(57)【要約】  本発明は、器官のようなある実体内に生じる活動の非侵襲センシング用のデバイス、装置、システム及び方法に関する。当該方法は、ある期間にわたって前記実体の表面から電流源の少なくとも１の特性を感知するステップと、前記期間にわたって電解反応を誘発するように、前記少なくとも１の特性に対応する少なくとも１の電気信号を電解槽に伝達するステップと、前記期間にわたって前記実体内の少なくとも１の活動を感知するために前記電解反応の少なくとも１の電気出力を測定するステップと、を具えている。【選択図】図２Ｃ
2009528121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある実体の少なくとも１のパラメータを感知する非侵襲センシング装置が：
（ｉ）各々が、対応する少なくとも２つの別個の位置で、前記実体の表面上に置かれるように構成され、前記少なくとも２つの別個の位置からある期間にわたって電気信号を伝導するように更に構成される接触面を有し、そのうちの２つの表面電極が前記実体の表面下で電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成される、少なくとも２つの表面電極と；
（ｉｉ）電解質と、
前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極と電気的に接続した、前記電解質内の２つの電解槽電極と、
を具え、電解反応を生成するために前記電気信号に応じて分極するように構成され、前記反応が前記電気信号に対応する少なくとも１の電気出力を提供するように構成される、前記実体の表面から絶縁される電解槽と；
（ｉｉｉ）前記２つの電解槽電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの少なくとも１つから、前記少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置が、バイパス抵抗を提供するように構成されるバイパスユニットを更に具え、当該バイパスユニットが前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極を横切って結合され、前記バイパスユニットが前記表面と電気的に並列であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の非侵襲センシング装置において、前記バイパスユニットが少なくとも１つの抵抗を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の非侵襲センシング装置において、前記バイパス抵抗が少なくとも２キロオーム（ｋΩ）であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５】
請求項２に記載の非侵襲センシング装置において、前記バイパス抵抗が、前記２つの表面電極の前記２つの別個の位置との間の前記表面の抵抗と類似又は同等であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の非侵襲センシング装置において、前記２つの別個の位置が少なくとも５ｍｍ離れていることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項７】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記接触面が少なくとも０．５ｃｍ２であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項８】
請求項７に記載の非侵襲センシング装置において、前記接触面が少なくとも１ｃｍ２であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項９】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置が、前記実体の表面と接触しない第３の電解槽電極を更に具え、当該第３の電解槽電極が基準電極であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の非侵襲センシング装置において、前記基準電極が、前記電解質の標準電位を前記測定ユニットに提供するように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極が異なる材料で作られ、前記２つの表面電極がガルヴァーニ電流の対を形成するように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記２つの電解槽電極が第１の材料でなり、前記電解質が前記２つの電解槽電極の材料と適合することを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の非侵襲センシング装置において、前記２つの表面電極が第２の材料で作られることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の非侵襲センシング装置において、前記第２の材料が前記第１の材料と同一であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも２つの表面電極が第３の表面電極を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の非侵襲センシング装置において、前記第３の表面電極が接地電極であり、当該接地電極が前記電解槽と直接電気的に接続しないように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、当該装置が哺乳類の皮膚上に置くのに適した外被で覆われるように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の非侵襲センシング装置において、前記表面電極が生体適合性であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の非侵襲センシング装置において、前記表面電極が金、銀、アルミニウム、白金、生体適合性のある半導体、生体適合性のある金属性の合金、及びそれらの混合物から選択される材料で作られることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記測定ユニットが電圧計、Ａ／Ｄ変換器、コンピュータ又はプロセッサへ接続されるデータ収集カード、及びオシロスコープのうちの少なくとも１つを具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも１の電気出力が、電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス、及び抵抗値から選択されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の非侵襲センシング装置において、前記電流が直流及び交流のうちの少なくとも１つであることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の非侵襲センシング装置において、前記交流が０乃至３０ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有することを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも１の電気出力が：
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つとその対電極との間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの２つの間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと、前記表面電極のうちの少なくとも１つとの間の差分信号と；
を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２５】
電解質チェックモジュールを更に具えることを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲センシング装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の非侵襲センシング装置において、前記電解質チェックモジュールが：
第３の材料で作られる第１のモジュール電極と；
第４の材料で作られる第２のモジュール電極と；
であり、前記電解質内にあり、前記第３及び第４の材料が異なる第１及び第２のモジュール電極と；
当該第１及び第２のモジュール電極と電気的に接続するモジュール測定ユニットと；
前記第１及び第２のモジュール電極に結合される抵抗提供ユニットと；
を具え、前記モジュール測定ユニットが：
ａ）前記第１及び第２のモジュール電極間の差分信号と；
ｂ）前記第１及び第２のモジュール電極のうちの少なくとも１つと、前記基準電極との間の差分信号と；
のうちの少なくとも１つを測定するように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２７】
ある実体内部の少なくともある電流源を感知する非侵襲センシング装置が：
（ｉ）各々が、対応する少なくとも２つの別個の位置で、前記実体の表面上に置かれるように構成され、前記実体の表面下で生じた少なくとも１の活動に応じて、前記少なくとも２つの別個の位置からある期間にわたって電気信号を伝導するように更に構成される接触面を有する、少なくとも２つの表面電極と；
（ｉｉ）電解質と、
電解槽電極のうちの２つが、前記少なくとも２つの表面電極のうちの２つと電気的に接続し、前記電気電極のうちの少なくとも１つが基準電極である、前記電解質内の少なくとも３つの電解槽電極と、
を具え、電解反応を生成するように前記電気信号に応じて分極するように構成され、前記反応が前記電気信号に対応する少なくとも１の電気出力を提供するように構成される、前記実体の表面から絶縁される電解槽と；
（ｉｉｉ）前記電解槽電極の少なくとも２つと接続され、少なくとも前記電流源を感知するように、前記電極のうちの少なくとも２つから、前記少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項２８】
ある生物学的な実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲測定のためのシステムが：
１）請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の少なくとも１のセンシング装置と；
２）少なくとも１の対応する出力を提供するために、前記少なくとも１のパラメータの測定値を処理するように構成される処理装置と；
３）前記少なくとも１のパラメータの測定値と；
前記少なくとも１の対応する出力と；
のうちの少なくとも１つを保存するように構成されるメモリと；
４）前記少なくとも１の出力を出力するための少なくとも１の出力装置と；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
接触センサ、非接触センサ、パルス波センサ、運動センサ、温度センサ、聴覚センサ、電磁気センサ、ｐＨセンサ、及び発汗センサのうちの少なくとも１つを更に具えることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
ある実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲センシングのための方法が：
（ｉ）ある期間にわたって前記主体の表面下から電流源の少なくとも１の特性を感知するステップと；
（ｉｉ）前記期間にわたって電解反応を誘発するように、前記少なくとも１の特性に対応する少なくとも１の電気信号を電解槽に伝達するステップと；
（ｉｉｉ）前記期間にわたって、前記少なくとも１のパラメータを感知するように、前記電解反応の少なくとも１の電気出力を測定するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、前記実体が、生物学的な実体、構造的な実体、地質学的な実体、化学的な実体、及び物質的な実体から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記実体が生物学的な実体であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、前記少なくとも１のパラメータが、グルコースレベル、循環器機能、血圧パラメータ、器官機能のパラメータ、組織機能のパラメータ、脳機能のパラメータ、神経機能のパラメータ、代謝活動に関するパラメータ、四肢代謝状態に関するパラメータ、薬物動態的な薬剤パラメータ、薬力学的パラメータ、心理学的な状態パラメータ、体温パラメータ、及びこれらの組合せから選択されることを特徴とする方法。
【請求項３４】
対応する出力データを提供するように、前記期間にわたる前記少なくとも１の電気出力を処理するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記対応する出力データを保存するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
対応する出力データの傾向を生成するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記対応する出力データの傾向を分析するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記対応する出力データのうちの少なくとも１つ、及び、前記対応する出力データのある傾向をモデルと合致させるステップを更に具えることを特徴とする、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記合致させるステップに応じて、少なくとも１の統計学的な合致を分析するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記分析するステップに応じて、前記少なくとも１のパラメータに関連する、パラメータの結果出力を提供するステップを更に具えることを特徴とする、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記パラメータの結果出力に応じて、警告を発するステップを更に具えることを特徴とする、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
ある生物学的な実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲測定用の方法が：
（ｉ）前記実体の表面上に、及び／又は、表面下に生じる少なくとも１の活動に応じて、前記表面からの少なくとも１の電気信号を伝導し：
電解質と；
少なくとも２つの表面電極のうちの２つと電気的に接続し、そのうちの少なくとも１つは対電極である、少なくとも２つの電解槽電極と；
を具える電解槽内で前記少なくとも１の電気信号に応じた電解反応を生成するために、前記生物学的な実体の表面上の２つの別個の位置に、少なくとも２つの表面電極を置くことによって電気回路を完成させるステップと；
（ｉｉ）前記少なくとも１の活動に対応する期間にわたって少なくとも１のパラメータの測定値を提供するために、前記期間にわたり：
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと前記対電極との間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの２つの間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと、前記表面電極のうちの少なくとも１つの間の差分信号と；
のうちの少なくとも１つを測定するステップと；
（ｉｉｉ）前記少なくとも１のパラメータに関連する少なくとも１の出力を提供するために、前記少なくとも１のパラメータを処理するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、前記測定ステップが前記期間にわたり連続して実行されることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法において、前記少なくとも１のパラメータの測定値が、複数のパラメータの測定値を具えることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法が、前記実体の事象を観察するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法が、複数の事象後のパラメータの測定値を更に具えることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法が、前記実体に少なくとも１の事象分析を提供するために、前記複数の事象後のパラメータの測定値を、前記複数のパラメータの測定値と比較するステップを更に具えることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４１に記載の方法において、前記差分信号が、電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス及び抵抗値から選択されることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記電流が、直流（ＤＣ）及び交流（ＡＣ）から選択されることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の方法において、前記交流が、０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有することを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４２に記載の方法において、前記少なくとも１のパラメータが、グルコースレベル、循環器機能、血圧パラメータ、器官機能のパラメータ、組織機能のパラメータ、脳機能のパラメータ、神経機能のパラメータ、代謝活動に関するパラメータ、四肢代謝状態に関するパラメータ、薬物動態的な薬剤パラメータ、薬力学的パラメータ、心理学的な状態パラメータ、体温パラメータ、及びこれらの組合せから選択されることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４２に記載の方法において、前記２つの別個の位置が少なくとも３ｍｍ離れていることを特徴とする方法。
