KR20150013801A

KR20150013801A - 생리적 지수들을 결정하기 위한 시스템, 방법 및 관련 장치

Info

Publication number: KR20150013801A
Application number: KR1020147035193A
Authority: KR
Inventors: 크리스챤 레스 피터슨; 존 마크 안세르미노; 가이 두몬트
Original assignee: 라이온스게이트 테크놀로지스, 아이엔씨.
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2015-02-05
Also published as: HK1208331A1; CN104427928B; AU2013262408A1; IN2014DN10504A; CN104427928A; EP2849633A4; US20140155708A1; EP2849633A1; CA2873242A1; JP2015521064A; WO2013170378A1

Abstract

외부 센서를 구동하기 위해 오디오 인터페이스(audio interface)의 제1 접점(contact)에 제1 하모닉 구동신호(first harmonic driving signal)를, 상기 오디오 인터페이스의 제2 접점에 제2 하모닉 구동신호를 적용하고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 중 적어도 하나를 조정하고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들과 응답신호의 특징들에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들(physiological parameters)을 결정하고, 상기 결정된 하나 이상의 생리적 지수들을 출력하는 것에 의해, 전자기기의 상기 오디오 인터페이스에 연결가능한 상기 외부 센서를 동작시키기 위한 방법, 시스템 및 관련 장치가 상기 전자기기를 제어하기 위해 제공된다.

Description

생리적 지수들을 결정하기 위한 시스템, 방법 및 관련 장치 {SYSTEMS, METHODS AND RELATED APPARATUS FOR DETERMINING PHYSIOLOGICAL PARAMETERS}

본 발명은 대체로 환자의 생리적 지수들(physiological parameters)을 결정하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전자기기들의 오디오 인터페이스들(audio interfaces)에 결합된 센서들로 생리적 지수들을 결정하기 위한 시스템, 방법 및 관련 장치에 관한 것이다.

종래의 온도계들, 혈압 측정기기들, 폐활량계들(spirometers), 페리니오미터들(perineometers), ECGs, EEGs, 및 생리적 지수들(physiological parameters)을 측정하기 위한 다른 기기들은 전형적인 단독형(standalone) 유닛들이다. 생리적 지수들을 측정하기 위한 단독형 전자기기들은 센싱(sensing)을 수행하는데 필요한 기본 회로에 덧붙여 보통 전원, 마이크로컨트롤러(microcontroller), 지역 저장소(local storage), 및 맞춤형 디스플레이 기계장치(custom display mechanism)를 포함한다. 이는 제조하는 데 비싸고, 많은 잠재적 오류 요소들을 갖는 상대적으로 복잡한 시스템을 만든다. 그러므로, 그들의 기능성, 향상(upgrade)의 어려움, 및/또는 상대적으로 비싸도록 제한된다.

따라서, 생리적 지수들을 결정하기 위한 개선된 시스템과 방법이 제공되는 것이 바람직하다.

생리적 지수들을 측정하기 위한 단독형 전자기기들은 센싱(sensing)을 수행하는데 필요한 기본 회로에 덧붙여 보통 전원, 마이크로컨트롤러(microcontroller), 지역 저장소(local storage), 및 맞춤형 디스플레이 기계장치(custom display mechanism)를 포함한다. 이는 제조하는 데 비싸고, 많은 잠재적 오류 요소들을 갖는 상대적으로 복잡한 시스템을 만든다. 그러므로, 그들의 기능성, 향상(upgrade)의 어려움, 및/또는 상대적으로 비싸도록 제한되므로, 생리적 지수들을 결정하기 위한 개선된 시스템과 방법이 제공되는 것이 바람직하다.

몇몇 양상들은, 외부 센서를 구동하기 위해 오디오 인터페이스(audio interface)의 제1 접점(contact)에 제1 하모닉 구동신호(first harmonic driving signal)를, 상기 오디오 인터페이스의 제2 접점에 제2 하모닉 구동신호를 적용하고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 중 적어도 하나를 조정하고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들과 응답신호의 특성들에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들(physiological parameters)을 결정하고, 상기 결정된 하나 이상의 생리적 지수들을 출력하는 것에 의해, 전자기기의 상기 오디오 인터페이스에 연결가능한 상기 외부 센서를 조작하도록 상기 전자기기를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 관련 장치를 제공한다.

일 양상은, 상기 외부 센서를 구동하기 위한 상기 오디오 인터페이스의 제1 접점에 제1 하모닉 구동신호를, 상기 오디오 인터페이스의 제2 접점에 제2 하모닉 구동신호를 적용하고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 중 적어도 하나를 조정하기 위한 구동신호 발생기(driving signal generator), 상기 오디오 인터페이스의 제3 접점에서 응답신호를 수신하기 위한 응답신호 검출기(response signal detector), 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 및 상기 응답신호의 특징들에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하기 위한 생리적 지수 추출기(physiological parameter extractor), 및 상기 결정된 하나 이상의 생리적 지수들을 출력하기 위한 출력부(output)를 포함하는, 시스템을 제공한다.

또 다른 양상은, 전자기기의 오디오 인터페이스에 연결하기 위한 온도계를 제공하고, 상기 온도계는, 상기 전자기기로부터 제1 및 제2 하모닉 구동신호들을 수신하기 위한 제1 및 제2 접점들과 상기 전자기기에 응답신호를 되돌려주기 위한 제3 접점을 갖는 잭 플러그(jack plug), 및 본질적으로 상기 제1 및 제3 접점들 사이에 연결된 서미스터(thermistor)와 상기 제2 및 제3 접점들 사이에 연결된 기준 레지스터(reference resistor)로 구성된 온도 센서를 포함한다.

또 다른 양상은, 전자기기의 오디오 인터페이스에 연결하기 위한 어댑터(adaptor)를 제공하고, 상기 어댑터는, 상기 전자기기로부터 제1 및 제2 하모닉 구동신호들을 수신하기 위한 제1 및 제2 접점들과 상기 전자기기에 응답신호를 되돌려주기 위한 제3 접점을 갖는 잭 플러그, 및 압력 센서가 상기 제1 및 제3 접점들 사이에서 상기 제3 접점에 상기 응답신호를 제공하도록 상기 제1 및 제2 접점을 가로질러 브릿지(bridge)로서 연결된 압력 민감영역(pressure sensitive area)과 상기 제2 및 제3 접점들 사이에 연결된 기준 레지스터를 갖는 상기 압력 센서를 포함한다.

본 발명의 다른 양상들과 특징들은, 첨부한 도면들과 함께 다음의 특정 실시예들의 설명을 검토하여 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게 명백해질 것이다.

본 발명에 의할 경우, 모바일폰과 같은 휴대형 기기들로 의료용 센서 측정을 수행함으로써 어플리케이션(application) 특성들의 추가와 업그레이드의 용이함에 이점이 있을 뿐 아니라, 더해서 더 나은 사용자 인터페이스를 가능하게 하는 데 이점이 있다.

또한, 모바일폰 또는 다른 전자기기에 직접 연결된 센서들을 제공하는 것에 의해, 센서 설계의 복잡도를 감소시키고 센서 제조비용을 낮추고, 상대적으로 용이한 소프트웨어 업그레이드로 인해, 상기 센서를 제어하는 어플리케이션이 점진적으로 개선되고 업그레이드될 수 있다.

이제 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 오직 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따라 전자기기의 오디오 인터페이스(audio interface)를 통해 외부 센서를 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1a는 다른 실시예에 따라 전자기기의 오디오 인터페이스를 통해 외부 센서를 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1b는 일 실시예에 따라 예시의 온도계를 제어하도록 연결된 전자기기를 개략적으로 도시한다.
도 1c는 일 실시예에 따라 예시의 혈압계(sphygmomanometer)를 제어하도록 연결된 전자기기를 개략적으로 도시한다.
도 1d는 일 실시예에 따라 예시의 폐활량계(spirometer)를 제어하도록 연결된 전자기기를 개략적으로 도시한다.
도 1e는 일 실시예에 따라 예시의 페리니오미터(perineometer)를 제어하도록 연결된 전자기기를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따라 전자기기의 오디오 인터페이스에 연결가능한 외부 센서를 조작하도록 상기 전자기기를 제어하기 위한 예시의 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 다른 실시예에 따라 전자기기의 오디오 인터페이스에 연결가능한 외부 센서를 조작하도록 상기 전자기기를 제어하기 위한 예시의 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시의 온도 센서회로를 개략적으로 도시한다.
도 3a는 일 실시예에 따라 상기 온도 센서를 조작하기 위한 예시의 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3b는 일 실시예에 따라 상기 온도 센서를 조작하기 위한 예시의 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3c는 도 3b의 상기 제어 시스템의 예시의 구동신호들(driving signals)을 개략적으로 도시한다.
도 3d는 도 3b의 상기 제어 시스템의 예시의 응답신호를 개략적으로 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 혈압계 또는 폐활량계를 위한 예시의 압력 센서회로를 개략적으로 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따라 혈압계 센서를 조작하기 위한 예시의 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4b는 일 실시예에 따라 오디오 인터페이스를 통해 조작된 혈압계 센서로부터 출력된 예시의 혈압을 나타내는 그래프이다.
도 4c는 일 실시예에 따라 폐활량계 센서를 조작하기 위한 예시의 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시의 혈압측정 오디오 인터페이스 어댑터(adaptor)를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 예시의 폐활량측정 오디오 인터페이스 어댑터(adaptor)를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 예시의 심전도(ECG) 센서회로를 개략적으로 도시한다.

개괄적으로, 본 발명은 전자기기들의 오디오 인터페이스들(audio interfaces)을 통해 외부 센서들을 제어하기 위한 방법과 시스템을 제공한다. 예시의 실시예들은 여기서 스마트폰들 등과 같은 휴대용 전자기기들을 참조하여 설명되지만, 여기서 설명된 시스템과 방법은 스마트폰, 피쳐폰(feature phones), 개인휴대정보 단말기(personal digital assistants, PDA), 태블릿 컴퓨터(tablet computers), 넷북 컴퓨터(netbook computers), 랩탑 컴퓨터(laptop computers), 휴대형 게임시스템(portable gaming systems), 프로세서가 장비된 휴대형 음악 플레이어(portable music players), 데스크탑 컴퓨터(desktop computers), 등을 제한 없이 포함하고, 오디오 인터페이스와 적합한 신호 발생 및 처리 능력을 구비한 임의 타입의 전자기기로 구현될 수 있다.

