KR900005246B1 - 내부성질을 신속하게 정량화시키는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내부성질을 신속하게 정량화시키는 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예의 성분들을 나타내는 개략도.

제2도-4도는 바람직한 실시예에 따라서 환자의 방광과 음파의 상호작용을 예시하는 개략도.

제5도 및 6도는 제1도의 바람직한 실시예 성분들의 함수와 동작을 자세하게 예시하는 개략도 및 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 초음파변환기 2 : 환자

3 : 펄서(pulser)/수신기 및 전원 4 :논리장치

5 : A/D 변환기 6 : 메모리

7 : 가청경보기 8 : 가시경보기

9 : 촉각경보기 10 : 원격경보기

11 :조직/변환기 접촉부위 12 : 방광전면벽

13 : 방광후면벽

[발명의 배경]

본 발명은 일반적으로 재료의 내부성질을 재료로 전달되어 재료로부터 반사되는 에너지의 함수로서 신속하게 정량화(quantification)시키는 것에 관한 것으로서, 특히 환자의 방광내에 있는 소변의 량을 환자에게 전달되어 환자로부터 반사된 초음파 에너지의 함수로서 신속하게 정량화시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

환자, 특히 저능한 사람, 허약한 사람 및 노약자의 방광에 있는 소변의 양과 같이 재료들의 내부 성질을 신속하게 정량화시키는 방법과 장치에 관한 필요성이 여러해 동안 존재해왔다.

저능한 사람들의 생활을 정상적으로 하기 위하여, 저능한 사람들이 사회에서 독립적으로 생활하도록 많은 노력이 저능한 사람들을 교육시키기 위해 경주되었다.

소변의 실금(失禁) 문제가 종종 이러한 최선의 노력을 방해하였다. 충만한 방광의 내부감각이 감지되면 무엇을 할 것인가를 저능한 사람들에게 훌륭하게 가르치는 완벽한 배설 프로그램이 존재하였지만. 전형적으로 이러한 프로그램들은 남녀 모두가 배설할 때를 깨달을 수 있어야 한다는 것을 전제로 한다. 정신적으로 저능한 집단의 사람들의 계속된 소변의 실금이 공통적인 문제이며, 이러한 사람들은 IQ가 35보다 낮고 적응행동에 있어서 커다란 결함이 있는 사람들로서, 그들 방광의 미묘하고 다소 모호한 신호들을 인식하는데 어려움을 갖고 있다

부가하여, 당뇨병, 뇌성소아마비, 양손과 양발의 마비, 뇌막의 탈장돌기로 인한 척추의 선천직인 갈라짐(spina bifida), 및 고령과 같은 의학적인 원인들로 인하여 방광을 조절하는 능력을 영구적으로 상실한 사람들에게 증가된 자립심을 제공하기 위하여 실질적으로 필요하다.

전형적으로 소변의 실금은 그 사람에 관한 소극적인 치욕, 타인과의 적극직인 상호작용의 감소, 비위생적인 생활상태, 과다한 세탁비용, 및 보호자에 의한 보호주의력을 초래한다. 근본적인 배설 숙련을 획득할 수 없기 때문에, 이러한 사람들은 종종 광범위하고 다양한 직업, 사회적 및 오락 프로그램들과 취학적 프로그램들로부터 제외되는데, 이 모든 프로그램들은 공동생활속에서 개발성장과 궁극적인 완성에 필요한 전반적인 경험에 관한 중요한 요소들이다.

소변배설훈련의 기술에 사용되는 이전의 시도들은 두가지로 나누어져 있다.

첫 번째는 소변이 환자에게 존재할 때 환자에게 경보를 주기 위한 수분검출기이다. 이것에 관한 특별한 실시예는 옷 또는 침대에 설치한 수분 감지장치의 사용으로, 이 장치가 수분이 검출될 때 경보를 울리게 된다. 두 번째는 화장실에 위치한 배설물 감지장치이다. 배설이 시작되면, 이 장치에 전달된 배설물은 배설이 시작되었다는 것을 인식하도록 사용자를 돕는다. 그러나, 이러한 장치 모두는 배설이 일어난 후에 결과를 발생한다.

