(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体に対してインピーダンス測定を行う処理システムで用いられる方法であって、
前記処理システムが、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において測定される第１インピーダンス値を確定すること、
ｂ）第２電極構成を用いて前記部位において測定される第２インピーダンス値を確定することであって、前記第２インピーダンス値が、前記第１インピーダンス値と同一部位にて測定され、前記第２電極構成が、前記第１電極構成とは異なる駆動電極および測定電極の構成を有する、前記第２インピーダンス値を確定すること、
ｃ）前記第１インピーダンス値と前記第２インピーダンス値との差を確定すること、
ｄ）確定された差を閾値とを比較すること、
ｅ）前記比較の結果を用いて、異常の有無または程度を確定すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記処理システムが４極電極配置を用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理システムが、４つの電極構成の各々に対してインピーダンス値を確定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
信号発生器、センサ、切替装置、および複数の電極を有する電極アレイを有する装置を使用し、前記処理システムが、
ａ）前記切替装置を用いて前記信号発生器と前記電極とを選択的に相互接続し、
ｂ）前記切替装置を用いて前記センサと前記電極とを選択的に相互接続する
ことにより、前記電極構成を制御することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記処理システムが、
ａ）少なくとも１つの駆動信号が前記被験体に印加されるようにすること、
ｂ）前記被験体において少なくとも１つの誘導信号を測定すること、
ｃ）前記印加された信号および前記誘導信号の指示を用いて少なくとも１つのインピーダンス値を確定すること、
を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記処理システムが、
ａ）複数の異なる部位においてインピーダンス値を確定すること、
ｂ）各部位における前記インピーダンス値を用いてインピーダンスマップを確定すること、
を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記処理システムが、
ａ）前記部位のうちの任意の１つにおいて異常の存在を確定すること、
ｂ）前記異常を考慮して前記インピーダンスマップを確定すること、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記処理システムが、異常を有する何れかの部位に対し、
ａ）前記インピーダンスマップから前記部位を排除すること、
ｂ）前記部位に対して確定された前記インピーダンス値を変更すること、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記処理システムが、
ａ）前記第１インピーダンス値と前記第２インピーダンス値との差を確定すること、
ｂ）前記差を基準と比較することであって、前記基準が、前記被験体に対して事前に測定された差の値である、前記差を基準と比較すること、
ｃ）前記比較の結果に応じて異常を確定すること、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理システムが、
ａ）前記第１インピーダンス値と前記第２インピーダンス値とを比較すること、
ｂ）前記比較の結果を用いて生物学的異常の有無または程度を確定すること、
を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記インピーダンス値が、
ａ）測定されたインピーダンス値と、
ｂ）測定されたインピーダンス値から導き出されたインピーダンスパラメータ値と、
のうちの少なくとも１つである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記インピーダンスパラメータ値が、
ａ）無限印加周波数でのインピーダンス（Ｒ∞）と、
ｂ）ゼロ印加周波数でのインピーダンス（Ｒ０）と、
ｃ）特性周波数でのインピーダンス（Ｚｃ）と、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理システムが、以下の式を用いて少なくとも部分的に前記インピーダンス値を確定することを含み、
【数１】
0005542050.tif 000006
ここで、
Ｒ∞＝無限印加周波数でのインピーダンス、
Ｒ０＝ゼロ印加周波数でのインピーダンス、
ω＝角周波数、
τは被験体応答をモデル化する容量回路の時定数であり、
αは０〜１の間の値である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理システムが、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において少なくとも１つの第１インピーダンス値が測定されるようにすること、
ｂ）第２電極構成を用いて前記部位において少なくとも１つの第２インピーダンス値が測定されるようにすること、
を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理システムが、インピーダンス測定を行う測定装置の一部を形成する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記異常が、
ａ）組織異常と、
ｂ）誤った測定値と、
のうちのいずれか１つまたは組合せを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記組織異常が組織病変である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記インピーダンス測定が、複数の電極が提供されている電極アレイを有する装置を用いて行われ、前記処理システムが、前記アレイの前記電極のうちの異なるものを用いてインピーダンス測定を行うことを含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、前記部位において第１測定を行うこと、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、前記部位において第２測定を行うこと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、前記部位において測定を行うこと、
ｂ）前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極のうちの少なくとも２つを用いて、第２部位において測定を行うこと、
を含む、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、第１部位において第１測定を行うこと、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、前記第１部位において第２測定を行うこと、
ｃ）前記第１および第２測定を用いて前記第１部位において異常の有無または程度を確定すること、
ｄ）駆動電極として第３電極および第５電極を用い、測定電極として第４電極および第６電極を用いて、第２部位において第３測定を行うこと、
ｅ）駆動電極として第３電極および第４電極を用い、測定電極として第５電極および第６電極を用いて、前記第２部位において第４測定を行うこと、
ｆ）前記第３および第４測定を用いて前記第２部位において異常の有無または程度を確定すること、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記装置が、駆動信号を生成する信号発生器と、測定信号を検知するセンサと、マルチプレクサと、を有し、前記処理システムが、前記マルチプレクサを用いて、前記信号発生器および前記センサを前記アレイの電極に選択的に相互接続することを含む、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
