(57)【要約】本発明は、電極と体とのインタフェースにおける電極のインピーダンスを決定するためのシステムおよび方法に関する。電極のうちの１つに関する電極と体とのインピーダンスが、その電極と複数の他の電極との電圧差と、電極と連絡する交流発電機の電圧およびインピーダンスとを使用して計算され得る。電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定するためのシステムは、プロセッサと、プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、プロセッサおよび交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極とを備える。
2010501253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定するためのシステムであって、
プロセッサと、
該プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
該プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算する、システム。
【請求項２】
前記交流発電機は、定電流出力を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスは、前記２つ以上の電極間の電圧と線形関係にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
複数のスイッチをさらに備え、各スイッチは、それぞれの電極と関連付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記スイッチは、電界効果トランジスタである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサと前記電極との間で電気的に連絡する同期式整流器をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記同期式整流器はさらに、前記交流発電機と連絡し、そして、該交流発電機によって生成される波形のピーク振幅をサンプリングする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の電極は、３つの電極を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記２つ以上の電極間の電圧は、第３の電極の電圧を測定している間に、電極のうちの２つを並列することによって測定される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記交流発電機は、１０Ｈｚの周波数で動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記交流発電機は、５０マイクロアンペアＲＭＳ未満の電流を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記交流発電機は、１０マイクロアンペアＲＭＳの電流を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記交流発電機は、三角形の電圧波形を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサと前記同期式整流器との間で電気的に連絡するアナログ−デジタル変換器をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサと前記電極との間で電気的に連絡するアナログ−デジタル変換器をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
ガンマカメラシステムであって、
ガンマカメラと、
該ガンマカメラと電気的に連絡するインピーダンス測定デバイスであって、
プロセッサと、
該プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
該プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
を備えている、インピーダンス測定デバイスと
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算し、
該ガンマカメラの使用者は、該複数の電極に関する電極−体のインピーダンスを通知される、システム。
【請求項１７】
ストレステストシステムであって、
ストレステストのためのＥＣＧデバイスと、
該ＥＣＧストレステストシステムと電気的に連絡するインピーダンス測定デバイスであって、
プロセッサと、
該プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
該プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
を備えている、インピーダンス測定デバイスと
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算し、
該ＥＣＧストレステストシステムの使用者は、該複数の電極に関する電極−体のインピーダンスを通知される、システム。
【請求項１８】
細動除去器ステムであって、
細動除去器と、
該細動除去器と電気的に連絡するインピーダンス測定デバイスであって、
