광 검출기는 내부 온도를 결정하기 위한 계산을 수행하는 내장된 컴퓨터 판독가능 프로그램용 코드가 포함된 컴퓨터 판독가능 매체를 구비한 프로세서 및 프로세싱 회로를 포함하며, 상기 프로세서와 결합하여 동작되는 메모리, 및 값을 보고하기 위한 청각 또는 시각 디스플레이를 더 포함한다. 다른 실시예는 열 유속에 관한 계수와 뇌관 주변의 주위 온도를 포함하는, 뇌관의 피부 온도를 사용하여 뇌 조직 온도를 결정하기 위한 추가 단계를 포함한다. 뇌 조직의 온도(실질세포 온도)를 획득하기 위해, 본 발명에 의해 교시된 기능이 사용될 수 있으며, 이는 열 저항과 뇌관 주변의 주위 온도를 기초로 뇌 조직 온도를 계산하기 위한 장치 내의 프로세싱을 포함한다. 본 장치와 방법들은 뇌관의 단부에서의 피부 온도와 상기 피부, 뇌관의 입구에서 90cm 반경 내의 공기 온도에 관한 계수 - 이후 BT-ET300(300cm 반경에서의 뇌관 주위 온도)로 칭하고, 또한 BT-300으 로도 칭함 - 들의 함수로써 뇌 온도를 계산하는 프로세싱 회로를 포함한다. BT-300 계수는 측정되는 부위 주변의 주위 온도에 따라 변하며 열 유속을 기초로 한다. 주위 온도의 각각의 범위에 대한 계수를 포함하는 본 기능이 뇌관 외의 다른 신체 부위에도 사용될 수 있다고 이해된다.

BT-300은 뇌관, 또는 측정되는 피부 타깃 주변의 주위 온도에 따라 변한다. 열 유속이 음이라면, BT-300의 값은 다음의 식 1-4에서 0이며, 식 1-5에서 1이다. 뇌에서 주위로의 열 유속이 0.1℃로 양이라면, BT-300 계수는 1.003이다. 도식적으로, 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.2℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.006이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.3℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.009이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.4℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.012이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.5℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.015이다.

만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.6℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.018이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.7℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.021이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.8℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.024이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 0.9℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.027이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 1.0℃의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.030이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 1.0℃ 이상 1.5℃ 미만의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.045이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 1.5℃ 이상 2.0℃ 미만의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.060이다. 만약 뇌에서 주위로의 양의 열 유속이 2.0℃ 이상의 차를 갖는다면, BT-300 계수는 1.090이다. 따라서 식 1-4는 수정된 뇌 온도를 계산하기 위한 방법을 제공한다.

T_bc= T_bt*BT-300 (식 1-4)

여기서 T_bc는 뇌로부터의 열 유속을 위해 수정된 뇌의 내부 온도이며, T_bt는 광 검출기에 의해 획득된 뇌관의 피부의 피크 온도이고, BT-300은 열 유속에 기초한 계수이다.

식 104를 사용하여, 뇌 조직의 수정된 온도는 다음의 식으로 결정될 수 있다.

T_ct = TR + (T_bt*BT-300) (식 1-5)

여기서 T_ct는 뇌 조직의 수정된 내부 온도이며, T_bt는 광 검출기에 의해 획득된 뇌관의 피부의 피크 온도이고, TR은 뇌관의 피부와 뇌 사이의 열 저항을 포함하는 경험적으로 결정된 계수이며, BT-300은 열 유속에 기초한 계수이다.

도 13A는 본 발명의 장치와 방법에 대한 다른 실시예이며, 피실험자(3202)가 손으로 잡고 있고 얼굴(3204) 평면에 대해 비스듬한 위치로 위치되는 것이 바람직한 휴대 광 검출기(3200)를 도시한다. 바람직한 방법은 적외선 검출기(3200)의 단부(3208), 또는 대안적으로 적외선 검출기의 팁을 눈썹(3210) 아래의 임의의 부위에 위치시키는 단계를 포함하며, 적외선 센서는 뇌관 부위(3206)를 향한다. 바람직한 방법은 얼굴 평면에 대해 15° 내지 75°의 각도로 적외선 검출기를 위치시키는 단계를 포함하며, 바람직하게는 30° 내지 60°이며, 가장 바람직하게는 40° 내지 50°이며, 더욱 바람직하게는 x, y 및 z 축들에 대해 45°의 각으로 위치하는 것이다. 적외선 검출기의 팁은 적외선 센서가 뇌관 부위를 최적으로 향하도록 위치된다. 서모파일과 같은 적외선 검출기는 눈썹에 인접하고, 그 아래에 있는 안와 상벽(roof of orbit)에 위치된다. 바람직하게 센서는 코 옆의 터널 부위를 가리킨다. 바람직하게 센서는 눈과 눈썹 사이의 부위를 가리킨다. 얼굴 평면은 이마 평면, 얼굴 또는 이마 표면, 또는 유사한 해부학적 구조를 포함할 수 있다고 이해된다. 또한 본 방법의 각도를 결정하기 위한 기준점은, 머리가 곧게 유지될 때 바닥(floor) 또는 이와 유사한 물리적 구조를 포함할 수 있다. 적외선 검출기가 얼굴에 수직하게 위치될 수 있으며, 센서가 수직 위치에서 뇌관 부위를 향할 수 있을지라도, 최적의 위치는 바람직하게 Z축이 15° 내지 75° 사이, 바람직하게는 30° 내지 60° 사이, 가장 바람직하게는 40° 내지 50° 사이, 더더욱 바람직하게는 45°의 각도를 갖는 3차원 방식의 대각선 위치이다.

본 방법은 눈썹 아래로부터 뇌관을 조준하는 대각선 위치로 적외선 검출기를 위치시키는 단계, 뇌관으로부터 적외선 방사를 수신하는 단계, 및 수신된 적외선 방사를 기초로 전기 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 뇌관은 눈과 눈썹 사이의 부위를 포함할 수 있다. 추가 단계는 뇌관으로부터 광을 수신하는 단계 전에 검출기에 의해 방사를 생성 또는 지향(directing)하는 단계를 포함할 수 있다. 추가 단계들은 신호를 프로세싱 하는 단계 및 신체 온도 또는 화학 물질 또는 분석대상물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 신체 온도는 15℃에서 45 ℃ 사이의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예는 안경류(spectacle) 상에 센서들을 제거가능하게 장착하기 위한 장치를 포함하며, 보다 구체적으로는 센서를 안경류 상에 장착하기 위한 클립(clip)에 센서를 제거가능하게 장착하기 위한 장치를 포함하며, 이는 안경류와 클립에 고정된 조절가능하게 위치될 수 있는 센서를 클램핑(clamp)할 힘을 제공하는 스프링 또는 텐션 링(tension ring)을 포함한다. 장착 감지 장치는 프로세서와 같은 전자기기 및 생물학적 파라미터 값을 보고하기 위한 무선 송신기 및/또는 LED와 같은 보고 수단을 더 포함할 수 있다. 센서를 제거가능하게 장착하기 위한 클램프(clamp)는 안경류, 헤드밴드, 모자(cap), 헬멧, 모자(hat), 안대 등과 같은 임의의 헤드 장착 기어를 클램핑하기 위해 적응될 수 있다고 이해된다.

본 발명은 센서들이 뇌관 상에 또는 이에 인접하게 위치될 수 있게 하는 방식으로 안경류에 제거가능하게 고정시키도록 적응된 센서, 감지 시스템, 또는 적외선 검출기를 포함하는 검출기를 포함한다. 센서는 조절가능하게 위치될 수 있는 것이 더욱 바람직하며, 가장 바람직하게는 안구 상벽에 그리고 눈과 눈썹 사이에 위치되는 것이다. 본 발명은 광센서, 압력 센서, 맥박 센서, 형광 요소 등을 포함하는 임의 타입의 센서 또는 검출기를 안경류 또는 헤드 장착 기어 상에 제거가능하게 장착할 수 있도록 설계된다. 본 발명의 클립은 예컨대 이온도입-기반 시스템과 같은 약물 전달 시스템, 예컨대 펠티어(Peltier) 시스템을 포함한 열-전기(thermo-voltaic) 시스템과 같은 열에너지 전달 장치 및 부위의 온도를 변화시키는 폴리프로필렌글리콜과 같은 젤을 포함한 임의의 치료 시스템을 고정시키도록 적 응될 수 있다. 본 발명의 임의의 헤드 장착 기어는, 물리적 요소, 전기 장치, 물질, 펠티어 장치, 저항, 냉각 요소, 가열 요소를, 뇌관 부위 상에 냉각 또는 가열 요소를 위치시키는 방식으로 고정 또는 하우징할 수 있으며, 이에 따라 뇌관의 온도를 변화시키고, 결과적으로 뇌의 온도를 변화시킬 수 있다. 따라서 본 실시예는 열사병 및 저체온증의 치료에 유용할 수 있다.

본 발명에 따라서, 클립은 센서를 안경류 상에 장착하기 위해 제공된다. 바람직하게 스프링은 클립의 전방부와 후방부를 함께 보유하고, 헤드 장착 기어 또는 안경류의 프레임을 클램핑하기 위해 필요한 힘을 제공하기 위해 사용된다. 바람직하게 전방부는 전원과 전자기기를 하우징하며, 후방부는 센서를 하우징한다. 클립은 전자 하우징 수단, 지지 수단, 지지 수단에 대해 이동가능하게 장착되는 센서 부착 수단, 지지 수단에 대해 이동가능하게 장착되는 안경류 클램핑 수단 및 스프링 또는 텐션 링과 같은 클램핑 수단을 포함한다.

도 14A는 우측 렌즈(3244)와 좌측 렌즈(3246)가 도시된 안경류에 장착된 본 발명의 감지 클립(3212)의 개략적인 전면도이다. 감지 클립(3212)은 지지 수단(3214), 감지 수단(3216), 우측 클램핑 시스템(3218) 및 좌측 클램핑 시스템(3222), 및 여기서 스프링으로 표시된 가압 수단과 같은 클램핑 수단(3220)을 포함하며, 상기 클램핑 수단(3220)은 중앙에 배치된 지지 수단(3214)에 하우징되는 것이 바람직하다. 좌우측 클램핑 시스템들(3218, 3222)은 각각 전방 및 후방 클램핑 요소를 포함하며, 이들은 본질적으로 유사하며 따라서 한쪽만 도시된다. 본 예시적인 실시예에서, 왼쪽인 감지 측이며, 따라서 왼쪽 클램핑 시스템(3222)이 여기 에 도시된 쪽이고, 상기 왼쪽 클램핑 시스템(3222)은 좌전방 클램프 요소(3224)와 좌후방 클램프 요소(3226)로 구성된다. 스프링(3220)은 좌우측 클램핑 시스템들(3218, 3222)이 안경류 또는 헤드 장착 기어의 일부를 고정시키기 위한 힘을 제공한다. 감지 수단(3216)은 센서(3240)를 포함하며, 본 발명에 개시되거나 언급된 임의의 센서 또는 검출기를 포함할 수 있다. 감지 수단(3216)은 지지 구조(3214)의 상부로부터 분기되는 것이 바람직하며, 또는 대안적으로 센서(3240)는 지지 구조(3214)의 상부에 내장될 수 있다.

지지부(3214)는 중앙에 배치되고, 우측 클램핑 시스템과 좌측 클램핑 시스템(3222)을 연결하고, 상기 지지부는 마이크로프로세서(3236)를 하우징하는 것으로 도시된다. 좌전방 클램프 요소(3224)는 전원을 하우징하는 것이 바람직하며, 피부에 인접하는 좌후방 클램프 요소(3226)는 LED(3234)와 같은 광원을 하우징하는 것이 바람직하다. 그러나 LED(3234)가 좌전방 클램프 요소(3224)에 하우징될 수 있다고 이해되며, 본 실시예에서, LED(3234)는 플라스틱과 같은 요소를 커버하고 있을 수 있으며, 상기 플라스틱은 LED(3234)의 동작 시 조명되는 로고 또는 기타 표시를 구비할 수 있으며, 외부 관찰자가 로고를 볼 수 있게 한다. 배선(3242)는 전자 회로(3236)와 전원(3232)을 광원(3234)과 센서(3240)에 연결한다.

좌우측 클램핑 시스템들(3218, 3222)은 착용자의 코의 양쪽에 위치되는 것이 바람직하다. 전방 클램핑 요소(3224)와 후방 클램핑 요소(3226)는 중앙 지지부(3214)에서 아래로 연장하며, 렌즈와 같은 구조물을 안경류 및 헤드 장착 기어의 프레임과 클램핑 하도록 적응된다. 전방 클램핑 요소(3224)와 후방 클램핑 요 소(3226)는 안경류 또는 임의의 머리 장창 용구와 같은 구조물을 클램핑하기 위해 서로 정렬된 다리들과 같이 기능할 수 있다. 스프링 수단(3220)은 중앙 지지부(3214)에 하우징되는 것이 바람직하며, 좌우측 클램핑 시스템들(3218, 3222)을 연결하고 안경류의 프레임을 클램핑하고 감지 클립(3212)을 위해 안정된 위치를 유지하기 위해 필요한 힘들을 제공하는 기능을 한다.

도 14B는 도 14A의 실시예의 측면도이며, 좌측 렌즈(3246)의 상부에 장착된 감지 클립(3212)을 도시한다. 감지 클립(3212)은 좌측과 우측 양 측에 전방부와 후방부를 구비하는 것이 바람직하다. 좌측 전방 및 후방부는 우측 전방 및 후방부와 유사하며, 따라서 오직 좌측만 도시될 것이다. 좌측은 좌후방부(3228)와 좌전방부(3230)로 여기에 도시되며, 상기 전방부(3230)와 후방부(3228)는 스프링(3220)에 의해 서로 결합된다. 후방부(3228)와 전방부(3230)는 이들의 끝에서 후방 클램핑 요소와 전방 클램핑 요소를 각각 포함하며, 여기서 좌전방 클램프 요소(3224)와 좌후방 클램프 요소(3226)로 도시된다. 좌후방 클램핑 요소(3226)는 눈(3248) 근처에 배치된다. 배터리(3232)는 좌전방부 클램프(3230)에 하우징되는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는 전방 클램프 요소(3224)에 하우징되는 것이 바람직하다. LED(3234)는 후방 클램프 요소(3226)에 하우징되는 것이 바람직하다. 배선(3242)는 전방부(3230)의 요소들을 센서(3240)를 포함한 후방부(3228)의 요소들과 연결시킨다. 배터리, 마이크로칩, 및 광원도 중앙 지지부(3214) 또는 후방부(3228)에 장착될 수 있는 것으로 이해된다.

센서는 피부 상에 또는 피부에 인접하게 후방부(3228)를 따라 배치되는 것이 바람직하다. 센서(3240)는 상기 센서(3240)를 조절가능하게 위치시키기 위한 아암(3238)을 구비하는 것이 바람직하다. 센서(3240)는 파라미터를 측정하기 위한 타깃 부위 상에, 또는 이에 인접하게 센서 또는 적외선 검출기와 같은 검출기를 조절가능하게 위치시키도록 적응된 임의의 다른 구조물을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 본 발명에 개시된 임의의 센서들 또는 검출기들은 센서(3240)로 동작할 수 있다. 배선(3242)는 전방부(3230)의 전자기기, 광원 및 전원을 후방부(3228)의 감지 시스템에 연결한다.

아암(3238)은 배선를 하우징할 수 있으며, 또한 이의 표면에 배치된 광원을 구비할 수 있다. 감지 수단(3216)은 작용할 수 있는 암을 요구하지 않는다고 이해된다. 본 발명의 감지 수단은 암 없는 내장 센서를 포함할 수 있으며, 상기 내장 센서는 지지부(3214) 또는 본 발명의 임의의 클램핑 요소들에 하우징된다. 다양한 클립-온(clip-on) 및 클램핑 시스템들은 센서를 구비할 수 있으며, 동작 위치 시 렌즈가 시축과 교차하고, 비 동작 위치 시 렌즈가 시축에서 벗어나도록 배치되는, 렌즈들과 부착된 클립-온을 포함하는 본　발명에 따라서 파라미터를 측정하는데 사용될 수 있다.

작동 및 클램프들을 가압하면, 전방부(3230)의 상단부와 후방부(3228)의 상단부는 서로 근접하게 되며, 전방 클램핑 요소(3224)와 후방 클램핑 요소(3226)가 서로 이격되게 하여 안경류와 같은 구조물을 수용하기 위한 개구를 형성한다. 전방부(3230)의 상단부와 후방부(3228)의 상단부를 놓으면, 스프링(3220)은 전방 클램핑 요소(3224)와 후방 클램핑 요소(3226)가 서로 가까워져, 안경류 또는 임의의 머리 장치 용구가 클램핑 요소들(3224 및 3226)에 의해 클램핑 되게 한다.

도 14C에 도시된 다른 바람직한 실시예에서, 감지 클립(3250)의 정면도가 도시되며, 상기 감지 클립은 클립(3252)과 센서(3261)를 포함하는 감지 수단(3260)의 두 가지 주요 구성 부품을 포함한다. 클립(3252)은 스프링(3262)을 하우징하는 중앙부(3258), 및 좌우측 클램핑 시스템들(3264 및 3266)을 포함한다. 우측 클램핑 시스템(3264)은 전방 클램프 및 후방 클램프를 구비하며, 좌측 클램핑 시스템(3266)은 전방 클램프와 후방 클램프를 구비하며, 좌전방 클램프(3270) 및 좌후방 클램프(3256)로 여기에 도시된다. 센서(3260)는 아암(3254)에 의해 클립(3252)의 후방 클램프 요소(3256)에 고정된다. 좌후방 클램핑 요소 및 우후방 클램핑 요소는 바람직하게 상기 후방 클램프(3256)와 전방 클램프(3270) 사이에 안경을 견고하게 클램핑하기 위한 패드를 구비하며, 여기에 좌측 패드(3268)로 도시된다.

도 14D는 휴지 위치에서의 감지 클립(3272)의 실시예에 대한 측면도이며 전방 클램프(3274)와 후방 클램프(3276)를 도시한다. 후방 클램프 다리(3276)는 패드(3278)를 구비하고 센서(3280)를 하우징하는 것이 바람직하다. 암이 센서에 부착되는 것으로 개시되었지만, 센서는 다양한 방법으로 감지 클립에 고정될 수도 있으며, 또는 감지 클립의 일부일 수 있다. 따라서 도 14D의 본 실시예에서, 센서(3280)는 후방 클램프(3276)와 단일 구성으로 일체화하여 몰딩 된다. 휴지 위치에서 전방 클램프(3274)는 후방 클램프(3276)에 얹혀 있다. 전방 클램프 요소(3274)가 후방 클램프 요소(3276)보다 긴 것이 바람직하며, 상기 전방 클램프(3274)는 환경과 대면하는 렌즈의 앞에 위치되고, 상기 후방 클램프(3276)는 피 부 및/또는 눈에 인접하게 위치된다. 도 14E는 안경 또는 임의의 헤드 장착 기어의 프레임과 같은 구조물을 수용하기 위해, 후방 클램프(3276)의 패드(3278)가 전방 클램프(3274)로부터 떨어져 위치되는 개방 위치인 감지 클립(3272)을 도시한다.

스프링 없는 클램핑 조립체를 포함하여, 감지 장치를 안경 또는 헤드 장착 기어에 클램핑, 고정, 또는 부착하기 위한 임의의 다른 조립체가 사용될 수 있다고 의도된다. 따라서 예시적으로 도 14F는 좌우측 텐션 바(tension bar)(3282, 3284)를 하우징하는 중앙부(3286), 좌우측 클램핑 시스템들(3294, 3296), 텐션 바(3282, 3284)에 결합된 좌우측 패드(3288 및 3290), 및 센서(3294)를 후방 클램프 요소(3298)에 연결하는 아암(3292)을 포함하는 감지 장치(3280)의 정면도를 도시하며, 상기 후방 클램프(3298)는 LED(3300)를 구비한다. 도 14G는 도 14F의 감지 장치(3280)의 측면도이며, 휴지 위치의 텐션 바(3282)를 도시하며, 여기서 좌측 패드(3290)는 좌후방 클램프 요소(3300)에 얹혀 있다. 도 14H는 감지 장치(3280)의 측면도이며, 개방 위치의 텐션 바(3282)를 도시한다. 본 실시예에서, 안경 또는 임의의 구조물의 프레임은 후방 클램프(3298)로부터 떨어지도록 패드(3290)를 누를 수 있으며, 안경을 고정시키기 위해 텐션 바(3282)를 개방 위치로 위치시킬 수 있다.

