(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気生理学的分析システム（１００）であって
人体の相異なる領域に設置される一連の電極（１１０）と、
直流電圧源（１２０）と、
前記電圧源（１２０）により生じる直流パルスを、アノードおよびカソードを形成する一対のいわゆるアクティブ電極に選択的に印加すること、および人体到達電位を測定するために用いられる少なくとも１つの他のいわゆるパッシブ電極を高インピーダンスと接続することに適した制御デバイス（１３０）と、
前記パルスの印加に応答して、カソードにおける電流ならびに高インピーダンスと接続された電極の少なくともいくつかにおける電位を表すデータを得るように構成された測定デバイス（１４０）であって、該データは皮膚の電気化学的コンダクタンスの値を測定するために使用するのに適している、測定デバイス（１４０）と
を含み、直流電圧源によって与えられる電圧に応じて、アノードの電位と、人体到達電位の間の差を制御するためのデバイス（１５０）を更に含むことを特徴とする、システム。
【請求項２】
制御デバイス（１５０）が直流電圧源（１２０）と一方のアクティブ電極との間にアンプ回路を、そのゲインを制御するフィードバックループと共に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
アノードがグランドに接続されており、ならびにアンプ回路が、オペアンプであって、
反転入力部が人体到達電位を受け、
非反転入力部が負の直流電圧源に接続されており、および
出力部が、カソードに接続されている
オペアンプを含む、請求項２に記載の電気生理学的分析システム。
【請求項４】
アンプ回路のフィードバックループが、減算器であって、その入力部においてアノードの電位および人体到達電位を受ける減算器を含み、ならびにフィードバックループアンプ回路が、オペアンプであって、
反転入力部が、減算器の出力部に接続されており
非反転入力部が正の直流電圧源に接続されており、および
出力部がアノードに接続されている；
オペアンプを含む、請求項２に記載の電気生理学的分析システム。
【請求項５】
高インピーダンスと接続された電極の電位に応じて、人体到達電位を測定するためのデバイスを更に含む、請求項１〜４のいずれかに記載の電気生理学的分析システム。
【請求項６】
減算器が、該減算器における入力電流が測定を阻害しない程度に十分に高い入力インピーダンスを有する、請求項３および４のいずれかに記載の電気生理学的分析システム。
【請求項７】
電圧源とアノードとの間に直列に接続された第１測定抵抗器と、カソードとグランドとの間に直列に接続された第２測定抵抗器とを含み、これら測定抵抗器の端子における電圧測定が、それぞれアノードおよびカソードでの電流の値を推測するのに適する、請求項４〜６のいずれかに記載の電気生理学的分析システム。
【請求項８】
測定デバイス（１４０）が、アノードおよびカソードでの電流の値を同時に測定すること、ならびに人体における追加の電流またはリーク電流の存在を検出するために、アノードおよびカソードにおける電流の値を比較することに更に適している、請求項１〜７のいずれかに記載の電気生理学的分析システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のシステムにおいて実行される電気生理学的分析方法であって、少なくとも、
直流電圧源（１２０）が、一連の直流パルスをアクティブ電極に与え、かつ、回路が、アクティブ電極における電流ならびに高インピーダンスと接続された電極の少なくともいくつかにおける電位を表すデータを取得する、測定工程と 
アノードを通る電流ならびにアノードと人体到達電位の間の電位差に基づいて、アノードにおける皮膚のコンダクタンスが測定される工程と
を含み、アノードと人体到達電位との間の電位差が、直流電圧源によって与えられる電圧により制御される、方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載のシステムにおいて実施される方法であって、アノードおよびカソードを通る電流の値を比較することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医学的状態の検知の観点からの、概して人体の電気生理学的解析の分野に関する。
【０００２】
本発明は特に、人体における発汗機能の評価に適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
