KR20230157457A - 비침습적 분석물 센서로부터의 분석물 데이터를 사용하여 구축된 분석물 데이터베이스 - Google Patents
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Abstract
비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 분석물 데이터를 이용하여 분석물 데이터베이스를 구축하고, 분석물 데이터베이스를 이용하여 비침습적 분석물 센서를 통해 얻은 데이터를 분석하는 방법에 관한 것이다. 분석물 데이터베이스가 구축되면 분석물 데이터베이스는 새로운 분석물 데이터로 업데이트될 수 있으며, 분석물 데이터베이스는 새로운 분석물 데이터를 분석하여 새로운 분석물 데이터로부터 정보를 도출하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 인간 표적의 경우, 분석물 데이터베이스와 함께 새로운 분석물 데이터를 사용하여 인간 표적의 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리를 예측할 수 있다.
Description
본 기술 개시는 하나 이상의 비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하고, 상기 분석물 데이터베이스를 사용하여 비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 데이터를 분석하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 기술 개시는 하나 이상의 비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하고, 상기 분석물 데이터베이스를 사용하여 비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 데이터를 분석하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본원은 일반적으로 비침습적 분석물 센서(들)를 사용하여 얻은 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하고, 비침습적 분석물 센서를 사용하여 얻은 데이터를 분석하기 위해 분석물 데이터베이스를 사용하는 것에 관한 것이다. 분석물 데이터베이스가 구축되면 상기 분석물 데이터베이스는 새로운 분석물 데이터로 업데이트될 수 있으며, 상기 분석물 데이터베이스는 새로운 분석물 데이터를 분석하여 새로운 분석물 데이터로부터 정보를 도출하는 데 사용될 수 있다.
분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 분석물 데이터는 복수의 인간 또는 동물 피험자(또는 집합적으로 피험자들), 복수의 생물 또는 무생물 물질, 또는 복수의 다른 객체로부터 일정 기간에 걸쳐 획득된다. 비침습적 분석물 센서를 사용하여 분석물 데이터를 획득하는 인간 또는 동물 피험자, 생물 또는 무생물 물질, 기타 모든 객체를 집합적으로 표적이라고 할 수 있다. 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 표적은 서로 유사하다. 예를 들어, 표적은 인간일 수 있고; 표적은 소(또는 소의 품종)와 같은 동일한 종류의 동물일 수 있으며; 표적은 동일한 종류의 나무(사과나무 등)일 수도 있고 연료, 오일, 유압유, 식용 또는 마실 수 있는 액체 등과 같은 동일한 종류의 유체일 수도 있다.
다른 실시예에서, 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 분석물 데이터는 단일 표적으로부터 일정 기간에 걸쳐 획득되어 분석물 데이터베이스가 단일 표적에 특정하게 된다. 그런 다음 표적에서 추가 분석물 데이터를 얻을 수 있으며, 분석물 데이터베이스는 추가 분석물 데이터로 업데이트된다.
본원에서 사용되는 용어 "분석물"은 그 구성성분이 확인 및/또는 측정되는 물질을 의미한다. 예를 들어, 포도당은 많은 탄수화물의 구성 요소인 설탕이다. 분석물은 액체, 기체, 고체, 겔 및 이들의 조합일 수 있는 호스트(host)에 존재한다.
분석물 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 분석물 센서(들)에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터일 수 있다. 처리되지 않은 원시 데이터는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 농도와 같은 분석물에 대한 데이터를 추출하기 위해 분석될 수 있다. 분석물 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 대안적으로 분석물의 존재 및/또는 분석물의 농도와 같은 분석물에 관한 처리된 데이터일 수 있다. 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터와 처리된 데이터의 조합일 수도 있다. 분석물 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터의 형태와 상관없이, 분석물 데이터에는 표적에 포함된 적어도 하나의 분석물에 대한 정보가 포함되어 있다. 표적이 인간 또는 동물 피험자인 예에서, 분석물은 피험자의 비정상적인(또는 정상적인) 의학적 병리의 지표일 수 있다. 표적이 생물 또는 무생물 재료인 예에서, 분석물은 재료의 오염 물질 또는 기타 불순물, 재료, 토양의 광물 및 기타 여러 가지의 질병 상태에 제한되지 않고 비정상적인(또는 정상적인) 재료의 상태의 지표일 수 있다.
분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 분석물 데이터는 표적 분석물의 일시적인 변화 또는 수차의 영향을 제거하거나 최소화하기에 충분한 기간 동안 수집된다. 이는 이후에 얻은 분석물 데이터에서 정확한 실제 또는 가능한 비정상(또는 정상) 지표를 분석물 데이터베이스를 기반으로 결정할 수 있도록 보장하는 데 도움이 된다. 기간은 표적, 검출되는 분석물, 시간적 요인(예를 들어, 시간, 요일, 월 또는 연도), 다른 요인을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다.
분석물 데이터가 수집되는 기간은 몇 시간, 며칠, 몇 달 또는 심지어 몇 년 단위로 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 기간은 실제 또는 가능한 비정상 상태를 나타내지 않을 수 있고 발생할 수 있는 표적 분석물의 자연적 또는 비정상적 변화를 포함하는 분석물 데이터 수집을 최소화하거나 회피하기 위해 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 선택된 기간은 수집된 분석물 데이터가 실제 또는 가능한 비정상 상태를 나타내는지 여부에 관계없이 발생할 수 있는 표적 분석물의 자연적 또는 정상적인 변화를 포함하는 분석물 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다.
분석물 데이터는 전자기 스펙트럼의 무선(radio) 또는 마이크로파 주파수 범위와 같은 비광학 주파수 또는 전자기 스펙트럼의 가시광선 범위의 광학 주파수를 사용하는 분광 기술을 통해 표적에서 분석물을 검출하는 비침습적 분석물 센서를 사용하여 수집된다. 일 실시예에서, 본원에 기술된 분석물 센서는 분석물 데이터의 생체내(vivo) 검출을 위해 사용될 수 있거나 표적으로부터 분석물 데이터의 시험관내(vitro) 검출을 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 데이터는 또한 분석물 센서에 의해 수집된 분석물 데이터와 함께 제2 센서로부터의 데이터가 표적의 실제 또는 가능한 비정상(또는 정상) 상태를 예측하는 데 사용될 수 있는 제2 센서를 사용하여 표적으로부터 수집될 수 있다.
일 실시예에서, 본원에 기술된 기술은 비정상(또는 대안적으로 정상) 의학적 병리를 결정하기 위해 인간 또는 동물 피험자에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본원에 설명된 방법은 적어도 24 시간을 포함하지만 이에 국한되지 않은 일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함하고, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 비침습적 분석물 센서는 적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이를 포함한다. 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능하고, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있다. 더욱이, 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능하고, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성된다.
분석물 데이터베이스가 구축되면, 비침습적 분석물 센서를 통해 피험자로부터 새로운 분석물 데이터를 얻을 수 있다. 분석물 데이터베이스는 새로운 분석물 데이터를 기반으로 업데이트될 수 있으며, 새로운 분석물 데이터는 분석물 데이터베이스를 기반으로 분석될 수 있다.
다른 실시예에서, 본원에 기술된 분석물 센서 중 하나 이상을 사용하여 단일 표적으로부터 일정 기간에 걸쳐 획득된 분석물 데이터는 분석물 데이터베이스가 단일 표적에 특정한 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용될 수 있다. 그런 다음 표적에서 추가 분석물 데이터를 얻을 수 있으며, 분석물 데이터베이스는 추가 분석물 데이터로 업데이트된다.
다른 실시예에서, 본원에 설명된 분석 시스템은 분석물 데이터베이스와 비침습적 분석물 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표적에 대한 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본원에 설명된 센서 시스템의 일 실시예에 사용될 수 있는 안테나 어레이의 다양한 예시적인 배향을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 송신 및 수신 안테나의 서로 다른 실시예들을 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d는 송신 및 수신 안테나의 단부가 가질 수 있는 다양한 형상의 추가적인 예시를 도시한다.
도 5는 사용될 수 있는 안테나 어레이의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 본원에 기술된 분석물 감지를 수행하기 위해 빛 형태의 전자기 에너지를 사용하는 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예의 일부의 개략도이다.
도 7은 본원에 기술된 분석물 감지를 수행하기 위해 빛 형태의 전자기 에너지를 사용하는 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 도 6의 센서 시스템의 예시적인 동작을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 표적에 대한 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 표적에 대한 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 13은 일 실시예에 따라 분석물을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 응답 분석의 흐름도이다.
도 15는 본원에 기술된 예측 의료 분석 시스템의 개략도이다.
도 16은 본원에 기술된 분석물 데이터베이스를 구축하고 표적의 상태를 예측하는 방법의 개략도이다.
도 17은 단일 표적으로부터의 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하는 방법의 개략도이다.
유사한 참조 번호는 전체적으로 유사한 부분을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 본원에 설명된 센서 시스템의 일 실시예에 사용될 수 있는 안테나 어레이의 다양한 예시적인 배향을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 송신 및 수신 안테나의 서로 다른 실시예들을 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d는 송신 및 수신 안테나의 단부가 가질 수 있는 다양한 형상의 추가적인 예시를 도시한다.
도 5는 사용될 수 있는 안테나 어레이의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 본원에 기술된 분석물 감지를 수행하기 위해 빛 형태의 전자기 에너지를 사용하는 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예의 일부의 개략도이다.
도 7은 본원에 기술된 분석물 감지를 수행하기 위해 빛 형태의 전자기 에너지를 사용하는 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 도 6의 센서 시스템의 예시적인 동작을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 표적에 대한 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 표적에 대한 비침습적 분석물 센서를 갖는 분석물 센서 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 13은 일 실시예에 따라 분석물을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 응답 분석의 흐름도이다.
도 15는 본원에 기술된 예측 의료 분석 시스템의 개략도이다.
도 16은 본원에 기술된 분석물 데이터베이스를 구축하고 표적의 상태를 예측하는 방법의 개략도이다.
도 17은 단일 표적으로부터의 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하는 방법의 개략도이다.
유사한 참조 번호는 전체적으로 유사한 부분을 나타낸다.
분석물 센서, 예를 들면, 비침습적 분석물 센서에 의해 표적(또는 단일 표적)으로부터 수집된 분석물 데이터를 사용하여 분석물 데이터베이스를 구축하고, 분석물 데이터베이스를 사용하여 분석물 센서, 예를 들면, 비침습적 분석물 센서를 사용하여 표적에서 얻은 데이터를 분석하는 방법에 대한 자세한 설명은 후술한다. 분석물 데이터베이스가 구축되면 분석물 데이터베이스는 수집된 새로운 분석물 데이터로 업데이트될 수 있으며, 분석물 데이터베이스를 사용하여 새로운 분석물 데이터를 분석하여 새로운 분석물 데이터로부터 정보를 도출할 수 있다. 정보는 표적의 실제 또는 가능한 상태(비정상 또는 정상)를 예측하거나 도출하는 데 사용될 수 있다.
분석물 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 분석물 센서(들)에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터일 수 있다. 처리되지 않은 원시 데이터는 분석물 센서에 의해 획득되고 분석물 센서에 의해 처리되지 않으며 분석물 데이터베이스에 저장되기 전에 다른 처리를 거치지 않는 데이터이다. 처리되지 않은 원시 데이터는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 농도와 같은 분석물에 대한 데이터를 추출하기 위해 분석될 수 있다. 분석물 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 대안적으로 분석물의 존재 및/또는 분석물의 농도와 같은 분석물에 관한 처리된 데이터일 수 있으며, 여기서 처리된 데이터는 분석물 센서(들) 및/또는 분석물 데이터베이스에 저장되기 전에 다른 장치에 의한 처리되지 않은 원시 데이터의 처리 결과이다. 데이터베이스에 저장된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터와 처리된 데이터의 조합일 수도 있다.
분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 분석물 데이터는 복수의 표적 또는 단일 표적으로부터 일정 기간에 걸쳐 획득된다. 표적은 인간 또는 동물 피험자(또는 집합적으로 피험자들), 복수의 생물 또는 무생물 재료, 또는 복수의 기타 객체일 수 있다. 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 표적은 서로 유사하다. 예를 들어, 표적은 인간일 수 있고; 표적은 소(또는 소의 품종)와 같은 동일한 종류의 동물일 수 있으며; 표적은 동일한 종류의 나무(사과나무 등)일 수도 있고 연료, 오일, 유압유, 식용 또는 마실 수 있는 액체 등과 같은 동일한 종류의 유체일 수도 있다.
분석물 데이터에는 표적에 포함된 적어도 하나의 분석물에 대한 정보가 포함되어 있다. 표적이 인간 또는 동물 피험자인 예에서, 분석물은 피험자의 비정상적인(또는 정상적인) 의학적 병리의 지표일 수 있다. 표적이 생물 또는 무생물 재료인 예에서, 분석물은 재료의 오염 물질 또는 기타 불순물, 재료, 토양의 광물 및 기타 여러 가지의 질병 상태에 제한되지 않고 비정상적인(또는 정상적인) 재료의 상태의 지표일 수 있다.
분석물 데이터베이스를 구축하기 위한 분석물 데이터와 데이터베이스 업데이트 및 분석을 위한 후속 분석물 데이터는 전자기 스펙트럼의 무선 또는 마이크로파 주파수 범위와 같은 비광학 주파수 또는 전자기 스펙트럼의 가시 범위의 광학 주파수를 사용하는 분광 기술을 통해 표적에서 분석물을 검출하는 비침습적 분석물 센서를 사용하여 수집될 수 있다. 본원에 기술된 분석물 센서는 분석물의 생체내 검출 및 분석물의 시험관내 검출을 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 분석물은 검출될 수 있다. 검출된 분석물은 표적의 상태(비정상 또는 정상)를 나타내는 지표이다. 예를 들어, 표적이 인간인 경우, 분석물은 인간 표적의 비정상적인 의학적 병리의 지표가 될 수 있다. 예를 들어, 분석물에는 포도당, 케톤, C-반응성 단백질, 알코올, 백혈구, 황체형성 호르몬 또는 인간 표적의 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리의 지표가 되는 기타 분석물 중 하나 이상이 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 비정상적인 의학적 병리는 당뇨병 전증, 당뇨병, 암, 간경화 및 인간 표적으로부터 하나 이상의 검출 가능한 분석물을 기반으로 예측될 수 있는 기타 의학적 병리를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
분석물 데이터(분석물 데이터베이스 구축 및 후속 분석물 데이터 수집 모두를 위한)가 수집되는 기간은 표적, 검출되는 분석물, 시간적 요인(예를 들면, 시간, 요일, 월 또는 연도) 및 기타 요인을 포함하되 이에 국한되지 않는 다수의 요인에 따라 달라질 수 있다. 분석물 데이터가 수집되는 기간은 몇 시간, 며칠, 몇 달 또는 몇 년 단위로 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 표적의 실제 또는 가능한 비정상(또는 정상) 상태를 나타내지 않을 수 있고 발생할 수 있는 표적(들)의 분석물의 자연적 또는 비정상적 변동을 포함하는 분석물 데이터 수집을 최소화하거나 회피하기 위해 기간을 선택할 수 있다. 다른 실시예에서, 선택된 기간은 실제 또는 가능한 비정상 상태를 나타내지 않을 수 있지만 발생할 수 있는 표적의 분석물의 자연적 또는 정상적인 변화를 포함하는 분석물 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 데이터는 또한 제2 센서를 사용하여 표적(들)으로부터 수집될 수 있으며, 여기서 제2 센서로부터의 데이터는 분석물 센서(들)에 의해 수집된 분석물 데이터와 함께 표적의 실제 또는 가능한 상태를 예측하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 분석물 데이터는 또한 하나 이상의 추가 표적으로부터 수집될 수 있으며, 각 표적의 수집된 분석물 데이터는 각 표적의 실제 또는 가능한 상태를 예측하는 데 사용될 수 있다.
