JP2013521901A - 走査電気インピーダンス断層撮影装置用の電極、および走査電気インピーダンス断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

ＥＩＴ走査装置（１１）用の電極アセンブリは、電極（１５）と、電流供給ユニット（１７）と、電圧バッファユニット（１９）と、スイッチ論理ユニット（２１）と、異なる素子を接続するためのラインとを含み、スイッチ論理ユニット（２１）は、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）と、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とを含む。ベルト状装置は複数の前記電極アセンブリを含む。ＥＩＴ画像を測定する方法は、好ましくはそのようなベルト状装置に配置されたそのような電極アセンブリを用いる。

Description

この発明は、請求項１の前提部に記載の電気インピーダンス断層撮影（electrical impedance tomography：ＥＩＴ）走査装置用の電極アセンブリと、複数の前記電極アセンブリを含むベルト状装置と、請求項２４の前提部に記載の電気インピーダンス断層撮影画像を測定する方法とに関する。

先行技術
電気インピーダンス断層撮影（ＥＩＴ）は、生存種を含む不透明体の組成および機能を調査し、測定するために使用される、非侵襲性の撮像手法である。近年、ＥＩＴは順調に患者に適用されてきた。集中治療担当医、呼吸器科医、および理学療法士にとって、電気インピーダンス断層撮影（ＥＩＴ）は、局所的な肺換気およびかん流（血液の流れ）についてのリアルタイム情報を提供する撮像法である。従来の方法とは異なり、ＥＩＴは、患者がセンサを通して呼吸することを必要とせず、電離ｘ線を適用せず、また、長時間、たとえば２４時間またはそれ以上の間、使用可能である。したがって、ＥＩＴは連続して使用可能であり、そのためリアルタイムで長期にわたって治療効果を監視するのに適している。ＥＩＴは最初、呼吸機能を監視するために１９８３年に使用され、肺容量、血流、および心臓活動における局所的変化の連続した非侵襲性測定を可能にする唯一の臨床法であり続けている。この手法についてのさらなる詳細は、ここに引用により援用される、コスタ（Costa）ＥＬ、リマ（Lima）ＲＧ、アマト（Amato）ＭＢによる論文「電気インピーダンス断層撮影」（Electrical impedance tomography）、Curr Opin Crit Care、２００９年２月；１５（１）：１８−２４に見つけることができる。

ＥＩＴでは、米国特許第５，６２６，１４６号に開示されているように、通常８〜３２個の複数の電極が、被験者の胸の周囲に配置される。制御ユニットは、電気信号、たとえば電流が、皮膚上の電極の１つまたはいくつかの対に印加されて電界を構築し、それが次に他の電極によって測定される、ということを確実にする。電流を印加するために使用される電極は「電流注入電極」と呼ばれるが、それらのうちの１つは、基準電位、たとえば接地として機能する場合がある。通常、３〜１０ｍＡが５０〜２００ｋＨｚで注入される。残りの電極を用いて、結果として生じる電圧が測定され、次に胸部内の電気インピーダンスの分布を推定するために使用される。電圧の組を画像に変換するために、特定のアルゴリズムが開発された。インピーダンス推定の不良設定性質を克服するために、多くのＥＩＴ撮像アルゴリズムは、先験的情報および正規化として公知である付加的仮定を活用している。先験的情報は、たとえば、被験者の胸についての幾何学的情報であってもよい。ある典型的な正規化仮定は、胸部内インピーダンス分布が急変しない、ということである。別の仮定は、すべての電極が患者の皮膚に適正に接続されている、ということである。結果として生じる画像は、胸部内の真のインピーダンス分布の妥当な推定を提供する。

ユーザ、たとえば臨床医にとって有用となるために、算出されたインピーダンス分布画像は、空気の有無、または空気量の変化、血量の変化、および／または身体空間への筋肉変位を示す画像へと変換される。ＥＩＴでは、空気の代わりに、呼吸可能なガス混合物を使用できる。これらの画像は、１秒に数回、映画のように迅速に次々とプロットされて、各肺領域を出入りするガスおよび血液の流れの視覚的表示を作成し、医師が肺機能および／または心臓機能をリアルタイムで評価できるようにする。ＥＩＴの広範な使用に対する現在の主な障害は、低い信頼性と高いコストである。

電極は容易に切断するおそれがあり、また、皮膚との電気的接触は５００オームと同程度から１００００オームまで何桁も変わる場合がある。接続不良の電極は、電圧供給制限のため、予め規定された必要な電流を注入できない。したがって、結果として生じる画像はしばしば、不均質な電流注入によるアーチファクトを含む。そのようなアーチファクトは生理学的信号と間違われて、間違った診断および不適切な治療につながるおそれがある。電極の接触不良によるアーチファクトの一例を図６ｂに示す。ユーザは、電極の接触が不良であることを知っていたとしても、どのような適切な是正処置を講じればよいか知らない場合がある。

リゴー（Rigaud）らは、論文「活性電極アプローチを用いたインピーダンス断層撮影用の試験的取得システム」(Experimental acquisition system for impedance tomography with active electrode approach)（Med Biol Eng & Comput、１９９３年１１月、３１：５９３−５９９）において、複数のいわゆる「活性電極」と、基準電圧源および取得回路を含む制御ユニットとを備える試験的ＥＩＴ測定システムを記載している。活性電極は各々、取得システムによって制御される、電圧バッファ、１組のスイッチ、およびスイッチ論理ユニットを備える。電極の近くで、電流源、電圧バッファ、および１組のスイッチが接続される。これらの手段により、電極は多機能となる。

リゴーでは、電極のスイッチ論理ユニットはデータラインに並列接続される。このため、各電極は、適切なアドレス指定、デジタル保存、および同期化を必要とする。各電極は一意的なアドレスを有する必要があるため、この目的のために、プログラム可能なマイクロチップまたは特殊な配線によるアドレス指定を使用しなければならない。これは、電極用の制御回路の製造を高価にする。

リゴーが提案した解決策は、すべての電極が常に良好に機能している、ということを仮定している。彼らの論文には、電極の適正な機能をチェックすることは開示されていない。また、皮膚と良好に接触していない電極を識別する方法は述べられていない。しかしながら、皮膚との接触が不良である、適正に機能していない電極は、結果に悪影響を与えるため、勘案する必要がある。

リゴーでは、２つの電極の差動電圧が、次のローパスフィルタを用いてハードウェア復調器に配線結合されている。これは、復調が迅速であるという利点を有する。欠点は、アナログ復調器のハードウェア実現化が高価であり、柔軟性に欠ける、ということである。

リゴーが開示した装置は、電極と同数の電流源を含む。これらの電流源は、中央コンピュータによってオンおよびオフに切換えられる。理論上および事実上、２つ以上の電流源が同時に活性となる場合があり、それにより、命を脅かすおそれのあるレベルの電流を注入する。リゴーは、分布された電極構成において電流の同時注入を防止する方法を何ら開示していない。

