(57)【要約】  記載の例では、電気的インピーダンス分光法に基づく導電性ターゲット材料（３０）の分光材料分析にマルチ周波数誘導性感知システム（１０）を用い得る。誘導性センサ（１４）が、ターゲット材料の表面（３１）上の感知エリア（１９）に時間的に変化する磁場（１６）を投じるため複数のセンサ励起周波数（ω）での励起電流で駆動され得、ターゲット材料内で渦電流を誘導する。誘導性センサは、センサ励起周波数と結果として生じる誘導された渦電流との関数としてセンサインピーダンスＺ（ω）によって特徴付けられ得る。複数のセンサ励起周波数での複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が決定され得、これらは、誘導された渦電流に基づいてターゲット材料の電磁特性（誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ρ等）を表す。複数のセンサ励起周波数及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が特定のターゲット貫通深さ（ｔ）に対し選択され得る。
2018506038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的インピーダンス分光法に基づく分光材料分析に適した誘導性感知システムであって、
誘導性感知回路、及び
導電性被試験ターゲット材料、
を含み、
前記誘導性感知回路が、時間的に変化する磁場を前記ターゲット材料の表面上の感知エリアに投じて、前記ターゲット材料内で渦電流を誘導するように構成され、
前記誘導性感知回路が、
インダクタコイルを含むセンサであって、センサ励起周波数（ω）と、結果として生じる前記ターゲット材料内で誘導される渦電流との関数であるセンサインピーダンスＺ（ω）によって特徴付けられる、前記センサと、
センサ電子機器と、
を含み、
前記センサ電子機器が、
センサ励起周波数（ω）での励起電流で前記センサインダクタコイルを駆動して、前記ターゲット材料に投じられる対応する時間的に変化する磁場を生成するように、及び、
複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、前記誘導された渦電流に基づいて前記ターゲット材料の電磁特性を表す対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定するように、
構成される、
感知システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記電磁特性が、誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである、感知システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、各センサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が、前記誘導された渦電流と、関連するターゲット貫通深さとの関数：
2018506038.tif 000005
であり、これは、センサ励起周波数（ω）と、導電率ε、透磁率μ、及び電気抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである前記ターゲット材料の電磁特性との関数である、感知システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記複数のセンサ励起周波数（ω）及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が、ターゲット貫通深さに対して選択され、前記ターゲット貫通深さにおける前記ターゲット材料の電磁特性を表す、感知システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記誘導性感知回路が共振誘導性感知回路であって、前記共振誘導性感知回路が、
コイルインダクタを含むセンサ共振器であって、センサインピーダンスＲｐ＝Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）によって特徴付けられる、前記センサ共振器、及び
インダクタンス・デジタル変換（ＩＤＣ）ユニット、
を含み、
前記ＩＤＣユニットが、
センサ励起周波数（ω）でのセンサ励起電流で前記センサ共振器を駆動するように、及び
センサ共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを生成して、前記生成された負のインピーダンスが、前記ターゲット材料において誘導される前記渦電流（これらは、センサ共振器インピーダンスＲｐにおいて反映される）の関数であるように、及び
前記生成された負のインピーダンスを、前記センサ共振器インピーダンスＺＳ（ω）測定値に対応するセンサ応答データに変換するように、
構成される、
感知システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記ターゲット材料が組織である、感知システム。
