KR102129145B1

KR102129145B1 - 안구 수분을 생체 내에서 결정하는 디바이스

Info

Publication number: KR102129145B1
Application number: KR1020147025617A
Authority: KR
Inventors: 츠비 나훔
Original assignee: 제트.에이. 아르고 리미티드
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2020-07-02
Also published as: BR112014020109A2; EP2814378A1; US20170347875A9; KR20140130473A; AU2013220118A1; CN104244805A; CA2864421C; CA2864421A1; US20180125353A1; JP2015513348A; CN104244805B; US20200260947A1; AU2013220118B2; US10716466B2; IL234084B; PL2814378T3; BR112014020109A8; EP2814378B1; US20140350376A1; GB201202387D0

Abstract

본 발명은 의료용 진단 디바이스 및 방법에 관한 것으로서, 상기 디바이스는 (a) 교류 전류를 생성하도록 구성된 교류 전류 소스; (b) 전기 절연성 구역에 의해 분리된 적어도 제1 및 제2 전극을 구비하는 전극 배열로서, 상기 배열은 이격된 방식으로 전극을 고정하는 적어도 반-강성의 구역을 구비하고, 상기 배열은 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직과 접촉하도록 구성된 것인, 상기 전극 배열; 및 (c) 상기 전극 배열과 연관된 프로세서를 포함하며, 상기 전극은 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결되고; 상기 전극 배열에 상기 교류 전류가 제공되고, 상기 전극 배열이 상기 연부 조직에 배치될 때, 상기 연부 조직은 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 전기 회로를 형성하며, 교류 전류가 상기 연부 조직을 통해 상기 전극들 사이를 전기적으로 통과하는 것에 의해 전기 신호가 생성되고; 상기 프로세서는 상기 회로를 통해 전기 신호로부터 유래하는 체내 기반 전기 정보를 수신하고, 상기 체내 전기 정보에 기초하여 수분 파라미터로부터 유도되거나 이에 관한 출력을 생성하도록 구성되고; 상기 프로세서는 적어도 부분적으로 상기 체내 전기 정보에 기초하고, 및 상기 체내 전기 정보와 상기 수분 파라미터 사이의 경험 상관성에 기초하여 연부 조직의 수분 파라미터를 연산하도록 설계되고 구성된다.

Description

안구 수분을 생체 내에서 결정하는 디바이스{DEVICE FOR IN-VIVO DETERMINATION OF EYE MOISTURE}

본 출원은, 본 명세서에 완전히 제시된 바와 같이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로 병합된 영국 특허 출원 제GB1202387.5호(출원일: 2012년 2월 12일, 발명의 명칭: "Device for In-Vivo Determination of Eye Moisture")의 우선권을 주장한다.

기술 분야

본 발명은 환자의 눈꺼풀(eyelid)의 내부 표면 상의 연부 조직(soft tissue)의 수분(moisture)을 간접적으로 결정하는 기구에 관한 것이다.

안구 건조는 눈물 기능 유닛(Lachrymal Functional Unit), 즉, 눈물샘(lachrymal gland), 안구 표면(각막(cornea), 결막(conjunctiva) 및 마이봄선(Meibomian gland)) 및 눈꺼풀로 만들어진 시스템의 장애로 인식된다. 이 시스템은 이들 성분들을 연결하는 감각 및 운동 신경을 더 포함한다.

안구 건조 현상은 불충분한 눈물 생성으로부터 초래될 수 있다: 이 눈물샘은 결막 및 각막을 완전히 눈물 층으로 커버할 만큼 충분한 눈물을 생성하지 못한다. 안구 건조 현상은 눈물이 과도하게 신속히 증발하는 이상 눈물 조성물로부터 발생할 수도 있다. 따라서, 눈물샘이 충분한 양의 눈물을 생성하지만, 여러 활동 또는 환경에서 눈물 층이 안구의 전체 표면을 완전히 커버하여 유지할 수 없을 정도로 신속히 증발하는 증발률인 경우에 해당한다.

안구 건조 또는 보다 일반적으로 안구 외부에서 수분의 양을 진단하는 여러 수단이 개시되어 있다. 셔머(Schirmer)의 테스트는 안구에 수분을 유지할 만큼 충분한 눈물을 눈이 생성하는지 여부를 결정한다. 안구의 외부 구역(일반적으로 하부 눈꺼풀)에 삽입된 페이퍼 스트립은 눈물 액체를 흡수한다. 몇 분 후에, 흡수된 액체의 양이 측정된다. 흡수된 액체의 양에 기초하여, 안구 건조(dryness)의 정도가 결정될 수 있다. 셔머의 테스트의 진단 신뢰성은 학문적인 토론의 주제이고, 많은 사람들은 이 테스트가 시스템적으로 잘못된 "정상" 결과를 생성할 수 있다고 생각한다.

눈물에 용해된 염의 농도를 나타내는 시험관내 눈물 오스몰 농도(in-vitro tear osmolarity)는 안구 건조와 오랜 상관성이 있었다. 1970년대 이후, 안구 건조의 정도(severity of eye dryness)의 증가는 시험관내 눈물 오스몰 농도의 증가와 상관되어 있었다(Farris RL, "Tear osmolarity - a new gold standard?" Adv Exp Med Biol 1994; 350:495-503 참조).

수 년 동안, 안구로부터 눈물 액체를 제거하고, 이 액체를 시험관내 분석하는 여러 기술 및 시스템이 개발되었다. 예시적인 상업적인 제품으로는 TearLab™ 오스몰 농도 시스템이다(문헌[Dr. G. N. Foulks et al., "TearLab™ Osmolality as a Biomarker for Disease Severity in mild to Moderate Dry Eye Disease", www.bon.de/download/tearlab/Summary_poster_2009_AAO.pdf] 참조). 이 시스템은 안구 건조 질병을 진단하는 인체 눈물의 오스몰 농도를 측정하도록 구성된다. 눈물 액체는 하위 측방향 눈물 메니스커스(inferior lateral tear meniscus)로부터 직접 수집된다. 한번 사용하는, 일회용 폴리카보네이트 마이크로칩은 안구 표면의 하위 메니스커스로부터 직접 눈물 유체의 50 나노리터(nanoliter)(nL)를 수집하도록 설계된 첨단(tip)에 마이크로채널을 포함한다. 폴리카보네이트 카드에 매립된 금(gold) 전극을 통해 채널에 눈물 유체 샘플의 전기적 임피던스(electrical impedance)를 시험관내 측정할 수 있다. 측정된 임피던스는 안구 건조와, 및 셔머의 테스트 및 안구 건조를 결정하는 다른 진단 측정 방법의 측정된 안구 건조 파라미터와 상관성이 있다.

