JPS63109841A - Multielectrode type living body impedance measuring method and apparatus - Google Patents

Multielectrode type living body impedance measuring method and apparatus

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JPS63109841A
JPS63109841A JP61254377A JP25437786A JPS63109841A JP S63109841 A JPS63109841 A JP S63109841A JP 61254377 A JP61254377 A JP 61254377A JP 25437786 A JP25437786 A JP 25437786A JP S63109841 A JPS63109841 A JP S63109841A
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electrode
impedance
living body
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降矢 典雄
大沢 寛
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Fukuda Denshi Co Ltd
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多電極型生体電気インピーダンス計測方法に関
し、特に電流印加用電極を含む電流印加部および電圧検
出用電極を含む電圧検出部を複数用い、電流印加部と電
圧検出部からなる生体電気インピーダンス計測チャンネ
ルを多チャンネル構成することで、生体の呼吸情報(換
気量変化)と体動情報を識別分離する生体電気インピー
ダンス計測方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a multi-electrode bioelectrical impedance measurement method, in particular a method using a plurality of current application sections including current application electrodes and voltage detection sections including voltage detection electrodes. This invention relates to a bioelectrical impedance measurement method that identifies and separates respiratory information (changes in ventilation volume) and body movement information of a living body by configuring a multi-channel bioelectrical impedance measurement channel consisting of a current applying section and a voltage detecting section.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

肺換気機能検査装置としては、インピーダンスニューモ
グラフの外に、スパイロメータ、サーミスタ型流速計、
RIシンチグラフなど、さまざまな装置が用いられてい
る。
In addition to impedance pneumographs, pulmonary ventilation function testing devices include spirometers, thermistor-type current meters,
Various devices are used, such as an RI scintigraph.

しかしながら、ICU(集中治療室)、RCU(呼吸器
疾患患者治療室)などにおいて重症患者の呼吸をモニタ
ーするにあたっては患者の負担、装着装置の簡便性を考
慮する必要があり、適用可能な装置は限定され、一般に
これらの点で利点を有するインピーダンスニューモグラ
フが用いられている。
However, when monitoring the breathing of critically ill patients in ICUs (intensive care units), RCUs (respiratory care units), etc., it is necessary to consider the burden on the patient and the simplicity of the attached device. impedance pneumographs are generally used, which have advantages in these respects.

呼吸に伴う肺内の空気量の変化は肺内の導電率を変化さ
せ、その結果肺の電気インピーダンスを変化させる。
Changes in the amount of air in the lungs associated with breathing change the electrical conductivity within the lungs, resulting in changes in the electrical impedance of the lungs.

インピーダンスニューモグラフは胸壁に配置した電流印
加用電極対間に微弱な一定の高周波電流を加え、この呼
吸性のインピーダンス変化を電圧検出用電極間の電圧変
化として計測し、換気量変化をとらえるもので被検者の
負担も少ない。
An impedance pneumograph applies a weak, constant high-frequency current between a pair of current-applying electrodes placed on the chest wall, and measures this respiratory impedance change as a voltage change between the voltage-detecting electrodes, capturing changes in ventilation volume. The burden on the examinee is also small.

インピーダンス計測は第4図、第5図に示す2電極イン
ピーダンス計測法ならびに4電極インピーダンス計測方
法によって行われており、従来のインピーダンスニュー
モグラフにおいては生体1の胸壁2上に密着した一対の
電極3.4間に定電流源5から数10KHz、  10
0μA程度の電流を印加し、2電極インピーダンス法の
場合は同電極間に生ずる電圧から、4電極インピーダン
ス計測法の場合は、電極インピーダンスの影響を押さえ
るために別個に設けられた電圧検出用電極6.7間に生
ずる電圧から生体のインピーダンスZを算出し、その時
間変化分ΔZから換気量変化の情報を得ている。
Impedance measurement is performed by the two-electrode impedance measurement method and the four-electrode impedance measurement method shown in FIGS. 4 and 5. In the conventional impedance pneumograph, a pair of electrodes 3. Several tens of KHz from constant current source 5 between 4 and 10
A current of about 0 μA is applied, and in the case of the two-electrode impedance method, the voltage generated between the same electrodes is measured, and in the case of the four-electrode impedance measurement method, the voltage detection electrode 6 is separately provided to suppress the influence of electrode impedance. The impedance Z of the living body is calculated from the voltage generated between .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、従来の1電流印加部、1電圧検出部構成の2電
極または4電極インピーダンス計測方法を用いたインピ
ーダンスニューモグラフにおいては被検者が腕を動かす
とか、姿勢をかえるとかの体動が計測中に起こると呼吸
性のインピーダンス変化の外に肺の幾何学的構造や電極
の位置関係が大きく変化したことによる体動性インピー
ダンス変化が生じ、そのため呼吸性インピーダンス変化
に体動性インピーダンス変化が重畳されてインピーダン
スの計測が行われる。
However, in impedance pneumographs using conventional two- or four-electrode impedance measurement methods with one current application section and one voltage detection section, body movements such as the subject moving his arm or changing his posture are being measured. When this occurs, in addition to respiratory impedance changes, there are somatic impedance changes due to large changes in the geometric structure of the lungs and the positional relationship of the electrodes, and therefore, somatic impedance changes are superimposed on respiratory impedance changes. The impedance is measured.