다시말하면, 이 장치의 사용자들은 배설이 시작할 때 인식시키기 위한 도움을 받지만, 배설하기 위한 예비적인 필요성을 인식시키기 위해 도움을 주지 않는다. 따라서 이러한 필요성과 사회적으로 허용가능한 배설행위 사이의 관련을 만든다. 어떤 경우에도 방광에 있는 소변양의 정량화가 없는데, 이것은 배설하기 위한 예비적 필요성을 인식하는 것을 돕기 위해 매우 중요하다.

최근에 비뇨기학자들은 60°각도로 방광벽의 범위를 보기 위하여 전체 방광을 주사하여 섹터(sector)주사로서 전체방광을 영상화시키는 초음파장치를 사용하였다. 최근에 개발된 다른 장치들은 팽창 중 움직이는 방광의 후면벽의 위치를 나타내는 초음파 "A"주사에 입각한 것이다. 그러나 이 주사장치는 가격이 비싸며, 휴대할 수 없고 사용하고 이해하기 위하여 광범위한 훈련을 필요로 한다. 더구나, "A" 주사장치는 방광의 후면 벽 위치만을 나타낼 수 있다. 방광이 구형, 사각형, 또는 기타 간단한 기하학적 형태가 아니기 때문에, 방광 체적은 당지 하나의 방광크기(즉, 후면벽의 크기)보다는 더 많은 정보에 의존하는 복합 함수로서 증가한다. 따라서, 이러한 장치들은 방광이 부분적으로 팽창되는 동안에 상대적인 배설체적만을 제공할 수 있어서, 방광이 최대크기에 근접하여 배설하기 위한 정상적인 충동이 가장 강할 때는 이 장치들이 소용없어진다.

간단히 말하면, 이러한 장치들은 방광내에서 소변의 량의 정량화시키지 못해서 방광이 완전하게 충만되거나 또는 비슷한 임계 시간 중에 환자에 필요한 정보를 제공하지 못한다.

[발명의 개요]

본 에너지를 재료속으로 전달하여 다음에 이 재료로부터 반사된 에너지를 수신할 목적으로, 검사받는 재료에 인접하도록 위치한 변환기의 제공을 포함한다. 특히 검사를 받는 재료가 특별히 환자의 방광과 같은 생체기관처럼 채워지거나 비워지는 용기일 때, 초음파변환기는 특히 유용하다. 펄서/수신기가 전원과 변환기가 통신하여 변환기가 에너지를 전달하도록 여기시킨다. 이것은 또한 변환기에 의해 수신된 반사 에너지를 증폭하여 처리한다. A/D변환기는 펄서/수신기로부터 애널로그신호를 디지탈화시키기 위하여 펄서/수신기와 통신한다. 메모리는 A/D변환기로부터 디지탈신호를 기억하기 위하여 A/D변환기와 통신한다. 논리장치는 변환기의 여기를 명령하기 위하여 펄서/수신기와 통신한다. 논리장치는 펄서/수신기로부터 애널로그신호의 디지탈화를 명령하기 위하여 A/D변환기와 부가적으로 통신한다. 또한 논리장치는 메모리와 통신하고 검사를 받는 특정한 재료의 특성에 입각한 디지탈 입력과 함께 A/D변환기로부터의 기억된 디지탈신호를 처리하여, 이것에 의해 재료의 내부성질을 전파된 에너지의 함수로서 신속하게 정량화시킨다. 검사를 받는 재료가 특히 환자의 방광과 같은 생체기관처럼 채워지거나 또는 비워지는 용기인 경우에, 방광의 소변의 량이 주어진 레벨에 도달할 때 환자 또는 멀리 떨어져있는 다른 사람에게 경계를 주기 위하여 경보기를 제공하는 것이 유익하다.

