(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体上でインピーダンス測定を実行するため用いる装置であって、
ａ）複数の電極を有し、少なくとも前記複数の電極のうちのいくつかの電極が前記被検体の少なくとも一部と接触することを可能にするように構成されているプローブと、
ｂ）処理システムであって、
ｉ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定し、
ｉｉ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して前記部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定し、
ｉｉｉ）前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値との間の差を使用して異常の有無または程度を示す指標を決定する前記処理システムと
を備える装置。
【請求項２】
前記プローブの少なくとも一部は、前記被検体に挿入されて、前記複数の電極のうちの少なくともいくつかの電極が子宮頸部組織と接触するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プローブは、
ａ）前記複数の電極を含むプローブ部と、
ｂ）ハンドル部と
を含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記プローブ部は、前記ハンドル部に着脱可能に取り付けられている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プローブ部は、前記被検体に挿入するためのものである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ハンドル部は、
ａ）前記処理システムの少なくとも一部と、
ｂ）駆動信号を前記複数の電極に印加する信号発生器と、
ｃ）前記複数の電極で測定された信号を決定するセンサと、
ｄ）前記複数の電極を前記信号発生器および前記センサに選択的に接続するマルチプレクサと、
ｅ）容量キャンセル回路と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項３乃至５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記処理システムは、第１の処理システムおよび第２の処理システムを含み、前記第１の処理システムおよび前記第２の処理システムのうちの少なくとも一方が前記ハンドル部に設けられている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ａ）駆動電極を使用して駆動信号を前記被検体に印加する信号発生器と、
ｂ）測定電極を使用して測定された信号を決定するセンサと
を含む、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記信号発生器および前記センサを前記複数の電極に選択的に相互接続するスイッチング機器を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
四極電極構成を備え、前記第１の電極コンフィギュレーションおよび前記第２の電極コンフィギュレーションは、駆動電極および測定電極の異なるコンフィギュレーションを使用する、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
複数の電極が設けられている電極アレイを備え、使用中に、前記複数の電極のうちの選択された複数の電極が駆動電極および測定電極として使用される、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で第１の測定を実行させ、
ｂ）第１の電極および前記第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、前記部位で第２の測定を実行させる、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で測定を実行させ、
ｂ）前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極のうちの少なくとも２つを使用して、第２の部位で測定を実行させる、
請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、第１の部位で第１の測定を実行させ、
ｂ）第１の電極および第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、前記第１の部位で第２の測定を実行させ、
ｃ）第３の電極および第５の電極を駆動電極として使用し、第４の電極および第６の電極を測定電極として使用して、第２の部位で第１の測定を実行させ、
ｄ）第３の電極および第４の電極を駆動電極として使用し、第５の電極および第６の電極を測定電極として使用して、前記第２の部位で第２の測定を実行させる、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
第１の電極と第２の電極との間の容量結合をキャンセルする容量キャンセル回路を備える、請求項１乃至１４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記容量キャンセル回路は、信号発生器出力をセンサ入力に結合する反転増幅器を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記反転増幅器は、容量キャンセル信号を前記センサ入力に印加して、前記第１の電極と前記第２の電極との間の実効容量をキャンセルする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
反転増幅器出力が、
ａ）抵抗器と、
ｂ）キャパシタと、
ｃ）インダクタと
のうちの少なくとも１つを介して前記センサ入力に結合されている、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
抵抗器とキャパシタとのうちの少なくとも一方が調節可能であり、それによって、前記センサ入力に印加された容量キャンセル信号が制御されることを可能にする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
センサ入力において実効入力容量をキャンセルする入力容量キャンセル回路を備える、請求項１乃至１９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
センサ出力を前記センサ入力に接続するフィードバックループを備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フィードバックループは、
ａ）抵抗器と、
ｂ）キャパシタと、
ｃ）インダクタと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
抵抗器とキャパシタとのうちの少なくとも一方が調節可能であり、それによって、前記センサ出力から前記センサ入力への電流フローが制御されることを可能にする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記フィードバックループは、入力容量キャンセル信号を前記センサ入力に印加して、前記センサ入力において実効容量をキャンセルする、請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理システムは、少なくとも４つの電極コンフィギュレーションの各々のインピーダンス値を決定する、請求項１乃至２４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
信号発生器と、センサと、スイッチング機器とを備え、前記処理システムは、
ａ）前記スイッチング機器を使用して前記信号発生器と前記複数の電極とを選択的に相互接続すること、
ｂ）前記スイッチング機器を使用して前記センサと前記複数の電極とを選択的に相互接続すること、
によって前記電極コンフィギュレーションを制御する、請求項１乃至２５のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記処理システムは、
ａ）少なくとも１つの駆動信号を前記被検体に印加させ、
ｂ）前記被検体にわたる少なくとも１つの誘起信号を測定し、
ｃ）前記駆動信号および前記誘起信号の指標を使用して少なくとも１つのインピーダンス値を決定する、
請求項１乃至２６のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記処理システムは、
ａ）複数の異なる部位でインピーダンス値を決定し、
ｂ）各部位でのインピーダンス値を使用してインピーダンスマップを決定する、
請求項１乃至２７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記処理システムは、
ａ）前記部位のうちのいずれか１つでの異常の存在を決定し、
ｂ）前記異常を考慮して前記インピーダンスマップを決定する、
請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記処理システムは、異常がある部位に対し、
ａ）前記インピーダンスマップから前記部位を除外すること、
ｂ）前記部位に対し決定された前記インピーダンス値を修正すること、
のうちの少なくとも一方を行う、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記処理システムは、
ａ）前記差を基準と比較し、
ｂ）前記比較の結果に基づいて異常を決定する、
請求項１乃至３０のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記処理システムでは、前記基準は、前記被検体のため予め測定された差である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記基準を格納する記憶装置を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記処理システムは、
ａ）第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値とを比較し、
ｂ）前記比較の結果を使用して生物学的異常の有無または程度を決定する、
請求項１乃至３３のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記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一方である、請求項１乃至３４のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
前記インピーダンスパラメータ値は、
ａ）印加周波数無限大でのインピーダンス（Ｒ∞）と、
ｂ）印加周波数零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３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記処理システムは、以下の式： 
【数１】
0005616900.tif 000007
を使用して少なくとも部分的に前記インピーダンスパラメータ値を決定し、式中：
Ｒ∞＝印加周波数無限大でのインピーダンスであり、
Ｒ０＝印加周波数零でのインピーダンスであり、
ω＝角周波数であり、
τは被検体応答をモデル化する容量回路の時定数であり、
αは０と１との間の値を有している、
請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記処理システムは、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で少なくとも１つの第１のインピーダンス値を測定させ、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して前記部位で少なくとも１つの第２のインピーダンスを測定させる、
請求項１乃至３７のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
インピーダンス測定を実行する測定機器を備え、前記測定機器は、前記処理システムを含む、請求項１乃至３８のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
前記異常は、
ａ）組織異常と、
ｂ）誤測定と
のうちのいずれか一方または組み合わせを含む、請求項１乃至３９のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
前記細胞異常は細胞損傷である、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
子宮頸癌の有無または程度を検出するため使用される、請求項１乃至４１のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記処理システムは、
ａ）前記被検体に印加された駆動信号の指標を決定すること、
ｂ）センサを使用して決定された測定された信号の指標を決定すること、
ｃ）インピーダンスを決定するためこれらの指標を使用すること、
のために使われる、請求項１乃至４２のうちのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
被検体上でインピーダンス測定を実行する際に用いる装置の作動方法であって、該装置は、処理システムと、複数の電極を有しているプローブとを含む、前記作動方法において、前記処理システムにより、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定すること、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して前記部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定すること、
ｃ）前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値との間の差を使用して異常の有無または程度を示す指標を決定すること
を含む作動方法。
【請求項４５】
被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる装置であって、
ａ）複数の電極を有している電極アレイと、
ｂ）駆動信号を生成する信号発生器と、
ｃ）測定された信号を感知するセンサと、
ｄ）スイッチング機器と、
ｅ）前記スイッチング機器を使用して前記信号発生器および前記センサを前記アレイの中の電極に選択的に相互接続し、それによって、
