JP5068811B2 - ソフトウェア制御されたac応答を有する単一多重化増幅器チャネルを使用して複数の信号を増幅する方法及び装置 - Google Patents
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Description
患者の体の上で接続されている位置に応じて、電極は、RA(右上腕)、LA(左上腕)、LL(左脚)、RL(右脚)、並びにV1乃至V6(胸部上の種々の位置に接続された電極)として表している。前述の電極は、10個の電線を使用して増幅器回路に接続される。
ECGリード3=L3=BLL−BLA
ECGリードV1=V1=BV1−C。ここで、C=(BRA+BLA+BLL)/3であり、BV1乃至BV6は、胸部電極からバッファリングされた信号である。
ECGリードV3=V3=BV3−C
ECGリードV4=V4=BV4−C
ECGリードV5=V5=BV5−C
ECGリードV6=V6=BV6−C
RA電極、RL電極及びLL電極からの信号の平均を、RL駆動回路130における反転加算増幅器(図示せず)によって求め、右脚電極基準電位に帰還させて通常モードの雑音を削減する。
本発明の実施例によれば、多重化された増幅器チャネルにおけるアナログAC結合ハードウェア段(高域通過フィルタ段としても知られている)は、マイクロコントローラの220のソフトウェア、ディジタル・アナログ変換器(D/A)200及びプログラム可能な利得増幅器(PGA)160において低域通過ディジタル・フィルタ(LDPF)190aの段(増幅する対象のECGリード毎に1LPDF)を使用してディジタル形式でシミュレートされる。
DA_VAL=QBRA_DC+(LPDF_DC−BASE_VAL)xK(ここでKは定数である)
の式で算出することが可能である。
K=(D/A分解能)/(A/D分解能×PGA利得)
の式で算出することが可能である。
502では、ディジタル・アナログ変換器(D/A)200に供給される対象のこの新たに計算されるDCオフセット値(DA_VAL)はメモリに格納される。このDA_VALを、同じECGリードの次の増幅サイクルにおいてディジタル・アナログ増幅器(D/A)200に供給するための入力として使用して、同じECGリードの次のサンプルから減算するために、等価ナルオフセット電圧を生成する。503では、マイクロコントローラは、現在の増幅サイクルにおいて、増幅する対象の8つのECGリード全てについて上記処理が反復され、完結されるか否かを検査する。現在の増幅サイクルについて、(上記処理による)8つのECGリード全ての増幅及びディジタル化が完結されない場合、507で、マイクロコントローラ220は、図1に示すアナログ増幅器140a及び140bを使用して、増幅される対象の次のECGリードを選択する。8つのECGリード信号全てについて上記増幅及びディジタル化処理が完結すると、マイクロコントローラは、504及び505で、次の増幅サイクルのトリガが、(上記例で2ミリ秒毎にトリガされるよう構成された)システム・タイマによって生成されるまで待つ。この待ち時間は図2において「アイドル時間」302として示す。次の増幅サイクルのトリガが受け取られると、マイクロコントローラ220は、506で、新たな増幅サイクルにおいて増幅される対象の第1のECGリード(すなわち、リード2又はL2。チャネル系列番号CH1と同じ)を、(図1に示す)アナログ多重化器140a及び140bを使用してECGリードを選択することによって選択し、プログラム制御はやはり402に転送される。新たな増幅サイクルでは、8つのECGリードは全て、上述の通り、DC補正され、増幅され、ディジタル化され、次いで、マイクロコントローラ220はやはり、次のタイマ・トリガが新たな増幅サイクルを起動させるのを待つ。増幅サイクルは、ECGリード信号毎に必要なサンプリング速度に等しい速度で(例えば、診断品質ECGの場合、毎秒500増幅サイクルの速度で)連続して反復される。
Claims (22)
- 装置であって、