모바일폰과 같은 휴대형 기기들로 의료용 센서 측정을 수행하는 것은, 판독을 기록 및 전송하고, 상기 센서, 데이터 저장소, 진보된 분석을 위한 강력한 프로세서들에 전력을 공급하는 목적 및 어플리케이션(application) 특성들의 추가와 업그레이드의 용이함에 이점이 있을 뿐 아니라, 더해서 더 나은 사용자 인터페이스를 가능하게 하는 데 이점이 있다. 향상된 사용자 상호작용은 모바일폰의 다용도 입출력 메카니즘을 통해 가능하고, 예로서, 지지하는 환자 정보를 입력하고, 상기 환자에게 최적의 센서 배치가 가능하도록 안내하고, 치료 옵션들, 히스토릭(historic) 데이터 경향의 도표, 및 관련 상황정보(relevant context)를 포함한 결과들로 풍부한 피드백을 제공하도록 한다.

모바일폰 또는 다른 전자기기에 직접 연결된 센서들을 제공하는 것에 의해, 여기서 개시되는 실시예들은 바이탈 사인(vital signs)이나 다른 생리적 지수들을 측정하기 위한 전형적인 단독형 기기들(별도의 전원, 마이크로컨트롤러, 맞춤형 디스플레이 등과 같은)의 많은 요소들에 대한 필요를 제거하며, 이는 그들의 기능이 상기 모바일폰 자체에 내장되기 때문이다. 이러한 실시예들은 상기 센서 설계의 복잡도를 감소시키고 센서 제조비용을 낮춘다. 상대적으로 용이한 소프트웨어 업그레이드로 인해, 상기 센서를 제어하는 어플리케이션이 점진적으로 개선되고 업그레이드될 수 있다. 여기에 기재된 실시예들은 최신 전자기기 내에 오디오 인터페이스가 거의 일반화된 것을 이용하도록 구성된다. 어떤 실시예들은 오디오 잭들(audio jacks)과 잭 플러그들(jack plugs)의 상대적으로 높은 수준의 표준화에도 영향을 준다. 나아가, 많은 전자기기들 내의 소비자 등급 오디오 코덱들(consumer grade audio codecs)은 16비트(15ppm) 이상의 해상도(resolution)를 획득하기 위해 정교한 신호 변환기들을 사용한다. 이는 전형적으로 10비트(1000ppm)의 해상도를 갖는 대부분의 맞춤형 마이크로컨트롤러 실행에서 발견되는 컨버터를 훨씬 능가하는 것이다. 신호 품질에서 거의 100배의 하드웨어 수준 개선은 센서 판독의 정확성을 현저히 개선시키는 것에 영향받을 수 있다. 또한, 표준 오디오 입출력 신호 수준과 임피던스(impedance) 범위는 다양한 센서 타입들과 직접적으로 호환된다. 특히, 어떤 실시예들은 측정을 위한 수동소자들의 브릿지(bridge) 회로들을 포함하는 센서들을 사용하고, 이는 아래서 논의되는 것처럼 압력과 온도 센싱에 대한 경우이다.

그러나, 상기 오디오 인터페이스와 전형적인 센서 인터페이스들 간에는 중요한 차이점이 있으며, 이는 종래의 센서 인터페이스들은 센서 작동과 검출을 위해 DC 신호들에 의존한 반면, 상기 오디오 신호채널은 엄격하게 AC 신호 상에서 동작하도록 설계되었다는 점이다. 상기 오디오 채널 각각의 종단에서 부호화 및 복호화되는 AC 반송 신호들의 진폭 및/또는 주파수 변조를 이용하여 DC 센서 신호들을 전송하도록 오디오 신호선을 사용하는 것이 가능한 반면, 이는 상기 센서와 상기 폰 오디오 커넥터 간에 추가적인 컨버터 전자장치들의 존재를 요구하며, 이에 의해 맞춤형 전자장치들에 대해 폰이나 다른 전자기기를 사용할 목적에 해가 될 뿐 아니라 별도의 센서 전원에 대한 필요를 재도입할 수 있다.

모바일폰 헤드셋 잭(headset jack)과 같은 오디오 인터페이스의 일반적인 마이크로폰 연결은 헤드셋들에서 보통 발견되는 일렉트릿(electret) 마이크로폰들을 구동하는데 사용되는 작은 전압을 출력한다. 이러한 "마이크로폰 바이어스(microphone bias)"는 단일 트랜지스터(transistor) 또는 단일 초저전력 기기(ultra-low power device)를 구동하는 데에는 충분하지만, 전형적인 완전한 센서 인터페이스나 신호 변환회로에 동력을 공급하는 데에는 그렇지 않다.

어떠한 실시예들은, 사실상 고유한 AC인, 센서 제어방법 및 시스템을 채용하는 것에 의해 최신 전자기기들의 이점과 능력에 충분한 영향을 미쳤으며, 그 결과, 상기 센서 입출력은 추가적인 신호 변환이나 조정 없이, 그리고, 상기 마이크로폰 바이어스 외의 전원에 대한 필요 없이 상기 오디오 채널에 직접적으로 연결될 수 있다. 이는 센서 작동, 신호 검출 및 처리에 대한 새로운 접근을 요구한다.

도 1은 일 실시예에 따라 오디오 인터페이스를 통해 외부 센서를 제어하기 위한 예시의 방법(100)을 나타낸다. 더 아래에서 설명되는 것처럼, 방법(100)은 온도계들, 혈압계들(sphygmomanometers), 페리니오미터들(perineometers), ECG 및 EEG 모니터들, 및 폐활량계들(spirometers)을 제한 없이 포함한 다양한 센서들을 동작시키기 위한 전자기기에 의해 실행될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 센서 회로는 오디오 인터페이스의 접점들을 가로질러 AC 브릿지로서 연결되고, 구동신호들은 상기 브릿지의 암들(arms)에 적용되어 상기 브릿지의 중심점으로부터 검출된 응답신호를 최소화하도록 조정된다.

방법(100)은 블록(block, 102)에서 하모닉 구동신호들(harmonic driving signals)을 상기 오디오 인터페이스의 한 쌍의 접점들에 적용하는 것을 포함한다. 블록(104)에서, 상기 오디오 인터페이스의 또 다른 접점에서 수신된 응답신호가 측정된다. 블록(105)에서, 방법(100)은 상기 응답신호가 기결정된 0(zero)의 문턱치 이내인지를 결정한다. 그렇지 않다면, 방법(100)은 상기 응답신호를 감소시키도록 블록(106)에서 상기 구동신호 중 하나 또는 둘 다를 조정하도록 진행한다. 당해 기술분야에서 숙련된 기술자가 인식하는 것처럼, 블록들(104 내지 106)은 상기 응답신호를 최소화하기 위한 피드백 루프(feedback loop)를 구성하고, 실질적으로 동시에 실행될 수 있으며, 다양한 방식으로 실행될 수 있다.

상기 응답신호가 최소화되면, 방법(100)은, 하나 이상의 생리적 지수들이 상기 응답신호를 최소화하도록 적용된 상기 구동신호의 특징들에 기초하여 결정되는 블록(108)으로 진행한다. 몇몇 실시예들에서, 생리적 지수들은 상기 적용된 구동신호들의 진폭의 비율에 기초하여 결정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 방법(100)은 상기 응답신호의 작은 변화를 검출하는 것, 및 블록(108)에서 상기 응답신호의 변화에 기초하여 생리적 지수들을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 블록(109)에서, 상기 생리적 지수(들)는 상기 환자 및/또는 다른 사용자(들)에게로 출력된다. 예를 들면, 생리적 지수들을 출력하는 것은 상기 전자기기의 디스플레이 상에 상기 생리적 지수들을 표시하는 것, 상기 전자기기의 빌트인(built-in) 스피커로 들을 수 있는 신호들을 발생하는 것, 햅틱 신호(haptic signal)를 발생하는 것, 상기 전자기기의 메모리 내에 상기 생리적 지수들을 저장하는 것, 상기 전자기기에 사용가능한 소정의 적합한 통신 프로토콜들을 사용하여 상기 생리적 지수들을 하나 이상의 다른 기기들로 보내는 것, 상기 생리적 지수들을 프로그램 인터페이스(programmatic interface) 또는 소정의 다른 출력형태를 통하여 또 다른 어플리케이션으로 패스(pass)하는 것을 포함할 수 있다.

도 1a는 또 다른 실시예에 따른 오디오 인터페이스를 통해 외부 센서를 제어하기 위한 예시의 방법(100A)를 나타낸다. 방법(100A)은, 온도계들, 혈압계들, 폐활량계들, EEG 및 ECG 모니터들, 및 페리니오미터들을 제한 없이 포함한 다양한 센서들을 동작시키기 위한 전자기기에 의해 실행될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 온도계의 경우에 대해 도 3b에서 나타나는 것처럼, 센서 회로는 오디오 인터페이스의 접점들을 가로질러 AC 브릿지로서 연결되고, 구동신호들은 상기 브릿지의 상기 암들에 적용되어 상기 브릿지의 중심점으로부터 검출된 응답신호가 최소화될 때 기결정된 진폭 프로파일(profile)이 결정되도록 적용함으로써 조정된다.

