KR20080069225A - 캔틸레버식 생체 음향 센서 및 이의 사용 방법 - Google Patents

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프레드 엘. 데루스
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

생체 음향 에너지를 감지하는 센서는 센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된 계면부를 포함하는 하우징을 포함한다. 고정 설비가 하우징 상에 형성된다. 트랜스듀서 부재는 고정단 및 적어도 하나의 자유단을 갖는다. 트랜스듀서의 고정단은, 하우징의 다른 부분에 비해 계면부를 거쳐 트랜스듀서에 전달된 생체 음향 에너지에 우선적으로 감응하도록 트랜스듀서 부재가 배열되도록 하우징에 결합된다.
생체 음향, 센서, 트랜스듀서, 캔틸레버, 잡음, 계면부

Description

캔틸레버식 생체 음향 센서 및 이의 사용 방법{CANTILEVERED BIOACOUSTIC SENSOR AND METHOD USING SAME}
본 발명은 의학 감지 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 센서와, 그 입력이 생체 음향 에너지의 변형이고 출력이 다른 형태의 에너지로의 변환인 그러한 센서를 포함하는 장치에 관한 것이다.
심음(heart sound)과 같이 신체에 의해 생성된 소리를 검출하기 위해 다양한 장치가 개발되어 왔다. 공지된 장치는 청진기와 같이 주로 기계적인 장치로부터 마이크로폰 및 트랜스듀서(transducer)와 같이 다양한 전자 장치까지의 범위에 이른다. 예를 들어, 청진기는 심혈관계의 질병 및 상태의 진단에 사용되는 기본적인 도구이다. 이는 일차 보건 의료기관에서 그리고 원격지와 같이 정교한 의료 장비가 이용 불가능한 환경에서 그러한 질병 및 상태의 진단을 위한 가장 일반적으로 채용되는 기술로서 역할한다.
많은 전자 청진기가 시장에서 입수 가능하지만, 이들은 아직 의사 및 기타 의료 개업의에 의해 보편적인 승인을 얻어야 한다. 전자 청진기의 비 승인(non-acceptance)에 대한 가능한 이유는 관심 대상인 소정의 생물학적 소리의 증폭 및 재생과 관련된 제한뿐만 아니라, 환자 평가 동안에 임상의를 방해하는 잡음 또는 인공 산물(artifact)의 생성을 포함한다. 예를 들어, 생물학적 소리는 존재하지만 잡음에 의해 감춰질 수 있거나 완전히 존재하지 않을 수 있으며, 종래의 많은 전자 청진기는 이들 두 경우를 구별할 수 없다.
청진기 성능에 영향을 주는 잡음은 관심 대상인 신호 이외의 임의의 신호로서 정의될 수 있다. 다양한 유형의 잡음은 예를 들어 외부 또는 주위 잡음, 청진과 관련된 잡음, 청진기의 전자 회로에 의해 발생된 잡음, 및 환자의 신체에 의해 생성된 생물학적 특질의 잡음을 포함한다.
개선된 감도 및 견고함을 갖는 생체 음향 센서에 대한 요구가 존재한다. 청진기와 같은 다양한 유형의 의료용 감지 장치에 포함될 수 있고, 종래의 구현예에 비해 개선된 신호-대-잡음 비를 제공하는 센서에 대한 추가적인 요구가 존재한다. 본 발명은 이들 및 기타 요구를 충족시킨다.
발명의 개요
본 발명은 생체 음향 에너지를 감지하는 센서 및 이의 사용 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 생체 음향 에너지를 감지하는 센서는 계면부(interfacing portion)를 포함하는 하우징을 포함한다. 하우징의 계면부는 센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된다. 트랜스듀서 부재는 적어도 하나의 자유단 및 고정 설비(anchoring arrangement)를 포함한다. 트랜스듀서 부재는 고정 설비를 거쳐 단일 고정 위치에서 하우징에 고정 결합되어, 트랜스듀서 부재는 하우징의 다른 부분에 비해 하우징의 계면부를 거쳐 트랜스듀서로 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록 배열된다. 적어도 하나의 전도체가 트랜스듀서 부재에 결합된다.
고정 설비는 트랜스듀서 부재를 하우징에 유연하게 결합하도록 구성된 유연한 결합 설비를 포함할 수 있다. 고정 설비는 트랜스듀서 부재를 하우징에 강성적으로 결합하도록 구성된 강성 결합 설비를 포함할 수 있다. 고정 설비는 예를 들어 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 받침대를 포함할 수 있다. 받침대의 제1 단부는 하우징의 계면부에 결합될 수 있고, 받침대의 제2 단부는 트랜스듀서 부재에 결합될 수 있다. 고정 설비는 하우징의 단일형 구조물을 형성할 수 있다.
센서의 하우징은 사용 동안에 신체 부위에 핸드헬드(hand-held) 결합하도록 구성될 수 있다. 센서는 하우징에 결합되어 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이에 부착을 달성하도록 구성된 고착 설비(fixing arrangement)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 하우징에 결합되어 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이에 접착 결합을 달성하도록 구성된 점착 설비를 포함할 수 있다.
트랜스듀서 부재는 단 하나의 자유단을 포함할 수 있거나 2개 이상의 자유단을 포함할 수 있다. 트랜스듀서 부재에 결합된 전도체(들)는 적어도 하나의 전기 전도체를 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 트랜스듀서 부재에 결합된 전도체(들)는 적어도 하나의 광 전도체를 포함할 수 있다. 광 전도체는 컨버터 회로에 결합될 수 있다. 컨버터 회로는 센서로부터 멀리 위치되고 수신된 광 신호를 출력 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 컨버터 회로는 한 쌍의 이어폰과 같은 하나 이상의 전기-오디오 컨버터에 결합될 수 있다. 컨버터 회로는 컨버터 회로를 센서로부터 멀리 위치된 전자 장치에 결합하도록 구성된 인터페이스에 결합될 수 있다.
센서의 하우징은 기부 및 커버를 포함할 수 있다. 기부는 계면부를 포함할 수 있고, 커버는 유연한 접합 설비를 거쳐 기부에 결합될 수 있다. 커버는 흡음재를 포함할 수 있다. 하우징의 계면부는 강성에 있어서 상대적으로 유연한 것부터 사실상 강성 또는 경성까지의 범위일 수 있다. 하우징의 계면부는 중합체 재료, 금속 또는 합금, 복합 재료, 또는 세라믹 또는 결정성 재료를 포함하거나 이로부터 형성될 수 있다.
트랜스듀서 부재는 대향하는 제1 및 제2 주 표면을 포함할 수 있다. 트랜스듀서 부재의 제1 및 제2 주 표면은 하우징의 계면부에 사실상 평행할 수 있다. 트랜스듀서 부재는 바람직하게는 생물학적 기원의 물체에 의해 생성된 소리를 감지하도록 구성된다. 트랜스듀서 부재는 청진용으로 구성될 수 있다.
센서는 트랜스듀서 부재의 주파수 응답을 변경하도록 구성된 설비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 질량 요소가 트랜스듀서 부재의 자유단에 근접 배치될 수 있다. 하나의 구현예에서, 질량 요소는 자화가능 재료를 포함할 수 있다. 자석 설비가 질량 요소의 자화가능 재료와 자기적으로 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 자석 설비는 자석과 질량 요소의 자화가능 재료 사이의 상호 작용의 조절을 촉진하도록 구성될 수 있다.
트랜스듀서 부재는 바람직하게는 트랜스듀서 부재의 변형에 응답하여 전기 신호를 발생 또는 변조하도록 구성된다. 트랜스듀서 부재는 평평하거나, 만곡된 또는 주름진 구성의 경우에서와 같이 평평하지 않을 수 있다. 트랜스듀서 부재는 압전 필름과 같은 압전 재료, 또는 압전 저항 재료 또는 요소를 포함할 수 있다. 트랜스듀서 부재는 하나 이상의 스트레인 게이지 또는 하나 이상의 용량성 요소를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 센서 유닛은 본 명세서에 기술된 유형의 다수의 트랜스듀서 부재를 포함할 수 있다. 트랜스듀서 부재 각각은 센서의 적어도 하나의 다른 트랜스듀서 부재의 주파수 응답과 상이한 주파수 응답을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 부재 각각은 강성, 중량, 형상 및 두께를 갖고, 각각의 트랜스듀서 부재의 강성, 중량, 형상 및 두께 중 적어도 하나는 센서의 적어도 하나의 다른 트랜스듀서 부재의 강성, 중량, 형상 및 두께와 상이할 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 트랜스듀서 부재 각각은 공통 고정 설비에 의해 하우징으로부터 지지된다. 다른 구성에 있어서, 트랜스듀서 부재 각각은 개별 고정 설비에 의해 하우징으로부터 지지된다.
