KR20170095301A - 개선된 생리적 모니터링을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

개선된 생리적 모니터링을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170095301A
KR20170095301A KR1020177019093A KR20177019093A KR20170095301A KR 20170095301 A KR20170095301 A KR 20170095301A KR 1020177019093 A KR1020177019093 A KR 1020177019093A KR 20177019093 A KR20177019093 A KR 20177019093A KR 20170095301 A KR20170095301 A KR 20170095301A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
fluid
blood
combination
Prior art date
Application number
KR1020177019093A
Other languages
English (en)
Inventor
카우츠브 라빈드라 나가르카
제프리 마이클 애시
윌리엄 훌링거 후버
아론 주디 쿠튀르
아슈라프 사이드 아탈라
Original Assignee
제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 filed Critical 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Publication of KR20170095301A publication Critical patent/KR20170095301A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0265—Measuring blood flow using electromagnetic means, e.g. electromagnetic flowmeter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/029—Measuring or recording blood output from the heart, e.g. minute volume
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0515—Magnetic particle imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14542—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/488—Diagnostic techniques involving Doppler signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • G01N33/4925—Blood measuring blood gas content, e.g. O2, CO2, HCO3
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043—Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6824—Arm or wrist

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

대상을 모니터링하는 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템은 자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 자기 소소와 자기장 내에 배치되는 자기 센서 어레이를 포함하는 감지 장치를 포함한다. 센서 어레이는 하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 운반하는 관(vessel)을 따라 복수의 위치에서 복수의 자기장 측정값을 획득한다. 더하여, 시스템은 감지 장치에 통신가능하게 결합된 처리 서브시스템을 포함하고, 처리 서브시스템은, 자화-완화(magnetization-relaxation), 자기장의 결정된 경사를 향하는 유체 내의 자기 입자의 체적 운동(bulk motion), 정자기 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 가변 자기장에서의 유체의 거동을 정의하는 결합 모델(coupled model)에 기초하여 자기 입자의 자화-완화에 의해 발생된 측정값에서의 변동을 결정한다. 처리 서브시스템은 결정된 변동에 기초하여 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측한다.

Description

개선된 생리적 모니터링을 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED PHYSIOLOGICAL MONITORING}
본 명세서의 실시예들은 일반적으로 생리적 모니터링(physiological monitoring)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기 센서 어레이를 이용하는 생리적 파라미터의 향상된 예측을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
바이탈 사인(vital sign) 및/또는 혈류 특성과 같은 환자의 생리적 파라미터의 연속 모니터링은 생리학적 이상(anomaly)의 조기 검출을 가능하게 하여, 이에 따라 구명 개입(life saving intervention)을 위한 시기 적절한 경보를 제공한다. 특히, 트라우마, 수술 및 집중 치료 유닛 설비에서의 다중 파라미터 모니터의 일상적 사용은 최근 의료적 성과를 상당히 개선시켜 왔다. 예로서, 펄스 옥시미터(pulse oximeter), 초음파 유량계 및 가압대 센서(pressure cuff sensor)는 동맥 저산소혈증(arterial hypoxemia), 저혈량증(hypovolemia) 및/또는 내부 출혈과 같은 생명을 위협하는 의료적 상태의 검출에 도움을 주도록 산소 포화도(SpO2), 심박 출량(cardiac output) 및/또는 혈압을 모니터링하기 위하여 일상적으로 사용된다. 그러나, 이러한 종래의 생리적 모니터링 장치는 종종 병원 외부에서의 일상적 사용을 위하여는 너무 크고 그리고/또는 터무니 없이 비싸다.
따라서, 소정의 휴대 가능한 전기적, 기계적 및 광학적 모니터링 장치가 환자의 생리적 파라미터의 비침습적인 모니터링을 가능하게 하도록 개발되어 왔다. 이러한 장치의 일부는, 예를 들어, 환자에 동작가능하게 결합될 수 있는 흉부 스트립(chest stripe), 양말 부착물, 손목시계 또는 손가락 부착물에서 구현될 수 있다. 그러나, 이러한 휴대 가능한 장치의 사용은 직접적인 피부 접촉, 복잡한 처리, 불충분한 모니터링 능력, 상당한 전력 소모 및/또는 훈련된 조작자에 대한 필요성을 수반한다. 더욱이, 종래의 장치를 이용하여 이루어진 측정은 환자의 움직임 및/또는 주변 진동에 의해 야기되는 모션 아티팩트(motion artifact)에 대단히 민감하다.
소정의 다른 종래의 모니터링 방법은 심박수, 혈류 및 압력 모니터링에서의 사용을 위하여 MMSB(modulated magnetic signature of blood)를 검출하도록 소형의 저전력 자기 센서의 사용을 제안한다. 이러한 종래의 방법에서, 자기 센서는 근처에 위치된 영구 자석에 의해 생성된 균일한 자기장을 연속으로 측정하기 위하여 환자의 검지와 같은 표적 영역에 근접하게 위치결정된다. 자기장 측정값은, 그 다음, 경험적 모델에 기초하여 환자에 대응하는 유속(flow velocity) 및 동맥 팽창(arterial distention)과 같은 소정의 생리적 파라미터를 결정하는데 사용될 수 있다.
이러한 경험적 모델이 자기장 측정값을 소정의 생리적 파라미터에 상관시키려고 시도하지만, 경험적 모델은 혈액의 자화 완화(magnetization relaxation)와 같은 소정의 자기 특성을 해명하지 않는다. 더욱이, 경험적 모델은 혈류, 기하학적 구조 및 혈액과 생성된 자기장 사이의 자기적 상호 작용의 정확한 표현을 제공할 수 없다. 이러한 종래의 모델이 자기장 측정값에 대한 혈액의 소정의 자기 특성의 효과를 무시하기 때문에, 이러한 종래의 모니터링 방법을 이용하여 결정된 생리적 파라미터의 값은 부정확할 수 있고, 따라서 임상적 사용에 부적합할 수 있다.
본 명세서의 양태에 따라, 시스템, 방법 및 대상을 모니터링하는 방법을 수행하기 위하여 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체가 제공된다. 시스템은 자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 자기 소소와, 자기장 내에 배치된 자기 센서 어레이를 포함하는 감지 장치를 포함한다. 자기 센서 어레이는 하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 포함하는 관(vessel)을 따라 복수의 위치에서 자기장에 대응하는 복수의 측정값을 획득한다. 더하여, 시스템은 감지 장치에 통신가능하게 결합된 처리 서브시스템을 포함한다. 처리 서브시스템은, 자화-완화(magnetization-relaxation), 자기장의 결정된 경사를 향하는 유체 내의 자기 입자의 체적 운동(bulk motion), 정자기 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 가변 자기장에서의 유체의 거동(behavior)을 정의하는 결합 모델(coupled model)에 기초하여 유체 내의 자기 입자의 자화-완화에 의해 발생된 측정값에서의 변동을 결정한다. 이어서, 처리 서브시스템은 결정된 변동에 기초하여 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측한다.
본 개시 내용의 이러한 특징, 양태 및 이점과, 다른 특징, 양태 및 이점이 유사한 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는 다음의 첨부된 도면을 참조하여 이어지는 상세한 설명을 읽을 때 더 양호하게 이해될 것이다:
도 1은, 본 명세서의 양태에 따른, 예시적인 모니터링 시스템을 도시하는 블록도이다;
도 2는 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 상이한 자기 소스의 예시적인 배향(orientation)의 개략적인 표현이다;
도 3은 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 상이한 자기 소스의 예시적인 배향의 개략적인 표현이다;
도 4는 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 예시적인 자기 센서 어레이의 개략적인 표현이다;
도 5는 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 다른 예시적인 자기 센서 어레이의 개략적인 표현이다;
도 6은 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 흐름, 자화 및 자기 감지 사이의 관계를 정의하는 결합 모델의 그래프 표현이다;
도 7은 혈류에 영향을 미치는 현상의 선택된 서브 세트에 초점을 맞추는 결합 모델의 예시적인 구현의 그래프 표현이다;
도 8은 혈액이 있을 때와 없을 때의 자기장 측정값에 대응하는 실험적 결과의 그래프 표현이다; 그리고,
도 9는, 본 명세서의 양태에 따른, 생리적 파라미터를 모니터링하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
다음의 설명은 환자의 생리적 파라미터의 향상된 모니터링을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 여기에서 예시된 소정의 실시예는 사용하기 쉽고 비침습적이며, 작은 풋프린트를 갖고, 경량이며, 견고하며, 저전력인 모니터링 시스템 및 방법을 설명한다. 모니터링 시스템 및 방법의 실시예들은 개선된 정확도로 환자의 생리적 파라미터를 모니터링하기 위하여 가변 자기장과 자기 센서 어레이를 사용한다. 구체적으로, 여기에서 설명된 실시예는 병원, 진료소, 가정 및/또는 이동 간호 설비(ambulatory setting)에서 실시간으로 환자의 의료적 상태를 추적하고 그리고/또는 환자에 대한 약물, 운동 및 생활 습관 변화의 효과의 연속적인 평가를 제공하기에 적합한 착용 가능한 환자 모니터를 제공한다.
추가로, 본 시스템 및 방법의 실시예들은 또한 유체의 흐름, 자화 및 자기 감지 사이의 관계를 정확하게 정의하는 3차원(3D) 결합 수학 모델을 제공한다. 정확하게 정의된 관계는 하나 이상의 병리학적 상태와의 획득된 자기 응답 신호의 효율적인 상관(correlation)을 가능하게 하여, 더욱 정통한 임상적 진단 및/또는 효율적인 치료 계획을 가능하게 한다.
명확하게 하기 위하여, 본 시스템 및 방법의 실시예들은 결합 모델을 이용한 획득된 자기 응답 신호의 정확한 평가에 기초하여 혈류, 혈압 및 혈액 산소 포화도(SpO2) 레벨과 같은 생리적 파라미터를 정확하게 결정하는 것을 참조하여 논의된다. 그러나, 본 시스템 및 방법의 소정의 실시예들은 또한 비파괴적 시험 애플리케이션과 같은 다른 의료적 및/또는 비의료적 애플리케이션에서 용도를 찾을 수 있다. 예를 들어, 본 방법 및 시스템의 소정의 실시예들은 오일 및 가스 파이프라인에서 크랙을 검출하고 베어링 마모를 검출하는데 있어서의 사용을 위하여 다른 자기 유체를 모델링하는데 사용될 수 있다. 본 시스템의 다양한 구현예를 실시하기에 적합한 예시적인 환경이 도 1을 참조하여 다음의 부분에서 설명된다.