被験体に対して行われるインピーダンス測定を解析する際に用いられる装置であって、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において測定される第１インピーダンス値を確定し、
ｂ）第２電極構成を用いて前記部位において測定される第２インピーダンス値を確定し、
ｃ）前記第１インピーダンス値と前記第２インピーダンス値との差を確定し、
ｄ）確定された差を閾値とを比較し、
ｅ）前記比較の結果を用いて、異常の有無または程度を確定する
処理システムを有し、前記第２インピーダンス値が、前記第１インピーダンス値と同一部位にて測定され、前記第２電極構成が、前記第１電極構成とは異なる駆動電極および測定電極の構成を有する、装置。
【請求項２４】
ａ）駆動電極を用いて前記被験体に駆動信号を印加する信号発生器と、
ｂ）測定電極を用いて測定信号を確定するセンサと、
を有する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理システムが、
ａ）前記信号発生器に対し、前記被験体に１つまたは複数の駆動信号を印加させ、
ｂ）前記センサを用いて測定される前記測定信号の指示を確定する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記処理システムが、
ａ）前記被験体に印加される駆動信号の指示を確定し、
ｂ）前記センサを用いて確定される測定信号の指示を確定し、
ｃ）前記指示を用いてインピーダンスを確定する、請求項２４又は２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
複数の電極が提供される電極アレイを有し、使用時、前記電極のうちの選択されたものが駆動電極および測定電極として用いられる、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、前記部位において第１測定が行われるようにし、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、前記部位において第２測定が行われるようにする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、前記部位において測定が行われるようにし、
ｂ）前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極のうちの少なくとも２つを用いて、第２部位において測定が行われるようにする、請求項２７または２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記処理システムが、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、第１部位において第１測定が行われるようにし、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、前記第１部位において第２測定が行われるようにし、
ｃ）前記第１および第２測定を用いて前記第１部位において異常の有無または程度を確定し、
ｄ）駆動電極として第３電極および第５電極を用い、測定電極として第４電極および第６電極を用いて、第２部位において第３測定が行われるようにし、
ｅ）駆動電極として第３電極および第４電極を用い、測定電極として第５電極および第６電極を用いて、前記第２部位において第４測定が行われるようにし、
ｆ）前記第３および第４測定を用いて前記第２部位において異常の有無または程度を確定する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
ａ）駆動信号を生成する信号発生器と、
ｂ）測定信号を検知するセンサと、
ｃ）マルチプレクサと、
を有し、前記処理システムが、前記マルチプレクサを用いて前記信号発生器および前記センサを前記アレイの電極に選択的に相互接続する、請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンス測定を行う方法および装置、特に、所与の部位で複数回インピーダンス測定を行うことにより、組織病変等の生物学的異常の有無または程度を確定し、かついかなる誤った測定値をも考慮してインピーダンスマッピングを行うことができるようにすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書における、いかなる先の刊行物（またはそこから得られる情報）または既知であるいかなる事柄に対する言及も、それら先の刊行物（またはそこから得られる情報）または既知の事柄が本明細書の関連する努力傾注分野において共通の一般知識の一部をなすと、承認または容認あるいは何らかの形態で示唆するものではなく、かつそのように解釈されるべきではない。
【０００３】
液面等、被験体に関連する生物学的パラメータを確定する１つの既存の技法では、生体電気インピーダンスが使用される。そこでは、皮膚表面に配置される一連の電極を用いて被験体の体の電気インピーダンスを測定する。体の表面における電気インピーダンスの変化を用いて、心周期または浮腫に関連する液面の変化、または体質に影響を与える他の症状等のパラメータが確定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被験体への電極の接続性等、複数の要因がインピーダンス測定プロセスの精度に影響を与える可能性がある。その一例では、組織性状診断に通常使用されている、４極電極構成に関連する。４極構成では、隣接する一対の電極（駆動電極）間に一定の駆動電流を注入し、別の一対の隣接する電極（測定電極）間で結果として得られる電位を測定する。この測定電位は、解析されている組織の電気的特性によって決まる。しかしながら、４極構成は、駆動電極と測定電極との間に低インピーダンスの病変が位置している場合、測定インピーダンスの上昇という形態で誤った結果をもたらす可能性がある。
【０００５】
その結果、指示値が得られた時、それが正確であるか否かを確定すること、および、正確でない場合に不正確の原因を確定することが困難である可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、既存の構成の１つまたは複数の不都合を、実質的に克服するかまたは少なくとも改善しようとするものである。
第１の広い形態では、本発明は、被験体に対してインピーダンス測定を行うために用いられる方法を提供しようとするものであり、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において測定される少なくとも１つの第１インピーダンス値を確定するステップと、
ｂ）第２電極構成を用いて上記部位において測定される少なくとも１つの第２インピーダンス値を確定するステップと、
ｃ）第１インピーダンス値および第２インピーダンス値を用いて、異常の有無または程度を確定するステップと、
を含む。
【０００７】
概して、本方法は、４極電極配置を用いるステップを含み、第１電極構成および第２電極構成は、駆動電極および測定電極の異なる構成を用いる。
概して、本方法は、処理システムにおいて、４つの電極構成の各々に対してインピーダンス値を確定するステップを含む。
【０００８】
概して、本方法は、信号発生器、センサ、切替装置、および複数の電極を有する電極アレイを有する装置を使用し、処理システムにおいて、
ａ）切替装置を用いて信号発生器と電極とを選択的に相互接続し、
ｂ）切替装置を用いてセンサと電極とを選択的に相互接続する
ことにより、電極構成を制御するステップを含む。
【０００９】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）少なくとも１つの駆動信号が被験体に印加されるようにするステップと、
ｂ）被験体において少なくとも１つの誘導信号を測定するステップと、
ｃ）励起信号および誘導信号の指示を用いて少なくとも１つのインピーダンス値を確定するステップと、
を含む。
【００１０】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）複数の異なる部位においてインピーダンス値を確定するステップと、
ｂ）各部位におけるインピーダンス値を用いてインピーダンスマップを確定するステップと、
を含む。
【００１１】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）部位のうちの任意の１つにおいて異常の存在を確定するステップと、
ｂ）異常を考慮してインピーダンスマップを確定するステップと、
