KR20180102087A - 안구 센서, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
개인의 뇌간 활동을 측정하기 위한 가변 전압 생체신호를 제공하도록, 개인의 안구의 고정 눈 운동들(예를 들어, 안구 미세미동(ocular microtremors: OMT) 및 마이크로새커드(microsaccades: MS))을 측정하기 위한 눈 센서(1), 시스템 및 방법이 개시된다. 눈 센서(1)는 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향될 수 있도록 개인의 닫혀진 또는 열린 눈꺼풀에 장착된 센서(16)를 포함한다. 차폐된 가요성 리본(5) 어셈블리는 센서(16)에 의해 생성된 생체신호를 개인의 피부에 위치한 증폭기(3)로 공급하며 증폭기에서 생체 신호가 증폭된다. 증폭기(3)는 신호 프로세서 및 디스플레이와 상호 연결되어, 생체 신호의 그래픽적 및 수치적 표현들이 마취과 의사, 중환자 치료사 또는 임상의에 의해 액세스 가능하게 된다. 환자의 뇌간 활동을 판별하기 위해 생체 신호를 분석하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 환자의 안구(예를 들어, 각막/공막)의 하나 이상의 고정 눈 운동들(fixation eye movements)의 그래픽적 및 수치적 표현들을 디스플레이하는 눈 센서, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 환자의 뇌간 활동(brain stem activity)에 대한 표시 또는 환자의 진정(sedation) 레벨, 의식 레벨 및 반응 레벨을 포함하는 변경된 뇌간 상태에 대한 표시를 모니터 요원(예컨대, 마취 전문의, 중환자 치료사(intensivist) 또는 임상의)에게 제공할 수 있다. 이러한 것은 예를 들어, 환자가 수술 중에 마취되는 경우와 같은 의학적 또는 임상적 절차 이전에, 도중에 및 이후에 이용될 수 있다. 눈 센서의 센서는 얇고 순응적이고 그리고 환자의 닫힌 눈꺼풀의 모양을 따를 수 있으며 또는 환자 안구의 고정 눈 운동들에 반응할 수 있도록 환자의 열린 눈꺼풀의 조직 주름에 위치될 수 있다.
많은 의학적 절차 및 조건의 수행 및 치료 동안, 마취가 관리되며 따라서 환자가 진정되고 그리고 의식을 잃게된다. 일부 경우들에서, 환자는 수술을 통해 과도하게 진정될 수 있는바(over-sedated), 이는 환자의 신경 능력에 영구적으로 영향을 미칠 수 있으며 그리고 뇌간의 사망을 초래할 수도 있다. 다른 경우들에서, 환자는 통증을 느끼게 하는 수준의 의식을 의료진에게 알려주지 않으면서 과소-진정되고 움직이지 못할 수도 있다. 또 다른 경우, 환자의 과다 진정(over-sedation)은 기계적 환기(mechanical ventilation)의 지속 기간을 연장시킬 수도 있으며, 과소 진정(under-sedation)은 환자에게 의도하지 않은 발관(extubation)이 일어나게 할 수도 있다.
오랜 기간 동안, 마취 또는 진정의 깊이에 관하여 임상의가 이용할 수 있는 주요한 정보 소스는 신체적 및/또는 언어적 자극에 대한 환자의 신체적 반응 및 자율 반응으로 국한되어 왔다. 이러한 반응들은 신경근 차단 약물들, 자율 신경계에 영향을 미치는 약물들 및 자극의 불일치에 의해, 변경되고 영향을 받을 가능성이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 반응들의 유무가 항상 의식(conscious awareness)과 정확하게 관련되는 것은 아니므로, 환자의 무의식 상태의 깊이를 제대로 나타내지 못할 수 있다.
마이크로새카드(Microsaccades: MS)(보다 큰 대응물인 새카드 운동과 혼동하지 말것)는 대부분 단일 파동 액션들로 이루어지며, 버스트 및 활동이 없는 기간을 수반하는 고활동 기간으로서 불규칙하며, 초당 1 버스트 단위로 인터벌들 간의 시간에 대해서 측정되는 것이 전형적이다. 따라서, 마이크로새카드의 주파수(frequency)는 유용한 것으로 덜 보고되는 경향이 있으며, 그리고 다양한 현상의 측정치들로서 방향, 존재 혹은 부존재, 피크 속도 또는 가속도 및 진폭이 보다 많이 보고된다. 반면에, 안구 미세미동들(ocular microtremors: OMT)은 사망 및 기타 드문 경우를 제외하고는 항상 지속적으로 떨림이 있다. OMT는 주파수로 측정되는 경향이 있으며, 그리고 이전의 측정 기법이 이러한 작은 진폭을 측정할 때 변동하기 쉽기 때문에, 거의 0에서 100Hz에 이르는 트렌드 분석을 통해 의식 및 각성의 전체적인 활동 레벨의 표지로서 이용된다. OMT 진폭 범위는 절대 및 특히 상대적 측면에서 마이크로새카드 범위 보다 훨씬 좁다. 역사적으로 지배적인 고-주파수 카운트들은 트렌드형 연속 측정에 사용되는 주요한 측정 단위이며 반응 전력 또는 자극에 대한 응답을 측정하지 않는다.
MS는 "플릭(flick)"이라 적절히 명명되고 모든 눈 운동들 중 가장 빠른 가속도 및 속도를 달성하며 그리고 이러한 움직임들은 기하급수적으로 빠르게 급속도로 상승하며, 그리고 이와 유사하게 급속도로 측정 레벨 이하로 사라지거나 떨어진다. 마이크로새커드의 측정은 OMT가 관심 범위 밖에 있고 그리고 일반적으로 마이크로새커드 측정 시스템의 검출 레벨 아래에 있으며 시각적 실험에 대해 중요하지 않은 것으로 간주한다. 본 발명 이전까지는, 통상적인 기술상식(conventional wisdom)에 따르면, 마이크로새커드 이벤트들인 마이크로새커드들은 존재하거나 혹은 존재하지 않는 것이며 그리고 주요한 시각적 목적 및 기원이라 교시되었으며, 그리고 환자의 상태를 깨우는 것에 한정된, 의식이 진정된 환자(conscious-sedated patients)의 측정에 사용되는 경우에만 제안되었는바, 또한 여기서 열린 눈의 시각적 자극과 행동이 감지될 수 있다.
종래 기술에서, 테스트 중인 개인의 마이크로새커드(MS) 및/또는 안구 미세미동들(Ocular microtremors: OMT)에 응답하는 센서들이 알려져 있다. 테스트받는 개인의 마이크로새커드(microsaccades; MS) 및/또는 안구 미세미동(OMT)에 반응하는 종래 기술에 공지되어 있다. 또한, 환자의 안구의 매우 큰 자발적 움직임들(예컨대, 20도의 총 운동(20-degree gross excursion))을 감지하기 위해 환자의 닫힌 눈꺼풀 위에 접착 방식으로 결합되는 센서도 알려져 있다. 그러나, 공지된 센서들는 비교적 크며, 따라서 검사되는 개인의 눈이 완전히 닫히고 테이프로 고정되는 수술 도중에는 이들 센서들의 사용이 제한된다. 작은 마이크로 안구 운동은 약 500 나노미터의 진폭을 갖기 때문에, 이러한 움직임을 감지하는 센서는, 물리적 힘 및 생물학적 아티팩트들 뿐만 아니라 외부의 전기적 및 전자기적 간섭에 의해서 마스킹되거나 변경되기 쉽다. 따라서, 현재 요구되는 것은, 진동 및 전기적인 원치않는 아티팩트들을 감소시킴으로써 그리고 바람직하지 않은 배경 잡음은 증폭하지 않으면서도 생체 신호의 정보 콘텐츠를 증폭시킴으로써, 환자의 안구의 고정 눈 운동들(예컨대, MS 및 OMT)(예를 들어, 0.1 내지 400 마이크로미터 사이의 안구 아크 길이 운동(eyeball arc length excursion)의 진폭을 갖음)을 정확하게 반영하는, 깨끗한 생체 신호를 생성할 수 있는 향상된 센서 및 센서 시스템이다.
눈 센서는 고정 운동으로 알려진 움직임의 전체 범위를 포착하기에 적합한 범위 및 감도를 측정할 수 있어야 한다. 이와 같이 눈 센서는 0.1 마이크론과 400 마이크론 사이의 아크 모션 길이의 안구 주변의 움직임을 측정할 수 있어야 하며, 이는 하한에서의 기록된 가장 작은 OMT 행동 및 상한에서의 가중 큰 마이크로새커드 운동을 나타낸다. 따라서, 보고된 가장 넓은 OMT 운동 범위는 0.1 ~ 2.5이고, 보다 일반적으로 0.5 ~ 1.5 이며, 보고된 평균 운동(excursion)은 약 1 마이크로미터의 아크 길이이다. 따라서, MS 모션의 보고된 가장 넓은 범위는 3-403이며, 보다 일반적으로 16-151이며, 보고된 평균 운동(excursion)은 약 45 미크론 마이크로미터 아크 길이이다. 주파수의 경우 OMT 컴포넌트는 사망시 0(zero)으로부터 기타 희귀한 상태에서 최대 200 Hz까지의 범위를 가지며, 일반적으로 20-90의 범위에서 건강한 깨어있는 성인의 경우 약 84 Hz의 평균값을 갖는다. MS 컴포넌트의 범위는 1 Hz 미만으로부터 25 Hz 까지이며, 그리고 자연 공진들(natural resonances) 및 추가적인 버스트 기간들(additional burst periods)을 포함하지 않는 1-13 Hz 범위 내에 있다고 통상적으로 보고된다. 보고된 MS 값은 깨어있는 환자 기록들 중에서 우세하게 채택되며, 그리고 의식이 없는 환자들 또는 침체된(depressed) 뇌간 상태인 환자들의 MS 특성들에 대한 이용가능한 정보는 아무 것도 없다.
원치않는 아티팩트가 센서로부터 시스템의 다른 아이템으로의 연결에 의해서 또한 도입될 수 있다. 측정되는 움직임이 너무 작다면 센서의 임의의 움직임이 기록될 수 있다. 따라서, 신호 전송 수단에 의해 전달되는 움직임으로부터 센서를 격리시키도록, 상당한 주의가 요구된다. 또한, 일단 센서가 눈의 소정의 움직임을 기록하고 신호를 생성하면, 그 신호(예를 들어, 전기적 신호)는 테스트 환경에 존재하는 여러 간섭 요인들로부터 보호되어야만 하고, 신호의 무결성을 유지하는데 큰 주의를 기울여야만 한다.
다음과 같은 점이 발견되어 왔는바, 몇몇 종래의 안구 미세미동 센서(ocular microtremor sensor)를 환자의 눈꺼풀에 부착하는 것은, 집중된 압력이 눈꺼풀에 인가되게 할 수 있으며, 이는 환자의 안구에 함몰부(depression)를 생성시킬 수도 있다. 때때로, 환자의 안구에 집중적인 압력을 인가하는 종래의 센서의 침습적인 특성으로 인하여, 시간이 지남에 따라 환자는 불편함을 느낄 수도 있다. 이러한 경우 및 다른 경우들에서, 종래의 센서는 환자의 안구 운동에 응답할 수 있도록 하기 위한 적절한 위치 배치를 보장하기 위해 추가적인 조정(intervention) 및 콘트롤을 요구할 수 있다. 무엇보다도, 환자는 그의 안구에 가해지는 압력으로 인한 불편함을 회피하기 위해 기존의 센서를 착용하는 것에 저항할 수 있다.
또한, 그 적용예를 최대화하기 위해, 개선된 센서는 저가이어야 하고, 오염을 회피할 수 있고 콤팩트해야하며, 따라서 개개인의 닫힌 눈꺼풀 또는 그 조직 접힘부에 직접적으로 부착될 수 있도록, 환자가 완전히 또는 부분적으로 잠들어 있거나 깨어있는 동안 또는 환자의 눈꺼풀이 완전히 닫혀있거나, 완전히 열려있거나 또는 닫힘과 열림 사이에서 깜박거리는 동안, 고정 눈 운동에 반응하기 위해 개인의 닫힌 눈꺼풀 또는 또는 그 조직 접힘부에 직접적으로 부착될 수 있다. 이와 유사하게, 센서는 충분히 순응적이어야 하는바, 따라서 상기 센서는 환자의 눈에 불편한 집중된 압력이 가해지는 것을 방지할 수 있으며 그리고 환자가 실질적으로 그 존재를 인식하지 못할 정도로 편안하게 착용할 수 있도록 편리한 방식으로 용이하게 부착될 수 있다.
일반적으로, 수술 중 환자에게 마취제가 투여되는 경우 등과 같이, 의료적 절차 또는 평가 이전에, 진행중에, 및 이후에, 환자의 진정 레벨, 응답 레벨 및 의식 레벨을 포함하는, 환자의 뇌간 활동 레벨 또는 변경된 뇌간 상태에 대한 신뢰성있는 표시를 모니터 요원(예를 들어, 마취위, 집중치료사, 임상의 등)에게 제공하기 위한 응용예들을 갖는 눈 센서, 시스템 및 방법이 개시된다. 눈 센서는 예를 들어, 검출기의 센서와 같은 전기적으로 활성인 감지 소자를 포함하며, 이는 0.1 내지 400 마이크로미터 사이의 안구 아크 길이 운동(eyeball arc length excursion)의 진폭을 갖는 환자의 안구(예를 들어, 각막/공막)의 고정 눈 운동들에 반응하도록 환자의 닫힌 눈꺼풀 위에 또는 열린 눈꺼풀의 조직 주름에 직접 부착될 수 있다. 또한, 상기 눈 센서는 차폐된 가요성 리본 어셈블리를 포함하며, 이에 의해서, 검출기에 의해 생성된 교류 전압 생체신호가 차폐된 눈 신호 증폭기로 공급된다. 눈 센서의 눈 신호 증폭기의 증폭된 출력은 신호 프로세서에 먼저 제공되고 그리고 시각적 디스플레이에 제공되며, 시각적 디스플레이는 생체 신호와 환자의 뇌간 활동 및 의식 레벨에 대한 그래픽적 및 수치적 표현을 제공한다. 일련의 연구들 및 실험을 통해, 마이크로새커드는 특히 이전에 연구되지 않았던 낮은 레벨들에서, 뇌간 응답에 대한 매우 훌륭한 척도이며 그리고 OMT 신호들과 결합되면, 지금까지 실시 가능성이 없었던, 뇌간 상태 및 환자의 컨디션을 진단하기 위한 강력한 새로운 수단을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 특징적인 마이크로새커드(microsaccades) 및 이와 구별되는 비특징적인(uncharacteristic) OMT 눈 운동들이 깊은 마취에서부터 완전히 깬 상태인 연속체(continuum)의 모든 레벨들에 존재함이 본 출원인에게 알려지게 되었으며, 평균적으로 이들의 빈도(평균, 단속성 운동간 간격(intersaccadic interval), 비율 및 속도) 및 버스트 패턴은 연속체에 걸쳐서 상대적으로 일정하게 유지됨이 알려졌다. 마이크로새커드의 진폭, 전력 및 에너지는 극적으로, 아마도 대수적으로 또는 지수적으로 변화하는 것처럼 보인다. 또한, 다음과 같은 점이 발견되었는바, 마이크로새커드는 각성(arousal)의 급격한 증가, 자극에 대한 반응, 다른 기상(awakening) 현상 및 이벤트에 따라 거의 구형파 방식으로 강하게 버스트하는 경향이 있다. 마이크로새커드의 세기와 전력(power)은, 특히 연속체의 낮은 레벨들에서; 또는 중간 정도의 자극에 대한 가벼운 반응에 대해; 조절된(tempered) 응답들에 대해, 또는 보다 유해한 자극(예컨대, 약물 또는 수면과 같은 다른 뇌간 기능 감쇠 메커니즘에 의한)에 대한 응답에 대하여, 뇌간의 반응에 비례하는 것처럼 보인다. 이와 반대로, 자극의 중단에 따라 마이크로새커드 눈 운동의 진폭, 파워 또는 에너지가 극적으로 감소한다는 점이 관찰되었다. 또한, 마이크로새커드 운동의 파워는 수면 또는 약물에 의해 유도되는 것과 같은 의식의 상실시에 하강한다. 하지만, 비록 이러한 천이가 분명하게 뚜렷하고 상대적으로 갑작스럽지만, 깨우기 위한 그것처럼 그렇게 예리하게 정의되지는 않는다. 보다 높은 각성 레벨들에서, 마이크로새커드 응답들은 자극의 강도 및 뇌간의 감쇠 레벨에 비례하는 것처럼 보인다. 하지만, 비례적인 변화들은 훨씬 덜 극적으로 보인다. 깨어있는 레벨들에서 본 출원인에게 관찰되는 이러한 현상은 그 존재 또는 부족, 방향, 집중 밀도, 임상적으로 관련이 있는 단일 파형들의 단기 파이어링 레이트 피크 값인 현재의 가르침을 설명하는데 도움를 주는바, 특히, 시각적인 자극에 반응하여 깨어있는 피실험자에 관한 현재의 가르침을 설명하는데 도움이된다
자극에 대한 마이크로새커드 응답 또는 반응 및 이들의 OMT 패턴의 꾸준한 경향 패턴 등과 같은 이들 고정 눈 운동 파라미터들의 특정 조합들은, 이들 파라미터들 어느 하나만을 측정함으로써는 구분할 수 없었던 다양한 상태들을 진단하고 구별하기 위한 시그니처들로 간주될 수 있다.
2 가지 이상의 유형의 눈 운동들(예: MS 및 OMT)을 동시에 측정하는 것이 환자의 상태에 대한 더 나은 통찰력을 제공할 수 있다는 점이 밝혀졌다. 이러한 2 개 이상의 유형의 눈 운동을 모니터링함으로써 고유한 패턴들이 발견될 수 있으며 그리고 미리 결정된 값과 비교될 수 있으며, 상태에 따른 조치가 제안되거나 및/또는 자동으로 취해질 수 있다. 2 개 이상의 고정 눈 운동의 사용은, 서로 다른 기저 컨디션들이 유사하게 존재하고 그리고 통상적인 장비들과 본 발명 이전의 이용가능한 단일 파라미터 측정들 및 방법들을 이용하여 이들 서로 다른 기저 컨디션들을 과거에는 구별할 수 없었던 환경에서 임상의들이 환자의 상태를 보다 잘 진단할 수 있게 한다.
본 발명은 MS 및 OMT 운동에 관하여 설명되지만, 드리프트 및 다른 고정 운동들도 모니터링될 때 뇌간 활동을 나타내는 데이터를 제공할 것이라는 가설을 세웠다. 발견된 사실은, 적어도 2 개의 고정 눈 운동들(종래 기술에서는 독립적인 값으로만 여겨졌던)을 모니터링함으로써, 개별 데이터 포인트들 보다 뇌간의 상태를 실제로 더 잘 진단할 수 있다는 것이다.
예를 들어, 2 가지 이상의 유형의 고정 눈 운동의 사용은 임상의가 다음과 같은 것들을 구별하는데 유효한 객관적인 데이터를 제공한다:
진정 레벨 혹은 마취 레벨에서의 근본적인 쉬프트들 대(versus) 작용에 대한 반응으로서 야기되는 신체 및 뇌간 활동의 일시적인 증가;
수면 상태 우울증 대(versus) 약물 유발 우울증;
의식이 있는 깨어남(conscious awareness) 대(versus) 일반적인 신체 활동 지표가 없는, 약물에 의해 마비(paralyzed)되었을 때의 깨어남 없는 무의식(unconsciousness lack of awareness);
온화한(mild) 진정 레벨 대(versus) 중간(moderate) 진정 레벨 또는 또는 다른 미묘한 등급(종종 비슷한 증상을 나타냄); 및
물리적으로 관찰가능한 컷오프 지점 아래에 존재하는 "비 반응성" 또는 뇌간 상태 활동의 연속체의 단계적 변화가 그것이다. 이들 조건들은 OMT 주파수 측정 단독으로는 명확하게 구별되지 않는다. 비록 OMT 주파수가 이러한 상태들을 나타낼 수 있지만 대부분의 단일 데이터 세트의 경우와 같이 여러 상태에 대해 유사한 OMT 주파수 판독값이 나타나는 경우가 종종 있다. 마찬가지로, 마이크로새커드 모션들, 반응 패턴 및 버스트는, 응답의 세기와 속도에 대한 훌륭한 지표들이지만, 일반적인 경향을 평가하고 그리고 점진적인 변화들을 평가하는데는 덜 가치가 있다. 뇌간에 대한 유사한 알려진 약물 복용량과 효과에 대해 알려진 시간 동안, 다수의 자극들과 관련된 강력한 마이크로새커드 이벤트들의 주기들이 관찰될 수 있으며 그 직후의 반대의 인접한 주기들이 관찰될 수 있다. 추가적인 정보가 없다면, 마이크로새커드 반응성의 관찰자는 잘못된 결론을 이끌어낼 수 있으며, 이는 아마도 치명적인 약물의 부적절한 투여로 이어질 수 있다.
일부 실시예는 센서 시스템을 포함하며, 센서 시스템은 MS 및 OMT 동작의 전체 범위를 포착하고, 2개의 신호들 모두를 측정하도록 감도 및 잡음 감소에 적합하며, 열려 있거나 닫힌 눈의 거동 조건들의 전체 범위 및 완전히 깨어있거나 의식이 있는 상태에서부터 의학적 혼수 상태 하에서 심하게 마취된 피실험체 전반에 걸쳐서 이를 수행할 수 있도록 설계된다.
일부 실시예는 MS 및 OMT 운동들을 프로세싱하고 OMT의 주파수 및 조합된 데이터를 결정할 수 있는 시스템을 포함한다. 여기서, 조합된 데이터는 조합된 마이크로새커드(MS) 진폭 및 OMT 진폭, 조합된 MS 및 OMT 전력, 조합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시예에서, 눈 센서의 센서는 압전 소자를 포함한다. 일 실시예는 10 ~ 60 ㎛ 두께의 하나의 두꺼운 압전층을 포함하며, 이는 스트레스 및 스트레인 및 감도를 최대화하기 위해 압전층과 거의 동일한 두께의 인접한 구조층과 함께 적층된다. 일부 실시예에서, 압전 소자는 상부 및 하부 박막 형성 압전층을 포함하며, 이들 압전층은 중간 결합제에 의해 반대되는 바이모프 방식(opposing bimorph fashion)으로 서로 위에 결합된다. 일부 실시예에서, 상부 및 하부 압전층 각각의 외부는 운동에 의해 생성된 신호를 수집하기 위해 압전층 상에 직접 배치되는 전기 전도성 표면 전극을 갖는다. 검출기의 센서는 상부 및 하부 압전층이 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향될 때 외부 전도성 표면 사이에 교류 전압 생체 신호를 발생시킬 수 있다. 감도를 증가시키고, 추가적인 측정이 없이도 적절한 변환을 안정적으로 가능하게 하고, 열리거나 닫힌 눈 상태 모두에서 사용할 수 있게 하고, 착용자의 불편함을 줄이기 위해, 센서는 환자의 눈꺼풀에 부착되어, 눈꺼풀의 모양을 순응할 수 있다. 또한, 감지 소자는 내부에 배치된 전도성 전극과 절연된 전도성 차폐층으로 덮여있다.
비록, 본 실시예는 순응형 압전 센서 기술의 사용을 개시하지만, 임의의 수의 대안 기술을 채용하는 것이 적합할 수도 있다.
센서와 증폭기 사이에서 연장되는 가요성 리본 케이블의 실시예는 비전도성 필름 스트립을 포함한다. 가요성 리본 어셈블리는 상부 스트립 표면의 외부 및 하부 비전도성 절연 층의 외부에 놓이는 전도성 차폐층에 의해 외부의 전기 및 전자기 간섭으로부터 차폐된다. 하나 이상의 전기 전도성 트레이스들은 서로 전기적으로 절연되어, 리본의 내부를 따라 그리고 전기 전도성 차폐 코팅을 따라 길이 방향으로 연장된다. 일부 실시예에서, 압전 소자는 가요성 리본 어셈블리의 근위 단부에서 대향하는 상부 및 하부 비전도성 스트립들 사이에 샌드위치되며, 감지 소자의 전기 전도성 외부 표면들은 상부 및 하부 스트립을 따라 진행하는 전도성 트레이스들의 제 1 단부들에 형성된 전기 단자들과 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 가요성 회로 보드는 가요성 리본 어셈블리의 터미널 단부에서 대향하는 상부 및 하부 비전도성 스트립 사이에 샌드위치되며, 전도성 트레이스들의 대향 단부들에 형성된 전기 단자들과 전기적으로 접촉하게 된다. 가요성 리본 어셈블리의 터미널 단부에 있는 가요성 회로 보드는 전기 커넥터 블록에 결합되며 전기 커넥터 블록은 눈 신호 증폭기의 내부에 위치된다. 따라서, 검출기의 압전 소자에 의해 생성된 교류 전압 생체 신호는 가요성 리본 어셈블리의 상부 및 하부 비전도성 스트립을 따라 연장되는 전도성 트레이스들에 의해서 눈 신호 증폭기로 공급된다.
