專利名稱：測(cè)量裝置和測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置及其方法，例如適用于非侵入式測(cè)量被測(cè)物體的內(nèi)部狀況的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
通常，在人體作為被測(cè)對(duì)象被測(cè)量的情況下，作為用于對(duì)人體的內(nèi)部狀況進(jìn)行非侵入式測(cè)量的測(cè)量方法，已經(jīng)提出，例如，X射線放射檢查法(radioscopy)、X射線計(jì)算斷層攝影(CT computed tomography)、核磁共振成像(MRI)、超聲波回聲法、多普勒法(見例如專利文件1)、電介質(zhì)分光鏡檢查(見例如專利文件2)、近紅外分光鏡檢查(NIRS)(見例如非專利文件1)等。
專利文件1日本專利公開號(hào)NO.6-53117專利文件2日本專利NO.3367279非專利文件1“使用近紅外分光鏡檢查對(duì)間歇性跛行的估定”，H.Tsuchida等，日本血管手術(shù)學(xué)報(bào)，1998，第7卷，第3期，第475至487頁。
但是，使用射線的X射線透視檢查法和X射線CT具有一個(gè)不可忽視程度的輻射暴露問題，以及一個(gè)由時(shí)間和環(huán)境限制引起的問題。此外，在X射線CT中，在測(cè)量血流等的情況下，需要獨(dú)立地注入造影劑(contrast agent)等。結(jié)果，通過造影劑可以識(shí)別出血流分布，但是，例如神經(jīng)本身的動(dòng)作電位(下文稱為神經(jīng)動(dòng)作電位)不能被測(cè)量。神經(jīng)動(dòng)作電位是一種當(dāng)神經(jīng)元被刺激時(shí)由作為神經(jīng)系統(tǒng)的基本單元的神經(jīng)細(xì)胞膜的內(nèi)部和外部引起的瞬時(shí)電位變化(大約+20mV)。神經(jīng)動(dòng)作電位被無衰減地沿神經(jīng)軸突至其末端傳送，進(jìn)一步通過神經(jīng)鍵用作對(duì)隨后的神經(jīng)元的刺激(神經(jīng)動(dòng)作電位的這種流動(dòng)下文稱為神經(jīng)流)。
在MRI中，通過使用活體組織中的水分子的核磁共振靜態(tài)地測(cè)量活體組織中的水分子分布。這樣，為了測(cè)量電現(xiàn)象，如組織中的神經(jīng)動(dòng)作電位和神經(jīng)流、或血液流動(dòng)，在MRI中需要在水分子分布的基礎(chǔ)上推導(dǎo)電現(xiàn)象、血液流動(dòng)等的某些種算法，這引起了困難。
解析度低并且在組織表面引起反射的超聲波回聲法，不適用于到達(dá)組織的深部的一致斷層造影操作。此外，在超聲波回聲法中，例如當(dāng)拍攝子宮時(shí)，因?yàn)榘螂妆诘牟涣加绊懙?，在膀胱中沒有存儲(chǔ)尿液情況下無法得到清楚的斷層照片，結(jié)果，在被測(cè)量的人上強(qiáng)制了在膀胱中存儲(chǔ)尿液的規(guī)定限制。另外，神經(jīng)動(dòng)作電位本身也不能被超聲波回聲法測(cè)量。
在組織中的水分子的結(jié)合態(tài)(自由水、準(zhǔn)結(jié)合水、結(jié)合水的狀態(tài))的基礎(chǔ)上，在電介質(zhì)分光鏡檢查中，比在MRI中可以更好地識(shí)別組織。但是，在電介質(zhì)分光鏡檢查中，很難在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)地測(cè)量血流等。此外，電介質(zhì)分光鏡檢查非常復(fù)雜，因?yàn)樾枰M(jìn)行電長(zhǎng)度的控制，以及將電極固定在人體表面以防止引起氣隙和位置偏差。另外，神經(jīng)動(dòng)作電位本身也不能被電介質(zhì)分光鏡檢查測(cè)量。
通過用例如激光輻射血液組織來測(cè)量由血流引起的多普勒頻移的多普勒法，是一種用于獨(dú)立地精確到血液組織地測(cè)量血流的方法。因此，在該方法中，很難獲得大區(qū)域范圍的血流和血液組織的分布。而且，神經(jīng)動(dòng)作電位本身也不能由多普勒方法進(jìn)行測(cè)量。
近紅外分光鏡法是一種近幾年被廣泛認(rèn)可的方法，其中利用了近紅外頻帶內(nèi)的特定波長(zhǎng)的光幾乎不被活體組織吸收并被全部發(fā)送，以及特定波長(zhǎng)的光被脫氧血紅蛋白(靜脈血)選擇性和指定性地吸收的事實(shí)，根據(jù)該光的傳輸和反射來非入侵式地測(cè)量活體組織的血流分布等。近紅外射線具有很高的透光度，但實(shí)際上，由于活體中的散射、折射等并不能以一種如X射線那樣的簡(jiǎn)單的方式被傳送。因此，在近紅外分光鏡檢查中，身體組織中的圖像除了視覺上表面存在或暴露的部分如淺靜脈和視網(wǎng)膜外很難被測(cè)量，因?yàn)榻t外射線以一種極其復(fù)雜的方式被散射。
另外，在近紅外分光鏡檢查中，主要目的是測(cè)量脫氧血紅蛋白(靜脈血)，因此，很難測(cè)量氧化血紅蛋白(動(dòng)脈血)。也就是說，近紅外分光鏡檢查需要復(fù)雜的估計(jì)算法如事先構(gòu)造一個(gè)目標(biāo)活體組織的散射模型，并且因此在準(zhǔn)確性上也非常復(fù)雜和困難。而且，神經(jīng)動(dòng)作電位本身也很難被近紅外分光鏡檢查所測(cè)量。
另一方面，還有一種方法如腦磁波描記法，其測(cè)量由神經(jīng)動(dòng)作電位引發(fā)的磁場(chǎng)。在該方法中，當(dāng)離子流在一個(gè)活體中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)該活體的電行為如神經(jīng)動(dòng)作電位，該離子流在流經(jīng)一根電線時(shí)會(huì)引發(fā)一個(gè)磁場(chǎng)，從而通過利用一個(gè)高準(zhǔn)確的磁場(chǎng)傳感器捕獲該磁場(chǎng)該神經(jīng)動(dòng)作電位的狀態(tài)被非入侵式地測(cè)量。該方法適用于測(cè)量大腦新皮層二維分布的神經(jīng)動(dòng)作電位。但是，該方法很難對(duì)深度方向進(jìn)行控制，如獲得皮層下的三維的狀態(tài)，因此該方法僅限于應(yīng)用于獲得表面行為。而且，該方法很難通過同樣的方式同時(shí)測(cè)量血流。為此，該方法需要與MRI等結(jié)合使用。
另一方面，已知的還有一種局部嵌位(patch clamp)方法，該方法是一種如神經(jīng)和其他細(xì)胞的電位測(cè)量方法的電壓嵌位方法。該方法中，一個(gè)玻璃制的微吸管在光學(xué)顯微鏡下被置于一個(gè)細(xì)胞膜上，從而通過通道電流檢查目標(biāo)離子通道的開/關(guān)狀態(tài)。因此，在該局部嵌位方法中，不僅需要控制微吸管在光學(xué)顯微鏡下與細(xì)胞膜接觸，而且需要解剖組織。因此該方法中需要非入侵式和非接觸式測(cè)量技術(shù)。自然，該方法也不能測(cè)量血流等。
如上所述，目前還沒有同時(shí)測(cè)量不同生物反應(yīng)如血流、神經(jīng)動(dòng)作電位等的方法。因此，傳統(tǒng)的方法對(duì)于同時(shí)獲取人體內(nèi)部狀況的很多信息還存在很多不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是考慮到上述的情況而提出的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種測(cè)量裝置和測(cè)量方法來更準(zhǔn)確地捕獲被測(cè)量對(duì)象的內(nèi)部情形。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種測(cè)量裝置，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生一個(gè)較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高電場(chǎng)強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果；和提取裝置，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)的相互作用結(jié)果提取該電位變化。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種測(cè)量方法，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生一個(gè)較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高電場(chǎng)強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果；和提取步驟，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟檢測(cè)的相互作用結(jié)果提取該電位的變化。
根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量一個(gè)預(yù)定測(cè)量對(duì)象的測(cè)量裝置包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生一個(gè)較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高電場(chǎng)強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果；和提取裝置，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)的相互作用結(jié)果提取該電位變化，由此不同的動(dòng)態(tài)反應(yīng)可以被同時(shí)測(cè)量并因此被測(cè)對(duì)象內(nèi)的更多信息可被同時(shí)獲得。
