JPH0347096B2 - - Google Patents
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- JPH0347096B2 JPH0347096B2 JP61254377A JP25437786A JPH0347096B2 JP H0347096 B2 JPH0347096 B2 JP H0347096B2 JP 61254377 A JP61254377 A JP 61254377A JP 25437786 A JP25437786 A JP 25437786A JP H0347096 B2 JPH0347096 B2 JP H0347096B2
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- Prior art keywords
- current
- channel
- living body
- impedance
- voltage
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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
装置に関し、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ヤンネルを多チヤンネル構
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
計測装置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 measuring device, and particularly to a multi-electrode bioelectrical impedance measuring device that uses 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 device that distinguishes and separates breathing 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.
従来肺換気機能検査装置としては、インピーダ
ンスニユーモグラフの外に、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 neumographs, various devices have been used as conventional lung ventilation function testing devices, including spirometers, thermistor-type flowmeters, and RI scintigraphs.
しかしながら、ICU(集中冶療室)、RCU(呼吸
器疾患患者冶療室)などにおいて重症患者の呼吸
をモニターするにあたつては患者の負担、装置の
簡便性を考慮す必要があり、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
ーダンスニユ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 equipment. Possible devices are limited, and impedance neumographs 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.
インピーダンスニユ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験者の負担もすくない。 An impedance neumograph 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. This also reduces the burden on the subjects.
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装置ならびに4電極イン
ピーダンス計測装置によつて行われており、従来
のインピーダンスニユ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,100μA程度の電流を印
加し、2電極インピーダンス計測装置の場合は、
同電極間に生ずる電圧から、4電極インピーダン
ス計測装置の場合は、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を産出し、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 shown in Figures 4 and 5.
This is performed using an electrode impedance measuring device and a four-electrode impedance measuring device. Applying a current of about 10KHz and 100μA, and using a two-electrode impedance measurement device,
From the voltage generated between the same electrodes, in the case of a four-electrode impedance measuring device, the impedance Z of the living body is produced from the voltage generated between the voltage detection electrodes 6 and 7, which are separately provided to suppress the influence of electrode impedance. Information on changes in ventilation volume is obtained from the time change ΔZ.
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装置
を用いたインピーダンスニユーモグラフにおいて
は被験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なわれる。
However, in impedance neumographs using conventional 2- or 4-electrode impedance measurement devices with one current application section and one voltage detection section, body movements such as the subject moving his arm or changing his posture are detected during measurement. When this happens, in addition to the respiratory impedance changes, the somatic impedance changes due to large changes in the geometric structure of the lungs and the positional relationship of the electrodes are superimposed on the somatic impedance changes, and impedance is measured.
したがつ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
生じたかを識別できず、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つた。 Therefore, it is not possible to identify at what point on the measured impedance change waveform an impedance change due to body movement occurs, and it is therefore 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ニユ
ー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している。 An object of the present invention is to solve the problem that it is difficult to accurately capture only necessary respiratory information in such conventional impedance neumographs.
上記目的を達成するために、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装置を提
供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following multi-electrode bioelectrical impedance measuring device.
即ち本発明は
「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
ダンスの変化によつ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
ピーダンス測定のための2個の第1チヤンネル及
び第2チヤンネルと、前記各チヤンネルの電流印
加部はそれぞれ電流印加用電極と定電流源とを有
し、前記各チヤ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、前記第1チヤンネルの印加電流を一定
とし、前記第2チヤンネルの印加電流には第1チ
ヤ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、前記第2チヤ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チヤンネルの
出力を体動情報のみとし、第2チヤンネルの出力
を呼吸情報を含む情報とし、この二つの情報出力
を電気的に比較処理する電気回路を介することで
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装置」であ
る。In other words, the present invention provides "a current application unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and a current application unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and a current applying unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and The two channels for electrical impedance measurement are composed of a voltage detecting section that detects voltage changes from the skin surface of the living body, and a current applying section of each channel is configured as a current applying electrode. a current source, and each of the voltage detection sections of each channel includes a voltage detection electrode, a detection electrode that amplifies this detection voltage, and a detection amplifier that amplifies this detection voltage, and The applied current of the second channel is kept constant, the applied current of the second channel is supplied with a current having the same frequency and a different polarity as the applied current of the first channel, and the magnitude of the applied current of the second channel is appropriately adjusted. The first channel outputs only body movement information, the second channel outputs information including respiratory information, and by electrically comparing and processing these two information outputs, only pure respiratory information is output. ``Multi-electrode bioelectrical impedance measuring device''.