したがって計測されたインピーダンス変化波形上のどの
時点で体動によるインピーダンス変化が住したかを識別
できず、それゆえ呼吸性インピーダンス変化が提供する
呼吸情報のみを正確にとらえることは困難であった。
Therefore, it was not possible to identify at what point on the measured impedance change waveform the impedance change due to body movement occurred, and therefore it was difficult to accurately capture only the respiratory information provided by the respiratory impedance change.

本発明はこのような従来のインピーダンス二二一モグラ
フにおいては、必要な呼吸情報のみを正確にとらえるこ
とが困難であるという問題点を解決することを目的とす
る。
An object of the present invention is to solve the problem that it is difficult to accurately capture only necessary respiratory information in such a conventional impedance 221 mograph.

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は次のような多電極型
生体電気インピーダンス計測方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides the following multi-electrode bioelectrical impedance measuring method.

すなわち、本発明は生体の皮膚面を介して生体内に微弱
な高周波電流を印加する電流印加部と、前記印加された
電流と生体の呼吸作用および体動に伴う電気インピーダ
ンスの変化によって生じた電圧変化を生体の皮膚面から
検出する電圧検出部とからなる生体電気インピーダンス
測定のチャンネルを2組構成し、前記各チャンネルの電
流印加部はそれぞれ電流印加用電極と電流源とを備え、
前記各チャンネルの電圧検出部はそれぞれ電圧検出用電
極とこの検出電圧を増幅する検出用アンプとを備えてな
り、前記2組のチャンネルのうち、第1チャンネルは電
流印加用電極を離隔して生体皮膚面に密着させ、定電流
源から一定の微弱な高周波電流を生体に印加し、前期離
隔した電流印加用電極間には、第1チャンネルの電圧検
出用電極を離隔して皮膚面に密着させ、前期インピーダ
ンス変化による電圧変化を検出し、第2チャンネルの電
流印加用電極および電圧検出用電極は第1チャンネルと
同一配列で、第1チャンネルと上下肺方向に離隔し、か
つ第1チャンネルと略平行に皮膚面に密着させ、第2チ
ャンネルの電流印加用電極には第1チャンネルと正負の
極性が反対の微弱な同一周波数の電流を同時に印加して
、第1チャンネルから見た場合、第2チャンネルの電流
印加用電極付近に負のインピーダンス感度領域を形成さ
せ、かつ第2チャンネルの印加電流の大きさを調整して
、第1チャンネルの電圧検出用電極対間で得られる安静
呼吸時の検出電圧がほぼゼロとなるように第2チャンネ
ルの印加電流を設定し、この第1チャンネルからは体動
情報のみを出力させ、前記i!2チャンネルからは呼吸
情報を含む情報を出力させ、この再出力の情報を電気処
理回路で処理して純粋な呼吸情報のみを得ることを特徴
とする、多電極型生体電気インピーダンス計測方法およ
びそめ装置である。
That is, the present invention includes a current applying unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and a voltage that is generated by the applied current and the change in electrical impedance accompanying the breathing action and body movement of the living body. Two sets of channels for bioelectrical impedance measurement are configured, each consisting of a voltage detection unit that detects a change from the skin surface of the living body, and each current application unit of each channel is provided with a current application electrode and a current source,
The voltage detection section of each channel is equipped with a voltage detection electrode and a detection amplifier that amplifies the detected voltage, and among the two sets of channels, the first channel separates the current application electrode from the living body. A constant weak high-frequency current is applied to the living body from a constant current source while the voltage detection electrode of the first channel is placed in close contact with the skin surface and is spaced apart between the electrodes for applying current. The current applying electrode and the voltage detecting electrode of the second channel are arranged in the same manner as the first channel, are separated from the first channel in the upper and lower lung direction, and are generally referred to as the first channel. When viewed from the first channel, the current applying electrode of the second channel is placed in close contact with the skin surface, and a weak current having the same frequency and opposite polarity to the first channel is simultaneously applied to the current applying electrode of the second channel. By forming a negative impedance sensitivity region near the current application electrode of the channel and adjusting the magnitude of the applied current of the second channel, detection during resting breathing can be obtained between the voltage detection electrode pair of the first channel. The applied current of the second channel is set so that the voltage is almost zero, only body movement information is output from this first channel, and the i! A multi-electrode bioelectrical impedance measuring method and apparatus, characterized in that information including respiratory information is output from two channels, and this re-output information is processed by an electrical processing circuit to obtain only pure respiratory information. It is.

〔作 用〕[For production]

上記構成において各チャンネルで計測されるインピーダ
ンス変化は、呼吸作用によるものとその他体動によるも
のとに分類される。
In the above configuration, impedance changes measured in each channel are classified into those due to respiratory action and those due to other body movements.

そしてこれらのインピーダンス変化は、各チャンネルの
電流印加部の定電流源から一定の微弱な高周波電流を皮
膚面上に密着した電流電極対を通じて同時に印加した際
の各チャンネルの印加電流に対する電圧検出部の電圧検
出用電極間の電圧の変化として検出され、各チャンネル
の検出用アンプを介して増幅され、測定される。
These impedance changes are caused by the change in the voltage detection section in response to the applied current of each channel when a constant weak high-frequency current is simultaneously applied from the constant current source of the current application section of each channel through a pair of current electrodes in close contact with the skin surface. It is detected as a change in voltage between the voltage detection electrodes, amplified through the detection amplifier of each channel, and measured.

