(57)【要約】周期的波形を身体の外部若しくは内部部位に印加することにより組織構造を非侵襲的に検出するための装置及び方法。マイクロプロセッサが、波形発生器に対し、組織構造を介して少なくともリターン電極と電気的に接続している少なくとも一つのサンプリング電極に複数の周期波形を発生させる命令を与える。組織構造のインピーダンスが発生波形毎に選択的に決定される。インピーダンスの測定値を割り出した後に、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定を含む種々の演算が行われる。装置は、同一波形をすべてのサンプリング電極と同時に印加するか、若しくはいくつかのサンプリング電極を一つのサンプリング電極として、そこへ波形を同時に印加する。装置は、また、複数の波形を複数の電極に供給し、同一の電流波形を各サンプリング電極に維持する。
2004528935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプロセッサと；
前記マイクロプロセッサから受信した命令に応じて、複数の異なった周期波形を発生する波形発生器と；
前記波形発生器より波形を受信し、その受信波形を印加波形として被験組織に印加するための少なくとも１つのサンプリング電極と；
前記被験組織からの印加波形を受信し、前記印加波形を前記マイクロプロセッサに供給し、これにより構成要素として前記被験組織を含む電気回路を構成する少なくとも１つのリターン電極と、
を含んで構成され、
前記マイクロプロセッサが前記印加波形の特性を表示する情報を受信し、テスト被験組織の非線形の電気的特性を計算する組織構造の検出装置
【請求項２】
計算される前記非線形の特性が、前記組織のインピーダンスである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記波形発生器に対し、組織に印加される複数の異なった波形を発生させ、該複数の異なった波形のそれぞれの発生波形に対応する組織のインピーダンスを選択的に計算させ、複数の波形の特性及び前記の選択的に計算された組織のインピーダンスを選択的に用いた数学的計算の実行をさせる請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記実行される数学的計算が、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのサンプリング電極は複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサの命令を受けて、前記複数のサンプリング電極のうちのいずれかのサンプリング電極に対して、波形供給を行うスイッチング装置を含んで構成された請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スイッチング装置は、２つ以上のサンプリング電極に対し単一波形を同時に供給する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記スイッチング装置は、２つ以上のサンプリング電極の各サンプリング電極に対して、同一電流波形を供給する方法で、２つ以上のサンプリング電極に対し複数の波形を同時に供給する請求項５に記載の装置。
【請求項８】
計算される前記非線形特性は、組織のインピーダンスである請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記マイクロプロセッサは、前記の波形発生器に対し、組織に印加された複数の異なった波形を発生させ、該複数の異なった波形のそれぞれの発生波形に対応する組織のインピーダンスを選択的に計算させ、複数の波形の特性及び前記の選択的に計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算の実行をさせる請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記実行される数学的計算は、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率を決定する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのリターン電極は、複数のリターン電極を含んで構成され、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサから受信して、前記複数のリターン電極のうちのいずれかのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記選択されたリターン電極との間の電気回路を構成するリターン側のスイッチング装置を含んで構成される請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのサンプリング電極は、複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサからの命令を受信して、前記複数のサンプリング電極のうちのいずれかのサンプリング電極に対して波形供給するリターン側のスイッチング装置を含んで構成され、
前記少なくとも１つのリターン電極は、複数のリターン電極を含んで構成され、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサから命令を受信して前記複数のリターン電極のうちの、いずれかのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記選択されたリターン電極との間に電気回路を構成するリターン側のスイッチング装置を含んで構成される請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
計算される前記非線形の特性は組織のリアクタンスである請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
更にディスプレイを含んで構成され、前記マイクロプロセッサが組織の三次元画像を作成し、該ディスプレイが前記三次元画像を表示する請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
以下のステップを含んで構成される組織構造の検出方法：
周期波形を発生すること；
少なくとも１つのサンプリング電極を介し被験組織へ周期波形を印加波形として供給すること；
少なくとも１つのリターン電極を介し、被験組織から前記印加波形を受信し、これによって構成要素として被験組織を含む電気回路を構成すること；
前記印加波形特性が示す情報を受信すること；及び
前記印加波形と関連したテスト被験組織の非線形の電気的特性を計算すること。
【請求項１６】
計算される前記非線形の特性が組織のインピーダンスである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に以下のステップを含んで構成される請求項１５に記載の方法：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；
前記サンプリング電極を介して、前記新たな周期波形を他の印加波形としてテスト被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して、被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって、被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の特性を示す情報を受信すること；及び
前記印加波形と関連してテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項１８】
