KR20230163535A - 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화 모니터링, 및 이를 달성하기 위한 광학 장치의 전자 기계적 설계 - Google Patents
인체 간질액의 체적 및 특성의 변화 모니터링, 및 이를 달성하기 위한 광학 장치의 전자 기계적 설계 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사지 둘레 및 가속도를 사용하여, 정상 상태 및 질병 상태 둘 모두와 연관된 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화를 모니터링하는 웨어러블 장치 및 방법을 개시한다. 미가공 데이터가 저장 및 평가를 위해 웨어러블 장치로부터 외부 장치로 전송된다. 데이터는 개인 뿐만 아니라 개인의 더 큰 모집단에 대해 도출된 기준 정보와 비교 및 대조되며, 건강 및 임상적 의미에 대해 평가된다. 그 다음, 환자, 간병인, 및 전문 의료진과 같은 관련 당사자에게 개인의 상태와 관련된 메시지가 전송될 수 있다.
Description
체액 평형은 인체 생리학의 중요한 양태이다. 신체는 다양한 상태 하에서 신체의 체액 레벨을 유지하도록 자동으로 조절한다. 심부전, 신장 질환 등과 같은 특정 질병은 신체의 조절 메커니즘을 넘어서서, 말초 부종 또는 사지 부종(limb swelling)으로 나타나는 과잉 체액 체류(fluid retention) 또는 체액 부하를 야기한다.
체액 체류 및 부종, 또는 사지 부종은 임박한 대상부전(decompensation) 이벤트와 연관될 수 있으며 이를 예견한다. 안타깝게도, 환자는 악화되는 상태의 지표를 인식하기 위한 적절한 도구를 갖고 있지 않다. 이는 종종 개입을 위해 환자를 어쩔 수 없이 병원에 가게 만든다. 이는 겁나는 일이며 비용이 많이 든다.
체액 평형을 측정 및 관리하는 것은 심장 건강과 같은 인체 건강의 많은 양태와 연관되며, 임의의 수의 질병 상태 및 약물 치료 개입 시험은, 제한됨이 없이, 신장학, 심장학, 스포츠 의학, 산전 건강관리, 편두통, 약물 시험 등을 포함할 수 있는 분야에서 새로운 또는 악화되는 질병의 경고 징후를 조기에 탐지할 수 있는 개선된 웨어러블(wearable) 장치로부터 혜택을 받을 수 있다.
상세한 설명은 본원에 설명된 하나 이상의 실시형태의 양태를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 설명되며, 참조 번호의 가장 좌측 숫자(들)는 참조 번호가 처음으로 나타나는 도면을 식별한다. 상이한 도면에서 동일한 참조 번호의 사용은 유사하거나 동일한 항목을 나타낸다.
도 1은 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화를 모니터링하도록 구성될 수 있는 조립된 장치의 등측도를 일 실시예로서 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예와 같은 장치의 예시적인 측정 조립체, 와인더 카세트(winder cassette), 및 스트랩(strap)의 분해도를 도시한다.
도 3은 조립된 장치의 평면도이다.
도 4는 A-A 라인을 따라 절개된 도 3에 도시된 예시적인 장치의 측정 조립체, 와인더 카세트, 및 스트랩을 통하는 상세 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 광센서 부분 중 어느 하나에 해당할 수 있는 하나의 광센서 부분의 등측도를 도시한다.
도 6은 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 스트랩 및 와인더 카세트의 절개도를 도시한다.
도 6a는 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 와인더 카세트를 통하는 절개도 및 단면도를 도시한다.
도 7은 도 2에 도시된 장치를 참조하여 설명되는 스트랩의 도면을 도시한다.
도 8은 가상 심부전 환자에 대한 12일의 시간 기간에 걸친 통상적인 부종(예를 들어, 사지 부종)의 그래프를 도시한다.
도 9는 가상 심부전 환자에 대한 증가된 염분 섭취량과 관련된 체액 체류와 연관된 대상성(compensated) 부종 이벤트(예를 들어, 발목 부종)의 8일간의 그래프를 도시한다.
도 10은 심부전 입원 이전의 것과 같은 가상 비대상성(decompensated) 체액 체류 에피소드의 그래프를 도시한다.
도 11은 환자 내의 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화 모니터링을 구현하기 위한 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 12는 본원에 설명된 하나 이상의 실시형태에 따라 배치된 측정 조립체의 다양한 구성 요소를 도시한다.
도 13은 도 11에 도시된 데이터베이스 서버의 일 실시예를 도시한다.
도 14는 대상자의 사지 둘레를 측정하고, 시간이 지남에 따라 측정치의 파형을 생성하며, 파형에 의해 노출된 상태의 표시를 출력하기 위한 측정 조립체에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도 1은 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화를 모니터링하도록 구성될 수 있는 조립된 장치의 등측도를 일 실시예로서 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예와 같은 장치의 예시적인 측정 조립체, 와인더 카세트(winder cassette), 및 스트랩(strap)의 분해도를 도시한다.
도 3은 조립된 장치의 평면도이다.
도 4는 A-A 라인을 따라 절개된 도 3에 도시된 예시적인 장치의 측정 조립체, 와인더 카세트, 및 스트랩을 통하는 상세 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 광센서 부분 중 어느 하나에 해당할 수 있는 하나의 광센서 부분의 등측도를 도시한다.
도 6은 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 스트랩 및 와인더 카세트의 절개도를 도시한다.
도 6a는 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 와인더 카세트를 통하는 절개도 및 단면도를 도시한다.
도 7은 도 2에 도시된 장치를 참조하여 설명되는 스트랩의 도면을 도시한다.
도 8은 가상 심부전 환자에 대한 12일의 시간 기간에 걸친 통상적인 부종(예를 들어, 사지 부종)의 그래프를 도시한다.
도 9는 가상 심부전 환자에 대한 증가된 염분 섭취량과 관련된 체액 체류와 연관된 대상성(compensated) 부종 이벤트(예를 들어, 발목 부종)의 8일간의 그래프를 도시한다.
도 10은 심부전 입원 이전의 것과 같은 가상 비대상성(decompensated) 체액 체류 에피소드의 그래프를 도시한다.
도 11은 환자 내의 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화 모니터링을 구현하기 위한 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 12는 본원에 설명된 하나 이상의 실시형태에 따라 배치된 측정 조립체의 다양한 구성 요소를 도시한다.
도 13은 도 11에 도시된 데이터베이스 서버의 일 실시예를 도시한다.
도 14는 대상자의 사지 둘레를 측정하고, 시간이 지남에 따라 측정치의 파형을 생성하며, 파형에 의해 노출된 상태의 표시를 출력하기 위한 측정 조립체에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
간질액 체적은, 심부전 대상부전, 신장 기능 저하, 및 유사한 생리학적 질환과 같은 질환을 가진 환자의 핵심적인 의학적 관심사이다. 특정 관심사의 일 실시예에서, 간질액 체적의 증가는 심부전 대상부전과 연관된다. 아마도 의사와의 진료 예약 시에, 때때로 단일 측정을 수행하는 것은, 진료 예약 날짜의 임의적인 시간 및 다른 요인에 따라, 측정 간에 현저하게 상이하고 상반된 결과를 산출할 수 있다. 아마도 더 정교한 측정이 없을 경우, 의사는 부종의 유무에 대한 개략적인 근사화(예를 들어, 효능에 있어서 동등한 것으로서, 이들의 손가락을 발목에 누름)에 흔히 의존한다. 또한, 실제적이고 엄격한 의학적 측정이 부족함으로써, 이러한 생리학적 파라미터의 유용성을 제한하였다.
사지의 둘레 모니터링에 대한 이전의 접근법은, 사지 상의 알려진 위치에서 둘레를 측정하는 것에 중점을 두었다. 본원에 설명된 장치 및 기술은 사지 상의 알려진 위치에 의존하는 것이 아니라, 오히려 그것이 수행되는 위치와 관계없이, 간질액 체적의 측정치를 나타내는 최소 둘레로 측정을 수행한다. 장치는, 하나 이상의 경량 구성 요소, 스트랩의 재료 특성, 및 스트랩의 폭을 포함하는 설계에 의해 달성 가능한, 사지 둘레의 스트랩의 경량 장력만을 부여하도록 구성된다. 사지의 활동 뿐만 아니라 이러한 파라미터도 모두 조합됨으로써, 장치가 사지의 최소 둘레로 놓이게 될 수 있으므로, 장치는 측정 지점에서 사지 둘레의 불필요한 압력 없이 사지의 최소 둘레를 연속적으로 감지한다.
장치는, 사지의 축을 따라 이동하는 것과 더불어, 사지의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 사지는 원형 단면이 아니다. 이러한 둘레를 중심으로 클로킹(clocking)함에 따라, 사지와 접촉되게 지지되는 와인더 카세트(600)의 면적이 최소화되었고, 스트랩(450)은 사지의 실제 형상에 더 가깝게 맞춰질 수 있다. 따라서, 장치는 사지의 축을 중심으로 장치의 클로킹 방향과 관계없이 일관된 측정을 가능하게 할 수 있다.
간헐적, 주기적, 및/또는 연속적 기반으로 사지 둘레 및 가속도를 측정하고, 현재 상태 또는 추세를 환자의 기준, 정상 또는 원하는 상태와 비교하는 단계를 포함하여, 둘레 측정치, 장치 및/또는 대상자 방향, 및 활동 데이터를 분석하도록 구성되는 장치가 본원에 설명된다. 측정된 상태와 원하는 상태 간의 차이는, 대상자의 식이요법, 활동, 및 치료(일부 구현예에서 약물 치료를 포함함)에 관한 결정을 가이드하기 위한 입력으로서 사용될 수 있으므로, 대상자를 원하는 상태로 진전시킬 수 있고, 본원에 설명된 것과 같은 다른 이벤트와 더불어, 심부전 환자의 무호흡 입원과 같은 잠재적으로 생명을 위협하는 이벤트를 방지할 수 있다.
장치가 손목 또는 발목 체적을 측정하기 위해 사용되는 경우, 이는 측정치가 시간이 지남에 따라 비교될 수 있도록 사지의 최소 둘레로 또는 거의 최소 둘레로 놓인다. 또한, 구조 세부사항으로 인해, 반복 가능한 홈 위치(home location)에 놓일 수 있다. 사지의 움직임(예를 들어, 아킬레스건의 굽힘)은 사지 상의 장치 이동성을 용이하게 하도록 돕는다.
