JPS58192531A

JPS58192531A - 心電計

Info

Publication number: JPS58192531A
Application number: JP57076142A
Authority: JP
Inventors: 則男赤松; 康弘豊栖
Original assignee: KAWABE JIROU
Current assignee: KAWABE JIROU
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1983-11-10

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】本発明け、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
演算しである時間の体表面電位図を表示する心電計に関
する。

（１）　　先行技術現在最も一般的に使用されている心電計は、胸部６点の
時間的な電位変化を測定し、時間を横軸に、電位を縦軸
に表示するもので、各点の観測波形から心臓の異常を発
見した。しかしながら、この方式の心電計によっては、
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、最も進んだ心電計として、心臓に低い体表面
に、例えば８０〜２００点の電極を配設し、それらの全
てから心電位を採取し、総合的に心臓の１気現象を判断
する心電計が開発された。

この０・重訂は、第１図に示すように、ある時間に於け
る心臓付近の体表面電位図を作成する。この体表面電位
図は、体表面電位の高低を等電位線で表示して、体表面
の電位分布を調べるもので、ある時間における各電極の
電位を、例えば一時的にメモリに記憶させ、各電極の電
位に基づいて、コンピュータでもって等電位点を計算さ
せ、等電位線を、例えば、数十マイクロボルトピッチに
ＸＹプロッタやモニタテレヒ゛に書かせるものである。

この心電計は、一定の時間間隔で複数の電位分布図を表
示し、この体表面電位図の変化を見て、心臓体表面のプ
ラスあるいはマイナス領域の拡大、□□、、１ヶ４．６
．。変イ２．ヵ５−０．ア、　　　　　−心電現象を明
確に表示する。

しかしながら１．この種の心電計は、多数の電極を接触
抵抗少なく安定して体表面に接触させて、各点の電位を
安定にしかも正確に検出することが難しい。

ところで、心電計の電極は、個人差、男女差にＬる体型
にも対応でき、体表面トの凹凸並びに、呼吸運動に′よ
る凹凸変動によっても測定誤差を生ずることがなく、史
に、患者に対して恐怖感、１′Ｉν痛、圧迫感を与える
ことがなく、更に又、簡単かつ容易に、しかも迅速に脱
着操作できてメンテナンスに手間が掛らず、しかも各電
極を相対的に位置ずれなく定位置に配役できることが要
求される。

体表面電位の検出に於て、各電極が安定してｆＥ確に接
触点の電位を検出する為には、全ての電極を強い押圧力
で体表面に押し付けるのがよい。しかしながら、人体各
所の電位を検出する心電計は電極の数が相当に多く、例
えば１本の電極の押叩力がｓｏｏｇ、電極数が１００組
とすれば、全体では５０にｇもの強い力で胸部を押圧す
ることになり、患者に強ｌハ圧迫感を与えることを免れ
ず、体力の貞えた病人の検査に極めて不適である。

この為、単純に全ての電極の押圧力を強くするだけでは
使用に適した電極は実用化できない。

従来の心電計は、それぞれの電極からの入力信号を増幅
してグラフに書かせるものであるから、電極の接触状態
が悪いことは心電計の出力グラフを見れば簡単に判別で
きる。

しかしながら、本発明の心電計は、ある時間における体
表面の等電位図を表示するものであるから、表示された
等電位図からは、心臓に欠陥があるのか、あるいは電極
の接触状態が不安定であるかの判別が、従来の心電計に
比べて難しい。従って、測定精度を高くする為には、全
ての電極が常に体表面に電気的に安定して接触しなけれ
ばならない。

電極が、測定時間１００秒につき１抄接触ｆ良を起こす
とすれば、１００本の電極では常にいずれかの電極が接
触不良を起こして正確な測定ができない。

心臓の近傍に位置する体表面の等電位図を表示する心電
計が、従来の測定点の電圧変化のみを表示する心電計に
比べて、心臓の電気現象を極めて正確に、しかも明確に
表示できることはすでに知られている。しかしながら、
この心電計は、人体表面の極めて多くの点から、同時に
、しかも安定して電位を検出しなければならず、この問
題が充分に解決できない為に、この方式の心電計が辞及
していない。

