KR20210019404A - 촉각 혈압 이미저 - Google Patents

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KR20210019404A
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artery
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KR1020207030963A
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Inventor
만다암 에이. 스리니바산
모한 타니카차람
에드워드 하워드 아델슨
아비짓 비스바스
Original Assignee
트러스티즈 오브 터프츠 칼리지
매사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
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Abstract

방법은, 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 혈압(blood pressure)을 측정하는 것에 관한 것이고, 혈류(blood-flow) 제어 벌룬(balloon) 및 센서 어레이를 갖는 교정된(calibrated) 측정 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 인접한 연조직들에 의해 동맥에 연결된 피부의 패치(patch) 표면 위에 비침습적 방식으로 센서 어레이를 배치하는 단계, 및 제어된 압력량으로 혈류 제어 벌룬을 팽창시키는 단계를 더 포함한다. 혈류 제어 벌룬의 팽창에 응답하여, 센서 어레이를 통해, 심장 박동 주기(heartbeat cycle) 동안의 동맥의 기하학적 구조(geometry) 및 힘들(forces)의 변화들이 검출된다. 변화들은 동맥으로부터의 또는 인접한 연조직들에서의 시공간(spatio-temporal) 신호들에 대응한다. 혈압 파라미터들을 결정하기 위해, 컨트롤러(controller)를 통해, 시공간 신호들이 측정 및 처리된다.

Description

촉각 혈압 이미저
본 발명은 미국 국립 보건원(National Institutes of Health; NIH)에서 수여된 허가번호 1 U01 EB018823001A1 하에서, 정부의 지원으로 이루어졌다. 정부는 발명에 대해 특정 권리들을 가지고 있다.
본 출원은 2018년 6월 13일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/684,726호 및 2018년 4월 3일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/652,180호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로서 여기에 각각 포함된다.
본 발명은 일반적으로 동맥 혈압(arterial blood pressure)의 비침습적(non-invasive) 추정 및 연속적(continuous) 모니터링에 관한 것이며, 보다 상세하게는 동맥 혈압을 직접적으로 측정 및 모니터링하기 위한 피부 표면 변위들 및 힘들의 사용에 관한 것이다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 방법은 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 혈압을 측정하는 것에 관한 것이며, 혈류(blood-flow) 제어 벌룬(balloon) 및 센서 어레이를 갖는 교정된(calibrated) 측정 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 인접한 연조직들에 의해 동맥(artery)에 연결된 피부의 패치(patch) 표면 위에 비침습적 방식으로 센서 어레이를 배치하는 단계 및 제어되는 압력량으로 혈류 제어 벌룬을 팽창시키는(inflating) 단계를 더 포함한다. 혈류 제어 벌룬의 팽창 또는 수축(deflating)에 응답하여, 동맥 사이즈 및 모양, 및 동맥이 주변 조직에 적용하는 힘들에, 변화들(changes)이 발생한다. 결과적으로, 센서 어레이를 통해, 심장 박동 주기(heartbeat cycle) 동안 검출되는, 피부와 센서 어레이 사이의 접촉에 변화가 발생한다. 동맥의 기하학적 구조(geometry) 및 동맥 힘들의 변화들은 동맥으로부터의 시공간(spatio-temporal) 신호들에 대응한다. 시공간 신호들은 혈압 파라미터들을 결정하기 위해, 프로세서(processor)를 통해, 측정 및 처리된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 교정된 측정 디바이스는 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 혈압을 측정하는 것에 관한 것이다. 교정된 측정 디바이스는 스트랩(strap), 스트랩에 결합되는 혈류 제어 벌룬을 포함하고, 혈류 제어 벌룬은 제어되는 압력량이 동맥으로부터의 시공간 신호를 정맥 및 림프의(venous and lymphatic) 순환 또는 사지(limb)의 다른 동맥들에서의 흐름(flow)과 타협하지 않고(without compromising), 분리하는 팽창된 상태(inflated state)를 갖는다. 교정된 측정 디바이스는 비침습적 및 직접적으로 혈압을 측정 및 모니터링하기 위해, 혈류 제어 벌룬의 표면 상에 센서 어레이를 더 포함한다. 센서 어레이는 심장 박동 주기 동안 및 혈류 제어 벌룬이 팽창된 상태에 있을 때, 동맥의 기하학적 구조 및 힘들의 변화들을 검출한다.
선택적으로, 본 개시의 상기 양태에서, 센서 어레이는 혈류 제어 벌룬의 외부 표면 상에 장착되는 페인티드(painted) 표면, 구조화된 라이트(structured light), 또는 광학 마커들(optical markers)을 갖는 겔 멤브레인(gel membrane)에 기반하여 구현된다. 그러나, 본 개시의 다른 예시적인 양태에서, 센서 어레이는 그 내부 표면 또는 외부 표면 상의 혈류 제어 벌룬의 재료 상에 광학 마커들 또는 구조화된 라이트 패턴을 갖는 페인티드 표면에 기반하여 구현된다. 또한, 본 개시의 다른 예시적인 양태에서, 센서 어레이는 광학 마커들 또는 피부 표면 상에 직접적으로 투사되는 구조화된 라이트 패턴에 기반하여 구현된다.
본 개시의 다른 예시적인 양태에 따르면, 센서 어레이는 페인티드 표면 및 컬러드(colored) 라이트를 갖는 겔 멤브레인의 도움에 따른, 포토메트릭 스테레오(photometric stereo)에 의한 변형(deformation) 감지에 기반하여 구현된다. 선택적으로, 다른 예시적인 양태는, 개별(discrete) 힘 또는 변위(displacement) 센서들에 기반하여 구현되는 센서 어레이에 관한 것이다. 특히, 센서 어레이는 저항성(resistive), 압전성(piezoelectric) 또는 용량성(capacitive) 엘리먼트들(elements)과 같은 개별 힘 또는 변형 센서들을 조립함으로써 구현된다.
선택적으로, 본 개시의 상술된 양태들 중 하나 이상에서, 겔 멤브레인은 혈류 제어 벌룬의 외부 표면 상에 장착된다. 그러나, 본 개시의 다른 예시적인 양태에서, 겔 멤브레인은 그 내부 표면 또는 외부 표면 상의 혈류 제어 벌룬의 재료 상의 페인티드 표면 또는 구조화된 라이트 패턴으로 대체된다.
또 다른 대안적인 예시의 실시예에 따르면, 센서는 기계식 스테이지(mechanical stage)에 결합되고, 장착력(mounting force)을 변경하기 위해 사용된다(예컨대, 벤치 탑 디바이스(bench top device)에서). 이 실시예에서, 혈류 제어 벌룬을 사용하는 대신에, 장착력은 힘 및/또는 변위 센서들과 결합되는 기계식 스테이지의 도움으로 조정된다.
