(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号伝導体と、第２信号伝導体と、第１インダクタンスと、を有し、
前記第１信号伝導体は、生体信号を得るために患者に取り付けられた生体信号センサへの接続のために適合させられた入力端と、生体信号を、患者用モニタにおける生体信号処理回路の生体信号入力端に入力するための出力端と、を有し、
前記第２信号伝導体は、第１信号伝導体を、入力端から出力端までシールドするために位置決めされ、前記第２信号伝導体は、患者用モニタの生体信号処理回路に関連付けられた基準点への接続のために適合させられた出力端を有し、
前記第１インダクタンスは、第２信号伝導体に直列に接続され、それによってフィルタ回路を構成し、前記フィルタ回路は、第２信号伝導体における干渉信号のレベルを低減し、第２伝導体における第１インダクタンスに相当する直列接続されたインダクタンスは、第１伝導体においては存在しない、
ことを特徴とする、患者から得られた生体信号を、装置によって得られた干渉信号にもかかわらず、患者用モニタの生体信号処理回路に入力するための装置。
【請求項２】
各伝導路の第１信号導電体が患者に取り付けられた生体信号センサに接続されるように適合させられた、複数のシールドされた伝導路と、インダクタンスとを有し、前記インダクタンスは、各第２信号伝導体の出力端と患者用モニタの関連付けられた基準点入力との間に直列に接続されて複数のフィルタ回路を構成し、それぞれのフィルタ回路は、シールドされた伝導路のそれぞれにおいて干渉信号のレベルを低減する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
インダクタンスに接続され、フィルタ回路による、干渉信号に対する低減効果を選択的に除去する切替装置を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
インダクタンスはＲＬＣフィルタの一部であって、前記ＲＬＣフィルタは、抵抗及びコンデンサを有し、前記抵抗は、第１信号伝導体の出力端と患者用モニタの生体信号入力との間に直列に接続され、前記コンデンサは、第１信号伝導体及び第２信号伝導体を、抵抗とインダクタンスがそれぞれ患者用モニタに直列に接続されている、直列接続間の点において橋絡する、請求項１記載の装置であって、前記装置は、フィルタ回路による、干渉信号に対する低減効果を選択的に除去するための、ＲＬＣフィルタに接続されている切替装置を有し、前記切替装置は、抵抗を選択的に橋絡するための第１スイッチと、コンデンサの接続を選択的に断つための第２スイッチを有し、前記第１スイッチが開き、前記第２スイッチが閉じることによって、前記ＲＬＣフィルタ回路を、干渉信号を低減するために機能させる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
インダクタンスはハウジング内に位置しており、前記インダクタンスは、第２信号伝導体の出力端と患者用モニタの関連付けられた基準点入力との間において選択的に接続されるように適合させられる、請求項１記載の装置。
【請求項６】
インダクタンスはハウジング内に位置しており、前記インダクタンスは、複数のシールドされた伝導路のそれぞれにおける第２信号伝導体の出力端と患者用モニタの基準信号入力との間において選択的に接続されるように適合させられており、前記ハウジングは、患者に取り付けられた、複数のＥＫＧ信号センサに接続されるように適合されたＥＫＧリード線セットと患者用モニタのＥＫＧ信号入力との間に、選択的に接続されるように適合されており、前記ハウジングは、リード線セットにおける切替装置を有し、前記切替装置は、干渉信号に対する、フィルタ回路による低減効果を選択的に除去する、請求項２記載の装置。
【請求項７】
第１信号伝導路と、第２信号伝導体と、第１インダクタンスと、を有し、
前記第１信号伝導体は、生体信号を得るために患者に接続された、生体信号センサへの接続のために適合させられた入力端と、生体信号を、患者用モニタにおける生体信号処理回路の生体信号入力端に入力するための出力端と、を有し、
