(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の試料の状態を非侵襲的に測定するための非侵襲型装置であって、
固定周波数で、ある位相を有する基準信号を供給するための源振動信号を生成する、非侵襲的に使用するための発振器と、
誘導コイルを含み、前記発振器の前記源振動信号を受け取る、非侵襲的に使用するための同調リアクタンス回路であって、前記コイルは、前記試料に隣接して配置されるように適合され、前記試料の前記状態に対応する振動信号を生成し、前記振動信号は、ある周波数及びある位相を有し、前記試料の前記状態を示すパラメータを有する出力信号を供給し、前記パラメータは、前記同調リアクタンス回路の素子のインピーダンスを含み、前記インピーダンスは、前記試料の導電率に対して直線的に変化する、該同調リアクタンス回路と、
前記基準信号を前記振動信号と比較して、該比較を表す共振制御信号を前記同調リアクタンス回路に供給する、非侵襲的に使用するための共振制御回路であって、前記同調リアクタンス回路の素子のインピーダンスが測定される間に、前記共振制御信号は、前記同調リアクタンス回路を、前記発振器の固定周波数において共振状態となるように同調させる、該共振制御回路とを備え、
前記誘導コイルは、平坦で外向きらせん構造を有するらせんコイルであることを特徴とする非侵襲型装置。
【請求項２】
前記共振制御回路は、前記基準信号の前記位相を前記振動信号の前記位相と比較し、前記パラメータは、前記同調リアクタンス回路のある素子の両端の電圧であることを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型装置。
【請求項３】
前記共振制御回路は、
第１及び第２の入力を有し、該第１及び前記第２の入力に印加された信号の位相差を示す位相差信号を供給する位相比較器と、
前記発振器の前記源振動信号の前記位相をシフトさせてシフトした信号を供給する移相器と、
前記シフトした信号を矩形波に変換して、前記位相比較器の前記第１の入力に前記基準信号として前記矩形波に変換されたシフトした信号を供給する第１の矩形波変換回路と、
前記同調リアクタンス回路の共振出力信号を矩形波に変換して、前記位相比較器の前記第２の入力に前記振動信号として前記矩形波に変換された共振出力信号を供給する第２の矩形波変換回路と、
前記位相差信号に応答して、前記同調リアクタンス回路に前記共振制御信号を供給する誤差増幅器と、
を備える
ことを特徴とする、請求項２に記載の非侵襲型装置。
【請求項４】
前記同調リアクタンス回路は直列ＲＬＣ回路を備えることを特徴とする、請求項３に記載の非侵襲型装置。
【請求項５】
前記ＲＬＣ回路は、可変静電容量のバラクタ、固定抵抗器、及び誘導コイルを含むことを特徴とする、請求項４に記載の非侵襲型装置。
【請求項６】
前記バラクタに並列のパディング・キャパシタをさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の非侵襲型装置。
【請求項７】
前記共振制御回路は、前記位相差信号を平均化して該平均化された位相差信号を前記誤差増幅器に供給するアベレージャをさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の非侵襲型装置。
【請求項８】
前記共振制御信号を前記同調リアクタンス回路に選択的に供給し、第１のモード及び第２のモードを有する制御回路をさらに含み、
前記第１のモードにおいて、前記共振制御信号は、実質的に連続的に前記同調リアクタンス回路に供給され、
前記第２のモードにおいて、前記共振制御信号は、オペレータの入力に応答して断続的に前記同調リアクタンス回路に供給される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記オペレータの入力に応答する手動スイッチによって作動されるサンプル・ホールド回路と、該サンプル・ホールド回路を選択的に迂回するためのジャンパと、を含むことを特徴とする、請求項８に記載の非侵襲型装置。
【請求項１０】
前記状態は、低体温、異常高熱、循環機能、心拍出量、動脈拡張、浮腫、及び脂肪分布のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型装置。
【請求項１１】
生体の試料の状態を非侵襲的に測定するための方法であって、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の非侵襲型装置を、前記試料に隣接して配置し、
前記試料の前記状態に対応し、ある周波数及びある位相を有する振動信号を、前記非侵襲型装置から生成し、
