JP5623504B2 - 身体組織の特性の感知デバイス - Google Patents

Description

本発明は、電界に対する生体組織の応答に影響を及ぼす、生体組織のパラメータ、特にグルコースのレベルを測定するデバイスに関する。

ＷＯ０２／０６９７９１は、生体組織のパラメータを決定するデバイスについて記載している。このデバイスは、基板にマウントされている電極配置と、電極によって生成された電界に対する組織の応答を決定するように構成されている制御ユニットと、を具備している。このタイプのデバイスは、生体組織の様々なパラメータが、生体組織の誘電応答に影響を及ぼすという事実を利用している。例えば、このタイプのデバイスは、ＷＯ０２／０６９７９１に記載されているように、グルコースのレベルと、皮膚中の水分濃度とを測定することができる。

このタイプのデバイスが、他のタイプのパラメータのためのセンサを具備している場合は、このタイプのデバイスは、より良い結果を提供することができる。例えば、ＷＯ２００７／０５３９６３は、電極によって印加された電界に対する応答を測定するだけでなく、組織の反射又は透過を測定する光センサと温度センサとを更に具備する、改善されたデバイスについて記載している。

本発明の全体的な目的は、このタイプのセンサの電極、特に、電極配置の機械的な構成を設計することである。

この目的は、請求項１のセンサによって達成される。従って、電極配置は、基板の第１の側面にマウントされている少なくとも２つの電極を具備している。電極は、ギャップによって離されている。電極の有限の厚さのために、ギャップの容積はゼロではない。ギャップは、少なくとも部分的に固体で埋められている。先行技術では、ギャップが埋められていないので、皮膚に面していて、通常は接触している電極配置の表面は、平面ではない。このような先行技術とは対照的に、ギャップを固体で埋めると、実質的に平らな表面を形成することができる。これは、電極縁部と下にある組織とにおける、圧力により誘発される血管拡張（pressure induced vasodilation）を下げることを可能にし、電極縁部における摩擦によって誘発される炎症を回避するのを助け、従って、長い間貼り付けていても、より確実な測定が可能できる。更に且つ重要なことに、これは、これらのギャップに汗が溜まるのを防ぐ。

有利な実施形態では、電極間のギャップは、光反射センサの少なくとも一部分を受け入れるのに使用される。光反射センサを置くと、例えば、その位置における、かん流（perfusion）の測定に光反射センサを使用できるので、２つの効果がある。即ち、一方では、光反射センサを置くことにより、電気測定と同じ位置で下にある組織量の光学測定を行なうことができるので、この２つをより良く相関させることができる。他方では、電極内に光反射センサを置くと、より大きな範囲まで電界に影響を及ぼすことになるが、光反射センサがギャップの中に存在すると、組織における電界分布にほとんど影響を及ぼさない。

別の有利な実施形態では、電極配置は、基板の第１の側面上に、接地電極と幾つかの信号電極とを具備している。信号電極は、接地電極内に形成されている開口部の中に配置されており、上述のギャップは、開口部のそれぞれの内側縁部と信号電極の外側縁部との間に形成されている。

異なる形状の電界が形成されるように、センサが、異なる幅のギャップによって囲まれている第１の組の信号電極を具備していることが好都合である。第１の組の信号電極は、少なくとも１ＧＨｚの周波数で動作する第１の信号発生器に接続されている。同様に、異なる幅のギャップによって囲まれている第２の組の信号電極を備えており、第２の組の信号電極は、０．１乃至５００ＭＨｚの周波数で動作する第２の信号発生器に接続されている。これは、２つの重要な周波数範囲において、２つの深度分解された測定を行なうことを可能にして、電極の形状が特定の周波数範囲に対して最適化される。

電極の第２の側面上の電子機器を保護するために、基板内に遮蔽電極を埋め込むことができる。ＧＨｚの範囲の信号を測定するときに、これは特に好都合である。その場合に、第２の組の信号電極よりも、第１の組の信号電極により近い距離に、遮蔽電極を置くべきである。これにより、ＧＨｚの範囲において第１の組の信号電極とコプレーナ導波路を形成することができる。他方で、これは、第２の組の信号電極の位置において大量の電界を遮蔽電極が接地するのを防ぐので、主に組織内に位置するＭＨｚの電界を生成することを可能にする。

更に別の有利な実施形態では、デバイスは、電極のうちの少なくとも1つに接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの周波数の信号を発生する第１の信号発生器と、例えば、この信号が電極を通して送信された後に、この信号を検出する第１の信号検出器と、を具備している。信号発生器と信号検出器との両者は、基板の第２の側面、即ち電極と反対側の側面にマウントされる（即ち、取り付けられて、電気的に接続される)。これにより、電極と電子機器との間に、短くて明確な経路を生成することができる。

