KR20130016204A - 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 방법은 스크리닝 전극(7,8)을 이용해서 스크리닝 포텐셜 분포를 확립하도록, 바람직하기는 긴 뼈인, 분석된 뼈를 에워싸는 조직과 전기적으로 접촉하여 배치된 적어도 4개의 전극(1,2,3,4,5,6,7,8)의 시스템을 이용하는데 있다. 측정 전류 주입 전극(1,2)이 측정 전류를 분석된 뼈의 내부 부분을 통해 흐르지 않으면 안되게 하는데 이용된다. 동시에 스크리닝 전극(7,8)은 분석된 뼈를 에워싸는 조직을 통한 측정 전류 흐름을 거의 제로까지 감소시킨다. 이어 측정 전류와 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜 뿐만 아니라 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜과 측정 전류 간의 위상차가 측정된다. 측정된 전기적 값을 기초로 뼈의 구조 및 화학 조성이 평가된다.

Description

주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법 및 장치{Method and Apparatus for Non-invasive Analysing the Structure and Chemical Composition of Bone Tissue Eliminating the Influence of Surrounding Tissues}
본 발명은 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성, 특히 바이오-임피던스 측정(bio-impedance measurements)을 이용해서 긴 뼈의 다공경질성 부분(spongy part of long bones)의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
뼈의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 방법 및 장치는 X-레이를 수행하거나 초음파 에코 스캔(ultrasound echo scan)을 분석하는데 있다. X-레이를 이용하는 기술은 2중 에너지 X-레이 농도 계측(dual energy X-ray densitometry)(흡광계(absorptiomerty)) 방법의 경우에 95% 레벨에서 매우 양호한 특이성(specificity) 및 민감성(sensitivity)에 의해 구별되지만, 시간-소모성(time-consuming)임과 더불어 힘듬/불편함(troublesome/inconvenient)이 있다. 그들은 X-레이의 유해한 영향에 대해 환자를 노출시키는 것을 포함하고 상당한 고가의 장비를 이용하는 것을 요구한다. 초음파 방법(ultrasound methods)은 정확하게 구조 및 화학 조성을 반영하지 않는 뼈의 기계적 특성의 측정을 기초로 함에 따라 매우 신뢰성이 있는 것은 아니다.
영국 특허 GB2449226에 개시된 뼈 구조를 분석하기 위한 방법은 2개의 측정 전극이 장착된 장치를 이용하는 바이오-임피던스 분광기 측정(bio-impedance spectroscopic measurements)에 관한 것이다. 상기 방법은 주변 조직, 피부 및 근육을 통해 뼈 조직에 인가되는 정의된 파형의 적어도 하나의 표준 신호를, 제너레이터의 이용과 함께, 발생시키는데 있고, 그리고 이어 분석된 조직을 통해 흐르는 전류에 의해 야기된 포텐셜(potentials; 전위)의 차이인 전기적 응답이 동일한 전극을 이용하는 측정 시스템에 대해 향하게 된다. 뼈 조직 구조에 관한 데이터는 시스템에서 발생된다.
장치는 교환가능한 제너레이터에 연결된 2개의 전극과, 임의로 선택된 주파수 표준 ac 전류 신호, 및 출력 데이터를 발생시키는 컴퓨터를 갖는 측정 회로의 전기적 응답을 모니터링하는 시스템으로 구성된다. 양 전극은 전류를 공급하고 뼈 조직 밀도에 관한 응답을 모니터링하기 위해 동시에 이용된다. 본 방법은 빠르고, 비침습(non-invasive)임과 더불어 무해한 바이오-임피던스 측정을 수행하도록 허용한다. 그러나, 이는, 뼈 조직 만의 전기적 파라미터, 특히 인용된 해법의 발명자에 의해 분석되어지도록 고려되는 그 다공경질성 부분(spongy part)를 설명하는 정보를, 바이오-임피던스 신호로부터 구별의 가능성을 제공하지 않는다. 뼈를 에워싸는 조직, 예컨대 근욱, 지방 조직(fat tissue), 및 피부를 통해 흐르는 측정 전류의 대다수가 진단 관점으로부터 중요하지 않은 경우 본 방법은 구별하지 않는다. 더욱이, 본 방법은, 내부 뼈 구조를 통해 흐르는 측정 전류를 상당하게 감소시킬 수 있는, 고 임피던스에 의해 특징지워지는 외부 뼈 표면(outer bone surface)의 스크리닝 효과(screening effect)에 대해 보상하지 않는다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 방법은, 바람직하기는 긴 뼈인, 분석된 뼈를 에워싸는 부드러운 조직(soft tissues)을 덮는 피부 상에 배치된 적어도 4개의 전극의 시스템을 구비하여 구성되고, 스크리닝 포텐셜 장(screening potential field)이 전극을 스크리닝하는 것에 의해 확립되며, 측정 전류의 흐름이 측정 전류 주입 전극(measuring current injecting electrodes)에 의해 분석된 뼈를 통하지 않을 수 없게 한다. 동시에, 스크리닝 전극은 거의 제로까지 분석된 뼈를 에워싸는 부드러운 조직을 통해 지나가는 측정 전류의 흐름을 감소시킨다. 측정 전류 및 포텐셜 응답(potential responses) 뿐만 아니라 포텐셜 응답과 측정 전류 간의 위상차(phase difference)는 주입 전극(injecting electrodes)에서 측정된다. 다음에, 측정된 전기적 파라미터를 기초로 뼈의 구조 및 화학 조성이 결정된다.
