JP2001502217A - 電気生理信号を測定する電極アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 患者の頭部のサイズに容易に調節可能な電極アレイが提供される。このアレイは自己接着性で、ゲル塗布されており、使い捨てである。このアレイは特製モニターでＥＥＧ信号を取得させるこめかみと額とに容易にフィットし、麻酔の深さ、虚血症状、バーストサプレッション等の身体現象をモニターさせる。このアレイは装置と一体となったタブ型コネクタを介してモニターに接続される。このタブ型コネクタはモニターシステムの一部である再使用可能なコネクタ内に挿入が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 電気生理信号を測定する電極アレイ 発明の背景 本願発明は生理電気信号モニター(physiological electrical signal monitor )に関し、さらに特定すれば、そのようなモニターに接続するための自動準備型 多電極アレイ(self-prepping multiple electrode array)に関する。 手術はますます無侵襲式(non-invasive)となってきており、その結果、手術中 の患者の状態の全体的変化を診断するための無侵襲式電気生理信号モニター(non -invasive electrophysiological monitor)の使用は大幅に増加した。例えば、 現在、ＥＥＧモニターはイントラオペラティブ（intra-operative)治療中の脳機 能のモニターに使用されている。特に、麻酔の効果の診断、脳虚血(cerebral is chemia)を検出するための右脳と左脳との不均整活動の評価、及びバーストサプ レッション(burst suppression)の検出に利用されている。 医療におけるイントラオペラティブＥＥＧモニターの幅広い活用を妨げている 要因の１つは、伝統的に、頭部、主として頭皮に標準国際規格(10-20)電極配置( International Electrode Placement)に従って多数の電極を使用していることで ある。電極の装着には相当な時間と技術を要し、さらに頭皮の装着部分の処理に も時間がかかる。加えて、患者の頭皮と毛髪に少なからずダメージを与える。 この処理のスピード化を図るため、異なるスタイルの電極が装着された多様な ヘッドセットやキャップが存在するが、このようなヘッドセットやキャップは一 般的に使い捨てとはなっておらず（使用後に洗浄が必要）、個々の患者の頭部の 形状に合せて調整しなければならない。また比較的に高価である。今日 の医療環境においては、このようなヘッドセットやキャップを使い捨てとするに は他の問題も絡んでくる。使い捨てであるべきそのような装置が再使用され、感 染が広がる可能性も否定できない。経費的な理由からそのようなヘッドセットや キャップが非専用機器や器具と共に使用されることもあり、装置の性能を低下さ せていた。 最も利用されているタイプの電極は再使用可能な“ゴールドカップ(gold cup) ”型電極であり、適当な長さの非シールドワイヤの先端に固定された小型の無垢 錫、銀あるいは金メッキが施された金属カップである。このような電極では、ま ず頭部を計測し、装着マークを施して頭皮及び前頭部での複数の電極部位を決定 することが要求される。そのように決定された電極部位は良好な電気接触を得る ために電極の取り付けに先立って表面処理が必要である。この表面処理は、電気 接触不良を引き起こす外側皮膚層を除去するため、通常は電極部位を微粒体含有 溶液あるいは他の研磨手段で擦ることで行われる。国際規格(10-20)電極配置に 従った頭皮上への１９個までの電極は血液が豊富な皮膚層と接触状態にて、準備 された部位に接着剤で個々に固定され、さらに、電極の上部に設けられた穴を介 して導電性電解質クリームが注入されて比較的に低い電気接触インピーダンスが 提供される。この処理によって患者の頭皮には研磨部位、接着剤及び電解質クリ ームが残される。金属電極と皮膚との間には頻繁に直接的接触状態が発生し、“ ベースライン不安定現象(baseline wander)”の原因となる経時変動オフセツト 電圧(time-varying offset voltage)が発生する。加えて、標準的な配置すなわ ちモンタージュ(montage)を得るために電極は正確に配置されねばならず、後日 、同一条件下での測定が反復可能でなければならない。 多数の個別準備作業の必要性は、そのような準備を非常に時間がかかる作業と しており、小型セットの国際規格(10-20)電極配置の場合でさえも医療技術者の 貴重な時間を３０分程度奪ってしまう。このような準備に必要な専門知識と時間 とはイントラオペラティブＥＥＧモニターの利用性を妨げている要因である。さ らに、電気ノイズ妨害を減少させるため、非シールドワイヤの結束にも注意が必 要である。