以下の詳細な説明について検討すると、本発明がより良く分かり、上述の目的以外の目的が明らかになるであろう。詳細な説明では、添付の図面を参照する。

デバイスの断面図を示している。 図１のデバイスの底面図を示している。 長手方向軸に平行な基板のより詳細な断面図である。 広いギャップのＭＨｚの電極の位置における基板と、基板に隣り合う２つの光反射センサとの断面図である。 他のタイプの光反射センサを備えた基板の別の設計である。 デバイスのブロック回路図である。 デバイスのＧＨｚの電子機器のブロック回路図である。

全体的な設計
デバイスの有利な実施形態の全体的な設計は、図１と２に示されている。デバイスは、ハウジング１を具備している。ハウジング１は、例えば、プラスチックである。以下では、デバイスの一方の側面を「底側面」と呼ぶ。底側面は、基板２によって閉じられている。基板２は、長方形で、細長く、長手方向軸３を有する。長手方向軸３は、人の腕又は脚の長手方向軸に対して平行に延在している。バンド又はリストバンド４が、ハウジング１に取り付けられている。バンド又はリストバンド４は、長手方向軸３に対して垂直に延在していて、デバイスを、例えば人の腕又は脚に装着することを可能にする。

第１の側面(底側面)では、基板２は複数の電極を保持している。複数の電極は、構造化された金属層５によって形成されている。金属層５は、図２においてグレーで示されている。電極の設計については、後でより詳しく記載する。第２の側面(上側面)では、電子部品６が、基板２にマウントされていて、基板２内又は表面上の金属のリード線に接続されている。

ハウジング１は、基板２に加えて、少なくとも１つのプリント回路７を囲っている。プリント回路７も、電子部品８を保持している。プリント回路板７を基板２に接続するために、電気コネクタ９を備えている。

更に、デバイスは、一般に、バッテリ、インターフェイス、及び／又はディスプレイコンポーネント（図示されていない）も含んでいる。

基板の設計
デバイスの重要なコンポーネントのうちの１つは、基板２であり、その設計は、図２と３から最も良く分かる。基板の様々な層の見易さを改善するために、図３の断面図は、垂直方向に沿って拡大されていることに留意しなければならない。

既に記載したように、基板２は、第１の（底側）側面と第２の（上側）側面とを有していて、デバイスの動作中に、第１の側面が人間の皮膚に貼り付けられる。

金属層５は銅と金の層によって形成されていて、金の層が電極の表面を形成しているのが、好都合である。アレルギー反応を避けるために、特に、中間のニッケル含有層を備えることなく、金の層を銅の層に直接に接続する。「積層化学シックゴールド（lamination chemical thickgold）」技術を使用して、金属層を形成するのが好都合である。汚れ又は汗が微小な穴に入って、電極において電気分解をもたらし得るのを避けるために、金の層は、無孔であるべきであり、微小な穴を含むべきではない。

その代わりに、又は更に、生理的に不活性な保護層によって金属層５をカバーできるが、電極を皮膚にできるだけ近付けて置くことができるように、このような金属層は、薄くて均一であるべきである。

金属層５は、開口部を有する接地電極１０を形成するように構造化されている。信号電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４をこれらの開口部内に置いて、開口部の内側縁部と信号電極の外側縁部との間に、ギャップ１５を形成する。各信号電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４は、このようなギャップ１５によって完全に囲まれている。

図３から分かるように、ギャップ１５は、個体の充填材料１６で埋められている。充填材料１６は、誘電体、即ち非導電材料、例えばガラスである。この材料が、基板２と同じ誘電パラメータ、特に誘電率を有する場合に、これは効果的である。

図３の実施形態において、基板２は、第１の側面上に平らな表面１７を有しており、この表面の上に電極をマウントする。従って、充填材料１６がなければ、ギャップ１５は、デバイスの底側面に溝又は凹部を形成し、これは、皮膚の炎症をもたらし、汚れと汗が溜まる領域を提供するであろう。

更に図３から分かるように、遮蔽電極１８ａ、１８ｂが基板２内に埋め込まれている。遮蔽電極１８ａ、１８ｂの主な目的は、デバイス内の電子機器を高周波の電磁放射から遮蔽して、定められた接地を形成することである。

遮蔽電極は、基板２内の異なる深さに埋め込まれた２つの部分１８ａ、１８ｂを具備していることが分かるであろう。部分１８ａは、第１の組の信号電極１２ａ、１２ｂに隣り合っており、一方で、部分１８ｂは、第２の組の信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃに隣り合っている。部分１８ａの遮蔽電極と信号電極１２ａ、１２ｂとの間の距離Ｄ１は、部分１８ｂの遮蔽電極と信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃとの間の距離Ｄ２よりも、短い。一般に、（約１ＧＨｚの周波数で３．５．−４．０の基板材料の典型的な誘電率に対して）Ｄ１は、１ｍｍ未満、例えば０．５ｍｍであるべきであり、一方で、Ｄ２は、少なくとも１．５ｍｍであるべきである。これらの距離が異なる理由は、以下の通りである。