根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量一個(gè)預(yù)定測(cè)量對(duì)象的測(cè)量步驟包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生具有較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高電場(chǎng)強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果；和提取步驟，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置步驟的相互作用結(jié)果提取該電位變化，由此不同的動(dòng)態(tài)反應(yīng)可以被同時(shí)測(cè)量并因此被測(cè)對(duì)象內(nèi)的更多信息可被同時(shí)獲得。


圖1是示出仿真結(jié)果(1)的方框圖；圖2是示出仿真結(jié)果(2)的方框圖；圖3是示出仿真結(jié)果(3)的方框圖；圖4是示出每一電場(chǎng)強(qiáng)度(1MHz)關(guān)于距離的相對(duì)變化的方框圖；圖5是示出每一電場(chǎng)強(qiáng)度(10MHz)關(guān)于距離的相對(duì)變化的方框圖；圖6是示出準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)(1)的方框圖；圖7是示出準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)(2)的方框圖；圖8是示出根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖9是示出進(jìn)行表面測(cè)量的電極結(jié)構(gòu)的方框圖；圖10是示出進(jìn)行表面測(cè)量的電極的排列狀態(tài)的方框圖；圖11是示出測(cè)量處理過程的流程圖；圖12是示出根據(jù)另一實(shí)施例的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13是示出根據(jù)另一實(shí)施例的測(cè)量狀態(tài)的示意圖；
具體實(shí)施例方式
以下，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明用于利用以下事實(shí)測(cè)量人體的內(nèi)部狀況正如日常生活中能夠通過身體體驗(yàn)的靜電這樣的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)所啟示的人體是一個(gè)靜電導(dǎo)體，電場(chǎng)是根據(jù)由人體內(nèi)的各種生物反應(yīng)所產(chǎn)生的電位變化所形成的，以及準(zhǔn)靜電場(chǎng)具有關(guān)于距離的很高的分辨率。首先，該測(cè)量方法的仿真結(jié)果示于圖1至圖3。
(1)仿真結(jié)果圖1至圖3示出了當(dāng)產(chǎn)生電場(chǎng)的兩個(gè)電極EDa和EDb被放置在人體的外部附近，以及當(dāng)對(duì)每個(gè)電極ED施加電壓產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)靜電場(chǎng)的情況下的仿真結(jié)果。注意在該仿真過程中，假定人體經(jīng)過處理具有一個(gè)均一的相對(duì)的介電常數(shù)50。
圖1以截面圖示出當(dāng)施加到電極EDa的電壓為1(V)，施加到電極EDb的電壓為-1(V)時(shí)，由每一電極ED產(chǎn)生的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的附近不存在血管的情況下的狀態(tài)。在圖1中，可以看出，電位為0(V)的等勢(shì)面產(chǎn)生在電極EDa和電極EDb的中間，每一電極ED所產(chǎn)生的電場(chǎng)模式相同。
另一方面，圖2以截面圖示出當(dāng)施加到電極EDa的電壓為1(V)，施加到電極EDb的電壓為-1(V)時(shí)，由每一電極ED產(chǎn)生的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的附近存在血管的情況下的狀態(tài)。但是假定該血管以1至2(Hz)的頻率博動(dòng)，根據(jù)該博動(dòng)在血管壁和血液間的接觸處形成0.6(V)的電位(稱為電雙層邊界電位)。在圖2中，可以看出，相比于圖1的仿真結(jié)果，等勢(shì)面在電極EDb的一邊發(fā)生了變化，電場(chǎng)模式也相應(yīng)的發(fā)生了變化。這意味著人體內(nèi)在每一電極ED的附近存在一個(gè)正電位(電場(chǎng))，這種變化是該正電位和每一電極ED產(chǎn)生的準(zhǔn)靜電場(chǎng)間相互作用的結(jié)果。
圖3也以截面圖示出了當(dāng)施加到每一電極ED的電壓與圖2中的相反(即施加到電極EDa的電壓為-1(V)，施加到電極EDb的電壓為1(V))時(shí)的狀態(tài)。在圖3中，可以看出，類似于圖2示出的仿真結(jié)果等勢(shì)面形成在靠近電極EDb的位置。這意味著類似于圖2示出的仿真結(jié)果，該等勢(shì)面的形成是存在于人體內(nèi)每一電極ED附近的正電位(電場(chǎng))和每一電極ED產(chǎn)生的準(zhǔn)靜電場(chǎng)間相互作用的結(jié)果。
從圖1到圖3示出的仿真結(jié)果可以看出，如果在電極ED附近提供準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)上述相互作用的結(jié)果，則由生物反應(yīng)導(dǎo)致的電位變化能夠根據(jù)該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果以非接觸的方式進(jìn)行測(cè)量。
該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度反比于距離該電場(chǎng)源(電極EDa和EDb)的距離的立方。這意味著該準(zhǔn)靜電場(chǎng)具有一個(gè)關(guān)于距離的很高的分辨率。如果利用該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的特性提供靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置來產(chǎn)生多種準(zhǔn)靜電場(chǎng)(后面稱為準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí))，每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)具有一個(gè)至人體內(nèi)部的不同距離，即一種檢測(cè)人體內(nèi)的生物反應(yīng)造成的影響的不同的深度范圍(后面稱為生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū))，則可能分層測(cè)量人體的內(nèi)部狀況。這里，在解釋準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)之前，首先解釋一下該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的特性。
(2)準(zhǔn)靜電場(chǎng)的特性電場(chǎng)是作為線性反比于到源的距離的輻射電場(chǎng)、反比于到源的距離的平方的感應(yīng)電磁場(chǎng)和反比于到源的距離的立方的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的結(jié)合電場(chǎng)而產(chǎn)生的。
圖4圖形化示出表示輻射電場(chǎng)、感應(yīng)電磁場(chǎng)和準(zhǔn)靜電場(chǎng)中的每一個(gè)關(guān)于距離的相對(duì)強(qiáng)度間的關(guān)系的結(jié)果。但是，在圖4中，每一電場(chǎng)在1(MHz)時(shí)的相對(duì)強(qiáng)度與距離間的關(guān)系以對(duì)數(shù)標(biāo)度示出。
正如可從圖4中看出的，存在一個(gè)距離(后面稱為場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn))，在該距離上，輻射電場(chǎng)、感應(yīng)電磁場(chǎng)和準(zhǔn)靜電場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度彼此相等。此時(shí)，在遠(yuǎn)離該場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)的位置，輻射電場(chǎng)占主導(dǎo)(該狀況下輻射電場(chǎng)的強(qiáng)度高于感應(yīng)電磁場(chǎng)和準(zhǔn)靜電場(chǎng))，而在比該場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)更近的位置上，準(zhǔn)靜電場(chǎng)占主導(dǎo)(在該狀況下準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度高于輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng))。
在根據(jù)麥克斯韋方程得到電場(chǎng)強(qiáng)度的過程中，該場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)可用如下的公式表示，其中r(m)是距離，k(l/m)是波數(shù)。
