JP2828246B2 - 電極外れ検出回路 - Google Patents
電極外れ検出回路Info
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- JP2828246B2 JP2828246B2 JP8345005A JP34500596A JP2828246B2 JP 2828246 B2 JP2828246 B2 JP 2828246B2 JP 8345005 A JP8345005 A JP 8345005A JP 34500596 A JP34500596 A JP 34500596A JP 2828246 B2 JP2828246 B2 JP 2828246B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、心電計など
による生体への電気的計測に際して、その生体に装着し
た電極が外れたことを検出する電極外れ検出回路に関す
る。
による生体への電気的計測に際して、その生体に装着し
た電極が外れたことを検出する電極外れ検出回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の心電計における電極外れ検出回路
は、特開平４ー９６７３２号公報（図３を参照）に所載
のように、生体に接続された心電図信号のレベルを増幅
する増幅回路１１と、増幅回路を定電流で駆動する定電
流回路１２と、増幅回路１１の出力を受けるヒステリシ
スコンパレータ１３と、ヒステリシスコンパレータ１３
の出力をフィルタする出力フィルタ１４とを備えた構成
になっている。
は、特開平４ー９６７３２号公報（図３を参照）に所載
のように、生体に接続された心電図信号のレベルを増幅
する増幅回路１１と、増幅回路を定電流で駆動する定電
流回路１２と、増幅回路１１の出力を受けるヒステリシ
スコンパレータ１３と、ヒステリシスコンパレータ１３
の出力をフィルタする出力フィルタ１４とを備えた構成
になっている。
【０００３】ここでは、電極が外れて、入力ｅがオープ
ン状態になると、増幅回路１１のトランジスタＱ２、Ｑ
３がオフ状態になって、ヒステリシスコンパレータ１３
のＩＣの＋入力が［Ｅｒ＋Ｖｔ（Ｒ３／Ｒ４）］よりも
高くなることで、ＩＣの出力が反転し、ハイレベルとな
り、出力フィルタ１４のダイオードＤが順バイアスされ
る。そして、この出力変化をＣＰＵでレベル判定して、
電極外れを検出するのである。なお、Ｅｒはゼナーダイ
オードなどの定電圧源、また、Ｖｔは電源電圧である。
ン状態になると、増幅回路１１のトランジスタＱ２、Ｑ
３がオフ状態になって、ヒステリシスコンパレータ１３
のＩＣの＋入力が［Ｅｒ＋Ｖｔ（Ｒ３／Ｒ４）］よりも
高くなることで、ＩＣの出力が反転し、ハイレベルとな
り、出力フィルタ１４のダイオードＤが順バイアスされ
る。そして、この出力変化をＣＰＵでレベル判定して、
電極外れを検出するのである。なお、Ｅｒはゼナーダイ
オードなどの定電圧源、また、Ｖｔは電源電圧である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここでの第１の問題点
は、ＩＣパッケージが高湿度（８５％以上）の環境に置
かれた場合、電極外れを誤検出してしまうという点で、
その理由は、従来の電極外れ検出回路は、レベル検出す
る増幅回路としてＰＮトランジスタをダーリントン接続
して用いているためである。即ち、電極が生体に接続さ
れた場合、生体にトランジスタのベース電流（１ｎＡ）
程度を生体に注入することにより、トランジスタをオン
し、増幅回路１１の出力を低レベルとするのであるが、
電極が生体に接続されない場合、トランジスタＱ２のベ
ースがオープンとなるため、トランジスタＱ３がオフ
し、増幅回路１１の出力をハイレベルとする。
は、ＩＣパッケージが高湿度（８５％以上）の環境に置
かれた場合、電極外れを誤検出してしまうという点で、
その理由は、従来の電極外れ検出回路は、レベル検出す
る増幅回路としてＰＮトランジスタをダーリントン接続
して用いているためである。即ち、電極が生体に接続さ
れた場合、生体にトランジスタのベース電流（１ｎＡ）
程度を生体に注入することにより、トランジスタをオン
し、増幅回路１１の出力を低レベルとするのであるが、
電極が生体に接続されない場合、トランジスタＱ２のベ
ースがオープンとなるため、トランジスタＱ３がオフ
し、増幅回路１１の出力をハイレベルとする。
【０００５】このように、ハードウエア的な構成によ
り、電極外れを検出しているため、パッケージ上のイン
ピーダンスの変化により、僅かなベース電流が流れて
も、トランジスタがオンしてしまう。
り、電極外れを検出しているため、パッケージ上のイン
ピーダンスの変化により、僅かなベース電流が流れて