장치의 일 양태는 낮은 작용력 인장 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 경량 스트랩(일 실시예에서, 장치를 포함하여, 1/2 온스 미만)을 사용하여, 그리고 균등한 작용력 분배를 가능하게 하기 위한 관절형 또는 가요성 커플링을 사용하여, 넓은 면적의 분배된 하중을 포함하도록 구성될 수 있다. 장치의 질량에 작용하는 중력이 작용력에 기여할 수 있다. 사지에 밀착 접촉되는 장치 위치를 유지하는 메커니즘이 추가적인 작용력에 기여한다. 예를 들어, 장치에 의해 가해지는 그리고 특히 장력을 받는 스트랩에 의해 가해지는 대상자의 피부와의 장력은, 그 위치에서의 간질액 압력 미만이거나 간질액 압력과 실질적으로 동일할 수 있으며(피부에 대한 약간의 가벼운 압착이 있을 수 있음), 스트랩의 표면에 걸쳐서 분배될 수 있으므로, 피부와의 마찰은 장치의 중량에 대한 중력의 작용력과 평형을 이룰 수 있다. 이들은 규정된 면적에 걸쳐서 가해지는 조합된 작용력을 함께 나타낸다. 장치의 일 실시형태는, 사지의 축을 따라 가해진 약 11 그램의 중력 하중, 및 스트랩을 사지에 꼭 맞추는 약 10 내지 40 그램의 일정한 스프링 작용력 하중을 분배하기 위해, 사지 둘레에 배치된 약 25 밀리미터 폭의 넓은 표면을 제공할 수 있다.
개시된 장치는, 사지를 둘러싸는 스트랩 및 광전자 회로에 의해 둘레를 측정한다. 스트랩의 일부분 상에는 프린팅된 구배(gradient)가 있다. 광 방출기 및 탐지기 쌍(광센서)은 구배에 대향하게 위치된다. 사지의 크기가 변화됨에 따라, 스트랩 하우징 및 장력 메커니즘을 통해 스트랩이 확장 및 수축됨으로써, 광센서가 구배에 걸쳐서 앞뒤로 이동할 수 있고, 사지의 둘레와 일치하는 스트랩 상의 위치와 연관된 반사의 양을 탐지할 수 있다.
예를 들어, 사람이 누워 있는 경우, 신체 내의 간질액은 신체의 키를 중심으로 다소 균일하게 자체적으로 분배된다. 그러나, 사람이 상대적으로 수직 위치로 서 있거나 앉아 있는 경우, 중력으로 인해 체액이 사지에 재분배된다. 이러한 효과는 하지에서 더욱 두드러진다.
본 발명의 일 실시형태에서, 장치는 거의 연속적으로 착용될 수 있으며, 둘레 및 방향 데이터는 특정 간격으로 수집 및 처리됨으로써, 각각의 개인에 대한 일별 부종 패턴 및 일별 평균 부종을 결정한다. 누워 있는 상태로부터 서 있는 상태로의 간질액의 재분배와 관련된 하루 중의 둘레 변화는, 주의가 필요한 건강 또는 의료 상태와 연관된 관심사인 체액 체류와 연관된 둘레의 변화보다 더 크다. 따라서, 종방향 체액 체류를 탐지하기 위해, 일주기성 사이클에 걸친 둘레의 복수의 측정치가 사용된다.
시간이 지남에 따른 신중한 정량화 및 추적은, 관련 생리학적 정보인 체액 체적의 평균 수 밀리미터만의 변화조차도 질병 진행의 중요한 징후로서 나타날 수 있지만, 단일 검사 시에 또는 때로는 일상적인 검사 시에도 보이지 않을 수 있으며, 육안 검사만으로 가능한 것보다 더 정확한 측정치를 나타낼 수 있음을 보여준다. 사지 둘레가 간질액 체적의 유사한 대용물일 수 있기 때문에, 발목 또는 손목에서의 사지의 협착을 나타내는 최소 사지 둘레의 복수의 측정치를 포착하는 것이 유용할 수 있다.
도 1은 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화를 모니터링하도록 구성될 수 있는 조립된 장치(100)의 등측도를 일 실시예로서 도시한다. 장치(100)는, 다른 구성 요소 중에서, 측정 조립체(105), 와인더 카세트(110), 및 대상자의 사지 둘레에 배치되도록 구성된 스트랩(115)을 포함하는 장치 조립체를 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시형태에서, 대상자는 하부 아암(즉, 팔꿈치 아래) 또는 하부 레그(즉, 무릎 아래) 둘레에 장치(100)를 착용할 수 있지만, 본원의 교시는 다른 신체 부위, 특히 축방향 부분을 갖는 신체 부위에 적용할 수 있으므로, 필요한 데이터의 유형, 및 데이터가 획득될 수 있는 위치를 제외하고는, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
측정 조립체(105)는, 데이터를 획득하고 데이터에 기초하여 데이터 또는 정보를 통신하기 위한 전자장치 하위 조립체(225)를 수용할 수 있다. 전자장치 하위 조립체는, 센서, 및 일부 실시형태에서, 센서 데이터의 분석을 수행할 수 있고, 분석의 결과 및/또는 그러한 결과에 기초하는 권고사항 또는 지침(instructions)을 출력할 수 있는, 관련 전자장치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전자장치 하위 조립체는, 스트랩(115) 상의 반전된 광 구배의 해당 세트에 대향하도록 위치된 광센서의 세트를 포함하는 센서 부분을 포함할 수 있으며, 광센서는 하나 이상의 광 방출기 및 하나 이상의 광 탐지기를 포함한다.
와인더 카세트(110)는, 대체로 느슨한 장력이지만 사지에 꼭 끼워 맞출 수 있게 하도록 스트랩(115)과 상호 작용한다. 장치(100)는, 심한 부종이 있는 경우에도, 통상적으로 사지에 말착되게 끼워 맞춰지지 않는다. 실제로, 스트랩(115) 및 와인더 카세트(110)는, 사지가 팽창 및 수축됨에 따라 스트랩(115)이 확장 및 수축될 수 있도록 구성되므로, 본질적으로 일정한 작용력이 사지에 가해질 수 있다.
일부 실시형태에서, 스트랩(115)은 대체로 가요성이고 비탄성이며, 환자의 편안함을 위해 생체적합성 다공성 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예로서, 재료는 0.008" Teslin(PPG, Barberton, OH) 또는 Tyvek(Wilmington, DL)일 수 있다. 이는 예를 들어, 일정한 작용력 스프링에 의해, 사지에 밀착될 수 있다. 일 실시형태에서, 스프링은, 5" 길이 x 5/8" 폭 x 0.001" 반경질 스테인리스강 쐐기 저장품(Precision Brands, Downers Grove, IL)일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예와 같은 장치(200)의 예시적인 측정 조립체, 와인더 카세트, 및 스트랩의 분해도를 도시한다. 도 2는 선택적인 식별 라벨(210)을 갖는 인클로저(enclosure)(205)를 포함하는 일 실시예를 도시한다. 인클로저(205)는, 배터리(215), 절연체(220), 무선 모듈(230)을 포함하는 전자장치 하위 조립체(225), 개스킷(gasket)(235), 및 배터리(215)를 지지하는 배터리 드로어(drawer)(240) 중 하나 이상을 수용하도록 구성된다. 스프링(245), 스핀들(250), 및 걸쇠(255)는 와인더 카세트(110)의 일부를 형성할 수 있다. 스트랩(260)은 도 1의 스트랩(115)에 각각 해당할 수 있다. 식별 라벨(210)은 인클로저(205)에 적용된 것으로 도시되지만, 제한을 의미하지 않는다. 에칭된 라벨, 프린팅된 라벨 등이 사용될 수 있다. 실제로, 장치는 식별 라벨을 갖지 않을 수 있다. 측정 조립체(105)는 유체 유입을 방지하도록 실질적으로 유체 밀폐형일 수 있다.
배터리(215)는, 장치(200)의 전력 및 크기 요건을 충족시키고, 특히 배터리 드로어(240) 내에 끼워 맞춰지는 크기의 전자장치 하위 조립체(225)의 구성 요소 및 다른 구성 요소에 공급되는 전력을 충족시키는, 임의의 종류의 소위 코인 배터리일 수 있다. 일부 실시형태에서, 연료 전지, 저장 커패시터, 환자로부터 획득된 에너지, 환경으로부터 획득된 에너지 등과 같은, 다른 휴대용 전원이 사용될 수 있다.
절연체(220)는 전기 절연체일 수 있으며, 이에 따라 전자장치 하위 조립체(225)로부터 배터리(215)를 절연시키도록 위치될 수 있으므로, 배터리(215)는 전자장치 보드 기판 또는 전자장치 하위 조립체(225)의 임의의 구성 요소 또는 배선과 접촉됨이 없이 교체될 수 있다. 일부 실시형태에서, 절연체(220)는, 장치(200) 또는 이의 임의의 구성 요소에 대해, 버전과 같은 구성 정보로 스탬프 또는 프린팅될 수 있다.
전자장치 하위 조립체(225)는 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 사지 둘레의 감지, 감지된 사지 둘레로부터의 데이터를 통한 알고리즘 실행, 메시지 출력, 및 장치(200)를 착용한 환자의 현재 상태에 대한 통찰력을 제공하기 위해 전문 의료진(예를 들어)에 의해 해석될 수 있는 시간이 지남에 따른 측정치를 나타내는 그래픽 결과 생성 중 하나 이상을 수행 및 제어하는 전자 구성 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전자 구성 요소는, 하나 이상의 광전자 센서(하나 이상의 광 방출기 및 광 탐지기를 포함함), 하나 이상의 프로세서, 메모리, 및 가속도계를 포함할 수 있다. 메모리는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금, 본원에 설명된 다양한 작업을 수행하도록 하는 명령을 저장할 수 있다. 적어도 일부 실시형태에서, 가속도계는 환자의 움직임을 탐지할 수 있으며, 환자의 활동 레벨을 결정하기 위해, 탑재 제어 시스템에 의해 사용될 수 있거나 원격 컴퓨팅 장치에 전송될 수 있는 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 가속도계로부터 수신된 정보에 의해, 장치는 충분히 높은 빈도로 가속도계 측정치를 탐지, 축적, 저장, 및/또는 전송할 수 있으며, 정보를 둘레 판독치와 연관시킴으로써, 둘레 측정 간의 시간 동안 사지에 대한 중력 효과 및 활동의 적절한 표시를 제공할 수 있다. 관련 활동의 일 실시예는 걷기이다. 걷기는 아킬레스건을 굽히고, 둘레 측정치를 변화시킬 수 있다. 가속도계가 걷기 활동을 인식하는 경우, 둘레 측정치는 재조정되거나 데이터 세트로부터 제거될 수 있다.
무선 모듈(230)은 디지털 또는 아날로그 신호(예를 들어, 환자 움직임 정보를 포함함)를 외부 장치에 전송할 수 있다. 예를 들어, 신호를 수신하고, 신호에 의해 제공된 데이터를 분석하며, 지침 또는 명령을 출력하고, (예를 들어, 진료실 또는 데이터 센터에 있는) 서버, 컴퓨터, 또는 데이터베이스와 같은 원격 컴퓨팅 장치에 신호를 중계하기 위한 처리 능력을 갖는 인근 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등에 신호가 전송될 수 있다.
개스킷(235)은, 인클로저(205)를 밀봉하여 내부의 민감한 구성 요소를 손상시킬 수 있는 먼지 또는 물 침입을 방지하도록 구성 및 위치된다. 개스킷(235)은, 제한됨이 없이, 이의 목적을 위해 적합한 절연 재료를 포함한다.
스프링(245)은, 불필요하고 불편한 압력 없이, 스트랩(260)을 사지에 꼭 맞추기에 충분한 일정한 스프링 작용력 하중(예를 들어, 약 10 내지 40그램)을 제공할 수 있다. 스프링(245)은 예를 들어, 접착제에 의해 스트랩(260)에 부착될 수 있다.
