(57)【要約】【課題】体表面電位分布図を正確に検出しながら、超音波で心臓の姿勢等を検出して、心臓疾患をより正確に診断できるようにする。【解決手段】体表面心電計は、体表面に誘導される心電位を検出する電極１と、心電位を所定のサンプリング周期で演算して体表面電位分布図を所定の時間間隔で検出する心電位演算表示部２と、体表面から体内に向かって所定の周期で超音波を照射すると共に、超音波の反射を検出する超音波プローブ３と、超音波プローブ３に超音波電力を出力する信号発生器４と、超音波プローブ３が検出する超音波の反射を演算して超音波エコー図を検出する超音波演算表示部５と、超音波プローブ３が超音波を放射するタイミングと、電極１に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御する制御回路６とを備える。制御回路６は、電極１が心電位を検出する間のタイミングに超音波を放射するように信号発生器４を制御している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体表面の複数ヶ所に接触させて、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)に誘導される心電位を所定のサンプリング周期で演算して、体表面に誘導される体表面電位分布図を所定の時間間隔で検出する心電位演算表示部(2)と、体表面から体内に向かって所定の周期で超音波を照射すると共に、体内に照射された超音波の反射を検出する超音波プローブ(3)と、この超音波プローブ(3)に接続されて超音波プローブ(3)に電気信号を出力する信号発生器(4)と、超音波プローブ(3)が検出する超音波の反射信号を演算して超音波エコー図を形成する超音波演算表示部(5)と、信号発生器(4)を制御して超音波プローブ(3)が超音波を放射するタイミングと、電極(1)に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御する制御回路(6)とを備え、
制御回路(6)が信号発生器(4)を制御して、電極(1)が所定のサンプリング周期で心電位を検出する間のタイミングに超音波プローブ(3)が超音波を放射するようにしてなる体表面心電計。
【請求項２】
超音波プローブ(3)が電極(1)の間に配設されてなる請求項１に記載される体表面心電計。
【請求項３】
複数の超音波プローブ(3)を備える請求項１に記載される体表面心電計。
【請求項４】
心電位演算表示部(2)と超音波演算表示部(5)が互いに同期して体表面電位分布図と超音波エコー図とを表示する請求項１に記載される体表面心電計。
【請求項５】
心電位演算表示部(2)が超音波信号の有する専有周波数帯域を除去する帯域除去フィルターを有する請求項１に記載される体表面心電計。
【請求項６】
心電位演算表示部(2)が、電極(1)で検出したアナログ信号の心電位をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路(70)を備えており、このＡ／Ｄ変換回路(70)がＡ／Ｄ変換するタイミングの間に超音波プローブ(3)が超音波を照射するようにしてなる請求項１に記載される体表面心電計。
【発明の詳細な説明】
【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、体表面の１００ヶ所以上の測定点に電極を配設し、すべての電極から心臓の鼓動に同期した発生する心電位を採取して、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】
【発明が解決しようとする課題】
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。しかしながら、体表面心電計は、体表面に誘導される心電位から心臓疾患を検査するので、心臓の状態が同じであっても、心臓の体内における姿勢等が原因で体表面電位分布図が変化する。このため、心臓が正常に働く状態にあっても、体表面電位分布図が同じにならず、このことが診断を難しくしている。
【０００５】
本発明は、この欠点を解決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、正確に心臓疾患を診断できる体表面心電計を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、体表面電位分布図を正確に検出しながら、超音波で心臓の姿勢等を検出できる体表面心電計を提供することにある。
【０００６】
【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接触されて、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に誘導される心電位を所定のサンプリング周期で演算して、体表面に誘導される体表面電位分布図を所定の時間間隔で検出する心電位演算表示部２と、体表面から体内に向かって所定の周期で超音波を照射すると共に、体内に照射された超音波の反射を検出する超音波プローブ３と、この超音波プローブ３に接続されて超音波プローブ３に電気信号を出力する信号発生器４と、超音波プローブ３が検出する超音波の反射信号を演算して超音波エコー図を形成する超音波演算表示部５と、信号発生器４を制御して超音波プローブ３が超音波を放射するタイミングと、電極１に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御する制御回路６とを備える。制御回路６は、信号発生器４を制御して、電極１が所定のサンプリング周期で心電位を検出する間のタイミングに超音波プローブ３が超音波を放射するようにしている。
【０００７】