を含む。
【００１２】
概して、本方法は、処理システムにおいて、異常を有する部位に対し、
ａ）インピーダンスマップから部位を排除するステップと、
ｂ）部位に対して確定されたインピーダンス値を変更するステップと、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１インピーダンス値と第２インピーダンス値との差を確定するステップと、
ｂ）確定された差を用いて異常の有無または程度を確定するステップと、
を含む。
【００１４】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１インピーダンス値と第２インピーダンス値との差を確定するステップと、
ｂ）差を基準と比較するステップと、
ｃ）比較の結果に応じて異常を確定するステップと、
を含む。
【００１５】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１インピーダンス値と第２インピーダンス値とを比較するステップと、
ｂ）比較の結果を用いて生物学的異常の有無または程度を確定するステップと、
を含む。
【００１６】
概して、基準は、被験体に対して事前に測定された差の値である。
概して、インピーダンス値は、
ａ）測定されたインピーダンス値と、
ｂ）測定されたインピーダンス値から導き出されたインピーダンスパラメータ値と、
のうちの少なくとも１つである。
【００１７】
概して、インピーダンスパラメータ値は、
ａ）無限印加周波数でのインピーダンス（Ｒ∞）と、
ｂ）ゼロ印加周波数でのインピーダンス（Ｒ０）と、
ｃ）特性周波数でのインピーダンス（Ｚｃ）と、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００１８】
概して、本方法は、処理システムにおいて、以下の式を用いて少なくとも部分的にインピーダンス値を確定するステップを含み、
【００１９】
【数１】
0005542050.tif 000002
ここで、
Ｒ∞＝無限印加周波数でのインピーダンス、
Ｒ０＝ゼロ印加周波数でのインピーダンス、
ω＝角周波数、
τは被験体応答をモデル化する容量回路の時定数であり、
αは０〜１の間の値である。
【００２０】
概して、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において少なくとも１つの第１インピーダンス値が測定されるようにするステップと、
ｂ）第２電極構成を用いて上記部位において少なくとも１つの第２インピーダンス値が測定されるようにするステップと、
を含む。
【００２１】
概して、処理システムは、インピーダンス測定を行う測定装置の一部を形成する。
概して、異常は、
ａ）組織異常と、
ｂ）誤った測定値と、
のうちのいずれか１つまたは組合せを含む。
【００２２】
概して、組織異常は組織病変である。
概して、インピーダンス測定は、複数の電極が提供されている電極アレイを有する装置を用いて行われ、本方法は、処理システムにおいて、アレイの電極のうちの異なるものを用いてインピーダンス測定が行われるようにするステップを含む。
【００２３】
概して、本方法は、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、ある部位において第１測定が行われるようにするステップと、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、上記部位において第２測定が行われるようにするステップと、
を含む。
【００２４】
概して、本方法は、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、ある部位において測定が行われるようにするステップと、
ｂ）第１電極、第２電極、第３電極および第４電極のうちの少なくとも２つを用いて、第２部位において測定が行われるようにするステップと、
を含む。
【００２５】
概して、本方法は、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、第１部位において第１測定が行われるようにするステップと、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、第１部位において第２測定が行われるようにするステップと、
ｃ）駆動電極として第３電極および第５電極を用い、測定電極として第４電極および第６電極を用いて、第２部位において第１測定が行われるようにするステップと、
ｄ）駆動電極として第３電極および第４電極を用い、測定電極として第５電極および第６電極を用いて、第２部位において第２測定が行われるようにするステップと、
を含む。
【００２６】
概して、装置は、駆動信号を生成する信号発生器と、測定信号を検知するセンサと、マルチプレクサと、を有し、本方法は、処理システムにおいて、マルチプレクサを用いて、信号発生器およびセンサをアレイの電極に選択的に相互接続するステップを含む。
【００２７】
第２の広い形態では、本発明は、被験体に対して行われるインピーダンス測定を解析する際に用いられる装置を提供しようとするものであり、本装置は、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において測定される少なくとも１つの第１インピーダンス値を確定し、
ｂ）第２電極構成を用いて上記部位において測定される少なくとも１つの第２インピーダンス値を確定し、
ｃ）第１インピーダンス値および第２インピーダンス値を用いて、異常の有無または程度を確定する
処理システムを有する。
【００２８】
概して、本装置は、
ａ）駆動電極を用いて被験体に駆動信号を印加する信号発生器と、
ｂ）測定電極を用いて測定信号を確定するセンサと、
を有する。
【００２９】
概して、処理システムは、
ａ）信号発生器に対し、被験体に１つまたは複数の駆動信号を印加させ、
ｂ）センサを用いて測定される測定信号の指示を確定する。
【００３０】
概して、処理システムは、
ａ）被験体に印加される駆動信号の指示を確定し、
ｂ）センサを用いて確定される測定信号の指示を確定し、
ｃ）それら指示を用いてインピーダンスを確定する。
【００３１】
概して、本装置は、複数の電極が提供される電極アレイを有し、使用時、電極のうちの選択されたものが駆動電極および測定電極として用いられる。
概して、処理システムは、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、ある部位において第１測定が行われるようにし、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、上記部位において第２測定が行われるようにする。
【００３２】
概して、方法は、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、ある部位において測定が行われるようにするステップと、
ｂ）第１電極、第２電極、第３電極および第４電極のうちの少なくとも２つを用いて、第２部位において測定が行われるようにするステップと、
を含む。
【００３３】
概して、方法は、
ａ）駆動電極として第１電極および第２電極を用い、測定電極として第３電極および第４電極を用いて、第１部位において第１測定が行われるようにするステップと、
ｂ）駆動電極として第１電極および第３電極を用い、測定電極として第２電極および第４電極を用いて、第１部位において第２測定が行われるようにするステップと、
ｃ）駆動電極として第３電極および第５電極を用い、測定電極として第４電極および第６電極を用いて、第２部位において第１測定が行われるようにするステップと、
ｄ）駆動電極として第３電極および第４電極を用い、測定電極として第５電極および第６電極を用いて、第２部位において第２測定が行われるようにするステップと、
を含む。
【００３４】
概して、本装置は、
ａ）駆動信号を生成する信号発生器と、
ｂ）測定信号を検知するセンサと、
ｃ）マルチプレクサと、
を有し、処理システムは、マルチプレクサを用いて信号発生器およびセンサをアレイの電極に選択的に相互接続する。
【００３５】
第３の広い形態では、本発明は、被験体に対して行われるインピーダンス測定を用いることによって被験体における生物学的異常の有無または程度を診断するのに用いる方法を提供しようとするものであり、本方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１電極構成を用いてある部位において測定される少なくとも１つの第１インピーダンス値を確定するステップと、