【請求項５３】
ある生物学的な実体の少なくとも１の生理学的なパラメータをモニタするシステムが：
（ｉ）前記少なくとも１の生理学的なパラメータを感知するように、前記生物学的な実体の表面に置かれる、請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の少なくとも１のセンシング装置と；
（ｉｉ）前記少なくとも１の生理学的なパラメータの数値を示す信号を処理装置に送達する、少なくとも１の送信器と；
（ｉｉｉ）少なくとも１の対応する出力を提供するように、前記少なくとも１のパラメータの測定値を処理するように構成される処理装置と；
（ｉｖ）前記少なくとも１のパラメータの測定値と；
前記少なくとも１の対応する出力と；
のうちの少なくとも１つを保存するように構成されるメモリと；
（ｖ）前記少なくとも１の出力を出力するための少なくとも１の出力装置と；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項５４】
ある実体の少なくとも１のパラメータを感知する非侵襲センシング装置が：
第１の材料で作られる第１の電極と；
前記第１の材料が第２の材料と異なる、当該第２の材料で作られる第２の電極と；
２つの別個の位置で前記実体の表面に置かれるように構成される外表面を有する各電極と；
双方の電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの１つから少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５５】
ある実体の少なくとも１の内部パラメータを感知するための非侵襲センシング装置が：
各々が２つの別個の位置で前記実体の表面に置かれるように構成される外表面を有し、前記実体の表面下の電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成される２つの電極と；
前記表面の抵抗と類似又は同等のバイパス抵抗を提供するように構成され、前記２つの電極と接続され、前記表面と並列であるバイパスユニットと；
双方の電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの少なくとも１つから、少なくとも１の電気信号を測定するように構成される測定ユニットと；
を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記２つの別個の位置が少なくとも５ｍｍ離れていることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５７】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記外表面が少なくとも０．５ｃｍ２であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５８】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記２つの電極が同一の材料で作られることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項５９】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記バイパスユニットが少なくとも１つの抵抗を具えることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の非侵襲センシング装置において、前記バイパス抵抗が少なくとも２キロオーム（ｋΩ）であることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６１】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも１の電気出力が、電圧、キャパシタンス、インダクタンス、電流、及び抵抗値から選択されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６２】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記電流が直流及び交流のうちの少なくとも１つであることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の非侵襲センシング装置において、前記交流が０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有することを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６４】
請求項５５に記載の非侵襲センシング装置において、前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの電極が異なる材料で作られ、前記２つの表面電極がガルヴァーニ電流の対を形成するように構成されることを特徴とする非侵襲センシング装置。
【請求項６５】
請求項１乃至２７に記載の複数の非侵襲センシング装置を具えることを特徴とするアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパラメータを測定するための装置及び方法、特に長期にわたる電気化学的プロセスに関するパラメータを測定するための受動的装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血糖値レベルや循環器機能のような生物学的な存在の生体生理学的パラメータを直接測定又は推定するのに、及びこれらのパラメータをモニタするためには、多くの装置が利用可能である。
【０００３】
特許文献１は、１又はそれ以上の糖尿病関連の血液成分を（例えば、インスリン又はグルコース）の検出を感知、提供するシステムと方法を開示している。このシステムは、外部装着可能な装置又は移植可能な装置であるＥＣＧセンサに基づいている。
【特許文献１】米国特許第５，７４１，２１１号
【０００４】
特許文献２は、生物学的な存在に対して取り付けられるフォトカプラ型光センサを具え、フーリエ変換によって分析される血液パルス信号に重ね合わされる身体運動情報を提供する、パルス波と運動強度を検出する装置について述べられている。
【特許文献２】米国特許第６，０２２，３２１号
【０００５】
特許文献３は、動脈又は動脈周囲の血管を通る血流によるパルス波形を検出するのに適した光学型パルス波装置を開示している。
【特許文献３】米国特許第６，３３４，８５０号
【０００６】
特許文献４は、患者と開業医との間のリンクを提供するネットワークベースの通信特性を有するグルコースモニタリング機器について述べている。
【特許文献４】米国特許第６，６４５，１４２号
【０００７】
特許文献５は、測定された極性化と光学経路長に基づいてグルコース濃度を計算する選択された波長でのコリメート光を用いて、特徴的なグルコースレベルを決定する装置を提供している。
【特許文献５】米国特許第６，７０４，５８８号
【０００８】
特許文献６は、身体部分の非侵襲スペクトルスキャンと、患者からの血液サンプルの分析との関数として生成される患者の血糖値を予測する個別化し、中央計算機上に保存されるモデル方程式を開示している。
【特許文献６】米国特許第６，６７５，０３０号
【０００９】
特許文献７は、非侵襲検出と、高ガウス永久磁石を用いて、ＲＦ信号をサンプルを通じて伝達することを可能にする増幅器を用いた、血糖のような分析物の定量化のための装置について述べている。分析物の濃度は特徴的な周波数での無線周波数（ＲＦ）信号の振幅内の、減少の大きさから決定することができる。
【特許文献７】米国特許第６，７２３，０４８号
【００１０】
特許文献８は、粘液内のグルコースレベルの測定を提供する光学組織グルコース装置について述べている。この機器は放射を患者の外部又は内部表面に向けることができる放射源を具えることができる。この表面は歯肉のような粘膜領域やその他の粘膜領域、眼球や、眼瞼のような周囲の領域、及び好ましくは皮膚である。
【特許文献８】米国特許第６，７２８，５６０号
【００１１】
特許文献９は、個人のウィルソン端子からの心電図測定値を用いた代謝因子を決定するシステムと方法を開示している。心電図測定値の一次導関数が計算される。比率は正又は負のスパイクの絶対値の合計に対する一次導関数の正のスパイクの絶対値で算出される。いくつかの実施例では、代謝因子を決定するために定数を乗算される。いくつかの実施例では、外被がウィルソン端子を簡単に配置するために設けられる。
【特許文献９】米国特許第６，９２０，３４８号
【００１２】
心電図及び／又は心エコー図は、特定の健康パラメータをモニタするために更に用いられ、電気聴覚センサ及び光学パルス波検出器を用いている（例えば、血液内のヘモグロビン、グルコース、及び酸素の濃度を推定するステップについて述べた、特許文献１０に開示されるように）。
【特許文献１０】米国特許第６，９２１，３６７号
【００１３】
特許文献１１は、生理学的な及び健康のデータを分析し、ほとんどの有意なパラメータを表わす医用デバイス及び方法を開示している。低、中、及び高解像度スケールは相互に交換できる。低解像度スケールは心拍間の間隔、心電図のＰＱ、ＱＲＳ及びＱＴ−間隔の期間、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、及びＴ波の振幅のような少数の主要素を表わしている。このリアルタイム分析は最小限のコンピュータリ源を必要とするポータブルデバイスに実装されている。中解像度においては、各々の要素での連続した変化は、基本関数とそれらの係数との級列への数学的な分解を用いて決定できる。このスケールは専用プロセッサ又はコンピュータオーガナイザを用いて実装することができる。高解像度では、総ての主要素の結合した連続的な変化を決定して、信号のダイナミクスについての完全な情報を提供できる。このスケールは強力なプロセッサ、コンピュータネットワーク、又はインターネットを用いて実装することもできる。このシステムは自己評価、緊急、あるいは日常のＥＣＧ分析、又は、連続事象、ストレステスト、あるいは臨床でのモニタリングに用いられる。
【特許文献１１】米国特許第６，９２５，３２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は長期にわたり、ある実体に生じる電気化学的プロセスに関するパラメータを測定する受動的デバイス、装置、システム及び方法を対象にする。本発明の範囲に規定されるように、前記実体は生存している又は死滅した器官、及び地質学上の又は無生物の対象のうち少なくとも一部分を含むが限定されない。
【００１５】
本発明のシステムと装置は、ある実体の表面に配置される非侵襲デバイスと、前記実体上、中、及び／又は下で起こる感知活動を含んでいる。いくつかの場合では、前記実体は生体又は生体の一部である。いくつかの実施例においては、その存在は哺乳類のような脊椎動物である。いくつかの更なる実施例においては、前記哺乳類はヒトである。
【００１６】
前記デバイス／装置は、表面電極及びそこに接続される電気工学的な測定ユニットによって活動／複数の活動を感知している。前記電極は前記実体の表面上、中、及び／又は下に生じる電流及び／又は電流の変化のうちの少なくとも１つを感知するように構成される。いくつかの実施例においては、前記電極は前記実体の表面下で優勢な電流を感知する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のいくつかの実施例によると、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知する非侵襲センシング装置が提供され：
（ｉ）各々が、対応する少なくとも２つの別個の位置で、前記実体の表面上に置かれるように構成され、前記少なくとも２つの別個の位置からある期間にわたって電気信号を伝導するように更に構成される接触面を有し、そのうちの２つの表面電極が前記実体の表面下で電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成される、少なくとも２つの表面電極と；
（ｉｉ）電解質と、
前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極と電気的に接続した、前記電解質内の２つの電解槽電極と、
を具え、電解反応を生成するために前記電気信号に応じて分極するように構成され、前記反応が前記電気信号に対応する少なくとも１の電気出力を提供するように構成される、前記実体の表面から絶縁される電解槽と；
（ｉｉｉ）前記２つの電解槽電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの少なくとも１つから、前記少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具えている。
【００１８】
いくつかの実施例においては、前記装置が、バイパス抵抗を提供するように構成されるバイパスユニットを更に具え、当該バイパスユニットが前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極を横切って結合され、前記バイパスユニットが前記表面と電気的に並列である。
【００１９】
更なる実施例においては、前記バイパスユニットが少なくとも１つの抵抗を具える。いくつかの場合においては、前記バイパス抵抗が少なくとも２キロオーム（ｋΩ）である。いくつかの実施例においては、前記バイパス抵抗が、前記２つの表面電極の前記２つの別個の位置との間の前記表面の抵抗と類似又は同等である。
【００２０】
いくつかの実施例においては、前記２つの別個の位置が少なくとも５ｍｍ離れている。
【００２１】
更に、いくつかの実施例においては、前記接触面が少なくとも０．５ｃｍ２である。いくつかの更なる実施例においては、前記接触面が少なくとも１ｃｍ２である。
【００２２】
いくつかの更なる実施例によると、前記装置が、前記実体の表面と接触しない第３の電解槽電極を更に具え、当該第３の電解槽電極が基準電極である。
【００２３】
いくつかの実施例においては、前記基準電極が、前記電解質の標準電位を前記測定ユニットに提供するように構成される。
【００２４】
いくつかの他の実施例においては、前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの表面電極が異なる材料で作られ、前記２つの表面電極がガルヴァーニ電流の対を形成するように構成される。
【００２５】
いくつかの実施例においては、前記２つの電解槽電極が第１の材料でなり、前記電解質が前記２つの電解槽電極の材料と適合する。いくつかの場合においては、前記２つの表面電極が第２の材料で作られる。時には、前記第２の材料が前記第１の材料と同一である。
【００２６】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも２つの表面電極が第３の表面電極を具える。いくつかの場合においては、前記第３の表面電極が接地電極であり、当該接地電極が前記電解槽と直接電気的に接続しないように構成される。
【００２７】
いくつかの場合においては、前記装置が哺乳類の皮膚上に置くのに適した外被で覆われるように構成される。いくつかの場合においては、前記表面電極が生体適合性である。いくつかの場合においては、前記表面電極が金、銀、アルミニウム、白金、生体適合性のある半導体、生体適合性のある金属性の合金、及びそれらの混合物から選択される材料で作られる。
【００２８】
いくつかの実施例においては、前記測定ユニットが電圧計、Ａ／Ｄ変換器、コンピュータ又はプロセッサへ接続されるデータ収集カード、及びオシロスコープのうちの少なくとも１つを具える。
【００２９】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも１の電気出力が、電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス、及び抵抗値から選択される。いくつかの場合においては、前記電流が直流及び交流のうちの少なくとも１つである。いくつかの実施例においては、前記交流が０乃至３０ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有する。
【００３０】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも１の電気出力が：
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つとその対電極との間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの２つの間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと、前記表面電極のうちの少なくとも１つとの間の差分信号と；
を具える。
【００３１】
前記装置は、いくつかの実施例によると電解質チェックモジュールを具える。いくつかの場合においては、前記電解質チェックモジュールが：
第３の材料で作られる第１のモジュール電極と；
第４の材料で作られる第２のモジュール電極と；
であり、前記電解質内にあり、前記第３及び第４の材料が異なる第１及び第２のモジュール電極と；
当該第１及び第２のモジュール電極と電気的に接続するモジュール測定ユニットと；
前記第１及び第２のモジュール電極に結合される抵抗提供ユニットと；
を具え、前記モジュール測定ユニットが：
ａ）前記第１及び第２のモジュール電極間の差分信号と；
ｂ）前記第１及び第２のモジュール電極のうちの少なくとも１つと、前記基準電極との間の差分信号と；
のうちの少なくとも１つを測定するように構成される。
