JPH0146143B2

JPH0146143B2 -

Info

Publication number: JPH0146143B2
Application number: JP55002994A
Authority: JP
Inventors: Ii Moodesu Uaanon; Uon Tamu Haku; Ii Kuinton Uein; Jii Beirii Aran; Ei Nisukanen Robaato; Uiteizu Ruu; Ei Deuaadei Garii
Original assignee: Quinton Instrument Co
Current assignee: Quinton Instrument Co
Priority date: 1979-01-15
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1989-10-06
Also published as: US4311152A; EP0014341B1; EP0014341A1; JPS55108341A; DE3063713D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、生体電位事象の記録を行う等のため
に患者の皮膚に取り付けて使用する医用電極に関
するものである。

この種の医用電極においては、動揺アーチフア
クトを最小にすることが重要である。動揺アーチ
フアクトとは、動揺すなわち患者の皮膚に対する
電極の運動によつて誘起される皮膚電位の変動で
あると定義され、これは、しばしば所望の生体信
号に重畳された電気干渉として表れ、診断や診療
のための生体信号の有用性を最小ならしめてしま
う。動揺アーチフアクトは、生体電位の測定にお
いて長い間の問題であり、特に、冠状動脈の治療
中の患者の監視のための長時間用心電計（ECG）
や、運動（ストレス）心電計において問題であつ
た。このアーチフアクトは、一般的に、患者とそ
の皮膚に適用した電極との相対的な運動によつて
生じるもので、この相対的運動によつて皮膚電位
が乱され、モニターの表示が外乱を含むものとな
り、所望の生体信号が覆い隠されてしまつたり、
その基準線がシフトさせられたりしてしまう。

皮膚を軽く研磨すると、皮膚電位を下げるばか
りでなく、皮膚のインピーダンスを最小にするこ
とができて、動揺アーチフアクトを減少させるこ
とができ、それにより、陰極線管や心電計によつ
て得られる生体信号の波形図の品質が改善される
ことは知られている。これは、タム、ハツクダブ
リユー（Tam，Hak W.）等によつて“皮膚研
磨による電極動揺アーチフアクトの最小化
（Minimizing Electrode Motion Artifact by
Skin Abrasion）”と題するIEEEの医学技術論文
集BME−24、第２号（1977年３月）の第134〜
137頁に発表されている。

この文献に記載されていて心電計の監視用とし
て市販されている多くの使い捨ての表面取付け電
極があるが、これらの電極から信頼性ある心電波
形図を得られるか否かは、電極を皮膚に適用する
に先立つて、皮膚の前処理を適正に行うかどうか
に大きく依存している。普通のストレス心電計
は、３〜12個（普通は10個）の電極を必要とする
ので、適正な皮膚の前処理には長い時間が消費さ
れる。このような皮膚の前処理は、いろいろな方
法で行われる。皮膚の前処理のための最も一般的
な方法は、電極を取り付けるべき患者の皮膚の部
分を、キヤリア中に含まれた砂のような材料で擦
つたり、アルコールや他の溶媒が塗布されている
粗面材料で擦つたりする方法である。皮膚を強く
擦つた後、皮膚は乾かされ、再び乾燥布で擦られ
る。電極が適用された後、もし１個もしくはそれ
以上の電極によつて適正な心電波形図が得られな
いならば、正常に機能しない電極を識別して取り
外し、適正で正確な波形図を得るために皮膚を再
び清浄にし、電極を再度取り付けねばならない。
種々な人により、種々な皮膚前処理技術が使用さ
れている。それらの皮膚前処理による効果は、そ
の方法とそれを実施する人の熟練度とによつてい
る。したがつて、このような皮膚の前処理では、
一定の効果を期待できない。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点
を解消しうるような医用電極を提供することであ
る。