また、使い捨てではないため、測定完了後には電極や配 置器具には洗浄及び殺菌処理が必要である。 ＥＥＧモニターのためにいくつかの従来式多電極装置が開発されている。ジョ ーンズの米国特許第4,595,013号、ヘンダーソンの米国特許第4,638,807号、ライ ダーの米国特許第4,072,145号、シルバの米国特許第4,072,145号、ロルストンの 米国特許第3,490,439号等が存在する。これら多電極装置では、身体上への設置 に先立って皮膚との接触インピーダンスを減少させるために前述のごとき面倒で 時間がかかる皮膚準備が要求される。これらの別々に実施される皮膚準備は、電 極が患者に設置されてから、あるいは検出開始後の接触インピーダンスの改善を 困難にしている。多電極装置が適用されるときに皮膚準備が不充分であると、電 極を取り外して皮膚を再び研磨し、大抵の場合には新しい電極装置を取り付け直 さなければならない。これにはさらに時間がかかる。皮膚を擦る過ぎると皮膚に ダメージが及び、出血したり、傷が残ることもある。皮膚を擦るために別器具を 使用すると、取扱者が血液と接触する機会が増大し、皮膚準備中に疾患に感染す る危険が発生する。 いくつかの従来型自動準備式多電極装置も存在する。シャーウィンの米国特許 第4,709,702号と米国特許第4,640,290号は、再使用可能なヘッドセットにスプリ ング式金属“チューリップ”電極のアレイを利用している。このアレイは外側の 皮膚層内に侵入し、低い接触インピーダンスを達成させる。また、シュミットの 米国特許第4,770,180号と米国特許第4,706,679号は患者の皮膚と接触して侵入す る剛性の結束金属ワイヤのアレイを利用する。これら両アレイの弱点は、皮膚と の金属接触で身体の弱小信号電圧の高感度測定を妨害する非常に不都合な経時変 動オフセット電圧を発生させることである。さらに、これら両アレイ並びにゲビ ンの米国特許第4,967,038号に開示されたもののごときヘッドセットやキャップ を利用するものは、電極の適正な設置位置を患者の多様な頭部形状とサイズとに 合せて調整しなければならない。加えて、経費が高くつき、使用後の洗浄も必要 である。 ドティの米国特許第4,936,306号は一般的に金属製である螺旋状コイル電極を 利用し、患者の皮膚内にコルク栓用スクリュー型器具を侵入させ、低接触インピ ーダンスを提供している。確かに低接触インピーダンスは提供されよう が、患者には痛みが伴い、螺旋コイルによって提供される深い皮膚穴は感染症の 原因ともなる。金属製であれば、そのような螺旋コイルは経時変動電圧の要因と なろう。それら電極も個別に適用される。なぜなら、患者の皮膚にネジ式に侵入 させなければならないからであり、準備に時間がかかることになる。 ジョハンソンの米国特許第4,683,892号は圧縮空気で作動する多電極を備えた ヘッドセットを利用するものである。これら電極は患者の頭皮に押圧され、電解 質ペーストを排出させて接触を改善させている。この装置は複雑で高価であり、 イントラオペラティブ環境で一般的に利用されるように意図されたものではない 。 従って、本願発明の主たる目的は、使い捨てであって、皮膚の電極設置個所を 容易且つ確実に準備させ、比較的に低い接触インピーダンスを提供するゲル付着 式自動準備型多電極アレイを提供することである。 本願発明の別目的は、準備する人物により扱われる器材を１つに押さえ、大抵 の患者の頭部にフィットする自動準備型多電極アレイを提供することである。 本願発明のさらに別な目的は、頭皮内に配置される電極を使用することなく脳 機能をモニターすることができ、頭部上に容易に整合配置できる多電極アレイを 提供することである。 本願発明のまたさらに別な目的は、意図されていないモニター機器との使用を 妨害する多電極アレイを提供することである。 発明の概要 患者の頭部サイズにフィットするように容易に調整できる電極アレイが提供さ れる。この電極アレイは自己接着、ゲル付着式の使い捨てである。この電極アレ イは患者の‘こめかみ’領域と額領域に容易にフィットする。これら両領域はＥ ＥＧ信号が特製モニターで取得できる領域であり、例えば、麻酔の深さ、虚血症 状、バーストサプレッション等の多様な身体現象がモニターできる。このアレイ はこの使い捨て装置と一体となったタブ型コネクタを介してモニターに接続され ている。このタブ型コネクタはモニターシステムの一部である再利用可能なコネ クタ内に挿入が可能である。 この再利用可能なコネクタはキー型凹部内に並べて配置された剛体コンタクト 部で提供されている。これらコンタクト部は使い捨てアレイのコンダクタを、再 使用可能なコネクタの凹部内にこれらコンダクタが挿入されるときに押圧する。 使い捨てアレイのこれらコンダクタは、バッキングと支持部としてのプラスチッ ク製クリップを有したポリエステル製基板で提供されているフレキシブルな回路 上に搭載される。