r=1k]]>接下來，公式(1)中的波數(shù)k可由以下的公式表示，其中v(m/s)是電場(chǎng)在介質(zhì)中的傳播速度，f(Hz)是頻率。
k=2πfv]]>電場(chǎng)的傳播速度v用以下的公式表示，其中c(m/s)是光速(c＝3×108)，ε是介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。
v=cϵ]]>因此，場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)可通過將公式(2)和公式(3)代入公式(1)并排列代入的結(jié)果所獲得的以下公式表示。
r=c2πf·ϵ]]>正如從公式(4)中看到的，當(dāng)其強(qiáng)度高于輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的空間增加，頻率接近相關(guān)，并因此在一個(gè)更低的頻率上，該強(qiáng)度高于輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的空間變大(即到如圖4所示的該場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)的距離隨頻率變小而變大(也就是說位置右移))。另一方面，在一個(gè)更高的頻率上，該強(qiáng)度高于輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的空間變小(即到如圖4所示的該場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)的距離隨頻率變大而變短(也就是說位置左移))。
例如，當(dāng)選擇頻率為10(MHz)，假定人體均一的相對(duì)介電常數(shù)是50，根據(jù)上面描述的公式(4)，則在一個(gè)比0.675(m)更近的位置上準(zhǔn)靜電場(chǎng)占主導(dǎo)。圖5示出當(dāng)選擇頻率為10(MHz)時(shí)，圖形化表示每一輻射電場(chǎng)、感應(yīng)電磁場(chǎng)、準(zhǔn)靜電場(chǎng)關(guān)于距離的的相對(duì)強(qiáng)度關(guān)系所獲得的結(jié)果。
如圖5所示，當(dāng)例如設(shè)定距離電場(chǎng)源(電極EDa和EDb)的最大生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(檢測(cè)人體內(nèi)的生物反應(yīng)的影響的深度范圍)為0.01(m)，則在該電場(chǎng)源和0.01(m)的位置間的位置上的準(zhǔn)靜電場(chǎng)強(qiáng)度大于該感應(yīng)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度約18.2(dB)。因此，可以認(rèn)為這種情況下該準(zhǔn)靜電場(chǎng)不受該感應(yīng)電磁場(chǎng)和輻射電場(chǎng)的影響。
利用上述準(zhǔn)靜電場(chǎng)的特性，這里描述了一種方法，當(dāng)從人體表面到表面以內(nèi)0.01(m)的位置執(zhí)行檢測(cè)時(shí)，用于產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)以便以0.001(m)的間隔檢測(cè)從人體表面到人體表面以內(nèi)0.01(m)的區(qū)域內(nèi)該生物反應(yīng)的影響，例示于圖6。
(3)準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)如圖6所示，10(MHz)的參考頻率指定給0.001(m)的深度，其對(duì)應(yīng)于距離人體表面最小的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)，每次該生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(即距離人體表面的深度)以0.001(m)連續(xù)增加一次，指定相應(yīng)于該檢測(cè)區(qū)的一個(gè)頻率。以這種方式，該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)可利用這些頻率對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象的深度進(jìn)行控制。
但是，此時(shí)，其中準(zhǔn)靜電場(chǎng)占主導(dǎo)的空間隨頻率的增加而減小，(也就是說圖4示出的場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)左移)，這樣在對(duì)應(yīng)于該高頻的生物檢測(cè)區(qū)的邊界附近該準(zhǔn)靜電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度間的差小于18.2(dB)。結(jié)果，用作檢測(cè)該生物反應(yīng)影響的指示器的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)變得不穩(wěn)定，從而測(cè)量準(zhǔn)確度的可靠性降低。
此時(shí)，如果調(diào)節(jié)輸出以使得在對(duì)應(yīng)于每一高于10(MHz)的頻率f(r)的場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)于頻率為10(MHz)處的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離電極的深度為0.001(m))的電場(chǎng)強(qiáng)度相等，才可能因?yàn)樵摐?zhǔn)靜電場(chǎng)變得穩(wěn)定而確保測(cè)量準(zhǔn)確度的可靠性。
也就是說，當(dāng)輸出一個(gè)正弦波電壓至一對(duì)用于產(chǎn)生電場(chǎng)的電極以根據(jù)從電極輸出的該正弦波電壓的頻率產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)靜電場(chǎng)振蕩時(shí)，假定執(zhí)行上述輸出調(diào)節(jié)的系數(shù)(后面稱為輸出調(diào)節(jié)系數(shù))是A(r)，在距離該對(duì)電極的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)r(m)處該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E(r)由以下公式表示。
E(r)=A(r)r3]]>當(dāng)公式(5)中的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)r根據(jù)涉及場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)的上述公式(4)進(jìn)行修改，則可以得到下面的公式。
E(r)=A(r)·c(2πf·ϵ)3]]>頻率f(r)可以確定，這樣對(duì)應(yīng)于高于10(MHz)的每一頻率f(r)的場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)于10(MHz)頻率的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離電極0.001(m))的電場(chǎng)強(qiáng)度相等。這樣，得到以下公式。

A0.001=1[c2π·10×106·ϵ]3]]>=1[c2πfr·ϵ]3]]>排列公式(7)，得到以下公式。
Ar=[10×106fr]3A0.001]]>利用公式(8)，可以確定在輸出對(duì)應(yīng)于該生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)r的頻率f(r)的正弦波電壓時(shí)的輸出系數(shù)A(r)。
而且，對(duì)于距離產(chǎn)生該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的電極地以0.001(m)連續(xù)增加的每一深度，對(duì)應(yīng)于每一生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)r的頻率f(r)可由下式表示。
A000110.0013=Ar1r3]]>通過根據(jù)上述公式(8)修改公式(9)中的輸出系數(shù)A(r)，可以得到下面的公式。
A000110.0013=[10×106fr]3A00011r3]]>接下來，可以通過利用排列公式(10)得到的下面的公式確定輸出系數(shù)A(r)。
fr0.01r·10×106=10×103r]]>圖7示出了圖形化表示根據(jù)以這種方式確定的上述每一種條件產(chǎn)生的準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)獲得的結(jié)果。但是，圖7中為了清楚起見，沒有示出每一0.001(m)深度的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)，而是僅示出了對(duì)應(yīng)于預(yù)定生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(0.001(m)，0.002(m)，0.004(m)，0.006(m)，0.008(m)，0.01(m)處)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)。另外，圖7(A)中的豎軸(電場(chǎng)強(qiáng)度)，圖7(B)中的豎軸(電場(chǎng)強(qiáng)度)和橫軸(距離)以對(duì)數(shù)標(biāo)度示出。從圖7可以看出，當(dāng)準(zhǔn)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度固定為例如場(chǎng)強(qiáng)邊界點(diǎn)處的值作為預(yù)定參考值，則該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)可通過頻率進(jìn)行準(zhǔn)確地控制，以對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象的深度。
