JP6234795B2 - マルチチャンネルｅｃｇ測定 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には信号測定の精度における改善並びに信号測定における干渉の低減に関し、具体的には、心電図（ＥＣＧ）測定における干渉の低減に関する。

心電図（ＥＣＧ）信号は、心臓に外部的な導線、典型的には身体面上（ＢＳ）に取り付けられる導線から測定される信号、並びに心臓に接触する心臓内（ＩＣ）電極からのものを含む。この信号は、本質的に比較的低レベルの信号であり、比較的高いインピーダンス源を有する。この環境因子及び他の環境因子のために、心臓の電気的活性をマッピングなどの医療処置では、測定値は典型的には比較的ノイズが多い。測定値の精度を増大させ、並びにノイズの測定値に及ぼす影響を低減するためのシステムは有益である。

本発明の実施形態は、生存被験者から電気信号を取得するための方法を提供し、方法は、
被験者に取り付けられた注入電極を介して、既知の校正信号を被験者に注入することと、
校正信号に応答して、被験者に取り付けられた入力電極で発生した出力信号の各々のレベルを測定することと、
各々のレベルに応答して、入力信号に関する各々の荷重係数を誘導することと、
各々の荷重係数を入力電極によって獲得された生理学的信号に適用することで、各々の補正された生理学的信号を発生させることと、を含む。

典型的には、生理学的信号は、被験者において生じる電気生理学的プロセスから発生する信号を含む。

開示された実施形態では、生理学的信号は、被験者に対して外部的に発生する信号を含み、これは被験者に結合されている。

他の開示された実施形態では、既知の校正信号は、事前設定された周波数を有し、出力信号の各々のレベルを測定することは、事前設定された周波数で各々のレベルを測定することを含む。

更に他の開示された実施形態では、各々のレベルは入力電極で発生した各々の振幅レベルを含み、各々の荷重係数が各々の振幅レベルの逆数値に応答して誘導される。あるいは又はこれに加えて、各々のレベルは、入力電極で発生した各々の位相レベルを含んでもよく、各々の荷重係数が各々の位相レベルの負の値に応答して誘導されてもよい。

代替実施形態では、生理学的信号は、双極信号を含み、補正された生理学的信号は、補正された双極信号を含む。あるいは又はこれに加えて、生理学的信号は、単極信号を含み、補正された生理学的信号は、補正された単極信号を含む。

他の代替実施形態では、入力電極は、それぞれ被験者の右腕（ＲＡ）、左腕（ＬＡ）、及び右脚（ＬＬ）に取り付けられた３つの電極を含み、これらの３つの電極によって獲得された３つの生理学的信号に各々の荷重係数を適用することが、３つの電極から発生した補正された生理学的信号を平均化し、参照信号をもたらすことを含む。

本発明の一実施形態により更に提供されるものは、生存被験者から電気信号を獲得するための装置であり、この装置は、
被験者に取り付けられた注入電極と、
被験者に取り付けられた入力電極と、
次のように構成されたプロセッサと、を含み、
プロセッサは、既知の校正信号を注入電極を介して被験者に注入し、
校正信号に応答して入力電極で発生した出力信号の各々のレベルを測定し、
各々のレベルに応答して入力電極に関する各々の荷重係数を誘導し、かつ
各々の補正された生理学的信号を生成するように、各々の荷重係数を入力電極によって獲得された生理学的信号に適用する、ように構成される。

本開示は、以下のより詳細な実施形態と、その図面の記述により、より完全に理解され得る。

本発明の一実施形態によるマルチ−チャンネル心電図（ＥＣＧ）信号測定システムの略図。 本発明の一実施形態によるＥＣＧモジュールを示す、基本ブロック図。 本発明の一実施形態によるマルチ−チャンネルＥＣＧ信号測定システムの動作においてプロセッサによって実行される工程の流れ図。

概論
本発明の一実施形態は、供給源からのピックアップ及びチャンネル構成部品の変化によって生じるチャンネル誤差を測定し補正するためのシステムを提供する。この測定及び補正は、被験者が電力線信号などの無関係な電気信号を拾う環境に彼／彼女がいる場合があるために、一般的に必要である。生理学的信号は、筋電図（ＥＭＧ）、脳波計（ＥＥＧ）、又は心電図（ＥＣＧ）信号などの、被験者の電気的活動によって発生した任意の電気信号を包含する。簡略化のために、以下の説明は、電気信号がＥＣＧ信号であると想定する。

