KR20080015787A - 단면 가변 구조체의 액체 측정 장치 - Google Patents

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퓨쳐 패쓰 메디컬 엘엘씨
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Abstract

저장 구조체, 센서, 및 계면 장치를 구비하는 액체 측정 장치는 전기 도전성 유체의 수집 및 투여에 있어서 특히 유용하게 응용된다. 상기 장치는 유체를 수용하고 그 유체의 높이를 모니터링하도록 구성되어 있다. 상기 저장 구조체는 적어도 하나의 단면 가변 부분을 구비한다. 센서는 저장 구조체의 가변 단면적을 담당하는 2개의 협동 저항 가변 섹션을 구비한다. 센서의 전기 저항은 유체 높이가 변함에 따라 변하고 센서의 일부를 단락시킨다. 센서는 저장 구조체의 내부에 인쇄되는 전기 도전성의 잉크를 포함할 수 있다. 센서는 전기 측정 신호를 수신하고 저장 구조체 내의 유체량을 반영하기 위해 예정된 방식으로 그 신호를 수정한다. 상기 장치는 소변 수집 백과 정맥 백 내의 유체량을 연속적으로 측정하는데 유용하다.

Description

단면 가변 구조체의 액체 측정 장치{VARIABLE CROSS-SECTION CONTAINMENT STRUCTURE LIQUID MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 일반적으로 유체 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면, 저장조 혹은 저장 장치의 단면 가변 영역을 담당하는 저항 가변 섹션을 구비하는, 저항을 기초로 한 측정 시스템에 관한 것이다.
여러 가지의 이유로 인해, 병원, 보육업소, 가정집 혹은 휠체어를 포함한 다양한 환경에 있는 환자에 전해질 등의 유체를 공급하거나 또는 그 환자로부터 체액을 수집하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 환자의 치료에 있어서, 환자에 의해 건네지거나 또는 방출되는 소변 등의 분출된 정확한 양의 체액을 항시 수집하고 측정하는 것이 요구되는 경우가 빈번하다. 실제로, 소변 배설물을 측정하고 모니터링하기 위해 어떤 환자로부터 소변을 수집하는 것은 병원에서 흔히 있는 일이다. 이것은 예컨대, 소변 배설물이 신장 기능에 직접 관련이 있는 비뇨기 장애를 지닌 사람뿐만 아니라 수술 후 환자에게 일상적으로 행해진다. 소변을 수집, 측정 및 모니터링하기 위해 적용되는 이러한 형태의 절차는, 예컨대 언제든지 일어날 수 있는 소변 흐름에 있어서의 급격한 변화가 환자의 임상 상태의 악화가 존재하는 것을 표시할 수 있기 때문에 매우 중요하다. 소변 배설물의 변화는 심장 출력의 변화와 서로 관련이 있었다.
소변의 침입 수집과 소변 배설물의 측정은 우선 환자에 카테터를 꽂음으로써, 즉 카테터를 환자의 요도를 통해 방광으로 통과시킴으로써 통상적으로 달성된다. 카테터의 타단부는 백의 입구 가시형 유체 포트(inlet-barbed fluid port)에 부착된 소정 길이의 가요성의 배관을 통해 용기 혹은 비닐 배수 백에 연결된다. 통상적으로, 상기 백은 환자의 침대나 또는 휠체어 등의 다른 지지 시스템으로부터 환자 아래에 지지되어 있으며, 소변은 환자로부터 가요성의 배관으로 통해 수집 백으로 중력에 의해 배출된다. 거동할 수 있는 환자의 경우 이러한 수집 장치 혹은 백을 레그 백(leg bag)이라고 하며, 병상에 있는 것을 베드 백이라 한다. 베드 백은 보통 용량이 2,000 ㎖이고, 레그 백은 1,000 ㎖, 800 ㎖, 700 ㎖ 혹은 그 보다 더 작은 용량일 수 있다. 시간의 함수로서 소변 배설물을 모니터링하는 것에 추가하여, 수집 백의 저장소는 예측하지 못한 시간 간격에서 그 용량이 채워지고 어떤 사람dl 그 백을 비워야만 이 백에 다시 소변을 채울 수 있다. 환자는 배수관을 깔고 앉음으로써 백으로 향하는 소변의 흐름을 때때로 방해한다. 또한, 소변에 피가 섞여 있을 경우, 혈액 응고물은 카테터를 차단할 수도 있다. 이러한 경우, 예상된 시간 주기 이후에도 백에 소변이 보이지 않게 된다. 채워진 백과 차단된 튜브 양자는 소변의 정체를 유발할 수 있고, 이러한 정체는 환자의 상태에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 모든 이유로 인해, 수집 백을 모니터링하는 것은 효과적인 환자 치료를 제공하는 데 중요한 역할을 한다.
소변 배설물을 수집하고 측정하기 위해 이용되는 여러 가지 형태의 시스템들 이 종래 기술로 개시되어 있다. 예컨대, 몇몇 시스템은 백 내에 소변의 체적을 나타내는 백 자체에 눈금 형태로 된 표시를 포함하는, 투명하고 가요성인 플라스틱(비닐) 재료로 형성된 소변 수집 백을 사용한다. 다른 시스템에 있어서, 소변 수집 리셉터클은 수집 백과 유체 연통 상태로 있는 단단하고 투명한 플라스틱 저장조를 포함하며, 이 저장조는 체적과 관련한 표시를 구비하고, 백으로 옮기기 이전에 소변은 초기에 이 저장조로 흘러 저장된다. 예컨대, 미국 특허 제4,305,405호에 개시된 소변 계량 백을 참조하기 바란다.
이러한 장치는 여러 가지 문제점을 안고 있다. 예컨대, 인쇄된 표시를 사용하여 실시되는 측정 판독을 행하는데 있어서 정확성이 부족하게 되며, 이들 장치가 어디에 위치하는가에 따라 그 장치를 판독하는데 어느 정도의 어려움이 대개 존재한다. 또한, 소변 배설물 측정과 백 충전 모니터링은 백 충전 데이터를 개인적으로 얻고 기록하기 위해 정확한 시간 간격으로 오는 사람에 의존한다. 이러한 작업은 종종 실행하기가 곤란하다. 만약 환자의 방이 어두울 경우 조명을 켜야 하고, 그럴 경우 환자를 방해하며 또 2인용 방에서 동숙인을 방해하게 된다.
소변 등의 체액을 측정, 계량 및 자동으로 모니터링 및/또는 수집하기 위해 사용된 여러 가지 타입의 기계, 전기기계 및 전자 장치들이 존재한다. 이들 장치들 중의 대부분이 정확도가 어느 정도 부족하다는 사실 이외에도, 이들 장치는 안전한 취급과 관련한 문제점, 제작 및/또는 작동에 비용이 많이 든다는 점, 휴대 가능성의 부족 및 일반적인 사용에 있어서의 곤란성을 안고 있다. 이들 시스템의 대부분은 종종 환자의 움직임이 그 시스템에 사용된 측정 혹은 계량 장치에 영향을 미치기 때문에 부정확해진다. 이는 예로서, 미국 특허 제4,343,316호, 제4,390,073호, 제4,417,585호, 제4,448,207호에 개시된 시스템에서 볼 수 있듯이, 환자는 대개 가요성의 배관에 의해 측정 혹은 계략 장치에 연결되어 있기 때문에 명확한 사실이다.
또한 종래 기술에 따르면, 고정된 위치와 조작 베이스를 갖는 진료소에서는 견고한 벽으로 이루어진 용기 내의 소변 칼럼의 높이를 측정하기 위해 초음파를 사용할 수 있고, 그 높이 측정으로부터 소변의 체적과 그 체적 유량을 모니터링한다는 것이 공지되어 있다. 비뇨기과 의사들에 의해 임상적으로 제어되는 시설에서 그 의사들은 요실금 판단을 행하기 위해 제어된 환자의 출력을 수집한다. 이러한 전문적인 시스템의 비용은 수천 달러에 이른다. 환자는 통상적으로 진료소를 방문하도록 예약되어 있고, 그 다음 환자의 방광 및 관련 소변 생성 패턴을 의료적으로 제어하여 측정 및 평가하기 위한 절차가 행해진다.
수많은 일반적인 형태들 중 한 형태에 있어서, 본 발명은 각종 신규의 능력을 가지면서 해당 기술에서 진보를 가져오고, 새로운 신규의 방법으로 종래의 장치들이 안고 있는 많은 단점을 극복한다. 본 발명은 수많은 일반적으로 유효한 형태들 중 임의의 형태에서 종래 기술의 단점과 한계를 극복한다. 본 발명은 이러한 능력을 설명하고 새로운 신규의 방법으로 종래의 장치들이 안고 있는 많은 단점을 극복한다.
본 발명은 저장 구조체, 센서, 및 계면 장치를 구비하는 액체 측정 장치에 관한 것이다. 이 액체 측정 장치는 유체를 수용하고 그 유체 표면의 유체 높이를 모니터링하도록 구성되어 있다. 또한, 액체 측정 장치는 외측 유체 채널과 유체 연통 상태로 있기 때문에 유체는 용례에 따라 결정되는 저장 구조체를 유입 혹은 유출할 수 있다.
상기 저장 구조체는 유체를 수용하기 위한 내부, 원위 단부 및 근위 단부를 구비한다. 또한, 상기 저장 구조체는 저장 구조체의 원위 단부와 저장 구조체의 근위 단부를 연결하는 적어도 하나의 저장 벽을 구비한다. 추가적으로, 상기 저장 구조체는 원위 단부와 근위 단부 사이의 간격인 저장 구조체 길이를 갖는다. 상기 저장 구조체는 저장 벽에 부착되고 외측 유체 채널에 탈착 가능하게 연결되도록 구성된 포트를 구비한다.
상기 저장 구조체는 적어도 하나의 단면 가변 부분을 구비한다. 저장 구조체는 또한 단면 일정 부분을 구비할 수 있다. 단면 가변 부분은 가변 단면을 지닌다. 또한, 단면 일정 부분을 구비하는 실시예에 있어서, 그 실시예는 일정한 단면을 구비한다.
저장 구조체 내부 내에는 센서가 배치되어 있다. 이 센서는 전기 측정 신호를 수신하고 저장 구조체 내의 유체량을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호를 수정한다. 상기 센서는 주요 부분과 보조 부분을 포함한다. 주요 부분과 보조 부분 양자는 저항 가변 섹션을 각각 구비한다. 저항 가변 부분의 도입은 센서가 저장 구조체의 단면 가변 부분을 담당할 수 있도록 해준다. 주요 부분의 저항 가변 섹션은 저항 가변 섹션 길이를 구비하며, 저장 구조체 길이의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션의 저항은 저장 구조체의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 변한다. 이와 유사하게, 보조 부분은 보조 부분의 저항 가변 섹션을 구비한다. 보조 부분의 저항 가변 섹션은 저항 가변 섹션 길이를 구비하며, 저장 구조체 길이의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션의 저항은 저장 구조체의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 변한다.
계면 장치는 저장 구조체 내부에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분과 저장 구조체에 실질적으로 외부에 배치된 외측 계면 부분을 구비한다. 내측 계면 부분은 주요 부분의 일부와 보조 부분의 일부에 연결되어 있다. 측정 신호는 내측 계면 부분과 외측 계면 부분 사이에서 저장 벽을 통해 전송된다.
상기 센서는 저장 구조체의 내부에 배치되고, 센서의 구성 요소, 즉 주요 부분과 보조 부분은 유체와 접촉하게 될 수 있다. 액체 레벨 측정은 유체가 주요 부분과 보조 부분의 일부를 단락시킴으로써 달성되기 때문에 이들 섹션들의 조합의 전기 저항은 변하며, 이것에 의해 저장 구조체 내의 유체량을 반영하기 위해 예정된 방식으로 전기 측정 신호가 수정된다. 본 발명은 단면 가변 저장 구조체 내의 유체량의 연속적인 측정을 가능하게 해준다.