本出願人は、フランス特許２９１２８９３において、電気生理学的解析システムであって、被験者の体の相異なる部位に設置するよう意図された一連の電極と、調節可能な直流パルスの発生に適切な直流電圧源と、一対の、いわゆるアクティブ電極を電圧源に選択的に接続するように構成されたスイッチ回路であって、該アクティブ電極がアノードとカソードを形成し、および少なくとも１つの他の電極を高インピーダンスに接続するスイッチ回路とを含む電気生理学的解析システムを提案している。
【０００４】
電圧源から電極に印加される電圧は、皮膚の外層に電気生理学的電流を発生させるのに適しており、その特定の特徴の検査によって健康状態または健康状態の傾向が示され得る。
【０００５】
特に、および図１を参照して、電圧の印加によって皮膚に発生する電流は、汗腺のコンダクタンスを測定することにより、被験者の汗腺の電気的挙動を調べるのに適する。最も低い電圧領域においては電圧−電流曲線の勾配に一致する（フランス特許出願１１６０６０１参照）このコンダクタンスは、被験者の健康状態によって変動する。
【０００６】
この方法において、例えば、低電圧−電流曲線は、Ｇｉｎ Ｈらによって“Non-invasive and quantitative assessment of sudomotor function for peripheral diabetic neuropathy evaluation. Diabetes Metab (2011), doi:10.1016/j.diabet. 2011.05.003”の文中に記載されるように、糖尿病性神経症の糖尿病患者の指標になり得る。
【０００７】
電圧−電流曲線が、最も低い電圧領域における線形部分に続いて、より高域における非線形乖離を有することもまた観測されている（図１参照）。同様の乖離は、人体に印加された電圧のレベルに従う皮膚の導電性に対しても生じる。
【０００８】
いかなる病気を患っているかに則した異なる種類の被験者に同じ方法を用いてもこの乖離は生じないので、被験者のこの乖離を調べることは、被験者の健康状態を推定するための情報に適し得る。
【０００９】
しかしながら、ある被験者から別の被験者へ次々に同じ電圧、同じ電流を供給しても、この乖離が生じないので、発明者らはむしろ、ここで生じていることは人体到達電位（potential reached by the body）に、およびより具体的には、腺の両側の（すなわち、電極と人体の間の）電位の差に依存するということに気づいた。
【００１０】
そのため、等しい電極と人体の間の電位の差において、この乖離を測定することは、全ての被験者に対して適切である。
【００１１】
しかしながら、電流システムは、電極と人体到達電位の間の電位の差を知るのに適するに過ぎず、原則としてこの電位差を印加することができないため、この測定は一定の電位の差のために作られていない。これらのシステムはこのため、披験者の健康状態の情報を得るための乖離に関して、電圧−電流曲線を最大限に利用することに適さない。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、等しい電圧の差のために、さまざまな被験者の汗腺の曲線の乖離を調べるためのシステムを提供することによる、前述の欠点の是正である。
【００１３】
この点で、本発明は電気生理学的分析システムであって
人体の相異なる領域に設置されるように意図された一連の電極と、
直流電圧源と、
前記電圧源により生じる直流パルスを、アノードおよびカソードを形成する一対のいわゆるアクティブ電極に選択的に印加すること、および人体到達電位を測定するために用いられる少なくとも１つの他のいわゆるパッシブ電極を高インピーダンスと接続することに適した制御デバイスと、
前記パルスの印加に応答して、カソードにおける電流ならびに高インピーダンスに接続された電極の少なくともいくつかにおける電位を表すデータを得るように構成された測定デバイスであって、該データが皮膚の電気化学的コンダクタンスの値の測定に適している、測定デバイスと
を含み、直流電圧源によって与えられる電圧に応じて、アノードの電位と、人体到達電位の間の差を制御するためのデバイスを更に含むことを特徴とするシステムに関する。
【００１４】
有利には、しかし随意に、本発明によるシステムは以下の特徴のうち少なくとも一つを更に含み得る；
・直流電圧源と一方のアクティブ電極との間にアンプ回路を、そのゲインを制御するフィードバックループと共に含む、制御デバイス