각각의 트랜스듀서 부재의 이득 응답이 선택 가능하게 조절될 수 있도록 이득 제어 회로가 제공될 수 있다. 잡음 상쇄 회로가 제공될 수 있고, 이는 하우징의 계면부 이외의 하우징 내에 배치된 보조 트랜스듀서 부재를 포함할 수 있다. 잡음 상쇄 회로는 트랜스듀서 부재 및 보조 트랜스듀서에 결합될 수 있다.
청진기는 본 명세서에 기술된 유형의 센서를 포함하도록 구현될 수 있다. 본 발명의 센서는 본 명세서에 기술된 유형의 단일의 트랜스듀서 부재 또는 다수의 트랜스듀서 부재를 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술된 유형의 하나 이상의 센서를 포함하도록 헬멧이 구현될 수 있고, 헬멧은 잡음 상쇄 회로를 포함할 수 있다.
센서는 센서와 하우징의 외부 장치 사이에서 유선 또는 무선 통신을 촉진하도록 구성된 통신 회로를 포함하도록 구현될 수 있다. 센서는 트랜스듀서 부재에 결합된, 디지털 신호 프로세서와 같은 신호 처리 회로를 포함할 수 있다. 신호 처리 회로는 트랜스듀서 부재에 의해 생성된 감지 신호를 필터링하고/하거나 감지 신호에 대한 분석을 수행하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 생체 음향 에너지를 감지하는 센서는 센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된 계면부를 포함하는 하우징을 포함한다. 센서는 고정 설비를 포함하는 트랜스듀서 부재를 추가로 포함한다. 트랜스듀서 부재는 고정 설비를 거쳐 하우징에 고정 결합되어, 트랜스듀서 부재는 하우징의 다른 부분에 비해 하우징의 계면부를 거쳐 트랜스듀서로 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록 배열된다. 하나 이상의 전도체가 트랜스듀서 부재에 결합된다. 고정 설비는 트랜스듀서 부재의 2개 이상의 이격된 고정 위치에서 트랜스듀서 부재를 하우징에 고정 결합하도록 구성될 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 생체 음향 에너지를 감지하는 방법은 센서 하우징의 계면부와 생체 음향 에너지가 방사되는 신체 부위 사이에 결합을 달성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 생체 음향 에너지에 응답하여, 센서 하우징 내에 배치되고 캔틸레버 모드로 작동가능한 트랜스듀서를 여기시키는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 또한 트랜스듀서의 여기에 응답하여 트랜스듀서에 의해 신호를 발생 또는 변조하는 단계를 포함한다.
결합 달성 단계는 센서 하우징의 계면부와 신체 부위 사이에 핸드헬드 결합 을 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 계면부와 신체 부위 사이의 결합은 점착 또는 신체에 고착가능한 구속 설비를 거쳐 달성될 수 있다.
트랜스듀서에 의해 발생 또는 변조된 신호는 전기 신호일 수 있고, 본 방법은 전기 신호를 광 신호로 변환하는 단계와 광 신호를 센서 하우징에서 멀리 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 트랜스듀서 부재의 주파수 응답은 변경될 수 있다. 트랜스듀서 부재 및 적어도 하나의 보조 트랜스듀서 부재를 사용하여 잡음 상쇄가 수행될 수 있다. 센서 하우징 내에 배치된 장치와 센서 하우징의 외부의 장치 사이에 통신이 달성될 수 있다. 다양한 형태의 아날로그 및/또는 디지털 신호 처리 및/또는 분석이 트랜스듀서에 의해 발생 또는 변조된 신호에 대해 수행될 수 있다.
본 발명의 상기의 개요는 본 발명의 각각의 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 보다 완전한 이해와 더불어 이점 및 효과는 첨부 도면과 관련하여 취해진 이하의 상세한 설명 및 청구의 범위를 참조함으로써 명백해지고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 트랜스듀서를 포함한 센서의 도면.
도 2는 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 가중 트랜스듀서(weighted transducer)를 포함한 센서의 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 상쇄를 수행하기 위해 사용될 수 있는 선택적인 보조 트랜스듀서를 추가로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 가중 트랜스듀서 및 가중 트랜스듀서와 자기적으로 상호 작용하여 트랜스듀서의 주파수 응답을 변경하는 자기 제어 설비(magnetic control arrangement)를 포함하는 센서의 도면.
도 4는 트랜스듀서가 본 발명의 실시예에 따른 센서의 다른 트랜스듀서와 상이한 주파수 응답을 갖도록 각각 구성된 다수의 트랜스듀서 조립체를 포함하는 센서의 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서의 다른 트랜스듀서와 상이한 주파수 응답을 갖도록 구성되어 공통 고정 설비에 장착된 다수의 트랜스듀서를 포함하는 센서의 도면.
도 6은 하우징 - 하우징은 본 발명의 실시예에 따른 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이에 긴밀한 결합을 제공하는 접착층을 포함함 - 내에 장착된 트랜스듀서를 포함하는 센서의 도면.
도 7은 하우징 - 하우징은 본 발명의 실시예에 따른 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이에 긴밀한 결합을 제공하는 탄성 고착 설비를 포함함 - 내에 장착된 트랜스듀서를 포함하는 센서의 도면.
도 8은 하우징 - 하우징 형상은 본 발명의 실시예에 따른 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이의 긴밀한 결합을 촉진하기 위해 손 조작이 용이하도록 구성됨 - 내에 장착된 트랜스듀서를 포함하는 센서의 도면.
도 9a는 본 발명의 센서를 포함한 청진기를 도시하는 도면.
도 9b는 본 발명의 센서를 포함한 헬멧을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서의 회로의 블록 선도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유를 사용하는 센서에 의해 생성된 신호를 전달하기 위한 회로의 도면.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 실시예에 따른 유용한 여러 센서 구성을 예시하는 도면.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태로 될 수 있지만, 그 구체적 사항은 도면에 예시적으로 도시되어 있으며 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 설명되는 특정 실시예로 한정하고자 의도한 것이 아님을 이해해야 한다. 오히려, 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 발명의 범주 내에 속하는 모든 변형, 균등물 및 대안예를 포함하고자 한다.
예시된 실시예의 하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 구성하며 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시예가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 실시예들이 이용될 수도 있으며 구조적 변경이 이루어질 수도 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 생물학적 기원 물체에 의해 생성된 소리에 감응하도록 구성된 센서에 관한 것이다. 센서 및 그러한 센서를 포함하는 장치는 청진을 위해 구성된 것들을 포함하고, 예를 들어 심장, 폐, 성대 또는 신체의 다른 기관 또는 조직에 의해 생성된 소리에 감응하도록 구성될 수 있다. 예로서, 본 발명의 센서는 전자 청진기, 헬멧 또는 신체에 의해 생성된 소리를 감지하는 다른 외부 착용 또는 결합 장비 또는 기구에 포함될 수 있다. 본 발명의 센서는 또한 예를 들어 신체 내에 이식된 심음 또는 폐음(lung sound) 모니터와 같이 신체 내에 일시적으로 또는 영구적으로 고착되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 센서는 인간 청각과 관련된 주파수 범위에 대해 우선적으로 감응하도록 구현될 수 있다. 그러나, 가청 주파수 범위 미만 및/또는 초과의 신체 소리와 관련된 주파수가 또한 본 발명의 센서에 의해 감지될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 센서는 DC 바로 위와 약 25㎑ 사이의 범위의 주파수를 갖는 신체 소리를 감지하도록 구현될 수 있다. 본 발명의 센서는 가청 주파수 범위 내에 속하는 가청 출력을 생성할 수 있거나, 가청 주파수 범위 초과 및/또는 미만의 콘텐츠를 포함하는 전기 또는 광 센서를 생성할 수 있다.
본 발명의 생체 음향 센서는 바람직하게는 트랜스듀서의 변형에 응답하여 전기 신호를 발생 또는 변조하도록 구성된 트랜스듀서를 포함한다. 적합한 트랜스듀서는 압전(piezoelectric) 재료(유기 및/또는 무기 압전 재료), 압전 저항(piezoresistive) 재료, 스트레인 게이지, 용량성 또는 유도성 요소, 선형 가변식 차동 변환기, 및 변형에 응답하여 전기 신호를 발생 또는 변조하는 다른 재료 또는 요소를 포함하는 것들이다. 트랜스듀서는 평평하거나, 만곡된 또는 주름진 구성의 경우에서와 같이 평평하지 않을 수 있다. 적합한 압전 재료는 중합체 필름, 중합체 폼(foam), 세라믹, 복합 재료 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 추가로, 본 발명은 동일한 또는 상이한 트랜스듀서 유형 및/또는 상이한 트랜스듀서 재료의 트랜스듀서들의 어레이(array)를 포함할 수 있고, 이들 모두는 직렬로, 개별적으로, 또는 다층 구조로 연결될 수 있다.
