JP2004166934A - 体表面心電計 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、０Ｖラインの変動を少なくしながら、多数の測定部位から正確に心電位を検出して高精度な電位分布図を作成する。
【解決手段】体表面心電計は、体表面に誘導される心電位を電極１で検出して体表面電位分布図を表示する。電極１は、体表面の複数ヶ所に押圧される複数本の導電ロッド１２と、導電ロッド１２を出入りできるように装着している電極本体１３と、導電ロッド１２を弾性的に押し出す弾性押出材１４とを備えるロッド電極１０を備える。導電ロッド１２は、ロッド部１２Ｂと、このロッド部１２Ｂの先端部に連結されて体表面に接触する接触電極１２Ａとを備える。接触電極１２Ａの体表面に接触する接触面１２ａは、ロッド部１２Ｂの横断面よりも大きい外形であって、その面積を１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極１２Ａとの中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしている。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心臓電気現象を明確に捉えるため、心臓に近い体表面の多くの点から心電位を測定し、測定した心電位を演算してある時間の体表面電位図を表示する体表面心電計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体表面心電計は、心臓に近い体表面の１００〜５００点に複数の電極を配設し、すべての電極から同時に心電位を採取し、採取した複数点の心電位から総合的に心臓の電気現象を判断する体表面電位分布図を作成する。
【０００３】
体表面心電計は、例えば図１に示すように、ある時間における心臓付近の体表面に誘導さ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、すべての電極で測定された心電位信号を基にして、コンピュータ等の演算回路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が検出する心電位を、コンピュータのメモリに記憶させ、各電極の心電位に基づいて、等電位線を計算し、等電位線を、例えば、数十マイクロボルトピッチ毎にモニタテレビやプリンター等に表示するものである。
【０００４】
この構造の体表面心電計は、従来の心電計に比較して精密に心臓の電気現象を検査できる。ただ、体表面心電計は、多数の電極から同時に心電位を検出する必要があるので、全ての電極から正確に安定して心電位を検出するのが極めて難しい。それは、全ての電極を体表面に電気的に低抵抗な状態で、しかも安定して接触させることが難しいからである。
【０００５】
現在市販されている体表面心電計は、電極と体表面との接触抵抗を小さくするために、皮膚に導電ペーストを塗布する。導電ペーストは、電極と体表面との間に介在されて、電極と体表面との接触抵抗を小さくする。この構造の電極は、体表面に正常に接着できるかぎり、低抵抗な状態で体表面に誘導される心電位を検出できる。しかしながら、１００個以上からなる全ての電極を剥離しないように体表面に接着するのは、現実には相当に難しく、いずれかの電極が体表面から剥離すると正確に心電位を検出できなくなる。さらにこの電極は、１００個以上もの全ての電極を使い捨てにするので、一人の患者の心電測定するときのランニングコストが極めて高くなる欠点もある。
【０００６】
このような欠点を解消する電極として、金属ロッドを体表面に弾性的に押圧する電極が開発されている。この電極は、金属ロッドを体表面に独立して押圧して体表面に誘導される心電位を検出する。この電極は、導電ペーストを使用しないで心電位を検出することができる。金属ロッドが体表面に連続して押圧されると、金属ロッドと体表面との間に汗のような導電性の液体が介在するようになって、電極である金属ロッドを体表面に電気的に接触させるからである。体表面に押圧される電極は、皮膚の表面に表出するわずかな導電性の液体を介して電気的に接続される。人間の皮膚には汗腺があって、ここから導電性の液体である汗が染み出している。ただ、人間の皮膚表面は均一に導電性の液体が染みだしているのではない。汗腺の近傍では導電性の液体が多く、汗腺から離れた部分では導電性の液体量が少なくなる。このため、皮膚の表面は金属ロッドが接触する部位によって接触抵抗が変動する。皮膚の部分的な接触抵抗の変動は極めて大きく、桁のオーダで変動する。
【０００７】
このため、体表面の局部に複数の金属ロッドを電極として押圧すると、ある電極は低い接触抵抗で体表面に電気接続されるが、ある電極は極めて高い接触抵抗で体表面に接触することになる。高い接触抵抗で体表面に接触する電極は、体表面に誘導される心電位を正確に検出できない。電極と体表面との接触抵抗が、心電位を増幅する初段アンプの入力インピーダンスに比較して充分に低いとき、接触抵抗は心電位の検出誤差の原因とはならない。しかしながら、初段アンプの入力インピーダンスに対して、接触抵抗が無視できない程度に大きくなると、心電位を検出する誤差となる。それは、初段アンプの入力インピーダンスが、電極に誘導される心電位を減衰させるからである。たとえば、電極と体表面の接触抵抗が、初段アンプの入力インピーダンスの１／１０になると、電極に誘導された心電位は１０％減衰して初段アンプに入力される。このため、電極で検出した心電位は９０％に低下することになり、正確に心電位を検出できなくなる。初段アンプは、入力インピーダンスができる限り大きくなるように設計されるが、接触抵抗が大きくなると、接触抵抗に対して充分に大きくできないことがある。接触部位によっては、電極と体表面との接触抵抗が桁のオーダで変動するので、接触部位によっては、電極の接触抵抗が初段アンプの入力インピーダンスの数十％よりも大きくなることがある。この状態になると、初段アンプの実質的な入力電圧が正確な心電位よりも低くなって、正確な電位分布図を作成できなくなる。
【０００８】
さらに、電極である金属ロッドが体表面の心電位を正確に検出するのを難しくする原因として、電極と体表面との間に発生する局部電池がある。困ったことに、局部電池の発生電圧は心電位に比較して極めて大きい。導電性の液体に金属が接触する電池ができるので、金属電極を体表面に接触させるかぎり、接触部分で局部電池が発生するのを原理的に解消できない。局部電池の発生電圧は、金属ロッドの材質と、導電性の液体により特定される。したがって、金属ロッドの材質により局部電池の電圧は変動する。たとえば、電極金属にステンレスを使用すると、局部電池の電圧は数百ｍＶと極めて大きくなる。局部電池は直流電圧であるから、変化しない限り心電位から分離できる。しかしながら、局部電池の発生電圧をつねに一定にするのは現実に極めて難しい。局部電池の電圧は、心電位に比較して数十倍ないし百倍と極めて大きいので、わずかな局部電池の電圧変化は、心電位の０Ｖラインを変動させて検出誤差となる。局部電池の発生電圧が変動して０Ｖラインが変動すると、心電位の変化と識別できなくなるからである。局部電池の電圧変動が、心電位の電圧変動に比較して充分に遅い場合、極めて低い周波数成分を除去するローカットフィルターで除去できる。ローカットフィルターは、心電位を減衰させないように、遮断周波数を心電位に含まれる最低周波数成分に比較して充分に低く設計される。このローカットフィルターは、０Ｖラインの変動が心電位に近い周波数まで速くなると、遮断できずに通過させる。このため、このような０Ｖラインの変動は、心電位から分離できなくなって測定誤差となる。このため、電極と体表面の間に発生する局部電池は、その電圧を変動させることなく、いかにして一定に保持できるかが極めて大切である。
【０００９】