本発明の体表面心電計は、超音波プローブ３を電極１の間に配設することができる。さらに、本発明の体表面心電計は、複数の超音波プローブ３を備えることができる。さらに、本発明の体表面心電計は、心電位演算表示部２と超音波演算表示部５を互いに同期させて体表面電位分布図と超音波エコー図とを表示することができる。心電位演算表示部２は、超音波信号の有する専有周波数帯域を除去する帯域除去フィルターを備えることができる。心電位演算表示部２は、電極１で検出したアナログ信号の心電位をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７０を備えて、このＡ／Ｄ変換回路７０がＡ／Ｄ変換するタイミングの間に超音波プローブ３が超音波を照射することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の一実施の形態である体表面心電計を図２と図３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所定のサンプリング周期で演算して、体表面に誘導される体表面電位分布図を所定の時間間隔で検出する心電位演算表示部２と、体表面から体内に向かって所定の周期で超音波を照射すると共に、体内に照射された超音波の反射信号を検出する超音波プローブ３と、この超音波プローブ３に接続されて超音波プローブ３に電気信号を出力する信号発生器４と、超音波プローブ３が検出する超音波の反射を演算して超音波エコー図を形成する超音波演算表示部５と、信号発生器４を制御して超音波プローブ３が超音波を放射するタイミングと、電極１に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御する制御回路６とを備える。制御回路６は、信号発生器４を制御して、電極１が所定のサンプリング周期で心電位を検出する間のタイミングに超音波プローブ３が超音波を放射するようにしている。
【００１１】
図２の心電位演算表示部２は、心電位を演算する演算回路７と、この演算回路７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８と、演算回路７に接続している操作スイッチ９とを備える。図において、外部出力装置８には、モニタテレビ８Ａと、プリンター８Ｂを使用している。
【００１２】
電極１は、図３に示すように、ベッド（図示せず）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、患者の体側に接触する体側電極１Ｃと、患者の上面に接触する上側電極１Ａ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。
【００１３】
図３の体表面心電計は、下側電極１Ｂと体側電極１Ｃとを以下の独特の構造のクッション電極２０として、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としている。クッション電極は、下側電極のみとすることも、体側電極のみとすることもできる。また、上側電極のみをクッション電極とすることも、下側電極と上側電極と体側電極の全てをクッション電極とすることもできる。さらに、ロッド電極は、下側電極のみとすることも、体側電極のみとすることもできる。さらにまた、下側電極と上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あるいはクッション電極とすることもできる。この電極は、胸と体側に接触するもの、背中と体側に接触するもの、胸と背中に接触するもの、さらに胸と体側と背中に接触するものとすることができる。
【００１４】
ロッド電極１０は、図４の底面図に示すように、８個の電極ユニット１１を備える。各々の電極ユニット１１は、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である上側電極１Ａは、たとえば、吊下機構（図示せず）で吊り下げて患者の胸の所定の位置に配置される。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、あるいは、図示しないが、最も外側に位置する電極ユニットに伸縮性の装着バンドを連結し、この装着バンドの先端をベッド等に連結して、これでもって患者にしっかりと装着することができる。
【００１５】
それぞれの電極ユニット１１は、図５と図６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体であるコイルスプリング１４とを備える。
【００１６】
図５と図６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。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、コイルスプリング１４で体表面に向かって押圧される。
【００１７】
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。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。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。
【００１８】
電極本体１３は、図６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を固定しており、この固定リング５５で導電ロッド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。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を積層して配設している。ガイドプレート５３は、ロッド部１２Ｂ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にロッド部１２Ｂを挿入している。ガイドプレート５３には、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。
【００１９】
コイルスプリング１４は、２枚の板材５１の間に配設されており、ロッド部１２Ｂに挿通している。コイルスプリング１４は押バネで、下端をロッド部１２Ｂ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１４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。さらに、コイルスプリング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。図６に示す導電ロッド１２は、コイルスプリング１４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。
【００２０】
