(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体電気信号監視装置に１又は複数の誘導電極を接続するために使用される誘導電極の接続システムにおいて、
該システムは、前記誘導電極が被検者インターフェース・ケーブルを介装して接続される誘導電極コネクターと、ピッグテール・ケーブルに接続される監視装置コネクターとを含み構成されており、
前記誘導コネクター及び前記監視装置コネクターのそれぞれが、対応する１又は複数のチャンネルの予め定められたタイプの生体信号を伝達するために寄与する複数に信号ラインと、前記誘導電極を特定に配向させて得られる特定（unique）の確認コードを送信するために寄与する少なくとも２つの誘導電極コネクター確認ラインを有することを特徴とする誘導電極の接続システム。
【請求項２】
前記誘導電極に接続システムにおいて、
前記１又は複数の誘導電極により得られたアナログ生体信号を前記監視装置でプロセスされるデジタル信号に変換するためのデジタル信号変換器をさらに含んで構成されており、
前記デジタル信号変換器の一端は、前記ピッグテール・ケーブルに接続されており、他端は、前記監視装置のインターフェース・ケーブルに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項３】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記誘導電極コネクターの中にハードワイヤード（hardwired）された特定の確認コード（a unique identification code）をさらに含んで構成されていることを確認とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項４】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記誘導電極コネクターの中にハードワイヤード（hardwired）された特定の確認コード（a unique identification code）をさらに含んで構成されており、
前記デジタル信号変換器が、前記ハードワイヤード・コードを解釈するための解釈手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項２に記載の誘導電極に接続システム。
【請求項５】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記監視装置が、前記監視装置コネクターの一端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項６】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
電極コネクターはＶ字状の切欠部を含んでおり、監視装置コネクターは対応するＶ字状の切欠部を含んでおり、前記電極コネクターと前記監視装置コネクターが一体化されたとき、Ｖ字状の切欠部は前記後者のＶ字状の切欠部内にフィットすることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項７】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記特定の確認コード（a unique identification code）を定期的に感知するパルス発生装置をさらに含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項８】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記パルス発生装置が、アナログをデジタルに変換するためのナイキスト周波数をもつパルスを発生することを特徴とする請求項７に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項９】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記監視装置は、この監視装置がサポート・コード（a supported code）としてのハードワイヤード・コードを確認すると、生体信号のプロセッシングを開始することを特徴とする請求項４に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項１０】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記監視装置は、この監視装置がサポート・コード（a supported code）としてのハードワイヤード・コードを確認すると、自己診断テスト（a self test）を開始することを特徴とする請求項４に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項１１】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
