(57)【要約】  一態様によると、体内における使用のための、及び、信号分析器に体内特性の測定結果を通信するためのセンサー回路が提供され、センサー回路は、第１のラジオ周波数（ＲＦ）場に応答して搬送波信号を受信する共振回路を備え、共振回路は、第１のトランスデューサーであって、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が体内特性に依存する、第１のトランスデューサーと、第２のトランスデューサーであって、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が第２のパルス状場に依存する、第２のトランスデューサーとを含み、共振回路により受信された搬送波信号が、体内特性に起因した第１の電気的特性の変化及び第２のパルス状場におけるパルスに起因した第２の電気的特性の変化により変調される。
2020512850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内における使用のための、体内特性の測定結果を信号分析器に通信するためのセンサー回路であって、前記センサー回路が、
第１のＲＦ場に応答して搬送波信号を受信及び変調する共振回路
を備え、前記共振回路が、
第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が前記体内特性に依存する、当該第１のトランスデューサーと、
第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が第２のパルス状場に依存する、当該第２のトランスデューサーと
を含み、
前記搬送波信号が、前記体内特性に起因した前記第１の電気的特性の変化と、前記第２のパルス状場におけるパルスに起因した前記第２の電気的特性の変化とにより変調される、
センサー回路。
【請求項２】
変調された前記搬送波信号が前記体内特性に関する情報と前記第２のパルス状場における前記パルスに関する情報とを含むように、前記共振回路により受信された前記搬送波信号が、前記第１の電気的特性の変化と前記第２の電気的特性の変化とにより変調される、請求項１に記載のセンサー回路。
【請求項３】
前記第２のトランスデューサーは、
前記第２のパルス状場に応答して電圧を生成する第１のトランスデューサーコンポーネントと、
前記第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された第２のトランスデューサーコンポーネントと
を備え、
前記第２のトランスデューサーコンポーネントが、前記第２の電気的特性をもち、前記第２のトランスデューサーコンポーネントは、前記第２の電気的特性が前記第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された電圧に依存するようにされている、
請求項１又は２に記載のセンサー回路。
【請求項４】
前記共振回路は、
第３のトランスデューサーであって、前記第３のトランスデューサーの第３の電気的特性が前記体内特性に依存し、前記第１のトランスデューサーと前記第３のトランスデューサーとが体内の異なる位置において前記体内特性を測定するように、前記第３のトランスデューサーが前記第１のトランスデューサーから離隔している、当該第３のトランスデューサー
をさらに備え、
前記第１のトランスデューサーと前記第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第１の共振サブ回路を形成し、
前記第２のトランスデューサーが、前記第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された第３のトランスデューサーコンポーネントであって、第２の共振サブ回路を形成するように前記第３のトランスデューサーに結合された第３のトランスデューサーコンポーネントをさらに備え、前記第３のトランスデューサーコンポーネントが、前記第２の電気的特性をもち、前記第３のトランスデューサーコンポーネントは、前記第２の電気的特性が前記第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された前記電圧に依存するようにされている、
請求項３に記載のセンサー回路。
【請求項５】
前記第１のトランスデューサーと前記第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第２のパルス状信号の第１の位相中、変調された前記搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、及び、前記第３のトランスデューサーコンポーネントと前記第３のトランスデューサーとが、前記第２のパルス状信号の第２の位相中、前記変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、前記第２のトランスデューサーコンポーネントと前記第３のトランスデューサーコンポーネントとが構成されており、前記第２の位相が、前記第１の位相の逆である、請求項４に記載のセンサー回路。
【請求項６】
前記体内特性は、圧力、温度、伝導率、透過性、及び、誘電率のうちの任意の１つ又は複数である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサー回路。
【請求項７】
前記第２のパルス状場は、超音波場、Ｘ線場、ＭＲＩにおいて使用される電磁場、又は光である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサー回路。
【請求項８】
体内特性の測定結果を特定するための信号分析器であって、
センサー回路により生成された第１の変調された搬送波信号を受信することと、
前記センサー回路がさらされている第１のＲＦ場に関係した第１の情報を受信することと、
前記センサー回路がさらされている第２のパルス状場に関係した第２の情報を受信することと、
前記体内特性の測定結果を特定するために、受信された前記第１の情報と受信された前記第２の情報とを使用して、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することと
を行う処理ユニットを備える、信号分析器。
【請求項９】
前記処理ユニットは、
前記体内特性の測定結果を特定するために、第１のＲＦ信号の振幅、位相、及び／又は、周波数を、前記受信された第１の変調された搬送波信号の振幅、位相、及び／又は、周波数と比較すること
により、前記受信された第１の変調された搬送波信号を分析する、請求項８に記載の信号分析器。
【請求項１０】
前記処理ユニットは、
変調された前記搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、前記受信された第１の変調された搬送波信号と比較すること
により、前記受信された第１の変調された搬送波信号を分析する、請求項８又は９に記載の信号分析器。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、
第１のトランスデューサーによる前記体内特性の測定結果を特定するために、前記第２のパルス状場におけるパルスの第１の位相にしたがって、前記受信された第１の変調された搬送波信号の第１の側波帯ペアを分析し、前記第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、前記体内特性に依存し、
第２のトランスデューサーによる前記体内特性の測定結果を特定するために、前記第２のパルス状場におけるパルスの第２の位相にしたがって、前記受信された第１の変調された搬送波信号の第２の側波帯ペアを分析し、前記第２の位相が、前記第１の位相の逆であり、前記第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、前記体内特性に依存する、
請求項１０に記載の信号分析器。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサー回路と、
請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の信号分析器と
を備える、体内特性を測定するためのシステム。
【請求項１３】
前記第１のＲＦ場を生成するための第１の場生成器と、
前記第２のパルス状場を生成するための第２のパルス状場生成器と、
のうちの一方又は両方をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
体内にある、体内特性の測定結果を信号分析器に通信するためのセンサー回路を動作させる方法であって、前記方法は、
共振回路において搬送波信号を受信するステップであって、前記共振回路が、第１のＲＦ場に応答し、前記共振回路が、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーとを備え、前記第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、前記体内特性に依存し、前記第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、第２のパルス状場に依存する、受信するステップと、
