专利名称：用于阻抗的多电极测量的开关探针的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及诊断生物状况领域并且涉及一种探针、医疗装置和方法，以用于非创伤性地测量活的受试者的组织的阻抗以及在诊断组织的生物状况中使用所测量的阻抗，例如在皮肤癌(诸如，恶性黑色素瘤或基底细胞癌)存在的情况下。具体地，本发明提供具有改进的空间分辨率的阻抗数据，其涉及深度范围和横向范围，使得能够在早期阶段检测出疾病皮肤状况，例如恶性黑色素瘤。
背景技术：
电阻抗是有机材料和生物材料且尤其是组织(例如，粘膜、皮肤以及器官的体壁) 中微小改变(包括由于不同反应引起的刺激所导致的改变)的一个非常敏感的指示器。因此，已做出大量努力来找到一种便利的方式来测量不同种类的有机材料和生物材料中的变化和改变，从而能够构建起由于例如疾病而引起的不同状态、特征或刺激而造成的这些改变的发生率。这样的疾病包括鳞状细胞癌(SCC)、恶性黑色素瘤和基底细胞癌(BCC)，其中基底细胞癌(BCC)是最常见的皮肤癌。目前，BCC的发生率在全世界各国正在逐年增加。暴露至紫外光或电离辐射增大了患BCC或其他肿瘤的风险，以及与例如异源器官移植相关的长期免疫抑制的风险。似乎不存在明显的遗传关系以及在许多患者中尚未发现其他诱病因素。传统地，皮肤肿瘤(例如，恶性黑色素瘤)是由皮肤科医生通过目测以及结合皮肤活检来诊断的。然而，已经证明，即使对于有经验的皮肤科医生来说，皮肤肿瘤的临床诊断也是困难的，尤其在色素病变的病例中。因而，在诊所中，需要一种除了已建立的通过皮肤科医生目测并结合组织学检查的皮肤活检的方法以外的诊断辅助设备。鉴于此，已做出大量工作来开发诊断工具，用于基于阻抗测量结果来对皮肤中的肿瘤进行诊断。在WO 92/06634中，提出了一种用于有机材料和生物材料的电阻抗的非创伤性测量的设备。所述设备包括具有若干个同心环形电极的探针。所述电极以使得限定实际受测组织的电流路径被压向受测组织部分的表面的方式而由控制单元所驱动。通过改变控制信号，能够选择待被测试的区域。控制电极改变穿透深度的能力由电极的形状、尺寸和距离所限制，并且确定穿透深度的主要因素是所述电极之间的距离。WO 01/52731公开了一种用于感测活的受试者体内所产生的生物电势的医疗电极。该电极包括若干个适于穿透皮肤的显微针。所述显微针足够长以到达角质层且至少穿透进入角质层，以及在它们的表面上是导电的并且彼此连接以形成阵列。在EP 1437091 中，公开了一种使用有机材料和生物材料的阻抗测量结果来诊断生物状况的装置。该装置包括具有多个电极的探针，其中每一电极设有若干个显微针，每一显微针都具有足够的长度以至少穿透进入角质层。根据EP 1437091的显微针还是“钉状的”，即它们具有大体圆形横截面的柄，其直径恒定或逐渐减小；以及，尖端部分，具有大体球形或针状尖端。然而，临床经验已经示出，病变(尤其在早期阶段)包括非常小的恶性部分，有时大小低至Imm或者更小。另外已经示出，在通过现有技术方法所获得的阻抗谱中，由于有限或粗糙的空间分辨率，既关于组织深度又关于组织的横向维度(即，在与皮肤表面平行的组织层中)，使用这些现有技术方法和设备来确认疾病组织的恶性部分是非常困难的或者是几乎不可能的。在早期阶段检测疾病状况(例如，恶性黑色素瘤)是重要的，因为可在恶性部分仍非常小时开始适当的治疗，从而将显著改善患者的病状的诊断。因而，由于所述有限或粗糙的空间分辨率，所以使用现有技术方法将明显存在未能在早期阶段观察到疾病皮肤状况(例如，恶性黑色素瘤状况)的风险。鉴于此，在本领域的装置和方法中存在这样一种需要，即提供改进的空间分辨率 (既在深度维度上又在横向维度上)的所获得的阻抗谱，从而使得能够在早期阶段进行疾病状况(例如，恶性黑色素瘤)的检测。
发明内容