プロセッサと、
該プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
該プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
を備えている、インピーダンス測定デバイスと
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算し、
該細動除去器の使用者は、該複数の電極に関する電極−体のインピーダンスを通知される、システム。
【請求項１９】
ＥＥＧシステムであって、
ＥＥＧデバイスと、
該ＥＥＧデバイスと電気的に連絡するインピーダンス測定デバイスであって、
プロセッサと、
該プロセッサと連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
該プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極であって、各電極は、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
を備えている、インピーダンス測定デバイスと
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算し、
該ＥＥＧデバイスの使用者は、該複数の電極に関する電極−体のインピーダンスを通知される、システム。
【請求項２０】
臨床用システムであって、
患者の体に取り付ける複数の電極であって、該電極のそれぞれは、電極−体のインピーダンスを有する、複数の電極と
該電極と連絡する臨床用デバイスと、
該臨床用デバイスと電気的に連絡するインピーダンス測定デバイスであって、該インピーダンス測定デバイスは、
該電極と連絡するプロセッサと、
該プロセッサおよび該複数の電極と連絡する交流発電機であって、該交流発電機は、出力電圧と出力インピーダンスとを有する、交流発電機と、
を備えている、インピーダンス測定デバイスと
を備え、
該プロセッサは、該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とに応答して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算し、
該臨床用デバイスの使用者は、該複数の電極に関する電極−体のインピーダンスを通知される、システム。
【請求項２１】
前記臨床用デバイスは、皮膚電極が、測定または電流の送達のうちの１つのために必要とされるデバイスである、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記臨床用デバイスは、経皮的神経刺激装置、麻酔の深さのモニタリングシステム、ＥＭＧモニタ、ＣＴスキャナ、ＭＲＩ、超音波診断装置、または砕石器からなる群から選択される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
交流発電機と複数の電極とを備えているシステムにおける電極−体のインタフェースのインピーダンスを測定するための方法であって、該方法は、
該交流発電機の出力インピーダンスを測定することと、
該交流発電機の出力電圧を測定することと、
該交流発電機と連絡する複数の電極のうちの２つ以上の電極間の電圧を測定することと、
該交流発電機の出力インピーダンスと、該交流発電機の出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とを使用して、該電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算することと
を包含する、方法。
【請求項２４】
前記交流発電機は、定電流出力を提供する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスは、前記２つ以上の電極間の電圧と線形関係にある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の電極は、３つの電極を備えている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記２つ以上の電極間の電圧は、電極のうちの２つを並列して、該並列された電極と第３の電極との間の電圧を測定することによって測定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記交流発電機は、１０Ｈｚの周波数で動作する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記交流発電機は、５０マイクロアンペアＲＭＳ未満の電流を生成する、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記交流発電機は、１０マイクロアンペアＲＭＳの電流を生成する、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記交流発電機は、三角形の電圧波形を生成する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＣＧのモニタリングおよびゲート制御のシステムに関し、特に、電極と体とのインタフェースにおけるインピーダンスを測定するためのシステムおよび方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