교류 전압 생체 신호가 검출기로부터 공급되는 눈 센서의 증폭기 및 차폐된가요성 리본 어셈블리는 외부 전기 및 전자기 간섭으로부터 생체 신호를 차폐하는 전기 전도성 하우징을 포함한다. 일부 실시예에서, 증폭기 하우징은 전기 전도성 접착제 패치에 의해 환자 피부에 부착된다. 증폭기 하우징의 저부 및 내부에 놓인 인쇄 회로 기판은 환자의 피부에 대해 유지되도록 하우징을 통해 연장되는 접지 전극에 연결된다. 가요성 리본 어셈블리를 따라 연장되고 감지 소자로부터 고정 눈 운동 생체 신호를 전달하는, 전기 전도성 트레이스들은 눈 신호 증폭기의 하우징 내에 위치한 전술한 커넥터 블록에 의해 증폭을 위해 인쇄 회로 기판에 연결된다. 제 1 및 제 2 전기 전도성 메쉬 필로우는 리본 어셈블리의 상부 및 하부 비전도성 스트립의 외부에 있는 전기 전도성 차폐 중 각각의 전기 차폐물과 접촉하도록 증폭기 하우징 내부에 놓일 수 있다. 메쉬 필로우들은 회로 경로 내에 놓이며, 이에 의해 회로 어셈블리의 차폐 코팅들이 서로 연결되고 그리고 증폭기 하우징의 바닥을 통하는 접지 전극을 통해 환자 피부에서 전기적 접지에 연결된다. 눈 신호 증폭기의 출력은 증폭기 하우징으로부터의 차폐 케이블 또는 증폭기 하우징 내에 위치되고 신호 프로세서의 원격 트랜시버와 통신하는 무선 송신기를 통해 그의 인쇄 회로 기판으로부터 신호 프로세서로 공급된다.
본 명세서에 개시된 많은 실시예들이 존재하며, 이들 실시예들 중 일부가 이하에 언급된다.
방법이 개시되며, 상기 방법은, 눈 운동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 눈 센서로부터 출력 신호를 얻는 단계; 상기 출력 신호로부터 주파수 및 결합된 데이터를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 주파수는 OMT 주파수이며, 상기 결합된 데이터는 결합된 MS 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 눈 센서는 검출기를 포함할 수 있고, 상기 검출기는 센서를 포함할 수 있으며; 센서는 눈꺼풀에 위치한다. 상기 눈 센서는 검출기 및 증폭기를 포함할 수 있으며; 상기 검출기는 센서를 포함하고; 증폭기는 피부에 접지되어 있다. 센서는 눈꺼풀에 위치한다. 출력 신호를 증폭하여 증폭된 출력 신호를 생성하는 단계가 있을 수 있으며, 주파수 및 결합된 데이터를 도출하는 단계는 증폭된 출력을 프로세싱하여 주파수 및 결합된 데이터를 분리하는 단계를 포함한다. 출력 신호를 얻는 단계는 압전 소자에 의해 안구 운동에 응답하여 전압을 생성하는 단계; 전기적 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함한다. 출력 신호를 증폭하여 증폭된 출력 신호를 생성하는 단계가 있을 수 있으며, 출력 신호를 얻는 단계는, 압전 소자에 의해 안구 운동에 응답하여 전압을 생성하는 단계, 눈 센서를 상기 압전 소자를 포함하고; 전기적 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함한다. 전기적 연결은 차폐 리본을 포함할 수 있다. 상기 눈 센서는 조직 접힘부 또는 열린 눈꺼풀에 위치하는 센서를 포함할 수 있다. 주파수 및 결합된 데이터를 유도하는 단계는 프로세서에 의해 출력 신호를 프로세싱하는 단계; 상기 출력 신호를 프로세싱하는 단계는, OMT 및 MS에 기인하는 눈 운동을 격리하는 단계, OMT의 주파수를 결정하는 단계, OMT 및 MS의 결합된 진폭, OMT 및 MS의 결합된 전력, 반응성 또는 그 조합을 결정하는 단계를 포함한다. 결과를 디스플레이하는 단계가 있을 수 있는데, 결과를 디스플레이하는 단계는 주파수 및 OMT 및 MS의 결합된 진폭, OMT 및 MS의 결합된 전력, 반응성 또는 이들의 조합에 대한 표현을 제시하는 단계를 포함한다. 표현을 제시하는 단계는 주파수 표현 및 결합된 데이터 표현을 나타내는 단계를 포함할 수 있으며, 주파수 표현은 결합된 데이터 표현과 실질적으로 동시에 보여진다. 참조 번호에 도달하도록 주파수 및 결합된 데이터를 컴파일링하는 단계 및 참조 번호를 표시하는 단계가 있을 수 있다. 또한 주파수, 결합된 데이터, 또는 주파수와 결합된 데이터 둘다를 미리 알려진 값들, 사전 알려진 패턴들 또는 미리 알려진 값과 사전 설정된 패턴들 둘다와 비교하는 단계가 있을 수 있다. 또한, 비교에 기초하여 경고 또는 제안된 조치들이 디스플레이될 수 있다.
방법이 개시되는바, 상기 방법은, 눈 운동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 눈 센서로부터 출력 신호를 얻는 단계; 상기 출력 신호들을 차폐하는 단계; 증폭된 출력 신호를 얻기 위해 출력 신호를 증폭하는 단계; 증폭된 출력 신호를 프로세싱하여 주파수 및 결합된 데이터를 결정하는 단계, 상기 주파수는 OMT 주파수이며, 결합된 데이터는 조합된 MS 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며; 및 상기 주파수 및 상기 결합된 데이터를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
방법이 개시되는바, 상기 방법은, 눈 운동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 눈 센서로부터 출력 신호를 얻는 단계; 상기 출력 신호들을 차폐하는 단계; 증폭된 출력 신호를 얻기 위해 출력 신호를 증폭하는 단계; 증폭된 출력 신호를 프로세싱하여 주파수 및 결합된 데이터를 결정하는 단계, 상기 주파수는 OMT 주파수이며, 결합된 데이터는 조합된 MS 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며; 그리고 상기 주파수, 결합된 데이터 또는 상기 주파수와 결합된 데이터 둘다를 사전-알려진 값, 사전-알려진 패턴, 또는 사전-알려진 값과 사전 설정된 패턴들 모두와 비교하는 단계를 포함한다. 또한 비교에 기초하여, 경고 또는 제안된 조치가 있을 수 있다.
방법이 개시되는바, 상기 방법은 무의식인 포유 동물의 눈 운동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 눈 센서로부터 출력 신호를 얻는 단계; 상기 출력 신호들을 차폐하는 단계; 증폭된 출력 신호를 얻기 위해 출력 신호를 증폭하는 단계; 증폭된 출력 신호를 프로세싱하여 주파수 및 결합된 데이터를 결정하는 단계, 상기 주파수는 OMT 주파수이고, 결합된 데이터는 조합된 MS 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며; 그리고 상기 주파수, 결합된 데이터 또는 상기 주파수와 결합된 데이터 둘다를 사전-알려진 값, 사전-알려진 패턴, 또는 사전-알려진 값과 사전 설정된 패턴들 모두와 비교하는 단계를 포함한다.
방법이 개시되는바, 상기 방법은 눈 운동을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된 눈 센서로부터 출력 신호를 얻는 단계; 출력 신호를 프로세싱하여 주파수 및 결합된 데이터를 결정하는 단계, 상기 주파수는 OMT 주파수이고, 결합된 데이터는 조합된 MS 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며; 상기 주파수, 결합된 데이터, 또는 상기 주파수 및 결합된 데이터에 따라 이벤트를 검출하는 단계; 이벤트를 평가하는 단계; 및 상기 주파수, 결합된 데이터 또는 상기 주파수와 결합된 데이터 둘다를 사전-알려진 값, 사전-알려진 패턴, 또는 사전-알려진 값과 사전 설정된 패턴들 모두와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 이벤트를 평가하는 단계는 폴드 변경을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
장치가 개시되는바, 상기 장치는 검출기, 상기 검출기는 센서를 포함하며 센서는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 압전 소자; 상기 제 1 표면에 전기적으로 결합된 제 1 전기 전도성 표면; 상기 제 2 표면에 전기적으로 결합된 제 2 전기 전도성 표면을 포함하며; 및 상기 센서에 연결된 리본을 포함하되, 상기 리본은 트레이스; 전도성 차폐물; 및 전기 절연체를 포함하고; 상기 트레이스는 제 1 전기 전도성 표면과 전기적으로 결합되며; 전기 절연체는 제 1 전기 전도성 표면과 전도성 차폐물 사이에 위치하며; 상기 센서는 눈의 형태에 순응하도록 구성되며; 상기 센서는 0.1 내지 400 마이크로 미터의 안구 아크 길이 운동의 진폭을 갖는 안구의 미동들을 등록하도록 구성된다.
장치가 개시되며, 상기 장치는, 감지 소자를 포함하는 센서, 감지 소자는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 압전 소자; 제 1 표면과 직접 접촉하는 제 1 전기 전도성 표면; 제 2 표면과 직접 접촉하는 제 2 전기 전도성 표면; 및 전도성 트레이스; 전도성 실드; 및 전기 절연체를 포함하는 가요성 리본 어셈블리를 포함하며; 상기 전도성 트레이스는 제 1 전기 전도성 표면과 전기적으로 연결되고; 전기 절연체는 제 1 전기 전도성 표면과 전도성 차폐물 사이에 위치하며; 상기 센서는 눈의 형태에 순응하도록 구성되며; 가요성 리본 어셈블리의 굴곡 강성은 10 x 10-4 lbs-in4 이하이다.
장치가 개시되며, 상기 장치는, 감지 소자를 포함하는 센서, 감지 소자는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 압전 소자; 제 1 표면과 직접 접촉하는 제 1 전기 전도성 표면; 제 2 표면과 직접 접촉하는 제 2 전기 전도성 표면; 및 전도성 트레이스; 전도성 실드; 및 전기 절연체를 포함하는 가요성 리본 어셈블리를 포함하며; 상기 전도성 트레이스는 제 1 전기 전도성 표면과 전기적으로 연결되고; 전기 절연체는 제 1 전기 전도성 표면과 전도성 차폐물 사이에 위치하며; 상기 센서는 눈의 형태에 순응하도록 구성되며; 리본 어셈블리의 두께는 25 마이크로 미터 이하이다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 검출기; 검출기는 센서를 포함하고; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면을 포함하고, 트레이스(trace) 포함하는 리본; 및 전도성 차폐물을 포함하며, 상기 리본은 상기 센서에 연결되고; 상기 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되어 있다. 트레이스는 전도성 탑 표면 또는 전도성 바닥 표면 중 하나에 결합된다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 검출기; 검출기는 센서를 포함하고; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면을 포함하고, 트레이스(trace) 포함하는 리본; 및 전도성 차폐물을 포함하며, 상기 리본은 센서에 연결되고, 상기 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되며; 트레이스는 전도성 탑 표면 또는 전도성 바닥 표면 중 하나에 연결된다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 검출기; 검출기는 센서를 포함하고; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면을 포함하고, 트레이스(trace) 포함하는 리본; 및 전도성 차폐물을 포함하며, 상기 리본은 센서에 연결되고, 상기 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되며; 트레이스는 전도성 탑 표면 또는 전도성 바닥 표면 중 하나에 연결되며, 센서는 눈의 형상에 순응하도록 구성되고, 상기 센서는 0.1 내지 400 마이크로 미터의 낮은 안구 아크 길이 운동의 진폭을 갖는 안구의 미동들을 등록하도록 구성된다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 검출기; 검출기는 센서를 포함하고; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면을 포함하고, 트레이스(trace) 포함하는 리본; 및 전도성 차폐물을 포함하며, 상기 리본은 센서에 연결되고, 상기 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되며; 트레이스는 전도성 탑 표면 또는 전도성 바닥 표면 중 하나에 연결되며, 센서는 눈의 형상에 순응하도록 구성되고, 리본 어셈블리의 굴곡 강성은 10 x 10-4 lbs-in4 이하이다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 검출기; 검출기는 센서를 포함하고; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면을 포함하고, 트레이스(trace) 포함하는 리본; 및 전도성 차폐물을 포함하며, 상기 리본은 센서에 연결되고, 상기 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되며; 트레이스는 전도성 탑 표면 또는 전도성 바닥 표면 중 하나에 연결되며, 센서는 눈의 형상에 순응하도록 구성되고, 리본의 두께는 25 마이크로 미터 이하이다.
방법이 개시되며, 상기 방법은, 본원에 기술된 바와 같은 눈 센서를 제공하는 단계; 환자의 눈꺼풀에 센서를 적용하는 단계; 환자를 진정시키는 단계; 디스플레이로부터의 출력을 모니터링하는 단계; 환자에게 투여되는 마취제를 조절하는 단계를 포함한다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 눈 센서; 리본에 전기적으로 결합된 센서를 포함하는 검출기; 증폭기; 결과를 획득하기 위해 상기 증폭기로부터 수신된 신호를 처리하도록 구성된 프로세서; 및 결과를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함하며, 상기 눈 센서는 상기 증폭기에 전기적으로 연결되고, 증폭기는 프로세서와 통신하고, 프로세서는 디스플레이와 통신한다.
장치가 개시되며, 상기 장치는 센서를 포함하는 눈 센서; 상기 센서는 감지 소자; 상기 감지 소자에 접하는 전도성 탑 표면; 상기 감지 소자와 접하는 전도성 바닥면; 제 1 트레이스를 포함하는 리본 및 전도성 차폐물을 포함하고, 상기 리본은 상기 센서에 연결되고, 제 1 트레이스는 전도성 차폐물로부터 절연되어 있다. 상기 제 1 트레이스는 상기 전도성 탑 표면 또는 상기 전도성 바닥면 중 하나에 결합되며; 상기 리본에 전기적으로 결합되고, 신호를 조절하고 증폭하도록 구성된 인쇄 회로 기판을 포함하는 증폭기; 하나 이상의 결과를 얻기 위해 상기 증폭기로부터 수신된 상기 신호를 처리하도록 구성된 프로세서; 및 상기 하나 이상의 결과를 제공하도록 구성된 디스플레이를 포함하고, 상기 눈 센서는 상기 증폭기에 전기적으로 연결되고; 증폭기는 프로세서와 통신하며, 프로세서는 디스플레이와 통신한다. 감지 소자는 압전 소자를 포함할 수 있다. 감지 소자는 다수의 압전 소자를 포함할 수 있다. 감지 소자는 암 액츄에이터를 포함할 수 있다. 감지 소자는 압전 소자를 포함할 수 있고, 압전 소자는 튜브 형상을 정의한다. 전도성 탑 표면은 압전 소자의 내부에 위치하며; 전도성 바닥 표면은 압전 소자의 외부에 있다. 전도성 차폐 부는 탑 차폐층 및 바닥 차폐층을 포함할 수 있다. 리본은 전도성 차폐물로부터 절연된 제 2 트레이스를 더 포함할 수 있다. 제 2 트레이스는 제 1 트레이스에 결합되지 않은 전도성 상부 표면 또는 전도성 하부 표면에 연결된다. 전도성 상부 트레이스 또는 전도성 하부 트레이스는 전도성 차폐물에 전기적으로 결합될 수 있다. 전도성 차폐물은 탑 차폐층 및 센서를 덮기 위해 연장되는 탑 차폐층을 포함할 수 있다. 전도성 차폐물은 센서를 덮기 위해 연장될 수 있다. 상기 리본은 터미널 단자를 더 포함할 수 있으며, 상기 터미널 단자는 부착부 및 단자를 포함한다. 상기 부착부는 부착부에 전기적으로 연결되고, 상기 단자는 상기 제 1 트레이스에 전기적으로 연결된다. 리본은 터미널 단자를 포함할 수 있으며, 증폭기에 연결되는 것은 리본의 터미널 단자이다. 증폭기는 전도성 차폐물에 전기적으로 결합된 하우징을 더 포함할 수 있다. 증폭기는 환자의 피부와 접촉할 때 증폭기를 접지시키도록 구성된 증폭기 접지 전극을 더 포함할 수 있다. 증폭기는 전기 전도성인 접착 패치를 더 포함할 수 있다. 증폭기는 프로세서에 전기적으로 연결될 수 있다. 증폭기는 무선 송신기를 더 포함할 수 있고 프로세서는 무선 수신기를 포함할 수 있다. 결과는 주파수 및 결합된 데이터를 포함할 수 있다. 주파수는 OMT 주파수이며, 상기 결합된 데이터는 결합된 마이크로새커드(MS) 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 반응성 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함한다. 결과는 주파수 및 결합된 데이터를 포함할 수 있다. 주파수는 OMT 주파수이며, 상기 결합된 데이터는 결합된 마이크로새커드(MS) 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 반응성 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함한다. 하나 이상의 결과들은 주파수 및 결합된 데이터를 포함할 수 있다. 주파수는 OMT 주파수이며, 상기 결합된 데이터는 결합된 마이크로새커드(MS) 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 반응성 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며, 그리고 주파수 및 결합된 데이터에 의해서 이벤트가 정의된다. 하나 이상의 결과는 이벤트의 평가를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 결과들은 주파수 및 결합된 데이터를 포함할 수 있다. 주파수는 OMT 주파수이며, 상기 결합된 데이터는 결합된 마이크로새커드(MS) 진폭 및 OMT 진폭, 결합된 MS 및 OMT 전력, 결합된 MS 반응성 및 OMT 반응성, 또는 이들의 조합을 포함하며, 그리고 주파수, 결합된 데이터, 또는 주파수 및 결합된 데이터가 다른 값들과 비교될 수 있다. 디스플레이는 하나 이상의 결과를 하나 이상의 스크린에 제공하도록 구성될 수 있다. 디스플레이는 또한, 하나 이상의 결과를 하나 이상의 모니터 상에 제공하도록 구성된다. 디스플레이는 동일한 스크린 상에 하나 이상의 결과를 제공하도록 더 구성될 수 있다. 하나 이상의 결과는 둘 이상의 결과를 포함할 수 있고 둘 이상의 결과는 서로 동시에 존재할 수 있다.
방법은 센서로부터 출력 신호를 수신하는 단계, 상기 센서는 눈 운동에 응답하여 출력 신호를 생성하며; 주파수 성분 및 진폭 성분을 생성하는 단계, 상기 주파수 성분은 OMT 주파수를 포함하고, 상기 진폭 성분은 마이크로새커드(MS) 진폭을 포함하고, 상기 OMT 주파수 및 상기 MS 진폭은 상기 출력 신호들로부터 얻어지며; 그리고 및 상기 주파수 성분 및 상기 진폭 성분으로부터 결합된 데이터 세트를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 결합된 데이터 세트는 상기 주파수 성분, 상기 진폭 성분 및 상기 주파수 성분과 상기 진폭 성분 간의 시간 관계를 포함한다. 진폭 성분은 OMT 진폭을 더 포함하며, OMT 진폭은 출력 신호로부터 얻어진다. 이 방법은 비교를 얻기 위해 결합된 데이터 세트를 적어도 하나의 사전-알려진 기준값과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 기준값을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 기준값은 조합된 데이터 세트, 상기 비교 또는 상기 조합된 데이터 세트와 상기 비교의 조합에 기초할 수 있다. 센서는 눈꺼풀을 통해 눈 움직임을 감지할 수 있다. 상기 방법은 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 출력 신호를 생성하는 단계는, 눈 운동에 응답하여 압전 소자에 의해 전압을 생성하는 단계; 전기 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함한다. 이 방법은 출력 신호를 증폭하여 증폭된 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 주파수 성분 및 진폭 성분을 생성하는 단계는 증폭된 출력 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 주파수 성분 및 진폭 성분을 생성하는 단계는 프로세서에 의해 출력 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 출력 신호를 처리하는 단계는 OMT 및 MS에 기인한 안구 운동을 격리하는 단계, OMT의 주파수를 결정하는 단계, 결합된 OMT MS 진폭, MS 전력, MS 반응성 또는 이들의 조합을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 결과를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 결과를 디스플레이하는 단계는 주파수 성분 및 진폭 성분, 결합된 데이터 세트, MS 진폭의 반응성 또는 이들의 조합의 표현을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 주파수 성분, 진폭 성분, 결합된 데이터 세트 또는 이들의 조합을 미리-알려진 값, 사전-알려진 패턴, 또는 미리-알려진 값 및 사전-설정된 패턴 모두와 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 비교에 기초하여 경보 또는 제안된 동작을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 이벤트 검출 및 이벤트 평가를 더 포함할 수 있다; 이벤트 평가는 이벤트의 반응성, 장기 및 단기 비율, 이벤트 전후 및 이벤트 비교 분석, 빈도 수 또는 이들의 조합의 반응성을 결정하는 것을 포함한다.
방법은 센서로부터 출력 신호를 수신하는 단계, 상기 센서는 눈 운동에 응답하여 출력 신호를 생성하며; OMT(ocular microtremor) 성분 및 마이크로새커드(MS) 성분을 포함하는 파라미터를 유도하는 단계, 상기 OMT 성분 및 상기 파라미터는 상기 출력 신호들로부터 획득되며; 상기 OMT 컴포넌트 및 상기 파라미터로부터 결합된 데이터 세트를 생성하는 단계, 상기 OMT 성분은 OMT 주파수, OMT 진폭, OMT 속도 또는 이들의 조합으로부터 유도되며, 상기 파라미터는 MS 주파수, MS 진폭, MS 속도, 또는 이들의 조합으로부터 유도되며, 결합된 데이터 세트는 OMT 성분, 파라미터 및 OMT 성분과 파라미터 간의 시간 관계를 통합한다. OMT 성분은 OMT 주파수에서 유도될 수 있다. 이 방법은 비교를 얻기 위해 결합된 데이터 세트를 적어도 하나의 미리-알려진 기준값과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 기준값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 기준값은 상기 조합된 데이터 세트, 상기 비교 또는 이들의 조합에 기초할 수 있다. 이 방법은 눈꺼풀을 통해 눈 움직임을 감지하는 센서를 가질 수 있다. 상기 방법은 출력 신호를 생성하는 단계, 상기 출력 신호를 생성하는 단계는, 눈 운동에 응답하는 전압을 압전 소자에 의해 생성하는 단계를 포함하고; 전기 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함한다. 본 방법은 출력 신호를 증폭하여 증폭된 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, OMT 성분 및 파라미터를 유도하는 단계는 증폭된 출력 신호를 처리하는 단계를 포함한다. OMT 컴포넌트 및 파라미터를 유도하는 단계는 프로세서에 의해 출력 신호를 처리하는 단계를 포함하며, 상기 출력 신호들을 처리하는 단계는 상기 OMT의 OMT 주파수에 기인한 안구 운동을 격리시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 결과를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 결과를 디스플레이하는 단계는 OMT 성분, 파라미터, 결합된 데이터 세트, 반응성 또는 이들의 조합에 대한 표현을 제공하는 단계를 포함한다.