아래 표 1에 제공된 폴크스(Foulks) 등의 표 1은 정도의 함수, 즉, 등급(Grade) 0 내지 등급 4의 함수로서 여러 안구 건조 진단 방법에 대한 일반적인 값을 도시하며, 여기서 등급 4는 안구 건조 질병의 최고 정도를 나타낸다.

셔머의 테스트에서, 안구 건조 질병의 정도가 증가할 때 눈물의 흡수 길이(absorption length)는 감소하는 것으로 예상되는 것이 직관적으로 명백하다. 표 1은 이 트렌드를 표시한다. 유사하게, 눈물 액체의 염분(salinity)의 정도, 즉, 오스몰 농도는 안구 건조 질병의 정도가 증가에 따라 증가하는 것으로 예상된다. 표 1은 이 트렌드를 더 표시한다.

폴크스 등은 통계적으로 오스몰 농도 및 안구 건조의 정도를 상관시키는 수식을 유도한다. 등급 0 내지 1(여기서 1은 최고 정도 레벨을 나타낸다)의 스케일에서, 상관성 수식은 다음과 같이 주어진다:

안구 건조의 정도 = (y-275)/125

여기서, y는 mOsms/L의 단위의 오스몰 농도이다. 오스몰 농도의 증가는 안구 건조의 증가를 나타낸다는 것이 표 1 및 상관성 수식으로부터 명백하다.

1988년 12월 7일에 출원된 미국 특허 제4,996,993호는 눈을 뜬 상태에서 체내(in-vivo) 눈물 오스몰 농도를 결정하는 여러 디바이스를 개시한다. 제1 디바이스, 즉, 삼투압 측정기(osmometer)는 눈물 또는 땀(sweat)과 같은 인체 유체의 오스몰 농도를 측정하도록 구성되고, 프로브의 2개의 전극들 사이에 전도성을 측정하는 수단과 조합하여 착탈가능한 프로브를 포함한다. 이 삼투압 측정기는 체내 샘플의 전도성의 측정된 값을 오스몰 농도의 대응하는 값으로 변환하는 수단 및 이 값의 시각적 표현을 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함한다.

제2 디바이스는 센서에 의해, 인체 유체로부터 증기 압력과 관련된 일부 물리적 양(이슬점 온도와 같은 양)을 측정하도록 구성된다. 이 디바이스는 측정할 인체 부분에 인접하게 배치된 제한하는 일반적으로 오목한 쉘(shell) 내에 장착된다. 눈을 뜬 상태에서 눈물 오스몰 농도를 측정하기 위해, 제한하는 쉘은 종래의 세안용컵(eyecup)의 형태를 취할 수 있다. 센서는 이슬점 저하 방법에 의하여 증기 압력을 측정하는, 마이크로프로세서에 의해 제어되는 열전쌍 또는 써미스터(thermistor)일 수 있다.

미국 특허 제4,996,993호는 체내 샘플의 전도성의 측정된 값을 오스몰 농도의 대응하는 값으로 변환하기 위한 기초를 명시적으로 개시하지 않는다. 그러나, 미국 특허 제4,996,993호를 연구하면, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이 특허의 언급(reference)으로부터 관련 저널 논문으로 및 이 특허의 치료법(treatment)으로 일부 가이드를 유도하는 것을 볼 수 있을 것이다:

"안구 건조" 및 눈물막 오스몰 농도와의 연관성으로 지정된 특정 병적 상태는 논문("Osmolarity of Tear Microvolumes in Keratoconjunctivitis Sicca" by Jeffrey P. Gilbard et al., in Arch. Ophthalmol., Vol. 96, Apr., 1978, pages 677-681)에 설명되어 있다. 안구 표면이 건조하기 시작할 때 눈물막은 고장성(hypertonic)(오스몰 농도의 상승)으로 되어, 불편함과 상피(epithelial) 손상을 야기한다.

따라서, 미국 특허 제4,996,993호가 전도성의 체내 측정과 눈물 액체의 오스몰랄 농도(osmolality) 사이에 명시적인 관계를 제공하지는 않으나, Gilbard 등, 전술한 Farris 논문(이는 또한 Gilbard의 발견을 참조하고 이를 지지한다)에 개시된 바와 같이 및 전술한 폴크스 등의 최근의 연구에서 확인되고 전술한 바와 같이, 더 높은 전도성(또는 더 낮은 임피던스) 측정은 안구 건조와 상관되어 있는 것으로 이해된다.

문헌("Electrical conductivity of tear fluid in healthy persons and keratoconjunctivitis sicca patients measured by a flexible conductimetric sensor" [Graefe's Arch Clin Exp Ophthalmol (1996) 234:542-546])에서, 오가사와라(Ogasawara) 등의 문헌은 눈물 유체의 전기 전도성을 체내에서 측정하도록 안구 표면에 배치될 만큼 작고 유연한 전도성 측정 센서를 개시한다. 이 센서의 민감한 영역은 더 낮은 시간 결막의 막다른 골목(lower temporal conjunctival cul-de-sac) 내에 배치되었다. 그 전도성은 30 초를 초과하는 시간 동안 연속적으로 측정되었다. 눈물 유체의 염화나트륨 농도는 전기 전도성(Siemens)을 NaCl 농도(g/ℓ)와 관련시키는 교정 곡선(calibration curve)으로부터 계산되고 등가 전해질 농도로 변환되었다.

17명의 건강한 사람으로부터 획득된 33개의 샘플의 평균 전해질 농도는 296.4 mEq/ℓ였다. 건성각결막염(keratoconjunctivitis sicca) 환자로부터 획득된 29개의 샘플의 전해질 농도는 평균 324.8 mEq/ℓ이었다. 그 차이는 통계적으로 상당한 것으로 발견되었다.