ｂ）第２電極構成を用いて上記部位において測定される少なくとも１つの第２インピーダンス値を確定するステップと、
ｃ）第１インピーダンス値および第２インピーダンス値を用いて、異常の有無または程度を確定するステップと、
を含む。
【００３６】
本発明の上記広い形態を、個々にまたは組合せで用いてもよく、限定されないが病変、腫瘍等の検出を含む、症状および疾患の有無または範囲の程度の診断に用いることができるとともに、インピーダンスマッピングを、誤った指示値を考慮することによってより正確に行うことができるようにするために用いることができる、ということが理解されよう。
【００３７】
ここで、添付図面を参照して本発明の例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】インピーダンス測定装置の一例の概略図である。
【図２】インピーダンス測定を行うプロセスの一例のフローチャートである。
【図３】インピーダンス測定を行うプロセスの第２例のフローチャートである。
【図４】インピーダンス測定装置の所定の例の概略図である。
【図５Ａ】図４の装置を用いてインピーダンス測定を行うプロセスの一例のフローチャートである。
【図５Ｂ】図４の装置を用いてインピーダンス測定を行うプロセスの一例のフローチャートである。
【図６Ａ】４極電極構成例の概略図である。
【図６Ｂ】４極電極構成例の概略図である。
【図６Ｃ】４極電極構成例の概略図である。
【図６Ｄ】４極電極構成例の概略図である。
【図６Ｅ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図６Ｆ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図６Ｇ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図６Ｈ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図６Ｉ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図６Ｊ】複数の部位で測定を行うために用いられる一連の電極構成の一例の概略図である。
【図７】可視の拡散を示すように血漿に導入される赤血球の領域の一例の概略図である。
【図８】図４の電極アレイの一領域にわたる、変化するヘマトクリット値の概略図である。
【図９Ａ】ヘマトクリットが６０％であり、かつ図６Ａ〜図６Ｄの４極電極配置の場合の、平均Ｒ０マップの概略図である。
【図９Ｂ】ヘマトクリット濃度に対する、図９Ａの各インピーダンスマップの平均値Ｒ０の一例のグラフである。
【図１０】図６Ａ〜図６Ｄの４極電極配置に対し、左下隅に赤血球が導入された血漿に対するインピーダンスマップ例の概略図である。
【図１１】組織異常を特定するために用いられるインピーダンス差マップ例の概略図である。
【図１２Ａ】導入された赤血球塊が中心電極を覆っている血漿に対するインピーダンスマップ例の概略図である。
【図１２Ｂ】導入された赤血球塊がそれぞれの測定部位に関連する４つの電極を覆っている血漿に対するインピーダンスマップ例の概略図である。
【図１２Ｃ】導入された赤血球塊が２つの測定部位を覆っている血漿に対するインピーダンスマップ例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
ここで、被験体の生体電気インピーダンスの解析を行うために好適な装置の一例について、図１を参照して説明する。
図示するように、装置は、信号発生器１１１およびセンサ１１２に結合された処理システム１０２を含む測定装置１００を有している。使用時、信号発生器１１１およびセンサ１１２は、被験体Ｓに提供される第１電極１１３、１１４および第２電極１１５、１１６に、それぞれの第１リード１２３、１２４および第２リード１２５、１２６を介して結合される。
【００４０】
接続は、リード１２３、１２４、１２５、１２６が信号発生器１１１およびセンサ１１２に選択的に相互接続されるのを可能にする、マルチプレクサ等の切替装置１１８を介してもよいが、これは必須ではなく、接続を、信号発生器１１１、センサ１１２および電極１１３、１１４、１１５、１１６間で直接行ってもよい。
【００４１】
処理システム１０２は、通常、図示するように、バス１０９を介して互いに結合されている、プロセッサ１０５、メモリ１０６、キーボードおよびディスプレイ等の入出力デバイス１０７および外部インタフェース１０８を有している。外部インタフェース１０８を用いて、処理システム１０２を信号発生器１１１およびセンサ１１２に結合することができるとともに、外部データベース等、１つまたは複数の周辺デバイス（図示せず）等への接続を可能にすることができる。
【００４２】
使用時、処理システム１０２は、制御信号を生成するように適合され、その制御信号により、信号発生器１１１は、電圧信号または電流信号等、１つまたは複数の交流駆動信号を生成し、それら信号は、電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの２つ（概して「駆動」電極と呼ぶ）を介して被験体Ｓに印加され得る。そして、センサ１１２は、電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの他の２つ（概して「測定」電極と呼ぶ）を用いて、被験体Ｓの両端の誘導電圧または被験体Ｓに流れる誘導電流を表す測定信号を確定し、処理システム１０２に適当な信号を転送する。
【００４３】
したがって、処理システム１０２は、適当な制御信号を生成し、測定信号の指示を解釈することにより、被験体の生体電気インピーダンスを確定し、任意に浮腫の有無または程度等の他の情報を確定するのに好適である、いかなる形態の処理システムであってもよい、ということが理解されよう。
【００４４】
したがって、処理システム１０２は、ラップトップ、デスクトップ、ＰＤＡ、スマートフォン等、好適にプログラムされたコンピュータシステムであってもよい。別法として、処理システム１０２を、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等の専用ハードウェア、またはプログラムされたコンピュータシステムと専用ハードウェア等との組合せから形成してもよい。
【００４５】
使用時、駆動電極として用いられる２つの電極１１３、１１４、１１５、１１６は、１つまたは複数の信号が被験体Ｓ内に注入され得るように被験体に配置され、他の２つの電極１１３、１１４、１１５、１１６は、被験体内で誘導された信号が検出され得るように測定電極として作用するように配置される。電極の位置は、調査対象の被験体Ｓの部分によって決まる。
【００４６】
電極が配置されると、１つまたは複数の交流信号が、駆動電極を介して被験体Ｓに印加される。交流信号の性質は、測定装置の性質と行われている後続する解析とに応じて異なる。
【００４７】
たとえば、システムは、生体インピーダンス解析（Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）（ＢＩＡ）を用いることができ、そこでは、単一の低周波電流が被験体Ｓ内に注入され、測定されたインピーダンスが異常（組織異常、誤った測定値等を含む可能性がある）の特定にまたはインピーダンスマッピングの実行に直接使用される。
【００４８】
対照的に、生体インピーダンス分光（Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＢＩＳ）装置は、複数の信号を複数の周波数で同時にまたは逐次印加する。ＢＩＳ装置は、通常、低周波数（４ｋＨｚ）からより高い周波数（１０００ｋＨｚ）までの範囲の周波数を利用し、この範囲内の２５６以上の異なる周波数を用いて、この範囲内で複数のインピーダンス測定が行われ得るようにすることができる。
【００４９】
したがって、測定装置１００は、好ましい実施態様に応じて、１つの交流信号を、単一周波数で、複数の周波数で同時に、または複数の交流信号を異なる周波数で逐次印加してもよい。印加信号の周波数または周波数範囲もまた、行われている解析によって決まってもよい。
【００５０】
