JP2017523822A - 組織流体含有量をモニタリングするために磁気誘導分光法を使う装置および方法 - Google Patents

Abstract

磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって、組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき第一の励起コイルと；参照コイルと；前記参照コイルの近くに配置され、前記参照コイルにおいて電流を誘起するための第二の励起コイルと；前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに交流電流を加え、組織試料において誘起された電流の指標を得て、組織試料において誘起された電流の前記指標から、組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている制御ユニットとを有する、装置が提供される。

Description

本発明は、人または動物の身体における組織の流体含有量（fluid content）をモニタリングするために磁気誘導分光法（MIS: magnetic induction spectroscopy）を使う装置および方法に、詳細には当該装置および／または組織の動きに対して堅牢なおよび／または組織から得られる低い信号レベルに対して堅牢な、MISを使う装置および方法に関する。

平均的な体重の人における水の総量は約40リットルであり、これは総体重の約60%である。人の水の総量の約三分の二は細胞内流体（すなわち、身体の細胞の内部）であり、三分の一は細胞外（すなわち、身体の細胞の外部）である。細胞外流体は三つの「区画」または「空間」に分割される。第一の区画は血管内空間であり、これは血球および血漿を含む（総体重の約4%をなす）。第二の区画は間質空間または組織空間であり、これは細胞を取り巻く流体で満たされる（総体重の約16%をなす）。第三の空間は、通常は流体が集まらない、あるいは有意な流体集中があっても生理機能をもたないか、さらには抑制された酸素拡散のため有害である身体中の空間である。第三の型の空間の有意な例は、腹膜腔および胸膜腔を含む。

通常の条件のもとでは、身体中の流体の量は、飲むことや尿生成のようなプロセスを通じて、体積および電解質濃度の両方の点でよく維持される。しかしながら、流体バランスは多様な理由により乱されうる。組織と血液との間の流体移行は、静水圧勾配および／または浸透圧勾配の変化を通じて起こる。水は、静水圧勾配と浸透圧勾配が互いに均衡するまで、ある区画から別の区画へと受動的に移動する。しかしながら、多くの医療条件が、異なる区画における流体体積および電解質濃度を変更する流体移行を引き起こすことがある。たとえば、流体が血管から出ると、血液量減少が生じ、低血圧およびショックにつながることがある。流体が組織に蓄積すれば、酸素拡散が妨害され、器官の低酸素症および結果として起こる機能不全につながる。

流体関係の合併症は大まかに四つのカテゴリーに分けることができる：（１）不十分な流体摂取に起因する全身の脱水；（２）出血または他の過剰な流体喪失によって引き起こされる血液量減少の始まりおよび進行に起因する全身の脱水；（３）血液量減少を治療するための過剰な輸液療法に起因する全身の水分過剰；および（４）心臓、腎臓または肝臓の機能不全、敗血症、糖尿病、高血圧および妊娠を含む個別の根底にある病理に起因する全身の水腫形成。水分不足および水分過剰に関連する合併症は、流体バランスが「正常」レベルからたとえば±2%逸脱するときに始まる。＞15%の脱水はしばしば致命的で、＞15%の水分過剰は深刻な器官水腫および結果としての器官機能不全、共存症および潜在的な致死に関連する。

このように、患者の含水状態の変化についての早期の警告を提供するために、組織（たとえば、腕または脚のような身体の特定部位または全身）の流体含有量をモニタリングするための、信頼でき、使いやすく、好ましくは連続的で、非侵襲的な装置および方法に対する臨床上の必要性がある。さらに、心拍数のような、患者の他の生理的特性を測定するための非侵襲的な装置を提供することが望ましい。

現在のところ、人の組織における局所的な流体分布または流体含有量を非侵襲的にモニタリングすることは、困難な課題を呈する。確立された方法は複雑および／または高価である（たとえばトレーサー希薄、撮像方法）か、あるいは貧弱な再現性を示す（バイオインピーダンス分光法（BIS: bioimpedance spectroscopy））。

磁気誘導分光法（MIS）は、複数の周波数での交流磁場の摂動を介して生物組織の電気伝導度を測定するための比較的新しい方法である。MISはたとえば非特許文献１の論文に記載されている。この論文は、複数周波数により誘導された磁場を使った組織浮腫の非侵襲的検出を記述しており、特に、組織のバルクを通じた時間的および広い範囲の周波数における誘導位相シフトを測定することが、組織浮腫形成の検出のための代替技法として使用できることを示している。

BISに対するMISの主要な利点の一つは、電流分布が最小抵抗経路に依存するためBISの測定体積が定義されていないのに対し、MISは固定した体積内の、すなわち磁場内の組織を調べるということである。これは二つの重要な含意をもつ。第一に、MISは、原理的には、組織流体含有量を評価するための完全に非接触な方法でありえ、第二に、MISは励起場の侵入深さを制御できるので、測定深さに対する制御を許容できる。

現在のところ、MISは脳および肺の浮腫を検出するために使われているだけであり、患者の一般的な含水状態（たとえば水分不足または水分過剰）の評価のためには使われていない。組織組成（たとえば組織含水量）のモニタリングおよび／または生命徴候（たとえば心拍数）のモニタリングによる非侵襲的な流体管理支援を提供するためのMISベースの技術は有用であろう。

Gonzalez et al.、"Over-Hydration Detection in Brain by Magnetic Induction Spectroscopy", International Conference on Electrical Bioimpedance, Journal of Physics: Conference Series 224 (2010)

しかしながら、組織流体含有量をモニタリングするためにMISを使うことは、組織からの低い信号レベルおよび動きアーチファクト（たとえば検査対象組織の動きおよび／またはMIS装置のコンポーネントの動き）に起因する比較的大きなノイズ・レベルに関係したいくつかの実際的な課題を伴う。

したがって、人または動物の身体における組織の流体含有量（fluid content）をモニタリングするためにMISを使う装置および方法であって、当該装置および／または組織の動きに対して堅牢なおよび／または組織から得られる低い信号レベルに対して堅牢なものが必要とされている。

本発明のさまざまな側面および実施形態が以下の明細において記載される。

〔明細１〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって：組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき第一の励起コイルと；参照コイルと；前記参照コイルの近くに配置され、前記参照コイルにおいて電流を誘起するための第二の励起コイルと；前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに交流電流を加え、組織試料において誘起された電流の指標を得て、組織試料において誘起された電流の前記指標および参照信号から、組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている制御ユニットとを有する、装置。

〔明細２〕
前記第一の励起コイルは前記第二の励起コイルと同じサイズおよび構成である、明細１記載の装置。

〔明細３〕
前記制御ユニットは、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルのそれぞれに同じ交流電流を加えるよう構成されている、明細１または２記載の装置。

〔明細４〕
前記参照コイルおよび第二の励起コイルは、互いに対して同じ配向に配置される、明細１ないし３のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５〕
当該装置がさらに受信器コイルを有し、該受信器コイルは、組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置されるものであり、該受信器コイルにおける誘起された電流が、組織試料において誘起された電流の指標を与える、明細１ないし４のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細６〕
前記受信器コイルは前記第一の励起コイルと同じ配向に配置される、明細５記載の装置。

〔明細７〕
前記受信器コイルが、組織試料中の電流によって前記受信器コイルにおいて誘起された電流が前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流と逆向きに流れるよう前記参照コイルに接続され；前記制御ユニットは、組織試料において誘起された電流の指標を得て、組織試料の流体含有量の指標を決定することを、相互接続された受信器コイルおよび参照コイルの出力と、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号とを使って実行するよう構成されている、明細５または６記載の装置。

〔明細８〕
前記第一の励起コイルおよび前記受信器コイルは、測定されるべき組織試料を取り巻いて配置されるよう構成されている、明細５ないし７のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細９〕
組織試料に取り付けるための、組織試料において誘起された電流によって作り出される電位を測定するための二つの電極をさらに有する、明細１ないし４のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１０〕
前記制御ユニットが、前記二つの電極からの測定された電位と、それらの電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、前記参照コイルにおいて誘起される電流の指標とから組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細９記載の装置。

〔明細１１〕
前記第一の励起コイルが、測定されるべき組織試料のまわりに配置されるよう構成されている、明細１〜４または９〜１０のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１２〕
前記制御ユニットが、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使って組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細１ないし１１のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１３〕
前記制御ユニットは、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第一の大きさをもつ交流電流を加えるよう構成されている、明細１ないし１２のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１４〕
前記制御ユニットがさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得て；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細１３記載の装置。

〔明細１５〕
前記制御ユニットがさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定するよう構成されている、明細１４記載の装置。

〔明細１６〕
前記制御ユニットがさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定するよう当該装置を制御し；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定するよう構成されている、明細１ないし１５のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１７〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄するよう構成されている、明細１ないし１６のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１８〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加えるよう構成されている、
明細１ないし１６のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細１９〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する方法であって：
組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき第一の励起コイルと、参照コイルにおいて電流を誘起するために前記参照コイルの近くに配置される第二の励起コイルとに交流電流を加え；組織試料において誘起された電流の指標を得て；組織試料において誘起された電流の前記指標および参照信号から、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、方法。

〔明細２０〕
交流電流を加える前記段階が、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルのそれぞれに同じ交流電流を加えることを含む、明細１９記載の方法。

〔明細２１〕
受信器コイルを、組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置する段階をさらに含み、該受信器コイルにおける誘起された電流が、組織試料において誘起された電流の指標を与える、明細１９または２０記載の方法。