접촉 조건들을 추가적으로 조절하기 위해, 혈류 제어 벌룬은, (1) 오브젝트(object)와 접촉하는 패치에 대한 힘들의 공간적 평균의 직접 측정을 제공하는 압력 센서(겔 멤브레인을 갖거나 갖지 않음), (2) 접촉 조건들을 능동적으로 변화시키는 데 사용되는 공기 펌프(예컨대, 기하학적 구조 및 힘의 변화들), 및 (3) 특히 압력 센서로부터의 피드백을 이용하여, 접촉 조건들 및 시간에 따른 그 변화들에 대한 제어 정도(degree of control)를 제공하는 컨트롤러와 함께 추가된다. 혈류 제어 벌룬을 채우는 공기 이외에 겔들 또는 다른 유체들이 각각의 측정 태스크들(tasks)에 기반하여 선택적으로 고려된다.
본 개시의 또 다른 양태에 따르면, 방법은 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 동맥의 혈압을 측정하는 방법에 관한 것이다. 방법은 사지에 장착하기 위한 스트랩을 갖는 교정된 측정 디바이스를 제공하는 단계를 포함하고, 스트랩은 그 내부 표면 상에 장착되는 혈류 제어 벌룬, 스트랩 제어 벌룬 및 스트랩 힘 센서를 갖는다. 혈류 제어 벌룬은 그 내부 표면에 장착되는 센서 어레이를 갖는다. 방법은, 센서 어레이가 비침습적 방식으로 동맥 위의 피부 표면과 접촉하도록, 사지 위에 스트랩을 배치하는 단계, 및 정맥 및 림프의 순환 또는 사지의 다른 동맥들에서의 흐름과 타협하지 않고, 제어되는 압력량으로 혈류 제어 벌룬을 팽창시키는 단계를 더 포함한다. 혈류 제어 벌룬의 팽창에 응답하여, 방법은, 센서 어레이를 통해, 심장 박동 주기 동안의 동맥의 기하학적 구조 및 힘들의 변화들을 검출하는 단계를 더 포함하고, 변화들은 동맥으로부터의 시공간 신호들에 대응한다. 스트랩 제어 벌룬은 스트랩과 피부 표면 사이에 힘을 적용하기 위해, 제어되는 압력량으로 팽창된다. 센서 어레이 및 스트랩 힘 센서에 의한 검출에 기반하여, 미세 조정(fine-tuning) 압력이 동맥으로부터의 시공간 신호들의 검출을 강화하기(enhance) 위해, 혈류 제어 벌룬 또는 스트랩 제어 벌룬 중 적어도 하나에 의해 적용된다. 시공간 신호들은 혈압 파라미터들을 결정하기 위해, 프로세서를 통해, 측정 및 처리된다.
본 개시의 추가적인 양태들이 도면을 참조하여 이루어지는 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명을 고려하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 그에 대한 간략한 설명이 아래에 제공된다.
도 1은 혈관 벽(vessel wall)의 곡률 변화들을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 교정된 측정 디바이스의 구성 요소들을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 시공간 신호들 및 혈압 마커들과 관련된 제1 부분 데이터를 나타내며, 그 데이터는 로우(raw) 공간 정보, 처리된 공간 정보 및 높이 이미지를 포함한다.
도 3b는 도 3a의 시공간 신호들 및 혈압 마커들과 관련된 제2 부분 데이터를 나타내며, 그 데이터는 다양한 신호들에 대한 플롯들(plots)을 포함한다.
도 3c는 도 3a의 시공간 신호들 및 혈압 마커들과 관련된 제3 부분 데이터를 나타내며, 그 데이터는 그룹 마커들에 대한 플롯들을 포함한다.
도 3d는 도 3a의 시공간 신호들 및 혈압 마커들과 관련된 제4 부분 데이터를 나타내며, 그 데이터는 다양한 신호들에 대한 값들을 포함한다.
도 4a는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 카메라를 포함하는 교정된 측정 디바이스의 구성 요소들을 도시하는 단면도이다.
도 4b는 발광 다이오드(light-emitting diode; LED) 레귤레이터들(regulators)을 이용한, 도 4a의 교정된 측정 디바이스의 카메라 설정을 도시한다.
도 4c는 도 4a의 교정된 측정 디바이스의 벤치-탑(bench-top) 버전을 도시하는 사시도이다.
도 4d는 도 4a의 교정된 측정 디바이스의 웨어러블(wearable) 버전을 도시하는 사시도이다.
도 5a는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 광학 마커들을 포함하는 교정된 측정 디바이스의 구성 요소들을 도시하는 단면도이다.
도 5c는 도 5a의 교정된 측정 디바이스의 웨어러블 버전을 도시하는 사시도이다.
도 6a는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 압전성 센서들을 포함하는 교정된 측정 디바이스의 구성 요소들을 도시하는 단면도이다.
도 6b는 벌룬 밑면(undersurface)에 부착된 도 5a의 교정된 측정 디바이스의 압전성 센서들을 도시하는 사시도이다.
도 6c는 손목에 장착된 도 5a의 교정된 측정 디바이스를 도시하는 사시도이다.
도 7a는 토끼 모델을 이용한 동물 실험을 나타내는 사시도이다.
도 7b는 돼지 모델에 대한 실험적 설정을 나타내는 확대된 사시도이다.
도 7c는 도 7b의 실험적 설정에 대한 전체적인 뷰(view)를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 특정 실시예들이 도면들에 예로서 도시되었으며 여기에 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태들로 제한되도록 의도되지 않음을 이해해야 된다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 포함한다.
본 개시는 일반적으로 시간에 따른 동맥 내(intra-arterial) 혈압(blood pressure; BP)을 추정하고 연속적으로 모니터링하기 위한, 새로운 접근법, 여러 방법들 및 연관되는 기구(instrument) 구성들에 관한 것이다. 개시된 방법론에 기반하여, 수축기(systolic) 혈압(SBP), 평균(mean) 동맥 혈압(MAP) 및 확장기(diastolic) 혈압(DBP)에 대한 직접 측정들이 이루어진다. 촉각 혈압 이미저(tactile blood pressure image; TBPI)(일반적으로 혈압 이미저(BPI)라고도 지칭됨)는 시간에 따른 혈압의 호흡 변화(respiratory variance)를 포함하는, SBP, MAP 및 DMP의 박동 간(beat-to-beat) 변동성(variability)을 측정하는 데 사용된다. 이에 기반하여, TBPI는, 백의 고혈압(white coat hypertension), 가면 고혈압(masked hypertension), 및 수면 및 아침 혈압 서지(surge) 동안의 논-디핑(non-dipping) 및 다른 비정상적인 패턴들과 같은, 비정상적인 혈압 패턴들을 식별할 수 있다. TBPI는 치료(treatment) 효과들에 대한 정확한 평가 및 더 나은 테라피(therapy) 맞춤화를 촉진하고, 환자의 혈압을 낮추는 데 필요한, 흡연 및 스트레스 감소와 같은, 라이프스타일 동기부여들을 식별한다. TBPI는 연속적으로 심박수(heart rate; HR)를 추적하고, 그에 따라 시간에 따른 HR 변동성 및 어떤 다른 비정상적인 심장 리듬들을 추적한다. 또한, BPI는 연속적으로 호흡수(respiration rate; RR) 및 비정상적인 호흡 패턴들을 추적한다. TBPI는 박동 간 혈압을 더 추적하고, 침습적(invasive) 동맥 내 혈압 모니터링에 대한 비침습적 대안이다.
