JP2020509815A - Ｅｃｇモニター接続用ｅｃｇケーブル - Google Patents

Abstract

本発明は、ＥＣＧモニターに接続するＥＣＧケーブルに関する。ＥＣＧケーブルの小型化を達成し、従来用いられているトランクケーブルとトランクケーブルコネクタを省略するため、ＥＣＧケーブルは、コア（２）と、前記コアの周囲に巻かれ、互いに絶縁された複数の抵抗ワイヤ（３１−３７）を含む抵抗ワイヤケーブル（３ａ−３ｈ）と、各々が一端（４０）で各抵抗ワイヤに接続され、他端（４１）で電極（５）に接続された、２以上の可撓性リードワイヤ（４）とを有する。

Description

本発明は、ＥＣＧモニターに接続するＥＣＧケーブルに関する。

ヘルスケアおよび／またはライフスタイルにおいては、ウェアラブルデバイスに向けた強いトレンドがある。これは、なかんずく、使いやすさ、患者の快適さ、ワークフロー管理などの移動式モニタリングに対する需要の増加に関連している。このようなウェアラブルデバイスの主要な特徴および要件の一つは、その具体的なフォームファクターであり、ＥＣＧがこれを満たすことは最も困難である。例えば、最大１０個の電極およびワイヤ（「リード」または「リードワイヤ」と呼ばれることが多い）を使用して、モニター上にいわゆる１２リードＥＣＧ表示を生成することができる。

トランクケーブルを、３、４、５、または６個の電極を含むリードセットとＥＣＧモニターとの間のインターフェースとして使用する。モニタリング装置を保護し、除細動パルスの場合には、（心臓をリセットするために必要に応じて）最低でも９０％のエネルギーが患者に確実に供給されるようにするため、高エネルギー吸収が可能な直列保護抵抗器が、ワイヤ毎に必要となる。前記抵抗器（一般的には、呼吸に対する１ｋオームとＥＣＧ関連リードワイヤに対する３．３ｋΩ）は、トランクケーブルコネクタに配置され、約１５Ｊ（１ｋΩの場合）を最小限吸収することができ、これは、かなり大きいトランクケーブルコネクタを必要とする。

標準的なＩＣＵ ＥＣＧ患者リードセットは、４８ｋＨｚにおける生体インピーダンス呼吸測定を可能にするため、低いインダクタンスを有するべきである。

手術室（ＯＲ）専用のＯＲ ＥＣＧ患者用リードセットには、焼灼器および電気ナイフの使用によるＲＦ信号を抑制するために、６．８ｍＨのインダクタおよび９ｋＯｈｍの低電力抵抗器を直列に備える。高い（１０ｋＯｈｍ）抵抗のため、バイオインピーダンス（呼吸）測定は不可能であり、換気およびカプノグラフィー信号が代替として利用可能であるＯＲ用途に許容可能である。ＥＣＧモニターが１０ｋΩ（９＋１ｋΩ）の直列抵抗を検出すると、バイオインピーダンスが自動的に非作動（ｄｉｓａｂｌｅｄ）となる。

ＥＣＧモニターと接続する従来のＥＣＧケーブルが、例えば特許文献１と特許文献２に開示されている。

現在、開発は、（本明細書に理解されるＥＣＧモニターの一実施形態として）小型のウェアラブル測定モジュール、非ガルバノ式（誘導）電力供給およびワイヤレス無線通信の組み合わせを、高度で高品質のウェアラブル患者モニタリングのためのイネーブラ（ｅｎａｂｌｅｒ）として目指している。しかし、現在のところ、ＥＣＧトランクケーブルコネクタの寸法（例えば、約８×４×１．８ｃｍ）は大き過ぎて、対象とする小型測定モジュールと互換性がない。

中国特許第２０３９５３６４４号 中国特許第２０１９１８１８８号

本発明の目的は、対象とする小型測定モジュールとより互換性のある、ＥＣＧモニターと接続するＥＣＧケーブルを提供することである。

本発明によれば、ＥＣＧモニターと接続する心電図ケーブルが提供される。該ＥＣＧケーブルは、
− コアと、
− 前記コアの周囲に巻かれ、互いに絶縁された複数の抵抗ワイヤを含む抵抗ワイヤケーブルと、
− 各々が一端で各抵抗ワイヤに接続され、他端で電極に接続された、２以上の可撓性リードワイヤとを有する。

