KR20040018210A - 센서 장치 및 피검체에 대한 생리학적 데이터 획득 방법 - Google Patents

센서 장치 및 피검체에 대한 생리학적 데이터 획득 방법 Download PDF

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KR20040018210A
KR20040018210A KR1020030058190A KR20030058190A KR20040018210A KR 20040018210 A KR20040018210 A KR 20040018210A KR 1020030058190 A KR1020030058190 A KR 1020030058190A KR 20030058190 A KR20030058190 A KR 20030058190A KR 20040018210 A KR20040018210 A KR 20040018210A
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던필드존스티븐
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘 피
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Abstract

심폐 정보를 포함하는 생리학적 정보를 인간 또는 동물의 객체로부터 획득하는 휴대용 센서 장치(10)가 개시되어 있다. 이 장치는 내강(22) 및 내강(22)과 유체 통신을 하는 호흡 포트(20)를 구비한 하우징(14)을 포함한다. 내강(22)은 복수의 기류 튜브(30,32)로 분할될 수 있다. 폐활량측정 데이터는 장치(10)에 의해 수집된 비-폐활량측정 심폐 데이터와 통합될 수 있다. 또한, 센서 장치(10)는 생물에 작용하는 혼합물 전달 장치에 동작가능하게 연결될 수 있다. 이 센서 장치를 사용하는 방법 및 이 센서 장치를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

Description

센서 장치 및 피검체에 대한 생리학적 데이터 획득 방법{MULTI-FUNCTION SENSOR DEVICE AND METHODS FOR ITS USE}
본 발명은 생물학적 활동을 감지하고 측정하는 의료 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 심폐 활동을 감지하고 측정할 수 있는, 내장형 바이오센서(self-contained bio-sensors)를 포함하는 휴대용 바이오센서에 관한 것이다.
다수의 지병은 심폐 시스템의 기능장애와 관련있다. 현대의 생활 양식 및 환경으로 인해 개인들은 만성 폐색성 폐 장애(예로 천식 및 만성 폐색성폐질환) 및 허혈성 심질환을 갖기 쉽다. 또한, 심폐 시스템은 여러 측면에서 기능적으로 상호 연결되어 있어서, 때때로 심장 기능의 변화는 폐의 변화와 연관된다.
심장 및 폐 장애가 널리 퍼짐으로 인해 이러한 기관 시스템의 기능장애를 검출하고 모니터링하는 다수의 장치가 개발되어 왔다. 이러한 장치의 예로는 폐활량 및 다른 폐 기능에 관한 데이터를 수집하는 기구인 폐활량계가 있다. 폐활량계는 천식, 만성 기관지염, 기종 및 다른 만성 폐색성 폐질환(COPD) 즉, 탄진폐병, 석면폐 및 다른 직업 폐 병, 그리고 낭포성 섬유증 및 다른 선천적 질병과 같은 폐질환및 상태를 진단하는 데 사용된다.
흔히 폐활량계는 병원, 의사의 사무실 또는 다른 임상 셋팅에 위치한 크고 거대한 장치이다. 그러나, 최근에 몇몇 휴대용 폐활량계가 설계되고 제조되었다. 이미 알려진 이러한 휴대용 폐활량계는 마우스피스 및 배기 포트를 갖는 둥근 단일 튜브에 기초를 둔 유사한 설계를 공유한다. 휴대용 폐활량계를 사용하는 사람은 마우스피스로 공기를 불어넣어, 튜브를 통과하여(하나 이상의 센서에 의해 기류가 측정됨) 배기 포트로 배출시킨다. 폐활량계에 의해 수집된 원 데이터(raw data)는 폐 기능 테스트(PFT)에 있어서 다양한 폐활량측정 파라메터를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 그 파라메터의 예로는 가득 들어마신 후 서서히 내실 수 있는 공기의 최대 부피인 폐활량(VC)과, 최대 힘에 의해 폐로부터 배출될 수 있는 공기의 부피를 측정하는 노력폐활량(FVC)과, 각 호흡마다 흡입 또는 배출되는 공기의 부피를 측정하는 일회 호흡량(TV)과, 최대로 들어마신 후 가슴 내의 총 부피인 전폐활량(TLC)과, 노력 호기 동안 폐로부터의 최고의 기류 속도의 측정치인 최대 호기 흐름(PEF)과, 최대 TV 및 12초 호흡율로 호흡하는 동안 배출된 공기의 부피인 최대수의 환기량(MVV)과, 1초 동안 노력하여 배출된 공기의 부피인 1초의 노력호기 폐활량(FEV1) 등이 있다.Beer, M. H. and Berkow, R.(개정판)의, The Merck Manual of Diagnosis and Therapy(Merck Research Laboratories, Whitehouse Station, NJ, 1999)의 64 장에 다른 PFT가 개시되어 있다.
그러나, 휴대용 폐활량계를 포함한, 이미 알려진 폐활량계는 몇몇 한계를 가지고 있다. 예를 들어, 몇몇 폐활량계는 단일 파라메터(예로 PEF만)만을 측정할 수 있는 한편, 다른 폐활량계는 고정된 직경의 단일 튜브를 가지고 있고 소정의 범위 내의 기류 속도만을 정확하게 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 대부분의 폐활량계는 폐활량측정 데이터만을 수집하는 데 국한되고 임의의 다른 잠재적으로 유용한 생리학적 데이터는 측정하지 않는다.
피검체로부터 심폐 데이터를 획득하는 센서 장치가 개시되어 있다. 센서 장치는 근단(proximal end), 원단(distal end) 및 내강(lumen)을 갖는 인장형 하우징(elongated housing)을 포함한다. 내강은 하나 이상의 기류 튜브로 분할될 수 있다. 하우징의 근단에는 내강과 유체 통신을 하는 호흡 포트가 정의되고, 기류 포트는 내강의 원단에 인접한 하우징에 정의된다. 기류 포트는 또한 내강과 유체 통신을 한다.
기류 센서는 내강 내에 배치되고 피검체가 숨을 내시거나 들이마실 때 내강을 통과하는 폐의 기류를 측정할 수 있다. 비-폐활량측정(non-spirometric) 심폐 활동 센서도 내강 내에 배치된다. 데이터 프로세서는 기류 센서 및 비-폐활량측정 심폐 활동 센서 모두에 동작가능하게 결합된다. 그러므로, 센서 장치는 기류 센서 및 비-폐활량 심폐 활동 센서를 통해 획득된 심폐 데이터의 통합된 수집을 할 수 있다.
도 1은 센서 장치의 일 실시예에 대한 종축 단면도,
도 2는 도 1에 예시된 실시예의 라인(2-2')에 따른 단면도,
도 3은 단일 기류 튜브를 갖는 또 다른 실시예의 단면도이며, 도 2에 도시된 단면도와 유사한 도면,
도 4는 도 1에 예시된 일 실시예의 말단의 사시도,
도 5는 센서 장치의 또 다른 실시예의 외부도,
도 6은 사람에 의한 장치의 일 실시예의 동작을 예시하는 흐름도,
도 7은 장치의 일 실시예를 예시하는 개략적인 블록도이며, 라인은 장치의 상이한 부분들 사이에서 동작가능한 연결을 나타내고, 화살표는 데이터 전송 방향을 나타내며, 점선은 장치에 의해 수집되고 처리된 데이터가 바깥 저장소로 전송되는 것을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 센서 장치16 : 근단
22 : 내강30,32 : 기류 튜브
38,40 : 게이트42,44 : 온도 센서
60 : 마이크로폰62 : 직물 커버
64 : 측면 구멍100 : 도킹 인터페이스
문맥이 분명하게 구술하지 않으면, 단수형은 하나 이상을 지칭한다. 예를 들어, "튜브를 포함하는"이라는 용어는 단일 또는 복수의 튜브를 포함하고 "적어도 하나의 튜브를 포함하는"이라는 용어와 동일하게 간주된다.
"또는"이라는 용어는 설명한 대안적 요소들 중 단일 요소 또는 둘 이상의 요소들의 조합을 지칭한다. 예를 들어, "제 1 센서 또는 제 2 센서로부터 측정치를 획득하는 단계"라는 구문은 제 1 센서로부터 측정치를 획득하는 단계, 제 2 센서로부터 측정치를 획득하는 단계, 또는 제 1 센서와 제 2 센서 모두로부터 측정치를 획득하는 단계를 지칭한다.
"구비한다(comprises)"는 "포함한다(includes)"라는 것을 의미한다. 그러므로, "기류 센서 및 온도 센서를 구비하는"이라는 것은 부가적인 요소를 배제하지 않고서 "기류 센서 및 온도 센서를 포함하는"라는 것을 의미한다.
"피검체"라는 용어는 인간과 인간이 아닌(수의의) 피검체, 예를 들어 인간이 아닌 영장류, 개, 고양이, 말, 양, 새 및 파충류 모두를 포함한다. 특정 실시예에서, 피검체는 인간이다.
폐활량측정은 흡기 및/또는 호기 동안의 공기 측정이고, 폐기능 테스트(PFT)를 이용한 측정을 포함한다. 예시적이고 비 제한적인 PFT가 본 명세서에서 개시되며, 그 예로는 폐활량(VC), 노력폐활량(FVC), 일회 호흡량(TV), 전폐용량(TLC), 최대 호기류(PEF), 최대 노력성 환기량(MVV) 및 1초의 노력 호기 폐활량(FEV1) 등이 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, "폐활량측정"이란 용어는 그 말의 일반적인 의미와 공기의 압력, 부피, 흐름, 공기 온도 또는 이들의 조합을 측정함으로써 검출될 수 있는 임의의 다른 폐기능을 포함하려 한다.
피검체로부터 생물학적 정보, 예를 들어 폐활량, 흡기 또는 호기 동안의 기류, 호흡 속도, 폐 또는 기관지의 비정상(abnormalities), 심박수, 혈액의 산소 농도 및 심박 등을 포함하는(그러나 여기에 제한되지 않는) 심폐 기능 및 체온을 피검체로부터 획득하는 센서 장치가 개시되어 있다. 이 장치에 관한 몇몇 실시예에서는 폐기능, 체온 및, 심박수 또는 심장의 리듬과 같은 몇몇 다른 심폐 파라메터를 동시 또는 거의 동시에 측정하는 것이 허용된다.