日々、世界中の病院において、人間および動物の電気的活性が、電極の使用を介して多数の医師および獣医によって測定されている。一部の場合において、心臓のＥＣＧが、心臓の異常をモニタリングまたは測定するために取られる。他の患者は、ＥＥＧを介して脳波をモニタリングまたは測定される。さらに他の患者は、ストレステストを必要とする。さらに、細動除去器が、患者の心臓を刺激するために電極を介して患者に電気を印加する。これら全ての手順およびテストをわたり、患者と電極との間のインタフェース、すなわち、電極−体のインタフェースが、インタフェースを介して伝達される信号の質を制御する。高いインピーダンス、すなわち、電極−体のインタフェースにおける電気の流れに対する高い抵抗は、不充分な信号伝送をもたらし得る。
【０００３】
電極−体のインタフェースを介して伝達される電気信号の質は、上述の手順のそれぞれのものに影響を与える。ＥＣＧ測定に関しては、測定は、単に患者の心臓の周期をモニタリングするものであるか、ガンマカメラなどのデバイスを駆動させ、もしくはゲート制御し、心臓の画像記録するものであるが、信号のノイズが結果に負の影響を与える。信号のノイズは、ガンマカメラの不適切な駆動をもたらし、複数のテストを必要とし得る。さらに、電極−体のインタフェースを介した不充分な電気信号の伝達は、細動除去中に皮膚の火傷を引き起こし得る。
【０００４】
現在、医療従事者は、全ての妨害物質を皮膚の表面から排除することによって電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを減少させようとしている。看護師および技術者を含む医療従事者は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを上昇させ得る過剰なゴミ、オイル、毛髪、およびあらゆる他の粒子を除去するために患者の表面をこすったり、清潔にしたりする。しかしながら、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定しなければ、医療従事者は、インタフェースのインピーダンスに関する具体的な指標がない。
【０００５】
大部分の医療従事者は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定し得るハンドヘルドのインピーダンス測定デバイスを使用する。しかしながら、これらのデバイスは、扱いにくく、時間のかかるものである。各電極が、個々に測定されなければならず、かつ、各医療従事者が、電極のインピーダンスの測定デバイスを所持しなければならない。
【０００６】
早期警報システムが、患者の準備が完了していないということと、許容可能な電極−体のインピーダンスに到達するまで、準備が続けられる必要があるということとを、医療技術者に警告するために必要とされる。したがって、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定するプロセスを自動化し、容易にし、そして、不適切な電気的インピーダンスの早期警報システムを提供する必要性が、存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの必要性および他の必要性を満たすために、本発明は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスの測定を自動化することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一局面において、本発明は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを測定するためのシステムに関する。該システムは、プロセッサと、プロセッサと連絡する交流発電機と、プロセッサおよび該交流発電機と連絡する複数の電極とを含む。プロセッサは、交流発電機の出力インピーダンスおよび出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とを使用して、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算する。
【０００９】
一部の実施形態において、交流発電機は、定電流出力を提供する。これらの実施形態において、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスは、２つ以上の電極間の電圧と線形関係にある。
【００１０】
一部の実施形態において、システムは、複数のスイッチをさらに備え、スイッチのそれぞれが、それぞれの電極と関連付けられる。これらの実施形態の一部において、スイッチは、電界効果トランジスタである。
【００１１】
一部の実施形態において、システムは、プロセッサと電極との間で電気的に連絡する同期式整流器をさらに備えている。これらの実施形態のうちの一部において、同期式整流器はまた、交流発電機と連絡している。同期式整流器は、交流発電機によって生成される波形のピーク振幅をサンプリングする。
【００１２】
一部の実施形態において、複数の電極は、３つの電極を含む。次に、電極間の電圧が、電極のうちの２つを並列して、並列の電極と第３の電極との間の電圧を測定することによって計算される。
【００１３】
一部の実施形態において、交流発電機は、１０Ｈｚの周波数で動作し、そして、三角形の電圧波形を生成する。交流発電機は、１０マイクロアンペア未満の電流を生成する。
【００１４】