も、トランジスタがオンしてしまう。
【０００６】また、第２の問題点は、電極外れを検出す
るレベルのバラツキが大きいことである。その理由は、
従来の電極外れ検出回路は、全て、アナログ回路により
構成されているため、部品の精度のバラツキにより、そ
の検出精度に影響を受けるからである。
るレベルのバラツキが大きいことである。その理由は、
従来の電極外れ検出回路は、全て、アナログ回路により
構成されているため、部品の精度のバラツキにより、そ
の検出精度に影響を受けるからである。
【０００７】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的は、心電計などの生体の電気的計測にお
いて、電極外れ検出についてのハードウエア的な誤検出
を無くし、その構成の一部をファームウエア化すること
により、回路の使用部品を減らし、更に、検出の信頼性
を向上した電極外れ検出回路を提供することにある。
ので、その目的は、心電計などの生体の電気的計測にお
いて、電極外れ検出についてのハードウエア的な誤検出
を無くし、その構成の一部をファームウエア化すること
により、回路の使用部品を減らし、更に、検出の信頼性
を向上した電極外れ検出回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の電極
外れ検出回路では、生体からの生体信号レベルをダイオ
ードへの逆バイアスでプルアップするダイオードプルア
ップ部と、その出力を差動アンプで増幅する差動アンプ
部と、前記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を判定するＣＰＵ部
を備えて、前記生体信号に対応した前記Ａ／Ｄ変換部の
出力データをファームウエアによりレベル判定するもの
であって、生体に電極が正常に取り付けられている場合
は、前記生体信号に対応したＡ／Ｄ変換出力データをフ
ァームウエアにより正常と判定し、生体から電極が外れ
た場合は、前記ダイオードプルアップ部により、バイア
ス電圧と同程度の電圧が前記差動アンプ部に入力された
場合に対応したＡ／Ｄ変換出力データを、ファームウエ
アにより電極外れと判定することを特徴とする。
外れ検出回路では、生体からの生体信号レベルをダイオ
ードへの逆バイアスでプルアップするダイオードプルア
ップ部と、その出力を差動アンプで増幅する差動アンプ
部と、前記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を判定するＣＰＵ部
を備えて、前記生体信号に対応した前記Ａ／Ｄ変換部の
出力データをファームウエアによりレベル判定するもの
であって、生体に電極が正常に取り付けられている場合
は、前記生体信号に対応したＡ／Ｄ変換出力データをフ
ァームウエアにより正常と判定し、生体から電極が外れ
た場合は、前記ダイオードプルアップ部により、バイア
ス電圧と同程度の電圧が前記差動アンプ部に入力された
場合に対応したＡ／Ｄ変換出力データを、ファームウエ
アにより電極外れと判定することを特徴とする。
【０００９】更に詳述すれば、本発明の電極外れ検出回
路では、生体保護用入力抵抗とサージ対策部品とを有す
る被検者入力部と、逆バイアスされたダイオードで前記
被検者入力部をプルアップするダイオードプルアップ部
と、差動アンプにより前記被検者入力部から入力ライン
を通過してきた生体信号を増幅する差動アンプ部と、前
記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部
と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力データをレベル判定するＣ
ＰＵ部とから構成されており、被検者から電極が外れた
場合には、前記ダイオードプルアンプ部により、前記入
力ラインがバイアス電圧と同程度の電圧となって前記差
動アンプ部に入力された場合に対応した、前記Ａ／Ｄ変
換部の出力データを、前記ＣＰＵ部にてファームウエア
によりレベル判定し、電極外れの状態を検出することを
特徴とする。
路では、生体保護用入力抵抗とサージ対策部品とを有す
る被検者入力部と、逆バイアスされたダイオードで前記
被検者入力部をプルアップするダイオードプルアップ部
と、差動アンプにより前記被検者入力部から入力ライン
を通過してきた生体信号を増幅する差動アンプ部と、前
記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部
と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力データをレベル判定するＣ
ＰＵ部とから構成されており、被検者から電極が外れた