분석물(들)은 전자기 스펙트럼의 무선 또는 마이크로파 주파수 대역과 같은 비광학 주파수 또는 전자기 스펙트럼의 가시 범위의 광학 주파수를 사용하는 분광 기술을 통해 검출될 수 있다. 본원에 설명된 분석물 센서는 적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이를 포함한다. 송신 요소와 수신 요소는 안테나(도 1 내지 도 5)이거나 발광 다이오드(도 6 내지 도 8)와 같은 발광 요소일 수 있다. 이하의 설명에서 송신 요소와 수신 요소는 안테나이건 발광 다이오드이건 각각 검출기 요소로 지칭될 수 있다.
도 1 내지 도 5와 함께 후술하는 설명은 처음에 2개 이상의 안테나를 갖는 검출기 어레이를 포함하는 분석물 센서 시스템을 설명할 것이다. 후술하는 설명의 뒷부분에서는 도 6 내지 도 8과 함께 분석물 센서 시스템이 발광 다이오드(LED)와 같은 두 개 이상의 발광 장치를 포함하는 검출기 어레이를 포함하는 것으로 설명된다. 2개 이상의 LED를 갖는 검출기 어레이는 LED 어레이로도 설명될 수 있다. 도 9는 예를 들어 손목에 착용하는 신체 착용형 센서 형태의 비침습적 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템을 보여준다. 도 10은 테이블탑 장치 형태의 비침습적 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템을 보여준다. 도 11은 체외 표적과 함께 사용되는 시험관 내 센서 형태의 비침습적 분석물 센서를 갖춘 분석물 센서 시스템을 보여준다. 도 12는 산업 공정에 사용할 수 있는 비침습적 분석물 센서가 포함된 분석물 센서 시스템을 보여준다.
편의상, 이하의 설명에서는 표적(들)을 인간 또는 동물 피험자로 기술하고, 피험자의 상태를 피험자의 비정상적인 의학적 병리로 설명할 수 있다. 그러나 표적은 인간이나 동물 피험자로 제한되지 않으며, 상태도 비정상적인 의학적 병리에만 국한되지 않는다. 표적은 본원에 설명된 분석물 센서를 사용하여 하나 이상의 분석물을 검출할 수 있는 임의의 객체일 수 있다. 또한, 예측되는 상태는 객체의 정상 또는 비정상 조건일 수 있다. 조건의 추가 예에는 가스, 액체, 고체, 겔 및 이들의 조합일 수 있는 표적 내 오염 물질 또는 기타 불순물의 존재 또는 부재; 표적의 질병 상태 또는 질병 상태의 결여; 토양의 미네랄 또는 미네랄 부족; 그리고 많은 다른 것을 포함하지만 이에 국한되지 않는다.
일 실시예에서, 표적 내 적어도 하나의 분석물의 존재가 검출될 수 있다. 다른 실시예에서, 표적 내 적어도 하나의 분석물의 양 또는 농도가 결정될 수 있다. 표적은 검출을 원할 수 있고 비정상적인 의학적 병리와 같은 실제 또는 가능한 비정상 또는 정상 상태를 나타내는 적어도 하나의 관심 분석물을 포함하는 임의의 표적일 수 있다. 표적은 사람일 수도 있고 동물일 수도 있다. 다른 실시예에서, 분석물은 비인간 또는 비동물 피험자, 예를 들어 식물 또는 나무로부터 검출될 수 있고, 검출된 분석물은 표적의 비정상적인 상태, 예를 들어 식물 또는 나무의 경우 질병을 나타낼 수 있다. 분석물은 액체, 예를 들어 혈액, 간질액, 뇌척수액, 림프액 또는 소변; 인간 조직; 동물 조직, 식물 조직, 무생물, 토양, 유전 물질 또는 미생물로부터 검출될 수 있다.
본원에 기술된 센서에 의한 검출은 비침습적일 수 있는데, 이는 센서가 인체와 같은 표적 외부에 남아 있고 분석물의 검출이 유체 제거 또는 인체와 같은 표적으로부터의 다른 제거를 요구하지 않고 발생한다는 의미이다. 인체 내에서 감지하는 경우, 이러한 비침습적 감지를 생체 내 감지라고도 할 수 있다. 다른 실시예에서, 본원에 설명된 센서는 분석물을 함유하는 표적이 그 숙주, 예를 들어 인체로부터 제거된 시험관 내 센서일 수 있다.
분석물(들)은 비정상적인 의학적 병리와 같은 실제 또는 가능한 비정상 또는 정상 상태를 나타낼 수 있는 검출을 원하는 임의의 분석물일 수 있다. 예를 들어, 인간 표적의 경우, 분석물(들)은 포도당, 혈당, 케톤, C-반응성 단백질; 혈중 알코올, 백혈구 또는 황체 형성 호르몬 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 분석물(들)은 화학물질, 화학물질의 조합, 바이러스, 박테리아 등을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 분석물은 또 다른 매질에 포함된 화학물질일 수 있으며, 이러한 매질의 비제한적인 예에는 적어도 하나의 분석물을 함유하는 유체, 예를 들어 혈액, 간질액, 뇌척수액, 림프액 또는 소변, 인간 조직, 동물 조직, 식물 조직, 무생물, 토양, 유전 물질 또는 미생물이 포함된다. 분석물(들)은 광물이나 오염물질과 같은 비인간, 비생물학적 입자일 수도 있다.
분석물(들)은 예를 들어 자연 발생 물질, 인공 물질, 대사물질 및/또는 반응 생성물을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 상기 적어도 하나의 분석물은 인슐린, 아카르복시프로트롬빈; 아실카르니틴; 아데닌 포스포리보실 전이효소; 아데노신 데아미나제; 알부민; 알파-태아단백질; 아미노산 프로필(아르기닌(크렙스 사이클), 히스티딘/유로칸산, 호모시스테인, 페닐알라닌/티로신, 트립토판); 안드레노스텐디온; 안티피린; 아라비니톨 거울상 이성질체; 아르기나제; 벤조일렉고닌(코카인); 비오티니다제; 비오테린; c-반응성 단백질; 카르니틴; 프로-BNP; BNP; 트로포닌; 카르노시나제; CD4; 세룰로플라스민; 케노데옥시콜산; 클로로퀸; 콜레스테롤; 콜린에스테라제; 공액 1- 하이드록시콜산; 코르티솔; 크레아틴 키나제; 크레아틴 키나제 MM 동종효소; 사이클로스포린 A; d-페니실라민; 데에틸클로로퀸; 디히드로에피안드로스테론 황산염; DNA(아세틸화 인자 다형성, 알코올 탈수소효소, 알파 1-항트립신, 낭포성 섬유증, 뒤센/베커 근이영양증, 분석물-6-인산염 탈수소효소, 헤모글로빈 A, 헤모글로빈 S, 헤모글로빈 C, 헤모글로빈 D, 헤모글로빈 E, 헤모글로빈 F, D-펀자브 , 베타-지중해빈혈, B형 간염 바이러스, HCMV, HIV-1, HTLV-1, 레버 유전성 시신경병증, MCAD, RNA, PKU, Plasmodium vivax, 성적 분화, 21-데옥시코티솔); 데스부틸할로판트린; 디하이드로프테리딘 환원효소; 디프테리아/파상풍 항독소; 적혈구 아르기나제; 적혈구 프로토포르피린; 에스테라제 D; 지방산/아실글리신; 유리 β-인간 융모성 성선 자극 호르몬; 유리 적혈구 포르피린; 유리 티록신(FT4); 유리 트리요오드티로닌(FT3); 푸마릴아세토아세타제; 갈락토스/gal-1-포스페이트; 갈락토스-1-포스페이트 우리딜트랜스퍼라제; 겐타마이신; 분석물-6-포스페이트 탈수소효소; 글루타티온; 글루타티온 퍼옥시다제; 글리코콜산; 글리코실화 헤모글로빈; 할로판트린; 헤모글로빈 변종; 헥소사미니다제 A; 인간 적혈구 탄산탈수효소 I; 17-알파-하이드록시프로게스테론; 하이포잔틴 포스포리보실 트랜스퍼라제; 면역반응성 트립신; 젖산; 선두; 지질단백질((a), B/A-1, β); 리소자임; 메플로퀸; 네틸마이신; 페노바르비톤; 페니토인; 피탄산/프리스탄산; 프로게스테론; 프로락틴; 프롤리다제; 퓨린 뉴클레오시드 포스포릴라제; 퀴닌; 역삼요오드티로닌(rT3); 셀렌; 혈청 췌장 리파제; 시소마이신; 소마토메딘 C; 특정 항체(아데노바이러스, 항핵항체, 항제타 항체, 아르보바이러스, 아우제스키병 바이러스, 뎅기열 바이러스, 드라쿤쿨루스 메디넨시스, 에키노코커스 과립구, 엔타메바 히스톨리티카, 엔테로바이러스, 십이지장편모충, 헬리코박터 파일로리, B형 간염 바이러스, 헤르페스 바이러스, HIV- 1, IgE(아토피성 질환), 인플루엔자 바이러스, 리슈마니아 도노바니, 렙토스피라, 홍역/볼거리/풍진, 나병균, 마이코플라스마 폐렴, 미오글로빈, 온코세르카 포불루스, 파라인플루엔자 바이러스, 열대열원충, 소아마비 바이러스, 녹농균, 호흡기세포융합바이러스, 리케차 (쯔쯔가무시병), 만소마 주혈흡충, 톡소플라스마 곤디이, 트레페노마 팔리디움, 트리파노소마 크루지/랑겔리, 수포성구공바이러스, 우체레리아 반크로프티, 황열병 바이러스); 특정 항원(B형 간염 바이러스, HIV-1); 숙시닐아세톤; 설파독신; 테오필린; 갑상선자극호르몬(TSH); 티록신(T4); 티록신 결합 글로불린; 미량원소; 트랜스페린; UDP-갈락토스-4-에피머라제; 요소; 유로포르피리노겐 I 신타제; 비타민 A; 백혈구; 및 아연 프로토포르피린을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다.
분석물(들)은 또한 표적에 도입된 하나 이상의 화학물질을 포함할 수 있다. 분석물(들)에는 조영제, 방사성 동위원소 또는 기타 화학 물질과 같은 마커가 포함될 수 있다. 분석물(들)은 플루오로카본 기반 합성 혈액을 포함할 수 있다. 분석물(들)에는 약물 또는 약제학적 조성물이 포함될 수 있으며, 비제한적인 예시는 에탄올; 대마초(마리화나, 테트라히드로칸나비놀, 해시시); 흡입제(아산화질소, 아밀 아질산염, 부틸 아질산염, 염화탄화수소, 탄화수소); 코카인(크랙 코카인); 각성제(암페타민, 메스암페타민, Ritalin, Cylert, Preludin, Didrex, PreState, Voranil, Sandrex, Plegine); 진정제(바르비투르산염, 메타쿠알론, Valium, Librium, Miltown, Serax, Equanil, Tranxene과 같은 진정제); 환각제(펜시클리딘, 리세르그산, 메스칼린, 페요테, 실로시빈); 마약(헤로인, 코데인, 모르핀, 아편, 메페리딘, Percocet, Percodan, Tussionex, Fentanyl, Darvon, Talwin, Lomotil); 디자이너 약물(펜타닐, 메페리딘, 암페타민, 메스암페타민 및 펜시클리딘의 유사체, 예를 들어 엑스터시); 동화작용 스테로이드; 및 니코틴을 포함한다. 분석물(들)은 다른 약물 또는 약제학적 조성물을 포함할 수 있다. 분석물(들)은 예를 들어 아스코르브산, 요산, 도파민, 노르아드레날린, 3-메톡시티라민(3MT), 3,4-디히드록시페닐아세트산(DOPAC), 호모바닐 산(HVA), 5-하이드록시트립타민(5HT) 및 5-하이드록시인돌아세트산(FHIAA)과 같은 신체 내에서 생성된 신경화학물질 또는 기타 화학물질을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 센서 시스템은 전자기 신호(도 1 내지 도 5 및 도 9 내지 도 12의 전자기 스펙트럼의 무선 또는 마이크로파 주파수 범위에 있든, 도 6 내지 도 8의 전자기 스펙트럼의 가시 범위에 있든)를 송신 안테나 또는 송신 LED와 같은 송신 요소를 사용하여 표적을 향하여 그리고 표적 내로 전송함으로써 작동한다. 전송된 신호의 전송으로 인해 발생하는 반환 신호는 수신 안테나 또는 광검출기와 같은 수신 요소에 의해 감지된다. 수신 요소에 의해 검출된 신호(들)는 수신된 신호(들)의 강도 및 분석물이 전송된 신호를 흡수하는 하나 이상의 주파수에서의 강도 감소에 기초하여 분석물을 검출하기 위해 분석될 수 있다.
도 1 내지 도 5는 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 2개 이상의 안테나를 사용하는 비침습적 분석물 센서 시스템을 도시한다. 송신 안테나 및 수신 안테나는 표적 근처에 위치할 수 있으며 표적 내의 적어도 하나의 분석물을 검출하는 데 도움을 주기 위해 본원에 추가로 설명된 대로 작동될 수 있다. 송신 안테나는 무선 또는 마이크로파 주파수 범위에서 최소 두 개의 주파수를 갖는 신호를 표적을 향해 그리고 표적 내로 전송한다. 적어도 2개의 주파수를 갖는 신호는 각각이 개별 주파수를 가지며, 각 주파수에서 개별 시간에 개별적으로 전송되는 개별 신호 부분에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 적어도 2개의 주파수를 갖는 신호는 적어도 2개의 주파수를 포함하는 복수의 주파수를 포함하는 복소 신호의 일부일 수 있다. 복소 신호는 다수의 신호를 함께 혼합하거나 다중화한 후 복소 신호를 전송하여 복수의 주파수가 동시에 전송되는 방식으로 생성될 수 있다. 복소 신호를 생성하는 한 가지 가능한 기술에는 역 푸리에 변환 기술을 사용하는 것이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 수신 안테나는 적어도 하나의 관심 분석물을 포함하는 표적으로의 송신 안테나에 의한 신호의 전송으로 인한 응답을 검출한다.
송신 안테나와 수신 안테나는 서로 디커플링(decoupled)(디튜닝(detuned) 등 이라고도 함)된다. 디커플링은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 직접적인 통신을 최소화하기 위해, 바람직하게는 차폐가 없는 송신 안테나와 수신 안테나의 구성 및/또는 배열을 의도적으로 제작하는 것을 의미한다. 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 차폐가 활용될 수 있다. 그러나 송신 안테나와 수신 안테나는 차폐가 없어도 디커플링된다.