本発明の好ましい実施形態は従属項に規定した。

本発明は、従来使用されていたトランクケーブルと従来使用されていた大きなトランクケーブルコネクタを、新しいケーブルで置き換えるという考え方に基づいている。新しいケーブルは、電極への（コアと抵抗ワイヤケーブルで形成された）（細い）トランクケーブルと、（少なくとも部分的に）可撓性リードワイヤとを含む。特に、好ましくは抵抗ワイヤおよび任意的に高透磁率（例えば、フェライト）材料を使用する巻線技術に基づいて、リードセットおよび／またはトランクケーブルに分布インピーダンス（抵抗、インダクタ）を有する小型化されたＥＣＧケーブルセットを作成することを提案する。これにより、別個の大型トランクケーブルコネクタ（現在は抵抗器の通常のホルダ）の必要性がなくなり、ケーブルセットのサイズが大幅に小さくなる。これにより、ワークフローと患者の親しみやすさが大幅に改善される。広範囲のワイヤ直径および巻線形状が可能であり、低インダクタンスおよび高インダクタンスケーブルの両方を可能にする。

従って、本発明によれば、多重抵抗ワイヤケーブルを用いて、ワイヤ巻き抵抗器を形成する。このような抵抗ワイヤケーブルは、複数の抵抗ワイヤ（「コア」とも呼ばれる；一般に「抵抗ワイヤ」とも呼ばれている）を使用するため、マルチコアケーブルとも呼ばれる。この状況において、リードワイヤがそれぞれの抵抗ワイヤに接続されているということは、リードワイヤがそれぞれの抵抗ワイヤに直接接続されているか、またはコネクタを介して接続されていることを意味する。

好ましい一実施形態において、前記抵抗ワイヤケーブルは、前記コアの少なくとも一部に螺旋状に巻かれている。これにより、抵抗ワイヤケーブルの所望の抵抗率を容易に設計することができる。

有利な材料として、ワイヤケーブルの抵抗ワイヤは、所望の抵抗率を達成することができる商標Ｋａｎｔｈａｌの下に頒布される材料のようなＦｅＣｒＡｌ合金で実質的に作製される。

好ましい一実施形態において、抵抗ワイヤの直径は、５０〜５００μｍの範囲、特に１００〜２００μｍの範囲であり、これにより所望の小型化可撓性が確保される。

抵抗ワイヤを実装する様々な実施形態が存在する。好ましい実施形態では、抵抗ワイヤは、複数のワイヤの束を備える。これにより可撓性が高まり、繰り返される応力破壊の可能性が低下する。

一実施形態では、抵抗ワイヤケーブルは、反対の電流を流す２本のバイファイラ巻線を備えていてもよい。これにより自己インダクタンスが低減される。

さらに別の実施形態では、抵抗ワイヤケーブルは、コアの周囲に反対方向に巻かれた並列抵抗ワイヤを含んでもよく、これによっても所望の可撓性および小型化を達成することができる。

抵抗ワイヤケーブルは、非絶縁ワイヤの織り込みシールド（ｗｏｖｅｎ ｓｈｉｅｌｄ）を含む。これによっても自己インダクタンスを大きく低減することができる。

他の一実施形態では、抵抗ワイヤケーブルは、複数の抵抗ワイヤを備え、各抵抗ワイヤは、リードワイヤに接続され、前記複数の抵抗ワイヤは、コアの周囲に並列に巻かれる。利点は、長さがわずかに増加するだけで、同じワイヤ内に２つ以上の抵抗器を設けることができることである。

ＥＣＧのコアは、プラスチック、フェライト、または透磁率が高い材料よりなり、特に、透磁率が１０より高い、好ましくは１００より高い材料により作成されてもよい。これにより、所望であれば、さらに誘導率が増加する。

他の一実施形態において、前記抵抗ワイヤの巻線のピッチは、前記抵抗ワイヤケーブルの長さにわたって変化する。このようにして、抵抗の高い領域と低い領域を作り出すことができ、異なる長さのケーブルを容易に得ることができる。