本发明的一个目标是提出一种改进的探针、设备和方法，用于以高度精确性和可靠性来测量人类皮肤的阻抗。本发明的另一目标是提供一种改进的探针、设备和方法，用于在以改进的空间分辨率——既在深度维度上又在横向维度上——来测量人类皮肤的阻抗。本发明的又一目标是提供一种改进的探针、设备和方法，用于——既在深度维度上又在横向维度上——对选定的组织层进行空间扫描。通过独立权利要求中所声明的设备和方法来实现本发明的这些和其他目标。其他实施方案在从属权利要求中限定。术语“深度维度”指的是在从最外部皮肤层到进入组织的方向上延伸的维度。此外，术语“横向维度”指的是在基本平行于最外部皮肤层的方向上延伸，而在深度维度中处于不同组织层上的维度。因而，术语“空间分辨率”指的是深度维度中以及横向维度中的分辨率。根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量受试者的组织的电阻抗的探针，该探针包括多个电极，所述电极适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤，以及可连接至适于施加电压并且测量所生成的电流以确定阻抗信号的阻抗测量电路。所述探针进一步包括开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流。所述开关电路适于接收控制信号，所述控制信号指示所述开关电路根据预定的激活方案来激活电极对，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描位于第一组织深度处的受试者的组织，从而获得来自所述组织深度的一个序列的阻抗信号。根据本发明的第二方面，提供了一种用于测量受试者的组织的电阻抗的测量设备，包括探针，具有多个电极，所述电极适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤；以及， 阻抗测量电路，适于将电压施加在所述电极中的两个电极处并且测量所生成的电流，从而确定阻抗信号。所述测量设备进一步包括开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流；以及， 控制设备，适于控制所述开关电路，以根据预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描第一组织深度处的受试者的组织，从而获得来自该组织深度的一个序列的阻抗信号。根据本发明的第三方面，提供一种用于诊断受试者的皮肤的疾病状况的医疗系统，包括用于测量受试者的组织的电阻抗的探针，所述探针设有适于被放置以直接接触所述受试者的皮肤的多个电极。该系统进一步包括阻抗测量电路，适于将电压施加在所述电极中的两个电极处并且测量所生成的电流，以确定阻抗信号；开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间生成的电流；控制设备，适于控制所述开关电路，以根据预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描第一组织深度处的受试者的组织，从而获得来自该组织深度的一个序列的阻抗信号；以及，诊断单元，适于获得所述一个序列的阻抗信号，并且基于所测量的阻抗信号和参考值来传递所述组织的疾病状况的诊断结果。根据本发明的第四方面，提供一种利用测量受试者的组织的电阻抗的探针来诊断受试者的皮肤的疾病状况的方法。所述探针设有多个电极，所述电极适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤。该方法包括将电压施加在所述电极中的两个电极处；测量所生成的电流，以确定阻抗信号；通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流；逐步扫描第一组织深度处的受试者的组织，以便于通过根据预定的激活方案来控制电极的激活而获得来自该组织深度的一个序列的阻抗信号，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以及基于所测量的阻抗信号和参考值来传递所述组织的疾病状况的诊断结果。因而，本发明是基于对于以足够高的空间分辨率来测量皮肤的至少最顶层中的阻抗的重要性的认识，即在进行评估时，每一测量应当仅获得来自组织的一个小分区的阻抗数据，从而允许在早期阶段对于皮肤中的诸如例如恶性黑色素瘤、鳞状细胞癌或基底细胞癌的疾病状况之类的小异常现象的诊断。通过激活电极的连续相邻的电极对，能够实现如下电流路径，所述每一电流路径都沿着电极的纵向方向穿过与该电极相接触的组织的一个小分区，并且连续地移动穿过最顶部皮肤层。