KR101534537B1 - 분석물질의 비침투식 분광 측정을 위한 장치 및 그 사용 방법 - Google Patents
분석물질의 비침투식 분광 측정을 위한 장치 및 그 사용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
대상물의 신체의 분광 평가를 위한 장치가 분광 프로브를 이용하여 대상물의 말단 사이에 있거나 인접하여 있는 갈라진 영역에서 이용될 수 있다. 분광 프로브는 상이한 크기의 대상물의 말단을 수용하면서 대상물의 조직을 일정한 각도와 압력으로 접촉하기 위해 프로브에 필요한 회전, 병진 및/또는 수직 자유와 같은 이동을 가질 수 있으며, 측정되는 대상물의 영역에 대해 재현 가능한 혈액 흐름을 획득하고 또한 대상물의 피부를 하우징이 잡아당기거나 스트레칭하거나 압박하거나 압착하는 것의 영향을 최소화하기 위해 최적화된 디바이스에 수용될 수 있다. 최적의 압력에서 측정이 이루어지도록 하기 위해 압력 센서가 이용된다. 시스템을 작동시키거나 및/또는 동일 평면화를 달성하기 위해 터치 센서가 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 전반적으로 대상물의 체액의 비침투식 평가를 위한 분광 시스템에 관한 것이다. 특정의 실시예에서, 분광 시스템은 알콜 또는 그 신진대사 산물과 같은 인체 혈액 내의 분석물질의 성분의 측정을 위해 이용될 수 있다. 분광 시스템은 또한 생물측정학적 수집 시스템(biometric acquisition system), 온도 표시 시스템, 터치 센서 및/또는 압력 센서와 같은 다른 표시기와 결합될 수도 있다.
본 출원은 미국 가특허 출원 번호 60/949,836 및 60/966,028을 우선권으로 하는 동시에 그에 따른 이점을 주장하며, 상기 특허 출원의 전체 내용을 본 명세서에서 참고자료로 원용하고 있다. 본 출원은 또한 미국 특허 출원 번호 11/702,806 내의 기술요지에 관련되는 기술요지를 포함하고 있으며, 이 특허 출원의 전체 내용 또한 본 명세서에서 원용하고 있다.
본 발명은 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법은, 전자기 방사선의 소스를 디바이스에 제공하는 단계, 상기 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 상기 디바이스를 위치시키는 단계, 및 상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 방법은 상기 디바이스를 실질적으로 일정한 압력으로 상기 대상물의 표면에 가하는 단계를 더 포함하며, 상기 디바이스는 상기 대상물의 표면과 실질적으로 동일 평면이 되도록 가해질 수 있다. 상기 디바이스는 또한 상기 디바이스를 작동시키기 위한 터치 센서 및/또는 다른 유형의 센서, 및/또는 상기 디바이스가 특정 압력에서 작동되도록 하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 디바이스는 대상물의 첫 번째 손가락(검지)과 두 번째 손가락(중지) 사이 또는 대상물의 첫 번째 발가락과 두 번째 발가락 사이에 실질적으로 일정한 압력으로 가해진다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 디바이스는 프로브(prove)이다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에서, 상기 프로브는 프로브 베이스 및 프로브 헤드를 포함한다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 전자기 방사선은 근적외선 방사선(near infrared radiation)이다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 전자기 방사선의 소스를 디바이스에 제공하는 수단, 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 상기 디바이스를 위치시키는 수단, 및 상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 수신하는 수단을 포함하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치에 관련된다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 디바이스를 실질적으로 일정한 압력으로 상기 대상물의 표면에 가하는 수단이 제공된다. 이 수단은 실질적으로 일정한 압력을 가하는 바이어싱 부재, 및/또는 본 장치가 특정 압력에서 작동하도록 하는 압력 센서를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 장치는 상기 대상물의 첫 번째 손가락과 두 번째 손가락 사이의 갈라진 지점에 위치되도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 장치는 상기 대상물의 표면과 실질적으로 동일 평면이 되도록 가해진다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 전자기 방사선의 소스를 상기 디바이스에 제공하는 수단은 근적외선 방사선(near infrared radiation) 소스이다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 프로브, 하나 이상의 경로를 형성하는, 상기 프로브를 위한 장착 지지체, 및 바이어싱 요소를 포함하며, 상기 프로브는 초기 지점으로부터 멀어지는 방향으로 상기 하나 이상의 경로를 따라 이동 가능하며, 상기 프로브는 상기 바이어싱 요소에 의해 가해지는 실질적으로 일정한 힘에 의해 상기 초기 지점을 향해 바이어스되는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치에 관련된다. 본 장치가 특정 압력에서 사용되도록 하기 위해 압력 센서가 이용될 수도 있다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 프로브는 프로브 헤드 및 프로브 몸체를 포함하며, 상기 프로브 몸체는 근거리 단부 및 원거리 단부를 가지며, 상기 프로브 헤드는 상기 프로브 몸체에 피봇 방식으로 부착된다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에서, 상기 프로브는 또한 상기 하나 이상의 경로에 실질적으로 직각을 이루는 제2 경로를 따라 상하로 이동할 수 있다. 일실시예에서, 상기 바이어싱 요소는 코일 스프링이다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 전자기 방사선의 소스, 프로브 헤드, 상기 소스로부터의 전자기 방사선을 상기 프로브 헤드에 운송하기 위한 하나 이상의 광섬유, 검출기, 및 상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 상기 검출기에 운송하기 위한 하나 이상의 제2 광섬유를 포함하며, 상기 프로브 헤드는 상기 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 수용되도록 구성된다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 프로브는 실질적으로 일정한 힘에 의해 갈라진 지점을 향해 바이어스된다. 상기 프로브가 특정의 힘에서 작동되도록 하기 위해 센서가 채용될 수도 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에서, 상기 프로브 헤드는 대상물의 표면에 대하여 동일 평면이 될 수 있도록 피봇 가능하다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에서, 상기 프로브 헤드는 갈라진 지점에 관련하여 상하로 조정될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에서, 상기 프로브는 근적외선 방사선을 생성하는 전자기 방사선의 소스를 포함한다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 전자기 방사선의 소스로부터의 전자기 방사선을 디바이스에 보내도록 구성된 복수의 소스 광섬유 가닥, 및 상기 디바이스로부터의 전자기 방사선을 수신하여 검출기에 보내도록 구성된 복수의 검출기 광섬유 가닥을 포함하며, 상기 복수의 광섬유 가닥 및 다른 상기 복수의 광섬유 가닥은 상기 디바이스에서 하나의 광섬유 묶음으로 합쳐지는, 분광 측정에 사용하기 위한 광섬유 장치에 관련된다. 일실시예에서, 복수의 검출기 광섬유 가닥의 적어도 일부가 소스 광섬유의 외측 둘레를 따라 2중의 행(double row)으로 배치된다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 하나의 광섬유 묶음은 측정 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 수용되도록 구성된다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 광섬유 장치는 온도 측정 디바이스를 더 포함한다.
본 발명의 실시예의 특징에서, 상기 광섬유 장치의 상기 전자기 방사선의 소스는 근적외선 방사선을 생성한다.
일실시예에서, 상기 온도 측정 디바이스는 적외선 디바이스이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 특징에 따른, 프로브 헤드, 프로브 베이스, 및 프로브 헤드를 프로브 베이스에 연결하는 바이어싱 기구를 포함하는 프로브의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 프로브 헤드를 프로브 베이스에 연결하는 바이어스된 힌지 기구를 갖는 또 다른 프로브의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 프로브 헤드 및 프로브 베이스의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 특징에 따른, 프로브 헤드, 프로브 베이스 및 생물측정학적 센서를 포함하고 있는 하우징을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로브를 포함하고 있는 하우징의 컷어웨이 도면(cutaway view)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 다른 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 컷어웨이 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 배면도와 정면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 프로브의 컷어웨이 측면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동(translational movement)을 예시하는 일련의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 컷어웨이 측면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 병진 가이드를 따라 이루어지는 프로브의 병진 이동을 예시하는 일련의 측면 컷어웨이 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 수직 이동을 예시하는 정면도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 기구에 의해 발생되는 프로브의 수직 이동을 예시하는 일련의 측면도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동, 회전 이동, 및 수직 이동을 예시하는 일련의 측면도이다.
도 19a 및 도 19b는 복수의 소스 광섬유 A 및 검출기 광섬유 B를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면과, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 가닥 및 검출기 광섬유 가닥을 포함하는 광섬유 부재의 개략 측면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 소스 광섬유 및 검출기 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 검출기 광섬유에 의해 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 소스 광섬유의 2개의 측면 상에 타원형 호의 형태로 배치된 복수의 검출기 광섬유에 의해 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예의 특징에 따른 일측에 위치된 복수의 검출기 광섬유 및 타측에 위치된 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어에이 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 소스 광섬유 묶음 및 복수의 검출기 광섬유를 포함하는 프로브 헤드의 다른 컷어웨이 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 검출기 광섬유의 동심 링에 의해 각각 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 오버헤드 도면(overhead view)이다.
도 26은 본 발명의 실시예의 일특징에 따라 분광 측정이 이루어질 수 있는, 손가락 사이에 갈라진 영역(interstitial region)을 갖는 대상물의 손을 예시하는 도면이다.
도 27은 대상물의 손가락이 본 발명의 실시예의 일특징에 따른 장치의 하우징에 진입하는 2-손가락 장치의 컷어웨이 묘사도이다.
도 28은 본 발명의 실시예의 다른 특징의 다양한 도면을 예시하고 있다.
도 29는 대상물의 손가락이 본 발명의 실시예에 따른 장치의 하우징에 진입하는 1-손가락 장치의 측면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치 윈도우 A, 생물측정학적 장치 B 및 인간공학적(ergonomic) 손가락 움직임 가이드 C를 갖는 휴먼 인터페이스 장치의 일련의 하향식 도면(top down view)이다.
