(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気伝導性の芯と、
電気伝導性の外管と、
前記芯をその外管から電気的に絶縁する絶縁物質と
を備えた患者の電気的活動を測定するニードルプローブに用いられるニードルであって、
患者に刺入する第一端部と、そのニードルプローブの他の部分との電気的接続を確立するための第二端部とを有し、前記第二端部は略円錐形または略角錐形であるニードル。
【請求項２】
前記第二端部は略円錐形であり、その半頂角が２０°ないし８７．５°の範囲内にある請求の範囲第１項に記載のニードル。
【請求項３】
前記第二端部は略角錐形であり、その第二端部における三角形状の各面とニードルの長手方向の軸線との間の角度が２０°ないし８７．５°の範囲内にある請求の範囲第１項に記載のニードル。
【請求項４】
前記第二端部は略角錐形であり、底面が四辺形である請求の範囲第１項又は第３項に記載のニードル。
【請求項５】
前記四辺形の底面は略正方形である請求の範囲第４項に記載のニードル。
【請求項６】
前記外管はステンレス鋼を含む先行するいずれかの請求の範囲に記載のニードル。
【請求項７】
前記絶縁物質はポリエステルイミドを含む先行するいずれかの請求の範囲に記載のニードル。
【請求項８】
前記外管と電気的に接続される電導性の内壁を有する受入ソケットをさらに備えている、先行するいずれかの請求の範囲に記載のニードル。
【請求項９】
先行するいずれかの請求の範囲に記載のニードルと、他の部分とを備えたニードルプローブであって、
前記ニードルは前記他の部分と選択的に係合可能であり、前記他の部分は、
電気コネクタと、
前記ニードルが前記他の部分と係合する際に、前記芯と前記電気コネクタの第一接続点とを電気的に接続する第一手段と、
前記ニードルが前記他の部分と係合する際に、前記外管と前記電気コネクタの第二接続点とを電気的に接続する第二手段と
を備えているニードルプローブ。
【請求項１０】
前記第一手段は、前記ニードルが前記ニードルプローブの他の部分と係合する際に、そのニードルの前記第二端部において前記芯に対して押圧される弾性接触プローブを備えている請求の範囲第９項に記載のニードルプローブ。
【請求項１１】
前記弾性接触プローブは、約０．５１ないし約１．０６Ｎの範囲内にある力をもって前記芯に対して押圧される請求の範囲第１０項に記載のニードルプローブ。
【請求項１２】
前記第二手段は、前記ニードルが前記ニードルプローブの他の部分と係合する際に、そのニードルの受入部分の電導性を有する内壁に対して当接する複数の弾力性爪を備えている、請求の範囲第９項から第１１項までのいずれかに記載のニードルプローブ。
【請求項１３】
前記第二手段は六個の弾力性爪を備えている請求の範囲第１２項に記載のニードルプローブ。
【請求項１４】
筋電図検査法に使用される請求の範囲第９項から第１３項までのいずれかに記載のニードルプローブ。
【発明の詳細な説明】
この発明は、患者の電気的活動を測定するニードルプローブに用いられるニードルに関する。また、この発明は、このようなニードルを備えたニードルプローブに関する。特にこの発明は、筋電図検査法（ＥＭＧ）に好適に用いられるニードルおよびニードルプローブに関する。
ＥＭＧにおいては、筋組織の電気的活動を記録し解析する。筋線維が収縮すると電位が発生する。特定の筋肉または筋群からの信号は、適切に配置された電極を用いることにより検出することができ、これは一般に、電導性の外管内に固定された電導性の中芯を有するニードルプローブを用いることによって達成される。それら二つの部分は、それらの間に設けられた絶縁層により互いに絶縁される。ニードルの電導性部分は、記録用機器に取り付けるためのプラグに設けられた個別のピンに接続される。このような構成は、従来、外管と中芯とにそれぞれ取り付けられた個別の接続用ピンを用いることにより達成されており、一般に金属製のワイヤよりなる。
ＥＭＧ処理に際して、多くの場合、このようなプローブを用いて患者一人あたりに複数回の測定を行う必要がある。そして、患者への感染の危険性を軽減するために、一人の患者に使用したニードルは全て廃棄することが望ましい。しかし、従来のニードルプローブを用いた場合、これはコストのかかる処置であった。ニードルだけでなく電気プラグをも備えたニードルプローブを生産するには、複数の製造工程を要するからである。したがって、患者毎に新しいニードルを用いることができ、且つ交換する度に高価な部材を取替える必要のない新規な構成のニードルプローブを提供するのが望ましい。