압전 필름은 특히 캔틸레버 모드로 작동하도록 구성된 트랜스듀서에서 구현될 때, 생체 음향 에너지를 감지하기 위한 특히 유용한 변환 물질로 밝혀졌다. 본 발명의 생체 음향 센서용으로 적합한 압전 필름은 미국 버지니아주 햄프턴 소재의 메저먼트 스페셜티즈, 잉크.(Measurement Specialties, Inc.)로부터 입수가능한 미니센스(MINISENSE)-100이다. 압전 필름을 포함하는 본 발명의 생체 음향 센서에 사용하기에 적합한 트랜스듀서는, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 공개 제2003/0214200호에 개시되어 있다.
본 발명에서 고려되는 캔틸레버식 트랜스듀서는 단일 고정단(anchoring end) 또는 위치와 적어도 하나의 자유단(free end)을 포함하는 것이다. 다양한 실시예에 있어서, 본 발명의 캔틸레버식 트랜스듀서는 하나의 고정단 및 하나의 자유단을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 캔틸레버식 트랜스듀서는 하나의 고정단 및 하나 초과의 자유단을 포함한다. 그러한 실시예의 예가 이하에서 논의된다.
발명자들은 충분한 보전성의 하우징에 고정된 캔틸레버식 트랜스듀서를 포함하는 생체 음향 센서가 비-캔틸레버식 트랜스듀서 설비에 비해 상당히 개선된 감도를 제공한다는 것을 밝혀내었다. 그러한 캔틸레버식 트랜스듀서의 감도는 트랜스듀서의 자유단에 근접하여 질량체를 부가함으로써 더욱 증가될 수 있다. 압전 필름 트랜스듀서의 사용을 수반하는 하나의 실험에서, 센서 감도는 트랜스듀서를 캔틸레버 모드로 작동시키는 것에 의해 그리고 트랜스듀서의 자유단에 질량체를 부가함으로써 20배 초과만큼 개선되었다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 트랜스듀서를 포함하는 센서를 예시한다. 도 1의 실시예에 따르면, 센서(10)는 트랜스듀서 조립체(11)가 고정 설비(18)에 의해 장착된 하우징(12)을 포함한다. 트랜스듀서 조립체(11)는 고정 설비(18)에 의해 지지되거나 고정 설비에 달리 장착된 트랜스듀서(14)를 포함한다. 트랜스듀서(14)는 하나 이상의 전도체(16)에 대한 접속(들)을 허용하는 하나 이상의 전기 접점을 포함한다. 전도체(16)는 전형적으로 전기 전도체 또는 와이어이지만, 대안적으로는 이하에 논의되는 실시예의 경우에서와 같이 전기-광 컨버터 회로에 연결된 광섬유일 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 트랜스듀서(14)는 캔틸레버 모드로 작동하는 방식으로 하우징(12)에 장착된다. 트랜스듀서(14)가 캔틸레버 모드로 작동하게 하는 많은 장착 구성이 고려된다. 도 1에 도시된 트랜스듀서(14)는 자유단(17) 및 고정단(19)을 갖는다. 고정단(19)은 고정 설비(18)에 결합된다.
도 1에 예시된 실시예에 따른 고정 설비(18)는 일단에서 하우징(12)에 부착되고 타단에서 트랜스듀서(14)의 고정단(19)에 결합된 받침대(20)를 포함한다. 받침대(20)는 도 1에 도시된 높이로부터 그 높이가 달라질 수 있지만, 작동 동안에 트랜스듀서(14)의 자유단(17)과 하우징 표면 또는 센서(10)의 다른 잠재적인 방해 구조물 사이에 충분한 틈새를 제공하여야 한다. 받침대(20)는 예를 들어 에폭시, 화학 결합, 용접 또는 납땜 접합, 나사(들)/너트(들), 리벳(들) 또는 다른 기계적 커플링, 또는 감압 접착제와 같이 강성의 또는 유연한 고착 설비(22)를 이용하여 하우징(12)에 고정될 수 있다. 적합한 고착 설비(22)로는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠(3M)으로부터 둘 모두 입수 가능한, 번호 924 스카치 어드히시브 트랜스퍼 테이프(Scotch Adhesive Transfer Tape) 또는 번호 DP100 스카치 웰드(Scotch Weld) 에폭시 접착제를 들 수 있다.
덜 유연한 고착 설비가 하우징의 계면부(13)로부터 받침대(20) 및 트랜스듀서(14)로의 보다 양호한 진동 전달을 제공할 것으로 여겨진다. 고정 설비(18)의 받침대(20) 또는 다른 형태는 하우징(12)의 성형 동안에 형성된 하우징(12)의 내측 표면으로부터 돌출하는 돌기와 같은 하우징(12)의 단일형 구조물을 형성할 것이다.
트랜스듀서(14)의 고정단(19)은 받침대(20)에 선회 가능하게 또는 고정식으로 장착될 수도 있다. 트랜스듀서(14)는 자유단(17)과 고정단(19) 사이에 형성된 영역이 트랜스듀서(14)에 작용하는 힘에 응답하여 구부러지게 되도록 구성된다. 구부러짐 동안의 트랜스듀서(14)의 변형은 전기 신호의 발생 또는 변조를 촉진한다. 트랜스듀서(14)는 바람직하게는 트랜스듀서(14)의 기계적 변형을 측정가능한 전기 파라미터로 변환하는 압전 재료를 포함하지만, 앞서 논의된 바와 같이 다른 재료 및 트랜스듀서가 고려된다.
비제한적인 예로서, 트랜스듀서(14)의 구성, 사용된 압전 감응(piezoresponsive) 재료의 유형, 및 압전 감응 재료의 변형 방식 및 배향에 따라, 압전 감응 재료의 여러 영역에 위치된 전극에서 유용한 전기적 응답이 발생될 수 있다. 예를 들어 전도성 중합체, 금속화된 포일(metallized foil), 또는 압전 감응 재료를 포함하는 전도성 페인트 라미네이트 또는 샌드위치로 전기 접속이 이루어질 수 있다. 그러한 압전 감응 재료에 의해 발생될 수 있는 측정가능한 전기 파라미터는 전압, 전류 또는 전기 저항의 변화를 포함한다.
편극 플루오로중합체 폴리비닐리덴 플루오라이드(polarized fluoropolymer polyvinylidene fluoride, PVDF)와 같이 소정의 반결정성 중합체는 압전 응답을 포함할 수 있는 압전 감응 특성을 갖는 것이 알려져 있다. PVDF는 전압을 힘 또는 변위의 함수로서 발생하기 위해 다양한 센서에서 사용된다. 중합체 수지 압전 재료가 특히 유용한데, 그 이유는 중합체가 가요성이면서 탄성적이기도 한 감지 요소로서 실시될 수 있고, 힘을 받을 때 탄성적으로 편의된 변형을 나타내는 감지 신호를 발생시킬 수 있기 때문이다.
일 실시예에 있어서, 트랜스듀서(14)는 감지 요소로서 적합한 압전 중합체의 얇은 스트립(strip)을 포함한다. 트랜스듀서(14)의 감지 요소는 스트립이 변형을 받을 수 있도록 배향되는데, 이는 가해진 힘에 응답한 감지 요소의 압축 또는 인장을 초래한다. 전기 접점이 감지 요소와 함께 만들어져, 힘에 응답하여 전압 신호가 생성되도록 한다. 트랜스듀서(14)의 감지 요소의 변형은 중합체 사슬 또는 반결정성 격자 구조에 있어서 전하의 상대 위치를 변화시키고, 이에 의해 감지 요소 변형의 크기와 관련된(예를 들어, 비례적으로 관련된) 크기를 갖는 전압을 발생시킨다.
도 1에 도시된 하우징(12)은 계면부(13)를 포함한다. 신체 내로부터 발생된 생체 음향 신호(SBS)는 예를 들어 계면부(13)에 충돌하는 것으로 도시되어 있다. 하우징의 계면부(13)는 센서(10)의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된다. 예를 들어, 계면부(13)는 환자의 가슴 또는 가슴을 덮고 있는 의복과 접촉하게 되는 하우징(12)의 표면일 수 있다. 하우징(12)은 또한 센서(10)의 사용 동안에 주위 환경과 대면하는 하우징(13)의 영역일 수 있는 비-계면부(15)를 포함한다. 분리 가능한 커버일 수 있는 비-계면부(15)는 흡음재 또는 다른 진동 감쇠 재료 또는 설비를 포함할 수 있다.
