特許 6222546 電気インピーダンストモグラフィ測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6222546

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】電気インピーダンストモグラフィ測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/05 20060101AFI20171023BHJP

   A61B 5/0408 20060101ALI20171023BHJP

   A61B 5/0478 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 B

   A61B5/04 300M

   A61B5/04 300R

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-129976(P2013-129976)

(22)【出願日】2013年6月4日

(65)【公開番号】特開2014-233619(P2014-233619A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2016年6月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】598041566

【氏名又は名称】学校法人北里研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100088753

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 豊

(72)【発明者】

【氏名】根武谷 吾

【審査官】 樋熊 政一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１１０２０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０７−０１５００１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−３３９６５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０４−５／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体への接触が可能な導電性布電極を備え、該導電性布電極を複数個並列して導電性布電極群を形成し、この導電性布電極群を備えて成る布製測定ベルトと、
該布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板を備え、該フレキシブル基板は、前記導電性布電極に接触可能な接触手段を含んで構成され、
該接触手段を電極ケーブルコネクタにより構成し、該電極ケーブルコネクタが前記導電性布電極と前記フレキシブル基板の信号線とを接続し、
前記接触手段は、前記導電性布電極が被測定対象である生体に接触する場合に、生体に通電可能な電流を前記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を前記導電性布電極を介して受け取ることを可能とする電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【請求項2】

生体への接触が可能な導電性布電極を備え、該導電性布電極を複数個並列して導電性布電極群を形成し、この導電性布電極群を備えて成る布製測定ベルトと、
該布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板を備え、該フレキシブル基板は、前記導電性布電極に接触可能な接触手段を含んで構成され、
前記接触手段を電極ケーブルコネクタにより構成するとともに、前記フレキシブル基板を伸張可能に形成し、
前記接触手段は、前記導電性布電極が被測定対象である生体に接触する場合に、生体に通電可能な電流を前記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を前記導電性布電極を介して受け取ることを可能とする電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【請求項3】

さらに、前記導電性布電極、前記接触手段の少なくとも一部を介して生体に電流が供給される場合に、前記の導電性布電極、前記接触手段を介して検出される生体インピーダンスに関する電圧信号を測定し、測定した電圧信号を電気インピーダンストモグラフィ画像の作成に必要な情報として解析処理する測定信号処理回路を具備していることを特徴とする請求項１または２に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【請求項4】

前記接触手段が電極パッドにより形成され、該電極パッドが前記導電性布電極と前記フレキシブル基板の信号線とを接続することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【請求項5】

さらに、前記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位のひずみを検出するひずみ確認センサを備え、該ひずみ確認センサにより生体の測定部位のひずみを検出し、生体の測定部位の周囲形状を推定可能とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【請求項6】

さらに、前記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位の位置を検出する位置確認センサを備え、該位置確認センサにより生体の測定部位の位置を検出し、生体の測定部位の周囲長を推定可能とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気インピーダンスダントモグラフィ測定装置。

【請求項7】

さらに、前記フレキシブル基板が、電極位置を検出する電極位置確認センサを備え、該電極位置確認センサが電極数と電極の位置を検出し、有効な電極数と電極の位置を推定可能とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気インピーダンストモグラフィ測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気インピーダンストモグラフィ［Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（以下、本明細書中で「ＥＩＴ」と称す。）：電気インピーダンス断層撮影法］を実行するため、ベルトを測定対象である生体の体の一部に巻きつけて当該部位の断層画像データを測定する測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＥＩＴの基本原理は、少なくとも二つの電極（１１２Ａ、１１２Ｂ）を介して測定対象部位（例えば、胸部）に微弱な定電流を流し（図１）、それによって生じた電位差を他の複数の電極（１１２Ｃ〜１１２Ｈ）で検出し（図２）、電流供給と電位差検出用の電極対を回転させることで測定対象部位の断層面における抵抗率やその変化率の分布を画像化している（図３）。