개인의 뇌간 활동에 대한 표시를 제공하기 위해 0.1 내지 400 마이크로미터 사이의 아크 길이 운동의 진폭을 갖는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 반응하는 OMT (눈) 센서는, 상기 눈의 움직임을 전기 생체 신호로 변환할 수 있는 전기적으로 활성인 감지 소자를 포함할 수 있으며, 상기 전기적 활성 감지 소자는 개인의 피부에 부착되어 상기 감지 소자가 개인의 눈꺼풀의 형태에 순응하여, 상기 눈꺼풀을 통해 개인의 안구의 고정 눈 운동을 수신하고 그리고 상기 고정 눈 운동에 응답하여 상기 전기 생체 신호를 생성할 수 있게 한다. 전기적 활성 감지 소자는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 적어도 하나의 가요성 압전층, 상기 상부 표면 상의 제 1 전기 전도성 물질 및 상기 하부 표면 상의 제 2 전기 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 전기적 활성 감지 소자는 개인의 눈꺼풀 형상에 부착되고 개인의 눈꺼풀 형상에 순응하도록 구성되고, 상기 감지 소자의 가요성 압전층은 상기 눈꺼풀을 통해 개인의 안구의 고정 눈 운동을 수용하고 상기 고정 눈 운동에 의해 편향되며, 따라서 상기 고정 눈 안구 운동에 의해 야기되는 가요성 압전층의 편향에 응답하여, 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부면 및 하부면 상의 제 1 및 제 2 전기 전도성 물질 사이에서 전기 생체 신호가 생성된다. 상기 눈 센서는 생성된 생체 신호를 수신하기 위해 상기 전기적 활성 감지 소자에 전기적으로 연결된 가요성 리본 어셈블리를 포함할 수 있으며, 상기 가요성 리본 어셈블리는 그 위에 이어지는 제 1 전기 전도성 트레이스를 갖는 상부층 및 그 위에 이어지는 제 2 전기 전도성 트레이스를 갖는 하부층을 포함하며, 상기 제 1 전기 전도성 트레이스는 상기 전기적 활성 감지 소자의 상기 가요성 압전층의 상부면 상의 상기 제 1 전기 전도성 물질과 전기적 접촉을 형성하고, 상기 제 2 전기 전도성 트레이스는 상기 제 2 전도성 재료와 상기 상기 전기적 활성 감지 요소의 상기 가요성 압전층의 하부면 상의 상기 제 2 전기 전도성 물질과 전기적 접촉을 형성한다. 상기 눈 센서는 상기 가요성 리본 어셈블리의 하부층에 부착된 접착 패치를 포함할 수 있으며, 이에 의해서 상기 가요성 리본 어셈블리는 개인의 피부에 접착식으로 부착된다. 상기 가요성 리본 어셈블리의 상부 및 하부층 각각은 비전도성 재료로 제조될 수 있고 탑 및 바닥을 가지며, 상기 제 1 전기 전도성 트레이스는 상기 상부 비전도성층의 바닥을 따라 연장되고, 상기 제 2 전기 전도성 트레이스는 상기 상부 비전도성층의 바닥을 따라 연장되며, 상기 상부 비전도층은 하부 비전도층 위에 위치하며, 상기 제 1 및 제 2 전기 전도성 트레이스들은 상기 상부 및 하부 비전도성층을 따라 서로 전기적으로 절연된다. 상기 상부 비전도성층의 탑 및 상기 하부 비전도성층의 바닥은 각각 그 위에 배치된 전기 전도성 전자기 차폐 표면을 가질 수 있고, 상기 전기적 활성 감지 소자 및 상기 가요성 리본 어셈블리의 상부 및 하부 비전도성층들 중 각각의 것을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 전기 전도성 트레이스는 상기 전기 전도성 차폐 표면들에 의해 둘러싸인다. 상기 상부 비전도성층의 탑 상에 그리고 상기 하부 비전도성층의 바닥 상에 위치한 전기 전도성 전자기 차폐 표면들은 서로 연결될 수 있으며 그리고 개인의 피부에서 접지될 수 있다. 가요성 리본 어셈블리는 또한 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 표면 상의 제 1 전기 전도성 물질과 상기 제 1 전기 전도성 트레이스의 제 1 단부 사이에 배치된 제 1 전기 전도성 패드와, 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 하부 표면 상의 제 2 전기 전도성 물질과 상기 제 2 전기 전도성 트레이스의 제 1 단부 사이에 배치된 제 2 전기 전도성 패드를 포함할 수 있다. 상기 가요성 리본 어셈블리의 상부 및 하부 비전도성 층들은 하나가 다른 하나의 위에 유지될 수 있어, 일부 실시예에서, 전기적 활성 감지 소자 및 상기 제 1 및 제 2 전기 전도성 패드들은, 상기 상부 비전도성 층의 바닥을 따라 연장되는 제 1 전기 전도성 트레이스의 제 1 단부와 상기 하부 비전도성 층의 탑을 따라 연장되는 제 2 전기 전도성 트레이스의 제 1 단부 사이에 샌드위치되어 위치될 수 있다. 또한, 상기 가요성 리본 어셈블리는 상기 제 1 전기 전도성 트레이스의 대향 단부와 상기 가요성 리본 어셈블리의 제 1 출력 단자 사이에 위치된 제 3 전기 전도성 패드 및 상기 제 2 전기 전도성 트레이스의 대향 단부와 상기 가요성 리본 어셈블리의 제 2 출력 단자 사이에 위치된 제 4 전기 전도성 패드를 포함하며, 따라서 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 및 하부 표면 중 각각의 표면 상에 놓여있는 상기 제 1 및 제 2 전도성 물질은 상기 제 1 및 제 2 전도성 트레이스를 통해 가요성 리본 어셈블리의 제 1 및 제 2 출력 단자 각각에 전기적으로 연결되며, 이에 의해서, 상기 전기 생체 신호가 상기 전기적 활성 감지 소자로부터 상기 제 1 및 제 2 출력 단자로 공급된다. 일부 실시예에서, 제 3 전기 전도성 패드는 상기 제 1 전기 전도성 트레이스의 대향 단부와 상기 가요성 리본 어셈블리의 제 1 출력 단자 사이에 샌드위치되어 위치될 수 있고, 그리고 일부 실시예에서 제 4 전기 전도성 패드는 상기 제 2 전기 전도성 트레이스의 대향 단부와 상기 가요성 리본 어셈블리의 제 2 출력 단자 사이에 샌드위치되어 위치될 수 있다. 또한, 상기 눈 센서는 신호 증폭 회로를 갖는 눈 신호 증폭기와 개인의 피부에 있는 전기적 접지에 연결된 접지 전극을 포함할 수 있으며, 상기 가요성 리본 어셈블리는 상기 전기적 활성 감지 소자와 상기 눈 신호 증폭기 사이에 연결되어, 상기 전기적 활성 감지 소자에 의해 생성된 전기 생체 신호가 상기 눈 신호 증폭 회로에 공급될 수 있으며, 전기 생체 신호는 눈 신호 증폭 회로에서 증폭된다. 또한, 상기 눈 신호 증폭기는 또한 상기 신호 증폭 회로를 감싸는 하우징 및 상기 하우징이 상기 개인의 피부에 접착식으로 부착되게 하는 전기 전도성 접착 패치를 가질 수 있다. 상기 눈 신호 증폭기의 하우징은 전기 전도성 전자기 차폐 물질로 제조되며, 상기 증폭기 하우징은 상기 접지 전극을 통해 개인의 피부에서 전기 접지에 연결된다. 또한, 눈 신호 증폭기는 상기 눈 신호 증폭기의 신호 증폭 회로에 공급되고 상기 눈 신호 증폭기의 신호 증폭 회로에 의해 증폭된 전기적 생체 신호를 무선 통신 경로를 통해 상기 눈 신호 증폭기로부터 멀리 떨어진 위치로 송신하기 위한 무선 송신기를 가질 수 있다. 상기 가요성 리본 어셈블리의 상부 및 하부 비전도성 층을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 전기 전도성 트레이스는 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 및 하부 표면들 상의 제 1 및 제 2 전도성 물질들 각각으로부터 상기 눈 신호 증폭기의 신호 증폭 회로에 전기적으로 연결될 수 있으며, 따라서 상기 전기적 활성 감지 소자에 의해 생성된 전기 생체 신호가 증폭 회로에 공급될 수 있다. 또한, 상기 눈 신호 증폭기는 상기 가요성 리본 어셈블리의 상부 비전도성층의 탑 상에 그리고 하부 비전도성층의 바닥 상에 위치된 전기 전도성 전자기 차폐 표면들 각각과 전기적으로 콘택하도록 놓여있는 제 1 및 제 2 전기 전도성 쿠션 지지체를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 전기 전도성 쿠션 지지체는 서로 전기적으로 연결되고, 그리고 상기 눈 신호 증폭기의 접지 전극을 통해 개인의 피부에서 전기적으로 접지된다.
개인의 뇌간 활동을 나타내는 전기적 생체 신호를 생성하는 시스템이 개시되며, 상기 시스템은 개인의 눈꺼풀에 부착되는 압전-액티브 감지 소자와, 상기 압전-액티브 감지 소자는 상기 눈꺼풀에서 개인의 안구의 고정 눈 운동에 반응하고 그리고 이에 의해 상기 전기적 생체 신호를 생성하며, 상기 압전 액티브 감지 소자는 탑 및 바닥을 갖는 적어도 하나의 가요성 압전층, 상기 압전층의 탑 상에 위치한 제 1 전기 전도성 물질, 및 상기 압전층의 바닥 상에 위치한 제 2 전기 전도성 물질을 가지며, 상기 가요성 압전층은 상기 개인의 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향되어, 상기 생체 신호는 상기 가요성 압전층의 상기 탑 및 바닥에 위치된 상기 제 1 및 제 2 전기 전도성 물질들 사이에서 상기 편향에 응답하여 생성되며; 상기 압전 액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 편향에 응답하여 생성된 전기적 생체 신호를 수신 및 증폭하도록 상기 개인의 피부 상에 배치된 증폭기; 및 제 1 및 제 2 비전도성층을 갖는 리본 어셈블리를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 비전도성층 각각은 이들을 따라 연장되는 전도성 트레이스를 가지며, 상기 리본 어셈블리의 상기 제 1 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 탑 상에 위치된 상기 제 1 전도성 물질 사이에 연결되고 그리고 상기 리본 어셈블리의 상기 제 2 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 바닥 상에 위치된 상기 제 2 전도성 물질 사이에 연결된다. 상기 리본 어셈블리의 전도성 트레이스들은 상기 제 1 및 제 2 비전도성 층들 각각의 일측을 따라 연장될 수 있고, 상기 리본 어셈블리의 제 1 및 제 2 비전도성 층들의 대향 측면들 각각은 전기 전도성 전자기 차폐 표면에 의해 커버되며, 상기 제 1 및 제 2 비전도성 층의 대향 측면들에서의 상기 전기 전도성 전자기 차폐 표면은 서로 연결되고 그리고 개인의 피부에서 전기 접지에 연결된다. 상기 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층에 의해 생성될 수 있으며 증폭기에 의해 증폭될 수 있는 전기적 생체 신호는 시간에 대하여 주파수를 갖는 교류 전압 아날로그 생체 신호이다. 상기 시스템은 또한, 상기 아날로그 생체 신호를 디지털 생체 신호로 변환하는 아날로그 대 디지털 변환기; 소정의 진폭을 초과하는 진폭을 갖는 상기 디지털 생체 신호의 임의의 부분을 제거하기 위한 필터들; 및 디지털 생체 신호에 대한 표현을 나타내는 디스플레이를 포함한다.
개인의 뇌간 활동을 나타내는 전기적 생체 신호를 생성하는 시스템이 개시되며, 상기 시스템은 개인의 눈꺼풀에 부착되는 압전-액티브 감지 소자와, 상기 압전-액티브 감지 소자는 상기 눈꺼풀에서 개인의 안구의 고정 눈 운동에 반응하고 그리고 상기 고정 눈 운동에 응답하여 상기 전기적 생체 신호를 생성하며, 상기 압전-액티브 감지 소자는 탑 및 바닥을 갖는 적어도 하나의 가요성 압전층, 상기 압전층의 탑 상에 위치한 제 1 전기 전도성 물질, 및 상기 압전층의 바닥 상에 위치한 제 2 전기 전도성 물질을 가지며, 상기 가요성 압전층은 상기 개인의 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향되어, 상기 생체 신호가 상기 가요성 압전층의 상기 탑 및 바닥에 위치된 상기 제 1 및 제 2 전기 전도성 물질들 사이에서 상기 편향에 응답하여 생성되며; 그리고 증폭기를 포함하며, 상기 증폭기는 상기 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 편향에 응답하여 생성된 전기적 생체 신호를 수신 및 증폭하도록 상기 개인의 피부에 부착된다. 상기 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층은 눈꺼풀의 형상에 순응하도록 개인의 눈꺼풀에 부착되며, 이는 눈꺼풀을 통해 개인의 안구의 고정 눈 운동을 수신하고 그리고 개인의 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향되기 위한 것이다. 상기 증폭기에 의해 수신되고 증폭된 전기적 생체 신호는 아날로그 전압 생체 신호일 수 있고, 상기 시스템은 또한 상기 아날로그 전압 생체 신호를 디지털 생체 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기; 소정의 진폭을 초과하는 진폭을 갖는 디지털 전압 생체 신호의 임의의 부분을 제거하는 필터들; 및 디지털 생체 신호에 대한 표현을 나타내는 디스플레이를 포함한다. 상기 시스템은 트랜시버를 더 포함할 수 있으며, 상기 증폭기는 무선 통신 경로를 통해 상기 증폭된 생체 신호를 상기 트랜시버에 송신하는 무선 송신기를 포함한다. 상기 증폭기는 제 1 및 제 2 비전도성 층을 갖는 리본 어셈블리에 의해 상기 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층과 통신할 수 있으며, 상기 리본 어셈블리의 제 1 및 제 2 비전도성 층 각각은 이들을 따라 연장되는 각각의 전기 전도성 트레이스를 가지며, 상기 리본 어셈블리의 상기 제 1 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 탑 상에 위치된 상기 제 1 전도성 물질 사이에 연결되고, 그리고 상기 리본 어셈블리의 상기 제 2 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 압전-액티브 감지 소자의 가요성 압전층의 바닥 상에 위치된 상기 제 2 전도성 물질 사이에 연결된다.
0.1 내지 400 마이크로미터 범위의 안구 아크 길이 운동의 진폭을 갖는 개인의 안구의 고정 눈 운동을 변환할 수 있는 전기적 활성 감지 소자에 의해 개인의 뇌간 활동을 나타내는 전기 생체 신호를 생성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 눈꺼풀을 통해 개인의 안구의 고정 눈 운동을 수신하기 위하여 상기 전기적 활성 감지 소자가 상기 상기 눈꺼풀의 형상에 순응하도록, 상기 전기적 활성 감지 소자를 개인의 눈꺼풀에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 전기적 활성 감지 소자에 의해 생성된 전기적 생체 신호를 증폭하는 추가 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은, 증폭기를 이용하여 상기 전기적 생체 신호를 증폭하는 단계; 개인의 피부에 상기 증폭기를 위치시키는 단계; 상기 증폭된 전기 생체 신호를 상기 증폭기로부터 무선 통신 경로를 통해 신호 프로세서로 전송하는 단계; 및 상기 증폭된 전기 생체 신호를 이미-알려진 기준 신호와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 전기적 활성 감지 소자는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 적어도 하나의 가요성 압전층, 상기 상부 표면 상에 위치한 제 1 전기 전도성 물질 및 상기 하부 표면 상에 위치한 제 2 전기 전도성 물질을 포함하고, 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층은 개인의 눈꺼풀에 부착되고 상기 눈꺼풀의 형상에 순응할 수 있으며 따라서 상기 가요성 압전층은 개인의 안구의 고정 눈 운동을 수신하고 상기 고정 눈 운동에 의해 편향되며, 상기 방법은 다음의 추가 단계들: 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 및 하부 표면 상에 위치된 제 1 및 제 2 전기 전도성 물질들 사이에서 전기적 생체 신호를 생성하는 단계; 상기 개인의 피부에 부착된 증폭기에 의해 상기 전기적 생체 신호를 증폭하는 단계; 제 1 및 제 2 비전도성 층을 갖는 리본 어셈블리를 통해 상기 전기적 활성 감지 소자로부터 상기 증폭기로 상기 전기적 생체 신호를 공급하는 단계를 포함하며, 상기 리본 어셈블리의 제 1 및 제 2 비전도성 층 각각은 이들을 따라 연장되는 전도성 트레이스를 가지며, 상기 리본 어셈블리의 상기 제 1 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 표면 상에 위치된 상기 제 1 전도성 물질 사이에 연결되고, 그리고 상기 리본 어셈블리의 상기 제 2 비전도성층을 따라 연장되는 전도성 트레이스는 상기 증폭기와 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 하부 표면 상에 위치된 상기 제 2 전도성 물질 사이에 연결된다. 상기 방법은 다음의 추가 단계들: 상기 제 1 비전도성 층을 따라 연장되는 전도성 트레이스의 반대편에 위치하는 제 1 전자기 차폐 물질로 상기 리본 어셈블리의 제 1 비전도성층을 커버하는 단계; 및 상기 제 2 비전도성 층을 따라 연장되는 전도성 트레이스의 반대편에 위치하는 제 2 전자기 차폐 물질로 상기 리본 어셈블리의 제 2 비전도성층을 커버하는 단계를 포함하며, 상기 리본 어셈블리의 제 1 및 제 2 비전도성층들을 따라 연장되는 전도성 트레이스들 및 상기 전기적 활성 감지 소자의 가요성 압전층의 상부 및 하부 표면들 상에 위치된 제 1 및 제 2 전도성 물질로부터 전기적으로 격리되고 둘러싸도록 상기 제 1 및 제 2 전자기 차폐 물질들은 상기 리본 어셈블리를 둘러싼다.
도 1은 눈 센서를 착용하면서 수술을 받는 진정된 환자의 뇌간 활동 및 의식 레벨을 나타내는 전기적 생체 신호의 그래프적 및 수치적 표현을 보기위해 디스플레이의 실시예를 주시하고 있는 마취의를 도시한다.
도 2는 상기 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답할 수 있는 환자의 닫힌 눈꺼풀에 부착된 도 1의 검출기의 다중층 압전 소자의 실시예를 도시하며, 생체 신호는 감지 소자에 의해서 생성되고 그리고 눈에 장착된 눈 신호 증폭기로 공급된다.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취한 검출기의 단면도이다.
도 3a는 도 3의 확대도로서, 환자의 닫힌 눈꺼풀 위에 놓여있는 검출기의 다중층 압전 소자를 도시한다.
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 취한 눈 검출기의 단면도이다.
도 5는 고정 눈 운동 생체 신호가 감지 소자에 의해 발생되어 눈 신호 증폭기에 공급되도록, 환자의 안구의 고정 눈 운동에 반응할 수 있는 환자의 열린 눈꺼풀의 조직 주름 내에 배치된 도 1의 검출기의 압전 소자의 실시예를 도시한다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따라 취한 검출기의 단면도이다.
도 7은 무선 눈 신호 증폭기를 포함하는 도 5의 눈 검출기를 도시한다.
도 8은 도 1의 검출기의 다중층 압전 소자에 대한 실시예를 도시하며, 이는 눈의 생체 신호를 생성하기 위해 감지 소자가 반응하는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향된다(deflected).
도 9 및 도 10은 환자의 안구의 고정 눈 운동의 방향에 따라 고정 눈 운동 생체 신호를 생성하기 위해 상이한 방향들로 편향되는 도 8의 다중층 압전 소자의 실시예를 도시한다.
도 11은 전기 전도성 접착 패치에 의해 환자의 피부에 부착되는 접지 전극에 착탈가능하게 연결되는 도 2의 눈 센서의 눈 신호 증폭기를 도시한다.
도 12는 도 11의 라인 12-12를 따라 취한 눈 신호 증폭기의 단면도이다.
도 13a는 도 12의 눈 신호 증폭기에 전기적으로 연결된 도 8-10의 다중층 압전 소자를 포함하는 검출기의 일 실시예의 분해도이다.
도 13b는 검출기의 실시예의 분해도이다.
도 13c는 리본의 실시예의 단면도이다.
도 13d는 검출기의 일 실시예의 단면도이다.
도 14는 근위 단부(proximal end)에서 도 8-10의 다중층 압전 소자에 연결되고 터미널 단부(terminal end)에서 도 12의 눈 신호 증폭기의 전기 연결부에 연결되는 도 13의 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 평면도이다.
도 15는 도 14의 선 15-15를 따라 취해진 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 단면도이다.
도 16은 도 14의 선 16-16을 따라 취해진 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 단면도이다.
도 17은 통신 시스템의 일 실시예의 블록도로서, 도 2의 눈 센서는 신호 프로세서 및 도 1의 디스플레이에 연결된다.
도 18은 통신 시스템의 일 실시예의 블록도로서, 도 7의 눈 센서는 무선 통신 경로를 통해 신호 프로세서 및 도 1의 디스플레이에 연결된다.
도 19는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향될 환자의 눈꺼풀에 부착된 기계적 힘 전달 암 액츄에이터를 포함하는 검출기의 일 실시예를 도시하고 있으며, 이로써 전기적 생체 신호가 상기 센서의 압전 소자에 의해서 생성될 수 있다.
도 20 내지 도 22는 전기적 생체 신호를 생성하기 위하여 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 형상 왜곡을 경험하는 환자의 눈꺼풀의 주름 내에 위치된 튜브형 표면-실장 검출기를 갖는 안구 미세미동 (눈) 센서에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 23은 도 20에 도시된 검출기로부터 취해진 튜브-평면 스트레인 완화 어댑터의 확대된 상세도이다.
도 24는 환자 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 형상 왜곡을 경험하는 환자의 눈꺼풀의 주름 내에 배치되는 원통형 힘 전달 액츄에이터를 갖는 안구 미세미동 (눈) 센서에 대한 다른 실시예를 도시하며, 따라서 전기 생체 신호가 검출기의 압전 감지 소자에 의해 생성될 수 있다.
도 25는 반경이 25 마이크로미터인 원 안의 고정 눈 운동을 나타내는 도면이다.
도 26은 눈 운동 데이터를 프로세스하는 루틴에 대한 실시예를 도시한다.
도 27A, 27B 및 27C는 상이한 뇌간 활동 루틴들에 대한 13개의 상이한 시험 대상으로부터의 데이터의 일례들을 도시한다.
도 29는 OMT 및 접힘 변화 반응성을 나타내는 시험의 예를 도시한다.
도 2는 상기 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답할 수 있는 환자의 닫힌 눈꺼풀에 부착된 도 1의 검출기의 다중층 압전 소자의 실시예를 도시하며, 생체 신호는 감지 소자에 의해서 생성되고 그리고 눈에 장착된 눈 신호 증폭기로 공급된다.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취한 검출기의 단면도이다.
도 3a는 도 3의 확대도로서, 환자의 닫힌 눈꺼풀 위에 놓여있는 검출기의 다중층 압전 소자를 도시한다.
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 취한 눈 검출기의 단면도이다.
도 5는 고정 눈 운동 생체 신호가 감지 소자에 의해 발생되어 눈 신호 증폭기에 공급되도록, 환자의 안구의 고정 눈 운동에 반응할 수 있는 환자의 열린 눈꺼풀의 조직 주름 내에 배치된 도 1의 검출기의 압전 소자의 실시예를 도시한다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따라 취한 검출기의 단면도이다.
도 7은 무선 눈 신호 증폭기를 포함하는 도 5의 눈 검출기를 도시한다.
도 8은 도 1의 검출기의 다중층 압전 소자에 대한 실시예를 도시하며, 이는 눈의 생체 신호를 생성하기 위해 감지 소자가 반응하는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향된다(deflected).
도 9 및 도 10은 환자의 안구의 고정 눈 운동의 방향에 따라 고정 눈 운동 생체 신호를 생성하기 위해 상이한 방향들로 편향되는 도 8의 다중층 압전 소자의 실시예를 도시한다.
도 11은 전기 전도성 접착 패치에 의해 환자의 피부에 부착되는 접지 전극에 착탈가능하게 연결되는 도 2의 눈 센서의 눈 신호 증폭기를 도시한다.
도 12는 도 11의 라인 12-12를 따라 취한 눈 신호 증폭기의 단면도이다.
도 13a는 도 12의 눈 신호 증폭기에 전기적으로 연결된 도 8-10의 다중층 압전 소자를 포함하는 검출기의 일 실시예의 분해도이다.
도 13b는 검출기의 실시예의 분해도이다.
도 13c는 리본의 실시예의 단면도이다.
도 13d는 검출기의 일 실시예의 단면도이다.
도 14는 근위 단부(proximal end)에서 도 8-10의 다중층 압전 소자에 연결되고 터미널 단부(terminal end)에서 도 12의 눈 신호 증폭기의 전기 연결부에 연결되는 도 13의 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 평면도이다.
도 15는 도 14의 선 15-15를 따라 취해진 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 단면도이다.
도 16은 도 14의 선 16-16을 따라 취해진 차폐된 가요성 리본 어셈블리의 단면도이다.
