JPH029811B2 - - Google Patents

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JPH029811B2
JPH029811B2 JP62335010A JP33501087A JPH029811B2 JP H029811 B2 JPH029811 B2 JP H029811B2 JP 62335010 A JP62335010 A JP 62335010A JP 33501087 A JP33501087 A JP 33501087A JP H029811 B2 JPH029811 B2 JP H029811B2
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JP
Japan
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electrode
needle
body surface
electrodes
potential
Prior art date
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JP62335010A
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Japanese (ja)
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JPS6446434A (en
Inventor
Norio Akamatsu
Yasuhiro Toyosu
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Original Assignee
Individual
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Publication of JPS6446434A publication Critical patent/JPS6446434A/en
Publication of JPH029811B2 publication Critical patent/JPH029811B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、心臓電気現象を明確にとらえる為、
心臓に近い体表面の多くの点から電位を測定し、
測定した電位を演算してある時間における電位分
布図を表示する体表面心電計用の電極に関する。
In order to clearly capture cardiac electrical phenomena, the present invention
Measures electrical potential from many points on the body surface near the heart,
The present invention relates to an electrode for a body surface electrocardiograph that calculates a measured potential and displays a potential distribution diagram at a certain time.

【従来の技術並びにその問題点】[Conventional technology and its problems]

従来の心電計は、胸部6点の電位変化を測定し
ている。この心電計は、各点の観測波形から心臓
の異常を検査している。しかしながら、この方式
の心電計によつては、必ずしも全ての心臓電気現
象を明確に調べることが難しい。 近年、新しい方式の心電計として、例えば、心
臓に近い体表面の80〜200点に電極を配設し、全
ての電極から心電位を採取し、総合的に心臓の電
気現象を判断する体表面心電計が開発されてい
る。 体表面心電計は、例えば第1図に示すように、
ある時間における心臓付近の体表面に現れる電位
分布図を作成する。電位分布図は、心臓電気現象
の、体表面における電位の分布図である。電位分
布図は、全ての電極からの測定信号を基にして、
コンピユータで演算して求められる。すなわち、
ある時間における各電極の測定電位を、コンピユ
ータのメモリに記憶させ、各電極の測定電位に基
づいて、等電位点を計算し、等電位線を、例え
ば、数十マイクロボルトピツチにXYブロツクや
モニタテレビに書かせるものである。 この方式の心電計は、一定の時間間隔(例えば
数ミリ秒間隔)で電位分布図を表示させることに
よつて、心臓近傍の体表面に現れる、プラスある
いはマイナス領域の拡大、収縮状態、並びに電位
勾配の変化等が一目瞭然で、心電現象を明確に表
示する。 このように優れた特性を有するにもかかわら
ず、体表面心電計は今だに普及してない。それ
は、極めて多数の測定点から、同時に正確に心電
位を測定することが極めて難しいことが理由であ
る。この方式の心電計が、電極から正確に電位を
測定することが難しいのは、次の〜のことが
原因である。 測定点が著しく多いこと。 測定信号が、正確な測定信号であるか、誤差
のある測定信号であるかの判別が難しいこと。 電極の測定誤差が、電位分布図を著しく歪ま
せるが、その歪が心臓疾患が原因であるか、あ
るいは、測定誤差が原因であるかの判断が難し
い。 測定点が多くなることは、測定を飛躍的に困難
とする。例えば、各電極が100分の1の確率で測
定不良を起こすと仮定する。この場合、10点の電
極では、何れかの電極が測定不良を起こす確率
は、10分の1に過ぎない。言い換えると、10回測
定して、何れかの電極が測定誤差を発生する確率
は僅かに1回、残り9回は全ての電極が正確に測
定できる。しながら、同一の電極を使用して、
100点の心電位を測定すると、常時何れかの電極
が測定不良を起こすことになる、全ての電極で心
電位を正確に測定できない。各電極が100分の1
の確率で測定不良を起こすことは、実際の心電位
測定において決してまれなことではない。 このため、体表面心電計は、多数の電極を体表
面にセツトするのに時間がかかり、さらに、全て
の電極から正確に心電位を測定するのに著しく時
間がかかつているのが実状である。 さらに困つたことに、体表面心電計は、電極の
測定電位から、正確な測定電位であるか、不正確
な測定電位であるかがわかり難い欠点がある。そ
れは、従来の心電計のように、心電位の時間的な
変化を表示しないことが理由である。従来の心電
計のように、時間的に変化する波形を観測するも
のは、電極が接触不良を起こすと、零点がずれて
目でハツキリと測定誤差があることを知ることが
できる。しかしながら、体表面心電計は、心電位
の時間的な変化を表示するものでなく、電位分布
図を表示して、心臓の電気現象を検査するので、
電極の接触不良を電位分布図から見分けることが
難しい。 さらに、困つたことに、体表面心電計は患者に
よつて電位分布図が異なるが、心臓疾患による電
位分布図の歪と、測定不良による電位分布図の歪
とが類似することがある。このため、歪のある電
位分布図を見て、心臓に疾患があるのか、あるい
は、測定不良によるものかの判別が極めて難し
い。このことは、健康人を観測するにもかかわら
ず、電位分布図に歪ができることがあり、体表面
心電計の最大の欠陥となつている。 このため、従来の吸盤式の電極を使用して、約
百ケ所から正確に心電位を測定するには、4人で
30分から1時間以上も掛かり、うまくいつても、
1時間に1〜2人しか検査できない。 このため、この方式の心電計には、使い捨ての
電極が使用されている。使い捨ての電極は、表面
に粘着性のペーストと電解液とが塗布されてい
る。この電極は、吸盤式の電極よりも安定に心電
位を測定できる。しかしながら、この構造の電極
も、多数の心電位を同時に正確に測定することが
難しい。 さらに、体表面心電計の電極は、 個人差、男女差による体型にも対応でき、 体表面上の凹凸並びに、呼吸運動によるる凹
凸変動によつても測定誤差を生ずることがな
く、 更に、患者に対して恐怖感、苦痛、圧迫感を
与えることがなく、 更にまた、簡単かつ容易に、しかも迅速に脱
着できてメンテナンスに手間が掛からず、 しかも各電極を相対的に位置ずれなく定位置
に配設できることが要求される。 ところで、針電極をスプリングで弾性的に押し
出す構成の脳波計用の電極は開発されている(特
公昭54−30866号公報)。この構造の電極は体表面
心電計の電極に応用できる。この構造の電極を体
表面心電計の電極に応用する場合、正確に接触点
の電位を検出する為には、針電極を強い押圧力で
体表面に押し付ける必要がある。しかしながら、
実際には、針電極の押圧力に制限を受ける。電極
数が多いので、全体の押圧力が強くなることが理
由である。例えば1本の電極の押圧力を500g、
電極数を100組とすれば、全体では50Kgもの強い
力で胸部を押圧することになり、患者に強い圧迫
間を与える。体力衰えた病人の検査には、強い押
圧力で押圧することは決して好ましくない。 この為、単に電極の押圧力を強くするだけで
は、安定に心電位を測定できる電極を実用化でき
ない。 また、体表面心電計が精密な電位分布図を表示
するには、電極が正確に心電位を測定することに
加えて、 電極数を多くして、測定点を多くする。 電極を位置ずれしない状態で体表面にセツト
する。 ことも大切である。 測定点が多いほど、精密な電位分布図を作成で
きる。しかしながら、測定点が多い程、全ての電
極から正確に心電位を測定するのが難しくなる。 また、電極は特定の位置から位置ずれしないで
心電位を測定する必要がある。電極から心電位を
入力するコンピユータは、電極が決められた配列
にあると仮定して、電位分布図を計算する。電極
の位置が決められた位置からずれると、計算され
た電位分布図に歪ができる。コンピユータが仮想
した電極位置と、実際の測定位置とがずれるから
である。このため、電極は位置ずれなく、特定さ
れた体表面の心電位を測定できることが大切であ
る。
Conventional electrocardiographs measure potential changes at six points on the chest. This electrocardiograph tests for abnormalities in the heart from the observed waveforms at each point. However, with this type of electrocardiograph, it is difficult to clearly examine all cardiac electrical phenomena. In recent years, a new type of electrocardiograph has been introduced, for example, one that places electrodes at 80 to 200 points on the body surface near the heart, collects cardiac potential from all the electrodes, and comprehensively determines the electrical phenomena of the heart. Surface electrocardiographs have been developed. A body surface electrocardiograph, for example, as shown in Figure 1,