前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、更に前記方法が、前記他の印加波形の特性及び前記印加波形の特性並びに、前記計算された組織のインピーダンス及び前記再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを含んで構成された請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
実行される前記数学的計算が、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記方法が２つ以上のサンプリング電極へ単一波形を同時に供給するステップを更に含んで構成された請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
以下のステップを更に含んで構成された請求項２０に記載の方法：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；
前記サンプリング電極を介して前記新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の特性が示す表示情報を受信すること；及び
前記他の印加波形と関連するテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項２２】
前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、更に前記方法が、前記他の印加波形の特性、及び前記の印加波形の特性、並びに前記計算された組織のインピーダンス及び前記の再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを含んで構成された請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
実行される前記数学的計算は、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記方法が、前記２つ以上のサンプリング電極のそれぞれのサンプリング電極に対し、前記の同一電流波形を供給するという方法で、２つ以上のサンプリング電極に複数の波形を同時に供給するステップを更に含んで構成された請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
更に以下のステップを含んで構成された請求項２４に記載の方法：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；
前記サンプリング電極を介して前記の新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して、被験組織から前記の他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の電圧及び電流が示す情報を受信すること；及び
前記の他の印加波形と関連してテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項２６】
前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記方法が、前記他の印加波形の特性及び、前記印加波形の特性並びに、前記計算された組織のインピーダンス及び、前記再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを更に含んで構成された請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
実行される前記の数学的計算はインピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定である請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのリターン電極は、複数のリターン電極を含んで構成され、前記方法は、前記複数のリターン電極のうちの少なくとも１つのリターン電極を選択し、それによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記少なくとも１つの選択されたリターン電極との間に電気回路を構成するステップを含んで構成した請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのサンプリング電極は複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記少なくとも１つのリターン電極は複数のリターン電極を含んで構成され、前記方法は更に以下のステップを含んで構成された請求項１５に記載の方法；
前記周期波形が印加波形として被験組織へ印加されるように少なくとも１つのサンプリング電極を選択すること；
前記複数のリターン電極のうちの少なくとも１つのリターン電極を選択し、これにより、前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記少なくとも１つの選択されたリターン電極との間に電気回路を構成すること。
【請求項３０】
計算される前記非線形の特性が組織のリアクタンスである請求項１５に記載の方法。
【請求項３１】
以下のステップを更に含んで構成された請求項１５に記載の方法：
組織の三次元画像ディスプレイを起動すること；及び
前記三次元画像を表示すること。
【請求項３２】
以下のステップを含んで構成される方法の遂行をコンピュータに実行させる命令を記録したコンピュータの読み取り可能な媒体：
周期波形を発生すること；
少なくとも１つのサンプリング電極を介し被験組織に前記周期波形を印加波形として供給すること；
少なくとも１つのリターン電極を介し、被験組織から前印加波形を受信し、これによって構成要素として被験組織を含む電気回路を構成すること；
前記印加波形の特性を示す情報を受信すること；及び
前記印加波形と関連したテスト被験組織の非線形の電気的特性を計算すること。
【請求項３３】
計算される前記非線形の特性が組織のインピーダンスである請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項３４】
以下のステップを更に含む方法の遂行をコンピュータに実行させる命令を記録した請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生する事こと；
前記サンプリング電極を介して前記新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の電圧と電流が示す情報を受信すること；及び
前記他の印加波形と関連するテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項３５】
計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、コンピュータに対して、以下のステップを更に含む前記方法の遂行をコンピュータに実行させる命令を記録した請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体；
他の印加波形の特性及び前記印加波形の特性、並びに前記計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うこと。
【請求項３６】
実行される前記数学的計算が、インピーダンスの変化と電流の変化との比率の決定である請求項３５の記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項３７】
前記の少なくとも１つのサンプリング電極が、複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、２つ以上のサンプリング電極に単一波形を同時に供給するステップを更に含んで構成された前記方法をコンピュータに実行させる命令を更に含む請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項３８】
