JP2002078692A - 医療機器のノイズ低減と電極欠陥検出の方法と装置 - Google Patents
医療機器のノイズ低減と電極欠陥検出の方法と装置Info
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/276—Protection against electrode failure
-
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- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノイズを低減させ、生理的アクティビティ獲
得システム（１０）の電極欠陥を検出する方法と装置を
提供する。 【解決手段】 本方法では、ＲＬ電極（１８）を接続す
ることによってキャリヤ信号（Ｓ１）を対象（Ｐ）に送
り、対象に取り付けられた少なくとも一つの信号検知電
極（１２、１４、１６）によって、電気的アクティビテ
ィ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分（ＣSP）をもつ合成
信号（ＳC ）を検知する。合成信号を処理して、キャリ
ヤ信号成分から電気的アクティビティ成分を分けて、電
気的アクティビティ成分からノイズをフィルタリングす
る。キャリヤ信号成分を用いて、少なくとも一つの信号
検知電極のインピーダンス値を計算し、計算されたイン
ピーダンス値を既知の値と比較して、電極欠陥が存在す
るかどうかを調べる。ノイズの低減と電極欠陥の検出に
フィルタを使うことにより、従来技術のシステムと比較
すると、本発明はより小さな計算パワーですむ。
得システム（１０）の電極欠陥を検出する方法と装置を
提供する。 【解決手段】 本方法では、ＲＬ電極（１８）を接続す
ることによってキャリヤ信号（Ｓ１）を対象（Ｐ）に送
り、対象に取り付けられた少なくとも一つの信号検知電
極（１２、１４、１６）によって、電気的アクティビテ
ィ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分（ＣSP）をもつ合成
信号（ＳC ）を検知する。合成信号を処理して、キャリ
ヤ信号成分から電気的アクティビティ成分を分けて、電
気的アクティビティ成分からノイズをフィルタリングす
る。キャリヤ信号成分を用いて、少なくとも一つの信号
検知電極のインピーダンス値を計算し、計算されたイン
ピーダンス値を既知の値と比較して、電極欠陥が存在す
るかどうかを調べる。ノイズの低減と電極欠陥の検出に
フィルタを使うことにより、従来技術のシステムと比較
すると、本発明はより小さな計算パワーですむ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生理的なアクティ
ビティを測定するために使われる機器のノイズ低減と電
極欠陥の検出方法と装置に関する。
ビティを測定するために使われる機器のノイズ低減と電
極欠陥の検出方法と装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】人間とその他の対象の臓器機能は、しば
しば、電気的アクティビティによって制御されるか、さ
もなければ、それに関連する。例えば、人間と動物の神
経システムは、監視可能か、もしくは、測定可能な様々
な電気信号を生成する。同様に、心臓のリズミカルな鼓
動は、規則正しく連続する放電によって続けられる。人
間では右心房の洞結節で放電が始まる。放電は、（ヒス
束として周知の）房室結節と神経筋繊維束を介してそれ
らの室に向かう。電極を身体の様々な部分に取り付ける
ことによって、心臓の電気的アクティビティの記録を取
ることができる。この記録は心電図、即ち、ＥＣＧとし
て知られており、ＥＣＧは様々な診断と治療行為で使わ
れる。
しば、電気的アクティビティによって制御されるか、さ
もなければ、それに関連する。例えば、人間と動物の神
経システムは、監視可能か、もしくは、測定可能な様々
な電気信号を生成する。同様に、心臓のリズミカルな鼓
動は、規則正しく連続する放電によって続けられる。人
間では右心房の洞結節で放電が始まる。放電は、（ヒス
束として周知の）房室結節と神経筋繊維束を介してそれ
らの室に向かう。電極を身体の様々な部分に取り付ける
ことによって、心臓の電気的アクティビティの記録を取
ることができる。この記録は心電図、即ち、ＥＣＧとし
て知られており、ＥＣＧは様々な診断と治療行為で使わ
れる。
【０００３】患者に電極を正しく適用することは、ＥＣ
Ｇを適切に検出して測定するためにとても重要である。
もし、１つの電極が不適切に、即ち、不充分に身体に接
続されると、全くＥＣＧ信号が検出されないか、ノイズ
を含むＥＣＧ信号が検出される。これによって、誤診や
不適切な治療がなされることになり、これによって、深
刻な結果がもたらされることがある。
Ｇを適切に検出して測定するためにとても重要である。
もし、１つの電極が不適切に、即ち、不充分に身体に接