本発明による医用電極は、記録するために生体
電位事象を検出して伝送することができる導電性
部材と、前記導電性部材に接続され患者の皮膚を
研磨すると共に該皮膚と前記導電性部材とを電気
的に結合する電解質パツドと、中央部分に切抜部
を有しその一側表面を接着剤層で被覆されたシー
ト部材、および該シート部材の中央部分の前記切
抜部に固定的に嵌挿されて前記導電性部材および
前記電解質パツドを前記シート部材に対して運動
可能に保持する環状カラー部材を含んでいて、前
記接着剤層を介して前記シート部材を患者の皮膚
に取り付けることにより前記電解質パツドを患者
の皮膚に接触させて該電極を患者の皮膚に固定さ
せるための保持部材とを備えており、前記電解質
パツドは、前記保持部材を介して該電極を、前記
電解質パツドが患者の皮膚に接触するようにし
て、患者の皮膚に取り付けた後、該皮膚および前
記保持部材に対して前記導電性部材と共に運動さ
せられて該皮膚を研磨することができるようにな
つており、皮膚電位から起生する動揺アーチフア
クトを最小ならしめるように、患者の皮膚に固定
するに適したものとされている。

したがつて、本発明の医用電極によれば、先ず
皮膚に適用され、その後に皮膚前処理を行えるこ
とにより、生体電位事象の記録のための電極の適
用に際して消費される時間を著しく減少させるこ
とができ、また、各電極適用における皮膚の前処
理の量や形式が一様であるために、常に正確で一
様な生体信号の波形図を得ることができる。

次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例に
ついて本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明の表面取付け医用電極を示
し、この電極は、円板状シート部材１０で形成さ
れていて、円板状シート部材１０の中心には、円
形切抜部１２が設けられ、この切抜部１２内に
は、環状カラー部材１４が挿入され、この環状カ
ラー部材１４の内部には、導電性部材１６が保持
される。環状カラー部材１４の下方部分の周囲に
嵌め込むためにスナツプリング１８を用いてもよ
い。円板状シート部材１０の表側の表面は、皮膚
接着剤層２０で被覆されている。この接着剤層２
０は、電極の保管中には、保護カバー２２により
保護されている。ゲル状電解液を有していて患者
の皮膚を研磨する電解質パツド２４（第２図参
照）が、導電性部材１６の円形凹所内に、その導
電性部材１６と接触するようにして配置されてい
る。この電解質パツド２４も、保管中には、保護
カバー２６により保護されている。

環状カラー部材１４は、平坦な環状ベース２８
と、この環状ベース２８に対して垂直に図におい
て上方に延びようにして環状ベース２８と一体的
に形成されていて輪郭フランジ３２で終端してい
る垂直壁部３０とから成る逆帽子状の形状を有す
る。環状ベース２８の中心には、垂直壁部３０の
内径よりも小さい直径を有する円形開口３４が設
けられている。円形開口３４を取り囲んで垂直壁
部３６が設けられ、この垂直壁部３６の内面に
は、約90゜の間隔をおいてスロツト３８が設けら
れている。スロツト３８の作用については後述す
る。垂直壁部３６は、環状ベース２８の下面から
図において下方に延びていて、環状のチヤンネル
４０を有している。シート部材１０と環状カラー
部材１４とは、保持部材を構成し、環状カラー部
材１４は、通常、アセテートを基材とする材料、
ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン又はポリ
プロピレン等の半可撓性プラスチツク材料から成
形される。垂直壁部３６は、環状のチヤンネル４
０が形成されているために充分薄肉とされていて
圧力が加えられたときに撓むようになつている。
環状カラー部材１４の直径は、その高さよりも実
質的に大きい。垂直壁部３６の内周面の中央部に
は、環状の稜部４２が設けられている。この稜部
４２の作用については、後述する。