好ましくは、各抵抗ワイヤの抵抗は、少なくとも５００Ω、特に少なくとも１ｋΩである。したがって、直径、長さ、および材料は、所望の抵抗値を達成するように選択される。

一実施形態では、抵抗ワイヤは、抵抗率が少なくとも０．１３５μΩ＊ｍである、特に１．３５ないし１．４５μΩ＊ｍの範囲である材料よりなる。

本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。

以下の図面において、
本発明によるＥＣＧケーブルの概略レイアウトを示す概略図である。 複数の並列ワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの概略レイアウトを示す概略図である。 螺旋状に巻かれた並列ワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 逆並行方向に螺旋状に巻かれたワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 織りワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 異なるピッチを有する螺旋状に巻かれたワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 異なるピッチを有する螺旋状に巻かれたワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 異なるコアを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 異なるコアを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。 可変ピッチを有する螺旋状に巻かれたワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明によるＥＣＧケーブル１の概略レイアウトを示す概略図である。これは、コア２と、コアの周囲に例えば螺旋状に巻かれ、抵抗ワイヤ３１によって形成される抵抗ワイヤケーブル３ａと、それぞれが一端４０では対応する抵抗ワイヤ３１に、他端４１では電極５に接続される２つ以上の可撓性リードワイヤ４とを有する。以下に説明するように、抵抗ワイヤケーブルを配置し、抵抗ワイヤによって抵抗ワイヤケーブルを形成する様々な実施形態がある。

例えば抵抗値、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）、機械的性質など、提案された解決策の要件の全部または一部を満たすことのできる潜在的に有用な金属材料は多数存在する。好ましい材料はＦｅＣｒＡｌである。広範囲の抵抗および高温用途に使用される鉄−クロム−アルミニウム（ＦｅＣｒＡｌ）合金のファミリーは、例えば、Ｋａｎｔｈａｌの商品名で入手可能である。Ｋａｎｔｈａｌ ＦｅＣｒＡｌ合金は主に鉄、クロム（２０〜３０％）およびアルミニウム（４〜７．５％）からなり、例えば、Ｋａｎｔｈａｌ Ａ‐１、Ｋａｎｔｈａｌ Ｄ、Ｋａｎｔｈａｌ ＡＦは１．３５〜１．４５μΩ＊ｍの抵抗率を有する。例えば、この材料は、このワイヤをプラスチックコアに巻き付けることにより、１ｋΩの所望の抵抗を有する抵抗器を設計することを可能にする。しかし、同様のまたはより低い抵抗率を有するいくつかの他の安定な抵抗金属合金があり、これを代替的に適用してもよい。

（除細動パルスのエネルギーによる）５０Ｋの温度上昇を目安に、直径０．１６ｍｍの抵抗ワイヤの必要長さの約１３ｍを用いて、１ｋＯｈｍにすることができる。リードワイヤの長さを想定０．５ｍとして１３ｍの抵抗ワイヤを埋め込むには、０．２５ｍｍの螺旋ピッチが必要である。４倍大きい温度上昇（２００Ｋ）が許容されるならば、直径０．１１ｍｍの抵抗ワイヤを用いて、ＥＣＧワイヤ長を６．５ｍに短縮することができるだろう。３．３ｋΩの抵抗では、直径は同じ長さでｓｑｒｔ（３．３）＝１．８の係数だけ小さくすることができる（高抵抗での除細動パルスによる吸収エネルギーが小さくなるため、ワイヤの熱質量は小さくできる）。これにより、非巻線のソリューションを使用することも、より緩やかな巻線技術を使用することも可能になる。

算出値を下表に示す（除細動のための抵抗熱パルスが４０Ｊであると仮定すると、一般的に除細動パルスは約３６０Ｊであるが、１ｋΩのときは、リードワイヤでは約４０Ｊのみである）：

呼吸測定には低誘導性のリードワイヤが必要となる。長さ０．５ｍの螺旋に巻かれた長さ１３ｍの抵抗ワイヤの自己インダクタンスは３２μＨである。多くのＥＣＧ応用において、呼吸も、典型的には４８ｋＨｚのキャリア周波数において、バイオインピーダンスを使用することによって測定される。４８ｋＨｚにおける螺旋のリアクタンスは、約１０オームであり、長さ６．５ｍのワイヤの場合、約２．５オームである。

ＥＣＧケーブルは、金属ロッドに抵抗ワイヤケーブルを巻き付けることによって製造することができ、金属ロッドを取り外した後、絶縁を螺旋の外側に適用する。最後に、内部は高い柔軟性を有するシリコーンゴムで満たされてもよい。可能性があり将来性のあるリール・ツー・リール製造法では、螺旋をプラスチックコアの周りに連続的に巻き付け、押出しプロセスを介して直ちに絶縁体で覆うことができる。