続されると、全くＥＣＧ信号が検出されないか、ノイズ
を含むＥＣＧ信号が検出される。これによって、誤診や
不適切な治療がなされることになり、これによって、深
刻な結果がもたらされることがある。
【０００４】誤ったＥＣＧの解釈を避けるために、電極
の欠陥状態を検出したり、識別する多くの装置と方法が
開発された。これらの装置と方法があるにもかかわら
ず、電極欠陥を適切に検出したり、電極欠陥と不充分な
電極接続に関連するノイズを低減することができなかっ
た。
の欠陥状態を検出したり、識別する多くの装置と方法が
開発された。これらの装置と方法があるにもかかわら
ず、電極欠陥を適切に検出したり、電極欠陥と不充分な
電極接続に関連するノイズを低減することができなかっ
た。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、対象の電気的なアクティビテ
ィを測定するために使用される電極の欠陥を検出する方
法と装置を提供する。また、本発明は、電極からの信号
ノイズを低減するメカニズムを提供する。前記方法は、
ＲＬ電極（一般的に、右脚の上、もしくは、近くに配置
されるのでそのように名づけられた）を対象に接続する
ことによって、キャリヤ信号を対象に送る処理を含む。
ＲＬ電極から、ＡＣキャリヤ信号が対象に送られる。一
旦、ＲＬ信号が対象に送られると、少なくとも一つの信
号検知電極を対象に取り付けることによって、電気的ア
クティビティ成分とキャリヤ信号成分の合成信号が検知
される。次に、電気的アクティビティ成分をキャリヤ信
号成分から分けることによって合成信号が処理される。
次に、少なくとも一つの信号検知電極のインピーダンス
値は、そのキャリヤ信号成分を用いて計算される。最後
に、計算されたインピーダンス値は既知の値と比較され
て、電極欠陥があるかどうか調べられる。
ィを測定するために使用される電極の欠陥を検出する方
法と装置を提供する。また、本発明は、電極からの信号
ノイズを低減するメカニズムを提供する。前記方法は、
ＲＬ電極（一般的に、右脚の上、もしくは、近くに配置
されるのでそのように名づけられた）を対象に接続する
ことによって、キャリヤ信号を対象に送る処理を含む。
ＲＬ電極から、ＡＣキャリヤ信号が対象に送られる。一
旦、ＲＬ信号が対象に送られると、少なくとも一つの信
号検知電極を対象に取り付けることによって、電気的ア
クティビティ成分とキャリヤ信号成分の合成信号が検知
される。次に、電気的アクティビティ成分をキャリヤ信
号成分から分けることによって合成信号が処理される。
次に、少なくとも一つの信号検知電極のインピーダンス
値は、そのキャリヤ信号成分を用いて計算される。最後
に、計算されたインピーダンス値は既知の値と比較され
て、電極欠陥があるかどうか調べられる。
【０００６】合成信号の処理には、第１の零点周波数を
もつ有限インパルス応答ローパスフィルタによる合成信
号のフィルタリングも含まれることが好ましい。高周波
ノイズを除去し、検知された電気的なアクティビティ成
分から検知されたキャリヤ信号成分を分離するためにロ
ーパスフィルタが用いられる。また、前記キャリヤ信号
の特徴を求めるためにローパスフィルタが用いられる。
特に、そのフィルタの第１の零点周波数とほとんど同じ
周波数をもつキャリヤ信号が生成される。２つの機能、
即ち、ノイズのフィルタリングを行い、キャリヤ信号を
除去する機能用にフィルタが使われるので、本発明で
は、従来技術による電極欠陥検出システムに比べて少な
い計算パワーで済む。少ない計算パワーで済むというこ
とは、１２本以上のリード線を備えるマルチリードシス
テムでは特にメリットがある。
もつ有限インパルス応答ローパスフィルタによる合成信
号のフィルタリングも含まれることが好ましい。高周波
ノイズを除去し、検知された電気的なアクティビティ成
分から検知されたキャリヤ信号成分を分離するためにロ
ーパスフィルタが用いられる。また、前記キャリヤ信号
の特徴を求めるためにローパスフィルタが用いられる。
特に、そのフィルタの第１の零点周波数とほとんど同じ
周波数をもつキャリヤ信号が生成される。２つの機能、
即ち、ノイズのフィルタリングを行い、キャリヤ信号を
除去する機能用にフィルタが使われるので、本発明で
は、従来技術による電極欠陥検出システムに比べて少な
い計算パワーで済む。少ない計算パワーで済むというこ
とは、１２本以上のリード線を備えるマルチリードシス
テムでは特にメリットがある。
【０００７】患者、即ち、対象に取り付けるように設計
された第１のＥＣＧ信号検知電極と第２のＥＣＧ信号検
知電極と第３のＥＣＧ信号検知電極を備えるシステムで
本発明を使うことができる。また、ＲＬ電極は患者に接
続される。ＲＬ電極は、信号生成器によって生成された
ＡＣキャリヤ信号を送るためのものである。キャリヤ信
号はＲＬ電極から出され、患者からの生理的で電気的な
アクティビティと共に検知電極で検知される。従って、