도 1을 참조하면, 개략도는 혈압 변화가 혈관 벽(100) 및 그에 따른 피부 표면(102)의 곡률을 어떻게 변화시키는지를 나타낸다. 혈압은 동맥 사이즈 및 모양(예컨대, 직경(104))과 직접적인 관계를 갖고, 이는 결과적으로 힘 또는 변형 센서 어레이(108)의 접촉 표면(106) 상의 변형들 및 힘들의 공간적 분포를 좌우한다. 센서 어레이(108), 특히 손목의 요골 동맥(radial artery)과 같은 얕은(superficial) 동맥들(110)의 위치에서, 피부 표면(102)과 접촉한다. 동맥(110) 내부의 혈압 역학(dynamics)은 접촉 표면 프로파일(contact surface profile)에 시공간 역학을 부과한다. 이 기본 원리는 혈압을 연속적으로 추정 및 추적하는 데 사용된다.
센서 어레이(108)가 얕은 혈관(110) 위의 피부 표면(102)의 상부에 장착되어 눌려지면(pressed), 센서 어레이(108)는 공간 및 시간에 따른 동맥 단면들의 변화들을 포착한다. 혈압은 동맥 단면들의 모양 및 사이즈와 직접적인 관계를 갖고, 이는 결과적으로 피부 표면(102)과 센서 어레이(108) 사이의 접촉 표면 프로파일(변형 및 힘들의 공간적 분포)을 좌우한다. 이에 따라, 혈관 내부의 혈압 역학은 비침습적으로 측정될 수 있는 접촉 표면 프로파일에 시공간 역학을 부과한다.
도 2를 참조하면, TBPI는, 플렉서블(flexible) 스트랩(201)을 포함하는 예시적인 교정된 측정 디바이스(200)의 형태이고, 플렉서블 스트랩(201)은 (1) 힘 감지 레지스터(force sensitive resistor; SFR)인 스트랩 힘 센서(strap force sensor; SFS)(202), (2) 스트랩(200)의 조임(tightness) 조정을 위한 스트랩 제어 벌룬(204), 및 (3) 리지드 서포트(rigid support)(207)에 장착되는 혈류 제어 벌룬(206)(장착력 조정 벌룬(mounting force adjustment balloon; MFAB)으로도 지칭됨)을 포함한다. 센서 어레이(208)는 시공간 접촉 조건들을 포착하기 위해, 혈류 제어 벌룬(206)과 피부 표면(210) 사이에 인터페이스된다(interfaced). 혈류 제어 벌룬(206)은 공기 펌프(212)에 의해 작동되고, 공기 펌프(212)에 연결되는 공기 압력 센서(214)가 혈류 제어 벌룬(206)을 위한 센서로서 역할을 한다.
선택적으로, 디바이스(200)는 스트랩 힘 센서(202) 및/또는 센서 어레이(208)로부터 신호들을 수신하도록 구성되는 컨트롤러(217)(프로세서 및 메모리 디바이스를 가짐)를 포함한다. 선택적으로, 컨트롤러(217)는, 혈압의 추정 및 모니터링을 포함하여, 혈압의 파라미터들을 결정하기 위해, 신호들을 처리하도록 더 구성된다. 컨트롤러(217)는 디바이스(200)와 통합되거나(예컨대, 스트랩(201)에 장착되거나 스트랩(201) 내에 배치됨), 디바이스(200)와는 별개의 구성 요소이다(예컨대, 디바이스(200)에 통신 가능하게 결합되는 외부 디바이스(예: 컴퓨터)임).
다른 선택적인 구성에 따르면, 디바이스(200)는 혈압의 모니터링과 연관되는 다양한 파라미터들을 표시하기 위한 디스플레이(219)를 포함한다. 선택적으로, 디스플레이(219)는 디바이스(200)에 장착되거나 디바이스(200)와 통합된다.
다른 선택적인 구성에 따르면, 디바이스(200)는 사용자의 모바일 폰(mobile phone)과 같은, 외부 디바이스(221)에 통신 가능하게 결합된다. 사용자는 디바이스와 연관되는 하나 이상의 태스크들(예를 들어, 스트랩 제어 벌룬(204) 및/또는 혈류 제어 벌룬(206)의 팽창을 제어하는 것, 모니터링된 동맥에 대한 파라미터들을 수신하는 것 등을 포함함)을 수행하기 위해, 모바일 폰(221)의 어플리케이션을 사용한다.
혈류 제어 벌룬(206)은 기준 공기 압력(예컨대, 30-40 mmHg)으로 초기화된다. 이 후, 혈류 제어 벌룬(206) 및 센서 어레이(208)는 말초 동맥(peripheral artery)(216)(예컨대, 손목의 요골 동맥) 위에 배치되고, 이에 따라 센서 어레이(208)가 동맥(216) 위의 대략적으로 중앙에 위치되어, 센서 어레이(208)의 중앙 영역에서 맥동(pulsation)(심장 주기(cardiac cycle)에 따른 혈압의 변화로 인한 시공간 접촉 조건의 변화)를 포착하는 한편, 혈류 제어 벌룬(206)은 아래의 동맥(216) 내 혈류를 제어한다.
다음으로, 스트랩 제어 벌룬(204)은, 스트랩 힘 센서(202)로부터의 판독 값이 특정 값에 도달하도록 하는 레벨로 팽창된다. 센서 어레이(208)로부터 획득되는 공간 정보에 기반하여, 도미넌트(dominant) 맥동 영역이 고정된다(locked). 도미넌트 맥동 영역은, 혈류 제어 벌룬(206) 및 스트랩 힘 센서(202)가 최적의 미리 결정된 값으로 조정될 때, 시간 역학이 특정 임계 값을 초과하는 영역이다. 스트랩 제어 벌룬(204) 및 스트랩 힘 센서(202)는, 센서 어레이(208)와 피부 표면(210)의 최적의 접촉을 보장하기 위해 교정된 측정 디바이스(200)의 장착을 미세 조정하는 것, 및 서브젝트들(subjects)에 걸친 교정된 측정 디바이스들의 장착에 대한 표준화를 위해, 주로 사용된다. 스트랩 힘 센서(202) 및 스트랩 제어 벌룬(204)으로부터 획득되는 신호들은 혈압 추정 및 모니터링을 위해 사용된다.
