KR20210014119A

KR20210014119A - 음향 검이경

Info

Publication number: KR20210014119A
Application number: KR1020207036060A
Authority: KR
Inventors: 마르크 에이 모어링; 제이 에이 체사베지; 웨이강 왕; 최동호
Original assignee: 오토넥서스 메디컬 테크놀러지 인코퍼레이티드
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2021-02-08
Also published as: JP7387648B2; EP3801192A4; JP2021525597A; AU2018425465A1; CN112512400A; US20190365292A1; EP3801192A1; US20230172493A1; CA3101589A1; WO2019231485A1; US11445942B2

Abstract

음향 검이경은 외이도에 결합하기 위한 검경 팁; 동적 볼륨 또는 압력의 생성을 위한 여기 소스, 검경 팁에 결합된 여기 소스 동적 볼륨 또는 압력, 입력 제어에 반응하는 여기 소스; 검경 팁의 압력을 추정하고 일련의 측정 값을 반환하는 압력 센서; 및 여기 소스 입력 제어에 결합되고 또한 압력 센서 측정을 수신하도록 결합된 제어기를 포함한다.

Description

음향 검이경

본 출원은 2018년 6월 1일에 출원된 미국 비-가특허출원 제 15/995,793호의 이점을 주장하며, 이 출원은 여기에 참조로 포함된다.

본 발명은 포유류의 고막 근처 표면상의 유체의 특성화를 위한 검이경(otoscope)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 외이도(ear canal)에 적용된 음향 볼륨 여기(acoustic volume excitation)에 반응하여 고막의 시간 및 주파수 관련 변위를 측정함으로써, 고막에 근접한 유체의 점도 측정을 수행하는 것에 관한 것이다.

급성 중이염(Acute Otitis Media (AOM))은 고막에 영향을 주는 조직 염증 및 유체 압력을 수반하는 내이(inner ear)의 흔한 질병이다. 급성 중이염은 일반적으로 치료없이 해결되는 바이러스 감염에 의해 발생하거나, 진행되어 청력 손실 또는 기타 해롭고 돌이킬 수 없는 영향을 유발할 수 있는 세균 감염에 의해 발생할 수 있다. 안타깝게도 현재 사용가능한 진단 장치를 사용하여 바이러스 감염과 세균 감염을 구별하기는 어렵고, 두 가지 근본적인 감염에 대한 치료 방법은 상당히 다르다. 박테리아 감염의 경우 항생제가 선택 치료법인 반면, 바이러스 감염의 경우, 감염이 자연 치유되는 경향이 있으며, 항생제는 효과가 없을뿐만 아니라 항생제 내성을 유발하여 후속 박테리아 감염 치료에 덜 효과적일 수 있다. 급성 중이염(AOM)은 유출액을 갖는 만성 중이염(COME)의 전구체가 될 수 있고, 이를 위해서는 유출액의 외과적 배출 및 고막에 튜브를 삽입하여야 하기 때문에, 급성 중이염을 정확히 진단하는 것이 중요하다.

내이 감염에 대한 결정적인 진단 도구는 골막 절개술, 고막을 통한 절개를 포함하는 침습적 수술, 유체의 회수, 및 유출의 감염원을 확인하기 위해 현미경으로 유출액(effusion fluid)을 검사하는 것이다. 이러한 수술은 합병증으로 인해 심한 경우에만 사용된다. 바이러스 감염에 대한 항생제의 처방은 박테리아의 항생제 내성을 증가시킬 수 있다고 믿어지고 있어, 나중에 더 심각한 결과를 초래할 수 있고, 효과적인 치료 결과가 없으며, 항생제로 바이러스 감염원을 치료하는 것은 효과가 없기 때문에 의료 종사자는 딜레마에 빠진다. 따라서, 급성 중이염 진단을 위한 개선된 진단 도구가 필요하다.

본 발명의 제1 목적은 밀폐된 외이도에 볼륨 변위 여기(volume displacement excitation)를 도입하여 고막 이동도를 추정하는 장치이며, 고막 변위 측정은 고막에서 측정된 압력의 프록시를 사용하여 수행된다.

본 발명의 제2 목적은 볼륨 변위 여기를 적용하고, 고막 변위의 대용으로 개발된 압력의 시간 및 주파수 영역 특성을 측정하여 고막에 인접한 유체의 점도를 측정하는 방법이다.

본 발명의 제3 목적은 고막에 인접한 유체의 특성화를 위한 장치이며, 상기 장치는 외이도를 밀봉하기 위한 검경 팁(speculum tip), 외이도의 볼륨을 변경하기 위한 볼륨 변위 소스, 및 측정된 외이도의 외이도 압력에 대한 변위 변화의 영향을 결정하기 위한 압력 측정을 포함하고, 압력 반응의 진폭 및 위상 대 시간, 또는 동일하게, 압력 반응의 진폭 및 위상 대 주파수에 기초하여 유출 메트릭(effusion metric)을 형성한다.