다양한 양호한 실시예, 장치 및 구성의 변형, 수정, 대체 및 변경은 당업자들에게 더욱 명백해지는 것과 같이 양호한 실시예와 첨부 도면의 아래의 상세한 설명을 참조하면 단독으로 혹은 서로 조합하여 사용될 수 있다.
이하에 첨부된 청구의 범위를 제한하지 않는 도면을 참조하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 저장 구조체의 일실시예를 도시한 사시도(축척 무시).
도 2는 도 1의 절취선 2-2를 따라 취하여 도시한 단면도(축척 없음).
도 3은 도 1의 절취선 2-2를 따라 취하여 도시한 단면도(축척 없음).
도 4는 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 5는 도 4의 실시예를 도시한 우측면도(축척 없음).
도 6은 도 4의 실시예를 도시한 좌측면도(축척 없음).
도 7은 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 8은 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 우측면도(축척 없음).
도 9는 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 우측면도(축척 없음).
도 10은 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 11은 도 4의 센서 실시예를 포함하는 저장 구조체의 일실시예를 도 1의 절취선 11-11을 따라 취한 단면도(축척 없음).
도 12는 도 4의 센서 실시예를 포함하는 저장 구조체의 일실시예를 도시한 단면도(축척 없음).
도 13은 도 4의 센서 실시예를 포함하는 저장 구조체의 일실시예를 도시한 단면도(축척 없음).
도 14는 도 13의 절취선 14-14를 따라 취한 일실시예의 부분 단면도(축척 없음).
도 15는 도 13의 절취선 14-14를 따라 취한 또 다른 실시예의 부분 단면도(축척 없음).
도 16은 도 13의 절취선 14-14를 따라 취한 또 다른 실시예의 부분 단면도(축척 없음).
도 17은 도 13의 절취선 14-14를 따라 취한 또 다른 실시예의 부분 단면도(축척 없음).
도 18은 도 1의 절취선 2-2를 따라 취한 또 다른 실시예의 단면도(축척 없음).
도 19는 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 20은 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 21은 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 22는 본 발명의 센서의 일실시예를 도시한 정면도(축척 없음).
도 23은 본 발명의 일실시예를 도시한 전기 배선도(축척 없음).
도 24는 단면 가변 저장 구조체와 일정한 단면을 지닌 저장 구조체에 있어서 충전 높이 대 충전 체적의 관계를 나타낸 그래프.
도 25a는 단면 가변 저장 구조체와 일정한 단면을 지닌 저장 구조체에 있어서 센서 저항 대 충전 높이의 관계를 나타낸 그래프.
도 25b는 단면 가변 저장 구조체와 일정한 단면을 지닌 저장 구조체에 있어서 측정 신호 대 충전 체적의 관계를 나타낸 그래프.
도 26은 종래의 소변 수집 백의 단면 가변 부분에 측정 표시가 불규칙적으로 이격되어 있는 것을 보여주는 종래의 소변 수집 백의 부분 측면도.
도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 부분 폭 대 충전 높이의 관계를 나 타낸 그래프.
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 대 충전 체적의 관계를 나타낸 그래프.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 단일의 단면 가변 부분을 도시한 단면도(축척 없음).
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 단면 가변 부분들을 도시한 단면도(축척 없음).
본 발명의 단면 가변 저장 구조체 액체 측정 장치는 해당 분야에서 현저한 진보를 가능케 해주며, 이하에서는 액체 측정 장치(1)라고 언급할 것이다. 액체 측정 장치의 양호한 실시예는 이전에는 이용 불가능하였지만 양호하고 바람직한 능력을 나타내는 독특하고 새로운 방법으로 구성된 구성 요소들의 새롭고 기발한 배열에 의해 상기 현저한 진보를 달성한다. 도면을 참조하여 이하에 기술한 발명의 상세한 설명은 본 발명의 현재 양호한 실시예의 설명으로서 단지 의도하는 것이며, 본 발명을 구성하거나 활용할 수 있는 유일한 형태를 나타내는 것을 의도하지 않는다. 이 설명은 예시된 실시예와 관련하여 본 발명을 실시하는 디자인, 기능, 수단 및 방법에 관한 것이다. 그러나 동일하거나 유사한 기능 및 특징들은 또한 본 발명의 정신과 영역 내에 포함되는 것으로 의도되는 다른 실시예들에 의해서도 달성될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
일반적으로 도 1 내지 도 30을 참조하면, 본 발명은 저장 구조체(100), 센 서(200) 및 계면 장치(300)를 구비하는 액체 측정 장치(1)에 관한 것이다. 액체 측정 장치(1)는 유체(10)를 수용하고 유체 표면(12)의 유체 높이(14)를 모니터링하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 액체 측정 장치(1)는 외부의 유체 채널(500)과 유체 연통 상태로 되어 있어 유체(10)는 용례에 따라 저장 구조체(100)로 유입되거나 유출될 수 있다. 따라서 포트(110)는 저장 구조체(10)의 상부 혹은 근위 단부(104)에 또는 저장 구조체(10)의 하부 혹은 원위 단부(102)에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 많은 실시예 중에서 제1 실시예에 관하여 기술할 것이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장 구조체(100)는 유체(10)를 수용하기 위한 내부(106), 원위 단부(102) 및 근위 단부(104)를 구비한다. 또한, 저장 구조체(100)는 저장 구조체의 원위 단부(102)와 저장 구조체의 근위 단부(104)를 연결하는 적어도 하나의 저장 벽(120)을 구비한다. 추가적으로, 저장 구조체(100)는 원위 단부(102)와 근위 단부(104) 사이의 간격과 일치하는 저장 구조체의 길이(108)를 갖는다. 도 2를 참조하면, 저장 벽(120)은 벽 두께(122), 내측면(124) 및 외측면(126)을 구비한다.
저장 구조체(100)는 도 2 및 도 18에서만 볼 수 있듯이 저장 벽(120)에 부착되는 동시에 외부의 유체 채널(500)에 탈착 가능하게 연결되도록 구성된 포트(110)를 구비하며, 이것에 의해 저장 구조체 내부(106)와 외부의 유체 채널(500) 사이의 유체 연통이 허용된다. 다시 도 1을 참조하면, 저장 구조체(100)는 적어도 하나의 단면 가변 부분(140)을 구비한다. 도 1의 특별한 실시예에 있어서, 저장 구조체(100)는 본 발명에서 반드시 요구되는 것은 아니지만 단면 일정 부분(130)을 또 한 구비한다(도 29 및 도 30 참조). 단면 일정 부분(130)은 일정한 단면(132)을 갖는 반면에 단면 가변 부분(140)은 가변 단면(142)을 갖는다. 단면 가변 부분(140)은 도 2에 도시된 바와 같이 저장 벽(120)이 수렴각(144)으로 수렴하는 것에 의해 형성된다. 단면 가변 부분(140)은 저장 벽(120)과 일체로 이루어질 필요는 없다는 것에 주목해야 한다. 다시 말해서, 단면 가변 부분(140)은 단면 일정 부분(130)에 접합될 수 있으며, 반드시 저장 벽(120)과 일체로 된 연장부일 필요는 없다. 추가적으로, 상기 단면 가변 부분(140)은 저장 벽(120)의 수렴이 시작하는 지점에서 저장 구조체 원위 단부(102)까지의 간격과 일치하는 천이 길이(146)를 갖는다(도 3 참조). 유체(10), 유체 표면(12) 및 유체 높이(14)는 우선 도 3에 도시되어 있다. 저장 구조체(100)는 외부 환경으로부터 밀봉되고 액체가 스며드는 것을 차단한다.
다음으로, 센서(200)에 관해 살펴보면, 이 센서(200)는 도 13 내지 도 18에 도시된 바와 같이 저장 구조체 내부(106) 내에 배치된다. 이 센서(200)는 도 23의 배선도에만 개략적으로 도시된 전기 측정 신호(202)를 수신하며, 저장 구조체(100) 내에 유체(10)의 양을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호(202)를 수정한다. 도 4를 참조하면, 센서(200)는 주요 부분(210)과 보조 부분(260)을 포함한다. 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 명칭은 단지 센서(200)의 특정 부분의 특성을 설명하기 위해 편의상 붙여진 것이다. 따라서, 센서(200)는 실질적으로 다수의 실시예로서 본 명세서에 기술된 바와 같이 다수의 방법으로 저장 구조체를 가로지르는 하나의 연속적인 전극이다.
상기 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 양자는 각각 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 저항 가변 섹션(230, 280)을 구비한다. 저항 가변 부분의 도입은 센서(200)가 저장 구조체의 단면 가변 부분(140)을 책임질 수 있도록 해준다. 단면 일정 부분(130)과 단면 가변 부분(140)을 구비하는 저장 구조체의 실시예에 있어서, 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 양자는 각각 저항 일정 섹션(220, 270)과 저항 가변 섹션(230, 280)을 구비한다.
계속하여 도 4를 참조하면, 주요 부분(210)은 주요 부분의 원위 단부(212), 주요 부분의 근위 단부(214), 주요 부분의 길이(216), 주요 부분의 폭(218), 및 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)을 구비한다. 몇몇 실시예에서 주요 부분(210)은 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)을 더 포함한다. 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 지니며, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)의 저항은 실질적으로 일정하다. 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 저항 가변 섹션 길이(232)를 지니며, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 저항은 저장 구조체의 길이(108)의 적어도 일부에 걸쳐 변한다.
이와 유사하게, 보조 부분(260)은 보조 부분의 원위 단부(262), 보조 부분의 근위 단부(264), 보조 부분의 길이(266), 보조 부분의 폭(268), 및 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)을 구비한다. 몇몇 실시예에서 보조 부분(260)은 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)을 포함한다. 보조 부분의 저항 일정 섹션(220)은 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)를 지니며, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)의 저항은 실질적으로 일정하다. 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 저항 가변 섹션 길이(282)를 지니며, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 저항은 저장 구조체의 길이(108)의 적어도 일부에 걸쳐 변한다.
당업자가 주지하는 바와 같이, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 저항의 가변은 많은 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 센서(200)의 폭(218, 268)은 도 4, 도 7 및 도 22에 도시된 바와 같이 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 센서(200)의 저항을 변화시키도록 저장 구조체 길이(108)에 걸쳐 변할 수 있다. 추가적으로, 센서(200)의 두께(219, 269)는 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 센서(200)의 저항을 변화시키도록 저장 구조체 길이(108)에 걸쳐 변할 수 있다. 더욱이, 센서(200)의 양은, 센서(200)가 저장 구조체(100)를 가로지르는 패턴으로 사료될 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 단위 길이당 전술한 저항 가변을 얻기 위해 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 변화될 수 있다. 또한, 상기 저항은 센서(200)의 구성을 바꿈으로서 변화될 수 있다.
우선, 도 4, 도 7 및 도 22에 도시된 바와 같이, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)과 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)을 만들기 위해 폭(218, 268)을 변경하는 실시예에 주의를 집중할 수 있다. 일실시예에서 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 양자는 각각 폭 일정 섹션(220, 270)과 폭 가변 섹션(230, 280)을 구비한다. 그러나 당업자는 저장 구조체(100)가 단면 일정 부분(130)을 구비하지 않을 경우, 다시 말해서 단면 가변 부분(140)만을 구비할 경우, 저항 일정 섹션(220, 270)을 필요로 하지 않게 된다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 단지 단면 가변 부분(140)만을 구비하는 저장 구조체(100)가 도 30에 도시되어 있다. 이와 마찬가지로, 상기 실시예에서는 주요 부분(210)과 보조 부분(260)은 저항 가변 섹션(230, 280)만을 구비하고 저항 일정 섹션(220, 270)은 생략될 수 있다. 더욱이, 복수 개의 단면 가변 부분(140)을 구비하는 저장 구조체(100)가 도 31에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 각각의 부분(210, 260)은 증가하거나 혹은 감소하는 가변 단면적을 책임지도록 복수 개의 별도의 저항 가변 섹션(230, 280)을 구비할 수 있다.
