KR20020081763A - 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
R12 | CHb |
0.80 | 24.50 |
0.85 | 10.50 |
0.90 | 5.25 |
0.95 | 3.50 |
Claims (29)
- (a) 적어도 두 개의 아이소베스틱(isobestic) 파장들을 포함하는 적어도 두 개의 파장들을 물의 흡광 계수가 헤모글로빈의 흡광 계수보다 낮은 파장 대역에 속하는 파장들중에서 선택하는 단계;(b) 상기 선택된 파장들을 갖는 입사광들을 신체의 혈관을 포함하는 소정 부위에 순차적으로 조사하는 단계;(c) 상기 소정 부위를 순차적으로 투과한 빛들을 상기 신체상의 단일 지점에서 수광하고, 수광된 빛들을 전기적인 신호들로 변환하는 단계;(d) 파장별 맥동에 의한 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호들로부터 구하는 단계;(e) 상기 파장들의 변화량들간의 비율을 적어도 하나 구하는 단계; 및(f) 상기 적어도 하나의 비율을 이용하여 혈액에 포함된 헤모글로빈 농도를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는헤마토크릿에 대한 상기 변화량의 변화 특성이 서로 가장 다른 두 개의 파장들을 상기 적어도 두 개의 파장들로서 선택하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 isobestic 파장은 422, 453, 499, 529, 546, 569, 584, 805 또는 1300㎚에 해당하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제2 항에 있어서, 선택된 상기 두 개의 파장들은 569 및 805㎚인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제2 항에 있어서, 선택된 상기 두 개의 파장들은 546 및 805㎚인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 소정 부위는 소정값 이하로 맥동에 의해 두께가 변하는 혈관을 포함하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 소정값은 500㎛인 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 소정 부위를 압박하면서 상기 입사광들을 순차적으로 조사하고, 상기 소정 부위에 가해지는 압력은 가변될 수 있는것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (d) 단계는 파장별 상기 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호의 맥동에 따른 시변 성분과 시 불변 성분의 비율로서 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 (f) 단계는 상기 (a) 단계에서 두 개의 파장들(λ1및 λ2)이 선택될 때, 상기 (e) 단계에서 구해진 비율(R12)로부터 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 아래와 같은 식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.[여기서, ε1은 파장(λ1)에 대한 흡광 계수를 나타내고, ε2는 파장(λ2)에 대한 흡광 계수를 나타내고, k1및 k2는 상기 소정 부위에서 상기 입사광을 산란시키고 흡수시키는 특성 및 상기 파장들(λ1및 λ2)과 관련되는 상수들이고, a1및 a2는 산란 입자의 크기와 헤모글로빈 굴절율과 혈정의 굴절율 및 상기 파장들(λ1및 λ2)과 관련되는 상수들을 나타낸다.]
- 제1 항에 있어서, 상기 (f) 단계는(f1) 침습적으로 구한 상기 헤모글로빈의 농도들과 상기 (d) 단계에서 구한 상기 비율들간의 관계로부터 모델 방정식을 생성하는 단계; 및(f2) 상기 (f1) 단계에서 아래와 같이 이전에 생성된 상기 모델 방정식에 상기 (d) 단계에서 현재 구한 상기 비율을 대입하여 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.(여기서, Aij는 비율 계수를 나타내고, Rij는 상기 (d) 단계에서 현재 구한 상기 비율을 나타내고, n은 2 이상이다.)
- 제11 항에 있어서, 상기 (f) 단계는상기 비율 계수를 주 성분 회귀(PCR)법에 의해 통계적으로 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제11 항에 있어서, 상기 (f) 단계는상기 비율 계수를 부분 최소 제곱 회귀(PLSR)법에 의해 통계적으로 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제1, 제6, 제7 또는 제8 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법은(g) 상기 (f) 단계에서 계산된 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 이용하여 산소 포화도를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제14 항에 있어서, 상기 (g) 단계는(g1) 상기 (a) 단계에서 선택된 파장들중 하나(λx)를 선택하고, 헤모글로빈의 형태에 따라 흡광 계수의 차이가 가장 크게 벌어지는 파장(λO)을 선택하는 단계;(g2) 상기 (g1) 단계에서 선택된 파장(λO)에 대한 광 감쇠도의 변화량을 상기 (b) ∼ 상기 (d) 단계들을 수행하여 구하는 단계;(g3) 상기 (g2) 단계에서 구한 상기 파장(λO)에 대한 광 감쇠도의 변화량과 상기 (d) 단계에서 구한 상기 파장(λx)에 대한 광 감쇠도의 변화량간의 비(ROX)를 구하는 단계; 및(g4) 상기 (g3) 단계에서 구해진 상기 ROX과 상기 (f) 단계에서 계산된 상기 헤모글로빈 농도(CHb)를 이용하여 혈액에 포함된 산소 포화도(S)를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.