트랜스듀서 조립체(11)는, 트랜스듀서(14)가 비-계면부(15)와 같은 하우징(12)의 다른 부분에 비해 계면부(13)를 거쳐 트랜스듀서(14)로 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록, 하우징(12) 내에 장착된다. 도 1에 도시된 구성에서, 예를 들어 트랜스듀서(14)는 2개의 대향하는 주 표면(21a, 21b)을 갖는다. 트랜스듀서 조립체(11)는, 트랜스듀서(14)의 주 표면(21a, 21b)이 하우징(14)의 계면부(13)에 사실상 평행하도록, 하우징(12) 내에 장착된다. 특정 트랜스듀서 및 하우징 특징과 특성에 따라 다른 배향이 가능하다. 트랜스듀서(14)와 하우징(12)의 계면부(13) 사이의 바람직한 배향은 증가된 신호-대-잡음 비를 제공하는 것이다.
하우징(12)의 계면부(13)는 바람직하게는 계면부(13)로부터 트랜스듀서(14)로의 진동의 전달을 촉진하는 재료로부터 형성되거나 상기 재료를 포함하는데, 그러한 진동은 신체로부터 방사된 생체 음향 에너지로부터 유래하여 하우징(12)에 충돌한다. 계면부(13)는 바람직하게는 트랜스듀서(14)를 지지하기에 충분한 보전성을 갖는다. 상대적으로 유연한 것부터 사실상 강성까지의 범위에 걸치는, 가지각색의 유연성을 갖는 아주 다양한 재료가 사용될 수 있음이 밝혀졌다.
계면부(13)를 위해 적합한 또는 가공가능한 재료로는 중합체 재료, 합금을 포함한 금속, 복합체, 결정성 또는 세라믹 재료를 들 수 있다. 예를 들어, 적합한 또는 가공가능한 재료는 점탄성 재료, 폼(예를 들어, 개방 셀 폴리우레탄 저밀도 폼), 열가소성 재료, 열경화성 재료, 종이 재료(예를 들어, 판지), 및 미네랄 재료(예를 들어, 운모)를 포함한다. 다른 예로는 폴리카르보네이트, 스티렌, ABS, 폴리프로필렌, 알루미늄, 및 다른 플라스틱 및 시트 금속 합금을 들 수 있다. 이러한 재료의 열거는 단지 예시 목적을 위한 것이고, 적합한 또는 가공가능한 재료를 총망라한 확인을 구성하지 않음을 이해하여야 한다.
계면부(13)를 위한 상대적으로 강성인 재료의 사용은 생체 음향 신호에 대한 트랜스듀서(14)의 감도를 증가시키는 것으로 여겨진다. 광범위한 재료 및 강성이 향상된 트랜스듀서 감도를 제공하는 것으로 여겨진다.
센서(10)의 성능은 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 변경하도록 구성된 설비의 부가에 의해 향상될 수 있다. 그러한 설비는 트랜스듀서(14)의 특정 형상, 강성, 중량 또는 두께일 수 있다. 이들 파라미터 중 하나 이상을 변화시키는 것은 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 변경할 수 있다. 다수의 트랜스듀서를 포함하는 센서 구현예에서, 예를 들어 각각의 트랜스듀서는 센서의 다른 트랜스듀서들의 것과는 상이한, 강성, 중량, 형상 및 두께 중 적어도 하나를 갖는 것에 의해 상이한 주파수 응답을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 가중 트랜스듀서를 포함하는 센서를 예시한다. 이 실시예는 트랜스듀서(14)의 자유단(17)에 근접하여 질량체(14)가 부가된 상태를 제외하고는 도 1에 도시된 것과 유사하다. 질량체(24)의 부가는 트랜스듀서(14)의 감도를 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 트랜스듀서(14) 상의 질량체(24)의 존재는 트랜스듀서(14)의 주파수 응답에 영향을 미친다. 질량체의 중량 및/또는 위치의 변화가 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 변경시킨다는 것이 밝혀졌다. 이러한 현상은 특정 관심의 주파수 범위에 대한 감도를 증가시키기 위해 주어진 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 조절할 목적으로 활용될 수 있다.
예를 들어, 센서(10)의 제1 트랜스듀서는 심음에 우선적으로 감응하도록 적당하게 가중될 수 있는 반면에, 센서(10)의 제2 트랜스듀서는 폐음에 우선적으로 감응하도록 적당하게 가중될 수 있다. 추가의 예로서, 센서(10)의 제1 트랜스듀서는 10 내지 200㎐ 주파수 범위의 정상적인 심장 판막 폐쇄 활동과 관련된 소리에 우선적으로 감응하도록 적당하게 가중될 수 있는 반면에, 센서(10)의 제2 트랜스듀서는 10 내지 700㎐ 범위의 비정상적인 심장 판막 폐쇄 활동(예를 들어, 판막 협착)과 관련된 소리에 우선적으로 감응하도록 적당하게 가중될 수 있다.
도 2는 하우징(12) 내에 장착된 선택적인 보조 트랜스듀서(6)를 점선으로 추가로 도시한다. 보조 트랜스듀서(6)는 바람직하게는 센서(10)에 의한 잡음 상쇄 방법론을 구현하는 데 사용된다. 예를 들어, 보조 트랜스듀서(6)는 주위 잡음에 우선적인 감도를 제공하는 하우징 위치에 장착될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보조 트랜스듀서(6)는 하우징(12)의 비-계면부(15)(예를 들어, 커버)에 장착된다. 이러한 구성에서, 보조 트랜스듀서(6)는 하우징(12)의 비-계면부(15)에 충돌하는 주위 잡음으로부터 유래하는 진동에 우선적으로 감응한다. 보조 트랜스듀서(6)에 의해 생성 또는 변조된 신호는 주위 잡음에 기인하는 트랜스듀서(14)에 의해 생성 또는 변조된 신호의 콘텐츠를 상쇄하기 위해 사용될 수 있다.
보조 트랜스듀서(6) 및 트랜스듀서(14)에 의해 생성 또는 변조된 신호를 사용하여 잡음 상쇄를 수행하는 여러 공지된 방법이 사용될 수 있다. 보조 트랜스듀서(6)는 트랜스듀서(14)와 동일 또는 유사한 구조 및 구성일 수 있거나 상이한 구조 및 구성의 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 캔틸레버 모드로 작동하도록 장착된 가중 트랜스듀서 및 가중 트랜스듀서와 자기적으로 상호 작용하여 트랜스듀서의 주파수 응답을 변경하는 자기 제어 설비를 포함하는 센서의 도면이다. 이 실시예에 따르면, 강자성 중량체와 같은 자성 또는 자화가능 재료의 질량체(34)가 트랜스듀서(14)의 자유단(17)에 근접 배치된다.
주파수 응답 조절 기구(35)가 액추에이터(38)에 결합된 자석(36)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 자석(36)은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 액추에이터(38) 및 자석(36)은 상호 작용하여 자석(36)과 질량체(34) 사이에 형성된 자기장의 강도를 조절한다. 예를 들어, 질량체(34)에 대한 자석(36)의 위치는 자석(36)과 질량체(34) 사이에 형성된 자기장의 강도를 조절하도록 변화될 수 있다. 자석(36)과 질량체(34) 사이의 상대 위치에 있어서의 변화는 연속적으로 가변적일 수 있거나 계단식으로 가변적일 수 있다. 전자석의 경우에, 공급 전류가 조절되어 자기장의 강도를 변화시킬 수 있다.
추(34)에 대한 자석(36)의 위치는 트랜스듀서(14)의 댐핑(damping)에 영향을 주어서, 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 변화시킨다. 예를 들어, 자석(36)이 질량체(34)에 근접하게 위치된 상태에서, 트랜스듀서(14)는 고주파 소리에 대해 더 감응할 것이다. 자석(36)이 질량체(34)로부터 멀리 위치된 상태에서, 트랜스듀서(14)는 저주파 소리에 대해 보다 감응할 것이다. 주파수 응답 조절 기구(35)는 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 효과적으로 조절하도록 (기계적으로 또는 자동적으로) 작동될 수 있어, 임상의가 상이한 주파수 특성을 갖는 신체 소리(예를 들어, 심음)를 우선적으로 검출하게 한다. 하나 이상의 주파수 응답 조절 기구(35)가 주어진 센서(10)를 위해 사용될 수 있다.
도 4는 다수의 트랜스듀서 조립체(11a 내지 11n)를 포함하는 센서(10)의 도면이다. 각각의 트랜스듀서 조립체(11a 내지 11n)의 트랜스듀서(14a 내지 14n)는 센서(10)의 다른 트랜스듀서(14a 내지 14n)와 상이한 주파수 응답을 갖도록 구성된다. 전술된 바와 같이, 트랜스듀서(14)의 주파수 응답은 수 개의 파라미터, 가장 현저하게는 트랜스듀서(14)의 유효 변환 요소의 형상, 강성, 중량 및 두께에 의해 좌우된다. 이들 파라미터 중 하나 이상을 변화시키는 것은 트랜스듀서(14)의 주파수 응답을 변경할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)의 질량체(34a 내지 34n)는 상이한 중량의 것이고, 이는 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)가 상이한 주파수 응답을 갖게 한다. 여러 트랜스듀서 조립체(11a 내지 11n) 사이에서 발생할 수 있는 어떠한 누화(cross talk)도 이후에 방지 또는 필터링함에 있어서 주의하는 것이 필요함을 이해하여야 한다.
