JPH0832263B2 - 生体組織のインピーダンス測定装置 - Google Patents

生体組織のインピーダンス測定装置

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JPH0832263B2
JPH0832263B2 JP62146191A JP14619187A JPH0832263B2 JP H0832263 B2 JPH0832263 B2 JP H0832263B2 JP 62146191 A JP62146191 A JP 62146191A JP 14619187 A JP14619187 A JP 14619187A JP H0832263 B2 JPH0832263 B2 JP H0832263B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、身体組織におけるインピーダンス測定装置
に関する。
〔従来の技術〕
身体組織に電気信号を与えるための信号源と、与えら
れた電気信号に関係して身体組織からのインピーダンス
信号を検出するための検出装置とを備え、単に高いほう
の周波数の信号成分を分離する形の評価装置を有する測
定装置はたとえば米国特許第4303075号明細書による周
波数制御される心臓ペースメーカと関連して公知であ
る。低いほうの周波数の信号成分も高いほうの周波数の
信号成分も分離する形の評価装置を有する別の測定装置
は手術の際の血液損失の測定と関連してたとえば米国特
許第3532086号明細書により公知である。低いほうの周
波数の信号成分は血液量の１つの尺度である。
身体組織（血液を含む）内のインピーダンス測定はこ
れまでに身体の機械的体積変化、たとえば心臓の博動量
および喉運動による呼吸量の測定のために用いられた。
インピーダンスの変化は心臓ペースメーカの周波数制御
のために使用することができる。インピーダンス測定の
基礎は下記の物理的関係式により簡単化されている。
Ｒ＝（1/σＲ）K1 （１） ここでR:インピーダンス σＲ：導電率（1/（Ω・cm）） K1＝l/F:伝導経路に比例する量 （cm-1）、ここで l:有効電極間隔（cm） F:電極の間の有効伝導断面積（cm2） インピーダンスの変化＝ΔσＲは呼吸量の１つの尺度
または心臓の博動量の１つの尺度である。周期的なイン
ピーダンス変動ΔＲの測定は主として伝導経路上のｌの
変化ΔｌおよびＦの変化ΔＦ、従ってまたK1の変化ΔK1
を検出する。しかし、それは導電率の変化ΔσＲにも関
係する。なぜならば、関係式（１）により Ｒ＋ΔＲ＝〔1/（σＲ＋ΔσＲ）〕・（K1＋ΔK1）
（２） が成り立つからである。このことからインピーダンス信
号からの高いほうの周波数の成分の分離フィルタリング
の際に関係式 ΔＲ≒ΔK1/（σＲ＋ΔσＲ） （３）が 生じ、従って導電率の変化の際にインピーダンスの逆方
向の変化が生ずる。このことは望ましくない測定値の誤
りに通ずる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、冒頭に記載した種類のインピーダン
ス測定のための測定装置を、周期的なインピーダンス変
動の測定の際に導電率の変化による影響に起因する測定
値の誤りがもはや生じないように改良することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項
に記載の測定装置により達成される。
本発明は、インピーダンス信号の低いほうの周波数の
信号成分が導電率の１つの尺度でもある（すなわち導電
率の変化を反映し）、他方において高いほうの周波数の
信号成分は主としてｌおよびＦの変化を表すという認識
から出発している。両信号成分の別々の検出により、高
いほうの周波数の信号成分が低いほうの周波数の信号成
分で補正され、従ってまた、導電率の変化により影響さ
れず、従ってまた従来の方法により得られるインピーダ
ンス測定値よりもはるかに正確であるインピーダンス測
定値が得られる。
本発明の有利な実施例では、補正された測定値は、測
定値の変化の際に刺激周波数を相応に変更するように刺
激周波数を制御するため、周波数制御される心臓ペース
メーカの周波数制御部に制御信号として供給される。
本発明の他の利点および詳細は、図面による以下の説
明および特許請求の範囲第２項以下に示されている。
〔実施例〕
第１図のインピーダンス測定装置１は電気信号を与え
るための信号源として交流電圧発生器２（たとえば1kHz
の交流電圧発生器）を含んでおり、この交流電圧発生器
が付属の電極５および６を有する電極導線３および４を
介して（図示されていない）身体組織に一定の交流電圧
Ｖ〜（たとえば1kHzの交流電圧）を与える。第１図の測
定装置は好ましくは体内測定用として構成されている。
すなわち、少なくとも電極５および６は身体組織内に埋
め込まれている。しかし、測定装置全体が埋め込まれて
いることは好ましい。与えられた交流電圧Ｖ〜に関係し
て低抵抗の直列抵抗７（たとえば100Ω）を介して電極
導線３および４内の電流により生じた電圧降下が電圧測
定装置８により検出される。
電圧測定装置８の出力信号は次いで低域通過フィルタ
