(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１の血管（１０３）内の血液の血液成分の血球数パラメータを検出するための検出装置（１００）であって、
第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号を前記血管内に注入するように構成される伝送器（１０１）；
前記第１周波数による第１受信信号、前記第２周波数による第２受信信号を受信するように構成される受信器（１０５）；
前記第１伝送信号及び前記第１受信信号に基づき第１損失変数を定め、前記第２伝送信号及び前記第２受信信号に基づき第２損失変数を定めるよう構成される損失検出器（１０７）；及び
前記損失変数がより大きい前記周波数に応じた前記血液成分の緩和時間定数（τ）を求めるよう構成されるプロセッサ（１０９）；
を含む、検出装置。
【請求項２】
前記プロセッサ（１０９）は、前記求められた緩和時間定数（τ）に応じて少なくとも１つの血球数パラメータを定めるように構成される、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記プロセッサ（１０９）は、前記血球数パラメータの濃度と前記緩和時間定数（τ）の所定の関係から、前記求められた緩和時間定数（τ）に応じて少なくとも１つの血球数パラメータを定めるよう構成される、請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの血球数パラメータは、血中グルコース濃度、乳酸塩濃度又は酸素濃度を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記損失検出器（１０７）は、前記第１損失変数及び前記第２損失変数を２ポート測定により求めるよう構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記損失検出器（１０７）は、ネットワーク分析器又はパワー検出器を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記損失検出器（１０７）は、前記第１損失変数及び前記第２損失変数を求めるために、各々前方伝送係数Ｓ２１及び入力反射係数Ｓ１１を求めるよう構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記損失検出器（１０７）は、以下の式：
【数１】
0005990181.tif 000007
（式中、Plossは前記第１損失変数又は前記第２損失変数の各々を表し、Ｓ１１は入力反射係数を表し、Ｓ２１は前方伝送係数を表す）
に基づき各々前記第１損失変数及び前記第２損失変数を求めるよう構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記プロセッサ（１０９）は、以下の式：
【数２】
0005990181.tif 000008
（式中、ｆＡは、前記定められた損失定数がより大きい前記周波数を示す）
に基づき前記緩和時間定数（τ）を求めるよう構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記損失検出器（１０７）は、前記各損失変数を求めるための前記各周波数の複素誘電率（ε”）を定めるよう構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記プロセッサ（１０９）は、前記複素誘電率（ε”）の虚部が最大となる前記周波数を求め、前記測定された周波数に応じて前記緩和時間定数（τ）を定めるよう構成される、請求項１０に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記第１伝送信号又は前記第２伝送信号を注入するための前記伝送器（１０１）は、少なくとも１つの伝送アンテナ、特にダイポールアンテナ又はフレームアンテナを含み、前記第１受信信号及び前記第２受信信号を受信するための前記受信器（１０５）は、前記伝送アンテナから一定の距離にある少なくとも１つの受信アンテナ、特にダイポールアンテナ、フレームアンテナ又はパッチアンテナを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記伝送器（１０１）は、前記第１伝送信号又は前記第２伝送信号を、横電気（ＴＥ）波又は横磁気（ＴＭ）波として、特に血流方向に対して縦方向又は横方向に前記血管（１０３）で注入するよう構成される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記伝送器（１０１）は、前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号が、特に同調発振器を用いて連続的か又は特に前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を含む広帯域信号を用いて同時に、前記血管（１０３）に注入するよう構成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１５】
１の血管の血液の血液成分の血球数パラメータを検出するための方法であって、
第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号を血管に注入する工程（５０１）；
第１受信信号を前記第１周波数で受信し、第２受信信号を前記第２周波数で受信する工程（５０３）；
第１損失変数を前記第１伝送信号及び前記第１受信信号に基づき定める工程（５０５）；
第２損失変数を前記第２伝送信号及び前記第２受信信号に基づき定める工程（５０７）；及び
前記血液成分の緩和時間定数（τ）を、損失変数がより大きい前記周波数に応じて求める工程（５０９）；
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液成分、例えば１の血管を流れる血中の糖濃度を検出するための分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、１の血液成分の濃度等の血球数パラメータを同定するために侵襲的に血液を採取しうる。そして、血球数パラメータは、採取した血液を用いて標準化試験紙により同定できるが、その電気抵抗値は血液成分、例えば血糖値に依存する。例えば、試験紙の電気抵抗値を検出するための直流抵抗測定を行う血糖測定機器を用いて電気抵抗値を各々検出できる。抵抗値は、血糖濃度と抵抗値のそれ自体が公知の関係に基づき、血糖濃度に変換されうる。検出精度を高めるため、各試験紙は、較正データ、例えば基準抵抗値又は対応するコードと共に提供されることにより試験紙の特性のばらつきが補正されうる。しかし、侵襲的な手法の欠点は、血液を採取しなければならず、そのため患者を傷つけることである。さらに、例えば日内変動曲線を測定するために血液成分の濃度を持続的に検出することは困難である。その上、食物摂取と、例えば血糖増加までの時間的遅延を侵襲的手法で正確に検出することはできない。また、血中血糖濃度が低い場合は特に、患者にインスリンを投与する時間を正確に同定できない。
【０００３】