ヨーク（York）らにより「本質的に安全な電気断層撮影システム」（An Intrinsically Safe Electrical Tomography System）、インダストリアル・エレクトロニクス（Industrial Electronics）、２００３、ＩＳＩＥ’０３、２００３ ＩＥＥＥ国際シンポジウム、２００３年６月９〜１１日、第２巻、９４６〜９５１頁、および／または「加圧濾過を監視するためのプロセス断層撮影に向けて」（Towards Process Tomography for Monitoring Pressure Filtration）、ＩＥＥＥセンサーズジャーナル（Sensors Journal）、第５巻、第２号、２００５年４月に開示されているような、加圧濾過中の進展を監視するための本質的に安全なＥＩＴの一実現化例では、通常１６〜２４個の複数の電極が対象物の周囲に配置され、この場合、前記対象物は、固相からの液体の分離用の化学工場における加圧濾過用の容器である。ヨークらによるこの装置では、所与の電極の電気信号を制御するために４つのリレーが割当てられ、１つは電極を電流源の正線に接続し、１つは電流源の負線に接続し、１つは電圧計の正線に接続し、１つは電圧計の負線に接続する。これら４つのリレーの制御は、それらをデイジーチェーンにおける１つの単一ビットシフトレジスタとして配置し、接続されたＰＣでデイジーチェーンを制御することによって行なわれる。言及された測定の遅さ、すなわち毎分約１〜２個の画像という速度は、加圧濾過プロセスを監視する目的にとっては欠点とはならない。ヨークらが記載したＥＩＴシステムは加圧濾過中の進展の監視以外の目的に容易に適用され得る、ということが述べられているが、前記システムを医療用途に適用した場合、多くの問題が生じるであろう。理由のうちのいくつかは、以下のとおりである：（ａ）電圧測定用増幅器と電極との間の大きな距離（通常５０メートル）が、干渉およびノイズに関する問題を引き起こす；（ｂ）生体での変化ははるかにより迅速な速度（たとえば呼吸数または心拍数）で起こるため、低い画像速度は受け入れられない；および（ｃ）ヨークが使用する電気機械式リレーの寿命は、部品の機械的使用により、通常５００万周期に限定されており、それは医療測定には受け入れられない。

米国出願第２００５／００５９９０１ Ａ１号は、周波数領域での測定の信頼性を向上させる方法を開示している。この方法は、最適な信号対ノイズ比を提供する注入電流の周波数を探すことを提案している。それは、電極が皮膚と接触しないかもしれないということを考慮していない。前記開示された方法はしたがって、電極が皮膚と接触していない場合には機能しないであろう。

接触インピーダンスは、測定された電圧および電流の商として算出され得る、ということは公知である。しかしながら、そのような測定は、信頼できるＥＩＴ画像を得るために電極がいつ十分に接触しているかを判断する手助けにはならない。予想されるインピーダンスとの比較も役に立たない。なぜなら、電流注入装置はその動作範囲を超えて測定アーチファクトを誘発するかもしれないためである。

不良の電極をグラフィカルユーザインターフェイス上に表示すること、および／またはユーザに状況を知らせるために警告音を作動させることが、これまで提案されてきた。これらの装置はいずれも、誤解を招くおそれがある画像の算出を防止しない。

現在のＥＩＴシステムの別の欠点は、高いコストである。ＥＩＴシステムは、測定値に内在するノイズを平均化するために、各電極についての電圧を別個に測定する。そのような実現化は、電極と同じ数の測定チャネルを必要とするため、かなり高価である。はるかにより安価な一実現化例は、胸の周囲で電圧を１つずつ測定すること、すなわち多重化を採用することであろう。この手法は当該技術分野において公知であり、高価な差動増幅器および迅速なアナログ−デジタル変換器といった重要なリソースの共有を可能にする。しかしながら、測定値には平均化によって排除可能な著しいノイズがある。この理由により、測定時間を最大化することが有利である。たとえば、電極のうちの１つが不良である場合、そのような不良電極に割当てられた時間は完全に浪費される。機能している電極用の時間を最大化するために、機能していない電極を測定シーケンスから除外する方法を有することが、非常に有利であろう。

接触していない電極が存在する場合に信頼できるＥＩＴ画像を提供できる装置はまだ記載されておらず、このため現在利用可能ではない。上述の理由により、画像の誤った解釈および不適切な治療を避けるために、そのような頑強な装置に対する明らかな要望が存在する。

発明の目的
したがって、この発明の目的は、低コストで製造可能な信頼できる電極アセンブリを提供することである。別の目的は、事前のアドレス指定および高価な電子部品を必要としない、電極用のアセンブリ回路を提供することである。さらに別の目的は、機能していない電極を測定シーケンスから除外可能な装置および方法を提案することである。別の目的は、機能していない、または機能不良の電極による誤ったデータが存在する場合に、信頼できるＥＩＴ画像を作成する装置および方法を提供することである。別の目的は、特に肺および心臓の診察のために信頼できるＥＩＴ画像を作成する装置および方法を提供することである。別の目的は、特に診察のためにＥＩＴ法の汎用性を高めることである。さらに、別の目的は、電流注入のパターンおよび電圧読出のパターンを独立して制御することである。

発明の説明
上述の目的は、この発明の請求項１および請求項１３に記載の電極と、請求項１６に記載のベルト状装置と、請求項２５に記載の方法とによって解決される。

この発明のＥＩＴ走査装置用の電極アセンブリは、
電極と、
電流供給ユニットと、
電圧バッファユニットと、
スイッチ論理ユニットと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを電極と接続するためのラインと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットをスイッチ論理ユニットと接続するためのラインとを含み、
スイッチ論理ユニットは、スイッチ論理ユニットから受信したデータに従って、すなわち基づいて、電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを作動させるためのスイッチと接触しており、
電極アセンブリは、スイッチ論理ユニットが、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子と、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子とを含むことを特徴とする。

有利には、この電極アセンブリ構成は、たとえばベルト状構造上に整列された複数の電極の順次起動を可能にする。電極がマイクロプロセッサによってアドレス指定される特定のアドレスを各電極に提供する必要はない。個別のアドレスがないため、電極ドライバの製造コストは低く保たれ得る。したがって、使い捨ての電極およびベルト状構造の生産が可能になる。

一方の要素が第１のシフトレジスタの（すなわち、第１のデイジーチェーンの）一部であり、一方の素子が第２のシフトレジスタの（すなわち、第２のデイジーチェーンの）一部である、少なくとも２つのシフトレジスタ素子により、スイッチ論理ユニットは２つの異なるコマンド構造を異なる間隔で進めることを可能にする。これは、この発明によって、第１の電流注入コマンド構造が第１の間隔でトリガされ、第２の測定コマンド構造が好ましくはより迅速な第２の間隔でトリガされて、特定の電流印加構成中の多くの測定を可能にする、という有利な状況をもたらす。

人体の異なる対象領域の監視は、異なる電流注入および電圧読出のパターンを必要とする場合がある。前胸壁の直近に位置する心臓を監視するには、たとえば、主として心臓の近傍に電流注入を適用し、背部では電流を注入しないことが有利である。同時に、結果として生じる電圧は、すべての電極を用いて測定されるべきである。これは、少なくとも２つのシフトレジスタを有する電極アセンブリ設計により可能である。それに比べ、たった１つのパターンの電流注入および電圧読出は、単一のシフトレジスタを介して（すなわち、１つのデイジーチェーンを介して）動かされ得る。

二重のシフトレジスタ構成は、不良電極が存在する場合、測定の時間効率をより良くする。１つの電極が故障している場合、電流注入電極を切換えることなく、この不良電極を迅速に巡回し、それによりそれを効果的に抜かして次の電極へと測定を進めることが有利である。これは、この発明による２つのシフトレジスタ構成によって可能となる。これに対し、上に引用されたようなヨークらによる公知の装置では、走査パターン全体を何度も再ロードする必要がある。同時に、より多い量の測定値が不良である。

この発明の電極アセンブリの二重シフトレジスタ構成は、電気機械式リレーを使用する従来のシステムよりもはるかに速く（通常、１０００倍速く）、通常、１６個の電極のシステムでは３０秒ごとに１つの画像フレームをもたらす。

好ましくは、第１のシフトレジスタの前記少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの前記少なくとも１つの素子（すなわち、シフトレジスタの素子）は、２つの異なるクロック、クロック速度、および／またはクロックラインによって制御される。

好ましくは、第１のシフトレジスタの前記少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの前記少なくとも１つの素子は、電極の直近に、好ましくは１センチメートル以内に、より好ましくは電極上に直接、位置する。

