(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置構造であって：
−  磁気励起場を対象において発生させるよう構成される励起コイル，
−  前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう構成される検出コイル，及び
−  前記検出コイルにおいて磁気シミング場を発生させるよう構成されるシミングコイル
を有し、
制御部が設けられ、前記励起コイル、前記検出コイル及び前記シミングコイルの配置を調整して、前記検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さが前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの平均値と略等しくなるようにする、コイル配置構造。
【請求項２】
前記検出コイルにおける前記正味の磁気励起場の磁界強さの値は、前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの前記平均値の２０％、望ましく１０％、より望ましくは５％の範囲内にある、
請求項１に記載のコイル配置構造。
【請求項３】
当該コイル配置構造は：
−  前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう構成される少なくとももう１つの検出コイル
を更に有し、
前記少なくとももう１つの検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値は、前記少なくとももう１つの検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの平均値と略等しいか、又は該平均値よりも小さい、
請求項１又は２に記載のコイル配置構造。
【請求項４】
当該コイル配置構造は平面構造を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のコイル配置構造。
【請求項５】
対象のパラメータを決定する磁気誘導インピーダンス測定装置であって：
−  請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のコイル配置構造，及び
−  前記磁気応答場及び前記磁気励起場に基づき前記対象のパラメータを決定するよう構成されるパラメータ決定部
を有する磁気誘導インピーダンス測定装置。
【請求項６】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は：
−  前記磁気励起場の位相の位相値と前記磁気応答場の位相の位相値との間の位相差の値を決定するよう構成される位相差値決定部
を更に有し、
前記パラメータ決定部は、前記決定された位相差の値に基づき前記対象のパラメータを決定するよう構成される、
請求項５に記載の磁気誘導インピーダンス測定装置。
【請求項７】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は：
−  前記磁気励起場の位相の位相値を示し、前記励起コイル及び前記位相差値決定部へ与えられる励起位相値信号を生成するよう構成される励起場位相値生成部
を更に有する、請求項６に記載の磁気誘導インピーダンス測定装置。
【請求項８】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は磁気誘導インピーダンス断層撮影装置として構成される、
請求項５乃至７のうちいずれか一項に記載の磁気誘導インピーダンス測定装置。
【請求項９】
対象のパラメータを決定するパラメータ決定方法であって：
−  励起コイルによって対象において磁気励起場を発生させ，
−  検出コイルによって該検出コイルにおける磁気応答場を検出し、該磁気応答場は前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生し，
−  前記検出コイルにおいてシミングコイルによって磁気シミング場を発生させ，
−  制御部によって前記励起コイル、前記検出コイル及び前記シミングコイルの配置を調整して、前記検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さが前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの平均値と略等しいか、又は該平均値よりも小さくなるようにし，且つ
−  前記検出された磁気応答場及び前記磁気励起場に基づき前記対象のパラメータを決定する
パラメータ決定方法。
【請求項１０】
当該パラメータ決定方法は、更に：
−  前記対象のパラメータを決定する前に前記検出コイルにおける前記正味の磁気励起場の磁界強さの前記平均値を調整する
請求項９に記載のパラメータ決定方法。
【請求項１１】
前記調整は：
−  前記励起コイル及び／又は前記検出コイルの形状を調整すること，
−  前記励起コイルと前記検出コイルとの相対配置を調整すること，
−  シミングコイルの形状を調整すること，及び
−  前記シミングコイルと前記励起コイル及び前記検出コイルのうちの少なくとも１つとの相対配置を調整すること
のうち少なくとも１つを含む、
請求項１０に記載のパラメータ決定方法。