이는 주입 전극을 이용함에 따라, 주변 조직을 통해 지나가는 교류 전류를 측정하는 것이 분석된 뼈로 향하게 되고, 동시에 분석된 뼈를 에워싸는 조직 내부의 교류 스크리닝 포텐셜(alternating screening potential)이 스크리닝 전극에서 확립되며, 이어 측정 전류 주입 전극에서 측정 전류의 흐름에 의해 생산된 포텐셜이 측정되고, 측정된 포텐셜의 차이는 스크리닝 포텐셜의 값이 측정 전류 주입 전극에서 측정된 포텐셜에 비례하는 레벨에서 동적으로 유지되고 조정되는 동안 평가된다는 이점이 있다.
이는 또한 측정 동안 주입된 측정 전류의 주파수가 적어도 한번 변경되고, 동시에 주입된 측정 전류의 각 주파수에 대해 측정 전류 주입 전극에서의 포텐셜 및 측정 전류가 측정된다는 이점이 있다.
이는 측정 전류의 흐름에 의해 생산된 포텐셜은 프로브 전극(probe electrodes)이 측정 지점에서 분석된 뼈를 에워싸는 조직 내부에서 실제 스크리닝 포텐셜을 측정하는데 이용되는 동안 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 부가 전극으로 측정되어진다는 이점이 있다. 더욱이, 스크리닝 전극에서 스크리닝 포텐셜은 각 부가 전극에서의 포텐셜이 그에 가장 가깝게 배치된 프로브 전극에서의 포텐셜에 비례하고, 동시에 각 부가 전극이 다른 주입 전극에 가깝게 배치됨과 더불어 각 프로브 전극이 다른 스크리닝 전극에 가깝게 배치되는 방법으로 확립되고, 그리고/또는 이러한 측정 전류가 주입 전극에 공급된다. 이는 각 부가 전극에서의 포텐셜이 그에 가장 가까운 프로브 전극에서의 포텐셜과 동등할 때 극도의 이점이 발견되었다.
본 발명에 따른 장치는 컴퓨터와 통신하는 인터페이스와, 병렬로 위상-민감성 검출기(phase-sensitive detector)를 갖는 고민감도 전치증폭기(high sensitivity preamplifiers)의 블록 및 동적 스크리닝을 실현하는 시스템에 연결된 키보드 및 디스플레이를 갖는 마이크로프로세서 제어 시스템을 구비하여 구성되고, 적어도 2개의 전극이 동적 스크리닝을 실현하는 시스템에 연결된다.
이는 동적 스크리닝을 실현하는 시스템이 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 2개의 전극, 2개의 프로브 전극, 및 2개의 스크리닝 전극에 연결된다는 이점이 있다.
이는, 프로브 전극과 프로브 전극 사이에 배치된 스크리닝 전극은, 측정 전류 주입 전극과 측정 전류 흐름의 포텐셜을 측정하는 전극을 구비하여 구성된 측정 전극의 서브시스템의 제1쌍과 측정 전류 주입 전극과 측정 전류 흐름의 포텐셜을 측정하는 전극을 구비하여 구성된 측정 전극의 서브시스템의 제2쌍 사이에 모두 배치된다는 이점이 있다.