ａ）後述するように、第１の組の信号電極１２ａ、１２ｂは、少なくとも１ＧＨｚの周波数において「コプレーナ導波路」(coplanar wave guide, CPW)として動作する。遮蔽電極の部分１８ａを信号電極１２ａ、１２ｂに十分に近付けて置くことによって、明確な電界の形状と電磁界分布とを備えた、「導体に支持されたコプレーナ導波路」として、導波路を動作させることが可能になる。

ｂ）更に後述するように、第２の組の信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、ＭＨｚの範囲において、容量センサとして動作する。これらの周波数では、遮蔽電極を信号電極に近付け過ぎると、大量の電界を「接地」し、従って、身体への電界の範囲と強度とを下げることになる。

遮蔽電極１８ａ、１８ｂを接地して、即ち、接地電極１０と同じ電位にすることが好都合である。

更に図３から分かるように、基板２は、遮蔽電極１８ａの第２の(上側)側面の上の別の埋め込まれた構造化された金属層１９ａ、１９ｂと、基板２の第２の側面の表面上の構造化された最上層２０とを具備している。これらは、電子部品６を保持しているプリント回路のリード線を、一緒に形成している。

図３に示されている様々な金属層を必要に応じて相互に接続するために、ビア又は貫通部２１が、基板２を通って延在している。ビア２１は、機械的に閉じている、即ち、ビア２１は、基板２内に機械的な開口部を形成してないことが、好都合である。いわゆる「ベリードビア（buried vias）」を使用することが好都合である。

電極の形状
図２から分かるように、第１の組と第２の組の信号電極１２ａ、１２ｂと、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、接地電極１０のそれぞれの細長い開口部の中心に置かれた真っ直ぐな帯状電極である。他方で、信号電極１４は、接地電極１０と共に、１組のインターディジタル電極２２を形成している。３組の信号電極について、次により詳しく記載する。

ａ）第１の組の信号電極(ＧＨｚ)
既に記載したように、第１の組の信号電極１２ａ、１２ｂは、少なくとも１ＧＨｚの周波数で動作し、各信号電極は、接地電極１０の周囲部分と遮蔽電極１８ａと共に、導体に支持されたコプレーナ導波路を形成する。信号発生器からの信号は、信号電極の第１の端部に供給され、第２の反対側の端部の信号は、信号検出器に供給される。これについては、後で記載する。

ＷＯ２００５／１２０３３２とＷＯ２００７／０５３９６３に記載されているように、組織の異なる深さに達する電界を生成することが好都合であり、そのために、信号電極１２ａと１２ｂの周りのギャップの幅は異なる。信号電極１２ａの場合に、ギャップの幅は、通常は４ｍｍまでであり、信号電極１２ｂの場合に、ギャップの幅は、通常は０．１５ｍｍまでであることが好都合である。両者の信号電極１２ａ、１２ｂは、０．２ｍｍ以下の幅と、２０−２３ｍｍの長さとを有している。

第１の組の信号電極１２ａ、１２ｂは、互いに平行しており、長手方向軸３に対して垂直に延在している。このタイプの高周波センサの場合に、着用者の腕／脚に対して垂直に配置すると、よりロバストな測定値が得られる、即ち、皮膚とセンサとの接触に関連する機械的なずれによる信号の誤差が生じ難いことが分かった。しかしながら、信号電極１２ａ、１２ｂは、長手方向軸３に対して平行に延在していてもよい。

ｂ）第２の組の信号電極(ＭＨｚ)
第２の組の信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、０．１乃至５００ＭＨｚの周波数で動作する。各信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、帯状である。例えば、ＷＯ２００７／０５３９６３又はＷＯ２００５／０５３５２３に記載されているように、信号発生器からの信号を、信号電極の中心の接点に供給して、信号電極と接地電極との間におけるインピーダンスによって決まる信号を測定する。

ここでも、組織の異なる深さに達する電界を生成するために、異なる形状を使用する。従って、信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃの周りのギャップ１５の幅は異なる。信号電極１３ａの場合に、ギャップの幅と信号電極の幅は、通常は４ｍｍである。信号電極１３ｂの場合に、ギャップの幅と信号電極の幅は、通常は１．５ｍｍである。信号電極１３ｃの場合に、ギャップの幅と信号電極の幅は、通常は０．３ｍｍである。皮膚と下にある組織との測定量を大きくするために、信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃの長さをできるだけ大きくするべきである。

信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、互いに平行していて、更に、長手方向軸３に対して平行に延在している。これにより、着用者の腕又は脚内の組織と電極との間における、相互作用する長さが増す。

ｃ）インターディジタル電極(ｋＨｚ)
インターディジタル電極２２は、２００ｋＨｚ未満、特に１ｋＨｚの周波数で動作する。ＷＯ２００７／０５３９６３のセクション２．２に記載されているように、これらの主な目的は、汗と湿気の測定である。ＷＯ２００７／０５３９６３に記載されているように、信号発生器からの信号を、信号電極１４の中心の接点に供給して、信号電極と接地電極との間におけるインピーダンスによって決まる信号を測定する。