使い切りの部材を簡略化することが開発の潜在的方向性ではあるが、プローブのプラグと、中芯および外管それぞれとの間に、信頼性のある電気的接続を提供する必要があるため、簡略化は困難である。
したがって、本発明は、電気伝導性の芯と、電気伝導性の外管と、その芯を外管から電気的に絶縁する絶縁物質とを備えた、患者の電気的活動を測定するためのニードルプローブに用いられるニードルであって、患者に刺入する第一端部と、ニードルプローブの他の部分との電気的接続を確立するための第二端部とを有し、前記第二端部は略円錐形または略角錐形であるニードルを提供する。好適には、前記第二端部は略円錐形であり、その半頂角が２０°ないし８７．５°の範囲内にある。または、前記第二端部は略角錐形であり、好ましくは底面が四辺形の角錐形であり、特に四辺形の底面が略正方形であり、前記第二端部における三角形状の各面とニードルの長手方向の軸線との間の角度が２０°ないし８７．５°の範囲内にある。
ニードルの第二端部を鈍角化させる力を加えて、芯の略円錐形部または角錐形部を鈍化させるのが効果的である。また好ましくは、外管はステンレス鋼を含み、絶縁物質はポリエステルイミドを含む。好適には、ニードルは、外管と電気的に接続される電導性の内壁を有する受入ソケットを備える。
更に、上記のニードルと他の部分とを備えたニードルプローブであって、ニードルは前記他の部分と選択的に係合可能であり、前記他の部分は、電気コネクタと、ニードルが他の部分と係合する際に芯と電気コネクタの第一接続点とを電気的に接続する第一手段と、ニードルが他の部分と係合する際に外管と電気コネクタの第二接続点とを電気的に接続する第二手段とを備えるニードルプローブを提供する。好適には、前記第一手段は、ニードルがニードルプローブの前記他の部分と係合する際にニードルの前記第二端部の芯に対して押圧する弾性接触プローブを備え、特に、前記弾性接触プローブは、約０．５１ないし約１．０６Ｎの範囲内にある力をもって前記芯に対して押圧される。また好適には、前記第二手段は、ニードルがニードルプローブの他の部分と係合する際にニードルの受入部分の電導性の内壁に対して当接する複数の弾力性爪を備え、特に前記第二手段は六個の弾力性爪を備える。
したがって、この発明は、ニードルプローブのうち再使用可能な他の部位に対して信頼性の高い電気的接続を確立でき、取り替え可能で安価なニードルを提供することにより、従来技術の問題点を解消するものである。
以下、添付の図面を参照し、本発明に係る具体的な実施形態を例示して説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係るニードルプローブ用ニードルとして使用されるニードルを示す。
図２に、本発明の一実施形態に係るニードルプローブの一例を示す。
図３に、本発明の一実施形態に係るニードルプローブ用ニードルとして使用されるニードルを作成する方法を示す。
図１は、本発明の一実施形態に係るニードルプローブ用ニードルとして使用されるニードル１を示す。このニードルは、電気伝導性の外管１４内に固定された電気伝導性の中芯１２と、中芯１２を外管１４から電気的に絶縁する絶縁物質１６とを備える。ニードルは、患者へ刺入するための第一端部５を有する。この第一端部５を作成するにあたっては、類似の構造を有する従来のニードルプローブ用ニードルの先端を作成するために用いられる従来の手段を使用する。さらにニードルは、機器のその他の部分と電気的に接続するための、略円錐形（あるいは略角錐形）の第二端部６を有する。以下、この第二端部６を形成する方法を説明する。
中芯１２を電導性のある金属製ワイヤまたはロッドにより形成することができる。従来、このような中芯としては白金が選択されてきた。また、生体適合性および構造強度の観点から、外管１４にはステンレス鋼を選択するのが有効である。絶縁層１６の材料を選択する上で、強度、電気的特性および生体適合性といった要素が関係するが、ここではポリエステルイミドを好適に選択する。
第二端部６の角度（円錐形端部の半頂角）は、好ましくは２０°ないし８７．５°の範囲内に設定する。角度の選択については後述する。