前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、以下のステップを更に含んで構成された方法を、コンピュータに実行させる命令を更に含む請求項３７に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；
前記サンプリング電極を介して前記の新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の電圧及び電流が示す情報を受信すること；
前記他の印加波形と関連してテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項３９】
前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、前記他の印加波形の特性、及び前記印加波形の特性、並びに前記計算された組織のインピーダンス及び前記再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを含んで構成された方法をコンピュータに実行させる命令を更に含む請求項３８に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体
【請求項４０】
実行される前記数学的計算が、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率の決定である請求項３９に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４１】
前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、２つ以上のサンプリング電極のその各々に対して同一電流波形を供給する方法で、２つ以上のサンプリング電極に対し複数の波形を同時に供給するステップを更に含んで構成された請求項３２に記載の前記コンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４２】
前記コンピュータの読み取り可能な媒体が以下のステップを更に含んで構成された方法をコンピュータに実行させる命令を更に含む請求項４１に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体：
先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；
前記サンプリング電極を介して、前記新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；
前記リターン電極を介して、被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；
前記他の印加波形の電圧及び電流が示す情報を受信すること；及び
前記他の印加波形と関連してテスト被験組織の非線形の電気的特性を再計算すること。
【請求項４３】
前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであり、コンピュータの読み取り可能な媒体が、前記他の印加波形の特性、及び前記印加波形の特性、並びに前記計算された組織のインピーダンス及び前記再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを更に含んで構成された方法をコンピュータに実行させる命令を更に含む請求項４２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４４】
実行される前記数学的計算が、インピーダンスの変化及び電流の変化の比率の決定である請求項４３に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４５】
前記少なくとも１つのリターン電極が複数のリターン電極を含んで構成され、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、前記複数のリターン電極のうちの少なくとも１つのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と、前記少なくとも１つの選択されたリターン電極との間に電気回路を構成するステップを更に含んで構成された方法をコンピュータに実行させる命令を更に含む請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４６】
前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記少なくとも１つのリターン電極が複数のリターン電極を含んで構成され、前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、以下のステップを更に含んで構成された方法を、コンピュータに実施させる命令を更に含む請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体：
前記周期波形が印加波形として被験組織に印加されるように少なくとも１つのサンプリング電極を選択すること；
前記複数のリターン電極のうち少なくとも１つのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記少なくとも１つの選択されたリターン電極との間に電気回路を構成すること。
【請求項４７】
計算される前記非線形の特性が組織のリアクタンスである請求項３２に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体。
【請求項４８】
前記コンピュータの読み取り可能な媒体が、以下のステップを更に含んで構成された方法を、コンピュータに実施させる命令を更に含む請求項４７に記載のコンピュータの読み取り可能な媒体：
組織の三次元画像ディスプレイを起動すること；及び
前記三次元画像を表示すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織のタイプを識別し、マッピングする非侵襲的検出方法とその装置に関する。特に本発明は、対象組織へ周期的波形を印加し、その結果誘発されて生じた対象組織の電気的特性の変化をモニタリングすることによる、組織の識別及びマッピングに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2001年6月13日出願の仮米国特許出願第６０／２９７，６９４号について優先権を主張する。なお、仮出願の内容は、ここでは援用文献として用いられる。
皮下組織の非侵襲的検出は、永年、多くの開業医が関心を寄せて来た。皮下組織の多くが、電気信号に応答することは開業医の知るところである。生物学的、電気反応膜系（ＢＥＲＭＳ）は、蛋白分子を包埋した脂質二重層であるが、蛋白分子のうちのあるものは、イオンチャネルである。組織の単位グラムあたりのイオンチャネル密度が最も高い神経組織を用いることで、包埋イオンチャネルの密度は、組織型変動を示すことで知られている。神経腫などの神経異常があると、正常神経よりも一層高いイオンチャネル密度となる。筋肉など他の組織のイオンチャネル量は、正常神経組織よりも少ない。
ＢＥＲＭＳは外部からの印加電界内のインダクタンスと応答することで知られている。この膜インダクタンスは、広く認識されている膜抵抗及び膜キャパシタンスと共に生じることで知られている。閾値下、交番電界は活動電位を発生しないが、しかし、異常インピーダンスを引き起こす（インピーダンスの反射）。これは単軸索系において認められ、形成されている。Mauro， ANOMALOUS IMPEDANCE， A PHENOMENOLOGICAL PROPERTY OF TIME-VARIANT RESISTANCE， AN ANALYTIC REVIEW， The Rockefeller Institute(1961)は、この異常インピーダンスの仕組み解明を提案した。これは、神経細胞膜を横切り、印加電界とは逆方向に流れる正常な膜電流の効果に基づいたものである。これら電流は、時間変化、イオン特異的コンダクタンス及びインダクタンスとしての電気的ふるまいと関係している。
