CN106413548A - 使用磁感生谱来监测组织液含量的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：第一激励线圈，其被放置为接近所述组织样本、以用于在所述组织样本中感生电流；参考线圈；第二激励线圈，其被布置为靠近所述参考线圈并用于在所述参考线圈中感生电流；以及控制单元，其被配置为：将交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈；获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
Description
技术领域
本发明涉及使用磁感生谱(MIS)来监测人或动物身体中的组织的液体含量的装置和方法，并且具体涉及使用对装置和/或组织的移动鲁棒、和/或对从所述组织获得的低信号水平鲁棒的MIS的装置和方法。
背景技术
在平均体重的人体中的水的总量大约为40升，其为其总体重的约60％。人体中的水的总量的大约三分之二是胞内液(即，在身体的细胞内)并且三分之一是胞外液(即，在身体的细胞外部)。胞外液继而分为三个“隔室”或“空间”。第一隔室是血管内空间，其包括血细胞和血浆(构成总体重的大约4％)。第二隔室是胞隙空间或组织空间，其被围绕细胞的液体填充(构成总体重的大约16％)。第三空间是身体中这样的空间：在其中液体通常不聚集，或者在其中任意显著的液体聚集是生理上不正常的或者甚至是由于受抑制的氧扩散而有害的。第三类型的空间的重要范例包括腹膜腔和胸膜腔。
在正常状况下，身体中的液体的量通过像饮水和泌尿的过程在体积和电解质浓度两者方面被良好地维持。然而，液体平衡可能由于各种原因被扰乱。在组织与血液之间的液体转移通过在流体静力学压力梯度和/或渗透压力梯度的变化而发生。水被动地从一个腔室移动到另一腔室中，直到流体静力学和渗透压力梯度彼此平衡。然而，许多医学状况能够引起液体转移，其改变不同腔室中的液体体积和电解质浓度。例如，如果液体移动出血管，则可能够引起血容量过低并且导致低血压和休克。如果在组织中积聚液体，则氧气扩散受阻，其导致缺氧以及随之发生的功能紊乱。液体转移可以通过液体置换或利尿剂来补偿。
液体相关的并发症能够粗略地分为四种：(1)由于不足的液体摄取造成的全身脱水；(2)由于因流血或其他过度液体流失引起的血容量过低的发作和发展造成的全身脱水；(3)由于处置血容量过低的过度液体治疗造成的全身水合过度；以及(4)由于特定的基础病理(包括心脏、肾脏或肝脏功能紊乱、败血症、糖尿病、高血压和妊娠)造成的局部或全身水肿形成。与脱水和水合过度相关联的并发症在液体平衡偏离“正常”水平例如±2％时发生。>15％的脱水常常是致命的，并且>15％的水合过度是与严重的器官水肿和随之发生的器官功能紊乱、共存病症以及潜在死亡相关联的。
因此，存在对用于监测组织(例如，诸如手臂或腿的身体的特定部分，或者全身)的液体含量以便提供针对患者的水合状态的改变的早期警报的可靠、易于使用、优选连续但无创的装置和方法的需求。此外，期望提供用于测量患者的其他生理特性(例如，心率)的无创装置。
当前，对人组织中的局部液体分布或液体含量的监测无创地提供了不同的任务。所建立的方法或者是复杂的和/或成本高的(例如，示踪剂稀释、成像方法)，或者展现不良的重现性(生物阻抗谱，BIS)。
磁感应谱(MIS)是相对新的用于经由以多种频率的交变磁场的扰动来测量生物组织的导电性的方法。例如在由González等人在“Over-Hydration Detection in Brain byMagnetic Induction Spectroscopy”(International Conference on ElectricalBioimpedance，Journal of Physics:Conference Series 224，2010年)一文中描述了MIS。该文描述了使用多频率感生的磁场对组织水肿的无创检测，并且具体指示在时间上并且在宽范围的频率上遍及大块组织测量感生的相位移位能够被用作用于检测组织水肿形成的备选技术。
MIS对BIS的主要优点之一在于，MIS在固定的体积中(即，在磁场内)检查组织，而BIS的测量体积未被限定，这是因为电流的分布取决于最小阻抗的路径。这具有两个主要的启示。首先，MIS在原理上能够是用于评估组织液体含量的完全无接触的方法，并且其次，MIS能够允许在测量深度上进行控制，这是因为能够控制激励场的穿透深度。
当前，MIS仅仅已经被用于检测脑水肿和肺水肿，并且其尚未被用于评估患者的一般水合状态(例如，脱水或水合过度)。用于通过监测组织成分(例如，组织水含量)和/或监测生命体征(例如，心率)来提供无创液体管理支持的基于MIS的技术将是有用的。
然而，使用MIS来监测组织液体含量伴随着与来自组织的低信号水平和由于运动伪影(例如，在检查中的组织的移动和/或MIS装置的部件的移动)的相对大的噪声水平相关的一些实际挑战。
因此，存在对使用MIS来监测人或动物身体中的组织的液体含量的装置和方法的需要，所述装置和所述方法对装置和/或组织的移动鲁棒、和/或对从所述组织获得的低信号水平鲁棒。
发明内容
在下文的陈述中阐述了本发明的各个方面和实施例。
陈述1。一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：第一激励线圈，其被放置为接近所述组织样本，以用于在所述组织样本中感生电流；参考线圈；第二激励线圈，其被布置为靠近所述参考线圈并用于在所述参考线圈中感生电流；以及控制单元，其被配置为：将交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈；获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述2。如在陈述1中所定义的装置，其中，所述第一激励线圈与所述第二激励线圈具有相同的大小和构造。
陈述3。如在陈述1或2中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为将相同的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈中的每个。
陈述4。如在陈述1、2或3中所定义的装置，其中，所述参考线圈和所述第二激励线圈被布置在相对于彼此相同的取向中。
陈述5。如在任意先前的陈述中所定义的装置，其中，所述装置还包括接收器线圈，所述接收器线圈要被放置为接近所述组织样本，使得在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流，其中，在所述接收器线圈中的所感生的电流提供在所述组织样本中感生的所述电流的量度。
陈述6。如在陈述5中所定义的装置，其中，所述接收器线圈被布置在与所述第一激励线圈相同的取向中。
陈述7。如在陈述5或6中所定义的装置，其中，所述接收器线圈被连接到所述参考线圈，使得由在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生的所述电流在与由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流相反的方向上流动；并且其中，所述控制单元被配置为获得在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度，并且被配置为使用互连的接收器线圈和参考线圈的输出以及表示被施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的所述交变电流的信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述8。如在陈述5、6或7中的任一项所定义的装置，所述第一激励线圈和所述接收器线圈被配置为被放置在要被测量的所述组织样本周围。
陈述9。如在陈述1-4中的任一项所定义的装置，其中，所述装置还包括两个电极，所述两个电极用于附接到所述组织样本并且用于测量由在所述组织样本中感生的所述电流创建的电势。
陈述10。如在陈述9中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为根据来自所述两个电极的所测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及在所述参考线圈中感生的所述电流的量度来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述11。如在陈述1-4或9-10中的任一项所定义的装置，所述第一激励线圈被配置为被放置在要被测量的所述组织样本周围。
陈述12。如任意先前的陈述中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述13。如任意先前的陈述中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为将具有第一幅值的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述14。如在陈述13中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述15。如在陈述14中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度处的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述16。如在任意先前的陈述中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：控制所述装置以随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述17。如在任意先前的陈述中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象并用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为：分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述18。如在陈述1-16中的任一项中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象并用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为：分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