各検知電極からは、キャリヤ信号成分と電気的アクティ
ビティ成分をもつ合成信号が出力される。それらの電極
からの信号は、信号を処理し、モニターやプリンタやそ
の他の処理装置などの装置に送信可能な出力信号を生成
する信号処理部に送られる。また、信号処理部は、制御
装置、もしくは、警報装置に送信可能な電極欠陥信号を
生成し、それによって、光アラーム、もしくは、音声ア
ラーム等のアラームインディケータが起動される。
された第１のＥＣＧ信号検知電極と第２のＥＣＧ信号検
知電極と第３のＥＣＧ信号検知電極を備えるシステムで
本発明を使うことができる。また、ＲＬ電極は患者に接
続される。ＲＬ電極は、信号生成器によって生成された
ＡＣキャリヤ信号を送るためのものである。キャリヤ信
号はＲＬ電極から出され、患者からの生理的で電気的な
アクティビティと共に検知電極で検知される。従って、
各検知電極からは、キャリヤ信号成分と電気的アクティ
ビティ成分をもつ合成信号が出力される。それらの電極
からの信号は、信号を処理し、モニターやプリンタやそ
の他の処理装置などの装置に送信可能な出力信号を生成
する信号処理部に送られる。また、信号処理部は、制御
装置、もしくは、警報装置に送信可能な電極欠陥信号を
生成し、それによって、光アラーム、もしくは、音声ア
ラーム等のアラームインディケータが起動される。
【０００８】前述のことから明らかなことであるが、ノ
イズフィルタリングと協力して電極欠陥の識別を行う本
発明の方法とシステムを提供することはメリットがあ
る。詳細な記述と添付図面を検討することによって、本
発明のその他の特徴とメリットが明らかとなろう。
イズフィルタリングと協力して電極欠陥の識別を行う本
発明の方法とシステムを提供することはメリットがあ
る。詳細な記述と添付図面を検討することによって、本
発明のその他の特徴とメリットが明らかとなろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を詳細に説明
する前に、本発明は、以下の記述で開示されるか、もし
くは、図面に描かれたアプリケーションのコンポーネン
ト構成と詳細な配列に限定されないことを理解すべきで
ある。本発明は、その他の実施形態でも実施可能であ
り、また、様々な方法で実施、もしくは、実行すること
ができる。また、ここで使用される言葉遣いや専門用語
は、説明するためのものであって、限定するためのもの
と見なすべきではないことを理解すべきである。
する前に、本発明は、以下の記述で開示されるか、もし
くは、図面に描かれたアプリケーションのコンポーネン
ト構成と詳細な配列に限定されないことを理解すべきで
ある。本発明は、その他の実施形態でも実施可能であ
り、また、様々な方法で実施、もしくは、実行すること
ができる。また、ここで使用される言葉遣いや専門用語
は、説明するためのものであって、限定するためのもの
と見なすべきではないことを理解すべきである。
【００１０】図１は本発明を実現するシステム１０を示
す。システム１０は、人間の患者Ｐ等の生きている対象
からＥＣＧ信号を獲得してフィルタリングし、信号獲得
中に起こる電極欠陥を検出する。システム１０は、第１
のＥＣＧ信号検知電極１２と第２のＥＣＧ信号検知電極
１４と第３のＥＣＧ信号検知電極１６を備える。電極１
２、１４、１６は、特殊な種類のものである必要はない
が、ＥＣＧと類似の電気信号を測定するために利用され
る共通電極でもよい。電極は患者Ｐに取り付けられる、
さもなければ、周知の方法で患者Ｐに接続される。３つ
の電極だけが示されているが、より少ない、あるいは、
より多い電極を患者に接続してもよい。
す。システム１０は、人間の患者Ｐ等の生きている対象
からＥＣＧ信号を獲得してフィルタリングし、信号獲得
中に起こる電極欠陥を検出する。システム１０は、第１
のＥＣＧ信号検知電極１２と第２のＥＣＧ信号検知電極
１４と第３のＥＣＧ信号検知電極１６を備える。電極１
２、１４、１６は、特殊な種類のものである必要はない
が、ＥＣＧと類似の電気信号を測定するために利用され
る共通電極でもよい。電極は患者Ｐに取り付けられる、
さもなければ、周知の方法で患者Ｐに接続される。３つ
の電極だけが示されているが、より少ない、あるいは、
より多い電極を患者に接続してもよい。
【００１１】また、右脚（ＲＬ）電極１８も患者に接続
される。本発明ではＲＬ電極を使うことが好ましいが、
信号を送信できるその他のアクティブ電極も使用可能な
ことを理解していただきたい。ＲＬ電極からは、信号生
成器２０によって生成される交流キャリヤ信号Ｓ１が送
られる。信号Ｓ１が電極１８から出力され、それが患者
Ｐからの生理的で電気的アクティビティと共に検知電極
１２、１４、１６によって検知される。従って、各検知
電極からは、キャリヤ信号成分ＣSPと電気的なアクティ
ビティ成分ＥAPを備える合成信号Ｓｃが出力される。信
号Ｓｃは信号処理部３０に送られる。処理部３０は信号
を処理し、低ノイズのＥＣＧ出力信号Ｓ ECG を生成す