補正をもたらすために、既知の信号が被験者に取り付けられた注入参照電極を介して被験者に注入される。校正信号は、典型的には、周波数のスペクトルを備える。入力電極もまた、被験者に取り付けられるか又は接続されている。ＥＣＧの場合、電極は被験者の皮膚に取り付けられた電極から身体面（ＢＳ）信号、及び／又は典型的には被験者の心臓内の１つ以上のカテーテル上にある電極から心臓内（ＩＣ）ＥＣＧ信号を受信する。

プロセッサが、校正信号に応答して入力電極によって同時に受信される信号のレベルを測定し、それぞれの入力電極について、プロセッサが測定された信号を校正信号と比較する。この比較は、注入された信号の周波数のスペクトルにわたる信号の振幅及び位相に関して実行されてもよい。この比較から、プロセッサは、入力電極のそれぞれに関して各々の荷重係数を誘導する。荷重係数は、各々の入力電極において注入された信号の影響の度量である。

入力電極のそれぞれに関して、プロセッサは、荷重係数を、本明細書で記載される例ではＥＣＧ信号である電極によって獲得された生理学的信号に掛けて、補正された生理学的信号を得る。

補正信号は、単極又は双極形態であってもよい。本発明の実施形態により補正されるような信号は、未補正の信号に比べて、並びに先行技術のシステムに比べて測定精度において著しい改善を有する。これに加えて、本発明の実施形態によって発生するような補正信号は、被験者によって発生する信号を妨害する可能性がある電力線信号などの無関係な信号の影響を実質的に低減、又は消去さえもする。

本明細書に記載のシステムは、信号を獲得する電極に関連するチャンネルと回路との間の差を測定するパラメータなどの生理学的信号の獲得に関連するパラメータの実時間のモニタリングに使用され得る。この差とは、典型的には、チャンネルに関連する部品の操作パラメータにおけるずれ、並びに電極−組織接触インピーダンスにおける変化が挙げられる。本システムによって提供される更なる利点は、電力線からのものなどの外部的に誘導された信号の優れた同相分除去である。

本発明の一実施形態では、ウィルソン結合電極（ＷＣＴ）の等価物が、被験者の右腕、左腕、及び左脚に取り付けられた入力電極から各々の生理学的信号を獲得することによって発生する。校正信号は、被験者の右脚に注入される。入力電極からの３つの補正された信号は平均化され、参照基底水準を生じる。参照信号は、他のチャンネルに関するものである。この参照信号は、単極信号の参照として使用され得、３つの入力電極生理学的信号に補正が掛けられるために、先行技術の基底よりも一層正確な参照をもたらす。

システムの説明
ここで、本発明の一実施形態による、マルチ−チャンネル心電図（ＥＣＧ）信号測定システム１０の略図である図１を参照する。

簡潔性及び明瞭性のために、以下の説明は、特に記述のない限り、システム１０が被験者２６の心臓３４から身体面上（ＢＳ）電気信号を感知する調査手順を想定する。しかしながら、本発明の実施形態は、ＢＳ及び心臓内（ＩＣ）電気信号の双方に適用されてもよい。ＩＣ信号は、典型的には、１つ以上のＩＣ電極２２を有する遠位端３２を有するプローブ２４を使用して獲得される。

ＢＳ電気信号を感知するために、電極３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、．．．が各々の導線３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、．．．によって、被験者２６の皮膚に取り付けられる。本開示では、電極３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、．．．は総じて電極３０と呼ばれ、導線３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、．．．は総じて導線３１と呼ばれる。ＢＳ電気信号だけが測定される典型的ＥＣＧ手順では、標準位置で（右腕、左腕、左脚）被験者２６の皮膚に取り付けられた１０個の電極３０、並びに心臓３４の区域内の６個の電極がある。図１では、４個の電極３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄが図示され、それぞれが被験者２６の右脚、左脚、右腕、及び左腕に取り付けられると想定される。明確化のために、上に示した典型的ＥＣＧ手順については、心臓３４の区域内で取り付けられた６個の電極のうち２個の電極３０Ｅ及び３０Ｊのみが図１に示されている。

しかしながら、いくつかのＥＣＧ手順では、１０個を超える、又は１０個よりも少ない電極３０があってもよく、本発明の実施形態については、電極３０の数に対する制限はない。同様に、ＩＣ電気信号の場合にも、システム１０で使用され得るＩＣ電極２２の数に対する制限はない。各電極（電極３０及び電極２２の）は、システム１０の各々のチャンネルを画定することが理解されるであろう。

