(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液の密度、または人間の皮膚などの膜の抵抗を非侵襲的なやり方で測定するためのセンサであって、前記センサが、
パルス発生器と、
温度センサと、
ニュートンの第２法則Ｆ＝ｍ＊ａに従って体液および皮膚の弾力性の関数としてのパルスの速度の登録のための変換器と、
を備え、ここで、ｍは表示される流体の質量であり、ａはニュートン（Ｎ）単位の一定の力Ｆを加えるときのそのｍ／ｓ２単位での加速度であり、
前記変換器が、前記変換器からの信号が前記体液の相対的な密度及び粘度を表す値に変換されるマイクロプロセッサに接続され、
前記マイクロプロセッサが、前記温度センサからの信号に基づいて前記センサを較正することで、温度によって引き起こされる密度の変動を補正するアルゴリズムを含むことを特徴とする、センサ。
【請求項２】
パルス生成デバイスが、機械的パルス、起振力、圧縮空気／液体パルス、または音波の形をしたパルスを生成することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記パルス生成デバイスが機械的パルスを生成することを特徴とする、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記機械的パルスが空気インパルスまたは水力インパルスによって生成されることを特徴とする、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記機械的パルスが電磁石または磁歪材料によって生成され、前記パルスの検出が検出コイルによって、または可変コンデンサ、光ダイオード、加速度計、マイクロホン、または前記機械的パルスの衝突をモニタリング可能なその他の任意の高感度捕捉デバイスによって記録されることを特徴とする、請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記機械的パルスが、単一パルスであってもよく、パルス列であってもよく、振動の形をとってもよいことを特徴とする、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
記録された値を算出してグルコース値の変化率を取得し、関連する警告および推奨と共に、前記変化率を数字および／またはグラフとしてディスプレイ上にユーザに示すことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間および動物の皮膚などの液体を分離する膜ならびにその各側の１つの上の液体を分離する他の任意の膜に対する張力の変動を測定するためのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の目的は、体液の実際の密度を測定することではない。体液の実際の密度の測定は、検査室で測定するためのシリンジで、すなわちＭｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ製の密度計で、体液を抽出することによって行うことができる。本発明者らは、皮膚を通る体液の相対密度および変化する密度を測定する。この密度は、その身体環境における流体の組成に依存する。組織および筋肉内に細胞膜があることにより、皮膚に機械的パルスの衝突を加えるとき、体液の密度または粘度は体外より体内の方が高くなる。骨のような身体内のすべての物体も、測定する相対密度に影響を与える。センサの場所に応じて、標準的なグルコースセンサを使用して較正することが必要となる。密度測定値は、身体構造によりセンサの場所に依存する。センサを較正すると、センサは、その設定値からの変動を検出する。
【０００３】
膜の引っ張り応力または抵抗は、膜の弾力性および膜によって分離される液体の密度などのいくつかの要因に依存する。
【０００４】
