JP2014233619A - 電気インピーダンストモグラフィ測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体への接触が可能な導電性布電極(12)を備え、導電性布電極を複数個並列して導電性布電極群(11)を形成し、この導電性布電極群を備えて成る布製測定ベルト(10)と、布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板(20)を備えている。フレキシブル基板は、導電性布電極に接触可能な接触手段(21)を含んで構成される。接触手段は、導電性布電極が被測定対象である生体に接触する場合に、生体に通電可能な電流を前記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を導電性布電極を介して受け取る。
【選択図】図5
Description
(1)統合した電極モジュールがもつ厚み(直径)が、特にICU患者などに長時間利用する場合に皮膚に対して局所圧力となって負荷としてかかるため、褥瘡などのリスクが増大する(特許文献1)。
(2)電極アッセンブリが高コストである(特許文献2)。
(3)電極と電極ケーブルとの接続が煩雑である(特許文献2)。
(1)低コストにして、長時間使用に適し、高い滅菌処理に耐えうる構造を有し、簡易にEIT測定を実現することが可能な電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(2)測定手段を布製測定ベルト内に収容してコンパクトな形状に形成できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(3)低コストでEIT測定を実現でき、周囲長や形状の異なる対象者と部位に適応できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(4)測定対象者として、小児から大人、老人まで対応でき、男女の体型差にも対応が可能で測定対象者域の広い電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(5)測定対象部位が、頭部、頸部、胸部、腹部、上下肢に至るまで測定適用対象となる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(6)養生テープやドレイン管固定部分などを避けた電極配置を選択でき、FEM解析などにおいても厳密な抵抗率分布の算出が可能な電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
(1)フレキシブル基板を用いる方法(段落0037〜0051)、
(2)配線を伸張性ラミネートフィルム加工などで固定する方法(段落0052)、
のいずれであってもよいことは勿論である
A.フレキシブル基板は、非常に薄くフレキシブルであるため、高い電磁波シールド性と高密度配線性を有し、複雑な体系にフィットできる利点を有する。また、約200度の高熱の滅菌に耐え、高い防水性を有するため、病院内でMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)などの感染リスクを回避したまま多数回の利用が可能となる。
図16にその一例を示す。前記測定信号処理回路30から伝送された定電流信号は、フレキシブル基板20内に設置された信号線27を介して導電性布電極12から体表5に伝達される。この結果生じた電圧は、導電性布電極12を介して電極パッド22に伝えられ、フレキシブル基板内に設置された信号線27を介して、測定信号処理回路30に導入される。また測定信号処理回路30(31)の一部あるいは全体は、電極パッド上にも設置ができる(図17)。これにより、特にアナログ信号の伝送路長を最短にできるため、さらなる高いSN比の実現が可能となる。
(a)個々の導電性布電極と電極パッド(コネクタ)を単一ケーブルあるいは同軸ケーブルで接続する方法:
この場合、ケーブル長に余裕を持たせることにより、測定対象の周囲長バリエーションや伸張に対応する(図18)。導電性布電極12と電極パッド22が一点で固定されるため、電極内蔵ベルト伸張による接点変動の影響を少なくすることができる。図18において、符号15は導電性布電極12との接点、17は同軸ケーブル、23は電極ケーブルコネクタである。
(b)フレキシブル基板を伸張できる構造とする方法:
通例、フレキシブル基板は伸張しないが、電極パッドを蛇腹構造の電極ケーブル線で接続したり(図19)、電極パッドを波線構造の電極ケーブル線で接続したり(図20)、電極パッドを螺旋構造の電極ケーブル線で接続したり(図21)することでフレキシブル基板20に伸張性を持たせることが可能となる。このような構造とすることにより、上記(a)の場合に比べ、同軸ケーブルが不要となり、よりシンプルな信号伝送構造を形成することが可能となる。さらにこの条件で、図16、図17に示すように、測定信号処理回路30(31)を電極パッド上に設置すれば、さらに高いSN比を実現できる。
b−1.測定対象物の形状を測定する機能、
b−2.測定対象物の長さを測定する機能、
b−3.多数の電極の間隔と体表面との接着状況を測定する機能、
を含めることが可能である。
フレキシブル基板20の電極パッド周辺に、図22に示すように、ひずみセンサ(ゲージ)を内蔵する。これにより、局所的な曲率測定が可能となるため、各曲率を用いて測定対象物の形状を推定することが可能となる。図23は、胸郭の各点90A〜90Hで測定された曲率から胸郭形状を推定した結果をP2として示している。ひずみセンサ(ゲージ)は、フレキシブル基板上に接着する形態だけでなく、フレキシブル基板のプリントパターンとして内蔵することが可能であるため、効率的な設置と配線を可能とする。