교정된 측정 디바이스(200)에 대한 하나의 유익하고 고유한 양태는, 타겟 동맥 위의 프라이머리(primary) 측정 및 조작 영역에 대한 스트랩(201) 아래의 나머지 영역으로부터의 효과적인 분리이다. 달성된 분리는 사지 주변의 완전한 커프(cuff)에 대한 필요를 제거한다. 교정된 측정 디바이스(200)의 고유한 디자인은, 정맥 및 림프의 순환, 및 사지의 다른 동맥들에서의 흐름과 타협하지 않고, 사지에 대한 교정된 측정 디바이스(200)의 연속적인 사용을 가능하게 한다. 혈류 제어 벌룬(206) 및 피부 표면(210) 사이에 위치되는 센서 어레이(208)는, 혈류 제어 벌룬(206)이 혈압 추정 구간(phase) 동안 팽창 및 수축함에 따라 시공간 접촉 조건들을 포착하고, 이어서 혈압 모니터링 구간 동안 공칭 압력(nominal pressure)을 유지한다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 데이터는 추정된 시공간 신호들 및 혈압 마커들을 나타낸다. TBPI 장착이 표준화된 후에, TBPI(예컨대, 교정된 측정 디바이스(200))는 사용자의 DBP, MAP 및 SBP를 추정함으로써 교정된다. 이는, TBPI 자체를 사용하여 달성된다. 교정 프로세스는 MFAB에서 압력의 점진적인 증가 및 감소를 포함하고, 이를 압력 스윕(pressure sweep)이라고 한다. 상승 스윕(rising sweep)에서, MFAB의 공기 압력은 기존의 혈압 측정에 대한 속도 표준(rate standard)(2-4 mmHg/s)으로, 낮은 값(~30 mmHg)으로부터 점진적으로 증가된다. 상승 스윕은, 공기 펌프가 포화되거나(~270 mmHg), 측정된 신호들의 맥동 진폭(pulsation amplitude)이 공칭 값(예컨대, 180 mmHg)에 도달하도록 제공된 특정 임계 값 아래로 감쇠될 때까지, 계속된다. 이 후, 하강 스윕(falling sweep)에서, 공기 압력은 낮은 압력(~30 mmHg)으로 다시 감소된다. 이는, 완전한 스윕 동안, 혈압 교정 및 추정이 두 번 가능하게 한다.
교정 시간을 단축하기 위해, 스윕의 상승 또는 하강 절반이 빠르게 될 수 있는 반면, 교정은 더 느린 절반에서 수행된다. 스윕으로부터의 혈압의 추정을 위해, MFAB의 평균 압력(심장 주기 동안 평균됨)(“MFAB 압력”으로 지칭됨)은 혈압 추정에 대한 프라이머리 측정으로 간주된다. 언더라잉(underlying) 센서 어레이로부터의 시공간 신호의 다양한 특징들이 SBP 또는 MAP 또는 DBP 추정을 위한 마커들로서 간주된다. 마커들이 특정 임계 값들에 도달하는MFAB 압력은 SBP 또는 MAP 또는 DBP에 매핑된다. 혈압 추정 방법에 사용되는 마커들은 두 개의 그룹들로 분류된다. 그룹-1의 마커들은 피부와 센서 어레이 사이의 접촉 영역 내에서의 심장 주기 동안의 맥동에 대한 공간적 일치/불일치이다. 그룹-2의 마커들은 공간에 대해 평균화된 맥동의 진폭이다. 그룹-1 및 그룹-2 둘 다의 마커들은 어떤 하프-스윕(half-sweep)에 걸쳐 동시에 추정된다. 여러 마커들을 기반으로 하는 혈압 추정이 최종 혈압 추정의 정확성과 견고성을 향상시키기 위해 조합된다.
그룹-1 마커들을 참조하면, 고정된 맥동 영역으로부터의 공간 정보는 심장 또는 혈관 내 혈류의 방향(예컨대, 도1의 Y 축)과 관련하여 근위(proximal) 및 원위(distal) 영역들로부터 분할된다. 분할 후에, 맥동의 평균 높이는 근위 및 원위 절반들(halves)에 대해 개별적으로 계산된다. 이들 두 개의 시간 신호들은 근위 및 원위 압력 웨이브들(waves)을 효과적으로 나타낸다. 과거의 심장 주기에 걸친 그들 높이들의 하이-패스(high-pass) 필터링(filtering) 및 정규화(normalizing) 후에, 근위 및 원위 영역들 사이의 그들 유사성(similarity) 및 비유사성(dissimilarity)이 혈압 마커들로 간주된다. 혈압 마커들을 추정하는 것은 TBPI의 유익하고 고유한 적용이다. 그룹-1 마커들은 기본적으로 압력 웨이브의 공간 정보에 의존한다. 근위 및 원위 압력 웨이브들 사이의 유사성을 정량적으로 측정하기 위해, 근위 및 원위 압력 웨이브들의 내적(dot-product)이 가장 최근의 심장 주기 동안에 걸쳐 계산되고, 실시간으로 추정된다. 마커는 선택된 내적(selected dot-product; SDP)으로 지칭된다. SDP가 유사성의 정량적 측정인 반면, 선택된 외적(selected cross-product; SCP)은 정규화된 근위 대 원위 압력 웨이브들의 리사주(Lissajous) 플롯 하의 영역으로서 그래픽으로 표현되는 비유사성의 일 측정이다.
비유사성을 정량적으로 측정하는 다른 접근은, 정규화된 근위 및 원위 압력 웨이브들의 선택된 순간 차이(selected instantaneous difference; SID) 신호를 계산한 다음, 심장 주기에 걸친 SID의 높이를 혈압 마커로 간주하는 것이다. 또한, SID는 붕괴되기 시작할 때의 동맥 내 난류 혈류(turbulent blood flow)로 인해 발생하는 더 높은 고조파들을 포착하기 위해, 다른 밴드-패스 필터들(band-pass filters)을 통과한다. 이들 신호들은 SF1, SF2 등으로 지칭되고, 대응하는 혈압 마커들은 SID와 유사하게 계산된다(도 2 참조).
그룹-2 마커들을 참조하면, 이 그룹 내 첫 번째 마커들은 공간에 걸쳐 평균화되고, 이미지 평균 높이(image average height; IAH)로 지칭되며, 하이 패스 필터 및 진폭 추정기를 통과한, 센서 어레이로부터 획득되는 변형 또는 힘 정보를 제공한다. 진폭 추정은 가장 최근의 심장 주기 기간에 걸쳐 수행된다. 그룹-2 마커들은 근본적으로 압력 웨이브의 공간 정보에 의존하지 않는다. 그러나, 마커들은 도미넌트 맥동 영역으로부터 도출되기 때문에, 마커들은 센서 어레이로부터 획득되는 공간 정보를 사용한다. 그룹-2 마커들이 최대 값에 도달하는 MFAB 압력은 MAP에 매핑된다. 마커들이 특정 임계 값(들)을 초과하도록 유지되는 공기 압력 범위는 SBP와 DBP 사이의 차이인 동맥 내 맥압(pulse pressure; PP)을 나타낸다. 따라서, 스윕의 하강 절반에 초점을 맞추면, 마커들이 특정 "첫 번째-하강(first-falling)" 임계 값을 가로지르는 MFAB 압력은 SBP에 매핑된다. 최대 값에 도달한 후에, 마커들은 다른 "두 번째-하강" 임계 값을 다시 가로지로고, 대응하는 MFAB 압력은 DBP에 매핑된다.