対象となる特別なケースは、体液の密度の変動によって引き起こされると解釈できる皮膚の張力の変動である。体液の組成の急速な変動を引き起こす１つのそのような物質は、そのグルコースの含量である。糖尿病患者におけるグルコースの変動が患者にとって最も重要であるので、糖尿病患者におけるグルコースレベルの測定は何十年間も認識されている。約３０年前、グルコースレベルを測定する唯一の方法は、グルコースレベルによって色が変わるストリップ上に血液を１滴加えることであった。その色を、各色に対応するグルコースレベルを示す棒上で比較する。この原理は不正確であるので、業界は、血液試料を付与したストリップ上のグルコースレベルを電気的に検出できる電子デバイスを開発し始めた。長年にわたって、この技術により、サイズ、設計、および特徴が違ういくつかの異なるデバイスが生み出されている。
【０００５】
これらの計器が糖尿病患者への多大な利益を表しても、これらの計器は持続的ではなく、いずれも血液試料を必要とする。したがって、血液試料を必要とせずに持続グルコースセンサを開発するために、徹底的な研究が実行された。
【０００６】
今日、持続的である侵襲的グルコースセンサが存在する。皮膚を通して針を挿入しなければならならず、それによって、グルコース酸化酵素を用いてハンドヘルド受信器上の変化するグルコースレベルを示すセンサに間隙液（interstitial liquid）を引くことができる。欠点は、この技術が侵襲的であり、針を時々取り替えなければならないことである。残念なことに、注射部位が炎症を起こすことがあり、それによってユーザは不快感のためにデバイスの使用を中止しなければならない。
【０００７】
理想は、過去も現在も、非侵襲的センサまたは埋め込み型センサを開発することである。このような１つの手法は、皮膚を通る赤外光のビームの吸収を使用することである。しかし、水中でのスペクトルの吸収はグルコースの吸収よりはるかに速いので、この手法は信頼のおけるグルコースデータを得るために非常に困難である。
【０００８】
グルコース値を示すことに加えて、この値を持続的に読み取ることによって、糖尿病患者は、さらに重要な値を得られる。グルコース値の進展（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）の持続的モニタリングによる、値が増減する率を算出することが可能である。現在の読み取りによって正確な数字が得られるが、現在の読み取りによって、値がどのくらい速く変化するかに気付くことは可能ではない。値がどのくらい速く変化するかは、本特許の発明者の一人による２４時間２８．１２．１０にわたる読み取りの以下の図に示される。
【０００９】
【表１】
0006005063.tif 000002
【００１０】
角度１および２は、グルコース値の中程度の増加を示す。１７：００の読み取りは７．２ｍｍｏｌ／ｌを示すが、１８：００の値を予測すること、およびどのくらい速く２．４ｍｍｏｌ／ｌまで低下するかを予測することは可能ではなかった。持続的モニタリングにより、角度３によって表される低下率を示し、それによって、低血糖に向けて減少を防止する処置をとることは可能であろう。
【００１１】
これを達成するため、本発明者らは、皮膚を貫通することなく検出可能な、グルコースレベルの変動によって引き起こされる血液の他の物理学的変化を調査した。
【００１２】
生きている人間および動物の体液は、何千もの異なる分子および有機体を含み、これらのうち、濃度がゆっくりと変化するものもあれば、濃度が急速に変化するものもある。後者は、糖尿病患者におけるグルコース、運動をする人間および動物（ｈｕｍａｎ  ａｎｄ  ａｎｉｍａｌ  ａｔｈｌｅｔｅｓ）における乳酸、コレステロール、ウイルス、細菌、水分の損失などのケースである。身体の液体の密度とその溶質を与えるのは、すべての分子の濃度と前記液体の性質である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第２，３５８，３７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、たとえば耳たぶに非侵襲的に適用可能であり変換器がパルス、または体液への振動などのパルス列を伝送する機器／センサを作製することである。
【００１５】
本体の加速度は、ニュートンの第２法則Ｆ＝ｍ＊ａ（Ｎ）に従う。ここで、ｍは本体の質量（ｋｇ単位）であり、ａは加速度（ｍ／ｓ２単位）である。
【００１６】