【００３２】
本発明のいくつかの実施例によると、ある実体内部の少なくともある電流源を感知する非侵襲センシング装置が更に提供され：
（ｉ）各々が、対応する少なくとも２つの別個の位置で、前記実体の表面上に置かれるように構成され、前記実体の表面下で生じた少なくとも１の活動に応じて、前記少なくとも２つの別個の位置からある期間にわたって電気信号を伝導するように更に構成される接触面を有する、少なくとも２つの表面電極と；
（ｉｉ）電解質と、
電解槽電極のうちの２つが、前記少なくとも２つの表面電極のうちの２つと電気的に接続し、前記電気電極のうちの少なくとも１つが基準電極である、前記電解質内の少なくとも３つの電解槽電極と、
を具え、電解反応を生成するように前記電気信号に応じて分極するように構成され、前記反応が前記電気信号に対応する少なくとも１の電気出力を提供するように構成される、前記実体の表面から絶縁される電解槽と；
（ｉｉｉ）前記電解槽電極の少なくとも２つと接続され、少なくとも前記電流源を感知するように、前記電極のうちの少なくとも２つから、前記少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具える。
【００３３】
更にいくつかの実施例によると、ある生物学的な実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲測定のためのシステムが提供され：
１）請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の少なくとも１のセンシング装置と；
２）少なくとも１の対応する出力を提供するために、前記少なくとも１のパラメータの測定値を処理するように構成される処理装置と；
３）前記少なくとも１のパラメータの測定値と；
前記少なくとも１の対応する出力と；
のうちの少なくとも１つを保存するように構成されるメモリと；
４）前記少なくとも１の出力を出力するための少なくとも１の出力装置と；
を具えることを特徴とするシステム。
【００３４】
いくつかの実施例においては、システムは接触センサ、非接触センサ、パルス波センサ、運動センサ、温度センサ、聴覚センサ、電磁気センサ、ｐＨセンサ、及び発汗センサのうちの少なくとも１つを更に具える。
【００３５】
更にいくつかの実施例によると、ある実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲センシングのための方法が提供され：
（ｉ）ある期間にわたって前記主体の表面下から電流源の少なくとも１の特性を感知するステップと；
（ｉｉ）前記期間にわたって電解反応を誘発するように、前記少なくとも１の特性に対応する少なくとも１の電気信号を電解槽に伝達するステップと；
（ｉｉｉ）前記期間にわたって、前記少なくとも１のパラメータを感知するように、前記電解反応の少なくとも１の電気出力を測定するステップと；
を具える。
【００３６】
いくつかの場合においては、前記実体が、生物学的な実体、構造的な実体、地質学的な実体、化学的な実体、及び物質的な実体から選択される。いくつかの場合においては、前記実体が哺乳類のような生物学的な実体である。
【００３７】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも１のパラメータが、グルコースレベル、循環器機能、血圧パラメータ、器官機能のパラメータ、組織機能のパラメータ、脳機能のパラメータ、神経機能のパラメータ、代謝活動に関するパラメータ、四肢代謝状態に関するパラメータ、薬物動態的な薬剤パラメータ、薬力学的パラメータ、心理学的な状態パラメータ、体温パラメータ、及びこれらの組合せから選択される。
【００３８】
いくつかの実施例においては、前記方法が、前記対応する出力データを保存するステップを更に具える。
【００３９】
いくつかの更なる実施例においては、前記方法が前記対応する出力データを保存するステップを更に具える。
【００４０】
いくつかの更なる実施例においては、前記方法が対応する出力データの傾向を生成するステップを更に具える。
【００４１】
いくつかの他の実施例においては、前記方法が前記対応する出力データの傾向を分析するステップを更に具える。
【００４２】
いくつかの場合においては、前記方法が前記対応する出力データのうちの少なくとも１つ、及び、前記対応する出力データのある傾向をモデルと合致させるステップを更に具える。
【００４３】
更なるいくつかの実施例においては、前記方法が前記合致させるステップに応じて、少なくとも１の統計学的な合致を分析するステップを更に具える。
【００４４】
いくつかの場合においては、前記方法が前記分析するステップに応じて、前記少なくとも１のパラメータに関連する、パラメータの結果出力を提供するステップを更に具える。
【００４５】
いくつかの場合においては、前記方法が前記パラメータの結果出力に応じて、警告を発するステップを更に具える。
【００４６】
更にいくつかの実施例によると、ある生物学的な実体の少なくとも１のパラメータの非侵襲測定用の方法が提供され：
（ｉ）前記実体の表面上に、及び／又は、表面下に生じる少なくとも１の活動に応じて、前記表面からの少なくとも１の電気信号を伝導し：
電解質と；
少なくとも２つの表面電極のうちの２つと電気的に接続し、そのうちの少なくとも１つは対電極である、少なくとも２つの電解槽電極と；
を具える電解槽内で前記少なくとも１の電気信号に応じた電解反応を生成するために、前記生物学的な実体の表面上の２つの別個の位置に、少なくとも２つの表面電極を置くことによって電気回路を完成させるステップと；
（ｉｉ）前記少なくとも１の活動に対応する期間にわたって少なくとも１のパラメータの測定値を提供するために、前記期間にわたり：
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと前記対電極との間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの２つの間の差分信号と；
前記電解槽電極のうちの少なくとも１つと、前記表面電極のうちの少なくとも１つの間の差分信号と；
のうちの少なくとも１つを測定するステップと；
（ｉｉｉ）前記少なくとも１のパラメータに関連する少なくとも１の出力を提供するために、前記少なくとも１のパラメータを処理するステップと；
を具える。
【００４７】
いくつかの実施例においては、前記測定ステップが前記期間にわたり連続して実行される。
【００４８】
いくつかの更なる実施例においては、前記少なくとも１のパラメータの測定値が、複数のパラメータの測定値を具える。
【００４９】
いくつかの更なる実施例においては、前記方法が、前記実体の事象を観察するステップを更に具える。
【００５０】
いくつかの場合においては、前記方法が、複数の事象後のパラメータの測定値を更に具える。いくつかの場合においては、前記方法が、前記実体に少なくとも１の事象分析を提供するために、前記複数の事象後のパラメータの測定値を、前記複数のパラメータの測定値と比較するステップを更に具える。
【００５１】
いくつかの実施例においては、前記差分信号が、電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス及び抵抗値から選択される。一般的には、前記電流が、直流（ＤＣ）及び交流（ＡＣ）から選択される。いくつかの場合においては、前記交流が、０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有する。
【００５２】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも１のパラメータが、グルコースレベル、循環器機能、血圧パラメータ、器官機能のパラメータ、組織機能のパラメータ、脳機能のパラメータ、神経機能のパラメータ、代謝活動に関するパラメータ、四肢代謝状態に関するパラメータ、薬物動態的な薬剤パラメータ、薬力学的パラメータ、心理学的な状態パラメータ、体温パラメータ、及びこれらの組合せから選択される。
【００５３】
いくつかの実施例においては、前記２つの別個の位置が少なくとも３ｍｍ離れている。いくつかの更なる場合においては、前記２つの別個の位置が少なくとも５ｍｍ離れ、いくつかの他の場合においては、前記２つの別個の位置が少なくとも１０ｍｍ離れている。
【００５４】
更に、いくつかの実施例においては、ある生物学的な実体の少なくとも１の生理学的なパラメータをモニタするシステムが提供され：
（ｉ）前記少なくとも１の生理学的なパラメータを感知するように、前記生物学的な実体の表面に置かれる、請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の少なくとも１のセンシング装置と；
（ｉｉ）前記少なくとも１の生理学的なパラメータの数値を示す信号を処理装置に送達する、少なくとも１の送信器と；
（ｉｉｉ）少なくとも１の対応する出力を提供するように、前記少なくとも１のパラメータの測定値を処理するように構成される処理装置と；
（ｉｖ）前記少なくとも１のパラメータの測定値と；
前記少なくとも１の対応する出力と；
のうちの少なくとも１つを保存するように構成されるメモリと；
（ｖ）前記少なくとも１の出力を出力するための少なくとも１の出力装置と；
を具える。
【００５５】
更に、いくつかの実施例によると、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知する非侵襲センシング装置が提供され：
第１の材料で作られる第１の電極と；
前記第１の材料が第２の材料と異なる、当該第２の材料で作られる第２の電極と；
２つの別個の位置で前記実体の表面に置かれるように構成される外表面を有する各電極と；
双方の電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの１つから少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニットと；
を具える。
【００５６】
更に、本発明のいくつかの実施例によると、ある実体の少なくとも１の内部パラメータを感知するための非侵襲センシング装置が提供され：
各々が２つの別個の位置で前記実体の表面に置かれるように構成される外表面を有し、前記実体の表面下の電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成される２つの電極と；
前記表面の抵抗と類似又は同等のバイパス抵抗を提供するように構成され、前記２つの電極と接続され、前記表面と並列であるバイパスユニットと；
双方の電極と接続され、前記少なくとも１のパラメータを感知するために、前記２つの電極のうちの少なくとも１つから、少なくとも１の電気信号を測定するように構成される測定ユニットと；
を具える。
【００５７】
いくつかの場合においては、前記２つの別個の位置が少なくとも５ｍｍ離れている。時には、前記外表面が少なくとも０．５ｃｍ２である。
【００５８】
いくつかの場合においては、前記２つの電極が同一の材料で作られる。
【００５９】
いくつかの実施例においては、前記バイパスユニットが少なくとも１つの抵抗を具える。いくつかの場合においては、前記バイパス抵抗が少なくとも２キロオーム（ｋΩ）である。
【００６０】
いくつかの実施例においては、前記少なくとも１の電気出力が、電圧、キャパシタンス、インダクタンス、電流、及び抵抗値から選択される。一般的には、前記電流が直流及び交流のうちの少なくとも１つである。いくつかの場合においては、前記交流が０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有する。
【００６１】
いくつかの場合においては、前記少なくとも１の特性を感知するように構成される前記２つの電極が、異なる材料で作られ、前記２つの表面電極がガルヴァーニ電流の対を形成するように構成される。
【００６２】
更に、本発明のいくつかの実施例によると、ここに規定されるような複数の非侵襲センシング装置を具えることを特徴とするアレイが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
本発明を理解して、実際にどのように実行できるかを示すために、一実施例が限定されない例示のみによって、添付図を参照して述べられている。
【００６４】
本発明は長期にわたり、ある実体に生じる電気化学的プロセスに関するパラメータを測定する受動的デバイス、装置、システム及び方法を対象にする。本発明の範囲に規定されるように、前記実体は生存している又は死滅した器官、及び地質学上の又は無生物の対象のうち少なくとも一部分を含むが限定されない。本発明の装置は、ある実体の表面に配置される非侵襲デバイスと、前記実体上、中、及び／又は下で起こる感知活動を含んでいる。いくつかの場合では、前記実体は生体又は生体の一部である。いくつかの実施例においては、その存在は哺乳類のような脊椎動物である。いくつかの更なる実施例においては、前記哺乳類はヒトである。前記デバイス／装置は、表面電極及びそこに接続される電気工学的な測定ユニットによって活動／複数の活動を感知している。前記電極は前記実体の表面下に生じる電流及び／又は電流の変化のうちの少なくとも１つを感知するように構成される。
【００６５】
図１で参照されているのは、本発明の一実施例による非侵襲センシング装置１００の簡略化した概略図である。
【００６６】
センシング装置１００は２つの表面電極１０８と１１２を具えている。これらの電極は距離Ｄで分離された２つの別個の位置で実体１２５の表面１２４に配置されるように構成される。一般的に、２つの別個の位置は少なくとも５ｍｍ離れている。いくつかの実施例においては、Ｄは８ｍｍより大きいか等しく、いくつかの更なる実施例では、Ｄは１０ｍｍより大きいか等しい。
【００６７】
センシング装置１００は、表面の抵抗値に好ましくは類似する又は等しいバイパス抵抗を提供するように構成される、バイパスユニット１１６を具えている。バイパスユニットは２つの電極と結合され、電気的に表面と並列である。装置１００はバイパスユニットを横切って結合される測定ユニット１０２を更に含んでいる。測定ユニットは少なくとも１のパラメータを感知するために２つの電極からの少なくとも１の電気出力を測定するように構成される。このパラメータは実体上又は内部に生じるプロセスに関連している。プロセスの例はこれ以降に記載されている。
【００６８】
特に図１に示されたように、測定ユニット１０２は有線接続１０６、１１０によって表面電極１０８、１１２へ接続される。表面電極は、実体の表面上及び／又は下に生じる電気活動を検出する。いくつかの場合においては、実体の表面下においては、電極は実体の表面下に生じる電流又は電流の変化を検出する。バイパスユニット１１６は、有線接続１０６を横切って表面と並列に接続される。バイパスユニットは測定ユニット１０２とも並列である。
【００６９】
一般的に、表面１２４と接触する電極１０８、１１２の接触面は、それぞれ少なくとも０．５ｃｍ２にすることができる。いくつかの実施例においては、接触面は少なくとも１ｃｍ２である。いくつかの他の実施例においては、接触面は少なくとも２ｃｍ２である。
【００７０】
好ましくは、２つの電極は同一の導電性材料で生成される。一般的にはこの材料は金属性であるが、半導体及び金属と半導体の混合物も考えられる。
【００７１】
いくつかの実施例においては、電気工学的なバイパスユニットが少なくとも１つの抵抗を具えている。いくつかの実施例においては、バイパス抵抗は少なくとも２キロオーム（ｋΩ）である。
【００７２】
多くの場合においては、非侵襲センシングユニットはヒトのような哺乳類の活動を測定するのに用いられる。いくつかの場合においては、表面は皮膚、皮下層及びそれらの組合せから選択される。
【００７３】
他の実施例においては、実体は生物学的実体、構造的な実体、地質学的な実体、化学的な実体及び物質的な実体から選択される。
【００７４】
測定ユニット１０２は、電圧計、コンピュータ又はプロセッサに接続されるデータ収集カード、Ａ／Ｄ変換器又はオシロスコープ等のうちの少なくとも１つを具えている。
【００７５】
表面電極から生じた電気出力信号は、電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス、及び抵抗値から選択されるが、これに限定されない。いくつかの実施例においては、電流は直流及び交流のうちの少なくとも１つである。他の実施例においては、交流は０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有している。図１５、１７乃至１９による測定された電気出力信号の例を参照し、本技術の更なる詳細については以降の図８乃至１０及び例１を更に参照のこと。
【００７６】
この技術のいくつかのバージョンはロータ電流、複雑な工学システム内部の腐食プロセス、相互作用のプロセス等を調査するのに用いられる。いくつかの場合においては、この抵抗はキャパシタンス及びインダクタンスデバイスと接続して用いることができる。
【００７７】
生物学的システムにおいては、身体の全ての電気回路は生命体の輸送及び／又は電気化学的プロセスから生じるので、直接的な抵抗損はない。生物学的な場合においては、電流源のモデリング及び推定のために、単一の抵抗値、キャパシタンス、インダクタンスを使用することはできない。このことが、本発明において図２及び３に述べるように、低インピーダンスとして、電気化学的電解槽の３つの電極を負荷することを提案する理由である。
【００７８】
図２Ａ及び２Ｃにおいては、同一の抵抗の数が、同一の機能的な要素を示している。
【００７９】
図２Ａは、本発明の一実施例により、非侵襲電解質センシング装置２００Ａの簡略化した概略図である。
【００８０】
センシング装置２００Ａは、実体の少なくとも１のパラメータを感知するのに用いられる。装置２００Ａは、各々が、実体の表面２０２及び対応する少なくとも２つの別個の位置に配置されるように構成され、２つの別個の位置からある期間にわたって電気信号を伝導するように更に構成される接触面を有する２つの表面電極２１０、２２０を具えている。２つの表面電極は実体の表面下で生ずるプロセスの電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成される。
【００８１】