導電性部材１６は、環状カラー部材１４によつ
て保持されるようになつている。導電性部材１６
は、カーボン含有合成樹脂、適当な導電性金属も
しくは金属含有材料その他の適当な導電性材料か
ら製造される。導電性部材１６は、底面４５を有
する円形凹所が形成された上部分４４を備えてお
り、この上部分４４の厚さは、環状カラー部材１
４の輪郭のフランジ３２、垂直壁部３０及び環状
ベース２８により形成されたカツプの深さにほぼ
等しい。上部分４４と一体的に下部分４６が形成
されており、この下部分４６の直径は、上部分４
４の直径に比べて小さくて、環状カラー部材１４
の円形開口３４の直径に等しい。下部分４６の外
周壁には、スロツト４８が設けられ、このスロツ
ト４８は、約72゜の円周間隔でスロツト４８に垂
直に位置決めされた回り止め５０により分割され
ている。導電性部材１６は、環状カラー部材１４
の所定位置にスナツプ嵌めして取り付けられる。
導電性部材１６のスロツト４８は、環状カラー部
材１４の垂直壁部３６の稜部４２を受け入れて導
電性部材１６が環状カラー部材１４の内部で垂直
方向に移動するのを防止する。回り止め５０は、
環状カラー部材１４の可撓性の垂直壁部３６のス
ロツト３８と係合して予定されたトルクおよび力
以外の原因により導電性部材１６が回転するのを
防止する。導電性部材１６に適当なトルクを加え
ることにより、導電性部材１６は、環状カラー部
材１６の内部で回転し、回り止め５０とスロツト
３８の間隔、すなわち、ほぼ18゜ごとにロツク位
置に到達する。

導電性部材１６と一体的に突出スタツド５２が
設けてあり、この突出スタツド５２は、多角形、
好ましくは、八角形の外表面５４が設けられてい
る。アプリケータ７０のカプラを、この突出スタ
ツド５２に結合固定させることにより、導電性部
材１６を回転駆動させることができる。

導電性部材１６の上部分４４の外壁のまわりに
は、第２図に示す如く、薄い壁状のフランジ５８
が設けられている。

皮膚の表皮層を研磨するための手段は、図示す
る如き別体の電解質パツド２４であつても、導電
性部材１６の円形凹所の底面４５にて導電性部材
１６と一体となつたような電解質パツドであつて
もよい。電解質パツド２４は、研磨繊維を含み、
そして好ましくは、湾曲凸面６０を有するパツド
であつて、このパツドは、導電性部材１６の円形
凹所の底面４５上に置かれてパツドを係止するた
めにフランジ５８をパツドの縁に向かつて折り重
ねた時、上部分４４の直径とほぼ同じ直径を有す
ることが好ましい。電解質パツド２４は、環状カ
ラー部材１４のフランジ３２の表面を越えて上方
まで延在するような厚さを有することが好まし
い。電解質パツド２４にはゲル状電解液が染み込
まされ、電極が患者の皮膚に当てられたとき、ゲ
ル状電解液が皮膚と導電性部材１６とを良好に電
気的に接触させる。

環状カラー部材１４と導電性部材１６と電解質
パツド２４とを組み合わせた組立て体が、接着剤
層２０で被覆されたシート部材１０の円形開口１
２内に置かれる。接着剤層２０は、環状カラー部
材１４のフランジ３２の下側表面に接触して（第
２図参照）、環状カラー部材１４をシート部材１
０に対して所定位置に固定する。識別用に着色さ
れてもよいスナツプリング１８を、環状カラー部
材１４の垂直壁部３０を取り囲んでシート部材１
０の裏面の表面に嵌め込んでもよい。このスナツ
プリング１８は、環状カラー部材１４の垂直壁部
３０の下端縁のまわりに延びる稜部６２によつて
所定位置に保持される。

