KR20170039299A - 무선 신경 무결성 모니터링 시스템 및 디바이스 - Google Patents

무선 신경 무결성 모니터링 시스템 및 디바이스 Download PDF

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KR20170039299A
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리차드 엘. 브라운
존 쥐. 폴락
케빈 엘. 맥팔린
랜달 씨. 슐하우저
제프 알. 저스티스
타일러 에스. 스티븐슨
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메드트로닉 좀드 인코퍼레이티드
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Abstract

신경 무결성 모니터링 디바이스는 제어 모듈 및 물리 계층 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 페이로드 요청을 생성하도록 구성된다. 페이로드 요청은 (i) 무선 신경 무결성 모니터링 네트워크에서 센서로부터 데이터 페이로드를 요청하고, (ii) 자극 프로브 디바이스가 자극 펄스를 생성하는지 여부를 표시한다. 물리 계층 모듈은 (i) 페이로드 요청을 센서 및 자극 프로브 디바이스로 무선으로 송신하거나, (ii) 콘솔 인터페이스 모듈에 페이로드 요청을 송신하도록 구성된다. 물리 계층 모듈은 또한 페이로드 요청에 응답하여, (i) 센서로부터 데이터 페이로드를 수신하고, (ii) 자극 프로브 디바이스로부터 자극 펄스 정보를 수신하도록 구성된다. 데이터 페이로드는 환자의 유발된 반응에 대응하는 데이터를 포함한다. 유발된 반응은 자극 펄스에 기초하여 생성된다.

Description

무선 신경 무결성 모니터링 시스템 및 디바이스{WIRELESS NERVE INTEGRITY MONITORING SYSTEMS AND DEVICES}
본 개시물은 신경 무결성 모니터링 시스템 및 디바이스에 관한 것이다.
본원에서 제공된 배경 설명은 일반적으로 본 개시물의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 현재 언급된 발명자의 연구는 이 배경 섹션 뿐만 아니라 달리 출원 시 선행 기술로서의 자격이 있지 않을 수도 있는 설명의 양상에서 연구가 설명된 정도까지는 본 개시물에 대한 선행 기술로서 명백히 또는 암묵적으로 인정되지 않는다.
신경 무결성 모니터링(nerve integrity monitoring; NIM) 시스템은 자극 프로브 디바이스, 센서, 전극 연결 박스 및 근전도(electromyography; EMG) 모니터링 디바이스를 포함할 수 있다. 자극 프로브 디바이스는 신경 및/또는 근육 활동을 자극하는 데 사용된다. 예로서, 자극 프로브 디바이스는 자극 전극 팁을 포함할 수 있다. 외과 의사는 환자의 일 위치에 전압 및/또는 전류를 제공하고 신경 활동을 자극하여 결과로서 근육 반응(또는 근육 활동)을 얻을 수 있도록 전극 팁이 있는 환자의 일 위치를 만질 수 있다. 기준 패치는 (i) 센서 및 (ii) 자극되는 영역으로부터 떨어져 환자에게 부착될 수 있다. 기준 패치의 전극은 기준 전위에 있을 수 있다. 센서는 환자에게 부착되어 근육 활동을 모니터링하는 데 사용되는 전극을 포함할 수 있다. 자극 프로브 디바이스의 전극 팁과 기준 패치 사이의 전압 전위 및 센서의 출력에 의해 표시된 전압 전위는 와이어를 통해 전극 연결 박스에 제공될 수 있다. 와이어는 전극 연결 박스에 있는 각각의 잭에 플러깅된다.
전극 연결 박스는 각각 자극 프로브 디바이스의 전압 전위; 기준 패치의 전압 전위; 및 센서의 출력 전압에 대한 채널을 가질 수 있다. 전극 연결 박스는 자극 프로브 디바이스 및 센서로부터 수신된 신호를 필터링하고 대응하는 신호를 EMG 모니터링 디바이스에 제공할 수 있다. 수행되는 외과 수술에 따라, 많은 수의 케이블이 (i) 자극 프로브 디바이스와 센서 및 (ii) 전극 연결 박스 사이에서 정보를 송신하는 데 사용될 수 있다. 예로서, 외과 수술 중에 1-32개의 채널이 사용될 수 있다. 채널의 각각은 각각의 연선 케이블(각각의 케이블은 와이어의 꼬임 쌍을 가짐)에 대응할 수 있다. 센서에 연결된 케이블의 각각은 센서의 전극을 통해 환자에게 고정되고 환자로부터 멀어지며 연장되고, 환자가 위치한 무균 장(또는 환경) 외부의 EMG 모니터링 디바이스로 보내진다.
일 예에서, 특정 유형의 센서가 갑상선 수술 중에 사용되어 환자의 내인성 후두 근육에서 신경을 모니터링할 수 있다. 재발성 후두 신경 손상(recurrent laryngeal nerve; RLN)은 갑상선 수술의 가장 심각한 합병증 중 하나이다. 기관내관은 갑상선 수술 중에 기도를 열고 환자의 폐에 공기를 제공하는 데 사용될 수 있다. 기관내관은 수술 중에 성대의 EMG 모니터링을 용이하게 하기 위해 환자의 성대와 접촉하도록 설계된 전극을 포함할 수 있다.
예로서, 자극 전극은 신경 말단에 연속적인 저레벨 자극을 전달하기 위해 환자의 목의 미주 신경에 배치될 수 있다. 신경 기능의 기준선이 획득되고, 후속 EMG 반응은 기관내관에 연결된 전극을 통해 모니터링된다. 근전도 신호는 전극에 의해 생성되고 검출되어 EMG 모니터링 디바이스에 제공된다. EMG 모니터링 디바이스는 근전도 신호에서의 변화를 모니터링하여 환자의 내인성 후두 근육에서의 변화를 검출한다. 자극 사이에서, 종양/갑상선 제거 중에 환자의 조직을 신장, 가열, 압축 및/또는 조작함으로써 야기되는 외과 절개 및/또는 "블라인드(blind)" 외상으로 인해 신경이 위험해질 수 있다. EMG 반응은 신경의 상태와 관련하여 피드백을 제공하기 위해 실시간으로 차트로 표시된다.
신경 무결성(integrity) 모니터링 디바이스가 제공되며, 제어 모듈 및 물리 계층 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 페이로드 요청을 생성하도록 구성된다. 페이로드 요청은 (i) 무선 신경 무결성 모니터링 네트워크에서 센서로부터 데이터 페이로드를 요청하고, (ii) 자극 프로브 디바이스가 자극 펄스를 생성하는지 여부를 표시한다. 물리 계층 모듈은 (i) 페이로드 요청을 센서 및 자극 프로브 디바이스에 무선으로 송신하거나, (ii) 콘솔 인터페이스 모듈에 페이로드 요청을 송신하도록 구성된다. 물리 계층 모듈은 또한 페이로드 요청에 응답하여, (i) 센서로부터 데이터 페이로드를 수신하고, (ii) 자극 프로브 디바이스로부터 자극 펄스 정보를 수신하도록 구성된다. 데이터 페이로드는 환자의 유발된 반응에 대응하는 데이터를 포함한다. 유발된 반응은 자극 펄스에 기초하여 생성된다.
다른 특징으로, 콘솔 인터페이스 모듈이 제공되며, 제어 모듈 및 물리 계층 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 (i) 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 수신하고, (ii) 페이로드 요청 내의 정보를 포함하는 동기화 요청을 생성하도록 구성된다. 동기화 요청은 (i) 무선 신경 무결성 모니터링 네트워크에서 센서로부터 데이터 페이로드를 요청하고, (ii) 자극 프로브 디바이스가 자극 펄스를 생성하는지 여부를 표시한다. 물리 계층 모듈은 동기화 요청을 센서 및 자극 프로브 디바이스에 무선으로 송신하고, 동기화 요청에 응답하여, (i) 센서로부터 데이터 페이로드를 무선으로 수신하고, (ii) 자극 프로브 디바이스로부터 자극 펄스 정보를 무선으로 수신하도록 구성된다. 데이터 페이로드는 환자의 유발된 반응에 대응하는 데이터를 포함한다. 유발된 반응은 자극 펄스에 기초하여 생성된다.
다른 특징으로, 제 1 감지 모듈 및 콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스를 포함하는 신경 무결성 모니터링 시스템. 제 1 감지 모듈은 (i) 페이로드 요청 신호, 및 (ii) 제 1 전극의 세트를 통해 환자로부터의 제 1 근전도 신호를 수신하도록 구성된다. 제 1 감지 모듈은, 제 1 전압 신호를 생성하기 위해 제 1 근전도 신호를 증폭 및 필터링하도록 구성된 프로세싱 모듈; 및 (i) 제 1 전압 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (ii) 페이로드 요청 신호에 기초하여 상기 제 1 무선 주파수 신호를 무선 송신하도록 구성된 제 1 물리 계층 모듈을 포함한다. 콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스는 (i) 제 1 물리 계층 모듈로부터 제 1 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 제 1 무선 주파수 신호를 기저 대역 신호로 다운컨버팅하도록 구성된 제 2 물리 계층 모듈을 포함한다.
본 개시물의 추가적인 적용가능성의 범위는 상세한 설명, 청구항 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 예는 설명의 목적으로만 의도되었으며 본 개시물의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 본 개시물에 따른 무선 신경 무결성 모니터링(WNIM) 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 개시물에 따른 감지 모듈, 콘솔 인터페이스 모듈 및 NIM 디바이스의 기능 블록도이다.
도 3은 본 개시물에 따른 다른 감지 모듈 및 다른 NIM 디바이스의 기능 블록도이다.
도 4는 본 개시물에 따른 다른 감지 모듈의 기능 블록도이다.
도 5는 본 개시물에 따른 자극 프로브 디바이스의 기능 블록도이다.
도 6은 본 개시물에 따른 자극 프로브 디바이스의 일부의 기능 블록도이다.
도 7a는 본 개시물에 따른 전자 제어 모듈 조립체를 갖는 3 패드 센서의 사시도이다.
도 7b는 전자 제어 모듈 조립체가 없고 대응하는 접촉 패드를 도시하는 도 7a의 3 패드 센서의 일부의 저부 사시도이다.
도 8은 본 개시물에 따른 EMG 기관내관 조립체의 사시도이다.
도 9는 도 8의 EMG 기관내관 조립체의 다른 사시도이다.
도 10은 도 8의 EMG 기관내관 조립체의 다른 사시도이다.
도 11은 도 8의 EMG 기관내관 조립체의 하우징의 측면도이다.
도 12는 도 8의 EMG 기관내관 조립체의 하우징의 저부도이다.
도 13은 도 8의 EMG 기관내관 조립체의 하우징 및 대응하는 전자 조립체의 분해도이다.
도 14는 자극 펄스 및 대응하는 유발된 반응 신호의 플롯이다.
도 15는 본 개시물에 따른 센서 당 2개의 타임 슬롯을 갖는 주기적인 동기화(SYNC) 간격을 도시하는 타이밍도이다.
도 16은 본 개시물에 따른 센서 당 단일 타임 슬롯을 갖는 주기적인 SYNC 간격을 도시하는 타이밍도이다.
도 17은 본 개시물에 따른 센서 당 단일 슬롯 및 프레임 당 증가된 수의 센서 슬롯을 갖는 주기적인 SYNC 간격을 도시하는 타이밍도이다.
도 18은 본 개시물에 따른 WNIM 시스템에서 센서 조인(join) 및 통신을 도시하는 신호 흐름도이다.
도 19는 본 개시물에 따른 WNIM 시스템에서 자극 디바이스 조인 및 통신을 도시하는 신호 흐름도이다.
도 20은 본 개시물에 따른 센서 및 콘솔 인터페이스 모듈 및/또는 NIM 디바이스를 동작시키는 방법을 도시한다.
도 21은 본 개시물에 따른 센서를 파워 업하는(power up) 방법을 도시한다.
도 22는 본 개시물에 따른 자극 프로브 디바이스, 하나 이상의 센서, 및 콘솔 인터페이스 모듈 및/또는 NIM 디바이스를 동작시키는 WNIM 방법을 도시한다.
도 23은 본 개시물에 따른 다른 EMG 기관내관 조립체의 일부의 측면 사시도이다.
도 24은 도 23의 EMG 기관내관 조립체의 하우징 및 대응하는 전자 조립체의 분해도이다.
도 25는 본 개시물에 따른 모듈식 제어 모듈 조립체를 포함하는 센서 조립체의 사시도이다.
도 26은 패치에 연결된 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체의 측면도이다.
도 27은 패치의 패드를 도시하는 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체의 저부 사시도이다.
도 28은 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체 및 패치의 사시도이다.
도 29는 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체 및 패치의 저부 사시도이다.
도 30은 본 개시물에 따른 핀 전극 어댑터에 연결된 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체의 사시도이다.
도 31은 핀 전극 어댑터에 연결된 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체의 측면도이다.
도 32는 핀 전극 어댑터에 연결된 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체의 저부 사시도이다.
도 33은 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체 및 핀 전극 어뎁터의 상부 사시도이다.
도 34는 도 25의 모듈식 제어 모듈 조립체 및 핀 전극 어뎁터의 저부 사시도이다.
도 35는 본 개시에 따른 전력 모듈의 일부의 회로도이다.
도면에서, 참조 번호는 유사한 및/또는 동일한 엘리먼트를 식별하기 위해 재사용될 수 있다.
수술실에서의 어떤 어수선함 및/또는 시간 비효율이 제거되거나 최소화될 수 있는 것은 개인 병원과 환자 모두에게 유리하다. 신경 무결성 모니터링(nerve integrity monitoring; NIM) 시스템은 현재 광범위한 케이블링을 갖는다. 케이블링의 대부분은 환자의 근육에서 자극된 신경 활동의 결과로서 센서로부터 NIM 디바이스로 유발된 반응 신호를 전송 또는 전달하는 것에 대응한다. NIM 시스템에서 사용되는 케이블을 감소시키고/시키거나 없애고, 현재 NIM 시스템과 관련된 특정 시간 비효율을 감소시키고/시키거나 최소화하고, 전력 소비를 최소화하는 다양한 기술이 이하에 개시된다.
도 1은 무선 신경 무결성 모니터링(WNIM) 시스템(10)을 도시한다. 도시된 바와 같이, WNIM 시스템(10)은 센서(12, 13), 자극 프로브 디바이스(14), 무선 인터페이스 어댑터(WIA)(16) 및 NIM 디바이스(18)를 포함한다. WIA(16)는 도 2에 도시된 콘솔 인터페이스 모듈(CIM), 및 NIM 디바이스(18)에 연결하기 위한 인터페이스(20)(예를 들어, 32 핀 커넥터)를 포함한다. WIA(16)는 NIM 디바이스(18)의 뒷면에 플러깅되는 것으로 도시되어 있다. WIA(16)는 인터페이스(20)를 통해 NIM 디바이스(18)에 플러깅된 것으로 도시되어 있지만, WIA(16)는 NIM 디바이스(18)로부터 분리되어 NIM 디바이스(18)와 무선으로 통신할 수 있다. 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14)는 CIM 및/또는 NIM 디바이스(18)와 무선으로 통신한다. 일 실시예에서, WIA(16)는 NIM 디바이스(18)에 연결되고 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14)와 무선으로 통신한다. NIM 디바이스(18)로부터 CIM으로 송신되는 것으로 후술되는 정보는 그러면 CIM으로부터 센서(12, 13) 및/또는 자극 프로브 디바이스(14)로 중계될 수 있다. 센서(12,13) 및/또는 자극 프로브 디바이스(14)로부터 CIM으로 송신되는 것으로 후술되는 정보 및/또는 데이터는 그러면 CIM으로부터 NIM 디바이스(18)로 중계될 수 있다.
WIA(16)는 후술되는 바와 같이, (i) NIM 디바이스(18)와 (ii) 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14) 사이에서 신호를 전송하고; 및/또는 센서(12, 13) 및/또는 자극 프로브 디바이스(14)로 신호를 포워딩하기 전에 NIM 디바이스(18)로부터 수신된 신호에 추가 정보를 부가한다. WIA(16)는 본질적으로 통과 디바이스로서 동작하고/하거나; 스마트 디바이스이고 수신된 신호에서 제공되는 정보를 부가 및/또는 대체하고/하거나; 수신된 신호에 기초하여 결정된 정보를 포함하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, WIA(16)는 NIM 디바이스(18)로부터 페이로드 요청 신호를 수신하고, 페이로드 요청이 수신된 때와 다음 동기화(SYNC) 요청 신호가 송신될 때 사이의 지연 시간을 결정할 수 있다. 이는 도 18 및 도 22와 관련하여 더 상세하게 설명된다. WIA(16)는 NIM 디바이스(18)가 레거시 하드웨어와 호환되도록 한다. WIA(16)는 NIM 디바이스(18)로부터 언플러깅될 수 있고, 종래의 전극 연결 박스는 WIA(16)와 NIM 디바이스(18)의 동일한 인터페이스를 사용하여 WIA(16)에 연결될 수 있다. WIA(16)는 (i) NIM 디바이스(18)와 (ii) 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14) 사이에 전통적으로 연결된 케이블을 대체한다. 이는 환자가 위치하는 무균 장을 가로지르는 (내측에서 외측으로 연장되는) 와이어를 없앤다.
다른 예로서, WIA(16)는 센서(12, 13) 및/또는 자극 프로브 디바이스(14)로부터 신호를 수신할 수 있다. 센서(12,13) 및/또는 자극 프로브 디바이스(14)로부터의 신호는 전압, 전류 레벨, 지속 시간, 진폭 등을 표시할 수 있고/있거나, WIA 디바이스(16)는 예를 들어 수신된 신호에 기초하여 지속 시간 및 진폭을 결정할 수 있다. 수신된 신호 및/또는 결정된 정보는 평가를 위해 및/또는 NIM 디바이스(18)의 스크린 상에 디스플레이를 위해 NIM 디바이스(18)로 포워딩될 수 있다.
2개의 유형의 센서(12, 13)가 도 1에 도시되어 있지만, 다른 유형의 센서가 WNIM 시스템(10)에 통합될 수 있다. 다른 유형의 센서는 도 8 내지 도 13과 관련하여 도시되고 설명된다. 제 1 유형의 센서(12)는 핀 센서로 지칭되고, 예를 들어 환자의 근육 조직에 삽입되는 각각의 쌍의 핀(21)(또는 바늘)을 포함한다. 제 2 유형의 센서(13)는 표면 센서로 지칭되고, 예를 들어 근육 조직에 대해 환자의 피부에 접착된다. 핀 센서(12)는 예를 들어 핀 센서(12)의 각각의 쌍의 핀(21) 사이의 전압 전위를 검출하는 데 사용될 수 있다. 표면 센서(13)는 예를 들어 표면 센서(13)의 각각의 패드 사이의 전압 전위를 검출하는 데 사용될 수 있다. 핀 센서(12)는 도시된 바와 같이 2개의 핀을 각각 포함할 수 있거나 상이한 수의 핀을 포함할 수 있다. 핀은 전극이라고 지칭될 수 있다. 표면 센서(13)의 각각은 2개 이상의 패드를 포함할 수 있다. 패드는 전극이라고 지칭될 수 있다.
센서(12, 13) 중 하나 이상은 도 7a 및 도 7b와 관련하여 더 설명되는 바와 같이 제 3 전극(핀 또는 패드)을 포함할 수 있다. 센서(12, 13)는 신경 및/또는 근육 활동을 디지털화하고 이 정보를 CIM 및/또는 NIM 디바이스(18)에 무선으로 송신하는 데 사용된다. 센서(12, 13)는 신경 및/또는 근육 활동에서의 버스트(예를 들어, 유발된 반응 신호의 전압의 증가)를 CIM 및/또는 NIM 디바이스(18)에 경고할 수 있다. 유발된 반응 신호는 자극 프로브 디바이스(14)에 의해 생성된 자극 신호의 결과로서 환자의 조직에서 생성된 신호를 지칭한다.
자극 프로브 디바이스는 환자의 신경 및/또는 근육을 자극하는 데 사용된다. 자극 프로브 디바이스(14)는 그립(32)을 갖는 하우징(30); 하나 이상의 전극(34)(2개의 전극을 갖는 것으로 도시됨); 스위치(36); 제어 모듈(이의 예가 도 5에 도시됨); 및 케이블(42)을 통해 기준 패드(또는 패치)(40)로의 연결을 위한 입력부(38)를 포함한다. 자극 프로브 디바이스(14)는 2개의 전극(34)을 갖는 두 갈래로 된 팁을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 자극 프로브 디바이스(14)는 하나 이상의 전극(34)을 가질 수 있다. 전극(34)은 서로 분리되어 절연되고 튜브(44) 내에서 하우징(30)으로 연장될 수 있다. 스위치(36)는 자극 프로브 디바이스(14)를 턴 온하고 및/또는 전극(34)에 자극 펄스를 인가하는 데 사용될 수 있다. 자극 펄스의 예는 도 14에 도시된다. 자극 펄스는 스위치(36)를 작동시킴으로써 수동으로 생성될 수 있거나 CIM을 통해 NIM 디바이스(18) 및/또는 WIA(16)를 통해 생성될 수 있다. NIM 디바이스(18) 및/또는 CIM은 전극(34) 근방의 하나 이상의 신경 및/또는 근육을 자극하기 위해 자극 프로브 디바이스(14)의 제어 모듈에 신호하여 하나 이상의 자극 펄스를 생성할 수 있다. 기준 패치 (40)는 기준 전압 전위를 제공하는 데 사용된다. 하나 이상의 전극(34)과 기준 패치(40) 사이의 하나 이상의 전압 전위는 자극 프로브 디바이스(14)의 제어 모듈; NIM 디바이스(18)의 제어 모듈(그 예는 도 2 및 도 3에 도시됨); 및/또는 CIM의 제어 모듈(그 예는 도 2 및 도 3에 도시됨)에 의해 결정될 수 있다.