이는 제1측정 전류 주입 전극(first measuring current injecting electrode)이 주두(olecranon)에 인접하는 대상(subject)의 손목(wrist)을 둘러싸는(embracing) 크램프(clamp) 상에 배치됨과 더불어 제2측정 전류 주입 전극이 팔꿈치 지지체(elbow support) 상에 배치되고, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 제1전극이 손목을 둘러싸는 크램프 상에 배치된 전극에 대향하여 위치되고, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 제2전극이 팔꿈치에 인접하는 팔을 에워싸는 크램프 상에 위치되는 한편 프로브 지점 뿐만 아니라 스크리닝 포텐셜을 확립하는 전류를 주입하는 전극에서의 포텐셜을 측정하는 전극이 전완(forearm)의 중앙 부분을 둘러싸는 밴드(bands) 상에 배치되고 전극이 링(rings) 또는 부분적으로 개방 링(partially open rings)의 형상이라는 극도의 이점이 발견되었다.
이는 제1측정 전류 주입 전극이 주두에 인접하는 대상의 손목을 둘러싸는 크램프 상에 배치되고, 제2측정 전류 주입 전극이 팔꿈치 지지체 상에 배치되는 한편 스크리닝 전극이 전완의 중앙 부분을 둘러싸는 밴드 상에 위치되며, 전극이 링 또는 부분적으로 개방 링(partially open rings)의 형상이라는 이점이 있다.
이는 전극이 림 크램프 전극(limb clamp electrodes)이고 제2측정 전류 주입 전극이 장치 케이싱의 일체부(integral part)라는 이점이 있다.
이해되어지는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 2개의 전극 세트, 예컨대 측정 전극의 세트와 스크리닝 전극의 세트를 구비하여 구성된 측정 시스템을 이용해서 분석된 뼈를 에워싸는 조직의 영향을 제거하는 것을 허용한다. 측정 전류는 주입된 전류 흐름에 의해 야기된 포텐셜 차이를 측정하도록 동시에 이용된 피부 상에 배치된 측정 전극 세트를 이용하는 다른 형태의 조직에 의해 에워싸인 뼈 조직을 구비하여 구성된 분석된 시스템에 주입된다.
적어도 2개의 전극인, 부가 스크리닝 전극 세트는 분석된 뼈 조직을 에워싸는 조직을 통한 전류 흐름을 감소시키는 부가적 포텐셜을 조직에서 생산한다. 부가적 전극은, 예컨대 진료 관점에서 중요하지 않은 조직을 통한 기생 전류 흐름(parasitic current flow)을 최소화시키는, 최적 측정 조건을 제공하는 전극 피드백 시스템(electronic feedback system)을 이용해서 동적으로 제어된다. 동적 스크리닝은 측정 전류가 그 전기적 파라미터를 결정하는 것을 허용하는 뼈의 다공경질성 부분(spongy part)을 통해 흐르지 않을 수 없도록 한다.
2개의 전극 방법에서의 표면 뼈 층의 고 임피던스는, 측정 결과 상의 스크리닝 전류의 어떠한 반대인 영향을 효과적으로 중지시키는 동적 스크리닝을 이용하는 경우, 불가능한 내부 뼈 부분의 생체전기(bioelectric) 파라미터의 정확한 측정을 실제적으로 이룬다. 더욱이, 본 발명에 따른 뼈 조직 구조 및 화학 조성을 결정하기 위한 방법은 구조 및 화학 조성, 특히 골다공증 및 골감소증 진단에서 중요한 다공경질성 뼈 무기질 침착(spongy bone mineralization)의 정도를 빠르고 정확하게 결정하는 것을 허용한다. 다른 지금까지 이용된 방법과의 비교에 있어서, 본 발명에 따른 방법은 측정 결과 상에서 뼈 조직을 에워싸는 다른 조직의 영향을 제거하는 것을 가능하게 한다.
또한 이해하는 바와 같이, 본 발명은 대상의 바디 상에 배치될 수 있는 전극 시스템 뿐만 아니라 갈바닉 절연(galvanic insulation)을 제공하는 유선 또는 무선 연결에 의해 PC에 연결될 수 있는 작은 크기의 배터리로 구동되는 측정 장치를 구비하여 구성되는 휴가가능 장치를 제조하는 가능성을 제공한다.
