KR20200141095A - 라디오/마이크로파 주파수 대역 분광법을 사용한 건강 관련 진단 기법 - Google Patents
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Abstract
자동화된 의료 진단 시스템은 안테나, 송신기, 수신기 및 프로세서 기반 장치 또는 시스템을 포함한다. 여기 신호는 복수의 이산 주파수 각각에서(예를 들어, 300MHz에서 2500MHz까지 1MHz 간격) 또는 동일하지 않은 간격으로 신체 조직으로 전송된다. 응답 신호는 복수의 주파수 각각에서 여기 신호에 대해 수신되고, 분석되며, 예를 들어, 신체 조직 통과로 인한 이득/손실을 결정한다. 결과는 비정상 상태의 유무를 나타내는 패턴에 대해 분석되고, 결과가 표시된다.
Description
본원은 일반적으로 의학적 진단에 관한 것으로, 특히 전자기 스펙트럼의 라디오 및, 또는 마이크로파 주파수 대역과 같은 비광학 주파수에 적용되는 분광 기술을 통해 진단을 수행하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인간 및 다른 동물의 건강 상태를 평가하거나 의학적 진단을 수행하는 것은 중요하다. 건강을 평가하고 의료 진단을 수행하기 위한 수많은 도구와 기술이 존재한다. 이러한 기술들 중 다수는 혈액 채취 등과 같이 침습적(invasive)이다. 이러한 기술들 중 다수는 실험실 테스트와 같이 시간이 필요하다. 이러한 기술들 중 다수는 혈압 측정 커프(blood pressure cuff)를 사용하는 것과 같이 침입적(intrusive)이다. 이러한 기술들 중 다수는 예를 들어 연 1회 신체 검사를 받거나 응급실 또는 긴급 치료 시설에 방문하는 경우와 같이 필요한 경우에만 수행된다.
건강 관리 평가(health care assessment) 또는 의료 진단(medical diagnostics)은 비침습적(non-invasive) 방식으로 수행되는 것이 선호된다. 건강 관리 평가 또는 의료 진단은 눈에 띄지 않는(non-obtrusive) 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 건강 관리 평가 또는 의료 진단은 가급적 지속적으로, 예를 들어 매일, 매시간 또는 심지어 연속적으로 또는 거의 연속적으로, 그리고 실시간 또는 거의 실시간으로 수행되는 것이 바람직하다.
건강 관리 평가 또는 의료 진단은 비침습적이고 비침입적이거나, 또는 하루에 한번 이상 주기적으로, 그리고 심지어 시간 단위로, 또는 분 단위로, 또는 심지어 연속적이거나 거의 연속적으로 모니터링을 수행하거나, 또는 실시간이거나 거의 실시간으로 결과를 제공할 수 있는 장치 또는 물품을 통해 수행될 수 있다. 적어도 일부 실시예에서는, 대상(subject)은 눈에 띄지 않는 방식, 예를 들어 부속 기관(appendage)의 일부분에 밴드를 착용하는 식으로, 인터페이스를 착용하게 된다. 인터페이스는 인접하게 위치한 신체 조직을 통해 여기 신호를 전송하고, 응답 신호를 수신하며, 신체 조직을 통과한 후의 여기 신호에 대한 이러한 응답 신호를 비교하기 위한 하나 이상의 안테나를 포함한다. 여기 신호 및 응답 신호는 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 비광학 대역(즉, 적외선, 자외선, 가시광 대역의 외부), 예를 들어 전자기 스펙트럼의 라디오 및, 또는 마이크로파 주파수 대역에 있다.
여기 신호는 예를 들어 300MHz에서 2500MHz 사이의, 복수의 주파수 세트에 걸친 복수의 이산 주파수 각각의 여기 신호를 발생시키고 제공할 수 있는 하나 이상의 송신기를 통해 발생된다. 응답 신호는 예를 들어 300MHz에서 2500MHz 사이의, 복수의 주파수 세트에 걸친 복수의 이산 주파수 각각의 응답 신호를 수신할 수 있는 하나 이상의 수신기를 통해 수신된다.
예를 들어 프로세서 기반 시스템과 같이 자동화된 의료 진단 시스템은 응답 신호와 각 응답 신호를 발생시킨 각 여기 신호 간의 차이를 결정하도록 작동할 수 있다. 따라서, 프로세서 기반 시스템은 S 파라미터 및/또는 트랜지션 라인(transition line) 파라미터 및/또는 유전체(dielectric) 파라미터와 같은 신호를 평가하도록 작동 가능하다. 예를 들면, 여기 신호와, 검사되거나 샘플링된 신체 조직의 적어도 일부를 통과한 신호로부터 비롯한 대응하는 응답 신호 사이의 이득 또는 손실의 양(예를 들어, dB 단위의)이 해당된다. 이러한 결정된 차이 중 적어도 일부는, 본원에서 샘플링이라고 지칭되는, 의학 진단의 수행 또는 검사 당시의 신체 조직이나 신체 조직 내의 물질의 농도의 하나 이상의 신체적 조건(physical condition) 또는 상태(state)의 결과이며, 따라서 이들의 특징들을 나타내게 된다.
자동화된 의료 진단 시스템은 결정된 차이들을, 이전에 수집된 결정된 기저선 차이(baseline determined difference)들의 세트와 비교할 수 있으며, 상기 결정된 기저선 차이는 기저선 상태(baseline state)에서의 하나 이상의 신체 조직의 상태 또는 신체적 조건을 특징지으며, 예를 들어 현재 상태 값과 기저선 상태 값 사이의 차이들의 세트를 출력한다. 기저선 상태는 대상이 해당 시점에 건강하다고 간주되는지 여부에 관계 없이 단순히 시작 상태를 나타내거나, 또는 건강 상태를 나타낼 수 있다. 기저선 상태는 평가 중인 특정 대상의 기저선을 나타내거나, 또는 많은 대상에 공통적으로 적용되는 일반적인 기저선을 나타낼 수도 있다. 자동화된 의료 진단 시스템은 하나 이상의 추출된 상태 값(sampling state value)(예를 들어 현재 또는 추출 시간에 포착된 여기 및 응답 신호 간의 차이)과, 하나 이상의 기저선 상태 값(예를 들어, 기저선 시간에 포착된 여기 및 응답 신호 간의 차이) 사이의 차이를 비교할 수 있다. 자동화된 의료 진단 시스템은 상기 차이로부터 규정된 패턴이 존재하는지 또는 부재하는지 여부를 평가하고, 확인된 비교 결과를 기반으로 대상의 비정상적인 신체 상태 또는 기타 다른 차이 또는 영점 차이(null difference)의 유무를 표시할 수 있다.
이러한 자동화된 의료 진단 시스템을 상업적으로 구현하기 위해서는 전체 비용이 경쟁력이 있고, 결과가 매우 정확해야 하며, 자동화된 의료 진단이 비침습적이며 눈에 띄지 않는 방식으로 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 따라서, 건강 평가 및 신체 조직의 진단에 대한 새로운 접근 방식이 매우 필요하다.
생체 내 진단을 수행하기 위해 신체 조직과 인터페이스하는 장치는 제 1 안테나; 적어도 하나의 제 2 안테나 - 상기 제 1 및 제 2 안테나 사이의 근거리 통신을 제공하는 제 1 거리 범위 만큼 상기 제 1 안테나에 대해 측 방향으로 이격된 상기 제 2 안테나; 사용 시 상기 신체 조직에 인접하게 설치된 인터페이스를 거쳐 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 안테나 사이에 통신로를 제공하고, 상기 신체 조직을 통과하는 경로를 제외하고 상기 제 1 안테나와의 직접 통신으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는 적어도 하나의 전자기력(EMF) 실드를 포함하는 것으로 요약될 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속 포일 시트 또는 도전성 페인트 및/또는 코팅일 수 있다.
상기 장치는 상기 제 1 안테나가 부착되는 제 1 플라스틱 본체; 및 상기 제 2 안테나가 부착되는 제 2 플라스틱 본체를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 플라스틱 본체는 상기 제 1 안테나에 대해 상기 제 2 안테나를 측 방향으로 이격시키기 위해 상기 제 2 플라스틱 본체에 선택적으로 정합할 수 있다. 상기 제 1 플라스틱 본체는, 상기 금속 포일 시트의 일부를 수용하며 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 직접적인 통신을 방지하기 위해 상기 금속 포일 시트를 위치시키는 슬롯을 가질 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속층을 갖는 인쇄 회로 기판 시트일 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 사용 시 상기 신체 조직을 향하는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 1 안테나를 전자기적으로 격리할 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리할 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 상기 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 1 안테나를 전자기적으로 격리할 수 있다. 상기 신체 조직은 표피일 수 있고, 사용 시 상기 제 1 방향이 상기 표피를 향하고 이로부터 제 2 범위의 거리만큼 이격될 수 있다. 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 안테나로부터 1mm 내지 50mm 범위의 거리만큼 측 방향으로 이격될 수 있고, 그리고/또는, 사용되는 주파수에 기초하여 또는 임의의 다른 이유로 거리를 변화시킬 수 있다.
신체 조직에 대한 생체 내 진단을 수행하는 시스템은, 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능하고 적어도 하나의 안테나를 통해 전자기 스펙트럼의 마이크로파 주파수 대역 및/또는 라디오 주파수 대역 중 적어도 하나에 있는 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하도록 작동할 수 있는 송신기; 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능하고, 적어도 하나의 안테나를 통해 상기 여기 신호에 응답하여 신체 조직으로부터 또는 신체 조직을 거쳐 반환되며, 상기 응답 신호가 반환되는 상기 신체 조직의 적어도 하나의 신체 특성을 나타내는 상기 여기 신호에 대한 복수의 응답 신호를 수신하도록 작동할 수 있는 수신기; 적어도 하나의 프로세서; 및 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터 중 적어도 하나를 저장하는 적어도 하나의 비일시적 프로세서 판독 가능 매체를 포함하는 것으로 요약될 수 있으며, 상기 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 적어도 하나의 프로세서가: 제 1 샘플링 주기 동안, 상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고; 상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에 대한 각각의 기저선 차이와 상기 결정된 샘플링 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내고; 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하고; 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부와 규정된 차이 패턴의 비교에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재를 나타내도록 한다.
상기 시스템은, 제 2 샘플링 주기 동안, 상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고; 상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 상기 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가: 상기 제 1 및 제 2 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하도록 할 수 있다.
상기 시스템은, 제 3 샘플링 주기 동안, 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고; 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 상기 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가: 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하도록 할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가: 각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 상기 신체 조직으로부터 또는 상기 신체 조직을 거쳐 반환되는, 각각의 주파수에서의 각각의 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호의 평균을 구하도록 할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가: 각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 각각의 주파수에서 두 개 이상의 여기 신호를 순차적으로 전송하게 할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가: 적어도 하나의 주파수에 대해 각각의 여기 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 무시하게 할 수 있다.
상기 송신기는 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송할 수 있다. 상기 송신기는 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격(1MHz 또는 10MHz) 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송할 수 있다. 상기 송신기는 대략 300MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송할 수 있다. 상기 송신기는 제 1 주파수에서 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송할 수 있다. 상기 송신기는 300MHz에서 2500MHz까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송할 수 있다. 상기 송신기는, 주파수 세트 안의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해, 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 상기 주파수 서브 세트 사이에서 하나 이상의 주파수를 스킵할 수 있다. 상기 송신기는 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 예를 들어 물과 같은 간섭 물질의 하나 이상의 자연 공명 주파수와 관련된 하나 이상의 주파수를 스킵할 수 있다.
상기 시스템은, 상기 신체 조직과 인터페이스하는 인터페이스를 더 포함할 수 있고, 상기 인터페이스는: 제 1 안테나; 적어도 하나의 제 2 안테나 - 제 1 거리 범위만큼 제 1 안테나에 대해 측 방향으로 오프셋된 상기 제 2 안테나; 및 상기 인터페이스가 상기 신체 조직에 대해 위치할 때 상기 신체 조직을 통과하는 경로를 제외하고 상기 제 1 안테나로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는 적어도 하나의 전자기력(EMF) 실드를 포함할 수 있다. 상기 제 1 안테나는 상기 송신기와 통신 연결이 가능하고, 상기 제 2 안테나는 상기 수신기와 통신 연결이 가능할 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속 포일 시트, 도전성 페인트 및/또는 코팅일 수 있다. 상기 적어도 하나의 EMF 실드는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리할 수 있다. 상기 제 1 안테나는 메인 방출 로브를 가질 수 있고, 상기 제 1 안테나의 메인 방출 로브는 주로 상기 제 1 방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 신체 조직은 표피일 수 있고, 사용 시 상기 제 1 방향이 상기 표피를 향하고 그로부터 제 2 범위의 거리만큼 이격될 수 있다. 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 모든 통신은 원거리 통신 없이 근거리 통신을 통한 것일 수 있다(수집된 데이터를 클라우드/폰/컴퓨터에 전송하기 위한 원거리 통신과 혼동하지 않는다). 상기 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터 중 적어도 하나는 상기 프로세서가 상기 결정된 샘플링 대 기본 차이 중 적어도 일부가 더 낮은 임계값과 더 높은 임계값에 의해 규정된 범위 내에 있는지 여부를 결정하게 할 수 있다.