一例では、印加信号は、クランプまたは他の方法で制限された電流源からの多くの周波数成分を含む電流信号であるため、許容可能な最大被験体測定電流（ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を超えない。しかしながら、別法として、電圧信号を印加し、測定対象の被験体内に電流が誘導されるようにしてもよい。信号は、定電流、インパルス関数、または電流が測定される場合の定電圧信号のいずれかであり得るため、許容可能な最大被験体測定電流を超えない。
【００５１】
測定電極の間で電位差および／または電流が測定される。獲得信号および測定信号は、ＥＣＧ等、人体が生成する電位と印加電流が生成する電位との重ね合せになる。
インピーダンスの正確な測定を促進するために、電極１１３、１１４、１１５、１１６をリード１２３、１２４、１２５、１２６に接続するために用いられるコネクタに、バッファ回路を配置してもよい。これは、リード１２３、１２４、１２５、１２６の応答による測定電圧への寄与を除去し、信号損失を低減するのに役立つ。
【００５２】
さらなる選択肢は、電圧を差動測定するというものであり、それは、各測定電極において電位を測定するために用いられるセンサが、シングルエンドシステムに比較して半分の電位を測定すればよいということを意味する。一例では、電流を、被験体Ｓを通して差動的に駆動または供給することも可能であり、それにより、この場合もまた、コモンモード電流が半分になることによって寄生容量が大幅に低減する。
【００５３】
獲得信号を復調することにより、印加周波数での系のインピーダンスを取得する。重畳周波数を復調する１つの好適な方法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて時間領域データを周波数領域に変換するというものである。これは、通常、印加電流信号が印加周波数の重畳である場合に用いられる。測定信号の窓掛けを必要としない別の技法はスライディングウィンドウ（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）ＦＦＴである。
【００５４】
印加電流信号が種々の周波数の掃引によって形成される場合、測定信号に、信号発生器から導出される基準正弦波および余弦波でまたは測定された正弦波および余弦波を乗算し、複数のサイクル全体にわたって積分する等の処理技法を用いることがより一般的である。このプロセスにより、いかなる高調波応答も阻止され、ランダムノイズが大幅に低減する。
【００５５】
他の好適なデジタルおよびアナログ復調技法は、当業者に既知であろう。
ＢＩＳの場合、インピーダンス測定値またはアドミッタンス測定値を、記録された電圧および電流信号を比較することにより、各周波数の信号から確定することができる。これにより、復調を用いて各周波数で振幅および位相信号を生成することができる。
【００５６】
ここで、インピーダンスマッピングまたは他のインピーダンス測定を行う場合に異常を検出する装置の動作の一例について、図２を参照して説明する。
ステップ２００において、所与の部位で第１インピーダンス値を測定する。インピーダンス値は、通常、第１電極構成を用いて測定される。いかなる形態の電極構成を用いてもよいが、これは、通常、インピーダンス指示値が所定部位で測定され得るように利用される４極電極構成である。
【００５７】
ステップ２１０において、その（同じ）部位で第２インピーダンス値を測定する。これは、通常、別の電極構成、特に第１構成を変更したものである構成を利用して行われる。
これに関して、この構成は、通常、被験体における同じ電極配置を利用するが、電極のうちの異なるものに信号を印加し異なるものからの信号を測定する。したがって、たとえば、４極電極構成では、第１測定を、第１電極に電流を印加し第２電極における電圧を測定することによって行ってもよく、第２測定を、第２電極に電流を印加し第１電極における誘導電圧を測定することによって行ってもよい。
【００５８】
ステップ２２０において、第１インピーダンス値および第２インピーダンス値を用いて、その部位で行った測定が誤っているか否かを確定することができる。特に、こうした指示値は、通常、駆動電極と測定電極の対の間に低インピーダンスの病変または他の生物学的異常が存在する場合に発生する。
【００５９】
そして、ステップ２３０においてインピーダンス測定値の解析を行う時、誤った測定値（または指示値）を考慮することができる。たとえば、誤った指示値を用いて、低インピーダンスの病変の発現を特定しかつ／または続いて監視してもよい。したがって、この技法を用いて、病変または他の生物学的異常の有無または程度を検出することができる。さらに、かつ／または別法として、インピーダンス測定値の解析を行う時、異常の知識を考慮することができる。
【００６０】
したがって、たとえば、被験体の皮膚の部分等、ある領域にわたってインピーダンス測定を行うことにより、インピーダンスマッピングまたは他の同様の解析が行われ得るようにすることができる。誤った指示値の存在が、任意のこうしたインピーダンスマッピングプロセスに悪影響を与える可能性があるため、これら誤った指示値の特定により、対応する部位における指示値を、それらがインピーダンスマッピングプロセスに悪影響を与えないように拒否するかまたは他の方法で修正することができる。
【００６１】
ここで、限定されないが組織異常、誤った指示値等を含む異常を特定するプロセスの一例について、図３を参照してより詳細に説明する。
特に、ステップ３００において、信号発生器１１１を用いることにより、第１電極構成を用いて被験体Ｓに第１駆動信号を印加する。したがって、たとえば、電流源１１１を、切替装置１１８を介してリード１２３、１２４に接続してもよく、それにより電極１１３、１１４は駆動電極として作用する。
【００６２】
ステップ３１０において、被験体Ｓに誘導される第１信号を測定する。これは、通常、切替装置１１８を利用して、残りの測定電極、この場合は電極１１５、１１６をセンサ１１２に相互接続し、それにより被験体Ｓ内に誘導される信号を検出することができるようにすることによって行われる。
【００６３】
ステップ３２０において、処理システム１０２は、印加信号および誘導信号の指示を利用して、第１インピーダンス値を確定する。第１インピーダンス値を、１つまたは複数の測定インピーダンス値から形成してもよい。したがって、たとえば、単一の周波数のＢＩＡ装置が用いられる場合、単一の測定インピーダンス値を確定してもよく、ＢＩＳ装置が用いられる場合、複数の測定値を検出してもよく、その場合、各印加周波数に対して単一の値が確定される。
【００６４】
さらに、または実際の測定値であるインピーダンス値の代りに、インピーダンス値は、実際の測定値から導き出されたインピーダンスパラメータ値に基づいてもよい。これには、より詳細に後述するように、ゼロ周波数、特性周波数または無限周波数でのインピーダンス（Ｒ０、Ｚｃ、Ｒ∞）等のパラメータ値が含まれ得る。
【００６５】
ステップ３３０において、処理システム１０２は、切替装置１１８を制御して別の電極構成に切り替える。この場合、たとえば、電極１１３、１１５を駆動電極として用い、電極１１４、１１６を測定電極として用いてもよい。実施態様に応じて、他のいかなる代替構成を用いてもよい。
【００６６】
ステップ３４０において、第２電極構成を用いて被験体Ｓに第２信号を印加し、ステップ３５０において被験体Ｓにおける誘導信号を測定する。ステップ３６０において、印加信号および誘導信号を処理して第２インピーダンス値を確定し、第２インピーダンス値を、この場合もまた、１つまたは複数の測定インピーダンス値またはそこから導き出されるパラメータ値から形成することができる。
【００６７】
ステップ３７０において、処理システム１０２は、第１インピーダンス値および第２インピーダンス値を用いて、何らかの組織異常が存在する可能性があるか否かを確定する。誤った測定値は、通常、第１インピーダンス値と第２インピーダンス値との間の差が基準量を上回る場合に確定される。この基準の大きさは、複数の要因によって異なる可能性があり、したがって、処理システム１０２は、通常、第１インピーダンス値と第２インピーダンス値との差を、メモリ等に格納することができる基準値と比較するように構成されている。基準値を、より詳細に後述するように、たとえば、名目基準母集団に対して収集されたサンプルデータに基づいて、または他の部位に対して確定された差に基づいて、事前に確定することができる。
【００６８】