【請求項１２】
前記調整は：
−  前記励起コイル及び前記検出コイルの近傍に参照対象を配置すること，及び前記磁気応答場を検出すること及び計算することのうちいずれか一方，及び
−  前記励起コイル及び前記検出コイルの近傍に前記対象を配置し、前記平均値を有する前記磁気応答場の磁界強さに関連する時間期間にわたって前記磁気応答場を検出すること
のうち少なくとも１つを含む、
請求項９乃至１１のうちいずれか一項に記載のパラメータ決定方法。
【請求項１３】
プロセッサによって実行される場合に、請求項９乃至１２のうちいずれか一項に記載のパラメータ決定方法を実行し又は制御するよう構成されるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気誘導インピーダンス測定技術の分野、特に、磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置、対象のパラメータを決定する磁気誘導インピーダンス測定装置、対象のパラメータを決定するパラメータ決定方法及びプログラムエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気誘導インピーダンス測定は、導電体を試験するための侵襲的且つ非接触の試験技術である。特に、この技術は、対象のパラメータ、例えば人間の生理的パラメータ、を決定するのに適している。
【０００３】
従来、磁気誘導インピーダンス測定装置のコイル配置は、励起コイル及び１又はそれ以上の検出コイルを有する。励起コイルは、磁気励起場を発生させるよう構成され、１又はそれ以上の検出コイルは、磁気励起場が対象において渦電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう構成される。
【０００４】
磁気誘導インピーダンス測定装置の動作において、時間変化する電流が励起コイルにおいて引き起こされ、それにより励起コイルは、試験される対象を通る磁気励起場を発生させ、然るべく対象内で渦電流を引き起こす。渦電流の大きさは、磁気励起場の磁束密度及び対象の導電率に基づく。磁気応答場は、対象における渦電流のフローによって発生し、１又はそれ以上の検出コイルによって、電流又は電圧が１又はそれ以上の検出コイルにおいて引き起こされる点において検出される。引き起こされる電流又は電圧は、対象の導電率の指標であり、励起コイルの及び１又はそれ以上の検出コイルの配置並びに対象の導電率及び形状に依存する。
【０００５】
通常、励起コイルは１又はそれ以上の検出コイルの近傍に配置され、それにより磁気励起場は１又はそれ以上の検出コイルにおいて存在し、１又はそれ以上の検出コイルにおいて生じる更なる電流又は更なる電圧を然るべく引き起こす。更に、１又はそれ以上の検出コイルにおける磁気励起場の磁界強さは、１又はそれ以上の検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さと比較して桁が高く、それにより磁気応答場の検出について信号対雑音比は悪くなる。
【０００６】
対象のパラメータを決定するとき、１又はそれ以上の検出コイルにおいて対象のパラメータから引き起こされる信号変化は、１又はそれ以上の検出コイルにおいて対象自体によって引き起こされる平均信号の信号値と比較して低い値を有しうる。結果として、１又はそれ以上の検出コイルにおける磁気励起場の存在及び／又は、対象のパラメータによって引き起こされる信号変化の低い信号変化値のために、対象のパラメータを正確に決定することが困難でありうる。
【０００７】
対象のパラメータの決定の精度を高めるために、１又はそれ以上の検出コイルにおける磁気励起場は補償されてよいことが知られている。
【０００８】
国際公開第２０１０／０５２６０９（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、磁気誘導断層撮影システムのためのコイル配置について記載している。コイル配置は少なくとも１つの励起コイルと、少なくとも１つの検出コイルとを有する。少なくとも１つの検出コイルにおける磁気励起場の磁界強さは、少なくとも１つの検出コイルにおいて磁気応答場によって引き起こされる信号が、試験される対象の導電率分布を計算し且つ対象の導電率分布を視覚化するのに使用可能であるように、十分に補償され又は相殺される。
【０００９】
欧州特許出願公開第１９２６４２４（Ａ２）号明細書（特許文献２）は、導電性の組織の生体インピーダンスを誘導的に測定するシステム及び方法について記載している。システムは励起コイル及び検出コイルを有し、検出コイルの軸は、検出コイルを通る磁気励起場の磁束線に実質的に直交して位置付けられている。更に、システムは、検出コイルにおける磁気励起場が相殺されるように磁気シミング（shimming）場を発生させるよう構成されるシミングコイルを有する。  
米国特許出願公開第２００８／０２４６４７２（Ａ１）号明細書（特許文献３）は、導電性の組織の生体インピーダンスを誘導的に測定するシステムを開示している。このシステムは、一次的な磁場を発生させる発生器コイルと、渦電流による二次的な磁場を検知するセンサコイルとを有する。センサコイルは、一次磁場の磁場線に直交して向けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５２６０９（Ａ１）号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１９２６４２４（Ａ２）号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２４６４７２（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