센서를 안경 또는 헤드 장착 기어에 부착시키기 위한 임의의 부착 수단, 또는 안경 또는 헤드 장착 기어에 고정되도록 적응된 임의의 감지 장치가 고려된다. 따라서 도 14J는 주요 지지부(3306)에서 분기된 후크형(hook-like) 구조에 의해 안경의 프레임에 고정되도록 적응된 감지 장치(3302)를 도시하며, 센서(3312)를 포함 한다. 주요 지지부(3306)는 전자기기, 광원 및 전원(미 도시)을 하우징하는 두개의 다리(3308, 3310)와 함께 U자 형태를 갖는다.

도 14K는 우측 렌즈(3314)와 좌측 렌즈(3316)를 구비하는 안경류(3322)에 장착된 감지 장치(3320)를 도시한다. 감지 장치(3320)는 후크(3334)를 포함하며, 안경류의 프레임에 의해 지지되도록 적응되고, 오른쪽 다리(3324)와 왼쪽 다리(3326)를 포함한다. 오른쪽 다리(3324)는 전자 프로세싱 회로(3328)를 하우징하며, 왼쪽 다리(3326)는 전원(3330) 및 광원(3332)을 하우징한다. 오른쪽 다리(3324)와 왼쪽 다리(3326)는 환경과 대면하며, 렌즈(3316)의 앞쪽에 배치된다. 렌즈(3316)의 반대쪽에 위치한 센서(3336)는 사용자의 얼굴과 대면한다.

도 14L은 이중 감지 시스템을 포함하는 감지 장치(3340)가 안경(3338)에 고정된 것으로 도시되며, 예시적으로 우측 감지 시스템(3342)은 맥박을 검출하고, 좌측 감지 시스템(3344)은 온도를 검출한다. 감지 장치(3340)의 구조는 도 14A 내지 14K의 감지 장치에 대해 기술된 구조와 유사하다. 감지 장치(3340)는 이중 보고 시스템을 구비하며, 여기서 오른쪽 LED(3346)와 왼쪽 LED(3348)로 도시된다.

도 14M은 후방부(3354)와 전방부(3356)를 구비하고 안경의 프레임에 고정된 감지 장치(3350)의 예시적인 실시예의 측면도이며, 고스트 이미지(ghost image)로 도시된다. 센서(3360)는 후방부(3354)에 고정되고, LED(3358)는 사용자(3362)의 시축과 정렬하여 위치된다.

도 14N1에 도시된 다른 바람직한 실시예에서, 감지 장치(3370)의 측면도가 도시되며, 이는 안경의 프레임 또는 헤드 장착 기어를 수용하기 위한 반전 U자형 구성과 개구(3364)를 갖는다. 감지 장치(3370)는 전방부(3374)와 후방부(3376)를 구비하며, 메모리 또는 임의의 형상 기억 합금을 구비하는 플라스틱 또는 중합체로 만들어지는 것이 바람직하다. 바람직하게 내면(3382 및 3384)은 안경의 프레임과 같은 구조물을 고정하기 위해 그립핑 표면(gripping surface)을 갖거나 또는 고무로 가공된다. 센서(3380)는 조절가능하게 위치될 수 있는아암(3366)에 의해 후방부(3376)에 부착되는 것이 바람직하다. 후방부(3376)는 LED(3378)를 하우징하며, 센서에 연결되어 동작한다. 본 실시예에는 스프링, 텐션 바, 클램핑 요소 등이 없다. 안정된 위치는 U자형 구성을 통해 달성된다.

도 14N2는 도 14N1의 감지 클립 장치(3370)의 정면도이며, 인쇄 회로 기판(3378) 및 메모리 영역(3386), 무선 송신기(3388), 및 프로세서(3390)를 구비한 전방부(3374)를 도시한다. 배터리(3392)는 전면부(3374)에 하우징된다. 배터리(3392)는 감지 클립(3370)에 영구적으로 부착될 수 있거나 상기 감지 클립(3370)에 제거가능하게 고정될 수 있다. 후면부(3376)는 센서(3380)를 보유하는 센서 홀더(3396)로 이루어진 감지 수단과 LED(3394)를 하우징하며, 상기 센서 홀더(3396)는 아암(3366)에 의해 감지 클립(3370)에 연결된다. 도14N-3은 고스트 이미지로 도시된 안경(3398)에 장착된 도14N-1의 감지 클립(3370)의 정면도이다.

도14P는 이중 감지 클립(3400)의 정면도이며, 포도당을 검출하기 위한 방사선 검출기(3406) 및 방사선 방사기(3404)를 포함하는 왼쪽에 도시된 제1 발광기-광 검출기 쌍(3402) 및 산소 측정 및 맥박산소측정을 위한 방사선 검출기(3406) 및 방사선 방출기(3410)를 포함하는 반대편에 배치된 제2 발광기-광 검출기 쌍(3408)으 로 도식적으로 도시된다. 또한, 온도 센서 또는 임의의 다른 센서가 대체품으로 사용되거나 상기 발광기-검출기 쌍에 부가하여 사용될 수 있다. 감지 클립(3400)은 측정되고 있는 영역을 터치하거나 측정되고 있는 영역으로부터 이격되어 있음으로써 측정을 수행하고 분석물(analytes)을 검출하도록 구성되어 있다. 무선 전송기(3414)는 무선 신호를 전화(3416), 시계(3418), 신발(3420), 및 뮤직 플레이어 또는 입력 장치와 같은 디지털 장치(3422)를 포함하는 원격 배치된 장치에 전송하도록 구성되어 있다.

또한, 감지 장치는 안경다리에 또는 헤드 장착 기어(head mounted gear)의 일부에 부착되거나 이를 감싸는 아암을 가질 수 있다. 감지 수단이 감지 장치로부터 분기될 수 있고, 이는 센서를 뇌관(brain tunnel)과 같은 목표 영역 또는 그 근처에 위치시키도록 구성된다. 또한 임의의 플립 차양(flip sunshades) 또는 임의의 형태의 클립-온(clip-on) 차양이 파라미터를 측정하기 위한 센서들을 포함할 수 있음이 고려된다.

본 발명은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 헤드 장착 기어의 모듈형 구조를 개시한다. 따라서, 도15A는 하우징(3434)을 수용하기 위한 리세스(3432)를 포함하는 특화된 헤드밴드(3430)로 이루어진 다른 지지 구조의 개략도이며, 상기 하우징은 상기 헤드밴드(3430)에 제거가능하게 부착된 모듈인 것이 바람직하며 오른쪽 아암(3436) 및 왼쪽 아암(3438)을 포함한다. 아암들(3436 및 3438)은 오른쪽 및 왼쪽 감지부(3440, 3442)에서 종결된다. 하우징(3434)은 센서들(3440, 3442)로부터 배선을 하우징하는 박스를 포함할 수 있고, 박스(3434)에서 나오며 헤드밴 드(3430)의 표면(3446)을 따라, 보다 구체적으로는 그루브(3448)상에 배치되는 배선(3444)을 더 포함한다. 그루브(3448)는 헤드밴드(3430)에 부착된 스트립(3450)에 의해 덮히도록 구성된다. 스트립(3450)은 바람직하게는 섬유로 제조되며 힌지 메커니즘을 가지며, 상기 스트립(3450)은 헤드밴드(3430)에 배선(3444)을 고정하기 위해 그루브(3448) 상부에 위치된다. 스트립(3450)의 에지(3456)는 바람직하게는 후크 및 루프 물질을 포함하며, 이는 헤드밴드(3430)에 고정된 후크 및 루프 물질(3454)과 대응한다. 배선(3444)은 프로세서와 디스플레이 유닛(비도시)을 접속하기 위한 커넥터(3452)에서 종결된다.

도15B는 뒤집힌 U자처럼 생기고 하우징(3434)에 고정된 스틸 로드(steel rod, 3458)와 하우징(3434)을 포함하는 BTT 온도 모듈(3460)을 상세히 도시한다. 배선(3462)은 오른쪽 로드(3466)를 따라 또는 그 내부에서 연장하며, 센서(3470)를 PCB(3464) 및 프로세서(3478)에 접속한다. 배선(3472)은 왼쪽 로드(3474)를 따라 또는 그 내부에서 연장하며, 센서(3468)를 PCB(3464) 및 프로세서(3478)에 접속한다. 프로세서(3478)는 최상의 신호를 선택하며, 센서(3470 및 3468)에 의해 여기서 설명되는 오른쪽 및 왼쪽에서 측정된 두 온도 신호들 중 가장 높은 것을 선택하는 것으로 본원에 도시된다. 프로세서(3478)는 메모리(3476)에 동작가능하게 결합될 수 있고 배선(3482)에 의해 디스플레이와 접속되며, 상기 배선(3482)은 하우징(3434)을 나와 전기 접속기(3484)에서 종결된다. 센서부(3468 및 3470)는 본원에 기재된 임의의 구조를 가질 수 있고, 특히 측정부(2006)의 구조와 크기를 가질 수 있다. 오른쪽 로드(3466) 및 왼쪽 로드(3474)는 본원에 기재된 구조들 중 임의 의 것을 가질 수 있고 특히 아암(2004)의 구조 및 크기를 가질 수 있다. 상기 아암(2004)의 두께는 상기 아암(2004)의 직경으로 변환될 수 있는데, 이는 로드들(3466, 3474)이 당연히 본질에 있어서 원통형이며 아암(2004)으로써 기능하기 때문이다.

도15C는 사용자(3486)에 의해 둘러질 때 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3500)의 다른 실시예의 개략적인 정면도이며, BTT 온도 모듈(3490)을 수용하는 영역(3488)을 구비한 헤드밴드(3480)를 포함하며, 상기 영역(3488)은 헤드밴드(3480)에 모듈(3490)을 전기적으로 접속하는 전기 커넥터(3492)를 구비한다. 온도 모듈(3490)은 프로세서(3494), 메모리(3496), 및 아암(3498 및 3502)을 포함하며, 상기 아암(3498 및 3502)은 각각 측정부(3504 및 3506)에서 끝난다. 측정부(3504 및 3506)는 뇌관 영역(3508 및 3510)상에 또는 이 근처에 배치되며, 눈썹(3512 및 3514) 아래에 위치된다. 전기 커넥터(3492)는 전기 패드로 기능할 수 있고 표면을 따라 배치된 배선(3516)에 접속되거나 헤드밴드(3480)내에서 접속된다.

도15D는 사용자(고스트 이미지)에 의해 둘러질 때 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3520)의 다른 실시예의 측면도이며, 네 개의 상이한 생물학적 매개변수 모듈들, 즉 BTT 온도 모듈(3522), 귀 온도 모듈(3524), 본원에 맥박산소측정 모듈로 도시된 적외선 검출 모듈(3526), 및 귀 후면 온도 모듈(3528)을 포함한다. BTT 온도 모듈(3522)은 표면(3536)으로부터 떨어져 마주하는 감지 모듈형 헤드밴드(3520)의 표면(3580)에 배치되며, 위치 조정가능한 아암(3530) 및 눈썹(3534) 아래 및 이에 인접하게 위치된 측정부(3532)를 포함한다. 귀 온도 모듈(3524)은 클립에 의해 헤드밴드(3520)의 에지에 제거가능하게 부착된 모듈을 포함한다. 모듈(3524)은 귀 구멍에 안착된 감지 프로브(3544)에서 끝나는 코드(3524)를 고정하는 직사각형 코드 실패(cord spool, 3540)를 더 포함할 수 있고, 상기 프로브(3544)는 적외선 검출기, 온도 센서( 가령, 서미스터(thermistor), RTD 및 열전쌍), 등 중 적어도 하나를 포함한다. 모듈(3524)은 또한 귀 뒤에서 및 보다 구체적으로 귀의 아래 부분(3546) 및/또는 귓불(3548) 주변에서 온도를 측정하는 귀 후면 온도 모듈(3528)로부터 전기적인 입력을 수신한다. 귀 후면 온도 모듈(3528)은 후크 또는 루프와 같은 패스닝 구조(3556)에 의해 헤드밴드(3520)에 제거가능하게 부착되며, C 모양 하우징(3550) 및 센서(3552)를 포함하며, 상기 센서(3552)는 배선(3554)에 의해 모듈(3524)로 연결되며, 상기 배선은 C 모양 하우징 상에 또는 이를 따라 배치되며 상기 귀 온도 모듈(3524)에서 종결된다.

맥박 산소측정 모듈(3526)은 눈썹(3534) 우측 위에 위치되며 피부(3536)에 인접한 헤드밴드(3520)의 내부 표면에 배치되며 접착 패치(3558) 안에 하우징된 광 발광 검출기(3582)를 포함하며, 헤드밴드(3520)에 위치된 관통홀(3564) 이후 헤드밴드(3520)의 외부 표면에서 연장하는 배선(3560)을 더 포함한다. 귀 온도 모듈(3524)의 배선(3566), BTT 모듈(3522)의 배선(3568), 및 맥박 산소측정 모듈(3526)의 배선(3560)은 모두 외부 표면(3562)을 따라, 보다 구체적으로는, 배선(3566, 3568, 3560)을 덮는 이동가능한 립(lip, 3570)과 헤드밴드(3520)의 외부 표면(3562) 사이에 샌드위치되어 연장한다. 배선(3566, 3568, 3560)은 헤드밴 드(3520)를 나와서 커넥터(3574, 3576 및 3578)를 통해 디스플레이 및 프로세싱 유닛(3572)에 접속된다.

도15E는 사용자(3592)에 의해 둘러질 때 본 발명의 다른 감지 모듈형 헤드밴드(3590)의 정면투시도이며, 두 개의 서로 다른 생물학적 파라미터 모듈들, 즉 BTT 온도 모듈(3594)과 귀 모니터링 모듈(3596)을 포함하며, 상기 모듈들(3594, 3596)은 본 발명에서 기재된 임의의 센서, 및 적외선 방사선 및 서미스터와 같은 임의의 온도 센서들을 포함한다. BTT 온도 모듈(3594)은 감지 모듈형 헤드밴드(3590)의 표면(3598)에 배치되며 위치 조정가능한 아암(3600, 3602)과, 눈썹(3606, 3610) 아래에 그리고 이에 인접하여 위치된 측정부(3604, 3608)를 포함하며, 헤드밴드(3590)를 나가서 귀(3628) 뒤로 연장하고 배선(3616)에 접속하는 커넥터(3614)에서 종결되는 배선(3616)을 더 포함하며, 상기 배선(3616)은 디스플레이 및 인터페이스(3618)에 접속된다. 귀 모니터링 모듈(3596)은 수신기 및 디스플레이(3622)에 무선으로 접속된 무선 전송기(3620)를 포함하며, 귀 프로브(3626)에서 끝나는 배선(3624)을 더 포함한다.

도15F는 아래에서 보여지는 눈(3674, 3678) 및 코(3680)를 구비한 본 발명의 다른 감지 모듈형 헤드밴드(3630)의 개략도이며, 상기 헤드밴드(3630)는 여덟 개의 상이한 생물학적 파라미터 모듈들, 즉 왼쪽의 방사선 검출기(3634)와 오른쪽의 방사선 방사기-검출기 쌍(3636)에 의해 도시된 뇌관 모듈(3632), 귀 온도 모듈(3638), 본원에서 맥박 산소측정 모듈로 도시된 적외선 검출 모듈(3640), 맥박 검출 모듈(3642), 혈압 검출 모듈(3644), 본원에서 세 개의 전극(3648, 3650, 3652)에 의해 도시된 디지털화된 EGG(electroencephalogram) 모듈과 같은 뇌 모니터링 모듈, 측두 동맥(temporal artery) 위에 센서를 사용하는 것이 바람직한 피부 온도 모듈(3654), 및 본원에서 비강 캐눌라(nasal canula) 모듈에 의해 도시된 의학 장치 보유 모듈(3656)을 포함한다. 뇌관 모듈(3632)은 포도당과 같은 분석물 검출을 위한 적외선 방사기-검출기 쌍에 의해 여기서 설명되는 측정부(3636)에서 끝나는 위치 조정가능한 아암(3660)과, 코의 브릿지 옆의 뇌관상에 또는 이에 인접하여 및/또는 눈꺼풀 상에 위치된 적외선 검출기에 의해 도시된 측정부(3634)에서 끝나는 위치 조정가능한 아암(3662)을 포함한다.

맥박 산소측정 모듈(3640)은 헤드밴드(3630)의 내부면상의 공동 또는 리세스(3666)에 배치되며 발광기-광 검출기 쌍(3664)을 포함한다. 귀 온도 모듈(3638)은 귀 구멍(3668)에 안착된 감지 프로브(3658)에서 끝나는 코드(3646)를 포함하며 상기 귀 구멍으로부터의 방사선(3670)을 수신한다. 맥박 검출 모듈(3642) 및 혈압 검출 모듈(3644)은 임의의 압력 감지 장치, 압전 장치, 등을 포함할 수 있다. 뇌 모니터링 모듈은 환자의 의식 수준의 직접적인 모니터링을 가능하게 하여, 각각의 개별 환자의 요구에 맞고 수술중 각성을 회피하도록 정확한 양의 약을 결정 및 관리하는 것을 돕는다. 뇌 모니터링 모듈은 EEG로부터 두뇌에서의 전기적 거동을 측정하도록 환자의 이마에 위치된 센서를 이용함으로써 작동하며, 거동은 수치 값으로 디지털화되고 디스플레이된다. 뇌 모니터링 모듈은 마취 및 진정제 약물의 맞춤화된 양이환자에게 전달될 수 있게 하므로 이들이 고통을 인식하지 못하고 이로부터 자유로움을 보장하지만, 빠르게 깨어날 수 있고 마취 및 진정으로부터 최소의 부작용을 겪는다. 뇌 모니터링 모듈(3646)은 세 개의 전극(3648, 3650, 3652)에 의해 본원에서 도시된다. 전극들(3648, 3650, 3652)로부터의 정보는 가공되어 임상의가 가장 효율적인 마취제 및 진정제 혼합을 결정할 수 있게 하는 환자의 의식의 수준의 직접적인 측정을 제공하는 수치가 얻어지며, 결과적으로 환자는 더 빠르고, 더 예측가능하게 깨어나며, 메스꺼움 및 구토를 적게 하며 높은 질의 회복을 한다. 뇌 모니터링 모듈은 EEG 신호를 분석하고 디스플레이하는 외부 모니터를 포함하며, 그 후 EEG 신호들을 디지털 데이터로 변환하며, 그 후 데이터를 처리, 분석, 및 디스플레이를 위해 외부 모니터로 전송한다. 비강 캐눌라(nasal canula) 모듈은 코 위로 올라가며, 바람직하게는 종래기술과 같이 측부로는 가지 않는 캐눌라를 포함한다. 모듈형 비강 캐뉼라(3672)는 후크 및/또는 VELCRO와 같은 패스닝 수단에 의해 고정되며 헤드밴드(3630)의 표면에 배치된다. 비강 캐눌라를 지지하는 장치 및 방법은 도100F의 헤드밴드 또는 도100X의 프레임과 같은 헤드 장착 기어(head mounted gear)내의 다수의 후크를 포함하며, 따라서 수면 및 이동 중에 옮겨지는 것을 방지하고, 헤드 장착 기어의 표면을 따라 캐눌라를 멈추고 지지한다.

도15G는 피부(3684)와 마주하는 내부 표면(3682) 및 피부(3684)로부터 이격되어 마주하는 헤드밴드(3680)의 외부 표면(3686)에서의 모듈들의 배치를 도시하는 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3680)의 개략적인 단면도이다. 스트랩(3688)은 긴 화살표에 의해 지시된 것처럼 피부(3684)에 고정되도록 구성되며, 상기 스트랩(3688)은 뇌관 모듈(3692)을 수용하는 외부 표면(3686)상의 영역 및/또는 리세스(3690)(상기 영역 또는 리세스(3690)는 바람직하게는 모듈에 안정성을 주도록 구 성된 플라스틱 또는 다른 중합체의 얇은 시트로 제조된다) 및 적외선 모듈(3698) 및 피부 온도 모듈(3700)을 수용하는 내부 표면(3682)상의 두 영역들 또는 리세스들(3694, 3696)을 구비한다. 뇌관은 하우징(3730)에 대한 오른쪽 및 왼쪽의 조정가능한 아암들(단면도에는 비도시)의 접합을 나타내는 두 개의 영역(3702, 3704)을 포함하며, 배선들(3706, 3708)은 조정가능한 아암들로부터 프로세서(3712)로 배선을 연결한다. 배선(3710)은 프로세서(3712)를 디스플레이 유닛(비도시)과 연결하며, 상기 배선(3710)은 외부 표면(3686)과 립(3714) 사이에 배치되며, 바람직하게는 섬유 또는 임의의 휘는 물질로 제조된다. 영역(3690)은 바람직하게는 모듈을 리세스 또는 공동에 고정하도록 스냅-온(snap-on) 액션과 같이 모듈을 패스닝(fastening) 및 고정(securing)하기 위한 두 개의 플러그들(3716, 3716)을 구비한다. 플러그들(3716, 3716)은 또한 전기 커넥터로써 작용할 수도 있다.