폭 가변 부분의 도입은 센서(200)가 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140)을 책임질 수 있도록 해준다. 따라서 도 4를 다시 참조하면, 주요 부분(210)은 주요 부분의 원위 단부(212), 주요 부분의 근위 단부(214), 주요 부분의 길이(216), 주요 부분의 폭(218)을 구비한다. 이러한 실시예는 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)을 포함한다. 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 주요 부분의 폭 일정 섹션이며, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 주요 부분의 폭 가변 섹션이다. 전술한 바와 같이, 이러한 실시예에서, 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 갖고, 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 추가적으로, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232), 주요 부분의 초기의 폭(234), 주요 부분의 말기 폭(236)을 갖고, 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 변한다. 도 4의 실시예에 있어서, 주요 부분의 폭(218) 변화는 선형적이지만 도 7, 도 13, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같은 경우일 필요는 없다.
이와 유사하게, 보조 부분(260)은 보조 부분의 원위 단부(262), 보조 부분의 근위 단부(264), 보조 부분의 길이(266) 및 보조 부분의 폭(268)을 구비한다. 도 4의 실시예에서, 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)은 보조 부분의 폭 일정 섹션이며, 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 보조 부분의 폭 가변 섹션이다. 전술한 바와 같이, 이러한 실시예에서, 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)은 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)를 갖고, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 추가적으로, 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282), 보조 부분의 초기의 폭(284), 보조 부분의 말기 폭(286)을 갖고, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 변한다.
두 번째로, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 가변의 센서 두께에 있어서, 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 주요 부분의 두께 일정 섹션이며, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 주요 부분의 두께 가변 섹션이다. 이러한 일실시예에서, 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 갖고, 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 추가적으로, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)를 갖고, 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 변한다. 이와 유사하게, 상기 실시예에 있어서, 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)은 보조 부분의 두께 일정 섹션이며, 보조 부분의 저항 가변 섹션(230)은 보조 부분의 두께 가변 섹션이다. 이러한 실시예에서, 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)에 걸쳐 실질적으로 일정하며, 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282) 및/또는 저장 구조체의 길이(108)에 걸쳐 변한다. 당업자들에게 주지되어 있는 바와 같이, 폭 가변 실시예와 두께 가변 실시예는 상호 배타적인 것은 아니다. 다시 말해서, 보조 부분의 저항 가변 섹션(230)은 폭 가변 방법과 협동할 수 있는 반면에 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 두께 가변 방법과 협동할 수 있으며, 그리고 그 반대일 수도 있다.
세 번째로, 센서 경로의 거리로 사료될 수도 있는 센서(200)의 양은 도 10에 도시된 바와 같이 단위 길이당 전술한 저항 가변을 얻기 위해 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 변할 수 있다. 다시 말해서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 저항 가변은, 센서(200)가 일정한 폭과 일정한 두께 양자를 구비할 때, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 존재하는 센서(200)의 양 혹은 센서 경로 거리를 증가 혹은 감소하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 이것은 저장 구조체(100) 길이의 인치당 주요 부분의 길이(216) 혹은 보조 부분의 길이(266)를 간단하게 증가 혹은 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 센서(200)가 일정한 진폭의 파형 함수로서 배향되어 있는 일실시예는 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 저항을 변화시키기 위해 파형 함수의 주기를 단순히 변화시키는 것을 포함한다. 전술한 파형 함수의 실시예는 소망하는 결과를 얻기 위한 수많은 방법들 중 단지 한 방법인 것으로 당업자들에 의해 인식될 것이다.
이하에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 저항 가변 섹션(230, 280)의 폭(218, 268)과 두께(219, 269)는 여러 방식으로 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 폭(218, 268)은 도 4, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 선형으로 변화될 수 있거나 또는 그 폭(218, 268)의 변화는 도 7, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 상기 섹션(210, 260)에 있어서 하나 혹은 그 이상의 만곡된 에지를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 두께(219, 260)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 선형으로 변화될 수 있거나 또는 그 두께(219, 269)의 변화는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 만곡된 프로파일을 포함할 수 있다.
세 번째로, 도 14의 계면 장치(300)에 관해 살펴보면, 계면 장치(300)는 저장 구조체 내부(106)에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분(310)과 저장 구조체(100)의 외부에 실질적으로 배치된 외측 계면 부분(320)을 구비한다. 내측 계면 부분(310)은 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부에 연결되어 있다. 측정 신호(202)는 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320) 사이의 저장 벽(120)을 통해 전송된다.
내측 및 외측 계면 부분(310, 320)은 누설 방지 방식으로 저장 벽(120)을 관통할 수 있거나 또는 비접촉 방식으로 서로 결합될 수 있다. 도 16 및 도 17에 도 시된 하나의 특정한 실시예는, 내측 계면 부분(310)은 내측 스냅형 부착 유닛(316)이고 외측 계면 부분(320)은 외측 스냅형 폐쇄 유닛(326)인 하나 이상의 전기 전도성 누설 방지용 스냅형 부재들로 구성되는 기계적 접합 시스템을 포함한다. 하나의 특정한 실시예에서, 외측 스냅형 폐쇄 유닛(326)은 이하에 기술된 바와 같이 데이터 획득 장치(400) 상에서 스냅형 협동 유닛(420)과 협동하도록 설계된 수형 스터드 섹션 혹은 암형 소켓 섹션을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 내측의 계면 부분(310)이나 외측의 계면 부분(320) 중 하나가 저장 벽(120)을 관통하지 않고 측정 신호(202)를 저장 벽(120)을 통해 전송한다. 이러한 비관통 실시예에서, 계면 장치(300)는 비접촉 커플링 기법을 이용하여 저장 벽(120)을 통해 센서(200)로부터의 정보를 외측 장치로 전달한다. 하나의 실시예에서, 정보는 계면 부분(310, 320)을 위한 한 쌍의 커패시터 혹은 인덕터의 사용에 의해 저장 벽(210)을 가로질러 전기적으로 전송된다. 계면 부분(310, 320)은 당업자들에 공지된 임의의 다수의 방법에 따라 저장 구조체 상에 위치 설정될 수 있다. 예컨대, 계면 부분(310, 320)은 저장 구조체에 접착제로 부착될 수 있거나, 자석으로 서로 부착될 수 있거나, 또는 영구적으로 저장 구조체(100)에 부착될 수 있다.
도 15에 도시된 일실시예에 있어서, 액체 측정 장치(10)는 또한 계면 장치(300)와 전기적으로 통하는 상태로 있는 데이터 획득 장치(400)를 포함하며, 여기서 데이터 획득 장치(400)는 측정 신호(202)를 발생시키고 측정 신호(202)에서의 변화를 분석한다. 데이터 획득 장치(400)는 배터리에 의해 전력이 공급될 수 있거 나 혹은 고정 배선(hard-wired)될 수 있다. 데이터 획득 유닛(400)은 저장 구조체(100) 내의 유체의 용적을 나타내는 디스플레이를 포함할 수 있다. 상기 데이터 획득 유닛(400)은 저장 백 혹은 중앙 모니터링 스테이션 근처에 위치한 휴대형 정보 판독 유닛으로 그리고 그것으로부터 센서 정보를 전하기 위해 센서 변환 회로와 무선 송신기를 포함할 수 있다. 데이터 획득 장치(400)는 유체 레벨이 예정된 방식으로 변화하지 않았을 경우 및/또는 주어진 유체 레벨에 도달했을 경우 사용자에게 알람을 주지시켜 주는 알람 모니터링 프로트콜을 포함할 수 있다. 상기 휴대형 정보 판독 유닛은 온도 혹은 pH 등과 같이 더 높은 차수의 생리적 유체 감지 정보 및 저장 백 정보를 저장 및 디스플레이할 수 있다. 추가적으로, 상기 정보 판독 유닛은 환자와 간병인에게 알람 상태를 경고할 수 있고, 감지 정보 및 알람 정보를 외부 장치에 전할 수 있다. 전달 수단은 또한 라디오파(RF) 혹은 다른 표준 방법일 수 있다. 데이터 획득 장치(400)는 외측 계면 부분(320), 보다 구체적으로 외측 스냅형 폐쇄 유닛(326)에 탈착 가능하게 부착되는 적어도 하나의 스냅형 협동 유닛(420)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 스냅형 협동 유닛(420)은 데이터 획득 장치(400)와 센서(200) 사이의 전기적 통신을 이루며, 외측 스냅형 폐쇄 유닛(326)과 하나 이상의 스냅형 협동 유닛(420)의 협동에 의해 데이터 획득 장치(400)는 저장 구조체(100)에 확실하게 유지된다.
도 19에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 센서(200)는 주요 부분의 원위 단부(212)를 보조 부분의 원위 단부(262)에 연결하는 분로 부분(290)을 포함한다. 상기 분로 부분(290)은 분로 부분의 원위 단부, 분로 부분의 근위 단부 및 분로 부분의 폭을 구비한다. 분로 부분(290)은, 유체(10)가 존재하지 않을 때, 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이에 전기 통신 경로를 제공하여, 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이에 짧은 혹은 연속적인 경로 혹은 저항을 생성한다. 일실시예에 있어서, 상기 분로 부분(290)의 저항은 센서에 의해 표시된 최소 용적과 매칭되어야 한다. 따라서 저장 구조체(100)가 1000 mL이고 5 mL(0.5 체적%) 검출을 소망할 경우, 분로 부분(290)은 센서(200)의 초기 저항의 0.5%의 저항을 가져야 한다. 예컨대, 센서(200)의 초기 저항이 89.5 ㏀일 경우, 분로 부분(290)의 저항은 약 450 Ω이어야 한다. 분로 부분(290)의 장점은, 제1 소량의 유체가 저장 구조체(100)로 유동할 때, 한정된 신호를 제공한다는 데 있다.
이하에서는 개시된 액체 측정 장치(1)의 일실시예의 기본 요소들에 관하여, 종래 기술에 대한 본 발명의 개량의 근거를 본 발명의 장점의 간략한 설명과 차례로 설명할 것이다. 센서(200)는 저장 구조체(100)의 내부(106)에 배치되며, 센서(100)의 구성 요소 즉, 주요 부분(210)과 보조 부분(260)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 유체(10)와 접촉 상태로 있을 수 있다. 액체 레벨 측정은, 유체(10)를 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 일부로부터 단락되게 만들어 이들 부분(210, 260)의 조합의 전기 저항을 변화시키도록 해주며, 이에 따라 전기 측정 신호(202)를 예정된 방식으로 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 반영하도록 수정함으로써 달성된다. 이러한 측정 신호(202)의 변화는 쉽게 측정된다.
본 발명은 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 연속적으로 측정할 수 있도록 해준다. 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 저항은 도 11 및 도 12에 도시 된 바와 같이 유체 높이(14)가 증가함에 따라 감소하며, 이에 따라 다량의 주요 부분(210) 및 보조 부분(260)이 단락된다. 본 발명은 유체 밀도, 온도 및 저장 구조체(100)의 압력과는 독립적이다. 유체(10)는 임의의 전도성 유체일 수 있다. 일반적으로, 의료 분야의 세팅에서 유체(10)는 오줌, 혈액 혹은 상처로부터의 배농 유체일 것이다.