高い精度を有して対象のパラメータを決定する必要性が、依然として存在しうる。
【００１２】
本発明の目的は、磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置と、対象のパラメータの容易且つ正確な決定を可能にする個別の方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的は、独立請求項に従う磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置、対象のパラメータを決定する磁気誘導インピーダンス測定装置、対象のパラメータを決定する方法、及びプログラムエレメントによって達成される。
【００１４】
本発明の例となる態様に従って、磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置であって：
−  磁気励起場を対象において発生させるよう構成される励起コイル，及び
−  前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう構成される検出コイル
を有し、
前記検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値は、前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの平均値の大きさ範囲を有する、コイル配置が提供される。
【００１５】
本発明の他の例となる態様に従って、対象のパラメータを決定する磁気誘導インピーダンス測定装置であって：
−  先に記載されたようなコイル配置，及び
−  前記磁気応答場及び前記磁気励起場に基づき前記対象のパラメータを決定するよう構成されるパラメータ決定部
を有する磁気誘導インピーダンス測定装置が提供される。
【００１６】
本発明の例となる態様に従って、対象のパラメータを決定するパラメータ決定方法であって：
−  励起コイルによって対象において磁気励起場を発生させ，
−  検出コイルによって該検出コイルにおける磁気応答場を検出し、該磁気応答場は前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生し、前記検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値は前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの平均値の大きさ範囲を有し，且つ
−  前記検出された磁気応答場及び前記磁気励起場に基づき前記対象のパラメータを決定する
パラメータ決定方法が提供される。
【００１７】
対象のパラメータを決定するための上記の磁気誘導インピーダンス測定装置の使用が提供される。
【００１８】
本発明の他の例となる態様に従って、プロセッサによって実行される場合に、先に記載されたようなパラメータ決定方法を実行し又は制御するよう構成されるプログラムエレメントが提供される。
【００１９】
対象のパラメータを決定するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能な媒体であって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行される場合に、先に記載されたようなパラメータ決定方法を実行し又は制御するよう構成されるコンピュータ読取可能な媒体が提供される。
【００２０】
本願に関連して、用語「磁場（magnetic  field）」は、具体的に、単位テスラＴで測定される磁束密度Ｂ及び／又は、単位アンペア毎メートルＡ／ｍで測定される磁界強さを表すことができる。読むのを簡単にするために、用語「磁場」は、本願に関連して、磁束密度及び／又は磁界強さに言及するために使用されてよい。
【００２１】
用語「検出コイルにおける正味の磁気励起場（net  magnetic  excitation  field  in  the  detection  coil）」は、具体的に、１又はそれ以上の異なる位置付けを有する検出コイルを通る磁気励起場によって発生しうる検出コイルにおける結果の磁気励起場を表すことができる。磁気励起場は、１又はそれ以上の異なる位置付けを有する検出コイルを通る他の磁場、特に磁気シミング場を重ね合わされてよい。
【００２２】
磁場の用語「磁界強さ（field  strength）」は、具体的に、磁場の大きさを表すことができる。特に、磁界強さは、具体的に、磁場の振幅の（正弦）値を表すことができる。
【００２３】
用語「磁気応答場の磁界強さの平均値（average  value  of  the  field  strength  of  the  magnetic  response  field）」は、具体的に、対象によって引き起こされる磁気応答場の磁界強さの時間的に平均化された値を表すことができる。特に、平均値は、パラメータによらない対象と関連付けられてよい。