好ましくは、シフトレジスタの少なくとも１つの素子はフリップフロップである。より好ましくは、シフトレジスタの少なくとも１つの素子は２ビットフリップフロップである。２ビットフリップフロップは、コマンド構造において最大４つの異なる設定を割当てることを可能にする。有利には、２ビットフリップフロップは、２つの並列フリップフロップ、特に２つのエッジトリガ型Ｄフリップフロップまたは２つのマスタースレーブＤフリップフロップで構成される。

好ましくは、スイッチ論理ユニットは、少なくとも第１のスイッチを介して電流供給ユニットを電極と接続するための第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、たとえばフリップフロップと、少なくとも第２のスイッチを介して電圧バッファユニットをアナログラインＡ１およびＡ２と接続するための第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、たとえばフリップフロップとを含む。

好ましくは、電極を基準電位と、たとえば、必要であると考えられ、装置によって提供される接地または任意の他の電圧レベルと接続するために、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子によって制御される第３のスイッチが設けられる。この接地は、定電圧である必要はない。それは、たとえば交流電圧であってもよい。

好ましくは、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（たとえば、２ビットフリップフロップ）は、第１および第３のスイッチと接続されている。これにより、選択された任意の電極対に対し、注入電流回路を、注入源と基準電圧、たとえば接地との間で閉じることができる。

好ましくは、電圧バッファユニットは、第１および第２の電圧バッファと、第１および第２の電圧バッファのうちの一方または双方を第１および第２のアナログラインＡ１およびＡ２にそれぞれ接続するための前記第２のスイッチおよび第４のスイッチとを含む。これにより、選択された任意の電極対間で、電圧差、ひいては電圧が測定可能である。

好ましくは、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（たとえば、２ビットフリップフロップ）は、第２および第４のスイッチと接続されている。

個々のスイッチの作動は、異なる測定パターンが実現され得るという利点を有する。１つの好ましいパターンは、複数の電極対間の電圧降下を時計回りまたは反時計回りに測定することである。好ましくは、前記複数の電極対は、測定平面における円の中心からの角度として測定される場合、互いから少なくとも６０度離れている。いずれの場合も、複数の電極対は、たとえば隣接する電極の複数の対であってもよい。

電圧読出シーケンスとは異なり得る電流注入パターンを選択できるということは、特に有利である。１つの重要な用途は、不良電極を測定から除外し、測定用に節約された時間を適正に機能する電極に再割当てすることである。この発明のアセンブリの別の用途は、特定の器官、たとえば心臓に分析を集中させることである。すべての電極の測定値を考慮しながら、心臓に近い電極に電流注入が集中される。さらに別の用途は、ある所与の電流注入パターンで、次の走査における異なる電圧パターンを測定することである。そのような第２の測定走査は、後の分析段階におけるノイズ低減手法にとって役立つ、本質的に独立した１組の測定値を作り出す。

好ましくは、通常正弦波である基準信号ラインを電流供給ユニットと接続するために、さらに別のまたは第５のスイッチが設けられる。（実際には第１のスイッチの設定に対応する）第５のスイッチの設定は、選択された電極に正弦波が印加されるかどうかを判断する。正弦波は、注入電流の振幅および周波数を決定する。正弦波の周波数は、電圧測定値の選択された周波数を構成する。

好ましくは、電流供給ユニット、電圧バッファユニット、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、および／またはスイッチは、集積回路に集積される。すなわち、集積回路として設計される。好ましくは、シフトレジスタの素子（すなわち、少なくとも、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子）が、集積回路に集積される。そのような集積回路は、各電極の上またはその直近に搭載されるのに十分なほど小さい。

好ましくは、集積回路は、電極上に配置され、または電極に取付けられる。これは、複数の電極アセンブリを含むベルト状構成の最適に小型の設計を可能にする。

有利には、安全性ユニット、たとえば比較器回路が設けられ、それは、第２の電流源の両端の電圧降下を測定するために、前記第２の電流源と接続している。この安全性回路は、注入された電流（すなわち、検査されるサンプルまたは身体を通過する全電流の合計）が予め定められた最大しきい値レベルを超えて増加する状況を防止できる制御機能を有する。このため、危険なほど高い注入電流レベルが回避される。

好ましくは、安全性ユニットは少なくとも抵抗器とスイッチとを含み、スイッチはスイッチ論理ユニットと接触しており、スイッチは、電極が注入電極として作用している場合はいつでも、抵抗器を介して第２の電流源を接地に接続するよう制御可能である。

好ましくは、測定された電圧は、復調前にデジタルフォーマットに変換される。このため、復調前にＡ／Ｄ変換が起こる。これは、測定された信号が、復調前に修正されることなく直接分析され、評価され得るという利点を有する。

この発明の代替的なＥＩＴ走査装置用の電極アセンブリは、
電極と、
電流供給ユニットと、
電圧バッファユニットと、
スイッチ論理ユニットと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを電極と接続するためのラインと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットをスイッチ論理ユニットと接続するためのラインとを含み、
スイッチ論理ユニットは、スイッチ論理ユニットから受信したデータに従って電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを作動させるためのスイッチと接触しており、
電極アセンブリは、安全性ユニット、たとえば比較器回路が設けられ、それは、第２の電流源の両端の電圧降下を測定するために、前記第２の電流源と接続していることを特徴とする。

有利には、この電極アセンブリは、複数の同一の電極アセンブリと組合せて使用する場合、電流を１つの注入電極に１度だけ注入することによるＥＩＴ測定の安全な実行を可能にする。何らかのエラーのためにいくつかの電極が注入電極として作用する場合、患者が電流にさらされる危険が高くなりすぎる。この場合、第２の電流源の両端の電圧降下が、予め定められたしきい値レベル未満に低下する。この時点で、予防措置として、安全性回路のスイッチが起動され、すべての電流注入が停止される。

好ましくは、スイッチ論理ユニットは、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、たとえばフリップフロップと、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子、たとえばフリップフロップとを含む。

好ましくは、この代替的な電極アセンブリは、任意の他の電極アセンブリに対し、ここに開示された好ましい特徴のいずれかを単独でまたは組合せて含む。

この発明のベルト状装置は、支持ストラップ要素上に間隔をあけた関係で配置された複数の前記電極アセンブリを含み、前記支持ストラップ要素は、複数の電極アセンブリの電流供給ユニット、電圧バッファユニット、およびスイッチ論理ユニットを制御回路と接続するための接続ラインも含む。そのようなベルト状装置は安価で製造され得る。したがって、使い捨て可能な装置として使用されてもよい。

好ましくは、隣接する電極アセンブリのスイッチ論理ユニットは、互いに直列接続されている。

好ましくは、異なる電極アセンブリの電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットは、互いに並列接続されている。

好ましくは、ベルト状装置には、複数の注入電流源による同時電流注入を検出するために、第２の電流源をすべての電極と接続する安全性接続ラインが設けられる。この安全性ラインは、注入された電流が予め定められた最大しきい値レベルを超えて増加する状況を防止できる制御機能を有する。このため、危険なほど高い注入電流レベルが回避される。

好ましくは、走査ユニットと、測定ユニットと、支援機能ユニットと、計算ユニットとを含む制御回路が設けられ、前記ユニットは、接続ラインを介して電極アセンブリと接触している。

好ましくは、測定ユニットは、第１および第２の差動増幅器と、前記第１および第２の差動増幅器に接続された第１および第２のＡ／Ｄ変換器とを含む。これにより、一方の増幅器が小さい電圧差を正確に測定でき、他方の増幅器が高い電圧差を正確に測定できる。検査されるサンプル、すなわち身体の伝導度は比較的良好なため、通常、小さい電圧差が予想され、たとえば比較的高い利得を有する第１の増幅器で測定される。しかしながら、対のうちの一方または双方の電極が不良である場合、予想される電圧差は大きく、たとえば比較的低い利得を有する第２の増幅器によって確実に判断され得る。