インターディジタル電極の指状部の幅と、指状部の相互の距離は、０．１５ｍｍ程度であることが好都合である。

光センサ
ＷＯ２００７／０５３９６３に記載されているように、光学測定、特に光反射率の測定と、電気測定とを組み合わせることが好都合である。この目的のために、デバイスに、少なくとも１つの光反射センサを備え付けることができる。このようなセンサにより、組織のかん流の測度を得ることができる。

図２の実施形態において、デバイスは、２つのこのような光反射センサ２３ａと２３ｂとを具備している。各光反射センサ２３ａ、２３ｂは、信号電極１３ａの周りのギャップの中に配置されている。

既に記載したように、電極の周りのギャップの中に光反射センサを配置すると、特に、電気測定と同じ位置において光学測定を行なうことができ、且つセンサによって生じる電界の歪みが小さいので、様々な効果が得られる。

図４に示されているように、各光反射センサは、基板２の開口部２４を通って延在していて、例えば接着又は半田付けによって、その中の適切な位置に固定されるのが好都合である。開口部２４は、信号電極１３ａと接地電極１０との間のギャップ１５において終端している。

デバイスの第１の(底側)側面において、光反射センサ２３ａ、２３ｂの表面２５と、電極の表面は、同じ高さである。湿気と汚れが入るのを妨げるために、光反射センサ２３ａ、２３ｂを囲んでいる任意のギャップ２６を、少なくとも基板２の表面の近くで、充填材料で埋めるべきである。

その裏側の端部（即ち、デバイスの第１の（底側）側面と反対側の端部）では、光反射センサ２３ａ、２３ｂを、基板２の第２の側面における回路に、半田バンプ３９ａによって直接に接続できる。この目的のために、光反射センサ２３ａ、２３ｂの各々は、ベース３９ｂを具備している。ベース３９ｂは、開口部２４のリムを越えて横方向に延在しており、バンプ３９ａに半田付けされる接点を保持している。

各光反射センサ２３ａ、２３ｂは、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光検出器とを具備しているのが好都合である。図２と４に示されている実施形態において、光反射センサは、一列に並んで配置された３つの光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃを具備している。この列は、センサの長手方向軸に対して垂直に延在している。光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、可視又は近赤外スペクトルの範囲の光を放射するのが好都合である。更に、図２と４の実施形態において、各光反射センサは、２つの光検出器２８ａ、２８ｂを具備しており、光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、光検出器２８ａ、２８ｂの間に置かれているので、光検出器２８ａ、２８ｂは、センサの長手方向軸に対して前方向と後方向とにそれぞれ散乱した光を感知できるが、光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃに対して異なる間隔を有しており、組織の異なる深さにおけるかん流を測定できる。

光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃと、光検出器２８ａ、２８ｂは、窓２９によってカバーされている。窓２９は、ギャップ１５の中に少なくとも部分的に置かれている。窓２９は、光源２７ａ、２７ｂ、２７ｃによって放射された光を通す。

光反射センサによって生じる電界の歪みを最小に維持するために、光反射センサ２３ａ、２３ｂは、基板２の誘電特性に近い誘電特性を有するべきである。

異なる光放射スペクトルを有する少なくとも２つの光源を使用すると、異なる組織の処理は、スペクトルの異なる反射率の変化を生じ、区別できるという効果を有する。

特に、２つの光源を使用する場合は、一方は６００ｎｍ未満の波長を発生すべきであり、他方は７００ｎｍを越える波長を発生すべきであり、ほぼ５６８ｎｍ乃至８００ｎｍの波長が好都合である。３つの光源を使用する場合は、第１の光源は６００ｎｍ未満の波長の光を発生し、第２の光源は７００ｎｍを超える波長の光を発生し、第３の光源は６００乃至７００ｎｍの波長の光を発生することが、好都合である。都合のよい値は、それぞれ、５６８ｎｍと、８００ｎｍと、６６０ｎｍであることが分かった。５６８ｎｍと８００ｎｍは、「等吸収」点であることに留意しなければならない。「等吸収」点では、ヘモグロビンの吸収は酸素化のレベルに左右されない。皮膚のかん流の変化を修正するために、５６８ｎｍと８００ｎｍとにおける吸収率によって、ヘモグロビンに関する信号を計算することができる。６６０ｎｍ、即ち、酸素化ヘモグロビンの吸光度と脱酸素化ヘモグロビンの吸光度との差が、８００ｎｍに対して比として最大である波長において、酸素の信号を計算することができる。

光源２３ａ、２３ｂ、２３ｃのスペクトルの幅は、十分なスペクトル分解に対して、５０ｎｍ小さくするべきであるが、発光ダイオードにとって一般的であるので、それは、一般に数５乃至１０ｎｍ程度であるだろう。

図５は、３つの光反射センサを備えたデバイスの代わりの実施形態を示している。これらのうちの１つのみが、電極の周りのギャップ１５の中に置かれており、一方で、他の光反射センサは、接地電極１０における異なる開口部の中に置かれている。図２の実施形態とは対照的に、各光反射センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、１つの光検出器のみを具備しており、これは、若干低い感度で、よりコンパクトな設計を可能にする。