このフレキシブルな回路はそのクリップ内を通過してタブ型コ ネクタを形成する。このセンサータブ型コネクタは、再利用可能コネクタの凹部 に挿入されると電極をモニターに電気的に接続し、電気生理信号を取得させる。 このタブ型コネクタのクリップは自己固定型であり、フレキシブルな回路を固定 させるための追加的固定機構を不要としている。再利用可能コネクタと使い捨て コネクタは相互補完的ロッキング機構を有しており、安定した接続を提供する。 このアレイの適用形態と個別の特徴によっては、タブ型コネタタはキーを含ん でおり、特定のモニターにのみフィットするように提供できる。このアレイはモ ニターと交信することができ、それら電極を利用する適用タイプと、必要なチャ ンネル数を指示する。 このアレイは、皮膚に対して押し付けられると皮膚に対する接触インピーダン スを低下させて信号の質を高めることができる複数の要素を含んでいる。これら 要素は内蔵型ブローアウトポケットを有しており、圧力が加えられると自動的に ゲルを調整させることができる。このようなポケットはゲルの接着領域への侵入 や他の要素領域への移動をも防止し、チャンネル間の短絡を防止する。 本願発明のこれら及び他の目的は添付の図面を参照に付した以下の詳細な説明 によりさらにその理解が深まるであろう。 図面の簡単な説明 図１は本願発明の電極アレイの好適実施例の斜視図である。 図２は図３の２‐２線に沿った電極アレイの側断面図である。 図３は図１の電極アレイの平面図である。 図４は図２の電極アレイの底断面図である。 図５(ａ)から図５(ｃ)は図１に示す電極アレイによって利用されるタブ型クリ ップ構造体の斜視図であり、基板には配線処理が施されている。 図６(ａ)と図６(ｂ)は図１の電極アレイに使用されるＥＥＧコネクタシステム の平面図であり、図６(ａ)は接続された状態のコネクタを図示しており、図６( ｂ)は外された状態のコネクタを図示している。 図７(ａ)から図７(ｅ)は図６(ａ)と図６(ｂ)に図示されているＥＥＧコネクタ システムにおいて使用されるキーの側面図である。 図８は図６(ａ)と図６(ｂ)のＥＥＧコネタタシステムによって利用される配線 形態の概略図である。 図９は電極アレイタイプを特定するためのステップを示すフローチャート図で ある。 図１０は図１の電極アレイの底面図である。 図１１は２チャンネルモニター用の患者頭部での電極配置を示す概略図である 。 図１２は図１の電極アレイによって利用されるゲルブローアウトポケットと塩 ブリッジバリヤの概略図である。 図１３(ａ)と図１３(ｂ)は１チャンネルモニターのための患者頭部での電極配 置図である。 図１４は枝体上スポンジ構造である本願発明の電極を示す側面図である。 図１５(ａ)は‘こめかみ’接続のための２要素を含んだ本願発明の電極アレイ の別例の平面図である。 図１５(ｂ)は図１５(ａ)の電極アレイの底面図である。 図１６は電極アレイの別例を利用した状態の患者頭部を図示しており、コネク タは別位置に配置されている。 図１７は患者頭部に配置された本願発明の電極の別実施例を図示しており、２ 体の衛星電極を配置させるための乳頭型配置が使用されている。 図１８は本願発明に使用されるコネクタの別実施例の雌部分の側面図と平面図 である。 図１９は図１の電極アレイを利用したシステムの構成要素の配置図である。 好適実施例の詳細な説明 図１から図４にかけて電極アレイ１０が図示されている。１好適実施例におい ては、電極アレイ１０は３体の電極１２を含んでおり、それらは額とこめかみに 対して自己接着/自動準備型であり、電気生理（ＥＥＧ）信号の取得に利用され る。このアレイ１０はポリエステル基板上に銀/塩化銀（Ag/AgCl）コンダクタ（ 電線）１６を含んだフレキシブルな回路１４を含んでいる。これらコンダクタは 特定のモンタージュ位置から１体のコネクションタブ１８にまで配線されている 。同時進行的に捕捉が可能なＥＥＧデータ用の８本の信号ラインまで提供する８ 本までのコンダクタ１６の利用が可能である。このタブ１８はアレイに剛性、ロ ッキング機構、自動整合、極性及びキー機構を追加させるクリップ２０を含んで いる。このクリップ２０はフレキシブル回路１４に固形コンタクト領域をも追加 する。 アレイ１０は、本実施例においては２体の電極１２ａと１２ｂを含んだ本体と 、１体の電極１２ｃを含んだ衛星体１５とを含んでいる。衛星体１５はモニター 取得人に患者の頭部サイズに合せて衛星体１５に搭載された電極１２ｃの配置個 所を調整させる。コンダクタ１６を通過させている延長部１７は本体１４と衛星 体１５とを連結している。 図３と図１４とに示すように、アレイ１０に搭載された３体の電極１２のそれ ぞれは自動準備ディスク３０を含んでいる。ディスク３０は接着剤４５が塗布さ れた１セットのフレキシブルな枝体４４を含んでいる。フレキシブルな枝体４４ はゲル４０の表面を越えて延びており、皮膚３２への電極１２の通常な適用の一 部として皮膚３２と接触する。