例えば、血液中の物質濃度又は物質組成等の血球数パラメータを同定するための非侵襲的方法としてマイクロ波分光法を用いうる。血球数パラメータを検出するマイクロ波分光法は、血液が潅流する組織にマイクロ波信号を注入させ、注入したマイクロ波エネルギーの周波数依存性の吸収を検出することに基づく。
【０００４】
非特許文献１は、マイクロ波を用いた血球数パラメータ同定の多電極構成を記載する。多電極構成には電極間隔が異なる複数個の電極対が含まれ、これにより異なるマイクロ波信号が侵入（Eindringtiefe）しうる。血球数パラメータの検出は、インピーダンス測定、つまり１ポート測定により行われ、インピーダンスミスマッチのために誤差が生じうる。侵入が異なると、場合により毛細血管と静脈の血液を区別できず、測定結果が歪曲されうる。一般に、静脈血の血球数パラメータの測定は毛細血管血液の血球数パラメータの測定よりも正確であるが、これは例えば、毛細血管血液中の血糖の変化が静脈血に比べて遅いためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Andreas Caduff et al., “Non-invasive glucose monitoring in patients with Type 1 diabetes: A multi-sensor system combining sensors for dielectric and optical characterization of skin”, Biosensors and Bioelectronics 24 (2009) 2778-2784
【非特許文献２】Buford Randal Jean et al., "A microwave frequency sensor for noninvasive blood-glucose measurement”, SAS 2008 -IEEE Sensors Applications Symposium, Atlanta, GA, February 12-14, 2008
【非特許文献３】M. McClung, “Calibration methodology for a microwave non-invasive glucose sensor”, Master Thesis, Baylor University, Mai 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献２及び非特許文献３は、さらに、血糖濃度の同定のための電極構成を記載する。本文献では、血液の誘電特性が血糖値に依存することを用いる。マイクロ波センサに親指を押しつけると、共振器の離調により親指の比誘電率の変化が測定される。しかし、親指の接触圧により血液が移動するために正確な測定結果が得られない。さらに、測定を持続することができない。また、血糖含有量同定のための測定データの評価は各患者に依存するため、他の患者に対する再現性がない。そして、当該方法ではマイクロ波電力の侵入を制御できず、毛細血管と静脈の血液を区別できない。さらに、比誘電率の変化は１ポート測定に基づいて行われ、ミスマッチの影響を受けやすい。
【０００７】
本発明の目的は、侵襲的同定ではない、血管を循環する血液中の血球数パラメータ、特に血糖値を、マイクロ波を用いて測定する効率的な概念の提供である。
【０００８】
本目的は独立請求項の特徴により達成される。有利な発展形が従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明は、血液成分の緩和時間定数を検出して血球数パラメータを同定しうるという知見に基づく。例えば、同定された血球数パラメータが血中糖濃度である場合、糖含有水溶液の緩和時間定数は血糖濃度、すなわち血糖値の指標となる。
【００１０】
本発明はさらに、血液成分の緩和時間定数は血管に注入したマイクロ波信号を測定して同定されうるという知見に基づく。ここで、注入したマイクロ波信号の損失変数が検出される。例えば、損失変数は、複素誘電率の周波数依存性のプロファイルで示される。
【００１１】
本発明は、例えば、静脈又は動脈等の血管について、当該血管周囲の脂肪組織を覆う皮膚の層を誘電体導波管システムとみなしうるという他の知見に基づく。すなわち、当該誘電体導波管システムが励起されると、異なるモード又は波、例えば横電磁（ＴＥＭ）波若しくは横電気（ＴＥ）波又は横磁気（ＴＭ）波又はＨＥ波が励起されうる。ＴＥモードの場合、伝搬方向配向性でゼロでない磁場成分が存在する。一方、ＴＭモードの場合は、モードの伝搬方向配向性でゼロでない電界成分が存在する。すなわち、高周波の励起に応じて、血管及び皮膚の層を含む誘電体導波管システムで異なるモードを励起しうる。当該モードは血流方向に伝搬でき、その結果、血球数パラメータを正確に検出しうる。
【００１２】
伝送信号が注入し、受信信号が注出される血管は誘電体導波管と解釈される。伝送信号は特にマイクロ波信号と形成される。マイクロ波信号を用いて測定手法が着実に実現されうる。
【００１３】
血液中の少なくとも１つの血球数パラメータ、例えばグルコース濃度を、同定した緩和時間定数（τ）を用いて測定しうる。血液成分の緩和時間定数（τ）等の血球数パラメータは継続的に測定しうる。例えば、血球数パラメータとしてのグルコース濃度は、従来方法に比べて有利な結果をもたらし、患者の食事摂取と血糖上昇の間の遅延時間を同定しうる、つまり、患者の日課変動により迅速に反応しうる。高血糖又は低血糖になると、直ちに警告が起動されうる。通信インターフェースを介した遠隔医療アクセスも可能となる。
【００１４】
第１伝送信号、第２伝送信号及び場合により他の伝送信号を用いて、広帯域測定又は損失変数を測定しうる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１態様では、血管内の血液の血液成分の血球数パラメータを検出する検出装置が提供され、当該検出装置は伝送器、受信器、損失検出器及びプロセッサを含む。伝送器は第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号を血管内に注入するよう構成される。受信器は、第１周波数による第１受信信号を、第２周波数による第２受信信号を受信するよう構成される。損失検出器は、第１伝送信号及び第１受信信号に基づき第１損失変数を同定するよう構成される。損失検出器はさらに、第２伝送信号及び第２受信信号に基づき第２損失変数を同定するよう構成される。プロセッサは、損失変数がより大きい周波数に応じた血液成分の緩和時間定数（τ）を測定するよう構成される。
【００１６】
特に、プロセッサは、第１損失変数が第２損失変数よりも小さくない場合、第１周波数に応じて血液成分の緩和時間定数（τ）を定めるか又は第２損失変数が第１損失変数よりも小さくない場合、第２周波数に応じて血液成分の緩和時間定数（τ）を同定するよう構成される。
【００１７】
１の実施形態では、プロセッサは、測定された緩和時間定数（τ）に応じて少なくとも１つの血球数パラメータを同定するよう構成される。
【００１８】
１の実施形態では、プロセッサは、血球数パラメータの濃度と緩和時間定数（τ）の間の所定の関係を用いて、測定された緩和時間定数（τ）に応じて少なくとも１つの血球数パラメータを同定するよう構成される。
【００１９】