局部電池による０Ｖラインの変動は、体表面に表出する汗のような導電性の液体が原因で発生する。この液体は電極と体表面との接触抵抗を低下させるものであるから、これがないと金属ロッドを体表面に押圧しても心電位を検出できない。このことから、体表面に浸出する導電性の液体は、電極の接触抵抗を小さくして心電位を正確に検出できるようにする一方、局部電池を発生させて０Ｖラインを狂わせる原因となる。すなわち、導電性の液体は必要なものではあるが、これがあるために、０Ｖラインが変動して心電位の検出を難しくする。このことが、体表面に誘導される心電位を正確に検出するのを極めて難しくしている。この状態は、たとえば、多量の汗をかいた後に、汗が乾燥して高い濃度になったときに、心電位の正確な検出を極めて難しくすることからも明らかである。汗の濃度が高くなると、局部電池の現象が甚だしくなって、０Ｖラインの変動を激しくして心電位を検出できなくする。さらに困ったことに、局部電池に起因する０Ｖラインの変動を少なくすることと、電極の接触抵抗を小さくして測定誤差を少なくすることは、測定できるかどうかの限界に近い状態にある。このため、多数の電極を体表面に押圧する状態で、全ての電極に検出される心電位の０Ｖライン変動を無視できる程度に少なくしながら、電極と体表面との接触抵抗を初段アンプの入力インピーダンスに比較して充分に低くするのは極めて難しい。したがって、電極である多数の金属で体表面を押圧して、全ての電極から正確に心電位を検出するのは本当に難しい。
【００１０】
さらに、体表面心電計は、１００ヶ所以上の多数の部位の心電位を検出するので、全ての部位から正確に心電位を検出できないかぎり、高精度な体表面電位分布図が作成できない。電極数が多くなると、全ての電極から同時に正確に心電位を検出するのは急激に難しくなる。このタイプの体表面心電計は、多数の電極があるにもかかわらず、全ての電極の０Ｖラインの変動を制限しながら電極の接触状態を低く安定させることが極めて大切である。このことが実現できないと、高精度な電位分布図を作成する体表面心電計は実用化できない。いずれかの電極がつねに不安定な体表面心電計は、どこかに正確に検出できない領域があるので、いつまでたっても高精度な電位分布図を作成できない。
【００１１】
この問題を解消できないために、現在実用化されている体表面心電計は、体表面に導電ペーストを塗布し、導電ペーストでもって電極を体表面に電気的に接触させている。しかしながら、この構造の体表面心電計は、ランニングコストが余りにも高額であるために、健康診断のように多数の患者の診断には使用できない。ちなみに、現在の体表面心電計は保険点数が１５００点もあって、保険を使用しての検査費用は１５０００円と極めて高額である。さらに、１人の患者の測定に時間がかかることも、健康診断等における使用を難しくしている。体表面に導電ペーストを介して、１００個以上もの電極を患者の特定された位置に装着して体表面電位分布図を作成するからである。この方法では、ひとりの患者の測定時間を短くすることができない。このことによっても健康診断の使用を難しくしている。心臓疾患の検査に限ったことではないが、全ての疾患の検査は、できる限り早期発見することが大切であるから、体表面心電計は、いかにして安価に、さらに迅速に、しかも正確に電位分布図を測定できるかが特に大切である。
【００１２】
この問題を解決することを目的として、１ヶ所の心電位を測定するのに、複数本の針電極を使用する体表面心電計が開発されている（特許文献１参照）。この体表面心電計は、４本の針電極を並列に接続して、各々を独立して体表面に押圧させる。この電極は、針電極を並列に接続しているので、いずれかの針電極が体表面の心電位を検出すると、他の針電極が心電位を正確に検出できなくとも心電位を測定できる。このため、ひとつの金属ロッドを体表面に押圧する電極に比較して、安定して心電位を検出できる。
【００１３】
【特許文献１】
特公平２−９８１１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電極は、構造が複雑で製造コストが高くなる欠点がある。さらに、この電極を現実に製作して、多数の患者の心電位を検出した結果、この構造では、０Ｖラインの変動を理想的な状態まで抑制するのが難しいことが判明した。１００ヶ所以上の心電位を検出するとき、いずれかの電極の０Ｖラインが変動して、全ての心電位から正確に心電位を検出するのに時間がかかる弊害がある。
【００１５】
この現象を究明するために膨大な実験を繰り返したが、どうしても０Ｖラインが変動する原因を究明できなかった。種々の構造の電極を試作して体表面に押圧し、さらに体表面に導電ペーストを塗布して心電位を検出しても、０Ｖラインの変動を少なくできなかった。さらに、膨大な実験を繰り返した結果、０Ｖラインが変動する原因が、針電極と体表面との相対運動によることを究明した。心電位を測定する患者は、呼吸するので体表面が上下に移動する。呼吸により体表面が上下に移動すると、電極と体表面とが相対的に運動して、０Ｖラインを変動させる。呼吸を停止して心電位を検出すると、０Ｖラインの変動は少なくなった。しかしながら、呼吸を停止すると患者は次第に緊張して、体表面には筋電位が誘導されるようになる。体表面に誘導される筋電位は、心電位に比較して充分に小さい電圧ではなく、また不規則に変動する信号であるから、これが発生すると心電位を狂わせる原因となる。さらに、呼吸を停止しても、電極の０Ｖラインの変動を好ましい状態までは少なくできなかった。その原因を究明するために、より子細に電極と体表面の動きを観察した結果、心臓の鼓動で体表面がわずかに動き、この動きに針電極が追随できないことが、０Ｖラインを狂わせる原因ともなることを究明した。
【００１６】
電極と体表面との相対運動が０Ｖラインを変動させる原因であるなら、針電極をスムーズに移動させることで解消できる。このことを実現するために、針電極とこれを保持する部分の摺動抵抗を小さくするために、テフロン（登録商標）樹脂等を使用して電極を試作した。しかしながら、針電極の摺動抵抗をできるかぎり小さくなるように設計していても、これを皆無にすることはできない。針電極が体表面に対して相対運動するのは、針電極が摩擦抵抗を受けながら移動するからである。また、体表面である皮膚の表面にクッション性があるからである。体表面が上下に運動するとき、針電極は最初に大きな最大摩擦抵抗を受け、移動するようになると動摩擦抵抗となって最大摩擦抵抗よりも小さくなる。すなわち、針電極の摩擦抵抗は、針電極の動き始めに大きく、動き始めると小さくなって変動する。さらに、皮膚にクッション性があるので、体表面はクッションを介して針電極を押圧する状態となる。この状態にある針電極は、体表面が上下に移動するときに、体表面と一緒には上下に移動しないで、移動と停止を繰り返して段階的に移動する。針電極が体表面に押されて、最大摩擦抵抗を越えると移動を開始し、移動するようになると小さい動摩擦抵抗により大きく移動して停止する。その後、この動作を繰り返して、移動と停止とを繰り返すようになる。この状態は、針電極の摩擦抵抗が大きくなるにしたがって甚だしくなる。
【００１７】
本発明は、さらにこの弊害を解消することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造で、０Ｖラインの変動を少なくしながら、多数の測定部位から正確に心電位を検出して高精度な電位分布図を作成できる体表面心電計を提供することにあるる
また、本発明の他の大切な目的は、ひとりの患者の検査費用を極めて安価にできると共に、測定時間を短くして速やかに電位分布図を作成できる体表面心電計を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の体表面心電計は、患者の体表面の複数ヶ所に独立して弾性的に押圧されて、体表面に誘導される心電位を検出する電極１と、電極１で検出される心電位から体表面に誘導される体表面電位分布図を表示する演算表示部２とを備える。電極１は、患者の体表面の複数ヶ所に押圧される複数本の導電ロッド１２と、導電ロッド１２を出入りできるように装着している電極本体１３と、この電極本体１３から導電ロッド１２を弾性的に押し出す弾性押出材１４とを備えるロッド電極１０を備える。導電ロッド１２は、電極本体１３に出入りできるように連結しているロッド部１２Ｂと、このロッド部１２Ｂの先端部に連結されて体表面に接触して体表面に誘導される心電位を検出する接触電極１２Ａとを備える。さらに、接触電極１２Ａの体表面に接触する接触面１２ａは、ロッド部１２Ｂの横断面よりも大きい外形であって、その面積を１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極１２Ａとの中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしている。ただし、本明細書において、接触電極１２Ａの接触面１２ａの面積とは、接触電極１２Ａを体表面側から見た平面投影面積を意味するものとする。