상이한 주파수 응답 및/또는 감도를 달성하기 위해 트랜스듀서(14a 내지 14n) 상의 질량체(34a 내지 34n)의 위치와 같은 다른 파라미터가 트랜스듀서 조립체(11a 내지 11n)들 중에서 변화될 수 있음을 알아야 한다. 도 4는, 고정 설비(18a 내지 18n)의 받침대 높이와 같이, 상이한 주파수 응답 특성 및/또는 감도를 제공하기 위해 변화될 수 있는 트랜스듀서 조립체(11a 내지 11n)의 다른 요소를 도시한다. 하우징(12), 보다 구체적으로는, 계면부(13)는 트랜스듀서(14a 내지 14n)들의 어레이를 가로질러 상이한 주파수 응답을 제공하는 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)를 지지하는 계면부(13)의 영역의 두께, 재료, 또는 다른 모양(aspect)이 변화될 수 있다. 원하는 방식으로 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)의 주파수 응답 및/또는 감도에 영향을 주도록 다양한 형상 및 재료의 요소가 계면부(13) 내로 삽입될 수 있다. 이와 같이, 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)를 지지하거나 이에 영향을 미치는 영역에서 하우징 구성 또는 재료의 차이를 제공함으로써 적어도 부분적으로 다수의 트랜스듀서(14a 내지 14n)의 주파수 응답 및/또는 감도에서의 차이가 달성될 수 있다.
도 5는 공통 기판에 장착될 수 있는, 다수의 트랜스듀서(14a 내지 14n)를 포함하는 센서(10)의 도면이다. 이 예시된 실시예에서, 각각의 트랜스듀서(14a 내지 14n)는 센서(10)의 다른 트랜스듀서(14a 내지 14n)와 상이한 길이를 갖는다. 본 실시예에서 트랜스듀서(14a 내지 14n)의 질량체(34a 내지 34n)의 중량은 동일한데, 질량체(34a 내지 34n)가 중량 및 위치에 있어서 상이할 수 있음을 이해하여야 한다. 다양한 길이의 트랜스듀서(14a 내지 14n)는 다양한 주파수의 신체 소리에 대한 감도를 제공한다.
도 5는 공통 기판 상에 장착된 다수의 이산된 트랜스듀서 요소(51a 내지 51n)를 도시한다. 이산된 트랜스듀서 요소(51a 내지 51n) 각각은 트랜스듀서(14a) 상의 상이한 위치에 위치된다. 그러므로, 이산된 트랜스듀서 요소(51a 내지 51n) 각각은 상이한 주파수의 여기(excitation)에 대해 감응할 수 있다. 트랜스듀서 요소(51a 내지 51n)는 동일한 유형 및 크기의 것일 수 있거나 이들 및 다른 특성에 있어서 상이할 수 있다. 적합한 버퍼링(buffering)이 각각의 채널에 대해 제공된 상태로, 주어진 다중 트랜스듀서 조립체의 개별 트랜스듀서가 바람직하게는 개별 채널을 거쳐 센서의 감지/검출 회로 또는 프로세서에 결합될 수 있음을 이해하여야 한다. 그러한 채널은 전형적으로 각각의 트랜스듀서에 대해 전용으로 된 하나 이상의 전도체에 의해 형성되지만, 다양한 시간 또는 주파수 다중화(frequency multiplexing) 기술이 센서의 배선 설계의 복잡성을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
임상의는 예를 들어 청진기를 통해 들은 소리에 기초하여 관련 심장병 징후를 검출하고 진단하는 것이 습득 및 숙련하는 데 수 년이 걸릴 수 있는 기술이라는 것을 잘 알고 있다. 비정상 심장 활동을 음향학적으로 검출하는 작업은 심음이 종종 아주 짧은 시간 주기에 의해 서로로부터 분리되고, 심장 질환을 특징짓는 신호가 종종 정상 심음보다 잘 들리지 않는다는 사실에 의해 어렵게 된다.
심잡음(heart murmur)을 정확하게 인식하는 의학생의 능력이 부족하다는 것이 보고되어 있다. 하나의 연구에 있어서, 13.5±9.8%의 학생만이 심잡음을 정확하게 진단할 수 있었고, 이는 강의, 심음의 설명 및 이어서 임상 경험에 의한 후속적인 수 년간의 훈련에 의해서도 향상되지 않는다는 것이 밝혀졌다. 또한, 음향 심리학 실험을 통해, 뇌가 차이를 인식하기에는 소리가 1200 내지 4400회 반복되어야 할 필요가 있음이 밝혀졌다. 이러한 정보를 이용하여, 정확하게 진단하는 의사의 능력에 대한 심음 반복의 효과를 평가하기 위한 연구가 수행되어 왔다. 그러한 하나의 연구를 각각의 심잡음이 500회 반복되는 4개의 기본 심잡음을 진단하는 51명의 의학생 의사와 수행하였다. 청진 기량의 상당한 향상(85±17.6%)이 관찰되었고, 이는 관심 대상인 심음을 500회 반복하는 것이 기본 심잡음을 정확하게 인식하는 기량을 증가시켰음을 증명한다.
40개보다 많은 알려진 상이한 "심잡음" 소리가 존재함을 알아야 한다. 이는 의사가 각각의 심음을 500회 듣고 40개의 알려진 심음 각각을 기억하는 것을 어렵게 할 것인데, 그 이유는 뇌는 소리를 오랫동안 듣지 않으면 기억을 잃어버리는 경향이 있기 때문이다.
심장 청진의 진단 기술에 있어서의 퇴보는 환자와 의사 모두가 대안적인 진단 방법에 의존하는 상황을 만들어 왔다. 심장전문의에게 문의하는 거의 80%의 환자가 정상 심장 또는 양성 심잡음만을 갖고 있는 것으로 보고되고 있다. 그러한 위양성(false positive)은 환자와 심장전문의 모두에게 상당한 시간 및 비용 낭비를 초래한다.
본 발명의 생체 음향 센서는 다양한 유형 및 특성의 심음에 감응하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 센서는 수 개의 트랜스듀서를 포함할 수 있는데, 트랜스듀서 각각은 하나의 또는 많은 알려진 심음과 관련된 주파수 또는 주파수 범위에 우선적으로 감응한다. 예를 들어, 개개의 트랜스듀서는 특정 심잡음을 검출하도록 "튜닝"될 수 있다. 절환(switching) 또는 주사(scanning) 기술이 채용될 수 있고, 이에 의해 트랜스듀서 어레이의 각각의 트랜스듀서는 선택적으로 임상의가 듣는 것을 가능하게 하거나, 무선 통신 링크의 사용에 의한 바와 같이 디스플레이/청각 장치로의 출력을 가능하게 한다.
보다 복잡한 구현예에 있어서, 40개 이상의 알려진 심음의 소리 프로파일이 개발될 수 있다(예를 들어, 신호 형태 프로파일 또는 주파수 스펙트럼 프로파일). 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서가 검출된 심음과 그러한 프로파일의 라이브러리(library)의 심음 프로파일 사이의 비교를 수행하여 환자로부터 방사되는 특정 심음의 존재 또는 부존재를 판단할 수 있다. 상관 또는 패턴 인식 알고리즘과 같은 다양한 알고리즘이 비교를 수행하기 위해 채용될 수 있다.
본 발명의 생체 음향 센서(10)의 주파수 응답을 조절하는 능력은 유리하게는 단일 센서가 신체 소리의 폭넓은 스펙트럼에 대한 광대역 감도와, 특정 관심 대상인 신체 소리 주파수를 목표로 정하는 능력을 갖게 한다.
도 6은 하우징(12) 내에 배치된 트랜스듀서 조립체(11)를 포함한 센서(10)의 도면이다. 하우징(12)은 사용 동안에 센서 하우징(12)과 신체 부위 사이에 긴밀하고 견고한 결합을 제공하는 접착층(48)을 포함한다. 박리 제거식 라이너(peel-away liner, 49)가 접착층(48)을 덮으며, 센서(10)의 사용 전에 제거될 수 있다. 접착층(48)은 바람직하게는 센서(10)와 환자의 신체 부위(예를 들어, 피부 또는 겉옷) 사이에 양호한 음향학적 결합을 제공한다. 알려진 다양한 접착제 및 박리 제거식 라이너 설비가 채용될 수 있다. 예를 들어, 피부에 점착되는 심전도(electrocardiogram, ECG) 전극의 구성에 사용되는 감압 접착제 테이프와 유사한 접착제가 사용될 수 있다. 하나의 그러한 테이프는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터 입수가능한, 접착제를 갖는 마이크로포어(Micropore) 테이프인 번호 9914 부직 피부 테이프이다. 도 6에 따라 구성된 센서는 일회용 청진기와 같이 일회용 감지 장치와 관련하여 특히 유용할 수 있다.