提案されたアイデアを実装するための多くの実施形態があり、以下でさらに説明する。

図２は、複数の並列ワイヤ３２０を有する、本発明による抵抗ワイヤ３２の一実施形態を示す概略図である。リードワイヤは図示していない。電気ワイヤと同様に、図１に示す単一の抵抗ワイヤ３１は、複数の細いワイヤ３２０を含むワイヤ３２で置き換えることができる。これにより、柔軟性が高まり、繰り返される応力破壊の可能性が低下する。抵抗ワイヤ３２の全体積は、熱エネルギーがまだ吸収され得ることを確実にするために一定に維持されるべきである。ワイヤ３２の全直径は、細いワイヤ３２０間の小さい空気ギャップのため、わずかに増加する。したがって、直径１５０μｍの単一のワイヤを、例えば、直径２５μｍの３６本のワイヤまたは直径５０μｍの９本のワイヤに置き換えることができる。

図３は、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図であり、螺旋状に巻いたワイヤ３３、３４が抵抗ワイヤケーブル３ｂを形成する。リードワイヤは図示していない。（例えば、呼吸測定の）バイオインピーダンス測定には、低自己インダクタンスリードセットを必要とし、これは、可能な限り浮遊磁場（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｔｒａｙ ｆｉｅｌｄ）の低減を必要とする。これは、隣接するワイヤ３３、３４に反対の電流が流れるバイファイラ巻線３３、３４によって達成することができる。この場合、追加の（通常の）ワイヤを使用することができ、この巻線を使えば、始端と終端が同じ位置になる。あるいは、リードワイヤの反対側の端部に、通常の巻線を追加してもよい。

別の一実施形態を図４に示す。図４は、逆並行方向にスパイラル状に巻かれたワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図を示している。この抵抗ワイヤケーブル３ｃは、（ＤＮＡ分子の二重螺旋構造のような）逆の回転方向を有する螺旋に巻かれた平行（抵抗）ワイヤ３５，３６を使用する。

図５は、織りワイヤを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。この実施形態では、抵抗ワイヤケーブル３ｄは、非絶縁ワイヤ３７の織り込みシールドによって形成される。ここでも、（例えば、０．２２５μｍのピッチを有する）直径１５０μｍの単一のワイヤの代わりに、同じピッチを有する直径５０μｍの１０本のワイヤの同軸織り構造を使用することができる。偶数のワイヤがこの構造と組み合わされて使用される場合、単一のワイヤの自己インダクタンスは相殺され、自己インダクタンスは非常に低いレベルに低下する。これにより、ノイズが減少し、呼吸検出が可能になる。一実施形態では、編組角度（ｂｒａｉｄｉｎｇ ａｎｇｌｅ）は、例えば、図１に示されるように、螺旋巻きワイヤにおける角度と同じであるべきである。すなわち、実際には、図５に示される角度とは全く異なる角度が使用される。

別の、従って解決すべき妨害効果は、摩擦電気効果またはハンドリングノイズであり、これは、ケーブルが機械的剛性部分にぶつかったり、使用中に踏みつけられたりしたときに、衝撃に関連した「スラッピング」ノイズを引き起こす。これは、キャパシタンス、具体的には、絶縁体または誘電体が変形するときに生じるキャパシタンスの変化に関係する。最良の回避策は、柔らかく、衝撃吸収性のある絶縁体とジャケット材を充分な充填材を備えた非常に堅固な構造で使用して、ケーブルの形状を確実に保持することである。

図６Ａ及び図６Ｂは、１つの螺旋状に巻かれたワイヤケーブル３ａ（図６Ａ）及び２つの螺旋状（平行）に巻かれたワイヤケーブル３ｆ、３ｇを有するワイヤケーブル配置３ｅ（図６Ｂ）を有する、本発明によるＥＣＧケーブルの２つの実施形態を示す概略図である。巻線抵抗器付きの５本または１０本の別々のリードワイヤを有する代わりに、巻線ピッチを大きくして、例えば、約２ｍで直径２ｍｍ（ピッチ５×０．１７５ｍｍ＝約０．９ｍｍ）の単一のコア上に５本または１０本の並列ワイヤ抵抗器（すなわち、ワイヤケーブル）を保持することもでき、または５ｍの単一コア上に１０本を保持することもできる。コアの直径を約８ｍｍに増やした場合、再び５リードＥＣＧケーブルのピッチを０．５ｍに下げることができる。しかし、これらは、単に、例示的な実施のための例示的な数字であることに留意されたい。