【００１９】
導電ロッド１２は、ロッド部１２Ｂの横断面形状と接触電極１２Ａの接触面１２ａの外形を円形とし、接触面１２ａの外径をロッド部１２Ｂの直径の２〜１５倍、好ましくは３〜８倍とすることができる。導電ロッド１２は、ロッド部１２Ｂの外径を１．５〜６ｍｍとして、接触面１２ａの外径を４〜２０ｍｍとすることができる。導電ロッド１２は、金属ロッドとすることができる。
【００２０】
接触電極１２Ａは、ステンレス、シンチュウ、鉛、銀、塩化銀のいずれかとすることができる。接触電極１２Ａは、接触面１２ａの表面に金属メッキ層を設けることができる。接触面１２ａの金属メッキ層は、金、白金、銀、塩化銀、ニッケル、クローム、シンチュウ、鉛のいずれかとすることができる。
【００２１】
接触電極１２Ａの接触面１２ａは、中央凸に湾曲する湾曲面とすることができる。接触面１２ａの湾曲面は、周縁の曲率半径を中央部分よりも小さくすることができる。湾曲面である接触面１２ａの中央部分の曲率半径は、１０〜１００ｍｍとすることができる。湾曲面である接触面１２ａの周縁の曲率半径は、１〜２０ｍｍとすることができる。
【００２２】
ロッド電極１０は、複数の電極ユニット１１で構成することができる。複数の電極ユニット１１は、可動性部材１５で連結することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための体表面心電計を例示するものであって、本発明は体表面心電計を下記のものに特定しない。
【００２４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
本発明の一実施の形態である体表面心電計を図２ないし図４に示す。これらの図に示す体表面心電計は、患者の体表面の複数ヶ所に誘導される心電位を検出する電極１と、電極１に誘導される心電圧を演算して体表面に誘導される体表面電位分布図を表示する演算表示部２とを備える。
【００２６】
電極１は、図３と図４に示すように、ベッド３の上面に配設されて患者の体表面の下面に接触する下側電極１Ｂと、患者の上面に接触する上側電極１Ａと、患者の体側に接触する体側電極１Ｃとを備える。下側電極１Ｂは、患者の体表面の下面の６０％以上からほぼ全体に対向する領域に配設される。上側電極１Ａも体表面の上面の６０％以上からほぼ全体に対向する領域に配設される。体側電極１Ｃは、脇下の体側に対向して配設される。患者がベッド３に上向きに仰臥して体表面の心電位を検出するとき、下側電極１Ｂは患者の背中に接触し、体側電極１Ｃは体側に接触し、上側電極１Ａは患者の胸に接触して体表面に誘導される心電位を検出する。患者が上下反転して下向きにベッド３に寝ると、下側電極１Ｂは患者の胸に接触し、上側電極１Ａは患者の背中に接触する。
【００２７】
図の体表面心電計は、上側電極１Ａを導電ロッド１２である金属ロッドを体表面に押圧するロッド電極１０とし、下側電極１Ｂと体側電極１Ｃとをクッション電極２０としている。体表面心電計は、体側電極のみをロッド電極とすることも、上側電極と体側電極、あるいは上側電極と下側電極をロッド電極とすることもできる。さらに、上側電極と下側電極と体側電極の全てをロッド電極とすることもできる。また、体表面心電計は、必ずしも電極を下側電極と体側電極と上側電極とに分離することなく、全体をひとつのロッド電極とすることもできる。
【００２８】
ロッド電極１０は、図３ないし図６に示すように、複数の電極ユニット１１で構成している。これらの図に示すロッド電極１０は、８個の電極ユニット１１を備える。８個の電極ユニット１１は、２列に４個ずつ配置している。各々の電極ユニット１１は、図５の正面図と図６の底面図に示すように、紐状のゴム状弾性体である可動性部材１５でもって連結されている。このように、複数の電極ユニット１１で構成されるロッド電極１０は、各電極ユニット１１の姿勢を個々に変化できる構造として、理想的に複数の導電ロッド１２を患者の胸に接触できる。それは、各電極ユニット１１の下面を患者の胸面に沿う姿勢で配置できるからである。
【００２９】
さらに、図５と図６に示すロッド電極１０は、各列の電極ユニット１１の下面に弾性変形プレート１６を固定して、この弾性変形プレート１６で４個の電極ユニット１１を連結している。弾性変形プレート１６は、曲げ方向に弾性を有する板材やシート材、たとえばゴム板や合成樹脂プレート等である。この弾性変形プレート１６は、互いに隣接する電極ユニット１１の間隔を所定の間隔に保持しながら各電極ユニット１１の姿勢を患者の胸面に沿う状態に配置できる特長がある。さらに、この弾性変形プレート１６は、左右の両側に位置する電極ユニット１１を、図５の矢印で示す方向に傾斜させた状態において、両側の電極ユニット１１が転倒するのを防止するはたらきもある。
【００３０】
それぞれの電極ユニット１１は、図７と図８に示すように、患者の体表面の複数ヶ所に押圧される複数本の導電ロッド１２と、これらの導電ロッド１２を出入りできるように装着している電極本体１３と、この電極本体１３から導電ロッド１２を弾性的に押し出す弾性押出材１４とを備える。
【００３１】
図５ないし図８に示す電極ユニット１１は、８本の導電ロッド１２を備える。８本の導電ロッド１２は、底面の形状を長方形とする電極ユニット１１に、２列に４個ずつ配置している。これらの導電ロッド１２は、等しい中心間隔（ｄ）で配置されている。導電ロッド１２の中心間隔（ｄ）は、測定する領域の面積と、導電ロッド１２の本数、すなわち測定するポイント数によって決定される。図のロッド電極１０は、８個の電極ユニット１１に各８本の導電ロッド１２を配設しているので、全体では６４本の導電ロッド１２を備えている。このロッド電極１０は、たとえば、中心間隔（ｄ）を３５ｍｍとして、約６００ｃｍ^２の領域の心電位を測定できる。ただ、ロッド電極は、電極ユニットの個数を２〜６４とし、導電ロッドの本数、すなわち測定ポイント数を２５〜５００とし、測定領域を２００〜９００ｃｍ^２とし、中心間隔を１０〜６０ｍｍとすることができる。たとえば、ロッド電極は、電極ユニットの数を３×５の１５個、導電ロッドの本数を１５×１５の２２５本とし、導電ロッドの中心間隔を２０ｍｍとして、約８００ｃｍ^２の領域の心電位を測定できる。
【００３２】
さらに、ロッド電極は、配置される複数の導電ロッドの中心間隔（ｄ）を、必ずしも全て等しくする必要はない。ロッド電極は、導電ロッドの中心間隔を、患者の上下方向と左右方向とで変更することができ、あるいは、部分的に変更することもできる。
【００３３】
複数本の導電ロッド１２は、電極本体１３から体表面に向かって弾性的に突出しており、患者の体表面を独立して押圧する。これらの導電ロッド１２は、電極本体１３に出入りできるように連結しているロッド部１２Ｂと、このロッド部１２Ｂの先端部に連結されて体表面に接触して体表面に誘導される心電位を検出する接触電極１２Ａとを備える。図の導電ロッド１２は、ロッド部１２Ｂを金属ロッドとしている。ロッド部１２Ｂは、直径を１．５〜６ｍｍ、好ましくは３〜４ｍｍとする金属線である。ロッド部１２Ｂは、細すぎると曲がりやすく、太すぎると摺動抵抗が大きくなってスムーズに出入りさせるのが難しくなる。ロッド部１２Ｂは、ＳＵＳ３０４等のステンレス線、表面をメッキしているピアノ線等の曲がり難い金属線が適している。さらに、ロッド部は、円筒状として軽くすることもできる。ただし、ロッド部は、必ずしも金属製のロッドとする必要はなく、たとえば、硬質プラスチックロッドの表面や内面に導電膜をコーティングしたもの、あるいは導電性のあるカーボン繊維をロッド状に成形したものも使用できる。ロッド部１２Ｂは、軸方向に移動できるように電極本体１３に装着されて、弾性押出材１４で体表面に向かって押圧される。
【００３４】