前記第２のパルス状場に応答して、変調された前記搬送波信号を形成するように、受信された前記搬送波信号を変調するステップであって、前記変調された搬送波信号が、前記体内特性に関する情報と前記第２のパルス状場におけるパルスに関する情報とを含むように、前記受信された搬送波信号が、前記第１の電気的特性の変化と前記第２の電気的特性の変化とにより変調される、変調するステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
体内にあるセンサー回路を使用して体内特性を測定するための方法であって、
前記センサー回路により生成された第１の変調された搬送波信号を受信するステップと、
前記センサー回路がさらされている第１のＲＦ場に関係した第１の情報を受信するステップと、
前記センサー回路がさらされている第２のパルス状場に関係した第２の情報を受信するステップと、
前記体内特性の測定結果を特定するために、受信された前記第１の情報と受信された前記第２の情報とを使用して、受信された前記第１の変調された搬送波信号を分析するステップと
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内特性を測定するためのセンサー回路及び信号分析器、並びに、体内特性を測定するためのセンサー回路及び信号分析器を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内の機能的測定結果が、画像形成情報を補完するために低侵襲工程において必要とされる。例えば、案内ワイヤとして知られるデバイスは、低侵襲工程を使用して血管内に配置され得、血管を通して、何らかのアクション又は工程（例えば、カテーテル又はステントを配置すること）が実施される所望の位置に案内され得る。これらの工程において画像形成技術、例えば、超音波、ｘ線、又は磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）が、多くの場合、体内における案内ワイヤの位置の画像を提供するために使用される。これらのデバイスを使用するとき、体内特性の測定結果（すなわち、体内において測定された体の特性）、例えば、血液の圧力、温度、伝導率、透過性、及び／又は、誘電率を取得することがさらに有用であり得る。
【０００３】
現在のデバイスは、体内のセンサーからデバイスの外側部分（すなわち、体外におけるデバイスの一部）につながるワイヤを使用し、センサーとデバイスの外側部分との間における相互接続に対応するように医師の作業工程における修正を必要とする。
【０００４】
この問題に対して現在提案されている解決策は、ベースステーションを使用してワイヤが接続されたデバイスの統合されたハンドルの無線通信を必要とし、この解決策は、異なるデバイスの各々が少なくとも２つの接点を含む統合されたデバイスハンドルを必要とする（これは正確な位置合わせを必要とし、したがって、複雑なハンドルを必要とする）ので、問題を解決しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
体内特性の値を特定するための改善されたシステム、測定（センサー）回路、及び、方法を提供することが本発明の目的である。さらに、測定（センサー）回路の位置が推定されることを可能にする改善された技術を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、特性を測定し、測定の位置が推定されることを可能にし得るセンサー回路を使用することにより問題を軽減するシステム及び方法を提供する。
【０００７】
第１の態様によると、体内特性を測定するためのセンサー回路が提供され、センサー回路が、第１のラジオ周波数（ＲＦ）場に応答して搬送波信号を受信及び変調する共振回路を備え、共振回路が、第１のトランスデューサーであって、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が体内特性に依存する、第１のトランスデューサーと、第２のトランスデューサーであって、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、第２のパルス状場に依存する、第２のトランスデューサーとを含み、搬送波信号が、体内特性に起因した第１の電気的特性の変化と、第２のパルス状場におけるパルスに起因した第２の電気的特性の変化とにより変調される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、センサー回路は、体内における使用のためのものであり、体内特性の測定結果を信号分析器に通信するためのものである。信号分析器は、体外（すなわち外部）に存在し得る。
【０００９】
いくつかの実施形態において、変調された搬送波信号が体内特性に関する情報と第２のパルス状場におけるパルスに関する情報とを含むように、共振回路により受信された搬送波信号が、第１の電気的特性の変化と第２の電気的特性の変化とにより変調される。
【００１０】
いくつかの実施形態において、センサー回路は、変調された搬送波信号を信号分析器に出力するための出力をさらに備える。
【００１１】
代替的な実施形態において、共振回路は、変調された搬送波信号を信号分析器に送信するように構成されている。
【００１２】
いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性は、第１のトランスデューサーの静電容量、インダクタンス、及び／又は、抵抗である。
【００１３】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性は、第２のトランスデューサーの静電容量、インダクタンス、及び／又は、抵抗である。
【００１４】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーは、第２のパルス状場に応答して電圧を生成する第１のトランスデューサーコンポーネントと、第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された第２のトランスデューサーコンポーネントとを備え、第２のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性をもち、第２のトランスデューサーコンポーネントは、第２の電気的特性が第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された電圧に依存するようにされている。
【００１５】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、振幅及び位相において電圧と電流との間において非線形関係をもつ。
【００１６】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、第１のトランスデューサー及び第２のトランスデューサーコンポーネントが、第２のパルス状信号の第１の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するようにされる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、ダイオード又はバラクターダイオードである。
【００１８】
いくつかの実施形態において、共振回路は、第３のトランスデューサーをさらに備え、第３のトランスデューサーの第３の電気的特性が体内特性に依存し、第１のトランスデューサーと第３のトランスデューサーとが体内の異なる位置において体内特性を測定するように、第３のトランスデューサーが第１のトランスデューサーから離隔しており、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第１の共振サブ回路を形成しており、第２のトランスデューサーが、第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された、及び第２の共振サブ回路を形成するように第３のトランスデューサーに結合された第３のトランスデューサーコンポーネントをさらに備え、第３のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性をもち、第３のトランスデューサーコンポーネントは、第２の電気的特性が第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された電圧に依存するようにされている。
【００１９】
いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第２のパルス状信号の第１の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、及び、第３のトランスデューサーコンポーネントと第３のトランスデューサーとが、第２のパルス状信号の第２の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、第２のトランスデューサーコンポーネントと第３のトランスデューサーコンポーネントとが構成されており、第２の位相が、第１の位相の逆である。
【００２０】