도 17은 통신 시스템의 일 실시예의 블록도로서, 도 2의 눈 센서는 신호 프로세서 및 도 1의 디스플레이에 연결된다.
도 18은 통신 시스템의 일 실시예의 블록도로서, 도 7의 눈 센서는 무선 통신 경로를 통해 신호 프로세서 및 도 1의 디스플레이에 연결된다.
도 19는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향될 환자의 눈꺼풀에 부착된 기계적 힘 전달 암 액츄에이터를 포함하는 검출기의 일 실시예를 도시하고 있으며, 이로써 전기적 생체 신호가 상기 센서의 압전 소자에 의해서 생성될 수 있다.
도 20 내지 도 22는 전기적 생체 신호를 생성하기 위하여 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 형상 왜곡을 경험하는 환자의 눈꺼풀의 주름 내에 위치된 튜브형 표면-실장 검출기를 갖는 안구 미세미동 (눈) 센서에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 23은 도 20에 도시된 검출기로부터 취해진 튜브-평면 스트레인 완화 어댑터의 확대된 상세도이다.
도 24는 환자 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 형상 왜곡을 경험하는 환자의 눈꺼풀의 주름 내에 배치되는 원통형 힘 전달 액츄에이터를 갖는 안구 미세미동 (눈) 센서에 대한 다른 실시예를 도시하며, 따라서 전기 생체 신호가 검출기의 압전 감지 소자에 의해 생성될 수 있다.
도 25는 반경이 25 마이크로미터인 원 안의 고정 눈 운동을 나타내는 도면이다.
도 26은 눈 운동 데이터를 프로세스하는 루틴에 대한 실시예를 도시한다.
도 27A, 27B 및 27C는 상이한 뇌간 활동 루틴들에 대한 13개의 상이한 시험 대상으로부터의 데이터의 일례들을 도시한다.
도 29는 OMT 및 접힘 변화 반응성을 나타내는 시험의 예를 도시한다.
다음을 유의해야 하는바, 적절한 경우, 대응하는 또는 유사한 요소를 나타 내기 위해 다른 도면들에서 참조 번호들 및/또는 명칭들이 반복될 수 있다. 또한, 여기에 설명된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나, 해당 기술분야의 당업자는 본 명세서에 기술된 실시예들이 이들 특정 세부 사항들이 없이도 실시될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 다른 예에서, 방법, 절차 및 구성 요소는 서술된 관련된 관련 특징을 모호하게하지 않도록 상세하게 기술되지 않았다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 특정 부분의 비율은 세부 사항 및 특징을 보다 잘 설명하기 위해 과장될 수 있다. 본 명세서의 서술은 여기에 설명된 실시예의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 개시물에서 "하나의(a)" 또는 "일(one)" 실시예에 대한 언급은 반드시 동일한 실시예에 대한 것일 필요는 없으며, 그러한 참조는 적어도 하나를 의미함을 유의해야 한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 적용되는 여러 정의들 이제 제시될 것이다.
용어 "결합된"은 직접적으로 또는 중간에 있는 구성 요소를 통해 간접적으로 연결되는 것으로 정의되며, 반드시 물리적 연결만으로 한정되는 것은 아니다. 연결은 대상들이 영구적으로 연결되거나 분리가능하게 연결됨을 의미할 수 있다. "전기적으로 결합된(coupled)"이라는 용어는, 개개의 구성 요소 사이에서 전자의 흐름을 허용하기 위해 직접적이거나 또는 개재된 구성 요소를 통해 간접적인, 구조적 전기적 콘택으로 정의된다. 대상들이 또한 "결합" 되도록 연결이 될 수 있다. "외부"라는 용어는 물리적 객체의 가장 바깥쪽 경계를 넘어서는 영역을 의미한다. "내부" 라는 용어는, 영역의 적어도 일부가 객체에 의해 형성된 경계 내에 부분적으로 포함됨을 나타낸다. "실질적으로"라는 용어는 실질적으로 변경될 수 있는 특정 치수, 형상 또는 다른 단어를 본질적으로 따르도록 정의되는바, 따라서 컴포넌트가 정확할 필요는 없다. 예를 들어, 실질적으로 원통형이라 함은 객체가 실린더와 유사하지만 실제 실린더와의 편차가 하나 이상 있을 수 있다는 것을 의미한다. "포함하는(comprising)" 이라는 용어는 "포함하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아님"을 의미하며, 이는 특히 이와 같이 서술된 조합, 그룹, 시리즈 등과 같은 개방형(open-ended) 포함 또는 멤버쉽 등을 나타낸다.
도 25에 도시된 바와 같이, 고정 눈 움직임에 대한 표현이 제공된다. 스케일을 제공하기 위하여, 상기 원의 반경은 약 25 마이크로미터에 불과하며, 대략 인간의 머리카락 하나 정도의 사이즈이다. 일반적으로, 눈은 항상 움직인다. 더 큰 움직임은 드리프트와 MS이다. 드리프트는 매우 느린 움직임인 반면에 길고 빠르며 실질적으로 선형인 움직임은 MS이다. OMT와 드리프트는 동시에 발생한다. 안구 드리프트(ocular drift)는 눈의 더 부드럽고 더 느린 로밍 동작을 특징으로 하는 고정 눈 운동이다. 안구 드리프트의 정확한 움직임은 브라운 운동과 종종 비교되는바, 브라운 운동은 유체를 구성하는 원자 및 분자와의 충돌 결과로 유체에 부유하는 입자의 무작위 운동이다. 상기 움직임은 무작위적이고 종종 엉뚱한 방향 변화들을 특징으로하는 무작위 워크(random walk)와 비교될 수 있다. 안구 드리프트의 주파수는 통상적으로 OMT의 주파수 보다 낮지만(40 ~ 100Hz에 비해 20 ~ 40Hz) 30 ~ 40Hz의 범위에서 안구 드리프트(ocular drifts)와 안구 미세미동(ocular microtremors)을 구별하는 것은 문제가 있다. 단속성 운동 간(intersaccadic) 눈 움직임들에 대한 해상도는 기술적으로 난해하다. OMT는 눈의 작고, 빠르며 동기화된 진동이며 40~100Hz 범위의 주파수에서 발생하지만, 평균적으로 건강한 사람에서는 약 90Hz에서 발생한다. "플릭(flicks)"이라고도 알려져 있는 MS는 새카드들(saccades)이며, 고정 기간 동안 무의식적으로(involuntarily) 발생한다. 이들은 가장 크고, 가장 빠른 고정 눈 운동들이다.
이제, 도 1을 참조하면, 의식이 없고 진정된 환자를 모니터링하는 의료 종사자, 마취 전문의, 집중 치료사, 임상의 또는 기타 등등과 같은 모니터 요원 도시되어 있다. 모니터 요원은 눈 신호 정보를 수집할 수 있고, 사전-프로그래밍된 루틴으로 이를 처리할 수 있으며, 그리고 여러 파라미터들을 동시에 저장 및 디스플레이할 수 있다. 모니터 요원은 콤팩트하고 저렴한 비용의 고도로 순응된 눈 센서(1)에 의해서, 환자의 진정 레벨, 의식 및 반응 수준을 측정하기 위해 환자의 뇌간 활동 및 뇌간 상태 변화를 결정할 수 있다. 도 1에 도시된 눈 센서(1)는 예를 들어, 수술실 또는 집중 치료 시설에서의 의료적 절차 동안 환자의 의식(awareness)에 대한 표시를 모니터 요원에게 제공하기 위하여, 환자의 안구의 고정 눈 움직임을 신뢰성있게 감지할 수 있도록 환자의 눈꺼풀(20)에 위치된다. 고정 눈 운동은 눈이 분명히 쉬고 있을 때 조차도 항상 존재하며(사망 및 몇몇 드문 경우를 제외하고), 무의식적으로 발생한다. 이와 비슷하게, 신체는 외부 세계로부터 외인성(exogenously)으로, 또는 신체 내부로부터 내인성(endogenously)으로, 거의 항상 자극을 받고 있다. 예를 들어, 주변에서부터 기인하는 저산소 자극(hypoxic stimuli)은 심폐 조절을 촉진하고 그리고 뇌간에 의해서 지속적으로 처리된다. 뇌간이 지속적으로 자극되고 있으며 그리고 고정 운동이 항상 존재하기 때문에, 본 발명의 사용을 통해 마이크로새커드 및 OMT 및 이들의 조합을 거의 모든 임상 상태 및 거동 상태들에서 생산적으로 적용시킬 수 있다.
하지만, 본 명세서에 개시된 눈 센서(1)는 의학적 및 산업적 환경 둘다에서, 개인의 주의력, 인지, 각성, 상해의 진단 및 거동 변화에 대한 표시를 모니터하고 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 상기 눈 센서(1)는 공지된 기준과 비교될 수 있는 개인의 뇌간 활동에 대한 측정치를 획득하는 것이 바람직한 모든 조건들 또는 상황들을 모니터링할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 눈 센서(1)는 유리하게는 환자의 닫힌 눈꺼풀 위에 또는 환자의 눈꺼풀에 인접한 조직 접힘부에 직접 부착될 수 있다. 비록, 상기 눈 센서(1)는 본원에서 모니터 요원 또는 이와 유사한 의료 종사자가 환자를 돌보는데 사용되기 위한 특정 응용예를 갖는 것으로 종종 언급될 것이지만, 상기 눈 센서(1)는 운전을 원하는 사람, 기계 조작자, 복잡한 작업 수행자의 주의력을 테스트하기 위해, 산업 환경 기타 비-의학적 환경에서도 또한 이용될 수 있음을 다시 한번 유의해야 한다.
도 1의 눈 센서(1)는 검출기(11) 및 증폭기(3)를 포함한다. 검출기(11)는 센서(도 8 내지 도 10에 16으로 표시됨)를 포함한다. 일부 실시예에서, 센서(16)(도 8 내지 도 10에서 16으로 표시됨)는 리본(5)에 의해 증폭기(3)에 전기적으로 연결된 다중층 압전 소자를 포함한다. 증폭기(3)의 출력은 차폐 케이블(7)에 의해서 신호 프로세서(9)(도 17에 도시됨)로 공급된다. 신호 프로세서(9)는 비주얼 디스플레이(10)에 전기적으로 연결된다. 센서(16), 리본(5), 및 센서(16)가 결합되어 눈 센서(1)를 형성하는 증폭기(3)의 세부 사항들은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 눈 센서(1)에 의해 생성된 정보를 표시하기 위해 신호 프로세서(9)(도 17)와 통신하는 비주얼 디스플레이(10)의 실시예를 도시한다. 디스플레이(10)는 또한 예비 기본 검사 동안 및/또는 환자가 반-의식적이거나 완전히 의식이 있거나, 각성되고 진정되지 않은 때에도 정보를 제공할 수 있다. 단지 일례로서, 디스플레이(10)는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 눈 센서(1)에 의해 생성된 고정 눈 운동 생체 신호(12)를 보여준다. 고정 눈 운동 생체 신호(12)의 형상 및 진폭/전력/반응성은 환자의 뇌간 활동 및 특정 샘플링 시간에 대한 환자의 의식 레벨의 그래픽적 표현을 제공한다. 고정 눈 운동은 MS와 OMT를 포함한다. 일반적으로 OMT 생체 신호는 교류 전압 파형으로 이는 환자의 눈꺼풀을 통해 눈 센서(1)가 반응하는 환자의 안구의 OMT를 반영한다. 결합된 OMT/MS 전력 반응 신호는 급격한 증가, 피크값 및 골짜기값들의 급격한 시작에 의해 중단되는 안정되고 긴 평온한 기간과 함께 불규칙하고 이벤트풀(eventful)한 경향이 있다.
또한, 디스플레이(10)는 신호 프로세서(9)에 의해 계산되어 모니터 요원에 의해 쉽게 시각적으로 참조될 수 있도록 개별 참조 번호(14)를 도시한다. 일례로서, 표시되는 참조 번호 14는 안구의 고정 눈 운동 및 고정 눈 운동 생체 신호(12) 파형의 해당 주파수에 의존하는바, 이는 환자의 뇌간 활동 및 환자의 의식, 진정 및 반응 레벨의 다른 표시를 제공하기 위한 것이다.
이제 도 2 및 도 4를 참조하면,(도 8 내지 도 10의) 센서(16)의 일 실시예가 도시되며, 상기 센서는 수술실에서 수술을 받는 동안 심하게 진정된(heavily sedated) 환자 등과 같은 개인의 닫힌 눈꺼풀에 부착된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 앞서 지적한 바와 같이, 상기 센서(16)는 수 많은 세팅들(예를 들어, 집중 치료 유닛, 산업 및 다른 비 의료 환경)에서 평가를 받는 중인 개인의 눈꺼풀에 부착될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 환자의 눈꺼풀(20)은 센서(16)의 부착 이전에 닫힌 상태로 유지된다. 양면 압력 감지 접착 패치(100)(도 3A 및 도 13에 도시됨)가 환자의 안구 위의 환자의 닫힌 눈꺼풀에 대해 센서를 유지하는데 이용될 수 있으며, 상기 위치에서 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 리본을 통해 고정 눈 운동 생체 신호(12)(도 1)를 증폭기(3)에 제공한다. 증폭기(3)는 고정 눈 운동 생체 신호(12)의 증폭된 아날로그 신호를 신호 프로세서(9)에 제공하여, 환자의 의식, 진정 및 반응 레벨을 포함하는 환자의 뇌간 활동에 대한 그래픽적 및 수치적 표현 둘다가 디스플레이(10) 상에서 모니터 요원에게 시각적으로 이용가능해질 수 있다.
하지만, 환자의 눈꺼풀이 완전히 또는 부분적으로 열렸을 때, 환자의 뇌간 활동 및 의식 수준을 측정 및 표시하기 위해 눈 센서(1)를 사용할 수 있는 것이 바람직한 경우가 존재한다. 이 경우, 도 5 및 도 6을 참조하면, 눈 센서(1)는 환자의 올려진 눈꺼풀에 부착된 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 눈 센서(1)는 도 5 및 도 6에 도시된 방식으로 사용되는 것으로 도시되어 있는바, 환자가 가볍게, 적당히 진정되거나 또는 진정되지 않은 때, 환자의 눈꺼풀이 교대로 열리거나 닫힐 때, 또는 예비 기본 검사가 진행되는 동안과 같이 환자의 눈꺼풀이 완전히 열렸을 때, 도 5 및 도 6에 도시된 방식으로 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 환자의 뇌간 활동 및 의식 수준을 지속적으로 모니터링될 수 있어, 필요할 때마다 모니터 요원 또는 다른 의료 종사자의 개입이 가능해진다. 센서(16)(도 8 내지 도 10의) 및 리본(5)을 포함하는 눈 센서(1)가 얇고 순응적이기 때문에, 상기 센서(16)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 환자의 열린 눈꺼풀의 조직 주름 사이에 유리하게 부착될 수 있으며, 그 위치에서 검출기(11)의 센서(16)는 환자의 안구의 고정 눈 운동에 반응할 수 있다.
도 1 내지 도 6에서, 증폭기(3)는 차폐 케이블(7)에 의해 신호 프로세서(도 17에서 9로 표시됨)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 증폭기(3)가 무선 눈 신호 증폭기(3-1)로 대체되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 이 경우, 차폐 케이블(도 5에서 7로 표시됨)은 이제 제거될 것이다. 또한, 일부 실시예들에서, 무선 눈 신호 증폭기(3-1)는 아날로그-디지털 변환기(도 18에 110으로 표시됨) 및 통상적인 무선 송신기(도 18에 116으로 표시됨)가 제공되며, 신호 프로세서(도 18에서 9-1로 표시됨)에는 상보적 무선 송수신기(118)가 제공된다. 이러한 방식으로, 증폭된 고정 눈 운동 생체 신호(12)는 원격 위치에서 무선 통신 경로를 통해 증폭기(3-1)로부터 신호 프로세서(9-1)로 전송된다.
도 1 내지 도 6에 도시된 센서(16)에 대한 실시예가 도 8-10을 참조하여 설명된다. 이전에 설명된 바와 같이, 센서(16)는 환자의 열린 또는 닫힌 눈꺼풀(도 8 내지 도 10의 참조 번호 20으로 대체로 표시됨)의 움직임 표면에 대해 유지되어, 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답할 수 있는바, 이는 0.1 내지 400 마이크로미터 사이의 안구 아크 길이 운동(excursion)의 진폭을 가지며 이에 따라 대응하는 교류 전압 고정 눈 운동 생체 신호를 곧 설명될 눈 신호 증폭기(도 1에서 3으로 표시됨)로 제공한다.
일부 실시예에서, 전기적으로 전도성인(예를 들어, 구리) 탑(top) 표면(28)이 감지 소자(30)의 상부에 적용되어, 제 1 출력 단자(terminal: 이하 '단자' 혹은 '터미널' 이라함)를 형성한다. 전기적으로 전도성인(예를 들어, 구리) 바닥(bottom) 표면(32)이 감지 소자(30)의 바닥에 적용되어, 제 2 출력 단자를 형성한다.
일부 실시예에서, 센서(16)는 압전형의 얇은 평면 상부층(22), 얇고 평면인 바닥층(24) 및 이들 사이에 위치된 중간 본딩 에이전트(26)(예컨대, 에폭시)를 포함하여, 적층형 구조를 형성한다. 제 1 전기 전도성(예를 들어, 구리) 탑 표면(28)이 가요성 제 1 압전(예를 들어, PVDF) 필름(30)의 외부에 적용되어, 센서(16)의 탑 층(22)으로부터 제 1 출력 단자를 형성한다. 전기 전도성(예를 들어, 구리) 바닥 표면(32)이 가요성 제 2 압전 필름(34)의 외부에 적용되어, 센서(16)의 바닥 층(24)으로부터 제 2 출력 단자를 형성한다. 서로 마주하는 센서(16)의 탑 층(22) 및 바닥층(24)의 제 1 압전 필름(30) 및 제 2 압전 필름(34) 각각은 중간 본딩 에이전트(26)에 의해 대향하는 정렬로 유지된다. 제 1 압전 필름(30)과 제 2 압전 필름(34)의 길이 및 폭은, 탑 표면(28)과 바닥 표면(32) 사이의 원하지 않는 전기적 소통을 피하도록 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32) 각각의 길이 및 폭 보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 도 8-10에 도시된 센서(16)의 두께는 20 ~ 150 마이크론이다.
일부 실시예에서, 환자의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 감지 소자가 편향될 때 센서(16)는 전압을 생성할 수 있으며, 고정 눈 운동은 센서가 그 위에 부착된 눈 꺼풀(20)을 통해 대응하는 움직임을 생성한다. 즉 말하자면, 안구의 고정 눈 운동에 의해 유발된 환자의 눈꺼풀(20)의 움직임에 의해서 센서(16)가 변형되고 편향된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 센서(16)가 휴식하고 있는 경우에는, 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32)에서의 제 1 및 제 2 출력 단자 사이에서 센서(16)에 의해 전압이 발생되지 않는다. 도 9에 도시된 바와 같은 동일한 제 1 방향으로의 환자의 눈꺼풀(20)의 움직임에 의해서 센서(16)가 제 1 방향으로 편향되는 경우, 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32)의 출력 단자들 사이에서 센서(16)에 의해 포지티브 전압이 발생된다. 도 10에 도시된 바와 같은 동일한 반대 방향으로의 환자의 눈꺼풀(20)의 움직임에 의해서 센서(16)가 반대 방향으로 편향되는 경우, 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32)의 출력 단자들 사이에서 센서(16)에 의해 네가티브 전압이 발생된다.
환자의 안구의 고정 눈 운동은 전형적으로 주파수들 범위 및 가변 강도에 걸쳐서 나노미터 및 마이크로미터 레벨로 발생하기 때문에, 센서(16)는 생체 신호를 생성하기 위해 유사한 대응으로 앞뒤로 구부러지도록 설계된다. 센서(16)가 반응하는 고정 눈 운동의 진폭(포지티브 또는 네가티브) 및 주파수는 분리되고, 프로세싱되고 그리고 시간 동기화 방식으로 그래픽적으로 반영되어 다양한 이벤트들 및 패턴들을 도시할 수 있으며 그리고 디스플레이된 트레이스들(예컨대, 12) 및 요약 기준 값들(예컨대, 14)에 의해서 수치적으로 반영될 수 있는바, 이들은 도1의 디스플레이(10) 상에서 사용자가 시각적으로 액세스할 수 있다.
다음이 명백히 이해되어야만 하는바, 센서(16)는 한 쌍의 압전 소자(제 1 압전 필름(30) 및 제 2 압전 필름(34))를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 센서(16)는 하나 이상의 압전 소자들을 포함할 수 있으며, 그 탑 및 바닥은 전기적으로 전도성인 표면을 구비하여 전술한 제 1 및 제 2 출력 단자들을 확립할 것이며, 이 사이에서 고정 눈 운동 생체 신호가 생성된다. 일부 실시예에서, 센서(16)는 단일 압전 소자를 포함하고, 다른 실시예에서 상기 센서는 3개 이상의 압전 소자를 포함한다.
특히, 도 3 및 도 3a를 참조하면, 도 8-10에 도시된 검출기(11)의 센서(16)가 환자의 완전히 닫힌 눈꺼풀에 대해 유지되는 위치가 개시된다. 일부 실시예들의 매우 중요한 특징으로서, 센서(16)는 충분히 얇으며(도 8 내지 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이) 그리고 감지 소자가 접착제(100)에 의해 부착될 때, 환자의 눈꺼풀의 형상에 부합하도록 대체로 아치형(예를 들어, 만곡된)인 구성을 가질 수 있다. 접착제는 양면 압력 감지 접착 패치일 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(16)는 환자의 닫힌 눈꺼풀의 적어도 일부를 둘러싸고 있으며 그리고 눈 소켓 내에 배치될 수 있을만큼 충분히 작으면서도 안구의 각도 편위(angular excursions)를 커버하도록 충분히 큰 사이즈를 갖는다.
이와 관련하여, 상기 센서(16)는 눈꺼풀을 통해 전달되는 환자의 안구 운동의 전체 범위에 반응할 수 있도록 눈꺼풀의 비교적 넓은 표면 영역을 커버할 수 있는 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 센서(16)에 의해 눈꺼풀에 가해지는 압력은 몇몇 종래의 집중된 압력 감지 소자들 보다 눈꺼풀 주위에 보다 균일하게 분산된다. 따라서, 상기 센서(16)는 오랜 기간 동안 착용하도록 보다 편안해질 것이며, 종래의 집중된 압력 감지 소자들 보다 저가이며 그리고 신뢰할 수 있는 응답을 얻기 위해 눈꺼풀에 보다 정확하게 위치시키기가 더 용이하다. 따라서, 상기 눈 센서(1)는 센서(16)가 신경이 쓰이거나 거부되는 일이 없이, 환자에게 편안하게 장착될 수 있다.
환자의 눈꺼풀 형상을 따르고 리본(5)에 결합된 센서(16)가 도 3a에 도시된다. 도 16-18을 참조하여 보다 상세히 서술되는 바와 같이, 센서(16)는 리본(5)의 상부 스트립(62)과 하부 스트립(64)으로 둘러싸여 있다. 탑 차폐층(70)과 바닥 차폐층(72)이 상부 스트립(62)과 하부 스트립(64) 각각의 외부 표면들 상에 놓여져, 리본(5)에 차폐(shielding)를 제공한다. 이러한 차폐는 센서(16)에 의해 발생되고 리본(5)을 통해 전송되는 생체 신호가, 전기 및 전자기 잡음 및 다른 간섭을받는 것을 방지할 것이다.
증폭기(3)의 실시예가 도 11 및 도 12를 참조하여 설명된다. 증폭기(3)의 전기적 구성 요소들을 절연시키고 이에 의해 주변 환경의 전기 및 전자기적 간섭이 안구 생체 신호에 포함된 정보를 변경하는 것을 방지하기 위해, 제거가능한 덮개(40)를 갖는 전도성 증폭기 하우징(38)이 증폭기(3)에 제공된다. 센서 (16)은 리본(5)(도 13 내지 도 16에 가장 잘 도시됨)을 통해 증폭기(3)에 전기적으로 연결된다.