〔明細２２〕
受信器コイルを、組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置する段階と；前記受信器コイルを、組織試料中の電流によって前記受信器コイルに誘起された電流が、前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流と逆向きに流れるよう前記参照コイルに接続する段階とをさらに含み；組織試料において誘起された電流の指標を得る段階および組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、接続された受信器コイルおよび参照コイルからの出力と、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号とを使う、明細１９または２０記載の方法。

〔明細２３〕
前記第一の励起コイルおよび前記受信器コイルを、測定されるべき組織試料を取り巻いて配置する段階をさらに含む、明細２１または２２記載の方法。

〔明細２４〕
組織試料に二つの電極を取り付け、組織試料において誘起された電流の指標を与えるために組織試料において誘起された電流によって作り出される電位を測定する段階をさらに含む、明細１９または２０記載の方法。

〔明細２５〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する前記段階が、測定された電位と、前記電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、前記参照コイルにおいて誘起される電流の指標を決定することを含む、明細２４記載の方法。

〔明細２６〕
前記第一の励起コイルを、測定されるべき組織試料のまわりに配置する段階をさらに含む、明細１９〜２０または２４〜２５のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細２７〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する前記段階が、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使うことを含む、明細１９ないし２６のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細２８〕
前記第一の励起コイルと前記第二の励起コイルとに交流電流を加える前記段階が、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために第一の大きさをもつ交流電流を加えることを含む、明細１９ないし２７のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細２９〕
当該方法がさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加える段階と；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得る段階と；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の該指標から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定する段階とをさらに含む、明細２８記載の方法。

〔明細３０〕
当該方法がさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定する段階を含む、明細２９記載の方法。

〔明細３１〕
当該方法がさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定し；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定する段階を含む、明細１９ないし３０のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細３２〕
当該方法がさらに：被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄する段階とを含む、明細１９ないし３１のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細３３〕
当該方法がさらに：被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加える段階とを含む、明細１９ないし３１のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細３４〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって：組織試料において電流を誘起するために組織試料のまわりに配置されるよう構成された励起コイルと；前記励起コイルに交流電流を加え、組織試料において誘起された電流の指標を得て、組織試料において誘起された電流の前記指標から、組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている制御ユニットとを有する、装置。

〔明細３５〕
前記制御ユニットは、組織試料において誘起された電流の前記指標を、前記励起コイルのインピーダンスの変化の指標として得るよう構成されており；前記制御ユニットは、測定されたインピーダンスの変化と、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号とから、組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細３４記載の装置。

〔明細３６〕
当該装置がさらに受信器コイルを有し、該受信器コイルは、組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置されるものであり、該受信器コイルにおける誘起された電流が、組織試料において誘起された電流の指標を与える、明細３４記載の装置。

〔明細３７〕
前記受信器コイルが前記励起コイルに対して直交する配向に配置される、明細３６記載の装置。

〔明細３８〕
前記制御ユニットが、前記受信器コイルにおける誘起された電流および参照信号から組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細３６または３７記載の装置。

〔明細３９〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細３８記載の装置。

〔明細４０〕
当該装置がさらに参照コイルを有し、該参照コイルは、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置されるものであり、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細３８記載の装置。

〔明細４１〕
前記参照コイルおよび前記励起コイルは互いに同じ配向に配置される、明細４０記載の装置。

〔明細４２〕
前記参照コイルが組織試料を取り巻いて配置されるよう構成されている、明細４０または４１記載の装置。

〔明細４３〕
組織試料に取り付けるための、組織試料において誘起された電流によって作り出される電位を測定するための二つの電極をさらに有する、明細３４記載の装置。

〔明細４４〕
前記制御ユニットが、測定された電位と、前記電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、参照信号とから組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細４３記載の装置。

〔明細４５〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細４４記載の装置。

〔明細４６〕
当該装置がさらに参照コイルを有し、該参照コイルは、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置されるものであり、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細４４記載の装置。

〔明細４７〕
前記参照コイルおよび前記励起コイルは互いに同じ配向に配置される、明細４６記載の装置。

〔明細４８〕
前記参照コイルが組織試料を取り巻いて配置されるよう構成されている、明細４６または４７記載の装置。

〔明細４９〕
前記制御ユニットが、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使って組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細３４ないし４８のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５０〕
前記制御ユニットは、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第一の大きさをもつ交流電流を加えるよう構成されている、明細３４ないし４８のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５１〕
前記制御ユニットがさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得て；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細５０記載の装置。

〔明細５２〕
前記制御ユニットがさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定するよう構成されている、明細５１記載の装置。

〔明細５３〕
前記制御ユニットがさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定するよう当該装置を制御し；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定するよう構成されている、明細３４ないし５２のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５４〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄するよう構成されている、明細３４ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５５〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加えるよう構成されている、
明細３４ないし５３のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細５６〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する方法であって：組織試料のまわりに励起コイルを配置し；組織試料に電流を誘起するよう前記励起コイルに交流電流を加え；組織試料において誘起された電流の指標を得て；組織試料において誘起された電流の前記指標から、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、方法。

〔明細５７〕
組織試料において誘起された電流の指標を得る段階が、前記励起コイルのインピーダンスの変化を測定することを含み；組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、測定されたインピーダンスの変化と、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号とから、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細５６記載の方法。

〔明細５８〕
受信器コイルを、組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置する段階をさらに含み、該受信器コイルにおける誘起された電流が、組織試料において誘起された電流の指標を与える、明細５６記載の方法。

〔明細５９〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、前記受信器コイルにおける誘起された電流および参照信号から、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細５８記載の方法。

〔明細６０〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細５９記載の方法。

〔明細６１〕
当該方法がさらに参照コイルを、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置することを含み、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細５９記載の方法。

〔明細６２〕
参照コイルを配置する段階が、前記参照コイルを組織試料のまわりに配置することを含む、明細６１記載の方法。

〔明細６３〕
二つの電極を組織試料に取り付け、組織試料において誘起された電流によって作り出される電位を測定して、組織試料において誘起された電流の指標を与える、明細５６記載の方法。

〔明細６４〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、測定された電位と、前記電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、参照信号とから、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細６３記載の方法。

〔明細６５〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細６４記載の方法。

〔明細６６〕
参照コイルを、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置することを含み、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細６４記載の方法。

〔明細６７〕
前記参照コイルおよび前記励起コイルは互いに同じ配向に配置される、明細６６記載の方法。

〔明細６８〕
前記参照コイルを配置する段階が、前記参照コイルを組織試料のまわりに配置することを含む、明細６６または６７記載の方法。

〔明細６９〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使うことを含む、明細５６ないし６８のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細７０〕
前記励起コイルに交流電流を加える段階が、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために第一の大きさをもつ交流電流を加えることを含む、明細５６ないし６９のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細７１〕
当該方法がさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得て；前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細７０記載の方法。

〔明細７２〕
当該方法がさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定することを含む、明細７１記載の方法。

〔明細７３〕
当該方法がさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定する段階と；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定する段階とを含む、明細５６ないし７２のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細７４〕
当該方法がさらに、被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄する段階とを含む、明細５６ないし７３のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細７５〕
当該方法がさらに、被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記励起コイルに前記交流電流を加える段階とを含む、明細５６ないし７３のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細７６〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって：組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき励起コイルと；組織試料における電位を測定するために組織試料に取り付けられるべき二つ以上の電極と；前記励起コイルに交流電流を加え、組織試料における電位の指標を得て、組織試料における測定された電位から、組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている制御ユニットとを有する、装置。

〔明細７７〕
前記制御ユニットが、測定された電位と、前記電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、参照信号とから組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細７６記載の装置。

〔明細７８〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細７７記載の装置。

〔明細７９〕
前記励起コイルが、前記組織試料のまわりに配置されるよう構成されている、明細７６ないし７８のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細８０〕
当該装置がさらに参照コイルを有し、該参照コイルは、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置されるものであり、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細７７記載の装置。

〔明細８１〕
前記参照コイルおよび前記励起コイルは互いに同じ配向に配置される、明細８０記載の装置。

〔明細８２〕
前記励起コイルおよび前記参照コイルが組織試料のまわりに配置されるよう構成されている、明細８０または８１記載の装置。

〔明細８３〕
前記制御ユニットが、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使って組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細７６ないし８２のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細８４〕
前記制御ユニットは、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第一の大きさをもつ交流電流を加えるよう構成されている、明細７６ないし８３のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細８５〕
前記制御ユニットがさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；前記第二の深さにおいて組織試料における電位を測定し；前記第二の深さにおいて組織試料における測定された電位から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている、明細８４記載の装置。

〔明細８６〕
前記制御ユニットがさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定するよう構成されている、明細８５記載の装置。

〔明細８７〕
前記制御ユニットがさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定するよう当該装置を制御し；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定するよう構成されている、明細７６ないし８６のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細８８〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄するよう構成されている、明細７６ないし８７のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細８９〕
当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、前記制御ユニットがさらに：前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加えるよう構成されている、
明細７６ないし８７のうちいずれか一項記載の装置。

〔明細９０〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する方法であって：組織試料における電位を測定するために組織試料に二つ以上の電極を取り付け；組織試料において電流を誘起するよう励起コイルに交流電流を加え；組織試料における電位を測定し；組織試料における測定された電位から、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、方法。

〔明細９１〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、測定された電位と、前記電極の使用を通じて導入される位相遅延を補償する位相調整値と、参照信号とから、組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細９０記載の方法。

〔明細９２〕
前記参照信号が、前記励起コイルに加えられた交流電流を表わす信号である、明細９１記載の方法。

〔明細９３〕
前記励起コイルを組織試料のまわりに配置する段階をさらに含む、明細９０ないし９２のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細９４〕
参照コイルを、前記励起コイルが該参照コイルにおいて電流を誘起するよう前記励起コイルの近くに配置することを含み、前記参照信号は、前記励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流に対応する、明細９１記載の方法。