방법(100A)은 블록(102)에서 하모닉 구동신호들을 상기 오디오 인터페이스의 한 쌍의 접점들에 적용하는 것을 포함한다. 블록(103)에서, 상기 구동신호들 중 하나의 진폭은 기결정된 진폭 프로파일(예를 들어, 아래 논의되는 도 3c의 예시에서처럼 선형 램프(linear ramp), 또는 다른 예측가능하게 변화하는 진폭)에 따라 조정되고, 다른 구동신호의 진폭은 상수(예를 들어, 아래 논의되는 도 3c의 예시에서처럼 최대 진폭의 약 1/2, 또는 다른 실질적인 상수 진폭)로 유지된다. 블록(104)에서, 상기 오디오 인터페이스의 또 다른 접점에서 수신된 응답신호가 측정된다. 더 아래에서 논의되는 것처럼, 상기 응답신호가 지역 최소점(local minimum)을 보이는 시점이 블록(104)에서 검출되고, 상기 응답신호 내의 이러한 지역 최소점의 시점으로부터, 상기 지역 최소점을 야기하는 구동신호들의 진폭 비율이 결정될 수 있다. 블록(107)에서, 하나 이상의 생리적 지수들은 상기 응답신호 내의 상기 지역 최소점의 상기 시점에 기초하여 결정된다. 블록(109)에서, 상기 생리적 지수(들)는 방법(100)을 참조하여 상기 논의된 것처럼 상기 환자 및/또는 다른 사용자(들)에게 출력된다.

도 1b 내지 1E는 전자기기(110)가 다양한 외부 센서들을 동작시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 예시의 실시예들을 도시한다. 도 1b 내지 1E의 예시들은 온도계, 혈압계, 폐활량계, 및 페리니오미터 어플리케이션들을 나타내지만, 다른 실시예들은 다른 어플리케이션들을 나타내는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 심전도(ECG) 및 뇌전도(EEG) 센서들을 제한 없이 포함하는 다른 타입의 센서들은 다른 실시예들에서 전자기기들의 오디오 인터페이스들에 연결될 수 있다.

도 1b는 일 실시예에 따른 예시의 온도계(120)에 연결된 전자기기(110)를 나타낸다. 온도계(120)는 커넥터(122), 케이블(124), 및 프로브(probe, 126)를 포함한다. 케이블(124)은 사용자에게 프로브(126) 배치의 유연성을 유리하게 제공할 수 있지만, 모든 실시예에서 요구되지는 않는다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 프로브(126)는 커넥터(122)에 직접적으로 부착되거나, 커넥터(122) 내에 병합되거나, 또는 다른 수단에 의해 커넥터(122)에 결합될 수 있다(예를 들어, 커넥터(122)에 부착된 견고한 또는 유연한 부재에 결합됨). 프로브(126)는, 더 아래에서 설명되는 것처럼, 온도 판독을 획득하도록 기기(110)에 의해 제어될 수 있는 온도 센싱 회로소자들(temperature sensing circuit elements)을 포함한다.

도 1c는 일 실시예에 따라 예시의 혈압계(130)에 연결된 전자기기(110)를 나타낸다. 혈압계(130)는 커넥터(132), 압력 튜브(pressure tube, 134), 팽창가능한 커프(inflatable cuff, 136), 및 압력원(pressure source, 138)을 포함한다. 압력원(138)은 도시된 실시예에서 나타나는 것처럼 수동 펌프(hand-operated pump)이거나, 어떤 다른 압력원일 수 있다. 리크 밸브(leak valve, 135)는 튜브(134) 상에 제공될 수 있다. 선택적으로, 리크 밸브는 더 아래에 기재된 것처럼 커넥터(132) 내에 병합될 수 있거나, 다른 실시예들에 따라 상기 기기 내 다른 곳일 수 있다. 커프(136)는 환자의 팔다리(예를 들어, 팔) 주위에 감싸질 수 있고, 압력원(138)은 팽창가능한 커프(136)에 사용될 수 있고, 커프(136) 내의 압력은 튜브(134)를 통해 커넥터 내의 압력 센서에 통신된다. 커넥터(132) 내의 상기 압력 센서는 커프(136) 내의 압력에서의 변화를 측정하도록 기기(110)에 의해 제어될 수 있으며, 더 아래 기재된 것처럼, 수축기(systolic), 평균(mean), 및 확장기(diastolic) 혈압, 호흡수, 및 심박수를 포함한 다양한 생리적 지수들을 추출하도록 분석될 수 있다. 상기 압력 센서는 다른 실시예들에 따라 상기 기기의 다른 곳에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 상기 압력 센서는 상기 커프(136)에 또는 근접하여 위치되고, 배선에 의해 커넥터(132)에 연결될 수 있다.

도 1d는 일 실시예에 따른 예시의 폐활량계(140)에 연결된 전자기기(110)를 나타낸다. 폐활량계(140)는 커넥터(142), 한 쌍의 압력 튜브들(144, 146), 및 그 안에 부분적 장애물(partial obstruction, 149)을 갖는 호흡 튜브(148)를 포함한다. 튜브들(144, 146)은 압력들을 장애물(149)의 대립되는 측들로부터 커넥터(142) 내의 차압 센서(differential pressure sensor)로 통신한다. 도 1d 내의 화살표에 의해 나타나는 방향으로 환자가 호흡 튜브(148)를 통해 호흡할 때, 튜브(144) 내의 압력이 튜브(146) 내의 압력보다 크게 되도록 장애물(149)이 구성된다. 커넥터(142) 내의 차압 센서는 장애물(149)을 가로지르는 압력에서의 변화를 측정하도록 기기(110)에 의해 제어될 수 있고, 더 아래에 기재되는 것처럼, 폐활량 및 공기흐름 측정을 포함하여 다양한 생리적 지수들을 추출하도록 분석될 수 있다.

도 1e는 일 실시예에 따른 예시의 페리니오미터(150)에 연결된 전자기기(110)를 나타낸다. 페리니오미터(150)는 커넥터(152), 압력 튜브(154), 및 질(vagina) 내에 삽입될 수 있는 팽창가능한 부재(156)를 포함한다. 튜브(154)는 압력을 부재(156)로부터 커넥터(152) 내의 압력 센서로 통신한다. 페리니오미터(150)는 수동으로 동작가능한 공기 벌브(air bulb, 158)를 압력 튜브(154)에 연결하는 또 다른 압력 튜브(157)를 선택적으로 포함할 수도 있다. 상기 공기 벌브(158)는 부재(156)를 팽창시키기 위해 사용될 수 있으며, 압력해제 밸브(159)는 극단적-팽창(over-inflation)을 방지하기 위해 압력 튜브(157)에 제공될 수 있다. 커넥터(152) 내의 압력 센서는 부재(156)에 적용되는 압력에서의 변화를 측정하도록 기기(110)에 의해 제어될 수 있고, 더 아래에 기재되는 것처럼, 골반 기저근들의 자발적 수축의 강도를 포함한 다양한 생리적 지수들을 추출하도록 분석될 수 있다. 선택적으로, 기계적으로 압축성 있는 부재가 팽창가능한 부재(156) 대신에 제공될 수 있다. 상기 기계적으로 압축성 있는 부재는, 예를 들어, 커넥터(152)와 적합한 배선을 통해 기기(110)의 오디오 인터페이스에 결합되는 하나 이상의 압전기 또는 압전저항 소자들과 같은 스트레인 게이지-형(strain gauge-type) 압력 센서를 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 예시의 시스템(200)을 나타낸다. 시스템(200)은 외부 센서를 동작시키고 상기 센서로부터의 응답신호들(상기 구동신호들을 수정하기 위해 피드백으로서 사용될 때, 종래에 "에러 신호들"로서 칭해졌고, 통상적으로 상기 피드백 프로세스에 의해 최소화되도록 시도되었음)을 처리하도록 오디오 인터페이스(115)를 제어하기 위해 전자기기(110) 내에서 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서, 오디오 인터페이스(115)는 TRRS(팁, 링, 링, 슬리브) 오디오 인터페이스를 포함하고, 상기 팁과 제1 링은 스피커 접점들 SPK을 포함하고, 상기 제2 링은 접지 GND를 포함하고, 상기 슬리브는 마이크로폰 접점 MIC을 포함하는 데 특징이 있지만, 다른 타입의 오디오 인터페이스들이 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시예들은 접점들의 상이한 배열로 TRRS 오디오 인터페이스를 사용할 수 있다. 몇몇 실시예들은 한 쌍의 TRS 타입 인터페이스들(예를 들면, 스피커 출력 인터페이스 및 마이크로폰 입력 인터페이스)을 사용할 수 있다. 몇몇 실시예들은 전자 신호들을 송수신하기 위한 복수의 접점들로 상이하게 구성된 오디오 인터페이스들을 사용할 수 있다. 도시된 실시예에서, 시스템(200)은 하모닉 구동신호들을 스피커 접점들 SPK에 적용하기 위한 구동신호 발생기(driving signal generator, 202), 및 마이크로폰 접점 MIC에 수신되는 응답신호를 검출하기 위한 응답신호 검출기(response signal detector, 204)를 포함한다. 내부 접지(internal ground, 206)는 접지 GND에 연결된다.

응답신호 검출기(204)는 상기 응답신호를 최소화하도록 상기 구동신호들을 조정하기 위해 구동신호 발생기(202)로 피드백을 제공한다. 구동신호 발생기(202)는 생리적 지수 추출기(physiological parameter extractor, 208)에 상기 응답신호를 최소화하는 상기 구동신호들의 특징들(예를 들어, 위상과 진폭)을 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 생리적 지수 추출기(208)는 상기 구동신호들의 진폭 비율을 나타내는 밸런스 신호(balance signal)를 수신한다. 몇몇 실시예들에서, 응답신호 검출기(204)와 생리적 지수 추출기(208)를 연결하는 점선에 의해 나타나는 것처럼, 생리적 지수 추출기(208)는, 응답신호 검출기(204)에 의해 수신된 상기 응답신호에 기초하여 발생된 하나 이상의 신호들을 수신할 수도 있다. 생리적 지수 추출기(208)는, 더 아래에 기재된 것처럼, 상기 구동신호들의 특징들에 기초하고, 임의로는 상기 응답신호에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하고, 상기 출력부(210)에서의 출력을 위해 결정된 생리적 지수(들)를 제공한다.