신체 조직에 대한 생체 내 진단을 수행하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 안테나를 통해 전자기 스펙트럼의 라디오 주파수 대역 및/또는 마이크로파 주파수 대역 중 적어도 하나에 있는 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능한 송신기를 동작시키는 단계; 상기 여기 신호에 응답하여 적어도 하나의 안테나를 통해 상기 신체 조직을 거쳐 반환되며, 응답 신호가 반환되는 상기 신체 조직의 적어도 하나의 신체 특성을 나타내는 상기 여기 신호에 대한 복수의 응답 신호를 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능한 수신기를 통해 수신하는 단계; 제 1 샘플링 주기 동안, 복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하는 단계; 복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에 대한 각각의 기저선 차이와 결정된 샘플링 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는 단계; 적어도 하나의 프로세서를 통해, 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계; 및 적어도 하나의 프로세서를 통해, 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부와 규정된 차이 패턴의 비교에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재가 제공되도록 하는 단계를 포함하는 것으로 요약될 수 있다.
상기 방법은, 제 2 샘플링 주기 동안, 복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정 단계; 및 복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타낼 수 있다. 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 제 3 샘플링 주기 동안, 복수의 파장 각각에 대해, 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하는 단계; 및 복수의 파장 각각에 대해, 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 상기 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타낼 수 있다. 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계는, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 상기 신체 조직을 거쳐 반환되는, 각각의 주파수에서의 각각의 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호의 평균을 구하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 각각의 주파수에서 두 개 이상의 여기 신호를 순차적으로 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 적어도 하나의 주파수에 대해 각각의 여기 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 무시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격(예를 들어, 1MHz 또는 10MHz) 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 대략 300MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 300MHz에서 2500MHz까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가, 상기 주파수 세트 안의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해, 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 상기 주파수 서브 세트 사이에서 하나 이상의 주파수를 스킵하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 하나 이상의 물의 자연 공명 주파수와 관련된 하나 이상의 주파수를 스킵하도록 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 모든 통신은 원거리 통신 없이 근거리 통신을 통한 것일 수 있다.
도면에서 동일한 참조 번호는 유사한 구성 요소 또는 동작을 나타낸다. 도면에 있는 구성 요소의 크기와 상대적 위치는 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니다. 예를 들어 다양한 구성 요소의 모양과 각도는 일정한 비율로 그려지지 않으며 이러한 구성 요소 중 일부는 도면의 가독성을 높이기 위해 임의로 확대되고 배치되었다. 또한, 그려진 구성 요소의 특정 모양은 특정 구성 요소의 실제 모양에 대한 정보를 전달하기 위한 것이 아니며 단지 도면에서 쉽게 인식할 수 있도록 선택되었다.
도 1은 도시된 일 실시예에 따른, 신체 조직에서 생체 진단(vivo diagnostic)을 수행하기 위한 자동 의료 진단 시스템의 등각 투영도(isometric view)로, 상기 자동 의료 진단 시스템은, 안테나 세트, 안테나 사이에 위치하거나 위치할 수 있는 선택적 EMF 실드(optional EMF shield), 안테나 중 하나에 연결된 송신기, 하나의 안테나에 연결된 수신기, 및 적어도 수신기에 연결된 프로세서 기반 장치를 포함하고, 안테나는 전완(forearm), 손목 및 손으로 묘사된 신체 조직에 대해 배치된다.
도 2는 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 인터페이스의 분해도이며, 인터페이스는 하우징, 안테나 세트, 하우징 안의 안테나들 사이에 위치하거나 위치할 수 있는 선택적 EMF 실드, 및 하우징의 부분들을 함께 고정하는 다수의 패스너(fastener)를 포함한다.
도 3은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 일부 또는 전체를 형성하는 스마트워치(smartwatch) 또는 피트니스 트래커(fitness tracker)와 같은 웨어러블(wearable) 장치의 등각 투영도이며, 웨어러블 장치는 하우징, 안테나 세트, 하우징 안의 안테나 사이에 배치되거나 배치될 수 있는 선택적 EMF 실드를 포함한다.
도 4는 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 인터페이스의 분해 등각 투영도이며, 인터페이스는 실드층(shield layer) 물질을 갖는 회로 기판(circuit board) 및 회로 기판에 장착 가능한 안테나 세트를 포함한다.
도 5는 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 개략도(schematic diagram)이며, 자동화된 의료 진단 시스템은 프로세서 시스템, 안테나와 연결된 다양한 송신기, 수신기 또는 송수신기를 포함한다.
도 6은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 상위 레벨 흐름도이다.
도 7은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 8은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 9는 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 10은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 11은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 12는 하나의 도시된 실시예에 따라, 다수의 파장 각각에 대해 각각의 여기 주파수에서의 샘플링 차이와 각각의 여기 주파수에서의 기저선 차이 사이의 차이를 보여주는 그래프이다.
도 13은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 회로 기판 및 안테나를 포함하는 안테나 회로 기판의 상부 평면도이다.
도 14는 증류수(점선) 및 포도당(glucose) 용액(실선)에 대한 테스트 센서의 S11 신호 (dB) 응답을 보여주는 그래프이다.
도 15는 지원자에 대해 프리스타일 리브레 연속 포도당 모니터(FreeStyle Libre continuous glucose monitor)(파선) 및 본원에서 설명된 테스트 장치(실선)를 통해 측정한 시간 경과에 따른 포도당 농도 측정값을 보여주는 그래프이다.
도 16은, 도 15에 도시된 바와 같은 3 시간 동안의 지원자 연구에서, 프리스타일(FreeStyle) 센서에 의해 측정된 혈당값과 본원에서 설명된 테스트 장치에 의해 측정된 혈당값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 17은 증류수(파선) 및 에탄올 용액(실선)에 대한 본원에서 설명된 테스트 장치의 신호(dB) 응답을 보여주는 그래프이다.
도 18은 음주측정기(breathalyzer)(파선) 및 본원에 설명된 테스트 장치(실선)를 통해 측정한 지원자에 대한 시간 경과에 따른 혈중 알코올 농도를 보여주는 그래프이다.
도 19는, 도 18에 도시된 바와 같은 3 시간 동안의 지원자 연구에서, 본원에서 설명된 테스트 장치와 음주 측정기에 의해 측정된 혈중 알코올 값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 1은 도시된 일 실시예에 따른, 신체 조직에서 생체 진단(vivo diagnostic)을 수행하기 위한 자동 의료 진단 시스템의 등각 투영도(isometric view)로, 상기 자동 의료 진단 시스템은, 안테나 세트, 안테나 사이에 위치하거나 위치할 수 있는 선택적 EMF 실드(optional EMF shield), 안테나 중 하나에 연결된 송신기, 하나의 안테나에 연결된 수신기, 및 적어도 수신기에 연결된 프로세서 기반 장치를 포함하고, 안테나는 전완(forearm), 손목 및 손으로 묘사된 신체 조직에 대해 배치된다.
도 2는 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 인터페이스의 분해도이며, 인터페이스는 하우징, 안테나 세트, 하우징 안의 안테나들 사이에 위치하거나 위치할 수 있는 선택적 EMF 실드, 및 하우징의 부분들을 함께 고정하는 다수의 패스너(fastener)를 포함한다.
도 3은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 일부 또는 전체를 형성하는 스마트워치(smartwatch) 또는 피트니스 트래커(fitness tracker)와 같은 웨어러블(wearable) 장치의 등각 투영도이며, 웨어러블 장치는 하우징, 안테나 세트, 하우징 안의 안테나 사이에 배치되거나 배치될 수 있는 선택적 EMF 실드를 포함한다.
도 4는 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 인터페이스의 분해 등각 투영도이며, 인터페이스는 실드층(shield layer) 물질을 갖는 회로 기판(circuit board) 및 회로 기판에 장착 가능한 안테나 세트를 포함한다.
도 5는 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 개략도(schematic diagram)이며, 자동화된 의료 진단 시스템은 프로세서 시스템, 안테나와 연결된 다양한 송신기, 수신기 또는 송수신기를 포함한다.
도 6은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 상위 레벨 흐름도이다.
도 7은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 8은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 9는 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 10은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 11은 도 6의 방법을 수행하는데 유용한 적어도 하나의 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 작동 방법을 보여주는 하위 레벨의 흐름도이다.
도 12는 하나의 도시된 실시예에 따라, 다수의 파장 각각에 대해 각각의 여기 주파수에서의 샘플링 차이와 각각의 여기 주파수에서의 기저선 차이 사이의 차이를 보여주는 그래프이다.
도 13은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 회로 기판 및 안테나를 포함하는 안테나 회로 기판의 상부 평면도이다.
도 14는 증류수(점선) 및 포도당(glucose) 용액(실선)에 대한 테스트 센서의 S11 신호 (dB) 응답을 보여주는 그래프이다.
도 15는 지원자에 대해 프리스타일 리브레 연속 포도당 모니터(FreeStyle Libre continuous glucose monitor)(파선) 및 본원에서 설명된 테스트 장치(실선)를 통해 측정한 시간 경과에 따른 포도당 농도 측정값을 보여주는 그래프이다.
도 16은, 도 15에 도시된 바와 같은 3 시간 동안의 지원자 연구에서, 프리스타일(FreeStyle) 센서에 의해 측정된 혈당값과 본원에서 설명된 테스트 장치에 의해 측정된 혈당값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
도 17은 증류수(파선) 및 에탄올 용액(실선)에 대한 본원에서 설명된 테스트 장치의 신호(dB) 응답을 보여주는 그래프이다.
도 18은 음주측정기(breathalyzer)(파선) 및 본원에 설명된 테스트 장치(실선)를 통해 측정한 지원자에 대한 시간 경과에 따른 혈중 알코올 농도를 보여주는 그래프이다.
도 19는, 도 18에 도시된 바와 같은 3 시간 동안의 지원자 연구에서, 본원에서 설명된 테스트 장치와 음주 측정기에 의해 측정된 혈중 알코올 값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
다음의 설명에서, 다양하게 개시된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위하여 특정한 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 관련 기술의 통상의 기술자는 이러한 특정 세부 사항들 중 하나 이상 없이, 또는 다른 방법, 구성 요소, 재료 등과 함께 실시예들이 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 사례로, 송신기, 수신기, 또는 송수신기 및/또는 의료 장비는 실시예들의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다.
문맥이 달리 요구하지 않는 한, 뒤따르는 명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐, "포함한다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"과 같은 단어 "포함하다(comprise)" 및 그 변형은 개방적이고 포괄적인 의미, 즉 "포함하나 이에 제한되지 않는(including, but not limited to)"으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서 "일 실시예(one embodiment)"또는 "한 실시예(an embodiment)"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 실시예에서"또는 "실시예에서"라는 문구의 사용은 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "한(a)", "한(an)"및 "그(the)"는 문맥이 달리 명시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 또한 용어 "또는"은 일반적으로 그것의 문맥이 달리 명시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 제공된 본원의 제목 및 요약은 편의를 위한 것일 뿐이며 실시예의 범위 또는 의미를 해석하지 않는다.
도 1은 도시된 일 실시예에 따라, 신체 조직(bodily tissue)(102)의 예시에 대해 위치된 신체 조직에 대한 건강 평가(health assessment) 또는 진단(diagnostic)을 수행하기 위한 자동화된 의료 진단 시스템(100)을 도시한다.
자동화된 의료 진단 시스템(100)은, 여기 신호를 신체 조직(102)에 결합하고 그로부터 응답 신호를 수신하기 위해, 하나 이상의 안테나(106a, 106b)(2개 도시, 포괄하여 106)를 포함하는 인터페이스(104)를 포함할 수 있다. 자동화된 의료 진단 시스템(100)은 여기 신호를 보내고 응답 신호를 검출 또는 수신하도록 안테나(106)를 구동하기 위해 통신 가능하게 결합된 하나 이상의 송신기(108) 및 하나 이상의 수신기(110)를 포함할 수 있다. 자동화된 의료 진단 시스템(100)은 수신기(110)에 통신 가능하게 결합되고 선택적으로 송신기(108)에 통신 가능하게 결합되며, 신체로부터 반환된 응답 신호를 분석하도록 동작 가능한 하나 이상의 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)을 포함할 수 있다. 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은 표시기(114), 예를 들어 시각적 표시(예: 발광 다이오드(들), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 또는 기타 시각적 표시 장치) 또는 청각 또는 촉각 표시(예를 들어, 스피커, 버저(buzzer))를 포함하거나 이에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
자동화된 의료 진단 시스템(100) 또는 그 구성 요소(예를 들어, 인터페이스(104))는 예를 들어 임상 환경(clinical setting)에서 사용되는 장치 또는 시스템과 같은 다양한 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 하나 이상의 구성 요소가 예를 들어 평범한 일상에서 개인이 눈에 띄지 않게 착용할 수 있는 웨어러블 장치의 형태를 취한다. 예를 들어, 일부 실시예에서 안테나(106), 송신기(108), 수신기(110) 및 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)을 갖는 인터페이스(104)는 하나의 통합 웨어러블 장치(예를 들어, 스마트 워치, 밴드, 커프(cuff) 또는 피트니스 트래커)로서 모두 함께 패키징된다. 다른 실시예에서, 안테나(106), 송신기(108) 및 수신기(110)를 갖는 인터페이스(104)는 하나의 일체형 웨어러블 장치(예를 들어, 스마트 워치, 밴드, 커프 또는 피트니스 트래커)로 모두 함께 패키징 되고, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)는 하나의 일체형 웨어러블 장치와 별개이거나 구별된다. 별개의 또는 구별된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은, 예를 들어 사용 시에 인터페이스, 송신기 및 수신기에 근접한, 예를 들어 블루투스 라디오 및 안테나의 범위 내의, 태블릿 컴퓨터 및 스마트폰의 형태를 취할 수 있다. 별개의 또는 구별된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은, 예를 들어 하나의 통합 웨어러블 장치로부터 멀리 떨어져 있고, 예를 들어 고정된 위치에서 하나 이상의 네트워크 인프라를 통해 통신 가능하게 연결된 원격 위치한 컴퓨터 시스템(예를 들어, 서버 컴퓨터, 백엔드(back end) 컴퓨터 시스템)의 형태를 취할 수 있다. 이러한 실시예에서, 단일의 통합 웨어러블 장치는 예를 들어, 라디오(예를 들어, WI-FI 라디오, 셀룰러(cellular) 라디오), 기지국(base station), 인터넷과 같은 임의의 다양한 유선 및/또는 무선 통신 인프라를 통해 별도의 또는 구별된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)과 통신할 수 있다. 다른 형태의 무선, 광학(예를 들어, 적외선) 또는 심지어 유선 통신이 사용될 수 있다.