사용시, 리본(5)은 환자의 눈꺼풀에 하중 또는 견인력이 가해지는 것을 방지함과 아울러 이에 의해서 센서(16)에 의해서 의도하지 않은 반응이 유도되는 것을 방지하도록, 센서(16)와 증폭기(3) 사이에 느슨함이 존재하는 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 평평한 전도성 기저부(45)를 포함하는 증폭기 접지 전극(44)은 환자의 피부에 접하게 된다. 일부 실시예에서, 전기 전도성 접착제 패치(46)(예를 들어, 공통 EKG 전극 패치)는 증폭기 하우징(38)의 바닥을 환자에게 부착시킨다. 증폭기(3)는 리본 케이블의 전체 영역을 감소시키도록, 하지만, 리본(5)에 대한 견인력을 가하지 않는 느슨한 방식으로 센서(16) 근처에 위치될 수 있다. 증폭기 하우징(38) 내부의 전기 리셉터클(56)은 증폭기 접지 전극(44)에 연결된다. 접착 패치(46)는 환자의 피부에 대하여, 증폭기(3) 및 전도성 기저부를 제자리에 고정시킨다. 이러한 부착은 모니터링 동안 리본(5)에 대한 증폭기(3)의 변위를 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 증폭기가 접지되도록 다른 전기적 및 기계적(예를 들어, 스트랩, 접착제, 흡입) 증폭기 부착 수단이 전도성 접착제 패치(46)를 대체할 수 있다는 점을 유의해야 한다.
증폭기(3)에 의해 생성된 증폭된 교류 전압 신호가 주변 환경에 의해 변경되지 않음을 보장하도록, 전기 전도성 증폭기 하우징(38), 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 전기적 접지에 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 리본(5)의 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)과 증폭기(3)의 증폭기 하우징(38)으로부터 증폭기 접지 전극(44)이 있는 환자의 피부까지로의 접지로의 전기적 경로들이 확립되며, 증폭기 접지 전극(44)은 전기 전도성 접착 패치(46)에 의해서 피부에 대해 제자리에 고정된다. 일부 실시예에서, 전기 전도성 증폭기 하우징(38), 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 환자 이외에 접지된 아이템에 전기적으로 연결된다. 환자의 피부에서의 접지로의 이러한 전기적 경로들에 대한 세부 사항은 아래에 설명된다.
도 12에 도시된 실시예에서, 리본(5)은 리본의 근위 단부(proximal end)에서 센서(도 13에 가장 잘 도시됨)에 연결되고, 터미널 단부(terminal end)에서 전기 커넥터 블록(48)에 연결되는바, 전기 커넥터 블록(48)은 증폭기 하우징(38)의 내부에 위치한다. 제 1 전기 전도성 필로우(50)(예컨대, 메쉬)는, 리본(5)의 탑 위에서 연장되는 탑 차폐층(70)과 제거가능한 덮개(40) 사이에 위치하도록, 증폭기 하우징(38) 내에 배치된다. 제 2 전기 전도성 필로우(52)는, 리본(5)의 바닥 상에서 연장되는 전도성 차폐층(72)과 증폭기(3)의 증폭기 하우징(38)의 바닥에 위치되는 인쇄 회로 기판(54) 사이에 위치하도록, 증폭기 하우징(38) 내에 배치된다. 전술한 증폭기 접지 전극(44)은 증폭기 하우징(38)의 바닥을 통해 증폭기(3)에 그리고 전기적 리셉터클(56)에서 인쇄 회로 기판(54)에 분리가능하게 연결되며, 따라서 증폭기 접지 전극(44)의 평평한 전도성 기저부(45)는 환자의 피부에 대하여 접지에 연결된다.
일부 실시예에서, 증폭기(3)는 상기 전도성 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)의 각각과 전기적으로 접촉하도록 놓여있는 제 1 및 제 2 전기 전도성 필로우들(50 및 52)을 포함한다. 따라서, 리본(5)의 탑 상에 있는 탑 차폐층(70)은 접지로의 제 1 전기적 경로에 의해서 환자의 피부에서 접지로 연결되는데, 제 1 전기적 경로는 제 1 전도성 필로우(50), 전기 전도성 증폭기 하우징(38), 증폭기 하우징(38)을 전기적 리셉터클(56)에 연결하는 제 1 점퍼 와이어(60), 및 마지막으로, 환자의 피부에 놓여있는 증폭기 접지 전극(44) 및 기저부(45)를 포함한다. 또한, 리본(5)의 바닥에 있는 바닥 차폐층(72)은 접지로의 제 2 전기적 경로에 의해서 접지로 연결되는데, 제 2 전기적 경로는 제 2 전도성 필로우(52), 필로우(52)를 전기적 리셉터클(56)에 연결하는 제 2 점퍼 와이어(61), 및 마지막으로, 환자의 피부에 놓여있는 증폭기 접지 전극(44) 및 기저부(45)를 포함한다. 이와 유사하게, 리본(5)의 탑 및 바닥에 있는 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 전기 전도성 필로우들(50, 52) 및 전기 전도성 증폭기 하우징(38)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다.
리본(5)의 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72) 상에 있는 전기 전도성(예를 들어, 메쉬) 필로우(50 및 52)의 탄성 특성은, 리본(5)에 인가되는 굴곡력(bending force)을 수용 및 흡수한다. 필로우(50 및 52)는 또한 증폭기 하우징(38) 내에서 리본(5)을 지지하고 그리고 전기 커넥터 블록(48)과 축 정렬되게 놓여있도록 리본(5)을 인쇄 회로 기판(54) 위에 매달아 놓는다. 다음으로, 리본(5)의 터미널 단부(51)가 연결되는 전기 커넥터 블록(48)은 직립 커넥터 포스트(58)에 의해서 인쇄 회로 기판(54)에 전기적으로 연결된다. 인쇄 회로 기판(54)은 통상적인 신호 처리기 및 증폭기 회로를 포함하며, 이에 의해서, 리본(5)에 의해 운반되는 교류 전압 생체 신호인 고정 눈 운동 생체 신호가 증폭되는바, 일부 실시예에서는 적어도 10배로 증폭된다. 증폭된 아날로그 고정 눈 운동 생체 신호는 도 12에 도시된 증폭기(3)로부터 차폐 케이블(7)에 의해 도 17의 신호 프로세서(9)와 디스플레이(10)로 공급되며, 차폐 케이블(7)은 인쇄 회로 기판(54)으로부터 연장된다. 하지만, 전술한 바와 같이, 고정 눈 운동 생체 신호는 또한 도 18에 도시된 무선 통신 경로를 통해 증폭기(3)로부터 신호 프로세서(9)로 전송될 수 있다.
도 13 내지 도 16을 동시에 참조하면서, 리본(5)의 실시예에 대한 세부 내용이 이제 제공될 것인바, 리본(5)은 근위 단부에서 센서(16)(도 8 내지 도 10을 참조하여 앞서 설명하였음)에 전기적으로 연결되며 그리고 반대편인 터미널 단부(51)에서 증폭기(3)(도 12를 참조하여 설명됨)에 연결된다. 리본(5)은 센서(16)의 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32)을 둘러싸는 맞물림 상태로 배치되며 센서(16)의 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32) 사이 및 전기 커넥터 블록(48)과 연결되는바, 전기 커넥터 블록(48)은 커넥터 포스트(58)에 의해서 인쇄 회로 기판(54) 위에 고정되며, 인쇄 회로 기판(54)은 도 12에 도시된 증폭기(3)의 차폐 하우징(38)의 바닥에서 차폐 하우징(38) 내부에 위치한다.
리본(5)의 일부 실시예들은 신장된 상부 스트립(62)과 하부 스트립(64)을 포함하며, 이들 스트립들은 서로 위에 부착된다. 일례로서, 상부 스트립(62)의 바닥 및 하부 스트립(64)의 탑은 통상적인 얇은 접착제 층(도 15에서 65로 표시됨)에 의해서 서로 마주보게 본딩될 수 있다. 리본(5)의 상부 및 하부 스트립(62, 64) 각각은 상부 비전도성 층(66) 및 하부 비전도성 층(68)을 포함하며, 이들은 전기 절연성 폴리이미드 또는 임의의 다른 적절한 비전도성 재료로 제조될 수 있다. 상부 및 하부 스트립(62, 64)의 상부 비전도성 층(66) 및 하부 비전도성 층(68) 각각의 탑 및 바닥은 초기에는 전기 전도성 코팅(예를 들어, 알루미늄 또는 금)으로 커버된다.
도 15의 실시예에 도시된 바와 같이, 리본(5)의 상부 스트립(62)의 상부 비전도성 층(66)의 바깥쪽을 향하는 탑(top) 및 하부 스트립(64)의 하부 비전도성 층(68)의 바깥쪽을 향하는 바닥(bottom)을 커버하는 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층은, 온전한 상태로 남겨져서 차폐 표면을 생성한다. 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 도 12를 참조하여 앞서 설명되었는바, 서로 연결되는 것으로 설명되었으며 그리고 센서(16)에 의해서 생성되고 리본(5)에 의해서 증폭기(3)로 공급되는 생체 신호를 방해 혹은 왜곡할 수도 있는 전기 및 전자기적 에너지에 대하여 리본(5)을 차폐하도록 개인의 피부에서 접지로 연결되는 것으로 설명되었다.
도 13의 실시예에 도시된 바와 같이, 초기에 상부 스트립(62)의 상부 비전도성 층(66)의 안쪽을 바라보는 바닥면을 커버하고 그리고 하부 스트립(64)의 하부 비전도성 층(68)의 반대편 안쪽을 바라보는 탑 면을 커버하는 차폐층의 일부분들은, 길이 방향으로 연장되는 전기 전도성 트레이스들(74, 76) 각각을 남기도록 식각될 수 있는바, 이들 전기 전도성 트레이스들(74, 76)은 상부 스트립 및 하부 스트립(62, 64)의 상부 비전도성 층(66) 및 하부 비전도성 층(68)을 따라 연장된다. 상기 식각 프로세스 동안, 전도성 트레이스들(74, 76) 각각의 제 1 단부 및 대향 단부에는 상대적으로 넓은 전도성 상부 단자(78, 79) 및 전도성 하부 단자(80, 81)의 쌍이 형성된다. 중간 접착제 층(65)(도 15)에 의해서 리본(5)의 상부 및 하부 스트립(62, 64)을 함께 본딩함으로써, 상부 비전도성 층(66) 및 하부 비전도성 층(68)의 바닥 및 탑에 형성된 길이 방향으로 연장되는 전기 전도성 트레이스들(74, 76)은 병렬로 정렬된 형태로 놓여있으며 그리고 서로 전기적으로 절연된다. 전술한 식각 프로세스는 전기 전도성 트레이스들(74 및 76)을 형성하기 위한 기법들의 일례이다. 하지만, 다른 통상적인 기술들이 사용되어, 상부 비전도성 층(66) 및 하부 비전도성 층(68) 상에 트레이스들(74 및 76)을 형성할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 센서(16)는 다중층 압전 소자일 수 있으며, 일부 실시예에서는 리본(5)의 근위 단부에서 상부 및 하부 스트립들(62, 64)의 제 1 단부들 사이에 샌드위치되어 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 상부 패드(82)는 상부 트레이스(74)의 제 1 단부, 상부 스트립(62)의 바닥에 있는 상부 단자(78)와 센서(16)의 탑 상의 탑 표면(28) 사이에 접착 결합된다. 전도성 하부 패드(83)는 센서(16)의 바닥에 있는 바닥 표면(32)과 하부 트레이스(76)의 제 1 단부에 위치하고 하부 스트립(64)의 탑 상에 위치한 하부 단자(80) 사이에 배치된다. 트레이스들(74 및 76)의 제 1 단부들에 있는 상부 및 하부 단자들(78, 80) 그리고 센서(16)의 탑 및 바닥에 있는 상부 패드(82) 및 하부 패드(83)들 모두는 리본(5)의 근위 단부에서 서로 적층되어 정렬된다.
일부 실시예에서, 전기 전도성 상부 단자 패드(84)는, 상부 스트립(62)의 바닥 상에서 상부 트레이스(74)의 대향 단부에 형성된 상부 단자(79)와 가요성 전이 회로 보드(flexible transition circuit board)(88)(도 13)의 탑 상에 형성된 대향 상부 단자(86) 사이에 접착 결합된다. 일부 실시예들에서, 상기 회로 보드(88)는 터미널 단부(51)에서 상부 스트립(62) 및 하부 스트립(64)의 대향하는 단부들 사이에 샌드위치된다. 전도성 하부 단자 패드(85)는 하부 스트립(64)의 탑 상의 하부 트레이스의 반대편 단부에 위치한 하부 단자(81)와, 가요성 전이 회로 보드(88)의 바닥 상에 위치한 대향하는 하부 단자(90) 사이에 위치된다. 상부 트레이스(74) 및 하부 트레이스(76)의 대향하는 단부들에 있는 단자들(79, 81), 회로 보드(88)의 위 아래에 위치한 상부 단자 패드(84) 하부 단자 패드(85), 회로 보드(88)의 대향하는 상부 단자(86) 및 회로 보드 하부 단자(90), 이들 모두는, 리본(5)의 터미널 단부(51)에서 서로 정렬되어 적층된다.
전이 회로 보드(88)의 상부 단자(86)(예를 들어, 리본(5)의 제 1 출력 단자)는 차폐된 전기 전도성 증폭기 하우징(38)(도 12)에 의해서 둘러싸인 전기 커넥터 블럭(48)에 전기적으로 연결되는바, 회로 보드(88)의 탑 상에 놓인 제 1 전도성 트레이스(92)와 전기 커넥터 블럭(48)의 제 1 전기 콘택(94)에 의해서 전기적으로 연결된다. 전이 회로 보드(88)의 회로 보드 하부 단자(86)(예컨대, 리본(5)의 제 2 출력 단자)는 회로 보드(88)의 바닥에 놓인 제 2 전도성 트레이스(96)와 전기 커넥터 블럭(48)의 제 2 전기 콘택(98)에 의해서 전기 커넥터 블럭(48)에 전기적으로 연결된다. 도 12를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 전기 커넥터 블록(48)은 증폭기(3)의 증폭기 하우징(38)의 바닥에 놓인 인쇄 회로 기판(54)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 센서(16)에 의해 생성된 교류 전압 생체 신호는 센서(16)의 탑 및 바닥에 있는 탑 표면(28) 및 바닥 표면(32)으로부터 전기 전도성 트레이스들(74, 76)에 의해서 증폭기(3)로 전달될 수 있는바, 상기 전기 전도성 트레이스들(74, 76)은 리본(5)의 근위 단부 및 터미널 단부(51) 사이에서 상부 및 하부 스트립(62, 64)을 따라 연장된다.
다음을 유의해야 하는바, 상부 비전도성 층(66)의 바닥을 따라 연장되는 전기 전도성 상부 트레이스(74)는 상부 비전도성 층(66)의 탑 부분을 커버하는 탑 차폐층(70)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 유사하게, 리본(5)의 하부 스트립(64)의 하부 비전도성 층(68)의 탑 부분을 따라 연장되는 전기 전도성 하부 트레이스(76)는 하부 비전도성 층(68)의 바닥을 커버하는 바닥 차폐층(72)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 상부 비전도성 층(66)의 탑 부분과 하부 비전도성 층(68)의 바닥 부분을 커버하는 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 리본(5)을 거의 완전히 둘러싸고 있으며 그리고 외부의 전기적 및 전자기적 간섭에 의해 야기될 수 있는 교류 전압 생체 신호에 대한 변경을 방지하기 위하여, 전기 전도성 트레이스들(74, 76) 뿐만 아니라 그 사이에 놓인 센서(16)를 에워싸고 있다.
접착제(100)는 그 일 측면에서 하부 스트립(64)의 바깥 쪽을 향하는 바닥면에 부착될 수 있다. 접착제(100)의 대향 일 측은 풀 오프 해제 필름 스트립(pull off release film strip)(42)에 의해 커버될 수 있다. 필름 스트립(42)이 당겨져서 접착제(100)로부터 제거되면, 리본(5) 및 센서(16)(일부 실시예에서, 센서는 리본(5)의 근위 단부에서 상부 스트립(62)과 하부 스트립(64) 사이에 샌드위치됨)를 포함하는 눈 센서(1)가 환자의 눈꺼풀에 접착식으로 부착될 수 있는바, 환자의 안구의 고정 운동이 감지, 증폭, 프로세싱 및/또는 디스플레이될 수 있는 방식으로 환자의 눈꺼풀에 접착식으로 부착될 수 있다.
본 명세서에 개시된 리본(5)에 의해, 센서(16)는 그렇지 않으면 증폭기(3)로부터 전달될 수 있는 기계적 힘으로부터 실질적으로 분리될 수 있다. 예로서, 근육 운동들, 진동 활동들 및 다른 기계적 운동 및 진동은 센서(16)에 의해 생성된 교류 전압 생체 신호에 원치 않는 아티팩트 잡음을 도입할 수 있다. 이 목적을 위해, 리본(5)의 치수 및 재료 전기(material electricity)에 의존하는 최소 굴곡 강성(flexural rigidity)이 바람직한바, 이는 이러한 기계적 힘이 리본(5)를 통해 센서(16)에 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다.
일부 실시예에서, 리본(5)의 두께는 25 마이크론 이하이고, 폭은 약 4-8㎜이다. 일부 실시예에서, 리본(5)의 굴곡 강성은 10 x 10-4 lbs-4-in4 이하이다. 전술한 바와 같이, 센서(16)에 힘이 가해지는 것을 회피하기 위하여 느슨함(slack) 또는 스트레인 완화가 리본(5)에 제공되어야 한다. 이것은 센서(16)와 증폭기(3) 사이의 직선 거리 보다 리본(5)의 길이가 긴 이유이다. 일부 실시예에서 상기 길이는 직선 거리 보다 적어도 5 % 더 길다.
도 13b에는 검출기(11)의 실시예가 도시되어 있다. 검출기(11)는 터미널 단부(51), 리본(5) 및 센서(16)를 포함한다. 터미널 단부(51)는 터미널 단부 백킹(terminal end backing)(187), 탑 차폐 패드(186), 바닥 차폐 패드(185) 및 부착 수단(190)을 포함한다. 센서(16)는 전도성인 탑 표면(28) 및 바닥 표면(232), 감지 소자(30), 및 바닥 전도성 표면 단자(180)를 포함한다. 바닥 전도성 표면 단자(180)는 상부 단자(78)에 전기적으로 연결된다. 일부 실시예에서, 바닥 전도성 표면 단자(180) 및 상부 단자(78)는 전도성 상부 패드(82)를 통해 연결된다. 일부 실시예에서, 센서(16)는 그 전부는 아닐지라도, 리본(5)에 의해 커버된다. 일부 실시예에서, 센서(16)는 바닥 전도성 표면(232)과 전도성 브리지(181)를 포함하는바, 전도성 브리지(181)는 바닥 전도성 표면(232)과 바닥 전도성 표면 단자(180)를 연결한다.
도면에 도시된 바와 같이, 리본(5)의 실시예는 탑 차폐층(70), 상부 비전도성 층(66), 전도성 상부 트레이스(74), 하부 비전도성 층(68) 및 바닥 차폐층(72)을 포함한다.
도 13c에는 센서(16) 및 리본(5)의 실시예가 도시되어 있다. 리본(5)은 탑 차폐층(70); 상부 비전도성 층(66); 전도성 상부 트레이스(74); 하부 비전도성 층(68); 전도성 상부 트레이스(74); 및 바닥 차폐층(72)을 포함한다. 센서(16)는 전도성 상부 패드(82); 비전도성 층(260); 탑 표면(28), 전도성 상부 패드(82)에 전기적으로 결합된 바닥 전도성 표면 단자(180); 감지 소자(30)에 결합된 바닥 전도성 표면(232)을 포함한다. 전도성 패드(82)는 탑 표면(28) 및 바닥 전도성 표면(232)에 전기적으로 결합되는 동안, 탑 표면(28)을 바닥 전도성 표면(232)으로부터 절연시키고 그리고 탑 표면(28) 및 바닥 전도성 표면(232)을 브리지(181)를 통해 전도성 상부 트레이스(74) 및 바닥 차폐층(72)에 개별적으로 결합시킨다. 일부 실시예에서, 리본(5)의 탑 차폐층(70) 및 상부 비전도성 층(66)은 센서(16) 위로 연장되는바, 이는 탑 차폐층(70)에 의해 완전히 커버되고 그리고 탑 차폐층(70)에 의해 차폐될 것이다.
센서(16)에 대해 개시된 다른 실시예들과 비교하여, 도 13c에 도시된 실시예의 한가지 다른 점은, 리본(5)의 바닥 차폐층(72)이 리본(5)에 대한 트레이스 및 전자기 차폐층 둘다로서 작용할 수 있다는 것이다. 이것은, 필요한 트레이스 혹은 전기적 경로가 하나 감소된다는 점에서 다른 리본(5)에 비하여 유리할 수 있다. 이는 더 얇고 보다 유연한 리본(5)이 획득되게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 리본(5)에 의해 센서(16)로 전달되는 기계적 운동은 판독 값을 손상시킬 것이다. 따라서, 더 얇고 및/또는 가요성인 리본(5)은 더 정확한 판독을 초래할 것이다. 일부 실시예에서, 바닥 차폐층(72)은 증폭기(3)에 의해 접지된다.
또한, 도 13c에는 터미널 단부(51)의 실시예가 도시되어 있다. 터미널 단부(51)는 탑 차폐층(70)에 결합되는 탑 차폐 패드(186); 바닥 차폐층(72)에 결합되는 바닥 차폐 패드(185); 및 전도성 상부 트레이스(74)에 연결된 단자(191)를 포함한다. 일부 실시예는 전기 전도성인 부착 수단(190)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 부착 수단(190)은 전기 전도성 자석을 포함한다. 일부 실시예는 터미널 단부 백킹(187)을 더 포함한다.
도 13d에는 증폭기(3)의 일 실시예가 도시되어 있다. 증폭기(3)는 외부 하우징(193); 전기 리셉터클(56); 및 인쇄 회로 기판(54)을 포함한다. 일부 실시예는 하우징(38)을 더 포함한다. 증폭기(3)는 환자의 피부에 접하여 접지되는 접지 전극(44)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 증폭기(3)는 접지 전극(44) 및/또는 전도성 접착 패치(46)를 포함하지만, 다른 실시예에서는 접지 전극(44) 및/또는 접착 패치(46)가 별도로 제공된다. 전술한 증폭기 접지 전극(44)은 증폭기(3)에 착탈가능하게 연결된다. 접지 전극(44)은 전기 리셉터클(56)를 통해 인쇄 회로 기판(54)에 전기적으로 연결되며, 따라서 증폭기 접지 전극(44) 환자의 피부에 부착되었을 때 접지처럼 행동한다.
외부 하우징(193)은 전도성 접착 패치(46)를 통해 환자에게 접지될 것이다. 이것은 효과적으로 리본(5)의 차폐층을 접지시키는 역할을 하며 그리고 바닥면(232)으로 도시된 감지 소자(30)의 일 측을 접지하는 역할을 한다. 하지만, 감지 소자(30)의 어느 일 측은 리본 차폐(shielding)에 의해 접지될 수 있음을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 리본(5)의 탑 부분에 있는 탑 차폐층(70)은 접지로의 제 1 전기적 경로에 의해서 환자의 피부에서 접지에 연결되는바, 상기 제 1 전기적 경로는 탑 차폐 패드(186), 전기 전도성 외부 하우징(193), 및 전도성 접착 패치(46)를 포함한다. 또한, 리본(5)의 바닥 부분에 있는 바닥 차폐층(72)은 부분적으로 공유된 경로를 통해 접지에 연결된다. 리본(5)의 바닥에 있는 바닥 차폐층(72)은 바닥 차폐 패드(185)에 결합되고 바닥 차폐 패드(185)는 또한 외부 하우징(193)에 연결된다. 다른 실시예는 부착 수단(190)을 더 포함하는바, 상기 부착 수단(190)에는 탑 차폐 패드(186) 및 바닥 차폐 패드(185) 둘다가 연결되며, 상기 부착 수단(190)은 또한, 외부 하우징(193)에 연결된다. 이와 유사하게, 탑 차폐층(70) 및 바닥 차폐층(72)은 외부 하우징(193)에 전기적으로 연결된다.