因而，可实现高空间分辨率的皮肤的最顶部层的扫描。此外，本发明还使得能够在较深的组织层处执行组织的相应扫描。这可以通过连续激活或者连接其间具有一个或多个中间电极的电极对来实现。因此，与现有技术相比，本发明提供具有改进的空间分辨率的组织的二维(即，在深度维度中和横向维度中)扫描。根据本发明的一个实施方案，每一电极可被置于至少三种状态中的一种中，所述至少三种状态包括第一激活状态，其中所述电极被连接至阻抗测量电路，以将测量电流注入受试者的组织；第二激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以测量来自所述组织的生成电流；以及，浮动(floating)状态，其中所述电极与所述阻抗测量电路断开。 此外，每一电极可被置于电极被连接至地的第四状态。通过将电极对置于第一状态和/或第二状态以及将剩余的电极置于第三状态或第四状态，可能的是可显著减小或消除表面电流。如果在所激活的电极之间存在一个或多个中间电极(即，本测量中所涉及的电极)是尤其有用的，因为由于在所述测量配置中较高风险的表面电流，较深组织层处的测量将更精确。
根据另一实施方案，预定的激活方案包括以连续方式使两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，并且将剩余的电极置于浮动状态中，以逐步扫描不同组织深度处的受试者的组织。因而，能够有效地扫描不同的组织深度，并且能够获得不同组织深度处的若干个不同的相邻分区的阻抗数据。换句话说，可逐步扫描所选定的组织深度处的组织层，而组织深度可通过选择置于所激活的电极对之间的中间电极的数目来确定。根据本发明的一些实施方案，所施加的电流具有IOHz和IOMHz之间的频率。例如， 在每一电极配置中，使用所述频率带宽中的若干个频率来执行测量。与较低频率(例如，小于约500Hz)相比，在较高频率处(例如，大于约100kHz)，电流路径将向下更深地到达给定电极配置(即，测量中所使用的电极之间的间距)的组织中。根据一个实施方案，该探针设有具有细长矩形形状的电极，并且以平行列布置在探针处。然而，存在若干种替代设计。例如，所述电极可被布置为同心环或者正方形。所述电极可被布置带有显微针，其中每一电极包括至少一个长钉(spike)。所述长钉彼此横向间隔开，并且具有足以至少穿透进入角质层的长度。在一个替代实施方案中，所述电极是非创伤性的，并且每一电极具有大体扁平表面，适于抵靠所述受试者的组织放置。还可能的是将带有显微针的电极与非创伤性电极组合。如本领域普通技术人员应意识到的，根据本发明的方法的步骤及其优选实施方案适合于实现为计算机程序或计算机可读媒体。下面将通过示例实施方案来讨论本发明的其他目标和优势。
下面将参考附图来描述本发明的示例实施方案，在附图中图1是根据本发明的一个实施方案的探针的示意横截面视图；图2是根据本发明的一个实施方案的开关电极的示意图；以及图3是包括根据图1和图2的探针的测量设备的一个实施方案的示意图。
具体实施例方式下面是根据本发明的示例实施方案的描述。所述描述不应理解为限制意义，而是仅用于描述本发明的总体原理。尽管将描述包括微创性以及非创伤性的具体类型的探针， 但是本发明还可应用于其他类型，例如创伤性探针。因而，为了示例的目的，现在将参考附图来描述本发明的优选实施方案，其中在这些附图中，相似的数字指示相同的元件。应理解，本发明包括具有下面所描述的特征的组合的其他示例实施方案。附加地，本发明的其他示例实施方案在随附的权利要求中进行限定。首先参考图1，将给出探针的总体描述以及探针的功能。在开关探针的一个优选实施方案中，一组五个矩形电极棒1、2、3、4和5被布置在探针中。这些电极适于被放置以直接接触皮肤。除了其他方面，图1中图解的实施方案包括五个电极，在这五个电极中相邻电极以约5mm的距离分隔开并且具有约5mm的长度，所述实施方案示出的是一个实际且有用的配置，用于——涉及横向维度和深度维度的空间分辨率——检测诸如恶性黑色素瘤之类的疾病状况。因而，约25mm2的皮肤面积被探针覆盖，并且在高频——大于约IOOkHz时，所达到的最深的组织层为约25mm，其已被证明是临床相关深度。为了覆盖更大的皮肤面积，该探针被移动至邻近的皮肤部位。然而，如本领域普通技术人员应意识到的，探针可包括大于或小于五个电极，例如3个或7个电极。