・グランドに接続されているアノード、ならびにオペアンプであって、
反転入力部が人体到達電位を受け、
非反転入力部が負の直流電圧源に接続されており、および
出力部が、カソードに接続されている
オペアンプを含むアンプ回路
・減算器であって、その入力部においてアノードの電位および人体到達電位を受ける減算器を含むアンプ回路のフィードバックループ、ならびにオペアンプであって、
反転入力部が、減算器の出力部に接続されており
非反転入力部が正の直流電圧源に接続されており、および
出力部がアノードに接続されている
オペアンプを含む、フィードバックループアンプ回路
・高インピーダンスと接続された電極の電位に応じて、人体到達電位を測定するためのデバイスを更に含むシステム
・減算器であって、該減算器における入力電流が測定を阻害しない程度に十分に高い入力インピーダンスを有する減算器
・端子における電圧測定が、それぞれアノードおよびカソードでの電流の値を推測するのに適する、電圧源とアノードとの間に直列に接続された第１測定抵抗器、およびカソードとグランドとの間に直列に接続された第２測定抵抗器
・アノードおよびカソードでの電流の値を同時に測定すること、ならびに人体における追加の電流またはリーク電流の存在を検出するために、アノードおよびカソードにおける電流の値を比較することに更に適している測定デバイス
【００１５】
本発明は、本発明によるシステムにおいて実行されるように意図された電気生理学的分析方法であって少なくとも；
直流電圧源が一連の直流パルスをアクティブ電極与え、かつ、回路が、アクティブ電極における電流ならびに高インピーダンスと接続された電極の少なくともいくつかにおける電位を表すデータを取得する、測定工程、および 
アノードを通る電流ならびにアノードと人体到達電位の間の電位差に基づいて、アノードにおける皮膚のコンダクタンスが測定される工程
を含み、アノードと人体到達電位との間の電位差が、直流電圧源によって与えられる電圧により制御される、方法に更に関する。
【００１６】
有利には、しかし随意に、本発明の方法は、アノードおよびカソードを通る電流の値の比較を更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の更なる特徴、目的および利点は、非限定的例示の目的で与えられる添付の図を参照する以下の詳細な説明を読むことによって明らかになる。
【００１８】
【図１】図１は人間の皮膚の、前述した電流−導電性−電圧応答の例を表している。
【図２】図２は電気生理学的分析システムを概略的に表している。
【図３ａ】図３ａは本発明の電気生理学的分析システムの形態の、最小の電気回路図を表している。
【図３ｂ】図３ｂは本発明の電気生理学的分析システムの形態の、最小の電気回路図を表している。
【図４ａ】図４ａは本発明のシステムで使用される減算器の例を表している。
【図４ｂ】図４ｂは本発明のシステムで使用される減算器の例を表している。
【図５】図５は本発明によるシステムにおいて実行される分析方法の主工程を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２を参照すると、電気生理学的解析システム１００が表されている。
【００２０】
このシステムは複数の電極１１０を、好ましくは４電極であって、うち２電極が、被験者が手を乗せることができる程度に十分に広い表面にわたり、および他の２電極が、被験者が足を乗せることができる程度に十分に広い表面にわたる４電極を含む。
【００２１】
例えば、これらの電極は、１００ｃｍ２より大きい表面積を持ち得る。
【００２２】
システム１００は直流パルスの発生に適する直流電圧源１２０を含む。この電圧源から与えられる電圧は好ましくは０〜１０Ｖの間であり、有利には０〜４Ｖの間である。このパルスは０.２秒以上の持続時間を有し得、あるパルスと他のパルスの間で電圧は、増加、減少、および他の方法（例えば、増加した後減少）をするなどして様々である。
【００２３】
システム１００は、直流電圧源１２０および電極１１０を制御するためのデバイス１３０も含む。このデバイスは、該電圧源が電極へパルスを提供することができるように、アノードとカソードを形成する一対の電極を直流電圧源に選択的に接続させることに適する。これらの電極は“アクティブ”と言及されている。
【００２４】