일예에서, 제어기는 외이도에 밀봉되어 결합되는 챔버의 공기량을 변경하도록 작동한다. 외이도에 연결된 공기량 변화를 시간 함수, AV(t)라고 한다. 공기량 변화가 발생하는 시간 간격 동안 연속적 또는 간헐적인 일련의 압력 측정이 이루어지고, 공기량 변화는 시간 도메인 반응 또는 주파수 도메인 반응 중 적어도 하나의 압력 측정과 비교된다. 이러한 방식으로, 공기량 변화에 대한 고막의 변위 정도가 결정될 수 있고, 점도 메트릭이 형성될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 고막의 압력을 증가 또는 감소시키기 위해 정해진 양의 공기를 도입하거나 제거하는 압력 조절이 사용될 수 있다.

다른 예에서, 급성 중이염의 존재 또는 정도를 결정하기 위한 프로세스는 순환 용적 변위 단계를 가짐에 따라, 동적으로 조정 가능한 내부 용적을 갖는 챔버가 검경 팁을 통해 밀봉된 외이도에 결합되며, 상기 검경 팁은 압력 측정 센서를 포함하며, 상기 프로세스는 외이도에 결합된 여기 소스의 볼륨 변화와, 외이도에서 측정된 압력의 변화를, 반응으로서 비교하며, 시간 도메인 정적 및 동적 반응은 고막의 주파수 반응 또는 시간 반응 중 적어도 하나를 결정하는 것을 특징으로 하며, 상기 주파수 또는 시간 반응은 이동성 메트릭에 매핑되고, 이로부터, 고막에 인접한 유체의 존재, 부재 또는 조성이 결정될 수 있다.

본 개시 내용의 실시예는 음향 검이경을 제공한다. 음향 검이경은 외이도에 결합하기 위한 검경 팁; 동적 볼륨 또는 압력을 생성하기 위한 여기 소스; 검경 팁에 결합된 여기 소스 동적 볼륨 또는 압력; 상기 여기 소스는 입력 제어에 반응하며; 검경 팁의 압력을 추정하고 일련의 측정을 반환하는 압력 센서; 여기 소스 입력 제어에 결합되고, 또한 압력 센서 측정을 수신하도록 결합된 제어기; 상기 제어기는 이에 따라 상기 여기 소스 입력 제어를 생성하고 이에 반응하여 연관된 일련의 압력 측정을 획득하며; 상기 제어기는 여기 입력으로부터 스케일된 압력 측정 출력을 추출하여, 일련의 차이 값(difference values)을 형성하며; 상기 일련의 차이 값으로부터 도출되고, 다음 중 적어도 하나의 증가된 유출 메트릭 값을 갖는 유출 메트릭을 포함한다: 상기 일련의 차이 값은 후속 차이 값과 비교하여 압력 또는 볼륨의 단계적 변화 후에 상승된 차이 진폭을 갖는다; 상기 일련의 차이 값은 고주파 압력 또는 볼륨 여기에 대한 차이 진폭과 비교하여 저주파 압력 또는 볼륨 여기에 대해 상승된 차이 진폭을 갖는다.

일부 실시예에서, 스케일된 압력 측정은, 압력 측정이 여기 소스 중간-포인트 입력 값과 실질적으로 동일한 중간-포인트 값을 갖도록 하는, 스케일링 인자를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스 입력 파형은 정현파일 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스 입력 파형은 사다리꼴일 수 있다. 일부 실시예에서, 일련의 차이 값은 적어도 4개의 획득 사이클에 걸쳐 평균화될 수 있다. 일부 실시예에서, 정현파 여기 소스 입력 파형 및 압력 센서 측정 파형은 코너 주파수를 결정하기 위해 여러 주파수에 걸쳐 획득될 수 있다. 일부 실시예에서, 유출 메트릭은 정상 고막, 고막에 인접한 바이러스성 유체, 및 고막에 인접한 점액에 대한 임계 주파수에 대한 코너 주파수의 비교로부터 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 여기 소스는 이동 가능한 다이어프램, 이동 가능한 피스톤, 또는 호스로 검경 팁에 결합된 차압 소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스는 검경 팁 또는 검경 팁 마운트에 둘러싸인 다이어프램 또는 피스톤을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스는 여기 입력에 의해 제어되는 하나 이상의 밸브를 통해 더 크거나 더 낮은 공기 압력의 소스에 결합될 수 있다.

본 개시 내용의 실시예는 음향 검이경을 제공한다. 음향 검이경은 외이도를 폐쇄하기 위한 시일을 갖는 검경 팁; 압력 또는 볼륨을 변경하고 검경 팁에 결합되며, 입력을 갖는 여기 소스; 검경 팁에 결합되고 압력 측정 출력을 제공하는 압력 센서; 여기 소스 입력 파형을 생성하고, 또한 압력 센서에 연결되고 압력 측정 출력 파형을 수신하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 여기 입력 소스 파형을 생성하고 동시에 압력 측정을 여기 파형과 비교하여 유출 메트릭을 형성한다.