도 1은 실시간으로 환자와 같은 대상을 모니터링하는데 있어서의 사용을 위한 예시적인 모니터링 시스템(100)을 도시한다. 명확하게 하기 위하여, 시스템(100)은 환자에 대응하는 심박수, 혈류 및/또는 동맥 혈압과 같은 생리적 파라미터의 비침습적 모니터링을 참조하여 설명된다. 그러나, 혈액 산소 포화도, 박출량(stroke volume), 동맥의 강성(arterial stiffness), 동맥 팽창(arterial distention) 및 헤모글로빈 함량과 같은 다른 생리적 파라미터가 시스템(100)을 이용하여 유사하게 결정될 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서, 시스템(100)은, 예를 들어, 산소 포화도 및/또는 다른 혈류 이상의 계측을 가능하게 하도록, 혈액 산소 포화도 모니터, 도플러 초음파 시스템 및/또는 광학 심박수 모니터와 같은 다른 모니터링 시스템에 통신가능하게 결합될 수 있다. 이 대신에, 이전에 언급된 바와 같이, 시스템(100)의 일부 실시예는 또한 비의료적 모니터링 적용 동안 흐름 특성을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
현재 고려되는 실시예에서, 시스템(100)은 대상 내의 하나 이상의 표적 영역내의 표면 동맥에서 적어도 혈류 속도 또는 혈류량을 나타내는 혈류 근처의 자기장 측정값에 기초하여 환자의 생리적 파라미터를 결정하도록 구성될 수 있다. 특히, 시스템(100)은 결합 수학 모델에 기초하여 자기장 측정값으로부터 정확한 혈류 특성을 결정할 수 있다. 본 명세서의 소정의 양태에 따라, 결합 모델은, 모니터링 시스템(100)의 더욱 효율적인 설계, 이의 배치 및 측정된 자기 응답 신호의 평가를 가능하게 하도록, 혈류, 자화 및 자기장 측정 사이의 하나 이상의 관계를 정확하게 정의하도록 계산된다. 또한, 일 실시예에서, 결합 모델의 사용은 측정된 자기 응답 신호의 하나 이상의 뚜렷한 특성을 식별하여 하나 이상의 생리적 파라미터와 상관시켜, 환자의 하나 이상의 병리학적 상태를 식별하는데 도움을 줄 수 있다.
그 목적으로, 소정의 실시예에서, 시스템(100)은 환자의 병리학적 상태에 대응하는 하나 이상의 임상적으로 유용한 표시를 결정하기 위하여 환자의 표적 영역과 접촉하거나 그에 근접하게 위치결정된 감지 장치(102)를 포함한다. 표적 영역은, 예를 들어, 환자의 손가락, 손목, 발목 및/또는 머리 영역에 대응할 수 있다. 일반적으로, 표적 영역은 철을 함유하는 컴파운드와 같은 하나 이상의 자기 입자를 갖는 혈액을 환자의 몸의 상이한 부분에 수송하는 혈관(104)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 외부 자기장(106)의 영향 하에서 혈관(104)에 흐르는 혈액의 거동을 식별하는 것은 임상적으로 유용한 표시를 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
따라서, 소정의 실시예에서, 감지 장치(102)는 혈관(104) 근처에서 원하는 크기 및/또는 방향을 갖는 자기장(106)을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 자기 소스(108)를 포함한다. 그 목적으로, 자기 소스(108)는, 예를 들어, 영구 자석, 전자석 및/또는 와이어 코일을 포함한다. 또한, 감지 장치(102)는 혈관(104)을 통과하는 혈액의 박동성(pulsatile) 흐름에 기인하는 자기장(106)에서의 변동을 측정하는데 사용하기 위하여 기판(112) 상에 배치된 자기 센서의 어레이(110)("자기 센서 어레이(110)")를 포함한다.
특히, 소정의 실시예에서, 감지 장치(102)는 자기장 센서 어레이(110)에 의해 측정된 자기장(106)에서의 변화를 나타내는 출력 전압 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 출력 신호는 외부 자기장, 주변 진동 및/또는 손목 및/또는 발가락의 움직임과 같은 환자의 움직임에 의해 왜곡될 수 있다. 따라서, 소정의 실시예에서, 감지 장치(102)는 자기 소스(108)에 의해 생성된 자기장(106)을 변조하도록 구성된 전송 코일과 같은 자기장 변조기(114)를 더 포함할 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 변조기(114)는 생성된 자기장(106)이 시간 도메인 및/또는 공간 도메인에서 가변하도록 자기 소스(108)를 변조한다. 가변 자기장(106)의 사용은 자기 센서 어레이(110)로부터 수신된 응답 신호를 가변 자기장(106)에 매칭시키는데 도움을 주며, 이에 의해 노이즈를 감소하고 그리고/또는 자기 센서 어레이(110)에 의해 결정된 측정값의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio(SNR))를 개선한다. 가변 자기장(106)의 사용을 통해 성취된 낮아진 노이즈는 더 적은 모션 아티팩트를 제공하며, 따라서 환자의 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 강력한 시스템을 제공한다.
특히, 소정의 실시예에서, 자기 센서 어레이(110)를 이용한 복수의 위치에서의 자기장(106)의 동시 측정은 혈액 산소 포화도 및 박출량과 같은 훨씬 복잡한 생리적 파라미터를 결정하는데 응집성 있게 사용될 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 동시 측정은 자기 소스(108)로부터 상이한 거리에 자기 센서 어레이(110)에 배치된 하나 이상의 자기 센서(116, 118, 120)에 의해 획득될 수 있다. 자기 센서(116, 118, 120)는, 예를 들어, 하나 이상의 거대 자기저항(giant magnetoresistance(GMR)) 센서, 반도체 자기저항(semiconductor magnetoresistance(SMR)) 센서, 이방성 자기저항(anisotropic magnetoresistance(AMR)) 센서, 터널링 자기저항(tunneling magnetoresistance(SMR)) 센서 및/또는 임의의 다른 적합한 자기 센서를 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서, 감지 장치(102)는 정확한 자기장 측정값을 결정하기에 적합한 상이한 구성의 자기 소스(108) 및 자기 센서(116, 118, 120)를 채용할 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 감지 장치(102)는 상이한 구성의 자기 소스(108) 및 자기 센서(116)를 포함할 수 있고, 이들은 상이한 공간적 위치에서 자기장 측정값에 대한 상이한 구성 및 박동성 혈류의 효과를 결정하는데 도움을 준다. 감지 장치(102)에서의 사용을 위한 자기 소스(108) 및 자기 센서(116, 118, 120)의 소정의 예시적인 실시예가 도 2 및 3에 도시된다.
특히, 도 2는 도 1의 시스템(100)에서의 사용을 위한 상이한 자기 소스의 소정의 예시적인 형상, 크기 및/또는 배향(orientation)을 도시한다. 일 실시예에서, 자기 소스는 대략 10 밀리미터(mm) × 대략 5 mm의 크기를 갖는 직사각형 자석(202)에 대응할 수 있다. 또한, 자석(202)은 자석(202)의 대응하는 극(pole)이 자석(202)의 상면 및 하면 상에 위치되도록 관심 대상인 혈관의 세로축에 관하여 수평 배향으로 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 자기 소스는 상이한 크기를 갖는 하나 이상의 직사각형 자석(204, 206)을 포함할 수 있다. 자석(204, 206)은, 예를 들어, 혈관의 세로축에 대응하는 원하는 각도로 그리고/또는 수직 배향으로 배치될 수 있다. 이 대신에, 자기 소스는 환자의 혈관 근처에서 가변 자기장을 생성하도록 구성된 원형 자기 소스(208)를 포함할 수 있다. 소정의 다른 실시예에서, 시스템(100)은 서로 엇갈려 있는 N극과 S극을 갖는 자기 소스(210)를 포함할 수 있다. 서로 엇갈려 있는 극들은 자기 소스(210)가 큰 자계 경사(field gradient)를 생성할 수 있게 한다. 따라서, 일 실시예에서, 자기 소스(210)에 근접하게 위치결정된 복수의 SMR 센서(212)가 큰 자계 경사에 의해 발생되는 혈액의 가장 큰 소자(demagnetization)에 대응하는 위치를 감지하도록 구성될 수 있다.
도 2가 단지 몇 개의 자기 소스의 형상, 크기 및/또는 배향을 도시하지만, 도시된 자기 소스 및/또는 다른 적합한 형상 및 크기를 갖는 자기 소스의 상이한 조합이 원하는 크기, 방향 및/또는 주파수를 갖는 가변 자기장(106)을 생성하기 위한 시스템(100)에서의 용도를 찾을 수 있다.
더하여, 도 3은 도 1의 시스템(100)에서의 사용을 위한 상이한 자기 센서의 소정의 예시적인 종류, 크기 및/또는 배향(orientation)을 도시한다. 예를 들어, 자기 소스는 혈관 내의 혈류의 방향에 평행하게 위치결정될 수 있는 GMR 센서(302)를 포함할 수 있다. 이 대신에, 자기 센서는 혈류의 방향에 관하여 수직으로 위치결정된 GMR 센서(304)를 포함할 수 있다. 더하여, 소정의 실시예에서, 자기 센서는 혈류의 방향으로 평행하게 또는 그에 각도를 이루면서 위치결정된 AMR 센서(306) 및/또는 SMR 센서(308)를 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 자기 센서(302, 304, 306, 308)는, 예를 들어, 전원을 공급받기 위하여 그리고/또는 대응하는 출력 신호의 측정을 가능하게 하기 위하여 하나 이상의 입력 및/또는 출력 리드(lead)를 포함할 수 있다.
도 3이 단지 몇 개의 자기 센서의 구성을 도시하지만, 소정의 다른 실시예는 다른 종류, 크기 및/또는 배향의 자기 센서를 채용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 자기 센서는 대략 1 mm × 1 mm의 크기를 갖고 외부 전원의 사용 없이 동작하도록 구성된 복수의 SMR 센서(310)를 포함할 수 있다. SMR 센서의 사용은 자기장에 기인하는 혈액의 자화 및/또는 소자의 정도를 나타내는 더 큰 출력 신호를 제공할 수 있다. 추가로, SMR 센서의 사용은 또한 다른 자기저항 센서에 비교하여 더 낮은 노이즈 바닥(noise floor)을 갖는 자기장 측정값을 결정하는데 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, SMR 센서는 종래에 사용 가능한 GMR 센서보다 4차수(order) 더 큰 크기의 자기장과 10차수 더 나은 감도를 제공할 수 있다. 따라서, 소정의 실시예에서, SMR 센서는 서로 엇갈려 있는 극을 갖는 영구 자석 어레이의 위로 또는 그에 근접하게 위치결정될 수 있어, 이에 의해 박동성 혈류에 의해 야기되는 자기장 왜곡을 감소시키는 가파른 자기장 경사를 생성한다. 감소된 자기장 왜곡은 하나 이상의 생리적 파라미터의 값과 정확하게 상관될 수 있는 정확한 자기장 측정값을 가능하게 한다.