부착될 때, 인쇄 회로 기판은 전도성 트레이스 및 단자(191)를 통해 감지 소자(30)에 전기적으로 연결된다. 인쇄 회로 기판(54)은 통상적인 신호 처리 및 증폭기 회로를 포함하며, 리본(5)에 의해 운반되는 교류 전압 생체 신호인 고정 눈 운동 생체 신호가 상기 신호 처리 및 증폭기 회로에 의해 증폭되며, 일부 실시예들에서는 적어도 10배로 증폭된다. 증폭된 아날로그 고정 눈 운동 생체 신호는, 인쇄 회로 기판(54)으로부터 연장되어 증폭기 하우징(38)의 일 측을 통해 바깥쪽으로 연장되는 차폐 케이블(7)에 의해서, 증폭기(3)로부터 도 17의 신호 프로세서(9) 및 디스플레이(10)로 공급된다. 하지만, 전술한 바와 같이, 고정 눈 운동 생체 신호는 또한 도 18에 도시된 무선 통신 경로를 통해 증폭기(3)로부터 신호 프로세서(9)로 전송될 수 있다.
도 17은 이전에 언급된 신호 프로세서(9)에 연결된 눈 센서(1)의 일 실시예를 도시한다. 보다 구체적으로 그리고 전술한 바와 같이, 센서(16)의 압전 필름(30)(도 8-13 참조)의 편향에 응답하여 생성된 교류 전압 생체 신호는 먼저 증폭기(3)로 공급되어 증폭된다. 실시예에서, 증폭기(3)는 가공되지 않은(raw) 고정 눈 운동 생체 신호 데이터를 필터링할 수 있으며 그리고 머리의 움직임 및 큰 자발적인 안구 운동 등에 의해 야기되는 것과 같은 기본 아티팩트를 제거할 수 있다. 신호 프로세서(9)는 증폭된 고정 눈 운동 생체 신호를 클록 타이밍, 버퍼링, 윈도윙 및 필터링할 수 있어야 하고, 그리고 앞서 설명한 및 다른 아티팩트(바람직하지 않은 안구 운동 및 전기 또는 전자기 간섭에 의해 야기되는 것과 같은)를 제거할 수 있어야 한다. 프로세서 및 루틴들(114)은 상이한 타입들의 눈 운동들을 분석하고, 개별 및 결합된 신호 성분들을 분석하고, OMT 성분의 우세한 고주파수와 같은 다양한 파라미터들을 계산하거나, 또는 MS 및 OMT 눈 운동들의 결합된 진폭 및 전력율을 계산할 수 있어야 한다. 또한, 프로세서 및 루틴(114)은 이벤트를 식별하고, 이러한 진폭, 전력 및 주파수 파라미터 등을 이용하여 이벤트를 평가할 수 있고, 이벤트 및 트렌드와 관련된 추가적인 값들을 계산하기 위해 다른 것들을 사용할 수 있는바, 이러한 계산들은 종종 여러 유형의 고정 눈 운동 데이터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 눈 센서(1)는 이벤트의 반응 에너지(reactivity energy), 장기(long term) 및 단기 비율들(short term ratios), 전-도중-후(before-during-and after) 이벤트 비교 분석들, 주파수 숫자들 및 디스플레이(10)에서 다중 파라미터 및 수치 값 결과들을 디스플레이하는 것 등과 같은, 수치 값들을 제공할 수 있다. 이와 유사하게, 눈 신호 파형의 실시간 그래픽 표현(도 1에서 12로 표시됨)이 또한 디스플레이되어, 환자의 뇌간 활동 및 의식 레벨에 대한 최근 이력이 디스플레이(10) 상에 시각적으로 이용가능해질 수 있다. 또한, 프로세서 및 루틴(114)은 다양한 임상 진단에 관한 저장된 기준값들을 포함한다. 프로세서 및 루틴은 여러 파라미터들의 쌍으로된 조합들을 도출하는 시간 동기화된 방식으로 데이터 스트림을 비교할 수 있으며 그리고 이러한 계산된 결과들을 저장된 공지 기준값들과 비교할 수 있는바, 이는 약의 용량을 증가/감소/유지시키는 것과 같은 임상 결정들을 지원하거나 또는 환자의 뇌간 및 컨디션의 예기치 않은 상태를 임상의에게 경고하기 위한 것이다.
일부 실시예에서, 루틴(114)은 신호 프로세서(9)에 연결된 디스플레이(10)(도 1) 상의 모니터에 정보를 제공하기 위해 사용되는 주파수 및 진폭 대역 통과 필터를 포함한다. 일례로서, 신호 프로세서(9)의 진폭 대역 통과 필터는 센서(16)에 의해 생성된 입력 파형을 인식하도록 구성된다. 미리 결정된 임계값(예를 들어, 마이크로새커드에 의해 야기되는 것) 보다 큰 진폭을 갖는 임의의 파형은, 신뢰성있는 눈 운동 정보를 나타내지 않는 것으로서, 필터링되어 제거된다.
통상적인 프로세싱 기술(예를 들어, 고속 푸리에 변환 분석, 선형 예측 모델링 또는 피크 카운팅)은 디지털 눈 생체 신호의 주파수를 계산하는데 사용된다. 피크 카운팅 접근법에서, 고정 눈 운동 생체 신호는 미리 결정된 시간 간격 동안 샘플링된다. 신호 피크값들의 카운트는 샘플링 시간 동안 유지되고 증가된다. 숫자 형태의 피크 주파수(도 1에서 14로 표시됨)는 디스플레이(10)(도 1에 가장 잘 도시됨) 상에 디스플레이된다. 총체적인 눈 움직임 및 마이크로새커드들을 나타내는 것으로 판별된 고정 눈 운동 생체 신호의 임의의 부분이 제거된다.
증폭된 교류 전압 고정 눈 운동 신호는 증폭기(3)로부터 도 17의 신호 프로세서(9)의 아날로그-디지털(A/D) 변환기(110)에 공급될 수 있다(이들 사이에 연결된 차폐 케이블(7)을 통해). A/D 변환기(110)는 아날로그 교류 전압 생체 신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세싱을 용이하게 한다. A/D 변환기(110)에 의해 생성된 디지털 신호는 디지털 신호 프로세서(112)에 공급되며, 디지털 아이솔레이터(112)는 신호 처리를 수행하는데 필요한 하드웨어를 구동하는데 필요한 전력원에 의해 발생될 수 있는 간섭으로부터 고정 눈 운동 신호를 격리한다. 또한, 디지털 아이솔레이터(112)는 의도하지 않은 회로 결함의 경우 AC 주전원부로부터 환자 대면부를 전기적으로 절연시키는 전기적 안전 목적으로도 이용된다.
일부 실시예에서, 루틴(114)은 신호 프로세서(9)에 연결된 디스플레이(10)(도 1) 상의 모니터에 정보를 제공하기 위해 사용되는 주파수 및 진폭 대역 통과 필터를 포함한다. 일례로서, 신호 프로세서(9)의 진폭 대역 통과 필터는 센서(16)에 의해 생성된 입력 파형을 인식하도록 구성된다. 미리 결정된 임계값(예를 들어, 마이크로새커드에 의해 야기되는 것) 보다 큰 진폭을 갖는 임의의 파형은, 신뢰성있는 눈 운동 정보를 나타내지 않는 것으로서, 필터링되어 제거된다.
통상적인 프로세싱 기술(예를 들어, 고속 푸리에 변환 분석, 선형 예측 모델링 또는 피크 카운팅)은 디지털 눈 생체 신호의 주파수를 계산하는데 사용된다. 피크 카운팅 접근법에서, 고정 눈 운동 생체 신호는 미리 결정된 시간 간격 동안 샘플링된다. 신호 피크값들의 카운트는 샘플링 시간 동안 유지되고 증가된다. 숫자 형태의 피크 주파수(도 1에서 14로 표시됨)는 디스플레이(10)(도 1에 가장 잘 도시됨) 상에 디스플레이된다. 이와 유사하게, 눈 신호 파형(도1의 12)의 실시간 그래픽 표현이 또한 디스플레이되며, 따라서, 환자의 뇌간 활동 및 의식 레벨에 대한 최근 이력이 디스플레이(10) 상에 시각적으로 이용가능해질 수 있다.
샘플링되는 고정 눈 운동 생체 신호의 프로세싱된 주파수 값들은 유효성에 대해 테스트되며, 따라서 가짜(spurious) 신호들이 필터링되고 제거될 수 있다. 예를 들어, 고정 눈 운동 생체 신호의 주파수는 검사될 수 있으며 그리고 공인된 생리적 조건들에 부합하는 것으로 알려진 기결정된 주파수 범위와 비교될 수 있다. 또한, 환자가 마취되기 전에 기본 검사(baseline test)를 받는다면, 고정 눈 운동 생체 신호는 기본 검사 결과들과 비교될 수 있다. 총체적인 눈 운동 및 마이크로새커드들을 나타내는 것으로 판별된 고정 눈 운동 생체 신호의 부분은 제거될 수 있다.
증폭된 교류 전압 고정 눈 운동 신호는 증폭기(3)로부터 도 17의 신호 프로세서(9)의 아날로그-디지털(A/D) 변환기(110)에 공급될 수 있다(이들 사이에 연결된 차폐 케이블(7)을 통해). A/D 변환기(110)는 아날로그 교류 전압 생체 신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세싱을 용이하게 한다. A/D 변환기(110)에 의해 생성된 디지털 신호는 디지털 신호 프로세서(112)에 공급되며, 디지털 아이솔레이터(112)는 신호 처리를 수행하는데 필요한 하드웨어를 구동하는데 필요한 전력원에 의해 발생될 수 있는 간섭으로부터 고정 눈 운동 신호를 격리한다. 또한, 디지털 아이솔레이터(112)는 의도하지 않은 회로 결함의 경우 AC 주전원부로부터 환자 대면부를 전기적으로 절연시키는 전기적 안전 목적으로도 이용된다.
샘플링되는 고정 눈 운동 생체 신호의 프로세싱된 값들은 유효성에 대해 테스트되며, 따라서 가짜(spurious) 신호들이 필터링되고 제거될 수 있다. 예를 들어, 고정 눈 운동 생체 신호의 주파수는 검사될 수 있으며 그리고 공인된 생리적 조건들에 부합하는 것으로 알려진 기결정된 주파수 범위와 비교될 수 있다. 또한, 환자가 마취되기 전에 기본 검사(baseline test)를 받는다면, 고정 눈 운동 생체 신호는 기본 검사 결과들과 비교될 수 있다. 도 18은 신호 프로세서(9-1)와 통신하는 센서(16)의 일 실시예를 도시하며, 신호 프로세서(9-1)는 증폭된 아날로그 고정 눈 운동 신호를 증폭기(3-1)로부터 무선 통신 경로를 통해 수신할 수 있다. 증폭기(3-1)가 무선 통신 경로를 통해 신호 프로세서(9-1)와 통신하는 실시예에서, 전술한 A/D 변환기(110)는 프로세서(9)(도 17)로부터 제거되고 그리고 증폭기(3-1) 내에 배치되어, 고정 눈 운동 생체 신호를 리본(5)으로부터 수신한다. 도 18의 증폭기(3-1)의 A/D 변환기(110)는 무선 송신기(116)에 전기적으로 결합되며, 무선 송신기(116)는 배터리, 마이크로 셀, 또는 적절한 전원 및 안테나와 함께 증폭기(3-1) 내에 배치된다. 이 경우, 차폐 케이블(도 7 및 도 17에서 7로 표시됨)이 제거된다. 마찬가지로, 도 18의 신호 프로세서(9-1) 내에는 무선 트랜시버(118)가 제공되는데, 무선 트랜시버(118)는 증폭기(3-1)의 무선 송신기(116)와 호환가능하고 이 무선 송신기(116)와 통신할 수 있다. 따라서, 신호 프로세서(9-1)는 눈 센서(1)로부터 원격으로 위치될 수 있으며(예를 들어, 간호사의 스테이션에 위치됨), 따라서 환자가 수술 또는 다른 절차로부터 회복되어 의식이 돌아올 때 모니터링될 수 있다.
센서(16)는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향되어 생체 신호를 생성도록, 검사되는 개인의 눈꺼풀에 부착되는 것으로 본원에 개시되어 있다. 하지만, 고정 눈 운동이 개인의 안구로부터 직접적으로 센서(16)에 적용되어 그것의 편향을 야기하는 것 대신에, 고정 눈 운동은 중간의 기계식 액츄에이터(intermediate mechanical actuator)에 적용될 수도 있다. 도 19는 상대적으로 작은 감지 소자(134) 상에 힘 및 스트레스를 집중시키기 위해 개인의 눈꺼풀에 부착되는 기계식 암 액츄에이터(132)를 포함하는 검출기(130)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 고정 눈 운동은 안구로부터 기계식 암 액츄에이터로 인가된다(감지 소자(134)로 직접 향하는 대신에).
도 19의 기계식 암 액츄에이터(132) 19는 비전도성 의료용 플라스틱으로 제조될 수 있다. 기계식 암 액츄에이터(132)는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 편향될 눈꺼풀의 형상에 따르도록 개인의 감겨진 눈꺼풀에 부착된다. 도 8-10에 도시된 감지 소자(30)와 구성면에서 동일할 수 있는 도 19의 동작 감지 소자(134)는 기계식 암 액츄에이터(132)와 리본(5) 사이에 위치한다. 리본(5)은 도 13을 참조하여 앞서 개시된 것과 동일할 수 있다. 그러나, 동작 감지 소자(134)가 편향되게 하는 것이 검출기(130)의 기계식 암 액츄에이터(132)에 의해 제공되는 레버 이점(lever advantage)이기 때문에, 사이즈 및 차폐에 대해 비교하면 동작 감지 소자(134)는 더 작게 만들어 질 수 있고, 더 적은 차폐를 요구할 수 있다. 또한, 전기적 또는 전자기적 간섭을 받지 않는 기계식 암 액츄에이터(132)는 차폐될 필요가 없다.
기계식 암 액츄에이터(132) 아래의 개인의 눈꺼풀을 통해 개인의 안구의 고정 눈 운동에 응답하는 기계식 암 액츄에이터(132)의 편향은 감지 소자(134)로 전달된다. 동작 감지 소자(134)에 의해 생성된 생체 신호는 전술한 바와 같이 리본(5)을 통해 증폭기(3)(도 11 및 도 12)로 전달된다.
검출기(140)의 일 실시예는 표면 실장된 압전 케이블 소자를 포함하고, 센서(142)에 대해서는 도 20-23를 동시에 참조하면서 설명된다. 검출기(140)의 센서(142)는 도 8-10에 도시된 센서(16)의 경우에서와 같이 평면형 소자라기 보다는 튜브형 슬리브(tubular sleeve)이다. 특히, 센서(142)는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 생체 신호를 생성하기 위해 원래의 튜브 형태가 뒤틀리게 된다. 도 21에 도시된 실시예에 도시된 바와 같이, 센서(142)는 제 1 전기 단자로서 기능하는, 가요성이며 전도성인 내부 영역(144)을 포함한다. 암 센서(142)의 전기 전도성 내부 영역(144)은 압축 및 변형되도록 적응된 가요성 중간 압전 물질(146)에 의해 둘러싸여 있다. 전기 전도성 외부 표면(148)은 중간 압전 물질(146)을 둘러싸고 있다. 제 2 전기 단자로서 기능하는 암 센서(142)의 전기 전도성 외부 표면(148)은 차폐 재료(도시 생략)에 의해 둘러싸여 있을 수도 있다. 단지 일례로서, 검출기(140)의 센서(142)의 전도성 내부 영역(144) 및 외부 표면(148)(예를 들어, 제 1 및 제 2 단자) 각각은 얇은 전기 전도성 금속 메쉬로 제조될 수 있다.
검출기(140)의 튜브형 표면 실장된 압전 센서(142)는 개인의 눈꺼풀의 주름들에 위치할 수 있으며, 상기 주름들에서 상기 압전 센서는 눈꺼풀을 통해 전달된 개인의 안구의 고정 눈 운동에 반응하여 압축 및 변형을 경험할 수 있으며 이에 의해서 해당 전압을 생성할 수 있다. 센서(142)가 초기에 이완된 상태에서, 전도성 내부 영역(144) 및 외부 표면(148) 뿐만 아니라 이들 사이에 있는 중간 압전 물질(146)은 모두 원통형 구성(도시되지 않음)을 갖는다. 그러나, 튜브형 센서(142)가 개개의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 압축력을 수신하면, 전도성 내부 영역(144), 외부 표면(148) 및 중간 압전 물질(146) 각각의 형상이 왜곡되며, 이에 의해서 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같은 타원형 구성을 가지게 된다.
중간 압전 물질(146)의 형상 왜곡 및 변화는 표면 장착 압전 소자 센서(142)의 제 1 및 제 2 단자(예를 들어, 전기 전도성 내부 영역(144) 및 전기 전도성 외부 표면(148)) 사이에서 생체 신호를 생성한다. 검출기(140)의 암 센서(142)에 의해 생성된 생체 신호는 검출기(140)의 튜브 대 평면 스트레인 완화 어댑터(tubular-to-planar strain relief adapter)(150)(도 20)를 통해 증폭기(3)에 공급된다.
구체적으로 도 23에 도시된 실시예를 참조하면, 도 20의 검출기(140)의 튜브 대 평면 스트레인 완화 어댑터(150)가 도시되며, 이에 의해서 센서(142)의 전기 전도성 내부 영역(144) 및 전기 전도성 외부 표면(148)이 증폭기(3)의 인쇄 회로 기판(54)(도 12)에 연결된다(리본(5)을 대체하여). 스트레인 완화 어댑터(150)는 비전도성 재료로 제조되고 아치형(예를 들어, 곡선형) 구성을 갖는 가요성 기판(151)을 포함한다. 곡선형 기판(151)은 그렇지 않으면 센서(142)에 인가될 수 있는 견인력을 흡수하도록, 인가되는 기계적 힘에 응답하여 휘어지게 구성된다. 제 1 전기 전도성 트레이스(152)는 전기 전도성 제 1 콘택 패드(154)로부터 증폭기(3) 쪽으로 기판(151)을 따라 길이 방향으로 연장된다. 제 2 전기 전도성 트레이스(156)는 전기 전도성 제 2 콘택 패드(158)로부터 증폭기(3) 쪽으로 기판(151)을 따라 길이 방향으로 연장된다. 제 1 및 제 2 전기 전도성 트레이스들(152 및 156)은 스트레인 완화 어댑터(150)의 기판(151)을 따라 서로 병렬로 이격되어 정렬되며, 서로 전기적으로 절연된다.
전기 전도성 내부 영역(144)은 기판(151)상의 부착물(예를 들어, 제 1 콘택 패드(154)에 형성된 홈)에 연결된다(예를 들어, 잠금 매커니즘 안으로 푸시된다). 제 2 콘택 패드(158)는 제 1 콘택 패드(154) 앞에 그리고 제 1 콘택 패드(154)와 축 정렬되게 놓여지도록, 기판(151)을 가로질러 측면으로 연장된다. 따라서, 센서(142)의 전도성 내부 영역(144)이 제 1 콘택 패드(154)와 접촉하는 동시에, 튜브형 센서(142)의 전도성 외부 표면(148)(예를 들어, 제 2 단자)는 제 2 콘택 패드(158) 상에 그리고 제 2 콘택 패드(158)와 접촉하도록 자동으로 정렬될 것이다. 결과적으로, 튜브형 센서(142)가 개인의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 변형 및 그 형태의 변화를 겪을 때, 센서(142)에 의해 생성된 대응하는 생체 신호는, 기판(151)을 따라 연장되는 스트레인 완화 어댑터(150)의 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들(152 및 156) 각각을 통해 증폭기(3)로 전달되어 증폭된다.
도 24는 기계식 액츄에이터 및 압전-액티브 감지 소자를 포함하는 검출기(160)의 실시예를 도시한다. 도 19를 참조하여 설명된 검출기(130)와 유사하게, 도 24의 검출기(160)는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 반응하는 기계적 힘 전달 액츄에이터를 포함한다. 그러나, 이 경우 개인의 닫힌 눈꺼풀에 부착된 암 액츄에이터가 아니라, 원통형 힘 전달 액츄에이터(cylindrical force transmitting actuator)(162)가 눈꺼풀의 주름 내에 위치하여 압전 액티브 감지 소자보다 안구에 더 가깝게 위치한다.
검출기(160)의 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)는 개인의 눈꺼풀을 통해 전달되는 개인의 안구의 고정 눈 운동에 응답하여 압축되고 그리고 변형을 경험하도록 되어 있다. 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)는 의료용 발포 고무 등과 같은 압축가능한 재료로 제조될 수 있다. 제 2의 일례로서, 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)는 겔(gel) 등과 같은 압축가능한 액체로 충전된다. 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)가 액체로 충전되는 경우, 상기 액츄에이터는 가요성인 엔벨롭(envelope)(164)(도 24에서 파선으로 도시됨)에 의해 둘러싸이는 것이 바람직하다.
검출기(160)는 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)의 형상에 부합하고 그 위에 접착식으로 부착될 수 있도록, 일반적으로 평탄한 센서(166)를 포함한다. 압전 액티브 센서 소자일 수 있는 상기 센서(166)는 도 8-10을 참조하여 앞서 설명된 센서(16)와 동일할 수 있다. 하지만, 검출기(160)의 크기를 줄이기 위해, 도 24에 도시된 센서(166)의 실시예는 제 1 단자로서 기능하는 상부 전기 전도성 표면(168) 및 제 2 전기 단자로서 기능하는 하부 전기 전도성 표면(170)을 포함한다. 중간 압전 재료 부분(172)은 상부 전기 전도성 표면(168)과 하부 전기 전도성 표면(170) 사이에 배치된다.
개인의 안구의 고정 눈 운동은 개인의 눈꺼풀을 통해 가해지며 그리고 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)의 변형 및 형상 변경을 초래한다. 원통형 힘 전달 액츄에이터(162)의 변형은 힘 전달 액츄에이터(162) 위에 놓여있는 센서(166)에 전달된다. 따라서, 센서(166)의 중간 압전 재료 부분(172)은 이에 상응하는 방향으로 편향되어, 중간 압전 재료 부분(172)의 대향하는 측면들 상에 놓인 제 1 및 제 2 단자(예컨대, 상부 및 하부 전기 전도성 표면(168, 170)) 사이에서 생체 신호가 생성된다. 다음으로, 생체 신호는 가요성 요소(도 13에서 5로 표시된 것과 같은)를 통해 증폭기(도 11 및 도 12에서 3으로 표시된 것과 같은)로 공급될 수 있다.
눈 센서(1)에 대하여 전기적으로 활성인 감지 소자는, 전형적으로 환자의 안구의 고정 눈 운동에 의해 편향되는 감지 소자에 응답하여 전압을 발생시키도록 구성된 센서(16)인 것으로 서술되었다. 하지만, 본 명세서에 개시된 임의의 센서들(예를 들어, 16, 166, 142) 및 본 명세서에 개시된 임의의 센서들(예를 들어, 30)은, 가변 저항 소자(예를 들어, 스트레인 게이지), 가변 커패시터, 가속도계 또는 가변 인덕터 등과 같은 다른 유형의 전기적 능동 디바이스들을 포함하거나 이러한 다른 유형의 전기적 능동 디바이스들일 수 있다(그 출력들이 테스트 중인 개인의 안구의 고정 눈 운동을 나타낼 수 있는 한).