いくつかの実施形態において、第２の非線形コンポーネントは、ダイオード又はバラクターダイオードである。
【００２１】
いくつかの実施形態において、体内特性は、圧力、温度、伝導率、透過性、及び、誘電率のうちの任意の１つ又は複数である。
【００２２】
いくつかの実施形態において、第２のパルス状場は、超音波場、Ｘ線場、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）において使用される電磁（ＥＭ）場、又は光である。
【００２３】
第２の態様によると、体内特性の測定結果を特定するための信号分析器が提供され、信号分析器が、センサー回路により生成された第１の変調された搬送波信号を受信することと、センサー回路がさらされている第１のラジオ周波数（ＲＦ）場に関係した第１の情報を受信することと、センサー回路がさらされている第２のパルス状場に関係した第２の情報を受信することと、体内特性の測定結果を特定するために、受信された第１の情報と受信された第２の情報とを使用して受信された第１の変調された搬送波信号を分析することとを行うように構成された処理ユニットを備える。
【００２４】
いくつかの実施形態において、信号分析器は、体内におけるセンサー回路とともに使用するためのものである。信号分析器は、体外（すなわち外部）における使用のためのものであり得る。
【００２５】
いくつかの実施形態において、処理ユニットは、体内特性の測定結果を特定するために、第１のＲＦ信号の振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号の振幅、位相、及び／又は、周波数と比較することにより、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することを行うように構成されている。
【００２６】
いくつかの実施形態において、処理ユニットは、変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較することにより、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することを行うように構成されている。
【００２７】
いくつかの実施形態において、処理ユニットは、第２のパルス状場におけるパルスの位相にしたがって、受信された第１の変調された搬送波信号の１つ又は複数の側波帯を分析することを行うように構成されている。
【００２８】
いくつかの実施形態において、処理ユニットは、第１のトランスデューサーによる体内特性の測定結果を特定するために、第２のパルス状場におけるパルスの第１の位相にしたがって、受信された第１の変調された搬送波信号の第１の側波帯ペアを分析することであって、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、体内特性に依存する、第１の側波帯ペアを分析することと、第２のトランスデューサーによる体内特性の測定結果を特定するために、第２のパルス状場におけるパルスの第２の位相にしたがって、受信された第１の変調された搬送波信号の第２の側波帯ペアを分析することであって、第２の位相が、第１の位相の逆であり、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、体内特性に依存する、第２の側波帯ペアを分析することとを行うように構成されている。
【００２９】
いくつかの実施形態において、処理ユニットは、受信された変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較することと、第１の変調された搬送波信号が受信された角度及び／又は方向を推定することと、第１の変調された搬送波信号のタイミングと推定された角度及び／又は方向とに基づいて、センサー回路の位置を推定することとを行うようにさらに構成されている。
【００３０】
いくつかの実施形態において、処理ユニットが、少なくとも、センサー回路により生成された第２の変調された搬送波信号を受信することであって、第１の変調された搬送波信号と第２の変調された搬送波信号とが、センサー回路に対して異なる位置において受信される、受信することと、第１の変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較することと、第２の変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第２の変調された搬送波信号と比較することと、第１の変調された搬送波信号のタイミングと第２の変調された搬送波信号のタイミングとに基づいて、センサー回路の位置を推定することとを行うようにさらに構成されている。
【００３１】
いくつかの実施形態において、信号分析器は、第１のＲＦ場を生成するための第１の場生成器と第２のパルス状場を生成するための第２のパルス状場生成器とのうちの一方又は両方をさらに備える。
【００３２】
第３の態様によると、上述のセンサー回路と上述の信号分析器とを備える体内特性を測定するためのシステムが提供される。
【００３３】
いくつかの実施形態において、システムは、第１のＲＦ場を生成するための第１の場生成器と第２のパルス状場を生成するための第２のパルス状場生成器とのうちの一方又は両方をさらに備える。
【００３４】
第４の態様によると、体内特性を測定するようにセンサー回路を動作させる方法が提供され、本方法は、共振回路において搬送波信号を受信することであって、共振回路が、第１のラジオ周波数（ＲＦ）場に応答し、共振回路が、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーとを備え、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、体内特性に依存し、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、第２のパルス状場に依存する、受信することと、第２のパルス状場に応答して、変調された搬送波信号を形成するように、受信された搬送波信号を変調することであって、変調された搬送波信号が、体内特性に関する情報と第２のパルス状場におけるパルスに関する情報とを含むように、受信された搬送波信号が、第１の電気的特性の変化と第２の電気的特性の変化とにより変調される、変調することとを有する。
【００３５】
いくつかの実施形態において、本方法は、体内特性の測定結果を信号分析器に通信するように、体内におけるセンサー回路を動作させるためのものである。信号分析器は、体外（すなわち外部）に存在し得る。
【００３６】
いくつかの実施形態において、変調するステップは、変調された搬送波信号が体内特性に関する情報と第２のパルス状場におけるパルスに関する情報とを含むように、第１の電気的特性の変化と第２の電気的特性の変化とを使用して共振回路により受信された搬送波信号を変調することを有する。
【００３７】
いくつかの実施形態において、本方法は、変調された搬送波信号を信号分析器に出力することをさらに有する。いくつかの実施形態において、出力するステップは、変調された搬送波信号を信号分析器に送信することを有する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、第１のトランスデューサーの静電容量、インダクタンス、及び／又は、抵抗である。
【００３９】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、第２のトランスデューサーの静電容量、インダクタンス、及び／又は、抵抗である。
【００４０】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーは、第２のパルス状場に応答して電圧を生成する第１のトランスデューサーコンポーネントと、第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された第２のトランスデューサーコンポーネントとを備え、第２のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性をもち、第２のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性が第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された電圧に依存するようにされている。
【００４１】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントが、振幅及び位相において電圧と電流との間において非線形関係をもつ。
【００４２】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第２のパルス状信号の第１の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するようにされている。
【００４３】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、ダイオード又はバラクターダイオードである。
【００４４】