電極１２に圧力がかけられると、フレキシブルな 枝体４４はフォーム層４２を介して皮膚３２に押し付けられ、皮膚を擦ることな く皮膚３２の高インピーダンンスである外側層のを低インピーダンスである血液 豊富な層にコンバートする。この準備ディスクはナイロン等のプラスチック材料 で提供されており、いわゆるベルクロタイプ面ファスナーのフック部を提供する 。これらフック部は適正な高さと剛性とを付与するためにせん断される。電極１ ２は接着剤が裏打ちされたフォーム層４３によって囲ま れている。アレイは望む皮膚インピーダンスを達成させるための適正な押し付け 位置を示すマーカー１３を含んでいる。 図４と図１２に図示するように、アレイはベースパッド３９に内蔵された２体 のブローアウトポケット３８を含んでおり、大きな面積に渡ってゲル４０に容積 を調整させ、隣接した２体の要素が短絡するような不都合な場所への移動が防止 される。 このブローアウトポケット３８はベースパッド３９のフォーム材料に筒型の切 込みを入れることで提供される。このブローアウトポケット３８に加えて、アレ イ１０は２体の塩ブリッジバリヤ(salt bridge barrier)４６を含むこともでき る。これらバリヤは信号を短絡させるような、片方の電解質からのゲル４０と他 方の電解質からのゲル４０との接触を妨害する。これらバリヤ４６も接着ベース バッド３９に切込み加工される。 この好適実施例においては、液体水酸化アルミニウムゲル(liquid hydrogel) が使用されており、ベースパッド材料３９に提供されたポケット上に提供される 。ゲル４０はポリウレタン製のフォームスポンジ４２によってポケット内で保持 される。このスポンジは充分に大きな孔部を含んでおり、枝体４４を通過させて その使用中に皮膚３２と接触させる。枝体４４は米国特許第5,305,746号の記述 内容と同様に作用する。その教示内容を本願に援用する。 いくつかの実施例において、アレイ１０は額の中央部に基準電極１２ｂを合致 させて搭載される。図１３(ａ)と図１３(ｂ)に図示するように、接地電極１２ａ も額に配置される。衛星体１５の第３電極１２ｃはこめかみ領域に配置される。 大抵の場合、左右いずれのこめかみでも構わない。このようなアレイは顔面領域 でのＥＭＧ検出にも利用が可能である。 本願発明のタブ型コネクタは図５(ａ)から図５(ｃ)に図示されている。図５( ａ)に示すように、フレキシブルな材料上に搭載されたコンダクタ１６はタリッ プ２０のエッジ４６を越えてクリップ２０内に挿入されている。クリップ２０は ヒンジ４７を含んでおり、図５(ｂ)に図示するように裏側に向けて１８０度折り 曲げられている（図５(ｂ)）。スリット４８がクリップ２０の各側に提供されて 延長部４９とロッキングし、図５(ｃ)に示すようにクリップ２０をロ ックされた閉鎖位置に保ち、使用準備状態としている。 図１０に図示するように、この好適実施例のアレイ１０のタブ型コネクタ１８ は８本のコンダクタを有している。これら８本のコンダクタのうちで３本はＥＥ Ｇ信号ライン１６ａ、１６ｂ、１６ｃであり、４本は論理信号ライン(logical s ignal line)１６ｅ、１６ｆ、１６ｑ、１６ｈであり、接続される適当なアレイ タイプの特定に使用される。この実施例においては、８番目のコンダクタ１６ｄ は使用されない。使用されないこのコンダクタ１６ｄは他の実施例においては追 加ＥＥＧ信号ラインあるいはアレイタイプの特定のための追加手段として使用が 可能である。センサーが特定用情報をモニターに送り、頭部に使用されている作 動要素の数とそれぞれの位置とを決定させることは重要である。これでモニター は特定のＥＥＧモニタ一用に自動準備するであろう。 この好適実施例は、米国特許願第08/545,981号に記述された識別方法のごとき ３ビットバイナリコード識別スキームを使用する。この出願は本願出願人に譲渡 されており、その内容を本願に援用する。このような識別スキームにおいて、コ ードは特定のアレイ１０のフレキシブル回路に固定配線される。モニターのデジ タル信号コンバータはアレイのＩＤ信号を検出する。図８に示すように、このコ ードは共通ドライブ信号ライン(common drive signal line)[ＳＥＮ ＤＲＶ]６ ０を３コード信号ライン[ＳＥＮ ０：２]６２，６４，６６に選択的にショート させてセットされている。これらは３アレイ特定信号ラインである。この[ＳＥ Ｎ ＤＲＶ]ラインはモニターのデジタル信号コンバータに提供されているパルス 発生器によって8,192Ｈzにて論理高(logic high)にパルス（ドライブ）される。 このラインのパルスは、断絶状態のごとき異常状態によってＩＥＣ‐６０１‐１ のごとき医療機器基準値である５０マイクロアンペア以上の電流が患者体内に流 れることを防止している。 このパルスの周波数はディジタイザのナイキスト周波数で選択される。これら パルスはＥＥＧ信号を妨害しない。