JPH02189129A - 生体インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、腫瘍が良性であるか、あるいは悪性であるか
の診断等に用いられる生体インピーダンス測定装置に関
する。

〈従来の技術〉 ＩＩＩ瘍が良性であるか、あるいは悪性であるかの診断
には、穿刺針を用いて或いは切開によって腫瘍組織の一
部を取り出し、この組織の病理診断を行なう必要がある
ことから、診断には熟練した技術と多くの時間とを要す
る。そのため、腫瘍の診断の簡略化を可能にする方法と
して、生体の組織の種類によりその電気的特性が異なる
性質を利用する診断方法が採用され始めている。

この方法においては、先端部分にのみ導体が露出した針
電極を腫瘍患部に刺入すると共に、腹部に平板電極を張
り付け、針電極と平板電極との間のインピーダンスを測
定することにより、腫瘍の種類の診断を行っている。

上記のように、針電極はその針先部においてのみ導体が
露出しているので、針電極と平板電極との間に電流を流
した場合には、針先部近傍の組織において電流が集中す
るので、針先部の掻く狭い範囲の生体インピーダンスの
測定が可能になっているが、その測定箇所の体表からの
深さ情報が得られないため、針先部からの長さを針電極
に目盛ることにより測定箇所を知る方法や、刺入した長
さを測定することのできる刺入装置を用いる方法が提案
されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記のように、針先部からの長さを針電極に目盛る方法
は、測定部位の体表からの深さが分かるのみであり、そ
の前後の深さにおける生体インピーダンスが得られない
ため、生体インピーダンスに基づく診断に信軌性が欠け
るという問題点がある。

一方、刺入長さを測定可能な刺入装置を用いる方法は、
生体インピーダンスの深さ方向の変化を得ることが可能
となっているが、体表が柔らかいことから、深さの基準
位置を正確に決めるためには、体表に接触するガイド板
を大きな板とする必要があるので、刺入装置が扱い難い
装置になると共に、針電極を刺入装置に取り付けなけれ
ばならないため、針電極の滅菌等が困難になるという問
題が生じていた。

また平板電極については、体表と平板電極との接触によ
り生じる接触インピーダンスを低い値とし、接触インピ
ーダンスが測定値に与える影響を充分に小さな値とする
ためには、平板電極と体表との接触面積を太き（する必
要があるため、扱い難くなることを承知で大きな平板電
極を使用しなければならないという問題点が生じていた
。

本発明は上記課題を解決するため着想されたものであり
、その目的は、扱い易く、信頼性の高い診断を行うこと
のできる生体インピーダンス測定装置を提供することに
ある。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため、特許請求の範囲第１項記載の
発明においては、 互いに絶縁された複数の導体が軸方向に沿って設けられ
た針電極を備え、 前記導体の各々を生体インピーダンスの測定電極として
用いる構成を採用し、 特許請求の範囲第２項記載の発明においては、互いに絶
縁された電極が少なくとも２枚設けられた平板電極と、 ２枚の電極の各々を単独に用いて生体インピーダンスの
測定を行うと共に、２枚の電極を並列に接続し、この並
列に接続された２枚の電極を用いて生体インピーダンス
の測定を行うインピーダンス測定部と、 インピーダンス測定部の出力に基づき、生体インピーダ
ンスの算出を行うインピーダンス演算部とを備えた構成
を採用する。

く作用〉 特許請求の範囲第１項記載の発明においては、針電極に
、軸方向に沿って、互いに絶縁された複数の導体が設け
られているので、針電極が刺入された状態にあるとき、
複数の導体の各々は、体表に対し、異なる深さに位置す
ると共に、その深さが既知の値となる。そのため、この
異なる深さにある導体の各々を、平板電極に対する対電
極とみなし、生体インピーダンスの測定を行う。

また特許請求の範囲第２項記載の発明においては、各々
の電極の、体表との接触によるインピーダンスをＺａ、
　Ｚｂとし、２枚の電極が並列に接続された状態での体
表との接触によるインピーダンスをＺｄ　（この値は、
Ｚａ　Ｘ　Ｚｂ／　（Ｚａ＋Ｚｂ）に等しい）とすると
共に、生体インピーダンスをＺｃとするとき、インピー
ダンス測定部により、Ｚａ＋Ｚｃ、　Ｚｂ＋Ｚｃ。