いくつかの実施形態において、共振回路が、第３のトランスデューサーをさらに備え、第３のトランスデューサーの第３の電気的特性が、体内特性に依存し、第１のトランスデューサーと第３のトランスデューサーとが、体内の異なる位置において体内特性を測定するように、第３のトランスデューサーが、第１のトランスデューサーから離隔しており、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第１の共振サブ回路を形成し、第２のトランスデューサーが、第１のトランスデューサーコンポーネントに結合された、及び、第２の共振サブ回路を形成するように第３のトランスデューサーに結合された第３のトランスデューサーコンポーネントをさらに備え、第３のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性をもち、第３のトランスデューサーコンポーネントが、第２の電気的特性が第１のトランスデューサーコンポーネントにより生成された電圧に依存するようにされている。
【００４５】
いくつかの実施形態において、第１のトランスデューサーと第２のトランスデューサーコンポーネントとが、第２のパルス状信号の第１の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、及び、第３のトランスデューサーコンポーネントと第３のトランスデューサーとが、第２のパルス状信号の第２の位相中、変調された搬送波信号に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、第２のトランスデューサーコンポーネントと第３のトランスデューサーコンポーネントとが構成されており、第２の位相が、第１の位相の逆である。
【００４６】
いくつかの実施形態において、第２の非線形コンポーネントは、ダイオード又はバラクターダイオードである。
【００４７】
いくつかの実施形態において、体内特性は、圧力、温度、伝導率、透過性、及び、誘電率のうちの任意の１つ又は複数である。
【００４８】
いくつかの実施形態において、第２のパルス状場は、超音波場、Ｘ線場、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）において使用される電磁（ＥＭ）場、又は光である。
【００４９】
第５の態様によると、センサー回路を使用して体内特性を測定するための方法が提供され、本方法は、センサー回路により生成された第１の変調された搬送波信号を受信することと、センサー回路がさらされている第１のラジオ周波数（ＲＦ）場に関係した第１の情報を受信することと、センサー回路がさらされている第２のパルス状場に関係した第２の情報を受信することと、体内特性の測定結果を特定するために、受信された第１の情報と受信された第２の情報とを使用して、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することとを有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、センサー回路は、体内に存在する。第５の態様による方法は、信号分析器により実施され得る。信号分析器は、体外（すなわち外部）における使用のためのものであり得る。
【００５１】
いくつかの実施形態において、分析するステップは、体内特性の測定結果を特定するために、第１のＲＦ信号の振幅、位相、及び／又は、周波数を受信された第１の変調された搬送波信号の振幅、位相、及び／又は、周波数と比較することにより、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することを有する。
【００５２】
いくつかの実施形態において、分析するステップは、変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較することにより、受信された第１の変調された搬送波信号を分析することを有する。
【００５３】
いくつかの実施形態において、分析するステップは、第２のパルス状場におけるパルスの位相にしたがって受信された第１の変調された搬送波信号の１つ又は複数の側波帯を分析することを有する。
【００５４】
いくつかの実施形態において、分析するステップは、第１のトランスデューサーによる体内特性の測定結果を特定するために、第２のパルス状場におけるパルスの第１の位相にしたがって、受信された第１の変調された搬送波信号の第１の側波帯ペアを分析することであって、第１のトランスデューサーの第１の電気的特性が、体内特性に依存する、第１の側波帯ペアを分析することと、第２のトランスデューサーによる体内特性の測定結果を特定するために、第２のパルス状場におけるパルスの第２の位相にしたがって、受信された第１の変調された搬送波信号の第２の側波帯ペアを分析することであって、第２の位相が、第１の位相の逆であり、第２のトランスデューサーの第２の電気的特性が、体内特性に依存する、第２の側波帯ペアを分析することとを有する。
【００５５】
いくつかの実施形態において、本方法は、受信された変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較するステップと、第１の変調された搬送波信号が受信された角度及び／又は方向を推定するステップと、第１の変調された搬送波信号のタイミングと推定された角度及び／又は方向とに基づいてセンサー回路の位置を推定するステップとをさらに有する。
【００５６】
いくつかの実施形態において、本方法は、少なくとも、センサー回路により生成された第２の変調された搬送波信号を受信することであって、第１の変調された搬送波信号と第２の変調された搬送波信号とが、センサー回路に対して異なる位置において受信される、受信することと、第１の変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第１の変調された搬送波信号と比較することと、第２の変調された搬送波信号のタイミングを特定するために、第２のパルス状信号におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された第２の変調された搬送波信号と比較することと、第１の変調された搬送波信号のタイミングと第２の変調された搬送波信号のタイミングとに基づいて、センサー回路の位置を推定することとをさらに有する。
【００５７】
いくつかの実施形態において、本方法は、第１のＲＦ場を生成することと、第２のパルス状場を生成することとのうちの一方又は両方をさらに有する。
【００５８】
本発明のさらなる態様において、第１のトランスデューサーがさらされている第１の場を変調することによる第１のトランスデューサーと、センサー回路のタイミング情報を可能にするように第２のパルス状場を変調するための第２のトランスデューサーとを備える、体内特性を測定するためのセンサー回路が提供される。
【００５９】
本発明の別のさらなる態様において、上述のセンサー回路と、センサー回路をさらすために第１の場を生成するための第１の場生成器と、センサー回路をさらすために第２のパルス状場を生成するための第２の場生成器と、特性の測定結果を特定するための第１の特定ユニットと、センサー回路の位置を特定するための第２の特定ユニットとを備える、体内特性を測定するためのシステムが提供される。
【００６０】
本発明の一態様によると、センサーの位置は、ＵＳ画像形成プローブからの外部から印加された超音波（ＵＳ）パルスにより提供されたタイミング情報を使用して、ＲＦ場変調を使用して無線で伝達される。
【００６１】
特性（パラメータ）の関数として静電容量をさらに変える共振コイルにおける測定するためのセンサー（例えば、圧力を測定するための空気コンデンサ）を含むことにより、ＲＦ場を使用して、さらに、この第２のセンサー特性を測定する可能性が存在する。一実施形態において、外部から印加されたパルスの各位相において、異なるコイルが離調され得、１つの共通の外部から印加されたパルスを使用した差動的な測定を可能にする。
【００６２】
パルス状ＵＳ場の代わりに、場のエネルギーを電気容量に変換するための適切なトランスデューサーを使用して、パルス状Ｘ線又はＭＲＩパルスが使用され得る。
【００６３】
複数のコイルの共振（離調）の変化が、１つ又は複数のＲＦ受信器を使用して無線で検出され得るか、又は、それは、ワイヤを介してディテクターユニット（本明細書において信号分析器とも呼ばれる）に送信され得る。
【００６４】
したがって、相互接続部の問題は、本発明により克服される。無線の実施形態では、センサー回路に、及び、センサー回路から電力及びデータを伝達するワイヤを使用しないことが、医師が完全に自由に（すなわち、体内特性をどのように測定するかを考慮する必要なく）案内ワイヤを操作することを可能にするいわゆる「自由ワイヤ」を結果的にもたらす。「１ワイヤの実施形態」では、本発明によるセンサー回路は、センサー回路を外部測定ボックスに相互接続するために、グランドワイヤに対する単純なクランプ又は接続を使用し得る。
【００６５】
各センサー組立体が特定のＲＦ周波数搬送波信号に応答するように同調させられ得るので、ＲＦ搬送波を介したデータ転送は、複数のセンサー組立体が同じ（案内）ワイヤに接続されることをさらに可能にする。これは、閉塞の後方におけるワイヤ上にセンサー組立体が常に存在するので、閉塞を通るときにワイヤの引き戻しが必要とされないので、ＦＦＲ（冠血流予備量比）測定において有益な、案内ワイヤの複数の部分における圧力波伝播速度測定（又は、他の体内特性測定）を可能にする。
