JPH0215210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、心臓電気現象を測定する体表面心電
計に関する。特に、この発明は、心臓電気現象を
明確にとらえる為、心臓に近い体表面の多くの点
から電位を測定し、測定した電位を演算してある
時間の体表面電位分布図を表示する体表面心電計
に関する。

【従来の技術およびその課題】

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する。この心電
計は、時間を横軸に、電位を縦軸に表示する。こ
の方式の心電計は、電極から測定する電気信号の
情報量が少なく、必ずしも全ての心臓電気現象を
明確に調べることが難しい。 心臓近傍の体表面から、膨大な電気信号を測定
する心電計として、体表面心電計が開発されてい
る。この体表面心電計は、心臓に近い体表面に、
例えば80〜200点の電極を配設する。それらの全
ての電極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。 この体表面心電計は、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分布図を作
成する。この体表面電位分布図は、体表面電位の
高低を等電位線で表示する。体表面電位分布図
は、ある時間における各電極の電位を、例えば一
時的にメモリに記憶させ、各電極の電位に基づい
て、コンピユータでもつて等電位点を計算し、等
電位線を、例えば、数十μVピツチに、XYプロ
ツタやモニタテレビに表示される。 この体表面心電計は、例えば、数百μ秒〜数ｍ
秒間隔で複数の電位分布図を表示する。この体表
面電位分布図の変化を見て心臓電気現象を検査す
る。例えば、体表面電位分布図を見ると、プラス
あるいはマイナス領域の拡大、収縮状態、並びに
電位勾配の変化等が一目瞭然で、体表面心電計
は、体表面電位分布図でもつて、心電現象を明確
に表示する。 体表面心電計の電極には下記の特性が要求され
る。 個人差、男女差による体型に対応できる。 体表面上の凹凸、並びに、呼吸運動による凹
凸変動によつても測定誤差を生ずることがない
こと。 患者に対して恐怖感、苦痛、圧迫感を与えな
いこと。 簡単かつ容易に、しかも迅速に脱着操作でき
てメンテナンスに手間が掛からないこと。 各電極を相対的に位置ずれなく定位置に配設
できること。 本発明者は、第２図に示す電極を開発し、前述
の特性を満足した。しかしながら、この電極は、
使用時の測定状態によつて体表面電位が変化し
た。最初、体表面電位分布図の変化は、電極の接
触状態の不安定さによるものと推測し、電極の接
触状態をあらゆる方法で改良、検討したが、体表
面電位分布図の変動は阻止できなかつた。 その後、膨大な実験と試行錯誤の結果、体表面
電位分布図の変動に一定の規則のあるのを発見し
た。即ち、電極を構成するシールドケースの開口
端部分に電位分布の変動が多く発生することを発
見し、電位分布が変動するときの電極接触状態を
詳細に観察した。その結果、ついに、電位分布の
乱れが、金属製シールドケース開口端が体表面に
接触し、これが体表面の一部にシヨート回路を作
ることを究明した。 従つて、本発明は測定時に電極が体表面にシヨ
ート回路を作つて電位を乱すことがなく、しかも
簡単かつ迅速に測定できる体表面心電計を提供す
るにある。

【従来の課題を解決するための手段】

この発明の体表面心電計は、前述の目的を達成
するために、下記の構成を備えている。 体表面心電計は、人体胸部の皮膚表面の複数箇
所に接触して、接触点の電位を検出する電極と、
この電極の入力信号を演算処理して、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つて体表面の電
位分布図を表示するモニタとを備えている。 電極は、金属製のシールドケースと、このシー
ルドケースに出入自在に取り付けられた複数の電
極棒と、この電極棒をシールドケース外に弾性的
に押し出す弾性体とを備えている。 シールドケースは、体表面に対向する側が開口