注意雖然描述了針對(duì)距離產(chǎn)生電場(chǎng)的電極每一0.001(m)深度產(chǎn)生的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的情況(圖6)，但實(shí)際上，產(chǎn)生準(zhǔn)靜電場(chǎng)的每一深度的大小的選擇是要考慮要被檢測(cè)的生物反應(yīng)的影響離人體表面的距離。此時(shí)，根據(jù)所選擇的結(jié)果得出公式(8)和(11)后，分別確定輸出調(diào)節(jié)因子和產(chǎn)生具有可靠性的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)的頻率。
以這種方式，該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置能夠產(chǎn)生具有可靠性的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)，作為一個(gè)測(cè)量該生物反應(yīng)的影響的指示器。
另外，如果該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置用于檢測(cè)與由于對(duì)應(yīng)于每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)的頻率的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化相互作用的結(jié)果，則由于人體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化也可以分層進(jìn)行測(cè)量。
(4)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置1，具有準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置和準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，如上所述。在該測(cè)量裝置1中，該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括輸出源2(后面稱為交流電壓輸出源)，輸出分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)頻率的多種正弦波電壓(后面稱為交流電壓)；一對(duì)產(chǎn)生電場(chǎng)的電極4a和4b，與交流電壓輸出源2連接，并通過一個(gè)薄絕緣片3設(shè)置在人體表面的一個(gè)預(yù)定位置上，該絕緣片3的介電常數(shù)選擇為接近空氣的；和輸出調(diào)節(jié)部分5，控制該交流電壓輸出源2的輸出。
該交流電壓輸出源2的每一正弦波交流電壓被選擇為對(duì)應(yīng)于根據(jù)上述公式(8)所確定的每一頻率。而且，該輸出調(diào)節(jié)部分5從低頻正弦波電壓起在每單位時(shí)間連續(xù)輸出每一正弦波交流電壓。此時(shí)，每一正弦波電壓根據(jù)由上述公式(11)確定的輸出調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)節(jié)，然后輸出至產(chǎn)生電場(chǎng)的電極4a和4b。
結(jié)果，從產(chǎn)生電場(chǎng)的電極4a和4b，從一個(gè)具有更小生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)(距離)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)以時(shí)分的方式連續(xù)的產(chǎn)生具有可靠性的準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)。在這種情況下，其頻率對(duì)應(yīng)于包括一個(gè)血管VE的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)由于該血管VE的生物反應(yīng)引起的電位變化(電雙層邊界電位)的影響也發(fā)生了改變。同時(shí)，對(duì)應(yīng)于包括人體內(nèi)的各種細(xì)胞(未示出)該生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)的每一頻率的準(zhǔn)靜電場(chǎng)受人體內(nèi)的各種細(xì)胞的生物反應(yīng)(例如神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)元刺激，預(yù)定細(xì)胞的電傳輸系統(tǒng))引起的電位的變化的影響也分別發(fā)生了改變。
另一方面，在測(cè)量裝置1中，準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置由準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)部分15構(gòu)成，用于通過電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b和放大器12a、12b檢測(cè)與由產(chǎn)生電場(chǎng)的電極4a和4b連續(xù)產(chǎn)生的每一生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)相對(duì)應(yīng)的頻率的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的變化，作為一個(gè)信號(hào)S1(后面稱為場(chǎng)強(qiáng)變化信號(hào))。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)13a、13b轉(zhuǎn)換該場(chǎng)強(qiáng)變化信號(hào)S1為檢測(cè)數(shù)據(jù)D1(后面稱為場(chǎng)強(qiáng)變化數(shù)據(jù))，并發(fā)送該檢測(cè)數(shù)據(jù)至測(cè)量部分20。
此時(shí)，測(cè)量部分20通過對(duì)從ADC13輸出的場(chǎng)強(qiáng)變化數(shù)據(jù)D1執(zhí)行FFT處理，執(zhí)行測(cè)量以提取大于預(yù)定設(shè)置級(jí)的電位變化，該變化是由于對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)的生物反應(yīng)引起的電位變化造成的，并發(fā)送測(cè)量結(jié)果作為數(shù)據(jù)D2(后面稱為X線斷層生物反應(yīng)數(shù)據(jù)tomographic biologicalreaction data)至活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30。
該設(shè)置級(jí)由用戶設(shè)置，例如設(shè)置為±5(mv)的電位變化或其他。因此，由神經(jīng)元刺激引起的神經(jīng)動(dòng)作電位的變化、由血管跳動(dòng)引起的電雙層邊界電位的變化等等都作為被提取的對(duì)象，并且此時(shí)，該X線斷層生物反應(yīng)數(shù)據(jù)D2中的由于微小生物反應(yīng)(如預(yù)定細(xì)胞中的電傳輸系統(tǒng)等)引起的電位變化數(shù)據(jù)被去除。
該活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30，通過利用如根據(jù)該X線斷層反應(yīng)數(shù)據(jù)D2的代數(shù)方法執(zhí)行活體X線斷層準(zhǔn)備處理，產(chǎn)生活體X線斷層數(shù)據(jù)(后面稱為活體X線斷層數(shù)據(jù))D3，并輸出該活體X線斷層數(shù)據(jù)至顯示設(shè)備(未示出)。結(jié)果，對(duì)應(yīng)于該X線斷層生物反應(yīng)數(shù)據(jù)D2的、由血管、神經(jīng)等在電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b下引起的生物反應(yīng)的狀態(tài)被顯示。
以這種方式，該測(cè)量裝置1能夠同時(shí)非侵入式地測(cè)量人體內(nèi)每一層的不同的生物反應(yīng)，并能提供測(cè)量結(jié)果信息。
除了上述結(jié)構(gòu)，測(cè)量裝置1還包括一個(gè)圍繞電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的電屏蔽部分SL1，以與電極4a和4b進(jìn)行電隔離，以及圍繞電場(chǎng)檢測(cè)電極11a和11b的電屏蔽部分SL2、SL3，以與電極11a、11b電隔離。