前記試料の前記状態を示すパラメータを有する出力信号を、前記非侵襲型装置から供給し、
前記基準信号を前記振動信号と比較し、
前記同調リアクタンス回路の素子のインピーダンスが測定される間に、前記同調リアクタンス回路を前記発振器の固定周波数において共振状態に保たれるように、前記同調リアクタンス回路を制御する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記状態は、低体温、異常高熱、循環機能、心拍出量、動脈拡張、浮腫、及び脂肪分布のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記非侵襲型装置が、請求項２に記載の非侵襲型装置であって、
前記比較するステップは、前記基準信号の前記位相を前記振動信号の前記位相と比較するステップを含み、
前記パラメータは、前記同調リアクタンス回路の素子の両端の電圧である、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記非侵襲型装置が、請求項３に記載の非侵襲型装置であって、
前記比較するステップは、位相差信号を平均化し、該平均化された位相差信号を誤差増幅器に供給して前記同調リアクタンス回路の前記共振を制御するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記非侵襲型装置が、請求項８に記載の非侵襲型装置であって、
共振制御信号を前記同調リアクタンス回路に選択的に供給するステップをさらに含み、
第１のモードにおいて、前記共振制御信号は、実質的に連続的に前記同調リアクタンス回路に供給され、
第２のモードにおいて、前記共振制御信号は、オペレータの入力に応答して断続的に前記同調リアクタンス回路に供給される、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記パラメータは、前記同調リアクタンス回路の素子のインピーダンスを含み、前記インピーダンスは、前記試料の導電率に対して直線的に変化することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に導電率測定に関し、特に、導電率の非侵襲的測定によって試料の状態を判断することに関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分の液体又は固体の導電率測定は、関心のある試料と接触して配置される電極の使用を含む。電圧が印加され（通常、ＡＣ）、結果として生じる電流が測定されて、導電率が計算される。場合によっては、多数の電極が取り付けられ、導電率が試料を通して空間的に変化する場合、一種の画像化が可能になる。この後者の状態は、地質学的試料及びヒト組織試料に関して事実である。
【０００３】
代替の方法は、外部コイルへの誘導結合により試料内部に渦電流を生成することである。渦電流は、材料の局所導電率に比例して生じ、多くの方法で検出することができる。人間の胸部の導電率、より具体的には心拍出量を測定する試みに関連する最近の技術は、患者の身体の近くに配置されたときのコイル内に散逸される付加的な電気エネルギーを測定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日まで用いられてきた技術であるにもかかわらず、種々の技術的問題が広範囲の利用を妨げており、良く知られていない又は良く理解されていないこと、侵襲的方法と競合すること、ヒト組織の導電率に寄与する様々な要因を区別するためのモデルの不十分な発展が解釈を分かりにくくしていること、及び、複素インピーダンスのようなコイル関連パラメータを測定するための高価な又は使いにくい装置の使用、が問題である。多くのデバイスは、コイルがその目標材料に隣接して配置されるときに、励磁電圧の周波数が変化することを許容する回路を用いる。こうした配置は、測定値の解釈をより分かりにくくする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
非侵襲的誘導型センサは、皮下のある程度の深さにおける電気伝導率を、通常の皮膚表面への電極取付けをせずに測定する。一実施形態において、誘導コイルがＲＬＣ自動共振回路の一部を形成し、この回路は、位相ロック・ループ回路と組み合わされたバラクタ・ダイオードによって共振を維持するように強制される。こうした配置によって、共振回路のインピーダンス、従って組織の導電率を測定することが簡単になり、小型電子機器をもたらす。低体温からの回復、異常高熱の始まり、血液循環又は他の循環器機能の機能障害、心臓血管の弾力性、心拍出量、動脈拡張、浮腫及び脂肪分布をモニタする機能を含む多くの用途が企図される。