제1도는 음파를 환자(9)에게 보내기 위하여 논리장치(4)의 명령하에 펄서/수신기(3)에 의해 여기되는 초음파변환기(1)를 도시한 것이다. 음파가 방광벽과 상호작용을 하여(제2도-4도 및 이하의 설명참조) 초음파변환기(1)로 다시 반사된다.

음파가 이때 펄서/수신기(3)에 의해 증폭되고 처리된다.

이 결과의 신호가 논리장치(4)의 명령하에 에널로그-디지탈변환기(5)에 의해 디지털화되여, 메모리(6)로 기억된다. 논리장치(4)는 소프트웨어가 과학적 측정치와 특정한 환자에 관한 과거경력에 입각하여 방광 충만을 결정하여, 가청경보기(7), 가시경보기(8), 촉각경보기(9), 및 원격무선경보기(10) 모두 또한 특정한 것을 작동시키기 위하여 신호를 보낸다.

본 발명의 기능과 동작을 더욱 용이하게 이해하기 위하여, 제2도-4도에 도시된 것처럼 방광과 음파의 상호작용을 검토하는 것이 필요하다. 제2도에서는 방광이 본래 비어있다.

제3도에서는 방광이 채워져 있으며, 제4도에서는 방광이 최대로 충만되어 있다. 제2도-4도의 도면들 각각은 상부에 신체의 방광과 초음파변환기를, 중앙에 무선주파수(RF)를 도시하는 종래의 초음파신호(S)를, 그리고 하부에 에너지 파형들(E)에 관한 예시적인 선도를 개략적으로 나타내었다. 제2도-4도의 도면들은 각각은 조직/변환기 접촉부위(11), 방광전면벽(12), 및 방광후면벽(13)을 나타내고 있다.

방광이 본래 비어있는 제2도에서는, 변환기(1)는 초음파용의 종래 코플랜드(couplant)와 같이 환자위에 놓여있다.

제1도의 펄스/수신기(3)로 여기된 음파가 제2도에 도시된 초음파신호(S)을 시간위치(11)에서 초래한다. 음파가 역시 방광전면벽(12)에 방광후면벽(13)에서 반사하여 그 결과의 초음파신호들이 각각 선도(S)에 도시되어 있다. 제2도의 하부선도(E)는 신호들(11, 12 및 13)에 해당하는 초음파에너지이다.

이러한 신호들은 각각의 펄스에 관한 RF파형들의 절대 진폭을 더하여, 프로그램된 논리장치에 의해 결정된 측정치의 N사이클에 대하여 그 결과의 합계를 평균함으로써 얻어진다. 이러한 에너지가 양(陽)으로 정해진다는 것에 주목한다.

방광이 부분적으로 채워진 제3도에서는, 방광이 도면의 상부부분에 도시된 것처럼 팽창되어, 방광형태가 변화되는 것처럼 RF파형들이 변화한다. 특히, 후면벽 반사가 시간에 따라 뒤로 움직여, 부가적인 반사가 후면벽 신호에서 증대된다.

방광이 충만된 제4도에서는, 후면벽이 채워지는 동안 간단한 방식으로 움직이지는 않지만 방광형태의 변화가 계속된다. 그러나 후면벽 반사에서 나타나는 에너지는 방광이 채워질 때 계속하여 증가한다. 실제로, 약 60% 충만을 넘는 방광충만에 관해서 후면벽은 거의 움직이지 않는다. 그러나 후면벽에서의 에너지 반사는 계속하여 증가한다. 따라서. 후면벽 위치의 감시장치는 임계적인 충만에 가까운 주기동안에는 정확하지가 않다는 것을 알 수 있다. 이것에 뚜렷하게 대조되게, 후면벽 반사예서의 에너지뿐만 아니라 후면벽 위치를 측정하는 본 발명은 방광충만의 전 범위에 관한 감시장치로서 정확하다.