陈述19。一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的方法，所述方法包括：将交变电流施加到被放置为接近所述组织样本的第一激励线圈，以在所述组织样本中感生电流，并且将交变电流施加到被布置为靠近参考线圈的第二激励线圈，以在所述参考线圈中感生电流；获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述20。如在陈述19中所定义的方法，其中，施加交变电流的步骤包括将相同的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈中的每个。
陈述21。如在陈述19或20中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将接收器线圈放置为接近所述组织样本，使得所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流；其中，在所述接收器线圈中的所感生的电流提供在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度。
陈述22。如在陈述19或20中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将接收器线圈放置为接近所述组织样本，使得在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流；并且将所述接收器线圈连接到所述参考线圈，使得由所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生的所述电流在与由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流相反的方向上流动；其中，获得在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度的步骤以及确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤使用来自所连接的接收器线圈和参考线圈的信号输出以及表示被施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述23。如在陈述21或22中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述第一激励线圈和所述接收器线圈放置在要被测量的所述组织样本周围。
陈述24。如在陈述19或20中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将两个电极附接到所述组织样本并且测量由在所述组织样本中感生的所述电流创建的电势，以提供在所述组织样本中感生的所述电流的量度。
陈述25。如在陈述24中所定义的方法，其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括：根据所测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及在所述参考线圈中感生的所述电流的所述量度来确定所述液体含量的所述量度。
陈述26。如在陈述19-20或24-25中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述第一激励线圈放置在要被测量的所述组织样本周围。
陈述27。如在陈述19-26中的任一项中所定义的方法，其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格。
陈述28。如在陈述19-27中的任一项中所定义的方法，其中，将交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的步骤包括：施加具有第一幅值的交变电流，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述29。如在陈述28中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述30。如在陈述29中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度处的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述31。如在陈述19-30中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述32。如在陈述19-31中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述33。如在陈述19-31中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
陈述34。一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：激励线圈，其被配置为被放置在组织样本周围，以用于在所述组织样本中感生电流；控制单元，其被配置为：将交变电流施加到所述激励线圈；获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述35。如在陈述34中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为获得所述组织样本中感生的所述电流的量度，作为所述激励线圈的阻抗的变化的测量结果；并且其中，所述控制单元被配置为根据所测量的阻抗的变化和表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述36。如在陈述34中所定义的装置，其中，所述装置还包括接收器线圈，所述接收器线圈要被放置为接近所述组织样本，使得在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流，其中，在所述接收器线圈中的所感生的电流提供在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度。
陈述37。如在陈述36中所定义的装置，其中，所述接收器线圈被布置在相对于所述激励线圈的正交取向中。
陈述38。如在陈述36和37中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为根据在所述接收器线圈中的所感生的电流以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述39。如在陈述38中所定义的装置，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述40。如在陈述38中所定义的装置，所述装置还包括参考线圈，所述参考线圈被布置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述41。如在陈述40中所定义的装置，其中，所述参考线圈和所述激励线圈被布置在相对于彼此相同的取向中。
陈述42。如在陈述40或41中所定义的装置，所述参考线圈被配置为被放置在所述组织样本周围。
陈述43。如在陈述34中所定义的装置，其中，所述装置还包括两个电极，所述两个电极用于附接到所述组织样本，并且所述两个电极用于测量由在所述组织样本中感生的所述电流创建的电势。
陈述44。如在陈述43中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为根据测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述45。如在陈述44中所定义的装置，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述46。如在陈述44中所定义的装置，所述装置还包括参考线圈，所述参考线圈被布置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述47。如在陈述46中所定义的装置，其中，所述参考线圈和所述激励线圈被布置在相对于彼此相同的取向中。
陈述48。如在陈述46或47中所定义的装置，其中，所述参考线圈被配置为被放置在所述组织样本周围。
陈述49。如在陈述34-48中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述50。如在陈述34-48中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为将具有第一幅值的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述51。如在陈述50中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述52。如在陈述51中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述53。如在陈述34-52中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：控制所述装置以随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述54。如在陈述34-53中的任一项中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象，并且所述运动传感器用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述55。如在陈述34-53中的任一项中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象，并且所述运动传感器用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