１の実施形態では、所定の注入が、緩和時間定数（τ）に関する血球数パラメータの濃度の画像を含む。
【００２０】
１の実施形態では、検出装置は、血球数パラメータの濃度と緩和時間定数（τ）の間の所定の関係のイメージングを行うルックアップテーブルを含む。
【００２１】
１の実施形態では、少なくとも１つの血球数パラメータは、血中グルコース濃度、乳酸塩濃度又は酸素濃度を含む。
【００２２】
１の実施形態では、損失検出器は、第１損失変数及び第２損失変数を、２ポート測定を用いて同定するよう構成される。
【００２３】
有利には、２ポート測定は従来の１ポート測定よりも測定結果の信頼性が高い。
【００２４】
１の実施形態では、損失検出器は、ネットワーク分析器又はパワー検出器を含む。
【００２５】
１の実施形態では、損失検出器は、第１損失変数及び第２損失変数を同定するため、各々前方伝送係数Ｓ２１及び／又は入力反射係数Ｓ１１を同定するよう構成される。
【００２６】
１の実施形態では、損失検出器は、以下の式：
【数１】
0005990181.tif 000002
（式中、Plossは第１損失変数又は第２損失変数の各々を表し、Ｓ１１は入力反射係数を表し、Ｓ２１は前方伝送係数を表す）
に基づき各々前記第１損失変数及び前記第２損失変数を求めるよう構成される。
【００２７】
１の実施形態では、当該プロセッサは、以下の式：
【数２】
0005990181.tif 000003
（式中、ｆＡは、前記測定した損失定数がより大きい前記周波数を示す）
に基づき前記緩和時間定数（τ）を同定するよう構成される。
【００２８】
１の実施形態では、損失検出器は、各損失変数を測定する各周波数の複素誘電率（ε”）を同定するよう構成される。
【００２９】
ここで特に、複素誘電率又は比誘電率の虚部が評価される。特に、当該周波数は、複素誘電率の虚部が極大になると観察される。その結果、周波数依存性損失を示す、複素誘電率の虚部を観察して、異なる極性効果を分離できる。
【００３０】
１の実施形態では、プロセッサは、複素誘電率（ε”）の虚部が最大となる周波数を測定し、測定された周波数に応じて緩和時間定数（τ）を同定するよう構成される。
【００３１】
１の実施形態では、伝送器は、複数の周波数がある少なくとも１つの伝送信号を血管に注入するよう構成される。受信器は、複数の周波数がある少なくとも１つの受信信号を受信するよう構成される。さらに、プロセッサは複素誘電率（ε”）が最大となる周波数を測定し、測定された周波数に応じて緩和時間定数（τ）を同定するよう構成される。
【００３２】
１の実施形態では、第１伝送信号又は第２伝送信号を注入する伝送器には、少なくとも１つの伝送アンテナ、特にダイポールアンテナ、フレームアンテナ又はパッチアンテナがある。当該好ましい実施形態では、第１受信信号及び第２受信信号を受信する受信器には、伝送アンテナから一定の距離の少なくとも１つの受信アンテナ、特にダイポールアンテナ又はフレームアンテナがある。
【００３３】
１の実施形態では、伝送器は、第１伝送信号又は第２伝送信号を、横電気（ＴＥ）波又は横磁気（ＴＭ）波として、特に血流方向に対して縦方向又は横方向に血管内に注入するよう構成される。
【００３４】
１の実施形態では、伝送器は、第１伝送信号及び第２伝送信号を、特に同調発振器を用いて連続的に、又は第１伝送信号及び第２伝送信号を含む特に広帯域信号を用いて同時に血管に注入するよう構成される。
【００３５】
１の実施形態では、伝送信号は、ブロードエッジ高周波信号又は掃引信号である。
【００３６】
１の実施形態では、伝送信号はマイクロ波信号として形成される。
【００３７】
１の実施形態では、血管は動脈又は静脈である。
【００３８】
１の実施形態では、伝送器は、０．１〜１．０ｍＷの出力で血管に伝送信号を注入する。
【００３９】
１の実施形態では、第１周波数及び第２周波数の範囲は各々１〜１５ＧＨｚである。
【００４０】
１の実施形態では、検出装置は、少なくとも１つの伝送信号を発信するための多数の伝送アンテナ付き伝送器、少なくとも１つの受信信号を受信するための多数の受信アンテナ付き受信器、プロセッサ及び損失検出器を含む。ここで、プロセッサは、多数の伝送アンテナのうちの１つの伝送アンテナ、多数の受信アンテナのうちの１つの受信アンテナを含む第１検出構成を選択し、多数の伝送アンテナのうちの１つの伝送アンテナと多数の受信アンテナのうち１つの受信アンテナを含む第２検出構成を選択するよう構成される。さらに、損失検出器は、伝送信号を発信するために第１検出構成が選択された場合、伝送信号及び受信信号に基づき第１損失変数を検出するように構成され、伝送信号を発信するために第２検出構成が選択された場合は、伝送信号及び受信信号に基づき第２損失変数を検出するよう構成される。さらに、プロセッサは、血球数パラメータを検出するために損失変数がより低い検出構成を選択するよう構成される。
【００４１】
例えば、伝送器は、広帯域擬似雑音信号を用いる伝送器、例えばＭ系列レーダーとして形成される。
【００４２】
特に、第１検出構成が選択された場合、伝送器は、第１検出構成の伝送アンテナにより伝送信号を発信するよう構成される。第１検出構成が選択された場合、受信器は第１検出構成の受信アンテナにより受信信号を受信するよう構成される。さらに、第２検出構成が選択された場合、伝送器は第２検出構成の伝送アンテナにより伝送信号を発信するよう構成され、第２検出構成が選択された場合、受信器は第２検出構成の受信アンテナにより受信信号を受信するよう構成される。ここで、損失検出器は、第１検出構成の伝送信号及び受信信号に基づき第１損失変数を検出し、第２検出構成の伝送信号及び受信信号に基づき第２損失変数を検出するよう構成される。
【００４３】
１の実施形態では、第１損失変数は第１周波数での血液成分溶液の吸収線であり、第２損失変数は第２周波数での水溶液の吸収線である。
【００４４】
１の実施形態では、第１損失変数及び第２損失変数は血液成分溶液の吸収線の周波数依存性のプロファイルを定める。
【００４５】
１の実施形態では、第１損失変数は、第１周波数を含む第１周波数範囲内の吸収極小又は吸収極大であり、第２損失変数は第２周波数を含む第２周波数範囲内の吸収極小又は吸収極大である。
【００４６】
１の実施形態では、本発明は、血管内の血液の血球数パラメータを検出するための検出装置に関し、少なくとも１つの伝送信号を発信するための多数の伝送アンテナを有する伝送器、少なくとも１つの受信信号を受信するための多数の受信アンテナ付き受信器、多数の伝送アンテナのうち１つの伝送アンテナ及び多数の受信アンテナのうち１つの受信アンテナ付き第１検出構成を選択し、多数の伝送アンテナのうち１つの伝送アンテナ及び多数の受信アンテナのうち１つの受信アンテナ付き第２検出構成を選択するよう構成されるプロセッサ、伝送信号を発信するために第１検出構成が選択された場合に、伝送信号及び受信信号に基づき第１損失変数を検出し、伝送信号を発信するために第２検出構成が選択された場合は、伝送信号及び受信信号に基づき第２損失変数を検出するよう構成される損失検出器を含み、プロセッサは、血球数パラメータを検出するために損失変数がより小さい検出構成を選択するよう構成されている。
【００４７】