【0003】

ＥＩＴ測定では、電極を８個から６４個利用することが一般的に行われている。これらの電極を測定対象部位の周囲に付着し、かつそれらの電極と個々に電極ケーブルを接続して、測定信号処理回路に接続している。したがって、従来のＥＩＴ測定では、長時間の作業と高い測定コストを余儀なくされ、例えば、病院内において患者のデータを簡易に測定することが困難であった。

【0004】

近年では、電極アッセンブリをモジュール化して電極の脱着を容易にする方法や、複数の電極ケーブルを一つに統合したケーブルモジュールを利用する方法が提案され、測定の簡易化が試みられている。

【0005】

この点、従来、ＥＩＴで使用する多数の電極ケーブルを、複数個毎にモジュール化して電極と接続する発明（特許文献１）や、ＥＩＴ測定の際に必要である多数の電極を体表に接続する手続きを簡略化し、体型毎に長さの異なる電極アッセンブリの保有コストを削減させるために、複数個毎に電極をモジュール化する発明（特許文献２）が提案されている。

【先行技術文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−２２８５１４

【特許文献2】特表２００９−５２３０３７

【0007】

しかしながら、上記先行技術には、少なくとも、次の問題点が指摘されている。
（１）統合した電極モジュールがもつ厚み（直径）が、特にＩＣＵ患者などに長時間利用する場合に皮膚に対して局所圧力となって負荷としてかかるため、褥瘡などのリスクが増大する（特許文献１）。
（２）電極アッセンブリが高コストである（特許文献２）。
（３）電極と電極ケーブルとの接続が煩雑である（特許文献２）。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、低コストにして、長時間使用に適し、高い滅菌処理に耐えうる構造を有し、簡易にＥＩＴ測定を実現することが可能な電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【0009】

本発明の他の目的は、測定手段を布製測定ベルト内に収容してコンパクトな形状に形成できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【0010】

本発明のもう一つ他の目的は、低コストでＥＩＴ測定を実現でき、周囲長や形状の異なる対象者や部位のＥＩＴ測定に対応できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【0011】

本発明のもう一つ他の目的は、小児から大人、老人まで対応でき、男女の体型差にも対応が可能で測定対象者域の広い電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【0012】

本発明のもう一つ他の目的は、測定対象部位が頭部、頸部、胸部、腹部、上下肢に至るまで測定適用対象となる電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【0013】

本発明のさらにもう一つ他の目的は、養生テープやドレイン管固定部分などを避けて電極配置を選択し、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ：有限要素法）解析などにおいても厳密な抵抗率分布の算出を可能とする電気インピーダンストモグラフィ測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置は、生体への接触が可能な導電性布電極を備え、該導電性布電極を複数個並列して導電性布電極群を形成し、この導電性布電極群を備えて成る布製測定ベルトを含んで構成されている。

【0015】

本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置は、上記布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板を備え、該フレキシブル基板は、上記導電性布電極に接触可能な接触手段を含んで構成され、該接触手段は、上記導電性布電極が被測定対象である生体に接触する場合に、生体に通電可能な電流を上記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を上記導電性布電極を介して受け取ることを可能とする。

【0016】

本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置は、上記導電性布電極、上記接触手段の少なくとも一部を介して生体に電流が供給される場合に、上記の導電性布電極、上記接触手段を介して検出される生体インピーダンスに関する電圧信号を測定し、測定した電圧信号を電気インピーダンストモグラフィ画像の作成に必要な情報として解析処理する測定信号処理回路を具備する。

【0017】

上記接触手段は電極パッドにより形成され、該電極パッドが上記導電性布電極と上記フレキシブル基板の信号線とを接続するようにするとよい。

【0018】

上記接触手段を電極ケーブルコネクタにより構成し、該電極ケーブルコネクタが前記導電性布電極と上記フレキシブル基板の信号線とを接続するようにすることもできる。

【0019】

上記接触手段を電極ケーブルコネクタにより構成し、上記フレキシブル基板を伸張可能に形成するようにすることもできる。

【0020】

上記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位のひずみを検出するひずみ確認センサを備え、該ひずみ確認センサにより生体の測定部位のひずみを検出し、生体の測定部位の周囲形状を推定可能とするようにすることもできる。