Create a potential distribution map that appears on the body surface near the heart at a certain time. A potential distribution map is a distribution map of potentials on the body surface of cardiac electrical phenomena. The potential distribution diagram is based on the measurement signals from all electrodes.
It is calculated by a computer. That is,
The measured potential of each electrode at a certain time is stored in the computer's memory, and the equipotential points are calculated based on the measured potential of each electrode. It's something to be shown on TV. This type of electrocardiograph displays an electric potential distribution diagram at fixed time intervals (e.g., several milliseconds) to detect the enlargement of positive or negative regions, the state of contraction, and the state of contraction that appear on the body surface near the heart. Changes in potential gradients, etc. are obvious at a glance, and electrocardiographic phenomena are clearly displayed. Despite having such excellent characteristics, body surface electrocardiographs have not yet become widespread. This is because it is extremely difficult to accurately measure cardiac potential from an extremely large number of measurement points at the same time. The reason why it is difficult for this type of electrocardiograph to accurately measure the potential from the electrodes is due to the following reasons. The number of measurement points is extremely large. It is difficult to determine whether a measurement signal is an accurate measurement signal or a measurement signal with an error. Electrode measurement errors significantly distort the potential distribution map, but it is difficult to determine whether the distortion is caused by heart disease or measurement errors. An increase in the number of measurement points makes measurement significantly more difficult. For example, assume that each electrode causes a measurement failure with a probability of 1/100. In this case, with 10 electrodes, the probability that any one of the electrodes will cause a measurement failure is only 1/10. In other words, out of 10 measurements, the probability that any electrode will produce a measurement error is only once, and all electrodes will be able to accurately measure the remaining 9 measurements. While using the same electrode,
If the cardiac potential is measured at 100 points, some electrode will always have a measurement error, and the cardiac potential cannot be measured accurately with all electrodes. Each electrode is 1/100
It is by no means rare in actual cardiac potential measurement that a measurement error occurs with a probability of . For this reason, with body surface electrocardiographs, it takes time to set many electrodes on the body surface, and it also takes a considerable amount of time to accurately measure cardiac potential from all electrodes. be. Further, the body surface electrocardiograph has the disadvantage that it is difficult to determine whether the measured potential is accurate or inaccurate based on the measured potential of the electrodes. This is because, unlike conventional electrocardiographs, they do not display temporal changes in cardiac potential. With conventional electrocardiographs that observe waveforms that change over time, if the electrodes make poor contact, the zero point shifts, and you can clearly see that there is a measurement error. However, body surface electrocardiographs do not display temporal changes in cardiac potential, but rather display potential distribution diagrams to examine electrical phenomena in the heart.
It is difficult to distinguish poor electrode contact from the potential distribution map. Further, it is a problem that although body surface electrocardiographs produce different potential distribution maps depending on the patient, distortion of the potential distribution diagram due to heart disease may be similar to distortion of the potential distribution diagram due to poor measurement. For this reason, it is extremely difficult to determine whether there is a heart disease or due to poor measurement by looking at a distorted potential distribution diagram. This is the biggest drawback of body surface electrocardiographs, as the potential distribution map may be distorted even when observing a healthy person. For this reason, it takes four people to accurately measure cardiac potential from approximately 100 locations using conventional suction cup electrodes.