前記第２信号伝導体は、第１信号伝導体を、入力端から出力端までシールドするために位置決めされており、前記第２信号伝導体は、患者用モニタの生体信号処理回路に関連付けられた基準点への接続のために適合された出力端を有し、
前記第１インダクタンスは、第２信号伝導体と直列に接続されており、第２伝導体における第１インダクタンスに対応する、第１伝導体における直列接続されたインダクタンスは不在である、患者から得られた生体信号を、伝導路によって得られた干渉信号にもかかわらず、患者用モニタの生体信号処理回路に入力するための伝導路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、生体信号監視装置、とりわけ、生体信号を患者用モニタに供給するためのリードセットに接続または一体化される干渉フィルタに関する。
【０００２】
患者の心臓（ＥＫＧ；心電図）及びその他の生体信号を、医療処置中に監視することは通常行われている。手術には通常電気焼灼器が使用され、前記電気焼灼器においては、メスに比較的高レベルの無線周波（ＲＦ）電流を供給し、それによって血管及びその他の組織は、切開されると同時に焼灼されて閉じられる。しかしながら、このような高レベルＲＦ信号及び高エネルギーを患者の体、とりわけＥＫＧ信号を得るために使用されるセンサの設置個所において使用することは、患者用モニタの機能を容易に壊滅させるような重度の電気外科工学上の干渉（ＥＳＩ）を生じさせ、センサの設置個所に熱傷を生じさせる。また、高レベルＲＦ干渉信号、例えば磁気共鳴撮像処置中に使用されるパルス状のＲＦ信号がその他の信号源から生じる。通常、予防措置をとらなければ、このような高周波ＲＦ信号は患者用モニタにおける敏感な入力回路に損傷を与え、少なくとも、入力回路を破壊して過負荷状態にし、患者の生体信号の監視を何秒間もの間干渉する。
【０００３】
従って、従来技術は、患者用モニタの設計において以下の問題を提示している。
【０００４】
１．シールドされたリード線は、複数の、患者に取り付けられたＥＫＧ電極を患者用モニタに接続し、前記リード線は、はからずも前記ＲＦ干渉電流用の伝導路を提供している。電極が受けたＲＦ電流が大きすぎる場合、電極設置個所において熱傷を生じさせることがある。電流路は、一方の電極線から、そのケーブル静電容量を介して前記電極線のシールドまでであり、その他の電極ケーブルのシールド静電容量を介して他方の電極用の電極線に戻る（これは、通常そうであるように、全ての電極線用のシールドは、患者用モニタの先端の信号処理回路まで続く伝導路における点で接続されていると仮定する。）。
【０００５】
このような危険の可能性は、従来技術においては、通常特別な電極セットを構成することによって予防される。前記電極セットは、各電極に接続された信号伝導体と直列に接続された、誘導子及び／または抵抗等の高インピーダンス素子を有し、前記高インピーダンス素子は、例えばＥＫＧ電極の接触点または「グラバー」において、各電極に接続されている。米国特許第４，９５１，６７２号はその典型であり、リード線セットにおいて直列に接続された抵抗を有し、磁気共鳴撮像中に生じたＲＦ信号を減衰させている。このような特別な電極セットは、通常かなり限定された、専門的な場合にのみ使用される。なぜなら、高インピーダンス素子は、呼吸の監視等の、患者のその他の生体信号を監視することと両立しない可能性があるからであり、前記呼吸の監視は、低レベルの電流をＥＫＧ電極を介して患者に適用し、インピーダンス技術を用いて呼吸を決定する。一方、米国特許第４，８００，８９４号には、従来技術におけるその他の解決方法が記載されており、前記解決方法は、例えば、ＥＫＧ電極のリード線セットと患者用モニタへの信号入力との間に接続された「タイムアウト」回路を使用することによってこの問題を完全に回避している。タイムアウト回路は、文字通り、全ての信号を、患者用モニタの信号入力から、ＲＦ干渉の存在が検出されている間に取り除く。
【０００６】