〔明細９５〕
前記励起コイルおよび前記参照コイルを組織試料のまわりに配置する段階をさらに含む、明細９４記載の方法。

〔明細９６〕
組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、位相遅延を組織試料の電気伝導度に関係付ける関数または表を使うことを含む、明細９０ないし９５のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細９７〕
前記励起コイルに交流電流を加える段階が、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために第一の大きさをもつ交流電流を加えることを含む、明細９０ないし９６のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細９８〕
当該方法がさらに：組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；前記第二の深さにおける電位の指標を得て；前記第二の深さにおいて組織試料において測定された電位から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、明細９７記載の方法。

〔明細９９〕
当該方法がさらに、流体含有量の決定された諸指標から前記第一の深さおよび第二の深さにおける流体含有量の差を決定する段階を含む、明細９８記載の方法。

〔明細１００〕
当該方法がさらに：時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定する段階と；時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定する段階とを含む、明細９０ないし９９のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細１０１〕
当該方法がさらに、被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄する段階とを含む、明細９０ないし１００のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細１０２〕
当該方法がさらに、被験体の動きを測定する段階と；被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記励起コイルに前記交流電流を加える段階とを含む、明細９０ないし１００のうちいずれか一項記載の方法。

〔明細１０３〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって：組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき励起コイルと；前記励起コイルによって組織試料に誘起される電流の指標を得るための受信器コンポーネントと；参照信号を提供するための参照信号コンポーネントと；組織試料に誘起された電流の前記指標および前記参照信号から位相遅延を決定し、決定された位相遅延から組織試料の流体含有量の指標を決定するよう構成されている制御ユニットとを有する、装置。

〔明細１０４〕
磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する方法であって：組織試料において電流を誘起するために励起コイルに交流電流を加え；受信器コンポーネントを使って、前記励起コイルによって組織試料に誘起される電流の指標を得て；参照信号を提供し；組織試料に誘起された電流の前記指標および前記参照信号から位相遅延を決定し；決定された位相遅延から組織試料の流体含有量の指標を決定することを含む、方法。

本発明の例示的な実施形態がここで単に例として、付属の図面を参照して記載される。
組織流体測定値を得るために磁気誘導分光法を使う原理を示す図である。 既知の磁気誘導分光法MIS装置を示す図である。 既知の磁気誘導分光法MIS装置を示す図である。 既知の磁気誘導分光法MIS装置を示す図である。 本発明の第一の側面に基づくMIS装置のブロック図である。 図３のMIS装置におけるコイルの相互接続の図解である。 第一の側面に基づく組織流体含有量をモニタリングするためにMISを使う例示的方法を示すフローチャートである。 本発明の第一の側面に基づく代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第一の側面に基づく別の代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第一の側面に基づくさらに別の代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第二の側面に基づくMIS装置のブロック図である。 第二の側面に基づく組織流体含有量をモニタリングするためにMISを使う方法を示すフローチャートである。 本発明の第二の側面に基づく代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第二の側面に基づく別の代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第三の側面に基づくMIS装置のブロック図である。 第三の側面に基づく組織流体含有量をモニタリングするためにMISを使う方法を示すフローチャートである。 本発明の第三の側面に基づく代替的なMIS装置のブロック図である。 本発明の第二および第三の側面に基づくMIS装置のブロック図である。 本発明の第二および第三の側面に基づく別のMIS装置のブロック図である。 本発明に基づく一般的方法を示すフローチャートである。

図１は、組織流体測定値を得るために磁気誘導分光法を使うことの原理を示している。特に、図１は、組織試料４の流体含有量を測定するために使われる通常の磁気誘導分光法（MIS）装置２を示している。組織試料４は、腕、脚、指、足指、手首または足首のような肢の一部または胴体もしくは胸部のような患者もしくは動物の身体のより大きな部分を含む、被験体の任意の部分であることができる。

MIS装置２は、制御ユニット１０に接続されている励起コイル６および受信器コイル８を有する。励起コイル６は、被験体の組織試料４に隣接して配置され、受信器コイル８は、組織試料４に関して励起コイル６の概して反対側に配置される。励起コイル６および受信器コイル８は、互いに対して同じ配向になるよう配置される――すなわち、それらの軸が互いに平行になるよう配置される。

制御ユニット１０は、磁場を生成するために、交流（典型的には1〜10MHzの範囲の周波数）の形の励起信号をもって励起コイル６を駆動する。励起コイル６によって生成される交流磁場は、図１において磁場の線１２によって示されている。交流磁場１２は組織試料４に渦電流１４を生成する。渦電流１４の強さは励起場１２の強さおよび試料４の伝導度に依存する。生物組織については、試料４の伝導度は、励起場１２内の組織試料４における（血液の量を含む）水の量に依存する。渦電流１４は、生成された渦電流１４によって作り出される磁場を検出するために使われる受信器コイル８によって感知される。線１６は、渦電流１４によって誘起される磁場を示している。特に、渦電流１４によって生成される磁場１６は、受信器コイル８における電流を生成し、この電流が制御ユニット１０によって処理されて、組織試料４の流体含有量またはその指標を決定する。

低い組織含水量は低い組織伝導度および磁気誘導につながり、よって受信器コイル８によって感知される、渦電流１４によって生成される、より弱い磁場１６につながることが理解されるであろう。同様に、より高い組織含水量はより高い組織伝導度および磁気誘導につながり、よって、より強い渦電流１４およびより強い磁場１６につながる。組織血液体積における拍動性の拍から拍への変化は、組織伝導度における拍動性の拍から拍への変化につながることは理解されるであろう。

同じ配向に配置された励起コイル６および受信器コイル８では、励起コイル６と受信器コイル８との間のコイル漏話があり、これは測定に影響し、装置２の機械的安定性および熱的変動によって影響される。すなわち、励起磁場１２が、受信器コイルにおいて電流を直接誘起することがあり、それが組織試料４における渦電流１４によって誘起される電流に対応する信号を埋没させることがある。

いくつかの既知の実装では、コイル漏話の問題は、受信器コイル８を省略し、組織試料４における渦電流１４によって生成された磁場１６を励起コイル６を使って感知することによって、回避できる。図２ａは、この実装に基づく装置２２の簡略化された図解である。図２ａにおける装置２２は図１に示した装置２と同様であり、組織試料２４の流体含有量を測定するためであり、試料２４の近くに配置された励起コイル２６と、励起コイル２６に接続された制御ユニット３０とを有する。制御ユニット３０は、磁場を生成するために励起コイル２６を駆動するための大きさIおよび周波数fをもつ交流電流を生成する励起コイル駆動回路３２と、組織試料２４における渦電流によって励起コイル２６において誘起された電圧信号を受領し、該電圧信号から組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料２４の伝導度の測度）を決定する処理ユニット３４とを有する。

他のいくつかの既知の実装では、図２ｂ（これは図２ａと同じ参照符号を使っている）に示されるように、コイル漏話の問題は、励起コイル２６からの大きな励起磁場への感度が最小であるが、それでいて生物組織試料２４における渦電流からの小さな磁場には敏感であるよう受信器コイル２８を位置させることによって、克服される。特に、受信器コイル２８は、励起コイル２６と直交に配置されることができる（たとえば、受信器コイル２８は、その軸が励起コイル２６の軸に対して90°であるよう配置されることができる）。この構成は、ゼロ・フロー・コイル（ZFC: Zero Flow Coil）と呼ばれる。この場合、受信器コイル２８において得られる信号（電圧）は、部分的にはコイル漏話（これはコイル２６、２８の軸が平行であるときに比べて実質的に低減される）から、および組織試料２４から間接的な磁場によってコイル２８に誘起された電流から、発するものとなる。

上記の実装両方で、MISを使って組織伝導度（よって組織流体含有量）における変化を検出するよい方法は、励起コイル６、２６と受信器コイル８、２８との間の位相測定を実行することであることが見出されている。位相角φは組織の伝導度に対応し、関心対象のパラメータである。組織試料２４とコイルとの間の相対的な動きの間、この位相角φはかなり一定であり、主として組織伝導度に依存したままである。この測定を可能にするために、処理ユニット３４は、励起コイル２６を駆動するために使われる電圧信号に対応する励起コイル駆動回路３２から参照信号を受信し、該参照信号と、受信器コイル２８からの前記電圧信号とから、位相角φを決定する。

非常に低いコイル漏話をもち、優れた全体的な時間的位相安定性をもつ位相測定をもつことが重要であることが認識されている。励起コイル駆動回路３２の位相影響をなくすための既知のアプローチは、受信器コイル２８と、励起コイル２６と強い相互誘導をもつ参照コイルとの間の位相差Δφを測定することである。図２ｃは、このアプローチに基づく装置２２を示している。このアプローチでは、受信器コイル２８は図２ｂのように励起コイル２６に直交に配置され、処理ユニット３４に接続された参照コイル３６が設けられる。参照コイル３６は、励起コイル２８の近くに、励起コイル２８と同じ配向で配置される。コイル漏話を最大化するためである。処理ユニット３４は、参照コイル３６からの信号を使ってコイル漏話を測定し、これを受信器コイル２８からの電圧信号から減算して、試料２４の流体含有量の測度を改善することができる。

図２ｃの配置では、励起コイル駆動回路３２および励起コイル３４における、たとえば温度変動に起因する変動の効果は、強く抑制される。参照コイル３６と受信器コイル２８をマッチさせることにより、検出システムにおけるドリフトの一部が補償できる。さらに、戦略的に配置された参照コイル３６により、組織試料２４とこれらのコイルとの間の相対動きは、共通の利得変化を生じさせるのみであり、一方、位相は一定のままとなる。このように、参照コイル３６ができるだけ組織試料２４に対して相互誘導をもたないようにすることが重要である。事実上、これは磁気勾配計（magnetic gradiometer）と同様である。