【００６６】
ＲＦ信号の離調が１つのＲＦ受信器を使用して測定されるだけでなく、複数の（少なくとも３つの）ものを使用して無線により測定される場合、センサーの位置は、さらに、ＲＦ受信器の基準システムに対する位置特定を可能にする「三角測量」により特定され得る。ＲＦ受信器基準システムは、したがって、患者基準システムに結合され得る。
【００６７】
必要とされる外部パルス状場エネルギーは、ＭＲＩタイプの放射、Ｘ線及びＵＳの放射を使用して複数の手法により提供され得る。ＭＲＩ及びＸ線の利点は、場がかなりの長距離から体内に印加され得ることであるのに対し、超音波の場合、場は、体に接触したデバイス、例えば、装着型パッチ又は超音波プローブにより生成されることを必要とする。さらに、センサー回路が体内において過度に深くはない場合、光が外部パルス源として使用され得、又は、光源がさらに体内に挿入される。
【００６８】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下で説明される実施形態から明らかとなり、以下で説明される実施形態を参照しながら説明される。
【００６９】
本発明をよりよく理解するために、及び、本発明がどのように実現されるかをより明確に示すために、以下で単なる例示として添付図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明によるシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるセンサー回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるデュアルトランスデューサー組立体のためのセンサー回路の概略図である。
【図４】本発明の実施形態による２つのトランスデューサーを使用して測定された圧力波の伝播を概略的に示す図である。
【図５（ａ）−５（ｂ）】本発明の実施形態による、センサー回路が変調された搬送波信号を生成するためにどのように動作させられ得るかを示す機能的な表現の図である。
【図６】本発明による信号分析器のブロック図である。
【図７】本発明の実施形態によるセンサー回路を動作させる方法のフロー図である。
【図８】本発明の実施形態によるセンサー回路を使用して体内特性を測定するための方法のフロー図である。
【図９】本発明の実施形態によるセンサー回路の無線設計の側面図を概略的に示す図である。
【図１０】シュリンクチューブの内側にセンサー回路を搭載することを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
本発明は、外部パルス状場からの周波数及び位相情報が、外部印加ＲＦ場及びノイズに比べて低い振幅をもつデータの読み取りのタイミングを「ロックイン」するために使用され得るという洞察に基づく。検出は、生の信号からデータを抽出するアルゴリズム及びソフトウェアを利用する。
【００７２】
この理解は、可能な用途の数を増やし、これらの用途にともなって収集されたデータの質を高める。本発明は、案内ワイヤを参照しながら説明されるが、本発明はこの使用に限定されないことが理解され、例えば、本発明は、体内特性を測定するための独立型埋め込み可能デバイスとして実施され得る。体内特性（すなわち、体内において測定された体の特性）は、デバイスに接触した体の部位の圧力、圧力速度場、流速、温度、伝導率、透過性、及び、誘電率のうちの任意のものであり得、例えば、デバイスが静脈又は動脈などの血管内において使用される場合、体内特性は、血圧、血液中の圧力速度場、血流速度、血液の温度、血液の伝導率、血液の透過性、及び、血液の誘電率のうちの任意の１つ又は複数であり得る。体内特性は、生理学的性質とも呼ばれ得、本明細書において体内特性に対する参照は相応に理解され得る。
【００７３】
例示的なシステム２のブロック図が、図１において与えられる。図１は、いくつかの実施形態において、追加的な外部パルス状場を使用して、本発明により変調／タイミング同期をもたらす（ＲＦ無線センシングユニットとも呼ばれる）信号分析器４を示す。信号分析器４は、受信された信号から体内パラメータの測定結果を特定する。図１において、患者又は対象者８の体内において使用され得る案内ワイヤ６がさらに示され、案内ワイヤ６は、本発明によるセンサー回路１０を含む。センサー回路１０は、体の特性を測定するための、体内における使用のためのものである。信号分析器４は、体外（すなわち外部）における使用のためのものであり得る。
【００７４】
図２は、本発明の実施形態によるセンサー回路１０のブロック図である。センサー回路１０は、ラジオ周波数（ＲＦ）場に応答して搬送波信号を受信する共振回路１２を備える。共振回路１２は、第１のトランスデューサー１６と第２のトランスデューサー１８とを備える。ＲＦ場は、図１において矢印１４により示されるように信号分析器４により生成され得るが、代替的に、信号分析器４とは別のデバイスによりＲＦ場が生成され得ることが理解される。
【００７５】
第１のトランスデューサー１６が、関心のある体内特性（例えば、圧力、流速など）を測定するように機能する。特に、第１のトランスデューサー１６は、第１のトランスデューサー１６の電気的特性が測定される体内特性に依存するようにされている。体内特性の「影響」は、矢印１９により示される。例えば、電気的特性は、第１のトランスデューサー１６の静電容量、インダクタンス、及び／又は、抵抗であり得る。特定の例において、後でさらに詳細に説明されるように、第１のトランスデューサー１６は、空気コンデンサ（すなわち、誘電体として空気を使用するコンデンサ）であり、第１のトランスデューサー１６は、第１のトランスデューサー１６が対象者の血液にさらされるようにセンサー回路１０に配置されており、血圧がコンデンサのプレートの間隔に影響を与え、したがって、静電容量に影響を与える。したがって、コンデンサの静電容量は、血圧に依存する。
【００７６】
第２のトランスデューサー１８は、（測定結果がパルスに対応した時間において読み取られるので、）受信された搬送波信号を変調し、したがって、タイミング情報を受信された搬送波信号に「符号化」するために、知られたタイミング特性をもつ（すなわち、パルスのタイミングが知られている）パルス状信号に応答するように提供される。したがって、第２のトランスデューサー１８は、第２のトランスデューサー１８の電気的特性がパルス状場、特にパルス状場におけるパルスに依存するようにされている。
【００７７】
パルス状場は、図１において矢印２０により示されるように信号分析器４により生成され得るが、パルス状場が信号分析器４とは別の、及び／又は、ＲＦ場を生成したユニットとは別のデバイスにより生成され得ることが理解される。パルス状場２０は、別のＲＦ場であってよいが、パルス状場２０、代替的に、超音波（ＵＳ）場、Ｘ線場、ＭＲ画像形成において使用される、電磁（ＥＭ）場、又は、光であり得る。
【００７８】
パルス状場の性質は、パルスが十分に短い持続期間をもつようにされている。規定の測定時間が特定されることを可能にする。パルス繰り返しレートは、主に、短い期間に複数回の測定を可能にするために必要とされる。パルス状場におけるパルス状信号は、共振回路１２のＲＦ共振周波数の約０％〜５％の周波数範囲であり得る。パルス状場のいくつかの実施形態が以下で説明されるが、これらは例示にすぎず、当業者が異なる性質をもつパルス状場が使用され得ることを認識することが理解される。
【００７９】
超音波パルス状場の場合、次の範囲、すなわち、０．１から１０μｓの間のパルス幅をもつ周波数１〜２０ＭＨｚの周波数、及び、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの間のパルス繰り返し周波数が使用され得る。超音波パルス状場とともに使用され得るセンサー回路１０の一実施形態が後でさらに詳細に説明される。
【００８０】
光ベースのパルス状場の場合、１００Ｈｚから５００Ｈｚの発光ダイオード（ＬＥＤ）パルス（点滅）は、明確に規定された測定時点を取得するために、典型的には０．１から１０μｓの間のパルス幅をともなって使用され得る。この実施形態において、第２のトランスデューサー１８は、光感応性ダイオードであり得る。
【００８１】
Ｘ線パルス状場の場合、例えば、１０〜２０μｓのパルス幅をもち、パルス繰り返しレートを１００〜２００Ｈｚとする明確に規定された短いＸ線パルスを生成するために機械シャッターが使用され得る。この実施形態において、第２のトランスデューサー１８は、Ｘ線に応答する材料であり得る。
【００８２】
いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサー１８は、パルス状場２０を正電荷及び負電荷に変換する第１のトランスデューサーコンポーネント（したがって、第１のトランスデューサーコンポーネントが超音波場にさらされたときに電荷供給源と同様に機能する）と、振幅及び位相において電圧と電流との間において非線形関係をもつ非線形コンポーネントとを備える。非線形コンポーネントは、本明細書において第２のトランスデューサーコンポーネントと呼ばれる。いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、第２のトランスデューサーコンポーネントの静電容量が印加電圧に依存するようにされ得る。この場合、第２のトランスデューサーの電気的特性は静電容量である。いくつかの実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、バラクター又はバラクターダイオードとしても知られる可変静電容量ダイオードである。他の実施形態において、第２のトランスデューサーコンポーネントは、磁気飽和に近い磁気コア材料を含むインダクタであり得、このインダクタは、第１のトランスデューサーコンポーネントからの印加電圧を非一定の非線形挙動に変換し得る。
【００８３】
パルス状場２０が超音波場である以下の例において、第１のトランスデューサーコンポーネントは、圧電トランスデューサー（例えば、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）から形成されたトランスデューサー）であり得、第２のトランスデューサーは、バラクターであり得る。
【００８４】
代替的なパルス状場２０（例えば、Ｘ線、ＭＲＩ、又は光場）が使用される実施形態において、第１のトランスデューサーコンポーネントは、そのパルス状場に応答する（例えば、パルスに応答して電圧を生成する）コンポーネントであり得、第２のトランスデューサーコンポーネントは、バラクターであり得る。
【００８５】
共振回路により受信された搬送波信号１４が、体内特性に起因した第１のトランスデューサー１６の電気的特性の変化、及び、パルス状場におけるパルスに起因した第２のトランスデューサー１８の電気的特性の変化により変調されるように、第１のトランスデューサー１６及び第２のトランスデューサー１８が共振回路１２内に配置されている。より具体的には、第１のトランスデューサー１６及び第２のトランスデューサー１８の電気的特性の変化は、共振回路１２により形成されたＲＦアンテナの共振を変えることにより、体内特性の測定結果とパルス状場におけるパルスに関係したタイミング情報との両方を使用して、受信されたＲＦ搬送波信号を変調する。
【００８６】
（矢印２２により示される）変調されたＲＦ搬送波信号が、センサー回路１０により信号分析器４に出力される。いくつかの実施形態において、センサー回路１０は、変調された搬送波信号２２を信号分析器に出力するための１つ又は複数のワイヤを備える。他の実施形態において、センサー回路１０は、変調された搬送波信号２２を信号分析器に送信するように構成される。これらの実施形態において、センサー回路１０は、給電される送信器及びアンテナ（しかし、この場合において、センサー回路１０は電源、例えば電池をさらに必要とする）、又は、（受動ラジオ周波数ＩＤ（ＲＦＩＤ）タグと同様の）変調されたＲＦ搬送波信号２２を送信する受動アンテナを備え得る。
【００８７】
後でさらに詳細に説明されるいくつかの実施形態において、センサー回路１０は、体内における２つ以上の位置において体内特性を測定するために使用され得る。したがって、センサー回路１０は、第１のトランスデューサー１６と同様の（本明細書において第３のトランスデューサーと呼ばれる）１つ又は複数の追加的なトランスデューサー、すなわち、トランスデューサーの電気的特性が測定される体内特性に依存するようにされているトランスデューサーを備え得る。センサー回路１０が案内ワイヤにおいて使用される場合、第１のトランスデューサー１６及び第３のトランスデューサーは、体内の異なる位置における体内特性を測定するために、案内ワイヤに沿って異なる位置に存在し得る。
【００８８】
図３は、一実施形態による、体内の２つの異なる位置において体内特性を測定し得るセンサー回路１０の例示的な簡略化した回路図を示す。特に、この実施形態において、体内特性は圧力であり、したがって、センサー回路１０は、空気コンデンサ（Ｃ１）の形態の第１のトランスデューサー１６と、外部パルス状エネルギーを正電荷及び負電荷に変換する後述の第２のトランスデューサー１８（すなわち、第２のトランスデューサー１８は、外部パルス状場における電荷供給源として機能する）と、空気コンデンサ（Ｃ２）の形態の第３のトランスデューサー３０とを備える。当業者は、センサー回路１０が、関心のある体内特性に応答する適切なトランスデューサーを空気コンデンサに置換することにより、代替的な体内パラメータを測定するように容易に適応され得ることを理解し、以下の図３の説明が圧力を測定することに制限されるとみなされてはならない。
【００８９】
第２のトランスデューサー１８は、パルス状場２０（例えば、超音波）に応答してパルスにしたがって電圧を生成する第１のトランスデューサーコンポーネント３２（Ｃ３）と、第１のトランスデューサー１６とともに第１の共振サブ回路を形成する第２のトランスデューサーコンポーネント３４（Ｖ１）と、第２のトランスデューサー１８とともに第２の共振サブ回路を形成する第３のトランスデューサーコンポーネント３６（Ｖ２）とを備える。第１のトランスデューサーコンポーネント３２は、圧電トランスデューサーの形態であり得る。第２のトランスデューサーコンポーネント３４（Ｖ１）及び第３のトランスデューサーコンポーネント３６（Ｖ２）は、バラクターであり得る。第２のトランスデューサーコンポーネント３４及び第３のトランスデューサーコンポーネント３６は、第１のトランスデューサー１６及び第２のトランスデューサーコンポーネント３４がパルス状信号の第１の位相（例えば、正位相）中、変調された搬送波信号２２に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、及び、第３のトランスデューサーコンポーネント３６及び第３のトランスデューサー３０が、パルス状信号の第２の位相（例えば、負位相）中、変調された搬送波信号２２に対する少なくとも１つの側波帯ペアを生成するように、構成されている。外部パルスの正位相が、Ｖ１の静電容量の変化に起因してコイルＣ１−Ｖ１（第１の共振サブ回路）の離調を結果的にもたらし、外部パルスの負位相が、Ｖ２の静電容量の変化に起因してコイルＣ２−Ｖ２（第２の共振サブ回路）の離調を結果的にもたらし、パルス状場の異なる位相において２つの異なるコイルが同時に読み取られることを可能にする。圧力センサーＣ１とＣ２との間における体内特性の差は、２つのコイル（共振サブ回路）に対して異なる同調値を結果的にもたらす。これらの圧力値が経時的に追跡されるとき、圧力波の伝播速度は、Ｃ１とＣ２との間の物理的距離ｄＸを使用して計算され得る。好ましくは、Ｖ１及びＶ２の離調効果は、正確にタイミング制御された測定を可能にするためにＣ１及びＣ２の離調効果より約２〜１０倍大きい。
【００９０】
上述のように、図３におけるセンサー回路１０の一実施形態又は使用は、２つのセンサー（すなわち、体内特性を測定するトランスデューサー１６、３０）の差圧から流れを測定するためのものであり、その差圧は、重要な圧力差の絶対値ではなく２つのセンサー（すなわち、２つのトランスデューサー１６、３０）のデータ間における位相シフトである。これは、既存の解決策のドリフト問題を回避する。パルス状外部場に対する概念的なデータ構造、及び、２つの感圧トランスデューサーからの信号が、図４において与えられる。
【００９１】
図４は、知られた距離ｄＸぶん離隔した２つのセンサー／トランスデューサー１６、３０（圧力パルスが第３のトランスデューサー３０に到達する前に第１のトランスデューサー１６に到達するように第１のトランスデューサー１６が第３のトランスデューサー３０の上流にある）を使用して測定された圧力波の伝播を示し、同じ圧力（すなわち、血液パルス）が、インターバルｄＴをとって各トランスデューサーにより測定される。インターバルｄＴは、外部から印加されたパルス状場２０のタイミングにより正確に特定され、したがって、パルス速度はｄＸ／ｄＴにより特定され得る。
【００９２】
図４の右上部分に、パルス状場２０の外部パルス４０の一例が与えられ、この部分において、正位相と負位相とがパルス４０に存在することが明確に確認され得る。左側の圧力センサーのグラフにおける各縦線は、パルス状場における単一パルス４０に対応する。各パルス４０は、両方のトランスデューサー１６、３０による圧力の測定結果の読み取り結果に関連付けられる。言い換えると、圧力の測定結果は、パルス４０が印加された各時点における第１のトランスデューサー１６及び第３のトランスデューサー３０の読み取り結果である。右下の角のグラフにより示されるように、圧力センサー１（第１のトランスデューサー１６）による圧力測定結果は、パルス４０の負位相において読み取られ、圧力センサー２（第３のトランスデューサー３０）による圧力測定結果は、パルス４０の正位相において読み取られる。
【００９３】
図４は、どのようにして側波帯信号の変化がパルスの位相に明確に関連付けられるかを示すグラフをさらに示す、このことは、パルスタイミング情報（すなわち、パルスのタイミング及び／又は位相に関する情報）が変調された搬送波信号に含まれることを意味する。各バラクター（又は、他の非線形要素）は、より低い側波帯及びより高い側波帯として現れるＲＦ搬送波における振幅及び位相変調をもたらす。バラクター（又は、他の非線形要素）は、印加電圧に非対称的に反応するので、より高い側波帯とより低い側波帯とは等しくない。したがって、第１のトランスデューサー１６の電気的特性の変化と、第３のトランスデューサー３０の電気的特性の変化とは、変調された搬送波信号２２において位相的に分離される。これは、２つのトランスデューサー１６、３０における圧力上昇（又は、低下）が、独立して認識され得ることを意味する。