本発明者は、第２図に示す構造の電極を開発しな。この
構造の電極は、それぞれの電極棒５Ｎが独立してコイル
スプリング１３で押し出されるＱ、はとんどの者の体表
面電位をほぼ誤りなく検出できる。ただ、測定時におい
て電極押圧力を弱くした場合、凹凸の大きい女性や、皮
膚表面の接触抵抗の大きい者の測定に於て、心電位を正
確に検出できなくなった。

（シフ　目的本発明は史にこの欠点を除去することを目的に開発され
たもので、本発明の重要な目的は、電極の体表面押圧力
を弱くでき、患者に強い苦痛や小快感を感じはせること
なく、体表面の電位分布図が表示できる心電計を提供す
ることを目的とする。

又、本発明の池の重要な目的は、体表面の多数の点から
安定して確実かつ正確に電位が検出でき、測定時の圧迫
感を減少して、形態が異なる多ぐの患者の心臓電気現象
が測定できる心電計を提供す６ｏよオ、□。。　　　　
　　　　　　　　　を更に、本発明の池の重要な目的は
、接触不良の電極があっても、単にこれを押圧するだけ
で体表面に完全に接触して、正確に体表面の電位分布図
が表示できる心電計を提供することを目的とする。

この発明の前記並びにそのほかの目的と新規な特徴は次
の詳細な説明を添付図面と照し合わせて読むと、より完
全に明らかになるであろう。ただし、図面はもっばら解
説の為のものであって、この発明の範囲を限定するもの
ではない。

（３）構成以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図に示す心電計は、電極１と、演算回路２と、操作
スイッチ３と、ＸＹプロッタ４と、モニタテレビ４′と
からなる。

電極１は、第４図ないし第６図に示すように、１０個の
本体６と、本体６に取り付けられた８絹の電極群５とか
らなる、各本体６は、紐状のゴム弾性体である可動性部材７でも
って連結されており、最も外側に位置する本体６には、
伸縮性の巻付バンド８が連結きれており、この巻付バン
ド８の先端には、付着性テープ９が縫着されている。

それぞれの本体６には、第５図に示すように、電極棒５
Ｎが出入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金属製ケース１０と
、２枚の絶縁性の板材、即ちプリント基板１１と、電極
１１５Ｎがケース外に突出される表面プレート１２とを
備えている。プリント基板１１と表面プレート１２とは
、これを貫通して電極ｆｉ５Ｎが出入自在に挿通されて
おり、プリント基板１１と表面プレート１２との間に、
電極棒５Ｎの押出手段であるコイルスプリング１３が配
設すれている。

第５図のコイルスプリング１３は押バネで、Ｆ端が電極
棒５Ｎの中間に、Ｆ端がプリント基板１１を貫通して」
−面にプリント印刷された銅膜等の導電層に従続されて
いる。

電極棒を押し出すコイルスプリング１３は、電極棒５Ｎ
が深く押し込まれた状態での弾性係数が、浅く押し込ま
れた状態の弾性係数よりも大きくなるように、上部と下
部とで巻径が変更されている。

コイルスプリングの弾性係数は、コイルスプリングの巻
径の３乗に反比例する。従って、コイルスプリングＦ部
の巻径を上部の巻径より３０％大きぐすれば、下部のコ
イルスプリングの弾性係数は、−に部のコイルスプリン
グの約２．２分の１となる。

このコイルスプリング１３は、浅く押し込まれたときに
は、コイルスプリングの下部が弾性変形するが、更に深
く押し込まれてコイルスプリングの下部が完全に押し潰
されてそれ以Ｉ−圧縮できない状態になると、その径は
コイルスプリングの１一部が弾性変形して電極棒５Ｎが
押し込まれ、電極棒５Ｎが深く押し込まれた状態での弾
性係数を大きくする。