주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이에서 측정된 저항은 이들 부분(210, 260) 사이에 유체(10)가 존재하지 않을 때에는 높지만, 생리적 유체가 이들 부분(210, 260)을 덮을 때 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이에서 측정된 저항은 이들 부분(210, 260) 사이의 유체(10)의 간격 1 ㎝당 저항과 동일한 낮은 값으로 하락한다는 것을 당업자들은 주지할 것이다. 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 저항 증가는 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이의 간격을 현저하게 크게 할 것이라는 것을 당업자들은 주지할 것이다. 다시 말해서, 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 저항 증가는, 이들 부분이 서로 직접 인접하고 단지 작은 간격으로만 분리되는 것이 아니라, 이들 부분(210, 260)이 저장 구조체(100) 내에 있어서 제조의 편의를 위한 위치에 배치될 수 있도록 허용할 수 있게 한다. 주요 및 보조 부분(210, 260)이 서로 짧아질 때 겪게 되는 저항의 큰 하락은 특정의 유체 높이(14)에서 유체(10)의 존재를 표시하기 위해 사용된다.
상기 주요 및 보조 부분(210, 260)은 특정의 절연된 부분이 유체(10)와 접촉하지 않도록 절연된 섹션을 구비할 수 있거나, 또는 상기 부분들은 유체(10)에 완전히 노출될 수 있다. 특별한 하나의 실시예에 있어서, 주요 및 보조 부분(210, 260)은 이들 부분(210, 260)들의 표면이 부분 길이(216, 266)에 걸쳐 유체(10)와 접촉할 수 있도록 구성된다.
다른 실시예에서, 주요 및 보조 부분(210, 260)은 저장 벽 내측면(124) 상이나 혹은 저장 구조체(100) 내에 장착되는 센서 기판(204) 상에 인쇄되는 카본 잉크 등의 도전성 잉크로 구성된다. 이러한 인쇄는 실질적으로 임의의 방식으로 이루어질 수 있지만, 스크린 인쇄 및 잉크 제트 인쇄가 일반적으로 사용된다. 카본 잉크는 통상적으로 단위 면적당 100 내지 500 옴의 저항값을 지닌다. 당업자들에게 주지되어 있는 바와 같이, 매우 얇은 필름 혹은 재료에 있어서, 용어 "제곱 당 옴"은 "단위 면적당 옴"을 의미하며, 다시 말해서 "제곱인치당", "제곱센티미터당"일 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서 기판(204)은 유연한 재료이거나 강성 재료일 수 있다. 유연한 센서 기판(204)은 센서(200)가 저장 구조체(100)의 형상에 맞게 구부러질 수 있도록 센서(200)가 저장 벽(120) 근처에 있어야 하는 용례에 유리하다. 실제로, 몇몇 실시예에 있어서는, 저장 구조체(100)에 과도한 추가 강성을 부가하지 않으면서 센서 기판(204)을 저장 구조체(100)에 부착할 수 있도록 센서 기판(204)을 저장 구조체(100)와 동일한 재료로 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 강성의 센서 기판(204)은 센서(200)가 일반적인 것이거나 또는 저장 구조체(100)의 특정의 한 제조업자에게 특정되지 않는 실시예에 바람직할 수 있기 때문에 센서(200)는 포트(110)를 통해 저장 구조체(100) 속으로 용이하게 삽입될 수 있다.
의료 분야의 많은 소변 수집 백에 일반적인 또 다른 실시예에 있어서, 바와 같이, 주요 부분의 길이(216)와 보조 부분의 길이(266)는 약 20 ㎝이다. 이러한 실시예에서, 공간이 중요할 경우, 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이의 간격을 최소화시키는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 주요 부분의 폭(218)과 보조 부분의 폭(268)은 주요 부분(210)의 길이를 따라 저항을 발생시키도록 선택되며, 보조 부분(260)은 약 1000 Ω/㎝ 내지 약 6000 Ω/㎝ 정도이다. 이 때문에, 주요 부분의 폭(218)과 보조 부분의 폭(268)은 일반적으로 약 0.25 ㎝로 설정되어 있다. 그러나, 당업자들은 주요 및 보조 부분(210, 260)은 저장 구조체(100)의 양측면 상에 배치될 수 있고, 단락의 더 큰 저항을 떠맡기 위해 부분(210, 260)의 저항 즉, 주요 및 보조 부분(210, 260) 사이의 유체 간극의 저항을 단지 증가시킴으로써 정확한 측정 결과를 여전히 제공하게 된다는 것을 알고 있다는 점에 주목해야 한다.
이하에서는 센서(200)의 저항에 대해 더 상세히 차례대로 설명할 것이다. 이하의 상세한 설명은 도 21에 도시된 바와 같이 센서 분로 부분(290)을 포함하는 실시예에 관한 것이지만, 분석 방법은 분로 부분(290)을 포함하지 않는 실시예에도 동등하게 적용된다는 것을 당업자들은 이해할 것이다. 우선, 아래의 수학식 1에 따르면, 센서의 저항(R200)은 분로 부분의 저항(R290)과, 주요 부분의 저항(R210), 그리고 보조 부분의 저항(R260)의 합계와 동일한 것으로 간주되고 있다. R200은 전체 센서가 되는 도면 부호(200)의 구성 요소의 저항이므로, R200은 센서 저항인 것에 주목해야 한다. 마찬가지로, 도면 부호(290)의 구성 요소는 분로 부분(290)이며, 따라서 R290은 분로 부분의 저항이다. 또한, 도면 부호(210)의 구성 요소는 주요 부분(210)이므로 R210은 주요 부분의 저항이고, 끝으로 R260은 보조 부분의 저항이다.
R200 = R290 + R210 + R260
주요 및 보조 부분(210, 269)들이 동일하다고 가정하면 수학식 1은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
R200 = R290 + 2(R210)
당업자들에게 주지된 바와 같이, 주요 및 보조 부분(210, 260)은 이들의 전체 길이(216, 266)에 걸쳐 하나의 일정한 폭을 가질 경우, 주요 부분의 저항(R210)은 대충 단위 길이당 저항(RUL)을 주요 부분의 길이(216)(아래의 수학식에서 LE이라 함)와 곱하여 간단하게 구할 수 있다. 따라서, 아래의 수학식은 폭 일정 섹션(216, 266)을 지닌 센서(200)에 적용된다.
R200 = R290 + 2(RUL)(LE)
그 다음, 유체(10)가 도 23에 "y"로 표시된 분로 부분(290)의 바닥 위로의 간격을 높일 때, 유체(10)에 노출되는 주요 및 보조 부분(210, 260)의 양이 증가하고, 이에 따라 주요 부분(210)과 보조 부분(260) 사이에 단락이 생기며 섹션(210, 260)의 유효 길이가 감소한다. 상기 간격 "y"는 또한 유체(10)로 덮여 있는 주요 부분(210)의 길이로 간주될 수 있으므로, "y"는 이하에서 "젖은 부분의 길이"라 할 것이다. 따라서, 센서의 저항(R200)은 분로 부분(290)의 바닥 위에 있는 유체로 젖은 부분의 길이(y)의 함수로서 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
R200(y) = 2(RUL)(LE-y)
분로 부분의 저항(R290)은 유체(10)에 의해 생성된 단락이 회로로부터 분로 부분(290)을 제거하기 때문에 수학식 4에서 제거되었다. 더욱이, 수학식 4는 유체(10)의 저항이 상기 섹션(210, 260, 290)들의 저항보다 현저하게 작기 때문에 유체의 저항을 무시하고 있고 있으며, 그렇게 무시해도 어떠한 감지할 수 있을 정도의 에러를 유도하지 못한다. 간단히 말해서, 수학식 4는 센서의 저항(R200)이 젖은 부분의 길이(y)의 각 센티미터 증가에 대해 상기 섹션의 단위 길이당 저항(RUL)의 2배만큼 감소하는 것을 보여 준다.
수학식 4는 아래의 식으로 정리될 수 있다.
R200 = RE- K * y
여기서, RUL과 K는 상수이다. 지금까지 제조된 통상적인 센서에 있어서, RE=112,900 Ω이고 K=4,877 Ω/㎝이다.
따라서, 상기 부분의 폭(218, 268)이 전체의 부분의 길이(216, 266)에 걸쳐 일정하게 남아 있는 경우, 센서의 저항(R200)은 분로 부분(290) 위에서 유체(10)의 젖은 부분의 길이(y)의 증가와 함께 선형으로 감소한다.
센서의 저항(R200)의 측정은 여러 가지의 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 전류(I)는 센서(200)를 통해 통전될 수 있고, 센서(200) 양단에서의 전압 강하를 측정할 수 있다. 그 대안으로, 도 23의 배선도에서 알 수 있는 바와 같이, 전압 공급원(VAC)은 센서(200)와 저항(R600)을 갖는 고정식 부하 저항기(600)와 직렬로 사용될 수 있다. 상기 회로에서 전류(I)는 센서 저항(R200)의 변화에 따라 변할 것이며, 이러한 전류는 부하 저항기(600) 양단의 전압 강하(VLR)를 측정함으로써 측정될 수 있다. 부하 저항기(600)는 일반적으로 100 Ω과 같이 낮은 저항을 가질 것이다. 어떤 경우, 전기 전압 혹은 전류 공급원은 양과 음의 불변의 피크 값 사이에서 교번해야 한다(즉, 교류 혹은 AC 공급원이어야 한다). 상수(즉, 불변의 DC 공급원)는 이온 액체(즉, 생리 액체)에 대하여 정확한 데이터를 제공하지 않을 것이다.
부하 저항기(600)와 협동하는 이러한 실시예에 있어서, 옴 범칙에 의해 주어진 회로 내의 전류(I)는 다음과 같다.
I = VAC / (R600 + R200)
여기서, R200은 상기 수학식 4에서 주어져 있다. 부하 저항기(600) 양단에서 의 전압 강하(VLR)는 다음과 같다.
VLR = I(R600)
이러한 부하 저항기의 전압 강하(VLR)는 쉽게 측정될 수 있고 측정 신호(202)로서 언급될 것이며 다음의 수학식에 S로 표시될 것이다. 당업자들에게 주지된 바와 같이, 측정 신호(202)는 전압, 전류, 인덕턴스 등을 비롯한 임의의 수의 전기적 특징일 수 있다. 젖은 부분의 길이(y)의 함수로서 측정 신호(202, S)의 값은 아래의 옴 법칙에 기초한 수학식에 의해 주어진다:
S(y) = I(R600) = VAC(R600) / [R600 + R200(y)]
그 다음, 수학식 7을 역으로 하면:
1/S(y) = [R600 + R200(y)] / (VAC * R600)
그 다음, 수학식 8은 수학식 4를 대입하면 다음과 같이 단순화될 수 있다:
1/S(y) = [R600 + 2(RUL)(LE - y)] / VAC * R600
수학식 9를 더 단순화시키면 다음과 같다:
1/S(y) = [(1/VAC) + 2(RUL)(LE) / (VAC * R600)] - [2(RUL) / (VAC * R600)] * y
유체 레벨(y)에 대해 수학식 10을 풀면 다음과 같다:
y = SLOPE * [(1/S(y)] + INTERCEPT
여기서:
SLOPE = -VAC * R600 / 2(RUL)
여기서, SLOPE의 단위는 Volt*㎝이며,
INTERCEPT = LE + (R600 / 2(RUL))
INTERCEPT의 단위는 센티미터이다.
따라서, 유체 레벨(y)은 측정 신호(202, S(y))의 역수에 대해 선형으로 변한다. 수학식 11을 재배열하면 다음과 같이 된다:
1/S(y) = SLOPE * y + INTERCEPT
도 13에 개략적으로 도시된 구성에 있어서, VAC = 11.2 볼트 AC 공급원, R600 = 100 Ω, RUL = 2750 Ω/㎝, 및 LE = 20 ㎝이면, 수학식 12와 수학식 13으로부터의 이론적인 값은 SLOPE가 약 203.6 mV-㎝, INTERCEPT는 약 20.02 ㎝이다. 약 205.65 mV-㎝의 SLOPE와 약 23.7 ㎝의 INTERCEPT를 만들도록 유사한 실험을 행하였고, 이런 식으로 이론적인 값들과 양호하게 비교하였다.