典型的には、プローブ２４は、システム１０のユーザー２８により実行される医療処理中に被験者２６の身体内に挿入されるカテーテルを備える。本明細書の説明において、ユーザー２８は、一例として、医療専門家であると想定される。

システム１０は、システムプロセッサ４０によって制御されてもよく、システムプロセッサ４０は、メモリ４４と通信する処理装置４２を備えている。プロセッサ４０は通常、制御卓４６内に搭載されており、制御卓４６は、通常はマウス又はトラックボールなどのポインティングデバイス３９を有する操作制御部３８を備え、専門家２８はこの操作制御部３８を使用してプロセッサと相互作用する。プロセッサは、メモリ４４内に格納される、ＥＣＧモジュール３６を含めた、ソフトウェアを使用して、システム１０を動作させる。プロセッサ４０によって実行される動作の結果は、ディスプレイ４８上で専門家に提示され、このディスプレイ４８は、典型的には、ユーザーに対するグラフィックユーザーインターフェース、電極２２及び／又は電極３０によって感知されるＥＣＧ信号の視覚的表現、及び／又は調査されている間の心臓３４の画像又は写像を提示する。ソフトウェアは、例えばネットワークを通して電子形式でプロセッサ４０にダウンロードされてもいいし、あるいは代替的又は追加的に、磁気、光学、又は電子的メモリ等の持続的な有形媒体に提供及び／又は格納されてもよい。

ＥＣＧモジュール３６は、電極２２及び電極３０からの電気信号を受信するよう連結されている。このモジュールは、信号を解析するように構成され、ディスプレイ４８上に、標準的なＥＣＧ形式で、典型的には、時間と共に変動するグラフ式表現で、解析の結果を提示することができる。モジュール３６の構造及び動作は、図２及び図３に関して以下により詳細に説明される。

図２は、本発明の一実施形態による、ＥＣＧモジュール３６の基本ブロック図である。図２では、電極３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄに関する識別子が、電極が取り付けられている各々の肢、右脚（ＲＬ）、左脚（ＬＬ）、右腕（ＲＡ）、及び左腕（ＬＡ）の識別子に追加されている。本開示では、電極３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ、３０Ｉ、及び３０Ｊはまた、それぞれ電圧識別子Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６によって識別され得る。図２は、追加された電圧識別子Ｖ１、Ｖ６を有する電極３０Ｅ及び３０Ｊを図示する。明確にするために、図においては、ＢＳ電極３０は、黒丸として示され、一方ＩＣ電極２２は白丸として示される。

被験者２６の右脚上の電極３０Ａに接続されているモジュール３６内の回路を除いては、他の電極３０、及び電極２２のそれぞれに接続されているモジュール３６内の回路は、実質的に同様である。以下の説明は、ＢＳ電極３０Ｅに接続される回路に適用し、添え字の適切な変更で、電極３０Ａを除いて、全ての他の電極３０に接続される回路に適用する。この説明はまた、１つ以上のＩＣ電極２２に接続される回路にも適用する。

電極３０Ｅは、導線３１Ｅを介して保護装置６０Ｅ、典型的には電圧サプレッサに接続される。装置６０Ｅは、モジュール３６の構成部品を、徐細動処置又はアブレーション処置から発生するものなどの被験者２６で発生し得る不必要な電流又は電圧から絶縁する。

電極３０Ｅで生成される信号は、典型的には、心臓３４の鼓動に関連するＥＣＧ信号などの、被験者２６で生じる電気生理学的プロセスから発生する。電極３０Ｅで生成される信号はまた、被験者２６に対して外部的に発生した信号を含み、これは、被験者によって拾われる又は被験者に結合される信号であり、この信号は、被験者を介して電極に転送される。かかる後者の信号は、被験者２６の電力線ピックアップによって発生した電気信号を含む。

電極３０Ｅにおける信号は、生理学的信号並びに以下により詳細に記載される被験者２６に注入された信号に応答して発生した信号を含む。電極３０Ｅにおける信号は、装置６０Ｅに運ばれる。装置６０Ｅを横断した後に、出力信号が、低ノイズ高インピーダンス増幅器６２Ｅで増幅され、次いで増幅された出力信号は、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）６４Ｅでディジタル化される。一実施形態では、ＡＤＣ ６４Ｅは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓによって製造されたＡＤＳ１２７１を備える。電極３０Ｅからのディジタル化されたデータ、及び電極３０Ａから離れた全ての他の電極からのディジタル化されたデータが、装置内の信号アナライザ６８における解析のために、ＥＣＧ処理装置６６に転送される。