도 1은 분석된 뼈의 구조 및 화학 조성을 결정하기 위한 장치의 일반적 도식적 표현을 나타낸 도면이다.
도 2는 전완(forearm) 상의 전극 분포를 나타낸 도면이다.
도 3,4,5는 8개의 전극을 이용해서 분석된 뼈의 단면도로서,
도 3은 분석된 뼈의 밀도를 나타내고,
도 4는 스크리닝 포텐셜에 의해 생산된 전류 및 측정 전류의 방향을 나타내며,
도 5는 스크리닝 포텐셜에 의해 생산된 전류 및 측정 전류의 밀도를 나타낸다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
예 1
주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법은, 측정 전류 주입 전극(1,2)에 의해 분석된 뼈를 에워싸는 조직에 대해 공급되는, 교류 측정 전류(Ip)를 발생시키고; 동시에 분석된 뼈를 통해 측정 전류(Ip)가 흐르지 않을 수 없도록 하는 스크리닝 전극(7,8)에서 교류 스크리닝 포텐셜이 확립되어지는데 있다. 스크리닝 포텐셜 값은 동적으로 조정되고 측정 전류 주입 전극(1,2)에서 측정된 포텐셜에 비례하는 레벨로 유지된다. 주입된 측정 전류 주파수는 측정 동안 250Hz 내지 250kHz 범위에서 동일한 간격으로 적어도 9번 변경된다. 측정 전류 주입 전극(1,2; measuring current injecting electrodes)에서의 포텐셜, 측정 전류(Ip) 값 뿐만 아니라 측정 전류 주입 전극(1,2)과 측정 전류(Ip) 간의 위상차(phase difference)는 각각 10번의 주입된 측정 전류 주파수에 대해 측정된다. 측정된 전기적 값을 기초로, 뼈 조직의 구조 및 화학 조성이 평가된다.
예 2
주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법은, 측정 전류(Ip) 흐름에 의해 생산된 포텐셜이 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)으로 측정되는 한편 프로브 지점(probe points)에서의 포텐셜이 프로브 전극(5,6)으로 측정된다는 차이점과 함께 예 1에서와 같이 수행된다. 주입된 전기적 신호 주파수는 7번 변경된다. 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)에서의 포텐셜과, 측정 전류(Ip) 값 뿐만 아니라 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)에서의 포텐셜과 측정 전류(Ip) 사이의 위상차는 각 8번의 주입된 측정 전류(Ip) 주파수에 대해 측정된다. 측정된 전기적 값을 기초로, 뼈 조직의 구조 및 화학 조성이 평가된다.
예 3
뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 장치는, 컴퓨터와 통신하는 인터페이스(9)에 연결된 키보드 및 디스플레이가 장착된 마이크로프로세서 제어 시스템(12)을 구비하여 구성된다. 키보드 및 디스플레이를 구비하는 마이크로프로세서 제어 시스템(12)은 2개의 측정 전류 주입 전극(1,2)에 연결된 측정 전류 발생 블록(13)에 연결된다. 위상-민감성 검출기(phase-sensitive detector)를 구비하는 고 민감도 전치증폭기(high sensitivity preamplifiers)의 블록(10)과 빠른 전치증폭기(fast preamplifiers) 뿐만 아니라 빠른 출력 증폭기(fast output preamplifiers)를 구비하여 구성된 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)은 컴퓨터와 통신하는 인터페이스(9)와 키보드 및 디스플레이를 구비하는 마이크로프로세서 제어 시스템(12)에 병렬로 연결된다. 2개의 스크리닝 전극(7,8)은 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)에 연결된다.
예 4
뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 장치는, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 2개의 부가적 전극(3,4) 뿐만 아니라 2개의 프로브 전극(5,6)이 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)에 연결된다는 차이점과 함께 예 3과 동일하다. 프로브 전극(5,6)과 스크리닝 전극 서브시스템을 구성하는 스크리닝 전극(7,8)은 측정 전류 주입 전극(1)과 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3)을 구비하여 구성된 측정 전극 서브시스템의 제1쌍과 측정 전류 주입 전극(2)과 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(4)을 구비하여 구성된 측정 전극 서브시스템의 제2쌍 사이에 배치된다. 스크리닝 전극 서브시스템에 있어서, 스크리닝 전극(7,8)은 프로브 전극(7,8) 사이에 배치된다.