陈述56。一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的方法，所述方法包括：将激励线圈放置在所述组织样本周围；将交变电流施加到所述激励线圈以在所述组织样本中感生电流；获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述57。如在陈述56中所定义的方法，其中，获得所述组织样本中感生的所述电流的所述量度的步骤包括：测量所述激励线圈的阻抗的变化；并且其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括根据所测量的阻抗的变化和表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述58。如在陈述56中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将所述接收器线圈放置为接近所述组织样本，使得在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流，其中，在所述接收器线圈中的所感生的电流提供在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度。
陈述59。如在陈述58中所定义的方法，其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括：根据在所述接收器线圈中的所感生的电流以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述60。如在陈述59中所定义的方法，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述61。如在陈述59中所定义的方法，所述方法还包括将参考线圈放置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述62。如在陈述61中所定义的方法，其中，放置所述参考线圈的步骤包括将所述参考线圈放置在所述组织样本周围。
陈述63。如在陈述56中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将两个电极附接到所述组织样本并且测量由在所述组织样本中感生的所述电流创建的电势以提供在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度。
陈述64。如在陈述63中所定义的方法，其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括：根据所测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述65。如在陈述64中所定义的方法，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述66。如在陈述64中所定义的方法，所述方法还包括将参考线圈放置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述67。如在陈述66中所定义的方法，其中，所述参考线圈和所述激励线圈被布置在相对于彼此相同的取向中。
陈述68。如在陈述66或67中所定义的方法，其中，放置所述参考线圈的步骤包括将所述参考线圈放置在所述组织样本周围。
陈述69。如在陈述56-68中的任一项中所定义的装置，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格。
陈述70。如在陈述56-69中的任一项中所定义的方法，其中，将交变电流施加到所述激励线圈的步骤包括：施加具有第一幅值的交变电流，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述71。如在陈述70中所定义的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述72。如在陈述71中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度处的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述73。如在陈述56-72中的任一项中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述74。如在陈述56-73中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述75。如在陈述56-73中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述激励线圈。
陈述76。一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：激励线圈，其被放置为接近所述组织样本，以用于在所述组织样本中感生电流；两个或更多个电极，其要被附接到所述组织样本以测量在所述组织样本中的电势；以及控制单元，其被配置为：将交变电流施加到所述激励线圈；获得所述组织样本中的电势的量度；并且根据所述组织样本中的所测量的电势来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述77。如在陈述76中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为根据所测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述78。如在陈述77中所定义的装置，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述79。如在陈述76、77或78中所定义的装置，其中，所述激励线圈被配置为被放置在所述组织样本周围。
陈述80。如在陈述77中所定义的装置，所述装置还包括参考线圈，所述参考线圈被布置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述81。如在陈述80中所定义的装置，其中，所述参考线圈和所述激励线圈被布置在相对于彼此相同的取向中。
陈述82。如在陈述80或81中所定义的装置，所述激励线圈和所述参考线圈被配置为被放置在所述组织样本周围。
陈述83。如在陈述76-82中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述84。如在陈述76-83中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元被配置为将具有第一幅值的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述85。如在陈述84中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；并且测量在所述第二深度处的所述组织样本中的电势；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中测量的所述电势来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述86。如在陈述85中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度处的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述87。如在陈述76-86中的任一项中所定义的装置，其中，所述控制单元还被配置为：控制所述装置以随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述88。如在陈述76-87中的任一项中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象，并且所述运动传感器用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述89。如在陈述76-87中的任一项中所定义的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象，并且所述运动传感器用于测量所述对象的移动；其中，所述控制单元还被配置为分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
陈述90。一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的方法，所述方法包括：将两个或更多个电极附接到所述组织样本，以测量在所述组织样本中的电势；将交变电流施加到所述激励线圈以在所述组织样本中感生电流；测量在所述组织样本中的所述电势，并且根据所述组织样本中的所测量的电势来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述91。如在陈述90中所定义的方法，其中，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括：根据所测量的电势、补偿通过使用所述电极引入的相位延迟的相位调节值、以及参考信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度。
陈述92。如在陈述91中所定义的方法，其中，所述参考信号是表示被施加到所述激励线圈的所述交变电流的信号。
陈述93。如在陈述90、91或92中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述激励线圈放置在所述组织样本周围。