電極３０Ａは、保護装置６０Ａに接続されている。しかしながら、被験者２６に由来する信号が電極を介して装置６６に転送されるよりはむしろ、この電極は被験者に信号を注入するよう構成されている。信号注入は、電極３０Ａが取り付けられている被験者２６の区域で、すなわち被験者の右脚で起こる。

注入信号は、ディジタル信号発生器７０によって発生され、ディジタル信号発生器は、ディジタル化された値をディジタル／アナログ変換装置（ＤＡＣ）７２に供給する。ＤＡＣ ７２は、発生器７０からのディジタルデータをアナログ信号に変換し、このアナログ信号は、緩衝増幅器７４を介して電極３０Ａに転送される。

図３は、本発明の一実施形態による、システム１０の動作の際の、プロセッサ４０によって実行される工程を示す流れ図である。流れ図の説明は、１０個の電極３０の典型的システムが被験者２６の皮膚に取り付けられていると想定する。当業者であれば、ＩＣ信号を発生するように心臓３４内に配置された少なくともいくつかのＩＣ電極２２を有するもの、及び／又は他の数の電極３０に関するものなどの他の電極が被験者２６内で動作する場合に、この説明を適応させることができるであろう。この流れ図の説明はまた、流れ図の工程が実行されると同時に、すなわち流れ図の工程の実行と時を同じくして、被験者２６のＥＣＧ測定が実行されるべきであることを想定している。

流れ図の説明において、電極３０Ａは、参照信号注入電極、参照電極、又は注入電極と呼ばれてもよい。これに加えて、電極３０Ｂ〜３０Ｊは、信号受信電極、又は入力電極と呼ばれてもよい。

最初の工程１００では、電極が図１を参照して上述されたように実質的に配置されて、１０個の電極３０が被験者２６の皮膚に取り付けられる。図２に示すように、電極は、コンソール４６を介して、ＥＣＧモジュール３６に接続される。

信号発生工程１０２では、信号発生器７０が、ｎ個の事前選択する周波数ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎ（それぞれがｎ個の事前選択する位相φ_１、φ_２、．．．φ_ｎを有する）を有するディジタル信号を発生し、ここでｎは１以上の整数である。この信号がＤＡＣ ７２に入力され、ＤＡＣ ７２からのアナログ信号が増幅器７４によって増幅される。それぞれの周波数ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎについて、典型的には処理装置６６によって、増幅器７４の各々の増幅率Ａ_１、Ａ_２、．．．Ａ_ｎが設定されることで、増幅器による信号出力のレベルは、全てのｎ個の周波数に関して既知の、事前選択する数値である。

周波数ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎは、典型的には、予想されるＥＣＧ信号周波数、及び予想される電力線干渉周波数を含む範囲にあるよう選択される。後者は、典型的には約５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。前者は、典型的には約１Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの範囲にある。しかしながら、発生器７０によって発生された信号の周波数が上記で列挙された数値の範囲内にある必要はなく、周波数ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎはこれら数値の外側にあってもよい。

電極３０Ａへの校正信号入力についての式は、
Ｓ_ｃａｌ＝Ｓ_ｉ（Ｖ_ｉ） （１）
によって与えられ、ここで、Ｓ_ｉは、ベクトルＶ_ｉの入力関数、典型的には正弦波形状関数であり、
ベクトルＶ_ｉは、ｎ個の異なる信号の振幅、周波数、及び位相を画定する要素を有する３ｎ−次元の入力ベクトルであり、すなわち、
Ｖ_ｉ≡（Ａ_１、Ａ_２、．．．Ａ_ｎ、ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎ、φ_１、φ_２、．．．φ_ｎ）であり、
並びに、
Ｓ_ｃａｌは、電極３０Ａに注入された校正信号であり、校正信号Ｓ_ｃａｌのレベルは、ＥＣＧモジュール３６の離隔された基底に対して測定されると想定される。

注入された校正信号Ｓ_ｃａｌのｎ個の異なる信号は、順次掛けられてもよい。あるいは、Ｓ_ｃａｌのｎ個の異なる信号の少なくともいくつかが同時に適用されてもよい。

いくつかの実施形態では、注入された校正信号から生じた信号の検出を容易にするために、校正信号Ｓ_ｃａｌが、典型的には好適なアナログ又はディジタル変調技術によって変調される。校正信号のかかる変調は、かかる信号が被験者２６を介して発生し、又は転送され、上記で定義された生理学的信号（ＥＣＧ又は誘導された電力線信号など）と同様な周波数を有する場合であっても、プロセッサ４０が注入信号から生じた信号を識別することを可能にする。生じた信号の検出が、以下に記載される。