【請求項７】
電気的インピーダンス分光法に基づく分光材料分析に適した共振誘導性感知システムであって、
共振誘導性感知回路、及び
被試験導電性ターゲット材料、
を含み、
前記共振誘導性感知回路が、時間的に変化する磁場を前記ターゲット材料の表面上の感知エリアに投じて、前記ターゲット材料内の渦電流を誘導するように構成され、
前記共振誘導性感知回路が、
コイルインダクタを含むセンサ共振器であって、センサ励起周波数（ω）と、前記ターゲット材料内で誘導される結果として生じる渦電流との関数であるセンサインピーダンスＲｐ＝Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）によって特徴付けられる、前記センサ共振器と、
インダクタンス・デジタル変換（ＩＤＣ）ユニットと、
を含み、
前記ＩＤＣユニットが、
前記センサ励起周波数（ω）での励起電流で前記センサ共振器を駆動して、前記ターゲット材料に投じられる前記対応する時間的に変化する磁場を生成するように、及び、
複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、生成される負のインピーダンスが、前記ターゲット材料において誘導される前記渦電流（これらは、センサ共振器インピーダンスＲｐにおいて反映される）の関数であるように、センサ共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを生成するように、及び、
前記複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、前記対応する生成された負のインピーダンスを、前記誘導された渦電流に基づいて前記ターゲット材料の電磁特性を表す複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値に変換するように、
構成される、
共振感知システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、前記電磁特性が、誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである、共振感知システム。
【請求項９】
請求項７に記載のシステムであって、各センサインピーダンス測定ＺＳ（ω）が、前記誘導された渦電流及び関連するターゲット貫通深さの関数
2018506038.tif 000006
であり、これは、センサ励起周波数（ω）と、導電率ε、透磁率μ、及び電気抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである前記ターゲット材料の電磁特性との関数である、共振感知システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記複数のセンサ励起周波数（ω）及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が、ターゲット貫通深さに対して選択され、前記ターゲット貫通深さにおける前記ターゲット材料の電磁特性を表す、共振感知システム。
【請求項１１】
請求項７に記載のシステムであって、前記ターゲット材料が組織である、共振感知システム。
【請求項１２】
電気的インピーダンス分光法に基づいてターゲット材料の分光材料分析を実施する方法であって、前記方法が、コイルインダクタを備える誘導性センサを含む誘導性感知システムに用いるために適しており、
前記方法が、
センサ励起周波数（ω）での励起電流で前記誘導性センサを駆動すること、及びそれにより、
時間的に変化する磁場を前記ターゲット材料の表面上の感知エリアに投じて、前記ターゲット材料内で渦電流を誘導することであって、
前記誘導性センサが、前記センサ励起周波数（ω）と、前記ターゲット材料内で誘導された、結果として生じる渦電流との関数であるセンサインピーダンスＺ（ω）によって特徴付けられること、及び
複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、前記誘導された渦電流に基づいて前記ターゲット材料の電磁特性を表す対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定すること、
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記電磁特性が、誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、各センサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が、前記誘導された渦電流及び関連するターゲット貫通深さの関数であり、
2018506038.tif 000007