検出されたこの情報を、２つの方法のうちの一方で用いることができる。たとえば、ステップ３８０において、測定値を用いて、任意の組織病変、腫瘍等の有無または程度等、任意の関連する生物学的異常に関する情報を導き出すことができる。別法として、ステップ３９０において、他のインピーダンス解析を行う場合に、誤った測定値を考慮することができる。したがって、たとえば、創傷または他のインピーダンスマッピングが、創傷治癒等を監視するために行われている場合、これが解析の結果に過度に影響を与えないことを確実にするために、任意の誤った指示値を拒否することができる。この例については詳細に後述する。
【００６９】
ここで、インピーダンス測定を行う、特にインピーダンスマッピングを行う所定の装置構成の一例について、図４を参照して説明する。
特に、この場合、インピーダンス測定装置４００を、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステム４２０によって制御されるマルチプレクサ４１０に接続する。この場合、マルチプレクサ４１０を、複数の電極４３１が提供されている電極アレイ４３０に結合する。
【００７０】
使用時、測定装置４００は、電極アレイを介して被験体に印加される信号を生成し、これら信号は、マルチプレクサ４１０を利用して電極４３１のそれぞれに結合される。同様に、被験体Ｓに誘導される信号もまた、電極４３１からインピーダンス測定装置４００にマルチプレクサ４１０を介して戻すことができる。マルチプレクサ４１０の動作全体を、コンピュータシステム４２０を用いて制御することができ、それによりこのプロセスを実質的に自動化することができる。
【００７１】
所定の一例では、測定装置４００は、Ｉｍｐｅｄｉｍｅｄ  Ｉｍｐ  ＳＦＢ７ＴＭの形態である。ＳＦＢ７からの駆動電極および測定電極を、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ製の３２チャネルマルチプレクサ（ＡＤＧ７３２）等のマルチプレクサ４１０に向けることができ、マルチプレクサ出力チャネルの切替えを、標準的なコンピュータシステム４２０で動作しているカスタムソフトウェアを介して制御することができる。
【００７２】
この例では、電極アレイ４３０は、５×５平方で０．７７ｍｍ間隔が空けられた２５の１ｍｍ径電極を含む。これにより、合計６４の別個の測定値を１６の異なる部位で取得することができ、個体、試験媒体等であり得る被験体の表面上で４９ｍｍ２のインピーダンスマップが得られる。この結果、この配置では、利用可能な３２のマルチプレクサチャネルのうち２５のみが必要となる。
【００７３】
ここで、本システムの使用の一例について図５を参照して説明する。
ステップ５００において、上述したように、電極アレイ４３０を、被験体Ｓにあてがい、マルチプレクサ４１０に接続する。この段階で、測定装置４００、マルチプレクサ４１０およびコンピュータシステム４２０等のシステムは、起動され、測定手続きが行われることが可能になるように必要に応じて構成される。
【００７４】
ステップ５１０において、コンピュータシステム４２０は、測定する次の部位を選択する。電極４３１は、通常、４極配置を形成するように選択され、アレイ４３０の４つの電極４３１群が、測定対象の部位を画定する。この一例を図６Ａ〜図６Ｄに示し、ここでは、単一部位に対する測定電極および駆動電極として、４つの電極４３１Ａ、４３１Ｂ、４３１Ｃ、４３１Ｄが選択的に用いられている。
【００７５】
この例では、図６Ａ〜図６Ｄに示す駆動電極および測定電極配置を用いることにより、各部位において４回の測定を行うことができる。したがって、図６Ａでは、電極４３１Ａ、４３１Ｂが測定電極Ｍ１、Ｍ２として作用し、電極４３１Ｃ、４３１Ｄが駆動電極Ｄ１、Ｄ２として作用する。部位における連続した測定を異なる電極構成を用いて行うことができ、そこでは、駆動電極Ｄ１、Ｄ２および測定電極Ｍ１、Ｍ２が、図示するように４極構成が連続した測定各々に対して９０°有効に回転するように用いられる。
【００７６】
これを達成するために、ステップ５２０において、測定装置４００は、マルチプレクサ４１０を制御して、目下選択されている４極アレイに対して電極構成のうちの次のものにしたがって、測定装置を電極に結合する。したがって、たとえば、第１測定では、図６Ａに示す配置を用いることができ、電極４３１Ａ、４３１Ｂが測定電極Ｍ１、Ｍ２として作用し、電極４３１Ｃ、４３１Ｄが駆動電極Ｄ１、Ｄ２として作用する。
【００７７】
そして、ステップ５３０において、測定装置４００は、選択された駆動電極４３１Ｃ、４３１Ｄを介して駆動信号を被験体に印加し、測定電極４３１Ａ、４３１Ｂに誘導される信号を測定することができるようにする。この測定信号の指示は測定装置４００に戻され、測定装置４００が電圧信号および電流信号を処理し１つまたは複数のインピーダンス値を確定することができるようにする。
【００７８】
確定されるインピーダンス値は、好ましい実施態様によって決まる。たとえば、測定装置４００がＢＩＡを実行している場合、通常、測定インピーダンスを表す単一インピーダンス値が計算される。
【００７９】
対照的に、上述したＳＦＢ７ＴＭの場合のように、測定装置が複数周波数ＢＩＳ解析を実行する場合、インピーダンス値は、ゼロ周波数、特性周波数または無限周波数でのインピーダンスの値（Ｒ０、Ｚｃ、Ｒ∞）等、インピーダンスパラメータ値に基づくことができる。これら値を、測定装置４００により、被験体のインピーダンス応答に基づいて導き出すことができ、第１レベルでは、それを、一般にコール（Ｃｏｌｅ）モデルと呼ばれる式（１）を用いてモデル化することができる。
【００８０】
【数２】
0005542050.tif 000003
ここで、
Ｒ∞＝無限印加周波数でのインピーダンス、
Ｒ０＝ゼロ印加周波数でのインピーダンス、
ω＝角周波数、
τは被験体応答をモデル化する容量回路の時定数である。
【００８１】
しかしながら、上記は、細胞膜が不完全なキャパシタであるという事実を考慮していない理想化された解を表している。これを考慮することにより、以下のような変更モデルとなる。
【００８２】
【数３】
0005542050.tif 000004
ここで、αは０〜１の間の値であり、理想モデルから実際の系のずれを表す指標と考えることができる。
【００８３】
インピーダンスパラメータＲ０およびＲ∞の値を、以下のように複数の方法のうちの任意の１つで確定してもよい。
・種々の周波数で確定されるインピーダンス値に基づいて連立方程式を解く
・反復数学技法を用いる
・「ベッセル（Ｗｅｓｓｅｌ）プロット」からの外挿
・多項式関数の使用等、関数当てはめ技法を実行する。
【００８４】
好ましい実施態様によっては、測定装置４００によって実行されている解析の代りとして、解析を、コンピュータシステム４２０が部分的にまたは全体的に実行することができる、ということが理解されよう。
【００８５】
ステップ５５０において、処理システム４２０は、それぞれの部位に対するすべての電極構成が完了したか否かを確定し、そうでない場合はステップ５２０に戻る。この場合、次の電極構成を選択し、この次の電極構成に対してステップ５２０〜５５０を繰り返す。そして、現部位に対して図６Ａ〜図６Ｄに示す４つの電極構成の各々が利用されるまで、このプロセスを繰り返すことができる。
【００８６】
４極構成に対して、示した電極構成の４つすべてを用いることが可能であるが、これは必須ではなく、状況によっては、あり得る構成のうちの任意の２つ以上を用いることで十分である。したがって、たとえば、図６Ａおよび図６Ｂで用いられている構成を用いることができ、その場合、４極電極構成は有効に９０°回転する。これは、特に、２つの異なる構成において１つの駆動・測定電極が有効に交換されるため有用であり、それにより、電極の各々を切り替える必要なしに、駆動電極と測定電極との間に位置する病変の位置が特定される可能性が最大限になる。
【００８７】
さらに、この配置を用いて、連続した部位で複数の測定を行うために用いることができる一連の駆動電極・測定電極構成を提供することができ、そこでは、連続した測定の間で、単一の駆動電極および単一の測定電極が切り替えられる。この一例を図６Ｅ〜図６Ｊに示す。
【００８８】
所定部位に対してすべての電極構成が完了すると、測定装置４００またはコンピュータシステム４２０を用いて、インピーダンス値を解析し、インピーダンス測定値が組織異常を示すか否かを確定する。上述したように、これを、複数の方法のうちの任意のもので行ってもよいが、通常、測定されたインピーダンス値の差を調べることが含まれる。これは、所与の部位で測定されたインピーダンスは、用いられている電極構成とは無関係に実質的に一定であるべきであるためである。したがって、異なる電極構成に対する測定されたインピーダンス値のいかなる変動も、組織が不均一であり、特に、駆動電極Ｄ１、Ｄ２と測定電極Ｍ１、Ｍ２との間に低インピーダンスの病変が位置している可能性が高いことを示す。