【0021】

上記フレキシブル基板が、被測定対象である生体の測定部位の位置を検出する位置確認センサを備え、該位置確認センサにより生体の測定部位の位置を検出し、生体の測定部位の周囲長を推定可能とするようにすることもできる。

【0022】

上記フレキシブル基板が、電極位置を検出する電極位置確認センサを備え、該電極位置確認センサが電極数と電極の位置を検出し、有効な電極数と電極の位置を推定可能とするようにすることもできる。

【0023】

さらに、上記布製測定ベルトは、選ばれた上記導電性布電極に接続される信号線を備え、該信号線は伸縮性を有する同軸ケーブルとして形成されているようにすることもできる。

【0024】

本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を被測定対象に複数本巻装して使用する、あるいは複数本を一体成形することにより３次元のＥＩＴ情報を得られるようにすることもできる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば次の効果を奏する。
（１）低コストにして、長時間使用に適し、高い滅菌処理に耐えうる構造を有し、簡易にＥＩＴ測定を実現することが可能な電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
（２）測定手段を布製測定ベルト内に収容してコンパクトな形状に形成できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
（３）低コストでＥＩＴ測定を実現でき、周囲長や形状の異なる対象者と部位に適応できる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
（４）測定対象者として、小児から大人、老人まで対応でき、男女の体型差にも対応が可能で測定対象者域の広い電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
（５）測定対象部位が、頭部、頸部、胸部、腹部、上下肢に至るまで測定適用対象となる電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。
（６）養生テープやドレイン管固定部分などを避けた電極配置を選択でき、ＦＥＭ解析などにおいても厳密な抵抗率分布の算出が可能な電気インピーダンストモグラフィ測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】ＥＩＴの概念略図を示し、ＥＩＴ測定における電極装着例を示す。

【図2】ＥＩＴ測定における電流供給と電圧検出の組み合わせ例を示す概略図である。

【図3】ＥＩＴ画像を示し、輝度を最大呼気に対する最大吸気のインピーダンスの変化率により示した画像である。

【図4】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置の概略を示す斜視図である。

【図5】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置の布製測定ベルト、フレキシブル基板、測定信号処理回路の構成を示す概略図である。

【図6】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を構成する布製測定ベルトとフレキシブル基板との位置関係を示す断面略図である。

【図7】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を構成する布製測定ベルトの電極構造を示す略図である。

【図8】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を構成する布製測定ベルトが等張性ゴムベルトにより形成されていることを示す概念略図である。

【図9】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を構成するフレキシブル基板の断面拡大略図を示す。

【図10】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置を構成する導電性布電極とフレキシブル基板上の接触手段（電極パッド）との位置関係を示し、導電性布電極が接触手段と接触しながら可動することを示す概念略図である。

【図11】導電性布電極と生体表面と接触手段との位置関係を示す断面略図である。

【図12】本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置の使用状態を示す略図である。

【図13】測定したＥＩＴ画像の一例を示し、最大呼気に対する最大吸気時のデータを使用した画像を示す。

【図14】胸部Ｘ線ＣＴ画像を示す。

【図15】フレキシブル基板の他の例の断面拡大略図を示す。

【図16】フレキシブル基板の配線構造と測定信号処理回路の関係を示し、電極パッドを一つの測定信号処理回路に接続した例を示す概略図である。

【図17】フレキシブル基板の配線構造と測定信号処理回路の関係を示し、測定信号処理回路を電極パッド上に分散設置した場合を示す概略図である。

【図18】フレキシブル基板と導電性布電極との接続例を示す概略である。

【図19】フレキシブル基板の電極パッドと信号線（電極ケーブル線）との接続関係を示し、（ａ）は電極パッドが蛇腹構造の信号線（電極ケーブル線）により接続されている例を示す概略図、（ｂ）はその断面略図である。

