KR20180136401A - 환자의 혈류 내 산소를 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

환자의 혈류 내 산소를 측정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20180136401A
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존 주드 오도넬
콜린 지 라이든
마이클 씨더블유 콜른
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아날로그 디바이시즈 글로벌 언리미티드 컴퍼니
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Abstract

광도측정 디바이스는 제1 LED를 통한 제1 전류에 응하여 표적에 광을 방출하는 제1 LED, 제2 LED를 통한 제2 전류에 응하여 표적에 광을 방출하는 제2 LED, 및 제1 및 제2 LED들에 결합되어, 제1 및 제2 전류 중 적어도 하나와 관련된 에너지를 저장하는 인덕터를 포함할 수 있다.

Description

환자의 혈류 내 산소를 측정하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR MEASURING OXYGEN IN A PATIENT'S BLOODSTREAM}
본 개시내용은 환자의 혈류 내 말초 산소의 포화도를 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
어떤 광도측정 디바이스는 환자의 혈류 내 말초 산소의 포화도를 감지할 수 있다.
어떤 광도측정 시스템에서, 광은 파워 서플라이(예를 들어, 배터리), 파워 레귤레이트 요소(예를 들어, LED 드라이버), 및 광원(예컨대, LED)에 의해 제공될 수 있다. 파워 레귤레이트 요소는 하나 이상의 요소(예를 들면, 전압 레귤레이터 및 선형 전류 드라이버), 또는 단 하나의 요소(예를 들면, 선형 전류 드라이버)로 구성될 수 있다. 이러한 시스템에서는 전력 공급을 발광 요소와 분리하는 전자장치에서 많은 양의 파워가 낭비될 수 있다. 예를 들어, 발광 요소에 150mW의 파워가 제공될 수 있는 반면 LED 드라이버 자체에 의해 100mW의 파워가 소비될 수 있다. 발명자들은, 무엇보다도, 이를테면 환자의 혈류 내 말초 산소의 포화도를 감지할 수 있는 광도측정 시스템과 같은 광도측정 시스템에서 낭비되는 파워량을 감소시키기 위해, 인덕터 기반 드라이버를 사용하고, 적어도, 선형 LED 드라이버 및 가능하게는 전압 레귤레이트 요소의 사용을 제거하는 것이 유리할 수 있다는 것을 인식하였다.
측면에서, 본 개시내용은 광도측정 방법을 특징으로 할 수 있다. 방법은 방출된 광을 생성하기 위해 가변 진폭 전류 펄스를 사용하여 표적의 적어도 일부분에 광을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 가변 진폭 전류 펄스에 사용되는 전하량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 방출된 광에 응하여 표적의 적어도 일부로부터 수신된 광을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 방출된 광에 응하여 수신된 광과 관련된 전류를 적분하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 적분된 전류의 표시 및 가변 진폭 전류 펄스에서 사용된 전하량의 표시를 사용하여 표적의 특징을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 상이한 파장에서 광을 방출하고 차동 응답을 측정하여 표적의 조성 특징을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하를 수집하고 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 이를테면 추가의 가변 진폭 전류 펄스를 사용하여 표적의 적어도 일부분에 광을 추가 방출하기 위해, 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 저장된 전하를 리사이클하는 단계, 추가 방출된 광에 응하여 표적의 적어도 일부분으로부터 수신된 광을 검출하는 단계, 및 추가 방출된 광에 응하여 수신된 광과 관련된 전류를 적분하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 방출된 광에 응하여 수신된 광과 관련된 적분된 전류의 표시, 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하의 표시, 추가 방출된 광에 응하여 수신된 광과 관련된 적분된 전류의 표시, 및 추가의 가변 진폭 전류 펄스에 사용되는 전하의 표시를 사용하여 표적의 특징을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
측면에서, 본 개시내용은 광도측정 디바이스를 특징으로 할 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 제1 LED를 통한 제1 전류에 응하여 표적으로 광을 방출하기 위해 제1 LED를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제2 LED를 통과하는 제2 전류에 응하여 이를테면 표적에 광을 방출하기 위해 제2 LED를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 및 제2 전류들 중 적어도 하나와 관련된 에너지를 저장하기 위해 이를테면 제1 및 제2 LED들에 결합된 인덕터를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 인덕터의 단자를 제1 및 제2 기준 전압 노드들에 선택적으로 결합하는 스위치를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 에너지를 저장하기 위해 인덕터와 함께 탱크 회로를 형성하는, 커패시터를 포함할 수 있다. 제1 LED를 통해 제1 전류를 사용하여 커패시터에 전하가 저장되고, 제2 LED를 통해 제2 전류를 사용하여 커패시터로부터 전하가 방전될 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 제1 LED 및 제2 LED로부터 수신된 광량에 대응하는 전하를 결정하기 위해, 이를테면 제1 LED 및 제2 LED로부터 방출된 광을 수신하는 감광성 요소, 및 적분 회로를 포함할 수 있다. 또한, 광도측정 디바이스는 이를테면 제1 LED 및 제2 LED로부터 수신된 광량에 대응하는 전하의 표시 및 제1 커패시터에 저장된 전하의 표시를 사용하여 표적의 특징을 결정하기 위해, 제어 회로를 포함할 수 있다.