好ましくは、前記第１および第２の差動増幅器は、２つの異なる利得を含み、好ましくは、第１の増幅器は、１００〜１０００の範囲の利得を有し、第２の増幅器は１〜１００の範囲の利得を有する。

好ましくは、走査ユニットは、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子を制御するためのデータ信号と、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子をクロック制御するためのクロック信号とを提供するために設計される。

好ましくは、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子は、２つの異なる間隔でクロック制御される。したがって、スイッチ論理ユニットは、２つの異なるコマンド構造を異なる間隔でトリガできる。

好ましくは、支援機能ユニットは、注入電流源用の供給電圧および基準信号を提供するために設計される。

より好ましくは、支援機能ユニットは、注入電流源用の供給電圧、基準信号、および励起信号を提供するために設計される。

好ましくは、計算ユニットは測定ユニットに接続されており、測定ユニットから受信したデータを用いて所望のＥＩＴ走査画像を計算するために設計される。

この発明のＥＩＴ走査システムは、上述のようなベルト状装置と、制御回路に接続された画像算出装置とを含む。

この発明のＥＩＴ画像を測定する方法は、間隔をあけた関係で配置された複数の電極アセンブリの使用を含み、各電極アセンブリは、
電極と、
電流供給ユニットと、
電圧バッファユニットと、
スイッチ論理ユニットと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを電極と接続するためのラインと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットをスイッチ論理ユニットと接続するためのラインとを含み、
スイッチ論理ユニットは、スイッチ論理ユニットから受信したデータに従って電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを作動させるためのスイッチと接触しており、
複数の電極アセンブリは、電流供給ユニット、電圧バッファユニット、およびスイッチ論理ユニットを制御回路と接続するための接続ラインによって接続され、
前記方法は、スイッチ論理が、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）と第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とで制御されることを特徴とする。オプションで、前記方法はさらに、電極による電流注入が、１度に２つ以上の電極を介した同時電流注入を防止するための安全性回路によって制御されることを特徴とする。

代替的な一実施例によれば、この発明のＥＩＴ画像を測定する方法は、間隔をあけた関係で配置された複数の電極アセンブリの使用を含み、各電極アセンブリは、
電極と、
電流供給ユニットと、
電圧バッファユニットと、
スイッチ論理ユニットと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを電極と接続するためのラインと、
電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットをスイッチ論理ユニットと接続するためのラインとを含み、
スイッチ論理ユニットは、スイッチ論理ユニットから受信したデータに従って電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットを作動させるためのスイッチと接触しており、
複数の電極アセンブリは、電流供給ユニット、電圧バッファユニット、およびスイッチ論理ユニットを制御回路と接続するための接続ラインによって接続され、
前記方法は、電極による電流注入が、１度に２つ以上の電極を介した同時電流注入を防止するための安全性回路によって制御されることを特徴とする。オプションで、前記方法はさらに、スイッチ論理が、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）と第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とで制御されることを特徴とする。

双方の前記方法は、ＥＩＴ測定の安全で確実な適用を可能にする。スイッチ論理は、１度に１つの単一電極が注入電極として作用するような測定の制御を可能にする。安全性回路は、不良の電極アセンブリまたは制御回路によって２つ以上の電極が電流注入電極として同時に作用する場合に、すべての電流注入が停止されることを確実にするよう、さらなるセキュリティを提供する。

好ましくは、前記第１のシフトレジスタ（２７）および前記第２のシフトレジスタ（２９）の各々は、異なるクロック、異なるクロック速度、または異なるクロックラインによって制御される。

好ましくは、前記安全性回路は、上述のような安全性ユニット（２２）を含む。
好ましくは、安全性ユニットは少なくとも抵抗器とスイッチとを含み、スイッチはスイッチ論理ユニットと接触しており、スイッチは、電極が注入電極として作用している場合はいつでも、第２の電流源を抵抗器に接続するよう制御可能である。

発明の詳細な説明
従来のＥＩＴシステムと同様に、電流が注入されて電界を構築し、次にこの電界が、胸の周囲に配置された複数の電極によって測定される。最大の柔軟性を得るために、各電極は電流を注入するために使用可能である。たとえば、８個の電極の構成では、これは、８ヶ所の異なる電流注入の場所、および電流注入の各場所につき８回の測定をもたらす。通常、全部で８×８＝６４個の測定値が結果として生じ、以下の章で測定ベクトルｂと呼ばれる。また、これに代えて、他の走査パターンでは、より多い、またはより少ない測定値が結果として生じてもよい。

この発明では、患者の胸部の周囲のベルト状構造上に、複数の電極が配置される。そのようなベルトの両端は、固定長または可変長で、コネクタにおいて接合される。コネクタは好ましくは、たとえば歪ゲージを用いてベルトの伸びを測定する。次に、ベルト状構造の伸縮力が、接触不良の電極についての情報とともにユーザに有利に提供される。後者は、以下のように測定される。

患者の胸の周囲の同じベルト状構造上に搭載された複数の電流源が、ＲＭＳが１〜１０ｍＡ、好ましくは５〜１０ｍＡのＡＣ電流を、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数で印加する。注入電流源は、電圧制御された高出力インピーダンスの電流源である。電極のうちの１つは、接地電極、基準電位、または電流シンクとして作用する。電極と皮膚との間の可変接触インピーダンスを介して電流を駆動するために、各電流源は閉ループ制御モードで動作している。その結果、時間的に変化する異なる電極−皮膚インピーダンスに対処するように、出力電圧が変化するであろう。正常動作では、この電圧は通常、供給電圧の５０％未満であろう。電流源が予め設定された電流を身体を通るように駆動できない場合、それは、通常供給電圧の８０％よりも高い、供給電圧に近い電圧を出力するであろう。この発明の一局面によれば、好ましくはすべての電極の第１の完全走査で、すべての電極上のすべての電圧が測定される。この目的のため、電極上に配置された電圧バッファが使用可能である。それらは測定された電圧をアナログ測定ユニットに伝え、それは、測定された電圧に従って、特定の電極が適正に機能しているか否かを判断する。

たとえば８個の電極が胸の周囲に配置されている場合、各電極の接触品質を評価するために８回の測定が必要となるであろう。ある電極が皮膚と十分に接触していない場合、対応する電流源は設定された電流を身体を通るように駆動できず、電極の電圧は供給電圧に近づくであろう。対応する電流シンク（基準電位）電極が良好に接触していない場合も、同様である。このため、所与の電極対の両端で、測定された電圧があるしきい値、通常供給電圧の８０％よりも高い場合、２つの電極のうちの一方が機能していないと指定され得る。前記しきい値は、検査される身体と無関係である。それは電極−皮膚インピーダンスと無関係であり、電力供給能力の関数にすぎない。２つの電極のうちのどちらが、またはおそらくは双方が、高い電圧測定値をもたらし、ひいては良好に接触していないのかが不明なため、双方の電極が独立した電極に接続された状態で評価手順を繰返す必要がある。そのような手順は、典型的なＥＩＴ走査において、すなわち、隣接し合う電極であるかまたは測定すべき２つの電極間の任意の数の電極を抜かした電極である２つの電流注入電極を、総当たりパターンで身体中を動かす場合において、暗示される。このため、ＥＩＴ測定の開始時に、適正に機能していない電極をすべて選別することが可能である。接触不良を２回起こした各電極は、「機能していない」として安全に指定され得る。次の段階で、機能していない電極で測定されたすべての値が、さらなる分析から除外される。