인터페이스(104)는 2 개의 안테나(106)로 간단할 수도 있고, 본원에서 논의되고 도시된 바와 같이 안테나 중 하나(106b)를 안테나 중 다른 하나(106a)로부터 측 방향으로(laterally) 이격시키는 하우징 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 측 간격은 예를 들어 1mm에서 2mm를 포함할 수 있고, 안테나들(106a, 106b)은 더 이격될 수도 있지만(예를 들어, 1m에서 20mm), 그래도 신체 조직(102)을 거쳐 안테나(106a, 106b) 사이에서 근거리 통신이 발생하는 거리 내에 있다. 인터페이스(104)는 안테나(106a, 106b)를 신체 조직(102)에 인접하거나 근접하게, 예를 들어, 신체 조직(102)에 가깝지만 접촉하지는 않게, 위치시키기 위한 형태 및 크기를 가질 수 있다. 신체 조직(102)은 전완(forearm), 손목 및 손으로 도시되어 있으나, 신체 조직의 다른 부분, 예를 들어 귓불(earlobe) 또는 복부(abdomen)의 모습일 수 있다.
이하에서 상세히 논의되는 바와 같이, 인터페이스(104)는 안테나(106), 및 안테나들(106a, 106b) 사이에서 직접적인 무선 통신(예를 들어, 라디오 주파수 대역 및/또는 마이크로파 주파수 대역의 통신)을 막거나 실질적으로(예를 들어, 30dB 이상의 감소) 제한하여 안테나들(106a, 106b) 사이의 근거리 무선 통신이 신체 조직 (102)을 적어도 부분적으로 통과하게 하는 선택적 실드(shield)(예를 들어, EMF 실드)(116)를 포함할 수 있다. 여기서 설명되는 바와 같이, 실드(116)는 예를 들어 금속과 같은 전기 전도성 재료와 같은 다양한 형태를 취할 수 있다. 실드(116)는 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 더 바람직하게는 금속 포일(metal foil)(예를 들어, 알루미늄 포일, 구리 포일) 또는 금속화된 유연한 기판, 예를 들어 금속화된 Mylar®, 금속화된 종이 폴리에틸렌, 금속화된 플라스틱 라미네이트, 판지(cardboard), 섬유판(fiberboard), 전도성으로 채워진 페인트 또는 코팅 등을 포함할 수 있다. 금속은 실드로서 역할을 한다(예를 들어, 부분적인 패러데이 케이지(Faraday cage)). 실드(116)는 예를 들어 금속 시트 또는 포일, 와이어 금속 메시, 금속 코팅 필름, 또는 금속층이 있는 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어 구리, 알루미늄과 같은 매우 다양한 금속이 적합할 수 있다. 매우 다양한 두께가 적합할 수 있다. 실드(116)는 응답 신호가 안테나(예를 들어, 수신 안테나)(106) 중 적어도 하나를 통해 수신되는 것을 보장하기에 충분한 치수(예를 들어, 길이, 폭, 두께, 직경, 둘레)를 가져야 한다.
자동화된 의료 진단 시스템이 작동하는 주파수 범위 또는 파장 범위, 즉, 송신기에 의해 송신된 여기 신호의 주파수 범위 또는 파장 범위 및/또는 수신기에 의해 수신된 응답 신호의 주파수 범위 또는 파장 범위 내의 특정 라디오 주파수 또는 파장 및/또는 마이크로파 주파수 또는 파장으로부터 실드되는 다양한 구조를 실드라고 한다. 실드는, 신체 조직을 적어도 부분적으로 통과하지 않는 안테나들(106) 사이의 직접 통신을 막기 위해 전자기 신호를 충분히 감쇄시키는 패러데이 케이지 또는 부분적 패러데이 케이지일 수 있다. 실드는 관심있는(of interest) 특정 파장 또는 주파수 범위(예를 들어 350MHz-2500MHz)에서 감쇄(예를 들어, 은 코팅 나일론 직물을 통한 30dB, 50dB, 60dB 감소, 알루미늄 포일을 통한 85dB 감소, 0.12m 두께의 Mu-구리(Mu-copper) 포일을 통한 120dB 감소)를 유발하기에 충분한 전도성, 두께 및 형상의 전도성 재료(예를 들어, 알루미늄, 구리, 은, 금, 연강(mild steel))의 시트 및/또는 메시(mesh)를 포함할 수 있다. 메시가 사용되는 경우, 메시의 구멍(hole) 또는 개구(aperture)는 중지할 신호(즉, 여기 신호 및/또는 응답 신호)의 파장보다 훨씬 작은(예를 들어, 1/4 파장) 특성의 치수를 가져야 한다.
안테나(106)는 사용될 특정 주파수 범위에 적합한 다양한 형태(form), 형상(shape) 및 크기를 취할 수 있다. 예를 들어, 안테나(106)는 코일 안테나, 다이폴(dipole) 안테나 및/또는 슬롯 안테나의 형태를 취할 수 있다. 하나 이상의 안테나(106)들은 부분적으로 겹쳐질 수 있다. 예를 들어, 안테나(106)가 각각 하나 이상의 코일로 형성된 코일 안테나인 경우, 각 안테나의 가장 바깥쪽 코일에 의해 둘러싸인 영역의 일부가 인접한 안테나의 가장 바깥쪽 코일에 의해 둘러싸인 영역의 일부와 겹칠 수 있다. 그러한 실시예에서, 이웃하는 안테나(106)는 예를 들어 하나 이상의 전기 절연층 또는 기판에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 순차적으로 인접한 안테나들(106)은 하나의 기판의 반대 표면(예를 들어, 대향하는 외부 표면 또는 다수의 내부 표면, 또는 하나 이상의 외부 및 내부 표면)에 있을 수 있다. 원형 프로파일(circular profile)의 간단한 안테나는 350MHz에서 2500MHz까지의 범위에 적합할 수 있다. 안테나들(106a, 106b)은 실질적으로 서로 동일한 형상 및 크기인 것으로 예시되었지만, 서로 다른 형상 및 크기를 가질 수 있다. 안테나(106)는 각각 송신/수신의 주축(principal axis) 또는 노드를 가질 수 있다. 안테나(106)는 공유된 방향(예를 들어, 일반적으로 서로 플러스 또는 마이너스 15°로 평행)으로 송신/수신의 주축 또는 노드를 향하도록(orient) 위치된다. 예를 들어 주축은 90°를 제외한 모든 각도일 수 있다. 어떤 경우에는 신체의 위치와 안테나의 디자인에 따라 0 °에서 89 ° 사이의 각도로 주축을 갖는 것이 더 바람직하다. (참고: 0°-89°/91°-179°/181°-269°/271°-359°는 동일한 것으로, 이는 인터페이스(104)가 사용 중이거나 사용을 위해 배치될 때 신체 조직(102)을 향하는 방향이다.) 안테나는 동일한 평면 또는 서로 평행한 각각의 평면에 놓여 있을 수 있다. 대안적으로, 안테나는 비평면 표면, 예를 들어 원뿔형(conical) 표면(예를 들어, 요면(concave), 철면(convex))에 놓일 수 있다. 따라서, 안테나는 신체 조직의 표면의 동일한 측면에 위치하여, 한 안테나가 다른 안테나에 의해 전송된 신호가 신체 조직을 부분적으로 횡단한 후, 예를 들어 혈관(vessels)이나 모세 혈관(capillaries)을 통한 혈류에 도달할 수 있는 충분한 거리를 관통한 후 반환된 신호(예를 들어, 반사율, 반투과율)을 수신하도록 할 수 있다.
송신기(108) 및 관련 안테나(들)(106a)는 송신/수신의 주축 또는 노드를 적어도 부분적으로 따르는 방향인 범위 내의 복수의 이산 주파수 각각에서 여기 신호가 방출되도록 동작 가능하다. 예를 들어, 송신기(108)는 예컨대 동일한 간격(예를 들어, 10MHz 간격) 또는 동일하지 않은 간격의 주파수 범위에 걸쳐 간격을 두어 수행할 수 있다. 예를 들어 송신기(108)는, 예를 들어 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 일부 주파수 또는 주파수의 서브 세트를 스킵할 수 있다. 수신기(110) 및 관련 안테나(들)(106b)는 범위 내의 복수의 이산 주파수 각각에서 응답 신호를 수신하도록 동작 가능하다. 수신된 응답은 안테나(106b)의 송신/수신의 주축 또는 노드를 따라 반환될 수 있다. 여기 신호 및 응답 신호는, 예를 들어 전자기 스펙트럼의 비 광학(non-optical) 부분에 있을 수 있으며, 예를 들어 전자기 스펙트럼의 라디오 주파수 및/또는 마이크로파 주파수 부분에 있을 수 있다. 여기 신호 및 응답 신호는, 예를 들어 약 350MHz에서 2500MHz까지 확장되는 주파수 범위 또는 주파수 세트 내에 있을 수 있으며, 또는 그 범위의 하나 이상의 부분 또는 서브 세트를 포함 할 수 있고, 이는 그 범위의 순차적인 부분 또는 서브 세트일 수도 있고 아닐 수도 있으며, 또는 그 범위의 비 인접(non-contiguous) 부분 또는 서브 세트일 수도 있고 아닐 수도 있다.
도 5를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되지만, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은 테스트 또는 샘플링되는 대상(subject)의 신체 또는 건강에 의한 신체 조직의 하나 이상의 신체 특성(예를 들어, 포도당 레벨(glucose level), 혈압, 맥박, 산소 레벨(oxygen level) 및/또는 혈액 가스(blood gases))을 나타내는 응답 신호를 처리한다. 특히, 작동 또는 "샘플링" 동안, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은 복수의 주파수 각각에서 응답 신호와 여기 신호 사이의 차이를 결정한다. 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은 샘플링으로부터 결정된 차이를 기저선(baseline)을 나타내는 결정된 차이의 세트와 비교한다. 기저선은 기저선 상태(baseline condition)에서의 신체 조직의 하나 이상의 신체 특성을 나타낸다. 기저선 상태는 예를 들어 건강한 대상 또는 건강하다고 인식되는 대상일 수 있다. 기저선 상태는 예를 들어, 현재 샘플을 받고 있는 대상에 특정될 수 있으며, 기저선은 이전 시간(즉, 동일한 대상의 현재 샘플링 또는 테스트의 이전)에 측정 또는 확립된다. 기저선 상태는 예를 들어, 성별, 연령, 인종(ethnicity)과 같은 공통된 몇몇 신체 특성을 가질 수도 있고 가지지 않을 수도 있는 복수의 다른 대상에 걸쳐 이전 시간(즉, 현재 샘플링 또는 테스트의 이전)에 측정되거나 확립된 일반적인 것일 수 있다. 비교에 기초하여, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은, 예를 들어 특정 주파수에서의 차이의 피크 또는 특정 주파수에서의 차이의 피크 그룹과 같이 비정상(예를 들어, 하나 이상의 질병 상태의 조합, 당뇨병 환자의 혈당치 상승)의 존재 또는 부존재를 나타내는 패턴이 하나 이상 있는지 여부를 판단할 수 있다. 패턴을 평가할 때, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은 다른 주파수에서의 값 또는 값의 차이를 무시하면서, 오직 선택된 주파수에서의 특정 값 또는 값의 차이에 초점을 맞출 수 있다. 패턴을 평가할 때, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)은, 예를 들어, 원하는 값의 범위 또는 원하는 값의 차이의 범위에 있는 값 또는 값의 차이만 사용하여, 비정상적으로 큰 값 또는 값의 큰 차이, 심지어 차이의 피크에 해당하는 값, 또는 비정상적으로 작은 값 또는 값의 작은 차이를 무시할 수 있다.
도 2는 하나의 도시된 실시예에 따른 자동화된 의료 진단 시스템의 인터페이스(200)를 도시한다. 인터페이스(200)는 도 1의 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112) 또는 다른 프로세서 기반 장치 또는 시스템과 함께 사용될 수 있다.
인터페이스(200)는 2 개의 부분(202a, 202b)으로 구성될 수 있는 공간 구조(spacing structure)(202) 또는 하우징을 포함한다. 2 개의 부분(202a, 202b)은 서로 선택적으로 결합 가능(mateable)하다. 예를 들어, 2개의 부분(202a, 202b)은 관통 홀(203a, 203b)(2 개만 표시됨)을 가질 수 있으며, 이를 통해 하나 이상의 패스너(예를 들어, 볼트 204a, 204b)가 예를 들어 나사산(thread) 및/또는 너트(nut)(204c, 204d)를 통해 수용되고 고정된다. 패스너는 포괄하여 204로 표시된다. 관통 홀(203a, 203b)의 각 쌍은 바람직하게는 2개의 부분(202a, 202b)이 합쳐지거나 결합될 때 정렬된다.