도 31은 본 발명의 실시예의 일특징에 따른, 소스 광섬유 묶음에 평행한 직선 행으로 중앙 소스 광섬유 묶음을 중심으로 배치된 검출기 광섬유를 포함하는 비침투식 분광 측정을 위한 장치와 그 사용법에 대한 복수의 묘사도이다.
도 32는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 압력, 움직임 또는 방향성 입력을 통한 데이터 입력을 위한 사용자 인터페이스의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 프로브 헤드를 프로브 베이스에 연결하는 바이어스된 힌지 기구를 갖는 또 다른 프로브의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 프로브 헤드 및 프로브 베이스의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 특징에 따른, 프로브 헤드, 프로브 베이스 및 생물측정학적 센서를 포함하고 있는 하우징을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로브를 포함하고 있는 하우징의 컷어웨이 도면(cutaway view)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 다른 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 컷어웨이 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 배면도와 정면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 프로브의 컷어웨이 측면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동(translational movement)을 예시하는 일련의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동을 예시하는 컷어웨이 측면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 병진 가이드를 따라 이루어지는 프로브의 병진 이동을 예시하는 일련의 측면 컷어웨이 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 프로브의 수직 이동을 예시하는 정면도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 기구에 의해 발생되는 프로브의 수직 이동을 예시하는 일련의 측면도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 병진 이동, 회전 이동, 및 수직 이동을 예시하는 일련의 측면도이다.
도 19a 및 도 19b는 복수의 소스 광섬유 A 및 검출기 광섬유 B를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면과, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 가닥 및 검출기 광섬유 가닥을 포함하는 광섬유 부재의 개략 측면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 소스 광섬유 및 검출기 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 검출기 광섬유에 의해 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 소스 광섬유의 2개의 측면 상에 타원형 호의 형태로 배치된 복수의 검출기 광섬유에 의해 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어웨이 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예의 특징에 따른 일측에 위치된 복수의 검출기 광섬유 및 타측에 위치된 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 컷어에이 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 복수의 소스 광섬유 묶음 및 복수의 검출기 광섬유를 포함하는 프로브 헤드의 다른 컷어웨이 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 검출기 광섬유의 동심 링에 의해 각각 둘러싸인 복수의 소스 광섬유를 갖는 프로브 헤드의 오버헤드 도면(overhead view)이다.
도 26은 본 발명의 실시예의 일특징에 따라 분광 측정이 이루어질 수 있는, 손가락 사이에 갈라진 영역(interstitial region)을 갖는 대상물의 손을 예시하는 도면이다.
도 27은 대상물의 손가락이 본 발명의 실시예의 일특징에 따른 장치의 하우징에 진입하는 2-손가락 장치의 컷어웨이 묘사도이다.
도 28은 본 발명의 실시예의 다른 특징의 다양한 도면을 예시하고 있다.
도 29는 대상물의 손가락이 본 발명의 실시예에 따른 장치의 하우징에 진입하는 1-손가락 장치의 측면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치 윈도우 A, 생물측정학적 장치 B 및 인간공학적(ergonomic) 손가락 움직임 가이드 C를 갖는 휴먼 인터페이스 장치의 일련의 하향식 도면(top down view)이다.
도 31은 본 발명의 실시예의 일특징에 따른, 소스 광섬유 묶음에 평행한 직선 행으로 중앙 소스 광섬유 묶음을 중심으로 배치된 검출기 광섬유를 포함하는 비침투식 분광 측정을 위한 장치와 그 사용법에 대한 복수의 묘사도이다.
도 32는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 압력, 움직임 또는 방향성 입력을 통한 데이터 입력을 위한 사용자 인터페이스의 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 비침투형 분광 측정을 위한 장치는, 특히 대상물의 혈중 성분 또는 대상물 내의 혈중 분석물질을 모니터링하는 등의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 것과 같은 다수의 응용에 적합하다. 본 발명의 장치는 또한 대상물의 혈액과 같은 대상물의 체액 내의 특정 성분 또는 분석물질에 결합되어 있는 인조 마커(synthetic marker) 또는 나노 입자를 검출하기 위해서도 사용될 수 있으며, 이러한 인조 마커 또는 나노 입자는 특정의 분광 서명(spectroscopic signature)을 갖도록 디자인된다. 또한, 본 발명의 장치는 체액 내의 독소 또는 위험 화학물질을 검출하기 위해 사용될 수도 있다.
이러한 장치는 생물측정학적 응용에 유용할 수 있다. 예컨대, 본 장치는 혈당 농도를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 본 장치는 또한 병원 환자의 쇼크를 검지하기 위해 젖산 농도(lactic acid level)를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 응용에서, 본 장치는 연속 모니터링을 위해 환자에 부착 가능하게 되도록 구성될 수 있다. 생물측정학적 식별 장치와 결합될 시에는, 본 장치는 또한 환자의 보험 및/또는 의료 기록에 링크할 수 있다. 이러한 링크는 진단 및 치료의 보조자료로서 환자 정보를 업데이트하거나 또는 과거의 분광 판독치에 대해 비교하도록 이용될 수 있다.
이러한 장치는 보안 응용장치에도 유용할 것이다. 예컨대, 본 장치는 건물, 제조 시설 또는 다른 보안 영역에 대한 접근을 통제하거나, 알코올 또는 다른 물질의 영향 하에 있는 사람에 의한 설비 장치, 자동차, 보트, 항공기 또는 기타 차량의 조작을 제한하기 위해 실시될 수 있다. 본 장치는 또한 생물학적 모니터링 장치로서 실시될 수도 있다. 즉, 본 장치는 예컨대 조작자가 어떠한 직무를 수행하기에 문제가 있는지를 판정하기 위해 이용될 수 있는 조작자의 생물학적 상태를 판정하도록 구성될 수 있다.
본 장치는 방사선 소스를 포함한다. 일실시예에서, 방사선은 전자기 방사선이다. 본 장치는 방사선을 대상물의 신체에 안전하게 투여하여 대상물로부터 반사되어 오는 전자기 방사선을 수신하도록 구성된다. 일실시예에서, 적외광 전자기 방사선과 같은 광(전자기 방사선)을 투여 및 수신하기 위해 광섬유 묶음이 이용된다. 또한, 본 장치는 대상물의 신체와의 상호작용에서 발생하는 수신된 전자기 방사선을 분석하는 수집 시스템(acquisition system)을 포함할 수도 있다.
일실시예에서, 근적외선 범위 내의 전자기 방사선의 소스를 제공하기 위해 석영 할로겐 램프가 이용된다. 근적외선 범위의 스펙트럼은 이러한 파장에서 피부 조직의 비교적 우수한 광투과성 때문에 알코올 농도와 같은 혈중 성분 또는 혈중 분석물질의 농도의 비침투식 측정에 적합하다. 본 발명의 실시예에 따른 혈중 알코올 농도를 측정하기 위한 방사선 소스를 제공하는 것과 관련하여 석영 할로겐 램프를 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예로 한정되지 않으며, 방사선 소스의 다양한 변형 및 등가 치환물도 포함된다. 예컨대, 플래시 램프, 발광 다이오드, 석영 할로겐, 및/또는 텅스텐 할로겐 광원과 같은 다른 광 발생 장치가 필터링 기구와 함께 사용되어, 측정될 다른 타겟의 조직 성분 또는 분석물질의 스펙트럼 범위 흡수(spectral range absorption)에 대응하는 특정 스펙트럼 범위를 발생할 수 있다.
일실시예에서, 본 장치는 방사선 소스 및 수집 시스템을 포함하는 디바이스를 포함한다. 이 디바이스는 대상물의 검사 영역에 대하여 동일 평면으로 프레스되거나 또는 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점을 수용하기에 적합하다면 원통형, 직평형 육면체, 구형, 사다리꼴형 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형상으로 될 수 있다. 일실시예에서, 이 디바이스는 프로브이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스 또는 프로브(100)를 예시하고 있다. 도 1을 참조하면, 프로브(100)는 프로브 헤드(40) 및 프로브 베이스(30)를 포함한다. 프로브(100)는 또한 프로브 헤드(40)를 프로브 베이스(30)에 연결하는 바이어싱 기구(60)를 포함할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예의 특징에 따른 스프링 바이어스된 힌지(110)를 갖는 프로브(100)를 예시한다. 도 2를 참조하면, 본 장치의 프로브 헤드(40)가 스프링 바이어스된 힌지(110)를 통해 프로브 베이스(30)에 고정되며, 스프링 바이어스된 힌지는 수직 평면에서 프로브 헤드를 중심으로 회전 이동이 발생하도록 한다. 스프링 바이어스된 힌지(110)는 프로브 헤드가 대상물의 검사 영역에 대하여 일관된 압력을 가하도록 한다. 스프링이 아닌 다른 바이어싱 수단이 이용될 수도 있음은 자명하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사다리꼴 형상(또는 파이와 같은 형상)의 프로브 헤드(40) 및 프로브 베이스(30)를 갖는 프로브를 예시하고 있다. 사다리꼴 형상이 도시되어 있지만, 프로브 헤드(40) 및 프로브 베이스(30)는 예컨대 직사각형, 원통형 또는 다른 인간 공학적으로 적합한 형상과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 프로브 헤드(40)는 분광 측정을 위한 하나 이상의 광섬유 묶음(50)을 더 포함한다. 프로브 베이스(30)는 광섬유 묶음을 지원하고 이와 동시에 유닛에 병진 이동을 제공하도록 구성될 수 있다. 이로써, 프로브(30)는 재현 가능하고 균일한 분광 측정을 제공할 수 있다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 각종 실시예에 따른 프로브 베이스(30) 및 프로브 헤드(40)를 수용하도록 구성된 하우징(10)을 갖는 장치의 다양한 형태를 예시하고 있다. 본 장치의 하우징(10)은 예컨대 차량의 내부 또는 입구 지점 부근의 벽부 위에와 같은 다양한 지점 또는 표면에 본 장치를 장착할 수 있도록 구성된다. 이로써, 본 장치는 예컨대 다양한 지점에서의 혈중 알코올 농도와 같은 혈중 성분 또는 혈중 분석물질의 검사를 제공할 수 있다. 하우징(10)은 장치의 보호를 제공하는 것에 추가하여 생물측정학적 검증, 온도 측정 시스템, 터치 작동 센서 및/또는 압력 센서와 같은 추가의 특징 요소를 수용하도록 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 생물측정학적 검증 시스템(20)을 포함하는 장치를 예시하고 있다. 생물측정학적 시스템(20)은 손가락 및/또는 발가락 프린트 스캔을 수행함으로써 생물측정학적 검증을 제공한다. 다른 형태의 생물측정학적 스캔 또한 본 장치에 통합될 수 있다. 예컨대, 대상물의 손 위의 갈라진 지점에서의 분광 검사를 허용하면서 손바닥 스캔 또는 다른 형태의 손바닥 인식 시스템이 통합될 수 있다. 프로브(100)의 혈중 성분 또는 혈중 분석물질 수집 시스템과 유사하게, 생물측정학적 검증 시스템(20)은 대상물의 생물측정학적 인증이 허가를 받은 사용자로 나타내지 않는다면 차량의 조작을 방지할 수 있다. 생물측정학적 스캔 및 분광 측정의 결과는 선택된 수의 사용자를 위한 시스템에 소정의 시간 기간 동안 저장될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 정보는 진단 및 치료에 사용하기 위한 환자 정보의 데이터베이스 및/또는 차량, 건물, 설비 등의 액세스에 관련한 데이터베이스에 링크될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 하우징(10)은 컴퓨터 마우스와 유사하게 매끄러운 외관 및 타원 형상(도 5 내지 도 8)으로 되어 있다. 하우징(10)은 또한 다른 형상을 가질 수도 있다. 하우징(10)은 도 8b에 도시된 바와 같이 대상물의 손가락 또는 발가락을 수용하기 위한 개방 단부(65) 및 도 8a에 도시된 바와 같이 전원 코드 등의 전원 인터페이스를 수용하기 위한 개구(76)를 갖는 폐쇄 단부(75)를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 하우징(10)은 개방 단부에서 대략 길이가 110 ㎜ 폭이 70 ㎜이고, 폐쇄 단부에서 폭이 90 ㎜이다.
