JP2013081577A - インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】心臓蘇生術（ＣＰＲ）や心臓の拍動により、生体の頭部へ血液が適切に流れているかの適否判定等を適切に行う。
【解決手段】生体の頭部に配置され、電流を印加するためのドライブ電極２２、２２と、前記頭部に配置され、インピーダンスを測定するための信号を取り出すレシーブ電極２４、２４と、前記生体の心臓から血液が拍出されるタイミングを検出するための検出手段２６と、前記レシーブ電極２４、２４によって得られるインピーダンスと前記検出手段２６により検出されたタイミングとに基づく演算処理を行い、インピーダンスの変化又は拍出の効果を求める処理演算手段１５と、前記処理演算手段１５により処理演算されたインピーダンスの変化又は拍出の効果を出力する出力手段である表示部１１とを具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、心臓蘇生術（ＣＰＲ）や心臓の自発的な拍動により、生体の頭部へ血液が適切に流れているかの適否判定等に用いることのできる、インピーダンス測定装置に関するものである。

ＣＰＲは、救急医療では必須の手技であり、その適否が患者の生死にかかわっている。ＣＰＲにおいては、胸部、特にみぞおちの上の胸骨を圧迫し、ポンプ機能を失った心臓の代わりに酸素化された血液を生体の全身へ循環させることを目的としている。ここに、胸骨圧迫の指標としては、４〜５ｃｍの圧迫変位を与えることが有効とされており、力センサや加速度センサを用いて圧迫変位を求める装置や手法が知られている（特許文献１、２参照）。

特に、脳への酸素化された血液の循環は極めて重要であり、酸素化された血液が脳へ循環されない場合には、脳に不可逆的な損傷を及ぼすため、脳への血流をモニタリングすることも行われている（特許文献３参照）。また、脳への血流をモニタリングするにあたり、ノイズによる影響を避け、精度良く測定する手法は困難であった。

特許第４２４９３５５号明細書 特開２００８−２７２４４７号公報 特表２００９−５１５６３１号公報

上記の圧迫変位を求める装置によっては、胸骨圧迫による変位測定が可能であるものの、例えば、特許文献１や特許文献２において、実際に胸部に４〜５ｃｍの圧迫変位が与えられたとしても、胸骨の圧迫に伴い心臓も圧迫されるものの、実際に血流が全身（特に、脳）へ流れているか否かを確認することができないという問題がある。また、特許文献３において、頸動脈上に超音波プローブを取り付ける手法を開示するが、胸骨圧迫により頸動脈近傍までは血流の変化があったとしても、脳まで適切に血流が届いていない場合もある。さらに、胸骨圧迫自体が巨大なノイズとなり、適切に血流が流れているか把握が困難であることが予想される。このように、脳への血流をモニタリングする従来例においては、胸骨圧迫によって、脳への血流に対しどのように影響がでているかについては適切に把握することが難しいという問題があった。また生体の心臓の拍動がない又は極めて弱い場合など、脳まで血流が適切に届いているか否かを精度良く把握する手法はこれまで無かった。

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたもので、その目的は、心臓蘇生術（ＣＰＲ）や心臓の自発的な拍動により、生体の頭部へ血液が適切に流れているかの適否判定を適切に行うことが可能なインピーダンス測定装置を提供することである。