此外，可设想其他电极尺寸和相邻电极之间的其他间距，例如具有约4mm的宽度以及约8mm的长度的电极。在图1中描述的所述优选实施方案中，电极棒被布置以覆盖5X5mm的皮肤面积。 通过将AC电压施加在两个电极上并且测量所生成的电流来测量皮肤阻抗，这将在下文中进行更加详细的描述。通过选择相邻的电极对，可在四个步骤中扫描皮肤的最外层，并且通过选择进一步间隔开的电极对，即具有一个或多个中间电极的电极对，所生成的电流路径允许在更深皮肤层处测量。如图1中所示，其中示意性示出了若干个电流路径。逐步激活相邻电极对，即电极1和2或电极2和3等，通过测量所生成的电流路径10a、IObUOc和10d， 可在皮肤的最顶层A中得到四个阻抗测量结果，从而可实现最顶部组织层的扫描。此外，逐步激活具有一个中间电极放置其间的电极对，即电极1和3以及电极2和4等，通过测量所生成的电流路径IlaUlb和11c，可在皮肤的较低层B中得到三个阻抗测量结果。此外，逐步激活具有两个中间电极放置其间的电极对，即电极1和4以及电极2和5，通过测量所生成的电流路径12a和12b，可在皮肤的更底层C中得到两个阻抗测量结果。最后，通过激活外部电极1和5以及测量所生成的电流路径13a，可在第四深度D处得到测量结果。因此， 可获得组织的二维扫描，即由例如电流路径10a、lla、12a和13a所示的在深度维度上的扫描，和由例如电流路径10a、10b、10c和IOd所示的在每一层处横向维度上的扫描。在根据本发明的探针的示例实施方案中，存在选择电极对的十种可能的方式。除了其他方面以外，能够测量小的(尤其由相邻电极之间的间距以及所施加的电流确定的) 连续分区中的最顶部皮肤层是重要的，因为它允许了皮肤和组织中的小异常现象的检测。探针的每一电极可被设置在四种不同的状态-注入电极被设置为将测量电流注入组织中。通过闭合各个开关Sla-Sld，各个电极1-5被联接至Vex。(参看图2)。-测量来自组织的生成电流经由电极测量。通过闭合各个开关S2a_S2d，各个电极1-5被联接至Imeas (参看图2)。-接地当使用其他电极执行测量结果时，电极被接地以阻止表面电流的泄漏。通过闭合各个开关S3a-S3e，各个电极1_5被联接至GND。-浮动该电极被断开。通过打开所有各个开关Sla-Sld、S2a_S2d和S3a_S3e，各个电极1-5被从Vex。、Imeas和GND断开。现在转向图2，将讨论开关电极的原理。图2中示出的实施方案包括五个电极和十三个开关，但是普通技术人员应意识到，这仅是一种实施例。例如根据本发明的探针可包括六个、七个或九个电极(所述并非穷尽实施例)，当然，这将要求更多数目的开关。参考图 2，在测量时，分别仅闭合一个Sl开关和S2开关。例如，通过闭合开关Slb和S2b，电极棒2 和3之间的测量是可能的，因为电极2和电极3分别被连接至和I_s。所述测量配置将提供最顶部组织层的阻抗数据。参考图1，使用所述测量配置，所生成的电流路径将是10b。 另一方面，如果开关Sld和Sh是闭合的，则使得能够进行电极1和5之间的测量，因为电极5和1被分别连接至Vex。和I_s。所述测量配置将提供来自组织的约2. 5mm的相对深层的阻抗数据，参考图1，所生成的电流路径将是13a。为了消除潜在的表面电流，通过闭合开关S3d、S3c和S3b，可将剩余的电极2、3和4联接至地GND。其中电极1和5被激活用于测量的测量配置，使得能够收集来自使用参考图1和图2所描述的实施方案可以到达的最深组织层的阻抗数据。如果有兴趣到达组织中的向下更深处，则可使用包括例如七个电极的实施方案或者其中增大的各个电极之间的距离或间距的实施方案。如上面所讨论的，使用更高的频率，例如IOOkHz以上，同样可使得在深度维度中的更低组织层处测量。在优选实施方案中，使用具有低导通电阻的模拟开关集成电路，但是存在其他可能的替代方案，例如机电继电器或机械继电器。参考图3，将讨论根据本发明的、使用包括参考图1和图2所描述的电极和开关单元的探针来测量受试者的组织的电阻抗的测量设备的一个实施方案。测量设备20包括探针21，例如上面参考图1和图2所讨论的探针。探针21包括电极部分22，设有五个电极棒23A-23B ；以及，识别芯片M，其可用于重新控制一次性使用电极部分22。