図２ｃの構成に関する残る問題は、参照コイル３６がいまだ組織試料２４における渦電流によって生成される磁場に敏感であるということである。

この問題に対処するために、本発明の第一の個別的な側面によれば、MIS装置において、参照コイルと対にされる第二の励起コイルが設けられる。第二の励起コイルと参照コイルとの間の結合は、（第一の／主）励起コイルと受信器コイルとの間の結合にマッチする。この構成では、励起コイルと受信器コイルとの間の結合は0からは遠いが、この結合は第二の励起コイルと参照コイルとの間の結合とマッチさせられる。

本発明のこの側面に基づくMIS装置４２の第一の実施形態が図３に示されている。MIS装置４２は、患者または動物の腕、脚、胴体、胸部などといった組織試料４４の流体含有量を測定することにおいて使うためである。

MIS装置４２は、制御ユニット５０に接続されている励起コイル４６と受信器コイル４８とを有する。励起コイル４６は組織試料４４に隣接して配置され（たとえば組織試料４４の表面から高々数センチメートル（たとえば5cm））、受信器コイル４８も組織試料４４に隣接して配置される（受信器コイル４８も組織試料４４の表面から高々数センチメートル（たとえば5cm）であるべきである）。いくつかの実装では、受信器コイル４８は、組織試料４４に関して励起コイル４６の概して反対側に配置されることができる。ただし、受信器コイル４８をこのように配置することは必須ではないことは理解されるであろう。要求されるのは、励起コイル４６によって組織試料４４に誘起された渦電流を測定できるよう、受信器コイル４８が組織試料４４近くのどこかに置かれるということだけである。この実施形態では、励起コイル４６および受信器コイル４８は、互いに対して同じ配向である――すなわち、両者の軸が互いに平行である――よう配置される。

励起コイル４６および受信器コイル４８の直径ならびに巻き数は、調査すべき組織試料のサイズ／面積に依存する。巻き数は、選ばれた幾何構成を与えられたもとでできるだけ多くするべきである。しかしながら、励起コイル４６および受信器コイル４８がプリント回路基板（PCB）
上に設けられる場合には、巻き数は1または2くらい少なくてもよい。しかしながら、励起場の強さは巻き数および電流に正比例するので、より多くの巻き線が有益でありうる。励起コイル４６および受信器コイル４８についての例示的な直径は5cmである。ただし、他の直径を使うこともできる。

制御ユニット５０は、磁場を生成するために励起コイル４６を駆動するための大きさIおよび周波数fをもつ交流電流を生成する励起コイル駆動回路５２と、組織試料４４における渦電流によって受信器コイル４８において誘起された電圧信号を受領し、該電圧信号と、励起コイル４６を駆動するために使われる前記電圧信号に対応する励起コイル駆動回路５２からの参照信号とから、組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料４４の伝導度または位相差Δφ）を決定する処理ユニット５４とを有する。駆動回路５２からの交流電流の周波数は典型的には1〜10MHzの範囲である。

装置４２は、第二の励起コイル５６および参照コイル５８をも有する。第二の励起コイル５６および参照コイル５８は好ましくは、構成および相対配置においてそれぞれ第一の励起コイル４６および受信器コイル４８に対応する（すなわち、図示した実施形態において、第二の励起コイル５６および参照コイル５８は互いに同じ配向にある――両者の軸は平行である）。それにより、第二の励起コイル５６および参照コイル５８は第一の励起コイル４６および受信器コイル４８と同様の仕方で応答する。第二の励起コイル５６および参照コイル５８がそれぞれ第一の励起コイル４６および受信器コイル４８に対応しない場合には、応答の差が較正実験から決定される必要があるであろう。第二の励起コイル５６は励起コイル駆動回路５２に接続されており、第一の励起コイル４６と同じ交流電流を使って駆動される。参照コイル５８は第二の励起コイル５６の近くに配置され、それにより第二の励起コイル５６によって生成される磁場は参照コイル５８に電流を誘起する。参照コイル５８および第二の励起コイル５６における信号は同様の振幅なので、参照コイル５８は勾配計のような仕方で処理ユニット５４および受信器コイル４８に接続される（すなわち、受信器コイル４８および参照コイル５８における電流の方向が互いに逆向きになる、すなわち反対方向に流れるよう、参照コイル５８および受信器コイル４８は直列に接続される）。この接続構成は図４に示されるように示される。組織試料が受信器コイル４８の近くになく、装置４２が動作しているときは、受信器コイル４８における信号および参照コイル５８における信号は互いにちょうど180°位相がずれており、よって各時点において互いに打ち消し合う。組織試料が受信器コイル４８の近くにあるときは、位相遅延が受信器コイル４８における信号に導入され、これが該信号を参照コイル５８に誘起された信号と逆相にする。相互接続されたコイル４８、５８からの結果として得られる信号は関心対象の信号、すなわち組織試料４４における渦電流によって誘起された電圧を表わす。

よって、このようにして参照コイル５８および受信器コイル４８を接続することで、コイル４８、５８の間の接続のため誘導電流が逆方向に流れることになるので、アナログ領域で（すなわち、アナログ‐デジタル（A/D）変換前に）受信器コイル４８における信号から参照コイル５８における信号が減算され、関心対象の信号、つまり組織試料４４における渦電流によって誘導された電流を表わす受信器コイル４８における信号のみが残る。これは、参照コイルにおける信号の振幅が受信器コイルにおける信号よりずっと大きく、よって信号の減算がデジタル領域で（すなわち、アナログ‐デジタル変換後に）行なわれる必要がある図２ｃの構成よりずっと簡単である。デジタル領域での減算は、位相差Δφを見出すために利用可能なビット数を著しく制限する。図３の構成を用いたアナログ領域での実効減算は、A/D変換器のビット範囲全体を位相差Δφを見出すために残してくれる。図３の実施形態のもう一つの利点は、第二の励起コイル５６および参照コイル５８は、同じ環境（すなわち、同じ温度、同じ湿度など）にある限り、組織試料４４または他のコイル４６、４８にじかに隣接する必要はないということである。

第一の側面に基づく、組織流体含有量をモニタリングするために磁気誘導分光法を使う方法は図５のフローチャートによって示される。

第一の段階では、MIS装置４２が、測定されるべき組織試料４４に隣接して置かれる（ステップ２０１）。すなわち、第一の励起コイル４６および受信器コイル４８が測定されるべき組織試料４４に隣接して置かれる。

ステップ２０３では、励起コイル駆動回路５２が、第一の励起コイル４６および第二の励起コイル５６に供給される大きさI、周波数fの交流電流を生成して、これらのコイルが磁場を生成するようにするよう動作させられる。

第一の励起コイル４６によって生成された磁場および組織試料４４における渦電流によって生成された磁場によって受信器コイル４８において（電圧）信号が誘導され、第二の励起コイル５６によって生成された磁場によって参照コイル５８において（電圧）信号が誘導される。参照コイル５８および受信器コイル４８を、それらに誘導される電流が逆方向に流れるよう直列に接続することによって、処理ユニット５４は、組織試料５４における渦電流によって受信器コイル４８において誘導された信号を表わすコイル４８、５８からの信号を得る（ステップ２０５）。このように、参照コイル５８および受信器コイル４８をこのように接続し、第二の励起コイル５６を設けることは、第一の励起コイル４６と受信器コイル４８との間のコイル漏話の効果が除去されることを許容する。

ステップ２０７では、処理ユニット５４は、コイル４８、５８からの信号を使って組織試料４４の流体含有量の測度を決定する。流体含有量の測度は、組織試料４４の伝導度の指標であることができる。

好ましくは、参照コイル５８および受信器コイル４８から得られた信号（これは組織試料４４における渦電流によって誘導された電流、第一の励起コイル４６からの磁場によって受信器コイル４８において誘導された電流および第二の励起コイル５６からの磁場によって参照コイル５８において誘導された電流を含み、この最後のものは、勾配計のような接続のため、第一の励起コイル４６からの磁場によって受信器コイル４８において誘導された電流によって事実上、打ち消される）は処理ユニット５４におけるアナログ電子回路によって増幅され、復調される。増幅および復調後、信号は処理ユニット５４におけるアナログ‐デジタル変換器を使ってデジタル領域に変換される。ひとたび信号がデジタル領域になれば、受領された信号の実部および虚部が得られる。信号比（受領された信号／励起場）は次の公式によって表わせる。

ΔV/V＝Qωμ₀［ωε₀(ε_r−1)−iσ］＋R(μ_r−1) (1)
ここで、図３の実施形態では、ΔV＝(V_reference＋V_receiver)であり、V_receiverは組織試料における渦電流からの受信器コイルにおける誘導電圧であり、V_referenceは一次場（参照コイルによって得られた誘導電圧）である。Vは、励起コイル４６、５６を駆動するために使われる励起コイル駆動回路５２からの電圧信号に対応する参照信号である。試料の電気伝導度（ひとたびΔVおよびVがわかったときの式1における残りの変数）、相対誘電率および相対透磁率はそれぞれσ、ε_rおよびμ_rによって表わされる。誘電率および透磁率はそれぞれε₀およびμ₀である。幾何学的な値QおよびRはコイル構成に関係している。式1における信号比の虚成分（ωε₀−(ε_r−1)）は組織伝導度に比例する。信号比の実部は(iσ)である。ひとたび位相角がわかったら、組織伝導度は、位相角の逆正接を取ることによって見出せる。組織試料４４の流体含有量の測度を決定するためのステップ２０７におけるコイル４８、５８からの信号および参照信号の処理（これは式1の左辺の比ΔV/Vを与える）は概して通常のものであり、当業者によって理解されるであろう。