Ｚｄ　＋　Ｚｃの各測定値が得られる。

つまり３つの未知数Ｚａ、、Ｚｂ、　Ｚｃ（Ｚｄについ
てはＺａ、　Ｚｂにより示される）に対して、３つの関
係式が与えられることから、インピーダンス演算部によ
り、生体インピーダンスを示す値Ｚｃの算出を行う。

〈実施例〉 第１図は、本発明に係る針電極の一実施例を示す一部破
砕外観斜視図である。

図において、針電極１１は、外形が０．５ｍｍ程度の細
長いステンレス筒からなる基部１１７と、この基部１１
７と同一の外径を有するリング状の絶縁材１１１と、同
様の外径を有し、短い筒状のステンレス材からなる導体
１１２とによってその主要部が構成されており、基部１
１７、および各導体１１２は、それぞれが、絶縁材１１
１を間に挟んで、接着材等により互いに固定されている
。そしてその外周面は、滑らかな刺入を可能にするため
、凹凸の無い仕上げとなっている。

針先部１１８に位置する導体１１２Ｃについては、先端
部が斜めに切り落とされていて、その中空部１１３には
、対人材が充たされている。また各導体１１２には、そ
れぞれに対応する微細な線材１１４が接続されており、
この線材１１４は、導体１１２、絶縁材ｉｌｌにより形
成される中空部を通り、基部１１７を通って外部に引き
出されている。

基部１１７の上部、線材１１４の引き出し口１１６は対
人材によって封入され、引き出された線材１１４の先端
部１１４１は、測定側との接続を行うためのコネクター
１１５に導かれている。

第２図は、本発明に係る平板電極の一実施例の電極側か
ら見た様子を示す平面図、第３図は平板電極の一部破砕
側面図である。

平板電極２１は、約３０ｍｍ角の略正方形状の平板部２
１２２の各辺に、外側に向かって傾いた低い側壁部２１
２１が形成された浅い皿状のカバ一部２１２（プラステ
ィック等からなる）と、このカバ一部２１２内側の平板
部２１２２に取り付けら、互いに僅かの距離を保って取
り付けられた２枚の電極２２ａ　、　２２ｂとによって
その主要部が構成されており、電極２２ａ、２２ｂは、
平板部２１２２に、接着材によって固定された銅箔２２
１と、その表面に張り付けられた導電性粘着材２２２と
により構成されている。

そして銅箔２２１には、その先端部が接着材２１５によ
ってカバ一部２１２に固定された引出！５２１３の線材
２１３１が接続されており、この引出線２１３の他方の
端部は、測定側との接続のためのプラグ２１４に導かれ
ている。

第４図は、本発明の一実施例の電気的構成を示すブロッ
ク線図である。

針電極１１の各導体１１２に接続された線材１１４は、
インピーダンス測定部３１の構成要素である切換スイッ
チ３１１の切換端子に接続され、切換スイッチ３１１の
切換出力は測定部本体３１３に導かれている。

また電極２２ａ　、２２ｂからの引出線２１３は、スイ
ッチ部３１２の構成要素であるスイッチ５Ｉ４１の２つ
の端子にそれぞれが接続されると共に、電極２２ａから
の引出線２１３はスイッチＳＷ２のＣ接点に、電極２２
ｂからの引出線２１３はスイッチＳＷ２のｂ接点に接続
されている。

そしてスイッチＳＷ２のＣ接点は測定部本体３１３に接
続されており、測定部本体３１３の出力はインピーダン
ス演算部３２に送出され、インピーダンス演算部３２の
出力は表示部３３に送出されている。

以上の構成からなる本発明の一実施例の動作について以
下に説明する。

乳癌の診断であるときには、第６図に示すように、平板
電極２１を、被診断者の腹部等の皮膚５１に張り付ける
と共に、第５図に示すように、針電極１１を被診断者の
乳房４４に刺入する。刺入された状態において、針電極
１１は、第５図に示すように、その基部１１７が表皮組
織４１側に位置し、中央部分は皮下組織４３に接し、針
先部近傍は腫瘍組織４２に接する。

この状態において、切換スイッチ３１１を介し、測定部
本体３１３に導かれる線材１１４が、導体１１２ｅに接
続された線材１１４となるように設定すると共に、スイ
ッチＳＷＩを閉じる（スイッチＳＷ２の状態はどちらで
も良い）。そして測定部本体３１３より、針電極１１と
平板電極２１との間に、例えば１０ＫＨｚの交流微小電
流を、定電流供給する。そのため、平板電極２１の銅箔
２２１と導体１１２ｅとの間に、導電性粘着材２２２ａ
、腹部の皮膚５１、被診断者である生体（乳房４４を含
む）を介して電流が流れる（このときに流れる電流は、
導体１１２ｅの近傍の皮下組織４３において集中してい
る）。