몇몇 실시예에서, 센서 장치는 디지털 온도계와 같은 체온을 알아내는 부가적인 센서를 포함하는 폐활량 측정 장치이다. 다른 실시예에서, 이 장치는 폐활량측정 데이터를 수집하는 센서 및 비 폐활량측정의 심폐 정보를 측정하는 센서, 예를 들어 혈액의 산소 농도를 측정하는 산소 농도계 및/또는 심장 및/또는 호흡의 소리를 감지하는 센서(예로 마이크로폰), 및/또는 심장의 전기적 활동을 모니터링 하는 센서(예로, 심전계)를 포함한다.
센서 장치의 몇몇 실시예는 폐활량측정 데이터를 수집하는 단일 기류 튜브를 이용한다. 이와 다른 실시예는 기류의 중복 측정을 위해 복수의 기류 튜브 예를 들어 상이한 직경의 기류 튜브를 이용한다. 흡기 또는 호기 동안, 피검체는 장치 내에 정의된 기류 튜브에 공기를 강제로 밀어넣고, 튜브 내의 기류 센서는 기류를 측정한다. 다수의 기류 튜브를 갖는 실시예에 있어서, 기류 데이터는 단일 튜브 내의 센서 또는 복수의 튜브 내의 복수의 센서 어레이로부터 수집될 수 있다.
장치 내의 다양한 센서에 의해 수집된 데이터는 통합, 상관 및 나중의 검색을 위해 센서 장치 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 기류 측정은 체온 및/또는 심박수와 같은 몇몇 비 폐활량측정의 심폐 특성(attribute)과 상관될 수 있고, 이러한 통합된 정보는 이후에 컴퓨터에 전송될 수 있다. 이와 달리, 장치에 의해 수집된 미처리(통합되지 않은) 데이터는 이후의 검색을 위해 저장될 수 있거나 장치 내에 전혀 저장되지 않고 외부 저장소에 전송될 수 있다.
이러한 센서 장치를 이용하는 방법은 생리학적 질병 또는 장애의 진단 및/또는 예측을 하기 위해 피검체의 심폐 상태에 관한 정보를 수집하는 단계를 포함하는데, 생리학적 질병 또는 장애의 예로는 천식, 만성 기관지염, 폐기종 및 만성 폐색성 폐질환(COPD), 폐렴 및 다른 전염병, 석면증 및 다른 직업적 폐병, 폐색전, 특발성 폐 섬유증과 같은 특발성 간질성 폐병, 늑막 장애, 폐 종양, 알레르기 및 다른 호흡 문제 등이 있다. 이 장치를 이용하는 다른 방법은 심폐 질환 또는 장애를 갖는 피검체의 원격 모니터링 단계와, 특정 약물 치료 또는 치료 요법에 대한 피검체의 생리학적 반응을 바이오피드백을 통해 평가하는 단계 및 이후의 비교를 위해 베이스라인 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 이 장치를 제조하는 방법도 개시되어 있다.
도 1 내지 도 2는 센서 장치의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 장치(10)는 마우스피스(12) 및 근단(16) 및 원단(18)을 갖는 인장형 하우징(14)을 포함한다. 마우스피스(12)는 하우징 내강(22)과 유체 통신을 하는 호흡 포트(20)를 정의하는 한편, 하우징(14)의 원단(18)은 하우징 내강(22)과 물론 유체 통신을하는 기류 포트(24)를 포함한다.
마우스피스(12)는 임의의 적절한 피검체에 사용될 수 있도록 크기가 주어질 수 있는데, 예를 들어 인간의 어른 또는 어린이의 입에 맞도록 크기가 주어질 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 마우스피스(12)는 인간이 아닌 미성숙 또는 성숙한 동물, 예를 들어 말, 개, 고양이 또는 다른 길들여진 동물의 입에 맞도록 크기가 주어질 수 있다.
이와 다른 실시예에서, 마우스피스(12)는 피검체의 콧구멍에 삽입되도록 또는 피검체의 양 콧구멍에 동시에 삽입되도록 크기가 주어진다. 그러므로, "마우스피스"라는 용어는 피검체의 입 내의 장치만을 사용하는 것으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예를 들어, 콧구멍에 삽입되도록 크기가 주어진 마우스피스(12)를 갖는 실시예는 콧구멍 및 만곡 공동(sinus cavities)을 통한 기류를 검출하는 데 사용될 수 있다. 이와 달리, 마이크로폰 및 기록 장치(예로, 디지털 기록 장치에 동작가능하게 연결된 마이크로폰)를 갖는 실시예는 공동 및 콧구멍을 통과하는 기류의 소리를 기록하는 데 사용될 수 있다. 피검체 또는 건강 관리 전문가와 같은 이 장치의 사용자는 콧구멍에 인접한 피검체의 머리를 가볍게 칠 수 있고 이 장치는 만곡부(sinuses) 및 콧구멍을 통해 전달된 소리를 검출(또한 기록)할 수 있다. 이러한 방식으로 소리를 검출 및/또는 기록함으로써 공동 전염 또는 공동의 물리적 장애와 같은 다양한 공동 상태를 결정함에 있어서 도움을 줄 수 있다.
이 장치를 사용하는 경우, 피검체는 마우스피스(12)의 호흡 포트(20)를 통해흡기 또는 호기하는데, 이로 인해 공기는 (피검체가 흡기할 경우) 기류 포트(24)에서 하우징 내강(22)을 통해 흐르도록 강제되거나 또는 (피검체가 배출하는 경우) 기류 포트(24) 밖으로 흐르도록 강제된다. 특정 실시예에서, 피검체는 마우스피스(12)의 호흡 포트(20)를 통해 호기하고 이로 인해 공기는 하우징 내강(22)을 관통하고 기류 포트(24)를 통해 빠져나오도록 강제된다. 이러한 실시예에서, 기류 포트(24)는 배기 포트로서 기능을 한다.
마우스피스(12)는 하우징(14)과 동일한 물질로 형성되어 단일체의 구성을 제공할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 마우스피스(12)는 하우징(14)에 착탈가능하게 결합된 별개의 부품이다. 예를 들어, 마우스피스 및 하우징은 나사의 날 또는 클립 세트에 의해 함께 결합될 수 있고, 또는 마우스피스의 보다 넓은 부분은 하우징의 원단에 걸쳐 아담하게 맞춰지도록 크기가 주어질 수 있다. 부가적으로, 하우징(14) 및 마우스피스(12)는 다수의 물질 조각으로 구성될 수 있다.
마우스피스(12) 및 하우징(14)은 사용하는 동안 적절한 강도를 제공하는 임의의 적절한 실질적으로 공기 불침투성 물질, 예를 들어 금속, 합금, 플라스틱 또는 다른 중합체, 세라믹, 판지 또는 합성물로부터 형성될 수 있다. 특정 실시예는 장치의 무게를 감소시키면서도 금속 및 합금과 같은 다른 물질과 비교해 충분한 강도를 제공하는 중합체 또는 혼합물, 예로 플라스틱으로 구성된 마우스피스 및 하우징을 이용한다. 이 장치의 다른 특정 실시예는 그들의 구성에 의료용으로 용인가능하는 플라스틱 및/또는 금속을 사용한다.
도 1 내지 도 2는 원형의 단면도를 갖는 원통형 장치를 예시하고 있지만, 이와 다른 실시예는 다른 형상의 장치, 예로 정방형, 타원형, 삼각형, 육각형, 팔각형 또는 다른 형상의 단면도를 갖는 장치를 이용한다. 부가적으로, 기류 튜브는 하우징과 동일한 형상이거나 다른 형상일 수 있다. 하나의 예로서, 원주형 하우징(정방형 단면도를 가짐)은 원통형 기류 튜브(원형의 단면도를 가짐)를 포함할 수 있다.
장치(10)는 임의의 적절한 크기일 수 있고 특정 피검체에 사용될 수 있도록 크기가 주어질 수 있다. 예를 들어, 인간에 사용되는 휴대용 장치는 길이가 약 5 내지 25 cm, 전체 직경이 약 5 내지 6 cm일 수 있다. 인간에 사용되도록 의도된 휴대용 실시예는 길이가 약 8 내지 25 cm이고 전체 직경이 약 1 내지 약 3cm인 장치를 이용한다. 다른 실시예는 적절하게 크기가 주어질 수 있다. 예를 들어, 말과 같이 큰 동물에 사용되도록 의도된 실시예는 보다 큰 크기를 가질 수 있고, 길들여진 고양이 및 개의 소정의 무리와 같은 보다 작은 동물에 사용되도록 의도된 실시예는 보다 작은 크기를 가질 수 있다.
도 1에 예시된 실시예에서, 하우징 내강(22)은 내부 벽(33)에 의해 제 1 기류 튜브(30) 및 제 2 기류 튜브(32)로 분할된다. 이와 다른 실시예는 단일 기류 튜브 또는 3, 4, 5, 6 또는 그 이상의 기류 튜브와 같이 둘 이상의 기류 튜브를 이용한다. 예를 들어, 도 3은 구조적으로 하우징 내강(22)인 제 1 기류 트뷰(30)만을 갖는 또 다른 실시예를 도시하고 있다.
이 기류 튜브의 직경은 임의의 적절한 크기를 가질 수 있는데, 그 예로는 약 1 mm 내지 약 2 cm, 약 2 mm 내지 약 1.5 cm 또는 약 2 mm 내지 약 1 cm이다. 다수의 기류 튜브의 직경은 동일, 실질적으로 유사 또는 실질적으로 상이할 수 있다. 특정 실시예에서, 둘 이상의 기류 튜브 각각은 실질적으로 상이한 직경을 가진다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이, 제 1 기류 튜브(30)의 직경(d1)은 실질적으로 제 2 기류 튜브(32)의 직경(d2)보다 작다. 하나의 예시적인 실시예에서(여기에 제한되지 않음), d1은 2.5 mm이고, d2는 5.0mm이다.