接触電極１２Ａは金属製で、体表面に弾性的に押圧されて、体表面に誘導される心電位を検出する。接触電極１２Ａは、金属を切削加工し、あるいは鋳造し、あるいはまたプレス加工して製作される。金属製の接触電極１２Ａは、たとえば、ステンレス、シンチュウ、鉛、銀、塩化銀等の金属で成形することができる。とくに、ステンレス、シンチュウ、鉛等の金属で成形される接触電極１２Ａは、錆びにくくできる特長がある。さらに、全体を金属で製作する接触電極１２Ａは、ロッド部１２Ｂに対する荷重を大きくできるので、導電ロッド１２の重心を接触電極１２Ａの重心に接近できる。とくに、この導電ロッド１２は、上側電極１Ａに使用すると、低重心にできるので、接触電極１２Ａを体の表面に安定して押圧できる特長がある。さらに、金属製の接触電極１２Ａは、安定して心電位を検出するために、接触面１２ａの表面、あるいは全面に金属メッキ層を設けることができる。金属メッキ層は、金メッキ、白金メッキ、銀メッキ、塩化銀メッキ、ニッケルメッキ、クロームメッキ、シンチュウメッキ、鉛メッキ等が使用できる。金メッキと白金メッキは、安定して体表面に電気的に接触できる特長がある。銀メッキと塩化銀メッキは、体表面に低抵抗な状態で安定して電気的に接触できる。ニッケルメッキとクロームメッキも安定して体表面に接触できる。シンチュウメッキと鉛メッキは表面が錆びるのを有効に防止できる。
【００３５】
接触電極１２Ａの接触面１２ａの大きさと形状は、心電位を安定して検出するために大切である。接触電極１２Ａは、体表面に接触する接触面１２ａを、ロッド部１２Ｂの横断面よりも大きい外形としている。接触電極１２Ａは、接触面１２ａの面積を１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極１２Ａとの中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしている。図の接触電極１２Ａは、体表面に接触する接触面１２ａを円形としている。接触面１２ａの外径は、小さ過ぎると体表面との接触面積が小さくなるので、安定して心電位を検出できなくなる。反対に大きすぎると、体表面の局部に誘導される心電位を正確に検出できなくなる。それは、大きな面積の電極が、体表面に誘導される心電位を短絡して同一電位にするからである。以上のことから、接触電極１２Ａの外径は、４〜２０ｍｍ、好ましくは７〜１５ｍｍ、さらに好ましくは８〜１３ｍｍとし、ロッド部１２Ｂの直径の２〜１５倍、好ましくは、３〜８倍とする。円形の接触電極１２Ａは、その中心を測定ポイントに位置させて、測定ポイント及びその周辺の心電位を安定して検出できる。ただ、接触電極は、必ずしも円形とする必要はなく、楕円形、長円形、多角形とすることもできる。多角形状である接触電極は、コーナー部分の角をとって湾曲させることにより、体表面に接触したときの感触をやわらげることができる。
【００３６】
さらに、接触電極１２Ａは、体表面との接触面１２ａを中央凸に湾曲する湾曲面としている。このように、接触面１２ａが中央凸に湾曲している接触電極１２Ａは、体表面に対する角度が変わっても、体表面に常に広い面積で接触できる特長がある。ただ、接触面１２ａは、曲率半径が小さ過ぎても、体表面に接触する面積は小さくなる。図８の接触電極１２Ａは、接触面１２ａの中央部で曲率半径を大きくして、周縁部分になるにしたがって曲率半径を小さくしている。接触電極１２Ａは、接触面１２ａの中央部分の曲率半径を、１０〜１００ｍｍ、好ましくは１２〜５０ｍｍとし、周縁部分の曲率半径を１〜２０ｍｍとしている。
【００３７】
さらに、接触電極１２Ａの接触面１２ａの曲率半径は、体表面に押圧される部位によって変更することができる。たとえば、接触面の曲率半径を大きくすると、体表面との接触面積が大きくなって安定して心電位を検出できるが、この形状は体表面に押圧されて滑りやすくなる。上側電極は、患者の体側に近い部分に押圧される電極が滑りやすくなる傾向がある。体側が垂直に近い面となるからである。この弊害を避けるために、たとえば、体側に近い電極に装着する接触電極は、患者の胸の中央部分に接触する接触電極よりも、接触面の曲率半径を小さくして滑り難くすることができる。胸の中央部分の接触電極は、接触面の曲率半径を大きくして、安定して心電位を検出できるようにする。とくに、心電位は胸の中央部分で高い電圧となるので、この部分の電圧を正確に検出することが大切である。したがって、胸の中央部分に押圧される接触電極は、接触面の中央部分の曲率半径を大きくし、体側に近い部分に押圧される接触電極は中央部分の曲率半径を小さくして、滑り難くすることができる。
【００３８】
さらに、接触電極は、図示しないが、体表面に対して垂直ないしほぼ垂直に押圧できるならば、接触面を平面とすることもできる。この接触電極も、１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極１２Ａとの中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくする。この接触電極は、たとえば、接触面の面積を１５〜３００ｍｍ^２、好ましくは３０〜１００ｍｍ^２とすることができる。この接触電極は、たとえば、胸の中央部分に配設して体表面に常に広い面積で接触させることができる。接触面が平面である接触電極も、好ましくは、周縁部分を１〜２０ｍｍの曲率半径で湾曲させて、体に接触させたときの感触をやわらげることができる。
【００３９】
接触電極１２Ａは、脱着できるようにロッド部１２Ｂに連結することができる。図８の接触電極１２Ａは、簡単に脱着できるように、ロッド部１２Ｂを挿入する連結孔１２ｂを設けており、この連結孔１２ｂにロッド部１２Ｂの先端部を入れて脱着できるように連結している。図８の接触電極１２Ａは、止ネジ１７を介してロッド部１２Ｂに脱着できるように連結している。この接触電極１２Ａは止ネジ１７をねじ込む雌ネジ孔１２ｃを半径方向に設けている。この接触電極１２Ａは、止ネジ１７を緩めてロッド部１２Ｂから取り外し、止ネジ１７を締めてロッド部１２Ｂに固定される。ただ、接触電極１２Ａを脱着できるようにロッド部１２Ｂに連結する構造は、以上の構造に特定しない。接触電極は、機械的あるいは弾性的にロッド部に脱着自在に連結できる他の全ての構造とすることができる。このように、脱着できる接触電極１２Ａは、表面が汚れ、あるいは接触面１２ａの金属が酸化して変質し、あるいは表面に病原菌等が付着して不衛生になると、接触電極１２Ａを新しいものに交換できる特長がある。さらに、接触電極１２Ａは、必ずしも脱着できるようにロッド部１２Ｂに連結する必要はなく、半田付けや溶着等によって外れないように固定することもできる。
【００４０】
電極本体１３は、図８において、下方を開口している箱形のケース５０と、２枚の絶縁性の板材５１とを備えている。２枚の板材５１には、これを貫通して導電ロッド１２のロッド部１２Ｂを出入自在に挿通している。２枚の板材５１は、互いに平行に配設されており、対向する位置に挿通孔５１Ａを開口して、これらの挿通孔５１Ａに導電ロッド１２のロッド部１２Ｂを挿通している。２枚の板材５１は、間に配設された複数本の支柱５２に固定されて所定の間隔に保持されている。ロッド部１２Ｂは、その中間部分であって、２枚の板材５１の間に位置して固定リング５５を固定している。固定リング５５は、挿通孔５１Ａよりも大きな外形を有し、挿通孔５１Ａの周縁部に当接して、導電ロッド１２が電極本体１３から抜けるのを阻止すると同時に、導電ロッド１２の突出量を特定している。
【００４１】
さらに、２枚の板材５１には、電極本体１３に出入りするロッド部１２Ｂの摺動抵抗を小さくするために、ガイドプレート５３を配設している。図８に示す電極本体１３は、下方に位置する板材５１の下面と、上方に位置する板材５１の上面とにガイドプレート５３を積層して固定している。ガイドプレート５３は、導電ロッド１２を貫通させるためのガイド孔５３Ａを開口しており、このガイド孔５３Ａに導電ロッド１２を挿入している。ガイドプレート５３のガイド孔５３Ａは、板材５１に開口した挿通孔５１Ａに対向する位置に開口している。ガイド孔５３Ａは、挿通孔５１Ａの中央に位置して、挿通孔５１Ａよりも小さく開口しており、ロッド部１２Ｂが挿通孔５１Ａの内面に接触することなく往復運動できるようにしている。ガイドプレート５３には、ガイド孔５３Ａを摺動するロッド部１２Ｂの摺動抵抗を小さくする材質のもの、たとえば、テフロン（登録商標）樹脂が使用できる。このように、摺動抵抗の小さなガイドプレート５３のガイド孔５３Ａに沿って導電ロッド１２を摺動させる構造は、電極本体１３に出入りする導電ロッド１２の摺動抵抗を小さくでき、導電ロッドを滑らかに往復運動できる。
【００４２】