ｉ）第１の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第１のインピーダンス値がある部位で測定されること、
ｉｉ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第２のインピーダンス値が前記部位で測定されること、
ｉｉｉ）前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値との間の差を使用して異常の有無または程度を示す指標が決定されること
を可能にする処理システムと
を有しているプローブを備える装置。
【請求項４６】
請求項１乃至４３のうちのいずれか１項に記載の装置を含む、請求項４５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実行する方法および装置に関し、特に、組織損傷のような異常の有無または程度を示す指標を決定するために所定の部位で複数のインピーダンス測定を実行することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書中での従来の刊行物（または、従来の刊行物から導き出された情報）または公知の事項への参照は、従来の刊行物（または、従来の刊行物から導き出された情報）または公知の事項が、本明細書が関係する目標に向けての活動の分野における共通一般知識の一部を形成することについて承認もしくは許可、または、何らかの形式の示唆ではなく、そして、このような承認もしくは許可、または、何らかの形式の示唆として理解されるべきでない。
【０００３】
現在、ある領域のある種の生物学的損傷または異常の検出は、侵襲的でないだけでなく、生物学的試験のためにこの領域の試料を摘出し、送ることを必要とする方法の使用を必要とする。
【０００４】
例えば、子宮頸癌の検出中に、患者は、頸部から細胞を採取するために使用されるツールを含むパップスメア（パパニコロウ試験）で典型的に始まる数回の試験を受けることがよくある。パップスメア検査結果が陽性である場合、患者は、その後、疑わしい領域の試料領域の摘出を必要とする生検を受けることがある。
【０００５】
これらの方法は、検査を受ける個人に激しい不快感を引き起こす可能性があり、そして、さらに、検査が常に高精度を提供するとは限らないことが分かるであろう。
液面のような被検体に関係する生物学的パラメータを決定する１つの既存技術は、生体電気インピーダンスの使用を伴う。この技術は、皮膚表面に取り付けられた一連の電極を使用して被検体の身体の電気インピーダンスを測定することを伴う。身体の表面での電気インピーダンスの変化は、心周期もしくは浮腫と関連付けられた液面の変化、または、体型に影響を与える他の条件のようなパラメータを決定するため使用される。
【０００６】
特許文献１は、ヒトまたは動物の体内組織の電気インピーダンスを測定するプローブが筐体と筐体の表面に搭載された少なくとも２つの電極とを備えることについて記載する。筐体内部に収容されているのは、電極に連結された電流源と、電極間の電流を駆動するため電流源を制御するコントローラと、電極間の電位差を測定する電圧計と、測定された電位差をリモート機器に無線送信する通信回路とである。このプローブは、測定された電位差から組織インピーダンスを計算するプロセッサをさらに含むことがあり、この場合、通信回路は計算されたインピーダンスを送信する。無線遠隔測定は、例えば、赤外線送信機を使用して、光接続または無線周波（ＲＦ）接続を経由することがある。有線接続を使用しないデータの送信は、ケーブル接続から発生する寄生容量の除去に起因して、測定精度を向上させる。このプローブは、癌検診のため使用されることがある。インピーダンスを測定する方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第２４２６８２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、既存の配置の１つ以上の不利点を実質的に解決するか、または、少なくとも改善することを目指す。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の広範な形式では、本発明は、被検体上でインピーダンス測定を実行するため用いる装置であって、
ａ）複数の電極を有し、少なくともいくつかの電極が被検体の少なくとも一部と接触することを可能にするため構成されているプローブと、
ｂ）ｉ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定し、
ｉｉ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定し、
ｉｉｉ）第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用して異常の有無または程度を示す指標を決定する処理システムと、
を含む装置を提供することを目指す。
【００１０】
典型的に、プローブの少なくとも一部は、少なくともいくつかの電極が子宮頸部組織と接触するように被検体に挿入するため構成されている。
典型的に、プローブは、
ａ）複数の電極を含むプローブ部と、
ｂ）ハンドル部と、
を含む。
【００１１】
典型的に、プローブ部は、ハンドル部に着脱式に取り付けられている。
典型的に、プローブ部は、被検体に挿入するために使われる。
典型的に、ハンドル部は、
ａ）処理システムの少なくとも一部と、
ｂ）駆動信号を電極に印加する信号発生器と、
ｃ）電極で測定された信号を決定するセンサと、
ｄ）電極を信号発生器およびセンサに選択的に接続するマルチプレクサと、
ｅ）容量キャンセル回路と、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００１２】
典型的に、処理システムは、第１の処理システムおよび第２の処理システムを含み、第１の処理システムおよび第２の処理システムのうちの少なくとも一方がハンドル部に設けられている。
【００１３】
典型的に、この装置は、
ａ）駆動電極を使用して駆動信号を被検体に印加する信号発生器と、
ｂ）測定電極を使用して測定された信号を決定するセンサと、
を含む。
【００１４】
典型的に、この装置は、信号発生器およびセンサを電極に選択的に相互接続するスイッチング機器を含む。
典型的に、この装置は、四極電極配置を含み、第１の電極コンフィギュレーションおよび第２の電極コンフィギュレーションは、駆動電極および測定電極の異なるコンフィギュレーションを使用する。
【００１５】
典型的に、この装置は、多数の電極が設けられている電極アレイを含み、使用中に、電極のうちの選択された電極が駆動電極および測定電極として使用される。
典型的に、処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で第１の測定を実行させ、
ｂ）第１の電極および第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、この部位で第２の測定を実行させる。
【００１６】
典型的に、処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で測定を実行させ、
ｂ）第１の電極、第２の電極、第３の電極および第４の電極のうちの少なくとも２つを使用して、第２の部位で測定を実行させる。
【００１７】
典型的に、処理システムは、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、第１の部位で第１の測定を実行させ、
ｂ）第１の電極および第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、第１の部位で第２の測定を実行させ、
ｃ）第３の電極および第５の電極を駆動電極として使用し、第４の電極および第６の電極を測定電極として使用して、第２の部位で第１の測定を実行させ、
ｄ）第３の電極および第４の電極を駆動電極として使用し、第５の電極および第６の電極を測定電極として使用して、第２の部位で第２の測定を実行させる。
【００１８】
典型的に、この装置は、第１の電極と第２の電極との間の容量結合をキャンセルする容量キャンセル回路を含む。
典型的に、容量キャンセル回路は、信号発生器出力をセンサ入力に結合する反転増幅器を含む。
【００１９】
典型的に、反転増幅器は、容量キャンセル信号をセンサ入力に印加し、それによって、第１の電極と第２の電極との間の実効容量をキャンセルする。
典型的に、反転増幅器出力は、
ａ）抵抗器と、
ｂ）キャパシタと、
ｃ）インダクタと、
のうちの少なくとも１つを介してセンサ入力に結合されている。
【００２０】
典型的に、抵抗器とキャパシタとのうちの少なくとも一方が調節可能であり、それによって、センサ入力に印加された容量キャンセル信号が制御されることを可能にする。
典型的に、装置は、センサ入力で実効入力容量をキャンセルする入力容量キャンセル回路を含む。
【００２１】
典型的に、装置は、センサ出力をセンサ入力に接続するフィードバックループを含む。
典型的に、フィードバックループは、
ａ）抵抗器と、
ｂ）キャパシタと、
ｃ）インダクタと、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
典型的に、抵抗器とキャパシタとのうちの少なくとも一方が調節可能であり、それによって、センサ出力からセンサ入力への電流フローが制御されることを可能にする。
典型的に、フィードバックループは、入力容量キャンセル信号をセンサ入力に印加し、それによって、センサ入力で実効容量をキャンセルする。
【００２３】
典型的に、処理システムは、少なくとも４つの電極コンフィギュレーションの各々のインピーダンス値を決定する。
典型的に、装置は、信号発生器と、センサと、スイッチング機器とを含み、処理システムは、
ａ）スイッチング機器を使用して信号発生器と電極とを選択的に相互接続すること、
ｂ）スイッチング機器を使用してセンサと電極とを選択的に相互接続すること、
によって電極コンフィギュレーションを制御する。
【００２４】
典型的に、処理システムは、
ａ）少なくとも１つの駆動信号を被検体に印加させ、
ｂ）被検体にわたる少なくとも１つの誘起信号を測定し、
ｃ）駆動信号および誘起信号の指標を使用して少なくとも１つのインピーダンス値を決定する。
【００２５】
典型的に、処理システムは、
ａ）多数の異なる部位でインピーダンス値を決定し、
ｂ）各部位でのインピーダンス値を使用してインピーダンスマップを決定する。
【００２６】
典型的に、処理システムは、
ａ）いずれか１つの部位での異常の存在を決定し、
ｂ）異常を考慮してインピーダンスマップを決定する。
【００２７】
典型的に、処理システムは、異常がある部位に対し、
ａ）インピーダンスマップからこの部位を除外すること、
ｂ）この部位に対し決定されたインピーダンス値を修正すること、
のうちの少なくとも一方を行う。
【００２８】
典型的に、処理システムは、
ａ）第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値との間の差を決定し、
ｂ）決定された差を使用して異常を決定する。
【００２９】
典型的に、処理システムは、
ａ）差を基準と比較し、
ｂ）比較の結果に基づいて異常を決定する。
【００３０】
典型的に、この処理システムでは、基準はこの被検体のため前に測定された差である。
典型的に、装置は、基準を格納する記憶装置を含む。
典型的に、処理システムは、
ａ）第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値とを比較し、
ｂ）比較の結果を使用して生物学的異常の有無または程度を決定する。
【００３１】
典型的に、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一方である。
【００３２】
典型的に、インピーダンスパラメータ値は、
ａ）印加周波数無限大でのインピーダンス（Ｒ∞）と、
ｂ）印加周波数零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。
【００３３】
典型的に、処理システムは、以下の式： 
【００３４】
【数１】
0005616900.tif 000002
を使用して少なくとも部分的にインピーダンスパラメータ値を決定し、式中：
Ｒ∞＝印加周波数無限大でのインピーダンスであり、
Ｒ０＝印加周波数零でのインピーダンスであり、
ω＝角周波数であり、
τは被検体応答をモデル化する容量回路の時定数であり、
αは０と１との間の値を有している。
【００３５】
典型的に、処理システムは、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で少なくとも１つの第１のインピーダンス値を測定させ、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で少なくとも１つの第２のインピーダンスを測定させる。
【００３６】
典型的に、装置は、インピーダンス測定を実行する測定機器を含み、測定機器は、処理システムを含む。
典型的に、異常は、
ａ）組織異常と、
ｂ）誤測定と、
のうちのいずれか一方または組み合わせを含む。
【００３７】
典型的に、細胞異常は細胞損傷である。
典型的に、装置は、子宮頸癌の有無または程度を検出するため使用される。
典型的に、処理システムは、
ａ）被検体に印加された駆動信号の指標を決定すること、
ｂ）センサを使用して決定された測定された信号の指標を決定すること、
ｃ）インピーダンスを決定するためこれらの指標を使用すること、
のために使われる。
【００３８】
第２の広範な形式では、本発明は、複数の電極を有しているプローブを使用して被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる方法であって、処理システムにおいて、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定すること、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定すること、
ｃ）第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用して異常の有無または程度を示す指標を決定すること、
を含む方法を提供することを目指す。
【００３９】
第３の広範な形式では、本発明は、被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる装置であって、
ａ）複数の電極を有している電極アレイと、
ｂ）駆動信号を発生する信号発生器と、
ｃ）測定された信号を感知するセンサと、
ｄ）スイッチング機器と、
ｅ）スイッチング機器を使用して信号発生器およびセンサをアレイの中の電極に選択的に相互接続し、それによって、
ｉ）第１の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第１のインピーダンス値がある部位で測定されること、