なぜなら、この周波数では第１段階のデシメ ーション(decimation)でのみ自身にエリアシング(alias)し、続いてデジタルプ ロセッサによって完全にフィルター処理されるからである。 患者のインターフェースコネクタコード信号ラインは、好適実施例ではＤ‐ フリップ‐フロップであるレシーバ回路７６に対する入力で、デジタル信号コン バータ１４６に位置する抵抗７０，７２，７４で論理(logic)“０”に引き下げ られる。共通(common)[ＳＥＮ ＤＲＶ]ライン６０がパルス発生器で高状態にド ライブされると、患者インターフェースコネクタコードライン[ＳＥＮ ０：２] ６２、６４、６６はレシーバ回路７６で読み取られる（すなわち、クロックイン される）。それはバイナリコードをモニター１５０に伝達する。ドライブ信号に ショートされた患者インターフェースコネクタコード信号ラインは論理“１”と して読み取られよう。開かれた状態の患者インターフェースコネクタコード信号 ラインは論理“０”として読み取られよう。このようなコード化スキームは以下 のごとく８つの異なるＰＩＣケーブルタイプを許容する。 ＃ コード ケーブルタイプ １ ０００ ＰＩＣ非接続 ２ ００１ ２チャンネル２極（５信号ワイヤ使用） ３ ０１０ ２チャンネル基準（４信号ワイヤ使用） ４ ０１１ １チャンネル電極接続 ５ １００ １チャンネルセンサー接続 ６、７、８ 非稼動スペア 図９と図１９を利用して適当なＰＩＣを決定するプロセスを解説する。ステッ プ８２において、モニター１５０のＣＰＵはＰＩＣコードを周期的、１好適実施 例においては１．７５秒、ごとに読み取る。ステップ８４において、モニター１ ５０のＣＰＵは図８に関して前述したようにＰＩＣのＩＤを読み取る。もしその ＰＩＣのＩＤがステップ８６で“０００”であると決定されたら（ＰＩＣは非接 続）、本システムはこのプロセスを１．７５秒ごとに反復し、新しいＰＩＣのＩ Ｄを読み取り続ける。 もしＰＩＣのＩＤがステップ８８で“０１０”であると決定されたら、２チャ ンネルの基準ＥＥＧ電極セットは検出され、モニター１５０はステップ９０で２ ‐チャンネル基準ＥＥＧプロセス用に準備される。デジタル信号コンバー タはステップ９２で基準モードにセットされる。もしステップ９４でＰＩＣのＩ Ｄが“０１０”であれば、本システムは２チャンネル双極ＥＥＧ電極セットを認 識し、モニター１５０はステップ９６で適当なＥＥＧプロセス用に準備される。 このデジタル信号コンバータ１４６はステップ９８で双極モードにセットされる 。 もしＰＩＣのＩＤがステップ１００で“０１１”であると決定されたら、本シ ステムは１チャンネルＥＥＧプロセスケーブルを検出したことになり、モニター １５０はステップ１０２で１チャンネルＥＥＧプロセス用に準備される。ステッ プ１０６でデジタル信号コンバータは双極モードにセットされる。もし別のＰＩ ＣのＩＤが検出されるとエラーメッセージが発生し、ステップ１０７で不法なＰ ＩＣのＩＤが検出されたことを表示し、ＥＥＧプロセスは進行しない。モニター １５０のＣＰＵがＰＩＣのＩＤが有効であると決定した後、モニターはそのＰＩ ＣのＩＤが新しいＰＩＣのＩＤであるかどうかをチェックする。もし新しいＰＩ ＣのＩＤであると認識されれば、モニターはステップ１０８で自己診断トを開始 し、ステップ１０９で電極インピーダンステストを実施する。これら一連のステ ップの後に、本システムは１．７５秒後にリンターンし、ステップ８２で追加的 なＰＩＣのＩＤを読み取る。 ＰＩＣのＩＤに対して４本のピンが提供された別実施例においては、デジタル 信号コンバータ１４６は１５までの異なる組合せのピグテール、ＰＩＣあるいは コネクタタイプを認識できる。 このコネクタシステムは今のところ１チャンネル電極アレイあるいは２チャン ネル電極アレイのいずれかに対応する。図７(ａ)から図７(ｅ)にかけて示すよう に、それは何を物理的にプラグ挿入できるかをコネクタに選択させるキー式確認 装置をも提供する。コネクタ突起５０の高さを修正することで特定のアレイをマ スターキー（図７(ａ)）として利用し、他のアレイを特定のコネクターに対応す るようにすることができる。このキー機構は、例えば、アレイタイプに物理的差 異を提供するのにも使用することができる。例えば、１チャンネル及び２チャン ネルモニター用のアレイと、２チャンネルモニターのみのアレイとに区別するこ とができる。このマスターキーは全てのモニターと差異なく 接続させるのに利用が可能である。例えば、それはテスト回路を挿入してモニタ ーを作動させる場合にも、多目的アレイを挿入にも使用できる。 図６(ａ)と図６(ｂ)に示すように、アレイのタブ型接続はロック機構を含んで おり、延長部１２０と、再使用可能なコネクタ１２４にそれを固定させるリセプ タ領域１２２を含んでいる。このロック作用はユーザに触知あるいは可聴フィー ドバックを提供する。 