측면에서, 본 개시내용은 표적의 광도측정을 위한 시스템을 특징으로 할 수 있다. 시스템은 이를테면 제1 전압 값을 갖는 제1 전압원에 스위칭 요소에 의해 연결된 것으로, 표적의 적어도 일부를 통해 광을 투과시킬 수 있는, 제1 발광 요소를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 이를테면 제1 전압원에 의해 제1 발광 요소에 전달된 전류에 대응하는 전하량을 수신 및 저장하기 위한 전하 저장 요소를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 이를테면 전하 저장 요소에 걸친 제1 전위를 결정하고, 제1 전압원을 제1 발광 요소에 연결하기 위해 스위칭 요소를 활성화하고, 전하 저장 요소에 걸친 제2 전위를 결정하고, 제2 전위와 제1 전위 간의 차이로부터 제1 발광 요소에 의해 방출되는 광의 양에 대응하는 전하 저장 요소에 저장된 전하의 양을 결정하기 위한, 제어 회로를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 이를테면 제1 발광 요소에 의해 방출된 광의 일부를 수신하고 수신된 광의 일부를 전기 신호로 변환하도록 구성된 감광성 요소, 및 이를테면 수신된 상광량에 상응하는 전하량을 결정하기 위해 전기 신호를 적분하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 제1 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 전하량과 수신된 광량에 대응하는 전하량과의 비로부터 표적의 일부분에 의해 흡수되는 광량을 결정할 수 있다. 시스템은 또한 이를테면 제2 전압 값을 갖는 제2 전압원에 스위칭 요소에 의해 연결될 수 있는, 제2 발광 요소를 포함할 수 있고, 제2 발광 요소는 표적의 일부를 통해 광을 투과시키도록 구성될 수 있고, 제어 회로는 전하 저장 요소에 저장된 전하를 제2 전류로서 제2 발광 요소를 통해 전달하기 위해 스위칭 요소를 활성화할 수 있다. 감광성 요소는 표적의 일부분을 통해 제2 발광 요소에 의해 투과된 광의 일부를 수신할 수 있다. 제어 회로는 전하 저장 요소에 걸친 제3 전위를 결정하고 제3 전위와 제2 전위 간에 차이로부터 제2 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 전하량을 결정할 수 있다. 제어 회로는 제2 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 전하량과 제2 발광 요소로부터의 수신된 광량에 대응하는 전하량과의 비로부터 표적의 일부에 의해 흡수되는 광량을 결정할 수 있다. 제1 발광 요소의 파장은 제2 발광 요소의 파장과 상이하고, 제1 파장과 제2 파장 사이의 표적의 부분에 의해 흡수된 광에 차이는 말초 O2 포화도의 측정을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
측면에서, 본 개시내용은 광도측정 디바이스를 특징으로 할 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 LED를 통한 제1 전류에 응하여 표적으로 광을 방출하기 위해 LED를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 전류와 연관된 에너지를 저장하기 위해 이를테면 LED에 결합될 수 있는 인덕터를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 에너지를 저장하기 위해 인덕터와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터를 포함할 수 있다. LED를 통해 제1 전류를 사용하여 전하가 커패시터에 저장될 수 있고, 이를테면 LED를 통해 제2 전류를 제공하기 위해 커패시터로부터 전하가 방전될 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 LED의 극성을 반전시켜 제2 전류가 커패시터로부터 LED를 통해 흐르도록 하는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다.
측면에서, 본 개시내용은 광도측정 디바이스를 특징으로 할 수 있다. 광도측정 디바이스는 이를테면 제1 LED를 통한 전류에 응하여 표적으로 광을 방출하기 위해 제1 LED를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 LED를 통하는 전류로부터 전하를 저장하기 위해 제1 캐패시터를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 캐패시터로부터 저장된 전하를 리사이클함으로써 제공되는 제2 LED를 통한 전류에 응하여 표적에 광을 방출하는 제2 LED를 포함할 수 있다. 제 2 LED는 제1 LED와 역평행일 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 캐패시터와 에너지-저장 탱크 회로를 형성하기 위해, 제1 및 제2 LED의 역평행 배열에 결합된 제1 인덕터를 포함할 수 있다. 광도측정 디바이스는 또한 이를테면 제1 인덕터의 제1 단자를 상이한 제1 및 제2 바이어스 전압에 선택적으로 결합하는, 스위치를 포함할 수 있다.
본 개시내용은 이제 첨부한 도면을 참조하여 예로서 기술될 것이다.
도 1a는 광도측정 시스템을 도시한 것이다.
도 1b는 시간의 함수로서 가변 진폭 전류 펄스를 도시한 것이다.
도 1c는 파장의 함수로서의 광의 흡광도의 예를 도시한 것이다.
도 1d는 환자의 동맥 볼륨을 시간의 함수로서 도시한 것이다.
도 1e는 환자의 동맥 내 헤모글로빈 및 산소화된 헤모글로빈을 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 광도측정 시스템의 동작 예를 도시한 것이다.
도 3은 광도측정 시스템 내 송신기의 예를 도시한 것이다.
도 4는 광도측정 시스템 내 송신기의 예를 도시한 것이다.
도 5는 광도측정 시스템 내 송신기의 예를 도시한 것이다.
도 6은 광도측정 시스템의 동작 방법을 도시한 것이다.
광도측정 디바이스에서, 드라이버 요소(예를 들어, 선형 전류원)는 하나 이상의 발광 요소에 파워를 제공할 수 있다. 하나 이상의 발광 요소는 표적 및 감광성 요소에 광을 방출할 수 있고, 검출 회로는 표적을 통과하는 방출된 광의 부분을 검출할 수 있다. 표적을 통과하는 방출된 광의 검출된 부분은 포화된 말초 산소 레벨과 같은 표적 내 화학적 농도의 표시를 제공할 수 있다. 발명자들은, 무엇보다도, 이를테면 광도측정 시스템에서 낭비되는 파워량을 감소시키기 위해, 인덕터 기반 드라이버를 사용하고 선형 요소(예를 들면, 선형 전류 드라이버, 선형 LED 드라이버, 또는 선형 전류원)의 사용을 제거하는 것이 유리할 수 있다는 것을 인식하였다. 인덕터 기반 드라이버의 사용은 하나 이상의 발광 요소에 가변 진폭 전류 펄스를 불리하게 제공할 수 있지만, 선형 드라이버(예를 들면, 선형 전류 드라이버, 선형 LED 드라이버, 또는 선형 전류원)를 사용하는 광도측정 디바이스에서, 전류 펄스는 시스템 측정 정확도가 유지되게 일정할 수 있다(예를 들면, 전류 펄스는 흡광도가 측정되고 있는 시간 간격 동안 14 비트의 정확도 내에서 일정할 수 있다). 또한, 본 발명자는, 무엇보다도, 펄스 진폭의 변동에 의해 도입되는 것과 같은 시스템 부정확성이 하나 이상의 발광 요소에 제공된 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하량을 저장하고 측정하고 하나 이상의 발광 요소에 의해 방출되는 광의 양을 결정하기 위해 적분 트랜스임피던스 증폭기를 사용함으로써 완화될 수 있음을 또한 인식하였다.
도 1a는 감소된 파워 소비로 동작하고 셀프-?치 구성을 갖는 광도측정 시스템(100)의 예를 도시한 것이다. 광도측정 시스템(100)은 송신기(120) 및 수신기(150)를 포함할 수 있다. 송신기(120)는 제1 전압원(122), 전기 그라운드(124), 스위치(126), 인덕터(128), 제1 발광 다이오드(130), 제2 발광 다이오드(132), 및 프로그램가능 캐패시터(134)를 포함할 수 있다. 수신기(150)는 광다이오드(152), 트랜스임피던스 증폭기(154), 피드백 캐패시터(156), 멀티플렉서(158), 아날로그-디지털 변환기(160), 및 제어 회로 회로(162)를 포함할 수 있다. 증폭기(154)와 피드백 캐패시터(156)와의 조합은 다양한 회로 구성으로 실현될 수 있는 당업자가 인식할 수 있는 적분 트랜스임피던스 증폭기를 구성한다.