도 6에 도시된 하우징(12)은 기부(base, 40) 및 커버(42)를 포함하는 2부분 하우징이다. 기부(42)는 전술된 바와 같이 계면부를 포함하므로, 기부(42)는 바람직하게는 상대적으로 강성인 재료로 형성된다. 커버(42)는 기부(40)와 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있고, 공지된 결합 설비를 사용하여 기부(40)에 부착될 수 있다. 기부(40)와 커버(42) 사이에 유연한 인터페이스(interface, 44)가 형성될 수 있다. 유연한 인터페이스(44)는, 전형적으로 주위 환경의 소스(source)로부터 생성된, 커버(42)를 따라 또는 커버(42)를 통해 전달된 진동을 감쇠시키는 재료로 형성된다. 또한, 전술된 바와 같이, 커버(42)는 주위 잡음으로 인한 트랜스듀서 여기를 감소시키는 것을 돕는 흡음재로 형성될 수 있다. 커버(42)와 기부(40) 사이에서의 진동 차단/감쇠의 제공은 유리하게는 그러한 주위 소스(예를 들어, 비-신체 생성 소리)로부터 생성된 진동을 감쇠시켜서, 신체 생성 소리에 대한 센서(10)의 감도를 증가시킨다.
도 7은 고착 설비(50)를 갖는 하우징(12)을 포함하는 센서(10)의 도면이다. 고착 설비(50)는 사용 동안에 환자 신체 부위에 대한 센서(10)의 고착 및 사용 후의 환자로부터의 용이한 제거를 촉진한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 고착 설비(50)는 센서(10)의 하우징(12)에 결합된 하나 이상의 탄성 밴드(54)를 포함한다. 탄성 밴드(54)는 관심 대상인 환자의 신체 부위 둘레에서 연장하도록 충분한 길이와 탄성을 갖는다. 탄성 밴드(54)의 단부에는 사용 동안에 환자에 대한 센서(10)의 견고한 결합을 허용하는 적합한 결합 설비가 제공된다. 대안적인 구성에서, 고착 설비(50)는 도 7에서 접착 (탄성 또는 비-탄성) 밴드 또는 스트립(54)에 의해 대표될 수 있는 접착 테이프의 하나 이상의 스트립을 포함할 수 있다.
하나의 구현예에서 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 센서(10)는 고착 설비(50)에 대해 제거가능할 수 있다. 예를 들어, 후크 및 루프 인터페이스(52)가 하우징(12)과 탄성 밴드(54) 사이에 제공될 수 있다. 그러한 후크 및 루프 인터페이스(52)의 사용은 고착 설비(50)에 대한 센서(10)의 용이한 제거 및 교체를 촉진한다. 예로서, 특정 신체 소리를 감지하기 위해 각각 구성된 수 개의 센서(10)들이 임상의에게 이용가능할 수 있다. 센서(10)는 고착 설비(50)를 조절 또는 제거해야 할 필요 없이 상대적으로 용이하게 환자 평가 동안에 교환될 수 있다.
도 8은 하우징(12)을 포함하는 센서(10)의 도면으로서, 하우징은 본 발명의 실시예에 따른 사용 동안에 하우징(12)과 신체 부위 사이의 수동 결합을 촉진하기 위해 손 조작이 용이하도록 구성된 형상을 갖는다. 하우징(12)의 형상은 센서의 특정 용도에 대해 인간공학적으로 맞추어 만들어질 수 있다. 도 8에 도시된 하우징(12)은 센서(10)의 핸드헬드 조작의 용이성을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 임상의는 하우징(12)의 손잡이 돌출부(80)를 쥐고 하우징의 계면부(13)를 환자의 피부 또는 겉옷에 인가할 수 있다. 센서(10)는 평가 동안에 임상의에 의해 제위치에서 유지될 수 있다. 다른 하우징 형상이 고려된다는 것을 이해하여야 한다.
도 9a는 본 발명의 센서를 포함하는 청진기를 도시한다. 청진기(90)는 한 쌍의 이어 피스(ear piece)(95a, 95b), 이어 튜브(97a, 97b) 및 주 튜브(93)와 같은 종래의 구성요소를 포함하도록 구성된 전자 청진기이다. 주 튜브(93)는 주 하우징(115)에 결합되고, 주 하우징 내에 전술된 유형의 센서(10)가 배치된다. 주 하우징(115) 내에 배치될 수 있는 다른 구성요소는 전원(92), 신호 처리 회로(94) 및 통신 장치(112)를 포함한다.
신호 처리 회로(94)는 전술된 바와 같이 신체 소리 프로파일 정합과 같은, 센서(10)로부터 수신된 생체 음향 신호의 보다 정교한 분석을 수행할 수 있다. 신호 처리 회로(94)는 센서에 의해 생성된 신호에 대한 여러 형태의 통계 분석을 수행할 수 있다. 그러한 구성에서, 신호 처리 회로(94)는 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 외부 시스템(114)이 그러한 신호 처리 및 분석의 모두 또는 일부를 수행할 수 있다. 외부 시스템(114)은 디스플레이, 사운드 시스템, 프린터, 네트워크 인터페이스 및 청진기(90)의 주 하우징(115) 내에 배치된 통신 장치(112)와의 일방향 또는 양방향 통신을 형성하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
통신 장치(112)는 당업계에 알려진 바와 같이 국부 시스템(local system)과 원격 시스템 사이의 통신을 실행하기 위해 전통적으로 사용된 종래의 RF(radio frequency) 링크를 형성하도록 구현될 수 있다. 통신 장치(112)와 외부 시스템(114) 사이의 통신 링크는, 블루투스 표준, IEEE 802 표준(예를 들어, IEEE 802.11) 또는 다른 공공 또는 독점 무선 프로토콜과 같이 공지의 통신 표준에 따르는 인터페이스와 같은 단거리 무선 통신 인터페이스를 사용하여 구현될 수 있다.
도 9b는 본 명세서에 설명된 유형의 센서(10a, 10b)를 포함하는 헬멧(91)을 도시한다. 도 9b에 도시된 실시예에 따르면, 센서(10a, 10b)는 헬멧(91)의 착용자에 의한 향상된 청취를 제공하도록 구현될 수 있고, 도 2를 참조하여 전술된 방식에서와 같이 주위 잡음 상쇄를 추가로 제공할 수 있다. 센서(10a, 10b) 또는 다른 센서가 보이스 픽업(pick-up)으로서 역할하도록 구현될 수 있고, 그 성능은 전술된 유형의 주위 잡음 상쇄 능력에 의해 향상될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 센서를 포함하도록 구현될 수 있는 다양한 장치 및 장비가, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,756,028호, 제5,515,865호, 제5,853,005호, 및 의장 제433,776호에 개시되어 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서(10)의 다양한 구성요소를 도시하는 블록 선도이다. 도 10에 도시된 실시예에 따르면, 전술된 유형의 하나 이상의 센서(10)가 전형적으로는 차동 구성에 따라 증폭기(102)에 결합된다. 수 개의 센서(10) 또는 다수의 트랜스듀서를 채용하는 구현예에서, 각각은 별개의 증폭기(102)에 결합될 수 있다. 증폭기(102)는 트랜스듀서의 고정단 상에 또는 고정단 근처와 같이, 트랜스듀서 조립체 상에 위치된 제1 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 증폭기 스테이지는 필요하다면 압전 트랜스듀서와 같은 트랜스듀서의 고 임피던스를 잡음에 덜 민감한 낮은 임피던스로 변환하도록 주로 역할할 수 있다. 제1 스테이지의 출력에서 생성된 감지 신호를 증폭하기 위해 제2 스테이지 증폭기가 사용될 수 있다.
신호 처리 회로(104)가 증폭기(102)에 결합될 수 있다. 신호 처리 회로(104)의 정교함은 간단한 것으로부터 복잡한 것까지 변할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 회로(104)는 공통 전원으로 인한 잡음을 감쇠할 목적으로 60Hz의 중심 주파수를 갖는 간단한 노치 필터(notch filter)를 포함할 수 있다. 신호 처리 회로(104)는 관심 대상인 트랜스듀서 신호 콘텐츠의 신호-대-잡음 비 및/또는 감도를 향상시키는 하나 이상의 대역 통과 필터(bandpass filter)를 포함할 수 있다.
관심 대상인 특정 신체 소리의 검출을 향상시키기 위해 보다 정교한 필터링이 감지 신호에 대해 수행될 수 있다. 그러한 필터는 아날로그 및/또는 디지털 필터를 포함할 수 있다. 패턴 인식, 소스 분리, 특징 상관(feature correlation) 및 잡음 상쇄와 같이 보다 복잡한 신호 처리를 제공하기 위해 상대적으로 정교한 아날로그 및 디지털 신호 프로세서가 사용될 수 있다.