さらに、図８の電極本体１３は、電極ユニット１１を安定して胸面に配置するために、下方の板材５１に重り５６を固定している。この重り５６は金属プレートで、鉛板や鉄板等が使用できる。金属プレートである重り５６は、積層枚数を変更して重さを簡単に調整できる。このように、電極本体１３の下部に重り５６を固定する構造は、電極本体１３の重心の位置を低くできるので、電極ユニット１１を胸面に載置する状態で、電極ユニット１１の姿勢を安定して保持できる特長がある。さらに、重り５６を備える電極本体１３は、導電ロッド１２を安定して体表面に押圧できる特長もある。
【００４３】
弾性押圧材１４は、ロッド部１２Ｂに挿通しているコイルスプリングで、２枚の板材５１の間に配設している。このコイルスプリングは押バネで、下端を導電ロッド１２の中間に、上端を上方の板材５１にプリント印刷された銅膜等の導電層５４に接続している。このコイルスプリングは、導電ロッド１２を電極本体１３から弾性的に押し出して、接触電極１２Ａを体表面に押圧する。ただ、コイルスプリングである弾性押圧材は、引張バネとすることもできる。引張バネである弾性押圧材は、図示しないが、上側の板材の上方で導電ロッドに挿通して、導電ロッドの上端に連結することもできる。この弾性押圧材は、上端を板材の上面から突出する導電ロッドの先端に、下端を板材にプリント印刷された銅膜等の導電層に接続する。
【００４４】
コイルスプリングである弾性押圧材１４は、導電ロッド１２を導電層５４に電気接続するリード線に併用している。コイルスプリングである弾性押圧材１４は、バネ鋼鋼材、ピアノ線、ステンレス線、黄銅線、洋白線、りん青銅線、ベリリウム銅線等で製作される。とくに、銅を多く含有する線材で製造されたコイルスプリングは、導電性に優れているので、リード線に併用するコイルスプリングに適している。さらに、図８に示す導電ロッド１２は、コイルスプリングに加えて、リード線５７によっても板材５１の導電層５４に接続している。ただ、導電ロッドは、コイルスプリングとリード線のどちらか一方を介して導電層に接続することもできる。
【００４５】
図８に示す導電ロッド１２は、コイルスプリングである弾性押圧材１４の下端とリード線５７の下端を、ロッド部１２Ｂの中間に固定された固定リング５５に半田付けして接続している。ただ、コイルスプリングとリード線５７の下端は、図９に示すように、連結筒５８を介して導電ロッド１２に連結することもできる。この連結筒５８は、中心に導電ロッド１２を挿通できる貫通孔５８Ａを開口しており、上面にコイルスプリングとリード線５７の下端を半田付け等によって固定している。この連結筒５８は、貫通孔５８Ａにロッド部１２Ｂを挿入する状態で、止ネジ５９がねじ込まれて導電ロッド１２に連結される。このように、連結筒５８を介して弾性押圧材１４であるコイルスプリングやリード線５７を導電ロッド１２に連結する構造は、導電ロッド１２を脱着自在に連結して、導電ロッド１２を交換できる特長がある。
【００４６】
図１０は、上方の板材５１の底面図を示す。この図に示す板材５１は、銅膜等の導電層５４をプリント印刷している。この導電層５４は、引出線６０を接続している。導電ロッド１２に接続された引出線６０は、図８に示すように１本のリード線６１に集合されて、リード線６１でもって演算回路２に接続される。
【００４７】
複数の電極ユニット１１で構成される上側電極１Ａは、図３と図４に示すように、吊下機構４で吊り下げられて、患者の胸の所定の位置に配置される。これらの図に示す吊下機構４は、複数の電極ユニット１１を水平の姿勢で吊り下げる上下台４Ａと、この上下台４Ａを水平の姿勢で上下、左右に移動させる支持台４Ｂとを備える。複数の電極ユニット１１は、吊り紐１８を介して上下台４Ａから吊り下げられている。この上側電極１Ａは、この上下台４Ａを水平の姿勢で移動させて、複数の電極ユニット１１からなるロッド電極１０を所定の位置に配置する。患者の胸面に配置された上側電極１Ａは、その自重により所定の位置に保持される。
【００４８】
さらに、上側電極１Ａは、図４と図５の鎖線で示すように、装着バンド４０を介して複数の電極ユニット１１からなるロッド電極１０を患者にしっかりと装着することもできる。図５に示すロッド電極１０は、各列の最も外側に位置する電極ユニット１１に、伸縮性の装着バンド４０を連結している。装着バンド４０は、先端に連結具４１を設けており、この連結具４１を介して先端部をベッド３あるいは体側電極１Ｂの固定ケース３１に連結できるようにしている。連結具４１には、たとえば、フック等の引掛具が使用できる。この上側電極１Ａは、図の鎖線で示すように、装着バンド４０の先端の連結具４１をベッド３の側縁あるいは体側電極１Ｂの固定ケース３１に連結して患者に装着される。図５に示す装着バンド４０は、図において左右の先端に連結具４１としてフックを設けている。ただ、装着バンドは、端部を筒状に連結してこの筒部に連結ロッドを挿入し、この連結ロッドをベッド等に設けたフック等の引掛部に引っかけて連結することもできる。さらに、連結具には、必ずしもフックやロッドを使用することなく、面ファスナーやホック等も使用できる。この装着バンドは、一端をベッドや体側電極の固定ケースに固定した第１装着バンドと、上側電極の各列の最も外側に位置する電極ユニットに連結された第２装着バンドで構成し、各々の装着バンドを面ファスナーやホック等で連結する構造とすることもできる。この装着バンドは、互いの連結位置を変更して長さを調整できるので、上側電極を最適な押圧力で装着できる特長がある。さらに、フック等の連結具で装着される装着バンドも、中間で分割してこの分割部分を面ファスナーやホック等の連結部材で連結する構造として、長さを調整することができる。
【００４９】
以上のロッド電極１０は、複数の電極ユニット１１で構成しているが、ロッド電極は、単一の電極本体から複数本の導電ロッドを突出させる構造とすることもできる。このロッド電極は、電極本体の下面を患者の胸面に沿う形状とすることができる。さらに、左右の両側部に配設される導電ロッドを、水平面に対して多少傾斜する姿勢で配置することもできる。
【００５０】
クッション電極２０を、図１１ないし図１３に示す。図１１は下側電極１Ｂの斜視図を、図１２は下側電極１Ｂの拡大断面図を、図１３は体側電極１Ｃの断面図をそれぞれ示している。クッション電極２０は、これらの図に示すように、表面または全体を絶縁材とする表面層２１と、この表面層２１に所定の間隔で配置している複数の局部電極２２と、表面層２１の裏面に配設されて、各々の局部電極２２を弾性的に体表面に押圧する弾性押圧材２３とを備える。
【００５１】
図１１に示す下側電極１Ｂは、６列に８個ずつ、全体で４８個の局部電極２２を配置している。さらに、図３と図１３に示す体側電極１Ｃは、２列に６個ずつ、全体で１２個の局部電極２２を配置している。これらの局部電極２２は、等しい中心間隔（ｄ）で配置されている。局部電極２２の中心間隔（ｄ）は、たとえば、ロッド電極１０である上側電極１Ａの導電ロッド１２の中心間隔（ｄ）と等しくすることができる。ただ、下側電極１Ｂと体側電極１Ｃの局部電極２２の中心間隔（ｄ）は、種々に変更することもできる。
【００５２】
図１１ないし図１３に示すクッション電極２０は、表面層２１を可撓性シート２１Ａとしており、この可撓性シート２１Ａに複数の局部電極２２を固定している。可撓性シート２１Ａは、自由に変形できる合成皮革である。合成皮革は、表面をプラスチック層でコーティングしているので汗が染み込まず、また表面に付着した汗等の汚れを簡単に払拭できる特長がある。ただ、可撓性シート２１Ａには、合成皮革でないプラスチックシートも使用できる。また、布地や不織布も使用できる。さらにまた、可撓性シート２１Ａは、プラスチックシート、布地、不織布等を積層したシートとすることができる。可撓性シート２１Ａには、患者の体表面の凹凸に沿って変形できる可撓性のある全てのシートが使用できる。さらに、可撓性シート２１Ａは、好ましくは伸縮性のあるシートを使用する。伸縮性のあるシートは、凹凸のある体表面に沿って変形できる特長がある。ただ、可撓性シート２１Ａは、多少の遊びがある状態で弾性押圧材２３の表面に配設して、体表面の凹凸に沿って変形できる。可撓性シート２１Ａは、弾性押圧材２３の表面とその周囲を被覆している。さらに、可撓性シート２１Ａは弾性押圧材２３の裏面も被覆して、裏面で連結することができる。
【００５３】