ｉｉ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第２のインピーダンス値がこの部位で測定されること、
を可能にする処理システムと、
を有しているプローブを含む装置を提供することを目指す。
【００４０】
第４の広範な形式では、本発明は、被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる装置であって、
ａ）複数の電極を有している電極アレイと、
ｂ）駆動信号を発生する信号発生器と、
ｃ）測定された信号を感知するセンサと、
ｄ）スイッチング機器と、
ｅ）スイッチング機器を使用して信号発生器およびセンサをアレイの中の電極に選択的に相互接続し、それによって、インピーダンス値の測定が実行されることを可能にする処理システムと、
ｆ）ｉ）第１の電極と第２の電極との間の容量結合と、
ｉｉ）センサ入力での実効容量と、
のうちの少なくとも一方をキャンセルする容量キャンセル回路と、
を含む装置を提供することを目指す。
【００４１】
典型的に、処理システムは、スイッチング機器を使用して信号発生器およびセンサをアレイの中の電極に選択的に相互接続し、それによって、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第１のインピーダンス値がある部位で測定されること、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用して少なくとも１つの第２のインピーダンス値がこの部位で測定されること、
を可能にする。
【００４２】
第５の広範な形式では、本発明は、被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる方法であって、処理システムにおいて、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定すること、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定すること、
ｃ）第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用して異常の有無または程度を示し、子宮頸癌の検出で用いられる指標を決定すること、
を含む方法を提供することを目指す。
【００４３】
典型的に、この方法は、四極電極構成を使用し、第１の電極コンフィギュレーションおよび第２の電極コンフィギュレーションは、駆動電極および測定電極の異なるコンフィギュレーションを使用することを含む。
【００４４】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、４つの電極コンフィギュレーションの各々に対しインピーダンス値を決定することを含む。
典型的に、この方法は、信号発生器と、センサと、スイッチング機器と、複数の電極を有している電極アレイとを含む装置を使用し、処理システムにおいて、
ａ）スイッチング機器を使用して信号発生器と電極とを選択的に相互接続すること、
ｂ）スイッチング機器を使用してセンサと電極とを選択的に相互接続すること、
によって電極コンフィギュレーションを制御することを含む。
【００４５】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）少なくとも１つの駆動信号を被検体に印加させること、
ｂ）被検体にわたる少なくとも１つの誘起信号を測定すること、
ｃ）励起信号および誘起信号の指標を使用して少なくとも１つのインピーダンス値を決定すること、
を含む。
【００４６】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）複数の異なる部位でインピーダンス値を決定すること、
ｂ）各部位でのインピーダンス値を使用してインピーダンスマップを決定すること、
を含む。
【００４７】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）いずれか１つの部位で異常の存在を決定すること、
ｂ）異常を考慮してインピーダンスマップを決定すること、
を含む。
【００４８】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、異常がある部位に対し、
ａ）インピーダンスマップからこの部位を除外すること、
ｂ）この部位に対し決定されたインピーダンス値を修正すること、
のうちの少なくとも１つを含む。
【００４９】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値との間の差を決定すること、
ｂ）決定された差を使用して異常を決定すること、
を含む。
【００５０】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）差を基準と比較すること、
ｂ）比較の結果に基づいて異常を決定すること、
を含む。
【００５１】
典型的に、基準はこの被検体のため前に測定された差である。
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値とを比較すること、
ｂ）比較の結果を使用して生物学的異常の有無または程度を決定すること、
を含む。
【００５２】
典型的に、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一方である。
【００５３】
典型的に、インピーダンスパラメータ値は、
ａ）印加周波数無限大でのインピーダンス（Ｒ∞）と、
ｂ）印加周波数零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。
【００５４】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、以下の式： 
【００５５】
【数２】
0005616900.tif 000003
を使用して少なくとも部分的にインピーダンスパラメータ値を決定し、式中：
Ｒ∞＝印加周波数無限大でのインピーダンスであり、
Ｒ０＝印加周波数零でのインピーダンスであり、
ω＝角周波数であり、
τは被検体応答をモデル化する容量回路の時定数であり、
αは０と１との間の値を有している。
【００５６】
典型的に、この方法は、処理システムにおいて、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で少なくとも１つの第１のインピーダンス値を測定させること、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で少なくとも１つの第２のインピーダンスを測定させること、
を含む。
【００５７】
典型的に、処理システムは、インピーダンス測定を実行する測定機器の一部を形成する。
典型的に、異常は、
ａ）組織異常と、
ｂ）誤測定と、
のうちのいずれか一方または組み合わせを含む。
【００５８】
典型的に、細胞異常は細胞損傷である。
典型的に、インピーダンス測定は、複数の電極が設けられている電極アレイを含む装置を使用して実行され、この方法は、処理システムにおいて、アレイの中の異なった電極を使用してインピーダンス測定を実行させることを含む。
【００５９】
典型的に、この方法は、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で第１の測定を実行させること、
ｂ）第１の電極および第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、この部位で第２の測定を実行させること、
を含む。
【００６０】
典型的に、この方法は、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、ある部位で測定を実行させること、
ｂ）第１の電極、第２の電極、第３の電極および第４の電極のうちの少なくとも２つを使用して、第２の部位で測定を実行させること、
を含む。
【００６１】
典型的に、この方法は、
ａ）第１の電極および第２の電極を駆動電極として使用し、第３の電極および第４の電極を測定電極として使用して、第１の部位で第１の測定を実行させること、
ｂ）第１の電極および第３の電極を駆動電極として使用し、第２の電極および第４の電極を測定電極として使用して、第１の部位で第２の測定を実行させること、
ｃ）第３の電極および第５の電極を駆動電極として使用し、第４の電極および第６の電極を測定電極として使用して、第２の部位で第１の測定を実行させること、
ｄ）第３の電極および第４の電極を駆動電極として使用し、第５の電極および第６の電極を測定電極として使用して、第２の部位で第２の測定を実行させること、
を含む。
【００６２】
典型的に、装置は、駆動信号を発生する信号発生器と、測定された信号を感知するセンサと、マルチプレクサとを含み、この方法は、処理システムにおいて、マルチプレクサを使用して信号発生器およびセンサをアレイの中の電極に選択的に相互接続することを含む。
【００６３】
第６の広範な形式では、本発明は、被検体上でインピーダンス測定を実行するために用いる装置であって、
ａ）第１の電極コンフィギュレーションを使用してある部位で測定された少なくとも１つの第１のインピーダンス値を決定し、
ｂ）第２の電極コンフィギュレーションを使用してこの部位で測定された少なくとも１つの第２のインピーダンス値を決定し、
ｃ）第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用して異常の有無または程度を示し、子宮頸癌の検出で用いられる指標を決定する
処理システムを含む装置を提供することを目指す。
【００６４】
発明の広範な形式は、個別に、または、組み合わせて使用されてもよいこと、そして、限定されることなく、様々な状態および疾患の有無または程度の診断のため使用され、それには損傷、腫瘍などの検出が含まれ、その上、誤読を考慮することによりインピーダンスマッピングがより正確に実行されることを可能にするため使用されてもよいことが分かるであろう。
【００６５】
損傷の検出は、癌検診と、その上、異常細胞、または、ＨＰＶハイリスク遺伝子型陽性結果の選別との両方において使用することができる。
本発明の実施例が次に添付図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】インピーダンス測定装置の略図である。
【図１Ｂ】子宮頸癌検出で用いる実例的インピーダンス測定装置の略側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの装置の略正面斜視図である。
【図１Ｄ】子宮頸癌検出で用いるためのインピーダンス測定装置の第２の実施例の略図である。
【図１Ｅ】子宮頸癌検出で用いるためのインピーダンス測定装置の第２の実施例の略図である。
【図２】インピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図３】インピーダンス測定を実行する工程の第２の実施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特定の実施例の略図である。
【図５Ａ】図４の装置を使用してインピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図５Ｂ】図４の装置を使用してインピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図６Ａ】実例的四極電極コンフィギュレーションの略図である。
【図６Ｂ】実例的四極電極コンフィギュレーションの略図である。
【図６Ｃ】実例的四極電極コンフィギュレーションの略図である。
【図６Ｄ】実例的四極電極コンフィギュレーションの略図である。
【図６Ｅ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図６Ｆ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図６Ｇ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図６Ｈ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図６Ｉ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図６Ｊ】複数の部位で測定を実行するため使用される一連の電極コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図７】可視分散を示すため血漿に導入された赤血球の領域の実施例の略図である。
【図８】図４の電極アレイのエリアに亘る変化するヘマトクリット値の略図である。
【図９Ａ】ヘマトクリット６０％と、図６Ａ乃至６Ｄの四極電極構成とに関する平均Ｒ０マップの略図である。
【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Ｒ０の平均値の実施例のプロット図である。
【図１０】図６Ａ乃至６Ｄの四極電極構成の左下隅に赤血球が導入された血漿に関する実例的インピーダンスマップの略図である。
【図１１】組織異常を識別するために用いる実例的インピーダンス差マップの略図である。
【図１２Ａ】中央電極を覆う赤血球凝集が導入された血漿に関する実例的インピーダンスマップの略図である。
【図１２Ｂ】それぞれの測定部位と関連付けられた４つの電極を覆う赤血球凝集が導入された血漿に関する実例的インピーダンスマップの略図である。
【図１２Ｃ】２つの測定部位を覆う赤血球凝集が導入された血漿に関する実例的インピーダンスマップの略図である。
【図１３】図１Ａの処理システムの機能の実施例の略図である。
【図１４Ａ】図１３の装置を使用してインピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図１４Ｂ】図１３の装置を使用してインピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図１４Ｃ】図１３の装置を使用してインピーダンス測定を実行する工程の実施例のフローチャートである。
【図１５Ａ】センサおよび信号発生器コンフィギュレーションの実施例の略図である。
【図１５Ｂ】相互電極容量結合を示す略図である。
【図１５Ｃ】相互電極容量キャンセル回路の実施例の略図である。
【図１５Ｄ】入力容量キャンセル回路の実施例の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
被検体の生体電気インピーダンスの解析を実行するため適する装置の実施例が図１Ａを参照して次に説明される。
図示されるように、この装置は、信号発生器１１１およびセンサ１１２に連結されている処理システム１０２を含む測定機器１００を含む。使用中に、信号発生器１１１およびセンサ１１２は、被検体Ｓに設けられた第１の電極１１３、１１４および第２の電極１１５、１１６に、それぞれの第１の導線１２３、１２４および第２の導線１２５、１２６を介して連結される。