これは、センサ励起周波数（ω）と、導電率ε、透磁率μ、及び電気抵抗率ρ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つである前記ターゲット材料の電磁特性との関数である、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記複数のセンサ励起周波数（ω）及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値が、ターゲット貫通深さに対して選択され、前記ターゲット貫通深さでの前記ターゲット材料の電磁特性を表す、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、前記方法が、コイルインダクタを含む共振センサを含む共振誘導性感知システムにおいて用いられ得、及びセンサインピーダンスＲｐ=Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）によって特徴付けられ、及び
複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定することが、
生成される負のインピーダンスが、前記ターゲット材料において誘導される前記渦電流（これらはセンサ共振器インピーダンスＲｐにおいて反映される）の関数であるように、センサ共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを生成することによって、及び
前記生成された負のインピーダンスを、前記センサ共振器インピーダンスＺＳ（ω）測定値に対応するセンサ応答データに変換することによって、
達成される、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法であって、前記ターゲット材料が組織である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、材料の分光分析に関し、更に特定して言えば、電気的インピーダンス分光法に基づく材料分析に関連する。
【背景技術】
【０００２】
電気的インピーダンス分光法は、印加される電磁放射の周波数の関数として材料の電気的インピーダンスに基づいて材料特性を分析する方法である。電気的インピーダンス分光法の応用例には、組織及び血液分析のためなど、食品における、及びメディカル用途における、細菌の成長の検出などの化学応用例が含まれる。
【０００３】
例えば、生物学的組織は、周波数と共に変化する電気的インピーダンスを示す。組織は、複合電気的インピーダンスとなる、抵抗性及び容量性（電荷蓄積）両方の特性を備える構成要素を含む。インピーダンスの大きさ、及び周波数に対するインピーダンスの依存性は、いずれも、組織組成の関数である。周波数の範囲にわたってセルのインピーダンスを測定することで、生物学的組織の特性であるスペクトルが生成され得る。従って、インピーダンススペクトルの変化は、その組織の根本的な性質における変化に直接的に関連し得る。
【発明の概要】
【０００４】
マルチ周波数誘導性感知を用いて電気的インピーダンス分光法に基づいてターゲット材料の分光材料分析を実施するための手法の記載される例において、この手法は、（ａ）センサ励起周波数（ω）での励起電流で誘導性センサを駆動すること、及び、（ｂ）時間的に変化する磁場をターゲット材料の表面上の感知エリアに投じて、ターゲット材料内で渦電流を誘導することを含み得る。誘導性センサは、センサ励起周波数（ω）と、ターゲット材料内で誘導される結果として生じる渦電流との関数であるセンサインピーダンスＺ（ω）によって特徴付けられ得る。この手法は更に、複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、誘導された渦電流に基づいてターゲット材料の電磁特性を表す対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定することを含む。例えば、この手法は、誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つであるターゲット電磁特性を決定するために有用である。
【０００５】
他の例に従って、複数のセンサ励起周波数（ω）、及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値は、ターゲット貫通深さに対して選択され、これらは、ターゲット貫通深さにおけるターゲット材料の電磁特性を表す。他の態様に従って、この手法は、コイルインダクタを含む共振センサを含む共振誘導性感知システムにおいて用いることができ、センサインピーダンスＲｐ＝Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）によって特徴付けられる。複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定することが、（ａ）生成される負のインピーダンスがターゲット材料において誘導される渦電流（これらはセンサ共振器インピーダンスＲｐにおいて反映される）の関数であるように、センサ共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを生成すること、及び、（ｂ）生成された負のインピーダンスを、センサ共振器インピーダンスＺＳ（ω）測定値に対応するセンサ応答データに変換することによって達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】マルチ周波数渦電流感知に基づいて、ターゲット材料（被試験材料）３０の電磁特性を分析する際に電気的インピーダンス分光法のために用いられる誘導性感知システムの例示の機能的実施例を図示し、ターゲット材料の電磁特性に対応して、複数の周波数でセンサインピーダンスを測定するように構成されるセンサインダクタ１１及びセンサ電子機器２０として実装される、誘導性センサ１０を含む。