陈述94。如在陈述91中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将参考线圈放置为靠近所述激励线圈，使得所述激励线圈在所述参考线圈中感生电流，其中，所述参考信号对应于由所述激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流。
陈述95。如在陈述94中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述激励线圈和所述参考线圈放置在所述组织样本周围。
陈述96。如在陈述90-95中的任一项中所定义的装置，确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤包括使用将相位延迟与所述组织样本的导电性相关联的函数或表格。
陈述97。如在陈述90-96中的任一项中所定义的方法，其中，将交变电流施加到所述激励线圈的步骤包括：施加具有第一幅值的交变电流，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量。
陈述98。如在陈述97中所定义的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述激励线圈，以便测量所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；获得在所述第二深度处的电势的量度；并且根据在所述第二深度处的所述组织样本中测量的所述电势来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述99。如在陈述98中所定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：根据所确定的所述液体含量的量度来确定在所述第一深度处的所述液体含量与在所述第二深度处的所述液体含量的差异。
陈述100。如在陈述90-99中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
陈述101。如在陈述90-100中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
陈述102。如在陈述90-100中的任一项中所定义的方法，所述方法还包括以下步骤：测量所述对象的移动；分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述激励线圈。
陈述103。一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：激励线圈，其被放置为接近所述组织样本，以用于在所述组织样本中感生电流；接收器部件，其用于获得由所述激励线圈在所述组织样本中感生的所述电流的量度；参考信号部件，其用于提供参考信号；以及控制单元，其被配置为：根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度以及所述参考信号来确定相位延迟；并且根据所确定的相位延迟来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
陈述104。一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的方法，所述方法包括：将交变电流施加到激励线圈，以在所述组织样本中感生电流；使用接收器部件来获得由所述激励线圈在所述组织样本中感生的所述电流的量度；根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度以及参考信号来确定相位延迟；并且根据所确定的相位延迟来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
附图说明
现在将仅通过范例的方式参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，在附图中：
图1图示了使用磁感生谱来获得组织液体测量结果的原理；
图2(a)、图2(b)和图2(c)图示了已知的磁感生谱MIS装置；
图3是根据本发明的第一方面的MIS装置的方框图；
图4是在图3的MIS装置中的线圈的互连的图示；
图5是图示了根据第一方面的使用MIS来监测组织液体含量的示范性方法的流程图；
图6是根据本发明的第一方面的备选MIS装置的方框图；
图7是根据本发明的第一方面的另一备选MIS装置的方框图；
图8是根据本发明的第一方面的又一备选MIS装置的方框图；
图9是根据本发明的第二方面的MIS装置的方框图；
图10是图示了根据第二方面的使用MIS来监测组织液体含量的方法的流程图；
图11是根据本发明的第二方面的备选MIS装置的方框图；
图12是根据本发明的第二方面的另一备选MIS装置的方框图；
图13是根据本发明的第三方面的MIS装置的方框图；
图14是图示了根据第三方面的使用MIS来监测组织液体含量的方法的流程图；
图15是根据本发明的第三方面的备选MIS装置的方框图；
图16是根据本发明的第二方面和第三方面的MIS装置的方框图；
图17是根据本发明的第二方面和第三方面的另一MIS装置的方框图；并且
图18是图示根据本发明的一般方法的流程图。
具体实施方式
图1图示了使用磁感生谱来获得组织液体测量结果的原理。具体地，图1图示了被用于测量组织样本4的液体含量的常规磁感生谱(MIS)装置2。组织样本4能够是对象的任意部分，包括肢体的部分，例如，手臂、腿、手指、脚趾、手腕或脚踝，或者患者或动物的身体的更大的部分，例如，躯干或胸部。
MIS装置2包括激励线圈6和接收器线圈8，所述激励线圈6和所述接收器线圈8被连接到控制单元10。激励线圈6被布置为邻近对象的组织样本4，并且接收器线圈8被布置为大致在组织样本4的相对于激励线圈6的对侧。激励线圈6和接收器线圈8被布置为使得它们处于相对于彼此相同的取向——即，它们被布置为使得它们的轴平行于彼此。
控制单元10利用交变电流(通常以1-10MHz范围内的频率)形式的激励信号来驱动激励线圈6，以便生成磁场。由激励线圈6生成的交变磁场由图1中的磁场线12示出。交变磁场12在组织样本4中生成涡流14。涡流14的强度取决于激励场12的强度和样本4的导电性。针对生物组织，样本4的导电性取决于在激励场12内的组织样本4中的水的量(包括血液的量)。涡流14由接收器线圈8感测，所述接收器线圈8被用于探测由所生成的涡流14创建的磁场。线16图示了由涡流14感生的磁场。具体地，由涡流14生成的磁场16在接收器线圈8中生成电流，并且该电流由控制单元10进行处理，以确定组织样本4的液体含量或对其的指示。
应当意识到，低组织水含量导致低组织导电性和磁感生，并且这继而导致由涡流14生成的较弱的磁场16，所述较弱的磁场16由接收器线圈8来感测。类似地，较高的组织水含量导致较高的组织导电性和磁感生，并且由此导致较强的涡流14和较强的磁场16。应当意识到，在组织血液体积中的脉动的逐心跳的改变导致组织导电性的脉动的逐心跳的改变。
利用以相同取向布置的激励线圈6和接收器线圈8，将存在在激励线圈6与接收器线圈8之间的线圈串扰，所述线圈串扰将干扰测量结果，并且受装置2的机械稳定性和热变化的影响。亦即，激励磁场12可以直接在接收器线圈中感生电流，所述电流能够掩盖对应于由组织样本4中的涡流14感生的电流的信号。
在一些已知的实施方式中，线圈串扰的问题能够通过省略接收器线圈8并使用激励线圈6感测由组织样本4中的涡流生成的磁场16来避免。图2(a)是根据该实施方式的装置22的简化的图示。在图2(a)中的装置22类似于在图1中示出的装置2，并且在图2(a)中的装置22用于测量组织样本24的液体含量并且包括激励线圈26和控制单元30，其中，所述激励线圈26被布置为接近样本24，所述控制单元30被连接到激励线圈26。控制单元30包括：激励线圈驱动电路32，其生成具有幅值I和频率f的交变电流，以用于驱动线圈26来生成磁场；以及处理单元34，其接收由在组织样本24中的涡流在激励线圈26中感生的电压信号，并且根据所述电压信号来确定组织液体含量的指示(例如，组织样本24的导电性的量度)。
在一些其他已知的实施方式中，如在图2(b)中所图示的(其使用与图2(a)相同的附图标记)，线圈串扰的问题是通过将接收器线圈28定位为使得其对来自激励线圈26的大激励场最低限度地敏感，但仍对来自生物组织样本24中的涡流的小磁场敏感。具体地，接收器线圈28能够与激励线圈26正交地布置(例如，接收器线圈28能够被布置为使得其轴相对于激励线圈26的轴为90°)。该配置被称作零流量线圈(ZFC)。在这种情况下，在接收器线圈28中获得的信号(电压)将部分源自线圈串扰(其与在线圈26-28的轴平行时相比显著地下降)并且部分源自由来自组织样本24的间接磁场在线圈28中感生的电流。
利用以上实施方式中的两者，已经发现，使用MIS探测组织导电性(以及由此探测组织液体含量)的变化的良好方式是执行激励线圈6、26与接收器线圈8、28之间的相位测量。相位角对应于组织的导电性并且是感兴趣参数。在组织样本24与线圈之间的相对移动期间，该相位保持相当恒定并且仍然主要取决于组织导电性。为了实现该测量，处理单元34接收来自激励线圈驱动电路32的对应于用于驱动激励线圈26的电压信号的参考信号，并且根据参考信号和来自接收器线圈28的电压信号来确定相位角
已经意识到，重要的是获得具有非常低的线圈串扰和随时间的极好的总体相位稳定性的相位测量结果。用于消除激励线圈驱动电路32的相位影响的已知方法是测量在接收器线圈28和与激励线圈26具有强的互感生的参考线圈之间的相位差图2(c)图示了根据该方法的装置22。在该方法中，接收器线圈28被布置为正交于激励线圈26，如在图2(b)中，并且提供了参考线圈36，所述参考线圈36被连接到处理单元34。参考线圈36被布置为接近激励线圈28并且处于与激励线圈28相同的取向，以使线圈串扰最大化。处理单元34能够使用来自参考线圈36的信号来测量线圈串扰并从来自接收器线圈28的电压信号减去该信号，以改善样本24的液体含量的量度。
利用在图2(c)中的布置，激励线圈驱动电路32和激励线圈34中的变化(例如，由于温度变化)的影响被强烈抑制。通过将参考线圈36与接收器线圈28进行匹配，能够补偿探测系统中的一些漂移。另外，利用策略上放置的参考线圈36，组织样本24与线圈之间的相对运动仅导致公共增益改变，而相位将保持恒定。因此，重要的是确保参考线圈36对组织样本24具有尽可能小的互感生。有效地，这类似于磁梯度计。