９および帯域通過フィルタ10を有する評価装置に供給さ
れる。低域通過フィルタ９の上限周波数は0.1ないし0.4
Hzの範囲内にある。低域通過フィルタ９は電圧測定装置
８の出力信号SI（インピーダンス信号）から、身体組織
内の導電率σＲに相応する低いほうの周波数の信号成分
SNFのみを分離する。
呼吸量の検出のために0.2ないし0.6Hzの周波数範囲
に、または心臓の博動量の検出のために１ないし3Hzの
周波数に設定可能である帯域通過フィルタ10はインピー
ダンス信号SIから、帯域内に位置する高いほうの周波数
の信号成分SHFを検出する。
両信号成分SNFおよびSHFは次いで補正装置11に供給さ
れ、この補正装置11は、高いほうの周波数の信号成分S
HFを低いほうの周波数の信号成分SNFで補正し、高いほ
うの周波数の信号成分が導電率変化ΔσＲによる影響を
受けないようにする。この目的で、補正装置11は、低い
ほうの周波数の信号成分SNFを、入力可能な量K1およびK
2に関係して、関係式（K1/SNF）−K2を有する信号に変
換する変換要素12を含んでいる。その際に、量K1は、先
に関係式（１）で説明したように、異なる大きさの患者
における電極装置５、６のジオメトリを考慮に入れ、ま
た量K2は電極５、６の間の伝達経路の種類（たとえば骨
状組織または軟組織のような身体物質の種類）を考慮に
入れる。さらに補正装置11は高いほうの周波数の信号成
分SHFのピークSHF maxおよびSHF minを検出するピーク
検出装置13、14を含んでいる。差形成器15が差SHF max
−SHF minを形成する。乗算器16内で信号SHF max−SHF
minが補正信号（K1/SNF）−K2を乗算される。その結果
が補正装置11の信号出力端17における補正された信号SK
である。
第２図ではインピーダンス測定装置18は、交流電流源
19（たとえば1kHzの交流電流源）を含んでおり、この交
流電流源が電極導線３および４ならびに付属の電極５お
よび６を介して身体組織に一定の交流電流Ｉ〜（たとえ
ば1kHzの交流電流）を与える。測定装置全体が同じく体
内測定用として構成されていることは好ましい。第２図
の場合には、電極５と６との間の交流電圧が、1/V〜を
形成するために除算器を含んでいる並列接続された電圧
測定装置20により測定される。電圧測定装置20の出力信
号SI（インピーダンス信号）が次いで、先に第１図にお
いて説明した仕方と同一の仕方で、後に接続されている
補正装置11を有するフィルタ装置９、10内で評価され
る。
第３図には、周波数制御される心臓ペースメーカ21へ
の第１図または第２図による測定装置の応用例が示され
ている。同一の構成要素には同一の参照符号が付されて
いる。電極５はこの場合には同時に心臓ペースメーカ21
の刺激電極であり、また電極６は心臓ペースメーカの導
電性（たとえば金属製）ケースにより形成されている。
電極導線３は心臓ペースメーカの刺激カテーテルに相当
する。
周波数制御される心臓ペースメーカ21は、刺激パルス
23を発生するためのパルス発生器22を含んでいる。刺激
パルス23の繰り返し周波数（刺激周波数）はパルス発生
器22内で周波数制御部24を介して補正装置11の出力端17
における補正された信号SKに関係して、信号SKの変化の
際に刺激周波数を相応に変更するように制御可能であ
る。すなわち、刺激周波数は、SKが大きくなれば上昇
し、またSKが小さくなれば低下する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の原理回路図、第２図は
本発明の第２の実施例の原理回路図、第３図は周波数制
御される心臓ペースメーカへの第１図または第２図によ
る本発明の応用例を示す原理回路図である。 １……インピーダンス測定装置、２……交流電圧発生
器、３、４……電極導線、５、６……電極、７……直列
抵抗、８……電圧測定装置、９……低域通過フィルタ、
10……帯域通過フィルタ、11……補正装置、12……変換
要素、13、14……ピーク検出装置、15、16……差形成
器、17……信号出力端、18……インピーダンス測定装
置、19……交流電流発生器、20……電圧測定装置、21…
…周波数制御される心臓ペースメーカ、22……パルス発
生器、23……刺激パルス、24……周波数制御部。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生体組織に電気信号を加えるための信号源
    （２、19）と、加えられた電気信号の結果として生体組
    織からインピーダンス信号（SI）を検出する装置（１、
    18）と、インピーダンス信号（SI）は生体組織の導電率
    （σＲ）の変化（ΔσＲ）と電極装置（５、６）のジオ
    メトリ（K1）の変化（ΔK1）とに依存することを前提と
    して、インピーダンス信号（SI）を評価するためにイン
    ピーダンス信号（SI）から低い方の周波数の信号成分
    （SNF）と高い方の周波数の信号成分（SHF）をフィルタ
    リングする評価装置（９、10）を有する生体組織のイン
    ピーダンス測定装置であって、インピーダンス信号