본 발명의 실시예에서, 프로브 몸체는 검사 대상물의 첫 번째 손가락과 두 번째 손가락을 수용하도록 구성된 2개의 측벽 상의 그루브(도시하지 않음)를 갖는 매끄러운 외관으로 되어 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 프로브 몸체 및 하우징(10)은, 대상물의 손가락, 복수의 손가락, 손, 발가락, 복수의 발가락, 또는 발을, 측정될 대상물의 영역의 피부 또는 그 부근의 피부를 묶거나, 압박하거나 또는 잡아당기지 않고서도, 하우징에 진입할 수 있도록 매끄러운 외관으로 되어 있다. 피부를 묶는 것은 대상물의 피부가 접혀진 표면 또는 매끄럽지 않은 표면을 야기하여, 대상물의 피부 밀도, 단단한 정도(consistency) 또는 깊이의 변동으로 인해 대상물로부터의 신호의 수집에 지장을 줄 수도 있다. 유사하게, 하우징에 의해 야기된 대상물의 피부의 스트레칭 또는 잡아당김은 대상물의 피부 밀도, 단단한 정도 또는 깊이의 변동에 의해 대상물로부터의 신호의 수집에 지장을 줄 수도 있다. 하우징의 매끄러운 표면은 대상물의 피부 상에 가해지는 압력 및 마찰을 최소화하고, 대상물의 피부를 잡아당기거나 압박하거나 스트레칭하거나 압착하는 하우징의 영향을 경감시킨다. 그 결과, 대상물의 피부 상의 압력은, 대상물의 피부 상으로의 프로브 헤드로부터의 재현 가능한 압력이 되게 하는 방식으로 프로브 헤드(40)에 의해 가해진다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장치의 하우징은, 분광 방식으로 측정될 대상물의 영역으로의 재현 가능한 혈액 흐름을 가능하게 하거나 및/또는 촉진시키기 위해 측면 패드(11)를 더 포함한다. 이들 패드로는, 예컨대 측정이 이루어지는 최적의 온도 또는 일정한 온도를 발생시키기 위해 온도 조정이 이용될 수 있도록 가열 및/또는 냉각 패드가 가능하다. 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 패드의 위치는 하우징의 측면 이외의 곳이 될 수도 있다. 예컨대, 패드는 더 신속한 온도 조정을 위해 검사 영역에 더 근접하게 되도록 하우징 개구의 상면 및 저면에 중심이 맞추어져 위치될 수 있다. 패드는 도전성, 대류성, 또는 복사성 가열 및/또는 냉각을 통해 작동할 수도 있다. 분광 방식으로 측정되는 영역에서의 대상물의 혈액 흐름의 변동은 획득된 측정치의 정확도 또는 정밀도에 영향을 줄 수도 있다. 하우징 입구의 구조는 측정되고 있는 영역에 대해 대상물의 혈액 흐름이 미치는 영향을 최소화하도록 구성될 수도 있고, 또는 그 영역의 혈액 흐름에 대한 영향을 발생하도록 작용할 수도 있다. 이 패드는 또한 검사될 영역을 안정화하기 위해서도 사용될 수 있다. 예컨대, 이 패드는 검사 동안에도 대상물의 손을 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 하우징은 대상물의 혈액 흐름에 대한 재현 가능하거나 또는 일관된 영향을 제공하도록 설계된다. 이들 영향은 수동 방식으로 또는 능동 방식으로 달성될 수 있다.
일실시예에서, 하우징의 입구(65)는 대상물의 혈액 흐름에 최소의 변경을 수동으로 허용하여 프로브 헤드가 대상물의 피부에 가해지는 압력을 조절하도록 설계된다. 이에 따라, 입구(65)의 폭은 점진적인 각도 및 매끄러운 외관을 갖도록 설계되며, 이에 대해서는 예컨대 도 7을 참조하기 바란다. 하우징의 형상은 분광 방식으로 측정될 대상물의 영역에 일정한 혈액 흐름을 제공하도록 다른 형상을 가질 수 있으며, 이것은 정확하거나, 정밀하거나, 또는 재현 가능한 측정을 위해 대상물의 혈액 흐름을 능동적으로 관리하는 기구를 포함하는 본 발명에 적합할 것이다.
일부 실시예에서, 방사선의 소스는 본 장치가 언제든 사용 준비가 되도록 항상 온 상태로 될 수도 있다. 다른 실시예에서, 본 장치는 사용되지 않는 동안에는 턴오프되는 방사선 소스를 갖는 것이 적합할 수도 있다. 이러한 실시예에서는, 방사선 소스를 작동시키거나 및/또는 디바이스를 사용을 위해 준비하는 수단이 요구될 것이다. 다양한 수단이 이용될 수 있다. 대상물이 디바이스의 일부를 터치하는 즉시 디바이스가 턴온되도록 터치 센서가 이용될 수도 있다. 터치 센서를 형성하기 위해 커패시턴스 또는 레지스턴스 터치 스위치가 이용될 수도 있다. 이와 달리, 대상물의 존재를 검출하는 온도 센서가 디바이스를 작동시키기 위해 이용될 수도 있다. 디바이스를 향하는 이동 또는 디바이스에 인접한 상태에서의 이동을 검지하는 센서와 같은 원격 센서가 디바이스의 작동을 위해 이용될 수도 있다. 이러한 센서는 방사선 소스에 인접한 지점에서 프로브 헤드에 위치될 수도 있다. 예컨대, 도 14 및 도 15는 방사선 소스 바로 위에 위치된 센서(7)를 도시하고 있다. 그러나, 센서는 이들 센서의 특정 기능에 적합한 때에는 다른 지점에 위치될 수 있다.
디바이스를 작동시키기 위해 조작자 동작이 이용될 수도 있다. 조작자는 디바이스 작동을 트리거하기 위해 무선 또는 유선 스위치를 누를 수 있다. 예컨대, 차량 내에 설치된 디바이스를 위해서는, 디바이스를 작동시키기 위해서 키리스 진입 시스템(keyless entry system)이 이용될 수 있다. 차량 내의 디바이스는 차량의 운전자 좌석에서 검출되는 압력에 의해 또는 조작작의 존재를 검출하는 다른 수단에 의해 차량 도어의 개방을 통해 작동될 수도 있다. 조작자가 검사를 위해 디바이스를 턴온시키기 위해 음성 명령, 클랩(clap) 또는 다른 음향을 제공할 수 있도록 음성 또는 음향 작동 시스템이 이용될 수도 있다.
방사선 소스를 작동시키거나 또는 디바이스를 분광 측정으로 진행하도록 트리거하기 위해 디바이스와의 초기 조작자 상호작용이 이용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 재현 가능한 압력은 재현 가능한 측정을 달성하는데 있어 중요하다. 그러므로, 디바이스는 대상물이 디바이스 상의 프로브에 맞닿아 검사될 영역에 위치하고 있을 때의 압력을 검출하는 압력 센서를 통합할 수 있다. 소정의 압력이 측정될 때, 디바이스를 작동상태로 트리거하고 분광 판독을 행할 수 있다.
이하에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 대상물과의 디바이스 인터페이스는 하나 이상의 방향으로 이동 가능하고 및/또는 이러한 하나 이상의 방향으로의 이동 시에 일정한 바이어싱 압력을 받게 되는 프로브를 가짐으로써 최적화될 수도 있다. 이에 따라, 위치 센서 및/또는 압력 센서가 디바이스에 통합될 수도 있으며, 그러므로 디바이스는 분광 측정을 작동시키기 전에 모든 센서가 최적의 위치 및/또는 압력 상태에 있게 되는 대상물을 검출할 때까지 대기하도록 프로그래밍된다. 또한, 센서에 의해 측정되는 모든 파라미터는 추후의 디바이스 사용/작동을 조절하는데 사용하기 위해 또는 분광 측정의 결과를 평가하는데 고려될 추가의 데이터로서 사용하기 위해 분광 측정 동안 디바이스에 의해 기록 및 저장될 수 있다.