好ましくは、各検出構成を選択すると血管が励起され、伝送信号は、例えば血管方向へ発信される。伝送信号が受信形態である受信信号に基づき、また伝送信号に基づき、例えば、伝送アンテナ及び受信アンテナを含むアンテナ対を、最小の注入損失と結合される検出構成として選択しうる。注入損失は、例えば、上記損失変数、例えば吸収線又は減衰の比較に基づき検出されうる。
【００４８】
本発明の１態様では、血管内血液成分のパラメータを検出する方法が提供される。ここで、第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号は血管に注入される。さらに、第１受信信号が第１周波数で受信され、第２受信信号が第２周波数で受信される。第１損失変数は第１伝送信号及び第１受信信号に基づき測定される。これに応じて、第２損失変数は第２伝送信号及び第２受信信号に基づき測定される。さらに、血液成分の緩和時間定数（τ）は損失変数がより大きい周波数に応じて測定される。
【００４９】
好ましい実施形態では、当該方法は、多数の周波数がある少なくとも１つの高周波信号を血管に注入する工程；複素誘電率（ε”）の虚部が最大となる周波数を同定する工程；同定された周波数に応じて緩和時間定数（τ）を測定する工程；測定された緩和時間定数（τ）に応じて血球数パラメータを測定する工程；を含む。
【００５０】
さらに、血管内血液の血液成分のパラメータを検出する上記方法の実施をプログラム制御装置で少なくとも部分的に行うコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品として実施される少なくとも１つの部分は、特に緩和時間定数（τ）を測定する工程を含む。
【００５１】
コンピュータプログラム製品、例えばコンピュータプログラム手段は、記憶媒体、例えばメモリーカード、ＵＳＢスティック、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のネットワーク内のサーバからダウンロード可能なファイルの形態として提供又は供給されうる。例えば、ワイヤレス通信ネットワークでは、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラム手段を備える対応ファイルの通信により提供されうる。
【００５２】
他の典型的な実施形態は、添付の図面を参照して説明される。以下に詳細を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】検出装置の概略ブロック図である。
【図２】周波数に依存する実数の比誘電率ε’及び複素誘電率ε”を示す図である。
【図３】緩和時間定数（τ）と血中グルコース濃度の関係を示す図である。
【図４】通信装置を備える検出装置の概略ブロック図である。
【図５】血管内血液の血球数パラメータを検出する方法の概略フロー図である。
【図６】アームバンドの概略ブロック図である。
【図７】アームバンドの典型的な実施形態の一部の概略ブロック図である。
【図８】アームバンドの一部の概略ブロック図である。
【図９】検出装置の電極の構成の概略ブロック図である。
【図１０】アームバンドを操作するための方法の概略フロー図である。
【図１１】検出装置のブロック図である。
【図１２】人間の前腕の断面のモデルを示す。
【図１３Ａ】アンテナを示す。
【図１３Ｂ】アンテナを示す。
【図１３Ｃ】アンテナを示す。
【図１３Ｄ】アンテナを示す。
【図１４Ａ】電気的ダイポールアンテナを示す。
【図１４Ｂ】励起構成を示す。
【図１５Ａ】励起構成を示す。
【図１５Ｂ】励起構成を示す。
【図１６Ａ】ループアンテナを示す。
【図１６Ｂ】励起構成を示す。
【図１７】励起構成を示す。
【図１８】励起構成を示す。
【図１９】励起構成を示す。
【図２０】励起構成を示す。
【図２１】検出装置のブロック図である。
【図２２】吸収極大の周波数シフトを示す。
【図２３】伝送挙動を示す。
【図２４】周波数シフトを示す。
【図２５】血球数パラメータを検出する方法の図である。
【図２６】検出装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、例えば血糖又はグルコース濃度等の血球数パラメータを検出する検出装置１００のブロック図である。検出装置１００は、第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号を、図１に概略的に示す血管１０３に注入するよう構成される伝送器１０１を含む。第１伝送信号及び第２伝送信号は、例えば共に広帯域信号もたらしうる。伝送器１０１は、第１伝送信号及び第２伝送信号を血管１０３内に連続的に順に注入するようにさらに構成されうる。このため、伝送器１０１には、例えばダイポールアンテナとして形成される１以上の伝送アンテナがあってよい。
【００５５】
検出装置１００は、第１周波数による第１受信信号を、第２周波数による第２受信信号を受信するよう構成される受信器１０５をさらに含む。このため、受信器１０５には１以上の受信アンテナがあってよい。
【００５６】
さらに、検出装置１００には損失検出器１０７があり、これは例えば伝送器１０１及び受信器１０５に注入された第１伝送信号及び第１受信信号に基づき第１損失変数を、さらに第２伝送信号及び第２受信信号に基づき第２損失変数を同定するために提供される。
【００５７】
検出装置１００にはプロセッサ１０９があるが、これは損失検出器１０７に注入され、損失変数が大きい周波数に応じて血球数パラメータの緩和時間定数τを同定するために提供される。
【００５８】
例えば、プロセッサ１０９は、第１損失変数が第２損失変数より大きい場合は第１周波数に応じて血球数パラメータの緩和時間係数を同定する。これに応じて、プロセッサ１０９は、第２損失変数が第１損失変数より大きい場合、第２周波数に応じて血球数パラメータの緩和時間定数（τ）を同定する。
【００５９】
図１に示す検出装置１００は、例えば静脈等の血管、皮膚層及び静脈周囲脂肪組織を誘電体導波管とみなしうるという知見を用いる。人間の前腕の構造は、Netter, F.N., Atlas der Anatomie, Thieme-Verlag, 2006に記載がある。これより、人間の前腕の断面は、筋肉組織で囲まれた２本の骨で構成される。筋肉組織の周囲には表在静脈が分布する。骨、筋肉組織及び静脈は脂肪組織に覆われ、さらに皮膚上層部に覆われる。表在静脈は皮膚上層部の比較的近傍に分布し、脂肪組織により皮膚上層部から隔てられる。
【００６０】
例えば、図１に示す伝送器１０１及び受信器１０５が皮膚上層部に設置される場合、伝送器１０１は、静脈、脂肪組織及び皮膚層で形成される誘電体導波管システムに横電気（ＴＥ）波又は横磁気（ＴＭ）波を注入するために用いられる。ここで、皮膚層及び脂肪組織は薄膜導波路となることが理解される。
【００６１】
上記のとおり、損失検出器１０７は、第１伝送信号及び第１受信信号に基づき第１損失変数を測定し、第２伝送信号及び第２受信信号に基づき第２損失変数を測定するよう構成される。他の伝送信号と受信信号を組合わせて用いる場合、損失検出器１０７はこれに応じて他の損失変数を測定する。
【００６２】
特に、損失検出器１０７は、２ポート測定により損失変数を測定するよう構成される。例えば、損失検出器１０７はネットワーク分析器又はパワー検出器を含む。
【００６３】
さらに、損失検出器１０７は、損失変数を測定するため、前方伝送係数Ｓ２１及び入力反射係数Ｓ１１を各場合に同定するよう構成される。
