JP3663285B2

JP3663285B2 - 心電図用電極、心電図測定用着衣及び心電図測定システム

Info

Publication number: JP3663285B2
Application number: JP29302797A
Authority: JP
Inventors: 正之石島
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11128187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検者の心電図を取得するための心電図用電極心電図測定用着衣及び心電図測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、安静時の心機能を測定する場合、被検者の体表に生じる電圧の変化を記録した心電図により行っている。ここで、心電図とは、心臓拍動において生じる電気的活動の記録であり、心収縮に先行して刺激の生成と伝播により興奮する心筋による体表に生じる電圧を曲線として記録したものである。
【０００３】
即ち、心電図により心機能を測定する場合、銀／塩化銀電極（固定電極）を被検者の手首や足首の近くに粘着剤によって皮膚に接着させたり、減圧を利用して体表に吸着させたりすることで固定し、各電極を増幅器により増幅しこの増幅信号（心電図出力）を記録計またはＣＲＴに表示することで行っている。
しかしこのような固定電極は、測定するごとに被検者に固定されるものであり、しかも上記のように粘着剤を用いたり、減圧したりして体表面に固定して測定に入るため、被検者に意識させることなく計測するには限界がある。
【０００４】
また、場合によっては電極が体表面から脱落してしまうこともあって、その際には固定し直さなければならないといった測定者の監視負担も増大せざるを得ない。
これに対して近年、繊維布帛に組み込んだ電極を利用して無拘束下で体表の電気信号を取得する方法が報告されている（IEEE TRANSACTION ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL., 40, NO6, P593-594 1993）。これは導電性の繊維によって枕カバー及びシーツを作製し、これによって被検者が導電性繊維から構成される枕カバー及びシーツ上で横になるだけで心拍信号を採取することができるものである。これによると、心臓ベクトルに対して定常的な位置関係にある電極配置を保ち得るので、心電図の第二誘導の定常的な波形が取れる。そのため心機能の診断に有効である。また、この方法によれば電極を被検者の体表面に固定することなく心電図を採ることができるため、自然な状態での測定が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記導電性の枕カバー及びシーツでは、例えば、被検者の姿勢如何によっては被検者の髪の毛等が身体と導電性枕カバーの間に入ってしまって身体と電極との接触面積が低下することで心拍信号を途切れさせ、結果としてはその間は心電図が採取できなくなってしまい精度の点で問題がある。
【０００６】
また、この場合には被検者と電極とが容易に離間する状態にあるため、例えば、被検者が寝返りをうつ場合にも、上記同様の問題が発生してしてしまうこともある。
特に、頭部に近い側に配する電極（枕カバー）は、被検者の動きの影響が大きく身体との接触性が低下し易いので十分に接触するよう配慮する必要がある。
【０００７】
このように電極と身体との接触性の低下に起因して心電図の測定精度が低下するのは、上記導電性の枕カバー及びシーツは身体との接触面積が小さくなるとその部分での抵抗値が大きくなり、身体の微弱な電気信号を取得する場合には精度に影響するからである。従って、測定精度の向上を図るには接触面積を大きくとる必要があるが、実際には上述したように被検者自身が原因となって測定精度が低下せざるを得ない。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、被検者を拘束することなく、被検者が動いたとしても精度に優れた心電図を取得することが可能な心電図用電極を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、被検者の体表から電気信号を取得する心電計に用いられる心電図用電極であって、裏面が被検者の体表面と直接接触し、表面が心電計につながる外部電極と直接接触する可撓性導電部を、少なくとも一部に有する着衣であることを特徴とする。