電子機器
図６は、デバイスの実施形態のブロック図を示している。デバイスは、制御ユニット３０を具備している。制御ユニット３０は、当業者に知られているような、プログラム及びデータメモリを備えたマイクロプロセッサであり、デバイスの動作を制御する。制御ユニット３０は、様々なセンサに接続されている。具体的には、以下の通りである。

ａ）信号発生器と信号検出器とを具備する、２００ｋＨｚ未満の周波数範囲における低周波センサ３１。低周波センサ３１は、測定のためにインターディジタル電極２２を使用する。

ｂ）信号発生器と信号検出器とを具備する、０．１ＭＨｚ乃至５００ＭＨｚの周波数範囲における中間周波数センサ３２。中間周波数センサ３２は、測定のために第２の組の信号電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃを使用する。

ｃ）信号発生器と信号検出器とを具備する、少なくとも１ＧＨｚの周波数範囲における高周波センサ３３。高周波センサ３３は、測定のために第１の組の電極１２ａ、１２ｂを使用する。

ｄ）光反射センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって光の反射を測定する光検出器３４。

ｅ）例えば、基板２と直接に熱接触する第１の温度感知デバイスと、ハウジング１の中に配置されている第２の温度感知デバイスとによって、組織の表面温度とハウジング１内の温度とを測定する、温度センサ３５。

センサに加えて、制御ユニット３０は、外部デバイスとデータを交換するために、ＵＳＢインターフェイス又はブルートゥース（登録商標）インターフェイスのようなインターフェイス３６を制御する。外部デバイスは、当該デバイスによって測定されたデータの分析と表示とに使用される。しかしながら、このタイプの機能を当該デバイス自体の中に組み込むこともできることに留意しなければならない。

図７は、高周波センサ３３のより詳しい図を示している。高周波センサ３３は、２つの同じ出力を備えた電圧制御発振器４０を具備している。出力のうちの一方は、第１のスイッチ４１に接続されており、第１のスイッチ４１から、信号電極１２ａ、１２ｂのうちの一方の入力端部Ｔｘ１、Ｔｘ２に選択的に送られる。信号電極１２ａ、１２ｂの出力端部からの信号Ｒｘ１、Ｒｘ２のうちの適切な一方を、第２のスイッチ４２で選択して、大きさ／位相検出器４３の第１の入力に供給する。発振器４０の他方の出力は、スイッチ４１、４２と同じタイプの２つの静止スイッチ４４、４５を介して、大きさ／位相検出器４３の第２の入力にルーティングされる。静止スイッチ４４、４５は、温度と技術的なバリエーションに関して、発振器４０から大きさ／位相検出器４３への２本の信号経路の対称性を高めることを目的とする。

大きさ／位相検出器４３は、２つの入力において、信号の相対的な大きさと位相を測定して、対応する値をＡ／Ｄ変換器４６に供給する。制御ユニット３０は、Ａ／Ｄ変換器４６からそれを読み出すことができる。

信号電極１２ａ、１２ｂへの及び信号電極１２ａ、１２ｂからの高周波信号の短くて明確な信号経路を有するために、図７に示されている高周波センサのコンポーネント、即ち、少なくとも、信号発生器又は発振器４０と、信号検出器又は大きさ／位相検出器４３とを、既に記載したように、前記基板２の第２の（上側）側面にマウントするのが好都合である。発振器４０と信号検出器４３(又は、Ａ／Ｄ変換器４６)は、制御ユニット３０が配置されているプリント回路板７に、コネクタ９によって電気的に接続される。

動作
このタイプのデバイスの動作原理は、ＷＯ２００７／０５３９６３に記載されており、ここで繰り返す必要はない。

ＷＯ２００７／０５３９６３に記載されているように、このデバイスは、組織内のグルコースのレベルの測定に使用され得る。例えば、ＷＯ０２／０６９７９１に記載されているように、電界に対する組織の応答に影響を及ぼす別のパラメータの測定にも、同じタイプのデバイスを使用できることに留意しなければならない。特に、接地に対する信号電極のインピーダンスは、組織内の水分濃度に直接に左右されるので、このデバイスを使用して、皮膚の水分過剰を測定することができる。この場合に、光反射センサを使用して、血液のかん流による水分濃度の変化と、汗又はリンパ液による水分濃度の変化とを区別することができる。

更に、組織の複雑な誘電パラメータを決定するために、このデバイスを使用することができる。特に、上述の実施形態を用いて、皮膚の誘電パラメータを測定することができる。水分過剰及び脱水症、即ち、正常及び病的な水分供給（moisturisation）として、皮膚と身体の様々な状態を説明するために、上述のパラメータの組み合わせを使用することができる。

更なる応用は、組織における体液平衡失調につながる腎障害のような、代謝病に関連する進行状態を決定することを含む。更に、皮膚の微小循環障害につながる心臓機能の低下を監視できることが好ましい。