ここで、呼吸作用により生体の電気インピーダンスが変
化する理由は、空気の導電率が生体組織の導電率に比べ
十分に低く、呼吸に伴う肺内の空気量変化によって等価
的に肺内の導電率が変化するためであり、また体動によ
り、検出インピーダンスが変化する理由は体動が起こっ
たことによって肺の幾何学的構造や電極の位置関係が、
体動前に比べ変化したためである。
Here, the reason why the electrical impedance of the living body changes due to the action of breathing is that the electrical conductivity of air is sufficiently low compared to the electrical conductivity of living tissue, and the electrical conductivity in the lungs equivalently changes due to the change in the amount of air in the lungs associated with breathing. The reason why the detection impedance changes due to body movement is that the geometric structure of the lungs and the positional relationship of the electrodes change due to body movement.
This is because the body has changed compared to before the movement.

ある地点におけるインピーダンス感度とは、呼吸などに
伴うその地点における導電率の変化がどのくらい重みず
けられ、電圧検出用電極間のインピーダンス変化として
出現するかを示すインデックスであり、導電率の上昇、
下降、いいかえれば抵抗率の下降、上昇が、検出インピ
ーダンスを同方向に変化させる場合を正のインピーダン
ス感度、逆方向に変化させる場合を負のインピーダンス
感度としている。
Impedance sensitivity at a certain point is an index that shows how much weight is given to changes in conductivity at that point due to breathing, etc., and appears as an impedance change between voltage detection electrodes.
A case in which a decrease, or in other words, a decrease or increase in resistivity causes the detected impedance to change in the same direction, is considered positive impedance sensitivity, and a case in which it changes in the opposite direction is considered negative impedance sensitivity.

したがって、体動の伴わない状態のもとでは、インピー
ダンス感度によって重みずけられた呼吸に伴う各地点で
の導電率の総和が生体電気インピーダンスの変化として
計測され、肺の換気情報がとらえられるわけである。
Therefore, in a state without body movement, the sum of the conductivity at each point associated with breathing, weighted by impedance sensitivity, is measured as a change in bioelectrical impedance, and lung ventilation information can be captured. It is.

本構成のごとく第2チャンネルの電流供給は第1チャン
ネルと同一周波数の高周波電流であるが、正負の極性が
反対の、いいかえれば位相が180度異なる微弱電流と
し、第1チャンネルの電流と同時に生体に印加したのは
第1チャンネル側から見た場合、第1チャンネルの電流
印加用電極付近の領域に正のインピーダンス感度領域を
設け、第2チャンネルの電流印加用電極付近の領域に負
のインピーダンス感度領域を設けることをねらったもの
で、さらに第2チャンネルの電流の大きさを可変とした
のは、こうしたインピーダンス感度の広がりおよび強さ
を変えることを意図している。
As in this configuration, the second channel's current supply is a high-frequency current with the same frequency as the first channel, but it is a weak current with the opposite polarity, in other words, a phase difference of 180 degrees, and the current is supplied to the second channel at the same time as the first channel's current. When viewed from the first channel side, a positive impedance sensitivity area is provided in the area near the current application electrode of the first channel, and a negative impedance sensitivity area is provided in the area near the current application electrode of the second channel. The reason why the second channel's current magnitude is made variable is to change the spread and strength of impedance sensitivity.

また第2チャンネルから見た場合には、本構成のもとで
は第1チャンネルの電流印加用電極付近の領域に負のイ
ンピーダンス感度領域が、また第2チャンネルの電流印
加用電極付近の領域に正のインピーダンス感度領域が形
成される。
Furthermore, when viewed from the second channel, under this configuration, there is a negative impedance sensitivity area in the area near the current applying electrode of the first channel, and a positive impedance sensitive area in the area near the current applying electrode of the second channel. An impedance sensitive region is formed.

被検者が安静に呼吸している状態のもとで、第2チャン
ネルの印加電流を第1チャンネルの印加電流に比べ大と
する方向に増加していくと、第1チャンネルから見た場
合、第2チャンネルの電流印加用電極付近に分布する負
のインピーダンス感度の影響が相対的に強まり、その結
果、正負のインピーダンス感度で重みずけられた呼吸に
伴う肺内の導電率変化は互いに相殺され、第1チャンネ
ルには呼吸性のインピーダンス変化が現れない状態が出
現し、いいかえれば見かけ上、第1チャンネルには呼吸
情報が出力されない状態設定することができる。
When the subject is breathing quietly and the current applied to the second channel is increased in the direction of making it larger than the current applied to the first channel, when viewed from the first channel, The influence of the negative impedance sensitivity distributed near the current application electrode of the second channel becomes relatively strong, and as a result, the conductivity changes in the lungs due to breathing, which are weighted by the positive and negative impedance sensitivities, cancel each other out. , a state in which no respiratory impedance change appears on the first channel, or in other words, a state can be set in which no respiratory information is apparently output to the first channel.

この設定状態においては、第2チャンネルの電流値が第
1チャンネルの電流値に比べ大となっているために、第
2チャンネルから見た場合、第2チャンネルの電流印加
用電極付近に分布する正のインピーダンス感度の影響が
相対的に強まり、インピーダンス感度で重みづけられた
肺内の導電率変化は相殺されず、第2チャンネルには呼
吸情報が出力される。
In this setting state, the current value of the second channel is larger than the current value of the first channel, so when viewed from the second channel, the positive voltage distributed near the current applying electrode of the second channel The influence of the impedance sensitivity becomes relatively strong, and the conductivity changes in the lungs weighted by the impedance sensitivity are not canceled out, and respiratory information is output to the second channel.

