WO1982002333A1 - Electrocardiograph - Google Patents

Description

明 発明の名称 'し、 計 技 術 分 野

本発明は、 心朦電気現象を明確にと らえる為、 心膝に近い体表 面の多く の点から電位を測定し、. S1I定した電位を演算してある時 間の体表面電位図を表示する心田電計に関する 背 景 技 術

現在最も 一般的に使用されている心電計は、 胸部 6点の時間的 な電位変化.を測定し、 時間を横韜に、 電位を縦軸に表示する も の で、 各点の観測波形から心臓の異常を発見した。 しかしながら、 この方式の心電計によっては、 必ずし も全ての心膝電気現象を明 確に調べるこ とが難しい。 近年、 最も進んだ心電計と して、 心臓 に近い体表面に、 ^えば 8 0 〜 2 0 0点の電極を配設し、 それら の全てから心電位を採取し、 総合的に心臓の電気現象を判断する 心電計が開発された。

この心電計は、 第 1 図に示すよ う に、 ある時間に於ける心臓付 近の体表面電位図を作成する。 この体表面電位図は、 体表面電位 の高低を等電位辏で表示して、 表面の電位分布を ベるも ので 、 ある時間における各電篮の電位を、 ぇぱ一時的に メ モ リ に記

- i一- ひ" 憶させ、 各電極の電位に基づいて、 コ ン ピュ ー タでもって等電位 点を計算させ、 等電位辏を、 ^えば、 数十マイ ク ロ ホ'ル ト ピ ッ チ に X Y ブロ ッ タ やモニ タ テ レ ビに書かせるも のである 。

こ の心電計は、 一定の時間間 で複数の電位分布 を表示し、 こ の体表面電位図の変化を見て、 心臓^表面の ブラ スあるいはマ ィ ナ ス領域の拡大、 収籍状態、 並びに電位^配の変化等が一目漦 然で、 心電現象を明確に表示する。

しかしながら、 この種の心電計は、 多数の電 Sを接鉞抵抗少な く 安定して体表面に接 させて、 各点の電位を安定にしかも正確 に棱岀するこ とが難しい。 心電計の電極と して使甩されている吸 盤式の電極では、 約百ケ所 正確に電極を匿定する場合、 4人が 3 0分から 1 時間も掛 ]？ 、 う ま く いっても 、 1時間に 1 〜 2人し か模査できない欠点があった。 - と ころで、 心電計の電痙は、 假人差、 男女差による体型にも対 応でき 、 体表面上の凹凸並びに、 ^吸運動による 凸変動によつ ても測定誤差を生ずることがなく 、 更に、 患者に対して恐怖感、 苦痛、 圧迫感を与えることがな く 、 更に又、 雙 Μ つ容易に、 し か も迅速に脱着操作でき て メ ン テ ナ ン スに手 ¾が^らず、 しかも 各電極を相対的に位置ずれ ¾ く 定位置に ΙΞ設てきることが姜求さ れる。

俸表面電位の棱 於て、 各電 ¾が安定して正 に簦 位を横出する為には、 全ての電極を強い押圧力で体表面に押し付 けるのがよい。 しかしながら 、 人侔各 mの電 {≥を境出する心電計 は電極の数が相当に多く 、 例えぱ 1 本の電極の押圧力が 5 0 0 g 電極数が 1 0 0組とすれば、 全体では 5 0 k g も の強い力で胸部 を押圧する こ とにな 、 患者に強い圧迫感を与えるこ とを免れず 体力の衰えた病人の棱查に極めて不適である。

この為、 萆に電極の抨圧力を強く するだけ では使用に適した電 極は実用化できない。

従来の心電計は、 それぞれの電極からの入力信号を増幅してグ ラ フに書かせるものであるから、 電極の接 状態が悪いこ とは心 電計の出力グラ フを見れぱ簡単に判別でき る。

しかしながら、 本発明の心電計は、 ある時間における体表面の 等電位図を表示する も のであるから、 表示された等電位図からは、 心臓に欠陥があるのか、 あるいは電極の接 Ιέ状態が不安定である かの判別が、 従来の心電計に比べて難しい。 従って、 測定精度を 高く する為には、 全ての電極が常に体表面に電気的に安定して接 触しなければならない。

従来の吸盤電極や、 粘着テ ー プの電笾が、 '定時間 1 0 0秒に つき 〗 秒接魃不良を起こすとすれば、 1 0 0 の電極では常にい ずれかの電極が接魃不良を起こ して正確 、!：定ができない。