구성요소 및 이동
도 5 내지 도 10은 하우징의 상면에 위치된 표시기 광의 행을 갖는 분광 측정 장치를 위한 다양한 하우징 구성을 예시하고 있다. 이들 표시기 광은 압력 센서와 함께 일정한 분광 측정을 제공하는데 도움을 주기 위해 이용될 수 있다. 현재는 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 분광 측정 디바이스에서의 프로브의 병진 이동, 피봇팅 및/또는 높이 조정이 바람직하지만, 프로브의 어떠한 이동이 없어도, 더욱 일정한 측정을 제공하는데 도움을 주기 위해 압력 센서가 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 압력 센서는 프로브에 가해지고 있는 최적의 압력 또는 현재의 압력에서 측정을 트리거하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 표시기 광은 압력이 적합한 시점의 시각적 피드백을 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 하나의 표시기는 압력이 너무 낮거나 너무 높을 때에 점등하는 적색광의 것이 될 수 있다. 또 다른 표시기는 적합한 압력에 도달하고 있을 때에 점등하는 황색광의 것이 될 수 있다. 세 번째 표시기는 압력이 측정을 위해 받아들일 수 있는 한계치 내에 있을 때에 점등하는 녹색광의 것이 될 수 있다. 가동 준비 시간(warm up time)을 필요로 하는 시스템에 대해서는, 표시기는 시스템이 사용할 수 있는 준비가 되었을 때를 나타내주기 위해 사용될 수 있다. 물론, 다른 표시기 신호가 사용될 수 있다. 예컨대, 가해지고 있는 압력이 적합한 때에 사용자에게 통신하기 위해 음성 신호가 사용될 수 있다. 표시기는 LED 또는 LCD 디스플레이를 사용하거나 및/또는 차량 또는 건물에 장착되어 있는 기존의 광 또는 통신 장치(경적, 스피커 등)를 이용할 수도 있다. 압력 센서 및 표시기는 하술된 어떠한 이동 가능한 디바이스의 설명에서도 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 의하면, 프로브(100)의 다양한 구성요소가 병진 이동 및/또는 회전 이동을 제공하도록 구성된다. 이로써, 프로브(100)에 의해 일정한 분광 측정이 달성될 수 있다.
일실시예에서, 프로브 헤드(40)는 축 스프링(axial spring)에 의해 바이어스되는 일단부를 가짐으로써 병진 이동을 제공하도록 구성된다.
도 9는 본 발명의 실시예의 특징에 따른 바이어싱 부재(130)를 갖는 프로브를 예시하고 있다. 프로브 베이스(30)를 바이어싱 부재(130)에 부착함으로써 프로브 베이스(30)에 병진 이동이 제공되며, 여기서 바이어싱 부재(130)는 하우징(10)의 일부분과 같은 구조물에 기대어 바이어스된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 바이어싱 부재(130)는 프로브 베이스(30)의 하위측 및 하우징 유닛(10)의 저면 벽부에 부착된 축 스프링이다. 축 스프링은 전체 프로브를 초기 검사 지점을 향해 푸시하는 일정한 힘을 제공한다. 스프링 코일은 프로브 베이스(30) 및 프로브 헤드(40) 양자가 프로브 몸체에 평행하고(또는 실질적으로 평행하고) 초기 검사 지점으로부터 떨어져 있는 경로를 따라 병진 방식으로 이동하도록 한다. 도 9의 실시예에서, 프로브 헤드는 자유로이 피봇하여 검사 영역의 표면에 순응할 수 있도록 프로브 베이스에 피봇 가능하게 부착될 수 있다.
다른 실시예에서, 프로브 베이스(30) 및 프로브 헤드(40) 양자는 압력 하에서 회전 이동뿐만 아니라 병진 이동을 제공하도록 스프링 바이어스된다. 이로써, 일관된 압력이 제공될 뿐만 아니라, 더욱 우수한 분광 측정을 위해 대상물의 조직에 대한 프로브 헤드(40)의 동일 평면 접촉이 그 압력에 의해 지원된다. 측정이 이루어지기 전에 프로브 헤드가 대상물과 공통 평면을 이루고 있는지를 평가하기 위해, 하나 이상의 터치 센서(센서(7)와 같은, 도 14 및 도 15를 참조)가 프로브 헤드 상에 이용될 수도 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 병진 이동 및 회전 이동 양자를 갖는 프로브(1400)를 예시하고 있다. 프로브(1400)를 바이어싱 부재에 부착함으로써 프로브(1400)에 병진 이동이 제공되며, 바이어싱 부재는 프로브를 실질적으로 일정한 힘으로 초기 검사 위치 방향으로 보낸다. 도 11은 하우징 내의 프로브(1400)의 일련의 평면도를 도시하며, 이 도면에는 프로브의 병진 이동이 예시되어 있다. 도 11은 또한 생물측정학적 스캐너(1420)와 손가락 가이드 벽부(1430)의 상대적 배치를 도시하며, 손가락 가이드 벽부는 사용자의 손가락을 별도로 안내하고, 프로브(1400)의 전면에 사용자의 갈라진 영역을 위치시킨다. 프로브(1400)를 제1 프로브 핀(1472)에 의해 가이딩 슬롯(1471)에 피봇 방식으로 연결되도록 함으로써 프로브(1400)에 회전 이동이 제공된다. 프로브 핀(1472)은 프로브(1400)를 프로브 핀을 중심으로 초기 접촉 위치로부터 최종 접촉 위치로 어떠한 각도로 피봇하도록 한다. 일실시예에서, 이 각도는 예각이다. 슬롯(1471)은 스프링과 같은 바이어싱 부재를 포함할 수 있으며, 이 바이어싱 부재는 프로브의 병진 이동에 대항하여 작용한다. 슬롯(1471)은 또한 로드 셀(load cell) 또는 가스 실린더와 같은 압력 게이지를 포함할 수 있으며, 이 압력 게이지는 프로브에 가해지고 있는 압력을 감지한다. 이 압력 센서는 전술한 바와 같이 디바이스를 작동시키거나 또는 최적의 압력을 나타내기 위해 이용될 수 있다. 스프링과 같은 바이어싱 부재는 또한 프로브의 회전에 대항하여 작용하는 프로브 핀(1472)과 통합되거나 관련될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시예의 특징에 따른 프로브(1000)의 측면도를 예시하고 있다. 프로브(1000)는 전술한 프로브(100)의 특징부의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 도 10을 참조하면, 프로브(1000)는 프로브 베이스(1030) 및 프로브 헤드(1040)를 가지며, 프로브 베이스 및 프로브 헤드의 각각은 근거리 단부와 원거리 단부를 갖는다. 본 실시예에서, 프로브 헤드(1040)의 회전 이동은 프로브 헤드(1040)의 원거리 단부와 프로브 베이스(1030)의 근거리 단부 사이에 부착된 스프링 기구(1045)를 가짐으로써 저항을 받게 된다.
비결합 단계(non-engaging stage)에서, 프로브 헤드(1040)는 전면을 향해 회전되고, 초기 접촉 위치에 머무르며, 프로브(1000)는 초기 검사 위치에 머무른다. 결합 단계에서, 대상물의 인체부가 프로브 헤드(1040)에 대하여 프레스되므로, 프로브 헤드(1040)는 프로브 핀(1041)을 피봇함으로써 대상물의 검사 영역을 수용하도록 초기 접촉 위치로부터 최종 접촉 위치로 회전 또는 피봇할 것이다. 프로브 헤드의 회전은 프로브 헤드(1040)의 광섬유 묶음(50)이 더 우수한 분광 측정을 위해 대상물의 검사 영역에 대해 동일 평면으로(또는 실질적으로 동일 평면으로) 위치될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 이와 동시에, 프로브(1000)는 축 스프링(1045) 또는 축 스프링(1130) 또는 양자에 대해 뒤쪽으로 밀려져, 프로브(1000)가 초기 검사 위치로부터 최종 검사 위치로 이동하게 된다.
병진 이동을 제공하기 위한 축 스프링에 대한 대안은, 프로브 베이스(1030) 또는 프로브 헤드(1040)를 볼 베어링 상에 장착하고, 경사 각도에서 일정한 압력을 제공하기 위해 중력을 활용하거나 또는 가스가 채워진 피스톤을 이용하는 것을 포함할 것이며, 이것으로 한정되지는 않는다.
도 12 및 도 15는 본 발명의 실시예의 특징에 따른 2 프로브 어셈블리의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 병진 이동을 갖는 프로브(1200)를 예시하고 있다. 프로브(1200)는 프로브(100) 또는 전술한 임의의 프로브의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 저면 지지 부재(1280)에 실질적으로 평행한 경로를 따라 병진 이동이 생성되며, 여기서 병진 이동은 저면 지지 부재(1280)의 뒤쪽을 향해 장착된 스프링 기구에 의해 생성된다.
도 15는 본 발명의 실시예의 특징에 따른 병진 이동을 갖는 프로브(1400)를 도시한다. 프로브(1200)와 유사하게, 프로브(1400)는 프로브(100) 또는 전술한 임의의 프로브의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 도 15의 프로브(1400)를 참조하면, 상면 지지 부재(1470) 상에 위치된 가이딩 슬롯 부재(1471)에 실질적으로 평행한 경로를 따라 병진 이동이 생성된다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 프로브(1300)의 회전 이동을 예시한다. 프로브(1300)는 프로브(100) 또는 전술한 임의의 프로브의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 프로브(1300)의 정면도가 도 16에 도시되어 있다. 도 13을 참조하면, 프로브 핀(1372)을 중심으로 회전 이동이 발생된다. 도 15와 유사하게, 회전 이동을 생성하기 위한 기구가 지지 부재(1370)의 상단 전면 위에 또는 부근에 위치되며, 지지 부재는 병진 이동을 위해 가이딩 슬롯이 프로브 핀(1372)을 수용하도록 구성된다.