【０００３】
更に、Sabah and Leibovic， SUBTHRESHOLD OSCILLATORY RESPONSES OF THE HODGKIN-HUXLEY CABLE MODEL FOR THE SQUID GIANT AXON， Department of Biophysical Sciences， Center for Theoretical Biology， State University of New York at Buffalo， Amherst， N.Y.(1969)は、膜容量及び膜抵抗と並列接続した膜電気インダクタンスの回路モデルを公開し、電気共振効果を予測している。
【０００４】
皮膚表面から組織の深さ、構成、配置及び／若しくは機能状況を非侵襲的に測定する先行技術は、刺激に応答した構造の機能変化を検出するか、若しくは、組織内の電界経路に関しての特性を推測する。
ある技術においては、神経の位置が、電極アレイ内のある特定電極から神経内に活動電位を発生させることによって検出される。
【０００５】
Loosの米国特許第６，１６７，３０４号は、神経の“共振”を引き起こすために誘導電界の利用を考察する。Ｌｏｏｓの発表においては、共振の用語が何を意味しているのか不明である。この共振は、特定の周波数で生じるもので、生理学的発見と関連したものであるが、これは、電気的現象の共振とは明らかに異なる。
電気的現象の場合、共振は直列若しくは並列接続のインダクタンス及びキャパシタンスの関数であり、単一固有周波数でインピーダンスの著しい変化として現れる。インピーダンスの決定が、多重周波数で生じるLoos共振とは、明らかに異なるものである。
【０００６】
Ｃｏｒｙの米国特許第５，５６０，３７２号（ここでは援用文献として用いられる）によれば、表皮電極を通る電流を一定に維持するために必要とされる印加電圧は、主要神経を覆ってはいない皮膚に比べ、抹消神経を覆う皮膚上で測定した場合の方が低い。Ｃｏｒｙの装置は、活動電位の発生を必要としない。この装置は、その領域を覆う表皮との接触電極に対応する単一発光ダイオードを駆動することによって、その領域内における最も低いインピーダンス領域を示した。これについては、インピーダンス・トモグラフィ技術のような、他の技術で検討されていない。
【０００７】
インピーダンス・トモグラフィ技術においては、Pearlmanの米国特許第６，０５５，４５２号で述べられているように、一対の電極間を流れる電流は、身体表面上に配列した他の電極において、又は、身体表面に電流を印加する場合には用いられない皮下組織に配列した他の電極において、同時に、電圧、振幅、位相、又は波形の変化を引き起こす。
電流が流れている電極対を変化させ、そのデータを組み合わせ及び解析することで、基礎構造と関連のある特定インピーダンス画像の作成が可能となる。
【０００８】
インピーダンス・トモグラフィの性能にとってのキーとなる前提としては、組織は、固有の電気特性を有することであり、その重要なものとしては、固有のインピーダンス、組織抵抗及び組織誘電率がある。
器官の大きさ、内容、構造又は機能状況の変化は、伝導率パターンの変化に反映されるが、電界それ自体は、上記パラメーターに影響を及ぼさないと思われる。
【０００９】
上記インピーダンス・トモグラフィ技術は、刺激を与える電極対から離れた皮膚表面ポイントからの電圧情報を解析する。これら電界の場合、組織抵抗又は誘電率は一定であるという仮説がなされれば、皮膚表面下の電流フローパターンの計算及び、これらパターンからの画像作成が可能となる。
この技術において、皮下構造の解像度に問題がある。それ故、組織下部構造を正確に突き止め、識別することが可能なサンプルにおいて、組織の下部構造を非侵襲的に検出する必要がある。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、組織の下部構造を正確に突き止め、識別することにより、先行技術の上記問題点を回避する装置及び方法を提供する。
本発明の装置は、マイクロプロセッサと；前記マイクロプロセッサから受信した命令に応じて、複数の異なった周期波形を発生する波形発生器と；前記波形発生器より波形を受信し、その受信波形を印加波形として被験組織に印加するための少なくとも１つのサンプリング電極と；前記被験組織からの印加波形を受信し、前記印加波形を前記マイクロプロセッサに供給し、これにより構成要素として前記被験組織を含む電気回路を構成する少なくとも１つのリターン電極と、を含んで構成可能であり、前記マイクロプロセッサが前記印加波形の特性を表示する情報を受信し、テスト被験組織の非線形の電気的特性を計算する。
【００１１】
本発明の前記装置においては、計算される前記非線形の特性が、組織のインピーダンス及び／若しくはリアクタンスとすることが出来る。
本発明の前記装置においては、前記マイクロプロセッサは、前記波形発生器に対し、組織に印加される複数の異なった波形を発生させ、該複数の異なった波形のそれぞれの発生波形に対応する組織のインピーダンスを選択的に計算させ、印加電流の変化に対するインピーダンスの変化の比率の決定をするように動作させることが可能である。
【００１２】
本発明の前記装置においては、前記少なくとも１つのサンプリング電極は複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサの命令を受けて、前記複数のサンプリング電極のうちのいずれかのサンプリング電極に対して、波形供給を行うスイッチング装置を更に含んで構成される。
本発明の前記装置においては、前記スイッチング装置は、２つ以上のサンプリング電極に対し単一波形を同時に供給するように動作可能である。
【００１３】
本発明の前記装置においては、前記スイッチング装置は、２つ以上のサンプリング電極の各サンプリング電極に対して、同一電流波形を供給する方法で、２つ以上のサンプリング電極に対し複数の波形を同時に供給するように動作可能である。
本発明の前記装置においては、前記少なくとも１つのリターン電極は、複数のリターン電極を含んで構成可能であり、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサから受信して、前記複数のリターン電極のうちのいずれかのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記選択されたリターン電極との間の電気回路を構成するリターン側のスイッチング装置を含んで構成される。
【００１４】
本発明の前記装置においては、前記少なくとも１つのサンプリング電極は、複数のサンプリング電極を含んで構成可能であり、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサからの命令を受信して、前記複数のサンプリング電極のうちのいずれかのサンプリング電極に対して波形供給するスイッチング装置を含んでおり、前記少なくとも１つのリターン電極は、複数のリターン電極を含んで構成されることが可能であり、前記装置は更に、前記マイクロプロセッサから命令を受信して前記複数のリターン電極のうちのいずれかのリターン電極を選択し、これによって前記少なくとも１つのサンプリング電極と前記選択されたリターン電極との間に電気回路を構成するリターン側のスイッチング装置を含むことが可能である。
【００１５】
本発明の前記装置が、ディスプレイを更に含んで構成可能であり、前記マイクロプロセッサが組織の三次元画像を作成し、前記ディスプレイが前記三次元画像と表示することが動作可能である。