図２は、ニードルプローブの他の部分２と接続可能な状態にある、本発明の一実施形態に係るニードルプローブのニードル１を示す。ニードル１は受入ソケット３により完成される。受入ソケット３は、電気伝導性の内壁１８を有する。受入ソケット３の内壁１８とニードルの外管１４とが電気的に接続するように、受入ソケット３を外管１４に周設する。内壁１８は中芯１２と電気的に絶縁状態にある。
ニードルプローブの他の部分２は、受入ソケット３へ挿入するためのプラグ４を終端に有する。プラグ４が受入ソケット３に完全に挿入されると、後に説明する手段により、中芯１２および外管１４のそれぞれに対して低インピーダンスの接続が別個に確立される。プラグ４にはリード線７が接続される。このリード線は、プラグ４が受入ソケット３に完全に挿入されたときに中芯１２と電気的に接続される第一ワイヤ３４と、外管１４と電気的に接続される第二ワイヤ３３とを有する。ワイヤ３４、３３は、例えばＥＭＧ記録装置に差し込まれるプラグのピン（いずれも図示せず）と導通させてもよい。
中芯１２とワイヤ３４との間の電気的接続は、弾性接触プローブ（「ポーゴスティック（pogo stick）型接触子」）２２により達成される。このような弾性接触プローブは、プリント基板用のテスタとして従来より用いられている。弾性接触プローブはロッド４１を備え、このロッドは、終端に接触面４５を有し、バネ４３の作用に抗して鞘部４２内を摺動するよう拘束される。鞘部４２の直径を、ロッド４１の縮径部４６以外のロッド全体の直径よりも小さくなるよう制限する。こうすることにより、ロッド４１の動作範囲と、接触面４５に接触する物体に対してバネ４３からロッド４１を介して付加されうるバネ力の範囲とを制限する。本発明の実施形態に好適に用いられる従来の弾性接触プローブにおいて、このバネ力は約０．５１ないし約１．０６Ｎの範囲内にある。鞘部４２と摩擦的に係合可能な電導性ソケット４４を設けることにより弾性接触プローブを完成させる。この弾性接触プローブ２２を絶縁性ブロック部２６内に収容し、ワイヤ３４とハンダ付けするか、或いは他の方法をもって固着する。
外管１４とワイヤ３３との間の電気的接続は、弾力性のある弾性接触子２４により達成される。弾性接触子２４は、絶縁性ブロック部２６に周設される環管５２を備える。そして弾力性のある複数の弾性爪５１が環管５２からニードル方向に延出する。好ましくは、この弾性爪５１を六個設けることにより非常に安定した接続性を確保することができるが、弾性爪５１を四個または八個設ける構成としてもある程度の効果を得ることができる。これら弾性爪５１を内壁１８内に配置し、内壁と良好な電気的接続を提供しうるような構成とする。この特定の実施形態においては、内壁１８の周縁に傾斜面５３を設けることにより上記構成を達成する。傾斜面５３の内径は、弾性爪５１の先端５４周りにおけるプラグ４の直径よりも小さいが、傾斜面５３の外径は、上記地点におけるプラグ４の直径よりも大きい。これにより、弾性爪５１の先端５４が受入ソケット３に圧入されて内壁１８と当接しうるという効果が得られる。こうして弾性爪５１は、ハンダ付けまたは他の固着手段によりワイヤ３３に接続された環管５２との電気的接続を提供する。また、弾性爪５１がこのような係合位置にあることにより、弾性爪５１と内壁１８との間に摩擦力が作用してプラグ４が受入ソケット３から脱離するのを防ぐ。
プラグ４を受入ソケット３に完全に挿入した場合、弾性接触プローブ２２の接触面４５はニードル１の第二端部６側で中芯１２と接触する。好ましくは、上記のように完全に係合した状態において、鞘部４２内を移動する弾性接触プローブ２２のロッド４１がその移動範囲の両端にまで到達することのないように、種々の部品の寸法を設定する。こうすることにより、中芯１２の端部に作用する力は弾性接触プローブによって与えられるバネ力の範囲内に留められ、ロッド４１がそのいずれかの静止位置まで付勢された場合に生じうる余計な圧縮力が発生することはない。前記のとおり、従来の弾性接触プローブのバネ力は約０．５１ないし約１．０６Ｎの範囲内にあるが、必要とあれば、バネ４３の選択を変えることにより容易に変更することができる。プラグ４を受入ソケット３に完全に係合した際、その脱離を防止する（弾性爪５１と内壁１８との間の）摩擦力が、プラグ４をニードル１から遠ざける方向に付勢すべく作用するバネ４３の力より大であるのが有効である。さもなければ、付加的な保持手段を設けてプラグ４と受入ソケット３との係合を維持する必要がある。