多数の電流源を介したＡＣ電流の偶発的注入を防止するために、オプションの安全性接続部が実現される。この安全性接続部は、通常２ｍＡの別個のＤＣまたはＡＣ電流源によって供給される（図７を比較）。各電極上で、基板搭載ＡＣ電流源を制御するスイッチが、たとえば１ｋオームの抵抗器を安全性ラインに接続する別のスイッチと接続され得る（図５）。電極の機能がＡＣ電流を注入することである場合、この第２のスイッチは抵抗器を安全性接続部に接続し、それによりＤＣ電流をすべて流し出す。第２の電極が偶然にＡＣ電流を同時に注入しようとした場合、ＤＣ電流もこの第２の電極によって分流されるであろう。その結果、安全性接続部の電圧は５０％、たとえば２ボルトから１ボルトに降下するであろう。中央制御ユニットは好ましくは、この電圧をチェックするよう設計されており、電圧が１ボルト以下に降下した場合、すべての電極への供給をオフに切換え、それにより危険なほど高いＡＣ電流の注入を防止する。

身体区分のインピーダンスマップを再構成する問題は、好ましくは、当該技術分野において公知の手法である有限要素法（Finite Element Method：ＦＥＭ）を用いることによって解決される。ＦＥＭは三角形メッシュを用いて対象空間または表面を説明し、次に問題の物理特性がメッシュに適用され、問題はある境界条件を用いることによって解決される（すなわち、メッシュを無限の空間に拡張することはできないため、調査される対象媒体にメッシュを制限し、メッシュの境界で何が起こるかを説明する必要がある）。

ＥＩＴの順問題は、所与の１組の電流注入電極および所与の伝導度分布について、電圧測定電極で電位を計算することである。

通常、ＥＩＴ順問題について、再構成問題は、

によって解かれ、式中、Ｙは伝導度ｓに依存するコンダクタンス行列であり、Ｖは１組の電圧分布であり、Ｃは１組の印加電流である。

媒体境界の、演算子Ｄが導入された所与の場所（すなわち電極）でのみ、電圧を測定できると仮定する。それは、所与のシステムおよび走査パターンに対応する電圧測定値のベクトルを返す。

測定値の所与の変化Δｖに対し、伝導度の変化Δσが得られる。画像再構成プロセスでは、意図は、測定値の所与の変化Δｖから伝導度の変化Δσを求めることである。

なお、ユークリッドノルム（２乗）の使用は必須ではない。別のノルムを使用してもよい。

この段階で、再構築行列ＭＥＤは、３つの基底行列Ｍ、ＥおよびＤを乗算することによって、およびＥの正規化λ因数を変更することによって、ほぼオンザフライで算出可能である。これにより、ＥＩＴシステムは、要求される画質を得るために正規化項を適応させることができる。

最適なλ因数を求める１つの方法は、（ハンセン、１９９８年）に記載されたようなＬカーブ法であってもよい。

好ましい一実施例によれば、たとえば機能していない、またはエラーがある電極の所与の部分集合から生じるデータを除外することが有利である。この目的のため、式Ｉでの算出手順を再度開始することによって、および却下された電極に対応する電圧測定値のＡおよびｂの行列ラインを除去することによって、上述の算出が繰返される。手順の残りは、上述のものと全く同じである。

以下にこの発明を、図面を参照して説明する。

データラインおよびアナログラインを含むバスシステムを介して互いに接続された３２個の単一電極と、センサベルトの一部であってもよく、またはそれと解除可能に接続されてもよい制御回路と、制御回路に接続された画像算出装置とを含む、この発明のＥＩＴ走査システムの概略図である。 電流供給ユニットと、電圧バッファユニットと、スイッチ論理ユニットとを含む、電極駆動ユニットの概略図である。 電極を電流供給ユニットまたは基準電位と接続するための１組のコマンドスイッチを有する、電流供給ユニットの図である。 第１および第２の電圧バッファと、電圧バッファをアナログサンプリングラインＡ１およびＡ２と接続するためのコマンドスイッチとを有する、電圧バッファユニットの図である。 電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットのスイッチを制御するための２対のフリップフロップを含む、スイッチ論理ユニットの概略図である。 電流供給ユニットおよび電圧バッファユニットのスイッチを制御するための２対のフリップフロップを含むスイッチ論理ユニット、ならびにスイッチ論理に関する安全ユニットの概略図である。 すべての電極が適正に機能している元のＥＩＴ画像を示す図である。 電極１、１０、および２４が機能しておらず、電極１がＸ＝１、Ｙ＝０に位置し、電極番号が反時計回りに増加している場合の画像結果を示す図である。 この発明に従った、補正された画像を示す図である。 主要構成要素、すなわち、走査ユニットと、測定ユニットと、支援機能ユニットと、計算ユニットとを示す、図１の制御回路をより詳細に示す図である。 図７の測定ユニットをより詳細に示す図である。

図１のＥＩＴ走査システム１１は、通常８〜３２個の複数の電極１５を含み、それらは検査される人体、たとえばヒトの胸の表面上に配置され得る。各電極１５は好ましくは、ユーザが患者の胸の周囲に電極１５を便利に配置できるよう、ベルト１３の上に搭載されている。図２に示すように、各電極１５のすぐ近傍に、注入電流供給ユニット１７と、電圧バッファユニット１９と、スイッチ論理ユニット２１と、オプションの安全性ユニット２２とが配置される。これにより、電極１５と、電流供給ユニット１７と、電圧バッファユニット１９と、スイッチ論理ユニット２１とのアセンブリが、電極ドライバまたはアセンブリ３１を構成する。電極ドライバ３１は好ましくは、集積された電子機器３３、すなわち集積回路を有する電極１５として設計される。電極ドライバ３１は、外部の制御回路３０（図１および図２）によって制御される。注入電流供給ユニット１７は好ましくは、電圧制御された高出力インピーダンスの電流源に基づいている。電流供給ユニット１７は、ＲＭＳで５〜１０ｍＡの電流を、通常５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数で印加する。より高い、またはより低い周波数も可能である。電圧バッファユニット１９は、各電極１５で電圧を直接測定し、この電圧をバスシステム２５へと伝える。バスシステム２５は被験者、たとえば患者の胸部の周囲に置かれ、すべての電極ドライバ３１を制御回路３０と接続する。

図２に示すように、外部の制御回路３０は、デジタル通信データラインＩ０、Ｉ１、Ｍ０、Ｍ１とアナログ信号ラインＡ１、Ａ２とからなる複合バス２５を介して、各電極１５およびその集積電子機器３３と通信する。制御回路３０はまた、ベルトによって加えられる力を測定するセンサ（図には図示せず）も含んでいてもよい。好ましくは、このセンサは、制御回路ボックス３０に接続されたセンサベルト１３の双方のアームまたは端４５、４７に機械的に接続する歪ゲージである。

図１は、３２個の電極の構成用のその実施例における原理的設計を示す。すべての電極は、データバスラインＩ０、Ｉ１、Ｍ０、Ｍ１およびアナログバスラインＡ１、Ａ２を介して接続される。前記バスラインによって転送されたデータにより、各電極の機能が決定され得る。好ましい実施例では、データバスは、１つの電極から次の電極へと走るデイジーチェーンとして実現される。

図５ａは、デジタルフリップフロップを用いたこの発明のスイッチ論理ユニットの好ましい実現化例を示す。好ましくは、２つの２ビットフリップフロップ２７、２９が実現され、一方の２ビットフリップフロップ２７は電極１５の電流注入機能を決定し、他方の２ビットフリップフロップ２９は測定機能を決定する。２つのクロック、すなわち電流注入機能用のクロックＩと測定機能用のクロックＭとが、走査手順を異なる速度で駆動する（図５）。クロックＩはクロックＭよりはるかに遅くてもよく、たとえば３２個の電極を有する構成では３２倍遅くてもよい。１６個の機能する電極を有する場合、クロックＩはクロックＭより１６倍遅くてもよい。３２個の電極のうちｎ個の電極がたとえば皮膚との接触不良により機能せず、したがって測定周期において抜かされる場合、クロックＩの周波数はクロックＭの周波数より（３２−ｎ）倍遅くてもよい。しかしながら、特殊な走査手順については、双方のクロックが同じ速度で走ってもよく、または、クロックＩは短時間、たとえば１秒の何分の１かの間、クロックＭより速くなってもよい。