자극 프로브 디바이스(14)는 정보를 CIM 및/또는 NIM 디바이스(18)에 무선으로 송신할 수 있다. 정보는 타이밍 정보; 전극(34) 사이의 전압 전위; 기준 패치(40)와 하나 이상의 전극(34) 사이의 전압 전위; 자극 펄스의 수; 펄스 식별자(ID); 생성된 자극 펄스의 전압 및 전류 레벨; 및 생성된 자극 펄스의 진폭, 피크 크기 및/또는 지속 시간을 포함할 수 있다. 타이밍 정보는 자극 펄스의 시작 및 종료 시간; 자극 펄스의 지속 시간; 및/또는 자극 펄스 사이의 시간을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, WIA(16)는 WNIM 시스템(10)에 포함되지 않는다. 이 실시예에서, NIM 디바이스(18)는 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14)와 직접 무선으로 통신한다. 이는 도 1에 도시된 센서(12, 13) 및 자극 프로브 디바이스(14)와의 통신 및/또는 다른 센서(예를 들어, 도 8 내지 도 13에 도시된 센서) 및/또는 자극 디바이스와의 통신을 포함할 수 있다. WNIM 시스템(10)은 임의의 수의 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스를 포함할 수 있다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 감지 모듈(50), CIM(52) 및 NIM 디바이스(54)가 도시되어 있다. 감지 모듈(50)은 CIM(52) 및/또는 CIM(52)을 통해 NIM 디바이스(54)와 무선으로 통신한다. 감지 모듈(50)은 도 1, 도 7a, 도 7b 및 도 8 내지 도 13에 도시된 센서를 포함하여 본원에 개시된 임의의 센서에 포함될 수 있다. CIM(52)는 도 1의 WIA(16)에 포함될 수 있다.
감지 모듈(50)은 제어 모듈(56)(예를 들어, 마이크로프로세서), 메모리(58) 및 물리 계층(PHY) 모듈(60)(예를 들어, 송수신기 및/또는 라디오)를 포함한다. 제어 모듈(56)은 전극(62)(예를 들어, 핀 또는 패드)을 통해 환자의 조직에서 생성된 근전도 신호를 검출한다. 근전도 신호는 전압 전위를 갖는 전압 신호의 형태일 수 있다. 제어 모듈(56)은 이득 모듈(63)(예를 들어, 증폭기), 필터링 모듈(64)(예를 들어, 하나 이상의 필터) 및 기저 대역 모듈(66)을 포함한다. 기저 대역 모듈(66)은 업컨버터 및 다운컨버터를 포함할 수 있다. 이득 모듈(63)은 근전도 신호를 증폭하여 증폭된 신호를 생성한다. 필터링 모듈(64)은 대역 통과 필터로서 동작하여 (i) 미리 결정된 주파수 범위 외의 증폭된 신호의 주파수 및 (ii) 직류(DC) 전압을 필터링할 수 있다. 이는 60Hz 잡음과 같은 잡음을 없애고/없애거나 최소화할 수 있다. 필터링 모듈(64)은 기저 대역 신호를 생성한다.
기저 대역 모듈(66)은 아날로그-디지털(A/D) 컨버팅 모듈(70)(예를 들어, A/D 컨버터)를 포함하고, 필터링 모듈(64)로부터의 기저 대역 신호(아날로그 신호)를 디지털 기저 대역(BB) 신호로 컨버팅할 수 있다. BB 모듈(66) 및/또는 A/D 컨버팅 모듈(70)은 미리 결정된 레이트로 필터링 모듈(64)의 출력을 샘플링하여 디지털 BB 신호에 포함되는 프레임을 생성할 수 있다. CIM(52) 또는 NIM 디바이스(54)에서 A/D 컨버젼을 수행하는 것과 대조적으로 센서에서 신호를 A/D 컨버팅함으로써, 신호 간섭에 대한 기회가 감소된다.
BB 모듈(66)은 그러면 디지털 BB 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 업컨버팅할 수 있다. BB 모듈(66)은 디지털 BB 신호로부터 IF 신호로의 업컨버젼 중에 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct-sequence spread spectrum; DSSS) 변조를 수행할 수 있다. BB 모듈(66)은 업컨버젼을 위해 믹서 및 오실레이터를 포함할 수 있다. BB 모듈(66) 및/또는 제어 모듈(56)은 IF 신호로 업컨버팅하기 전에 PHY 모듈(60)로 송신된 BB 신호를 압축 및/또는 암호화할 수 있고/있거나, PHY 모듈(60)로부터 수신된 신호를 압축해제 및/또는 복호화할 수 있다.
BB 모듈(66)은 CIM(52)으로부터 수신된 RF 신호에 존재하는 측정된 전력량을 표시하는 수신 신호 강도 표시(received signal strength indication; RSSI)를 제공할 수 있다. 이는 다수의 CIM 중 어느 것과 센서가 통신할 것인지 결정할 때 사용될 수 있다. 제어 모듈(56)은 가장 큰 전력 및/또는 신호 강도를 갖는 SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호에 대응하는 CIM을 선택할 수 있다. 이는 (i) SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호가 송신된 채널을 선택하고, (ii) 그 채널로 CIM과 통신하는 것을 포함할 수 있다. 이는 제어 모듈(56)이 가장 가깝고 적절한 CIM을 선택할 수 있게 한다. 이 선택은 센서가 이전에 CIM과 통신하지 않았고/않았거나, 상이한 WNIM 네트워크로 스위칭 중이고/중이거나, 센서가 CIM과 통신하는 레코드를 갖지 않도록 재설정된 경우 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 센서는 재설정될 수 없다.
메모리(58)는 제어 모듈(56)에 의해 액세스되고, 예를 들어 파라미터(72)를 저장한다. 파라미터(72)는 SYNC 요청 신호에서 제공된 파라미터 및/또는 전극을 통해 생성된 근전도 신호와 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. 근전도 신호와 관련된 파라미터는 전압, 전류 레벨, 진폭, 피크 크기, 펄스 지속 시간 등을 포함할 수 있다.
PHY 모듈(60)은 송신 경로(74)(또는 송신기) 및 수신기 경로(76)(또는 수신기)를 포함한다. 송신 경로(74)는 변조 모듈(78)(예를 들어, 변조기) 및 증폭 모듈(80)(예를 들어, 증폭기)을 포함한다. 변조 모듈(78)은 IF 신호를 변조 및 업컨버팅하여 무선 주파수(RF) 신호를 생성한다. 이는 가우시안 주파수 시프트 키잉(GFSK) 변조를 포함할 수 있다. 변조 모듈(78)은 예를 들어 필터, 믹서 및 오실레이터(집합적으로 82로 식별됨)를 포함할 수 있다. 증폭 모듈(80)은 RF 신호를 증폭하고 안테나(86)를 통해 RF 신호를 송신하는 전력 증폭기(84)를 포함할 수 있다.
수신기 경로(76)는 제 2 증폭 모듈(90) 및 복조 모듈(92)(예를 들어, 복조기)을 포함한다. 증폭 모듈(90)은 저잡음 증폭기(LNA) (94)를 포함할 수 있다. 제 2 증폭 모듈(90)은 CIM(52)으로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 복조 모듈(92)은 증폭된 RF 신호를 복조하여 IF 신호를 생성한다. IF 신호는 BB 모듈(66)에 제공되고, BB 모듈(66)은 그러면 IF 신호를 BB 신호로 다운컨버팅한다. 복조 모듈(92)은 예를 들어 필터, 믹서 및 오실레이터(집합적으로 96으로 식별됨)를 포함할 수 있다. A/D 컨버팅 모듈(70)은 BB 신호를 아날로그 신호로 컨버팅하는 디지털-아날로그(D/A) 컨버터를 포함할 수 있다. CIM(52)으로부터 수신된 RF 신호는 예를 들어, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, SYNC 요청 신호 또는 그 일부를 포함할 수 있다. SYNC 요청 신호에 포함된 정보의 예가 표 1 내지 표 4와 관련하여 이하에서 도시되고 설명된다.
CIM(52)은 PHY 모듈(100), 제어 모듈(102), 메모리(104), 및 NIM 인터페이스(106)(예를 들어, 32 핀 커넥터)를 포함한다. PHY 모듈(100)은 수신 경로(또는 수신기)(108) 및 송신 경로(또는 송신기)(110)를 포함한다. 수신 경로(108)는 증폭 모듈(112) 및 복조 모듈(114)을 포함한다. 증폭 모듈(112)은 감지 모듈(50)로부터 및/또는 다른 센서 모듈 및/또는 자극 프로브 디바이스로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 증폭 모듈(112)은 LNA(115)를 포함할 수 있다. 복조 모듈(114)은 증폭된 RF 신호를 복조 및 다운컨버팅하여 IF 신호를 생성한다. 복조 모듈(114)은 필터, 믹서 및 오실레이터(집합적으로 117로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 송신 경로(110)는 변조 모듈(116) 및 증폭 모듈(118)을 포함한다. 변조 모듈(116)은 제어 모듈(102)로부터의 IF 신호를 변조 및 업컨버팅하여 RF 신호를 생성한다. 이는 가우시안 주파수 시프트 키잉(GFSK) 변조를 포함할 수 있다. 변조 모듈(116)은 예를 들어 필터, 믹서 및 오실레이터(집합적으로 119로 식별됨)를 포함할 수 있다. 증폭 모듈(118)은 RF 신호를 안테나(120)를 통해 감지 모듈(50)로 및/또는 다른 센서 모듈 및/또는 자극 프로브 디바이스로 송신한다. 증폭 모듈(118)은 전력 증폭기(121)를 포함할 수 있다.
제어 모듈(102)은 BB 모듈(124) 및 필터링 모듈(126)을 포함한다. BB 모듈(124)은 PHY 모듈(100)로부터 수신된 IF 신호를 BB 신호로 컨버팅하고 BB 신호를 필터링 모듈(126)로 포워딩한다. 또한, BB 모듈(124)은 필터링 모듈(126)로부터의 BB 신호를 IF 신호로 컨버팅하며, IF 신호는 변조 모듈(116)로 포워딩된다. BB 모듈(124)은 D/A 컨버팅 모듈(128)을 포함할 수 있다. D/A 컨버팅 모듈(128)은 필터링 모듈(126)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 컨버팅하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. D/A 컨버팅 모듈(128)은 PHY 모듈(100)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 컨버팅하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, BB 모듈(124)은 D/A 컨버팅 모듈(128)을 포함하지 않고, 디지털 신호는 필터링 모듈(126)과 PHY 모듈(100) 사이에서 패스된다. BB 모듈(124)은 감지 모듈(50)의 이득 모듈(63) 및/또는 필터링 모듈(64)에서 수신된 신호의 진폭과 유사한 진폭을 갖도록 복조 모듈(114)로부터 수신된 신호를 감쇠시킬 수 있다. 필터링 모듈(126)은 대역 통과 필터일 수 있고, 미리 결정된 범위 외부의 신호 및/또는 DC 신호의 주파수를 제거할 수 있다. 이는 60Hz 잡음과 같은 잡음을 없애고/없애거나 최소화할 수 있다. BB 모듈(124) 및/또는 제어 모듈(102)은 변조 모듈(116)로 송신된 신호를 압축 및 또는 암호화하고/하거나 복조 모듈(114)로부터 수신된 신호를 압축해제 및/또는 복호화할 수 있다. CIM(52)은 NIM 인터페이스(106)를 통해 NIM 디바이스(54)에 연결되는 것으로 도시되어 있지만, CIM(52)은 NIM 디바이스(54)와 분리되어 PHY 모듈(100)을 통해 NIM 디바이스(54)와 무선으로 통신할 수 있다.
메모리(104)는 제어 모듈(102)에 의해 액세스되고, 예를 들어 파라미터(130)를 저장한다. 파라미터(130)는 SYNC 요청 신호에서 제공된 파라미터 및/또는 전극(62)을 통해 수신된 근전도 신호와 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. 근전도 신호와 관련된 파라미터(130)는 전압, 전류 레벨, 진폭, 피크 크기, 펄스 지속 시간 등을 포함할 수 있고, 파라미터(72)를 포함하거나 파라미터(72)와 동일할 수 있다. 메모리는 또한 이하에서 정의된 동기화 요청(132)을 저장할 수 있다.
NIM 디바이스(54)는 제어 모듈(140), PHY 모듈(142), CIM 인터페이스(144), 디스플레이(146) 및 메모리(148)를 포함할 수 있다. 제어 모듈(140)은 페이로드 요청 신호를 생성하고; CIM(52)을 통해 감지 모듈(50) 및/또는 다른 감지 모듈 및 자극 프로브 디바이스로부터 데이터 페이로드 신호를 수신하고; 디스플레이(146) 상에 근전도 신호 및/또는 다른 관련 정보를 디스플레이한다. PHY 모듈(142)은 도시된 바와 같은 인터페이스(106, 144)를 통해 또는 안테나(미도시)를 통해 무선으로 제어 모듈(140)로부터 신호를 송신하고 신호를 수신할 수 있다. 메모리(148)는 제어 모듈(140)에 의해 액세스되고 파라미터(130)를 저장하고 이하에서 정의된 페이로드 요청(150)을 저장할 수 있다.
제어 모듈(56, 126), BB 모듈(66, 128), PHY 모듈(60, 100) 및/또는 이들의 하나 이상의 모듈은 감지 모듈(50)과 CIM(52) 사이에서 송신된 신호의 타이밍을 제어한다. 이는 도 15 내지 도 19 및 도 22와 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명된다. PHY 모듈(60, 100)은 미리 결정된 주파수 범위에서 서로 통신할 수 있다. 예로서, PHY 모듈(60, 100)은 2.0-3.0 기가 헤르츠(GHz) 범위에서 서로 통신할 수 있다. 일 실시예에서, PHY 모듈(60, 100)은 2.4-2.5GHz 범위의 신호를 송신한다. PHY 모듈(60, 100)은 하나 이상의 채널을 통해 서로 통신할 수 있다. PHY 모듈(60, 100)은 미리 결정된 레이트(예를 들어, 초 당 2 메가 비트(Mbps))로 데이터를 송신할 수 있다. CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54)는 WNIM 시스템(10)에서 활발히 통신하는 센서 모듈의 수; WNIM 시스템 (10)에서 활발히 통신하는 자극 프로브 디바이스의 수; 센서의 유형; 센서 당 채널의 수; 센서 각각의 채널 당 속도; 자극 프로브 디바이스 당 채널의 수, 및/또는 자극 프로브 디바이스의 채널 당 속도에 기초하여 주파수 범위, 채널의 수 및 데이터 레이트를 설정할 수 있다.
이제 도 1 및 도 3을 참조하면, 감지 모듈(50) 및 NIM 디바이스(162)가 도시되어 있다. 감지 모듈(50)은 제어 모듈(56), 메모리(58) 및 PHY 모듈(60)을 포함한다. 제어 모듈(56)은 이득 모듈(63), 필터링 모듈(64) 및 BB 모듈(66)을 포함한다. 제어 모듈(56)은 전극(62)을 통해 근전도 신호를 검출한다. 제어 모듈(56)은 근전도 신호와 관련된 데이터를 PHY 모듈(60)을 통해 NIM 디바이스(162)에 보고한다. 제어 모듈(56)은 또한 PHY 모듈(60)을 통해 NIM 디바이스(162)로부터 신호(예를 들어, 동기화 요청 신호)를 수신한다.
NIM 디바이스(162)는 제어 모듈(164), 메모리(166), PHY 모듈(168) 및 디스플레이(146)를 포함한다. 도 2의 CIM(52)의 기능은 NIM 디바이스(162)에 포함된다. PHY 모듈(168)은 수신 경로(170)(또는 수신기) 및 송신 경로(172)(또는 송신기)를 포함한다. 수신 경로(170)는 증폭 모듈(174) 및 복조 모듈(176)을 포함한다. 증폭 모듈(174)은 LNA(175)를 통해 감지 모듈(50)로부터 및/또는 다른 센서 모듈 및/또는 자극 프로브 디바이스로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 복조 모듈(176)은 증폭된 RF 신호를 복조 및 다운컨버팅하여 IF 신호를 생성한다. 송신 경로(172)는 변조 모듈(178) 및 증폭 모듈(180)을 포함한다. 변조 모듈(178) 및 증폭 모듈(180)은 변조 모듈(116) 및 증폭 모듈(118)과 유사하게 동작할 수 있다. 증폭 모듈(118)은 전력 증폭기(182)를 포함할 수 있고, RF 신호를 안테나(183)를 통해 감지 모듈 (50) 및/또는 다른 센서 모듈 및/또는 자극 프로브 디바이스에 송신한다.
제어 모듈(164)은 BB 모듈(184) 및 필터링 모듈(186)을 포함한다. BB 모듈(184)은 PHY 모듈(168)로부터 수신된 IF 신호를 BB 신호로 컨버팅하고 BB 신호를 필터링 모듈(186)로 포워딩한다. 또한, BB 모듈(184)은 필터링 모듈(186)로부터의 BB 신호를 IF 신호로 컨버팅하며, IF 신호는 변조 모듈(178)로 포워딩된다. BB 모듈(184)은 D/A 컨버팅 모듈(188)을 포함할 수 있다. D/A 컨버팅 모듈(188)은 필터링 모듈(186)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 컨버팅하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. D/A 컨버팅 모듈(188)은 PHY 모듈(168)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 컨버팅하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, BB 모듈(184)은 D/A 컨버팅 모듈(188)을 포함하지 않고, 디지털 신호는 필터링 모듈(186)과 PHY 모듈(168) 사이에서 패스된다. BB 모듈(184)은 감지 모듈(50)의 이득 모듈(63) 및/또는 필터링 모듈(64)에서 수신된 신호의 진폭과 유사한 진폭을 갖도록 복조 모듈(176)로부터 수신된 신호를 감쇠시킬 수 있다. 필터링 모듈(186)은 대역 통과 필터일 수 있고, 미리 결정된 범위 외부의 신호 및/또는 DC 신호의 주파수를 제거할 수 있다. 이는 60Hz 잡음과 같은 잡음을 없애고/없애거나 최소화할 수 있다. BB 모듈(184) 및/또는 제어 모듈(164)은 변조 모듈(178)로 송신된 신호를 압축 및 또는 암호화하고/하거나 복조 모듈(176)로부터 수신된 신호를 압축해제 및/또는 복호화할 수 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 감지 모듈(50)의 BB 모듈(66)은 NIM 디바이스(162)로부터 수신된 RF 신호에 존재하는 측정된 전력량을 표시하는 수신 신호 강도 표시(RSSI)를 제공할 수 있다. 이는 다수의 NIM 디바이스 중 어느 것과 통신할 것인지 결정할 때 사용될 수 있다. 제어 모듈(56)은 가장 큰 전력 및/또는 신호 강도를 갖는 SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호에 대응하는 NIM 디바이스를 선택할 수 있다. 이는 SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호가 송신된 채널을 선택하고 그 채널로 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(162)와 통신하는 것을 포함할 수 있다. 이는 제어 모듈(56)이 가장 가깝고 적절한 NIM 디바이스를 선택할 수 있게 한다. 이 선택은 대응하는 센서가 NIM 디바이스(162) 및/또는 다른 NIM 디바이스와 이전에 통신하지 않았고/않았거나 센서가 NIM 디바이스(162) 및/또는 다른 NIM 디바이스와 통신하는 레코드를 갖지 않도록 재설정되었을 때 수행될 수 있다.
메모리(166)는 파라미터(130), 페이로드 요청(150) 및/또는 SYNC 요청(132)을 저장할 수 있다. 메모리(166)는 SYNC 요청은 저장할 수 있고 페이로드 요청은 저장할 수 없다. 이는 NIM 디바이스(162)가 페이로드 요청이 아닌 SYNC 요청을 생성할 수 있기 때문이다.
이제 도 1 및 도 4를 참조하면, 감지 모듈(200)이 도시되어 있다. 감지 모듈(200)은 본원에 개시된 임의의 센서에 포함될 수 있다. 예를 들어, 감지 모듈은 도 1 내지 도 4, 도 7a 내지 도 13 및 도 23 내지 도 34에 도시된 센서 중 임의의 것에서 사용될 수 있다. 감지 모듈(200)은 제어 모듈(202), PHY 모듈(204), 전력 모듈(206), 전원(208), 온도 감지 모듈(210), A/D 컨버터(212) 및 가속도계(214)를 포함한다. 제어 모듈(202)과 별개로 도시되었지만, PHY 모듈(204), 전력 모듈(206), 온도 감지 모듈(210) 및/또는 A/D 컨버터(212)는 제어 모듈(202) 내에 그 일부로서 포함될 수 있다.
제어 모듈(202)은 도 2의 이득 모듈(63), 필터링 모듈(64) 및 BB 모듈(66)을 포함한다. PHY 모듈(204)은 도 2의 변조 모듈(78), 복조 모듈(92) 및 증폭 모듈(80, 90)을 포함한다.
제어 모듈(202), PHY 모듈(204), 온도 감지 모듈(210) 및 A/D 컨버터(212)는 전력 모듈(206)로부터의 전력에 기초하여 동작한다. 전력 모듈(206)은 전원(예를 들어, 배터리)으로부터 전력을 수신한다. 전력 모듈(206)은 전력 모듈(206)을 턴 온(ON) 및/또는 턴 오프(OFF)하고, 그에 따라 감지 모듈(200) 및/또는 대응하는 센서를 턴 온 및/또는 턴 오프하는 도시된 바와 같은 스위치(216)(또는 풀 탭(pull-tab))를 포함할 수 있다. 스위치(216)는 수동으로 동작되거나 전력 모듈(206), 제어 모듈(202) 및/또는 PHY 모듈(204)에 의해 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 스위치(216)는 수동으로 동작되고 감지 모듈(200) 및/또는 대응하는 센서 하우징의 외부에 적어도 부분적으로 노출된다. 다른 실시예에서, 스위치(216)는 도시된 바와 같이, 제어 모듈(202), PHY 모듈(204)에 및/또는 전력 모듈(206)에 위치된 하나 이상의 트랜지스터를 포함한다. 모듈(202, 204, 206) 중 하나에 포함되면, 스위치(216)는 감지 모듈(200) 및/또는 대응하는 센서 하우징의 외부에 노출되지 않는다. 스위치(216)의 상태는 도 2 및 도 3의 전극(62), CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(162)로부터 수신된 신호에 기초하여 제어 모듈(202), PHY 모듈(204) 및/또는 전력 모듈(206)에 의해 제어될 수 있다. 제 1 상태로부터 제 2 상태로 모듈(202, 204, 206) 중 하나를 통해 스위치(216)를 전환시켜 센서의 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 모듈(202, 204, 206)의 적어도 일부를 턴 온하는 것은 "자동 시작"으로 지칭될 수 있다.