일부 실시예에서, 여기 소스는 볼륨 변화 또는 압력 변화 중 적어도 하나를 유발할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스는 이동 다이어프램일 수 있다. 일부 실시예에서, 유출 메트릭은 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값의 단조로운 시퀀스를 확립한 후, 다음 중 적어도 하나에 대한 비-진단 검경 팁 누출 검출일 수 있다: 여기 파형에 대한 압력 측정을 위한 전달 함수는 제1 임계값 미만이다; 여기 파형에 대한 압력 측정을 위한 고주파 전달 함수는 제3 임계값 미만이다; 여기 소스가 원래 위치로 되돌아가는 볼륨 조절 피스톤 또는 다이어프램일 때, 음압 반응이 감지된다; 압력 측정 변화는 여기 파형에 대한 반응으로 감지되지 않는다.

일부 실시예에서, 볼륨 여기 파형은 정현파일 수 있고, 유출 메트릭은 주파수 반응 함수

의 코너 주파수에 기초하며, 여기서 △P(f)는 복수의 개별 주파수에 대한 압력 진폭이며, △V(f)는 복수의 개별 주파수에 대한 볼륨 여기 진폭이고, 코너 주파수는 주파수 f 이고, 그 반응 함수는 더 높은 주파수 값의

미만이다. 일부 실시예에서, 볼륨 여기 파형은 사다리꼴 파형일 수 있고, 유출 메트릭은 볼륨 여기 파형과, 압력 측정 파형이 파형의 중간-포인트로 스케일링되는 압력 측정 파형 사이의 차이에 기초한다. 일부 실시예에서, 중간-포인트는 압력 측정 파형의 기울기가 그 초기 값의 1/4 이하로 변경되는 시점, 또는 중간 간격 포인트 중 더 빨리 발생하는 시점일 수 있다. 일부 실시예에서, 유출 메트릭은 중간-포인트 이전의 차이 파형의 최대 진폭에 기초할 수 있다.

본 개시 내용의 실시예는 유출 메트릭을 형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 특성화될 외이도 및 고막에 결합하기 위한 검사 구멍을 갖는 검경 팁에서 작동될 수 있다. 검경 팁은 검경 팁 내의 압력을 측정하기 위한 압력 측정 센서 및 검경 팁 내의 압력을 조절하기 위한 압력 여기 발생기에 연결될 수 있다. 이 방법은 검경 팁에 결합된 압력 여기를 형성하는 단계; 압력 반응을 측정하는 단계; 압력 여기에 대한 압력 반응의 전달 함수에 기초하여, 다음 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다. 압력 밀봉 누출; 건강한 고막; 물성 액체에 결합된 고막, 비교적 두꺼운 세균성 유체에 결합된 고막.

일부 실시예에서, 상기 결정은 건강한 귀의 제1 측정을 다른 귀와 비교하는 것에 기초하여 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 결정은 주파수 반응 코너 주파수, 단계 반응에 대한 시간 지연, 또는 감쇄 방정식에 대한 계수의 파라메트릭 피팅 중 적어도 하나의 특성화에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 감쇄 방정식은

이다.

참조에 의한 통합

본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허출원이 참조로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로 본원에 참조로 포함된다.

본 발명의 신규한 특징은 첨부된 청구범위에서 구체적으로 설명된다. 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시예를 설명하는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하면 본 발명의 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있다.

도 1은 사람의 외이도에 결합된 압력 반응 제어기의 다이어그램을 도시한다.
도 2는 다양한 유출 조건에 대한 진폭 전달 플롯 및 위상 전달 플롯을 도시한다.
도 3a는 제 1 볼륨 여기 및 예시적인 반응의 플롯을 도시한다.
도 3b는 제 2 볼륨 여기 및 예시적인 반응의 플롯을 도시한다.
도 4는 제 3 볼륨 여기 및 예시적인 반응의 플롯을 도시한다.
도 5는 제 4 볼륨 여기 및 예시적인 반응의 플롯을 도시한다.
도 6은 변위 소스에 반응하여 고막 변위를 측정하는 검이경의 블록 다이어그램을 도시한다.

도 1은 특성화될 대상의 외이도에 삽입하기 위한 검경 팁(116)을 포함하는 검이경(130)을 도시한다. 렌즈(126)는 Welch Allyn 25070-M과 같은 종래 기술의 검이경에 의해 제공되는 외이(outer ear)의 검사를 위해 제공되는 광학 유닛(114)에 결합된다. 압력 여기 발생기(106)는 여기 발생기로부터 호스(112)를 통해 검경 팁(116)으로 볼륨 변화를 연결하고, 압력 측정 호스를 압력 센서(108)에 연결하여, 여기 발생기의 볼륨 변화로부터 검경 팁(116)의 압력 변화 측정을 제공한다. 외이도 및 검경 팁(116)의 볼륨만을 포함하도록 여기되는 볼륨을 최소화하기 위해, 검경 팁(116)이 광학 유닛 (114)에 부착되는 곳은 밀봉되는 것이 바람직하며, 또는 검경 팁(116)은 외이도 입구의 외이(concha) 및 이주(tragus)를 포함하는 다른 위치, 또는 외이도에 대한 밀봉을 완성하는 임의의 위치에서 외이도에 밀봉될 수 있다.