【００２４】
本発明の例となる態様に従って、対象のパラメータの決定は、磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置を利用することに基づいてよく、当該コイル配置は、該コイル配置の検出コイルにおいて、部分的に補償された磁気励起場を提供しうる。このような対象のパラメータ決定は、検出される磁気応答場及び磁気励起場に基づく信号が、決定される対象のパラメータによって引き起こされる信号変化に反応しうる、と言う認識に基づいてよい。特に、磁気応答場及び磁気励起場に基づく信号は、検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値が検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さの平均値の大きさ範囲を有してよい場合に、対象のパラメータによって引き起こされる小さな信号変化に対して高い感度を示しうる。そのような検出又は測定の条件は、磁気励起場と磁気応答場との間の位相角度（値）が、決定される対象のパラメータによって引き起こされる磁気励起場に関して、磁気応答場の信号変化の決定に適することをもたらしうる。ここで、用語「位相角度（phase  angle）」は、具体的に、磁気励起場と磁気応答場との間の角度を表すことができ、磁気励起場の磁界強さの値と磁気応答場の磁界強さの値との間の比のアークタンジェントとして定義され得る。
【００２５】
特に、特定の検出条件を用いるとき、対象のパラメータによって引き起こされる信号変化は正確に決定可能であり、それにより対象のパラメータの決定の精度を高める。
【００２６】
特に、決定は検出される磁気応答場及び磁気励起場に基づいてよいので、容易にアクセス可能な測定が対象パラメータの決定のために用いられ得る。よって、オブジェクトのパラメータの決定は容易に実行可能であってよい。
【００２７】
次に、磁気誘導インピーダンス測定装置のためのコイル配置の更なる実施例について説明する。なお、これらの実施例は、磁気誘導インピーダンス測定装置、対象のパラメータを決定する方法、対象のパラメータを決定するための磁気誘導インピーダンス測定装置の使用、プログラムエレメント、及びコンピュータ読取可能な媒体にも当てはまる。
【００２８】
特に、検出コイルにおける磁気励起場の磁界強さの値は（近似的に）、検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さの平均値の２０パーセント、具体的に１０パーセント、更に具体的に５パーセントの大きさ範囲内にあってよい。よって、対象のパラメータによって引き起こされる信号変化に対するコイル配置の感度及び、従って、対象のパラメータの決定の精度は、それらのパーセンテージ範囲が対象のパラメータによって引き起こされる信号変化のより良い信号対雑音比に対応しうるので、更に高められ得る。
【００２９】
検出コイルにおける磁気励起場の磁界強さの値は（近似的に）、検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さの平均値に等しくてよい。従って、磁気励起場と磁気応答場との間の位相角度値は（約）４５°であってよい。この測定条件は、対象のパラメータに関連する信号について最適な感度を示すコイル配置に対応してよく、これによって対象のパラメータの決定の精度は更に高められ得る。
【００３０】
当該コイル配置は、前記検出コイルにおける前記正味の磁気励起場の磁界強さの前記値が前記検出コイルにおける前記磁気応答場の磁界強さの前記平均値の大きさ範囲を有するように前記検出コイルにおいて磁気シミング場を発生させるよう構成されるシミングコイルを更に有してよい。この従来の手段は、検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値が対象のパラメータの決定のために所望の値ヘと調整可能であるように、検出コイルにおける磁気シミング場及び磁気励起場の重なりを可能にすることができる。
【００３１】
当該コイル配置は、前記磁気励起場が前記対象において電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう構成される少なくとももう１つの検出コイルを更に有してよく、前記少なくとももう１つの検出コイルにおける（又は複数の検出コイルにおける）正味の磁気励起場の磁界強さの値は、前記少なくとももう１つの検出コイルにおける（前記複数の検出コイルにおける）前記磁気応答場の磁界強さの平均値の大きさ範囲を有してよい。特に、検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値及び少なくとももう１つの検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値は同じであってよく、あるいは互いに異なってよい。検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さの平均値及び少なくとももう１つの検出コイルにおける磁気応答場の磁界強さの平均値は同じであってよく、あるいは互いに異なってよい。よって、コイル配置に少なくとも２つの検出コイルを設けることによって、対象の空間分解能が提供され得、それにより断層撮影用途に使用可能なコイル配置を回転させる。