【００６４】
ここで、損出検出器は、各損失変数Plossを以下の式を用いて計算する：
【数１】
0005990181.tif 000004
【００６５】
特に、損失検出器１０７は、各損失変数を同定するために複素誘電率ε”を定めるよう構成される。
【００６６】
このため、図２に、周波数ｆに依存する実数の比誘電率ε’及び複素誘電率ε”を示す。
【００６７】
ここで、図２は、複素誘電率ε”により表される損失が、実部ε’が高レベルから低レベルへ移動する周波数範囲で上昇することを示す。この損失の上昇は分光学では吸収線ともいう。この場合に使用できる作用は、過剰な損失（ε”の極大参照）が糖含有量の濃度に伴い変動する周波数である。
【００６８】
例えば、人体は８０％の水で構成される。水は、例えば１９ＧＨｚ及び５０ＧＨｚに吸収線がある。その離調が測定され、糖含有量に対して示される。ε”の共振周波数の離調は、図２に示すようにε’のプラトー部の変化として検出が容易である。特に、有利には、注入に変化があってもε”の極大の周波数は変化しない。その結果、ε”を収集して糖濃度を同定するのは、ε’又はその変化のレベルを観察することよりも極めて誤差が小さい。
【００６９】
図２では多数の物質の当該曲線が重ねられるため、虚数の比誘電率ε”の測定により各物質が特定の吸収極大に特定されて物質を容易に分離できる。しかし、実際の比誘電率ε’は、関連する全物質の実際の全ての比誘電率ε’の和しか測定できない。
【００７０】
上記のとおり、プロセッサ１０９は損失変数が大きいか又は最大の周波数に応じて血球数パラメータの緩和定数τを同定するよう構成される。さらに、プロセッサ１０９は、同定された緩和時間定数に応じて血中グルコース濃度等の血球数パラメータを測定するよう構成される。
【００７１】
図３は、緩和時間定数（τ）と血中グルコース濃度Ｃ/ｍｏｌＬ‐１の関係を示す。ここで、図３内の引用符号３０１が示す領域は血糖の限界範囲を示す。
【００７２】
さらに、プロセッサ１０９は、特に、以下の式：
【数２】
0005990181.tif 000005
（式中、ｆＡは測定した損失変数が最大となる周波数を示す）
に基づき緩和時間定数（τ）を計算するよう構成される。
【００７３】
有利には、プロセッサ１０９は、複素誘電率ε”の虚部が最大となる周波数を同定するよう構成され、同定された周波数に応じて緩和時間定数（τ）を測定する。プロセッサ１０９は当該同定された周波数を用いてグルコース濃度等の血球数パラメータを同定する。
【００７４】
図４は、検出装置４００の概略ブロック図である。検出装置４００には、アームバンド４０１、アームバンド４０１を備えるセンサアレイ４０３、マイクロプロセッサ４０５、伝送信号を生成するマイクロ波回路４０７及び通信装置４０９がある。
【００７５】
センサアレイ４０３には例えば、マイクロ波センサ、温度センサ及び水分センサがある。
【００７６】
マイクロプロセッサ４０５は例えば、図１のプロセッサ１０９のように構成される。
【００７７】
通信装置４０９は、検出装置４００に他の通信装置４１１の通信回線を提供するように構成される。通信装置４０９は例えばブルートゥースインターフェースを含む。他の通信装置４１１は例えば、移動無線装置、スマートフォン又はＧＰＳ使用装置である。
【００７８】
図５は、例えば、血管内の血中グルコース濃度等の血球数パラメータを検出する方法の典型的な実施形態の概略フロー図である。
【００７９】
工程５０１では、第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号が血管に注入される。
【００８０】
工程５０３では、第１周波数による第１受信信号が受信され、第２周波数による第２受信信号が受信される。
【００８１】
工程５０５では、第１伝送信号及び第１受信信号に基づき第１損失変数を測定する。
【００８２】
工程５０７では、第２伝送信号及び第２受信信号に基づき第２損失変数を測定する。
【００８３】
工程５０９では、血球数パラメータの緩和時間定数は損失変数がより大きい周波数に応じて同定される。例えば、血中グルコース濃度は、測定された緩和時間定数に応じて同定されうる。
【００８４】
図６は、検出装置６０１及び調整装置６０３を備えるアームバンド６００の典型的な実施形態のブロック図である。検出装置６０１は腕の血管の血液の血球数パラメータを検出するよう構成される。検出される血球数パラメータの例は血中グルコース濃度である。
【００８５】
調整装置６０３は、腕上のアームバンド６００の規定の接触圧を設定するよう構成される。アームバンド６００に所定の接触圧を設定すると、調整装置６０３には、検出装置６０１による血球数パラメータの再現性ある検出が保証される。このため、調整装置６０３は、特に、検出装置６０１により血球数パラメータが検出される場合、アームバンド６００の接触圧を規定の接触圧に設定するよう構成される。
【００８６】
特に、アームバンド６００は、膨張式アームバンド６００として構成される。ここで、調整装置６０３には特に、所定の接触圧を設定するためにアームバンド６００を膨張させるために構成される空気ポンプがある。
【００８７】
詳細には、検出装置６０１は、特に、少なくとも高周波信号を血管に注入するために構成される電極を含む。高周波信号は血球数パラメータを検出するパラメータを提供するために構成される。当該パラメータの例は、血球数パラメータの緩和時間定数τにより形成される。ここで、調整装置６０３は、より詳細には腕上の電極の接触圧を、所定の接触圧に設定するよう設計される。
【００８８】
さらに、調整装置６０３は、検出装置６０１により血球数パラメータが検出される場合、アームバンド６００の接触力を腕に均一に分散させるように構成される。さらに、調整装置６０３は、好ましくは検出装置６０１により血球数パラメータが検出される間、アームバンド６００が均一に接触することを保証しうる方法で構成される。
【００８９】
図７は、アームバンド７００の典型的な実施形態の一部分のブロック図である。アームバンド７００には検出装置７０１及び調整装置７０３がある。検出装置７０１及び調整装置７０３は、少なくとも図６の検出装置６０１及び調整装置６０３のように構成される。さらに、図７の調整装置７０３にはセンサ装置７０５及び制御装置７０７がある。センサ装置７０５は、腕上のアームバンド７００の最新の接触圧を測定するよう構成される。測定された最新の接触圧に応じて制御装置７０７が腕に対して所定の接触圧を設定する。
【００９０】
図８は、アームバンド８００の他の典型的な実施形態の一部のブロック図である。アームバンド８００には検出装置８０１及び調整装置８０３がある。調整装置８０３にはセンサ装置８０５、制御装置８０７及び空気ポンプ８１１がある。センサ装置８０５は腕上のアームバンド８００の最新の接触圧を測定する。制御装置８０７は、測定された最新の接触圧に応じて制御信号を提供する。提供された制御信号を用いて、アームバンド８００を膨張させる空気ポンプ８１１が制御される。
【００９１】
図９は、腕の血管内の血液の血球数パラメータを検出する検出装置の電極９０３、９０５の構成９００の概略ブロック図である。
【００９２】