감지 모듈(200)은 고전력 모드(완전히 전력이 공급되는 모드), 저(또는 유휴) 전력 모드(부분적으로 전력이 공급되거나 또는 고전력 모드에서보다 덜 자주 송신함), 슬립 모드 또는 오프로 동작할 수 있다. 이러한 모드 사이의 동작 및 이러한 모드 사이의 전환은 모듈(202, 204, 206) 중 하나 이상에 의해 제어될 수 있다. 예로서, 센서는 선적(shipped) 및/또는 미사용 동안 오프(또는 휴면)일 수 있다. 센서는 또한 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 아직 통신하지 않는 경우; 감지 모듈(200)과 CIM 및/또는 NIM 디바이스 사이의 연결이 아직 확립되지 않은 경우; CIM 및/또는 NIM 디바이스에 센서가 아직 할당되지 않은 경우; 및/또는 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하기 위한 하나 이상의 타임 슬롯에 센서가 아직 할당되지 않은 경우 오프일 수 있다.
저전력 모드로 전환하면, 슬립 모드 및/또는 오프는 전력 소비를 감소시키고 전원(208)의 크기를 최소화하는 것을 도울 수 있다. 부분적으로 전력이 공급되는 동안, 제어 모듈(202) 및/또는 제어 모듈(202) 및 PHY 모듈(204)의 일부는 비활성화될 수 있다. PHY 모듈(204)의 수신기 경로는 (i) CIM(52) 및/또는 제어 모듈(202)의 일부로부터 신호를 수신하고, (ii) 근전도 신호를 검출하도록 활성화된 상태로 유지될 수 있다. 활동을 겪지 않는 센서의 다른 부분 및/또는 PHY 모듈(204)의 송신 경로(74)는 비활성화될 수 있다. 언급된 모드 사이의 전환은 이하에서 더 설명된다.
수술이 수행될 때, 수술실은 일반적으로 저온으로 유지된다. 이는 결과적으로 환자의 온도를 감소시킬 수 있다. 환자가 따뜻하게 유지되면(예를 들어, 미리 결정된 온도의 미리 결정된 범위 내에서 또는 98.6 °F와 같은 정상 체온) 더 나은 결과가 달성되는 것으로 연구에서 나타났다. 환자의 온도를 유지하기 위해, 히터를 사용하여 환자 아래에 따뜻한 공기를 불어 넣고/넣거나 환자가 누워있는 테이블의 일부를 가열할 수 있다. 환자는 또한 담요로 덮거나 감쌀 수 있다. 히터가 고장나고/나거나, 실수로 연결이 끊어졌고/졌거나, 제대로 설정되지 않았고/않았거나 부적절하게 동작하는 경우 환자의 온도가 떨어질 수 있다. 불행하게도, 히터가 고장 났을 때부터 환자의 온도 감소가 검출될 때까지 긴 지연 시간이 있을 수 있다. 예를 들어, 외과 의사 또는 수술 보조원에 의해 환자의 온도의 감소가 검출될 때까지, 환자의 온도는 장시간 동안 미리 결정된 범위 미만일 수 있다.
환자의 온도 변화를 조기에 감지하는 것을 돕기 위해, 센서는 센서가 위치되는 곳의 온도를 검출하는 데 사용될 수 있는 온도 감지 모듈을 포함한다. 이 온도는 센서가 부착된 환자의 일부분의 온도에 기초하거나 그 온도를 나타낼 수 있다. 온도 센서가 직접 접촉하지 않을 수도 있고/있거나 환자의 일부분의 온도를 직접 표시할 수도 있지만, 온도 센서는 온도 센서의 근접 영역에서의 평균 온도를 표시하는 온도 신호를 제공할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 센서(12, 13) 중 하나 이상은 온도 감지 모듈(예를 들어, 온도 감지 모듈(210)) 및/또는 가속도계(예를 들어, 가속도계(214))를 포함할 수 있다. 온도 감지 모듈을 센서에 포함시킴으로써, 환자의 다양한 지점의 온도가 모니터링될 수 있다. 이는 또한 환자의 온도 변화의 조기 감지에 도움을 준다. 센서는 신체의 사지 또는 외부가 심부 온도보다 빨리 온도가 감소하는 경향이 있으므로 환자의 심부 체온의 변화를 검출하는 데 사용되는 센서보다 일찍 온도 문제에 대한 표시를 제공한다. 심부 온도는 예를 들어 신체의 몸통(또는 가슴) 내의 내부 온도를 지칭할 수 있다.
온도 감지 모듈(210)은 제 1 트랜지스터(220) 및 제 2 트랜지스터(222)를 포함한다. 제 1 트랜지스터(220)는 제 2 트랜지스터(222)에 전류를 공급하기 위해 상태 사이에서 전환될 수 있다. 이는 온도 감지 모듈(210)을 턴 온한다. 제 2 트랜지스터(222)는 온도를 검출하도록 구성된다. 일례로서, 제 1 트랜지스터(220)는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; MOSFET)일 수 있고, 드레인, 게이트 및 소스를 포함한다. 제 2 트랜지스터(222)는 바이폴라 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor; BJT) 수 있고, 컬렉터, 베이스 및 이미터를 포함한다. 트랜지스터(220, 222)는 단지 예시를 목적으로 도시되었지만, 트랜지스터(220, 222) 중 하나 이상은 다른 트랜지스터 또는 다른 유사한 동작 회로로 대체될 수 있다. 드레인은 전력 모듈(206)에 연결되고 전력 모듈(206)로부터 전류를 수신한다. 게이트는 제어 모듈(202)에 연결되고 제어 모듈(202)로부터 제어 신호를 수신한다. 제 1 트랜지스터(220)의 소스는 컬렉터 및 베이스에 연결된다. 컬렉터는 접지 단자(224)에 연결된다. 컬렉터 및 이미터는 또한 A/D 컨버터(212)에 연결된다.
제 2 트랜지스터(222)는 다이오드 구성으로 연결된다. 베이스-이미터 전압(Vbe)의 온도 의존성이 온도 측정의 기초이다. 베이스-이미터 전압(Vbe)이 온도에 의존적인데 반해, (i) 전원(208) 및 전력 모듈(206)은 제 1 트랜지스터(220)를 통해 컬렉터에 일정한 레벨의 전류를 공급하고, (ii) 베이스 및 컬렉터에 걸친 전압은 제로이다. 베이스(또는 컬렉터)와 이미터에 걸친 전압은 A/D 컨버터에 의해 검출된다. 검출된 전압은 제어 모듈(202)을 통해 온도로 컨버팅된다. 제어 모듈(202)은 A/D 컨버터로부터 디지털 신호를 수신하고 온도를 결정한다. 온도는 예를 들어 식 1을 사용하여 결정될 수 있으며, 여기서 A는 미리 결정된 승수 상수이고 B는 오프셋 상수이다.
A·Vbe + B [1]
근전도 신호 및 온도를 검출하는 것에 더해, 감지 모듈(200)은 또한 심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련과 같은 다른 파라미터를 검출할 수 있다. 이러한 파라미터는 도 2 및 도 3의 센서의 제어 모듈(202, 102, 140, 164), CIM(52) 및 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나 이상을 통해 결정될 수 있다. NIM 디바이스(54, 162)는 경고 신호를 생성하고/하거나 디스플레이(146) 상에 이러한 파라미터를 디스플레이할 수 있다. 이 정보는 또한 환자가 시기상조로 마취에서 깨어 났다는 조기 표시를 제공하는 데 사용될 수 있다. 전극(62)은 심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련 목적뿐만 아니라 EMG 목적을 위해 모니터링될 수 있다. 이 정보를 검출하기 위해, 센서는 환자의 몸통에 부착(또는 장착)될 수 있다.
심박수는 근전도 신호와 동일한 주파수 대역에 있을 수 있다. 심박수는 근전도 신호와 달리 주기적이다. 두근거리는 심장의 결과로 검출된 전압 전위는 근전도 신호의 진폭(또는 크기)보다 큰 진폭(또는 크기)을 가질 수 있다. 호흡수는 통상적으로 근전도 신호보다 낮은 주파수 대역에 있다. 근육 경련은 구별 가능한 주파수 및/또는 구별 가능한 주파수 대역을 가질 수 있다. 따라서, 하나 이상의 제어 모듈(202, 102, 140, 164)은 이러한 차이에 기초하여 심박수, 호흡수에 대응하는 신호 또는 신호의 부분과 근전도 신호 사이를 구별할 수 있다. 센서의 제어 모듈(202)이 심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련을 검출하면, 제어 모듈(202)은 이 정보를 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나에 무선으로 송신할 수 있다. NIM 디바이스(54, 162)는 그러면 이러한 파라미터 중 하나 이상이 각각의 미리 결정된 범위 및/또는 임계치 밖에 있는 경우 이 정보를 디스플레이하고/하거나 경고 신호를 생성할 수 있다.
심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련을 검출하기 위해 전극(62)을 모니터링하는 것에 더해 또는 그 대안으로, 센서는 가속도계를 포함한다. 상술한 바와 유사하게, 하나 이상의 제어 모듈(202, 102, 140, 164)은 가속도계(214)에 의해 생성된 가속도 신호를 모니터링하여 심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련을 검출할 수 있다. 가속도 신호에 기초하여 결정된 이 가속도 신호 및/또는 심박수, 호흡수 및/또는 근육 경련 정보는 센서 및/또는 PHY 모듈(204)로부터 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나에 무선으로 송신될 수 있다.
도 21과 관련하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 센서는 "셀프 어웨이크(self-awake)"할 수 있다. 다시 말해서, 센서는 환자에게 부착될 때 자동으로 오프 또는 저전력(또는 슬립) 모드에서 파워 온 및 고전력 모드로 전환될 수 있다. 예를 들어, 환자에게 부착되지는 않았지만, 전극(62) 사이에는 "개방" 회로가 있다. 따라서, 전극(62) 사이의 임피던스는 높다(예를 들어, 10 킬로 옴(kOhms)보다 크다). 센서를 환자에게 부착한 후에, 전극(62) 사이의 임피던스는 낮고(예를 들어, 1 kOhms 미만), 및/또는 센서가 부착되지 않을 때보다 현저히 적다. 이러한 임피던스의 차이는 검출될 수 있고 전력 모듈(206) 및/또는 제어 모듈(202)이 동작 모드를 스위칭하게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 환자의 임피던스 및 전극(62)은 전력 모듈(206)을 작동시키기 위한 스위치로서 동작한다. 활성화 시에, 전력 모듈(206)은 제어 모듈(202) 및/또는 PHY 모듈(204)에 전력을 공급할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전력 모듈(206)(또는 아날로그 프런트 엔드)은 센서가 환자에게 부착되지 않은 동안 DC 전압을 생성하도록 구성된다. DC 전압의 생성은 전극(62) 사이의 임피던스에 기초할 수 있다. 이 DC 전압은 제어 모듈(202)에 의해 검출된다. 제어 모듈(202)은 DC 전압을 수신하는 동안 저전력(또는 슬립) 모드를 유지한다. 전력 모듈(206)은 전극이 환자에게 부착될 때 DC 전압을 제공하는 것을 중지한다. 이는 제어 모듈이 (i) 오프로부터 저전력 모드 또는 고전력 모드로, 또는 (ii) 슬립 모드로부터 저전력 모드 또는 고전력 모드로 전환되게 한다.
제어 모듈(202) 및/또는 전력 모듈(206)은 전극(62) 사이의 임피던스를 검사하고 DC 전압이 제공되는지를 검사하기 위해 저전력(또는 슬립) 모드와 고전력 모드에서 동작하는 것 사이에서 주기적으로 전환할 수 있다. 이는 미리 결정된 주기(예를 들어, 30-60초)마다 일어날 수 있다. 다른 실시예에서, 전극(62)이 환자에게 부착되는 것에 응답하여, 전력 모듈(206)은 (i) 제어 모듈(202), PHY 모듈(204) 및/또는 그 일부에 전력을 공급하지 않는 것에서 (ii) 제어 모듈(202), PHY 모듈(204) 및/또는 그 일부에 전력을 공급하는 것으로 전환할 수 있다.
모듈(204,206,210) 및 A/D 컨버터(212)는 제어 모듈(202)과 분리되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 하나 이상의 모듈(204,206,210) 및 A/D 컨버터(212) 또는 그 일부는 제어 모듈(202)에 통합된다. 또한, 전극(62)은 2개 이상의 전극을 포함할 수 있다. 신호 라인(221)은 2개의 전극에 대해 도시된다. 잡음 피드백 제거를 위해 제 3 신호 라인(222)이 포함될 수 있다. 이는 도 7a 및 도 7b와 관련하여 더 설명된다.
이제 도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하면, CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나와 통신할 수 있는 자극 프로브 디바이스(230)가 도시되어 있다. 자극 프로브 디바이스(230)는 제어 모듈(232), 메모리(234), PHY 모듈(236), 자극 모듈(238), 전극(240), 전력 모듈(242) 및 전원(244)을 포함한다. 자극 모듈(238)은 전력 모듈(242)로부터 전력을 수신하고 환자의 조직에 공급되는 전극(240)을 통해 자극 신호를 생성한다. 비록 모듈(236, 238, 242)이 제어 모듈(232)과 별개로 있는 것으로 도시되어 있지만, 하나 이상의 모듈(236, 238, 242) 또는 그 일부가 제어 모듈(232)에 통합될 수 있다. 자극 모듈(238)은 전극(240)에 공급된 전압 및/또는 전극(240) 중 2 개에 걸쳐 인가된 전압 전위를 검출하고 이를 표시하는 자극 정보 신호를 생성할 수 있다. 자극 모듈(238)은 하나 이상의 전극(240)에 공급되는 전류를 측정하고 이를 표시하는 자극 정보 신호를 생성하는 전류-전압 컨버젼 모듈(246)을 포함할 수 있다. 자극 정보 신호는 제어 모듈(232)에 제공될 수 있다.
제어 모듈(232)은 PHY 모듈(236) 및 안테나(248)를 통해 CIM(52) 및 또는 하나 이상의 NIM 디바이스(54, 162)와 무선으로 통신한다. 제어 모듈(232)은 필터링 모듈(250) 및 BB 모듈(252)을 포함한다. 필터링 모듈(250)은 대역 통과 필터로서 동작하고, 미리 결정된 주파수 범위 및 직류(DC) 전압 외부의 증폭된 신호의 주파수를 필터링할 수 있다. 이는 60Hz 잡음과 같은 잡음을 없애고/없애거나 최소화할 수 있다. 필터링 모듈(250)은 자극 모듈(238)로부터 자극 정보 신호를 수신하고, 자극 정보 신호에 기초하여 생성된 자극 정보 신호 및/또는 신호를 BB 신호로 컨버팅할 수 있다. 자극 모듈(238)은 자극 정보 신호를 통해 자극 펄스의 실제 전압, 전류 레벨, 진폭 및 지속 시간을 모니터링하여 제어 모듈 (232)에 표시할 수 있다. 제어 모듈(232)은 그 다음에 이 정보를 PHY 모듈(236)을 통해 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나에 송신할 수 있다.
BB 모듈(252)은 아날로그-디지털(A/D) 컨버팅 모듈(254)을 포함할 수 있고 필터링 모듈(250)로부터의 BB 신호를 디지털 BB 신호로 컨버팅할 수 있다. BB 모듈(252) 및/또는 A/D 컨버팅 모듈(254)은 미리 결정된 레이트로 필터링 모듈(250)의 출력을 샘플링하여 디지털 BB 신호에 포함되는 프레임을 생성할 수 있다. CIM(52) 또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나에서 A/D 컨버젼을 수행하는 것과 대조적으로 센서에서 신호를 A/D 컨버팅함으로써, 신호 간섭에 대한 기회가 감소된다.
BB 모듈(252)은 그러면 디지털 BB 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 업컨버팅할 수 있다. BB 모듈(252)은 디지털 BB 신호로부터 IF 신호로의 업컨버젼 중에 DSSS 변조를 수행할 수 있다. BB 모듈(252)은 업컨버젼을 위해 믹서 및 오실레이터를 포함할 수 있다. BB 모듈(252) 및/또는 제어 모듈(232)은 IF 신호로 업컨버팅하기 전에 PHY 모듈(236)로 송신된 BB 신호를 압축 및/또는 암호화할 수 있고/있거나, PHY 모듈(236)로부터 수신된 신호를 압축해제 및/또는 복호화할 수 있다.
BB 모듈(252)은 수신된 RF 신호에 존재하는 측정된 전력량을 표시하는 수신 신호 강도 표시(RSSI)를 제공할 수 있다. 이는 다수의 CIM 및/또는 NIM 디바이스 중 어느 것과 통신할 것인지 결정할 때 사용될 수 있다. 제어 모듈(232)은 가장 큰 전력 및/또는 신호 강도를 갖는 SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호에 대응하는 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 선택할 수 있다. 이는 SYNC 요청 신호 및/또는 페이로드 요청 신호가 송신된 채널을 선택하고 그 채널로 CIM 또는 NIM 디바이스와 통신하는 것을 포함할 수 있다. 이는 제어 모듈(232)이 가장 가깝고 적절한 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 선택하게 한다. 이러한 선택은 자극 프로브 디바이스가 이전에 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하지 않았고/않았거나 자극 프로브 디바이스가 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하는 레코드를 갖지 않도록 재설정되었을 때 수행될 수 있다.
메모리(234)는 제어 모듈(232)에 의해 액세스되고, 예를 들어 파라미터(260)를 저장한다. 파라미터(260)는 SYNC 요청 신호에서 제공된 파라미터 및/또는 전극(240)을 통해 생성된 자극 펄스와 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. 자극 펄스와 관련된 파라미터는 전압, 파장, 전류 레벨, 진폭, 피크 크기, 펄스 지속 시간 등을 포함할 수 있다.
PHY 모듈(236)은 송신 경로(262)(또는 송신기) 및 수신기 경로(264)(또는 수신기)를 포함한다. 송신 경로(262)는 변조 모듈(266) 및 증폭 모듈(268)을 포함한다. 변조 모듈(266)은 IF 신호를 변조하여 IF 신호를 RF 신호로 업컨버팅한다. 이는 GFSK 변조를 포함할 수 있다. 변조 모듈(266)은 예를 들어 필터, 믹서 및 오실레이터를 포함할 수 있다. 증폭 모듈(268)은 RF 신호를 증폭하고 안테나(248)를 통해 RF 신호를 송신하는 전력 증폭기(269)를 포함할 수 있다.
수신기 경로(262)는 제 2 증폭 모듈(270) 및 복조 모듈(272)을 포함한다. 제 2 증폭 모듈(270)은 LNA(274)를 포함할 수 있다. 제 2 증폭 모듈(270)는 CIM으로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 복조 모듈(272)은 증폭된 RF 신호를 복조하여 IF 신호를 생성한다. IF 신호는 BB 모듈(252)에 제공되고, BB 모듈(252)은 그러면 IF 신호를 BB 신호로 다운컨버팅한다. A/D 컨버팅 모듈(254)은 BB 신호를 아날로그 신호로 컨버팅하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다. CIM(52)으로부터 수신된 RF 신호는 예를 들어, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, SYNC 요청 신호 또는 그 일부를 포함할 수 있다. SYNC 요청 신호에 포함된 정보의 예가 표 1 내지 표 4와 관련하여 이하에서 도시되고 설명된다.