この再使用可能なコネクタ１２４は、コンタクトと、取り付けられたケーブル からのワイヤとを有したプリント回路ボードを含んでいる。このプリント回路ボ ードは超音波溶着で固定された２体の成型収容体内に挿入される。 前述の電極アレイ１０は、脳の麻酔の効果や他の脳現象を測定するための新非 標準電極ポジショニング（モンタージュ）に対して使用される。 図１３(ａ)と図１３(ｂ)にはこのモンタージュの１実施例が図示されている。 基準電極１２は額の中央に配置されており、衛星電極１２は耳の上方の目のレベ ルでこめかみに装着されている。このモンタージュは説明してきたモンタージュ に優るいくつかの利点を有している。まず、患者への電極の装着場所が容易に見 つけられ、電極の患者への装着が容易であり、ＥＥＧ信号やその強度は使用目的 に充分なことである。 電極の位置は麻酔の効果のモニターに重要である。麻酔の効果をモニターする 従来技術は２から１９のＥＥＧチャンネルを使用したＥＥＧシステムを説明して いる。電極位置は国際規格１０‐２０システムで特定されてきた。前述の電極ア レイは１あるいは２のＥＥＧチャンネルを使用する。本願に記載された特定の電 極位置は患者の頭部の前方領域であり、従来ではそこからはＥＥＧ信号は採取さ れていなかった。これら前頭部に配置されたアレイは脳の麻酔効果の全体的な特 性の情報を収集する。すなわち、麻酔の全体的な効果は前方の脳皮質近辺で検出 される。選択された内側の電極間隔が広いために前述の電極アレイは相当に大き なＥＥＧ信号を提供する。しかし、患者によって発生されるノイズ信号（例：Ｅ ＫＧ）を増加させるほどには電極は広く間隔を置かれていない。いかなる信号処 理システムにおいても、ノイズの強度を増加させないで信号強度を増加させるこ とは望ましいことである。このことは特にＥＥＧモニ ターでは望ましい。なぜなら、ＥＥＧは心電図（ＥＫＧ）よりも１００分の１程 度の強度だからである。電極アレイ１０は容易に見つけられるマーク（額の中央 部、眼窩等）を基準にして電極１２を配置させる。さらに、電極位置は患者の毛 髪の完全に外側にある。これで毛髪を剃ったりせずに電極を患者の頭部に設置す ることができる。 本願発明の電極アレイを利用するシステムは１チャンネルあるいは２チャンネ ルモニターシステムとして提供できる。図１５(ａ)と図１５(ｂ)に示す２チャン ネルモードに対しては、１つのＥＥＧチャンネルは患者の額の１電極位置から左 眼窩近辺の左こめかみの下側（顎骨）位置まで測定する。第２のＥＥＧチャンネ ルは同一の額電極から右側眼窩付近のこめかみまで測定する。測定しない接地電 極も患者の額に配置される。この２チャンネルシステムは信号多重性（１チャン ネルではなく２チャンネルの信号）を利用しており、信号とノイズとの比を改善 している。図１のごとき１チャンネルの場合には、額中央電極と左右いずれかの 電極と接地電極とを使用する。１チャンネル形態は患者の頭部の少ない面積を利 用するため、余った広い面積での作業を容易にしている。１チャンネル形態は電 極の数が少なく、その分だけ利用が容易である。 図１５(ａ)と図１５(ｂ)には本願発明の別実施例が図示されており、電極１２ のアレイ１０は２つのこめかみ電極１２ｃを含んでおり、麻酔の深さ、バースト サプレッション、虚血モニター、及びＥＥＧ記録並びにＥＭＧ検出を可能にして いる。２チャンネルシステムが使用されると、信号は平均化されるか、第２チャ ンネルが第１チャンネルのバックアップ信号として使用される。このような２チ ャンネルシステムでの患者頭部への電極の設置は図１１に示されている。図１０ ではコンダクタ１６ｄは第２こめかみから信号を提供するように使用される。 図１６は、図１に関して前述したものと同一のアレイ１０が異なる方法で使用 されており、アレイ１０の本体１４の中央部はこめかみ上に置かれ、衛星体１５ の電極１２ｃは基準電極となっている。この形態では患者の顔からケーブルを遠 ざける利点を提供する。 図１７に図示するように、電極１２の別アレイ１２は、接地接続１２ａ、２ つの前方接続及び２つの乳頭接続を備えており、麻酔の深さ、バーストサプレッ ション、虚血モニター、及びＥＥＧ記録並びにＥＭＧ検出に使用される。図１５ (ａ)と図１５(ｂ)の実施例と同様に、図１７の形態は２極の読み取りを提供する ため、側頭部それぞれから半球信号を捕捉するのに使用される。 別実施例においては、電極のアレイは抵抗、キャパシタ、ジャンパ等の他の受 身装置を自動準備のためのコードの発生に含むであろう。 図１８に示す別実施例においては、多電極１２のアレイ１０は、ダブルサイド のタブ型コネクションで終結するコンダクタを備えたフレキシブルな回路を含ん でいる。連結コネクタ１２４は上部と下部にコンタクト部１２５を有している。 これでコネクタのサイズを小さく保ったまま回路の密度が増加する。さらに、デ ジタル特性の信号を生理電気特性のものと区別させる。これでＥＥＧ信号のノイ ズ量が減少する。 図１９に示す電極アレイ１０はＥＥＧモニターと共に使用されている。