利用图2(c)中的布置的其余问题是，参考线圈36仍对由组织样本24中的涡流生成的磁场敏感。
为了解决该问题，根据本发明的第一特定方面，在MIS装置中提供了第二激励线圈，所述第二激励线圈与参考线圈配对，其中，第二激励线圈与参考线圈之间的耦合匹配(第一/主)激励线圈与接收器线圈之间的耦合。在这种配置中，激励线圈与接收器线圈之间的耦合远离零，但该耦合与第二激励线圈与参考线圈之间的耦合匹配。
在图3中示出了根据本发明的该方面的MIS装置42的第一实施例。MIS装置42用于测量患者或动物的组织样本44(例如，手臂、腿、躯干、胸部等)的液体含量。
MIS装置42包括激励线圈46和接收器线圈48，所述激励线圈46和所述接收器线圈48被连接到控制单元50。激励线圈46被布置为邻近组织样本44(例如，距组织样本44的表面不超过数厘米(例如，5cm))，并且接收器线圈48也被布置为邻近组织样本44(接收器线圈48也应当距组织样本44的表面不超过数厘米(例如，5cm))。在一些实施方式中，接收器线圈48能够通常被布置在组织样本44的对于激励线圈46的相对侧，尽管将意识到，并不要求以这种方式来布置接收器线圈48。所有要求的是，接收器线圈48被放置在靠近组织样本44的一些位置处，使得接收器线圈48能够测量由激励线圈46在组织样本44中感生的涡流。在该实施例中，激励线圈46和接收器线圈48被布置为使得它们处于相对于彼此相同的取向——即，它们被布置为使得它们的轴平行于彼此。
激励线圈46和接收器线圈48的直径以及绕组的数量取决于要被研究的组织样本的大小/面积。绕组的数量应当针对选取的几何结构尽可能高。然而，如果激励线圈46和接收器线圈48被提供在印刷电路板(PCB)上，则绕组的数量能够低至1或2。然而，激励场的强度与绕组的数量和电流线性地成比例，因此，更多的绕组可能是有益的。针对激励线圈46和接收器线圈48的示范性直径为5cm，尽管能够使用其他直径。
控制单元50包括：激励线圈驱动电路52，其生成具有幅值I和频率f的交变电流，以用于驱动线圈46来生成磁场；以及处理单元54，其接收由组织样本44中的涡流在接收器线圈48中感生的电压信号，并且根据所述电压信号和来自激励线圈驱动电路52的对应于用于确定激励线圈46的电压信号的参考信号来确定组织液体含量的指示(例如，组织样本44的导电性或相位差)。来自驱动电路52的交变电流的频率通常在1-10MHz的范围中。
装置42也包括第二激励线圈56和参考线圈58。第二激励线圈56和参考线圈58优选在结构和相对布置(即，在所图示的实施例中，第二激励线圈56和参考线圈58处于相对于彼此相同的取向——它们的轴平行)上分别对应于第一激励线圈46和接收器线圈48，使得第二激励线圈56和参考线圈58以相似的方式响应于第一激励线圈46和接收器线圈48。如果第二激励线圈56和参考线圈58不是分别对应于第一激励线圈46和接收器线圈48，则响应的差异将需要根据校准实验来确定。第二激励线圈56被连接到激励线圈驱动电路52并且通过使用与第一激励线圈46相同的交变电流来进行驱动。参考线圈58被布置为接近第二激励线圈56，使得由第二激励线圈56生成的磁场在参考线圈58中感生电流。由于在参考线圈58和第二激励线圈56中的信号具有相似的幅度，因此参考线圈58被以类梯度计的方式连接到处理单元54和接收器线圈48(即，参考线圈58和接收器线圈48串行连接，使得在接收器线圈48和参考线圈58中的电流的方向彼此相反，即，在相反的方向上流动)。如图4所示，示出了这种连接布置。当没有组织样本靠近接收器线圈48并且装置42被操作时，接收器线圈48中的信号和参考线圈58中的信号将恰好彼此180°异相，这意味着它们将在每个时间点处彼此抵消。当组织样本靠近接收器线圈48时，相位延迟将被引入到接收器线圈48中的信号，这将令所述信号与在参考线圈58中感生的信号异相，并且来自互连的线圈48、58的所得到的信号将表示感兴趣信号，即，由组织样本44中的涡流感生的电压。
因此，以这种方式连接参考线圈58与接收器线圈48令在模拟域中(即，在模数(A/D)转换之前)从接收器线圈48中的信号减去在参考线圈58中的信号，这是因为线圈48、58之间的连接意味着感生的电流在相反的方向上流动，其仅留下感兴趣信号，亦即，在接收器线圈48中的表示由组织样本44中的涡流感生的电流的信号。这比在图2(c)的布置中简单地多，其中，在参考线圈中的信号的幅度比在接收器线圈中的信号大得多，其意味着必须在数字域中(即，在模数转换之后)进行对信号的相减，其显著限制能用于找到相位差的位的数量。利用在图3中的布置在模拟域中的有效相减留下A/D转换器的整个位范围，以找到相位差图3中的实施例的另一优点在于，第二激励线圈56和参考线圈58不必紧密邻近组织样本44或其他线圈46、48，只要它们处于相同的环境中(即，相同的温度、湿度等)。
由图5中的流程图图示了根据第一方面的使用磁感生谱来监测组织液体含量的方法。
在第一步骤中，MIS装置42被放置为邻近要被测量的组织样本44(步骤201)。亦即，第一激励线圈46和接收器线圈48被放置为邻近要被测量的组织样本44。
在步骤203中，激励线圈驱动电路52被操作用于生成幅值为I并且频率为f的交变电流，所述交变电流被供应到第一激励线圈46和第二激励线圈56，以便那些线圈生成磁场。
通过由第一激励线圈46生成的磁场以及通过由组织样本44中的涡流生成的磁场在接收器线圈48中感生(电压)信号，并且通过由第二激励线圈56生成的磁场在参考线圈58中感生(电压)信号。通过将参考线圈58与接收器线圈48串行连接，使得其中感生的电流在相反的方向上流动，处理单元54获得来自线圈48、58的信号，该信号表示由组织样本54中的涡流在接收器线圈48中感生的信号(步骤205)。因此，以这种方式连接参考线圈58与接收器线圈48并且提供第二激励线圈56允许第一激励线圈46与接收器线圈48之间的线圈串扰的影响被去除。
在步骤207中，处理单元54使用来自线圈48、58的信号来确定组织样本44的液体含量的量度。所述液体含量的量度能够是组织样本44的导电性的指示。
优选地，通过处理单元54中的模拟电子器件来放大并解调从参考线圈58和接收器线圈48获得的信号(其包括由组织样本44中的涡流感生的电流，由来自第一激励线圈46的磁场在接收器线圈48中感生的电流以及由来自第二激励线圈56的磁场在参考线圈58中感生的电流，其后者由于梯度计状连接而被由来自第一激励线圈46的磁场在接收器线圈48中感生的电流有效地抵消)。在放大和解调之后，所述信号通过使用处理单元54中的模数转换器被转换到数字域。一旦信号处于数字域中，能够获得所接收的信号的实部和虚部。能够通过以下公式来表达信号比率(所接收的信号/激励场)
其中，在图3的实施例中，ΔV＝(V参考+V接收器)，其中，分别地，V接收器是来自组织样本中的涡流在接收器线圈中的感生的电压，并且V参考是主场(由参考线圈获得的感生的电压)。V是对应于来自激励线圈驱动电路52的、被用于驱动激励线圈46、56的电压信号的参考信号。样本的导电性(当ΔV和V为已知时公式1中的其余变量)、相对电容率和相对磁导率分别由σ、εr和μr来表示。电容率和磁导率分别是ε0和μ0。几何形状值Q和R与线圈配置相关。在公式1(ωε0-(εr-1))中的信号比率的虚分量与组织导电性成比例。信号比率的实部是(iσ)。当相位角为已知时，能够通过求相位角的反正切来找到组织导电性。一般常规的是在步骤207中对来自线圈48、58的信号以及参考信号进行处理(其提供在公式1的左手侧上的比率ΔV/V)以确定组织样本44的液体含量的量度，并且这对本领域技术人员来说是能够理解的。
应当意识到，在图3中的MIS装置42因此比常规MIS装置对组织样本44的液体含量的变化更敏感，并且在存在温度和湿度波动的情况下是稳定的，并且对测量期间装置和/或患者的移动较不敏感。
如上文所提到的，出于生物医学目的，使用MIS的显著缺点在于，其对线圈之间的相对移动以及线圈与组织样本之间的相对移动敏感。此外，由于MIS仅检测在激励磁场中的组织样本，因此组织非均质性(例如，骨骼和大血管)也影响测量结果。一方面，这是MIS的强项，这是因为其允许检测局部组织特性(例如，脑水肿)，但另一方面，其在想要施加MIS来测量测量“全局的”(即，不是部位特异性的)脱水或水合过度时是弱项。
尽管图3中的装置某种程度上缓解了以上缺点，对MIS装置对于线圈之间的相对移动和/或线圈与组织样本之间的相对移动的鲁棒性的进一步改善能够通过根据图3中示出的第一实施例对装置的修改来获得。
具体地，对移动问题的解决方案是对第一激励线圈46进行配置，使得其能够被放置在要被测量的组织样本44周围。亦即，所述激励线圈被放置在组织样本44周围，使得组织样本在线圈46的中心(孔膛)中。当被应用于图3中示出的MIS装置42时，接收器线圈48也被配置为使得其能够被放置在要被测量的组织样本44周围。因此，线圈46、48被配置为使得它们能够按照要进行的测量的要求而被放置在患者的手指、脚趾、手腕、脚踝、手臂、腿、腰部、躯干的周围。线圈46、48因此能够被布置在衣物或珠宝的物品(例如，戒指、手镯或手表)中，使得它们能够被患者容易且持续地使用以测量组织样本44的液体含量。通过将激励线圈46和接收器线圈48放置在要被测量的组织样本44的周围，线圈46、48相对于组织样本44的移动范围被线圈46、48的直径相对于组织样本44的直径而限制。
在图6中示出了根据第二实施例的MIS装置42，其中，能够看出，第一激励线圈46和接收器线圈48被放置在组织样本44周围。由于第一激励线圈46被放置在组织样本44周围，因此来自激励线圈46的磁场不需要与图3的实施例一样强，以便在组织样本44中生成足够强的涡流来使其被接收器线圈48探测到。除了对于装置42和组织样本44的相对移动更为鲁棒之外，该实施例也要求较少的功率，以便进行测量，这使得其更适用于便携式实施方式(例如，患者连续穿戴的设备)。不同于激励线圈46和接收器线圈48的配置，根据第二实施例的MIS装置42以与第一实施例中的装置42相同的方式进行操作(即，具有利用公共驱动信号驱动的第一激励线圈46和第二激励线圈56)。
在图7中示出了根据本发明的第一方面的MIS装置的第三实施例。在该实施例中，为了避免激励线圈与接收器线圈之间的线圈串扰的问题，接收器线圈被两个或更多个(例如，四个)电极替代，所述电极被放置在测量部位周围的患者皮肤上，并且所述电极测量通过由来自激励线圈的磁场在组织样本中感生的涡流创建的电势(电压)。