図７は、上方の板材５１の底面図を示す。この図に示す板材１１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６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。
【００２１】
クッション電極２０を、図８ないし図１０に示す。図８は下側電極１Ｂの斜視図を、図９は下側電極１Ｂの拡大断面図を、図１０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可撓性シート２１と、この可撓性シート２１に所定の間隔で固定している複数の局部電極２２と、可撓性シート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。
【００２２】
可撓性シート２１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２１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２１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２１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２１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２１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。
【００２３】
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。図１１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対向する接触面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２１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２１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２１に固定している。
【００２４】
接触電極２２Ａは、体表面と対向する装着面２４を円形としている。接触電極２２Ａは、心電位を安定して検出する外径に製作される。さらに、接触電極２２Ａは、可撓性シート２１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２１を貫通して、可撓性シート２１の内面で固定部２２Ｂに連結される。図１１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、鍔２５Ｂを接触面２４の周縁で挟着している。
【００２５】
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１１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１１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２１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。
【００２６】
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のいずれに接続される。リード線２７の接続部分は、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１１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。
【００２７】
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９と図１０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。
【００２８】
弾性押圧材は、厚さを１１０〜１３０ｍｍとする板状である。ただ弾性押圧材は、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。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。
【００２９】
図１０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。さらに、固定ケース３１は、昇降機構３４に連結されており、図１０の矢印Ａで示す上下位置を変更できるように配置されている。さらに、この昇降機構３４は、スライド機構３５に連結されており、図１０の矢印Ｂで示す左右方向の位置を変更できるように配置されている。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。
【００３０】
本発明の体表面心電計で、患者の心電位を検出する状態を図３の概略断面図に示す。電極１は、この図に示すように、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１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に配置される。ロッド電極１０である上側電極１Ａは、コイルスプリング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で検出した心電位を心電位演算表示部２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、局部電極２２で検出した心電位を心電位演算表示部２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し、局部電極２２で検出した心電位を心電位演算表示部２に出力する。
【００３１】
本発明の体表面心電計は、図２に示すように、各々の電極１から送られてくるアナログ信号である心電位を、演算回路７で演算して体表面電位分布図を作成する。演算回路７は、アナログ信号である心電位をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を内蔵している。Ａ／Ｄ変換回路は、一定サンプリング周期で心電位をデジタル信号に変換する。演算回路７は、デジタル信号に変換された心電位から体表面電位分布図を演算する。体表面電位分布図は、等電位線を二次元に、あるいは三次元に立体的に表示し、あるいは電位分布をカラーで表示する。得られた体表面電位分布図を表す信号は外部出力装置８に送られ、外部出力装置８で体表面の電位分布図を表示する。