저장 구조체(100)가 일정한 단면적을 가질 경우, VOL로 표시된 용기 내의 액체 체적은 VOL ∝ y가 되도록 충전 높이에 따라 선형으로 변한다. 이렇게 단순한 용기의 경우, 수학식 11은 용기 면적과 관련한 적절한 상수로 곱함으로써 충전 높이 대신에 체적을 측정하는 것으로 간단히 변환될 수 있다.
그러나 일반적으로 의료 분야에서의 대부분 용례, 특히 소변 수집 용례에서 저장 구조체(100)는 그 구조체(100)의 전체 길이를 따라 반드시 일정한 단면적을 가질 필요는 없다. 통상적인 소변 백(특히 저가의 백)은 비닐 재질의 시트로 제조되며, 또 백은 라디오파(RF) 용접 기술을 이용하여 형성되기 때문에, 백의 바닥(그리고 상부) 근처에는 가변 단면적이 생긴다. 도 15에 도시된 또 다른 실시예에 있어서, 저장 구조체(100)는 데이터 획득 장치(400)를 탈착 가능하게 수용하기 위해 보조 장착 포켓(150)을 더 포함한다.
도 1에는 백의 단면적이 유체의 높이에 따라 변하는 것이 도시되어 있다. 단면 일정 부분(130) 내에서 단면(132)은 일정하다. 반대로, 단면 가변 부분(140) 내에서 단면(142)은 유체의 높이에 따라 변한다. 전술한 바와 같이, 단면 가변 부분(140)은 저장 벽(120)이 상기 수학식에서 φ로 표시된 수렴각(144)으로 원위 단부(102)로 수렴하는 것을 특징으로 한다. 단면 일정 부분의 폭(134)은 아래의 수학식에서 W로 표시되어 있고, 단면 일정 부분의 깊이(136)는 아래의 수학식에서 D로 표시되어 있다. 따라서, 아래의 수학식에 VOL로 표시된 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 체적은 아래의 수학식에서 H로 표시된 유체 높이(14)의 함수로서 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다. 단면 가변 부분(140)에서 유체 높이(14)를 갖는 상황에 있어서,
VOL = W * H2 * Tan(φ/2)
또한, 단면 일정 부분(130)에서 유체 높이(14)를 갖는 상황일 때, 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 체적은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
VOL = W * (천이 길이)2 * Tan(φ/2) + (H - 천이 길이)(W)(D)
이하에서 수학식 15 및 수학식 16을 수학식에서 H로 표시된 유체 높이(14)에 대해 풀 수 있고, 8.89 ㎝의 폭(134, W), 6.35 ㎝의 천이 길이, 60도의 수렴각(144, φ)을 지닌 통상의 1000 mL 소변 수집 백의 경우 도 24에 도시된 바와 같은 그래프로 나타내어질 수 있다. 도 24에는 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140)에서 유체 높이(14, H)를 갖는 상황일 때, 유체의 체적이 유체 높이(14, H)에 대해 비선형으로 변한다는 것이 도시되어 있다. 당업자들은 이러한 비선형성의 이유는 종래의 소변 수집 백에서의 측정 표시가 도 26에 도시된 바와 같이 단면 가변 부분(140)에서 불균일하게 이격되어 있기 때문이라는 것을 인지할 것이다.
또한, 그 이유는 주요 및 보조 부분(210, 260)이 선형의 신호 알고리즘을 사용하려는 시도가 있을 때 현저한 에러를 유도하지 않고 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 일정한 저항을 가질 수 없다는 데 있다. 센서 저항(R200)의 이러한 비선형적인 편차는 도 25a에 그래프로서 도시되어 있다. 단면 가변 부분(140)에 있어서, 유체 높이(14, H)는 체적의 제곱근에 실질적으로 비례하기 때문에 다음의 수학식을 만족한다:
RVCS = RA - KA * (VOL)1/2
여기서 RA와 KA는 상수이고, RVCS는 단면 가변 부분(VCS은 첨자로 표현)에서의 저항이다. 그 다음, 단면 일정 부분(130)에 유체 높이(14, H)가 있는 경우, 센서 저항(R200)은 다시 체적(VOL)에 따라 선형으로 변할 것이다.
따라서, 측정 신호(202, S)는 유체 높이(14, H)가 단면 일정 부분(130)에 있을 때 수학식 8에 따라 변할 것이지만, 유체 높이(14, H)가 단면 가변 부분(140)에 있을 때 센서 저항(R200)은 도 25b에 도시된 바와 같이 충전 체적(VOL)에 대해 비선형적인 방식으로 변하게 될 것이다.
다시 직렬 회로가 부하 저항기(600) 양단에서 측정한 전압 S(y)를 갖는다고 가정하면, 출력 신호, 1/S(y)는 저장 구조체의 충전 체적(VOL)의 함수로서 다음과 같이 주어진다.
1/S(y) = [R600 + R200(y)] / (VAC * R600)
저장 구조체(100)의 바닥 근처에서, 센서(200)의 저항(R200)은 수학식 17로 주어진 바와 같이 충전 체적(VOL)에 대해 비선형적인 방식으로 변할 것이다. 이것은 수학식 17을 수학식 18에 대입하면 수학적으로 알 수 있다. 따라서 전체의 센서 저항(R200)보다 현저하게 작은 저항(R600)을 갖는 부하 저항기(600)를 구비하는 직렬 회로의 실시예에 있어서, 아래의 측정 신호 수학식을 얻을 수 있다.
1/S(y) = [RA - KA * VOL2) / (VAC * R600)
전술한 에러는 센서(200)의 적어도 일부의 저항을 변화시킴으로써, 보다 구체적으로 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140)의 비선형적인 효과에 책임을 지기 위해 적어도 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부의 저항을 변화시킴으로써 실질적으로 제거될 수 있다. 저항을 변화시키기 위한 다수의 방법들은 본 명세서에 이미 개시되었으며, 다음의 분석은 이들 실시예들 중 단지 한 실시예, 즉 폭 가변 센서 실시예에만 집중될 것이지만, 당업자들은 유사한 분석이 다른 실시예에 대해서도 일어날 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 주요 부분의 폭(218)과 보조 부분의 폭(268)은 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140)의 비선형적인 효과에 책임을 지기 위해 이들 길이(216, 266)의 일부에 걸쳐 변할 수 있다. 따라서, 폭(218, 268)을 변화시키는 것은 저장 구조체의 단면적이 변함에도 불구하고 종래의 단위 길이당 폭과 저항이 일정한 방법보다 더 선형적인 측정 신호(202, S(y))를 제공할 것이다. 실제로, 본 명세서에 개시된 임의의 방법에서 저 장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 센서의 저항을 변화시킴으로써, 저장 구조체의 단면적(142)이 변함에도 불구하고, 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양에 따라 실질적으로 선형으로 변하는 측정 신호(202, S(y))가 생성될 수 있다.
현재 관심이 집중되고 있는 폭 가변 센서의 실시예에서, 주어진 섹션 길이의 변화(ΔLE)에 대한 센서(200)의 저항의 변화(ΔR200)는 아래의 수학식으로 주어진다.
ΔR200 = (RSQ)(ΔLE/W)
여기서 RSQ는 주요 및 보조 부분(210, 260)에 대한 상기 단위 면적당 저항이며, W는 그 부분(218, 268)의 폭이다. 일정한 폭, 즉 W = WC에 있어서, 단위 길이당 센서 저항은 상기 부분(210, 260)을 따라 일정하다. 그러나, 만약 폭(W)이 상기 부분의 길이(216, 266, LE)를 따라 변한다면, 수학식 20에 따라 ΔR200은 더 이상 일정하지 않을 것이다. 따라서 일실시예에 있어서, 적절한 ΔR200의 값을 제공하기 위해 도면 번호 218, 268 중 하나로 나타내어진 상기 부분의 폭(W)을 조절함으로써, 신호 1/S(y)에서의 비선형성은 체적에 따라 실질적으로 선형으로 변화하는 것으로 변환될 수 있다.
센서 저항(R200)은 단면 가변 부분(140) 내의 섹션에 대해 2차 함수로서 상기 부분의 길이(216, 266)를 따라 변화하는 것으로 가정할 수 있다. 즉,
R200(1) = Ay2 + By + C
여기서, A, B, C는 상수이다. y=0의 경우, R200 (1) = R200인 것을 알고 있으므로 C= R200 이다. 또한, 모든 y에 대해 다음의 수학식을 만족한다.
R200(2) = R200 - 2(RSQ)(y/W)
여기서, W = W(y)는 전체 부분 길이(216, 266)를 따라, 즉 y=0 내지 y=상기 부분 길이의 범위에서 젖은 부분의 길이(y)의 함수로서 변할 수 있는 상기 부분(210, 260)의 폭이다.
따라서, 단면 일정 부분(130)의 경우, 다음의 수학식 23을 얻기 위해 수학식 22와 수학식 21을 같은 것으로 설정할 수 있다.
R200 - 2(RSQ)(y/W) = Ay2 + By + R200
이제 W에 대해 풀면,
W = -2(RSQ)/(Ay + B)
상수 A와 B를 결정하기 위해, 우선 젖은 부분의 길이에서의 y는 저장 구조체(100)의 천이 길이(146)와 동일하고, 수학식 21로부터의 R200(1)은 다음의 수학식 25를 얻기 위해 수학식 4a로부터의 선형의 저항 값과 반드시 동일해야 한다는 사실을 사용한다.
A * (천이 길이)2 + B * (천이 길이) + R200 = RE - K * (천이 길이)
이제, A에 대해 풀면,
A = (RE - R200 - K * (천이 길이) - B(천이 길이)) / (천이 길이)2
추가적으로, y의 함수로서 저항의 기울기는 또한 y=(천이 길이)에서 동등해야 하며, 이에 따라 수학식 21의 도함수를 취하고 수학식 4a의 도함수와 같은 것으로 설정하면,
2A(천이 길이) + B = -K
B에 대해 수학식 27을 풀면 다음과 같다.
B = -(K + 2 * A * (천이 길이))
이제, 수학식 28로부터의 B를 수학식 26로부터의 A에 후진 대입하면 다음의 수학식 29를 얻게 된다.
A = (R200 - RE) / (천이 길이)2
R200에 대해 풀기 위해 수학식 18을 사용하고 R200 >> R600인 것으로 가정하여, 아래의 수학식 30을 얻는다.
1/S(y) = R200(y) / (VAC * R600)
그 다음 R200(y)에 대해 수학식 30을 풀면 다음과 같다.
R200(y) = VAC * R600 * 1/S(y)
y=0인 경우에 R200 = R200 (i)이 되므로,
R200(i) = VAC * R600 * 1/S(0)
또한, 다음의 수학식 33이 성립되는 것을 알 수 있다.
1/S(y) = SLOPE1 * y * INTERCEPT1
따라서, y=0인 경우에 VOL=0인 것을 알게 되므로, 수학식 33은 다음과 같이 된다.
1/S(0) = INTERCEPT1
수학식 34를 수학식 32에 대입하면 다음의 수학식을 얻게 된다.
R200(i) = VAC * R600 * INTERCEPT1
여기서 INTERCEPT1은 VOL = 0에서의 신호(1/S) 값이다. 지금까지 제조된 통상적인 센서에서 SLOPE1 = -9.48×10-5 mV-1-mL-1이고, INTERCEPT1 = -8.64×10-2 mV-1이다. 또한, 통상적인 전자 셋업의 경우 VAC = 11.3×103 mV이고, R600 = 100 Ω이다. 따라서 R200 (i) = 97,630 Ω이다.
