JP5436383B2 - Ｅｋｇワイヤリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、第１の位置でなされる測定を表す電気信号を第１の位置から遠隔に位置する計器に伝達するワイヤリングハーネスに関する。

患者の健康状態を決定するために、長年人体の生理的機能を測定するのが一般的であった。体の特定の器官の機能を決定するために、この測定は、通常、電極を特定の領域に付けることによって達成される。例えば、体から心電図（ＥＫＧ）信号を測定するのが一般的であった。

心電図を構成するための読み取り値を得るための通常の実行法は、電極を体の異なる部分に接着し、ＥＫＧ中継コネクタにおいて終端として接続する導線に各々の電極を結合することになっていた。コネクタは、それから遠隔測定電子機器に付けられる中継ケーブルに接続される。表示のための従来のＥＫＧ波形をつくる計器は、一対の電極間の電位差を増幅する。

人体に付けられることができる電極の数は、変動する。それは、ハードウェアからの必要な情報の詳細に依存する。通常の医療において、３乃至１０の電極が、体に付けられる。

しかしながら、電極の量が増加するにつれて、ＥＫＧ導線の量が扱いにくくなることは、明白である。この種の導線は、しばしばそれら自身もつれ合ったようになる。これはＥＫＧ導線が電子機器から患者へつながる多くの導線の１つのグループに過ぎないような、例えば病院の手術室又はＩＣＵのような重大なケア環境においてより悪くなる問題を引き起こす。この環境において、全てのケーブルは、互いにもつれる可能性がある。したがって、多くの熟練を要する看護の時間は、単にケーブルのもつれを解くだけのことに費やされる。

もつれを最小化することによってＥＫＧワイヤリングハーネスの扱いやすさを改善することのこれまでの試みは、ケーブルの幅が計器からの距離によって変化する平膜のようなマルチ・ワイヤケーブルに複数のワイヤを二次加工することを含む。この構成では、マルチ・ワイヤケーブルの各々の導線は、ただ壊れやすいコネクションを提供する電極を有し、患者の体上の正しい位置に電極の位置を決めることを複雑にする。

又、電極の異なるタイプが、人体へのより良好な付着を得るために用いられる。この種の各々の電極は、モニター装置にその電極を結合するための手段を含まなければならない。例えば、吸盤が、金属電極を含んでいる糊付き布と同様に使われてきた。これらのケースの両方ともにおいて、ＥＫＧ導線の接点は、それから、自己付着性エレメントに付けられる金属電極に付けられる。ＥＫＧワイヤリングハーネスに電極を付けたり、取り除いたりするのに要する力は、ハーネスの接続の失敗、及び／又はコネクタ自体への損害をもたらす可能性がある。

他の課題は、ＥＫＧワイヤリングハーネスの付近にある、付随する導線及びセンサを有する他の電子機器の存在である。この種の器材によって、高度の電磁気干渉（ＥＭＩ）が生じる可能性がある。周知の構成において、センサにＥＫＧモニターを結合するために、ＥＭＩは、例えば同軸ケーブルのような遮蔽線を用いて最小化される。

更に、手術室は、電気メス装置が、典型的に用いられる。電気メス装置は、血管及び他の組織を、切断時にすぐ焼灼して封止するために、比較的高いレベルの無線周波数（ＲＦ）電流が供給される外科的なナイフである。ＲＦ電流は、ケーブル・キャパシタンスを介してそのセンサ線のシールドに結合され、それから、共通の接続ポイントで他のセンサ線の他のシールドに結合される、１台のＥＫＧセンサによってピックアップされることがある。その後、ＲＦ電流で比較的高水準ものは、それがＥＫＧセンサ・サイトで患者の熱傷を引き起こす可能性がある他のＥＫＧセンサに供給される。従来の技術構成は、ＥＫＧセンサのそれぞれのシールド間の少なくともＲＦ周波数において、高電位に対して電気的に絶縁（数キロボルトのオーダーで）を提供することによって、ＥＫＧセンサ線シールドを介したＲＦエネルギーの伝導を最小化する。