【００３２】
電極１は、体表面に接触して接触部分に誘導される心電位を検出し、検出した信号を演算回路７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９から演算回路７に入力する。したがって、演算回路７からの指令に基づき、電極１は各点の電位を測定し、測定された電圧値をデータとして演算回路７に入力する。演算回路７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８に送られ、外部出力装置８で等電位線を描き体表面の電位分布図を作成する。
【００３３】
演算回路７は、入力された心電位から体表面電位分布図を演算できるすべての装置が使用できる。演算回路７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。
【００３４】
さらに演算回路７は、電極１から送られてきた心電位の信号を各時間毎に保持、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、若しくは各々の電極１から送られてきた電圧値に基づき、演算回路７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８に送られる。
【００３５】
外部出力装置８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８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８には、モニタテレビ８Ａと、プリンター８Ｂを使用している。使用者はモニタテレビ８Ａ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８Ｂ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。
【００３６】
記憶媒体に保持されるデータは、各々の電極１に誘導される心電位に特定されない。記憶媒体には、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７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８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、記憶媒体には、各々の電極１に誘導される心電位と、この心電位から演算された体表面電位分布図を表示するデータの両方を記憶することも、また演算回路７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。
【００３７】
体表面電位分布図の表示は、心電位をサンプリングする周期や各時点での体表面電位分布図を表示する周期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７に使用することで改善できる。
【００３８】
さらに、本発明の体表面心電計は、電極１で心電位を検出しながら、超音波プローブ３で体内に超音波を照射し、超音波の反射信号を検出して超音波演算表示部５で超音波エコー図を作成する。超音波プローブ３は、図３に示すように、電極１の間に配設されて、体内の心臓に向かって超音波を照射する。体表面心電計は、実線で示すようにひとつの超音波プローブ３を備え、あるいは実線と鎖線とで示すように、複数の超音波プローブ３を備える。複数の超音波プローブ３を備える体表面心電計は、全ての超音波プローブ３を電極１の間に配設することなく、鎖線で示すように、心臓と反対側の体表面に配設することもできる。ただ、電極間に複数の超音波プローブを配設して、心臓の状態を種々の方向から検出することもできる。
【００３９】
超音波プローブ３は、制御回路６に制御されて、超音波を一定の周期でパルス状に放射すると共に、体内に照射された超音波の反射を検出する。この超音波プローブ３は、信号発生器４から電気信号出力が入力されると超音波を放射し、かつ、この超音波振動を検出するための振動子とバッキング材を有している。また、超音波をビーム状に集束して放射するための音響レンズを備えている。集束された超音波ビームは、図３の鎖線で示すように、所定の角度に走査されて、所定の角度に集束された超音波ビームを照射する。
【００４０】
超音波プローブ３は、図１２に示すようよに、パルス状に超音波を照射する。この図は、心電位演算表示部２のＡ／Ｄ変換回路が心電位を検出するタイミングを特定する制御パルス（上図）と、超音波プローブ３が超音波を照射するタイミング（下図）とを示している。制御回路６は、信号発生器４と心電位演算表示部２を制御して、超音波プローブ３が超音波を放射するタイミングと、電極１に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御する。制御回路６は、図１２に示すように、電極１が所定のサンプリング周期で心電位を検出する間のタイミングに超音波を放射するように信号発生器４を制御する。すなわち、心電位を検出するタイミングに超音波を放射しない。
【００４１】
制御回路６は、心電位を検出するタイミングに、心電位演算表示部２のＡ／Ｄ変換回路に心電位トリガー信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路は、心電位トリガー信号が入力されるタイミングに、電極１に誘導されている心電位をデジタル値に変換して検出する。電極１の心電位は非常に弱いのでアンプで増幅してＡ／Ｄ変換回路でデジタル値に変換される。
【００４２】
さらに、制御回路６は、超音波プローブ３が超音波を放射するタイミングで超音波トリガー信号を信号発生器４に出力する。信号発生器４は、超音波トリガー信号が入力されると、超音波電力をパルス状に超音波プローブ３に出力する。
【００４３】