따라서, 상기 섹션(210, 260)들이 본질적으로 저장 구조체의 원위 단부(102)에 이르는 전 범위로 연장된다고 가정하면, 젖은 부분의 길이(y)는 유체 높이(14)와 동일해지고 상기 일련의 수학식들을 요약할 수 있다. 단면 가변 부분(140)에 유체 높이(14)가 있는 경우,
R200(y) = R200(i) - 2 * RSQ * (y/W)
W = -2 * RSQ / (Ay + B)
A = (R200(i) - RE) / (천이 길이)2
B = -(K + 2 * A * (천이 길이))
따라서, 전형적인 값, RSQ = 300 Ω, R200 (i) = 97,630 Ω, RE = 112,900 Ω, 천이 길이 = 6.35 ㎝, K = 4877 옴/㎝에서, A = -378.7 Ω/㎝2 및 B = -67.51 Ω/㎝가 구해진다. 그 다음, 단면 일정 부분(130)에 유체 높이(14)가 있는 경우에도 유사하게,
R200(y) = R200(i) - 2 * RSQ * (y/W)
W = W0 = 0.1524 ㎝
수학식 37을 사용하면, 전술한 변수로서 주어지는 소정 부분의 폭(W)은 도 27에 도시된 바와 같은 유체 높이의 함수가 된다. 그러나, y가 제로에 가까워짐에 따라, 계산한 폭(W)은, 범례에서 "가변 부분의 w - 컷오프 없음"(예정된 최대 폭을 갖지 않는 가변 부분의 폭을 의미)로 분류된 점선으로 나타내어진 바와 같이 무한대로 접근한다는 것에 주목해야 한다. 또한, 도 27에서 센서의 단위 길이당 저항이 일정한 경우 "일정한 w"이며, "가변 부분의 w -컷오프 있음"은 가변 부분의 폭이 0.8 ㎝의 최대 폭을 갖는 경우이다. 그것은 유체 높이가 1.27 ㎝ 미만인 경우 에 폭 컷 오프 값이 0.8 ㎝이면 도 28에 도시된 바와 같이 전술한 특정의 실시예에 대해 바람직한 실질적으로 선형인 센서 출력 대 체적 특성이 얻어진다는 계산에 의해 결정되었다. 도 28에서 실제 출력과 선형 출력의 정확한 비교는 체적 측정 영역의 가장 중요한 영역(즉, 100 mL 미만의 체적)에서 행해진다는 것에 주목해야 한다. 이러한 결과는 부분 저항 가변 섹션(230, 280)을 사용하는 것이 단면 가변 부분을 구비하는 실제 상용의 소변 수집 백을 포함한 저장 구조체(100)에 대해 정확한 체적 측정을 제공할 수 있다는 것을 보여준다.
여기서, 폭 컷오프 값을 지닌 전술한 예의 관점에서 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)과 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)과 관련하여 사용된 바와 같이 "부분 저항 가변 섹션"이라는 용어는, 상기 섹션들의 저항, 나아가 섹션의 폭(218, 268), 섹션의 두께(219, 269), 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 센서(200)의 양 혹은 센서 구성이 전체의 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)와 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282)에 걸쳐 연속적으로 변할 필요가 있다는 것을 의미하고, 단지 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 저항 가변 섹션(230, 280)의 저항은 전체 길이(232, 282)에 걸쳐 일정하지 않다는 점을 주목하는 것이 중요하다.
다시 도 27을 참조하고 "가변 부분의 w -컷오프 있음"에 집중하면, 도 27은 그 도면에서 폭 컷오프 값을 지닌 전술한 실시예의 상기 부분의 폭(218, 268)을 충전 높이(h)로 표시된 젖은 부분의 길이의 함수로서 플롯한 그래프이다. 상기 양자의 부분의 폭은 0.8 ㎝의 컷오프 값에서 시작하고, h=1.27 ㎝일 때까지 이러한 컷오프 값으로 유지된다는 점에 주목해야 한다. 그 다음, 상기 폭은 그것이 6.35 ㎝ 의 천이 길이 근처에서 WCO = 0.1524 ㎝의 일정한 값에 도달할 때까지 h가 증가함에 따라 2차 함수의 방식으로 감소한다. 이러한 실시예의 상기 부분(210, 260, 290)의 형상이 도 19에 도시되어 있다.
백의 상부에서의 단면적 변화에 대처하기 위해, 상기 부분(210, 260)의 폭을 다시 증가시킬 필요가 있다. 이러한 상황은 상세한 기술은 생략하였지만, 당업자들은, 전술한 개시 내용이 저장 구조체(100)의 근위 단부(104) 근처의 단면 가변 부분(140)에도 동등하게 적용되고, 또 분로 부분(290)에 가장 근접한 단부에서의 상기 부분(210, 260)의 폭과 관련하여 동일한 원리가 주요 및 보조 부분(210, 260)의 양단부에도 동등하게 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명을 의료 분야, 즉 소변 수집 백에 적용할 때, 이러한 관점에서 백이 80% 이상 채워지면 그것을 비워야 하기 때문에 상측 백의 영역에 정확성을 유지하는 것은 중요하지 않다.
이상에서는 센서(200) 작동의 물리적 현상을 설명하였으며, 추가의 실시예에 대해서도 검토해야 한다. 전술한 바와 같이, 저항 가변 섹션(230, 280)은 일반적으로 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140)에 실질적으로 배치된다. 따라서 도 1에 도시된 상기 실시예에 있어서, 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치되고, 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 배치되고, 보조 부분의 저항 일정 섹션(260)은 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 배치되며, 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 배치된다. 이러한 실시예는 부분 폭 가변 섹션(230, 280)이 단면 가변 부분(140)에 실질적으로 배치되도록 해주며, 이에 따라 상기 부분의 저항이 가변 단면(142)을 지닌 저장 구조체(100)의 그 부분에서만 변화할 수 있게 된다. 실제로, 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)에서 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)으로의 천이부의 위치는 일반적으로 저장 구조체의 단면 일정 부분(130)에서 단면 가변 부분(140)으로의 천이부와 일치하며, 보조 부분(260)에 대해서도 이와 유사하다. 저장 구조체의 원위 단부(102)로부터 이러한 천이부까지의 천이 길이(146)로 공지되어 있다.
실제로, 또 다른 실시예에 있어서, 도 4를 다시 참조하면, 주요 부분의 폭(218)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 주요 부분의 초기의 폭(234)에서 주요 부분의 말기의 폭(236)으로 증가한다. 이와 유사하게, 보조 부분의 폭(268)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 보조 부분의 초기의 폭(284)에서 보조 부분의 말기의 폭(286)으로 증가한다. 이러한 폭(218, 268)의 증가는 측정 신호(202)가 전술한 바와 같이 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 체적을 더욱 선형으로 추적할 수 있도록 해준다. 다시 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 센서 저항에서의 변화와 같이 상기 폭(218, 268)의 증가는 일정하거나 연속일 필요는 없지만, 어떤 실시예는 폭(218, 268)의 증가 혹은 단위 길이당 저항에 있어서 특별한 패턴을 갖는다는 점에 주목해야 한다. 실제로, 본 명세서에 개시된 많은 실시예에서, 폭(218, 268)이 섹션의 초기의 폭(234, 284)에서 섹션의 말기의 폭(236, 286)까지 연속적으로 증가한 다음 도 19에 도시된 바와 같이 섹션 길이(216, 266)의 잔여부에 걸쳐 일정하게 유지되는 것이 일반적이다.
또 다른 실시예에 있어서, 단위 길이당 저항의 변화는 전기 측정 신호(202)의 예정된 특징이 단면 가변 부분(140)에서 유체 높이의 변화에 따라 실질적으로 선형으로 변하도록 선택된다. 당업자는 측정 신호(202)의 예정된 특징이 전류뿐만 아니라 전압에서의 변화와 다른 전기적 특징을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
주요 부분(210)과 보조 부분(260)은 반드시 동일할 필요는 없지만, 일실시예에서 주요 부분의 폭 가변 섹션(230)은 도 4에 도시된 바와 같이 보조 부분의 폭 가변 섹션(280)과 동일하다. 또한, 주요 부분의 초기의 폭(234)으로부터 주요 부분의 말기의 폭(236)까지의 범위에서 주요 부분의 폭(218)은 보조 부분의 초기의 폭(284)으로부터 보조 부분의 말기의 폭(286)까지의 범위에서 보조 부분의 폭(268)과 실질적으로 동일할 수 있다. 마찬가지로, 주요 부분의 두께(219)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 보조 부분의 두께(269)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 유사하게, 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분(210)의 저항의 변화, 즉 주요 부분(210)이 저장 구조체의 길이(108)를 횡단하는 패턴은 도 10에 도시된 바와 같이 저장 구조체의 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분(260)의 저항의 변화와 실질적으로 동일할 수 있다. 서로에 대해 실질적으로 거울상인 주요 및 보조 부분(210, 260)을 포함하는 이러한 실시예들은 본 발명을 제품화시키고 발명의 성능 예측을 향상시키는 데 있어서의 용이성을 증가시킨다.
유체 체적의 변화와 측정 신호의 변화 사이에서 소망하는 실질적으로 선형인 관계를 얻고자 하는 또 다른 실시예에 있어서, 도 7 및 도 19에 도시된 바와 같이 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 초기의 폭(234)으로부터 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하며, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 초기의 폭(284)으로부터 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가한다. 주요 및 보조 부분(210, 260)의 폭의 이러한 2차 함수식 확장은 도 7 및 도 19에 도시된 바와 같이 섹션(210, 260)의 한쪽 종방향 에지 상에서 일어날 수 있거나 또는 도 20에 도시된 바와 같이 원위 단부(212, 262) 근처에서 섹션이 종 모양으로 벌어지도록 양쪽 종방향 에지 상에서 일어날 수 있다.
이하에서 센서(200)의 배치와 관련하여 설명하자면, 이 센서는 저장 구조체(100)에 일체로 형성될 수 있거나 저장 구조체(100) 내에 장착된 별개의 구성일 수 있다. 예컨대, 일실시예에 있어서, 상기 부분(210, 260)은 저장 벽 내측면(124) 상에 직접 인쇄되어 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 부분(210, 260)은 저장 구조체(100) 내에 혹은 그것과 함께 형성된다. 그 대안으로, 또 다른 실시예에 있어서, 센서(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 주요 부분(210)과 보조 부분(260)이 장착될 센서 기판(204)을 포함할 수 있다. 센서 기판(204)은 그 다음 저장 구조체(100) 내에 위치 설정될 수 있거나 또는 센서 기판(204)은 도 18의 실시예의 경우와 마찬가지로 제조 공정 동안 저장 구조체(100)에 접합될 수 있다. 이러한 실시예들 중 임의의 실시예에 있어서, 상기 부분(210, 260)은 저장 구조체(100) 혹은 기판(204) 상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 기술은 상기 부분(210, 260)이 저장 구조체(100)를 가로지를 때 센서의 폭(218, 268), 두께(219, 269) 및 상기 부분(210, 260)의 패턴의 변화를 용이하게 해준다. 예컨대, 인쇄 장치의 복수 회 통과는 주요 및 보조 부분(210, 260)의 두께 프로파일을 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 하나의 특별한 실시예에서 도전성 잉크는 카본 잉크이다.