場合には、前記ダイオードプルアンプ部により、前記入
力ラインがバイアス電圧と同程度の電圧となって前記差
動アンプ部に入力された場合に対応した、前記Ａ／Ｄ変
換部の出力データを、前記ＣＰＵ部にてファームウエア
によりレベル判定し、電極外れの状態を検出することを
特徴とする。
【００１０】従って、電極の接続、非接続の違いを、Ｄ
Ｃレベルを監視することによって、従来のような誤検出
が避けられ、容易かつ確実に電極外れを判断できる。
Ｃレベルを監視することによって、従来のような誤検出
が避けられ、容易かつ確実に電極外れを判断できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
および図２を参照して、具体的に説明する。なお、図１
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、図２は図
１のダイオードプルアップ部２と差動アンプ部３の具体
的構成の一例を示す回路図である。
および図２を参照して、具体的に説明する。なお、図１
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、図２は図
１のダイオードプルアップ部２と差動アンプ部３の具体
的構成の一例を示す回路図である。
【００１２】図１および図２に示すように、本発明の電
極外れ検出回路では、生体保護用入力抵抗Ｒ１とサージ
対策部品、例えば、入力保護抵抗Ｒ２とを有する被検者
入力部１と、逆バイアスされたダイオードＤで被検者入
力部１をプルアップするダイオードプルアップ部２と、
差動アンプＩＣにより前述の入力ラインを通過してきた
生体信号を増幅する差動アンプ部３と、差動アンプ３の
出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４と、Ａ／Ｄ変換部
４の出力データをレベル判定するＣＰＵ部５とから構成
されている。
極外れ検出回路では、生体保護用入力抵抗Ｒ１とサージ
対策部品、例えば、入力保護抵抗Ｒ２とを有する被検者
入力部１と、逆バイアスされたダイオードＤで被検者入
力部１をプルアップするダイオードプルアップ部２と、
差動アンプＩＣにより前述の入力ラインを通過してきた
生体信号を増幅する差動アンプ部３と、差動アンプ３の
出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４と、Ａ／Ｄ変換部
４の出力データをレベル判定するＣＰＵ部５とから構成
されている。
【００１３】しかして、通常の心電図波形入力時は、電
極が人体との接触抵抗Ｒ１を通して接続され、入力補助
抵抗Ｒ２を通して、生体信号が差動アンプＩＣに入力さ
れる。差動アンプＩＣは、通常、生体の左足に取り付け
られた電極から得られる信号入力であるＬＦラインを基
準として、各入力ライン（ＲＡ、ＬＡ、Ｃ１〜Ｃ６）と
の電圧差を出力する。従って、本発明の構成では、ＬＦ
ラインが接続されていることを前提とする。即ち、ＬＦ
ラインのみハードウエア的な構成にすることにより、電
極外れを検出する。その場合、差動アンプＩＣの出力は
無視するものとする。
極が人体との接触抵抗Ｒ１を通して接続され、入力補助
抵抗Ｒ２を通して、生体信号が差動アンプＩＣに入力さ
れる。差動アンプＩＣは、通常、生体の左足に取り付け
られた電極から得られる信号入力であるＬＦラインを基
準として、各入力ライン（ＲＡ、ＬＡ、Ｃ１〜Ｃ６）と
の電圧差を出力する。従って、本発明の構成では、ＬＦ
ラインが接続されていることを前提とする。即ち、ＬＦ
ラインのみハードウエア的な構成にすることにより、電
極外れを検出する。その場合、差動アンプＩＣの出力は
無視するものとする。
【００１４】各入力ラインからの信号は、逆バイアスさ
れたダイオードＤにより、＋電源側にプルアップされて
おり、電極を人体に装着した時は、電極接触インピーダ
ンス及び人体インピーダンスがダイオードＤのカットオ
フ時の抵抗に比べて低いために、差動アンプＩＣの出力
は基準電位であるベースライン付近となる。
れたダイオードＤにより、＋電源側にプルアップされて
おり、電極を人体に装着した時は、電極接触インピーダ
ンス及び人体インピーダンスがダイオードＤのカットオ
フ時の抵抗に比べて低いために、差動アンプＩＣの出力
は基準電位であるベースライン付近となる。
【００１５】なお、この実施の形態では、ダイオードＤ
は、電源から共通の抵抗を介して栄列的に接続されてい
るが、個別の抵抗と直列的に接続されていてもよい。
は、電源から共通の抵抗を介して栄列的に接続されてい
るが、個別の抵抗と直列的に接続されていてもよい。
【００１６】このため、電極が人体から外れた場合に
は、差動アンプＩＣの＋入力は、ダイオードＤによるプ
ルアップの影響により、＋電源側に電位が上がるから、