された箱型に作られており、箱の開口縁が絶縁さ
れている。

【作用、効果】

金属製のシールドケースに複数の電極棒が出入
り自在に設けられている。この状態で設けられた
電極棒は、シールドケースにシールドされて外来
雑音の誘導が遮断される。このため、電極棒は雑
音の影響を少なくして、低雑音の状態で正確に心
電位を測定できる。 さらに、シールドケースの開口縁が絶縁されて
いるので、金属製のシールドケースの開口端が体
表面に接触して電位分布を乱すことがない。この
ため、この発明の体表面心電計は、電極が正確に
心臓から誘導される電位を測定し、高精度な体表
面電位分布図を表示できる特長がある。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 第３図に示す体表面心電計は、電極１と、演算
回路２と、操作スイツチ３と、XYプロツタ４
と、モニタテレビ４′とからなる。 電極１は、第４図ないし第６図に示すように、
10個の本体６と、本体６に取り付けられた８組の
電極群５とからなる。 10個の本体６は、紐状のゴム弾性体である可動
性部材７でもつて連結されている。最も外側に位
置する本体６は、伸縮性の巻付バンド８が連結さ
れている。巻付バンド８の先端には、付着性テー
プ９が縫着されている。 それぞれの本体６は、第５図に示すように、複
数本の電極棒５Ｎが出入り自在に並設されてい
る。 本体６は、下方、すなわち、体表面に対向する
側が開口された箱形の金属製のシールドケース１
０と、２枚の絶縁性の板材、即ちプリント基板１
１と、電極棒５Ｎがシールドケース外に突出され
る表面プレート１２とを備えている。 プリント基板１１と表面プレート１２とは、こ
れを貫通して電極棒５Ｎが出入自在に挿通されて
いる。プリント基板１１と表面プレート１２との
間に、電極棒５Ｎが挿通されたコイルスプリング
１３が配設されている。 表面プレート１２は、表面が体表面に接触した
ときに体表面の一部をシヨートして電位分布を乱
さないように、外表面、第５図に於て下面全体が
非導電性である。 表面プレート１２は、例えば、ベークライト、
エポキシ、ポリエチレン、塩化ビニル、ポリスチ
レン、アクリル、フツ素樹脂等の合成樹脂で全体
を形成するか、または、これ等合成樹脂板を外表
面に接着するか、あるいは、これ等合成樹脂で表
面プレートの外表面を被覆することによつて、全
面を非導電性にできる。 表面プレート１２は、第５図に示すように、シ
ールドケース１０の開口端縁全体を覆う。シール
ドケース１０の開口端は、表面プレート１２の周
囲に刻設された切欠に嵌入され、表面プレート１
２の外表面に表出しない。 シールドケース１０はこれを全体を金属製とし
て電極内をシールドするのがよい。ただ、第７図
に示すように、導電膜Ｋで構成されるシールドケ
ースの外周面を非導電材とすることもできる。 第５図と第６図とに示す電極は、互いに接近し
て配設された４本の電極棒５Ｎで、体表面の１カ
所の電位を測定している。すなわち、４本の電極
棒５Ｎで、ひとつの電極群を構成している。電極
群５の間隔はこれが短い程精密に電位分布が検出
できる。 しかしながら、このことは電極群５の数を飛躍
的に増大させ、等電位線の計算に時間がかかるば
かりでなく、装置全体が著しく高騰する。 従つて、電極群の間隔は、通常５mm〜９cm、好
ましくは１cmの間に決定される。 コイルスプリング１３は、押バネで、下端が電
極棒５Ｎの中間に、上端が上方のプリント基板１
１を貫通して上面にプリント印刷された銅膜等の
導電層１４に接続されている。 第６図および第８図に示す本体６は、ひとつの
本体６に８組の電極群５を備えている。 ４本の電極棒５Ｎは、各組の電極群５の間隔に
比べて相当に接近して、例えば、電極群間の数分
の１〜数十分の１だけ離されて並設され、４本の
電極棒５Ｎに挿入されたコイルスプリング１３は
プリント基板上面の導電層１４で接続されてい
る。この構造によつて、いずれかの電極棒５Ｎが
体表面に接触できなくとも、どれかひとつの電極
棒５Ｎが体表面に接触すればその電極棒で体表面