전술한 진보에도 불구하고, 본 발명자는 안구 외부에 인접하여 수분의 정도 또는 안구 건조의 정도를 평가하는 개선되고 환자-친화적이며 비용 절감적인 디바이스 및 방법이 요구되는 것을 인식하고, 본 발명과 청구범위의 대상은 이 요구를 충족하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 내용에 따르면 개체의 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직의 수분과 연관된 수분 파라미터를 평가하는 디바이스가 제공되되, 상기 디바이스는 (a) 전원에 연결되어 교류 전류를 생성하도록 구성된 교류 전류 소스; (b) 적어도 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 전극 배열로서, 상기 제1 전극은 전기 절연성 구역에 의해 상기 제2 전극으로부터 전기적으로 분리되고, 상기 배열은 이격된 방식으로 상기 전극들을 고정하는 적어도 반-강성(semi-rigid)의 구역을 구비하며, 상기 배열은 상기 눈꺼풀의 상기 내부 표면 상의 상기 연부 조직과 접촉하도록 구성되고, 상기 전극 및 상기 절연성 구역은 생체적합 물질로 구성된 것인, 상기 전극 배열, 및 (c) 상기 전극 배열과 연관된 프로세서를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결되고; 상기 전극 배열에는 상기 교류 전류가 제공되고, 상기 전극 배열은 상기 연부 조직에 배치되고, 상기 연부 조직은 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지(bridge)하여 전기 회로를 형성하며, 상기 교류 전류가 상기 제1 전극으로부터 상기 연부 조직을 통해 상기 제2 전극으로 통과하는 것에 의해 전기 신호가 생성되고, 상기 프로세서는 상기 회로를 통해 상기 전기 신호로부터 유래하는 체내 기반 전기 정보를 수신하고, 상기 체내 전기 정보에 기초하여 상기 수분 파라미터로부터 유도되거나 이에 관한 출력을 생성하도록 구성되고, 상기 프로세서는 적어도 부분적으로 상기 체내 전기 정보에 기초하여, 및 상기 체내 전기 정보와 상기 수분 파라미터 사이의 경험 상관성(empirical correlation)에 기초하여 상기 연부 조직의 상기 수분 파라미터를 연산하도록 설계되고 구성된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 개체의 내부 눈꺼풀의 연부 조직의 수분과 연관된 파라미터를 평가하는 방법이 제공되되, 상기 방법은 (a) (i) 전원에 연결되어 교류 전류를 생성하도록 구성된 교류 전류 소스; (ii) 적어도 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 전극 배열로서, 상기 제1 전극은 절연성 구역에 의하여 상기 제2 전극으로부터 전기적으로 분리되고, 상기 배열은 이격된 방식으로 상기 전극들을 고정하는 적어도 반-강성의 구역을 구비하며, 상기 배열은 상기 개체의 상기 내부 눈꺼풀의 상기 연부 조직과 접촉하도록 구성된 것인, 전극 배열, (iii) 상기 전극 배열과 연관된 프로세서를 포함하며; 상기 제1 및 제2 전극은 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결된 것인 디바이스를 제공하는 단계, (b) 상기 내부 눈꺼풀의 상기 전극 배열의 일부분을 상기 연부 조직에 배치하는 단계로서, 상기 연부 조직은 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 전기 회로를 형성하는 것인, 상기 배치하는 단계, (c) 상기 교류 전류가 상기 제1 전극으로부터 상기 연부 조직을 통해 상기 제2 전극으로 통과하여 전기 신호를 생성하는 단계; (d) 상기 회로를 통해 상기 전기 신호로부터 유래하는 전기 정보(electrical information)를 상기 프로세서에 의해 수신하는 단계, 및 (e) 상기 전기 정보에 기초하여 상기 연부 조직의 수분과 연관된 파라미터의 표현을 상기 프로세서에 의해 연산하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 개체의 내부 눈꺼풀의 연부 조직의 수분과 연관된 파라미터를 평가하는 방법이 제공되되, 상기 방법은 (a) 본 명세서에 실질적으로 설명된 디바이스를 제공하는 단계; (b) 상기 내부 눈꺼풀 상의 상기 전극 배열의 일부분을 상기 연부 조직에 배치하여 상기 연부 조직이 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 상기 전기 회로를 형성하는 단계; (c) 상기 교류 전류가 상기 제1 전극으로부터 상기 연부 조직을 통해 상기 제2 전극으로 통과하여, 상기 전기 신호를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 회로를 통해 상기 전기 신호로부터 유래하는 상기 전기 정보를 상기 프로세서에 의해 수신하는 단계를 포함한다.

설명된 바람직한 실시예에서 추가적인 특징에 따르면, 상기 방법은 상기 체내 전기 정보에 기초하여, 및 상기 전기 정보와 상기 수분 파라미터 사이의 경험 상관성에 기초하여 상기 연부 조직의 수분과 연관된, 파라미터 또는 파라미터의 표현을 상기 프로세서에 의해 연산하는 단계를 더 포함한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 경험 상관성은 상기 전기 신호로부터 또는 상기 체내 전기 정보로부터 유도된 전기적 임피던스와 상기 수분 파라미터 사이의 역전 관계(inverse relation ship)를 포함하여, 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직의 수분의 레벨의 증가는 상기 전기적 임피던스의 감소와 상관된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 경험 상관성은 상기 전기 신호로부터 또는 상기 체내 전기 정보로부터 유도된 전기 전도성과 상기 수분 파라미터 사이의 직접적 관계(direct relationship)를 포함하여, 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직의 수분의 레벨의 증가는 상기 전기 전도성의 감소와 상관된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 체내 전기 정보는 측정된 체내 전기 정보로 구성된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 디바이스는 상기 프로세서와 전기적으로 연관되고 상기 출력을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 더 포함한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 디바이스는 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결된 어댑터를 더 포함하며, 상기 어댑터는 상기 배열의 일부분을 물리적으로 홀딩하고 상기 배열을 상기 전류 소스에 및 상기 프로세서에 전기적으로 연결하도록 구성된 맞물림 기구(engagement mechanism)를 구비한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 맞물림 기구는 상기 배열을 해제가능하게 그리고 가역적으로 맞물리도록 구성된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 배열은 전극 스틱을 포함하거나 이 전극 스틱으로 구성된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 전극 스틱은 상기 맞물림 기구에 의해 수용되도록 구성된 제1 단부, 및 상기 전극을 구비하는 제2 단부를 구비하는 세장형 스틱(elongated stick)이다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 제2 단부는 6.5㎜, 6.3㎜, 6.2㎜, 또는 6㎜의 최대 폭을 구비한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 제2 단부는 2㎜의 최소 폭을 구비한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 스틱의 제2 단부와 상기 제2 단부에서 원위측 전극의 단부 사이의 최대 거리는 2.5㎜, 2.2㎜, 2㎜, 1.9㎜ 또는 1.8㎜이다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 디바이스는, 상기 전기 회로에 전기적으로 연결되고 상기 전기 신호를 아날로그 형태로부터 디지털 형태로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 변환 유닛을 더 포함한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 디바이스는, 상기 프로세서와 전기적으로 연관되고 상기 수분 파라미터를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 더 포함한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 디바이스는 상기 전극 배열과 상기 프로세서 사이에 전기적으로 배치된 커패시터를 더 포함하고, 상기 커패시터는 상기 전기 신호가 미리 한정된 임계값을 초과할 때 출력 신호를 상기 프로세서로 통과시키는 커패시턴스를 구비한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 전극 배열의 단부는 맞물림 기구의 부착 형상부(attachment geometry)와 상보적인 부착 형상부를 구비한다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 전극은 적어도 반-강성의 기판에 배치된다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 기판을 포함하는 전극 배열의 두께는 1.5㎜ 미만, 1.2㎜ 미만, 1.0㎜ 미만, 0.8㎜ 미만, 또는 0.6㎜ 미만이다.