２．患者のＥＫＧ信号がそのような処置の間に監視される場合、患者に取り付けれれた電極におけるＲＦ干渉電圧はろ波されなければならない。通常、平均化フィルタは、このようなＲＦ干渉信号を除去するのに効果的である。さらに、米国特許第４，２４５，６４９号に示されているように、ＥＫＧ信号を増幅する患者用モニタ入力回路においては、通常電圧クランプが使用され、それによって入力回路を、細動除去器によって発生する過大電圧から保護している。しかしながら、電極におけるＲＦ干渉電圧が高すぎる場合、平均化フィルタの機能は、干渉信号のレベルにおける十分な減衰を実現せず、電圧クランプが導通し、ＲＦ信号の整流及び後続の変換によって、「インバンド」信号周波数を低下させる。このような周波数変換は、通常、ＥＫＧ信号及びその他の生体信号の適切な監視に対して干渉を生じさせる。
【０００７】
患者用モニタ内のろ波と電極リード線の高インピーダンスとの組み合わせ、またはリード線グラバーは、ＲＦ干渉電圧をろ波し、電圧の振幅を、増幅器保護回路のクランプ電圧以下に低下させるために使用されている。しかしながら、このような電圧を効果的にろ波することによって、クランプがインピーダンス呼吸回路において作動するのを防ぐことは、問題を生じさせる。なぜなら、呼吸回路は、ＲＦ干渉信号の周波数に近い周波数、例えば電気外科学上のＲＦ信号の周波数に基づいて作動するかもしれないからである。さらに、前述のように、モニタの呼吸回路は、通常、電極と直列に接続された高インピーダンスに耐えることができない。なぜなら、呼吸の監視中に生じるインピーダンスの変化はかなり低いからである。
【０００８】
さらに効果的かつ融通が利く、患者用モニタシステムのためののＲＦ干渉フィルタ装置を提供することが所望される。
【０００９】
シールドされた伝導路によって得られた干渉信号にもかかわらず、患者から得た生体信号を患者用モニタに入力するためのシールドされた伝導路である。シールドされた伝導路は、第１信号伝導体及び第２信号伝導体を有する。前記第１信号伝導体は、生体信号を得るための入力端と、生体信号を患者用モニタの生体信号入力に入力するための出力端とを有し、前記第２信号伝導体は、第１の信号伝導体に対するシールドとして機能するように位置決めされる。第２信号伝導体は、基準点に接続するように適合させられた出力端を有し、前記基準点は、患者用モニタの生体信号入力に関連付けられている。インダクタンスは、第２信号伝導体の出力端と患者用モニタの基準点との間に直列に接続され、それによって、第２信号伝導体における干渉信号の基準点のレベルを低減させるフィルタ回路を構成する。
【００１０】
図１に関して、同図は、本発明の原理に従って構成された、患者用モニタシステムにおいて使用されるリード線の構成を示す。
【００１１】
患者２の体には、複数の生体センサ３、例えばＥＫＧセンサが取り付けられている。相応の複数のシールドされたリード線４，６，８，１０（リード線セット１１と総称する）は、各信号伝導体１２、１４，１６，１８の一端を、各ＥＫＧセンサに接続しており、それによって、患者の心臓（ＥＫＧ）に関する信号を受信または感知し、各コネクタ３０のピン接続の部分において終了している（ピン接続は図示されない）。各ＥＫＧ信号伝導体１２，１４，１６，１８は、関連付けられた各シールド２０，２２，２４，２６を有し、前記シールドは、その信号伝導体のそれぞれに対して干渉周波数信号シールドとして機能し、前記各シールドは、それぞれのコネクタ３０に接続されている（接続についての詳細は設計的事項なので、図示は省略する）。
【００１２】
従来技術によれば、コネクタ３０は、通常ＥＫＧポッド３２（ＥＫＧ中間ケーブルまたは接続箱３２とも称される）に直接挿入され、通常は受動素子を使用する細動除去保護回路が設けられる。各ＥＫＧ信号は、ポッド３２から、それぞれのシールドされたケーブル３４上に出力され、前記ケーブル３４は、物理的にグループ化されて単一のケーブル３６を形成し、前記ケーブル３６は、それぞれのシールドされたケーブル３４のシールドに接続された、共通のシールド３８を有する。ケーブル３６はマルチピンコネクタ４０において終了しており、前記マルチピンコネクタ４０は、患者用モニタ４４の結合コネクタ４２に挿入される。結合コネクタ４０及び４２は、ＥＫＧ信号を伝送する伝導体に対して個別の結合を実現し、シールドと患者とが接続された基準点または患者用モニタ及びそのＥＫＧ信号処理回路用の接地（図示されない）への、シールド３８の接続を実現する。モニタ４４は、従来の方法においては、前記モニタ４４の信号入力コネクタ４２に入力されたＥＫＧ信号を処理し、それによって、前記ＥＫＧ信号を表す少なくとも１つの波形４６を表示する。