本発明に係るインピーダンス測定装置は、生体の頭部に配置され、電流を印加するためのドライブ電極と、前記頭部に配置され、インピーダンスを測定するための信号を取り出すレシーブ電極と、前記生体の心臓から血液が拍出されるタイミングを検出するための検出手段と、前記レシーブ電極によって得られるインピーダンスと前記検出手段により検出されたタイミングとに基づく演算処理を行い、インピーダンスの変化又は拍出の効果を求める処理演算手段と、前記処理演算手段により処理演算されたインピーダンスの変化又は拍出の効果を出力する出力手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、ドライブ電極とレシーブ電極とは、同一の電極又は一体形成された電極であることを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、ドライブ電極は、生体の頭部におけるこめかみと額のいずれか一方の近傍に配置され、レシーブ電極は、生体の頭部におけるこめかみと額のいずれか他方の近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、検出手段は、前記生体に装着された心電図センサを用いて、拍出されるタイミングを検出することを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、検出手段は、前記生体の胸部に対する圧迫タイミングに基づき、拍出されるタイミングを検出することを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、圧迫タイミングは、圧力、変位、速度、加速度の少なくとも１つのセンサにより検出されることを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、出力手段は、視覚、聴覚の少なくともいずれかによって情報を与えるデバイスであることを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置では、処理演算手段は、レシーブ電極によって得られるインピーダンスをフィルタ処理、又は検出されたタイミングをトリガとし、レシーブ電極によって得られるインピーダンスを加算平均することを特徴とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置によれば、生体の頭部に配置され、電流を印加するためのドライブ電極と、前記頭部に配置され、インピーダンスを測定するための信号を取り出すレシーブ電極と、前記生体の心臓から血液が拍出されるタイミングを検出するための検出手段と、前記レシーブ電極によって得られるインピーダンスと前記検出手段により検出されたタイミングとに基づく演算処理を行い、インピーダンスの変化又は拍出の効果を求める処理演算手段と、前記処理演算手段により処理演算されたインピーダンスの変化又は拍出の効果を出力する出力手段とを備えているために、生体の心臓により血液が拍出されるタイミングとの関係において頭部で脳血流をモニタすることが可能であり、心臓の自発的な拍動やＣＰＲにより生体の頭部へ血液が適切に流れているかの適否判定、さらにはＣＰＲの手技の効果をも適切かつ確実に行うことが期待できる。

本発明に係るインピーダンス測定装置によれば、ドライブ電極とレシーブ電極とは、同一の電極又は一体形成された電極であるため、ＣＰＲが必要となるような緊急時において、迅速な電極の装着を実現し、迅速な脳血流の測定を可能とする。

本発明に係るインピーダンス測定装置によれば、処理演算手段が、レシーブ電極によって得られるインピーダンスをフィルタ処理、又は検出されたタイミングをトリガとし、レシーブ電極によって得られるインピーダンスを加算平均するために、胸骨圧迫などによるノイズの影響を低減可能とし、頭部へ血液が適切に流れているかの適否判定を高精度かつ適切に行うことが期待できる。

本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を示すブロック図。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態の検出手段を配置する位置を示す図。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態の動作を示すフローチャート。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を用いた測定結果を示す図。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を用いた測定結果を示す図。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を用いた測定結果を示す図。 本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を用いた測定結果を示す図。

以下添付図面を参照して本発明に係るインピーダンス測定装置の実施形態を説明する。各図において、同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、実施形態に係るインピーダンス測定装置のブロック図が示されている。インピーダンス測定装置は、コンピュータなどにより構成される本体装置１０を備えている。

本体装置１０には、電流駆動部２１が接続され、この電流駆動部２１にはドライブ電極２２、２２が接続されている。ドライブ電極２２、２２は、生体Ａの側頭部における、こめかみの近傍に配置することができる。本体装置１０からの制御によって、電流駆動部２１がドライブ電極２２、２２間に電流が流れるように駆動を行う。

本体装置１０には、信号取込部２３が接続され、この信号取込部２３には、レシーブ電極２４、２４が接続されている。レシーブ電極２４、２４は、生体Ａの頭部における額部分に配置することができる。信号取込部２３は、レシーブ電極２４、２４間の電位を取り込み、所要のサンプリングレートによりディジタル化して本体装置１０へ送出する。なお、ドライブ電極を額近傍へ、レシーブ電極をこめかみ近傍へ配置しても良い。

ドライブ電極２２、２２とレシーブ電極２４、２４における生体Ａとの接触面は、ゲル状とすることができ、また、粘着剤を含ませて、生体Ａに対して貼着した場合に剥がれ難くすると好適である。ここで、ドライブ電極２２、２２とレシーブ電極２４、２４は、それぞれ２個（全体で４個）としたが、ドライブ電極とレシーブ電極とが一体形成された電極（全体で２個または１個）としてもよい。また、１個のドライブ電極２２と１個のレシーブ電極２４を用い、共通のアース電極を備える構成としてもよい。また、この場合、ドライブ電極とレシーブ電極と配置位置は、必要に応じて頭部における適宜な位置とすることが可能である。

更に、本体装置１０には、信号取込部２５が接続されており、この信号取込部２５には、生体Ａの胸部に対する圧迫タイミングを検出するための検出手段２６が接続されている。この検出手段２６は、圧力、変位、速度、加速度の少なくとも１つを検出するセンサによって構成することができる。この検出手段２６は、図２に示すように、生体Ａにおける胸部の領域、特にみぞおちの上の胸骨部分Ｂに配置することができる。