本発明の前記組織構造検出の方法が以下のステップを含んで構成可能である；周期波形を発生すること；少なくとも１つのサンプリング電極を介し被験組織へ周期波形を印加波形として供給すること；少なくとも１つのリターン電極を介し、被験組織から前記印加波形を受信し、これによって構成要素として被験組織を含む電気回路を構成すること；前記印加波形の電圧及び電流が示す情報を受信すること；及び前記印加波形と関連したテスト被験組織の被線形の電気的特性を計算すること。
【００１６】
本発明の前記方法において、計算される前記非線形の特性が組織のインピーダンス及び／若しくは組織のリアクタンスとすることが可能である。
本発明の前記方法が、以下のステップを更に含んで構成される；先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；前記サンプリング電極を介して、前記新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；前記リターン電極を介して、被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって、被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；前記他の印加波形の電圧及び電流を示す情報を受信すること；及び、前記印加波形と関連してテスト被験組織の非線形の電気的特性を計算すること。
【００１７】
本発明の前記方法においては、前記計算される前記非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであることが可能であり、前記再計算された非線形の電気的特性が組織のインピーダンスであることが可能であり、更に前記方法が、前記他の印加波形の特性及び前記印加波形の特性並びに、前記計算された組織のインピーダンス及び前記再計算された組織のインピーダンスを選択的に用いて数学的計算を行うステップを含んで構成されることが可能である。
【００１８】
本発明の前記の方法においては、実行される前記数学的計算が、インピーダンスの変化と印加電流の変化との比率決定とすることが可能である。
本発明の前記の方法においては、前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成されることが可能であり、前記方法が２つ以上のサンプリング電極へ単一波形を同時に供給するステップを更に含んで構成される。
【００１９】
本発明の前記の方法が、以下のステップを更に含んで構成可能である；先行する周期波形とは異なる新たな周期波形を発生すること；前記サンプリング電極を介して前記新たな周期波形を他の印加波形として被験組織に供給すること；前記リターン電極を介して被験組織から前記他の印加波形を受信し、これによって被験組織を構成要素として含む電気回路を構成すること；前記他の印加波形の電圧及び電流が示す情報を受信すること；及び前記他の印加波形と関連するテスト被験組織の非線形の電気的特性を計算すること。
【００２０】
本発明の前記方法が以下のステップを更に含んで構成可能である；前記新たな周期波形に対する組織のインピーダンスを計算すること；及び前記印加波形及び前記他の印加波形に対するテスト被験組織のインピーダンスの変化と印加電流の変化との比率を決定すること。
本発明の前記方法において、前記少なくとも１つのサンプリング電極が複数のサンプリング電極を含んで構成され、前記方法が、前記２つ以上のサンプリング電極のそれぞれのサンプリング電極に対し、前記の同一電流波形を供給するという方法で、２つ以上のサンプリング電極に複数の波形を同時に供給するステップを更に含んで構成可能である。
【００２１】
本発明の前記方法が以下のステップを更に含んで構成される；組織の三次元画像ディスプレイを起動すること；及び前記三次元画像を表示すること。
本発明の実施例であるコンピュータの読み取り可能な媒体が、以下のステップを含んで構成される方法の遂行をコンピュータに実行させる命令を記録可能で、コンピュータの読み取り可能な媒体：周期波形を発生すること；少なくとも１つのサンプリング電極を介し被験組織に前記周期波形を印加波形として供給すること；少なくとも１つのリターン電極を介し、被験組織から前印加波形を受信し、これによって構成要素として被験組織を含む電気回路を構成すること；前記印加波形の特性を示す情報を受信すること；  及び  前記印加波形と関連したテスト被験組織の非線形の電気的特性を計算すること。
【００２２】
本明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の様々な実施例を示すものであり、詳細な説明とともに本発明の本質の説明に寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施例の詳細について述べる。発明の実施例の一例は、添付図面に基づいて説明される。
本発明者らは、細胞膜内に生じ、組織に対し行なわれる測定に影響を及ぼすインダクタンスに符合して観察を行った。更に、(ａ)組織の固有抵抗及び誘電率が負性を示し、変化に対して非線形の関係を示し、電流の増加を示し、そして、(ｂ)共振現象がしばしば膜に関連したインダクタンス及び膜に関連したキャパシタンスとの相互作用から生じることを観察した。第１図及び第２図は、本発明の動作の原理を示すために、均質媒体に関して考察を行うものである。しかしながら、当業者は、殆どの生体組織が非均質媒体であると認識する。これに対し、本発明は、均質組織だけでなく、非均質組織も検出の対象としている。
【００２４】
上記の(ａ)に関しては、第１図および第２図に示されるように、電流のスカラー量（又は電界強さelectrical  intensity）が、皮膚表面上の２つの電極間において紡錘状の分布を描く。図１は、均質媒体における電流分布を示す。紡錘状電流分布の中心からより遠く離れたポイント上の電流密度は、紡錘状の電流分布の中心により近いポイントのそれよりも低くなる。
【００２５】
均質媒体においては、図１に示されるように、等電流線の同心リングが導電電極を結ぶ線と９０°の角度で交差する表面上に形成される。このように、BERMS(A)は、BERMS(B)よりも電流密度の高い等電流線上に位置する。BERMS(B)の実際の電流密度は、BERMS(A)のそれよりも低い。第２図に示されるように、均質媒体においては、電圧分布は等電位線が等電流線と直角に交わって皮膚表面上の電極の周囲にほぼ半円形を形作る。
【００２６】
非均質媒体においては、個々の等電位線に沿って並んだ表面下構造の実際の電流密度は、紡錘状の電流分布の中心からの距離によって、異なってくる。これは言い換えれば、非均質媒体においては、同一組織の固有抵抗及び誘導率が紡錘状の電流分布の中心から測定ポイントまでの距離により変わるということである。
皮膚表面で生じる印加電流(I)の変化は、電界内いずれのポイントで測定されるインピーダンス(Z)をも変化させるが、これは、特定の測定ポイントにおいて電流密度がシフトするためであり、そのシフトする電流密度によって誘発されて固有抵抗が変化する結果である。
【００２７】
当該技術分野においては一般的に知られたことであるが、インピーダンスZは、抵抗成分Rおよび無効成分(リアクタンス)X、例えばＺ＝Ｒ＋ｊＸ、ここでｊは、虚数(−１の平方根)を表す。抵抗成分は、しばしばインピーダンスの“実”の部分として表示され、無効成分は、しばしばインピーダンスの“虚”の部分として表示される。共振は誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが等しくなり、臨界周波数＝１／（２π√(LC)）の時に生じる。
【００２８】
インダクタンスおよびキャパシタンスが並列の場合、臨界周波数において、Ｚ→∞；
インダクタンスおよびキャパシタンスが直列の場合、臨界周波数において、Ｚ→０、である。電界に周波数がある場合、容量性リアクタンスが  Ｘc＝1/（2πｆC）であり、誘導リアクタンスがＸL＝２πfLであるため、リアクタンスは０でありえない。
無効成分の損失は次の２つの場合に起こる；つまりｆ→０で、Ｘ→０の場合もしくは、ｆ→∞で、Ｘ→０の場合である。