상이한 자기 센서의 사용은, 따라서, 각각의 센서-자석 쌍을 통해 횡단함에 따라 유속과 펄스의 진행을 측정하는데 도움을 주는 (예를 들어 지름이 대략 1인치인) 소형 모니터의 제조를 가능하게 한다. 따라서, 일 실시예에서, 흐름 및 펄스파 속도(모두 초당 미터의 단위로 측정됨)가 각각의 자기 센서에 걸친 펄스들 사이의 결정된 시간 지연과 자기 센서들 사이의 거리에 기초하여 정확하게 계산될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 자기 소스(108) 및 상이한 크기, 형상, 배향 및/또는 감도를 갖는 자기 센서(116, 118, 120)는 하나 이상의 자기장 특성의 최적 측정을 가능하게 하도록 원하는 패턴으로 기판(112) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 자기 소스(108)와 자기 센서(116, 118, 120) 사이의 거리는 최적 자기장 측정을 가능하게 하도록 자기장(108)의 세기에 기초하여 선택적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 대략 1000 가우스의 세기를 갖는 자기장(108)에서 감지 장치(102)를 동작시킬 때, 자기 센서(116, 118, 120)는 자기 소스(108)로부터 대략 5 - 10 밀리미터(mm)의 거리에서 기판(112) 상에 위치결정될 수 있다. 자기 센서(116, 118, 120) 및 자기 소스(108)의 다른 적합한 구성이 감지 장치(102)가 표적 영역에 걸쳐 흐르는 혈액의 박동성 흐름 및 다른 자기 특성에 기인하는 자기장(106)에서의 변동을 측정할 수 있게 하도록 자기장(106)의 상이한 특성에 대하여 결정될 수 있다.
더욱이, 일 실시예에서, 감지 장치(102)는 비침습적 및/또는 비접촉 자기장 측정값을 성취하기 위하여 표적 영역으로부터 근접하게, 예를 들어, 대략 2 - 15 mm의 거리에 배치될 수 있다. 그러나, 다른 일 실시예에서, 감지 장치(102)는 혈관(104)을 따라 복수의 위치에서 박동성 혈류에 의해 변조된 자기장(106)을 측정하기 위하여 환자의 말단 및/또는 흉부 영역과 같은 표적 영역과 접촉하게 위치결정될 수 있다. 소정의 실시예에서, 감지 장치(102)의 비접촉식 또는 접촉식 구성이 자기 센서(116, 118, 120)가 더 효율적으로 상이한 상대 위치에서 가변 자기장(106)을 측정할 수 있게 하도록 선택될 수 있다. 또한, 감지 장치(102)의 비접촉식 또는 접촉식 위치결정의 선택은 자기 소스(108) 및/또는 자기 센서 어레이(110)에 포함된 자기 센서(116, 118, 120)의 감도, 종류, 크기, 상대 위치 및/또는 배향에 기초할 수 있다.
도 4는, 예를 들어, 환자의 손목에 근접하게 위치결정된 자기 센서 어레이(402)를 포함하는 예시적인 감지 장치(400)를 도시한다. 구체적으로는, 도 4에 도시된 실시예에서, 자기 센서 어레이(402)는, 예를 들어 서로로부터 대략 5 mm 떨어져, 기판 상에 배치된 자기 소스(404) 및 자기 센서(406)의 하나 이상의 쌍을 포함한다. 더하여, 자기 소스(404) 및 자기 센서(406)는 환자에 대응하는 요골 동맥(radial artery) 및/또는 척골 동맥(ulnar artery)을 따라 복수의 공간적 위치에 선형으로 위치결정된다. 선형으로 위치결정된 자기 소스(404) 및 자기 센서(406)는 환자의 손을 따라 복수의 공간적 위치에서 자기장 특성의 측정을 가능하게 한다. 복수의 위치에서 자기장을 측정하는 것은 감소된 모션 아티팩트를 가능하게 하는 더 큰 자기 응답 신호의 획득을 가능하게 하고, 따라서 더 정확하게 원하는 혈류 파라미터를 결정하는데 도움을 준다. 예를 들어, 복수의 위치에서 획득된 자기장 측정은 환자에 대응하는 혈압, 혈류량 및/또는 대응하는 이상을 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
더하여, 도 5는 환자의 여러 표적 위치에 또는 그 근처에 위치결정된 자기 센서 어레이(502)를 포함하는 다른 예시적인 감지 장치(500)를 도시한다. 구체적으로는, 자기 센서 어레이(502)는 환자의 손목, 발목, 주와(cubital fossa), 이마 및/또는 목 영역 근처와 같은 복수의 표적 영역에 위치될 수 있는 복수의 자기 센서를 포함할 수 있다. 동일한 선택 기간(예를 들어, 대략 1초) 동안 복수의 표적 영역에서의 동시 자기장 측정은 이례적인 흐름 특성과 같은 복잡한 생리적 파라미터를 더 정확하게 결정하는데 응집성 있게 사용될 수 있는 추가 정보를 제공한다. 동시 자기장 측정으로부터 결정된 생리적 파라미터는, 이어서, 실시간으로 말초 동맥 질환과 같은 하나 이상의 병리학적 상태에 상관될 수 있다.
예로서, 손목과 이마 영역에서의 동시 자기장 측정은 경동맥 및/또는 대뇌동맥에서의 혈류량에서의 비정상적 강하를 결정하는데 도움을 줄 수 있어, 이에 따라 경동맥 및/또는 대뇌동맥 죽상 경화증(atherosclerosis)의 존재를 나타낸다. 다른 예에서, 손목 및 발목 영역에서의 동시 측정은 손목 및 발목 영역 사이에서의 혈류 차이를 결정하는데 도움을 줄 수 있어, 이에 의해 말초 동맥 질환의 존재를 나타낸다. 상이한 표적 영역에서의 동시 자기장 측정은, 따라서, 의사가 시기 적절한 방식으로 복잡한 건강 상태를 비침습적으로 진단하고 그리고/또는 환자에게 적합한 치료를 처방할 수 있게 한다.
도 1을 다시 참조하면, 감지 장치(102)는 기판(112)을 통해 상이한 표적 영역에 적합하게 위치결정되도록 구성될 수 있다. 그 목적으로, 일 실시예에서, 기판(112)은 원하는 자기장 측정값을 획득하도록 감지 장치(102)가 표적 영역 상에 또는 그 근처에 위치결정될 수 있게 하기 위하여 적합한 크기와 형상의, 폴리아미드(polyamide)와 같은, 가요성의(flexible) 그리고/또는 유순한(conformable) 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 대체 실시예에서, 기판(112)은 최적 자기장 측정을 위하여 자기 센서(116, 118, 120)가 자기 센서(106) 및 혈관(104)에 대하여 적합하게 위치결정될 수 있게 하는 경질 재료 및/또는 경질 재료와 가요성 재료의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 소정의 실시예에서, 기판(112)은 자기 센서(116, 118, 120)를 시스템(100)의 하나 이상의 다른 컴포넌트에 선택적으로 결합하도록 구성된 하나 이상의 상호 연결부(122, 124)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 상호 연결부(122, 124)는 각각 동작을 위하여 외부 전원(124)을 공급받고 그리고/또는 응답 신호를 출력하기 위하여 GMR 센서(116)를 전원(126)에 선택적으로 결합할 수 있다. 이 대신에, 기판(112)은, 예를 들어, 외부 전원을 필요로 하지 않는 SMR 센서(118)를 다른 시스템 컴포넌트와 인터페이스하기 위하여, 추가 회로를 포함할 수 있다. 소정의 다른 실시예에서, 기판(112)은 가변 자기장(106)을 검출하고 측정하기 위하여 AMR 센서(120)를 구성하기 위한 추가 초기화 회로(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 소정의 양태에 따라, 자기 센서(116, 118, 120)는 자기장(106)에서의 미세한 변동을 검출하고 검출된 변동을 비례 출력 전압 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 자기 센서(116, 118, 120)는 실리콘 기판 상에 부착되고 저항성 스트립을 형성하도록 패턴닝된 퍼말로이(Permalloy)(니켈-철)와 같은 자기저항 재료의 박막을 포함할 수 있다. 복수의 이러한 저항기는, 예를 들어, 알려진 자기장을 받을 때 예측 가능한 출력 전압을 제공하기 위하여 하프 또는 풀 휘트스톤 브리지 구성으로 연결될 수 있다. 일반적으로, 외부 자기장의 자기 센서(116, 118, 120)로의 인가는 대응하는 전기 저항에서의 변동을 발생시키는 대응하는 자화 벡터의 재배향을 발생시킨다. 전기 저항에서의 변동은, 이어서, 대응하는 자기 센서(116, 118, 120)에 의해 검출되는 자기장(106)에서의 미세한 변동과 상관될 수 있는 출력 전압을 생성을 발생시킨다.
따라서, 일 실시예에서, 자기 센서(116, 118, 120)는 혈관(112)을 통한 박동성 혈류에 의해 발생되는 가변 자기장(106)에서의 미세한 변동을 검출하도록 구성될 수 있다. 특히, 자기장(106)에서의 미세한 변동은 결정된 전위가, 예를 들어, 자기 센서(116)에 대응하는 상호 연결부(122)에 걸쳐 인가되게 할 수 있다. 인가된 전위는, 이어서, 자기 센서(116)의 대응하는 저항에서의 변동을 발생시키고, 이는 상호 연결부(124)에 걸쳐 측정될 수 있는 출력 전압 신호로 선형으로 변환될 수 있다. 소정의 실시예에서, 시스템(100)은, 예를 들어, 환자에 대응하는 하나 이상의 병리학적 상태를 검출하는데 사용하기 위하여, 자기장 변동을 정량화하기 위하여 측정된 출력 신호를 사용하도록 구성될 수 있다.
특히, 일 실시예에서, 시스템(100)은 자기 센서(116, 118, 120)에 의해 획득된 측정값에 기초하여 생리적 파라미터를 정확하게 결정하기 위하여 결합 모델을 사용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 국지화되고 일정하고 단일 방향의 자기장(100)을 이용하는 종래의 자기 센서 장치와는 다르게, 시스템(100)은 자기 센서(116, 118, 120)로부터 수신된 자기 응답 신호에 기초하여 생리적 파라미터를 결정하기 위하여 가변 자기장(106)을 이용하도록 구성된다. 가변 자기장(106)은 자기장 소스(108)와 자기 센서 어레이(104) 아래에 흐를 때 혈액의 단시간의 자화 및 소자를 발생시킨다. 혈관(112)을 통과하는 혈액의 소자 및 박동성 흐름은 자기장(106)에 미세하지만 뚜렷한 왜곡을 발생시키고, 이어서, 환자의 하나 이상의 병리학적 상태와 상관될 수 있는 비례 자기 응답 신호를 생성한다.