制御回路６は、図１２に示すように、心電位トリガー信号を出力して、Ａ／Ｄ変換回路が心電位をＡ／Ｄ変換する時間経過した後、超音波トリガー信号を出力する。超音波トリガー信号は、心電位の検出に弊害を与えないかぎり、心電位トリガー信号に接近させる。すなわち、心電位トリガー信号から超音波トリガー信号までの時間をできる限り短くする。それは、超音波を放射してから、次に心電位を検出するまでの時間をできる限り長くして、超音波の反射が心電位の検出に弊害を与えないようにするためである。パルス状に超音波が体内に照射されると、その反射波は次第に減衰して小さくなる。このため、超音波を照射して時間が経過するほど、超音波の反射波は弱くなって、心電位の検出に与える影響が少なくなる。Ａ／Ｄ変換回路は、心電位トリガー信号が入力されてから、心電位をデジタル値に変換するのに所定の時間がかかる。この時間が経過した後、超音波トリガー信号を出力して超音波を放射するようにする。
【００４４】
図１３と図１４に示すように、Ａ／Ｄコンバータ７１の入力側にサンプルホールド回路７２を備えるＡ／Ｄ変換回路７０は、超音波トリガー信号を心電位トリガー信号に接近できる。心電位をサンプルホールドする時間を極めて短くできるからである。このＡ／Ｄ変換回路７０は、心電位トリガー信号が入力されると、心電位をサンプルホールド回路７２にサンプルホールドさせる。サンプルホールドされた心電位は、その後にＡ／Ｄコンバータ７１でデジタル値に変換されるが、サンプルホールドされた心電位をＡ／Ｄコンバータ７１がＡ／Ｄ変換するときに超音波が照射されても、心電位の検出に影響を与えない。それは、Ａ／Ｄコンバータ７１が、サンプルホールドしている心電位をＡ／Ｄ変換するからである。したがって、心電位トリガー信号を出力した後、きわめて短い時間経過した後に超音波トリガー信号を出力して超音波を照射できる。このため、超音波を照射してから、次に心電位を検出するまでの時間（Ｄ）を長くして、超音波の影響を少なくできる。
【００４５】
図１３のＡ／Ｄ変換回路７０は、各々の電極にアンプ７３を介してサンプルホールド回路７２を接続し、さらに各々のサンプルホールド回路７２にＡ／Ｄコンバータ７１を接続している。図１４のＡ／Ｄ変換回路７０は、各々のサンプルホールド回路７２にＡ／Ｄコンバータを接続することなく、マルチプレクサ７４を介してＡ／Ｄコンバータ７１に接続している。マルチプレクサ７４は、Ａ／Ｄコンバータ７１に接続するサンプルホールド回路７２を切り換えて、サンプルホールドされた心電位を順番にデジタル値に変換する。マルチプレクサ７４は、たとえば２〜６４チャンネルのサンプルホールド回路７２をひとつのＡ／Ｄコンバータ７１に接続する。
【００４６】
さらに、図示しないが、心電位演算表示部は、超音波の周波数を除去する帯域除去フィルターを備えることができる。この心電位演算表示部は、電極から送られてくる心電位の信号を帯域除去フィルターに通過させた後、Ａ／Ｄ変換回路に入力する。帯域除去フィルターを通過する心電位信号は、超音波の周波数である信号がカットされる。したがって、この心電位演算表示部は、超音波の影響を極減しながら安定して心電位を検出できる。
【００４７】
超音波演算表示部５は、超音波の反射波を検出して、反射から超音波エコー図を作成する。超音波エコー図と体表面電位分布図とはひとつのモニタに表示され、あるいは各々独立するモニタに表示される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の体表面心電計は、体内に超音波を照射して作成される超音波エコー図でもって心臓の姿勢や動き等を検出しながら、同時に体表面に誘導される心電位から体表面電位分布図を作成して、心臓の疾患をより正確に診断できる特長がある。さらに、本発明の体表面心電計は、超音波エコー図と体表面電位分布図の両方で、同時に心臓の状態を正確に検出できるにもかかわらず、超音波が体表面電位分布図に悪影響を与えることがなく、同時に超音波エコー図を作成しながら、体表面電位分布図を正確に検出できる特長がある。それは、本発明の体表面心電計が、制御回路でもって、超音波プローブが超音波を放射するタイミングと、電極に誘導される心電位を検出するタイミングとを互いに同期して制御すると共に、電極が所定のサンプリング周期で心電位を検出する間のタイミングに超音波プローブが超音波を放射するようにしているからである。
【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使用状態を示す概略横断面図
【図４】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底面図
【図５】ロッド電極の電極ユニットの斜視図
【図６】図５に示す電極ユニットの断面図
【図７】図６に示す電極ユニットの上方の板材の底面図
【図８】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９】図８に示す下側電極の拡大断面図
【図１０】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１１】局部電極の拡大断面図
【図１２】心電位演算表示部が心電位を検出するタイミングと超音波プローブが超音波を照射するタイミングとを示すタイミングチャート図
【図１３】Ａ／Ｄ変換回路の一例を示す回路図
【図１４】Ａ／Ｄ変換回路の他の一例を示す回路図
【符号の説明】
１…電極                １Ａ…上側電極          １Ｂ…下側電極
１Ｃ…体側電極
２…心電位演算表示部
３…超音波プローブ
４…信号発生器
５…超音波演算表示部
６…制御回路
７…演算回路
８…外部出力装置        ８Ａ…モニタテレビ      ８Ｂ…プリンター
９…操作スイッチ
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
１３…電極本体
１４…コイルスプリング
１５…可動性部材
２０…クッション電極
２１…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
３５…スライド機構
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
５７…リード線
６０…引出線
６１…リード線
７０…Ａ／Ｄ変換回路
７１…Ａ／Ｄコンバータ
７２…サンプルホールド回路
７３…アンプ
７４…マルチプレクサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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