각각의 부분(202a, 202b)은 각각의 안테나(206a, 206b)를 가진다. 부분(202)은 각각의 안테나(206a, 206b)가 수용되는 각각의 리세스(210a, 210b)를 갖는 각각의 주면(major face)(208a, 208b)을 가질 수 있다. 리세스(210a, 201b)의 깊이는, 안테나(206a, 206b)가 하우징(202)의 부분들(202a, 202b)의 각 면(예를 들어, 바깥 쪽 면)(208a, 208b) 아래에 있도록 충분히 깊을 수 있다. 각각의 부분(202a, 202b)의 일부의 두께는, 예를 들어 규정된 거리만큼 제 1 안테나(106a)를 제 2 안테나(106b)로부터 측면으로(laterally) 분리할 수 있다. 각 부분(202a, 202b)은 안테나(206a, 206b)로 또는 안테나(206a, 206b)로부터의 각각의 리드(lead)(214a, 214b)에 대한 경로를 제공하기 위해 채널(212a, 212b)을 포함할 수 있다. 각각의 리드(214a, 214b)의 일부는 하우징(202)의 각 부분(202a, 202b)의 주면(208a, 208b)에서 오목하게 파일 수 있다. 리드(214a, 214b)는 예를 들어 송신기 및 수신기(도 2에 도시되지 않음)에 대한 물리적, 통신적 연결 또는 결합을 만드는 데 사용되는 커넥터 또는 커플러, 예를 들어 동축 커넥터(coaxial connector)(215a, 215b)를 가질 수 있다.
인터페이스(200)는 유리하게는 부분들(202a, 202b) 사이에 실드(예를 들어, EMF 실드)(216)를 수용하는 공간을 포함한다. 실드(216)는 도 1을 참조하여 설명된 실드(116)와 유사하거나 심지어 동일할 수 있다.
제 1 부분(202a)은 다리(leg) 또는 선반(shelf)(220)을 포함하고, 일반적으로 L 자형 단면을 갖는다. 제 2 부분(202b)은 부분들(202a, 202b)이 결합될 때 다리 또는 선반(220)에 놓일 수 있다. 제 1 부분(202a)은, 인터페이스(200)가 결합될 때 안테나(206a, 206b)가 상대적으로 드러나도록(relatively proud) 실드(216)를 위치시키고, 실드(216)의 에지(edge)를 수용하도록 크기가 형성된 채널 또는 슬롯(222)을 포함한다. 이는 안테나(206a, 206b) 사이의 직접 통신을 제거하거나 실질적으로 감소시켜서, 수신된 응답 신호가 신체 조직을 적어도 부분적으로 통과하는 신호가 되도록 한다. 실드는 바람직하게는 송신/수신의 주축 또는 노드를 따르는 것 이외의 방향을 따라 안테나의 송신 및, 또는 수신을 막거나 상당히 억제하도록 배치되고, 다른 방향으로의 통신을 막거나 금지하기 위해 안테나의 바깥쪽으로 확장되어야 한다.
도 3은 하나의 도시된 실시예에 따라, 자동화된 의료 진단 시스템의 일부 또는 전부를 형성하고, 대상의 신체 조직의 일부에 착용될 수 있거나 예를 들어 팔다리(limb)에 착용될 수 있는 웨어러블 장치(300)를 도시한다.
웨어러블 장치(300)는 신체 조직을 통해 그들 사이에 근거리 통신을 제공하도록 배치된 한 쌍의 안테나(306a, 306b)를 포함하는 인터페이스(302)를 포함한다. 예를 들어 하우징(304)과 같은 웨어러블 장치(300)의 일부는 신체 조직을 통과하는 경로(예를 들어, 전송/수신의 주축 또는 노드를 따르는)를 제외하고, 제 2 안테나를 제 1 안테나와의 직접 통신으로부터 전자기적으로 실질적으로 격리하는 하나의 실드 또는 특정한 하나 이상의 실드로 기능할 수 있다. 하우징(304) 또는 실드(들)는, 예를 들어, 대상에 의해 웨어러블 장치(300)가 착용될 때, 대상의 신체 조직을 향하는 안테나(306a, 306b)의 일부를 제외하고 각각의 안테나(306a, 306b)를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 언급한 바와 같이, 신체 조직을 향하는 부분은 송수신의 주축 또는 노드가 확장되는 방향의 부분이어야 한다. 따라서, 하우징(304) 또는 실드(들)는, 규정된(defined) 근거리 통신 경로를 통해 여기 신호가 신체 조직으로 전송될 수 있고, 규정된 근거리 통신 경로를 통해 신체 조직으로부터 응답 신호가 수신될 수 있도록, 각각의 안테나(306a, 306b) 주위에 각각 하나의 개별 창을 갖는 부분적인 패러데이 케이지(Faraday cage)를 형성한다
웨어러블 장치(300)는 예를 들어 하우징으로부터 연장되는 2개의 스트랩 부분(307a, 307b, 포괄하여 307)을 가지는 스트랩을 포함할 수 있으며, 이는 웨어러블 장치(300)를 대상의 팔다리나 부속 기관에 부착할 수 있도록 스트랩 부분(307a, 307b)이 선택적으로 안전하게 결합하도록 하는 클로저(closure)(309)를 포함한다.
웨어러블 장치(300)는 안테나(306a, 306b)에 전기적으로 결합된 송신기 및 수신기(도 3에서는 보이지 않음)를 포함한다. 송신기는 안테나(306a, 306b) 중 적어도 하나를 구동하여 복수의 주파수에 걸친 여기 신호를 전송한다. 수신기는 안테나(306a, 306b) 중 적어도 하나를 통해 반환된 응답 신호를 검출하도록 결합된다.
일부 실시예에서, 웨어러블 디바이스(300)는 수신기 및/또는 송신기에 결합되고 수신된 응답 신호를 처리하도록 동작할 수 있는 하나 이상의 프로세서(즉, 하드웨어 회로)를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 장치(300)는 처리를 수행하기 위해 웨어러블 장치(300)와 구별되고 분리된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(도 3에서는 보이지 않음)을 사용한다. 예를 들어, 웨어러블 장치(300)는 프로세서 기반 장치 또는 시스템에 정보를 전송하고 프로세서 기반 장치 또는 시스템으로부터 정보를 수신하기 위해 하나 이상의 라디오(도 3에는 보이지 않음)를 포함한다. 라디오는 상대적인 단거리(short range) 무선 통신을 허용할 수 있으며, 예를 들어 블루투스 라디오는 웨어러블 장치(300)를 착용한 대상이 휴대하거나 근접한 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터와의 통신을 제공할 수 있다. 라디오는 상대적인 장거리(long range) 무선 통신을 허용할 수 있으며, 예를 들어 WI-FI 라디오 또는 셀룰러(cellular) 통신 라디오는 웨어러블 장치(300)를 착용한 대상으로부터 원격에 위치한 서버 또는 백엔드(backend) 컴퓨터와의 통신을 제공할 수 있다. 따라서, 처리는 웨어러블 장치(300)에서 발생할 수 있고, 또는 착용자에 근접하여 위치한 별도의 프로세서 기반 장치 또는 시스템에서 발생할 수 있으며, 또는 착용자로부터 원격에 위치한 별도의 프로세서 기반 장치 또는 시스템(예를 들어, 허브(hub) 또는 서버)에서 발생할 수 있다.
웨어러블 장치(300)는 예를 들어 사용자가 인지할 수 있는 신호를 생성하도록 작동할 수 있는 디스플레이 스크린, 스피커, 신호음 발생기(beeper) 또는 기타 장치와 같은 적어도 하나의 표시기(indicator)(도 3에서 보이지 않음)를 포함하고, 이는 대상의 건강 또는 신체 조직의 비정상적인 상태의 존재 또는 부존재를 나타내는 알림을 생성할 수 있다.
도 4는 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 인터페이스(400)를 도시한다.
인터페이스(400)는 하나 이상의 전기 절연 물질층(예를 들어, FR4)(402a) 및 하나 이상의 금속층(예를 들어, 인쇄 또는 증착된 층, 포일, 메시)(402b)을 갖는 인쇄 회로 기판(402)의 형태를 취할 수 있다. 금속층(402b)은 안테나(406a, 406b)가 위치할 영역(402c, 402d (2 개 도시됨))을 제외한 인쇄 회로 기판(402)의 영역을 실질적으로 덮을 수 있다. 따라서, 인터페이스(400)는 일체형 실드를 포함하고, 따라서 그 자체가 원하지 않는 경로를 따른 EMF에 대한 실드이다.
도 5 및 이어지는 설명은, 다양한 도시된 실시예뿐만 아니라 다른 실시예도 구현될 수 있는 데 적합한 자동화된 의료 진단 시스템(500)의 간략하고 일반적인 설명을 제공한다. 자동화된 의료 진단 시스템(500)은 예를 들어 자동화된 의료 진단 시스템(100)(도 1)을 구현할 수 있다.
필수는 아니지만, 실시예의 일부는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 애플리케이션 모듈, 객체(object), 기능(function), 프로시저(procedure) 또는 매크로(macro)와 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 로직의 일반적인 맥락(context)에서 설명될 것이다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 실시예뿐만 아니라 예시된 실시예가 핸드헬드(handheld) 장치, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로 프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능한 소비자 전자 제품, 개인용 컴퓨터("PC"), 네트워크 PC, 미니 컴퓨터, 메인 프레임 컴퓨터 등을 포함하는 다른 컴퓨터 또는 프로세서 기반 시스템 구성으로 실행될 수 있음을 이해할 것이다. 실시예는 작업(task) 또는 모듈이 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 프로세서 기반 장치에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실행될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서 프로그램 모듈은 로컬 및/또는 원격 메모리 저장 장치, 예를 들어 클라우드에 위치할 수 있다. 네트워크 연결은 클라우드 컴퓨팅 및/또는 클라우드 스토리지를 허용한다.
자동화된 의료 진단 시스템(500)은 인터페이스(502) 및 인터페이스(502)에 통신 가능하게 결합된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)을 포함하고, 일부 실시예에서는 인터페이스(502)의 수많은 인스턴스(instance)에 결합된다.
프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 하나 이상의 프로세서(506), 시스템 메모리(508), 및 시스템 메모리(508)를 포함하는 다양한 시스템 구성 요소를 프로세서(506)에 결합하는 시스템 버스(510)를 포함하는 종래의 개인용 컴퓨터(PC) 또는 웨어러블 컴퓨터의 형태를 취할 수 있다. 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504) 및 그 구성 요소는 본원에서 때때로 단수로 언급될 것이지만, 이는 단일 시스템 또는 단일 구성 요소로 실시예를 제한하려는 것이 아니고, 특정 실시예에서는, 하나 이상의 시스템 또는 기타 로컬 또는 원격 네트워크 컴퓨팅 장치 또는 관련된 구성 요소의 여러 인스턴스가 있을 것이다.
프로세서(506)는 하나 이상의 중앙 프로세서 유닛(central processor units, CPU), 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processors, DSP), 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuits, ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field programmable gate arrays, FPGA) 등과 같은 임의의 논리 프로세서일 수 있다.
프로세서(506)는 풀 마이크로 프로세서(full microprocessor)의 형태를 취할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 마이크로 프로세서의 비 제한적인 예는, 미국 Intel Corporation의 80x86 또는 Pentium 시리즈 마이크로 프로세서, IBM의 PowerPC 마이크로 프로세서, Sun Microsystems, Inc.의 Sparc 마이크로 프로세서, Hewlett-Packard Company의 PA-RISC 시리즈 마이크로 프로세서, 또는 Motorola Corporation의 68xxx 시리즈 마이크로 프로세서, Apple Computer의 A12 또는 SnapDragon® 프로세서 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 프로세서(506)는 Intel Corporation으로부터 상업적으로 이용 가능한 ATOM ?? 프로세서와 같은 풀 마이크로 프로세서의 형태를 취할 수 있다. 풀 마이크로 프로세서는 예를 들어 하나 이상의 송수신기의 형태를 취할 수 있는 하나 이상의 수신기(564b) 및/또는 하나 이상의 송신기(564a)를 통해 다수의 아날로그 안테나 채널에 통신적으로 결합될 수 있다.
시스템 버스(510)는 메모리 컨트롤러가 있는 메모리 버스, 주변 장치 버스(peripheral bus) 및 로컬 버스를 포함하는 임의의 알려진 버스 구조 또는 아키텍처(architecture)를 사용할 수 있다. 비교적 높은 대역폭 버스 아키텍처가 사용될 수 있다. 예를 들어, ISA 버스 아키텍처 대신 PCI Express ?? 또는 PCIe ?? 버스 아키텍처를 사용할 수 있다. 일부 실시예는 데이터, 명령 및 전력(power)을 위해 별도의(separate) 버스를 사용할 수 있다.
시스템 메모리(508)는 읽기 전용 메모리(read-only memory, "ROM")(512) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, "RAM")(514)를 포함한다. ROM(512)의 일부를 형성할 수 있는 기본 입/출력 시스템 (basic input/output system, "BIOS")(516)은, 예를 들어 스타트업(start-up) 동안에, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504) 내의 요소들 간의 정보 전송을 돕는 기본 루틴을 포함할 수 있다.