【００６８】
この接続は、リード線１２３、１２４、１２５、１２６が信号発生器１１１およびセンサ１１２へ選択的に相互接続されることを可能にするマルチプレクサのようなスイッチング機器１１８を経由してもよいが、このことは不可欠ではなく、接続は、信号発生器１１１と、センサ１１２と、電極１１３、１１４、１１５、１１６との間で直接的に行われてもよい。
【００６９】
単一の信号発生器１１１および単一のセンサ１１２だけが本実施例では図示されるが、このことは本質的ではなく、その代わりに、各信号発生器および各センサが使用中に電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの対応する電極に連結される２台の信号発生器１１１および２台のセンサ１１２が使用されてもよい。
【００７０】
処理システム１０２は、典型的に、図示されるように、バス１０９を介して一緒に連結されているプロセッサ１０５と、メモリ１０６と、キーボードおよびディスプレイのような入力／出力機器１０７と、外部インターフェイス１０８とを含む。外部インターフェイス１０８は、処理システム１０２が信号発生器１１１およびセンサ１１２に連結されることを可能にするために、そして、その上に、外部データベースなどのような１台以上の周辺機器（図示せず）への接続を可能にするために使用することができる。
【００７１】
使用中に、処理システム１０２は、信号発生器１１１に電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの２つの電極（「駆動」電極として総称される）を経由して被検体Ｓに印加することができる電圧信号または電流信号のような１つ以上の交流駆動信号を発生させる制御信号を発生するため適合している。センサ１１２は、その後、電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの他の２つの電極（「測定」電極として総称される）を使用して、被検体Ｓにわたる誘起電圧または被検体Ｓを通る電流を表す測定された信号を決定する。
【００７２】
従って、処理システム１０２は、適切な制御信号を発生し、測定された信号が指し示すこと（指標）（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を解釈し、それによって、被検体の生物電気インピーダンスを決定し、場合によっては、浮腫などの有無または程度のような他の情報を決定するため適当であるどの形式の処理システムでもよいことが分かるであろう。
【００７３】
処理システム１０２は、従って、ラップチップ、デスクトップ、ＰＤＡ、スマートフォンなどのような適切にプログラムされたコンピュータシステムでもよい。代替的に、処理システム１０２は、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）のような専用ハードウェア、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の組み合わせなどから形成されることがある。
【００７４】
一実施例では、処理システムは、コンピュータシステム、および、ＦＰＧＡなどのような処理システムのような第１の処理システムおよび第２の処理システムから形成することができる。本実施例では、コンピュータシステムは、処理システムを制御するため使用することができ、コンピュータシステムが測定手順を実行することを可能にさせ、コンピュータシステムがインピーダンス測定値を解析し、決定された結果を表示するため使用されることを可能にする。さらなる実施例では、処理システムは、プローブのような測定機器の中に組み込むことが可能であり、コンピュータシステムは、測定機器から遠く離される。
【００７５】
分離したコンピュータシステムおよび処理システムの使用は、多数の利点をもたらす可能性がある。例えば、処理システムは、特注ハードウェア・コンフィギュレーションが適切な組み込み型ソフトウェアの使用によって適応することを可能にするため使用できる。これは、次に、単一の測定機器が様々な異なるタイプの解析を実行するため使用されることを可能にする。
【００７６】
第二に、これは、コンピュータシステムへの処理要件を非常に軽減する。これは、次に、コンピュータシステムが比較的簡単なハードウェアを使用して実施されることを可能にするが、依然として、測定機器がインピーダンスの解釈を提供するために十分な解析を実行することを可能にする。これは、例えば、相対的な液面、体組成パラメータ、「ベッセル」プロット、または、他の指標のような情報を表示すること、損傷などのような異常の有無または程度を示す指標を決定するためにインピーダンス値を使用することを含むことができる。
【００７７】
第三に、これは、測定機器が更新されることを可能にする。よって、例えば、改良された測定プロトコルが作成された場合、または、改良された電流シーケンスが特定のインピーダンス測定タイプのため決定された場合、測定機器は、新しい組み込み型ソフトウェアをダウンロードすることにより更新することができる。
【００７８】
しかし、これは本質的ではなく、付加的に、または、代替的に、単一の処理システムが使用されてもよい。
使用中に、駆動電極として使用されるべき２つの電極１１３、１１４、１１５、１１６が１つ以上の信号が被検体Ｓに注入されることを可能にするため被検体に接触して位置決めされ、同時に２つの他の電極１１３、１１４、１１５、１１６が被検体内部の誘起信号が検出されることを可能にするため測定電極としての機能を果たすように位置決めされる。実施例が図１Ｂおよび１Ｃに示され、さらに後述される電極の位置は、調査中の被検体Ｓのセグメントに依存することになる。
【００７９】
電極が位置決めされると、１つ以上の交流信号が駆動電極を介して被検体Ｓに印加される。交流信号の性質は、測定装置および実行されるその後の解析の性質に依存して変化することになる。
【００８０】
例えば、システムは単一の低周波数電流が被検体Ｓに注入され、同時に、測定されたインピーダンスが異常（組織異常、誤測定などを含む可能性がある）の識別に直接的に使用されるか、または、インピーダンスマッピングを実行する、バイオ・インピーダンス解析（ＢＩＡ）を使用することができる。
【００８１】
対照的に、バイオ・インピーダンス分光（ＢＩＳ）機器は、複数の周波数で同時にまたは順次に信号を印加する。ＢＩＳ機器は、典型的に、低周波数（４ｋＨｚ）から高周波数（１０００ｋＨｚ）まで変動する周波数を利用し、複数のインピーダンス測定をこの範囲内で行うことを可能にするためこの範囲内の２５６以上の異なる周波数を使用することができる。
【００８２】
よって、測定装置１００は、好ましい実施に依存して、単一周波数で、もしくは、複数の周波数で同時に交流信号を印加するか、または、異なる周波数で順次に複数の交流信号を印加することがある。印加信号の周波数または周波数の範囲は、実行される解析にさらに依存することがある。
【００８３】
一実施例では、印加信号は、クランプされるか、または、そうでなければ制限された電流源からの周波数が豊富に含まれる電流信号であるので、最大許容可能な被検体補助電流を超えない。しかし、代替的に、電圧信号が印加され、被検体における誘起電流が測定される。信号は、定電流、インパルス関数、または、定電圧信号のいずれでもよく、電流は、最大許容可能な被検体補助電流を超えないように測定される。
【００８４】
電位差および／または電流は、測定電極の間で測定される。捕捉された信号および測定された信号は、ＥＣＧのような人体によって発生された電位と、印加電流によって発生された電位との重ね合わせとなる。
【００８５】
インピーダンスの正確な測定を助けるため、バッファ回路が電極１１３、１１４、１１５、１１６をリード線１２３、１２４、１２５，１２６に接続するため使用されるコネクタの中に設けられることがある。これは、リード線１２３、１２４、１２５、１２６の応答に起因して測定された電圧への寄与を除去し、そして、信号損失を低減するために役立つ。
【００８６】
さらなるオプションは、電圧が差動的に測定されること、すなわち、各測定電極で電位を測定するため使用されたセンサがシングル・エンド・システムと比べると電位の半分を測定することだけを必要とすることである。一実施例では、電流は、被検体Ｓを介して差動的に駆動されること、または、供給されることも可能であり、この場合もコモンモード電流を有することにより寄生容量が著しく低減される。
【００８７】
捕捉された信号は、印加周波数でシステムのインピーダンスを取得するため復調される。重ね合わされた周波数の復調のための１つの適当な方法は、時間ドメインデータを周波数ドメインに変換するため高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを使用することである。このアルゴリズムは、印加電流信号が印加周波数の重ね合わせであるとき、典型的に使用される。測定された信号のウィンドウ化を必要としない別の技術は、スライディングウィンドウＦＦＴである。
【００８８】
印加電流信号が異なった周波数の掃引から形成される場合、より典型的には、測定された信号に、信号発生器から導き出された基準正弦波および余弦波を乗じるか、または、測定された正弦波および余弦波を乗じ、そして、整数サイクルに亘って積分する処理技術を使用する。このプロセスは任意の調和応答を拒絶し、ランダムノイズを優位に低減する。
【００８９】
他の適当なデジタル変調技術およびアナログ変調技術が当業者に公知であろう。
ＢＩＳの場合、インピーダンスまたはアドミタンス測定値が記録された電圧および電流信号と比較することにより各周波数での信号から決定できる。これは、復調が各周波数で振幅および位相信号を生成するため使用されることを可能にする。
【００９０】
図１Ｂおよび１Ｃは、子宮頸癌検出で用いるため実施される生物電気インピーダンスを実行する装置の実施例を示す。本実施例では、測定装置はプローブの中に組み込まれる。
一実施例では、プローブ１３０は、処理システム１０２、信号発生器１１１、センサ１１２、および、スイッチング機器１１８を含むハンドル部１３２を有している。オプション的な遠隔コンピュータシステム１３１が設けられることがある。プローブ１３０は、ハンドル部１３２に取り付けられたプローブ部１３４を有し、プローブ部１３４は、スイッチング機器１１８を介して、信号発生器１１１およびセンサ１１２に選択的に接続可能である、例えば、リード線１２３乃至１２６、および、多数の電極１５０のようなリード線および電極を含むことができ、それによって、電極１５０が駆動電極およびセンス電極１１３、１１４，１１５、１１６としての機能を選択的に果たすことを可能にする。本実施例では、３×３のアレイに設けられた９個の電極が図示されるが、これは、単に実施例の目的のためであり、実際には、より詳細に後述されるように、いくつの電極が設けられてもよいことが分かる。
【００９１】
使用中に、プローブ１３０のハンドル部１３２がプローブ１３０を取り扱うため使用でき、プローブ部１３４が子宮頸部の内部または付近に挿入されることを可能にさせるので、電極１５０が関心のある組織と接して位置決めされる。オペレータは、その後、測定手順を作動させ、装置にこの組織に接したインピーダンス測定を実行させ、その結果が、子宮頸癌のような子宮頸部の生物学的異常または損傷を検出することを可能にするため解析される。
【００９２】
従って、プローブ部は、典型的に、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリレート、メタアクリレート、アクリル、ポリアクリルアミド、およびビニルクロライドおよびポリビニルフルオライドなどのビニルポリマー、などのポリマーベース材料、すなわち、プラスチックなどの生物学的不活性材料で作られる。プローブは、さらに、典型的に、被検体への容易かつ不快でない挿入を可能にするため、膣および子宮頸部の形状に適合するように形成される。
【００９３】
プローブ部１３４またはプローブ全体１３０のいずれかは、患者間で病気感染の危険性を最小限に抑えるため、プローブ部１３４が一人の患者に対して１回ずつ使用されるように使い捨て可能であることが分かるであろう。さらに、プローブ部１３４またはプローブ全体１３０のいずれかは、殺菌できるように形成することができる。このようにして、１つの特有の実施例では、プローブ部１３４はハンドル部１３２に着脱式に装着できるので、使用後、プローブ部１３４を取り外し、廃棄することができる。もしくは、プローブ部１３４は、患者毎に交換することができるカバーまたは滅菌シースを含むことができる。
【００９４】
典型的に、プローブ部１３４は、ハンドル部１３２から分離可能であり、プローブ部１３４が検査される被検体毎に取り替えられることを可能にするが、これは不可欠ではなく、一体化されたプローブが使用されてもよい。しかし、別個のプローブ部１３４およびハンドル部１３２を設けることにより、プローブ部１３４が電極およびリード線だけを収容し、付随したエレクトロニクスを全く収容しないことを可能にする。これは、プローブ部１３４が安価かつ容易に作ることを可能にさせ、プローブ部が使い捨てユニットから形成されることを可能にする。対照的に、ハンドル部１３２は、電気信号を発生し解析するため必要とされる処理エレクトロニクスを含み、その結果、機器のこの部分は、より高価になることがあり、従って、典型的に、再使用を目的として設計される。さらなる実施形態では、プローブ部１３４は、容量キャンセル回路のような基本エレクトロニクスを含むことができるが、これらの基本エレクトロニクスはハンドル部１３２に組み込まれることもある。
【００９５】
プローブ部１３４の代替的な設計が図１Ｄおよび１Ｅに示される。図１Ｄの実施例では、プローブ部は、駆動電極およびセンス電極１１３、１１４、１１５、１１６としての機能を選択的に果たす４個の電極しか含まない。４個の電極がより詳細に後述されるインピーダンス測定処理を実行するために必要とされる最小限度であることが分かるであろう。従って、４個の電極しか設けられない場合、装置は、異なる組織部位を解析するときに毎回再位置決めされる。しかし、電極１５０のより大きなアレイを設けることにより、プローブ部１３４の移動を必要とすることなく、複数の組織部位を解析することを可能にする。これは、被検体の不快感を有意に軽減することができる。
【００９６】
複数の電極がアレイの中に設けられる場合、電極の個数は、プローブ部１３４の直径によって制限することができる。従って、代替的な実施例では、プローブ部は、上に搭載された電極１５０を含むヘッド１３６を含むことができる。ヘッド１３６は、電極１５０が片側に搭載されたプレートの形をしている。使用中に、ヘッドが子宮頸部に挿入され、子宮頸部の側壁に緩やかに押し付けられることを可能にするので、アレイの中の各電極１５０を子宮頸部組織に接触させる。これは、次に、どの時点においても子宮頸部組織と接触させることができる電極１５０の個数を増加させ、プローブ位置の調節を必要とすることなく、同時に、プローブ部１３４のための最小限の物理的容積を維持したままの状態で、複数の部位および複数のコンフィギュレーションで測定が実行されることを可能にする。これは、次に、被検体の不快感を軽減する。