図７Ａと図７Ｂは、異なるコアを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの２つの実施形態を示す概略図である。図７Ａに示されるように、電磁的に不活性な（例えば、プラスチック）コア２ａ上に抵抗ワイヤを巻く代わりに、図７Ｂに示すように、高μ（すなわち、高透過性の、例えば、フェライト）コア２ｂを使用してインダクタンスを大きくしてもよい。インダクタンスは、異なる位置に低抵抗ワイヤ巻線を使うことによって、抵抗から物理的に分離することができる。これにより、６．８ｍＨおよび９ｋＯｈｍのリードセットコネクタを省略することにより、ＯＲ ＥＣＧケーブルセットをさらに小型化することができる。

このインダクタンスは、例えば、磁気不活性（例えば、プラスチック）コアを、長さ０．５ｍ、ワイヤ１３ｍの螺旋、μｒ（相対透磁率）が約２００の材料で置き換えることによって実現することができる。しかし、ＥＣＧケーブルは、より低い抵抗で機能するように再設計または最適化することもできる。一般に、全抵抗は、例えば１ｋＯｈｍ以上にするべきであるが、ワイヤ抵抗は変更可能であり、この多少の長さが必要とされる場合がある。

図８は、可変ピッチを有する螺旋状に巻かれたワイヤケーブル３ｈを有する、本発明によるＥＣＧケーブルの一実施形態を示す概略図である。巻線ピッチ領域を変化させることにより、同じ抵抗ワイヤを使用して、抵抗がより高い領域（保護用）とより低い領域とを作ることができる。このようにして、同じ（標準化された）ケーブル技術を適用して、異なる長さのケーブルを作ることができる。この領域は、視覚的に示されてもよく、ケーブルを所望の長さに切断するために使用されてもよい。さらなる利点として、低インピーダンス領域の長さが全インピーダンスにあまり影響し過ぎないため、異なるケーブル長が実現可能である。

従って、本発明により、従来使用されていたトランクケーブル（ｔｒｕｎｋ ｃａｂｌｅ）及びトランクケーブルコネクタを交換することができ、ＥＣＧケーブルは、よりコンパクトで、軽量で、可撓性を有するようになる。

本発明を、図面と上記の説明に詳しく示し説明したが、かかる例示と説明は例であり限定ではなく、本発明は開示した実施形態には限定されない。 請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び添付した特許請求の範囲を研究して、開示した実施形態のその他のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。

請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（「ａ」又は「ａｎ」）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。単一の要素又はその他のアイテムが請求項に記載した複数のユニットの機能を満たすこともできる。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。

請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

Claims (13)

1. ＥＣＧモニターに接続するＥＣＧケーブルであって、
   コアと、
   前記コアの周囲に巻かれ、互いに絶縁された複数の抵抗ワイヤを含む抵抗ワイヤケーブルと、
   各々が一端で各抵抗ワイヤに接続され、他端で電極に接続された、２以上の可撓性リードワイヤとを有する、
   ＥＣＧケーブル。
2. 前記抵抗ワイヤケーブルは、前記コアの少なくとも一部に螺旋状に巻かれている、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
3. 前記抵抗ワイヤケーブルは、実質的にＦｅＣｒＡｌ合金で作られている、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
4. 前記抵抗ワイヤの直径は、５０ないし５００μｍの範囲、特に１００ないし２００μｍの範囲にある、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
5. 前記抵抗ワイヤは、複数の抵抗ワイヤの束を含む、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
6. 前記抵抗ワイヤケーブルは、反対の電流を流す２本のバイファイラ巻き抵抗ワイヤを含む、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
7. 前記抵抗ワイヤケーブルは、前記コアの周囲に反対方向に巻かれた並列抵抗ワイヤを含む、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
8. 前記抵抗ワイヤケーブルは、絶縁されていないワイヤの織り込まれたシールドを含む、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
9. ２本以上の抵抗ワイヤケーブルが前記コアに並列に巻かれている、
   請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
10. 前記コアは、プラスチック、フェライト、または透磁率が高い材料よりなり、特に、透磁率が１０より高い、好ましくは１００より高い材料よりなる、
    請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
11. 前記抵抗ワイヤケーブルの巻線のピッチは、前記抵抗ワイヤケーブルの長さにわたって変化する、
    請求項２に記載のＥＣＧケーブル。
12. 各抵抗ワイヤの抵抗は、少なくとも５００Ω、特に少なくとも１ｋΩである、
    請求項１に記載のＥＣＧケーブル。
13. 前記抵抗ワイヤは、抵抗率が少なくとも０．１３５μΩ＊ｍである、特に１．３５ないし１．４５μΩ＊ｍの範囲である材料よりなる、
    請求項１に記載のＥＣＧケーブル。

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