る。モニターやプリンタや、さらに別の処理装置（不図
示）等の装置に信号ＳECG を送信することができる。ま
た、信号処理部３０は、電極欠陥信号ＳEFを生成し、こ
れは、光アラームや音声アラーム等のアラームインディ
ケータ（不図示）を駆動させる制御装置、もしくは、警
報装置に送られる。
される。本発明ではＲＬ電極を使うことが好ましいが、
信号を送信できるその他のアクティブ電極も使用可能な
ことを理解していただきたい。ＲＬ電極からは、信号生
成器２０によって生成される交流キャリヤ信号Ｓ１が送
られる。信号Ｓ１が電極１８から出力され、それが患者
Ｐからの生理的で電気的アクティビティと共に検知電極
１２、１４、１６によって検知される。従って、各検知
電極からは、キャリヤ信号成分ＣSPと電気的なアクティ
ビティ成分ＥAPを備える合成信号Ｓｃが出力される。信
号Ｓｃは信号処理部３０に送られる。処理部３０は信号
を処理し、低ノイズのＥＣＧ出力信号Ｓ ECG を生成す
る。モニターやプリンタや、さらに別の処理装置（不図
示）等の装置に信号ＳECG を送信することができる。ま
た、信号処理部３０は、電極欠陥信号ＳEFを生成し、こ
れは、光アラームや音声アラーム等のアラームインディ
ケータ（不図示）を駆動させる制御装置、もしくは、警
報装置に送られる。
【００１２】図２に最も良く示されているが、信号処理
部３０はスプリッタ３２を備える。信号Ｓc はスプリッ
タ３２によって第１の信号成分ＳS1と第２の信号成分Ｓ
S2に分けられる。第１の信号成分ＳS1はフィルタ３４に
送られる。フィルタ３４は、第１の信号成分ＳS1の高周
波ノイズを低減させる。また、フィルタ３４は、第１の
信号成分ＳS1からキャリヤ信号成分ＣSPのほとんど全て
をフィルタ除去して、電気的アクティビティ成分ＥAPを
含む信号ＳOUT を出力する。信号ＳOUT は第２のスプリ
ッタ３６に送られる。スプリッタ３６は、信号ＳOUT を
信号ＳECG である第１の信号と第２の信号Ｐ２に分け
る。第２の信号Ｐ２は、合計処理ノード、即ち、結合部
３８の正の入力部に送られる。
部３０はスプリッタ３２を備える。信号Ｓc はスプリッ
タ３２によって第１の信号成分ＳS1と第２の信号成分Ｓ
S2に分けられる。第１の信号成分ＳS1はフィルタ３４に
送られる。フィルタ３４は、第１の信号成分ＳS1の高周
波ノイズを低減させる。また、フィルタ３４は、第１の
信号成分ＳS1からキャリヤ信号成分ＣSPのほとんど全て
をフィルタ除去して、電気的アクティビティ成分ＥAPを
含む信号ＳOUT を出力する。信号ＳOUT は第２のスプリ
ッタ３６に送られる。スプリッタ３６は、信号ＳOUT を
信号ＳECG である第１の信号と第２の信号Ｐ２に分け
る。第２の信号Ｐ２は、合計処理ノード、即ち、結合部
３８の正の入力部に送られる。
【００１３】また、スプリッタ３２からの信号ＳS2は結
合部３８に送られる。特に、信号Ｓ S2は結合部の負の入
力部に送られる。信号Ｐ２、ＳS2は結合部３８で結合さ
れて、各信号の電気的なアクティビティ成分は、実質的
に抑制される（ゼロ振幅、もしくは、ゼロに近い振幅に
低下する）。結合部は、信号ＳS2からのキャリヤ成分Ｃ
SPを含む信号ＳCOMBを出力する。信号ＳCOMBはインピー
ダンス計算部４０に入力される。インピーダンス計算部
４０は、各電極１２−１６に対するインピーダンス値を
計算するために信号ＳCOMBを用いる。インピーダンス計
算部４０は、各電極の既知のインピーダンス値と計算値
を比較する。インピーダンス計算は、電極と対象の皮膚
の表面間のインピーダンスに基づいてなされる。もし、
検知電極が対象に適切に取り付けられているか、もしく
は、接続されているならば、キャリヤ信号成分ＣSPの振
幅は比較的小さくなる。もし検知電極の内部に欠陥があ
るか、もしくは、それが不適切に接続されていると、キ
ャリヤ信号ＣSPの振幅は比較的大きくなる。各電極のイ
ンピーダンス値（電極と対象の皮膚間のインピーダン
ス）は、フィルタ３４とインピーダンス計算部４０の両
方を用いる４ステップのアルゴリズムで求められる。第
１のステップでは、上述したようにフィルタ３４を用い
て第１の信号成分ＳS1がフィルタリングされる。好適な
実施形態のフィルタ３４は、有限インパルス応答の（Ｆ
ＩＲ）ローパスフィルタである。本技術分野では周知の
ことであるが、ＦＩＲフィルタはソフトウエアを用いて
実施され、次の方程式によって特徴づけられる。
合部３８に送られる。特に、信号Ｓ S2は結合部の負の入
力部に送られる。信号Ｐ２、ＳS2は結合部３８で結合さ
れて、各信号の電気的なアクティビティ成分は、実質的
に抑制される（ゼロ振幅、もしくは、ゼロに近い振幅に
低下する）。結合部は、信号ＳS2からのキャリヤ成分Ｃ
SPを含む信号ＳCOMBを出力する。信号ＳCOMBはインピー
ダンス計算部４０に入力される。インピーダンス計算部
４０は、各電極１２−１６に対するインピーダンス値を
計算するために信号ＳCOMBを用いる。インピーダンス計