该实施例对BIS(其使用安装于皮肤的电极)的优点在于，MIS允许检测固定体积中(即，在磁场内)的组织，而BIS的测量体积不是固定的，这是因为电流的分布取决于最小阻抗的路径。这暗示了根据该实施例的MIS装置仍允许在测量深度上进行控制，即使其正在使用安装于皮肤的电极。
在图7中示出的根据第三实施例的MIS装置42总体上对应于第一实施例，其中，相似的部件具有相同的附图标记。然而，接收器线圈48已经被两个电极59替代，所述两个电极59用于附接到体积附近的组织样本44的皮肤，来自激励线圈46的磁场被施加到所述体积。还将注意，参考线圈58现在被直接连接到处理单元54。
在操作中，利用交变电流来驱动第一激励线圈46和第二激励线圈56，以生成各自的磁场(如在图5和图6中的实施例中，向每个线圈46、56提供相同的驱动信号)。处理单元54接收表示由来自第二激励线圈56的磁场在线圈58中感生的电流的、来自参考线圈58的信号，以及表示由来自第一激励线圈46的磁场在组织样本44中感生的涡流的、来自电极59的电压信号。处理单元54总体上以与在图5的步骤207中示出的并且在上文的图3的实施例中获得的信号相似的方式来处理这些信号(尽管在该实施例中，在公式1中的比率ΔV/V是通过将来自电极59的信号除以来自参考线圈58的信号来确定的)。然而，与图3的实施例相比的差异在于，在与来自参考线圈58的信号进行比较之前(由于电极测量原理)，需要对来自电极59的接收到的信号进行相位调节。来自电极59的经相位调节的接收到的信号与来自参考线圈58的信号的比较包括从经相位调节的接收到的信号中减去来自参考线圈58的信号。
相位调节的量能够在参考实验或校准实验期间在实际MIS测量之前被确定，在所述参考实验或校准实验中，不存在组织样本，并且测量来自电极59的信号与来自参考线圈58的信号之间的相位延迟。一旦该基线相位延迟已知，则这应当被校正以仅考虑由组织样本引起的相位延迟。
在图8中示出了根据本发明的第一方面的MIS装置的第四实施例。该MIS装置42表示上文所描述的第二实施例与第三实施例的组合，并且因此提供第一激励线圈46，所述第一激励线圈46被配置为被放置在要被测量的组织样本44周围，并且包括两个或更多个电极59，所述两个或更多个电极59用于附接到在接收器线圈48的位置处的患者皮肤。该实施例总体上以与上文所描述的第三实施例相似的方式来操作，但是使第一激励线圈46在组织样本44周围使得能够使用较小的功率来生成来自第一激励线圈46和第二激励线圈56的磁场。
除了本发明的以上的第一方面之外，还提供了第二方面，在所述第二方面中，对将激励线圈放置在要被测量的组织样本周围的改善被应用于在图2(a)、图2(b)和图2(c)中示出的常规的MIS布置。如在上文的第一方面的第二实施例中，将激励线圈放置在要被测量的组织样本周围降低或防止了线圈与组织样本之间的相对移动。
在图9中示出了第二方面的第一实施例。在该图中的MIS装置62对应于在图2(a)中示出的布置，其中，激励线圈被放置在组织样本64周围。
MIS装置62包括激励线圈66，所述激励线圈66被配置为使得其能够按照要进行的测量的要求而被放置在患者的手指、脚趾、手腕、脚踝、手臂、腿、腰部、躯干的周围。线圈66因此能够被布置在衣物或珠宝的物品(例如，戒指、手镯或手表)中，使得它们能够被患者容易且持续地使用以测量组织样本64的液体含量。
激励线圈66被连接到控制单元70，所述控制单元70包括：激励线圈驱动电路72，其生成具有幅值I和频率f的交变电流，以用于驱动激励线圈66来生成磁场；以及处理单元74，其：测量由组织样本64中的涡流引起的激励线圈66中的阻抗变化，接收来自激励线圈驱动电路72的对应于被用于驱动激励线圈66的信号的参考信号，并且确定组织液体含量的指示(例如，组织样本64的导电性的量度)。
激励线圈66的电感在组织样本64的导电性由于以涡流形式传递至组织样本64的能量增加而增加时降低。利用邻近组织样本的激励线圈作为图2(a)中的“常规”MIS，激励线圈的驱动信号必须足够强以在组织样本中生成足够的涡流，从而继而创建足够大的涡流感生的磁场。然而，这样的强激励场使其难以(如果不是不可能的话)利用相同的线圈来探测涡流感生的磁场，因此需要单独的接收器线圈。然而，这引入了线圈串扰的问题。设计激励线圈使得其将对由组织样本中的涡流创建的磁场敏感，将显著限制该技术的穿透深度。相反，当将激励线圈66放置在组织样本周围时，激励线圈66能够被设计(例如，在电线的直径、绕组的数量等方面)为使得能够利用同一线圈(因此，不需要单独的接收器线圈)来测量组织样本中的涡流的影响。在一些示范性实施例中，电线的直径能够为0.5mm-1.0mm，并且在线圈中能够是2-4个绕组。
由图10中的流程图图示了根据第二方面的使用磁感生谱来监测组织液体含量的方法。
在第一步骤中，MIS装置62的激励线圈66被放置在要被测量的组织样本64周围(步骤301)。
在步骤303中，激励线圈驱动电路72被操作用于生成幅值为I并且频率为f的交变电流，所述交变电流被供应到激励线圈66，以便于线圈在组织样本64中生成磁场。
由激励线圈66生成的磁场在组织样本64中引起涡流，所述涡流自身引起激励线圈66中的阻抗的改变。激励线圈66的阻抗的该改变是由处理单元74随时间测量的(步骤305)。
在步骤307中，处理单元74使用所测量的阻抗改变来确定组织样本64的液体含量的量度。优选地，处理单元74确定激励线圈66中的信号与参考信号之间的差，以获得组织信号(这等于上文的公式(1)中的ΔV)。组织是属性能够以与上文针对步骤207所描述的相同的方式来确定。
在图11中示出了第二方面的第二实施例。在该图中的MIS装置62对应于在图2(b)中示出的布置，但是其中，激励线圈被放置在组织样本64周围。因此，在该实施例中，激励线圈66被放置在组织样本64周围，并且接收器线圈68被提供为邻近组织样本64并且被布置为正交于激励线圈66，以使线圈之间的串扰最小化。
如在图2(b)的布置中，处理单元74执行激励线圈66与接收器线圈68之间的相位测量，以确定组织液体含量的指示。由处理单元74执行的、用于确定组织液体含量的指示的处理能够与在图2(b)的常规装置中执行的相同，并且因此在下文中将不再详细描述。
在图12中示出了第二方面的第三实施例。在该图中的MIS装置62对应于在图2(c)中示出的布置，但是其中，激励线圈被放置在组织样本64周围。因此，在该实施例中，激励线圈66和参考线圈76被放置在组织样本64周围，并且接收器线圈68被提供为邻近组织样本64，所述接收器线圈68被布置为正交于激励线圈66，以使线圈之间的串扰最小化。
如在图2(c)的布置中，处理单元74测量接收器线圈68与参考线圈76之间的相位差(其与激励线圈66具有强的互感生)，以确定组织液体含量的指示。由处理单元74执行的、用于确定组织液体含量的指示的处理能够与在图2(c)的常规装置中执行的相同，并且因此在下文中将不再详细描述。
在图12中示出的实施例提供了图2(c)的布置的所有优点，即，在激励线圈驱动电路和激励线圈中的变化(例如，由于温度变化)的影响被强烈抑制，连同通过匹配接收器线圈68与参考线圈76对探测系统中的漂移的一些补偿，并且也具有通过将激励线圈66布置在要被测量的组织样本周围而提供的如下优点：即，装置相对于患者的移动减小。
除了本发明的以上的第一方面和第二方面之外，还提供了第三方面，在所述第三方面中，对使用两个或更多个电极来测量由在组织样本中的感生的涡流引起的电势(电压)的改善被应用于在图2(b)和图2(c)中示出的常规MIS布置。如在以上的第一方面的第三实施例中，该方面避免了激励线圈与接收器线圈之间的线圈串扰的问题。
在图13中示出了第三方面的第一实施例。在该图中的MIS装置82对应于在图2(b)中示出的布置，其中，接收器线圈被在组织样本84上的测量部位处的电极对替代。
MIS装置82包括被放置为邻近要被测量的组织样本84的激励线圈86。激励线圈86被连接到控制单元90，所述控制单元90包括：激励线圈驱动电路92，其生成具有幅值I和频率f的交变电流，以用于驱动激励线圈86来生成磁场；以及处理单元94，其：测量电极88之间的电势，接收来自激励线圈驱动电路92的对应于被用于驱动激励线圈的信号的参考信号，并且确定组织液体含量的指示(例如，组织样本84的导电性的量度)。
由图14中的流程图图示了根据第三方面的使用磁感生谱来监测组织液体含量的方法。
在第一步骤中，激励线圈86被放置为邻近要被测量的组织样本64，并且电极88被附接在要被测量的组织样本84的区域周围(步骤401)。
在步骤403中，激励线圈驱动电路92被操作用于生成幅值为I并且频率为f的交变电流，所述交变电流被供应到激励线圈86，以便于线圈在组织样本84中生成磁场。
由激励线圈86生成的磁场在组织样本84中引起涡流，所述涡流由被附接到组织样本84的电极88来测量(步骤405)。
在步骤407中，处理单元94使用来自电极88的信号确定组织样本84的液体含量的量度。
优选地，在步骤407中，处理单元94在与来自激励线圈驱动电路92的参考信号进行比较之前执行对来自电极88的接收到的信号的相位调节。该相位调节类似于上文针对图7中的实施例所描述的。来自电极88的经相位调节的接收到的信号与来自激励线圈驱动电路92的参考信号的比较包括从经相位调节的接收到的信号中减去参考信号。然后，所得到的信号如上文针对步骤207所描述的由处理单元94来处理(例如，信号被放大并被解调、被转换到数字域，从信号比率获得实部和虚部(接收到的信号/激励场))。
在图15中示出了第三方面的第二实施例。在该图中的MIS装置82对应于在图2(c)中示出的布置，但是其中，接收器线圈被与组织样本84接触的电极88替代。因此，在该实施例中，激励线圈86被放置为邻近所述组织样本，并且参考线圈96被放置为靠近激励线圈86。
处理单元94测量由电极88测量的电势与由参考线圈96测量的电势之间的相位差(其与激励线圈86具有强的互感生)，以确定组织液体含量的指示。优选地，处理单元94在与来自参考线圈96的信号进行比较之前施加对来自电极88的接收到的信号的相位调节。该相位调节类似于上文针对图7中的实施例所描述的。来自电极88的经相位调节的接收到的信号与来自参考线圈96的参考信号的比较包括从经相位调节的接收到的信号中减去参考信号。然后，所得到的信号如上文针对步骤207所描述的由处理单元94来处理(例如，信号被放大并被解调、被转换到数字域，从信号比率获得实部和虚部(接收到的信号/激励场))。