구체적으로는, 소정의 실시예에서, 시스템(100)은 혈액의 박동성 흐름에 대응하는 자기 응답 신호의 성분과 자기 소스(108)로부터 멀어지게 흐르는 혈액의 자화 완화(magnetization relaxation)에 대응하는 성분을 구별하기 위하여 결합 모델을 이용하여 자기 응답 신호를 처리할 수 있다.
그 목적으로, 일 실시예에서, 시스템(100)은 임상적으로 유용한 정보를 결정하기 위하여 자기 응답 신호를 처리하도록 구성된 처리 서브시스템(128)을 포함한다. 따라서, 처리 서브시스템(112)은, 예를 들어, 하나 이상의 범용 또는 애플리케이션 전용 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컴퓨터, 마이크로 컨트롤러, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 및/또는 다른 적합한 처리 장치를 포함한다.
또한, 일 실시예에서, 처리 서브시스템(128)은 혈관(104)을 따라 상이한 공간적 위치에서 측정된 출력 신호를 증폭하고 그리고/또는 디지털화하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 소정의 실시예에서, 처리 서브시스템(128)은 상이한 구성의 자기 소스(108) 및 자기 센서(116, 118, 120)를 이용하여 상이한 공간적 위치에서 획득된 전형적으로 낮은 출력 신호를 증폭하고 디지털화하도록 구성된 증폭기(130)와 디지타이저(132)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 처리 서브시스템(128)은 자기 응답 신호를 수신하기 위하여 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)을 통해 감지 장치(102)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 특히, 감지 장치(102)는 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)을 통한 처리 서브시스템(128)과의 통신을 위하여 유선 및/또는 무선 인터페이스 모듈, 송신기, 수신기, 인코더 및/또는 디코더와 같은 추가 전자 회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서, 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)은, 예를 들어, 하나 이상의 전기 케이블, 자기 커플링 수단 및/또는 정전(electrostatic) 커플링 수단을 포함할 수 있다. 추가로, 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)은 또한 백플레인(backplane) 또는 디지털 버스와 같은 디지털 통신 링크, 유선 통신 네트워크 및/또는 무선 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 더하여, 일 실시예에서, 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)은 디지털화된 자기 응답 신호로부터 임상적으로 관련된 정보를 결정하기 위하여 처리 서브시스템(128)을 사진 아카이빙 및 통신 시스템(picture archiving and communications system(PACS), 원격 통신 장치 및/또는 병원 정보 시스템(hospital information system(HIS))과 같은 추가 장치(도시되지 않음)에 통신가능하게 결합할 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 처리 서브시스템(128)은 결합 모델을 이용하여 디지털화된 출력 신호로부터 생리적 파라미터의 값과 같은 임상적으로 관련된 정보를 결정하도록 구성될 수 있다. 특히, 결합 모델의 사용은 디지털화된 자기 응답 신호에 대응하는 유용한 성분과 노이즈 성분을 구별하는데 도움을 줄 수 있어, 이에 따라 생리적 파라미터의 더욱 효율적인 결정을 가능하게 한다. 생리적 파라미터를 결정하기 위한 시스템(100)에 의한 사용을 위한 결합 모델의 일 실시예는 도 6 및 7을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
또한, 일 실시예에서, 처리 서브시스템(128)은 생리적 파라미터의 결정된 값 및/또는 디지털화된 자기 응답 신호를 스토리지 저장소(134)에 저장하도록 구성될 수 있다. 그 목적으로, 스토리지 저장소(134)는, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 메모리 장치 및/또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 추가로, 스토리지 저장소(134)는 디지털화된 자기 응답 신호로부터 생리적 파라미터 및 대응하는 병리학적 상태를 결정하는데 사용하기 위하여 결합 모델에 대응하는 정보 및/또는 실행 가능한 명령어를 저장할 수 있다. 소정의 실시예에서, 스토리지 저장소(134)는 또한 진단 절차 동안 사용을 위하여 조작자로부터 수신된 입력 및 명령을 저장할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 시스템(100)은 조작자 입력 및 명령을 수신하기 위하여 키보드, 터치 스크린, 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface(GUI))(138), 마이크, 마우스, 버튼, 스위치, 디스플레이 장치(140), 오디오 장치 및/또는 비디오 장치와 같은 하나 이상의 사용자 입출력(I/O) 장치(136)를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, I/O 장치(136)는 조작자가, 예를 들어, 로컬 또는 원격 디스플레이 장치(140) 상의 GUI(138)를 통해, 하나 이상의 표적 영역 및/또는 촬영 파라미터를 선택할 수 있게 하도록, 유선 및/또는 무선 커플링 수단(133)을 통해 처리 서브시스템(128)에 동작가능하게 결합된다. 추가로, 처리 서브시스템(128)은 환자의 실시간 리뷰, 진단, 분석 및/또는 치료에서 사용하기 위하여 디지털화된 자기 응답 신호 및/또는 생리적 파라미터의 결정된 값으로부터 얻어진 임상적 정보를 디스플레이 장치(140)로 전달하도록 구성될 수 있다.
추가로, 소정의 실시예에서, 처리 서브시스템(128)은 경보 서브시스템(142)을 통해 오디오 및/또는 시각적 경보 메시지를 I/O 장치(136)로 전달하도록 구성될 수 있다. 구체적으로는, 일 실시예에서, 처리 서브시스템(128)은 혈압 또는 혈액양과 같은 하나 이상의 생리적 파라미터의 값이 바람직한 임계값 밖에 있을 때 경보 메시지를 전달하도록 경보 서브시스템(142)을 구성할 수 있다. 예를 들어, 경보 서브시스템(142)은 생리적 파라미터 값이 임상적으로 미리 규정되고, 미리 프로그래밍되고 그리고/또는 사용자에 의해 정의된 임계값 밖에 있는 경우에 이메일, 단문 메시지 서비스(short messaging service(sms)) 및/또는 팝업(popup)을 통해 경보 메시지를 HIS 또는 선택된 모바일 전화기 번호와 같은 원격으로 연결된 시스템에 전달하도록 구성될 수 있다.
시스템(100)의 실시예들은, 따라서, 환자에 대응하는 하나 이상의 생리적 파라미터의 연속적인 모니터링에서의 사용을 위하여 저전력이고, 비가압식이며(cuff-less), 비침습적이고, 휴대 가능한 장치를 제공한다. 특히, 자기 센서 어레이(110)의 사용은 더 높은 SNR과 표유 자기장(stray magnetic field)에 대한 개선된 강건성(robustness)을 제공하기 위하여 더 강하고 풍부한 출력 신호의 생성을 가능하게 한다. 추가로, 어레이로 배열된 센서 디자인은 복수의 위치에서의 동시 자기장 측정에 도움을 주며, 이에 따라 복잡한 생리적 파라미터를 결정하는데 응집성 있게 사용될 수 있는 더 많은 정보를 제공한다. 예를 들어, 정보는 조기의 의료적으로 엄격한 상태에 적합한 혈액 산소 레벨과 혈류, 혈압, 헤모글로빈 함량을 포함하는 생리적 파라미터의 연속 모니터링을 위하여 사용될 수 있다.
더욱이, 시스템(100)의 실시예들은 자화 및 소자 지연을 식별하여 혈액량, 산소 포화도 레벨 및 유속에서의 변화에 상관시키기 위하여 결합 모델을 채용하며, 이에 의해 생리적 파라미터의 더욱 정확한 예측을 제공한다. 유체의 흐름, 자화 및 자기 감지 사이의 관계를 정의하는 결합 모델의 소정의 실시예가 도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 6은 도 1의 모니터링 시스템에서의 사용을 위한 결합 모델의 개략적인 표현(600)을 도시한다. 명확하게 하기 위하여, 도 6의 하나 이상의 양태가 도 1에 도시된 모니터링 시스템(100)의 컴포넌트를 참조하여 이어지는 설명에서 설명될 것이다.
이전에 언급된 바와 같이, 종래의 비침습적인 혈류 모니터링 시스템은 자기장 측정값을 생리적 파라미터에 상관시키려고 시도하는 경험적 모델을 채용한다. 그러나, 경험적 모델은 가변하는 혈액 성분 및 가변하는 혈류에 기인하는 자기장 교란(disturbance)에서의 변화를 설명하지 않는다. 아울러, 경험적 모델은 환자 움직임, 주변 진동 및/또는 근처에 있는 금속 및/또는 전자 설비의 존재에 기인하는 자기 간섭에 의해 쉽게 오류가 생길 수 있는 혈액의 박동성 움직임에 초점을 맞춘다. 경험적 모델은, 따라서, 혈액과 생성된 자기장 사이의 흐름, 기하학적 구조 및 자기 간섭에 대한 현실적인 표현이 부족하다.
대조적으로, 본 명세서의 실시예들은, 자기장(106)의 영향 아래에서 혈액의 거동을 정확하게 표현하는 결합 모델을 채용한다. 특히, 결합 모델은 운동량 보존을 나타내는 나비에 스토크스(Navier Stokes) 방정식, 자화 완화 및 정자기를 나타내는 맥스웰(Maxwell) 방정식의 실시예에 기초하여 혈액의 거동을 나타낸다.
일반적으로, 적혈구에서의 철을 함유하는 컴파운드의 존재 때문에, 감지 장치(102) 아래로 흐르는 혈액은 자기 소스(108)에 의해 생성된 자기장(106)의 영향 하에서 자화된다. 또한, 혈액은 자기장(106)으로부터 멀어지게 흐르는 동안 소자된다. 자기장(106)의 영향 하에서의 혈액의 박동성 흐름은 자기장(106)에서의 미세한 왜곡을 발생시키며, 이는 자기 센서(116, 118, 120)에 의해 측정될 수 있다. 특히, 자기 센서(116, 118, 120)는 측정된 교란을 나타내는 출력 신호를 생성하며, 이는 이어서 하나 이상의 생리적 파라미터에 상관될 수 있다.