맥박 산소측정 모듈(3698)은 스트랩(3688)의 내부 표면(3682)상에 있는 공동 또는 리세스(3696)에 배치되며 발광기-광 검출기 쌍(3720)을 포함한다. 배선(3722)은 쌍(3720)을 디스플레이 유닛(비도시)과 연결하며, 상기 배선(3722)은 상기 배선(3722)이 구멍(3724)을 통하여 지나간 후 외부 표면(3686)과 립(3714) 사이에 배치된다. 피부 온도 센서 모듈(3700)은 스트랩(3688)의 내부 표면(3682)상에 있는 공동 또는 리세스(3694)상에 배치되며 센서(3726)를 포함한다. 배선(3728)은 센서(3726)를 디스플레이 및 프로세싱 유닛(비도시)과 결하며, 상기 배선(3728)은 피부(3684)와 마주하는 내부 표면(3682)을 따라 배치된다. 또한 후크 또는 루프 패스너에 의해 외부 표면(3686)에 연결되는, 립이라고도 불리는, 플 랩(flap, 3714)이 도시되어 있다. 배선(3710)은 프로세서(3712)를 디스플레이 유닛(비도시)과 연결하며, 상기 배선(3710)은 외부 표면(3686)과 립(3714) 사이에 배치되며 바람직하게는 섬유 또는 임의의 휠 수 있는 물질로 제조된다.

도15H는 스트랩(3688)의 외부 표면(3686)을 보여주는 감지 모듈형 헤드밴드(3680)의 개략적인 평면도이며, 상기 외부 표면(3686)은 뇌관 모듈(3692)을 수용하기 위한 영역 또는 리세스(3690)를 구비한다. 영역(3690)은 바람직하게는 모듈을 패스닝하고 고정하기 위한 두 개의 스냅-온 플러그들(3716, 3718)을 구비한다. 또한 구멍(3724)과, 외부 표면(3686)상의 플라스틱 시트의 영역(3696)의 자국이 도시되며, 후자는 적외선 검출 모듈을 고정시킨다. 또한 후크 또는 루프 패스너(3732)에 의해 외부 표면(3686)에 연결되는, 립이라고도 불리는, 플랩(3714)이 도시되어 있다.

도15J는 피부로부터 이격되어 마주하는 헤드밴드(3740)의 외부 표면(3742)상의 모듈의 배치를 도시하는 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3740)의 개략적인 단면도이다. 스트랩(3746)은 큰 화살표에 의해 지시된 것처럼 피부(3744)에 고정되도록 구성되며, 상기 스트랩(3746)은 뇌관 모듈(3744)을 수용하는 외부 표면(3742)상의 영역 및/또는 리세스(3750)(상기 영역, 공동, 또는 리세스(3750)는 바람직하게는 모듈에 안정성을 주도록 구성된 플라스틱 또는 다른 중합체의 얇은 시트로 제조된다) 및 적외선 모듈(3754)을 수용하는 또 다른 특화된 영역 또는 리세스(3752)을 구비한다. 배선(3756)은 뇌관 모듈(3744)을 디스플레이 및 프로세싱 유닛(비도시)과 연결하며, 상기 배선(3756)은 외부 표면(3742)과 플랩(3758) 사이에 배치된 다. 영역(3750)은 바람직하게는 모듈을 패스닝(fastening) 및 고정(securing)하기 위한 두 개의 플러그들(3760, 3762)을 구비한다.

맥박 산소측정 모듈(3754)은 외부 표면(3742)상의 공동 또는 리세스(3752)에 배치되며, 상기 맥박 산소측정 모듈(3754)은 발광기-광 검출기 쌍(3756)을 포함한다. 스트랩(3746)의 영역, 리세스, 또는 공동(3752)은 바람직하게는 발광기(3770) 및 광 검출기(3772)를 각각 수용하는 두 개의 개구들(3758, 3748)을 구비한다. 발광기(3770) 및 광 검출기(3772)는 바람직하게는 피부(3774)에 대해 이러한 방사기(3770) 및 검출기(3772)를 압박하여 만입부를 생성하는 방식으로 배치된다. 개구(3758)는 광이 방사기(3770)에 의해 피부(3774)로 지향되도록 하며 광이 개구(3748)를 통해 검출기(3772)에 의해 수신되도록 한다. 플러그(3764 및 3766)는 스트랩(3746)에 모듈(3754)을 패스닝 및 견고하게 고정하기 위해 리세스(3752)의 바닥에 배치된다. 배선(3768)은 맥박 산소측정 모듈(3754)을 디스플레이 및 프로세싱 유닛(비도시)과 연결하고, 상기 배선(3768)은 외부 표면(3742)과 플랩(3758) 사이에 배치된다. 스트랩(3746)의 내부 표면(3778)은 필백(peel-back) 접착제(3776)를 포함하며, 이는 보다 안정한 고정 스트랩(3746)을 위해 접착제 표면을 몸체 부분에 노출시킨다. 맥박 산소측정 모듈은 바람직하게는 눈 위에 있는 헤드밴드 부분에 위치되며, 상기 맥박 산소측정 모듈은 온도 측정을 위한 모듈 옆에 존재한다.

본원에서 기재된 모든 모듈들은 환자의 몸체 부분, 가령 이마에 물리적으로 컨포멀(conformal)하며, 센서와 살아 있는 생물체의 몸체 부분 사이에 견고한 압착 결합을 제공하는 것이 바람직하다. 발광기-검출기 쌍은 주체의 몸체 부분에 물리적으로 컨포멀하며 부착가능한 유연한 패치와 같은 유연한 구조를 포함할 수 있다. 발광기-검출기 쌍은 환자의 몸체 부분을 조명하는 광 소스 어셈블리와, 반사된 광을 측정하는 광 검출기 어셈블리를 포함한다. 발광기-검출기 쌍이 바람직하게는 상기 헤드밴드의 스냅-온 플러그를 이용하여 감지 헤드밴드의 리세스 또는 공동에 컨포멀하게 부가될 때, 국부화된 압력이 광 소스 및 광 검출기 어셈블리들, 및/또는 전극들, 및/또는 온도 센서들, 및/또는 압력 센서들 및 맥박 센서들, 및 본 발명의 임의의 센서들과의 접촉점에서 몸체 부분에 가해진다.

종래의 맥박 산소측정 센서들에서와 같이, 발광기 또는 광 소스는 적색 및 적외선 파장에서 광을 방사하는 두 개의 광-방사 다이오드들을 포함할 수 있고, 광 검출기 어셈블리는 대응하는 두 개 이상의 광 검출기를 포함할 수 있다. 하나의 광 검출기가 양쪽 파장들에서 광을 검출하기 위해 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 전기 신호들은 광 소스 및 광 검출기 어셈블리들로/로부터 전기 커넥터에서 종결되는 전기 케이블에 의해 이송되며, 상기 커넥터는 회로 및 디스플레이를 제어하고 처리하기 위해 연결된다.

본 발명은 가장 덜 비싼 부품, 유일한 일회용 부품을 제조하는 한편, 비싼 부품들을 재사용하는 방법 및 장치를 교시한다. 전자제품 및 의료 센서들은 비싸며, 본 발명의 배치로 인해, 이러한 비싼 부품들은 피부와 접촉하여 유지되지 않고 피부에 붙는 접착 표면들을 갖지 않는다. 광학 센서가 피부 표면과 접촉하는 유일한 부분인 모듈형 구조는 가령 맥박 산소측정에 대해 상기 광학 센서의 쉬운 세정 과, 재사용을 가능하게 한다. 온도 측정을 위해서, 매우 낮은 비용의 일회용 커버가 유일한 일회용 물질이며, 이는 BTT에 안착된 센서를 덮기 위해 요구된다. 본 발명의 배열에서는, 바람직하게는, 전자제품, 센서들, 및 다른 고가의 부품들이 피부와 접촉하지 않으므로, 상기 부품들은 재사용될 수 있다. 이러한 배치는 앞쪽(forehead) 물질이 몸체와 접촉하는 방식으로 행해지므로, 앞쪽 물질은 앞쪽에 안착되는 물질에 대해 가장 덜 비싸며, 실제로 정말 낮은 비용이다. 본 발명의 장치는 재사용 가능한 부품들 및 일회용 부품들을 포함한다.

도15K는 스트랩(3746)의 외부 표면(3742)를 보여주는 감지 모듈형 헤드밴드(3740)의 외부 표면의 개략적인 평면도이며, 상기 외부 표면(3742)은 뇌관 모듈(3744)을 수용하는 영역 또는 리세스(3750)와; 맥박 산소측정 모듈(3754)을 수용하는 영역 또는 리세스(3752)를 구비한다. 영역(3750)은 바람직하게는 모듈을 패스닝하고 고정하는 두 개의 스냅-온 플러그(3760, 3762)를 구비한다. 영역(3752)은 바람직하게는 적외선 모듈을 패스닝하고 고정하는 두 개의 스냅-온 플러그(3764, 3766)와, 피부로의/로부터의 광의 발광기-검출기 쌍(3756)으로의 통과를 가능하게 하는 개구(3758, 3748)를 구비한다. 또한 후크 또는 루프 패스너(3774)에 의해 외부 표면(3642)에 연결되는, 립이라고도 불리는, 플랩(3758)이 도시되어 있다.

도15L은 뒷면(3776)을 제거한 후 노출된 접착 표면(3780)을 보여주는 감지 모듈형 헤드밴드(3740)상의 내부 표면(3778)의 개략적인 평면도이다. 방법은 상이한 위치들에 접착 표면을 가지며 따라서 피부가 보다 적절하게 숨쉴 수 있게 해주 는 스트랩들을 이용하는 것을 포함한다. 따라서, 제1 스트랩은 중앙에 접착 표면을 가지며, 상기 스트랩은 예를 들어 3일 동안 사용된다. 3일 후에, 새로운 스트립, 즉 제2 스트랩이 부가되며, 이는 제1 스트랩처럼 중앙 부분이 아니라 측부에만 접착제를 가지므로, 접착제에 의해 덮이는 영역이 숨쉴 수 있게 해주는데, 이는 영역이 접착제에 의해 연속적으로 덮이지 않을 것이기 때문이다.

도15M은 생물학적 파라미터들을 모니터링하는 모듈(3784)를 수용하는 예시적인 공동 또는 리세스(3782)의 개략적인 평면도이다. 공동(3782)은 프로세서(3788), 무선 전송기(3790), 및 디스플레이(3792)에 부가하여 전자 회로 및 프린트 회로 기판(3786)을 하우징하는 인접 하우징을 포함할 수 있다.

도15N은 사용자가 쓴 모자에 의해 여기서 설명되는 헤드 장착 기어(3800)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 측면도이며, 측정부(3794)에서 종결되는 아암(3796)을 포함하며, 상기 아암(3796)은 모자(3800)에 고정되며, 모자(3800)를 따라 배치되고 처리 및 기록 유닛(3802)에 연결된 배선(3798)을 더 포함한다. 기록 유닛(3802)은 측정되고 있는 파라미터의 값을 들을 수 있도록 기록하며, 처리 및 기록 유닛(3802)에 배선(3806)에 의해 연결된 이어 버드(ear bud) 어셈블리(3804)를 더 포함한다.

도15P는 사용자(3822)가 쓴 모자에 의해 여기서 설명되는 헤드 장착 기어(3804)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도이며, 측정부(3808)에서 종결되는 아암(3806)을 포함하며, 상기 아암(3806)은 모자(3804)에 고정되며, 모자(3804)를 따라 배치되고 처리 및 제2 측정부(3812)에 연결된 배선(3810)을 더 포함하며, 상기 측정부(3812)는 하우징(3816)과 센서(3814)를 구비한다. 측정부(3812)는 모자(3804)의 가장자리 아래에 배치되며, 상기 측정부(3812)는 모자(3804)에 고정된 하우징(3816)을 구비한다. 센서(3814)는 하우징(3816)에 의해 스킨에 대해 압박되고 상기 센서는 센서들 중 임의의 것, 또는 발광기-검출기 쌍, 또는 본원 발명의 적외선 검출기를 포함한다. 배선(3818)은 측정부들(3808 및 3812)을 사용자(3822)의 뒤에 배치된 프로세싱, 전송, 및 기록부(3820) 연결한다.

도15Q는 모자에 의해 여기서 설명되는 헤드 장착 기어(3824)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도이며, 적외선 검출 시스템(3830) 및 모자(3824)에 고정되어 있는 압전 시스템(3832)를 각각 하우징하는 측정부(3828 및 3826)를 포함하며 그루브(3826)를 더 포함한다. 측정부(3828 및 3826)는 이동가능하여 화살표에 의해 도시된 것처럼 그루브상에서 슬라이딩될 수 있으며, 센서(3830)의 적절한 위치지정을 위해 그루브(3840)로써 여기에 도시되었다. 배선(3834) 및 배선(3836)은 모자(3824)의 뒤에서 만나서 프로세싱 및 기록 유닛(비도시)에 연결되는 단일 배선(3838)을 형성한다. 측정부들은 헤드밴드들에 대해 전술된 것처럼 제거가능하게 부착된 모듈들로 구성될 수 있음이 이해되어야 한다.

도15R은 사용자(3844)가 쓴 뷰렛(burette)에 의해 여기서 설명되는 헤드 장착 기어(3842)로 이루어진 다른 실시예의 개략적 사시도이며, 측정부에서 끝나는 아암(3846)을 포함하며, 상기 측정부는 코(3852) 옆의 눈(3866)과 눈썹(3868) 사이의 생리적 터널(3850)상에 또는 이에 인접하여 배치되며, 상기 아암(3846)은 뷰렛(3842)에 고정되며, 뷰렛(3842)을 따라 배치되며 프로세싱 및 전송 유닛(3856)에 연결된 배선부(3854)를 더 포함한다. 제2 아암(3858)은 제2 측정부(3860)에서 종결하며, 상기 제2 측정부는 귀(3864) 옆의 눈(3866)과 눈썹(3868) 사이의 생리적 터널(3862)상에 또는 이에 인접하여 배치되며, 상기 아암(3858)은 뷰렛(3842)에 고정되며, 뷰렛(3842)을 따라 배치되며 프로세싱 및 전송 유닛(3856)에 연결된 배선부(3870)를 더 포함한다. 제3 아암(3872)은 제3 측정부(3874)에서 종결되며, 상기 제3 측정부는 귀(3864) 뒤의 생리적 터널(3876)상에 또는 이에 인접하여 배치되며, 상기 아암(3872)은 뷰렛(3842)에 고정되며, 뷰렛(3842)을 따라 배치되며 프로세싱 및 전송 유닛(3856)에 연결된 배선부(3878)를 더 포함한다. 본 발명의 임의의 아암들은 적용을 위해 위치 조정가능하며 확장 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

도15S는 사용자(3882)가 두른 광원에 의해 여기서 설명되는 헤드 장착 기어(3880)로 구성되는 다른 실시예의 개략적인 사시도이며, 눈썹(3890)에 인접한 생리적 터널(3888)에 배치되거나 이에 인접하여 배치된 측정부(3886)에서 종결되는 아암(3884)을 포함하며, 상기 아암(3884)은 감지 헤드 광(sensing head light, 3880)에 고정되며, 감지 헤드 광(3880)상에 또는 그 내부에 배치되며 프로세싱 및 전송 유닛(3894)에 연결된 배선부(3892)를 더 포함한다. 헤드 광(3880)은 사용자(3882)의 머리(3898)에 상기 헤드 광(3880)을 고정하는 아암(3896)을 더 포함하며, 상기 아암(3896)은 방사선 방사기-방사선 검출기 쌍(3902)에 의해 여기서 설명되는 산소 또는 분석대상물 측정 장치(3900)를 포함하는 하우징을 구비하며, 상기 검출기 쌍(3902)은 배선(3904)에 의해 프로세싱 및 전송 유닛(3894)에 연결된다.

도15T는 사용자(3912)가 두른 감지 바이저(sensing visor)에 의해 여기서 설 명되는 헤드 장착 기어(3910)로 구성되는 다른 실시예의 개략적인 사시도이며, 측정부(3916)에서 종결되며, 제2 측정부(3918)에서 종결되는 아암(3914)을 포함하며, 상기 아암(3914)은 상기 감지 바이저(3910)에 고정된 루프와 같은 패스닝 수단(3920)에 의해 감지 바이저(3910)에 고정된다. 감지 바이저(3910)는 얼굴의 측면을 따라 배치되며 줄기부(stalk, 3930)를 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 회로(3922)에 연결된 마이크로폰(3920)을 포함하며, 배선(3932)을 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 회로(3922)에 연결된 데이터 또는 정보의 시각적 디스플레이를 위한 디스플레이(3924)를 더 포함할 수 있다. 감지 바이저(3910)는 배선(3934)을 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 회로(3922)에 연결된 이어 버드 어셈블리(3926)를 포함할 수 있다. 이 실시예는 운동가가 생물학적 값 또는 다른 정보의 값을 코치하기 위하여 기록하길 원하는 운동용 어플리케이션을 포함한다. 따라서, 사용자는 이어 버드 어셈블리(3926)에 의해 들을 수 있게 정보를 수신하거나 디스플레이(3924)에 의해 시각적으로 정보를 수신한 후, 관련 정보를 마이크로폰(3928)을 통해 통신한다.

도15U는 사용자(3942)가 입은 감지 가능한 셔츠(sensing-enabled shirts)에 의해 여기서 설명되는 의복 또는 의류로 구성되는 다른 실시예의 개략적인 사시도이며, 성형가능한 배선(3944)을 포함하며, 상기 배선은 바람직하게는 더 나은 안정성을 위해 복원력(memory)을 가지며 귀 또는 다른 패스너들(비도시)에 의해 지지된다. 배선(3944)은 위치 조정가능한 아암(3946)에서 종결되며, 이는 측정부(3948)에서 추가로 종결된다. 아암(3946)은 접착 패치(3956)에 포함되며 사용자(3942)의 이마에 부가되는 감지 시스템(3958)을 구비하는 측정부를 더 포함한다. 배선(3944)은 감지 셔츠(3940)의 칼라(3952)에 고정된 지지 구조(3950)에서 종결되며, 상기 지지 구조(3950)는 배선(3960)을 통해 기록 및 디스플레이 유닛(3954)에 전기적으로 연결되며, 바람직하게는 한 조각의 의류에 고정된다.

도15V는 여기서 헬멧에 의해 설명되는 헤드 장착 기어(3962)로 이루어진 다른 실시예의 개략적 사시도이며, 온도 센서로 이루어진 측정부(3966)에서 종결되는 아암(3964)을 포함하며, 상기 아암(3964)은 헬멧(3962) 위에 또는 내부에 배치되며 배선(3970)을 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 회로(3968)에 연결된다. 감지 가능한 헬멧(3962)은 배선(3976)을 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 회로(3968)에 연결된 이어 버드 어셈블리(3972)를 포함할 수 있다. 감지 가능한 헬멧(3962)은 맥박을 측정하기 위한 머리의 측면을 따라 배치된 제2 센서(3974)를 또한 포함할 수 있고, 상기 센서(3974)는 배선(3978)을 통해 프로세싱, 전송, 및 기록 유닛(3974)에 연결된다. 유닛(3974)은 생물학적 파라미터의 값이 들을 수 있게 전송되는 경우에 낮은 볼륨으로 조정하는 뮤직 플레이어를 더 포함할 수 있다.

도15X는 본 발명의 다른 감지 프레임(3980)의 개략도이며, 상기 프레임(3980)은 일곱 개의 상이한 생물학적 파라미터 모듈들을 포함하며, 이들은 왼쪽의 방사선 방사기-검출기(3984)와 오른쪽의 방사선 방사기-검출기 쌍(3986)에 의해 설명되는 뇌관 모듈(3984); 귀 모니터링 모듈(3988), 맥박 산소측정 모듈에 의해 여기서 설명되는 적외선 검출 모듈(3990), 맥박 검출 모듈(3992), 귀 후면 검출 모듈(3994), 측두 동맥(temporal artery) 위에 센서를 사용하는 것이 바람직한 피부 온도 모듈(3996), 및 여기서 비강 캐눌라(nasal canula) 모듈에 의해 설명된 의학 장치 보유 모듈(3998)을 포함한다. 비록 제거가능하게 부착된 모듈들이 기재되어 있지만, 본발명은 영구적으로 부착된 모듈 및 일체의 한 조각의 구조로 작용하는 프레임을 포함하며, 또는 대안으로 일부 장치들은 제거가능하게 부착되고 일부는 헤드 장착 기어 또는 안경에 영구적으로 부착되며, 이러한 구조들은 본원에 기재된 모든 장치들에 적용된다.