装置２００Ａは電解槽２８０を含んでいる。２つの表面電極は電解槽２８０に結合され、電解槽は表面から絶縁されている。電解槽２８０は電解質２１５と、電解質内の２つの電解槽電極２８２，２８４とを具え、各電極２８２、２８４は対応する表面電極２１０、２２０と接続している。
【００８２】
電解槽電極２８２と２８４は、電解反応を生成するために電気信号と反応して分極するように構成される。この反応は、電気信号に対応して少なくとも１の電気出力を提供するために電極２８２、２８４の分極を誘発する。
【００８３】
装置２００Ａは、２つの電解槽電極と接続される測定ユニット２９０を具えている。測定ユニット２９０は少なくとも１のパラメータを感知するために２つの電解槽電極からの少なくとも１の電気出力を測定するように構成される。
【００８４】
いくつかの実施例においては、装置２００Ａは、２つの電解槽電極２８２、２８４と結合され、電気出力を測定ユニット２９０に無線送信するように構成される送信ユニット（図示せず）を含んでいる。
【００８５】
いくつかの実施例においては、表面２０２は生物学的実体２０５の部分であり、表面２０２と表面下層２０４を具えている。
【００８６】
いくつかの実施例においては好ましくは、装置２００Ａはバイパス抵抗を提供するように構成されるバイパスユニット２７０を具え、バイパスユニットは２つの表面電極２１０、２２０を横切って結合され、表面２０２と電気的に並列である。いくつかの実施例においては、バイパスユニットは少なくとも１の抵抗又は類似デバイスを具えている。いくつかの更なる実施例においては、バイパス抵抗は、少なくとも２キロオーム（ＫΩ）である。
【００８７】
いくつかの実施例においては、バイパス抵抗は、２つの表面電極間の表面２０２の抵抗値と好ましくは類似又は同等である。バイパス抵抗はとりわけ、システムノイズを減ずるか除去するために用いられる。いくつかの場合においては、システムノイズは皮膚の静電気、圧電気及び摩擦電気である。
【００８８】
電極２１０、２２０は２つの別個の位置にあり、少なくとも５ｍｍ離れている。いくつかの場合においては、２つの別個の位置は少なくとも８ｍｍ離れている。更なる場合においては、２つの別個の位置は少なくとも１０ｍｍ離れている。最小距離は電極間の電気的な相互作用及び干渉を防ぐのに要求される。
【００８９】
いくつかの実施例においては、電極２１０と２２０の接触面は、それぞれ少なくとも０．５ｃｍ２である。いくつかの場合においては少なくとも１ｃｍ２であり、その他の場合においては少なくとも２ｃｍ２である。いくつかの実施例においては、外表面は少なくとも２０ｃｍ２である。
【００９０】
いくつかの実施例においては、装置２００Ａは２つの電解槽電極２８２、２８４を具え、第１の材料であり、電解質は２つの電解槽電極の材料と適合している。例えば、電解槽電極が銀で作られ、電解質は塩化カリウムである。
【００９１】
いくつかの実施例においては、２つの表面電極２１０、２２０は第２の材料で作られている。一般的にはこの材料は金属性（例えば、金、銀、合金）であるが、半導体や金属と半導体の混合物も考えられる。
【００９２】
医療用アプリケーションについては、第２の材料は金、白金又は銀、あるいはその合金のような生体適合性材料にすべきである。
【００９３】
別の実施例においては、２つの表面電極２１０、２２０はガルヴァーニ電流の対として用いることができ、各々の電極は異なる材料でなり、皮膚に貼付して、汗や皮膚酸性度を検出することができる。
【００９４】
装置２００Ａは、少なくとも１の電気出力を感知するのに用いられる。いくつかの実施例においては、この出力は電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス及び抵抗値、又はそれらの組合せかえあ選択することができる。いくつかの場合においては、電流は直流及び交流のうちの少なくとも１つである。交流は一般的に、０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有している。
【００９５】
図２Ｂで参照されているのは、図２Ａの装置２００の電気的機能について述べた電気回路２０１の簡略化した概略図である。回路２０１は生物学的なアプリケーション用だけではなく、地質学上の又はその他のアプリケーション用の等価図である。
【００９６】
回路２０１は２つの部分ＡとＢを具えている。Ａは生物学的アプリケーション用の、生体の身体２０５の皮膚及び下にある組織と層（２０２、２０４）の等価図である。部分Ｂは電解槽電極２８０の等価図である。部分Ａは電極２１０、２２０間に等価的な実体２０５と、等価的な皮膚接触抵抗２０３及び２０７と、皮膚抵抗２０９とを具えている。
【００９７】
等価的な電解槽２９５は、総てが部分Ａの抵抗２０９と直列に接続される、２つの実効キャパシタンス２８７及び２８９と、その間に電解槽（２１５、図２Ａ）の抵抗２８５とを具えている。これらのキャパシタンスは、電解槽電極２８２、２８４（図２Ａ）の二重層の等価物である。２つの実効キャパシタンス２８７、２８９を横切って結合されるのは、電解槽電極（分極）２８１、２８３の２つの抵抗である。
【００９８】
等価的な電解槽２９５を通過する電流は、表面電極２１０、２２０の間の全電流源の差に比例する。
2009528121.tif 000003
ここで、
・ＩＭＵは等価的な電解槽を通ずる電流である（Ａ）
・ＩＳＵは電極２１０から電極２２０までの皮膚の漏れ電流である（Ａ）
・ＲＳＳは、電極２１０と２２０との間の皮膚表面のインピーダンスである（Ω）
・ＲＰＯＬは、電極の分極インピーダンス２８３である（Ω）
・ＲＥＬは、電解質のインピーダンス２８５である（Ω）
・ＲＰＯＬは、電極の分極インピーダンス２８１である（Ω）
【００９９】
図２Ｃで参照されているのは、本発明の別の実施例による、センシング装置２００の簡略化した概略図である。
【０１００】
センシング装置２００はある実体の少なくとも１のパラメータを感知するように用いられる。装置２００は、各々が、対応する少なくとも２つの別個の位置で実体の表面２０２に配置されるように構成され、この２つの別個の位置からある期間にわたり電気信号を伝達するように更に構成される接触面を有する２つの表面電極２１０、２２０を具えている。この２つの表面電極は、実体の表面下で生じているプロセスの電流源の少なくとも１の特性を感知するように構成されている。
【０１０１】
装置２００は電解槽電極２８０を含んでいる。２つの表面電極は電解槽電極２８０と結合され、電解槽電極は表面から絶縁されている。電解槽２８０は電解質２１５と、電解質の中の少なくとも３つの電解槽電極２８２、２８４、２３０と、少なくとも２つの表面電極のうちの２つの表面電極２１０、２２０と電気的に接続する電解槽電極のうちの２つ２８２、２８４とを具える。電解質と電解槽電極は容器２８５内に収容される。電解槽電極のうちの少なくとも１つは、基準電極２３０であり、表面２０２と直接的には接続されない。
【０１０２】
電解槽電極２８２と２８４は、電解反応を生成するために電気信号に応じて分極するように構成される。この反応は電気信号に応じて少なくとも１の電気出力を提供するように、電極２８２、２８４の分極を誘発する。
【０１０３】
装置２００は、電解槽電極２８２、２８４、２３０のうちの少なくとも２つと接続され、少なくとも１のパラメータを感知するために２つの電極のうちの少なくとも１つからの少なくとも１の電気出力を測定するように構成される測定ユニット２９０を更に具えている。
【０１０４】
いくつかの実施例においては、表面２０２は生物学的実体２０５の一部であり、表面２０２と表面下層２０４を具えている。
【０１０５】
いくつかの実施例においては、非侵襲装置２００はバイパス抵抗を提供するように構成されるバイパスユニット２７０を更に具え、バイパスユニットは少なくとも２の表面電極２１０、２２０のうちの２つと接続され、表面２０２と電気的に並列である。いくつかの実施例においては、バイパスユニットは少なくとも１つの抵抗又は類似のデバイスを具えている。いくつかの更なる実施例においては、バイパス抵抗は少なくとも２キロオーム（ＫΩ）である。
【０１０６】
いくつかの実施例においては、バイパス抵抗は表面抵抗と好ましくは類似又は同等である。バイパス抵抗はシステムノイズを減ずるか除去するのに用いられる。いくつかの場合においては、システムノイズは皮膚の静電気、圧電気及び摩擦電気である。総ての身体情報源は作用電極間の電圧及び電流摂動を生じさせ、更に同時に、総ての周囲の電磁気ノイズ及び静電気は、接地表面電極２６０と表面電極２１０、２２０との間に高電圧を生じさせる。本発明のこれらのノイズ効果の中和のために、ユニット２７０のようなバイパス及び／又はフィルタユニットが用いられうることが分かる。
【０１０７】
電極２１０、２２０は２つの別個の位置にあり、少なくとも５ｍｍ離れている。いくつかの場合において、この２つの別個の位置は少なくとも８ｍｍ離れている。更なる場合において、この２つの別個の位置は少なくとも１０ｍｍ離れている。最小距離は電極間の干渉と電気的な相互作用を防ぐのに要求される。
【０１０８】
いくつかの実施例においては、電極２１０と２２０の接触面は、それぞれ少なくとも０．５ｃｍ２である。いくつかの場合において、少なくとも１ｃｍ２であり、その他の場合では少なくとも２ｃｍ２である。いくつかの実施例においては、外表面は少なくとも２０ｃｍ２である。身体内部抵抗と表面電極２１０、２２０との間の実際のインピーダンスは、少なくとも０．１ｃｍ２の比較的広い電極領域のために最小となる。間逆の対比として、刺鍼点の大きさは一般的には０．０３ｃｍ２未満である。
【０１０９】
本発明のいくつかのアプリケーションにおいては、電極は０．２５ｃｍ２の表面領域を有し、ラットないの信号を感知するために用いられる。約１乃至４ｃｍ２の対照面を有する電極はヒトの信号を感知するために用いられる。図２Ａと２Ｃの電解槽電極の材料は、類似又は同一である。
【０１１０】
他の実施例においては、少なくとも２の表面電極のうちの少なくとも１つが、接地電極２６０である。
【０１１１】
いくつかの場合においては、基準電極２３０は電解質２１５の標準的な電位を測定ユニット２９０に提供している。
【０１１２】
装置２００は哺乳類の活動を感知するのに大抵用いられる。一般的には、このユニットは哺乳類の皮膚の下で生じる活動を測定している。本発明の装置２００は哺乳類の皮膚の下の電流、及び／又は哺乳類の皮膚の下の電流の変化を測定するのに一般的に用いられる。
【０１１３】
いくつかの実施例においては、この実体は、生物学的な実体、構造的な実体、地質学的な実体、化学的な実体、及び物質的な実体から選択される。
【０１１４】
いくつかの実施例においては、測定ユニット２９０は電圧計、Ａ／Ｄ変換器、オシロスコープ、及びコンピュータ又はプロセッサに接続されたデータ収集カードのうちの少なくとも１つを具えている。
【０１１５】
測定ユニットは、少なくとも１の電気出力を感知するのに用いられる。この出力は電圧、電流及び抵抗、又はそれらの組合せから選択することができる。いくつかの場合においては、電流は直流及び交流のうちの少なくとも１つである。交流は一般的には０乃至１００ＭＨｚ（メガヘルツ）の周波数範囲を有している。
【０１１６】
装置２００の測定ユニット２９０は少なくとも１の電気出力を測定するように構成され、この電気出力は：
電解槽電極２８２、２８４のうちの少なくとも１つとその対電極２３０との間の差分信号；
電解槽電極２８２、２８４の２つの間の差分信号；
電解槽電極２８２、２８４、２３０のうちの少なくとも１つと、表面電極２１０、２２０、２６０のうちの少なくとも１つとの間の差分信号；
から選択することができる。
【０１１７】
更なる詳細については、図８乃至１０、１６Ａ乃至１６Ｃ及び以降の例２を参照のこと。
【０１１８】
測定ユニット２９０は、いくつかの場合において、それぞれ各電解槽電極２８４及び２８２と関連する測定信号用の２つの測定デバイス２４０、２５０を具えている。
【０１１９】
ここに述べられているユニット及びシステムは、実体の表面下の電気的に活性化した及び電気的に不活性な細胞の代謝の流れに付随する電流をモニタするために構成される。
【０１２０】
更なる重要な特徴は、皮膚部分の電極と電気化学的な電解槽部分の電極との領域の比率が、少なくとも１乃至２程度であることが望ましい。電気化学的な電解槽内部にある電極部分の小さな領域は、高周波信号の検出を可能にする小さなキャパシタンスを提供している。
【０１２１】
身体内部と皮膚電極との間のインピーダンスは、少なくとも０．１ｃｍ２の比較的広い電極領域のために最小である。刺鍼点の特徴的な大きさは直径で約１乃至２ｍｍであり、従ってこれらの領域は０．１ｃｍ２より小さいある次数である。重要なのは、ほとんどのアプリケーションについて、どんな大きな電極でもラットセンサ用で０．２５ｃｍ２、ヒトセンサ用で１乃至４ｃｍ２が用いられることを論ずることである。
【０１２２】
少なくとも３つの電解槽電極の入力インピーダンスは、一般的には約１キロオームであり、約５乃至３０キロオームである皮膚の特徴的なインピーダンスよりも小さい。この配置は電解槽を通ずる電流の通過を可能にする。これらの電流は電極で電解槽内に生じる分極を決定／測定することによって定量される。
【０１２３】
基準電極２３０に対する少なくとも１の電解槽電極２８２、２８４の電極電位の比較は、身体内部の代謝プロセスのレドックス電位の推定を可能にする。
【０１２４】
身体の流体力学的、動電学的及び電気的毛管現象的なプロセスの自然共鳴があることを論じることは重要である。これらは皮膚の下で生じる生物学的プロセスで例示されているが、これに限定されない。これらのプロセスは、血管内、間質液、及び細胞内部にある。共鳴は、生物層を含むどの生体システムについても自然な特性である。このような共鳴は、代謝上の輸送損の減少を提供する。共鳴は蠕動性活動、脳波及び同様の同期された指向性プロセスを導く。このような自己形成及び同期プロセスの結果として、統合された電流密度についての随伴性の増加となる。このような電流源は本発明における我々の測定の焦点であり、装置１００、２００Ａ、２００及び３００（それぞれ図１、２、及び３）によって、並びに図８乃至１０の方法で、並びに以降の例１乃至３で測定されている。
【０１２５】
代謝物輸送は総ての型の生体細胞で起こることが知られている。従って、総ての型の細胞は代謝物と関連する代謝産物との濃度勾配の形成を起こしている。これは同様にして、関連する電気化学的及び動電学的プロセスを導いている。これらのプロセスは電流と電位の変化を提供し、従ってこれらの変化は測定し特性づけることができる。
【０１２６】
血液、リンパ液及び間質液輸送系においては、流体力学的な動作は局所的な濃度と関連する電気化学的及び動電学的プロセスとの変化を誘発している。これらのプロセスは電流と電位の変化を提供し、従って従ってこれらの変化は測定し特性づけることができる。
【０１２７】
しかしながら、毛細管のような小さな脈管においては、毛細管間の平均距離は約５０ミクロンである。更に、一般的な細胞の大きさは１乃至１００ミクロンである。表面電極２１０、２２０及び２６０の大きさは、毛細管及び細胞の大きさ以上の大きさの桁数であるので、表面電極は従って、細胞及び／又は毛細管の統合された又は集団の活動を測定している。有効なことには、この測定は平滑化された統計平均の活動を提供し、ここに記載されるように本発明のユニット及びシステムを用いて測定される。
【０１２８】
従って、本発明のシステムは身体又は組織に誘発される刺激、摂動及びその他の外乱を観察し追跡するのに用いることができる。身体又は組織の応答はモニタすることができる。周波数、振幅及びスペクトル特性並びに波動動態の応答は分析し、身体又は組織の状態に関して情報を提供するように用いることができる。例えば、以降の図１５、１７、１８及び１９を参照のこと。
【０１２９】
このコンテキストにおいては、どんな生体システムも熱力学的な開放システムでありギブズ自由エネルギを最小化するのに対応する場合のみ定常性にすることができる。どんな局所的な摂動も総ての可能な自由度で分散される。言い換えると、どんな局所的な濃度又は電位勾配も周囲の組織又は器官で検出することができることを意味している。従って、本発明は観察下で身体の一部分内で生じるレドックス電位の電気化学的な反応を測定することを対象とする。更に本発明のシステムは、電気的に活性化した及び電気的に不活性な細胞の代謝に付随する電流を測定することによって、代謝プロセスの速度及び分散をモニタすることを対象とする。
【０１３０】
図３で参照されているのは、本発明の実施例による非侵襲セルフチェック電解質センシング装置３００の簡略化した概略図である。
【０１３１】
装置３００は図２Ａの電解槽２８０に実質的に類似する電解槽３２５を具えている。装置３００は図２Ａの電極２１０と２２０に実質的に類似した、表面電極３１０と３２０を更に具えている。バイパスユニット３４０は図２Ａのバイパスユニット２７０と類似している。装置３００は電解槽チェックモジュール３７５を更に具えている。電解槽チェックモジュールは、第３の材料で作られる第１のモジュール電極３５０と第４の材料で作られる第２のモジュール電極３６０とを具えている。第１及び第２のモジュール電極は電解槽３１５の中にある。第３及び第４の材料は異なっている。装置３００は、第１及び第２のモジュール電極３５０、３６０と、第１及び第２のモジュール電極３５０、３６０と接続される抵抗提供ユニット３７０とを電気的に接続するモジュール測定ユニット３８５を更に具えている。
【０１３２】
モジュール測定ユニット３８５は：
ａ）第１及び第２のモジュール電極３５０、３６０の間の差分信号と；
ｂ）第１及び第２のモジュール電極３５０、３６０のうちの少なくとも１つと、基準電極３３０との間の差分信号と；
のうちの少なくとも１つを計測するように構成されている。
【０１３３】
第３の材料と第４の材料は一般的には、金属性合金又は金属を具えている。一般的には、小さな電位差（以降の例３を参照）を提供するために、第３及び第４の材料の組成の差がある。
【０１３４】
図４はシステム４００についての簡略化した概略図である。
【０１３５】
システム４００は、着用可能ユニット４２０と、入力デバイス４１０と、マイクロプロセッサ４３０と、出力デバイス４４０と、インターネット４５０のような公的通信システムと、電話４６０のような通信デバイスと、を具えている。