그러나, 자기장(106)에서의 측정된 교란에 대응하는 출력 신호는 혈액의 박동성 모션에만 의존하지 않을 수 있다. 특히, 출력 신호의 하나 이상의 성분은 측정된 자기장 교란 및 생리적 파라미터 사이의 관계에 대한 더욱 정확한 표시를 제공하는데 도움을 줄 수 있는 혈액의 자화 및/또는 소자에 대응할 수 있다. 본 명세서의 소정의 양태에 따라, 결합 모델은 혈액의 거동을 정확하게 나타내도록 운동량 보존 및 정자기를 고려하여 혈액의 자화 및/또는 소자와 자기 포화와 같은 자기 파라미터의 효과를 설명하고, 이에 의해 원하는 생리적 파라미터의 정확한 값을 결정하는 것을 가능하게 한다.
특히, 도 6은 자기 입자를 포함하는 유체의 외부 자기장과의 흐름 상호 작용을 완전하게 나타내는 강력한 페로하이드로다이나믹스(ferrohydrodynamics) 결합 모델을 도시한다. 본 명세서의 소정의 예시적인 양태에 따라, 유체와 자기장 사이의 상호 작용은, 유체가 아이들(idle) 상태에 있을 때와 유체가 정적 자기장의 자계 효과 하에 있을 때 발생하는 것으로 본 발명자에 의해 발견된 2가지 주요 현상를 통해 표현될 수 있다. 2가지 현상은 혈액의 자화 및 소자와, 자기장 경사를 향하는 유체에서의 자기 입자의 체적 운동(bulk motion)이다.
유체의 자화 및 소자는 다음과 같이 설명될 수 있다. 아이들 상태에서, 유체 내의 자기 입자는, 자계 효과 하에서, 로컬 자기장의 방향으로 자기 모멘트를 정렬하려고 시도하여, 유체가 어느 정도 자화되게 한다. 자화된 유체가 자계 효과를 벗어나면, 유체는 정적 자기장과 상호 작용하여, 자기장의 왜곡을 발생시킨다. 특히, 신호 교란의 범위는 유체의 자기 특성뿐만 아니라 인가된 자기장의 세기에 따라 세기가 변동한다. 추가로, 유체 자화는 또한 자계 효과를 벗어나면 효율적인 완화 시간을 가지면서 0으로 감쇠한다.
또한, 자기장 경사를 향한 유체 내의 자기 입자의 체적 운동이 다음과 같이 설명될 수 있다. 아이들 상태에서, 유체 입자는 최대 자계 경사 지점을 향하여 모인다. 유체가 자계 효과를 벗어나면, 유체는 유체의 분산 때문에 불균일한 농도를 보여주고, 이는 이어서 이 농도 프로파일 위로 측정된 자기장에 영향을 미친다. 특히, 유체 입자는 자기장 영역을 벗어나면 분산한다. 따라서, 자기 센서는 체적 운동 현상을 활용하기 위하여 자기 소스에 밀접하게 위치결정된다.
일반적으로, 유체의 자화와 소자는 외부 자기장 세기와, 낮은 자계 밀도에서 대략 마이크로초일 수 있는 유체의 소자 시간에 상당히 의존한다. 더하여, 자기 입자의 체적 운동은 자기장 세기에 관계없이 획득 가능한 높은 자기장 경사의 존재에 의존한다. 본 명세서의 예시적인 양태에 따라, 결합 모델은 양 현상을 설명한다. 더하여, 일 실시예에서, 결합 모델은 단일 자석을 이용하여 기본 결합 모델을 구축함으로써 자기 센서의 감도 및 신호 세기에 기초하여 각각의 자기 응답 신호를 획득하는 가능성을 정의한다. 추가로, 각각의 현상에 대한 신호 세기가 결정된다. 더하여, 자기장 세기 및 자계 경사의 신호 세기에 대한 영향이 감도 연구에 기초하여 정의된다. 이어서, 자석 디자인(양, 형상, 정렬 등)이 더 정확하게 생리적 파라미터를 결정하기 위하여 모델링된 신호를 캡처하고 신호 세기를 최대화하도록 맞추어질 수 있다.
도 7은 혈류에 영향을 미치는 현상의 선택된 서브 세트에 초점을 맞추는 결합 모델의 예시적인 구현예의 그래프 표현(700)을 도시한다. 특히, 결합 모델에서, 선 운동량 및 각 운동량의 보존이 페로하이드로다이나믹스를 지배하는 유체 역학 방정식을 이용하여 표현될 수 있다. 따라서, 혈액(또는, 임의의 다른 자기 유체)의 선 운동량 및 각 운동량의 보존은, 예를 들어, 수학식 1 및 2를 이용하여 표현될 수 있다:
Figure pct00001
Figure pct00002
여기에서, ν는 미터/초 단위의 혈액의 유속에 대응하고, ω는 회전 속도(spin velocity)(l/초)에 대응하고, p는 뉴톤/미터2 단위의 압력에 대응하고, ρ는 킬로그램/미터2 단위의 유체 밀도에 대응하고, η는 동점성 계수(dynamic viscosity)(Ns/m2)에 대응하고, I는 관성 밀도의 유체 모멘트(kg/m)에 대응하고, ζ는 와류 점성 계수(vortex viscosity)(Ns/m2)에 대응하고, γ는 회전 속도의 전단 계수(shear coefficient)(Ns)에 대응하고, F(N) 및 T(Nm)는 혈액에 작용하는 단위 체적당 체적력(body force) 및 토크에 대응한다.
또한, 혈액의 자화는 외부 자기장이 존재할 때 로컬 자기장의 방향을 따라 혈액의 자기 입자의 자기 모멘트(m)를 정렬하는 것으로 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 정렬은 브라운 완화(Brownian relaxation)(τB)와 네엘(Neel) 메커니즘 때문에 방해받을 수 있다. 브라운 완화는 각각의 자기 모멘트가 대응하는 자기 입자와 함께 회전하게 하고, 네엘 메커니즘은 자기 입자 자체가 회전하지 않는 동안 자기 모멘트(m)가 자기 입자의 내부에서 레퍼런스 시간(τN)으로 회전하게 한다. 일 실시예에서, 네엘 완화 시정수는 자기 이방성 에너지 밀도에 종속한다. 따라서, 네엘 완화 시정수의 값은 인가된 자기장에 따라 변동한다. 아울러, 외부 자기장이 0으로 설정되면, 결합 모델에서, 혈액 자화(M)는 수학식 3을 이용하여 표현되는 유효 완화 시간(τeff)을 가지면서 0으로 감쇠할 수 있다.
Figure pct00003
또한, 혈액 자화 완화는 수학식 4를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00004
여기에서, Meq는 평형 자화(A/m)에 대응하고 랑주뱅(Langevin) 방정식에 의해 주어진다.
또한, 랑주뱅 방정식은 수학식 5를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00005
여기에서, Msat는 혈액의 포화 자화에 대응하고, α는 인가된 자기장과 온도에 종속하는 피팅 파라미터에 대응한다.
본 명세서의 양태에 따르면, 혈액의 자기 특성은 자기 센서(116, 118, 120)로부터 수신되는 출력 신호에 영향을 미친다. 특히, 본 발명자들은 출력 신호에 상당한 영향을 미치는 특성은 자화/소자에 대하여 요구되는 시간에 대응하는 완화 시간(τeff)과 혈액 자화의 최대 가능 레벨에 대응하는 포화 자화(Msat)를 포함한다고 결정하였다. 따라서, 예시적인 구현예에서, 완화 시간(τeff)에 대응하는 값은 혈장 혈구 함량(hematocrit content), 산소 포화도 레벨 및 온도에 종속하는 것으로 결정되었고, 포화 자화(Msat)는 시뮬레이션된 헤모글로빈 자화율(magnetic susceptibility)에 종속하는 것으로 결정되었다.
더하여, 결합 모델에서, 자기장 분포는, 예를 들어, 수학식 6 및 7에서 정의되는 맥스웰 방정식을 이용하여 설명될 수 있다.
Figure pct00006
Figure pct00007
여기에서, B(T)는 자기장 밀도에 대응하고, H는 자기장 세기에 대응하고, J(A/m2)는 전류 밀도에 대응한다.
일 실시예에서, 자기장 밀도(B)와 세기(H) 사이의 관계는 수학식 8 내지 11을 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
여기에서, μ는 혈액의 투자율(permeability)에 대응하고, μ0는 진공의 투자율에 대응하고, μr은 혈액의 상대 투자율에 대응하고, χ는 혈액의 자화율에 대응한다.
여기에서, 산소가 제거되거나 정맥에 있는 혈액이 반자성체 특성(diamagnetic property)을 나타내고(χ<0), 산소가 공급되는 동맥 혈액이 상자성체 특성(paramagnetic property)을 나타낸다(χ>0)는 것이 주목될 수 있다.
더욱이, 자화된 혈액은 외부 자기장과 상호 작용하여, 혈액 내의 각각의 자화된 입자에 인력을 생성한다. 특히, 자력은 혈액 상의 체적력과 토크로서 자신을 제공한다. 따라서, 단위 체적당 혈액 상의 자력과 토크가, 예를 들어, 수학식 12 및 13을 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00012
Figure pct00013
여기에서, μ0는 자유 공간의 투자율에 대응하고, M은 자화에 대응하고, H는 자기장 세기에 대응한다.
수학식 12 및 13으로부터 명백한 바와 같이, 내부 자기장 및 토크는 자기장(H) 및 혈액 자화(M)에 비례한다. 따라서, 혈액 상의 내부 자력 및 토크는 무시될 수 있고, 따라서 수학식 2를 소거한다. 아울러, 혈액을 비전도 매질로서 가정함에 따라, 결합 모델에 대응하는 수학식의 단순화된 시스템은 수학식 14 및 15를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00014
Figure pct00015
또한, 일 실시예에서, 자기장 측정값과 흐름 시스템 사이의 커플링은, 예를 들어, 이동 메쉬(moving mesh) 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 이동 메쉬 기술은 아이들 상태 및 흐르고 있는 상태 동안의 혈액의 자화 및 자기 소스(108)로부터 멀어지게 흐르는 혈액의 소자를 설명한다. 특히, 혈액의 자화/소자는 수학식 15를 이용하여 설명될 수 있다.
소정의 실시예에서, 산소가 제거되거나 산소가 공급되는 혈액의 자화율, 혈액 밀도, 동점성 계수, 진공의 투자율, 심장 박동 주파수, 혈관의 지름 및 자석 지름과 같은 하나 이상의 파라미터는 이전의 임상적 및/또는 실험적 구현으로부터 결정된 기준값으로부터 결정된다. 더하여, 혈액은 슬립이 없는(noslip) 상태의 뉴턴 유체(Newtonian fluid)인 것으로 가정된다. 아울러, 혈관에서의 혈류의 구동력은 전통적으로 혈관을 가로지르는 압력의 경사로서 인식된다. 따라서, 혈압에 대한 박동성 입구 경계 조건이 입구에서 이용되고, 0의 압력이 혈관의 출구에 할당된다. 따라서, 일 실시예에서, 입구 압력 펄스는 수학식 16을 이용하여 제공될 수 있다.