【００９４】
図５は、本発明の実施形態による、変調された搬送波信号２２を生成するためにセンサー回路１０がどのように動作させられ得るかの機能的な表現である。特に、図５は、ＲＦ搬送波信号１４とパルス状信号２０と体内特性の測定結果１９とが変調された搬送波信号２２を生成するためにどのように「組み合わされる」かを示す。図５（ａ）は、血液中の圧力（例えば、心臓圧力波１９）を測定するために対象者８の体内に（例えば、血管内に）位置するセンサー回路１０を含む対象者８を示す。超音波パルス状圧力場２０及び心臓圧力波を表す「場」１９とともに、ＲＦ場１４が示される。
【００９５】
図５（ｂ）は、血液圧力波１９の変化を電気的な領域に変換する第１のトランスデューサー１６と、超音波パルスを電気的な領域に変換する第２のトランスデューサー１８とを含むセンサー回路１０を示し、第１のトランスデューサー１６と第２のトランスデューサー１８との両方が変調された搬送波信号２２を生成するためのＲＦ搬送波信号１４の非線形変換を実現するように「組み合わされる」。
【００９６】
ＲＦ場１４は、人体を通り抜けて、体８内のセンサー回路１０に到達し得る。４００〜４３０ＭＨｚの範囲内の周波数における場が３０ｃｍより長い侵入深さをもつので、ＲＦ場１４に対する適切な周波数は（他の周波数が使用されてよいが）４００〜４３０ＭＨｚの範囲内である。
【００９７】
ＲＦ信号１４に対する他のどのような変化も存在しない状態で（すなわち、第１のトランスデューサー１６及び第２のトランスデューサー３０の影響のない状態で）、センサー回路におけるＲＦ場１４の反射は、例えば、強度及び／又は位相の観点で測定され得る。しかし、ＲＦ場１４のさらなる変換をともなわなければ反射は検出することが困難である。ＲＦＩＤの通常の原理は、記憶されたコード又は送信されたコード（例えば、機械的振動、光パルスなど）を使用して（線形に）ＲＦ場を変調することである。
【００９８】
上述のように、本発明は、パルス状場２０（例えば、超音波場）により特性（例えば、体内特性の測定結果及びタイミング情報）をＲＦ場１４に変換する、及び、体内特性測定をＲＦ場１４に変換する（１つ又は複数の）非線形要素を提供する。
【００９９】
いくつかの実施形態において、超音波圧力波は、ＰＶＤＦホイル（又は、他の形態の因子）により電圧に変換される。バラクターは、逆バイアスが印加された場合にのみ、したがって、パルスの一方の位相（例えば、正位相）においてのみ、ＲＦ同調回路（共振回路１２）の静電容量を変える非線形要素である。これは、変調された搬送波信号２２から主ＲＦ周波数をフィルタ処理により除去することにより、信号分析器において検出され得る異なる周波数のＲＦ信号における側波帯を生成する。パルス状場からの変調された搬送波信号２２に含まれたタイミング情報は、パルス状場を生成するために使用される超音波トランスデューサーから知られた非常に特徴的な周波数スペクトルをもつ。２つの異なるバラクターの使用は、各々がパルス状場のそれぞれの（すなわち正又は負の）位相中にＲＦ搬送波信号１４を変調し得ることを意味する。
【０１００】
図６は、一実施形態による信号分析器４のブロック図である。信号分析器４は、概して信号分析器４の動作を制御する、及び、体内特性の測定結果及び／又は変調されたＲＦ信号２２に関係したタイミング情報を特定する処理ユニット５２を備える。
【０１０１】
処理ユニット５２は、以下で説明される様々な機能を実施するためにソフトウェア及び／又はハードウェアを使用して多くの手法により実施され得る。処理ユニット５２は、要求される機能を実施するように、及び／又は、要求される機能を実現するように処理ユニット５２のコンポーネントを制御するように、ソフトウェア又はコンピュータプログラムコードを使用してプログラムされる１つ又は複数のマイクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備える。処理ユニット５２は、いくつかの機能を実施する専用ハードウェア（例えば、増幅器、前置増幅器、アナログ・デジタルコンバーター（ＡＤＣ）、及び／又は、デジタル・アナログコンバーター（ＤＡＣ））と、他の機能を実施するプロセッサ（例えば、１つ又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ、制御装置、ＤＳＰ、及び、関係する回路）との組み合わせとして実施されてよい。本開示の様々な実施形態において使用されるコンポーネントの例として、従来のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０２】
処理ユニット５２は、例えば、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、及びＥＥＰＲＯＭなどの揮発性又は不揮発性コンピュータメモリといったメモリユニット（図６に示されない）を備えるか、又は、メモリユニットに関係し得る。メモリユニットは、信号分析器４が本明細書において説明される様々な機能及び方法を実施することをもたらすように処理ユニット５２においてプロセッサにより実行され得るプログラムコードを記憶するために使用され得る。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、信号分析器４は、センサー回路１０までの有線接続（例えば、信号分析器４が位置し得る案内ワイヤ６のハンドルから延びたワイヤ）を介してセンサー回路１０から変調された搬送波信号２２を受信するためのインターフェース又は入力５４を備え得る。変調された搬送波信号２２がセンサー回路１０から無線で通信される代替的な実施形態において、信号分析器４は、センサー回路１０から変調された搬送波信号２２を受信するための受信器回路５６及び関係するアンテナ５８を備え得る。
【０１０４】
図６に示されないが、信号分析器４は、さらに、ＲＦ場１４及び／又はパルス状場２０、又は、ＲＦ場１４に関する情報（例えば、ＲＦ場１４の周波数及び／又は位相に関する情報）、及び／又は、パルス状場２０におけるパルスに関する情報（例えば、パルス状場２０の周波数及び／又は位相に関する情報）を受信し得、この場合、信号分析器４は、この情報を受信するためのインターフェース又は入力を備え得る。代替的に、信号分析器４がパルス状場２０の生成を制御する実施形態では、信号分析器４は、この情報を既に利用可能な状態にある。
【０１０５】
上述のように、いくつかの実施形態において、信号分析器４は、ＲＦ場１４及び／又はパルス状場２０をさらに生成し得る。したがって、信号分析器は、ＲＦ場１４を生成するためのＲＦ場生成器、及び／又は、パルス状場２０を生成するためのパルス状場生成器を備え得る。
【０１０６】
したがって、信号分析器４は、変調された搬送波信号２２を分析して、体内特性の測定結果及び／又は変調されたＲＦ信号２２に関係したタイミング情報を特定し得る。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、処理ユニット５２は、体内特性の測定結果を特定するために、ＲＦ搬送波信号１４の振幅、位相、及び／又は、周波数を、受信された変調された搬送波信号２２の振幅、位相、及び／又は、周波数と比較することにより、変調された搬送波信号２２を分析する。搬送波信号の位相変調は、位相の変動として、又は、位相を基準信号、この場合、ＲＦ搬送波信号１４と比較することにより特定され得る。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、処理ユニット５２は、変調された搬送波信号２２のタイミング（タイミングは超音波の速度をともなって本体を通る伝播時間に起因した遅延である）を特定するために、パルス状信号２０におけるパルスの振幅、位相、及び／又は、周波数を変調された搬送波信号２２と比較することにより、変調された搬送波信号２２を分析する。例えば、位相及び振幅変調の信号内容が、送信された内容に対する変調内容の遅延を測定するために、パルス状信号の信号内容と比較され得る。
【０１０９】
上述の処理において、処理ユニット５２は、パルス状場２０におけるパルスの位相にしたがって、変調された搬送波信号２２の１つ又は複数の側波帯を分析する。
【０１１０】