【０００６】
他の目的及び特徴は部分的に明らかとなり、以下で部分的に指摘することになる。
図面全体を通して、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の別の実施形態のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の概略図である。
【図４】本発明の、図２に対応する一実施形態の概略図である。
【図５】本発明の、らせん構造を有する誘導コイルの一実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一形態において、本発明は、図１に示す、ヒト組織のような試料１００の状態（例えば、導電率）を測定するための装置を含む。固定周波数発振器１０２は、ある位相を有する固定周波数基準信号を供給する。直列ＲＬＣ回路のような同調リアクタンス回路１０４の誘導コイルは、発振器１０２の基準信号によって駆動される。固定周波数発振器１０２は、同調リアクタンス回路１０４から独立し、隔離されている。回路１０４は、試料１００に隣接して配置されるように適合させた誘導コイル１０５を含む。回路１０４は、試料１００の状態に対応する振動信号を生成する。換言すれば、試料１００の回路１０４への接近は、リアクタンス回路のインピーダンスを変更する等によって、リアクタンス回路の共振点に影響を与える。
【０００９】
共振制御回路１０６は、基準信号を振動励磁信号と比較し、同調リアクタンス回路１０４に対して比較を表す共振制御信号を供給する。共振制御信号は、振動信号の周波数を実質的に一定にしながら共振を維持するように同調リアクタンス回路１０４を調整する。以下で論じるように、同調リアクタンス回路１０４は、試料１００の状態を示すパラメータを有する出力信号を供給する。
【００１０】
従って、一実施形態において、本発明は、試料１００の状態を測定する方法を含む。発振器１０２の基準信号によって駆動される同調リアクタンス回路１０４のコイルは、試料１００に隣接して配置される。試料１００の状態に対応する振動信号が同調回路１０４によって生成されるので、その出力信号は試料１００の状態を示すパラメータを有する。基準信号が共振制御回路１０６によって振動信号と比較される。同調リアクタンス回路１０４は、共振制御回路１０６によって共振状態に保たれ、同時に振動信号は実質的に一定の周波数に維持される。
【００１１】
図２の実施形態に示すように、共振制御回路１０６は、基準信号の位相を振動信号の位相と比較する。共振制御回路は、第１及び第２の入力を有して第１及び第２の入力に印加された信号の位相差を示す位相差信号２０４を生じる、位相比較器２０２を含む。移相器２０６は、発振器の振動信号の位相をシフトさせ、シフトした信号を第１の矩形波変換回路２１０に供給してシフトした信号を矩形波に変換し、これが位相比較器２０２の第１の入力に基準信号を供給する。図２の実施形態において、同調リアクタンス回路１０４は、直列ＲＬＣ回路のような同調リアクタンス共振回路２１２を含み、共振出力信号２１４を供給する。第２の矩形波変換回路２１６は、共振出力信号２１４を矩形波に変換し、位相比較器の第２の入力に供給される振動矩形波信号を生成する。
【００１２】
位相差信号は、オプションのアベレージャ２１７（例えば、積分器）によって平均化することができるが、位相差信号２０４に応答する誤差増幅器２１８に供給される。誤差増幅器２１８は、共振制御信号を同調リアクタンス共振回路２１２に供給する。一般に、共振制御信号は、同調リアクタンス共振回路２１２の１つ又はそれ以上のパラメータを変化させて回路２１２の共振を実質的に一定の周波数に維持する。
【００１３】
オプションとして、自動又は手動の共振制御回路２２０を用いて共振制御信号を同調回路２１２に選択的に供給することができる。一実施形態において、制御回路２２０は第１のモード及び第２のモードを有する。第１のモードにおいて、共振制御信号は、実質的に連続的に同調回路２１２に供給される。第２のモードにおいては、以下で詳細に記述するように、共振制御信号は、オペレータの入力に応じて断続的に同調回路２１２に供給される。さらに、誤差増幅器２１８と同調回路２１２の間で、直列のｒｆチョーク・コイル及びバイパス・キャパシタからなるようなｒｆ遮断回路２２２を用いることができる。
【００１４】