局部電極２２は金属製で、体表面に弾性的に押圧されて、体表面に誘導される心電位を検出する。局部電極２２は、金属板をプレス加工して製作される。この局部電極２２は、金属板の表面に金属メッキ層を設けている。金属メッキ層は、金メッキ、白金メッキ、銀メッキ、塩化銀メッキ、ニッケルメッキ、クロームメッキ、シンチュウメッキ、鉛メッキ等が使用できる。ただ、局部電極２２は、ステンレス、シンチュウ、鉛、銀、塩化銀等の金属板で成形して表面に金属メッキ層を設けない構造とすることもできる。とくに、ステンレス、シンチュウ、鉛等の金属で成形される局部電極２２は、錆びにくくできる特長がある。
【００５４】
図１４の拡大断面図に示す局部電極２２は、金属板をプレス加工して体表面との接触面２４を中央凸に湾曲させてなる接触電極２２Ａと、可撓性シート２１Ａの裏面に配設されてなる固定部２２Ｂとからなる。接触電極２２Ａと固定部２２Ｂは、可撓性シート２１Ａを挟着するように連結されて、局部電極２２を可撓性シート２１Ａに固定している。
【００５５】
接触電極２２Ａは、体表面に接触する接触面２４を円形としている。接触電極２２Ａの外径は、４〜２０ｍｍ、好ましくは７〜１５ｍｍ、さらに好ましくは８〜１３ｍｍとする。円形の接触電極２２Ａは、その中心を測定ポイントに位置させて、測定ポイント及びその周辺の心電位を安定して検出できる。さらに、接触電極２２Ａは、図１４に示すように、好ましくは接触面２４を中央凸に湾曲させる。このように、接触面２４が中央凸に湾曲している接触電極２２Ａは、体表面に対する角度が変わっても、体表面に常に広い面積で接触できる特長がある。ただ、接触面２４は、曲率半径が小さ過ぎても、体表面に接触する面積は小さくなる。図１４の接触電極２２Ａは、接触面２４の中央部で曲率半径を大きくして、周縁部分になるにしたがって曲率半径を小さくしている。接触電極２２Ａは、接触面２４の中央部分の曲率半径を、１０〜１００ｍｍ、好ましくは１２〜５０ｍｍとし、周縁部分の曲率半径を１〜２０ｍｍとしている。
【００５６】
接触電極２２Ａは、可撓性シート２１Ａを貫通する連結凸部２５を有する。この連結凸部２５は、可撓性シート２１Ａを貫通して、可撓性シート２１Ａの内面で固定部２２Ｂに連結される。図１４の接触電極２２Ａは、連結凸部２５を別の金属板で製作している。この連結凸部２５は、筒部２５Ａの一端に鍔２５Ｂを設けた形状である。接触電極２２Ａは、周縁部分を内側にかしめる状態で鍔２５Ｂの周縁部分を挟着している。連結凸部２５は、接触電極２２Ａのかしめられた周縁部分に鍔２５Ｂの周縁部分が挟着されて、接触電極２２Ａに固定されている。
【００５７】
固定部２２Ｂは、連結凸部２５を貫通する貫通孔２６を中心に設けている。貫通孔２６に挿通された連結凸部２５は、図１４の矢印で示すように筒部２５Ａの下端を拡開するように変形して、固定部２２Ｂに抜けないように連結される。図１４の固定部２２Ｂは、接触電極２２Ａの外形にほぼ等しい外形としている。この固定部２２Ｂは、局部電極２２を可撓性シート２１Ａに抜けないように固定できる。この形状の固定部２２Ｂは、金属板をプレス成形して製作され、あるいはプラスチックを成形して製作される。
【００５８】
局部電極２２にはリード線２７が接続される。リード線２７は、半田付けして、あるいはスポット溶接して局部電極２２に接続される。リード線２７は、接触電極２２Ａと固定部２２Ｂのいずれかに接続される。各々の局部電極２２に接続しているリード線２７は、図１２と図１３に示すように、弾性押圧材２３の内部に配線される。弾性押圧材２３の内部に配線されるリード線２７は、弾性押圧材２３が変形しても無理な力が作用して断線することがないように、好ましくは、多少は弛む状態で配線する。このように、弾性押圧材２３の内部にリード線２７を配線するクッション電極２０は、表面をすっきりとした外観にできると共に、測定時にリード線２７が邪魔になることなく安定して測定できる特長がある。さらに、局部電極２２とリード線２７の接続部分は、図１４に示すように、接着剤２８に埋設している。この構造は、リード線２７の接続部分の断線を有効に防止できる。局部電極２２は、弾性押圧材２３が変形する毎に変位する。このときリード線２７の接続部分が変形すると断線しやすくなる。図１４に示すように、接続部を接着剤２８に埋設する構造は、局部電極２２が移動しても接続部は変形せず、この部分の断線を有効に防止できる。
【００５９】
弾性押圧材２３は、弾性変形するプラスチック発泡体である。プラスチック発泡体は、連続気泡を有するように発泡成形された軟質のウレタンフォームが適している。ただ、プラスチック発泡体には、軟質ポリ塩化ビニル発泡体、ポリエチレン発泡体、エチレン酢酸ビニル発泡体等が使用できる。弾性押圧材２３は、図１２と図１３に示すように、弾性係数の異なる複数の弾性変形プレート２３Ａを積層する構造とすることもできる。この弾性押圧材２３は、局部電極２２を固定する電極側には柔軟な弾性変形プレート２３Ａを積層して、局部電極２２から離れた反対側には電極側の弾性変形プレート２３Ａよりも変形し難い弾性変形プレート２３Ａを積層する。この構造は、電極側の柔軟な弾性変形プレート２３Ａで局部電極２２を体表面に押圧しながら、変形し難い弾性変形プレート２３Ａでしっかりと押圧できる。
【００６０】
弾性押圧材２３は、厚さを１１０〜１３０ｍｍとする板状である。ただ弾性押圧材２３は、その厚さを３０〜２００ｍｍとすることもできる。また、弾性押圧材２３は、上面を患者の体表面に沿って湾曲する形状とすることもできる。たとえば、人間の背中は、背骨に沿って多少は湾曲している。したがって、下側電極に配設される弾性押圧材は、背中に沿う形状に上面を湾曲させて、全ての局部電極を理想的に体表面に押圧できる。さらに、図示しないが、クッション電極を複数の領域に分割し、各領域に配設される弾性押圧材の厚さや形状を変更して、患者の体表面に沿わせることもできる。たとえば、下側電極を肩側と腰側の２つの領域に２分割し、肩側に配設される弾性押圧材を薄くして、腰側に配設される弾性押圧材を厚くすることもできる。さらに、弾性押圧材は、図示しないが、局部電極と対向する部分に突出部を設けて、この突出部で局部電極を体表面に押圧することもできる。さらにまた、弾性押圧材は、局部電極に対向する押圧部分を、他の部分よりも変形し難くして、この押圧部分で局部電極をしっかりと体表面に押圧することもできる。
【００６１】
図１３に示すクッション電極２０の体側電極１Ｃは、押出スプリング３０を介して固定ケース３１に連結している。固定ケース３１の周壁３２と体側電極１Ｃとの間には数ｍｍの隙間を設けて、体側電極１Ｃが固定ケース３１からスムーズに出入りできるようにしている。体側電極１Ｃは、押出スプリング３０で押圧される面に支持プレート３３を固定している。この支持プレート３３は、金属製あるいは硬質のプラスチック製の板材で、押出スプリング３０で押圧されて体側電極１Ｃを体表面に向かって押し出す。この構造は、押出スプリング３０で押し出される支持プレート３３で体側電極１Ｃをしっかりと押圧しながら、弾性押圧材２３で局部電極２２を体表面に押圧できる。図１３に示すクッション電極２０は、弾性係数の異なる複数の弾性変形プレート２３Ａを積層した弾性押圧材２３としている。ただ、クッション電極は、支持プレートと単層の弾性変形プレートで構成することもできる。このクッション電極は、たとえば、金属製あるいはプラスチック製の支持プレートの表面に柔軟な弾性変形プレートを積層して固定し、この弾性変形プレートで局部電極を体表面に押圧する。
【００６２】
固定ケース３１は、昇降機構３４に連結されており、上下位置を変更できるように配置されている。昇降機構３４は、固定ケース３１の底面に固定されて体側電極１Ｃの背面側に突出する支持アーム３４Ａと、垂直の姿勢で配設されて支持アーム３４Ａを貫通しているガイドロッド３４Ｂと、支持アーム３４Ａにねじ込まれて、支持アーム３４Ａをガイドロッド３４Ｂに固定する固定ネジ３４Ｃとを備える。この昇降機構３４は、固定ネジ３４Ｃを緩めた状態で、図１３の矢印Ａで示す支持アーム３４Ａの上下位置を調整し、固定ネジ３４Ｃをねじ込んで支持アーム３４Ａを固定して体側電極１Ｃを最適な高さに固定する。さらに、昇降機構３４は、図１３の矢印Ｂで示す左右方向の位置を調整できるように、スライド機構３５に連結している。このスライド機構３５は、ガイドロッド３４Ｂの下端が固定されたスライド台３５Ａと、このスライド台３５Ａを矢印Ｂで示す方向にスライドさせるガイドレール３５Ｂと、スライド台３５Ａにねじ込まれて、スライド台３５Ａをガイドレール３５Ｂに固定する固定ネジ３５Ｃとを備える。このスライド機構３５は、固定ネジ３５Ｃを緩めた状態でスライド台３５Ａを矢印Ｂで示す方向にスライドさせて体側電極１Ｃと患者の体側との距離を調整し、固定ネジ３５Ｃをねじ込んでスライド台３５Ａを固定して体側電極１Ｃの左右位置を固定する。したがって、体側電極１Ｃは、昇降機構３４で上下位置が、スライド機構３５で左右位置が調整されて、患者の体側の最適な位置に配置される。