なお、タイミングを検出するための検出手段２６の別の態様として、図示しないが、心電図センサ（電極）が生体Ａの胸部の適切な位置に貼り付けられ、測定される心電図をもとにタイミングを検出しても良い。この場合、検出手段２６は、心電図センサ（電極）を介して測定された心電図のＲ波を検出できる態様が望ましい。本実施例の以下は、検出手段２６がＣＰＲによる圧迫を検出するものとして説明する。

本体装置１０には、本体装置１０から送出された情報等を表示するための出力手段である表示部１１と、本体装置１０へ情報を入力するための操作部やマウスなどから構成される入力部１２とが接続されている。表示部１１を一例として示した出力手段は、視覚、聴覚の少なくともいずれかによって情報を与えるデバイスであればよく、各種のディスプレイ装置、スピーカ、ブザーなどを用いることができる。

本体装置１０には、処理演算手段１５が備えられている。処理演算手段１５は、レシーブ電極２４、２４によって得られる信号に基づきインピーダンスと検出手段２６により検出される圧迫タイミングとに基づく演算処理を行い、インピーダンスの変化又は拍出の効果を求める処理演算を行うものである。ここで、胸骨圧迫が適切に行われた場合や心臓が適切に拍動した場合、脳へ流れ込む血流が増加するため、レシーブ電極２４、２４で測定されるインピーダンスは低下する。処理演算手段１５は、このインピーダンスの変化を捉えられる態様であればよく、例えば測定されたインピーダンス波形の振幅や面積などから評価する態様であっても良いし、予め設定された参照値と比較して評価する態様であっても良い。処理演算手段１５は、演算処理結果を表示データとして表示部１１へ送出する。これによって、表示部１１には、胸骨圧迫に伴うインピーダンスの変化や圧迫の効果を表示し、さらには、所望の効果が得られていない場合には、さらに強く圧迫を促したり、もっと圧迫をペースを上げるように表示するなどしても良い。ここで、圧迫の効果とは、胸骨の圧迫により血流が脳へ適切に流れているか否かを示す指標の意味である。なお、演算処理結果は音声データでもよく、この場合はスピーカ（図示しない）へ送出され、出力される。

処理演算手段１５は、更に、精度良く処理演算を行うために、移動平均やＦＩＲやＩＩＲなどの各種フィルタ処理を行ってもよい。図４〜図７に、測定されたインピーダンス波形とそれをフィルタ処理した波形とを示す。また、図示しないが、検出された圧迫タイミングをトリガとし、測定されたインピーダンス波形を加算平均するなどしても良い。

本体装置１０は、処理演算手段１５が主に図３に示されるフローチャートのプログラムに基づき処理を行う。そこで、以下においては、上記フローチャートに基づき、装置の動作を説明する。装置を起動する前に、ドライブ電極２２、２２を、例えば生体Ａの側頭部における、こめかみの近傍に配置し、レシーブ電極２４、２４を、例えば生体Ａの頭部における額部分に配置する。また、検出手段２６を、図２に示すように、生体Ａにおける胸部の領域、特にみぞおちの上の胸骨部分Ｂに配置する。胸骨部分Ｂに手を重ねて、所定の周期（例えば、１分間に８０〜１００回）で、所要（例えば、４〜５ｃｍ）の圧迫変位を与えるようにＣＰＲ手技を行うと共に、入力部１２に備えられている電源スイッチを操作して装置を稼働する。

上記により、図３に示すようにスタートとなり、処理演算手段１５は、電流駆動部２１を制御してドライブ電極２２、２２間に電流を流し、また、レシーブ電極２４、２４から信号取込部２３を介して電位を取り込み、インピーダンスの測定を行い、保持する（Ｓ１１）。