도 2a는 외부 센서를 동작시키고 상기 센서로부터의 상기 응답신호들을 처리하도록 오디오 인터페이스(115)를 제어하기 위해 전자기기(110) 내에서 구현될 수도 있는, 또 다른 실시예에 따른 예시의 시스템(200A)을 나타낸다. 도 2의 시스템(200)과 유사하게, 시스템(200A)은, 하모닉 구동신호들을 스피커 접점들 SPK에 적용하기 위한 구동신호 발생기(202A), 및 마이크로폰 접점 MIC에서 수신된 응답신호를 검출하기 위한 응답신호 검출기(204A)를 포함하고, 내부 접지(206)는 접지 GND에 연결된다. 시스템(200A)은, 구동신호 발생기(202A)가 어떠한 피드백도 수신하지 않고, 대신에 기결정된 패턴으로 상기 구동신호들 중 하나를 조정한다는 점에서 시스템(200)과 다르다. 상기 기결정된 패턴은 고정되거나, 어떤 검출된 조건이나 신호에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 최소값과 같은 상기 응답신호의 특정한 특징이 검출되었다면, 상기 최소값이 발생된 지역에 아주 가까운 값들을 스윕하여 지나가도록(sweep through) 진폭의 범위를 좁히는 기결정된 패턴이 선택되어야 한다.

응답신호 검출기(204A)는 상기 응답신호의 진폭에서의 지역 최소점을 검출하고, 그 시점 정보를 결정한다. 상기 응답신호 내의 상기 지역 최소점의 상기 시점 정보는 상기 지역 최소점을 야기하는 구동신호들의 비율을 결정하도록 상기 구동신호들의 기결정된 특징들과 함께 응답신호 검출기(204A)에 의해 사용될 수 있고, 구동신호들의 비율은 생리적 지수 추출기(208A)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 시점 정보는 생리적 지수 추출기(208A)에 직접 제공될 수 있다. 생리적 지수 추출기(208A)는, 더 아래에 기재된 것처럼, 응답신호 검출기(204A)로부터의 신호에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하고, 상기 결정된 생리적 지수(들)를 출력부(210)에서의 출력을 위해 제공한다. 다른 실시예들에서, 최대치, 변곡점(inflection point), 특정한 0이 아닌 값을 제한 없이 포함하는 상기 응답신호의 다른 특징들이 검출되고, 상기 생리적 지수 추출기(208A)에 제공될 수 있다.

온도측정 실시예들의 예시

체온계가 인체 온도를 측정하기 위해 사용된다. 체온은 상대적인 건강을 반영하고, 현저히 상승되거나 하락된 온도는 질병을 나타낸다. 종래의 전자 체온계들은 중심 체온, 보통은 구강(mouth), 겨드랑이, 또는 직장(rectum)을 최대한 근사치를 내는 지점으로서 온도를 측정하도록 써미스터 프로브(thermistor probe)를 사용하고, 보통 0.1 도의 해상도로 결과를 표시한다. 이러한 기기들의 정확도는 보통 낮으며, 일반적으로 +/- 0.2도이다. 충분히 정확한 온도계는 기초체온(BBT)을 측정하는 것에 의해 여성의 임신 기간(fertile periods)을 예측하는 것을 돕는 데 사용될 수 있다. BBT는 휴면 중에 도달되는 최저 온도이고, 수면 후 오전에 획득된다. BBT는 보통 배란이 발생되면 48시간 기간을 지나 평균보다 적어도 0.4도 높게 최고조를 이루고, 월경이 시작될 때까지 상승된 채로 유지된다. 여성은 최적화된 임신 가능성을 예측하기 위해 몇몇 주기에 대해 온도를 도표 작성하여 배란을 예측하기 위한 이러한 방법을 사용할 수 있다. 정확한 온도계는, 당해 기술분야에서 알려진 것처럼, 다양한 다른 상황에서도 유용하다.

어떤 실시예들은 전자기기들의 오디오 인터페이스들에 연결될 수 있는 저비용, 견고하고 정확한 온도계들을 제공한다. 측정된 온도를 처리, 저장, 및 표시하기 위한 모든 하드웨어를 제거하고, 대신에 모바일폰 또는 휴대형 전자기기의 오디오 포트에 직접적으로 상기 써미스터를 인터페이싱(interfacing)하는 것에 의해, 임상등급 온도계들(clinical grade thermometers)에 대해 요구되는 복잡도, 비용 및 재료가 현저히 감소될 수 있다.

도 3은 전자기기(110)의 2개의 스피커 접점들 SPK과 마이크로폰 접점 MIC에 연결된 예시의 온도계 회로(305)를 나타낸다. 온도감지 회로소자(temperature sensitive circuit element, 310)는 상기 스피커 접점들의 첫 번째와 상기 마이크로폰 접점 MIC 사이에 연결되고, 기준 회로소자(reference circuit element, 320)는 상기 스피커 접점들 SPK의 두 번째와 상기 마이크로폰 접점 MIC 사이에 연결된다. 몇몇 실시예들에서, 회로(305)는 온도감지 회로소자(310)로서 단일 써미스터와, 기준 회로소자(320)로서 단일 기준 레지스터만을 포함할 수 있다. 이러한 배치는 회로(305)의 비용을 유리하게 최소화할 수 있다. 그러나, 예를 들어 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 추가적인 레지스터들 또는 써미스터들과 같이, 추가적인 구성요소들이 다른 실시예들에 포함될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 몇몇 실시예들에서, 회로(305)는 도 3a에 나타나는 것처럼, 접지 연결(ground connection, 330)을 포함할 수도 있다.

도 3a는 온도계 회로(305)로 온도 측정을 획득하기 위한 예시의 제어 시스템(300)을 나타낸다. 제어 시스템(300)은, 보통 약 100Hz부터 약 10000Hz까지의 범위인 선택된 주파수의 하모닉 구동신호들(D₁, D₂)로 상기 오디오 인터페이스의 접점들(예를 들어, 좌우 오디오 출력 포트들)을 구동하는 신호원들(340A, 340B)을 포함한다. 응답 취소블록(response cancellation block, 350)은, 상기 마이크로폰 입력에 의해 기록된 응답신호 RES가 최소치에 있을 때까지 이러한 신호들 중 하나(또는 둘 다)의 진폭을 조정한다. 응답 취소블록(350)은, 예를 들어, 소자들(310, 320)의 임피던스들을 보상하기 위해 상기 구동신호들 중 하나(또는 둘 다)의 위상을 조정할 수도 있다. 소자들(310, 320)의 저항의 비율에 비례하는 상기 구동신호들(A(D₁)/A(D₂))의 진폭들의 비율은 온도를 결정하기 위해 온도 계산블록(360)에 제공된다.

오직 두 개의 전기부품들을 포함하는 예시의 실시예와 관련하여, 그들은 가변저항 R을 갖는 써미스터와 알려진 저항 R_ref를 갖는 기준 저항일 수 있다. 상기 기준 저항은 기대되는 온도에서의 상기 써미스터의 것에 가까운 저항을 갖도록 선택될 수 있다. 상기 기대되는 온도는 상기 온도계의 의도된 사용에 의존하여 변화할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 상기 기대되는 온도는 대략 실내 온도, 대략 체온, 또는 그 사이의 어느 곳에서의 온도일 수도 있다. 구동 진폭들(A(D₁)/A(D₂))의 비율은 이제 저항들 b(b=R/R_ref)의 밸런스와 동등하고, 상기 온도는 다음 수식으로부터 결정될 수 있다.

여기서, T는 캘빈 온도이고, R=bR_ref는 측정된 온도에서의 써미스터 저항이고, R₀는 기준 캘빈 온도 T₀에서의 상기 써미스터의 저항이고, β는 상기 써미스터의 열재료 상수(thermal material constant)이다. 영점 검출기(null-detector)의 본질에 의해, 상기 모바일 기기의 입출력 이득은 상기 측정에 들어가지 않는다.

도 3a의 예시에서처럼 실시예들에서의 상기 구동신호들의 밸런스는 당해 기술분야에서 알려진 것들을 포함하여 소정의 적합한 방법에 의해서 달성될 수 있다. 예시의 실시예는 다음의 의사-코드(pseudo-code)에서 나타나는 것처럼 위드로-호프 최소평균제곱법(Widrow-Hoff least mean square approach)을 사용한다.

상기 브릿지 수렴인자는 상기 제어 시스템을 구현하는 데 사용되는 상기 전자기기의 상기 오디오 인터페이스에서의 전기적 잡음 및 지연에 기초하여 결정된다. 예를 들어 수렴인자가 너무 크다면, 상기 오디오 인터페이스의 상기 출력부들 중 하나에 적용된 상기 조정된 구동신호가 불안정한 방식으로 진동(oscillate)하거나 발산(diverge)할 수 있다.

초저가(ultra-low cost)에 더해서, 도 3a의 예시와 같은 제어 시스템들을 가진 실시예들에 따른 온도 센서들의 추가적 이익은, 상기 오디오 인터페이스가 고해상도(high resolution)를 갖는다는 것과, 상기 온도 측정의 정밀도가 많은 종래의 단독형 온도계들보다 현저히 나은 대략 0.01도라는 것이다.

도 3a의 시스템(300)과 같은 동적 온도센싱 제어시스템은 온도값들의 지속적인 갱신을 알맞게 제공한다. 그러나, 이러한 시스템은 상기 오디오 입출력 신호들의 지연 및 동시발생에 민감할 수 있다. 이와 같이, 응답신호 피드백에 의존하는 동적 온도센싱 제어시스템 또는 방법은, 좋지 않은, 가변적인, 또는 알려지지 않은 오디오 능력을 가진 전자기기들에서 구현될 때는 불리하게 영향받을 수 있다. 이러한 경우에 있어서는, 피드백의 사용 없이 작용하는 제어시스템이나 방법이 바람직할 수 있다.

상기 오디오 신호채널들에서의 이득률들과 비선형성들이 상기 판독에 영향을 미치는 것을 제외하고, 온도는 상기 브릿지 밸런스 지점의 측정으로부터 평가되는 것이 바람직하다. 어떠한 피드백을 사용하는 것 없이, 제어시스템은 최소 밸런스 지점을 결정하도록 스윕(sweep)을 수행할 수 있다. 이는 여러가지의 파형 진폭 형상들로 행해져서 구성될 수 있으며, 그 결과 상기 스윕의 시작이 상기 입력 및 출력 신호들 사이의 위상 관계의 지식 없이 결정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 제어시스템들은 대략 0.1도의 정밀도로 온도를 측정하도록 작동될 수 있다. 이러한 제어시스템의 예시는 도 3b 내지 3d와 참고하여 아래 논의된다.