在图15中示出的实施例提供了图2(c)的布置的优点，即，在激励线圈驱动电路和激励线圈中的变化(例如，由于温度变化)的影响被强烈抑制，并且还具有以下优点：激励线圈86与接收器线圈之间没有串扰。
将意识到，由第二方面和第三方面提供的改善也能够被一起用在MIS装置中，以降低装置的运动敏感度，并且避免激励线圈与接收器线圈之间的串扰的问题。图16和图17图示了MIS装置102的两个实施例，其中，激励线圈被放置在要被测量的组织样本周围，并且两个或更多个电极被用于测量涡流的电势。
图16中的MIS装置102基于在图2(b)中的布置。MIS装置102用于测量组织样本104的液体含量，并且包括：激励线圈106，其被配置为被放置在要被测量的组织样本104周围；两个或更多个电极108，其被连接或被附接到组织样本104，以用于测量组织样本中的电势。激励线圈106和电极108被连接到控制单元110，所述控制单元110包括：激励线圈驱动电路112，其生成具有幅值I和频率f的交变电流，以用于驱动激励线圈106来生成磁场；以及处理单元114，其：测量电极108之间的电势，接收来自激励线圈驱动电路112的对应于被用于驱动激励线圈的信号的参考信号，并且确定组织液体含量的指示(例如，组织样本104的导电性的量度)。由处理单元114执行的处理与上文针对图13的实施例描述的相同。
图17中的MIS装置102基于在图2(c)中的布置。MIS装置102包括：激励线圈106，其被配置为被放置在要被测量的组织样本104周围；以及两个或更多个电极108，其被连接或被附接到组织样本104，以用于测量组织样本中的电势。也提供了参考线圈116，其被配置为被放置在组织样本104周围。激励线圈106、参考线圈116和电极108被连接到控制单元110，所述控制单元110根据来自参考线圈116的信号以及电极108之间的所测量的电势来确定组织液体含量的指示(例如，组织样本104的导电性的量度)。由处理单元114执行的处理与上文针对图15的实施例描述的相同。
在图18的流程图中示出了一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的一般方法。该方法能适用于所有以上实施例和各方面。
因此，MIS装置中的激励线圈是利用交变电流来驱动的，以便令激励线圈生成磁场，并且因此在组织样本中生成涡流。该涡流生成磁场，并且因此在MIS装置的接收器部件中生成电流。该电流由接收器部件来测量(图18的步骤501)。由于组织样本，该测量的电流(接收到的信号)与被用于驱动激励线圈的信号相比将具有相位延迟(以及小的幅度下降)。假设激励信号是正弦波，则接收到的信号也将是正弦波(但相对于激励信号是相位延迟的)。
从上文将注意到，在图9的实施例中，在步骤501中获得信号的接收器部件是激励线圈自身，而在图3、图6、图11和图12的实施例中，接收器部件是这样的接收器线圈：其被布置为靠近组织样本，并且在图7、图8、图13、图15、图16和图17的实施例中，接收器部件是被放置在组织样本上的电极。
也要求参考信号，以便确定由组织样本中的涡流在接收到的信号中感生的相位差。因此，从参考信号部件获得参考信号(步骤503)。假设激励信号是正弦波，则参考信号也将是正弦波。
在一些实施例中(具体而言，图3、图6、图9、图11、图13和图16)，参考信号是被用于驱动激励线圈以生成磁场的电信号，并且因此，参考信号部件是激励线圈驱动电路。将注意到，在图3和图6的实施例中，来自参考线圈的信号被耦合到来自接收器线圈的信号，以便产生仅表示由组织样本中的涡流在接收器线圈中感生的电流的信号。在其他实施例中，(具体地，图7和图8的实施例)，参考信号是从被放置为靠近第二接收线圈(其利用与第一激励线圈相同的信号来驱动)获得的信号，并且因此，参考信号部件是第二激励线圈和参考线圈。在其余的实施例中(图12、图15和图17的实施例)，参考信号是从被放置为靠近激励线圈的参考线圈获得的信号，并且因此，参考信号部件是参考线圈。
在获得接收到的信号和参考信号之后，在一些实施例中，有必要向接收到的信号施加相位调节(尽管将意识到，相反的调节可以替代地被施加到参考信号)，以考虑在被用于获得接收到的信号和参考信号的部件中的差异(具体地，通过使用电极来获得接收到的信号而引入的差异)。因此，在步骤505中，其适用于使用电极来获得接收到的信号的实施例(图7、图8、图13、图15、图16和图17的实施例)，相位调节被施加到所述信号中的一个信号。如上文所描述的，在不存在组织样本的校准实验中能够确定相位调节的量。
接下来，在步骤507中，确定接收到的信号(经相位调节的，如果合适的话)与参考信号之间的相位差。在所有实施例中，除了在图3和图6中的那些实施例以外，步骤507包括从(在数字域中的)其他信号减去一个信号，以给出相位差。在这些实施例中，由于A/D转换器(被用于将模拟信号转换到数字域)的位范围的大部分被专门用于描述激励电极的大的信号，因此组织磁场的影响与那些信号相比是非常小的且仅覆盖很少位。
在图3和图6的实施例中，通过连接接收器线圈与参考线圈而使得在其中感生的电流以相反的方向流动以创建梯度计并且通过将所得到的信号与参考信号进行比较来在步骤507中获得相位差。当没有线圈在组织附近或邻近组织时，参考信号和接收器信号是确切的180度异相，并且将在每个时间点处彼此抵消。然而，当接收器线圈邻近组织或者在组织附近时，在接收器线圈中引入相位延迟，所述相位延迟令所述信号与参考信号异相，因此从接收器和参考部件获得的信号是在接收器线圈中的信号与在参考线圈中的信号的总和，该信号表示感兴趣信号，即，来自组织的信号。在这些实施例中，A/D转换器(被用于将来自互连的接收器线圈和参考线圈的信号转换到数字域)的完整位范围被专门用于描述组织信号，其产生比其他实施例好得多的分辨率。
一旦已经在步骤507中确定了相位延迟，则该相位延迟被用于确定组织样本的组织导电性(以及因此，水含量)的量度(步骤509)。在优选实施例中，组织导电性是使用校准函数和将相位延迟的值映射到组织导电性的表格来确定的。
另外，预期上文所描述的实施例和各方面的变化，以进一步改善用于测量组织液体含量的MIS的可靠性和多样性。下文描述了这些变化中的一些。
多深度MIS和差分深度MIS——MIS的测量深度(即，在组织样本中的测量体积的范围)取决于激励场的强度(其取决于通过激励线圈的电流)和激励线圈的半径。(通过增加交变电流的幅值)增加激励场的强度会增加测量的深度并且反之亦然。
因此，在一些实施例中，激励场的强度能够被设定到特定值处，以影响在特定深度处的MIS测量(例如，以测量诸如肺或肌肉的特定表面下组织的液体含量)。在其他实施例中，能够利用不同的强度激励场来执行多个MIS测量，以获得在组织样本中的不同深度处的液体含量的测量结果。这些测量结果能够被组合以获得差分深度测量结果(即，其指示不同深度之间的液体含量的差异)。差分深度测量结果是比单个深度MIS测量结果对移动伪影更为鲁棒的。
对MIS信号的心跳诱发的调制的使用——如上文所建议的，除了对组织样本中的长期的液体量敏感之外，使用以上各方面和各实施例获得的MIS测量结果还对心跳诱发的脉搏波敏感，这是因为这些压力波暂时改变在MIS激励场中的组织的成分(即，由于血液体积的增加)。因此，在短的间隔中进行若干次MIS测量使得MIS测量结果能够被用于同时评估心率。
另外，胸腔内压力和心脏前负荷的与通气有关的改变引起每搏输出量的变化，并且因此也引起脉搏压力波的幅度的变化。在MIS测量中探测该通气诱发的脉搏压力调制允许评估呼吸速率。此外，这些脉搏压力变化(PPV)被认为是患者的体积状态的量度；高PPV已经与血容量过低和液体响应性相关联。利用在本文中所描述的所有实施例和各方面，对心率、通气速率和PPV的测量是可能的。
对时间MIS测量的加速度计的使用——甚至利用以上实施例和各方面，MIS测量仍对线圈自身之间的相对移动以及线圈与组织样本之间的相对移动敏感。因此，在一些实施例中，运动传感器(例如，加速度计)能够被包括在MIS装置中(并且优选被附接到靠近测量部位(组织样本)的患者)，并且来自运动传感器的信号被处理以确定移动的量(例如，幅值、强度等)并通过对移动的量与阈值进行比较来确定患者是否正在进行过多的移动(例如，如果由加速度计测量的加速度的幅值或强度在给定时刻或者在给定时间段期间的任意点处大于阈值，则移动的量能够被认为是过高的)。在一些情况下，如果确定存在过多的运动，则MIS测量结果能够被舍弃，并且在其他情况下，MIS装置能够被控制为使得其不执行MIS测量，直到运动的水平下降到合适的水平(例如，低于阈值)。
发明应用
上文所描述的MIS装置能够提供关于患者的水合状态、诸如心率的生命体征的反馈，并且向患者自己(例如，通过作为装置的部分的一些直接指示器)或向医学人员(例如，通过无线地通信到远程位置，例如，利用Wi-Fi、蓝牙或蜂窝电信技术)提供脱水或水合过度的警报。由于MIS在原理上不要求组织接触，因此能够以若干不同形式来实施装置。例如，MIS装置能够被形成为脚链、手镯、手表、戒指、织物或手持式设备。
针对血容量过低的早期警报——血容量过低在病房、重症监护室(ICU)和手术室(OR)中的各种非常大的患者群体中由于以下原因是常见的：不足的经口/经静脉液体摄取、血管舒张性麻醉、内出血、败血症、肾功能不全以及因机械通气、发烧、呕吐和腹泻造成的液体流失增加。在手术之前的血容量过低的温和状态已经与更差的结果相关联。血容量过低核查可以揭示在救护车中以及在急救室(ER)中的患者的隐蔽的内出血。由于针对血容量过低的校正的第一补偿机制是将液体从组织转移到血液，组织(去)水合和患者体积状态是生理相关的。因此，测量组织水(的流失)的MIS装置将提供针对在病房、ICU、OR和ER中的住院患者中的血容量过低的早期警报。
针对毛细血管渗漏的早期警告——测量组织水(的升高)的MIS装置将提供针对增加的毛细血管渗漏的早期警报，其潜在地指示败血症，在ICU环境中的最大死因之一。因此，组织水含量能够是关于患者的状况的“早期警报分数”的部分。