ニードルプローブを効果的に動作させるために、中芯１２及び弾性接触プローブ２２間において信頼性のある低インピーダンスの接触を達成する必要がある。この目的達成のために、幾つかの特性が関係している。特に重要なのは、ニードル１の第二端部６の傾斜形状である。その角度が小さすぎ、第二端部６が鋭角すぎると、ニードル１の第二端部が変形し中芯１２が外管１４とショートし、その結果、弾性接触プローブ２２が「ブリッジ」して短絡するという許容できない危険性が生じる。一方、角度が大きすぎると、接触面４５が中芯１２および外管１４の両方に接触する可能性が非常に高いため、中芯１２と外管１４とがショートしてしまうという許容できない危険性が生じる。また、接触面４５の表面形状も関連性がある。接触面４５の接触面を緩い凸形状とすることによりショートの危険性を最小限に抑える効果があるが、接触面を平面形状とすることによってもその危険性を小さく抑えることができる。インピーダンスを十分低くするために、中芯１２と弾性接触プローブ２２との接触に、適度な弾力性をもたせるべきである。このような弾力性は、弾性接触プローブが有する特性によっても一部実現されるが、ニードルの第二端部６側における中芯１２の特性も同様に重要である。中芯１２の材料を選択する際に重要なのは適切な電気的特性および生体適合性であるが、展性もまた有効であろう。十分に低いインピーダンスをもって弾性接触プローブ２２を接触面４５に接触させる一つの方法として、第二端部６側で中芯１２の先端が圧縮によって適切に変形し、拡張された面積を有する鈍な接触面を提供しうる芯材を用いる方法がある。接触の際の力を約０．５１ないし約１．０６Ｎの範囲内に設定することによって、十分に低いインピーダンスの接触を提供すべく適度に変形させることができる。換言すると、単にプラグ４を受入ソケット３の中に挿入することにより、十分変形させることができる。一方、例えば製造段階の試験工程において、第二端部６側におけるニードルの中芯１２の先端に対して上記の力を加えることによって、ニードル１を予め変形させておくこともできる。他の方法によってもニードル１の第二端部側を鈍化させることができる。しかし、本発明の実施形態によっては、鈍ではなく、鋭い第二端部６を有するニードルを使用するものもある。
図３に、本発明の実施形態に係るニードルプローブ用ニードルとして用いられるニードルの作成工程を概略的に示す。外管１４となる外芯と、中芯１２となる内芯と、両者の間にあり絶縁層１６となる絶縁部材とを有する円筒からなるニードル用の柄６１をジグ６３により固定する。好適には、このジグは、柄６１を保持するチャックを備える。このチャックは、従来の製図鉛筆用のそれと構造上類似している。ジグ６３は、研削ホイール６２に対して一定の角度を成すように柄６１を保持する。研削ホイール６２は、ニードル用の柄６１を効果的に研削する。柄６１の構造が均一でないため、研削材を慎重に選ぶ必要がある。好ましくは、研削ホイール６２をおよそ３０００ＲＰＭの速度で回転させ、また研削ホイール６２としては、６００グリットまたは同程度のものを使用する。先端を円錐形に形成する場合、ジグ６３のつかみ及びニードル用の柄６１を、好ましくは、およそ１００ＲＰＭの速度で回転させる。一方、先端を角錐形に形成する場合、ジグ６３のチャックを研削中に回転させるのではなく、いくつかの所定位置にくるようにチャック（またはジグ全体）を軸周りに連続的に動かし、その位置でニードル用の柄６１を研削ホイール６２と所定の回数だけ接触させる。（例えば、９０度間隔の四つの位置に設定して、正方形の底面を有する角錐を形成する。）各位置において、柄の軸線と研削ホイール６２とにより形成される角度が実質的に一定となるようにして、角錐の側面をそれぞれ同一の角度で研削する。本発明の他の実施形態においては、角錐の底面形状を正方形とは異なる多角形としてもよい。この場合、ニードル用の柄６１を研削ホイール６２と接触させる配置を、底面の形状に応じて変更する必要がある。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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