또 다른 실시예에서, 상기 부분(210, 260)은 유체(10)의 저항에 비해 높은 저항을 갖도록 선택된다. 이러한 특별한 실시예에 있어서, 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 전기 저항은 약 1000 Ω/㎝보다 더 크다. 저장 구조체(100)는 강성의 구조체일 수 있거나 유연한 구조체일 수 있다. 의료 분야에서의 대부분 용례에 있어서, 저장 구조체(100)는 라디오파(RF) 용접 기술을 이용하여 접합된 비닐 재질의 시트 등의 유연한 재료로 이루어진 유연한 구조체일 수 있다. 그러나, 저장 구조체(100)는 실질적으로 임의의 방수 재료로 구성될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 또한, 저장 구조체(100)는 단면 일정 부분(130)을 반드시 구비할 필요는 없으며, 오히려 의료 산업의 대부분의 저장 구조체는 간단히 제조될 수 있어야 한다. 예컨대, 저장 구조체(100)는 단지 도 29의 뒤집힌 피라미드 형상과 같이 단일의 단면 가변 부분(140)을 구비할 있거나 혹은 도 30에 도시된 바와 같이 복수 개의 단면 가변 부분(140)을 포함할 수 있다. 따라서, 당업자는 종래의 개시물들이 이러한 실시예를 포함하고 이러한 실시예의 센서(200)는 단지 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)과 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)을 구비할 필요가 있으며, 주요 및 보조 부분의 저항 일정 섹션(220, 270)을 구비할 필요는 없다는 것을 인식할 것이다.
본 발명은 임의의 전기 도전성 유체를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 IV 백 내의 전해액 혹은 소변 및 혈액 등의 대부분의 생리적 유체를 비롯한 낮은 저항의 유체를 측정하는 데 특히 적합하다. 본 명세서에 사용된 용어 "전기 저항" 혹은 "저항"은 전자 혹은 이온 흐름에 대한 물질의 저항을 의미한다. 본 명세서에서 사용한 "부분(210, 260)"이라는 용어는 분로 부분(290)을 포함하는 실시예에서 분로 부분(290)을 포함하는 것을 의미한다. 또한, 상기 수학식, 계산 및 본 명세서에 설명된 예들은 어떠한 방법으로도 본 발명을 한정하려는 의도는 없으며 단지 본 발명의 많은 특별한 실시예들 중 하나를 개시한 것이다.
당업자들은 본 발명의 센서(200)의 주요 및 보조 부분(210, 260)이 임의의 방식과 배향으로 저장 구조체(100)를 횡단할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 주요 및 보조 부분(210, 260)이 대개 저장 구조체의 근위 단부(104) 근처에서 시작하고 그 원위 단부(102)에서 종결되는 것으로 도시되어 있지만, 상기 부분들은 이러한 형상에만 한정되지 않는다. 또한, 상기 도면들은 주요 및 보조 부분(210, 260)이 항시 동일한 저장 벽 표면 상에 있는 것으로 도시하고 있지만, 이는 반드시 요구되는 사항은 아니며, 당업자들은 일실시예에서 주요 부분(210)이 저장 구조체의 원위 단부(102)에서 연결되어 있는 보조 부분(260)과는 정반대의 벽 상에 주요 부분(210)이 있을 수 있다는 것을 인식할 것이다.
단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치(1)는, 유체가 예컨대 소변 수집 백과 같이 그 구조체 내에 수집되든지 또는 예컨대, 정맥 운반 백과 같이 그 구조체로부터 분배되든지 간에, 임의의 저장 구조체 내의 유체의 양을 연속적으로 측정하는데 유용하다.
본 명세서 개시된 양호한 실시예의 수많은 변화, 수정 및 변형은 당업자들에 명백할 것이며, 이들 모두는 본 발명의 정신과 범위 내에서 예측 및 예기되는 것이다. 예컨대, 특정의 실시예가 상세하게 설명되었지만, 당업자들은 전술한 실시예와 변형례들이 다양한 형태의 대체물 및/또는 추가 혹은 변형 재료, 구성 요소의 상대적 배치, 및 치수적인 구성을 포함하도록 변형될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 단지 몇 가지의 변형례만이 본 명세서에서 설명되었지만, 이러한 추가적인 수정 및 변형과 이들의 등가물의 실시는 이하의 청구의 범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 정신과 범위 내에서 속하는 것으로 이해되어야 하다.
저장 구조체, 센서, 및 계면 장치를 구비하는 액체 측정 장치는 전기 도전성 유체의 수집 및 투여에 있어서 특히 유용하게 응용된다. 상기 장치는 저장 구조체 내에 유체를 수용하고 그 유체의 높이를 연속적으로 모니터링하도록 구성되어 있다. 상기 저장 구조체는 적어도 하나의 단면 가변 부분을 구비한다. 센서는 저장 구조체의 가변 단면적을 담당하는 2개의 협동 저항 가변 섹션을 구비한다. 센서의 전기 저항은 유체 높이가 변함에 따라 변하고 센서의 일부를 단락시킨다. 센서는 저장 구조체의 내부에 인쇄되는 전기 도전성의 잉크를 포함할 수 있다. 센서는 전기 측정 신호를 수신하고 저장 구조체 내의 유체량을 반영하기 위해 예정된 방식으로 그 신호를 수정한다. 상기 장치는 소변 수집 백과 정맥 백 내의 유체량을 연속적으로 측정하는데 유용하다. 상기 계면 장치는 측정 정보를 디스플레이할 수 있고 그것을 다른 설비로 전송할 수 있다.

Claims (32)

  1. 유체(10)를 수용하고 유체(10)의 표면(12)의 유체 높이(14)를 모니터링하기 위한 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치(1)로서,
    상기 유체 측정 장치(1)는 외측 유체 채널(500)과 유체 연통 상태로 있으며,
    A) 유체(10)를 수용하기 위한 내부(106)를 구비하는 저장 구조체(100)로서,
    (ⅰ) 원위 단부(102);
    (ⅱ) 저장 구조체의 길이(108) 만큼 원위 단부(102)로부터 이격된 근위 단부(104);
    (ⅲ) 저장 구조체의 원위 단부(102)와 저장 구조체의 근위 단부(104)를 연결하고, 벽 두께(122), 내측면(124) 및 외측면(126)을 구비하며, 외부 환경으로부터 밀봉된 최대 저장 체적을 형성하는 하나 이상의 저장 벽(120);
    (ⅳ) 저장 벽(120)에 부착되고, 외측 유체 채널(500)에 탈착 가능하게 연결되도록 구성되어 저장 구조체 내부(106)와 외측 유체 채널(500) 사이의 유체 연통을 허용하는 포트(110);
    (ⅴ) 일정한 단면(132)을 구비하는 단면 일정 부분(130); 및
    (ⅵ) 수렴각(144)으로 저장 벽(120)이 수렴함으로써 형성되고, 가변 단면(142)과 천이 길이(146)를 구비하는 단면 가변 부분(140)
    을 포함하는 저장 구조체(100);
    (B) 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호(202)를 수정하는 저장 구조체 내부(106) 내에 배치된 센서로서,
    (ⅰ) 주요 부분(210)으로서,
    (a) 주요 부분의 원위 단부(212)와,
    (b) 주요 부분의 근위 단부(214)와,
    (c) 주요 부분의 길이(216)와,
    (d) 주요 부분의 폭(218)과,
    (e) 주요 부분의 두께(219)와,
    (f) 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 구비하는 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)의 전기 저항이 실질적으로 일정한 것인 주요 부분의 저항 일정 섹션(220), 그리고
    (g) 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)를 구비하는 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 전기 저항이 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)
    을 구비하는 주요 부분(210);
    (ⅱ) 주요 부분(210)과 전기적으로 통하는 보조 부분(260)으로서,
    (a) 보조 부분의 원위 단부(262)와,
    (b) 보조 부분의 근위 단부(264)와,
    (c) 보조 부분의 길이(266)와,
    (d) 보조 부분의 폭(268)과,
    (e) 보조 부분의 두께(269)와,
    (f) 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)를 구비하는 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)의 전기 저항이 실질적으로 일정한 것인 보조 부분의 저항 일정 섹션(270), 그리고
    (g) 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282)를 구비하는 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 전기 저항이 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)
    을 구비하는 보조 부분(260)
    을 포함하는 센서(200);
    C) 저장 구조체 내부(106)에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분(310)과 저장 구조체(100)에 실질적으로 외부에 배치된 외측 계면 부분(320)을 구비하는 계면 장치(300)
    를 포함하며, 상기 내측 계면 부분(310)은 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부에 연결되어 있고, 측정 신호(202)는 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320) 사이에서 전송되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)은 저장 구조체(100) 의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치되며, 상기 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)은 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치되고, 보조 부분의 저항 일정 섹션(260)은 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치되며, 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)은 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)과 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 일정 섹션의 길이(222)에 걸쳐 실질적으로 일정하며, 상기 보조 부분의 폭(268)과 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 일정 섹션의 길이(272)에 걸쳐 실질적으로 일정한 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 주요 부분의 초기 폭(234)에서 주요 부분의 말기 폭(236)까지 증가하며, 보조 부분의 폭(268)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 보조 부분의 초기 폭(284)에서 보조 부분의 말기 폭(286)까지 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 주요 부분의 초기의 폭(234)으로부터 주요 부분의 말기의 폭(236)까지의 범위에서 주요 부분의 폭(218)은 보조 부분의 초기의 폭(284)으로부터 보조 부분의 말기의 폭(286)까지의 범위에서 보조 부분의 폭(268)과 실질적으로 동일한 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 초기의 폭(234)에서 주요 부분의 말기의 폭(236)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하며, 상기 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 초기의 폭(284)에서 보조 부분의 말기의 폭(286)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 전기 측정 신호(202)의 소정 특성이 단면 가변 부분(140)에서의 유체 높이의 변화에 따라 실질적으로 선형으로 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 상기 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 센서(200)는 주요 부분의 원위 단부(212)를 보조 부분의 원위 단부(262)에 연결시키는 분로 부분(290)을 더 포함하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서, 주요 부분(210)과 보조 부분(260)의 전기 저항은 약 1000 Ω/㎝ 보다 큰 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 주요 부분(210)과 상기 보조 부분(260)은 도전성 잉크로 형성되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 주요 부분(210)과 상기 보조 부분(260)은 저장 벽의 내측면(124) 상에 인쇄되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 저장 구조체(100)는 유연한 재료로 구성되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 계면 장치(300)와 전기적으로 통하는 데이터 획득 장 치(400)를 더 포함하고, 상기 데이터 획득 장치(400)는 측정 신호(202)를 발생하며 측정 신호(202)의 변화를 분석하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 저장 구조체(100)는 데이터 획득 장치(400)를 탈착 가능하게 수용하도록 보조 장착 포켓(150)을 더 포함하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 데이터 획득 장치(400)는 무선 송신기(410)를 포함하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  18. 제1항에 있어서, 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320)은 측정 신호(202)를 전송하기 위해 저장 벽(120)을 가로질러 용량적으로 결합되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  19. 유체(10)를 수용하고 유체(10)의 표면(12)의 유체 높이(14)를 모니터링하기 위한 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치(1)로서,
    상기 유체 측정 장치(1)는 외측 유체 채널(500)과 유체 연통 상태로 있으며,
    A) 유체(10)를 수용하기 위한 내부(106)를 구비하는 저장 구조체(100)로서,
    (ⅰ) 원위 단부(102);
    (ⅱ) 저장 구조체의 길이(108) 만큼 원위 단부(102)로부터 이격된 근 위 단부(104);
    (ⅲ) 저장 구조체의 원위 단부(102)와 저장 구조체의 근위 단부(104)를 연결하고, 벽 두께(122), 내측면(124) 및 외측면(126)을 구비하며, 외부 환경으로부터 밀봉된 최대 저장 체적을 형성하는 하나 이상의 저장 벽(120);
    (ⅳ) 저장 벽(120)에 부착되고, 외측 유체 채널(500)에 탈착 가능하게 연결되도록 구성되어 저장 구조체 내부(106)와 외측 유체 채널(500) 사이의 유체 연통을 허용하는 포트(110);
    (ⅴ) 일정한 단면(132)을 구비하는 단면 일정 부분(130); 및
    (ⅵ) 수렴각(144)으로 저장 벽(120)이 수렴함으로써 형성되고, 가변 단면(142)과 천이 길이(146)를 구비하는 단면 가변 부분(140)
    을 포함하는 저장 구조체(100);
    (B) 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호(202)를 수정하는 저장 구조체 내부(106) 내에 배치된 센서로서,
    (ⅰ) 주요 부분(210)으로서,
    (a) 주요 부분의 원위 단부(212)와,
    (b) 주요 부분의 근위 단부(214)와,
    (c) 주요 부분의 길이(216)와,
    (d) 주요 부분의 폭(218)과,
    (e) 주요 부분의 두께(219)와,
    (f) 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치된 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)의 전기 저항이 실질적으로 일정한 것인 주요 부분의 저항 일정 섹션(220), 그리고
    (g) 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치된 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 전기 저항이 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)
    을 구비하는 주요 부분(210);
    (ⅱ) 주요 부분(210)과 전기적으로 통하는 보조 부분(260)으로서,
    (a) 보조 부분의 원위 단부(262)와,
    (b) 보조 부분의 근위 단부(264)와,
    (c) 보조 부분의 길이(266)와,
    (d) 보조 부분의 폭(268)과,
    (e) 보조 부분의 두께(269)와,
    (f) 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치된 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)의 전기 저항이 실질적으로 일정한 것인 보조 부분의 저항 일정 섹 션(270), 그리고
    (g) 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치된 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 전기 저항이 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)
    을 구비하는 보조 부분(260)
    을 포함하는 센서(200);
    C) 저장 구조체 내부(106)에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분(310)과 저장 구조체(100)에 실질적으로 외부에 배치된 외측 계면 부분(320)을 구비하는 계면 장치(300)
    를 포함하며, 상기 내측 계면 부분(310)은 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부에 연결되어 있고, 측정 신호(202)는 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320) 사이에서 전송되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)과 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 일정 섹션의 길이(222)에 걸쳐 실질적으로 일정하며, 상기 보조 부분의 폭(268)과 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 일정 섹션의 길이(272)에 걸쳐 실질적으로 일정한 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 주요 부분의 초기 폭(234)에서 주요 부분의 말기 폭(236)까지 증가하며, 보조 부분의 폭(268)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 보조 부분의 초기 폭(284)에서 보조 부분의 말기 폭(286)까지 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  23. 제21항에 있어서, 주요 부분의 초기의 폭(234)으로부터 주요 부분의 말기의 폭(236)까지의 범위에서 주요 부분의 폭(218)은 보조 부분의 초기의 폭(284)으로부터 보조 부분의 말기의 폭(286)까지의 범위에서 보조 부분의 폭(268)과 실질적으로 동일한 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 초기의 폭(234)에서 주요 부분의 말기의 폭(236)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하며, 상기 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 초기의 폭(284)에서 보조 부분의 말기의 폭(286)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조 체의 액체 측정 장치.