算部４０は、各電極の既知のインピーダンス値と計算値
を比較する。インピーダンス計算は、電極と対象の皮膚
の表面間のインピーダンスに基づいてなされる。もし、
検知電極が対象に適切に取り付けられているか、もしく
は、接続されているならば、キャリヤ信号成分ＣSPの振
幅は比較的小さくなる。もし検知電極の内部に欠陥があ
るか、もしくは、それが不適切に接続されていると、キ
ャリヤ信号ＣSPの振幅は比較的大きくなる。各電極のイ
ンピーダンス値（電極と対象の皮膚間のインピーダン
ス）は、フィルタ３４とインピーダンス計算部４０の両
方を用いる４ステップのアルゴリズムで求められる。第
１のステップでは、上述したようにフィルタ３４を用い
て第１の信号成分ＳS1がフィルタリングされる。好適な
実施形態のフィルタ３４は、有限インパルス応答の（Ｆ
ＩＲ）ローパスフィルタである。本技術分野では周知の
ことであるが、ＦＩＲフィルタはソフトウエアを用いて
実施され、次の方程式によって特徴づけられる。
【００１４】 ｙ＝（ｘn＋ｘn1＋．．．＋ｘn-ン+1）／Ｎ （式１） ここで、ｘは入力信号であり、ｙは出力信号であり、Ｎ
はｘが入力される項の数である。ＥＣＧ獲得アプリケー
ションでは、フィルタ３４はカットオフ、即ち、約１５
０Ｈｚのコーナ周波数（−３ｄＢ）を備えることが好ま
しい。１０００ＨｚのサンプリングレートではＮは３で
ある。これらの値を式１に代入すると、第１の零点（周
波数が完全に抑圧される第１の点）は約３３３Ｈｚであ
る。このことは、図３に示される周波数応答グラフに描
かれている。示されているように、約３３３Ｈｚでは、
フィルタはゼロゲインである。
はｘが入力される項の数である。ＥＣＧ獲得アプリケー
ションでは、フィルタ３４はカットオフ、即ち、約１５
０Ｈｚのコーナ周波数（−３ｄＢ）を備えることが好ま
しい。１０００ＨｚのサンプリングレートではＮは３で
ある。これらの値を式１に代入すると、第１の零点（周
波数が完全に抑圧される第１の点）は約３３３Ｈｚであ
る。このことは、図３に示される周波数応答グラフに描
かれている。示されているように、約３３３Ｈｚでは、
フィルタはゼロゲインである。
【００１５】フィルタ３４は信号ＳOUT を出力する。Ｓ
OUT は、 ＳOUT[i]＝（ＳS1[i]＋ＳS1[i-1]＋ＳS1[i-2]）／３ （式２） によって記述できる。
OUT は、 ＳOUT[i]＝（ＳS1[i]＋ＳS1[i-1]＋ＳS1[i-2]）／３ （式２） によって記述できる。
【００１６】キャリヤ信号Ｓ１の周波数がフィルタ３４
の第１の零点の周波数に設定されると、単なるフィルタ
リング処理によって、信号ＳS1からキャリヤ信号、即
ち、キャリヤ信号成分ＣSPが除去される。この結果、信
号ＳOUT は電気的アクティビティ成分ＥAPだけを含むこ
とになる。アルゴリズムの次のステップでは、結合部３
８によって信号ＳS2から信号Ｐ２が減算されて、 ＳCOMB[i]＝ＳS2[i]−Ｐ２[i] （式３） で記述可能な信号ＳCOMBが生成される。
の第１の零点の周波数に設定されると、単なるフィルタ
リング処理によって、信号ＳS1からキャリヤ信号、即
ち、キャリヤ信号成分ＣSPが除去される。この結果、信
号ＳOUT は電気的アクティビティ成分ＥAPだけを含むこ
とになる。アルゴリズムの次のステップでは、結合部３
８によって信号ＳS2から信号Ｐ２が減算されて、 ＳCOMB[i]＝ＳS2[i]−Ｐ２[i] （式３） で記述可能な信号ＳCOMBが生成される。
【００１７】第３のステップでは、インピーダンス計算
部４０によって信号ＳCOMBの差が計算され、 Ｓ４[i]＝ＳCOMB[i]−ＳCOMB[i-1] （式４） が得られる。
部４０によって信号ＳCOMBの差が計算され、 Ｓ４[i]＝ＳCOMB[i]−ＳCOMB[i-1] （式４） が得られる。
【００１８】この差によって、信号ＳCOMBが増幅される
ことになる。第４のステップでは信号Ｓ４が用いて、 Ｓ５[i]＝（｜Ｓ４[i]｜＋｜Ｓ４[i-1]｜＋｜Ｓ４[i-2]｜）／６ （式５） に基づいて、信号Ｓ４の３つの値の絶対値を加えること
によってインピーダンス値が計算される。信号Ｓ４につ
いて絶対値をとることによって、信号Ｓ５は、信号Ｓ４
とサンプリングレート間の位相に依存しないものにな
る。計算されたインピーダンス値が既知のインピーダン
ス値と、所定の値、例えば、１０％以上異なる場合は、
欠陥が検出されて、インピーダンス計算部は電極欠陥信
号ＳEFを生成する。
ことになる。第４のステップでは信号Ｓ４が用いて、 Ｓ５[i]＝（｜Ｓ４[i]｜＋｜Ｓ４[i-1]｜＋｜Ｓ４[i-2]｜）／６ （式５） に基づいて、信号Ｓ４の３つの値の絶対値を加えること
によってインピーダンス値が計算される。信号Ｓ４につ
いて絶対値をとることによって、信号Ｓ５は、信号Ｓ４
とサンプリングレート間の位相に依存しないものにな
る。計算されたインピーダンス値が既知のインピーダン
ス値と、所定の値、例えば、１０％以上異なる場合は、