前記監視装置は、この監視装置がサポート・コード（a supported code）としてのハードワイヤード・コードを確認すると、前記誘導電極のインピーダンス・テスト（impedance test）を開始するとことを特徴とする請求項４に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項１２】
前記誘導電極の接続システムにおいて、
監視装置はユニークに配線された確認コードを受領し、該ユニークに配線された確認コードを使用して、患者のインターフェースケーブルに接続された電極の数と位置を決定することを特徴とする請求項４に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項１３】
前記監視装置は、前記特定の確認コードから、前記１又は複数の誘導電極の相対位置を決定する処理装置をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【請求項１４】
前記監視装置は、当該監視装置に接続されている前記ピッグテール・ケーブルのタイプを決定する処理装置をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の誘導電極の接続システム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は生体電気信号の監視装置に関するものであり、これを更に詳細に述べると、監視装置に誘導電極を接続するために使用する接続システムに関するものである。
例えば、脳波（ＥＥＧ）、心電図（ＥＫＧ）、及び筋電図（ＥＭＧ）の如き生体電気信号を観測若しくは分析するための監視装置は、多様な目的に使用されるようになった。例えば、シャモンらの所有する米国特許第４，９０７，５９７号、同第５，０１０，８９１号、及び同第５，３２０，１０９号に記載された脳波計と同じタイプのものは、被検者の麻酔深度の観測に使用されている。
麻酔深度を観測する目的でかかる脳波計を使用する医療担当者は、脳波情報を判読する目的で脳波計を汎用してきた医療担当者と同じように教練されていない。麻酔深度の観測のたずさわるオペレータは、神経学領域を研修した医師ではなく、そして、頭皮上の正しい位置に脳波導出用の誘導電極を接着するための特殊技能や知識を会得していないことが多い。さらに、頭皮上の正しい位置に誘導電極を接着することは、誘導したい脳波が異なる場合には頭皮上の異なった位置より導出される生体信号が要求されるという事実から見て、複雑化している。例えば２チャンネル双極誘導法は、脳半球を選び出すために不可欠である。一方、２チャンネル基準生体信号値は、頭皮上の慣用位置における基準値として観測することが要求されるものであり、これにより、脳麻酔の影響が観測できるようになる。誘導電極の接着位置は、脳波を正しく読み取りするために極めて重要なことであるから、これら誘導電極は頭皮上の正しい配置部位につけなければならない。また、同一の監視装置を使用して異なる誘導信号を監視するためには、各誘導電極を互いに相違する配置位置に接着することが不可避であり、必要となる誘導電極は、監視したい脳波毎に異なっている。
モバーグ（Moberg）の所有する米国特許第５，２６５，５０７号に被験者監視用に誘導電極接続装置が記載されている。この装置には、データ蓄積モジュール中に複数の配置カードが使用されている。このシステムによると、オペレーターは、複数の誘導電極ケーブルを使用してこれらを誘導電極に正しく接続しなければならない点と、適切な配置カードを挿入しなければならない点に、問題があった。
したがって、本発明の主たる目的とするところは、監視装置に連結される電極システムの様式を決定できるケーブル  インターフェース  システムを提供することにある。
この発明の他の目的とするところは、生体電気信号監視用の接続システムを、複数の異なる型式の誘導電極が接続できるとともに、該誘導電極を複数に組合せができるようにすることにある。
この発明の他のさらなる目的とするところは、耐湿性があり、そして相いれない複数のコネクターを接続できるキー構造を含み構成されており、誘導電極と監視装置との間を簡単に接続できるケーブル接続システムを提供することにある。
発明の概要