또한, 그룹-2 마커들은 하이-패스 필터 및 진폭 추정기를 통과한 MFAB 압력 신호로부터 직접적으로 획득된다. 하프 스윕에 걸쳐, 이들 마커들 중 하나가 최대 값에 도달한 평균 또는 로우-패스(low-pass) 필터링된MFAB 압력은 MAP에 매핑된다. 마커들이 특정 임계 값(들)을 초과하도록 유지되는 평균 MFAB 압력의 범위는 동맥 내 PP를 나타낸다. 따라서, 스윕의 하강 절반에 초점을 맞추면, 마커가 특정 첫 번째-하강 임계 값을 가로지르는 평균 MFAB 압력은 SBP에 매핑된다. 최대 값에 도달한 후에, 마커는 동일하거나 다른 두 번째-하강 임계 값을 다시 가로지르고, 그에 대응하는 평균 DBP 압력은 DBP에 매핑된다. 그룹-2의 마커들은 하이-패스 필터링된 MFAB로부터 도출되고, TBPI에서 MFAB 압력 신호가 전통적인 혈압 커프들의 경우와 같이 사지의 전체 둘레를 덮는 피부 영역 대신에, 동맥에 연조직에 의해 연결된 피부 영역의 분리된 패치로부터 획득된다는 점을 제외하면 표준 오실로메트릭(oscillometric) 방법의 마커들과 유사하다.
혈압은 TBPI를 사용하여 연속적으로 추적된다. TBPI의 교정이 완료된 후에, MFAB의 압력은 포착된 신호들에서의 맥동이 특정 진폭 또는 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio; SNR)에 도달하도록 하는 레벨로 다시 증가된다. 이러한 조건 하에서, IAH는 두 개의 지점들(points)에 걸쳐 교정된다: 최대 값은 SBP에 매핑되고, 최소 값은 교정 방법으로부터 획득되는 DBP에 매핑된다. 이러한 두-지점(two-point) 교정은 작동 지점(operating point) 위에서 혈압의 작은 변화를 식별하는 데 충분하다. 작동 지점이 임계 값을 초과하도록 이동하면, 이는 혈압의 큰 변화에 의해 또는 선형 교정을 상당 부분 무효화하는 아티팩트(artifact)에 기반하여 야기될 수 있으며, 재교정이 수행된다. 또한, IAH 대신에, MFAB로부터의 압력 신호가 교정되어, 연속적인 모니터링을 위해 사용된다. 그러나, IAH는 모션(motion) 및 물질 이완(material relaxation) 관련 아티팩트들에 대해 더 낮은 민감도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, TBPI는, 센서 어레이(308)가 카메라(303)에 의해 포착된 포토메트릭 스테레오 효과의 도움에 따른 변형 감지에 기반하여 구현되는, 다른 예시적인 교정되는 측정 디바이스(300)의 형태이다. 디바이스(300)는 플렉서블 스트랩(301), 스트랩 힘 센서(302), 스트랩 제어 벌룬(304), 및 투명한 리지드 서포트(예컨대, 유리)(307)에 지지되는 혈류 제어 벌룬(306)을 포함한다. 이 실시예에서, 센서 표면(309)은 피부 표면(310)과 접촉하고, 이는 정 반사층(specular reflective layer)(311)을 생성하는, 브론즈 더스트(bronze dust)와 같은, 안료(pigment)로 코팅된다. 투명하고 부드러운 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer)(예컨대, 겔)가 반사층(311)의 기판으로 사용된다. 겔은, 겔의 반사 표면이 피부 표면(310)에 밀접한 접촉을 유지하도록 유리 서포트(glass support)(307)에 의해 지지된다. 카메라(303)는 유리 서포트(307) 위의 프레임(315) 상에 수직으로 장착된다.
도 1에 도시된 바와 같이, ZX 평면을 따른 혈관(110)의 곡률은 Pin과 주변 압력 Pout 사이의 차이에 따라 변한다. 따라서, 이 실시예에서의 프라이머리 측정은 접촉 표면(309)의 ZX 평면 곡률 및 Y-측, 즉 혈관의 종축에 따른 그 변화이다. 따라서, 고 지향성의(~15° 빔 각도) 적색 및 녹색 LED들(317, 319)의 두 어레이들이 Y-축을 따라 배치된다. 풀(full) 카메라 어셈블리(321)는 주변 광으로부터 광학적으로 격리된다. 카메라(303)가 광학 인터페이스들로부터 LED들(317, 319)의 직접 반사를 포착하는 것을 방지하기 위해, LED들(317, 319)은 낮은 지표각(grazing angle)으로 배치된다.
도 4c를 참조하면, 교정된 측정 디바이스(300)의 벤치-탑 버전(321)은 5 또는 6 자유도 포지셔너들(positioners) 및 볼-소켓 조인트(ball-socket joint)(325)와 함께 조정 가능한 백 서포트(back support)(323)를 포함한다. 백-서포트는 팬텀 동맥(phantom artery) 또는 동물 신체 부위 또는 사람의 손목을 지지할 수 있다. 모든 경우들에서, 시스템은 적어도 장착력 또는 압력(MPF) 센서를 갖는다. 벤치-탑 실험들에서, MPF 감지는 6-DoF 힘 센서들 또는 힘 감지 레지스터(FSR)를 이용하여 수행된다. 벤치-탑 버전(321)은 후술되는 웨어러블 부품(327)과 같은 TBPI의 버전을 더 갖는다.
도 4d를 참조하면, 교정된 측정 디바이스(300)의 웨이러블 버전(329)은 머신 비전 카메라(machine vision camera)(331), 힘 감지 레지스터(FSR)로부터의 리드(lead)(333), 및 투명한 스트랩(336)으로 감싸인 유리 서포트(335)를 포함한다. 적색 LED 어레이(337)는 투명한 스트랩(336) 내부에 있고, 공기 펌프 작동 벌룬(339)은 프라이머리 MPF 센서와 함께 부착된다. 비디오 이미지들을 포착하기 위한 USB 3.0 카메라(345)뿐 아니라, 독립적으로 조정 가능한 적색 및 녹색 LED 레귤레이터들(341, 343)도 웨어러블 버전(329)에 더 포함된다.