스핀들(250)은, 적어도 부분적으로 스프링(245)을 수용하도록 구성될 수 있으며, 스프링(245)을 고정시키고 둘러싸기 위한 공간을 제공할 수 있다.
걸쇠(255)는 클리트(cleat)로 구성될 수 있으므로, 스트랩(260)의 일 단부의 해당 개구 내로 클리트를 삽입함으로써 스트랩이 부착될 수 있다. 이는 위에 언급된 바와 같이, 사람의 벨트 상의 개구와 유사하며, 장치(200)가 예를 들어, 작은 손목에서부터 상당히 부은 다리까지 광범위한 적용예를 수용할 수 있도록 한다. 장치의 크기 조정은 스트랩(200)의 길이를 고정시킴으로써 한정될 수 있다. 개구는 스트랩(260)의 다른 단부의 구배 상의 알려진 기준점으로부터의 알려진 거리에서 라벨링되고 위치될 수 있다. 이러한 크기 조정 데이터는, "크기"가 재조정되거나 보정되는 경우, 필요에 따라 수집, 저장 및 업데이트될 수 있다.
측정 조립체(105)는, 스냅 끼워 맞춤에 의해 배터리 드로어(240)가 인클로저(205)와 만나는 곳에 위치된 개스킷(235)을 통해, 절연체(220), 무선 모듈(230)을 포함하는 전자장치 하위 조립체(225), 및 배터리(215)가 배터리 드로어(240) 상에서 함께 결합되어, 배터리(215) 교체를 위한 배터리 드로어 조립체의 용이한 제거를 촉진시키도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 배터리 드로어(240)가 인클로저(205) 내로 스냅핑되어, 먼지 또는 물 침입으로부터 인클로저(205)의 내부를 밀봉하는 개스킷(235)을 압축할 수 있다. 그 다음, 예를 들어, 스핀들(250) 상의 돌출부를 인클로저(205)로부터 연장되는 날개의 해당 개구 또는 리세스에 끼워 맞추고, 스프링(245), 스핀들(250), 및 걸쇠(255)를 포함하는, 와인더 카세트(110) 및 측정 조립체(105)를 함께 결합함으로써, 와인더 카세트(110)가 측정 조립체(105)에 끼워 맞춰질 수 있다.
일부 실시형태에서, 인클로저(205), 스핀들(250), 및/또는 걸쇠(255)는, Hewlett Packard의 멀티 제트 용융 방법에 의해 나일론(12)으로 3D 프린팅될 수 있다. 이러한 부분은, 표면을 밀봉하도록 증기 호닝(vapor honing)에 의해 마무리될 수 있다. 배터리 드로어(240)는 광센서에 대향하는 투명 부분을 가질 수 있으며, 투명 부분은 Loctite 405 재료(독일 Henkel)를 사용하여 카본 3D(Redwood City, CA) 디지털 광합성 공정으로 3D 프린팅될 수 있다. 투명 부분은 Rust-Oleum 투명 광택 마감재(Vernon Hills, IL)로 분사되어 표면 확산을 줄일 수 있다. 개스킷(235)은 포론(Poron)(폴리우레탄 폼)을 포함할 수 있다.
도 3은 조립된 장치(300)의 평면도이다. 장치(300)는 장치(100) 또는 장치(200)에 해당할 수 있다. 실제로, 장치는, 스트랩(300)과 사지 간의 마찰에 의해 영향을 받는 환자 움직임 및 중력의 영향으로 사지 상에서 이의 작동 가능하고 반복 가능한 홈 위치로 이동할 수 있다.
도 4는 A-A 라인을 따라 절개된 도 3에 도시된 예시적인 장치의 측정 조립체, 와인더 카세트, 및 스트랩을 통하는 상세 단면도이다. 장치(300)에 해당하는 장치(400)의 크기를 감지하기 위해, 3:1의 축척이 표시된다. 그러나, 페이지 상에 제시된 바와 같은 도면의 크기에 따라, 축척이 변화될 것이다. 즉, 확대 또는 축소는 축척에 영향을 미치므로, 3:1은 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
도 4에서, 도시된 구성 요소는 도 2의 유사한 명칭의 구성 요소에 해당한다. 장치(400)는, 인클로저(405), 식별 라벨(410), 배터리(415), 무선 모듈(425)을 포함하는 전자장치 하위 조립체(420), 개스킷(430), 배터리 드로어(435), 스핀들(440), 걸쇠(445), 스트랩(450), 광센서 부분(455), 및 스프링(470)을 포함할 수 있다. 식별 라벨(410)은 전술한 바와 같이 인클로저(405)에 적용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 배터리(415)는 전자장치 하위 조립체(420)와 인클로저(405)의 상부 사이에 포획될 수 있으며, 전자장치 하위 조립체(420)의 무선 모듈(425) 부분은 인클로저(405)의 하부와 접촉되게 지지될 수 있다. 개스킷(430)은 인클로저(405)와 배터리 드로어(435) 사이에 위치될 수 있다. 본원에 설명된 센서 장치 및 스트랩 구배는 상호 작동 관계를 갖지만, "상부" 및 "하부"와 같은 용어는 상대적인 것으로 고려되어야 하며, 일부 전자장치 구성 요소의 경우, 그러한 상대적 위치는 실제로 상호 교환 가능할 수 있음을 유의한다.
스핀들(440)은, 위에 언급되고 도 2에 도시된 확장부와 같은, 인클로저(405) 내의 피벗 형상부 내로 스냅 끼워 맞춰질 수 있다. 이에 따라, 스핀들(440)은 광센서 부분(455)에 대향하는 지점(460)에서 스트랩(450)을 회전시키고 조일 수 있다. 이러한 구성을 통해, 스트랩(450)은, 예를 들어, 사지의 둘레가 증가하거나 감소하는 경우, 스트랩이 배터리 드로어(435)를 통과함에 따라, 스프링(470)과의 상호 작용에 의해, 투명 배터리 드로어(435)와 효과적으로 또는 직접 접촉될 수 있다. 광 경로는 적어도 부분적으로 투명 배터리 드로어 내에 있을 수 있다. 즉, 배터리 드로어(435)의 투명 부분은 광센서와 스트랩의 구배 부분 사이에 위치되며, 이에 따라 광 방출기에 의해 방출된 광은 투명 부분을 통과하고, 구배의 스트랩에 의해 투명 부분을 통하여 탐지기로 다시 반사된다. 일부 실시형태에서, 광센서는 배터리 드로어(435)의 개입 없이 구배에 직접 노출될 수 있다.
일반적으로, 광센서 부분(455)을 향해 다시 반사되는 광의 양은, 각각의 구배 부분에 대한 탐지기의 위치에 비례한다. 탐지기에 의해 감지된 광은, 사지 상의 장치(400)의 위치와 상관될 수 있다. 이는 극히 얕은 피사계 심도를 갖는 것과 같이, 부분에 대한 공차 누적을 제한한다.
도 5는 도 4에 도시된 광센서 부분(455) 중 어느 하나에 해당할 수 있는 하나의 광센서 부분(500)의 등측도를 도시한다. 일부 실시형태에서, 적어도 2개의 광센서 부분(500)이 있지만, 하나의 광센서 부분(500)이 도시된다. 도시된 광센서 부분(500)은, 전자장치 하위 조립체(420) 상의 전기 접점에 납땜되도록 구성되거나, 예를 들어, 전자장치 하위 조립체(420)와 전기적으로 접촉되는 소켓에 장착됨으로써, 전자장치 하위 조립체(420)와 달리 작동 가능하게 연결되도록 구성되는, 전도성 레그(leg)를 가질 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 광센서 부분(500)은, 방출기(515) 및 탐지기(510)를 포함하는 인클로저(520)를 갖는다. 초점 거리 또는 도시된 커플링(505)의 위치가 도시된다.
도 6은 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 스트랩(615) 및 와인더 카세트(600)의 절개도를 도시한다. 와인더 카세트(600)는 예를 들어, 도 1에 도시된 와인더 카세트(110)에 해당할 수 있다. 와인더 카세트(600)는, 도 2에 도시된 걸쇠(255), 스핀들(250), 및 스프링(245)에 해당할 수 있는, 스핀들(610) 및 스프링(620)을 포함하는 스핀들 조립체 및 걸쇠(605)를 포함할 수 있다. 걸쇠(605)는 스냅 체결부(snap latch)(625)에서 스핀들(610)에 결합된 것으로 도시된다. 일부 실시형태에서, 스트랩(615)과 조합된 와인더 카세트(600)는 교체 가능할 수 있다.
사지가 팽창 및 수축됨에 따라 광센서(들)를 지나서 스트랩(615) 상에서 구배를 이동시키는 작업은, 스프링(620)에 롤링되어 부착되는 스트랩(615)의 길이의 일부분을 수용할 수 있는 스핀들 조립체 내의 스프링(620) 및 스핀들(610)을 포함하는 장력 기구로 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 스프링(620)은 일정한 장력 스프링일 수 있다. 사지가 팽창됨에 따라, 스트랩(615)이 펼쳐지므로, 스프링(620)에 의해 가해진 일정한 작용력에 의해 사지의 둘레에서 스트랩(615)의 일정한 장력을 유지하면서, 사지의 증가된 둘레를 수용하도록 스트랩(615)의 길이를 증가시킨다. 스트랩(615)의 장력은 피부의 간질액 압력 및 탄성과 매칭될 수 있으므로, 장치가 사지에 만입부를 생성함이 없이 팽창 및 수축한다. 이와 관련하여, 그리고 본원에 설명된 다른 실시형태와 함께, 작용력 및 장력의 항등성(constancy)은 정확할 필요는 없지만, 본 개시물에 설명된 원리에 따라, 장치가 사지 둘레를 측정하는 이의 기능을 수행할 수 있도록 하는 적정한 공차 내에 있으며, 특히 기준치 또는 다른 기준에 비하여 이의 차이 내에 있음을 이해한다.
사지 둘레 측정치 및 사지 방향 데이터는 규칙적인 간격으로 연속적으로 획득되고 처리되어, 장치를 착용한 대상자에 대한 개인의 일별 부종 패턴을 생성한다. 일별 부종 패턴은, 대상자가 누워 있는 경우 발생하는 최소 사지 둘레, 그리고 대상자가 수직 위치로 있은 후의, 예를 들어 그러한 개인에 특정된 시간 기간 동안 서있거나 앉은 후의 최대 둘레를 특징으로 한다.
체액 이득 또는 손실의 추세는, 일별, 주별, 또는 월별과 같은 특정 시간 기간 동안 계산된다.
체액 이득/손실, 및 체액 이득/손실 추세는 임계값과 비교되어, 관심 상태를 식별할 수 있다. 시스템은, 가족 간병인, 만성 질환 관리, 및/또는 임상 인원과 같은 지원 인원 뿐만 아니라 사용자에게 메시지 및 경보를 전송하는 것을 포함하여, 관심 상태에 특정된 조치를 취한다.