この発明に係る生体電気信号の接続システムは、誘導電極セットに接続されるコネクターと、被験者の状態を監視するための監視装置に送信するデジタル信号変換器に接続される前記コネクターとは異なるコネクターとが使用されている。各誘導電極セットのそれぞれには、それ自体で識別できる特定のコードがある。そして、これらコードは、デジタル信号変換器に接続されていても、デジタル信号変換器によって確認されるようになっている。
これらの目的とそれ以外の目的はこの発明の特徴であり、添付された図面に付した付番のそれぞれと対応する部分をはっきり読みとるならば、つぎに詳細に述べる説明からその全てが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明になる誘導電極接続システムを使用した、生体電気信号の監視装置を構成する要素のダイアグラムである。
図２ａ乃至２ｃは、図１に示されたシステムにおいて使用さえる様々な誘導電極セットの配置を例示するダイアグラムである。
図３ａ乃至３ｃは、図１に示された接続システムを構成する２要素の斜視図である。
図４ｃ乃至４ｃは、図３に示した本発明に係る接続システムのソケット部及びピン部材の配置を示す斜視図である。（但し、コネクターを構成する要素の正確な寸法を正しく表現したものではない。）
図５は、図１に示したシステムを使用して特定のＰＩＣを確認するための各工程を示すフローチャート図である。
図６は、適切な誘導電極セットを認識する、図３に示した接続システムの回路のダイアグラム図である。
好適な実施例の詳細な説明
まず、図１において、脳波監視装置の如き生体信号監視装置は、この監視装置のインターフェース・ケーブル１２を介してデジタル生体電気信号例えば脳波電気信号を受信する。インターフェース・ケーブル１２は、デジタル信号変換器１４に接続されている。この変換器１４は、好適な実施例において示されているように、誘導電極で得られるアナログ電気信号を受信し、そして、このアナログ信号をデジタル信号に変換するために使用されているものである。このようなデジタル信号変換器は、米国特許第５，３６８，０４１号及び同第５，３８１，８０４号に記載されており、これらから得られる教示事項は、引用例として引用する。ピッグテール・ケーブル１６は、雄方コネクター２０ａと雌方コネクター２０ｂをもつ２つのインターフェース２０に接続されている。
他の実施例にあっては、デジタル信号変換器１４は、監視装置１０の中に装備されており、この場合には、雄部２０ｂより監視装置１０に対して直接接続されている。また他の実施例にあっては、デジタル信号変換器１４は、雌部２０ａと誘導電極２４との間に配置され、ＰＩＣ２２中にインラインで又は誘導電極２４に装着された状態で取付けられている。誘導電極スナップ・コネクター２４から誘導された被検者情報採得用ケーブル若しくはＰＩＣ２２は、インターフェースコネクター２０に接続されており、この誘導電極スナップ・コネクター２４は、例えば脳波の監視装置である場合には、被検者の頭皮上に接着された使い捨ての誘導電極に接続されている。なお、本明細書において使用する「誘導電極」なる用語は、被験者の頭皮上にダイレクトに接着され電極、又はスナップ・コネクターに接続される電極を指し示すものである。監視装置が他の目的（例えば心電図）に適用される場合には、誘導電極は、人体電気信号を正しく誘導できる体表に接着される。
つぎに、図２ａ乃至図２ｃにおいて、監視装置とともに使用できる異なる形式の３種類の誘導電極セットが例示されている。図２ａには、誘導電極セット２８は、互いに異なる５つの誘導電極３０を有する２チャンネル双極誘導電極セットである。各誘導電極３０の被覆コードには彩色が施されており、且つラベルが付されている。ある実施例にあっては、誘導電極３０ａと誘導電極３０ｂはともにその被覆コードが黒色であり、誘導電極３０ａは左前頭部領域からの人体電気信号を獲得し、誘導電極３０ｂは左乳様突起領域（left mastoid region）からの人体電気信号を獲得するために使用される。誘導電極３０ｃの被覆コードは緑色であり、アースされている。誘導電極３０ｄと誘導電極３０ｅはともに被覆被コードが白色であり、誘導電極３０ｄは右乳様突起領域（right mastoid region）からの人体電気信号を受信し、誘導電極３０ｅは右前頭部領域からの人体電気信号を受信するために使用される。
２チャンネルの基準誘導電極システム３６は、４つの彩色された被覆コードを有する誘導電極３８を含んでいる。黒色の被覆コードをもつ誘導電極３８ａは左前頭部領域に接続されるものである。誘導電極３８ｂは白色の被覆をもち右前頭部領域に接続されるものである。誘導電極３８ｃは赤色の被覆コードをもち前頭部中央部に接続されるものである。そして、誘導電極３８ｄは緑色の被覆コードを有しアースとして使用されるものである。