電位を検出できる。 この構造は、例えば、電極棒５Ｎの間隔が１〜
15mmと相当に接近するので、電極棒５Ｎを押し出
すコイルスプリング１３であつても電極棒５Ｎの
検出電位を引出線１５に伝達する構造は、各電極
棒５Ｎ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。 プリント基板１１は、電極５Ｎが挿通される貫
通孔に、筒体１６が挿入されている。 筒体１６は、ステンレス、銅、アルミニウム、
或は導電性の合金等の金属線である電極棒５Ｎと
の摩擦抵抗が小さくなるように、金属製の筒体、
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。又、この筒体１６は、第７図に示す如
く、プリント基板１１の下端から多少下方に突出
しており、この突出部分に、電極棒５Ｎが押し込
まれてコイルスプリング１３が押し出し潰された
状態で、コイルスプリング１３の上端部が挿入さ
れる。 コイルスプリング１３に押し出される電極棒５
Ｎは、コイルスプリング１３の下端が、例えばハ
ンダ付けや溶接によつて固定されて太くなつた鍔
が下の表面プレート１２の貫通孔１７に引つ掛か
ることによつて抜け出るのが阻止される。プリン
ト基板１１は、第８図に示すように銅膜等の導電
層１４がプリント印刷され、この導電層１４の一
端に引出線１５が接続される。 第９図に示す本体は、電極棒の上端で、プリン
ト基板の上方にコイルスプリング１３が配設され
ており、コイルスプリングに電極棒５Ｎが挿通さ
れている。コイルスプリングは引つ張りバネで、
下端が電極棒の中間に連結され、上端がプリント
基板１１の導電層に溶着されており、導電層に引
出線が接続されている。 第１０図の本体は、プリント基板の上下にコイ
ルスプリングが配設されている。この構造による
と、上下にいずれか一方の、あるいは両方のコイ
ルスプリングの一端をプリント基板の導電層に接
続し、導電層に引出線を接続すればよい。この場
合、いずれか片方のコイルスプリングを相当に軟
らかく、即ち、単位長さ伸ばすのに必要な力であ
る弾性係数を相当に小さくするのもよい。 第１１図に示す本体６は、ひとつの本体６に８
組の電極群５を備え、電極棒であるロツドＲの先
端に４本の針電極５Ｈを備える。 針電極５Ｈは、第１２図に示すように、これが
ロツドＲと平行に移動できるように、ロツドＲ先
端の基台Ｂに軸方向に貫通された軸孔に挿入され
ている。針電極５Ｈは中間が太く形成されて鍔を
有し、軸孔Ｈは開口部が多少細く絞られており、
軸孔Ｈに針電極５Ｈを弾性的に押し出す弾性体で
あるコイルスプリングＳが挿入されている。 コイルスプリングＳは、針電極５Ｈに挿入され
た押バネで、下端が針電極５Ｈの鍔を押し、上端
が軸孔Ｈの細く絞られた開口部に押される。コイ
ルスプリングＳは導電性を有し、上下両端がそれ
自体の弾性で、あるいは針電極５Ｈとロツド基台
Ｂに溶着又はハンダ付けされて針電極５Ｈと基台
Ｂとに電気的に接触し、針電極５Ｈの心電位をロ
ツドＲに伝送する。 第１３図は、針電極５Ｈが非導電性の基台Ｂに
挿通されている。この基台Ｂは合成樹脂等の非導
電性材で、これがロツドＲの先端に固定されてい
る。 基台Ｂは、第１４図に示すように、第１２図の
基台Ｂと同様に軸方向に一定の間隔で軸孔Ｈが貫
通され、この軸孔Ｈに針電極５Ｈが挿通される。
軸孔Ｈ内のコイルスプリングＳは、上端がロツド
Ｒの鍔に電気的に接続される。 この構造によると、万一基台Ｂの下端面が体表
面に接触しても、針電極５Ｈが体表面に接触する
状態よりも接触面積が増大せず、１組の針電極５
Ｈは体表面局部の心電位を狭面積で正確に検出で
きる。 表面プレート１２は、本体を体表面に押し付け
たときに針電極５Ｈが自由に挿入できる貫通孔Ｐ
が突設されている。 この構造の電極も、第５図又は第７図に示す電
極と同様に、表面プレート１２全体が非導電性材
か、または、表面に導電部分があつてもその最大
長さが10cm以下にされる。 更に、表面プレート１２は、押し込まれたとき
に各組の針電極５Ｈを電気的に接触してはならな