【００８９】
これに関して、図６Ａ〜図６Ｄの配置で電極が提供される時、駆動電極Ｄ１、Ｄ２間にかつ測定電極Ｍ１、Ｍ２間に正の感度領域がある。これに加えて、概して、駆動電極および測定電極の各対Ｄ１、Ｍ２およびＭ１、Ｄ２間には負の感度領域がある。これらの正および負の感度の領域のサイズおよび大きさは、厳密な電極構成によって異なる。
【００９０】
負磁界領域では、周囲の組織より抵抗が低いことにより測定インピーダンスが増大し、正磁界領域では、抵抗が低いことにより測定インピーダンスが低減する。Ｂｒｏｗｎ，Ｂ．Ｈ．、Ｔｉｄｙ，Ｊ．Ａ．、Ｂｏｓｔｏｎ，Ｋ．、Ｂｌａｃｋｅｔｔ，Ａ．Ｄ．、Ｓｍａｌｌｗｏｏｄ，Ｒ．Ｈ．およびＳｈａｒｐ，Ｆ．（２０００ａ）、「Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｉｍｐｏｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｆｌｏｗ  ｉｎ  ｃｅｒｖｉｃａｌ  ｎｅｏｐｌａｓｉａ」、Ｔｈｅ  Ｌａｎｃｅｔ  ３３５：８９２−８９５に記載されている組織電機特性の例を以下の表１に示す。
【００９１】
【表１】
0005542050.tif 000005
このように、癌組織は一般に抵抗が低いため、駆動電極Ｄ１、Ｄ２間または測定電極Ｍ１、Ｍ２間の癌性病変により、インピーダンス測定値が低減し、駆動電極および測定電極の各対Ｄ１、Ｍ２またはＭ１、Ｄ２間の病変により、インピーダンス測定値が増大する。
【００９２】
したがって、異なる電極構成によるインピーダンス測定値の差を調べることにより、病変等の組織異常を検出することができることが理解されよう。
一例では、これを、ステップ５６０において、異なる電極構成を用いて確定されるインピーダンス値の差を確定することによって行う。そして、ステップ５７０において、確定された最大の差を基準と比較する。基準は、通常、事前に確定され、測定装置４００またはコンピュータシステム４２０のメモリに格納されており、閾値を表し、インピーダンス値の差が基準を上回る場合、組織異常が存在することを示す。
【００９３】
基準を、好ましい実施態様に応じて、複数の方法のうちの任意の１つで確定することができる。たとえば、基準を、複数健康な個体（病変または他の生物学的異常のない個体）および／または不健康な個体（病変または他の異常のある個体）を調査し、所与の部位に対するインピーダンス値の変動の範囲を計算することにより、確定してもよい。これを用いて、健康な個体に対するインピーダンス値の典型的な差の指示を提供することができ、それにより、組織異常に対して閾値を確立することができる。
【００９４】
さらなる別法は、それぞれの個体に対して先に得られた測定値から基準を導き出すというものである。たとえば、その個体が、病変が形成されることになる可能性のある手術等の医療介入を受ける場合、その介入の前に、または病変の初期発現に続いて、その個体に対して測定を行うことができる。これを用いて、病変形成の前に、または病変形成に続いて、その個体のインピーダンス値の差の基線を確立することができる。そして、この基線を被験者所定基準として用いることができ、それによりその個体のインピーダンス値の差の変化を用いて、病変発現および／または治療の有効性を監視することができる。
【００９５】
さらなる選択肢は、複数の異なる部位で得られた測定値の統計的解析を用いて基準を確定するというものである。これを、ある領域にわたる複数の部位に対する平均差を調べた後、平均からの標準偏差の数である値に基づいて基準を計算することにより、行うことができる。したがって、この場合、ある部位に対する差が複数の部位に対する平均差値からの標準偏差の所定数を上回る場合、異常が特定される。
【００９６】
いずれの場合も、基準を超え、ステップ５８０において、結果を、組織異常を示すものと確定すると、ステップ５９０において、その部位を組織異常として特定する。これが完了すると、または他の方法で、ステップ６００において、コンピュータシステム４２０は、すべての部位が完了したか否かを確定し、そうでない場合、ステップ５１０に戻って電極アレイ４３０の次の部位を選択する。この場合、通常、電極６３１Ｃ、６３１Ｄおよびアレイの次の列の２つの電極を用いる。
【００９７】
このプロセスを、電極アレイ６３０によって画定される部位のすべてに対して繰り返すことができ、それにより、６１０においてインピーダンスマップを生成することができる。インピーダンスマップを用いることにより、組織特性等の変動を示すことができ、それを、創傷の治癒等を監視する等、多数の目的に用いることができる。
【００９８】
当業者には理解されるように、こうした組織異常を特定し、その後、それを割り引くかまたは他の方法で考慮することができることにより、インピーダンスマッピングプロセスに対して改善された結果を得ることができる。
【００９９】
さらに、このプロセスを用いて、低インピーダンスの病変、腫瘍等を特定し監視することも可能である。たとえば、所与の部位に対して得られる、種々のインピーダンス値の差の大きさを確定することにより、病変の重篤さの指示を確定することができる。所定時間にわたって差の変化を監視することにより、所定時間にわたる病変の重篤さの変動を監視することができる。
【０１００】
ここで、インピーダンスマッピングのプロセスの具体的な試験例について説明する。
各試験用の血液を、同じ動物から収集し、凝固しないように７０ｍｇ／Ｌのヘパリンで処理した。各測定用の血液を、室温（２２℃）になるまで冷却し遠心分離機で赤血球を分離することにより、同様に用意した。そして、分離された赤血球と血漿とを適当な比率で混合することにより、試験用の必要なヘマトクリットを得ることができた。試料もまた収集し凝固させることができ、細胞外空間が狭いことによるＲ０での高インピーダンス組織媒質を表すためにこれらを用いた。
【０１０１】
第１例では、最初に、インビトロ環境における均質なヘマトクリットに対しインピーダンスマップを確立した。これを行うために、導電媒体として牛血液を用い、ある範囲のヘマトクリット値（０、２０、４０、６０、８０％）の均質な試料を用いて、インピーダンスマップを得た。
【０１０２】
さまざまなヘマトクリットの血液試料に対して測定されるＲ０のインピーダンス値を図８に示す。図示する各測定位置を、上述した４極電極配向配置を用いて、４つのあり得る電極配向の各々において測定した。そして、異なる電極配向を用いて測定されるこれら４つのＲ０値を平均して、図９Ａに示すような１つのＲ０マップを生成した。
【０１０３】
図９Ｂに、ヘマトクリットに対する、各インピーダンスマップの平均Ｒ０のグラフを示す。これは、ヘマトクリット濃度によりインピーダンスが大きく増大することを強調している。このグラフは、予測されるように指数関数傾向に従っており、それは、ヘマトクリットが１００％の試料のＲ０値が、生体外空間が非常に小さいために無限大に近づくためである。ヘマトクリット値の範囲は、Ｒ０に著しくかつ測定可能な変化が出るようにも示されている。これは、ヘマトクリットが異なる２つ以上の血液によってインピーダンスマップが確定されるべきである場合に有用である。
【０１０４】
第２試験では、たとえば図７に示すように、電極アレイ４３０を、電極アレイの隅の上に注入される血漿（ヘマトクリットが０％）および赤血球（ヘマトクリットが１００％）で覆った。
【０１０５】
各部位で得られるＲ０の平均値のインピーダンスマップの一例を、図１０において１０００で示す。小さい方の４つのマップ１００１、１００２、１００３、１００４は、たとえば図６Ａ〜図６Ｄに示すように、それぞれの電極構成を用いて測定されたＲ０に対するインピーダンス値に対応する。
【０１０６】
上記例から、０％〜８０％のヘマトクリットに対する生体インピーダンスマップにより、Ｒ０の値が適度に一定となる（標準偏差＜３％）ことが明らかである。一様な測定値はまた、残りの２１の電極が活性化している４つの電極からの測定値にほとんど影響を与えないことも実証している。このため、これら２１の電極は、活性駆動電極間の電流を分流しない。
【０１０７】