測定部本体３１３は、このときの導体１１２ｅと電極２
２ａ　、　２２ｂとの間に発生した電圧を検出し、イン
ピーダンスの測定を行う。このときの値を２３とする。

そしてスイッチＳ讐１を開くと共に、スイッチＳＷ２の
Ｃ接点とＣ接点とを接続し、同様の測定を行う。このと
きの値を２１とする。そしてスイッチＳＷＩの状態を変
えることなく、スイッチＳＷ２のｂ接点とＣ接点とを接
続し、同様の測定を行う。このときの値を２２とする。

これらの測定値Ｚｌ−２３はインピーダンス演算部３２
に送出される。

上記測定値は、導体１１２ｅ近傍の皮下組織４３に集中
した電流が流れたときの値であるが、これらの値は、導
体１１２ｅから腹部の皮膚５１に至るまでの生体インピ
ーダンスと、平板電極２１の電極２２ａ　、２２ｂと皮
膚５１との接触インピーダンスを含むインピーダンスが
関与し″た値となっている。

第７図は、上記測定における等価回路を示す説明図であ
る。以下においては、必要に応じて同図の参照を行う。

スイッチＳＷＩが閉じられたときの測定値ｚ３は、電極
２２ａと皮膚５１との値に生じた接触インピーダンス７
２ａと電極２２ｂと皮膚５１との間に生じた接触インピ
ーダンス７２ｂとの並列インピーダンスに、生体インピ
ーダンス７１が加算された値である。また測定値Ｚ１は
、生体インピーダンス７１と接触インピーダンス？２ａ
とが加算された値、Ｚ２は生体インピーダンス７１と接
触インピーダンス７２ｂ　とが加算された値となってい
ることから、接触インピーダンス７２ａをＺａ、接触イ
ンピーダンス７２ｂをｚｂ、並列インピーダンスをＺｄ
　（この値は、Ｚａ　Ｘ　Ｚｂ／　（Ｚａ＋Ｚｂ）に等
しい）、生体インピーダンス７１をＺｃとすると、 Ｚ１＝Ｚｃ＋Ｚａ　−−−■式 Ｚ２＝Ｚｃ＋Ｚｂ・・・■式 Ｚ３＝Ｚｃ＋Ｚｄ　−−−０式 なる関係が得られる。これらの関係から、インピーダン
ス演算部３２においては、０式、■式を０式に代入する
ことにより、Ｚｃを算出すると共に、Ｚｄの算出を行う
。

この演算以後は、インピーダンスＺｄが既知となること
から、インピーダンス測定部３１においては、スイッチ
ＳＷＩを閉じた状態でのインピーダンス測定を行い、測
定結果をインピーダンス演算部３２に送出する。インピ
ーダンス演算部３２では、インピーダンス測定部３Ｉよ
り送出された値からインピーダンスＺｄを減算し、減算
結果を生体インピーダンス７１を示す値として表示部３
３に送出する。

そのため、測定部本体３１３に導かれる線材１１４を、
第１図に示す最上部の導体１１２に接続された線材１１
４から、順次下方の導体１１２に接続された線材１１４
へと変化させることにより、表示部３３には、それぞれ
の導体１１２の、体表からの深さに対応した生体インピ
ーダンスの値が導かれることになる。

これらの測定において、第５図に示す腫瘍部４２が悪性
腫瘍である場合には、腫瘍部４２の生体インピーダンス
が高いことから、第８図に示すように、導体１１２ｆの
位置に対応する深さＤにおいて、その生体インピーダン
スが高くなる（８１により示す）曲線が表示部３３に表
示される。

第９図は、針電極の第２の実施例を示す一部破砕外観斜
視図である。

この実施□例においては、第１図に示す実施例と同様に
、短い円筒状の導体１０１が、リング状の絶縁材１０２
を、間に介して互いに固定されており、その中空部１０
３には、周囲がテフロン等によって覆われたステンレス
材等の導体からなる極めて細い摺動棒１０６が挿入され
ている。そしてこの摺動棒１０６の端部１０４には、導
体１０１を内周面側から摺動する微小な摺動金具１０５
が設けられている。また摺動棒１０６の反対側の端部に
゛は、線材１０７が接続されている。そしてこの線材１
０７により、摺動棒１０６は、直接に測定部本体３１３
と接続される構成となっている。