  25. 제19항에 있어서, 전기 측정 신호(202)의 소정 특성이 단면 가변 부분(140)에서의 유체 높이의 변화에 따라 실질적으로 선형으로 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  26. 제19항에 있어서, 상기 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 상기 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  27. 유체(10)를 수용하고 유체(10)의 표면(12)의 유체 높이(14)를 모니터링하기 위한 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치(1)로서,
    상기 유체 측정 장치(1)는 외측 유체 채널(500)과 유체 연통 상태로 있으며,
    A) 유체(10)를 수용하기 위한 내부(106)를 구비하는 저장 구조체(100)로서,
    (ⅰ) 원위 단부(102);
    (ⅱ) 저장 구조체의 길이(108) 만큼 원위 단부(102)로부터 이격된 근위 단부(104);
    (ⅲ) 저장 구조체의 원위 단부(102)와 저장 구조체의 근위 단부(104)를 연결하고, 벽 두께(122), 내측면(124) 및 외측면(126)을 구비하며, 외부 환경으 로부터 밀봉된 최대 저장 체적을 형성하는 하나 이상의 저장 벽(120);
    (ⅳ) 저장 벽(120)에 부착되고, 외측 유체 채널(500)에 탈착 가능하게 연결되도록 구성되어 저장 구조체 내부(106)와 외측 유체 채널(500) 사이의 유체 연통을 허용하는 포트(110);
    (ⅴ) 일정한 단면(132)을 구비하는 단면 일정 부분(130); 및
    (ⅵ) 수렴각(144)으로 저장 벽(120)이 수렴함으로써 형성되고, 가변 단면(142)과 천이 길이(146)를 구비하는 단면 가변 부분(140)
    을 포함하는 저장 구조체(100);
    (B) 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호(202)를 수정하는 저장 구조체 내부(106) 내에 배치된 센서로서,
    (ⅰ) 주요 부분(210)으로서,
    (a) 주요 부분의 원위 단부(212)와,
    (b) 주요 부분의 근위 단부(214)와,
    (c) 주요 부분의 길이(216)와,
    (d) 주요 부분의 폭(218)과,
    (e) 주요 부분의 두께(219)와,
    (f) 주요 부분의 저항 일정 섹션 길이(222)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치된 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 일정 섹션(220)의 전기 저항이 실질적으로 일정하며, 상기 주요 부분의 폭(218)과 주요 부분의 두께(219)는 주요 부분의 저항 일정 섹션의 길이(222)에 걸쳐 실질적으로 일정한 것인 주요 부분의 저항 일정 섹션(220), 그리고
    (g) 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치된 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 전기 저항이 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 상기 주요 부분의 폭(218)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 증가하는 것인 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)
    을 구비하는 주요 부분(210);
    (ⅱ) 주요 부분(210)와 전기적으로 통하는 보조 부분(260)으로서,
    (a) 보조 부분의 원위 단부(262)와,
    (b) 보조 부분의 근위 단부(264)와,
    (c) 보조 부분의 길이(266)와,
    (d) 보조 부분의 폭(268)과,
    (e) 보조 부분의 두께(269)와,
    (f) 보조 부분의 저항 일정 섹션 길이(272)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 일정 부분(130) 내에 실질적으로 배치된 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 일정 섹션(270)의 전기 저항이 실질적으로 일정하며, 상기 보조 부분의 폭(268)과 보조 부분의 두께(269)는 보조 부분의 저항 일정 섹션의 길이(272)에 걸쳐 실질적으로 일정한 것인 보조 부분의 저항 일정 섹션(270), 그리고
    (g) 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282)를 구비하고, 저장 구조체(100)의 단면 가변 부분(140) 내에 실질적으로 배치된 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 전기 저항이 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 상기 보조 부분의 폭(268)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 증가하는 것인 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)
    을 구비하는 보조 부분(260)
    을 포함하는 센서(200);
    C) 저장 구조체 내부(106)에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분(310)과 저장 구조체(100)에 실질적으로 외부에 배치된 외측 계면 부분(320)을 구비하는 계면 장치(300)
    를 포함하며, 상기 내측 계면 부분(310)은 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부에 연결되어 있고, 측정 신호(202)는 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320) 사이에서 전송되며, 전기 측정 신호(202)의 소정 특성이 단면 가변 부분(140)에서의 유체 높이의 변화에 따라 실질적으로 선형으로 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  28. 유체(10)를 수용하고 유체(10)의 표면(12)의 유체 높이(14)를 모니터링하기 위한 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치(1)로서,
    상기 유체 측정 장치(1)는 외측 유체 채널(500)과 유체 연통 상태로 있으며,
    A) 유체(10)를 수용하기 위한 내부(106)를 구비하는 저장 구조체(100)로,
    (ⅰ) 원위 단부(102);
    (ⅱ) 저장 구조체의 길이(108) 만큼 원위 단부(102)로부터 이격된 근위 단부(104);
    (ⅲ) 저장 구조체의 원위 단부(102)와 저장 구조체의 근위 단부(104)를 연결하고, 벽 두께(122), 내측면(124) 및 외측면(126)을 구비하며, 외부 환경으로부터 밀봉된 최대 저장 체적을 형성하는 하나 이상의 저장 벽(120);
    (ⅳ) 저장 벽(120)에 부착되고, 외측 유체 채널(500)에 탈착 가능하게 연결되도록 구성되어 저장 구조체 내부(106)와 외측 유체 채널(500) 사이의 유체 연통을 허용하는 포트(110);
    (ⅴ) 수렴각(144)으로 저장 벽(120)이 수렴함으로써 형성되고, 가변 단면(142)과 천이 길이(146)를 구비하는 단면 가변 부분(140)
    을 포함하는 저장 구조체(100);
    (B) 저장 구조체(100) 내의 유체(10)의 양을 반영하도록 소정 방식으로 전기 측정 신호(202)를 수정하는 저장 구조체 내부(106) 내에 배치된 센서로서,
    (ⅰ) 주요 부분(210)으로서,
    (a) 주요 부분의 원위 단부(212)와,
    (b) 주요 부분의 근위 단부(214)와,
    (c) 주요 부분의 길이(216)와,
    (d) 주요 부분의 폭(218)과,
    (e) 주요 부분의 두께(219), 그리고
    (f) 주요 부분의 저항 가변 섹션 길이(232)를 구비하는 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 전기 저항이 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)
    을 구비하는 주요 부분(210);
    (ⅱ) 주요 부분(210)과 전기적으로 통하는 보조 부분(260)으로서,
    (a) 보조 부분의 원위 단부(262)와,
    (b) 보조 부분의 근위 단부(264)와,
    (c) 보조 부분의 길이(266)와,
    (d) 보조 부분의 폭(268)과,
    (e) 보조 부분의 두께(269), 그리고
    (f) 보조 부분의 저항 가변 섹션 길이(282)를 구비하는 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)으로서, 저장 구조체 길이(108)의 단위 길이당 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 전기 저항이 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)
    을 구비하는 보조 부분(260)
    을 포함하는 센서(200);
    C) 저장 구조체 내부(106)에 실질적으로 배치된 내측 계면 부분(310)과 저장 구조체(100)에 실질적으로 외부에 배치된 외측 계면 부분(320)을 구비하는 계면 장치(300)
    를 포함하며, 상기 내측 계면 부분(310)은 주요 부분(210)의 일부와 보조 부분(260)의 일부에 연결되어 있고, 측정 신호(202)는 내측 계면 부분(310)과 외측 계면 부분(320) 사이에서 전송되는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 저항 가변 섹션(230)의 적어도 일부에 걸쳐 변하며, 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 저항 가변 섹션(280)의 적어도 일부에 걸쳐 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 주요 부분의 초기 폭(234)에서 주요 부분의 말기 폭(236)까지 증가하며, 보조 부분의 폭(268)은 가변 단면(142)이 감소함에 따라 보조 부분의 초기 폭(284)에서 보조 부분의 말기 폭(286)까지 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 주요 부분의 폭(218)은 주요 부분의 초기의 폭(234) 에서 주요 부분의 말기의 폭(236)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하며, 상기 보조 부분의 폭(268)은 보조 부분의 초기의 폭(284)에서 보조 부분의 말기의 폭(286)까지 실질적으로 2차 함수의 방식으로 증가하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
  32. 제28항에 있어서, 전기 측정 신호(202)의 소정 특성은 단면 가변 부분(140)에서의 유체 높이의 변화에 따라 실질적으로 선형으로 변하는 것인 단면 가변 저장 구조체의 액체 측정 장치.
KR1020077025827A 2005-04-10 2006-03-22 단면 가변 구조체의 액체 측정 장치 KR20080015787A (ko)

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