예시된 실시예에서, 기류 튜브는 하우징의 종축을 따라 선형적으로 연장하다. 그러나, 다른 실시예에서, 기류 튜브는 선형적으로 연장하지 않고, 그렇지 않을 경우 하우징의 종축에 실질적으로 평행하게 위치하지 않는 방향으로 배향된다. 예를 들어, 몇몇 실시예는 S 형상 또는 U 형상의 기류 튜브와 같은 하우징 내에 배치된 곡선의 기류 튜브를 이용한다. 다른 예시적인 실시예에서, 하우징은 하모니카 챔버의 배열과 유사하게, 하우징의 종축에 실질적으로 수직으로 연장하는 다수의 선형 기류 튜브를 포함한다.
이 장치는 단일 기류 튜브만을 사용할 수 있지만, 다수의 기류 튜브를 사용하는 장치는 중복의 기류 측정이 허용되고, 또는 기류를 적절하게 크기가 주어진 기류 튜브로 유도하는 부가적인 특징을 가지고 있다. 예를 들어 도 1 및 도 2에 예시된 실시예를 참조하면, 사람은 호흡 포트(20)를 통해 입술과 그 밑 사이에 마우스피스(12)를 지탱시킬 수 있다. 강제된 공기는 하우징 내강(22)에 들어가고, 그런 다음 제 1 기류 튜브(30) 및 제 2 튜브(32)에 들어가며, 제 1 기류 센서(34) 및 제 2 기류 센서(36)를 따라 또는 통해 통과한다. 호기의 힘 및 기류 센서의 정확성 범위에 따라, 기류 측정은 기류 튜브 또는 양 튜브에서 이루어질 수 있다.
예시된 실시예에서, 제 1 기류 튜브(30)는 제 1 게이트(38)를 포함하고 제 2 기류 튜브(32)는 제 2 게이트(40)를 포함한다. 이들 게이트(38,40)는 폐쇄(shutting)를 통해 기류가 튜브(30)로 흐르는 것을 차단할 수 있다. 그러므로, 기류는 튜브들 중 하나, 양 튜브로 방향이 주어질 수 있거나, 어느 튜브로도 방향이 주어지지 않을 있다. 그러나, 게이트 이외의 메카니즘을 이용해 방향이 주어질 수 있다. 예를 들어, 예시된 게이트는 조리개, 슬라이딩가능 도어, 개별 드롭 다운 도어 또는 다른 기류 안내자로 대체될 수 있다. 이와 달리, 단일 이동가능 게이트 또는 도어는 공기를 어느 한쪽의 튜브로 분로시키는 용도로서 내부 벽(33)의 근단에 배치될 수 있고, 또는 중간 위치에 위치한 경우 공기가 양 튜브를 통하도록 허용할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 이 장치는 기류 안내자를 포함하지 않는다.
게이트(38,40)(또는 이와 다른 기류 안내자)는 그들이 기류 센서(34,36)에 대해 기류를 차단 또는 그로부터 기류가 벗어나도록 안내할 수 있는 한, 튜브(30,32) 또는 내강(22) 내의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 장치(10)는 호기 동안 기류를 검출 및 측정하는 용도에 쓰고자 한다. 기류의 방향은 근위의 마우스피스(12)에서 원위의 기류 포트(24)로이다. 이와 다른 실시예는 흡기 동안 원위의 기류 포트(24)를 통해 공기가 유입되는 것을 차단할 수 있는, 온도 센서(42,44)의 원위에 있는 튜브(30,32) 내에 부가적인 게이트 세트(또는 단일 게이트 세트)를 가지고 있다.
기류 안내자는 장치를 통과하는 지향성 기류를 용이하게 한다. 예를 들어, 소정의 실시예는 단방향 기류(호기 또는 흡기)를 측정하도록 설계되고, 게이트들(또는 그들의 대안들)은 의도된 방향을 따르지 않도록 기류를 차단할 수 있다. 또한, 기류 안내자는 장치 내에서 특정 튜브를 통과하는 기류를 제어하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 튜브(30,32)를 통과하는 기류는 게이트(38,40)의 개방 또는 폐쇄 여부에 의존한다. 그러므로, 몇몇 실시예에서, 기류는 한쪽 튜브, 양 튜브로 방향이 주어질 수 있거나, 또는 어느 튜브로도 방향이 주어지지 않을 수 있고, 특정 튜브를 통과하는 기류의 유사한 제어가 둘 이상의 튜브를 갖는 실시예에서 달성될 수 있다. 그러나, 이와 다른 실시예는 이러한 게이트들(또는 그들의 대안)을 이용하지 않는다. 대신 흡기 또는 호기 동안 장치를 통과하도록 강제된 공기는 장치 내에 존재하는 모든 튜브를 통해 흐른다.
기류 센서(34,36)는 공기의 흡기 또는 호기에 의해 야기된 폐의 기류를 호흡 포트(20)를 통해 측정한다. 기류는 공기의 파라메터, 예를 들어(여기에 제한되지 않음) 압력, 부피, 온도 또는 이들 특성의 조합에 기초하여 측정될 수 있다. 다수의 상이한 기류 센서가 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,562,101 호는 배관을 통해 압력 센서에 연결된 압력 포트를 가진 세라믹 트랜듀서를 개시하고 있다. 압력 센서는 트랜듀서를 가로지르며 전개된 전압 강하를 나타내는 압력 신호를 생성하는 데 사용된다. 이 압력 신호는 미국 특허 제 5,562,101 호에 개시된 방법에 의해 기류에 상관될 수 있다. 또 다른 유형의 기류 센서는 미국 특허 제 6,190,326 호에 개시되어 있으며, 기류 방향을 포함하는 몇몇기류 파라메터를 측정할 수 있는 열선 세트를 이용한다. 벤투리(venturi)를 이용하는 또 다른 유형의 기류 센서는 미국 특허 제 4,736,750 호에 개시되어 있고, 전자-기계 기류 센서는 미국 특허 제 5,277,195 호에 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 5,137,026 호는 차동 압력 트랜듀서에 기초한 또 다른 기류 센서를 개시하고 있다. 그러므로, 이들 각각의 기류 센서와, 기류를 측정할 수 있는 다른 센서는 폐의 기류 센서로 간주될 수 있다.
기류는 튜브(30,32) 중 한쪽 또는 양쪽 모두로 방향이 주어질 수 있기 때문에, 이 장치는 기류에 대한 별개 또는 중복 측정을 허용한다. 폐활량계로부터 측정치를 정확하게 수집하기 위한 참조가 미국 특허 제 5,562,101호의 배경 기술에 개시되어 있다. 예를 들어, 주어진 직경의 튜브를 통과하는 불충분한 또는 과도한 기류는 그 기류를 측정함에 있어 심각한 에러를 야기할 수 있다. 그러므로, 동일한 장치 내에 있는 상이한 직경의 다수의 튜브는 단일 호기 또는 흡기로부터의 기류가 상이한 범위의 측정 정확성을 가진 튜브에서 측정되도록 해준다. 인간 용도로 크기가 주어진 장치의 하나의 예시적인 실시예에서, 제 1 기류 튜브(30) 및 센서(34)는 초당 약 0.2 내지 약 2 리터의 기류 속도를 가장 정확하게 측정할 수 있는 한편, 제 2 기류 튜브(32) 및 센서(36)는 초당 약 1 내지 약 5 리터의 기류 속도를 가장 정확하게 측정할 수 있다. 사람이 초당 1.1 리터의 속도로 장치에 바람을 불 경우, 정확한 기류 측정은 각 튜브 내에서 이루어질 수 있고, 이들 측정치들은 비교 또는 평균화될 수 있다.
그러나, 특정 튜브 내의 특정 센서에 대해 기류 속도가 최적의 정확성 범위를 벗어난 경우, 그 튜브에 대한 기류는 컷오프 및 다른 튜브로 분기될 수 있다. 부정확한 튜브부터의 데이터는 무시될 수 있다. 예를 들어, 기류 센서에 의해 수집된 데이터는 그 튜브를 통과하는 기류에 대한 최적의 정확성의 사전결정된 범위와 비교될 수 있고, 기류 센서에 의해 측정된 기류 속도가 최적의 정확성 범위를 벗어나는 경우, 그 데이터 세트는 무시될 수 있다.
특정 직경을 갖는 튜브에 대한 최적의 정확성의 범위는 수학적으로, 통계적으로, 또는 테스팅 및 칼리브레이션을 통해 결정될 수 있다. 단지 하나의 예로서, 기류의 알려진 및 일정한 속도를 갖는 공기의 스트림은 튜브로 향할 수 있고 기류 센서에 의해 검출된 기류 속도는 실제 기류 속도와 비교될 수 있다. 최적의 정확성의 범위는 장치의 특정 사용 또는 실시예에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 정확성의 최적의 범위는 검출된 기류 속도가 실제 기류 속도의 약 ±10% 내에 존재하는 경우의 기류 속도 범위일 수 있다.