一般性を制限せず、構成９００は、２つの電極９０３及び９０５のみを示す。特に、構成９００は検出装置の一部であり、例えば、５ｃｍ×２ｃｍの典型的な寸法のプレートとして構成される。例えば電極９０３、９０５には５ｍｍ×５ｍｍの基礎領域がある。例えば、電極９０３と９０５の距離は１〜２ｃｍである。これより、十分強力な伝送に十分な強度が付与され、それにより十分に深い身体内侵入が保証される。
【００９３】
図１０は、検出装置を備えるアームバンドを操作する方法の概略フロー図である。
【００９４】
工程１００１では、アームバンドは、腕の血管内の血液の血球数パラメータを検出する検出装置を備える。例えば、検出装置は図６、７又は８の典型的な実施形態の１つより構成される。
【００９５】
工程１００３では、腕上のアームバンドの所定の接触圧が設定される。故に、検出装置による血球数パラメータの再現性ある検出が保証される。
【００９６】
図１１は、例えば、血糖濃度等の血球数パラメータを検出する検出装置１１００のブロック図である。検出装置１１００は、第１周波数の第１伝送信号及び第２周波数の第２伝送信号を図１１に概略的に示す血管１１０３に注入するよう構成される伝送器１１０１を含む。例えば、第１伝送信号及び第２伝送信号は共に広帯域信号をもたらしうる。伝送器１１０１は、第１伝送信号と第２伝送信号を、例えば周波数掃引により順に発信するよう構成されうる。このため、伝送器１１０１には、例えば、ダイポールアンテナ又はフレームアンテナ又はパッチアンテナとして構成されうる、１つ以上の伝送アンテナがある。
【００９７】
検出装置１１００は、第１周波数による第１受信信号を受信し、第２周波数による第２受信信号を受信するよう構成されうる受信器１１０５をさらに含む。このため、受信器１１０５には１つ以上の受信アンテナがある。
【００９８】
検出装置１１００は、例えば伝送器１１０１及び受信器１１０５に取り付けられ、第１伝送信号及び第１受信信号に基づき第１損失変数を、さらに第２伝送信号及び第２受信信号に基づき第２損失変数を同定するのに提供される損失検出器１１０７をさらに含む。
【００９９】
検出装置は、損失検出器１１０７に取り付けられ、第１基準損失変数に対する第１損失変数の第１周波数シフト及び第２基準損失変数に対する第２損失変数の第２周波数シフトを同定するために提供されるプロセッサ１１０９をさらに含む。プロセッサ１１０９は２つの周波数シフトに基づき血球数パラメータを同定するようにさらに構成されうる。
【０１００】
検出装置１１００には、さらに、例えば、プロセッサ１１０９及び場合によっては損失検出器１１０７にアクセスされうる記憶媒体１１１１がある。例えば、第１及び第２基準損失変数又は複数の基準損失変数が記憶媒体１１１１に保存される。例えば、基準損失変数は、血液成分、例えば血糖含有水溶液の吸収又は吸収線であってよい。周波数シフトに基づき検出された損失変数は、例えば、血糖の濃度等の血球数パラメータを周波数シフトに基づき同定するように、周波数シフト後の吸収又は吸収線であってよい。
【０１０１】
図１１に示す検出装置１１００は、例えば人間の前腕の血管、皮膚の層及び血管周囲の脂肪組織を、誘電体導波管システムとみなしうるという知見を用いる。例えば、図１１に示す伝送器１１０１及び受信器１１０５が皮膚の上部層上に設置されると、伝送器１１０１は、例えば横電気（ＴＥ）波又は横磁気（ＴＭ）波を、血管、脂肪組織及び皮膚の層により形成される誘電体導波管システムに結合するため用いられる。ここで、皮膚の層及び脂肪組織は薄膜導波路となることが理解される。
【０１０２】
例えば、材料の複素誘電率の同定に用いられるように、マイクロ波測定ヘッドが用いられると、皮膚、脂肪組織及び静脈からなる物質の混合物を特徴付けられる。
【０１０３】
血球数パラメータを検出するのに実質的に静脈血のみを検出することは有利である。このため、伝送器１１０１は、電磁波形態の伝送信号を血管に直接注入するよう構成されうる。伝送器１１０１及び受信器１１０５は、電磁波を血管に注入し、電磁波を血管から注出するため、各々注入損失が最少になる伝送アンテナ及び受信アンテナを選択しうるように、各々複数のアンテナがありうる。
【０１０４】
図１２Ａ〜Ｃは、例えば、現場シミュレーション又は誘電体導波管システムのモデル化に用いうる、人間の前腕、例えば手首の断面の簡略化モデルを示す。図１２Ａに示すように、このモデルは皮膚の層１２０１、血管１２０３及び血管１２０３周囲の脂肪組織１２０５を含む。図１２Ａに示すモデルは、図１２Ｂに示す誘電体導波管を含む誘電体導波管システム及び図１２Ｃに示す電気的薄膜導波路を形成する。
【０１０５】
図１２Ｂに示す誘電体導波管は、血管１２０３及び血管周囲の脂肪組織１２０５を含む。対照的に、図１２Ｃの誘電体薄膜導波路は皮膚の層１２０１及び脂肪組織１２０５を含む。分散性が異なる、つまり周波数依存性の各複素誘電率の様態を、皮膚の層１２０１、脂肪組織１２０５及び血管１２０３各々に構成する。ここで、最上層の血管１２０３を誘電体導波管と解釈でき、その内部では、周波数に応じて、異なるモード又は波の種類、例えばＴＥ波、ＴＭ波、ＴＥＭ波又はＨＥ波が伝搬しうる。誘電体導波管内の導波管機構に加えて、皮膚上部層１２０１により形成される、図１２Ｃに示す薄膜導波路の形態の他の導波管機構も存在する。
【０１０６】
伝送器１１０１の伝送アンテナ及び受信器１１０５の受信アンテナは、好ましくは、専用の方式で血管１２０３内にマイクロ波電力を注入させ、そのマイクロ波電力を、例えば数ｃｍ離れて再度注出する方法で構成されうる。ここで、血管１２０３は面積測定に機能するため集中要素でなく分布要素として考えるべきである。損失変数は好ましくは２ポート測定に基づき測定される。ここで、検出装置を手首に装着する場合は特に、図１２Ｃの薄膜導波路内の薄膜導波路モードの励起を回避するべく、図１２Ｂの誘電体導波管で主要モードを励起できるため、そのため、血球数パラメータをより正確に検出できる。
【０１０７】
誘電体導波管システム内の第１モードを励起させるため、伝送信号の選択された周波数に応じて、異なるモードが優位でありうることを考慮しうる。静脈１２０３内に場が集中する好ましいモード系は、皮膚の層１２０１内に場が集中するモード系である。図１２Ｂの誘電体導波管の誘電特性により、特定モードでは、静脈の進行方向である縦方向の成分Ｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ、Ｈｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌの伝播方向は、静脈進行に対して横方向である横方向の成分Ｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ、Ｈｔｒａｎｓｖｅｒｓｅより強いことが示される。従って、血管１２０３内へマイクロ波電力を最大に注入しうるモードが、好ましくは検出すべき周波数範囲で励起される。
【０１０８】
図１３Ａ〜Ｄは、典型的な方式のあるアンテナを示し、当該アンテナは伝送アンテナ、すなわち励起手段又は受信アンテナとして用いられる。
【０１０９】
図１３Ａに示すアンテナ１３０１は、第１アンテナ部１３０３及び第２アンテナ部１３０５を備える電気的ダイポールとして構成される。アンテナ部１３０３及び１３０５は間隔があり、例えば、血管１３０７の拡張に対して横方向に構成される。アンテナ１３０１は、供給ライン１３０８で励起されうる。このように配列された電気的ダイポールは、例えば、血管の拡張又は血流方向を横断する電界Ｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌを生成しうる。