예 5
뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 장치는, 측정 전류 주입 전극(1)이 주두(olecranon)에 인접하는 손목(wrist)을 둘러싸는(embracing) 크램프(clamp) 상에 배치되고, 측정 전류 주입 전극(2)이 팔꿈치 지지체(elbow support) 상에 배치되며, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3)이 손목을 둘러싸는 크램프 상의 전극(1)에 대향하여 위치되고, 측정 전류 흐름의 포텐셜을 측정하는 전극(4)이 팔꿈치에 인접하는 팔을 에워싸는 크램프 상에 배치되는 한편 프로브 전극(5,6) 뿐만 아니라 스크리닝 전극(7,8)이 전완(forearm)의 중앙 부분을 둘러싸는 밴드(bands) 상에 위치한다는 차이점과 함께 예 4와 동일하다. 전극(7,8)은 부분적으로 개방 링(partially open rings)의 형상이다.
예 6
뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 장치는, 측정 전류 주입 전극(1)이 주두에 인접하는 대상의 손목을 둘러싸는 크램프 상에 배치되고, 측정 전류 주입 전극(2)이 장치 케이싱의 일체부(integral part)인 팔꿈치 지지체에 배치된다는 차이점과 함께 예 3과 동일하다. 스크리닝 전극(7,8)이 부분적으로 개방 링의 형상이고, 전극(1,7,8)이 림 크램프 전극(limb clamp electrodes)이다.
시스템은 측정 전류(Ip)와 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜 뿐만 아니라 측정 전류 주입 전극(1,2)과 측정 전류(Ip) 간의 위상차가 측정 및 스크리닝 전극으로서 기능하는 2개의 서브시스템으로 구성된 전극(1,2,7,8)을 이용해서 분석된 뼈 조직을 에워싸는 조직과 접촉하여 측정되는 방법으로 동작한다. 측정 전류(Ip)가 주입되어지는, 한 쌍의 측정 전류 주입 전극(1,2)을 이용하는 것과, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 한 쌍의 전극(3,4)을 이용하는 것에 따라, 분석된 뼈 조직을 에워싸는 조직을 통해 흐르는 측정 전류(Ip)에 의해 생산된 포텐셜 차이가 측정된다. 확립된 프로브 지점에서의 포텐셜은 한 쌍의 프로브 전극(5,6)을 이용해서 측정되고, 스크리닝 포텐셜을 확립하는 전류는 한 쌍의 스크리닝 전극(7,8)을 이용해서 주입된다. 스크리닝 전극(7,8)의 위치는 대향하는 포텐셜의 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)의 그룹 사이에 배치되도록 확립된다. 빠른 증폭기(fast amplifiers)를 포함하는 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)은 조직에서 흐르는 측정 전류(Ip)의 가정된 경로(assumed path)를 얻는데 이용된다.
분석의 목적을 위해, 측정 전류 주입 전극(1,2)의 그룹과, 대향하는 포텐셜의 측정 전류 흐름의 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)과의 사이의 프로브 전극(5,6)과 스크리닝 전극(7,8)의 상호 구성을 포함하는 모든 전극이 배치된, 근육을 덮는 피부 상에서, 바람직하기는 긴 뼈인, 골수(bone marrow)로 채워진 다공경질성 뼈(spongy bone; SB)를 에워싸는 단단한 뼈(hard bone; HB)인, 뼈가 선택된다.
더욱이, 뼈는 단단한 뼈 HB 층의 절연 작용(insulating action)이 다공경질성 뼈 SB 조직을 분석하도록 스크리닝 전극(7,8)을 어떠한 부정적 영향 없이 이용하도록 허용하는 방법으로 선택된다. 바람직하기는, 분석되어지는 인체 바디의 최상의 부분은, 전완의 중앙 부분에서 크램핑 링(clamping ring)의 형상으로 프로브 전극(5,6)과 스크리닝 전극(7,8)이 배치되는 한편 측정 전류 주입 전극(1,2)과 측정 전류 흐름의 포텐셜을 측정하는 전극(3,4)이 각각 손목 및 팔꿈치에 가까운 주두(olecranon)에 인접하는 피부 상에 각각 배치되는, 전완(forearm)이다.