い。従つて、表面プレート１２の一部が導電性を
有する場合も、この導電層が各組の電極をシヨー
トしてはならない。 この構造の電極は、第５図に示す電極に比べる
と、測定時に表面プレート１２の外表面が体表面
に接触し難いが、ロツドＲと針電極５Ｈがほぼ完
全に押し込まれた状態では、柔軟な体表面が凹凸
状になつて接触することも起こる。 各ブロツクを連結する可動部材７には、伸縮性
のない紐やバンド、あるいは可撓性のある柔軟な
合成樹脂等も使用できる。 電極に接続された引出線１５は、１本のシール
ド線１８に集合され、シールド線１８でもつて演
算回路２に接続される。 ところで、電極で検出される電位は、相当に低
く、外部雑音の除去は充分に考慮されなければな
らない。 このことは、各ブロツクを独立してシールドす
ることによつて、Ｓ／Ｎ比を良くできる。更に、
雑音レベルを低下させるには、第１５図に示すよ
うに、ブロツク内に、電極で検出した信号を増幅
する増幅手段、例えば増幅用のアンプを内蔵させ
るのがよい。 ８組の電極群を備える本体は、８組のアンプを
内蔵させ、出力信号用引出線１５で体表面検出電
位信号を演算回路２に伝送できる。 ８組のアンプはプリント基板１１に取り付ける
のが良い。 第１６図に、電極を人体胸部に装着した状態を
示す。即ち、各本体６を心臓に近い体表面に置
き、巻付バンド８の両端を、付着性のテープでも
つて互いに連結して本体６の針電極５Ｈを体表面
に一定の圧力で接触させる。この場合、第１６図
に示すように、本体６の外側を更に伸縮性のバン
ド１９で締め付けて、より強い力で電極を体表面
に押圧、接触させるのも良い。 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つて演算処理し、一定時間
おきに等電位線位置を計算し、その出力信号を
XYプロツタ４とモニタテレビ４′とに送り、こ
れ等に等電位線を書かせて体表面の電位分布を作
成させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は心臓付近の体表面電位分布図、第２図
は従来の電極の断面図、第３図は本発明の一実施
例を示す体表面心電計のブロツク線図、第４図は
電極の斜視図、第５図は本発明の一実施例を示す
電極の断面図、第６図は第５図に示す電極の底面
図、第７図は電極の要部拡大断面図、第８図はプ
リント基板の平面図、第９図ないし第１１図は別
の実施例を示す電極の断面図、第１２図と第１３
図は電極棒の先端を示す拡大断面図、第１４図は
第１３図の電極棒先端の底面図、第１５図はアン
プ内蔵の電極の概略断面図、第１６図は使用状態
の一例を示す断面図である。 １……電極、２……演算回路、３……操作スイ
ツチ、４……XYプツタ、４′……モニタテレビ、
５……電極群、５Ｎ……電極棒、５Ｈ……針電
極、６……本体、７……可動性部材、８……巻付
バンド、９……付着性テープ、１０……シールド
ケース、１１……プリント基板、１２……表面プ
レート、１３……コイルスプリング、１４……導
電層、１５……引出線、１６……筒体、１７……
貫通孔、１８……シールド線、１９……バンド、
Ｂ……基台、Ｋ……導電線、Ｒ……ロツド、Ｓ…
…スプリングコイル、Ｈ……軸孔、Ｐ……貫通
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体胸部の皮膚表面の複数箇所に接触して、
   接触点の電位を検出する電極と、この電極の入力
   信号を演算処理して、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
   の出力信号によつて体表面の電位分布図を表示す
   るモニタとからなる体表面心電計に於て、 電極が、金属製のシールドケースと、このシー
   ルドケースに出入自在に取り付けられた複数の電
   極棒と、この電極棒をシールドケース外に弾性的
   に押し出す弾性体とを備えており、シールドケー
   スは、体表面に対向する側が開口された箱型に作
   られており、箱の開口縁が絶縁されていることを
   特徴とする体表面心電計。