전자기 스펙트럼의 무선 또는 마이크로파 주파수 범위에서 작동하는 비침습적 분광학 센서를 사용하여 분석물을 검출하는 예는 국제공개공보 제2019/217461호에 설명되어 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 수신 안테나에 의해 검출된 신호(들)는 복수의 신호 성분을 포함하는 복소 신호일 수 있으며, 각 신호 성분은 서로 다른 주파수에 있다. 일 실시예에서, 검출된 복소 신호는 예를 들어 푸리에 변환을 통해 서로 다른 주파수 각각의 신호 성분으로 분해될 수 있다. 일 실시예에서, 수신 안테나에 의해 검출된 복소 신호는 검출된 신호가 분석물 검출을 수행하기에 충분한 정보를 제공하는 한 분석물을 검출하기 위해 전체적으로(즉, 복소 신호를 역다중화하지 않고) 분석될 수 있다. 게다가, 수신 안테나에 의해 검출된 신호(들)는 각각 개별적인 주파수를 갖는 개별 신호 부분일 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 비침습성 분석물 센서(5)를 갖춘 비침습성 분석물 센서 시스템의 실시예가 도시되어 있다. 센서(5)는 관심 분석물(9)을 포함하는 표적(7)(이 예에서는 인간 또는 동물의 형태)에 대해 묘사된다. 이 예에서, 상기 센서(5)는 송신 안테나/요소(11)(이하 "송신 안테나(11)") 및 수신 안테나/요소 (13)(이하 "수신 안테나 (13)")를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 것으로 묘사된다. 상기 센서(5)는 송신 회로(15), 수신 회로(17) 및 제어기(19)를 더 포함한다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 상기 센서(5)는 배터리(도 1에 도시되지 않음)와 같은 전원 공급 장치를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어 센서(5)에 연결된 코드를 통해 벽 소켓에 센서(5)를 꽂음으로써 전원이 주 전원으로부터 제공될 수 있다. 센서(5)는 손목 주위(도 9 참조)에 착용되도록 구성된 착용형 장치로 구성될 수 있고, 탁상형 장치(도 10)로 구성될 수 있고, 체외 탐지기(도 11 참조)에 사용되거나 예를 들면, 유체 유동(도 12 참조)과 같은 산업 공정에서 탐지를 위한 비인간/동물 버전에 사용될 수 있다.
송신 안테나(11)는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파 범위에 있는 신호(21)를 표적(7)으로 전송하도록 위치, 배열 및 구성된다. 송신 안테나(11)는 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파 범위의 전자기 신호의 전극 또는 임의의 다른 적합한 송신기일 수 있다. 송신 안테나(11)는 분석물 감지가 일어나도록 하기에 충분한 표적(7)에 대한 임의의 배열 및 방향을 가질 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 송신 안테나(11)는 실질적으로 표적(7)을 향하는 방향을 마주하도록 배열될 수 있다.
송신 안테나(11)에 의해 전송되는 신호(21)는 송신 안테나(11)에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로(15)에 의해 생성된다. 상기 송신 회로(15)는 송신 안테나(11)에 의해 전송될 송신 신호를 생성하는 데 적합한 임의의 구성을 가질 수 있다. RF 또는 마이크로파 주파수 범위에서 송신 신호를 생성하기 위한 송신 회로는 당업계에 잘 알려져 있다. 일 실시예에서, 송신 회로(15)는 예를 들어 전원에 대한 연결, 주파수 생성기, 선택적으로 필터, 증폭기 또는 RF 또는 마이크로파 주파수 전자기 신호를 생성하는 회로에 대한 임의의 다른 적합한 요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 송신 회로(15)에 의해 생성된 신호는 적어도 2개의 이산 주파수(즉, 복수의 이산 주파수)를 가질 수 있으며, 이들 각각은 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위에 있다. 다른 실시예에서, 적어도 2개의 이산 주파수 각각은 약 300MHz 내지 약 6000MHz 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 송신 회로(15)는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위, 또는 다른 실시예에서는 약 300MHz 내지 약 6000MHz 범위 내의 주파수 범위를 스윕하도록(sweep) 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 송신 회로(15)는 복소 송신 신호를 생성하도록 구성될 수 있으며, 복소 신호는 복수의 신호 성분을 포함하고, 신호 성분 각각은 서로 다른 주파수를 갖는다. 복소 신호는 다수의 신호를 함께 혼합하거나 다중화한 후 복소 신호를 전송하여 복수의 주파수가 동시에 전송되는 방식으로 생성될 수 있다.
수신 안테나(13)는 송신 안테나(11)에 의한 송신 신호(21)를 표적(7)으로 송신하고 분석물(9)에 충돌함으로써 발생하는 하나 이상의 전자기 응답 신호(23)를 검출하도록 위치, 배열 및 구성된다. 수신 안테나(13)는 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파 범위의 전자기 신호의 전극 또는 임의의 다른 적합한 수신기일 수 있다. 일 실시예에서, 수신 안테나(13)는 각각 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위, 또는 다른 실시예에서는 약 300MHz 내지 약 6000MHz 범위인 적어도 2개의 주파수를 갖는 전자기 신호를 검출하도록 구성된다. 수신 안테나(13)는 분석물 감지가 일어나도록 하기 위해 응답 신호(들)(23)의 검출을 허용하기에 충분한 표적(7)에 대한 임의의 배열 및 방향을 가질 수 있다. 비제한적인 일 실시예에서, 수신 안테나(13)는 실질적으로 표적(7)을 향하는 방향을 마주하도록 배열될 수 있다.
수신 회로(17)는 수신 안테나(13)에 전기적으로 연결 가능하고 수신 안테나(13)로부터 수신된 응답을 제어기(19)로 전달한다. 수신 회로(17)는 수신 안테나(13)에 의해 응답 신호(들)(23)을 반영하는 하나 이상의 신호로 검출된 전자기 에너지를 변환하기 위해 수신 안테나(13)와 인터페이싱하기에 적합한 임의의 구성을 가질 수 있다. 수신 회로의 구성은 당업계에 잘 알려져 있다. 수신 회로(17)는 신호(들)를 제어기(19)에 제공하기 전에 예를 들어 신호(들) 증폭, 신호(들) 필터링 등을 통해 신호(들)를 조절하도록 구성될 수 있다. 따라서, 수신 회로(17)는 필터, 증폭기, 또는 제어기(19)에 제공되는 신호(들)를 조절하기 위한 임의의 다른 적합한 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수신 회로(17) 또는 제어기(19) 중 적어도 하나는 각각 서로 다른 주파수의 복수의 신호 성분을 포함하는 수신 안테나(13)에 의해 검출된 복합 신호를 각각의 구성 신호 성분으로 분해 또는 역다중화하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 복소 신호를 분해하는 것은 검출된 복소 신호에 푸리에 변환을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 그러나 수신된 복소 신호를 분해하거나 역다중화하는 것은 선택적이다. 대신, 일 실시예에서, 검출된 신호가 분석물 검출을 수행하기에 충분한 정보를 제공하는 한, 수신 안테나에 의해 검출된 복소 신호는 분석물을 검출하기 위해 전체적으로(즉, 복소 신호를 역다중화하지 않고) 분석될 수 있다.
제어기(19)는 센서(5)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어기(19)는 송신 안테나(11)에 의해 송신될 송신 신호를 생성하도록 송신 회로(15)에 지시할 수 있다. 제어기(19)는 또한 수신 안테나로(17)부터 신호를 추가로 수신한다. 제어기(19)는 표적(7) 내의 분석물(들)(9)을 검출하기 위해 수신 회로(17)로부터의 신호를 선택적으로 처리할 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(19)는 선택적으로 예를 들어, 블루투스와 같은 하나 이상의 무선 연결, 4G, 5G, LTE 등과 같은 무선 데이터 연결, 또는 Wi-Fi를 통해 사용자 장치 및/또는 원격 서버(27)와 같은 적어도 하나의 외부 장치(25)와 통신할 수 있다. 제공되는 경우, 외부 장치(25) 및/또는 원격 서버(27)는 예를 들어 분석물(들)(9)을 검출하고 분석물 데이터베이스를 개발하기 위해 제어기(19)가 수신 회로(17)로부터 수신하는 신호를 처리(또는 추가 처리)할 수 있다. 제공되는 경우, 외부 장치(25)는 원격 서버(27)의 연결을 제공하기 위해 예를 들어 유선 데이터 연결을 사용하거나 무선 데이터 연결 또는 외부 장치(25)의 Wi-Fi를 통해 센서(5)와 원격 서버(27) 사이의 통신을 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 센서(5)는 내부 공간(31)을 형성하는 센서 하우징(29)(점선으로 도시됨)을 포함할 수 있다. 센서(5)의 구성요소는 하우징(29)에 부착 및/또는 배치될 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)는 상기 하우징(29)에 부착된다. 일부 실시예에서, 안테나(11, 13)는 하우징(29)의 내부 공간(31) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나(11, 13)는 하우징(29)에 부착되지만 적어도 부분적으로 또는 완전히 내부 공간(31) 외부에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 송신 회로(15), 수신 회로(17) 및 제어기(19)는 하우징(29)에 부착되고 센서 하우징(29) 내에 전체적으로 배치된다.
수신 안테나(13)는 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 전자기적 결합이 감소되도록 송신 안테나(11)에 대해 디커플링되거나 디튜닝된다. 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)의 디커플링은 표적(7)으로부터의 응답 신호(들)(23)인 수신 안테나(13)에 의해 검출된 신호(들)의 부분을 증가시키고, 수신 안테나(13)에 의해 송신된 신호(21)의 직접 수신을 최소화한다. 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)의 디커플링으로 인해 송신 안테나(11)에서 수신 안테나(13)로의 전송이 이루어지며, 이는 송신 및 수신 안테나가 결합된 안테나 시스템에 비해 감소된 순방향 이득(S21)과 출력에서의 증가된 반사(S22)를 갖는다.
일 실시예에서, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 결합은 95% 이하이다. 다른 실시예에서, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 결합은 90% 이하이다. 다른 실시예에서, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 결합은 85% 이하이다. 다른 실시예에서, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 결합은 75% 이하이다.
송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 결합을 감소시키기 위한 임의의 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 디커플링은 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)를 서로 디커플링하기에 충분한 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이의 하나 이상의 의도적으로 제조된 구성 및/또는 배열에 의해 달성될 수 있다.
예를 들어, 아래에 추가로 설명되는 일 실시예에서, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)의 디커플링은 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)가 서로 다른 기하학적 구조를 갖도록 의도적으로 구성함으로써 달성될 수 있다. 의도적으로 다른 기하학적 구조는 의도적인 송신 및 수신 안테나(11, 13)의 다른 기하학적 구성을 의미한다. 기하학적 구조의 의도적인 차이는 실수로 또는 의도하지 않게, 예를 들어 제조 오류 또는 허용 오차로 인해 발생할 수 있는 송신 및 수신 안테나의 기하학적 구조 차이와는 다르다.
송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)의 디커플링을 달성하기 위한 또 다른 기술은 안테나(11, 13)를 디커플링하고 전송된 신호(21)를 표적(7)으로의 전자기력선의 비율을 강제하는 데 충분한 각 안테나(11, 13) 사이에 적절한 간격을 제공하는 것이고, 이로써 표적(7)으로 이동하지 않고 송신 안테나(11)로부터 직접적으로 수신 안테나(13)에 의한 전자기 에너지의 직접 수신을 가능한 한 최소화하거나 제거한다. 각 안테나(11, 13) 사이의 적절한 간격은 송신 안테나(11)로부터의 신호의 출력 전력, 안테나(11, 13)의 크기, 전송된 신호의 주파수, 및 안테나 사이의 차폐 유무를 포함하되 이에 국한되지 않는 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 이 기술은 수신 안테나(13)에 의해 검출된 응답이 분석물(9)을 측정하고 송신 안테나(11)에서 수신 안테나(13)로 직접 흐르는 송신 신호(21)가 아니라는 것을 보장하는 데 도움이 된다. 일부 실시예에서, 안테나(11, 13) 사이의 적절한 간격은 디커플링을 달성하기 위해 안테나(11, 13)의 형상의 의도적인 차이와 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 송신 안테나(11)에 의해 전송되는 송신 신호는 적어도 2개의 서로 다른 주파수, 예를 들어 7 내지 12개 이상의 서로 다른 이산 주파수를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 송신 신호는 단일 주파수 또는 다수의 서로 다른 주파수를 갖는 각각의 개별 신호를 갖는 일련의 이산 개별 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 송신 신호(또는 각각의 송신 신호)는 약 300ms보다 작거나, 같거나, 그보다 큰 송신 시간을 통해 송신될 수 있다. 다른 실시예에서, 송신 시간은 약 200ms보다 작거나 같거나 클 수 있다. 또 다른 실시예에서, 송신 시간은 약 30ms보다 작거나 같거나 클 수 있다. 송신 시간은 또한 초 단위로 측정되는 크기, 예를 들면 1초, 5초, 10초 또는 그 이상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 동일한 송신 신호가 여러 번 전송될 수 있으며, 그런 다음 송신 시간이 평균화 될 수 있다. 다른 실시예에서, 송신 신호(또는 각각의 송신 신호)는 약 50% 이하의 듀티 사이클로 송신될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 센서 시스템(5)에 사용될 수 있는 안테나 어레이(33)의 예시와 안테나 어레이(33)가 어떻게 배향될 수 있는지를 도시한다. 안테나 어레이(33)의 많은 방향이 가능하며, 센서(5)가 분석물(9)을 감지하는 주요 기능을 수행할 수 있는 한 임의의 방향이 사용될 수 있다.
도 2a에서, 안테나 어레이(33)는 실질적으로 평면일 수 있는 기판(35) 상에 배치된 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)를 포함한다. 이 예시는 실질적으로 X-Y 평면에 배치된 어레이(33)를 도시한다. 본 예시에서는 X축 방향과 Y축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 측면 치수로 간주하고, Z축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 두께 치수로 간주할 수 있다. 이 예시에서, 각각의 안테나(11, 13)는 그 두께 치수(Z축 방향)보다 큰 적어도 하나의 측면 치수(X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 측정됨)를 갖는다. 즉, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)는 각각 X축 방향 및/또는 Y축 방향에서 측정된 적어도 하나의 다른 측면 치수에 비해 Z축 방향에서 상대적으로 평평하거나 상대적으로 작은 두께를 갖는다.
도 2a의 실시예를 사용할 때, 센서와 어레이(33)는 표적(7)이 Z축 방향으로 어레이(33) 아래에 있거나 Z축 방향으로 어레이(33) 위에 있도록 표적(7)에 대해 위치 설정될 수 있고, 그로 인해 안테나(11, 13)의 면 중 하나가 표적(7)을 향하게 된다. 대안적으로, 표적(7)은 X축 방향으로 어레이(33)의 왼쪽 또는 오른쪽에 위치하여 안테나(11, 13) 각각의 단부들 중 하나가 표적(7)을 향하게 된다. 대안적으로, 표적(7)은 Y축 방향으로 어레이(33)의 측면에 위치되어 안테나(11, 13) 각각의 측면 중 하나가 표적(7)을 향하게 된다.
센서(5)에는 안테나 어레이(33) 외에 하나 이상의 추가 안테나 어레이가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 도 2a는 또한 실질적으로 평면일 수 있는 기판(35a) 상에 배치된 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)를 포함하는 선택적인 제2 안테나 어레이(33a)를 도시한다. 어레이(33)와 마찬가지로, 어레이(33a)도 실질적으로 X-Y 평면에 배치될 수 있으며, 어레이(33, 33a)는 X축 방향으로 서로 이격되어 있다.
도 2b에서, 안테나 어레이(33)는 실질적으로 Y-Z 평면에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 이 예시에서는 Y축 방향과 Z축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 측면 치수로 간주하고, X축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 두께 치수로 간주할 수 있다. 이 예시에서, 각각의 안테나(11, 13)는 그 두께 치수(X축 방향)보다 큰 적어도 하나의 측면 치수(Y축 방향 및/또는 Z축 방향으로 측정됨)를 갖는다. 즉, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)는 각각 Y축 방향 및/또는 Z축 방향에서 측정된 적어도 하나의 다른 측면 치수에 비해 X축 방향에서 상대적으로 평평하거나 상대적으로 작은 두께를 갖는다.