注入された校正信号Ｓ_ｃａｌは、注入電極に運ばれ、注入された信号は、被験者２６に取り付けられた入力電極において対応する出力信号を同時に生成する。これら対応する出力信号は、他の供給源から発生した入力電極上の生理学的信号及び拾われたノイズに重ね合わされる。かかる他の供給源としては、心臓３４の鼓動によって発生したＥＣＧ信号、並びに被験者２６の付近の電力線機器から放射性、誘導性、又は静電結合などの外部供給源が挙げられる。

信号獲得工程１０４において、入力電極からの信号が、信号アナライザ６８によって獲得される。校正信号Ｓ_ｃａｌの既知の周波数ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎを校正信号に掛けられることができる任意の変調パラメータと一緒に使用して、信号アナライザは位相敏感検出を用いて校正信号によって電極で誘導された有効信号の値を決定する。

入力電極Ｅ_ａにおいて発生する誘導された有効信号に関する式は、
Ｓ_ｅｆｆ（Ｅ_ａ）＝Ｓ_ｏ（Ｖ_ａｏ） （２）で与えられ、
ここで、Ｅ_ａは入力電極の識別子であり、
Ｓ_ｏは出力ベクトルＶ_ａｏの出力関数であり、及び
ベクトルＶ_ａｏは、入力電極においてｎ個の異なる信号の振幅、周波数、及び位相を画定する要素を有する３ｎ−次元の入力ベクトルであり、すなわち、
Ｖ_ｏ≡（Ａ_ａｏ１、Ａ_ａｏ２、．．．Ａ_ａｏｎ、ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎ、φ_ａｏ１、φ_ａｏ２、．．．φ_ａｏｎ）であり、
並びに、
Ｓ_ｅｆｆ（Ｅ_ａ）は、注入された校正信号Ｓ_ｃａｌによって、入力電極Ｅ_ａにおいて形成された有効出力信号である。

出力関数Ｓ_ｏは、典型的には入力関数Ｓ_ｉと同様であることで、後者が正弦波形状である場合、Ｓ_ｏもまた正弦波形状である。

ベクトルＶ_ｉ及びＶ_ａｏが典型的に振幅及び位相要素の異なる値を有すると同時に、これらは共通の周波数要素ｆ_１、ｆ_２、．．．ｆ_ｎを有することが理解されるであろう。

以下の説明において、「ａ」は、１と９との間の整数であり、被験者２６に取り付けられたＢＳ入力電極に相当すると想定される。あるいは、必要に応じて、「ａ」はＲＡ、ＬＡ、ＬＬ、Ｖ１、．．．Ｖ６のうちの１つであってもよい。

工程１０２及び１０４は、典型的には、被験者２６で実行される手順の実質的に全コースの間で実施される。いくつかの実施形態では、この工程は断続的に実施され、そのため被験者への校正信号の注入がない場合の手順の間に、若干の時間がある。断続的な実施の場合、この工程実施中に取得された結果（以下に記載）は、工程が実施されない場合、すなわち、校正信号注入がない場合に使用されてもよい。更に、断続的実施の場合、ノイズ値に対して許容可能な信号を有するそれぞれの入力電極Ｅ_１、．．．Ｅ_９に関して、Ｓ_ｅｆｆ（Ｅ_ａ）の値を達成するのに十分な時間にわたって、校正信号が被験者２６に注入される。

照合工程１０６では、異なる周波数ｆ_１、．．．ｆ_ｎに関するＶ_ａｏの振幅及び位相の異なる出力値が、Ｖ_ｉの各々の入力レベルと比較される。この比較は、それぞれの入力電極Ｅ_ａについて実行される。それぞれの入力電極について、この比較は、典型的には、入力振幅レベルに対する出力の比及び位相レベルの差を形成することを含む。この比較から、電極Ｅ_１、．．．Ｅ_ａ、．．．Ｅ_９に関して、２ｎ次元の補正ベクトル（Ｃ）Ｅ_１、．．．（Ｃ）Ｅ_ａ、．．．（Ｃ）Ｅ_９のセットが形成される。

補正ベクトル（Ｃ）Ｅ_ａについての等式は、

である。

２ｎ次元のベクトル（Ｃ）Ｅ_ａは、
ｎ個の振幅要素

のセットとｎ個の位相要素

のセットとを含む。振幅要素はまた、一般的に｛Ａ_ａｅ｝と呼ばれ、位相要素も、一般的に｛φ_ａｅ｝とも呼ばれる。工程１０６で形成された各ベクトル（Ｃ）Ｅ_ａは、注入電極３０Ａにおいて注入された校正信号に応答して、各々の入力電極Ｅ_ａにおいて生じた信号を表す。