一般に、一実施形態において、測定される試料の状態は、低体温、異常高熱、循環機能、心拍出量、動脈拡張、浮腫及び脂肪分布のうちの少なくとも１つを示す導電率である。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態による、共振状態に維持されるＲＬＣ回路を含む電子素子の概略図である。この概略図は、動作回路の機能性を示し、その実施例を説明する。重要ではない細部は、明瞭にするために省略されている。一実施形態において、渦電流によって現れる抵抗がその近傍にあるため、抵抗器Ｒ５は約１０オームである。しかしながら、回路の変動による共振ロック状態を達成するために、抵抗器Ｒ５は１０００オームもの高い値を有することができる。
【００１６】
位相比較器３０２のピン１及び２に達する信号は、電圧比較器Ａ及びＢによって矩形波パルス列に成形される。プローブ・コイル３０４、バラクタ３０６、抵抗器Ｒ５及びキャパシタＣ３から成るＲＬＣ回路が共振状態にある場合、比較器３０２のピン２に達する信号は、ピン１における信号に対して位相が９０度だけ進むが、これは、抵抗器Ｒ１、キャパシタＣ１、及び、抵抗器Ｒ２、キャパシタＣ２で作られる位相シフト回路によって確実にされる。
【００１７】
プローブ・コイル３０４が試料に隣接して配置されるときにそのインダクタンスが上昇する場合は、共振は失われることになり、比較器３０２のピン２における信号は、ピン１に対して９０度を超えて進むことになる。しかしながら、この位相差は、位相比較器３０２のピン３に示される。その結果、増幅器Ｃは、バラクタ３０６に印加されるＤＣ電圧を増加させ、その静電容量を減少させる。バラクタの静電容量の減少は、９０度の位相シフトを回復する傾向がある。
【００１８】
或いは、コイル３０４が試料に隣接して配置されるときにそのインダクタンスが低下する場合は、共振はやはり失われ、ピン２における信号はピン１に対して９０度を下回って進むことになる。この状態は、増幅器Ｃに、バラクタ３０６に印加されるＤＣ電圧を低下させ、その静電容量を増加させる効果を有し、ピン１とピン２間の９０度の位相シフト状態を回復させる。従って、ＲＬＣ回路に印加される励磁電圧の周波数は、バラクタ３０６に印加される電圧が変化しても実質的に一定のままである。その結果、バラクタ３０６に印加される電圧の変動、又は、好ましくはＲＬＣ回路に含まれる抵抗の両端の電圧降下の測定値は、試料の状態（例えば、導電率）の１つの表示となる。
【００１９】
差動増幅器Ｄは、抵抗器Ｒ５の両端の電圧降下を測定するが、これは試料の状態に比例する。共振においてインピーダンスが低下する場合は、電流が増加してＲ５の両端により大きな電圧が現れる。従って、インピーダンスの増加は、Ｒ５の両端の電圧の低下に対応する。
【００２０】
従って、本発明は、導電率を通して試料の心臓血管の健康状態を評価するための様々な方法で用いることができる小型で安価なデバイスを提供する。感度及び直線性を向上させるために、同調リアクタンス回路１０４、２１２の一部であるプローブ・コイル３０４は、試料１００の表面に配置される。プローブ・コイル３０４は、バラクタ型ダイオード３０６に直列に接続されて共振ＬＣ回路を形成し、これが共振制御回路１０６によって自動調整されて常に共振を維持することができる。自動調整の安定性を助長するために、バラクタ３０６は、オプションの小型のマイカ・キャパシタ３０８をバラクタ３０６と並列に導入することによりパディングすることができる。バラクタ３０６は、静電容量を変化させることができる固体デバイスであり、ＲＬＣ回路を通る電流と回路に印加された電圧との間の位相角差に比例して逆バイアスをかけられる。共振状態に維持される場合、ＲＬＣ回路のインピーダンスは、試料の導電率に対して直線的に変化し、試料の寸法に対して少なくとも二次的に変化する。
【００２１】
直径２ａの円筒形試料を取り巻くソレノイド・コイルの場合、コイルが外部抵抗器Ｒ及びキャパシタＣと直列であるときの共振インピーダンスＺは、式１に示すように、試料の導電率σ及び透磁率μに対して直線的なインピーダンスを有する、単純な形を有する。
【数１】
0005441696.tif 000002
【００２２】
この結果は、インピーダンスが、約０．５ｍｈｏ／ｍである組織の導電率に対して直線的であり、また、ヒト組織に関しては真空の透磁率とほぼ一致する透磁率に対して直線的であることを示す。感度は、試料の直径が大きくなると向上するが（式１によって示される、直径への二次依存性に注目されたい）、より小さな静電容量を用いる場合（共振周波数を上昇させることに等しい）にも向上する。
【００２３】
Ｎ巻のワイヤを含む直径２ａの平らな円形ループ・コイルの場合、ループ軸上に配置された半径ｂの導電性球体の近傍にループが配置されるときの共振インピーダンスは、式２に示す同じく単純な形で与えられる。
【数２】
0005441696.tif 000003
【００２４】