도 3b는 온도계 회로(305)로 온도 측정을 획득하기 위한 예시의 제어시스템(300A)을 나타낸다. 제어시스템(300A)은 선택된 주파수의 하모닉 구동신호들(D₁, D₂), 예를 들어 약 1000Hz 내지 5000Hz의 범위로 상기 오디오 인터페이스의 접점들(예를 들어, 좌우 오디오 출력 포트들)을 구동하는 신호원들(340A, 340B)을 포함한다. 구동신호(D₁)의 진폭은, 예를 들면, 상기 오디오 출력 접점들에 적용될 수 있는 최대 진폭의 약 절반일 수 있다. 구동신호(D₂)는 초기에 실질적인 상수 진폭으로 적용되고, 그 후 시점 t₁에서, 구동신호(D₂)의 진폭은 상기 최대 진폭으로 조정되고, 그 후 시점 t₂에서 최소 진폭(예를 들어, 0)으로 아래쪽을 향하여 선형으로 경사져 내려가고, 그 후 도 3c의 우측 구역에 나타나는 것처럼 실질적인 상수 진폭으로 되돌려진다. 도 3c의 우측 구역에서 나타나는 상기 선형 램프는 구동신호(D₂)에 주기적으로 및/또는 온도 측정을 초기화하기 위한 신호에 응답하여 제공될 수 있다.

선형 램프는 도 3c에 나타나는 예시의 진폭 프로파일에 제공되지만, 다른 실시예들은 상이한 진폭 프로파일들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 상기 구동신호들 중 하나의 진폭은 상기 오디오 출력 접점들에 적용될 수 있는 진폭들의 전체 범위보다 작게 스윕하여 지나갈 수 있다(sweep through). 몇몇 실시예들에서, 선형 램프 대신에, 상기 진폭이 대수적으로, 기하급수적으로, 또는 또 다른 정의된 패턴으로 변화할 수 있다.

상기 마이크로폰 입력에 수신되는 결과응답신호(resulting response signal) RES가 도 3d에 나타나고, 시점들 t₁과 t₂에 양쪽 측에 정점을 갖는 시점 t_min에서의 지역 최소점에 의해 특징지어진다. 응답측정 블록(350A)은 시점 t₁에서의 응답신호와 시점 t_min에서의 지역 최소점에 응답한 초기 스파이크(initial spike)를 검출한다. 상기 응답측정 블록(350A)은 t_min에서의 상기 최소점과 t₁에서의 상기 초기 스파이크의 상대적 시점들에 기초하여(또는 선택적으로, t_min에서의 상기 최소점과 t₂에서의 상기 길게 뻗어나는 스파이크(trailing spike)의 상대적 시점들에 기초하여) 상기 구동신호들 A(D₁)/A(D₂)의 진폭 비율을 결정한다. 상기 구동신호들 A(D₁)/A(D₂)의 상기 진폭 비율이 상기 논의된 것처럼 상기 온도를 결정하기 위한 온도계산 블록(360)에 제공된다. 선택적으로, 상기 최소점과 상기 스파이크들의 하나 또는 둘 다의 상대적인 시점들이 상기 온도계산 블록에 직접적으로 제공될 수 있다.

도 3c 예시에서의 상기 구동신호들의 주파수는 바람직하게는 약 1000 내지 5000Hz이고, 도 3c의 우측 구역 내에 나타나는 상기 선형 램프는 바람직하게는 약 0.05 내지 0.5 초의 소요시간을 갖는다. 이러한 구동신호들은 데이터 지점들의 다중 세트가 1초 내에 획득되도록 허용한다. 따라서, 안정적인 온도 판독은, 예를 들어, 이동 평균 또는 중간값 필터링, 그 조합, 유한 임펄스 응답 필터링(FIR filter), 무한 임펄스 응답 필터링(IIR filter), 등과 같은 기초 필터링에 의해 추출될 수 있다.

온도 감지소자를 갖는 프로브의 온도는, 이들이 접촉하는 신체 영역의 온도와 등가에 도달하는 데 시간이 걸린다. 몇몇 실시예들에서, 예측 알고리즘들이, 미국특허번호 7,318,004에서의 예시에 대해 개시되는 것처럼, 온도를 예측하는 데 사용될 수 있다.

예시의 혈압 계측, 폐활량 계측, 및 회음부 계측 실시예들

혈압계는, 혈류를 제한하기 위한 팽창가능한 커프(inflatable cuff), 및 압력을 측정하기 위한 수은의 또는 기계적인 압력계(manometer)로 구성된 혈압 측정을 위해 널리 사용되는 기기이다. 수동 및 반자동 기기들은 보통 벌브(bulb)로 부풀려지지만, 반면, 자동화된(디지털) 모델들은 보통 동력화된 팽창/수축을 사용하고 전자 센서로 압력을 판독한다. 혈압계에 의한 압력 측정들은, 평균, 수축기(systolic)와 확장기(diastolic) 혈압 및 심박수를 포함한 심혈관 혈액순환에 관한 여러가지 생리적 지수들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이들은 호흡수와 같은 다른 생리적 지수들을 측정하는 데 사용될 수도 있다.

폐활량계는 환자의 호흡의 다양한 공기 흐름 특징들을 측정하는 데 사용되는, 널리 사용되는 기기이다. 전형적인 폐활량계는, 시간에 걸친 흡기량(inspired air volume) 및 호기량(expired air volume)을 측정하는 유량계(flow meter)로서 기능한다. 폐활량계는, 예를 들어, 여러 가지의 호흡 지수들을 측정하는데 사용될 수 있다. 예시의 측정들은,

ㆍ총 폐활량(Total Lung Capacity: TLC): 최대 팽창시의 폐 내의 공기량

ㆍ잔기량(Residual Volume: RV): 최대 호기(exhalation) 후의 폐 내에 잔존하는 공기량

ㆍ호기 예비량(Expiratory Reserve Volume: ERV): 호기말(end-expiratory) 위치로부터 호기될 수 있는 최대 공기량

ㆍ흡기 예비량(Inspiratory Reserve Volume: IRV): 흡기말(end-inspiratory) 수준에서 흡기될 수 있는 최대 공기량

ㆍ흡기량(Inspiratory Capacity: IC): IRV와 TV의 합

ㆍ흡기 폐활량(Inspiratory Vital Capacity: IVC): 최대 호기지점으로부터 흡기되는 최대 공기량

ㆍ폐활량(Vital Capacity: VC): TLC-RV와 동일한 양

ㆍ일호흡량(Tidal Volume: VT): 편안하게 호흡하는 동안 폐로부터 또는 폐 내로 이동되는 공기량

ㆍ기능적 잔기량(Functional Residual Capacity: FRC): 호기말 위치에서 폐 내의 부피

ㆍRV/TLC%: TLC의 %로서 표현되는 잔기량

ㆍVA: 폐포 가스량

ㆍVL: 기도 부피를 포함하는 폐의 실제 부피

ㆍ강제 폐활량(Forced Vital Capacity, FVC): (예를 들어, 최대로 강제된 호기 노력)

ㆍFEV1: 1초의 강제 호기 동안 내쉬어진 양

ㆍFEFx: FVC 커브의 일 부분에 관한 강제 호기유량

ㆍFEFmax: FVC 조정 동안 수행된 최대 순간유량

ㆍ강제 흡기유량(Forced Inspiratory Flow: FIF)

ㆍPEF: 최대 유량계로 측정된 가장 높은 강제 호기유량

ㆍ최대 환기량(Maximal Voluntary Ventilation: MVV): 반복적인 최대 노력 동안 특정한 주기 내에서 호기된 공기량

페리니오미터는 골반 기저근(pelvic floor muscles)의 자발적 수축을 측정하기 위한 기기이다. 페리니오미터는 질(vagina) 내에 삽입된 팽창가능한 주머니, 벌브(bulb), 또는 튜브로부터의 공기압 변화, 또는 상기 질 내에 삽입된 기계적으로 압축가능한 부재로 스트레인 게이지(strain gauge)로부터의 기계적인 스트레인 변화를 측정하는 데 사용될 수 있다. 페리니오미터 측정은 케겔 운동법(Kegel exercises) 또는 유사한 근육기능 측정과 같은 목적을 위해 사용될 수 있다. 상기 센서 측정 데이터는, 이 때, 상기 근육 수축의 강도와 다른 생리적 지수들을 결정하도록 분석된다. 다른 실시예들에서, 다양한 다른 근육들의 수축 강도는, 손에서의 팔뚝 강도를 측정하는 그립(grips)을 제한 없이 포함하여 적절하게 비틀거나 압축될 수 있는 여러 가지의 기기들 내에 공기압 또는 기계적 스트레인 게이지 센서들을 구성하는 것에 의해 측정될 수 있다.

여기서 개시된 예시의 실시예들은, 상기 기기의 오디오 인터페이스를 통해 직접적으로 압력 센서와 인터페이싱하는 것에 의해 스마트폰 또는 미디어 플레이어와 같은 전자기기에 연결될 수 있는 압력 센서들을 동작시키기 위한 방법과 시스템을 제공함으로써, 디지털 혈압계, 폐활량계, 또는 페리니오미터의 맞춤형 전자부품에 대한 필요로 제거한다. 몇몇 실시예들은, 더 아래에서 설명되는 것처럼, 표준 오디오 신호 수준에서 AC 모드로 동작되는 압전 브릿지(piezoresistive bridge)를 포함하는 상업적으로 이용가능한 압력 센서를 사용한다.