도 5a를 참조하면, TBPI는, 센서 어레이(408)가 피부 표면(410)과 접촉하는 센서 어레이(408)의 내부 또는 외부 표면 상에(또는, 예를 들어, 피부 표면(210) 바로 위에) 투사되는 라이트 패턴들(예컨대, 스트라이프들(stripes) 또는 광학 마커들(예컨대, 점들(dots) 또는 홀들(holes))로 구조화된 라이트에 기반하여 구현되는, 다른 예시적인 교정된 측정 디바이스(400)의 형태이다. 이들 패턴들 또는 마커들의 움직임(movement)은 도 5a에 도시된 것과 다른 위치 및 방향(orientation)에 배치될 수도 있는 카메라(403)에 의해 포착된다. 상술된 실시예들과 유사하지만 반드시 동일하지 않은, 이 실시예에서, 센서 어레이(408)는 감지 표면(409)(센서 어레이(408)의 외부 표면임) 또는 센서 어레이(408)의 내부 표면 상의(또는, 예를 들어, 피부 표면(210) 바로 위의) 광학 패턴들 또는 마커들의 삼각 측량(triangulation)에 기반하여 구현된다. 피부 표면(410)과 접촉하는 표면 상의 또는 피부 표면(210) 바로 위의 패턴들 또는 마커들에 대한 이미지들을 포착하도록 적절하게 배치된 카메라로부터의 데이터에 기반하여, Z-축에 따른 변형이 XY 평면에서의 마커들의 모션으로부터 포착된다. 따라서, ZX 평면에서의 곡률의 변화는 카메라(403)에 의해 볼 때, X-축에서의 마커 움직임을 통해 감지된다. 선택적으로, 교정된 측정 디바이스(400)는 본 개시에 설명된 다른 예시적인 교정된 측정 디바이스 중 하나의 하나 이상의 구성 요소들을 포함한다. 도 5b 및 도 5c를 더 참조하면, 벤치-탑 버전(421)과 웨어러블 버전(429)은 프로젝터(440)와 머신 비전 카메라(441)를 포함한다.
도 6a를 참조하면, TBPI는, 센서 어레이(508)가 개별 힘 또는 변위 센서들(550)에 기반하여 구현되는, 다른 예시적인 교정된 측정 디바이스(500)의 형태이다. 구체적으로, 센서 어레이(508)는 저항성, 압전성 또는 용량성 엘리먼트들(550)과 같은 개별 힘 또는 변형 센서들(550)을 조립함으로써 구현된다. 교정된 측정 디바이스(500)는 상술된 다른 예시적인 교정된 측정 디바이스들과 유사하지만, 반드시 동일하지는 않다. 예를 들어, 교정된 측정 디바이스(500)는 플렉서블 스트랩(501), 스트랩 힘 센서(502), 스트랩 제어 벌룬(504), 및 리지드 서포트(507)에 지지되는 혈류 제어 벌룬(506)을 포함한다. 도 6b를 더 참조하면, 센서들(550)은 혈류 제어 벌룬(506)의 밑면에 부착된다. 도 6c를 참조하면, 교정된 측정 디바이스(500)는 손목(551)에 장착된다.
선택적으로, 상술된 개별 센서들은, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF)와 같은 압전성 폴리머(polymer)의 박막으로 만들어질 수 있으며, 전극들로서 역할을 하는 실버 잉크(silver ink)로 코팅되는 양면들을 갖는다. 전극들은 피부와 센서 사이의 전기 전도를 피하기 위해 절연 물질로 더 코팅된다. 감지 엘리먼트의 두께는 피부와의 우수한 기계적 결합을 달성하기에 충분히 얇게 유지된다. 가장 간단한 배열에서는, 두 개의 감지 엘리먼트들만이 사용되며, 하나는 근위 맥동의 감지를 위한 것이고, 다른 하나는 원위를 위한 것이다. 필요한 경우, 더 복잡한 마커들을 추출하기 위해, 엘리먼트들의 개수가 증가될 수 있다. 센서로부터의 신호들은 신호 컨디셔너(conditioner)를 통과하여, TBPI 프로세서로 공급된다. 피에조 필름(piezo film) 센서들로부터의 이러한 두 개의 근위 및 원위 신호들은 BP 추정의 목적을 위해 상술된 IAH와 동일하게 처리될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 실험적 설정(600)은 토끼 모델(도 7a) 및 돼지 모델(도 7b 및 도 7c)에 대한 동물 실험을 나타낸다. 설정(600)은 마취 장치(660), 백 서포트(662), 동맥에 접근하기 위한 카테터(catheter)(664), 및 약물 및 식염수 드립(666)을 포함한다. 설정(600)은 광섬유 압력 센서(예컨대, FISO로부터의)의 팁(tip)에 연결된 광섬유(668), 6-DoF 포지셔너의 높이 조정 컨트롤(670), TBPI의 비전(672), 포지션 로크(position lock)(674), 6-DoF 힘 센서(676)(예컨대, ATI로부터의)를 더 포함한다. 또한, 설정(600)은 마취된 돼지(678), 마취된 토끼(680), ICU 메디컬(medical)로부터의 TPS(682), 및 동물 실험을 위해 포지셔너에 추가된 6차 DoF(Zrot)(684)를 포함한다.
대안적인 예시의 실시예에 따르면, 센서 어레이는 동맥 벽의 움직임을 직접적으로 측정한다. 예를 들어, 이 실시예에서, 센서 어레이의 초음파 감지 엘리먼트들은 피부 표면에 대한 그 임프레션(impression) 대신에, 타겟 혈관의 곡률을 직접적으로 측정한다. 선택적으로, 이 실시예는, 센서 어레이 상에 적어도 하나의 초음파 감지 엘리먼트를 갖는 수정과 함께, 개시된 교정된 측정 디바이스들 중 하나의 하나 이상의 구성 요소들을 포함한다.
다른 대안적인 예시의 실시예에 따르면, 센서는 기계식 스테이지에 결합되고, 장착력을 변경하기 위해 사용된다(예컨대, 벤치 탑 디바이스에서). 이 실시예에서, 혈류 제어 벌룬을 사용하는 대신에, 장착력은 힘 및/또는 변위 센서들과 결합되는 기계식 스테이지의 도움으로 조정된다.
따라서, 개시된 실시예들에 따라, BPI에서 피부의 공간-기계적 상태는, 상술된 센서 어레이와 같은 센서 어레이에 의해 측정된다. 예를 들어, 센서 어레이는 상술된 바와 같은 광학 센서(예컨대, 포토메트릭 스테레오 또는 구조화된 라이트)를 포함한다. 다른 예들에서, 초음파 이미징 및/또는 촉각 센서 어레이들이 광학 센서 대신에 또는 광학 센서에 더하여 사용된다. 센서 어레이는 동맥 위에 위치되며, 요골 동맥은 동맥의 한 예이다.
다양한 피부 압력이 힘 센서와 결합되는 외부 디바이스로 적용된다. 상술된 센서 어레이들은 힘 센서의 몇 가지 예들이며, 외부 디바이스는 혈류 제어 벌룬들을 포함한다. 접촉력 및/또는 기하학적 구조의 시공간 변화는, 피부 압력이 변함에 따라, 기록된다. 수축기 및 확장기 압력에 해당하는 특징적인 시공간 신호들이 결정된다. 특징적인 시공간 신호들의 예들이 상술된 바와 같은 업스트림(upstream)과 다운스트림(downstream) 사이의 대조(contrasting) 또는 최대 맥동을 포함한다. 특징적인 시공간 신호들에 대한 결정된 값들은 측정 디바이스를 교정하는 데 사용되며, 교정은 연속적인 시공간 신호를 분석함으로써 혈압을 연속적으로 추정하는 데 사용된다. 개선된 연속적인 모니터링을 위해, 오실로메트릭 방법을 위한 광학 센서가 유리한 결과들을 제공한다.