스위치(126)는 제1 전압원(122) 또는 전기 그라운드(124) 중 하나를 인덕터(128)에 연결하도록 구성될 수 있다. 인덕터는 스위치(126), 제1 발광 다이오드(130), 및 제2 발광 다이오드(132)에 연결될 수 있다. 제1 발광 다이오드(130)는 인덕터(128) 및 프로그램가능 캐패시터(134)에 연결될 수 있다. 제2 발광 다이오드(132)는 인덕터(128) 및 프로그램가능 캐패시터(134)에 연결될 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)는 제1 발광 다이오드(130), 제2 발광 다이오드(132), 전기 그라운드(124), 및 멀티플렉서(158)에 연결될 수 있다. 광다이오드(152)는 트랜스임피던스 증폭기(154)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 피드백 캐패시터(156)는 트랜스임피던스 증폭기(154)의 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 트랜스임피던스 증폭기(154)의 출력은 멀티플렉서(158)에 연결될 수 있다. 멀티플렉서(158)의 출력은 아날로그-디지털 변환기(160)의 입력에 연결될 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(160)의 출력은 제어 회로(162)에 연결될 수 있다.
동작 동안, 이를테면 제1 가변 진폭 전류 펄스를 제1 발광 다이오드(130)에 제공하기 위해서, 이를테면 제1 전압원(122)을 인덕터(128)에 연결하기 위해 스위치(126)가 활성화될 수 있다. 예에서, 제1 전압원(122)은 약 5V의 전압 값을 가질 수 있다. 스위치(126)의 활성화 후에, 제1 전압원(122)으로부터 인덕터(128) 및 제1 발광 다이오드(130)를 통해 증가하는 전류가 흐를 수 있다. 예에서, 제1 발광 다이오드(130)에 걸친 전압 강하는 약 1.5 V일 수 있다. 제1 발광 다이오드(130)를 통해 흐르는 증가하는 전류에 대응하는 전하는 프로그램가능 커패시터(134)에 의해 저장될 수 있고, 이를테면 증가하는 전압을 송신기(120)의 노드(Vx)에 제공할 수 있다. 노드(Vx)에 증가하는 전압은 증가하는 전압을 송신기(120)의 애노드(Vy)에 제공할 수 있으며, 이에 따라 인덕터(128)에 걸쳐 감소하는 전압 강하를 제공할 수 있다. 인덕터(128)에 걸친 감소하는 전압 강하는 제1 발광 다이오드(130)를 통해 흐르는 전류는 감소하기 시작할 수 있는 인덕터(128)에 걸친 전압 강하가 제로가될 때까지 전류 흐름의 증가 레이트를 느리게 할 수 있다. 이어 제1 발광 다이오드(130)를 통해 흐르는 전류는 제1 발광 다이오드(130)를 통하는 전류가 제로로 감소될 때까지 계속 감소할 수 있다. 제로로 감소하는 전류는 셀프-?치 효과라 지칭될 수 있다. 셀프-?치 효과는 이를테면 정밀하게 시간을 맞춘 스위칭 요소에 대한 필요성을 피하기 위해 바람직할 수 있다. 제1 가변 진폭 전류 펄스의 형상은 도 1b에 도시된 것과 같은 반-정현 형상(180)을 포함할 수 있다. 제1 가변 진폭 전류 펄스의 형상은, 예를 들어, 프로그램가능 캐패시터(134)의 캐패시턴스 값을 조정하거나 인덕터(128)의 인덕턴스 값을 조정함으로써 조정될 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 의해 제1 발광 다이오드(130)에 제공되는 총 전하에 대응할 수 있다. 제1 발광 다이오드(130)는, 이를테면 제1 발광 다이오드(130)에 제공된 제1 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)(예를 들어, 손가락 또는 귓볼)에 광을 방출할 수 있다.
제1 발광 다이오드(130)에 제공된 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하량은, 제1 전압원(122)을 인덕터(128)에 연결하기 위해 스위치(126)를 활성화하기 전에 그리고 제1 발광 다이오드(130)를 통하는 전류가 다시 제로로 떨어진 후에, 프로그램가능 캐패시터(134)에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정된 전압 강하는 멀티플렉서(158)에 제공될 수 있으며, 제어 회로(162)에 제공되기 전에 아날로그-디지털 변환기(160)에 의해 디지털화될 수 있다. 제어 회로(162)는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하를 측정된 전압 강하로부터 결정할 수 있다. 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 결정된 전하는 전압원(122)에 의해 공급된 전압의 변동을 정규화하거나 보상하기 위해 사용될 수 있다.
광다이오드(152)는 제1 발광 다이오드(130)에 의해 방출된 광에 응하여 표적(140)에 의해 방출된 광을 수신할 수 있다. 트랜스임피던스 증폭기(154) 및 피드백 캐패시터(156)는 멀티플렉서(158)에 출력 신호를 제공하기 위해 광다이오드(152)로부터 수신된 신호를 적분할 수 있다. 트랜스임피던스 증폭기(154)에 의해 제공된 출력 신호는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 표적(148)으로부터 수신된 광의 양을 나타낼 수 있다. 멀티플렉서(158)는 트랜스임피던스 증폭기(154)에 의해 제공된 출력 신호를 아날로그-디지털 변환기(160)에 제공할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(160)는 수신된 출력 신호를 디지털화할 수 있고, 디지털화된 버전의 출력 신호를 제어 회로(162)에 제공할 수 있다.
이어 제어 회로(162)는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 결정된 전하량과 제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 표적(148)으로부터 수신된 광량을 비교함으로써 제1 발광 다이오드(130)에 의해 방출되고 광다이오드(152)에 의해 표적(148)으로부터 수신된 광의 제1 부분을 결정할 수 있다. 광의 제1 부분은 제1 발광 다이오드(130)에 의해 방출되고 표적(148)에 의해 흡수되는 광의 흡광도를 나타낼 수 있다.