このようにあらかじめ、被検者の安静時に第2チャンネ
ルの電流を合わせておけば、第1チャンネルには呼吸以
外の体動が起こった場合のみ出力が現れるので、第2チ
ャンネルに出力されるインピーダンス変化上のどの時点
で体動が起き、体動性のインピーダンス変化が生じたか
を知ることができ、第2チャンネルの出力の中から、体
動性のインピーダンス変化のない純粋な呼吸情報のみを
得ることができる。
If you adjust the current of the second channel in advance when the subject is at rest in this way, the output will appear on the first channel only when body movement other than breathing occurs, so the impedance output to the second channel will change. It is possible to know at what point in the change the body movement occurs and the impedance change due to body movement occurs, and from the output of the second channel, only pure respiratory information without body movement impedance change is obtained. be able to.

このことから前記第1チャンネルの体動情報出力と第2
チャンネルの呼吸情報を含む情報出力を電気処理回路で
処理すことにより、体動情報が消去され、電気処理回路
の出力側から目的の呼吸情報をとりだすことができる。
From this, the body motion information output of the first channel and the second channel
By processing the information output including the breathing information of the channel with the electrical processing circuit, the body movement information is erased, and the desired breathing information can be extracted from the output side of the electrical processing circuit.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例について以下、図面にしたがって本発明
の構成が、実際上どのように具体化されるかをその作用
とともに説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Regarding embodiments of the present invention, how the structure of the present invention is actually embodied will be described below with reference to the drawings, together with its operation.

第1図は本発明の構成図で、図中1は生体、1aは腕、
2は肺を示している。
FIG. 1 is a configuration diagram of the present invention, in which 1 is a living body, 1a is an arm,
2 indicates the lungs.

また、3,4は電流印加用電極で一対をなし、生体1の
上肺2の両側胸壁上の皮膚面に密着され、定電流源5か
ら供給される微弱高周波電流を、これら電極対を介して
生体1内に印加する。
In addition, 3 and 4 form a pair of current applying electrodes, which are in close contact with the skin surface on both sides of the chest wall of the upper lung 2 of the living body 1, and apply a weak high frequency current supplied from a constant current source 5 through this pair of electrodes. and apply it inside the living body 1.

電流印加用電極3.4および電流源5によって電流印加
部Aが構成される。
A current applying section A is configured by the current applying electrode 3.4 and the current source 5.

6.7は電圧検出用電極で一対をなし、前記電流印加用
電極3,4を結ぶ線上内側に離隔して胸壁上皮膚面に密
着され、計測すべきインピーダンス変化は電流印加用電
極3.4間に印加される電流に対する電圧検出用電極6
.7間の電圧変化として検出用アンプを介し、増幅した
後出力される構成となっている。
Reference numeral 6.7 denotes a pair of voltage detection electrodes, which are spaced inwardly on the line connecting the current application electrodes 3 and 4 and are in close contact with the skin surface on the chest wall, and the impedance change to be measured is the current application electrode 3.4. Voltage detection electrode 6 for the current applied between
.. The configuration is such that the voltage change between 7 and 7 is output after being amplified via a detection amplifier.

電圧検出用電極6,7および検出用アンプ8によって電
圧検出部Bが構成される。
Voltage detection section B is constituted by voltage detection electrodes 6 and 7 and detection amplifier 8.

そして前期電流印加部Aとこの電圧検出部Bによってイ
ンピーダンス測定の第1チャンネルCを構成する。
The current applying section A and the voltage detecting section B constitute a first channel C for impedance measurement.

このチャンネル構成について第2図で分かりやすく図示
している。
This channel configuration is clearly illustrated in FIG. 2.

すなわち、第2図は本発明のチャンネル構成を示す図で
、便宜上第1図の第1チャンネルCの部分をとりだして
現している。
That is, FIG. 2 is a diagram showing the channel configuration of the present invention, and for convenience, the first channel C portion of FIG. 1 is extracted and shown.

図の第1チャンネルCは電流を供給する電流印加部Aと
電圧をとりだす電圧検出部Bとから構成されている。
The first channel C in the figure is composed of a current applying section A that supplies current and a voltage detecting section B that extracts a voltage.

そのうち、電流印加部Aの方は対をなす電流印加用電極
3,4と定電流源5とからなり、電圧検出部Bは対をな
す電圧検出用電極6,7および検出用アンプ8とからな
り、また、前記対をなす電認印加用電極3.4は互いに
離隔して設けられ、この離隔した電流印加用電極3.4
を結ぶ線上内側に、前記電圧検出用電極6,7が離隔し
て設けられていることを示している。
Of these, the current applying section A consists of a pair of current applying electrodes 3 and 4 and a constant current source 5, and the voltage detecting section B consists of a pair of voltage detecting electrodes 6 and 7 and a detection amplifier 8. Furthermore, the pair of electric recognition applying electrodes 3.4 are provided apart from each other, and the electric current applying electrodes 3.4 which are separated from each other are separated from each other.
This shows that the voltage detection electrodes 6 and 7 are provided spaced apart on the inner side of the line connecting the lines.

このように、電流を供給する電流印加部と電圧をとりだ
す電圧検出部分とによって一つのチャンネルが構成され
る。
In this way, one channel is constituted by the current application section that supplies current and the voltage detection section that extracts voltage.

次に第1図の電流印加用電極9.10は下肺2両側胸壁
上皮膚面に密着され、定電流11によって供給される微
弱高周波電流をこれら電極対を介して生体1内に印加す
る。
Next, the current applying electrodes 9 and 10 shown in FIG. 1 are brought into close contact with the upper skin surface of the chest wall on both sides of the lower lung 2, and a weak high frequency current supplied by the constant current 11 is applied into the living body 1 through these electrode pairs.