뇌관 모듈(3892)은 포도당과 같은 분석물 검출을 위한 적외선 방사기-검출기 쌍에 의해 여기서 설명되는 측정부(3984)에서 끝나는 위치 조정가능한 아암(3400)과, 코의 브릿지 옆의 뇌관상에 또는 이에 인접하여 및/또는 눈꺼풀 상에 위치된 적외선 방사기-검출기에 의해 설명되며 맥박 및 산소를 검출하는 측정부(3986)에서 끝나는 위치 조정가능한 아암(3402)을 포함한다. 맥박 산소측정 모듈(3990)의 하우징(3414)은 프레임(3980)으로부터 분기하며, 눈썹(3404) 상부에 위치된 방사기-검출기 쌍과 더불어 프레임(3980)의 오른쪽에 위치된 것으로 도시된다. 귀 모니터링 모듈(3988)은 귀 구멍에 안착된 감지 프로브(3408)에서 끝나며 프레임(3980)으로부터의 접어넣을 수 있는(retractable) 케이블을 갖거나 갖지 않는 코드(3406)를 포함하며 상기 귀 구멍으로부터의 방사선(3992)을 수신한다. 맥박 검출 모듈(3992)은 프레임(3980)으로부터 분기하며 상기 모듈(3992)내에 배치된 센서를 이용하여 혈관의 맥박을 검출하도록 구성되며, 상기 센서(3416)는 눈썹(3410) 위에 위치되며 임의의 압력 감지 장치, 압전 장치, 안압 장치(tonometric device) 등을 포함할 수 있다. 피부 온도 모듈(3414)은 측두 동맥(temporal artery) 위에 또는 부근에 위치되는 것이 바람직하다. 귀 후면 모니터링 모듈은, 프레임(3980)내에, 더 구체적으로는 다리부(3418)의 단부에, 더욱 더 구체적으로는 다리부(3418)의 자유 단부(3422) 위치된 센서(3420)를 포함한다. 비강 캐눌라(nasal canula) 모듈(3998)은 코 위로 올라가며, 바람직하게는 종래기술과 같이 측부로는 가지 않는 캐눌라(3999)를 포함한다. 모듈형 비강 캐뉼라(3998)는 프레임(3980)을 따라 배치된 후크 및/또는 루프들과 같은 패스닝 수단에 의해 고정되며, 이는 프레임(3980) 왼쪽의 후프-루프(3424, 3426, 3428) 및 프레임(3980) 오른쪽에 도시된 하나의 후크(3430)에 의해 여기서 설명된다. 설명을 위하여, 비강 캐뉼라는 프레임(3980)을 따라 파선으로 왼쪽에 도시되어 있으나, 상기 비강 캐뉼라는 오른쪽에 동일한 방법으로 배치된다는 것이 이해되어야 한다. 안경의 프레임에 비강 캐뉼라를 고정하는 임의의 패스닝 수단이 사용될 수 있다.

배선(3432)은 전기 커넥터(3436)를 통하여 프로세싱 및 디스플레이 회로(3434)에 적외선 모듈(3390)을 연결한다. 배선(3432)은 전기 커넥터(3436)를 통하여 프로세싱 및 디스플레이 회로(3434)에 귀 모니터링 모듈(3988)을 연결한다. 배선(3440)은 귀 후면 모니터링 모듈(3994)을 전기 커넥터(3436)를 통하여 프로세싱 및 디스플레이 회로(3434)에 연결한다. 뇌관 모듈(3982), 맥박 검출 모듈(3992), 및 피부 온도 모듈(3996)은 배선(3446) 및 전기 커넥터(3444)를 통하여 프로세싱 및 디스플레이 회로(3434)에 연결된다.

도15Y는 사용자(3448)가 쓰는 감지 프레임(3450)을 도시하는 다른 실시예의 개략적 측면도이며, 화학 센서(3456)와 온도 센서(3458)로 구성되며 프레임(3450)과 일체인 귀 후면 모니터링부(3452); 온도 센서(3460)로 구성되며 프레임(3450)과 일체인 피부 온도부(3454); 렌즈(3464) 가장자리를 따라 위치된 적외선 방사기-검출기(3462); 뇌관로부터 자연스럽게 방사되는 방사선을 검출하기 위해 위치 조정 가능한 아암(3468)에 의해 보유되는 방사 검출기(3466)를 포함한다. 화학 센서(3456)는 땀을 분석하기 위한 센서들, 예를 들어 포도당 센서들, 전해질 센서들, 단백질 센서들을 포함하며, 땀 안에 있거나 몸체의 표면상에 존재하는 임의의 분석대상물을 분석한다.

도15Z는 상기 프레임(3470)을 사용자의 머리에 맞춰 조정하기 위해 본질적으로 원형인 프레임으로 구성되며 다리부(3472, 3474)를 구비하는 특수 감지 프레임(3470)을 도시하는 다른 실시예의 개략적인 평면도이며, 상기 다리부는 압력 수단에 의해 사용자의 머리에 프레임(3470)을 고정하도록 구성된다. 종래 기술과 반대로, 본 발명의 감지 프레임은 힌지를 구비하지 않는다. 또한 아암들(3480, 3482)에 의해 보유되는 듀얼 온도 센서(3476), 코 지지를 위한 코 패드(3484), 및 프로세싱 회로(3488)가 도시되어 있다. 센서들(3486, 3478)을 연결하는 배선(3486)은 프레임(3470) 상부에 또는 내부에 배치된다. 프로세싱 회로(3488)는 센서들(3476, 3478)로부터 가장 높은 온도를 선택하여 상기 가장 높은 값을 기록하도록 구성되며, 또는 대안으로 프로세싱 회로(3488)는 센서들(3476, 3478)로부터 가장 안정한 신호를 선택하여 상기 값을 기록하도록 구성된다.

다른 실시예는 수술중 각성(intraoperative awareness)을 판단하고 방지하며 신체 온도, 보다 구체적으로는 BTT로부터의 온도에 기초하여 두뇌 거동을 검출하기 위한 방법 및 장치를 포함한다.

본 방법 및 장치는 신체 온도, 보다 구체적으로는 심부-두뇌 온도(core-brain temperature)에 기초하여, 마취제 또는 진정제와 같은 약의 주입의 자동화된 정밀한 조정을 위한 BTT 온도에 기초한 주입 펌프의 자동화된 피드백 제어를 포함한다.

제1 단계는 신체 온도를 결정하며, 제2 단계는 온도가 증가되고 있는지를 판단한다. 만약 그렇다면 펌프에 의해 주입 속도를 증가시킨다. 마취 동안 증가된 심부 온도(core temperature)와 함께, 증가된 약 물질대사가 존재할 것이며, 이에 약이 더 빠르게 소비되며, 따라서 증가된 주입 속도를 요한다. 마취 동안 감소된 심부 온도와 함께, 감소된 약 물질대사가 존재할 것이며, 이에 약이 더 느리게 소비되며, 따라서 감소된 주입 속도를 요한다.

집중치료실(intensive care unit)에서, 본 장치와 방법은 신체 온도에 기초하여 혈관작용 약과 같은 약의 주입의 속도를 조절한다. 감소된 심부 온도에 따라, 환자는 따듯해질 것을 요하며, 이는 과도하게 행해지면 고혈압에 이르게 되는 혈관확장에 이르게 되며, 이는 그 후 에피네프린(epinephrine)으로서의 혈관수축신경제(vasoconstrictor)와 같은 비싸고 위험한 약의 관리를 요한다. 따라서, 본 발명에 따라서, 심부 온도에 기초하여 신체의 가열 또는 냉각을 주의 깊고 정밀하게 적정(滴定)함으로써 이러한 이슈들 모두가 회피될 수 있다.

또한, 본 발명은 두뇌 각성을 결정하고 수술 중 각성의 위험을 검출하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 수술 중 온도가 증가되면, 증가된 약 물질대사에 이 르게 되며, 보다 얕은 수준의 마취 및 수술중 각성의 위험에 이르게 되며, 따라서 본 발명의 방법 및 장치는 주입의 속도를 조정하고 주입의 속도를 증가시킨다. 증가된 두뇌 온도와 함께, 두뇌로의 혈액양이 증가하며, 이는 수술중 각성의 위험을 증가시키며, 따라서 본 발명의 방법과 장치는 주입의 속도를 조절하며 주입의 속도를 증가시킨다. 수술중 온도가 감소되며, 감소된 약 물질대사에 이르게 되며, 더 많은 마취약이 이용가능하게 되며, 이는 환자가 보다 깊은 수준의 마취에 이르게 되며, 이는 재원기간 및 회복기간을 증가시키는 것 외에 합병증 및 사망을 일으킬 수 있다. 따라서 본 발명의 방법 및 장치에 따라서, 마취의 수준이 정밀하게 적정되며, 낮은 심부 온도가 존재한다면, 주입 속도의 감소로 결과적인 주입속도의 조정이 존재한다. 감소된 온도와 함께, 두뇌로의 혈액양이 증가하며, 이는 수술중 각성의 위험을 감소시키며, 따라서 본 발명의 방법과 장치는 주입의 속도를 조절하며 주입의 속도를 감소시킨다. 임의의 펌프 약(pump drug)의 BTT 신호와의 통합은, 심장과 심장흉부 외상, 신경외과 장시간 수술, 및 고위험 수술 및 혈관확장제가 사용될 수 없는 수술을 포함하는 가장 일반적인 수술 절차의 일부의 주입 속도의 조절에 유리할 수 있고, 쇼크 또는 고혈압에 질병소인을 갖고 있는 환자들에 유리할 수 있다.

다음을 포함하는, BTT 신호의 펌프와의 통합으로 인한 여러 가지 임상적 이점이 존재한다:

1) 자동화된 보다 정밀한 유속의 조정

2) 향상된 깊이의 마취의 성취

3) 수술중 각성의 위험 감소(수술중 각성의 위험과 연관된 두뇌 온도의 증가)

4) 과소 및 과다 투약 모두에 대한 잠재성을 제거/감소

5) 원하는 범위내의 약 수준의 유지

6) 약의 최적의 관리

7) 약사용의 감소

8) 수술 시간의 감소

9) 보조 환기(assisted ventilation) 시간의 감소

10) ICU 시간의 감소

11) 수술 후 회복이 빠름

12) 입원 기간의 감소

13) 수술중 합병중 비율의 감소

14) 수술후 합병증 비율의 감소

15) 수술로부터 깨어나는 시간이 개선되고 촉진됨

16) 저체온증(hypothermia) 및 고열(hyperthermia)로 인한 합병증 비율의 감소

17) 건강관리 비용의 감소

18) 환자 결과의 개선

주입 펌프의 BTT 연속 신호와의 통합은 모든 주입가능한 마취제, 프로포폴(propofol), 펜타닐, 미다졸람(midazolam) 및 다른 벤조디아제 핀(benzodiazepine), 인슐린, 및 산화질소와 같은 혈관작용성 약, 및 모든 혈관확장제들, 페닐레프린(phenylephrine) 및 모든 혈관수축제들을 포함하는 가장 일반적인 약의 주입 속도의 유리한 조정을 가능하게 한다. 심부 온도의 수준은 또한 파킨슨병, 알츠하이머병, 및 우울증과 같은 질병들의 진단 및 예측과, 약의 효과를 식별하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 도16은 온도 모니터링 시스템(3502)에 연결된 주입 펌프(3500)의 개략도이며, 상기 온도 모니터링 시스템은 생명체(3504)에 고정된다. 펌프(3500)는 온도 모니터링 시스템(3502)으로부터 신호를 수신하며, 상기 펌프(3500)는 생명체(3504)로 약을 전달하기 위한 어셈블리(3506)를 포함한다.

도17은 BTT 수동 감지 장치(3516)에 결합된 예시적인 휴대형 원격 구동 장치(3510)를 도시한다. 장치(3150)는 스크린(3528)과 안테나(3532)를 포함하며, 주체의 손에 의해 파지되며, 눈(3522)의 위에 위치된 BTT 감지 장치(3516)를 구동하도록 배치된다. BTT 감지 장치(3516)는 전자기 에너지를 방사하기 위한 안테나(3518)와 센서(3520)를 포함한다. 장치(3510)는 수동 장치(3516)를 전자기 에너지(3514)로 구동하며, 측정되고 있는 주체의 신원과, 측정되고 있는 생물학적 파라미터의 수준을 포함하는 파(3524)로 표현되는 반사된 에너지를 다시 수신한다. 설명을 위하여, 온도가 측정되고 수준이 스크린(3528)상에 디스플레이된다. 장치(3510)는 수신된 신호에 기초한 피드백정보와 생물학적 파라미터의 수준을 제공하도록 구성된다. 이 실시예에서, 온도가 상승되며, 장치(3510)가 스크린(3528)의 대화상자(3526)에 도시된 항생물질들과 열방지약과 같은 열에 대한 정보를 디스플 레이하게 된다. 또한, 신호에 의해, 장치(3510)는 수신된 신호에 의해 식별된 약의 이름과 환자와 연관된 의사들에 대해 대화상자(3530)를 생성한다.

도18A는 측정부(3550)와 아암(3554)를 포함하는 감지 장치의 다른 실시예의 개략도이다. 아암(3554)의 단부(3552)는 홀더(3550)에서 끝나며 반대 단부(3564)는 감지 장치의 몸체(비도시)에서 끝난다. 측정부(3550)는 폴리우레탄과 같은 연한 압축가능한 절연 물질로 이루어진 구조(3542)를 포함한다. 몸체(3542)는 아암(3544)의 배선(3556)에서 종결되는 배선부(3548)를 하우징하는 개구(3544)를 구비한다. 몸체(3542)는 여기서 물질(3542)에 의해 표현되며, 노출된 바닥면(3560)과 3562로 표시된 노출된 측부면을 갖는다. 홀더(3550)는 물질(3542)를 둘러싸며 아암(3554)와 연결된다. 홀더(3550)의 에지(3558)는 바람직하게는 표면(3560)으로부터 2mm 이하의 거리에 위치되며, 더욱 바람직하게는 표면(3560)으로부터 4mm 이하의 거리에 위치되며, 보다 더 바람직하게는 표면(3560)으로부터 6mm 이하의 거리에 위치되며, 치수에 의해 표현된 상기 거리는 3562로 도시된다. 표면(3560)은 센서(3546)를 포함한다. 따라서 표면(3560)은 여기서 센서(3546)에 의해 표현되는 서미스터와 몸체(3542)로 표현되는 폴리우레탄과 같은 절연 물질의 조합을 갖는다.

도18B는 도86A 및 도18A의 실시예의 측정부 및 아암과 같은 본 발명의 측정부용 프로브 커버(3570) 및/또는 감지 장치의 아암의 개략도이다. 본 발명의 프로브 커버는 본질적으로 연성이며 얇고 감지 장치들의 크기와 맞추어지도록 구성되며 본 발명의 구조물을 지지하도록 구성된다. 프로브 커버(3570)는 하나의 몸체(3576)와 두 개의 단부(3574 및 3572)를 구비하며, 하나의 단부(3574)는 개방되 며 측정부를 수용하도록 구성되며 반대 단부(3572)는 폐쇄되며 센서와 맞추어지도록 구성된다. 개방 단부(3574)는 개방 단부(3574)에 인접하여 배치된 접착면(3578)을 구비하며, 상기 접착면은 몸체(3576)의 원심 단면(3580)의 연장부를 형성한다. 접착면은 몸체(3576)의 연장부에 필백 커버(peel back cover)를 포함하며, 사용시에 필백 커버는 접착면을 노출시키며 제거된다. 접착면(3578)은 프로브 커버를 몸체(2002), 안경의 프레임, 헤드밴드, 등과 같은 감지 장치의 몸체에 부착시킨다. 프로브 커버를 감지장치의 아암 또는 몸체에 부착시키거나 견고하게 고정하는 임의의 수단이 사용될 수 있다. 만약 측정부가 아암보다 큰 치수이면, 프로브 커버는 측정부를 포함하는 부분들 모두를 커버하고 맞추도록 적합화된다.

본 발명의 임의의 센서 시스템이 손가락 모양 구조, 코 브릿지, 및 도1A 내지 도6에 도시된 다른 구조들과 결합되거나 도7 내지 도15에 기재된 안경의 프레임 및 헤드 장착 기어와 결합될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 안경은, 바람직하게는 일회용 부품이 되는 제거가능하게 부착가능한 센서를 구비한, 두 개의 개별 부분들을 포함할 수 있다. 막대 온도계 또는 막대 맥박 검출의 단부는 식별 칩 또는 무선 주파수 식별 장치(RF ID)를 하우징할 수도 있고, 상기 팁은 재사용가능하나 RF ID 또는 ID 칩에 의해 식별된 한 명의 환자에 대해서만 가능하며, (인간 및 동물의) 완전한 추적가능성 및 감지 장치의 휴대성을 가능하게 한다. 또한 다른 실시예들이 본 발명의 감지 장치들에 하우징된 다양한 검출 수단을 이용하는 것을 포함하지만, 포도당을 포함하는 분석대상물의 농도를 결정하기 위해 뇌관에 위치된 레이저 도플러(laser Doppler)를 이용함으로써, 종래 수단에 의해 혈액 흐름 을 평가하고 농도를 결정하는 것을 포함함이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 임의의 감지 장치들 및 센서들이 태양 전력 또는 다른 반복가능한 에너지 소스에 의해 구동될 수 있음이 이해되어야 한다.

다른 실시예는 PDA에 연결된 청진기를 포함하며, 상기 청진기는 심장 및 폐 소리와 같은 신체 소리를 청취하며 PDA 는 심장 또는 폐 소리를 디지털 파일로 기록한 후, 캡쳐된 소리를 상태의 진단을 결정하기 위해 PDA 메모리에 저장된 소리들과 비교한다.

본 발명은 또한 센서에 부가된 코팅의 두께에 기초하여 센서의 재사용가능한 수명 또는 기능을 결정하는 방법을 포함한다. 센서는 파릴린(parylene)으로 덮일 수 있고 커버링의 두께는 장치의 수명을 결정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 온도 센서는 센서가 x일 동안 기능하도록 유지하는 파릴린의 100미크론 두께층으로 덮인다. 파릴린의 200미크론 두께층은 센서가 2x일 동안(두배 많이) 기능하도록 유지하며, 50미크론층은 센서가 1/2x(반)일 동안 기능하도록 유지한다. 센서가 계속해서 사용됨에 따라, 코팅의 층은 코팅의 총 분해가 센서를 노출시켜 상기 센서가 동작하지 않을 때까지 점차 분해된다. 예를 들어, 온도 센서는 몸체로부터의 물 및 염분이 센서에 도달하여 파릴린 코팅이 제거된 후 저항을 변경시킬 때 적절히 동작하는 것을 멈춘다.

다른 실시예는 혈액 흐름을 검출하고 병을 진단하는 방법 및 장치를 포함한다. 실시예는 약을 뇌관 영역에 국부적으로 또는 구강에 의하거나 침투수단에 의해 체계적으로 부가한 후 뇌관 영역의 혈액 흐름의 변화를 식별하는 것을 더 포함 한다. 본 방법은 가령, 당뇨병, 심장발작, 혈관장애 등의 진단과 자율신경 기능장애(autonomic dysfunction)를 식별하기 위하여 아세틸클로린을 갖는 패치를 부가하는 것을 포함한다. 단계들은 혈액 흐름을 측정하는 단계, 약을 부가 또는 전달하는 단계, 및 뇌관 영역과 같은 동일 위치에서 혈액 흐름을 측정하는 단계를 포함한다. 뇌관 영역에서의 혈액 흐름의 유지된 변화가 존재하면, 기능이 정상이라고 판명된다. 약을 부가한 후에 혈액 흐름의 변화가 유지되지 않는다면 이는 자율신경 기능장애를 나타낸다.

다른 실시예는 두뇌를 냉각시키는 것과 BTT에서 온도를 모니터링하는 것을 통한 비만의 치료 및/또는 예방과 체중의 감소를 포함한다. 주체를 심부 온도를 감소시키는 마취하에 두면 두뇌의 온도가 낮아진다. 마취 전의 바람직한 단계는 두뇌의 기아중추(Hunger center) 또는 다른 두뇌 영역들에서 신경세포 활성을 맵핑 및 정량화하기 위하여 자기공명영상법(Magnetic Resonance Imaging)와 같은 영상화(imaging) 학습이다. 신체의 냉각 및 두뇌의 냉각은 기아중추를 냉각하기 위하여 수행되며, 따라서 기아중추에서 신경세포 발화(neuronal firing)를 감소시키며, 따라서 자연히 식욕을 감소시킨다. 기준선 활성이 결정된 후, 냉각이 심부-두뇌(core-brain) 온도가 섭씨 34도에 도달할 때까지 수행된다. BTT와 같은 온도 센서로부터의 신호가 이러한 수준의 온도 또는 다른 소정의 수준을 지시할 때, 알람이 목표 온도가 달성되었음을 지시한다. 신경세포 및 기준선의 발화의 수준에 의존하여, 마취는 계속되며, 기아중추 및 식욕을 차단하도록 심각한 비만을 가진 사람에 대한 마취의 기간이 연장되며, 이는 심지어 6개월 이상 지속할 수 있다. 본 방법 및 장치는 눈과 눈썹 사이의 BTT의 영역을 이용하는 것과 두뇌 활성을 직접적으로 감소시키기 위하여 이 영역을 냉각시키는 것을 포함할 수 있다. 만약 중추가가 과도하게 활동적이라면, 냉각은 신경세포의 발화를 안정시키는 데 도움이 될 수 있다. 본 방법 및 장치는 또한 발작, 알츠하이머, 파킨슨, 우울증 등을 포함하는 다양한 신경세포-무질서의 치료를 위해 사용될 수도 있다.