一部の実施形態において、システムは、プロセッサと同期式整流器との間で電気的に連絡するアナログ−デジタル変換器をさらに含む。
【００１５】
本発明の別の局面は、電極−体のインタフェースにおけるＥＣＧインピーダンスを測定するためのシステムを他のシステムまたは臨床用デバイスに組み込むことに関し、例えば、皮膚電極が測定または電流の送達のための必要とされる、ガンマカメラシステム、ストレステストシステム、細動除去器システム、ＥＥＧシステム、経皮的神経刺激装置、麻酔の深さのモニタリングシステム、ＥＭＧモニタ、ＣＴスキャナ、ＭＲＩ、超音波診断装置、砕石器、およびあらゆる他のデバイスに組み込むことに関する。列挙されたシステムのそれぞれの使用者が、電極−体のインピーダンスを自動的に通知される。
【００１６】
本発明のさらに別の局面は、交流発電機と複数の電極とを含むシステムにおける電極−体のインタフェースのインピーダンスを測定するための方法に関する。該方法は、交流発電機の出力インピーダンスおよび出力電圧を測定することと、交流発電機と連絡する複数の電極のうちの２つ以上の電極間の電圧を測定することと、交流発電機の出力インピーダンスおよび出力電圧と、２つ以上の電極間の電圧とを使用して、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算することと含む。
【００１７】
一部の実施形態は、交流発電機は、定電流出力を提供する。これらの実施形態において、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスは、１つ以上の電極間の電圧と線形関係にある。
【００１８】
一部の実施形態において、複数の電極は、３つの電極を備えている。次に、２つ以上の電極間の電圧が、電極のうちの２つを並列して、並列の電極と第３の電極との間の電圧を測定することによって計算される。
【００１９】
一部の実施形態において、交流発電機は、１０Ｈｚの周波数で動作し、そして、三角形の電圧波形を生成する。一実施形態において、交流発電機は、１０マイクロアンペア未満の電流を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスの自動測定回路を例示する概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスの自動測定回路を例示する概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスを計算する際に含まれる例示的なステップを例示する高レベルの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のこれらの実施形態と他の局面とが、以下の記述と添付の図面とから容易に理解される。図面は、本発明を例示することを意図しており、本発明を限定することを意図していない。
【００２２】
本発明は、以下の記述を介してさらに完全に理解される。以下の記述は、添付の図面と関連付けて読まれるべきである。この記述において、同様な参照番号は、本発明の様々な実施形態の範囲内の同様な要素を指す。この記述の中で、本願発明は、実施形態に関して述べられる。しかしながら、当業者は、本明細書に記述された方法およびシステムが、単なる例示であるということと、変化形が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく作成され得るということとを容易に理解する。
【００２３】
概して、本発明は、電極−体のインタフェースにおける電極、例えば、皮膚電極のインピーダンスを決定するためのシステムおよび方法に関する。電極は、ＥＣＧおよびＥＥＧのゲート制御およびモニタリング、細動除去器、ストレステスト、経皮的神経刺激装置、麻酔の深さのモニタリングシステム、ＥＭＧモニタ、ＣＴスキャナ、ＭＲＩ、超音波診断装置、砕石器、およびあらゆる他の皮膚電極が測定または電流の送達のための必要とされるデバイスにおいて使用され得る。電極のうちの１つに関する電極−体のインピーダンスが、その電極と複数の他の電極との電圧差と、電極と連絡する交流発電機の電圧およびインピーダンスとを使用して計算され得る。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスの自動測定システムを例示する非常に概略的な図である。一実施形態において、インピーダンス測定システム８は、プロセッサ１０と、交流発電機１２と、スイッチ２２と、複数の電極とを含む。一実施形態において、第１の電極１６と、第２の電極１８と、第３の電極２０とが存在する。
【００２５】
一実施形態において、複数の電極、例えば、３つの電極１６〜電極２０が、スイッチ２２に接続される。スイッチ２２は、交流発電機１２とプロセッサ１０との両方と電気的に連絡し、そして、ユーザが、選択されたインピーダンスの測定のために、適切な電極１６〜電極２０、例えば、電極１６を選択することを可能にする。プロセッサ１０は、交流発電機１２とスイッチ２２との両方を制御する。プロセッサ１０は、インピーダンスの測定を可能にするために交流発電機１２をオンにし、そして、計算が完了した後に、交流発電機１２をオフにする。交流発電機１２は、スイッチ２２を介して電圧を印加し、このことが、第１の電極１６に電流を流れさせ、患者を介して第２の電極１８、そして、第３の電極２０に電流を流れさせる。電極１８と電極２０とは、並列であり得る。プロセッサ１０は、結果として生じる電圧を測定し、そして、その電圧を、交流発電機１２のインピーダンスおよび電圧と共に使用することにより、電極１６〜電極２０のインピーダンスを計算する。次に、測定および計算が、２つの残りの電極１８と電極２０とのそれぞれに対して繰り返される。