【図20】フレキシブル基板の電極パッドと信号線（電極ケーブル線）との接続関係を示し、（ａ）は電極パッドが波線構造の信号線（電極ケーブル線）により接続されている例を示す概略図、（ｂ）はその断面略図である。

【図21】フレキシブル基板の電極パッドと信号線（電極ケーブル線）との接続関係を示し、（ａ）は電極パッドが螺旋構造の信号線（電極ケーブル線）により接続されている例を示す概略図、（ｂ）はその断面略図である。

【図22】フレキシブル基板上の電極パッド上にひずみ確認センサ（ゲージ）を設置した状態の概略図である。

【図23】８点のひずみ確認センサの設置点９０Ａ〜９０Ｈから算出された局所曲率を元に推定して得られる胸郭形状Ｐ２と実際の胸郭Ｐ１を示す図である。

【図24】周囲長測定センサを設置したフレキシブル基板の正面略図である。

【図25】周囲長測定センサを設置したフレキシブル基板を巻回した状態を示す平面略図である。

【図26】導電性布電極を狭幅に設置した布製測定ベルトの正面略図である。

【図27】導電性布電極の位置確認センサを配置したフレキシブル基板と導電性布電極の関係を示す概略図である。

【図28】導電性布電極を狭幅に設置した布製測定ベルトを体表面５Ａに巻き付けた状態を示す断面略図である。

【図29】導電性布製電極が体表面に接触した状態と非接触状態を示す概略図である。

【図30】体表面上の導電性布電極の一つが皮膚と十分な接触状態を保てない場合に、均等な間隔で配置された電極を選択してＥＩＴ測定に用いる概念図である。

【図31】体表面上で低接触状態の領域が広い場合に、接触状態が良好な残りの電極をＥＩＴ測定に用いる概念図である。

【図32】狭幅に設置した導電性布電極群が測定対象物に良好に接触している場合に隣り合う電極対を導通させて１つの電極としてＥＩＴ測定に用いる状態を示す概念図である。

【図33】フレキシブル基板は端部を切断することによっても使用可能であることを示す。

【図34】布製測定ベルトを構成する導電性布電極に伸縮性のある信号線［同軸ケーブル（電極ケーブル）］をラミネートフィルムなどで接着した状態を示す概念図である。

【図35】導電性布電極と非導電性繊維が一体生地として織り込まれたものを必要なベルト幅分だけ切断して使用できることを示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0027】

以下に、本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置の実施例について図面を用いて説明する。

【0028】

本発明に係る電気インピーダンストモグラフィ測定装置１は、電極を内蔵した布製測定ベルト（電極内蔵ベルト）１０と、この布製測定ベルトに包囲されるフレキシブル基板２０を含んで構成され、測定信号処理回路３０は信号を測定し解析処理する（図４）。図４中の符号７は解析表示装置を構成するＥＩＴ画像表示ディスプレイ、８Ａは胸部ＥＩＴ画像である。

【0029】

このうち、前記布製測定ベルト１０は、生体への接触が可能な導電性布電極１２を複数個並列して形成した導電性布電極群１１を備えている（図５）。

【0030】

前記布製測定ベルト１０は、導電性繊維から構成される導電性布電極１２と非導電性繊維部分１３から構成され（図５、図６、図７）、ユーザーの肌に優しく、高い量産性を備えている。前記布製測定ベルト１０は洗濯可能に形成され、ユーザーにとっても低い測定コストを実現できる。また前記導電性布電極１２は、生体（体表）５と電気的密着性を維持するために局所的に圧力がかかるような構造を有する（図６、図７）。前記導電性布電極１２は、高い殺菌性と生体適合性を有する銀メッキ糸を使用することが一般的であるが、金、アルミ、銅などのメッキ糸や導電性インクで染めた糸や布などを用いることもできる。