프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 또한 선택적으로 자기 디스크(520)로부터 읽고 쓰기 위한 하드 디스크 드라이브(518), 이동식 광 디스크(526)로부터 읽고 쓰기 위한 광 디스크 드라이브(522) 및, 또는 이동식 디스크(528)로부터 읽고 쓰기 위한 이동식 디스크 드라이브(524)를 포함한다. 광 디스크(526)는 CD 또는 DVD 등일 수 있는 반면, 이동식 자기 디스크(528)는 자기 플로피 디스크 또는 디스켓일 수 있다. 하드 디스크 드라이브(518), 광 디스크 드라이브(522) 및 이동식 디스크 드라이브(524)는 시스템 버스(510)를 통해 프로세서(506)와 통신한다. 하드 디스크 드라이브(518), 광 디스크 드라이브(522) 및 이동식 디스크 드라이브(524)는, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 이러한 드라이브와 시스템 버스(510) 사이에 연결된 인터페이스 또는 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 추가적 또는 대안적으로 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 하나 이상의 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive, SSD)(미도시)를 포함할 수 있다. 드라이브(518, 522, 524) 및 그것들의 관련 컴퓨터 판독 가능 매체(520, 526, 528)는 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)을 위한 컴퓨터 판독 가능/프로세서 실행 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 기타 데이터의 비 휘발성 스토리지를 제공한다. 도시된 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)이 하드 디스크(520), 광 디스크(526) 및 이동식 디스크(528)를 사용하지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 마그네틱 카세트, 플래시 메모리 카드, RAM, ROM, 스마트 카드 등과 같은 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
프로그램 모듈은 운영 체제(530), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(532), 다른 프로그램 또는 모듈(534), 드라이버(536) 및 프로그램 데이터(538)와 같은 시스템 메모리(508)에 저장될 수 있다.
애플리케이션 프로그램(532)은 예를 들어 분광법 기반 분석(spectrometry based analysis) 또는 의료 진단을 수행하기 위한 진단 로직(diagnostics logic)(532a)을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 도 6 내지 11을 참조하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 다수의 주파수 각각에서 여기 신호와 응답 신호 사이의 차이(예를 들어, 이득/손실)를 결정하고, 이러한 차이를 기저선 차이 세트와 비교하고, 비교에 기초하여 패턴을 식별하고, 식별된 패턴 또는 그 결여(lack)에 기초하여 알림을 제공할 수 있다. 진단 로직(532a)은 예를 들어 하나 이상의 실행 가능한 명령으로서 저장될 수 있다. 진단 로직(532a)은 안테나(들)(106)(도 1)가 복수의 주파수 각각에서 무선 여기 신호를 전송하고, 여기 신호에 대한 응답으로 신체 조직으로부터 반환된 응답 신호, 및 응답 신호 또는 여기 신호와 응답 신호 사이의 차이에 인코딩되는 분석 정보를 수신하도록 하는 로직 또는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 시스템 메모리(508)는, 예를 들어 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)이 사용자 컴퓨팅 시스템, 인터넷, 기업 인트라넷, 엑스트라넷(extranet) 또는 이하에 설명된 기타 네트워크의 웹 사이트와 같은 다른 시스템과 데이터를 액세스하고 교환할 수 있도록 허용하는 서버 및/또는 웹 클라이언트 또는 브라우저와 같은 통신 프로그램(540)을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서 통신 프로그램(540)은 HTML(Hypertext Markup Language), XML(Extensible Markup Language) 또는 WML (Wireless Markup Language) 또는 SQL(Structured Query Language)과 같은 마크업 언어(markup language) 기반이며, 문서의 구조를 나타내거나 정보를 형식화(format)하기 위해 문서의 데이터에 추가되는 구문적으로 구분된(syntactically delimited) 문자를 사용하는 마크업 언어로 작동한다. HIPAA를 준수하거나 준수하지 않는 캘리포니아의 Mozilla Corporation 및 워싱턴의 Microsoft의 제품들과 같은 복수의 서버 및/또는 웹 클라이언트, 또는 브라우저를 상업적으로 사용할 수 있다.
운영 체제(530), 애플리케이션 프로그램(532), 다른 프로그램/모듈(534), 드라이버(536), 프로그램 데이터(538) 및 서버 및/또는 브라우저(540)는, 시스템 메모리(508)에 저장되는 것으로 도 5에 도시되어 있지만, 하드 디스크 드라이브(518)의 하드 디스크(520), 광 디스크 드라이브(522)의 광 디스크(526) 및/또는 자기 디스크 드라이브(524)의 자기 디스크(528)에 저장될 수 있다. 사용자는 터치 스크린 또는 키보드(542) 및/또는 마우스(544)와 같은 포인팅 장치와 같은 입력 장치를 통해 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)에 명령(command) 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치는 마이크(microphone), 조이스틱(joystick), 게임 패드, 태블릿, 스캐너, 생체 인식 스캔 장치(biometric scanning device) 등을 포함할 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치는 시스템 버스(510)에 연결되는 범용 직렬 버스(universal serial bus, "USB") 인터페이스, Firewire 및/또는 광학 Firewire 인터페이스와 같은 인터페이스(546)를 통해 프로세서(506)에 연결되지만, 병렬 포트, 게임 포트, 또는 무선 인터페이스 또는 직렬 포트와 같은 다른 인터페이스가 사용될 수도 있다. 모니터(548) 또는 다른 디스플레이 장치는 비디오 어댑터와 같은 비디오 인터페이스(550)를 통해 시스템 버스(510)에 연결된다. 도시되지는 않았지만, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 스피커, 프린터 등과 같은 다른 출력 장치를 포함할 수 있다.
프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 하나 이상의 통신 채널, 예를 들어 하나 이상의 네트워크(552)를 통해 하나 이상의 원격 컴퓨터, 서버 및/또는 장치와 통신하기 위해 하나 이상의 논리적 연결(logical connection)을 사용하는 네트워크 환경에서 동작한다. 이러한 논리적 연결은 인터넷, 인트라넷, 클라우드 및/또는 엑스트라넷과 같은 하나 이상의 WAN 및/또는 LAN을 통해 컴퓨터가 통신하도록 허용하는 알려진 방법을 용이하게 할 수 있다. 이러한 네트워킹 환경은 유선 및 무선의 전사적(enterprise-wide) 컴퓨터 네트워크, 인트라넷, 엑스트라넷 및 인터넷에서 잘 알려져 있다. 다른 실시예는 통신 네트워크, 셀룰러 네트워크, 페이징(paging) 네트워크 및 기타 모바일 네트워크를 포함하는 다른 유형의 통신 네트워크를 포함한다.
WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)은 예를 들어 인터넷과 같은 WAN을 통해 통신을 설정하기 위한 모뎀 또는 무선 핫스팟(554)을 포함할 수 있다. 모뎀(554)은 인터페이스(546)와 네트워크(552) 사이에 통신적으로 연결된 것으로 도 5에 도시되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템 버스(510)에 통신적으로 연결된 네트워크 포트(556)와 같은 다른 장치가 네트워크(552)를 통해 통신을 설정하는데 사용될 수 있다.
하나 이상의 라디오, 예를 들어 WI-FI® 라디오(558a), Bluetooth® 라디오 (558b), 셀룰러 라디오(558n) 및 관련 안테나(560a, 560b, 560n)는 WI-FI® 네트워크, 블루투스® 채널 또는 셀룰러 공급자(cellular provider) 네트워크를 통해 무선 통신을 설정하는데 사용될 수 있다. 시스템 버스(510)에 통신적으로 연결된 하나 이상의 인터페이스 또는 포트(556)는 WAN, LAN, 병렬 또는 직렬 케이블, AC 배선(예를 들어, ZigBee® 프로토콜 송수신기)을 통해, 또는 무선으로 통신을 설정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서 인터페이스 또는 포트는 각 USB 케이블을 통해 통신할 수 있도록 USB 포트 형태를 취할 수 있다. 이는 다양한 장비가 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)과 통신하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 주변 장비(peripheral equipment)가 있다(미도시).
하나 이상의 인터페이스 또는 슬롯 커넥터(562a-562n)(포괄하여 562, 3 개만 도시됨)는 플러그인 보드(plug-in board)(564a, 564b)(포괄하여 564, 2 개만 도시됨)를 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)에 통신 결합하도록 할 수 있다. 예를 들어, 각 안테나(566a, 566b, 포괄하여 566, 2 개만 도시됨)에 대해 하나의 플러그인 보드(562)가 있을 수 있으며, 각각의 안테나(566) 및 플러그인 보드(564)가 별도의 채널을 구성할 수 있다. 슬롯 커넥터(562)는 확장 또는 다른 안테나 구성의 사용을 허용할 수 있다. 플러그인 보드(564)는 복수의 주파수 각각에서 각각의 안테나(566)로부터 여기 신호를 전송하고, 여기 신호에 대한 응답 신호에 대해 안테나(566)를 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 회로(예를 들어, 아날로그 및/또는 디지털 회로 구성 요소)를 각각 가질 수 있다. 예를 들어, 플러그인 보드(564)는 전자기 스펙트럼의 라디오 및/또는 마이크로파 주파수 대역에서 동작할 수 있는 송신기 및/또는 수신기, 및/또는 송수신기 회로를 구현하거나 가질 수 있다.
네트워크 환경에서 프로그램 모듈, 애플리케이션 프로그램, 데이터 또는 그 일부는 서버 컴퓨팅 시스템(미도시) 또는 클라우드에 저장될 수 있다. 관련 기술의 통상의 기술자는 도 5에 도시된 네트워크 연결이 컴퓨터 사이의 통신을 설정하는 방법의 일부 예일 뿐이며, 무선을 포함한 다른 연결이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
편의상, 프로세서(506), 시스템 메모리(508), 네트워크 포트(556), 인터페이스(546), 라디오(558) 및 커넥터 슬롯(562)은 시스템 버스(510)를 통해 서로 통신 가능하게 결합되어, 전술한 구성 요소들 간의 연결을 제공하는 것으로 도시된다. 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)의 대안적인 실시예에서, 전술한 구성 요소들은 도 5에 도시된 것과 다른 방식으로 통신 결합될 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성 요소 중 하나 이상은 다른 구성 요소에 직접 결합될 수 있거나, 또는 중간 구성 요소(미도시)를 통해 서로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서는, 시스템 버스(510)가 생략되고 적절한 연결을 사용하여 구성 요소들이 서로 직접 결합된다.
도 6은 하나의 도시된 실시예에 따른, 건강 평가(health assessment), 또는 자동화 또는 반자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(600)을 도시한다. 방법(600)은, 예를 들어 도 1-5의 구조에 의해 구현될 수 있으며, 이는 하나 이상의 안테나, 송신기, 수신기 및 프로세서 기반 시스템을 포함하여 전자기 스펙트럼의 비광학 부분에서의 복수의 이산 주파수의 여기 신호를 신체 조직으로 전송하고, 신체 조직으로부터 응답 신호를 수신하고, 샘플링 차이를 결정하고, 샘플링 차이를 기저선 차이 세트와 비교하고, 특정 패턴이 존재하는지 여부를 결정한다.
방법(600)은 602에서 시작하며, 예를 들어 하나 이상의 구성 요소(예를 들어, 송신기(들), 수신기(들), 프로세서 기반 시스템)의 전원이 켜질 때 또는 일부 호출 프로그램(calling program), 루틴(routine), 서브 프로그램 또는 기능(function)의 호출(invocation)에서 시작한다.
선택적으로, 방법(600)은 처음에 기저선을 설정하기 위해 수행될 수 있으며, 그에 대해 후속 샘플링 기간 동안 수집된 정보 또는 데이터가 비교된다. 기저선은 예를 들어 동일한 대상의 이전 샘플링을 기반으로 하여, 특정 대상에 대한 기저선이 될 수 있다. 기저선은 복수의 다른 대상을 샘플링하여 설정되는 일반적인 기저선일 수 있다. 예를 들어 연령, 성별, 인종과 같은 일부 신체 특성에 따라 대상에 대해 특정한 일반적인 기저선을 선택할 수 있다.
604에서, 송신기는 적어도 하나의 안테나에 결합하거나 또는 결합 가능하고 적어도 하나의 안테나를 통해 전자기 스펙트럼의 라디오 주파수 대역 및/또는 마이크로파 주파수 대역 중 적어도 하나에 있는 복수의 파장 각각의 복수의 여기 신호를 전송하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 복수의 주파수 각각에서, 예를 들어 원하는 범위 또는 주파수 세트의 전부 또는 일부에 걸쳐 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 여기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 규정된 수의 주파수 각각에서 여기 신호를 송신하면서, 원하는 범위 또는 주파수 세트에서 하나 이상의 주파수를 생략하거나 또는 주파수의 서브 세트를 생략할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 다수의 주파수 또는 주파수 서브 세트 각각에서 여기 신호의 전송을 생략할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 복수의 주파수 각각에서, 예를 들어 원하는 범위 또는 주파수 세트의 전부 또는 일부에 걸쳐 동일하지 않은 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 여기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 이전의 분석은 특정한 주파수가 주어진 건강 또는 의학적 상태를 나타내지 않음을 나타낼 수 있다. 송신기는 이러한 주파수를 스킵하고, 유리하게는 여기 신호의 전송 사이에 더 짧은 지연, 주파수 범위에 걸쳐 주어진 사이클의 더 빠른 완료 및/또는 더 빠른 처리를 허용한다. 특정 패턴(예를 들어, 주파수, 주파수 순서(order of frequencies), 주파수 사이의 타이밍)은 주어진 비정상 상태, 또는 검사중인 신체 조직의 특정 신체 특성에 대해 특정될 수 있다(예를 들어, 신체 조직의 제 1 신체 특성을 평가하기 위한 여기 신호의 제 1 패턴, 신체 조직의 제 2 신체 특성을 평가하기 위한 여기 신호의 제 2 패턴, 제 2 신체 특성은 제 2 신체 특성과 다름).