도 4는 전자기기(110)의 2개의 스피커 접점들 SPK, 마이크로폰 접점 MIC, 및 접지에 연결되는 예시의 압력 센서(410)를 나타낸다. 압력 센서(410)는, 예를 들어, 게이지(gauge), 차압(differential pressure) 및/또는 절대압(absolute pressure) 중 어느 것을 측정하도록 구성된 압전 브릿지를 포함할 수 있다. 압력 센서(410)는, 예를 들어, 상업적으로 이용가능한 압전 압력 센서(예를 들어, Freescale Semiconductor, Inc.,의 MPX2010 시리즈 압력 센서, 또는 Omron Electronic Components LLC의 2SMPP MEMS 게이지 압력 센서와 같은 것)를 포함할 수 있다. 이러한 압력 센서들은 DC 공급전압이 제공되도록 특정되지만, 아래 설명되는 것처럼 하모닉 구동신호들(D₁, D₂)을 제공하고, 상기 오디오 인터페이스를 통하여 응답신호 RES를 측정함으로써 동작될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 압력 센서로부터의 신호를 처리하도록 사용되는 시스템들은, 상기 마이크로폰 입력에서의 상기 브릿지 응답신호를 최소화하기 위해 상기 2개의 오디오 출력 채널들의 진폭 및 위상 관계를 지속적으로 조정하는 AC 자동-밸런싱 브릿지, 및 그 자체로 상기 응답신호의 위상-잠김 검출을 하는 이중위상 락인 증폭기(dual-phase lockin-amplifier)를 포함한다.

도 4a는 구동신호(D₁)를 수신하도록 연결된 제1 한 쌍의 소자들(412, 414), 및 수신된 구동신호(D₂)에 연결된 제2 한 쌍의 소자들(416, 418)을 포함하는 압전 압력센서(410A)로 혈압 측정을 획득하기 위한 예시의 제어시스템(400)을 나타낸다. 제어시스템(400)은, 보통 약 100Hz부터 10000Hz까지의 범위로 선택된 주파수의 하모닉 신호들(D₁, D₂)로 상기 오디오 인터페이스의 접점들(예를 들어, 좌우 오디오 출력 포트들)을 구동하는 신호원들(420A, 420B)을 포함한다.

응답취소 블록(430)은 센서(410A)로부터 응답신호를 수신하고, 상기 응답신호를 최소화하기 위해 신호원들(420A 및/또는 420B)을 제어한다. 상기 응답신호는, 각각 곱수들(440A, 440B)만큼, 상기 구동신호들 중 하나(도시된 실시예에서의 D₁)와 위상변이 구동신호(위상변이 블록(425)에 의해 발생된)에 의해 곱해질 수도 있다. 상기 곱해진 응답신호들은 필터 블록들(450A, 450B)에서 저역통과(low pass) 필터링되고, 그 후, 혈압추출 블록(460)에 응답 입력으로서 제공된다. 혈압추출 블록(460)에는 응답취소 블록(430)으로부터 밸런스 입력(예를 들어, 상기 구동신호들의 진폭들의 비율)이 제공될 수도 있다.

혈압추출 블록(460)에서, 상기 밸런스 입력은 소정의 주어진 시점에서 상기 절대압을 결정하는 데 사용될 수 있다. 상기 응답신호의 락인 증폭은 혈압 변조의 고해상도 판독을 제공하는 데 사용될 수 있다. 도 4b는, 예시의 락인 증폭된 응답신호의 동상 성분(in-phase component)을 나타내는 실선(solid trace)(도 4b의 범례에서의 'A'로 붙여진)과, 상기 예시의 락인 증폭된 응답신호의 위상의 다른 성분(out-of-phase component)을 나타내는 점선(dashed trace)(도 4b의 범례에서의 'B'로 붙여진)을 갖는 시스템(400)과 같은, 시스템에 의해 측정될 수 있는 혈압 변조의 모범적인 출력을 나타내는 도표이다. 심박수도 갖는 상기 수축기, 평균, 및 확장기 혈압은 일반적인 공개된 기술을 사용하여 출력으로부터 추출될 수 있다. 호흡수와 같은 다른 생리적 지수들도 추출될 수 있다.

도 4a의 시스템(400)과 같은 시스템은 다양한 호흡 지수들(respiratory parameters)을 결정하도록 구성된 공기 흐름 및/또는 공기량 계산 블록으로 대체되거나 보충된 혈압추출 블록(460)을 가지고 폐활량측정 어플리케이션들을 위한 차압(differential pressure) 센서에 연결될 수도 있다. 선택적으로, 차압 센서(410C)는 공기흐름의 측정을 위해 도 4c에 나타나는 것처럼 간소화된 제어시스템(470)에 결합될 수 있다. 제어시스템(470)은 도 3a를 참조하여 위에서 논의되고 다시 설명되지 않을, 근원들(340A, 340B) 및 블록(350)과 거의 유사할 수 있는 한 쌍의 신호원들(475A, 475B) 및 응답취소 블록(480)을 포함한다. 제어시스템(470)은 또한, 구동 진폭들(A(D₁)/A(D₂))의 비율로부터 다양한 호흡 지수를 결정하도록 구성된 흐름/양 계산블록(490)을 포함한다.

도 4c의 시스템(470)과 같은 시스템은, 압력센서 판독에 기초하여 환자에게서의 자발적 근육수축 강도의 계산으로 대체되거나 보충된 흐름/양 계산 블록(490)으로, 회음부계측 어플리케이션들을 위한 팽창가능한 부재에 또는 기계적으로 압축가능한 부재 이내에 결합된 압력 센서에 연결될 수도 있다.

선택적 실시예에서, 상기 회음부계측 센서는 기계적으로 압축가능한 부재 내에 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 상기 스트레인 게이지 센서는 근육 수축에 의해 가해진 기계적 스트레인 정도를 기록한다. 스트레인 게이지들은 기계적인, 전기적으로 저항성 또는 용량성인, 압전성의, 광섬유성인 것들에 더해서 유사한 기능의 다른 구현들을 포함하는 여러가지 형태로 구현될 수 있다. 스트레인 게이지 센서들은 도 4와 유사한 회로에서의 공기압 센서와 유사한 방식으로 구현될 수 있다.

예시의 실시예들에서, 상기 스테레오 오디오 입력은 센서의 브릿지를 가로질러 AC 전압을 적용하도록 사용되고, 상기 브릿지 응답신호는 상기 마이크로폰 입력에 의해 기록된다. 이러한 회로들에는 어떠한 추가적 구성들도 필요로 되지 않는다. 여기서 개시된 방법과 시스템은, 종래의 혈압계, 또는 폐활량계의 센서 회로망의 압력계를, 모바일 또는 다른 전자기기의 오디오 인터페이스 내에 직접적으로 꽂는 싸고 비싸지 않은 어댑터로 대체하는 것이 가능하다.

도 5는 일 실시예에 따른 예시의 혈압측정 오디오 인터페이스 어댑터(500)를 나타내고, 도 6은 일 실시예에 따른 예시의 폐활량측정 오디오 인터페이스 어댑터(600)를 나타낸다. 상기 도 5의 어댑터(500)는, 팽창가능한 부재를 갖는 페리니오미터와 함께, 그리고, 상기 리크 밸브(550)와 함께 또는 없이 사용될 수도 있다. 어댑터들(500, 600) 각각은 한쪽 종단에 표준 TRRS-타입 오디오 플러그(510 또는 610)을 포함한다. 상기 논의된 것처럼, 오디오 인터페이스 커넥터들의 상이한 타입들은 다른 실시예들에서 사용될 수 있을 것으로 이해될 것이다. 어댑터들(500, 600) 각각은 압력 센서(53)/차압 센서(630)를 포함하는 하우징(520/620)을 포함할 수도 있다. 압력 센서(530)와 차압 센서(630)는 각각 상기 도시된 실시예들 내에서 플러그들(510, 610)에 직접적으로 장치된다.

도 5의 어댑터(500)는 센서(530)의 압력 민감영역과 유동적인 통신을 하는 통로(passage, 540)를 포함한다. 튜브 커넥터(542)(예를 들어, 1/4인치의 가시가 있는 호스 어댑터(barbed hose adapter))는 커프(도시되지 않음)에 연결된 압력 튜브를 통로(540)에 결합하는 데 용이하도록 제공될 수 있다. 어댑터(500)는 공기가 상기 압력 튜브에 남도록 하기 위한 리크 밸브(550)를 포함할 수도 있다. 상기 커프의 동력화된 펌프 팽창/수축이 편리한 반면, 별도의 전원을 필요로 하는 상당한 전력을 소모한다. 이러한 이유로, 고정된 출혈 수축 계획이 구현되며, 이는 상기 커프는 대상의 수축기 혈압보다 높은 지점까지 수동으로 팽창되고, 그 후, 리크 밸브가 임상적으로 관련된 요법을 통해 상기 압력을 천천히 경사지게 사용되게 하는 데 특징이 있다. 선택적으로, 리크 밸브는 상기 압력 튜브 내에 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 상기 센서가 전기적 케이블 또는 다른 수단을 통해 상기 잭 플러그 또는 다른 어댑터에 연결될 수 있을 때처럼, 상기 압력 센서가 상기 오디오 잭 플러그 어댑터(500)의 외부에 위치될 수 있다.

도 6의 어댑터(600)는 센서(630)의 한 쌍의 압력 민감영역들과 유동적인 통신을 하는 한 쌍의 통로들(640A, 640B)을 포함한다. 튜브 커넥터들(642)(예를 들어, 1/4인치의 가시가 있는 호스 어댑터들)은 압력 튜브들(650A, 650B)을 각각 통로들(640A, 640B)에 결합하는 것을 용이하게 하도록 제공될 수 있다. 압력 튜브들(650A, 650B)은, 상기 설명된 것처럼 부분적인 장애물(670)의 대립되는 측들 상에서 호흡 튜브(660)와 유동적인 통신을 한다.