It takes 30 minutes to over an hour, and even if everything goes well,
Only one or two people can be tested per hour. For this reason, this type of electrocardiograph uses disposable electrodes. Disposable electrodes have adhesive paste and electrolyte applied to their surfaces. This electrode can measure cardiac potential more stably than a suction cup type electrode. However, with this electrode structure, it is difficult to accurately measure multiple cardiac potentials simultaneously. Furthermore, the electrodes of the body surface electrocardiograph can accommodate body shapes due to individual differences and gender differences, and do not cause measurement errors due to irregularities on the body surface or variations in irregularities due to breathing movement. It does not cause fear, pain, or pressure to the patient, and it can be easily and quickly attached and detached, requiring no maintenance, and each electrode can be placed in a fixed position without relative displacement. It is required that it can be placed in Incidentally, an electrode for electroencephalography in which a needle electrode is elastically pushed out by a spring has been developed (Japanese Patent Publication No. 30866/1986). Electrodes with this structure can be applied to body surface electrocardiograph electrodes. When applying an electrode with this structure to a body surface electrocardiograph, it is necessary to press the needle electrode against the body surface with a strong pressing force in order to accurately detect the potential at the contact point. however,
In reality, it is limited by the pressing force of the needle electrode. The reason is that since the number of electrodes is large, the overall pressing force is strong. For example, if the pressing force of one electrode is 500g,
If the number of electrodes is 100, the entire chest will be pressed with a strong force of 50 kg, giving the patient intense compressions. It is never preferable to press with a strong pressure when examining a patient with weakened physical strength. For this reason, it is not possible to put into practical use an electrode that can stably measure cardiac potential simply by increasing the pressing force on the electrode. In addition, in order for a body surface electrocardiograph to display a precise potential distribution map, in addition to using electrodes to accurately measure cardiac potential, the number of electrodes must be increased to increase the number of measurement points. Set the electrode on the body surface without shifting the position. That is also important. The more measurement points there are, the more precise the potential distribution map can be created. However, the more measurement points there are, the more difficult it becomes to accurately measure cardiac potential from all electrodes. Furthermore, it is necessary to measure the cardiac potential without moving the electrode from a specific position. A computer that receives cardiac potentials from the electrodes calculates a potential distribution map assuming that the electrodes are in a defined array. If the position of the electrode deviates from the determined position, distortion will occur in the calculated potential distribution map. This is because the electrode position imagined by the computer and the actual measurement position deviate from each other. For this reason, it is important that the electrodes be able to measure the cardiac potential at a specified body surface without shifting their positions.

【この発明の目的】[Object of this invention]

本発明は互いに接近して配設された電極が、凹
凸ある人体表面に安定に接触し、体表面箇所の電
位を正確に検出できる体表面心電計の電極を提供
するにある。 また、本発明の他の重要な目的は、体表面への
押圧力が弱く、患者に圧迫感、不快感を与えるこ
となく体表面電位が検出できる体表面心電計用の
電極を提供するにある。
An object of the present invention is to provide electrodes for a body surface electrocardiograph, in which electrodes arranged close to each other can stably contact the uneven human body surface and accurately detect potentials at body surface locations. Another important object of the present invention is to provide an electrode for a body surface electrocardiograph that has a weak pressing force on the body surface and can detect body surface potential without causing pressure or discomfort to the patient. be.

【従来の問題点を解決する為の手段】[Means to solve conventional problems]

この発明の体表面心電計用の電極は、下記の構
成を備えている。 (a) 体表面心電計用の電極は、人体胸部の皮膚表
面の複数箇所に接触して、接触点の電位を検出
する電極である。 (b) 電極は、人体の皮膚表面に直接接触する複数
本の針電極と、この針電極を有する本体と、針
電極の先端を弾性的に体表面に向けて押圧する
弾性体とを備えている。 (c) 針電極は、これが人体の表面に接触して心電
位が検出できるように、少なくとも表面が導電
性を有する。 (d) 複数本の針電極が互いに接近して配設されて
おり、これ等互いに接近して配設された複数の
針電極は、何らか1本が人体表面に接触すると
体表面の心電位を検出できるように、電気的に
並列に接続されて1組の電極ユニツトを形成し
ている。 (e) 電極ユニツトは複数組あり、ひとつの電極ユ
ニツト内においては、何れの針電極が心電位を
測定しても、位置の誤差が少なくなるように、
ひとつの電極ユニツト内の針電極間隔は、隣接
する電極ユニツト間の距離に比較して接近され
ている。 (f) 全ての針電極が均一に体表面に押圧されるよ
うに、針電極は、弾性体によつてそれぞれが独
立して弾性的に体表面に向かつて出入り自在
で、かつ、同じ電極ユニツトを構成する針電極
は、平行ないしほぼ平行に移動自在に取り付け
られている。 (g) 各組の電極ユニツトの何れかまたは全体の針
電極が、体表面局部の電位を検出し、複数組の
電極ユニツトで人体胸部の特定点の心電位を局
部的に検出し、この心電信号が、演算回路に入
力されるように構成されている。
The electrode for a body surface electrocardiograph of the present invention has the following configuration. (a) Electrodes for body surface electrocardiographs are electrodes that touch multiple points on the skin surface of the human chest and detect the potential at the points of contact. (b) The electrode includes a plurality of needle electrodes that directly contact the skin surface of the human body, a main body having the needle electrodes, and an elastic body that elastically presses the tips of the needle electrodes toward the body surface. There is. (c) At least the surface of the needle electrode is electrically conductive so that cardiac potential can be detected by contacting the surface of the human body. (d) A plurality of needle electrodes are arranged close to each other, and when one of these needle electrodes arranged close to each other comes into contact with the human body surface, the cardiac potential on the body surface increases. The electrodes are electrically connected in parallel to form a set of electrode units so that the electrodes can be detected. (e) There are multiple sets of electrode units, and within one electrode unit, no matter which needle electrode measures the cardiac potential, positional errors are minimized.