본 발명은 소정의 양의 메모리로 장치에 하우징된 메모리 칩을 더 포함하며, 이는 장치의 수명과 상관관계가 있다. 따라서, 100시간의 측정을 위한 용량을 가진 칩은 100시간 내에 칩 메모리를 채우며, 이것이 발생한 후 감지 장치는 작동하지 않고, 바람직하게는 신체(2002)와 같이 장치에 대한 광 또는 판독 유닛의 스크린상의 알람이 사용자에게 장치의 수명이 만료되었음을 알려준다.

다른 바람직한 실시예에서, 도14N-1에 도시된 것처럼, 감지 장치(3370)의 측면도가 도시되며, 이는 안경의 프레임 또는 헤드 장착 기어를 수용하기 위한 개구(3364) 및 도립된 U 모양 구조를 갖는다. 감지 장치(3370)는 전면부(3374) 및 후면부(3376)를 구비하며, 바람직하게는 메모리 또는 임의의 형태의 메모리할당을 갖는 플라스틱 또는 중합체로 제조된다. 바람직하게는 내부 표면(3382 및 3384)은 파지면을 가지거나 안경의 프레임과 같은 구조를 고정하기 위해 고무로 처리된다. 센서(3380)는 후면(3376)에 바람직하게는 위치 조정가능한 아암(3366)에 의해 부착된다. 후면(3376)은 LED(3378)을 하우징하며, 이는 센서(3380)에 동작가능하게 연결된다. 이 실시예에는, 스프링, 장력 바, 클램핑 요소 등이 존재하지 않는다. 안정된 위치는 U 모양 구조 덕분에 얻어진다.

도14N-2는 도14N-1의 감지 클립 장치(3370)의 정면도이며, 인쇄 회로 기판(3378) 및 메모리 영역(3386)을 구비한 전면부(3374), 무선 전송기(3388), 및 프로세서(3390)를 보여준다. 배터리(3392)는 전면부(3374)에 하우징된다. 배터리(3392)는 영구적으로 감지 클립(3370)에 부착되거나, 상기 감지 클립(3370)에 제거가능하게 고정될 수 있다. 후면부(3376)는 센서(3380)를 보유하는 센서 홀더(3396)로 이루어진 감지 수단과 LED(3394)를 하우징하며, 상기 센서 홀더(3396)는 아암(3366)에 의해 감지 클립(3370)에 연결된다. 도14N-3은 고스트 이미지로 도시된 안경(3398)에 장착된 도14N-1의 감지 클립(3370)의 정면도이다.

도14P는 이중 감지 클립(3400)의 정면도이며, 포도당을 검출하기 위한 방사선 검출기(3406) 및 방사선 방사기(3404)를 포함하는 왼쪽에 도시된 제1 발광기-광 검출기 쌍(3402) 및 산소 측정 및 맥박산소측정을 위한 방사선 검출기(3406) 및 방사선 방출기(3410)를 포함하는 반대편에 배치된 제2 발광기-광 검출기 쌍(3408)으로 도식적으로 도시된다. 또한, 온도 센서 또는 임의의 다른 센서가 대체품으로 사용되거나 상기 발광기-검출기 쌍에 부가하여 사용될 수 있다. 감지 클립(3400)은 측정되고 있는 영역을 터치하거나 측정되고 있는 영역으로부터 이격되어 있음으로써 측정을 수행하고 분석물(analytes)을 검출하도록 구성되어 있다. 무선 전송기(3414)는 무선 신호를 전화(3416), 시계(3418), 신발(3420), 및 뮤직 플레이어 또는 입력 장치와 같은 디지털 장치(3422)를 포함하는 원격 배치된 장치에 전송하도록 구성되어 있다.

또한, 감지 장치는 안경다리에 또는 헤드 장착 기어(head mounted gear)의 일부에 부착되거나 이를 감싸는 아암을 가질 수 있다. 감지 수단이 감지 장치로부터 분기될 수 있고, 이는 센서를 뇌관(brain tunnel)과 같은 목표 영역 또는 그 근처에 위치시키도록 구성된다. 또한 임의의 플립 차양(flip sunshades) 또는 임의의 형태의 클립-온(clip-on) 차양이 파라미터를 측정하기 위한 센서들을 포함할 수 있음이 고려된다.

본 발명은 생물학적 파라미터들을 측정하기 위한 헤드 장착 기어의 모듈형 구조를 개시한다. 따라서, 도15A는 하우징(3434)을 수용하기 위한 리세스(3432)를 포함하는 특화된 헤드밴드(3430)로 이루어진 다른 지지 구조의 개략도이며, 상기 하우징은 상기 헤드밴드(3430)에 제거가능하게 부착된 모듈인 것이 바람직하며 오른쪽 아암(3436) 및 왼쪽 아암(3438)을 포함한다. 아암들(3436 및 3438)은 오른쪽 및 왼쪽 감지부(3440, 3442)에서 종결된다. 하우징(3434)은 센서들(3440, 3442)로부터 배선을 하우징하는 박스를 포함할 수 있고, 박스(3434)에서 나오며 헤드밴드(3430)의 표면(3446)을 따라, 보다 구체적으로는 그루브(3448)상에 배치되는 배선(3444)을 더 포함한다. 그루브(3448)는 헤드밴드(3430)에 부착된 스트립(3450)에 의해 덮히도록 구성된다. 스트립(3450)은 바람직하게는 섬유로 제조되며 힌지 메커니즘을 가지며, 상기 스트립(3450)은 헤드밴드(3430)에 배선(3444)을 고정하기 위해 그루브(3448) 상부에 위치된다. 스트립(3450)의 에지(3456)는 바람직하게는 후크 및 루프 물질을 포함하며, 이는 헤드밴드(3430)에 고정된 후크 및 루프 물질(3454)과 대응한다. 배선(3444)은 프로세서와 디스플레이 유닛(비도시)을 접속하기 위한 커넥터(3452)에서 종결된다.

도15B는 뒤집힌 U자처럼 생기고 하우징(3434)에 고정된 스틸 로드(steel rod, 3458)와 하우징(3434)을 포함하는 BTT 온도 모듈(3460)을 상세히 도시한다. 배선(3462)은 오른쪽 로드(3466)를 따라 또는 그 내부에서 연장하며, 센서(3470)를 PCB(3464) 및 프로세서(3478)에 접속한다. 배선(3472)은 왼쪽 로드(3474)를 따라 또는 그 내부에서 연장하며, 센서(3468)를 PCB(3464) 및 프로세서(3478)에 접속한다. 프로세서(3478)는 최상의 신호를 선택하며, 센서(3470 및 3468)에 의해 여기서 설명되는 오른쪽 및 왼쪽에서 측정된 두 온도 신호들 중 가장 높은 것을 선택하는 것으로 본원에 도시된다. 프로세서(3478)는 메모리(3476)에 동작가능하게 결합될 수 있고 배선(3482)에 의해 디스플레이와 접속되며, 상기 배선(3482)은 하우징(3434)을 나와 전기 접속기(3484)에서 종결된다. 센서부(3468 및 3470)는 본원에 기재된 임의의 구조를 가질 수 있고, 특히 측정부(2006)의 구조와 크기를 가질 수 있다. 오른쪽 로드(3466) 및 왼쪽 로드(3474)는 본원에 기재된 구조들 중 임의의 것을 가질 수 있고 특히 아암(2004)의 구조 및 크기를 가질 수 있다. 상기 아암(2004)의 두께는 상기 아암(2004)의 직경으로 변환될 수 있는데, 이는 로드들(3466, 3474)이 당연히 본질에 있어서 원통형이며 아암(2004)으로써 기능하기 때문이다.

도15C는 사용자(3486)에 의해 둘러질 때 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3500)의 다른 실시예의 개략적인 정면도이며, BTT 온도 모듈(3490)을 수용하는 영역(3488)을 구비한 헤드밴드(3480)를 포함하며, 상기 영역(3488)은 헤드밴드(3480)에 모듈(3490)을 전기적으로 접속하는 전기 커넥터(3492)를 구비한다. 온 도 모듈(3490)은 프로세서(3494), 메모리(3496), 및 아암(3498 및 3502)을 포함하며, 상기 아암(3498 및 3502)은 각각 측정부(3504 및 3506)에서 끝난다. 측정부(3504 및 3506)는 뇌관 영역(3508 및 3510)상에 또는 이 근처에 배치되며, 눈썹(3512 및 3514) 아래에 위치된다. 전기 커넥터(3492)는 전기 패드로 기능할 수 있고 표면을 따라 배치된 배선(3516)에 접속되거나 헤드밴드(3480)내에서 접속된다.

도15D는 사용자(고스트 이미지)에 의해 둘러질 때 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3520)의 다른 실시예의 측면도이며, 네 개의 상이한 생물학적 매개변수 모듈들, 즉 BTT 온도 모듈(3522), 귀 온도 모듈(3524), 본원에 맥박산소측정 모듈로 도시된 적외선 검출 모듈(3526), 및 귀 후면 온도 모듈(3528)을 포함한다. BTT 온도 모듈(3522)은 표면(3536)으로부터 떨어져 마주하는 감지 모듈형 헤드밴드(3520)의 표면(3580)에 배치되며, 위치 조정가능한 아암(3530) 및 눈썹(3534) 아래 및 이에 인접하게 위치된 측정부(3532)를 포함한다. 귀 온도 모듈(3524)은 클립에 의해 헤드밴드(3520)의 에지에 제거가능하게 부착된 모듈을 포함한다. 모듈(3524)은 귀 구멍에 안착된 감지 프로브(3544)에서 끝나는 코드(3524)를 고정하는 직사각형 코드 실패(cord spool, 3540)를 더 포함할 수 있고, 상기 프로브(3544)는 적외선 검출기, 온도 센서( 가령, 서미스터(thermistor), RTD 및 열전쌍), 등 중 적어도 하나를 포함한다. 모듈(3524)은 또한 귀 뒤에서 및 보다 구체적으로 귀의 아래 부분(3546) 및/또는 귓불(3548) 주변에서 온도를 측정하는 귀 후면 온도 모듈(3528)로부터 전기적인 입력을 수신한다. 귀 후면 온도 모듈(3528)은 후크 또는 루프와 같은 패스닝 구조(3556)에 의해 헤드밴드(3520)에 제거가능하게 부착되며, C 모양 하우징(3550) 및 센서(3552)를 포함하며, 상기 센서(3552)는 배선(3554)에 의해 모듈(3524)로 연결되며, 상기 배선은 C 모양 하우징 상에 또는 이를 따라 배치되며 상기 귀 온도 모듈(3524)에서 종결된다.

맥박 산소측정 모듈(3526)은 눈썹(3534) 우측 위에 위치되며 피부(3536)에 인접한 헤드밴드(3520)의 내부 표면에 배치되며 접착 패치(3558) 안에 하우징된 광 발광 검출기(3582)를 포함하며, 헤드밴드(3520)에 위치된 관통홀(3564) 이후 헤드밴드(3520)의 외부 표면에서 연장하는 배선(3560)을 더 포함한다. 귀 온도 모듈(3524)의 배선(3566), BTT 모듈(3522)의 배선(3568), 및 맥박 산소측정 모듈(3526)의 배선(3560)은 모두 외부 표면(3562)을 따라, 보다 구체적으로는, 배선(3566, 3568, 3560)을 덮는 이동가능한 립(lip, 3570)과 헤드밴드(3520)의 외부 표면(3562) 사이에 샌드위치되어 연장한다. 배선(3566, 3568, 3560)은 헤드밴드(3520)를 나와서 커넥터(3574, 3576 및 3578)를 통해 디스플레이 및 프로세싱 유닛(3572)에 접속된다.

도15E는 사용자(3592)에 의해 둘러질 때 본 발명의 다른 감지 모듈형 헤드밴드(3590)의 정면투시도이며, 두 개의 서로 다른 생물학적 파라미터 모듈들, 즉 BTT 온도 모듈(3594)과 귀 모니터링 모듈(3596)을 포함하며, 상기 모듈들(3594, 3596)은 본 발명에서 기재된 임의의 센서, 및 적외선 방사선 및 서미스터와 같은 임의의 온도 센서들을 포함한다. BTT 온도 모듈(3594)은 감지 모듈형 헤드밴드(3590)의 표면(3598)에 배치되며 위치 조정가능한 아암(3600, 3602)과, 눈썹(3606, 3610) 아 래에 그리고 이에 인접하여 위치된 측정부(3604, 3608)를 포함하며, 헤드밴드(3590)를 나가서 귀(3628) 뒤로 연장하고 배선(3616)에 접속하는 커넥터(3614)에서 종결되는 배선(3616)을 더 포함하며, 상기 배선(3616)은 디스플레이 및 인터페이스(3618)에 접속된다. 귀 모니터링 모듈(3596)은 수신기 및 디스플레이(3622)에 무선으로 접속된 무선 전송기(3620)를 포함하며, 귀 프로브(3626)에서 끝나는 배선(3624)을 더 포함한다.

도15F는 아래에서 보여지는 눈(3674, 3678) 및 코(3680)를 구비한 본 발명의 다른 감지 모듈형 헤드밴드(3630)의 개략도이며, 상기 헤드밴드(3630)는 여덟 개의 상이한 생물학적 파라미터 모듈들, 즉 왼쪽의 방사선 검출기(3634)와 오른쪽의 방사선 방사기-검출기 쌍(3636)에 의해 도시된 뇌관 모듈(3632), 귀 온도 모듈(3638), 맥박혈(pulse oximetry) 모듈로서 본 발명에서 도시된 적외선 감지 모듈(3640), 맥박 감지 모듈(3642), 혈압 감지 모듈(3644), 3개의 전극들(3648, 3650, 3652)로서 도시된 디지털화 EEG(electroencephalogram) 모듈과 같은 뇌 모니터링 모듈, 바람직하게는 측두 동맥상의 센서를 이용하는 피부 온도 모듈(3654), 및 코 캐뉼러 모듈로서 본 발명에서 예시된 의학 장치 홀딩 모듈(3656)을 포함한다. 뇌관 모듈(3632)은 포도당과 같은 분석물 검출을 위한 적외선 쌍 이미터 검출기로서 본 발명에서 예시된 측정부(3636)에서 종결되는 조절가능한 위치설정 아암(3660), 및 콧대 옆의 뇌관에 위치되거나 인접한 또는 눈꺼플에 위치된 적외선 검출기로서 도시된 측정부(3634)에서 종결되는 조절가능한 위치설정 아암(3662)을 포함한다.

맥박혈 모듈(3640)은 헤드밴드(3630)의 내부면 상의 캐비티 또는 리세스(3666)에 배치되고, 한 쌍의 발광기-광 검출기(3664)를 포함한다. 귀 온도 모듈(3638)은 귀 도관(ear canal)에 위치되어 귀 도관으로부터 광(3670)을 수신하는 감지 프로브(3658)에서 종결되는 코드(cord)를 포함할 수 있다. 맥박 검출 모듈(3642)과 혈압 검출 모듈(3644)은 임의의 압력 감지 장치, 압전 장치들 등을 포함할 수 있다. 뇌 모니터링 모듈은 각각의 개별 환자의 요구를 충족시키고 수술중 각성(awareness)을 방지하기 위해, 정확한 약물 양을 결정 및 감독하는 것을 돕도록 환자의 의식(consciousness) 레벨의 직접적인 모니터링을 가능하게 한다. 뇌 모니터링 모듈은 EEG로부터 뇌의 전기적 활동을 측정하기 위해 환자의 이마에 배치된 센서를 이용함으로써 동작되고, 상기 활동은 수치값으로서 디지털화되어 디스플레이된다. 뇌 모니터링 모듈은 커스트마이징된 양의 마취제 및 진정제 약물이 환자에게 전달될 수 있도록 하고, 이에 따라 통증 없이 무의식적으로 신속하게 깨어날 수 있고 마취제 및 진정제의 부작용을 최소화하는 것을 보장한다. 뇌 모니터링 모듈(3646)은 3개의 전극들(3648, 3650, 3652)로서 본 발명에서 도시된다. 전극들(3648, 3650, 3652)로부터의 정보가 처리되고, 의사들이 가장 효과적인 마취제 및 진정제 혼합을 결정할 수 있도록 환자의 의식 레벨의 직접적인 측정치를 제공하는 수치가 획득되며, 결과적으로 환자들은 보다 신속하고, 보다 예측가능하게 깨어날 수 있으며, 메스꺼움과 구토가 적은 고품질의 회복을 제공할 수 있다. 뇌 모니터링 모듈은 외부 모니터를 포함할 수 있으며, EEG 신호들을 분석 및 디스플레이한 다음, EEG 신호들을 디지털 데이터로 변환하고, 그 다음 처리, 분석 및 디스플레이를 위해 데이터를 외부 모니터로 전송한다. 코 캐뉼러 모듈은 코 상부에서 상승하고 바람직하게는 종래기술에서처럼 측면들까지 상승하지 않는, 캐뉼러를 포함한다. 모듈형 코 캐뉼러(3672)는 후크들 및/또는 VELCRO와 같은 패스닝 수단에 의해 고정되고, 헤드밴드(3630)의 표면상에 배치된다. 코 캐뉼러를 지지하기 위한 장치 및 방법은 도 100F의 헤드밴드 또는 도 100X의 프레임과 같은 헤드 장착 기어의 다수의 후크들을 포함하며, 다수의 후크들은 캐뉼러에 걸리고 헤드 장착 기어의 표면을 따라 캐뉼러를 지지하며, 수면 및 수송 동안 시프팅이 방지된다.

도 15G는 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3680)의 개략적인 단면도로서, 피부(3684)에 접하는 내부 표면(3682) 및 피부(3684)로부터 떨어져 접하는 헤드밴드(3680)의 외부 표면(3686)에서, 모듈들의 배치를 도시한다. 스트랩(strap)(3688)은 넓은 화살표들로 나타낸 바와 같은 피부(3684)에 고정되도록 구성되고, 상기 스트랩(3688)은 뇌관 모듈(3692)을 수용하기 위한 외부 표면(3686)상에 영역 및/또는 리세스(3690)를 구비하며, 상기 영역 또는 리세스(3690)는 모듈에 안정성을 제공하도록 구성된 플라스틱 또는 다른 폴리머의 박판으로 제조되는 것이 바람직하고, 상기 스트랩은 적외선 모듈(3698)과 피부 온도 모듈(3700)을 수용하기 위한 내부 표면(3682)상에 2개의 영역들 또는 리세스들(3694, 3696)을 구비한다. 뇌관은 조절가능한 암들로부터 프로세서(3712)로 배선들을 접속시키는 배선들(3706, 3708)을 구비한 하우징(3730)에 대한 우측 및 좌측 조절가능한 암들의 접합부(단면도에 도시되지 않음)를 나타내는 2개의 영역들(3702, 3704)을 포함한다. 배선(3710)은 프로세서(3712)를 디스플레이 유닛(미도시)과 접속시키고, 상기 와이 어(3710)는 외부 표면(3686)과 립(3714) 사이에 배치되며 패브릭 또는 임의의 휘기 쉬운 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 영역(3690)은 모듈을 리세스 또는 캐비티에 고정시키도록 스냅-온 동작(snap-on action)과 같은 모듈을 패스닝 및 고정시키기 위한 2개의 플러그들(3716, 3718)을 구비하는 것이 바람직하다. 플러그들(3716, 3718)은 또한 전기 커넥터들로서 동작할 수 있다.

맥박혈 모듈(3698)은 스트랩(3688)의 내부면(3682)상의 캐비티 또는 리세스(3696)에 배치되고, 한 쌍의 발광기-광 검출기(3720)를 포함한다. 배선(3722)은 상기 검출기(3720)를 디스플레이 유닛(미도시)에 연결하고, 상기 배선(3722)는 배선(3722)이 홀(3724)을 통해 진행한 이후 외부 표면(3686)과 립(3722) 사이에 배치된다. 피부 온도 센서 모듈(3700)은 스트랩(3688)의 내부면(3682)상의 캐비티 또는 리세스(3694)에 배치되고, 센서(3726)를 포함한다. 배선(3728)은 센서(3726)를 디스플레이와 처리 유닛(미도시)에 연결하고, 상기 배선(3728)은 피부(3684)에 접하는 내부 표면(3682)을 따라 배치된다. 또한, 후크와 루프 패스너에 의해 외부 표면(3686)에 접속되는 립으로서 지칭되는 플랩(flap)(3714)이 도시된다. 배선(3710)은 프로세서(3712)를 디스플레이 유닛(미도시)와 접속시키고, 상기 배선(3710)은 외부 표면(3686)과 립(3714) 사이에 배치되며 패브릭 또는 임의의 휘기 쉬운 재료로 제조되는 것이 바람직하다.