【００９７】
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実行するときに異常を検出する装置の動作の実施例が次に図２を参照して説明される。
ステップ２００で、第１のインピーダンス値が（例えば、子宮頸部の内部のような）所定の部位で測定される。このインピーダンス値は、典型的に、第１の電極コンフィギュレーションを使用して測定され、そして、いずれの形式の電極コンフィギュレーションが使用されてもよいが、典型的には、電極コンフィギュレーションの形式は、インピーダンスの読みが特定の部位で測定されることを可能にするため利用される四極電極コンフィギュレーションである。
【００９８】
ステップ２１０で、第２のインピーダンス値が（同じ）部位で測定される。これは、典型的に、代替的な電極コンフィギュレーション、特に、第１のコンフィギュレーションの修正バージョンであるコンフィギュレーションを使用して達成される。
【００９９】
この点に関して、コンフィギュレーションは、典型的に、被検体に接した同じ電極配置を利用するが、電極のうちの信号を印加する電極と信号を測定する電極とが異なる。よって、例えば、四極電極コンフィギュレーションでは、第１の測定は、第１の電極にわたって電流を印加し、第２の電極にわたる電圧を測定することにより行われることがあり、第２の測定は、第２の電極にわたって電流を印加し、第１の電極にわたる誘起電圧を測定することにより行われることがある。
【０１００】
典型的に、所定の部位の好ましい測定オプションは、第１の測定のため、駆動電極として第１の電極を使用し、センス電極として第２の電極を使用することを必要とする。第２の測定は、より詳細に後述されるように、第１および第２の電極のうちの一方が駆動電極としての機能を果たし、第１および第２の電極のうちのもう一方がセンス電極としての機能を果たす状態で実行される。
【０１０１】
ステップ２２０で、第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用して異常の有無または程度を示す指標が決定される。よって、この指標は、この部位で行われた測定が誤っているかどうかを示すか、または、そうでなければ、異常を示す。特に、このような読みは、駆動電極および測定電極のペアの間に低インピーダンス損傷または他の生物学的異常が存在する場合に、典型的に生じることになる。
【０１０２】
この指標または異常は、その後、ステップ２３０でインピーダンス測定の解析を実行するときに考慮することができる。例えば、この指標は、低インピーダンス損傷の発現を識別および／または引き続き監視するため使用されることがある。よって、この技術は、損傷または他の生物学的異常の有無または程度を検出するため使用することができる。この技術は、例えば、子宮頸癌などを識別するため使用することができる。さらに，および／または、もしくは、異常の知識は、インピーダンス測定の解析を実行するときに考慮することができる。
【０１０３】
一実施例では、インピーダンス測定は、インピーダンスマッピングまたは他の類似した解析が実行できるように被検体の皮膚のエリアのような領域に亘って実行することができる。異常または他の誤読の存在は、このようなインピーダンスマッピング工程に悪影響を与える可能性があるので、これらの異常または誤読の識別は、これらがインピーダンスマッピング工程に悪影響を与えることがないように、対応する部位での読みが棄却されること、または、そうでなければ、修正されることを可能にする。
【０１０４】
限定されることなく、組織異常、誤読などを含む異常を識別するこの工程の実施例は、図３を参照して次に詳述される。
特に、ステップ３００で、信号発生器１１１は、第１の電極コンフィギュレーションを使用して、第１の駆動信号を被検体Ｓに印加するため使用される。よって、例えば、電流源１１１は、電極１１３、１１４が駆動電極として機能するように、スイッチング機器１１８を介してリード線１２３、１２４に接続されることがある。
【０１０５】
ステップ３１０で、被検体Ｓにわたり誘起された第１の信号が測定される。これは、典型的に、残りの測定電極を相互接続するため、本例では、電極１１５、１１６をセンサ１１２に相互接続するためスイッチング機器１１８を利用することにより達成され、それによって、被検体Ｓの内部で誘起信号が検出されることを可能にする。
【０１０６】
ステップ３２０で、処理システム１０２は、第１のインピーダンス値を決定するため印加信号および誘起信号の指標を利用する。第１のインピーダンス値は、１つ以上の測定されたインピーダンス値から形成されることがある。よって、例えば、単一周波数ＢＩＡ機器が使用される場合、単一の測定されたインピーダンス値が決定されることがあり、一方、ＢＩＳ機器が使用される場合、印加周波数毎に単一の値が決定されるので、複数の測定されたインピーダンス値が決定されることがある。
【０１０７】
さらに、または代替的に、実際の測定された値であるインピーダンス値に、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くことがある。このインピーダンスパラメータ値は、より詳細に後述されるように、零周波数、特性周波数または無限大周波数（Ｒ０、Ｚｃ、Ｒ∞）におけるインピーダンスのようなパラメータ値を含むことができる。
【０１０８】
ステップ３３０で、処理システム１０２は、代替的な電極コンフィギュレーションに切り換えるためスイッチング機器１１８を制御する。本例では、例えば、電極１１３、１１５が駆動電極として使用され、電極１１４、１１６が測定またはセンス電極として使用される。実装によって、他の代替的なコンフィギュレーションが使用されることがある。
【０１０９】
ステップ３４０で、第２の電極コンフィギュレーションを使用して第２の信号が被検体Ｓに印加され、被検体Ｓにわたる誘起信号がステップ３５０で測定される。ステップ３６０で、印加信号および誘起信号が第２のインピーダンス値を決定するため処理され、この場合も第２のインピーダンス値は、１つ以上の測定されたインピーダンス値、または、この測定されたインピーダンス値から導き出されたパラメータ値から形成することができる。
【０１１０】
ステップ３７０で、処理システム１０２は、組織異常があるかどうかを決定するため第１のインピーダンス値および第２のインピーダンス値を使用する。誤測定は、典型的に、第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値との間の差が基準量より大きい場合に決定される。この基準の大きさは、多数の因子に依存して変化するので、処理システム１０２は、典型的に、第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値との間の差をメモリに格納することができる基準値などと比較するため準備されている。基準値は、より詳細に後述されるように、例えば、名目的な基準集団に関して収集された試料データに基づいて、または、他の部位に関して決定された差に基づいて予め決定されてもよい。
【０１１１】
一旦検出されると、この情報は、２つの方法のうちの１つで使用することができる。例えば、測定された値は、ステップ３８０で、組織損傷、腫瘍などの有無または程度のような生物学的異常を示す指標を得るため使用することができる。指標は、多数の形式のうちのいずれの形式でもよい。
【０１１２】
一実施例では、指標は、数値または数値のグラフィカル表現の形式でもよい。数値は、例えば、第１のインピーダンス値と第２のインピーダンス値との間の差を正規集団から取得された基準などと比較することによって計算することができる。代替的に、差は、基準と相対的に拡大縮小することができる。さらなる代替案として、差は、被検体に関して前に決定された差と比較することができ、縦モード解析が実行されることを可能にする。これは、損傷の増加または減少を示すことができる差の変動が経時的に監視されることを可能にする。この指標は、損傷または他の異常の有無を示す閾値をさらに含むことがある。
【０１１３】
代替的に、ステップ３９０で、他のインピーダンス解析を実行するときに誤測定を考慮することができる。よって、例えば、創傷インピーダンスマッピングまたは他のインピーダンスマッピングが創傷治癒を監視するため、または、子宮頸部組織のような組織などの大規模マッピングを実行するために実行される場合、誤読は、解析の結果に明白に影響を与えないことを確実にするため棄却される可能性がある。これについての実施例がより詳細に後述される。
【０１１４】
インピーダンス測定、特に、インピーダンスマッピングを実行する特定の装置配置の実施例が次に図４を参照して説明される。
特に、本例では、インピーダンス測定機器４００は、処理システム、または、パーソナルコンピュータなどのような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の形をしたスイッチング機に接続されている。本例では、マルチプレクサ４１０が、多数の電極４３１が設けられている電極アレイ４３０に連結されている。
【０１１５】
使用中に、測定機器４００は、電極アレイを介して被検体に印加されるべき信号を発生し、これらの信号がマルチプレクサ４１０を利用して電極４３１のうちの対応する電極に結合される。同様に、被検体Ｓにわたり誘起される信号もまた電極４３１からマルチプレクサ４１０を介してインピーダンス機器４００へ戻すことができる。マルチプレクサ４１０の全体的な動作は、コンピュータシステム４２０を使用して制御することができ、この工程が実質的に自動化されることを可能にする。
【０１１６】
１つの特定の実施例では、測定機器４００は、Ｉｍｐｅｄｉｍｅｄ社製Ｉｍｐ  ＳＦＢ７（商標）の形式である。ＳＦＢ７からの駆動電極および測定電極は、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の３２チャンネル・マルチプレクサ（ＡＤＧ７３２）のようなマルチプレクサ４１０を介して指示することができ、そして、マルチプレクサ出力チャンネルのスイッチングは、標準的なコンピュータシステム３２０で動作する特注ソフトウェアを介して制御することができる。
【０１１７】
本実施例では、電極アレイ４３０は、５×５の正方形に０．７７ｍｍずつ分離された２５個の直径１ｍｍの電極を含む。この電極アレイは、全部で６４回の別個の測定が１６箇所の異なる部位で行われることを可能にさせ、個別の検査媒体などでもよい被検体の表面に４９ｍｍ２のインピーダンスマップを生じさせる。この結果として、利用可能な３２個のマルチプレクサ・チャンネルのうちの２５個だけがこの配置のため必要とされる。
【０１１８】
システムの用途の実施例が次に図５を参照して説明される。
ステップ５００で、前述の通り、電極アレイ４３０が被検体Ｓに貼り付けられ、マルチプレクサ４１０に接続される。この段階で、測定機器４００、マルチプレクサ４１０およびコンピュータシステム４２０のようなシステムは、測定手順が実行されることを可能にするため必要に応じて起動され構成される。
【０１１９】
ステップ５１０で、コンピュータシステム４２０は、測定のため次の部位を選択する。電極４３１は、典型的に、四極配置を形成するように選択され、アレイ４３０の中の４個の電極４３１のグループが測定される部位を画定する。この実施例は、４個の電極４３１Ａ、４３１Ｂ、４３１Ｃ、４３１Ｄが単一の部位のための測定電極および駆動電極として選択的に使用される図６Ａ乃至６Ｄに示される。
【０１２０】
本実施例では、図６Ａ乃至６Ｄに示された駆動電極配置および測定電極配置を使用することにより各部位で４回の測定を行うことができる。このように、図６Ａでは、電極４３１Ａ、４３１Ｂが測定電極Ｍ１、Ｍ２としての機能を果たし、電極４３１Ｃ、４３１Ｄが駆動電極Ｄ１、Ｄ２としての機能を果たす。この部位での順次の測定は、駆動電極および測定電極Ｍ１、Ｍ２、Ｄ１、Ｄ２が図示されるように使用され、その結果、四極コンフィギュレーションが順次の測定毎に効率的に９０°単位で回転される、異なる電極コンフィギュレーションを使用して行うことができる。
【０１２１】
これを実現するため、ステップ５２０で、測定機器４００は、現在選択された四極アレイのための電極コンフィギュレーションのうちの次の電極コンフィギュレーションに従って測定機器を電極に連結するためマルチプレクサ４１０を制御する。このように、例えば、１回目の測定のため、電極４３１Ａ、４３１Ｂが測定電極Ｍ１、Ｍ２としての機能を果たし、電極４３１Ｃ、４３１Ｄが駆動電極Ｄ１、Ｄ２としての機能を果たすように図６Ａに示された配置を使用することができる。
【０１２２】
測定機器４００は、その後、選択された駆動電極４３１Ｃ、４３１Ｄを介して駆動信号を被検体に印加し、測定電極４３１Ａ、４３１Ｂにわたって誘起された信号をステップ５３０で測定することを可能にする。この測定信号の指標が測定機器４００へ戻され、測定機器４００が電圧信号および電流信号を処理し、１つ以上のインピーダンス値を決定することを可能にする。
【０１２３】
決定されたインピーダンス値は、好ましい実装に依存することになる。例えば、測定機器４００がＢＩＡを実行する場合、典型的に，測定インピーダンスを表現する単一のインピーダンス値が計算される。
【０１２４】
対照的に、測定機器が、前述のＳＦＢ７（商標）の場合と同様に、多重周波数ＢＩＳ解析を実行する場合、インピーダンス値は、零周波数、特性周波数、または、無限周波数（Ｒ０、Ｚｃ、Ｒ∞）におけるインピーダンスの値、または、インピーダンス測定値の分散幅（α）を示す指標のようなインピーダンスパラメータ値に基づくことがある。これらの値は、被検体のインピーダンス応答に基づいて、測定機器４００によって導き出すことができる。第１のレベルでは、一般的にコールモデルと称される式（１）：
【０１２５】
【数３】
0005616900.tif 000004
を使用してモデル化することができ、式中、
Ｒ∞＝印加周波数無限大でのインピーダンスであり、
Ｒ０＝印加周波数零でのインピーダンスであり、
ω＝角周波数であり、
τは被検体応答をモデル化する容量回路の時定数である。
【０１２６】
しかし、上記式は、細胞膜が不完全なキャパシタである事実を考慮しない理想的な状況を表す。この事実を考慮することは、修正モデル：
【０１２７】
【数４】
0005616900.tif 000005
を導き、式中、αは、０と１との間の値を有し、理想モデルからの実システムの偏差の指標と考えることができる。
【０１２８】
インピーダンスパラメータＲ０およびＲ∞の値は、例えば、
・異なる周波数で決定されたインピーダンス値に基づいて連立方程式を解くこと；
・反復的な数学技術を使用すること；
・「ベッセルプロット」からの外挿；
・多項式関数の使用のような関数フィッティング技術を実行すること；
などのような多数の方法のうちのいずれか１つで決定されることがある。
【０１２９】