【００２９】
本発明者らは、サンプリング電極及びリターン電極間の特定の波形及び距離に関して、BERMS関連のインピーダンス変化を観測することにより、組織の様々な型が認識されかつ識別可能であることを発見した。
第１及び２図においては、電極Ｅは、理想的な（ideal）均質皮下組織を被う理想的な皮膚表面上に位置している。第１及び２図において２つの理想的に同一のBERMSが皮膚表面下の同一距離であって、一方(A)は電極Eの法線方向に、他方(B)は電極Eに対して90°未満の角度の位置にある。
【００３０】
２つのBERMS及び皮膚表面上の電極を結ぶ平面に対し、90°の角度にある電界の場合、(Ａ)の電流密度は(Ｂ)のそれよりも大きい。（現実には、電流密度分布の形は、BERMSにより変化するが、ここでは、考察するうえで、この影響は考慮に入れない。）これは、すべての印加電流レベルで言えることであって、ΔZ／ΔIはBよりもＡの方が大きいことを意味する。
【００３１】
第5図は本発明の第1実施例に従い、均質若しくは不均質組織のいずれかにおけるBERMSと関連したインピーダンスの変化を検出する装置のブロック図を示す。第5図に示されるように、サンプル電極アレイ１２は、テスト被験体２に付着されており、リターン電極１４もまた、サンプル電極アレイ１２から距離ｄだけ離れて、被験体２に付着されている。
テスト被験体は腕など身体の外部部位、又は体内器官等のどの組織でも可能である。テスト被験体は好ましくは、一部がイオンチャネルである埋め込まれた蛋白分子を含む脂質二重層を含んで構成される少なくとも1つの電気反応膜系(１つのBERMS)を包含する。
【００３２】
サンプリング電極アレイ１２は、好ましくは複数のサンプル電極eslからesnのアレイを有するサンプリング電極を含んで構成される。それぞれのサンプリング電極には、好ましくは被験体２の表面と良好な電気接触を得るための水性インターフェースが与えられている。
第5図に関して、電流源は、好ましくは、波形発生器８に電流を供給する。マイクロプロセッサ１６は、波形発生器８に対し、周期電流波形発生の指示を与える。波形発生器８により発生された波形は、好ましくはスイッチング装置１０に供給される。スイッチング装置１０は、好ましくは、サンプル電極eslからesnのうちの選択された１つの電極に対し、波形発生器８により発生された波形を予め設定した周期(サンプリング時間)で供給するよう、マイクロプロセッサ１６により、制御されている。
【００３３】
好適な実施例においては、波形発生器は、波形の振幅、周波数及び波形をコントロールし、パルス列波形、正弦波形、のこぎり波形等に変える。或いは、マイクロプロセッサ16が、波形発生器8及びスイッチング装置１０に対し、複数の異なった波形の印加を命令する。この場合、各波形は、サンプリング時間内で、他のサンプリング電極にスイッチする前に、個々のサンプリング電極に対し印加される。
【００３４】
スイッチング装置１０は、マイクロプロセッサ１６により制御されて、電流を波形発生器８からサンプリング電極アレイ１２に対して供給できる、マルチプレクサー、ゲートアレイ若しくは他の適当な素子であれば良い。
好適な実施例においては、スイッチング装置１０は、発生波形を単一のサンプリング電極又はサンプリング電極の一部あるいはすべてに対し同時に印加するように、マイクロプロセッサ１６によって制御される。
【００３５】
波形発生器８は、また、スイッチング装置１０と関連してマイクロプロセッサ１６によっても制御されることが出来、たとえサンプリング電極に異なるインピーダンスが生じても、同一電流を複数のサンプリング電極または、すべてのサンプリング電極に対し、互いに独立して、同時に印加が可能である。
波形発生装置８及びスイッチング装置１０は、また、単一電流をサンプリング電極アレイのすべてのサンプリング電極若しくは複数の電極に対し印加するよう、マイクロプロセッサにより制御され、これにより単一電流が選択されたサンプリング電極間で分散出力される。波形のソフトウェア制御により、電極アレイ内の個々のサンプリング電極において、１つのサンプリング・セッション間あるいはアレイ内の他の電極をサンプリングした後に、電流が可変される。
【００３６】
マイクロプロセッサ１６は、どのタイプの演算装置でもよい。好適な実施例においては、マイクロプロセッサ１６は、ソフトウェアによりプログラムされており、これによってマイクロプロセッサは、波形の、形状、正負の最大振幅、周波数及びデューティ・サイクルなど、波形のパラメーターを規定するオペレータからの指令を受信可能となる。
マイクロプロセッサは、また、複数の予め規定された波形を有するメモリーバンクを含んでおり、波形発生器により発生されるべき波形を、一連の予め規定された波形より選択する。波形は、正の最大振幅、負の最大振幅、周波数、形状及び／若しくはデューティ・サイクルにおいて変化可能である。
【００３７】
更に第５図に関しては、リターン電極１４は、サンプリング電極アレイ１２と共に電気回路を構成し、電流がサンプリング電極を通るのを許容する。好適な実施例において、マイクロプロセッサはサンプリング期間中(波形がサンプル電極に印加される期間)に電流を検出する。マイクロプロセッサは好ましくは、複数のサンプリング時間に、インピーダンス値を計算し記憶するが、このサンプリング期間中、複数の異なる波形がサンプリング電極に印加される。好ましい実施例においては、マイクロプロセッサ１６は、各サンプル電極にある電流波形及び電圧波形に関して、スイッチング装置１０から情報を受信する。
【００３８】
マイクロプロセッサは好ましくは、各サンプリング電極における電流波形及び電圧波形を用いて、各サンプル電極とリターン電極１４間のインピーダンスを計算する。マイクロプロセッサは、好ましくは、RAM、記録可能な磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置若しくはテープ記憶装置などの記憶機能を含む。
マイクロプロセッサは好ましくは、各サンプル電極及び各サンプル期間の電流波形、電圧波形および計算済みインピーダンスを示すデータを記録する。
【００３９】
アレイ内すべての電極に対するΔZ／ΔIが決定されると、最大のΔZ／ΔIを示す電極が、BERMS構造のコース(例えば神経)に殆ど直接被っているか、あるいは、これら電極の下にBERMSを最大量(例えば神経枝ポイント)有していることになる。印加電界の周波数は、同様に変化されて、共振のピークを操作する。一例としては、第３図及び第４図において、神経は多重で平行な電気素子、軸索から構成される。各軸索細胞膜がBERMSである。
【００４０】
サンプリング電極とリターン電極間の所定の離間距離では、各軸索は特定の共振周波数を持つ。サンプリング電極１２とリターン電極１４間で観測されたインピーダンス変化は、すべて軸索共振を反映し、周波数の範囲にわたって、広域のインピーダンス・ピークを与える。逆に、安定周波数が維持され、サンプリング電極とリターン電極１４間の距離ｄが変化すると、第３図に示されるように、電極間距離の範囲にわたって広域のピークが見られる。
【００４１】
インピーダンス・ピークは、印加電界の周波数を、共振周波数以上に著しく増大する(第４図)ことにより、特定の電極間距離ｄでは消失される。逆に、電界の周波数を下げ、インピーダンス・ピークの幅を広げると、フーリエ解析若しくは他の数学的方法によってインピーダンス・ピークの各成分の検査が容易になる。このようにして、オペレータは目標組織構造に焦点を絞ることが可能となる。
【００４２】
本発明の第１実施例においては、サンプリング期間の終了後、マイクロプロセッサ１６が好ましくは、スイッチング装置１０に対し、発生波形をサンプリング期間中es2など他のサンプル電極に供給するよう指令する。発生波形は好ましくは、サンプリングサイクル中、所定の指令に従って、各サンプリング電極に供給される。サンプリング期間終了時に、マイクロプロセッサが好ましくは、サンプリング電極アレイ１２に印加される異なる波形を発生するよう波形発生器８に指令する。