The needle electrode spacing within one electrode unit is close compared to the distance between adjacent electrode units. (f) In order for all needle electrodes to be pressed uniformly against the body surface, each needle electrode can be moved in and out of the body surface independently and elastically by an elastic body, and must be connected to the same electrode unit. The needle electrodes constituting the device are attached so as to be movable in parallel or substantially parallel. (g) The needle electrodes of any or all of the electrode units in each set detect the local potential on the body surface, and the multiple sets of electrode units locally detect the cardiac potential at a specific point on the human chest; The electrical signal is configured to be input to the arithmetic circuit.

【作用効果】[effect]

体表面心電計が、精密に電位分布図を作成する
には、前にも述べたように、 多数の電極でもつて、 位置ずれなく 正確に心電位を測定することが大切である。 ところで、人体の皮膚表面は、電気的には極め
て不均一な層で、部分的に電極の接触抵抗が著し
く変動する。電極の皮膚表面への接触抵抗は、電
極の押圧力によつて変動するが、電極と人体表面
との間に電解液を使用しないで、痛くない程度に
針電極を押圧すると、電極と皮膚との接触抵抗
は、接触部分によつて、数十kΩ〜数千kΩと大
幅に変動する。例えば、針電極が、皮膚の毛穴の
近傍に接触すると電気抵抗は著しく低下する傾向
がある。 このため、針電極のように、体表面の局部に接
触する電極は、見た目では先端が人体表面に接触
されていても、正確に心電位を測定できないこと
がある。針電極の先端が、皮膚の接触抵抗の高い
部分に接触することがあるのが理由である。接触
抵抗が高い部分に接触する針電極は、患者が痛く
て辛抱できないほど強く皮膚を押圧しない限り、
針電極と皮膚との接触抵抗を低くして正確に心電
位を測定できない。それは、1本の針電極でも痛
くて辛抱できない押圧力である。100本もの針電
極をこのように強い押圧力で体表面に押圧するこ
とは、苦痛と、総圧力の両方から実際には採用で
きない。 しかしながら、皮膚との接触抵抗が低い部分に
接触する針電極は、弱い圧力で皮膚に押圧されて
正確に心電位を測定できる。 この発明の体表面心電計用の電極は、人体表面
に特有の状態を有効に利用して、全体としては弱
い押圧力で、しかも正確に心電位を測定すること
に成功している。すなわち、この発明の体表面心
電計用の電極は、複数の針電極で構成される電極
ユニツトで、体表面の特定点に誘導される心電位
を測定する。1組の電極ユニツトは、体表面の1
点の心電位を測定している。複数組の電極ユニツ
トを使用して、体表面の複数点の心電位を測定し
ている。1組の電極ユニツトは、全ての針電極が
正確に心電位を測定する必要はない。何れか1本
の針電極で正確に心電位を測定できると、他の針
電極で正確に心電位を測定できなくても、その電
極ユニツトは、正確に心電位を測定できる。必ず
しも、全ての針電極が正確に心電位を測定する必
要はない。さらに、この発明の電極は、各々の針
電極が独立して、弾性的に体表面に押圧されてい
る。しかも、同じ組の電極ユニツトを構成する針
電極は、互いに平行ないしはほぼ平行に移動自在
で、弾性体でもつて体表面に押圧されている。 この構造の電極は、各針電極が体表面の凹凸に
対応して出入りし、各々の電極は弾性的に体表面
に押圧される。この状態で体表面にセツトされた
電極は、針電極が理想に近い状態で体表面に押圧
される。ただ、いかに理想の状態で体表面に押圧
されたとしても、全ての針電極が正確に心電位を
測定できるわけではない。このため、この発明の
電極は、複数の針電極で1組の電極ユニツトを構
成している。1組の電極ユニツトを構成する針電
極は、どれか1本が正確に心電位を測定できれば
よい。1組の電極ユニツトを構成する全ての針電
極が、心電位を正確に測定できない確率は極めて
低くなる。 例えば、各針電極が心電位を正確に測定できな
い確率を100分の1と仮定し、1組の電極ユニツ
トを4本の針電極で構成するとすれば、4本全て
の針電極が心電位を測定できない確率は、108
の1となり殆ど皆無になる。この電極ユニツトを
100組使用すると、心電位を正確に測定できない
確率は、わずかに106分の1(100万分の1)に過
ぎない。 すなわち、この発明の電極は、極めて簡単な構
成であるにもかかわらず、多数の電極を使用し
て、正確に心電位を測定できる特長がある。 ところで、針電極が正確に心電位を測定できる
かどうかは、針電極と体表面との接触抵抗できま
る。針電極と皮膚表面との接触抵抗が、針電極が
接続された初段アンプの入力インピーダンスより
も高い場合、例え針電極が体表面に接触しても正
確に心電位を検出できない。例えば、初段アンプ
の入力インピーダンスが10MΩで、針電極と体表
面との接触抵抗が2MΩの場合、針電極に誘導さ
れた心電位は、約20%低下して初段アンプに入力
される。通常の状態で、針電極と体表面との接触
抵抗が数MΩ以上となることは決して希ではな
い。 針電極と皮膚表面と接触抵抗は、針電極の押圧
力を強くすると小さくなる。従つて、測定制度を
高くするためには、針電極を、可能な限り強い力
で体表面に押圧するのがよい。しかしながら、強
く押圧する針電極は、患者に苦痛を与える。この
ため、針電極は、弱すぎても、また、強すぎても
よくない。全ての針電極を体表面に所定の押圧力
で押圧することが極めて大切である。 このことを実現するために、この発明の電極
は、電極ユニツトを構成する針電極を、各々独立
して弾性的に押し出される構造にしている。従つ
て、各針電極は、体の凹凸に対応して出入りし、
体表面に理想の状態で押圧される。体表面に押圧
される複数の針電極は、何れかが、アンプの入力
インピーダンスよりも低い接触抵抗で体表面に接
触し、正確に心電位を測定する。 この為、この発明の体表面心電計用の電極を使
用して、多種多様の体型を有する多くの患者の心
臓電気現象を正確に検査できる特長が実現でき
る。 また、何れか1本の針電極が電気的に体表面に
接触することによつて、心電位が正確に測定でき
るので、1本の針電極の押圧力を弱くして患者に
与える苦痛を極減して、心臓電気現象を正確に検
査できる特長も実現する。
In order for a body surface electrocardiograph to accurately create a potential distribution map, it is important to accurately measure cardiac potential without positional deviation even with a large number of electrodes, as mentioned above. By the way, the skin surface of the human body is an electrically extremely non-uniform layer, and the contact resistance of electrodes varies significantly in some areas. The contact resistance of the electrode to the skin surface varies depending on the pressing force of the electrode, but if you press the needle electrode to a painless level without using an electrolyte between the electrode and the human body surface, the contact resistance between the electrode and the skin will increase. The contact resistance varies greatly, from several tens of kilohms to several thousand kilohms, depending on the contact portion. For example, when a needle electrode comes into contact with skin near pores, electrical resistance tends to drop significantly. For this reason, an electrode that contacts a local part of the body surface, such as a needle electrode, may not be able to accurately measure cardiac potential even if the tip appears to be in contact with the human body surface. This is because the tip of the needle electrode may come into contact with a portion of the skin with high contact resistance. Needle electrodes that come into contact with areas of high contact resistance should not be pressed against the skin so hard that the patient cannot bear it due to pain.