通常、電極ドライバ３１の論理ユニット２１の第１の２ビットフリップフロップ、たとえば第１の２ビットフリップフロップ２７は、次の電極ドライバ上の第２の２ビットフリップフロップにカスケード接続され、そのため、第１の２ビットフリップフロップの出力は第２の２ビットフリップフロップの入力に接続される。次に、第１の２ビットフリップフロップの出力は、第１の所与の電極ドライバ用の論理信号として使用され、第２の２ビットフリップフロップの出力は、次の第２の電極ドライバ用の論理信号として使用される。このように、一系列の２ビットフリップフロップがベルト全体にわたってデイジーチェーン接続されて、大きいシフトレジスタを形成する。また、これに代えて、２ビットフリップフロップの代わりに１ビットフリップフロップが、さらにより単純なカスケード接続されたデイジーチェーンデータ伝搬回路を作成するよう機能してもよい。さらに別の代替例では、より大きいビットのフリップフロップが使用されてもよい。２ビットフリップフロップの代わりに、ラッチが、カスケード接続されたデイジーチェーンデータ伝搬回路を作成するよう機能してもよい。一般に、フリップフロップの代わりにラッチを使用することは、当該技術分野において公知である。

シフトレジスタを使用する他の可能な実現化例とは対照的に、ここでは、符号を１つの電極から他方の電極に伝搬するのに、１つのクロックサイクルしか必要ではない。次のものにカスケード接続される、各電極において符号ビットごとに１つのフリップフロップは、この発明を単純かつ頑強にする。

別の実施例では、電極から電極へと符号を伝搬するためにラッチが使用される。
好ましくは、および図５ａに示すように、２つの異なるクロックサイクルが使用されてもよく、一方は注入様式用（クロックＩ）、他方は測定様式用（クロックＭ）である。このため、電極ドライバ３１上の論理ユニット２１の２つの２ビットフリップフロップ、すなわち、第１の２ビットフリップフロップ２７と第２の２ビットフリップフロップ２９とは、次の電極ドライバ上の第３および第４の２ビットフリップフロップにカスケード接続され、そのため、第１の２ビットフリップフロップの出力は第３の２ビットフリップフロップの入力に接続され、第２の２ビットフリップフロップの出力は第４の２ビットフリップフロップの入力に接続される。次に、第１および第２の２ビットフリップフロップの出力は、第１の所与の電極ドライバ用の論理信号として使用され、第３および第４のフリップフロップの出力は、次の第２の電極ドライバ用の論理信号として使用される。このように、２つの異なるクロックサイクルを有する２系列の２ビットフリップフロップが、ベルト全体にわたってデイジーチェーン接続されて、シフトレジスタを形成する。ここでも、他のタイプのフリップフロップ、またはフリップフロップの代わりにラッチが、カスケード接続されたデイジーチェーンデータ伝搬回路を作成するために使用されてもよい。

有利に使用されるフリップフロップの種類は、エッジトリガ型Ｄフリップフロップおよび／またはマスタースレーブＤフリップフロップである。

図１および図７から、制御回路３０は、複数の電極ドライバ３１を相互接続するバスライン２５を駆動することがわかる。支援機能ユニット３５は、（例示的な本実施例では、２つの電圧供給ラインと２つの接地ラインとからなる）すべての供給電圧と、基準正弦波とを提供して電流供給ユニット１７を制御し、それは各電極１５上で個々の注入電流源として動作される。「安全」というラインは、さらに別の電流源（４１）によって駆動される。電極ドライバ３１のうちの１つがその基板搭載注入電流源を「オン」に切換えた場合、「安全」ラインは（たとえば、図５ｂに示すような１ｋオームの）抵抗器３６へと切換えられる。スイッチ３４および抵抗３６はともに、電極ドライバ３１の集積電子機器３３の一部である安全性ユニット２２を形成する。いくつかの電極ドライバ３１が偶然にそれらの基板搭載注入電流源を同時にオンに切換えた場合、「安全」ライン上の電流はいくつかのそれぞれの抵抗器を介して分流され、その結果、「安全」ライン上の電圧はしきい値未満に降下するであろう。そのような状況は、図７に示す支援機能ユニット３５によって検出され、それは、その結果、過度の電流注入を防止するように電力供給ラインを切断する。

好ましい一実施例では、各電極ドライバ３１は、表１および表２に示すような異なる機能性を呈してもよい。電極ドライバ３１は、注入電流源として、基準電位として作用してもよく、電極をアナログバスラインＡ１またはＡ２に接続してもよく、またはこれらの機能をすべて組合せてもよい。図３に、電流供給ユニット１７の好ましい実現化例を示す。この電流供給ユニット１７は、電極を注入電流源または基準電位（たとえば接地）と接続するための１組のコマンドスイッチを含む。図３に示す例示的な電流供給ユニット１７は、１０キロオーム（１０ｋと表示）または８２オーム（８２Ｒと表示）の抵抗素子と、１００ナノファラド（１００ｎと表示）の静電容量を有するキャパシタとを含む。図４に、電圧バッファユニット１９の好ましい実現化例を示す。この電圧バッファユニット１９は、第１および第２の電圧バッファと、電極バッファをアナログサンプリングラインＡ１およびＡ２にそれぞれ接続するための２つのそれぞれのコマンドスイッチとを含む。

また、これに代えて、電極ドライバ３１は、電極が受動的であるよう、すなわち、電極がすべてのアナログ信号ライン（すなわちＡ１、Ａ２）および電極から切断されるように、切換えられる。

この発明の好ましい一実施例では、電極ドライバ３１は、図７に示すような４つの機能ブロック、すなわち、走査ユニット２３と、アナログ測定ユニット３７と、支援機能ユニット３５と、計算ユニット３９とを含む制御回路３０によって制御される。走査ユニット２３は、各電極ドライバ３１につき２つの２ビットコマンドを準備する。一方の２ビットコマンドは、電極ドライバ３１の電流注入機能を規定し、他方の２ビットコマンドは、表１および表２に示すようなその測定機能を規定する。

たとえば、８個の電極１５と毎秒２０画像という画像速度とを有するシステムでは、すべての電極１５が同じ量の測定時間を利用可能であると仮定すると、クロックＩは１６０Ｈｚで循環し、一方、クロックＭは１２８０Ｈｚで循環する。

３２個の電極と毎秒５０画像という画像速度とを有するシステムは、クロックＩについては１６００Ｈｚ、クロックＭについては５１２００Ｈｚという速度を必要とするであろう。

好ましい実施例では、クロックＭの各サイクル中、アナログ測定ユニット３７は２つのアナログラインＡ１とＡ２との差を増幅し、結果を第１のＡ／Ｄ変換器、たとえば１２ビットで１０メガサンプル／秒のＡ／Ｄ変換器（図８に示す）に転送する。また、これに代えて、より精密なＡ／Ｄ変換器が使用されてもよい（たとえば、１６ビット）。計算ユニット（３９）（図７に示す）は、当該技術分野において公知であるように、および以下の段落に示すように、０度および９０度で励起信号を用いて乗算することにより、測定値を振幅および位相に復調する。

アナログ測定ユニット３７はさらに、上述の第１のＡ／Ｄ変換器と同じ仕様であり得る第２の変換器（図８に示す）を用いて、ラインＡ１上の電圧を測定する。計算ユニット３９は、測定値が供給電圧に近いかどうか、通常供給電圧の８０％よりも大きいかどうかをチェックする。これが当てはまる場合、対応する電極は、機能していない可能性があるとしてタグ付けされる。