心臓の近傍に位置する体表面の等電^ 表示する心電計が、 従来の測定点の電圧変化のみを表示する心電計に比べて、 心膝の 電気現象を極めて正確に、 しかも明確に表示できるかはすでに知 られている。 しかしながら 、 この心電計は、 人体表面の極めて多 く の点から 、 同時に、 しかも安定して電 を揆 Βしなければなら ず、 この問題が充分に解 できない為に、 この方式の心電計が普 及していない。

本発明は、 体表面の多数の点から安定して確実かつ正確に電位 が横出でき 、 極めて短時間に、 形態が異なる多く の患者の心臓電 気現象が測定できる心電計を提僕することを 目的とする。

又、 本発明は、 いずれかひとつの針電極が体表面に完全に接蝕 しな く と も 、 正確に体表 Eの電位分^図が表示できる心電計を提 供することを目的とする。

更に又、 本発明は 1 本の針電極の侔表面抨圧力を弱く でき 、 患 者に強い苦痛や不快感を感じさせることな く 侔表面の電位分布図 が表示でき る心電計を提侯する ことを 目 ¾とする。

この発明の前記ならびにそのほかの目 ffiと新^な特螯は次の詳 細な説明を添付図面と Sし合わせて読むと 、 よ 完全に明らかに なるであろ う 。 ただし、 E面はもつ; ·ΐら 説の為のも のであって この発明の範圏を限定する も のでは い - の ¾

' — i r t ノ - :: o 本発明は、 互いに接近して配列された複数本の針電極が電気的 に並列に接 されてひと つの電極群を ¾ し 、 電極群は複数組あ つて、 電極群の間隔はひとつの電極群の針電極間隔に比べ充分に 長く 形成されてお 、 更に、 針電極は、 ¾ ^ ^によってそれぞれ が独立して弾性的に体表面に向けて掙し されており 、 更に又、 ひとつの電極群の針電極は平行ないしほほ平行に配設されており 複数本の針電極で構成されるひとつの電極群が体表面のある局部 電位を検出する も ので、 ひとつの電極^は、 いずれかひとつの針 電極が体表面に完全に接^する限 、 ί也の針電極の接触状態が悪 く と も 、 体表面電位を正確に検出する も のである。 図 面 の 簡 草 な 説 明

第 1 図は心朦付近の体表面の電位分右 s、 第 2図は本発明の一

'実施咧を示す心電計のプ n ッ ク 線図、 苐 3 図ないし第 5図は電極 のー咧を示す斜視図、 新面図、 底面図、 第 6 図、 第 8 図、 第 9図 は電極群の取付個所を示す断面図、 第 7 は校材の平面図、 第 1 0図は電極に接続される F E Tの結篛図、 m 1 1 図は電極の装着 状態を示す断面図である。 発明を実施する為の最良 形態

第 2図に示す心電計は、 電 ^ 1 と 、 演算;！ ¾ 2 と 、 操作スイ ツ チ 3 と 、 X Y プ ロ ッ タ 4 と 、 モ ニ タ テ レ ビ 4 とからなる。

C ' :?ι 電極 1 は、 第 3図ないし第 5図に示すよ う に、 1 0假の本俸 6 と 、 本体、 6に取 付けられた 8鉅の電 詳 5 とからなる。

各本体 6は、 紐状のゴム状彈性侔である可動性 ¾材了でもって 連結されており 、 最も外側に位置する本体 6 には、 停 ϋ ¾の卷付 バン ド 8が連結されており 、 この卷付バン ド 8の免^には、 付着 性テ ー プ Sが縫着されている。

それぞれの本体 6には、 第 4図に示すよ う に、 針電極 5 Νが ffi 入自在に並設されている o

本体 6は、 下方が開口された箱形のケース 1 0 と、 2枚の給緣 性の扳材 1 1 、 1 2 とを備えている。 2枚の扳材 1 1 、 1 2はこ れを貫通して針電極 5 Nが出入自在に揷通されており 、 扳材 1 1 1 2間に、 針電極 5 が挿通されたコ イ ル ス プ リ ン グ 1 3が配設 されている o

コ イ ル ス プ リ ン グ 1 3は、 抨パネで、 下篛が針電箜 5 Nの中間 に、 上端が上方の扳材 1 1 を貫通して板材上面にブ リ ン ト印刷さ れた銅膜等の導電層 1 4に接続されている。

第 5図および第 7図に示す^体 6は、 ひとつの :?: β: 6に 8耝の 電極群 5を備え、 1 組の電桎^ 5は 4本の針電 g 5 Nからなる。

4本の針電極 5 Nは、 各^の電 ¾ 5 の間 ¾に itベて相当に接 近して、 ^えば、 電極^間 o数分 D 1 〜数十分の 1 だけ されて 並設され、 4 本の針電^ 5 N 挿入されたコ イ ル ス プ リ ン グ 1 3 は扳材上面の導電層 1 4 で接続されている。 この構造によって、 いずれかの針電極 5 Nが体表面に接 |$できな く と も 、 どれかひと つの針電極 5 Nが体表面に接触すれば、 その針電極で体表面電位 を検出でき る。