통신 장치(112)는 증폭기(102)의 출력부에 결합될 수 있다. 통신 장치(112)는 통신 장치(112)와 외부 시스템 사이에 통신 링크를 제공하는 전술된 유형의 것일 수 있다. 전원(110)은 센서의 능동 구성요소에 전력을 공급한다. 프로세서/제어기(117)가 도 10에 도시된 구성요소의 다양한 기능을 조정하기 위해 포함될 수 있다. 증폭기(102)의 출력부(108)에서 생성된 감지 신호는 전기 또는 광 전도체일 수 있는 전도체(들)(106)를 거쳐 하류측 구성요소에 전달된다.
프로세서/제어기(117)는 다양한 진단 및 보정(calibration) 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 주어진 센서의 각각의 트랜스듀서의 이득 응답을 동등하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 주파수 응답 보정을 수행하여 "튜닝"을 하거나 트랜스듀서(들)의 주파수 응답의 "튜닝" 을 조절하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 각각의 트랜스듀서의 이득 및/또는 주파수 응답은 보정 루틴(calibration routine) 동안에 조절될 수 있어, 각각이 사전 확립된 진폭에 있고/있거나 원하는 주파수 응답을 나타내도록 한다. 보정은 센서의 사용 전 또는 사용 동안에 개시될 수 있고, 프로세서/제어기(117)에 의해 조정될 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 공지된 특성을 갖는 여기 신호를 발생시키는 여기원(excitation source)이 센서에 (내부 또는 외부에서) 포함될 수 있어서, 트랜스듀서 이득 및/또는 주파수 응답의 상대적으로 용이하고 정확한 보정을 허용한다.
일 실시예에 따르면 그리고 도 11에 도시된 바와 같이, 아날로그 광섬유 송신기(119)에 직접적으로 인터페이스 접속된 임피던스 변환 증폭기(118)가 트랜스듀서(11)에 또는 그 근처에 구현될 수 있다. 광섬유 송신기(119)의 출력부는 수신기 회로(120)에 접속된 광 가이드(optical guide, 116)에 접속된다. 수신기 회로(120)는 광 가이드(116)를 거쳐 전달된 광 신호를 다시 전기 신호로 변환하는 아날로그 광섬유 수신기(122)를 포함한다. 광 수신기(122)의 출력부는, 추가의 증폭, 신호 처리 및/또는 광 가이드(116)를 지나 전달된 신호/데이터를 기록하는 시스템을 포함할 수 있는 회로(124)에 결합된다. 수신기 회로(120)는 전기 또는 무선 링크(126)를 거쳐 추가의 장치 또는 회로(130)에 결합될 수 있다. 추가의 장치 또는 회로(130)는 이어폰과 같은 오디오 출력 장치, PDA 또는 PC와 같은 전자 정보 장치, 디스플레이 장치, 또는 네트워크 인터페이스일 수 있다.
압전 트랜스듀서(14)를 포함하는 도 11의 하우징은 임피던스 변환 증폭기(112) 및 광 송신기(114)에 전력을 공급하는 소형 배터리를 포함할 수 있거나, 이들 및 다른 능동 구성요소에 전력을 공급하기 위해 광섬유 가이드 또는 케이블(116)과 묶음으로 2개의 소형 와이어가 포함될 수 있다.
신호 컨디셔닝 또는 처리 회로가 트랜스듀서(11)에 또는 그 근처에 위치될 수 있거나, 트랜스듀서와 일체로 연관될 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서(11) 및 신호 처리 회로는 단일형 구조물일 수 있다. 신호 컨디셔닝 또는 처리 회로는 버퍼와 같은 하나 이상의 증폭 회로, 이득 및/또는 임피던스 정합 증폭 회로, 필터 회로, 신호 변환 회로, 및 보다 정교한 회로를 포함할 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명에 따라 구현된 다양한 트랜스듀서 구성을 예시한다. 도 12a는 대체로 아치 형상을 갖는 캔틸레버식 생체 음향 트랜스듀서(14), 단일의 고정 설비(18), 및 2개의 자유단(17a, 17b)을 도시한다. 도 12b는 도 12a에 도시된 트랜스듀서의 역전된 버전인 생체 음향 트랜스듀서(14)를 도시한다. 도 12b에 도시된 트랜스듀서(14)는 2개의 고정단(19a, 19b)을 포함하는 고정 설비를 갖는다. 질량 요소(34)는 2개의 고정단(19a, 19b)들 사이의 중간 지점에서 트랜스듀서(14) 상에 위치된다.
도 12c는 공통의 고정 설비(18)에 장착된 2개의 독립적인 캔틸레버식 생체 음향 트랜스듀서(14a, 14b)를 포함하는 트랜스듀서 조립체를 도시한다. 트랜스듀서(14a, 14b)들은 동일한 구조의 것으로 도시되어 있지만, 상이한 유형 및/또는 기술의 것일 수 있다. 도 12d는 공통의 고정 설비(18)에 장착된 4개의 캔틸레버식 생체 음향 트랜스듀서(14a 내지 14d)를 도시한다. 도 12d에 도시된 트랜스듀서(14a 내지 14d) 중 몇몇은 형상과 관련해서 상이하고, 상이한 주파수 응답을 제공한다.
도 12e는 기둥형 고정 설비(18)에 연결된 고정단(19)을 갖는 스프링형 캔틸레버식 생체 음향 트랜스듀서(14)를 도시한다. 질량 요소(34)는 트랜스듀서(14)의 자유단(17)에 또는 그 근처에 위치된다. 도 12f는 기둥형 고정 설비(18)에 연결된 2개의 고정단(19a, 19b)을 갖는 스프링형 생체 음향 트랜스듀서(14)를 도시한다. 질량 요소(34)는 2개의 고정단(19a, 19b)들 사이의 중간 지점에서 트랜스듀서(14) 상에 위치된다. 트랜스듀서(14)의 길이를 따라 질량 요소(34)의 장착 위치를 이동시키는 것이 트랜스듀서(14)의 주파수 응답 및 감도를 변화시킨다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 생체 음향 센서는 캔틸레버 모드로 작동가능한 트랜스듀서의 사용에 의해 뛰어난 감도 및 신호-대-잡음 비를 제공한다. 향상된 감도 및 신호-대-잡음 비는 캔틸레버 모드 이외의 모드로 작동가능한 본 발명의 트랜스듀서를 사용하여 실현될 수 있다. 캔틸레버식 트랜스듀서를 갖는 센서의 성능은 심음도(phonocardiogram)를 이용하여 검증되었다. 상이한 질병과 관련된 상이한 심음이 콤팩트 디스크를 통해 소리의 관점에서, 그리고 이러한 센서를 이용한 심음도(PCS)의 관점에서 재생되었다. CD 상에 기록된 원래의 소리와 재생된 센서 소리 사이에는 차이가 거의 없었다. 센서는 환자의 옷 위에 위치된 때에도 아주 양호한 신호-대-잡음 비를 달성할 수 있을 정도로 민감한 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 다양한 실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 모두 망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하려고 의도한 것이 아니다. 상기 교시에 비추어 많은 변경예 및 변형예가 가능하다. 예를 들어, 수면 장애 자체 및 보다 심각한 신경학적 질병의 표시로서의 수면 장애가 대두되고 있다. 모든 연령대에서의 수면 질식 및 갓난아이의 유아 돌연사 증후군이 그들의 병인(etiology)이 확인되면서 또한 대두되고 있다. 진단 방법은 상기의 표시에 의해 환자의 호흡음/폐음 및 신체 움직임을 모니터링하는 것을 포함할 수 있고, 이는 본 명세서에서 설명된 종류의 센서를 사용하여 용이하게 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 센서는 생체 음향 감지 응용 이외의 응용들에서 사용될 수 있다. 본 발명의 범주가 이러한 상세한 설명에 의해 한정되지 않고 오히려 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되도록 의도된다.

Claims (48)

  1. 생체 음향 에너지를 감지하는 센서로서,
    센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된 계면부(interfacing portion)를 포함하는 하우징;
    적어도 하나의 자유단 및 고정 설비를 포함하는 트랜스듀서 부재 - 트랜스듀서 부재는 고정 설비를 거쳐 단일 고정 위치에서 하우징에 고정 결합되어, 트랜스듀서 부재는 하우징의 다른 부분에 비해 하우징의 계면부를 거쳐 트랜스듀서로 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록 배열됨 - ; 및
    트랜스듀서 부재에 결합된 적어도 하나의 전도체
    를 포함하는 센서.
  2. 제1항에 있어서, 고정 설비는 트랜스듀서 부재를 하우징에 결합하도록 구성된 유연한 또는 강성인 결합 설비를 포함하는 센서.