전력 모듈(242)은 전원(244)으로부터 전력을 수신하고 그 전력을 자극 모듈(238), 제어 모듈(232) 및 PHY 모듈(236)에 공급한다. 전력 모듈(242)은 스위치(276)를 포함할 수 있다. 스위치(276)는 자극 펄스를 생성하도록 작동될 수 있다. 스위치(276)가 닫히거나 토글될 때 및/또는 제어 모듈(232)이 하나 이상의 자극 펄스의 생성을 명령하는 제어 신호를 생성할 때, 전력 모듈(242) 및/또는 제어 모듈(232)은 자극 모듈(238)에 신호하여 하나 이상의 자극 펄스를 생성한다. 자극 펄스의 각각의 타이밍, 진폭 및/또는 지속 시간은 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나로부터 수신된 정보에 기초할 수 있다. 자극 펄스의 주파수 및/또는 자극 펄스 사이의 시간은 또한 제어될 수 있고 CIM(52) 및/또는 NIM 디바이스(54, 162) 중 하나로부터 수신된 대응하는 정보에 기초할 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 자극 프로브 디바이스(230)의 일부(279)를 도시한다. 자극 프로브 디바이스(230)는 제어 모듈(232), 자극 모듈(238), 전극(240), 스위치(276)를 갖는 전력 모듈(242) 및 전원(244)을 포함한다. 제어 모듈 (232)은 기준 패치(40)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 자극 모듈(238)은 기준 패치(40)에 연결된다. 자극 모듈(238)은 전류-전압 컨버젼 모듈(246), 부스트 모듈(280) 및 D/A 컨버터(282)를 포함할 수 있다. 전류-전압 컨버젼 모듈(246)은 전극(240)에 공급된 전류를 제어 모듈(232)에 의해 검출되는 전압으로 컨버팅한다. 제어 모듈(232)은 전류-전압 컨버젼 모듈(246)로부터 수신된 전압 신호를 디지털 신호로 컨버팅하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
D/A 컨버터(282)는 제어 모듈(232)로부터의 아날로그 제어 신호를 디지털 제어 신호로 컨버팅할 수 있다. 디지털 제어 신호는 부스트 모듈(280)에 제공되어 전극(240)을 통해 부스트 모듈(280)에 의해 생성될 하나 이상의 자극 펄스의 전류 레벨, 전압 및 지속 시간을 설정한다. 부스트 모듈(280)은 전극(240)에 공급될 자극 펄스를 갖는 자극 신호를 생성한다. 자극 신호는 WNIM 시스템(10)에서 송신된 다른 신호(예를 들어, 다른 모듈 및/또는 RF 신호 사이에서 송신된 신호)에 비해 증가된 전압, 전류 및/또는 전력을 갖는다. 증가된 전압, 전류 및/또는 전력은 자극 펄스를 생성하여 환자의 조직(신경 또는 근육 조직)을 자극한다. 부스트 모듈(280)은 전력 모듈(242)로부터 전력을 수신한다. 제어 모듈(232)은 자극 신호의 생성을 위해 선택된 양의 전류를 부스트 모듈(280)에 공급하도록 전력 모듈(242)을 제어할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 기준 패치(40)는 자극 프로브 디바이스(230)와 무선으로 통신하도록 구성되는 "스마트" 기준 패치로 대체 및/또는 구성될 수 있다. 스마트 기준 패치는 예를 들어 도 2 및 도 3의 감지 모듈(50)과 유사하게 구성될 수 있고, 하나 이상의 전극, 제어 모듈 및 송신기 경로를 갖는 PHY 모듈을 포함할 수 있다. 기준 패치(40)의 제어 모듈 및 송신기 경로는 도 2 또는 도 3의 감지 모듈(50)의 제어 모듈(56) 및 송신 경로(74)와 유사하게 구성되어 유사하게 동작할 수 있다. 기준 패치(40)의 제어 모듈은 하나 이상의 전극에 연결되어 하나 이상의 전극에서 기준 전압을 검출하여 자극 프로브 디바이스(230)에 무선으로 송신할 수 있다. 기준 전압은 기준 패치(40)의 송신기 경로를 통해 송신될 수 있다. 기준 패치(40)의 제어 모듈은 기준 전압을 표시하는 기준 전압 신호를 생성할 수 있다. 기준 전압은 일정한 전압일 수 있거나 기준 패치(40)가 부착되는 영역에서 환자의 상태에 따라 변할 수 있다.
이제 도 1 및 도 7a와 도 7b를 참조하면, 3-패드 센서(300)가 도시되어 있다. 센서(300)는 본원에 개시된 센서 중 어느 하나를 대체할 수 있다. 도시된 바와 같이 센서(300)는 전극(304) 및 전자 제어 모듈 조립체(305)를 갖는 베이스(302)(패치라고 지칭될 수 있음)를 포함한다. 전자 제어 모듈 조립체(305)는 모듈식(modular)이고, 기판(307) 상에 장착된 제어(또는 감지) 모듈(306), 전원 지지 부재(308), 전원(310) 및 하우징(312)을 포함한다. 도 7b에서, 베이스(302)는 전자 제어 모듈 조립체(305) 없이 도시되어 있다.
베이스(302)는 가요성 기판(314) 및 기판(314)의 하부 표면에 부착된 접착층(316)을 포함할 수 있다. 접착층(316)은 예를 들어 환자의 피부에 부착될 수 있다. 제어 모듈(306)은 PHY 모듈(예를 들어,도 4의 PHY 모듈(204)) 및 전력 모듈(예를 들어, 도 4의 전력 모듈(206))을 포함할 수 있다. 제어 모듈(306), PHY 모듈 및 전력 모듈은 도 4의 제어 모듈(202), PHY 모듈(204) 및 전력 모듈(206)과 유사하게 동작할 수 있고, CIM(52) 및/또는 NMI 디바이스(54, 162) 중 하나와 무선으로 통신할 수 있다.
전원 지지 부재(308)는 기판(307)에 부착될 수 있고 전원(310)을 제어 모듈(306)에 유지될 수 있다. 전력 지지 부재(308)는 예를 들어 클립일 수 있다. 전원(310)은 제어 모듈(306)과 전원 지지 부재(308) 사이에 유지될 수 있다. 전자 제어 모듈 조립체(305)는 수용 커넥터(317)를 통해 전극(304)의 상부에 부착될 수 있다. 수용 커넥터(317)는 전극(304)의 온 및 오프를 스냅할 수 있다. 이는 전자 제어 모듈 조립체(305)가 모듈식이므로 전자 제어 모듈 조립체(305)가 패치로부터 제거되어 예를 들어 다른 패치에 사용될 수 있게 한다. 전자 제어 모듈 조립체(305)는 재사용 가능하고 패치(302)는 재사용 불가능할 수 있다. 예를 들어, 전자 제어 모듈 조립체(305) 및 패치(302)는 제 1 시간 기간 동안 환자의 한 위치에 적용될 수 있다. 전자 제어 모듈 조립체(305)는 그 다음에 패치(302)로부터 제거되고 제 2 시간 기간 동안 사용하기 위해 환자의 제 2 위치에 적용되는 상이한 패치 상에 스냅될 수 있다. 다른 예로서, 전자 제어 모듈 조립체(305) 및 패치(302)는 제 1 시간 기간 동안 제 1 환자에게 적용될 수 있다. 전자 제어 모듈 조립체(305)는 그 다음에 패치(302)로부터 제거되고 제 2 시간 기간 동안 사용하기 위해 제 2 환자에게 적용되는 상이한 패치 상에 스냅될 수 있다.
센서(300)는 3개의 전극(304)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 센서(300)는 2개 이상의 전극을 가질 수 있다. 전극(304)은 베이스(302)로부터 상방으로 연장되고 접착층(316)의 바닥 상의 전기 전도성 패드(318)로 연결된다. 패드(318)는 환자에게 부착될 때 환자의 피부와 접촉할 수 있다.
전극(304) 중 제 3 전극은 인버팅된 공통 모드 잡음 신호를 환자에게 공급하기 위한 피드백 단자로서 사용될 수 있다. 인버팅된 공통 노드 잡음 신호는 환자에게 공급되어 다른 두 전극에서 검출된 공통 노드 노즈(nose) 신호를 제거하거나 감쇠시킨다. 공통 노드 노즈 신호는 예를 들어 센서의 전압 분배기의 저항기 사이의 노드에서 검출될 수 있다. 제어 모듈(306)은 공통 노드 잡음 신호를 검출하기 위해 두 전극 및 노드에서 전압 신호를 모니터링하고; 공통 노드 잡음 신호를 인버팅하고; 인버팅된 공통 노드 잡음 신호를 필터링하고; 인버팅되고 필터링된 공통 노드 잡음 신호를 다시 환자에게 피드백할 수 있다. 제어 모듈(306)은 저주파 잡음을 제거하기 위해 인버팅되고 필터링된 공통 노드 잡음 신호(피드백 신호라고 지칭됨)를 피드백할 수 있다. 이는 두 전극에서 검출된 전압 신호를 "클린 업(clean up)"하고 유발된 조직 반응 신호, 심박수, 호흡수, 근육 경련 등을 모니터링하는 데 사용된다. 피드백 신호는 예를 들어 50-60Hz 신호일 수 있다. 예로서, 제어 모듈은 4개의 증폭기 및 전압 분배기를 포함할 수 있다. 다른 2개의 전극의 각각에서 수신된 신호는 각각의 제 1 및 제 2 증폭기에 의해 증폭될 수 있다. 제 1 및 제 2 증폭기의 출력은 전압 분배기의 각각의 단부에 제공될 수 있다. 전압 분배기의 단부에서의 전압은 제 3 증폭기의 입력에 차동 신호로서 제공될 수 있다. 제 3 증폭기의 출력은 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 무선으로 송신될 수 있다. 노드는 전압 분배기의 저항 사이에 연결될 수 있다. 노드에서의 신호는 제 4 증폭기를 통해 증폭되어 전극 중 제 3 전극(304)으로 다시 공급될 수 있다.
상술한 제어 모듈은 상술한 필터에 의해 제공되는 것 이상의 잡음을 추가로 억제하는 디지털 신호 프로세싱 알고리즘을 포함할 수 있다. 상술한 제어 모듈은 또한 본원에 개시된 센서를 통해 검출된 신호 사이의 프로세싱 및 구별을 위한 알고리즘을 포함할 수 있다.
도 8 내지 도 13은 EMG 기관내관 조립체(330) 및 대응하는 하우징(332)을 도시한다. 도 11 내지 도 13은 도 8 내지 도10의 EMG 기관내관 조립체 (330)의 하우징(332) 및 대응하는 전자 조립체(334)를 도시한다. EMG 기관내관 조립체(330)는 원위(제 1) 단부(338) 및 근위(제 2) 단부(340)를 갖는 EMG 튜브(336)를 포함한다. 원위 단부(338)는 EMG 튜브(336)를 통해 공기 및/또는 유체를 환자에게 공급하기 위한 펌프에 연결될 수 있는 커넥터(342)에 연결된다. EMG 튜브(336)는 환자의 목구멍에 삽입될 수 있고, 공기 및/또는 유체는 예를 들어 환자의 폐에 공급될 수 있다. 근위 단부(340)는 임의의 다른 유체 또는 물질이 팽창된 부분(344) 주위를 통과하여 폐에 들어가는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 기관을 밀봉하기 위해 사용될 수 있는 팽창 가능한 부분(344)(팽창된 상태로 도시됨)을 포함한다.
EMG 기관내관 조립체(330)는 또한 전자 조립체(334), 전극(346), 스프링 장착 핀 엘리먼트(347), 제 1 세트의 콘택트(348) 및 제 2 세트의 콘택트(350)를 갖는 하우징(332)을 포함한다. 전자 조립체(334), 전극(346), 스프링 장착 핀 엘리먼트(347) 및 콘택트(348, 350)는 집합적으로 센서로 지칭될 수 있다. 전극(346), 콘택트(348) 및/또는 콘택트(350)는 EMG 튜브(336) 상에 페인트될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극(346), 콘택트(348) 및/또는 콘택트(350)는 EMG 튜브에 인쇄되고/되거나 가요성 인쇄 회로 기판(PCB)의 일부로서 구현된다.
전극(346)은 제 1 세트의 콘택트(348)로부터 제 2 세트의 콘택트(350)로 연장될 수 있다. 전극(346)은 EMG 튜브(336)를 따라 평행하게 연장되고, 서로 접촉하지 않도록 분리되어 있다. 하나 이상의 절연층(352)이 전극(346) 위에 도포되어 전극(346)과 외부 전기 접촉을 방지할 수 있다. 절연층(352)의 각각은 하나 이상의 전극(346)을 덮을 수 있고 EMG 튜브(336) 둘레로 완전히 감쌀 수 없다. 제 1 세트의 콘택트(348)는 기판(354)(또는 인쇄 회로 기판)에 연결된 스프링 장착 핀 엘리먼트(347)와 전기적으로 접촉한다. 전극(346), 제 1 세트의 콘택트(348) 및 제 2 세트의 콘택트(350)의 각각은 전도성 잉크를 포함할 수 있다. 절연층(352)은 비전도성 재료(예를 들어, 고무)로 형성된 비전도성 스탬프일 수 있다.
센서는 또한 하우징(332), 기판(354), 제어 모듈(355), 전원(356), 전원 지지 브라켓(358), 안테나(360), 스프링 장착 핀 엘리먼트(347) 및 밀봉 가스켓(362)을 포함할 수 있다. 하우징(332)은 제 1 상부(364), 제 2 하부(366) 및 플랜지(368)를 포함할 수 있다. 하우징(332)은 비전도성 재료(예를 들어, 플라스틱)로 형성된다. 하우징(332)은 하우징(332)의 크기를 최소화하면서 기판(354), 전원(356), 및 제어 모듈(355)을 감싸도록 형상이 이루어질 수 있다. 하우징(332)은 플랜지(368)를 통해 EMG 튜브(336)에 물린다. 플랜지(368)는 서로 대향하고 EMG 튜브(336) 상에 클랩핑된다. EMG 튜브(336)는 EMG 튜브(336) 상에 하우징(332)의 배치 및 부착을 위한 가이드 마크(370)를 포함할 수 있다. 가이드 마크(370)는 EMG 튜브(336) 상에 페인트될 수 있고, 하우징(332) 아래 및 하우징(332)에 대향하는 EMG 튜브(336)의 측면 상에서 볼 수 있다. EMG 튜브(336)는 플랜지(368) 사이 및 스프링 장착 핀 엘리먼트(347) 및 밀봉 가스켓(362)에 대해 가압된다. 제 1 부분(364) 및 제 2 부분(366)은 자외선(UV) 광중합 접착제와 같은 접착제를 통해 서로 밀봉될 수 있다. 제 1 부분(364)은 제 2 부분 (366)에 초음파로 용접될 수 있다.
밀봉 가스켓(362)은 하우징(332)의 제 2 부분 및 EMG 튜브(336) 양자 모두에 접착식으로 부착될 수 있다. 밀봉 가스켓(362)은 하우징(332)의 제 2 부분(366)과 EMG 튜브(336) 사이에 배치된다. 밀봉 가스켓(362)은 하우징(332)의 제 2 부분(366)을 마주 보는 제 1 면(372)과 EMG 튜브(336)를 마주 보는 제 2 면(374) 상에 접착층(또는 접착제)을 가질 수 있다. 접착제는 UV 광중합 접착제일 수 있다. 밀봉 가스켓(362)은 제 2 부분(366) 및/또는 EMG 튜브(336)에 초음파로 용접될 수 있다. 밀봉 가스켓(362)은 오염물이 제 1 세트의 콘택트(348) 및/또는 스프링 장착 핀 엘리먼트(347)와 접촉하는 것을 방지하기 위해 유체 기밀 밀봉을 제공한다.
스프링 장착 핀 엘리먼트(347)는 각각의 스프링 부재(376) 및 핀(378)을 포함한다. 스프링 장착 핀 엘리먼트(347)는 밀봉 가스켓(362) 내에 그리고 기판(354)과 제 1 세트의 콘택트(348) 사이에 배치된다. 핀(378)은 제 1 세트의 콘택트(348)와의 접촉을 유지하기 위해 스프링이 장착된다. 스프링 부재(376) 및/또는 핀(378)의 각각은 제어 모듈(355)과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉한다. 스프링 부재(376)와 제어 모듈(355) 사이의 이러한 연결은 예를 들어 기판(354) 내의 비아(via) 및/또는 트레이스에 의해 제공될 수다. 센서는 임의의 수의 스프링 장착 핀 엘리먼트(347) 및 대응하는 콘택트를 포함할 수 있다. 제 1 세트의 콘택트(348)의 각각에 대해 하나를 초과하는 스프링 장착 핀 엘리먼트가 제공될 수 있다.
전원(356)은 기판(354) 상에 배치되고 기판(354)에 연결된 전원 지지 브라켓(358)에 의해 유지된다. 안테나(360)는 기판(354) 상에 인쇄 및/또는 배치된 트레이스일 수 있고 제어 모듈(355)에 연결된다. 제어 모듈(355)은 본원에 개시된 센서의 제어 모듈 중 임의의 하나와 유사하게 구성되고 유사하게 동작할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제어 모듈(355)은 2개의 채널을 갖는다. 채널의 각각은 제 1 세트의 콘택트(348)의 각각의 쌍에 연결된다. 제 2 세트의 콘택트(350)에 제공된 신호가 제어 모듈(355)에 의해 검출되는 것을 보장하기 위해 리던던시를 위한 이중 채널이 제공될 수 있다. 제 2 채널은 제 1 채널을 백업하는 데 사용될 수 있다. 하기에 개시된 바와 같이, 이러한 채널의 각각에는 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하는 각각의 하나 이상의 타임 슬롯이 할당될 수 있다.
도 14는 자극 펄스(390) 및 대응하는 유발된 반응 신호(392)의 플롯을 도시한다. 자극 펄스(390)는 예를 들어 본원에 개시된 자극 프로브 디바이스 중 하나(예를 들어,도 5의 자극 프로브 디바이스(230))에 의해 생성될 수 있다. 유발된 반응 신호(392)는 본원에 개시된 센서 중 하나에 의해 검출된 신경 및/또는 근육 활동을 나타낼 수 있다.
자극은 신경 및/또는 근육 모니터링을 위해 제공되는 기능이다. 자극과 근육 반응 사이의 반응 시간은 신경 위치 감지 및 신경 건강 모니터링 양자 모두에 사용된다. 이는 자극과 반응 사이의 시간(예를 들어, 자극 펄스와 유발된 반응 사이의 시간)을 측정함으로써 달성될 수 있다. 본원에 개시된 무선 RF 프로토콜은 자극과 유발된 반응 사이의 시간의 양을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 자극과 유발된 반응 사이의 시간은 본원에 개시된 NIM 디바이스에 의해 결정될 수 있다.
이제 도1 내지 도 13을 참조하면, 본원에 개시된 CIM(예를 들어, CIM(52)), NIM 디바이스(예를 들어, NIM 디바이스(54,162)), 센서(예를 들어, 센서(12,13) 및/또는 도 7a 내지 도 13의 실시예의 센서), 자극 프로브 디바이스(예를 들어, 자극 프로브 디바이스(14,230)) 및 기준 패치(예를 들어, 상술한 스마트 기준 패치)는 본원에 개시된 무선 프로토콜을 통해 서로 통신한다. 무선 프로토콜은 여러 센서(원격 신체 센서라고 지칭될 수도 있음), 자극 프로브 디바이스 및/또는 기준 패치에서 CIM 및/또는 NIM 디바이스로의 고속 데이터의 무선 전송을 위해 설계된다. 센서, 자극 프로브 디바이스 및 기준 패치는 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 의해 요청될 때 신호를 디지털화하고 공중으로(over-the-air; OTA)로 신호를 전송한다. 디지털화된 데이터는 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 의해 수신되고, 아날로그 데이터로 컨버팅되고/되거나 NIM 디바이스에서 디스플레이될 수 있다.
무선 프로토콜은 하나 이상의 고속 데이터 레이트(예를 들어, 2.5kHz, 5kHz 또는 10kHz)로 수신된 많은 양의 데이터를 처리하도록 설계된다. 센서, 자극 프로브 디바이스 및 기준 패치는 동일한 속도로 송신할 수 있거나 상이한 속도로 송신할 수 있다. 센서, 자극 프로브 디바이스 및 기준 패치는 하나 이상의 채널에서 데이터를 각각 송신할 수 있다. 채널의 각각은 동일한 대응하는 데이터 레이트를 가질 수 있거나 상이한 대응하는 데이터 레이트를 가질 수 있다. 동일한 또는 상이한 송신 속도로 다수의 디바이스로부터의 다수의 채널을 송신 및 처리하기 위해, 무선 프로토콜은 센서 및 자극 프로브 동기화 프로토콜 및 저전력 소비 프로토콜을 포함하며, 이러한 중 일부는 상술되었고 한편 다른 것은 하기에서 설명된다. 무선 프로토콜은 (상이한 송신 속도, 채널의 수 등을 갖는) 상이한 유형의 센서 및 (상이한 송신 속도, 채널의 수 등을 갖는) 상이한 유형의 자극 프로브 디바이스가 CIM 및 NIM 디바이스에 연결되는 것을 가능하게 한다. 이는 모듈식 업그레이드(예를 들어, 증가된 송신 속도 및/또는 채널 수를 갖는 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스의 대체)를 가능하게 한다.
무선 프로토콜은 NIM 디바이스에 의해 생성된 페이로드 요청으로 시작된다. 페이로드 요청은 CIM으로 전송되고/되거나 SYNC 요청으로 컨버팅된다. SYNC 요청은 페이로드 요청이고 SYNC 신호로 제공된다. CIM 또는 NIM 디바이스는 클리어(clear) 채널을 검색하고(채널 홉) 사용되지 않고 최소 양의 잡음을 갖는 채널을 선택할 수 있다. 그 다음에 선택한 채널을 브로드캐스트 채널로 사용하여 해당 WNIM 시스템의 센서 및 자극 프로브 디바이스에 SYNC 요청을 송신할 수 있다. CIM은 SYNC 요청을 업데이트하고 업데이트된 SYNC 요청을 주기적으로 송신할 수 있다. 예로서, CIM은 SYNC 신호의 각각의 송신 사이에 미리 결정된 양의 시간(미리 결정된 간격으로 지칭됨)을 대기할 수 있다. 미리 결정된 간격은 예를 들어 4밀리초(ms)일 수 있다.
결과적으로, SYNC 신호는 선택된 RF 채널에서 미리 결정된 간격 또는 4ms마다 송신될 수 있다. RF 채널은 미리 결정된 주파수 범위(예를 들어, 2.4-2.484GHz) 내에 있을 수 있다. 범위 내에 있고 브로드캐스트 채널에서 '청취하는' 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스 중 임의의 것이 SYNC 요청을 수신하여 해석할 수 있다. 페이로드 요청 및 SYNC 요청은 미리 결정된 수의 워드(예를 들어, 16개)를 포함할 수 있으며, 여기서 워드의 각각은 16비트의 정보를 갖는다. SYNC 요청에 포함된 내용 및 대응하는 워드의 예가 하기에서 제공되는 표 1 내지 표 4에 나와 있다.
다음 섹션 및 그 밖에서, NIM 디바이스, CIM, 센서 및 자극 프로브 디바이스 서로 통신하고 서로 간에 다양한 신호 및 요청을 송신하는 것으로 설명된다. 이러한 송신의 각각은 상술한 바와 같이, 이러한 디바이스의 각각의 제어 모듈 및 PHY 모듈에 의해 생성 및/또는 송신될 수 있다.