【００２６】
図１を続けて参照すると、電極は、患者の電気的活性を測定するために当業者によって使用される任意の電極であり得る。どのような電気的活性が測定されるかに依存して、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の電極が存在し得る。ＥＣＧのモニタリングおよびゲート制御に対して、３つ以上の電極が使用され得る。ＥＥＧのモニタリングおよびゲート制御に対して、わずか２つの電極が使用されたり、６４個もの電極が使用されたりし得る。ストレステストに対して、１２個までの電極が使用され得る。細動除去器に対して、２つ以上の電極が使用され得る。例示的な実施形態において、３つの電極が、患者のＥＣＧを測定するために示されている。他のタイプの測定が可能であり、そして、さらに多くの電極が、使用され得るが、本発明の局面を考察する際に、例示的な３つの電極が、ＥＣＧのモニタリングに関して使用される。
【００２７】
図１を続けて参照すると、交流発電機１２は、電極１６〜電極２０に印加される交流電流を生成する１０ヘルツの発電器であり得る。交流発電機１２は、１０マイクロアンペアＲＭＳ〜１５マイクロアンペアＲＭＳの範囲内で電流を生成し得る。交流発電機１２は、三角形の電圧波形または正方形の電圧波形を含む様々な波形を生成し得る。交流発電機１２は、０．５ボルトＲＭＳ〜５．０ボルトＲＭＳの範囲内の、それと関連付けられる出力電圧と、３５０キロオーム〜４５０キロオームの範囲内の出力インピーダンスとを有する。
【００２８】
電極１６〜電極２０の間の電圧は、選択された電極のインピーダンスを決定するために使用される１つのパラメータである。患者の体に０オームの基準点を有することは、困難であるので、一実施形態において、１つの電極、例えば、第１の電極１６のインピーダンスの測定は、他の２つの電極、すなわち、第２の電極１８および第３の電極２０を並列すること、すなわち、電気的に短絡させることよって行われる。次に、第１の電極１６と、第２の電極と第３の電極２０との並列の組み合わせとの間の電圧差が、第１の電極１６における電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスの計算のために使用される。
【００２９】
一実施形態において、電流発電器１２は、定電流出力を生成する。定電流出力を有する場合、以下の方程式：
Ｚ２＝ｋＥ２                                                              方程式１
によって支配されるように、電極のインピーダンスが、電極間の電圧に直線的に関連付けられ、すなわち、第１の電極１６のインピーダンスが、第１の電極１６と、第２の電極１８と第３の電極２０との並列の組み合わせとの間の電圧差に直線的に関連付けられる。式中、Ｚ２は、未知のインピーダンスであり、ｋは、実験に基づく比例定数であり、そして、Ｅ２は、第１の電極１６と、第２の電極１８と第３の電極２０との並列の組み合わせの電圧との間の電圧差である。
【００３０】
しかしながら、定電流源を使用することは、困難であり、かつ、高価であり得る。したがって、別の実施形態において、交流発電機１２が、可変電流を生成する。交流発電機１２が、可変電流を生成したときには、第１の電極１６と、第２の電極１８と第３の電極２０との並列の組み合わせの電圧との間の電圧差と、第１の電極１６のインピーダンスとの間の関係は、もはや直線的ではない。むしろ、その関係は、以下の方程式：
【００３１】
【数１】
2010501253.tif 000003
【００３２】
によって支配され、式中、Ｚ２は、第１の電極１６の未知のインピーダンスであり、Ｚ１は、交流発電機１２のインピーダンスであり、Ｅ１は、交流発電機１２の出力電圧であり、そして、Ｅ２は、第１の電極１６と、第２の電極１８と第３の電極２０との並列の組み合わせとの間の電圧差である。交流発電機１２の出力電圧およびインピーダンスは、医療従事者によって設定されるか、インピーダンス測定システム８の製造の際に設定されるかのいずれかである設定値である。
【００３３】
続けて図１を参照すると、様々な実施形態において、プロセッサ１０は、測定された電圧と測定されたインピーダンスとに基づいて計算を行うように事前にプログラミングされ得る、マイクロプロセッサ、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータ、内臓チップ、または任意のタイプのプロセッサである。プロセッサ１０は、交流発電機１２を制御し、そして、インピーダンスの計算を行う。上で考察されたように、プロセッサ１０が行う計算のタイプは、交流発電機１２の電流の出力が、可変であるか、一定であるかに基づいている。出力電流が、一定である場合には、プロセッサ１０は、未知のインピーダンスを決定するために方程式１の計算を行う。出力電流が、可変である場合には、プロセッサ１０は、未知のインピーダンスを決定するために方程式２の計算を行う。
【００３４】
一部の実施形態において、プロセッサはまた、ＥＣＧモニタまたはガンマカメラなどの別のデバイスを駆動させるか、ゲート制御するために、信号を制御し得る。
【００３５】