第 5図と第 7図に示すよ う に、 1 組の電極群が 4 ^の針電極 5 Nを有する場合、 1 本の針電極 5 Nが 1 0 0秒に 1 ^接 1$不良を 起こすとすれば、 1 組 4本の針電極 5 Nが全て接 不良を起こす 確率は、 1 0 ° 秒に 1秒とほとんど皆無に近い状態と なる。

この構造は、 冽えば針電極 5 Νの間隔が ！ 〜 1 5 ^と相当に接 近するので、 針電極 5 Νを押し出すコ イ ル ス プ リ ン グ 1 3 で も つ て針電極 5 Νの検出電位を引出鎳 1 5 に伝達する搆造は、 各針電 極 5 Νが互いに影響を受けずに自由に上下動する点に於て理想的 な構造となる。

上方の扳材 1 1 は、 針電極 5 Νが捧通される貫通孔に、 筍体 1 6が揷入されている。

筒体 1 6には、 ス テ ン レ ス 、 銅、 ア ル ミ ニ ウ ム 、 或は導電 ¾の 合金等の金属鎳である針電極 5 Νとの擊擦抵抗が小さ く ¾るよ う に、 金属性の筒体、 或は内側面が平滑で摩擦抵抗の小さい筒体が 使用される。 またこの筒体 1 6は、 第 6図に示す如く 、 ¾材 1 1 の下端から多少下方に突出 しており 、 この突出部分に、 針電

Νが押し込まれてコ イ ル ス プ リ ン グ 1 3が^し漬された状 . で、

IP ― 二 .'71 ノ' . no コ イ ル ス プ リ ン グ 1 3 の上端部が挿入される。 こ の镡造によると 針電極 5 Nが臭まで押し込まれた茯態で、 コ イ ル ス プ リ ン グ 1 3 が針電極 5 に接触してコ イ ル ス プ リ ン グ 1 3が針鼋¾ 5 N の動 きを制止するのを防止でき 、 針電 はいつも ス ム ーズに出入 する。 コ イ ル ス プ リ ン グ 1 3 に掙し される針電藍 5 Νは、 コ ィ ルス プ リ ン グ 1 3の下端が冽えばハ ン ダ付ゃ溶簦によって固定さ れて太く なつた個所が下の板材 1 2の貫遣孔 〗 7に つ接る こ と によって抜けでるのが阻止される 3 上方の扳材 1 1 は、 第 7図に 示すよ う に銅膜等の導電層 1 4がブ リ ン ト印刷され、 こ の導電層

1 4の一端に引出鎳 1 5が接続される _c

第 8図に示す本体は、 針電極の上^で、 上の ¾材の上方にコ ィ ル ス プ リ ン グ 1 3が配設されて 、 コ イ ル ス プ リ ン グに針霉極

5 Nが揷通されている。 コ イ ル ス プ リ ン グは引っ張 パネで、 上 端が針電極の上端に違結され、 下^が板材表面にブ リ ン ト印刷さ れた導電層に溶着されてお 、 導電層に引出鎳が接^されている

第 9 図の本体は、 上の板材の上下にコィル ス プリ ン グが配設さ れている。 この搆造によると 、 上下にいずれか一方のあるいは両 方のコ イ ル ス プ リ ン グの一^を 村の導電層に妄読し、 導電層に 引出線を接続すればよい。 こ の ^合、 いずれか片方 s コ イ ル ス ブ リ ン グを ¾当に軟かく 、 mち 、 邕 長さ悴: すのに ·Γ要な力であ る弾性係数を招当に小さ く するのも よい _c

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'ィぅ v :ro 各ブ n ッ ク を連結する可動部材 7には、 伸綜性ない鈕ゃバ ン ド 或は可撓性のある柔軟な令 g ^ ^ 等が使用でき る。

電極に接続された引出鎳 1 5は、 1 本のシ ール ド線 2 6に集合 され、 シ ール ド線 2 6でも って演算回路 2に薆続される。

と ころで、 電極で揆出される電位は、 柜当に {§:く 、 外部難音の 除去は充分に考慮されなけれ ¾ ら い。

このことは、 各ブロ ッ ク を S立してシ ール ドする ことによって S Z N比をよ く でき る。 更に箬音レ ベルを低下させるには、 プロ ッ ク内に、 電極で検出 した信号を増幅する増幅手段、 冽えば F E Tを内蔵させるのがよい。