위의 예를 계속해서 살펴보면, 사람이 초당 3 리터의 속도로(제 1 기류 튜브의 기류를 측정하기 위해 최적의 정확성 범위 이상으로) 장치에 바람을 불 경우, 이 기류 속도는 기류 센서(34,36)에 의해 검출될 수 있고, 그런 다음 각 튜브마다 최적의 정확성의 사전결정된 범위와 비교하여 체크될 것이다. 초당 3 리터의 속도는 최적의 정확성 범위보다 크기 때문에, 게이트(38)는 폐쇄될 것이고, 그러므로 제 1 기류 튜브(30)를 폐쇄하고 불어진 모든 공기를 제 2 기류 튜브(32)로 강제하여, 검출된 기류 속도를 포함하는 최적의 정확성의 범위를 갖는다. 이와 달리, 기류 검출기가 없는 실시예에 있어서, 제 1 기류 튜브로부터의 데이터는 단순히 무시될 수 있다. 유사한 방식으로, 사람이 초당 0.5 리터의 속도로(제 2 기류 튜브의 기류를 측정하기 위해 최적의 정확성 범위 이하로) 장치에 바람을 불 경우, 게이트(40)는 그에 응답하여 폐쇄될 것이고, 그러므로 불어진 모든 공기를 제 1 기류 튜브(30)로 강제하며, 그 기류 속도를 포함하는 최적의 정확성의 범위를 갖거나, 또는 제 2 기류 튜브(32) 내의 기류 센서(36)에 의해 생성된 데이터는 무시될 수 있다. 도 6은 이러한 유형의 동작을 예시하고 있다. 도 6은 이 장치에 대한 하나의 특정 실시예를 동작시키는 알고리즘을 예시하고 있지만, 이 장치를 동작시키는 다른 알고리즘이 가능하며 동작에 대한 임의의 특정 모드 또는 프로세스는 장치의 특정 실시예 및 그것의 의도된 사용과 같은 요소에 의존할 수 있다. 더 나아가, 이 장치의 동작은 본 명세서에서 개시된 마이크로프로세서와 같은 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서를 사용하여 전기적으로 제어될 수 있다.
도 6에 있어서, 이 장치의 동작은 파워 업 및 초기화 단계(200)로 시작하는데, 이 장치는 턴온 이후 일련의 자체 검사를 수행한다. 판정 지점(202)에서, 자체 검사가 적절한 경우, 장치는 시각 또는 청각 신호를 매개로 하여 사용자에게 송풍을 시작하라는 신호를 보낸다(단계(204)). 자체 검사(202)가 실패한 경우, 장치는 에러 모드(206)로 진입한다.
사용자가 장치로 송풍을 시작한 후, 마이크로프로세서(또는 다른 데이터 프로세서)는 제 1 튜브에서 검출된 기류를 제 1 튜브에 대한 최적의 정확성의 사전프로그램된 범위와 비교하여 기류가 제 1 튜브(208)에서 기류의 정확한 측정이 이루지기에 충분한 지를 평가한다. "충분한" 기류는 튜브에 대한 최적의 정확성 범위에 들어가는 기류의 속도로 이해된다. 최적의 정확성의 이 범위를 벗어나는 기류는 불충분으로 간주된다. 제 1 튜브의 기류 속도가 충분하지 않은 경우, 마이크로프로세서는 게이트를 폐쇄하고 기류를 제 2 튜브(210)쪽으로만 방향을 다시 설정하라는 신호를 제 1 기류 튜브 내의 게이트에 보낸다. 기류 속도가 충분한 경우, 어떠한 신호도 게이트에 보내지지 않고 게이트는 개방 상태를 유지하여, 기류는 제 1 튜브를 통과하게 된다.
어느 경우라도, 마이크로프로세서는 제 2 튜브를 통과하는 기류가 측정을 하기에 충분한지를 검출한다(단계 212,214). 양 튜브를 통과하는 기류가 충분한 경우, 마이크로프로세서는 양 튜브로부터의 측정치에 기초하여 최종 기류를 계산한다(단계 216). 기류가 어느 튜브에서도 충분하지 않은 경우, 사용자는 다시 송풍할 것을 지시받고(단계 218) 마이크로프로세서는 제 1 튜브를 통과하는 기류가 제 1 튜브의 기류 속도의 측정을 수행하기에 충분한지를 검출하는 지점으로 돌아간다(단계 208).
제 1 튜브를 통과한 기류는 충분하지만, 제 2 튜브를 통과한 기류는 충분하지 못한 경우, 마이크로프로세서는 게이트를 폐쇄하고 마우스피스로부터의 기류가 모두 제 1 튜브로 향하도록 하는 신호를 제 2 튜브의 게이트에 보낸다(단계 220). 최종 기류는 제 1 기류 튜브로부터의 측정치에 기초하여 계산된다(단계 222). 제 1 튜브를 통과한 기류가 기류 속도의 측정을 하기에 충분하지 않지만, 제 2 기류 튜브를 통과한 기류는 충분한 경우, 최종 기류는 제 2 튜브의 측정치에 기초하여 계산될 수 있다(단계 224). 최종 기류가 단계(216,222,224)에서 계산된 후, 기류데이터는 이후의 검색 및 분석을 위해 저장소로 향하게 된다.
이와 달리 기류 안내자가 없는 장치의 실시예에서, 단계(210,220)는 도 7에 예시된 알고리즘으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 단계(224)에서, 마이크로프로세서는 제 2 튜브로부터의 측정치에만 기초하여 최종 기류를 계산할 수 있고 본질적으로 제 1 튜브로부터의 측정치에 기초한 임의의 데이터는 무시할 수 있고, 한편 단계(222)에서, 마이크로프로세서는 제 1 튜브로부터의 측정치에만 기초하여 최종 기류를 계산할 수 있고 본질적으로 제 2 튜브로부터의 측정치에 기초한 임의의 데이터는 무시할 수 있다.
장치는 하우징 내강 및/또는 튜브 내에 온도계 또는 다른 온도 센서를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 디지털 온도계(42,44)는 기류 튜브(30,32) 내에 위치한다. 이와 다른 실시예에서, 온도 센서는 또 다른 유형의 온도계, 열전쌍, 서미스터 또는 임의의 다른 적절한 장치이다. 예를 들어(여기에 제한되지 않음), 예시된 디지털 온도계(42,44)는 체온을 추정하는 데 사용될 수 있는 사용자의 호흡 온도를 측정한다. 그러나, 이와 다른 실시예에서, 체온은 기류 경로 바깥에 장착되거나 또는 이와 달리 장치에 결합된 온도 센서에 의해 측정된다. 예를 들어, 온도 센서는 사용자의 입술 온도를 측정하기 위해 장치의 원단의 마우스피스에 장착될 수 있거나, 별개의 온도 센서가 이마와 같은 사용자 신체 상에 배치될 수 있고, 동작가능하게 장치에 연결될 수 있다. 또 다른 예로서, 마우스피스는 입의 내부 내의 적외선 신호에 기초하여 사용자의 체온을 검출하는 적외선 온도계를 포함할 수 있는데, 그와 같은 예로는 미국 특허제 6,149,297 호에 개시된 수정된 버전의 고막 적외선 온도계가 있다. 이와 다른 또 다른 실시예에서, 온도 센서는 피검체의 체온보다는 장치 바깥의 주변 온도를 측정한다. 예를 들어, 온도 센서는 주변 온도가 측정되도록 하는 방식으로 하우징에 결합된 열전쌍 또는 디지털 온도계일 수 있다. 온도 센서는 폐 기류 센서와 결합되거나 또는 상관되어 양 센서로부터 통합된 데이터 수집을 제공할 수 있다.
장치는 기류 이외의 것에 의해 검출될 수 있는 심장 혈관 또는 폐의 활동과 같은, 비-폐활량측정의 심폐 활동 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비-폐활량측정의 심폐 활동 센서는 청각의, 시각의, 촉각의, 전기적 또는 다른 센서를 이용하여 심장 혈관 또는 폐의 활동의 파라메터 또는 특성을 검출 또는 측정할 수 있는데, 그러한 예로는(여기에 제한되지 않음) 혈압, 심박수, 심박 패턴, 혈액 가스 농도(예를 들어, 혈액 산소 농도를 측정하는 산소 농도계를 사용함), 호기 동안 숨 속의 가스 농도(예를 들어, 산소, 질소 산화물, 탄소 이산화물 또는 이들의 조합과 같은 특정 가스의 검출기를 사용함), 호흡 패턴 또는 속도, 호기 동안 숨의 온도 및 폐 소리 등이 있다.
비-폐활량측정의 심폐 활동 센서의 하나의 특정 예는 도 1 및 도 4에 예시된 마이크로폰(60)과 같은 펄스 속도 센서이다. 마이크로폰(60)은 장치(10)의 원단에 인접하게 배치되고 피검체의 심박 소리를 검출할 수 있다. 마우스피스(12)가 피검체의 입에 배치되면, 마이크로폰(60)은 흉강에서 피검체의 목구멍 및 입까지 심장 소리의 전달과 연관된 주파수와 진폭 범위를 일치시키는 소리 신호를 검출한다. 예를 들어, 미국 특허 제 6,241,683 호는 호흡 소리의 검출 및 그러한 소리가 어떻게 호흡 질병의 진단 및/또는 예방을 제공할 수 있는지를 설명하고 있다. 그 특허에 설명된 하나의 특징은 전형적으로 200 Hz보다 작은 심장 및 근육 소리를 제거하기 위해 200 내지 1000 Hz의 소리 신호의 디지털 필터링을 포함한다. 그러므로, 마이크로폰(60)에 의해 수집된 소리 데이터는 심장 및 근육 소리를 호흡 소리와 구별하기 위해 200 Hz보다 작은 소리 신호를 증폭하도록 필터링될 수 있다. 이러한 소리 신호의 검출은 마우스피스(12)를 통한 피검체의 호기 또는 흡기 이전, 동안 또는 이후에 수행될 수 있다.
이와 달리, 장치(10)의 원단(24)은 마이크로폰(60)을 통해 심박을 기록하기 위해 피검체의 흉부에 갖다대며 배치될 수 있거나, 또는 마이크로폰(60)은 리드선 및 마이크로폰 잭 또는 무선 연결을 통해 장치에 동작가능하게 연결된 원격 마이크로폰으로 교체될 수 있다.