본 발명의 실시예의 특징에 따라, 프로브가 대상물의 갈라진 영역에 대해 프레스되므로, 프로브에 압력이 가해져 프로브가 가이딩 슬롯을 따라 초기 검사 지점에서 최종 검사 지점으로 슬라이드하게 된다. 이와 동시에, 프로브는 프로브 핀(1372)을 중심으로 피봇하여 프로브가 초기 접촉 위치로부터 최종 접촉 위치로 회전하게 되며, 여기서 프로브가 대상물의 갈라진 영역에 대해 동일 평면을 이루게 된다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 상면 지지 부재(1470)에서 또는 그 부근에서 발생하는 병진 이동 및 회전 이동 양자를 갖는 프로브(1400)를 예시하고 있다. 프로브(1300)와 유사하게, 프로브(1400)는 프로브(100) 또는 전술한 임의의 프로브의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 예시된 바와 같이, 프로브 헤드가 대상물의 갈라진 영역에 대해 가해질 때, 프로브(1400)는 피봇 포인트(1472)를 중심으로 회전하고, 병진 가이드(1471) 상에서 뒤쪽으로 슬라이드한다.
일실시예에서, 프로브 헤드(1400)는 회전 이동 및 병진 이동 모두를 갖도록 구성된다. 프로브 헤드(1400)의 회전 이동은 대상물의 검사 영역에 대한 프로브 헤드(1400)의 각도를 변화시킴으로써 프로브 헤드가 대상물의 검사 영역의 윤곽을 따르도록 한다. 병진 이동은 프로브가 대상물의 조직에 일정한 압력을 부여하도록 한다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 실시예의 다른 특징에 따른 수직 이동을 갖는 프로브(1200, 1400)를 예시하고 있다. 프로브(1200, 1400)는 프로브(100) 또는 전술한 임의의 프로브의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 수직 이동은 병진 경로에 직각(실질적으로 직각)을 이루는 경로를 따라 전반적으로 상하 방향으로 이루어지는 이동이다.
본 발명의 실시예의 특징에 따라, 각각의 프로브는 제2 바이어싱 부재 및 제2 프로브 핀에 의해 제2 지지체에 부착된다. 비결합 단계에서, 프로브는 제1 바이어싱 부재에 의해 실질적으로 일정한 힘으로 폐쇄 위치를 향해 바이어스된다.
도 17a 및 도 18a에 도시된 바와 같이, 수직 이동은 제2 장착 지지체를 가짐으로써 생성된다. 일실시예에서, 제2의 실질적으로 일정한 힘이 프로브의 원거리 단부 및 저면 지지 구조체(1780)에 위치된 제2 바이어싱 요소(1782) 및 제2 프로브 핀(1781)에 의해 제공된다. 실시예에서, 제2 바이어싱 요소는 축 스프링이다.
도 17a 및 도 17b에 예시된 바와 같이, 상면 지지 부재(1770)가 분광 방식으로 측정될 검사 물체의 삽입에 의해 들어올려질 때에 수직 이동이 발생한다. 상면 지지 부재(1770)가 폐쇄 위치(도 17a)로부터 들어올려지므로, 전체 유닛이 제2 프로브 핀(1781)을 중심으로 피봇하고, 제2 바이어싱 요소(1782) 상으로 푸시 다운하여 개방 위치(도 17b)에서 전면에 더 큰 갭이 이루어지도록 한다. 이 수직 이동은 예컨대 대상물의 손가락 또는 손과 같은 상이한 크기 또는 두께의 검사 물체를 수용하기 위해 중요하다. 일례의 실시예에서, 상면 지지 부재는 대상물의 손가락이 하우징 내로 위치될 때에 대상물의 손의 상면과 상호작용하는 위치로 되도록 구성된다. 이것은 프로브 헤드가 최적의 반사 판독을 위해 대상물의 갈라진 영역에 적합한 높이로 반복적으로 위치될 수 있도록 한다.
프로브의 높이는 상면 지지 부재가 존재하거나 존재하지 않는 상태에서 자동으로 움직일 수도 있다. 측정을 위한 프로브의 높이를 설정하기 위해 바이어싱 요소(1782)에 대해 작용하는 이동 가능한 피스톤(도시하지 않음)이 본 장치에 통합될 수도 있다. 상면 지지 부재가 제공되는 경우, 상면 지지 부재는 사용자의 손 또는 발의 상면을 검지하여 그에 따라 프로브를 위치 설정하는 레이저 수준과 같은 위치 센서를 포함할 수 있다. 상면 지지 부재는 또한 터치 센서 또는 압력 센서를 포함할 수 있으며, 손이 접촉될 때까지 또는 소정의 압력이 도달될 때까지 사용자의 손의 상면을 향해 하향될 것이다. 사용자가 코드를 입력하거나 또는 시스템에 의해 식별된 후에, 프로브가 그 사용자에 적합한 특정의 높이로 이동하도록, 이러한 세팅이 시스템에 의해 저장될 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 병진 이동 및 회전 이동을 제공함으로써 반복 가능하고 정확한 결과를 보장하면서 대상물의 신체 일부를 수용하기 위해 수직 이동을 생성하는 상이한 메카니즘을 예시하고 있다.
도 18a 및 도 18b에 따라, 제2 바이어싱 요소(1872) 및 제2 프로브 핀(1873)에 의해 제2의 실질적으로 일정한 힘이 제공되며, 제2 바이어싱 요소(1872) 및 제2 프로브 핀(1873) 양자가 상면 지지 구조체(1870)에 위치된다. 본 실시예에서, 제2 바이어싱 요소(1872)는 축 스프링이다.
도 18a 및 도 18b에서 알 수 있는 바와 같이, 상면 지지 부재(1870)가 분광 방식으로 측정될 검사 물체의 삽입에 의해 들어올려지는 때에 수직 이동이 발생한다. 상면 지지 부재(1870)가 폐쇄 위치로부터 들어올려지므로, 상면 지지 부재는 압력을 가하여 제2 바이어싱 요소(1872)를 압박하며, 제2 프로브 핀(1873)을 중심으로 피봇하여 개방 위치에서 전면에 커다란 갭이 이루어지게 한다.
도 18a 및 도 18b는 또한 이루어질 수 있는 병진 이동 및 회전 이동을 도시하고 있다. 도 11은 병진 이동을 예시하는 유사 기구의 평면도이다. 도 11에서, 갭 지지 구조체는 프로브 헤드의 작동을 더욱 명확하게 도시하기 위해 지지 구조체가 벗겨져 있다.
프로브
헤드
본 발명의 특징에 따라, 프로브 디바이스(100) 또는 전술한 임의의 다른 프로브 디바이스는, 프로브 헤드(40), 광섬유 묶음(50)과 같은 전자기 방사선의 소스, 및 검출기를 포함할 수 있다. 프로브 헤드(40)는 광학용 사파이어(optical grade sapphire)와 같은 견고한 내스크래치성 재료로 구성된 광학 윈도우를 가질 수 있다. 광학 윈도우는 광섬유 묶음(50)을 위한 균일한 측정 표면 및 보호층으로서 기능할 것이다. 광학 윈도우는 최소의 광학적 간섭 및 적합한 구조적 강도를 제공하기 위해 특정 두께로 되어, 프로브 헤드를 위한 차폐 기구로서 수행될 수 있다. 일실시예에서, 광학 윈도우는 프로브 헤드(40)에 동일 평면으로 장착되어, 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 위치에 부합하도록 구성될 수 있다.
전자기 방사선의 소스가 본 명세서에서 언급된 실시예에서는 광섬유 묶음인 것으로 설명되었지만, 전자기 방사선의 소스는 다른 소스도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 방사선의 초기 소스는 프로브에 보내질 필요가 없도록 그 자체가 프로브 내에 위치될 수 있다. 이와 달리, 방사선은 원거리 소스로부터 광섬유 이외의 다른 수단에 의해 프로브에 보내질 수 있다. 이러한 용도를 위해 허상 집광기(non-imaging concentrator)가 이용될 수 있다.
도 19a는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 묶음(50)을 예시하고 있다. 도 19a를 참조하면, 광섬유 묶음(50)은, 전자기 방사선을 전자기 방사선 소스로부터 프로브 헤드에 보내기 위한 하나 이상의 소스 광섬유 가닥(A로 표시됨)과, 대상물로부터 검출기로 반사된 전자기 방사선을 수신하기 위한 하나 이상의 검출기 광섬유 가닥(B로 표시됨)을 포함한다.
본 발명의 실시예의 특징에 따라, 광섬유 묶음(50)은 복수의 소스 광섬유 가닥 및 복수의 검출기 광섬유 가닥을 포함한다. 소스 광섬유 가닥 및 검출기 광섬유 가닥의 배치는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 본 명세서에 개시된 각각의 배치에서, 소스 및 검출기 광섬유는 서로 다른 장소를 점유하도록 배치될 수 있다. 일실시예에서, 소스 및 검출기 광섬유 가닥은 이들 사이에 이격 거리를 두고 일정한 갭 또는 소정의 간격으로 랜덤하게 분산되어 있다.