도 15H는 스트랩(3688)의 외부 표면(3686)을 도시하는 감지 모듈형 헤드밴드(3680)의 개략적인 평면도로서, 상기 외부 표면(3686)은 뇌관 모듈(3692)을 수용하기 위한 영역 또는 리세스(3690)를 구비한다. 영역(3690)은 모듈을 고정시키기 위한 2개의 스냅-온 플러그들(3716, 3718)을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 적외선 감지 모듈을 고정시키는 외부 표면(3686)상의 영역(3696)의 플라스틱 시트의 인상재(impression)과 홀(3724)이 도시된다. 또한, 후크와 루프 패스너(3732)에 의해 외부 표면(3686)에 접속되는, 립으로도 지칭되는 플랩(3714)이 도시된다.

도 15J는 본 발명의 감지 모듈형 헤드밴드(3740)의 개략적인 단면도로서, 피부(3744)로부터 떨어지게 접하는 헤드밴드(3740)의 외부 표면(3742)상의 모듈들의 배치를 도시한다. 스트랩(3746)은 큰 화살표로 나타낸 것처럼 피부(3744)에 고정되도록 구성되고, 상기 스트랩(3746)은 바람직하게는 모듈에 안정성을 제공하도록 구성된 플라스틱 또는 다른 폴리머의 박판으로 제조되는 상기 영역, 캐비티, 리세스(3750), 또는 뇌관 모듈(3744)을 수용하기 위한 외부 표면(3742)상의 영역 및/또는 리세스(3750); 및 적외선 모듈(3754)을 수용하기 위한 다른 특수 영역 또는 리세스들(3752)을 구비한다. 배선(3756)은 뇌관 모듈(3744)을 디스플레이와 처리 유닛(미도시)과 접속시키고, 상기 배선(3756)은 외부 표면(3742)과 플랩(3758) 사이에 배치된다. 영역(3750)은 모듈을 패스닝 및 고정시키기 위한 2개의 플러그들(3760, 3762)을 구비하는 것이 바람직하다.

맥박혈 모듈(3754)은 외부 표면(3742)상의 캐비티 또는 리세스(3752)에 배치되고, 상기 맥박혈 모듈(3754)은 한 쌍의 발광기-광 검출기(3756)을 포함한다. 스트랩(3746)의 영역, 리세스, 또는 캐비티(3752)는 발광기(3770)와 광 검출기(3772)를 각각 수용하기 위한 2개의 개구들(3758, 3748)을 구비하는 것이 바람직하다. 발광기(3770)와 광 검출기(3772)는 발광기(3770)와 검출기(3772)가 피부(3744)에 대해 가압되어 요입부(indentation)를 생성하는 방식으로 배치되는 것이 바람직하다. 개구들(3758)은 발광기(3770)에 의해 광이 피부(3744)에 지향되도록 하고, 개구(3748)를 통하여 광이 검출기(3772)에 의해 수신되도록 한다. 플러그들(3764, 3766)은 모듈(3754)을 스트랩(3746)에 패스닝하고 견고하게 고정시키기 위한 리세스(3752)의 저부에 배치된다. 배선(3768)은 맥박혈 모듈(3754)을 디스플레이와 처리 유닛(미도시)에 접속시키고, 상기 배선(3768)은 외부 표면(3742)과 플랩(3758) 사이에 배치된다. 스트랩(3746)의 내부 표면(3778)은 스트랩(3746)을 몸체부에 보다 안정하게 고정시키기 위한 접착 표면을 노출시키는, 필-백(peel-back) 접착제(3776)를 포함할 수 있다. 맥박혈 모듈은 눈 위의 헤드밴드 부분에 위치되는 것이 바람직하고, 상기 맥박혈 모듈은 온도 측정을 위한 모듈에 나란히 위치된다.

본 발명에서 기술되는 모든 모듈들은 이마와 같은 환자의 몸체부와 물리적으로 형상이 일치되고, 센서들과 살아 있는 생물의 몸체부 사이에 견고한 가압 결합을 제공하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 발광기-광 검출기는 대상물의 몸체부와 부착가능하고 물리적으로 형상이 일치하는 탄력성 패치(flexible patch)와 같은 탄력성 구조물을 포함할 수 있다. 한 쌍의 발광기-검출기는 환자의 몸체부를 조명하기 위한 광원 어셈블리, 및 반사되는 광을 측정하기 위한 광 검출기 어셈블리를 포함한다. 한 쌍의 발광기-검출기는 바람직하게는 헤드밴드의 스냅-온 플러그들을 이용하여, 감지 헤드밴드의 리세스 또는 캐비티에 컨포멀하게 제공되고, 광원과 광 검출기 어셈블리들, 및/또는 전극들, 및/또는 온도 센서들 및/또는 압력 센서들 및 맥박 센서들, 및 본 발명의 임의의 센서들과 접촉 지점들에서 몸체부에 국부화된 압력이 가해진다.

종래의 맥박혈 센서들에서처럼, 발광기 또는 광원은 적색 및 적외선 파장들에서 광을 방출하는 2개의 발광 다이오드들을 포함할 수 있고, 광 검출기 어셈블리는 2개 이상의 대응하는 광검출기들을 포함할 수 있다. 단일 광 검출기는 두 파장들의 광을 검출하는데 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 전기 커넥터에서 종단되는 전기 케이블에 의해 광원과 광 검출기 어셈블리들로 및 광원과 광 검출기 어셈블리들로부터 전기 신호들이 전송되고, 상기 커넥터는 제어 및 처리 회로와 디스플레이에 접속된다.

본 발명은 저비용의 부품, 단지 1회용의 부품을 제조하는 동시에 값비싼 부품들을 재활용하기 위한 방법 및 장치를 제시한다. 전자장치와 의료 센서들은 값비싸지만, 본 발명의 장치로 인해, 그러한 값비싼 부품들은 피부와 접촉되어 있지 않으며 피부에 부착되는 접착 표면들을 갖지 않는다. 광 센서가 피부 표면에 접촉되는 유일한 부분인 모듈형 구성은 맥박혈과 같은 광학 센서와 재활용부의 용이한 클리닝을 허용한다. 온도 측정을 위해 매우 낮은 비용의 1회용 커버는 BTT에 위치한 센서를 커버하기 위해 요구되는 유일한 1회용 재료이다. 본 발명의 장치에서, 바람직하게는 전자장치, 센서들, 및 다른 값비싼 부품들은 피부에 접촉되지 않기 때문에, 상기 부품들은 재활용될 수 있다. 상기 장치는 이마의 재료만이 몸체에 접촉되는 방식으로 수행되고, 이마의 재료는 이마에 안착되는 저비용의 재료로서, 실제로 매우 낮은 비용이다. 본 발명의 장치는 재활용 부품들 및 1회용 부품들을 포함한다.

도 15K는 스트랩(3746)의 외부 표면(3742)을 나타내는 감지 모듈형 헤드밴드(3740)의 외부 표면의 개략적인 평면도로서, 상기 외부 표면(3742)은 뇌관 모듈(3744)을 수용하기 위한 영역 또는 리세스(3750); 및 맥박혈 모듈(3754)을 수용하기 위한 영역 또는 리세스(3752)을 구비한다. 영역(3750)은 모듈을 패스닝 및 고정시키기 위한 2개의 스냅-온 플러그들(3760, 3762)을 구비하는 것이 바람직하다. 영역(3752)은 적외선 모듈을 패스닝 및 고정시키기 위한 2개의 스냅-온 플러그들(3764, 3766), 및 피부와 발광기-검출기 쌍(3756) 간에 광의 통로를 허용하기 위한 개구들(3758, 3748)을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 후크와 루프 패스너(3774)에 의해 외부 표면(3742)에 접속되는 립으로도 지칭되는 플랩(3758)이 도시된다.

도 15L은 후부(backing)(3776)를 제거한 후 노출된 접착 표면(3780)을 나타내는 감지 모듈형 헤드밴드(3740)의 내부 표면(3778)의 개략적인 평면도이다. 방법은 상이한 위치들에 접착 표면을 갖는 스트랩들을 이용하는 단계를 포함하며, 이에 따라 피부가 보다 적절하게 숨쉴 수 있도록 한다. 따라서, 제 1 스트랩은 중심에 접착 표면을 갖고, 상기 스트랩은 예를 들어 3일 동안 사용된다. 3일 이후, 새로운 스트랩, 즉 측면 부분들에만 접착제를 갖고 제 1 스트랩과 같이 중심 부분에는 접착제가 없는 제 2 스트랩이 제공되며, 이에 따라 영역이 접착제들로 연속적으로 커버되지 않을 것이기 때문에, 접착제에 의해 커버되는 영역이 숨쉴 수 있도록 한다.

도 15M은 생물학적 파라미터들을 모니터링하는 모듈(3784)을 수용하기 위한 예시적인 캐비티 또는 리세스(3782)의 개략적인 평면도이다. 캐비티(3782)는 프로세서(3788), 무선 송신기(3790) 및 디스플레이(3792)와 더불어, 전자 회로 및 인쇄회로판(3786)을 하우징하기 위한 인접 하우징을 포함할 수 있다.

도 15N은 사용자에 의해 착용된 캡으로 도시된 헤드 장착 기어(3800)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 측면도로서, 측정부(3794)에서 종결되는 아암(3796)을 포함하고, 상기 아암(3796)은 캡(3800)에 고정되며, 캡(3800)을 따라 배치되어 처리 및 리포팅 유닛(3802)에 접속된 배선(3798)을 추가로 포함한다. 리포팅 유닛(3802)은 측정되는 파라미터의 값을 청취가능하게 리포팅할 수 있고, 배선(3806)에 의해 처리 및 리포팅 유닛(3802)에 접속된 귓눈(ear bud) 어셈블리(3804)를 추가로 포함한다.

도 15P는 사용자(3822)에 의해 착용된 캡에 의해 도시된 헤드 장착 기어(3804)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 측정부(3808)에서 종결되는 아암(3806)을 포함하고, 상기 아암(3806)은 캡(3804)에 고정되며, 캡(3804)을 따라 배치되어 제 2 측정부(3812)에 접속된 배선(3810)을 추가로 포함하고, 상기 측정부(3812)는 하우징(3816) 및 센서(3814)를 갖는다. 측정부(3812)는 캡(3804)의 가장자리 아래에 배치되고, 상기 측정부(3812)는 캡(3804)에 고정된 하우징(3816)을 갖는다. 센서(3814)는 하우징(3816)에 의해 피부에 대해 가압되고, 상기 센서는 임의의 센서들, 또는 본 발명의 한 쌍의 발광기-검출기, 또는 적외선 검출기를 포함한다. 배선(3818)은 사용자(3822)의 등에 배치된 측정부들(3808, 3812)을 처리, 송신, 및 리포팅 유닛(3820)에 접속시킨다.

도 15Q는 캡으로 도시된 헤드 장착 기어(3824)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 적외선 검출 시스템(3830) 및 캡(3824)에 고정된 압전 시스템(3832)을 각각 하우징하는 측정부(3828, 3826)를 포함하고, 그루브(3826)를 추가로 포함한다. 측정부들(3828, 3826)은 이동가능하고, 화살표로 도시된 그루브상에서 슬라이딩될 수 있으며, 센서(3830)의 적절한 위치설정을 위해 그루브(3840)로서 도시된다. 배선(3834) 및 배선(3836)은 처리 및 리포팅 유닛(미도시)에 접속된 단일 배선(3838)으로부터 캡(3824)의 후부에 결합된다. 측정부들은 헤드밴드들에 대해 이전에 기술된 바와 같이 착탈식으로 부착된 모듈들로서 구성될 수 있다는 것을 이해한다.

도 15R은 사용자(3844)에 의해 착용된 뷰렛(burette)으로 도시된 헤드 장착 기어(3842)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 코(3852)에 인접한눈(3866)과 눈썹(3868) 사이의 생리학적 관(3850)에 배치되거나 인접한, 측정부(3848)에서 종결되는 아암(3846)을 포함하고, 상기 아암(3846)은 뷰렛(3842)에 고정되며, 뷰렛(3842)을 따라 배치되고 처리 및 송신 유닛(3856)에 접속된 배선부(3854)를 추가로 포함한다. 제 2 아암(3858)은 귀(3864)에 인접한 눈(3866)과 눈썹(3868) 사이의 제 2 생리학적 관(3862)에 배치되거나 인접한 제 2 측정부(3860)에서 종결되고, 뷰렛(3842)을 따라 배치되어 처리 및 송신 유닛(3856)에 접속된 배선부(3870)를 추가로 포함한다. 제 3 아암(3872)은 귀(3864) 뒤의 제 3 생리학적 관(3876)에 배치되거나 인접한 제 3 측정부(3874)에서 종결되고, 상기 아암(3872)은 뷰렛(3842)에 고정되며, 뷰렛(3842)을 따라 배치되어 처리 및 송신 유닛(3856)에 접속된 배선부(3878)를 추가로 포함한다. 본 발명의 임의의 암들은 애플리케이션을 따라 조절가능하게 위치되고 확장될 수 있다.

도 15S는 사용자(3882)에 의해 착용된 광원으로 도시된 헤드 장착 기어(3880)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 눈썹(3890)에 인접한 생리학적 관(3888)에 배치되거나 인접한 측정부(3886)에서 종결되는 아암(3884)을 포함하고, 상기 아암(3884)은 감지 헤드 라이트(3880)에 고정되며, 헤드 라이트(3880)에 배치되거나 헤드 라이트(3880)내부에 있으며 처리 및 송신 유닛(3894)에 접속된 배선부(3892)를 추가로 포함한다. 헤드 라이트(3880)는 사용자(3882)의 헤드(3898)에 상기 헤드 라이트(3880)를 고정시키기 위한 암(3896)을 구비하고, 상기 암(3896)은 배선(3904)에 의해 처리 및 송신 유닛(3894)에 접속된 한 쌍의 발광기-광 검출기(3902)로 도시된 산소 또는 분석 측정 장치(3900)를 포함하는 하우징을 갖는다.

도 15T는 사용자(3912)에 의해 착용된 감지 마스크(visor)로 도시된 헤드 장착 기어(3910)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 측정부(3912)에서 종결되고 제 2 파라미터를 측정하는 제 2 측정부(3918)에서 종결되는 아암(3914)을 포함하고, 상기 아암(3914)은 상기 감지 마스크(3910)에 고정된 루프와 같은 패스닝 수단(3920)에 의해 감지 마스크(3910)에 고정된다. 감지 마스크(3910)는 얼굴의 측면을 따라 배치되어 스토크(stalk)(3930)에 의해 처리, 송신, 및 리포팅 회로(3922)에 접속된 마이크로폰(3928)을 포함할 수 있고, 배선(3932)을 통해 처리, 송신, 및 리포팅 회로(3922)에 접속된 데이터 또는 정보의 시각적 디스플레이를 위한 디스플레이(3924)를 추가로 포함할 수 있다. 센서 마스크(3910)는 배선(3934)을 통해 처리, 송신, 및 리포팅 회로(3922)에 접속된 귓눈 어셈블리(3926)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 운동선수가 생물학적 값 또는 다른 정보의 코치 값을 리포팅하길 원하는 운동경기 애플리케이션들을 포함한다. 따라서, 사용자는 귓눈 어셈블리(3926)에 의해 청취가능하거나 디스플레이(3924)에 의해 시각적으로 볼 수 있는 정보를 수신한 다음, 관련 정보를 마이크로폰(3928)을 통해 통신한다.

도 15U는 사용자(3942)에 의해 착용된 감지-가능한(enabled) 셔츠로 도시된 옷 또는 의복(3940)으로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 보다 안정성을 위해 바람직하게는 메모리를 갖고 귀 또는 다른 패스너들(미도시)에 의해 지지되는 성형가능한 배선(3944)을 포함한다. 배선(3944)은 측정부(3948)에서 추가적으로 종결되는 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(3946)에서 종단된다. 아암(3946)은 접착 패치(3956)에 포함되어 사용자(3942)의 이마에 제공되는 감지 시스템(3958)을 구비한 측정부를 추가로 포함한다. 배선(3944)은 감지 셔츠(3940)의 칼라(collar)(3952)에 고정된 지지 구조물(3950)에서 종단되고, 상기 지지 구조물(3950)은 바람직하게는 의복의 일부분에 고정된 리포팅 및 디스플레이 유닛(3954)에 배선(3960)을 통해 전기적으로 접속된다.

도 15V는 헬멧으로 도시된 헤드 장착 기어(3962)로 구성된 다른 실시예의 개략적인 사시도로서, 온도 센서로 구성된 측정부(3966)에서 종결되는 아암(3964)을 포함하고, 상기 아암(3964)은 헬멧(3962)에 배치되거나 헬멧(3962)내에 있으며, 배선(3970)을 통해 처리, 송신, 및 리포팅 회로(3968)에 접속된다. 감지-가능한 헬멧(3962)은 배선(3976)을 통해 처리, 송신, 및 리포팅 회로(3968)에 접속된 귓눈 어셈블리(3972)를 포함할 수 있다. 감지-가능한 헬멧(3962)은 헤드의 측면을 따라 배치되어 맥박을 측정하기 위한 제 2 센서(3974)를 포함할 수도 있고, 상기 센서(3974)는 배선(3978)을 통해 처리, 송신, 및 리포팅 유닛(3974)에 접속된다. 유닛(3974)은 생물학적 파라미터의 값이 청취가능하게 송신되는 경우 더 낮은 볼륨으로 조절하는 뮤직 플레이어를 추가로 포함할 수 있다.

도 15X는 본 발명의 다른 감지 프레임(3980)의 개략도로서, 상기 프레임(3980)은 7개의 상이한 생물학적 파라미터 모듈들을 포함하며, 즉 좌측에 발광기-검출기(3984)와 우측의 발광기-검출기 쌍(3986)로 도시된 뇌관 모듈(3982), 귀 모니터링 모듈(3988), 맥박혈 모듈로서 도시된 적외선 감지 모듈(3990), 맥박 감지 모듈(3992), 귀뒤 감지 모듈(3994), 바람직하게는 측두 동맥 상의 센서를 이용하는 피부 온도 모듈(3996), 및 코 캐뉼러 모듈로 도시된 의학장치 홀딩 모듈(3998)을 포함한다. 착탈식으로 부착된 모듈들이 기술되지만, 본 발명은 일체형인 하나의 조각 구성으로서 동작하는 프레임에 영구적으로 부착되거나, 대안적으로 몇몇 장치들은 착탈식으로 부착되고 몇몇은 헤드 장착 기어 또는 안경에 영구적으로 부착되며, 그러한 구성들은 본 출원에 기재된 모든 장치들에 적용된다.

뇌관 모듈(3982)은 포도당과 같은 분석물 감지를 위한 적외선 발광기-검출기 쌍으로 도시된 측정부(3984)에서 종결되는 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(3400); 및 콧대 옆 및/또는 눈꺼풀의 뇌관에 위치되거나 인접하여 맥박과 산소를 감지하는 적외선 발광기-검출기로 도시된 측정부(3986)에서 종결되는 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(3402)을 포함한다. 맥박혈 모듈(3990)의 하우징(3414)은 프레임(3980)으로부터 분기하고, 눈썹(3404) 상부에 위치된 발광기-검출기 쌍과 함께 프레임(3980)의 우측면에 위치되는 것으로 도시된다. 귀 모니터링 모듈(3988)은 신축성(retractable) 케이블을 구비하거나 구비함이 없이 코드(cord)(3406)를 포함할 수 있고, 상기 코드(3406)는 귀 도관에 위치하여 귀 도관으로부터 광을 수신하는 감지 프로브(3408)에서 종단된다. 맥박 감지 모듈(3992)은 프레임(3980)으로부터 분기하고, 상기 모듈(3992)에 배치된 센서(3416)를 이용하여 혈관의 맥박을 검출하도록 구성되며, 상기 센서(3416)는 눈썹(3410) 상부에 위치되고 임의의 압력 감지 소자, 압전 소자들, 청각(tonometric) 장치 등을 포함한다. 피부 온도 모듈(3996)은 프레임(3980)으로부터 분기하고, 바람직하게는 측두 동맥상에 위치되거나 측두 동맥에 인접한 온도 센서(3412)를 포함한다. 귀뒤 모니터링 모듈(3994)은 프레임(3980)에 위치된 센서(3420)를 포함하며, 보다 구체적으로는 센서(3420)는 관자놀이(temples)(3418)에 위치되고, 보다 더 구체적으로는 관자놀이(3418)의 자유 단부(3422)에 위치된다. 코 캐뉼러 모듈(3998)은 코 위로 상승하지만 바람직하게는 종래기술에서처럼 측면들까지는 상승하지 않는 캐뉼러(3999)를 포함한다. 모듈형 코 캐뉼러(3998)은 프레임(3980)을 따라 배치된 후크들 및/또는 루프들로서, 좌측상에 후크-루프(3424, 3426, 3428) 및 프레임(3980)의 우측상에 도시된 하나의 후크(3430)로 도시된다. 예시로서, 코 캐뉼러는 프레임(3980)을 따라 파쇄선들로 좌측면상에 도시되지만, 상기 코 캐뉼러는 우측상이 동일한 방식으로 배치된다는 것을 이해한다. 안경들의 프레임에 코 캐뉼러를 고정시키기 위한 임의의 패스닝 수단이 사용될 수 있다.