一定の機械的パルスを流体に適用するとき、以下の式に従う変化する加速度を有する。
ａｘ＝Ｆ／ｍｘ  （ｍ／ｓ２）
ここで、Ｆは一定のパルス（Ｎ単位）であり、ｍｘは変化する質量である。
【００１７】
一定の加速度を適用する場合、以下の式に従う変化する力が発生する。
Ｆｘ＝ｍｘ＊ａ  （Ｎ）
ここで、ｍｘは変化する質量であり、ａは一定の加速度である。
【００１８】
これらの変動は、圧電性結晶、検出コイル、シリコン圧力変換器または加速器計、光ダイオードまたはその他の高感度捕捉機器などのさまざまな既存の要素によって捕捉することができる。
【００１９】
通常の糖尿病患者の場合、体液の密度は、体液内のグルコースのレベルの変化の尺度であり、運動選手の場合、密度の変化は、乳酸のレベルの増加の尺度となりうる。同じことは脱水にも当てはまる。水分が損失することにより、体液中に存在する標準的な分子および物質の濃度が濃くなる。
【００２０】
以下の表は、グルコース分子の値を示す。
【００２１】
【表２】
0006005063.tif 000003
【００２２】
以下のグラフは、１から２０ｍｍｏｌ／リットルのグルコースの変動によって引き起こされる水中の密度変動を示す。
【００２３】
【表３】
0006005063.tif 000004
【００２４】
図示のように、変動は、予想とおり、線形である。コンマ以下第５桁目の後で始まる変動が発生すると、センサは、これらの変動を登録するのに十分に高い感度を有さなければならない。
【００２５】
しかし、密度は、液体の膨張係数のため温度にも依存し、これを考慮に入れて補正しなければならない。液体の体積は以下の式によって膨張する。
Ｖｘ＝Ｖ１＊（１＋μ（ｔ２−ｔ１））（ｄｍ３）
【００２６】
ここで、Ｖ１は問題の基準体積であり、μ＝膨張係数であり、水の膨張係数は０．１８＊１０−３である。ｔ２は温度の上昇であり、ｔ１は基準温度である。密度の一般的な式はｐ＝ｍ／Ｖであり、ここで、ｍは所与の体積Ｖに対する質量である。したがって、体積Ｖ１において質量ｍ（ｋｇ）の場合、密度は、次の式によって変化する。
Ｐｘ＝ｍ／Ｖｘ＝ｍ／（Ｖ１＊μ（ｔ２−ｔ１））（ｋｇ／ｄｍ３）
【００２７】
１５℃から４９℃の間の水の密度の変動を以下のグラフに示す。
【００２８】
【表４】
0006005063.tif 000005
【００２９】
温度によって引き起こされる密度の変動は、プロセッサ内の数学的アルゴリズムによって補正される。このアルゴリズムは、パルスから記録されたデータを処理し、それによってセンサの較正によって温度での密度を得る。センサの較正は、標準的なグルコース計によって与えられるグルコースレベルにおける設定値を調整することによって行われ、それによって、温度の設定値はセンサに組み込まれた温度計によって自動的に設定される。この設定値から、センサは、皮膚内の張力の変動および身体の液体中の溶質および温度のいずれによっても引き起こされる変動を検出する。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、パルス発生器と、温度センサと、体液および皮膚の弾力性の関数としてパルスの速度の登録のための変換器とを備え、前記変換器が、変換器からの信号が前記体液の相対密度を表す値に変換されるマイクロプロセッサに接続される、身体の密度、または人間の皮膚などの膜の抵抗を非侵襲的なやり方で測定するためのセンサを提供する。
【００３１】
本発明の好ましい一実施形態では、パルス生成デバイスは、機械的パルス、起振力、圧縮空気／液体パルス、または音波の形をしたパルスを生成する。
【００３２】