本発明が、電極棒５Ｎを深く押し込んだ状態で、電極棒
５Ｎの押出力を特に増強する理由は、通常は弱い押圧力
で体表面に接触させるが、接触条件が悪くて体表面電位
を正確に検出できないときには強く押圧できるようにす
る為である。従って、電極棒が完全に押し込まれる前に
電極棒の押し込みを阻止するストッパを押出手段に設け
ることによっても前述の特性は満足される。この場合、
電極棒は、コイルスプリングによっである深さまで一定
の弾性係数で押し込まれ、電極が完全に押し込まれる前
に、ストッパによって押出手段の弾性□ｕ；ｍ＠＊に＊
ヶ、７６ｏ　　　　　　　　　　町・本明細書に於て、
弾性係数とは、電極棒に作用する力を変位量で割った値
を意味するものとし、電極棒がストッパで全く押し込ま
れない状態、即ち、変位置が零のときの弾性係数を無限
大という。

押出手段のストッパは、電極棒がケース内に完全に押し
込まれるのを阻止する全てのものが使用できる。

第６図の押出手段のストッパは、Ｎ接体の中間に固定さ
れた棒材Ａで、電極棒５Ｎが押し込まれた状態で、棒材
Ａがプリント基板１１の下面に当接して電極棒５Ｎの押
し込みが阻止される。棒材ＡＨ、コイルスプリング１３
の動きを防害しないように、コ・ｒシスプリング１３か
ら離されて電極棒５Ｎに並設される。

第５図の鎖線で示すように、ケース１０ト面の内側に、
絶縁されたストッパＣを配設し、押し込まれた電極棒５
Ｎの上端がこれに当接する形状、更に、第７図に示すよ
うに、電極棒５Ｎのド端を太くして、これが表面プレー
トの下面に当愛する構造とするのもよい。

更に、図示しないが、コイルスプリングのト端を電極に
固定する電極棒の中間拡大部が、押し潰されたコイルス
プリングを介してプリント基板のド面に押し付けられこ
れによって電極棒が必要以トに押し込まれるのを阻止す
るストッパとすることも可能である。

ケース１０のＦ′端開開口部閉塞する表面プレート１２
け、表面が体表面に接触したとしても体表面の一部をシ
ートして電位分布を乱さないように、外表面、第５図に
於て下面全体を非導電性とするのが良い。

従って、表面プレート１２は、例えばベークライト、エ
ポキシ、ポリエチレン、塩化ビニル、ポリスチレン、ア
クリル、フッ素樹脂等の合成樹脂で全体を成形するか、
または、これ等合成樹脂板を外表面に接着するか、ある
いは、これ等合成樹脂で表面プレートの外表面を被覆し
て、全面を非導電性にするのが良い。

ケース１０はこれを金属製として電極内をンールドする
のがよい。ただ、ケース１０には、合成樹脂等の非導電
材も使用できる。この場合、第９図に示すように、ケー
ス内に導電膜Ｋをコーチイブしてシールドするのが良い
。ケース１０が非電導材で、開口端縁に導電膜Ｋが表出
しない場合、第９図に示すように、ケース１０開［」端
縁を表面プレート１２の外表面と同一平面状に表出でき
る。

体表面電位測定のときに、表面プレート１２が体表面に
接触しても体表面の電位分布を乱さない為には、表面プ
レート１２が所要の長さに渡って体表面にショート回路
を作らないことが必要である。このことを実現する為に
は、必ずしも表面プレートの外表面全体を非導電性にす
る必要はない。

例えば、非常に狭い面積で体表面にショート回路を作っ
ても、これによって体表面の電位分布に影響を受けるこ
とはほとんどない。許容されるショート回路の最大長さ
は、体表面の電位分布の状態によって制約される。この
種の心電計は、体表面に生ずる山や谷や凹みを等電位線
で表示して心臓電気現象を測定するが、心疾患を有効に
発見する為には、少なくとも直線距離にして１０確の長
さに渡る電位分布を検出できなければならない。