설명된 바람직한 실시예에서 더 추가적인 특징에 따르면, 상기 수분 파라미터는 계산된 시험관내 오스몰 농도, 계산된 셔머 테스트의 흡수 길이, 계산된 마이봄 등급 스코어(Meibomian Grading Score), 안구 표면 질병 지수(ocular surface disease index: OSDI), 각막 및 결막 염색 결과, 및 안구 건조의 정도 값으로 구성된 파라미터 그룹으로부터 선택된 안구-수분 특성 파라미터이거나 이 파라미터를 포함한다.

본 발명은 본 명세서에서 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 이제 도면을 보다 상세히 참조하면, 도시된 특정 실시예는 단지 예로서 본 발명의 바람직한 실시예의 예시적인 설명을 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 원리와 개념적 측면을 최대한 유리하고 용이하게 이해할 수 있는 방식으로 설명하는 것으로 생각되는 것을 제공하려는 데에 중점을 둔 것이다. 이런 점에서, 본 발명의 기본 이해에 필요한 것보다 더 상세히 본 발명의 구조적 상세를 예시하려고 시도하지 않았으며, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 도면을 참조한 설명을 통해 본 발명의 여러 형태들이 실제 구현될 수 있는 방법을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면 전체에 걸쳐, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타내는데 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 체내 안구 수분 결정 디바이스의 일 측면의 사시도;
도 2는 전극 스틱이 내부 눈꺼풀의 습윤 조직과 접촉된, 체내 안구 수분을 결정하는데 사용되는 본 발명의 디바이스를 도시한 도면;
도 3은 체내 측정된 임피던스의 함수로서 측정된 셔머의 테스트의 흡수 깊이를 도시한 예시적인 그래프;
도 4a는 (1): 오가사와라 등의 문헌에 기초하여 NaCl 농도의 함수로서 용액의 시험관내 측정된 임피던스를 도시한 그래프; 및 (2) 상관된 NaCl 농도의 함수로서 본 발명의 디바이스 및 방법을 사용하여 용액의 체내 측정된 임피던스를 도시한 예시적인 그래프;
도 4b는 체내 측정된 임피던스의 함수로서 계산된 시험관내 오스몰 농도를 도시한 예시적인 그래프;
도 5는 본 발명에 따라 체내 안구 수분 결정 디바이스의 일 측면의 개략 블록도;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 전극 배열 또는 스틱의 개략 블록도;
도 6b는 본 발명의 디바이스의 수용부 내에 일 단부가 배치된 도 6a의 전극 스틱의 개략 사시도;
도 7은 본 발명의 방법의 일 측면을 도시한 논리적 흐름도.

안구 외부에 근접하여 수분(촉촉함) 또는 안구 건조의 정도를 평가하는 본 발명의 기구의 원리와 동작은 첨부 도면과 이하 설명을 참조하면 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 도면에 도시되거나 이하 상세한 설명에 제시된 성분들의 구성과 배열로 그 응용이 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 본 발명은 다른 실시예들도 가능하고 또는 여러 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구와 용어는 설명을 위한 것일 뿐이므로 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 체내 안구 수분 결정 디바이스(100)의 일 측면의 사시도이다. 전극 스틱을 물리적으로 및 전기적으로 수용하는 수용부 또는 어댑터(125)(도 2에 도시되고, 도 6b에 개략적으로 도시됨)가 세장형 하우징(101)의 제1 단부로부터 연장된다. 하우징(101)의 원위 단부에는 배터리 또는 전력 소스(104)가 배치될 수 있다. 스위치(128)는 유리하게는 디바이스(100)를 손쉽게 작동시키고 작동 해제하기 위해 하우징(101)을 향한 쪽에 배치될 수 있다. 어댑터(125)로부터 스틱을 잠그거나 해제하는 전극 스틱 스위치(129)가 유사하게 하우징(101)을 향한 쪽에 배치될 수 있다.

안구 건조의 정도를 평가하는 체내 전도성-기반 디바이스를 설명하는 미국 특허 제4,996,993호는 "전극(26 및 28)의 원위 단부(24A 및 24B)는 각막과 같은 인체의 예민한 부분과 터치하기에 적절한 뭉퉁한 형상을 각각 구비하는" 것을 개시한다. 그러나, 본 출원인은 전기 프로브(electrical probe)가 각막과 직접 접촉하는 것은 환자에 안전 문제를 야기한다는 것을 발견하였다. 불량한 접촉 조건, 및 각막에 선천적으로 배치된 액체의 양이 소량인 것으로 인해 수행되는 측정이 신뢰할 수 없을 수 있다. 통증, 불편함, 또는 불안감으로 인해 환자가 자발적이거나 비자발적으로 움직이는 경우 신뢰성에 영향을 미치는 것이 과소 평가될 수 없다. 나아가, 이러한 신뢰할 수 없는 결과는 전도성-기반 디바이스를 동작시키는 각 특정 의료인에 의해 사용되는 절차에 의해 및 안구의 민감하고 예민한 구역에 손상을 야기하는 것에 대한 의료 상의 염려에 의해 훨씬 더 신뢰할 수 없게 될 수 있다.

본 출원인은 또한 오가사와라 등의 문헌에서 개시한 바와 같이 더 낮은 시간 결막의 막다른 골목에 전기 프로브를 배치하는 것이 환자에 여러 안전 문제를 야기할 수 있다는 것을 발견하였다. 이들 문제의 일부는 30 초 이상의 긴 측정 시간을 감안하면 훨씬 더 심각할 수 있다.

도 2는 전극 스틱이 내부 눈꺼풀의 습윤 조직과 접촉된, 체내 안구 수분을 결정하는데 사용되는 본 발명의 디바이스를 도시한다. 전극 스틱의 단부와 안구의 예민한 외부 표면 사이에 유한하고 상당한 거리가 존재하여, 의료인은 안전하고 실질적으로 반복가능한 방식으로 본 발명의 절차를 수행할 수 있는 것으로 이해된다.

그러나, 본 출원인은 안전하고 실질적으로 반복가능한 테스트 절차를 구비하는 것이, 필요하지만, 반복가능하고 물리적으로 의미있는 결과를 획득하는 데에는 불충분할 수 있다는 것을 발견하였다.