細胞が導入された血漿の生体インピーダンスマップは、図１０に示す導入された細胞の部位におけるＲ０の増大を明確に示している。左下隅のＲ０値（９５Ω）は、均質の血漿試料のものに対応する右上隅の値（６２Ω）よりはるかに高い。左下隅の抵抗は血漿の抵抗より高いが、８０％および６０％ヘマトクリットに対して得られるものより低い。この理由は、細胞が血漿内に分散し（図７に示すように）導入された赤血球試料のヘマトクリットを有効に低減するためである。
【０１０８】
この例に示すように、部位１００５に対して確定されるＲ０の値は、４つの異なる配向に対して著しく異なり、それにより、部位１００５における生物学的異常の存在を示している。
【０１０９】
この例では、マップ１００２、１００４の場合、２つの電極４３１Ｂ、４３１Ｄ間の感度領域は正であり、その結果、電極間に高インピーダンス媒質がある場合、測定インピーダンスが増大する。このインピーダンスの増大は、マップ１００２、１００４に明確に示されている。左のマップ１００１、１００３は、インピーダンスの低減を示しており、それは、この構成では２つの電極４３１Ｂ、４３１Ｄ間の領域は感度が負であり、そのため、その領域に高インピーダンス媒質が位置する場合、測定インピーダンスが低減するためである。
【０１１０】
インピーダンス解析を行う場合、この部位をより広いインピーダンスマップから排除することにより、それを考慮することができ、それにより、いかなる異常も排除する正確な平均を確定することができる。これを考慮するために、別の異なるメカニズムを用いてもよい。たとえば、所与の部位におけるＲ０の４つの測定値を平均することにより、組織異常の影響を低減することができる。これに関して、他より高い測定インピーダンス値および低い測定インピーダンス値が、有効に平均をとって互いを相殺するため、平均インピーダンスマップは影響を受けず、そのため、より広いマップのこの領域におけるＲ０値は異常でない。
【０１１１】
別法として、隣接する部位のインピーダンスを用いて、組織異常によって影響を受けないＲ０の値を確定することができる。したがって、たとえば、各４極構成に対してマップ１００１、１００２、１００３、１００４を調べることにより、マップ１００１、１００３において部位１００５に対して確定される確定インピーダンス値が隣接する部位のものと同様であり、マップ１００２、１００４において部位１００５に対して確定されるインピーダンス値が著しく異なることが強調される。これは、マップ１００２、１００４を確定する際に用いられた電極構成に対する駆動電極と測定電極との間に、病変または他の組織異常が位置することを示唆しており、それはこれら指示値が誤っていることを意味する。したがって、インピーダンスマップ１００１、１００３に対して確定されたインピーダンス値がより正確である可能性があるため、インピーダンスマップ全体に対して用いられるインピーダンス値は、それらの値に基づくことができる。
【０１１２】
これを、たとえば、たとえば測定プロセスにおける誤り、不十分な電極接触等による、異常であると考えられる指示値を割り引くように行うことができる。
しかしながら、より一般的には、結果を用いて、病変等の組織異常が検出される。したがって、不均質の領域における直交の電極配向を用いて得られる測定値は、異なる測定インピーダンスをもたらし、均質の領域は同じ測定値をもたらす。これにより、病変等の組織異常を特定することができ、さらに病変境界を特定することができる。
【０１１３】
ここで、この一例について図１１を参照して説明する。この例の目的で、図１０に示す赤血球が導入された血漿のインピーダンスマップを用いた。この例では、マップ１００２、１００４のようにより小さいマップ１００１、１００３を平均し、これら結果としてのマップ間の差を図１１のマップ１１００に示す。
【０１１４】
この例では、分散した血液が存在する、Ｒ０の正の値が低い領域１１０１が強調されており、これは、これら電極セットの各々の下に異なるヘマトクリットが位置しているためである。この領域内では、電極セットの下に高いが均質なヘマトクリット試料が位置しているため、部位１１０２のＲ０値はゼロである。
【０１１５】
インピーダンスマップの右上領域１１０３では、電極セット下の試料は均質血漿であり、赤血球はこの領域内に分散していないため、平均Ｒ０値はゼロに近い。
部位１１０５では、大きい負のＲ０の値が存在し、それは、組織異常または病変の存在を示唆している。部位１１０６もまた負であるが、それほどの程度ではない。これは、部位１１０５に組織異常が存在する可能性が高く、これはわずかに部位１１０６内に伸びている可能性があることを示唆している。したがって、これにより、組織異常を特定することができるだけでなく、組織異常の範囲および／または境界を確定することも可能であることが理解されよう。
【０１１６】
第３例では、血漿に、赤血球の代りに血塊を注入した。図１２Ａ〜図１２Ｃは、血塊が電極アレイのさまざまな領域に導入されている、一般的なインピーダンスマップ１２００を示す。図１２Ａ〜図１２Ｃの例では、各部位に対して得られるＲ０の平均値を１２００に示し、それより小さい４つのマップ１２０１、１２０２、１２０３、１２０４は、たとえば図６Ａ〜図６Ｄに示すような、それぞれの電極構成を用いて測定されるＲ０に対するインピーダンス値に対応する。
【０１１７】
図１２Ａでは、血塊は中心電極の真下に導入されており、その位置を１２１０に示す。図１２Ｂでは、血塊は部位１２２０に位置し、図１２Ｃの例では、血塊は、部位１２３１、１２３２を包囲する領域１２３０に提供されている。これら例は、赤血球の分散が最小であるため赤血球血塊の境界における明確なインピーダンス変化を示している。これは、実際に、本プロセスを用いて、いかに、病変等の組織異常のサイズを特定し、所定時間にわたるそれらの成長または形状の変化を監視することができるかを強調している。
【０１１８】
したがって、上述した方法は、病変等の組織異常の有無、さらには程度を特定する技法を提供することが理解されよう。これら異常は、平均された、結果として得られるインピーダンスマップを変更するようには見えず、それは、結果の平均化により組織異常が検出されないことを意味する。しかしながら、これは、異常が存在する場合でさえ、こうした測定値を除去し破棄する必要をなくすことを意味する。
【０１１９】
したがって、上述した技法は、病変サイズ、したがってあり得る生検のマージンを確定する非主観的方法を提供する。
好適な切替システムに結合された電極アレイを用いることにより、被験体のある領域にわたって測定を迅速に行うことができる。さらに、各部位において２つの測定値のみを用いることにより、各領域に必要な測定の回数を低減し、インピーダンスマップを得るためにかかる時間を最小限にすることができる。
【０１２０】
当業者は、多数の変形および変更が明らかとなることを理解するであろう。当業者に明らかとなるこうした変形および変更のすべてが、本発明が上述したように広く現れている趣旨および範囲内にあるようにみなされるべきである。
【０１２１】
したがって、たとえば、上記種々の例からの特質を、適当な場合は、互いに入れ替えて用いてもよい、ということが理解されよう。さらに、上記例は、ヒト等の被験者に焦点を当てているが、上述した測定装置および技法を、限定されないが、霊長類、家畜、競走馬等の実演動物（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｉｍａｌｓ）等を含む動物等の任意の被験体とともに、インビトロ試料に用いることができる。
【０１２２】
上述したプロセスを、生物学的異常の有無または範囲の程度を確定することを含む、個体の健康状態を確定するために用いることができる。このことから、上記例は病変という用語を用いているが、これは、単に例示の目的のためであり、限定するように意図されていないことが理解されよう。
【０１２３】
さらに、上述した例は、電圧の測定を可能にするように電流信号を印加することに焦点を当てているが、これは必須ではなく、本プロセスを、電流の検知を可能にするように電圧信号を印加する場合にも用いることができる。
【０１２４】
上述したインピーダンスマップは、インピーダンスパラメータＲ０の値に基づいて確定されている。しかしながら、インピーダンスマップは、実際の測定インピーダンスまたはＲ∞、Ｚｃの値等、他のインピーダンスパラメータに基づいてもよい、ということが明らかとなろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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