본 개시의 하나의 예시적인 이점에 따르면, 동맥 내 혈압을 모니터링하기 위한 개시된 디바이스 및 방법은 림프관들(lymphatics), 정맥들 및 다른 동맥들을 동시에 폐쇄하여 사지(예컨대, 팔)의 혈액 순환을 차단하면서, 타겟 동맥을 폐쇄하는 데 필요한 침습적 사지-둘레(limb-encircling) 압력 커프 및 높은 압력들에 대한필요를 제거한다. 예를 들어, 개시된 BPI의 교정 구간 동안에, 요골 동맥은 혈류 제어 벌룬에 의해 폐쇄될 수 있지만, 혈액 순환은 척골 동맥(ulnar artery), 정맥들 및 림프관들로 인해 그대로 유지된다.
본 개시의 다른 예시적인 이점에 따르면, 동맥 내 혈압을 모니터링하기 위한 개시된 디바이스 및 방법은 피부의 기하학적 구조에 대한 혈압의 직접 관찰에 기반하여, 순간 혈압 대 연속적으로 추적하는 시간을 제공한다. 연속적인 추적은 독립적으로 검증되거나 과학적으로 비평될 수 없는 간접적인 경험적 상관 관계들 또는 상표가 있는(trademarked) 독점 알고리즘들로부터 도출되는 모델들에 의존하지 않고 획득된다.
본 개시의 또 다른 예시적인 이점에 따르면, 동맥 내 혈압을 모니터링하기 위한 개시된 디바이스 및 방법은 연속적인 혈압 대 각 심장 박동에 대한 시간 추적으로부터 SBP, MAP 및/또는 DBP의 직접적인 도출을 용이하게 한다. 추가 이점은, 개시된 디바이스 및 방법이 혈압에 대한 더 정확한 측정 및 박동 간 혈압 변동성에 대한 유익한 정보를 제공하기 위해 다수의 심장 박동들 및 호흡 주기에 걸쳐 혈압을 측정한다는 것이다. 또 다른 이점은, 개시된 디바이스 및 방법이 심박수, 심장 리듬, 호흡수, 호흡 패턴 및 무호흡과 같은 의학적 관심의 추가 데이터를 제공한다는 것이다.
본 개시의 추가 이점에 따르면, 동맥 내 혈압을 모니터링하기 위한 디바이스는 기존의 모바일 폰들과 통합되는 웨어러블 디바이스이다. 데이터는 고혈압에 대한 온라인/원격 관리를 위해, 저-대역폭(low-bandwidth) 셀룰러 연결을 통해 디바이스와 모바일 폰 사이에서 즉시 전달된다.
본 개시의 추가 이점들에 따르면, 동맥 내 혈압을 모니터링하기 위한 개시된 디바이스 및 방법은, 백의 고혈압, 가면 고혈압, 및 수면 및 아침 혈압 서지 동안의 논-디핑 또는 혈압 증가를 포함하는 비정상적인 혈압 패턴들을 식별하는 연속적인 이동(ambulatory) 혈압 모니터링을 제공한다. 모니터링은 치료 효과들에 대한 정확한 평가 및 개선된 테라피 맞춤화를 더 제공하고, 환자의 혈압을 낮추는 데 필요한 라이프스타일 동기부여들(예컨대, 흡연 및 스트레스 감소)을 식별하며, 환자와 함께 검토하기 위해, 치료에 대해 환자를 돕는 그래픽 피드백을 제공한다.
본 개시의 다른 이점들에 따르면, 개시된 디바이스 및 방법은 침습적(동맥 내 카테터를 사용함) 모니터링에 대한 대안으로서 급성 병원 환경에서 사용하기 위한 24-시간 신뢰할 수 있는 혈압의 박동 간 모니터링을 제공한다. 추가적으로, 기성품으로 제조된 구성 요소들로부터 선택적으로 구출되는 BPI를 기반으로 하는 경제성 및 선택적으로 배터리-구동되는 BPI를 기반으로 하는 추가 전원에 대한 요구 사항이 없다는, 다른 이점들도 있다.
개시된 디바이스 및 방법은, 예를 들어 혈액 채취 또는 카테터 삽입을 포함하는 다른 목적들에 대해 더 유용하다. 예를 들어, 이러한 예시적인 목적들을 위한 디바이스는 플렉서블 스트랩, 스트랩 힘 센서, 스트랩 제어 벌룬, 및/또는 혈류 제어 벌룬을 포함한다. 선택적으로, 광학 센서들 또는 상술된 바와 같은 다른 피부 감지 엘리먼트들이 교정된 측정 디바이스들의 성능을 향상시키고 개선하는 데 사용된다. 선택적으로, 플렉서블 스트랩, 감지 수단(광학, 초음파, 정전 용량 기반 촉각 어레이 등), 교정 방법 및 혈압 모니터링에 대한 특정 조합들이 동맥 위치(요골, 상완(brachial) 등), 목적(웰빙(well-being), 스크리닝(screening), 응급 케어(emergency care) 등), 및 설정(병원, 가장, 웨어러블 등)에 따라 선택적으로 구현된다.
본 발명이 하나 이상의 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 많은 변경들이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 이들 실시예들의 각각 및 그의 명백한 변형들이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 본 발명의 양태들에 따른 추가 실시예들이 여기에 설명된 실시예들 중 하나로부터의 임의의 수의 특징들을 조합할 수 있다는 것 또한 고려된다.