검경 팁(116)을 피험자의 외이도(122)에 삽입될 때, 검경 팁(116)을 편안하게 밀봉하는 순응성 시일(120)이 사용될 수 있어, 볼륨 여기 발생기(106)에 의해 생성된 볼륨 변화를 내이(inner ear)와 고막(124)에 효과적으로 결합할 수 있다. 볼륨(또는 압력) 여기 발생기(106)는 이동식 다이어프램과 통합된 보이스 코일, 피스톤 액추에이터에 연결된 다이어프램, 또는 볼륨을 조절하거나, 또는 검경 팁(116)에 결합되어 압력의 변화(예: 밀폐된 볼륨의 변화 또는 고정된 볼륨으로부터 공기와 같은 가스의 도입 및 제거에 의해)를 고막에 유발하여 검경 팁(116)과 결합되는 외부 압력 소스를 도입하는 임의의 메커니즘 중 하나일 수 있다. 본 설명에서는 다이어프램이나 피스톤과 같은 볼륨 조절 장치를 설명하지만, 압력 여기 발생기(105)에 의해 생성된 압력 변화는 임의의 볼륨 변위 방법에 의해 형성될 수 있음을 이해할 수 있다. 볼륨 변화는 고막(124)의 위치에 아주 약간의 변화를 가져 오도록 의도된다. 고막(124) 뒤에 유체가 존재하지 않으면, 고막은 자유롭게 움직일 수 있고, 무시할 수 있는 압력 변화의 볼륨 변화로서 천천히 변화하는 (저주파) 변화를 수용할 수 있다. 유체가 고막(124) 뒤에 존재한다면, 고막은 고주파 압력 변화에 대해 감소된 변위를 보일 것이다. 또한, 물 바이러스성 유체 또는 점막 감염성 유체와 결합된 고막의 경우, 고막은 볼륨의 고주파 변화에 덜 반응할 수 있으며, 이는 유체가 덜 움직이는 고막에 인접해 있을 때, 주어진 증분 볼륨 변화에 대해 더 큰 압력 변화를 초래하며, 존재하는 유체의 질량이 클수록 낮은 주파수에서 고막의 움직임에 대한 수축이 커져서 더 큰 주파수에서 더 큰 유도 압력이 발생한다.

유체가 고막에 인접해 있을 때, 고막의 이동성은 감소되어, 고주파에서 주어진 볼륨 변화에 대해 더 큰 압력이 발생한다. 이것은 도 2에서 주파수 반응 플롯으로 도시되어 있고, 주파수 함수로서 차압 변화(AV)로 나눈 차압 변화(AP)를 도시하고 있고, 움직이지 않는 TM의 AP/AV에 대해 단위로 스케일된다. 건강한 귀에 대한 압력 변화 대 볼륨 변화 반응 플롯이 플롯(208)에 표시되어 있으며, 이는 인접한 유체 커플링이 없는 이동성 고막이 여기 발생기의 변위 변화를 추적하기 때문에 저주파에서 증분 볼륨 변화에 대한 최소 압력 변화를 발생시키며, 따라서 시스템의 볼륨은 상대적으로 고정된 상태로 유지되어 압력 변화가 최소화된다. 질량을 추가하고 더 높은 주파수에서 TM의 움직임을 제한하는 TM에 인접한 유체는 플롯(206)의 더 낮은 주파수(212)에서 검경(116) 압력을 증가시키고, TM이 움직이지 않는 "접착 귀(glue ear)"는 연관된 코너 주파수(210)를 갖는 반응 플롯(204)을 초래하며, 여기서 볼륨의 변화는 더 큰 증분 압력을 초래한다.

도 2의 플롯은 압력 대 주파수의 전달 함수로서 측정된 정현파 볼륨 변조와 같은 주파수 대 압력/볼륨의 전달 함수를 보여준다. 주파수가 증가함에 따라 전달 함수가 평평해지는 코너 주파수를 갖는 각각의 플롯은 증가된다. 귀에 압력 변화를 일으키지 않는 저주파 볼륨 변화는 고막이 해당 주파수에서 자유롭게 움직이고 있음을 나타내며, 고막의 다양한 상태에 대한 도 2의 플롯에서, 인접한 유체 결합의 관성이 증가하기 때문에 고막이 자유롭게 움직일 수 없어, 압력이 증가한다. 예를 들어, 저항없이 넓은 범위의 주파수에서 자유롭게 이동할 수 있는 건강한 고막은 고막의 다양한 상태에 대한 도 2의 플롯에서. 코너 주파수(214)에서 파형(208)으로 표시된다. 바이러스 감염으로 인한 물성 유체가 고막 뒤에 존재하는 경우, 고막(124)은 더 이상 중간 주파수(212)에 반응할 수 없게 고막(124)의 이동성이 감소되며, 압력/볼륨 반응 플롯(206)에 의해 표시된 바와 같이, 이들 주파수에서 검경 압력 변조를 발생하게 된다. 바이러스성 물성 유체보다 밀도가 더 큰 박테리아 물질이 고막에 모여, "접착 귀"가 되는 귀 감염의 마지막 단계는, 진폭 반응과 주파수 범위를 더욱 감소시키고, 플롯(204)으로 표시되며, 이는 고막이 최저 압력 여기 주파수(210)를 제외하고 볼륨/압력 여기에 반응하여 움직이지 않음을 나타낸다. 각각의 코너 주파수(210, 212 및 214)는 TM 움직임을 제한하는 유체의 질량과 볼륨에 의해 결정된다.