例えば半径１０ｃＩｎの範囲内で電位分布が乱されると
、この範囲内の心疾患の発見が難しい、また、長さが１
０ｃｍの直線状に電位分布が乱されても、その近傍にあ
る心疾患の発見が楚しい。

従って、表面プレート１２の外表面が導電性を有する場
合、ひとつの導電性部分は最大長さが１゜−２Ｆ”Ｋｍ
７１，１□１ヶ６□、。、え１、　　　−電性のケース
が、第９図に示すように、表面プレートの周囲に突出す
る場合も、互いに電気的に接続される表出部分は全長を
１０閏より短かくする。

ショート回路の全長を決定することは、各電極群５の間
隔の決定にも重要である。

各組の電極群５の間隔は、これが短かい程精密に電位分
布が検出できる。しかしながら、このことは電極群５の
数を飛躍的に増大させ、等電位線の計算に時間が揖るば
かりでなく、装置全体が著しく高謄する。

第８図および第１０図に示す本体６は、ひとつの本体６
に８組の電極群５を備え、１組の電極群５は４本の電極
棒５Ｎからなる。

４本の電極棒５Ｎは、各組の電極棒５の間隔に比べて相
当に接近して、例えば、電極群間の数分の１〜数十分の
１だけ離されて並設され、４本の電極棒５Ｎに挿入され
たコイルスプリング１３はプリント基板上面の導電層１
４で接続されている。

この構造によって、いずれかの電極棒５Ｎが体表面に接
触できなくとも、どれかひとつの電極棒５Ｎが体表面に
接触すれば、その電極棒で体表面電位を検出できる。

第８図と第１０図に示すように、１組の電極棒が４本の
電極棒５Ｎを有する場合、１本の電極棒５Ｎが１００秒
に１秒接触不良を起こすとすれば、１組４本の電極棒５
Ｎが全て接触不良を起こす確、ｔは、１０８秒に１秒と
ほとんど皆無に近い状態となる。

この構造は、例えば電極棒５Ｎの間隔が１〜１５　ｉ＋
ｉｔと相当に接近するので、電極１１５Ｎを押し出すコ
イルスプリング１３でもって電極１５Ｎの検出電位を引
出線１５に伝達する構造は、各電極棒５Ｎが互いに影響
を受けずに自由に上下動する点に於て理想的な構造とな
る。

プリント基板１１は、電極棒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、あるい
は導電性の合献等の金属線である電極棒５Ｎとの摩擦抵
抗が小さくなるように、金属製の筒体、あるいは内側面
が平滑で摩擦抵抗の一小さい筒体が使用される。

コイルスプリング１３に押し出される電極棒５Ｎは、コ
イルスプリング１３の下端が、例えばハ゛／ダｆ−Ｊけ
や溶接によって固定されて太くなった鍔かドの表面プレ
ート１２の貫通孔１７に引っ掛ることによって抜けでる
のが阻止される。プリント基板１１は、第１０図に示す
ように銅膜等の導電―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１１図に示す本体は、電極棒の１一端で、プリントＩ
Ｅの−Ｉ―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電極棒５Ｎが挿通されている。コ
イルスプリングは引っ張りバネで、上端が電極棒の中間
に連結され、１一端がプリント基板の導電層に溶着され
ており、導電層に引出、線が接続されている。

第１２図の本体は、プリント基板の上ドにコ・ｒルスプ
リングが配設されている。この構造によると、上ドにい
ずれか動力のあるいは両方のコイルスプリングの一端を
プリント基板の導電層に接続し、導電層に引出線を接続
すればよ（ハ。この場合、いずれか片方のコイルスプリ
ングを相当に軟かく、即ち、倣位長さ伸ばすのに必要な
力である弾性係数を相当に小さくするのもよい。