電極にワイヤリングハーネスを結合したり、分離したりすることによる損害の可能性を最小化し、ＥＭＩ保護を提供して、電気メス装置の使用によるＲＦ熱傷を防止し、それ自体あるいは他のワイヤリングハーネスともつれる可能性を最小化するワイヤリングハーネスを提供できる、配線システムが望まれる。

本発明の原理を取り入れている装置は、第１の直径を備えた外鞘を有する第１のケーブルを含んでもよい。複数の同軸ケーブルが、提供される。同軸ケーブルの各々は、外鞘の直径より実質的に小さい直径を有するそれぞれの外側のシールド及びそれぞれの内部導体を有する。同軸ケーブルは、第１のケーブルの外鞘の中で、お互いに実質的に平行して配置される。又、第１のケーブルの外鞘に配置された複数の接点が提供される。接点の各々は、複数の同軸ケーブルのうちの１つのそれぞれの内部導体に、電気的に接続している。

図１（Ａ）は、本発明の機能を組み込んでいる好ましい実施例のワイヤリングハーネスの側面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示されるワイヤリングハーネスの平面図である。 電気的接続がワイヤリングハーネスに作られる方法を示している概略図である。 図１（Ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ってのワイヤリングハーネスの断面図である。 図１（Ａ）と図１（Ｂ）のワイヤリングハーネスが使用される計器のブロックダイヤグラムである。

他の機能及び本発明の目的は、添付図面に関連してなされる以下の好ましい実施例の詳細な説明から明白になるであろう。

図面、特に、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に記載のとおり、ワイヤリングハーネス１０は、複数の末端部１２を有する中継ケーブル・コネクタ１１を有する。ハーネス１０は、外鞘１３を有する。末端部１２は、ワイヤリングハーネスの外鞘１３の中で保持される複数の同軸ケーブル１４（図２及び図３）のそれぞれの内部導体に、電気的に接続している。これは、図１（Ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿っての横断面図である図３において、より明確に示すことができる。

図３の横断面図から、本実施例において、ワイヤリングハーネスは、例えば符号番号１４によって示されるような、ワイヤリングハーネスの外鞘１３の中を通る、複数の同軸ケーブルを含むことが分かる。同軸ケーブルの各々は、電気的に接地する事が可能な外側の金属導体から絶縁される内部導体を有する。そして、６つの同軸ケーブルを用いる好ましい実施例において、人の体の６つの別々の位置からの返答をモニターすることが可能なことが分かる。もちろん、ワイヤリングハーネスが、実施される測定の種類に従って実質的に円筒状の外鞘の中でより多くのあるいはより少しの同軸ケーブルを含むことが可能であることは、明らかである。

複数の接点２０は、ハーネス１４の外鞘１３に沿って間隔を置かれて配置される。接点２０の各々は、それぞれ同軸ケーブル１４のそれぞれの一つの内部導体に接続している。好ましい実施例において、接点は、ゼロ挿入力（ＺＩＦ）ソケットであってもよい。ＺＩＦソケットは、集積回路用として開発された。この種のソケットは、レバー或いはねじによって開閉されることができる。好ましい実施例のこの種のソケットを利用することの効果は、それらはほとんどスペースを取らず、ほとんど付加的な力を加えることなく確実な接続を行う外部の電極のリード線に接続させることが可能で、そして、又、ほとんど力を加えることなく接続をはずすことができることである。本発明の原理に従って、各々のＺＩＦソケットは、ニコレイによって開発された同軸ケーブル１４のそれぞれの一つの内部導体に、ケーブルの外鞘１３を介して接続される。