【０１１０】
図１３Ｂは、フレームアンテナであってよいアンテナ１３０９を示す。例えば、フレームアンテナは四角形又は円形でありうる。図１３Ｂに示した血管１３０７に対するフレームアンテナ１３０９の構成では、例えば、血管１３０７の拡張又は血流方向を横断する向きの磁場Ｈｔａｎｇｅｎｔｉａｌが励起され、アンテナ１３０９は供給ライン１３１０により励起されうる。
【０１１１】
図１３Ｃは、第１アンテナ部１３１３及び第２アンテナ部１３１５を備える電気的ダイポールを形成するアンテナ１３１１を示す。アンテナ部１３１３及び１３１５は間隔があり、図１３Ｃに示す供給ライン１３１７を用いて励起される。アンテナ１３１１により形成される電気的ダイポールは、アンテナ部１３１３及び１３１５が血管１３０７の拡張に平行になるように、血管１３０７の拡張に対して構成される。この結果、血管の拡張方向に電界成分Ｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌがある電界が励起される。
【０１１２】
図１３Ｄは、例えばパッチアンテナとしてループアンテナを形成する、フレームが四角形又は円形で形成されうるフレームアンテナ１３１９を示す。フレームアンテナ１３１９は供給ライン１３２０を用いて励起され、図１３Ｄに示すように、磁場が血管１３０７の拡張方向に成分Ｈｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌがあるように、血管１３０７の拡張又は血流方向に対して構成される。
【０１１３】
例えば、測定される各周波数範囲は、検出されるべきスペクトル線、すなわち吸収線により測定される。例えば、物質の特徴的な吸収線若しく水又はある濃度の血液成分を含む水溶液の吸収線に対する特定の血液成分の影響を観察しうる。
【０１１４】
図１３Ａ〜Ｄに示すアンテナは、電気的ダイポール又は磁気フレームアンテナのいずれかである。さらに、パッチアンテナを用いうる。電気的ダイポールは、主として電気的ダイポールの軸に電界を生成する。当該軸は、図１３Ａに示すように、血管１３０７、例えば血流方向の接線方向に構成されるか又は図１３Ｃに示すように、血管１３０７の方向、例えば血流方向であってよい。場が主に磁場を生成すると、フレームアンテナが励起手段として適用されうる。表面が拡がったフレームを構成するフレームアンテナの表面ベクトルが、血流方向である血管１３０７を横断する方向である場合、図１３Ｂに示すように磁場も血管３０７を横断する方向である。対照的に、表面ベクトルが血管１３０７の方向の場合、例えば図１３Ｂに示すように磁場も血管１３０７の方向である。図１３Ａ〜Ｄに示す励起手段を選択すると、例えば、波の種類等の主要な励起モードが得られる。
【０１１５】
図１４Ａは、伝送アンテナ又は受信アンテナとして適用されうる電気的ダイポールアンテナ１４０１を示す。電気的ダイポールアンテナ１４０１は、基板１４０８内に設置されて供給ライン１４０７により励起されうるダイポールアンテナ部１４０３及び１４０５を含む。ダイポールアンテナ１４０１は、伝送アンテナ又は受信アンテナとして適用されうる。
【０１１６】
図１４Ｂは、皮膚の層１４１５の下の血管１４１３の進行方向の伝送器の伝送アンテナ１４０９及び受信器の受信アンテナ１４１１の励起構成を示す。伝送アンテナ１４０９及び受信アンテナ１４１１は、例えば図１４Ａの電気的ダイポールアンテナである。図１４Ｂの構成では、血流方向等の血管１４１３の進行方向に電界成分がある電界が生成される。
【０１１７】
図１５Ａは、皮膚の層１５０７の下側に位置する血管１５０５の進行方向、すなわち血流方向を横断する、伝送器の伝送アンテナ１５０１及び受信器の受信アンテナ１５０３を含む励起構成を示す。伝送アンテナ１５０１及び受信アンテナ１５０３は、例えば、図１４Ａに示す電気的ダイポールアンテナにより形成されうる。図１５Ｂでは、ダイポールアンテナ部１４０３及び１４０５の構成が血流方向に対してより詳細に記載される。
【０１１８】
図１６Ａは、環状フレーム１６０３及び環状フレーム１６０３を励起するための供給ライン１６０５を備えるループアンテナ１６０１を示す。ループアンテナ１６０１は、例えば、伝送アンテナとして又は受信アンテナに適用しうる。環状フレーム１６０３及び供給ライン１６０５は基板内に構成されうる。
【０１１９】
図１６Ｂは、図１６Ａに示すループアンテナとして形成されうる、伝送器の伝送アンテナ１６０７及び受信器の受信アンテナ１６０９による励起構成を示す。ループアンテナ１６０７、１６０９は、例えば、環状フレーム１６０３が血管１６１１上に構成され、供給ライン１６０５が血流方向である血管１６１１の進行方向を横断する方向であるように構成される。この結果、血管１６１１の進行を横断する方向の磁場成分がある磁場Ｈが伝送器側に生成される。
【０１２０】
図１７は、血管１７０５に対する伝送器の伝送アンテナ１７０１及び受信器の受信アンテナ１７０３の励起構成を示す。例えば、伝送アンテナ１７０１及び受信アンテナ１７０３は、図１６Ａに示す形状であるループアンテナであってよい。例えば、これらは、環状フレーム１６０３が各々血管１７０５の上に構成され、供給ライン１６０５が血管１７０５と互い違いに構成される。この結果、血管１７０５の進行に垂直な方向の場の成分Ｈが生成され、当該場の成分は、環状フレーム１６０３により垂直方向に適用される広がった表面を示す。
【０１２１】
図１８は、例えば図１６Ａに示すループアンテナの形状を示す伝送器の伝送アンテナ１８０１の励起構成を示す。伝送アンテナ１８０１は、例えばフレーム１６０３により垂直方向に適用される広がった表面が血管１８０３の拡張の方向になるよう、血管１８０３に対して構成される。当該構成は例えば血管１８０３の屈曲部で実施しうる。この結果、血管１８０３の進行方向の磁場成分Ｈが生成される。
【０１２２】
図１９は、例えば図１６Ａに示す形状のループアンテナであり、基板１９０１、例えばポリマー基板内に構成されうる伝送アンテナ１６０１の励起構成を示す。伝送アンテナ１６０１は、環状フレーム１６０３により垂直方向に適用される広がった表面が血管１９０３の進行方向を向くように血管１９０３上に構成される。この結果、場の成分Ｈが血流方向である血管１９０３の進行方向になる磁場が生成される。
【０１２３】
図２０は、パッチアンテナ表面２００３及び供給ライン２００５を備えるパッチアンテナでよい伝送アンテナ２００１の励起構成を示す。パッチアンテナ表面２００３は、例えば、血管２００７より上に構成され、その結果、電界成分Ｅが血流方向である血管２００７の進行方向を向く電界が生成される。
【０１２４】
１の実施形態では、損失検出器１１０７は、例えばスカラー又はベクトル測定又はパワー測定を実施するよう構成される。損失変数の測定のため、単純な分光計測が実施されてよく、当該測定では測定パラメータＳ２１の絶対値が検出される。
【０１２５】