표 1은 SYNC 요청의 페이로드의 예를 보여준다. SYNC 요청은 워드 0-15로 식별되는 16개의 워드를 포함한다. 워드 0은 CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드이며, 그 내용은 표 2에 나와 있다. 워드 1 및 워드 11-12는 사용되지 않는다. 워드 2는 자극 프로브 디바이스 상태 워드이며, 그 내용은 표 4에 나와 있다. 워드 3-10은 슬롯 상태 워드이다. 슬롯 상태 워드의 각각의 내용의 예가 표 3에 나와 있다. 워드 13-15는 자극 정보 워드이다. 워드 13은 NIM 디바이스가 페이로드 요청을 생성하는 때와 NIM 디바이스 또는 CIM이 다음 SYNC 요청을 송신하는 시간 사이의 기간을 표시하는 지연 기간을 표시한다. 자극 프로브 디바이스는 지연 기간에 기초하여 자극 프로브 디바이스로부터 송신된 데이터(또는 데이터 페이로드)의 타이밍을 조정할 수 있다. 워드 14는 자극 펄스 진폭을 표시한다. 워드 15는 자극 펄스 폭(또는 지속 시간)을 표시한다. 자극 프로브 디바이스는 워드 13-15에 기초하여 자극 펄스를 생성할 수 있다. 자극 프로브 디바이스 상태 워드, 슬롯 상태 워드 및 자극 정보 워드의 각각의 소정의 수가 도시되어 있지만, SYNC 요청의 페이로드는 임의의 수의 이러한 워드 각각을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나를 초과하는 자극 프로브 디바이스가 사용되는 경우, 추가 자극 프로브 디바이스 상태 워드 및/또는 자극 정보 워드가 포함될 수 있다. 유사하게, 8개를 초과하는 채널 및/또는 8개를 초과하는 센서가 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하는 경우, 추가 슬롯 상태 워드가 포함될 수 있다.
워드 SYNC 요청
0 콘솔 인터페이스 모듈 또는 NIM 디바이스 상태
1 여분
2 자극 프로브 디바이스 상태
3 슬롯 1 상태
4 슬롯 2 상태
5 슬롯 3 상태
6 슬롯 4 상태
7 슬롯 5 상태
8 슬롯 6 상태
9 슬롯 7 상태
10 슬롯 8 상태
11 여분
12 여분
13 STIM 지연
14 STIM 진폭
15 STIM 지속 시간 및/또는 펄스 폭
표 1 - SYNC 요청 신호
표 2에서 보이는 CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드는 비트 0-15로 식별되는 16개의 글로벌 비트를 포함한다. 이들이 글로벌 비트이기 때문에, CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하는 모든 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 대응하는 하나 이상의 슬롯 상태 워드 또는 자극 프로브 디바이스 상태 워드에 달리 표시되지 않는 한 이러한 비트에 따라 통신할 수 있다. 비트 0-7(7:0)은 CIM 고유 식별자(또는 NIM 디바이스 고유 식별자)를 제공한다. 고유 식별자는 CIM 및/또는 NIM 디바이스의 채널을 선택할 때 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 식별하기 위해 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스에 의해 사용될 수 있다. 이는 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스가 이전에 통신한 것과 동일한 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스가 통신하는 것을 보장할 수 있다.
CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드의 비트 9:8은 어떤 간격 센서 및/또는 자극 디바이스가 통신할 것인지를 표시하는 데 사용되는 요청 시퀀서 비트이다. 예를 들어, 센서 및 자극 프로브 디바이스는 각각의 간격의 각각의 슬롯에서 통신할 수 있거나 또는 상이한 간격의 슬롯에서 통신할 수 있다. 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 이러한 비트에 기초하여 일련의 간격 중 하나 이상에서 통신할 수 있다. 이는 도 15 내지 도 17과 관련하여 이하에서 더 설명된다.
CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드의 비트 11:10은 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스가 정보 및/또는 데이터를 CIM 및/또는 NIM 디바이스로 송신하는 속도(즉, 데이터 레이트)를 표시한다. 도시된 예에서, 데이터 레이트는 비트 11:10의 값에 따라 0, 2.5kHz, 5kHz, 10kHz일 수 있다. 데이터 레이트는 하나 이상의 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스의 최대 데이터 레이트보다 작거나 같게 설정될 수 있다. 일 실시예에서, CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드의 비트 11:10의 데이터 레이트는 모든 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스를 수용하기 위해 센서의 가장 낮은 최대 데이터 레이트로 설정될 수 있다.
다른 실시예에서, CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드의 비트 11:10의 데이터 레이트는 센서의 가장 높은 최대 데이터 레이트로 설정된다. 슬롯 상태 워드 및 자극 프로브 디바이스 상태 워드에 제공된 데이터 레이트는 가장 높은 최대 데이터 레이트로 통신할 수 없는 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스를 수용하는 데 사용된다. 자극 프로브 디바이스가 오프이거나, 슬립 모드이거나, 저전력 모드일 때, CIM 또는 NIM 디바이스 상태 워드의 비트 11:10의 데이터 레이트는 감소될 수 있다. 이는 데이터가 자극 펄스의 결과로서 수집 및/또는 모니터링되지 않을 때 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스의 전력 소비를 감소시킨다.
비트 14:12는 사용되지 않는다. 비트 15는 자극 프로브 신호를 생성하기 위해 자극 프로브 디바이스가 온이어야 하는지 여부를 표시한다. 비트 15가 오프(또는 로우)이면, 자극 프로브 디바이스는 오프 또는 대응하는 저전력 모드일 수 있다. 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 비트 15 및 11:10에 기초하여 오프, 슬립, 저전력 및/또는 고전력 모드 사이에서 전환할 수 있다. 예를 들어, 비트 11:10이 제 1 데이터 레이트를 표시할 때 센서는 고전력 모드에 있을 수 있고, 비트 11:10이 제 2 데이터 레이트를 표시할 때 저전력 모드에 있을 수 있으며, 여기서 제 2 데이터 레이트는 제 1 데이터 레이트보다 적다.
비트 15 STIM 온/오프
비트 14:12 여분
비트 11:10 주파수(예를 들어, 비트 00 - 10kHz, 비트 01 - 5kHz, 비트 10 - 2.5kHz, 비트 00 - 0kHz)
비트 9:8 최대 미리 결정된 수의 SYNC 간격까지 표시하는 요청 시퀀서 비트(예를 들어, 최대 4개의 SYNC 간격)
비트 7:0 콘솔 고유 식별자(CUID)
표 2 - 콘솔 인터페이스 모듈 또는 NIM 디바이스 상태 워드
표 3에 나와 있는 슬롯 상태 워드는 비트 0-15로 식별되는 16비트를 포함한다. 이러한 비트는 이러한 비트가 이 슬롯에 할당된 센서와 관련되어 있기 때문에 로컬 비트라고 지칭될 수 있다. 비트 7:0은 대응하는 타임 슬롯( "슬롯"이라고 지칭됨)이 페어링되거나 페어링되지 않는지 여부를 표시한다. 페어링되는 경우, 슬롯은 센서에 할당되고 비트 7:0은 센서의 고유 식별자(SUID)를 표시한다. 페어링되지 않은 경우, 슬롯은 센서에 할당되지 않으며 비트 7:0은 CIM 또는 NIM 디바이스와 통신할 때 센서가 통신할 파이프 주소를 표시한다. 비트 9:8은 대응하는 슬롯이 사용 가능한지, 할당 중인지 또는 할당되었는지 여부를 표시한다. 센서는 이 슬롯을 선택할지 여부를 결정할 때 이 비트를 검토할 수 있다. 비트 11:10은 이 슬롯에 할당된 센서가 정보 및/또는 데이터를 CIM 및/또는 NIM 디바이스로 송신하는 속도를 표시한다. 비트 13:12는 슬롯에 할당된 센서의 유형을 표시한다. 비트 14는 사용되지 않는다. 비트 15는 슬롯에 할당된 센서에 대응하는 자극 프로브 디바이스가 온인지 여부를 표시한다. 슬롯에 할당된 센서는 비트 15 및/또는 비트 11:10에 기초하여 오프, 슬립, 저전력 및/또는 고전력 모드 사이에서 전환할 수 있다. 예로서, 비트 11:10이 0의 데이터 레이트를 표시할 때 센서는 오프 또는 슬립 모드 및/또는 저전력 모드일 수 있다.
비트 15 STIM 온/오프
비트 14 여분
비트 13:12 센서 유형 - 표시하는 채널의 수, 채널당 속도 및/또는 SYNC 간격당 타임 슬롯의 수
비트 11:10 주파수(예를 들어, 비트 00 - 10kHz, 비트 01 - 5kHz, 비트 10 - 2.5kHz, 비트 00 - 0kHz)
비트 9:8 슬롯 상태: 비트 00 - 이용 가능/오픈, 비트 01 - 바쁨/센서가 현재 조인 중 및 비트 10 - 할당됨
비트 7:0 페어링됨(SUID) 또는 페어링되지 않음(콘솔 인터페이스 모듈 또는 NIM 디바이스의 PHY 모듈의 파이프 주소)
표 3 - 슬롯 상태 워드
표 4에 나와 있는 슬롯 상태 워드는 비트 0-15로 식별되는 16비트를 포함한다. 이러한 비트는 이 비트가 이 슬롯에 할당된 자극 프로브 디바이스에 속하므로 로컬 비트라고 지칭될 수 있다. 비트 7:0은 대응하는 타임 슬롯( "슬롯"이라고 지칭됨)이 페어링되거나 페어링되지 않는지 여부를 표시한다. 페어링되는 경우, 슬롯은 자극 프로브 디바이스에 할당되고 비트 0:7은 자극 프로브 디바이스의 고유 식별자(STIMUID)를 표시한다. 페어링되지 않는 경우, 슬롯은 자극 프로브 디바이스에 할당되지 않고, 비트 0:7은 자극 프로브 디바이스가 CIM 또는 NIM 디바이스와 통신할 때 통신할 파이프 주소를 표시한다. 비트 9:8은 대응하는 슬롯이 사용 가능한지, 할당 중인지 또는 할당되었는지 여부를 표시한다. 자극 프로브 디바이스는 이 슬롯을 선택할지 여부를 결정할 때 이 비트를 검토할 수 있다. 비트 10:11은 이 슬롯에 할당된 자극 프로브 디바이스가 정보 및/또는 데이터를 CIM 및/또는 NIM 디바이스로 송신하는 속도를 표시한다. 비트 13:12는 슬롯에 할당된 자극 프로브 디바이스의 유형을 표시한다. 비트 14는 사용되지 않는다. 비트 15는 슬롯에 할당된 자극 프로브 디바이스가 온인지 여부를 표시한다. 슬롯에 할당된 자극 프로브 디바이스는 비트 15 및/또는 비트 11:10에 기초하여 오프, 슬립, 저전력 및/또는 고전력 모드 사이에서 전환할 수 있다. 예로서, 비트 11:10이 0의 데이터 레이트를 표시할 때 자극 프로브 디바이스는 오프 또는 슬립 모드 및/또는 저전력 모드일 수 있다.
비트 15 STIM 온/오프
비트 14:12 여분
비트 11:10 주파수(예를 들어, 비트 00 - 10kHz, 비트 01 - 5kHz, 비트 10 - -
2.5kHz, 비트 00 - 0kHz)
비트 9:8 슬롯 상태: 비트 00 - 이용 가능/오픈, 비트 01 - 바쁨/센서가 현재 조인 중 및 비트 10 - 사용됨
비트 7:0 페어링됨(STIMUID) 또는 페어링되지 않음(콘솔 인터페이스 모듈 또는 NIM 디바이스의 PHY 모듈의 파이프 주소)
표 4 - 자극 프로브 상태 워드
센서 및 자극 프로브 디바이스는 WNIM 네트워크에 조인할 때 주파수(또는 브로드캐스트) 채널을 건너 뛰어 SYNC 요청을 검출할 수 있다. WNIM 네트워크는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 자극 프로브 디바이스, CIM 및/또는 NIM 디바이스를 포함할 수 있다. 센서 및 자극 프로브 디바이스는 가장 강한 SYNC 요청을 갖는 채널을 선택할 수 있으며, 그 시점에서 센서 및 자극 프로브 디바이스는 SYNC 요청에서 슬롯 상태 워드 및 자극 프로브 디바이스 상태 워드를 검토한다. 센서 및 자극 프로브 디바이스는 그 다음에 CIM 및/또는 NIM 디바이스와 통신하기 위한 각각의 이용 가능한 타임 슬롯을 선택한다.
이용 가능한 타임 슬롯을 선택하기 위해, 센서 또는 자극 프로브 디바이스는 선택된 타임 슬롯 동안 데이터 페이로드를 송신한다. 예시적인 주기적인 SYNC 간격은 도 15에 도시된다. 주기적인 SYNC 간격은 SYNC 요청이 송신되는 타임 슬롯(396), 8개의 센서 타임 슬롯(397) 및 자극 프로브 디바이스 타임 슬롯(398)을 포함한다. 주기적인 SYNC 간격은 센서(S1-S4) 각각마다 2개의 타임 슬롯에 대해 설정된다. 이와 같이, 센서(S1-S4) 각각은 SYNC 요청에 응답하여 데이터 페이로드를 송신하기 위해 하나 이상의 고유(또는 지정된) 타임 슬롯을 갖는다. 주기적인 SYNC 간격은 미리 결정된 길이(예를 들어, 4ms)를 갖는다. 미리 결정된 길이는 연속적인 SYNC 요청 사이의 시간이다. 주기적인 SYNC 간격은 "RF 프레임"이라고 지칭될 수 있다.
도 15의 주기적인 SYNC 간격은 예를 들어 4개의 10kHz 센서 및 자극 프로브 디바이스를 지원할 수 있다. 4개의 센서의 각각은 지정된 타임 슬롯 동안 데이터 페이로드를 전송한다. 데이터 페이로드의 각각은 데이터의 미리 결정된 수(예를 들어, 15개)의 워드 및 대응하는 SUID를 포함할 수 있다. 센서로부터의 데이터는 전압 전위, 전류 레벨, 진폭, 피크 전압(또는 크기) 등과 같은 위에 개시된 정보를 포함할 수 있다. 자극 프로브 디바이스로부터의 데이터는 자극 펄스의 진폭 및 지속 시간과 같은 위에 개시된 정보를 포함할 수 있다. 데이터 페이로드의 각각의 타임 슬롯에서 동기화된 타이밍은 데이터 페이로드 응답 신호가 동일한 기간 동안 송신되고 서로 충돌하는 것을 방지한다.
도 16은 센서 및 자극 프로브 디바이스 당 단일 타임 슬롯에 대한 주기적인 SYNC 간격 설정의 다른 예를 제공한다. 이 예에서, 도 16의 예에 대한 센서 및 자극 프로브 디바이스의 데이터 레이트는 도 15의 예에 대한 센서 및 자극 프로브 디바이스의 속도의 절반일 수 있다. 예를 들어, 도 16의 예에 대한 센서 및 자극 프로브 디바이스는 5kHz의 출력 데이터 레이트를 각각 가질 수 있다. 도 17은 8개의 센서(S1-S8)에 대한 주기적인 SYNC 간격 설정의 또 다른 예를 제공한다. 예로서, 센서(S1-S8) 각각은 단일의 각각의 타임 슬롯을 가질 수 있고 센서 각각의 출력 데이터 레이트는 5kHz일 수 있다.
도 15 내지 도 17에서 소정의 수의 센서 타임 슬롯 및 자극 프로브 타임 슬롯이 주기적인 SYNC 간격마다 도시되었으나, 상이한 수의 센서 타임 슬롯 및 자극 프로브 타임 슬롯이 주기적인 SYNC 간격에 포함될 수 있다. 또한, 또 15 내지 도 17의 각각에 관하여 설명된 센서 및 자극 프로브 디바이스는 동일한 출력 데이터 레이트(예를 들어, 10kHz 또는 5kHz)를 갖지만, 하나 이상의 주기적인 SYNC 간격과 관련된 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 상이한 출력 데이터 레이트를 가질 수 있다. 이러한 상이한 데이터 레이트는 SYNC 요청의 슬롯 상태 워드 및 자극 프로브 상태 워드에 표시될 수 있다. 또한, 주기적인 SYNC 간격의 각각의 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 다른 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스와는 그 주기적인 SYNC 간격에서 상이한 수의 타임 슬롯에 지정될 수 있다.
단일 센서 또는 자극 프로브 디바이스에 지정된 주기적인 SYNC 간격의 타임 슬롯은 모두 센서 또는 자극 프로브 디바이스의 단일 채널과 관련될 수 있다. 다른 예로서, 단일 센서 또는 자극 프로브 디바이스에 지정된 주기적인 SYNC 간격의 하나 이상의 타임 슬롯은 센서 또는 자극 프로브 디바이스의 각각의 채널과 관련될 수 있다. 다시 말해, 각각의 채널은 타임 슬롯의 각각의 세트에 대응할 수 있으며, 여기서 각각의 세트는 하나 이상의 타임 슬롯을 갖는다. 다른 예로서, 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스는 연속적인 SYNC 간격의 동일하거나 상이한 타임 슬롯을 선택하고/하거나 그로 지정될 수 있다.
무선 프로토콜의 추가 세부사항은 도 18 및 도19와 관련하여 하기에서 설명된다. 도 18은 WNIM 네트워크에 조인하고 WNIM 시스템에서 CIM 및/또는 NIM 디바이스(집합적으로 402로 지정됨)와 통신하는 센서(400)를 나타내는 신호 흐름도를 도시한다. 센서(400)는 본원에 개시된 임의의 센서를 지칭할 수 있다. 유사하게, CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 본원에 개시된 임의의 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 지칭할 수 있다. 센서가 데이터 페이로드를 갖는 SYNC 요청에 응답하기 전에, 조인 프로세스가 수행된다. 조인은 센서와 CIM 및/또는 NIM 디바이스 사이에 링크를 확립하고, 센서 및 CIM 및/또는 NIM 디바이스(및/또는 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 링크된 다른 센서 및/또는 자극 프로브 디바이스)와 함께 WNIM 네트워크를 제공한다. 도 18은 센서(400)가 WNIM 네트워크에 조인하기 위해 수행되는 이벤트의 예시적인 시퀀스 및 상이한 동작 모드가 획득되는 방법을 또한 도시한다.
SYNC 요청 신호(404)는 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)로부터 송신되고, 대응하는 SYNC 간격에서의 각각의 타임 슬롯에 대한 워드를 포함하고, 슬롯의 상태를 표시하기 위해 주기적으로 및/또는 연속적으로 업데이트되고 송신된다. WNIM 네트워크에 조인하기 위해, 센서(400)는 이용 가능한 모든 슬롯을 검사하고 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)에 데이터 페이로드 신호를 송신할 타임 슬롯을 선택한다. 데이터 페이로드를 송신하기에 앞서, 센서(400)는 WNIM 네트워크에 조인하고 선택된 타임 슬롯에서 통신하기 위한 조인 요청(406)을 전송한다. 조인 요청(406)은 선택된 타임 슬롯에서 송신될 수 있고 센서의 SUID, 선택된 타임 슬롯, 센서의 유형, 최소 데이터 레이트 및/또는 센서의 최대 데이터 레이트를 표시한다. 일 실시예에서, 센서(400)는 선택된 타임 슬롯에서 SUID를 전송하고 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 센서의 유형 및 데이터 레이트의 레코드를 갖는다.
조인 요청(406)에 기초하여, CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 적절한 슬롯 상태 워드를 센서(400)로부터의 SUID로 채운다. CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 그 다음에 선택된 타임 슬롯의 지정을 표시하는 업데이트된 슬롯 상태 워드를 갖는 업데이트된 SYNC 요청(408)을 센서(400)에 전송할 수 있다. 센서(400)는 대응하는 슬롯 상태 워드에 SUID를 갖는 업데이트된 SYNC 요청을 수신하고, 선택된 슬롯에서 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)에 데이터 페이로드를 전송함으로써 응답한다. 하나를 초과하는 슬롯이 센서(400)에 대해 선택 및/또는 지정되는 경우, 센서(400)는 센서(400)에 대해 선택 및/또는 지정된 슬롯에서 하나 이상의 데이터 페이로드(410)를 송신할 수 있다. 타임 슬롯은 센서(400)의 하나 이상의 채널과 관련될 수 있다. SYNC 요청 및 데이터 페이로드의 송신은 일련의 주기적인 SYNC 간격(또는 RF 프레임)에 걸쳐 주기적으로 송신될 수 있다.
일단 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)에 링크되면, 센서(400)는 이제 업데이트된 SYNC 요청의 송신을 통해 CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)에 의해 제어될 수 있다. CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 예를 들어 출력 데이터 레이트 및 센서(400)의 전력 모드 사이의 전환을 제어할 수 있다. 예로서, CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)는 업데이트된 SYNC 요청(412)을 송신함으로써 센서(400)의 타임 슬롯에 대해 10kHz에서 5kHz로 출력 데이터 레이트를 업데이트할 수 있다. CIM 및/또는 NIM 디바이스(402)에 링크된 센서는 각각의 동작 모드 및/또는 전력 모드를 결정하기 위해 SYNC 요청에서 제어 비트(예를 들어, 슬롯 상태 워드의 비트)를 조사한다. 센서는 그 다음에 표시된 작동 모드 및/또는 전력 모드로 전환된다.
도 19는 WNIM 네트워크에 조인하고 WNIM 시스템에서 CIM 및/또는 NIM 디바이스(집합적으로 422로 지정됨)에 통신하는 자극 프로브 디바이스(420)를 나타내는 신호 흐름도를 도시한다. 자극 프로브 디바이스(420)는 본원에 개시된 임의의 자극 프로브 디바이스를 지칭할 수 있다. CIM 및/또는 NIM 디바이스(422)는 본원에 개시된 임의의 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 지칭할 수 있다. 자극 펄스의 생성은 NIM 디바이스 및/또는 CIM(422)에서 개시될 수 있다. NIM 디바이스는 자극 펄스의 생성을 표시하는 상태 워드의 비트 15를 갖는 페이로드 요청을 발행할 수 있다. 상태 워드는 CIM 및/또는 NIM 상태 워드; 슬롯 상태 워드; 및 자극 프로브 상태 워드를 포함할 수 있다. 페이로드 요청에 기초하여, CIM은 또한 자극 펄스의 생성을 표시하기 위해 온으로 설정된 상태 워드의 비트 15를 갖는 SYNC 요청(424)을 생성할 수 있다. 페이로드 요청 및 SYNC 요청 양자 모두는 대응하는 워드 13-15를 통해 지연, 자극 펄스의 진폭 및/또는 자극 펄스의 지속 기간을 표시할 수 있다. 자극 펄스가 생성되어야 함을 표시하는 비트 15에 응답하여, 자극 펄스 디바이스(420)에 대응하고/하거나 생성될 자극 펄스를 모니터링하는 데 사용되는 하나 이상의 센서는 고전력 모드로 전환할 수 있다. 고전력 모드로 전환할 시에, 센서는 미리 결정된 디폴트 주파수로 및/또는 SYNC 요청의 상태 워드의 비트 11:10에 의해 표시된 주파수로 데이터 페이로드를 생성하여 송신할 수 있다.