도 2b의 실시예를 사용할 때, 센서와 어레이(33)는 표적(7)이 Z축 방향으로 어레이(33) 아래에 있거나 Z축 방향으로 어레이(33) 위에 있도록 표적(7)에 대해 위치 설정될 수 있고, 그로 인해 안테나(11, 13) 각각의 단부들 중 하나가 표적(7)을 향하게 된다. 대안적으로, 표적(7)은 X축 방향으로 어레이(33)의 앞이나 뒤에 위치할 수 있으며, 그에 따라 안테나(11, 13) 각각의 면들 중 하나가 표적(7)을 향한다. 대안적으로, 표적(7)은 Y축 방향으로 어레이(33)의 측면 중 하나에 위치될 수 있으며, 이에 따라 안테나(11) 각각의 측면 중 하나가 표적(7)을 향한다.
도 2c에서, 안테나 어레이(33)는 실질적으로 X-Z 평면에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 본 예시에서는 X축 방향과 Z축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 측면 치수로 간주하고, Y축 방향에서의 안테나(11, 13)의 치수를 두께 치수로 간주할 수 있다. 이 예시에서, 각각의 안테나(11, 13)는 그 두께 치수(Y축 방향)보다 큰 적어도 하나의 측면 치수(X축 방향 및/또는 Z축 방향으로 측정됨)를 갖는다. 즉, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(13)는 각각 X축 방향 및/또는 Z축 방향에서 측정된 적어도 하나의 다른 측면 치수에 비해 Y축 방향에서 상대적으로 평평하거나 상대적으로 작은 두께를 갖는다.
도 2c의 실시예를 사용할 때, 센서와 어레이(33)는 표적(7)이 Z축 방향으로 어레이(33) 아래에 있거나 Z축 방향으로 어레이(33) 위에 있도록 표적(7)에 대해 위치 설정될 수 있고 그로 인해 안테나(11, 13) 각각의 단부들 중 하나가 표적(7)을 향하게 된다. 대안적으로, 표적(7)은 X축 방향으로 어레이(33)의 왼쪽 또는 오른쪽에 위치될 수 있으며, 이에 따라 안테나(11, 13) 각각의 측면 중 하나가 표적(7)을 향한다. 대안적으로, 표적(7)은 Y축 방향으로 어레이(33)의 앞이나 뒤에 위치하여 안테나(11, 13) 각각의 면 중 하나가 표적(7)을 향한다.
도 2a 내지 2c의 어레이(33, 33a)는 X-Y 평면, Y-Z 평면 또는 X-Z 평면과 같은 평면 내에서 전체적으로 배향될 필요는 없다. 대신, 어레이(33, 33a)는 X-Y 평면, Y-Z 평면 및 X-Z 평면에 대해 각도를 두고 배치될 수 있다.
안테나 형상의 차이를 이용한 디커플링 안테나
위에서 언급한 바와 같이, 송신 안테나(11)를 수신 안테나(13)로부터 디커플링하는 한 기술은 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13)가 의도적으로 서로 다른 기하학적 구조를 갖도록 의도적으로 구성하는 것이다. 의도적으로 다른 기하학적 구조는 의도적인 송신 및 수신 안테나(11, 13)의 기하학적 구성의 차이를 의미하며, 이는 예를 들어 안테나(11, 13)를 제작할 때 제조 오류 또는 허용 오차로 인해 우연히 또는 의도하지 않게 발생할 수 있는 송신 및 수신 안테나(11, 13)의 기하학적 구성의 차이와 구별된다.
안테나(11, 13)의 서로 다른 기하학적 구조는 여러 가지 서로 다른 방식으로 나타날 수 있고 설명될 수 있다. 예를 들어, 안테나(11, 13) 각각의 평면도(도 3a 내지 도 3c와 같은)에서, 안테나(11, 13)의 주변 에지의 형상은 서로 다를 수 있다. 서로 다른 기하학적 구조로 인해 안테나(11, 13)는 평면도에서 서로 다른 표면적을 갖게 될 수 있다. 서로 다른 기하학적 구조로 인해 안테나(11, 13)는 평면도에서 서로 다른 종횡비(즉, 서로 다른 치수에서의 크기의 비율, 예를 들어 아래에서 더 자세히 설명하는 것처럼 길이를 안테나(11)의 폭으로 나눈 비율은 안테나(13)의 길이를 폭으로 나눈 비율과 다를 수 있음)를 갖게 될 수 있다. 일부 실시예에서, 서로 다른 기하학적 구조로 인해 안테나(11, 13)는 평면도의 서로 다른 주변 에지 형상, 평면도의 서로 다른 표면적, 및/또는 서로 다른 종횡비의 임의의 조합을 갖게 될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나(11, 13)는 주변 에지 경계 내에 형성된 하나 이상의 홀(도 2b 참조), 또는 주변 에지(도 2b 참조)에 형성된 하나 이상의 노치를 가질 수 있다.
따라서 본원에 사용된 바와 같이, 안테나(11, 13)의 기하학의 차이 또는 기하학적 형상의 차이는 각 안테나(11, 13)를 평면도에서 볼 때의 형상, 길이, 폭, 크기, 모양, 경계(즉, 주변 가장자리)에 의해 폐쇄된 영역 등의 의도적인 차이를 의미한다.
안테나(11, 13)는 임의의 구성을 가질 수 있고, 본원에 설명된 바와 같이 안테나(11, 13)의 기능을 수행할 수 있게 하는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 안테나(11, 13)는 재료 스트립으로 형성될 수 있다. 재료 스트립은 안테나를 평면도에서 볼 때 스트립의 두께 치수보다 큰 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 구성을 포함할 수 있다(즉, 스트립은 안테나를 도 3a 내지 도 3c에서와 같이 평면도로 볼 때 길이 또는 폭과 같은 적어도 하나의 다른 측면 치수에 비해 상대적으로 편평하거나 상대적으로 작은 두께임). 재료 스트립에는 와이어가 포함될 수 있다. 안테나(11, 13)는 금속 및 전도성 비금속 재료를 포함하는 임의의 적합한 전도성 재료(들)로 형성될 수 있다. 사용될 수 있는 금속의 예는 구리 또는 금을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 사용될 수 있는 재료의 또 다른 실시예는 비금속 재료를 전도성으로 만들기 위해 금속 재료로 도핑되는 비금속 재료이다.
도 2a 내지 도 2c에서, 어레이(33, 33a) 각각 내의 안테나(11, 13)는 서로 다른 기하학적 구조를 갖는다. 또한, 도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 안테나(11, 13)의 추가 예의 평면도를 예시한다. 도 2a 내지 도 2c 및 도 3a 내지 도 3c의 예는 완전한 것이 아니며 다양한 구성이 가능하다.
도 3a는 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 2개의 안테나를 갖는 안테나 어레이의 평면도를 예시한다. 이 예시에서, 안테나(11, 13)는 각각 측방향 길이(L11, L13), 측방향 폭(W11, W13) 및 주변 에지(E11, E13)를 갖는 실질적으로 선형인 스트립으로 예시된다. 주변 에지(E11, E13)는 안테나(11, 13)의 전체 주변 둘레로 연장되고 평면에서 볼 때 영역을 경계짓는다(bound). 이 예에서, 측면 길이(L11, L13) 및/또는 측면 폭(W11, W13)은 도 3a를 볼 때 페이지 내외로 연장되는 안테나(11, 13)의 두께 치수보다 크다. 이 예에서, 안테나(11, 13)는 안테나(11, 13)의 단부 형상이 서로 다르다는 점에서 기하학적 구조가 서로 다르다. 예를 들어, 도 3a를 볼 때, 안테나(11)의 오른쪽 단부(42)는 안테나(13)의 오른쪽 단부(44)와 다른 형상을 갖는다. 마찬가지로, 안테나(11)의 왼쪽 단부(46)는 오른쪽 단부(42)와 유사한 형상을 가질 수 있으나 오른쪽 단부(44)와 유사한 형상을 가질 수 있는 안테나(13)의 왼쪽 단부(48)와는 다르다. 안테나(11, 13)의 측면 길이(L11, L13) 및/또는 측면 폭(W11, W13)이 서로 다를 수 있다.
도 3b는 도 3a와 어느 정도 유사한, 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 2개의 안테나를 갖는 안테나 어레이의 또 다른 평면도를 예시한다. 이 예에서, 안테나(11, 13)는 각각 측면 길이(L11, L13), 측면 폭(W11, W13) 및 주변 에지(E11, E13)를 갖는 실질적으로 선형인 스트립으로 예시된다. 주변 에지(E11, E13)는 안테나(11, 13)의 전체 주변 둘레로 연장되고 평면에서 볼 때 영역을 경계짓는다. 이 예에서, 측면 길이(L11, L13) 및/또는 측면 폭(W11, W13)은 도 3b를 볼 때 페이지 내외로 연장되는 안테나(11, 13)의 두께 치수보다 크다. 이 예에서, 안테나(11, 13)는 안테나(11, 13)의 단부 형상이 서로 다르다는 점에서 기하학적 구조가 서로 다르다. 예를 들어, 도 3b를 볼 때, 안테나(11)의 오른쪽 단부(42)는 안테나(13)의 오른쪽 단부(44)와 다른 형상을 갖는다. 마찬가지로, 안테나(11)의 왼쪽 단부(46)는 오른쪽 단부(42)와 유사한 형상을 가질 수 있지만 안테나(13)의 좌측 단부(48)는 우측 단부(44)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 또한, 안테나(11, 13)의 측면 폭(W11, W13)은 서로 다르다. 안테나(11, 13)의 측면 길이(L11, L13)가 서로 다를 수도 있다.
도 3c는 도 3a 및 3b와 어느 정도 유사한, 서로 다른 기하학적 구조를 갖는 2개의 안테나를 갖는 안테나 어레이의 또 다른 평면도를 예시한다. 이 예에서, 안테나(11, 13)는 각각 측면 길이(L11, L13), 측면 폭(W11, W13) 및 주변 에지(E11, E13)를 갖는 실질적으로 선형인 스트립으로 예시된다. 주변 에지(E11, E13)는 안테나(11, 13)의 전체 주변 둘레로 연장되고 평면에서 볼 때 영역을 경계짓는다. 이 예에서, 측면 길이(L11, L13) 및/또는 측면 폭(W11, W13)은 도 3c를 볼 때 페이지 내외로 연장되는 안테나(11, 13)의 두께 치수보다 크다. 이 예에서, 안테나(11, 13)는 안테나(11, 13)의 단부 형상이 서로 다르다는 점에서 기하학적 구조가 서로 다르다. 예를 들어, 도 3c를 볼 때, 안테나(11)의 오른쪽 단부(42)는 안테나(13)의 오른쪽 단부(44)와 다른 형상을 갖는다. 마찬가지로, 안테나(11)의 왼쪽 단부(46)는 오른쪽 단부(42)와 유사한 형상을 가질 수 있지만 안테나(13)의 좌측 단부(48)는 우측 단부(44)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 또한, 안테나(11, 13)의 측면 폭(W11, W13)은 서로 다르다. 안테나(11, 13)의 측면 길이(L11, L13)가 서로 다를 수도 있다.
도 4a 내지 도 4d는 기하학적 차이를 달성하기 위해 송신 및 수신 안테나(11, 13)의 단부가 가질 수 있는 다양한 형상의 추가 예에 대한 평면도이다. 안테나(11, 13)의 단부 중 하나 또는 둘 다는 도 3a 내지 도 3c의 실시예를 포함하여 도 4a 내지 도 4d의 형상을 가질 수 있다. 도 4a는 끝 부분이 일반적으로 직사각형인 것으로 도시한다. 도 4b는 한쪽 모서리가 둥근 모서리를 갖고 있는 반면 다른 모서리는 직각을 유지하는 것으로 끝을 도시한다. 도 4c는 전체 끝이 둥글거나 바깥쪽으로 볼록한 것으로 도시한다. 도 4d는 끝이 안쪽으로 오목한 것으로 도시한다. 다른 많은 모양도 가능하다.
도 5는 실질적으로 선형 스트립으로 예시된 6개의 안테나를 갖는 안테나 어레이의 또 다른 평면도를 예시한다. 이 예에서, 안테나의 단부의 형상, 안테나의 측면 길이 및/또는 측면 폭이 서로 다르다는 점에서 안테나는 기하학적 구조가 서로 다르다.
안테나의 디커플링을 달성하기 위한 또 다른 기술은 송신 안테나에 의해 전송된 신호(들)의 대부분 또는 전부를 표적으로 강제 전송하기에 충분한 간격을 갖는 각 안테나 사이의 적절한 간격을 사용하여 송신 안테나로부터 직접 수신 안테나에 의한 전자기 에너지의 직접 수신을 최소화하는 것이다. 적절한 간격을 사용하는 것 자체로 안테나의 디커플링을 달성할 수 있다. 다른 실시예에서, 디커플링을 달성하기 위해 안테나의 기하학적 구조의 차이와 함께 적절한 간격이 사용될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 표시된 위치에서 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이에 간격 D가 있다. 안테나(11, 13) 사이의 간격 D는 각 안테나(11, 13)의 전체 길이(예를 들어 X축 방향)에 걸쳐 일정할 수 있거나, 안테나(11, 13) 사이의 간격 D는 다양할 수 있다. 간격 D가 송신 안테나(11)에 의해 송신된 신호(들)의 대부분 또는 전부가 표적에 도달하고 수신 안테나(13)에 의해 직접적으로 송신 안테나(11)로부터 전자기 에너지를 직접 받는 것을 최소화하기에 충분한 한 임의의 간격 D가 사용될 수 있고, 이로써 안테나(11, 13)를 서로 디커플링시킨다.
또한, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(13) 사이에는 최대 간격과 최소 간격이 있는 것이 바람직하다. 최대 간격은 하우징(29)의 최대 크기에 따라 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 최대 간격은 약 50mm일 수 있다. 일 실시예에서, 최소 간격은 약 1.0mm 내지 약 5.0mm일 수 있다.
도 9는 신체 착용형 센서, 특히 손목에 착용되는 시계형 장치(90) 형태의 도 1의 센서(5)의 예시적인 사용을 도시한다. 센서(5)는 손목 둘레로 연장되는 스트랩(94)에 의해 손목에 고정되는 센서 본체(92)에 통합된다.