본 출원인은 특정 개체의 하부 눈꺼풀의 내부 표면 상에 여러 폭을 갖는 전극 스틱들을 테스트하였다. 그 결과는 표 2에 제공된다. 최광폭 스틱 8㎜는 우수한 반복가능성을 보여주지 못했다. 이것은 전극이 크고 가변적인 영역이 눈물 액체에 완전히 침지되지 않은 것에 기인할 수 있다. 6.2㎜의 중간 폭을 구비하는 스틱은 개선된 반복 가능성을 보여주었다. 그러나, 3.9㎜의 폭을 구비하는 전극 스틱은 지금까지 최상의 반복가능성을 보여주었다.

따라서, 본 발명의 전극 스틱은 최대 6.5㎜, 최대 6.3㎜, 최대 6㎜, 최대 5.7㎜, 최대 5.5㎜, 최대 5.25㎜, 최대 5㎜, 또는 최대 4.75㎜의 폭을 구비할 수 있다. 이 폭은 최대 4.5㎜, 최대 4.25㎜, 또는 최대 4.0㎜인 것이 바람직할 수 있다.

실제 고려사항을 포함하는 여러 고려사항은 2㎜, 2.25㎜, 또는 2.5㎜의 최소 스틱 폭을 나타내거나 적어도 나타낼 수 있다.

본 출원인은 눈꺼풀의 내부 표면, 및 보다 실제적으로 하부 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직이, 저항 성분 및 커패시턴스 성분을 모두 구비하는 전기적 거동(electrical behavior)을 보여준다는 것을 더 발견하였다. 직류 전류는 저항 성분을 측정하기에는 적절하지만, 커패시턴스 성분을 측정하기에는 부적절할 수 있다. 그러나, 교류 전류 소스는 저항 성분 및 커패시턴스 성분을 모두 측정하기에 적절하다. 교류 전류 소스의 주파수는 바람직하게는 100 내지 15,000 Hz, 보다 바람직하게는, 300 내지 10,000 Hz, 및 가장 바람직하게는, 500 내지 5,000 Hz이다.

이러한 교류 전류 소스를 사용하여, 본 출원인은 안구 수분의 가변 정도를 구비하는 개체의 하부 눈꺼풀의 내부 표면 상의 체내 임피던스를 테스트하였다. 이들 개체는 동일한 안구에서 종래의 셔머의 테스트를 더 받았다. 그 결과는 표 3에 제시되어 있고, 도 3에 그래프로 디스플레이되어 있다. 놀랍게도, 본 출원인은 (셔머의 테스트에 의해 물리적으로 측정된 바와 같이, 및 시험관내 오스몰랄 농도 및 대응하는 NaCl 농도와 상관된 바와 같이) 안구 수분의 감소와 체내 측정된 임피던스의 증가를 관찰하였다. 본 출원인은 안구 수분의 감소와 체내 측정된 임피던스의 증가의 상관성이 반복가능하다는 것을 발견하였다. 나아가, 이 상관성은 시험관내 측정된 임피던스의 증가(전기 전도성의 감소)와 안구 수분의 증가 사이에 잘 수립된, 전술한 및 참조된 상관성과는 반대이고 상반된 것임을 보여준다.

도 4a는 종래 기술(오가사와라 등의 문헌)의 데이터에 기초하여 염화나트륨 농도의 함수로서 용액의 시험관내 측정된 임피던스를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 4a는 상관된 염화나트륨 농도의 함수로서 본 발명의 디바이스 및 방법을 사용하여 용액의 체내 측정된 임피던스를 나타내는 예시적인 그래프를 더 도시한다.

도 4a로부터 본 발명의 디바이스 및 방법을 사용하여 임피던스와 안구 수분의 상관성은, 종래 기술의 디바이스 및 방법의 상관성보다 임피던스에 더 높은 감도를 보여준다는 것이 명확하다. 아마도 보다 중요한 것은, 놀랍게도 이 상관성이 역전되어 있다는 것이다.

이론에 구애됨이 없이, 본 출원인은 체내 측정된 임피던스의 증가와 안구 수분의 감소가 적어도 부분적으로 눈꺼풀의 내부 표면에 액체 없는 영역이나 포켓이 있는 것에 기인한 것일 수 있는 것으로 생각된다. 안구가 점점 더 건조해짐에 따라, 이 포켓은 전극의 표면 영역에서 점점 더 많은 비율을 차지하여, 전기 전도성을 감소시키거나/임피던스를 증가시킨다. 이 현상은 건성 안구에서 눈물 액체의 염분이 더 높은 것으로 초래되는 전도성의 증가/임피던스의 감소를 보다 많이 보상한다.

본 출원인은 매우 놀랍게도 체내 측정된 임피던스가 안구 수분의 함수로서 시험관내 측정된 임피던스에 대하여 역 거동(inverse behavior)을 나타내는 것으로 생각된다. 본 출원인은 더 놀랍게도 체내 측정된 임피던스 레벨이 안구 수분의 주어진 정도에 대해 충분히 반복가능하여, 특히 건성 안구에서 눈물 액체의 염분이 더 높은 것으로 초래되는 임피던스의 감소를 고려하여 체내 임피던스를 안구 수분을 결정하는 마커(marker)로 사용할 수 있는 것으로 생각된다.

체내 측정된 임피던스 결과는 시험관내 오스몰 농도 또는 오스몰랄 농도, 셔머의 테스트, 마이봄 등급 스코어, 안구 표면 질병 지수(OSDI), 각막 및 결막 염색, 여러 안구 건조의 정도 스케일을 포함하여, 안구 수분 또는 안구 건조의 정성적이거나 또는 정량적인 임의의 알려진 척도와 상관될 수 있다. 이들 결과는 폴크스 등과 같은 계산된 상관성을 생성하여 상관성 수식을 생성하여 측정된 시험관내 임피던스/오스몰 농도로부터 다른 안구 건조 결정 방법을 사용하여 등가 안구 건조 값을 계산한다.

도 4b는 체내 측정된 임피던스의 함수로서 계산된 시험관내 오스몰 농도를 나타내는 예시적인 그래프를 도시한다.

도 5는 본 발명에 따른 수분-분석 디바이스(100)와 같은 디바이스의 일 측면의 개략 블록도이다. 수분-분석 디바이스(100)는 전원(104)에 연결되어 교류 전류를 생성하도록 구성된 교류 전류 소스(102)와 같은 전류 소스, 및 고정된 거리로 이격된 적어도 제1 전극(112) 및 제2 전극(114)을 구비하는 전극 배열(110)을 포함한다. 제1 전극(112)은 적어도 1.0 ohm ㎝, 및 보다 일반적으로, 적어도 10⁴ ohm ㎝ 또는 심지어 10⁶ ohm ㎝의 비전기 저항을 구비하는 절연성 구역(120)에 의래 제2 전극(114)으로부터 전기적으로 분리된다. 절연성 구역(120)에 현재 바람직한 물질은 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트와 같은 폴리머 물질을 포함하는 여러 생체적합 물질을 포함한다.