측정 전류(Ip) 흐름 뿐만 아니라 분석된 조직을 통해 흐르는 스크리닝 포텐셜에 의해 생산된 전류(Ie)의 분석된 방향에 대응하는 도 4에서의 화살표 및 선 방향과, 전류 밀도(current density) Ip, Ie(도 5)는, 스크리닝 포텐셜이 측정 전류(Ip)를 그를 에워싸는 조직을 생략하는 분석된 뼈 조직을 통해 흐르지 않으면 안되도록 함을 명확하게 나타내는 바; 반면 스크리닝 포텐셜의 전류(Ie)는 외부층의 절연 특성 덕택에 그 내부를 침투하지 않는다. 도 5에서 회색의 음영은 전류 밀도 값을 나타내고; 더 밝은 음영은 높은 값에 대응하는 한편 더 어두운 음영은 낮은 값에 대응한다.
분석된 뼈 조직의 전기적 파라미터가 10% 만큼 변화할 때 관찰된 전기적 값의 상대적인 측정된 변화로서 정의된 본 발명에 따른 장치의 민감도(sensitivity)가 표 1에서 제공된다.
측정 전류의
주파수[Hz]		 알려진 2개의
전극 장치의 민감도		 본 발명에 따른
장치의 민감도
100 0.016% 4.8%
1000 0.16% 4.7%
10000 0.55% 4.8%
100000 0.58% 6.4%
표 1에서 제공된 바와 같이, 본 발명에 따른 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하는 장치는 알려진 장치 민감도를 100배 이상 능가하는 매우 높은 민감도에 의해 특징지워진다.
1 --- 측정 전류 주입 전극(measuring current injecting electrode)
2 --- 측정 전류 주입 전극(measuring current injecting electrode)
3 --- 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(electrode measuring the potential produced by the measuring current flow)
4 --- 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(electrode measuring the potential produced by the measuring current flow)
5 --- 프로브 전극(probe electrode)
6 --- 프로브 전극(probe electrode)
7 --- 스크리닝 전극(screening electrode)
8 --- 스크리닝 전극(screening electrode)
9 --- 부가 컴퓨터와 협동하는 인터페이스(interface cooperating with an additional computer)
10 --- 위상-민감성 검출기를 구비하는 고 민감도 전치증폭기의 블록(block of high sensitivity preamplifiers with a phase-sensitive detector)
11 --- 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(system realizing dynamic screening)
12 -- 키보드 및 디스플레이가 장착된 마이크로프로세서 제어 시스템(microprocessor control system equipped with a keyboard and a display)
13 --- 측정 전류를 발생시키는 블록(block generating measuring current)
Ip --- 측정 전류(measuring current)
Ie --- 스크리닝 전류(screening current)
HB --- 단단한 뼈(hard bone)
SB --- 다공경질성 뼈(spongy bone)

Claims (12)

  1. 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법으로, 바람직하기는 긴 뼈인, 분석된 뼈를 에워싸는 조직과 접촉하여 배치된 적어도 4개의 전극(1,2,3,4,5,6,7,8)의 세트의 이용에 따라, 스크리닝 포텐셜 분포가 스크리닝 전극(7,8)을 이용함과 더불어 측정 전류 주입 전극(1,2)을 이용하여 확립되고, 측정 전류(Ip) 흐름이 분석된 뼈의 내부 부분을 통해 흐르게 하고 동시에 스크리닝 전극(7,8)을 이용해서 분석된 뼈를 에워싸는 조직을 통한 측정 전류(Ip)의 흐름이 거의 제로까지 감소하고, 이어 측정 전류(Ip)와 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜 뿐만 아니라 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜과 측정 전류(Ip) 간의 위상차를 측정하고; 다음에 측정된 전기적 값을 기초로 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 평가하는 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    측정 전류 주입 전극(1,2)을 이용함에 따라, 교류 측정 전류(Ip)가 주변 조직을 통해 분석된 뼈로 간접적으로 공급되고, 동시에 분석된 뼈를 에워싸는 조직 내부의 교류 스크리닝 포텐셜은 스크리닝 전극(7,8)에서 확립되고, 이어 측정 전류(Ip) 흐름에 의해 생산된 포텐셜이 측정 전류 주입 전극(1,2)에서 측정되고 측정된 포텐셜의 차이가 평가되고, 