トランスデューサー１６、３０のうちのどちらがパルス状場２０の位相に応答してＲＦ搬送波信号１４を変調するか制御するためのバラクター３４、３６（又は、他の非線形要素）を含む、２つの異なる位置において体内特性を測定するための第１のトランスデューサー１６と第３のトランスデューサー３０とをセンサー回路１０が備える実施形態において、処理ユニット５２は、第１のトランスデューサー１６により体内特性の測定結果を特定するために、パルス状場２０におけるパルスの第１の位相（例えば、正位相）にしたがって、変調された搬送波信号２２の第１の側波帯ペアを分析するように、及び、第３のトランスデューサー３０により体内特性の測定結果を特定するために、パルス状場２０におけるパルスの第２の位相（例えば、負位相）にしたがって、変調された搬送波信号２２の第２の側波帯ペアを分析するように構成される。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、信号分析器４は、体内におけるセンサー回路１０の位置を推定するために変調された搬送波信号２２を分析し得る。一技術において、（例えば、パルス状信号２０におけるパルスのタイミングを変調された搬送波信号２２の変調のタイミングと比較することにより）信号２２のタイミング情報を使用して変調された搬送波信号２２の飛行時間を特定すること、及び、変調された信号の飛行時間及び伝播速度（すなわち光速）に基づいて、変調された信号２２の受信器からのセンサー回路１０の距離を推定することにより、センサー回路１０の位置を推定することが可能である。変調された搬送波信号２２の受信器が（例えば、指向性受信器を使用することにより）変調された搬送波信号２２が受信された角度及び／又は方向を特定することができる場合、この角度及び／又は方向は、受信器に対する（例えば、信号分析器４に対する）センサー回路１０の位置を推定するために、距離推定とともに使用され得る。
【０１１２】
代替技術において、変調された搬送波信号２２は、異なる（しかし知られた）空間位置における複数の受信器により受信され得、処理ユニット５２は、それぞれの飛行時間測定結果を特定するために、変調された搬送波信号２２の各々を分析し得、飛行時間測定及び受信器の知られた位置に基づく三角測量が、センサー回路１０の位置を推定するために使用され得る。図７は、本発明による、体内特性を測定するために上述のようにセンサー回路１０を動作させる方法を示すフロー図である。方法の第１のステップであるステップ１０１は、共振回路１２において搬送波信号１４を受信することを有する。共振回路１２は、ＲＦ場１４に応答し、及び、第１のトランスデューサー１６と第２のトランスデューサー１８とを備え、第１のトランスデューサー１６の第１の電気的特性が体内特性に依存し、第２のトランスデューサー１８の第２の電気的特性がパルス状場２０に依存する。
【０１１３】
第２のステップであるステップ１０３において、パルス状場２０に応答して、受信された搬送波信号１４が変調された搬送波信号２２を形成するように変調され、受信された搬送波信号１４は、第１の電気的特性の変化と第２の電気的特性の変化とにより変調される。この場合、変調された搬送波信号２２は、体内特性に関する情報、及び、パルス状場２０におけるパルスに関する情報（例えば、パルスのタイミングに関する情報）を含む。
【０１１４】
図８は、本発明による、上述のようにセンサー回路１０を使用して体内特性を測定するための方法を示すフロー図である。この方法は、信号分析器４により、又は、より具体的には処理ユニット５２により実施され得る。方法の第１のステップであるステップ１２１において、信号分析器４が、センサー回路１０により生成された変調された搬送波信号２２を受信する。ステップ１２３において、信号分析器４は、センサー回路１０がさらされたＲＦ場１４に関係した情報を受信し、ステップ１２５において、信号分析器４が、センサー回路１０がさらされたパルス状場２０に関係した情報を受信する。次に、ステップ１２７において、信号分析器４が、体内特性の測定結果を特定するために、ＲＦ場１４に関する受信された情報及びパルス状場２０に関する受信された情報を使用して、変調された搬送波信号２２を分析する。
【０１１５】
センサー回路１０のすべてのコンポーネントが２５μｍ未満の厚さ、及び、１ｍｍ未満の長さ及び幅をもつように作られ得るので、上述のセンサー回路１０は、カテーテル又は案内ワイヤ６に搭載され得、したがって、案内ワイヤ６又はカテーテルの全体的な直径の増加は非常に小さく、機械的性質という点での増加もほとんどない。図９は、無線設計におけるセンサー回路１０の一実施形態を示す。２つのバラクター３４、３６は、（例えば、金から形成された）３つの相互接続点６２を含む１つのシリコンスラブ６０に作られ得、ＰＶＤＦホイルトランスデューサー３２が中央相互接続点６２の上に押し付けられ得、空気コンデンサ（第１のトランスデューサー１６（Ｃ１）及び第３のトランスデューサー３０（Ｃ２））が、１０μｍの金又は銀コーティングされたワイヤ６４を使用して接続される。センサー回路１０の側面概略図が図９において与えられる。
【０１１６】
図９におけるセンサー回路１０は無線設計であり、数ｃｍの長さのアンテナがＲＦ搬送波１４のピックアップ及び反射に必要とされる。この実施形態は、カテーテルなどの非電気的に接続された製品において使用され得る。図９に示される例において、コンポーネントは、３〜１０μｍの薄いホイル６６に包まれた３〜１０μｍの薄さであり、直径１０μｍのワイヤ６４により相互接続されている。Ｃ１  １６とＣ２  ３０との間の距離ｄＸは、数ｍｍであり得る。
【０１１７】
センサー回路１０が搭載された製品は電気的に接続されたものなので、図１０に示されるように、製品に既に存在する電気接続体（ワイヤ）を使用すること、及び、露出した接点を使用してセンサー回路１０を製品に接触させることにより相互接続することが有益であり得る。センサー回路１０は、案内ワイヤ６にセンサー回路１０を電気的に接続する接点７０とともに、案内ワイヤ６上に位置する。センサー回路１０は、シュリンクチューブ７２の内側に搭載されて、続いて、縮んでいく過程で製品６上に押し付けられ得る。
【０１１８】
本発明は、様々な製品、例えば、ＲＦ受信器、及び位置特定、画像融合、及び、流れ測定ソフトウェアにおいて使用され得る。さらに、本発明は、信号分析器４が変調された搬送波信号２２からセンサー回路１０の位置を特定したとき、手術中、以前に特定された対象物に向けて執刀医を案内するために使用され得る独立型埋め込み可能体としても使用され得る。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、体内の異なる位置において体内特性を測定する（異なる位置において圧力流を測定することを有する）複数のセンサー回路１０が案内ワイヤ６（又は、他の製品）上に提供され得る。センサー回路１０の各々における共振回路１２は、それぞれのＲＦ周波数搬送波信号に応答するように同調させられ得、このことは、そのセンサー回路１０に対応したＲＦ搬送波信号１４に体をさらすことにより、案内ワイヤ６上の特定の位置における体内特性の測定結果が取得され得ることを意味する。これは、案内ワイヤ６の複数の部分における圧力波伝播速度測定（又は、他の体内特性測定）を可能にする。これは、閉塞の後方におけるワイヤ６上にセンサー回路１０が既に存在し得るので、血管内の閉塞部を通るときにワイヤ６の引き戻しが必要とされないので、ＦＦＲ（冠血流予備量比）測定において特に有用である。
【０１２０】
したがって、本発明の解決策は、外部ユニットに（複数の）センサー情報を通信することを可能にするために、別のパルス状外部場と組み合わされてＲＦ場を使用する。第２のパルス状場の利点は、まず、複数のセンサーの各々の測定タイミングの特定を可能にすること、及び、外部から印加された場におけるロックインにより高度な演算的干渉低減方法が使用されることを可能にする改善されたＲＦ変調検出を可能にすることである。
【０１２１】
このように、体内から外部ユニットへのロバストな無線による時間フレーム方式の測定データの伝達が可能であり、作業工程に影響を与えずに多くの体内測定（流れ、分析対象濃度など）を可能にする。
【０１２２】
本発明は、（いくつかの実施形態において）相互接続体が作られないという理由から様々なカテーテル及び作業工程とともにさらに使用することを可能にする、ある範囲の異なる直径の案内ワイヤ６に統合され得る。
【０１２３】
開示される実施形態の変形例が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の考察により、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び実現され得る。特許請求の範囲において、「備える（含む、有する、もつ）」という用語は、他の要素もステップも排除せず、英語の「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞に対応した表現は複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載されるいくつかの項目の機能を実現してよい。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということが、利点を得るためにこれらの手段の組み合わせが使用不可能なことを示すわけではない。コンピュータプログラムは他のハードウェアと一体的に、又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体に記憶されてよく、又は、そのような媒体にのせて流通させられてよいが、例えばインターネット又は他の有線又は無線電気通信システムを介して、他の形態で流通させられてもよい。特許請求の範囲における参照符号は、いずれも特許請求の範囲を限定するように解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【国際調査報告】
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