【００３２】
当該コイル配置は平面構造を有してよい。ここで、用語「平面（planar）」コイル配置は、具体的に、コイル構造を表すことができる。このコイル構造において、その構成要素（具体的に、励起コイル及び検出コイル）は（本質的に）、（近似的に）互いに並行であるが互いから（狭い）間隔をあけられている面において、又は共通の面において延在してよい。特に、検出コイル及び他の検出コイルは、それらの検出コイルが励起コイルから等距離の共通の面に置かれるところの平面型グラジオメーター（planar  gradiometer）構造を有してよい。ここで、他の検出コイルは、前記磁気応答場を検出するよう構成される上記の少なくとももう１つの検出コイルに対応してよい。特に、当該コイル配置は、励起コイル並びに検出コイル及び少なくももう１つの検出コイルのうちの少なくとも１つが共通平面において配置され、且つ、検出コイル及び少なくとももう１つの検出コイルのうちの少なくとも１つが磁気励起場の磁束線に沿って並べられる平面直角構造を有してよい。ここで、少なくとももう１つの検出コイルは、磁気応答場を検出するよう構成される上記の少なくとももう１つの検出コイルに対応してよい。
【００３３】
特に、代替的に、当該コイル配置は、検出コイル及び少なくとももう１つの検出コイルがそれらの検出コイルの共通軸に沿って励起コイルから等距離でおかれる軸型グラジオメーターを有してよい。ここで、少なくとももう１つの検出コイルは、磁気応答場を検出するよう構成される上記の少なくとももう１つの検出コイルに対応してよい。検出コイル及び少なくとももう１つの検出コイルは、検出コイルにおける照明の磁気励起場が所望の値へと調整され得るように、向かい合って互いに直列に接続される。
【００３４】
次に、磁気誘導インピーダンス測定装置の更なる実施例について説明する。なお、この実施例はコイル配置、対象のパラメータを決定する方法、対象のパラメータを決定するための磁気誘導インピーダンス測定装置の使用、プログラムエレメント、及びコンピュータ読取可能な媒体にも適用される。
【００３５】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は、前記磁気励起場の位相の位相値と前記磁気応答場の位相の位相値との間の位相差の値を決定するよう構成される位相差値決定部を更に有してよく、前記パラメータ決定部は、前記決定された位相差の値に基づき前記対象のパラメータを決定するよう構成されてよい。磁場の用語「位相」は、具体的に、（時間を乗じられた）磁場の周波数のオフセットを表すことができる。特に、検出される磁気応答場が磁気励起場の位相値、対象によって引き起こされる磁気応答場の位相値、及び対象のパラメータによって引き起こされる磁気応答場の位相値の重ね合わせである位相値を有する場合、位相差の値は対象のパラメータを示してよい。よって、対象のパラメータの決定は単純な数学的評価に依存することができる。
【００３６】
特に、前記位相差値決定部は、磁気応答場の位相値を決定するよう構成されてよく、且つ／あるいは、磁気応答場の位相値に対して働くよう構成されてよい。
【００３７】
特に、前記位相差値決定部は、位相差の時間発展又は時間依存性が対象のパラメータの決定に利用されるように、時間期間にわたって繰り返し磁気励起場の位相の位相値と磁気応答場の位相の位相値との間の位相差の値を決定するよう構成されてよい。よって、対象の時間依存のパラメータが決定され得る。更に、対象のパラメータの時間情報を用いることは、対象のパラメータの決定の精度を高めることができる。
【００３８】
特に、前記位相差値決定部は、少なくとも２つの検出コイルにおける又は全ての検出コイルにおける磁気応答場を示す少なくとも２つの又は全ての信号に対して働くよう構成されてよい。
【００３９】
特に、当該磁気誘導インピーダンス測定装置は、コイル配置の検出コイルごとに上記の（別個の）位相差値決定部を有してよい。
【００４０】
特に、前記パラメータ決定部は、決定された位相差値を、パラメータによらない対象と関連付けられる基準位相差値と比較するよう構成されてよい。特に、比較は、決定された位相差（の夫々）から基準位相差値を減じることを含んでよい。特に、前記パラメータ決定部は、基準位相値を生成し、対象のパラメータを決定するために該基準位相値を記憶するよう構成されてよい。
【００４１】
特に、前記パラメータ決定部は、具体的に、（基準位相差値としての）閾値を（時間依存の）決定された位相差値に適用することによって、決定された（時間依存の）位相差値にフィルタをかけるよう構成されるハイパスフィルタを有してよく、これにより、対象のパラメータと関連付けられる信号変化のみが対象のパラメータの更なる決定のためにハイパスフィルタを通ることができる。
【００４２】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は、前記磁気励起場の位相の位相値を示し、前記励起コイル及び前記位相差値決定部へ与えられる励起位相値信号を生成するよう構成される励起場位相値生成部を更に有してよい。この手段は、前記位相差値決定部に容易に磁気励起場の実際の位相が与えられるようにし、それにより、対象のパラメータの決定の精度を高める。
【００４３】