測定機器４００によって実行される解析の代替案として、解析は、好ましい実装に依存して、コンピュータシステム４２０によって部分的に、または、全体的に実行できることがわかるであろう。
【０１３０】
ステップ５５０で、処理システム４２０は、それぞれの部位のためのすべての電極コンフィギュレーションが完全であるかどうかを決定し、完全でない場合、ステップ５２０へ戻る。本例では、次の電極コンフィギュレーションが選択され、次の電極コンフィギュレーションのためのステップ５２０乃至５５０が繰り返される。この工程は、その後、図６Ａ乃至６Ｄに示された４つの電極コンフィギュレーションの各々が現在部位のため利用されるまで繰り返すことができる。
【０１３１】
四極コンフィギュレーションのため指定された電極コンフィギュレーションの４つ全部を使用することが可能であるが、このことは不可欠ではなく、一部の状況では、可能なコンフィギュレーションのうちのいずれか２つ以上を使用すれば足りる。このように、例えば、四極電極コンフィギュレーションが効率的に９０°単位で回転される図６Ａおよび６Ｂにおいて使用されるコンフィギュレーションを使用することができる。これは、２つの異なるコンフィギュレーションにおいて１個の駆動電極および測定電極が効率的に交換され、それによって、各電極を切り換えることを必要とすることなく、損傷が駆動電極と測定電極との間に位置している可能性を最大化するので特に役立つ。
【０１３２】
さらに、この配置は、順次の部位で複数回の測定を実行するため使用することができる一連の駆動電極および測定電極のコンフィギュレーションを提供するため使用することができ、単一の駆動電極および単一の測定電極だけが順次の測定の間で切り換えられる。この実施例は、図６Ｅ乃至６Ｊに示される。
【０１３３】
すべての電極コンフィギュレーションが特定の部位に対し完了すると、測定機器４００またはコンピュータシステム４２０は、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どうかを決定するため使用される。前述の通り、これは、多くの方法のうちのいずれか１つで実現されることがあるが、典型的に、測定されたインピーダンス値の間の差を研究することを伴う。なぜならば、所定の部位で測定されたインピーダンスは、使用される電極コンフィギュレーションとは無関係に実質的に不変である。その結果、異なる電極コンフィギュレーションに対し測定されたインピーダンス値の変動は、組織が不均一であること、特に、低インピーダンス損傷が駆動電極Ｄ１、Ｄ２と測定電極Ｍ１、Ｍ２との間に存在する可能性がある。
【０１３４】
この点に関して、電極が図６Ａ乃至６Ｄの配置に設けられるとき、通常は、駆動電極Ｄ１、Ｄ２と、測定電極Ｍ１、Ｍ２の間とに正感度の領域が存在する。これに加えて、一般に、駆動電極と測定電極の各ペアＤ１、Ｍ２およびＭ１、Ｄ２の間に負感度の領域が存在する。これらの負感度および正感度のエリアのサイズおよび大きさは、正確な電極コンフィギュレーションに依存して変化することになる。
【０１３５】
負電場領域に対し、周囲組織より低い抵抗は、測定されたインピーダンスの増加をもたらすことになり、正電場領域におけるより低い抵抗は、測定されたインピーダンスの減少をもたらすことになる。ブラウン、ビー．エイチ．、ティディ、ジェー．エー．、ボストン、ケー．、ブラケット、エー．ディー．、スモールウッド、アール．エイチ．、及びシャープ、エフ．（Ｂｒｏｗｎ，Ｂ．Ｈ．，Ｔｉｄｙ，Ｊ．Ａ．，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｋ．，Ｂｌａｃｋｅｔｔ，Ａ．Ｄ．，Ｓｍａｌｌｗｏｏｄ，Ｒ．Ｈ．ａｎｄ  Ｓｈａｒｐ，Ｆ．）（２０００ａ）．らによる「子宮頸部新生物における組織構造と強制電流フローの関係（Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｉｍｐｏｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｆｌｏｗ  ｉｎ  ｃｅｒｖｉｃａｌ  ｎｅｏｐｌａｓｉａ）」、ランセット（Ｔｈｅ  Ｌａｎｃｅｔ）  ３３５：８９２−８５によって与えられるような実例的な組織電界特性は、以下の表１に示される。
【０１３６】
【表１】
0005616900.tif 000006
このように、癌組織は、一般に、より低い抵抗を有するので、駆動電極Ｄ１、Ｄ２の間、または、測定電極Ｍ１、Ｍ２の間の癌損傷は、インピーダンス測定値の減少をもたらし、駆動電極および測定電極の各ペアＤ１、Ｍ２またはＭ１、Ｄ２の間の損傷は、インピーダンス測定値の増加をもたらすことになる。
【０１３７】
したがって、異なる電極コンフィギュレーションを用いるインピーダンス測定値の間の差を研究することは、損傷のような組織異常が検出されることを可能にすることが分かるであろう。
【０１３８】
一実施例では、これは、ステップ５６０で、異なる電極コンフィギュレーションを使用して決定されたインピーダンス値の間の差を決定することによって実現される。決定された差の最大値は、その後、ステップ５７０で基準と比較される。典型的に予め決定されて、測定機器４００またはコンピュータシステム４２０のメモリに格納されたこの基準は、閾値を表すので、インピーダンス値の間の差がこの基準より大きい場合、このことは組織異常が存在することを示す。
【０１３９】
この基準は、好ましい実装に依存して多くの方法のうちのいずれか１つで決定することができる。例えば、基準は、多くの健康な個体（損傷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（損傷または他の異常をもつ個体）を調査し、そして、所定の部位でインピーダンス値の間の変動の範囲を計算することによって決定されることがある。この基準は、健康な個体のインピーダンス値の間の典型的な差の指標を提供するため使用することができ、それによって、閾値が組織異常に関して確定されることを可能にする。
【０１４０】
さらなる代替案は、それぞれの個体に対し行われた前の測定から基準を導き出すことである。例えば、個体が損傷形成をもたらすことがある手術のような医療介入などを受ける場合、介入前に、または、最初の損傷の発現後に、個体に対し測定を行うことが可能である。この測定は、損傷形成前または損傷形成後のいずれかに個体に対するインピーダンス値の差のベースラインを確定するため使用することができる。このベースラインは、その後、被検体固有基準として使用することができるので、個体に対するインピーダンス値の間の差の変化は、損傷発現および／または治療の有効性を監視するため使用することができる。
【０１４１】
さらなるオプションは、多くの異なる部位に対して行われた測定の統計的解析を使用して基準を決定することである。このオプションは、領域に亘る多くの部位に関する平均差を調査し、その後、平均からの多くの標準偏差である値に基づいて基準を計算することにより実行することができる。したがって、本例では、ある部位に関する差が多くの部位に対する平均差値からのある規定の数の標準偏差より大きい場合に、異常が識別される。
【０１４２】
いずれにしても、基準を上回り、ステップ５８０で結果が組織異常を示すことが決定された場合、この部位は、ステップ５９０で組織異常として識別され、この場合、適切なインジケータを発生させることができる。このインジケータは、差、測定されたインピーダンス値、インピーダンスパラメータなどを表す可能性がある。代替的に、インジケータは、損傷、腫瘍または他の異常の有無を示す色指標のような比較の結果を示す可能性がある。このようにして、一実施例では、プローブは、インジケータ灯を含むことができ、指標が提供されることを可能にする。代替的に、出力は、ディスプレイなどを経由することがある。
【０１４３】
これが完了するか、または、そうでない場合、ステップ６００で、コンピュータシステム４２０は、すべての部位が完了したかどうかを決定し、完了していない場合、ステップ５１０へ戻り、電極アレイ４３０の中で次の部位を選択する。これは、典型的に、電極６３１Ｃ、６３１Ｄと、アレイの中の次の列の２つの電極とを使用することを伴うことになる。
【０１４４】
この工程は、電極アレイ６３０によって画定された部位のすべてに対し繰り返すことができ、インピーダンスマップが６１０で生成されることを可能にする。インピーダンスマップの形をしたインジケータは、組織特性の変動などを示すため使用することができ、この組織特性の変動は、次に、創傷の治癒を監視するため、異常が特定されることを可能にするためなどのような多くの目的のため使用することができる。
【０１４５】
当業者によって分かるように、このような組織異常を識別し、引き続いて無視し、または、そうでなければ、考慮することができることは、改善された結果がインピーダンスマッピング工程のため取得されることを可能にする。
【０１４６】
さらに、この工程は、低インピーダンス損傷、腫瘍などを識別し監視するため使用することができる。例えば、所定の部位のため取得された異なるインピーダンス間の差の大きさを決定することは、損傷の重大性の指標が決定されることを可能にする。経時的に差の変化を監視することにより、経時的に損傷重大性の変動を監視することが可能になる。
【０１４７】
インピーダンスマッピングを実行する工程の特定の実例的試行が次に説明される。
各試行のための血液は、同じ動物から収集され、凝固を防止するためヘパリン７０ｍｇ／Ｌで処理された。各測定のための血液は、血液が室温（２２℃）まで冷却することを可能にすることにより同じ方法で調製され、赤血球が遠心分離機によって分離された。分離された赤血球および血漿は、その後、試験のため必要とされるヘマトクリットを取得するため適切な割合で混合することができた。試料が同様に収集され、凝固することが許容され、これらの試料は、小さい細胞外空間に起因してＲ０での高インピーダンス組織媒体を表すため使用された。
【実施例１】
【０１４８】
第１の実施例では、インピーダンスマップが、最初に、体外環境における均一なヘマトクリットに対して定められた。これを実現するため、ウシの血液が導電性媒体として使用され、インピーダンスマップは、様々なヘマトクリット値（０、２０、４０、６０、８０％）をもつ均質の試料を使用して取得された。
【０１４９】
様々なヘマトクリットの血液試料に対し測定されたＲ０のインピーダンスマップが図８に示される。図示された各測定場所は、前述の四極電極方向配置を使用して、４つの可能な電極方向の各々で測定された。異なる電極方向を使用して測定されたこれらの４個のＲ０値は、その後、図９Ａに示された１個のＲ０マップを生成するため平均化された。
【０１５０】
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（ｍｅａｎ）Ｒ０のプロット図が図９Ｂに示される。同図は、ヘマトクリット濃度に伴ってインピーダンスの大きい増加が存在することを強調する。ヘマトクリット１００％の状態で試料のＲ０値は、非常に小さい細胞外空間のために無限大に接近するので、このプロット図は、予想通りの指数関数的傾向を辿る。この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あることも示した。このことは、インピーダンスマップがヘマトクリットの異なる２つ以上の血液の塊を用いて決定されるべき場合に役立つ。
【実施例２】
【０１５１】
２回目の試行では、例えば、図７に示されるように、電極アレイ４３０が血漿（ヘマトクリット０％）で覆われ、赤血球（ヘマトクリット１００％）が電極アレイの隅に注入された。
【０１５２】
部位毎に取得されたＲ０の平均値のバイオ・インピーダンスマップの実施例が図１０に１０００で示される。より小さい４つのマップ１００１、１００２、１００３、１００４は、例えば、図６Ａ乃至６Ｄに示されるように、それぞれの電極コンフィギュレーションを使用して測定されたＲ０のインピーダンス値に対応する。
【０１５３】
ヘマトクリット０乃至８０％に対するバイオ・インピーダンスマップが合理的に一貫した値Ｒ０（標準偏差３％未満）をもたらすことは、上記実施例から明白である。一様な測定値は、残りの２１個の電極が能動的に関与した４個の電極からの測定値に殆ど影響を与えないことをさらに実証する。したがって、これらの２１個の電極は、能動駆動電極間の電流を分路させない。
【０１５４】
細胞が導入された血漿のバイオ・インピーダンスマップは、図１０に示された細胞が導入された部位でのＲ０の増加を明瞭に示す。左下隅でのＲ０値（９５Ω）は、均質な血漿試料のＲ０値に対応する右上隅（６２Ω）より遙かに高い。左下隅における抵抗は、血漿の抵抗より高いが、ヘマトクリット８０％および６０％に対して取得される抵抗より低い。なぜならば、（図７に示されるように）血漿の全体を通じて分散する細胞が、導入された赤血球試料のヘマトクリットを効率的に低減するからである。
【０１５５】
本実施例で示されるように、部位１００５のため決定された値Ｒ０は、４つの異なる方向に対して著しく異なるので、この部位１００５における生物学的異常の存在を示唆する。
【０１５６】
本実施例では、２個の電極４３１Ｂ、４３１Ｄの間の感度領域は、マップ１００２、１００４に関して正であり、より高いインピーダンス媒体がこれらの電極の間に存在する場合に測定インピーダンスの増加をもたらす。インピーダンスの増加は、マップ１００２、１００４において明瞭に認められる。左側のマップ１００１、１００３は、２個の電極４３１Ｂ、４３１Ｄの間の領域が本コンフィギュレーションでは負感度であるため、インピーダンスの減少を示すので、より高いインピーダンス媒体がこの領域に位置するときに測定インピーダンスの減少をもたらす。
【０１５７】
インピーダンス解析を実行するとき、このことは、より大きいインピーダンスマップからこの部位を除外することによって考慮することができ、異常を含まない正確な平均が決定されることを可能にする。代替的に、異なる仕組みがこのことを考慮するため使用されることがある。例えば、所定の部位でのＲ０の４個の測定値の平均化は、組織異常の影響を低減できる。この点に関して、平均化されたインピーダンスマップは、影響されないであろう。より高い測定インピーダンス値およびより低い測定インピーダンス値が互いに打ち消し合うために効果的に平均化するので、より大きいマップのこの領域におけるＲ０値は異常でない。
【０１５８】
代替的に、隣接部位のインピーダンスは、組織異常による影響を受けないＲ０の値を決定するため使用できる。よって、例えば、四極コンフィギュレーション毎のマップ１００１、１００２、１００３、１００４の調査は、マップ１００１、１００３の中で部位１００５に対し決定された決定インピーダンス値が隣接部位のインピーダンス値と類似し、他方、マップ１００２、１００４の中で部位１００５に対し決定されたインピーダンス値が著しく異なることを強調する。このことは、損傷または他の組織異常がマップ１００２、１００４を決定中に使用された電極コンフィギュレーションのための駆動電極と測定電極との間に位置していること、すなわち、これらの読みが誤っていることを示唆する。その結果として、インピーダンスマップ全体のため使用されたインピーダンス値は、正確である可能性がより高いインピーダンスマップ１００１、１００３のため決定されたインピーダンス値に基づく可能性がある。