심박수를 측정하는 것 외에, 마이크로폰(60)은 폐 내에서 삐걱거리는 소리(raspiness), 씨근거리는 소리(wheezing), 분비음(secretion) 또는 수포음(rales)과 같은 숨 소리를 검출 및/또는 기록할 수 있다. 폐 기능의 평가 동안 이러한 숨 소리의 검출은 질병 진단, 피검체의 생리학적 상태 추정 또는 약 효능 결정과 같은 다른 의료적 또는 수의적 결정에 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 씨근거리는 소리는 천식과 관련있고, 센서에 의해 검출된 씨근거리는 소리의 변화는 안티 천식 약물의 투여와 같은 치료적 중재에 대한 응답을 측정하는 파라메터로서 사용될 수 있다. 심장 장애와 연관된 폐의 수포음(딱딱 소리)의 존재는 순수하게 폐의 상태를 근원적인 심근 손상의 폐 합병증으로부터 구별짓는 부가적인부분의 진단 데이터로서도 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 장치는 폐 질환 또는 장애와 연관된 특정 주파수, 진폭 및/또는 주기의 소리를 검출하도록 사전 프로그램된다. 다른 실시예에서, 마이크로폰에 의해 검출된 소리는 건강 관리 전문가가 차후에 분석하기 위해 장치 내에 디지털식으로 기록 및 저장된다. 예를 들어, 숨 소리를 기록 및/또는 분석하는 장치는 PCT 공보 WO 90/04945 및 WO 99/52431 및 미국 특허 제 6,383,142 호, 제 6,241,683 호 및 제 6,168,568 호에 개시되어 있다.
다른 실시예에서, 비-폐활량측정의 심폐 활동 센서는 심장 모니터를 포함한다. 예를 들어, 간단한 심장 모니터는 장치의 데이터 프로세서에 동작가능하게 연결된 다수의 심전도(EKG) 전극을 포함하여 심박수 또는 심장 리듬의 비정상과 같은, 피검체의 심박과 관련된 폐 기류 정보 및 데이터의 통합된 수집이 허용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 비-폐활량측정의 심폐 활동 센서는 불침투성 혈액 산소 농도계, 예를 들어 적외선 혈액 산소 농도계와 같은 혈액 산소 농도계를 포함한다.
또한, 또 다른 실시예에서, 비-폐활량측정의 심폐 센서는 가스를 포함하는 배출된 숨의 구성 요소를 검출 또는 모니터링하는 장치이다. 예를 들어, 질소 산화물(NO) 검출기는Shioya, T. 및 Swager의, T.M, Chem. Comm., 1364-65(2002년 6월)에 개시되어 있다. 이 검출기는 코발트 이온이 박힌 전기적으로 도전성의 분자 중합체를 수반하는 소형 트랜지스터이다. NO 분자는 코발트 이온에 속박되고 중합체의 도전성을 변경하며, 이는 트랜지스터에 의해 검출된다. 또 다른 예로서, PCT공보 WO 02/17991는 피검체의 호기 흐름 경로에서의 특정 호흡 가스(예를 들어, NO 또는 산소) 또는 다른 호흡 구성 요소(예로 포도당)의 농도를 측정할 수 있는 휴대용 호흡 가스 센서를 개시하고 있다.
도 4에 예시된 바와 같이, 마이크로폰(60)은 하우징 내강(22) 및 기류 포트(24)에 걸쳐 뻗쳐져 있는 선택적 직물 커버를 포함하여 하두징 내강(22) 내의 마이크로폰 부분을 보호한다. 직물 커버(62)의 짜임 내의 공간은 공기가 하우징 내강(22)에서 기류 포트(24)를 통해 밖으로 흐르도록 해준다. 또한, 기류 포트(24)는 하우징 내강(22)과 유체 통신을 하는 하나의 선택적 측면 구멍(64) 세트를 포함하여 기류 포트(24)를 통과하는 부가적인 기류를 허용한다. 세 개의 도시된 측면 구멍(64)은 그 형상이 직사각형이지만, 다른 형상 또는 크기의 구멍이 가능한데, 예를 들어, 아치형, 원형, 삼각형, 육각형 또는 장사방형의 측면 구멍이 있다. 또한, 상이한 수의 측면 구멍이 하우징 내에 정의될 수 있는데, 예를 들어 1,2,4,5,6, 또는 그 이상의 측면 구멍이 정의될 수 있다. 이와 다른 실시예에서, 하우징 내강의 원단은 보호 직물 커버(protective fabric cover) 및/또는 측면 공기 구멍을 가지고 있지 않다.
마이크로폰(60)은 피검체의 신체 내의 다른 생리학적 소리를 검출하는 데 사용될 수 있고 이들 소리는 차후의 분석을 위해 디지털 메모리에 저장될 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰(60)은 위장 내의 소리를 기록하기 위해 피검체의 배에 갖다댈 수 있고, 또는 마이크로폰(60)은 장치에 원격 접속(예를 들어, 무선 접속 또는 리드선을 통해)하는 등가의 마이크로폰으로 대체될 수 있고, 원격 마이크로폰은 피검체의 배에 갖다댈 수 있다. 이와 유사하게, 마이크로폰(60)(또는 그것의 등가물)은 관절 내의 탁소리(popping) 또는 마찰음을 검출하기 위해 관절 상에 배치되는 것과 같이 피검체의 신체 상의 다른 위치에 배치될 수 있다. 또 다른 예로서, 마이크로폰(60)(또는 그것의 등가물)은 목부위의 주요 혈관과 같은 혈관 위에 배치되어 혈관을 통과하는 혈류를 검출할 수 있다. 비정상적인 혈류 소리, 또는 유사한 혈관(예로, 좌측 및 우측 경동맥)을 통과하는 특이한 혈류는 아테로마성 동맥 경화증 또는 혈액 덩어리와 같은 혈관의 장애물을 나타낼 수 있다.
또한, 마이크로폰(60)은 피검체 또는 건강 관리 전문가와 같은 장치의 다른 사용자로부터의 구술을 기록할 수 있다. 예를 들어, 집에서 이 장치를 사용하는 피검체는 사용 날짜 및 시간에 관한 정보를 기록할 수 있거나, 또는 피검체는 장치의 사용과 관련된 기본 정보를 설명할 수 있는데, 예를 들어 "전 지금 어지러워요", 또는 "제 심장이 더 빨리 뛰는 것 같아요"와 같은 짧은 노트를 기록할 수 있다. 또 다른 예로서, 진료소에서 이 장치를 이용하는 의사는 환자에 관한 노트를 기록할 수 있고 장치에 의해 나중에 전송된 데이터와 함께 이들 노트를 전송한다.
마이크로폰 이외에, 장치(10)는 소형 스피커, 하나 이상의 경광등(예로, LED), LCD 스크린, 또는 사용자에게 시각적 또는 청각적 신호를 제공하는 다른 메카니즘과 같은 선택적 신호기를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 신호기는 장치의 외부 표면 상의 LCD 스크린이며 특정 사전프로그램된 메시지를 디스플레이할 수 있다. 다른 특정 실시예에 있어서, 신호기는 소형 스피커이며 사전프로그램된 디지털 오디오 파일로서 저장된 메시지를 오디오형식으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 신호기는 장치를 동작시키거나 PFT를 수행하도록 하는 사전프로그램된 메시지를 포함할 수 있는데, 그 메시지의 예로는 "에러-초기화 동안 실패-재시작 바람", 또는 "더 세게 송풍", "더 약하게 송풍", "당신이 할 수 있는 만큼 세게 송풍" 또는 "당신의 폐가 비워질 때까지 송풍을 유지" 등이 있다. 다른 실시예에서, 신호기는 다수의 상이한 컬러 LED 및 점등 또는 점멸된 LED의 패턴에 대응하는 메시지를 포함하는 가이드북이다.
몇몇 실시예에서, 장치(10)는 피검체의 입 또는 목구멍의 내부를 조명하는 데 사용될 수 있는, 하우징(14)의 바깥에 장착된 또는 하우징 내강(22) 내에 위치한 광원(도시되어 있지 않음)도 포함한다. 예를 들어, 피검체 상에 이 장치를 사용하는 의사 또는 수의사는 피검체 대한 심폐 데이터를 획득하고, 그런 다음 광원을 사용하여 피검체의 입 및 목구멍의 내부를 조사할 수 있다. 전구 또는 LED와 같은 임의의 적절한 광원이 사용될 수 있다.
소정의 실시예에서, 장치는 디지털 카메라 또는 디지털 비디오 카메라를 포함하거나, 거기에 결합된다. 하나의 예로서, 렌즈와 함께 광섬유는 하우징 내강 내에 장착되고, 하우징의 벽을 거쳐 전달되고, 장치 외부에 위치한 디지털 카메라에 결합될 수 있다. 이러한 실시예를 사용하여, 피검체 입 또는 목구멍의 내부의 디지털 이미지는 장치가 피검체로부터 심폐 데이터를 수집하는 데 사용되기 이전, 동안 또는 이후에 획득될 수 있다. 이러한 디지털 이미지는 피검체의 생리학적 상태에 대한 부가적인 정보를 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이 장치는 편안하게 꼭 맞는 플라스틱 막 또는 주머니와 같은 착탈가능한 예방 커버를 포함하여, 장치의 살균을 강화하거나 또는 먼지 및 다른 오염을 방지한다. 예를 들어, 병원에서 사용되는 실시예는 환자가 사용할 때마다 교체가능한, 마우스피스와 하우징 위에 교체가능한 예방 커버를 사용하여 환자들 사이에서 바이러스 및 박테리아가 전염되는 것을 막을 수 있다. 또 다른 예로서, 이 분야에서 수의사에서 사용된 실시예는 교체가능한 커버를 이용하여 먼지, 진흙 도는 동물 몸의 액체에 의한 오염을 막을 수 있고 장치의 세척에 도움을 줄 수 있으며, 더럽혀진 커버는 간단히 제거될 수 있고 깨끗한 것으로 교체될 수 있다.
도 6은 장치 내의 다양한 센서에 의해 획득된 데이터를 통합 또는 대조하는 하나의 실시예를 예시하고 있다. 이 실시예에서, 폐의 기류 센서(150), 온도 센서(152) 및 비-폐활량측정의 심폐 활동 센서(154)는 데이터프로세서(156)에 동작가능하게 연결된다.