Figure pct00016
여기에서, p0는 기준 압력에 대응하고, f는 환자의 심장 박동 주파수에 대응한다.
더하여, 소정의 실시예에서, 혈류의 속도와 같은 하나 이상의 생리적 파라미터가 수학식 3 내지 13 및 16을 이용하여 인가된 자기장이 존재할 때 혈액의 자화-완화를 결정함으로써 예측될 수 있다. 결정된 자화-완화는 그 다음 수학식 14 및 15에서 정의된 수학식의 단순화된 시스템에 기초하여 혈액 속도를 결정하는데 사용될 수 있다.
결합 모델은, 따라서, 혈액의 자화 완화 및 자기 포화와 같은 소정의 자기 특성에 기초하는 생리적 파라미터와 자기장 측정값 사이의 관계에 대한 향상된 기술(description)을 제공한다. 자기장 측정값과 생리적 파라미터 사이의 관계의 향상된 기술은, 이어서, 효율적인 생리적 모니터링을 위한 착용 가능한 장치의 설계 및 동작을 최적화하는데 사용될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 자기장 측정값, 자화-완화 및 결합 모델에 의해 정의되는 혈류 사이의 관계는 확인되었다. 특히, 자기장 측정값은 복수의 인자를 변동시키고, 결과에 따른 자기장 측정값의 거동을 평가함으로써 획득되었다. 변동된 인자의 소정의 예는 표 1에 열거된다.
인자 레벨 변동 상세
자기 센서 2 AMR, GMR, SMR
자기 소스 2 정사각형, 직사각형
자기 센서 배향 2 도 3에 도시된 바와 같이
저기 소스 배향 4 도 2에 도시된 바와 같이
거리(자기 센서에서 자기 소스까지) 2 2 - 4 센티미터
매질 2 혈액, 물
펌핑 주파수 3 50 bpm, 20 bpm, 흐름 없음
예시적인 구현예에서, 자기장 측정값은 더 낮은 흐름 상태(20 bpm)와 흐름이 없는 상태에서 자석을 향하여 측정된 자기장의 최대값에서 이동을 나타내었다. 상이한 혈류 상태는 상이한 레이트의 혈액의 자화 및/또는 소자를 제공한다. 자화 및 소자의 레이트에서의 변동은, 이어서, 동일한 위치에서이지만 상이한 흐름 상태 동안 획득되는 자기장 측정값에서 대응하는 변동을 발생시킨다.
예로서, 도 8은 각각 혈류가 있을 때와 없을 때 도 1의 감지 장치(102)와 같은 비침습적 센서에 의해 획득된 예시적인 자기장 측정값에 대응하는 그래프 표현(802, 804)을 도시한다. 그래프 표현(802)에 도시된 바와 같이, 자기장 측정값이 흐르는 혈액이 있을 때 획득될 때, 명확한 최대값 및 최소값을 갖는 강한 출력 신호가 관찰된다. 대조적으로, 그래프 표현(804)은 혈류가 없을 때 자기 센서에 의해 획득되는 실질적으로 일정한 신호를 도시한다. 그래프 표현(802, 804)의 도시는, 따라서, 자기장 측정값 및 대응하는 MMSB에 대한 흐름의 중요성을 나타낸다. 특히, 이전에 언급된 바와 같이, 흐르는 혈액의 감쇠하는 자화는 자기 센서로부터 더 멀리 있는 영역에서 획득된 측정값에 비하여 자기 센서에 근접한 영역에서 획득된 자기장 측정값에서 눈에 띄는 변화를 발생시킨다.
본 명세서의 소정의 양태에 따라, 결합 모델은 혈액의 소자에 기인하는 자기장 측정값에서의 변화를 혈류, 혈액량 및/또는 혈압과 같은 하나 이상의 생리적 파라미터에 효율적으로 상관시키는데 도움을 줄 수 있다. 본 시스템 및 방법을 이용한 생리적 파라미터의 연속 모니터링은, 이어서, 환자에 대응하는 하나 이상의 생리학적 상태에 대한 시기 적절한 진단 및/또는 치료에 도움을 주도록 실시간 정보를 의사에게 제공할 수 있다. 도 1의 시스템을 이용하여 대상의 생리적 파라미터를 모니터링하는 본 방법의 일 실시예가 도 8를 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
특히, 도 9는 대상에 대응하는 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도(900)를 예시한다. 예시적인 방법은 컴퓨팅 시스템 또는 프로세서 상에서 저장 및/또는 실행되는 컴퓨터 실행 가능한 명령어와 일반적으로 연계하여 설명될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터 실행 가능한 명령어는 특정 함수를 수행하거나 특정의 추상적 데이터 종류를 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 절차, 모듈, 함수 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 또한, 예시적인 방법은 최적화된 함수가 유선 및/또는 무선 통신 네트워크를 통해 연결되는 원격 처리 장치에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 컴퓨터 실행 가능한 명령어는 메모리 스토리지 장치를 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체 모두에 위치될 수 있다.
더하여, 도 9에서, 예시적인 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 동작을 나타내는 논리적 흐름도 내의 블록 집합으로서 도시된다. 다양한 동작이 자기장을 변조하고, 복수의 측정값을 획득하고, 예시적인 방법에 대응하는 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측하는 것과 같은 기능을 도시하도록 블록에서 묘사된다. 소프트웨어와 연계하여, 블록은 하나 이상의 처리 서브시스템에 의해 실행될 때 언급된 동작을 수행하는 컴퓨터 명령어를 나타낸다.
예시적인 방법이 설명되는 순서는 제한으로서 고려될 의도는 없고, 임의의 개수의 설명된 블록은 여기에 개시된 예시적인 방법 또는 균등한 대체 방법을 구현하기 위하여 임의의 순서로 결합될 수 있다. 추가로, 어떤 블록은 예시적인 방법으로부터 삭제되거나, 여기에서 설명된 내용의 기술적 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 추가 기능을 갖는 추가 블록에 의해 증강될 수 있다. 설명의 목적으로, 예시적인 방법은 도 1의 네비게이션 시스템(100)의 요소를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 방법은 또한 자기 센서를 채용하는 다양한 다른 의료용 및/또는 비의료용 시스템에서 노이즈 제거를 개선하기 위하여 사용될 수 있다.
방법은, 자기 소스와 자기 센서 어레이를 포함하는 감지 장치가 대상의 표적 영역에 동작가능하게 결합되는 단계 902에서 시작하고, 표적 영역은 하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 운반하는 관(vessel)을 포함한다. 일 실시예에서, 유체는 혈관을 통해 흐르는 환자의 혈액에 대응한다. 그러나, 대체 실시예에서, 유체는 파이프라인을 통해 흐르는 오일 또는 가스에 대응할 수 있다. 아울러, 소정의 실시예에서, 동작 가능한 결합은, 예를 들어, 패치(patch) 또는 기계적 수단을 이용하여, 유체를 운반하는 관에 직접 접촉하거나 그 위로(예를 들어, 1 mm) 감지 장치를 위치결정하는 것을 수반할 수 있다.
더하여, 단계 904에서, 자기 소스를 이용하여 자기장이 생성된다. 특히, 원하는 크기 및/또는 방향을 갖는 자기장이, 예를 들어, 영구 자석, 전자석 및/또는 코일 자석을 이용하여 생성될 수 있다. 추가로, 단계 906에서, 생성된 자기장은 자기장이 시간 도메인 및/또는 공간 도메인에서 원하는 주파수로 가변하도록 변조될 수 있다. 가변 자기장의 사용은 자기 센서 어레이로부터 수신된 출력 신호를 가변 자기장에 매칭시키는데 도움을 주며, 이에 의해 결정된 자기장 측정값에 대응하는 노이즈 바닥(noise floor)을 낮춘다. 낮아진 노이즈는 더 적은 모션 아티팩트를 제공하며, 따라서 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 강력한 시스템을 제공한다.
아울러, 단계 908에서, 가변 자기장에 대응하는 복수의 측정값이 가변 자기장 내에 배치된 자기 센서 어레이를 이용하여 관을 따라 복수의 위치에서 획득될 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 2 이상의 측정값이 동시에 획득될 수 있다. 이 대신에, 2 이상의 측정값이 순차적으로 또는 임의의 원하는 순서로 결정될 수 있다. 더하여, 측정값은 상이한 형상, 크기, 배향 및/또는 자기 소스로부터의 거리를 갖는 자기 센서를 이용하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 상이한 크기 및 배향을 갖는 AMR, GMR 및/또는 SMR 센서가 혈류에 의해 발생된 자기장에서의 교란을 측정하는데 사용될 수 있다.
더하여, 단계 910에서, 관을 통해 흐르는 유체의 자화-완화에 의해 발생된 복수의 측정값에서의 변동이 결합 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 자기장 측정값은 자기 소스로부터 멀어지게 흐르는 혈액의 단시간의 자화-완화에 의해 상당한 영향을 받는다. 결합 모델은 혈액의 자화-완화, 자기장 측정값 및 혈류를 지배하는 선 운동량 및 각 운동량의 보존 사이의 결정된 관계에 기초하여 자화된 혈액의 거동을 정확하게 설명한다. 결합 모델의 일 실시예는 도 6 및 7을 참조하여 상세히 설명된다. 구체적으로는, 결합 모델은 혈관을 통한 박동성 혈액의 흐름에 의해 발생되는 변동과 상이한 혈액의 자화 완화에 의해 발생되는 자기장 측정값에서의 변동을 결정하는데 도움을 준다.
아울러, 단계 912에서, 하나 이상의 원하는 파라미터의 값이 결정된 변동에 기초하여 예측될 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 유속 및 방향, 혈압, 심박수 및 산소 포화도와 같은 하나 이상의 생리적 파라미터가, 예를 들어, 수학식 10 및 15를 이용하여, 결정된 변동에 대응하는 출력 신호의 진폭과 상관될 수 있다. 생리적 파라미터의 예측된 값은, 이어서, 환자의 병리학적 상태를 실시간으로 평가 및/또는 모니터링하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈류 파라미터는 저혈량증(hypovolemia), 내부 출혈, 심박 출량(cardiac output) 및/또는 죽상 경화증(atherosclerosis)에 의해 야기되는 흐름 제한과 같은 상이한 이상(anomaly)를 검출하는데 이용될 수 있다. 추가로, 혈류 파라미터는, 예를 들어, 혈관 재생(revasculariation) 직후의 흐름 회복을 평가하고, 혈관 신행(vascularization) 후의 혈전증(thrombosis)을 모니터링하기 위하여도 사용될 수 있다.