전극 배열(110)은 제1 전극(112)으로부터 제1 리드(lead)(122) 및 제2 전극(114)으로부터 제2 리드(124)를 구비하며, 제1 리드(122)는 교류 전류 소스(102)에 전기적으로 연결된다. 전극 배열(110)은 유리하게는 어댑터 또는 수용부(125)에 의해 교류 전류 소스(102)에 연결될 수 있고 이는 아래에 보다 상세히 설명된다.

전극 배열(110)은 중앙 처리 유닛(CPU)(150)과 같은 프로세서에 전기적으로 연결된다. CPU(150)는 전기 회로(190)를 통해 전기 신호로부터 유래하는 전기 정보를 수신하고, 전기 정보에 기초하여 개체의 내부 눈꺼풀의 연부 조직에서 수분의 레벨(또는 건조의 정도)의 표현을 연산하도록 구성된다. 이를 위해, 전압 측정기(156)와 같은 전압-측정 디바이스는, 유리하게는 회로(190) 상에 배치되거나 또는 프로세서(150) 내에 배치되어, 전기 신호 또는 정보의 전압을 측정할 수 있다.

제2 리드(124)는 제2 전극(114)과 CPU(150) 사이에 전기적으로 배치될 수 있다. 전류 소스(102) 및 제2 전극(114)은 접지(128)에 연결될 수 있다.

CPU(150) 내에 또는 이 CPU와 전기적으로 연관하여, 데이터, 예를 들어, 전기적 파라미터(electrical parameter)와 관련된 데이터를 개별 또는 집합적 환자 파라미터 또는 이력 등에 저장하도록 구성된 메모리 유닛(151)이 제공될 수 있다. CPU(150)는 디스플레이 유닛(152) 및 입력 유닛(154)과 전기적으로 연관될 수 있다. LED 및 LCD 디스플레이를 포함하는 이 기술 분야에 알려진 여러 유형일 수 있는 디스플레이 유닛(152)은 제1 전극(112)과 제2 전극(114) 사이에 계산된 임피던스, 또는 개체의 안구 외부에 근접하여 수분 또는 안구 건조의 정도의 상관된 레벨과 같은 CPU(150)로부터의 출력을 디스플레이할 수 있다. 이 상관된 레벨은 계산된 시험관내 오스몰랄 농도(또는 오스몰 농도) 등가, 계산된 셔머의 테스트 등가, 계산된 안구-건조의 정도 스케일(0 내지 4, 0 내지 1 등), 또는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 것일 수 있는 임의의 다른 수분-관련된 또는 건조-관련된 형식으로 표현될 수 있다.

입력 유닛(154)은 이 기술 분야에 알려진 여러 유형일 수 있고, 디스플레이 옵션을 선택하고 정보를 CPU(150)에 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 테스트를 받는 특정 환자, 또는 이 특정 환자의 신원(identity)에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

전극 배열(110)은 커패시터(130)에 전기적으로 연결되어, 미리 결정된 임계값 미만의 전류를 필터링하는 기능을 할 수 있다. 저역 통과 필터(140)와 같은 필터는 커패시터(130)에 전기적으로 연결되어, 미리 결정된 임계값을 초과하는 전류를 필터링할 수 있다.

전극 배열(110)로부터 전기 신호는 아날로그 신호일 수 있는데, 이 아날로그 신호는 아날로그-디지털(A2D) 변환기(145)에 의해 디지털 신호로 변환된다. (A2D) 변환기(145)는 CPU(150) 내에 또는 도시된 바와 같이 CPU(150) 외부에 배치될 수 있다. 이 디지털 신호는 CPU(150)의 처리 유닛에 제공된다.

전극 배열(110)이 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직에 배치되면, 연부 조직은 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 전기 회로(190)를 완성한다. 최종 출력 신호는 전기 회로(190)를 통해 CPU(150)에 제공된다.

바람직하게는, 전기 회로(190)의 전류 소스는 교류 전류 소스(102)와 같은 교류 전류 소스이다.

제2 제어 회로(195)는 교류 전류 소스(102)의 파라미터를 동작 한계 내로 제어하는데 유리할 수 있다. 제2 회로(195)는 사이에 배치된 저역 통과 필터(160) 및 저항기(170)와 함께 CPU(150) 및 교류 전류 소스(102)를 포함하여, CPU(150)에 의해 교류 전류 소스(102)를 정정하고 제어할 수 있다.

도 6a는 전극 스틱 또는 전극 배열(110)의 바람직한 실시예의 개략 평면도이다. 전극 배열(110)은 전극들(112, 114)을 지지하기 위해 일반적으로 스틱 또는 판의 형태인 박막이고 적어도 반-강성의 기판(232)을 포함할 수 있다. 이 기판(232)은 적어도 넓은 면을 따라 유연성이 있어, 눈꺼풀의 내부 표면에 실질적으로 순응하는 데에 유리할 수 있다. 그러나, 절연성 구역(120)은 이격되어 실질적으로 고정된 위치에 전극들을 유지할 수 있을 만큼 충분히 강성이어야 한다.

기판(232)에 현재 바람직한 물질은 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트와 같은 폴리머 물질을 포함하는 여러 생체적합 물질을 포함한다.

전극(112, 114)은 유리하게는 금, 백금, 구리, 은과 같은 매우 전도성인 생체적합 물질, 및 이러한 물질을 포함하는 여러 합금 및 혼합물로 만들어진다.

수용부(125)는 전극 배열(110)을 교류 전류 소스(102)에 기계적으로 및 전기적으로 연결할 수 있다. 도 6b는 예시적인 바람직한 실시예에 따라 전극 배열(110) 및 수용부(125)의 개략 사시도를 제공한다. 기판(232)의 제1 단부(234)는 수용부(125)의 맞물림 표면과 맞물린다. 도 6b에서, 기판(232)의 제1 단부(234)는 제1 단부(234)의 적어도 일부분과 실질적으로 상보적일 수 있는 맞물림 표면에 의해 수용된다. 맞물림 표면의 일부분은 기판(232)의 제1 단부(234)에 압력을 가하여 전극 배열(110)을 제 위치에 고정할 수 있다. 기판(232)을 수용부(125)에 고정하는 다른 연결 기구는 기계적인 연결에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 수 있다.

수용부(125)는 제2 리드(124)(미도시)를 연속시키는 것을 통해 교류 전류 소스(102)에 부착될 수 있다.