等式（３）の検証は、補正ベクトル（Ｃ）Ｅ_ａの要素が、被験者２６に注入された信号の比較効果の数字的度量をもたらすことを裏付ける。

典型的には、補正ベクトルの要素の異なる値によって示された、異なる入力電極において応答する差異は、複数の因子によって引き起こされる。かかる因子としては、電極接触インピーダンス変化、電子構成部品の特性における差、電極及び／又は電極に接続された構成部品の温度差、並びに均一ではない注入電極から入力電極までの電力伝達が挙げられる。以下に記載されるように、本発明の実施形態は、補正ベクトルの要素の測定された値を使用して、入力電極に応答する差について補正する。

等式（３）の数式のように、校正信号Ｓ_ｃａｌは、注入電極に注入されたものであり、３０Ｈｚの周波数での１０ｍＶの信号、及び１００Ｈｚの周波数での２０ｍＶの信号から形成され得、両信号は０の位相を有する。この場合、（Ｖ_ｉ）≡（１０、２０、３０、１００、０、０）である。

３０Ｈｚにおいて電極Ｅ_１で測定された値は、Ａ_１ｏ１＝４ｍＶ、φ_１ｏ１＝＋３０°であり得、１００ＨｚにおいてはＡ_１ｏ２＝１２ｍＶ、φ_１ｏ１＝−５０°であり得、３０Ｈｚにおいて電極Ｅ_６で測定された値はＡ_６ｏ１＝７ｍＶ、φ_６ｏ１＝＋２０°であり、並びに１００ＨｚにおいてはＡ_６ｏ２＝１６ｍＶ、φ_６ｏ２＝＋０°であり得る。

この例において、（Ｃ）Ｅ_１≡（０．４、０．６、＋３０°、−５０°）、及び（Ｃ）Ｅ_６≡（０．７、０．８、＋２０°、＋０°）である。

補正ベクトルの要素は、注入された信号が電極Ｅ_１、Ｅ_２、．．．Ｅ_９のそれぞれにどれほど影響を及ぼすかの数値度量をもたらす。これに加えて、補正ベクトルの各々の要素間の比較は、注入された信号の電極に及ぼす相対的影響の数値度量をもたらす。したがって、上記例から、３０Ｈｚの周波数において、注入された信号の４０％が電極Ｅ_１で出現し、一方、その７０％が電極Ｅ_６で出現する。結果的に、電極Ｅ_６は、電極Ｅ_１に比べて、０．７／０．４、＝１．７５の係数によって注入された信号に応答する。

荷重導出工程１０８において、プロセッサ４０は、補正ベクトルＣ（Ｅ_ａ）の要素を使用して、入力電極のそれぞれからの信号に適用される荷重係数を表す。荷重係数の信号への適用は、被験者２６の外部で発生する生理学的信号の構成要素を相殺する。かかる外部的に発生した構成要素は上述され、本発明の実施形態は、注入電極からの被験者２６への校正信号の注入によって外部構成要素をシミュレートする。

この荷重係数は、典型的には、補正ベクトルの要素によって示されるものに対する「逆の」効果を有するよう表される。

補正ベクトルの振幅要素を考慮すると、対応する振幅荷重係数は、振幅要素のものに対する逆の値として表され得る。本発明の一実施形態では、電極Ｅ_ａに関する振幅荷重係数Ａ_ａｗは、

であり、
ここでＡ_ａｅは電極Ｅ_ａの補正ベクトル（Ｃ）Ｅ_ａの一般的振幅要素であり、並びに、
ｋ_１は定数である。

補正ベクトルの位相要素を考慮すると、対応する位相荷重係数は、位相要素の負の値として表され得る。本発明の一実施形態では、電極Ｅ_ａに関する位相荷重係数φ_ａｗは、
φ_ａｗ＝ｋ_２−φ_ａｅ （５）であり、
ここで、φ_ａｅは電極Ｅ_ａの補正ベクトル（Ｃ）Ｅ_ａの一般的位相要素であり、並びに
ｋ_２は定数である。

上記説明は、別個の周波数ｆ_１、．．．ｆ_ｎに関する荷重係数の式を示す。プロセッサ４０は、典型的には内挿又は外挿によって、他の周波数、又は周波数帯に関する荷重係数のセットを典型的には表す。