이제 도 26을 참조하면 프로세서 및 루틴(114)의 실시예가 도시된다. 고정 눈 운동 데이터는 센서에 의해 획득되며, 증폭되고 그리고 프로세서 및 소정의 성분들을 도출하고 2개의 개별 파라미터들을 생성하도록 설계된 한 쌍의 제 1 및 제 2 루틴을 사용하여 중요한 정보로 변환된다. 제 3 루틴이 사용되어 데이터 스트림을 통합하고 동기화하며 따라서 환자의 뇌간 및 컨디션 상태에 대한 보다 더 정확한 리뷰들을 제공하도록 조인트 값들이 동시에 고려 및 분석될 수 있다. 쌍으로 된 값 또는 조인트 값들은 종종 어느 하나의 개별 값 또는 구성 요소 값 보다 우월한 이점을 제공한다. 제 4 및 제 5 이벤트 감지 및 평가 루틴은 상기 제 3 통합 및 동기화 루틴과 동적으로 상호작용하여, 소정의 이벤트들 및 패턴들과 관련된 타임 윈도우들을 확립할 수 있다. 일례들은, 외과적 자극, 다른 내인성(endogenous) 또는 외인성(exogenous) 자극, 트렌드에 기반한 값들의 변동(trend-based shifts in values), 절차적 이벤트들, 코골이 패턴(snoring pattern), 수면 및 약물 관련 이벤트 등을 포함한다. 이러한 이벤트들의 식별 및 평가와 관련하여 요구되는, 이벤트의 반응 에너지 또는 이벤트 전후의 파라미터의 장기 평균과 같은 특정 분석은 환자의 과거, 현재 또는 예측된 상태에 대한 매우 중요한 지표이다. 일 실시예는 임상의가 데이터를 시각화하고 해석할 수 있도록 파라미터의 조기 디스플레이를 제공할 수 있으며, 개별 수치 값들 및/또는 실시간 스트리밍 파라미터들을 제공하도록 프로세싱 루틴에서 데이터를 추가로 디스플레이할 수 있다. 또한, 다음을 유의해야 하는바, 미리-결정된 세트 포인트들 및 사용자 입력 값들이 결합되어, 원하는 결과를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 고정 눈 운동 데이터는 OMT 및 MS를 포함한다. 눈 운동 고정 데이터는 검출기를 통해 대상으로부터 연속적으로 획득되며, 제 1 스테이지에서 증폭되고, 아날로그 필터로 필터링되어 5Hz 미만의 저주파 잡음 성분을 제거한 다음, 2000 ~ 2500 이득(gain) 범위에서 전체 증폭을 달성하도록 추가로 증폭된다. 증폭된 아날로그 신호를 16-비트 저잡음 변환기 및 1000 cps 획득 레이트를 사용하여 디지털 신호로 변환한 이후, 고정 눈 운동 데이터는 진폭 전력 계산기(amplitude power calculator: APC)와 주파수 분석기 파서(frequency analyzer parser: FAP)로 프로세싱된다. APC 및 FAP 둘다는 일 세트의 컨디셔닝 및 필터링 루틴들을 채택하며, 이들은 다양한 값들로 세팅될 수 있으며 그리고 공통되거나 또는 서로 다른 결과적인(resultant) 필터링된 데이터 스트림들을 APC 및 FAR 각각에게 또는 어느 하나에 제시할 수 있다. 결과적인 데이터 스트림은 격리된 눈 운동 성분들 또는 조인트 신호들 혹은 조인트 신호 데이터로서 결합된 성분들로 구성될 수 있다. 도출 및 생성된 개별 성분들, 조인트 신호들 및 파라미터들 및 조합들이 선택되어, 뇌관 활동에 대한 가장 정확하고 유용한 관점(perspectives)을 제공한다.
상기 필터들은 대역 통과 필터, 노치 및 진폭 필터를 이용하여, OMT 및 MS에 대해 공지된 값들 내외의 값들을 갖는 주파수 및 진폭 성분들의 데이터를 필터링할 수 있다. 노치 필터들은 AC 메인들(AC mains) 또는 기타 알려진 원치않는 간섭들과 같은 특정한 공지된 아티팩트들을 필터링하는데 사용할 수 있다. 또한, 다양한 공지된 필터링 및 신호 처리 기술이 공지되어 있으며, 웨이브렛 노이즈 제거(wavelet denoising), 주파수 대역 그룹화(frequency band grouping) 등과 같은 것들이 채용될 수 있다.
노이즈-감소 눈꺼풀 조직(noise-deadening eyelid tissue)에 부합하는 어플리케이션, 차폐, 가요성 리본 기계적 진동 분리(flexible ribbon mechanical vibration separation), 접지 등과 같은 눈 센서의 전술한 특징들은, 컨디셔닝 및 필터링 루틴과 함께 동작할 수 있으며, 이는 오직 눈 운동 신호 데이터가 제공됨을 보장한다. 일 실시예에서, 결과적인 조인트 신호는 2개의 OMT 및 MS 고정 눈 운동 성분들에 의해 표현되는 데이터 및 눈에 의해 생성되고 센서에 의해 수신된 생체 신호 내에 포함된 2 개의 운동들에 의해 표현되는 데이터만을 포함한다.
APC는 사전 설정된 데이터 윈도우를 사용하고, 그 윈도우에 대한 전압 대 시간 데이터를 버퍼링하고, 그리고 디지털 필터 롤오프(rolloffs) 및 공진을 고려할 때, 저주파수 MS 및 고주파수 OMT 고정 눈 운동 데이터의 전체 범위가 제시되는 것을 허용하는 방식으로 초기 대역 통과 주파수 필터링 루틴 세트를 수행한다. 비록, MS의 전반적인 평균 주파수가 1 Hz 이하에서 5 Hz 사이의 범위에 속하는 것으로 알려져 있지만, 본 출원인이 관찰한 바에 따르면, 안구의 공명과 결합된 MS 버스트들은 MS의 유효 측정 주파수 값을 5 ~ 25 Hz 범위로 증가시키는 경향이 있으며, 종종 13 ~ 22 Hz 로 증가시킨다. APC는 OMT 및 MS 구성 요소를 모두 포함하는 주파수 필터링된 컨디셔닝된 조인트 신호를 사용하여, 2초 평균 전력(two-second average power) 또는 전체 눈 전력(total eye power)을 계산한다. 먼저, 1000 cps의 레이트로 센서에 의해 생성된 컨디셔닝된 필터링된 전압 값들은 그 절대값들로 변환된 다음, 2초와 같은 시간 윈도우 기간(time windowing period)에 걸쳐 합산된다. 결과로 나오는 전력 값(power value)은 해당 시간 기간 동안 눈에 의해 수행된 워크(work)를 나타낸다. 다음이 발견되었는바, 이러한 전력 값은 OMT 및 MS 진폭들로부터 도출된 고정 운동의 전력의 상당 부분을 반영하며 그리고 자극에 대한 뇌간 반응의 민감한 측정값이다. 이러한 파라미터는, 의도적인 자극 또는 다른 자극에 대해 환자가 관찰가능한 생리학적 응답들 또는 반응들을 보이지 않는, "반응이 없다(non-response)"라고 사실상 평가되는, 침체된 상태(depressed condition)에서 특히 유용하다. 하지만, 결합된 전체 눈 전력 파라미터가 사용되는 경우, 실제적으로 눈으로 볼 수 있는 레벨 또는 관찰가능하게 검출가능한 레벨들 보다 아래에 있는 뇌간 반응이 존재하고 디스플레이에 도시될 수 있다는 것이 발견되었다. 또한, 데이터는, 시스템이 "볼 수 없는 것을 볼 수 있을(see the unseeable)" 뿐만 아니라 결과적인 신호 또는 조인트 신호들을 사용하여 응답의 비례성 또는 상대적인 값을 결정할 수 있음을 시사한다. 시스템의 또 다른 특징은, 응답 또는 반응 에너지의 전체 에너지를 계산할 수 있도록 이벤트 검출 및 평가 루틴들을 요구한다. 이러한 계산, 계산된 값들의 비교, 비례 특성의 유익한 채용은 나중에 설명될 것이다.
FAP는 APC와 협력하여 함께 동작한다. 다른 체제에서 FAP는 주로 주파수 영역에서 작동하지만 APC는 진폭 영역에서 주로 작동한다는 것을 알 수 있으며, FAP는 주로 주파수 영역에서 작동한다. FAP는 APC와 함께 제공되는 일반 설명의 사전 컨디셔닝 및 필터링 루틴을 포함한다. 일 실시예에서, 초기 주파수 필터링과 함께 동작하는 초기 눈 센서 시스템은 APC에 제시되고 전술한 것과 동일한 필터링된 데이터 스트림을 야기한다. 그러나, FPC는 신호의 OMT 성분만을 분리하기 위해 추가적인 필터링 단계를 수행한다. 이중 진폭 필터들이 사용된다. 하나는 전자 회로들과 관련된 로우 엔드(low end) 노이즈 성분을 필터링한다. APC 및 진폭 체계의 경우에는 중요하지 않지만 로우 엔드 노이즈는 주파수 영역에서 간섭하므로 제거되어야만 한다. OMT의 주된 고주파 성분 및/또는 피크 카운트 주파수를 분리할 수 있는 것은 제 2 진폭 필터이다.
증폭된 생체 신호를 수신하고 전술한 프로세서 기능들을 수행하기 위해 증폭기(3)에 접속되기에 적합한 하나의 신호 프로세서(9)가 2006년 3월 14일자로 허여된 미국등록특허 US 7,011,410호에 개시되어 있으며,rm 세부 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다. 따라서, 신호 프로세서(9)에 대한 간단한 설명만이 아래에 제공될 것이다.
통상적인 프로세싱 기술(예를 들어, 고속 푸리에 변환 분석, 선형 예측 모델링 또는 피크 카운팅)은 디지털 눈 생체 신호의 주파수를 계산하는데 사용된다. 피크 카운팅 접근법에서, 고정 눈 운동 생체 신호는 미리 결정된 시간 간격 동안 샘플링된다. 신호 피크값들의 카운트는 샘플링 시간 동안 유지되고 증가된다. 숫자 형태의 피크 주파수(도 1에서 14로 표시됨)는 디스플레이(10)(도 1에 가장 잘 도시됨) 상에 디스플레이된다. 총체적인 눈 움직임 및 마이크로새커드들을 나타내는 것으로 판별된 고정 눈 운동 생체 신호의 임의의 부분이 제거된다. 주파수 파서는 이러한 방식으로 최고 주파수 OMT 성분에 의해 표현되는 것으로 알려진, 고정 눈 운동 신호의 지배적인 고주파 성분으로 알려진 것을 계산할 수 있다.
OMT 주파수는 뇌간 활동의 현재의 연속 레벨의 매우 우수한 지표이다. 이것은 프로포폴 투여 또는 의식 상실시에 빠르게 떨어진다. 뇌간 활동을 약화시키는 모든 수단이 피크 카운트 주파수를 낮추다는 점에서 이는 비차별적이다(Bolger에 의해 서술된 다른 약물들, 수면 상태들, 졸음, 상처 기타 등등의 조합). 이와 반대로, 약물 농도의 경감, 각성 및 자극의 감소는 OMT 주파수 값들을 높이는 역할을 한다. 이러한 OMT 주파수는 환자의 상태에 대한 고유한 통찰력을 제공하지만, 격리된 OMT 피크 주파수가 APC에 의해 전달되는 전체 눈 전력 파라미터와 함께 소정의 이벤트들에 대하여 시간 동기화된 방식으로 고려될 때 소정의 임상 진단들이 개선된다는 점이 본 명세서에 개시된다. 그러므로, FPC는 연속적인 데이터 스트림을 전달한다.
일부 실시예에서, 디스플레이(10)는 APRC, FAP, 이벤트 검출기(ED) 및/또는 이벤트 평가기(EV)의 결과들 각각을 통합할 수 있는 동시 데이터 적분기(SDI)를 포함한다. 일부 실시예들에서, APRC, FAP, 이벤트 검출기 및/또는 이벤트 평가기의 2개 이상의 결과들은 조합 결과로서 결합될 수 있다. 하나 이상의 결과들의 프리젠테이션은 동일한 스크린, 동일한 디스플레이 유닛의 교번하는 스크린 및/또는 서로 다른 스크린들 중 하나 이상에 도시될 수 있다. 이러한 프리젠테이션은 트랙 라인, FTT, 스펙트럼 분석, 정량적인 숫자, 다중 트랙 라인들 및/또는 조합 트랙 라인들의 형태를 취할 수 있다. 제시된 모든 항목들에 대해 시간이 동기화되도록 프리젠테이션이 도시될 수 있다. 주파수 및 진폭의 조합된 파라미터들을 계산하고 디스플레이하는 추가적인 방법들이 효과적으로 사용되어 왔다. 예를 들어, 통상적으로 스펙트로그램(spectrogram)으로 알려진 것은, 동기화된 시간 정보, 주파수 및 진폭 데이터를 나타내는 컬러 톤 이미지들을 디스플레이한다. 수술의 경우, 컨디셔닝된 필터링된 눈 신호 데이터를 수신하는 그러한 기술들은, 환자의 뇌간 및 진정 또는 마취 상태에 대한 이벤트들, 트렌드들 및 변경들을 설명하는 효과적인 수단을 제공한다.
일부 실시예는 이벤트 검출기를 포함한다. 이벤트 검출기는 LTA 및/또는 STA를 등록할 수 있다. 일부 실시예에서, 이벤트 검출기는 이벤트를 등록하기 위해 STA가 STA를 초과하는 미리 결정된 값 또는 배수를 포함한다. 제3의 임상 입력 방법들도 또한 사용될 수 있다.
일부 실시예는 이벤트들을 정량화할 수 있는 이벤트 평가기를 포함한다. 이러한 정량화는 클라우드 및/또는 인터넷에 로컬적으로 저장될 수 있는 이전에 획득된 데이터를 기반으로 할 수 있다. 이벤트 평가기는 이벤트를 정량화할 때 폴드 변경들(fold changes), 이벤트 빈도 및/또는 이벤트 에너지를 분석할 수 있다.
일부 실시예에서는, 디스플레이된 결과를 사용자에 제공하기 위해 APRC 및 FAP가 사용된다.
일부 실시예들에서, 비교기는 고정 눈 운동 데이터 및/또는 결과들과 공지된 데이터 패턴들을 비교한다. 비교 결과는 디스플레이에 표시될 수 있다. 비교기는 자동화된 시스템에 의해 경보, 지시를 출력할 수 있으며 및/또는 소정 동작을 야기할 수 있다. 예를 들어, 비교기는 현재의 데이터 포인트와 공지된 데이터 포인트를 비교할 수 있다. 비교기가 부정적인 상황이 도달했다고 결정하거나, 무엇인가를 알아챈다면, 경보 및/또는 제안된 지시를 제공하도록 디스플레이(10)에게 지시할 수 있다. 다른 실시예에서, 비교기는 환자에게 공급되는 약물을 자동으로 변경할 수 있다.
일부 실시예는, 고정 눈 운동의 진폭을 측정하기 위한 특히, 안구 미세미동들(ocular microtremors)과 함께 마이크로새커드들을 측정하기 위한 눈 센서(1), 그리고 소정 성분들을 분리하고, 데이터를 조작 및 재결합하고 결과를 제공하도록 미리-프로그래밍된 루틴들을 갖는 프로세서(9)를 포함한다. ARPC는 전력 계산기 방법을 수행하고 FAR은 주파수 분석기 방법을 실행하여, 2개의 데이터 스트림들을 동시에 생성한다. 일부 실시예에서, 데이터 스트림들은 고정 눈 운동의 진폭 및 OMT의 주파수 성분이다. 2개의 데이터 스트림들 각각은 전력 및 주파수 파라미터 각각의 미가공(raw) 또는 계산된 값을 제공할 수 있으며, 데이터 스트림은 눈 운동 신호의 구별되지만 상호관련된 파라미터들을 나타내므로, 뇌간 활동의 구별되지만 상호관련된 파라미터들을 나타낸다. 일부 실시예에서, 비교기는 가장 가까운 공지된 기준 패턴과 뇌간 활동 패턴들을 매칭시키는 것을 포함하는 방법을 수행하고 그리고 미리-프로그래밍된 규칙에 따라 응답할 수 있다.
일부 실시예에서, SDI는 동시 계산 방법을 실행한다. 데이터 적분기는 제 5 루틴과 상호작용한다. 이벤트 평가기는 전원 데이터를 반응 데이터로 변환하도록 이벤트 검출기로부터 이벤트 데이터 및 분석 윈도우를 이용하고 그리고 뇌간 활동 패턴들을 총체적으로 나타내는, 반응성 및 주파수 파라미터들의 통합된 쌍으로 된 조합들을 제공한다.
개인 및 2개 유형들의 고정 눈 운동들에 대한 결합된 동시 측정 및 분석과 조합된 패턴들에 대한 이해는, 새롭고 유용한 통찰력을 제공하며 그리고 이전에는 구별할 수 없던 상태들(conditions)과 새로운 진단들 사이의 분석(parsing)을 가능하게 한다. 많은 연구원들은, 주의 반응(attentional response)을 측정하고, 상태들을 결정하고, 그리고 신경학적 상태들을 진단하기 위해, MS 고정 운동들(MS fixational movements)을 이용하여 왔다. 이러한 연구는 MS가 시각적 지각(visual perception)과 시력(visual acuity)에 중요한 역할을 하는 조건들에 중점을 두고 있다. 이와 같이, MS에 대한 연구는 건강한 깨어있는 피실험자가 열린 눈으로 사용하는 측정 시스템들로 주로 제한되거나 또는 시각 프로세스(vision process)와 연결되는 방식으로 주로 제한된다. 다음과 같은 점이 매우 중요한바, MS는 OMT와는 다른 특성을 가지고 있으며, 이들 특성들은 MS와 OMT 각각을 소정 과제들에는 더 적합하게 만드는 반면에 다른 과제들에는 덜 적합하게 만든다. 예를 들어, 깨어있는 피실험자의 안구로부터 직접 측정되는 MS 모션들은, 마이크론 범위로 한정된 해상도를 갖는 범용 장비들 및 이러한 특정 사이즈 범위로 조정된 장비들로 측정하기가 보다 용이하다. 반면에, OMT는 MS 보다 진폭이 약 40배 정도 작은 나노미터 수준의 진폭을 가지며 그리고 이러한 범용 장비들 보다도 고감도 센서들, 고이득 증폭기, 및 노이즈 아티팩트들을 제거 또는 감소시키기 위한 예비 소자들을 필요로 한다. MS는 매우 크기 때문에, 필터링 혹은 공지된 다른 수단을 통해 큰 파형들이 제거되지 않는다면, OMT 측정들을 부정확하게 만들 수 있다. 통상적인 OMT 센서 시스템은, 나노미터에서 1 마이크론 수준의 움직임을 측정하는데 전용되는 시스템들에서 요구되는 이러한 모션 범위에 맞게 조정되며, 그리고 OMT의 진폭이 아니라 주파수에 주로 주목하고 있다. 또한, OMT가 MS에 대해 알려진 것 보다 더 높은 주파수 단위 값들로 주로 측정된다는 점을 감안하면, 종래 기술은 마이크로새카딕 저-주파수 카운트들(microsaccadic low-frequency counts)을 포함시키지 말것을 가르치는데, 이는 OMT로부터의 더 높은 카운트들을 부정확하게 바이어싱하는 것을 회피하기 위한 것이다. 따라서, 종래 기술 및 종래 기술의 목적에 따르면, MS는 유용한 정보를 제공하지 않으며, OMT의 진폭을 분리하기 위해 필터링되어야만 한다.
도 27a-27c는 사용 실시예의 일례를 예시하는바, 여기서 중환자실(ICU: intensive care unit)의 중환자에 대해 진정제의 적절한 투여를 관리함에 있어서, 2개의 고정 눈 운동 및 관련 파라미터들의 조합된 사용은, 상기 구성요소들 중 어느 하나를 단독으로 사용하는 것 보다 우수한 진단들을 산출할 수 있다. 광범위한 잠재적 파라미터들 및 고정 눈 운동의 변형들 및 제어된 임상 연구의 통계적 결과들을 선별함에 의한 중요한 실험적 시험(experimental piloting)의 결과들이 도 27a 내지 27c에 도시된다. 이러한 연구는 마취 및 중환자 치료 진정(intensive care sedation)을 위한 안구 미세미동들(ocular microtremors: OMT)의 유효성과 신뢰성을 입증하기 위해 고안되었다. 1차적인 주요한 목표(primary endpoint)는, RASS(Richmond Agitation-Sedation Scale)라고 지칭되는 검증된 타당하고 신뢰할 수 있는 주관적인 생리학적 평가 도구인 현재의 치료 기준과 OMT 데이터 사이의 상관 관계였다. 따라서, 본 출원인은 승인된 연구 프로토콜에 따라 통제된 형태의 자극으로 관리되는 RASS 표준과 OMT 값들 사이의 통계적으로 중요한 상관 관계를 시연하고자 했다.
이제 도 27b를 참조하면, 통상적인 OMT 신호 주파수 피크 카운트 단독과 R2 값이 28% 인 RASS 표준 사이의 제 1 상관 관계가 보고되었다. 상관 통계들은 중요하지만 스코어들의 범위가 높다.
본 출원인은 RASS가 환자 반응성(patient reactivity)의 척도인 것으로 가정하였으며 그리고 고정 눈 운동들의 마이크로새커드 성분에 기초하는 반응성에 대한 주파수-독립적인 척도(frequency-independent measure of reactivity)를 개발하였다. 생체 신호의 MS 성분은 미가공 눈 운동 데이터에 편재(omnipresent)했지만, 종래 기술은 강한 주파수 및 진폭 필터링을 통해 MS 성분을 제거하도록 가르쳐 왔다. 새로운 파라미터는 자극 이벤트의 반응 에너지를 계산하기 위해 도 26에 가장 잘 도시된 프로세서 및 루틴을 사용한다. SDI는 APC에서 전체 눈 전력 데이터를 수신하고, ED 및 EV로부터 이벤트 정보를 통합하고 그리고 정규화된 에너지 값을 계산한다. 이벤트까지 전체 눈 전력의 LTA가 계산되며, 지정된 시간 윈도우에 대해 함께 합산되어 이벤트까지 이어지고 그리고 사전-이벤트(pre-event) 에너지가 발생한다. 이벤트 동안 동일한 지정된 시간 기간에 걸쳐 전력 값들을 합산함으로써 이벤트에 대응하는 눈 에너지(eye energy)가 계산된다. 사전(pre-)으로부터 기간들 동안의 에너지 변화는 도중 값(during value)으로부터 상기 사전(pre-)을 감산함으로써 결정되며, 따라서 이벤트로 인한 에너지 변화가 도출된다. 이러한 변화는 에너지의 인커밍 LTA(incoming LTA of energy) 또는 적절한 값으로 나뉘어질 수 있다(환자 변동들에 대하여 정규화되도록). 이러한 정규화된 에너지 변화의 log10은 유용하고 정확한 이벤트 평가의 일례이다. 이러한 파라미터의 실시예인 이벤트의 반응 에너지는 도 27A의 좌측 축에 도시된다. 출원인은 반응성의 새로운 측정치를 포함하는 2차 분석을 수행하였다. 다시도 27a에서, 상관 통계가 R2 값이 70 % 인 것으로 훈련된 눈에 의해 쉽게 알아볼수 있는데, 이것은 유의미하다고 알려져 있지만, 광범위한 스코어들이 남아있다. 결국, 다음과 같이 점이 밝혀졌는바, 2개의 측정들은 함께 우수한 결과를 제공한다(2개의 파라미터들 중 어느 하나 보다). 도 27c는 2개의 파라미터들이 함께 사용될 때의 상관 통계를 도시한다. 이 경우, 파라미터들이 결합되면, 상관 통계 r2 값이 10% 만큼 증가하여 80% 이상이 되었으며, 이는 새로운 임상 실습을 위한 매우 훌륭한 상관 관계 및 토대가 될 것으로 판단된다. 이 경우, OMT 주파수에는 이벤트 파라미터의 반응 에너지를 곱해져서, 고정 눈 운동 진정 인덱스(fixational eye movement sedation index)라 명명된 새로운 단위없는(unitless) 인덱스가 생성되었으며 도 27c의 그래프의 좌측 축에 도시된다. 중환자실(ICU)에서 약물의 부적절한 관리의 오랜 문제점(long standing problem of mismanagement of medication)을 해결하기 위해 비교기의 사용과 함께 본 기법을 적용할 수 있음을 알 수 있다. 환자에 대한 현재 값들은 본원에 설명된 방법 및 장치를 사용하여 계산될 수 있으며, 이들은 데이터베이스의 형태로 현재 알려진 현재의 상관 기준들과 비교될 수 있다. 비교는 약물 관리에 대한 지침을 제시할 수 있다. 인덱스 값이 타겟 값을 초과하면 약물이 증가한다. 반대로 측정된 인덱스 값이 타겟 값보다 낮으면 약물 투여 속도(drug rate)를 낮추거나 또는 환자가 원하는 상태에 도달할 때까지 약물 투여를 중단해야 한다. 인덱스 값이 타겟 값과 일치하는 경우 약물 레벨(drug level)은 그대로 유지된다.