本発明の現在の好ましい実施形態を示して記載したが、本発明は、これらに制限されず、請求項の範囲内において様々に具体化され実行され得ることが、明確に分かるであろう。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］電界に対する生体組織の応答に影響を及ぼす、前記生体組織のパラメータ、特にグルコースのレベルを測定するデバイスであって、
前記デバイスは、
基板（２）と、
少なくとも第１と第２の電極を具備していて、且つ前記基板（２）の第１の側面上にマウントされている、電極配置(１０、１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)と、
前記第１と第２の電極によって生成された前記電界に対する前記生体組織の応答を決定するように構成されている、制御ユニット（３０）と、
を具備しており、
前記第１と第２の電極は、ギャップ（１５）によって離されていて、
前記ギャップ（１５）は、少なくとも部分的に固体（１６）で埋められていることを特徴とする、
デバイス。
［２］前記基板（２）は、前記第１の側面上に平らな表面(１７)を有しており、
前記第１と第２の電極は、前記平らな表面(１７)上にマウントされている、前記［１］のデバイス。
［３］前記デバイスは、少なくとも１つの光反射センサ(２３ａ−ｃ)を更に具備しており、
特に、前記少なくとも１つの光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、前記ギャップ(１５)の中に延在している、前記［１］又は［２］のいずれか１つのデバイス。
［４］前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、前記基板（２）における開口部（２４）の中に又は開口部（２４）を通って延在しており、
前記開口部（１４）は、前記ギャップ（１５）において終端している、前記［３］のデバイス。
［５］前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、透明な窓（２９）によってカバーされている、少なくとも１つの光源(２７ａ、２７ｂ、２７ｃ)と、少なくとも１つの光検出器(２８ａ、２８ｂ)と、を具備しており、
前記透明な窓（２９）は、前記ギャップ(１５)の中に少なくとも部分的に置かれている、前記［３］又は［４］の何れか１つのデバイス。
［６］前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、２つの光検出器(２８ａ、２８ｂ)を具備しており、
前記少なくとも１つの光源(２７ａ、２７ｂ、２７ｃ)は、前記２つの光検出器間に置かれている、前記［５］のデバイス。
［７］前記光反射センサは、
６００ｎｍ未満の波長の光を発生する第１の光源(２７ａ)と、
７００ｎｍを越える波長の光を発生する第２の光源(２７ｂ)と、
を具備しており、
特に、前記第１の光源は、およそ５６８ｎｍの光を発生し、及び／又は、
前記第２の光源は、およそ８００ｎｍの光を発生する、前記［５］又は［６］の何れか１つのデバイス。
［８］前記光反射センサは、
６００ｎｍ未満の波長の光を発生する第１の光源(２７ａ)と、
７００ｎｍを越える波長の光を発生する第２の光源(２７ｂ)と、
６００乃至７００ｎｍの波長の光を発生する第３の光源（２７ｃ）と、
を具備しており、
特に、前記前記第１の光源は、およそ５６８ｎｍの光を発生し、及び／又は、
前記第２の光源は、およそ８００ｎｍの光を発生し、及び／又は、
前記第３の光源は、およそ６６０ｎｍの光を発生する、前記［６］のデバイス。
［９］前記電極配置(１０、１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)は、前記基板（２）の前記第１の側面上に、接地電極(１０)と、幾つかの信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)と、を具備しており、
前記信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)は、前記接地電極(１０）の開口部の中に配置されており、
前記ギャップ(１５)は、前記開口部の内側縁部と、前記信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)の外側縁部との間に形成されている、前記［１］乃至［８］の何れか１つのデバイス。
［１０］異なる幅のギャップ（１５）によって囲まれている、第１の組の信号電極(１２ａ、１２ｂ)と、
異なる幅のギャップ（１５）によって囲まれている、第２の組の信号電極(１３ａ−１３ｃ)と、
前記第１の組の信号電極(１２ａ、１２ｂ)に接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの周波数で動作する、第１の信号発生器（３３）と、
前記第２の組の信号電極(１３ａ−１３ｃ)に接続されていて、且つ少なくとも０．１乃至５００ＭＨｚの周波数で動作する、第２の信号発生器（３２）と、
を具備している、前記［９］のデバイス。
［１１］前記第１の組と第２の組の信号電極は、細長い帯状の電極であり、
各組における前記信号電極は、互いに平行に延在していて、且つ他方の組の前記信号電極に対して垂直に延在していて、
特に、前記デバイスは、腕又は脚の上に前記デバイスを取り付けるためのバンド（４）を具備していて、
前記バンドは、前記デバイスの軸(３)に対して垂直に延在していて、
前記第１の組の信号電極(１２ａ、１２ｂ)は、前記軸（３）に対して垂直に延在していて、及び／又は、
前記第２の組の信号電極（１３ａ−１３ｃ）は、前記軸（３）に対して平行に延在している、前記［１０］のデバイス。
［１２］前記基板（２）は、前記基板（２）内に埋め込まれた遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)を具備しており、
特に、前記遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)は、前記接地電極に電気的に接続されている、前記［９］乃至［１１］の何れか１つのデバイス。
［１３］前記遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)は、
前記第１の組の信号電極(１２ａ、１２ｂ)から第１の距離（Ｄ１）にあり、
前記第２の組の信号電極(１３ａ−１３ｃ)から第２の距離（Ｄ２）にあり、
前記第１の距離（Ｄ１）は、前記第２の距離（Ｄ２）よりも短く、
特に、前記第１の距離（Ｄ１）は、１ｍｍよりも短く、
前記第２の距離（Ｄ２）は、少なくとも１．５ｍｍである、前記［１０］又は［１１］と前記［１２］との何れか１つのデバイス。
［１４］インターディジタル電極(２２)として設計された少なくとも１対の電極を具備しており、
特に、前記インターディジタル電極(２２)に接続されていて、且つ０．２ＭＨｚ未満の周波数で信号を発生する、第３の信号発生器（３１）、を更に具備している、前記［１］乃至［１３］の何れか１つのデバイス。
［１５］前記インターディジタル電極(２２)は、前記第１の組の信号電極（１２ａ、１２ｂ）と前記第２の組の信号電極（１３ａ−１３ｃ)との間に配置されている、前記［１０］乃至［１３］の何れか１つのデバイス。
［１６］前記信号電極のうちの少なくとも１つに接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの周波数の信号を発生する、第１の信号発生器(４０)と、
前記信号電極のうちの少なくとも１つに接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの前記信号を検出する、第１の信号検出器(４３)と、
を更に具備しており、
前記第１の信号発生器(４０)と前記第１の信号検出器(４３)は、前記基板（２）の第２の側面にマウントされている、前記［１］乃至［１５］の何れか１つのデバイス。
［１７］前記基板（２）に加えて、少なくとも１つのプリント回路(７)を更に具備しており、
前記プリント回路(７)は、前記第１の信号検出器(４３)と前記第１の信号発生器(４０)とに電気的に接続されている、前記［１６］のデバイス。
［１８］前記電極は、銅の層と、金の層と、を具備しており、
前記金の層は、前記電極の表面を形成していて、且つ前記銅の層に直接に接続されている、前記［１］乃至［１７］の何れか１つのデバイス。