도 10은 테이블탑 장치(100)의 형태로 도 1의 센서(5)의 예시적인 사용을 도시한다. 용어 "테이블탑(tapletop)"은 "카운터탑"과 상호 교환적으로 사용되며, 사용 중에 테이블, 카운터, 선반, 다른 장치 등에 국한되지는 않지만 이와 같은 구조물의 상단 표면에 위치하도록 의도된 장치를 지칭한다. 일부 실시예에서, 장치(100)는 수직 벽에 장착될 수 있다. 장치(100)는 장치(100)에 통합된 비침습적 분석물 센서(5)를 사용하여 사용자의 포도당 수준 판독값을 얻는 것과 같이 사용자의 분석물의 실시간 주문형 판독값을 얻도록 구성되지만 이에 국한되지는 않는다. 장치(100)는 일반적으로 직사각형 상자 형상인 것으로 도시되어 있다. 그러나 장치(100)는 원통형, 정사각형 상자, 삼각형 및 기타 여러 형상과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 장치(100)는 하우징(102), 예를 들어 센서(5)의 안테나(11, 13)가 판독값을 얻을 수 있도록 위치되는 하우징(102)의 상부 표면 상의 판독 영역(104), 및 예를 들어 센서(5)에 의한 판독값과 같은 데이터를 표시하기 위해 하우징(102)의 상부 표면에 있는 디스플레이 스크린(106)을 포함한다. 장치(100)에 대한 전력은 벽 소켓에 꽂는 전원 코드(108)를 통해 제공될 수 있다. 장치(100)는 또한 전원 코드(108)를 통해 제공되는 전력 대신에 장치(100)의 주 전원 역할을 하는 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있거나, 하나 이상의 배터리는 전원 코드(108)를 통해 전력이 공급되지 않는 경우 백업 전원 역할을 할 수 있다. 장치(100)에 의한 판독은 트리거 버튼(110)으로 트리거 될 수 있다. 온/오프 전원 버튼 또는 스위치(112)는 장치(100)에 전원을 켜고 끄기 위해 장치(100)의 어느 곳에나 제공될 수 있다. 온/오프 전원 버튼 또는 스위치(112)는 또한 트리거 버튼(110) 대신에 트리거 버튼으로서 기능할 수 있다. 대안적으로, 트리거 버튼(110)은 판독을 트리거할 뿐만 아니라 장치(100)에 전원을 켜고 끄기 위해 온/오프 전원 버튼으로서 작용할 수도 있다.
도 11은 분석할 샘플이 들어 있는 샘플 용기(122)에 보관된 체외 샘플과 작동하도록 구성된 시험관 내 센서(120)에 통합된 도 1의 센서(5)를 도시하며, 상기 용기(122)는 샘플 챔버(124)에 보관된다. 센서(120)는 미국 특허 공보 제9041920호에 개시된 하우징의 특징과 유사한 추가 특징을 포함할 수 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
도 12는 예를 들어 화살표 A로 표시된 바와 같이 체외 유체가 흐르는 체외 유체 통로(132)를 갖는, 산업 공정에서 시험관 내 센서(130)로서 도 1의 센서(5)를 도시한다. 센서(130)는 도시된 바와 같이 통로(132) 외부에 위치될 수 있거나, 센서(130)는 통로(132) 내에 위치될 수 있다. 센서(130)는 신호(들)를 표적으로 전송하고 응답을 수신할 수 있는 임의의 응용에서 사용될 수 있다.
도 6은 비침습성 분석물 센서 시스템의 다른 실시예의 일부를 형성하는 비침습성 분석물 센서(50)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 비침습적 분석물 센서(50)는 선택된 전자기 주파수의 광파 형태의 전자기 에너지를 사용하여 본원에 설명된 비침습적 분석물 감지를 수행한다. 센서(50)는 하우징(52) 및 각각이 빛의 형태로 전자기 에너지를 방출할 수 있는 복수의 송신 요소(54)를 포함하는 센서 어레이를 포함한다. 이 예에서, 송신 요소(54)는 광검출기일 수 있는 수신 요소(56)를 둘러싸는 어레이에 배치된다. 예시된 예는 수신 요소(56) 주위에 원형 어레이로 배열된 총 12개의 요소(54)를 갖는 어레이를 도시한다. 그러나 더 많거나 더 적은 수의 요소(54)가 어레이에 제공될 수 있다. 또한, 어레이는 원형 어레이 이외의 배열을 가질 수도 있다. 별도의 수신 요소(56)는 요소(54) 중 하나가 광을 방출하고 광을 감지하는 기능을 모두 수행할 수 있는 LED에 대해 아래에 자세히 설명된 수신 요소로서 기능하도록 제어되는 경우 필요하지 않다.
도 7은 도 6과 유사한 또 다른 실시예를 예시한다. 도 7에서, 요소(54) 각각은 일 방식으로 제어되어 임의의 하나 이상의 요소(54)가 광을 방출할 수 있고(따라서 송신 요소로서 기능할 수 있음) 임의의 하나 이상의 요소(54)가 광 검출기의 역할을 할 수 있다(따라서 수신 요소로서 기능할 수 있음). 도 7에서, 요소(54)는 송신 요소 또는 수신 요소로서 기능할 수 있으므로, 도 6에서와 같이 별도의 수신 요소(56)의 사용이 필요하지 않다. 그러나 원한다면 별도의 수신 요소(56)가 포함될 수 있다. 예시된 예는 3x4 또는 4x3 어레이로 배열된 총 12개의 요소(54)를 갖는 어레이를 도시한다. 그러나 더 많거나 더 적은 수의 요소(54)가 어레이에 제공될 수 있다. 또한, 어레이는 원형 어레이로 배치되는 요소(54)를 포함하는 다른 배열을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 도 6 및 도 7의 요소(54)는 발광 다이오드(LED)일 수 있고, LED를 포함하는 어레이는 LED 어레이로 지칭될 수 있다. 빛을 방출(즉, 광방출기)하거나 빛을 감지(즉, 광검출기)하도록 선택적으로 제어될 수 있는 LED는 잘 알려져 있다. Journal of Physics: Conference Series 76(2007)의 Stojanovic et al., 발광 다이오드에 기반한 광학 감지 접근 방식; 제4회 IEEE 국제 센서 회의(IEEE 센서 2005) 발표된 Rossiter et al., 광방출기 모드와 광검출기 모드 모두에서 작동하는 LED 매트릭스를 사용하는 새로운 촉각 센서를 참조한다. 또한 전체 내용이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 공보 제4202000호를 참조한다.
도 8을 참조하면, 도 6 및 도 7의 실시예에서 일부 또는 모든 요소(54)는 하우징(52)의 표면(58)과 같은 높이일 수 있어(flush) 각 송신 요소(54)에 의해 방출된 광이 센서(50)로부터 송신될 수 있고, 수신 요소(56)(또는 수신 요소로서 작용하는 요소(54) 중 하나)는 복귀하는 광을 검출한다. 다른 실시예에서, 송신 요소(54) 중 일부 또는 전부는 하우징(52) 내에 리세스될 수 있지만, 각각의 송신 요소(54)로부터의 광은 외부로 적절하게 전달되고, 복귀하는 광은 수신 요소(54)로 적절하게 전달된다. 또 다른 실시예에서, 송신 요소(54) 중 일부 또는 전부는 하우징(52)의 표면(58)으로부터 (부분적으로 또는 완전히) 돌출될 수 있다.
도 6 및 도 7에서, 요소(54)가 LED인 경우, LED는 임의의 하나 이상의 LED가 광을 방출할 수 있는 방식으로 제어될 수 있다. 또한, 도 6의 수신 요소(56)는 광 검출기로서 작용할 수 있거나, 도 6 및 도 7의 LED 중 임의의 하나 이상이 광 검출기로서 작용하도록 제어될 수 있다. 사용되는 LED는 바람직하게는 적어도 2개의 서로 다른 파장의 광이 방출되도록 허용한다. 다른 실시예에서, 적어도 3개 이상의 서로 다른 파장의 광이 방출될 수 있다. 일 실시예에서, LED 각각은 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 2개 이상의 LED는 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다. LED는 청색광, 적색광, 녹색광, 백색광, 주황색광, 황색광 및 기타 색상으로 가시적으로 인식되는 파장을 포함하지만 이에 제한되지 않는 인간 가시 스펙트럼(예를 들어 약 380nm 내지 약 760nm)에 있는 파장 뿐만 아니라 적외선 파장을 포함하되 이에 국한되지 않는 인간의 가시 스펙트럼에 없는 파장을 방출한다. 가시광선과 비가시광선 스펙트럼의 파장을 조합하여 사용할 수도 있다. 센서(50)에 의해 방출된 광파는 둘 다 전자기파이기 때문에 도 1 내지 도 5의 센서(5)에 의해 방출된 RF 파와 유사한 방식으로 기능한다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 요소(54)에 의해 방출된 광파(60)는 표적 내로 침투하고 표적 내의 분석물로부터 반사되어 예를 들어 수신 요소(56)(또는 수신 요소로 작동하는 LED에 의해) 검출되는 복귀 광파(62)를 형성한다.
이제 도 13을 참조하면, 표적에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법(70)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 13의 방법은 센서(5) 및 센서(50)를 포함하는 본원에 기술된 센서 장치의 실시예 중 임의의 것을 사용하여 실행될 수 있다. 분석물을 검출하기 위해, 센서(5, 50)는 표적에 비교적 근접하게 배치된다. 상대적으로 근접하다는 것은 센서(5, 50)가 표적에 가깝지만 직접적인 물리적 접촉은 아닐 수 있거나, 대안적으로 센서(5, 50)가 표적과 직접적이고 친밀한 물리적 접촉에 배치될 수 있다는 것을 의미한다. 센서(5, 50)와 표적 사이의 간격(있는 경우)은 전송된 신호의 전력과 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 센서(5, 50)가 표적에 대해 적절하게 위치한다고 가정하면, 박스(72)에서 송신 신호는 예를 들어 송신 회로(15)에 의해 생성된다. 그런 다음 송신 신호는 박스(74)에서 표적을 향해 그리고 표적으로 송신 신호를 전송하는 송신 요소(11 또는 54)에 제공된다. 박스(76)에서, 분석물(들)과 접촉하는 송신 신호로부터 발생하는 응답은 수신 요소(13, 54 또는 56)에 의해 검출된다. 수신 회로는 수신 요소로부터 감지된 응답을 획득하고 감지된 응답을 제어기에 제공한다. 박스(78)에서, 검출된 반응은 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위해 분석될 수 있다. 상기 분석은 제어기(19) 및/또는 외부 장치(25) 및/또는 원격 서버(27)에 의해 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 방법(70)의 박스(78)에서의 분석은 다양한 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 박스(80)에서 분석은 분석물의 존재, 즉 분석물이 표적에 존재하는지를 간단히 검출할 수 있다. 대안적으로, 박스(82)에서, 분석은 존재하는 분석물의 양을 결정할 수 있다.
예를 들어, 센서가 센서(5)로 존재하고 신호가 무선 주파수 범위에 있는 경우, 전송된 신호와 분석물 사이의 상호 작용은 경우에 따라 수신 안테나에 의해 감지되는 신호(들)의 강도를 증가시킬 수 있고, 다른 경우에는 수신 안테나에 의해 감지되는 신호(들)의 강도를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일 비제한적 실시양태에서, 검출된 반응을 분석할 때, 검출되고 있는 관심 분석물을 포함하는 표적 내의 화합물은 송신 신호의 일부를 흡수할 수 있으며, 이러한 흡수는 송신 신호의 주파수에 따라 변한다. 수신 안테나에 의해 검출된 응답 신호에는 분석물과 같은 표적 내의 화합물이 송신 신호를 흡수하는 주파수에서의 강도 강하가 포함될 수 있다. 흡수 주파수는 분석물마다 다르다. 수신 안테나에 의해 검출된 응답 신호(들)는 관심 분석물과 관련된 주파수에서 분석되어 관심 분석물의 흡수에 해당하는 주파수에서 신호 강도의 저하가 관찰되는지 여부에 기초하여 분석물에 의한 흡수에 대응하는 신호 강도의 저하에 기초하여 분석물을 검출할 수 있다. 분석물에 의해 발생하는 신호 강도의 증가와 관련하여 유사한 기술이 사용될 수 있다.
분석물의 존재 검출은 예를 들어 분석물과 연관된 알려진 주파수에서 수신 안테나에 의해 검출된 신호 강도의 변화를 식별함으로써 달성될 수 있다. 상기 변화는 송신 신호가 분석물과 상호 작용하는 방식에 따라 신호 강도의 감소 또는 신호 강도의 증가일 수 있다. 분석물과 관련된 알려진 주파수는 예를 들어 분석물을 포함하는 것으로 알려진 용액의 테스트를 통해 확립될 수 있다. 예를 들어, 입력 변수가 신호 변화의 크기이고 출력 변수가 분석물의 양이 되는 함수를 사용하여 알려진 주파수에서 신호 변화의 크기를 식별함으로써 분석물의 양의 결정을 달성할 수 있다. 분석물의 양 결정은 예를 들어 표적의 알려진 질량 또는 부피에 기초하여 농도를 결정하는 데 추가로 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 분석물의 존재와 분석물의 양 결정은 둘 다, 예를 들어 먼저 검출된 신호의 변화를 식별하여 분석물의 존재를 검출한 다음 그 양을 결정하기 위해 검출된 신호(들)를 처리하여 변화의 크기를 확인함으로써 결정될 수 있다.
도 1 내지 도 12의 센서(5, 50) 중 하나의 작동 시, 하나 이상의 주파수 스윕 또는 스캔 루틴이 구현될 수 있다. 주파수 스윕은 주파수 범위에 걸쳐 여러 개별 주파수(r개 주파수 목표)에서 구현될 수 있다. 무선/마이크로파 주파수 범위의 주파수를 사용하는 비침습적 분석물 센서의 주파수 스윕의 예는 국제공개공보 제2019/217461호에 설명되어 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 센서(50)의 경우, 주파수 스윕은 LED의 서로 다른 파장에 기초한 전자기 주파수 범위에 걸쳐 가시 파장 범위의 다수의 개별 전자기 주파수에서 센서(50)로 구현될 수 있다. 응답 스펙트라(spectra)는 수신 요소(56)에 의해 또는 광검출기로서 기능하는 요소(54)에 의해 검출되며, 응답 스펙트라는 특정 분석물 및 분석물 농도와 상관된다.
다른 실시예에서, 비침습형 센서는 센서(5, 50) 모두의 측면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 본원에 설명된 2개 이상의 안테나 뿐만 아니라 본원에 설명된 2개 이상의 LED를 모두 포함할 수 있다. 상기 안테나와 LED를 함께 사용하여 분석물을 검출할 수 있다. 다른 실시예에서, 안테나는 1차 감지를 수행하는 데 사용될 수 있는 반면, LED는 안테나에 의한 상기 1차 감지를 확인할 수 있다. 다른 실시예에서, LED는 1차 감지를 수행하는 데 사용될 수 있는 반면, 안테나는 LED에 의한 상기 1차 감지를 확인하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 안테나(또는 LED)는 LED(또는 안테나)가 감지를 수행할 수 있는 동안 센서를 교정하는 데 사용될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 표적의 비정상 의학적 상태와 같은 실제 또는 가능한 비정상 또는 정상 상태를 예측하기 위해 예를 들어 본원에 설명된 것과 유사한 분석물 센서의 사용을 포함하는 시스템 및 방법이 설명되어 있다. 편의를 위해, 시스템 및 방법은 도 1 내지 도 12와 관련하여 본원에 설명된 분석물 센서(5, 50)를 사용하는 것으로 설명될 것이다. 다른 실시예에서, 시스템 및 방법은 미국 특허 공보 제10,548,503호, 미국 특허 출원 공개 제2019/0008422호, 또는 미국 특허 출원 공개 제2020/0187791호에 개시된 분석물 센서를 사용할 수 있으며, 이들 각각은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다. 본원에 설명되고 미국 특허 공보 제10,548,503호, 미국 특허 출원 공개 제2019/0008422호, 또는 미국 특허 출원 공개 제2020/0187791호에 개시된 센서(5, 50)의 특징의 조합이 사용될 수 있다.