この電流印加電極9,10および定電流源11によって
電流印加部りが構成される。
The current applying electrodes 9 and 10 and the constant current source 11 constitute a current applying section.

これら電流印加電極9,10を結ぶ線上内側胸壁上皮膚
面に離隔して電圧検出用電極12.13が密着され、計
測すべきインピーダンス変化は電流印加用電極9.10
に印加される電流に対する電圧検出用電極12.13間
の電圧変化として検出用アンプ14を介し、増幅した後
出力される構成となっている。
A voltage detection electrode 12.13 is closely attached to the skin surface on the inner chest wall on the line connecting these current application electrodes 9 and 10, and the impedance change to be measured is measured by the current application electrode 9.13.
The configuration is such that the voltage change between the voltage detection electrodes 12 and 13 with respect to the current applied to the current is amplified and outputted via the detection amplifier 14.

これらの電圧検出用電極12.13および検出用アンプ
14によって電圧検出部Eが構成される。
These voltage detection electrodes 12, 13 and detection amplifier 14 constitute a voltage detection section E.

そして前記電流印加部りとこの電圧検出部Eとによって
インピーダンス測定の第1チャンネルFを構成する。
The current applying section and the voltage detecting section E constitute a first channel F for impedance measurement.

上記構成において第1チャンネルCと第2チャンネルF
との各電極の配列形式は同一で互いに略平行に配置して
いる。
In the above configuration, the first channel C and the second channel F
The arrangement of the electrodes is the same and they are arranged substantially parallel to each other.

第1チャンネルCの電流印加部Aは周波数が50KHz
、  100μ八程度の高周波定電流を生体1に印加し
、第2チャンネルFの電流印加部りは第1チャンネルC
の高周波電流と同一周波数で、位相が180度ずれ、電
流値を可変できる高周波定電流を生体1内に印加する。
The frequency of the current application part A of the first channel C is 50KHz.
, a high frequency constant current of about 100μ8 is applied to the living body 1, and the current application part of the second channel F is connected to the first channel C.
A high-frequency constant current having the same frequency as the high-frequency current with a phase shift of 180 degrees and a variable current value is applied to the living body 1.

ここで、これら印加電流の周波数を50KHzとしたの
は、数10KHzから数100KHzの周波数帯域にお
いて、生体は抵抗体Rとして十分に考えられるためであ
り、呼吸に伴う肺内の空気変化が等価的に肺内の導電率
の変化として考えられるためである。
Here, the frequency of these applied currents is set to 50 KHz because in the frequency band from several tens of KHz to several hundred KHz, the living body can be considered as a resistor R, and the air change in the lungs due to breathing is equivalent to This is because it can be thought of as a change in electrical conductivity within the lungs.

また印加電流値の100μA程度の値は生体の安全性を
保証している。
Further, the applied current value of about 100 μA guarantees safety for living organisms.

このようにして生体1に電流が印加され、前記のチャン
ネル構成が行われると、第1チャンネルからみた場合、
第1チャンネルの電流印加用電極3.4付近には、その
部位での抵抗率の増加(導電率の減少)に対して第1チ
ャンネルで検出されるインピーダンスが増加方向に変化
するいわゆる正のインピーダンス感度領域の他に、第2
チャンネルの電流印加用電極9.10付近には、逆にそ
の部位での抵抗率の増加(導電率の減少)に対して第1
チャンネルで検出されるインピーダンスが減少方向に変
化する、いわゆる負のインピーダンス感度領域が形成さ
れる。
When a current is applied to the living body 1 in this way and the channel configuration described above is performed, when viewed from the first channel,
Near the current applying electrode 3.4 of the first channel, there is a so-called positive impedance in which the impedance detected in the first channel changes in an increasing direction as the resistivity increases (decreases in conductivity) at that part. In addition to the sensitivity area, the second
Conversely, near the current applying electrodes 9 and 10 of the channel, there is a first
A so-called negative impedance sensitivity region is formed in which the impedance detected in the channel changes in a decreasing direction.

第2チャンネルから見た場合には反対に、第1チャンネ
ルの電流印加用電極3.4付近には負のインピーダンス
感度領域が、また、第2チャンネルの電流印加用電極9
,10付近には正のインピーダンス感度領域が形成され
ることになる。
When viewed from the second channel, on the contrary, there is a negative impedance sensitivity region near the current applying electrode 3.4 of the first channel, and there is a negative impedance sensitive region near the current applying electrode 9 of the second channel.
, 10, a positive impedance sensitivity region is formed.

このような構成のもとで、第2チャンネルFの電流印加
部りの電流を第1チャンネルの印加電流よりも大きくし
ていくと、第1チャンネルからみた場合には正のインピ
ーダンス感度によって重みずけられた呼吸に伴う導電率
変化の成分は減少し、負のインピーダンス感度によって
重みずけられた導電率変化の成分は増加する。
Under such a configuration, when the current in the current application section of the second channel F is made larger than the applied current in the first channel, the weight is unbalanced due to the positive impedance sensitivity when viewed from the first channel. The component of conductivity change associated with forced breathing decreases, and the component of conductivity change weighted by negative impedance sensitivity increases.