１チャンネルに誘導電極セット４４は、３つの誘導電極４６を含んでいる。褐色の被覆コードを有する誘導電極４６ａは左前頭部領域若しくは右前頭部領域のいずれかに接続されるものであり、そして、赤色の被覆コードを有する誘導電極４６ｂは前頭部中央部に接続されるものである。誘導電極４６Ｃは緑色に被覆コードを有しアースとして使用される。
以上の３つの実施例全てにおいて、グランドに接続される被覆コードはいずれも緑色で同色に色付けされている。
前記インターフェース・コネクター２０は、図３ａ乃至３ｃ、及び図４ａ乃至４ｃにより詳細に図示されている。雌方のコネクター２０ａは、コネクター２０ｂに備えられた１０個にソケットと連結する１０本のピンを有している。両コネクター２０ａ、２０ｂにはＶ字状の切欠部が形成されており、対となるべきコード同士の接続のみが可能となっている。コネクター２０ａのトップ面には円形の嵌合凹部が設けられており、そして、コネクター２０ｂには円形の嵌合凸部（bimp）５４が形成されている。コネクター２０ａとコネクター２０ｂを結合する時、前記嵌合凹部５３と前記嵌合凸部５４は、コネクター２０ａとコネクター２０ｂとの適切な配向を提供するとともに、両者を互いに嵌合させることによって当該コネクター２０ａとコネクター２０ｂとをロックさせることができるようになっている。
１０対のピンとコネクターのうち１対はグランドに接続させるものであり、うち４対はそれぞれ情報送信用のラインであり、残りの４対のそれぞれは、接続済みで適切な誘導電極セットからの情報を受信するために使用されている。ここに示した実施例にあっては、この１０対のピンとコネクターはすべて使用されていない。対をなす未使用のピンとコネクターは、他の実施例において、より多くの誘導電極セットの情報を受信するため、又は前記監視装置に情報送信用のラインを供給するために使用できるようになっている。
前記ＰＩＣ２２は、前記ピッグテール・ケーブル１６を前記誘導電極２４に変換して使用するためのケーブルである。ＰＩＣ２２は、被検者の頭皮上に接着された誘導電極から得られた脳波信号を、ピッグテール・ケーブル１６を介してデジタル信号変換器に向けて送信するものであり、アナログ信号はデジタル信号に変換される。コードを確認定する特定のＰＩＣは、ケーブル・コネクター２０ａに、それぞれのタイプのＰＩＣ２２として挿入されている。ここに示した実施例にあっては、インターフェース・コネクター２０は、４本の（５本でも可能であるが）脳波信号ラインと、これと必然的に一体化される４本に確認信号ラインとを含んでいる。脳波信号ワイヤーは、アナログ脳波信号を、被検者の頭皮上に接着された誘導電極からデジタル信号変換増幅モジュール１４に送信するものである。
論理的に確認される各コネクター・生体信号ラインは、特定のＰＩＣ２２で確認されるデジタルコードを作成するために使用されており、そしてまた、ＰＩＣ２２に接続される特定の誘導電極アレーを確認している（誘導電極、ロットコード、修正レベルなどを含む）。上述したように、ＰＩＣ２２は、監視装置１０により決定されることが重要であり、その結果、多数のアクティブな脳波誘導電極と、被験者に頭皮上に接着された誘導電極の接着位置とが決定されるのである。このようにして、監視装置は、特定の脳波監視セクションを形成する。
簡便には、前記ＰＩＣを確認すべく３本の情報接続生体信号ラインのみを使用した実施例が図６に示されており、この図には、３ビット  バイナリー・コードの確認シェームが使用されている。バイナリー・コードは、被検者側インターフェース・コネクター２０ａの中のハードワイヤードであり、デジタル生体信号変換器１４は、ピッグテール・ケーブル１４の末端で、ＩＤセンサーの生体信号を検出する。このケーブルは、共通のドライブライン[ＳＥＮ−ＤＲＶ]と、３つのＰＩＣコード信号ライン［ＳＥＮ  ０：２］とを選択的に接続させることによりセットされる。３本の接続確認信号ラインがある。ＳＥＮ−ＤＲＶラインは、デジタル信号変換器に内蔵されたパルス発生装置９５により、論理的には８，１９２ヘルツ以上に付勢される（８，１２９ヘルツ以上で稼働させる。）このラインをパルシングするということは、例えばＰＩＣコネクターが壊れた場合の如き誤まった条件によって、インターナショナル  エレクトロテクニカル  コミッションの発行した、医療用装置に関する基準であるＩＥＣ  ６０１−１にて要求される５０ミクロアンペアー以上の電流が、被験者に対して負荷されることを防止している。前記パルスの周波数は、デジタライザーのナイキスト周波数として選択される。これらのパルスは、脳波信号がこの周波数において最初のデシメーション（decimation）の初段ステージのみでそれ自身にエイリアスする（alias）のであるから、脳波信号をインターフェアーすることはなく、そして、続いてデジタル信号プロセッサーによって完全に濾波されるであろう。