本発明の一実施形態では、生成されるパルスは機械的パルスであり、この機械的パルスは電磁石または磁歪材料によって生成することができ、パルスの検出は、検出コイルによって、または可変コンデンサ、光ダイオード、加速度計、マイクロホン、または機械的パルスの衝突をモニタリング可能なその他の任意の高感度捕捉デバイスによって記録される。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、機械的パルスは、単一パルスであってもよいし、パルス列であってもよいし、振動の形をとってもよい。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、機械的パルスは、空気インパルスまたは水力インパルス（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｏｒ  ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｉｍｐｕｌｓｅ）によって生成することが可能である。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、記録された値を算出してグルコース値の変化率を取得し、関連する警告および推奨と共に、この率を数字および／またはグラフとしてディスプレイ上にユーザに示す。
【００３６】
したがって、本発明は、皮膚に当たる１つまたは複数のパルスを生成することによって身体の液体の密度を測定するためのセンサを提供し、このセンサでは、変換器が、体液の組成および皮膚の弾力性に依存するパルスの速度を捕捉する。パルスは、機械的パルスであってもよいし、振動であってもよいし、圧縮空気／液体パルスであってもよいし、または、ピックアップデバイスによって記録される音波のようなパルスの他の任意の手段であってもよく、パルスの他の任意の手段は、ピックアップコイルであってもよいし、マイクロホンであってもよいし、シリコン圧力変換器であってもよいし、ストレッチパッドであってもよいし、加速器計であってもよいし、光ダイオードであってもよいし、またはその他の高感度機器であってもよい。皮膚に触れる温度センサは、パルスが皮膚に当たる領域の近くで温度を連続的に記録し、変換器は、流体の組成に依存する相対密度を計算するアルゴリズムを有するマイクロプロセッサまたはＡＳＩＣに結果を送る。体液組成の急速な変動を引き起こす１つのそのような物質は、そのグルコースの含量である。したがって、グルコース含量の変動によって引き起こされる読み取りの結果はグルコースレベルの推定値である。グルコースデータは、読み取り値がリットルあたりのｍｍｏｌ単位またはリットルあたりのｍｇなどのその他の任意の単位で表されるグルコース値としてディスプレイ上に示される外部受信器に無線または有線で伝送することができる。センサは、高グルコースレベルおよび低グルコースレベルのためのアラームを有することができる。センサデバイスは、標準的なグルコースセンサを使用することによってユーザによって較正しなければならないので、センサは、この較正をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で受信することができ、それにより、ユーザが携帯電話で較正データを送信することが可能になる（図１４を参照）。携帯電話は、グルコースデータを表示するために使用するデバイスであってもよい。グルコースセンサ内のマイクロコントローラまたはＡＳＩＣは、較正データのような入力データまたは基礎となるテキストでグルコース値に反応するその他のデータを解釈するようにプログラムされる。受信デバイスは、ユーザがグルコースセンサに情報を送信可能にするキーボードと、そうするために必要なソフトウェアとを有する。
【００３７】
上記で言及したグルコースセンサから送信されたデータを扱うソフトウェアは、信号の代替表示（数字またはグラフ）、警告信号、およびグルコースレベルの平均値、値が増減する率などの履歴データの異なる演算を含む。低血糖／高血糖のケースでは、アラームはあらかじめ設定された時点で鳴り出す。増減率があらかじめ設定した値より速いまたは遅い場合も、同じことが当てはまる。温度が高すぎる場合、警告文は、好ましくは、ユーザが脱水および／または低い塩分レベルに苦しむ場合、表示される値が間違っている可能性があることをユーザに知らせる。ユーザは、グルコース値を理解できるようになるように、インスリンの量および注射したインスリンまたはインスリン錠のタイプに加えて、運動およびどのような種類の食物を摂取するかに関する情報を追加することもできる。好ましくは、ソフトウェアは、何をするべきかのコメントおよび示唆を送ることができる。
【００３８】