差動アンプＩＣの出力は＋電源側に飽和する。この差動
アンプＩＣの出力がＡ／Ｄ変換部４へ入力され、そし
て、Ａ／Ｄ変換されたデータがＣＰＵ部５により読み取
られることで、差動アンプＩＣの出力の変化を監視する
ことができる。
は、差動アンプＩＣの＋入力は、ダイオードＤによるプ
ルアップの影響により、＋電源側に電位が上がるから、
差動アンプＩＣの出力は＋電源側に飽和する。この差動
アンプＩＣの出力がＡ／Ｄ変換部４へ入力され、そし
て、Ａ／Ｄ変換されたデータがＣＰＵ部５により読み取
られることで、差動アンプＩＣの出力の変化を監視する
ことができる。
【００１７】ＣＰＵ部５は、電極外れ検出レベルとし
て、＋電源側のあるＤＣレベル（しきい値）を設定して
おき（例えば、＋電源電圧の８０％）、差動アンプＩＣ
の出力データ値が電極外れ検出レベルを越えた場合、電
極外れとして検出することができる。なお、心電計は、
常に測定状態で、次の被検者に装着され、作業の連続性
を確保することができる。
て、＋電源側のあるＤＣレベル（しきい値）を設定して
おき（例えば、＋電源電圧の８０％）、差動アンプＩＣ
の出力データ値が電極外れ検出レベルを越えた場合、電
極外れとして検出することができる。なお、心電計は、
常に測定状態で、次の被検者に装着され、作業の連続性
を確保することができる。
【００１８】なお、上述の実施の形態において、電極外
れ検出レベルは、ファームウエア上で設定されており、
従って、ファームウエアを書き変えることにより、容易
に電極外れの検出感度を調整することが可能となる。
れ検出レベルは、ファームウエア上で設定されており、
従って、ファームウエアを書き変えることにより、容易
に電極外れの検出感度を調整することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、以上詳述したように、従来の
ように、人体に流れ込む電流によりトランジスタをオン
させる電流制御の構成ではなく、接触抵抗によるレベル
検出を行っているから、パッケージ上の微少リーク電流
による電極外れの誤検出がなくなるという効果が得られ
る。また、従来、電極外れの検出回路が、その構成部品
の特性に依存するために、部品の特性のバラツキが、そ
のまま、パッケージの検出感度のバラツキとなって現れ
ているのに対して、本発明では、ファームウエアで検出
感度を設定するため、そこでのバラツキの影響を受けず
にすみ、パッケージによる検出感度のバラツキを吸収す
ることができる。
ように、人体に流れ込む電流によりトランジスタをオン
させる電流制御の構成ではなく、接触抵抗によるレベル
検出を行っているから、パッケージ上の微少リーク電流
による電極外れの誤検出がなくなるという効果が得られ
る。また、従来、電極外れの検出回路が、その構成部品
の特性に依存するために、部品の特性のバラツキが、そ
のまま、パッケージの検出感度のバラツキとなって現れ
ているのに対して、本発明では、ファームウエアで検出
感度を設定するため、そこでのバラツキの影響を受けず
にすみ、パッケージによる検出感度のバラツキを吸収す
ることができる。
【００２０】更に、本発明では、従来の検出回路のよう
に、専用のハードウエアを用いて電極外れを検出するの
ではなく、通常の心電図波形を測定する回路を用いて、
ファームウエアで電極外れ検出を検出するので、パッケ
ージ上の電気部品の点数をかなり削減できる。
に、専用のハードウエアを用いて電極外れを検出するの
ではなく、通常の心電図波形を測定する回路を用いて、
ファームウエアで電極外れ検出を検出するので、パッケ
ージ上の電気部品の点数をかなり削減できる。
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の差動アンプ部までの具体的構成を示す回
路図である。
路図である。
【図３】従来の技術を説明するための回路図である。
１ 被検者入力部 ２ ダイオードプルアップ部 ３ 差動アンプ部 ４ Ａ／Ｄ変換部 ５ ＣＰＵ部
Claims (4)
- 【請求項１】 生体からの生体信号レベルをダイオード
への逆バイアスでプルアップするダイオードプルアップ
部と、その出力を差動アンプで増幅する差動アンプ部
と、前記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換部と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を判定するＣＰＵ部を
備えて、前記生体信号に対応した前記Ａ／Ｄ変換部の出
力データをファームウエアによりレベル判定するもので
あって、生体に電極が正常に取り付けられている場合
は、前記生体信号に対応したＡ／Ｄ変換出力データをフ
ァームウエアにより正常と判定し、生体から電極が外れ
た場合は、前記ダイオードプルアップ部により、バイア
ス電圧と同程度の電圧が前記差動アンプ部に入力された
場合に対応したＡ／Ｄ変換出力データを、ファームウエ
アにより電極外れと判定することを特徴とする電極外れ
検出回路。 - 【請求項２】 前記ダイオードへ供給される生体信号の
内、ＬＦラインを基準として生体からの各入力ラインの
信号を、前記差動アンプ部で比較するように構成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の電極外れ検出回
路。 - 【請求項３】 前記ＬＦラインのみをハードウエア的に
構成していることを特徴とする請求項２に記載の電極外
れ検出回路。 - 【請求項４】 生体保護用入力抵抗とサージ対策部品と
を有する被検者入力部と、逆バイアスされたダイオード
で前記被検者入力部をプルアップするダイオードプルア
ップ部と、差動アンプにより前記被検者入力部から入力
ラインを通過してきた生体信号を増幅する差動アンプ部
と、前記差動アンプ部の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換部と、前記Ａ／Ｄ変換部の出力データをレベル判定す
るＣＰＵ部とから構成されており、被検者から電極が外
れた場合には、前記ダイオードプルアンプ部により、前
記入力ラインがバイアス電圧と同程度の電圧となって前
記差動アンプ部に入力された場合に対応した、前記Ａ／
Ｄ変換部の出力データを、前記ＣＰＵ部にてファームウ
エアによりレベル判定し、電極外れの状態を検出するこ
とを特徴とする電極外れ検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8345005A JP2828246B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 電極外れ検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8345005A JP2828246B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 電極外れ検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10179531A JPH10179531A (ja) | 1998-07-07 |
| JP2828246B2 true JP2828246B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=18373644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8345005A Expired - Lifetime JP2828246B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 電極外れ検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828246B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455276B1 (ko) * | 1998-12-31 | 2005-01-15 | 삼성전자주식회사 | 생체신호계측기의리드탈락검출방법및장치 |
| JP3896405B2 (ja) * | 2000-01-24 | 2007-03-22 | 日本光電工業株式会社 | ２電極／３電極変換接続器 |
| JP2014137272A (ja) | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Denso Corp | 電圧監視装置 |
| EP3854304B1 (en) | 2019-11-29 | 2023-06-07 | Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. | Detection circuit, electrocardiogram measurement apparatus, and wearable device |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP8345005A patent/JP2828246B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10179531A (ja) | 1998-07-07 |
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