The contact resistance between the needle electrode and the skin is too low to accurately measure cardiac potential. It is a pressing force that is painful and difficult to endure even with a single needle electrode. Pressing 100 needle electrodes against the body surface with such strong pressure is not practical due to both the pain and the total pressure. However, needle electrodes that come into contact with areas with low contact resistance with the skin are pressed against the skin with weak pressure and can accurately measure cardiac potential. The electrode for a body surface electrocardiograph of the present invention makes effective use of the unique conditions of the human body surface and succeeds in accurately measuring cardiac potential with a weak pressing force as a whole. That is, the electrode for a body surface electrocardiograph of the present invention is an electrode unit composed of a plurality of needle electrodes, and measures the cardiac potential induced at a specific point on the body surface. One set of electrode units covers one part of the body surface.
Measuring the cardiac potential at a point. Multiple sets of electrode units are used to measure cardiac potential at multiple points on the body surface. In one set of electrode units, it is not necessary that all needle electrodes accurately measure cardiac potential. If any one needle electrode can accurately measure the cardiac potential, that electrode unit can accurately measure the cardiac potential even if the other needle electrodes cannot accurately measure the cardiac potential. Not all needle electrodes necessarily measure cardiac potential accurately. Further, in the electrode of the present invention, each needle electrode is independently and elastically pressed against the body surface. Furthermore, the needle electrodes constituting the same set of electrode units are movable in parallel or nearly parallel to each other, and are pressed against the body surface by elastic bodies. In this electrode structure, each needle electrode moves in and out in response to the unevenness of the body surface, and each electrode is elastically pressed against the body surface. The needle electrode set on the body surface in this state is pressed against the body surface in an almost ideal state. However, even when pressed against the body surface under ideal conditions, not all needle electrodes can accurately measure cardiac potential. Therefore, in the electrode of the present invention, a plurality of needle electrodes constitute one set of electrode units. It is sufficient that any one of the needle electrodes constituting a set of electrode units can accurately measure cardiac potential. The probability that all needle electrodes constituting one set of electrode units will not be able to accurately measure cardiac potential is extremely low. For example, assuming that the probability that each needle electrode cannot accurately measure cardiac potential is 1/100, and one set of electrode units is composed of four needle electrodes, all four needle electrodes will measure cardiac potential. The probability that it cannot be measured is 1 in 108 , which is almost zero. This electrode unit
If 100 sets are used, the probability of not being able to accurately measure cardiac potential is only 1 in 10 6 (1 in a million). That is, although the electrode of the present invention has an extremely simple configuration, it has the advantage of being able to accurately measure cardiac potential using a large number of electrodes. By the way, whether a needle electrode can accurately measure cardiac potential is determined by the contact resistance between the needle electrode and the body surface. If the contact resistance between the needle electrode and the skin surface is higher than the input impedance of the first stage amplifier to which the needle electrode is connected, the cardiac potential cannot be accurately detected even if the needle electrode contacts the body surface. For example, if the input impedance of the first-stage amplifier is 10MΩ and the contact resistance between the needle electrode and the body surface is 2MΩ, the cardiac potential induced in the needle electrode is input to the first-stage amplifier with a drop of about 20%. Under normal conditions, it is not uncommon for the contact resistance between the needle electrode and the body surface to be several MΩ or more. The contact resistance between the needle electrode and the skin surface becomes smaller when the pressing force of the needle electrode is increased. Therefore, in order to increase measurement accuracy, it is preferable to press the needle electrode against the body surface with as strong a force as possible. However, strongly pressing needle electrodes cause pain to the patient. For this reason, the needle electrode should not be too weak or too strong. It is extremely important to press all needle electrodes against the body surface with a predetermined pressing force. In order to achieve this, the electrode of the present invention has a structure in which the needle electrodes constituting the electrode unit are each elastically pushed out independently. Therefore, each needle electrode moves in and out according to the unevenness of the body.