図24のようにフレキシブル基板の前方Mと後方側Nに、細かく位置検出用の電極パッドを組み込む(例えば、5mm間隔)。MとNとの間は非接触であるが、M、N間の電極距離が非常に小さい場合は各電極間のインピーダンスを非接触でも測定できる。図25のように被測定対象(生体)5に測定ベルトを巻いた場合、電極M1と電極N1−N4の組み合わせにおいて、図25における電極M1と電極N4の組み合わせが最もインピーダンスが小さくなる。電極パッドは厳密な間隔で配置されているため、正確な周囲長を知ることができる。周囲長を測定する場合、導電性ゴムなどを用いる場合が多い。導電性ゴムは経年変化があるためにキャリブレーションを定期的に行うことが必要であるが、本発明では不要である。
測定対象物が、新生児、幼児、成人、老人に渡る場合、測定対象周囲長が異なる。これらのバリエーションに対応するためには、多数のベルト長を有する測定ベルトを用意する必要があるが、在庫スペースの確保や在庫コストの増大が問題となる。そこで本発明では、次のような構造を有することでこれらの問題を解決する。図26に示すように、非常に幅の狭い導電性布電極12を密に設けた導電性布電極群と電極パッド22を備えたベルト構造とする。未知の測定対象物に測定ベルトを巻いた場合、導電性布電極12と体表面が設置する箇所が限定される。この場合、次のように測定に利用する電極パッド群50を定める。まずフレキシブル基板上に均等に設置された電極パッド間の電気インピーダンスを測定する(図27)。もし電極パッド対(50bと50C)の電気インピーダンスがゼロに近く、電極パッド対(50aと50b,50cと50d,50dと50e)の電気インピーダンスが大きければ、導電性布電極12Aはその場所に位置する。これにより、正確な布電極の配置状況が把握できる。
複数の同軸ケーブルを、伸縮自在のラミネート紙などで熱圧着する。各同軸ケーブルは、各電極と一点150のみ接続できるようにあらかじめ被覆を剥がしておく(図34)。これにより、洗濯が可能で、電極間が一定に保たれる薄いベルトができる。フレキシブル基板を使用しない分、低コスト化が図れる。このベルトの信号コネクタを介して測定信号処理回路30に接続してEIT測定する。簡易的なEIT情報を得るのに適している。
5 生体
5A 体幹
7 ディスプレイ
8 胸部EIT画像
10 布製測定ベルト
11 導電性布電極群
12 導電性布電極
13 非導電性繊維
20 フレキシブル基板
21 接触手段
22 電極パッド
23 電極ケーブルコネクタ
27 信号線
30 測定信号処理回路
35 空気層
36 空気層
41 ひずみ確認センサ
43 位置確認センサ
45 電極位置確認センサ
Claims (8)
- 生体への接触が可能な導電性布電極を備え、該導電性布電極を複数個並列して導電性布電極群を形成し、この導電性布電極群を備えて成る布製測定ベルトと、
該布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板を備え、該フレキシブル基板は、前記導電性布電極に接触可能な接触手段を含んで構成され、該接触手段は、前記導電性布電極が被測定対象である生体に接触する場合に、生体に通電可能な電流を前記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を前記導電性布電極を介して受け取ることを可能とする電気インピーダンストモグラフィ測定装置。 - さらに、前記導電性布電極、前記接触手段の少なくとも一部を介して生体に電流が供給される場合に、前記の導電性布電極、前記接触手段を介して検出される生体インピーダンスに関する電圧信号を測定し、測定した電圧信号を電気インピーダンストモグラフィ画像の作成に必要な情報として解析処理する測定信号処理回路を具備していることを特徴とする請求項1に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
- 前記接触手段が電極パッドにより形成され、該電極パッドが前記導電性布電極と前記フレキシブル基板の信号線とを接続することを特徴とする請求項1または2に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
- 前記接触手段が電極ケーブルコネクタにより構成され、該電極ケーブルコネクタが前記導電性布電極と前記フレキシブル基板の信号線とを接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
- 前記接触手段が電極ケーブルコネクタにより構成されるとともに、前記フレキシブル基板が伸張可能に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
- さらに、前記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位のひずみを検出するひずみ確認センサを備え、該ひずみ確認センサにより生体の測定部位のひずみを検出し、生体の測定部位の周囲形状を推定可能とすることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
- さらに、前記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位の位置を検出する位置確認センサを備え、該位置確認センサにより生体の測定部位の位置を検出し、生体の測定部位の周囲長を推定可能とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の電気インピーダンスダントモグラフィ測定装置。
- さらに、前記フレキシブル基板が、電極位置を検出する電極位置確認センサを備え、該電極位置確認センサが電極数と電極の位置を検出し、有効な電極数と電極の位置を推定可能とすることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。
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