【0031】

前記フレキシブル基板２０は、前記布製測定ベルト１０に包囲され（図４）、前記導電性布電極１２に接触可能な接触手段２１を含んで構成される（図５、図６）。該接触手段は、前記導電性布電極が被測定対象である生体５に接触する場合に、生体に通電可能な電流を前記導電性布電極に供給し、生体表面より得られる生体インピーダンスに関する電圧信号を前記導電性布電極を介して受け取ることを可能としている。符号２０Ａは基板本体、２８は前記測定信号処理回路３０への接続コネクタ、図６中の符号３５，３６は空気層である

【0032】

前記測定信号処理回路３０は、前記導電性布電極１２、前記接触手段２１の少なくとも一部を介して生体に電流が供給される場合に、前記の導電性布電極、前記接触手段を介して検出される生体インピーダンスに関する電圧信号を測定し、測定した電圧信号を電気インピーダンストモグラフィ画像の作成に必要な情報として処理する。

【0033】

前記接触手段２１は電極パッド２２により形成され、該電極パッドは前記導電性布電極１２と前記フレキシブル基板２０の信号線２７とを接続する（図５、図６、図１０、図１１）。

【0034】

ＥＩＴ測定装置１をＥＩＴ測定ベルトとして形成し、ＥＩＴ測定ベルトを用いて実際に測定した、胸部ＥＩＴの測定例を図１２に示す。ここでは、８個の電極を用いている。ＥＩＴ測定ベルト１は、健常男性１名の胸部第４肋間上に巻き付け、ドライブ電流を０．５ｍＡ、測定周波数を４５０ｋＨｚとして１２枚／秒でＥＩＴデータを測定した。画像再構成法には、最も一般的な逆投影法（ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を用い、１６＊１６ピクセルの画像を平滑化して１２８＊１２８ピクセルとしてリアルタイム表示した。図１３は、測定したＥＩＴ画像の一例であり、最大呼気に対する最大吸気時のデータを使用して画像化した。呼吸によって左右の肺に空気が入ると、電気インピーダンスが大きくなる。電気インピーダンス変化が大きくなる程、白から黒色へ変化するように表示した。図１４は胸部Ｘ線ＣＴ画像を示すが、図１３の画像８Ｃと図１４の画像８Ｄを比較すると、図１３の画像８Ｃでは図１４の画像８Ｄに比べ、吸気時の肺野に近い形状がＥＩＴ画像として測定されている。

【0035】

ＥＩＴ画像を再構成する際は、リアルタイム処理に適する逆投影法が多く用いられ、電極間隔が均等であるという拘束条件を必要とされるので布製測定ベルト１０は、片方を固定し、もう片方を伸張させても電極間隔が均等になるように局所的な張力を変化させた構造を有するように形成する（図８）。

【0036】

この電極内蔵ベルトと測定信号処理回路までの配線方法としては、
（１）フレキシブル基板を用いる方法（段落００３７〜００５１）、
（２）配線を伸張性ラミネートフィルム加工などで固定する方法（段落００５２）、
のいずれであってもよいことは勿論である

【0037】

（１）フレキシブル基板を用いる方法：
Ａ．フレキシブル基板は、非常に薄くフレキシブルであるため、高い電磁波シールド性と高密度配線性を有し、複雑な体系にフィットできる利点を有する。また、約２００度の高熱の滅菌に耐え、高い防水性を有するため、病院内でＭＲＳＡ（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌）などの感染リスクを回避したまま多数回の利用が可能となる。