【００４３】
組織構造のインピーダンスは、各発生波形に対し、選択的に決定される。例えばオペレータは、発生した印加波形のあるものに関してはそのインピーダンスの決定を回避する指令を与える。複数のインピーダンス測定を行った後は、複数のインピーダンス測定を用いて、インピーダンス変化及び印加電流変化の比率の決定を含む、種々の数学的解析が行なわれる。数学的解析には、また、あらゆる有効なデータプレゼンテーション技術も含まれる。これは：生データ、生データの正規化、隣接電極間の変化率、ローリング平均の使用、比率偏差のプレゼンテーション、若しくは、周波数成分のフーリエ解析など更にいくつかの、複雑な解析を含むが、これに限定されるものではない。
【００４４】
マイクロプロセッサはまた、抵抗及びリアクタンスなどインピーダンス測定の個々の成分を決定する。抵抗及びリアクタンスは、インピーダンスの実(抵抗)および虚(リアクタンス)成分を求め、フーリエ解析技術など公知の技術を用いて計算される。
マイクロプロセッサは好ましくは、表示信号を表示装置１８に対し供給する。マイクロプロセッサが、三次元トモグラフィック画像など表示装置１８に表示されるべき組織構造の二次元及び三次元画像を生成する。二次元及び三次元画像は、異なる波形の複数のインピーダンス測定を行うことにより、生成される。
【００４５】
例えば、直接の測定値若しくは測定値に基づき計算された結果が、組織及び神経内容の単線、二次元トモグラフィック画像若しくは三次元トモグラフィック画像から成る画像を作成する。
第６図は、第５図に示される装置の操作方法の第１実施例のフローチャートを示す。第６図に示されるように、波形が発生され(ステップS2)、該波形がサンプリング期間に、第１サンプリング電極へと印加される(ステップS4)。インピーダンスは、電圧、電流、周波数およびデューティ・サイクル等選択されたサンプリング電極の印加波形の特性に基づき計算され、その特性及び計算されたインピーダンスがマイクロプロセッサにより記憶される(ステップS6)。波形は他のサンプリング電極に印加される(ステップS8)が、これは好ましくは、スイッチング装置１０により選択される。
【００４６】
インピーダンスは新たに選択されたサンプリング電極で印加された波形の特性に基づき、再度計算され、上記印加された特性及び計算されたインピーダンスがマイクロプロセッサにより記憶される (ステップS10)。装置は、波形が最後のサンプリング電極へ印加されるまでステップS８及びステップS10を繰り返して、各サンプリング電極へ波形を印加する (ステップS12、NO)。波形がすべてのサンプリング電極へ印加された時点で(ステップS12、YES)、一連の所定波形のなかで、まだサンプリング電極にどれか印加されていない波形があるかどうかを決定するか、若しくは、オペレータに対し他の波形の選択を指示することにより、装置が他の波形を選択するか否かを決定する(ステップS14)。その新たな波形は、前の波形と比べ最大若しくは最小振幅、波形の形状、及び／若しくは周期若しくはデューティ・サイクルが変えられている。
【００４７】
他の新しい波形が選択されたなら(ステップＳ14、YES)、波形発生器８が、新たな波形を発生し、最初のサンプリング電極（ステップS4）にそれを印加する。
ステップS4−Ｓ12は、新たな波形に対しても、繰り返される。すべての波形がサンプリング電極に印加されたなら(ステップＳ14、NO) 、マイクロプロセッサ１６は種々の数学的計算を用いてデータ評価を行う。例えば、各波形が印加されたなら、マイクロプロセッサが記録されたインピーダンス、及び各サンプリング電極の電圧及び電流からΔZ／ΔIを決定する（ステップS18）。マイクロプロセッサは、また、組織のリアクタンスも決定する。好適な実施例においては、オペレータはマイクロプロセッサに対しあらゆるタイプの計算の実行を指令出来る。
【００４８】
他の選択的方法が第７図に示す。第７図に示されるように、サンプリング電極が選択され(ステップS20)、波形が発生され(ステップS22)、該波形が選択されたサンプリング電極に印加される(ステップS24)。
電圧、電流、周波数及びデューティ・サイクルなど、選択されたサンプリング電極における印加波形の特性に基づきインピーダンスが計算され、その特性及び計算されたインピーダンスが、マイクロプロセッサにより記憶される(ステップS26)。ステップS28では、一連の所定波形のなかでまだサンプリング電極にどれか印加されていない波形があるかどうかを決定するか、若しくは、オペレータに対し、他の波形の選択を指示することにより、装置は他の波形を選択するかどうかを、決定する(ステップS28)。
【００４９】
その新たな波形は、前の波形と比べ最大若しくは最小振幅、波形の形状、及び／若しくは周波数が変えられている。他の波形が選択されたなら(ステップS28、YES)、波形発生器８が新たな波形を発生し (ステップS30) 、選択されたサンプリング電極に対し、それを印加する(ステップS24、S26)。もしも、これ以上選択する波形がなくなると(ステップS28、NO)まだ複数の波形が印加されないで残っているサンプリング電極があるかどうかを、装置が決定する(ステップS32)。
【００５０】
もし、選択されるべきサンプリング電極がまだ残っていれば(ステップS32、YES)、残っているサンプリング電極が選択され、新たに選択された電極に対し、ステップS22−S30を繰り返しながら、複数の波形が印加される。もしも、サンプリング電極が残っていなければ(ステップS32、NO)、マイクロプロセッサ１６は種々の数学的計算により、データを評価する。例えば、各波形が印加される場合、マイクロプロセッサが、各サンプリング電極の記憶インピーダンス、電圧及び電流データからΔZ／ΔIを決定する。(ステップS18)。マイクロプロセッサは、また、組織のリアクタンスも決定する。好適な実施例においては、オペレータは、マイクロプロセッサに対し、あらゆるタイプの計算の実行を指令出来る。
【００５１】
第８図は、本発明に係る他の方法を示す。第８図に示されるように、複数のサンプリング電極が選択され(ステップS40)、発生された波形(ステップS42)が選択されたサンプリング電極のそれぞれに対して印加される(ステップS44)。これは、各選択電極が同一電流波形を受信するような方法でなされる。
選択された各サンプリング電極の電圧が検出され、選択された各サンプリング電極のインピーダンスが決定される (ステップS46、S48及びS50)。選択された各サンプリング電極には同一電流が印加され、電圧は各サンプリング電極間で変動するため、電圧がインピーダンスを決定するために必要とされる唯一の未知の変数ということになる。
【００５２】
一旦インピーダンスが、選択されたサンプリング電極に対して決定されたなら (ステップS48、NO)、フローチャートが、他の波形が選択されるべきかどうかを決定する(ステップS52)。もしも、新たな波形が選択されるべきならば、新たな波形が発生され(ステップS54)、選択されたサンプリング電極に印加されて、ステップS44 −S52が繰り返される。
もし新たな波形が選択されないのなら、マイクロプロセッサ１６が種々の数学的計算により、データを評価する。例えば、各波形が印加されればマイクロプロセッサが記憶インピーダンスや、各サンプリング電極の電圧及び電流データからΔZ／ΔIを決定する (ステップS56)。マイクロプロセッサが、組織のリアクタンスもまた、決定する。好ましい実施例においては、オペレータはマイクロプロセッサに対し、あらゆる型の計算の実行を指令出来る。
【００５３】
第９図は第５図の装置を操作する更に他の方法を示す。第９図に示されるように、複数のサンプリング電極が選択され(ステップS60)、発生された波形(ステップS62)が、１グループを成す選択されたサンプリング電極群に対し印加され、その結果、各選択された電極を介し発生波形の電流が個々に配分される(ステップS64)。