シート部材１０を被覆する接着剤は、貯蔵時及
び使用前には、接着剤層２０に係合する表面が離
型剤で被覆された取り外し可能な保護用紙シート
２２により保護されている。更に、電解質パツド
２４にゲル状電解液が設けられた場合には、電解
液を即座に使用できるように準備状態に保存する
ために、電解質パツド２４のための保護カバー２
６を設けるとよい。この保護カバーは、望ましい
どのような形であつてもよい。図示した保護カバ
ー２６は、不導電性プラスチツク材料シートの平
らな条片からつくられ、電極の電解質パツドの上
方に位置する部分６４が持ち上げられている。こ
のプラスチツク材料シートは、適当な接着剤によ
つて、取り外し可能な保護シート２２に接着され
る。保護カバーは、ポリエチレン、ポリビニルブ
チレイト、セルロースアセテート等の適当なプラ
スチツク材料のどれで作られてもよい。電極に保
護被覆を取り付けたならば、必要な時までいつま
でも電極を貯蔵することができる。好ましくは、
貯蔵中にゲル状電解液の脱水を生じることを防止
するために、気密及び液密のパツケージで包装す
る。そのようなパツケージは、従来から使用され
ている。

一般的には、電極は、３個またはそれ以上のグ
ループにまとめて、保護用紙シート２２の上に置
かれている。電極の使用準備をする時には、電極
を保護用紙シートの表面から剥がし、皮膚の前処
理をせずに皮膚の所望の場所の上に置く。保護用
紙シート２２は、電極から剥がされる時、それと
共に電解質パツドの保護カバー２６も取り除く。
もし、必要ならば、円板状シート部材１０にその
外周縁を越えて延びるタブ６６を設けて、電極を
操作する人が、そのタブをつかんで、シート部材
１０の表面に被覆されている接着剤に触れて駄目
にすることなく、保護用紙シート２２から電極を
取り外すことができるようにしてもよい。

電極の大きさは、特に臨界的であるというので
はないが、皮膚への配置を正確に行うことがで
き、信頼性が最大となるような寸法とされる。環
状カラー部材１４を取り囲む円板状シート部材１
０の直径は、環状カラー部材１４の直径の大体
２，３倍である。そして、患者の皮膚に電極を適
正に保持できるように圧力感知性接着剤による皮
膚接触を得るために十分な面積が与えられなけれ
ばならない。シート部材１０に使用される接着剤
は、使い捨て型の医用電極に現在使用されている
入手可能な医療用の圧力感知接着剤のどれでもよ
い。シート部材は、3M社（3M Company）から
販売されているミクロポアテープ（Micropore
tape）または、ポリエチレンやポリビニルクロラ
イドの発泡プラスチツクのようなミクロポーラス
材料でよい。発泡シート部材には、皮膚の十分の
通気のために、第１図に示すように、多くの貫通
孔６８が設けられてもよい。

前述した電極の好ましい実施例では、電極を皮
膚に取り付けた後、導電性部材と電解質パツドと
の回転によつて皮膚を研磨するが、本発明におい
ては、患者の皮膚を前処理するために皮膚の表皮
層を研磨し得るものであれば、導電性部材と電解
質パツドとを皮膚に対してどのように運動させて
もよい。更に、本発明においては、電解質パツド
の形状は、患者の皮膚に対して相対的に動かされ
たときに表皮を削り取つたり研磨したりできる形
状であればいかなる形状でもよい。

第５図、第６図、第７図は、それぞれ、電極用
アプリケータ７０の側面図と、電極を当てた後に
患者の皮膚を前処理するために使用するアプリケ
ータ用の時間制御回路及び充電状態表示回路の各
ブロツク図である。

第５図を参照するならば、アプリケータ７０
は、ハウジング７２を有しており、その中に適当
な電源からのAC又はDC電流により駆動される電
気モータ７４が取り付けられている。図示の電気
モータ７４は、アプリケータ７０のハンドルとし
ての役目もする迅速に取り外し可能のケース７８
内に保持された蓄電池７６によつて駆動される。
ケース７８の下端には、蓄電池充電用の引込み型
電気接点（図示せず）がある。電気モータ７４
は、カプラが取り付けられるシヤフト８０を有し
ている。