【００１３】
本発明の原理に従って、干渉周波数フィルタユニット４８が設けられる。本発明の有利な実施例の１つにおいて、フィルタユニット４８は、入力コネクタ５０及び出力コネクタ５２とのセットを含み、それによって前記フィルタユニット４８は、リード線セット１１のコネクタ３０とＥＫＧ接続箱３２との間で容易に接続される。後述される、本発明のその他の実施例において、フィルタユニット４８は、モニタ４４の信号入力に含むことができ、またはモニタ４４に「内蔵」することさえできる。
【００１４】
フィルタユニット４８は、モニタ４４にとって内部にある干渉フィルタを援助し、それによって、例えば、ＥＫＧ増幅器及びインピーダンス呼吸回路と関連付けられた電圧クランプが作動するのを防ぐ。全体として、これによって、モニタシステムにとっての干渉除去機能が大幅に改善される。
【００１５】
図２に詳細に示されているフィルタユニット４８は、それぞれのシールドされたリード線４，６，８，１０に対して同一のフィルタ構成要素を有する。従って、リード線セット１１のうち、シールドされたリード線４のフィルタ構成要素のみを示す。抵抗器として示されている抵抗Ｒは、細動除去信号の高電圧及び高エネルギーに耐えることができ、リード線４の伝導体１２と直列に接続されている。図示の実施例においては、１０ＫOの値が抵抗Ｒに対して使用される。次に、誘電子として示されているインダクタンスＬは、シールド２０と直列に接続されている。そして、コンデンサとして示される静電容量Ｃは、フィルタユニット４８の出力端をまとめて接続するため、すなわち信号伝導体５４を、シールド伝導体５６に橋絡するために使用される。図示の実施例において、３．３ｎＦの値がコンデンサＣに対して使用される。機能上、フィルタユニット４８は、干渉信号電流が、電極３に再び結合することを、リード線セット１１のシールドされたケーブルのシールドを介して、干渉信号を減衰させることによって制限する。図示の実施例においては、６．８ｍＨの値が誘電子Ｌに対して使用される。
【００１６】
従来技術によれば、干渉信号フィルタを構成する誘電子は、電極「グラバー」、すなわちＥＫＧ信号伝導体と直列に接続されていた。欠点は、この従来技術においては、リード線セットを、インピーダンス呼吸監視を実現することが所望される場合に使用できないことである。本発明の構成において、誘電子は、信号伝導体のシールドと直列に接続され、本発明のある有利な実施例においては、別個のユニットに収納される。前記ユニットは、入力コネクタ５０及び出力コネクタ５２を有し、それによって、フィルタユニット４８を、リード線セット１１の出力コネクタ３０とＥＫＧ接続箱３２の入力コネクタとの間で選択的に接続することができる。別個のフィルタブロック４８を使用することは、標準の電極ケーブルセットの使用を可能にし、フィルタユニット４８が選択的に除去された時、インピーダンス呼吸操作を可能にする。注意すべきことは、この誘電子の回路構成は、高い周波数においてシールドの効果を減少させるが、誘電子は、ＥＫＧ信号またはその他の生体信号の信号帯域幅内の周波数に対して、低インピーダンスである。
【００１７】
本発明の、図示の有利な実施例におけるその他の重要な利点は、ＲＬＣフィルタの使用である。このフィルタのＲＣ部分は、ＥＫＧ増幅器に対する電気外科学上のフィルタ処理を、約５ｋＨｚのコーナ周波数において実現することができる。この目的のためのＬＣフィルタは、電極が許容できる容量性負荷が制限されることや、誘電子のサイズが制限されるため、非実用的であろう。
【００１８】
本発明において、インダクタンスは、電極ケーブルのシールドに結合された、高い周波数の電流を制限し、抵抗は、ＬＣフィルタの制動に備える。ＬＣフィルタが十分に制動されない場合、電気外科学上の電圧は、ＬＣフィルタの共鳴周波数に近い周波数において増幅されるかもしれない。また、抵抗値と容量性構成要素とを整合することによって、コモンモードを干渉信号の作動変換まで最小化することも重要である。
【００１９】