다른 실시예들

상기 논의된 예시의 실시예들은 온도측정, 혈압측정, 폐활량측정, 회음부계측의 어플리케이션들을 나타내지만, 다른 실시예들은 다른 어플리케이션들을 나타낼 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, ECG 센서들 및 EEG 센서들을 제외하는 것 없이 포함하는 다른 타입의 센서들이 다른 실시예들에서 전자기기들의 오디오 인터페이스들에 연결될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 전자기기(110)의 접접들에 연결된 예시의 심전계(ECG) 센서(700)를 개략적으로 도시한다. 센서(700)는 환자의 몸에 연결된 리드들(701, 702, 703, 704)(예를 들어, 전극들)을 포함한다. 증폭 회로들(710, 712)은 상기 리드들 사이의 차동 전압을 측정하기 위한 리드들(701, 702, 703, 704)에 연결된다. 특히, 회로(710)는 리드들(701, 702) 사이의 차동 전압에 기초하여 응답신호(711)를 발생시키고, 회로(712)는 리드들(703, 704) 사이의 차동 전압에 기초하여 응답신호(713)를 발생시킨다. 응답신호들(711, 713)은 각각 트랜지스터들(716, 718)에 제공된다. 오디오 출력 포트들에 의해 발생된 하모닉 구동신호들(D₁, D₂)(예를 들어, 100Hz 내지 100KHz 범위의 주파수에서)은, 상기 구동신호들(D₁, D₂)이 상기 응답신호들(711, 713)로 변조되는 지점에서 각각 트랜지스터들(716, 718)에 제공될 수도 있다. 상기 결과적으로 중첩된 변조 신호들은 상기 마이크로폰 입력에서 응답신호로서 수신되고, 상기 응답신호는 원래의 ECG 파형을 복구하도록 소프트웨어-구현된 제어시스템에 의해 복조된다. 이러한 배열은 제한적인 오디오 시스템 고역패스 입력 필터(high-pass input filter)를 극복하며, 이와 같이 하지 않으면 보통 0.1Hz 내지 50Hz가 될 ECG 파형과 같은 저주파수 신호를 왜곡할 것이다. 종래 기술에서의 몇몇 시스템들은 상기 원래의 ECG 신호의 변조가 아날로그 시스템을 통해 수행되는 것을 가능하게 하도록 활용할 수 있다. 그러나, 이들은 보통 상기 센서 내에 변조 주파수를 발생시키고, 상기 변조 회로를 상기 오디오 시스템으로 이끌지 않는다. 상기 오디오 시스템을 통하여 EEG 신호들을 수신하도록 EEG 센서를 동작시키기 위해 유사한 구현이 사용될 수 있다.

예시의 실시예들이 첨부한 도면들을 참조하여 여기서 설명되었지만, 본 발명은 이러한 정확한 구성과 동작으로 제한되지 않고, 본 발명의 범위와 사상을 벗어남 없이 숙련된 기술자에 의해 다양한 다른 변형과 수정이 행해질 수 있는 것으로 이해될 것이다.

본 발명의 실시예들은 특별히 설계된 하드웨어, 설정가능한 하드웨어, 데이터 프로세서들 상에서 실행될 수 있는 소프트웨어의 공급(임의적으로 '펌웨어'를 구성할 수 있는)에 의해 구성된 프로그램 가능한 데이터 프로세서들, 여기서 설명된 것처럼 방법 내의 하나 이상의 단계들을 수행하도록 특별하게 프로그램, 구성되거나 구축된 된 특정 목적의 컴퓨터들 또는 데이터 프로세서들 및/또는 이들의 둘 이상의 조합들을 사용하여 구현될 수 있다. 특별히 설계된 하드웨어의 예시들은, 논리 회로들, 어플리케이션-특정 집적회로들(application-specific integrated circuits, ASICs), 고밀도 집적회로들(large scale integrated circuits, LSIs), 초고밀도 집적회로들(very large scale integrated circuits, VLSIs) 등이다. 설정가능한 하드웨어의 예시들은, 프로그램 가능한 배열논리(programmable array logic, PALs), 프로그램 가능한 논리배열(programmable logic arrays, PLAs), 및 필드 프로그램 가능한 게이트 배열(field programmable gate arrays, FPGAs)과 같은 하나 이상의 프로그램 가능한 논리 기기들이다. 프로그램 가능한 데이터 프로세서들의 예시들은, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서들(DSPs), 내장 프로세서들, 그래픽 프로세서들, 수치연산 프로세서들(math co-processors), 범용 컴퓨터들, 서버 컴퓨터들, 클라우드 컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들, 컴퓨터 워크스테이션들 등이다. 예를 들어, 기기에 대한 제어 회로의 하나 이상의 데이터 프로세서들은 상기 프로세서들에 접근가능한 프로그램 메모리 내의 소프트웨어 지시들을 실행함으로써 여기서 설명된 것과 같은 방법을 구현할 수 있다.

프로세싱은 중앙집중되거나 분산될 수 있다. 프로세싱이 분산되면, 소프트웨어 및/또는 데이터를 포함하는 정보가 중앙에 유지되거나 분산될 수 있다. 이러한 정보는, 근거리 통신망(Local Area Network, LAN), 광역 네트워크(Wide Area Network, WAN), 또는 인터넷, 유선 또는 무선 데이터 링크들, 전자기 신호들, 또는 다른 데이터 통신채널과 같은 통신 네트워크를 거쳐 상이한 기능적 유닛들 사이에서 교환될 수 있다.

예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서대로 나타나는 반면, 선택적인 예시들은 상이한 순서로, 단계들을 갖는 루틴들(routines)을 수행하거나 블록들을 갖는 시스템들을 채용할 수 있고, 몇몇 프로세스들 또는 블록들은 선택적인 또는 서브-조합들을 제공하기 위해 삭제, 이동, 추가, 세분화, 결합, 및/또는 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 여러가지 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들과 블록들은 연속하여 수행되는 것처럼 보여지는 시점에 있는 반면, 이러한 프로세스들 또는 블록들은 대신 병렬로 수행되어질 수 있거나, 상이한 시점에 수행되어질 수 있다.

추가적으로, 성분들이 연속하여 수행되는 것처럼 보여지는 시점에 있는 반면, 이들은 대신 동시에 수행되거나 상이한 순서로 수행되어질 수 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 그들이 의도하는 범위 이내에 이러한 모든 변화를 포함하는 것으로 해석되어질 의도가 있다.

몇몇 실시예들에서, 본 발명은 소프트웨어에서 구현되어질 수 있다. 보다 큰 명확성을 위해, "소프트웨어"는 프로세서 상에서 실행되는 소정의 지시들을 포함하고, (이에 한정되지는 않지만) 펌웨어, 상주 소프트웨어(resident software), 마이크로코드(microcode) 등을 포함할 수 있다. 프로세싱 하드웨어와 소프트웨어 모두는 당해 기술분야에서 숙련된 기술자들에게 알려진 것처럼, 전체적 또는 부분적으로, 중앙집중화되거나 분산(또는 그들의 조합)되어질 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어와 다른 모듈들은, 국부 메모리(local memory)를 통해, 네트워크를 통해, 분산 컴퓨팅 상황에서의 브라우저나 다른 어플리케이션을 통해, 또는 상기 설명된 목적에 적합한 다른 수단을 통하여 접근 가능할 수 있다.

소프트웨어와 다른 모듈들은 서버들, 워크스테이션들, 개인용 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 데이터 인코더들, 데이터 부호화기들, 데이터 복호화기들, PDA들, 모바일 폰들, 미디어 플레이어들, 및 여기서 설명된 목적에 적합한 다른 기기들에 속할 수 있다. 관련 기술분야에서 숙련된 자들은, 상기 시스템의 양상들이, 인터넷 정보가전들(internet appliances), 휴대용 기기들(개인휴대정보 단말기(PDAs)를 포함), 웨어러블 컴퓨터들, 온갖 종류의 셀룰러 또는 모바일 폰들, 멀티-프로세서 시스템들, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램 가능한 가전제품들(예를 들어, 비디오 프로젝터들, 시청각 수신기들, 디스플레이들, 텔레비전들과 같은 것들 등), 셋톱 박스들, 네트워크 PC들, 미니-컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함한 소정의 적합한 통신들, 데이터 프로세싱, 또는 컴퓨터 시스템 구성으로 실행될 수 있다는 것으로 이해될 것이다.

요소(예를 들어, 소프트웨어 모듈, 프로세서, 제어기, 어셈블리, 기기, 회로 등)들이 위에서 언급되어지는 지점에서, 달리 나타나지 않는 한, 그 요소에 대한 언급("수단"에 대한 언급을 포함)은 설명된 요소의 기능을 수행하는 임의의 요소를 그 요소의 등가물로서 포함하고, 본 발명의 도시된 모범적인 실시예들에서의 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로는 동일하지 않는 요소들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서의 실시예들은 기계-판독가능한 매체(컴퓨터-판독가능한 매체, 프로세서-판독가능한 매체, 또는 그 안에 내장된 컴퓨터-판독가능한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 사용가능한 매체로서도 언급됨) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품으로서 나타날 수 있다. 상기 기계-판독가능한 매체는, 디스켓, 시디 롬(CD-ROM), 메모리 기기(휘발성 또는 비휘발성), 또는 유사한 저장 기계장치를 포함하는 자성의, 광학의, 또는 전기적 저장 매체를 포함한 임의의 적합한 유형(tangible)의 비일시적인 매체일 수 있다. 상기 기계-판독가능한 매체는, 실행시에, 프로세서가 본 명세서의 실시예에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 하는, 다양한 지시들, 코드 순서들, 구성 정보, 또는 다른 데이터의 집합을 포함할 수 있다. 당해 기술분야에서 통상의 기술자들은, 설명된 실행들을 구현하는데 필요한 다른 지시들과 동작들이 상기 기계-판독가능한 매체에 저장될 수도 있는 것으로 인식할 것이다. 상기 기계-판독가능한 매체에 저장된 지시들은 프로세서나 다른 적합한 프로세싱 기기에 의해 실행될 수 있으며, 상기 설명된 작업들을 수행하도록 회로망과 인터페이스할 수 있다.

시스템, 방법, 및 장치의 특정 예시들이 실례(illustration)의 목적으로 여기서 설명되어졌다. 여기에는 오직 예시들만이 있다. 여기서 제공된 기술은 상기 설명된 예시의 시스템들과는 다른 시스템에 적용될 수 있다. 많은 개조, 수정, 추가, 생략, 및 치환이 본 발명의 실행 내에서 가능하다. 본 발명은, 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 등가의 특징들, 요소들 및/또는 단계들로 대체하는 것; 다른 실시예들로부터 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 혼합하고 매칭시키는 것; 여기서 설명된 실시예들로부터의 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 다른 기술의 특징들, 요소들 및/또는 단계들과 결합하는 것; 및/또는 설명된 실시예들로부터 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 생략하는 것;에 의해 획득되는 변화를 포함하는 것이 숙련된 수신인들에게 명백한, 설명된 실시예들에서의 변화를 포함한다.