１・・・ハウジング、２・・・基板、３・・・長手方向軸、４・・・バンド、５、１９ａ、１９ｂ・・・金属層、６、８・・・電子部品、７・・・プリント回路、９・・・電気コネクタ、１０・・・接地電極、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４・・・信号電極、１５・・・ギャップ、１６・・・充填材料、１７・・・平らな表面、１８ａ、１８ｂ・・・遮蔽電極、２０・・・最上層、２１・・・ビア、２２・・・インターディジタル電極、２３ａ、２３ｂ・・・光反射センサ、２４・・・開口部、２５・・・光反射センサ２３ａ、２３ｂの表面、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ・・・光源、２８ａ、２８ｂ・・・光検出器、２９・・・窓、３０・・・制御ユニット、３１・・・低周波センサ、３２・・・中間周波数センサ、３３・・・高周波センサ、３４・・・光検出器、３５・・・温度センサ、３６・・・インターフェイス、３９ａ・・・半田バンプ、３９ｂ・・・ベース、４０・・・電圧制御発振器、４１・・・第１のスイッチ、４２・・・第２のスイッチ、４３・・・大きさ／位相検出器、４４、４５・・・静止スイッチ、４６・・・Ａ／Ｄ変換器。

Claims (16)

1. 電界に対する生体組織の応答に影響を及ぼす、前記生体組織のパラメータを測定するデバイスであって、
   前記デバイスは、
   基板（２）と、
   少なくとも第１と第２の電極を具備していて、且つ前記基板（２）の第１の側面上にマウントされている、電極配置(１０、１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)と、
   前記第１と第２の電極によって生成された前記電界に対する前記生体組織の応答を決定するように構成されている、制御ユニット（３０）と、
   を具備しており、
   前記第１と第２の電極は、ギャップ（１５）によって離されていて、
   前記ギャップ（１５）は、少なくとも部分的に固体（１６）で埋められていて、
   前記デバイスは、少なくとも１つの光反射センサ(２３ａ−ｃ)を更に具備しており、
   前記少なくとも１つの光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、前記ギャップ(１５)の中に延在しており、
   前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、前記基板（２）における開口部（２４）を通って延在しており、
   前記開口部（２４）は、前記ギャップ（１５）において終端している、
   ことを特徴とする、デバイス。
2. 前記基板（２）は、前記第１の側面上に平らな表面(１７)を有しており、
   前記第１と第２の電極は、前記平らな表面(１７)上にマウントされている、請求項１のデバイス。
3. 前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、透明な窓（２９）によってカバーされている、少なくとも１つの光源(２７ａ、２７ｂ、２７ｃ)と、少なくとも１つの光検出器(２８ａ、２８ｂ)と、を具備しており、
   前記透明な窓（２９）は、前記ギャップ(１５)の中に少なくとも部分的に置かれている、請求項１又は２の何れか１項のデバイス。
4. 前記光反射センサ(２３ａ−ｃ)は、２つの光検出器(２８ａ、２８ｂ)を具備しており、
   前記少なくとも１つの光源(２７ａ、２７ｂ、２７ｃ)は、前記２つの光検出器間に置かれている、請求項３のデバイス。
5. 前記光反射センサは、
   ６００ｎｍ未満の波長の光を発生する第１の光源(２７ａ)と、
   ７００ｎｍを越える波長の光を発生する第２の光源(２７ｂ)と、
   を具備している、請求項３又は４の何れか１項のデバイス。
6. 前記光反射センサは、
   ６００ｎｍ未満の波長の光を発生する第１の光源(２７ａ)と、
   ７００ｎｍを越える波長の光を発生する第２の光源(２７ｂ)と、
   ６００乃至７００ｎｍの波長の光を発生する第３の光源（２７ｃ）と、
   を具備している、請求項４のデバイス。
7. 前記電極配置(１０、１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)は、前記基板（２）の前記第１の側面上に、接地電極(１０)と、複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)と、を具備しており、
   前記複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)は、前記接地電極(１０）の複数の開口部の中に配置されており、