수직 방향으로 일어설 때 체액이 신체 내에서 자체적으로 재분배되는 속도는 간질액의 점도를 나타낼 수 있다; 점도의 변화는, 간질액 내의 단백질 레벨의 변화로 인한 심부전 대상부전과 관련된 것으로 알려져 있다. 이는 전형적으로 의사가 환자의 발목에 손가락을 단단히 눌러서 생성된 "만입부"가 빠르게 다시 튀어나오는지를 확인함으로써 평가된다. 만입부가 느리게 튀어나오는 경우, 상태는 요흔성 부종으로 설명된다. 이는 환자의 상태를 특성화하는 데 있어서 중요한 의학적 징후이며 유용한 진단 방법이다.
개시된 기술은 간질액 재분배의 변화율을 특성화할 수 있다. 전형적으로 아침에 환자가 앙와위로부터 직립 방향으로 이동할 때 복수의 측정을 수행함으로써, 중력의 방향의 변화와 연관된 간질액의 재분배에 걸리는 시간을 추적하는 것이 가능하다. 이러한 변화율 측정은 간질액의 점도와 직접적으로 관련된다. 간질액 점도 및 이와 연관된 변화를 인식할 수 있으므로, 체액 점도가 체액 하중의 근본적인 원인(예를 들어, 간질액 내의 단백질 레벨의 변화)에 대한 통찰력을 제공하기 때문에, 환자의 질병 상태의 변화에 관하여 의사 또는 컴퓨팅된 알고리즘에 추가로 통지할 수 있다.
측정 장치는 두 가지 방식으로 사지 크기의 가변성을 수용한다. 사지의 크기가 변화됨에 따라, 스트랩(260)은 전자장치 하위 조립체(225) 상의 광전자 센서를 지나서 이동할 수 있다. 스트랩(260)의 다른 단부에서, 조립체가 수용할 수 있는 사지의 총 전체 크기를 한정하는 복수의 개구 형상부 중 하나에서 스트랩(260)에 클리트에 의해 걸쇠(255)가 결합될 수 있다.
도 6a는 측정 조립체가 제거된 경우 남아 있는 와인더 카세트(600)를 통하는 절개도 및 단면도를 도시한다. 와인더 카세트(600)는 예를 들어, 도 1에 도시된 와인더 카세트(110)에 해당할 수 있다. 와인더 카세트(600)는 걸쇠(615) 및 스핀들(625)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스핀들(625)은 중공일 수 있다. 그러한 실시형태에서, 스핀들(615)의 내부에 고정된 포획 형상부(630)에 부착된 감긴 또는 코일형 스프링(670)이 스핀들(625)의 내부에 있을 수 있다. 코일 스프링(670)은 예를 들어, 좁은 와이어 또는 넓은 밴드형 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 포획 형상부(630)는, 예를 들어, 핀 부분의 중공 단부 부분을 장착하기 위한 하나 또는 두 개의 스핀들 벽으로부터의 확장부, 또는 핀 부분의 해당 단부를 수용하기 위한 스핀들 벽 내의 하나 이상의 홈 또는 개구 내와 같이, 스핀들(615) 내에 고정된 제1 및 제2 핀 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 핀 부분의 하나 또는 두 개의 단부는, 스핀들 벽 또는 벽들로부터 압출되거나 이에 고정될 수 있다.
예를 들어, 스프링(670)의 일 단부를 제1 및 제2 핀 부분 사이의 갭 내로 삽입하고, 한 세트로서 제1 및 제2 핀 부분의 둘레에 스프링(670)을 둘러싸거나 감음으로써, 스프링(670)이 포획 형상부(630)에 부착될 수 있다. 스프링(670)을 스핀들(625)에 고정시키는 것을 보조하기 위해, 갭 내로 삽입된 스프링(670)의 단부는, 핀 부분 중 하나를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 감기거나 만곡될 수 있다. 스프링(670)의 만곡부(635)는, 도 6에 도시된 바 같이, 스핀들 포획 형상부(630)와 맞물릴 수 있다. 스프링(670)의 원위 단부(640)는 접착제(645)에 의해 스트랩(605)의 근위 단부(650)에 결합될 수 있지만, 특정 유형의 고정에 대한 제한을 의미하지 않는다.
걸쇠(615)는 스핀들(625)과 일체형인 가요성 래치 형상부(latch feature)(620)에 의해 스핀들(625)에 결합될 수 있다. 이러한 래치 형상부는 걸쇠(615) 내의 기하학적 구조물(610)과 맞물려서, 사지를 둘러싸도록 와인더 카세트(600)의 단부들을 결합시킨다. 스트랩(605)의 원위 단부(660)는 걸쇠(615)의 본체를 통하여 관통되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 클리트(665)에 의해 스트랩(700)의 복수의 수용 형상부(750) 중 하나에 고정된다. 일부 실시형태에서, 스트랩(605)과 조합되는 와인더 카세트(600)는, 그것이 오염되거나 파손되는 경우 사용자가 용이하게 교체할 수 있는 교체식 구성 요소이다.
도 7은 도 2에 도시된 장치(200)를 참조하여 설명되는 스트랩(700)의 도면을 도시한다. 스트랩(700)은 예를 들어, 적어도 스트랩(260)에 해당할 수 있다. 스트랩(700)을 일정한 작용력 스프링(245)에 부착하기 위해 필요한 길이 이하인 빈 영역(710)이 스트랩(700)의 일 단부(705) 근처에 있다.
일 실시예에서, 스트랩(700)은, 도 5에 도시된 광학 장치(520) 중 2개가 공칭 위치(725)에서 구배 영역(720, 730)에 걸쳐서 위치되도록 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광센서(520). 일부 실시형태에서, 광학 구배(720, 730)를 갖는 스트랩(700)의 단부는 광센서(520) 아래를 통과하도록 위치될 수 있다. 장치가 환자의 사지 상의 어디에 놓이든지, 장치는, 하나의 구배의 단부 구역에 인접할 때, 탐지기 출력의 계산된 값이 미리 결정된 범위 내에 있는 경우 보정될 수 있다. 탐지기의 계산된 값이 미리 결정된 범위 내에 있지 않는 경우, 탑재 또는 원격 프로세서는, 부적절한 판독이 발생한 것으로 결정할 수 있다. 반면에, 탐지기의 계산된 값이 미리 결정된 범위 내에 있는 경우, 프로세서는 적절한 판독이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
구배(720, 730)는 어두운 색상에서부터 밝은 색상까지의 범위일 수 있으며, 도시된 실시예와 같이 서로 180도로 배치될 수 있다. 또한, 각각의 구배(720 및 730)의 단부에는, 구배의 가장 어두운 부분의 "단부 구역" 영역(715 및 735)이 각각 존재할 수 있으며, 이에 따라 큰 편위 하에서 신호 연속성을 보장한다. 상응하게, 구배(730)의 단부 구역보다 적어도 실질적으로 더 밝은 영역 또는 프린팅되지 않은 영역에 또는 백색에 두 광학 장치(520) 모두가 노출될 수 있는, 두 구배(720, 730) 모두의 단부를 넘어서 광학 "홈 구역" 영역(740)이 존재할 수 있다. 유사하게, 광센서(들) 및 다운스트림 신호 및 데이터 처리에 따라, 작동 이벤트(예를 들어, 범위 초과, 완전히 수축, 완전히 확장, 크기 재조정(resizing), 및/또는 기타)를 인식할 수 있도록 하기 위해, 알려진 반사율의 대역은 구배 중 적어도 하나에 인접하게 위치될 수 있다.
예를 들어, 단부 구역은 솔리드 또는 거의 솔리드 블랙(solid black)일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 광센서(520)가 단부 구역, 또는 비교적 매우 어두운 색상 대 비교적 매우 밝은 색상 간의 차이(예를 들어, 특정 임계치를 초과하는 결정된 광 진폭의 차이)를 감지하는 경우, 단부 구역은 범위 초과 상태를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 감지된 영역은, 광 탐지기(520)에 의해 각각 탐지 가능한 미리 설정된 광 진폭으로 표현된다. 이러한 상태에서, 광학 장치(520) 중 하나는, 블랙(또는 단부 구역으로서 식별 가능한 부분) 및 다른 백색(또는 대향하는 상대적으로 밝은 구역으로서 식별 가능한 부분)에 노출된다. 이에 따라, 탐지에 응답하는 메시징에 따라, 더 작은 또는 더 큰 클리트 위치에 걸쇠(255)를 (일반적으로 수동으로) 다시 맞출 수 있다.
도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 2개의 광센서(520)는 반전된 구배(720, 730)에 대향하게 위치될 수 있다. 이러한 구성은 상보적 데이터 세트를 생성함으로써, 변환기의 비선형성과 관련된 에러가 상쇄되어 보다 정확한 위치 결과를 생성하는 방식으로, 신호가 조합(추가)될 수 있다. 특히, 하나의 방향으로 더 어두워지는 하나의 구배 및 동일한 방향으로 더 밝아지는 다른 구배의 해당 위치로부터 반사되는 광의 진폭은, 선형 작동 범위를 상쇄 및 확장하는 탐지 가능한 동일 및 반대 비선형성을 가질 것이다. 유사하게, 주변 광, 온도, 또는 전압과 같이, 통상적인 방식으로 두 채널 모두에 영향을 미치는 임의의 에러는, 전자 회로의 공통 모드 제거 기술과 유사하게 감소될 수 있다. 대안적으로, 단일 구배에 걸쳐서 위치된 2개의 광센서가 조합되어, 이들의 신호를 감산함으로써 동일한 효과를 달성할 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 구성은, 광센서의 비선형성을 보정하는 구배를 설계하는 것이다.
추가적인 또는 대안적인 구성은, 동일한 구배에 대향하게 광센서(520)를 위치시키는 것이다. 그러한 실시형태에서, 특정 측정 지점에 걸친 반사율의 그라데이션(gradation)(밝은 색상 대 어두운 색상 그리고 그 반대)을 인지함으로써, 사지 부종으로 인한 스트랩(700)의 팽창 및 수축을 결정하기 위한 센서 출력 간의 보간이 가능하다.
광센서(520)의 감도가 달라질 수 있으므로, 위치 센서로서 사용된 경우, 각각의 광센서(520)에 대한 가변 반사율 작동 범위를 야기할 수 있다. 구배 작동 범위는, 적어도 각각의 광센서(520)의 특정 감도에 기초하여 보정될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시형태에서, 디지털 포트(digital pot)가 방출기 및 탐지기 회로에 추가될 수 있으므로, 반사율의 최대 작동 범위, 광센서의 개선된 선형성, 및 모든 센서에 대한 공통 구배의 사용을 포함하는 다수의 작동 이점을 달성하도록, 광센서 보정의 일부로서 회로가 변경된다.
광센서(520)를 위치 센서로서 사용하는 단계는, 광센서(520)와 이의 관련 구배의 반사 표면 사이의 고정된 거리를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 배터리를 수용하는 투명 배터리 드로어(및 일부 실시형태에서 전자장치 하위 조립체)를 사용하여, 케이스 본체 내의 광센서(520)의 높이를 안정화시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 배치를 고려한다. 460에서 구배를 포함하는 스트랩은, 와인더 카세트가 측정 조립체에 결합된 경우 스프링으로 작용하는 와인더 카세트 내에 통합된 로커 핀치(rocker pinch) 기구에 의해 투명 배터리 드로어(435)의 외부 표면과 접촉되어 견고하게 유지될 수 있다.