他の電極は、このため、高インピーダンスに直接、または上述したようなオペアンプ（ＯＡ）を介して間接的に接続しており、人体到達電位の測定に適している。これらは“パッシブ”電極として言及されている。
【００２５】
図２は、制御デバイス１３０による、電極の、直流電圧源１２０への選択的接続機能を説明するためにスイッチアレイを表している。
【００２６】
制御デバイス１３０は、アクティブ電極とパッシブ電極の対を変化させることで、測定サイクルを実行し得る。概して、上述したような４電極システムでは、この測定は以下の電極の組み合わせでなされる（括弧内は略称）。
0006047659.tif 000002
【００２７】
システム１００はパッシブ電極の電位を得るように、およびアクティブ電極間の電流を測定するように構成された、測定デバイス１４０も含む。これに関して、測定デバイス１４０は有利には、カソードと基準電圧（たとえばグランド）の間に直列で接続された測定抵抗器Ｒｍｃを含む。カソードを通過する電流は、抵抗器端子の電圧を測定すること、およびこの電圧を抵抗値によって分圧することによって決定される。
【００２８】
測定したデータはディスプレイデバイス１３１に表示される。
【００２９】
さらに、このシステムはアノードの電位Ｖａと人体到達電位ＶＸの間の電位の差を、直流電圧源から輸送される電圧によって制御するためのデバイス１５０を含む。この制御デバイスは、直流電圧源とアクティブ電極のうちの一つの間に、増幅ゲインを制御して、アノードの電位と人体到達電位の間の電位の差（Ｖａ−ＶＸ）の制御を可能にするための少なくとも一つのパッシブ電極を含むフィードバック回路を備えたアンプ回路を含む。
【００３０】
この制御デバイスは、図３ａおよび図３ｂを参照して以下に説明するいくつかの態様の対象になり得る。
【００３１】
図３（ａ）を参照する第一の態様によれば、アノードはグランドに接続しており、アンプ回路はオペアンプを含んでおり、オペアンプの非反転入力端子は負の直流電圧源Ｖｇに接続し、反転入力端子は人体到達電位ＶＸを受け、および出力Ｖｓは測定抵抗Ｒｍｃを経由してカソードに接続している。
【００３２】
制御デバイスは、高インピーダンスに接続する電極の電位ＶＯ１およびＶＯ２に従って、人体到達電位を選択するデバイス（図には示していない）を更に含み得る。
【００３３】
この選択された電位は、ＶＯ１およびＶＯ２の最低値であることが好ましい。高インピーダンスに接続する電極の電位を最低の電位値を選択することで、高インピーダンスの電極が過電圧になるのを防止することができる。
【００３４】
図３ａからわかるように、測定デバイス１４０の測定抵抗Ｒｍｃはオペアンプの出力ＶｓとカソードＶｃ間に位置する。
【００３５】
この設計の意図は、以下のゲインの等式が得られるためである
【数１】
0006047659.tif 000003
ここでＡはオペアンプのゲインで、これは１よりもかなり大きい（例えば約数十万〜百万）。
【００３６】
回路を流れる電流値Ｉとの関係は
【数２】
0006047659.tif 000004
ここでβはフィードバック回路のフィードバック比であり
【数３】
0006047659.tif 000005
ここでＲａおよびＲｃはそれぞれアノード側の皮膚の汗腺の抵抗およびカソード側の皮膚の汗腺の抵抗（別途測定）であり、そのため次式が得られる。
【数４】
0006047659.tif 000006
ゲインの等式でＶｓを削除すると、次の制御等式が得られる。
【数５】
0006047659.tif 000007
【００３７】
この方法で、人体到達電位ＶＸは直流電圧源から輸送された電位Ｖｇで決まる。さらにアノードはグランドに接続しているので、アノードにおける電位は０であり、アノード−人体到達電位ＶＸ間の電位の差Ｖａ−ＶＸはＶｇに等しい。そのため電位の差は電圧源で制御される。
【００３８】
この方法では、電位Ｖａ−ＶＸにおける一定の差のために、あらゆる被験者の汗腺の電圧−電流応答曲線の挙動を調べることが可能である。
【００３９】
図３ｂに関して、人体到達電位とアノードの電位の一定の差Ｖａ−ＶＸを制御するためのデバイスを備える、代替のシステムの形態を表している。
【００４０】
この形態では、制御デバイスのフィードバック回路は、アノードの電位
Ｖａと人体到達電位ＶＸの入力を受ける減算器を含む。
【００４１】
オペアンプ（ＯＡ）を含む制御デバイスのアンプ回路では、非反転入力端子が、正電圧を輸送する直流電圧源に接続する。反転入力端子は減算回路の出力Ｖｄに接続しており、ここで出力は測定抵抗Ｒｍａを経てアノードに接続している。
【００４２】