   前記ギャップ(１５)は、前記開口部の内側縁部と、前記信号電極(１２ａ、１２ｂ、１３ａ−１３ｃ、１４)の外側縁部との間に形成されている、請求項１乃至６の何れか１項のデバイス。
8. 異なる幅のギャップ（１５）によって囲まれている、第１の組の複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ)と、
   異なる幅のギャップ（１５）によって囲まれている、第２の組の複数の信号電極(１３ａ−１３ｃ)と、
   前記第１の組の複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ)に接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの周波数で動作する、第１の信号発生器（３３）と、
   前記第２の組の複数の信号電極(１３ａ−１３ｃ)に接続されていて、且つ０．１乃至５００ＭＨｚの周波数で動作する、第２の信号発生器（３２）と、
   を具備している、請求項７のデバイス。
9. 前記第１と第２の組の複数の信号電極は、細長い帯状の複数の電極であり、
   各組における前記複数の信号電極は、互いに平行に延在していて、且つ他方の組の前記複数の信号電極に対して垂直に延在していて、
   前記デバイスは、腕又は脚の上に前記デバイスを取り付けるためのバンド（４）を具備していて、
   前記バンドは、前記デバイスの軸(３)に対して垂直に延在していて、
   前記第１の組の複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ)は、前記軸（３）に対して垂直に延在していて、及び／又は、
   前記第２の組の複数の信号電極（１３ａ−１３ｃ）は、前記軸（３）に対して平行に延在している、請求項８のデバイス。
10. 前記基板（２）は、前記基板（２）内に埋め込まれた遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)を具備しており、
    前記遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)は、前記接地電極に電気的に接続されている、請求項７乃至９の何れか１項のデバイス。
11. 前記遮蔽電極(１８ａ、１８ｂ)は、
    前記第１の組の複数の信号電極(１２ａ、１２ｂ)から第１の距離（Ｄ１）にあり、
    前記第２の組の複数の信号電極(１３ａ−１３ｃ)から第２の距離（Ｄ２）にあり、
    前記第１の距離（Ｄ１）は、前記第２の距離（Ｄ２）よりも短く、
    前記第１の距離（Ｄ１）は、１ｍｍよりも短く、
    前記第２の距離（Ｄ２）は、少なくとも１．５ｍｍである、請求項８又は９の何れか１項及び請求項１０のデバイス。
12. 複数のインターディジタル電極(２２)として設計された少なくとも１対の電極を具備しており、
    前記複数のインターディジタル電極(２２)に接続されていて、且つ０．２ＭＨｚ未満の周波数で信号を発生する、第３の信号発生器（３１）、を更に具備している、請求項１乃至１１の何れか１項のデバイス。
13. 前記複数のインターディジタル電極(２２)は、前記第１と前記第２の組の複数の信号電極（１２ａ、１２ｂ；１３ａ−１３ｃ)間に配置されている、請求項８乃至１１の何れか１項及び請求項１２のデバイス。
14. 前記複数の信号電極のうちの少なくとも１つに接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの周波数の信号を発生する、第１の信号発生器(４０)と、
    前記複数の信号電極のうちの少なくとも１つに接続されていて、且つ少なくとも１ＧＨｚの前記信号を検出する、第１の信号検出器(４３)と、
    を更に具備しており、
    前記第１の信号発生器(４０)と前記第１の信号検出器(４３)は、前記基板（２）の第２の側面にマウントされている、請求項１乃至１３の何れか１項のデバイス。
15. 前記基板（２）に加えて、少なくとも１つのプリント回路(７)を更に具備しており、
    前記プリント回路(７)は、前記第１の信号検出器(４３)と前記第１の信号発生器(４０)とに電気的に接続されている、請求項１４のデバイス。
16. 複数の前記電極は、銅の層と、金の層と、を具備しており、
    前記金の層は、前記複数の電極の表面を形成していて、且つ前記銅の層に直接に接続されている、請求項１乃至１５の何れか１項のデバイス。

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