図２は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスの自動測定システムを例示する、図１のシステムのさらに詳細な概略図である。この実施形態において、インピーダンス測定システム８は、プロセッサ１０と、交流発電機１２と、複数の電極（第１の電極１６、第２の電極１８、および第３の電極２０）と、２組のスイッチ（第１のスイッチの組２２、および第２のスイッチの組２４）と、切り替え論理デバイス２６と、同期式整流器２８と、複数のアイソレータ（第１のアイソレータ３０および第２のアイソレータ３２）と、アナログ−デジタル変換器３４と、ディスプレー３６と、任意的に、臨床用デバイス３８とを含む。
【００３６】
一実施形態において、複数の電極、好適には、３つの電極が、第１のスイッチの組２２と第２のスイッチの組２４とに接続される。各スイッチの組２２およびスイッチの組２４は、１つ以上の内部スイッチを含む。例示的なスイッチの組２２およびスイッチの組２４は、３つの内部スイッチを含み、すなわち、各電極に対して１つのスイッチ：第１の内部スイッチ２２Ａ、第２の内部スイッチ２２Ｂ、第３の内部スイッチ２２Ｃ、第４の内部スイッチ２４Ａ、第５の内部スイッチ２４Ｂ、第６の内部スイッチ２４Ｃを含む。スイッチの組２２およびスイッチの組２４のそれぞれが、交流発電機１２に接続される。交流発電機１２は、電圧および電流を３つの電極１６〜電極２０に印加する。この実施形態において、スイッチの組２２およびスイッチの組２４と、交流発電機１２とは、切り替え論理デバイス２６によって制御され、次に、該切り替え論理デバイス２６が、プロセッサ１０によって制御される。プロセッサ１０は、（電極１６〜電極２０に電圧を印加するために）切り替え論理デバイス２６、同期式整流器２８、アナログ−デジタル変換器３４、および交流発電機１２をオンにし、スイッチの組２２およびスイッチの組２４と、内部スイッチ２２Ａ〜内部スイッチ２２Ｃおよび内部スイッチ２４Ａ〜内部スイッチ２４Ｃとを設定する。
【００３７】
インピーダンス測定システム８がオンにされると、電極のそれぞれのインピーダンスが、測定される。例えば、第１の電極１６と、並列された第２の電極１８および第３の電極２０との間の電圧差に対応する信号が、同期式整流器２８によって整流され、そして、アイソレータ３０と通過した後、アナログ−デジタル変換器３４によってデジタル信号に変換される。次に、電圧差が、プロセッサ１０によって読み取られる。上記の方程式を使用するプロセッサ１０は、発電器１２が定電流発電器である場合には、この電圧値を単独で使用し、または発電器１２が可変である場合には、交流発電機１２の電圧およびインピーダンスと組み合わせてこの電圧値を使用することにより、第１の電極のインピーダンスを計算する。プロセッサ１０が計算を行うと、ディスプレー３６は、第１の電極１６の電極−体のインピーダンスの値を示す。次に、プロセスは、まず、第２の電極１８に対して繰り返され、そして、次に、第３の電極２０に対して繰り返される。３つ全ての電極−体のインピーダンスの値を計算するプロセスは、約０．４秒から約１．０秒かかるが、０．６秒であることが好ましい。さらに、臨床用デバイス３６もまた、プロセッサ１０によって制御され、そして、インピーダンス測定システム８に接続され得る。３つ全ての電極に関する電極−体のインピーダンスの計算が、完了すると、プロセッサは、同期式整流器２６、交流発電機１２、およびアナログ−デジタル変換器３４を遮断する。
【００３８】
図２を続けて参照すると、複数のスイッチは、２つのスイッチの組２２およびスイッチの組２４に限定されないが、使用される電極の数に対して必要な任意の数のスイッチの組２２およびスイッチの組２４を含み得る。スイッチの組２２およびスイッチの組２４は、適切な電極を隔離するために使用され得る。例えば、第１の電極１６のインピーダンスが、測定される場合には、スイッチの組２２およびスイッチの組２４は、第１の電極１６と、並列された第２の電極１８および第３の電極２０との間に回路を作るように設定される。さらに詳細には、（第１の電極１６に対応する）第１の内部スイッチ２２Ａが、閉じられ、（第２の電極１８と第３の電極２０とにそれぞれ対応する）第２の内部スイッチ２２Ｂと第３の内部スイッチ２２Ｃとは、第１のスイッチの組２２において開いたままである。第２のスイッチの組においては、（第２の電極１８と第３の電極２０とに対応する）第５の内部スイッチ２４Ｂと第６の内部スイッチ２４Ｃとは、閉じられるが、（第１の電極１６に対応する）第４の内部スイッチ２４Ａは、開いたままである。一実施形態において、スイッチの組２２およびスイッチの組２４は、電界効果トランジスタ（「ＦＥＴ」）スイッチを備える。
【００３９】
切り替え論理デバイス２６は、プロセッサ１０を介してスイッチ２２およびスイッチ２４を制御する。一実施形態において、プロセッサ１０は、切り替え論理デバイス２６に対するデジタル出力を生成する。例えば、プロセッサ１０からの第１のデジタル出力の受信の際に、切り替え論理デバイス２６は、交流発電機１２をオンにする。次に、切り替え論理デバイス２６は、第１の内部スイッチ２２Ａを閉じ、そして、第２の内部スイッチ２２Ｂおよび第３の内部スイッチ２２Ｃを開くように第１のスイッチの組２２に指示する。第３のデジタル出力は、第２のスイッチ２４に、内部スイッチ２４Ａを開かせ、そして、第５の内部スイッチ２４Ｂおよび第６の内部スイッチ２４Ｃを閉じさせる。第４のパルスの受信の際に、切り替え論理デバイス２６は、交流発電機１２をオフにする。手順は、第２の電極１８のインピーダンスと第３の電極２０のインピーダンスとを決定するために繰り返され得る。インピーダンス測定システム８が、例えば、ＥＣＧのモニタリングおよびゲート制御のデバイスと共に使用されるときには、交流発電機１２が、ＥＣＧ信号との干渉を引き起こし得るので、交流発電機１２は、遮断される。