1つ又は複数の多重化器であって、リード信号が前記1つ又は複数の多重化器に入力される1つ又は複数の多重化器と、
前記リード信号を増幅するよう構成された単一の増幅器チャネルであって、前記1つ又は複数の多重化器の出力が前記単一の増幅器チャネルに入力される単一の増幅器チャネルと、
前記1つ又は複数の多重化器を制御するマイクロコントローラとを含み、
前記マイクロコントローラは、現在の増幅サイクルにおいて前記単一の増幅器チャネルの入力に接続される対象の前記リード信号のうちの少なくとも1つを一度に1つ、順々に選択し、次の増幅サイクルにおいて前記単一の増幅器チャネルにおける前記リード信号のうちの前記少なくとも1つに加えられる対象の、前記リード信号のうちの前記少なくとも1つのDCオフセット値を、現在の増幅サイクルにおいて求めるよう構成されたソフトウェアを格納し、
前記リード信号のうちの前記少なくとも1つの前記DCオフセット値は、前記現在の増幅サイクルにおいて前記単一の増幅器チャネルによって前記リード信号が処理された後に得られる処理済信号に基づいて求められる装置。 - 請求項1記載の装置であって、前記単一の増幅器チャネルは、差動増幅器と、プログラム可能な利得増幅器と、アンチエイリアシング・フィルタとを備える装置。
- 請求項2記載の装置であって、前記マイクロコントローラは、アナログ・ディジタル変換器及びディジタル・アナログ変換器を備える装置。
- 請求項2記載の装置であって、
選択されたリード信号は前記差動増幅器の入力に接続され、
前記差動増幅器の出力は、DCオフセットを除去し、更に増幅するために前記プログラム可能な利得増幅器の入力に供給され、
前記プログラム可能な利得増幅器の出力は、前記アンチエイリアシング・フィルタによってフィルタリングされるよう適合され、
前記アンチエイリアシング・フィルタの出力は、アナログ・ディジタル変換器を使用して前記マイクロコントローラによってディジタル化するよう適合され、
前記マイクロコントローラは、前記多重化器を使用することにより、増幅される対象の次のリード信号を選択することができる装置。 - 請求項4記載の装置であって、前記マイクロコントローラは、前記アンチエイリアシング・フィルタのディジタル化出力からの電圧信号からのDCオフセットを計算し、ディジタル・アナログ変換器により、前記DCオフセットをアナログ表現に変換し、次の増幅サイクルにおいて前記DCオフセットを、同じリード信号から減算することにより、DCオフセットを除去するための高域通過フィルタをシミュレートするよう適合されたハードウェア又はソフトウェアを含む装置。
- 請求項5記載の装置であって、前記ソフトウェアは、前記リード信号の低域通過フィルタ段をモデリングするためのコードを含む装置。
- 請求項6記載の装置であって、前記低域通過フィルタは、前記アンチエイリアシング・フィルタの前記ディジタル化出力に存在する時間変動DCオフセットを計算し、追跡するよう適合された装置。
- 請求項6記載の装置であって、前記低域通過ディジタル・フィルタ及び前記プログラム可能な利得増幅器を飽和状態から出すよう適合されたベースライン回復アルゴリズムを更に備える装置。
- 請求項6記載の装置であって、前記低域通過フィルタの周波数応答は、前記ソフトウェアにおける前記フィルタの係数を変更することにより、所望の値に調節可能であり、前記増幅器チャネルのAC周波数応答は前記ソフトウェアにおいてプログラム可能な装置。
- 請求項1記載の装置であって、単一チャネル増幅器のAC応答は、ソフトウェアによって制御及び変更することができる装置。
- 請求項2記載の装置であって、前記アンチエイリアシング・フィルタは、必要な帯域幅に整合させ、高周波雑音を削減するよう、別々の周波数カットオフに対して前記マイクロコントローラによって構成される装置。
- 複数の信号を増幅する方法であって、
センサの組み合わせにわたる差動電圧測定を行うことにより、複数のリード信号を導き出す工程と、
単一の増幅器チャネルの入力に接続する対象の前記リード信号を順々に選択する工程と、