第１３図に示す本体６は、ひとつの本体６に８組の電極
群５を備え、電極棒であるロッドＲの先端に４本の針電
極５Ｈを備える。

針電極５日は、第１４図に示すように、これが　　　　
　　−ロッドＲと平行に移動できるようにロッドＲ先端
の基台Ｂに軸方向に貫通された軸孔に挿入されている。

針電極５日は中間が太く形成されて鍔を有し、軸孔ｈＮ
−を開口部が多少細く絞られており、軸孔Ｈに針電極５
Ｈを弾性体に押し出す弾性体であるフィルスプリングＳ
が挿入されている。

コイルスプリングＳは、針電極５Ｈに挿通された押バネ
で、下端が針電極５Ｈの釣を押し、Ｆ一端が軸孔Ｈの細
く絞られた開口部に押される。コイルスプリングＳは導
電性を有し、トド両端がそれ自体の弾性で、あるいは針
゛電極５Ｈとロンド基台ＢＫ溶着又はハンダ付けされて
針電極５Ｈと基台Ｂとに電気的に接触し、針電極５Ｈの
心電位をロッドＨに伝送する。

第１５図は、針電極５Ｈが非導電性の基台Ｂに挿通され
ている。この基台Ｂは合成樹脂等の非導電性材で、これ
がロッドＲの先端に固定されている。

基台Ｂは、第１６図に示すように、第１４図の基台Ｂと
同様に軸方向に一定の間隔で軸孔Ｈが貫通され、この軸
孔Ｈに針′電極５Ｈが挿通される。

軸孔Ｈ内のコイルスプリングＳは、上端がロッドＲの鍔
に電気的に接続される。

この構造によると、万一基台Ｂの下端面が体表面に接触
しても、針電極５Ｈが体表面に接触する状態よりも接触
面楢が増大せず、１組の針電極５Ｈは体表面局部の心電
位を狭面積で正確に検出できる。

電極棒の押し込みを阻止するストッパは電極棒の中間に
固定された筒体である。筒体は電極棒と針電極とが最も
深く押し込まれた状態で、針電極の上端が表面プレート
に接触しない位置で電極棒の押し込みを停市する。

この構造の電極も、第５図又は第９図に示す電極と同様
に、表面プレート１２全体が非導電性材か、または、表
面に導電部分があってもその最大長さが１０ｃＩｎ以Ｆ
にされるのがよい。

史に、表面プレート１２け、押し込まれたときに各組の
針電極５Ｈを電気的に接触してはならない。従って、表
面プレート１２の一部が導電性を（Ｊする場合も、この
導電層が各組の電極をショートしてはならない。

各ブロックを連結する可動部材７には、伸縮性のない紐
やバンド、あるいは可換性のある柔軟な合成樹脂等も使
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１８
に集合され、シールド線２６でもって演算回路２に接続
される。

ところで、電極で検出される電位は、相当に低く、外部
雑音の除去は充分に考慮されなければならない。

このことは、各ブロックを金属製のケースでもって独＼
γしてシールドすることによって、Ｓ　／　Ｎ比をよく
できる。更に、雑音レベルを低下させるには、第１７図
に示すように、ブロック内に、電極で検出した信号を増
幅する増幅手段、例えば増幅用のアンプを内蔵させるの
がよい。

８組の電極群を備える本体は、８組のアンプを内蔵させ
、出力信号用引出線１５で体表面検出電位信号を演算回
路２に伝送できる。

８組のアンプはプリント基板１１に取り付けるのか良い
。

第１８図に、電極を人体胸部に袋層した状態を示す。即
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、付着性テープでもってｌＩ：い
に連結して本体６の針電極５Ｎを体表面に一定の圧力で
接触させる。この場合、第１８図に示すように、本体６
の外傾を史に伸縮性のバンド１９　　　　　　１で締め
付けて、より強い力で電極を体表面に押１」、接触させ
るのもよい。

演算回路２は、電極から送られてくる電気信号を決めら
れた方式に従って演算処理し、一定時間おきに等電位線
位置を計算し、その出力信けをモニタであるＸＹプロッ
タ４とモニタテレビ４とに送り、これ等に等電位線を書
かせて体表面の電位分布図を作成させる。