その結果、第2チャンネルの印加電流を適切な値にすれ
ば、呼吸に伴って肺内の導電率が変化した影響が第1チ
ャンネルにおいては見かけ上、検出されない状態を設定
できる。
As a result, by setting the applied current to the second channel to an appropriate value, it is possible to set a state in which the influence of changes in the conductivity in the lungs due to breathing is apparently not detected in the first channel.

安静時にそのような電流値に第2チャンネルの印加電流
を設定しておけば、第1チャンネルの出力は体動が起こ
ったときのみ現れる。
If the applied current of the second channel is set to such a current value during rest, the output of the first channel will appear only when the body moves.

一方、この条件においては第2チャンネルから見た場合
、第2チャンネルの電流値が第1チャンネルの電流値に
比べ大きく調整されているために、正のインピーダンス
感度によって重みずけられた導電率変化の成分が増加し
、負のインピーダンス感度によって重みずけられた導電
率変化の成分は減少し、呼吸に伴う肺内の導電率変化は
失われることなく、第2チャンネルによって検出される
On the other hand, under this condition, when viewed from the second channel, the current value of the second channel is adjusted to a greater extent than the current value of the first channel, so the conductivity change is weighted by the positive impedance sensitivity. The component of conductivity changes weighted by negative impedance sensitivity increases, and the conductivity changes in the lungs associated with breathing are not lost and are detected by the second channel.

15は電気処理回路で、前記第1チャンネルCの出力お
よび前記第2チャンネルFの出力を入力とし、第1チャ
ンネルCから入力された体動情報を利用して第2チャン
ネルFから入力された情報のうち、体動情報の部分を消
去して呼吸情報をとりだすものである。
Reference numeral 15 denotes an electrical processing circuit which receives the output of the first channel C and the output of the second channel F as input, and uses the body movement information input from the first channel C to process information input from the second channel F. Of these, the body movement information is deleted and the breathing information is extracted.

第3図は本発明の出力信号模式図で、Δ2.は前記第1
チャンネルCの出力波形、ΔZ2は前記第2チャンネル
Fの出力波形を示している。
FIG. 3 is a schematic diagram of the output signal of the present invention, Δ2. is the first
The output waveform of channel C, ΔZ2, indicates the output waveform of the second channel F.

区間、T、、T、は平常呼吸の場合を示し、Tz 、T
aは呼吸停止を行わせた場合を示し、T、は呼吸停止下
で体動を行わせた場合を示している。
The interval,T,,T,indicates the case of normal breathing, and Tz,T
A shows the case where breathing is stopped, and T shows the case where the body is moved while breathing is stopped.

前記区間T、、T、では呼吸情報が第1チャンネル側の
ΔZIに現れず、第2チャンネル側のΔZ2および電気
処理回路のΔZ3に現れているが、これは前記電流調整
によって適切なインピーダンス感度分布が設定されたた
めに、第1チャンネル側では正負のインピーダンス感度
で重みずけられた肺内の導電率変化が互いに相殺され、
呼吸作用によるインピーダンス変化が見かけ上あられれ
ないためであり、第2チャンネル側では同電流調整のも
とで、呼吸作用によるインピーダンス変化を失うことな
く検出していることを物語っている。
In the sections T, , T, respiratory information does not appear in ΔZI on the first channel side, but appears in ΔZ2 on the second channel side and ΔZ3 of the electrical processing circuit, but this is due to the appropriate impedance sensitivity distribution due to the current adjustment. is set, on the first channel side, the conductivity changes in the lungs weighted by the positive and negative impedance sensitivities cancel each other out,
This is because impedance changes due to respiratory effects do not appear, and this shows that the second channel side detects impedance changes due to respiratory effects without losing them under the same current adjustment.

また前記区間Tz 、TaではΔZI+ΔZ2とも出力
が現れていないが、これは体動もなく、かつ呼吸に伴う
導電率変化のない状態では出力が現れないことを示して
いる。
Further, in the sections Tz and Ta, no output appears for either ΔZI+ΔZ2, which indicates that no output appears in a state where there is no body movement and no change in conductivity due to breathing.

さらに区間T、では、ΔZ1.ΔZ2とも出力は現れて
いるが、これは呼吸停止下で体動が生じた際のものでな
り、体動情報がΔZlにおいて明確にクローズアップさ
れることを示している。
Furthermore, in section T, ΔZ1. Outputs also appear for ΔZ2, but this is when body movement occurs under respiratory arrest, indicating that body movement information is clearly highlighted in ΔZl.

またΔZ3には出力が現れていないのは、体動情報が処
理回路15によりΔZ、を利用してΔZ2中の体動情報
が消去されたからである。
Further, the reason why no output appears in ΔZ3 is because the body movement information in ΔZ2 has been erased by the processing circuit 15 using ΔZ.

これらのことから、第2チャンネルF側の呼吸情報を含
む出力ΔZ2と第1チャンネルC側の体動情報が得られ
る出力ΔZ1を比較参照し、どの時点で体動が起こった
かを知り、電気処理回路15を介することで、ΔZ、の
ごとく体動の含まれない信頼性の高い呼吸情報のみを得
ることができることがわかる。
Based on these facts, we compare and refer to the output ΔZ2 containing respiratory information from the second channel F side and the output ΔZ1 from which body movement information is obtained from the first channel C side, find out at what point the body movement occurred, and perform electrical processing. It can be seen that by using the circuit 15, only highly reliable respiratory information such as ΔZ that does not include body movements can be obtained.