도 19b는 본 발명의 실시예에 따른 2가닥으로 나누어진 광섬유 유닛을 포함하는 광섬유 부재의 개략 측면도이다. 본 실시예에서, 2가닥으로 나누어진 광섬유 유닛은 하나의 소스 광섬유 가닥(1910) 및 하나의 검출기 광섬유 가닥(1915)을 포함한다. 각각의 개별 가닥은 예컨대 열가소성 폴리머로 구성된 플라스틱 커버로 보호될 수 있다. 유닛의 원거리 단부 부근에서는, 광섬유 가닥들이 패스너 또는 수축 포장 플라스틱에 의해 함께 결합된다. 유닛의 근거리 단부 부근에서는, 광섬유의 2개의 가닥이 분리되어 있다. 각각의 가닥은 그 후 보호층으로 감싸지고, SMA 컨넥터(1920)와 같은 컨넥터로 고정된다. 복수의 2가닥 광섬유 유닛을 채용함으로써, 소스 광섬유 가닥과 검출기 광섬유 가닥의 배치는 랜덤한 양상을 포함하여 다양하게 시도될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 소스 광섬유(1910) 및 검출기 광섬유(1915)는 조직화된 양상으로 배치될 수 있으며, 이들 사이의 이격 거리는 일정 범위의 불변량을 기반으로 할 수 있거나 또는 랜덤하게 될 수 있다.
일실시예에서, 광섬유 묶음은 복수의 검출기 광섬유 가닥을 포함하며, 여기서 검출기 광섬유의 적어도 일부가 복수의 소스 광섬유 가닥의 외측 둘레를 따라 2중의 행(double row)으로 배치된다. 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 묶음(2000)을 예시한다. 도 20을 참조하면, 광섬유 묶음(2000)은 소스 광섬유(2010) 및 검출기 광섬유(2020)의 복수 층 또는 복수 행을 가지며, 여기서 소스 및 검출기 광섬유는 스페이서 링(2100)에 의해 분리된다. 일실시예에서, 광섬유 묶음(2000)은 직경(OD)이 약 0.134 인치이며, 스페이서 링(2100)은 약 50 마이크로미터의 두께를 갖는다. 이로써, 전자기 투과의 산란 효과가 제거되거나 실질적으로 감소될 수 있다. 이격은 피부 표면 부근의 혈관 내의 혈중 성분의 측정과 같은 특정의 요구된 특질을 검출하기 위해 최적의 깊이 거리를 제공한다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에 따라, 비침투식 분광 측정 장치는 또한 깊이 측정 기능을 포함한다. 즉, 본 장치는 깊이를 변화해 가면서 대상물의 조직을 검출 및 설명해줄 수 있다.
조직 검사의 깊이를 조절하는 것은, 대상물로부터 얻어지는 혈중 알코올 측정치의 재현 가능성, 정확도 또는 정밀도를 향상시킬 것이다. 분광 측정의 타겟 깊이를 변화시킴으로써, 본 디바이스는 대상물의 피부 및 지방 조직의 두께의 차이를 설명하고 획득된 신호의 품질을 최적화할 수 있게 된다. 소스 광섬유에 대한 검출기 광섬유의 배치는 대상물의 조직이 프로브되는 깊이를 조율하도록 변경될 수 있다. 또한, 검출기 광섬유의 밀도는 대상물의 조직이 측정되는 깊이를 조율하도록 변경될 수 있다.
분광 측정의 깊이 변경은, 예컨대 특정 경로 길이(들)의 전자기 방사선의 수집을 선택적으로 강조하기 위해 소스 광섬유에 대한 검출기 광섬유의 공간적 배치를 이용하는 것과 같은 어떠한 적합한 수단에 의해 달성될 수 있다. 수집된 전자기 방사선의 경로 길이를 선택적으로 강조함으로써, 본 발명은 대상물의 조직이 분광 방식으로 측정되는 깊이를 조절할 수 있다. 검출기 광섬유를 소스 광섬유에 근접하여 위치시키는 것은, 더 짧은 경로 길이의 전자기 방사선을 선택적으로 강조할 수 있으며, 상당한 측정 깊이를 요구하지 않는 조직을 갖는 대상물에 적합할 것이다. 검출기 광섬유를 소스 광섬유로부터 더 멀어지도록 배치하는 것은, 더 긴 경로 길이의 전자기 방사선을 강조할 수 있으며, 더 큰 깊이의 분광 측정을 요구하는 조직을 갖는 대상물에 적합할 것이다.
소스 광섬유와 검출기 광섬유 간의 거리가 증가할 때, 검출기 광섬유를 통합하기 위해 이용 가능한 공간 또한 증가할 것이다. 그 결과, 소스 광섬유로부터 더 큰 간격으로 위치된 검출기 광섬유는 소스 광섬유에 더 근접하여 위치되는 검출기 광섬유보다 더 많은 수로 존재할 수 있다. 그러므로, 소스 광섬유로부터의 거리가 변화되는 만큼 검출기 광섬유의 밀도가 변경되지 않는다면, 수신된 신호는 소스 광섬유 묶음으로부터 더 멀리 있는 검출기 광섬유 묶음으로부터 신호로 가중될 수 있다. 그러나, 전자기 방사선의 경로 길이가 증가할 때에, 그 양 또한 증가할 수 있다. 그 결과, 더 긴 경로 길이의 전자기 방사선을 강조하기 위해 중앙의 소스 광섬유로부터 더 먼 거리에 있는 상당히 많은 수의 검출기 광섬유 묶음이 요구될 것이다. 도 21 내지 도 25는 검출기 광섬유와 소스 광섬유 간의 거리가 변경됨에 따라 검출기 광섬유의 밀도가 변화되는 이러한 구성, 직사각 구성, 타원형 구성 및 방사상 구성의 몇몇 예를 예시하고 있다.
일실시예에서, 검출기 광섬유는 복수의 소스 광섬유로부터 떨어져 링 방식 또는 방사상 방식으로 배치된다. 각각의 링의 검출기 광섬유는 다른 링 내의 다른 검출기 광섬유와 독립적으로 작동하여 전자기 방사선을 검출한다. 또한, 각각의 링 내에는, 한 영역의 검출기 광섬유가 다른 영역의 검출기 광섬유와 독립적으로 작동할 수도 있는 더 작은 독립 영역이 있을 수도 있다.
일실시예에서, 명확한 분광 측정을 향상시키기 위해, 소스 광섬유와 최인접 검출기 광섬유는 신호 열화에 기여하지 않을 재료로 구성될 파티션에 의해 분리될 수도 있다. 그 후, 대상물로부터 원하는 신호가 획득될 때까지, 각각의 링의 각각의 영역에서, 또는 각각의 링을 독립적으로 또는 조합하여, 각각의 검출기 광섬유를 선택적으로 결합함으로써 전자기 방사선의 검출이 달성될 수 있다. 획득된 스펙트럼에 요구된 방식으로 기여하지 않는 검출기 광섬유가 비작동 상태로 되거나, 또는 이들 검출기로부터 수신된 신호가 폐기될 수도 있다. 이와 달리, 디바이스는 모든 검출기 광섬유를 동시에 결합하고, 모든 검출기로부터 획득된 신호를 보유 및 평균화하며, 그 결과 스펙트럼이 다수의 상이한 경로 길이의 평균을 나타내도록 할 수 있다.
검출기 광섬유는 다양한 방식으로 소스 광섬유 둘레에 공간적으로 배치될 수 있다. 일실시예에서, 검출기 광섬유는 소스 광섬유로부터 일직선으로 방사상으로 퍼져나갈 수도 있다. 이와 달리, 검출기 광섬유는 중앙 소스 광섬유로부터 지그재그 패턴으로 방사상으로 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 검출기 광섬유는 반원형 또는 타원형 방식으로 소스 광섬유로부터 방사상으로 퍼져나갈 수도 있으며, 이것은 검출기 광섬유의 나선형 배치를 발생한다. 검출기 방사선은 또한 랜덤한 양상으로 소스 광섬유 둘레에 공간적으로 배치될 수도 있다. 이와 유사하게, 소스 광섬유가 검출기 광섬유의 중앙에 랜덤하게 분포될 수도 있다. 소스 광섬유에 관련한 검출기 광섬유의 공간적인 배치는 요구된 신호를 달성하는 임의의 적합한 수단에 의해 달성될 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 묶음(2100)을 예시한다. 도 21을 참조하면, 광섬유 묶음(2100)은 검출기 광섬유(B)의 링의 어레이에 의해 둘러싸인 소스 광섬유(A)를 포함한다. 검출기 광섬유의 각각의 링 사이의 거리는 고정될 수도 있고, 변화될 수도 있다. 또한, 각각의 링 내의 광섬유들 간의 거리는 고정될 수도 있고, 또는 링 간에 또는 각각의 링 내에서 변화될 수도 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징에 따라, 비침투형 분광 측정 장치는 온도 검출 기구를 포함한다. 일실시예에서, 온도 검출 기구는 본 장치의 하우징 내에 존재한다. 온도 검출 기구는, 분광 측정의 장소에서의 대상물의 국부적인 온도, 대상물의 중심부 또는 평균 신체 온도, 분광 측정의 장소에서의 또는 그 부근에서의 주변 온도, 또는 분광 측정의 장소에서의 또는 그 부근에서의 프로브의 온도를 측정하기 위해 이용될 수 있는 적외선, 열전쌍(thermocouple), 또는 기타 수단이 될 수 있다.
대상물의 중심부 온도 또는 국부 신체 온도는 대상물로부터 획득된 측정치의 정확도, 정밀도 또는 재현 가능성에 미치는 영향을 가질 수 있다. 이들 온도 영향은 대상물의 혈액 흐름에서의 변동, 대상물의 혈류 또는 주변 조직의 화학적 조성 또는 수화 레벨(hydration level)의 변화, 또는 대상물의 조직 밀도 또는 깊이의 변화와 같은 온도 변화의 다른 물리적 발현(manifestation)에 대한 추적의 단서가 될 수도 있다. 수집된 온도 데이터는 예컨대 획득된 분광 측정치와의 상호 연관 및/또는 그 결과의 적합한 해석을 위한 다른 데이터와의 상호 연관에 유용하다. 온도 데이터는 분광 데이터 측정의 전후 또는 그와 동시에 수집될 수 있다.