（−−ン　効果前記の如く構成された心電計は、電極が体表面電位を迅
速に検出できることに加えて、万一接触状態の悪い電極
があると、それを押圧するたけて重鐘に心電位を検出で
き、極めて正確て体表面の電位が検出できて心疾患を適
格に測定できる９効を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図（は心臓付近の体表面電位図、第２図は従来の電
極の断面図、第３図は本発明の一実施例を示す心電計の
ブロック線図、第４図は電極の斜視図、第５図ないし第
６図は本発明の実施例を示す電極の断面図、第７図は電
極棒の先端部分を示す断面図、第８図は第５図に示す電
極の底面図、第９図は電極の要部拡大断面図、第１０図
はプリント基板の平面図、第１１図ないし第１３図は別
の実施例を示す電極の断面図、第１４図と第１５図は電
極棒の先端を示す拡大断面図、第１６図は第１５図の電
極棒先端の底面図、第１７図はアンプ内蔵の電極の概略
断面図、第１８図は使用状態の一例を示す断面図である
。１・・電極、２・・演算回路、３・・操作スイッチ、４
−−ＸＹプロッタ、４・・モニタテレビ５・・電極群、
５Ｎ・・電極棒、５Ｈ・・針電極、６・・本体、７・・
可動性部材、８・・巻付バンド、９・・付着性テープ、
１０・・ケース、１１φ・プリン）４板、１２・・表面
プレート、１３・・コイルスプリング、１４・・導電層
、１５・・引出線、１６・・筒体、１７・・貫通孔、１
８・・シールド線、１９・・バンド、Ａ・・棒材、Ｂ・
・基台、Ｃ・・ストッパ、Ｈ・・軸孔、Ｋ・・導電膜、
Ｐ・・貫通孔、Ｒ・・ロッド、Ｓ・・コイルスプリング
、出願人　　赤　松　則　男川辺二部第　　１　　図笛　　９　　Ｍ第　　４　　図第　　５　　図第　　６　　図第　　９　　図第１０図第　　１１　　図第　　１４　　図　　　　　　　　　第　　１５　１≠
榮１７図２ｊ）、１８１゛Δ １７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）人体胸部の皮膚表面の複数個所に接触して、接触
点の電位を検出する電極と、この電極の入力信号を演算
処理して、一定の時間に於ける体表面の電位分布を計算
する演算回路と、この演算回路の出力信号によって体表
面の電位分布図を表示するモニタとからなる心電計に於
て、電極が、ケースと、このケースに平行に出入自在に
取り付けられた複数の電極棒と、この電極棒を別々に独
立してケース外に弾性的に押し出す押出ト段とからなり
、この押出手段は、電極棒が深く押し込まれた状態で弾
性係数が大きくなり、深く押し込まれた電極を押し出す
押出手段の弾性係数が、浅く押し込まれた電極の弾性係
数よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする
心電計。
（２）押出手段が、弾性係数の異なる複数種のコイルス
プリングを有し、この弾性係数が異なるコイルスプリン
グが直列に配設されて電極棒を押し出すように構成され
た特許請求の範囲第（１）項記載の心電計。
（３）押出手段が電極棒のストッパを有し、ストッパに
よって、電極が完全にケース内に押し込まれる前に押し
込みが阻ＩＩニされ、押出手段の弾性係数が、電極がケ
ースから突出した状態で無限大になるように構成された
特許請求の範囲第（１）項記載の心電計。
（４）複数本の電極棒が互いに接近して１組の電極群を
形成し、１組の電極棒は互いに電気的に接続されておっ
て体表面１ケ所の局部電位を検出し、更に複数組の電極
群が１個のケースに装着されており、各電極群が体表面
複数個所の電位を独立に検出する特許請求の範囲第（１
）項記載の心電計。
（５）　　電極棒の先端に、複数本の針電極が装着され
ており、針電極が体表面に接触する特許請求の範囲第（
１１項記載の心電計。