【００６３】
さらに、図３と図１３に示す体側電極１Ｃは、局部電極２２を配置してなる体表面に対向する面の周縁部である４辺をカットして面取りしている。この構造の体側電極１Ｃは、局部電極２２を体表面側に突出させる状態に配置して体表面に接触できる。このため、押圧面の周縁部が上側電極１Ａや下側電極１Ｂに当接するのを有効に防止して、局部電極２２で体側を確実に押圧できる。
【００６４】
さらに、図１１に示す下側電極１Ｂは、クッション電極２０の正確な位置に患者を寝かせることができるように、位置決ライン３６を表示している。この図に示すクッション電極２０は、左右対称の位置にそれぞれ４本の位置決ライン３６を互いに平行に表示している。これらの位置決ライン３６は、患者が正しい測定位置についたときの肩や乳首や肋骨等の位置を表示しており、この位置決ライン３６を基準にして患者を正確な位置に寝かせることができるようにしている。図１１の下側電極１Ｂは、たとえば、中央の２本の位置決ライン３６の間に患者の乳首が位置するように患者の上下位置を決めて、下側電極１Ｂを所定の位置に配設できるようにしている。このように、位置決ライン３６を備えるクッション電極２０は、常に患者を正確な位置に寝かせることができる。さらに、図示しないが、下側電極は、左右の位置を特定する位置決ラインを表示することもできる。さらに、クッション電極は、位置決ラインに代わって、患者の上下や左右の位置を特定できる点やマークを表示することもできる。
【００６５】
図４に、電極１を患者に装着した状態を示す。この電極１は、下側電極１Ｂの上に患者が載り、体側電極１Ｃを患者の脇下の体側に押圧し、上側電極１Ａを患者の上面の心臓に近い体表面に載置して、患者の背中と体側と胸とに配置される。ロッド電極１０である上側電極１Ａは、弾性押出材１４が導電ロッド１２を弾性的に押し出して接触電極１２Ａを体表面に押圧し、接触電極１２Ａでもって心電位を検出して、検出した心電位を演算回路に出力する。クッション電極２０である下側電極１Ｂは、この上に患者が載ると、弾性押圧材２３が各々の局部電極２２を体表面に弾性的に押圧して、局部電極２２でもって心電位を検出して、検出した心電位を演算回路に出力する。クッション電極２０である体側電極１Ｃも、弾性押圧材２３が各々の局部電極２２を体表面に弾性的に押圧する。
【００６６】
本発明の体表面心電計は、図２に示すように、演算表示部２が電極１に誘導される心電圧を演算して体表面に誘導される体表面電位分布図を表示する。演算表示部２は、電極１に誘導される心電位から体表面に誘導される体表面電位分布図を演算する演算回路２Ａと、この演算回路２Ａで演算された体表面電位分布図を表示する外部出力装置２Ｂと、演算回路２Ａに接続している操作スイッチ２Ｃとを備える。図において、外部出力装置２Ｂには、モニタテレビ２ａとプリンター２ｂを使用している。
【００６７】
演算回路２Ａは、電極１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する。電極１は、体表面の複数ヶ所に誘導される心電位を検出し、検出した信号を演算回路２Ａに送る。電位の測定は、所定の時間毎に行われ、測定する時間間隔は使用者が操作スイッチ２Ｃから演算回路２Ａに入力する。したがって、演算回路２Ａからの指令に基づき、電極１は各点の電位を測定し、電圧値をデータとして演算回路２Ａに出力する。演算回路２Ａは、一定時間おきに各電極１の測定電位から等電位点を演算し、これから等電位線の位置を算出する。得られた出力信号は外部出力装置２Ｂに送られ、外部出力装置２Ｂで等電位線を描き体表面の電位分布図を作成する。
【００６８】
演算回路２Ａは、入力された電位信号を演算し、等電位点を算出して等電位線を決定できるすべての装置が使用できる。演算回路２Ａには、これらの処理を可能にするようカスタマイズされたＩＣや電算機の他、汎用的なＭＰＵやＣＰＵを使用したコンピュータ、いわゆるマイクロコンピュータやパーソナル・コンピュータ、ワークステーション等が使用できる。
【００６９】
さらに演算回路２Ａは、電極１から送られてきた心電位の値を各時間毎に保持、記憶する記憶媒体を有する（図示せず）。記憶媒体には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、レジスタ等の記憶素子や、ハードディスク等の固定記憶装置、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク等の記憶媒体が使用できる。ただ、処理速度の向上を図るためには、アクセス速度の速いメモリ素子を使用することが好ましい。記憶媒体に記憶されたデータ、若しくは電極１から送られてきた電圧値に基づき、演算回路２Ａは等電位点を算出し、等電位線を描くための線データを演算する。演算されたデータは外部出力装置２Ｂに送られる。
【００７０】
外部出力装置２Ｂは、与えられた等電位線のデータに基づき、体表面電位分布図を表示する。外部出力装置２Ｂには、モニタテレビやプリンター、プロッタ等が複数使用できる。図において、外部出力装置２Ｂには、モニタテレビ２ａとプリンター２ｂを使用している。使用者は、モニタテレビ２ａを使用して体表面電位分布図を随時観測でき、一方でプリンター２ｂで所定の時間おきに電位分布図を印刷したり、あるいは所望の時間での電位分布図を印刷することができる。
【００７１】
記憶媒体に保持されるデータは、体表面の各電位である必要はない。任意の時間における体表面電位分布図を記憶することもできる。例えば、演算回路２Ａで演算された等電位線のデータを保持して、このデータを呼び出すことで各時間毎の体表面電位分布図を切り替えて表示することもできる。特に、演算前のデータでなく、演算後のデータを記憶しておくことは、演算に要する時間を省略できるので、外部出力装置に表示されるまでに要する時間を短縮し、より高速に体表面電位分布図を表示することができる。ただ、各点の電位値と等電位線の両方のデータを記憶することも、また演算回路２Ａで演算途中のデータを保持しておくこともできるのはいうまでもない。
【００７２】
体表面電位分布図の表示は、心電位をサンプリングする間隔や各時点での電位分布の表示を切り替える時間等を調整することによって精度を向上できる。より高速かつ詳細に表示するには、処理能力の高い高速なコンピュータや、画面表示用のチップ、ＲＡＭ等を備えるいわゆるグラフィックアクセラレータ等を使用した描画が高速なコンピュータ等を、演算回路２Ａに使用することで改善できる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の体表面心電計は、電極を極めて簡単な構造としながら、０Ｖラインの変動を少なくして、多数の測定部位から正確に心電位を検出でき、高精度な電位分布図を作成できる特長がある。それは、本発明の体表面心電計が、電極本体から弾性的に押し出されて体表面に押圧される導電ロッドを、電極本体に出入りできるように連結しているロッド部と、このロッド部の先端部に連結されて体表面に接触して体表面に誘導される心電位を検出する接触電極とで構成すると共に、接触電極の体表面に接触する接触面を、ロッド部の横断面よりも大きい外形であって、その面積を１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極との中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしているからである。この構造の導電ロッドは、ロッド部を細くしながら、接触電極の接触面を大きくしているので、体表面が移動するときに、接触面と体表面との相対運動を少なくできる。接触面積の広い接触面が体表面で強く押圧されることに加えて、細いロッド部が摩擦抵抗を小さくできるからである。摩擦抵抗は、原理的には圧力と面積の積で計算される。しかしながら、極めて圧力が弱い状態では、いかに圧力を低くしても、摩擦抵抗を著しく小さくできない。本発明は、ロッド部を細くすることにより導電ロッドの摺動面積を小さくして摩擦抵抗を小さくしている。このことは、接触面の面積を大きくすることと相乗して、接触面と体表面との相対運動を少なくする。体表面に弾性的に押圧される導電ロッドは、小さい摩擦抵抗でロッド部を摺動させると共に、広い接触面で強く体表面に押圧されて、体表面と一緒に運動する。このため、本発明の体表面心電計は、電極に誘導される測定電位の０Ｖラインの変動を極減し、多数の電極で安定して正確に心電位を検出できる特長が実現される。