被験者のインターフェースコネクターコード信号ラインのそれぞれは、レシーバー回路９６、好適な実施例ではＤ−フリップ−フロップへの入力時に、デジタル  コンバーター１４に装備されたレジスター９０，９２，９４によって論理値”０”に引き降ろされる（pulled down）。ついで、共通のドライブライン［ＳＥＮ−ＤＲＶ］は、パルスジェネレーターによって高速ドライブするため、被験者インターフェアーコネクターコードライン［ＳＥＮ−０：２］は、バイナリーコードを監視装置１０に送信することになる受電回路（receiver circuit）で読み取りされる。ドライブ信号にショートされた被験者インターフェアーコネクターコードラインのそれぞれは、論理的”１”として読み取りされる。被験者インターフェアーコネクターコードラインが開いたままであると、論理値”０”として読み取りされる。このようなコーディング・シェーマ（coding scheme）により、つぎに示した８種の互いに異なるＰＩＣケーブルのタイプが構成できる。
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つぎに、図５を参照しながら、適当なＰＩＣを決定するためのプロセスを説明する。ステップ６２において、監視装置１０に装備されたＣＰＵは、前記ＰＩＣを定期的に読み取る。好適な実施例では、１．７５秒毎である。ステップ６４において、監視装置に装備されたＣＰＵは、つぎに示した図６に記載の方法によって、ＰＩＣ  ＩＤを読みとる。仮にこのＰＩＣ  ＩＤがステップ６６で論理値”０００”であるとすると、即ち、ＰＩＣと未接続であることが示されたとすると、システムは１．７５秒毎にこのプロセスを繰り返し、引き続き、新しいＰＩＣ  ＩＤを読み取りするようになる。
もし仮に、ステップ６６において、ＰＩＣ  ＩＤが論理値”００１”であると決まると、２−チャンネル  基準脳波双極電極セットが検知され、監視装置１０は、ステップ７０の２−チャンネル  基準脳波のプロセッシング過程を構成するための配向となる。デジタル信号変換器は、ステップ７２において基準モードにセットされる。もし仮にステップ７４において前記ＰＩＣ  ＩＤが論理値”０１０”であると、当該システムは、２−チャンネル  双極脳波電極セットを認識し、監視装置１０は、ステップ７６の２−チャンネル  双極脳波のプロセッシング過程を構成するための配向となる。ついで、デジタル信号変換器は、ステップ７８の双極モードにセットされる。
もし仮に、ステップ８０において、ＰＩＣ  ＩＤが論理値”０１１”であると決まると、１−チャンネル  脳波プロセッシングケーブルが検知され、監視装置１０は、ステップ８２の１−チャンネル  脳波プロセッシング過程を構成するための配向となる。デジタル信号変換器は、ステップ８６においては、双極モードにセットされる。仮に他のＰＩＣ  ＩＤが検出されると、エラー・メッセージが作成されて、ステップ８７で示すように、不当なＰＩＣ  ＩＤが検出されたこと、及び脳波図を作成できないことを示唆する表示がディスプレー上に表示されるようになっている。監視装置１０に装備されたＣＰＵが、ＰＩＣ  ＩＤが正しくそいて妥当に機能していることを検出すると、この監視装置は、ＰＩＣ  ＩＤが新しいＰＩＣ  ＩＤであるか否かをチェックすようになっている。もし新しいＰＩＣ  ＩＤであることが認識されると、監視装置は、誘導電極のインピーダンス・テスト（ステップ８９）を含むステップ８８がセルフテストが開始される。この一連のステップの後、当該システムは、１．７５秒遅れて、追加さえた複数のＰＩＣ  ＩＤを読み取りすべくステップ６２にリターンするようになっている。
他の実施例には、複数のＰＩＣ  ＩＤに対応できるようにすべく４本のピン部材が配置されており、デジタル信号変換器１４は、ピッグテール、ＰＩＣ、又はコネクタータイプが互いに異なる組合せとして最大１５組まで認識することができるようになっている。
上述した発明はその好適な実施例に基づいて説明されているが、当業者によれば、様々な改変されたり修飾されるであろう。これらの改変及び修飾はいずれも、添付された各クレームの精神の中に含まれるものである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
0003955962.tif 000006
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
0003955962.tif 000010
【図５】
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【図６】
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