제1 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전류가 제로로 감소하고 제1 발광 다이오드(130)를 통해 흐르는 것이 멈춘 후에, 스위치(126)는 이를테면 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하를 리사이클하고 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제2 발광 다이오드(132)에 제공하기 위해, 인덕터(128)를 전기 그라운드(124)에 연결하기 위해 활성화될 수 있다. 예에서, 인덕터(128)를 전기 그라운드(124)에 연결하기 위한 스위치(126)의 활성화는 광도측정 회로(100)의 셀프-?치 구성 때문에 정밀 타이밍을 필요로 하지 않는다. 스위치(126)의 활성화 후에, 증가하는 전류는 프로그램가능 캐패시터(134)로부터 제2 발광 다이오드(132) 및 인덕터(128)를 통해 흐를 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)로부터 흐르는 전류는 제1 발광 다이오드(130)의 활성화 동안 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하에 대응할 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)로부터 흐르는 전류는 프로그램가능 캐패시터(134) 상에 저장된 전하를 감소시킬 수 있는데, 이를테면 노드(Vx)에 감소하는 전압을 제공할 수 있다. 노드(Vx)에 감소하는 전압은 제1 노드(Vy)에 감소하는 전압을 제공할 수 있고, 이에 따라 인덕터(128)에 걸쳐 감소하는 전압 강하를 제공할 수 있다. 인덕터(128)에 걸친 감소하는 전압 강하는 제2 발광 다이오드(132)를 통해 흐르는 전류가 감소하기 시작할 수 있는 인덕터(128)에 걸친 전압 강하가 제로가될 때까지 전류 흐름의 증가 레이트를 늦출 수 있다. 제1 발광 다이오드(130)를 통해 흐르는 전류는 제2 발광 다이오드(132)를 통과하는 전류가 제로로 감소될 때까지 계속 감소할 수 있다. 예에서, 제2 발광 다이오드(132)는 제거될 수 있고, 이를테면 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제1 발광 다이오드(130)에 제공하기 위해, 추가의 스위칭 요소가 추가될 수 있다. 제2 발광 다이오드(132)는 이를테면 제2 발광 다이오드(132)에 제공된 제2 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)(예를 들어, 손가락 또는 귓볼)에 광을 방출할 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하가 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제공하도록 리사이클될 수 있는 예에서, 제1 가변 진폭 전류 펄스 및 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하의 비는 전압원(122)에 의해 제공된 전압과 같은 서플라이의 전압의 변동과는 독립적일 수 있다.
제2 발광 다이오드(132)에 제공된 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하량은 전기 그라운드(124)를 인덕터(128)에 연결하기 위해 스위치(126)를 활성화 한 후에 그리고 다시 제2 발광 다이오드(132)를 통한 전류가 제로로 떨어진 후에, 프로그램가능 커패시터(134)에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정된 전압 강하는 멀티플렉서(158)에 제공될 수 있고, 제어 회로(162)에 제공되기 전에 아날로그-디지털 변환기(160)에 의해 디지털화될 수 있다. 제어 회로(162)는 측정된 전압 강하로부터 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 전하를 결정할 수 있다. 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 결정된 전하는 전압원(122)에 의해 공급된 전압에 변동을 정규화하거나 보상하기 위해 사용될 수 있다.
광다이오드(152)는 제2 발광 다이오드(132)에 의해 방출된 광에 응하여 표적(148)에 의해 방출된 광을 수신할 수 있다. 트랜스임피던스 증폭기(154) 및 피드백 캐패시터(156)는 멀티플렉서(158)에 출력 신호를 제공하기 위해 광다이오드(152)로부터 수신된 신호를 적분할 수 있다. 트랜스임피던스 증폭기(154)에 의해 제공된 출력 신호는 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 표적(148)으로부터 수신된 광량을 나타낼 수 있다. 멀티플렉서(158)는 트랜스임피던스 증폭기(154)에 의해 제공된 출력 신호를 아날로그-디지털 변환기(160)에 제공할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(160)는 수신된 출력 신호를 디지털화할 수 있고, 디지털화된 버전의 출력 신호를 제어 회로(162)에 제공할 수 있다.
이어, 제어 회로(162)는 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 결정된 전하량과 제2 가변 진폭 전류 펄스에 대응하는 표적(148)으로부터 수신된 광량을 비교함으로써 제2 발광 다이오드(132)에 의해 방출되고 광다이오드(152)에 의해 표적(148)으로부터 수신된 광의 제2 부분을 결정할 수 있다. 광의 제2 부분은 제2 발광 다이오드(132)에 의해 방출되고 표적(148)에 의해 흡수된 광의 흡광도를 나타낼 수 있다.
예에서, 제1 발광 다이오드(130) 및 제2 발광 다이오드(132)의 파장은 상이할 수 있으며, 말초 산소 포화도는 광의 제1 부분 및 광의 제2 부분으로부터 결정될 수 있다. 예에서, 제1 발광 다이오드(130)의 파장은 적외선 대역에 있을 수 있고, 제2 발광 다이오드(132)의 파장은 적색 대역에 있을 수 있다. 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하가 광다이오드(152)에 의해 수신된 광의 양에 대응하는 전하를 정규화 또는 보상하기 위해 사용될 수 있는 예에서, 결정된 말초 산소 포화도에 전압원(122)의 값의 변동이 미치는 영향(예를 들어, 전압 서플라이의 값은 약 5V의 평균값을 가질 수 있고, 약 20mV만큼 변할 수 있다)은 감소될 수 있다. 예를 들어, 말초 산소 포화도 측정은 프로그램가능 캐패시터(134)에 저장된 전하가 광다이오드(152)에 의해 수신된 광의 양에 대응하는 전하를 정규화 또는 보상하기 위해 사용될 수 있는 약 0.1%의 정확도를 가질 수 있다. 프로그램 가능 캐패시터(134)에 저장된 전하를 사용한 보상 또는 정규화의 부재에서, 정확도가 매우 상당히(예를 들어, 40%만큼) 감소될 수 있어 이를테면 의학적 목적에 부적합할 수 있다.
도 1b는 시간의 함수로서 가변 진폭 전류 펄스를 도시한 것이다. 가변 진폭 전류 펄스는 광도측정 시스템(100)과 같은 광도측정 시스템에 의해 제공될 수 있다. 제1 가변 진폭 전류 펄스(180) 및 제2 가변 진폭 전류 펄스(182)가 연속적으로 제공될 수 있다. 제1 가변 진폭 전류 펄스(180) 및 제2 가변 진폭 전류 펄스(182)는 반-정현 형상을 포함할 수 있다. 예에서, 제1 가변 진폭 전류 펄스(180)는 응하여 제1 가변 진폭 광 펄스를 방출할 수 있는 제1 발광 다이오드(130)와 같은 제1 발광 다이오드에 제공될 수 있다. 제1 가변 진폭 광 펄스는 적외 광 펄스일 수 있다. 제2 가변 진폭 전류 펄스(182)는 응하여 제2 가변 진폭 광 펄스를 방출할 수 있는 제2 발광 다이오드(132)와 같은 제2 발광 다이오드에 제공될 수 있다. 제2 가변 진폭 광 펄스는 적색 광 펄스일 수 있다.