도 3a는 대응하는 압력(고막 위치에 대한 프록시로 사용됨)(306)과 함께 주파수 도메인 여기 플롯(302)(정현파 볼륨 변화)을 사용하는 TM의 특성화를 위한 또 다른 관점 및 방법을 도시한다. 특정 기간(304) 동안 측정된 압력 플롯(306) 및 위상 지연(310)의 진폭을 검사하고 다른 주파수에서 측정을 반복함으로써, 위상 지연(310) 및 진폭의 플롯이 반응 파형(306)으로부터 유도될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 위상 및 진폭 반응은 연속적인 반복 주기 동안 달라지는 처프 주파수 여기(chirped frequency displacement)를 사용하여 수집할 수 있고, 이에 따라 단일 주파수 스위프에서 볼륨 여기(처프 주파수 변위)에 대한 고막 변위 반응(압력을 통해)을 측정한다. 고막에 대한 전달 함수는, 주파수의 함수로 측정된, 각도로 표현된 위상 지연(310)을 갖는 파형(302)의 진폭으로 정규화된 진폭(306)의 공지된 플롯으로 결정될 수 있다. 전달 함수 진폭 및 위상은 주파수 브레이크 포인트를 설정하기 위해 진폭 전달 함수가 3dB 또는 6dB로 떨어지거나, 또는 위상이 45도 지연된 주파수에 대한 임계값이 설정된 경우 임상적으로 사용될 수 있고, 여기서, 주파수 브레이크 포인트는 정상 귀를 나타내는 고주파 브레이크 포인트, 유출을 나타내는 낮은 주파수 브레이크 포인트, 그리고 접착 귀를 나타내는 더 낮은 주파수 브레이크 포인트와 함께 이동성 메트릭으로 사용될 수 있다.

도 3b는 볼륨의 단계 변화(320)가 순간적으로 적용되고, 압력 반응 플롯(326)이 관찰되는 대안적인 시간 도메인 반응을 보여 주며, 시간 도메인 지연(324), 고막 및 인접 유체의 기계적 관성으로부터 고주파 성분의 손실과 관련된 반응의 일부 라운딩, 시간 지연 (324) 및 고막의 이동성과 연관된 라운딩 정도를 유사하게 가지며, 이는 또한 유출, 수성 유출 또는 조밀한 세균 점액 유출이 존재하지 않는지에 대한 프록시이다. 도 3b의 반응(326)을 사용하는 측정 메트릭은 고막의 건강을 확립하기 위해 시간 반응 임계값을 사용할 수 있으며, 여기서 비교적 긴 시간 반응(324)은 접착 귀, 유출을 나타내는 짧은 반응, 및 정상 귀를 나타내는 더 짧은 반응을 나타낸다.

다른 측정 방법에서, 사다리꼴 압력 여기(402)는 제어기(104)에 의해 적용되고, 검경 팁(406)에서 측정된 압력(406)은 압력의 시간적 변화율이 초기 변화율 값의 대략 1/4로 감소되거나, 먼저 발생되는 특정 고정 시간(404)으로 선택되는 안정화 시간 t1(404)을 결정하기 위해 검사된다. 스케일링 계수 k는 시간 t1(404)에서, k*△P(t1) = △V(t1)이 되도록, 측정된 압력 파형(406)에 적용된다. 이 측정으로부터 k가 결정되면, dP(t) = △V(t)-k*△P(t)가 되도록 차이 파형 dP(t)(408)가 계산된다. 파형(408)이 검사되고, 피크 값 dP(max)가 다음 기준에 따라 결정되고 테스트 된다(여기서 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값은 임계값의 단조로운 증가 시퀀스로 설정됨).

dP < T1(제1 임계값)이면, 유체가 없을 가능성이 높다.

T1 <= dP <= T2(제2 임계값)이면, 물성 유체가 있을 가능성이 높다.

T2 <= dP <= T3(제3 임계값)이면 점액성 유체 또는 접착 귀가 있을 가능성이 높다.

다른 예에서, 차이 dP(t)는 A△(t) 및 △P(t)의 여러 경우를 평균화하여 형성된다.