第５図は、カプラをより詳しく示す。シヤフト
８０には、図示したように横に延びるピン８２が
設けられている。カプラのスリーブ８６に設けた
細長いスロツトにピン８２が遊嵌されていて、ス
リーブ８６は、シヤフト８０上を滑動する。カプ
ラのヘツド８８は、スリーブ８６と一体に形成さ
れていて、多角形部材９０を含んでおり、この多
角形部材は、電極の導電性部材１６に設けられた
多角形の突出スタツド５２と駆動的に係合する。
カプラのスリーブ８６に嵌合された滑りリング９
２は、シヤフト８０上のピン８２と係合する。ス
プリング９４がカプラのヘツド８８の肩９６と滑
りリング９２との間に延び、第５図に示すように
カプラをその前方位置に偏倚させる。このスプリ
ング９２の大きさは、アプリケータが取り付けた
電極が肌と係合させられた時に、電極によつて肌
に所定の圧力を与えて適正な皮膚の前処理が行わ
れるように選定される。カプラは、筐体９８内に
収納させられるが、カプラの多角形部材９０は、
筐体９８の前方に突出し電極の導電性部材１６の
突出スタツド５２と係合する。アプリケータ７０
の操作者により充分な圧力を加えてカプラを引つ
込め、アプリケータ７０の前端１００が電極の円
板状シート部材１０の裏側表面に接触するように
する。係合されると、このアプリケータ７０は、
電極が皮膚に係合させられた状態で電極により所
定量の皮膚前処理が与えられるように調時させら
れる。一般には、このアプリケータ７０の電気モ
ータ７４は、500rpmで回転させられ、、前処理時
間は、ほぼ0.0525Kg／cm²の圧力で電極を皮膚に圧
接させた状態の下で５秒以下である。アプリケー
タ７０の電気モータ７４は、スイツチ１０２によ
り付勢される。

第４図は、アプリケータのカプラヘツド８８の
多角形部材９０が導電性部材１６の突出スタツド
５２に係合する態様を示す。突出スタツド５２の
表面５４は、八角形をしており、アプリケータの
多角形部材９０は、垂直以外の角度でも、突出ス
タツド５２に駆動係合することができる。これ
は、スタツドとアプリケータとの適正な駆動係合
を得るためにスタツドに対するアプリケータの角
度は臨界的でないことを意味しており、電極取り
付けに当たり重要である。八角形の突出スタツド
５２は、ユニバーサルジヨイントと同様な作用を
して、垂直から種々変わつた角度範囲で導電性部
材１６をアプリケータ７０のカプラに駆動係合す
ることを可能にする。

第６図、第７図は、アプリケータ７０の時間制
御回路及びアプリケータ７０の使用に際して蓄電
池７６が適当に充電されているか否かを電極操作
者に示す充電状態指示回路をそれぞれ示す。第６
図を説明すると、アプリケータ７０のスイツチ１
０２が押されると、バツテリ１０４（第５図の蓄
電池７６）からの回路を閉じ、ワンシヨツトマル
チバイブレータ１０６をトリガしてキヤパシタ１
０７および抵抗１０９により決められる巾を有す
るパルスを発生させる。このパルスは、電流増幅
器１０８で増幅され、従来の保護回路１１０を通
りアプリケータ７０の電気モータ７４を作動させ
る。電気モータ７４は、スイツチ１０２が作動さ
れる度毎に所定時間回転する。

第７図は、アプリケータ７０の蓄電池７６の充
電方法を示す。この充電器は、充電状態指示回路
を含み、この回路は、電極操作者に対してアプリ
ケータ７０の蓄電池７６が使用する適当な電圧に
充電されているかどうかを指示する。一般の
110V交流電源からの交流は、変成器および整流
器１１２により直流に変換される。変成器および
整流器１１２からの出力は、フイルタ１１６を通
り電流整流器１１４を経て充電されるべき蓄電池
７６に流れる。電流感知増幅器１１８は、電流整
流器１１４を流れる電流を感知し、充電指示器１
２０および比較器１２２により蓄電池７６の充電
状態を指示する。蓄電池７６に供給される電流
は、電圧調整器１２４により調整される。電源オ
ン指示器１２６が設けられ充電装置が働いている
かどうかを電極操作者に知らせる。