일부 실시형태에서, 장치가 착용되지 않은 경우, 스프링(245)은 스트랩(700)을 홈 구역 또는 그 너머로 수축시킬 수 있으며, 이는 표시기 또는 메시지 출력이 인클로저 상의 디스플레이를 통해 이를 통지함으로써, 탐지 광 진폭을 나타내는 신호를 해석하도록 실행되는 소프트웨어에 의해 판독될 수 있다. 일부 실시형태에서, 출력은 수신 장치에 정보를 제공하도록 다른 장치에 전송되는 신호일 수 있다. 또한, 이러한 상태의 탐지는, 스트랩이 더 크게 또는 더 작게 크기 재조정되어야 하는지 여부를 표시하기 위해 사용될 수 있다.
스트랩(700)의 원위 단부(760)에는, 조립체의 사용 가능한 둘레를 설정하도록 걸쇠(255)의 걸쇠 클리트와 맞물리는 일련의 절개 형상부(750, 755)가 있다. 다른 곳에 표시된 바와 같이, 절개 형상부(750, 755)는 벨트의 개구와 유사한 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 구배(720, 730)의 공칭 중간부로부터의 센티미터 수를 각각 나타내는, 각각의 절개 형상부(750, 755)와 연관된 숫자(745)가 있다. 작은 사지 및 큰 사지를 위해 다양한 길이의 스트랩(700)이 가능하지만, 모두 동일하거나 유사한 구성 원리를 사용하며, 부적절한 과잉 양이 다듬어질 수 있다.
도 8은 가상 심부전 환자에 대한 12일의 시간 기간에 걸친 통상적인 부종(예를 들어, 사지 부종)의 그래프(800)를 도시한다. 참조 번호 805는 장치(예를 들어, 장치(100))에 의해 포착된 둘레 판독값 대 시간의 그래프와 연관되며, 12일 동안의 반복적 일별 부종 패턴을 나타낸다. 참조 번호 810은 발목 둘레의 롤링 평균과 연관된다. 일부 실시형태에서, 지수 함수 이동 평균이 사용될 수 있다. 참조 번호 815는, 심부전 환자의 실시예에서 사용자의 정상 또는 "드라이(dry)" 상태 동안 측정된 둘레 판독값으로부터 도출된 사용자의 정상 기준 둘레와 연관된다.
부종 패턴은, 부종 패턴과 연관된 최소 및 최대 둘레를 고려하여, "평균" 둘레로 표시될 수 있다.
기준 부종 패턴 또는 기준 평균 부종은, 대상자가 정상 건강 상태(일반적으로 심부전 환자의 경우 "드라이" 상태로 지칭됨)인 경우 탐지되는 일별 부종 패턴 또는 일별 평균 부종으로서 식별된다. 시스템은 사용 기간 동안 정상 기준치를 계산하거나 조정할 수 있다. 시스템은 체액 이득/손실을 계산하기 위한 비교를 위해 정상 기준치를 유지한다.
도 9는 가상 심부전 환자에 대한 증가된 염분 섭취량과 관련된 체액 체류와 연관된 대상성 부종 이벤트(예를 들어, 발목 부종)의 8일간의 그래프(900)를 도시한다. 참조 번호 905는 장치(예를 들어, 장치(100))에 의해 포착된 둘레 판독값 대 시간의 그래프와 연관된다. 참조 번호 910은 발목 둘레의 롤링 평균과 연관된다. 지수 함수 이동 평균을 사용하는 경우, 유사한 그래프가 형성될 수 있다. 참조 번호 915는, 예를 들어 심부전 환자의 경우에 사용자의 정상 또는 "드라이" 상태 동안 측정된 둘레 판독값과 같은 둘레 판독값으로부터 도출된 환자의 정상 기준 둘레와 연관된다. 참조 번호 920은, 이 경우 연속 이틀 동안 고염분 식사를 섭취한 이러한 환자의 체액 체류와 연관될 수 있는 일별 부종 패턴의 편차를 나타낸다. 참조 번호 925는 부종 이벤트 동안 발생하는 평균 둘레의 해당 변화를 나타낸다. 참조 번호 930은, 환자의 신체가 여분의 체액을 보충하고 제거함에 따라, 이벤트 이후 며칠 내에 정상 부종으로 돌아가는 것을 나타낸다.
도 9에는, 개별 측정치(905)의 매우 상이한 파형 그래프가 있다. 이러한 패턴은 개인별 및 일별 간에 상이하다. 그리고 이러한 개인의 패턴은 이전의 실시예보다 상당히 덜 규칙적이다. 그러나, 이동 평균 추세 라인(925)으로부터, 2일 기간 동안 부종의 4 밀리미터 증가가 발생했다는 것은 명확하다. 이는 고염분 식사와 일치하였다. 신체가 이러한 주입을 보정함에 따라, 부종은 시간이 지남에 따라 가라앉았다(930).
도 10은 심부전 입원 이전의 것과 같은 가상 비대상성 체액 체류 에피소드의 그래프(1000)를 도시한다. 참조 번호 1005는 4주 동안의 장치(예를 들어, 장치(100))에 의해 포착된 둘레 판독값 대 시간의 그래프와 연관된다. 참조 번호 1010은 발목 둘레의 롤링 평균과 연관된다. 지수 함수 이동 평균을 사용하여, 유사한 그래프가 형성될 수 있다. 참조 번호 1015는, 심부전 환자의 경우에 사용자의 정상 또는 "드라이" 상태 동안 측정된 둘레 판독값으로부터 도출된 환자의 정상 기준 둘레와 연관된다. 참조 번호 1020은, 이 경우 임상적 개입이 필요한 상태와 관련된 대상부전과 연관된 추세인, 체액 체류와 연관될 수 있는 일별 부종 패턴의 편차를 나타낸다. 참조 번호 1025는, 증가하는 체액 체류와 연관된 평균 둘레의 해당 변화이다. 참조 번호 1030은, 환자의 신체가 여분의 체액을 보충하고 제거함에 따라, 이벤트 이후 며칠 내에 정상 부종으로 돌아가는 것을 나타낸다.
도 10의 그래프(1000)는 또 다른 패턴의 측정치를 나타낸다. 둘레 측정치의 편위는 하루 동안 10 밀리미터를 초과할 수 있는 반면에, 수 밀리미터의 일별 평균 부종 신호 변화는 관심 신호이다. 산술적으로 처리된 측정치로부터 벗어나는 잠재적인 오차는, 단일 측정치의 신호보다 더 크다. 이러한 환자는 훨씬 더 넓은 일별 측정치 범위(1005) 뿐만 아니라 월별 편위의 상당한 증가를 가졌다. 본질적으로 동일한 발목 상의 동일한 위치 상에서, 한 달 동안 17 밀리미터의 부종 범위가 존재한다. 처음 2주 기간 동안, 평균 부종은 플러스 또는 마이너스 1 밀리미터 범위(1010) 내에서 유지된다는 점이 흥미롭다. 그러나, 후속적인 2주 기간 동안, 일별 평균 부종은, 공칭 기준치(1015)보다 거의 6 밀리미터(1025) 초과로 증가한다. 이는 환자 체액 체적의 증가를 나타내는 둘레 데이터의 실질적이고 지속적인 추세를 나타낸다.
이러한 지속적인 추세는 개별 환자의 이력과 비교될 수 있을 뿐만 아니라, 이에 제한됨이 없이, 연령, 키, 몸무게, 좌심실 박출률, 동반질병, 및/또는 유사한 척도와 같은, 유사한 특성을 가질 수 있는 환자와 비교될 수 있다. 추가적으로, 이에 제한됨이 없이, 심박수, SpO2, NIBP, 및/또는 심박수 가변성과 같은, 다른 생리학적 척도가 또한 이러한 측정치와 함께 고려될 수 있다. 적절한 상관 알고리즘을 사용하여, 이러한 정보를 처리함으로써, 추세 이벤트 심도를 실시간으로, 일관적으로, 지속적으로, 및/또는 즉각적으로 예리하게 평가할 수 있으며, 임박한 대상부전 이벤트의 가능성을 예측할 수 있다. 일부 실시형태에서, 학습된 머신 러닝 모델 또는 규칙 적용 알고리즘은, 이러한 예측의 정확도를 지속적으로 개선하기 위해, 환자의 경험으로부터의 및/또는 환자의 모집단으로부터의 피드백(사람 또는 기계)에 따라 사용되고 업데이트될 수 있다; 특히 보간 오차를 최소화하고 사지의 일별 부종 변화의 정확한 모델을 결정하기 위해, 더 많은 측정이 수행될수록, 예측은 더 정확해질 수 있다. 장치에 저장되거나 원격으로 저장된 미리 결정된 임계치를 초과하는 상당한 부종 이벤트가 탐지되는 경우, 전반적인 환자 활동을 변화시키거나, 이들의 의료 제공자에게 연락하거나, 이뇨제와 같은 치료제의 양을 변화시키거나, 다른 약물 치료를 추가 또는 제외하거나, 질병의 경과를 변화시킬 수 있는 다른 방법을 구현하기 위한 조치를 취하도록, 환자 또는 이들의 간병인에게 통지될 수 있다. 일부 실시예에서는, 대응 조치가 긴급하게 제공되며; 다른 실시예에서는, 대응 조치는, 식이요법 변화와 같이, 제안 또는 지침일 수 있다. 약물 치료 복용량의 변화는 일반적으로 환자의 의사로부터의 미리 한정된 치료 계획을 따르며, 예를 들어, 환자가 상당한 부종 이벤트를 갖는 경우, 추가적인 이뇨제가 표시될 수 있다.
하루 동안의 둘레 측정치의 범위에 비해, 산술적으로 처리된 관심 신호의 작은 크기를 고려할 때, 지속적으로 변화하는 기저 생리의 샘플링 레이트 유도 왜곡을 최소화하는 것이 바람직하다. 실제 사지 부종 편위 값을 줄이는 선형 보간은, 계산된 관심 신호의 값을 실질적으로 변화시킬 수 있다. 가장 간단한 실시예에서, 일주일 동안의 임의적인 시간에서의 둘레 측정치의 그래프는, 보다 고밀도로 샘플링된 동일한 환자 및 상태와 실질적으로 상반될 수 있는 실질적으로 상이한 결과를 산출할 수 있다. 이는 특히 환자의 중력 방향의 변화와 연관된 둘레의 변화율을 평가하는 경우에 적용된다.
도 8, 도 9, 및 도 10에 도시된 제한적이지 않은 실시예에서, 측정은 10분마다 수행된다. 그러나, 상이한 간격이 본 개시물의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.
이러한 개별 측정치는, 하루, 48시간, 또는 모니터링 및 분석에 적합한 임의의 시간과 같은, 시간 기간 동안 수학적으로 집계될 수 있다. 이러한 실시예에서, 이는 롤링 평균에 의해 이루어진다; 지수 함수 이동 평균도 고려된다. 그 다음, 이러한 일련의 집계된 측정치는, 편차 또는 발산의 근거를 위해 비교된다. 예를 들어, 도 8의 실시예에서, 개별 둘레 측정치를 나타내는 일련의 지점이 있다. 이러한 측정치에는 상당량의 가변성이 있음을 유의해야 한다.