데이터프로세서(156)는 디지털 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 중앙 처리 장치, 또는 다른 디지털 처리 장치를 포함한다. 데이터 프로세서의 특정 예는 Motorola MPC8XXX Integrated Host Processors(Motorola, Inc., Shaumburg, IL), AMD AthlonTMXP, AthlonTM4, DuronTMprocessors(Advanced Micro DEvices, Inc., Huntsville, AL), Mobile IntelPentium4 Processor-M, Mobile IntelPentiumIII Processor-M, IntelMobile Celeronprocessors(Intel Corporation,Hillsboro, OR)이 있다.
마이크로프로세서와 같은 데이터 프로세서는 장치 내의 모든 센서로부터의 통합된 데이터 수집을 허용한다. 예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 폐의 기류와 관련된 데이터(기류 센서를 통해 수집됨), 피검체의 체온과 관련된 데이터(디지털 온도계에 의해 획득됨) 및 심장의 펄스 속도와 관련된 데이터(마이크로폰을 통해 획득됨)는 단일 데이터 세트로 통합될 수 있다.
통합된 데이터 수집은 피검체의 폐기능 및 몇몇 다른 생리학적 특성을 동시에 또는 거의 동시에 측정하여 피검체에 대한 보다 빠르거나 보다 정확한 생리학적 평가를 제공하는 장점을 제공한다. 심장 혈관 및 폐의 기능은 서로 관련이 있기 때문에, 각 시스템으로부터 데이터를 수집하고 통합하는 것은 혈관 시스템 및 폐에 영향을 주는 질병 또는 상태를 진단하는 데 도움을 줄 수 있다.
또한, 체온을 측정함으로써 폐활량측정 데이터에만 또는 비-폐활량측정의 심장 혈관 정보와 조합에 기초하여 결론을 달리하는 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 약해진 폐 기능을 나타내는 발열 및 비정상적인 폐활량측정 데이터 모두의 존재는 폐렴과 같은 급성 전염병을 알릴 수 있는 한편, 발열의 결여는 기종과 같은 몇몇 비 전염병을 나타낼 수 있다. 급성 전염병은 다른 장치 또는 방법을 이용하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 질화 산화물(NO)은 피검체의 면역 시스템이 전염병과 싸울 때 생성된다. 그러므로, 피검체의 호흡에서 증가한 NO 레벨을 검출하게 되면 폐렴 또는 생물학작용제의 노출과 같은 전염병을 알릴 수 있다.
폐활량측정 및 비-폐활량측정 데이터의 진단적 상호관계의 중요성은 예를 들어 짧은 숨을 제공하는 피검체(예로 인간의 환자)에 의해 예시되어 있다. 사실 심장 장애와 같은 심근 문제인 경우, 기존의 천식 또는 COPD를 가지고 있는 개인의 증상은 때때로 근원적인 폐의 상태의 악화로서 잘못 진단된다. 그러나, 폐활량측정 및 심장 소리 또는 심전계 데이터와 같은 비-폐활량측정 데이터 모두를 모니터링함으로써, 이러한 부정확한 진단은 피할 수 있고 적절한 행동(또한 구명 치료)이 개시될 수 있다. 예를 들어, 기존의 천식을 가진 사람에게서 폐 부종과 함께 심장 장애에 의해 짧은 숨이 야기된 경우, 심장 장애의 진단은 마이크로폰에 의해 검출된 S3 및/또는 S4의 존재에 의해 검출될 수 있다. 이와 달리, 심근의 빈혈과 연관된 EKG 변화는 짧은 숨으로서 나타내어 질 수 있는 근원적인 심근 이상을 검출할 수 있다.
폐활량측정 및 비-폐활량측정 데이터의 진단적 상호관계는 또한 호흡 항진(hyperventilation)과 같은 다른 호흡 곤란을 갖는 피검체에 의해 예시된다. 예를 들어, 건강한 환자의 보다 낮은 혈액 산소 농도는 중앙 신경 시스템에 폐를 자극하여 보다 높은 호흡률을 유도하도록하는 하는 신호를 보낼 것이다. 그러므로, 혈액 산소농도계와 폐활량측정 데이터를 결합함으로써 낮은 혈액 산소 농도 및 낮은 호흡률을 가진 환자의 중앙 신경 시스템의 문제를 나타낼 수 있다. 빈맥(심박수의 변화)은 저산소증인 환자에게서 흔히 관찰된다. 폐활량측정 데이터를 수집하고 동시에 심박수를 측정함으로써 빈맥 또는 저산소증이 폐의 장애(예로, 감소한 FEV1에 의해 검출된 천식)에 의한 것인지, 또는 저산소증에 대해 폐와 무관한 원인(빈혈 또는 감소된 혈액의 산소 운반 능력)에 의한 것인지를 확인하는 데 도움을 줄 수 있다. 또 다른 예로서, 혈액 산소 농도계(펄스 산소농도계 또는 혈액의 산화 헤모글로빈을 측정하는 다른 센서)를 갖는 장치의 실시예는 폐의 기류 데이터를 혈액 산소 포화와 통합하여 폐를 통과하여 혈액으로 흡수되는 산소의 흡수 능률을 측정할 수 있다. 낮은 흡수 능률(약 95% 또는 90%보다 낮은 포화와 같은 낮은 혈액 산소 포화로 반영됨)은 폐의 장애, 무호흡 또는 산소 섭취를 방해하는 다른 상태를 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 혈액 가스 농도 또는 호흡기의 가스 농도를 검출함으로써 불안, 유도된 호흡 항진, 천식, 전염병, COPD, 호흡기 알칼로시스 또는 약의 과량 복용(호흡기 구동을 방해하고 무호흡을 야기할 수 있음)과 같은 상이한 질병 또는 이상을 구별할 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 배출된 공기 중의 CO2의 과도한 손실은 호흡 항진 및 그와 연관된 호흡기 알칼로시스를 나타낼 수 있다.
수집 및/또는 통합되면, 데이터는 도 6에 예시된 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 데이터 저장장치(158)에 전달될 수 있다. 다른 유형의 데이터 저장장치는 플래쉬 메모리 카드 또는 소형 하드 드라이브와 같은 착탈가능한 메모리 카드를 포함한다. 이와 다른 실시예에서, 데이터 저장장치는 장치로부터 떨어져 위치하고 이 장치는 데이터 저장 장치에 동작가능하게 연결된다. 예를 들어, 여기에 제한되지 않으며, 데이터 저장장치는 외부 디스크 드라이브, CD-RW 드라이브, 또는 데이터 프로세서에 무선 연결된 DVD 드라이브일 수 있고, 또는 이 장치는 데이터 프로세서를 케이블 또는 다른 유선 접속을 통해 외부 데이터 저장장치를 연결하는 데이터포트를 포함할 수 있다.
또한, 데이터 저장장치는 한 세트의 사전프로그램된 파라메터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 환자에 대한 고유 식별자는 한 세트의 판독 전용 메모리(ROM)로 사전프로그램될 수 있다. 데이터가 수집되고 내부 RAM에 저장되는 것과 같이 장치 내에 저장된 후, 사전프로그램된 정보는 수집된 데이터와 함께 전송될 수 있다. 고유 식별자 이외에, 사전프로그램된 정보는, 장치의 각 사용의 날짜 및 시간을 기록하는 타임스탬프와 같은 임의의 다른 유용한 정보를, 장치 특성, 모델 및 제조자에 대한 정보, 또는 예를 들어, 나이, 키, 몸무게, 성별, 거주지 주소, 시민권, 과거 의료 상태 또는 직업 등의 사용자에 관한 생리학적 및 인구학적 세부사항을 포함할 수 있다.
장치에 의해 수집된 데이터는 장치 또는 몇몇 외부 저장소에 의해 안전하게 저장될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 패스워드 보호될(password protected) 수 있고, 또는 장치는 스스로 동작 전에 패스워드를 요구하도록 프로그램될 수 있다. 특정 실시예에서, 데이터는 수집 동안 또는 이후 암호화된다.
데이터를 장치(10)에서 외부 저장소(162)에 전달하는 데이터 송신기(160)도 도 6에 도시되어 있다. 특정 실시예용으로 선택된 특정 데이터 송신기(160)는 사용자의 정교함, 장치가 사용될 환경(예를 들어, 진료 셋팅이나 가정용), 장치를 외부 저장소에 연결하는데 유용한 장비 및 기술 및 전송될 데이터 양과 같은 몇몇 요소에 의존할 수 있다. 도 1에 예시된 실시예에서, 데이터 송신기(160)는 라디오주파수 또는 적외선(IR) 데이터 송신기와 같은 무선 데이터 송신기(도시되어 있지 않음)이다. 이와 다른 실시예는 다른 유형의 데이터 송신기, 예를 들어 장치를 외부 저장소에 직접 연결하는 와이어 또는 케이블 또는 장치에 대한 도킹 스테이션를 사용하는데, 이 도킹 스테이션은 그 자체가 외부 저장소에 연결된다. 도 5는Handspring TM Visor Platinum(Handspring, Inc., Mountain View, CA)포켓용 오거나이져의 도킹 인터페이스로부터 개작된(adapt) 도킹 인터페이스(100)를 구비한 장치(10)를 도시하는 또 다른 실시예를 예시한다. 도 5에 예시된 실시예는 컴퓨터에 연결된 그것의 연관된 도킹 스테이션(도시되어 있지 않음)에 배치되어 HandspringTMVisor Platinum의 동작을 동기화하는 것과 유사한 방법으로 그것의 데이터를 컴퓨터에 전달한다.