【０１３６】
いくつかの実施例においては、着用可能ユニット４２０は図３に述べたようにセンシング装置３００からなる。いくつかの実施例においては、ユニット４２０は温度センサ４２２、加速度計４２４、マイクロフォン（図示せず）、又は当該技術分野の既知のその他のセンサのような、その他の型の標準的なセンサと結合することができる。別の実施例においては、ユニット４２０は着用可能ではない。
【０１３７】
感知素子４２２、４２４及びユニット４２６は、一般的には少なくとも１のプログラム可能なマイクロプロセッサ４３２と少なくとも１のメモリ４３４とを具える、少なくとも１の装置４３０と接続される。この装置は身体の近く又は遠くにすることができ、当該技術分野で既知のように、コンピュータ用に用いられる赤外線技術、家庭用装置に用いられる超音波技術、又は当該技術分野のその他の既知のもののような、身体との有線又は無線接続を伴うことができる。更に、センシングシステム４２０から入力するために、マイクロプロセッサは１又はそれ以上の入力デバイス４１０からの更なる入力を得ることができ、それは着用可能ユニット４２０の近く又は遠くに配置される。入力デバイス４１０は、薬剤、サプリメント又は食物摂取の時間、投与量及び種類のような個人情報；研究室又は通院試験からの必要な結果；出力管理及びフォーマットの補正；等を挿入するために用いることができる。
【０１３８】
いくつかの実施例においては、装置４２６は身体の表面に配置するための少なくとも２つの電極を具えている。いくつかの実施例においては、電極は輪帯又は腕時計の配置にすることができ、パッドか、チョッキ、ズボン又はその他の衣類、履物、帽子、装身具、寝具等かにすることができる。その他の実施例においては、電極はスタンドアロンデバイスにすることができる。
【０１３９】
マイクロプロセッサ４３０はプロセッサ４３２と少なくとも１のメモリ４３４とを有するその他の型のコンピュータによって置換することができる
【０１４０】
マイクロプロセッサ４３０の出力は、センサ４４０の近く又は遠くに配置されるいずれかの出力デバイス４４０と通信することができ、携帯電話４６０へ、又はインターネット４５０、双方向ＴＶ（図示せず）へ、又は当該技術分野で知られているその他の通信システムへ伝達することができる。
【０１４１】
ここに述べた測定／センシングユニット（図を参照）は、限定はされないがここに述べたもののような大多数の異なるパラメータを測定するのに用いることができる。
【０１４２】
システム４００は、代謝及び身体反応又はプロセスをモニタリングすることのように、多くの異なるアプリケーションのために用いることができる。いくつかの例は以下のものを含むが限定はされない。
【０１４３】
ａ）グルコースレベルモニタリング（更なる詳細については、図１６Ａ乃至１６Ｃ、６、７を参照のこと）
グルコースレベルモニタリングについては、着用可能ユニット４２０はセンシング装置２００又は３００と、当該技術分野において既知の汗検出器とを具えている。
【０１４４】
注釈：ここ及び以下で、装置３００はいくつかのアプリケーションについては、装置１００及び装置２００のような簡単な装置によって置換できる。いくつかの実施例においては、装置３００は完全に内蔵されるように、簡単な装置であることが好ましい。いくつかの場合においては、装置３００はそのマルチアレイ改良処理５００によって置換することができる。
【０１４５】
ｂ）四肢代謝又は四肢血液供給モニタリング（図１７に更に詳細に例示）
四肢代謝をモニタすることについては、着用可能ユニット４２０はセンシング装置２００、２００Ａ又は３００、並びに温度センサを主に、選択的にパルス波センサを具えている（聴覚センサ−各々の測定される四肢のために）。
【０１４６】
ｃ）ワイヤレスＥＣＧ
ワイヤレスＥＣＧモニタリングについては、５つのセンシング装置２００、２００Ａ又は３００が−１つは心臓の近くに、４つは総ての四肢のために要求される。将来的にはこの数を１又は２まで減らすことが可能である。
【０１４７】
更に、いずれの電場又は磁場のコンタクトレスなセンサを有することも可能である。更に直接的に皮膚と接触せず、高インピーダンスを提供し、増加した電磁気エネルギの吸収による発作を伴う危険を減ずる総合的に受動的な化学物質（ナノテクノロジ粉末）の別のセンサを加えることも可能である。更には、ＥＣＧモニタリングデバイスは、循環器状態と平行して神経系の状態をモニタするために、バイオフィードバックの「リラクソメータ（ｒｅｌａｘｏｍｅｔｅｒ）」（以下で述べられている）と結合できる。
【０１４８】
ｄ）血圧モニタリング
血圧のモニタリングについては、モニタリングユニットは、パルス波センサと、選択的に温度センサ又は聴覚センサと結合される少なくとも１つのセンシング装置３００を具えている。
【０１４９】
ｅ）血液粘度モニタリング
血液粘度モニタリングについては、モニタリングユニットは少なくとも１つのセンシング装置３００と少なくとも２つのパルス波センサとを具えている。
【０１５０】
ｆ）末梢神経系（ＰＮＳ）モニタリング（交感神経／副交感神経の指標を測定するステップも含む）
ＰＮＳモニタリングについては、モニタリングユニットは、例えば少なくとも１つのセンシング装置３００を具えている。
【０１５１】
ｇ）中枢神経系（ＣＮＳ）モニタリング
ＣＮＳモニタリングについては、モニタリングユニットは例えば少なくとも数個のセンシングユニット３００と頭皮上に配置される少なくとも１つの聴覚センサとを具えている。ｆ）とｇ）を一緒に使用して結合された神経系モニタリングを用いることが好ましい。
【０１５２】
ｈ）局所代謝モニタリング、器官／組織機能モニタリング（図１７、１８及び１９に更に詳細に例示）
局所代謝モニタリングについては、器官／組織機能モニタリングは、少なくとも１つのセンシング装置３００又はマルチアレイ５００を具えている。
【０１５３】
炎症は代謝の変化に付随するように他の代謝プロセスを加えて観察することができる。モニタするためには、装置３００が用いられ、マルチアレイ５００もまた考えられる。
【０１５４】
前記センシング装置３００、５００は温度センサ、パルスセンサ、聴覚センサ又は当該技術分野で既知のその他の生理学的センサと結合することができる。
【０１５５】
ｉ）ガン診断モニタリング（ＣＤＭ）（図１８により詳細に例示）
ガン診断モニタリングについては、局所代謝モニタリングと同様に、モニタリングユニットは少なくとも１つのセンシング装置３００又はマルチアレイ５００を具え、温度センサ、パルスセンサ、及び聴覚センサと結合することができる。
【０１５６】
ＣＤＭはガン／腫瘍の大きさの推定；腫瘍又はガンの特性が転移性か否か、多型性か単クローンか；成長動態の推定及び当該技術分野のその他の同様のアプリケーション；を含むことができる。
【０１５７】
ｊ）薬剤及び活性物質代謝モニタリング（図１９に更に詳細に例示）
薬剤及び活性物質代謝モニタリングについては、着用可能ユニット４２０は、刺激がどこで及びどのように広く作用するかによって配置される、１又はそれ以上のセンシング装置３００又はマルチアレイ５００を具えている。ユニット４２０はＣＮＳ及びＰＮＳモニタリング、局所代謝モニタリング、循環器系モニタリングと結合することができる。ユニット４２０は温度センサ、パルスセンサ及び聴覚センサとも結合することができる。ＣＮＳモニタリングと共に、センシング装置３００、５００を組合せることにより、上述の着用可能ユニットは、血液脳関門透過の追跡を可能にする。
【０１５８】
ｋ．心理学的検出器、うそ検出器（図１５により詳細に例示）
この装置は心理学的状態と、一定の決定又は考えに関する自信をチェックするうそ検出と、心理免疫状態とをチェックするように構成される。この装置を用いて、「調査活動」をチェックして、治療又は手術を改善することもできる。更に自己トレーニングのためにも使用できる。高い責任のある仕事をする個人（パイロット、原子力発電所作業員等）の心理状態をチェックするように構成され、訓練中に用いることができる。これらの種類のアプリケーションはここでは「心理学的モニタリング」と呼ぶ。
【０１５９】
「心理学的モニタリング」については、着用可能ユニット４２０は、マルチアレイ５００と恐らくは結合される少なくとも１つのセンシング装置３００を具えている。この装置は観察下の１又はそれ以上の刺激に応じて、検出された応答の型によって個人の身体に配置されている。センシング装置３００は、ＣＮＳ及びＰＮＳモニタリング、局所代謝モニタリング、及び循環器モニタリングと結合することができる。更に、装置は温度センサ、パルスセンサ、聴覚センサ、光学追跡、又は当該技術分野で既知のその他のセンサと結合することができる。
【０１６０】
ｌ）チャクラ、刺鍼術、経線診断
チャクラ、刺鍼術、経線診断モニタリングについては、モジュール４２０がマルチアレイ測定装置５００を具えることができ、例えば、聴覚センサ、温度センサ及びパルスセンサと結合することができる。
【０１６１】
上の医用又は生理学的アプリケーションの総ては、異なる生理学的システムに対する警告を用いて、自己使用のためのバイオフィードバックデバイス、医用診察デバイス又は排障器として閉じることができることに留意すべきである。
【０１６２】
ｍ）材料の質チェックと腐食検出、地質学及び地震早期検出用のアプリケーション
材料特性については、少なくとも装置３００上では、腐食検出又は地質学及び地震におけるアプリケーションを用いることができる。これらの非生物学的アプリケーションについては、材料と電解質溶液は計測された物質に適用することができる。
【０１６３】
センシング装置は、地震の早期検出、材料の質のチェック、古い建物の寿命を推定するステップを含み、地質学で用いることができる。これは実体内部では、本発明の装置によって検出可能な、電気的な摂動を誘発する電解質、固体の塊、液体及び／又は気体の流れによって付随する可逆的な及び／又は不可逆的なプロセスがあることを配慮している。
【０１６４】
熱水溶液で又は鉱化作用領域で起こる地球化学的プロセスを調査することについては、図２や図３で示されたような電気化学的電解槽を用いることができる。いくつかの場合においては、地球又は岩石内への挿入用の異なる型の金属電極と結合する、電解槽電極は硫酸溶液中の銅電極と、加速度計と、アンテナデバイスとを具えている。このような組合せは、ガルヴァーニ電流の測定値にパラメータとその変動値を割り当てている。
【０１６５】
いくつかの場合においては、これらの地球化学的プロセスは鍾乳石及び石筍の成長、鉱山の構成のプロセスと、地震及び噴火の前兆プロセスとに付随している。
【０１６６】
図５Ａで参照されているのは、本発明の実施例による非侵襲電解槽アレイ５００の垂直断面の簡略化した概略図である。アレイ５００は電解質５０４を有する電解槽５０２と、基準電極５５０と、複数の電解槽電極５１０とを具えている。複数の電解槽電極５１０は総て同一の電解槽に浸されている。この配置はノイズの消滅と多次元測定の双方を可能にする。図２又は３の電解槽電極と同様に、電解槽電極は５１０は測定電極及び／又は対電極として作用し、同一材料で作られた外表面を有することができるが、この図及び電解槽電極部分（５６０、５１０、５５０）に示されていない。
【０１６７】
アレイに有利な特性は：
ａ）各対の電極５１０と一緒にある総ての電極との相互内部分極と；
ｂ）数個の比較的広い皮膚電極を表面に貼付することが、全システムの抵抗を減じ、Ｓ／Ｎ比を改善することと；
ｃ）同一の基準電極５５０に対して数個の電極の各々の同時測定によって、時間通りに、高精度の間隔でモニタしたより詳細な生理学的パラメータを得ることができることと；
を含んでいるが、限定はされない。
【０１６８】
図５Ｂは本発明の実施例による非侵襲電解槽５００の水平断面の簡略化した概略図である。電解槽電極５１０のアレイは中央の基準電極５５０の周りに構成されている。
【０１６９】
図６は、本発明の一実施例により、それぞれ、頂部から、断面で、及び底部から見た、グルコースモニタ装置の概略図を示している。
【０１７０】
図６によると、グルコースの決定／モニタリングのために構成され、３つの型のセンサ：圧電性センサ（サムスン社又はモトローラ社）に基づくパルス波センサ６ａ及び６ｂと、純銀９９．９９％から作られる生体適合性電極７と、純銀及びそれぞれ９０％と１０％の銀−白金合金から作られる、そこの酸性度を推定する更なる生体適合性電極８ａ及び８ｂとを具える腕時計又は腕輪によって示されている本発明の第１の実施例を示している。
【０１７１】
デバイスは次の電子機器：キーボード１と、ディスプレイ３を有する本体２と、電子ブロック４と、を具えている。キーボード１はコネクタ５で供給され、例えば、家庭のコンピュータ、携帯電話、手掌サイズの電子手帳等（図示せず）のプログラムされたカートリッジの接続を可能にする。本体２はパルス波センサ６ａ及び６ｂ、生体適合性電極７、及び更なる生体適合性電極８ａ及び８ｂを組み込んでいる。
【０１７２】
電子ブロック４はこのようなデータを医師に送るために外部伝達−接続ユニット（図示せず）（例えば、電話線、ファクシミリ、インターネット）を通じてデータ及び／又は警告信号を伝送するアンテナ９とコネクタ１０とで供給されている。
【０１７３】
デバイスは、患者の皮膚及び周囲の温度をそれぞれ測定するための２つの温度計１１ａ及び１１ｂと、手の動作強度又は物理的な活動（図示せず）を計測するための３次元加速度計１２とを更に含んでいる。
【０１７４】
図７は図６のグルコースモニタ装置の動作論理を示し、デバイスの要素間の操作的な接続を示している。
【０１７５】
以下の要素が示され、望ましいものとして標識される：
・マイクロプロセッサ（ＭＰ６）と接続された、２つのパルス波センサ６ａ及び６ｂ（ＰＷＳ１及びＰＷＳ２）
・電極Ｅｌ＿１、Ｅｌ＿２が電気化学的に電極Ｅｌ＿３と接続され、Ｅｌ＿３が基準電極である（電子ブロック４内部にあるので図１乃至６では図示せず）、３つの電極７（Ｅｌ＿１、Ｅｌ＿２、Ｅｌ＿３）。３つの電極７（Ｅｌ＿１、Ｅｌ＿２、Ｅｌ＿３）はそれぞれ３つの電圧計Ｖ２、Ｖ３及びＶ４と接続される。ＤＣ及びＡＣ電圧を測定するためには、２つの別個の電圧計を用いることが必要である。従って、Ｅｌ＿１からの信号は、Ｖ１に行って酸性度を測定し、Ｖ２に行ってＤＣを測定し、Ｖ３に行ってＡＣを測定する。
・各々がそれぞれ電圧計（Ｖ１、Ｖ２）と接続された、２つの発汗測定電極８ａ及び８ｂ（ＡｄＥｌ＿１及びＡｄＥｌ＿２）
・３次元加速度計１２（Ａｃｃ）
・それぞれ皮膚の及び周囲の温度を測定するための２つの温度計１１ａ及び１１ｂ（Ｔ−１及びＴ−２）
・４つのマイクロプロセッサ（ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４）と；キーボード１に接続されたプログラムされたマイクロプロセッサＭＰ６と；そこに接続され、荷電コネクタユニット及びアラームシステムを有するメモリＭを伴うプロセッサＭＰ５
【０１７６】
ここに引用される電圧計及びマイクロプロセッサは、図６では示されておらず、よって参照番号（図７に示すような単なる符号）が与えられていないが、電子ブロック４内に配置されていることに留意せよ。
【０１７７】
マイクロプロセッサＭＰ１はＰＷＳ１と接続され、標準的な数学ソフトウェアプログラムパッケージ（例えば、Ｍａｔｌａｂ又はその他のソフトウェア）を用いて、パルス波スペクトル特性を分析している。マイクロプロセッサＭＰ２はＰＷＳ１、ＰＷＳ２及びタイマ／クロックと接続され、パルス波伝播速度及び心拍数を測定する。マイクロプロセッサＭＰ４はＰＷＳ２と接続され、例えばＭａｔｌａｂを用いて、パルス波スペクトルを分析する。これらの分析の結果の例が、図１６Ａ乃至１６Ｃに示されている。一般的には、全体的なプロセスデータ収集、プロセス、及び出力は図４、８、９、１０によってより詳細に述べられている。
【０１７８】
上のマイクロプロセッサＭＰ１、ＭＰ２及びＭＰ４はディスプレイを有するプログラムされたマイクロプロセッサＭＰ５と接続される。電極８ａと８ｂ（ＡｄＥｌ−１とＡｄＥｌ−２）との間の電位差は、発汗の酸性度に比例している。
【０１７９】
図８は、本発明の実施例によるある実体の少なくとも１のパラメータを感知し決定する方法の簡略化したフローチャート８００である。
【０１８０】
第１のステップ８０５では、装置３００のようなユニットは回路を完成するために表面に配置される。このユニットは一般的には図４のシステム４００のようなシステムとしての部分である。回路の完成は、電解槽２８０又は電解槽３２５のような電解槽内の電解反応を誘発する。
【０１８１】
その後、測定ステップ８１０においては、少なくとも１つの測定可能な電気的パラメータが、測定ユニット２９０、３７５によって測定される。
【０１８２】
ステップ８１０からの測定は次いで、保存ステップ８１５の少なくとも１つのメモリ内に保存される。このメモリは例えばメモリ４３４である。
【０１８３】
ステップ８１５と平行して、データは更なる分析のために伝送ステップ８５０に伝送され、傾向分析ステップ８５５に伝送される（更なる詳細については図１０参照）。
【０１８４】
第１のチェックステップ８２０においては、経過した時間が所定の短い捕捉時間Ｃｔｓｈｏｒｔよりも大きいかどうかで決定される。否定の場合、システムは測定ステップ８１０でパラメータを測定し続ける。肯定の場合、システムは抽出ステップ８２５へ進む。抽出ステップ８２５においては、時間＝Ｃｔｓｈｏｒｔであるためのパラメータ値が抽出される。このチェックステップは、大多数のパラメータに及び異なる所定の捕捉時間に適用することができる。
【０１８５】
長いループにおいては、経過した時間が所定の長い捕捉時間Ｃｔｌｏｎｇよりも大きいかどうかを決定する。肯定の場合、システムはステップ８４５に進み、捕捉タイミングが再び開始される。
【０１８６】
その後、処理ステップ８３０において、所定期間のそのパラメータ値が長かろうと短かろうと処理される。このステップの更なる詳細は図９乃至１０で示されている。
【０１８７】
ステップ８３０の処理データの出力は次いで、メモリ４３４のような少なくとも１つのメモリに保存ステップ８３５で保存される。
【０１８８】
出力ステップ８４０においては、ステップ８３０からの結果は、デバイス４４０、電話４６０及びデバイス４１０のうちの少なくとも１つに出力される。更に又は代替的に、この出力は遠隔位置で保存されるか、中継されるかしてもよい。
【０１８９】