일실시예에서, 온도 데이터는 분광 측정을 위해 사용된 것과 동일한 소스 광섬유 및 검출기 광섬유를 이용하는 적외선 프로브에 의해 수집될 수도 있다.
이와 달리, 적외선 온도 측정을 위해 사용된 광섬유는 분광 측정을 위해 사용된 광섬유와 구분될 수도 있다. 일실시예에서, 적외선 온도 측정 전용의 별도의 광섬유 묶음이 분광 측정을 위해 사용된 프로브 헤드 내에 수용될 수도 있다. 이 실시예에서, 대상물의 온도는 분광 측정의 장소에서 또는 그 장소에 매우 근접하여 측정될 수 있다.
다른 실시예에서, 적외선 온도 측정 전용의 별도의 광섬유 묶음이 프로브 헤드와 별도로 수용될 수도 있다. 대상물의 손, 손목, 발, 또는 발목과 같은 분광 방식으로 측정될 지역에 근접한 영역에서 대상물의 피부의 온도를 측정하기 위해 별도의 광섬유가 사용될 수 있다. 이와 달리, 대상물의 전완부 또는 하지(lower leg)와 같은 분광 방식으로 측정될 지역으로부터 떨어진 대상물의 피부의 온도를 측정하기 위해 별도의 광섬유 묶음이 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 온도 측정은 분광 프로브 헤드 내에 위치된 열전쌍에 의해 이루어질 수도 있다. 열전쌍은 대상물의 피부와 접촉하여 분광 측정 전, 후 또는 분광 측정 동안에 온도 데이터를 측정하도록 위치될 수 있다. 이와 달리, 열전쌍은 대상물의 피부에 인접하게 위치되어 분광 측정 전후 또는 분광 측정 동안에 주변 온도 또는 프로브 헤드 온도 데이터를 측정하도록 프로브 헤드 내에 위치될 수 있다.
다른 실시예에서, 분광 방식으로 측정될 영역에서 또는 그 부근에서 대상물의 온도를 측정하는 열전쌍이 프로브 헤드 외부에 수용될 수도 있다. 열전쌍은 대상물의 전완부, 상박(upper arm), 하지, 상지, 상반신, 머리 또는 목과 같은 분광 방식으로 측정되는 영역에서 더 떨어진 대상물의 피부의 온도를 측정하도록 위치될 수도 있다. 아날로그 수단, 디지털 수단 또는 분광 수단을 포함한 대상물의 온도를 측정하기 위한 다른 수단이 적합할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 분광 데이터 또는 장치 자체에 수정 알고리즘(corrective algorithm)을 적용하기 위해 온도 데이터가 이용된다. 분광 데이터는 온도 변동을 설명하는 이러한 방식으로 수정 알고리즘을 이용하여 처리될 수 있다. 수정 알고리즘은 분광 데이터의 획득 동안 또는 획득 후에 적용될 수도 있다. 수정 알고리즘은 1회 이상 적용될 수도 있으며, 알고리즘의 적용 횟수는 온도에 따라 변화될 수도 있다.
이와 달리, 수집된 온도 데이터는 분광 디바이스 자체를 변경하기 위해 이용될 수도 있다. 일실시예에서, 본 발명은 분광 데이터가 수집되는 방식을 변경하기 위해 온도 데이터를 이용할 수도 있다. 온도 데이터에 기초하여, 검사되는 빈도의 범위, 입사 전자기 방사선의 세기, 또는 프로브 헤드에 의해 가해진 압력을 변경할 수 있다. 온도 변화를 설명하는 데이터 수집의 본 발명의 방법의 변경이 어떠한 적합한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 본 장치는 대상물의 생물측정학적 정보와 함께 대상물로부터의 스펙트럼 정보를 획득한다. 그 결과의 스펙트럼은 다변량 보정(multivariate calibration) 기술(예컨대, 주요 성분 분석 또는 PLS 방법(partial least squares))을 통해 대상물의 혈액 내에 존재하는 알코올 또는 그 신진대사 산물과 같은 화학적 성분에 관한 정보로 변환되며, 대상물의 신원을 확인하기 위해 생물측정학적 검증이 이용된다.
일실시예에서, 생물측정학적 검증 시스템은 지문 또는 발가락 프린트 스캔을 통해 달성될 수 있다. 이 시스템은 대상물에게서 알코올 또는 다른 금지 약물이 존재하는 것으로 검출되면 차량의 조작을 방지할 수 있다. 유사하게, 본 시스템은 대상물의 생물측정학적 검증이 허가된 사용자로 식별하지 못하면 차량의 조작을 방지할 수 있다. 생물측정학적 스캔 및 분광 측정의 결과는 선택된 수의 사용자을 위한 시스템에 선택된 시간 기간 동안 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예의 특징에 따라, 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 영역, 또는 하나의 손가락 또는 발가락에 인접한 갈라진 영역에서 대상물의 분광 분석이 수행된다. 대상물의 어떠한 2개의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 영역이 사용될 수도 있다. 일실시예에서는, 대상물의 집게 손가락과 중지 사이의 갈라진 영역이 분석된다. 하우징은 대상물의 손가락을 1개, 2개, 복수 개, 또는 손 전체를 수용하기에 충분한 정도로 클 수도 있다. 하우징은 또한 대상물의 발가락을 1개, 2개, 복수 개, 또는 발 전체를 수용할 수도 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 분광 측정을 위해 사용될 수 있는 대상물의 손가락 사이의 갈라진 영역(70, 80, 90 또는 100)의 대상물의 조직을 나타내고 있다. 바람직하게는, 타겟으로 되는 영역은, 대상물의 손가락들의 베이스 사이와, 대상물의 손바닥의 평면과 대상물의 손가락 관절의 상면 사이이다. 입사 방사선을 흡수 및 반사할 수 있는 이 일반적인 영역에서의 어떠한 지점이 적합하여야 한다. 갈라진 영역에서 측정하는 이점은, 구체적으로 손바닥 골간근(interossei)과 배측 골간근(dorsal interossei muscle) 사이의 영역에서와 같이 갈라진 영역이 비교적 낮은 밀도의 근육 몸체를 갖기 때문에 판독기와의 간섭이 작다는 것이다. 근육 몸체는 적산 농도의 상당한 변동을 포함할 수 있으며, 이것은 신뢰할 수 있는 알코올 검출을 저해할 수도 있다. 전완부와 같은 더 높은 근육 몸체 밀도를 갖는 영역에서 취해진 분광 측정은 젖산의 존재에 의해 영향을 받을 수 있으며, 그 결과 알코올의 검출에서 신뢰성이 떨어지는 결과를 발생할 수도 있다. 대상물의 손가락 사이의 갈라진 영역은 근육 내의 젖산의 존재에 의해 최소로 영향을 받는다. 따라서, 대상물의 손가락 사이의 갈라진 영역(70, 80, 90 또는 100)에서의 측정이 바람직한다.
도 27은 본 발명의 일례의 실시예를 예시하며, 장치 하우징(10) 내로 삽입되는 대상물의 갈라진 영역(70)이 프로브 헤드를 손가락 사이에서 슬라이드하게 하고, 대상물의 손가락 사이의 갈라진 영역(70)에 대해 동일 평면으로 안착하도록 하여 분광 판독치를 획득하도록 한다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 대상물을 식별하고 대상물의 혈중 알코올 농도를 스캐닝하여 판정하기 위해 본 장치를 동시에 작동시키고, 스캐닝의 결과를 도출하기 위해, 간편한 방식으로 대상물의 하나의 손가락, 발가락 또는 디지트(digit)를 이용하는 것에 관련된다.
도 28은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하고 있으며, 본 장치의 여러 부분이, 대상물에 적용되거나 및/또는 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 영역에 수용되도록 구성될 때에 일정한 압력을 가하도록 설계된다.
일실시예에서, 프로브는 파이 모양의 구성을 가지며, 프로브 몸체가 하우징 상에 고정 상태로 탑재되고, 프로브 헤드가 바이어싱 요소에 의해 가해지는 실질적으로 일정한 힘에 의해 초기 검사 지점을 향해 바이어스된다. 본 실시예에서, 대상물의 갈라진 영역이 프로브 헤드에 대해 프레스되므로, 프로브 헤드는 프로브 몸체에 평행한(또는 실질적으로 평행한) 경로를 따라 뒤쪽으로 푸시된다.
다른 실시예에서, 프로브 헤드와 프로브 몸체 모두가 초기 검사 지점을 향해 바이어스되며, 프로브 몸체는 제2 바이어싱 요소에 의해 가해지는 제2의 실질적으로 일정한 힘에 의해 바이어스된다.
도 29는 본 장치의 하우징(2910)에 하나의 손가락이 삽입되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 하우징(2910)은 하우징(10) 또는 전술한 임의의 하우징의 특징의 일부 또는 전부를 나타낼 것이다. 일실시예에서, 하우징(2910)은 또한 생물측정학적 검증 시스템(2920)을 포함한다. 손가락이 본 장치의 하우징(2910)에 진입할 때, 프로브는 분광 판독치를 획득하기 위해 검지와 약지 사이의 갈라진 영역을 압박한다. 손가락은 손가락을 디바이스 내에서 최적의 측정 위치로 지향시키기 위해 인간공학적으로 설계된 모션 가이드에 의해 안내될 것이다.