当該磁気誘導インピーダンス測定装置は磁気誘導インピーダンス断層撮影装置として構成されてよく、それにより、対象のパラメータの空間に依存する情報を提供するのに使用可能である。特に、対象のパラメータの決定は、位相差値に基づき生成される対象の部分的な画像に基づいてよい。
【００４４】
特に、前記対象は人であってよく、前記パラメータは人の生理的パラメータを有してよい。特に、生理的パラメータは、例えば肺の活動、心臓の活動、及び脳の活動等のバイタルサインを有してよい。特に、当該磁気誘導インピーダンス測定装置は、臨床応用に、例えば、新生児の呼吸又は呼吸数を決定する場合の新生児応用に、あるいは自動車産業において、例えば、ドライバの眠気を決定するために、使用可能であってよい。後者の用途では、当該磁気誘導インピーダンス測定装置は、ドライバの呼吸又は呼吸数を決定するために、ドライバの自動車座席に一体化されてよい。
【００４５】
特に、当該磁気誘導インピーダンス測定装置の上記の手段のうちの少なくとも２つは、１つのユニットを形成するよう組み合わされてよい。
【００４６】
特に、複数の機能性を有する上記の手段の夫々は、夫々がそれらの複数の機能性の１つしか有さない別個のユニットとして具現されてよい。
【００４７】
次に、対象のパラメータを決定するパラメータ決定方法の更なる実施例について説明する。なお、この実施例は、コイル配置、対象のパラメータを決定する磁気誘導インピーダンス測定装置、対象のパラメータを決定するための磁気誘導インピーダンス測定装置の使用、プログラムエレメント、及びコンピュータ読取可能な媒体にも適用される。
【００４８】
当該パラメータ決定方法は、前記対象のパラメータを決定する前に前記検出コイルにおける（及び任意に少なくとももう１つの検出コイルにおける）前記正味の磁気励起場の磁界強さの前記平均値を調整することを更に含んでよい。よって、対象のパラメータの決定は、対象のパラメータによって引き起こされる信号変化について改善された感度を有するそのような検出条件で実行され得る。
【００４９】
前記調整は：
−  前記励起コイル及び／又は前記検出コイル（及び／又は少なくとももう１つの検出コイル）の形状を調整すること，
−  前記励起コイルと前記検出コイル（及び／又は少なくとももう１つの検出コイル）との相対配置を調整すること，
−  シミングコイルの形状を調整すること，及び
−  前記シミングコイルと前記励起コイル及び前記検出コイル（及び／又は少なくとももう１つの検出コイル）のうちの少なくとも１つとの相対配置を調整すること
のうち少なくとも１つを含んでよい。これらの手段は、検出コイルにおける及び／又は少なくとももう１つの検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値に影響を与える容易に（具体的に、電子的に）調整可能なパラメータに相当してよい。
【００５０】
前記調整は：
−  前記励起コイル及び前記検出コイルの近傍に参照対象を配置すること，及び前記磁気応答場を検出すること及び（具体的に、シミュレーションにより）計算することのうちいずれか一方，及び
−  前記励起コイル及び前記検出コイルの近傍に前記対象を配置し、前記平均値を有する前記磁気応答場の磁界強さに関連する時間期間にわたって前記磁気応答場を検出すること
のうち少なくとも１つを含んでよい。よって、第１のオプションにおいて、検出コイルにおける正味の磁気励起場の磁界強さの値は、決定されるパラメータを示さない参照対象を用いることによって、調整されてよい。第２のオプションは、対象のパラメータが平均されることによって引き起こされる磁気応答場の信号寄与と磁気応答場の平均とが関連付けられるように対象のパラメータが時間的に周期的な展開を示すという事実を利用してよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例に従って人の呼吸数を決定する磁気誘導インピーダンス測定装置を示す。
【図２】図1の磁気誘導インピーダンス測定装置の測定配置を示す。
【図３】図1の磁気誘導インピーダンス測定装置の本発明の実施例に従うコイル配置を示す。
【図４】人について図１の磁気誘導インピーダンス測定装置によって決定される位相差値の位相角度依存性を表す図を示す。
【図５】他の人について図１の磁気誘導インピーダンス測定装置によって決定される位相差値の位相角度依存性を表す図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明の上記及び他の態様は、以下で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【００５３】
図面における例示は概要である。異なる図において、類似する又は同一の要素は、同じ参照符号を、又は最初の数字内のみ各自の参照符号が異なる参照符号を与えられることが知られる。
【００５４】
図１を参照して、本発明の実施例に従って人の呼吸数を決定する磁気誘導インピーダンス測定装置１００について説明する。装置１００は、検出コイルにおける正味の磁気励起場と検出される磁気応答場との間の４５度の位相角度に対応する検出条件で、磁気励起場と検出される磁気応答場との間の位相差の時間依存性の評価に基づく呼吸数を実行するよう構成される。
【００５５】