本発明は、膜の変化によって引き起こされる、その各側の１つの上に複合流体または単一流体を有する、皮膚などの膜の抵抗、ならびに膜弾力性および流体組成の変動によって引き起こされる流体特性を測定するためのセンサも提供する。組織（耳たぶとすることができる）に加えられた機械的パルスおよび／または振動による、ニュートンの第２法則に従った膜および体液の加速度または圧力の変動を測定することによって、糖尿病患者におけるグルコースレベルならびに人間および動物における乳酸を変化させることによって見られるものなどである。体液密度および膜弾力性の変動によって、設定値から記録するべき膜弾力性および流体中の溶質の濃度の変動の尺度が得られる。
【００３９】
本発明によれば、機械的パルスは、電磁石を作動させるときに磁気を帯びる鉄心を有する電磁石によって生成することができ、パルス本体を、鉄ロッド内の極と同じ極を有する永久磁石とすることができ、それにより永久磁石を鉄心から反発させる。パルスは、磁場の影響を受けて膨張する磁歪材料によって生成することもできる。パルスの検出は、検出コイルによって、または可変コンデンサによって記録することができる。
【００４０】
本発明を実施する別の方法は、膜に起振力を適用することであり、膜では、振動およびその振幅の減衰が、体液の密度および膜の弾力性の変動によって引き起こされる流体の希薄化に依存する。振幅は、設定された値から記録するべき膜の弾力性および流体中の溶質の濃度の変動の尺度となり、これは、ｍｍｏｌ／リットルもしくはｍｇ／ｄｌ単位またはその他の任意の単位のどちらかでのグルコースレベルの変動として示される。
【００４１】
振動力は、磁気振動子または圧電性振動子によって生成することができ、その振幅は、自己誘導する線状または円形の小型発生器、またはその各側の１つ上での液体の組成の変動によって引き起こされる膜の弾力性の変化によって引き起こされる変化した振幅の変動を検出できる、マイクロホンなどのその他の任意の受信器により検出することができる。
【００４２】
本発明は、組織物体（ｔｉｓｓｕｅ  ｏｂｊｅｃｔ）の少なくとも１つの性質を測定するためのセンサのための構造も提供し、この構造は、そのそれぞれの基部セクションで接続されそこから実質的に同じ方向に延びる第１の細長いキャリアと第２の細長いキャリアとを備え、基部セクションから末端方向に位置する第１の細長いキャリアセクションと第２の細長いキャリアセクションのそれぞれの第１のセクションを組織物体のそれぞれの対向する側にクランプするための手段を有し、第１のキャリアは、励振エネルギーの少なくとも一部を組織物体に送ることが可能であるように、励振入力を有しかつ励振入力に供給される励振エネルギーに応じて第２のキャリアの第１のセクションの方向に加速されるように構成された移動可能な要素を有するアクチュエータを備える第１の変換器をその第１のセクション内に運び、第２のキャリアは、組織物体から捕捉された励振エネルギーの少なくとも一部を含む受信信号を信号出力に送ることが可能であるように、信号出力を有しかつ移動可能な要素の加速度に応じて信号出力でエネルギーを提供するために第１のキャリアの第１のセクションの方向に加速されるように構成されたピックアップ器を備える第２の変換器をその第１のセクション内に運ぶ。
【００４３】
本発明の好ましい一実施形態では、センサは上記の構造を備え、トランシーバおよび信号処理回路は励振入力および信号出力に結合され、ａ）所定の時間パターンに従って単一パルス、パルス列、または変動の形で励振エネルギーを提供するように、ｂ）受信信号データを準備して保存するように、およびｃ）保存した受信信号データを時間パターンに関して処理し、変動を決定するように配置される。
【００４４】
添付の図面は本発明の原理の例を示すが、本発明から逸脱することなく、液体中の溶質の濃度の変動を検出するための尺度として体液中の密度の変動を検出する際にこの原理を利用するためにいかなる設計も適用可能であり、本発明は本発明の特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。
【００４５】
以下では、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一定のパルスを使用する本発明の一実施形態を示す図である。