한편 스크리닝 포텐셜의 값이 측정 전류 주입 전극(1,2)에서 측정된 포텐셜에 비레하는 레벨에서 동적으로 유지 및 조정되는 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    주입된 측정 전류(Ip) 주파수가 측정 동안 적어도 한번 변경되고, 주입된 전류의 각 주파수에 대해 측정 전류(Ip) 뿐만 아니라 측정 전류 주입 전극(1,2)에서의 포텐셜이 측정되는 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    측정 전류(Ip) 흐름에 의해 생산된 포텐셜이 측정 전류(Ip) 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 부가적 전극(3,4)에 의해 측정되는데 반해, 분석된 뼈를 에워싸는 조직 내부의 실제 스크리닝 포텐셜은 프로브 지점에서 프로브 전극(5,6)에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    스크리닝 전극(7,8)에서의 스크리닝 포텐셜은, 각 부가 전극(3,4)에서의 포텐셜이 가장 가까운 프로브 전극(5,6)에서의 포텐셜에 비례하고, 각 부가 전극(3,4)이 다른 측정 전류 주입 전극(1,2) 가까이 배치됨과 더불어 각 프로브 전극(5,6)이 다른 스크리닝 전극(7,8)에 접근하여 배치되는 방법으로 확립되고, 그리고/또는 측정 전류 주입 전극(1,2)에 대해 이러한 측정 전류(Ip)가 공급되는 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    각 부가 전극(3,4)에서의 포텐셜이 가장 가까운 프로브 전극(5,6)에서의 포텐셜과 동일한 것을 특징으로 하는 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 비침습 분석하기 위한 방법.
  7. 컴퓨터와 통신하는 인터페이스에 연결된 키보드와 디스플레이가 장착된 마이크로프로세서 제어 시스템을 구비하여 구성되되; 마이크로프로세서 제어 시스템이 측정 전류를 주입하는 2개의 전극에 연결된 측정 전류 발생 블록에 연결되고, 컴퓨터와 통신하는 인터페이스(9)와 키보드 및 디스플레이가 장착된 마이크로프로세서 제어 시스템(12)이 병렬로 위상-민감성 검출기를 갖는 고민감도 전치증폭기의 블록(10) 및 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)에 연결되는 반면 적어도 2개의 전극(1,2,3,4,5,6,7,8)이 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 2개의 전극(3,4), 2개의 프로브 전극(5,6) 뿐만 아니라 2개의 스크리닝 전극(7,8)이 동적 스크리닝을 실현하는 시스템(11)에 연결된 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    프로브 전극(5,6)과 프로브 전극(5,6) 사이에 위치한 스크리닝 전극(7,8)이, 측정 전류 주입 전극(1)과 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3)을 구비하여 구성되는 측정 전극 서브시스템의 제1쌍과, 측정 전류 주입 전극(2)과 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(4)을 구비하여 구성되는 측정 전극 서브시스템의 제2쌍 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    제1측정 전류 주입 전극(1)이 주두에 인접하는 분석된 대상 손목을 둘러싸는 크램프 상에 배치됨과 더불어 제2측정 전류 주입 전극(2)이 팔꿈치 지지체 상에 위치하고, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(3)이 손목을 둘러싸는 크램프 상의 전극(1)에 대향되게 배치되고, 측정 전류 흐름에 의해 생산된 포텐셜을 측정하는 전극(4)이 팔꿈치에 인접하는 팔을 둘러싸는 크램프 상에 위치되는데 반해, 프로브 지점에서 포텐셜을 측정하는 전극(5,6) 뿐만 아니라 스크리닝 포텐셜을 확립하는 전류 주입 전극(7,8)이 전완의 중앙 부분을 둘러싸는 밴드 상에 배치됨과 더불어 전극(7,8)이 링 또는 부분적으로 개방 링의 형상인 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    제1측정 전류 주입 전극(1)이 주두에 인접하는 분석된 대상 손목을 둘러싸는 크램프 상에 배치됨과 더불어 제2측정 전류 주입 전극(2)이 팔꿈치 지지체 상에 위치하는 반면, 스크리닝 전극(7,8)이 전완의 중앙 부분을 둘러싸는 밴드 상에 배치됨과 더불어 전극(7,8)이 링 또는 부분적으로 개방 링의 형상인 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    전극(1,3,4,5,6,7,8)이 림 크램프 전극이고 제2측정 전류 주입 전극(2)이 장치 케이싱의 일체부인 것을 특징으로 하는 케이싱 내에 구비된 주변 조직의 영향을 제거하는 뼈 조직의 구조 및 화학 조성을 분석하기 위한 장치.
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