- 제15 항에 있어서, 상기 (g4) 단계는 상기 산소 포화도(S)를 아래와 같이 구하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 방법.[여기서, εHbO2,O는 상기 파장(λO)에 대한 이산화 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, εHb,O는 상기 파장(λO)에 대한 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, εHb,x는 상기 파장(λx)에 대한 헤모글로빈의 흡광 계수를 나타내고, kx및 kO는 상기 소정 부위에서 상기 입사광을 산란시키고 흡수시키는 특성 및 파장들(λx및 λO)과 관련되는 상수들이고, ax및 aO는 산란 입자의 크기와 헤모글로빈 굴절율과 혈정의 굴절율 및 파장들(λx및 λO)과 관련되는 상수들을 나타내고, H는 헤마토크릿으로서 CHb/35이다.]
- 물의 흡광 계수가 헤모글로빈의 흡광 계수보다 낮은 파장 대역에 속하는 파장들중에서 선택된 적어도 두 개의 파장들을 갖는 입사광들을 신체의 혈관을 포함하는 소정 부위에 순차적으로 조사하는 광 조사부;상기 소정 부위를 투과한 빛을 상기 신체상의 단일 지점에서 수광하고, 수광된 빛을 전기적인 신호로 변환하고, 변환된 상기 전기적인 신호를 출력하는 광 검출부;상기 선택된 파장별 광 감쇠도의 변화량을 상기 전기적인 신호로부터 계산하고, 계산된 상기 광 감쇠도의 변화량을 출력하는 변화량 계산부;상기 변화량 계산부로부터 순차적으로 입력한 상기 광 감쇠도의 변화량들간의 비율을 적어도 하나 계산하고, 계산된 상기 적어도 하나의 비율을 출력하는 비율 계산부; 및상기 적어도 하나의 비율로부터 혈액에 포함된 헤모글로빈 농도를 계산하고, 계산된 상기 헤모글로빈 농도를 출력하는 농도 계산부를 구비하고,상기 적어도 두 개의 파장들은 적어도 두 개의 아이소베스틱(isobestic) 파장들을 포함하도록 외부에서 선택되는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 농도 계산부로부터 입력한 상기 헤모글로빈 농도를 이용하여 산소 포화도를 계산하는 산소 포화도 계산부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항 또는 제18 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 헤모글로빈 농도와 상기 산소 포화도를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 발광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 레이져 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 검출부는실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 인듐 갈륨 에세나이드(InGaAs)로 제조되며, 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 신체의 연조직에 상응하는 광 투과 특성 및 광 산란 특성을 갖고, 상기 소정 부위의 외부에서 상기 입사광이 지나가는 경로상에 마련되는 보정 부재를 더 구비하고,상기 보정 부재의 상기 경로상 두께는 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제24 항에 있어서, 상기 보정 부재는 폴리스티렌 구슬들, 인트라 지질 또는 우유 용액으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 광 조사부는소정의 무게를 갖고 상기 소정 부위를 압박하면서 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하며, 상기 소정의 무게는 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는 상기 소정 부위를 가변될 수 있는 압력으로 압박하는 압박부를 더 구비하고,상기 광 조사부는 상기 압박부로부터 상기 압력이 가해질 때 상기 입사광들을 상기 소정 부위로 순차적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치는상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 전기적인 신호를 증폭하고, 증폭된 전기적인 신호를 출력하는 증폭부;상기 증폭된 전기적인 신호의 저역 성분을 필터링하고, 필터링된 저역 성분을 출력하는 저역 통과 필터; 및아날로그 형태의 상기 저역 성분을 디지탈 형태로 변환하고, 변환된 디지탈 형태의 저역 성분을 상기 변화량 계산부로 출력하는 아날로그/디지탈 변환부를 구비하고,상기 변화량 계산부는 상기 디지탈 형태의 저역 성분으로부터 상기 선택된 각 파장에 대한 광 감쇠도의 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
- 제17 항에 있어서, 상기 농도 계산부는침습적으로 측정되어 외부로부터 입력한 상기 헤모글로빈 실제 농도들과 상기 비율 계산부로부터 입력한 상기 비율들간의 관계로부터 어드레스를 생성하고, 생성된 어드레스를 출력하는 어드레스 생성부; 및미리 저장한 상기 헤모글로빈 실제 농도들중 하나를 상기 어드레스 생성부로부터 입력한 어드레스에 응답하여 상기 헤모글로빈 예측된 농도로서 출력하는 룩 업 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는 비 침습적인 헤모글로빈 농도와 산소 포화도 모니터링 장치.
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