第２のチェックステップ８６０においては、ステップ８４０からの出力結果がチェックされ、所定の範囲内にある場合かどうかを見る。肯定の場合、結果は表示ステップ８８０で表示される。否定の場合、警告が、発警告ステップ８６５で発せられる。
【０１９０】
その後、表示ステップ８７０においては、範囲外の結果は１又はそれ以上のディスプレイ４４０（図４）上に表示される。
【０１９１】
図９で参照されているのは、本発明の一実施例において、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知し決定する方法の図８のステップ８３０を更なる詳細を示した簡略化したフローチャート９３５である
【０１９２】
信号処理ステップ９０５においては、特定のパラメータ用にある期間にわたって取られた多数の測定値が処理される。この期間は、そのパラメータ及びアプリケーション用の特定の時定数により、各パラメータとアプリケーションの型について独立して決定される。長期間にわたる連続測定に一致する多数の瞬間のように、この期間は非常に短くすることができる。
【０１９３】
ステップ９０５の出力は、第２の処理ステップ９１０において１又はそれ以上のモデルに供給される。このステップは、ステップ９０５の出力が１又はそれ以上のモデルと比較されて、最良のモデルを見つけるモデル選択ステップである。
【０１９４】
計算ステップ９２０においては、この最良モデルは第２の出力を提供するためにステップ９０５の出力に適用される。
【０１９５】
統合ステップ９３０においては、第２の出力が第２のモデル又はアルゴリズムに供給され、第３の出力が生成される。
【０１９６】
チェックステップ９４０においては、第３の出力の合致が設定範囲と比較される。合致が十分に良い場合は、モデルは受け入れられる。そうでない場合は、モデルはステップ９５０で補正され、更なるデータがステップ９０５のモデルに導入される。
【０１９７】
フローチャート９３５は、当該技術分野において既知の１又はそれ以上の自己学習ニューラルネットワークアルゴリズムを具えることができる。
【０１９８】
図１０は、本発明の一実施例による傾向分析のために、ステップ８５５の更なる詳細を示した簡略化したフローチャート１０００である。
【０１９９】
第１の抽出ステップ１０１０においては、長い捕捉時間Ｃｔｌｏｎｇにわたって蓄積されたデータ（長い補足時間の基準値（ＬＣＲ））は、システムメモリから抽出される。
【０２００】
処理ステップ１０２０においては、Ｃｔｌｏｎｇにわたって蓄積された、メモリからの長い補足パラメータ（ＬＣＰ）のデータが処理されて、期間Ｃｔｌｏｎｇにわたり、又は、Ｃｔｌｏｎｇより長い期間にわたる、少なくとも１の傾向を分析している。
【０２０１】
比較ステップ２３０においては、ＬＣＰはＬＣＲと比較され、比較結果（ＣＲ）が出力される。
【０２０２】
保存ステップにおいては、ＣＲは１又はそれ以上のシステムメモリに保存される。
【０２０３】
チェックステップ１０５０においては、ＣＲは、それが所望の範囲又は限界内に合致するかどうかを示すようにチェックされる。ＣＲに対する結果が範囲外の場合、システムは待機ステップ１０６０へ進み、システムは、更なるデータが蓄積されるまでの長い捕捉時間Ｃｔｌｏｎｇの間、待機する。
【０２０４】
ＣＲがモデルと合致する場合、システムはデータ蓄積ステップ１０７０に進む。このステップにおいては、データは傾向モデル及び／又は傾向データベース保存で蓄積される。
【０２０５】
モデル補正ステップ１０９０においては、ステップ１０７０からの蓄積データが、存在するモデル又は複数モデルに影響を与えるように、１又はそれ以上のモデルに適用される。
【０２０６】
平行して、警告ステップ１０８０では、蓄積されたデータがかなりの異常を示す場合に、作動される。
【０２０７】
図１１は、本発明を用いたパルス波及びその伝播速度の測定原理を示す簡略化した図である。
【０２０８】
図１１によると、パルス波測定の原理は以下の原理：
１．血液の動作速度はセンサ６ａと６ｂの間のパルス波伝播速度によって推定することができる。
２．血流は動脈の断面と血液の速度とに比例する。
３．血液粘度はパルス波の形状、伝播速度及びパルス波スペクトルに影響を与える。
を用いている。
【０２０９】
以下のデータ：
１．ＰＷＳ１からのパルス波領域
２．ＰＷＳ１からのパルス波スペクトル
３．ＰＷＳ２からのパルス波領域
４．ＰＷＳ２からのパルス波スペクトル
５．パルス波伝播速度
６．心拍数
７．発汗の存在の検出
８．発汗の酸性度
は、様々なセンサからプログラムされたマイクロプセッサへ供給される。
【０２１０】
検定目的において、最初のデータはプログラムされたマイクロプロセッサＭＰ５で経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）中に及び／又は心電図（ＥＣＧ）過負荷テスト中にプロセッサのメモリＭに記録されたパラメータ（すなわち、グルコースレベル、血圧、心拍数等）と比較されている。このような検定結果は、ニューラルネットワークソフトウェアでの独立した検定から生じる独立の「数学モデル」に入力される。同様のニューラルネットワークソフトウェアは、以下の重要なパラメータ
１．血液グルコースレベル
２．心拍数
３．血流
４．血圧
５．血液粘度（脱水症状によって影響が与えられる）
を推定するのに用いられる。
【０２１１】
プログラムされたマイクロプロセッサＭＰ５は、ディスプレイ３上で選択されたパラメータを表示する。それは、選択したパラメータが所定の限界を超えた場合に、警告を生成することができるプロセッサＰと接続され、パラメータの変化速度に依存している。
【０２１２】
警告（及びパラメータ）は、携帯電話又は他の通信手段を通じて伝達することができる。総てのパラメータは、何らかの異常性がある場合にメモリＭに定期的に記録される、例えば、医師、医療センタ、診療所等のコンピュータに、別個の荷電−接続ユニットを通じて日常的に伝達することができる。
【０２１３】
図１２は、本発明の実施例によって、理論上のモデル推定による血糖及びインスリンレベルの関数としてグルコース吸収の理論速度を示すグラフである。
【０２１４】
図１２においては、ある範囲のインスリンレベル（ｐｍｏｌ／ｍｌ）での血液グルコースレベルの関数として細胞内グルコース吸収の速度変化が示されている。示すことができるように、グルコース吸収の速度はグルコース及びインスリンの血液レベルに依存している。更に、グルコース吸収の最大速度は一般的には６５乃至１１５ｍｇ／ｄＬのＢＧＬ範囲にあり、グルコースレベルの最大安定性、特に平衡に戻る最大の運動、力及び速度に対応する（図１３に示されるように）。
【０２１５】
図１３は、本発明の一実施例により、代謝平衡の修復速度又は生体安定性を反映するグルコース吸収の速度の理論上の微分である。
【０２１６】
デバイスの他の要素の予備試験は、パルス波や生体電気性診断をチェックすることから成っていた。このような診断の上述した理論的な基礎は、図１２乃至１４で説明されている。図１２及び１３のデータはミカエリス−メンテン式から生成され、図１４のデータはリップマンの式及び電気毛管現象曲線から生成された。
【０２１７】
ある範囲のインスリンレベル（ｐｍｏｌ／ｍｌ）での血液グルコースレベルの関数として細胞内グルコース吸収の速度変化が図１２に示されている。グルコース吸収の速度はグルコース及びインスリンの血液レベルに依存している。いずれの生体システムにおいても優性なパラメータは代謝であり、特に炭水化物代謝と酸素／二酸化炭素の使用及び生成との間の平衡を含んでいる。
【０２１８】
図１４は、本発明の一実施例により、健常細胞及びがん細胞のギブズ自由エネルギを示す理論上のモデルの結果を示している。
【０２１９】
健常細胞のギブズエネルギの関数はダイヤ記号で示され、がん細胞に対するギブズエネルギは正方形記号で示されている。相対的なギブズエネルギは細胞の平均ギブズエネルギに関連し、代謝の相対的な強度は５０％レベルの標準基礎代謝値に関連している。本発明の装置３００、５００を用いて測定可能な代謝測定値は、細胞内のギブズエネルギの推定値を提供し、これによってがん治療に重要な情報を提供することができる。
【０２２０】
ギブズエネルギは代謝の相対的な強度に依存している。それは、あまりにも低すぎる又はあまりにも高すぎる双方の代謝の状態においては、がん細胞のギブズエネルギは健常細胞のそれより低い。この状況下では、がん細胞の分裂の比率は健常細胞内よりもかなり高い。
【０２２１】
更に、図１４の曲線間の分離は、がん細胞の多型性の推定を可能にするがん細胞と健常細胞との間に、ギブズエネルギの差があることを示している。この多型性の傾向は、がん細胞と健常細胞との間のギブズエネルギの差に比例している。がん多型性そのものが治療プロトコルの決定と、がん治療の潜在的な効果とに直接的に影響を与えるがん細胞についての非常に重要な特性である。
【０２２２】
図１５は、本発明の一実施例により、「心理学的モニタリング」として機能するように構成された、本発明の図１のセンシング装置１００により生成される実験データを示すグラフである。
【０２２３】
この図は、図１で述べられたセンシングユニットにより測定された、更なる実験の結果を示す。この実験は図２０に詳細に述べられている脳身体アナログ回路の理論上のモデルに基づいた。
【０２２４】
この実験は、２人の女性ボランティア（ボランティアＡＭ、年齢６３及びボランティアＬＧ、年齢５６）が関与した。各々のボランティアは図１に詳細に述べたセンシング装置に接続され、制御されない動作を避けるために仰臥位で、右手にブレスレッド装置として配置した。測定中にボランティアは：（ａ）最初の妊娠について考えることと、（ｂ）別の個人のことについて考えることと、（ｃ）黙想と、（ｄ）孫と遊ぶことと、を含む、生活の異なるシチュエーションを想起するように質問された。
【０２２５】
これらの考えが示された時間は、図１５Ａ乃至Ｂのグラフ上の垂直な矢印によって示されている。一般的には数秒の短い遅延後に、振幅又はスペクトル特性のような電圧特性の明らかな変化があることが知られうる。このような変化は、このような測定が（ＤＣ及び高周波数ＡＣと共に低周波数ＡＣを含む）が様々な心理感情刺激に対する応答を示すことができることを示している。従ってこのような測定は、うそ発見器の及び心理免疫測定又は自信のモニタリングに対する潜在的なアプリケーションを有している。
Ａ．ボランティアＡＭの想像タスクはａ）最初の妊娠；ｂ）個人Ａについて考えること；ｃ）小さな孫と遊ぶことを想像すること；ｄ）完全な黙想を想起すること；ｅ）個人Ｂについて考えること；を想像するように質問した
Ｂ．ボランティアＬＧの想像タスクはａ）個人Ａ；ｂ）個人Ｂについて考えるように質問した
【０２２６】
述べることが重要なことには、例えば、胸部の、腹部領域の、肝臓の下の、甲状腺の、及び頭部の異なる身体部分に貼付した図１に記載の電極対で同様の「想像実験」を行ったことである。これらの実験は、異なる身体部分が異なる種類の精神活動に対する反応の異なる大きさ及び特性を有していることを示している。このマルチ電極身体マッピングデバイスは、いくつかの種類の物理的又は精神的活動の結果として機能する器官用の心理免疫状態検出器、うそ検出器、自信検出器又はマルチレベルリアルタイム診断デバイスのための本当の基礎である。この調査は身体−心の相互接続及び内部作用について光を当てている。
【０２２７】
器官機能診断に加えて、伝統的に規定されるチャクラ位置に貼付された同様の測定システムは、それ自身で、及び、異なる種類の活動に関連するように、機能的なチャクラ診断として供することができる。インド人、チベット人又は中国人の伝統的な医学と規定されるように、チャクラ及びマルマの位置は高密度のバイオ流体の流れ、及び／又は、対応する高密度のエネルギ変換及び濃度勾配によって特徴付けられる解剖学的位置である。比較解剖学的分析は、損失の最小化、及び更に最大限に等しく栄養分とガス供給の要求の離れ業に対応するために、血管、リンパ管、神経等のようなこれらの流れを形成するほとんどの解剖学的要素が、らせん状に形成されていることを示している。
【０２２８】
図１６Ａ乃至Ｄは、本発明の実施例により、異なる患者のグルコースレベルを検出する図２のセンシング装置２００によって生成される実験データを示したグラフである。
【０２２９】
図１６Ａにおいては、スペクトル分析の異なる血液グルコースレベルに対応する生データの例が示されている。第１列は第１の電極と第２の電極の電圧を示し、２つの電極は手の静脈の流れに沿って配置された。血液グルコースレベル（ＢＧＬ）は標準的なＡｃｃｕＣｈｅｃｋＴＭによって推定された。
第１行：ＢＧＬ＝７５ｍｇ／ｄＬの標準的な個人から取得されたデータ
第２行：ＢＧＬ＝１４４ｍｇ／ｄＬの食後の同一個人から取得されたデータ
第３行：ＢＧＬ＝１１１ｍｇ／ｄＬの糖尿病患者から取得されたデータ
第４行：ＢＧＬ＝１７３ｍｇ／ｄＬの同一の糖尿病患者から取得されたデータ
【０２３０】
この図においては、電圧の変化と血液グルコースレベルの変化の電圧スペクトル特性が表示されている。
【０２３１】
図１６Ｂにおいては、異なる血液グルコースレベルについて、麻酔されたオスラット（体重４５０ｇ）からの生データとスペクトル分析の例が示されている。第１列は第１の電極と第２の電極の電圧を示し、２つの電極は尾の静脈の流れに沿って配置された。血液グルコースレベル（ＢＧＬ）は標準的なＡｃｃｕＣｈｅｃｋＴＭ（Ｒｏｃｈｅ社、マンハイム、ドイツ）によって推定された。ＢＧＬの変化に対して、ラットはグルコース／インスリンをＩＰ注射された。
第１行：ＢＧＬ＝１４６ｍｇ／ｄＬの麻酔されたラットから取得されたデータ
第２行：ＢＧＬ＝１９ｍｇ／ｄＬの同一の麻酔されたラットから取得されたデータ
【０２３２】
ラットにおいては、人のデータと同様にして、電圧の明らかな変化と血液グルコースレベルの変化を有するスペクトル特性を観察することもできる。
【０２３３】
図１６Ｃは下記の実験の結果：Ｇｌｕｃｏｓａｔセンサが麻酔されたラットに接続され、１１６ｍｇ／ｄＬから３１８ｍｇ／ｄＬまでの血液グルコースレベルを検出する信号が２時間記録された；の結果を示している。
【０２３４】
この図においては例として、４つの計算されたＧｌｕｃｏＳａｔパラメータがＡｃｃｕＣｈｅｃｋＴＭ（Ｒｏｃｈｅ社、マンハイム、ドイツ）によって測定された血液グルコースレベルの関数としてプロットされた。各グラフについては、相関係数及びｐ値が計算された。
【０２３５】
ほとんどの相関が０．９近くに合致し、それらの総てが少なくともレベル０．００００１で有意であった（高い有意性）。
【０２３６】
このモデルは４以上のこれらのパラメータも考慮する、従って更なる精密度及び信頼度を増加することができる。
【０２３７】
図１７は、本発明の図１のセンシング装置１００によって生成される実験データを表示するグラフを示し、デバイスは四肢代謝を調査するのに用いられる。
【０２３８】
図１７は異なる電圧測定の結果を示し、図１のセンシングユニット１００の電極１０８、１１２によって生成される。センシング装置１００を具える図４のある着用可能ユニット４２０は、総ての四肢の各々に着用され、対応するＤＣと低及び高周波数ＡＣ電圧の変化は、助手による手と左足への接触する間に（実験の約６５秒で）；後に（実験の約１８０秒後）思考／想像を用いてボランティアが自分自身の腕を暖めながら計測される。
【０２３９】
四肢の代謝事態の結果として計測される平均電圧値は、一般的な血液供給及び平均的な四肢代謝の値についての重要な情報を有している。それはうっ血及び腫脹、末梢の動脈又は静脈障害、又はその他の代謝性の行動、障害又は機能不全の診断として使用することができる。
【０２４０】
ある実体へ適用される刺激に対する反応の結果として、計測された信号パターンの動的変化は機能的な診断として用いて、上述したような静的特性だけではなく、反応の能力のような動的特性も反映し、ホメオスタシス又は安定状態値、ヒステリシス特性やその他の動的な現象に応答することができる。
【０２４１】
図に示されている摂動は、異なる適用される刺激の結果として存在し、それを用いて、四肢の代謝及び血流の変化に関連した、代謝の活動、障害及び機能不全を示すことができる。
【０２４２】
装置はバイオフィードバックのために、及び診断のために用いることができる。更に、この図は代謝と１つの四肢に適用される刺激に対する反応が総ての他の四肢に影響を与えることを示す新しい結果を示している。更に、これらの実験結果は、四肢間で調整される相互接続があるという最近開発された理論を支持している。これはそれ自体で、壊疽及び切断の防止、腫脹の除去、損傷後のリハビリテーション、四肢やその他のうちの１つの切断後の機能的なトレーニングの場合に、四肢の機能的な診断及び治療に大きな重要性を有している。
【０２４３】
図１８は、局所的な代謝障害診断についての、本発明の図１のセンシング装置１００によって生成される実験データを表すグラフを示している（この場合においては、黒色腫）。
【０２４４】
ここでは、センシング装置１００を具えるユニット４２０は、影響が与えられた代謝を伴う病気の皮膚を有する５３歳の男性患者の一部分に着用される。グラフは生体共鳴電磁気治療の間の動的な電圧変化を示している。
【０２４５】
最初の３分間の測定の間は、患者は自分自身で、すなわち、バイオフィードバックシステムとしてのデバイスを用いて、動かしていた。実験の３分で、患者は眠りに落ち、電磁気共鳴治療が始まり、異なる共鳴信号が用いられた。
【０２４６】
図１８の曲線に見られる電圧応答の変化は、共鳴治療が開始した場合の実験での３分で、治療により生じる局所代謝の変化に対する電極測定の感受性を確認する。デバイスは治療の継続中に患者の代謝パラメータを更にモニタし、２８乃至３１分の間で及び３９分後に一時停止された。再び、電極の測定が、それらの時間で図１８に示したような応答の変化で見られるように、患者の局所代謝を変化している。
【０２４７】
図１９は、本発明の一実施例により、栄養分／サプリメント又は薬剤代謝のいくつかの態様を決定する、本発明の図１のセンシング装置１００を用いて、ある実体に栄養サプリメントを提供する前後の出力を示している。図１９は栄養分／サプリメント又は薬剤代謝追跡システムとして本発明によって生成される実験データを図示している。この実験中、６４歳の男性ボランティアが栄養サプリメントを摂取し、デバイスの装置１００の表面電極は、このサプリメントが作用するのが望まれる位置で身体に配置した。