選択された各サンプリング電極の電流及び電圧が検出され、選択された各サンプリング電極のインピーダンスが決定される(ステップS66、S68及びS70)。
【００５４】
選択された各サンプリング電極には、異なる電流が印加され、電圧が各サンプリング電極間で変動するため、インピーダンスを計算するためには、電流及び電圧の両方が決定されなければならない。
一度インピーダンスが選択されたサンプリング電極に対して決定されたなら(ステップS68、NO)、フローチャートが、他の波形が選択されべきか否か、そして、該選択された波形が選択されたサンプリング電極に対し印加されるべきかどうかを決定し、第８図の実施例でなされたと同一の方法でデータが評価される（ステップ  S72、S74、S76）。
【００５５】
第５図の実施例は、各サンプリング電極間のインピーダンスを決定するために、各サンプリング電極での電流及び電圧の波形を検出することとして述べられてきたが、当業者は、他の技術が用いられることも認識している。例えば、電流若しくは電圧の波形のうちの一方がサンプリング電極で検出され、他方がリターン電極で検出され得る。あるいは、電圧と電流双方の波形が、リターン電極で検出もされてもよい。
【００５６】
第６−９図の方法は、好ましくは、マイクロプロセッサによって実行されるか、若しくは実行を惹起される。第６−９図に示される方法を構成するステップの実行命令は、コンピュータの読み取り可能な媒体に記憶される。コンピュータの読み取り可能な媒体は、磁気ディスク、光ディスク若しくは磁気テープなど有形構造であるか、若しくはパケット化データを含んだ被変調搬送波などの無形構造である。この被変調搬送波は、有線、光ケーブル若しくは無線送信により搬送され、マイクロプロセッサ若しくはコンピュータによりアクセスが可能である。
【００５７】
本発明の装置の第２の実施例が、第１０図に示される。第１０図に示される実施例は、リターン電極アレイ２４及び単一サンプリング電極３２が用いられるという点を除けば、第５図で示される実施例と同様である。
第１０図に示されるように、マイクロプロセッサ１６はサンプリング電極３２に波形を供給する波形発生器８を備える。
【００５８】
リターン電極アレイ２４は、eriからermまでの複数のリターン電極を包含するが、スイッチング装置２０により、マイクロプロセッサに信号を供給する電極が選択されると、これら電極が選択的に電気回路を形成する。
BERMS組織のインピーダンスは、第５図の実施例と関連して述べられたと同一の方法で決定されるが、ただし、電流及び電圧の波形が、好ましくはサンプリング電極のかわりに、リターン電極で決定され、その結果、複数の電極によって、より便利で広範囲な対象範囲が可能となる点が第５図の場合とは異なる点である。
【００５９】
リターン電極が選択され、波形がサンプリング電極および被験体を介してリターン電極に印加される点を除けば、第６−９図に示される第５図の装置の操作方法は、第１０図の実施例にも同様に適用が可能である。
本発明の第３の実施例が第１１図に示される。第１１図に示される実施例は、第５図及び第１０図の実施例の組み合わせである。第１１図の実施例はサンプリング電極アレイ１２及びリターン電極アレイ２４の双方と、第２のスイッチング装置２０を含む。
【００６０】
リターン電極アレイ２４は、好ましくは、erlからermまでの複数のリターン電極を包含する。ここでｍは整数であり、ｍはｎと等しいか、ｎより少ないか若しくはｎよりも大きい。ｎはサンプル電極アレイ１２内のサンプル電極の数である。
マイクロプロセッサ１６は好ましくは、どのサンプリング電極及びどのリターン電極がインピーダンス決定に用いられるかを、選択的に制御するために、スイッチング装置１０とスイッチング装置２０の双方を制御する。
【００６１】
当業者は、第１１図に示される第３実施例の装置が第６−９図に既述されたと同一方法で操作されることを理解する。尚、この場合、スイッチング装置２０により電気回路を構成するために用いられるリターン電極アレイ２４内の単数／複数の目的となるリターン電極が追加選択される。
当業者は又、電気回路を構成するために用いられるサンプリング電極アレイ１２内のサンプリング電極が、スイッチング装置１０により選択されるという点を除けば、第１１図の実施例もまた、第１０図の実施例と関連して述べられたと同一の方法で操作されることを理解できるものである。
【００６２】
複数の電極が上で述べた実施例と関連して示されるが、当業者は、１つのサンプリング電極と１つのリターン電極とを用いてもよいということを認識するものである。この場合、第６−９図の方法では、電極の選択の必要がないという点を除いては、同様に適用が可能である。
本発明には多様な用途が考えられる。外科トローチャー（trochars）設置間の神経回避、或いは異常組織構造の認別などがその例である。
【００６３】
本発明は当業者により、容易に認識される多様な用途がある。例えば、一切の制限なく、本発明は、神経の水平、垂直若しくは傾斜方向への分枝形成に特有の情報抽出のための数学的解析を印加電圧データに適用するために用いられる。
本発明は、また、神経圧迫、神経索引、神経エントラップメント、神経離断若しくは神経挫傷に特有の情報抽出のための数学的解析を、印加電圧データに適用するために用いられる。
【００６４】
本発明は、また、神経腫の存在に特有の情報抽出のための数学的解析を印加電圧データに適用するために用いられる。
本発明は、また、筋膜発痛点若しくは刺鍼点に特有の情報抽出のための数学的解析を印加電圧データに適用するために用いられる。
本発明は、また、軸索脱髄に特有の情報抽出のための数学的解析を印加電圧データに適用するために用いられる。
【００６５】
本発明は、また、関節、腱、筋肉、骨若しくは他の軟質組織の病的組織につながる正常な神経に特有の情報抽出のための数学的解析を印加電圧データに適用するために用いられる。
本発明は、また、麻酔若しくはボツリヌスの毒素局部注入など、神経を標的とした特殊治療を行うために用いられる。
【００６６】
本発明は、また、手根管症候群など神経異常の進行の評価のため、時間をかけて神経組織をモニタリングするために用いられる。
本発明は、また、外科手術若しくは他の長い静止状態の間に神経に及ぼされる圧力効果など神経異常の進行の評価のため、時間をかけて神経組織をモニタリングするために用いられる。
【００６７】
本発明は、また、神経剥離術若しくは神経縫合術後の神経回復の評価若しくは神経離断の外科的修復の評価のため、時間をかけて神経組織をモニタリングするために用いられる。
本発明は、また、特殊な神経を標的としたＭＲＩなどの診断検査若しくは電気診断検査を行うために用いられる。
【００６８】
上述の本発明の実施例は、説明用に示されている。本発明は、完全を意図するものでもなく、また開示した形状のみに限定を意図するものでもない。従って、上記開示を踏まえて、 多くの変形例や変化例が可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】理想的な均質媒体における印加電界の効果を示す。
【図２】理想的な均質媒体における印加電界の電流及び電圧間の関係を示す。
【図３】印加電界の固定周波数に対するインピーダンス及び電極間距離の関係を示す。
【図４】第３図におけるよりも高い固定周波数に対するインピーダンス及び電極離間間距離の関係を示す。
【図５】第本発明の第１実例に係る組織検出装置を示す。
【図６】本発明の第１実例で用いられる組織構造の検出方法を示す。
【図７】本発明の第１実施例で用いられる組織構造の他の検出方法を示す。
【図８】本発明の第１実施例で用いられる組織構造の更に他の検出方法を示す。
【図９】本発明の第１実施例で用いられる組織構造の更に他の検出方法を示す。
【図１０】本発明の第２実施例を示す。
【図１１】本発明の第３実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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