SYNC 요청(424)에 응답하여, 자극 프로브 디바이스(420)는 환자에게 제공되는 자극 펄스를 생성한다. 유발된 반응과 관련하여 자극 펄스의 정확한 타이밍 및 측정을 달성하기 위해, SYNC 요청(424)에서 제공된 지연 기간은 자극 프로브 디바이스(420)에 의해 모니터링된다. 자극 프로브 디바이스(420)는 환자에게 적용되는 자극 펄스의 진폭 및 지속 시간을 표시하는 응답 신호(426)를 생성한다.
자극 펄스 디바이스(420)로부터의 응답 신호(426)에 후속하여, NIM 디바이스 및/또는 CIM(422)은 자극 비트 15가 로우(또는 오프)인 페이로드 요청(또는 SYNC 요청)(428)을 생성한다. 수신된 페이로드 요청(또는 SYNC 요청)에 응답하여, 자극 프로브 디바이스(420)는 CIM 및/또는 NIM 디바이스(422)에 확인응답(ACK) 신호(430)를 전송한다. 페이로드 요청(또는 SYNC 요청) 및 ACK 신호의 생성은 다음 자극 펄스가 생성될 때까지 반복될 수 있고, 이 경우 자극 프로세스가 반복될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본원에 개시된 CIM, NIM 디바이스, 센서, 기준 패치 및 자극 프로브 디바이스는 페이로드 요청, SYNCH 요청, 데이터 페이로드 및 응답 신호 내의 비트를 사용하여 서로 통신할 수 있다. CIM 및/또는 NIM 디바이스는 페이로드 요청(SYNC 요청)을 전송함으로써 통신을 개시할 수 있다. 데이터 페이로드는 페이로드 유효성 검사를 위한 하나의 16비트 워드가 포함할 수 있다. 16비트 워드는 SUID 또는 STIMUID를 포함할 수 있다. CIM 및/또는 NIM 디바이스가 데이터 페이로드를 수신하는 경우, CIM 및/또는 NIM 디바이스는 SUID 또는 STIMUID를 CIM 및/또는 NIM 디바이스의 메모리에 저장된 예상되는 SUID 또는 STIMUID와 비교한다. 센서 또는 자극 프로브 디바이스가 대응하는 WNIM 네트워크에 조인한 경우 SUID 또는 STIMUID가 메모리에 저장되었을 수 있다. 비교가 일치한다고 표시하면, 데이터 페이로드의 데이터가 NIM 디바이스에 디스플레이될 수 있다.
마찬가지로, 센서가 SYNC 요청을 수신하는 경우, 센서는 SYNC 요청에서 제공된 CIM 및/또는 NIM 디바이스의 CUID를 센서의 메모리에 저장된 예상되는 CUID와 비교한다. 센서가 대응하는 WNIM 네트워크에 조인한 경우 CUID가 메모리에 저장되었을 수 있다. CUID의 비교가 일치를 표시하면, 센서는 SYNC 요청의 슬롯 상태 워드 내의 모드 상태 비트에 따라 SYNC 요청 다음의 적절한 타임 슬롯에 하나 이상의 데이터 페이로드로 응답할 수 있다. 모드 상태 비트는 데이터 레이트 및/또는 자극 펄스가 생성될지 여부를 표시하는 슬롯 상태 워드의 비트일 수 있다.
본원에 개시된 시스템, 디바이스 및 모듈은 다수의 방법을 사용하여 동작될 수 있으며, 전술한 방법에 추가하여 몇 가지 추가적인 예시적 방법이 도 20 내지 도 22에 도시되어 있다. 도 20에서, 센서 및 CIM 및/또는 NIM 디바이스를 동작시키는 방법이 도시된다. 다음의 태스크가 주로 도 1 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 13의 구현과 관련하여 설명되지만, 태스크는 본 개시물의 다른 구현에 적용되도록 쉽게 변경될 수 있다. 태스크는 반복적으로 수행될 수 있다.
방법은 500에서 시작할 수 있다. 502에서, 예를 들어 자극 펄스의 생성으로 인해 근전도 신호가 생성된다. 근전도 신호는 전극을 통해 제어 모듈(예를 들어, 제어 모듈(56, 202) 중 하나)에 의해 검출된다. 504에서, 이득 모듈(예를 들어, 이득 모듈(63))은 근전도 신호의 이득을 조정한다. 506에서, 필터링 모듈(예를 들어, 필터링 모듈(64))은 이득 모듈의 출력을 필터링한다. 필터링 모듈은 이득 모듈로부터 수신된 증폭된 근전도 신호를 대역 통과 필터링할 수 있다.
508에서, BB 모듈(예를 들어, BB 모듈(66))은 필터링되고 증폭된 근전도 신호에 기초하여 BB 신호를 생성한다. 510에서, 변조 모듈(예를 들어, 변조 모듈(78))은 BB 신호를 변조 및 업컨버팅하여 RF 신호를 생성한다. 514에서, PHY 모듈(예를 들어, PHY 모듈(60, 204) 중 하나) 및/또는 증폭 모듈(예를 들어, 증폭 모듈(80))은 RF 신호를 감지 모듈로부터 CIM 및/또는 NIM 디바이스로 송신한다.
516에서, CIM 및/또는 NIM 디바이스는 감지 모듈로부터 RF 신호를 수신하고 RF 신호를 증폭한다. 518에서, 복조 모듈(예를 들어, 복조 모듈(114, 176) 중 하나)은 RF 신호를 다운컨버팅하여 제 2 BB 신호를 생성한다. 522에서, CIM 및/또는 NIM 디바이스에서의 BB 모듈(예를 들어, BB 모듈(128, 184) 중 하나)은 전술한 바와 같이 제 2 BB 신호를 감쇠시킬 수 있다. 524에서, 필터링 모듈(예를 들어, 필터링 모듈(126, 186) 중 하나)은 감쇠된 제 2 BB 신호를 필터링하여 제 2 필터링된 신호를 생성한다. 이는 대역 통과 또는 저역 통과 필터링을 포함할 수 있다.
526에서, 제 2 필터링된 신호는 CIM으로부터 NIM 디바이스로 제공될 수 있다. 528에서, NIM 디바이스는 제 2 필터링된 신호를 디스플레이할 수 있다. 도 20과 관련하여 도시된 것과 유사한 방법으로, 자극 프로브 디바이스로부터 요청되고 수신된 데이터에 대해 수행될 수 있다. 방법은 530에서 종료할 수 있다.
도 21에서, 센서를 파워 업하는 방법이 도시된다. 다음의 태스크가 주로 도 1 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 13의 구현과 관련하여 설명되지만, 태스크는 본 개시물의 다른 구현에 적용되도록 쉽게 변경될 수 있다. 도 21의 태스크는 반복적으로 수행될 수 있다. 방법은 550에서 시작할 수 있다.
단계(552)에서, 센서가 환자에게 부착됨으로써 근전도 신호가 생성되고/되거나 전극 사이의 임피던스가 감소한다. 554에서, 전력 모듈(예를 들어, 전력 모듈(206))은 임피던스가 미리 결정된 임피던스(또는 임계치)보다 작은지 여부를 결정한다. 임피던스가 미리 결정된 임피던스보다 적으면, 태스크(560)가 도시된 바와 같이 수행 될 수 있거나, 대안으로 태스크(556)가 수행될 수 있다. 임피던스가 미리 결정된 임피던스보다 크거나 같으면, 태스크(560, 561, 562, 564) 중 하나 이상이 수행될 수 있다. 태스크(560, 561, 562, 564)가 도시되었지만, 태스크 중 임의의 태스크는 수행되지 않을 수 있고/있거나 스킵될 수 있다. 또한, 태스크(560, 561, 562, 564)는 상이한 순서로 수행될 수 있다.
560에서, 제어 모듈(예를 들어, 제어 모듈(56, 202) 중 하나)은 전술한 바와 같이, DC 전압(출력 전압 또는 출력 전압 신호라고 지칭될 수 있음)이 전력 모듈(예를 들어, 전력 모듈 (206))로부터 수신되었는지 여부를 결정한다. DC 전압이 수신되지 않으면, 태스크(556)가 수행될 수 있다. DC 전압이 수신되지 않으면, 태스크(561)가 수행된다.
556에서, 센서의 감지 모듈은 제어 모듈 및/또는 PHY 모듈의 일부, 전부 또는 나머지 부분에 파워 온하는 것을 포함할 수 있는 저전력 모드 또는 고전력 모드로 전환한다. 예로서, 자극 펄스가 생성될 것이면, 전력 모듈은 고전력 모드로 전환할 수 있고, 이미 전력이 공급되지 않은 제어 모듈 및/또는 PHY 모듈의 나머지 부분 또는 모두에 파워 온할 수 있다. 태스크 556에 후속하여, 방법은 558에서 종료될 수 있다. 태스크(556)에 후속하여, 제어 모듈은 예를 들어 도 20의 태스크(504)로 진행할 수 있다.
단계(561)에서, 전력 모듈은 전극에 걸친 전압 전위가 미리 결정된 전압보다 큰지 및/또는 미리 결정된 크기보다 큰 크기를 갖는지 여부를 결정할 수 있다. 전압 전위가 미리 결정된 전압보다 크고/크거나 크기가 미리 결정된 크기보다 크면, 태스크(556)가 수행될 수 있고, 그렇지 않으면 태스크(562)가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 자극 프로브 디바이스는 센서를 활성화시키는 데 사용된다. 자극 프로브 디바이스 초기 자극 펄스를 생성하여 센서를 활성화한다. 추가 자극 펄스는 센서가 활성화된 후에 생성될 수 있다. 전력 모듈은 전극에서의 전압 및/또는 전극에서 검출된 전압에 기초하여 생성된 증폭 된 신호를 모니터링함으로써 초기 자극 펄스를 검출할 수 있다.
562에서, 전력 모듈은 전극 중 하나로부터 수신된 전류의 양이 미리 결정된 전류 레벨보다 큰지 여부를 결정할 수 있다. 전류의 양이 미리 결정된 전류 레벨보다 크면, 태스크(556)가 수행될 수 있고, 그렇지 않으면 태스크(564)가 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 자극 프로브 디바이스는 초기 자극 펄스를 생성하여 센서를 활성화시킬 수 있다. 전력 모듈은 하나 이상의 전극으로부터 수신된 전류 및/또는 하나 이상의 전극으로부터 수신된 전류에 기초하여 생성된 증폭된 신호를 모니터링함으로써 초기 자극 펄스를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 태스크(561 및/또는 562)는 수행되고 태스크(554 및/또는 560)는 수행되지 않는다.
564에서, 전력 모듈은 출력 전압(또는 출력 신호)을 생성하는 것을 억제하고, 감지 모듈은 저전력 모드 또는 고전력 모드로의 전환을 억제하고 슬립 모드 및/또는 저전력 모드로 유지한다. 태스크(564)에 후속하여, 태스크(552)는 도시된 바와 같이 수행될 수 있거나, 방법은 558에서 종료될 수 있다.
도 22에서는, 본 개시물에 따른 자극 프로브 디바이스, 하나 이상의 센서, 및 콘솔 인터페이스 모듈 및/또는 NIM 디바이스를 동작시키는 WNIM 방법이 도시된다. 다음의 태스크가 주로 도 1 내지 도 19의 구현과 관련하여 설명되지만, 태스크는 본 개시물의 다른 구현에 적용되도록 쉽게 변경될 수 있다. 도 21의 태스크는 반복적으로 수행될 수 있다. 다음 태스크는 초기 파워 온 및 주기적인 SYNC 요청의 연속 및 초기 생성의 예를 제공한다. 방법은 600에서 시작할 수 있다.
단계(602)에서, 센서 및 하나 이상의 자극 프로브 디바이스는 하나 이상의 CIM 및/또는 NIM 디바이스로부터 하나 이상의 SYNC 요청을 수신한다. NIM 디바이스의 제어 모듈은 센서 및 자극 프로브 디바이스로부터 데이터 페이로드를 요청하는 페이로드 요청 신호를 생성할 수 있다. CIM의 제어 모듈은 각각 주기적으로 (예를 들어, 미리 결정된 또는 SYNC 주기마다 한 번) 송신될 수 있는 SYNC 요청 신호를 생성할 수 있다.
604에서, 자극 프로브 디바이스는 자극 프로브 디바이스에 의해 수신된 SYNC 요청의 신호 강도에 기초하여 SYNC 요청 중 하나의 브로드캐스트 채널을 선택한다. 자극 프로브 디바이스는 SYNC 요청을 수신하기 위해 테이블의 채널을 홉핑할(hop) 수 있다. 가장 큰 신호 강도를 갖는 SYNC 요청의 브로드캐스트 채널이 선택된다. 자극 프로브 디바이스는 WNIM 네트워크에 선택된 SYNC 요청의 하나를 초과하는 자극 프로브 디바이스가 있는지 여부를 결정할 수 있다. 하나를 초과하는 자극 프로브 디바이스가 있으면, WNIM 네트워크에 조인 중인 자극 프로브 디바이스에 의해 이용 가능한 타임 슬롯이 선택된다. 이는 전술한 바와 같이 센서가 타임 슬롯을 선택하는 것과 유사하게 달성될 수 있다.
605에서, WNIM 네트워크에 조인하는 자극 프로브 디바이스는 자극 펄스가 선택된 브로드캐스트 채널의 SYNC 요청의 대응하는 상태 비트에 기초하여 생성되지 않아야 하는 지를 결정한다. 606에서, 자극 프로브드 디바이스는 ACK 신호를 선택된 브로드캐스트 채널의 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 전송한다.
607에서, 자극 프로브 디바이스는 선택된 브로드캐스트 채널의 CIM 및/또는 NIM 디바이스로부터 업데이트된 SYNC 요청을 수신한다.
608에서, WNIM 네트워크에 조인한 자극 프로브 디바이스는 선택된 브로드캐스트 채널의 업데이트된 SYNC 요청의 대응하는 상태 비트에 기초하여 자극 펄스가 생성되어야 하는지 여부를 결정한다. 자극 펄스가 생성되도록 요청되면, 태스크(610)가 수행되고, 그렇지 않으면 태스크(609)가 수행된다. 609에서, 자극 펄스 디바이스는 ACK 신호를 선택된 브로드캐스트 채널의 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 전송한다.
610에서, 자극 펄스 디바이스는 SYNC 요청 내의 자극 정보 워드에 기초하여 자극 펄스 신호를 생성한다. 자극 펄스 신호는 SYNC 요청에서 제공된 지연 기간, 진폭 및/또는 지속 기간에 따라 생성될 수 있다. 612에서, 자극 프로브 디바이스는 주기적인 SYNC 간격의 지정된 타임 슬롯에서 생성된 자극 펄스의 측정된 (또는 검출된) 진폭 및 지속 시간을 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 보고한다. 이는 SYNC 요청과 동일한 주기적인 SYNC 간격에서 일어날 수 있다. 태스크(607)는 태스크(612)에 후속하여 수행될 수 있거나, 방법은 도시된 바와 같이 630에서 종료될 수 있다.
620에서, 감지 모듈의 각각은 가장 큰 신호 강도를 갖는 SYNC 요청의 브로드캐스트 채널을 선택한다. 감지 모듈은 감지 모듈에 저장된 테이블의 채널을 통해 홉핑하여 브로드캐스트 채널을 찾아 선택할 수 있다. 622에서, 센서의 감지 모듈의 각각은 선택된 브로드캐스트 채널의 SYNC 요청에 표시된 바와 같이 하나 이상의 타임 슬롯을 선택하고/하거나 타임 슬롯의 상태를 검사한다. 감지 모듈이 이전에 선택된 브로드캐스트 채널을 통신하는 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 이전에 링크되어 있지 않다면, 감지 모듈은 이용 가능한 타임 슬롯을 선택한다. 감지 모듈이 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 이전에 링크되어 있는 경우, 감지 모듈은 이전에 선택된 타임 슬롯의 상태를 검사하여 타임 슬롯이 여전히 감지 모듈에 지정되도록 한다. 타임 슬롯이 감지 모듈에 더 이상 지정되지 않으면, 감지 모듈은 다른 이용 가능한 타임 슬롯을 선택할 수 있다.
이전에 요청된 다수의 타임 슬롯을 갖는 감지 모듈없이 대응하는 센서의 유형에 기초하여 다수의 타임 슬롯이 감지 모듈에 지정될 수 있다. 예를 들어, 센서가 다수의 채널을 갖고 있고/있거나 다수의 타임 슬롯이 할당되면, CIM 및/또는 NIM 디바이스는 단일 슬롯 요청에 기초하여 그에 따라 슬롯 상태 워드를 업데이트할 수 있다. 감지 모듈은 그 다음에 후속하는 SYNC 요청에서 슬롯 상태 워드를 검토하는 동안 다수의 슬롯이 할당되었음을 검출할 수 있다.
624에서, 감지 모듈은 각각 선택된 타임 슬롯에서 데이터 페이로드를 전송할 수 있다. 이는 이중 용도의 역할을 한다. 센서의 전극에서 검출된 신호에 대응하는 데이터를 제공하는 것에 더해, 전송된 데이터 페이로드는 선택된 타임 슬롯에 대한 요청의 역할을 한다. 626에서, 감지 모듈은 CIM 및/또는 NIM 디바이스로부터 다음의 업데이트된 SYNC 요청을 수신할 수 있다. 다음의 업데이트된 SYNC 요청은 슬롯 상태 워드에 있는 감지 모듈의 SUID를 표시할 수 있다. 태스크(626)는 태스크(607)가 수행되는 동안 수행될 수 있다. 태스크(626 및 607)는 동일한 업데이트된 SYNC 요청을 지칭할 수 있다.
628에서, 감지 모듈은 업데이트된 SYNC 요청에 따라 CIM 및/또는 NIM 디바이스에 지정된 타임 슬롯에서 데이터 페이로드를 전송한다. 태스크(628)는 태스크(610)에 후속하여 수행될 수 있다. 태스크(626)는 태스크(628)에 후속하여 수행될 수 있거나, 방법은 도시된 바와 같이 630에서 종료될 수 있다. 도 22에 도시되지는 않았지만, 태스크 중 일부는 후속하는 SYNC 요청 신호 및/또는 추가 자극 펄스의 생성을 위해 반복적으로 수행될 수 있다.
전술된 도 20 내지 도 22의 태스크는 예시적인 예를 의미한다; 태스크는 애플리케이션에 따라 순차적으로, 동기적으로, 동시에, 연속적으로, 겹치는 시간 기간 동안에 또는 상이한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 구현 및/또는 이벤트의 시퀀스에 따라 임의의 태스크가 수행되거나 스킵되지 않을 수도 있다.
도 23 및 도 24는 하우징(702) 및 대응하는 전자 조립체(704)를 포함하는 다른 EMG 기관내관 조립체의 일부(700)를 도시한다. EMG 튜브 조립체는 도 8 내지 도 13의 EMG 튜브 조립체 대신에 대체되거나 사용될 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 센서와 관련하여 전술한 모듈 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 하우징(702)은 플랜지(707)를 통해 기관내관(706)에 연결된다. 하우징(702)은 상부(또는 커버)(708) 및 하부(709)를 포함한다. EMG 기관내관 조립체는 전자 조립체(704), 전극(710), 스프링 장착 핀 엘리먼트(712) 및 콘택트(714)를 갖는 하우징(702)을 포함한다. 전자 조립체(704), 전극(710), 스프링 장착 핀 엘리먼트(712) 및 콘택트(714)는 집합적으로 센서로 지칭될 수 있다. 센서는 또한 하우징(702), 기판(716), 제어(또는 감지) 모듈(718), 전원(720), 안테나(722), 스프링 장착 핀 엘리먼트(712) 및 밀봉 가스켓(724)을 포함할 수 있다.
도 23 및 도 24의 EMG 기관내관 조립체는 도 8 내지 도 13의 EMG 기관내관 조립체의 낮은 프로파일 변형을 제공한다. 전원(또는 배터리)(720)은 하우징(332)이 하우징(332)보다 낮은 프로파일을 가질 수 있게 하는 "평평한" 또는 낮은 프로파일을 갖는다. 전원(720)은 "플랫팩(flatpack)" 배터리, 리튬 이온 중합체(LiPON) 배터리, 웨이퍼 스케일 배터리 또는 다른 평면 패키징된 전원일 수 있다.
도 25 내지 도 34는 모듈식 제어(또는 감지) 모듈 조립체(752)를 통합하고, (i) 전극(755)을 갖는 패치(754), 및 (ii) 전극(758) 및 핀 전극(760)을 갖는 핀 전극 어댑터(756) 중 하나 이상을 포함하는 센서 조립체(750)를 도시한다. 패치(754)는 가요성 기판을 갖는 베이스 및 패드(762)(도 7a 및 도 7b의 베이스(302)와 유사함)를 포함하는 접착층을 포함할 수 있다. 패치(754)는 전극(755)과 패드(762) 사이에 전기 접속을 제공한다. 핀 전극 어댑터(756)는 전극(758)과 핀 전극(760) 사이에 전기 접속을 제공한다. 파치(754) 및 핀 전극 어댑터(756)는 수동 디바이스를 포함할 수 있고 능동(또는 스마트) 디바이스를 포함하지 않을 수 있다. 센서 조립체(750) 또는 그 일부는 도 1에 도시된 센서 중 임의의 센서를 대체하는 데 사용될 수 있고, 본원에 개시된 센서 중 임의의 것과 관련하여 전술한 모듈 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
모듈식 제어 모듈 조립체(752)는 패치(754)의 전극(755) 상에 스냅될 수 있거나 핀 전극 어댑터(756)의 전극(758) 상에 스냅될 수 있다. 모듈식 제어 모듈 조립체(752) 및 핀 전극 어댑터(756)는 도 1의 센서(12) 중 하나를 대체할 수 있다. 모듈식 제어 모듈 조립체(752) 및 패치(754)는 도 1의 센서(13) 중 하나를 대체할 수 있다.