도 1c는 헤모글로빈(Hb) 및 산소화된 헤모글로빈(HbO2)에 대한 광의 파장의 함수로서 광의 흡광도의 예를 도시한 것이다. 헤모글로빈(Hb)과 산소화된 헤모글로빈의 흡광도 비는 적색 광보다 적외선 광에 대해 현저히 낮을 수 있다. 적색 광과 적외 광에 대한 흡광도에 차이로부터 포화된 말초 산소 측정이 결정될 수 있다. 예에서, 광도측정 시스템(100)은 환자의 포화된 말초 산소를 결정하기 위해 적색 광 및 적외 광에 대한 표적(148)의 흡광도를 측정할 수 있다.
도 1d는 시간의 함수로서 환자의 동백 볼륨을 도시한 것이다. 환자의 동맥은 약간 탄력적일 수 있고 심박 압력 변동에 응하여 볼륨을 변화시킬 수 있다. 포화된 말초 산소 측정에서, 제어 회로(162)는 동맥으로부터 수신된 광과 손가락, 뼈, 조직 또는 정맥으로부터 수신된 광을 적어도 부분적으로 시간의 함수로서 변화하는 동맥 볼륨에 기초하여 판별할 수 있다.
도 1e는 환자의 동맥 내 헤모글로빈 및 산소화된 헤모글로빈을 도시한 것이다. 포화된 말초 산소 측정은 산소에 의해 점유된 헤모글로빈 바인딩 사이트의 백분율에 상응할 수 있다. 도 1e에 도시된 예에서, 헤모글로빈 바인딩 사이트의 75%는 산소에 의해 점유되어, 75%의 포화된 말초 산소에 상응한다. 건강한 환자는 전형적으로 산소에 의해 점유된 95% 이상의 헤모글로빈 바인딩 사이트를 갖는다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 광도측정 시스템(100)과 같은 광도측정 시스템에서의 시뮬레이션된 결과의 예를 도시한 것으로, 광도측정 시스템(100)은 환자의 말초 산소 포화도를 측정하기 위해 펄스 옥시미터로서 사용될 수 있다. 도 2b는 도 2a의 확대된 영역(250)을 도시한다. 시뮬레이션된 결과는 이상적인 포토플레시스모그램 트레이스(210), 발광 다이오드 전류(215), 커패시터 전압(220), 커패시터에 걸친 샘플링된 고전압과 커패시터(225)에 걸친 샘플링된 저전압 간에 차이, 파워 서플라이 노이즈를 포함하는 포토플레시스모그램 트레이스(230), 및 보상된 포토플레시스모그램(235)을 포함할 수 있다. 이상적인 포토플레시스모그램 트레이스(210)는 제1 전압원(122)과 같은 파워 서플라이에 의해 도입된 노이즈가 없는 상황에 대응할 수 있다. 발광 다이오드 전류(215)는 제1 발광 다이오드(130) 및 제2 발광 다이오드(132)를 통과하는 전류에 대응할 수 있다. 커패시터(220)는 커패시터(134)에 걸친 전압 강하에 상응할 수 있다. 커패시터에 걸친 샘플링된 고전압과 커패시터(225)에 걸친 샘플링된 저전압 사이의 차이는 제1 및 제2 가변 진폭 전류 펄스가 각각 제1 및 제2 발광 다이오드(130, 132)로 전달되기 전 및 후에 캐패시터(134)의 측정된 전압에 대응할 수 있다. 커패시터에 걸친 샘플링된 고전압과 커패시터(225)에 걸친 샘플링된 저전압 사이의 차이는 제1 발광 다이오드(130)에 전달된 제1 가변 진폭 전류 펄스 및 제2 발광 다이오드(132)에 전달된 제2 가변 진폭 전류 펄스(132)와 같은 가변 진폭 전류 펄스에 의해 전달되는 에너지의 양에 대응할 수 있다. 포토플레시스모그램 트레이스(230)는 제1 전압원(122)과 같은 파워 서플라이에 의해 도입된 노이즈가 있는 상황에 대응할 수 있다. 커패시터에 걸친 샘플링된 고전압과 커패시터에 걸친 샘플링된 저전압 간의 차이는 포토플레시스모그램 트레이스(230) 상에 존재하는 서플라이의 노이즈를 감소 또는 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예에서, 포토플레시스모그램 트레이스는 파워 서플라이에 의해 도입된 노이즈를 감소시키거나 제거하기 위해 커패시터에 걸친 샘플링된 고전압과 커패시터에 걸친 샘플링된 저전압 사이의 차이로 나누어지거나 정규화될 수 있다.
도 3은 송신기(120)의 또 다른 예를 도시한다. 송신기(120)는 인덕터(328), 스위치(326, 338, 340, 342, 344), 제1 캐패시터(336), 제2 캐패시터(334), 제1 발광 다이오드(330), 제2 발광 다이오드(332), 전압원(322), 및 전기 그라운드(324)를 포함할 수 있다. 동작 동안, 스위치(126)는 이를테면 전압원(322)을 인덕터(328)에 연결하기 위해, 활성화될 수 있다. 스위치(342, 344)은 또한 이를테면 제1 캐패시터(336) 및 제2 캐패시터(334)를 인덕터(328)에 연결하기 위해, 활성화될 수 있다. 스위치(326, 342, 344)의 활성화 후에, 전압원(322)으로부터 인덕터(328)를 통해, 그리고 제1 캐패시터(336) 및 제2 캐패시터(334)로 전류가 흐를 수 있다. 전류에 대응하는 전하가 제1 및 제2 커패시터(336, 334)에 저장될 수 있다. 상술한 송신기(120)와 마찬가지로, 제1 캐패시터(336) 및 제2 캐패시터(334)로 흐르는 전류는 제로로 감소하기 전에 먼저 증가할 수 있다. 전류가 제1 및 제2 커패시터(336, 334)로 흐르는 것을 멈춘 후에, 스위치(326, 338, 340, 342, 344)는 제2 캐패시터(334), 전압원(322), 및 제2 발광 다이오드(332)를 격리시키면서, 이를테면 제1 커패시터(336)로부터 제1 발광 다이오드(330)로의 연결을 제공하도록, 활성화될 수 있다. 제1 캐패시터(336)에 저장된 전하는 이를테면 제1 발광 다이오드(330)에 제1 가변 진폭 전류 펄스를 제공하기 위해, 제1 발광 다이오드(330)를 통해 흐를 수 있다. 제1 발광 다이오드(330)는 이를테면 제1 발광 다이오드(330)에 제공되는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출할 수 있다. 전류가 제1 발광 다이오드(330)로 흐르는 것을 멈춘 후에, 스위치(326, 338, 340, 342, 344)는 제1 캐패시터(336), 전압원(322), 및 제1 발광 다이오드(330)를 격리시키면서, 이를테면 제2 커패시터(334)로부터 제2 발광 다이오드(332)로의 연결을 제공하도록, 활성화될 수 있다. 제2 커패시터(334)에 저장된 전하는 이를테면 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제2 발광 다이오드(332)에 제공하기 위해, 제2 발광 다이오드(332)를 통해 흐를 수 있다. 제2 발광 다이오드(332)는 이를테면 제2 발광 다이오드(332)에 제공된 제2 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출할 수 있다. 예에서, 제1 및 제2 커패시터(336, 334)를 충전한 후에, 이를테면 인덕터(328) 및 제1 및 제2 커패시터(336, 334)에 저장된 에너지를 완화(moderate)하기 위해, 이를테면 인덕터(328)를 전기 그라운드(324)에 연결하기 위해, 스위치(326)가 활성화될 수 있다. 에너지를 완화한 후, 제1 및 제2 커패시터(336, 334) 각각은 각각의 제1 및 제2 발광 다이오드(330, 332)를 구동하기 위해 방전될 수 있다. 예에서, 제1 가변 진폭 전류 펄스 및 제2 가변 진폭 전류 펄스의 형상은 반-정현일 수 있다. 수신기(150)는 도 1a과 관련하여 상술한 것과 유사하게 표적(148)으로부터 수신된 광을 수신하고 처리할 수 있다.