結(jié)果，在測(cè)量裝置1中，可能盡量的避免外部噪聲而不是準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)(具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)頻率中的每一個(gè)的距離的基本上固定的電場(chǎng)強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng))中的場(chǎng)強(qiáng)變化被檢測(cè)。因此，可能準(zhǔn)確地測(cè)量生物反應(yīng)的電位變化的真實(shí)軌跡大小。
而且，在根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量裝置1中，如圖9所示，對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的電場(chǎng)檢測(cè)電極11a和11b呈直線排列，以形成一個(gè)電極組ME單位(后面稱為單位測(cè)量電極)，通過將該單位測(cè)量電極在同一平面內(nèi)排成k行來形成一系列電極組(后面稱為表面測(cè)量電極)FME。
另外，在測(cè)量裝置1中，例如如圖10所示，通過絕緣片3提供了多個(gè)互相鄰接的表面測(cè)量電極FMEi。
此時(shí)，每一表面測(cè)量電極FMEi中的每一單位測(cè)量電極ME1至MEk的電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b(i×k組電極4a、4b)分別被連接至公共的交流電壓輸出源2，同時(shí)電場(chǎng)檢測(cè)電極11a和11b(i×k組電極11a、11b)分別被連接至公共對(duì)應(yīng)的放大器12a、12b(圖8)。
結(jié)果，在測(cè)量裝置1中，可能在更寬的范圍內(nèi)實(shí)時(shí)地測(cè)量人體內(nèi)每一層的不同的生物反應(yīng)，由此例如能夠動(dòng)態(tài)以致同時(shí)的測(cè)量血流和神經(jīng)流。
(5)測(cè)量處理過程這里，包括輸出調(diào)節(jié)部分5和測(cè)量部分20的控制部分40中的測(cè)量處理根據(jù)圖11示出的測(cè)量處理程序RT1執(zhí)行。
也就是說，當(dāng)測(cè)量裝置1的主電源開啟，控制部分40開始測(cè)量處理程序RT1，在步驟SP1選擇表面測(cè)量電極FME1(圖10)作為產(chǎn)生準(zhǔn)靜電場(chǎng)級(jí)的電極。在步驟SP2選擇單位測(cè)量電極ME1(圖9)之后，控制部分40在步驟SP3選擇一個(gè)具有最小頻率f1(圖6)的正弦波電壓，該頻率作為輸出至該單位測(cè)量電極ME1(圖9)的電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的頻率。在步驟SP4，控制部分40輸出該選擇的正弦波電壓至該電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b。
此時(shí)，產(chǎn)生了來自每一電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)達(dá)到0.001(m)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)(圖6)，這樣當(dāng)電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b下人體內(nèi)的每一層中存在血管等類似物時(shí)，該準(zhǔn)靜電場(chǎng)與對(duì)應(yīng)于由該血管等類似物的生物反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)相互作用。
然后，在步驟SP5，控制部分40在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中臨時(shí)性地存儲(chǔ)電場(chǎng)強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)D1(圖8)，該數(shù)據(jù)是作為生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)準(zhǔn)靜電場(chǎng)強(qiáng)度變化的檢測(cè)結(jié)果通過對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)檢測(cè)電極11a和11b輸入的。在步驟SP6，控制部分40判斷從步驟SP4的輸出操作開始是否已經(jīng)經(jīng)過了預(yù)定的時(shí)間，如果判斷的結(jié)果是肯定的，則在步驟SP7停止輸出正弦波電壓。
之后，控制部分40在步驟SP8對(duì)在步驟SP5臨時(shí)存儲(chǔ)的場(chǎng)強(qiáng)變化數(shù)據(jù)D1執(zhí)行頻率分析處理，并因而執(zhí)行測(cè)量以提取在到0.001(m)的生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)由于生物反應(yīng)引起的電位變化，該電位變化大于一個(gè)設(shè)定的水平并在內(nèi)部存儲(chǔ)器中臨時(shí)存儲(chǔ)該測(cè)量結(jié)果。然后，在步驟SP9，控制部分40判斷是否所有頻率fn的正弦波電壓都已輸出至電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b。
如果判斷的結(jié)果是否定的，意味著由于單位測(cè)量電極ME1下(圖9)所有生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化的提取工作還沒有完成。此時(shí)，控制部分返回步驟SP3，并改變將要輸出的頻率f1為下一頻率f2，并重復(fù)上述過程。
在該方式中，如果步驟SP9中判斷的結(jié)果是肯定的，即單位測(cè)量電極ME1(圖9)的電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的所有頻率f1至fn的正弦波電壓重復(fù)了上述過程，控制部分40在步驟SP10判斷所有單位測(cè)量電極ME1至MEk內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化的提取結(jié)果是否已經(jīng)完成。
如果判斷的結(jié)果是否定的，意味著由于表面測(cè)量電極FME1(圖10)下所有生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的生物反應(yīng)引起的該電位變化的提取還沒有完成。此時(shí)，控制部分40返回步驟SP2，并將對(duì)其產(chǎn)生正弦波電壓的電極的選擇，從單位測(cè)量電極ME1變?yōu)橄乱粏挝粶y(cè)量電極ME2，然后重復(fù)上述過程。
在該方式中，如果步驟SP10中判斷的結(jié)果是肯定的，即表面測(cè)量電極FME1(圖10)的單位測(cè)量電極ME1至MEk的所有電極都已重復(fù)了上述過程，控制部分40在步驟SP11判斷所有表面測(cè)量電極FME1至FMEi內(nèi)的生物反應(yīng)引起的該電位變化的提取結(jié)果是否已經(jīng)獲得。
如果結(jié)果是否定的，意味著所有表面測(cè)量電極FME1至FMEi(圖10)內(nèi)的所有生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的生物反應(yīng)引起的該電位變化的提取還沒有完成。此時(shí)，控制部分40返回步驟SP1，將對(duì)其產(chǎn)生正弦波電壓的電極的選擇，從表面測(cè)量電極FME1變?yōu)橄乱槐砻鏈y(cè)量電極FME2，然后返回步驟SP1并重復(fù)上述過程。
在該方式中，當(dāng)步驟SP11中判斷的結(jié)果是肯定的，意味著所有表面測(cè)量電極FME1至FMEi(圖10)都已重復(fù)了上述過程，控制部分40在步驟SP12根據(jù)在步驟SP8臨時(shí)存儲(chǔ)的在所有表面測(cè)量電極FME1至FMEi下所有生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化產(chǎn)生X線斷層生物反應(yīng)數(shù)據(jù)D2，并發(fā)送產(chǎn)生的數(shù)據(jù)至活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30。在發(fā)送操作之后，控制部分40返回步驟SP13，終止該測(cè)量處理程序RT1。
在該方式中，控制部分40用于執(zhí)行該測(cè)量過程。
(6)當(dāng)前實(shí)施例的操作和效果在上述結(jié)構(gòu)中，該測(cè)量裝置1每單位時(shí)間連續(xù)地從具有較低頻率的電壓開始，將多個(gè)具有預(yù)定頻率的正弦波電壓從交流電壓輸出源2輸出到電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b，并由此以時(shí)分方式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于準(zhǔn)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度比感應(yīng)電磁場(chǎng)的更占主導(dǎo)的狀態(tài)下的頻率的準(zhǔn)靜電場(chǎng)振蕩。
然后，該測(cè)量裝置1檢測(cè)由電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b所產(chǎn)生并應(yīng)用于人體的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和與由人體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)間的相互作用的結(jié)果，并執(zhí)行測(cè)量以從相互作用的結(jié)果中提取電位的變化。