この多電極型生体電極インピーダンス計測方法で測定す
るときは、前述の第1図で示すように各電極を生体胸壁
上皮膚面に配置し、安静時の呼吸状態第1チャンネルの
出力信号が略ゼロとなるように第2チャンネルの印加電
流を調整し、呼吸情報がこの第1チャンネル側から出力
としてみかけ上あられれないようにすることがポイント
である。
When measuring with this multi-electrode bioelectrode impedance measurement method, each electrode is placed on the skin surface on the chest wall of the living body as shown in Figure 1 above, and the output signal of the first channel in the breathing state at rest is approximately zero. The key point is to adjust the applied current to the second channel so that the respiration information does not appear as an output from the first channel side.

このように第1チャンネルと第2チャンネルとの間の印
加電流調整を安静時に逐次行い、セットしておくことに
より、長時間にわたる計測に際しても第1チャンネル側
の出力記録中に信号波形があれば、これは呼吸情報以外
の体動であることがわかり、第2チャンネル側の出力の
信号波形のどの部分が呼吸情報として信頼性の高いもの
であるかを知ることができ、電気処理回路15を介する
ことで呼吸情報のみを抽出し、臨床診断上、貴重な呼吸
情報を提供できる。
In this way, by adjusting the applied current between the first channel and the second channel one after another at rest and setting the settings, even when measuring over a long period of time, if there is a signal waveform while recording the output on the first channel side, , it turns out that this is a body movement other than breathing information, and it is possible to know which part of the signal waveform output from the second channel side is highly reliable as breathing information. By using this method, only respiratory information can be extracted, providing valuable respiratory information for clinical diagnosis.

また、本発明の基本となるインピーダンス感度分布は、
第1チャンネル側の印加電流と第2チャンネル側の印加
電流との比によって制御できるので、本実施例とは別に
第1チャンネル側で電流調整を行うことも可能である。
Furthermore, the impedance sensitivity distribution that is the basis of the present invention is
Since it can be controlled by the ratio of the applied current on the first channel side and the applied current on the second channel side, it is also possible to perform current adjustment on the first channel side separately from this embodiment.

さらに電流印加部ならびに電圧検出部を増やし、インピ
ーダンス感度分布の重みずけをすることも可能である。
Furthermore, it is also possible to increase the number of current applying sections and voltage detecting sections and weight the impedance sensitivity distribution.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上本発明によれば、電流印加部と電圧検出部とからな
る生体電気インピーダンス測定用チャンネルを2組構成
し、第1チャンネルの印加電流を一定とし、第2チャン
ネルの印加電流には第1チャンネルの印加電流と同一周
波数で極性の異なる電流を供給し、さらに第2チャンネ
ルの印加電流の大きさを適切に調整することで第1チャ
ンネルの出力を体動情報のみとし、第2チャンネルの出
力を呼吸1’# ylを含む情報とし、この二つの情報
出力を電気的に比較処理する電気処理回路を介すること
によって信頼性の高い呼吸情報を得ることができ、正確
、かつ迅速に肺機能の診断を下すことができる。
As described above, according to the present invention, two sets of bioelectrical impedance measurement channels are configured, each consisting of a current applying section and a voltage detecting section, the applied current of the first channel is constant, and the applied current of the second channel is By supplying a current with the same frequency and a different polarity as the applied current of the second channel, and further adjusting the magnitude of the applied current of the second channel appropriately, the output of the first channel can be made into body motion information only, and the output of the second channel can be Information including respiration 1'# yl can be obtained through an electrical processing circuit that electrically compares and processes these two information outputs, making it possible to obtain highly reliable respiration information and accurately and quickly diagnose lung function. can be lowered.

また、本測定方法における被検者の負担は、電流印加用
電極および電圧検出用電極の装着程度であり、簡便に、
かつ被検者に苦痛を与えることなく計測を施行でき、長
時間使用にも適しており、ICU(集中治療室)やRC
U (呼吸器患者治療室)などで用いることにより、重
症患者の病状を常監視し、治療の万全を期すことができ
るなどの効果がある。
In addition, the burden on the subject in this measurement method is only the wearing of the current application electrode and the voltage detection electrode, and it is easy to use.
It also allows measurements to be performed without causing pain to the patient, is suitable for long-term use, and is suitable for use in ICUs (intensive care units) and RCs.
By using it in the U (respiratory patient treatment room), etc., it has the effect of constantly monitoring the condition of critically ill patients and ensuring thorough treatment.

