微弱な交流電流に対する人体組織のインピーダンス変化を測定することで、血液量の変動を反映する心臓インピーダンス信号を取得することができます。人体は多数の細胞で構成されており、生体組織の電気的モデルは図2に示す等価回路で表すことができます。
このモデルは、以下の3つの要素を用いてバイオインピーダンスを説明します。
- Cm = 細胞膜の並列容量
- Re = 細胞外液の抵抗
- Ri = 細胞内液の抵抗
これらの値は個々の細胞を表すものではなく、組織全体の等価的な電気特性を表しています。これは3要素RCバイオインピーダンスモデルとして知られています。
本システムは、4電極法を用いて人体のバイオインピーダンスを測定します。この方法の原理は、一方の電極対に励起電流を流し、もう一方の電極対を用いて電圧を取得することです。
図3に示すように、ICG信号取得のための標準的な構成として、4つの3M製 Ag/AgClゲル電極が配置されています。
電極の役割：
- D1およびD4（励起電極のペアとして機能）→ 高周波交流電流を人体に注入する
- D2およびD3 → 胸郭の電圧を測定する
胸郭インピーダンスは心臓の活動によって変動するため、電位差もそれに応じて変動します。この変動する電位信号がICG信号です。
信号取得時の最適な電極配置は以下のとおりです。
• D1励起電極：左右の耳の後ろのくぼみに装着する。
• D4励起電極：上腹部に装着する。
• D2検出電極：両側の鎖骨の上方に左右対称に装着する。
• D3検出電極：剣状突起下のくぼみの両側に装着する。
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