【０２４８】
サプリメントの摂取の結果としては、平均電圧の動態には大きな影響があり、特に５０ｍＶ低下する。
【０２４９】
これは、デバイスを薬剤／サプリメント／食物の摂取の結果として身体の物理的な変化を追跡するのに用いることができることを示しており、従って、薬力学、薬剤／サプリメントの開発、治療プロトコルの改善、ダイエットプログラム等のアプリケーションを有する。
【０２５０】
図２０は、本発明の一実施例により、刺激に応じて哺乳類の脳と身体の間にある想定される相互作用を示す簡略化したフローチャート２０００である。
【０２５１】
刺激提供ステップ２０１０においては、哺乳類のような主体は、１又はそれ以上の刺激を提供される。刺激は例えば物理的、化学的、心理学的又はその他の刺激にすることができる。いくつかの実験においては、刺激は薬剤、食物又はその他の刺激である。
【０２５２】
感知ステップ２０２０においては、哺乳類は刺激を感知する。このセンシングは、１又はそれ以上の既知の第六感の使用を含むことができ、センシング情報は脳へ、及び身体へ出力される。
【０２５３】
身体処理ステップ２０３０においては、いくつかの細胞、小器官、器官又は身体の処理が起こる。例えば、筋は収縮でき、毛嚢は逆立たせることができ、心拍数や呼吸数は変更できる。
【０２５４】
身体出力ステップ２０４０においては、少なくとも１の出力が影響を及ぼされる。この出力は随意又は不随意にすることができる。随意出力の例は、動作及び発声を含んでいるがこれに限定されない。不随意出力は反射、発汗、瞬き等を含んでいる。
【０２５５】
ステップ２０３０と並列な認知ステップ２０５０においては、脳がステップ２０２０からのセンシング情報を処理している。
【０２５６】
認知出力ステップ２０６０においては、少なくとも１の認知出力が生成される。出力は意識的な及び／又は無意識的な出力も含むことができる。意識的な出力は思考及び感情を含んでいる。無意識的な出力は夢及び恐怖症を含んでいる。
【０２５７】
図２０に示されるように、認知処理ステップ２０５０、身体処理ステップ２０３０、認知出力ステップ２０６０及び身体出力ステップ２０４０の間に大きな相互作用がある。
【０２５８】
図２１は、哺乳類（の皮膚）に含まれる外表層の簡略化した図である。図２１において、皮下組織、真皮及び表皮を含む標準の皮膚の断面を示している。表皮は皮膚脂肪と開いた汗腺と皮脂性の管とを有する死滅細胞を内容とする約０．１乃至０．２ｍｍの比較的薄い層である。
【０２５９】
皮膚は皮膚表面下にある毛髪も含む。ケラチン、エラスチン及び毛髪は半導体特性を有しており、構成された変形又は機械的なストレス下で電圧を生成する。電位構成が表皮層の粒子間で生じる。
【０２６０】
毛嚢及び汗腺のような皮脂腺は、真皮内部で位置を変えられて、毛細血管網と結合される。これらの腺と管は、皮膚表面と内部組織との間で増加する伝導性の立毛形態ラインとして作用する。皮膚表面は、約１％の主要な電解質とその他の物質を含む、汗の少なくとも約５００ｍｌ／日を分泌する。
【０２６１】
皮下組織は皮膚温度絶縁特性を改良する脂肪組織を含んでいる。
【０２６２】
真皮及び皮下組織が間質液によって囲まれている生体細胞を含んでいることは重要である。従って比較的広い領域を有する表皮電極は、自然の増加する伝導性のラインを用いて身体内部の間質液と、総ての最初に相互作用する。
【０２６３】
更に皮膚表面は、身体が周囲とのガス交換を生成する半透膜として見ることもできる。
【０２６４】
図２２は、本発明の一実施例により、哺乳類の皮下電流を計測する際の図２のセンシング装置２００又は３００（図２又は３）の、又は図４のシステム４００の作用の簡略化した図である。
【０２６５】
我々の身体のどんな部分でも、図２１に示されるように、間質液内及び細胞内部の代謝プロセス、及び、血管及びリンパ管、更に拡散及び対流輸送を含む、対応する代謝性輸送が起こっている。
【０２６６】
組織内部と組織と毛細血管又は毛細リンパ管との間には、輸送最適化のために必要な濃度勾配が常に存在している。ネルンスト式によると、濃度の変化は電流の変化を常に
付随し、更に、電解質の動作が電流と見なすことができる。従って、代謝輸送は当然、皮膚に貼付される我々の新しい測定システムを通じて一部を流さなければならない生体電気を生じる。
【０２６７】
図２２においては、個人の手首に貼付される、限定はされないが、２００、２００Ａ、３００又は５００のようなセンシング装置を用いたいくつかの可能な方法が概略的に示されている。限定はされないが、電極２１０、２２０のような２つの表面電極は、皮膚表面にブレスレッド形式で貼付される（この図においては、手の断面図に示されている）。この図の数字は図２の参照数字に対応し、電解質２１５で満たされた電解槽２８０が、２つの作用電極２８２、２８４と基準電極２３０とを有している。３つの電解槽電極２８２、２８４、２８０は更に作用電極と基準電極間の電圧測定のデバイス２４０、２５０を含む測定ユニットに接続される。
【０２６８】
図２３Ａ乃至２３Ｂは、本発明の実施例により、装置２００によって記録された自発性の筋活動に関する出力のグラフである。
【０２６９】
図２３はリラックス期間中に、個人の右手から装置２００によって記録された代表的な自発性筋活動に関する出力である。
【０２７０】
この実験においては、女性のボランティア（ＴＭ：年齢６６）が動きなくマット上で横たわっているが、プロのヨガの先生によって、深いリラックス期間を通じて導かれている。
【０２７１】
下側の線は第１の表面電極からの測定電位を示し、上側の線は第２の電極からの測定電位を示している。測定信号はＭａｔｌａｂ関数を用いた標準的なガウスフィルタを用いて平滑化される。
【０２７２】
図２３Ａは、リラクゼーション実験の約２５０秒の間の測定された活動を示している。
【０２７３】
図２３Ｂにおいては、代表的な自発性筋活動は４０秒の尺度でのより詳細な図にプロットされている。
【０２７４】
このような自発性筋活動は、それ自体で重要な測定特性がある。この活動は心理感情状態、神経系の状態、循環器の供給、及び血液グルコースレベルに更に関連する。
【０２７５】
この実験例で用いられた装置２００は、以下の特性を有する：
表面電極２１０、２２０は純銀（９９．９９％）から生成され、接地表面電極も２６０も同一であった。
各作用電極の領域は０．８×２．３＝１．８４ｃｍ２であった。
作用電極間の距離Ｄは１．２ｃｍであった。
基準電極は標準的なＡｇＣｌ基準電極（Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社、ＥＰ２）及び電解槽溶液としては、飽和ＫＣｌ溶液（シグマ社）が用いられた。
【０２７６】
測定ユニット２９０は本例では、ＮＩマルチチャンネルデータ収集カードＤＡＱＰａｄ−６０１６内の２つの電圧測定チャンネル２４０、２５０を具えている。
【０２７７】
本発明のいくつかの実施例では、生物学的存在又はその部分の電気的、磁気的、生体機械的、聴覚的、代謝的活動を測定、記録及び分析するデバイスと方法に関する。本デバイスと方法は、血液グルコースレベル、インスリン感受性、神経系の状態、循環器機能（心拍、血液粘度、血圧、パルス波領域及びパルススペクトルを含む）、他の器官の機能（脳を含む）、組織機能、代謝状態（がん診断を含む）等を含む生理学的パラメータを測定するのに用いることができる。
【０２７８】
用語「生物学的存在」は最も広い意味でここで及び請求項で用いられ、ヒト、動物又は植物−健康なもの又は不健康なものを含むことができる。以下に述べたように、例えば、テロリスト、犯罪者等の場合について、これらの存在は任意の「患者」である必要はない。より共通のアプリケーションが個人、特に「患者」に関するので、この用語は本発明の範囲の限定を意味することなく、ここに互換的に用いられる。
【０２７９】
その一態様によると、本発明は、少なくとも２つの電極のうちの１つが、基準にＤＣ電圧を提供する基準電極であり、低周波ＡＣ電圧及び／又はＤＣ電圧を含む生体電位測定を提供するために、生物学的存在と接触される少なくとも２のスペース離れた電極を具える生物学的存在の生理学的パラメータを測定するデバイスを提供し、生体電位測定値の低周波数のＡＣ電圧及び／又はＤＣ電圧を用いて、生理学的パラメータを決定する。
【０２８０】
その一態様によると、本発明は：（ａ）ここでの実施例のいずれかによって、デバイスを提供するステップと；（ｂ）デバイスを生物学的存在と接触するステップと；（ｃ）生物学的存在の少なくともＤＣ電圧及び／又は低周波のＡＣ電圧と；を具える生物学的存在の生理学的パラメータを測定する方法を提供する。
【０２８１】
デバイスの基礎構築ブロック（ＢＢ）を構成する電極の組合せは、少なくとも２つの電極のうちの１つが、基準にＤＣ電圧を提供する基準電極であり、低周波ＡＣ電圧及び／又はＤＣ電圧を含む生体電位測定を提供するために、生物学的存在と接触される少なくとも２のスペース離れた電極によって構成される。
【０２８２】
追加されるセンサは基礎構築ブロック又はＢＢに加えられるが、これによってデバイスを用いて、追加の生理学的パラメータを測定するか、デバイスをより複雑な設定で用いられるようにするかができる。例えば、デバイスは運動センサを含むことができるが、これによって、生物学的存在は物理学的な活動をすることができるが、デバイスやこのような活動を用いることは、測定値の分析中に考慮される。
【０２８３】
用語「低周波ＡＣ電圧」は、ここでは一般的には約０．７Ｈｚより下のＡＣ電圧をいいう（一方、現在のＥＣＧ、ＥＭＧ及びＥＥＧデバイスは高周波ＡＣ電圧−すなわち、一般的に０．７Ｈｚ以上を用いている）。
【０２８４】
デバイスを構成して、快適な、非侵襲の、及び廉価の測定、分析及びモニタリングデバイスにすることができ、ワイヤレスマルチ電極システムを具え、用いることができるが、連続して生理学的パラメータを検出し迅速な出力を提供することができる。
【０２８５】
生物学的な存在は、多次元空間のエントロピ及び相互依存的なパラメータとして述べることができる。最初の近似においては、マルチパラメトリックリラクゼーション発振器としてモデリングすることができる。このようなアプローチは本発明の開発を可能にし、多数の特定のアプリケーションを有するマルチ診断を可能にするマルチパラメトリック測定システムとなる。
【０２８６】
このようなアプローチは本発明の開発を可能にし、特定の実施例によると、多くの特定のアプリケーション伴う同時マルチ診断を可能にする動的でマルチパラメトリックな測定デバイスになっている。
【０２８７】
デバイスは電気的センサの結合を用いて、受動センサ（すなわち、生物学的存在にエネルギを入力しない）と一緒に、ＥＣＧ、ＥＭＧ及びＥＧＧによって共通に測定されるような、生体電位の標準的な「高周波」測定値（０．７Ｈｚより上）に加えて、ＤＣ電圧測定値及び低周波ＡＣ測定値を取得する。
【０２８８】
特定の実施例によると、デバイスは単独で又は組み合わせて、ワイヤレスＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ、及び脳半球電気的活動センサを更に提供している。
【０２８９】
開発されたセンサの異なる組合せは、病気やがんが本質的には局所的な代謝の異常であるので、がんを含む異なる病気のリアルタイム診断と、薬物動態学及び薬力学についてのリアルタイム観察及び測定を促進している。それは薬剤開発のための薬理学的な産業、及び個別調整に存在する治療プロトコルで用いることができる。それは、スポーツトレーニング、洗練されたダイエットプログラム、うそ検出器、チャクラ診断、妊娠及びその他の型の生理学的状態の診断の追跡のためにも用いることができる。
【０２９０】
電気的センサの組合せを用いて、ＤＣ電圧測定値及び／又は低周波ＡＣ測定値を得ることに加えて、本発明は、電気的及び聴覚的な活動、パルス波伝播の動作及び形状及び速度を計測し、記録することを可能にする、加速度計とメカニカルセンサと聴覚及び温度センサを含む受動的な物理学的センサと一緒に、ＥＣＧ、ＥＭＧ及びＥＧＧによって共通に測定されるような、生体電位の標準的な「高周波」測定値を更に具えることができる。
【０２９１】
特定の実施例によると、デバイス及び方法は、血圧及び血液粘度と、内部器官及び四肢の局所基礎代謝と、生物学的な身体の生理学的状態のその他のパラメータとを含む、血液グルコースレベル、インスリン感受性、神経系及び循環器の状態の推定を可能にする、熱力学理論を用いて開発された有機体上に用いられる。センサの異なる組合せは、どんな病気及びがんも本質的には局所代謝の異常であるから、がんを含む異なる病気のリアルタイム診断を促進する。本発明は薬物動態学及び薬力学についてのリアルタイム観察及び測定を可能にしている。
【０２９２】
本発明は血液グルコースレベルモニタ、四肢代謝モニタ、ワイヤレスＥＣＧデバイス、薬力学的な追跡システム、交感神経／副交感神経の神経活動指数推定器、うそ検出器、局所代謝障害診断デバイス等として用いることができる。
【０２９３】
デバイスの少なくとも特定の実施例は、医者（又は患者自身）がリアルタイムで健康プロトコル又は治療を選択又は補正するのを手助けするために、及び、薬剤効果を決定するためのバイオフィードバックを含む薬剤開発及び治療プロトコルのために、バイオフィードバックシステムとして用いることができることに留意することは重要である。それは、スポーツトレーニング、洗練されたダイエットプログラム、うそ検出器、チャクラ診断、妊娠及びその他の型の生理学的状態の診断の追跡のためにも用いることができる。
【０２９４】
特定の実施例においては、ＤＣ及びＡＣ電圧の測定値と、いずれかの２つの電極間の電気的な波の時間伝播とを提供する。ＤＣ電圧測定値のための基準を提供する基準電極は、例えば飽和したＡｇＣｌ電極にすることができる。
【０２９５】
これらの電極は四肢の断面で四肢に沿って（例えば手首又はくるぶしで）、又は血流の方向に沿って配置することができ、異なる血液グルコースレベルでの手／足の代謝状態の推定を可能にする。デバイスは電極のアレイ（例えば、マルチ電極パッド網）を代替的に／更に具えることができ、このような電極網の方向に沿って、生物学的存在のどんな部分にも配置し、ＤＣ及びＡＣ電圧の測定値と、いずれかの２つの電極間の電気的な波の時間伝播とを提供できる。
【０２９６】
上述の加速度計は身体の動きの測定を提供し、例えば、低血糖状態下で起こる震えを検出することができる。この加速度計は、異なる心理免疫状態下で、及び、異なる血液グルコースレベルで、患者の完全な運動精度及び協調及び代謝状態の推定を可能にするマイクロプロセッサと接続することができる。
【０２９７】
注記：聴覚及び加速度計センサは異なるスペクトル特性を有し、よって身体部分の異なる接触及び配置で一般的には用いるべきである。例えば、マイクロフォンは空気や別の気体を動作伝導媒体として用いて身体に配置することができる。これは、固体及び液体媒体で起こる高周波発振を防ぐのを助ける。他方では、加速度計は好ましくは身体表面で流動体又は半流動体接触を用いる。この場合、約３００ｋＨｚまでの総ての高周波発振は、骨又はその他の物体内で、長軸及び断面波の観察を可能にするトランスデューサによって測定、記録することができ、関節及び骨の機能、損傷、摩損等の診断及び観察を可能にしている。
【０２９８】
本発明の更なる実施例によると、デバイス／方法は、温度調節及び病気状態を含むことができ、皮膚の測定値と周囲温度を提供する、例えば、熱電対や熱抵抗器のような少なくとも２の生体適合性の温度センサを具えている。この合成された温度測定値は、血流、代謝及びグルコース及びインスリン消費に影響を与える異なる外部又は内部状態（例えば、病気）下で、温度調節状態の推定を可能にする。
【０２９９】
本発明はプログラム可能なマイクロプロセッサを更に含むことができ、例えばグルコースモニタとしての使用時のデバイスの個人較正を可能にしている。プログラム可能なマイクロプロセッサは、必要なパラメータを糖尿病患者の周期的な臨床試験中に入力するのを可能にする。このような臨床試験は経口ブドウ糖負荷試験（ＯＧＴＴ）を含むことができる。血液グルコースレベルの食後の増加の測定値は、較正のために用いることもできる。較正は一般的には、血液グルコースレベルと、生理学的パラメータとの相関との日常の実験室での分析を含んでいる。
【０３００】
特定の実施例において、デバイスは、発汗インジケータ及び異なる伝導材料から作られた少なくとも２つの生体適合性電極を有する発汗酸性度結合センサを具えることができ、発汗はガルヴァーニ電流の電気源を形成するための導電性電解質を構成している電圧や電流は、発汗の存在及び酸性度に依存している。このような要素は電気の外部ソースを必要とせず、従って、システムの寿命及び信頼度を増加させる。。
【０３０１】
デバイスは異なる形式で実現することができ、例えば：
１．データを提供して、四肢代謝、循環器の状態の決定に用いるセンサ間でパルス波の伝播の形状及び時間を生成する、一対のパルス波センサを具える腕時計又は足首バンド、神経システムの測定デバイス又はグルコースモニタリングデバイス
２．局所代謝、脳活動、薬物動態、又は薬理を測定するための、又は、うそ検出器又はがん診断に使用するための身体に付着するセンサを有するベルト又はパッド
３．スポーツやその他の日常の活動に関係する個人の自由な動きを可能にする、総ての信号が中央受信ステーション（プロセッサ）に信号（例えば、赤外線、超音波等）を連続してリアルタイムで送信するワイヤレスな衣類品
４．例えば、接触、把持等されるためのグリップ、ロッド、外被、表面
５．侵襲型のデバイス
６．上述の形態の組合せ
【０３０２】
次の理論上の熱力学的分析は上述の生理学的パラメータを測定する本デバイス及び方法の総ての実施例の基礎である。主な診断実施例は述べられているが、デバイスをバイオフィードバックシステムとして用いて、例えばリアルタイムで医師又は患者自身が健康プロトコル又は治療を選択又は補正するのを助けることができることは重要である。
【０３０３】
１）毛細管から間質液へのＯ２及びＣＯ２輸送速度は、拡散制御される（すなわち、間質液及び動脈／静脈の毛細管での気体の部分圧力間の差によって、濃度勾配制御される）。
２）エネルギ消費及びＣＯ２生成は生物学的存在の安静状態では本質的に一定であり、「基礎代謝」に対応している。