【００７４】
さらに、本発明の体表面心電計は、体表面に押圧されると導電ロッドの接触面の面積を１５ｍｍ^２よりも大きくしている。接触面の面積をこの範囲に特定する接触電極が体表面に押圧されると、接触面と体表面との間には、理想的な状態で導電性の液体が介在するようになり、電極と体表面との接触抵抗が小さくなる。それは、接触面が広い面積で体表面に接触して体表面の一部を被覆するので、ここに浸出する導電性の液体が乾燥されることなく、接触面と体表面との間に介在されるからである。さらに、接触面の面積を以上の範囲に特定している接触電極は、電極と体表面との接触領域に複数の汗腺が含まれ、各々の汗腺から浸出される導電性の液体が電極と体表面との接触抵抗を小さくする。低抵抗な状態で体表面に電気接触される接触電極は、極めて正確に高い精度で心電位を検出する。
【００７５】
さらに、本発明の体表面心電計は、接触面の面積を、隣の接触電極との中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしているので、接触電極が体表面に誘導される心電位の分布を狂わせることがほとんどない。それは、最大面積を、中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしているので、隣の接触電極との間に充分な間隔ができるからである。したがって、本発明の体表面心電計は、多数の電極から正確に安定して心電位を検出することができ、検出した心電位から高精度な電位分布図を作成できる。
【００７６】
さらにまた、本発明の体表面心電計は、ひとりの患者の検査費用を極めて安価にできると共に、測定時間を短くして、速やかに電位分布図を作成できる特長がある。それは、本発明の体表面心電計が、多数の電極を体表面に接着して固定する必要がなく、電極を装着して導電ロッドを体表面に押圧して、正確に心電位を検出できるからである。とくに、導電ロッドを体表面に押圧するので、従来の使い捨ての電極のように、使用する毎に廃棄する必要がなく、電極を繰り返し使用して、多数の患者の心電位を検出できる。このため、ランニングコストを著しく低減して、速やかに体表面電位分布図を作成できる。したがって、本発明の体表面心電計は、健康診断等に極めて便利に使用して、心臓疾患を早期に発見できる極めて優れた特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】心臓付近の体表面の電位分布図
【図２】本発明の一実施例にかかる体表面心電計のブロック線図
【図３】本発明の一実施例にかかる体表面心電計の概略斜視図
【図４】図３に示す体表面心電計の使用状態を示す概略横断面図
【図５】図３に示す体表面心電計の上側電極であるロッド電極の正面図
【図６】図５に示すロッド電極の底面図
【図７】ロッド電極の電極ユニットの斜視図
【図８】図７に示す電極ユニットの断面図
【図９】導電ロッドをコイルスプリング及びリード線に接続する一例を示す拡大断面図
【図１０】図７に示す電極ユニットの上方の板材の底面図
【図１１】図３に示す体表面心電計の下側電極であるクッション電極の斜視図
【図１２】図１１に示す下側電極の拡大断面図
【図１３】図３に示す体表面心電計の体側電極であるクッション電極の垂直断面図
【図１４】局部電極の拡大断面図
【符号の説明】
１…電極 １Ａ…上側電極 １Ｂ…下側電極
１Ｃ…体側電極
２…演算表示部 ２Ａ…演算回路 ２Ｂ…外部出力装置
２Ｃ…操作スイッチ
２ａ…モニタテレビ ２ｂ…プリンター
３…ベッド
４…吊下機構 ４Ａ…上下台 ４Ｂ…支持台
１０…ロッド電極
１１…電極ユニット
１２…導電ロッド １２Ａ…接触電極 １２Ｂ…ロッド部
１２ａ…接触面 １２ｂ…連結孔
１２ｃ…雌ネジ孔
１３…電極本体
１４…弾性押出材
１５…可動性部材
１６…弾性変形プレート
１７…止ネジ
１８…吊り紐
２０…クッション電極
２１…表面層 ２１Ａ…可撓性シート
２２…局部電極 ２２Ａ…接触電極 ２２Ｂ…固定部
２３…弾性押圧材 ２３Ａ…弾性変形プレート
２４…接触面
２５…連結凸部 ２５Ａ…筒部 ２５Ｂ…鍔
２６…貫通孔
２７…リード線
２８…接着剤
３０…押出スプリング
３１…固定ケース
３２…周壁
３３…支持プレート
３４…昇降機構 ３４Ａ…支持アーム ３４Ｂ…ガイドロッド
３４Ｃ…固定ネジ
３５…スライド機構 ３５Ａ…スライド台 ３５Ｂ…ガイドレール
３５Ｃ…固定ネジ
３６…位置決ライン
４０…装着バンド
４１…連結具
５０…ケース
５１…板材 ５１Ａ…挿通孔
５２…支柱
５３…ガイドプレート ５３Ａ…ガイド孔
５４…導電層
５５…固定リング
５６…重り
５７…リード線
５８…連結筒 ５８Ａ…貫通孔
５９…止ネジ
６０…引出線
６１…リード線

Claims (14)

1. 患者の体表面の複数ヶ所に独立して弾性的に押圧されて、体表面に誘導される心電位を検出する電極（１）と、電極（１）で検出される心電位から体表面に誘導される体表面電位分布図を表示する演算表示部（２）とを備える体表面心電計において、
   電極（１）が、患者の体表面の複数ヶ所に押圧される複数本の導電ロッド（１２）と、導電ロッド（１２）を出入りできるように装着している電極本体（１３）と、この電極本体（１３）から導電ロッド（１２）を弾性的に押し出す弾性押出材（１４）とを備えるロッド電極（１０）を備え、
   導電ロッド（１２）は、電極本体（１３）に出入りできるように連結しているロッド部（１２Ｂ）と、このロッド部（１２Ｂ）の先端部に連結されて体表面に接触して体表面に誘導される心電位を検出する接触電極（１２Ａ）とを備えており、さらに接触電極（１２Ａ）の体表面に接触する接触面（１２ａ）は、ロッド部（１２Ｂ）の横断面よりも大きい外形であって、その面積を１５ｍｍ^２よりも大きく、隣の接触電極（１２Ａ）との中心間隔（ｄ）の半分の自乗（ｄ／２）^２よりも小さくしてなることを特徴とする体表面心電計。
2. 導電ロッド（１２）のロッド部（１２Ｂ）の横断面形状と接触電極（１２Ａ）の接触面（１２ａ）の外形が円形で、接触面（１２ａ）の外径がロッド部（１２Ｂ）の直径の２〜１５倍である請求項１に記載される体表面心電計。
3. 導電ロッド（１２）のロッド部（１２Ｂ）の横断面形状と接触電極（１２Ａ）の接触面（１２ａ）の外形が円形で、接触面（１２ａ）の外径がロッド部（１２Ｂ）の直径の３〜８倍である請求項１に記載される体表面心電計。
4. 導電ロッド（１２）のロッド部（１２Ｂ）の外径が１．５〜６ｍｍで、接触面（１２ａ）の外径が４〜２０ｍｍである請求項１に記載される体表面心電計。
5. 導電ロッド（１２）が金属ロッドである請求項１に記載される体表面心電計。
6. 接触電極（１２Ａ）が、ステンレス、シンチュウ、鉛、銀、塩化銀のいずれかである請求項１に記載される体表面心電計。
7. 接触電極（１２Ａ）が、接触面（１２ａ）の表面に金属メッキ層を設けている請求項１に記載される体表面心電計。
8. 接触面（１２ａ）の金属メッキ層が、金、白金、銀、塩化銀、ニッケル、クローム、シンチュウ、鉛のいずれかである請求項７に記載される体表面心電計。
9. 接触電極（１２Ａ）の接触面（１２ａ）が中央凸に湾曲する湾曲面である請求項１に記載される体表面心電計。
10. 接触面（１２ａ）の湾曲面が、周縁の曲率半径を中央部分よりも小さくしている請求項９に記載される体表面心電計。
11. 湾曲面である接触面（１２ａ）の中央部分の曲率半径が１０〜１００ｍｍである請求項９または１０に記載される体表面心電計。
12. 湾曲面である接触面（１２ａ）の周縁の曲率半径が１〜２０ｍｍである請求項９ないし１１のいずれかに記載される体表面心電計。
13. ロッド電極（１０）を複数の電極ユニット（１１）で構成してなる請求項１に記載される体表面心電計。
14. 複数の電極ユニット（１１）を可動性部材（１５）で連結してなる請求項１３に記載される体表面心電計。

Images