제5도 및 6도는 본 발명의 내부성분들과 이들의 함수를 더욱 자세히 도시한 것이다. 변환기(5)와 메모리(6)는 디지타이저(digitizer) 출력을 위하여 이 출력에 빈(bin)번호와 에너지 F(J, E)의 다른 함수를 곱하여, 이 신호가 정확한 시간범위 또는 빈 번호(J)와 일치하는가를 검사하는 신호 애버레이저(averager)로서 실질적으로 동작한다. 전체적인 동작은 특정한 실험재료에 관한 함수와 수학적 동작을 구성하는 소프트웨어에 의해 제어된다.

가장 간단한 경우로서, 사용된 함수는 후면벽에 해당되고 방광을 초과하는 빈들(J-K+W)의 에너지 진폭들의 합이며, 여기서 W는 후면벽에서 반사신호의 폭이다. 데이타 성질에 관한 검사는 J-K보다 적은 빈들이 의미있는 진폭을 나타내지 않는다는 것이다. 이러한 신호 결여는 방광이 물을 포함하고 있을 때의 사실에 해당하며, 전면벽과 후면벽 사이의 경로길이가 산재되지 않은 것을 나타낸다. 즉 간단한 물 경로가 존재한다.

제6도의 내부논리계산은 채워지는 동안의 전헝적인 방광결과를 나타낸 것이다. 이 함수가 특정한 실험재료에 적용되어서(F, J, E)와 경보지점이 소변을 보기 위해 이 실험재료에 통고되는 최선시간에 해당된다.

변환기가 가요성 설치 벨트에 설치됨으로써 완전한 전자패케이지가 실험재료에 착용된다. 촉각경보기(진동기), 가시경보기(안경상에 설치된 LED), 가청경보기(버저), 및 원격경보기(수신기 모니터에 대한 RF링크)를 포함하는 임의의 다양한 자극물로서 실험재료에 경보를 주는 수단을 전자패케이지가 포함되는 것이 이롭다. 부가하여, 방광이 완전하게 배설한 후 비어 있을 때 전자패케이지가 "정지"형태로 작동시키는 작동모드를 전자패케이지가 포함하는 것이 이롭다. 이러한 모드에서, 펄스와 측정치의 주파수는 패케이지의 전지수명을 길게하기 위하여 감소된다.

더욱이, 이 장치와 함께 사용자의 상호작용을 지배하는 변수들이, 논리 유니트의 표면상에서 제어를 조정함으로써 사용자는 또는 사용자의 보호자에 의해 외부적으로 논리장치로 들어간다. 이것이 각각의 개별적인 것에 관한 주문화 및 임의의 시간에 존재하는 변수들의 신속하고 간단한 변경을 허용한다. 따라서 사용자에게 경보가 울리게 하고 싶은 방광충만의 레벨을 선택하는 것이 허용된다.

Claims (12)