여러 휴대용 임피던스-측정 디바이스들이 이 기술 분야에 알려져 있어서 상업적으로 이용가능한 것으로 이해된다. 그리하여, 이 디바이스의 알려진 측면의 상세한 설명은 폭넓게 제시되어 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 여러 설계들이 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이들 성분들의 구성과 배열의 본 상세는 본 발명의 디바이스의 응용을 제한하려고 의도된 것이 전혀 아니다.

본 발명의 방법의 일 측면은 이제 도 7에 제공된 논리적 흐름도를 참조하여 설명된다(모든 참조부호로 표기된 디바이스의 구성요소들은 도 5에 도시되어 있다). 수분-분석 디바이스(100)와 같은 디바이스를 사용하여, 전극 배열(110)과 같은 전극 배열은 내부 눈꺼풀의 연부 조직에 배치된다(단계 1). 교류 전류 소스(102)가 작동되면, 전극들 사이에 및 일반적으로 이 전극들 주위에 연부 조직은 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 전기 회로(190)를 완성한다. 교류 전류는 제1 전극으로부터 연부 조직을 통해 제2 전극으로 통과하여, 전기 신호를 생성한다(단계 2).

프로세서 또는 CPU(150)는 이 신호, 또는 이 전기 신호로부터 유도된 전기 정보를 회로(190)를 통해 수신하고(단계 3), 이후 이 전기 신호를, 있을 수 있는 다른 정보와 함께 처리하여, 개체의 내부 눈꺼풀의 연부 조직과 연관된 파라미터로부터 유도되거나 이에 관한 출력을 생성한다(단계 4). 이 안구-수분 상관된 출력은 디스플레이 유닛(152)에 의해 디스플레이될 수 있다(단계 5).

이 출력은 내부 눈꺼풀의 연부 조직 내 수분 레벨 또는 수분 등급(rating)의 형태이거나, 또는 여러 다른 형태일 수 있다. 이 출력은 환자의 여러 건강 상태를 진단하는데, 및 여러 건강 문제의 정도를 평가하는데 필수적일 수 있다. 또한, 이 출력은 환자에 개입하여 환자를 참된 상태로 치료하는 데 매칭하는 것을 도와줄 수 있다.

프로세서(150)는 다음 관계식에 기초하여 전기적 임피던스(Z)를 계산할 수 있다:

Z = R + iX

여기서, R은 옴 저항이고, X는 리액턴스이다. 안구에서, 본 출원인은 리액턴스 항은 커패시턴스로부터만 유래한다는 것을 발견하였고, 그리하여,

Z = R + iX _c

여기서, X _c 는 전극들 사이의 회로의 커패시턴스이다.

어쨌든, 회로(190)로부터 오는 전압 신호와 함께 교류 전류 소스(102)에 의해 제공된 전류(I)가 프로세서(150)에 제공될 때, 임피던스는 다음 관계식에 따라 2개의 비율로부터 계산될 수 있다:

Z = V/I

여기서, V는 전압 신호와 연관된 전압이다. 전류에 대한 전압의 비율은 조직 수분과 강한 상관성이 있는 것으로 발견되었다.

시간에 따라 조직의 수분을 모니터링할 때, 본 출원인은 놀랍게도 전극 배열에 교류 전류가 제공되고, 이 전극 배열이 내부 눈꺼풀의 연부 조직에 배치될 때, 출력 신호는 전극 스틱이 연부 조직에 배치된 시간 길이(적어도 2 내지 10초 내)에 의해 또는 전기적 측정이 이루어진 특정 시간에 의해 크게 영향을 받지 않는다는 것을 발견하였다. 임피던스/전도성 측정은 일반적으로 2 내지 10초, 및 보다 일반적으로, 3.5 내지 7초인 측정 기간 내에서, 10회, 20회, 50회 또는 100회 이상 수행될 수 있다. 프로세서는 다수의 판독값의 평균을 제공하도록 구성될 수 있고, 그리하여 결과는 임의의 개별 판독값보다 상당히 더 신뢰성이 있을 수 있다. 프로세서는 평균으로부터 결함 있는 판독값을 제거하거나, 또는 획득된 개별 결과를 가중하도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 디바이스 및 방법은 개체의 안구 외부에서 수분의 상태를 정확하고 반복가능하게 나타낼 수 있는 결과를 제공할 수 있다.

프로세서(150)는 전압과 전류 사이의 관계식을 사용하여 절대적인 조직 수분 또는 상대적인 조직 수분을 연산할 수 있다. 상대적인 조직 수분은 예로서, 1 내지 10의 스케일로, 또는 예를 들어, 성(gender)에 기초하여 특정 그룹의 조직 수분과 비교하여 등급 매겨질 수 있다.

본 명세서 및 이하 청구범위에 사용된 바와 같이, "오스몰 농도" 및 "오스몰랄 농도" 라는 용어는 상호 교환가능하게 사용된다. 매우 약한 식염수 눈물 용액에서, 이들 용어 사이의 차이는 실질적으로 무시가능하다.

본 명세서 및 이하 청구범위에서 사용된 바와 같이, "전기적으로 연결된" 이라는 용어는 전류를 전달하는 전류 소스에 요소들을 연결할 때 이들 요소 사이에 전기 전류를 흐를 수 있게 하는 요소들 사이의 임의의 물리적 연결을 말한다.

별개의 실시예의 상황에서 설명된 본 발명의 특정 특징은 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 역으로, 단일 실시예의 상황에서 설명된 본 발명의 여러 특징은 별개로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 제공될 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명은 특정 실시예와 관련하여 설명되었으나, 많은 대안, 변형 및 변경이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위와 사상을 벗어남이 없이 여러 대안, 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 언급된 모든 공개, 특허 및 특허 출원 문헌은 각 개별 공개, 특허 또는 특허 출원 문헌이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합되도록 구체적이고 개별적으로 언급된 만큼 본 명세서에 완전히 참조 문헌으로 포함되어 있다. 나아가, 본 출원에서 임의의 참조 문헌의 인용이나 식별은 이 참조 문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 이용가능하다는 인정으로 해석되어서는 안 된다.