この場合、インピーダンスは、導電率に対してやはり直線的であるが、ここでは半径ｂの球体である導電性試料の寸法に対してより敏感である。角周波数はωで与えられ、球体の中心から電流ループ上の任意の点までの距離はＲｃである。渦電流の生成による付加的なインピーダンスは、ｂの５乗に比例し、このことは、この技術を導電性対象物の寸法が変化し得る場合に適用することを可能にする。
【００２５】
図４は、本発明の、図２に対応する一実施形態の概略図である。この実施形態において、オプションの自動／手動共振制御回路２２０は、オペレータの入力に応答する手動スイッチＪ１によって作動するサンプル・ホールド回路Ｕ８を含む。ヘッダＪ２及びＪ３に付加されたジャンパは、サンプル・ホールド回路Ｕ８を選択的に迂回する。オプションの自動／手動共振回路２２０は、ユーザが、同調リアクタンス回路２２２を絶えず共振状態に保つかどうか、又は、押しボタンＪ１が押されるたびにリアクタンス回路２１２を共振状態に強制するかどうか、を選択することを可能にする。２つの動作モードの間から選択するために、ジャンパをヘッダＪ２及びＪ３に付加して、自動用ジャンパ列１か又は手動用ジャンパ列２にする。図４において、同調リアクタンス共振回路２１２は、センサ・コイルＬ１と直列の、バラクタＤ１及びＤ２並びに抵抗器Ｒ１０を含む。上述のように、バラクタＤ１、Ｄ２と並列にオプションのパディング・キャパシタ４０２を設けることができる。図示するように、ｒｆ遮断回路２２２は、共振制御回路２２０とバラクタＤ１、Ｄ２との間のライン内にある。この実施形態において、抵抗器Ｒ１０の両端の電圧は試料の状態を示すパラメータを含むので、抵抗器Ｒ１０はモニタされるＲＬＣ回路の素子である。
【００２６】
低体温及び異常高熱への適用
体温が、危険なほど低いレベルに下がったとき、四肢への血液循環は減少し、即ち、低体温になる。従って、例えば、血液量は、患者のどの指においても減少することになる。さらに、血流が減少する領域内の身体組織の温度は低下し、比導電率の低下を生ずる。式１で示すように、共振状態でのインピーダンスは、導電率の低下により減少するが、特に血液量の減少によって影響を受ける。ここで、インピーダンスは、おそらく血液量及び毛細血管拡張の関数であり、試料の半径の二乗に応じるものであることに注目されたい。
【００２７】
本発明によるソレノイド型誘導コイル（例えば、プローブ・コイル３０４又は図４のセンサ・コイルＬ１）の形態のセンサを用いると、低体温を治療するための任意の手法の有効性を、コイルを直接指（例えば、人差し指）の上に配置することにより連続的にモニタすることができる。血流が四肢に戻り、血液が温かくなると、コイルがその一部であるＲＬＣ回路内のインピーダンスは増加し、最終的には安定値に達する。この種類の測定は、皮膚表面のかなり下の組織を調べる機能を有することに留意することが重要であり、この調査は、非埋め込み型サーミスタでは正確に一貫して行うことが不可能なものである。
【００２８】
同様に、異常高熱の始まりは、ソレノイド型の導電率センサを指の周囲に配置するか、又は場合により着用者の足首にも配置してモニタすることができるものである。本発明の「共振ロック」デバイスの簡単な電子機器設計が与えられると、センサは、小型で目立たないものにすることができる。一形態においては、ＲＦ遠隔測定法を用いて、データに遠隔でアクセスすることになる。温度が上昇すると、検査される組織への血流も同様に増加する。従って、ソレノイド型又はフラット・コイル型のセンサからの信号は、それに応じて増加する。これらのコイル型のいずれか用に導かれた適切な数式が利用可能になり、また目標組織内の体温と血液量の間の何らかの相互関係が明らかになれば、較正は不要になる可能性があり、絶対評価が可能になる。
【００２９】
循環機能
場合によっては、ヒト循環系の頑健性を評価することが望ましいことがある。これは、指定された時間、被験者の手を氷水浴に意図的に押し込み、その後、取り出し、本発明によるソレノイド型誘導センサを人差し指の上に配置してモニタすることによって達成することができる。次に、センサ・コイルによって生成された信号は、正常状態の回復を追跡することになる。健康な循環系を有する人についての正常な血流及び温度の回復は、循環系にどこか障害がある人とは異なることが予想される。正常な血流及び温度に戻る過程中にセンサ・コイルによって生成される過渡信号は、スペクトルのデコンボリューションによって解析して、全体の過程に関連する時定数を特定することができ、又は、正当化される場合、はるかに簡単な手法を用いることができる。
【００３０】
心拍出量