【００１０】
この電極を用いれば被検者を拘束することなく、被検者が動いたとしても精度に優れた心電図を採取することができる。
上記可撓性導電部には、具体的には導電性繊維から構成された織布、編布、不織布又は導電性を有するフィルムを用いることができる。
ここで上記可撓性導電部を導電性繊維と非導電性繊維とを配列して構成すれば、吸湿性、着用感等に優れた風合いの適切な着衣とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下実施の形態に係る心電図用電極について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明の心電図用電極である着衣１（上半身に纏う衣服）の正面及び背面方向から見た斜視図である。
【００１２】
この図１に示すように、当該着衣１は、身体の肩部と対峙する場所に布状の導電生地１０（特許請求の範囲では、可撓性導電部或は導電性を有する布体と記載してある。）が組み込まれている。この導電生地１０は、着衣１の切り抜かれた肩部に周部を縫い合わせることにより組み込まれている。
なお、導電生地１０が組み込まれる位置は、被検者の身体の体表面と直接常時接触可能な位置であれば肩部に限定されない。また、着衣全体を導電生地１０で作製してもよい。
【００１３】
図２は、上記導電生地１０の一部拡大図である。
この図２に示すように導電生地１０は、導電性糸Ｓ１と非導電性糸Ｓ２との織成体である。
導電性糸Ｓ１は、導電性繊維からなる所定の太さ（例えば、１３０デニール）を有する糸であって、例えば金、銀、銅等の金属糸、ポリアニリン、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、銀メッキされたナイロンフィラメントの束であるマルチフィラメントからなる銀メッキナイロン糸（例えば、Sauqoit社製のX−STATIC（商品名））や、硫化銅及びニッケルを含有したアクリル繊維或はナイロン繊維、ポリエステル繊維からなるフィラメント糸や紡績糸（撚糸）や、導電性の糸と非導電性の綿糸、アクリル、ナイロン、ポリエステル糸とのコアヤーン、合糸、合撚糸、混繊糸、紡績糸（撚糸）を用いることができる。
【００１４】
非導電性糸Ｓ２は非導電性繊維からなる糸であって、綿糸、アクリル、ナイロン、ポリエステル糸等を用いることができる。
そして、導電生地１０は、上記導電性糸Ｓ１と非導電性糸Ｓ２とを織成により配列して作製される。
この導電生地１０の柔軟性は、これを構成する導電性糸Ｓ１、非導電性糸Ｓ２の太さ、それらの織り込む密度等によって規定されるが、可撓圧（体重圧など）が掛からなくても着衣１を着用した被検者の動きに伴って常時被検者の身体に接触するように変形が可能なように設定されている。
【００１５】
尤も、着衣１の被検者身体への密着性が高いものでないと、このように導電生地１０を常時身体に接触させることは困難となるので、被検者の体格に応じて着衣の寸法を適宜設定することが望ましい。
また、導電生地１０の表裏両面から導電性の繊維が露出するように織成されてある。これは、裏面を被検者の身体に接触させて心拍信号を採取し、表面を外部電極（後述する布帛電極２２）と容易に接続可能とするためである。
【００１６】
なお、導電生地１０の形態は、織布に限らず上記導電性糸Ｓ１と非導電性糸Ｓ２とを交編した編布や、導電性繊維Ｓ１を絡ませた不織布などの形態を挙げることができるが、導電性糸Ｓ１のみによって構成してもよく、又導電物質が樹脂フィルムにメッキ、練り込み、プリント等された導電性フィルムを用いることもできる。
【００１７】
図３は、この着衣１を心電図測定に適応した例である心電図測定システム２０の構成を示す模式図である。
この図３に示すように、心電図測定システム２０は、上記着衣１と、電気的絶縁性のフィラメントの束からなるマルチフィラメント或は紡績糸を織成したシーツ本体２１と、このシーツ本体２１の上面の被検者の首部に対応した部位に配置された布帛電極２２と、被検者の足部に対応した部位に配置された布帛電極２３と、シーツ本体２１の下側に置かれた外来電気雑音を抑制するための外来電気雑音抑制用導電性布帛２４と、取得した心拍信号を増幅する増幅器２５とから構成される。
【００１８】