【図１Ａ】本願の配線図である。
【図２】図１の実施形態の配線図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４】図１の実施形態のさらなる変形形態を示す図である。
【図４Ａ】本願の配線図である。
【図５】図４に示される実施形態におけるパルス発生器のレイアウトを示す図である。
【図６】図５のパルス発生器によって生成されるパルス形状を示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図８】図７の配線図の原理のレイアウトを示す図である。
【図９】図７に示される原理の変形形態を示す図である。
【図１０】図９の実施形態の配線図である。
【図１１】本発明のさらなる別の実施形態を示す図である。
【図１２】現在のセンサを組み込んだ機器の一実施形態を示す図である。
【図１３】本発明によるセンサを組み込んだ機器の別の実施形態を示す図である。
【図１４】携帯電話を使用した本願発明の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、一定のパルスＦを有する機器を示す。この機器は、クランプデバイスを有する第２の本体Ｂにより組み立てられたハウジングＨ、その鉄ロッドＧを有するコイルＦを収容する本体Ｂ、および衝突体Ｄに取り付けられた可変抵抗器または可変コンデンサＥからなる。電源からコイルに電流パルスを印加すると、これによって、鉄ロッドが、耳たぶＡに対する衝突体に接続された抵抗器またはコンデンサに対して加速される。異なる密度により、可変抵抗器または可変コンデンサの異なる読み取り値が得られ、読み取り値はグルコースレベルの値として得ることができる。機器は使用前に較正する必要があり、較正は、標準的なグルコース計によりグルコースレベルを測定することによって行われる。示されるグルコースレベルの値によって、機器は、設定値から変化する読み取り値を示す。
【００４８】
図１Ａはこの解決策の配線図を示し、Ｉはインパルス時間を読み取るタイマであり、Ｊは電流をコイルに急速に放電する電源である。放電される電力は各パルスに対して同じであり、これは、装荷されたコンデンサから電流を放電するによって達成することができる。Ｅは、活性化されたロッドからの力を検出する可変抵抗器または可変コンデンサである。この力はマイクロプロセッサＫに伝えられ、マイクロプロセッサＫは信号を算出してその信号を送信器Ｌに伝送し、送信器Ｌは信号を無線または有線で受信器Ｍに伝送し、受信器Ｍは、検出された信号を設定値からの変動として示す。あらかじめ測定されたグルコースレベルがおよそ５ｍｍｏｌ／リットルであった場合、そのグルコースレベルで示されるインパルス値は、インパルスによってどのような値が得られても同じ値たとえばｘとして示される。ｘ＋ｚの値によって、これは、５より高い数値を示す。
【００４９】
図２は図１に示す機器を示すが、可変抵抗器または可変コンデンサは、一定のパルスによって生成される圧力または加速度を捕捉するシリコン圧力変換器またはシリコン加速度計Ｏで置き換えられる。
【００５０】
パルスは皮膚に対して変換器を加速させ、記録される圧力は、変位される組織の密度に依存する。加速度計を使用するとき、加速度は、どちらのケースでも、変位される組織の質量に依存する。密度はグルコース含量の関数である。
【００５１】
配線図は、図１Ａの配線図に類似している。
【００５２】
図３は、さらに別のレイアウトを示す。このレイアウトでは、両側の耳たぶ支持具がリング状Ｐであり、静止位置にある鉄ロッド上の衝突部（圧力変換器）は、パルス発生器を作動する前には皮膚に触れない。インパルス発生器は、機械的動作を起こさせるのが圧電性結晶の膨張である圧電性パルス発生器などの任意の種類の急速な加速器であってよいことを理解されたい。圧電性結晶も、テルビウム、ジスプロシウム、および鉄の合金であるＴｅｒｆｏｎｏｌなどの、磁場の影響を受けて膨張する別の材料で置き換えることができる。配線図は、多かれ少なかれ、図１と同様である。
【００５３】
この原理は、ニュートンの法則によって作製できるいかなる構成にも適用可能であることを理解されたい。
【００５４】