스캔 전, 스캔 도중 또는 스캔의 종료 시에, 사용자 또는 대상물은 스캔을 위한 준비, 스캔의 결과, 대상물이 다시 스캔되어야할 시점, 또는 대상물이 장치를 이용하는 것과 관련된 기타 정보를 통신하기 위해 시각적, 음성적, 촉각적, 물리적, 전자적 또는 다른 수단에 의한 신호가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은 분광 프로브의 패드, 버튼 또는 노브를 데이터 입력 인터페이스로 이용하는 것과 관련된다. 도 30 내지 도 32는 분광 판독치가 손가락의 선단에서 획득되는 본 발명의 실시예의 특징을 예시한다. 대상물은 손가락의 선단을 패드 상에 압박하거나 또는 정위치 내로 슬라이드함으로써 브로브와 접촉하게 될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은, 압력 또는 디바이스에 관련한 방향성 움직임을 통해, 또는 노브의 경우에는 디바이스 자체의 이동에 의해, 대상물에 의한 데이터 입력을 조절하는 것에 관련된다. 디바이스에 관련한 방향성 움직임은 수평 및 수직 평면에서의 이동을 포함할 수 있다(도 31 및 도 32를 참조). 대상물로부터의 입력은 디바이스를 턴온시키거나, 소프트웨어를 액세스하거나, 선택을 행하거나, 소프트웨어 메뉴를 통해 네비게이트하거나, 시스템 작동을 확인하거나, 시스템 작동을 요청하거나, 대상물로부터의 입력을 요구하는 용도와 관련된 다른 소프트웨어를 작동하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징은 손가락 프린트 센서에 관련된다. 지문 센서는 대상물의 움직임을 하드웨어 및/또는 소프트웨어 제어를 위한 특정의 시퀀스를 개시하기 위한 동작으로서 해석할 수 있다. 예컨대, 패드, 버튼 또는 노브를 누르거나 두드리는 것은 소프트웨어에서는 선택 또는 확인 동작으로서 기능할 수 있다. 디바이스를 따르는 스와이핑(swiping) 동작은 소프트웨어 메뉴를 스크롤하도록 작용할 것이다. 본 발명에서의 소프트웨어는 시각적 또는 그래픽, 음성적, 촉각적, 물리적 또는 전자적 방식을 포함한 감각적 방식으로 사용자 입력에 응답할 수 있으며, 이들로 한정되지는 않는다. 다양한 사용자 입력이 독립적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예의 다른 특징은 획득된 스펙트럼 내에 존재하는 복수의 변수를 스펙트럼 내에 포함된 기준 신호에 대한 비교에 의해 설명한다. 예컨대, 물에 관련된 속성의 신호는 분광 방식으로 측정되고 있는 영역에서의 대상물의 피부 수화(hydration) 레벨 및 혈액량(blood volume)을 설명하기 위해 이용될 수 있다. 대상물의 신체 전체의 수화 레벨, 혈액량, 온도, 심박수, 음식물, 및 다른 생리학적 상태와 같은 다른 요소가 물에 관련된 속성의 신호를 참조함으로써 설명될 수 있다. 다른 예에서, 획득된 스펙트럼을 처리함에 있어서, 진피(dermis)의 케라틴이나 콜라겐 또는 피하조직의 지방층의 특성 또는 양에 관련된 신호가 이용될 수 있다. 혈액 세포, 요소(urea), 포도당, 산소 또는 대상물에 의해 섭취된 화학물질과 같은 다른 혈중 성분에서의 변동을 설명하기 위해 신호 참조(signal referencing)가 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명은 비생리학적 피부 성분을 설명할 수도 있다. 이러한 성분은 대상물로부터 획득된 분광 데이터의 품질에 악영향을 줄 수도 있다. 예컨대, 대상물 피부의 진피층 내의 타투 잉크(tattoo ink)의 존재가 본 디바이스에 의해 식별될 수 있으며, 타투 사용자로부터 스펙트럼이 수집된 경우에는, 일반적인 타투 잉크의 스펙트럼 라이브러리가 데이터 분석에 고려될 수 있다. 스펙트럼 라이브러리는 또한 대상물의 진피층 내의 타투 잉크의 깊이를 설명하기 위해 감쇄 계수(attenuation factor)를 포함할 수 있다. 또한, 디바이스가 타투 잉크의 존재를 식별하면, 이 디바이스는 타투가 행해진 대상물로부터 획득될 수 있는 신호를 최적화하기 위해 검출기 묶음 선택 기준을 수정할 수도 있다.
30 : 프로브 베이스
40 : 프로브 헤드
60 : 바이어싱 기구
100 : 프로브
40 : 프로브 헤드
60 : 바이어싱 기구
100 : 프로브
Claims (25)
- 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법에 있어서,
전자기 방사선의 소스를 디바이스에 제공하는 단계;
상기 대상물의 인접한 한 쌍의 손가락 또는 발가락 중 적어도 하나의 하부면을 지지하는 단계;
상기 디바이스를 사용하여, 상기 대상물의 인접한 손가락이 서로 이격되도록 안내하는 단계;
상기 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 상기 디바이스를 위치시키는 단계; 및
상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 수신하는 단계
를 포함하며,
상기 갈라진 지점은 상기 대상물의 손가락들의 베이스 사이와, 상기 대상물의 손바닥의 평면과 대상물의 손가락 관절의 상면 사이, 및 손샅(web) 위에 있는 영역인,
대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 디바이스를 일정한 압력으로 상기 대상물의 표면에 가하는 단계를 더 포함하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 갈라진 지점은 상기 대상물의 첫 번째 손가락과 두 번째 손가락 사이인, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 대상물의 표면과 동일 평면이 되도록 가해지는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자기 방사선은 근적외선 방사선(near infrared radiation)인, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 방법. - 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치에 있어서,
전자기 방사선의 소스를 디바이스에 제공하는 수단;
상기 대상물의 인접한 한 쌍의 손가락 또는 발가락 중 적어도 하나의 하부면을 지지하는 수단;
상기 대상물의 인접한 손가락 또는 발가락을 서로 이격되게 하여 상기 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점으로서 손샅을 포함하지 않는 지점에 상기 디바이스가 위치하도록 안내하는 수단; 및
상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 수신하는 수단
을 포함하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 디바이스를 일정한 압력으로 상기 대상물의 표면에 가하는 수단을 더 포함하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 갈라진 지점은 상기 대상물의 첫 번째 손가락과 두 번째 손가락 사이인, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제7항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 대상물의 표면과 동일 평면이 되도록 가해지는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제6항에 있어서,
상기 전자기 방사선은 근적외선 방사선(near infrared radiation)인, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치에 있어서,
장착 지지체의 일 면을 따라 병진 이동하는 하나 이상의 경로를 형성하는, 프로브를 위한 장착 지지체;
프로브 헤드 및 프로브 몸체를 포함하는 프로브 ― 상기 프로브 몸체는 근거리 단부와 원거리 단부를 가지며, 상기 프로브 헤드는 상기 프로브 몸체에 피봇 방식으로 부착되어 상기 장착 지지체에 대한 피봇 경로를 따라 이동할 수 있음 ―;
상기 프로브의 병진 이동을 제공하기 위해 일정한 힘을 가하는 바이어싱 요소
를 포함하며,
상기 프로브는 초기 지점으로부터 멀어지는 방향으로 상기 하나 이상의 경로를 따라 이동 가능하며, 상기 프로브는 상기 바이어싱 요소에 의해 가해지는 일정한 힘에 의해 상기 초기 지점을 향해 바이어스되는,
대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 프로브는 또한 상기 하나 이상의 경로에 직각을 이루는 제2 경로를 따라 상하로 이동할 수 있는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제11항에 있어서,
상기 바이어싱 요소는 코일 스프링인, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 제11항에 있어서,
상기 초기 지점은 측정 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 인접하여 있는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하는 장치. - 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브에 있어서,
상기 대상물의 인접한 한 쌍의 손가락 또는 발가락 중 적어도 하나의 하부면을 지지하는 베이스;
전자기 방사선의 소스;
프로브 헤드;
상기 소스로부터의 전자기 방사선을 상기 프로브 헤드에 운송하기 위한 하나 이상의 광섬유;
검출기;
상기 대상물로부터 반사된 전자기 방사선을 상기 검출기에 운송하기 위한 하나 이상의 제2 광섬유; 및
상기 베이스 위에 위치하며 상기 대상물의 인접한 손가락들 또는 발가락들을 서로 이격시켜 안내하는 안내 부재;
를 포함하며,
상기 프로브 헤드는 상기 대상물의 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점에 수용되도록 구성되는,
대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브. - 제16항에 있어서,
상기 프로브는 일정한 힘에 의해 갈라진 지점을 향해 바이어스되는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브. - 제16항에 있어서,
상기 프로브 헤드는 대상물의 표면과 동일 평면이 되도록 피봇할 수 있게 피봇 가능한, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브. - 제16항에 있어서,
상기 프로브 헤드는 갈라진 지점에 관련하여 상하로 조정될 수 있는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브. - 제16항에 있어서,
상기 전자기 방사선의 소스는 근적외선 방사선을 발생하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 프로브. - 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 장치에 있어서,
상기 대상물의 인접한 한 쌍의 손가락 또는 발가락 중 적어도 하나의 하부면을 지지하는 베이스;
상기 베이스 위에 위치하는 프로브;
상기 장치의 사용 중에, 상기 대상물의 인접한 손가락 또는 발가락 사이의 갈라진 지점으로서 손샅을 포함하지 않는 지점을 향해 상기 프로브에 일정한 힘을 가하는 바이어싱 요소;
상기 베이스 위에 위치하며 상기 대상물의 인접한 손가락들 또는 발가락들을 서로 이격시켜 안내하여 상기 장치의 사용 중에 상기 대상물의 상기 갈라진 지점으로서 손샅을 포함하지 않는 지점이 상기 프로브의 앞에 위치하도록 하는 안내 부재
를 포함하는,
대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 장치. - 제21항에 있어서,
상기 베이스에 위치하며 상기 대상물의 인접한 한 쌍의 손가락 또는 발가락 중 적어도 하나의 하부면으로부터 상기 대상물의 생물측정학적 검증(biometric verification)을 제공하는 생체 인식 검증 장치를 더 포함하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 장치. - 제21항에 있어서,
상기 베이스는 인접하는 한 쌍의 손가락 또는 발가락 모두의 하부면을 지지하는, 대상물의 체액을 비침투 방식으로 평가하기 위한 장치. - 삭제
- 삭제
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