３）代謝活動の増加は物理的活動によって生ずることができ、その環境は身体による、又は病気による温度制御を含んでいる。代謝活動は増加したＣＯ２構造体及びおそらくは乳酸を導く。増加したＣＯ２濃度は平衡反応ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＝ＨＣＯ３−＋Ｈ＋に影響を与え、これにより、電解質濃度に影響を与える（例えば、ＮａＨＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＣａＣＯ３など）
４）従って、代謝強度の増加（例えば、病気によって）は、細胞及び間質液の電解質濃度に影響を与え、よって、液体の酸性度（低い又は高いｐＨ）はレドックス電位の変化を生じる。病気、代謝の問題等によって生じる代謝強度は、適切なアルゴリズムのアプリケーションによって生じた他のものから孤立している。
５）そこでの０．１ｐＨずつの増加の間に、約６ｍＶＤＣのＤＣ電圧変化がある（すなわち、０．１ｐＨの増加は６ｍＶＤＣの増加を生じる）。
６）このように、ガス及び代謝輸送は、ＤＣ電位差を伴っている。
７）病気の細胞は増加した代謝活動、及び、このように増加したＣＯ２濃度、及び上から理解されるように、増加したＤＣ電圧を伴う。従って、ＤＣ電圧を用いて、不健康状態の表すことができる。しかしながら、その増加した活動は単に物理的活動であるに過ぎず、ベースラインを得るために最初にＤＣ変化を物理的活動と相関しなければならない。
【０３０４】
この理論は、間質液への／からの血管毛細管壁からの、グルコース輸送及びその他の代謝輸送の原理的に異なる動的特性に配慮している。留意すべきなのは、分散は間質液への／からの毛細管壁の濃度勾配及び領域に依存する線形速度を有し、細胞膜を通ずる輸送速度はインスリン濃度、レセプタ状態及びキャリヤ濃度に依存し、従属性又は非従属性のエネルギにすることができることである。間質液は、代謝輸送の線形及び非線形部分局所的な及び／又は一時的な速度差を部分的に補償し、この動態の分析は上述の及びその他の重要な生理学的パラメータの推定を可能にする。
【０３０５】
身体の生理学的パラメータが標準的な範囲にある場合、生理学的な制御の質は最大であり、ホメオスタシスに戻る速度も最大である。１又はそれ以上の生理学的パラメータが標準的な許容範囲外にある場合、身体制御の質は減少し、一般的にこのような非許容範囲状態である発振が観察される。
【０３０６】
身体制御の質のこのような減少は、代謝輸送が線形及び非線形プロセスの組合せであるので、理解可能である。例えば、アスリートは、嫌気性呼吸が効果が低いという事実にかかわらず、好気性および嫌気性呼吸を用いることができる。この場合において、菌やその他の組織は間質液内に乳酸及びその他の酸のような発酵生成物を蓄積する。同様のプロセスが、非許容範囲のグルコース又は病気状態下で生じる。
【０３０７】
細胞膜を通ずるほとんどの代謝輸送は、公知のミカエリス−メンテン式によって述べることができる。本ケースでは、血液及びリンパの毛細管を通ずる線形輸送と連続して作用する非線形プロセスに関する。平衡に戻る回復速度は生理学的パラメータが許容範囲内にある場合にはより速いことが知られている。
【０３０８】
標準的な生理学的許容範囲外の異常は、身体制御プロセスの質の低下を生じ、過制御（発振）を伴う。本発明によって提供されているのは、異なる型のパラメータ異常の識別を可能にする生理学的変化の動的オンライン追跡である。個人的な較正を伴うデバイスと方法を用いることによって、個々の数学的モデルを血液グルコースレベル、神経系及び循環器の状態、薬物動態学及び薬力学等の決定のために構築することができる。
【０３０９】
このようなアプローチの興味深い例は、健常細胞とがん細胞との比較から生じる。がん細胞のより初期の代謝は、健常細胞と比較してこれらの細胞のギブズエネルギの増加を導き、普通のホメオスタシス状態に近い（すなわち、特に低い又は特に高い代謝の範囲ではない）。がん細胞の多型性特性は、プランク定数で分割されるギブズエネルギの差動変化として推定することができる。
【０３１０】
それにもかかわらず、ギブズエネルギは、あまりにも低すぎる代謝状態とあまりにも高すぎる代謝状態の双方下のがん細胞で、低くなる。それが生殖寿命期間の終りに到達した個体が、胸腺、前立腺及び子宮がんの高い可能性を有する理由である。
【０３１１】
がん細胞の安定性が、健常細胞よりもエントロピの増加によってより限定されることに留意することも重要である。従って、特にこれらの（がん）細胞は高体温でより感受性があり、効果的ながん治療として現在使用されている。しかしながら、高体温はあまりにも乏しい代謝状態又はあまりにも高い代謝状態下では効果的にすることができない（これは上述した図１７によってより良く理解されるであろう）。この治療は患者が通常のホメオスタシスに近い場合に作用できる。例えば、閉経期に近い女性については、高体温に加えて、生殖器官の血液循環を正常化するホルモン治療を与えることが重要である。
【０３１２】
本発明で用いられるこの理論を支持する別の例は、協調運動時の脳機能である。対照的な運動は非対称の運動よりも行うことが容易なことは良く知られている。
【０３１３】
協調運動の質は神経系のとても重要なパラメータである。強い感情的な又は物理的なストレスは、神経制御の質を低下させる。従って、その他の測定可能な生理学的パラメータと組み合わせた協調それ自体は、心理免疫生理学的な状態の測定のために用いることができる。この測定を用いることができる例は、飛行機、原子力発電所等のような高い責任の場所で働く人をチェックする場合、又は、定期的な健康スクリーニングの一部として、又は、感情的な又は物理的なストレスを表わす傾向のある、可能な限りのテロリスト、犯罪者等を検知することであり、本発明のデバイスによって測定可能にすることができる。
【０３１４】
図１乃至３のセンシング装置は、アレイで用いることができることは理解すべきである。これらのアレイは多くのスタンドアロンユニットを具えている。代替的に、図２乃至３のユニットのアレイは、１又はそれ以上の共通の電解槽で共通の電解質にすることができる。
【０３１５】
明確化のために、本発明のデバイスの異なる実施例のために要求される、特定の電極／センサ／メータの一覧は、以下の表１に示されている。
【０３１６】
【表１】
2009528121.tif 000004
ＮＯ＊＝デバイスの最も単純化した実施例では要求されないが、より複雑な実施例では要求される
＊＊＝ＢＢ＝センシング装置１００、２００、２００Ａ、３００
＊＊注釈：表に示した総ての列挙したアプリケーションについて、図２及び３にそれぞれ述べた、少なくとも１つの装置２００、２００Ａ又は３００は、信号を感知するための本質であり、その他の列挙したセンサは選択的であり、各センサ又はデバイス用の特定のアルゴリズムによって加え、用いることができることを言及することは重要である。
【０３１７】
ＥＣＧとしてのＢＢであるデバイスの実装は、コンパクト、ユーザフレンドリ、ワイヤレスなＥＣＧデバイスを提供することに留意すべきである。測定が基準電極に関する電極で成し遂げられるという事実は、生物学的な存在それ自体を通す電気ループを接続することなく、電圧測定を可能にする。
【０３１８】
従って本デバイスと方法は、患者の機能的な生理学的プロファイルの測定、記録及び分析により、患者の生理学的な（健康／病気）状態のモニタリングを可能にする。
【０３１９】
上述したパラメータのいくつかは、単にＤＣ電圧及び／又は低周波数ＡＣ電圧を用いて測定でき、両方を必ずとも必要としないことに留意することは重要である。
【実施例】
【０３２０】
例１
非侵襲センシングユニット（図１）は、各々が４ｃｍ２の表面接触領域を有する２つの表面電極（１０８、１１２）を具えるように構築された。電極はアルミニウム箔で作られ、抵抗値は９，４ｋΩ（Ｔａｌ−Ｍｉｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社）であった。電極間の距離は４ｃｍであった。よりよい電気低接触のために、生理学的溶液（ＮａＣｌ溶液）を伴う湿性フィルタペーパ（図示せず）は表面（皮膚）と電極の間に配置された。外部抵抗（１１６）は９．４ｋΩの抵抗を有するシステムに追加され、センシングシステム１００（１２ｋΩ）の内部インピーダンスに近くして、皮膚下に生じる活動に応じて、対応する電流を提供する、測定システム１０２に最大電力の信号を提供した。
【０３２１】
各電極と、表面の下の内部組織との間のインピーダンスは約６ｋΩであることを計算した。これは、この表面の皮膚の初期インピーダンスが２５ｋΩ／ｃｍ２であることを考慮した。２つの電極を使用して、電極と身体の間の全センシングシステムのインピーダンスは約１２ｋΩにした。
【０３２２】
電圧測定（１０２）は、ＩＢＭのラップトップ型コンピュータＲ５１に接続された、ナショナルインスツルメンツ社（ＮＩ）のデータ収集カードＤＡＱＰａｄ−６０１６を用いて行われた。
【０３２３】
このユニット１００を用いて、図１５、１７、１８及び１９で上述したようなもののように、皮膚下で生じる活動を感知、測定した。
【０３２４】
例２
非侵襲センシングユニットは、各々が、ラット用に１ｃｍ２の表面接触領域を有する２つの表面電極（１０８、１１２）を具えるように構築された。基準電極（２３０）はヒトでの使用で６ｃｍ２、ラットでの使用で０．２５ｃｍ２であった。これらの電極は純銀（Ｓｉｌｖｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ社、米国）から作られた。電極間の距離はヒトで１ｃｍであり、１．４標準ＡｇＣｌ基準電極（Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、ＥＰ２）は、飽和ＫＣｌ溶液（シグマ社）に浸した。
【０３２５】
作用電極（２８２、２８４）の電解槽部分は、直径０．８ｍｍを有する純銀（９９．９９％、Ｃｈｅｎ  Ｓｈｍｕｅｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社）から更に作られた。電解槽電極２８２、２８４の領域に対する電極２１０、２３０の表面の比率は、φ１ｃｍ２であることに言及することは重要であるり、対応する電極２８２の表面領域は、０．００６ｃｍ２より小さかった。
【０３２６】
電解槽２８０内部では、２つの電解槽電極間のインピーダンスは、約１ｋΩであった。この場合におけるバイパスユニット２７０は、９．４ｋΩの標準抵抗であった。
【０３２７】
接地抵抗（２６０）は、表面電極２１０、２２０と同一領域を有し、それぞれヒト用で６ｃｍ２、ラット用で０．２５ｃｍ２であった。電極２６０は同様にして純銀で作られた。
【０３２８】
測定ユニット２９０は、この例においては、ＩＢＭのラップトップ型コンピュータＲ５１に接続された、ナショナルインスツルメンツ社（ＮＩ）のデータ収集カードＤＡＱＰａｄ−６０１６内の２つの電圧測定チャンネル（２４０、２５０）を具えていた。
【０３２９】
装置２００は、図１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃに信号例に関して上述するように、測定及び感知のために用いられた。
【０３３０】
例３
図３は、同一の飽和ＫＣｌ電解質溶液に浸された、純銀９９．９９％から作られる電極ＣＥ１（３５０）と、合金９０％と銀１０％と金から作られるＣＥ１（３６０）とからなる追加の基準電極チェックユニットを有する、図２のような同一の非侵襲センシング及び測定ユニットの記述を含んでいる。
【０３３１】
Ｒ１（３４０）は同じ９．４ｋΩであり、Ｒ２（３７０）は１ｋΩである。
【０３３２】
総ての電圧測定（３１３、３２３、３８０、３９０）は、ＩＢＭのラップトップ型コンピュータＲ５１に接続された、ナショナルインスツルメンツ社（ＮＩ）のデータ収集カードＤＡＱＰａｄ−６０１６又はその他の電圧測定システムを用いてすることができる。
【０３３３】
電極ＣＥ１（３５０）とＣＥ２（３６０）の材料組成の差異が、ガルヴァーニ電流の対の構成によって電極間に電圧を生じる。電解質の蒸発、漏れ又は乾燥の場合には、ガルヴァーニ電池の内部インピーダンスの増加があり、従って、インピーダンスＲ２（３７０）で測定された電圧は、定常電極電位に等しい基準から低下する。
【図面の簡単な説明】
【０３３４】
【図１】図１は、本発明の一実施例による非侵襲センシング装置の簡略化した概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施例による非侵襲電解質センシング装置の簡略化した概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのセンシング装置の電気工学的機能を示す電気回路の簡略化した概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の更なる実施例による非侵襲電解質センシング装置の簡略化した概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による非侵襲セルフチェック電解質センシング装置の簡略化した概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例による少なくとも１のセンシング装置を具えるシステムの簡略化した概略図である。
【図５】図５Ａは、本発明の一実施例による非侵襲電解層についての垂直断面の簡略化した概略図であり、図５Ｂは、本発明の一実施例による非侵襲電解層についての水平断面の簡略化した概略図である。
【図６】図６Ａ−Ｃは、本発明の一実施例により、それぞれ、頂部から（図６Ａ）、断面で（図６Ｂ）、及び底部から（図６Ｃ）見た、グルコースモニタ装置の概略図である。
【図７】図７は、図６のグルコースモニタ装置の動作論理を示した簡略化したブロック図である。
【図８−１】図８−１は図８の前半部であり、本発明の一実施例により、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知、決定する方法の簡略化したフローチャートである。
【図８−２】図８−２は図８の後半部であり、本発明の一実施例により、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知、決定する方法の簡略化したフローチャートの続きである。
【図９】図９は、本発明の一実施例によって、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知、決定する方法の、図８のステップ８３０の更なる詳細を示した簡略化したフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例によって、ある実体の少なくとも１のパラメータを感知、決定する方法の、図８のステップ８３０の更なる詳細を示した簡略化したフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例によるパルス波及びその伝播速度の測定原理を示す簡略化した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例によって、理論上のモデル推定による血糖及びインスリンレベルの関数としてグルコース吸収の理論値を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施例により、代謝平衡の修復速度又は生体安定性を反映するグルコース吸収の速度の理論上の微分である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例により、健常細胞及びがん細胞のギブズ自由エネルギを示す理論上のモデルの結果を示している。
【図１５】図１５は、本発明の一実施例により、本発明の図１のセンシング装置１００により生成される実験データを示すグラフである。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の実施例により、異なる患者のグルコースレベルを検出する図６乃至７のシステム内の図２のセンシング装置２００によって生成される実験データを示したグラフである。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の実施例により、異なる患者のグルコースレベルを検出する図６乃至７のシステム内の図２のセンシング装置２００によって生成される実験データを示したグラフである。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本発明の実施例により、異なる患者のグルコースレベルを検出する図６乃至７のシステム内の図２のセンシング装置２００によって生成される実験データを示したグラフである。
【図１７】図１７は、本発明の図１のセンシング装置１００によって生成される実験データを表示するグラフを示し、デバイスは四肢代謝を調査するのに用いられる。
【図１８】図１８は、局所的な代謝障害診断についての、本発明の図１のセンシング装置１００によって生成される実験データを表すグラフを示している。
【図１９】図１９は、本発明の一実施例により、薬剤の薬力学及び薬物動態学のうちの少なくとも１つを決定する、本発明の図１のセンシング装置１００を用いて、ある実体に薬剤を提供する前後の出力を示している。
【図２０】図２０は、本発明の一実施例により、刺激に応じて哺乳類の脳と身体の間にある想定される相互作用を示す簡略化したフローチャートである。
【図２１】図２１は、哺乳類の皮膚に含まれる外表層の簡略化した図である。
【図２２】図２２は、本発明の一実施例により、哺乳類の皮下電流を計測する際の図２のセンシング装置２００の作用の簡略化した図である。
【図２３】図２３Ａ乃至２３Ｂは、本発明の実施例により、装置２００によって記録された自発性の筋活動に関する出力のグラフである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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８−１】
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【図８−２】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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