因此，在該測(cè)量裝置1中，可能同時(shí)測(cè)量不同的生物反應(yīng)作為由該不同生物反應(yīng)引起的電位變化，如血管的電雙層邊界電位、神經(jīng)動(dòng)作電位等，這樣人體內(nèi)的很多信息就能夠同時(shí)獲得。
在這種情況下，在測(cè)量裝置1中，調(diào)節(jié)輸出至電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b的正弦波電壓(每一輸出對(duì)應(yīng)于每一頻率)，以使得在每一距離產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)轭A(yù)定的參考電場(chǎng)強(qiáng)度。
因此，在該測(cè)量裝置1中，在該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度高于感應(yīng)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度的狀態(tài)下，可以均勻地產(chǎn)生用作測(cè)量生物反應(yīng)的影響的指示器的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度，并且因此，可能產(chǎn)生具有測(cè)量精度的可靠性的穩(wěn)定的準(zhǔn)靜電場(chǎng)。
而且，在這種情況下，配置該測(cè)量裝置1，以便一對(duì)產(chǎn)生電極和一對(duì)檢測(cè)電極合成一個(gè)單位電極，并且多個(gè)單位電極形成在一個(gè)表面上。因此，在該測(cè)量裝置1中，人體內(nèi)每一層中不同的生物反應(yīng)可在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果，如血流、神經(jīng)流等也可動(dòng)態(tài)地測(cè)量。
在上述的結(jié)構(gòu)中，相比于輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)，更高強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)被產(chǎn)生，因此產(chǎn)生并被應(yīng)用于人體的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和由人體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電場(chǎng)間的相互作用的結(jié)果被檢測(cè)，這樣測(cè)量被執(zhí)行以根據(jù)相互作用的結(jié)果提取電位的變化。從而，不同的生物反應(yīng)能夠被同時(shí)檢測(cè)，人體內(nèi)的很多信息能夠被同時(shí)獲得，結(jié)果被測(cè)對(duì)象的內(nèi)部狀況能夠被更準(zhǔn)確的捕獲。
(7)其他實(shí)施例值得注意的是在上述的實(shí)施例中，描述了產(chǎn)生比輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置由交流電壓輸出源2、電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b、和輸出調(diào)節(jié)部分5構(gòu)成，如圖8所示，但本發(fā)明并不僅限于此，該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置可以由其他多種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
而且，作為用于產(chǎn)生比輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置的產(chǎn)生方法，作為輸出調(diào)節(jié)裝置的輸出調(diào)節(jié)部分5用于使得交流電壓輸出源2以時(shí)分方式從具有較低頻率的電壓開始連續(xù)輸出正弦波電壓至電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b，從而產(chǎn)生該準(zhǔn)靜電場(chǎng)，從而可能以時(shí)分方式獲得在對(duì)應(yīng)于多個(gè)頻率的每一個(gè)的每一距離處的較感應(yīng)電磁場(chǎng)更高的電場(chǎng)強(qiáng)度。但是，本發(fā)明并不僅限于此，輸出調(diào)節(jié)部分5可能向電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a和4b輸出每一正弦波電壓的合并結(jié)果，以產(chǎn)生該準(zhǔn)靜電場(chǎng)，從而可能以非時(shí)分方式但同時(shí)獲得在對(duì)應(yīng)于多個(gè)頻率的每一個(gè)的每一距離處的較感應(yīng)電磁場(chǎng)更高的電場(chǎng)強(qiáng)度。在這種情況下，作為多個(gè)頻率分量的合并結(jié)果的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)被同時(shí)產(chǎn)生，這樣該檢測(cè)結(jié)果包括多個(gè)頻率分量。因此，可能獲得與上面通過利用FFT處理分解每一頻率的檢測(cè)結(jié)果的實(shí)施方式相同的效果。
另外，作為用于產(chǎn)生比輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)的該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置的產(chǎn)生方法，只有交流電壓輸出源2的預(yù)定的正弦波電壓可被輸出，由此該準(zhǔn)靜電場(chǎng)在人體內(nèi)的預(yù)定位置被選擇性地產(chǎn)生。
另外，在上述實(shí)施例中，描述了人體作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量人體內(nèi)的生物反應(yīng)的情況。但是，本發(fā)明并不僅限于此，本發(fā)明還可以通過將動(dòng)物、植物等作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量這些對(duì)象體內(nèi)的生物反應(yīng)，通過將地面上特定點(diǎn)作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量地面上特定點(diǎn)處的水流，通過將生還者作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量由于災(zāi)難倒塌的倒塌建筑物內(nèi)存在的生還者的生物反應(yīng)，通過將電子設(shè)備作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量預(yù)定精密的電子設(shè)備的預(yù)定動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以及通過將搬運(yùn)對(duì)象作為被測(cè)對(duì)象測(cè)量預(yù)定搬運(yùn)對(duì)象內(nèi)存在的預(yù)定動(dòng)態(tài)反應(yīng)，等等。除了這些，本發(fā)明還可以測(cè)量各種被測(cè)對(duì)象內(nèi)的各種動(dòng)態(tài)反應(yīng)。
而且，在上述實(shí)施例中，描述了電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b和放大器12a、12b被作為準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置用來檢測(cè)應(yīng)用于被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于由被測(cè)對(duì)象內(nèi)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果。但是，本發(fā)明并不僅限于此。如圖12所示，對(duì)應(yīng)于圖8的部分分別由相同的參考標(biāo)記表示，相互作用的結(jié)果可通過ADC106由阻抗變化檢測(cè)部分105和伏特計(jì)104檢測(cè)，該阻抗變化檢測(cè)部分105根據(jù)連接在電場(chǎng)產(chǎn)生電極4b和交流電壓輸出源2間的一個(gè)電表103所獲得的測(cè)量值檢測(cè)阻抗的變化，該伏特計(jì)104連接在交流電壓輸出源2的輸出之間。
而且，在這種情況下，該相互作用的結(jié)果也可通過其他各種準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置來檢測(cè)，如檢測(cè)作為感應(yīng)電壓而感應(yīng)的電壓的感應(yīng)電極型場(chǎng)強(qiáng)計(jì)；感應(yīng)電極調(diào)制放大型場(chǎng)強(qiáng)計(jì)，其中由一個(gè)感應(yīng)電極獲得的DC信號(hào)通過利用斬波電路、振蕩電容等被轉(zhuǎn)換為AC；電光效應(yīng)型場(chǎng)強(qiáng)計(jì)，其通過將電場(chǎng)應(yīng)用于物質(zhì)而檢測(cè)具有電光效應(yīng)的物質(zhì)內(nèi)引起的光傳播特性的改變；靜電計(jì)；分路電阻型場(chǎng)強(qiáng)計(jì)；集流型場(chǎng)強(qiáng)計(jì)等等。
而且，在上述的實(shí)施例中，描述了執(zhí)行FFT處理的測(cè)量部分20作為提取裝置從相互作用的結(jié)果中提取由被測(cè)對(duì)象內(nèi)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化。但本發(fā)明并不僅限于此，測(cè)量部分也可以執(zhí)行除FFT處理之外的其他頻率分析處理。