また、検出手段２６による信号を信号取込部２５を介して取り込み、この信号から圧力、変位、加速度などのデータを求めて、生体Ａに対する圧迫タイミングを検出する（Ｓ１２）。更に、ステップＳ１１で得られたインピーダンスとステップＳ１２で得られた圧迫タイミングから、圧迫タイミングによるインピーダンスの変化や圧迫の効果を処理演算により求める（Ｓ１３）。なお、Ｓ１３においては、Ｓ１１で得られたインピーダンスをフィルタ処理、又はＳ１２で得られた圧迫タイミングをトリガに加算平均してもよい。Ｓ１４で処理演算された結果に基づき、表示又は音声出力する（Ｓ１４）。この後、電源がオフとされたかを検出して（Ｓ１５）、オフとされていなければステップＳ１１へ戻って処理を実行する。また、ステップＳ１５においてＮＯへ分岐した場合には、エンドとなる。

以上のように構成された装置により、４名の健常な被験者に対し、図１に示した電極配置によりインピーダンス測定を行い、これと共に心電図（ＥＣＧ）を測定して、同じ時間軸の画像データを作成した。健常な被験者に対してＣＰＲを行うことができないため、圧迫タイミングではなく、検出手段２６が心電図（ＥＣＧ）からタイミングを検出した例として図４〜図７に示す。

これら図４〜図７の結果は、いずれもＥＣＧに同期して脳血流に対応するインピーダンスが変動しており、ＱＲＳ波のＲに対応するタイミングにおいて最も大きな値を記録している。従って、ＣＰＲの手技が適切である場合には、ＥＣＧに相当する胸骨圧迫タイミングに同期して、脳血流に対応するインピーダンスが変動する波形の画像が表示部１１に表示されることが期待される。従って、本実施形態のインピーダンス測定装置によれば、生体の胸部に対する圧迫タイミングとの関係において脳血流をモニタすることが可能であり、ＣＰＲの適否判定を適切に行うことが可能である。さらに図４〜図７の結果から明らかなとおり、心電図のＱＲＳ波のＲに対応するタイミングとの関係において心臓の自発的な拍動により生じる脳血流もモニタすることが可能である。

図４〜図７の結果は、いずれも健常な被験者の安静状態におけるＥＣＧに同期して脳血流に対応するインピーダンスであるため、ＥＣＧも血流も正常であるため、良好に検出可能である。しかし、被験者がＣＰＲの必要とするような緊急の場合など、被験者のＥＣＧに異常があったり、周囲状況によりノイズが混入することも考えられ、血流のモニタも困難となる。そのような場合、本実施形態のインピーダンス測定装置によれば、精度良く血流のモニタもできるため、特に好適といえる。

１０ 本体装置
１１ 表示部
１２ 入力部
１５ 処理演算手段
２１ 電流駆動部
２２ ドライブ電極
２３ 信号取込部
２４ レシーブ電極
２５ 信号取込部
２６ 検出手段

Claims (8)

1. 生体の頭部に配置され、電流を印加するためのドライブ電極と、
   前記頭部に配置され、インピーダンスを測定するための信号を取り出すレシーブ電極と、
   前記生体の心臓から血液が拍出されるタイミングを検出するための検出手段と、
   前記レシーブ電極によって得られるインピーダンスと前記検出手段により検出されたタイミングとに基づく演算処理を行い、インピーダンスの変化又は拍出の効果を求める処理演算手段と、
   前記処理演算手段により処理演算されたインピーダンスの変化又は拍出の効果を出力する出力手段と
   を具備することを特徴とするインピーダンス測定装置。
2. ドライブ電極とレシーブ電極とは、同一の電極又は一体形成された電極であることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
3. ドライブ電極は、生体の頭部におけるこめかみと額のいずれか一方の近傍に配置され、
   レシーブ電極は、生体の頭部におけるこめかみと額のいずれか他方の近傍に配置され、
   ていることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
4. 検出手段は、前記生体に装着された心電図センサを用いて、拍出されるタイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインピーダンス測定装置。
5. 検出手段は、前記生体の胸部に対する圧迫タイミングに基づき、拍出されるタイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインピーダンス測定装置。
6. 圧迫タイミングは、圧力、変位、速度、加速度の少なくとも１つのセンサにより検出されることを特徴とする請求項５に記載のインピーダンス測定装置。
7. 出力手段は、視覚、聴覚の少なくともいずれかによって情報を与えるデバイスであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインピーダンス測定装置。
8. 処理演算手段は、レシーブ電極によって得られるインピーダンスをフィルタ処理、又は検出されたタイミングをトリガとし、レシーブ電極によって得られるインピーダンスを加算平均することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインピーダンス測定装置。