더하여, 단계 914에서, 원하는 파라미터의 하나 이상의 값이 미리 규정된 임계값 밖에 있을 때 오디오 경보 및/또는 시각적 경보가 생성될 수 있다. 단계 912를 참조하여 이전에 언급된 바와 같이, 환자에 대응하는 생리적 파라미터는 환자의 병리학적 상태를 실시간으로 평가하기 위하여 연속으로 모니터링될 수 있다. 따라서, 혈액 산소 포화도, 혈압 및/또는 심박수와 같은 생리적 파라미터의 하나 이상이 임상적으로 규정된 임계값 아래로 떨어지면, 환자의 상태에 관하여 의사에게 경보하기 위하여 오디오 및/또는 시각적 경보가 생성될 수 있다. 소정의 실시예에서, 경보 메시지는 추가로 또는 대신에 환자에 대한 즉각적인 치료를 제공하는데 도움을 주도록 이메일, 단문 메시지 서비스(short messaging service(sms)) 및/또는 팝업을 통해 HIS 또는 선택된 모바일 전화기 번호와 같은 원격으로 연결된 시스템에 전달될 수 있다.
본 시스템 및 방법의 실시예들은, 따라서, 상이한 이상의 조기 검출에 도움을 주도록 환자의 하나 이상의 생리적 파라미터의 비침습적이고 연속적인 모니터링을 가능하게 한다. 특히, 여기에서 설명된 실시예들은 자화-완화, 정자기 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 박동성 혈액의 거동을 정확하게 정의하는 결합 모델을 제공한다. 정확하게 정의된 혈액의 거동은 환자의 건강 상태를 평가하기 위하여 자기장 측정값을 하나 이상의 생리적 파라미터에 효율적으로 상관시키는데 도움을 줄 수 있다.
추가로, 본 시스템의 실시예들은 또한 직접적으로 피부와 접촉할 필요가 없고 몸의 움직임에 대하여 강건한, 저전력이고, 경량이며, 저비용의 휴대 가능한 비침습적인 감지 장치를 개시한다. 더하여, 감지 장치의 소형인 크기와 가요성은 표적 영역 상의 센서의 배치에 대한 덜 엄격한 규칙을 가능하게 하여, 이에 의해 종래의 모니터링 장치를 이용하여 서비스 가능하지 않을 수 있는 발목과 같은 표적 영역에서의 사용을 가능하게 한다. 아울러, 감지 장치에서의 자기 센서 어레이의 사용은 더 높은 신호대 잡음비와 표유 자기장에 대한 개선된 강건성을 제공하기 위하여 더 강하고 풍부한 출력 신호의 생성을 가능하게 한다. 더하여, 어레이로 배열된 센서 디자인은 복수의 위치에서의 동시 자기장 측정에 도움을 주며, 이에 따라 복잡한 생리적 파라미터를 결정하는데 응집성 있게 사용될 수 있는 더 많은 정보를 제공한다.
본 설명이 결합 모델을 이용한 혈액 거동의 정확한 모델링과, 모델링된 거동에 기초한 환자의 생리적 모니터링을 참조하여 개시되지만, 본 방법 및 시스템의 대체 실시예는 다른 의료적 및/또는 비의료적 애플리케이션 영역에서 용도를 찾을 수 있다. 예를 들어, 본 방법 및 시스템의 소정의 실시예는 오일, 가스 및/또는 베어링 오일의 거동을 정의하는 결합 모델에 기초하여 각각 오일 및 가스 파이프라인에서 크랙을 검출하고 베어링 마모를 검출하는 것을 포함하는 비파괴적 평가 연구에서의 이용을 위하여 오일과 같은 다른 자기 유체를 모델링하는데 사용될 수 있다.
본 시스템 및 방법의 다양한 실시예의 구체적인 특징이 다른 도면이 아닌 소정의 도면들에만 도시되고 그리고/또는 그들만을 참조하여 설명될 수 있지만, 이것은 단지 편의를 위한 것이다. 설명된 특징, 구조 및/또는 특성이, 예를 들어, 추가적인 어셈블리 및 기술을 구성하기 위하여, 다양한 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 결합되고 그리고/또는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 전술한 예, 설명 및 프로세스 단계, 예를 들어 자기장 변조기(114), 처리 서브시스템(128) 및 경보 서브시스템(142)에 의해 수행될 수 있는 것은, 프로세서 기반의 시스템에서 적합한 코드를 이용하여 단일 장치 또는 복수의 장치에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 개시 내용의 상이한 구현이 상이한 순서로 또는 실질적으로 동시에, 즉 병렬로, 여기에서 설명된 일부 또는 모든 단계를 수행할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 기능은 Python, C++ 또는 Java를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 프로그래밍 언어로 구현될 수 있다. 이러한 코드는 저장된 코드를 실행하기 위하여 프로세서 기반의 시스템에 의해 액세스될 수 있는 데이터 저장소 칩, 로컬 또는 원격 하드 디스크, 광 디스크(즉, CD 또는 DVD), 솔리드 스테이트 드라이브 또는 다른 매체와 같은 하나 이상의 유형의 기계 판독 가능한 매체에 저장되거나 그에서의 저장을 위하여 맞추어질 수 있다.
본 개시 내용의 소정의 특징들만이 여기에서 예시되고 설명되었지만, 많은 수정 및 변경이 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자에게 떠오를 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 개시 내용의 진정한 기술적 사상 내에 있는 모든 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (23)

  1. 대상을 모니터링하는 시스템에 있어서,
    감지 장치로서,
    자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 자기 소소와,
    하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 포함하는 관(vessel)을 따라 복수의 위치에서 상기 자기장에 대응하는 복수의 측정값을 획득하기 위하여 상기 자기장 내에 배치되는 자기 센서 어레이를 포함하는, 상기 감지 장치; 및
    상기 감지 장치에 통신가능하게 결합된 처리 서브시스템으로서,
    결합 모델(coupled model) - 상기 결합 모델은 자화-완화, 상기 자기장의 결정된 경사를 향하는 상기 유체 내의 상기 자기 입자의 체적 운동(bulk motion), 정자기(magnetostatic) 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 가변 자기장에서의 상기 유체의 거동을 정의함 - 에 기초하여 상기 관을 통해 흐르는 상기 유체 내의 상기 자기 입자의 자화-완화(magnetization-relaxation)에 의해 발생된 상기 복수의 측정값에서의 변동을 결정하고,
    상기 결정된 상기 변동에 기초하여 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측하는, 처리 서브시스템
    을 포함하는, 대상을 모니터링하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기 센서 어레이는 하나 이상의 반도체 자기저항(semiconductor magnetoresistance) 센서를 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자기 소스는 서로 엇갈려 있는 N극과 S극을 갖는 복수의 자기 소스에 대응하고, 상기 반도체 자기저항 센서는 상기 복수의 자기 소스의 위에, 상기 복수의 자기 소스로부터 정해진 거리에, 또는 이들의 조합으로 위치결정되는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자기 센서 어레이는 자기저항 센서, 홀(hall) 효과 센서, 이방성(anisotropic) 자기저항 센서, 거대(giant) 자기저항 센서, 코일 센서 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기 소스 및 상기 자기 센서 어레이가 내부에 배치된 기판을 더 포함하고, 상기 기판은 가요성 기판, 경질 기판 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자기 소스와 상기 자기 센서 어레이는, 상기 기판 상에 하나 이상의 선택된 배향으로 배치되거나, 하나 이상의 선택된 크기를 갖거나, 또는 이들의 조합으로 되는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 자기 센서 어레이 내의 하나 이상의 자기 센서는 상기 기판 상에 상기 자기 소스로부터 하나 이상의 선택된 거리에 배치되는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    시간 도메인, 공간 도메인 또는 이들의 조합에서 상기 자기장을 가변시키도록 상기 감지 장치에 동작가능하게 결합된 변조기를 더 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지 장치는, 유선 커플링 수단, 무선 커플링 수단 또는 이들의 조합을 통해 상기 처리 서브시스템에 통신가능하게 결합되는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    경보 서브시스템을 더 포함하고, 상기 경보 서브시스템은 하나 이상의 원하는 파라미터의 값이 규정된 임계값 밖에 있을 때 오디오 경보, 시각적 경보 또는 이들의 조합을 생성하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 혈액을 포함하고, 상기 하나 이상의 원하는 파라미터는 혈액량, 혈압, 혈액 산소 포화도(blood oxygenation), 심박수, 심박 출량(cardiac output) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 처리 서브시스템은 다른 생리적 모니터링 장치에 동작가능하게 결합되는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 생리적 모니터링 장치는 혈액 산소 포화도 모니터, 도플러 초음파 시스템, 광 심박수 모니터 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 처리 서브시스템은 상기 하나 이상의 원하는 파라미터의 값과, 상기 생리적 모니터링 장치를 이용하여 결정된 정보에 기초하여 상기 대상의 병리학적 상태를 결정하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 비생물(non-biological) 유체를 포함하고, 상기 비생물 유체는, 오일, 가솔린, 물, 가스 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 시스템.
  16. 대상을 모니터링하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 자기 소스를 이용하여, 시간 도메인, 공간 도메인 또는 이들의 조합에서 가변하는 가변 자기장을 제공하는 단계;
    상기 가변 자기장 내에 배치된 하나 이상의 자기 센서를 이용하여, 하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 포함하는 관(vessel)을 따라 복수의 위치에서 상기 가변 자기장에 대응하는 복수의 측정값을 획득하는 단계;
    결합 모델(coupled model)에 기초하여 상기 관을 통해 흐르는 상기 유체의 자화-완화(magnetization-relaxation)에 의해 발생된 상기 복수의 측정값에서의 변동을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 상기 변동에 기초하여 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측하는 단계
    를 포함하는, 대상을 모니터링하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 결합 모델이 자화-완화, 상기 자기장의 결정된 경사를 향하는 상기 유체 내의 상기 자기 입자의 체적 운동(bulk motion), 정자기(magnetostatic) 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 상기 가변 자기장에서의 상기 유체 내의 상기 자기 입자의 거동을 정의하도록, 상기 결합 모델을 생성하는 단계들 더 포함하는, 대상을 모니터링하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 측정값을 획득하는 단계는, 상기 관을 따라 상기 복수의 위치에서 상기 가변 자기장을 동시에 측정하는 단계를 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 연속으로 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것인, 대상을 모니터링하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 원하는 파라미터의 하나 이상의 값이 규정된 임계값 밖에 있을 때, 오디오 경보, 시각적 경보 또는 이들의 조합을 생성하는 단계를 더 포함하는, 대상을 모니터링하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 원하는 파라미터의 값에 기초하여 상기 대상의 병리학적 상태를 결정하는 단계를 더 포함하는, 대상을 모니터링하는 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    유선 커플링 수단, 무선 커플링 수단 또는 이들의 조합을 통해 상기 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 상기 자기 센서 어레이에 원격으로 연결된 시스템에 전달하는 단계를 더 포함하는, 대상을 모니터링하는 방법.