배선(3432)은 전기 커넥터(3436)를 통해 처리 및 디스플레이 유닛(3434)에 적외선 모듈(3390)을 접속시킨다. 배선(3438)은 전기 커넥터(3436)를 통해 처리 및 디스플레이 유닛(3434)에 귀 모니터링 모듈(3988)을 접속시킨다. 배선(3440)은 귀뒤 모니터링 모듈(3994)을 전기 커넥터(3436)를 통해 처리 및 디스플레이 회로(3434)에 접속시킨다. 뇌관 모듈(3982), 맥박 감지 모듈(3992), 및 피부 온도 모듈(3996)은 배선(3446)과 전기 커넥터(3444)를 통해 처리 및 디스플레이 회로(3442)에 접속된다.

도 15Y는 사용자(3448)에 의해 착용된 감지 프레임(3450)을 나타내는 다른 실시예의 개략적인 측면도로서, 다음을 포함한다: 화학 센서(3456)와 온도 센서(3458)로 구성된 귀뒤 모니터링부(3452) - 여기서, 상기 모니터링부(3452)는 프레임(3450)과 일체형임 -; 렌즈 가장자리(3464)를 따라 위치된 적외선 발광기-검출기(3462); 및 뇌관으로부터 자연적으로 방출된 광을 검출하기 위한 조절가능하게 위치될 수 있는 아암(3468)에 의해 홀딩되는 광 검출기(3466)를 포함한다. 화학 센서(3456)는 포도당 센서들, 전해질 센서들, 단백질 센서들과 같이 땀을 분석하기 위한 센서들, 및 땀이나 몸체의 표면에 존재하는 임의의 분석물(analyte)을 포함할 수 있다.

도 15Z는 압력 수단에 의해 사용자의 헤드에 프레임(3470)을 고정시키도록 구성된 관자놀이들(3472, 3474)을 구비하고, 사용자의 헤드에 대해 상기 프레임(3470)을 조절하기 위한 본질덕으로 라운드형 프레임으로 구성된 특수용 감지 프레임(3470)을 도시하는 다른 실시예의 개략적인 평면도이다. 종래기술과 대조적으 로, 본 발명의 감지 프레임은 힌지들을 갖지 않는다. 또한, 암들(3480, 3482), 코 지지를 위한 코 패드(3484), 및 처리 회로(3488)에 의해 홀딩되는 이중 온도 센서(3476, 3478)가 도시된다. 센서들(3476, 3478)을 접속시키는 배선(3486)은 프레임(3470)상에 배치되거나 프레임(3470)내에 배치된다. 처리 회로(3488)는 센서들(3476, 3478)로부터 가장 높은 온도를 선택하고 상기 가장 높은 온도를 리포팅하도록 구성되거나, 대안적으로 처리 회로(3488)는 센서들(3476, 3478)로부터 가장 안정한 신호를 선택하여 그 값을 리포팅하도록 구성된다.

다른 실시예는 수술중 각성을 결정 및 방지하고, 몸체 온도, 보다 구체적으로는 BTT로부터의 온도를 기초로 뇌 활동을 감지하기 위한 방법 및 장치를 포함한다.

상기 방법 및 장치는 몸체 온도, 보다 구체적으로는 코어-뇌 온도를 기초로 마취제 및 진정제와 같은 약물의 주입속도의 자동화된 정밀 조절을 위해, BTT 온도를 기초로 주입 펌프의 자동화된 피드백 제어를 포함한다.

제 1 단계는 몸체 온도를 결정하고, 제 2 단계는 온도가 증가되는지 여부를 결정한다. 온도가 증가되면, 펌프에 의해 주입속도를 증가시킨다. 마취 동안 코어 온도가 증가되면, 약물 대사작용(metabolism)이 증가되며, 약물이 더 빨리 소모되어, 증가된 주입속도를 요구한다. 마취 동안 코어 온도가 감소되면, 약물 대사작용이 감소되고, 약물들이 더 느리게 소모되어, 감소된 주입속도를 요구한다.

집중 치료 병동(Intensive Care Unit)에서, 상기 장치 및 방법들은 혈관작용 약물들과 같은 약물들의 주입 속도를 몸체 온도를 기초로 조절한다. 코어 온도가 감소되어 환자가 따뜻함을 요구하면, 이는 혈관확장을 유도할 수 있고 과도하게 수행되면 저혈압을 유도하며, 이는 에피네프린과 같은 혈관수축제와 같은 고비용의 위험 약물들의 투여를 요구한다. 따라서, 본 발명은 코어 온도를 기초로 몸체의 냉온을 주의깊게 정확히 적정(titrating)함으로써, 모든 문제들이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명은 뇌 각성을 결정하고 수술중 각성의 위험을 감지하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 수술 동안 온도가 증가되면, 약물 대사작용의 증가를 유도하고, 보다 많은 표면(superficial) 레벨의 마취제와 수술중 각성의 위험을 유도하며, 이에 따라 본 발명의 방법 및 장치가 주입 속도를 조절하고 주입 속도를 증가시킨다. 뇌 온도가 증가되면 뇌로의 혈류가 증가되며, 이는 수술중 각성의 위험을 증가시키므로, 본 발명의 방법 및 장치는 주입 속도를 조절하여 주입 속도를 증가시킨다. 수술 동안 온도가 증가되면, 약물 대사작용의 감소를 유도하고, 더 많은 마취 약물들이 필요하게 되며, 이는 환자를 더 깊은 마취 레벨로 유도하고 입원 체류시간 및 회복 시간을 증가시킬 뿐만 아니라, 합병증(complication)과 죽음을 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명의 마취 레벨은 정밀하게 적정되고 코어 온도가 보다 낮다면, 결과적으로 주입 속도를 감소시켜서 주입 속도를 조절한다. 온도가 감소되어 뇌로의 혈류가 감소되면, 이는 수술중 각성의 위험을 감소시키므로, 본 발명의 방법 및 장치는 주입 속도를 조절하여 주입 속도를 감소시킨다. BTT 신호와 임의의 펌프 약물의 통합은 심장 및 심흉, 외상(trauma), 신경외과, 장시간 수술, 및 고위험 수술들과 혈관확장제가 사용될 수 없거나 환자들이 충격을 받거나 저혈압 경향이 있는 수술들을 포함하는, 몇몇 가장 통상적인 수술 프로시저들의 주 입 속도를 조절하는 장점이 있다.

펌프와 BTT 신호의 통합으로 인해 이하의 많은 임상학적 장점들이 있다:

19) 유속의 자동화된 보다 정밀한 조절

20) 보다 양호한 마취 깊이의 달성

21) 수술중 각성의 위험 감소 (수술중 각성의 위험과 연관된 증가된 뇌 온도)

22) 저투여 및 과투여에 대한 가능성 제거/감소

23) 목표된 범위내에서 약물 레벨들의 유지

24) 약물들의 최적 투여

25) 약물 사용 감소

26) 수술 시간 감소

27) 보조 환기 시간 감소

28) ICU 시간 감소

29) 보다 신속한 수술후 회복

30) 입원 시간 감소

31) 수술중 합병증 비율 감소

32) 수술후 합병증 비율 감소

33) 수술로부터 개선되고 예측되는 각성 시간

34) 저혈압 및 고혈압으로 인한 합병증 비율 감소

35) 의료 비용 감소

36) 개선된 환자 성과

BTT 연속 신호와 주입 펌프의 통합은 모든 주입가능한 마취제들, 프로포폴(propofol), 펜타닐, 미다졸람 및 다른 벤조디아제핀, 인슐린, 및 니트릭 산화물(nytric oxide)과 모든 혈관확장제들과 같은 혈관작용 약물들, 페닐에피린 및 모든 혈관억제제들을 포함하는 몇몇 가장 통상적인 약물들의 주입 속도를 조절할 수 있는 장점을 갖는다. 코어 온도 레벨은 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 및 우울증과 같은 질병들의 예측 및 진단과 약물들의 효과를 확인하는데 사용될 수도 있다. 따라서, 도 101은 온도 모니터링 시스템(3502)에 접속된 주입 펌프(3500)의 개략도로서, 상기 온도 모니터링 시스템은 살아있는 생물체(3504)에 고정된다. 펌프(3500)는 온도 모니터링 시스템(3502)으로부터 신호를 수신하고, 상기 펌프(3500)는 살아있는 생물체(3504)에 약물들을 전달하기 위한 어셈블리(3506)를 포함한다.

도 17은 BTT 패시브 감지 장치(3516)에 결합된 예시적인 휴대형 원격 전력공급 장치(3510)를 도시한다. 상기 장치(3510)는 대상물의 손에 의해 홀딩되고 눈(3522) 위에 위치된 BTT 감지 장치(3516)로 전력공급하도록 위치된 것으로 도시된, 스크린(3528) 및 안테나(3532)를 포함한다. BTT 감지 장치(3516)는 전자기 에너지를 방출하기 위한 안테나(3518) 및 센서(3520)를 포함한다. 장치(3510)는 전자기 에너지(3514)로 패시브 장치(3516)를 전력공급하며, 측정되는 대상물과 측정되는 생물학적 파라미터의 레벨의 식별을 포함하는 파(3524)로서 나타낸 반사 에너지를 재수신한다. 예시로서, 온도가 측정되고 레벨은 스크린(3528)상에 디스플레이된다. 장치(3510)는 수신된 신호 및 생물학적 파라미터의 레벨을 기초로, 피드 백 정보를 제공하도록 구성된다. 본 실시예에서, 온도가 상승되고, 장치(3510)가 스크린(3528)의 대화 상자(3526)에 도시된 항생제 및 해열제 약물들과 같은, 열에 대한 정보를 디스플레이하도록 유도한다. 또한, 신호는 장치(3510)가 수신된 신호에 의해 식별된 환자와 연관된 약사 및 의사들의 이름들에 대한 대화 상자(3530)를 장치(3510)가 생성할 수 있도록 한다.

도 18A는 측정부(3550) 및 아암(3554)을 포함하는 감지 장치(3540)의 다른 실시예의 개략도이다. 아암(3554)의 단부(3552)는 홀더(3550)에서 종단되고, 대향 단부(3564)는 감지 장치(미도시)의 몸체에서 종단된다. 측정부(3550)는 폴리우레탄과 같은 소프트 압축가능한 절연 재료로 구성된 구조물(3542)을 포함한다. 몸체(3542)는 아암(3544)의 배선(3556)에서 종단되는 배선부(3548)를 하우징하는 개구(3544)를 갖는다. 재료(3542)로 나타낸 몸체(3542)는 노출된 저면(3560) 및 노출된 측면(3562)을 갖는다. 홀더(3550)는 재료(3542)를 둘러싸고, 아암(3554)과 접속된다. 홀더(3550)의 엣지(3558)는 표면(3560)으로부터 2mm 이하의 거리에 위치되는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 표면(3560)으로부터 4mm 이하의 거리, 보다 더 바람직하게는 표면(3560)으로부터 6mm 이하의 거리에 위치되며, 상기 거리는 '3562'로서 도시된 영역으로 나타낸다. 표면(3560)은 센서(3546)를 포함한다. 따라서, 표면(3560)은 센서(3546)로 나타낸 서미스터(thermistor) 및 몸체(3542)로 나타낸 폴리우레탄과 같은 절연 재료의 조합물을 갖는다.

도 18B는 도 18A 내지 도 86A의 실시예들의 측정부들 및 암들과 같은, 본 발명의 감지 장치의 암 및/또는 측정부를 위한 프로브 커버(3570)의 개략도이다. 본 발명의 프로브 커버는 본질적으로 소프트하고 얇으며, 본 발명의 감지 장치들과 지지 구조물들의 치수들에 맞도록 구성된다. 프로브 커버(3570)는 하나의 몸체(3576) 및 2개의 단부들(3574, 3572)을 갖고, 하나의 단부(3574)는 개방되어 측정부를 수용하도록 구성되며, 대향 단부(3572)는 폐쇄되어 센서를 고정하도록 구성된다. 개방 단부(3574)는 개방 단부(3574)에 인접하게 배치된 접착 표면(3578)을 갖고, 상기 접착 표면은 몸체(3576)의 원거리 단부(3580)의 연장부를 형성한다. 접착 표면은 몸체(3576)의 연장부의 필백 커버를 포함할 수 있고, 사용시에는 필백 커버가 제거되어 접착 표면을 노출시킨다. 접착 표면(3578)은 몸체(2002), 안경의 프레임, 헤드밴드 등과 같은 감지 장치의 몸체에 프로브 커버를 부착시킨다. 감지 장치의 암 또는 몸체에 프로브 커버를 견고하게 부착 또는 고정시키기 위한 임의의 수단이 사용될 수 있다. 측정부가 암 보다 더 넓은 치수이면, 프로브 커버는 측정부를 포함하는 두 부품들을 커버 및 고정시키도록 구성된다.

본 발명의 임의의 센서 시스템은 핑거형 구조물, 콧대, 도 1A 내지 도 6에 기술된 다른 구조물들과 결합되거나, 도 7 내지 도 15에 기술된 헤드 장착 기어 및 안경들의 프레임들에 결합될 수 있다는 것을 이해한다. 또한, 본 발명의 안경들은 2개의 개별 부품들을 포함할 수 있고, 바람직하게는 1회용 부품이 되는 착탈식으로 부착가능한 센서를 구비한다는 것을 이해한다. 또한, 로드(rod) 온도계 또는 로드 맥박 감지기의 팁은 식별 칩 또는 무선 주파수 식별(RFID) 칩을 하우징할 수 있고, 상기 팁은 RFID 또는 ID 칩으로 식별되는 한명의 환자에 대해서만 재활용가능하며, 이에 따라 감지 장치의 완전한 추적성(tracibility)(사람 및 동물) 및 휴대성을 허 용한다. 또한, 다른 실시예들은 본 발명의 감지 장치들에 하우징된 다양한 감지 수단의 이용을 포함하며, 종래의 수단에 의해 혈류를 평가하고, 예를 들어 포도당을 포함하는 분석물들의 농도를 결정하기 위해 뇌관에 위치된 레이저 도플러를 이용함으로써, 분석물 농도를 결정하는 것을 포함한다는 것을 이해한다. 또한, 본 발명의 임의의 감지 장치들과 센서들은 태양 전력 또는 다른 재생 에너지원에 의해 전력공급될 수 있다고 이해된다.

다른 실시예는 PDA에 접속된 청진기를 포함하며, 상기 청진기는 심장과 폐 소리들과 같은 몸체의 소리들을 듣고, PDA는 심장 또는 폐 소리를 디지털 파일에 기록한 다음, 상태의 진단을 결정하기 위해 캡쳐된 소리와 PDA 메모리에 저장된 소리들을 비교한다.

본 발명은 또한 센서에 도포된 코팅의 두께를 기초로 센서의 기능 또는 사용가능한 수명을 결정하기 위한 방법들을 포함한다. 센서는 파릴렌(parylene)으로 커버될 수 있고, 커버링의 두께는 장치의 수명을 결정하기 위해 사용된다. 예로서, 온도 센서는 X 일 동안 센서가 기능하도록 유지시키는 약 100마이크론 두께층의 파릴렌으로 커버된다. 200 마이크론 두께층의 파릴렌은 2X 일(2배만큼 많이) 동안 센서가 기능하도록 유지시키며, 50 마이크론 층은 1/2X(절반) 동안 센서가 기능하도록 유지시킨다. 센서가 지속적으로 사용됨에 따라, 코팅층은 코팅이 모두 분해되어 센서를 노출시켜서 센서가 동작되지 않도록 할 때까지 점진적으로 분해된다. 예를 들어, 온도 센서는 몸체로부터의 수분과 염분이 센서에 도달하여 파릴렌 코팅이 제거된 이후 저항을 변경함에 따라 적절하게 동작이 중지된다.

다른 실시예는 혈류를 감지하고 질병들을 진단하기 위한 방법들 및 장치를 포함한다. 상기 실시예는 뇌관 영역에 국부적으로 약물들을 투여한 이후 또는 오럴 또는 침습성(invasive) 수단에 의해 시스템적으로, 뇌관 영역의 혈류의 변화들을 식별하는 것을 추가로 포함한다. 상기 방법은 예를 들어, 자율 기능장애(autonomic dysfunction)를 식별하고 및 당뇨병, 심장병, 혈관 질환들 등의 진단하기 위한 아세틸콜린 패치(patch)를 제공하는 단계를 포함한다. 단계들은 혈류를 측정하는 단계, 약물을 제공 또는 전달하는 단계, 및 뇌관 영역과 같은 동일 위치에서 혈류를 측정하는 단계를 포함한다. 뇌관 영역에서의 혈류 변화가 유지된다면, 기능이 정상이라고 결정된다. 약물을 투여한 이후, 혈류 변화가 유지되지 않으면, 자율 기능장애를 나타낸다.

다른 실시예는 뇌를 냉각시키고 BTT의 온도를 모니터링함으로써, 중량의 감소와 비만 방지 및/또는 요법을 포함한다. 대상물이 마취상태에 있으면 코어 온도가 감소되고, 뇌의 온도가 낮아진다. 마취 이전의 바람직한 단계는 뇌 또는 다른 뇌 영역의 공복(hunger) 중심의 신경 활동을 맵핑 및 정량화하기 위해 자기 공명 영상과 같은 영상화 연구이다. 몸체와 뇌의 냉각은 공복 중심을 냉각시키기 위해 수행되므로, 공복 중심에서 신경 점화(neuronal firing)를 감소시키고, 이에 따라 자연적으로 식욕을 감소시킨다. 베이스라인 활동이 결정된 이후, 냉각은 코어-뇌 온도가 34℃에 도달할 때까지 수행된다. BTT와 같은 온도 센서로부터의 신호가 상기 온도 레벨 또는 미리 결정된 다른 레벨을 나타낼 때, 타겟 온도가 달성되었음을 나타내는 알람이 울린다. 뉴런들의 점화 레벨 및 베이스라인에 따라, 마취는 심각 한 비만증을 가진 사람들 대해 연장된 마취 주기로 계속되어, 공복 중심과 식욕을 차단하고, 이는 6개월 이상 지속될 수도 있다. 상기한 방법 및 장치는 뇌 활동을 직접적으로 감소시키기 위해 눈과 눈썹 사이의 BTT의 영역을 이용하여 이러한 영역을 냉각시키는 것을 포함할 수 있다. 중심이 과활동성(hyperactive)이면, 냉각은 뉴런들의 점화를 안정화시키도록 도울 수 있다. 상기한 방법 및 장치는 또한 맥박, 알츠하이머, 파킨슨, 우울증 등을 포함하는 다양한 신경계 질환들의 치료에 사용될 수 있다.

본 발명은 장치의 수명에 상관된 미리 결정된 메모리 량을 가진 장치에 하우징된 메모리 칩을 추가로 포함한다. 따라서, 100 시간의 측정 용량을 가진 칩은 100 시간으로 칩 메모리를 채우고, 그 이후, 감지 장치는 작동하지 않으며, 바람직하게는 몸체(2002) 또는 판독 유닛의 스크린상의 알람과 같은 장치의 광은 사용자에게 장치의 수명이 경과하였음을 알린다.