도 29 및 도 34는 패치(754)의 전극(755) 및 핀 전극 어댑터(756)의 전극(758)에 연결되는 수용 커넥터(766)를 도시한다. 전극(755, 758)은 수용 커넥터(766) 내로 삽입되거나 플러깅될 수 있다. 전극(755, 758)은 도 25, 도 28 및 도 33에 도시된 바와 같이 수용 커넥터(766)의 대응하는 부분과 일치하는 하나 이상의 리브(rib)(예를 들어, 리브(768)) 및 오목부(예를 들어, 오목부(770))를 가질 수 있다. 모듈식 제어 모듈 조립체(752)는 재사용 가능하고, 패치(754) 및 핀 전극 어댑터(756)는 도 7a 및 도 7b의 센서와 관련하여 유사하게 전술한 바와 같이 재사용 가능하지 않을 수 있다. 이는 모듈식 제어 모듈 조립체(752)가 한번 및/또는 단 한번의 외과 수술을 위해 사용된 후에 폐기되는 것과는 반대로 다수 회 재사용될 수 있게 함으로써 시스템 비용을 최소화한다. 일 실시예에서, 모듈식 제어 모듈 조립체(752)는 재사용할 수 없고/없거나; 패치(754) 및/또는 핀 전극 어댑터(756)에 연결되거나 포함할 수 있고/있거나; 패치(754) 또는 핀 전극 어댑터(756) 상에 스냅될 수 없다.
이제 도 4 및 도 35를 참조하면, 전력 모듈(예를 들어,도 4의 전력 모듈(206))의 부분(800)(프런트 엔드 회로라 지칭됨)을 도시한다. 부분(800)은 전극(62)에 연결된 저항(R1, R2)을 포함한다. 저항(R1)은 전극(62) 중 하나와 전압(V +)을 제공하는 전압원 사이에 연결된다. 저항(R2)은 전극(62) 중 다른 하나와 전압원 또는 기준 전압(V-)(예를 들어, 접지 기준) 사이에 연결된다.
부분(800)은 커패시턴스(C1, C2), 저항(R3, R4, R5, R6), 커패시턴스(C3, C4, C5), 증폭기 모듈(801) 및 검출 모듈(802)을 더 포함한다. 커패시턴스(C1, C2)는 2 개의 전극(62)과 각각 직렬로 연결되고, 저항(R1, R2)과 저항 (R3, R4) 사이에 각각 연결된다. 저항(R3, R4)은 (i) 커패시턴스(C1, C2) 사이에, 그리고 (ii) 저항(R5, R6) 사이에 직렬로 연결된다. 커패시턴스(C1) 및 저항(R3, R5) 각각은 단자(803)에서 서로 연결된다. 커패시턴스(C2) 및 저항(R4, R6) 각각은 단자(805)에서 서로 연결된다.
저항(R1, R2, R3, R4)은 전압(V +, V-)을 수신하는 전압 단자(804, 806) 사이에 전압 분배기를 제공한다. 저항(R5, R6)은 각각 커패시턴스(C1, C2)와 직렬로 연결되고, 커패시턴스(C5)와 직렬로 연결된다. 커패시턴스(C5)는 저항(R5, R6) 사이에 연결된다. 커패시턴스(C3, C4)는 서로 그리고 저항(R5 및 R6) 사이에 직렬로 연결된다. 커패시턴스(C5)는 커패시턴스(C3, C4)에 걸쳐 연결된다. 저항(R3, R4) 사이의 단자(808)는 커패시턴스(C3, C4) 사이의 단자(810)에 연결된다. 저항(R3, R4)의 각각은 단자(808, 810)를 통해 커패시턴스(C3, C4)의 각각에 연결된다. 증폭기 모듈 (801)은 (i) 커패시턴스(C5)의 단부에 각각 연결된 2개의 입력, 및 (ii) 검출 모듈(802)에 연결된 출력을 포함한다.
커패시턴스(C1) 및 저항(R3)은 제 1 고역 통과 필터로서 동작한다. 커패시턴스(C2) 및 저항(R4)은 제 2 고역 통과 필터로서 동작한다. 저항(R5) 및 커패시턴스(C3)는 제 1 저역 통과 필터로서 동작한다. 저항(R6) 및 커패시턴스(C4)는 제 2 저역 통과 필터로서 동작한다.
동작 중에, 환자가 전극(62)에 연결되지 않으면, 단자(803, 805)에 걸쳐 불균형이 존재하여, 단자(803)에서의 전압은 저항(R1) 및 커패시턴스(C1)를 통해 전압(V+)까지 풀 업되고, 단자(805)에서의 전압은 저항(R2) 및 커패시턴스(C2)를 통해 전압(V-)으로 풀 다운된다. 커패시턴스(C1, C2)는 DC 전압 차단을 제공하지만 누설을 나타낼 수 있으며, 이는 증폭기 모듈(801)에 의해 검출되고 증폭될 수 있다. 증폭기 모듈(801)의 전압 출력은 검출 모듈(802)에 의해 검출된다. 검출 모듈은 환자가 전극(62)에 연결되어 있지 않을 때 DC 전압을 생성할 수 있다. DC 전압은 그 다음에 환자가 전극(62)에 연결되지 않았음을 검출하기 위해 제어 모듈(202)에 제공될 수 있다. 이는 "리드 오프(lead-off)" 검출이라고 지칭된다. 예로서, V+와 V 사이의 전압차는 2-5V 사이이다.
환자가 전극(62)에 연결되면, 단자(803, 805) 사이의 전압 전위차가 감소하기 때문에 단자(803, 805)에 걸친 불균형이 감소한다. 필터링 후의 이 전압 변화는 증폭기 모듈(802)에 의해 증폭되고 제어 모듈(202)에 의해 검출된다. 증폭기 모듈(801)은 커패시턴스(C5)에 걸친 전압을 증폭하기 위한 증폭기를 포함할 수 있다. 검출 모듈은 단자(803, 805) 사이의 전압 전위차가 감소할 때 제어 모듈(202)에 DC 전압을 생성 및/또는 제공하지 않을 수 있다.
특히, DC 차단 커패시턴스(C1, C2)로 인해 미묘한 영향이 있다. 저항(R1, R2, R3, R4), 커패시턴스(C1, C2) 및 전압(V +, V-)은 전극(62)을 통해 잠재적으로 환자에게 전달될 수 있는 전류를 최소화하면서 리드 오프 검출 및 리드 온 검출을 허용하도록 설정된다. 전류는 저항(R1), 커패시턴스(C1), 저항(R3, R4), 커패시턴스(C2)를 통해, 그리고 저항(R2)을 통해 단자(804)로부터 단자(806)로의 전류 경로를 따를 수 있다. 예를 들어,이 경로를 따라 5나노 암페어(nA)의 전류가 통과하면, 저항(R3, R4)에 걸쳐 100마이크로 볼트(μV)가 있을 수 있다. 증폭기 모듈(801)이 150의 이득을 제공하면, 증폭기 모듈(801)의 출력은 검출 모듈(802)에 의해 검출될 수 있는 15밀리 볼트(mV) DC일 수 있다.
도 35에 도시된 회로는 센서가 환자로부터 분리되고/되거나 센서를 웨이크 업하도록 사용자에게 경고하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 부분(800), 전력 모듈(206), 제어 모듈(202) 및/또는 그 일부는 주기적으로 웨이크 업하여 환자가 전극(62)에 부착되어 있는지 여부를 검사한다. 예로서, 전력 모듈(206)은 주기적으로 웨이크 업하고 환자가 부착되어 있는지 여부를 검출하여 제어 모듈(202)에 알릴 수 있다. 다른 예로서, 제어 모듈(202)은 전력 모듈(206)을 주기적으로 웨이크 업하여 이러한 검출을 수행할 수 있다.
또 다른 예로서, 부분(800)은 전원(208)으로부터 전력을 수신할 수 있는 타이밍 모듈(810)을 포함할 수 있다. 전원(208)은 또한 전압(V+, V-)을 제공할 수 있거나 전원 모듈이 전원(208)으로부터의 전력에 기초하여 전압(V+, V-)을 생성할 수 있다. 타이밍 모듈(810)은 주기적으로 웨이크 업하여 저항(R1, R2), 증폭기 모듈(801) 및/또는 검출 모듈(802)에 전력을 공급할 수 있다. 검출 모듈(802)은 그 다음에 환자가 전극(62)에 부착되어 있는지 여부를 검출할 수 있다. 전극(62)이 환자에게 부착되면, 검출 모듈은 제어 모듈(202)에 알리고/알리거나 제어 모듈 (202) 및/또는 PHY 모듈(204)의 전원을 켤 수 있다.
본원에 개시된 무선 통신 및 대응하는 시스템 및 디바이스는 몇 가지 이점을 제공한다. 예를 들어, 무선 통신 및 대응하는 시스템 및 디바이스는 적어도 부분적으로 종래의 시스템과 관련된 와이어의 큰 루프를 없애기 때문에 향상된 신호대 잡음비를 제공한다. 무선 통신 및 대응하는 시스템 및 디바이스는 또한 환자를 모니터링 디바이스로부터 전기적으로 격리시킨다. 이는 환자에게 공급될 수 있는 전류의 양을 최소화함으로써 향상된 안전성을 제공한다.
본 개시물에서 설명된 무선 통신은 IEEE 표준 802.11-2012, IEEE 표준 802.16-2009 및/또는 IEEE 표준 802.20-2008을 전체 또는 부분적으로 준수하여 수행될 수 있다. 다양한 구현에서, IEEE 802.11-2012는 초안 IEEE 표준 802.11ac, 초안 IEEE 표준 802.11ad 및/또는 초안 IEEE 표준 802.11ah에 의해 보충될 수 있다.
전술한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 어떠한 방식으로도 본 개시물, 그 적용 또는 용도를 제한하려는 것은 아니다. 본 개시물의 폭넓은 교시는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시물은 특정 예를 포함하지만, 본 개시물의 진정한 범위는 도면, 명세서, 및 다음의 청구범위의 연구 시에 다른 수정이 자명할 것이므로 이로 한정되지 않아야 한다. 본원에서 사용된 바와 같이, A, B 및 C 중 적어도 하나의 구는 비배타적 논리합을 사용하여 논리(A 또는 B 또는 C)를 의미하는 것으로 해석되어야 하며, "A 중 적어도 하나, B 중 적어도 하나 및 C 중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 방법 내의 하나 이상의 단계는 본 개시물의 원리를 변경하지 않고 상이한 순서로(또는 동시에) 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 출원에서, 이하의 정의를 포함하는 '모듈' 또는 '제어기'라는 용어는 '회로'라는 용어로 대체될 수 있다. '모듈'이라는 용어는 주문형 집적 회로(ASIC); 디지털, 아날로그 또는 혼합 아날로그/디지털 이산 회로; 디지털, 아날로그 또는 혼합 아날로그/디지털 집적 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA); 코드를 실행하는 프로세서 회로(공유, 전용 또는 그룹); 프로세서 회로에 의해 실행된 코드를 저장하는 메모리 회로(공유, 전용 또는 그룹); 기술된 기능을 제공하는 다른 적절한 하드웨어 컴포넌트; 또는 시스템 온 칩과 같이 상기의 일부 또는 전부의 조합을 지칭할 수 있거나, 그 일부이거나 그를 포함할 수 있다.
모듈은 하나 이상의 인터페이스 회로를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 인터페이스 회로는 근거리 통신망(LAN), 인터넷, 광역 통신망(WAN) 또는 이들의 조합에 연결된 유선 또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 본 개시물의 임의의 주어진 모듈의 기능은 인터페이스 회로를 통해 연결된 다중 모듈 사이에 분산될 수 있다. 예를 들어, 다중 모듈이 로드 밸런싱을 가능하게 할 수 있다. 또 다른 예에서, 서버(원격 또는 클라우드라고도 함) 모듈은 클라이언트 모듈을 대신하여 일부 기능을 수행할 수 있다.
위에서 사용된 코드라는 용어는 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 마이크로코드를 포함 할 수 있고, 프로그램, 루틴, 기능, 클래스, 데이터 구조 및/또는 객체를 지칭할 수 있다. 공유 프로세서 회로라는 용어는 다중 모듈로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포함한다. 그룹 프로세서 회로라는 용어는 추가 프로세서 회로와 결합하여 하나 이상의 모듈로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서 회로를 포함한다. 다중 프로세서 회로에 대한 언급은 개별 다이 상의 다중 프로세서 회로, 단일 다이 상의 다중 프로세서 회로, 단일 프로세서 회로의 다중 코어, 단일 프로세서 회로의 다중 스레드 또는 상기의 조합을 포함한다. 공유 메모리 회로라는 용어는 다중 모듈의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포함한다. 그룹 메모리 회로라는 용어는 추가 메모리와 결합하여 하나 이상의 모듈로부터 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포함한다.
메모리 회로라는 용어는 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어의 하위 집합이다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "컴퓨터 판독 가능 매체"라는 용어는 (캐리어 웨이브와 같은) 매체를 통해 전파되는 일시적인 전기 또는 전자기 신호를 포함하지 않는다; 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어는 유형적이고 비일시적인 것으로 간주될 수 있다. 비일시적 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체의 비제한적인 예는 비휘발성 메모리 회로(예컨대, 플래시 메모리 회로 또는 마스크 판독 전용 메모리 회로), 휘발성 메모리 회로(예컨대, 정적 랜덤 액세스 메모리 회로 및 동적 랜덤 액세스 메모리 회로) 및 자기 스토리지(예컨대, 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브) 및 광학 스토리지와 같은 2차 저장 스토리지를 포함한다.
본 출원에 설명된 장치 및 방법은 컴퓨터 프로그램에 구현된 하나 이상의 특정 기능을 실행하도록 범용 컴퓨터를 구성함으로써 생성된 특수 목적 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 비일시적 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되는 프로세서 실행 가능 명령을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 또한 저장된 데이터를 포함하거나 이에 의존할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특수 목적 컴퓨터의 하드웨어와 상호작용하는 기본 입/출력 시스템(BIOS), 특수 목적 컴퓨터의 특정 디바이스와 상호작용하는 디바이스 드라이버, 하나 이상의 운영 체제, 사용자 애플리케이션, 배경 서비스 및 애플리케이션 등을 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 (i) 어셈블리 코드; (ii) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 객체 코드; (iii) 인터프리터에 의한 실행을 위한 소스 코드; (iv) JIT(just-in-time) 컴파일러에 의한 컴파일 및 실행을 위한 소스 코드, (v) 파싱을 위한 설명 텍스트, 예컨대 HTML(hypertext markup language) 또는 XML(extensible markup language) 등을 포함할 수 있다. 단지 예로서, 소스 코드는 C, C++, C#, Objective-C, Haskell, Go, SQL, Lisp, Java®, ASP, Perl, Javascript®, HTML5, Ada, ASP(active server page), Perl, Scala, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua 또는 Python®으로 작성될 수 있다.
"~하는 수단"이라는 구를 사용하여 엘리먼트가 명시적으로 인용되거나 "~하기 위한 동작" 또는 "~하기 위한 단계"라는 구를 사용하는 방법 청구항의 경우가 아닌 한, 청구항에서 인용된 엘리먼트 중 어느 것도 35 U.S.C.§112(f) 의 의미 내에서 수단 더하기 기능 엘리먼트로 의도되지 않는다.

Claims (87)

  1. 신경 무결성 모니터링 디바이스에 있어서,
    페이로드 요청을 생성하도록 구성된 제어 모듈로서, 상기 페이로드 요청은 (i) 무선 신경 무결성 모니터링 네트워크에서 센서로부터의 데이터 페이로드를 요청하고, (ii) 자극 프로브 디바이스가 자극 펄스를 생성할 것인지 여부를 표시함; 및
    물리 계층 모듈로서,
    (i) 상기 페이로드 요청을 상기 센서 및 상기 자극 프로브 디바이스로 무선으로 송신하거나, (ii) 상기 페이로드 요청을 콘솔 인터페이스 모듈로 송신하고,
    상기 페이로드 요청에 응답하여, (i) 상기 센서로부터 상기 데이터 페이로드를 수신하고, (ii) 상기 자극 프로브 디바이스로부터 자극 펄스 정보를 수신하도록 구성되고, 상기 데이터 페이로드는 환자의 유발된 반응에 대응하는 데이터를 포함하고, 상기 유발된 반응은 상기 자극 펄스에 기초하여 생성됨;을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 콘솔 인터페이스 모듈에 연결되거나 상기 콘솔 인터페이스 모듈에서 분리되어 원격으로 위치되는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극 펄스 정보는 상기 자극 펄스의 진폭 및 상기 자극 펄스의 지속 시간을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 상기 센서가 상기 데이터 페이로드를 상기 물리 계층 모듈 또는 상기 콘솔 인터페이스 모듈에 통신할 데이터 레이트를 포함하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 상기 자극 프로브 디바이스가 상기 자극 펄스 정보를 물리 모듈 또는 상기 콘솔 인터페이스 모듈에 통신할 제 2 데이터 레이트를 포함하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 슬롯 상태 워드를 포함하고, 상기 슬롯 상태 워드의 각각은 타임 슬롯이 상기 센서 또는 다른 센서에 할당되는지 여부를 표시하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 일련의 동기화 간격 중 어느 것이 상기 센서가 물리 모듈 또는 상기 콘솔 인터페이스 모듈로 데이터를 송신할 것인지를 표시하는 요청 시퀀서 비트를 포함하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 상기 센서의 고유 식별자를 포함하거나 상기 센서의 유형을 표시하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 복수의 동기화 간격의 각각에서 복수의 타임 슬롯의 각각이 이용 가능한지; 할당되는 프로세스 중인지; 상기 센서 또는 다른 센서에 지정되는지 여부를 표시하는, 신경 무결성 모니터링 디바이스.
  10. 콘솔 인터페이스 모듈에 있어서,
    (i) 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 수신하고, (ii) 상기 페이로드 요청 내의 정보를 포함하는 동기화 요청을 생성하도록 구성된 제어 모듈로서, 상기 페이로드 요청은 (i) 무선 신경 무결성 모니터링 네트워크에서 센서로부터 데이터 페이로드를 요청하고, (ii) 자극 프로브 디바이스가 자극 펄스를 생성할 것인지 여부를 표시함; 및
    물리 계층 모듈로서,
    상기 동기화 요청을 상기 센서 및 상기 자극 프로브 디바이스로 무선으로 송신하고,
    상기 동기화 요청에 응답하여, (i) 상기 센서로부터 상기 데이터 페이로드를 무선으로 수신하고, (ii) 상기 자극 프로브 디바이스로부터 자극 펄스 정보를 무선으로 수신하도록 구성되고, 상기 데이터 페이로드는 환자의 유발된 반응에 대응하는 데이터를 포함하고, 상기 유발된 반응은 상기 자극 펄스에 기초하여 생성됨;을 포함하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 데이터 페이로드 및 상기 자극 펄스 정보를 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 송신하도록 구성되는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스에 연결되거나 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 분리되어 원격으로 위치되는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 자극 펄스 정보는 상기 자극 펄스의 진폭 및 상기 자극 펄스의 지속 시간을 포함하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기화 요청은 슬롯 상태 워드를 포함하고, 상기 슬롯 상태 워드의 각각은 타임 슬롯이 상기 센서 또는 다른 센서에 할당되는지 여부를 표시하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기화 요청은 일련의 동기화 간격 중 어느 것이 상기 센서가 물리 모듈로 데이터를 송신할 것인지를 표시하는 요청 시퀀서 비트를 포함하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기화 요청은 상기 센서의 고유 식별자를 포함하거나 상기 센서의 유형을 표시하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기화 요청은 복수의 동기화 간격의 각각에서 복수의 타임 슬롯의 각각이 이용 가능한지; 할당되는 프로세스 중인지; 상기 센서 또는 다른 센서에 지정되는지 여부를 표시하는, 콘솔 인터페이스 모듈.