ＥＫＧは、鼓動している心臓に付随する電気信号に関する有用な情報を提供する。しかしながら、それは、一拍ごとの出量に関する重要な情報を生ずることはできない。心臓の寸法と類似の寸法を有する、本発明によるループ・コイルを心臓の真上に配置することにより、心臓が各拍動により拡張及び収縮するときの脈動信号が現れる。電流Ｉを調和的に変化する電流ｉ（ｔ）で置き換えて、コイルに関するＲＬＣ回路方程式３を展開することができる。
【数３】
0005441696.tif 000004
【００３１】
隔離されたＮ巻のコイルのインダクタンスはＬで与えられる。式３の時間微分をとり、ｊωで割ると、以下の式４で示されるインピーダンスＺが得られる。
【数４】
0005441696.tif 000005
【００３２】
当然のことながら、Ｚの実部及び虚部の両方に対する高次補正が存在するが、これらは、ほとんどの場合、重要ではない。渦電流によるおよそ６．０オームの寄与に達するには、ａ＝ｂ＝Ｒｃ及び１０ＭＨｚの周波数を仮定して、直径４．０ｃｍの多重巻ループ・コイルに対して約Ｎ＝５０が必要となる。
【００３３】
明らかに、インピーダンスに対する渦電流の寄与は、導電性対象物のサイズに対して非常に敏感となり、これは有効に利用することができる特徴である。ソレノイドの結果との比較により、平らな多重巻ループ・コイルは試料のサイズに対してより敏感であることが示唆される。また、平らなループ・コイルに関する適切な感度は、ソレノイドに関するものよりも達成するのがより困難であるように思われる。しかしながら、平らなループ・コイルの利点は、容易かつ好都合に、様々な身体表面と密接に接触するように配置できることである。いずれの場合でも、感度は測定を可能にするのに十分である。
【００３４】
式４が示すように、心臓が球形であるかのように考えると、共振状態におけるコイルのインピーダンスは、心臓の直径の５乗によって変化する。揺らぐ信号を予期する理由は、心臓を直接取り巻く組織内よりもはるかに大量に心臓内に血液が集結するからである。従って、心臓が大きく収縮すると、渦電流の発生は大きく減少する。心臓が拡張及び収縮のサイクルを行うときの心臓体積のモデルは、心臓組織の導電率データ、コイルの寸法及び配置と共に、誘導コイル・センサによって生成される予想信号のシミュレーションを可能にする。シミュレートした信号が実信号に好都合に匹敵するまで体積変化を調整することにより、式４の正確さに応じて、拍動ごとの実際の体積変化の測定値をもたらすことができる。
【００３５】
動脈拡張
心拍出量の評価に類似した用途は、本発明による比較的小さな直径の誘導コイルを、身体表面に十分近くで重要な動脈が通る場所の上に直接配置することを含む。優れた例は、手首の橈骨動脈であり、普通はここで脈拍数が測定される。手首のＭＲＩ断面図（図示せず）で示されるように、橈骨動脈は、皮膚表面に非常に近く且つ十分に大きいので、誘導センサは動脈の拡張及び収縮に応答して周期的信号を記録する。他の方法は、脈拍の強さに関するデータを供給するだけの様々な種類の圧力変換器を用いて動脈機能を評価しようとするものであるが、一方、本発明による誘導コイル・センサは、心臓から発する脈圧に対する、検査される動脈の拡張応答の直接的な測定法を与える。
【００３６】
脂肪分布
誘導コイル・センサは、体脂肪、殊に腹部脂肪の分布の診断器具として用いることができる。腹部脂肪、及び特に内臓脂肪は、心臓疾患及び糖尿病に関する優れた指標である。内蔵脂肪は、腹腔内により深く位置する脂肪であり、通常は、内臓器官に付随する。
【００３７】
脂肪組織は、筋肉又は他の組織よりも遥かに導電性が低いので、多重巻ループ・コイルを用いて、腹部表面全域にわたる導電率の２−ｄマップを得ることが可能になる。理論が示すように、導電率測定領域の深さは、種々異なる直径のコイルを用いることによって制御することができ、より大きな直径のコイルはより深く探査する。従って、異なる直径のコイルを用いて、脂肪の２−ｄ及び３−ｄ画像化が両方ともに可能となる。
【００３８】
他の実施形態及び用途
上述の用途は、例示的なものであり網羅的ではない。場合によっては、多数のコイルを組み込んで、そのうちのあるものは渦電流を誘導するように機能し、その他のものは渦電流によって生成された場を受動的に検知するようにすることができる。複数のコイルを用いる１つの用途は、けが又は疾病による脳組織内の浮腫の様相を評価するのに用いることができる。これは、本発明の適切な用途であり、なぜなら、いずれの身体組織においても、導電性流体の集積は異常に高い電気インピーダンスを生じることになるからである。
【００３９】
本発明の回路は、デジタル方式で実施できることもまた企図される。例えば、図１を参照すると、基準信号及び振動信号は、アナログ−デジタル・コンバータに印加し、デジタル処理してデジタル信号を生成することができ、このデジタル信号はデジタル−アナログ・コンバータに印加して共振制御信号を生成することができる。また、出力をデジタル信号に変換し、デジタル処理してその表示を決定することができる。