【０１５９】
これは、例えば、測定処理における誤り、弱い電極接触などに起因して、異常であると考えられる読みを、例えば、無視するために実行することができる。
しかし、より典型的には、結果は、損傷などのような組織異常を検出するため使用される。このように、均質でない領域で直交する電極方向を使用して行われた測定は、異なる測定インピーダンスを生じることになるが、均質な領域では同じ測定値を生じることになる。このことは、損傷のような組織異常が識別されることを可能にさせ、さらに、損傷境界が決定されることを可能にする。
【０１６０】
このことについての実施例が次に図１１を参照して説明される。本実施例の目的のため、図１０に示された赤血球が導入された血漿のインピーダンスマップが使用された。本実施例では、より小さいマップ１００１、１００３がマップ１００２、１００４と同様に平均化され、これらの結果として得られるマップ間の差が図１１のマップ１１００に示される。
【０１６１】
本実施例では、小さい正の値Ｒ０を有し、分散した血液が存在する領域１１０１が強調され、これは、これらの電極セットのうちのそれぞれのセットの下に位置している異なるヘマトクリットに起因している。この領域の内部で、部位１１０２は、高いが、しかし、均質なヘマトクリット試料が電極セットの下に位置しているために値が零であるＲ０を有している。
【０１６２】
インピーダンスマップの右上領域１１０３では、電極セットの下の試料が均質な血漿であり、赤血球がこの領域の中に分散していないので、平均Ｒ０値は零に近い。
部位１１０５で、Ｒ０の大きい負の値が存在し、組織異常または損傷の存在を示唆する。この部位１１０６は、同様に負であるが、それほど大きい負ではない。このことは、組織異常が部位１１０５に存在する可能性が高いこと、および、この組織異常が部位１１０６の中へ僅かに広がっているかもしれないことを示唆する。従って、これは、組織異常を識別できるようにするだけでなく、組織異常の広がりおよび／または境界が決定できるようにすることが分かるであろう。
【実施例３】
【０１６３】
第３の実施例では、血餅が赤血球の代わりに血漿に導入された。図１２Ａ乃至１２Ｃは、電極アレイの様々な領域に血餅が導入された典型的なインピーダンスマップ１２００を表示する。図１２Ａ乃至１２Ｃの実施例では、部位毎に取得されたＲ０の平均値が１２００に示され、４つのより小さいマップ１２０１、１２０２、１２０３、１２０４が、例えば、図６Ａ乃至６Ｄに示されるようなそれぞれの電極コンフィギュレーションを使用して測定されたＲ０のインピーダンス値に対応する。
【０１６４】
図１２Ａでは、血餅が１２１０に場所が示された中央電極の下に導入される。図１２Ｂでは、血餅は部位１２２０に位置し、他方、図１２Ｃの実施例では、血餅は、部位１２３１、１２３２を取り囲む領域１２３０に設けられている。これらの実施例は、赤血球の最小限の分散のため、赤血球血餅の境界で明瞭なインピーダンス変化を示す。このことは、実際にこの工程が損傷のような組織異常のサイズを識別し、経時的に組織異常の成長または変化を監視するためにどのように使用できるかを強調する。
【０１６５】
従って、前述の方法は、損傷のような組織異常の有無と、さらに規模とを識別する技術を提供することが分かるであろう。これらの異常は、一旦平均化されると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見えず、すなわち、結果の平均化は、組織異常が検出されることを妨げる。しかし、このことは、異常が検出する場合でも、このような測定値を除去し廃棄する必要性を回避する。
【０１６６】
よって、前述の技術は、損傷サイズ、したがって、可能な生検マージンを決定する非主観的な方法を提供する。
特に、適当なスイッチングシステムに連結された電極アレイを使用することにより、被検体のエリアに亘る測定を急速に実行することが可能になる。さらに、各部位で２個の測定値だけを使用することにより、各領域で必要とされる測定回数を削減し、インピーダンスマップを獲得するために要する時間を最小限に抑えることができる。
【０１６７】
さらなる特徴が次に説明される。
この点に関して、インピーダンスの測定の精度は、多数の外部要因による影響を受ける可能性がある。これらの外部要因は、リード線構造、リード線コンフィギュレーション、被検体位置などのような要因に基づいて変化することになる、例えば、被検体と周囲環境との間、リード線と被検体との間、電極間などの容量結合の影響を含むことがある。さらに、皮膚水分レベル、メラトニンレベルなどのような要因に依存する可能性がある電極表面と皮膚との間の電気接続のインピーダンス（「電極インピーダンス」として知られている）には、典型的に変動が存在する。さらなる誤差原因は、リード線の内部の異なる導電体の間、または、リード線自体の間の誘導結合の存在である。
【０１６８】
このような外部要因は、測定処理およびその後の解析に不正確さをもたらす可能性があるので、測定処理への外部要因の影響を低減できることが望ましい。
処理システム１０２によって実施される機能の特定の実施例が次に図１３を参照して説明される。本実施例では、処理システム１０２は、適切なソフトウェア制御を使用して機能を実施するが、どのような適当な仕組みが使用されてもよい。
【０１６９】
本実施例では、処理システム１０２は、タイミングおよび制御モジュール１３００と、インターフェイスモジュール１３０１と、解析モジュール１３０２と、正弦波ルック・アップ・テーブル（ＬＵＴ）１３０３、１３０４と、電流モジュール１３０５と、電圧モジュール１３０６とを含む。
【０１７０】
詳細に後述されるように、多くのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１３２７Ａ、１３２７Ｂ、１３２８Ａ、１３２８Ｂと、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１３２９Ａ、１３２９Ｂとが処理システム１０２を一方が各駆動電極のため設けられている２台の信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂに連結し、一方が各センス電極のため設けられている２台のセンサ１１２Ａ、１１２Ｂに連結するため設けられている。
【０１７１】
信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂと、２台のセンサ１１２Ａ、１１２Ｂとがスイッチング機器１１８を介して電極１１３、１１４、１１５、１１６に連結され、スイッチング機器が次にタイミングおよび制御モジュール１３００に接続されている。この配置は、タイミングおよび制御モジュール１３００が信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂと、２台のセンサ１１２Ａ、１１２Ｂと、電極１１３、１１４、１１５、１１６とを選択的に相互接続することを可能にさせ、異なる電極コンフィギュレーションが提供されることを可能にする。
【０１７２】
使用中に、タイミングおよび制御モジュール１３００は、典型的に、インターフェイス１３０１を介して入力１０５から受信された入力コマンドに従って、実行されるべき測定を決定し、ＬＵＴ１３０３、１３０４にアクセスするためこの情報を使用し、ＬＵＴが次に指定された周波数および振幅に基づいてデジタル正弦波信号を生成させる。デジタル制御信号は、ＤＡＣ１３２９Ａ、１３２９Ｂへ転送され、それによって、電圧駆動信号ＶＤＡ、ＶＤＢを示すアナログ制御信号が生成されることを可能にする。
【０１７３】
測定されたアナログ電圧および電流信号ＶＳＡ、ＶＳＢ、ＩＳＡ、ＩＳＢは、ＡＤＣ１３２７、１３２８によってデジタル化され、電流モジュール１３０５および電圧モジュール１３０６に供給される。これは、処理システム１０２が電流モジュール１３０５に２つの電流信号ＩＳＡ、ＩＳＢを使用して被検体を通る全電流フローを決定させることにより電流フローを決定することを可能にさせ、この指標が解析モジュール１３０２に供給される。典型的に差動電圧増幅器の形をしている電圧モジュール１３０６などが差動電圧を決定するため動作し、この差動電圧もまた解析モジュール１３０２に転送され、解析モジュールが電流信号および差動電圧信号を使用してインピーダンス値を決定することを可能にする。
【０１７４】
制御モジュール１３００は、故障検出モジュール１３０８にさらに連結されることがある。この故障検出モジュールは、被検体に印加された信号の大きさを監視し、これらの大きさが許容可能な閾値レベルの範囲に含まれるかどうかを決定する。含まれない場合、故障検出モジュール１３０８は、この工程を中断させるか、または、警告が発生されることを可能にする。
【０１７５】
損傷検出のためインピーダンス測定を実行する工程の実施例が次に図１４Ａ乃至１４Ｃを参照して説明される。
ステップ１４００で、インピーダンス測定タイプが選択され、処理システム１０２がステップ１４０５で次の測定周波数ｆｉを選択する。この後に、ステップ１４１０で、処理システム１０２は、ある部位での第１の測定のための電極コンフィギュレーションを決定し、これに応じてスイッチング機器１１８を構成するので、信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂと、センサ１１２Ａ、１１２Ｂとが必要に応じて電極１１３、１１４、１１５、１１６に接続される。
【０１７６】
ステップ１４１５で、処理システム１０２は、一連のデジタル電圧制御信号を発生する。デジタル制御信号は、ステップ１４２０でＤＡＣ１３２９Ａ、１３２９Ｂを使用して電圧駆動信号ＶＤＡ、ＶＤＢを示すアナログ制御信号に変換され、アナログ制御信号がステップ１４２５で各信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂに供給されることを可能にする。これは、ステップ１４３０で、各信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂにそれぞれの電圧駆動信号ＶＤＡ、ＶＤＢを発生させ、スイッチング機器１１８と、駆動電極としての機能を果たす電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの選択された電極とを介して、これらのそれぞれの電圧駆動信号を被検体Ｓに印加させる。
【０１７７】
ステップ１４３５で、被検体にわたり誘起された電圧は、センサ１１２Ａ、１１２Ｂにセンス電極としての機能を果たす電極１１３、１１４、１１５、１１６のうちの他の選択された電極で電圧ＶＳＡ、ＶＳＢを感知させることにより決定される。このように、例えば、電極１１３、１１４が駆動電極としての機能を果たす場合、電極１１５、１１６は、センス電極としての機能を果たすことになる。
【０１７８】
感知された電圧信号ＶＳＡ、ＶＳＢは、ステップ１４４０で、対応するＡＤＣ１３２７Ａ、１３２７Ｂによってデジタル化される。ステップ１４４５で、電圧駆動信号ＶＤＡ、ＶＤＢの印加によって引き起こされた電流信号ＩＳＡ、ＩＳＢが信号発生器１１１Ａ、１１１Ｂを使用して決定され、電流信号ＩＳＡ、ＩＳＢの指標がステップ１４５０でのデジタル化のためＡＤＣ１３２８Ａ、１３２８Ｂへ転送される。
【０１７９】
ステップ１４５５で、デジタル化された電流信号ＩＳＡ、ＩＳＢおよび電圧信号ＶＳＡ、ＶＳＢが処理システム１０２によって受信され、処理システム１０２がステップ１４６０で印加電流ＩＳの大きさを決定することを可能にする。この決定は、図１３の前述の機能的な実施例において電流加算モジュール１３０５を使用して実行されることがあり、故障検出モジュール１３０８がステップ１４６５で被検体を通る全電流フローＩＳを閾値と比較することを可能にする。ステップ１４７０で閾値を上回ったと決定される場合、この工程は終了し、警告がステップ１４７５で発生される。
【０１８０】
この状況は、例えば、機器が不正確に機能している場合、または、ある電極が被検体の皮膚または組織に正しく電気接触していない場合のように被検体への電極の接続に問題がある場合に起こる。従って、警告は、いずれの問題も解決されることを可能にするため、機器オペレータが電極接続および／または機器動作をチェックする誘因となるように使用することができる。測定処理を再開しようとすること、電極を被検体Ｓに再接続すること、被検体を通る電流の大きさを低減することなどのような何か適当な形式の是正措置が講じられることが分かるであろう。
【０１８１】
ステップ１４８０で、処理システム１０２は、被検体にわたり感知された差動電圧を決定するため動作する。図１３に関して前述された機能的な実施例では、この動作は、差動電圧モジュール１３０６を使用して実現することができる。ステップ１４８５で、解析モジュール１３０２は、電流信号および差動電圧信号を使用して、印加周波数ｆｉで、被検体Ｓのインピーダンスを表す比率信号および位相信号を決定するため動作する。上記機能的な実施例では、この動作は、好ましい実施に依存して、解析モジュールと、位相直交解析のようなある種の形式の信号解析とを使用して実行することができる。
【０１８２】
ステップ１４９０で、処理システムは、すべての必要な電極コンフィギュレーションが解析されたかどうかを決定する。よって、前述の通り、異なる電極コンフィギュレーション、特に、駆動電極およびセンス電極の異なる組み合わせを使用して、所定の部位で複数回の測定を実行することが典型的である。必要なコンフィギュレーションがまだ完了していない場合、この工程はステップ１４１０へ戻り、処理システム１０２がスイッチング機器を再構成することを可能にさせ、異なる電極コンフィギュレーションが実施されることを可能にする。
【０１８３】
このように、例えば、最初に電極１１３、１１４が駆動電極としての機能を果たし、電極１１５、１１６がセンス電極としての機能を果たす場合、スイッチング機器１１８が、電極１１３、１１５に駆動電極として機能させ、電極１１４、１１６をセンス電極として機能させるような代替的なコンフィギュレーションを提供するため再構成され、工程が異なるコンフィギュレーションで繰り返されることを可能にする。
【０１８４】
すべての必要なコンフィギュレーションが試行された場合、ステップ１４９５で、各周波数での測定が実行されたかどうかを判定し、実行されなかった場合、工程は、ステップ１４０５へ戻り、次の測定周波数ｆｉで工程が繰り返されることを可能にする。複数の周波数の使用は、ＢＩＳが実行されているような幾つかの状況に限り必要とされ、かならずしもすべての実施例では必要とされないことが分かるであろう。
【０１８５】
すべての必要な周波数が完了した場合、ステップ１５００で、システム１０２は、前述の通り、インピーダンス測定値を分析し、何らかの異常の有無または程度を決定する。
上記実施例では、複数回の測定が所定の部位で実行されてもよいことが分かるであろう。しかし、さらに、機器１３０が測定を複数の部位で実行することを可能にするために十分な電極を有しているならば、測定が複数の部位で実行されることもある。