本発明のさらなる利点は、誘電子は、細動除去中に発生する、比較的大きい電流に耐える必要がないことである。前記誘電子は、従来技術に従って電極の伝導体と直列に接続されて位置する場合、前記比較的大きい電流の影響を受けるであろう電流である。
【００２０】
前述のように、機能上、フィルタ４８は、電気的装置を使用した手術中に標準の電極リードセットの使用を可能にする。病院の異なるエリア、例えば手術室の内外に患者と共に移動する持ち運び可能なモニタを使用する場合、この特徴事項はとりわけ有利である。なぜなら、（通常３〜６個の、患者に取り付けられた個別のＥＫＧ電極を有する）標準の電極リードセットが妨害される必要がなく、フィルタを設置するために１本のケーブルだけを外せばよいからである。この利点は、患者の介護者にとってはとりわけ重要である。なぜなら、電極が患者の体に取り付けられる一方で、中間ブロック、つまりＥＫＧポッド３２は、通常、介護者にとって比較的接近するのが容易なベッドシートに留められているからである。
【００２１】
このように、患者用モニタに関連づけられたリード線における干渉信号のレベルを減衰させるための新規の方法及び装置が示され、記載されている。しかしながら、本発明に対する多くの変更、修正、変更形態並びにその他の使用及び適用は、有利な実施例を開示している明細書及びそれに付随する図面を考慮すれば、当業者にとって明確となる。例えば、フィルタ４９の構成要素は集中素子として示されているが、実際は干渉されたインピーダンスまたは能動素子でさえあり得る。重要な点は、効果的なＲＬＣの値は、前述の場所に存することである。また、ＲＬＣフィルタの代わりに、ＲＬフィルタが、所定の適用形態にとっては十分かもしれない。さらに、注意すべきことは、一旦シールド用のリード線の伝導体が患者用モニタに接続されると、前記伝導体は、システムまたは局地的な接地（またはその他の基準点）に、シールドとしての機能を変えずに接続することができる点である。さらに、フィルタ４８の構成要素は、有利には別個のハウジングに収納され、それによって標準のリード線セットの使用を容易にし、フィルタ４８をモニタ４４への信号経路から容易に除去するが、このような構成要素も「内蔵」モニタ４４とすることができる。フィルタ４８を、リード線セット１１またはモニタ４４の入力回路から容易に取り外すことができない場合、フィルタ４８を、図３に示すように変更し、切替装置を含むように構成することができる。前記切替装置は、抵抗Ｒを選択的に橋絡するための第１スイッチ５８及びコンデンサＣの接続を選択的に断つための第２スイッチ６０を有する。機能上、スイッチ５８が開状態の場合、スイッチ６０が閉じられて、干渉信号を減衰させるためにＲＬＣフィルタ回路を機能させる。逆に、スイッチ５８が閉状態の場合、スイッチ６０が開き、ＲＬＣフィルタ回路の機能をバイパスする。
【００２２】
全てのこのような変化、変更、変異形態並びにその他の使用形態及び適用形態は、本明細書記載の技術内容から逸脱せず、本件特許の範囲内にあるものとみなされる。前記本件特許は、前述の点において解釈される請求範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の原理に従って構成された、患者用モニタシステムと共に使用されるリード線の構成を示す図である。
【図２】  図２は、図１に示すリード線の構成の一部を詳細に示す図である。
【図３】  図３は、図２に示すリード線の構成の一部に関するその他の実施例を詳細に示す図である。
【符号の説明】
２  患者、  ３  生体センサ（ＥＫＧセンサ）、  ４，６，８，１０  シールドされたリード線、  １１  リード線セット、  １２，１４，１６，１８,  信号伝導体、２０，２２，２４，２６，３８  シールド、  ３０  コネクタ、  ３２  ＥＫＧポッド、  ３４  シールドされたケーブル、  ３６  ケーブル、  ４０  マルチピンコネクタ、  ４２  結合コネクタ、  ４４  患者用モニタ、  ５６  シールド伝導体、  ５８  第１スイッチ、  ６０  第２スイッチ、  Ｃ  コンデンサ、  Ｌ  インダクタンス、  Ｒ  抵抗
【図１】
0004414600.tif 000002
【図２】
0004414600.tif 000003
【図３】
0004414600.tif 000004