606에서, 수신기는 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합될 수 있고, 여기 신호에 응답하여 적어도 하나의 안테나를 통해 신체 조직으로부터 반환되거나 신체 조직을 통과하여 신체 조직의 적어도 하나의 신체 특성을 나타내는, 여기 신호에 대한 복수의 응답 신호를 수신하도록 작동할 수 있다.
608에서, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 하나 이상의 샘플링 주기를 실행하며, 이는 이하에 설명된 동작 610-616을 포함한다. 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 프로세서 기반 장치 또는 시스템(112)(도 1) 또는 프로세서 기반 장치 또는 시스템(504)(도 5)의 형태를 취할 수 있다.
610에서, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 다수의 파장 각각에 대해서 각각의 파장의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정한다. 예를 들어, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 주어진 주파수에서의 여기 신호와 여기 신호로부터 초래된 대응하는 응답 신호 사이의 이득 또는 손실의 양(예를 들어, dB 단위)을 결정할 수 있다.
612에서, 다수의 파장 각각에 대해, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 각각의 파장에 대한 각각의 기저선 차이(baseline difference)와 결정된 샘플링 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이(sampling to baseline difference)를 결정한다. 기저선 차이는 각각의 파장의 각각의 기저선 여기 신호와 각각의 파장의 대응하는 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타낸다. 각각의 기저선 응답 신호는 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타낸다. 언급한 바와 같이, 기저선 상태는 대상에 특정한 것일 수도 있고, 여러 대상에 대한 샘플링을 나타내는 일반적인 것일 수도 있다. 복수의 주파수 각각에 대한 기저선 차이는 이전에 설정되고 프로세서 기반 장치 또는 시스템의 메모리에 있는 하나 이상의 데이터 구조에 저장되었을 수 있다. 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부가 하한 임계값 및 상한 임계값에 의해 규정된 범위 내에 있는지 여부를 선택적으로 결정할 수 있다.
614에서, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교한다. 규정된 차이 패턴은 특정 대상(예를 들어, 특정 개인)을 나타내거나 복수의 대상(예를 들어, 둘 이상, 바람직하게는 개인들의 통계적으로 유의미한 샘플링)을 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 신체 특성(예를 들어, 신체 조직 내의 특정 물질의 존재 또는 부재)을 나타내는 패턴은 비정상 상태의 존재 또는 부재 또는 가능성을 평가하기에 충분할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 신체 특성(예를 들어, 신체 조직 내의 특정 물질의 존재 또는 부재)은 단일의 비정상 상태 또는 여러 비정상 상태(예를 들어, 주어진 시간 내(예를 들어, 24 시간)의 독감 상태 발생)의 존재 또는 부재 또는 가능성(예를 들어, 47 %의 가능성)을 평가하는데 유리하게 사용된다.
616에서, 프로세서 기반 장치 또는 시스템은 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부와 규정된 차이 패턴의 비교에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재에 대한 표시(indication)가 제공되게 한다. 예를 들어 표시는 시각적 및/또는 청각적 알람의 형태를 취할 수 있다. 이는 디스플레이 모니터, 스피커 및/또는 헤드-업(heads up) 또는 헤드 착용(head-worn) 장치, 예를 들어 가상 현실(virtual reality) 또는 증강 현실(augmented reality) 헤드셋을 통해 제공될 수 있다. 비정상적인 신체 상태의 존재가 감지되면, 이는 컴퓨터 또는 프로세서 판독 가능 매체에 전자적으로 기록될 수 있다.
방법(600)은 예를 들어 다시 호출될 때까지 618에서 종료된다. 일부 실시예들에서, 방법(600)은 반복적으로, 심지어 연속적으로 또는 주기적으로 또는 비 주기적으로 실행될 수 있다. 방법(600)은 예를 들어 다중 스레드 프로세서를 통해 다중 스레드(multiple thread)로서 구현될 수 있다.
도 7은 하나의 도시된 실시예에 따른 건강 평가 또는 자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(700)을 도시한다. 방법(700)은 예를 들어 도 1 및/또는 도 5의 구조에 의해 구현될 수 있다. 방법(700)은 예를 들어 방법(600)(도 6)을 구현하거나 수행하는 일부로서 구현되거나 수행될 수 있다.
702에서, 여기 신호의 각 주파수에 대해, 송신기는 일정 기간에 걸쳐 각각의 주파수에서 둘 이상의 여기 신호를 순차적으로 전송한다. 따라서, 송신기는 예를 들어 주파수들을 거쳐(예를 들어, 10MHz 간격) 수행하고 각 간격 또는 주기에서 둘 이상의 여기 신호를 방출(emit)할 수 있다. 이는 분광 분석(spectroscopic analysis)의 분해도(resolution) 또는 정확도(accuracy)를 유리하게 개선할 수 있다.
704에서, 여기 신호가 전송되는 주파수 각각에 대해, 수신기는 일정 기간 동안 신체 조직으로부터 반환되는 각각의 주파수에서의 각각의 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호를 평균화할 수 있다. 이는 분광 분석의 분해도 또는 정확도를 유리하게 개선할 수 있다.
방법(700)은 선택된 각각의 주파수에서 2개 이상의 여기 신호를 전송하는 것을 포함하지만, 이 동작은 방법(700)에서 생략될 수 있으며, 방법(700)은 선택된 주파수 각각에서 여기 신호에 대한 2개 이상의 응답 신호를 평균화하는 것으로 구성될 수 있다.
방법(700)은 선택된 주파수 각각에서 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호를 평균화하는 것을 포함하지만, 이 동작은 방법(700)에서 생략될 수 있고, 방법(700)은 각각의 선택된 주파수에서 2개 이상의 여기 신호를 전송하는 것으로 구성될 수 있다.
방법(700)은 예를 들어 다시 호출(invoke)될 때까지 종료될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(700)은 반복적으로, 심지어 연속적으로 또는 주기적으로 또는 비주기적으로 실행될 수 있다. 방법(700)은 예를 들어 다중 스레드 프로세서를 통해 다중 스레드로서 구현될 수 있다.
도 8은 하나의 도시된 실시예에 따른 건강 평가 또는 자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(800)을 도시한다. 방법(800)은 예를 들어 도 1 및/또는 도 5의 구조에 의해 구현될 수 있다. 방법(800)은 예를 들어, 방법(600)(도 6)을 구현하거나 수행하는 일부로서 구현되거나 수행될 수 있다.
804에서, 수신기는 적어도 하나의 주파수에 대한 각각의 여기 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 무시한다. 예를 들어, 이전의 분석은 특정한 주파수가 주어진 건강 또는 의학적 상태를 나타내지 않음을 나타낼 수 있다. 수신기는 이러한 주파수를 무시하므로, 유리하게는 더 빠른 처리가 가능하며 예를 들어 여기 신호들의 전송 사이의 지연을 더 짧게 한다.
방법(800)은 예를 들어 다시 호출될 때까지 종료된다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 반복적으로, 심지어 연속적으로 또는 주기적으로 또는 비주기적으로 실행될 수 있다. 방법(800)은 예를 들어 다중 스레드 프로세서를 통해 다중 스레드로 구현될 수 있다.
도 9는 하나의 도시된 실시예에 따른 건강 평가 또는 자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(900)을 도시한다. 방법(900)은 예를 들어 도 1 및/또는 도 5의 구조에 의해 구현될 수 있다. 방법(900)은 예를 들어 방법(600)(도 6)을 구현하거나 수행하는 일부로서 구현되거나 수행될 수 있다.
902에서, 송신기는 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격으로 복수의 이산 주파수(discrete frequency) 각각의 복수의 여기 신호를 전송한다. 예를 들어, 송신기는 대략 35MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격(예를 들어, 10MHz)로 여기 신호를 전송할 수 있다. 대안적으로, 송신기는 약 35MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일하지 않은 간격으로 여기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 제 1 주파수부터 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일한 간격(예를 들어, 10MHz)로 여기 신호를 전송할 수 있다. 대안적으로, 송신기는 제 1 주파수에서 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일하지 않은 간격으로 여기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면 송신기는 350MHz에서 2500MHz까지 동일한 간격(예를 들어, 10MHz)로 복수의 개별 주파수 각각의 복수의 여기 신호를 송신할 수 있다. 대안적으로, 송신기는 350MHz에서 2500MHz까지 동일하지 않은 간격으로 복수의 개별 주파수 각각의 복수의 여기 신호를 송신할 수 있다.
방법(900)은, 예를 들어 다시 호출될 때까지 종료된다. 일부 실시예에서 방법(900)은 반복적으로, 심지어 연속적으로 또는 주기적으로 또는 비주기적으로 실행될 수 있다. 방법(900)은 예를 들어 다중 스레드 프로세서를 통해 다중 스레드로서 구현될 수 있으며, 본원에 설명된 다른 워크 플로우(work flow) 또는 방법과 전부 또는 부분적으로 결합될 수 있다.
도 10은 하나의 도시된 실시예에 따른 건강 평가 또는 자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(1000)을 도시한다. 방법(1000)은 예를 들어 도 1 및/또는 도 5의 구조에 의해 구현될 수 있다. 방법(1000)은 예를 들어 방법(600)(도 6)을 구현하거나 수행하는 일부로서 구현되거나 수행될 수 있다.
1002에서, 송신기는, 주파수 세트 내의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해 동일한 간격으로, 주파수 세트 내의 복수의 개별 주파수 각각의 복수의 여기 신호를 전송하고, 주파수 서브 세트들 사이의 하나 이상의 주파수를 스킵한다. 대안으로, 송신기는, 주파수 세트 내의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해, 주파수 세트의 복수의 개별 주파수 각각의 복수의 여기 신호를 동일하지 않은 간격으로 전송하고, 주파수 서브 세트들 사이의 하나 이상의 주파수를 스킵한다. 송신기는 이들 주파수를 스킵하여, 여기 신호들의 전송 사이에 더 짧은 지연, 주파수 범위에 걸쳐 주어진 사이클의 더 빠른 완료, 또는 더 빠른 처리를 유리하게 허용한다.
도 11은 하나의 도시된 실시예에 따른 건강 평가 또는 자동화된 의료 진단 시스템을 운영하는 방법(1100)을 도시한다. 방법(1100)은 예를 들어 도 1 및/또는 도 5의 구조에 의해 구현될 수 있다. 방법(1100)은 예를 들어 방법(600)(도 6)을 구현하거나 수행하는 일부로서 구현되거나 수행될 수 있다.
1102에서, 송신기는 주파수 세트의 복수의 이산 주파수 각각의 복수의 여기 신호를 전송하고, 하나 이상의 물의 자연 공명 주파수(natural resonance frequencies)와 관련된 하나 이상의 주파수를 스킵한다. 대안적으로, 하나 이상의 물의 자연 공명 주파수는 특정 이상(예를 들어, 고혈당)을 나타낼 수 있으며, 따라서 물의 자연 공명 주파수에 가까운 주파수 및/또는 물의 자연 공명 주파수 이외의 주파수는 무시될 수 있다. 신체 조직은 일반적으로 상당한 양의 물을 포함하고 물은 특정 고유 주파수 및 그 고조파(harmonic)에서 특정 특성 반응을 갖는 경향이 있음이 주목된다. 송신기는 이들 주파수를 스킵하여, 여기 신호들의 전송 사이에 더 짧은 지연, 주파수 범위에 걸쳐 주어진 사이클의 더 빠른 완료, 또는 더 빠른 처리를 유리하게 허용한다.
도 12는, 하나의 도시된 예에 따라, 복수의 파장 각각에 대해 각각의 여기 주파수에서의 샘플링 차이와 각각의 여기 주파수에서의 기저선 차이 사이의 차이의 플롯(plot)(1200)을 보여주는 그래프이다. 장비 설정은 포도당(glucose) 및 기타 요소의 주파수 응답에 대한 결정 요인(determinant)일 수도 있고 아닐 수도 있다(예를 들어, 장비는 본질적으로(ultimately) 주파수 응답(frequency response)에 포함되기 때문에, 장비의 구성에 따라 응답 주파수가 변경될 수 있다).
언급한 바와 같이, 기저선 차이는 주어진 주파수(Y 축을 따라 표시됨)의 여기 신호와 기저선 상태에서 캡처(capture) 또는 측정된 주어진 주파수에서의 각 여기 신호로부터 발생하는 대응하는 응답 신호 사이의 차이(예를 들어, 이득/손실)(X 축을 따라 표시됨)일 수 있다. 예를 들어, 차이는 dB 또는 백분율로 표시될 수 있다. 또한 언급한 바와 같이, 기저선 상태는 이전 시점의 대상의 상태일 수 있다. 따라서 기저선은 대상에 특이적일 수 있다. 대안적으로, 기저선 상태는 이전 시점에서의 복수의 대상의 상태일 수 있으며, 일부 경우에는 정상 상태, 또는 심지어 건강한 상태 또는 원하는 상태로 특징될 수 있다. 따라서 기저선은 대상에 대해 비특이적일 수 있다. 기저선이 대상에 대해 비특이적인 경우에도, 기저선은 검사 대상 또는 진단 대상과 하나 이상의 신체 특징을 공유하는 다른 대상을 대표할 수 있다.