【0038】

このフレキシブル基板の一例を図５に示す。布製測定ベルト１０の導電性電極１２とは電極パッド面の一部で接触する。電極パッド面はそれぞれフレキシブル基板内に設置された信号線（電極ケーブル）２７を介して測定信号処理回路３０に接続される。通常、フレキシブル基板は伸張しないため、布製測定ベルト（電極内蔵ベルト）が伸張した場合、ベルト内の電極間隔が変化するため、その接続面を位置するように電極パッドが設定される（図１０）。さらに導電性電極１２を図１１に示すように綿状とすることで、電極１２と電極パッド２２との接触を安定させることができる。この電極パッド２２と電極ケーブル２７は、片面基板であればパッド面を避けるように設置されるが、両面基板あるいは多層基板を利用すれば、パッド上でも設置できる。このため、基板幅を自由に設定できる。図９に示すように、フレキシブル基板２０の電極ケーブル配線層２０Ｂは、シールド層２０Ｃで囲んで配置され高い電磁波シールドを備える。さらに信号線２７を通じて送られる信号をフィードバックしてスクリーンドライブ層２０Ｅ（図１５）に伝達すれば、理論上は信号線とスクリーンドライブ層との電位差がゼロとなるため、さらに高度の耐雑音性を有する信号伝送が可能となる（図１５）。図９、図１５中の符号２０Ｄは絶縁層である。

【0039】

加えてフレキシブル基板は、電子回路も内蔵（実装）することが容易である。
図１６にその一例を示す。前記測定信号処理回路３０から伝送された定電流信号は、フレキシブル基板２０内に設置された信号線２７を介して導電性布電極１２から生体（体表）５に伝達される。この結果生じた電圧は、導電性布電極１２を介して電極パッド２２に伝えられ、フレキシブル基板内に設置された信号線２７を介して、測定信号処理回路３０に導入される。また測定信号処理回路３０（３１）の一部あるいは全体は、電極パッド上にも設置ができる（図１７）。これにより、特にアナログ信号の伝送路長を最短にできるため、さらなる高いＳＮ比の実現が可能となる。

【0040】

フレキシブル基板２０と導電性布電極１２を接続する方法として、次の２つの方法を提案できる。
（ａ）個々の導電性布電極と電極パッド（コネクタ）を単一ケーブルあるいは同軸ケーブルで接続する方法：
この場合、ケーブル長に余裕を持たせることにより、測定対象の周囲長バリエーションや伸張に対応する（図１８）。導電性布電極１２と電極パッド２２が一点で固定されるため、電極内蔵ベルト伸張による接点変動の影響を少なくすることができる。図１８において、符号１５は導電性布電極１２との接点、１７は同軸ケーブル、２３は電極ケーブルコネクタである。
（ｂ）フレキシブル基板を伸張できる構造とする方法：
通例、フレキシブル基板は伸張しないが、電極パッドを蛇腹構造の電極ケーブル線で接続したり（図１９）、電極パッドを波線構造の電極ケーブル線で接続したり（図２０）、電極パッドを螺旋構造の電極ケーブル線で接続したり（図２１）することでフレキシブル基板２０に伸張性を持たせることが可能となる。このような構造とすることにより、上記（ａ）の場合に比べ、同軸ケーブルが不要となり、よりシンプルな信号伝送構造を形成することが可能となる。さらにこの条件で、図１６、図１７に示すように、測定信号処理回路３０（３１）を電極パッド上に設置すれば、さらに高いＳＮ比を実現できる。

【0041】

Ｂ．上記Ａで述べたフレキシブル基板構造に加えて、
ｂ−１．測定対象物の形状を測定する機能、
ｂ−２．測定対象物の長さを測定する機能、
ｂ−３．多数の電極の間隔と体表面との接着状況を測定する機能、
を含めることが可能である。

【0042】

ｂ−１．測定対象物の形状を測定する機能：
フレキシブル基板２０の電極パッド２２周辺に、図２２に示すように、ひずみ確認センサ（ゲージ）４１を内蔵する。すなわち、前記フレキシブル基板２０は、被測定対象である生体５の測定部位のひずみを検出するひずみ確認センサ４１を備え、このひずみ確認センサにより生体の測定部位のひずみを検出し、生体の測定部位の周囲形状を推定可能とする。これにより、局所的な曲率測定が可能となるため、各曲率を用いて測定対象物の形状を推定することが可能となる。図２３は、胸郭の各点９０Ａ〜９０Ｈで測定された曲率から胸郭形状を推定した結果をＰ２として示している。ひずみ確認センサ（ゲージ）は、フレキシブル基板上に接着する形態だけでなく、フレキシブル基板のプリントパターンとして内蔵することが可能であるため、効率的な設置と配線を可能とする。