  18. 신경 무결성 모니터링 시스템에 있어서,
    (i) 페이로드 요청 신호, 및 (ii) 제 1 세트의 전극을 통해 환자로부터의 제 1 근전도 신호를 수신하도록 구성된 제 1 감지 모듈로서, 상기 제 1 감지 모듈은,
    상기 제 1 근전도 신호를 증폭하고 필터링하여 제 1 전압 신호를 생성하도록 구성된 프로세싱 모듈, 및
    (i) 상기 제 1 전압 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (ii) 상기 페이로드 요청 신호에 기초하여 상기 제 1 무선 주파수 신호를 무선 송신하도록 구성된 제 1 물리 계층 모듈을 포함함; 및
    (i) 상기 제 1 물리 계층 모듈로부터 상기 제 1 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 상기 제 1 무선 주파수 신호를 기저 대역 신호로 다운컨버팅하도록 구성된 제 2 물리 계층 모듈을 포함하는 콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스;를 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 물리 계층 모듈은 (i) 상기 페이로드 요청 신호에 기초하여 동기화 간격의 타임 슬롯을 선택하고, (ii) 상기 타임 슬롯에서 상기 제 1 무선 주파수 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 송신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    복수의 센서를 더 포함하고,
    상기 복수의 감지 모듈은 상기 제 1 감지 모듈을 포함하며 상기 환자에게 부착되고;
    상기 복수의 감지 모듈은 복수의 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 복수의 무선 주파수 신호는 상기 제 1 무선 주파수 신호를 포함하고;
    상기 제 2 물리 계층 모듈은 (i) 상기 제 1 물리 계층 모듈로부터 상기 복수의 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 상기 복수의 무선 주파수 신호를 상기 기저 대역 신호로 다운컨버팅하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 상기 기저 대역 신호의 버전을 디스플레이하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 감지 모듈은,
    상기 제 1 감지 모듈로서, 상기 제 1 감지 모듈은 상기 제 1 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 1 세트의 전극은 핀 전극을 포함하는, 상기 제 1 감지 모듈; 및
    제 2 세트의 전극을 통해 제 2 근전도 신호를 수신하는 제 2 감지 모듈로서, 상기 제 2 감지 모듈은 제 2 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 복수의 무선 주파수 신호는 상기 제 2 무선 주파수 신호를 포함하고, 상기 제 2 세트의 전극은 패드 전극을 포함하는, 상기 제 2 감지 모듈을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모듈은 기관내관 상의 콘택트와 접촉하도록 구성되는 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 기관내관 조립체를 더 포함하고, 상기 기관내관 조립체는,
    상기 환자의 기도에 삽입하기 위한 기관내관으로서, 상기 기관내관은 근위 단부, 원위 단부, 콘택트 및 트레이스를 포함하고, 상기 콘택트는 상기 기관내관 상에 있고 상기 원위 단부보다 상기 근위 단부에 더 가깝고, 상기 트레이스는 상기 콘택트와 상기 원위 단부 사이에서 연장되고 상기 콘택트를 통해 상기 환자로부터 제 2 근전도 신호를 수신하도록 구성되는, 상기 기관내관; 및
    상기 트레이스에 연결되어 상기 제 2 근전도 신호를 수신하도록 구성된 제 2 감지 모듈로서, 상기 제 2 감지 모듈은 (i) 상기 제 2 근전도 신호를 검출하여 제 2 전압 신호를 생성하고, (ii) 상기 제 2 전압 신호를 제 2 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (iii) 상기 제 2 감지 모듈로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스에 상기 제 2 무선 주파수 신호를 무선으로 송신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스와 무선 통신하는 자극 프로브 디바이스를 더 포함하고,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 페이로드 요청 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 자극 프로브 디바이스는 (i) 상기 페이로드 요청 신호를 무선으로 수신하고, (ii) 상기 페이로드 요청 신호에 응답하여, 자극 펄스를 생성하고, (iii) 상기 자극 펄스에 관한 정보를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈은 (i) 상기 제 1 물리 계층 모듈로부터 상기 제 1 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 상기 제 1 무선 주파수 신호에 기초하여, 제 1 디지털 신호 또는 제 1 아날로그 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 상기 콘솔 인터페이스 모듈로부터 상기 제 1 디지털 신호 또는 상기 제 1 아날로그 신호를 수신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 (i) 상기 제 1 물리 계층 모듈로부터 상기 제 1 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 상기 제 1 무선 주파수 신호에 기초하여, 제 1 디지털 신호 또는 제 1 아날로그 신호를 생성하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모듈은 온도 센서를 포함하고;
    상기 온도 센서는 온도 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 제 1 감지 모듈은 상기 온도 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 상기 제 1 무선 주파수 신호에 기초하여, (i) 심박수 또는 호흡수를 결정하거나, (ii) 근육 경련을 검출하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 감지 모듈은 가속도계를 포함하고;
    상기 가속도계는 가속 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 제 1 감지 모듈은 상기 가속 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되고;
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스는 상기 가속 신호에 기초하여, (i) 심박수 또는 호흡수를 결정하거나, (ii) 근육 경련을 검출하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  31. 센서에 있어서,
    (i) 환자에게 부착하고, (ii) 상기 환자로부터 제 1 근전도 신호를 수신하도록 구성된 복수의 전극;
    상기 복수의 전극에 연결된 제어 모듈로서, 상기 제어 모듈은 (i) 상기 제 1 근전도 신호를 검출하고, (ii) 제 1 전압 신호를 생성하도록 구성됨; 및
    물리 계층 모듈로서,
    콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 수신하고,
    상기 페이로드 요청에 기초하여, (i) 상기 제 1 전압 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (ii) 상기 제 1 무선 주파수 신호를 상기 센서로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성됨;을 포함하는, 센서.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 데이터 레이트를 포함하고;
    상기 물리 계층 모듈은 상기 데이터 레이트로 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스에 데이터 페이로드를 송신하도록 구성되고;
    상기 데이터 페이로드는 상기 제 1 근전도 신호에 기초하여 생성된 데이터를 포함하는, 센서.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 복수의 슬롯 상태 워드를 포함하고;
    상기 제어 모듈은 (i) 상기 복수의 슬롯 상태 워드에 기초하여 복수의 타임 슬롯의 상태를 결정하고, (ii) 하나 이상의 타임 슬롯을 선택하도록 구성되고;
    상기 물리 계층 모듈은 선택된 하나 이상의 타임 슬롯에서 하나 이상의 데이터 페이로드를 송신하도록 구성되는, 센서.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 동기화 요청 신호를 주기적으로 수신하도록 구성되고;
    상기 동기화 요청 신호의 연속적인 쌍의 송신 사이에 동기화 간격이 존재하고;
    상기 물리 계층 모듈은 상기 동기화 요청 신호의 상기 선택된 하나 이상의 타임 슬롯에서 복수의 데이터 페이로드를 송신하도록 구성되는, 센서.
  35. 제 31 항에 있어서,
    전력 모듈을 더 포함하고, 상기 전력 모듈은 (i) 상기 복수의 전극 사이의 임피던스를 검출하고, (ii) 상기 임피던스에 기초하여, 상기 제어 모듈의 일부 또는 상기 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하도록 구성되는, 센서.
  36. 제 31 항에 있어서,
    전력 모듈을 더 포함하고, 상기 전력 모듈은 (i) 상기 복수의 전극 사이의 임피던스를 검출하고, (ii) 상기 임피던스에 기초하여, 상기 제어 모듈 및 상기 물리 계층 모듈을 파워 업하도록 구성되는, 센서.
  37. 제 36 항에 있어서,
    전원을 더 포함하고,
    상기 전력 모듈은 상기 임피던스에 기초하여 상기 전원으로부터 상기 제어 모듈 또는 상기 물리 계층 모듈로의 전력의 공급을 가능하게 하도록 구성되는, 센서.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 전력 모듈은 상기 임피던스가 미리 결정된 임피던스보다 적으면 상기 제어 모듈 또는 상기 물리 계층 모듈을 파워 업하도록 구성되는, 센서.
  39. 제 31 항에 있어서,
    (i) 상기 복수의 전극에 걸친 전압을 검출하고, (i) 상기 전압에 기초하여, 상기 제어 모듈의 일부 또는 상기 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하도록 구성된 전력 모듈을 더 포함하는, 센서.
  40. 제 31 항에 있어서,
    (i) 상기 복수의 전극 중 하나에서 수신된 전류의 양을 검출하고, (i) 상기 전류의 양에 기초하여, 상기 제어 모듈의 일부 또는 상기 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하도록 구성된 전력 모듈을 더 포함하는, 센서.
  41. 제 31 항에 있어서,
    상기 제어 모듈에 전압을 공급하도록 구성된 전력 모듈을 더 포함하고,
    상기 전력 모듈은 상기 제어 모듈이 상기 전력 모듈로부터 상기 전압을 수신하는지 여부에 기초하여 (i) 오프에서 저전력 모드 또는 고전력 모드로, 또는 (ii) 상기 저전력 모드에서 상기 고전력 모드로 전환하도록 구성되는, 센서.
  42. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 핀 전극을 포함하는, 센서.
  43. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 패드 전극을 포함하는, 센서.
  44. 제 31 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 기관내관 상의 콘택트에 연결되도록 구성되는, 센서.
  45. 제 31 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 온도 센서를 포함하고;
    상기 온도 센서는 온도를 검출하여 온도 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 물리 계층 모듈은 상기 온도 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는, 센서.
  46. 제 31 항에 있어서,
    가속 신호를 생성하도록 구성된 가속도계를 더 포함하고,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 가속 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는, 센서.
  47. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 패치에 부착되거나 핀 전극이고;
    상기 제어 모듈은 커넥터를 통해 상기 복수의 전극 상에 스냅(snap)하고;
    상기 제어 모듈은 재사용 가능하고 제 1 복수의 전극으로부터 분리되고 제 2 복수의 전극에 연결되도록 구성되고;
    상기 패치 및 상기 핀 전극은 재사용 할 수 없는, 센서.
  48. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 전극에 연결된 프런트 엔드 회로;
    상기 프런트 엔드 회로의 출력을 증폭하도록 구성된 증폭기 모듈; 및
    상기 증폭기 모듈의 출력에 기초하여, (i) 상기 복수의 전극이 상기 환자에게 부착되어 있는지를 검출하고, (ii) 상기 복수의 전극이 상기 환자에게 부착되어 있는지 여부를 표시하는 출력 신호를 생성하도록 구성된 검출 모듈;을 포함하고,
    상기 제어 모듈은 상기 출력 신호에 기초하여 상기 제 1 전압 신호를 생성하도록 구성되는, 센서.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 증폭기 모듈 및 상기 검출 모듈을 주기적으로 웨이크 업하고 파워 온하여 상기 복수의 전극이 상기 환자에게 부착되어 있는지 여부를 검사하도록 구성된 타이밍 모듈을 더 포함하는, 센서.
  50. 콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 수신하는 단계;
    감지 모듈에서, 복수의 전극을 통해 제 1 근전도 신호를 수신하는 단계로서, 상기 감지 모듈은 상기 복수의 전극에 직접 연결됨;
    상기 근전도 신호에 기초하여 제 1 전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제 1 전압 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하는 단계; 및
    상기 페이로드 요청에 기초하여, 상기 감지 모듈로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 상기 제 1 무선 주파수 신호를 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    데이터 페이로드를 데이터 레이트로 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 페이로드 요청은 상기 데이터 레이트를 포함하고;
    상기 데이터 페이로드는 상기 제 1 근전도 신호에 기초하여 생성된 데이터를 포함하는, 방법.
  52. 제 50 항에 있어서,
    복수의 슬롯 상태 워드에 기초하여 복수의 타임 슬롯의 상태를 결정하고, (ii) 하나 이상의 타임 슬롯을 선택하는 단계로서, 상기 페이로드 요청은 상기 복수의 슬롯 상태 워드를 포함함; 및
    선택된 하나 이상의 타임 슬롯에서 하나 이상의 데이터 페이로드를 송신하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 동기화 요청 신호를 주기적으로 수신하는 단계로서, 상기 동기화 요청 신호의 연속적인 쌍의 송신 사이에 동기화 간격이 존재함; 및
    상기 동기화 요청 신호의 상기 선택된 하나 이상의 타임 슬롯에서 복수의 데이터 페이로드를 송신하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  54. 제 50 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 사이의 임피던스를 검출하는 단계; 및
    상기 임피던스에 기초하여, 상기 감지 모듈의 제어 모듈의 일부 또는 상기 감지 모듈의 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  55. 제 50 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 사이의 임피던스를 검출하는 단계; 및
    상기 임피던스에 기초하여, 제어 모듈 및 물리 계층 모듈을 파워 업하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 감지 모듈은 상기 제어 모듈 및 상기 물리 계층 모듈을 포함하는, 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 임피던스에 기초하여, 전원으로부터 상기 제어 모듈 또는 상기 물리 계층 모듈로의 전력의 공급을 가능하게 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 감지 모듈은 상기 제어 모듈 및 상기 물리 계층 모듈을 포함하는, 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 임피던스가 미리 결정된 임피던스보다 적으면 상기 제어 모듈 또는 상기 물리 계층 모듈을 파워 업하는 단계를 포함하는, 방법.
  58. 제 50 항에 있어서,
    상기 복수의 전극에 걸친 전압을 검출하는 단계; 및
    상기 전압에 기초하여, 제어 모듈의 일부 또는 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 감지 모듈은 상기 제어 모듈 및 상기 물리 계층 모듈을 포함하는, 방법.
  59. 제 50 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 중 하나에서 수신된 전류의 양을 검출하는 단계; 및
    상기 전류의 양에 기초하여, 제어 모듈의 일부 또는 물리 계층 모듈의 일부를 파워 업하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 감지 모듈은 상기 제어 모듈 및 상기 물리 계층 모듈을 포함하는, 방법.
  60. 제 50 항에 있어서,
    전력 모듈을 통해 상기 감지 모듈의 제어 모듈에 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 제어 모듈이 상기 전압을 수신하는지 여부에 기초하여, (i) 오프에서 저전력 모드 또는 고전력 모드로, 또는 (ii) 상기 저전력 모드에서 상기 고전력 모드로 상기 전력 모듈을 전환하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  61. 제 50 항에 있어서,
    상기 전극은 기관내관 상에 있는, 방법.
  62. 제 50 항에 있어서,
    온도를 검출하여 온도 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 온도 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  63. 제 50 항에 있어서,
    가속도계를 통해 가속 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 가속 신호를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  64. 자극 프로브 디바이스에 있어서,
    제 1 전극;
    (i) 콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 신호를 무선으로 수신하고, (ii) 환자의 신경 또는 근육을 자극하기 위해 상기 제 1 전극에 전압 또는 전류량을 공급하도록 구성된 자극 모듈;
    상기 전극에 공급되는 상기 전압 또는 상기 전류량을 표시하는 파라미터 신호를 생성하도록 구성된 제어 모듈; 및
    (i) 상기 파라미터 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (ii) 자극 프로브로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 상기 제 1 무선 주파수 신호를 무선으로 송신하도록 구성된 물리 계층 모듈;을 포함하는, 자극 프로브 디바이스.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 (i) 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 제 2 무선 주파수 신호를 수신하고, (ii) 상기 제 2 무선 주파수 신호를 제어 신호로 다운컨버팅하도록 구성되고;
    상기 자극 모듈은 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 제 2 무선 주파수 신호는 파라미터를 포함하고;
    상기 파라미터는 미리 결정된 전압, 미리 결정된 전류량 또는 미리 결정된 파장이고;
    상기 자극 모듈은 상기 미리 결정된 전압, 상기 미리 결정된 전류량 또는 상기 미리 결정된 파장을 갖는 신호를 상기 제 1 전극에 공급하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  67. 제 64 항에 있어서,
    전원을 더 포함하고,
    상기 자극 모듈은 상기 전원으로부터 수신된 전력에 기초하여 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  68. 제 64 항에 있어서,
    제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 수동으로 동작되는 스위치를 더 포함하고,
    상기 자극 모듈은 상기 스위치가 상기 제 1 상태에 있는 동안 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하도록 구성되고;
    스위치는 상기 스위치가 상기 제 2 상태에 있는 동안 상기 제 1 전극으로의 상기 전압 또는 상기 전류량의 공급을 불가능하게 하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  69. 제 64 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 무선으로 수신하도록 구성되고;
    상기 자극 모듈은 상기 페이로드 요청에 기초하여 상기 전압 또는 상기 전류량을 상기 제 1 전극에 자극 펄스로서 공급하도록 구성되고;
    상기 제어 모듈은 상기 페이로드 요청에 응답하여 상기 자극 펄스에 관한 정보를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스에 무선으로 송신하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 페이로드 요청은 데이터 레이트를 표시하고;
    상기 물리 계층 모듈은 상기 자극 펄스에 관한 정보를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 상기 데이터 레이트로 송신하는, 자극 프로브 디바이스.
  71. 제 69 항에 있어서,
    상기 물리 계층 모듈은 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 동기화 요청을 주기적으로 수신하도록 구성되고;
    상기 제어 모듈은 (i) 상기 동기화 요청 중 제 1 동기화 요청에 기초하여 타임 슬롯을 선택하고, (ii) 선택된 타임 슬롯에 데이터 페이로드를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 송신하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스.
  72. 신경 무결성 모니터링 시스템에 있어서,
    제 64 항의 자극 프로브 디바이스; 및
    콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스를 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  73. 제 72 항에 있어서,
    센서를 더 포함하고, 상기 센서는 (i) 환자의 근육에 부착하고, (ii) 전극에 공급되는 전압 또는 전류량에 기초하여, 상기 환자의 근육으로부터 근전도 신호를 수신하도록 구성된 복수의 전극을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  74. 제 73 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 복수의 전극에 연결된 제 2 제어 모듈로서, 상기 제 2 제어 모듈은 (i) 상기 근전도 신호를 검출하고, (ii) 전압 신호를 생성하도록 구성됨; 및
    (i) 상기 전압 신호를 제 2 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고, (ii) 상기 제 2 무선 주파수 신호를 상기 센서로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는 제 2 물리 계층 모듈;을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  75. 제 72 항에 있어서,
    환자의 기도를 열기 위한 기관내관을 더 포함하고, 상기 기관내관은 전기적 엘리먼트를 포함하고, 상기 전기적 엘리먼트는 전극에 공급되는 전압 또는 전류량에 기초하여 환자의 근육으로부터 근전도 신호를 수신하도록 구성되는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  76. 제 72 항에 있어서,
    상기 기관내관 조립체를 더 포함하고,
    상기 기관내관 조립체는,
    환자의 기도를 열기 위한 기관내관으로서, 상기 기관내관은 근위 단부, 원위 단부, 콘택트 및 트레이스를 포함하고, 상기 콘택트는 상기 기관내관 상에 있고 상기 원위 단부보다 상기 근위 단부에 더 가깝고, 상기 트레이스는 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이에서 연장되고 상기 전극에 공급되는 전압 및 전류량에 기초하여 상기 콘택트를 통해 상기 환자로부터 근전도 신호를 수신하도록 구성됨; 및
    감지 모듈로서,
    상기 트레이스에 연결하여 상기 콘택트를 통해 근전도 신호를 수신하고,
    상기 근전도 신호에 기초하여 전압 신호를 생성하고,
    상기 전압 신호를 제 2 무선 주파수 신호로 업컨버팅하고,
    상기 감지 모듈로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 상기 제 2 무선 주파수 신호를 무선으로 송신하도록 구성됨;을 포함하는, 신경 무결성 모니터링 시스템.
  77. 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법에 있어서,
    콘솔 인터페이스 모듈 또는 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 신호를 무선으로 수신하는 단계;
    제 1 전극에 전압 또는 전류량을 공급하는 단계;
    상기 전극에 공급되는 상기 전압 또는 상기 전류량을 표시하는 파라미터 신호를 생성하는 단계;
    상기 파라미터 신호를 제 1 무선 주파수 신호로 업컨버팅하는 단계; 및
    자극 프로브로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 상기 제 1 무선 주파수 신호를 무선으로 송신하는 단계;를 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  78. 제 77 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 제 2 무선 주파수 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 2 무선 주파수 신호를 제어 신호로 다운컨버팅하는 단계; 및
    상기 제어 신호에 기초하여, 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하는 단계;를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 제 1 전극에 미리 결정된 전압, 미리 결정된 전류량 또는 미리 결정된 파장을 갖는 신호를 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 무선 주파수 신호는 파라미터를 포함하고;
    상기 파라미터는 상기 미리 결정된 전압, 상기 미리 결정된 전류량, 또는 상기 미리 결정된 파장인, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  80. 제 77 항에 있어서,
    제어 모듈에서 전원으로부터 수신된 전력에 기초하여 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하는 단계를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  81. 제 77 항에 있어서,
    스위치가 제 1 상태에 있는 동안 상기 제 1 전극에 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하는 단계로서, 상기 스위치는 수동으로 동작되고 상기 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는, 상기 전압 또는 상기 전류량을 공급하는 단계; 및
    상기 스위치가 상기 제 2 상태에 있는 동안 상기 제 1 전극으로의 상기 전압 또는 상기 전류량의 공급을 불가능하게 하는 단계;를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  82. 제 77 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 페이로드 요청을 무선으로 수신하는 단계;
    상기 페이로드 요청에 기초하여, 상기 전압 또는 상기 전류량을 상기 제 1 전극에 펄스로서 공급하는 단계; 및
    상기 페이로드 요청에 응답하여, 상기 펄스에 관한 정보를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하는 단계;를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  83. 제 82 항에 있어서,
    상기 펄스에 관한 정보를 데이터 레이트로 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 보전 모니터링 디바이스로 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 페이로드 요청은 상기 데이터 레이트를 표시하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  84. 제 82 항에 있어서,
    상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로부터 동기화 요청을 주기적으로 수신하는 단계;
    상기 동기화 요청 중 제 1 동기화 요청에 기초하여 타임 슬롯을 선택하는 단계; 및
    선택된 타임 슬롯에서 데이터 페이로드를 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 송신하는 단계;를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  85. 제 77 항에 있어서,
    상기 전극에 공급되는 상기 전압 또는 상기 전류량에 기초하여, 센서에서 근전도 신호를 수신하는 단계;
    상기 근전도 신호에 기초하여 제 1 전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제 1 전압 신호를 제 2 무선 주파수 신호로 업컨버팅하는 단계; 및
    상기 제 2 무선 주파수 신호를 상기 센서로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하는 단계;를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 전극에 공급되는 상기 전압 또는 상기 전류량에 기초하여, 기관내관의 전기적 엘리먼트에서 상기 근전도 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
  87. 제 85 항에 있어서,
    상기 전극에 공급되는 상기 전압 또는 상기 전류량에 기초하여, 기관내관 상의 콘택트를 통해 상기 근전도 신호를 수신하는 단계로서, 상기 기관내관은 근위 단부, 원위 단부, 상기 콘택트 및 트레이스를 포함하고, 상기 콘택트는 상기 기관내관 상에 있고 상기 원위 단부보다 상기 근위 단부에 더 가깝고, 상기 트레이스는 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이에서 연장되고,
    상기 콘택트를 통해 상기 트레이스로부터 상기 근전도 신호를 수신하고;
    상기 근전도 신호에 기초하여 제 2 전압 신호를 생성하고;
    상기 제 2 전압 신호를 업컨버팅하여 제 3 무선 주파수 신호를 생성하고;
    상기 제 3 무선 주파수 신호를 상기 감지 모듈로부터 상기 콘솔 인터페이스 모듈 또는 상기 신경 무결성 모니터링 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성되는, 자극 프로브 디바이스를 동작시키는 방법.
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