Pressed against the body surface in ideal conditions. Any one of the plurality of needle electrodes pressed against the body surface contacts the body surface with a contact resistance lower than the input impedance of the amplifier, and accurately measures the cardiac potential. Therefore, by using the electrode for a body surface electrocardiograph of the present invention, it is possible to realize the feature of accurately testing the cardiac electrical phenomena of many patients having a wide variety of body types. In addition, since the cardiac potential can be measured accurately by electrically contacting the body surface with any one needle electrode, the pressing force of one needle electrode can be weakened to minimize the pain caused to the patient. It also has the advantage of being able to accurately test cardiac electrical phenomena.

【好ましい実施例】[Preferred embodiment]

以下、その実施例を図面に基づいて説明する。 第2図に示す心電計は、電極1と、演算回路2
と、操作スイツチ3と、XYプロツタ4と、モニ
タテレビ4′とからなる。 電極1は、第3図ないし第5図に示すように、
10個の本体6と、1組の本体6に取り付けられた
8組の電極ユニツト5とからなる。 各本体6は、紐状のゴム状弾性体である可撓性
部材7でもつて連結されており、最も外側に位置
する本体6には、伸縮性の巻付バンド8が連結さ
れており、この巻付バンド8の先端部には、付着
性テープ9が縫着されている。 電極ユニツト5は4本の針電極5Nで構成され
ている。針電極5Nは、第4図に示すように、本
体6に、出入り自在に並設されている。 本体6は、下方が開口された箱形のケース10
と、2枚の絶縁状の板材11,12とを備えてい
る。2枚の板材11,12はこれを貫通して、電
極ユニツトを構成する針電極5Nが出入り自在に
挿通されている。板材11,12間に、針電極5
Nを弾性的に押し出す弾性体であるコイルスプリ
ング13が配設されている。 コイルスプリング13は押バネで、針電極5N
に挿通され、下端は針電極5Nの中間に、上端は
上方の板材11を貫通して、板材上面にプリント
印刷された銅膜等の導電層14に接続されてい
る。 第5図及び第6図に示す本体6は、ひとつの本
体6に、8組の電極ユニツト5を備え、1組の電
極ユニツト5は4本の針電極5Nからなつてい
る。 4本の針電極5Nは、各組の電極ユニツト5の
間隔に比べて相当に接近して、例えば、電極ユニ
ツト間隔の数分の1〜数十分の1だけ離されて並
設されている。4本の針電極5Nに挿入されたコ
イルスプリング13は、板材上面の導電層14で
接続されている。 この構造は、例えば、針電極5Nの間隔を1〜
15mmと相当に接近できる。このように、針電極5
Nを押し出すコイルスプリング13でもつて、針
電極5Nの検出電位を引出線15に伝達する構造
は、各針電極5Nが互いに影響を受けずに自由に
上下動する点において理想的な構造となる。 上方の板材11は、針電極5Nが挿通される貫
通孔に、筒体16が挿入されている。 筒体16には、ステンレス、銅、アルミニウム
或は導電性の合金等の金属線である針電極5Nと
の摩擦抵抗が小さくなるように、金属製の筒体、
或は内側面が平滑で摩擦抵抗の小さい筒体が使用
される。またこの筒体16は、第6図に示す如
く、板材11の下端から多少下方に突出してい
る。突出部分に、針電極5Nが押し込まれてコイ
ルスプリング13が押し潰された状態で、コイル
スプリング13の上端部が挿入される。この構造
によると、針電極5Nが奥まで押し込まれた状態
で、押し潰されたコイルスプリング13が針電極
5Nに接触してコイルスプリング13が針電極5
Nの動きを制止するのを防止でき、針電極5Nは
いつもスムーズに出入する。 コイルスプリング13に弾性的に押し出される
針電極5Nは、コイルスプリング13の下端が、
例えばハンダ付や溶接によつて固定されて太くな
つた箇所が下の板材12の貫通孔17に引つ掛か
ることによつて抜け出るのが阻止される。上方の
板材11は、第7図に示すように銅膜等の導電層
14がプリント印刷され、この導電層14の一端
に引出線15が接続される。 第8図に示す本体は、針電極5Nの上端で、上
の板材の上方にコイルスプリング13が配設され
ており、コイルスプリングに針電極5Nが挿通さ
れている。コイルスプリングは引つ張りバネで、
上端が針電極の上端に連結され、下端が板材表面
にプリント印刷された導電層に溶着されており、
導電層に引出線が接続されている。 第9図の本体は、上の板材の上下にコイルスプ
リングが配設されている。この構造によると、上
下にいずれか一方のあるいは両方のコイルスプリ
ングの一端を板材の導電層に接続し、導電層に引
出線を接続すれば良い。この場合、いずれか片方
の固形物を相当に軟らかく、すなわち、単位長さ
を伸ばすのに必要な力である弾性係数を相当に小
さくするのもよい。 各ブロツクを連結する可撓部材7には、伸縮性
のない紐やバンド、あるいは可撓性のある柔軟な
合成樹脂等が使用できる。 電極に接続された引出線15は、1本のシール
ド線26に集合され、シールド線26でもつて演
算回路2に接続される。 ところで、電極で検出される心電位信号レベル
は相当に低く、外部雑音の除去を充分に考慮され
なければならない。 各ブロツクを独立してシールドすることによつ
てS/N比をよくできる。更に雑音レベルを低下
させるには、ブロツク内に、電極で検出した信号
を増幅する増幅手段、例えばFETを内蔵させる
のがよい。 FET18と電極ユニツト5との接続は、第1
0図に示すように、各本体内に電源を内蔵させる
必要はなく、FET18の負荷抵抗Rを演算回路
内に内蔵させればよい。また、好都合なことに、
FET18を内蔵しても引出線15の数は増加し
ない。すなわち、8組の電極ユニツトを備える本
体は、8個のFETを内蔵させ、8本の出力信号
用引出線15と1本のアース線で体表面検出電位
を演算回路2に伝送できる。 第11図に、電極を人体胸部に装着した状態を
示す。すなわち、各本体6を心臓に近い体表面に
置き、巻付バンド8の両端を付着性テープ9でも
つて互いに連結して本体6の電極を体表面に一定
の圧力で接触させる。この場合、第11図に示す
ように、本体6の外側を更に伸縮性のバンド19
で締め付けて、より強い力で電極を体表面に押
圧、接触させるのも良い。 演算回路2は、電極から送られてくる電気信号
を決められた方式に従つて演算処理し、例えば電
極から送られてくる電気信号から、一定時間おき
に、等電位線を計算し、その出力信号をXYプロ
ツタ4とモニタテレビ4′とに送り、これ等に等
電位図を書かせる。
Examples thereof will be described below based on the drawings. The electrocardiograph shown in FIG. 2 consists of an electrode 1 and an arithmetic circuit 2.