언급한 바와 같이, 샘플링 차이는 주어진 주파수에서의 여기 신호와 주어진 주파수에서의 각각의 여기 신호로부터 발생하는 대응하는 응답 신호 사이의 차이(예를 들어, 이득/손실)일 수 있으며, 이는 대상이 현재 상태에 있는 동안 그리고 대상이 평가되고 있는 시점에(예를 들어, 현재 시간) 캡처되거나 측정된다.
도시된 바와 같이, 플롯(1200)은 다수의 특징적인 피크(peak)(1202a, 1202b, 1202c, 1202d, 1202e, 1202f, 1202g)를 포함한다. 일부 사례에서 하나 이상의 피크는 예상되거나 합리적인 임계값(threshold) 또는 범위를 벗어난 것으로 간주되어 결과적으로 무시될 수 있다. 예를 들어 기저선 차이와 샘플링된 차이 사이의 최소 35% 차이를 나타내는 피크와 같이 일부 최소 임계값을 가진 피크만 사용될 수 있다. 또한 예를 들어, 하나 이상의 피크(1202f)는, 신뢰할 수 있는 것으로 간주 되기에는 샘플링된 차이와 기저선 차이 사이의 차이가 너무 크게 나타날 수 있다. 또한 예를 들어, 하나 이상의 피크(1202g)는 신뢰할 수 있는 것으로 간주되기에는 샘플링된 차이와 기저선 차이 사이의 차이가 너무 작은데, 이러한 작은 차이는, 예를 들어 노이즈에 더 민감하기 때문이다. 물의 자연 공명 주파수 주변의 피크도 의심스러운(suspect) 것으로 취급되어 분석에서 무시될 수 있다.
일부 실시예는 테스트할 특정 물질(예를 들어, 포도당, 알코올)에 대한 하나 이상의 구별되거나 특징적인 주파수를 초기에 식별하는 것을 포함할 수 있다. 구별되거나 특징적인 주파수는 검사되는 특정 물질(예를 들어, 포도당, 알코올)이 조직의 다른 물질과 현저하거나(marked) 특징적인 차이(예를 들어, 변곡점(inflection point), 현저한 변화율 차이)를 나타내는 주파수이다. 이러한 실시예에서, 넓은 스펙트럼에 걸친 다양한 주파수에서 하나 이상의 대상에 대한 초기 스크리닝(initial screening)이 수행될 수 있으며, 예를 들어, 스펙트럼에 걸쳐 연속적으로 또는 스펙트럼에 걸쳐 이산 주파수(예를 들어, 1MHz 또는 5MHz간격으로)로 제 1 안테나를 통해 라디오 및/또는 마이크로파 신호를 방출하고, 조직에서 반환된 반환 신호를 제 2 안테나를 통해 수집할 수 있다. 물질은 일반적으로 받아들여지는 일부 테스트 프로토콜(예를 들어, 포도당 테스트 스트립(glucose test strips), 음주 측정기)을 사용하여 대상으로부터 측정될 수도 있다. 표준 테스트의 결과는 수집된 반환 신호의 다양한 특성(감쇠)과의 상관 관계를 찾거나 식별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 상관 관계는 수집된 반환 신호에서의 변곡점의 서브셋에 대응할 수 있으며, 이는 테스트 대상 물질을 포함하지 않는 주어진 조직 조각의 반환 신호에서의 변곡점과 다를 수 있다. 따라서, 테스트 대상 물질의 주어진 양 또는 백분율을 갖는 조직 조각으로부터의 반환 신호는 테스트 대상 물질이 없는 조직 조각으로부터의 반환 신호의 변곡점보다 일련의 변곡점(a set of inflection points)을 가질 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 구별되거나 특징적인 주파수에서 "인접(neighboring)" 주파수들 사이의 변화율을 사용할 수 있다. 예를 들어, 주어진 주파수에 대한 인접 주파수들 사이의 차이는 주어진 물질의 존재나 부재, 또는 심지어 물질의 백분율에 구별되거나 특징적일 수 있다. 변화율 또는 기타 특성은, 예를 들어 여기 신호 또는 전송된 신호와 관련하여, 수집된 반환 신호의 차이 또는 감쇠로서 dB로 표시될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 복수의 주파수에서의 응답 신호 또는 응답 신호와 여기 신호 사이의 차이에 대응하거나 또는 그를 나타내는 제 1 세트의 값이 수집되고 합산될 수 있다. 제 2 복수의 주파수에서의 응답 신호 또는 응답 신호와 여기 신호 사이의 차이에 대응하거나 또는 그를 나타내는 제 2 세트의 값이 수집되고 합산될 수 있으며, 제 2 복수의 주파수의 주파수들은 각각 제 1 복수의 주파수의 주파수들의 인접 주파수이다. 각 주파수의 인접 주파수 또는 주파수들은 각 주파수의 규정된 범위 예를 들어, 1MHz 이내, 5MHz 이내, +/- 5MHz 이내 각 주파수(주요 여기 주파수(principal excitation frequency))의 1MHz 증분일 수 있다. 범위는 결과에서 원하는 신뢰 수준을 기반으로 선택될 수 있다. 그런 다음 합계 사이의 차이가 결정될 수 있다. 인접한 주파수 사이의 변화율은 선형 관계(linear relationship)를 나타낼 수 있으며, 이는 예를 들어 혈액 내 포도당의 절대값을 나타낼 수 있다. 예를 들어 혈중 알코올과 같은 일부 응용에서는, 인접 주파수에서 값 사이의 차이 대신 원진폭(raw amplitude)을 사용할 수 있다.
다양한 실시예는 예를 들어 이득, 반사 손실, 전압 정재파 비율(voltage standing wave ratio, VSWR) 및/또는 반사 계수(reflection coefficient)를 나타내며 관련 전자기장을 나타내기 위해 산란 매트릭스(scattering matrix) 또는 S-매트릭스의 S-파라미터 (S11; S12; S21; S22) 또는 산란 파라미터를 유리하게 사용할 수 있다.
일반적으로 용어 주파수에 관하여 논의되지만, 본원 및 청구 범위에서 사용되는 용어 주파수는 주파수뿐만 아니라 주파수 또는 파장으로 표현되는 주파수의 고조파 및/또는 파생물(derivatives)도 포함한다.
도 13은 적어도 하나의 도시된 실시예에 따른 안테나 회로 기판(1300)의 상부 평면도이다.
특히, 도 13은 본원에 설명된 테스트 장치 또는 센서 시스템을 위한 안테나 모양을 보여준다. 테스트 장치 또는 센서 시스템은 FR4 에폭시 인쇄 회로 기판(FR4 epoxy printed circuit substrate)(1306) 상에 안테나(1302a, 1302b)를 형성하는 구리 트레이스(trace) 또는 패턴으로 구성된 안테나 회로 기판(1300)을 포함한다. 테스트 장치 또는 센서 시스템은 수정된(modified) Keysight N5171 B 신호 발생기 및 수정된 Keysighf N1913A 전력계 (Keysight Technologies, Santa Rosa, CA)을 포함하는 신호 생성 및 수집 시스템을 포함한다. 안테나(1302a, 1302b)는 연결 지점(point) 또는 노드(1304a, 1304b)를 통해 신호 생성 및 수집 시스템에 연결된다.
테스트 장치 또는 센서 시스템은 혈당 및 혈중 알코올에 대한 지원자 실험을 통해 테스트되었으며, 도 14-19에 도시된 다양한 결과가 아래에서 설명되었다.
지원자 실험 - 포도당 추적(glucose tracking)
이 시스템은 지원자에게 테스트되었으며 그 결과는 미국 식품 의약청에서 승인 한 경피성 연속 혈당 모니터(transcutaneous continuous blood glucose monitor)와 비교되었다. 테스트 당일, 지원자는 아침에 음식을 끊고 약 3시간 동안 실험 시설에서 모니터링되었다. 시설에 도착한 후, 지원자는 Abbott Freestyle Libre 연속 포도당 모니터링 시스템(Abbott Laboratories, Abbott Park, IL)을 장착했으며 검사를 시작하기 전에 휴식(resting) 혈당 값이80~100 mg/dL일 것이 요구됐다. 그런 다음 지원자는 도 13에 도시된 센서 안테나가 장착되고 그림 13을 참조하여 설명된 신호 생성 및 수집 시스템에 연결된 의자의 팔걸이에 전완을 올려 놓았다. 약 10분의 기저선 데이터 수집 후, 지원자는 적당한 양의 음식을 받았다. Freestyle Libre 데이터를 사용하여 절차 전반에 걸쳐 지원자를 모니터링하여 지원자가 지나치게 높거나 낮은 혈당 값을 갖지 않았는지 확인하였다. 테스트가 시작된 지 약 2 시간 후 지원자는 또 다른 소량의 음식을 먹었다. 테스트는 3시간의 모니터링 후에 완료되었다.
테스트 센서 신호에서 도출된 포도당 값은 10 개의 서로 다른 주파수에서 S11 값을 사용하여 2.5분 간격으로 계산되었다; 그 중 5 개는 로컬 신호 최소값을 나타내고 그 중 5 개는 로컬 신호 최대값을 나타낸다. 사용된 주파수는 각각 최소 및 최대에서 1.001, 1.071, 1.138, 1.200 및 1.260GHz 및 1.035, 1.098, 1.161, 1.223 및 1.285GHz였다. 또한 단 몇 초 내에 여러 주파수가 얻어지므로, 신호 노이즈를 제거하기 위해 센서 신호를 시간 평균화했다(time averaged). 식 1은 테스트 센서 신호가 계산된 공식을 제공한다.
센서 값 = (MAX 1.035 + MAX 1.098 + MAX 1.161 + MAX 1.223 + MAX 1.285)-(MIN 1.001 + MIN 1.071 + MIN 1.138 + MIN 1.200 + MIN 1.260)
식 1 주파수 스펙트럼의 로컬 최대값 및 최소값에서 센서값을 계산하는 데 사용되는 공식
도 14는 증류수(점선) 및 포도당 용액(실선)에 대한 테스트 센서의 S11 신호 (dB) 응답을 보여주는 그래프이다.
특히, 도 14는 증류수 및 약 500 mg/dL의 포도당 용액으로부터 도 13의 테스트 장치 또는 센서 시스템에 의해 획득된 S11 반사 신호의 비교예를 도시한다. 데이터는 0.30GHz와 2.50GHz 사이에서 5MHz 증분(increments)으로 수집되었다.
도 15는 Freestyle Libre 연속 포도당 모니터(파선) 및 도 13의 테스트 장치 또는 센서 시스템(실선)을 통해 측정한 시간 경과에 따른 지원자의 포도당 농도 측정값을 보여주는 그래프이다.
도 16은 도 15에 도시된 3 시간의 지원자 연구에 걸쳐 Freestyle 센서로 측정한 혈당값과 도 13의 테스트 장치 또는 센서 시스템으로 측정한 혈당값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
지원자 실험 - 에탄올 추적(ethanol tracking)
증류수와 약 40 부피%의 에탄올 용액에서 얻은 S11 반사 신호(reflectance signal)의 비교예가 도 17에 도시되어 있다. 센서 안테나와 시스템 하드웨어는 포도당 테스트 예시에서 설명한 것과 동일하다.
도 13의 테스트 장치 또는 센서 시스템은 지원자를 대상으로 테스트되었으며 그 결과는 전문적인 법 집행 음주 측정기(professional law enforcement breathalyzer)와 비교되었다. 테스트 당일, 지원자는 아침에 음식을 끊고 약 3 시간 동안 실험 시설에서 모니터링 되었다. 시설에 도착한 후, BACtrack S80 음주 측정기(BACtrack Breathalyzers/ KHN Solutions Inc., San Francisco, CA)를 사용하여 혈중 알코올의 기저선 레벨을 측정했다. 그런 다음 지원자는 도 13에 도시된 센서 안테나를 장착하고 도 13을 참조하여 설명된 신호 생성 및 수집 시스템에 연결된 의자의 팔걸이에 전완을 올려 놓았다. 약 10분의 기저선 데이터 수집 후, 지원자에게는 마실 술의 양이 주어졌다. 지원자의 혈중 알코올 농도는 음주 측정기와 도 13의 테스트 장치 또는 센서 시스템을 이용하여 3~5분마다 기록되었다. 3 시간의 모니터링 후에 테스트가 완료되었다.
혈당 검사 결과와 달리 혈중 알코올 농도는 오직 하나의 주파수만 사용하여 계산되었다.
도 17은 증류수(파선) 및 에탄올 용액(실선)에 대한 본원에 기술된 테스트 장치의 신호(dB) 응답을 보여주는 그래프이다. 데이터는 0.30GHz에서 2.50GHz 사이에서 5MHz 증분으로 수집되었다.
도 18은 음주 측정기(파선) 및 본원에서 설명된 테스트 장치(실선)를 통해 측정한 시간 경과에 따른 지원자의 혈중 알코올 농도를 보여주는 그래프이다.
도 19는 도 18에 도시된 바와 같은 3 시간의 지원자 연구에 걸쳐 본원에 기술된 실험 장치와 음주 측정기에 의해 측정된 혈중 알코올 값 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
본원 및 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 신체 조직은 인간, 파충류, 조류 등을 포함한 모든 포유류를 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 동물의 혈액 또는 비 혈액 조직(예를 들어, 피부 또는 진피)을 포함한다.