而且，在上述的實(shí)施例中，描述了通過直線型排列對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b的電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b形成單位測(cè)量電極ME(圖9)，通過在同一平面內(nèi)排列多個(gè)單位測(cè)量電極成k行形成一組表面測(cè)量電極FME的情況。但本發(fā)明并不僅限于此，也可以采用形狀和排列方式不同于圖9和圖10所示的方式形成各種單元測(cè)量電極ME和表面測(cè)量電極FME。關(guān)鍵是形成一對(duì)鄰接的電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b和一對(duì)鄰接的并對(duì)應(yīng)于該電極4a、4b的電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b作為一個(gè)單元(一個(gè)單元測(cè)量電極ME)，并在同一平面內(nèi)排列該多個(gè)單元。
另外，在上述的實(shí)施例中，描述了當(dāng)由于人體內(nèi)的生物反應(yīng)引起電位變化時(shí)測(cè)量血管或神經(jīng)的電位變化的情況。但是，本發(fā)明并不僅限于此，由于特定的細(xì)胞本身引起的電位變化也可以被測(cè)量。
特別地，如圖13所示，提供了一對(duì)單位測(cè)量電極ME1、ME2以使得準(zhǔn)靜電場(chǎng)從彼此不同的方向向內(nèi)作用，每個(gè)單位測(cè)量電極由電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b和電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b組成，每一電極的尺寸近似等于一個(gè)細(xì)胞級(jí)，并且從單位測(cè)量電極ME1和ME2施加的每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)的可達(dá)距離(生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū))通過輸出調(diào)節(jié)部分5連續(xù)增加。此時(shí)，如上所述，準(zhǔn)靜電場(chǎng)的可達(dá)距離r1、r2的交叉點(diǎn)P由阻抗變化檢測(cè)部分105根據(jù)電場(chǎng)檢測(cè)電極11a、11b檢測(cè)的阻抗變化通過電表103和伏特計(jì)104檢測(cè)。此時(shí)，從兩個(gè)單位測(cè)量電極ME1和ME2施加的每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)的可達(dá)距離(生物反應(yīng)檢測(cè)區(qū))是固定的，通過根據(jù)交叉點(diǎn)被檢測(cè)時(shí)的阻抗變化反向估計(jì)在交叉點(diǎn)被檢測(cè)前的阻抗變化，測(cè)量交叉點(diǎn)處由于細(xì)胞內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化。以這種方式，由于特定細(xì)胞級(jí)的生物反應(yīng)的電位變化可以被測(cè)量，因此可能不僅避免在傳統(tǒng)的修補(bǔ)嵌位方法中，微吸管與細(xì)胞壁接觸及微吸管的控制在光學(xué)顯微鏡下執(zhí)行，而且能夠進(jìn)行非侵入式和非接觸式的測(cè)量。
另外，在上述的實(shí)施例中，描述了準(zhǔn)靜電場(chǎng)由電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b產(chǎn)生的情況。但是，除此以外，根據(jù)本發(fā)明，也可以為電場(chǎng)產(chǎn)生電極4a、4b提供限制準(zhǔn)靜電場(chǎng)的方向性如呈直線形式的方向性限制裝置。因此，可能執(zhí)行專門針對(duì)與被測(cè)對(duì)象內(nèi)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)相互作用的結(jié)果的檢測(cè)操作，而不檢測(cè)與外部噪聲的相互作用結(jié)果，從而可以進(jìn)一步增強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確度。
另外，在上述的實(shí)施例中，描述了準(zhǔn)靜電場(chǎng)作為被測(cè)對(duì)象以便測(cè)量由于人體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化的情況。但是，本發(fā)明并不僅限于此，也可以在測(cè)量的同時(shí)產(chǎn)生作為被測(cè)對(duì)象的用于治療的準(zhǔn)靜電場(chǎng)。在這種情況下，可能不僅以非接觸方式執(zhí)行治療，而且實(shí)時(shí)測(cè)量該治療的影響，從而在診斷和研究時(shí)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化。
另外，在上述實(shí)施例中，描述了由血管的博動(dòng)引起的電雙層邊界電位的變化被測(cè)量的情況。但是，根據(jù)本發(fā)明，除此以外，也可以通過考慮時(shí)基區(qū)測(cè)量博動(dòng)本身。
另外，在上述實(shí)施例中，描述了提供活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30，根據(jù)測(cè)量結(jié)果(X線斷層反應(yīng)數(shù)據(jù)D2)產(chǎn)生活體X線斷層數(shù)據(jù)D3并輸出該X線斷層數(shù)據(jù)至顯示部分(未示出)的情況。但是，本發(fā)明并不僅限于此，還可以提供一個(gè)鑒別部分來根據(jù)測(cè)量結(jié)果鑒別劇烈的損傷及其他疾病。通過這種方式，可以在測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的診斷。
另外，在上述實(shí)施例中，描述了提供活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30，其根據(jù)測(cè)量結(jié)果(X線斷層反應(yīng)數(shù)據(jù)D2)產(chǎn)生活體X線斷層數(shù)據(jù)D3并輸出該X線斷層數(shù)據(jù)至顯示部分(未示出)的情況。然而，本發(fā)明并不限于所述情況，并且也可以提供基于測(cè)量結(jié)果鑒別急性損害和其他疾病的鑒別部分。通過這種方式，可以利用所述測(cè)量同時(shí)執(zhí)行簡(jiǎn)單診斷。
此外，在上述實(shí)施例中，描述了提供活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30的情況，該活體X線斷層圖準(zhǔn)備部分30基于測(cè)量結(jié)果(X線斷層反應(yīng)數(shù)據(jù)D2)產(chǎn)生活體X線斷層數(shù)據(jù)D3，并輸出該X線斷層數(shù)據(jù)至顯示部分(未示出)。但是，與此不同，根據(jù)本發(fā)明，也可以提供認(rèn)證信息產(chǎn)生裝置，其產(chǎn)生用于執(zhí)行預(yù)定的認(rèn)證處理的認(rèn)證信息，并輸出該認(rèn)證信息至外部裝置。由此，可以利用在專用于人體的模式中形成的生物反應(yīng)作為該認(rèn)證信息，以進(jìn)一步確保外部裝置中的信息的機(jī)密性。
另外，在上述的實(shí)施例中，描述了檢測(cè)準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的、應(yīng)用于人體的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于由人體的生物反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用的結(jié)果的情況，其中該電位變化根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果被提取出。但是，本發(fā)明并不僅限于此，例如，在一個(gè)鯊魚的例子中，射線等通過一個(gè)存在于它們的頭部被稱做Lorenzini的壺腹的器官檢測(cè)在活體中產(chǎn)生的電場(chǎng)(準(zhǔn)靜電場(chǎng))，由此識(shí)別一個(gè)存在于它們的身體中作為它們的誘餌的活體，也可以對(duì)該活體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化通過上述的準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置直接檢測(cè)，由預(yù)定的生物反應(yīng)引起的電位變化通過參考如一個(gè)其中事先存有電位變化水平和生物反應(yīng)的種類的對(duì)應(yīng)關(guān)系的列表，從所檢測(cè)的電位變化的電平中提取。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明應(yīng)用于非侵入式測(cè)量被測(cè)對(duì)象如活體、預(yù)定電子設(shè)備和地面的內(nèi)部狀況的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量裝置，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生一個(gè)較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高場(chǎng)強(qiáng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的相互作用結(jié)果；和提取裝置，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)的相互作用的結(jié)果提取該電位變化。