前記リード信号間で巡回系列で前記単一の増幅器チャネルをタイムスライスする工程と、
前記サンプリングされたリード信号毎にDCドリフトを計算する工程と、
それぞれのリード信号の次のサンプルにおけるそれぞれのサンプリングされたリード信号から前記DCドリフトを減算する工程とを含み、前記単一の増幅器チャネルは前記リード信号を増幅する方法。 - 請求項12記載の方法であって、各サイクルにおいて、リード信号は全て、順々に選択され、交換され、次いで、DCオフセット補正され、増幅され、ディジタル化される方法。
- 請求項13記載の方法であって、前記サイクルは、診断品質ECGを行う場合、毎秒500サイクルの速度で連続して反復する方法。
- 請求項12記載の方法であって、単一のチャネル増幅器のAC応答は、ソフトウェアによって制御及び変更される方法。
- 請求項12記載の方法であって、前記サンプリングされたリード信号毎に前記DCドリフトを計算する工程はソフトウェア又はハードウェアによって実現される方法。
- 装置であって、
1つ又は複数の多重化器であって、リード信号は前記1つ又は複数の多重化器に入力するよう適合される1つ又は複数の多重化器と、
少なくとも1つの増幅器チャネルであって、前記1つ又は複数の多重化器の出力は前記少なくとも1つの増幅器チャネルに入力されるよう構成され、前記増幅器チャネルの数は、リード信号の数未満である少なくとも1つの増幅器チャネルと、
前記1つ又は複数の多重化器を制御するよう構成されたマイクロコントローラとを備え、
前記マイクロコントローラは、次の増幅サイクルにおいてDCオフセットを、現在の増幅サイクルにおいて前記DCオフセットを計算し、次の増幅サイクルにおいて同じリード信号から前記DCオフセットを減算することによって除去するよう高域通過フィルタをシミュレートするよう構成されたハードウェア又はソフトウェアを備え、前記少なくとも1つの増幅器チャネルは前記リード信号を増幅することができる装置。 - 装置であって、
複数のセンサであって、複数のリード信号が複数の電極から導き出される複数のセンサと、
前記複数のリード信号をフィルタリングし、バッファリングするよう構成された複数の低域通過フィルタ及びバッファ増幅器と、
前記複数の低域通過フィルタ及びバッファ増幅器からの出力が1つ又は複数の多重化器のうちの1つに入力されるよう構成された1つ又は複数の多重化器と、
前記1つ又は複数の多重化器の出力を単一の増幅器チャネルに入力することができる単一の増幅器チャネルと、
前記1つ又は複数の多重化器を制御するよう適合されたマイクロコントローラとを含み、
前記マイクロコントローラは、現在の増幅サイクルにおいて前記単一の増幅器チャネルの入力に接続される対象の前記リード信号のうちの1つを一度に1つ、順々に選択するよう構成されたソフトウェアを格納するよう適合され、前記単一の増幅器チャネルは前記リード信号を増幅するよう適合され、前記マイクロコントローラは、次の増幅サイクルにおいてDCオフセットを、現在の増幅サイクルにおいて前記DCオフセットを計算し、次の増幅サイクルにおいて同じリード信号から前記DCオフセットを減算することによって除去するよう構成された装置。 - 請求項18記載の装置であって、前記マイクロコントローラは、前記リード信号のDCドリフトを計算するために前記リード信号間で巡回系列で前記単一の増幅器チャネルをタイムスライスするよう適合される装置。
- 請求項19記載の装置であって、前記マイクロコントローラは、前記リード信号の次のサンプルにおいて、サンプリングされた個別のリード信号からDCドリフトを減算するよう適合される装置。
- 請求項20記載の装置であって、サイクルは、診断品質ECGを行う場合、毎秒500サイクルの速度で連続して反復することができる装置。
- 請求項18記載の装置であって、前記装置の前記AC応答は、前記マイクロコントローラに格納されたソフトウェア・プログラムによって制御することができる装置。
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