この電 極アレイ１０はコネクタ２０を介して患者のインターフェースケーブル１４２に 接続されており、そのケーブルはピグテールケーブル１４４に接続されている。 ピグテールケーブル１４４はデジタル信号コンバータ１４６に接続されており、 そのコンバータはモニターインターフェースケーブル１４８を介してモニター１ ５０に接続されている。別実施例においては、デジタル信号コンバータはモニタ ーに埋め込まれており、ケーブル１４４、１４８を不用としている。あるいは電 極アレイ１０もケーブル１４４に接続され、ケーブル１４２を不要としている。 以上、いくつかの好適実施例を基にして本願発明を解説してきたが、当業技術 者であればそれら実施例に多様な変更や改良を施すことが可能であろう。そのよ うな変更や改良は以下の「請求の範囲」に属するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コルデロ ラファエル エム. アメリカ合衆国 01876 マサチューセッ ツ州 テュークスベリー サウス ストリ ート 987 (72)発明者 シャモーン ナッシブ ビー. アメリカ合衆国 02131 マサチューセッ ツ州 ウエスト ロックスベリー ファー ブッシュ ロード ８ (72)発明者 シャンブルーム ジョン アール. アメリカ合衆国 02174 マサチューセッ ツ州 アーリントン ウエストモアーラン ド アベニュー 79 (72)発明者 フェンドロック チャールズ アメリカ合衆国 01776 マサチューセッ ツ州 サッドベリー チップリング ロッ ク ロード 23 (72)発明者 マクダニエル テリー エル. アメリカ合衆国 78209 テキサス州 サ ン アントニオ ビレッジ ランス 9307

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生理電気信号をモニターするための、３体の電極のみを含んだ電極アレイ であって、 本体と、衛星体と、該本体と衛星体とを接続するフレキシブルなコネクタと を備えたフレキシブル体を含んでおり、 前記３体の電極のうちの２体の電極は前記本体上に配置され、残りの電極は 前記衛星体上に配置されていることを特徴とする電極アレイ。 ２．前記フレキシブル体にはコンダクタが配線されており、前記電極からの信 号を運搬することを特徴とする請求項１記載の電極アレイ。 ３．前記アレイはタブ型コネクションをさらに含んでおり、前記コンダクタは 該タブ型コネクタ内に挿入されてロックされていることを特徴とする請求項２記 載の電極アレイ。 ４．前記タブ型コネクションは、 前記コンダクタが挿入され、第１端と第２端とを有した構造体と、 該第１端と第２端との間に提供されるヒンジポジションであって、その周囲 で該第２端を回転させて該第１端の近辺に配置させるヒンジポジションと、 該第１端に隣接させて該第２端をロックさせるロック機構と、 を含んでいることを特徴とする請求項３記載の電極アレイ。 ５．前記アレイは前記フレキシブル体の１面に接着剤をさらに含んでいること を特徴とする請求項１記載の電極アレイ。 ６．患者の皮膚層を分離させるためにそれぞれの電極下に非導電性枝体をさら に含んでいることを特徴とする請求項１記載の電極アレイ。 ７．電解質ゲルを他の電極からのゲルと非接触状態に保存するためにブローア ウトポケットをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の電極アレイ。 ８．前記枝体を通過させて患者の皮膚と接触させるフォームスポンジをさらに 含んでいることを特徴とする請求項６記載の電極アレイ。 ９．前記タブ型コネクタは、該コネクタを前記モニターの再使用可能なコネク タ内に案内させ、特定の適用のための独特な寸法/形状を有した少なくとも２本 の突起体をさらに含んでいることを特徴とする請求項３記載の電極アレイ。 １０．前記コンダクタはＡｇ／ＡｇＣｌコンダクタであることを特徴とする請求 項１記載の電極アレイ。 １１．前記電極の１つと接触している電解質ゲルと別の電極と接触している電解 質ゲルとを接触させないように塩ブリッジバリヤをさらに含んでいることを特徴 とする請求項１記載の電極アレイ。 １２．前記アレイに取り付けられたコネクタ内に独自コードを保存させる手段を さらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の電極アレイ。 １３．生理電気信号をモニターするための、４体の電極のみを含んだ電極アレイ であって、 本体と、少なくとも１体の衛星体と、該本体と該衛星体のそれぞれとを接続 するフレキシブルなコネクタとを備えたフレキシブル体を含んでおり、 前記４体の電極のうちの少なくとも２体の電極は前記本体に配置されており 、前記衛星体のそれぞれに１体の電極が配置されていることを特徴とする電極ア レイ。 １４．