이러한 개인의 측정치는, 날짜 및 시간에 따라 동일한 발목 상의 동일한 위치에 대해 10 밀리미터의 범위였다. 그러나, 측정치의 일별 총 변동은 사실상 상당히 안정적이다. 이러한 개인의 범위는, 일별 평균 둘레 추세 라인(815)에서 알 수 있는 바와 같이 약 1 밀리미터였다.
본 문서는 예를 들어, 발목 또는 손목에서의 사지의 협착을 나타내는 최소 사지 둘레의 복수의 측정치를 포착하는 방법을 설명한다; 본원의 교시는, 최소 사지 둘레가 좁은 또는 협착 지점에 있는지 또는 일정한 원기둥과 같이, 일정한 둘레 상의 위치에 있는지 여부와 관계없이 적용 가능함을 유의해야 한다. 그리고 사지 둘레는 간질액 체적의 밀접한 근사치이다. 그리고 간질액 체적은, 심부전 대상부전, 신장 기능, 및 유사한 생리학적 질환과 같은 질환을 가진 환자의 핵심적인 의학적 관심사이다. 간질액 체적의 증가는 심부전 대상부전과 연관된다. 아마도 의사와의 진료 예약 시의 단일 측정은, 진료 예약 날짜의 임의적인 시간에 따라 현저히 상이하고 상반된 결과를 산출한다는 것은 도 8, 도 9, 및 도 10으로부터 명확할 것이다. 이는 의사가 당신의 발목에 이들의 손가락을 누르는 것과 같이, 부종의 유무에 대한 대략적인 근사화로 제한하였다. 실용적이고 엄격한 의학적 측정이 부족함으로써, 이러한 생리학적 파라미터의 유용성이 제한되었다. 시간이 지남에 따른 신중한 정량화 및 추적을 통해, 관련 생리학적 정보인 체액 체적의 변화가 명백해진다. 수 밀리미터의 평균 변화가 질병 진행의 현저한 징후로서 나타날 수 있지만, 단일 검사 또는 일별 검사 시에는 보이지 않으며, 육안 검사만으로 가능한 것보다 더 정밀한 측정이 필요하다.
하루 중의 고정된 시간에서의 단일 측정은 정확한 결과를 산출하지 못한다는 점을 유의해야 한다. 도 8, 도 9, 및 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 측정치의 극단 편위는 반드시 매일 동일한 시간에 발생하는 것은 아니다.
도 11은 환자(1102) 내의 인체 간질액의 체적 및 특성의 변화 모니터링을 구현하기 위한 예시적인 아키텍처(1100)를 도시한다. 도시된 아키텍처(1100)는 장치(1104), 건강 관리 개체(1106), 개인 연락처(1108), 및 무선 액세스 포인트(1110)를 포함하지만, 이는 단지 일 실시예일 뿐이며, 더 많거나 더 적은 구성 요소를 포함하는 다른 구성이 고려된다.
건강 관리 개체(1106)는, 제한 없이, 의료 시설, 간병인, 및/또는 환자 간병과 연관된 다른 인원을 포함할 수 있다. 간병인 또는 다른 인원은, 이들의 간병 기능의 일부로서 하나 이상의 컴퓨팅 장치를 작동시킬 수 있다.
개인 연락처(1108)는, SMS 메시지, 와이파이 프로토콜, 블루투스 프로토콜 등을 사용하여, 유선 또는 무선 통신 링크(예를 들어, 인터넷 또는 다른 무선 및/또는 유선 연결)를 통해 데이터베이스 서버(1114)에 연결된 하나 이상의 컴퓨팅 장치를 작동시키는 지원 인원을 포함할 수 있다. 또한, 개인 연락처(1108)는, 환자의 인격 대리인, 가족 구성원, 또는 장치(100)로부터 도출된 정보를 수신하도록 설정된 다른 개인을 포함할 수 있다.
제어 시스템은, 데이터베이스(1114)에 연결된 데이터베이스 서버(1112)를 포함할 수 있다. 데이터베이스(120)는, 환자(102)에 관한 관련 데이터(예를 들어, 환자 이력, 환자 기록 등), 트리거 이벤트 레벨, 및 메시지(예를 들어, 알림, 경보 등)가 전송될 주소를 저장할 수 있다.
장치(1104)로부터의 정보는, 구현 세부사항에 따라 다수의 대안적인 경로를 이동할 수 있다. 예를 들어, 정보는 인터넷 또는 다른 네트워크를 통해 데이터베이스 서버(1112)(또는 웹 서버)에 연결된 컴퓨팅 장치(예를 들어, 환자 데스크톱 컴퓨터, 환자 셀룰러 전화, 환자 휴대용 컴퓨터 등)에 입력될 수 있다. 컴퓨팅 장치는, 직접적으로 또는 액세스 포인트(1110)를 통해 피드백 정보를 데이터베이스 서버(1112)에 전송할 수 있다. 장치(1104)는 전송을 위해 장치 메시지를 컴퓨팅 장치에 통신할 수 있으며, 이에 따라 데이터베이스 서버(1112)에 통신할 수 있다.
장치(100)는, 미리 한정된 빈도로, 장치 자체적으로 또는 원격으로, 예를 들어 데이터베이스(1114)에, 위치 측정치를 지속적으로 측정하여 저장할 수 있다. 위치는, 구배 상의 위치와 알려진 둘레 간의 관계를 설정하는 크기 정보와 조합된 경우, 임의적인 기준 또는 절대 둘레 측정치와 비교하여, 상대 둘레 측정치로서 해석될 수 있다.
도 12는 본원에 설명된 하나 이상의 실시형태에 따라 배치된 측정 조립체(1205)의 다양한 구성 요소를 도시한다. 측정 조립체(1205)는 예를 들어, 도 1에 도시된 측정 조립체(105)에 해당할 수 있다. 도시된 실시예에서, 측정 조립체(1205)는, 측정 조립체에 결합된 와인더 카세트에 부착된 스트랩의 확장 또는 수축을 탐지함으로써, 광센서와 같은 하나 이상의 센서를 사용하여 사지의 둘레를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 측정 조립체(1205)는, 통신 인터페이스(1202), 사용자 인터페이스(1204), 하나 이상의 프로세서(1206), 하나 이상의 광센서(1208), 메모리(1210), 및 장치 하드웨어(1212) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(1202)는, 측정 조립체(1205)가 도 11과 관련하여 설명된 것과 같은 통신 네트워크를 통해 다른 네트워킹된 장치에 데이터를 전송하고 다른 네트워킹된 장치로부터 데이터를 수신할 수 있도록 하는, 무선 및/또는 유선 통신 구성 요소를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(1204)는, 예를 들어, 장치 활성화를 개시하도록 및/또는 메타데이터, 태그, 통신 파라미터, 모니터링 파라미터 등을 설정하도록 하나 이상의 입력을 제공하는 단계를 포함하여, 사용자가 입력을 제공하고 측정 조립체(1205)로부터 출력을 수신할 수 있도록 할 수 있다. 사용자 인터페이스(1204)는, 데이터 출력 장치(예를 들어, 시각 디스플레이, 오디오 스피커), 및 하나 이상의 데이터 입력 장치를 포함할 수 있다. 데이터 입력 장치는, 터치 스크린, 물리적 버튼, 카메라, 지문 판독기, 키패드, 키보드, 마우스 장치, 마이크로폰, 음성 인식 패키지, 및 임의의 다른 적합한 장치 또는 다른 전자/소프트웨어 선택 방법 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(들)(1206) 및 메모리(1210)는 운영 체제를 구현할 수 있다. 운영 체제는, 측정 조립체(1205)가 다양한 인터페이스(예를 들어, 사용자 인터페이스(1204), 통신 인터페이스(1202), 및/또는 메모리 입력/출력 장치)를 통해 데이터를 수신 및 전송할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 출력을 생성하기 위해 프로세서(들)(1206)를 사용하여 데이터를 처리할 수 있도록 하는, 구성 요소를 포함할 수 있다. 운영 체제는, 출력을 제공하는(예를 들어, 전자 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이, 메모리에 데이터를 저장, 다른 전자 장치에 데이터를 전송 등) 디스플레이 구성 요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 운영 체제는, 전반적으로 운영 체제와 연관된 다양한 추가적인 기능을 수행하는 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
광센서(1208)는, 사지의 둘레와 일치하는 스트랩 상의 위치와 연관된 반사의 양을 탐지하도록 광전자 회로와 함께 작동하는, 본원에 설명된 유형의 웨어러블 장치의 인클로저 내에 끼워 맞춰지도록 하는 크기의 발광 및/또는 탐지 소자(예를 들어, 광 방출기/탐지기 쌍)로 구성될 수 있다.
메모리(1210)는 컴퓨터 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 사용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는, 적어도 두 가지 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체, 즉 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위해 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 착탈식 및 비-착탈식 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 전기적으로 소거 가능 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다용도 디스크(DVD) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨팅 장치에 의한 액세스를 위해 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 비-전송 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호로 구성되지 않으며, 전적으로 이에 의해 형성되지 않는다. 대조적으로, 통신 매체는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호 또는 다른 전송 메커니즘으로 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 데이터를 구현할 수 있다.
메모리(1210)는, 운영 체제, 장치 소프트웨어(1214), 및 하나 이상의 애플리케이션(1216)을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 광센서에 의해 수집되거나 사용자에 의해 입력되거나 원격 소스로부터 수신되는 데이터를 포함할 수 있다. 애플리케이션(들)(1216)은, 반사광 및 이로부터 도출된 데이터를 탐지 및 처리함으로써 스트랩의 확장 및 수축을 탐지하기 위한 웨어러블 장치(1205)의 기능; 예를 들어, 메타데이터의 조작, 포맷팅, 추가, 삭제, 또는 변경; 및 영상 또는 데이터 처리를 가능하게 하는 애플리케이션을 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 하나 이상의 프로세서(1206)에 의해 실행 가능한 임의의 애플리케이션 소프트웨어를 포함할 수 있다.
장치 소프트웨어(1216)는, 측정 조립체(1205)가 기능을 수행할 수 있도록 하는 소프트웨어 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치 소프트웨어(1216)는, 측정 조립체의 전력 공급 후에 측정 조립체(1205)를 부팅시켜서 운영 체제를 실행시키는, 기본 입력/출력 시스템(BIOS), 부트(Boot) ROM, 또는 부트로더(bootloader)를 포함할 수 있다.
장치 하드웨어(1212)는, 사용자 인터페이스(1204), 데이터 디스플레이, 데이터 통신, 데이터 저장, 및/또는 다른 장치 기능의 수행을 가능하게 하는 추가적인 하드웨어를 포함할 수 있다.