このように、図３におけるMIS装置４２は通常のMIS装置より組織試料４４の流体含有量の変化に対してより敏感であり、温度および湿度のゆらぎがあるときに安定しており、測定の間の装置および／または患者の動きに比較的敏感でないことが理解されるであろう。

上記のように、生物医療目的のためにMISを使うことの著しい欠点は、コイル間の相対運動およびコイルと組織試料との間の相対運動に敏感であるということである。さらに、MISは励起磁場内の組織試料を検査するだけなので、組織不均一性（たとえば骨および大きな血管）も測定に影響する。他方、これは、局所的な組織特性（たとえば脳浮腫）の検出を許容するので、MISの強みであるが、他方では、「グローバルな」（すなわち、部位特異的でない）水分不足または水分過剰を測定するためにMISを適用したいときには弱点となる。

図３の装置は上記の欠点をある程度緩和するが、コイル間および／またはコイルと組織試料との間の相対運動に対するMIS装置の堅牢性におけるさらなる改善が、図３に示した第一の実施形態に基づく装置への修正を通じて得られる。

特に、動き問題へのある解決策は、第一の励起コイル４６を、測定されるべき組織試料４４のまわりに置かれることができるよう構成することである。すなわち、励起コイルは、組織試料がコイル４６の中心（コア）内になるよう組織試料４４のまわりに配置される。図３に示したMIS装置４２に適用されると、受信器コイル４８も、測定されるべき組織試料４４のまわりに置かれることができるよう、構成される。こうして、コイル４６、４８は、行なわれるべき測定のための要求に応じて、患者の指、足指、手首、足首、腕、脚、腰、胴体のまわりに置かれることができるよう、構成される。このように、コイル４６、４８は、組織試料４４の流体含有量を測定するために患者によって簡単かつ一貫して使用されることができるよう、服飾品または宝飾品（たとえば指輪、ブレスレットまたは腕時計）内に配置されることができる。励起コイル４６および受信器コイル４８を測定されるべき組織試料４４のまわりに配置することによって、組織試料４４に対するコイル４６、４８の動きの範囲が、組織試料４４の直径に比したコイル４６、４８の直径によって制限される。

第二の実施形態に基づくMIS装置４２が図６に示されている。ここでは、第一の励起コイル４６および受信器コイル４８が組織試料４４のまわりに置かれていることが見て取れる。励起コイル４６が組織試料４４のまわりに置かれているので、受信器コイル４８によって検出されるために十分に強い組織試料４４中の渦電流を生成するために、励起コイル４６からの磁場は図３の実施形態におけるほど強い必要はない。装置４２と組織試料４４の相対動きに対してより堅牢であるばかりでなく、この実施形態は、測定を行なうために必要とする電力も少なくなる。そのため、可搬実装（たとえば患者が常時身につけているデバイス）のためにより好適である。励起コイル４６および受信器コイル４８の構成のほかは、第二の実施形態に基づくMIS装置４２は第一の実施形態における装置４２と同じ仕方で動作する（すなわち、第一の励起コイル４６および第二の励起コイル５６が共通の駆動信号で駆動される）。

本発明の第一の側面に基づくMIS装置の第三の実施形態が図７に示されている。この実施形態では、励起コイルと受信器コイルとの間のコイル漏話に関する問題を避けるために、受信器コイルは、測定部位のまわりで患者の皮膚に置かれた二つ以上の（たとえば四つの）電極によって置換され、これが、励起コイルからの磁場によって組織試料において誘導された渦電流によって作り出された電位（電圧）を測定する。

（皮膚に取り付けられた電極を使う）BISに対するこの実施形態の利点は、MISが検査されるべき固定した体積（すなわち磁場内の体積）内の組織が検査されることを許容するということである。一方、電流分布は最小抵抗の経路に依存するので、BISの測定体積は固定ではない。これは、この実施形態に基づくMIS装置が、皮膚に取り付けられる電極を使っているのであっても、測定深さに対する制御を許容するという含意をもつ。

図７に示した第三の実施形態に基づくMIS装置４２は、概括的には第一の実施形態に対応し、同様の構成要素は同じ参照符号をもつ。だが、受信器コイル４８は、励起コイル４６からの磁場が加えられる体積のまわりの組織試料４４の皮膚への取り付けのための二つの電極５９によって置き換えられている。参照コイル５８が今や処理ユニット５４に直接接続されていることも注意しておく。

動作では、第一の励起コイル４６および第二の励起コイル５６は交流電流で駆動されて、それぞれの磁場を生成する（図５および図６の実施形態と同様、同じ駆動信号が各コイル４６、５６に与えられる）。処理ユニット５４は、第二の励起コイル５６からの磁場によってコイル５８において誘導される電流を表わす参照コイル５８からの信号と、第一の励起コイル４６からの磁場によって組織試料４４において誘導される渦電流を表わす電極５９からの電圧信号とを受領する。処理ユニット５４は概括的には、これらの信号を、図５のステップ２０７において示される、上記の図３の実施形態において得られた信号と同様の仕方で処理する。（ただし、この実施形態では、式1における比ΔV/Vは電極５９からの信号を参照コイル５８からの信号によって割ることによって決定される。）しかしながら、図３の実施形態に比べた相違は、（電極測定原理に起因して）参照コイル５８からの信号との比較の前に、電極５９からの受領された信号の位相調整が必要になるということである。電極５９からの位相調整された受領された信号の、参照コイル５８からの信号との比較は、位相調整された受領された信号から、参照コイル５８からの信号を減算することを含む。

位相調整の量は、参照または較正実験の間に、実際のMIS測定に先立って決定されることができる。参照または較正実験では、組織試料は存在せず、電極５９からの信号と参照コイル５８からの信号との間の位相遅延が測定される。ひとたびベースラインの位相遅延がわかったら、組織試料によって引き起こされる位相遅延のみを表わすよう、これが補正されるべきである。

本発明の第一の側面に基づくMIS装置の第四の実施形態が図８に示されている。このMIS装置４２は、上記の第二および第三の実施形態の組み合わせを表わし、よって測定されるべき組織試料４４のまわりに置かれるよう構成されている第一の励起コイル４６を備え、受信器コイル４８の代わりに患者の皮膚に取り付けるための二つ以上の電極５９を含む。この実施形態は、上記の第三の実施形態と概括的には同じ仕方で動作するが、組織試料４４のまわりに第一の励起コイル４６をもつことで、第一の励起コイル４６および第二の励起コイル５６から磁場を生成するために使われる電力を少なくすることができる。

本発明の上記の第一の側面に加えて、第二の側面が提供される。ここでは、図２ａ、２ｂ、２ｃに示した通常のMIS構成に、測定されるべき組織試料のまわりに励起コイルを置く改善が適用される。上記の第一の側面の第二の実施形態と同様に、測定されるべき組織試料のまわりに励起コイルを置くことは、コイルと組織試料との間の相対動きを減らすまたは防止する。

第二の側面の第一の実施形態が図９に示されている。この図におけるMIS装置６２は図２ａに示した構成に対応するが、励起コイルが組織試料６４のまわりに置かれている。

MIS装置６２は、行なわれるべき測定のための必要性に応じて患者の指、足指、手首、足首、腕、脚、腰、胴体のまわりに置かれることができるよう構成されている励起コイル６６を有する。このように、コイル６６は、組織試料６４の流体含有量を測定するために患者によって簡単かつ一貫して使用されることができるよう、服飾品または宝飾品（たとえば指輪、ブレスレットまたは時計）内に配置されることができる。

励起コイル６６は制御ユニット７０に接続され、制御ユニット７０は、磁場を生成するために励起コイル６６を駆動するための大きさIおよび周波数fをもつ交流電流を生成する励起コイル駆動回路７２と、組織試料６４における渦電流によって引き起こされる励起コイル６６におけるインピーダンス変化を測定し、励起コイル６６を駆動するために使われる信号に対応する励起コイル駆動回路７２からの参照信号を受領し、組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料６４の伝導度の測度）を決定する処理ユニット７４とを有する。

励起コイル６６のインダクタンスは、渦電流の形での組織試料６４への増大したエネルギー転移のため、組織試料６４の伝導度が増大するときに低減する。図２ａの「通常の」MISのように組織試料に隣接する励起コイルでは、励起コイルの駆動は、十分に大きな渦電流誘起された磁場を作り出すために組織試料における十分な渦電流を生成するよう十分に強力でなければならない。しかしながら、そのような強い励起場は、同じコイルを用いて渦電流誘起された磁場を検出することを、不可能ではないまでも困難にするので、別個の受信器コイルが必要とされる。しかしながら、これはコイル漏話の問題を導入する。組織試料における渦電流によって作り出される磁場に敏感なように励起コイルを設計することは、当該技法の侵入深さを劇的に制限することになる。対照的に、励起コイル６６を組織試料を取り巻いて配置するときは、励起コイル６６は、組織試料における渦電流の効果が同じコイルを用いて測定できる（よって別個の受信器コイルが必要とされない）よう、（たとえばワイヤの直径、巻き数などの点で）設計されることができる。いくつかの例示的実施形態では、ワイヤの直径は0.5〜1mmであることができ、コイルには2〜4巻きがあることができる。