（Ｃ）Ｅ_１及び（Ｃ）Ｅ_６の数値例に戻って参照すると、３０Ｈｚにおいて、振幅要素はそれぞれ０．４と０．６である。等式（４）及び任意設定ｋ_１＝１を使用すると、電極Ｅ_１に関する振幅荷重係数（３０Ｈｚにおける）は２．５であり、電極Ｅ_６に関しては１．２である。しかしながら、任意の他の好都合な振幅荷重係数が、等式（４）に基づいて使用されてもよい。等式（５）及び適宜設定ｋ_２＝０を使用すると、電極Ｅ_１に関する位相荷重係数（３０Ｈｚにおける）は−３０°であり、電極Ｅ_６に関しては−２０°である。

荷重係数適用工程１１０では、プロセッサ４０は、工程１０８で決定された荷重係数を、入力電極で受信された生理学的信号に適用することで、補正された生理学的信号を発生する。

典型的には、プロセッサ４０は、フーリエ解析を使用して、獲得された生理学的信号を、別個の周波数又は周波数帯を備え得る周波数構成要素に分解する。

各周波数構成要素については、未補正の振幅及び未補正の位相が存在する。未補正の振幅は、工程１０８からの適切な振幅荷重係数によって乗算されて、補正された振幅を形成する。同様に、工程１０８からの位相荷重係数が未補正の位相に加えられ、補正された位相を形成する。補正された振幅及び補正された位相は、補正された周波数構成要素を形成する。

次いでプロセッサは、補正された周波数構成要素を再結合し、補正された生理学的信号を形成する。全ての周波数構成要素の分解、補正、及び再結合のプロセスは、各入力電極の生理学的信号に別個に適用される。

適用工程１１０は、双極又は単極である信号に適用されてもよい。双極信号については、双極信号を発生する２つの入力電極からの生理学的信号が別個に補正され、２つの補正された信号間の差が、補正された双極信号として使用される。補正された双極信号を生成するための代替法が、以下に記載される。

上述の流れ図の適用が、被験者からの生理学的信号の獲得に関連するパラメータの実時間モニタリングに使用されてもよいことが理解されるであろう。かかるパラメータは、信号を獲得する電極に関連する回路の状態、並びに電極−皮膚接触インピーダンスにおける変化を示すことができる。

いくつかの実施形態では、単極信号は、一群の入力電極に対して測定されてもよい。かかる単極信号は、ウィルソン結合電極（ＷＣＴ）の等価物を使用してもよい。先行技術システムでは、ＷＣＴは、典型的には、ＲＡ、ＬＡ、及びＬＬ電極、すなわち、電極３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄを、抵抗性網を介して接続することによって形成され得、中央接続ポイントが、参照基底として使用される。

これとは対照的に、本発明の実施形態は、ＲＡ、ＬＡ、及びＬＬ電極から各々の生理学的信号を獲得することによって、ＷＣＴ等価物を発生する。各信号は、分解、補正、次いで再結合のプロセスを用いて上述の通りに補正され、３つの補正された信号が平均化され、所定の入力電極（ＲＡ、ＬＡ、及びＬＬ電極以外の）から単極信号を形成するために使用される参照レベルをもたらす。かかる参照は、ＲＡ、ＬＡ、及びＬＬ電極の個々の生理学的信号に掛けられる補正が、より正確な参照を生成するために、先行技術のウィルソン結合電極よりもより良好な参照をもたらす。

上記に示されるシステム１０の実時間の可能出力は、ＷＣＴ等価物の参照信号の動的調整を可能にし、動力線ピックアップ信号などの外部信号の同相分除去を可能にする。

いくつかの実施形態では、双極信号は、上述のＷＣＴ等価物を使用して２つの単極信号を測定することによって形成される。次いで双極信号は、２つの単極信号間の差を見つけ出すことによって形成される。

上記説明は、被験者２６に注入される校正信号が、被験者の右脚に注入されると想定していた。しかしながら、注入のこのポイントは、例として選択されるものであって、本発明の実施形態は、被験者の任意の他の好都合な位置を注入ポイントして使用してもよいことを理解されたい。

上記説明はまた、一般的には、ＥＣＧ信号の補正を示してきた。しかしながら、本発明の実施形態は、実質的に生存被験者の電気活性によって発生した任意の電気信号の補正に適用することを理解されたい。

上述した実施形態は一例として記載されたものであり、本発明は、本明細書において上に具体的に図示及び説明した内容に限定されないことが明らかとなろう。むしろ本発明の範囲には、上記に述べた様々な特徴の組み合わせ及び下位の組み合わせ、並びに当業者であれば上記の説明文を読むことで想到されるであろう、先行技術に開示されていないそれらの変更及び改変が含まれるものである。