【0043】

ｂ−２．測定対象物の長さを測定する機能：
図２４のようにフレキシブル基板の前方Ｍと後方側Ｎに、細かく位置検出用の電極パッドを組み込む（例えば、５ｍｍ間隔）。ＭとＮとの間は非接触であるが、Ｍ、Ｎ間の電極距離が非常に小さい場合は各電極間のインピーダンスを非接触でも測定できる。図２５のように被測定対象（生体）５に測定ベルトを巻いた場合、電極Ｍ１と電極Ｎ１−Ｎ４の組み合わせにおいて、図２５における電極Ｍ１と電極Ｎ４の組み合わせが最もインピーダンスが小さくなる。電極パッドは厳密な間隔で配置されているため、正確な周囲長を知ることができる。周囲長を測定する場合、導電性ゴムなどを用いる場合が多い。導電性ゴムは経年変化があるためにキャリブレーションを定期的に行うことが必要であるが、本発明では不要である。かくして、前記フレキシブル基板２０は、被測定対象である生体の測定部位の位置を検出する位置確認センサ４３を備え、この位置確認センサにより生体の測定部位の位置を検出し、生体の測定部位の周囲長を推定可能とする（図２５参照）。

【0044】

ｂ−３．多数の電極の間隔と体表面との接着状況を測定する機能：
測定対象物が、新生児、幼児、成人、老人に渡る場合、測定対象周囲長が異なる。これらのバリエーションに対応するためには、多数のベルト長を有する測定ベルトを用意する必要があるが、在庫スペースの確保や在庫コストの増大が問題となる。そこで本発明では、次のような構造を有することでこれらの問題を解決する。図２６に示すように、非常に幅の狭い導電性布電極１２を密に設けた導電性布電極群と電極パッド２２を備えたベルト構造とする。未知の測定対象物に測定ベルトを巻いた場合、導電性布電極１２と体表面が設置する箇所が限定される。この場合、次のように測定に利用する電極パッド群５０を定める。まずフレキシブル基板上に均等に設置された電極パッド間の電気インピーダンスを測定する（図２７）。もし電極パッド対（５０ｂと５０Ｃ）の電気インピーダンスがゼロに近く、電極パッド対（５０ａと５０ｂ，５０ｃと５０ｄ，５０ｄと５０ｅ）の電気インピーダンスが大きければ、導電性布電極１２Ａはその場所に位置する。これにより、正確な布電極の配置状況が把握できる。かくして、前記フレキシブル基板２０は、電極位置を検出する電極位置確認センサ４５を備え、この電極位置確認センサが電極数と電極の位置を検出し、有効な電極数と電極の位置を推定可能とする（図２７参照）。

【0045】

さらに電極ベルト長と測定対象の周囲長が異なる場合、そのエリアの電極パッド間の電気インピーダンスは非常に大きくなる。これにより、実際の電気インピーダンス測定に利用できる電極パッドの範囲と導電性布電極の間隔を特定することが可能となる（図２９で導電性布電極１２Ｂ−１２Ｃの区間が被測定対象に触れていない状態）。さらに、導電性布電極間の電気インピーダンスを測定することにより、皮膚との接着状態を同定することが可能となる（図２９で布電極１２Ａ−１２Ｂ間の電気インピーダンスよりも布電極１２Ｇ−１２Ｈ間のそれがはるかに大きい）。

【0046】

本発明に係る布製測定ベルトでは導電性布電極は間隔を均等に配置する。この点、例えば寝たきり患者や人工呼吸器装着患者では、特に背中部分にベルトを通過させる際に皮膚と布電極との摩擦状況によって、必ずしも均等に配置されない場合がある。また、ドレイン間挿入時の固定テープ、開胸時の保護テープ塗布、心電図モニタ用の電極など、正確なインピーダンス測定を妨げる領域が存在する場合がある。このような条件下でも、先に述べた方法を用いることで、体表面と良好な接続状況を有する電極の特定と最適な電極間距離を有する電極ペアを特定することができる。