好ましい実施例においては、ワイヤリングハーネスの外鞘１３が実質的に円筒状であり、その中に含まれる同軸ケーブル１４が互いに実質的に平行であることが分かる。しかしながら、他の実施形態で、ワイヤリングハーネス１３は、異なる鞘及び導体空間配置を有することができる。例えば、同軸ケーブル１４は、ねじり形状或いはつるまき線形状に構成してもよい。或いは、ワイヤリングハーネスは平らな形状或いは、楕円断面形状を有するように構成してもよい。

図２を参照すると、電気接続図は、それぞれ同軸ケーブル１４のうちの１つの内部導体に接続している各々の接点２０を示す。一実施例において、同軸ケーブル１４の外側のシールドは、基準電位（グラウンド）源と結合されてもよい。もう一つの実施例では、しかしながら、それらは、お互いに電気的に絶縁されて維持されることができて、比較的高電位で電気的に絶縁されることができる。この実施形態は、上記の通りの電気メス装置の使用の結果として、一方の同軸ケーブルの外側のシールドから他方の同軸ケーブルの外側のシールドに比較的高レベルのＲＦ電流が流れるのを防止するために、独立型フィルタユニットの構成あるいはモニター内の回路の構成として、ＥＭＩフィルタリング、更にはＲＦフィルタリングの両形態が容認される。

図２において、各々の同軸ケーブル１４は、その対応する接点２０の位置において、第１部分及び第２部分に裁断されている（内部導体及びシールド）ことが例示されている。第１部分の内部導体は、その接点２０と、コネクタ１１において対応する末端部１２と、の間で繋がっている。その同軸ケーブル１４の第２部分は、ワイヤリングハーネス１３のサイズと形状をコネクタ１１から反対側の端まで一定に保つために、接点２０の位置からワイヤリングハーネス１３の端まで、スタブとして繋がっている。

当業者は、しかしながら、各々の同軸ケーブル１４の内部導体及びシールドが、コネクタ１１からワイヤリングハーネス１３の他端まで電気的に連続していることを理解するであろう。本実施例において、図２の円形の挿入部分として図示されているように、接点２０は、タップとして、それに対応する同軸ケーブル１４の内部コネクタに接続している。

他の実施形態においては、同軸ケーブル１４のシールドが、図２の円形の挿入部分において例示された方法において、ワイヤリングハーネス１３の一端から他端まで電気的に連続的であれば、図２の主たる部分において例示される方法において、接点２０の位置で同軸ケーブル１４の内部導体を裁断することを含むことが可能であり、その逆も可能であり、そして／又は、対応する同軸ケーブル１４において、いくつかの接点を裁断として構成し、その他の接点はタップとして構成することもできる。

同軸ケーブル１４によって送信される信号が低域周波数だけを有するときに、更なる信号処理は必要でない。しかしながら、信号周波数がより高いときには、インピーダンスを整合する終端を設けることが必要である。図２の主たる部分において、内部導体を伝わる信号は、接点２０からコネクタ１１の末端部１２まで、同軸ケーブル１４の第１部分を通り抜ける。より高い信号周波数のために、図２に透視的に描かれた右端の接点２０のように、一つ以上の接点２０は、対応する同軸ケーブル１４にインピーダンスを整合する終端を提供するために、対応する終端ネットワーク１９によって構成してもよい。それらの対応する接点２０の位置から末端部１２の反対側のワイヤリングハーネス１３の端まで、同軸ケーブル１４の第２部分によって形成されるスタブは、コネクタ１１にも、従って、計器の如何なる回路にも電気的に接続していない。これらのスタブは、単に終端している。それらがいかなる信号処理装置にも電気的に接続していないので、このようにこれらのスタブが終端することはワイヤリングハーネス１３の信号伝送特性に悪影響を与えない。

上述の、そして図２の挿入部分において例示される実施形態において、接点２０は、それらの対応する同軸ケーブル１４の内部導体と、コネクタ１１からワイヤリングハーネス１３の対向端まで電気的に連続的につながる同軸ケーブル１４の内部導体及びシールドと、にタップとして結合される。より高い信号周波数のために、透視的に描かれた終端ネットワーク１９’は、同軸ケーブル１４の一つ以上の末端と結合される。終端ネットワーク１９は、インピーダンス整合をとる終端をワイヤリングハーネス１３における同軸ケーブル１４のいずれか又は全てに提供する。