  3. 제1항에 있어서, 고정 설비는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 받침대를 포함하고, 받침대의 제1 단부는 하우징의 계면부에 결합되며, 받침대의 제2 단부는 트랜스듀서 부재에 결합되는 센서.
  4. 제1항에 있어서, 고정 설비는 하우징의 단일형 구조물을 형성하는 센서.
  5. 제1항에 있어서, 하우징은 사용 동안에 신체 부위에 핸드헬드(hand-held) 결합하도록 구성된 센서.
  6. 제1항에 있어서, 하우징에 연결되어 사용 동안에 하우징과 신체 부위 사이에서 부착을 달성하도록 구성된 고착 설비를 포함하고, 고착 설비는 접착제 및 탄성 밴드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 센서.
  7. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 단 하나의 자유단을 포함하는 센서.
  8. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 2개 이상의 자유단을 포함하는 센서.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 전도체는 적어도 하나의 광 전도체를 포함하는 센서.
  10. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 광 전도체는 컨버터 회로에 결합되고, 컨버터 회로는 센서로부터 원격 위치되며 수신된 광 신호를 출력 전기 신호로 변환하도록 구성된 센서.
  11. 제10항에 있어서, 컨버터 회로는 하나 이상의 전기-오디오 컨버터에 결합된 센서.
  12. 제1항에 있어서, 하우징은 기부 및 커버를 포함하고, 기부는 계면부를 포함하며, 커버는 유연한 접합 설비를 거쳐 기부에 연결된 센서.
  13. 제12항에 있어서, 커버는 흡음재를 포함하는 센서.
  14. 제1항에 있어서, 하우징의 계면부는 사실상 강성인 센서.
  15. 제1항에 있어서, 하우징의 계면부는 중합체 재료, 금속 또는 합금, 복합 재료, 세라믹 재료 또는 결정성 재료를 포함하는 센서.
  16. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 대향하는 제1 및 제2 주 표면을 포함하고, 트랜스듀서 부재의 제1 및 제2 주 표면은 하우징의 계면부에 사실상 평행한 센서.
  17. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 생물학적 기원 물체에 의해 생성된 소리를 감지하도록 구성된 센서.
  18. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 청진용으로 구성된 센서.
  19. 제1항에 있어서, 센서는 트랜스듀서 부재의 주파수 응답을 변경하도록 구성된 설비를 포함하는 센서.
  20. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재의 자유단에 근접 배치된 질량 요소를 추가로 포함하는 센서.
  21. 제1항에 있어서,
    트랜스듀서 부재의 자유단에 근접 배치된 자화가능 재료를 포함하는 질량 요소; 및
    질량 요소의 자화가능 재료와 자기적으로 상호 작용하도록 구성된 자석 설비를 추가로 포함하며,
    자석 설비는 자석과 질량 요소의 자화가능 재료 사이의 상호 작용의 조절을 촉진하도록 구성된 센서.
  22. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 트랜스듀서 부재의 변형에 응답하여 전기 신호를 발생시키거나 변조하도록 구성된 센서.
  23. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 중합체 압전 필름을 포함하는 센서.
  24. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재는 압전 저항 재료, 하나 이상의 스트레인 게이지, 또는 하나 이상의 용량성 요소를 포함하는 센서.
  25. 제1항에 따른 복수의 트랜스듀서 부재를 포함하며, 복수의 트랜스듀서 부재 각각은 복수의 트랜스듀서 부재 중 적어도 하나의 다른 트랜스듀서 부재의 주파수 응답과 상이한 주파수 응답을 갖도록 구성된 센서 유닛.
  26. 제25항에 있어서, 복수의 트랜스듀서 부재 각각은 강성, 중량, 형상 및 두께를 갖고, 복수의 트랜스듀서 부재 각각의 강성, 중량, 형상 및 두께 중 적어도 하나는 복수의 트랜스듀서 부재 중 적어도 하나의 다른 트랜스듀서 부재의 강성, 중량, 형상 및 두께 중 적어도 하나와 상이한 센서 유닛.
  27. 제25항에 있어서, 복수의 트랜스듀서 부재 각각은 공통 고정 설비에 의해 또는 개별 고정 설비에 의해 하우징으로부터 지지된 센서 유닛.
  28. 제25항에 있어서, 이득 제어 회로를 추가로 포함하고, 복수의 트랜스듀서 부재 각각의 이득 응답은 이득 제어 회로를 거쳐 선택적으로 조절가능한 센서 유닛.
  29. 제1항에 있어서,
    하우징의 계면부 이외의 하우징 내에 배치된 보조 트랜스듀서 부재; 및
    트랜스듀서 부재와 보조 트랜스듀서 부재에 결합된 잡음 상쇄 회로를 추가로 포함하는 센서 유닛.
  30. 제1항에 따른 센서를 포함하는 청진기.
  31. 제1항에 따른 하나 이상의 센서를 포함하며, 상기 하나 이상의 센서는 복수의 트랜스듀서 부재 중 하나 이상을 포함하는 헬멧.
  32. 제1항에 있어서, 센서와 하우징의 외부 장치 사이에서 유선 또는 무선 통신을 촉진하도록 구성된 통신 회로를 포함하는 센서.
  33. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재에 결합되고, 트랜스듀서 부재에, 트랜스듀서 부재 근처에, 또는 트랜스듀서 부재와 일체로 또는 단일형 관계로 배치된 신호 컨디셔닝 회로를 추가로 포함하는 센서.
  34. 제1항에 있어서, 트랜스듀서 부재에 결합된 신호 처리 회로를 추가로 포함하는 센서.
  35. 제34항에 있어서, 신호 처리 회로는 트랜스듀서 부재에 결합된 디지털 및 아날로그 신호 처리 하드웨어 및 소프트웨어 회로를 포함하는 센서.
  36. 생체 음향 에너지를 감지하는 센서로서,
    센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된 계면부를 포함하는 하우징;
    하우징의 계면부를 거쳐 전달된 생체 음향 에너지를 신호로 변환하는 수단; 및
    하우징의 다른 부분에 비해 하우징의 계면부를 통해 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록 상기 변환 수단이 배열되도록 변환 수단을 하우징의 단일 고정 위치에 고정시키는 수단
    을 포함하는 센서.
  37. 제36항에 있어서, 신호를 하우징의 외부 위치로 전달하는 수단을 포함하는 센서.
  38. 제36항에 있어서, 신호에 대해 신호 처리 또는 컨디셔닝을 수행하는 수단을 포함하는 센서.
  39. 생체 음향 에너지를 감지하는 센서로서,
    센서의 사용 동안에 신체 부위와의 결합을 달성하도록 구성된 계면부를 포함하는 하우징;
    고정 설비를 포함하는 트랜스듀서 부재 - 트랜스듀서 부재는 고정 설비를 거쳐 하우징에 고정 결합되어, 트랜스듀서 부재는 하우징의 다른 부분에 비해 하우징의 계면부를 거쳐 트랜스듀서로 전달된 생체 음향 에너지에 대해 우선적으로 감응하도록 배열됨 - ; 및
    트랜스듀서 부재에 결합된 하나 이상의 전도체
    를 포함하는 센서.
  40. 제39항에 있어서, 고정 설비는 트랜스듀서 부재의 2개 이상의 이격된 고정 위치에서 트랜스듀서 부재를 하우징에 고정 결합하도록 구성된 센서.
  41. 생체 음향 에너지를 감지하는 방법으로서,
    센서 하우징의 계면부와 생체 음향 에너지가 방사되는 신체 부위 사이에 결합을 달성하는 단계;
    생체 음향 에너지에 응답하여, 센서 하우징 내에 배치되고 캔틸레버 모드로 작동가능한 트랜스듀서를 여기시키는 단계; 및
    트랜스듀서의 여기에 응답하여 트랜스듀서에 의해 신호를 발생시키거나 변조하는 단계
    를 포함하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 결합 달성 단계는 센서 하우징의 계면부와 신체 부위 사이 에 핸드헬드 결합을 달성하는 단계를 포함하는 방법.
  43. 제41항에 있어서, 결합 달성 단계는 센서 하우징의 계면부와 신체 부위 사이에 접착 결합을 달성하는 단계를 포함하는 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 신호는 전기 신호이고, 상기 방법은 전기 신호를 광 신호로 변환하는 단계 및 광 신호를 센서 하우징에서 멀리 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  45. 제41항에 있어서, 트랜스듀서 부재의 주파수 응답을 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  46. 제41항에 있어서, 트랜스듀서 부재 및 적어도 하나의 보조 트랜스듀서 부재를 사용하여 잡음 상쇄를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  47. 제41항에 있어서, 센서 하우징 내에 배치된 장치와 센서 하우징의 외부의 장치 사이에 통신을 달성하는 단계를 포함하는 방법.
  48. 제41항에 있어서, 트랜스듀서에 의해 변조 또는 발생된 신호에 대해 신호 처리 또는 컨디셔닝을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
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