記録されるデータは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）によって携帯電話などのハンドヘルド機器に送信することができる。
【００５５】
図４は図１によるレイアウトの一例を示し、図４Ａは図４の関連配線図を示す。
【００５６】
移動可能な永久磁石Ｓには、固定されるが移動可能でない鉄心Ｑを有する作動コイルＦによって生成される磁気インパルスが与えられる。移動可能な磁石が動くと、その１つの極は検出コイルＴ内で電流を生じさせ、電圧および電流の値（ＶおよびＩ）は磁石の速さに依存し、磁石の速さは、耳たぶ内で変位した流体の密度の変動によって引き起こされる磁石の端部内の抵抗に依存する。移動可能な磁石の同じ機械抵抗を有するために、それは、可撓性のばねＲに取り付けられるように示され、可撓性のばねＲは、その弾性的な性質を長期にわたって維持する。耳たぶに対するセンサの張力は、ねじデバイスＵによって調整される。
【００５７】
図４Ａは、電源ＩおよびコンデンサＶを有する図４の配線図を示し、コンデンサＶは、抵抗器Ｗによる電荷の排出（ｃｈａｒｇｅ  ｄｒａｉｎａｇｅ）のために開いている。検出コイルはＴとして示されており、生成された電流は電流検出器Ｘによって検出され、その値は読み取り器Ｚに示される。
【００５８】
図５はパルス発生器の実用的なレイアウトを示し、図６は、パルス発生器から生成されるパルス形状を示す。
【００５９】
以下の計算は、原理の図として示すことができる。
【００６０】
【表５】
0006005063.tif 000006
【００６１】
計算の結果を以下に示す。
【００６２】
【表６】
0006005063.tif 000007
【００６３】
膜およびその関連する液体からの合成抵抗の変動を検出するさらに別の原理は、耳たぶに接続された本体に起振力を加えることである。本体に振動力を加えることによって、その減衰は、膜、ここでは皮膚の柔軟性および身体の液体の物理的性質に依存する。液体の密度が変化するにつれて、密度を増加させることによって振動の振幅が増加し、振動の振幅を増加させることによって密度が増加する。したがって、振動の振幅は、耳たぶの変化する抵抗の値である。
【００６４】
図７はこの原理の一例を示し、Ｕ字形の本体Ｂは耳たぶＡに接続され、周波数制御可能な振動子ＡＡと発生器ＢＢとを有し、発生器ＢＢはコイルで囲まれた磁石鉄心からなる。振動子を作動させると、耳たぶなどの身体が振動するようになり、磁石鉄心を加速させる。鉄心の加速度は振動の振幅に依存し、振動の振幅は、体液中の変動によって引き起こされる振動の減衰に依存する。
【００６５】
図８は、図７の配線図の原理のレイアウトを示す。
【００６６】
ＣＣは振動子ＡＡを作動させる電源であり、その周波数は、周波数コントローラＤＤによって制御される。発生器ＢＢは電流計ＥＥに接続され、電流計ＥＥは、記録された電流値をマイクロプロセッサＦＦに渡し、マイクロプロセッサＦＦは、値を算出して、有線または無線でＧＧによって値を受信器ＨＨに送信し、受信器ＨＨは、上記で説明したように、設定値からの振動の変動の値を数字で示す。
【００６７】
図９は、図７に示すのと同じ原理を示すが、発生器は、振幅の変動を検出する本体に取り付けられたマイクロホンＩＩで置き換えられる。
【００６８】
図１０は、図９の配線図の原理のレイアウトを示す。
【００６９】
加速度対密度を利用して固体、気体、または液体の性質を記録するいくつかの特許が存在する。米国特許第２，３５８，３７４号は、液体中に浸漬された振動する本体（羽根）を用いて液体および／または気体の密度を測定するための機器を示す。本発明者らは、流体そのものの中に本体を浸漬するのではなく、流体を分離する膜、すなわち生きている人間または動物の皮膚にパルスまたは振動を加える。
【００７０】
本発明の目的は、流体の実際の密度の数字を与えることではなく、流体の組成の変化によって引き起こされる、流体密度、膜弾力性、および粘度の変動を示すことであり、いずれも上記で説明したようにセンサが検知する抵抗の異なる信号を得るのに寄与する密度または粘度のどちらかである。上記で述べたように、センサは、標準的なグルコースセンサによってグルコース含量を測定することによって較正する必要があり、それによってセンサは、設定値からの変動を検出する。たとえば、測定したグルコースレベルが５．５ｍｍｏｌである場合、センサにどのような信号が与えられても、この信号は５．５ｍｍｏｌに設定され、この値からのいかなる変化もこの設定値から変化する。