몇몇 실시예에서, 외부 저장소는 랩탑, 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터 또는 네트워크 서버와 같은 독립형 컴퓨터이다. 예를 들어(여기에 제한되지 않음), 장치는 장치에 무선으로 연결된 핸드헬드 또는 랩탑 컴퓨터를 휴대하는 간호사 또는 임상의사에 의해 병원 셋팅에 사용될 수 있다. 간호사 또는 임상의사는 몇몇 개별 환자들로부터 심폐 데이터를 획득하고, 그 정보를 핸드헬드 컴퓨터에 저장하고, 이후에 이 정보를 병원의 중앙 집중된 환자 데이터베이스로 다운로드할 수 있다. 이와 달리, 이 장치는 병원 컴퓨터 네트워크 상의 중앙 서버에 무선으로 접속할 수 있고, 간호사 또는 임상의사에 의해 수집된 정보는 그 서버에 직접 전송될 수 있고 중앙 집중된 환자 데이터베이스로 통합될 수 있다. 또 다른 예로서, 한 사람이 집에서 이 장치를 사용하여 몇 일, 한 주, 한 달 또는 그 이상과 같은 일정한 기간에걸쳐 생리학적 정보를 수집할 수 있다. 이 사람은 이 장치를 집 컴퓨터에(무선 접속, 도킹 스테이션, 데이터 케이블 또는 다른 적절한 접속장치를 통해) 연결하고 데이터를 장치로터 집 컴퓨터로 다운로드할 수 있다.
이와 다른 실시예에서, 외부 저장소는 보다 큰 컴퓨터 네트워크, 예를 들어 광역 통신망(WAN) 또는 인터넷 상에서 수납된 데이터베이스이다. 예를 들어, 집에서 이 장치를 치료 시험 또는 치료 관리의 일부분으로서 사용하는 사람은 데이터를 장치에서 인터넷을 통한 전자 메일을 통해 임상의사에게 또는 인터넷 브라우저 인터페이스를 통해 중앙 집중된 데이터베이스로 직접 전송할 수 있다. 또 다른 예로서, 평가 또는 치료 관리를 받고 있는 폐 장애를 가지고 있는 사람은 일상 활동 동안 이 장치를 사용할 수 있고, 그런 다음 이 장치로부터의 데이터를 집 컴퓨터를 통해 인터넷 데이터베이스에 전송한다. 장치가 도킹 스테이션용으로 설계된 경우(도 5에 예시된 실시예와 유사하게), 사용자는 도킹 스테이션을 집 컴퓨터에 연결할 수 있고, 컴퓨터에서 인터넷으로의 연결을 설정할 수 있으며, 장치를 도킹 스테이션에 배치시킬 수 있고 장치의 내부 메모리로부터의 데이터를 인터넷 서버 또는 다른 호스트 컴퓨터 상의 중앙 집중된 데이터베이스로 전송할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 장치로부터 데이터를 다운로드하기 위한 소프트웨어 인터페이스는 외부 저장소 부분으로서 포함된다. 예를 들어, 위에서 설명한 진료 실시예에서, 간호사(또는 다른 임상의사)가 휴대하는 핸드헬드 또는 랩탑 컴퓨터는 환자의 장치에 연결하고, 그 장치에 저장된 데이터를 다운로드하며, 데이터가 컴퓨터에 전달되면 그 데이터를 조직화하는 인터페이스를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 장치를 독립적으로 사용하는 사람은 유사한 인터페이스를 집 컴퓨터에 로딩할 수 있다. 이 장치를 사용하여, 그는 컴퓨터와 장치 사이에 연결을 수립할 수 있고(예를 들어, 도킹 스테이션을 통해), 컴퓨터와 원격 컴퓨터 또는 데이터베이스 사이의 또 다른 연결을 수립할 수 있으며(예를 들어, 인터넷을 통해), 장치로부터 저장된 데이터를 그 원격 컴퓨터 또는 데이터베이스에 전송할 수 있다. 이 장치의 사용 및 외부 저장소로의 데이터 전송에 관한 인스트럭션을 제공하는 것 외에, 소프트웨어 인터페이스는 고유 식별자 및 환자 정보와 같은 정보의 프로그램 및 저장하는 특징을 포함할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 프로그래밍은 프로그래밍 정보에 대한 대안을 장치 내에 수납된 ROM에 제공한다.
장치는 피검체에 대한 생리학적 정보를 수집하기 위해 임의의 적절한 셋팅으로 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 장치는 피검체에 대한 관련 건강 정보를 수집하는 병원(수의 병원을 포함함) 또는 다른 진료 셋팅에 사용된다. 피검체가 이 장치를 몸소 사용할 수 없는(예를 들어, 무의식 환자 또는 수의 병원의 개) 특정 실시예에서, 장치의 마우스피스는 피검체의 코 및/또는 입에 걸쳐 꼭 맞는 안면 마스크를 포함하도록 변경될 수 있거나, 또는 마우스피스는 기존의 안면 마스크에 적합하도록 설계될 수 있다. 의식있는 사람의 피검체는 이 장치를 독립적으로 사용하도록 지시를 받을 수 있거나, 또는 간호사 또는 다른 임상의사가 이 장치를 가지고 환자를 주기적으로 방문할 수 있다. 무의식 또는 허약한 피검체 또는 비 인간의 피검체의 경우에, 호흡 튜브 또는 마스크에 꼭 맞도록 수정된 마우스피스를 구비한 장치는 간호사 또는 다른 임상의사에 의해 동작되어 이들 피검체로부터 심폐 데이터를 획득할 수 있다.
다른 실시예에서, 장치는 폐의 상태 또는 질병을 모니터링 또는 치료하기 위한 프로그램 부분과 같은 진료 셋팅 외부에서 사용된다. 예를 들어, 장치는 낭포성 섬유증이 진행 중인 위험에 처해 있는 사람을 주기적으로 모니터링하거나, 또는 특정 약물 치료 또는 다른 치료에 대한 천식 환자의 반응을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 수집된 정보는 분석되어 사람의 심박수, 호흡률 및 폐활량측정 성능(예를 들어, FVC, PEF 및 FEV1)에 기초하여 낭포성 섬유증의 발병 또는 천식 약물 치료의 유효성을 결정할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 장치는 약물 치료의 관리 동안 또는 곧 이어서 피드백 정보를 제공한다. 예를 들어, 장치는 약을 정맥 투여하는 동안 병원에 입원한 사람에 의해 사용되어 플루어시(pleursy)를 치료할 수 있다. 증가한 기류 및 감소한 수포음의 검출은 약이 플루어시에 대해 일부 효과를 가지고 있다는 것을 나타낼 수 있다.
특정 실시예에서, 장치는 약물 또는 다른 생물학적작용 혼합물을 투여하기 위한 주입기(applicator), 예를 들어 정량식 흡입기(MDI), 경피성 주입기 또는 피검체에 혼합물을 투여할 수 있는 다른 장치를 포함하거나, 거기에 동작가능하게 결합된다. 예를 들어, 하우징 내강과 유체 통신을 하는 MDI를 포함하는 장치의 실시예는 천식 약물의 투여와 심폐 상태의 변화에 기초한 그 약물의 유효성 모니터링 모두를 수행하는 데 사용된다. 예를 들어, 베타 길항제의 1회 분량이 천식 환자에투여되고, 이어서 FEV1가 임상적으로 현저하게 개선되지 않은 경우, 투약량이 사전결정된 최대 투약량을 초과하지 않는 한, MDI로부터 후속적인 약물의 1회 분량이 투여된다. 또 다른 예로서, 바이오 센서는 디지털적으로 제어되는 혼합물 전달 장치에 동작가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,894,841 호 및 제 6,196,218 호는 생물에 작용하는 혼합물의 흡입 투여의 분배자를 설명하고 있다. 또 다른 예로서, 미국 특허 제 6,165,155 호는 생물에 작용하는 혼합물의 경피성 또는 피하 전달을 위한 저자세 자동 약 전달 시스템을 설명한다. 이러한 실시예에서, 피검체 대한 심폐 데이터는 바이오 센서에 의해 수집되고 전달 장치에 디지털적으로 전달 또는 전송된다. 이 전달 장치는 바이오 센서에 의해 전달 또는 전송된 데이터를 사용하여 약물 투여와 같은 생물에 작용하는 혼합물의 투여를 제어한다. 바이오 센서에 의해 전송된 심폐 데이터에 기초하여, 전달 장치는 생물에 작용하는 혼합물의 투여 동안 예를 들어 전달 속도, 전달된 전체량, 전달 방법 또는 전달되는 혼합물의 입자 크기를 변경함으로써 혼합물의 전달을 변경할 수 있다. 그러므로, 바이오 센서 및 전달 장치의 결합은 약물 또는 생물에 작용하는 다른 혼합물을 투여(폐의 전달 장치에 의해) 동안 또는 이어서 바이오-피드백 정보를 수집하는(바이오 센서에 의해) 능력을 제공한다.
이와 달리, 장치는 상이한 피검체로부터 획득된 데이터와 비교하기 위한 베이스라인 데이터, 또는 피검체의 삶 이후와 같은 이후의 시간에서 동일한 피검체로부터 획득된 데이터를 수집하는 데 사용될 수 있다. 그러므로, 장치를 통해 획득된 데이터, 예를 들어 오랜 시간에 걸쳐 단일 피검체로부터 획득된 데이터 또는 다수의 피검체로부터 획득된 데이터는 수집될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이 장치는 사용하기 쉬운 진단 도구로서 역할을 한다. 예를 들어, 집에서 이 장치를 사용하는 사람은 개인의 사생활을 보호하기 위해 암호화되는 심폐 데이터를 인터넷을 통해 중앙 집중된 데이터베이스로 전송할 수 있다. 그 데이터는 다른 사람, 즉 몇 백명 또는 몇 천명 또는 몇 백만명으로부터 획득된 베이스라인 데이터와 비교될 수 있다. 의료 전문가와 상담하라는 인트스럭션을 포함하는, 그 비교에 기초한 진단 보고는 메일, e-메일 또는 팩시밀리를 통해 사용자에 되전송될 수 있다. 이와 달리, 이 장치는 그 보고의 결과를 설명할 컨설턴트에 전화하라는 인트스턱션을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 이 장치는 폐의 전염을 나타낼 수 있는 씨근거리는 소리 및 높은 체온과 결합된 호흡률과 같이 수집된 데이터가 소정의 기준을 만족하는 경우 의료적인 조언을 구할 것을 사용자에게 알리도록 프로그램될 수 있다.