다음으로, 전술한 불일치의 이유들 중 하나는, OMT 피크 주파수 단독으로는, 수면-유도 뇌간 침체(sleep-induced brainstem depression)의 상태와 약물성 침체(drug depressions)에 기인한 침체 상태를 잘 구별하지 못하기 때문이라는 점이 명백해졌다. 약물성 침체는 수면 유도 메커니즘 보다 뇌간 침체를 유지하는데 더 강력하다. 출원인은 자연스럽게 깊게 잠든 피험자의 환자 OMT 값들을 강력한 약물에 의해서 고도로 마취된 환자의 경우와 동일한 저주파수 범위에 있도록 측정했다. 하지만, 매우 중요하게도, 수면중인 환자는 마취된 환자에게 가해진 것과 동일한 근사 강도의 자극에 의해 깨어날 수 있지만, 상기 마취된 환자는 깨어나기는 고사하고 반응조차 하지 않는다. 약물은 자연적인 수면 메커니즘 보다 뇌간을 더 강하게 약화시킨다. 이와 유사하게, MS 성분으로부터 유도된 반응 에너지 및 전력은 깨어있는 영역들(awake zones)에서 덜 인식되는 경향이 있으며, 여기서 MS 진폭의 상대적 증가는 마치 이들이 이미 "가득 차있는 것처럼" 확연하지 않다면 적으며(the relative increases in MS amplitudes are less if not pronounced as if they are already "full on"), 따라서 추가적인 도발 자극은 상기 진폭을 드라마틱하게 더 향상시키지 않는다. 하지만, OMT 주파수는 깨어있는 레벨들에서의 활동에 대한 매우 훌륭한 척도이며 그 레벨에서의 변화들에 완전히 비례한다. 따라서, 신호 파라미터들의 조합이 개별 값들 중 어느 하나의 단독 보다 더 큰 가치를 가질 수 있으며 그리고 새로운 예상치 못한 목적을 위해 사용될 수 있는지가 다시 한번 설명된다. 이러한 조합의 가치는 처음으로 다중 고정 눈 운동 데이터가 함께 취해지고 그리고 깊은 마취 또는 혼수 상태에 있는 것과 같은 죽음 직전부터 넓은 각성 상태 및 심지어 정상 상태 이상으로 각성한 상태에 이르기까지의 각성 스케일의 전체 범위(full range of arousal scale)에 걸쳐서 적용되는 경우에 특히 두드러진다. 이것은 OMT 값과 협력하여 고려되는 MS 성분으로부터 유도된 반응성 파라미터의 부가가 전반적인 통계 진단 성능을 향상시키는 이유이다.
본 발명의 실시예들 및 개시된 ICU 진정 일례에 따라, 실시예는 간단한 결정 매트릭스(decision matrix)를 포함하는데, 이는 비교기가 3개의 진정 상태들(깊음, 중간, 얕음(deep, moderate, light)) 중 하나를 용이하게 식별할 수 있게 한다. 1.5 미만의 낮은 반응성 값과 함께, 약 43 Hz 부근인 소정 임계값 이하의 OMT 주파수 값들은, 깊은 상태를 나타낸다. 반응도 값이 2.5 이상인 반응성 값과 함께 43 Hz 이상인 OMT 값들은 얕은 상태를 나타낸다. 43 이하의 주파수 값들이지만 1.5 내지 2.5 사이의 높은 반응성 값이 동반되는 경우는, 얕은 상태와 가장 일치한다. 43 Hz 이하의 OMT 주파수들과 시간 동기화 방식으로 결합된 1.5와 2.5 사이의 중간 반응 값은 중간(moderate) 상태와 잘 일치한다.
본 발명과 유사하게, ICU 환자들에 대한 서캐디언 리듬(circadian rhythm) 및 수면 상태가 예시될 수 있으며 그리고 적절한 휴식의 누적을 촉진하거나 섬망(delirium) 등과 같은 만연된 동반 질환 상태(prevalent co-morbid conditions)의 조기 진단을 가능케하도록, 약물 유도된 진정 상태로부터 수면 상태가 분석(parsing)될 수 있다.
본 발명의 실시예를 사용하는 수면 분석은 ICU 진정 환자만으로 국한되지 않는다. 일부 실시예에서, 본 발명은 수면 관련 장애의 진단에 사용되는 수면 도중 호흡 관련 이벤트를 식별할 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서는, 미숙아 무호흡을 검출하는데 사용되는 신생아 후기 조산아의 보다 작은 해부학적 구조에 매칭되기 위해, 그리고 신생아 집중 치료실(NICU)에 머무는 동안 및 퇴원 후 환자가 완전히 성숙된 뇌간 발달을 달성할 수 있을 만큼 충분히 긴 기간 동안의 뇌간 발달 트렌드를 맵핑할 수 있도록, 증폭기(3)의 사이즈가 감소될 수 있다.
도 28에서 볼 수 있는 또 다른 일례에서는, 외래 환자의 결장경 검사 진단 절차(outpatient colonoscopy diagnostic procedure)에서, 반응성(reactivity) 및 OMT를 독립적으로 사용하는 것에 비하여, 상기 반응성과 OMT의 조합을 이용하는 것의 유효성이 예시되어 있다. 본 발명의 실시예는 약물 조절을 위한 우수한 수단을 제공한다. 약 1 분의 시간 주기가 도시되어 있으며, 여기서 좌측 축은 FAP 및 방법의 사용으로 도출 및 생성된 OMT 피크 카운트 주파수를 나타내고, 우측 축은 전술한 바와 같은 APC 및 방법의 사용으로 도출 및 생성된 전체 눈 전력을 나타낸다. ED와 EV가 사용되어, 이벤트 A 및 이에 후속하는 이벤트 B로 표시되는 2개의 별개인 후속 임상 이벤트들을 식별한다. 이벤트 A는 임상의에 의해 인가된 자극에 대한 뇌간의 반응으로서, 상기 자극은 혈압을 측정하는데 이용되는 혈압 측정 밴드(pressure cuff)의 착용이었다. 비교기를 사용하여 이벤트 A를 동시에 검토한 결과, 대략 25초의 기간 동안 OMT 주파수 값과 눈 전력 값 둘다는 상대적으로 안정적이고 낮았으며, 자극에 응답하여 급격히 증가한 다음, 이전 값들과 동일한 값들로 급격히 떨어진다. 이 경우, 시간상 함께 고려된 OMT 성분 및 MS 성분으로부터 도출된 값들을 포함하는 비교된 결합된 데이터 값 세트는 공지된 기준과 비교되어, 지시(instruction)를 결정한다. 이 경우, 2개의 값들이 서술된 바와 같이 보조를 맞춰 상승 및 하강하는 경우, 통계적으로 외부의 일시적인 자극과 관련이 있는 것으로 도시되며 그 결과, 약물 레벨들에 대한 그 어떤 변경도 요구되지 않는다. 상기 값들은 위 아래로 출렁이다 같은 값으로 돌아갔다. 다음을 유의해야 하는바, 시간 동기화는 매우 중요하며 그리고 전후 사이에서 뒤처진, 앞서는, 비례하는 위상 기타 등등을 의미할 수 있으며 또는 임의 개수의 보다 복잡한 시간 기반 관계들을 의미할 수 있다. 다수의 고정 눈 운동 성분들로부터 도출된 다수의 데이터 파라미터들이 시간 상 알려진 관계를 갖고 있는 한, 이는 본 발명과 일치한다.
이제 도 28에 도시된 제 2 이벤트, 즉 이벤트 B를 참조하면, 진정한 경감(true lightening) 혹은 프로포폴 혈장 레벨(propofol plasma level)의 "사라짐(wearing off)" 이 발생한다. 다시 한번 설명하면, 눈 센서 프로세서 및 루틴의 유사한 사용을 통해, 비교가능한 결합된 데이터 세트가 도출, 생성 및 비교된다. 하지만, 이 경우, 이벤트 SDI에 의해 인식된 패턴은 매우 다르다. 먼저, OMT 주파수는 이전 레벨로 돌아가지 않으며 오히려 10 카운트씩 증가함이 명백하다. 둘째, 피크 OMT 값이 높지 않으며, 이는 이벤트 A에 표시된 뚜렷한 피크값들이 아니라, 뇌간 감쇠의 변화와 관련된 주파수에서의 미묘한 변화를 시사한다. 상기 패턴의 세 번째 특징은 달성된 눈 출력 값이 보다 높으며 그리고 이벤트 A의 그것들 보다 더 많이 지속된다. 다시 말해서, 이벤트 B의 전체 반응 에너지는 이벤트 A의 반응 에너지의 몇 배이다. 시간 상에서 비교된 다수의 고정 눈 운동 성분들의 도출된 값들을 포함하는 이러한 조합된 데이터 패턴을 종합해보면, 이벤트 A의 패턴과는 전혀 다른 결과들 및 파라미터 중 어느 하나의 단독에 대한 평가에 의해 제시되는 결론들과도 다른 결과가 도출된다. 이 경우 마취과 의사는 이벤트 B 직후에 추가 투여분의 프로포톨(additional bolus of propofol)을 투약하였으며 그리고 신호 패턴들은 타겟 레벨들로 돌아왔다. 이제 다음을 알 수 있는바, 본 발명은 본 사례에 참석한 숙련된 전문가의 그것보다 훨씬 우수한 예측 유용성(predictive utility)을 가지고 있으며 또는 엄청난 장점들을 갖는 확인 유용성(confirmatory utility)을 적어도 가지고 있음을 알 수 있다. 이벤트 B 동안에 도시된 개별 트레이스들을 검토하면, 전체 눈 전력(total eye power) 및 에너지로 측정되는 바와 같은 반응성 정보는 확실히 더 크다. 하지만 그 이벤트는 이전 값들의 수 퍼센트 이내로 대체적으로 복귀하는 것으로 보인다. 이와 같이, 임상의 또는 운영 시스템은 약물을 불필요하게 증가시킬지를 궁금해한다. 이와 유사하게, 비록 OMT 값은 이벤트 이전에 비해 새로운 지속 레벨을 달성하지만, 이것은 계속 상승하기 보다는 평평한 상태이며, 다시한번 어떤 약품 투약 계획을 따라야할지에 대하여 운영자 혹은 시스템에게 의문을 남겨놓는다. 2개의 파라미터드을 합치면 결론의 확신성이 증가한다. 이러한 시연된 결과는 통제된 연구가 여러 환자를 대상으로 실시된 결장경 검사 사례의 통계적인 분석에서 입증된다.
다음을 유의해야 하는바, 방금 서술된 결장경 검사 사례에서 사용되는 프로포폴은 신속하게 작용하고 신속하게 소산하는 약물(rapid acting and rapid dissipating drug)인 것으로 알려져 있다. 이것이 그것의 광범위한 사용의 주요한 요인이다. 이것은 또한 매우 위험하며 그리고 즉각적이고 파국적인 결말을 초래할 수 있다. 다른 많은 약물들이 측정되었으며 그리고 본 발명에 의해서 통제될 수 있다. 이들 약물들은 덱스메데토미딘(dexmeditomine), 세보플루렌(sevofluorane), 오피오이드(opiods), 신경근육 차단제/마비제(neuiromuscular blockers/paralytics) 및 포유류의 뇌간에 영향을 미치는 임의의 다양한 약물들을 포함한다.
이제 도 29를 참조하면, 눈 센서 프로세서(9) 및 루틴(114)으로부터 정보를 수신하고 그리고 정보를 디스플레이함으로써 임상의가 상기 정보에 액세스할 수 있게 하는 본 발명에 따른 디스플레이의 일 실시예가 도시되어 있다. 디스플레이는 고정 눈 운동 성분으로부터 유도된 하나 이상의 조합된 파라미터들에 대한 연속적인 디스플레이를 실시간으로 제공한다. 수평 스케일은 클럭 타임 또는 임의의 다른 시간 척도 또는 시간-기반 단위들을 나타낸다. 상기 축들 각각은 정상 작동 모드에서이 둘 사이의 관계를 유지하도록 시간 동기화된다. 일반적으로 수평 스케일은 디폴트로 20분으로 세팅되며, 연속적인 차트 데이터의 가장 최근의 20 분을 디스플레이한다. 지속 시간 스케일은 더 짧거나 더 긴 기간을 표시하도록 또는 특정 이벤트 혹은 특정 시점을 줌인하기 위해 변경될 수 있다. 현재의 시간 주기 및 레코딩되고 디스플레이되는 현재 값은 각 그래프 영역의 가장 오른쪽 부분에 있으며, 각 2초의 분석 윈도우와 레코딩이 진행됨에 따라 신호가 왼쪽으로 쉬프트되므로, 디스플레이된 트레이스는 우측에서 좌측으로 화면을 가로질러 움직이는 것처럼 보인다. 가장 좌측의 데이터 포인트가 다음번 현재 신규 값으로 대체되는 시점에서, 가장 오래된 데이터 포인트는 스크린 밖으로 사라진다.
일 실시예에서, 상부 챠트 영역은 수직 좌측 축 상에서 OMT 주파수를 헤르츠 단위로 디스플레이한다. 상부 그래프 영역에 근접하게 그리고 15-20 피트 거리에서 읽을 수 있는 큰 사이즈로, 레코딩되는 현재 주파수 값의 수치적 디스플레이가 포함된다. 주파수 값은 순시 값, 2 초 평균값 또는 더 긴 평균값이 될 수 있는바, 이는 실시간 정확도와 디스플레이되는 그림의 안정성 사이에서 최적화될 수 있는 유연한 접근법을 가능케한다. 사전 설정된 값을 벗어나거나 필터링 조건을 초과하는 데이터 부분을 시스템이 검출하는 경우, 상단 차트 영역에 근접한 디스플레이 박스 내의 주파수 값은 깜박이거나 대체 색상으로 바뀌거나 또는 사용자에게 달리 경고할 수 있다.
하부 차트는 이전에 설명된 실시예들을 사용하여 계산된, 지속적으로 계산된 전체 눈 전력을 디스플레이한다. 하부 차트의 수직축은 도 28에서 설명한 것과 동일한 단위의 전체 눈 전력을 도시하며, 일 실시예에서는 와트에 비례하는 단위로 측정된다. 상부 그래프 영역에 근접하게 그리고 15-20 피트 거리에서 읽을 수 있는 큰 사이즈로, 레코딩되는 현재 주파수 값의 수치적 디스플레이가 포함된다. 주파수 값은 순시값이 될 수 있다. 상부 그래프 영역에 근접하게 그리고 15-20 피트 거리에서 읽을 수 있는 큰 사이즈로, 이벤트 검출기에 의해서 식별된 가장 최근 이벤트의 에너지 변화에 대한 수치적 디스플레이가 포함된다. 일 실시예에서, 에너지 변화값은 상기 변화의 몇 배 단위로 계산 및 디스플레이될 수 있다. 몇 배로 변화하는 것(fold change)은 이벤트의 반응 에너지와 유사하며 동일한 방식으로 계산된다. 이벤트의 전체 에너지가 계산되고 그리고 이벤트의 에너지에서 이전의 대부분의 세그먼트(previous most segment)의 에너지를 뺀 차이값이 계산되며 그리고 이전의 대부분의 세그먼트의 에너지로 나뉘어진다. 베이스라인 노말(baseline normal)과 비교하여 이벤트 에너지에서의 배수 혹은 다수 배 변화(multiple or multi-fold change)가 유효하게 제공된다. 상기 값은, 베이스라인 비-반응 기간(baseline non-reactive period)으로 나눔으로써 정규화되며, 이는 환자들 사이의 변동들 및 서로 다른 진정 레벨들과 관련된 진폭 변동들, 기타 등등을 설명하기 위한 것이다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 프로세서(9) 및 루틴(114)으로부터 수신된 하나의 연속적인 라이브 파라미터를 제공하지만, OMT 성분 및 마이크로새커드 성분으로부터 유도된, 결합된 유도된 계산된 값을 제공한다. 고정 눈 운동 진정 인덱스는 본 실시예 및 본 발명과 일치한다. 전술한 바와 같이, 근접하고 크게 보여질 수 있는 수치적 디스플레이 박스(numerical display box)는 가장 최근 이벤트와 관련된 현재 값을 표시한다. 스크린은 대체로 동일한 3개의 부분으로 나누어지는데, 최상 부분은 가벼운 진정(light sedation), 중간 부분은 중등도 진정(moderate sedation), 아래 부분은 깊은 진정(deep sedation)에 해당한다. 진정 인덱스 값(sedation index value)이 임상적 상황에 따라 변함에 따라, 스크린의 해당 부분은 3개의 영역들(가벼운 진정, 중등도 진정, 깊은 진정) 중 하나에서 환자의 일반적인 상태를 나타내는 방식으로 활성화되며, 그리고 천이시에 이들 영역들 사이에서 쉬프트된다.
현재의 표준들에 비하여 훨씬 우수한 방식으로 진단 및 관리될 수 있으며 그리고 종래의 눈 운동 감지 기법의 사용에 의한 것 보다 보다 효과적으로 진단 및 관리될 수 있는 몇몇 다른 컨디션들이 이제 설명될 것이다. 통계적으로 유의미한 결과를 나타내는 주파수, 속도, 진폭, 파워 피크 속도, 평균값, 상승 시간, 기울기, 피팅된 곡선, 비율, 푸리에 및 스펙트럼 분석, 기타 조합으로부터 도출 및 생성된 패턴들이 알려져 있다. 의식 상실의 결정적인 표시(mark)는, 예를 들어, 지배적인 고주파수 피크 카운트의 급격한 하강 및 그 이후에 후속되는 MS 성분의 진폭에서의 대략 수 초 정도의 급격한 지수함수적 혹은 로그함수적 감쇠로 보여질 수 있다. 의식을 다시 회복하는 것은, 미러링된 패턴을 따르는 경향이 있지만, 거의 구형파 방식으로(nearly square wave fashion), OMT 주파수의 선행하는 강한 상승 뒤에 MS 진폭의 극적인 증가가 후속된다.
앞서 설명 및 도시된 실시예들은 단지 일례일 뿐이다. 비록, 본 발명의 많은 특성들 및 장점들이 본 발명에 따른 구조 및 기능의 세부 내용들과 함께 앞선 설명 부분에 서술되었지만, 명세서의 구조 및 기능의 세부 사항들과 함께 전술한 설명에서 설명되었지만, 본 개시는 단지 예시적인 것이며, 변경 사항들은 청구 범위에서 사용된 용어들의 넓은 의미에 의해 확립된 최대한의 범위를 포함하여, 본 발명의 원리 내에 속하는 부품의 형상, 크기 및 배치의 형태를 포함한다.
특정 실시예의 설명을 참조하여 실시예들의 요소들이 설명될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다. 개시된 실시예의 구성 요소는 개시된 다른 실시예와 동일한 명칭 및/또는 번호를 갖는 실시예의 대응 요소로 교체될 수 있음이 개시되어 있다. 예를 들어, 16으로 식별된 센서, 166으로 식별된 센서 및 142로 식별된 센서는 센서가 개시된 임의의 실시예에서 상호 교환 가능하다.
실시예에 따라, 설명된 방법들의 특정 단계들이 제거될 수 있고, 다른 단계들이 추가될 수 있고, 단계들의 순서가 변경될 수도 있다. 또한, 다음을 유의해야 하는바, 방법에 대한 설명 및 청구항들은 특정 단계들을 참조하여 일부 표시를 포함할 수도 있다. 그러나 사용된 표시는 식별 목적으로만 보여지기 위한 것일뿐 단계들에 대한 순서에 대해 제안된 것이 아니다. 용어 "상부", "탑", "하부" 및 "바닥"를 사용하는 요소는 위치의 표시로서 고정되는 것이 아니라는 점도 유의해야 한다. 이러한 용어는 설명을 쉽게하기 위해 요소 이름으로 사용되었다. 예를 들어, 상부 요소는 하부 요소 아래에 위치할 수도 있다.
Claims (21)
- 방법으로서,
센서로부터 출력 신호들을 수신하는 단계, 상기 센서는 눈 운동들(eye movements)에 응답하여 상기 출력 신호들을 생성하며;
주파수 성분 및 진폭 성분을 생성하는 단계, 상기 주파수 성분은 안구 미세미동(ocular microtremors: OMT) 주파수를 포함하고, 상기 진폭 성분은 마이크로새커드(microsaccades: MS) 진폭을 포함하며, 상기 OMT 주파수와 상기 MS 진폭은 상기 출력 신호들로부터 획득되며;
상기 주파수 성분과 상기 진폭 성분으로부터 결합된 데이터 세트를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 결합된 데이터 세트는 상기 주파수 성분, 상기 진폭 성분, 및 상기 주파수 성분과 진폭 성분 사이의 시간 관련성(time relationship)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 진폭 성분은 OMT 진폭을 더 포함하고, 상기 OMT 진폭은 상기 출력 신호들로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
비교값(comparison)을 획득하기 위해 상기 결합된 데이터 세트와 적어도 하나의 미리-알려진 기준값을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제3항에 있어서,
기준값을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 기준값은 상기 결합된 데이터 세트, 상기 비교값, 또는 상기 결합된 데이터 세트와 상기 비교값의 조합에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 센서는 눈꺼풀을 통한 눈 움직임을 감지하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
출력 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 출력 신호들을 생성하는 단계는,
압전 소자에 의해서 눈 운동에 응답하는 전압을 발생시키는 단계; 및
전기적 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 출력 신호들을 증폭하여 증폭된 출력 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 주파수 성분 및 상기 진폭 성분을 생성하는 단계는 상기 증폭된 출력 신호들을 프로세싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 주파수 성분 및 상기 진폭 성분을 생성하는 단계는, 프로세서에 의해 상기 출력 신호들을 프로세싱하는 단계를 포함하고,
상기 출력 신호들을 프로세싱하는 단계는,
OMT 및 MS에 기인하는 눈 운동을 분리하고(isolating), OMT 주파수를 결정하고, 그리고 결합된 OMT MS 진폭, MS 전력, MS 반응성 또는 이들의 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
결과들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하며,
상기 디스플레이하는 단계는, 상기 주파수 성분 및 상기 진폭 성분, 상기 결합된 데이터 세트, MS 진폭의 반응성 또는 이들의 조합에 대한 표현을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 주파수 성분, 상기 진폭 성분, 상기 결합된 데이터 세트, 또는 이들의 조합을, 미리-알려진 값들, 미리-알려진 패턴들, 또는 상기 미리-알려진 값들 및 상기 미리-알려진 패턴들 둘다와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 비교값에 기초하여 경보 또는 제안된 행동들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
이벤트 검출 및 이벤트 평가를 더 포함하며, 이벤트 평가는 이벤트의 반응성, 장기 및 단기 비율, 이벤트 전-도중-후 비교 분석(before-during-and after event comparative analyses), 빈도 수(frequency numbers), 또는 이들의 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 방법으로서,
센서로부터 출력 신호들을 수신하는 단계, 상기 센서는 눈 운동들에 응답하여 상기 출력 신호들을 생성하고;
마이크로새커드(MS) 성분을 포함하는 파라미터와 안구 미세미동(ocular microtremor: OMT) 성분을 유도하는 단계, 상기 OMT 성분 및 상기 파라미터는 상기 출력 신호들로부터 획득되며; 그리고
결합된 데이터 세트를 상기 OMT 성분 및 상기 파라미터로부터 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 OMT 성분은 OMT 주파수, OMT 진폭, OMT 속도, 또는 이들의 조합으로부터 유도되고, 상기 파라미터는 MS 주파수, MS 진폭, MS 속도, 또는 이들의 조합으로부터 유도되며, 상기 결합된 데이터 세트는 상기 OMT 성분, 상기 파라미터, 및 상기 OMT 성분과 상기 파라미터 간의 시간 관련성을 통합하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 OMT 성분은 OMT 주파수로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
비교값을 획득하기 위해 상기 결합된 데이터 세트와 적어도 하나의 미리-알려진 기준값을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제15항에 있어서,
기준값을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 기준값은 상기 결합된 데이터 세트, 상기 비교값, 또는 이들의 조합에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 센서는 눈꺼풀을 통해 눈 운동을 감지하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
출력 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 출력 신호들을 생성하는 단계는,
압전 소자에 의해서 눈 운동에 응답하는 전압을 발생시키는 단계; 및
전기적 연결을 따라 전류를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 출력 신호들을 증폭하여 증폭된 출력 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 OMT 성분 및 상기 파라미터를 유도하는 단계는 상기 증폭된 출력 신호들을 프로세싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 OMT 성분 및 상기 파라미터를 유도하는 단계는,
프로세서에 의해 상기 출력 신호들을 프로세싱하는 단계를 포함하며, 상기 출력 신호들을 프로세싱하는 단계는, 상기 OMT의 OMT 주파수에 기인하는 눈 운동을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제13항에 있어서,
결과들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하고, 상기 디스플레이하는 단계는 상기 OMT 성분, 상기 파라미터, 상기 결합된 데이터 세트, 반응성, 또는 이들의 조합에 대한 표현을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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