「作用」
上記構成において各チヤ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。"Effect" The impedance changes measured in each channel in the above configuration are classified into those due to respiratory effects and those due to other body movements.
そしてこれらのインピーダンス変化は、各チヤ
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ヤンネルの印加電流
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、各チヤ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 unit 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 unit 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, and is amplified and measured via the detection amplifier of each channel.
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
量変化によつ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つたことによつて
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。 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 change in the amount of air in the lungs associated with breathing equivalently causes the electrical conductivity in the lungs to change. The reason why the detected impedance changes due to body movement is that the geometric structure of the lungs and the positional relationship of the electrodes have changed due to body movement compared to before the body movement. be.
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ツ
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, and is an index that shows how much the change in conductivity at that point due to breathing etc. is weighted and appears as a change in impedance between the voltage detection electrodes. In other words, when a decrease or increase in resistivity changes the detected impedance in the same direction, it is considered positive impedance sensitivity, and when it changes in the opposite direction, it is considered negative impedance sensitivity.
したがつて、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つ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, under conditions without body movement,
The sum of electrical conductivity at each point associated with breathing, weighted by impedance sensitivity, is measured as a change in bioelectrical impedance, and information on ventilation of the lungs is captured.
本構成のごとく第2チヤンネルの電流供給は第
1チヤ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チヤンネルの電
流と同時に生体に印加したのは第1チヤンネル側
からみた場合、第1チヤ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チヤンネルの電流印加用電極付近の領域
のインピーダンス感度領域を設けることをねらつ
たもので、さらに第2チヤ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
の広がり及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 the positive and negative polarities are opposite, in other words, the phase is different.
When viewed from the first channel side, weak currents differing by 180 degrees were applied to the living body at the same time as the current of the first channel. The purpose of this is to provide an impedance sensitivity region near the current applying electrode of the channel, and the reason why the magnitude of the current of the second channel is made variable is to change the spread and intensity of such impedance sensitivity. Intended.
また第2チヤンネルから見た場合には、本構成
のもとで第1チヤ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
チヤ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 region in the area near the current applying electrode of the first channel, and a negative impedance sensitivity region in the area near the current applying electrode of the first channel.
A positive impedance sensitive region is formed in the region near the current applying electrode of the channel.
被検者が安静に呼吸してている状態のもとで、
第2チヤンネルの印加電流を第1チヤンネルの印
加電流に比べ大とする方向に増加していくと、第
1チヤンネルから見た場合、第2チヤンネルの電
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チヤン
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チヤ
ンネルには呼吸情報が出力されない状態を設定す
ることができる。 With the subject breathing calmly,
As the applied current of the second channel increases in the direction of making it larger than the applied current of the first channel, when viewed from the first channel, the negative impedance sensitivity distributed near the current applying electrode of the second channel increases. As a result, the conductivity changes in the lungs due to breathing, which are weighted by positive and negative impedance sensitivities, cancel each other out, and a state in which no respiratory impedance changes appear in the first channel is created. In other words, it is possible to set a state in which respiratory information is not output to the first channel in appearance.
この設定状態においては、第2チヤンネルの電
流値が第1チヤンネルの電流値に比べ大となつて
いるために、第2チヤンネルから見た場合、第2
チヤ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チヤ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 current value of the second channel is larger than that of the first channel.
The influence of the positive impedance sensitivity distributed near the current application electrode of the channel becomes relatively strong, and the conductivity changes in the lungs weighted by the impedance sensitivity are not canceled out, and respiratory information is not output to the second channel. Ru.