上述の全てのケースにおいて、終端ネットワークは、インピーダンス不整合による信号反射を防止し、特により高い信号周波数で重要である。当業者は、どのように同軸ケーブル１４の特性インピーダンスを決定するか、どのように適切な終端ネットワークを設計するか、及びどのように同軸ケーブル１４の末端に終端ネットワークを結合するか、を理解するであろう。当業者は、又、この種の終端ネットワークが切断中のネットワークでも接続中のネットワークでもよいことを理解するであろう。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に描かれているように、小さい滑らかな膨らみだけがワイヤリングハーネスに現れるように、物理的構成のネットワークは、複数の接点２０がワイヤリングハーネスの外鞘に沿って間隔をあけて置かれる。又、図２は、各々の同軸ケーブル１４がハーネス１３の一端から他端までつながっていることを示している。すなわち、あらゆる同軸ケーブル１４はケーブルの一端で中継コネクタ１１に接続しており、そして、あらゆる同軸ケーブル１４は、ハーネス１３の対向端に向って、終端１９が含まれる場合は終端１９に向ってつながっている。その結果、ハーネス１３の一端から、他端まで実質的に一定の横断面幅（ＺＩＦコネクタ２０の位置の滑らかな膨らみを除いて）をワイヤリングハーネス１３が有することとなる。

使用中、ワイヤリングハーネス１０は、被試験患者の身体に沿って位置付けられ、そして、それぞれの電極はケーブルに沿って間隔をあけて配置される接点２０に接続している。全ての接続がなされるときに、中継ケーブル・コネクタ１１の末端部１２は試験中の患者の身体上の適切な位置に付けられた電極に電気的に接続している。

ブロック図形式で、図４に示されるように、中継ケーブル・コネクタレセプタクル３１を含む計器３０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される中継ケーブル・コネクタ１１の末端部１２と協動するのに適している。適切な試験が患者に実行できて、記録することができるように、中継ケーブル・コネクタ１１を中継ケーブル・コネクタレセプタクル３１に接続したときに、計器３０は必要な電気信号を受信する。当業者は、上記の通りに、中間のフィルタリングモジュールが、ＥＭＩ及び高帯域ＲＦのフィルタリングを保証するために、中継ケーブル・コネクタ１１と中継ケーブル・コネクタレセプタクル３１の間を結合してもよいことを理解できるであろう。あるいは、この種のフィルタリングは、計器３０内の回路によって提供されてもよいことを理解できるであろう。測定回路３０内で設けられる場合、フィルタリング回路はスイッチで切り替えられてもよい。

本発明の原理を組み込んでいる装置は、患者からモニター３０までを結合する単一ケーブル１３を使用する。ケーブル１３は、複数の同軸ケーブル１４からなり、この種のケーブルの各々は患者に付けられるためのそれぞれの電極に用いられている。インピーダンス整合をとる終端ネットワークは、同軸ケーブルと結合されることを可能としてよい。同軸ケーブルの性質のため、この種の各々のケーブルの外側の導線は、内部導体に現れ、そして、患者から計器３０まで流れるいかなる電気信号からも遮蔽できることは、明白である。同軸ケーブルのシールドが互いに分離されたままであるので、電気メス装置によって発生する高水準ＲＦ電力が電極位置に現れるのを防止するためのフィルタリング回路は、ＥＫＧシステムに含まれていてもよい。患者に付けられる電極への接続が容易になされるように、ゼロ挿入力コネクタ２０はケーブル１３に沿って異なる位置に配置される。ケーブル１３が各々の電極位置まで体のまわりを蛇行することができるように、これらのＺＩＦコネクタ２０は、体の一端から始まり、他端で終わっている電極に付けられる。このような方法で、単一のワイヤリングハーネス・ケーブル１３が、各々の電極のための個別の導線の代わりに用いられる。