, an operation switch 3, an XY plotter 4, and a monitor television 4'. The electrode 1, as shown in FIGS. 3 to 5,
It consists of ten main bodies 6 and eight sets of electrode units 5 attached to one set of main bodies 6. Each main body 6 is connected by a flexible member 7 which is a string-like rubber-like elastic body, and an elastic wrapping band 8 is connected to the outermost main body 6. An adhesive tape 9 is sewn to the tip of the wrapping band 8. The electrode unit 5 is composed of four needle electrodes 5N. As shown in FIG. 4, the needle electrodes 5N are arranged side by side in the main body 6 so as to be able to move in and out. The main body 6 includes a box-shaped case 10 that is open at the bottom.
and two insulating plates 11 and 12. The needle electrode 5N forming the electrode unit is inserted through the two plates 11 and 12 so as to be freely removable and removable. A needle electrode 5 is placed between the plates 11 and 12.
A coil spring 13, which is an elastic body that elastically pushes out N, is provided. The coil spring 13 is a push spring, and the needle electrode 5N
The lower end passes through the middle of the needle electrode 5N, and the upper end passes through the upper plate 11 and is connected to a conductive layer 14 such as a copper film printed on the upper surface of the plate. The main body 6 shown in FIGS. 5 and 6 has eight sets of electrode units 5 in one main body 6, and one set of electrode units 5 is composed of four needle electrodes 5N. The four needle electrodes 5N are arranged in parallel, fairly close to each other compared to the spacing between the electrode units 5 of each set, and spaced apart by, for example, a fraction of the spacing between the electrode units. . The coil springs 13 inserted into the four needle electrodes 5N are connected by a conductive layer 14 on the upper surface of the plate. In this structure, for example, the interval between the needle electrodes 5N is set to 1 to 1.
You can get quite close to it at 15mm. In this way, the needle electrode 5
The structure in which the detected potential of the needle electrodes 5N is transmitted to the leader line 15 even with the coil spring 13 pushing out N is an ideal structure in that each needle electrode 5N can freely move up and down without being influenced by each other. In the upper plate member 11, a cylinder 16 is inserted into a through hole through which the needle electrode 5N is inserted. The cylindrical body 16 is made of metal so as to reduce the frictional resistance with the needle electrode 5N, which is a metal wire made of stainless steel, copper, aluminum, or a conductive alloy.
Alternatively, a cylindrical body with a smooth inner surface and low frictional resistance is used. Further, as shown in FIG. 6, this cylindrical body 16 protrudes somewhat downward from the lower end of the plate material 11. The upper end portion of the coil spring 13 is inserted into the protruding portion with the needle electrode 5N being pushed in and the coil spring 13 being crushed. According to this structure, when the needle electrode 5N is pushed all the way in, the crushed coil spring 13 contacts the needle electrode 5N, and the coil spring 13 moves into the needle electrode 5N.
This prevents the movement of the needle electrode 5N from being stopped, and the needle electrode 5N always moves in and out smoothly. The needle electrode 5N, which is elastically pushed out by the coil spring 13, has a lower end of the coil spring 13.
For example, the thickened portion fixed by soldering or welding gets caught in the through hole 17 of the plate material 12 below, and is prevented from slipping out. As shown in FIG. 7, the upper plate material 11 is printed with a conductive layer 14 such as a copper film, and a lead wire 15 is connected to one end of the conductive layer 14. In the main body shown in FIG. 8, a coil spring 13 is disposed above the upper plate at the upper end of the needle electrode 5N, and the needle electrode 5N is inserted through the coil spring. A coil spring is a tension spring.
The upper end is connected to the upper end of the needle electrode, and the lower end is welded to the conductive layer printed on the surface of the plate material.