上記布帛電極２２、２３には、上記導電生地１０と同様にして作製された織布、編布或は不織布を用いることができるが、ここで布を構成する糸の強度はやや強めであって、布の柔軟性があまりないようなものであってもかまわない。何故なら、当該布帛電極２２、２３には被検者の体重圧がかかるからである。
上記外来電気雑音抑制用導電性布帛２４には、金属糸などの導電糸からなる織布、編布或は不織布を用いることができ、シーツ本体２１との間には当該シーツ本体２１と同様の絶縁性シート（不図示）が介挿されてある。
【００１９】
上記電気信号増幅器２５は、心電図の検出に適した周波数帯域特性を持ち、心電図以外の電気雑音を抑制する電気フィルターが組み込まれている。
そして、上記布帛電極２２は、上記増幅器２５のマイナス極に接続され、布帛電極２３は、上記増幅器２５のプラス極に接続されており、被検者の着衣に組み込まれた導電生地１０との電気的な接触によって、被検者の心臓拍動が電気的に採取される。そして増幅器２５から発せられる増幅された心拍信号が図示しない記録装置に記録されるようになっている。
【００２０】
この心電図測定システム２０では、被検者の身体の動きに合わせて柔軟に変形が可能な導電生地１０を、身体の体表面と常時接触可能な位置に配置して心電図を採取するため、仰臥状態からある程度身体を動かしたとしても、電極と身体との接触面積は確保されるので精度の高い心電図を採取することができる。
なお、導電生地１０と布帛電極２２との電気的な接触性は、心拍信号を取得するために被検者の体表に直接的に接触する必要がある心電図用電極とは事情が異なり、接触面積が僅かでも確保されていれば導電可能であるので心電図用電極の場合のような問題は生じない。
【００２１】
また、このように被検者は身体をある程度動かしても測定には悪影響を与えないので被検者が抱く拘束感が軽減される、つまり、被検者は、リラックスした自然な状態で検査に臨むことができる。加えて、測定者の監視負担の軽減も図ることができるといった効果もある。
本発明に係る着衣としては、パジャマの他、シャツ、肌着、ネグリジェ（図４（ａ）参照、図４は、着衣の別な態様を表す正面図である。）、浴衣（図４（ｂ）参照）、ねまき、ガウンが挙げられ、これが長袖であっても、半袖であってもよい。又、サポータ、マフラー（首まき、図４（ｃ）参照）として用いることもできる。尚、これらの着衣は、前述した交編織布、布織布自体を用い或はこれらを部分的に縫着、接着しても、導電性樹脂をプリントしたり、導電性フィルムを貼合せてもよい。更に、縫糸として導電性糸を用いてもよい。
【００２２】
〔実施例〕
上記心電図測定システム２０を用いて心電図を採取した場合について例示的に説明する。
「実験区」
上記導電生地１０には、直径３．３μｍ／１フィラメントのフィラメント３４本からなる太さ１３０デニールで、抵抗値２．８６Ω／ｃｍ（Ｐ−Ｐ）のSauqoit社製のX−STATIC（商品名）（銀メッキナイロン糸）と４０番手の綿糸の織布を用い、これを着衣の肩部に組み込んだ。
【００２３】
上記布帛電極２２及び２３には導電性の糸と綿糸とを４対２で配列した織布を用いた。
そして、被検者の心電図を採取した。この結果を図５に示した。
「対象区」
対象実験として、導電性繊維からなる布帛電極を枕に組み込んで被検者の首筋と接触させ心電図を採取した。この結果を図６に示した。
【００２４】
図５に示すように着衣に組み込まれた布状電極（導電生地１０）を用いて心電図を採取した場合には、心電波形は途切れることなく採取することができたが、図６に示すように枕に組み込まれた布状電極を用いた場合には、約８５s〜１７０sの間で採取不能であった。この結果は、双方の精度の差をはっきりと表していると言える。
【００２５】
つまり、対象区の電極は、被検者の頭部が位置する枕に組み込まれたものであるので、場合によっては首筋と当該電極との間に髪の毛が介在してしまったり、或は、被検者が寝返りをうってしまうことがあり、こうなれば身体と電極との接触不良により導電性が低下してしまい心電図測定に支障を来す。微弱な身体の電気信号を採取するものであるからこの接触不良の影響は顕著に顕れる。
【００２６】
一方、実験区の電極は、体表面との接触が遮断されにくい位置（肩部）に組み込まれているのに加えて、被検者の身体の動きに合わせて変形する柔軟な布体であるので、当該電極と被検者の皮膚面とは常時大きな接触面積で接触されることになるので、電気信号が途切れるといったことは起こり難い。