또 다른 예에서, 볼륨 여기 A△(t) 상승 시간 Tr(401)은 일련의 여러 연속 사이클에 걸쳐 변경되며, 각각의 압력 여기 세트는 복합 △P(t)를 제공하기 위해 평균화된 각 사이클의 압력 반응과 동일하여, 각 사이클 세트에 대해 신뢰할 수 있는 압력 반응을 제공할 뿐만 아니라, 다양한 측정 사이클 세트에 걸쳐 상승 시간 Tr(401)을 변경하여 다양한 압력 여기 상승 시간에 대하여 고막을 특성화 한다.

다른 예에서, 델타 V 상승 시간(401)이 최소로 감소되고, 압력 반응 상승 시간(405)이 0에서 tr로, 그리고 tr에서 t2 로의 하강 시간(406)이 검사되어 곡선에 맞춘다. 예를 들어, 압력 상승 시간 반응(405)(또는 t 차이 상승 시간(409))을

및 하강 t 시간(408)을

에 맞추는 것이 가능할 수 있다.

여기서:

Pr(t)는 0에서 tr까지 405 또는 409의 상승 시간이고;

Pf(t)는 t2에서 0으로 오프셋된 406 또는 408의 하강 시간이며;

t는 시간(플롯의 x 축) 이며;

kl은 진폭 스케일링 상수이며;

T1은 시간 단위를 갖는 곡선 맞춤 매칭에 의해 결정되는 상승 시간 계수이며;

T2는 시간 단위를 갖는 곡선 맞춤 매칭에 의해 결정되는 하강 시간 계수이다.

대응하는 파형(408, 409, 405 또는 406) 중 적어도 하나로부터 kl 및 T1, 또는 k2 및 T2를 결정한 후, 유출 메트릭을 형성할 수 있고, 여기서 비교적 긴 T1 또는 T2, 및 비교적 큰 kl 및 k2는 유출 또는 접착 귀의 가능성이 적음을 나타내고, 비교적 짧은 T1 또는 T2는 유출 가능성이 큰 것을 나타내지만, T1 또는 T2가 더 짧으면 kl 및 k2의 큰 값에 대해 접착 귀를 나타내며, 비교적 작은 kl 및 k2 값은 특히 비교적 짧은 T1 또는 T2가 동반되는 경우, 불량한 밀봉(또는 천공된 TM)을 나타내는 데 사용될 수 있다.

다른 예에서, 5 사이클 이상의 정현파 볼륨 여기 버스트(302)는 △V(t)로 제공되며, 버스트의 각 사이클은 주파수 f에서 단일 사이클 동안 측정된 압력 파형 △P(t)를 평균화하는 데 사용되어, 특정 주파수 f1에 대한 압력 반응 포인트를 제공하며, 그 후 각 주파수 f에 대한 주파수 전달 함수

를 계산한다. 도 2의 결과적인 전달 함수 반응 코너 주파수(214, 212, 210)는 그 후 정상 고막 반응, 고막 뒤의 물성 유체, 및 점액성 또는 접착 귀 고막 반응을 각각 결정하기 위한 임계 주파수로서 유사하게 사용될 수 있다.

도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4 및 도 5에 대해 설명된 바와 같이 전술한 각 방법은 임상적으로 한쪽 귀만 감염이 의심되는 경우 왼쪽 귀와 오른쪽 귀의 결과를 비교하여 차등 방법으로 사용할 수 있다. 건강하게 보이는 귀와 감염이 의심되는 귀의 차등 비교 방법은, 일반적인 사람들로부터 개발된 모델과 비교하여 진단 임계값의 정규화를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 2 또는 도 3a의 주파수 브레이크 포인트에서 2개의 요인 차이, 또는 건강한 것으로 추정되는 귀와 감염된 것으로 의심되는 귀 사이의 도 3b 또는 도 4의 시간 반응에서 2개의 요인 차이를 사용하여 유출을 설정할 수 있다. 그리고 4개 이상의 요인은 접착제 귀를 설정하는 데 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 압력 반응의 시그니처는 밀봉(120) 누출의 증거에 대해 검사된다. 외이도에 압력 누출이 있는 경우, 고주파 전달에 악영향을 미치며, 밀봉 누출이 충분히 크면 압력 여기에 대한 반응으로 압력이 측정되지 않는다. 검경 팁 누출의 예가 도 4의 압력 플롯(420 및 422)에 나타나 있으며, 피스톤/다이어프램 볼륨(402)의 변화로 인해 일시적인 양압(420)이 발생하고, 피스톤/다이어프램이 반대 방향으로 이동할 때 일시적인 음압(422)이 발생한다. 측정된 압력 파형(420 및 422)의 지속 시간은 다음과 같이 불량한 검경 팁 씰(120)을 식별할 수 있는 여러 조건 중 임의의 것을 결정하기 위해 검사될 수 있고, 이에 제한되지는 않는다.

1) 볼륨 변화 여기 기간보다 짧은 단축된 압력 시간 반응;

2) 볼륨 변화 여기 동안의 압력 반응의 부재;

3) 볼륨 조절 피스톤/다이어프램이 그 원래의 위치로 되돌아 가는 것에 반응하는 부압 반응(422).