도 19A는 특수용 비침습성 내부 표면 온도 측정 프로브(3590)의 개략도를 도시하는 다른 실시예이다. 프로브(3590)의 센서 헤드(3594)는 표면 온도 측정 및 내부 온도 측정의 특징들을 갖는다. 피부로의 요입(indenting)을 통해 뇌관으로 관통하는 센서 헤드(3594)를 통하여 내부 온도를 감지함으로써, 프로브(3590)는 내부 온도를 측정한다. 비-열전도성 팁으로 피부의 표면을 터치함으로써, 센서 헤드(3594)는 표면 온도 측정 프로브로서 기능한다. 프로브(3590)는 BTT와 같은 특수 영역들에서만 사용되고, 오목 형상을 갖지만 불규칙적인 기하학적 구조이며, 관의 메인 입구 지점에 대해 몇몇 해부학적 변화들을 갖는다. 멀티-센서 헤 드(3594), 직선형 핸들(3600), 및 곡선형 핸들(3606)을 포함하는 프로브(3590)가 도 19A에 도시된다. 온도 측정을 위한 센서 헤드(3594)는 서미스터, 열전쌍, 실리콘(silicone) 등과 같은, 다수의 열 센서들(3598)에 채워진 절연 재료(3596)를 포함한다. 절연 재료는 센서들(3598)을 홀딩하는 지지 구조물로서 작용한다. 바람직하게는, 열 센서들(3598)은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 서미스터들을 포함한다. 열 센서들(3598)의 어레이는 멀티-센서 헤드(3594)의 절연 재료(3596)의 표면상에 배치된다. 멀티-센서 헤드는 볼록한 구성 및 특수한 치수들을 갖는 것이 바람직하다. 센서 헤드(3594)의 팁(3592)으로부터 센서 헤드(3594)의 하위 엣지(3602)로의 거리는 바람직하게는 2.5mm 이하, 보다 바람직하게는 4.5mm 이하, 보다 더 바람직하게는 6.5mm 이하, 가장 바람직하게는 5mm 이하이다. 센서 헤드(3594)는 하나 이상의 열 센서들을 갖고, 바람직하게는 센서들(3598)의 어레이를 가지며, 각각의 센서는 배선(3604)으로서 나타낸 각각의 배선과 접속된다. 직선형 핸들(3600)과 곡선형 핸들(3606) 사이의 전이부에서, 모든 배선들은 배선(3604)으로서 나타낸 센서들을 형성하고, 배선부(3610)에서 종단되는 다중-가닥(multistrand) 케이블을 형성하도록 결합되고, 상기 배선부(3610)는 처리 및 디스플레이 회로(3612)에 접속된다.

도 19B는 센서들(3598)의 어레이에 위치된 절연성 구조물(3596)을 도시하는 센서 헤드(3594)의 평면도이다. 센서 헤드(3594)는 본질적으로 원형 형상을 갖는다. 센서 헤드(3594)의 직경은 바람직하게는 5.0mm 이하, 보다 바람직하게는 8.0mm 이하, 보다 더 바람직하게는 12mm 이하, 가장 바람직하게는 20mm 이하이다. 도 19C는 본질적으로 평탄한 센서 헤드(3616)로 구성된 휴대형 포터블 감지 프로브(3620)의 일 실시예의 개략도이다. 프로브(3620)는 3개의 부품들, 센서 헤드로서 지칭되는 평탄한 감지 팁(3634); 배선들(3604)과 다중-가닥 배선(3618)을 하우징하는 핸들(3630); 및 칩(3624), 배터리(3626)와 디스플레이(3622)를 하우징하는 전자장치 및 디스플레이부(3628)를 포함한다. 센서 헤드(3634)는 감지 표면(3616)을 포함하고, 상기 감지 표면은 절연성 재료(3632)와 표면을 따라 배치된 하나 이상의 센서들(3614)을 포함하며, 도 19A의 실시예와 유사한 구성을 갖는다.

도 19C에 도시된 것처럼, 핸들(3630)은 센서 헤드(3634)보다 더 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 센서 헤드(3634)의 팁(3616)으로부터 센서 헤드(3634)의 하위 엣지(3602)로의 거리는 바람직하게는 2.0mm 이하, 보다 바람직하게는 4.0mm 이하, 보다 더 바람직하게는 7.0mm 이하, 가장 바람직하게는 5.0mm 이하의 거리이다.

도 19D는 부메랑 센서 헤드(3656) 및 핸들(3650)을 포함하는 부메랑 센서 프로브(3640)의 측면 사시도이다. 핸들(3650)은 본 발명에서 기술된 아암(2004) 또는 다른 암으로 대체될 수 있고, 본 발명에서 기술된 임의의 센서 헤드들은 다른 실시예들의 측정부에 사용될 수 있다. 부메랑 센서 헤드(3656)는 2개의 윙(3642, 3644)을 포함하지만, 본질적으로 평탄한 종래의 부메랑 형상과 대조적으로, 윙(3642, 3644)은 융기(bulging)를 갖고, 뇌관 진입 지점의 해부구조와 맞춰지도록 본질적으로 볼록 표면을 갖는다. 부메랑 센서 헤드(3656)는 2개의 윙(3642, 3644)을 접속시키는 접속부(3658)를 추가로 포함하고, 상기 접속부는 본질적으로 융기 및 볼록 표면(3648)을 가지며, 상기 볼록 표면(3648)은 윙(3642, 3644)의 볼록 표면의 반경보다 훨씬 더 작은 반경을 갖고, 이에 따라 접속부(3658)는 윙(3642, 3644)보다 훨씬 더 융기한다. 접속부(3658)는 본질적으로 돌출형 구성을 갖고, 적어도 하나의 센서(3646)를 하우징하지만, 그 표면을 따라 다수의 센서들을 하우징하는 것이 바람직하며, 상기 센서들은 또한 융기된 구성을 갖는 것이 바람직하다. 센서들은 작은 점들로서 나타내지만, 과도한 방복을 방지하기 위해, 하나의 번호(3646)만이 다수의 샌서들을 기술하기 위해 사용된다. 센서들(3646)은 열 센서와 같은 하나의 타입의 센서로서 도시되지만, 상이한 파라미터들을 측정하는 센서들이 사용될 수 있고, 센서들의 임의의 조합이 고려되며, 예를 들어 센서 헤드는 산소 포화 적외선 센서들, 전기화학 가스 센서들, 열 센서들, 및 맥박 센서들을 포함한다는 것을 이해한다. 각각의 센서(3646)는 바람직하게는 핸들(3650)의 다중가닥 케이블(3654)이 되는 배선들(3650)을 이용하여, 유선 통신으로서 나타낸 핸들(3650)에 접속된다. 핸들(3650)은 접속 지점들(3660, 3662)을 통해 센서 헤드(3656)에 부착되고, 상기 핸들(3650)의 단부에 위치된다. 프로브(3640)의 바람직한 치수들은 뇌관 영역의 치수들 및 형상과 일치하고, 보다 구체적으로는 눈과 상위 눈꺼풀상의 눈썹 및 안와의 루프 사이의 영역의 기하학적 구조와 일치한다.

도 19E는 비접촉 측정을 위해 피부를 관측하는 표면 또는 접촉 측정들 동안 피부에 접촉되는 표면인, 센서 헤드(3656)의 감지 표면(3664)을 도시하는 부메랑 센서 프로브(3640)의 평면 사시도이다. 감지 표면(3664)은 접속 융기부(3658), 및 윙(3642, 3644)을 포함하고, 상기 감지 표면(3662)은 그 표면상에 하나 이상의 센서(3646)를 갖는다. 센서 헤드(3656)에 핸들을 접속시키는 접속 지점들(3660, 3662)은 파쇄선들로서 도시된다.

도 19F는 코(3672), 눈썹(3666) 및 눈(3674)과 같은 해부학적 구조물들에 관련되는 부메랑 센서 헤드(3656)의 평면 개략도이다. 눈썹(3666) 아래에 위치된 윙(3642)은 코(3672)에 인접하게 위치한 윙(3644)보다 더 긴 것이 바람직하다. 또한, 본질적으로 중심에 위치된 융기 접속부(3658), 및 그 중심 지점(3668), 및 핸들 접속 지점들(3660, 3662)의 인상재(impression)가 도시된다. 본 발명의 부메랑 프로브(3640)는 종래의 부메랑 구성에 비해 보다 긴밀한(tighter) 각도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 윙들(3642, 3644) 간의 바람직한 각도(3670)는 45도 이하, 바람직하게는 65도 이하, 가장 바람직하게는 90도 이하이다. 윙(3642)으로서 도시된 눈썹(3666)을 따라 연장되는 윙의 바람직한 길이는 35mm 이하, 바람직하게는 25mm 이하, 보다 바람직하게는 20mm 이하, 가장 바람직하게는 14mm 이하이고, 상기 길이는 지점(3668)으로부터 윙(3642)의 엣지(3676)로 진행한다. 윙(3642)의 바람직한 폭은 30mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 가장 바람직하게는 10mm 이하이다. 윙(3642)의 바람직한 두께는 25mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 가장 바람직하게는 10mm 이하이다.

윙(3644)으로서 도시된, 코(3672)를 따라 연장되는 윙의 바람직한 길이는 33mm 이하, 바람직하게는 23mm 이하, 보다 바람직하게는 18mm 이하, 가장 바람직하게는 12mm 이하이고, 상기 길이는 지점(3668)으로부터 윙(3644)의 엣지(3678)로 진행한다. 윙(3644)의 바람직한 폭은 30mm 이하이고, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 가장 바람직하게는 10mm 이하이다. 윙(3644)의 바람직한 두께는 25mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 가장 바람직하게는 10mm 이하이다.

융기 접속부(3658)는 관의 메인 진입 지점과 최적합하도록 구성된 부분이고, 코(3672)의 브릿지와 눈썹(3666)의 접합부에 인접하게 위치된다. 융기 접속부(3658)의 바람직한 치수 또는 직경은 30mm 이하, 바람직하게는 25mm 이하, 보다 바람직하게는 20mm 이하, 가장 바람직하게는 15mm 이하이다. 부분(3658)의 바람직한 두께는 30mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하, 보다 바람직하게는 15mm 이하, 가장 바람직하게는 10mm 이하이다.

프로세서(3624)와 같은 처리 회로는 다수의 센서들로부터 수신된 다수의 신호들로부터 애플리케이션에 따라, 가장 최적의 신호를 선별하여 선택한다. 열 센서들의 경우, 처리 회로는 연속적으로 선별한 다음 리포팅되는 가장 높은 온도를 선택한다. 하나 또는 다중 감지 지점들은 주기적으로 체크될 수 있고, 하나 이상의 신호들이 선택되어 디스플레이될 수 있다. 온도 측정을 위해 열 센서들은 용이한 배치 및 최적의 열 전달을 위해 BTT 포켓의 해부학적 및 열적 특성들에 적합하도록 형상화된 절연 재료에 내장된다. 열 센서는 임의의 주변 온도로부터 완전히 밀봉하고 BTT 진입 지점 외부의 임의의 피부 또는 조직들이 센서와 접촉하는 것을 방지하기 위해, 불규칙적인 피부 표면의 윤곽/형상을 갖는, 연질 두께의, 비전도성, 절연성 재료로 둘러싸이고 캡슐화되는 것이 바람직하다.

피부의 주름들은 BTT에 대해 가압될 때 센서 헤드의 팁과 접촉될 수 있기 때문에, 센서 헤드는 센서를 둘러싸는 절연 재료의 고유한 특수 치수를 가지며, 이는 도 19G 및 도 19H에 도시된 것처럼, 바람직하게는 3mm 내지 5mm이고, 보다 바람직하게는 2mm 내지 7mm이며, 가장 바람직하게는 1.5mm 내지 10mm이다. 도 19G는 센서 헤드(3680)와 핸들(3682)을 도시한다. 센서 헤드(3680)는 3개의 열 센서들(3684, 3686, 3688)을 갖는다. 센서 헤드(3680)는 절연 재료(3690)와 3개의 열 센서들(3684, 3686, 3688)을 포함하고, 이들은 절연 재료(3690)의 표면을 따라 배치된다. 센서들(3684, 3686, 3688)의 모든 표면들은 외부 환경에 노출된 센서의 표면을 제외하고는, 절연 재료(3690)에 의해 둘러싸인다. 절연성 재료(3690)의 치수는 핸들(3682)과 같은 금속 또는 열 전도성 재료로 이루어진 부품으로서 도시된 비절연성 부품(3692)에 가장 근접한 열 센서의 위치를 기반으로 한다. 센서들(3688)은 센서들(3684, 3686)에 비해 더 낮기 때문에, 절연 재료(3690)의 길이 또는 치수(3694)를 결정하기 위한 스타팅 지점은 상기 센서(3688)를 기반으로 하고, 치수(3694)는 센서(3688)에서 시작하여 비절연성 재료(3692)에서 종결된다.

도 19H는 열 전도성 재료(3692)에서 종결되는 절연 재료(3690)의 표면상의 융기 센서(3696)를 도시한다. 센서(3696)의 모든 표면들은 외부 환경에 노출된 센서의 표면 또는 측정되는 타겟 영역을 제외하고는, 절연 재료(3690)에 의해 둘러싸인다. 절연 재료(3690)의 치수는 비절연성 부품(3692)에 가장 근접한 열 센서의 위치를 기반으로 한다. 센서들(3696)은 단지 열 센서이기 때문에, 상기 센 서(3696)는 절연 재료(3690)의 치수를 결정하며, 치수(3694)는 센서(3696)에서 시작하여 비절연성 재료(3692)에서 종결된다. 치수(3694)는 도 19G 및 도 19H에 도시된 두 실시예들에 대해 동일하다. 센서 절연부는 얇아야 하는 종래기술의 종래의 표면 온도 프로브들과 달리, 기술된 두께를 가질 필요가 있다. 그 이유는 BTT 센서가 BTT 터널 개구부로 가압되므로 더 두꺼운 절연 재료가 외부의 주변 영향들을 방지하고 조직들이 BTT의 개구 표면적을 측정하는 온도 센서의 통합부와 접촉되는 것을 방지하기 때문이다. 본 발명에 따른 절연 재료 및 절연 재료의 치수 또는 길이는 센서 헤드 또는 측정부 주위의 임의의 절연 재료를 포함하고, 도 103A에 도시된 바와 같은 절연성 홀더(3550)와 같은 절연성 홀더를 포함한다.

본 발명의 감지 시스템들은 도 101의 주입 펌프와 같은 제 2 장치를 제어하는 폐쇄형 루프 시스템에 대한 피드백 정보를 측정, 기록 및/또는 처리하기 때문에, 수신된 신호를 기초로 뇌를 냉각 또는 가열하거나, 산소 센서의 신호를 기초로 전달되는 산소를 증가시키거나, 포도당 센서로부터의 신호를 기초로 포도당 또는 인슐린의 유동을 증가시키는 것과 같이, 치료 애플리케이션들을 허용한다.

본 발명의 모듈형 설계의 다른 구성들은 통상의 당업자에게 명백하다는 것을 이해한다. 캡, 안경 등과 같은 다른 헤드 장착 기어를 이용하는 다른 구성들이 고려된다. 그러한 헤드 장착 기어는 도킹 장치로서 센서 어셈블리를 배치 및 고정시키고, 맥박혈, 심박수, 온도 등과 같은, 다중 파라미터들을 모듈형 설계로 측정, 기록, 피드백할 수 있다.

도 20은 지지 구조물의 몸체에 인가되는 접착제에 의해 BTT상의 센서의 유지 를 도시한다. 지지 구조물은 사용자의 뺨에 제공된다.

본 발명은 온도와 같은 생물학적 파라미터의 측정, 기록 및 처리를 제공할 뿐만 아니라, 치료부를 하우징하는 장치를 포함한다. 예시로서, 본 발명의 모듈형 이마 도킹 시스템은 펠티에(Peltier) 장치, 유체를 순환시키기 위한 서펜타인(serpentine)과 같은 열기전(thermo-voltaic) 장치를 포함하는, 뇌를 냉각 또는 가열시키기 위해 BTT 지점에 배치된 냉 또는 온 엘리먼트나 물질을 위한 기계적 홀딩 및 위치설정 구조물을 포함할 수 있다. 본 발명의 헤드밴드와 같은 헤드 장착 기어는 전자장치 구조물 위치설정, 전력공급, 및 BTT 지점을 가열 또는 냉각시키기 위한 제어 장치일 수도 있다. 감지 헤드밴드의 모듈은 일 측면에 BTT 온도계 및 타 측면에 BTT 지점상의 냉/온 장치를 구비함으로써, 치료를 위한 폐쇄 루프 장치로서 자체적으로 작용할 수 있는 제어/처리 회로를 포함하고, 이에 따라 독립적인 의료용 폐쇄 루프 모니터링, 제어 및 냉각/가열 장치를 제공할 수 있다.

또한, 감지 헤드밴드 박스의 모듈은 온도 신호 또는 다른 생물학적 신호를 분석하여 이를 다른 환자 데이터와 상관시키고, 감지 헤드밴드 장치 상의 다른 파라미터들을 디스플레이하거나, 유선 또는 무선 수단을 통해 정보를 다른 호스트 모니터 또는 장치로 전송하도록 설계된다. 시스템이 상관/계산/분석하는 파라미터들은 수면 질환 패턴들, 알츠하이머 증상들, 비만 파라미터들, 몸무게 조절을 위한 칼로리 소모량, 피로/졸음, ECG/EKG, 뇌파 패턴들 등을 포함한다.

Claims (27)

1. 열 감지 지지 구조물로서,

   피부 표면상의 배치를 위한 몸체(body) ―상기 몸체는 상기 피부 표면 상에 상기 몸체를 고정시키기 위한 접착층을 포함하고, 상기 몸체는, 뇌관(brain tunnel) 영역을 향해 이동가능한 아암(arm), 및 상기 아암의 자유단에 위치된 측정부와 연결되고, 상기 몸체는 상기 아암에 의해 상기 뇌관 영역으로 편향(biasing)되고 상기 뇌관 영역에 배치되도록 구성되며, 상기 측정부는 열 절연 표면을 가짐 ―;

   상기 피부 표면에 직접적으로 접촉하고 상기 피부 표면로부터 열 에너지를 수신하기 위해 노출된 적어도 하나의 열 센서를 갖는 상기 열 절연 표면 ―상기 이동가능한 아암은 상기 뇌관 영역에서 상기 피부 표면과 상기 적어도 하나의 열 센서의 직접 편향된 접촉을 보장하도록 구성됨―;

   접착성이 없는 상기 측정부; 및

   상기 뇌관 영역에서 상기 피부 표면과 상기 적어도 하나의 열 센서의 직접적인 접촉을 위하여 상기 적어도 하나의 열 센서가 상기 열 절연 표면으로부터 노출되어 위치되도록 상기 열 절연 표면에 의해 부분적으로만 둘러싸인 상기 적어도 하나의 열 센서

   를 포함하는,

   열 감지 지지 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서는 유선 열 센서인,

   열 감지 지지 구조물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 센서는 무선 열 센서인

   열 감지 지지 구조물.
4. 제1항에 있어서,

   상기 열 절연 표면은 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리머, 고무 및 폼을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 절연 물질들에 의해 제공되는,

   열 감지 지지 구조물.
5. 제4항에 있어서,

   상기 열 절연 표면은 절연 물질의 실린더에 의해 제공되는,

   열 감지 지지 구조물.
6. 제5항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 열 센서는 상기 실린더의 일 단부에 위치되고, 와이어는 상기 실린더의 중심을 따라 연장되고, 상기 와이어는 상기 적어도 하나의 열 센서에서 종단되는,

   열 감지 지지 구조물.
7. 제1항에 있어서,

   열 절연 물질의 외부 표면은 상기 피부 표면과 직접적으로 접촉하도록 구성되는,

   열 감지 지지 구조물.
8. 제7항에 있어서,

   열 절연 물질의 외부 표면은 상기 열 센서의 표면과 같은 높이인,

   열 감지 지지 구조물.
9. 열 감지 지지 구조물로서,

   피부 표면상의 배치를 위한 몸체 ―상기 몸체는 상기 피부 표면 상에 상기 몸체를 고정시키기 위한 접착층을 포함하고, 상기 몸체는, 뇌관 영역을 향해 이동가능한 아암, 및 상기 아암의 자유단에 위치된 측정부와 연결되고, 상기 몸체는 상기 아암에 의해 상기 뇌관 영역으로 편향되고 상기 뇌관 영역에 배치되도록 구성됨 ―;

   접착성이 없는 열 절연 표면을 제공하는 압축가능한 절연 물질을 갖는 상기 측정부; 및

   상기 피부 표면에 직접적으로 접촉하고 상기 피부 표면로부터 열 에너지를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 열 센서 ―상기 아암은 상기 뇌관 영역에서 상기 피부 표면과 상기 적어도 하나의 열 센서의 직접 편향된 접촉을 보장하도록 구성됨―;

   상기 뇌관 영역에서 상기 피부 표면과 상기 적어도 하나의 열 센서의 직접적인 접촉을 위하여 상기 적어도 하나의 열 센서가 상기 열 절연 표면으로부터 노출되어 위치되도록 상기 열 절연 표면에 의해 부분적으로만 둘러싸인 상기 적어도 하나의 열 센서

   를 포함하는,

   열 감지 지지 구조물.
10. 제9항에 있어서,

    상기 절연 물질의 외부 표면은 상기 피부 표면과 직접적으로 접촉하도록 구성되는,

    열 감지 지지 구조물.
11. 제10항에 있어서,

    상기 절연 물질의 외부 표면은 상기 열 센서의 표면과 같은 높이인,

    열 감지 지지 구조물.
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