Claims (20)

  1. 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 혈압(blood pressure)을 측정하는 방법에 있어서,
    혈류(blood-flow) 제어 벌룬(balloon) 및 센서 어레이를 갖는 교정된(calibrated) 측정 디바이스를 제공하는 단계;
    인접한 연조직들에 의해 동맥에 연결된 피부의 표면 패치(surface patch) 위에 비침습적(non-invasive) 방식으로 상기 센서 어레이를 배치하는 단계;
    제어되는 압력량으로 상기 혈류 제어 벌룬을 팽창시키는 단계;
    상기 혈류 제어 벌룬의 팽창에 응답하여, 상기 센서 어레이를 통해, 심장 박동 주기(heartbeat cycle) 동안의 동맥 사이즈 및 모양의 변화들을 검출하는 단계 - 상기 변화들은, 상기 동맥으로부터의 또는 상기 인접한 연조직들에서의 시공간(spatio-temporal) 신호들에 대응함 -; 및
    혈압 파라미터들을 결정하기 위해, 컨트롤러(controller)를 통해, 상기 시공간 신호들을 측정 및 처리하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 어레이를 통해, 상기 동맥 사이즈 및 모양의 변화들을 검출하는 단계는,
    상기 피부 표면 패치의 변형(deformation), 또는 상기 피부 표면 패치 내에서의(within) 및 상기 피부 표면 패치 상에서의(on) 힘들(forces) 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센서 어레이에 포함되는 촉각(tactile) 센서들의 어레이를 이용하여, 상기 변형 또는 상기 힘들 중 적어도 하나를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    광학 시스템(optical system)을 이용하여, 상기 변형 또는 상기 힘들 중 적어도 하나를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 센서 어레이에 포함되는 레트로그래픽(retrographic) 센서를 이용하여, 상기 변형 또는 상기 힘들 중 적어도 하나를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    피부-표면 높이의 변화에 기반하여, 상기 동맥 사이즈 및 모양의 상기 변화들을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 센서 어레이는,
    상기 피부 표면과 직접 접촉하는,
    방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    수축기(systolic) 및 확장기(diastolic) 혈압을 추론하기 위해, 상기 컨트롤러를 통해, 둘 이상의 위치들 및 시간들에서의 상기 피부-표면 높이를 비교하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 동맥에 대한 초음파에 기반하여, 상기 동맥 사이즈 및 모양의 상기 변화들을 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 혈류 제어 벌룬을 상기 피부 표면 패치와 직접 접촉하게 배치하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정된 측정 디바이스에 스트랩(strap), 스트랩 제어 벌룬 및 스트랩 힘 센서를 제공하는 단계;
    상기 스트랩 제어 벌룬과 상기 스트랩 힘 센서가 상기 피부 표면 패치의 상이한 영역들과 접촉하도록, 상기 동맥을 포함하는 사지(limb) 위에 상기 스트랩을 배치하는 단계; 및
    상기 피부 표면 패치와 상기 스트랩 사이에 적용되는 힘을 변경하기 위해, 상기 스트랩 제어 벌룬을 팽창시킴으로써, 상기 교정된 측정 디바이스를 미세 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  11. 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 혈압을 측정하기 위한 교정된 측정 디바이스에 있어서,
    스트랩;
    상기 스트랩의 내부 표면에 결합된 혈류 제어 벌룬 - 상기 혈류 제어 벌룬은, 제어되는 압력량이 동맥으로부터의 시공간 신호를 정맥 및 림프의(venous and lymphatic) 순환 또는 상기 동맥을 포함하는 사지의 다른 동맥들에서의 흐름(flow)과 타협하지 않고, 분리하는 팽창된 상태(inflated state)를 가짐 -; 및
    비침습적으로 혈압을 모니터링하기 위해, 상기 혈류 제어 벌룬의 내부 표면에 장착된 센서 어레이
    를 포함하고,
    상기 센서 어레이는,
    심장 박동 주기 동안 및 상기 혈류 제어 벌룬이 상기 팽창된 상태에 있을 때, 동맥 사이즈 및 모양의 변화들을 검출하고,
    상기 변화들은,
    상기 동맥으로부터의 시공간 신호들에 대응하는,
    교정된 측정 디바이스.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 스트랩은,
    제거 가능하게(removably) 부착되는,
    교정된 측정 디바이스.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 스트랩에 장착되는 리지드 서포트(rigid support)
    를 더 포함하고,
    상기 혈류 제어 벌룬은,
    상기 리지드 서포트 상에 장착되는,
    교정된 측정 디바이스.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 혈류 제어 벌룬과 다른 영역에서 상기 스트랩의 상기 내부 표면에 결합되는 스트랩 제어 벌룬
    을 더 포함하고,
    상기 스트랩 제어 벌룬은,
    상기 사지의 피부 표면과 상기 스트랩 사이에 적용되는 힘이 미세 조정되는 팽창된 상태를 갖는,
    교정된 측정 디바이스.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 혈류 제어 벌룬 및 상기 스트랩 제어 벌룬과 다른 영역에서 상기 스트랩의 상기 내부 표면에 결합되는 스트랩 힘 센서
    를 더 포함하고,
    상기 스트랩 힘 센서는,
    상기 혈류 제어 벌룬 및 상기 스트랩 제어 벌룬 중 적어도 하나가 각각의 팽창된 상태에 있을 때, 상기 사지의 피부 표면과 상기 스트랩 사이에 적용되는 힘을 검출하는,
    교정된 측정 디바이스.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는,
    촉각 센서들의 어레이를 포함하는,
    교정된 측정 디바이스.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는,
    하나 이상의 저항성(resistive), 압전성(piezoelectric) 또는 용량성(capacitive) 엘리먼트들(elements)을 포함하는,
    교정된 측정 디바이스.
  18. 연속적, 비침습적, 및 직접적으로 동맥의 혈압을 측정하는 방법에 있어서,
    사지에 장착하기 위한 스트랩을 갖는 교정된 측정 디바이스를 제공하는 단계 - 상기 스트랩은, 그 내부 표면에 장착되는 혈류 제어 벌룬, 스트랩 제어 벌룬 및 스트랩 힘 센서를 갖고, 상기 혈류 제어 벌룬은, 그 내부 표면에 장착되는 센서 어레이를 가짐 -;
    상기 센서 어레이가 비침습적 방식으로 동맥 위의 피부 표면과 접촉하도록, 사지 위에 상기 스트랩을 배치하는 단계;
    정맥 및 림프의 순환 또는 상기 동맥을 포함하는 상기 사지의 다른 동맥들에서의 흐름과 타협하지 않고, 제어되는 압력량으로 상기 혈류 제어 벌룬을 팽창시키는 단계;
    상기 혈류 제어 벌룬의 팽창에 응답하여, 상기 센서 어레이를 통해, 심장 박동 주기 동안의 동맥 사이즈 및 모양의 변화들을 검출하는 단계 - 상기 변화들은 상기 동맥으로부터의 시공간 신호들에 대응함 -;
    상기 스트랩과 상기 사지의 상기 피부 표면 사이에 장력(tension force)을 적용하기 위해, 제어되는 압력량으로 상기 스트랩 제어 벌룬을 팽창시키는 단계;
    상기 시공간 신호의 검출을 강화하기(enhance) 위해, 상기 센서 어레이 및 상기 스트랩 힘 센서에 의한 검출에 기반하여, 상기 혈류 제어 벌룬 또는 상기 스트랩 제어 벌룬 중 적어도 하나에 의해 적용되는 압력을 미세 조정하는 단계; 및
    혈압 파라미터들을 결정하기 위해, 컨트롤러를 통해, 상기 시공간 신호를 측정 및 처리하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 동맥 사이즈 및 모양의 상기 변화들을 검출하는 단계는,
    상기 피부 표면의 변형, 또는 상기 피부 표면 내에서의 및 상기 피부 표면 상에서의 힘들 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    초음파에 기반하여, 상기 동맥 사이즈 및 모양의 상기 변화들, 및 상기 동맥에 인접한 연조직들에서의 변화들을 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
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