먼저 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 예측 의료 분석 시스템(200)이 도시된다. 다른 표적에서도 유사한 시스템이 구현될 수 있다. 시스템(200)은 분석물 센서(5, 50) 중 하나 이상으로부터 직접적으로 또는 간접적으로 분석물 데이터를 수신하도록 구성된 수신 장치(202)를 포함한다. 각 센서(5, 50)는 대응하는 피험자(204), 예를 들어 인간 또는 동물과 피험자(204)에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위해 인터페이스가 가능하다. 예를 들어, 센서(5, 50)는 피험자(204)에 의해 착용될 수 있으며, 예를 들어 피험자의 손목 주위에 착용되거나, 센서(5, 50)는 피험자(204)의 분석물(들)을 검출하기 위한 탁상용 장치 또는 휴대용 장치와 같은 장치에 통합될 수 있다. 센서(들)(204)는 피험자(204)의 적어도 하나의 분석물을 감지하기 위해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하며, 상기 적어도 하나의 분석물은 피험자(204)의 비정상적인 의학적 병리의 지표이다.
분석물은 분석물의 존재 및/또는 분석물의 농도로 인해 비정상적인 의학적 병리의 지표인 임의의 분석물일 수 있다. 비정상적인 의학적 병리의 지표로서 많은 분석물이 가능하며, 언급하기에는 너무 많다. 예를 들어, 분석물은 일정 기간 동안 포도당 농도 수준(높거나(즉, 고혈당증) 또는 낮은(즉, 저혈당증))이 당뇨병 전증 또는 당뇨병의 잘 알려진 지표인 포도당일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 분석물은 높은 수준의 c-반응성 단백질이 당뇨병, 심근경색을 비롯한 혈전증 사건, 및 폐암 및 유방암과 같은 일부 암의 지표인 c-반응성 단백질일 수 있다. Mankowski 등, "당뇨병 환자의 합병증 위험과 C-반응성 단백질 및 기타 염증 마커의 연관성", The Journal Of The International Federation Of Clinical Chemistry And Laboratory Medicine, 2006년 3월; Allin 등, "암의 진단, 예후 및 원인에 있어서 C-반응성 단백질의 증가", Crit Rev Clin Lab Sci, 2011년 7월-8월을 참조한다.
또 다른 실시예에서, 분석물은 높은 수준의 케톤이 고혈당증 및 당뇨병의 지표인 케톤 일 수 있다. 2013년 10월 62일, Mahendran et al., 9,398명의 핀란드 남성의 고혈당증 및 제2형 당뇨병과 케톤 신체 수준의 연관성, 당뇨병, Vol.을 참조한다.
또 다른 실시예에서, 분석물은 높은 수준의 백혈구가 알코올성 간경변증의 지표인 백혈구일 수 있다. 2018년 9월, https://www.healthline.com/health/alcoholic-liver-cirrhosis#symptoms에 개시된 알코올성 간경변증을 참조한다.
또 다른 실시예에서, 분석물은 황체형성 호르몬(LH)일 수 있는데, 너무 많거나 너무 적은 LH는 불임, 여성의 월경 곤란, 남성의 낮은 성욕, 아이들에게 조기 또는 지연된 사춘기를 비롯한 비정상적인 의학적 병리의 지표가 될 수 있다. https://medlineplus.gov/lab-tests/luteinizing-hormone-lh-levels test/#:~:text=This%20test%20measures%20the%20level,helps%20control %20%20월경%20주기에 개시된 황체형성 호르몬(LH) 수치 테스트를 참조한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 분석물 센서(5, 50)는 중간 장치(206)와 무선 또는 유선 통신할 수 있으며, 중간 장치는 수신 장치(202)와 무선 또는 유선 통신하여, 수신 장치(202)가 간접적으로 분석물(5, 50)로부터 분석물 데이터를 수신한다. 중간 장치(206)는 분석물 센서(5, 50) 및 수신 장치(202)와 인터페이싱할 수 있는 임의의 장치일 수 있으며, 여기에는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등과 같은 모바일 장치가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 중간 장치(206)는 개인용 컴퓨터일 수도 있다. 중간 장치(206)는 또한 분석물 센서(5, 50) 및 수신 장치(202)와 인터페이스하도록 특별히 생성된 특별 설계 장치일 수도 있다. 중간 장치(206)에는 중간 장치(206)가 분석물 센서(5, 50) 및 수신 장치(202)와 함께 기능할 수 있도록 허용하는 수신 장치(202)를 제어하는 개체에 의해 설계된 앱이 제공될 수도 있다. 중간 장치(206)는 피험자(204)가 소유할 수도 있고, 피험자(204)가 어린이인 경우 부모가 소유할 수도 있고, 또는 피험자(204)가 간병인의 보호를 받고 있는 경우 간병인이 소유할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수신 장치(202)는 분석물 센서(204)와 직접 유선 또는 무선 통신할 수 있으며, 이로써 수신 장치(202)는 센서(5, 50)로부터 분석물 데이터를 직접 수신한다.
본원에 사용된 바와 같이, 분석물 데이터를 수신하는 것은 분석물 센서(5, 50)로부터 분석물 판독값을 수신하는 것을 포함하고, 이로써 분석물 센서(5, 50) 및/또는 중간 장치(206)는 처리된 분석물 데이터(즉, 분석물 존재 및/또는 농도 판독값)가 수신 장치(202)로 전송되면서 분석물의 존재 및/또는 농도를 결정하는 스캔 루틴 동안 센서(5, 50)의 수신 요소에 의해 검출된 신호를 처리한다. 따라서, 검출된 신호는 분석물 센서(5, 50)에 의해 전적으로 처리될 수 있고, 검출된 신호는 중간 장치(206)에 의해 전체적으로 처리될 수 있거나, 검출된 신호는 분석물 센서(5, 50)에 의해 부분적으로 그리고 중간 장치(206)에 의해 부분적으로 처리될 수 있다. 본원에 사용된 분석물 데이터를 수신하는 것은 또한 분석물 센서(5, 50) 및/또는 중간 장치(206)로부터 원시 분석물 판독값을 수신하는 것을 포함하며, 이로써 센서(5, 50)의 수신 요소에 의해 검출된 원시 신호가 수신 장치(202) 및 중간 장치(206)로 전송되고, 수신 장치(202)는 분석물의 존재 및/또는 농도를 결정하기 위해 원시 신호를 처리한다. 따라서, 검출된 신호는 수신 장치(202)에 의해 전체적으로 처리될 수 있거나, 수신 장치(202)는 분석물 센서(5, 50) 및/또는 중간 장치(206)에 의해 부분적으로 처리된 검출 신호의 처리를 완료할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수신 요소(202)는 처리된 분석물 데이터와 원시 분석물 데이터를 모두 수신할 수 있으며, 수신 요소(202)는 수신된 처리된 분석물 데이터와 비교하기 위해 분석물의 존재 및/또는 농도를 결정하기 위해 원시 데이터를 처리한다.
분석물 데이터는 피험자(204)의 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리 또는 상태를 나타내기에 충분한 시간 동안 센서(5, 50)에 의해 수집된다. 분석물 데이터가 수집되는 기간은 피험자(204), 검출되는 분석물, 시간적 요인(예를 들어 하루의 시간, 요일, 월 또는 연도) 및 기타 요인을 포함하되 이에 국한되지 않는 요인의 수에 따라 달라질 수 있다. 분석물 데이터가 수집되는 기간은 분, 시간, 일, 월 또는 년 단위로 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 기간은 피험자(204)의 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리가 발생할 수 있지만 이를 나타내지 않을 수 있는 피험자(204)의 분석물에서 자연적 또는 비정상적 변화를 포함하는 분석물 데이터 수집을 최소화하거나 회피하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 의학적 주의 측면에서 오류를 범하는 것은, 선택된 기간은 수집된 분석물 데이터 모두가 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리를 나타내는지 여부에 관계없이 발생할 수 있는 피험자(204)의 분석물의 자연적 또는 정상적인 변화를 포함하는 분석물 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 분석물 감지 루틴은 적어도 24시간, 5일, 1주, 1개월, 3개월, 6개월, 9개월, 1년 등의 기간에 걸쳐 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 일정 기간에 걸쳐 분석물 데이터를 수집하는 대신, 단일 분석물 판독값을 사용하여 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 병리를 예측할 수 있다.
분석물 데이터를 얻기 위해 분석물 센서(5, 50)에 의해 수행되는 스캔 루틴은 일정 기간에 걸쳐 연속적으로 발생할 수 있거나, 해당 기간에 걸쳐 규칙적이거나 불규칙적인 간격으로 발생할 수 있다. 스캔 루틴은 제어 시스템의 제어 하에 자동으로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 스캔 루틴은 피험자(204)에 의해 수동으로 트리거될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스캔 루틴은 피험자(204)가 요구 시 하나 이상의 수동 스캔 루틴을 트리거할 수도 있는 상태에서 자동으로 수행될 수 있다.
분석물 데이터는 다중 전송을 통해 수신 장치(202)에 전송되고 수신될 수 있다. 예를 들어, 분석물 센서(5, 50)에 의해 수집된 분석물 데이터는 감지 기간 동안 각 감지 루틴 동안 또는 그 후에 수신 장치(202)로 전송될 수 있다. 다른 실시예에서, 분석물 데이터는 단일 전송으로 수신 장치(202)에 전송되고 수신될 수 있다. 예를 들어, 센서(5, 50) 또는 중간 장치(206)는 각 스캔 루틴으로부터의 분석물 데이터를 저장할 수 있고 감지 기간이 끝나면 모든 스캔 루틴으로부터의 모든 분석물 데이터가 수신 장치(202)로 전송될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 센서(208)는 수신 장치(202)로 전송되는 피험자(204)의 제2 데이터를 검출하기 위해 피험자(204)와 인터페이스될(interfaceable) 수 있다. 제2 센서(208)는 센서(5, 50)와 동일하거나 다른 분석물을 감지할 수 있는 제2 분석물 센서(5, 50)일 수 있거나, 제2 센서(208)는 심박수, 혈압, 산소 수준, 온도, 수분 공급 등에 국한되지는 않지만 이와 같은 피험자(204)의 다른 변수를 감지하는 센서일 수 있다. 제2 센서(208)로부터의 데이터는 센서(5, 50)로부터의 분석물 데이터와 함께 사용되어 피험자(204)의 비정상적인 의학적 병리를 예측할 수 있다.
수신 장치(202)는 하나 이상의 프로세서(210), 하나 이상의 비일시적 기계/컴퓨터 판독 가능 저장 매체(즉, 저장 장치(들))(212) 및 하나 이상의 데이터 저장소(214)를 포함할 수 있다. 수신 장치(202)는 서버 또는 기타 컴퓨터 하드웨어일 수 있다. 수신 장치(202)는 또한 클라우드 컴퓨팅 환경에서 구현될 수도 있다.
프로세서(들)(210)는 수신 장치(202)에 의해 수신된 분석물 데이터를 처리하는 데 적합한 임의의 구성을 가질 수 있다. 프로세서(들)(210)는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 임베디드 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 다른 유형의 논리 회로일 수 있다. 프로세서(들)(210)는 단일 코어 또는 다중 코어일 수 있다.
데이터 저장소(214)는 수신 장치(202)에 의해 수신된 분석물 데이터를 저장하고 또한 수신 장치(202)에 의해 수행된 데이터 분석의 결과를 저장한다. 데이터 저장소(214)는 또한 일정 기간 동안 피험자(204)로부터 획득된 분석물 판독값으로부터 확립된 분석물 데이터베이스를 저장할 수 있다. 데이터 저장소(214)는 임의의 형태의 장기 데이터 저장소일 수 있다. 데이터 저장소(214)는 클라우드 저장소로 구현되거나 단일 위치의 데이터 저장소로 구현될 수 있다.
적어도 하나의 저장 장치(212)는 하나 이상의 프로세서(210)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령을 포함하여, 분석물 데이터를 수신하고, 분석물 센서(5, 50) 및/또는 중간 장치(206)에 데이터 및/또는 명령을 전송하고, 선택적으로 하나 이상의 건강 관리 제공자(216)와 통신할 수 있도록 수신 장치(202)를 구성한다. 건강 관리 제공자(216)는 피험자(204)에 대한 건강 관리 제공자, 예를 들어 간호사, 의사 또는 기타 건강 관리 제공자일 수 있다. 적어도 하나의 저장 장치(212)의 프로그램 명령은 내부 및 외부 통신과 수신 장치(202)의 다양한 요소 사이의 상호 작용을 포함하는 수신 장치(202)의 일반적인 동작을 포함하는 수신 장치(202)의 다른 기능을 추가로 제어할 수 있다.
적어도 하나의 저장 장치(212)는 센서(5, 50) 및/또는 중간 장치로부터 수신된 분석물 데이터를 분석하는 데이터 분석기(218)로서 기능하도록 하나 이상의 프로세서(210)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령을 더 포함할 수 있다. 데이터 분석기(218)는 앞서 설명한 방식으로 분석물(들)의 존재 및/또는 분석물(들)의 농도를 결정하기 위해 수신된 분석물 데이터를 분석하는 기능을 한다.
적어도 하나의 저장 장치(212)는 피험자(204)의 비정상적인 의학적 상태를 예측하기 위해 분석물 데이터의 분석 결과를 사용하는 의료 병리 예측기(220)로서 기능하도록 하나 이상의 프로세서(210)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 병리 예측기(220)는 분석물 데이터를 사용하여 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 상태를 제안하는 분석물 내 추세를 검출할 수 있다. 예를 들어, 단순히 분석물의 존재만으로도 가능한 또는 실제 비정상적인 의학적 상태를 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 일정 기간 동안 특정 역치를 초과하거나 특정 역치 미만으로 검출된 분석물 수준은 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 상태를 암시할 수 있다. 또 다른 실시예로, 분석물 수준의 중요한 변화는 실제 또는 가능한 비정상적인 의학적 상태를 암시할 수 있다.
수신 장치(202)는 수신된 분석물 데이터의 분석 결과에 기초하여 전자 보고서를 생성할 수 있다. 보고서에는 양성 또는 정상 분석(즉, 비정상적인 의학적 병리가 존재하지 않음)을 포함하거나 예상되는 비정상적인 의학적 병리를 포함하는 분석 결과가 포함될 수 있다. 예측된 비정상적인 의학적 병리의 경우, 보고서는 또한 비정상적인 의학적 병리를 교정하는 방법에 대한 피험자(204)에 대한 지침, 또는 비정상적인 의학적 병리를 확인하고 다루기 위해 의학적 주의를 구하는 지침, 또는 기타 지침을 포함할 수 있다. 수신 장치(202)는 보고서를 표시하는 디스플레이를 포함할 수 있거나, 수신 장치(202)는 전자 보고서를 수신 장치(202)로부터 원격 위치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 보고서는 표시를 위해 중간 장치(206) 및/또는 분석물 센서(5, 50)로 전송될 수 있다. 전자 보고서는 건강 관리 제공자(들)(216)에게 전송될 수 있으며, 그 공급자는 결과를 피험자(204)에게 제공하거나 결과를 피험자(204)에게 보고할 수 있다.
일 실시예에서, 분석물 센서(5, 50), 중간 장치(206) 및 수신 장치(202)를 포함하는 시스템(200)의 모든 요소는 단일 개체로부터 제공되고 이에 의해 제어될 수 있다. 또는 개체는 분석물 센서(5, 50)와 수신 장치(202)를 제공 및 제어하고, 피험자(204)가 중간 장치(206), 예를 들어 분석물 센서(5, 50) 및 중간 장치(202)와 함께 기능하도록 중간 장치를 구성하는, 피험자(204)가 소유한 휴대폰 또는 태블릿에 다운로드하기 위한 앱을 제공할 수 있다. 또는 개체는 수신 장치(202)를 제공 및 제어하고 피험자(204)가 중간 장치(206), 예를 들어 중간 장치(202)와 함께 기능하도록 중간 장치(206)와 분석물 센서(5, 50)가 구성하는, 피험자(204)가 소유하고 분석물 센서(5, 50)에 다운로드하기 위한 휴대폰 또는 태블릿, 예를 들어 피험자(204)가 소유한 스마트워치형 장치 형태에 다운로드하기 위한 앱(들)을 제공할 수 있다.