  23. 대상을 모니터링하는 방법을 수행하기 위하여 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체에 있어서,
    상기 대상을 모니터링하는 방법은,
    적어도 하나의 자기 소스를 이용하여, 시간 도메인, 공간 도메인 또는 이들의 조합에서 가변하는 가변 자기장을 제공하는 단계;
    상기 가변 자기장 내에 배치된 하나 이상의 자기 센서를 이용하여, 하나 이상의 자기 입자를 포함하는 유체를 포함하는 관(vessel)을 따라 복수의 위치에서 상기 가변 자기장에 대응하는 복수의 측정값을 획득하는 단계;
    결합 모델(coupled model) - 상기 결합 모델은 자화-완화, 상기 자기장의 결정된 경사를 향하는 상기 유체 내의 상기 자기 입자의 체적 운동(bulk motion), 정자기(magnetostatic) 및 운동량 보존의 원리들에 기초하여 상기 가변 자기장에서의 상기 유체의 거동을 정의함 - 에 기초하여 상기 관을 통해 흐르는 상기 유체의 자화-완화(magnetization-relaxation)에 의해 발생된 상기 복수의 측정값에서의 변동을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 상기 변동에 기초하여 하나 이상의 원하는 파라미터의 값을 예측하는 단계를 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체.
KR1020177019093A 2014-12-10 2015-12-01 개선된 생리적 모니터링을 위한 시스템 및 방법 KR20170095301A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/565,784 US10338029B2 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Systems and methods for improved physiological monitoring
US14/565,784 2014-12-10
PCT/US2015/063180 WO2016094127A1 (en) 2014-12-10 2015-12-01 Systems and methods for improved physiological monitoring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170095301A true KR20170095301A (ko) 2017-08-22

Family

ID=55025376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177019093A KR20170095301A (ko) 2014-12-10 2015-12-01 개선된 생리적 모니터링을 위한 시스템 및 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10338029B2 (ko)
EP (1) EP3229680A1 (ko)
JP (1) JP2017536904A (ko)
KR (1) KR20170095301A (ko)
CN (1) CN106999067A (ko)
AU (2) AU2015361028A1 (ko)
BR (1) BR112017010881A2 (ko)
CA (1) CA2969533C (ko)
MX (1) MX367724B (ko)
RU (1) RU2017118765A (ko)
TW (1) TWI685328B (ko)
WO (1) WO2016094127A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6021238B1 (ja) * 2015-10-11 2016-11-09 マグネデザイン株式会社 グラジオセンサ素子およびグラジオセンサ
EP3275365A1 (en) * 2016-07-27 2018-01-31 Cerasani, Ennio Non-invasive interactive arterial circulation evaluation system
TWI606811B (zh) * 2016-10-11 2017-12-01 國立高雄應用科技大學 操作血管分析裝置的方法
US10721363B2 (en) * 2017-02-09 2020-07-21 Sony Corporation System and method for controlling notifications in an electronic device according to user status
US11327000B2 (en) * 2018-05-21 2022-05-10 Saudi Arabian Oil Company Detecting saturation levels of a core sample using magnetic fields
US11357412B2 (en) * 2018-11-20 2022-06-14 42 Health Sensor Holdings Ltd. Wearable cardiovascular monitoring device
US11281869B2 (en) * 2018-12-21 2022-03-22 General Electric Company Methods and devices for device detection using magnetic signatures
TWI720406B (zh) * 2019-01-14 2021-03-01 葉俊村 磁能脈衝檢測應用載具
CA3128867A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 Flow Cpr Inc. Apparatus and method for calculating a volume flow rate of oxygenated blood
CN113640456B (zh) * 2020-05-11 2024-05-28 中国石油天然气股份有限公司 确定输气管道样本的方法和装置
US11925419B2 (en) 2020-12-30 2024-03-12 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Systems and methods for position determination
CN112798995B (zh) * 2020-12-30 2022-11-25 上海联影医疗科技股份有限公司 应用于磁共振成像的运动监测方法以及磁共振成像系统
CN114711744A (zh) * 2022-03-30 2022-07-08 杭州阿特瑞科技有限公司 一种冠状动脉血流储备分数的获取系统及方法
EP4299000A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-03 CERAGOS Electronics & Nature Portable ultrasound based arterial circulation evaluation method

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305751A (en) * 1992-06-04 1994-04-26 Biomagnetic Technologies, Inc. Measurement of liquid flows in a living organism
DE19503664C2 (de) 1995-01-27 1998-04-02 Schering Ag Magnetorelaxometrische Detektion von Analyten
JPH1073614A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Shimadzu Corp 流速計
US6480111B2 (en) 2000-01-10 2002-11-12 Southwest Research Institute Motion detection for physiological applications
WO2001076656A2 (en) 2000-04-06 2001-10-18 Cobe Cardiovascular, Inc. Assembly for extracorporeal blood handling and method of use
JP2001318079A (ja) * 2000-05-01 2001-11-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体中の異物検出方法及び装置
WO2003062794A2 (en) 2002-01-24 2003-07-31 Breslin, John Method of using electromagnetic absorption or perturbation spectra to diagnose and detect abnormalities in cells, tissues and organisms
US20050059869A1 (en) 2003-09-15 2005-03-17 John Scharf Physiological monitoring system and improved sensor device
WO2005110395A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 University Of South Carolina System and device for magnetic drug targeting with magnetic drug carrier particles
US7809427B2 (en) 2005-02-11 2010-10-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Time domain inverse scattering techniques for use in microwave imaging
US8108023B2 (en) 2005-04-11 2012-01-31 Infotonics Technology Center, Inc. Blood monitoring systems and methods thereof
JP4758713B2 (ja) * 2005-08-30 2011-08-31 旭化成株式会社 磁気センサを用いた測定装置及び測定方法
SG135077A1 (en) * 2006-02-27 2007-09-28 Nanyang Polytechnic Apparatus and method for non-invasively sensing pulse rate and blood flow anomalies
US20080261261A1 (en) 2006-03-31 2008-10-23 Kmg2 Sensors Corporation System/unit and method employing a plurality of magnetoelastic sensor elements for automatically quantifying parameters of whole blood and platelet-rich plasma
SG145747A1 (en) 2006-09-15 2008-09-29 Nanyang Polytechnic Packages of apparatus for non-invasive detection of pulse rate and blood flow anomalies
WO2009064715A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Auckland Uniservices Limited Method for multi-scale meshing of branching biological structures
US9167983B2 (en) 2008-08-15 2015-10-27 The University Of Houston System Imaging method for obtaining spatial distribution of nanoparticles in the body
US8473059B2 (en) 2008-12-31 2013-06-25 Forschungszentrum Juelich Gmbh Method for treating dementia
EP2477539B1 (en) * 2009-09-14 2017-01-11 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for measuring the internal pressure of an examination object
WO2011063023A2 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Board Of Regents, The University Of Texas System Determination of oil saturation in reservoir rock using paramagnetic nanoparticles and magnetic field
WO2011080191A1 (en) 2009-12-28 2011-07-07 Gambro Lundia Ab Monitoring blood pressure
US20150105630A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Texas Instruments Incorporated Heart pulse monitor including a fluxgate sensor
US9636034B2 (en) * 2013-10-23 2017-05-02 Verily Life Sciences Llc Non-invasive analyte detection system with modulation source
US10076267B2 (en) * 2014-10-03 2018-09-18 General Electric Company Methods and systems for improved navigation

Also Published As

Publication number Publication date
TW201632146A (zh) 2016-09-16
AU2018236760B2 (en) 2020-02-20
CA2969533A1 (en) 2016-06-16
RU2017118765A (ru) 2019-01-11
AU2015361028A1 (en) 2017-06-15
CA2969533C (en) 2020-05-26
CN106999067A (zh) 2017-08-01
EP3229680A1 (en) 2017-10-18
MX2017007587A (es) 2017-09-07
WO2016094127A1 (en) 2016-06-16
AU2018236760A1 (en) 2018-10-18
MX367724B (es) 2019-09-03
US20160169838A1 (en) 2016-06-16
TWI685328B (zh) 2020-02-21
US10338029B2 (en) 2019-07-02
BR112017010881A2 (pt) 2018-01-09
RU2017118765A3 (ko) 2019-05-08
JP2017536904A (ja) 2017-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018236760B2 (en) Systems and methods for improved physiological monitoring
CN103919573B (zh) 病变诊断设备和方法
Venkatesh et al. Magnetic resonance elastography of liver
US9955924B2 (en) Magnetic nanoparticle temperature imaging method and magnetic nanoparticle temperature imaging system
CN105813550B (zh) 用于测量对象的脉搏波的系统和方法
CN113196080A (zh) 用于校正磁共振测温中的测量伪像的系统和方法
JP2015131100A (ja) 超音波診断装置、超音波画像記録方法、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体
JP2018516703A (ja) がん組織を同定するシステム及び方法
JP2016506768A (ja) 音響ノイズ放射が抑制される動脈スピンラベリング及びその作動方法
Joseph et al. Arterial compliance probe for cuffless evaluation of carotid pulse pressure
JP2009000525A (ja) 磁気共鳴装置による潅流の自動決定方法および装置
KR20090061629A (ko) 비정상적인 맥박수 및 혈류를 비침습적으로 검출하기 위한 장치의 패키지
Andelovic et al. Evaluation of plaque characteristics and inflammation using magnetic resonance imaging
Son et al. Measurement and analysis of pulse wave using a clamping pulsimeter equipped with hall effect device
US11607154B2 (en) Magneto-LC resonance technology for real-time respiratory motion monitoring
CN112998754A (zh) 无创血流量检测方法、检测系统及检测设备
CN108472016A (zh) 超声系统和方法
JP4880971B2 (ja) 血液循環状態測定装置
van Lieshout Electromagnetic articulography
Wong et al. Theory and validation of magnetic resonance fluid motion estimation using intensity flow data
WO2020093972A1 (zh) 模拟血液流动的方法，装置，存储介质及电子设备
CN108348189A (zh) 用于跟踪永磁珠的检查装置
JP7431780B2 (ja) センサ及び検査装置
EP3275365A1 (en) Non-invasive interactive arterial circulation evaluation system
Bruno et al. Hybrid system for magnetic and acoustic measurement

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination