JP2020081328A - 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハムノイズをより効果的に低減することの可能な生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置を提供する。【解決手段】本開示の一実施の形態に係る生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えている。【選択図】図2
Description
本開示は、生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置に関する。
心電位や脳波、筋電位のような微小な電位差を計測する装置において、交流電源の振幅によって発生する電磁波が人体や配線にカップリングし混入することによって生じるハムノイズが大きな問題となる。従来から、ハムノイズを低減するための様々な方策が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
ところで、心電位や脳波、筋電位のような微小な電位差を計測する装置の分野では、ハムノイズをより効果的に低減することが求められる。従って、ハムノイズをより効果的に低減することの可能な生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る第1の生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第1のウェアラブル装置は、筐体内に設けられた第1の生体信号検出回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第1の生体信号検出回路および第1のウェアラブル装置では、2つの電極の差動増幅信号が、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングされる。これにより、アナログ回路は、ハムノイズの周波数の1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。
本開示の一実施の形態に係る第2の生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第2のウェアラブル装置は、筐体内に設けられた第2の生体信号検出回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第2の生体信号検出回路および第2のウェアラブル装置では、2つの電極の差動増幅信号が、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングされる。これにより、アナログ回路は、ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。
本開示の一実施の形態に係る第1のハムノイズ低減回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第3のウェアラブル装置は、筐体内に設けられた第1のハムノイズ低減回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第1のハムノイズ低減回路および第3のウェアラブル装置では、2つの電極の差動増幅信号が、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングされる。これにより、アナログ回路は、ハムノイズの周波数の1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。
本開示の一実施の形態に係る第2のハムノイズ低減回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第4のウェアラブル装置は、筐体内に設けられた第2のハムノイズ低減回路を備えている。
本開示の一実施の形態に係る第2のハムノイズ低減回路および第4のウェアラブル装置では、2つの電極の差動増幅信号が、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングされる。これにより、アナログ回路は、ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(ウェアラブル装置)…図1〜図8
2.変形例(ウェアラブル装置)…図9〜図16
3.適用例(生体情報計測システム)…図17〜図19
1.実施の形態(ウェアラブル装置)…図1〜図8
2.変形例(ウェアラブル装置)…図9〜図16
3.適用例(生体情報計測システム)…図17〜図19
心電位や脳波、筋電位(以下、「心電位等」と称する。)のような微小な電位差を計測する装置では、体動や装着不具合によって電極の接触状態が変化し得る。電極の接触状態が変化すると、それに伴って、接触インピーダンスも変化し、生体信号に含まれるハムノイズの効果的な除去が難しくなる。このような問題を回避する方策として、通常は、電極を3つ設け、3つの電極のうちの1つを、リファレンス電位を取得する電極(以下、「リファレンス電極」と称する。)として用い、他の2つの電極とリファレンス電極との差動信号を観測することで、2つの電極に共通に重畳されるハムノイズを低減する。
ところで、運動時の心電位等を計測する場合、簡易に装着することの可能なウェアラブルデバイスを利用することが考えられる。しかし、3つの電極を設けた場合には、装着の制約が大きい。そのため、2つの電極だけで心電位等を計測することが望まれている。しかし、2つの電極だけで心電位等を計測する場合には、リファレンス電位を使えず、さらに、生体信号の強度が下がるので、3つの電極を用いたときと比べて、ハムノイズに対するS/N比が劇的に悪くなる。ハムノイズの周波数は固定の周波数なので、例えば、デジタルノッチフィルタを用いてハムノイズを低減することも考えられる。しかし、ハムノイズは、心電位等と比べて非常に大きいので、ハムノイズを効果的に低減することは難しい。そこで、本開示では、心電位等を検出するアナログフロントエンド(AFE)において、ハムノイズに同期した、ハムノイズの周波数と同じ周波数、もしくはハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を利用することにより、ハムノイズを効果的に低減する手法を提案する。また、本開示では、ハムノイズの周波数と同じ周波数、もしくはハムノイズの周波数の2倍の周波数でのサンプリングにおいて、時間分解能が不足する場合には、2N相のクロックを生成し、AFEでのサンプリングを並列で行った後の信号の合成信号を、ADC(analog to digital converter)に入力することにより、2N倍の時間分解能を得る手法についても提案する。
<1.実施の形態>
[構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係るウェアラブル装置100の外観の一例を表したものである。ウェアラブル装置100は、生体情報計測装置1を備えている。図1には、生体情報計測装置1がリストバンド型もしくは腕時計型のウェアラブル装置100に内蔵されている様子が例示されている。図2は、生体情報計測装置1の機能ブロックの一例を表したものである。
[構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係るウェアラブル装置100の外観の一例を表したものである。ウェアラブル装置100は、生体情報計測装置1を備えている。図1には、生体情報計測装置1がリストバンド型もしくは腕時計型のウェアラブル装置100に内蔵されている様子が例示されている。図2は、生体情報計測装置1の機能ブロックの一例を表したものである。
生体情報計測装置1は、2つの電極だけで心電位等を検出する検出部10を有している。検出部10は、例えば、スペーサ13(所定の間隙)を介して互いに対向配置された一対の電極11,12を有している。電極11と電極12とは、互いに正対していてもよいし、互いに完全に重なり合わないようにずれて配置されていてもよい。検出部10において、電極11,12のいずれか一方が生体200に接触可能に配置されている。図2には、電極11が生体200に接触可能に配置されている場合が例示されている。電極11,12は、例えば、銀やステンレスなどの金属材料によって構成されている。スペーサ13は、例えば、樹脂などの絶縁材料によって構成されている。
生体情報計測装置1は、例えば、リストバンド型もしくは腕時計型のウェアラブル装置100に内蔵される。このとき、ウェアラブル装置100は、生体情報計測装置1を格納する筐体110と、検出部10に設けられた一対の電極11,12のうち一方の電極(例えば、電極11)が手首の皮膚に接触するように筐体110を支持する手首固定用のベルト120とを備えている。
生体情報計測装置1は、検出部10の他に、心電位等を検出するアナログフロントエンド(AFE)であるアナログ部20と、アナログ部20の後段に設けられた信号処理部30とを有している。アナログ部20が、本開示の「生体信号検出回路」、「ハムノイズ低減回路」の一具体例に相当する。
(アナログ部20)
アナログ部20は、例えば、差動増幅回路21、ノイズ処理回路22およびADC23を有している。
アナログ部20は、例えば、差動増幅回路21、ノイズ処理回路22およびADC23を有している。
差動増幅回路21は、電極11から得られる計測信号と、電極11から得られる計測信号との差分に対応する差分信号Vaを生成する。差分信号Vaには、例えば、図3に示したように、生体信号Vsigと、ハムノイズVhとが含まれている。ハムノイズVhは、生体信号Vsigと比べて非常に大きな振幅を有している。差動増幅回路21は、さらに、差分信号Vaを増幅する。
ノイズ処理回路22は、差動増幅回路21から出力された差分信号Vaに対応する差分信号Vb(後述)を、ハムノイズVhに同期した、ハムノイズVhの周波数fhと同じ周波数でサンプリングすることにより、ハムノイズVhの周波数fhの1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。ノイズ処理回路22は、例えば、図4に示したように、フィルタ回路22A、サンプルクロック回路22B、OSC22C、クロック生成回路22D、セレクタ22E、S/H回路22Fおよびフィルタ回路22Gを有している。S/H回路22Fが、本開示の「アナログ回路」の一具体例に相当する。サンプルクロック回路22Bが、本開示の「検出回路」の一具体例に相当する。
フィルタ回路22Aは、差分信号Vaに含まれるDC成分、低周波成分および高周波成分をカットすることにより、差分信号Vbを生成するバンドパスフィルタである。
サンプルクロック回路22Bは、差分信号Vbから、差分信号Vbに含まれるハムノイズVhの周波数を検出し、検出したハムノイズVhの周波数に基づいて、S/H回路22Fにおけるサンプリング周波数fsを決定するための信号Vb4(後述)を生成する。サンプルクロック回路22Bは、例えば、検波回路221、2値化回路222、2値化回路223およびPLL(Phase Locked Loop)224を有している。
検波回路221は、差分信号Vbから、差分信号Vbの上半分の波形Vb1を抽出する。2値化回路222は、波形Vb1を2値化することにより、波形Vb1に含まれるハムノイズVhの振幅レベルLaを検出し、セレクタ22Eに出力する。
2値化回路223は、差分信号Vbを2値化することにより、差分信号Vbに含まれるハムノイズVhを矩形化した信号Vb2を生成する。つまり、2値化回路223が、差分信号Vbから、差分信号Vbに含まれるハムノイズVhの周波数を検出する。PLL224は、基準信号である信号Vb2と、基準信号に対して加減すべき周波数の倍率(N倍)を規定する信号Vb3との位相差に基づいて、信号Vb2(ハムノイズVh)に同期した、信号Vb2の周波数のN倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。つまり、PLL224が、検出したハムノイズVhの周波数に基づいて、信号Vb4を生成する。本実施の形態では、N=1となっているので、PLL224は、信号Vb2と信号Vb3とに基づいて、信号Vb2(ハムノイズVh)に同期した、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。
OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhのN倍の周波数の信号を生成する。本実施の形態では、N=1となっているので、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数の信号を生成する。OSC22Cは、生成した信号Vb3をPLL224およびクロック生成回路22Dに出力する。
クロック生成回路22Dは、OSC22Cから入力された信号Vb3を2値化することにより、信号Vb3を矩形化した信号Vb5を生成し、セレクタ22Eに出力する。クロック生成回路22Dは、スイッチ素子SW2を制御する信号を生成し、スイッチ素子SW2に出力する。
セレクタ22Eは、2値化回路222から入力された振幅レベルLaに基づいて、PLL224から入力された信号Vb4、およびクロック生成回路22Dから入力された信号Vb5のいずれか一方を選択し、選択した信号をサンプルクロックVsとしてS/H回路22Fに出力する。例えば、振幅レベルLaが所定の閾値以上となっている場合には、セレクタ22Eは、PLL224から入力された信号Vb4をサンプルクロックVsとしてS/H回路22Fに出力する。また、例えば、振幅レベルLaが所定の閾値未満となっている場合には、セレクタ22Eは、クロック生成回路22Dから入力された信号Vb5をサンプルクロックVsとしてS/H回路22Fに出力する。このようにすることにより、ハムノイズVhの振幅が小さい場合であっても、サンプルクロックVsをS/H回路22Fに出力することができる。
S/H回路22Fは、例えば、図5に示したように、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、セレクタ22Eから入力されたサンプルクロックVsの周波数fs(=fh)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力する。S/H回路22Fは、例えば、図6に示したように、サンプルクロックVsによってオンオフ制御されるスイッチ素子SW1と、スイッチ素子SW1の出力端側に並列接続された保持容量Cs1およびスイッチ素子SW2とを有している。保持容量Cs1は、スイッチ素子SW1によってサンプリングされた後の信号の電圧を保持する。スイッチ素子SW2は、保持容量Cs1に保持された電圧をグラウンド電位にリセットする。S/H回路22Fは、差分信号Vbに対してサンプルクロックVsの周波数fs(=fh)でサンプリングすることにより、例えば、図7に示したように、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhの1/2の整数倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図8に示したように、ハムノイズVhの低減された波形となっている。
フィルタ回路22Gは、差分信号Vcに含まれるDC成分、低周波成分および高周波成分をカットすることにより、差分信号Vdを生成するバンドパスフィルタである。
ADC23は、差分信号Vdをデジタルの差分信号Daに変換し、信号処理部30に出力する。
(信号処理部30)
信号処理部30は、アナログ部20から入力された差分信号Daに基づいて、例えば、生体200の心電位等を解析する。信号処理部30が生体200の心電位を解析する場合には、信号処理部30は、例えば、心電検出部31、分析・視角化部32および出力部33を有している。心電検出部31は、差分信号Daに含まれる心電位の波形を抽出する。心電検出部31は、例えば、差分信号Daから、心電位が取り得る典型的な周波数帯の信号を抽出することにより、差分信号Daに含まれる心電位の波形を得る。分析・視角化部32は、例えば、心電検出部31で得られた波形に基づいて、心拍数や、心拍のゆらぎ、不整脈の有無などを分析する。分析・視角化部32は、分析の結果を含む生体情報Dbを生成し、出力部33に出力する。出力部33は、生体情報Dbを外部に出力する。
信号処理部30は、アナログ部20から入力された差分信号Daに基づいて、例えば、生体200の心電位等を解析する。信号処理部30が生体200の心電位を解析する場合には、信号処理部30は、例えば、心電検出部31、分析・視角化部32および出力部33を有している。心電検出部31は、差分信号Daに含まれる心電位の波形を抽出する。心電検出部31は、例えば、差分信号Daから、心電位が取り得る典型的な周波数帯の信号を抽出することにより、差分信号Daに含まれる心電位の波形を得る。分析・視角化部32は、例えば、心電検出部31で得られた波形に基づいて、心拍数や、心拍のゆらぎ、不整脈の有無などを分析する。分析・視角化部32は、分析の結果を含む生体情報Dbを生成し、出力部33に出力する。出力部33は、生体情報Dbを外部に出力する。
[効果]
次に、ウェアラブル装置100の効果について説明する。
次に、ウェアラブル装置100の効果について説明する。
心電位や脳波、筋電位のような微小な電位差を計測する装置において、交流電源の振幅によって発生する電磁波が人体や配線にカップリングし混入することによって生じるハムノイズが大きな問題となる。従来から、ハムノイズを低減するための様々な方策が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の発明では、差動増幅器の各入力端においてハムノイズが互いに平衡となるように、差動増幅器の各入力端とグラウンドとの間に設けた抵抗の分圧比が調整される。しかし、このようにした場合には、差動増幅器および抵抗の特性や精度がデバイスごとに異なるときに、デバイスごとに、抵抗の分圧比を調整することが必要となる。
また、例えば、特許文献2に記載の発明では、ハムノイズを適応フィルタで除去する。しかし、このようにした場合には、適応フィルタのフィルタ係数をデバイスごとに調整することが必要となる。さらに、ハムノイズの除去はAD変換後に行われるので、ADCがハムノイズによって飽和してしまったり、ハムノイズによって飽和しない高ダイナミックレンジのADCを用意することが必要となったりする。
一方、本実施の形態では、2つの電極11,12の差分信号Vbが、ハムノイズVhの周波数fhと同じ周波数でサンプリングされる。これにより、S/H回路22Fは、ハムノイズVhの周波数fhの1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。その結果、ハムノイズVhをより効果的に低減することができる。
また、本実施の形態では、ハムノイズVhに同期した、ハムノイズVhの周波数と同じ周波数でサンプリングが行われる。これにより、ハムノイズVhをより一層、効果的に低減することができる。
また、本実施の形態では、差分信号VbからハムノイズVhの周波数fhが検出される。これにより、生体信号Vsigの減衰を最小限に抑えつつ、ハムノイズVhを選択的に減衰させることができる。その結果、ハムノイズVhをより効果的に低減することができる。
また、本実施の形態では、いずれか一方が生体200に接触可能な2つの電極11,12が設けられている。これにより、2つの電極11,12から得られる差分信号Vaに含まれる生体信号Vsigの信号レベルを大きくすることができる。その結果、差分信号VdにおけるS/N比を大きくすることができる。
<2.変形例>
次に、上記実施の形態に係るウェアラブル装置100の変形例について説明する。
次に、上記実施の形態に係るウェアラブル装置100の変形例について説明する。
[変形例A]
図9は、S/H回路22Fの動作について説明するための図である。図10は、S/H回路22Fの周波数特性の一変形例を表したものである。上記実施の形態において、S/H回路22Fは、例えば、図9に示したように、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=2×fh)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力してもよい。つまり、本変形例では、S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhの周波数fhの2倍の周波数でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力する。
図9は、S/H回路22Fの動作について説明するための図である。図10は、S/H回路22Fの周波数特性の一変形例を表したものである。上記実施の形態において、S/H回路22Fは、例えば、図9に示したように、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=2×fh)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力してもよい。つまり、本変形例では、S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhの周波数fhの2倍の周波数でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力する。
このとき、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhの2倍の周波数の信号を生成する。S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=2×fh)でサンプリングすることにより、例えば、図10に示したように、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhの整数倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図8に示したように、ハムノイズVhの低減された波形となっている。
本変形例では、2つの電極11,12の差分信号Vbが、ハムノイズVhの周波数fhの2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングされる。これにより、S/H回路22Fは、ハムノイズVhの周波数fhの2N倍(Nは整数)の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。その結果、ハムノイズVhをより効果的に低減することができる。
また、本変形例では、ハムノイズVhに同期した、ハムノイズVhの周波数と同じ周波数でサンプリングが行われる。これにより、ハムノイズVhをより一層、効果的に低減することができる。
また、本変形例では、差分信号VbからハムノイズVhの周波数fhが検出される。これにより、生体信号Vsigの減衰を最小限に抑えつつ、ハムノイズVhを選択的に減衰させることができる。その結果、ハムノイズVhをより効果的に低減することができる。
[変形例B]
変形例Aにおいて、S/H回路22Fは、例えば、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=N×fh)(Nは整数)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力してもよい。このとき、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhのN倍の周波数の信号を生成する。S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=N×fh)でサンプリングすることにより、例えば、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhのN倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図8に示したように、ハムノイズVhの低減された波形となっている。このようにした場合であっても、上記変形例Aと同様の効果を奏する。
変形例Aにおいて、S/H回路22Fは、例えば、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=N×fh)(Nは整数)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力してもよい。このとき、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhのN倍の周波数の信号を生成する。S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhに同期した、サンプルクロックVsの周波数fs(=N×fh)でサンプリングすることにより、例えば、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhのN倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図8に示したように、ハムノイズVhの低減された波形となっている。このようにした場合であっても、上記変形例Aと同様の効果を奏する。
[変形例C]
図11は、S/H回路22Fの回路構成の一変形例を表したものである。図12は、S/H回路22Fの動作について説明するための図である。上記実施の形態において、S/H回路22Fは、例えば、図11に示したように、さらに、スイッチ素子SW3および保持容量Cs2を有していてもよい。このとき、スイッチ素子SW3は、スイッチ素子SW1の一端と、S/H回路22Fの出力端との間に設けられており、保持容量Cs2は、S/H回路22Fの出力端に接続されている。
図11は、S/H回路22Fの回路構成の一変形例を表したものである。図12は、S/H回路22Fの動作について説明するための図である。上記実施の形態において、S/H回路22Fは、例えば、図11に示したように、さらに、スイッチ素子SW3および保持容量Cs2を有していてもよい。このとき、スイッチ素子SW3は、スイッチ素子SW1の一端と、S/H回路22Fの出力端との間に設けられており、保持容量Cs2は、S/H回路22Fの出力端に接続されている。
本変形例では、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhの2N倍の周波数の信号を生成する。PLL224は、基準信号である信号Vb2と、基準信号に対して加減すべき周波数の倍率(2N倍)を規定する信号Vb3とに基づいて、信号Vb2(ハムノイズVh)に同期した、信号Vb2の周波数fhの2N倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。
S/H回路22Fは、例えば、図12に示したように、差分信号Vbを、セレクタ22Eから入力されたサンプルクロックVsの周波数fs(=2N・fh)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力する。なお、図12には、N=2のときのサンプルクロックVsが例示されている。セレクタ22Eは、例えば、図12に示したように、周波数fs(=2N・fh)のサンプルクロックVsによってスイッチ素子SW1のオンオフを制御する。クロック生成回路22Dは、例えば、図12に示したように、スイッチ素子SW2,SW3を、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数でオンオフを制御する。クロック生成回路22Dは、例えば、図12に示したように、スイッチ素子SW1をオンオフさせた時から、次にスイッチ素子SW1をオンさせる時までの間の期間において、まず、スイッチ素子SW3をオンオフさせ、その次に、スイッチ素子SW2をオンオフさせる。
ここで、スイッチ素子SW3をオンする直前では、差分信号Vbを2N回(図12では4回)、サンプリングすることによって得られたサンプル値が保持容量Cs1において積分され、ハムノイズVhが概ねゼロとなる。これは、例えば、図12に示したように、差分信号Vbのゼロクロスからずれたタイミングでサンプリングを行った場合にも成り立つ。その結果、差分信号VcのDC成分は、概ねゼロ付近になる。また、スイッチ素子SW3を上述のタイミングでオンオフさせることにより、保持容量Cs1にチャージされていた電位が保持容量Cs2に転送される。従って、S/H回路22Fは、保持容量Cs2の電位を、差分信号Vcとしてフィルタ回路22Gに出力することができる。また、スイッチ素子SW2を上述のタイミングでオンオフさせることにより、保持容量Cs1の電位がリセットされる。
本変形例では、S/H回路22Fは、差分信号VbをサンプルクロックVsの周波数fs(=2N・fh)でサンプリングするとともに、差分信号Vbを2N回(図12では4回)、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取る。つまり、本変形例では、S/H回路22Fは、差分信号Vbを、ハムノイズVhの周波数fhの2N倍の周波数でサンプリングするとともに、差分信号Vbを2N回(図12では4回)、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取る。これにより、S/H回路22Fは、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhの整数倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。その結果、ハムノイズVhをより効果的に低減することができる。
アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図13(B)に示したように、ハムノイズVhが大幅に低減された波形となっている。図13(A)に示した差分信号Vcは、上記実施の形態においてアナログノッチフィルタを透過した信号である。図13(A)の波形と、図13(B)の波形とを対比すると明らかなように、本変形例において得られる差分信号Vcは、ハムノイズVhが大幅に低減された波形となっている。
[変形例D]
図14は、S/H回路22Fの回路構成の一変形例を表したものである。図15は、S/H回路22Fに入力される制御信号の一例を表したものである。上記変形例Cにおいて、S/H回路22Fは、互いに並列接続された複数(2N個)のS/H回路22Fによって構成されていてもよい。このとき、保持容量Cs2は、互いに並列接続された複数のS/H回路22Fにおいて共用されている。N=2の場合、上記変形例Cにおいて、S/H回路22Fは、例えば、図14に示したように、互いに並列接続された4個のS/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdによって構成されていてもよい。このとき、保持容量Cs2は、互いに並列接続された複数のS/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdにおいて共用されている。
図14は、S/H回路22Fの回路構成の一変形例を表したものである。図15は、S/H回路22Fに入力される制御信号の一例を表したものである。上記変形例Cにおいて、S/H回路22Fは、互いに並列接続された複数(2N個)のS/H回路22Fによって構成されていてもよい。このとき、保持容量Cs2は、互いに並列接続された複数のS/H回路22Fにおいて共用されている。N=2の場合、上記変形例Cにおいて、S/H回路22Fは、例えば、図14に示したように、互いに並列接続された4個のS/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdによって構成されていてもよい。このとき、保持容量Cs2は、互いに並列接続された複数のS/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdにおいて共用されている。
S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdは、それぞれ、例えば、図14に示したように、スイッチ素子SW1,SW2,SW3および保持容量Cs1を有している。S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdにおいて、出力端(スイッチ素子SW3の一端)が互いに接続されており、S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdのそれぞれの出力端が共通の保持容量Cs2の一端に接続されている。
なお、図14では、スイッチ素子SW2には、S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdごとに区別をするために、符号の末尾にa,b,c,dが付与されている。同様に、スイッチ素子SW3には、S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdごとに区別をするために、符号の末尾にa,b,c,dが付与されている。
本変形例では、OSC22Cは、信号Vb3として、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhの2N倍の周波数の信号を生成する。PLL224は、基準信号である信号Vb2と、基準信号に対して加減すべき周波数の倍率(2N倍)を規定する信号Vb3とに基づいて、信号Vb2(ハムノイズVh)に同期した、信号Vb2の周波数fhの2N倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。
S/H回路22Fは、例えば、図15に示したように、差分信号Vbを、セレクタ22Eから入力されたサンプルクロックVsの周波数fs(=2N・fh)でサンプリングし、それにより得られた差分信号Vcをフィルタ回路22Gに出力する。なお、図15には、N=2のときのサンプルクロックVsが例示されている。S/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdは、それぞれ、例えば、図15に示したように、差分信号Vbを、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数でサンプリングするとともに、信号Vb2(ハムノイズVh)の1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてサンプリングする。
セレクタ22Eは、例えば、図15に示したように、周波数fs(=2N・fh)のサンプルクロックVsによってスイッチ素子SW1のオンオフを制御する。クロック生成回路22Dは、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW3a,SW3b,SW3c,SW3dを、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数でオンオフを制御するとともに、信号Vb2(ハムノイズVh)の1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてオンオフを制御する。クロック生成回路22Dは、さらに、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW2a,SW2b,SW2c,SW2dを、信号Vb2(ハムノイズVh)の周波数fhと同じ周波数でオンオフを制御するとともに、信号Vb2(ハムノイズVh)の1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてオンオフを制御する。
クロック生成回路22Dは、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW1をオンオフさせた時から、次にスイッチ素子SW1をオンさせる時までの間の期間において、まず、スイッチ素子SW3aをオンオフさせ、その次に、スイッチ素子SW2aをオンオフさせる。続いて、クロック生成回路22Dは、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW1をオンオフさせた時から、次にスイッチ素子SW1をオンさせる時までの間の期間において、まず、スイッチ素子SW3bをオンオフさせ、その次に、スイッチ素子SW2bをオンオフさせる。続いて、クロック生成回路22Dは、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW1をオンオフさせた時から、次にスイッチ素子SW1をオンさせる時までの間の期間において、まず、スイッチ素子SW3cをオンオフさせ、その次に、スイッチ素子SW2cをオンオフさせる。続いて、クロック生成回路22Dは、例えば、図15に示したように、スイッチ素子SW1をオンオフさせた時から、次にスイッチ素子SW1をオンさせる時までの間の期間において、まず、スイッチ素子SW3dをオンオフさせ、その次に、スイッチ素子SW2dをオンオフさせる。クロック生成回路22Dは、この一連の動作を、信号Vb2(ハムノイズVh)の1周期ごとに行う。
ここで、スイッチ素子SW3a,SW3b,SW3c,SW3dをオンする直前では、差分信号Vbを2N回(図12では4回)、サンプリングすることによって得られたサンプル値が保持容量Cs1において積分され、ハムノイズVhが概ねゼロとなる。これは、例えば、図16に示したように、差分信号Vbのゼロクロスからずれたタイミングでサンプリングを行った場合にも成り立つ。その結果、差分信号VcのDC成分は、概ねゼロ付近になる。また、スイッチ素子SW3a,SW3b,SW3c,SW3dを上述のタイミングでオンオフさせることにより、保持容量Cs1にチャージされていた電位が保持容量Cs2に転送される。従って、S/H回路22Fは、保持容量Cs2の電位を、差分信号Vcとしてフィルタ回路22Gに出力することができる。また、スイッチ素子SW2a,SW2b,SW2c,SW2dを上述のタイミングでオンオフさせることにより、保持容量Cs1の電位がリセットされる。
本変形例では、S/H回路22Fは、差分信号Vbに対してサンプルクロックVsの周波数fs(=2N・fh)でサンプリングするとともに、差分信号Vbを2N回(図15では4回)、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取ることにより、差分信号Vbのうち、ハムノイズVhの周波数fhの整数倍の周波数の信号成分を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号成分を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する。
アナログノッチフィルタを透過した信号である差分信号Vcは、例えば、図13(B)に示したように、ハムノイズVhが大幅に低減された波形となっている。図13(A)に示した差分信号Vcは、上記実施の形態においてアナログノッチフィルタを透過した信号である。図13(A)の波形と、図13(B)の波形とを対比すると明らかなように、本変形例において得られる差分信号Vcは、ハムノイズVhが大幅に低減された波形となっている。
また、本変形例では、S/H回路22Fが、互いに並列接続された複数のS/H回路22Fa,22Fb,22Fc,22Fdによって構成されている。これにより、時間分解能が不足する場合には、2N相のクロックを生成し、AFEでのサンプリングを並列で行った後の信号の合成信号を、ADC23に入力することにより、2N倍の時間分解能を得ることができる。
また、本変形例では、差分信号Vbが、ハムノイズVhの周波数fsと同じ周波数でサンプリングされるとともに、ハムノイズVhの1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてサンプリングが行われる。これにより、時間分解能が不足する場合には、2N相のクロックを生成し、AFEでのサンプリングを並列で行った後の信号の合成信号を、ADC23に入力することにより、2N倍の時間分解能を得ることができる。
また、本変形例では、いずれか一方が生体200に接触可能な2つの電極11,12が設けられている。これにより、2つの電極11,12から得られる差分信号Vaに含まれる生体信号Vsigの信号レベルを大きくすることができる。その結果、差分信号VdにおけるS/N比を大きくすることができる。
[変形例E]
図16は、ノイズ処理回路22の機能ブロックの一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例に係るサンプルクロック回路22Bにおいて、2値化回路223およびPLL224が省略され、PLL224の代わりにNCO(Numerically controlled oscillator)225が設けられていてもよい。NCO225は、信号処理部30から入力された、基準周波数である周波数データ30Aと、基準周波数に対して加減すべき周波数の倍率(N倍)を規定する信号Vb3の周波数データとに基づいて、周波数データ30AのN倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。
図16は、ノイズ処理回路22の機能ブロックの一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例に係るサンプルクロック回路22Bにおいて、2値化回路223およびPLL224が省略され、PLL224の代わりにNCO(Numerically controlled oscillator)225が設けられていてもよい。NCO225は、信号処理部30から入力された、基準周波数である周波数データ30Aと、基準周波数に対して加減すべき周波数の倍率(N倍)を規定する信号Vb3の周波数データとに基づいて、周波数データ30AのN倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。
信号処理部30(例えば心電検出部31)は、S/H回路22Fをスルー状態(具体的には、スイッチ素子SW1やスイッチ素子SW3をオンしたまま、スイッチ素子SW2をオフしたまま)にした上で、アナログ部20から入力された差分信号Daに含まれるハムノイズVhを検出する。信号処理部30(例えば心電検出部31)は、例えば、S/H回路22Fをスルー状態にした上で、アナログ部20から入力された差分信号Daに対してFFT(Fast Fourier Transform)を行うことにより得られるパワースペクトラムから、ハムノイズVhの周波数fhを導出する。信号処理部30(例えば心電検出部31)は、例えば、さらに、導出したハムノイズVhの周波数fhを、上述の周波数データ30AとしてNCO225に出力する。
本変形例では、アナログ部20の後段である信号処理部30で検出された、ハムノイズVhの周波数fhに基づいて、サンプルクロックVsが生成される。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様の効果を奏する。
[変形例F]
上記実施の形態およびその変形例において、PLL224の代わりに、FLL(Frequency-Locked Loop)が用いられてもよい。FLLは、例えば、基準信号である信号Vb2と、基準信号に対して加減すべき周波数の倍率(N倍)を規定する信号Vb3とのクロック数の差に基づいて、信号Vb2の周波数のN倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様の効果を奏する。
上記実施の形態およびその変形例において、PLL224の代わりに、FLL(Frequency-Locked Loop)が用いられてもよい。FLLは、例えば、基準信号である信号Vb2と、基準信号に対して加減すべき周波数の倍率(N倍)を規定する信号Vb3とのクロック数の差に基づいて、信号Vb2の周波数のN倍の周波数の信号Vb4を生成し、セレクタ22Eに出力する。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様の効果を奏する。
<3.実施例>
次に、ウェアラブル装置100の実施例について説明する。図17は、ウェアラブル装置100の一適用例を表したものである。図17には、ウェアラブル装置100と端末装置300とがネットワーク400を介して接続されている様子が例示されている。ウェアラブル装置100は、生体情報Dbを、ネットワーク400を介して端末装置300に送信する。端末装置300は、受信した生体情報Dbに基づいて、所定の信号処理を行う。端末装置300は、例えば、ウェアラブル装置100から受信した生体情報Dbに対して所定の処理を行うことにより、生体情報Dbを表示画面に表示する。これにより、端末装置300では、生体200の生体情報Dbをユーザに提供することができる。
次に、ウェアラブル装置100の実施例について説明する。図17は、ウェアラブル装置100の一適用例を表したものである。図17には、ウェアラブル装置100と端末装置300とがネットワーク400を介して接続されている様子が例示されている。ウェアラブル装置100は、生体情報Dbを、ネットワーク400を介して端末装置300に送信する。端末装置300は、受信した生体情報Dbに基づいて、所定の信号処理を行う。端末装置300は、例えば、ウェアラブル装置100から受信した生体情報Dbに対して所定の処理を行うことにより、生体情報Dbを表示画面に表示する。これにより、端末装置300では、生体200の生体情報Dbをユーザに提供することができる。
なお、図18に示したように、ウェアラブル装置100は、デジタルの差分信号Daを、ネットワーク400を介して端末装置300に送信してもよい。このようにした場合には、端末装置300が、受信した差分信号Daに対して、所定の信号処理(上述の信号処理部30で行われる処理)を行う。端末装置300は、例えば、ウェアラブル装置100から受信した差分信号Daに対して所定の信号処理(上述の信号処理部30で行われる処理)を行うことにより、生体情報Dbを生成し、生成した生体情報Dbに対して所定の処理を行うことにより、生体情報Dbを表示画面に表示する。これにより、端末装置300では、生体200の生体情報Dbをユーザに提供することができる。
図19は、本実施例に係る端末装置300の機能ブロックの一例を表したものである。端末装置300は、例えば、通信部310、入力部320、記憶部330、表示部340および制御部350を備えている。通信部310は、ネットワーク400を介してウェアラブル装置100と通信を行う。入力部320は、ユーザからの入力を受け付ける。入力部320は、例えば、タッチパネルなどによって構成されている。記憶部330は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリ、または、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。記憶部330には、生体情報Dbに対して所定の処理を行ったり、差分信号Daに対して所定の信号処理(上述の信号処理部30で行われる処理)を行うことにより、生体情報Dbを生成したりする処理を制御部350に実行させるプログラム331が記憶されている。表示部340は、生体情報Dbを表示画面に表示する。表示部340は、例えば、液晶パネル、または、有機EL(Electro Luminescence)パネルである。制御部350は、例えば、プロセッサによって構成されている。制御部350は、記憶部330に記憶されたプログラム331を実行する。制御部350の機能は、例えば、制御部350によってプログラム331が実行されることによって実現される。
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
(1)
いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。
(2)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(1)に記載の生体信号検出回路。
(3)
前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングする
(1)または(2)に記載の生体信号検出回路。
(4)
前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(5)
所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(6)
いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。
(7)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(6)に記載の生体信号検出回路。
(8)
前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングする
(6)または(7)に記載の生体信号検出回路。
(9)
前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
(6)ないし(8)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(10)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を2N回、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取ることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(6)ないし(9)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(11)
互いに並列接続された複数の前記アナログ回路を備えた
(6)ないし(10)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(12)
各前記アナログ回路は、それぞれ、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするとともに、前記ハムノイズの1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてサンプリングする
(11)に記載の生体信号検出回路。
(13)
所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
(6)ないし(12)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(14)
いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。
(15)
いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。
(16)
筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(17)
筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(18)
筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(19)
筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(1)
いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。
(2)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(1)に記載の生体信号検出回路。
(3)
前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングする
(1)または(2)に記載の生体信号検出回路。
(4)
前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(5)
所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(6)
いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。
(7)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(6)に記載の生体信号検出回路。
(8)
前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングする
(6)または(7)に記載の生体信号検出回路。
(9)
前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
(6)ないし(8)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(10)
前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を2N回、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取ることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
(6)ないし(9)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(11)
互いに並列接続された複数の前記アナログ回路を備えた
(6)ないし(10)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(12)
各前記アナログ回路は、それぞれ、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするとともに、前記ハムノイズの1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてサンプリングする
(11)に記載の生体信号検出回路。
(13)
所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
(6)ないし(12)のいずれか1つに記載の生体信号検出回路。
(14)
いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。
(15)
いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。
(16)
筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(17)
筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(18)
筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
(19)
筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
本開示の一実施の形態に係る第1の生体信号検出回路および第1のウェアラブル装置によれば、2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするようにしたので、ハムノイズをより効果的に低減することができる。
本開示の一実施の形態に係る第2の生体信号検出回路および第2のウェアラブル装置によれば、2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするようにしたので、ハムノイズをより効果的に低減することができる。
本開示の一実施の形態に係る第1のハムノイズ低減回路および第3のウェアラブル装置によれば、2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするようにしたので、ハムノイズをより効果的に低減することができる。
本開示の一実施の形態に係る第2のハムノイズ低減回路および第4のウェアラブル装置によれば、2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするようにしたので、ハムノイズをより効果的に低減することができる。
なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
1…生体情報計測装置、10…検出部、11,12…電極、13…スペーサ、20…アナログ部、21…差動増幅回路、22…ノイズ処理回路、22A…フィルタ回路、22B…サンプルクロック回路、22C…OSC、22D…クロック生成回路、22E…セレクタ、22F,22Fa,22Fb,22Fc,22Fd…S/H回路、22G…フィルタ回路、23…ADC、30…信号処理回路、31…心電検出部、32…分析・視覚化部、33…出力部、100…ウェアラブル装置、110…筐体、120…ベルト、200…生体、221…検波回路、222,223…2値化回路、224…PLL、225…NCO、300…端末装置、310…通信部、320…入力部、330…記憶部、331…プログラム、340…表示部、350…制御部、400…ネットワーク、Cs1,Cs2…保持容量、Da…差分信号、Db…生体情報、fh…周波数、fs…サンプリング周波数、GND…グラウンド、La…振幅レベル、SW1,SW2,SW2a,SW2b,SW2c,SW2d,SW3,SW3a,SW3b,SW3c,SW3d…スイッチ素子、Va,Vb,Vc,Vd…差分信号、Vb1,Vb2,Vb3,Vb4,Vb5…信号、Vh…ハムノイズ、Vs…サンプルクロック、Vsig…生体信号。
Claims (19)
- いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。 - 前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の1/2の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
請求項1に記載の生体信号検出回路。 - 前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングする
請求項1に記載の生体信号検出回路。 - 前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
請求項1に記載の生体信号検出回路。 - 所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
請求項1に記載の生体信号検出回路。 - いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
生体信号検出回路。 - 前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングすることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - 前記アナログ回路は、前記ハムノイズに同期した、前記ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングする
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - 前記差動増幅信号から前記ハムノイズの周波数を検出する検出回路を更に備えた
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - 前記アナログ回路は、前記差動増幅信号を2N回、サンプリングすることによって得られたサンプル値の移動平均値を取ることにより、前記ハムノイズの周波数の整数倍の周波数の信号を選択的に減衰させ、それ以外の周波数の信号を選択的に通すアナログノッチフィルタとして機能する
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - 互いに並列接続された複数の前記アナログ回路を備えた
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - 各前記アナログ回路は、それぞれ、前記差動増幅信号を、前記ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするとともに、前記ハムノイズの1周期の1/2Nずつタイミングをずらしてサンプリングする
請求項11に記載の生体信号検出回路。 - 所定の間隙を介して互いに対向配置され、いずれか一方が前記生体に接触可能に配置された前記2つの電極を更に備えた
請求項6に記載の生体信号検出回路。 - いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。 - いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を備えた
ハムノイズ低減回路。 - 筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。 - 筐体内に設けられた生体信号検出回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を生体に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。 - 筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数と同じ周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。 - 筐体内に設けられたハムノイズ低減回路を備え、
前記生体信号検出回路は、いずれか一方を計測対象に接触させた2つの電極の差動増幅信号を、ハムノイズの周波数の2N倍(Nは整数)の周波数でサンプリングするアナログ回路を有する
ウェアラブル装置。
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JP2018219493A JP2020081328A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 |
PCT/JP2019/043624 WO2020105446A1 (ja) | 2018-11-22 | 2019-11-07 | 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018219493A JP2020081328A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 |
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Family Applications (1)
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JP2018219493A Pending JP2020081328A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 |
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