欠陥が検出されて、インピーダンス計算部は電極欠陥信
号ＳEFを生成する。
【００１９】上述されたように、キャリヤ信号Ｓ１の周
波数がフィルタ３４の第１の零点に一致するように、信
号生成器２０が調整される。電気的アクティビティ信号
ＳS1をフィルタリングし、ＲＬ電極１８に送られるＡＣ
キャリヤ信号を抽出するためにフィルタ３４を用いるの
で、本発明では、従来のシステムより少ない計算用リソ
ースですむ。従来のシステムでは、独立した２組のコン
ピュータ、即ち、プログラム可能な計算を実行する必要
がある。マルチリードシステムでは、より少ない計算用
リソースを利用することが重要である。何故ならば、リ
ード線の数が増えると、リード線からの信号を処理する
ために必要な計算パワーの量も増加するからである。高
処理能力のコンピュータとプロセッサを利用することも
できるが、高処理能力のコンピュータは比較的高価であ
る。高価でないコンピュータを備える効率的なシステム
を構成することは、システム１０のコストを低く抑える
手助けとなる。
波数がフィルタ３４の第１の零点に一致するように、信
号生成器２０が調整される。電気的アクティビティ信号
ＳS1をフィルタリングし、ＲＬ電極１８に送られるＡＣ
キャリヤ信号を抽出するためにフィルタ３４を用いるの
で、本発明では、従来のシステムより少ない計算用リソ
ースですむ。従来のシステムでは、独立した２組のコン
ピュータ、即ち、プログラム可能な計算を実行する必要
がある。マルチリードシステムでは、より少ない計算用
リソースを利用することが重要である。何故ならば、リ
ード線の数が増えると、リード線からの信号を処理する
ために必要な計算パワーの量も増加するからである。高
処理能力のコンピュータとプロセッサを利用することも
できるが、高処理能力のコンピュータは比較的高価であ
る。高価でないコンピュータを備える効率的なシステム
を構成することは、システム１０のコストを低く抑える
手助けとなる。
【００２０】上の記述からわかることであるが、本発明
は、生理的検知システムの電極欠陥を見つける、即ち、
識別する方法とシステムを提供する。
は、生理的検知システムの電極欠陥を見つける、即ち、
識別する方法とシステムを提供する。
【００２１】本発明の様々な特徴とメリットは請求項で
開示される。
開示される。
【図１】本発明を実現するための装置の模式図である。
【図２】本発明を実現するための信号処理部の模式図で
ある。
ある。
【図３】本発明での利用に適するローパスフィルタの周
波数応答を示すグラフである。
波数応答を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・ヴェーバー ドイツ、79117・フライベルク、カルトウ ザシュトル・158番 (72)発明者 ヴォルフガング・ヴィンター ドイツ、デー−79232・マルシュ、カイザ ーシュトゥールシュトル・28番
Claims (25)
- 【請求項１】 対象（Ｐ）の電気的なアクティビティを
測定するように設計されたシステム（１０）の電極欠陥
を識別する方法であって、 第１の電極（１８）を前記対象（Ｐ）に接続することに
よって、キャリヤ信号（Ｓ１）を対象に送る段階と、 少なくとも一つの信号検知電極（１２、１４、１６）を
前記対象に取り付けることによって、電気的アクティビ
ティ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分（Ｃsp）を含む合
成信号（Ｓc ）を検知する段階と、 前記キャリヤ信号成分（Ｃsp）から電気的アクティビテ
ィ成分（ＥAP）を分けることによって、前記検知電極に
よって検出された前記合成信号（Ｓc ）を処理する段階
と、 前記少なくとも一つの信号検知電極のインピーダンス値
を計算する段階と、 前記少なくとも一つの検知電極の、計算された前記イン
ピーダンスが所定の値を超えるかどうかを決定する段階
と、を含む方法。 - 【請求項２】 合成信号（Ｓc ）の電気的アクティビテ
ィ成分（ＥAP）の高周波ノイズを低減させる段階をさら
に含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記検知電極（１２、１４、もしくは、
１６）によって検出される前記合成信号（Ｓc ）の処理
には、第１の零点周波数をもつローパスフィルタ（３
４）によって前記合成信号をフィルタリングすることが
含まれ、前記キャリヤ信号（Ｓ１）は前記第１の零点周
波数とほとんど同じ周波数をもつ、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】 前記ローパスフィルタ（３４）は有限イ
ンパルス応答フィルタである、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記ローパスフィルタ（３４）は約１５
０Ｈｚのカットオフ周波数をもつ、請求項４に記載の方
法。 - 【請求項６】 インピーダンス値の計算には前記キャリ