【００７１】
本明細書において説明する本発明の原理に従って使用可能であるパルスを生成するさらなる異なる手段は、図１１に示すように空気パルスを使用することである。
【００７２】
示されているのは、パイプ７）と空気源２）に接続された急速放出弁３）とに接続された中空の本体１）を有する耳たぶＡ）に取り付けられた本体Ｂ）であり、空気源２）は、マイクロ圧縮器であってもよいし、空気を圧縮する別の適切な手段であってもよい。中空の本体１）上に装着されているのは、組み込まれた温度センサと外部読み取り器６）に値を転送するための電子部品とを有する圧力センサ５）である。空気源２）内の圧力が、あらかじめ設定した圧力に到達すると、圧力検出器４）によって圧力を検出し、圧力検出器４）は弁３）に信号を伝送して開き、したがって空気パルスを空気ローブ（ａｉｒ  ｌｏｂｅ）に向かって中空の本体１）に逃す。空気パルスの圧縮は、皮膚およびその下にある組織の弾力性とその流体含量に依存し、その密度は流体溶質の濃度に依存する。
【００７３】
圧力は、圧力変換器５）によって検出される。圧力パルスは温度の影響を受けることがあるので、変換器５）にまたは本体Ｂ）上に取り付けられたマイクロプロセッサは、記録された温度によって、システムのあらかじめ設定した平均温度に信号を補正する。
【００７４】
原理のさらなる適用例は、振動力を使用することによって達成することができ、振動の振幅がニュートンの第１法則にも従い、振動の減衰は流体の希薄化に依存し、流体の希薄化も、その溶解した溶質、それによってその密度に依存する。
【００７５】
この振動原理は、指のリングなどの他のハウジングに組み込むこともできる。
【００７６】
図１２は、リング内部のピロー１０）として示されるパルス衝突体を使用するときの原理のレイアウトを示し、構成要素１１）はプロセッサから読み出された値を示すディスプレイであり、電源はディスプレイの下に位置する。
【００７７】
図１３は、振動源１３）がリング内部のいくつかの振動要素として配置され、ディスプレイおよび関連する電子部品が図１２と同様に配置されたレイアウトを示す。
【００７８】
振動力の使用は、センサの任意の設計によって、同じもの、たとえば耳たぶの任意の場所に適用することができる。
【００７９】
本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、概念を組み込んだ他の実施形態を使用可能であることは当業者には明らかであろう。上記に示した本発明の上記およびその他の例は例として意図されたものにすぎず、本発明の実際の範囲は、添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【符号の説明】
【００８０】
１  本体
２  空気源
３  急速放出弁
４  圧力検出器
５  圧力変換器、圧力センサ
６  外部読み取り器
７  パイプ
１０  ピロー
１３  振動源
ＡＡ  振動子
Ｂ  第２の本体
ＢＢ  発生器
Ｃ  温度
Ｄ  衝突体
ＤＤ  周波数コントローラ
Ｅ  可変コンデンサ
ＥＥ  電流計
Ｆ  作動コイル、パルス
ＦＦ  マイクロプロセッサ
Ｇ  鉄ロッド
Ｈ  ハウジング、本体
ＨＨ  受信器
Ｉ  電源
ＩＩ  マイクロホン
Ｋ  マイクロプロセッサ
Ｌ  送信器
Ｍ  受信器
Ｏ  シリコン加速度計
Ｐ  リング状
Ｑ  鉄心
Ｒ  ばね
Ｓ  永久磁石
Ｔ  検出コイル
Ｕ  ねじデバイス
Ｖ  コンデンサ
Ｗ  抵抗器
Ｘ  電流検出器
Ｚ  読み取り器
【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４Ａ】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１４】
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