このようにあらかじめ、被検者の安静時に第2
チヤンネルの電流を合わせておけば、第1チヤン
ネルには呼吸以外の体動が起こつた場合のみ出力
が現れるので、第2チヤ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チヤンネルの出力の中から、体動体の
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。 In this way, in advance, while the subject is at rest, the second
If the currents of the channels are matched, an output will appear in the first channel only when a body movement other than breathing occurs, so at what point in the impedance change output to the second channel does the body movement occur and the body movement It is possible to know whether a change in impedance due to the body movement has occurred, and from the output of the second channel, only pure respiratory information without a change in impedance due to a moving body can be obtained.
このことから前記第1チヤンネルの体動情報出
力と第2チヤンネルの呼吸情報を含む情報出力を
電気的処理回路で処理することにより、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。 Therefore, by processing the body motion information output of the first channel and the information output including respiratory information of the second channel in the electrical processing circuit, the body motion information is erased, and the target information is output from the output side of the electrical processing circuit. Breathing information can be retrieved.
本発明の実施例について以下、図面にしたがつ
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。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, how the configuration of the present invention is actually embodied, together with its operation.
第1図は本発明の構成図で、図中1は生体、1
aは腕、2は肺を示している。 Figure 1 is a configuration diagram of the present invention, in which 1 is a living body;
A indicates an arm, and 2 indicates a lung.
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。 Further, 3 and 4 form a pair of current applying electrodes,
The upper lungs 2 of the living body 1 are closely attached to the skin on the chest walls on both sides,
A weak high frequency current supplied from a constant current source 5 is applied into the living body 1 via these electrode pairs.
電流印加用電極3,4および電流源5によつて
電流印加部Aが構成される。 A current applying section A is configured by the current applying electrodes 3 and 4 and the current source 5.
6,7は電圧検出用電極で、前記電流印加用電
極3,4を結ぶ線上内側に隔離して胸壁上皮膚面
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つ
ている。 Reference numerals 6 and 7 denote voltage detection electrodes, which are isolated on the inner side on the line connecting the current application electrodes 3 and 4 and are closely attached to the skin surface on the chest wall, and the impedance change to be measured is applied between the current application electrodes 3 and 4. The configuration is such that the voltage change between the voltage detection electrodes 6 and 7 with respect to the current is amplified and output via a detection amplifier.
電圧検出用電極6,7および検出用アンプ8に
よつて電圧検出部Bが構成される。 Voltage detection section B is constituted by voltage detection electrodes 6 and 7 and detection amplifier 8.
そして前記電流印加部Aとこの電圧検出部Bに
よつてインピーダンス測定の第1チヤンネル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.
このチヤ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.
すなわち、第2図は本発明のチヤンネル構成を
示す図で、便宜上第1図の第1チヤンネル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チヤンネル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 a 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
流印加用電極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. Further, the pair of current applying electrodes 3 and 4 are provided apart from each other,
It is shown that the voltage detection electrodes 6 and 7 are provided at a distance on the inner side of a line connecting the current application electrodes 3 and 4 which are separated from each other.
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つて一つのチヤン
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 takes out 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によつ
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 in FIG.
A weak high-frequency current supplied by a constant current 11 is applied to the inside of the living body 1 through the pair of electrodes, which are placed in close contact with the skin surfaces on the chest walls on both sides.
この電流印加電極9,10および定電流源11
によつて電流印加部Dが構成される。 These current applying electrodes 9, 10 and constant current source 11
The current applying section D is configured by the above.
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
成となつている。 Voltage detection electrodes 12 and 13 are spaced apart on the skin surface on the inner chest wall on the line connecting these current application electrodes 9 and 10.
are in close contact with each other, and the impedance change to be measured is output after being amplified via the detection amplifier 14 as a voltage change between the voltage detection electrodes 12 and 13 with respect to the current applied to the current application electrodes 9 and 10. It's summery.