この減算器は、該減算器における入力電流が測定を阻害しない程度十分に高いインピーダンスを有するために、つまり、減算回路が存在することで、アノードとカソードの間の電流Ｉからバイアス電流が生じないために、更に適切である。
【００４３】
この目的のために、減算器は、図４ａおよび図４ｂに表されるような様々な方法で実施され得る。
【００４４】
図４ａに関して、オペアンプで実施される従来型の減算器の電気回路図が表されている。この態様において、オペアンプの出力Ｖ３は反転入力端子に抵抗器Ｒ’１で接続されている。抵抗器Ｒ１は減算器の第一入力Ｖ１と反転入力端子との間に直列で取り付けられる。
【００４５】
最後に、抵抗器Ｒ２は減算回路の第二入力Ｖ２と、オペアンプの非反転入力端子の間に直列で取り付けられ、この入力端子もまた、他の抵抗Ｒ’２によってグランドに接続される。
【００４６】
そのため、入力Ｖ１およびＶ２によって、出力Ｖ３の式が与えられる。
【数６】
0006047659.tif 000008
【００４７】
これは、Ｒ１＝Ｒ’１およびＲ２＝Ｒ’２ならば、Ｖ３＝Ｖ２−Ｖ１を与える。
【００４８】
さらに、Ｒ１およびＲ２が１よりもかなり大きいとき、回路から抽出される電流値ｉｏおよびｉａは実質的には０である。
【００４９】
図４ｂは減算回路の更なる態様を表している。この態様は前述したような構成と同様のものから構成されるが、フォロワモードを搭載した追加のオペアンプが、各入力Ｖ１およびＶ２と、それぞれ抵抗器Ｒ１およびＲ２の間に設置されている。
【００５０】
フォロワモードでは、オペアンプの出力ＶＳは反転端子に接続し、および入力は非反転端子に接続する。出力は入力Ｖ１に以下の関係で接続している。
【数７】
0006047659.tif 000009
【数８】
0006047659.tif 000010
【００５１】
この構成によって得られる利点は、制御デバイスのみにおいて、測定デバイスのごく微量の電流ＩｏおよびＩａ（０.１μＡ以下）の抽出を、抵抗値に依らず、可能にするという点である。
【００５２】
図３ｂに関して、この構成の関数方程式は以下のようになる。
【数９】
0006047659.tif 000011
ここでＡはオペアンプのゲインであり、および
【数１０】
0006047659.tif 000012
この等式で、Ｒｍｃはカソードとグランドの間に直列に接続する第一測定抵抗であり、Ｒｍａはオペアンプの出力ＶＳとアノードの間に直列に接続する第二測定抵抗である。この第二測定抵抗の使用は任意である。システムにリークが無いか、および減算器から抽出した電流が０であるかを点検することは、アノードおよびカソードにおける電流の測定に適する。
【００５３】
ここで、αはシステムのフィードバック比で、次式で与えられる。
【数１１】
0006047659.tif 000013
また、
【数１２】
0006047659.tif 000014
ゆえに、
【数１３】
0006047659.tif 000015
【００５４】
この回路を用いて、直流電圧源によって直接与えられる電圧は、アノードの電位と人体到達電位との間の電位差を設定する。
【００５５】
図５は上記の解析システムで実施される方法の主工程を表す。
【００５６】
この方法は、直流電圧源がパルスをアクティブ電極へ与える測定工程１０を少なくとも１つ含む。２つの他の電極は高インピーダンスと接続する。この工程の間、制御デバイス１５０はアノードの電位と人体到達電位の間の電位の差Ｖａ−ＶＸを電圧源によって制御することに適する。
【００５７】
回路が２つの測定抵抗を含む場合には、本方法は、アノードおよびカソードにおける電流の値が比較されている間に、リーク電流の存在を検出するために工程１１を更に含み得る。
【００５８】
比較の結果はディスプレイ１３１上に表示され得る。リーク電流が検出されたら、測定は工程１２の間に中断または警告され得る。
【００５９】
本発明の解析システムを用いれば、異なる被験者の皮膚の電圧−電流曲線の乖離の解析を行うための電Ｖａ−ＶＸの一定の差の測定を利用することが可能になる。
【図１】
0006047659.tif 000016
【図２】
0006047659.tif 000017
【図３ａ】
0006047659.tif 000018
【図３ｂ】
0006047659.tif 000019
【図４ａ】
0006047659.tif 000020
【図４ｂ】
0006047659.tif 000021
【図５】
0006047659.tif 000022