【０００７】
【図２】マルチ周波数渦電流感知に基づいて電気的インピーダンス分光法のための誘導性感知システムの例示の回路同等実施例を図示し、変圧器一次側としてモデル化されるセンサインダクタ１１と、ターゲット材料のインピーダンス３５によりロードされる（loaded）、変圧器二次側３３としてモデル化されるターゲット材料３０において誘導される渦電流３１とを含み、また、複数の周波数ＺＳ（ω）でセンサインピーダンスを測定するように構成されるセンサ電子機器２０を含む。
【０００８】
【図３】負のインピーダンスで励起電流を駆動する負のインピーダンス段１２１を含むインダクタンス・デジタル（ＩＤＣ）変換ユニット１２０により駆動されるＬＣ共振器１１０と、負のインピーダンスを制御するフィードバックループ制御信号１２９を提供するループ制御段１２３とを含む共振誘導性センサシステムの例示の実施例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
記載される例において、或る装置及び方法が、マルチ周波数誘導性感知を用いて電気的インピーダンス分光法に基づいてターゲット材料の分光材料分析を実施する。例えば、ターゲット材料は組織であり得る。例示の実施例及び応用例は、被試験材料の電磁特性を測定するためにマルチ周波数渦電流感知を用いる電気的インピーダンス分光法に基づく分光材料分析の種々の特徴及び利点を例示する。
【００１０】
例示の実施例は、被試験材料又は組織に電気的に接続するために電極を用いる問題に対処する。電極（容量性又は抵抗性）の接触インピーダンス、腐食、電極と被試験材料との間の化学反応、及び生体組織による電極の反発（repulsion）のため、電極の利用には問題が多い。
【００１１】
簡単な概略において、例示の実施例の態様は、誘導される（非接触の）渦電流感知に基づき、複数の周波数でインピーダンスを測定するための誘導性感知の使用（電気的インピーダンス分光法）を含む。マルチ周波数インピーダンス測定値は、被試験ターゲット材料の電磁特性（例えば、導電率ε、透磁率μ、及び電気抵抗率ｐ（又はその逆導電率σ））を決定するために用いられる。例示の実施例は、時間的に変化する磁場をターゲット材料の表面上の感知エリアに投じて、ターゲット材料内で渦電流を誘導するように構成される誘導性感知回路を含む。誘導性感知回路は、インダクタコイルを含むセンサと、センサインダクタコイルをセンサ励起周波数（ω）で励起電流で駆動するように構成されるセンサ電子機器とを含み、ターゲット材料に投じられる対応する時間的に変化する磁場を生成する。センサは、センサ励起周波数（ω）と、結果として生じるターゲット材料内で誘導される渦電流との関数であるセンサインピーダンスＺ（ω）によって特徴付けられ得る。センサ電子機器は、複数のセンサ励起周波数（ω）に対して、誘導された渦電流に基づいてターゲット材料の電磁特性を表す対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を決定するように構成される。他の例示の実施例において、複数のセンサ励起周波数（ω）及び対応する複数のセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値は、ターゲット貫通深さに対して選択され、これらは、ターゲット貫通深さにおけるターゲット材料の電磁特性を表す。他の例示の実施例において、誘導性感知回路は共振誘導性感知回路であって、共振誘導性感知回路は、（ａ）コイルインダクタを含み、センサインピーダンスＲｐ＝Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）によって特徴付けられるセンサ共振器と、（ｂ）インダクタンス・デジタル変換（ＩＤＣ）ユニットとを含み、ＩＤＣユニットは、（ｉ）センサ励起周波数（ω）でのセンサ励起電流でセンサ共振器を駆動するように、及び（ｉｉ）生成される負のインピーダンスがターゲット材料において誘導される渦電流（これらはセンサ共振器インピーダンスＲｐにおいて反映される）の関数であるように、センサ共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを生成するように、及び（ｉｉｉ）生成された負のインピーダンスを、センサ共振器インピーダンスＺｓ（ω）測定値に対応するセンサ応答データに変換するように構成される。
【００１２】