なお、上記実験を被検者を代えて何回か実施しても上記と同様の差が認められたことを考慮すると、本発明の心電図用電極は従来のもに比べて精度が高いのは明らかである。
【００２７】
〔変形例〕
本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の形態で実施可能であり、以下の変形例が考えられる。
（１）被検者の対象（年齢や性別）は問わないが、動きの激しい赤子を被検対象とする場合にその有用性は特に高いと解される。
【００２８】
また、着衣にて電気信号を取得するので、従前のように仰臥状態で測定する必要性はなく、心臓拍動に影響を与えない程度であれば椅子に座った状態でも測定することもできる。
（２）上記実施の形態は、上半身では肩部でのみ接触するように導電生地１０を配置し、下半身ではシーツ本体２１上の布帛電極２３と接触させた場合であったが、下半身での身体との接触も上半身と同様にスボン、ストッキング、ソックス、タイツ、サポーター、レッグウォーマー、指先部分を切除したソックス等の着衣に上記同様に導電生地１０を組み込み、上記布帛電極２３を介してこれら着衣から直接電気信号を取得するようにすることもできる。
【００２９】
このようにすれば赤子などの検査にあっては特に有用である。何故なら、赤子には仰臥を強いて、測定を行うケースが多いからであるが、この構成であれば普通の状態で測定することもできるからである。又、特に、老人にあっては足の皮膚が老化して角質化し硬くなるため上記の方法によって下半身より信号を取り出すのが効果的である。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明の心電図用電極は、裏面が被検者の体表面と直接接触し、表面が心電計につながる外部電極と直接接触する可撓性導電部を、少なくとも一部に有する着衣であるので、被検者が例えば仰臥状態からある程度身体を動かしたとしても、電極と身体との接触面積は確保されるので精度の高い心電図を採取することができる。
【００３１】
また、このように被検者は身体をある程度動かしても測定には悪影響を与えないので被検者が抱く拘束感が軽減される、つまり、被検者は、リラックスした自然な状態で検査に臨むことができる。更に、測定者の監視負担の軽減も図ることができるといった効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】上記実施の形態に係る心電図用電極である着衣の正面図と背面図である。
【図２】上記実施の形態に係る着衣の導電部の構成を示す拡大図である。
【図３】上記実施の形態に係る心電図を取得するための心電図測定システムの構成を示す模式図である。
【図４】上記着衣の別な態様を表す正面図である。
【図５】上記心電図測定システムを用いて取得された被検者の心電図の波形である。
【図６】従来の電極を用いた心電図測定システムにおいて取得された被検者の心電図の波形である。
【符号の説明】
１着衣
１０導電生地
２１シーツ本体
２２布帛電極
２３布帛電極
２４外来電気雑音抑制用導電性布帛
２５増幅器
Ｓ１導電性糸
Ｓ２非導電性糸

Claims

被検者の体表から電気信号を取得する心電計に用いられる心電図用電極であって、
裏面が被検者の皮膚面と直接接触し、表面が心電計につながる外部電極と直接接触する可撓性導電部を、少なくとも一部に有する着衣であることを特徴とする心電図用電極。
前記可撓性導電部は、導電性繊維から構成された織布、編布、不織布又は導電性を有するフィルムであることを特徴とする請求項１記載の心電図用電極。
前記可撓性導電部は、導電性繊維と非導電性繊維とが配列され構成されていることを特徴とする請求項２記載の心電図用電極。
被検者の着衣の一部又は全部が表裏両面にわたって導電性を有する布体で構成されていることを特徴とする心電図測定用着衣。
前記導電性を有する部分は、導電性繊維から構成された織布、編布、不織布又は導電性を有するフィルムであることを特徴とする請求項４記載の心電図測定用着衣。
前記導電性を有する部分は、導電性繊維と非導電性繊維とが配列され構成されていることを特徴とする請求項５記載の心電図測定用着衣。
離間して配され、心電計につながる一対の布帛電極と、
裏面が被検者の皮膚面と直接接触し、表面が前記布帛電極のうちの一と直接接触する可撓性導電部を、少なくとも一部に有する着衣と
からなる心電図測定システム。