この発明の別の局面によれば、偶発的な複数のＡＣ電流注入を防止するために、安全性接続部が提供される。この目的のために、ＤＣ電流源４１がすべての電極１５に電気的に接続される。この接続部は「安全」（図５および図７）と呼ばれる。典型的なＤＣ電流は、２ｍＡである。電極１５の機能がＡＣ電流を注入することとなるや否や、各電極ドライバ３１上の追加のスイッチ（スイッチ６）が、抵抗器を介してこのＤＣ電流源４１を接地に接続する（図５）。この抵抗器の典型的な値は、１ｋオームである。電圧計、たとえば制御回路３０の一部としての比較器が、結果として生じる電圧を測定する。１つの電極１５が電流を注入する場合、「安全」接続部上の電圧はたとえば２ボルトである。２つ以上の電極１５がＡＣ電流の注入を開始する場合、「安全」接続部上の電圧は通常、１ボルトに降下する。好ましい実施例では、「安全」コネクタ上の電圧が、１．１〜１．９ボルトの選択されたしきい値未満、好ましくは１．５ボルト未満に降下すると、比較器は電極１５へのすべての供給ラインをオフに切換え、それにより、危険なほど高いＡＣ電流の注入を防止する。

アナログ測定ユニット３７は有利には、ベルト１３の２つのアーム４５、４７の牽引力も測定する。好ましくは、これは単純な歪ゲージによって行なわれる。このセンサのベースラインは、電流接触を改良するようにユーザに指導を提供するために使用される。この力が小さすぎる場合、ベルトはおそらく緩みすぎて、電極１５は適正に接触していない。この力が強すぎる場合、患者はおそらく呼吸を制限されるであろう。この力が強すぎ、かつ電極１５が依然として接触していない場合、髪または非常に乾燥した皮膚といった別の問題があるかもしれない。

作成すべきすべてのＥＩＴ画像について、制御回路３０は、すべての電極１５を順次用いて完全走査を行なう。たとえば、電極が８個ある場合、そのような完全走査は、電流注入の各場所につき８回の測定をもたらすであろう。前記完全走査は、電流注入電極および基準電位を印加する電極で行なわれる測定を含む、８＊８＝６４個の測定値を生み出す。電極１が電流を注入し、電極２が基準電位を印加する第１の部分走査を、表３に示す。クロックＭの８サイクル後、クロックＩは１拍を提供し、その結果、電極２は電流注入電極となるであろう。クロックＭの次の８サイクルで、表３に従って測定が再度循環するであろう。このパターンは、すべての電極が１度、電流注入電極として、および基準電位として機能するまで繰返される。電極が８個の場合、この走査手順は６４個の測定値をもたらす。３２個の電極の場合、測定値の数は１０２４である。これらの測定は、計算ユニット３９によって作成される測定ベクトルｂを構成する。この好ましい走査シーケンスは、隣接−隣接（隣接する電極上の電流注入、隣接する電極上の測定）として公知である。なお、この発明のシステムはこのシーケンスに限定されておらず、電極１５の任意の組合せの選択を可能にするデイジーチェーンにより、任意の順次走査構成を実現可能である。

表３は、毎秒２０画像の８電極構成の部分走査シーケンスを示す。これは、完全走査用に５０ｍｓを残し、すなわち６４個の測定値用に５０ｍｓ、または単一の測定用に０．７８１２５ｍｓを残す。電流注入は電極１で起こる。表３の各マス目の内容は、クロックＭの異なるサイクルでの各それぞれの電極の状態を示す。電流源として作用している電極は、Ｉ源として示される。Ｒｅｆ−ＧＮＤという表現は、それぞれの電極が基準電位に、たとえば基準接地または交流基準電位に接続することを意味する。ＮＯＰは「無演算」を意味する。

クロックＭの♯Ｓｔａｒｔおよび♯０と番号づけされたサイクルは、準備サイクルである。クロックＭのこれら２つのサイクルにともない、クロックＩも２つのサイクル（♯Ｓｔａｒｔおよび♯０）を発行する。電流注入がクロックＩのサイクル♯１で始まる。これにより、電極１と電極２との間に電流が印加される。付随測定がクロックＭのサイクル♯１で始まる。前記電極間に電流が印加される間、隣接する各電極対間で電圧が少なくとも１度、順次測定される（クロックＭのサイクル♯１〜♯８で示す）。それから、クロックＩのサイクル♯２によって示すように、次の電極、すなわち電極２が電流注入電極として接続され、そのさらに隣接する電極、すなわち電極３が基準電位に接続される。８回の順次測定の新しい一巡が、クロックＭのサイクル♯９で始まる。このシーケンスは、注入電極およびそれぞれの基準電位電極として機能する隣接する各電極対について、アナログラインＡ１およびＡ２とそれぞれ接触する隣接する各電極対間の電圧差が少なくとも１度測定されるまで、繰返される（ここには図示せず）。

好ましくは、各完全走査のあと、計算ユニット３９は、機能していない電極によって測定されたかもしくは機能していない電極が電流注入器または基準電位として作用した場合のすべての値を排除することによって、測定ベクトルｂを修正する。この算出はベクトルｂ_rをもたらす。計算ユニット３９はさらに、機能していない電極（たとえば、接触していない、または接触不良の電極もしくは除去された電極）により無効となる測定値に対応するすべてのラインが除去された恒等行列である行列Ｑを作成する。ｂ_rおよびＱの双方は、画像算出装置４３、たとえばマイクロプロセッサに転送され、それは上述のような画像再構成アルゴリズムを実現し、最終的な画像を算出する。この目的のために、式Ｉにおいて、ｂをベクトルｂ_rに置き換え、ＡにＱを予め乗算する。機能していない電極の数は、ベルト上で測定された力とともに表示されてもよい。この力があるしきい値未満である場合、ユーザはベルトを締めるよう指示される。この力があるしきい値よりも強い場合、ユーザはベルトを緩めるかまたはベルトを変えるよう指示される。

オプションの支援機能ユニット３５は、電極ドライバ３１上の注入電流源用の制御信号を提供する。各電極１５は、通常周波数が５０〜２００ｋＨｚの正弦波である前記信号によって制御される、それ自体の電流供給ユニット１７を有する。支援機能ユニット３５はまた、計算ユニット３９に、測定値の復調に関する情報を提供する（上記を参照）。

図示されていない別の実施例では、アナログバスは３つ以上のアナログラインを含む。たとえば、３つのアナログラインは、３つの電極の同時測定を可能にする。３つのアナログラインはまた、２つの差動電圧の同時測定も可能にする。それは１秒につきより多くの画像を測定することを可能にし、またはより長い時間にわたって信号を平均化することを可能にして、信号対ノイズ比を改良するため、これは１つの利点である。より多くのアナログラインは、より多くの同時測定を可能にし、手順をより迅速にする。

さらに別の実施例では、各電極１５のスイッチ論理ユニット２１のデジタル制御論理は、それがデイジーチェーンの一部として作用せず、単にデータを次の電極に転送する状態にされてもよい。このように、機能していない電極は事実上、走査手順から除外され得る。このように、１つの電極の排除はより多くの時間を他の電極上での測定用に残すため、電極の損失は時間的利点となり得る。

この発明の好ましい一実施例によれば、電極ドライバ３１は、電極１５の直近に、好ましくは電極自体の上に搭載された、アプリケーション特有の集積回路３３に集積される。

図に示すすべてのスイッチは必ずしもそれらが図面に現れているユニットにあるとは限らず、集積回路３３上の、またはより一般的には電極ドライバ３１上の任意の便利な場所に配置されてもよい。

この発明を、そのある好ましい実施例を参照してかなり詳細に説明してきたが、他の実施例が可能である。したがって、添付された請求項の精神および範囲は、ここに含まれる好ましい態様の説明に限定されるべきではない。

読者の注意は、この明細書と同時に出願され、またこの明細書で公開されたすべての論文および文献に向けられており、そのようなすべての論文および文献の内容をここに引用により援用する。（添付された請求項、要約書、および図面を含む）この明細書に開示されたすべての特徴は、特に明示的に記載されない限り、同じ、均等な、または類似する目的に適う代替的な特徴によって置換えられてもよい。特に明示的に記載されない限り、開示された各特徴は、包括的な一連の均等なまたは類似する特徴の単なる一例である。