第二の側面に基づく、組織流体含有量をモニタリングするために磁気誘導分光法を使う方法が図１０のフローチャートによって示される。

第一の段階では、MIS装置６２の励起コイル６６が、測定されるべき組織試料６４のまわりに置かれる（ステップ３０１）。

ステップ３０３では、励起コイル駆動回路７２が、該コイルが組織試料６４において磁場を生成するために、励起コイル６６に供給される大きさI、周波数fの交流電流を生成するように動作させられる。

励起コイル６６によって生成された磁場は、組織試料６４における渦電流を引き起こし、該渦電流は励起コイル６６におけるインピーダンスの変化を引き起こす。励起コイルのこのインピーダンス変化が、処理ユニット７４によって時間を追って測定される（ステップ３０５）。

ステップ３０７では、処理ユニット７４は、測定されたインピーダンス変化を使って組織試料６４の流体含有量の測度を決定する。好ましくは、処理ユニット７４は、組織信号（これは上記の式(1)におけるΔVに等しい）を得るために、励起コイル６６における信号と参照信号との間の差を決定する。組織の属性は、ステップ２０７について上記したのと同じ仕方で決定できる。

第二の側面の第二の実施形態が図１１に示されている。この図におけるMIS装置６２は図２ｂに示した構成に対応するが、励起コイルは組織試料６４のまわりに置かれている。このように、この実施形態では、励起コイル６６は組織試料６４のまわりに置かれ、受信器コイル６８が組織試料６４に隣接して設けられ、コイル間の漏話を最小にするよう励起コイル６６に対して直交して配置される。

図２ｂの構成と同様に、処理ユニット７４は、組織流体含有量の指標を決定するために、励起コイル６６と受信器コイル６８との間の位相測定を実行する。組織流体含有量の指標を決定するために処理ユニット７４によって実行される処理は、図２ｂの通常の装置において実行されるものと同じであってもよく、よってここで詳細に述べることはしない。

第二の側面の第三の実施形態が図１２に示されている。この図におけるMIS装置６２は図２ｃに示した構成に対応するが、励起コイルは組織試料６４のまわりに置かれている。このように、この実施形態では、励起コイル６６および参照コイル７６は組織試料６４のまわりに置かれ、受信器コイル６８が組織試料６４に隣接して設けられ、コイル間の漏話を最小にするよう励起コイル６６に対して直交して配置される。

図２ｃの構成と同様に、処理ユニット７４は、組織流体含有量の指標を決定するために、受信器コイル６８と参照コイル７６（これは励起コイル６６との強い相互誘導をもつ）との間の位相差Δφを測定する。組織流体含有量の指標を決定するために処理ユニット７４によって実行される処理は、図２ｃの通常の装置において実行されるものと同じであってもよく、よってここで詳細に述べることはしない。

図１２に示される実施形態は、図２ｃの構成の利点のすべてを提供する。すなわち、たとえば温度変動に起因する、励起コイル駆動回路および励起コイルにおける変動の効果が強く抑制されるとともに、受信器コイル６８と参照コイル７６をマッチさせることによって検出システムにおけるドリフトのいくらかの補償が得られる。図１２に示される実施形態はまた、励起コイル６６を測定されるべき組織試料のまわりに配置することによって提供される、患者に対する装置の動きが低減されるという利点をももつ。

本発明の上記の第一および第二の側面に加えて、第三の側面が提供される。ここでは、組織試料における誘導された渦電流から帰結する電位（電圧）を測定するために二つ以上の電極を使うという改善が、図２ｂおよび２ｃに示される通常のMIS構成に適用される。上記の第一の側面の第三の実施形態と同様に、この側面は、励起コイルと受信器コイルとの間のコイル漏話に関する問題を回避する。

第三の側面の第一の実施形態が図１３に示されている。この図におけるMIS装置８２は図２ｂに示した構成に対応するが、受信器コイルが、組織試料８４上の測定部位における一対の電極によって置き換えられている。

MIS装置８２は、測定されるべき組織試料８４に隣接して置かれる励起コイル８６を有する。励起コイル８６は制御ユニット９０に接続され、制御ユニット９０は、磁場を生成するために励起コイル８６を駆動するための大きさIおよび周波数fをもつ交流電流を生成する励起コイル駆動回路９２と、電極８８の間の電位を測定し、励起コイルを駆動するために使われる信号に対応する励起コイル駆動回路９２からの参照信号を受領し、組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料８４の伝導度の測度）を決定する処理ユニット９４とを有する。

第三の側面に基づく、組織流体含有量をモニタリングするために磁気誘導分光法を使う方法が図１４のフローチャートによって示される。

第一の段階では、励起コイル８６が、測定されるべき組織試料６４に隣接して置かれ、電極８８が測定されるべき組織試料８４のエリアのまわりに取り付けられる（ステップ４０１）。

ステップ４０３では、励起コイル駆動回路９２が、該コイルが組織試料８４において磁場を生成するために、励起コイル８６に供給される大きさI、周波数fの交流電流を生成するように動作させられる。

励起コイル８６によって生成された磁場は、組織試料８４における渦電流を引き起こし、該渦電流は組織試料８４に取り付けられた電極８８によって測定される（ステップ４０５）。

ステップ４０７では、処理ユニット９４は、電極８８からの信号を使って組織試料８４の流体含有量の測度を決定する。

好ましくは、ステップ４０７において、処理ユニット９４は、励起コイル駆動回路９２からの参照信号との比較の前に、電極８８からの受領された信号の位相調整を実行する。この位相調整は、図７の実施形態について上記したものと同様である。電極８８からの位相調整された受領された信号の、励起コイル駆動回路９２からの参照信号との比較は、位相調整された受領された信号から参照信号を減算することを含む。結果として得られる信号は、次いで、ステップ２０７について上記したように処理ユニット９４によって処理される（すなわち、該信号は増幅され、復調され、デジタル領域に変換され、信号比（受領された信号／励起場）から実部と虚部が得られる）。

第三の側面の第二の実施形態が図１５に示されている。この図におけるMIS装置８２は図２ｃに示した構成に対応するが、受信器コイルは組織試料８４と接触している電極８８によって置き換えられている。このように、この実施形態では、励起コイル８６は組織試料に隣接して置かれ、参照コイル９６が励起コイル８６の近くに置かれる。

処理ユニット９４は、組織流体含有量の指標を決定するために、電極８８および参照コイル９６（これは励起コイル８６との強い相互誘導をもつ）によって測定された電位の間の位相差Δφを測定する。好ましくは、処理ユニット９４は、参照コイル９６からの信号との比較の前に、電極８８からの受領された信号に位相調整を適用する。この位相調整は、図７の実施形態について上記したものと同様である。電極８８からの位相調整された受領された信号の、参照コイル９６からの参照信号との比較は、位相調整された受領された信号から参照信号を減算することを含む。結果として得られる信号は、次いで、処理ユニット９４によってステップ２０７について上記したように処理される（すなわち、該信号は増幅され、復調され、デジタル領域に変換され、信号比（受領された信号／励起場）から実部と虚部が得られる）。

図１５に示した実施形態は、図２ｃの構成の利点を提供する。すなわち、たとえば温度変動に起因する、励起コイル駆動回路および励起コイルにおける変動の効果が強く抑制される。図１２に示される実施形態はまた、励起コイル８６と受信器コイルとの間の漏話がないという利点をももつ。

第二および第三の側面によって提供される改善が、MIS装置において一緒に使われて、装置の動き感度を低減するとともに、励起コイルと受信器コイルとの間の漏話に関する問題を回避することができることは理解されるであろう。図１６および図１７は、励起コイルが測定されるべき組織試料のまわりに置かれ、渦電流の電位を測定するために二つ以上の電極が使われるMIS装置１０２の二つの実施形態を示す。

図１６のMIS装置１０２は、図２ｂの構成に基づいている。MIS装置１０２は、組織試料１０４の流体含有量を測定するためであり、測定されるべき組織試料１０４のまわりに置かれるよう構成されている励起コイル１０６を有する。二つ以上の電極１０８が組織試料１０４に接続されるまたは取り付けられる。組織試料における電位を測定するためである。励起コイル１０６および電極１０８は制御ユニット１１０に接続される。制御ユニット１１０は、磁場を生成するために励起コイル１０６を駆動するための大きさIおよび周波数fをもつ交流電流を生成する励起コイル駆動回路１１２と、電極１０８の間の電位を測定し、励起コイルを駆動するために使われる信号に対応する励起コイル駆動回路１１２からの参照信号を受領し、組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料１０４の伝導度の測度）を決定する処理ユニット１１４とを有する。処理ユニット１１４によって実行される処理は、図１３の実施形態について上記したものと同じである。

図１７におけるMIS装置１０２は図２ｃの構成に基づく。MIS装置１０２は、測定されるべき組織試料１０４のまわりに置かれるよう構成されている励起コイル１０６を有しており、組織試料における電位を測定するために組織試料１０４に二つ以上の電極１０８が接続されているまたは取り付けられている。組織試料１０４のまわりに置かれるよう構成されている参照コイル１１６も設けられる。励起コイル１０６、参照コイル１１６および電極１０８は制御ユニット１１０に接続される。制御ユニット１１０は、参照コイル１１６からの信号および電極１０８間の測定された電位から、組織流体含有量の指標（たとえば、組織試料１０４の伝導度の測度）を決定する。処理ユニット１１４によって実行される処理は図１５の実施形態について上記したのと同じである。

組織試料の流体含有量の測度を決定するために磁気誘導分光法MISを使う一般的な方法が図１８のフローチャートに示されている。この方法は、上記の実施形態および側面のすべてに適用可能である。