これらの電圧検出用電極12,13および検出
用アンプ14によつて電圧検出部Eが構成され
る。 These voltage detection electrodes 12 and 13 and detection amplifier 14 constitute a voltage detection section E.
そして前記電流印加部Dとこの電圧検出部Eと
によつてインピーダンス測定の第2チヤンネルF
を構成する。 A second channel F for impedance measurement is established by the current applying section D and the voltage detecting section E.
Configure.
上記構成において第1チヤンネルCと第2チヤ
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 electrodes of the first channel C and the second channel F are arranged in the same manner and are arranged substantially parallel to each other.
第1チヤンネルCの電流印加部Aは同波数が
50KHz,10μA程度の高周波定電流を生体1に印
加し、第2チヤンネルFの電流印加部Dは第1チ
ヤンネルCの高周波電流と同一同波数で、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 current applying part A of the first channel C has the same wave number.
A high frequency constant current of about 50 KHz and 10 μA is applied to the living body 1, and the current applying part D of the second channel F has the same wave number and phase as the high frequency current of the first channel C.
A high-frequency constant current with a 180 degree shift and a variable current value is applied to the living body 1.
ここで、これら印加電流の高周波を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
に肺内の導電率率の変化として考えられるためで
ある。 Here, the high frequency of these applied currents is set to 50KHz 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。 Furthermore, the applied current value of approximately 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
のチヤンネル構成が行われると、第1チヤンネル
からみた場合、第1チヤ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
電率の傾少)に対して第1チヤンネルで検出され
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チヤン
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チヤ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, there is a resistivity in the vicinity of the current application electrodes 3 and 4 of the first channel. In addition to the so-called positive impedance sensitivity region where the impedance detected in the first channel changes in the increasing direction with respect to an increase (inclination of conductivity), there is a region near the current applying electrodes 9 and 10 of the second channel. Conversely, a so-called negative impedance sensitivity region is formed in which the impedance detected by the first channel changes in a decreasing direction in response to an increase in resistivity (decrease in conductivity) at that location.
第2チヤンネルから見た場合には反対に、第1
チヤ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チヤンネ
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。 Conversely, when viewed from the second channel, the first channel
A negative impedance sensitivity region is formed near the current application electrodes 3 and 4 of the channel, and a positive impedance sensitivity region is formed near the current application electrodes 9 and 10 of the second channel.
このような構成のもとで、第2チヤンネルFの
電流印加部Dの電流を第1チヤンネルの印加電流
よりも大きくしていくと、第1チヤンネルからみ
た場合には正のインピーダンス感度によつて重み
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つて重みずけら
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 applying part D of the second channel F is made larger than the applied current of the first channel, the current is increased due to the positive impedance sensitivity when viewed from the first channel. The component of conductivity change weighted by breathing decreases, and the component of conductivity change weighted by negative impedance sensitivity increases.
その結果、第2チヤンネルの印加電流を適切な
値にすれば、呼吸に伴つて肺内の導電率が変化し
た影響が第1チヤ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 up a state in which the influence of changes in electrical 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チヤンネルの
印加電流を設定しておけば第1チヤンネルの出力
は体動が起こつたときのみ現れる。 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チヤンネルから
見た場合、第2チヤンネルの電流値が第1チヤン
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つて重みずけら
れた導電率変化の成分が増加し、負のインピーダ
ンス感度によつ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チヤンネルにつて検出され
る。 On the other hand, under this condition, when viewed from the second channel, the current value of the second channel is adjusted to be larger than the current value of the first channel, so the conduction weighted by the positive impedance sensitivity is The component of rate change increases, the component of conductivity change weighted by negative impedance sensitivity decreases, and conductivity changes in the lungs associated with breathing are not lost and can be detected in the second channel. be done.
15は電気処理回路で、前記第1チヤンネルC
の出力および前記第2チヤンネルFの出力を入力
とし、第1チヤンネルCから入力された体動情報
を利用して第2チヤンネル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。 15 is an electrical processing circuit, and the first channel C
and the output of the second channel F are input, and the body movement information input from the first channel C is used to erase the body movement information part of the information input from the second channel F. It extracts breathing information.