도 4는 송신기(120)의 다른 예를 도시한다. 송신기(120)는 전압원(422), 전기 그라운드(424), 스위치(426), 인덕터(428), 제1 발광 다이오드(430), 및 제2 발광 다이오드(432)를 포함할 수 있다. 동작 동안, 이를테면 제1 가변 진폭 전류 펄스를 제1 발광 다이오드(430)에 제공하기 위해, 이를테면 전압원(422)을 인덕터(428)에 연결하기 위해 스위치가 활성화될 수 있다. 증가하는 전류가 인덕터(428) 및 제1 발광 다이오드(430)를 통해 흐를 수 있다. 이를테면 인덕터를 통해 흐르는 전류로 인하여, 인덕터(428)의 자기장에 에너지의 양이 저장될 수 있다. 제1 발광 다이오드(430)는 이를테면 제1 발광 다이오드(430)에 제공되는 제1 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출할 수 있다. 스위치(426)는 이를테면 인덕터를 전압원(422)과 단절시키고 인덕터를 제2 발광 다이오드(432)에 연결하기 위해 활성화될 수 있다. 이어 인덕터(428)의 자기장에 저장된 에너지는 리사이클될 수 있고 인덕터(428)는 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제2 발광 다이오드(432)에 제공할 수 있다. 인덕터(428)에 의해 제2 발광 다이오드(432)에 제공되는 제2 가변 진폭 전류 펄스는 제1 발광 다이오드(430)에 제1 가변 진폭 전류 펄스의 전달 동안 인덕터(428)의 자기장에 제공되는 에너지에 상응할 수 있다. 제2 발광 다이오드(432)는 이를테면 제2 발광 다이오드(432)에 제공된 제2 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출할 수 있다. 예에서, 제1 가변 진폭 전류 펄스 및 제2 가변 진폭 전류 펄스는 톱니 형상일 수 있고, 인덕터를 통하는 전류는 대략 삼각형상일 수 있다. 가변 진폭 전류 펄스의 크기는 인덕터(428)의 값을 조정함으로써 조정될 수 있다. 수신기(150)는 도 1a와 관련하여 전술한 것과 유사하게 표적(148)으로부터의 수신된 광을 수신하고 처리할 수 있다. 예에서, 인덕터(428)의 자기장에 저장된 에너지는 홀 디바이스, 자기저항 센서와 같은 것으로 자기장을 측정하거나, 인덕터(428)에 다른 권선을 추가하여 이를 트랜스포머로 만들어 2차 권선 상에 파형을 모니터링함으로써 결정될 수 있다. 측정된 자기장은 전압원(422)에 의해 공급된 전압에 변동을 정규화하거나 보상하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 송신기(120)의 또 다른 예를 도시한다. 송신기(120)는 전압원(522), 전기 그라운드(524), 스위치(526, 534, 536), 인덕터(528), 제1 발광 다이오드(530) 및 제2 발광 다이오드(532)를 포함 할 수 있다. 동작 동안, 이를테면 제1 가변 진폭 전류 펄스를 제1 발광 다이오드(530)에 제공하기 위해, 이를테면 전압원(522)을 인덕터(528)에 연결하기 위해 스위치(526, 534, 536)가 활성화될 수 있다. 스위치(536)는 전류가 제2 발광 다이오드(532)를 통해 흐르는 것을 방지할 수 있다. 인덕터(528) 및 제1 발광 다이오드(530)를 통해 증가하는 전류가 흐를 수 있다. 이를테면 인덕터(528)를 통해 흐르는 전류로 인하여, 인덕터(528)의 자기장에 에너지의 양이 저장될 수 있다. 제1 발광 다이오드(530)는 이를테면 제1 발광 다이오드(530)에 제공된 제1 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출 할 수 있다. 스위치(526)는 이를테면 인덕터(528)를 전압원(522)과 단절시키고 인덕터(528)를 전기 그라운드(524)에 연결하기 위해 활성화될 수 있다. 또한, 스위치(534, 536)는 이를테면 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제2 발광 다이오드(532)에 제공하기 위해 활성화될 수 있다. 스위치(534)는 전류가 제1 발광 다이오드(530)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이어 인덕터(528)의 자기장에 저장된 에너지는 리사이클될 수 있고 인덕터(528)는 제2 가변 진폭 전류 펄스를 제2 발광 다이오드(532)에 제공할 수 있다. 인덕터(528)에 의해 제2 발광 다이오드(532)에 제공되는 제2 가변 진폭 전류 펄스는 제1 발광 다이오드(530)에 제1 가변 진폭 전류 펄스의 전달 동안 인덕터(528)의 자기장에 저장된 에너지에 대응할 수 있다. 제2 발광 다이오드(532)는 이를테면 제2 발광 다이오드(532)에 제공된 제2 가변 진폭 전류 펄스에 응하여, 표적(148)과 같은 표적에 광을 방출할 수 있다. 예에서, 제1 가변 진폭 전류 펄스 및 제2 가변 진폭 전류 펄스는 톱니 형상일 수 있고, 인덕터를 통하는 전류는 대략 삼각형상일 수 있다. 가변 진폭 전류 펄스의 크기는 인덕터(528)의 값을 조정함으로써 조정될 수 있다. 수신기(150)는 도 1a와 관련하여 전술한 것과 유사하게 표적(148)으로부터의 수신된 광을 수신하고 처리할 수 있다. 