こうして、励起コイルに磁場を、よって組織試料中の渦電流を生成させるために、MIS装置における励起コイルが交流電流で駆動される。この渦電流が磁場を生成し、よってMIS装置における受信器コンポーネントにおける電流を生成する。この電流が受信器コンポーネントによって測定される（図１８のステップ５０１）。組織試料のため、この測定された電流（受領された信号）は、励起コイルを駆動するために使われた信号に比べて位相遅延（および小さな振幅減少）をもつ。励起信号が正弦波であるとすると、受領された信号も正弦波になる（だが励起信号に対して位相遅延されている）。

上記から、図９の実施形態では、ステップ５０１において信号を得る受信器コンポーネントは励起コイル自身であり、一方、図３、図６、図１１および図１２の実施形態では受信器コンポーネントは組織試料の近くに配置された受信器コイルであり、図７、図８、図１３、図１５、図１６および図１７の実施形態では、受信器コンポーネントは組織試料上に置かれる電極であることを注意しておく。

組織試料中の渦電流によって受領された信号において誘起される位相差を決定するためには、参照信号も必要とされる。こうして、参照信号コンポーネントから参照信号が得られる（ステップ５０３）。励起信号が正弦波であるとすると、参照信号も正弦波である。

いくつかの実施形態（特に図３、図６、図９、図１１、図１３および図１６の実施形態）では、参照信号は磁場を生成するために励起コイルを駆動するために使われた電気信号であり、よって参照信号コンポーネントは励起コイル駆動回路である。図３および図６の実施形態では、組織試料中の渦電流によって受信器コイルにおいて誘起された電流を表わすだけの信号を生成するために、参照コイルからの信号が受信器コイルからの信号に結合されることを注意しておく。他の実施形態（特に、図７および図８の実施形態）では、参照信号は、第二の励起コイル（第一の励起コイルと同じ信号で駆動される）の近くに置かれる参照コイルから得られる信号であり、よって参照信号コンポーネントは第二の励起コイルおよび参照コイルである。残りの実施形態（図１２、図１５および図１７の実施形態）では、参照信号は励起コイルの近くに置かれる参照コイルから得られる信号であり、よって参照信号コンポーネントは参照コイルである。

受領された信号および参照信号を得たのち、いくつかの実施形態では、受領された信号および参照信号を得るために使われたコンポーネントにおける相違（特に、受領された信号を得るための電極の使用を通じて導入される相違）を考慮に入れるために、受領された信号に位相調整を適用する必要がある（ただし、その代わりに参照信号に逆の調整が適用されることができることは理解されるであろう）。こうして、受領された信号を得るために電極を使う実施形態（図７、図８、図１３、図１５、図１６および図１７の実施形態）に適用可能であるステップ５０５では、一方の信号に位相調整が適用される。上記のように、位相調整の量は、組織試料が存在しないときの較正実験において決定できる。

次に、ステップ５０７において、受領された信号（適切なら位相調整されている）と参照信号との間の位相差が決定される。図３および図６を除いたすべての実施形態において、ステップ５０７は、（デジタル領域で）一方の信号を他方から減算して位相差を与えることを含む。これらの実施形態では、（アナログ信号をデジタル領域に変換するために使われる）A/D変換器のビット範囲の大半は、励起電子回路の大きな信号を記述するために割かれるので、組織磁場の効果は、これらの信号に比べて非常に小さく、数ビットをカバーするだけである。

図３および図６の実施形態では、位相差は、ステップ５０７において、受信器コイルおよび参照コイルを、そこに誘起される電流が勾配計をなすよう反対方向に流れるように受信器コイルおよび参照コイルを接続し、結果として得られる信号を参照信号と比較することを通じて得られる。どちらのコイルも組織のまわりでなく、組織に隣接していないときは、参照信号および受信器信号はちょうど180度位相が外れており、各時点において互いに打ち消し合う。しかしながら、受信器コイルが組織に隣接するまたは組織のまわりにあるときは、位相遅延が受信器信号に導入され、それが信号を参照信号と位相外れにさせる。よって、受信器コンポーネントおよび参照コンポーネントから得られる信号は、受信器コイルにおける信号と参照コイルにおける信号との和である信号であり、これは関心対象の信号、すなわち組織に由来する信号を表わす。これらの実施形態では、（相互接続された受信器コイルおよび参照コイルからの信号をデジタル領域に変換するために使われる）A/D変換器の全ビット範囲は、組織信号を記述するための専用とされるので、他の実施形態よりずっとよい分解能を与える。

ひとたびステップ５０７において位相遅延が決定されたら、位相遅延は、組織試料の組織伝導度（よって含水量）の測度を決定するために使われる（ステップ５０９）。好ましい実装では、組織伝導度は、位相遅延の値を組織伝導度にマッピングする較正関数または表を使って決定される。

組織流体含有量を測定するためのMISの信頼性および多用途性を改善するために、上述した実施形態および側面のさらなる変形が考えられる。これらの変形にいくつかを以下に述べる。

複数深さ（multi-depth）および深さ差分（differential-depth）MIS――MISの測定深さ（すなわち、組織試料における測定体積の広がり）は、励起場の強さ（これは励起コイルを流れる電流に依存する）および励起コイルの半径に依存する。（交流電流の大きさを増すことによって）励起場の強さを増すことは、測定の深さを増し、逆もまた成り立つ。

したがって、いくつかの実施形態では、励起場の強さは、特定の深さでのMIS測定を実施する（たとえば、肺または筋肉のような特定の表面下組織の流体含有量を測定する）よう特定の値に設定されることができる。他の実施形態では、組織試料中の種々の深さで複数のMIS測定が実行されることができる。これらの測定は、組み合わされて、深さ差分測定（すなわち、異なる深さの間の流体含有量の差を示すもの）を得ることができる。深さ差分測定は、単一深さのMIS測定よりも動きアーチファクトに対して堅牢である。

MIS信号の心拍誘起変調の利用――上記で示唆したように、組織試料中の長期の流体量に敏感であるとともに、上記の側面および実施形態を使って得られたMIS測定は、心拍により誘起される脈圧波にも敏感である。これらの圧力波は、MIS励起場における組織の組成を時間的に変える（すなわち、血液体積の増加のため）からである。したがって、短い間隔でいくつかのMIS測定を行なうことで、MIS測定を心拍数の同時評価のために使うことができる。

さらに、胸郭内圧および心臓前負荷における換気関係の変化は、一回拍出量の変動につながり、よって、脈圧波の振幅の変動にもつながる。MIS測定においてこの換気によって誘起された脈圧変調を検出することは、呼吸数を評価することを許容する。さらに、これらの脈圧変動（PPV: pulse pressure variation）は患者の体積状態の測度と考えられる。高いPPVは血液量減少および輸液反応性に結びつけられてきた。心拍数、換気数およびPPVの測定は、本稿に記載される実施形態および側面のすべてで可能である。

MIS測定のタイミングを決めるための加速度計の使用――上記の実施形態および側面でも、MIS測定はいまだ、諸コイル自身の間の相対運動およびコイルと組織試料との間の相対運動に敏感である。したがって、いくつかの実施形態では、加速度計のような動きセンサーがMIS装置に含められる（そして好ましくは測定部位（組織試料）近くで患者に取り付けられる）ことができ、動きセンサーからの信号が処理されて動きの量（たとえば、大きさ、強さなど）を決定し、該動きの量の閾値との比較を通じて患者が動きすぎているかどうかを判定することができる（たとえば、加速度計によって測定された加速の大きさまたは強度が、所与の時点において、あるいは所与の時間期間の間の任意の時点において、閾値より大きければ、動きの量は大きすぎると考えられる）。いくつかの場合には、動きが多すぎると判定される場合には、MIS測定は破棄され、他の場合には、MIS装置は、動きのレベルが好適なレベル（たとえば前記閾値より下）まで減少するまでMIS測定を行なわないよう制御されることができる。

〈本発明の応用〉
上記のMIS装置は、患者の含水状態、心拍数などの生命徴候についてのフィードバックを提供し、水分不足または水分過剰の警告を、患者自身に（たとえば、装置の一部である何らかの直接的なインジケーターを通じて）、あるいは医療人員に（たとえば、Wi-Fi、ブルートゥース（登録商標）または携帯電話技術を用いるなど無線でリモート位置に通信することを通じて）提供することができる。MISは原理的には組織接触を必要としないので、装置をいくつかの異なる形で実装することが可能である。たとえば、MIS装置は、アンクレット、ブレスレット、腕時計、指輪、製織物またはハンドヘルド・デバイスとして形成されることができる。

血液量減少についての早期警告――血液量減少は、病棟、集中治療室（ICU）および手術室（OR）におけるさまざまな非常に大きな患者集団において一般的であり、不十分な経口／静脈注射による流体摂取、血管弛緩麻酔薬、内出血、敗血症、腎不全および機械的換気に起因する増大した流体損失、熱、応答および下痢に起因する。手術前の穏やかな血液量減少状態が、より悪い帰結と結びつけられてきた。血液量減少検査は、救急車および緊急治療室（ER）における患者の隠れた内出血を明らかにすることができる。血液量減少の是正のための最初の補償機構は組織から血液への流体の移行なので、組織含水（脱水）および患者体積状態は生理的に関係している。よって、組織水（の喪失）を測定するMIS装置は、病棟、ICU、ORおよびERにおける入院患者の血液量減少についての早期警告を提供する。

毛細血管漏出についての早期警告――組織水（の上昇）を測定するMIS装置は、増大した毛細血管漏出についての早期警告を与える。増大した毛細血管漏出は潜在的に、ICU場面での致死の最大原因の一つである敗血症の指標である。よって、組織含水量は患者の条件についての「早期警告スコア」の一部となることができる。