F E T 1 8 と電極群 5 との接続は、 第 1 0 図に示すよ う に、 各 本体内に電源を内蔵させる必要は ¾ く 、 T 1 8 の負荷抵抗 R を演算回路内に内蔵させればよい。 また、 好都合なことに

T 1 8 を内蔵しても引出鎳 1 5 の数は増加しない。

即ち、 8組の電極群を備える本钵は、 8 fgの Tを内蔵させ

8本の出力信号用引出鎳 1 5 と 1 本のアース線で体表面検出電位 を演算回路 2 に伝送でき る。

第 1 1 図に、 電極を人体^ に装着した状態を示す。 即ち、 各 本体 6 を心臓に近い体表面に置き 、 卷き付バ ン ド 8の ^ ^を付着 性テープで も って互いに違^して ^ 6 o針電極 5 Nを体表面 一定の圧力で接^させる。 こ ^合、 第 1 1 図（て示 体 6の外側を更に伸縮性のバン ド 1 9で締め付けて、 よ り強い力 で電極を体表面に掙圧、 接 1$させるの も よい。

演算回路 2は、 電極から送られてく る電気信号を決められた方 式に従って演算処理し、 一定時間おきに等電位鎳位置を計算し、 その出力信号を X Y ブ ロ ッ タ 4 とモニ タ テ レ ビ 4'とに送り 、 これ 等に等電位鎳を書かせて体表面の電位分布図を作成させる。 産 業 上 の ' 用 可 能 性

本発明の心電計は、 心臓疾患の発見装置と して、 又、 他の疾患 によって併発される心臓病の早期発見に使用され、 特に、 1 人の 測定時間が早く 、 しかも操作が簡草で、 S3定時に粘着テ ー プ電極 のよ う に使い捨て^材が少な く て安 ISに^定でき ることから 、 心 臓の集団検診に最適である。

Claims

082/02833 〗 17』1'82, ΌϋϋΟΙ

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請 求 の 範 囲 1 . 人体胸部の皮膚表面の複数 f 所に g ¾して、 接 1$点の電位を 検出する電極と 、 この電極の入力信号を演算^:理して、 一定の時 間に於ける体表面の電位分布を計算する演算回路と 、 この演算回 路の出力信号によって^表面の電位分 ^図を表示するモニ タ とか らな り 、 電極は、 人^の皮膚表面に直 S薆^する複数本の針電極 と 、 この針電極を有する本体と 、 針電¾の先靖を彈性的に体表面 に向けて押圧する彈拴体とからな 、 if電^は少な く と も 表面が 導電性を有し、 かつ、 複数本の針電極が互いに接近して配設され てお 、 これ等接近して配設された針電極は電気的に並列に接続 されて Γ組の電極群を形成してお 、 電極^は複数組あって各電 極群の間隔はひとつの電極群の針電 ^ ¾隱に比べて充分に長く 離 されてお 、 更に、 針電極は、 彈牲侔によってそれぞれが独立し て弾性的に出入自在で、 かつ、 ひとつの針電極は平行ないしほぽ 平行に移動自在に取 付けられてお 、 ひとつの電極群が体表面 局部の電位を検出し、 複数組の電極 で人^ ^部の電位を点在し て検出し、 この信号が、 演算回路に入力されるよ う に構成された

2 - ひとつの電^群に、 2〜 6本の針電 Sが g近して配設されて いる特許請求の 第 1 項記載の心 B tt c:

3 . 針電極が金属 gてある特許請求の c≡第 1 項記載の心 \\ OU . 02333 1'CT. jrC2. 00U01

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4 - 電極群が 8 0〜 2 0 0組で、 人体表面の 8 0〜2 0 Q 点から 電位を換出する特許請求の範囲第 1 項記載の心電計。

5 - それぞれの針電極が別々 の コ イ ルス プ リ ン グで押し出されて いる特許請求の範囲第 1 項記載の心電計。

6 - 針電極を押し出すコ イ ル ス プ リ ン グが導電鎳に兼用され、 針 電極が導電線を介して互いに並列に接続されている特許請求の範 囲第 1 項記載の心電計。

7， 電極の本体内にプ リ ア ン プが内蔵されており 、 プ リ ア ン プの 出力側が信号引出用の リ 一 ド線に接続されている特許請求の範囲 第 1 項記載の心電計。

8 . 電極 o本体が複数個あ 、 各本体には複数組の電極群が装着 され、 かつ各本体が、 相対位置を可変できる達結部材で互いに連 結されている特許請求の範囲第 1項記載の心電計。