도 13은 도 11에 도시된 데이터베이스 서버(1112)의 일 실시예를 도시한다. 데이터베이스 서버(1112)는, 통신 인터페이스(1302), 하나 이상의 프로세서(1304), 메모리(1306), 및 하드웨어(1308)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(1302)는, 측정 조립체(1205)의 통신 인터페이스(1202)와 마찬가지로, 데이터베이스 서버(1112)가 도 11과 관련하여 설명된 것과 같은 통신 네트워크를 통해 측정 조립체(1205) 및 다른 네트워킹된 장치에 데이터를 전송하고 이로부터 데이터를 수신할 수 있도록 하는, 무선 및/또는 유선 통신 구성 요소를 포함할 수 있다.
프로세서(들)(1304) 및 메모리(1306)는 운영 체제를 구현할 수 있다. 운영 체제는, 데이터베이스 서버(1112)가 다양한 인터페이스(예를 들어, 통신 인터페이스(1302) 및/또는 메모리 입력/출력 장치)를 통해 데이터를 수신 및 전송할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 출력을 생성하기 위해 프로세서(들)(1304)를 사용하여 데이터를 처리할 수 있도록 하는, 구성 요소를 포함할 수 있다. 운영 체제는, 출력을 제공하는(예를 들어, 전자 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이, 메모리에 데이터를 저장, 다른 전자 장치에 데이터를 전송 등) 디스플레이 구성 요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 운영 체제는, 전반적으로 운영 체제와 연관된 다양한 추가적인 기능을 수행하는 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
메모리(1306)는, 운영 체제, 장치 소프트웨어, 및 하나 이상의 애플리케이션을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 광센서에 의해 수집되거나 사용자에 의해 입력되거나 원격 소스로부터 수신되는 데이터를 포함할 수 있다. 애플리케이션은, 둘레 변화의 파형 생성, 데이터 해석, 활동 정보, 대상자 의료 이력, 및 다른 데이터의 적용, 분석을 위한 예측 출력 생성, 및/또는 모델을 업데이트 또는 재학습시키기 위한 피드백 등을 포함하는, 측정 조립체(1205)로부터 수신된 데이터를 처리하도록 규칙 또는 머신 러닝 모델 및 알고리즘(1310)을 학습 및/또는 실행시키는 애플리케이션을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 프로세서(1304)에 의해 실행 가능한 임의의 애플리케이션 소프트웨어를 포함할 수 있다.
하드웨어(1308)는, 데이터 디스플레이, 데이터 통신, 데이터 저장, 및/또는 다른 장치 기능의 수행을 가능하게 하는 추가적인 하드웨어를 포함할 수 있다.
도 14는 대상자의 사지 둘레를 측정하고, 시간이 지남에 따른 측정치의 파형을 생성하며, 파형에 의해 노출된 상태의 표시를 출력하기 위한 측정 조립체(105)에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있는 예시적인 프로세스(1400)의 흐름도이다. 프로세스(1400)는, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 작업의 시퀀스를 나타내는 논리 흐름도의 블록의 집합으로서 도시된다. 소프트웨어의 맥락에서, 블록은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 나열된 작업을 수행하는 컴퓨터 실행 가능 명령을 나타낸다. 일반적으로, 컴퓨터 실행 가능 명령은, 특정 기능을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함할 수 있다. 작업이 설명되는 순서는 제한사항으로서 해석되도록 의도되지 않으며, 임의의 수의 설명된 블록은 프로세스를 구현하기 위해 임의의 순서로 및/또는 병렬로 조합될 수 있다. 설명 목적을 위해, 프로세스는 도 1에 도시된 측정 장치(100)를 참조하여 설명된다.
블록(1402)에서, 측정 장치(100)는, 사지 내의 간질액 체적의 지표로서, 시간 기간에 걸쳐서 반복 가능한 홈 위치에서 사지의 둘레를 측정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 측정 장치는 사람 대상자의 사지에 적용될 수 있으며, 사지 상의 반복 가능한 홈 위치에 놓이기 위해 이동하도록 허용될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 반복 가능한 홈 위치는 사지의 최소 둘레일 수 있으며, 스트랩 장력은, 장치가 전술한 측정을 수행할 수 있도록 하기 위해, 간질액 압력의 평형을 유지한다.
블록(1404)에서, 측정 장치(100)는, 시간이 지남에 따라 측정된 둘레로부터 도출된 현재 둘레 데이터를 나타내는 파형을 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 둘레 측정은, 주기적으로(예를 들어, 하루에 한 번), 간헐적으로(예를 들어, 수동으로 개시됨), 또는 연속적으로 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 데이터 처리 및 파형 생성의 일부 또는 전부는, 예를 들어 원격 컴퓨팅 장치에 의해, 장치 외부(off-device)에서 수행될 수 있다.
블록(1406)에서, 측정 장치는, 파형을 반복 가능한 홈 위치에서의 대상자에 대한 기준 둘레 데이터의 파형과 비교할 수 있다. 파형의 차이는 측정 장치(105)에 의해 해석될 수 있거나, 장치 외부 또는 원격 위치, 예를 들어, 진료실, 모바일 장치, 휴대용 컴퓨터 등에 전송될 수 있거나, 사람에 의해 해석될 수 있다.
블록(1408)에서, 측정 장치(105)는, 비교에 의해 노출된 표시와 함께 비교의 결과를 출력할 수 있다. 예를 들어, 현재 둘레 측정치의 파형이 대상자의 기준 파형에 비해 증가를 나타내는 경우, 경보가 측정 조립체 상에 디스플레이될 수 있으며, 모바일 장치 또는 보다 원격의 엔드포인트에 전송될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 예를 들어, 식이요법 또는 운동 시에 이루어져야 할 변화를 대상자에게 조언하고, 치료에 대한 재검토 또는 구체적인 조정(약물 복용량 조정을 포함함), 및/또는 기타를 수행하기 위해, 지침이 출력될 수 있다.
청구 대상은 구조적 특징 및/또는 방법론적 작업에 대해 구체적인 표현으로 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 한정된 청구 대상은 전술한 구체적인 특징 또는 작업으로 반드시 제한되는 것이 아니라는 점을 이해해야 한다. 오히려, 구체적인 특징 및 작업은 임박한 청구범위의 예시적인 형태로서 개시된다.
Claims (49)
- 방법으로서,
사람 대상자의 사지에 측정 장치를 적용하는 단계로서, 상기 측정 장치는 스트랩, 측정 조립체, 및 와인더 카세트를 갖는, 단계;
상기 적용하는 단계 및 상기 사지에 의한 후속 움직임 시에, 상기 측정 장치가 상기 사지 상의 반복 가능한 홈 위치에 놓이도록 중력 및/또는 대상자 활동의 영향 하에서 이동할 수 있도록 하는 단계로서, 위치에서의 상기 측정 장치의 장력, 간질액 압력, 및 중력 간에 작용력의 평형이 존재하고, 상기 장력은 상기 간질액 압력 미만이거나 상기 간질액 압력과 실질적으로 동일한, 단계;
상기 측정 장치를 통해, 상기 사지 내의 간질액 체적의 지표로서, 시간 기간에 걸쳐서 상기 반복 가능한 홈 위치에서 상기 대상자의 사지의 둘레를 측정하는 단계;
시간이 지남에 따라 상기 측정된 둘레로부터 도출된 현재 둘레 데이터를 나타내는 파형을 생성하는 단계;
상기 파형을 상기 반복 가능한 홈 위치에서의 상기 대상자에 대한 기준 둘레 데이터의 파형과 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계에 의해 노출된 표시와 함께, 상기 비교하는 단계의 결과를 출력하는 단계를 포함하는,
방법. - 제1항에 있어서,
상기 둘레 판독치와 연관된 시간 기간 동안 사지 방향을 탐지하는 단계;
알고리즘에 따라 상기 탐지된 사지 방향을 고려하도록 상기 파형을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 표시는 상기 출력의 수신자에 대한 지침을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반복 가능한 홈 위치는, 측정 시의 상기 사지의 둘레의 최소 둘레인, 방법. - 제1항에 있어서,
광 방출기에 의해, 상기 스트랩과 연관된 구배를 조명하는 단계; 및
광 탐지기에 의해, 상기 구배로부터 반사된 광을 수신하는 단계를 더 포함하며,
상기 둘레를 측정하는 단계는, 상기 구배로부터 반사된 상기 광에 따라 상기 사지의 둘레의 상기 스트랩의 확장 또는 수축의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제5항에 있어서,
상기 광 방출기 및 광 탐지기의 감도의 가변성을 고려하도록 상기 구배의 작동 범위를 보정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제5항에 있어서,
상기 측정 장치에 의해 상기 사지 상의 위치 측정치를 연속적으로 측정하는 단계;
각각의 측정이 수행된 상기 구배 상의 위치와 둘레 측정 위치 간의 관계를 설정하는 단계; 및
상기 구배 상의 상기 위치와 연관된 상기 둘레 위치를 상기 측정 장치의 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제7항에 있어서,
상기 측정된 둘레는, 상기 대상자에 대해 식별된 기준 둘레에 대해 절대적으로 또는 상대적으로 결정되어 저장된 것 중 하나인, 방법. - 제1항에 있어서,
각각의 광센서를 통해, 하나의 방향으로 더 어두워지는 상기 스트랩 상의 제1 구배 및 동일한 방향으로 더 밝아지는 상기 스트랩 상의 제2 구배를 조명하는 단계;
상기 광센서에 의해, 상기 제1 및 제2 구배의 해당 위치로부터 반사된 광의 진폭을 탐지하는 단계; 및
상기 광센서의 비선형성과 관련된 오차가 상쇄되도록, 상기 탐지된 진폭에 기초하여 상보적 데이터 세트를 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 둘레를 측정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 구배로부터 반사된 상기 광에 따라 상기 사지의 둘레의 상기 스트랩의 확장 또는 수축의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
2개의 광센서를 통해, 하나의 방향으로 더 어두워지는 상기 스트랩 상의 단일 구배를 조명하는 단계;
상기 광센서에 의해, 상기 단일 구배의 해당 위치로부터 반사된 광의 진폭을 탐지하는 단계; 및
상기 2개의 광센서의 비선형성과 관련된 오차가 상쇄되도록, 상기 탐지된 진폭에 기초하여 상보적 데이터 세트를 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 둘레를 측정하는 단계는, 상기 구배로부터 반사된 상기 광에 따라 상기 사지의 둘레의 상기 스트랩의 확장 또는 수축의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정된 둘레에 기초하여, 일별 부종 평균의 변화를 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 출력된 결과는, 상기 일별 부종 평균의 상기 변화가 미리 결정된 임계치 초과인 경우의 표시를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정 장치를 통해, 상기 사지의 움직임을 탐지하는 단계를 더 포함하며,
상기 탐지된 대상자 활동 데이터는, 상기 사지의 탐지된 움직임으로부터의 상기 대상자의 동작을 나타내고,
상기 사지의 움직임은 아킬레스건의 굽힘을 포함하는, 방법. - 제12항에 있어서,
상기 아킬레스건의 굽힘에 의한 상기 현재 둘레 데이터에 대한 영향을 보정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제12항에 있어서,