도 6은 광학 뷰어(126)를 사용하여 호스(112)를 통해 검경 팁(116)에 결합된 변위 볼륨를 갖는 폐쇄 챔버(608)를 생성하도록 밀봉된(604) 피스톤(또는 다이어프램)(606)을 포함하는 대안적인 고막 변위 측정 시스템을 도시한다. 피스톤 액추에이터(602)(음성 코일 액추에이터 또는 다른 전자기 액추에이터일 수 있음)는 피스톤(606)이 변위 측정(618)에 결합된 센서(614)에 의해 측정된 변위와 함께 챔버(608)의 축을 따라 이동하게 한다. 중앙 제어기(601)는 피스톤 액추에이터(602)에 대한 명령을 발생하여, 변위 측정(618)에 의해 피스톤(606)의 위치를 변조하도록하고, 제어기(601)에 보고한다. 제어기(601)는 또한, 호스(112)를 통해 챔버(608)로부터 검경 팁(116)으로 전달되는 검경 팁(116)에서 발생된 압력의 압력 측정(616)을 판독한다.

예시적인 실시예에서, 피스톤(606) 직경은 소아(또는 성인) 고막과 대략 동일한 직경을 갖도록 선택된다. 피스톤(606) 변위가 조절되고 압력(110)이 측정된다. 압력 변화를 최소화하고 밀봉된 시스템을 사용하는 경우, 변위 측정(618)의 출력 값은 고막 이동에 대한 프록시로 간주될 수 있다. 따라서, 압력 측정(616)의 최소 변화를 생성하는 피스톤(606)의 이동에 대해, 피스톤(606) 변위는 고막의 이동에 대한 프록시로 간주될 수 있다. 하나의 예에서, 피스톤(606) 변위는 스위프 주파수이고 측정된 압력 측정(616)의 주파수 반응에서 브레이크 포인트가 주목되며, 이 주파수 브레이크 포인트는 여기 주파수를 나타내며, 여기서 고막(124)의 이동성은 고막(124)의 고주파 변조를 방지하는 인접한 유체의 질량에 의해 악영향을 받는다. 대체 다이어프램 압력 액추에이터(603)가 뷰(650)에 도시되어 있으며, 여기서 리드(658)가 있는 보이스 코일(660)은 영구 자석(656)과의 인력 또는 반발을 유발하는 전류가 개발될 때 작동되며, 따라서, 밀폐된 볼륨(608)에서 다이어프램(652)에 대한 고주파 반응을 제공하는 가요성 지지대(654)에 대해 다이어프램(652)을 변위시키고, 이전과 같이 검경 팁(610)에 결합하거나, 또는 여기 발생기가 도 1의 검경 팁(116)에 둘러싸이거나 엔클로저(114)에 인접할 수 있다.

전술한 예시적인 실시예들은 본 발명을 이해하기 위한 것이며, 그 범위는 다음의 청구범위에 기재되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 여기에서 도시되고 설명되었지만, 그러한 실시예는 단지 예로서 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 변경 및 대체가 당업자에게 발생할 수 있다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 다음의 청구범위는 본 발명의 범위를 정의하고, 이러한 청구범위 내의 방법 및 구조 및 그 균등물이 이에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims

음향 검이경으로서,
외이도에 결합하기 위한 검경 팁;
동적 볼륨 또는 압력을 생성하기 위한 여기 소스로서, 상기 여기 소스의 동적 볼륨 또는 압력은 검경 팁에 결합되어 있고, 상기 여기 소스는 입력 제어에 반응하는, 여기 소스;
검경 팁의 압력을 추정하고 일련의 측정을 반환하는 압력 센서;
여기 소스 입력 제어에 결합되고, 또한 압력 센서 측정을 수신하도록 결합된 제어기;
상기 제어기는 이에 따라 상기 여기 소스 입력 제어를 생성하고 이에 반응하여 연관된 일련의 압력 측정을 획득하며;
상기 제어기는 여기 입력으로부터 스케일된 압력 측정 출력을 추출하여, 일련의 차이 값(difference values)을 형성하며;
상기 일련의 차이 값으로부터 도출되고, 다음 중 적어도 하나의 증가된 유출 메트릭 값을 갖는 유출 메트릭을 포함하는 음향 검이경.
상기 일련의 차이 값은 후속 차이 값과 비교하여 압력 또는 볼륨의 단계적 변화 후에 상승된 차이 진폭을 가지며;
상기 일련의 차이 값은 고주파 압력 또는 볼륨 여기에 대한 차이 진폭과 비교하여 저주파 압력 또는 볼륨 여기에 대해 상승된 차이 진폭을 갖는다.
제 1 항에 있어서,
스케일된 압력 측정은, 압력 측정이 여기 소스 중간-포인트 입력 값과 실질적으로 동일한 중간-포인트 값을 갖도록 하는, 스케일링 인자를 사용하는, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
여기 소스 입력 파형은 정현파인, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
여기 소스 입력 파형은 사다리꼴인, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
일련의 차이 값은 적어도 4개의 획득 사이클에 걸쳐 평균화되는, 음향 검이경.
제 3 항에 있어서,
정현파 여기 소스 입력 파형 및 압력 센서 측정 파형은 코너 주파수를 결정하기 위해 여러 주파수에 걸쳐 획득되는, 음향 검이경.
제 5 항에 있어서,
유출 메트릭은 정상 고막, 고막에 인접한 바이러스성 유체, 및 고막에 인접한 점액에 대한 임계 주파수에 대한 코너 주파수의 비교로부터 형성되는, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
여기 소스는 이동 가능한 다이어프램, 이동 가능한 피스톤, 또는 호스로 검경 팁에 결합된 차압 소스를 포함하는, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
여기 소스는 검경 팁 또는 검경 팁 마운트에 둘러싸인 다이어프램 또는 피스톤을 포함하는, 음향 검이경.
제 1 항에 있어서,
여기 소스는 여기 입력에 의해 제어되는 하나 이상의 밸브를 통해 더 크거나 더 낮은 공기 압력의 소스에 결합되는, 음향 검이경.
음향 검이경으로서,
외이도를 폐쇄하기 위한 시일을 갖는 검경 팁;
압력 또는 볼륨을 변경하고 검경 팁에 결합되며, 입력을 갖는 여기 소스;
검경 팁에 결합되고 압력 측정 출력을 제공하는 압력 센서;
여기 소스 입력 파형을 생성하고, 또한 압력 센서에 연결되고 압력 측정 출력 파형을 수신하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 여기 입력 소스 파형을 생성하고 동시에 압력 측정을 여기 파형과 비교하여 유출 메트릭을 형성하는, 음향 검이경.
제 11 항에 있어서,
여기 소스는 볼륨 변화 또는 압력 변화 중 적어도 하나를 유발하는, 음향 검이경.
제 11 항에 있어서,
여기 소스는 이동 다이어프램인, 음향 검이경.
제 11 항에 있어서,
유출 메트릭은 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값의 단조로운 시퀀스를 확립한 후, 다음 중 적어도 하나에 대한 비-진단 검경 팁 누출 검출인, 음향 검이경.
여기 파형에 대한 압력 측정을 위한 전달 함수는 제1 임계값 미만이다;
여기 파형에 대한 압력 측정을 위한 고주파 전달 함수는 제3 임계값 미만이다;
여기 소스가 원래 위치로 되돌아가는 볼륨 조절 피스톤 또는 다이어프램일 때, 음압 반응이 감지된다;
압력 측정 변화는 여기 파형에 대한 반응으로 감지되지 않는다.
제 11 항에 있어서,
볼륨 여기 파형은 정현파이고, 유출 메트릭은 주파수 반응 함수
의 코너 주파수에 기초하며, 여기서,
△P(f)는 복수의 개별 주파수에 대한 압력 진폭이며,
△V(f)는 복수의 개별 주파수에 대한 볼륨 여기 진폭이고,
코너 주파수는 주파수 f 이고, 그 반응 함수는 더 높은 주파수 값의
미만인, 음향 검이경.
제 11 항에 있어서,
볼륨 여기 파형은 사다리꼴 파형이고, 유출 메트릭은 볼륨 여기 파형과, 압력 측정 파형이 파형의 중간-포인트로 스케일링되는 압력 측정 파형 사이의 차이에 기초하는, 음향 검이경.
제 16 항에 있어서,
중간-포인트는 압력 측정 파형의 기울기가 그 초기 값의 1/4 이하로 변경되는 시점, 또는 중간 간격 포인트 중 더 빨리 발생하는 시점인, 음향 검이경.
제 17 항에 있어서,
유출 메트릭은 중간-포인트 이전의 차이 파형의 최대 진폭에 기초하는, 음향 검이경.
유출 메트릭을 형성하는 방법으로서,
상기 방법은 특성화될 외이도 및 고막에 결합하기 위한 검사 구멍을 갖는 검경 팁에서 작동되며, 검경 팁은 검경 팁 내의 압력을 측정하기 위한 압력 측정 센서 및 검경 팁 내의 압력을 조절하기 위한 압력 여기 발생기에 연결되며,
검경 팁에 결합된 압력 여기를 형성하는 단계;
압력 반응을 측정하는 단계;
압력 여기에 대한 압력 반응의 전달 함수에 기초하여, 다음 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는, 유출 메트릭을 형성하는 방법.
압력 밀봉 누출;
건강한 고막;
물성 액체에 결합된 고막,
비교적 두꺼운 세균성 유체에 결합된 고막.
제 19 항에 있어서,
상기 결정은 건강한 귀의 제1 측정을 다른 귀와 비교하는 것에 기초하여 이루어지는, 유출 메트릭을 형성하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 결정은 주파수 반응 코너 주파수, 단계 반응에 대한 시간 지연, 또는 감쇄 방정식에 대한 계수의 파라메트릭 피팅 중 적어도 하나의 특성화에 기초하는, 유출 메트릭을 형성하는 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 감쇄 방정식은

인, 유출 메트릭을 형성하는 방법.