开关电路25经由接口(未示出)可释放地连接至电极部分22。此外，开关电路25包括激活按钮沈，允许用户根据预定的激活程序来开始对患者的测量程序，从而获得来自不同组织深度的阻抗数据。探针21可被连接至包括阻抗测量电路观的主单元27，该阻抗测量电路观适于将电压施加在电极23A-23E中的两个电极上并且测量经由电极23A-23E所生成的电流，以确定阻抗信号。阻抗测量电路28适于施加具有约IOHz和约IOMHz之间的至少两个频率的电流。 此外，主单元27还包括控制设备四，该控制设备四适于根据预定的激活程序或方案来控制开关电路25，以激活电极23A-23E。除了其他方面，预定的激活方案包括以连续方式激活相邻电极，以逐步扫描第一组织深度处的受试者的组织，所扫描的组织深度较大程度上依赖于所激活的电极对之间的间距，从而获得来自所述组织深度的阻抗信号的矩阵。在系统环境30中，主单元可被连接至诊断单元32。在一个替代实施方案中，诊断单元32可被集成在主单元27中。主单元27和诊断单元32可包括存储单元(未示出)，用于存储例如所获得的阻抗数据以及例如来自在同一患者上所执行的参考测量的参考数据。主单元27或诊断单元32还可包括处理电路34，在所述实施方案中处理电路34被包括在诊断单元32中， 该处理电路34适于处理所获得的阻抗数据，从而通过执行阻抗数据至较低子空间的线性或非线性投影而移除非重要变量来减少变量的数目。在本发明的优选实施方案中，使用了主成分分析法(PCA)。一种替代方法是使用平行因子分析法(PARAFAC)。此外，可使用通过例如线性鉴别分析法(LDA)或分类软独立模式法(SIMAC)所确定的分类规则，以改进诊断。 这在由同一申请人的共同未决专利申请“用于诊断皮肤癌的方法(Method for diagnosis of skin cancer)”中进行了更加详细的描述。此外，还可参看例如“由电阻抗看出的皮月夫癌(Skin cancer as seen by electrical impedance)，，，P. Aberg, Depar tment of Laboratory Medicine，卡罗林斯卡研究所(Karolinska hstitutet)，斯德哥尔摩，瑞士， 2004。此外，诊断单元32和/或主单元27可包括显示装置，用于显示来自诊断的诊断结果。所述诊断单元32将所获得的且处理过的阻抗谱与参考数据相比较，从而获得皮肤疾病状况——例如，基底细胞癌、鳞状细胞癌或恶性黑色素瘤的诊断，其中该阻抗谱包括在参考上面的图1和图2所描述的不同的组织深度处，以及关于探针的不同位置处，以及不同频率处所获得的阻抗数据。所述测量在(疑似)疾病皮肤部位处和具有正常(未受影响)皮肤的参考部位处执行，例如根据 Emtestam I，Nicander, I, Stenstrom M, Ollmar, S. ,"Electricalimpedance of nodular basal cell carcinoma -.a pilot study", Dermatology 1998 ； 197 :313-316 以及 Kapoor S. "Bioelectric impedance techniques for clinical detection of skin cancer using simple electrical impedance indices，，，Skin Res Technol 2003 ；9 :257-261 以及 Beetner DG, Kapoor S, Manjunath S, Zhou X，Stoecker WV "Differentation among basal cell carcinoma, benign lesions, and normal skin using electric impedance”，IEEE Trans Biomed Eng 2003 ；50 1020-1025 ^ljf^ ' 法。然而，应注意，这些参考文献中所描述的测量是使用传统探针以及早期版本的阻抗光谱仪来获得的。 根据本发明的一个实施方案，每一电极设有显微针，从而形成显微针表面。如上面已经描述的，在一个优选实施方案中，所述探针包括五个矩形区域或棒。