A leader wire is connected to the conductive layer. In the main body shown in FIG. 9, coil springs are arranged above and below the upper plate. According to this structure, one end of one or both of the upper and lower coil springs may be connected to the conductive layer of the plate material, and a leader wire may be connected to the conductive layer. In this case, one of the solid materials may be made considerably softer, that is, the elastic modulus, which is the force required to extend a unit length, may be made considerably smaller. For the flexible member 7 that connects each block, a non-stretchable string or band, a flexible synthetic resin, or the like can be used. The lead wires 15 connected to the electrodes are collected into one shielded wire 26, and the shielded wire 26 is also connected to the arithmetic circuit 2. By the way, the electrocardiogram signal level detected by the electrodes is quite low, and sufficient consideration must be given to removing external noise. By shielding each block independently, the S/N ratio can be improved. In order to further reduce the noise level, it is preferable to incorporate amplification means, such as an FET, for amplifying the signal detected by the electrodes in the block. The connection between the FET 18 and the electrode unit 5 is the first
As shown in FIG. 0, there is no need to incorporate a power supply in each main body, and the load resistance R of the FET 18 may be incorporated in the arithmetic circuit. Also, conveniently,
Even if the FET 18 is incorporated, the number of leader lines 15 does not increase. That is, the main body having eight sets of electrode units incorporates eight FETs, and can transmit the body surface detection potential to the arithmetic circuit 2 using eight output signal lead lines 15 and one ground wire. FIG. 11 shows a state in which the electrode is attached to the human chest. That is, each main body 6 is placed on the body surface near the heart, and both ends of the wrapping band 8 are connected to each other with adhesive tape 9 to bring the electrodes of the main body 6 into contact with the body surface with a constant pressure. In this case, as shown in FIG.
It is also a good idea to tighten the electrode with a stronger force to press and contact the electrode with the body surface. The arithmetic circuit 2 processes the electrical signals sent from the electrodes according to a predetermined method, calculates equipotential lines at regular intervals from the electrical signals sent from the electrodes, and outputs the results. A signal is sent to the XY plotter 4 and monitor television 4', and an equipotential diagram is drawn on these.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は心臓付近の体表面等電位図、第2図は
本発明の電極が使用される心電計のブロツク線
図、第3図ないし第5図はこの発明の一実施例に
かかる電極の斜視図、断面図、底面図、第6図、
第8図、第9図は電極ユニツトの取付箇所を示す
断面図、第7図は板材の平面図、第10図は電極
に接続されるFETの結線図、第11図は電極の
装着状態を示す断面図である。 1……電極、2……演算回路、3……操作スイ
ツチ、4……XYプロツタ、4′……モニタテレ
ビ、5……電極ユニツト、5N……針電極、6…
…本体、7……可動部材、8……巻付バンド、9
……付着性テープ、10……ケース、11……板
材、12……板材、13……コイルスプリング、
14……導電層、15……引出線、16……筒
体、17……貫通孔、18……FET、19……
バンド、26……シールド線。
Figure 1 is a body surface equipotential diagram near the heart, Figure 2 is a block diagram of an electrocardiograph in which the electrode of the present invention is used, and Figures 3 to 5 are electrodes according to an embodiment of the present invention. Perspective view, sectional view, bottom view, Fig. 6,
Figures 8 and 9 are cross-sectional views showing the mounting location of the electrode unit, Figure 7 is a plan view of the plate, Figure 10 is a wiring diagram of the FET connected to the electrode, and Figure 11 shows the mounting state of the electrode. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Electrode, 2...Arithmetic circuit, 3...Operation switch, 4...XY plotter, 4'...Monitor TV, 5...Electrode unit, 5N...Needle electrode, 6...
...Main body, 7...Movable member, 8...Wrap band, 9
... Adhesive tape, 10 ... Case, 11 ... Plate material, 12 ... Plate material, 13 ... Coil spring,
14...Conductive layer, 15...Leader wire, 16...Cylinder, 17...Through hole, 18...FET, 19...
Band, 26...shielded wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記の構成を有する体表面心電計用の電極。 (a) 人体胸部の皮膚表面の複数箇所に接触して、
接触点の電位を検出する電極である。 (b) 電極は、人体の皮膚表面に直接接触する複数
本の針電極と、この針電極を有する本体と、針
電極の先端を弾性的に体表面に向けて押圧する
弾性体とを備えている。 (c) 針電極は少なくとも表面が導電性を有する。 (d) 複数本の針電極が互いに接近して配設されて
おり、これ等互いに接近して配設された複数の
針電極は、電気的に並列に接続されて1組の電
極ユニツトを形成している。 (e) 電極ユニツトは複数組あり、ひとつの電極ユ
ニツト内の針電極間隔は、隣接する電極ユニツ
ト間の距離に比較して接近されている。 (f) 針電極は、弾性体によつてそれぞれが独立し
て弾性的に体表面に向かつて出入り自在で、か
つ、同じ組の電極ユニツトを構成する針電極
は、平行ないしほぼ平行に移動自在に取り付け
られている。 (g) 各組の電極ユニツトが体表面局部の電位を検
出し、複数組の電極ユニツトで人体胸部の心電
位を局部的に検出し、この心電信号が、演算回
路に入力されるように構成されている。
[Claims] 1. An electrode for a body surface electrocardiograph having the following configuration. (a) By touching multiple points on the skin surface of the human chest,
This is an electrode that detects the potential at the point of contact. (b) The electrode includes a plurality of needle electrodes that directly contact the skin surface of the human body, a main body having the needle electrodes, and an elastic body that elastically presses the tips of the needle electrodes toward the body surface. There is. (c) At least the surface of the needle electrode is conductive. (d) A plurality of needle electrodes are arranged close to each other, and the plurality of needle electrodes arranged close to each other are electrically connected in parallel to form a set of electrode units. are doing. (e) There are multiple sets of electrode units, and the needle electrode spacing within one electrode unit is close compared to the distance between adjacent electrode units. (f) The needle electrodes are capable of independently and elastically moving in and out toward the body surface using elastic bodies, and the needle electrodes constituting the same set of electrode units are free to move in parallel or almost parallel. is attached to. (g) Each set of electrode units detects the local potential of the body surface, multiple sets of electrode units locally detect the cardiac potential of the human chest, and this electrocardiographic signal is input to the calculation circuit. It is configured.
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