1. 반사된 음파형을 위해 생체의 방광속으로 음파를 전달하는 장치, 상기 반사된 음파형의 에너지레벨과 함께 시간범위를 측정하는 장치, 및 상기 측정치를 생체의 방광에 있는 소변량을 나타내는 표준치에 대해서 비교하는 장치를 포함하는 생체의 방광의 상대적인 팽창을 신속하게 정량화시키는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 표준치가 생체상에서 행해진 측정치를 포함하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 측정장치가 상기 반사된 음파형의 시간범위와 에너지 레벨의 애널로그 전기신호를 발생하는 장치 및 상기 애널로그 전기신호를 디지털화하는 장치를 포함하며, 상기 비교장치가 디지털화된 애널로그 신호를 디지털화된 표준치에 대하여 비교하는 장치를 포함하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전달 및 측정장치가, 방광에 인접한 생체의 외부복부에 위치하여 생체속으로 음파를 발생시켜 상기 생체로부터 반사된 음파를 수신하도록 적합된 초음파변환기, 음파를 방출하는 초음파 변환기를 여기시키며 초음파변환기에 위해 수신된 반사된 음파를 증폭하여 처리시키고, 각각의 시간간격에 걸쳐서 최소한 하나의 반사된 파형을 나타내는애널로그 신호들을 제공하기 위하여 전원과 초음파변환기와 통신하는 펄서(pulser)/수신기 장치, 상기 최소한 하나의 파형을 나타내는 해당하는 디지탈신호들을 제공하기 위하여 펄서/수신기장치로부터 애널로그 신호들을 디지탈화하는 펄서/수신기장치와 통신하는 A/D변환 기를 포함하며, 상기 비교장치가 A/D변환기로부터 나온 해당하는 디지탈신호들을 기억하기 위해서 A/D변환기와 통신하며, 방광의 소변량에 관련된 생체의 특성을 나타내는 디지탈 입력 신호들을 기억시키는 메모리장치, 및 초음파변환기의 여기를 명령하기 위해 펄서/수신기장치와 통신하며, 펄서/수신기로부터의 애널로그 신호들의 디지탈화를 명령하기 위해 A/D변환기와 통신하고, 상기 디지탈 입력신호들과 상기 기억된 해당하는 디지탈신호들을 수신하기 위해 메모리장치와 통신하여, 상기 개별적인 시간간격들내에서 해당하는 디지탈신호들의 값과 이들의 발생시간에 관련된 함수신호를 기공하기 위하여 상기 해당하는 디지탈신호들을 처리하고, 상기 함수신호를 상기 디지탈입력신호들과 비교하여, 생체의 방광내에 있는 소변량을 전파된 초음파 에너지의 함수로서 정량화시키는 논리장치를 포함하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 방광의 소변량이 이미 결정된 레벨에 도달했을 때를 나타내기 위하여 논리장치와 통신하는 경보기를 더욱 포함하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 경보기가 생체상에 또는 인접하여 설치되어, 최소한 하나의 가청경보기, 가시경보기, 및 촉각경보기를 포함하는 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 경보기가 생체로부터 원격으로 사용되도록 적합되어 최소한 하나의 가청경보기, 가시경보기, 및 촉각경보기를 포함하는 장치.
8. 반사된 음파형을 만들기 위해 생체의 방광속으로 음파를 전달하는 단계, 상기 반사된 음파형의 에너지 레벨과 함께 시간 범위를 측정하는 단계, 및 상기 측정치를 생체의 방광에 있는 소변량을 나타내는 표준치에 대해서 비교하는 단계를 포함하는 생체의 방광의 상대적인 팽창을 신속하게 정량화하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 디지털 입력신호를 얻는 상기 단계가 생체상에서 행해진 측정치를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 측정단계가 상기 반사된 음파형의 애널로그 전기신호를 발생하는 단계와 상기 애널로그를 디지털화하는 단계를 포함하며, 상기 비교단계가 디지털화된 애널로그 신호를 디지털화된 표준치에 대하여 비교하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 전달 및 측정단계가 방광에 인접한 생체의 복부 외부상에 초음파변환기를 위치시키는 단계, 위치한 초음파변환기로부터 생체속으로 음파를 방출시키는 단계, 각각의 시간 간격상에서 최소한 하나의 반사된 파형을 나타내는 애널로그신호들을 발생시키는 단계, 상기 최소한 하나의 반사된 파형의 제1 디지털신호들을 발생하기 위하여 애널로그 신호들을 디지탈시키는 단계, 방광의 소변량에 관련된 생체의 특성을 나타내는 디지탈입력신호들을 얻는 단계, 상기 각각의 시간간격내에서 상기 제1 디지털신호들의 값과 그들의 발생시간에 관련된 함수신호를 얻기 위하여 상기 제1 디지털신호들을 처리하는 단계, 및 생체의 방광에 있는 소변량을 정량화시키기 위하여 상기 함수신호와 상기 디지털 입력신호들을 비교하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 제1 디지털신호들과 상기 디지털 입력신호들을 전기적으로 기억시키는 단계를 포함하는 방법.

Images