在所述配置中，每一棒包含例如57(19X3)个显微针阵列。每一棒为约Imm宽以及5mm长。相邻棒之间的距离为约0. 2-0. 5mm。因而，探针的激活部分为约5X 5mm。每一显微针具有近似100微米的长度(从其底部测量)，以及至少20微米的厚度。所述电极棒和显微针可在模制过程中由塑料材料制成。所述材料可被制作成自身导电的或者覆盖有导电层，例如，金。在一个替代实施方案中，电极棒和显微针由硅制成并且覆盖有具有至少2微米厚度的金。然而，包括导电表面且具有类似尺寸的其他材料也可起作用，但应选择生物相容的材料。在例如同一申请人的专利申请EP 1959拟8、EP1600104和EP 1437091中描述了具有所述显微针的不同探针概念。在另一实施方案中，电极棒是非创伤性的且大体扁平的。在例如相同申请人的US 5，353，802中描述了包括非创伤性电极的探针概念。尽管示出和描述了本发明的示例性实施方案，但是本领域普通技术人员应明了的是，可对本文所描述的发明做出多种改变、改型或变体。因而，应理解，本发明的上面描述和附图被认为是本发明的非限制性实施例，并且保护范围由随附的专利权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于测量受试者的组织的电阻抗的探针，该探针包括多个电极，所述探针适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤，以及可连接至阻抗测量电路，所述阻抗测量电路适于施加电压并且测量所生成的电流或者注入电流并且测量所生成的电压，以确定阻抗信号，进一步包括开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流；以及其中所述开关电路适于接收控制信号，所述控制信号指示所述开关电路根据预定的激活方案来激活电极对，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描位于至少第一组织深度处的受试者的组织，从而获得来自所述至少第一组织深度处的一个序列的阻抗信号。
2.根据权利要求1所述的探针，其中所述开关电路适于连接每一电极，使得所述电极在至少三种状态中的一种中起作用，所述至少三种状态包括第一激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以将电流注入所述受试者的组织，或者在所述受试者的组织处施加电压；第二激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以测量来自所述组织的所生成的电流或所生成的电压；以及，浮动状态，其中所述电极从所述阻抗测量电路断开。
3.根据权利要求2所述的探针，其中所述开关电路适于根据所述预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，并且将剩余的电极置于所述浮动状态，从而逐步扫描不同组织深度处的所述受试者的组织。
4.根据权利要求1或2所述的探针，其中所述电极具有细长矩形形状并且以平行列布置在所述探针处。
5.根据权利要求1-4所述的探针，其中所述预定的激活计划包括将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，所述两个电极之间具有至少一个电极，并且连续地激活其间布置有至少一个电极的电极对，从而逐步扫描所选定的组织深度处的所述受试者的组织， 其中可通过选择所激活的电极对之间的中间电极的数目来调整所述组织深度。
6.根据前述任一权利要求所述的探针，其中所述开关电路适于连接每一电极，使得所述电极可在第四状态起作用，其中所述电极被连接至地。
7.根据权利要求6所述的探针，其中所述开关电路适于与未激活的电极中的至少一个电极断开，以将该电极置于所述浮动状态，或者适于将所述电极连接至地以置于所述第四状态。
8.根据权利要求1-7所述的探针，其中每一电极包括至少一个长钉，所述长钉彼此横向间隔开，并且具有足以至少穿透进入角质层的长度。
9.根据权利要求1-7所述的探针，其中每一电极具有大体扁平表面，适于抵靠所述受试者的组织放置。
10.根据前述权利要求中任一所述的探针，其中每一电极适于将具有约IOHz和IOMHz 之间的频率的电流传递至所述组织。