【００４０】
ソレノイド又は多重巻ループのようなコイル設計があるが、多くの他の可能性が存在する。特に有用な多重巻型の変形物は、後続の巻きが、用いるワイヤの直径分だけコイルの直径を次第に増大させるコイルである。例えば、図５に示すように、平らで、らせん状に巻かれた誘導コイルは、らせん構造が付加的な感度を与える傾向があるので、本発明の一部として用いることができる。後続の巻きは外向きらせんの様式で加えられることになるが、この様式はコイルの直径を増大させるが、コイルの厚さ又は高さを用いるワイヤの直径に等しい一定値にとどめることを可能にする。コイルへのリード線は、最初の巻きの始端（即ち、コイルの中心）及び最後の巻きの終端（即ち、コイルの外側縁部）にある。コイル全体の直径は、以下の式で表すことができる。
【数５】
0005441696.tif 000006
式中、Ｎはコイルの巻数であり、ｄｗｉｒｅはコイルを作るのに用いたワイヤの物理的直径であり、ｄｈｏｌｅはコイル中央の孔の直径である。全ての巻きが同じ平面内に横たわり、高さがワイヤの直径に等しいので、完成したコイルは平らに横たわることができる。
【００４１】
位相検出回路に関しては、位相比較器の出力は矩形波である。この矩形波を、位相誤差を表すｄｃ値に変換するのに用いることができる多くの技術がある。１つの代替的な技術は、単に矩形波の平均をとることを含む（例えば、図２及びオプションのアベレージャ２１７を参照）。波形の単純な平均は次式で与えられる。
【数６】
0005441696.tif 000007
一実施形態において、フィルタを積分器の出力部に取り付けて、いくつかの波形周期にわたる移動平均を得ることができる。結果として生じる電圧は、次に、バラクタを介してＲＬＣ回路を再調整するのに必要なフィードバックを供給することができる。
【００４２】
本発明を詳細に説明したので、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲から逸脱することなく修正及び変形が可能であることは明らかであろう。
【００４３】
本発明又はその好ましい実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ある（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」及び「前記（ｓａｉｄ）」は、１つ又はそれ以上の要素があることを意味するように意図されている。「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「有すること（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するように意図されている。
【００４４】
上記を考慮すると、本発明のいくつかの目的が達成され、また他の有利な成果が得られることが理解されるであろう。
【００４５】
本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構造物、製品及び方法に種々の変更を加えることができるので、上記の説明に含まれ、添付の図面に示された全ての事項は、例証的なものであり、限定する意味のものではないと解釈されるべきであることが意図されている。
【符号の説明】
【００４６】
１００：試料
１０２：固定周波数発振器
１０４：同調リアクタンス回路
１０５：誘導コイル
１０６：共振制御回路
２０２、３０２：位相比較器
２０４：位相差信号
２０６：移相器
２１０、２１６：矩形波変換回路
２１２：同調リアクタンス共振回路
２１４：共振出力信号
２１７：アベレージャ
２１８：誤差増幅器
２２０：自動／手動共振制御回路
２２２：ｒｆ遮断回路
３０４：プローブ・コイル
３０６：バラクタ
３０８：小型マイカ・キャパシタ
４０２：パディング・キャパシタ
１、２、３：位相比較器３０２のピン
Ａ、Ｂ：電圧比較器
Ｃ：増幅器
Ｄ：差動増幅器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２：バラクタ
Ｊ１：手動スイッチ（押しボタン）
Ｊ２、Ｊ３：ヘッダ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ１０：抵抗器
Ｕ８：サンプル・ホールド回路
【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５】
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