또한 예를 들어, 전술한 상세한 설명은 블록 다이어그램, 개략도 및 예시들을 사용하여 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 설명했다. 그러한 블록 다이어그램, 개략도 및 예시가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 통상의 기술자는 그러한 블록 다이어그램, 흐름도 또는 예시 내의 각 기능 및/또는 동작이 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 사실상 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 포괄적으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 본원의 주제(subject matter)는 주문형 집적 회로(ASIC)를 통해 구현될 수 있다. 그러나, 통상의 기술자는 본원에 개시된 실시예가, 하나 이상의 컴퓨터에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 또는 하나 이상의 컨트롤러(예를 들어, 마이크로 컨트롤러)에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 또는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서)에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 또는 펌웨어로서 또는 사실상 이들의 임의의 조합으로서, 전체적으로 또는 부분적으로 표준 집적 회로에서 동등하게 구현될 수 있음을 인식할 것이고, 이러한 회로를 설계하는 것 및/또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 위한 코드를 작성하는 것은 본원에 비추어 본 기술 분야의 통상의 기술자의 기술 범위 내에 있을 것이다.
다양한 예시적인 방법 또는 프로세스가 설명된다. 이들 예시적인 방법 또는 프로세스는 추가 동작을 포함할 수 있고 및/또는 일부 동작을 생략할 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 예시적인 방법 또는 프로세스의 동작은 상이한 순서로 수행될 수 있고 및/또는 일부 동작은 동시에 실행되거나 수행될 수 있다.
또한, 통상의 기술자는 본 명세서에서 교시된 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로 배포될 수 있으며, 예시적인 실시예는 실제 배포를 수행하기 위해 사용되는 특정 유형의 물리적 신호 베어링 매체에 관계없이 동일하게 적용된다는 것을 이해할 것이다. 신호 베어링 매체의 예에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다: 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD ROM, 디지털 테이프 및 컴퓨터 메모리와 같은 기록 가능한 매체.
전술한 다양한 실시예들은 추가 실시예를 제공하기 위해 결합될 수 있다. 실시예의 양태는, 필요한 경우, 추가 실시예를 제공하기 위해 다양한 특허, 출원 및 공보의 개념, 시스템, 및 회로를 사용하도록 수정될 수 있다.
이들 및 다른 변경들은 상기 상세한 설명에 비추어서 실시예에 가해질 수 있다. 일반적으로, 이하의 청구항에서 사용되는 용어는 명세서 및 청구항에 개시된 특정 실시예로 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 청구된 것에 상당하는 것의 전체 범위와 함께 가능한 모든 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야한다. 따라서, 청구 범위는 본원에 의해 제한되지 않는다.
본 출원이 우선권을 주장하는 2018년 5월 8일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/668,567, "라디오/마이크로파 주파수 대역 분광법을 사용한 건강 관련 진단기법"은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
Claims (52)
- 신체 조직(bodily tissue)에 대한 생체 내 진단(vivo diagnostics)을 수행하는 시스템에 있어서,
적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능하고, 적어도 하나의 안테나를 통해 전자기 스펙트럼의 마이크로파 주파수 대역 및/또는 라디오 주파수 대역 중 적어도 하나에 있는 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하도록 작동할 수 있는 송신기;
적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능하고, 적어도 하나의 안테나를 통해 상기 여기 신호에 응답하여 신체 조직을 거쳐 반환되며, 응답 신호가 반환되는 상기 신체 조직의 적어도 하나의 신체 특성을 나타내는 상기 여기 신호에 대한 복수의 응답 신호를 수신하도록 작동할 수 있는 수신기;
적어도 하나의 프로세서; 및
프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터 중 적어도 하나를 저장하는 적어도 하나의 비일시적 프로세서 판독 가능 매체를 포함하며, 상기 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 적어도 하나의 프로세서가:
제 1 샘플링 주기 동안,
상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고;
상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에 대한 각각의 기저선(baseline) 차이와 상기 결정된 샘플링 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이(sampling to baseline difference)를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내고;
상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하고;
상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부와 규정된 차이 패턴의 비교에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재를 나타내도록 하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
제 2 샘플링 주기 동안,
상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고;
상기 복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는, 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가:
상기 제 1 및 제 2 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하도록 하는, 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
제 3 샘플링 주기 동안,
복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하고;
복수의 파장 각각에 대해, 각각의 파장에서의 상기 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는, 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가:
상기 제 1, 제 2, 및 제 3 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하도록 하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가:
각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 상기 신체 조직을 거쳐 반환되는, 각각의 주파수에서의 각각의 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호의 평균을 구하도록 하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가:
각 주파수에 대해, 일정 기간 동안 각각의 주파수에서 두 개 이상의 여기 신호를 순차적으로 전송하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터는, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가:
적어도 하나의 주파수에 대해 각각의 여기 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 무시하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 1MHz의 동일한 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 대략 300MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 제 1 주파수에서 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 300MHz에서 2500MHz까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하는 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는, 주파수 세트 안의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해, 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 상기 주파수 서브 세트 사이에서 하나 이상의 주파수를 스킵하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 하나 이상의 물의 자연 공명 주파수(natural resonance frequencies)와 관련된 하나 이상의 주파수를 스킵하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 신체 조직과 인터페이스하는 인터페이스를 더 포함하고, 상기 인터페이스는: 제 1 안테나; 적어도 하나의 제 2 안테나 - 제 1 거리 범위만큼 제 1 안테나에 대해 임의의 각도로 측 방향으로 오프셋된 상기 제 2 안테나; 및 상기 인터페이스가 상기 신체 조직에 대해 위치할 때 상기 신체 조직을 통과하는 경로를 제외하고 상기 제 1 안테나로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는 적어도 하나의 전자기력(EMF) 실드(shield)를 포함하는, 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 안테나는 상기 송신기와 통신 연결이 가능하고, 상기 제 2 안테나는 상기 수신기와 통신 연결이 가능한, 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속 포일(foil) 시트인, 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는, 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 상기 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 제 1 안테나를 전자기적으로 격리하는, 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 안테나는 메인 방출 로브(main lobe of emission)를 갖고, 상기 제 1 안테나의 메인 방출 로브는 주로 상기 제 1 방향을 따라 연장되는, 시스템.
- 제 19항에 있어서,
상기 신체 조직은 표피이고, 사용 시 상기 제 1 방향이 상기 표피를 향하고 그로부터 제 2 범위의 거리만큼 이격되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신기와 상기 수신기 사이의 모든 통신은 원거리 통신 없이 근거리 통신을 통한 것인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서 실행 가능 명령어 또는 데이터 중 적어도 하나는 상기 프로세서가 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이 중 적어도 일부가 더 낮은 임계값과 더 높은 임계값에 의해 규정된 범위 내에 있는지 여부를 결정하게 하는, 시스템.
- 신체 조직에 대한 생체내 진단을 수행하는 방법으로,
적어도 하나의 안테나를 통해 전자기 스펙트럼의 라디오 주파수 대역 및/또는 마이크로파 주파수 대역 중 적어도 하나에 있는 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능한 송신기를 동작시키는 단계;
상기 여기 신호에 응답하여 적어도 하나의 안테나를 통해 상기 신체 조직을 거쳐 반환되며, 응답 신호가 반환되는 상기 신체 조직의 적어도 하나의 신체적 특성을 나타내는 상기 여기 신호에 대한 복수의 응답 신호를 적어도 하나의 안테나에 결합되거나 결합 가능한 수신기를 통해 수신하는 단계;
제 1 샘플링 주기 동안,
복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하는 단계;
복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에 대한 각각의 기저선 차이와 결정된 샘플링 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는 단계;
적어도 하나의 프로세서를 통해, 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계; 및
적어도 하나의 프로세서를 통해, 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부와 규정된 차이 패턴의 비교에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재가 제공되도록 하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
제 2 샘플링 주기 동안,
복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정 단계; 및
복수의 파장 각각에 대해, 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는 것인, 방법.
- 제 26 항에 있어서,
상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 26 항에 있어서,
제 3 샘플링 주기 동안,
복수의 파장 각각에 대해, 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 각각의 여기 신호와 각각의 응답 신호 사이의 샘플링 차이를 결정하는 단계; 및
복수의 파장 각각에 대해, 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해, 각각의 파장에서의 상기 결정된 샘플링 차이와 각각의 기저선 차이 사이의 샘플링 대 기저선 차이를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 기저선 차이는 각각의 파장에서의 기저선 여기 신호와 각각의 파장에서의 기저선 응답 신호 사이의 차이를 나타내고, 각각의 기저선 응답 신호는 상기 신체 조직의 기저선 신체 상태에 대한 각각의 주파수에서의 각각의 기저선 여기 신호에 대한 각각의 응답을 나타내는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계는, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 샘플링 주기 동안 수집된 샘플링 응답 신호에 대하여 상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
각각의 주파수에 대해, 일정 기간 동안 상기 신체 조직을 거쳐 반환되는, 각각의 주파수에서의 각각의 여기 신호에 대한 2 개 이상의 응답 신호의 평균을 구하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 각 주파수에 대해, 일정 기간 동안 각각의 주파수에서 두 개 이상의 여기 신호를 순차적으로 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
적어도 하나의 주파수에 대해 각각의 여기 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 무시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 1MHz의 동일한 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 대략 300MHz의 제 1 주파수에서 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 제 1 주파수에서 대략 2500MHz의 제 2 주파수까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 300MHz에서 2500MHz까지 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가, 상기 주파수 세트 안의 하나 이상의 주파수 서브 세트 각각에 대해, 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 동일한 간격 또는 동일하지 않은 간격으로 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 상기 주파수 서브 세트 사이에서 하나 이상의 주파수를 스킵하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 복수의 파장 각각에서 복수의 여기 신호를 전송하기 위해 송신기를 동작시키는 단계는, 상기 송신기가 주파수 세트 안의 상기 복수의 이산 주파수 각각에서 상기 복수의 여기 신호를 전송하고, 하나 이상의 물의 자연 공명 주파수와 관련된 하나 이상의 주파수를 스킵하도록 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 25 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신기와 상기 수신기 사이의 모든 통신은 원거리 통신 없이 근거리 통신을 통한 것인, 방법.
- 제 25 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여기 신호는 상기 반응 신호가 반환되는 상기 신체 조직의 적어도 2 개의 신체 특성을 나타내고, 상기 적어도 2 개의 신체 특성은 서로 다른 것이고,
상기 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계는, 상기 적어도 2개의 신체 특성의 적어도 일부에 기초하여 비정상적인 신체 상태의 존재 또는 부재의 가능성을 평가하기 위하여 결정된 샘플링 대 기저선 차이의 적어도 일부를 상기 적어도 2 개의 신체 특성 각각에 대해 규정된 차이 패턴과 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
- 생체 내 진단을 수행하기 위해 신체 조직과 인터페이스하는 장치에 있어서,
제 1 안테나;
적어도 하나의 제 2 안테나 - 상기 제 1 및 제 2 안테나 사이의 근거리 통신을 제공하는 제 1 거리 범위만큼 상기 제 1 안테나에 대해 임의의 각도로 측 방향으로 오프셋된 상기 제 2 안테나; 및
사용 시 상기 신체 조직에 인접하게 설치된 인터페이스를 거쳐 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 안테나 사이에 통신로를 제공하고, 상기 신체 조직을 통과하는 경로를 제외하고 상기 제 1 안테나와의 직접 통신으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는 적어도 하나의 전자기력(EMF) 실드를 포함하는, 장치.
- 제 42 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속 포일 시트, 도전성 페인트, 또는 다른 도전성 코팅, 또는 도전성 기판인, 장치.
- 제 43 항에 있어서,
상기 제 1 안테나가 부착되는 제 1 플라스틱 본체; 및
상기 제 2 안테나가 부착되는 제 2 플라스틱 본체를 더 포함하는, 장치.
- 제 44 항에 있어서,
상기 제 1 플라스틱 본체는 상기 제 1 안테나에 대해 상기 제 2 안테나를 측 방향으로 이격시키기 위해 상기 제 2 플라스틱 본체에 선택적으로 정합하는, 장치.
- 제 44 항에 있어서,
상기 제 1 플라스틱 본체는, 상기 금속 포일 시트의 일부를 수용하며 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 직접적인 통신을 방지하기 위해 상기 금속 포일 시트를 위치시키는 슬롯을 가지는, 장치.
- 제 42 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 전자기적으로 금속층을 갖는 인쇄 회로 기판의 시트인, 장치.
- 제 42 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 사용 시 상기 신체 조직을 향하는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 1 안테나를 전자기적으로 격리하는, 장치.
- 제 42 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 2 안테나를 전자기적으로 격리하는, 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 EMF 실드는 상기 제 1 방향을 제외하고 주변 환경으로부터 상기 제 1 안테나를 전자기적으로 격리하는, 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 신체 조직은 표피이고, 사용 시 상기 제 1 방향이 상기 표피를 향하고 그로부터 제 2 범위의 거리만큼 이격되는, 장치.
- 제 42 항에 있어서,
상기 제 2 안테나는 상기 제 1 안테나로부터 임의의 각도로 1mm 내지 50mm 범위의 거리만큼 측 방향으로 오프셋되는, 장치.
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| US201862668567P | 2018-05-08 | 2018-05-08 | |
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