    （SI）を検出する前記装置は電極（５、６）を有してお
    り、前記評価装置（９、10）は導電率（σＲ）の変化
    （ΔσＲ）にのみ依存する低い方の周波数の信号成分
    （SNF）を分離するように構成されている生体組織のイ
    ンピーダンス測定装置において、ΔK1／（σＲ＋Δ
    σＲ）と比例する高い方の周波数の信号成分（SHF）を
    低い方の周波数の信号成分（SNF）により補正して高い
    方の周波数の信号成分（SHF）から導電率変化（Δ
    σＲ）による影響を取り除く補正装置（11）を具備し、
    前記補正装置は補正信号（Sk）のための信号出力端（1
    7）を有していることを特徴とする生体組織のインピー
    ダンス測定装置。
  2. 【請求項２】評価装置（９、10）は、導電率変化（Δσ
    Ｒ）に依存する低い方の周波数の信号成分（SNF）のた
    めの低域通過フィルタ（９）を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の測定装置。
  3. 【請求項３】低域通過フィルタ（９）は0.1から0.4HZの
    領域の上限周波数を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第２項記載の測定装置。
  4. 【請求項４】評価装置（９、10）は、高い方の周波数の
    信号成分（SHF）のための帯域通過フィルタ（10）を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
    項のいずれか１項に記載の測定装置。
  5. 【請求項５】呼吸を検出するために帯域通過フィルタ
    （10）を0.2ないし0.6Hzの周波数範囲に調節することが
    でき、低域通過フィルタ（９）の上限周波数は0.2Hz以
    下であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
    測定装置装置。
  6. 【請求項６】心臓の拍出量を測定するために帯域通過フ
    ィルタ（10）を１から3Hzまでの周波数に調節すること
    のできる特許請求の範囲第４項または第５項のいずれか
    １項記載の測定装置。
  7. 【請求項７】高い方の周波数の信号成分（SHF）を補正
    するための補正装置（11）は低い方の周波数の信号成分
    （SNF）を用いて、K1/SNF−K2という関係をもって構成
    され、ここでK1は電極（５、６）配置のジオメトリを考
    慮した第１変量であり、K2は電極（５、６）間の伝達経
    路の形態を考慮する第２変量であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項記載の測
    定装置。
  8. 【請求項８】K1/SNF−K2という関係により低い方の周波
    数の信号成分（SNF）を変換する補正装置（11）の変換
    要素（12）は、その出力側で高い方の周波数の信号成分
    （SHF）の最大値と最小値との差分（SHFmax−SHFmin）
    を形成する装置（13、14、15）に接続され、補正を実行
    することを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の測定
    装置。
  9. 【請求項９】変換要素（12）および前記最大値と最小値
    との差分を形成する装置（13、14、15）は、乗算器（1
    6）を介して、前記最大値と最小値との差分（SHFmax−S
    HFmin）と信号（K1/SNF−K2）との積を形成するように
    接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第８項
    記載の測定装置。
  10. 【請求項１０】補正装置（11）の信号出力端（17）から
    補正信号（Sk）が、周波数制御される心臓のペースメー
    カ（21）の周波数制御部（24）に制御信号として供給さ
    れ、補正信号（Sk）が変化したとき、刺激周波数が相応
    に変化するように刺激周波数を制御することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第９項のいずれか１項に記
    載の測定装置。
JP62146191A 1986-06-16 1987-06-11 生体組織のインピーダンス測定装置 Expired - Lifetime JPH0832263B2 (ja)

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DE3620276.2 1986-06-16

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JPS633839A JPS633839A (ja) 1988-01-08
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