装置１００は、ベッドの形で支持構造物１０２を有する。測定配置１０４は、支持構造物１０２の寝台面の下に固定されている。試験される人１０６は、測定配置１０４の辺りで支持構造物１０２の寝台面上に配置できる。
【００５６】
図２を参照して、測定配置１０４についてより詳細に説明する。測定配置１０４は、人１０６の関心のある身体領域において磁気励起場を発生させるよう構成される励起コイル２０８と、磁気励起場が人１０６の身体領域において渦電流を生じさせることに応答して発生する磁気応答場を検出するよう夫々構成される３つの検出コイル２１０〜２１４とを有する。励起コイル２０８及び検出コイル２１０〜２１４は、図３を参照してより詳細に記載されるコイル配置２１５を形成する。
【００５７】
励起場位相値生成部２１６は、磁気励起場の位相の位相値を示す励起位相値信号２１８を生成するよう構成される。励起位相値信号２１８は、増幅部２２０を介して励起コイル２０８へ供給される。然るに、増幅部２１０は、増幅された励起位相値信号２２２を出力するよう構成される。
【００５８】
測定配置１０４は、３つの位相差値決定部２２４〜２２８を更に有する。位相差値決定部２２４〜２２８の夫々は、夫々の検出コイル２１０〜２１４によって検出される磁気応答場の位相と磁気励起場の位相との間の夫々の位相差値を決定するよう構成される。このために、位相差値決定部２２４〜２２８の夫々は、増幅部２３０〜２３４を介して夫々の検出コイル２１０〜２１４へ接続されている。位相差値決定部２２４〜２２８の夫々は、増幅部２３０〜２３４によって出力される増幅された磁気応答場信号２３６〜２４０及び励起位相信号２１８に対して働くよう構成される。然るに、増幅部２３０〜２３４の夫々は、検出コイル２１０〜２１４において夫々の磁気応答場を検出するときに夫々の検出コイル２１０〜２１４によって生成された入力される磁気応答場信号２４２〜２４６を増幅するよう構成される。
【００５９】
呼吸決定部２５４は、位相差値決定部２２４〜２２８によって出力された入力される位相差値信号２４８〜２５２に対して働くよう構成される。このために、呼吸決定部２５４は、位相差値信号２４８〜２５２と関連する決定された位相差値から、呼吸していない人１０６と関連する位相差参照値を減ずるよう構成される。呼吸決定部２５４によって出力される出力信号２５６は、人１０６の呼吸状態又は活動を示し、試験される人１０６の呼吸数の更なる評価のために使用される。
【００６０】
励起場位相信号生成部２１６は、基準発振器によって制御される信号発生器として構成される。増幅部２２０は電力増幅器として構成され、増幅部２３０〜２３４は低ノイズ増幅器として構成される。位相差値決定部２２４〜２２８は位相検出器として構成され、呼吸決定部２５４は、集積アナログ−デジタルコンバータを有するデジタル信号プロセッサとして構成される。
【００６１】
検出コイル２１０〜２１４が人１０６の身体領域に対して空間的に分配されるとき、信号２５６は、人１０６の試験される身体領域の導電性を示す人１０６の身体領域の部分的な画像に関する情報を含む。
【００６２】
測定配置１０４は、人１０６の呼吸数が時間的に依存する信号２５６から決定可能であるように、時間期間にわたって人１０６の呼吸を繰り返し決定するよう構成される。
【００６３】
代替的に、呼吸決定部２５４は、人１０６の呼吸数を測定時間と関連付けることによって人１０６の呼吸数を決定するよう構成される。然るに、信号２５６は人１０６の呼吸数を示す。
【００６４】
図３を参照して、測定配置１０４のコイル配置２１５についてより詳細に説明する。
【００６５】
平面コイル配置２１５は基材３６２を有し、基材３６２上には、円形の励起コイル２０８と円形の検出コイル２１０〜２１４とが移動可能に配置されている。検出コイル２１０〜２１４は、励起コイル２０８の角度範囲に沿って配置されている。更に、コイル配置２１５は、金属板として構成され、夫々の検出コイル２１０〜２１４における正味の磁気励起場の磁界強さが適切な値へと調整可能であるように検出コイルの夫々における磁気シミング場を発生させるよう構成されるシミングコイル３６４を有する。励起コイル２０８、検出コイル２１０〜２１４、及びシミングコイル３６４の配置及び形状は、測定配置１０４の制御部によって電子的に調整可能である。
【００６６】
以下、装置１００の動作について説明する。
【００６７】
人１０６が支持構造物１０２の上に配置される。更に、夫々の検出コイル２１０〜２１４における正味の磁気励起場の磁界強さの値は、検出コイル２１０〜２１４の夫々によって検出される磁気応答場の平均値と等しくなるよう調整される。
【００６８】
次に、基準位相差値信号が人１０６の呼吸数の決定のために生成される。励起位相信号生成部２１６は励起位相信号２１８を生成し、励起位相信号２１８は磁気励起コイル２１８へ及び位相差値決定部２２４〜２２８の夫々へ与えられる。検出コイル２１０〜２１４の夫々は磁気応答場を検出し、磁気応答場信号２４２〜２４６を供給する。夫々の増幅された信号２３６〜２４０が、入力される磁気応答場信号２４２〜２４６に基づき増幅部２３０〜２３４によって生成され、位相差値決定部２２４〜２２８へ供給される。位相差値決定部２２４〜２２８の夫々は夫々の位相差値を決定し、励起場の位相と磁気応答場の位相との間の位相差を示す夫々の位相差値信号２４８〜２５２を出力する。その結果、呼吸決定部２５４は、位相差値信号２４８〜２５２と関連する位相差値の平均値を決定し、この平均値を、人１０６の呼吸数の評価のために使用される生成された基準位相差値として記憶する。