Claims

개체의 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직(soft tissue)의 수분과 연관된 수분 특성 파라미터를 평가하는 디바이스로서, 상기 디바이스는,
(a) 전원에 연결되어 교류 전류를 생성하도록 구성된 교류 전류 소스;
(b) 적어도 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 전극 배열로서, 상기 제1 전극은 전기 절연성 구역에 의해 상기 제2 전극으로부터 전기적으로 분리되고, 상기 전극 배열은 이격된 방식으로 상기 전극들을 고정하는 적어도 반-강성의 구역을 구비하며, 상기 전극 배열은 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 상기 연부 조직과 접촉하도록 구성되고, 상기 전극들 및 상기 전기 절연성 구역은 생체적합 물질로 구성된 것인, 상기 전극 배열; 및
(c) 상기 전극 배열과 연관된 프로세서를 포함하되,
상기 제1 및 제2 전극은 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결되며,
상기 전극 배열에 상기 교류 전류가 제공되고, 상기 전극 배열이 상기 연부 조직에 배치될 때, 상기 연부 조직은 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 전기 회로를 형성하여, 상기 교류 전류가 상기 제1 전극으로부터 상기 연부 조직을 통해 상기 제2 전극으로 전달되는 것에 의하여 전기 신호가 생성되며,
상기 프로세서는, 상기 전기 회로를 통해 상기 전기 신호로부터 유래하는 체내 기반 전기 정보를 수신하고, 상기 체내 기반 전기 정보에 기초하여 상기 수분 특성 파라미터로부터 유도되거나 이에 관한 출력을 생성하도록 구성되며,
상기 프로세서는, 적어도 부분적으로 상기 체내 기반 전기 정보에 기초하여, 그리고 상기 체내 기반 전기 정보와 상기 수분 특성 파라미터 사이의 경험 상관성에 기초하여, 상기 연부 조직의 상기 수분 특성 파라미터를 연산하도록 설계되고 구성되며,
상기 경험 상관성은 상기 전기 신호로부터 또는 상기 체내 기반 전기 정보로부터 유도된 전기적 임피던스와 상기 수분 특성 파라미터 사이의 역전 관계(inverse relationship)를 포함하여, 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직의 수분 레벨의 증가는 상기 전기적 임피던스의 감소와 상관된 것인 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 수분 특성 파라미터는 계산된 시험관내 오스몰 농도, 계산된 셔머(Schirmer)의 테스트의 흡수 길이, 계산된 마이봄 등급 스코어(Meibomian Grading Score), 안구 표면 질병 지수(ocular surface disease index: OSDI), 각막 및 결막 염색 결과, 및 안구 건조의 정도 값으로 구성된 파라미터 그룹으로부터 선택된 안구-수분 특성 파라미터이거나 이 파라미터를 포함하는 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 교류 전류 소스에 전기적으로 연결된 어댑터를 더 포함하되, 상기 어댑터는 상기 전극 배열의 일부분을 물리적으로 홀딩하고 상기 전극 배열을 상기 전류 소스에 및 상기 프로세서에 전기적으로 연결하도록 구성된 맞물림 기구(engagement mechanism)를 구비하는 것인 디바이스.
제3항에 있어서, 상기 맞물림 기구는 상기 전극 배열과 해제가능하게 그리고 가역적으로 맞물리도록 구성된 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극 배열은 전극 스틱을 포함하거나 전극 스틱으로 구성된 것인 디바이스.
제4항에 있어서, 상기 맞물림 기구는 상기 전극 배열을 해제가능하게 그리고 가역적으로 맞물리도록 구성되고, 상기 전극 배열은 상기 맞물림 기구에 의해 수용되도록 구성된 제1 단부, 및 상기 전극을 구비하는 제2 단부를 구비하는 세장형 전극 스틱(elongated electrode stick)을 포함하거나 이 전극 스틱으로 구성된 것인 디바이스.
제6항에 있어서, 상기 제2 단부는 6.5㎜ 또는 6.3㎜의 최대 폭을 구비하는 것인 디바이스.
제6항에 있어서, 상기 제2 단부는 2㎜의 최소 폭을 구비하는 것인 디바이스.
제6항에 있어서, 상기 스틱의 상기 제2 단부와 상기 제2 단부에서 원위측 전극의 단부 사이의 최대 거리는 2.5㎜, 2.2㎜, 2㎜, 1.9㎜ 또는 1.8㎜인 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 회로에 전기적으로 연결되고 상기 전기 신호를 아날로그 형태로부터 디지털 형태로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 변환 유닛을 더 포함하는 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 전극 배열과 상기 프로세서 사이에 전기적으로 배치된 커패시터를 더 포함하되, 상기 커패시터는 상기 전기 신호가 미리 한정된 임계값을 초과할 때 출력 신호를 상기 프로세서로 전달하는 커패시턴스를 구비하는 것인 디바이스.
제3항에 있어서, 상기 전극 배열의 일 단부는 상기 맞물림 기구의 부착 형상부와 상보적인 부착 형상부를 구비하는 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극은 적어도 반-강성의 기판(semi-rigid substrate)에 배치된 것인 디바이스.
제13항에 있어서, 두께를 구비하는 상기 전극 배열은 1.5㎜ 미만, 1.2㎜ 미만, 1.0㎜ 미만, 0.8㎜ 미만, 또는 0.6㎜ 미만의 상기 기판을 포함하는 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로세서와 전기적으로 연관되고 상기 출력을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 더 포함하는 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징을 더 포함하되, 상기 프로세서 및 상기 교류 전류 소스는 상기 하우징 내에 배치된 것인 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로세서는 다음 관계식에 기초하여 상기 전기적 임피던스를 계산하도록 구성된 것인 디바이스:
Z = R + iX
식 중, Z는 상기 전기적 임피던스이고, R은 상기 전기 회로의 옴 저항이고, X는 상기 전기 회로의 리액턴스이다.
제17항에 있어서, 상기 리액턴스(X)는 커패시턴스 항(X_c )만으로 구성된 것인 디바이스.
(a) 제1항 또는 제2항에 따른 디바이스를 제공하는 단계;
(b) 상기 눈꺼풀 상의 상기 전극 배열의 일부분을 상기 연부 조직에 배치하여 상기 연부 조직이 상기 전극들 사이를 전기적으로 브리지하여 상기 전기 회로를 형성하는 단계;
(c) 상기 제1 전극으로부터 상기 연부 조직을 통해 상기 제2 전극으로 상기 교류 전류를 통과시켜, 상기 전기 신호를 생성하는 단계; 및
(d) 상기 전기 회로를 통해 상기 전기 신호로부터 유래하는 상기 체내 기반 전기 정보를 상기 프로세서에 의해 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 체내 기반 전기 정보에 기초하여 그리고 상기 체내 기반 전기 정보와 상기 수분 특성 파라미터 사이의 경험 상관성에 기초하여 상기 연부 조직의 수분과 연관된 파라미터의 표현을 상기 프로세서에 의해 연산하는 단계를 더 포함하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 경험 상관성은 상기 전기 신호로부터 또는 상기 체내 기반 전기 정보로부터 유도된 전기적 임피던스와 상기 수분 특성 파라미터 사이의 역전 관계를 포함하여, 상기 눈꺼풀의 내부 표면 상의 연부 조직의 수분 레벨의 증가는 상기 전기적 임피던스의 감소와 상관된 것인 방법.