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

第1図は本発明の一実施例の構成説明図、第2図はチャ
ンネル構成説明図、第3図は本発明の出力信号の模式図
、第4図および第5図は従来例を示す図である。 1・・・・・・生体、 3.4・・・・・・電流印加用電極、 5・・・・・・定電流源、 6.7・・・・・・電圧検出用電極、 8・・・・・・検出用アンプ、 9.10・・・・・・電流印加用電極、11・・・・・
・定電流源、 12、13・・・・・・電圧検出用電極、14・・・・
・・検出用アンプ、 15・・・・・・電気処理回路、 A・・・・・・電流印加部、 B・・・・・・電圧検出部、 C・・・・・・第1チャンネル、 D・・・・・・電流印加部、 E・・・・・・電圧検出部、 F・・・・・・第2チャンネル。 代理人弁理士    鉛末  淳也 第1図 第3図
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a channel configuration, FIG. 3 is a schematic diagram of an output signal of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are diagrams showing a conventional example. It is. 1... Living body, 3.4... Electrode for current application, 5... Constant current source, 6.7... Electrode for voltage detection, 8. ...Detection amplifier, 9.10...Electrode for current application, 11...
・Constant current source, 12, 13...Voltage detection electrode, 14...
...Detection amplifier, 15...Electrical processing circuit, A...Current application section, B...Voltage detection section, C...First channel, D...Current application section, E...Voltage detection section, F...Second channel. Representative Patent Attorney Junya Benmatsu Figure 1 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)生体の皮膚面を介して生体内に微弱な高周波電流
を印加する電流印加部と、前記印加された電流と生体の
呼吸作用および体動に伴う電気インピーダンスの変化に
よって生じた電圧変化を生体の皮膚面から検出する電圧
検出部とからなる電気インピーダンス測定のチャンネル
を2組構成し、前記各チャンネルの電流印加部はそれぞ
れ電流印加用電極と定電流源とを有し、前記各チャンネ
ルの電圧検出部はそれぞれ電圧検出用電極とこの検出電
圧を増幅する検出用アンプとを備えてなり、前記2組の
チャンネルのうち、第1チャンネルは電流印加用電極を
離隔して生体皮膚面に密着させ、定電流源から一定の微
弱な高周波電流を生体に印加し、前記電流印加用電極の
離隔した電極間には第1チャンネルの電圧検出用電極を
離隔して皮膚面に密着させ、前記インピーダンス変化に
よる電圧変化を検出し、第2チャンネルの電流印加用電
極および電圧検出用電極は第1チャンネルと同一配列で
、第1チャンネルと上下肺方向に離隔し、かつ第1チャ
ンネルと略平行に皮膚面に密着させ、第2チャンネルの
電流印加電極には第1チャンネルと正負の極性が反対の
微弱な同一周波数の電流を同時に印加して、第1チャン
ネルから見た場合、第2チャンネルの電流印加用電極付
近に負のインピーダンス感度領域を形成させ、かつ第2
チャンネルの印加電流の大きさを調整して、第1チャン
ネルの電圧検出用電極対間で得られる安静呼吸時の検出
電圧がほぼゼロとなるように第2チャンネルの印加電流
を設定し、この第1チャンネルからは体動情報のみを出
力させ、前記第2チャンネルからは呼吸情報を含む情報
を出力させ、この両出力の情報を電気処理回路で処理し
て純粋な呼吸情報のみを得ることを特徴とする、多電極
型生体電気インピーダンス計測方法。
(1) A current applying unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and a voltage change caused by the applied current and changes in electrical impedance due to the breathing action of the living body and body movement. There are two sets of electrical impedance measurement channels each consisting of a voltage detection section that detects from the skin surface of a living body, and the current application section of each channel has a current application electrode and a constant current source. Each of the voltage detection sections is equipped with a voltage detection electrode and a detection amplifier that amplifies the detected voltage, and of the two sets of channels, the first channel is in close contact with the skin surface of the living body with the current application electrode separated. A constant weak high frequency current is applied to the living body from a constant current source, and the voltage detection electrode of the first channel is spaced apart between the electrodes for applying the current and brought into close contact with the skin surface, and the impedance is The current applying electrodes and voltage detecting electrodes of the second channel are arranged in the same manner as the first channel, are separated from the first channel in the upper and lower lung direction, and are placed on the skin approximately parallel to the first channel. When viewed from the first channel, the current application electrode of the second channel is applied with a weak current of the same frequency and opposite in positive and negative polarity to the current application electrode of the second channel. A negative impedance sensitive region is formed near the second electrode.
By adjusting the magnitude of the applied current of the channel, the applied current of the second channel is set so that the detected voltage obtained between the pair of voltage detection electrodes of the first channel during resting breathing is almost zero. The first channel outputs only body movement information, the second channel outputs information including respiratory information, and the information from both outputs is processed by an electrical processing circuit to obtain only pure respiratory information. A multi-electrode bioelectrical impedance measurement method.
(2)生体に微弱な高周波電流を印加する電流印加部と
生体の呼吸および体動による生体インピーダンス変化を
電圧変化として検出する電圧検出部とからなる生体イン
ピーダンス計測チャンネル2組と、この2組の生体イン
ピーダンス計測チャンネルの出力を電気処理して呼吸に
よるインピーダンス変化のみをとりだす電気処理回路を
備えた多電極型生体電気インピーダンス計測装置。
(2) Two sets of bioimpedance measurement channels consisting of a current application section that applies a weak high-frequency current to the living body and a voltage detection section that detects changes in bioimpedance due to breathing and body movements of the living body as voltage changes; A multi-electrode bioelectrical impedance measurement device equipped with an electrical processing circuit that electrically processes the output of the bioelectrical impedance measurement channel and extracts only the impedance changes due to breathing.
(3)前記各電流印加部はそれぞれ一対の電流印加用電
極と定電流源とを備え、前記各電圧検出部はそれぞれ一
対の電圧検出用電極と検出用アンプとを備えたものであ
る特許請求の範囲第2項記載の多電極型生体電気インピ
ーダンス計測装置。
(3) Each of the current applying sections includes a pair of current applying electrodes and a constant current source, and each of the voltage detecting sections includes a pair of voltage detecting electrodes and a detection amplifier. The multi-electrode bioelectrical impedance measuring device according to item 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6631292B1 (en) * 2001-03-23 2003-10-07 Rjl Systems, Inc. Bio-electrical impedance analyzer
US9591987B1 (en) 2013-08-23 2017-03-14 Rjl Systems, Inc. Determining body composition through segmental bioelectrical impedance analysis (BIA)

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