図面に描かれたように、それらがケーブルの滑らかな膨らみになるというような方法で、電極用のＺＩＦコネクタ２０は、設計される。上記の如く、ＥＫＧケーブルがパルス酸素測定ケーブルのような他のケーブルともつれ合い始めたとき、ケーブルとケーブルを単に引き離すことによって、容易にもつれを解くことができることは重要である。滑らかな膨らみは、他のケーブルのもつれを容易に通過する。患者に実施される試験により、電極の必要数が増減されることは、明らかであるので、ワイヤリングハーネス１３の外径が、同時に患者に付けられる他のケーブルとの干渉の可能性を回避するための最小直径を維持するために、本発明の原理を組み込んで、適切なワイヤリングハーネスを配置できる。

本発明は、具体例及び特定の図示された実施例について記載しており、本発明の原理が以下に記載の本発明の範囲内において、他の構成において具現化されることができることは、明白である。

Claims (10)

1. 第１の位置でなされる測定を表す信号を、前記第１の位置から遠隔に位置する計器に伝送するためのワイヤリングハーネスであって、
   前記計器の端から終端まで一定の断面形状にて延在する、第１の直径を有した外鞘を有する第１のケーブルと、
   前記第１のケーブルの前記外鞘内に配置され、前記第１の直径より実質的に小さい直径を有する外側のシールド及び対応する内部導体を有する、各々が同一の直径の複数の同軸ケーブルと、
   前記複数の同軸ケーブルの各々の内部導体と電気的に接続され、患者に付けられた電極に電気的に接続される、前記第１のケーブルの前記外鞘に配置されている複数の接点と、
   含み、
   前記複数の同軸ケーブルの各々が前記計器の端から終端まで前記外鞘内を延在し、それによって前記計器の端から終端まで前記第１のケーブルを同じサイズ及び形状に維持し、
   前記接点の各々は、前記第１のケーブルの前記外鞘に沿って滑らかな膨らみを与える、
   ワイヤリングハーネス。
2. 前記第１のケーブルの前記外鞘内に互いに実質的に平行して同軸ケーブルが配置されている請求項１記載のワイヤリングハーネス。
3. 前記第１のケーブルは所定長を有し、前記接点は前記第１のケーブルの前記所定長に沿って互いに間隔を置いて配置され、
   前記接点が、前記第１のケーブルの前記所定長に沿って、互いに実質的に等間隔に設置される請求項１記載のワイヤリングハーネス。
4. 前記接点がゼロ挿入力コネクタである請求項１記載のワイヤリングハーネス。
5. 複数の同軸ケーブルが終端ネットワークと結合されている請求項１記載のワイヤリングハーネス。
6. 前記第１のケーブルの一端は複数の第１の末端部を有する中継ケーブルコネクタに終端し、前記第１の末端部の各々は前記複数の同軸ケーブルの一つの内部コネクタにそれぞれ接続され、
   前記複数の同軸ケーブルが前記第１のケーブルの他端で終端ネットワークと結合される請求項１記載のワイヤリングハーネス。
7. 前記第１のケーブルが可撓性を有し略円筒状である請求項１記載のワイヤリングハーネス。
8. 前記第１の位置は患者が試験される場所であり、前記計器は、心電図装置である請求項１記載のワイヤリングハーネス。
9. 前記同軸ケーブルの各々の外側のシールドは、外部の電気障害から前記内部導体上のいかなる信号も遮蔽するために、電気的に接地可能とされた、請求項１記載のワイヤリングハーネス。
10. 前記同軸ケーブルの各々の外側のシールドは、互いに電気的に絶縁され、
    かつ、比較的高い電位まで電気的に絶縁されている請求項１記載のワイヤリングハーネス。

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