예에서, 인덕터(528)의 자기장에 저장된 에너지는 홀 디바이스, 자기저항 센서와 같은 것으로 자기장을 측정하거나, 인덕터(528)에 다른 권선을 추가하여 이를 트랜스포머로 만들어 2차 권선 상에 파형을 모니터링함으로써 결정될 수 있다. 측정된 자기장은 전압원(522)에 의해 공급된 전압에 변동을 정규화하거나 보상하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 광도측정 시스템(100)과 같은 광도측정 시스템의 동작 방법을 도시한다. 발광 다이오드(130 또는 132)와 같은 발광 다이오드는 방출된 광을 생성하기 위해 가변 진폭 전류 펄스를 사용하여 표적(148)과 같은 표적의 적어도 일부에 광을 방출할 수 있다(단계(610)). 제어 회로(162)와 같은 제어 회로는, 이를테면 프로그램가능 커패시터(134)와 같은 프로그램가능 커패시터에 걸친 전압 강하를 측정함으로써, 발광 다이오드를 통과한 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하량을 결정할 수 있다(단계(620)). 광다이오드(152)와 같은 광다이오드는 방출된 광에 응하여 표적의 적어도 일부로부터 수신된 광을 검출할 수 있다(단계(630)). 트랜스임피던스 증폭기(154) 및 피드백 캐패시터(156)와 같은 적분 트랜스임피던스 증폭기는 방출된 광에 응하여, 수신된 광과 관련된 전류를 적분할 수 있다(단계(640)). 제어 회로(162)는 적분된 전류의 표시 및 가변 진폭 전류 펄스에서 사용되는 전하량의 표시를 사용하여 표적(148)의 특징을 결정할 수 있고, 제어 회로(162)는 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하량의 표시를 사용함으로써 발광 다이오드의 광 세기 변동을 보상할 수 있다(단계(650)).
여러 참고사항
본원에 기술된 비-제한적 측면들 각각은 서로 독립적일 수 있고, 혹은 하나 이상의 다른 예와 다양한 순열 또는 조합으로 조합될 수 있다. 위에 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은 예로서 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 도시한다. 이들 실시예는 본원에서 "예"라고도 언급된다. 이러한 예들은 도시되거나 설명된 것들에 추가된 요소들을 포함할 수 있다. 그러나, 발명자는 도시되거나 기술된 요소들만이 제공되는 예를 또한 고려한다. 또한, 본 발명자는 특정 예(또는 이의 하나 이상의 측면들)에 관해서나 또는 본원에 도시되거나 기술된 다른 예들에 관하여(또는 이의 하나 이상의 측면들), 도시되거나 기술된 요소들의 임의의 조합 또는 순열을 사용하는 예(또는 이의 하나 이상의 측면)들도 고려한다. 이 문서와 참조로 포함된 임의의 문서 간에 일관되지 않은 어법사용의 경우엔 이 문서에서의 어법사용이 지배한다.
이 문서에서 "a" 또는 "an"이라는 용어는 특허 문서에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 임의의 다른 사례 혹은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 어법과 무관하게, 하나 또는 하나 이상을 포함하기 위해 사용된다. 이 문서에서, "또는"이라는 용어는 비배타적임을 언급하기 위해, 혹은 달리 명시되지 않는 한 "A 또는 B"는 "A이지만 B는 아닌", "B이지만 A는 아닌" 그리고 "A 및 B"를 포함하게 사용된다. 이 문서에서, "포함하는" 및 "여기에서"라는 용어는 각각의 용어 "포함하는"및 "여기에서"의 평이한 영어 등가로서 사용된다. 또한, 다음의 청구 범위에서, "포함하는" 및 "포함하는"이라는 용어는 제한을 두지 않는데, 즉, 청구 범위에 이러한 용어 다음에 열거되는 것들 외에 요소들을 포함하는 시스템, 디바이스, 물품, 조성, 제제 또는 프로세스는 여전히 그 청구 범위에 속하는 것으로 간주된다. 또한, 다음의 청구 범위에서, "제1", "제2" 및 "제 3", 등의 용어는 단지 라벨로서 사용되며, 이들의 대상에 수치적 요구를 부과하려 의도되지 않는다.
본원에 설명된 방법의 예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 일부 예는 전자 디바이스가 위에 예에서 설명된 방법을 수행하도록 구성할 수 있는 명령들로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체 또는 기계 판독가능 매체를 포함 할 수 있다. 이러한 방법의 구현은 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 상위 레벨 언어 코드, 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 구성할 수 있다. 또한, 예에서, 코드는 이를테면 실행 동안 또는 다른 시간에 하나 이상의 휘발성, 비-일시적 또는 비-휘발성 실체의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 실체적으로 저장될 수 있다. 이들 실체적 컴퓨터 판독가능 매체의 예는 하드 디스크, 착탈식 자기 디스크, 착탈식 광학 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 등을 포함할 수 있는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다.