アプリケータが使用可能状態の時には、電極が
保護用紙および保護カバーから剥ぎ取られて患者
の所定の皮膚部位に当てられる。アプリケータを
各電極の導電性部材の突出スタツドと係合させて
付勢し、導電性部材とそれに装着された電解質パ
ツドとを回転駆動させて皮膚部分を研磨する。電
解質パツドの凸面部は、皮膚の研磨を電解質パツ
ドの中心付近に集中させる。適用される圧力、研
磨時間および電解質パツドの研磨特性は、電解質
パツドが表皮に侵入して筋肉の外側や毛細血管が
露出されないように選択される。表皮への侵入
は、特に高濃度の可溶塩を含有する電解液が用い
られた場合には、皮膚に痛みを感ずる。

本発明の電極及びアプリケータにより与えられ
る表皮の前処理は、比較的等張の塩濃度の電解液
ゲルを使用してゲル刺激を最少ならしめることが
できる。

電極用のセンサは、銀−塩化銀のような低い分
極特性を有する適当な金属−金属塩の組合せであ
つてよい。導電性部材１６の円形凹所の底面４５
上には、金属被覆５６が設けられる。銀を用いる
ときには、導電性部材の円形凹所の底面４５上に
被覆した銀層の上に塩化銀層を形成するのが望ま
しい。塩化銀の層は、種々の方法で形成させられ
る。１つの便利な方法は、電解液を滲み込ませた
電解質パツドと導電性部材とを通して電流を流
し、銀層の表面上に塩化銀の層を電解的に形成さ
せることである。

この電極とアプリケータとの組合せ使用は、皮
膚の前処理および電極適用に対して体系的で矛盾
のない解決策を可能とする。従来法のように表面
取付け電極を当てる前に患者の皮膚を広範囲に前
処理することは本発明の電極では必要ない。皮膚
の前処理は、電極が当てられた後に一様に行われ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の表面取付け医用電極を示
し、その電解液含有電解質パツドを除いて電極構
成要素を示す分解部品配列斜視図、第２図は、第
１図の医用電極の垂直断面図、第３図は、第１図
の電極の導電性部材および環状カラー部材を示す
一部破断斜視図、第４図は、第１図の電極の導電
性部材とアプリケータのカプラとの関係を示す斜
視図、第５図は、第１図の電極の導電性部材およ
び電解質パツドを回転駆動させて皮膚の前処理を
行うのに用いるアプリケータを示す一部破断面
図、第６図は、第５図のアプリケータの時間制御
回路のブロツク回路図、第７図は、第５図のアプ
リケータの充電状態指示回路のブロツク回路図で
ある。１０……円板状シート部材、１２……切抜部、
１４……環状カラー部材、１６……導電性部材、
２０……接着剤層、２４……電解質パツド。

Claims

【特許請求の範囲】１皮膚電位から起生する動揺アーチフアクトを
最小ならしめるための患者の皮膚に固定するに適
した医用電極において、記録するために生体電位事象を検出して伝送す
ることができる導電性部材と、前記導電性部材に接続され患者の皮膚を研磨す
ると共に該皮膚と前記導電性部材とを電気的に結
合する電解質パツドと、中央部分に切抜部を有しその一側表面を接着剤
層で被覆されたシート部材、および該シート部材
の中央部分の前記切抜部に固定的に嵌挿されて前
記導電性部材および前記電解質パツドを前記シー
ト部材に対して運動可能に保持する環状カラー部
材を含んでいて、前記接着剤層を介して前記シー
ト部材を患者の皮膚に取り付けることにより前記
電解質パツドを患者の皮膚に接触させて該電極を
患者の皮膚に固定させるための保持部材とを備え
ており、前記電解質パツドは、前記保持部材を介
して該電極を、前記電解質パツドが患者の皮膚に
接触するようにして、患者の皮膚に取り付けた
後、該皮膚および前記保持部材に対して前記導電
性部材と共に運動させられて該皮膚を研磨するこ
とができるようになつていることを特徴とする医
用電極。