入院患者における輸液療法についてのガイダンスの提供――上記のように、血液量減少は多くの入院患者における一般的な問題であり、選択される最初の治療は輸液療法である。しかしながら、流体は時に脈管構造から漏れ出すので、大きな体積が必要とされ、潜在的に体液過負荷につながる。体液過負荷は病棟、ICUおよびORにおいて一般的である。特に体液過負荷のリスクがある特定の患者集団は、漏れのある脈管構造に起因する敗血症患者、腎不全患者および人工心肺を必要とする心臓手術（たとえば、冠動脈バイパス移植（CABG）手術）を受けている患者である。体液過負荷の最初の兆候は組織浮腫形成なので、組織含水量を測定するMIS装置は、静脈注射輸液を受けている患者における体液過負荷についての早期警告を提供することができる。

血液透析のためのガイダンスの提供――末期腎疾患のある患者は一週間に複数回血液透析を受ける。しかしながら、血液透析セッションをいつやめるかの定義は非常に不明確である。血液透析を続けるのが長すぎると、患者は脱水および血液量減少になり、これは患者が立ち上がろうとして倒れ（そうにな）るまで気づかれないままになることがある。このリスクは、自宅で血液透析を受けている患者ではさらに高くなる。組織含水量を測定するMIS装置は、慢性腎臓疾患のある患者のための血液透析についてのガイダンスを提供する。

脱水についての早期警告――脱水は、幼児、先進国および発展途上国における子供、高齢者、妊婦、糖尿病患者および運動選手、登山家および兵士を含む多くの在宅療養患者集団の間で大きな問題である。特に新生児および小児集中治療室では、脱水は非常に急速に進展する大問題である。組織含水量を測るMIS装置は、これらの人々／患者における脱水の早期警告を提供する。

家庭における浮腫形成――心疾患、ネフローゼ症候群、肝硬変、糖尿病、高血圧をもつ患者および（たとえば乳癌手術の一環として）リンパ手術を受けた患者を含むいくつかの在宅療養患者集団は、末梢性浮腫を発達させるリスクがある。さらに、妊娠はしばしば高血圧を併発し、これも末梢性浮腫につながる。組織含水量を測るMIS装置は、これらの患者集団における浮腫形成についての早期警告を提供する。特に妊婦にとって、脚浮腫の早期検出は、妊娠によって誘起された高血圧について警告できる。そのような高血圧は、末梢性浮腫のほか、子癇（前症）および早産につながることがある。

したがって、人または動物の身体における組織の流体含有量をモニタリングするためにMISを使う装置および方法であって、当該装置および／または組織の動きに対して堅牢なおよび／または組織から得られる低信号レベルに対して堅牢なものが提供される。

本発明は、図面および上記の医術において詳細に図示され、記述されているが、そのような図示および記述は制約するものではなく、例解または例示するものと考えられるべきである。本発明は、開示される実施形態に限定されない。

図面、本開示および付属の請求項の吟味から、特許請求される発明を実施する当業者によって、開示される実施形態に対する変形が理解され、実施されることができる。請求項において、「有する／含む」の語は他の要素またはステップを排除するものではなく、単数形の表現は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他の処理ユニットが請求項において記載されているいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実がこれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまた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または半導体媒体のような好適な媒体上で記憶／頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど他の形で頒布されてもよい。請求項に参照符号があったとしても、範囲を限定するものとして解釈すべきではない。

現在のところ、人の組織における局所的な流体分布または流体含有量を非侵襲的にモニタリングすることは、困難な課題を呈する。確立された方法は複雑および／または高価である（たとえばトレーサー希薄、撮像方法）か、あるいは貧弱な再現性を示す（バイオインピーダンス分光法（BIS: bioimpedance spectroscopy））。米国特許出願公開第2010/0127705号は磁気誘導断層撮影の方法および装置を記載しており、Zulkarnay Zakaria et al, "Advancements in Transmitters and Sensors for Biological Tissue Imaging in Magnetic Induction Temography", Sensors, vol.12, no.12, 29 May 2012, pp.7126-7156も磁気誘導断層撮影法を記載している。

Claims (15)

1. 磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する装置であって：
   ・組織試料において電流を誘起するために組織試料の近くに配置されるべき第一の励起コイルと；
   ・受信器コイルであって、前記第一の励起コイルおよび前記組織試料中の電流が該受信器コイルにおいて電流を誘起するよう組織試料の近くに配置されるべき受信器コイルと；
   ・参照コイルと；
   ・前記参照コイルの近くに配置され、前記参照コイルにおいて電流を誘起するための第二の励起コイルと；
   ・制御ユニットとを有しており、前記制御ユニットは：
   ・前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに交流電流を加える段階と；
   ・第一の信号および第二の信号から組織試料において誘起された電流の指標を得る段階であって、前記第一の信号は前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流を表わし、前記第二の信号は前記第一の励起コイルおよび組織試料中の電流によって前記受信器コイルに誘起された電流を表わす、段階と；
   ・組織試料において誘起された電流の前記指標から、組織試料の流体含有量の指標を決定する段階とを実行するよう構成されている、
   装置。
2. 前記制御ユニットは、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルのそれぞれに同じ交流電流を加えるよう構成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記受信器コイルは、前記第一の励起コイルおよび組織試料中の電流によって前記受信器コイルに誘起された電流が、前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流と逆向きに流れるよう前記参照コイルに接続され、
   前記制御ユニットは、組織試料において誘起された電流の指標を得て、組織試料の流体含有量の指標を決定することを、相互接続された受信器コイルおよび参照コイルの出力と、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに加えられた交流電流を表わす第三の信号とを使って実行するよう構成されている、請求項１または２記載の装置。
4. 前記第一の励起コイルおよび前記受信器コイルは、測定されるべき組織試料を取り巻いて配置されるよう構成されている、請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の装置。
5. 前記制御ユニットは、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第一の大きさをもつ交流電流を加えるよう構成されており、前記制御ユニットがさらに：
   ・組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加え；
   ・前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得て；
   ・前記第二の深さにおいて組織試料において測定された電位から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定する
   よう構成されている、
   請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の装置。
6. 前記制御ユニットがさらに：
   ・時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定するよう当該装置を制御し；
   ・時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定するよう構成されている、
   請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の装置。
7. 当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、
   前記制御ユニットがさらに：
   ・前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；
   ・動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄するよう構成されている、
   請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の装置。
8. 当該装置がさらに、被験体に取り付けるための、被験体の動きを測定する動きセンサーを有しており、
   前記制御ユニットがさらに：
   ・前記動きセンサーからの被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定し；
   ・動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加えるよう構成されている、
   請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の装置。
9. 磁気誘導分光法MISを使って被験体の組織試料の流体含有量の指標を決定する方法であって：
   ・組織試料において電流を誘起するために組織試料および組織試料の近くに配置されている受信器コイルの近くに配置されている第一の励起コイルと、参照コイルにおいて電流を誘起するために参照コイルの近くに配置されている第二の励起コイルとに交流電流を加える段階と；
   ・第一の信号および第二の信号から組織試料において誘起された電流の指標を得る段階であって、前記第一の信号は前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流を表わし、前記第二の信号は前記第一の励起コイルおよび組織試料中の電流によって前記受信器コイルに誘起された電流を表わす、段階と；
   ・組織試料において誘起された電流の前記指標から、組織試料の流体含有量の指標を決定する段階とを含む、
   方法。
10. 交流電流を加える前記段階が、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルのそれぞれに同じ交流電流を加えることを含む、請求項９記載の方法。
11. 前記受信器コイルを、組織試料中の電流によって前記受信器コイルに誘起された電流が、前記第二の励起コイルによって前記参照コイルに誘起された電流と逆向きに流れるよう前記参照コイルに接続する段階をさらに含み、
    組織試料において誘起された電流の指標を得る段階および組織試料の流体含有量の指標を決定する段階が、接続された受信器コイルおよび参照コイルからの出力と、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに加えられた交流電流を表わす第三の信号とを使う、請求項９または１０記載の方法。
12. 前記第一の励起コイルおよび前記受信器コイルを、測定されるべき組織試料を取り巻いて配置する段階をさらに含む、請求項９ないし１１のうちいずれか一項記載の方法。
13. 前記第一の励起コイルと前記第二の励起コイルとに交流電流を加える前記段階が、組織試料における第一の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために第一の大きさをもつ交流電流を加えることを含み、
    当該方法がさらに：
    ・組織試料における第二の深さにおける組織試料の流体含有量を測定するために前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに第二の大きさをもつさらなる交流電流を加える段階と；
    ・前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の指標を得て、前記第二の深さにおいて組織試料において誘起された電流の該指標から、前記第二の深さにおける組織試料の流体含有量の指標を決定する段階とをさらに含む、
    請求項９ないし１２のうちいずれか一項記載の方法。
14. 当該方法がさらに：
    ・時間を追って組織試料の流体含有量の複数の指標を決定する段階と；
    ・時間を追っての組織試料の流体含有量の前記複数の指標を解析して、被験体の心拍数、呼吸数および／または脈圧変動の指標を決定する段階とをさらに含む、
    請求項９ないし１３のうちいずれか一項記載の方法。
15. 当該方法がさらに：
    ・被験体の動きを測定する段階と；
    ・被験体の動きの測定を解析して、動きの量が閾値を超えるかどうかを判定する段階と；
    ・動きの量が閾値を超える場合に、流体含有量の前記指標を破棄する段階、
    動きの量が閾値より下である場合にのみ、前記第一の励起コイルおよび前記第二の励起コイルに前記交流電流を加える段階のうちの一方とを含む、
    請求項９ないし１３のうちいずれか一項記載の方法。

Images