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中所述的被測(cè)對(duì)象是一個(gè)活體；所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)與所述的與由該活體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的所述相互作用的結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)頻率的每一距離處分別產(chǎn)生所述高于所述感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置以時(shí)分的方式，在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)頻率的每一所述距離處為每一所述距離產(chǎn)生高于所述感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)。
5.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量裝置，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括輸出調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于到預(yù)定電極的每一所述頻率的每一電壓的輸出，以使得在每一所述距離處產(chǎn)生的分別對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)轭A(yù)定的場(chǎng)強(qiáng)，并輸出一個(gè)調(diào)節(jié)后的每一所述電壓的合并結(jié)果。
6.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量裝置，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括輸出調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于到預(yù)定電極的每一所述頻率的每一電壓的輸出，以使得在每一所述距離處產(chǎn)生的分別對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)轭A(yù)定的場(chǎng)強(qiáng)。
7.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括一對(duì)產(chǎn)生所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)的產(chǎn)生電極；所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置包括一對(duì)用于檢測(cè)所述相互作用結(jié)果的檢測(cè)電極；所述產(chǎn)生電極對(duì)和所述檢測(cè)電極對(duì)形成為一個(gè)單位電極，多個(gè)所述單位電極形成在同一平面上。
8.一種測(cè)量方法，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟，產(chǎn)生一個(gè)較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高場(chǎng)強(qiáng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟，檢測(cè)由該準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生并應(yīng)用于一個(gè)被測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)靜電場(chǎng)和對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的動(dòng)態(tài)反應(yīng)引起的電位變化的電場(chǎng)間的作用結(jié)果；和提取步驟，從該準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置檢測(cè)的相互作用的結(jié)果中提取該電位變化。
9.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其中所述被測(cè)對(duì)象是一個(gè)活體；并且其中在所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟檢測(cè)與所述與由該活體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)的所述的相互作用的結(jié)果。
10.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其中在所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)頻率的每一所述距離處分別產(chǎn)生高于感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)。
11.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其中在所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟以時(shí)分的方式，在對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)頻率的每一所述距離處為每一所述距離產(chǎn)生所述高于感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的準(zhǔn)靜電場(chǎng)。
12.如權(quán)利要求10所述的測(cè)量方法，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟包括輸出調(diào)節(jié)步驟，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于到預(yù)定電極的每一所述頻率的每一電壓的輸出，以使得在每一所述距離處產(chǎn)生的分別對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)轭A(yù)定的場(chǎng)強(qiáng)，并輸出一個(gè)調(diào)節(jié)后每一所述電壓的合并結(jié)果。
13.如權(quán)利要求11所述的測(cè)量方法，其中所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生步驟包括輸出調(diào)節(jié)步驟，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于到預(yù)定電極的每一所述頻率的每一電壓的輸出，以使得在每一所述距離處產(chǎn)生的分別對(duì)應(yīng)于每一頻率的每一準(zhǔn)靜電場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)轭A(yù)定的場(chǎng)強(qiáng)。
14.一種測(cè)量裝置，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)由活體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化；提取裝置，從所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置所檢測(cè)的電位變化提取由預(yù)定的所述生物反應(yīng)之一引起的所述電位變化之一。
15.一種測(cè)量方法，包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟，檢測(cè)由活體內(nèi)的生物反應(yīng)引起的電位變化；提取步驟，從所述準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)步驟檢測(cè)的電位變化提取由預(yù)定的所述生物反應(yīng)之一引起的所述電位變化之一。
全文摘要
可能更為準(zhǔn)確地捕獲被測(cè)對(duì)象內(nèi)的狀況。一種測(cè)量裝置包括準(zhǔn)靜電場(chǎng)產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生一個(gè)具有較輻射電場(chǎng)和感應(yīng)電磁場(chǎng)更高強(qiáng)度的準(zhǔn)靜電場(chǎng)；準(zhǔn)靜電場(chǎng)由所述產(chǎn)生施加到人體；準(zhǔn)靜電場(chǎng)檢測(cè)裝置，根據(jù)由人體內(nèi)的生物反應(yīng)產(chǎn)生的電位變化檢測(cè)電場(chǎng)的相互作用的結(jié)果；和提取裝置，從所述相互作用結(jié)果提取該電位變化。
文檔編號(hào)G01N27/00GK1845701SQ200480024948
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者滝口清昭 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社