例えば、│Ｓ２１│は図２１に示す検出装置を用いて測定されうる。検出装置は、同調発振器であってよい伝送信号生成器２１０１を備える伝送器を含む。伝送信号生成器２１０１の出力は伝送アンテナ２１０３に接続される。検出装置はさらに受信アンテナ２１０５を備える受信器を含み、その出力は損失検出器２１０７に接続される。例えば、損失検出器はパワー検出器を含んでよい。図２１に示すように、伝送アンテナ２１０３及び受信アンテナ２１０５は血管２１０９より上に構成される。伝送器は伝送器１１０１に、受信器は受信器１１０５の機能に、損失検出器２１０７は損失検出器１１０７に、対応しうる。
【０１２６】
しかし、導波管内の損失である損失変数を測定する場合の精度は、測定パラメータＳ１１の絶対値をさらに検出することでより向上しうる。例えば、損失変数は以下の式：
【数１】
0005990181.tif 000006
（式中、Plossは第１損失変数又は第２損失変数の各々を表し、Ｓ１１は入力反射係数を、Ｓ２１は前方伝送係数を表す）
に基づき測定される。
【０１２７】
血糖濃度等の血球数パラメータを検出するため、例えば糖含有水溶液の吸収線の周波数シフトを検査できる。例えば、図２２は、第１血糖濃度での吸収極大２２０１の周波数シフトを、第１血糖濃度よりも高い第２血糖濃度の吸収極大２２０３の周波数シフトと比較したものを示す。ここで、約６ＧＨｚの伝送が損失変数として例示的に検出された。
【０１２８】
吸収極大の周波数シフトは、例えば血糖値等の血球数パラメータの指標とみなしうる。糖含有水溶液の多量の吸収による周波数シフトを観察して、測定の信頼性をより高めうる。
【０１２９】
図２３は、手首の静脈血の広帯域伝送挙動の例示である。ここで、プロファイル２３０１及び２３０３は、異なる血糖濃度の吸収線の異なる周波数を示す。血糖値等の血球数パラメータを検出するため、吸収Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧの具体的な周波数シフトを検出しうる。例えば、血糖値に応じた周波数の高低、例えば各周波数の吸収極大及び／又は吸収極小について、２〜１２ＧＨｚの範囲での周波数シフトを観察しうる。
【０１３０】
図２４は、直径６ｍｍ及び３．４ｍｍの血管の、図２３に示す吸収Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧの周波数シフトを例示する。血糖値の変化に関する吸収が、正及び負両方向において周波数シフトがあることを確認しうる。従って複数の吸収又は吸収線の検出は、血糖値等の血球数パラメータをより正確に検出しうる。
【０１３１】
図２５は、血管内血液の血球数パラメータを検出する方法のダイアグラムを示す。当該方法は、第１周波数の第１伝送信号の血管への注入２５０１、第２周波数の第２伝送信号の血管への注入２５０３、第１受信信号の第１周波数の受信２５０５、第２受信信号の第２周波数の受信２５０７、第１周波数の第１伝送信号及び第１受信信号に基づく第１損失変数の測定２５０９、第２周波数における第２伝送信号及び第２受信信号に基づく第２損失変数の測定２５１１、第１基準損失変数に対する第１損失変数の第１周波数シフトの同定２５１３、第２基準損失変数に対する第２損失変数の第２周波数シフトの同定２５１５及び第１周波数シフト及び第２周波数シフトに基づく血球数パラメータの同定２５１７を含む。
【０１３２】
例えば、図２５に示す方法は、図１１に示す検出装置で実施されうる。
【０１３３】
図２６は伝送器２６０１を備える検出装置を示し、当該検出装置には、例えば、同調発振器２６０２及び複数の伝送アンテナ２６０３がある。この検出装置は、例えばパワー検出器がありうる損失検出器２６０５をさらに含む。さらに、複数の受信アンテナ２６０７を備える受信器２６０６が提供される。
【０１３４】
同調発振器２６０２の１つの出力は切り替え式で、例えば切り替えマトリックス２６０９により、例えば連続又はいかなる順序の組み合わせにも切り替え可能な各アンテナ入力に接続されうる。同様に、複数の受信アンテナ２６０７の受信アンテナの各出力は、切り替えマトリックス２６１１を用いて損失検出器２６０５に接続されうる。
【０１３５】
例えば切り替えマトリックス２６１１及び切り替えマトリックス２６０９により伝送アンテナ及び受信アンテナを含む対を選択しうるが、これにより、マイクロ波信号を図２６に概略的に示す血管２６１３に最適に注入しうる。切り替えマトリックス２６０９及び２６１１により、例えば、伝送信号の発信に用いられる第１伝送アンテナ２６１５から開始して、連続的にアンテナ対が選択される。切り替えマトリックス２６０９、２６１１はトランジスタスイッチ等のスイッチがあってよい。
【０１３６】
受信側では、切り替えマトリックス２６１１により、例えば、対応する受信信号を受信する受信アンテナ２６１７から開始し、順次対応する受信アンテナが選択され、伝送信号及び受信信号に基づき損失変数が検出される。次の工程では、例えば受信アンテナ２６１９が選択され、損失変数は伝送信号及び受信アンテナ２６１９により受信された受信信号に基づき損失検出器を用いて再度検出される。この後、例えば、受信アンテナ２６２１が選択され、伝送信号及び受信信号に基づき損失変数がさらに検出される。次の工程では、受信アンテナ２６２３が選択され、伝送信号及び受信アンテナ２６２３により受信された受信信号に基づき損失変数がさらに測定される。次の工程では、切り替えマトリックス２６０９が、例えば伝送アンテナをさらに選択でき、上記工程が繰り返されうる。測定された損失変数の比較により、例えば最小損失変数が選択される。図２６の例示では、例えば、伝送アンテナ２６１５及び受信アンテナ２６２１による検出構成は注入損失が最少となるが、これはアンテナ２６１５、２６２１が血管のすぐ上に位置するためであり、血管２６１３へ最適な方法で信号を注入しうることが予想される。例えば、選択された検出構成は血球数パラメータの検出に用いられる。上記選択工程は、いかなる順序で実施されてもよい。つまり、伝送アンテナ２６１５に関して例えば受信アンテナ２６０７の全て又はいくつかが試験されうる。
【０１３７】
伝送アンテナ２６０３又は受信アンテナ２６０７は、その場所及び／又は優位な方法で励起されるべき場の成分が異なってよい。ここで、切り替えマトリックス２６０９及び２６１１は、最適な励起の種類、例えばループアンテナ、電気的ダイポールアンテナ、パッチアンテナ又は励起場所が各々選択された周波数に関して選択されうることを保証する。
【０１３８】
例えば、図２６に示す検出装置は膨張式アームバンドと一体化されうる。コントロールパラメータの検出による損失変数検出の間に、皮膚を空気にあて、発汗しないようアームバンドを換気しうる。測定間隔は変動しうる。例えば、１０分間隔で測定を実施しうる。しかし場合によって、より頻繁に測定を実施でき、測定頻度は摂食時間により同定しうる。
【０１３９】
皮膚に位置し、各々電極プレートにより形成されうる伝送又は受信アンテナは、特に測定間の休止期で滑落することがあり、図２６に示す複数の励起手段の選定は、血管２６１３上の励起手段の選択を保証しうる。故に、血管２６１３へマイクロ波エネルギーを最大注入しうる励起手段は、各切り替えマトリックス２６０９及び２６１１を用いて選択されうる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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