11.一种用于测量受试者的组织的电阻抗的测量设备，包括具有多个电极的探针，所述电极适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤；以及，阻抗测量电路，适于将电压施加在所述电极中的两个电极处或者将电流注入所述电极中的两个电极处，并且测量所生成的电流或测量所生成的电压，以确定阻抗信号，所述测量设备进一步包括开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗测量电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流；以及控制设备，适于控制所述开关电路，以根据预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描位于至少第一组织深度处的所述受试者的组织，从而获得来自所述至少第一组织深度的一个序列的阻抗信号。
12.根据权利要求11所述的测量设备，其中所述控制电路适于控制所述开关电路连接每一电极，使得所述电极在至少三种状态中的一种中起作用，所述至少三种状态包括第一激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以将电流注入所述受试者的组织，或者在所述受试者的组织处施加电压；第二激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以测量来自所述组织的所生成的电流或所生成的电压；以及，浮动状态，其中所述电极从所述阻抗测量电路断开。
13.根据权利要求12所述的测量设备，其中所述控制设备适于根据所述预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，并且将剩余的电极置于所述浮动状态，从而逐步扫描不同组织深度处的所述受试者的组织。
14.根据权利要求11-13所述的测量设备，其中所述电极具有细长矩形形状并且以平行列布置在所述探针处。
15.根据权利要求11-14所述的测量设备，其中所述预定的激活计划包括将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，所述两个电极之间具有至少一个电极，并且连续地激活其间布置有至少一个电极的电极对，从而逐步扫描基本上对应于所选定的组织深度处的探针表面的所述受试者的组织，其中可通过选择所激活的电极对之间的中间电极的数目来调整所述组织深度。
16.根据权利要求11-15所述的测量设备，其中所述控制电路适于控制所述开关电路连接每一电极，使得所述电极可在第四状态起作用，其中所述电极被连接至地。
17.根据权利要求16所述的测量设备，其中所述控制电路适于控制所述开关电路与未激活的电极中的至少一个电极断开，以将该电极置于所述浮动状态，或者适于将所述电极连接至地以置于所述第四状态。
18.根据权利要求11-17所述的测量设备，其中每一电极包括至少一个长钉，所述长钉彼此横向间隔开，并且具有足以至少穿透进入角质层的长度。
19.根据权利要求11-18所述的测量设备，其中每一电极具有大体扁平表面，适于抵靠所述受试者的组织放置。
20.根据前述权利要求中任一所述的测量设备，其中所述控制设备适于控制所述阻抗测量设备，以将具有约IOHz和IOMHz之间的频率的电流传递通过所连接的电极。
21.一种用于诊断受试者的皮肤的疾病状况的医疗系统，包括用于测量受试者的组织的电阻抗的探针，所述探针设有适于被放置以直接接触所述受试者的皮肤的多个电极，该医疗系统包括阻抗测量电路，适于将电压施加在所述电极中的两个电极处或者将电流注入所述电极中的两个电极处，并且测量所生成的电流或所生成的电压，以确定阻抗信号；开关电路，用于通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间生成的电流；控制设备，适于控制所述开关电路，以根据预定的激活方案来激活电极，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描位于至少第一组织深度处的所述受试者的组织，从而获得来自所述至少第一组织深度的一个序列的阻抗信号；以及诊断单元，适于获得所述一个序列的阻抗信号，并且基于所测量的阻抗信号和参考值来传递所述组织的疾病状况的诊断结果。