図１は、電気的インピーダンス分光法のために用いられる誘導性感知システムの例示の機能的実施例を図示する。誘導性センサ１０が、センサインダクタ１１及びセンサ（読み出し）電子機器２０を含む。誘導性センサ１０は、被試験ターゲット材料３０に近接して配置される。
【００１３】
センサインダクタ１１はコイル１４を含む。センサ電子機器２０は、センサ励起周波数（ω）で、センサインダクタ／コイル１４を介して、センサ励起電流を駆動して、ターゲット材料３０に投じられる、時間的に変化する磁場１６を生成する。センサインダクタ／コイル１４とターゲット材料３０の表面との間の長手方向距離は、インダクタ／コイルにより生成された磁束が、感知ドメイン１９と称されるターゲット材料表面の限定されたエリア内に集中されるように充分に短い。
【００１４】
投じられた磁場１６は、ターゲット材料３０の表面において渦電流３１を誘導する。渦電流３１は、変位電流及び導通電流で構成され、そのため、被試験ターゲット材料の電磁特性と、インダクタ／コイル１４により生成される磁場の励起周波数とに依存する。ターゲット材料における渦電流は、投じられた時間的に変化する磁場における電力損失、及び、センサインダクタ／コイル１４とターゲット材料において誘導される渦電流との間の相互インダクタンスの変化となる。
【００１５】
図２に関連して更に記載されるように、ターゲット材料３０において誘導される渦電流３１の影響は、誘導性センサ１０によりセンサインピーダンスＺｓ（ω）として感知され、これは、時間的に変化する磁場１６の励起周波数と、（ターゲット材料において誘導される渦電流において反映されるような）ターゲット材料の電磁特性との関数である。図１に示すように、それがターゲット材料３０に貫通するにつれて、渦電流密度は指数的に減衰する。貫通深さは、
2018506038.tif 000003
により与えられ、これは、センサ励起周波数ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）と、導電率ε、透磁率μ、及び電気抵抗率ｐ（又はその逆誘電率σ）の少なくとも一つであるターゲット材料３０の電磁特性との関数である。
【００１６】
センサインピーダンスＺｓ（ω）に対応するセンサインピーダンス測定値Ｒｐは、数式（１）により与えられる貫通深さの関数である。
【００１７】
図２は、マルチ周波数渦電流感知に基づく電気的インピーダンス分光法のための誘導性感知システムの例示の回路同等実施例を図示する。
【００１８】
誘導性センサ１０は、インダクタ／コイル１４を備えるセンサインダクタ１１を含み、これは、センサインダクタンスＬＳ及び損失係数（直列抵抗ＲＳ）として表され得る。
【００１９】
センサインダクタ１１は、変圧器の一次側としてモデル化され得る。ターゲット材料３０は、回路同等物として図示されており、誘導された渦電流３１は変圧器の二次側３３としてモデル化され、これは、被試験ターゲット材料のインピーダンス３５によりロードされる（loaded）。
【００２０】
一次側１４と二次側３３との間の結合係数Ｍは、距離（ｄ）に対する、従って貫通深さに対する、強い依存性を有する。図１に示され、数式（１）により与えられるこの貫通深さは、センサ励起周波数（ω）の関数に対する強い非線形依存性を有する。
【００２１】
従って、ターゲット材料３０の電磁特性は、複数のセンサ励起周波数（ω）においてセンサインピーダンスＺＳ（ω）を測定すること、並びに、誘電率ε、透磁率μ、及び抵抗率ρ（又はその逆誘電率σ）について、
2018506038.tif 000004
を解くことによって決定され得る。
【００２２】
電気的パラメータ（誘電率及び抵抗率など）を抽出するため、マルチ周波数センサインピーダンスＺＳ（ω）測定値は、ターゲット材料内の特定の貫通深さに対応する周波数近辺であり得る。例えば、約１０ＭＨｚの低い周波数測定値に対応するターゲット貫通深さに対し、約９ＭＨｚ及び１１ＭＨｚのセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を用いることができ、一方、約１００ＭＨｚの高い周波数測定値に対応するターゲット貫通深さに対し、約９５ＭＨｚ及び１０５ＭＨｚのセンサインピーダンスＺＳ（ω）測定値を用いることができる。
【００２３】
複数の周波数におけるセンサインピーダンスＺＳ（ω）の測定は、異なる皮膚（貫通）深さで渦電流を誘導するので、マルチ周波数渦電流感知に基づく誘導性感知は、異なる組織深さなど、ターゲット材料内の異なるターゲット貫通深さにおける分光分析のために有用である。例えば、組織ターゲットの分光分析の場合、高周波数（１００Ｍｈｚなど）では、渦電流は上側組織層（貫通深さが小さい）に限定され、従って、センサインピーダンスＺＳ（ω）測定値はこの上側組織層のみを観測する。低周波数（１０ＭＨｚなど）では、皮膚（貫通）深さが大きくなり、そのため、渦電流は一層深く進み、センサインピーダンスＺＳ（ω）測定値は、より少ない上側組織層及びより多くの深部組織を観測する。
【００２４】
被試験ターゲット材料の電磁特性が周波数依存挙動を有する場合など、材料分析システムの周波数依存挙動をなくすために、キャリブレーションサイクルが有用である。
【００２５】