도 15의 예측 의료 분석 시스템(200)을 사용하는 방법(230)이 도 16에 도시되어 있다. 방법(230)은 단계(232)에서 복수의 표적(도 15의 표적(204)과 같은)으로부터 분석물 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 분석물 데이터는 본원에 설명된 분석물 센서를 사용하여 본원에 설명된 각 표적으로부터 일정 기간, 예를 들어 적어도 24시간에 걸쳐 획득된다. 예를 들어, 분석물 데이터는 분석물 센서(5, 50)로부터 분석물 데이터를 수신하는 중간 장치(206)로부터 수신 장치(202)로 전송될 수 있다. 분석물 데이터는 다중 전송으로 또는 단일 전송으로 수신 장치(202)로 전송될 수 있다. 또한, 분석물 데이터는 원시, 처리되지 않은 분석물 데이터일 수 있거나, 분석물 데이터는 중간 장치(206) 및/또는 분석물 센서(5, 50)에 의해 처리된 가공된 데이터일 수 있다.
단계(234)에서, 분석물 데이터베이스는 표적으로부터 획득된 분석물 데이터에 기초하여 구축된다. 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 분석물 데이터에 있는 하나 이상의 분석물에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 인간 표적으로부터의 분석물 데이터의 경우, 분석물 데이터는 본원에서 앞서 설명한 바와 같이 포도당과 같은 분석물의 존재 및 농도를 나타낼 수 있다. 장기간에 걸쳐 여러 표적의 분석물 데이터를 사용하면 얻어진 데이터가 정확하다는 확신을 높이고 표적의 분석물 수준의 무작위 변화로 인한 영향을 줄이는 데 도움이 된다.
분석물 데이터베이스가 구축되면, 단계(236)에서 본원에 설명된 분석물 센서 중 하나를 사용하여 표적으로부터 새로운 또는 추가 분석물 데이터를 얻을 수 있다. 새로운 분석물 데이터는 일정 기간, 예를 들어, 24시간 이상에 걸쳐 표적에서 획득된다. 표적은 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 표적 중 하나일 수도 있고, 분석물 데이터베이스를 구축하는 데 사용되는 표적과 다른 새 표적일 수도 있다. 단계(238)에서, 분석물 데이터베이스를 업데이트하기 위해 새로운 분석물 데이터가 선택적으로 분석물 데이터베이스에 추가될 수 있다.
단계(240)에서, 새로운 분석물 데이터는 분석물 데이터베이스에 기초하여 분석된다. 예를 들어, 새로운 분석물 데이터는 하나 이상의 분석물의 존재(또는 부재)를 결정하기 위해 및/또는 분석물 데이터베이스를 사용하여 하나 이상의 분석물의 농도를 결정하기 위해 새로운 분석물 데이터를 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터와 비교함으로써, 예를 들어 도 15의 의료 병리 예측기(220)를 사용하여 분석될 수 있다. 단계(242)에서, 표적의 실제 또는 가능한 상태는 새로운 분석물 데이터의 분석에 기초하여 예측될 수 있다. 예를 들어, 분석을 통해 새로운 분석물 데이터에 특정 분석물의 존재가 밝혀지거나 특정 분석물의 특정 농도가 밝혀지면 이는 인간 표적의 비정상적인 의학적 병리와 같은 비정상(또는 정상) 상태의 지표가 될 수 있다.
도 17은 도 15의 예측 의료 분석 시스템(200)을 사용하는 방법(250)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 예에서, 단일 개인에 특정한 분석물 데이터베이스가 구축된다. 방법(250)은 단계(252)에서 단일 표적(도 15의 표적(204) 중 하나와 같은)으로부터 분석물 데이터를 얻는 단계를 포함한다. 분석물 데이터는 본원에 설명된 하나 이상의 분석물 센서를 사용하여 본원에 설명된 표적으로부터 일정 기간, 예를 들어 적어도 24시간에 걸쳐 획득된다. 예를 들어, 분석물 데이터는 분석물 센서(5, 50)로부터 분석물 데이터를 수신하는 중간 장치(206)로부터 수신 장치(202)로 전송될 수 있다. 분석물 데이터는 다중 전송으로 또는 단일 전송으로 수신 장치(202)로 전송될 수 있다. 또한, 분석물 데이터는 원시, 처리되지 않은 분석물 데이터일 수 있거나, 분석물 데이터는 중간 장치(206) 및/또는 분석물 센서(5, 50)에 의해 처리된 가공된 데이터일 수 있다.
단계(254)에서, 단일 표적으로부터 획득된 분석물 데이터에 기초하여 분석물 데이터베이스가 구축된다. 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 분석물 데이터에 있는 하나 이상의 분석물에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 인간 표적으로부터의 분석물 데이터의 경우, 분석물 데이터는 본원에서 앞서 설명한 바와 같이 포도당과 같은 분석물의 존재 및 농도를 나타낼 수 있다. 장기간에 걸쳐 단일 표적의 분석물 데이터를 사용하면 얻은 데이터가 정확하다는 신뢰도가 높아지고 표적의 분석물 수준이 무작위로 변하는 영향을 줄이는 데 도움이 된다.
분석물 데이터베이스가 구축되면, 단계(256)에서 본원에 설명된 분석물 센서 중 하나를 사용하여 표적으로부터 새로운 또는 추가 분석물 데이터를 얻을 수 있다. 새로운 분석물 데이터는 일정 기간, 예를 들어 24시간 이상에 걸쳐 표적에서 획득된다. 단계(258)에서, 분석물 데이터베이스를 업데이트하기 위해 새로운 분석물 데이터가 선택적으로 분석물 데이터베이스에 추가될 수 있다.
단계(260)에서, 새로운 분석물 데이터는 분석물 데이터베이스에 기초하여 분석된다. 예를 들어, 하나 이상의 분석물의 존재(또는 부재)를 결정하기 위해 및/또는 분석물 데이터베이스를 사용하여 하나 이상의 분석물의 농도를 결정하기 위해 및/또는 분석물의 변화를 결정하기 위해, 새로운 분석물 데이터를 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터와 비교함으로써, 예를 들어 도 15의 의료 병리 예측기(220)를 사용하여 새로운 분석물 데이터가 분석될 수 있다. 단계(262)에서, 표적의 실제 또는 가능한 상태는 새로운 분석물 데이터의 분석에 기초하여 예측될 수 있다. 예를 들어, 분석 결과 새로운 분석물 데이터에 특정 분석물의 존재가 드러나거나, 특정 분석물의 특정 농도가 드러나거나, 분석물의 상당한 변화가 드러나는 경우, 이는 인간 표적의 비정상적인 의학적 병리와 같은 비정상(또는 정상) 상태의 지표일 수 있다.
도 16 및 도 17에서 분석물 데이터베이스 구축, 분석물 데이터베이스 업데이트, 새로운 분석물 데이터 분석, 표적의 상태 예측 중 어느 하나 이상이 머신러닝 기술 등의 인공지능 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 인공 지능 소프트웨어는 본원에 설명된 분석물 센서에 의해 획득되고 서로 다른 주파수의 서로 다른 분석물에 해당하는 서로 다른 신호를 인식하도록 훈련될 수 있다. 인공 지능 소프트웨어는 또한 인식된 신호와 해당 분석물을 해당 분석물과 관련된 비정상적인 의학적 병리와 같은 하나 이상의 해당 결정과 연관시키도록 훈련될 수 있다.
본원에 설명된 기술의 추가적인 양태는 다음을 포함할 수 있다:
실시양태 1. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터(예를 들어, 피험자의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 갖는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 2. 실시양태 1에 따른 방법은 상기 비침습적 분석물 센서 중 하나를 사용하여 상기 피험자 중 적어도 한 명으로부터 예를 들어 간질액으로부터 얻은 추가 분석물 데이터로 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하고, 상기 적어도 한 명의 피험자가 상기 비정상적인 의학적 병리를 가지는지 예측하기 위해 상기 분석물 데이터베이스로부터의 데이터와 함께 상기 추가 분석물 데이터를 사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
실시양태 3. 실시양태 1 내지 2 중 어느 하나에 따른 방법은 상기 비침습적 분석물 센서 중 추가 하나를 사용하여 추가 피험자로부터 예를 들어 간질액으로부터 얻은 추가 분석물 데이터로 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하고, 상기 추가 피험자가 상기 비정상적인 의학적 병리를 가지는지 예측하기 위해 상기 분석물 데이터베이스로부터의 데이터와 함께 상기 추가 분석물 데이터를 사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
실시양태 4. 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 분석물 데이터베이스의 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 단계를 추가로 포함하며, 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 것은 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 5. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 다중 전송 또는 단일 전송으로 수신된다.
실시양태 6. 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서로부터 직접 수신되거나, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 수신된다.
실시양태 7. 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 적어도 하나의 분석물은 글루코스, 케톤 및 C-반응성 단백질 중 하나 이상을 포함한다.
실시양태 8. 실시양태 7에 따른 방법에 있어서, 비정상적인 의학적 병리는 당뇨병, 당뇨병 전단계, 또는 암을 포함한다.
실시양태 9. 예측 의료 분석 시스템은:
하나 이상의 프로세서와 적어도 하나의 저장 장치를 포함하는 수신 장치를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 저장 장치는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 수신 장치가:
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터(예를 들어, 피험자의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하도록 구성되는 명령어를 포함하며, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소(또는 송신 안테나)와 적어도 하나의 수신 요소(또는 수신 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 갖는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 10. 실시양태 9에 따른 예측 의료 분석 시스템은 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 더 포함할 수 있고, 시험관 내 비침습적 분석물 센서는 수신 장치와 직접 및/또는 간접적으로 통신한다.
실시양태 11. 실시양태 9 또는 10에 따른 예측 의료 분석 시스템은 시험관 내 비침습적 분석물 센서 및 수신 장치와 통신하는 중간 장치를 더 포함할 수 있다.
실시양태 12. 실시양태 9 내지 11 중 어느 하나에 따른 예측 의료 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 비정상 의료 병리를 예측할 수 있는 분석 데이터를 생성하고, 분석된 데이터를 저장하는 하나 이상의 프로세서를 사용하여 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하도록 추가로 구성한다.
실시양태 13. 실시양태 9 내지 11 중 어느 하나에 따른 예측 의료 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하여 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하도록 추가로 구성한다.
실시양태 14. 실시양태 9 내지 11 중 어느 하나에 따른 예측 의료 분석 시스템에 있어서, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가 다중 전송 또는 단일 전송으로 분석물 데이터를 수신하도록 추가로 구성한다.
실시양태 15. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터(예를 들어, 피험자의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계로서, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 제1 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 상기 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 갖는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함하는, 상기 분석물 데이터를 수신하는 단계;
수신된 분석물 데이터를 기반으로 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계로서, 상기 분석물 데이터베이스는 복수의 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는, 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계; 및
상기 분석물 데이터베이스를 기반으로 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
실시양태 16. 실시양태 15의 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이고, 수신된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이며, 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계는 표적의 비정상적인 의학적 병리를 예측하는 단계를 포함한다.
실시양태 17. 실시양태 15의 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이고, 수신된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이며, 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계는 피험자에서 하나 이상의 분석물 존재 및/또는 피험자에서 하나 이상의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 18. 실시양태 15 내지 17 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 다중 전송 또는 단일 전송으로 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 19. 실시양태 15 내지 18 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 시험관 내 비침습적 분석물 센서로부터 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 직접 수신하거나, 시험관 내 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 20. 실시양태 15 내지 19 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 피험자로부터 얻은 분석물 데이터는 피험자의 적어도 두 가지 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 21. 예측 의료 분석 시스템은:
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 사용하여 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스 및 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서들 중 적어도 하나를 포함할 수 있고,
상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소(또는 송신 안테나)와 적어도 하나의 수신 요소(또는 수신 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위에 있는 적어도 하나의 주파수를 갖는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 22. 실시양태 21에 따른 예측 의료 분석 시스템은 두 개 이상의 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 추가로 포함할 수 있다.
실시양태 23. 실시양태 21 및 22 중 어느 하나에 따른 예측 의료 분석 시스템은 적어도 하나의 시험관 내 비침습적 분석물 센서 및 분석물 데이터베이스와 통신하는 중간 장치를 더 포함할 수 있다.
실시양태 24. 실시양태 21 내지 23 중 어느 하나에 따른 예측 의료 분석 시스템은 피험자와 인터페이스할 수 있는 제2 센서를 추가로 포함할 수 있다.
실시양태 25. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 유사 표적으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 유사 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 유사 표적으로부터(예를 들어 유사 표적의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함하고, 상기 분석물 데이터는 상기 유사 표적의 간질액의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소(또는 송신 안테나)와 적어도 하나의 수신 요소(또는 수신 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 상기 해당 유사 표적으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 상기 해당 유사 표적으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 26. 실시양태 25에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이며, 분석물 데이터베이스의 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 단계를 추가로 포함한다.
실시양태 27. 실시양태 26에 따른 방법에 있어서, 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 단계는 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 28. 실시양태 25 내지 27 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 다중 전송 또는 단일 전송으로 수신된다.
실시양태 29. 실시양태 25 내지 28 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서로부터 직접 수신되거나, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 수신된다.
실시양태 30. 실시양태 25 내지 29 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 적어도 두 가지 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 31. 분석 시스템은:
하나 이상의 프로세서와 적어도 하나의 저장 장치를 포함하는 수신 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 저장 장치는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 수신 장치가:
일정 기간에 걸쳐 유사 표적으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 유사 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 비침습적 분석물 센서에 의해 유사 표적으로부터(예를 들어 표적의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하도록 구성되는 명령어를 포함하며, 상기 분석물 데이터는 상기 유사 표적의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서 각각에 의해 수행된 복수의 분석물 감지 루틴의 결과로 발생하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서 각각으로부터 단일 전송으로 분석물 데이터를 수신하고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
서로 나란하게 배치된 적어도 3개의 안테나를 갖는 안테나 어레이로서, 적어도 3개의 안테나 각각은 종축을 갖는 전도성 재료의 긴 스트립을 포함하고, 적어도 3개의 안테나 각각은 종단부를 갖고, 적어도 3개의 안테나의 종단부는 기하학적 형상이 서로 다르며, 적어도 3개의 안테나 중 적어도 하나는 송신 안테나로서 동작하도록 제어되고, 적어도 3개의 안테나 중 적어도 하나는 수신 안테나로서 동작하도록 제어되며, 복수의 분석물 감지 루틴 중 각각의 분석물 감지 루틴에 대해 송신 안테나는 10kHz 내지 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 포함하는 전자기 송신 신호를 표적으로 전송하고 수신 안테나는 송신 안테나에 의한 전자기 송신 신호를 표적으로 송신함으로써 발생하는 응답을 감지하고; 송신 안테나에 전기적으로 연결될 수 있고, 송신 안테나에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되는 송신 회로; 및 상기 수신 안테나에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로를 포함하고, 상기 수신 회로는 상기 수신 안테나에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성된다.