22.根据权利要求21所述的医疗系统，其中所述系统包括根据前述权利要求2-10中任一所述的探针，或者根据权利要求11-20中任一所述的测量设备。
23.一种利用测量受试者的组织的电阻抗的探针来诊断受试者的皮肤的疾病状况的方法，所述探针设有多个电极，所述电极适于被放置为直接接触所述受试者的皮肤，包括将电压施加在所述电极中的两个电极处或者将电流注入所述电极中的两个电极处；测量所生成的电流或所生成的电压，以确定阻抗信号；通过将所述电极中的至少两个电极与所述阻抗测量电路连接以及使剩余的电极与所述阻抗电路断开来选择性地激活电极对，其中所述电压被施加在所述两个电极处并且测量在所述至少两个电极之间所生成的电流；逐步扫描位于至少第一组织深度处的所述受试者的组织，以便于通过根据预定的激活方案来控制电极的激活而获得来自所述至少第一组织深度的一个序列的阻抗信号，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极；以及基于所测量的阻抗信号和参考值来传递所述组织的疾病状况的诊断结果。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括，连接每一电极，使得所述电极在至少三种状态中的一种中起作用，所述至少三种状态包括第一激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以将电流注入所述受试者的组织，或者在所述受试者的组织处施加电压；第二激活状态，其中所述电极被连接至所述阻抗测量电路，以测量来自所述组织的所生成的电流或所生成的电压；以及，浮动状态，其中所述电极从所述阻抗测量电路断开。
25.根据权利要求M所述的方法，进一步包括，根据所述预定的激活方案来激活电极， 所述预定的激活方案包括以连续方式将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，并且将剩余的电极置于所述浮动状态，从而逐步扫描不同组织深度处的所述受试者的组织。
26.根据权利要求23-25所述的方法，其中所述电极具有细长矩形形状并且以平行列布置在所述探针处。
27.根据权利要求2316所述的方法，其中所述预定的激活计划包括将两个电极激活至所述第一状态和所述第二状态，所述两个电极之间具有至少一个电极，并且连续地激活其间布置有至少一个电极的电极对，从而逐步扫描基本上对应于所选定的组织深度处的探针表面的所述受试者的组织，其中可通过选择所激活的电极对之间的中间电极的数目来调整所述组织深度。
28.根据权利要求M-27所述的方法，进一步包括连接每一电极，使得所述电极可在第四状态起作用，其中所述电极被连接至地。
29.根据权利要求观所述的方法，进一步包括将未激活的电极中的至少一个电极断开，以将该电极置于所述浮动状态，或者适于将所述电极连接至地以置于所述第四状态。
30.根据权利要求23- 所述的方法，其中每一电极包括至少一个长钉，所述长钉彼此横向间隔开，并且具有足以至少穿透进入角质层的长度。
31.根据权利要求23- 所述的方法，其中每一电极具有大体扁平表面，适于抵靠所述受试者的组织放置。
32.根据前述权利要求23-31中任一所述的方法，进一步将具有约IOHz和IOMHz之间的频率的电流传递通过连接的电极。
全文摘要
本发明提供一种具有改进空间分辨率(既关于深度范围又关于横向范围)的阻抗数据，这使得能够在早期阶段检测患病皮肤的状况，例如恶性黑色素瘤。具体地，本发明通过一种探针、医疗设备以及包括所述探针的医疗系统，以及使用所述探针来测量受试者的组织的电阻抗的方法中来实施。开关电路被布置以根据预定的激活方案来选择性地激活所述探针的电极对，所述预定的激活方案包括以连续方式激活相邻的电极，以逐步扫描第一组织深度处的所述受试者的组织，从而获得来自所述组织深度的一个序列的阻抗信号。
文档编号A61B5/053GK102316797SQ200980156680
公开日2012年1月11日 申请日期2009年1月27日 优先权日2009年1月27日
发明者F·戈德库尔, M·贡纳松, U·伯格森 申请人:科学基础有限公司