前記フレキシブル体上にコンダクタが配線されており、前記電極からの信 号を運搬することを特徴とする請求項１３記載の電極アレイ。 １５．前記アレイは前記コンダクターを挿入させてロックするタブ型コネクショ ンをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の電極アレイ。 １６．前記タブ型コネクションは、 前記コンダクタを挿入させ、第１端と第２端とを有した構造体と、 該第１端と第２端との間に提供されるヒンジポジションであって、その周囲 で該第２端を回転させて該第１端に近接して配置させるヒンジポジションと、 該第２端を該第１端に隣接させてロックするためのロック機構と、 を含んでいることを特徴とする請求項１５記載の電極アレイ。 １７．前記アレイは前記フレキシブル体の１面に接着剤をさらに含んでいること を特徴とする請求項１３記載の電極アレイ。 １８．各電極下に配置され、患者の皮膚層を分離させるための非導電性枝体をさ らに含んでいることを特徴とする請求項１３記載の電極アレイ。 １９．電解質ゲルを別の電極からのゲルと非接触状態に保存するためのブローア ウトポケットをさらに含んでいることを特徴とする請求項１３記載の電極アレイ 。 ２０．前記枝体を通過させ、患者の皮膚と接触させるフォームスポンジをさらに 含んでいることを特徴とする請求項１８記載の電極アレイ。 ２１．前記タブ型コネクタは、該コネクタを前記モニターの再使用可能なコネク タ内に案内させる、特定の適用のための寸法/形状を有した少なくとも２本 の突起体をさらに含んでいることを特徴とする請求項１５記載の電極アレイ。 ２２．前記コンダクタはＡｇ/ＡｇＣｌコンダクタであることを特徴とする請求 項１３記載の電極アレイ。 ２３．前記電極の１つと接触する電解質ゲルと別の電極と接触する電解質ゲルと の接触を妨害するために塩ブリッジバリヤをさらに含んでいることを特徴とする 請求項１３記載の電極アレイ。 ２４．前記フレキシブル体に取り付けられたコネクタ内に前記アレイに対する独 特のコードを保存するための手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項１ ３記載の電極アレイ。 ２５．生理電気信号をモニターするための電極アレイであって、 少なくとも１体の電極と、 該電極アレイに取り付けられたコネクタ内に該アレイに対する独特なコード を保存させる手段と、 含んでいることを特徴とする電極アレイ。 ２６．前記フレキシブル体上に配置されており、前記電極からの信号を運搬する コンダクタを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の電極アレイ。 ２７．前記アレイは前記コンダクタを挿入させてロックするタブ型コネクション をさらに含んでいることを特徴とする請求項２６記載の電極アレイ。 ２８．前記タブ型コネクションは、 前記コンダクタを挿入させ、第１端と第２端とを備えた構造体と、 該第１端と第２端との間に提供され、その周囲で該第２端を回転させて該第 １端の近辺で配置させるヒンジポジションと、 該第２端を該第１端に隣接させてロックするロック機構と、 を含んでいることを特徴とする請求項２７記載の電極アレイ。 ２９．前記アレイは前記フレキシブル体の１面に接着剤をさらに含んでいること を特徴とする請求項２５記載の電極アレイ。 ３０．患者の皮膚層を分離させるため、各電極下に配置された非導電性枝体をさ らに含んでいることを特徴とする請求項２５記載の電極アレイ。 ３１．電解質ゲルを別の電極からのゲルと非接触状態に保存するためのブローア ウトポケットをさらに含んでいることを特徴とする請求項２５記載の電極アレイ 。 ３２．前記枝体を通過させ、患者の皮膚と接触させるフォームスポンジをさらに 含んでいることを特徴とする請求項３０記載の電極アレイ。 ３３．前記タブ型コネクタは、該コネクタを前記モニターの再使用可能なコネク タ内に案内させ、特定の適用のために独特の寸法/形状を備えた少なくとも２本 の突起体をさらに含んでいることを特徴とする請求項２７記載の電極アレイ。 ３４．前記コンダクタはＡｇ/ＡｇＣｌコンダクタであることを特徴とする請求 項２５記載の電極アレイ。 ３５．前記電極の１つと接触する電解質ゲルと別の電極と接触する電解質ゲルと を非接触状態に保つための塩ブリッジバリヤをさらに含んでいることを特徴とす る請求項２５記載の電極アレイ。 ３６．生理電気信号をモニターするための電極配置方法であって、 モニター対象者の額に第１電極を配置するステップと、 該対象者の第１こめかみに第２電極を配置するステップと、 を含んでいることを特徴とする方法。 ３７．第３電極を前記額の第１電極に近接させて配置するステップをさらに含ん でいることを特徴とする請求項３６記載の方法。 ３８．第３電極を前記モニター対象者の額に前記第１電極に近接させて配置し、 第４電極を該対象者の第２こめかみに配置するステップをさらに含んでいること を特徴とする請求項３６記載の方法。