실시양태 32. 실시양태 31에 따른 분석 시스템은 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 더 포함할 수 있고, 시험관 내 비침습적 분석물 센서는 수신 장치와 직접 및/또는 간접적으로 통신한다.
실시양태 33. 실시양태 31 또는 32 중 어느 하나에 따른 분석 시스템은 시험관 내 비침습적 분석물 센서 및 수신 장치와 통신하는 중간 장치를 더 포함할 수 있다.
실시양태 34. 실시양태 31 내지 33 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 분석된 데이터를 생성하고 분석된 데이터를 저장하는 하나 이상의 프로세서를 사용하여 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하도록 추가로 구성한다.
실시양태 35. 실시양태 31 내지 33 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하여 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위해 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하도록 추가로 구성한다.
실시양태 36. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 제1 표적으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 제1 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 제1 표적으로부터(예를 들어 제1 표적의 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계로서, 상기 분석물 데이터는 상기 제1 표적의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소(또는 송신 안테나)와 적어도 하나의 수신 요소(또는 수신 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 상기 제1 표적으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 상기 제1 표적으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 상기 분석물 데이터를 수신하는 단계;
수신된 분석물 데이터를 기반으로 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계로서, 상기 분석물 데이터베이스는 상기 제1 표적에 유사한 복수의 표적으로부터(예를 들어 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는, 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계; 및
상기 분석물 데이터베이스를 기반으로 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
실시양태 37. 실시양태 36에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이고, 수신된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이며, 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계는 제1 표적 내 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 제1 표적 내 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 38. 실시양태 36 및 37 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 다중 전송으로 제1 표적으로부터 획득된 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 39. 실시양태 36 내지 38 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 단일 전송으로 제1 표적으로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 40. 실시양태 36 내지 39 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 비침습적 분석물 센서로부터 직접 제1 표적으로부터 획득된 분석물 데이터를 수신하거나, 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 제1 표적으로부터 획득된 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 41. 실시양태 36 내지 40 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 제1 표적으로부터 획득된 분석물 데이터는 적어도 두 가지 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 42. 실시양태 36 내지 41 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 제2 센서를 이용하여 상기 제1 표적으로부터 획득된 제2 데이터를 수신하고, 상기 제2 데이터를 데이터 저장부에 저장하는 단계를 더 포함한다.
실시양태 43. 실시양태 36 내지 42 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 적어도 하나의 송신 요소 및 적어도 하나의 수신 요소는 안테나를 포함하고, 적어도 하나의 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 범위 내에 있다.
실시양태 44. 분석 시스템은:
일정 기간에 걸쳐 유사 표적으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 유사 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 사용하여 유사 표적으로부터(예를 들어 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스 및 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 분석물 데이터는 상기 유사 표적의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소(또는 송신 안테나)와 적어도 하나의 수신 요소(또는 수신 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소 안테나는 전자기 송신 신호를 해당 유사 표적으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소 안테나는 상기 적어도 하나의 송신 요소 안테나에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 유사 표적으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 45. 실시양태 44에 따른 분석 시스템에 있어서, 두 개 이상의 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 포함한다.
실시양태 46. 실시양태 44 또는 45 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 적어도 하나의 시험관 내 비침습적 분석물 센서 및 분석물 데이터베이스와 통신하는 중간 장치를 더 포함한다.
실시양태 47. 실시양태 44 내지 46 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 상기 분석물 데이터는 유사 표적 내의 적어도 2개의 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 48. 실시양태 44 내지 47 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 유사 표적과 인터페이스할 수 있는 제2 센서를 더 포함한다.
실시양태 49. 실시양태 44 내지 48 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 적어도 하나의 송신 요소 및 적어도 하나의 수신 요소는 안테나를 포함하고, 적어도 하나의 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 범위 내에 있다.
실시양태 50. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 표적의 간질액으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 표적으로부터(예를 들어 간질액) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 분석물 데이터는 상기 표적의 간질액의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 상기 표적으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 상기 표적으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 포함하는 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 51. 실시양태 50에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 분석물 데이터베이스의 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 단계를 추가로 포함한다.
실시양태 52. 실시양태 50 또는 실시양태 51에 따른 방법에 있어서, 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하는 단계는 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 53. 실시양태 50 내지 52 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 다중 전송 또는 단일 전송으로 수신된다.
실시양태 54. 실시양태 50 내지 53 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서로부터 직접 수신되거나, 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 수신된다.
실시양태 55. 실시양태 50 내지 54 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터는 적어도 두 가지 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 56. 실시양태 50 내지 55 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 표적은 인간, 동물, 생물 또는 무생물이다.
실시양태 57. 분석 시스템은:
하나 이상의 프로세서와 적어도 하나의 저장 장치를 포함하는 수신 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 저장 장치는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 수신 장치가:
일정 기간에 걸쳐 표적의 간질액으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 표적으로부터(예를 들어 간질액) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하도록 구성되는 명령어를 포함하며, 상기 분석물 데이터는 상기 표적의 간질액의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
서로 나란하게 배치된 적어도 3개의 안테나를 갖는 안테나 어레이로서, 적어도 3개의 안테나 각각은 종축을 갖는 전도성 재료의 긴 스트립을 포함하고, 적어도 3개의 안테나 각각은 종단부를 갖고, 적어도 3개의 안테나의 종단부는 기하학적 형상이 서로 다르며, 적어도 3개의 안테나 중 적어도 하나는 송신 안테나로서 동작하도록 제어되고, 적어도 3개의 안테나 중 적어도 하나는 수신 안테나로서 동작하도록 제어되며, 복수의 분석물 감지 루틴 중 각각의 분석물 감지 루틴에 대해 송신 안테나는 10kHz 내지 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 포함하는 전자기 송신 신호를 해당 유사 표적의 간질액으로 전송하고 수신 안테나는 송신 안테나에 의한 전자기 송신 신호를 해당 유사 표적의 간질액으로 송신함으로써 발생하는 응답을 감지하고; 송신 안테나에 전기적으로 연결될 수 있고, 송신 안테나에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되는 송신 회로; 및 상기 수신 안테나에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로를 포함하고, 상기 수신 회로는 상기 수신 안테나에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성된다.
실시양태 58. 실시양태 57에 따른 분석 시스템에 있어서, 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 더 포함하고, 시험관 내 비침습적 분석물 센서는 수신 장치와 직접 및/또는 간접적으로 통신한다.
실시양태 59. 실시양태 57 또는 실시양태 58에 따른 분석 시스템에 있어서, 표적은 인간, 동물, 생물 또는 무생물이다.
실시양태 60. 실시양태 57 내지 59 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 분석된 데이터를 생성하고 분석된 데이터를 저장하기 위해 하나 이상의 프로세서를 사용하여 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하도록 추가로 구성한다.
실시양태 61. 실시양태 57 내지 60 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 획득된 처리되지 않은 원시 데이터이고, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가: 처리되지 않은 원시 데이터를 분석하여 간질액 중 하나 이상의 분석물의 존재 및/또는 간질액 중 하나 이상의 분석물의 농도를 결정하도록 추가로 구성한다.
실시양태 62. 실시양태 57 내지 61 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 수신 장치가 다중 전송으로 분석물 데이터를 수신하도록 추가로 구성한다.
실시양태 63. 실시양태 57 내지 62 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 단일 전송으로 분석물 데이터를 수신하도록 수신 장치를 추가로 구성한다.
실시양태 64. 방법은:
일정 기간에 걸쳐 표적의 간질액으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서에 의해 표적으로부터(예를 들어 간질액) 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계로서, 상기 분석물 데이터는 상기 표적의 간질액의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소 안테나와 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소 안테나는 전자기 송신 신호를 해당 표적의 간질액으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소 안테나는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 표적의 간질액으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 포함하는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 상기 분석물 데이터를 수신하는 단계;
수신된 분석물 데이터를 기반으로 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계로서, 상기 분석물 데이터베이스는 표적의 간질액으로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는, 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계; 및
상기 분석물 데이터베이스를 기반으로 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
실시양태 65. 실시양태 64에 따른 방법에 있어서, 분석물 데이터베이스의 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이고, 수신된 분석물 데이터는 처리되지 않은 원시 데이터이고, 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계는 표적의 간질액 중 적어도 하나의 분석물의 존재 및/또는 표적의 간질액 중 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
실시양태 66. 실시양태 64 내지 65 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 다중 전송으로 표적의 간질액으로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 67. 실시양태 64 내지 66 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 단일 전송으로 표적의 간질액으로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 68. 실시양태 64 내지 67 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 시험관 내 비침습적 분석물 센서로부터 직접 표적의 간질액으로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함하거나, 또는 시험관 내 비침습적 분석물 센서와 통신하는 중간 장치로부터 표적의 간질액으로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
실시양태 69. 실시양태 64 내지 68 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 표적의 간질액으로부터 획득된 분석물질 데이터는 적어도 두 가지 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 70. 실시양태 64 내지 69 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 제2 센서를 이용하여 표적의 간질액으로부터 획득된 제2 데이터를 수신하고, 제2 데이터를 데이터 저장소에 저장하는 단계를 더 포함한다.
실시양태 71. 분석 시스템은:
일정 기간에 걸쳐 표적의 간질액으로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 표적에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 사용하여 표적으로부터(예를 들어 간질액으로부터) 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스 및 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 포함할 수 있고, 상기 분석물 데이터는 상기 표적의 간질액의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소 안테나와 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소 안테나는 전자기 송신 신호를 해당 표적의 간질액으로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소 안테나는 상기 적어도 하나의 송신 요소 안테나에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 표적의 간질액으로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이; 상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 또는 가시 범위에 있는 전자기 송신 신호는 약 10kHz 내지 약 100GHz 범위의 적어도 하나의 주파수를 포함하는, 송신 회로; 및 상기 적어도 하나의 수신 요소(또는 안테나)에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함한다.
실시양태 72. 실시양태 71에 따른 분석 시스템에 있어서, 두 개 이상의 시험관 내 비침습적 분석물 센서를 포함한다.
실시양태 73. 실시양태 71 또는 실시양태 72에 따른 분석 시스템에 있어서, 시험관 내 비침습적 분석물 센서 및 분석물 데이터베이스와 통신하는 중간 장치를 더 포함한다.
실시양태 74. 실시양태 71 내지 73 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 분석물 데이터는 표적의 간질액 내 적어도 2개의 분석물에 대한 정보를 포함한다.
실시양태 75. 실시양태 71 내지 74 중 어느 하나에 따른 분석 시스템에 있어서, 표적과 인터페이스 가능한 제2 센서를 더 포함한다.
본원에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며 제한하려는 의도는 아니다. "하나(a)", "하나(an)" 및 "상기(the)"라는 용어는 별도로 명시하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본원에서 사용된 "포함하다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 지정하지만 하나 이상의 다른 기능, 정수, 단계, 연산, 요소 및/또는 구성 요소의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다.
본원에 개시된 실시예는 모든 측면에서 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 표시된다. 청구범위의 의미와 동등성의 범위 내에 있는 모든 변경 사항은 본원에 포함되도록 의도된다.
Claims (13)
- 방법으로서,
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 시험관 내(in vitro) 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함하고, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 시험관 내 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이;
상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수(radio frequency) 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및
상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 비침습적 분석물 센서 중 하나를 사용하여 상기 피험자 중 적어도 한 명으로부터 얻은 추가 분석물 데이터로 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하고, 상기 적어도 한 명의 피험자가 상기 비정상적인 의학적 병리를 가지는지 예측하기 위해 상기 분석물 데이터베이스로부터의 데이터와 함께 상기 추가 분석물 데이터를 사용하는 단계; 또는
상기 비침습적 분석물 센서 중 추가 하나를 사용하여 추가 피험자로부터 얻은 추가 분석물 데이터로 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하고, 상기 추가 피험자가 상기 비정상적인 의학적 병리를 가지는지 예측하기 위해 상기 분석물 데이터베이스로부터의 데이터와 함께 상기 추가 분석물 데이터를 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 분석물은 글루코스, 케톤 및 C-반응성 단백질 중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 비정상적인 의학적 병리는 당뇨병, 당뇨병 전단계 또는 암을 포함하는, 방법. - 예측 의료 분석 시스템으로서,
하나 이상의 프로세서와 적어도 하나의 저장 장치를 포함하는 수신 장치를 포함하고, 명령어를 포함하는 상기 적어도 하나의 저장 장치는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 수신 장치가:
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 상기 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행한 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스를 구축하며, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이;
상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수(radio frequency) 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및
상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함하는, 예측 의료 분석 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 송신 요소 및 상기 적어도 하나의 수신 요소는 안테나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자기 송신 신호는 상기 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 범위에 있는, 예측 의료 분석 시스템. - 방법으로서,
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 수신하는 단계로서, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 상기 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 제1 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 상기 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이;
상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수(radio frequency) 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및
상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로를 포함하는, 상기 분석물 데이터를 수신하는 단계;
수신된 분석물 데이터를 기반으로 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계로서, 상기 분석물 데이터베이스는 복수의 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는, 상기 분석물 데이터베이스를 업데이트하는 단계; 및
상기 분석물 데이터베이스를 기반으로 수신된 분석물 데이터를 분석하는 단계를 포함하는, 방법. - 제7항에 있어서,
상기 피험자로부터 얻은 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 두 개의 분석물에 대한 정보를 포함하는, 방법. - 예측 의료 분석 시스템으로서,
일정 기간에 걸쳐 피험자로부터 분석물 데이터를 얻기 위해 피험자에 대해 복수의 분석물 감지 루틴을 수행하는 비침습적 분석물 센서에 의해 피험자로부터 얻은 분석물 데이터를 기반으로 하는 분석물 데이터베이스로서, 상기 분석물 데이터는 상기 피험자의 적어도 하나의 분석물에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 분석물은 비정상적인 의학적 병리의 지표이고, 각각의 비침습적 분석물 센서는:
적어도 하나의 송신 요소와 적어도 하나의 수신 요소를 갖는 검출기 어레이로서, 상기 복수의 감지 루틴 중 각각의 감지 루틴에 대해 상기 적어도 하나의 송신 요소는 전자기 송신 신호를 해당 피험자로 전송하도록 위치 및 배열되고, 상기 적어도 하나의 수신 요소는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의한 상기 전자기 송신 신호의 해당 피험자로의 전송으로부터 발생하는 응답을 검출하도록 위치 및 배열되는, 검출기 어레이;
상기 적어도 하나의 송신 요소에 전기적으로 연결 가능한 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 상기 적어도 하나의 송신 요소에 의해 송신될 전자기 송신 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전자기 송신 신호는 전자기 스펙트럼의 무선 주파수(radio frequency) 또는 가시 범위에 있는, 송신 회로; 및
상기 적어도 하나의 수신 요소에 전기적으로 연결 가능한 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 적어도 하나의 수신 요소에 의해 검출된 응답을 수신하도록 구성되는, 수신 회로 및
상기 비침습적 분석물 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 예측 의료 분석 시스템. - 제9항에 있어서,
2개 이상의 비침습적 분석물 센서를 포함하는, 예측 의료 분석 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비침습적 분석물 센서 및 상기 분석물 데이터베이스와 통신하는 중간 장치를 더 포함하는, 예측 의료 분석 시스템. - 제9항에 있어서,
피험자와 인터페이스할 수 있는(interfaceable) 제2 센서를 더 포함하는, 예측 의료 분석 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 송신 요소 및 상기 적어도 하나의 수신 요소는 안테나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자기 송신 신호는 상기 전자기 스펙트럼의 무선 주파수 범위에 있는, 예측 의료 분석 시스템.
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