マルチ周波数渦電流感知を用いる電気的インピーダンス分光法に基づく分光材料分析から多数の利点が得られる。誘導性感知は非接触（非侵襲）であり、被試験材料への電極接触を回避し、それにより、化学的又は腐食性相互作用を回避する。集中された感知エリアに対して、集中して投じられた感知フィールドを用いることができる。被試験材料／オブジェクト／組織間に絶縁体を用いることができる。
【００２６】
図３は、渦電流感知に基づいてセンサインピーダンスＺＳ（ω）を測定するために、及び従って、マルチ周波数渦電流感知を用いて電気的インピーダンス分光法に基づく分光材料分析のために有用な共振誘導性センサ１００の例示の実施例を図示する。
【００２７】
共振誘導性センサ１００は、ＬＣセンサ共振器１１０及びインダクタンス・デジタル変換（ＩＤＣ）ユニット（センサ電子機器）１２０を含む。センサ共振器１１０は、コイルインダクタ１１４を含み、抵抗性損失係数ＲＳ、又は回路同等並列センサインピーダンスＲｐ=Ｌ／（Ｃ×ＲＳ）により特徴付けられ、これはＬＣ反応性インピーダンス（周波数依存）を考慮する。
【００２８】
分光材料分析のための渦電流感知は、被試験ターゲット材料の電磁特性に基づいて共振器インピーダンス（損失係数Ｒｐ）の変化を起こし得る。共振器インピーダンスＺＳ（ω）におけるこの変化は、ターゲット材料の電磁特性に対応して、ＩＤＣ１２０によってセンサ応答データ１／Ｒｐに変換される。
【００２９】
ＩＤＣ１２０は、正の共振器インピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスに基づいて共振器インピーダンスＺＳ（ω）を決定する。具体的には、ＩＤＣ１２０は、共振器の発振周波数と同期化されるセンサ励起周波数（ω）で、共振器１１０をＡＣセンサ励起電流で駆動する。ＩＤＣ１２０は、共振器インピーダンスＲｐ（損失係数）を相殺することによって、持続される共振器発振を維持するために、共振器１１０を負のインピーダンスで駆動する負のインピーダンス制御ループを確立する。
【００３０】
例示のＩＤＣ１２０は、負のインピーダンス段１２１及びループ制御段１２３を含む。負のインピーダンス段１２１は、センサ共振器１１０にインターフェースされており、共振器発振電圧Ｖｉｎ１／Ｖｉｎ２と同期化されるループ制御された負のインピーダンスで共振器励起電流Ｉｄｒｖ１／Ｉｄｒｖ２を駆動する。ループ制御段１２３は、平均共振器発振振幅（１１５）を監視し、持続される共振器発振を維持する（例示のＩＤＣにおいて、実質的に一定の平均共振器発振振幅を維持することに対応する）ために負のインピーダンスを制御するフィードバックループ制御信号１２９を提供する。
【００３１】
従って、ＩＤＣ共振センサ回路１２０は、共振器発振を持続するために平均共振器発振振幅を制御する、制御された負のインピーダンス（１２９）でセンサ共振器（Ｉｄｒｖ１／Ｉｄｒｖ２）を駆動する負のインピーダンス制御ループ（１２１／１２３）を確立する。制御された負のインピーダンスは、持続された共振器発振のため共振器インピーダンスＲｐ（損失係数）を平衡させる。
【００３２】
例示のＩＤＣ１２０は、センサ共振器１１０のため共振器発振周波数を測定する周波数検出器１２５を含む。例えば、周波数検出器１２５は、周波数カウンタを備えて実装され得る。共振器発振周波数は、センサインピーダンスの反応性部分に基づいて、センサ共振器１１０（コイルインダクタ１１４）に対してインダクタンスを決定するために有用である。共振周波数は、センサインピーダンスＲｐの反応性部分における変化に応答して変化する。
【００３３】
ＩＤＣ１２０は、センサインピーダンスＺＳ（ω）に対応して、センサ応答データ（１／Ｒｐ）を、及び周波数を出力する。ＺＳ（ω）（１／Ｒｐ）は、センサインピーダンスＲｐを相殺する負のインピーダンスを制御するループ制御信号１２９に対応する。従って、ＩＤＣ１２０から出力されるセンサ応答データは、共振器インピーダンスＺＳ（ω）（損失係数）の変化を反作用する負のインピーダンスの変化を定量化する。
【００３４】
センサインピーダンスの反応性部分を含む、共振器インピーダンスＺＳ（ω）（１／Ｒｐ＝Ｃ／Ｌ×ＲＳ）は、センサの総インピーダンスを反映する。従って、マルチ周波数共振器インピーダンスＺＳ（ω）測定値は、被試験ターゲット材料の電磁特性を決定するために有用である。特に、金属ターゲットが誘導性である場合、組織などの非金属導電性ターゲットにはあてはまらない。
【００３５】
ＩＤＣ解像度は、コイル直径を決定する際の重要な要因である。例示の１０ビットＩＤＣでは、周波数及びコイルサイズは、コイル直径が皮膚深さの５％〜１０％の範囲であるように選ばれるべきである。
【００３６】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、他の実施例が可能である。
【図１】
2018506038.tif 000008
【図２】
2018506038.tif 000009
【図３】
2018506038.tif 000010
【国際調査報告】
2018506038.tif 000011
2018506038.tif 000012