第3図は本発明の出力信号模式図で、ΔZ1は前
記第1チヤンネルCの出力波形、ΔZ2は前記第2
チヤンネル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, where ΔZ 1 is the output waveform of the first channel C, and ΔZ 2 is the output waveform of the second channel C.
The output waveform of channel F is shown.
区間、T1,T5は平常呼吸の場合を示し、T2,
T4は呼吸停止を行わせた場合を示し、Tsは呼吸
停止下で体動を行わせた場合を示している。 The intervals, T 1 and T 5 indicate the case of normal breathing, and T 2 ,
T 4 indicates a case where breathing is stopped, and T s indicates a case where body movement is carried out while breathing is stopped.
前記区間T1,T5では呼吸情報が第1チヤンネ
ル側のΔZ1に現れず、第2チヤンネル側のΔZ2の
みに現れているが、これは前記電流調整によつて
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チヤ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
見かけ上あらわれないためであり、第2チヤンネ
ル側では同電流調整のもので、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
とを物語つている。 In the sections T 1 and T 5 , respiratory information does not appear in ΔZ 1 on the first channel side, but appears only on ΔZ 2 on the second channel side, but this is because an appropriate impedance sensitivity distribution is created by the current adjustment. This is because, on the first channel side, the conductivity changes in the lungs weighted by the positive and negative impedance sensitivities cancel each other out, and impedance changes due to respiratory action do not appear. This shows that the same current adjustment allows detection of impedance changes due to breathing without loss.
また前記区間T2,T4ではΔZ1,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 T 2 and T 4 , no output appears in either ΔZ 1 or ΔZ 2 , 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T3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
ものであり、体動情報がΔZ1において明確にクロ
ーズアツプされることを示している。 Furthermore, in section T 3 , outputs appear for both ΔZ 1 and ΔZ 2 , but this is when body movement occurs while breathing is stopped, and body movement information is clearly close-up in ΔZ 1 . It shows.
これらのことから、第2チヤンネルF側の呼吸
情報を含む出力ΔZ2と第1チヤンネルC側の体動
情報が得られる出力ΔZ1を比較参照することによ
り、どの時点で体動が起こつたかを知り、電気処
理回路15を介することで、ΔZ3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。 From these facts, by comparing and referencing the output ΔZ 2 containing respiratory information from the second channel F side and the output ΔZ 1 from which body movement information is obtained from the first channel C side, it is possible to determine at what point body movement occurred. Knowing this, it can be seen that by passing through the electrical processing circuit 15, only highly reliable respiratory information that does not include body movements, such as ΔZ 3 , can be obtained.
この多電極型生体電極インピーダンス計測装置
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チヤンネルの出力信号が略ゼロとなるよ
うに第2チヤンネルの印加電流を調整し、呼吸情
報がこの第1チヤンネル側から出力としてみかけ
上あらわ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 measuring device, each electrode is placed on the skin surface of 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 following occurs, and to prevent respiratory information from apparently appearing as an output from the first channel.
そのように第1チヤンネルと第2チヤンネルと
の間の印加電流調整を安静時に遂次行い、セツト
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チヤ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ことがわ
かり、第2チヤ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
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。 By adjusting the applied current between the first channel and the second channel in a resting state and setting it in advance, it is possible to prevent signal waveforms from occurring during output recording on the first channel side even during long-term measurements. For example, it can be determined that this is a body movement other than respiratory information, and it is possible to know which part of the signal waveform output from the second channel side is highly reliable as respiratory 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インピーダンス側の印加電流は第2
チヤンネル側の印加電流との比によつて制御でき
るので、本実施例とは別に第1チヤンネル側で電
流調整を行うことも可能である。 Furthermore, in the impedance sensitivity distribution that is the basis of the present invention, the applied current on the first impedance side is
Since it can be controlled by the ratio to the applied current on the 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.