ヤ信号成分（Ｃsp）を使用する必要がある、請求項４に
記載の方法。 - 【請求項７】 多くの検知電極を前記対象（Ｐ）に取り
付けることによって、前記合成信号（Ｓc ）は検知され
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 対象（Ｐ）の電気的なアクティビティを
計測するように設計されたシステム（１０）の電極欠陥
を識別する方法であって、 第１の電極（１８）を前記対象（Ｐ）に接続することに
よって、キャリヤ信号（Ｓ１）を前記対象（Ｐ）に送る
段階と、 少なくとも一つの信号検知電極（１２、１４、又は１
６）を前記対象に取り付けることによって、電気的アク
ティビティ成分（ＥAP）をもつ合成信号（Ｓc ）とキャ
リヤ信号成分（Ｃsp）を検知する段階と、 零点周波数をもつローパスフィルタ（３４）によって、
前記少なくとも一つの信号検知電極によって検出された
前記合成信号（Ｓc ）をフィルタリングする段階と、 前記ローパスフィルタの零点周波数に基づいて、前記キ
ャリヤ信号（Ｓ１）の周波数を計算する段階と、を含む
方法。 - 【請求項９】 前記少なくとも一つの信号検知電極（１
２、１４、もしくは、１６）のインピーダンス値を識別
し、前記少なくとも一検知電極の前記計算されたインピ
ーダンス値が所定の値を越えるかどうかを決定する段階
をさらに含む請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 電極欠陥を検出する装置であって、 信号プロセッサ（３０）と、 キャリヤ信号生成器（２０）と、 前記信号プロセッサに接続され、信号（Ｓc ）を検知す
る少なくとも一つの生理的アクティビティ電極（１２、
１４、又は１６）と、 前記信号プロセッサと前記キャリヤ信号生成器に接続さ
れたキャリヤ信号電極（１８）と、を備える装置。 - 【請求項１１】 前記信号プロセッサは、前記少なくと
も１つの生理的電極によって検知された信号からキャリ
ヤ信号（Ｓ１）を除去するフィルタ（３４）を備える、
請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記フィルタ（３４）はローパスフィ
ルタである、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記ローパスフィルタ（３４）は、第
１の零点周波数をもつ有限インパルス応答フィルタであ
る、請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記ローパスフィルタ（３４）は、前
記キャリヤ信号（Ｓ１）の特徴を求めるために使われ
る、請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 対象（Ｐ）の生理的アクティビティを
測定するために使われる電極欠陥検出システムであっ
て、 キャリヤ信号（Ｓ１）を前記対象に送るための、少なく
とも一つのキャリヤ信号電極（１８）と、 アクティビティ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分
（Ｃsp）をもつ合成信号（Ｓ c ）を検知するための少な
くとも一つのアクティビティ電極（１２、１４、又は１
６）と、 前記少なくとも一つのアクティビティ電極に接続された
信号プロセッサ（３０）とを備えており、 前記信号プロセッサは、 前記合成信号（Ｓc ）を、アクティビティ成分（ＥAP）
とキャリヤ信号成分（Ｃsp）を含む第１の信号（Ｓs1）
と、アクティビティ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分
（Ｃsp）を含む第２の信号（Ｓs2）とに分ける第１のス
プリッタ（３２）と、 前記第１のスプリッタ（３２）に接続され、前記第１の
信号（Ｓc ）を受信し、前記第１の信号のキャリヤ信号
成分（Ｃsp）を実質的に除去して出力信号（ＳOUT）を
得るフィルタ（３４）と、 前記フィルタ（３４）に接続され、前記出力信号（Ｓ
OUT ）を第１の出力信号（Ｐ１）と第２の出力信号（Ｐ
２）に分ける第２のスプリッタ（３６）と、 前記第１と第２のスプリッタに接続され、前記第２の出
力信号（ＳS2）から前記第２の信号（Ｐ２）を減算し
て、第２のキャリヤ信号（ＳCOMB）を生成する結合部
（３８）と、 前記結合部（３８）に接続され、前記第２のキャリヤ信
号に基づいてインピーダンス値を計算するインピーダン
ス計算部（４０）を含んでいる、システム。 - 【請求項１６】 前記インピーダンス計算部（４０）
は、前記計算されたインピーダンス値と既知のインピー
ダンス値を比較する、請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記インピーダンス計算部は、もし前
記計算されたインピーダンス値が前記既知のインピーダ
ンス値と所定量異なるなら、欠陥信号（ＳEF）を生成す