【０１８６】
いずれにしても、前述のプロセスでは、このことは、異なる電極コンフィギュレーションを使用して複数回のインピーダンス測定が実行されることを可能にするので、概要が前述された技術を使用して損傷のような異常の検出を可能にする。
【０１８７】
チャンネルのうちの単一チャネルのための信号発生器およびセンサのコンフィギュレーションの実施例が次に図１５Ａを参照して説明される。
装置は、それぞれの信号発生器１１１およびセンサ１１２が搭載されている印刷回路板（ＰＣＢ）のような基板１５５０などを含む。信号発生器１１１およびセンサ１１２の一般的な機能性は、図示されたコンポーネントによって表される。実際には、当業者によって理解されるように、非常に多数のコンポーネントが適当な配置で使用されることがあり、図示されたコンポーネントは、信号発生器１１１およびセンサ１１２の機能を示すことだけが意図されている。
【０１８８】
基板１５５０および付随したコンポーネントは、当業者によって理解されるように、使用中にこれらのコンポーネントを保護するため、プローブ１３０のハンドル部１３２のような適当な筐体の中に設けられることがある。
【０１８９】
信号発生器１１１およびセンサ１１２は、それぞれのケーブル１５６１、１５６２を介して、スイッチング機器１１８に連結され、このことから理解されるように、実際には、類似したコンフィギュレーションを有している第２の信号発生器１１１および第２のセンサ１１２がさらに設けられることがある。スイッチング機器は、その後、必要に応じて電極１１３、１１４、１１５に連結される。
【０１９０】
本実施例では、信号発生器１１１は、コネクション１５５１に連結された入力を有する増幅器Ａ１を含む。この入力は、抵抗器Ｒ１を介して接地のような基準電圧にさらに結合される。増幅器Ａ１の出力は、抵抗器Ｒ２を介して、典型的に、電圧源を作動させるため使用される電圧ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）スイッチまたは中継器であるスイッチＳＷに接続される。スイッチＳＷは、コネクション１５５２を介して処理システム１０２から受信されたイネーブル信号ＥＮを介して制御される。
【０１９１】
スイッチＳＷは、次に、直列に配置された２台の抵抗器Ｒ３、Ｒ４を介して、その後、コネクション１５６１を介して、導電性パッド１５６３に連結されている。第２の増幅器Ａ２は、２台の直列抵抗器のうちの第１の抵抗器Ｒ３と並列した入力と、抵抗器Ｒ５を介してコネクション１５５３に連結された出力とが設けられている。
【０１９２】
以上から分かるように、この結果、コネクション１５５１、１５５２、１５５３は、図１Ａのリード線１２３を形成する。様々な異なる抵抗値が使用されてもよいが、一実施例では、抵抗器が有する値は、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝５０Ω、および、Ｒ３＝Ｒ４＝１００Ωである。
【０１９３】
センサ１１１は、一般に、抵抗器Ｒ６を介してコネクション１５６２に接続された入力を有している増幅器Ａ３を含む。この入力は、抵抗器Ｒ７を介して、接地のような基準電圧にも連結されている。増幅器Ａ３の出力は、抵抗器Ｒ７を介してコネクション９５４に接続されている。
【０１９４】
以上からわかるように、この結果、コネクション１５５４が図１Ａのリード線１２５を形成する。様々な異なる抵抗値が使用されてもよいが、一実施例では、抵抗器が有する値は、Ｒ６＝１００Ω、Ｒ７＝１０ＭΩ、および、Ｒ８＝５０Ωである。
【０１９５】
オプション的な電源コネクション１５５５は、信号発生器１１１およびセンサ１１２に給電するため、電源信号＋Ｖｅ、−Ｖｅを供給するため設けることができるが、代替的に、バッテリのようなオンボード電源が使用されることがある。さらに、コネクション１５５６がＬＥＤ１５５７を基板１５５０に設けることを可能にするため設けられることがある。このことは、処理システム１０２によって制御することができ、信号発生器およびセンサの動作状態が表示されることを可能にする。
【０１９６】
信号発生器１１１およびセンサ１１２の動作が次により詳しく説明される。この説明の目的のため、電圧駆動信号、電流信号、および、感知電圧が一般にＶＤ、ＩＳ、ＶＳによって示され、実際には、これらの信号は、上記実施例における電圧駆動信号、電流信号、および、感知信号ＶＤＡ、ＶＤＢ、ＩＳＡ、ＩＳＢ、ＶＳＡ、ＶＳＢのうちの対応する信号と等価である。
【０１９７】
使用中に、増幅器Ａ１は、ＤＡＣ１３２９から受信されたアナログ電圧信号を増幅し、コネクション１５６１を介してこの信号を被検体Ｓに印加するため動作し、その結果、印加された電圧駆動信号ＶＤが被検体Ｓを通る電流信号ＩＳを駆動する。スイッチＳＷが閉位置にあり、スイッチＳＷが従って電圧源を被検体Ｓから絶縁するため開位置に入れることができる場合、電圧駆動信号ＶＤだけが印加されることになる。このことは、駆動電極およびセンス電極１１３、１１５のペアが電圧を感知するためだけに使用され、電圧駆動信号ＶＤを被検体Ｓに印加するため使用されない場合に、使用されることがある。駆動電極１１３から信号発生器１１１を絶縁することは、増幅器Ａ１の低出力インピーダンスに起因して存在することになる意図しない（複数の）リターン電流経路を取り除き、それによって、２つの選択された駆動電極１１３の間だけに流れるように電流を制限する。高インピーダンス出力ディセーブル状態を組み込む増幅器を使用するような他の技術が類似した効果を達成するため使用されることがある。
【０１９８】
被検体Ｓに印加されている電流信号ＩＳが検出され、増幅器Ａ２によって増幅され、増幅された電流信号ＩＳがコネクション１５５３に沿って、かつ、ＡＤＣ１３２８を介して、処理システム１０２へ戻される。
【０１９９】
同様に、センサ１１２は、増幅器Ａ３に第２の電極１１５で検出された電圧を増幅させ、増幅されたアナログ感知信号ＶＳをコネクション１５５４に沿ってＡＤＣ１３２７まで戻させることによって動作する。
【０２００】
インピーダンス測定処理における別の潜在的な誤差原因は、相互電極容量結合によって引き起こされる。図１５Ｂに示されるように、電極１１３、１１５と対応するコネクション１５６１、１５６２との相対的な近接性が駆動増幅器Ａ１の出力とセンス増幅器Ａ３の入力との間に実効容量ＣＤＳをもたらす。従って、これは、増幅器電極Ａ１、Ａ３の間に寄生電流フローを引き起こすことになり、この寄生電流フローが今度は特により高い周波数での測定に不正確さを生じさせる可能性がある。
【０２０１】
相互電極容量結合をキャンセルするため、使用中の電極１１３、１１５の電気応答性をモデル化する等価回路を明らかにする図１５Ｃに示されるように、相互電極容量キャンセル回路が設けられる。
【０２０２】
本実施例では、各電極１１３、１１５および被検体Ｓのインピーダンスは、それぞれの抵抗器およびキャパシタ配置によって形成されたそれぞれのインピーダンスＺ１１３、Ｚ１１５、ＺＳによって表現される。相互電極容量キャンセル回路１５７０は、増幅器Ａ１の出力およびセンス増幅器Ａ３の入力に連結され、そして、入力が駆動増幅器Ａ１に連結され、場合によっては、異なる配置では、センス増幅器Ａ３の入力に連結されている反転増幅器Ａ４を含む。反転増幅器の出力は、抵抗器Ｒ１０およびキャパシタＣ１０を介してセンス増幅器Ａ３の入力に直列接続されている。
【０２０３】
一実施例では、駆動増幅器Ａ１から出力された信号はいずれも反転され、その後、センス増幅器Ａ３の入力に印加されることになる。抵抗器Ｒ１０およびキャパシタＣ１０のための適切な値を選択することにより、反転された信号が実効相互電極容量ＣＤＳから得られた信号の大きさに等しい大きさを持つことが可能になる。
【０２０４】
差動型実施例では、配置は、電極間の漏れ電流の大きさが相互電極容量ＣＤＳとこの相互電極容量の両端の電圧との大きさに関係することを考慮する。従って、差動型配置は、センス増幅器Ａ３の入力を上回り、駆動増幅器Ａ１の出力を下回る量と同量の電圧をキャパシタＣ１０に印加することによってこのことを考慮することができる。
【０２０５】
しかし、非差動型配置は、特に、適切な値が抵抗器Ｒ１０およびキャパシタＣ１０のため選択された場合、差動型アプローチの適当な近似を提供するので使用できることが分かるであろう。
【０２０６】
一実施例では、抵抗器Ｒ１０およびキャパシタＣ１０の抵抗および／または容量は、それぞれ、可変抵抗器またはキャパシタのような適当な調節可能なコンポーネントの使用によって調節することができる。この実施例は、反転信号の大きさおよび／または位相が制御されることを可能にするので、実効相互電極容量ＣＤＳから生じる信号を効率的にキャンセルする。これらのコンポーネントの調節は、キャリブレーション工程の間に実行されてもよく、これらのコンポーネントは、典型的に、完全な電極ユニットをすべての寄生容量が正確に提示されるようにこの電極ユニットの取り付けられた付随する電極と共に含むことが分かるであろう。
【０２０７】
従って、相互電極容量キャンセル回路１５７０は、駆動電極１１３と対応するセンス電極１１５との間に実効的な負容量を提供するので、負電流フローが発生し、それによって、寄生電流をキャンセルする。この回路は、従って、駆動電極とセンス電極１１３、１１５との間の容量結合の効果を打ち消す。
【０２０８】
この装置は、入力容量キャンセル回路をさらに含むことがあり、この回路の実施例が図１５Ｄに示される。
使用中に、センス電極１１５は環境に容量的に結合することができ、センス増幅器Ａ３の入力に実効入力容量ＣＥＩを生じる。実効容量は、センス増幅器の入力から接地への信号漏れを可能にするので、増幅器入力で利用できる信号を低減する。
【０２０９】
従って、本実施例では、抵抗器Ｒ１１およびキャパシタＣ１１を介してセンス増幅器Ａ３の正の増幅器入力を感知増幅器の出力に接続する入力容量キャンセル回路１５８０が設けられる。この回路は、正のフィードバックループとしての機能を果たし、増幅された信号の一部分が増幅器入力へ戻されることを可能にする。この回路は、実効入力容量ＣＥＩによって引き起こされた増幅器入力での信号の低減をキャンセルするため作動するので、増幅器入力での実効入力容量ＣＥＩの影響を打ち消す実効的な負容量を提供する。この場合も、入力容量キャンセル回路は、抵抗器Ｒ１１および／またはキャパシタＣ１１の値の適当な調節によってキャリブレーション中に達成することができるチューニングを必要とする。
【０２１０】
簡単に前述されたように、別個のコネクション１２３、１２５が電圧信号ＶＳおよび電流信号ＩＳのため使用されるとき、リード線１２３、１２５の間の誘導結合がリード線１２３、１２５の内部に誘導されるＥＭＦを生じることができる。ＥＭＦの大きさは、リード線１２３、１２５の間の結合、従って、リード線の物理的な分離の程度に依存し、電流信号ＩＳの周波数および振幅に比例してさらに増加する。リード線１２３、１２５の内部に誘導されたＥＭＦは、センス１１８の入力にわたって実効ＥＭＦを生じる。その結果として、感知された電圧信号ＶＳの成分は、誘導されたＥＭＦに起因し、この成分が、次に、決定された電圧信号ＶＳおよび電流信号ＩＳに不正確さをもたらす。
【０２１１】
誘導結合の影響は、リード線１２３、１２５の物理的な分離によって変化する。従って、一実施例では、リード線の間の誘導結合の効果は、コネクション１５５１、１５５２、１５５３、１５５４、１５５５、１５５６をできる限り物理的に分離することによって低減させることができる。
【０２１２】
さらに、機器内部のコネクションの物理的な配置が一定であるので、コネクションに沿って誘導されたＥＭＦも同様に実質的に一定であり、キャリブレーション工程中にこの誘導されたＥＭＦを考慮することが可能である。
【０２１３】
従って、装置１００／１３０が最初に構成されたとき、特に、インピーダンス測定値を決定するため電圧信号ＶＳおよび電流信号ＩＳを解析するアルゴリズムが発生されたとき、これらのアルゴリズムは、誘導ＥＭＦを考慮するキャリブレーション係数を含むことができる。特に、コンフィギュレーション工程中に、装置１００／１３０は、基準インピーダンスから測定値を取得するため使用することができ、結果として得られる計算量が誘導ＥＭＦの影響を決定するため使用され、この影響が将来の測定値から差し引かれることを可能にする。
【０２１４】
当業者は、多数の変形および変更が明白になることを理解するであろう。当業者に明白になるすべてのこのような変形および変更は、発明の趣旨および範囲に含まれると考えられるであろう。
【０２１５】
このように、例えば、前述の異なる実施例からの特徴が適切な場合には互換的に使用されてもよいことが分かるであろう。さらに、前述の実施例はヒトのような対象に重点を置いているが、前述の測定機器および技術は、霊長類、家畜、競走馬のような業務用動物などを含むが、これらに限定されない動物と、その他に体外試料などのような被検体と共に使用できることが分かるであろう。
【０２１６】
前述の工程は、様々な生物学的異常の有無または程度を決定するといった、個体の健康状態を決定するため使用できる。このことから、前述の実施例は損傷という用語を使用するが、これは単に実施例の目的のため用いられ、限定的であることは意図されないことが分かるであろう。
【０２１７】
さらに、前述の実施例は、電圧を測定することを可能にするため電流信号の印加に重点を置いているが、このことは本質的ではなく、この工程は、電流を感知することを可能にするため電圧信号を印加するときにも使用することができる。
【０２１８】
前述のインピーダンスマップは、インピーダンスパラメータＲ０の値に基づいて決定される。しかし、このインピーダンスマップは、実際の測定インピーダンスのような他のインピーダンスパラメータ、または、値Ｒ∞、ＺＣなどに基づいてもことが分かるであろう。
【０２１９】
前述の技術は、子宮頸部の中の損傷および他の異常の検出に重点を置いているが、前述の技術は様々な状況における損傷を検出するため使用でき、従って、前立腺癌の診断などにも使用できることが分かるであろう。損傷の検出は、癌検診と、その上、異常細胞、または、ＨＰＶハイリスク遺伝型陽性結果の選別においても使用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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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】
0005616900.tif 000020
【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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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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