장치에 의해 수집된 데이터는 장기간 분석을 위해 기록될 수 있다. 일정 기간(예를 들어, 몇 일, 몇 주, 몇 달 또는 몇 년)에 걸쳐 반복하여 단일 객체 또는 다수의 객체로부터 획득된 데이터는 기록되고 주기적으로 분석되어 임의의 비정상을 검출할 수 있다. 이 기록 특징은 눈에 띄지 않을 수도 있는 폐 능력의 감소를 검출하는 장점을 제공하고, 또는 약물의 능률을 측정 및 추적하는 임상 실험에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기도 감염 또는 독감에 걸린 사람은 심폐 기능의 측정을 매일 또는 매일 두 번 시행하고 수집된 데이터를 인터넷을 통해 중앙 집중된 데이터베이스에 전송할 수 있다. 이 수집된 데이터는 사람 또는 소프트웨어 에이전트에 의해 주기적으로 분석되어 폐 기능의 하향 경향을 검출할 수 있다. 개인의 폐 기능(폐활량측정 데이터를 통해 측정됨)이 소정의 문턱값 아래로 떨어지는 경우, 그 사람은 부가적인 의료적 대처(예를 들어 있을 수 있는 폐렴에 대한)를 모색해야한다는 것을 나타내는 경고가 그 사람 및/또는 그 사람의 의사에게 전달될 수 있다. 그 사람은 호흡 능력의 점진적 저하 또는 체온의 점진적 증가를 인식할 수 없지만, 피검체로부터 획득된 기록된 심폐 데이터의 경향 분석은 감염, 지병 또는 다른 생리학적 이상에 의해 야기된 심폐 기능의 저하의 조기 표시기를 제공할 수 있다. 또한, 다수의 피검체로부터의 데이터는 오랫동안 획득되고, 기록되며 호흡기 질병과 같은 심폐 질병 또는 이상이 전개되는 보다 높은 위험에 있다고 예상되는 피검체 집단 내의 경향과 같은 집단 경향에 대한 분석이 이후에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제련소, 정제소 근처에 살거나 몇몇 다른 공업 지역에 사는 사람으로부터 주기적으로 획득된 심폐 데이터는 데이터베이스에 기록될 수 있고 몇 년간의 데이터는 분석되어 천식 도는 다른 호흡기 질병의 전개 또는 악화 경향을 검출할 수 있다. 또 다른 예로서, 야생생물 집단(예로, 사슴 및 고라니) 근처의 가축 집단(예로, 소 및 말)은 바이오센서를 이용해 주기적으로 모니터링되어 야생새물로부터 질병이 전파되는 조기 신호를 검출할 수 있다. 바이오 센서는 가축의 큰 집단으로부터 심폐 데이터를 수집하는 비-침해적 방법을 제공한다. 감염의 징후(예로 발열 및/또는 손상된 호흡)를 나타내는 이들 동물들은 특정 감염성 병원체에 대한 항원을 검출하는 혈액 테스트와 같은 보다 구체적인 특정 테스트를 통해 식별될 수 있다.
또한, 다수의 장치에 의해 수집된 데이터는 더 추가된 프로세싱을 위해 데이터베이스로 통합될 수 있다. 예를 들어, 인간 사용자 집단으로부터의 데이터는 보다 큰 데이터베이스로 수집될 수 있고 특정 경향 또는 정보의 무리(clusters)를 위해 이후에 조사될 수 있다. 특정 실시예에서, 데이터베이스는 분석 소프트웨어에 결합되어 임상의사를 안내하기 위한 엑스퍼트 시스템을 제공한다. 예를 들어, 폐색전으로부터 회복하는 동안 집에서 이 장치를 사용하는 사람은 장치에 의해 수집된 데이터를 중압 집중된 데이터베이스에 전송할 수 있다. 분석 소프트웨어는 이 전송된 데이터를 처리하고, 그것을 큰 데이터 베이스의 정보에 비교하고 개인의 일반적 건강에 대한 보고를 개인의 치료 의사에 전송한다.
위에서 설명한 바와 같은 심폐 활동을 감지하는 센서 장치는 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 근단, 원단 및 내강을 갖는 인장형 하우징이 획득되고, 기류 센서는 하우징 내강의 안쪽에 장착된다. 마이크로프로세서와 같은 데이터 프로세서는 기류 센서에 부가 및 결합된다. 비-폐활량측정 심폐 활동 센서는 하우징에 부가될 수 있고 데이터 프로세서에 동작가능하게 결합될 수 있다. 이러한 센서 장치는 기류 센서 및 비-폐활량측정 심폐 활동 센서를 통해 획득된 심폐 데이터의 통합된 수집을 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 센서 장치의 제조 방법은 위에서 설명한 다른 특징을 부가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 기류 튜브 및 제 2 기류 튜브와 같은 복수의 기류 튜브는 하우징 내강 내에 배치될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 복수의 기류 튜브의 직경은 동일, 실질적으로 유사 또는 상이할 수 있다. 또 다른예로서, 온도 센서는 데이터 프로세서에 결합될 수 있다. 이러한 장치는 기류 센서, 심폐 활동 센서 및/또는 온도 센서를 통해 획득된 생리학적 데이터의 통합된 수집을 할 수 있다.
몇몇 실시예를 통해 본 발명의 원리를 예시하고 설명하였지만, 이들 실시예는 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고서 구조적으로 또는 세부적으로 수정할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 이러한 모든 실시예 및 그들의 변형 및 그들의 등가물을 포함한다.
본 발명에 따르면, 종래의 일부 폐활량계는 단일 파라메터(예로 PEF만)만을 측정할 수 있는 한편, 일부 다른 폐활량계는 고정된 직경의 단일 튜브를 가지고 있고 소정의 범위 내의 기류 속도만을 정확하게 측정할 수 있지만, 본 발명은 폐활량측정 데이터만을 수집하는 데 국한되지 않고 임의의 다른 잠재적으로 유용한 생리학적 데이터를 측정할 수 있다.

Claims (10)

  1. 생리적 정보를 획득하는 센서 장치(10)에 있어서,
    근단(proximal end)(16), 원단(distal end)(18) 및 내강(lumen)(22)을 갖는 인장형 하우징(elongated housing)(14)- 상기 하우징의 근단(16)은 상기 내강(22)과 유체 통신을 하는 호흡기 포트(respiratory port)(20)를 정의함 -과,
    상기 원단(18)에 인접한 상기 하우징(14)의 벽에 정의된 기류 포트(airflow port)(24)- 상기 기류 포트(24)는 상기 내강(22) 및 상기 호흡기 포트(20)와 유체 통신을 함 -와,
    상기 내강(22) 내에 배치된 폐의 기류(34,36,150)를 측정하는 수단과,
    상기 내강(22) 내에 배치된 비-폐활량측정(non-spirometric) 심폐 활동을 측정하는 수단(60,154)과,
    폐의 기류를 측정하는 상기 수단(34,36,150)과 비-폐활량측정 심폐 활동을 측정하는 상기 수단(60,154) 모두에 동작가능하게 결합된 데이터 프로세싱용 수단(156)- 상기 센서 장치(10)는 폐의 기류를 측정하는 상기 수단(34,36,150)과 비-폐활량측정 심폐 활동을 측정하는 수단(60,154)을 통해 획득된 데이터의 통합 수집(integrated collection)을 할 수 있음 -
    을 포함하는 센서 장치(10).
  2. 생리학적 정보를 획득하는 센서 장치에 있어서,
    근단(16), 원단(18) 및 내강(22)을 구비한 인장형 하우징(14)- 상기 근단(16)은 상기 내강(22)과 유체 통신을 하는 호흡기 포트(20)를 정의함 -과,
    상기 내강(22) 내에 정의되고 제 1 기류 튜브 직경(d1)을 갖는 제 1 기류 튜브(30)- 상기 제 1 기류 튜브(30)는 상기 호흡기 포트(20)와 유체 통신을 함 -와,
    상기 내강(22) 내에 정의되고 제 2 기류 튜브 직경(d2)을 갖는 제 2 기류 튜브(32)- 상기 제 2 기류 튜브(32)는 상기 호흡기 포트(20)와 유체 통신을 함 -와,
    상기 하우징의 원단(18)에 인접한 상기 하우징의 벽에 정의된 기류 포트(24)- 상기 기류 포트(24)는 상기 제 1 기류 튜브(30), 상기 제 2 기류 튜브(32) 및 상기 호흡기 포트(20)와 유체 통신을 함 -와,
    상기 하우징 내강(22) 내에 배치되고 상기 제 1 기류 튜브(30) 및 상기 제 2 기류 튜브(32)를 통과하는 기류를 측정할 수 있는 폐 기류 측정 수단(34,36,150)과,
    폐의 기류를 측정하는 상기 수단(34,36,150)에 동작가능하게 결합된 데이터 프로세싱용 수단(156)
    을 포함하는 센서 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기류 튜브 직경(d1)은 상기 제 2 기류 튜브 직경(d2)보다 작은 센서 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내강(22) 내에 배치된 기류 안내 수단(38,40)을 더 포함하는 센서 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 프로세싱용 상기 수단(156)에 동작가능하게 결합된 데이터 전송용 수단(160)을 더 포함하는 센서 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 전송 수단(160)은 무선 데이터 송신기인 센서 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 프로세싱용 수단(156)에 동작가능하게 결합된 온도 측정 수단(42,44,152)을 더 포함하는 센서 장치.
  8. 피검체에 대한 생리학적 데이터를 획득하는 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항의 센서 장치(10)를 통해 피검체에 대한 심폐 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 생리학적 데이터 획득 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피검체는 사람인 생리학적 데이터 획득 방법.
  10. 피검체에 대한 생리학적 데이터를 획득하는 방법에 있어서,
    제 5 항의 센서 장치(10)를 통해 피검체에 대한 심폐 데이터를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 단계는 상기 장치(10)에 의해 획득된 상기 심폐 데이터를 외부 저장소(162)에 전송하는 단계를 더 포함하는 생리학적 데이터 획득 방법.
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