【0047】

図３０〜図３２にその一例を示す。図３０では、布電極１２Ｃ周辺の体表面に保護テープなどで導電性布電極と皮膚との間で十分な接触状態を保てない場合、均等に配置されうる布電極１２Ｂ、１２Ｄ、１２Ｆ，１２Ｈ，１２Ｊ，１２Ｌ，１２Ｎ，１２Ｑの８個の電極をＥＩＴ画像再構成用に用いる。これにより、電極間隔が均等に保たれるので、ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法によるＥＩＴ画像のリアルタイム表示が可能となる。

【0048】

図３１では、電極１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋの広い領域で十分な接触状態が保てない場合を示している。この場合、図３０のように均等な電極配置が保てないので、残りの電極を全て利用してＥＩＴ測定に必要なデータを測定する。段落「００４４」で述べたように、正確な電極位置を測定することができるので、これらの情報を有限要素モデルに入力することで逆問題を解き、対象となる断層画像の適切な導電率分布を求めることができる。

【0049】

図３２では、仮に全ての導電性布電極が測定対象物と良好な接触状態を保てる場合、全ての電極を独立して測定用電極として用いて高い解像度のＥＩＴ画像を得ることもできるし、隣り合う複数の電極をアナログスイッチなどで導通させることで擬似的に大きな電極として用いることで、低解像度でも高い時間分解能を有するＥＩＴ画像を測定することが可能となる。以上のように、測定対象物と布電極の接触状況や要求されるＥＩＴ画像情報に応じて適切な電極配置を作ることが可能となる。

【0050】

電極数と電極間隔が不均等でも、有効な電極数と電極位置情報を知ることができるので、有限要素法（ＦＥＭ）などで用いるコンピュータモデルにこれらの情報を反映させることで、より正確な断層画像面の導電率分布を推定することが可能となる（図３１）。

【0051】

さらに、小児のように、測定対象周囲長が小さい場合には、図３３に示すように先端から布製測定ベルト（電極ベルト）１０とフレキシブル基板２０を不使用な箇所だけ切断しても、基本機能を維持できる。

【0052】

（２）配線を伸張性ラミネートフィルム加工などで固定する方法（フレキシブル基板を利用しない場合の接続方法）：
複数の同軸ケーブルを、伸縮自在のラミネート紙などで熱圧着する。各同軸ケーブルは、各電極と一点１５０のみ接続できるようにあらかじめ被覆を剥がしておく（図３４）。これにより、洗濯が可能で、電極間が一定に保たれる薄いベルトができる。フレキシブル基板を使用しない分、低コスト化が図れる。このベルトの信号コネクタを介して測定信号処理回路３０に接続してＥＩＴ測定する。簡易的なＥＩＴ情報を得るのに適している。

【0053】

図３５に示すように、布製測定ベルト１０は、導電性電極１２と非導電性繊維１３が一体となった生地として織りこみ必要なベルト幅分だけカットすることにより所望の幅を持った布製測定ベルトが得られるので、低コスト化をはかることができる。

【符号の説明】

【0054】

１ 電気インピーダンストモグラフィ測定装置
５ 生体
５Ａ 体幹
７ ディスプレイ
８ 胸部ＥＩＴ画像
１０ 布製測定ベルト
１１ 導電性布電極群
１２ 導電性布電極
１３ 非導電性繊維
２０ フレキシブル基板
２１ 接触手段
２２ 電極パッド
２３ 電極ケーブルコネクタ
２７ 信号線
３０ 測定信号処理回路
３５ 空気層
３６ 空気層
４１ ひずみ確認センサ
４３ 位置確認センサ
４５ 電極位置確認センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】