提供针对住院患者的液体治疗的引导——如上文所陈述的，血容量过低是在许多住院患者中的常见问题，并且第一处置选择是液体治疗。然而，由于液体有时从脉管系统渗漏出，因此要求大的体积，这潜在导致液体过载。液体过载在病房、ICU和OR中是常见的。尤其处于液体过载风险的特定患者群体是因渗漏性脉管系统造成的败血症患者、具有肾功能不全的患者、以及经受要求心肺机器的心脏手术(例如，冠状动脉旁路搭桥(CABG)手术)的患者。测量组织水含量的MIS装置能够提供针对接收静脉内液体的患者中的液体过载的早期警报，这是因为液体过载的第一迹象是组织水肿形成。
提供针对血液透析的引导——具有末期肾病的患者每周接收血液透析多次。然而，何时停止血液透析期是非常难以定义的。当血液透析过长时，患者将变得脱水和血容量过低，其可能仍然未被注意，直到患者试图站立并(几乎)昏倒。这种风险对于在家中接受血液透析的患者甚至更高。测量组织水含量的MIS装置将提供针对血液透析的引导，以用于具有慢性肾病的患者。
针对脱水的早期警报——脱水是在许多家庭护理患者群体之中的重大问题，包括发达国家和发展中国家中的婴儿、儿童、老年人、孕妇、糖尿病患者以及运动员、登山者和士兵。特别是在新生儿和儿科重症监护室中，脱水是发展非常快速的主要的问题。测量组织水含量的MIS装置将提供针对这些人/患者中的脱水的早期警报。
在家中的水肿形成——若干家庭护理患者群体处于发展外周性水肿的风险中，包括具有心脏衰竭、肾病综合征、肝硬化、糖尿病、高血压的患者以及进行了淋巴手术(例如，作为乳腺癌手术的部分)的患者。此外，妊娠常常由于高血压而复杂化，其也导致外周性水肿。测量组织水含量的MIS装置将提供针对在这些患者群体中的水肿形成的早期警报。特别是针对孕妇，对腿水肿的早期检测能够针对妊娠诱发的高血压发出警报，所述妊娠诱发的高血压除了外周性水肿以外还能够导致(预)子痫惊厥和早产。
因此，提供了用于使用MIS来监测人或动物身体中的组织的体液含量的装置和方法，所述装置和所述方法对装置和/或组织的移动鲁棒、和/或对从组织获得的低信号水平鲁棒。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种用于使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的装置，所述装置包括：
-第一激励线圈，其要被放置为接近所述组织样本，以用于在所述组织样本中感生电流；
-接收器线圈，其要被放置为接近所述组织样本，使得所述第一激励线圈和在所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生电流；
-参考线圈；
-第二激励线圈，其被布置为靠近所述参考线圈并用于在所述参考线圈中感生电流；以及
-控制单元，其被配置为：
-将交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈；
-从第一信号和第二信号获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度，所述第一信号表示由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流，并且所述第二信号表示由所述第一激励线圈在所述接收器线圈中感生的所述电流和在所述组织样本中的所述电流；并且
-根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元被配置为将相同的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈中的每个。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述接收器线圈被连接到所述参考线圈，使得由所述第一激励线圈在所述接收器线圈中感生的所述电流和在所述组织样本中的所述电流在与由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流相反的方向上流动；并且
其中，所述控制单元被配置为获得在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度，并且被配置为使用互连的接收器线圈和参考线圈的输出以及第三信号来确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度，所述第三信号表示被施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的所述交变电流。
4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的装置，其中，所述第一激励线圈和所述接收器线圈被配置为被放置在要被测量的所述组织样本周围。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述控制单元被配置为将具有第一幅值的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量，并且其中，所述控制单元还被配置为：
-将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；
-获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且
-根据在所述第二深度处的所述组织样本中测量的电势来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述控制单元还被配置为：
-控制所述装置以随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且
-随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象并用于测量所述对象的移动；
其中，所述控制单元还被配置为：
-分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且
-如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的装置，所述装置还包括运动传感器，所述运动传感器用于附接到所述对象并用于测量所述对象的移动；
其中，所述控制单元还被配置为：
-分析来自所述运动传感器的所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且
-仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
9.一种使用磁感生谱MIS来确定对象的组织样本的液体含量的量度的方法，所述方法包括：
-将交变电流施加到被放置为接近所述组织样本的第一激励线圈，以在所述组织样本和被放置为接近所述组织样本的接收器线圈中感生电流，并且将交变电流施加到被布置为靠近参考线圈的第二激励线圈，以在所述参考线圈中感生电流；
-从第一信号和第二信号获得在所述组织样本中感生的所述电流的量度，所述第一信号表示由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流，并且所述第二信号表示由所述第一激励线圈在所述接收器线圈中感生的所述电流以及在所述组织样本中的所述电流；并且
-根据在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定所述组织样本的所述液体含量的量度。
10.根据权利要9所述的方法，其中，施加交变电流的步骤包括将相同的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈中的每个。
11.根据权利要求9或10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
-将所述接收器线圈连接到所述参考线圈，使得由所述组织样本中的所述电流在所述接收器线圈中感生的所述电流在与由所述第二激励线圈在所述参考线圈中感生的所述电流相反的方向上流动；
其中，获得在所述组织样本中感生的所述电流的所述量度的步骤以及确定所述组织样本的所述液体含量的所述量度的步骤使用来自所连接的接收器线圈和参考线圈的输出以及第三信号，所述第三信号表示被施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的所述交变电流。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述第一激励线圈和所述接收器线圈放置在要被测量的所述组织样本周围。
13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其中，将交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的步骤包括：施加具有第一幅值的交变电流，以便测量在所述组织样本中的第一深度处的所述组织样本的所述液体含量；
所述方法还包括以下步骤：
-将具有第二幅值的另外的交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈，以便测量在所述组织样本中的第二深度处的所述组织样本的所述液体含量；并且
-获得在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的量度；并且
-根据在所述第二深度处的所述组织样本中感生的所述电流的所述量度来确定在所述第二深度处的所述组织样本的所述液体含量的量度。
14.根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
-随时间确定所述组织样本的所述液体含量的多个量度；并且
-随时间分析所述组织样本的所述液体含量的所述多个量度，以确定所述对象的心率、呼吸率和/或脉搏压力变化的量度。
15.根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
-测量所述对象的移动；
-分析所述对象的所述移动的测量结果，以确定移动的量是否超过阈值；并且
进行以下步骤中的一个：
-如果所述移动的量超过所述阈值，则舍弃所述液体含量的所述量度；
-仅在所述移动的量低于所述阈值时，将所述交变电流施加到所述第一激励线圈和所述第二激励线圈。
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