위에서 설명은 예시적인 것으로서 제한하려는 것이 아니다. 예를 들어, 상술된 예들(또는 이의 하나 이상의 측면들)은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 이를테면 위에 설명을 검토시 당업자에 의해 다른 실시예가 사용될 수 있다. 요약은 독자가 기술 공개의 본질을 신속하게 확인할 수 있도록 37 C.F.R. §1.72(b)을 준수하게 제공된다. 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출된다. 또한, 위에 상세한 설명에서, 본 개시내용을 능률적이기 위해 여러 특징들이 그룹화될 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수라는 것을 의도하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 오히려, 발명 주제는 특정 개시된 실시예의 모든 특징보다 적을 수 있다. 따라서, 다음의 청구 범위는 예 또는 실시예로서 상세한 설명에 포함되며, 각 청구항은 개별적 실시예로서 서로 독립적이며, 이러한 실시예들은 다양한 조합 또는 순열로 서로 조합될 수 있음이 사료된다. 발명의 범위는 이러한 청구 범위 자격이 부여되는 균등물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (23)

  1. 광도측정 방법에 있어서,
    방출된 광을 생성하기 위해 가변 진폭 전류 펄스를 사용하여 표적의 적어도 일부분에 광을 방출하는 단계;
    상기 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하량을 결정하는 단계;
    상기 방출된 광에 응하여 상기 표적의 적어도 일부분으로부터 수신된 광을 검출하는 단계; 및
    상기 방출된 광에 응하여 상기 수신된 광과 관련된 전류를 적분하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적분된 전류의 표시 및 상기 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 상기 전하량의 표시를 사용하여 상기 표적의 특징을 결정하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 표적의 조성 특징을 결정하기 위해 상이한 파장들의 광을 방출하고 차동 응답을 측정하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 상기 전하를 수집 및 저장하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 추가의 가변 진폭 전류 펄스를 사용하여 상기 표적의 상기 적어도 일부분에 광을 추가 방출하기 위해 상기 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 상기 저장된 전하를 리사이클하는 단계, 상기 추가 방출된 광에 응하여 상기 표적의 상기 적어도 일부분으로부터 수신된 광을 검출하는 단계, 및 상기 추가 방출된 광에 응하여 상기 수신된 광과 관련된 전류를 적분하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 방출된 광에 응하여 상기 수신된 광과 관련된 상기 적분된 전류의 표시, 상기 가변 진폭 전류 펄스에 사용된 전하의 표시, 상기 추가 방출된 광에 응하여 상기 수신된 광과 관련된 상기 적분된 전류의 표시, 및 상기 추가의 가변 진폭 전류 펄스에 사용되는 전하의 표시를 사용하여 상기 표적의 특징을 결정하는 단계를 포함하는, 광도측정 방법.
  7. 광도측정 디바이스에 있어서,
    제1 LED를 통한 제1 전류에 응하여 표적으로 광을 방출하는 제1 LED;
    제2 LED를 통과하는 제2 전류에 응하여 상기 표적에 광을 방출하는 제2 LED; 및
    상기 제1 및 제2 전류들 중 적어도 하나와 관련된 에너지를 저장하기 위해 상기 제1 및 제2 LED들에 결합된 인덕터를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 인덕터의 단자를 제1 및 제2 기준 전압 노드들에 선택적으로 결합하는 스위치를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  9. 청구항 8에 있어서, 에너지를 저장하기 위해 상기 인덕터와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 LED를 통해 상기 제1 전류를 사용하여 상기 커패시터에 전하가 저장되고, 상기 제2 LED를 통해 상기 제2 전류를 사용하여 상기 커패시터로부터 전하가 방전되는, 광도측정 디바이스.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED로부터 수신된 광의 양에 대응하는 전하를 결정하기 위해 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED로부터 방출된 광을 수신하는 감광성 요소 및 적분 회로를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED로부터 수신된 상기 광량에 대응하는 상기 전하의 표시 및 상기 제1 커패시터에 저장된 상기 전하의 표시를 사용하여 상기 표적의 특징을 결정하도록 구성된 제어 회로를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  13. 표적의 광도측정을 위한 시스템에 있어서,
    제1 전압 값을 갖는 제1 전압원에 스위칭 요소에 의해 연결된 것으로, 상기 표적의 적어도 일부를 통해 광을 투과시키도록 구성된, 제1 발광 요소;
    상기 제1 전압원에 의해 상기 제1 발광 요소에 전달된 전류에 대응하는 전하량을 수신 및 저장하도록 구성된 전하 저장 요소; 및
    상기 전하 저장 요소에 걸친 제1 전위를 결정하고,
    상기 제1 전압원을 제1 발광 요소에 연결하기 위해 상기 스위칭 요소를 활성화하고,
    상기 전하 저장 요소에 걸친 제2 전위를 결정하고,
    상기 제2 전위와 상기 제1 전위 간의 차이로부터 상기 제1 발광 요소에 의해 방출되는 광의 양에 대응하는 상기 전하 저장 요소에 저장된 전하의 양을 결정하게 구성된, 제어 회로를 포함하는, 광도측정 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 발광 요소에 의해 방출된 상기 광의 일부를 수신하고 상기 수신된 광의 일부를 전기 신호로 변환하도록 구성된 감광성 요소, 및 수신된 상기 광량에 상응하는 전하량을 결정하기 위해 상기 전기 신호를 적분하게 구성된 적분 회로를 포함하는, 광도측정 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 상기 전하량과 수신된 상기 광량에 대응하는 상기 전하량과의 비로부터 상기 표적의 상기 일부분에 의해 흡수되는 광량을 결정하도록 구성된, 광도측정 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 제2 전압 값을 갖는 제2 전압원에 상기 스위칭 요소에 의해 연결된 제2 발광 요소를 포함하고, 상기 제2 발광 요소는 상기 표적의 상기 일부를 통해 광을 투과시키도록 구성되고, 상기 제어 회로는 상기 전하 저장 요소에 저장된 상기 전하를 제2 전류로서 제2 발광 요소를 통해 전달하기 위해 상기 스위칭 요소를 활성화하도록 구성된, 광도측정 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 감광성 요소는 상기 표적의 상기 일부분을 통해 상기 제2 발광 요소에 의해 투과된 상기 광의 일부를 수신하도록 구성된, 광도측정 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전하 저장 요소에 걸친 제3 전위를 결정하고 상기 제3 전위와 상기 제2 전위 간에 차이로부터 상기 제2 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 전하량을 결정하도록 구성된, 광도측정 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제2 발광 요소에 의해 방출되는 광량에 대응하는 전하량과 상기 제2 발광 요소로부터의 수신된 광량에 대응하는 전하량과의 비로부터 상기 표적의 상기 일부에 의해 흡수되는 광량을 결정하도록 구성되는, 광도측정 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 제1 발광 요소의 파장은 상기 제2 발광 요소의 파장과 상이하고, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장 사이의 상기 표적의 상기 부분에 의해 흡수된 광에 차이는 말초 O2 포화도의 측정을 제공하기 위해 사용되는, 광도측정 시스템.
  21. 광도측정 디바이스에 있어서,
    LED를 통한 제1 전류에 응하여 표적으로 광을 방출하는 상기 LED;
    상기 LED에 결합되어 제1 전류와 연관된 에너지를 저장하는 인덕터; 및
    에너지를 저장하기 위해 상기 인덕터와 함께 탱크 회로를 형성하는 커패시터를 포함하는, 광도측정 디바이스.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 LED를 통해 상기 제1 전류를 사용하여 전하가 상기 커패시터에 저장되고, 상기 LED를 통해 제2 전류를 제공하기 위해 상기 커패시터로부터 전하가 방전되는, 광도측정 디바이스.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 LED의 극성을 반전시켜 상기 제2 전류가 상기 커패시터로부터 상기 LED를 통해 흐르도록 하는 복수의 스위치들을 포함하는, 광도측정 디바이스.
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