る、請求項１６に記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記フィルタ（３４）は、有限インパ
ルス応答ローパスフィルタである、請求項１５に記載の
システム。 - 【請求項１９】 前記フィルタ（３４）は、第１の零点
周波数をもち、前記第１の零点周波数に基づいてキャリ
ヤ信号（Ｓ１）を抽出するために使われる、請求項１８
に記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記フィルタ（３４）は約１５０Ｈｚ
のカットオフ周波数を備える、請求項１９に記載のシス
テム。 - 【請求項２１】 アクティビティ電極（１２、１４、又
は１６）をもつ生理的なアクティビティ獲得システムで
使われる信号プロセッサ（３０）であって、 前記アクティビティ電極（１２、１４、又は１６）から
の合成信号（Ｓc ）を、アクティビティ成分（ＥAP）と
キャリヤ信号成分（ＣSP）をもつ第１の信号（ＳS1）
と、アクティビティ成分（ＥAP）とキャリヤ信号成分
（ＣSP）をもつ第２の信号（ＳS2）とに分ける第１のス
プリッタ（３２）と、 前記第１のスプリッタ（３２）に接続され、前記第１の
信号（ＳS1）を受信して、前記第１の信号のキャリヤ信
号成分（ＣSP）を実質的に除去する有限インパルス応答
フィルタ（３４）であって、第１の零点周波数と出力信
号（ＳOUT ）を有する当該有限インパルス応答フィルタ
と、 前記フィルタ（３４）に接続され、前記出力信号（Ｓ
OUT ）を第１の出力（Ｐ１）信号と第２の出力信号（Ｐ
２）に分ける第２のスプリッタ（３６）と、 前記第１の第２のスプリッタに接続され、前記第２の出
力信号（Ｐ２）から前記第２の信号（ＳS2）を減算して
第２のキャリヤ信号（ＳCOMB）を生成する結合部（３
８）と、 前記結合部（３８）に接続され、前記第２のキャリヤ信
号に基づいてインピーダンス値を計算するインピーダン
ス計算部（４０）とを備え、 前記有限インパルス応答フィルタ（３４）の第１の零点
周波数はキャリヤ信号（Ｓ１）の生成のために使われ
る、信号プロセッサ。 - 【請求項２２】 前記有限インパルス応答フィルタ（３
４）は、ローパスフィルタである、請求項２１に記載の
信号プロセッサ。 - 【請求項２３】 前記有限インパルス応答フィルタは約
１５０Ｈｚのカットオフ周波数をもつ、請求項２２に記
載の信号プロセッサ。 - 【請求項２４】 前記キャリヤ信号（Ｓ１）を送信する
ためのキャリヤ信号電極（１８）をさらに備える、請求
項２１に記載の信号プロセッサ。 - 【請求項２５】 前記キャリヤ信号電極（１８）はＲＬ
電極である、請求項２４記載の信号プロセッサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/576304 | 2000-05-23 | ||
| US09/576,304 US6487449B1 (en) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | Method and apparatus for reducing noise and detecting electrode faults in medical equipment |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002078692A true JP2002078692A (ja) | 2002-03-19 |
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| JP4663152B2 JP4663152B2 (ja) | 2011-03-30 |
Family
ID=24303854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001151790A Expired - Lifetime JP4663152B2 (ja) | 2000-05-23 | 2001-05-22 | 医療機器のノイズ低減と電極欠陥検出の方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1157659B1 (ja) |
| JP (1) | JP4663152B2 (ja) |
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| DE (1) | DE60129505T2 (ja) |
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- 2002-07-22 US US10/200,411 patent/US6974420B2/en not_active Expired - Lifetime
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