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ヤン
ネルを2組構成し、第1チヤンネルの印加電流を
一定とし、第2チヤンネルの印加電流には第1チ
ヤ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チヤンネルの印加電流
の大きさを適切に調整することで第1チヤンネル
の出力を体動情報のみとし、第2チヤンネルの出
力を呼吸情報を含む情報とし、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
ことによつて信頼性の高い呼吸情報を得ることが
でき、正確な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 , and further adjusting the magnitude of the applied current of the second channel appropriately, the output of the first channel becomes only body movement information, and the output of the second channel becomes By using information that includes respiratory information and passing it through an electrical processing circuit that electrically compares and processes these two information outputs, highly reliable respiratory information can be obtained and accurate lung function diagnosis can be made. can.
また、本測定装置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置程度で
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RCU(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時
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 placed on the subject with this measuring device is only the current applying electrode and voltage detecting electrode, making it possible to perform measurements easily and without causing pain to the subject, and it can be used for long periods of time. is also suitable,
ICU (intensive care unit) and RCU (respiratory patient care unit)
By using this system, it is possible to constantly monitor the condition of critically ill patients and ensure thorough treatment.
第1図は本発明の一実施例の構成説明図、第2
図はチヤンネル構成説明図、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、1
1……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チヤンネル、D……電流印加部、E……電
圧検出部、F……第2チヤンネル。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of one embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a schematic diagram of an output signal of the present invention, and FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing a conventional example. 1... Living body, 3, 4... Electrode for current application, 5...
...Constant current source, 6,7... Voltage detection electrode, 8...
Detection amplifier, 9, 10...Electrode for current application, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... 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.
Claims (1)
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つ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ための2個の第1チヤンネル
及び第2チヤンネルと、前記各チヤンネルの電流
印加部はそれぞれ電流印加用電極と定電流源とを
有し、前記各チヤ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
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、前記第1チヤンネルの印加電流を一
定とし、前記第2チヤンネルの印加電流には第1
チヤ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、前記第2チヤンネルの印加電流
の大きさを適切に調整することで第1チヤンネル
の出力を体動情報のみとし、第2チヤンネルの出
力を呼吸情報を含む情報とし、この二つの情報出
力を電気的に比比較処理する電気回路を介するこ
とで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装置。 2 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を
備えたものである特許請求の範囲第1校記載の多
電極型生体電気インピーダンス計測装置。[Scope of Claims] 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 current application unit that applies a weak high-frequency current into the living body through the skin surface of the living body, and a current applying unit that applies a weak high-frequency current to the living body through the living body's skin surface, and a device that uses the applied current and the change in electrical impedance caused by the breathing action and body movement of the living body. The two channels for measuring electrical impedance are composed of a voltage detecting section that detects the voltage change caused by the voltage change from the skin surface of the living body, and a current applying section of each channel has a current applying electrode. and a constant current source, and each of the voltage detection sections of each channel includes a voltage detection electrode, a detection electrode that amplifies this detection voltage, and a detection amplifier that amplifies this detection voltage, and 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 different polarity as the current applied to the channel and appropriately adjusting the magnitude of the current applied to the second channel, the output of the first channel is made to be only body movement information, and the output of the second channel is A multi-electrode bioelectrical impedance measuring device characterized in that only pure respiratory information is obtained by using an electric circuit that electrically compares and compares the output of the two information as information that includes respiratory information. 2. 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. Multi-electrode bioelectrical impedance measuring device described in 1 school.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254377A JPS63109841A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Multielectrode type living body impedance measuring method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254377A JPS63109841A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Multielectrode type living body impedance measuring method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63109841A JPS63109841A (en) | 1988-05-14 |
| JPH0347096B2 true JPH0347096B2 (en) | 1991-07-18 |
Family
ID=17264138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61254377A Granted JPS63109841A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Multielectrode type living body impedance measuring method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63109841A (en) |
Families Citing this family (2)
| 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) |
-
1986
- 1986-10-25 JP JP61254377A patent/JPS63109841A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63109841A (en) | 1988-05-14 |
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