【００６９】
次に、人１０６の呼吸数が決定される。励起位相信号生成部２１６は励起位相信号２１８を生成し、励起位相信号２１８は磁気励起コイル２１８へ及び位相差値決定部２２４〜２２８の夫々へ与えられる。検出コイル２１０〜２１４の夫々は磁気応答場を検出し、磁気応答場信号２４２〜２４６を供給する。夫々の増幅された信号２３６〜２４０が、入力される磁気応答場信号２４２〜２４６に基づき増幅部２３０〜２３４によって生成され、位相差値決定部２２４〜２２８へ供給される。位相差値決定部２２４〜２２８の夫々は夫々の位相差値を決定し、励起場の位相と磁気応答場の位相との間の位相差を示す夫々の位相差値信号２４８〜２５２を出力する。その結果、呼吸決定部２５４は、位相差値信号２４８〜２５２と関連する位相差値信号から、記憶されている基準位相差値を減じ、人１０６の呼吸数の更なる評価のために夫々の呼吸信号２５６を出力する。
【００７０】
代替的に、呼吸決定部２５４はハイパスフィルタを有してよい。ハイパスフィルタは、人１０６の身体領域によるが人１０６の呼吸によっては引き起こされない信号寄与に対応しうる位相差値信号２４８〜２５２の静的部分を除去してよい。然るに、ハイパスフィルタは、呼吸していない場合に人１０６の身体領域によって引き起こされる信号に対する位相差値信号２４８〜２５２の信号変化を示す信号を出力する。
【００７１】
以下、検出コイル２１０〜２１４における正味の磁気励起場の磁界強さの値の調整についてより詳細に説明する。この調整プロシージャは、人のパラメータについての上記の決定より前に実行される。
【００７２】
第１のオプションにおいて、参照対象が支持構造物１０２の上に配置される。この参照対象は、人１０６の身体領域の材料組成に類似した適切な材料組成を有する身体領域ダミーとして構成される。励起コイル２０８、検出コイル２１０〜２１４及びシミングコイル３６４の形状及び相対配置は、検出コイル２１０〜２１４の夫々における正味の磁気励起場の磁界強さの夫々の値が参照対象について測定される検出コイル２１０〜２１４における磁気応答場の夫々の平均値と等しくなるまで、電子的に変えられる。代替的に、検出コイル２１０〜２１４における夫々の磁気応答場は、上記の測定条件について励起コイル２０８、検出コイル２１０〜２１４及びシミングコイル３６４の最適な形状及び相対配置を決定するために、測定されずに参照対象の材料組成に基づく適切なアルゴリズムを用いてシミュレーションされる。
【００７３】
第２のオプションにおいて、試験される人１０６が装置１００の支持構造物１０２の上に配置され、磁気応答場が十分に長い時間期間にわたって検出コイル２１０〜２１４において検出され、これにより、人１０６の呼吸によって引き起こされる信号変化は信号２４８〜２５２、２５６において平均される。
【００７４】
図４及び図５は、２人の異なる人１０６について測定される位相差値信号２４８の位相角度依存性を表す図を示す。
【００７５】
図４の図の横軸４７０は、人１０６が支持構造物１０２の上に配置される検出条件についての位相角度に対応する。図４の図の縦軸４７２は、信号２４８と関連し且つ人１０６の呼吸を示す位相差値に対応する。信号曲線４７４は、４５度に等しい位相角度値の範囲において最大値を有する根状の挙動を示す。この位相角度値は、検出コイル２１０における磁気応答場の磁界強さの値に等しい検出コイル２１０における正味の磁気励起場の磁界強さの値に対応する。明りょうさのために、零に等しい位相角度値は、検出コイル２１０〜２１４における十分に補償された（正味の）磁気励起場に対応し、９０度に等しい位相角度値は、検出コイル２１０によって検出される磁気応答場よりも５０倍だけ大きい検出コイル２１０における正味の磁気励起場の信号強さを有する検出コイル２１０〜２１４における補償されていない（正味の）磁気励起場に対応することが知られる。
【００７６】
図５に表されている図は、試験される他の人１０６の呼吸がより少ないために曲線５７４の絶対値が曲線４７４の信号値より一桁小さい点を除いて、図４に表されている図と同じである。
【００７７】
本発明は図面及び上記の説明において詳細に例示及び記載されてきたが、このような例示及び記載は実例又は例であって限定ではないと理解されるべきである。すなわち、本発明は、開示されている実施形態に制限されない。開示されている実施形態に対する他の変形は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討により、請求される発明を実施する際に当業者によって理解されて実現され得る。特許請求の範囲において、語「有する」「含む」（comprising）は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの」（a又はan）の使用は複数個を除外しない。ある手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も適用範囲を制限するよう解されるべきではない。
【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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