【００４０】
同期式整流器２８は、交流発電機１２からの信号を整流する。全波整流器が使用され得るが、同期式整流器の使用が、交流発電機１２によって生成される波形のピーク振幅のサンプリングを促進する。
【００４１】
複数のアイソレータ（第１のアイソレータ３０および第２のアイソレータ３２）は、高電圧の電子機器から患者または体１０を隔離するために使用される。第１のアイソレータ３０および第２のアイソレータ３２は、光学的アイソレータ、変圧器、またはアナログアイソレータであり得る。
【００４２】
アナログ−デジタル変換器３４は、同期式整流器２８からのアナログ信号をプロセッサ１０によって読み取られるデジタル信号に変換する。例示されるように、アナログ−デジタル変換器３４は、インピーダンス測定システム８の隔離されていない側にある。しかしながら、他の実施形態においては、アナログ−デジタル変換器は、インピーダンス測定システム８の隔離された側に配置され得る。
【００４３】
ディスプレー３６は、プロセッサの出力を表示するための、当業者に公知の任意のデバイス、例えば、コンピュータのモニタ、またはＬＣＤスクリーンであり得る。ディスプレー３６は、行われるモニタリングプロセスまたは起動プロセスにおいて使用される電極の全てに対する電極−体のインピーダンスを示し得る。３つの電極が、図２に例示されており、したがって、ディスプレー３６は、第１の電極１６のインピーダンスと、第２の電極１８のインピーダンスと、第３の電極２０のインピーダンスとを示す。
【００４４】
ディスプレー３６の他の実施形態は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスのレベルを示す一連の点滅光を含み得る。例えば、一対の赤色光と緑色光とが使用され得、赤色は、インピーダンスが非常に高いという信号を送り、緑色は、許容可能なインピーダンスであるという信号を送る。さらに、三色の光、赤色、緑色、および黄色が、使用され得る。その場合、黄色は、インピーダンスが最適なレベルではないことがあり得るという警報として働く。医療従事者などのユーザ、またはシステムに対するサービス提供者は、点滅光のそれぞれに対するインピーダンスのレベルを事前に構成し得る。あるいは、電極に対する、電極−体のインタフェースのインピーダンスのレベルが、非常に高いときには、アラームが鳴り得る。アラームは、患者の準備を継続するように医療従事者に信号を送る。
【００４５】
本発明の別の局面は、臨床用デバイス３８の中にインピーダンス測定システム８を実装することに関する。臨床用デバイス３８は、限定するものではないが、以下のもの：ガンマカメラ、ストレステストＥＣＧ、ＥＥＧマシーン、ＥＥＧモニタ、経皮的神経刺激装置、麻酔の深さのモニタリングシステム、ＥＭＧモニタ、ＣＴスキャナ、ＭＲＩ、超音波診断装置、砕石器、細動除去器、またはあらゆる他の皮膚電極が測定または電流の送達のための必要とされるデバイスを含み得る。インピーダンス測定システム８は、上記のように機能する。インピーダンスが測定されると、医療従事者は、臨床用デバイス３８を実装することを続ける。一実施形態において、インピーダンス測定システム８は、単に、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスのレベルを他のデバイスのユーザに警告する。医療従事者が警告されると、医療従事者は、臨床用デバイス３８の作動を続け得るか、医療従事者は、患者の準備を続け得る。一実施形態において、インピーダンス測定システム８は、電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスが、事前に設定したレベルに到達するまで、臨床用デバイス３８が動作しないように、臨床用デバイスを遮断する。
【００４６】
図３は、本発明の実施形態に従った、電極−体のインタフェースのインピーダンスを計算する際に含まれる例示的なステップを例示する高レベルの流れ図である。ステップは、（１）交流発電機の出力インピーダンスを測定すること（ステップ１００）と、（２）交流発電機の出力電圧を測定すること（ステップ１０２）と、（３）２つ以上の電極間の電圧を測定すること（ステップ１０４）と、（４）電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスを計算すること（ステップ１０６）とを含む。電極−体のインタフェースにおけるインピーダンスの計算は、交流発電機が、定電流を生成するか、可変電流を生成するかに依存して、それぞれ、上記の方程式１または方程式２のいずれかを使用して行われ得る。
【００４７】
本明細書に記述されたものの変形、改変、および他の実装が、請求される発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者に見出される。したがって、本発明は、上記の例示的な記述によって定義されるのではなく、添付の特許請求の範囲の精神および範囲によって定義されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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