상기 보정하는 단계는, 상기 아킬레스건의 굽힘 데이터로 인해 수집된 상기 현재 둘레 데이터를 무시하는 단계를 포함하는, 방법. - 명령을 포함하는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
상기 명령은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 작업을 수행하도록 하며,
상기 작업은,
상기 측정 장치를 통해, 사지 내의 체액 체적의 지표로서, 시간 기간에 걸쳐서 반복 가능한 홈 위치에서 대상자의 사지의 둘레를 연속적으로 측정하는 단계로서, 상기 둘레는 간질액 체적의 측정치를 나타내는, 단계;
시간이 지남에 따라 상기 측정된 둘레로부터 도출된 현재 둘레 데이터를 나타내는 파형을 생성하는 단계;
상기 시간 기간 동안 상기 대상자의 동작 또는 이의 부족을 나타내는 사지 방향을 탐지하는 단계;
알고리즘에 따라 상기 탐지된 사지 방향을 고려하도록 상기 파형을 변조하는 단계;
상기 파형을 상기 반복 가능한 홈 위치에서의 상기 대상자에 대한 기준 둘레 데이터의 파형과 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계에 의해 노출된 임의의 건강 또는 의료 관심사의 표시와 함께, 상기 비교하는 단계의 결과를 출력하는 단계를 포함하는,
명령을 포함하는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15항에 있어서,
상기 작업은,
상기 측정 장치를 통해, 상기 사지의 움직임을 탐지하는 단계를 더 포함하며,
상기 탐지된 대상자 활동 데이터는, 상기 사지의 탐지된 움직임으로부터의 상기 대상자의 동작을 나타내고,
상기 사지의 움직임은 아킬레스건의 굽힘을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제16항에 있어서,
상기 작업은,
상기 아킬레스건의 굽힘에 의한 상기 현재 둘레 데이터에 대한 영향을 보정하는 단계를 더 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제16항에 있어서,
상기 보정하는 단계는, 상기 아킬레스건의 굽힘 데이터로 인해 수집된 상기 현재 둘레 데이터를 무시하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15항에 있어서,
상기 작업은,
광 방출기에 의해, 상기 스트랩과 연관된 구배를 조명하는 단계; 및
광 탐지기에 의해, 상기 구배로부터 반사된 광을 수신하는 단계를 더 포함하며,
상기 둘레를 측정하는 단계는, 상기 구배로부터 반사된 상기 광에 따라 상기 사지의 둘레의 상기 스트랩의 확장 또는 수축의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제19항에 있어서,
상기 작업은,
상기 광 방출기 및 광 탐지기의 감도의 가변성을 고려하도록 상기 구배의 작동 범위를 보정하는 단계를 더 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제19항에 있어서,
상기 작업은,
상기 측정 장치에 의해 상기 사지 상의 위치 측정치를 연속적으로 측정하는 단계;
각각의 측정이 수행된 상기 구배 상의 위치와 둘레 측정 위치 간의 관계를 설정하는 단계; 및
상기 구배 상의 상기 위치와 연관된 상기 둘레 위치를 상기 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제21항에 있어서,
상기 측정된 둘레는, 상기 대상자에 대해 식별된 기준 둘레에 대해 절대적으로 또는 상대적으로 결정되어 저장된 것 중 하나인, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15항에 있어서,
상기 반복 가능한 홈 위치는, 측정 시의 상기 사지의 둘레의 최소 둘레인, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제15항에 있어서,
상기 작업은,
상기 측정된 둘레에 기초하여, 일별 부종 평균의 변화를 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 출력된 결과는, 상기 일별 부종 평균의 상기 변화가 미리 결정된 임계치 초과인 경우의 표시를 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체. - 장치로서,
걸쇠 부분 및 스핀들 조립체를 포함하는 와인더 카세트를 포함하며,
상기 걸쇠 부분은 상기 스핀들 조립체 및 제1 스트랩 단부에 부착되도록 구성되고, 상기 스핀들 조립체에 체결되도록 구성된 제1 래치 형상부를 포함하며,
상기 스핀들 조립체는,
중공 스핀들;
적어도 부분적으로 상기 스핀들의 내부에 위치되고, 상기 스핀들에 작동 가능하게 결합되며, 제2 스트랩 단부에 부착되는, 스프링; 및
상기 걸쇠 부분의 상기 제1 래치 형상부에 체결되도록 구성된 제2 래치 형상부를 포함하는,
장치. - 제25항에 있어서,
상기 제2 래치 형상부는 상기 스핀들과 일체형인, 장치. - 제25항에 있어서,
상기 스트랩을 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 스트랩 단부는 상기 스트랩의 제1 및 제2 단부인, 장치. - 제25항에 있어서,
상기 제1 래치 형상부 및 상기 제2 래치 형상부는, 상기 걸쇠 부분 및 스핀들 조립체를 서로 부착 및 분리시키기 위해 상기 제1 및 제2 래치 형상부를 통해 함께 착탈식으로 체결되도록 구성되는, 장치. - 제25항에 있어서,
상기 제1 래치 형상부 및 제2 래치 형상부는 함께 회전식으로 체결되도록 구성됨으로써, 상기 걸쇠 부분 및 상기 스핀들 조립체가 함께 부착된 동안 측정 조립체에 대하여 회전할 수 있도록 하는, 장치. - 제25항에 있어서,
상기 걸쇠 부분은, 상기 걸쇠 부분의 안과 밖 모두로 상기 스트랩의 제1 단부를 통과시키도록 구성된 둘 이상의 간극을 더 포함하는, 장치. - 제30항에 있어서,
상기 걸쇠 부분은, 상기 제1 스트랩 단부에 부착되도록 구성된 하나 이상의 클리트를 더 포함하는, 장치. - 제25항에 있어서,
상기 스핀들 조립체는, 상기 스프링을 상기 스핀들에 작동 가능하게 결합시키도록 구성된 포획 형상부를 더 포함하는, 장치. - 제32항에 있어서,
상기 포획 형상부는, 상기 스핀들의 내벽으로부터 연장되는 바(bar)를 포함하며, 상기 스프링의 제1 단부가 상기 갭을 통과하여 상기 스프링을 상기 스핀들에 고정시키기 위해 상기 바를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된 갭을 포함하는, 장치. - 제32항에 있어서,
상기 포획 형상부는, 상기 스프링의 제1 단부가 상기 갭을 통과하여 상기 스프링을 상기 스핀들에 고정시키기 위해 제1 및 제2 핀 부분 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된 갭에 의해 이격된 상기 제1 및 제2 핀 부분을 포함하는, 장치. - 제25항에 있어서,
측정 조립체를 더 포함하며,
상기 측정 조립체는 전자장치 하위 조립체 및 인클로저를 포함하고,
상기 전자장치 하위 조립체는,
하나 이상의 광센서, 하나 이상의 프로세서, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 실행 가능 명령을 포함하는 측정 구성 요소를 포함하며,
상기 실행 가능 명령은, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 작업을 수행하도록 하고,
상기 작업은,
사지 내의 간질액 체적의 지표로서, 시간 기간에 걸쳐서 반복 가능한 홈 위치에서 대상자의 사지의 둘레를 측정하는 단계;
시간이 지남에 따라 상기 측정된 둘레로부터 도출된 현재 둘레 데이터를 나타내는 파형을 생성하는 단계;
상기 파형을 상기 반복 가능한 홈 위치에서의 상기 대상자에 대한 기준 둘레 데이터의 파형과 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계에 의해 노출된 표시와 함께, 상기 비교하는 단계의 결과를 출력하는 단계를 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 작업은,
상기 둘레 판독치와 연관된 시간 기간 동안 사지 방향을 탐지하는 단계; 및
알고리즘에 따라 상기 탐지된 사지 방향을 고려하도록 상기 파형을 변조하는 단계를 더 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 스핀들 조립체는, 상기 스트랩이 확장 및 수축됨에 따라, 상기 스트랩과 상기 측정 조립체의 적어도 일부 간에 연속적으로 접촉되도록 회전하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 측정 구성 요소는, 상기 스트랩에 대향하고, 상기 스트랩에 광을 방출하며, 상기 스트랩으로부터 반사된 광을 탐지하고, 상기 탐지된 광의 양에 해당하는 신호를 출력하도록 위치된 하나 이상의 광센서를 포함하며,
상기 작업은,
탐지된 광을 사지 둘레와 연관시키는 데이터와 상기 출력 신호로부터의 탐지된 광의 양을 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계에 따라, 상기 반복 가능한 홈 위치에서 상기 현재 둘레를 결정하는 단계를 더 포함하는, 장치. - 제38항에 있어서,
상기 2개의 광센서는,
하나의 방향으로 더 어두워지는 상기 스트랩 상의 제1 구배 및 동일한 방향으로 더 밝아지는 상기 스트랩 상의 제2 구배의 해당 위치로부터 반사된 광의 진폭을 탐지하고;
상기 2개의 광센서의 비선형성과 관련된 오차가 상쇄되도록, 각각의 상기 광센서로부터의 상기 탐지된 진폭에 기초하여 상보적 데이터 세트를 생성하도록 배치되는, 장치. - 제38항에 있어서,
상기 2개의 광센서는,
하나의 방향으로 더 어두워지는 상기 스트랩 상의 단일 구배의 해당 위치로부터 반사된 광의 진폭을 탐지하고;
상기 2개의 광센서의 비선형성과 관련된 오차가 상쇄되도록, 각각의 상기 광센서로부터의 상기 탐지된 진폭에 기초하여 상보적 데이터 세트를 생성하도록 배치되는, 장치. - 제38항에 있어서,
상기 반복 가능한 홈 위치는 상기 사지의 최소 둘레에 있는, 장치. - 제41항에 있어서,
상기 최소 둘레는 손목 또는 발목 중 하나에 있는, 장치. - 제41항에 있어서,
상기 파형은, 상기 사지의 종축을 중심으로 하는 상기 장치의 클로킹 방향과 관계없이 측정치로부터 획득된 데이터를 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 작업은,
상기 반복 가능한 홈 위치에서의 상기 사지의 부종 상태와 관련된 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신된 데이터에서 시간이 지남에 따른 사지 부종 변화의 적어도 하나의 패턴을 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 패턴으로부터, 건강 또는 질병 상태와 연관된 부종의 안정적, 일시적, 또는 추세적 변화 중 하나 이상을 결정하는 단계를 더 포함하는, 장치. - 제44항에 있어서,
상기 작업은,
미리 결정된 임계치를 초과하는 임박한 심부전 대상부전의 상태의 레벨을 결정하는 단계; 및
상기 대상자의 상태와 관련된 지침을 출력하는 단계를 더 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 작업은,
상기 둘레 측정에 기초하여, 상기 대상자 내의 간질액의 점도의 변화를 결정하는 단계를 더 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 표시는, 상기 대상자를 대신하여 실행될 지침을 포함하는, 장치. - 제35항에 있어서,
상기 측정 구성 요소는, 상기 측정 조립체의 다른 측정 구성 요소 중 하나 이상에 전력을 공급하도록 연결된 코인 배터리를 포함하는, 장치. - 제39항에 있어서,
상기 작업은,
상기 광센서의 감도의 가변성을 고려하도록 상기 제1 구배 또는 제2 구배 중 적어도 하나의 작동 범위를 보정하는 단계를 더 포함하는, 장치.
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