따라서, 다음의 첨부된 청구항들과 이하 소개되는 청구항들은 합리적으로 추론될 수 있는 것처럼 모든 이러한 수정, 치환, 추가, 생략, 및 서브-조합을 포함하는 것으로 해석되어질 의도가 있다. 청구항들의 범위는 상기 예시들에서 나타난 바람직한 실시예들에 의해 제한되지 않아야 하지만, 전체적으로 설명과 일치하는 가장 넓은 해석이 주어져야 한다. 이전의 설명에서, 설명의 목적에 대해, 많은 상세들이 상기 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 나타났다. 그러나, 당해 기술분야의 숙련된 자에게 그 특정한 상세가 요구되지 않는다는 것은 명백할 것이다. 다른 예시에서, 잘 알려진 전기적 구조와 회로는 상기 이해를 방해하지 않게 하기 위하여 블록 다이어그램 형태로 나타난다. 예를 들어, 특정 상세는, 여기서 설명된 실시예들이 소프트웨어 루틴, 하드웨어 회로, 펌웨어, 또는 그들의 조합으로서 구현되는지에 대하여 제공되지 않았다.

상기 설명된 실시예들은 오직 예시로서 주어질 의도이다. 개조, 수정 및 변화는, 오로지 여기에 첨부된 청구항에 의해 정의된 범위로부터 벗어남 없이 당해 기술분야에서 숙련된 기술자에 의해 특정 실시예들에 영향을 미칠 수 있다.

Claims

전자기기의 오디오 인터페이스(audio interface)에 연결가능한 외부 센서를 동작시키도록 상기 전자기기를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 오디오 인터페이스는 복수의 접점들(contacts)을 포함하고, 상기 방법은,
외부 센서를 구동시키기 위해 상기 오디오 인터페이스의 제1 접점에 제1 하모닉 구동신호(harmonic driving signal)를, 제2 접점에 제2 하모닉 구동신호를 적용시키는 단계;
상기 오디오 인터페이스의 제3 접점에서 응답신호를 수신하는 단계;
상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 중 적어도 하나를 조정하는 단계;
상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들과 상기 응답신호의 특징들에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들(physiological parameters)을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 하나 이상의 물리적 지수들(physical parameters)을 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 조정하는 단계는, 상기 응답신호를 최소화하도록 상기 구동신호들 중 하나를 수정하기 위한 상기 응답신호에 기초하여 피드백(feedback)을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 조정하는 단계는, 기결정된 범위를 통해 상기 제2 하모닉 구동신호의 진폭을 스윕(sweep)하는 동안 상기 제1 구동신호의 실질적인 상수 진폭을 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 진폭을 스윕하는 것은, 상기 오디오 인터페이스의 최대 진폭과 0(zero) 사이의 범위를 통하여 스윕하는 것을 포함하고, 상기 실질적인 상수 진폭은 상기 최대 진폭의 약 절반인, 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 스윕하는 것은 상기 진폭을 선형적으로 경사지게(linearly ramping) 하는 것을 포함하는, 방법.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신된 응답신호에서의 지역 최소점(local minimum)의 시간 정보에 기초하여 구동신호들의 비율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 수신된 응답신호에서의 상기 지역 최소점의 시간 정보에 기초하여 온도를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 온도를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 온도 센서는 필수적으로 써미스터(thermistor)와 기준 레지스터(reference resistor)로 구성되는, 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 압력 센서를 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서, 응답 입력을 발생시키도록 상기 구동신호들 중 하나와 상기 구동신호들 중 하나의 위상 변이된 버전(version)을 곱하는 단계 및 상기 응답 입력에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 응답 입력과 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 평균 혈압, 수축기(systolic) 혈압, 확장기(diastolic) 혈압, 및/또는 심박수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 압력 센서는 팽창가능한 부재(inflatable member)로부터 압력을 수신하도록 결합되는, 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 압력 센서는 기계적으로 압축가능한 부재 내에 있는, 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 근육 수축들의 강도를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 압력 센서는 차압 센서(differential pressure sensor)를 포함하는, 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 압력 센서는 차압 센서를 포함하고, 상기 응답 입력과 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 호흡 지수들(respiratory parameters)을 결정하는 것을 포함하는, 방법.
전자기기의 오디오 인터페이스에 연결가능한 외부 센서를 동작시키도록 상기 전자기기를 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 오디오 인터페이스는 복수의 접점들을 포함하고, 상기 시스템은,
상기 외부 센서를 구동시키기 위해 상기 오디오 인터페이스의 제1 접점에 제1 하모닉 구동신호를, 제2 접점에 제2 하모닉 구동신호를 적용시키고, 상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들 중 적어도 하나를 조정하기 위한 구동신호 발생기(driving signal generator);
상기 오디오 인터페이스의 제3 접점에서 응답신호를 수신하기 위한 응답신호 검출기(response signal detector);
상기 제1 및 제2 하모닉 구동신호들과 상기 응답신호의 특징들에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하기 위한 생리적 지수 추출기; 및
상기 결정된 하나 이상의 물리적 지수들을 출력하기 위한 출력부(output)를 포함하는, 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 구동신호 발생기는 상기 응답신호를 최소화하도록 상기 구동신호들 중 하나를 수정하기 위한 상기 응답신호에 기초하여 피드백을 수신하는, 시스템.
제 19 항에 있어서, 상기 구동신호 발생기는 기결정된 범위를 통해 상기 제2 하모닉 구동신호의 진폭을 스윕하는 동안 상기 제1 구동신호의 실질적인 상수 진폭을 유지하는, 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 구동신호 발생기는, 상기 오디오 인터페이스의 최대 진폭과 0 사이의 범위를 통하여 상기 제2 하모닉 구동신호의 진폭을 스윕하고, 상기 실질적인 상수 진폭은 상기 최대 진폭의 약 절반인, 시스템.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 구동신호 발생기는, 상기 제2 하모닉 구동신호의 진폭을 선형적으로 경사지게 하는 것에 의해 상기 진폭을 스윕하는, 시스템.
제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응답신호 검출기와 상기 생리적 지수 추출기 중 하나는, 상기 수신된 응답신호에서의 지역 최소점의 시간 정보에 기초하여 구동신호들의 비율을 결정하는, 시스템.
제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 생리적 지수 추출기는 상기 수신된 응답신호에서의 상기 지역 최소점의 시간 정보에 기초하여 온도를 결정하는, 시스템.
제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 생리적 지수 추출기는 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 온도를 결정하는, 시스템.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 온도 센서는 필수적으로 써미스터와 기준 레지스터로 구성되는, 시스템.
제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 센서는 압력 센서를 포함하는 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 응답신호 검출기는 응답 입력을 발생시키기 위해 응답신호와 상기 구동신호들 중 하나의 위상 변이된 버전을 곱하고, 상기 생리적 지수 추출기는 상기 응답 입력에 기초하여 하나 이상의 생리적 지수들을 결정하는, 시스템.
제 28 항에 있어서, 상기 생리적 지수 추출기는, 상기 응답 입력과 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 평균 혈압, 수축기 혈압, 확장기 혈압, 및/또는 심박수를 결정하는, 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 압력 센서는 팽창가능한 부재로부터 압력을 수신하도록 결합된, 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 압력 센서는 기계적으로 압축가능한 부재 내에 있는, 시스템.
제 30 항 또는 제 31 항에 있어서, 상기 생리적 지수 추출기는 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 근육 수축의 강도를 결정하는, 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 압력 센서는 차압 센서를 포함하는, 시스템.
제 28 항에 있어서, 상기 압력 센서는 차압 센서를 포함하고, 상기 생리적 지수 추출기는 상기 응답 입력과 상기 구동신호들의 진폭들의 비율에 기초하여 호흡 지수들을 결정하는, 시스템.
전자기기의 오디오 인터페이스에 연결하기 위한 온도계로서, 상기 온도계는,
상기 전자기기로부터 제1 및 제2 하모닉 구동신호들을 수신하기 위한 제1 및 제2 접점들과, 상기 전자기기에 응답신호를 돌려주기 위한 제3 접점을 갖는 잭 플러그(jack plug); 및
필수적으로 상기 제1 및 제3 접점들 사이에 연결된 써미스터와 상기 제2 및 제3 접점들 사이에 연결된 기준 레지스터로 구성된 온도 센서를 포함하는, 온도계.
전자기기의 오디오 인터페이스에 연결하기 위한 어댑터(adaptor)로서, 상기 어댑터는,
상기 전자기기로부터 제1 및 제2 하모닉 구동신호들을 수신하기 위한 제1 및 제2 접점들과, 상기 전자기기에 응답신호를 돌려주기 위한 제3 접점을 갖는 잭 플러그; 및
상기 제1 및 제3 접점들 사이에 압력 민감영역(pressure sensitive area)과 상기 제2 및 제3 접점들 사이에 기준 레지스터를 갖는 압력 센서로서, 상기 압력 센서는 상기 제3 접점에 응답신호를 제공하도록 상기 제1 및 제2 접점을 가로지르는 브릿지(bridge)로서 연결되는, 상기 압력 센서를 포함하는, 어댑터.
제 36 항에 있어서, 상기 압력 민감영역을 감싸고, 상기 압력 민감영역과 유동적인 통신을 하는 통로(passage)를 갖는 하우징(housing)을 포함하는, 어댑터.
제 37 항에 있어서, 상기 압력 센서는 두 개의 압력 민감영역들을 갖는 차압 센서를 포함하고, 상기 하우징은, 상기 압력 민감영역들 각각에 연결된 하나의 통로를 구비한, 두 개의 통로들을 갖는, 어댑터.
제 37 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 통로를 압력 튜브(pressure tube)에 결합시키기 위한 튜브 커넥터(tube connector)를 포함하는, 어댑터.
제 36 항에 있어서, 기계적으로 압축가능한 부재를 포함하고, 상기 압력 센서는 상기 기계적으로 압축가능한 부재 내에 포함되는, 어댑터.