針電極を以上の構成とし、摺動棒１０６を、図示されて
いない駆動機構により移動させることによって、測定部
本体３１３と接続される導体１０１を変化させ、各導体
ｌｏｔが測定部本体３１３に接続される毎に、生体イン
ピーダンスの測定を行う。

なお本発明は上記実施例に限定されず、平板電極２１に
ついては、２つの電極２２ａ　、２２ｂを備えた構成に
ついて説明したが、その他の個数として、例えば３個等
の電極を備えた構成とすることが可能であり、この場合
には、３個等の電極の内、２つの電極の組み合わせ毎に
生体インピーダンスの測定を行い（３個の電極の場合に
は３種類の組み合わせができることから、３つの生体イ
ンピーダンスを測定値として得ることができる）、得ら
れた生体インピーダンスの平均値に基づいて、接触イン
ピーダンスを算出し、以後この算出された接触インピー
ダンスにより補正を行う構成とすることが可能である。

〈発明の効果〉 特許請求の範囲第１項記載の発明の生体インピーダンス
測定装置においては、針電極に、軸方向に沿って、互い
′に絶縁された複数の導体を設け、この導体の各々を用
いて生体インピーダンスの測定を行っていることから、
深さ情報に関係付けられた生体インピーダンスが測定さ
れることとなり、針電極の軸方向のインピーダンス断面
図が得られることから腫瘍の大きさや内部の状態、さら
に周辺部への浸潤等が画像としてとらえられ、腫瘍の良
性・悪性を決定するための判断材料が得られることによ
り、より信頼性の高い診断が可能となる。

また、特許請求の範囲第２項記載の発明に係る生体イン
ピーダンス測定装置においては、平板電極に、互いに絶
縁された電極を少なくとも２枚設けると共に、２枚の電
極の各々を単独に用いた生体インピーダンスの測定と、
２枚の電極を並列に接続し、並列に接続された電極を用
いた生体インピーダンスの測定とを行い、その測定結果
に基づいた演算によって、電極と生体との接触により生
じる接触インピーダンスの影響を除外していることから
、従来のように広い面積を持つ平板電極を必要としない
ので、電極を貼る部位も腹部とか背中といった限られた
部位からあらゆる部位が可能となり、面積が小さくなっ
たことにより使用後にはがす時の苦痛も軽減される。ま
た、平板電極の装着が不十分ではがれかかっているよう
な場合、接触インピーダンスが高くなることから電極の
装着状態も検出可能で、従来よりもはるかに扱い易く、
信頼性の高い診断を行うことのできる生体インピーダン
ス測定装置を提供するが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る針電極の一実施例を示す一部破
砕外観斜視図、第２図は、本発明に係る平板電極の一実
施例を電極側から見た様子を示す平面図、第３図は平板
電極の一部破砕側面図、第４図は、本発明の一実施例の
電気的構成を示すブロック線図、第５図は、被診断者ｌ
こ刺入された針電極の様子を示す説明図、第６図は、被
診断者の腹部に取り付けられた平板電極を示す説明図、
第７図は、針電極と平板電極とにより測定されるインピ
ーダンスの等価回路を示す説明図、第８図は、表示部に
表示される生体インピーダンスを示す説明図、第９図は
、針電極の第２の実施例を示す一部破砕外観斜視図であ
る。 １１・・・針電極 １１２・・・導体 ２１・・・平板電極 ２２ａ、２２ｂ−・・電極 ３１・・・インピーダンス測定部 ３２・・・インピーダンス演算部。 第１図 第２図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに絶縁された複数の導体が軸方向に沿って設
   けられた針電極を備え、 前記導体の各々を生体インピーダンスの測定電極として
   用いることを特徴とする生体インピーダンス測定装置。
2. （２）互いに絶縁された電極が少なくとも２枚設けられ
   た平板電極と、 前記２枚の電極の各々を単独に用いて生体インピーダン
   スの測定を行うと共に、前記２枚の電極を並列に接続し
   、この並列に接続された２枚の電極を用いて生体インピ
   ーダンスの測定を行うインピーダンス測定部と、 このインピーダンス測定部の出力に基づき、生体インピ
   ーダンスの算出を行うインピーダンス演算部とを備えた
   ことを特徴とする生体インピーダンス測定装置。