凡例
１１ ＥＩＴ走査システム、１３ センサベルト、１５ 電極、１７ 電流供給ユニット、１９ 電圧バッファユニット、２１ スイッチ論理ユニット、２２ 安全性ユニット、２３ 走査ユニット、２５ バスシステム、２７ 第１のシフトレジスタの素子、ここではたとえば２ビットフリップフロップ（フリップフロップＩ）、２９ 第２のシフトレジスタの素子、ここではたとえば２ビットフリップフロップ（フリップフロップＭ）、３０ 制御回路、３１ 電極ドライバ（電極アセンブリ）、３３ 集積電子機器、すなわち集積回路（ＩＣ）、３４ アナログスイッチ、３５ 支援機能ユニット、３６ 抵抗器（たとえば１ｋＯの抵抗を有する）、３７ アナログ測定ユニット、３９ 計算ユニット、４１ さらに別の電流源、安全性接続部用の電流源、４３ 画像算出装置、４５、４７ ベルト端。

Claims (27)

1. ＥＩＴ走査装置（１１）用の電極アセンブリであって、
   電極（１５）と、
   電流供給ユニット（１７）と、
   電圧バッファユニット（１９）と、
   スイッチ論理ユニット（２１）と、
   電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）を電極（１５）と接続するためのラインと、
   電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）をスイッチ論理ユニット（２１）と接続するためのラインとを含み、
   スイッチ論理ユニット（２１）は、スイッチ論理ユニット（２１）から受信したデータに従って電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）を作動させるためのスイッチと接触しており、
   前記電極アセンブリは、スイッチ論理ユニット（２１）が、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）と、第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とを含むことを特徴とする、電極アセンブリ。
2. シフトレジスタの素子（２７、２９）は、２つの異なるクロック、クロック速度、および／またはクロックラインによって制御されることを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
3. シフトレジスタの素子（２７、２９）は、電極の直近に位置することを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
4. 第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）および／または第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）は、フリップフロップ、好ましくは２ビットフリップフロップであることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
5. スイッチ論理ユニット（２１）は、少なくとも第１のスイッチを介して電流供給ユニット（１７）を電極（１５）と接続するための第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子と、少なくとも第２のスイッチを介して電圧バッファユニット（１９）をアナログラインＡ１、Ａ２と接続するための第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とを含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
6. 電極（１５）を基準電位と接続するために、第１のシフトレジスタの素子（２７）によって制御される第３のスイッチが設けられることを特徴とする、請求項５に記載の電極アセンブリ。
7. 第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）は、第１および第３のスイッチと接続されていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
8. 電圧バッファユニット（１９）は、第１および第２の電圧バッファと、第１および第２の電圧バッファのうちの一方または双方を第１および第２のアナログラインＡ１およびＡ２にそれぞれ接続するための前記第２のスイッチおよび第４のスイッチとを含むことを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の電極アセンブリ。
9. 第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）は、第２および第４のスイッチと接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の電極アセンブリ。
10. 通常正弦波である基準信号ラインを電流供給ユニット（１７）と接続するために、さらに別のまたは第５のスイッチが設けられることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
11. 電流供給ユニット（１７）と、電圧バッファユニット（１９）と、シフトレジスタの素子（２７、２９）と、スイッチとは、集積回路（３３）に集積されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
12. 集積回路（３３）は、電極（１５）上に配置され、または電極（１５）に取付けられることを特徴とする、請求項１１に記載の電極アセンブリ。
13. 安全性ユニット（２２）、たとえば比較器回路が設けられ、それは、第２の電流源（４１）の両端の電圧降下を測定するために、前記第２の電流源（４１）と接続していることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の電極アセンブリ。
14. 安全性ユニット（２２）は少なくとも抵抗器とスイッチとを含み、スイッチはスイッチ論理ユニット（２１）と接触しており、スイッチは、電極（１５）が注入電極として作用している場合はいつでも、第２の電流源（４１）を抵抗器に接続するよう制御可能であることを特徴とする、請求項１３に記載の電極アセンブリ。
15. 支持ストラップ要素上に間隔をあけた関係で配置された請求項１〜１４に記載の複数の電極アセンブリ（３１）を含むベルト状装置（１３）であって、前記支持ストラップ要素は、複数の電極アセンブリ（３１）の電流供給ユニット（１７）、電圧バッファユニット（１９）、およびスイッチ論理ユニット（２１）を制御回路（３０）と接続するための接続ライン（２５）も含む、ベルト状装置。
16. 隣接する電極アセンブリ（３１）のスイッチ論理ユニット（２１）は、互いに直列接続されていることを特徴とする、請求項１５に記載のベルト状装置。
17. 異なる電極アセンブリ（３１）の電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）は、互いに並列接続されていることを特徴とする、請求項１５および１６のいずれかに記載のベルト状装置。
18. 複数の注入電流源（１７）による同時電流注入を検出するために、第２の電流源（４１）をすべての電極（１５）と接続する安全性接続ラインが設けられることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれかに記載のベルト状装置。
19. 走査ユニット（２３）と、
    測定ユニット（３７）と、
    支援機能ユニット（３５）と、
    計算ユニット（３９）とを含む制御回路（３０）が設けられ、前記ユニットは、接続ライン（２５）を介して電極アセンブリ（３１）と接触していることを特徴とする、請求項１５〜２０のいずれかに記載のベルト状装置。
20. 測定ユニットは、第１および第２の差動増幅器と、前記第１および第２の差動増幅器に接続された第１および第２のＡ／Ｄ変換器とを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のベルト状装置。
21. 前記第１および第２の差動増幅器は、２つの異なる利得を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のベルト状装置。
22. 走査ユニット（２３）は、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）を制御するためのデータ信号と、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）および第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）をクロック制御するためのクロック信号とを提供するために設計されることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれかに記載のベルト状装置。
23. 支援機能ユニット（３５）は、注入電流源（１７）用の供給電圧および基準信号を提供するために設計されることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれかに記載のベルト状装置。
24. 間隔をあけた関係で配置された複数の電極アセンブリ（３１）を用いることにより、ＥＩＴ画像を測定する方法であって、各電極アセンブリは、
    電極（１５）と、
    電流供給ユニット（１７）と、
    電圧バッファユニット（１９）と、
    スイッチ論理ユニット（２１）と、
    電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）を電極（１５）と接続するためのラインと、
    電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）をスイッチ論理ユニット（２１）と接続するためのラインとを含み、
    スイッチ論理ユニット（２１）は、スイッチ論理ユニット（２１）から受信したデータに従って電流供給ユニット（１７）および電圧バッファユニット（１９）を作動させるためのスイッチと接触しており、
    複数の電極アセンブリは、電流供給ユニット（１７）、電圧バッファユニット（１９）、およびスイッチ論理ユニット（２１）を制御回路（３０）と接続するための接続ライン（２５）によって接続され、
    前記方法は、スイッチ論理が、第１のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２７）と第２のシフトレジスタの少なくとも１つの素子（２９）とで制御されることを特徴とする、方法。
25. 前記第１のシフトレジスタ（２７）および前記第２のシフトレジスタ（２９）の各々は、異なるクロック、異なるクロック速度、および／または異なるクロックラインによって制御されることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 電極による電流注入は、１度に２つ以上の電極（１５）を介した同時電流注入を防止するための安全性ユニット（２２）によって制御されることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の方法。
27. 安全性ユニット（２２）は少なくとも抵抗器とスイッチとを含み、スイッチはスイッチ論理ユニット（２１）と接触しており、スイッチは、電極（１５）が注入電極として作用している場合はいつでも、第２の電流源（４１）を抵抗器に接続するよう制御可能であることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。