〔実施の態様〕
（１） 生存被験者から電気信号を獲得する方法であって、
前記被験者に取り付けられた注入電極を介して、既知の校正信号を前記被験者に注入することと、
前記校正信号に応答して、前記被験者に取り付けられた入力電極において発生した出力信号の各々のレベルを測定することと、
前記各々のレベルに応答して、前記入力電極に関する各々の荷重係数を誘導することと、
各々の補正された生理学的信号を生成するように、前記各々の荷重係数を、前記入力電極によって獲得された生理学的信号に適用することと、を含む、方法。
（２） 前記生理学的信号が、前記被験者において生じる電気生理学的プロセスから発生した信号を備える、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記生理学的信号が、前記被験者に結合される、前記被験者に対して外部的に発生した信号を備える、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記既知の校正信号が、事前設定された周波数を有し、前記出力信号の各々のレベルを測定することが、前記事前設定された周波数における前記各々のレベルを測定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の振幅レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の振幅レベルの逆数値に応答して誘導される、実施態様１に記載の方法。

（６） 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の位相レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の位相レベルの負の数値に応答して誘導される、実施態様１に記載の方法。
（７） 前記生理学的信号が、双極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された双極信号を備える、実施態様１に記載の方法。
（８） 前記生理学的信号が、単極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された単極信号を備える、実施態様１に記載の方法。
（９） 前記入力電極が、それぞれ前記被験者の右腕（ＲＡ）、左腕（ＬＡ）、及び左脚（ＬＬ）に取り付けられた３つの電極を備え、前記各々の荷重係数を、前記３つの電極によって獲得された前記３つの生理学的信号に適用することが、前記３つの電極から発生した前記３つの補正された生理学的信号を平均化し、参照信号をもたらすことを含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 生存被験者から電気信号を獲得するための装置であって、
前記被験者に取り付けられた注入電極と、
前記被験者に取り付けられた入力電極と、
プロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
前記注入電極を介して、既知の校正信号を前記被験者に注入し、
前記校正信号に応答して、前記入力電極において発生した出力信号の各々のレベルを測定し、
前記各々のレベルに応答して、前記入力電極に関する各々の荷重係数を誘導し、かつ
各々の補正された生理学的信号を生成するように、前記各々の荷重係数を前記入力電極によって獲得された生理学的信号に適用する、ように構成される、装置。

（１１） 前記生理学的信号が、前記被験者において生じる電気生理学的プロセスから発生した信号を備える、実施態様１０に記載の装置。
（１２） 前記生理学的信号が、前記被験者に結合される、前記被験者に対して外部的に発生した信号を備える、実施態様１０に記載の装置。
（１３） 前記既知の校正信号が、事前設定された周波数を有し、前記出力信号の各々のレベルを測定することが、前記事前設定された周波数における前記各々のレベルを測定することを含む、実施態様１０に記載の装置。
（１４） 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の振幅レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の振幅レベルの逆数値に応答して誘導される、実施態様１０に記載の装置。
（１５） 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の位相レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の位相レベルの負の数値に応答して誘導される、実施態様１０に記載の装置。

（１６） 前記生理学的信号が、双極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された双極信号を備える、実施態様１０に記載の装置。
（１７） 前記生理学的信号が、単極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された単極信号を備える、実施態様１０に記載の装置。
（１８） 前記入力電極が、それぞれ前記被験者の右腕（ＲＡ）、左腕（ＬＡ）、及び左脚（ＬＬ）に取り付けられた３つの電極を備え、前記各々の荷重係数を、前記３つの電極によって獲得された前記３つの生理学的信号に適用することが、前記３つの電極から発生した前記３つの補正された生理学的信号を平均化し、参照信号をもたらすことを含む、実施態様１０に記載の装置。

Claims (16)

1. 生存被験者から電気信号を獲得するための装置の作動方法であって、
   前記装置は、注入電極と、入力電極と、プロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
   前記被験者の表面に取り付けられた前記注入電極を介して、前記被験者に注入された既知の校正信号に応答して、前記被験者の表面に取り付けられた前記入力電極において発生した出力信号の各々のレベルを測定し、
   前記各々のレベルに応答して、前記入力電極に関する各々の荷重係数を誘導し、
   各々の補正された生理学的信号を生成するように、前記各々の荷重係数を、前記入力電極によって獲得された生理学的信号に適用する、ように構成され、
   前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の位相レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の位相レベルの負の数値に応答して誘導される、方法。
2. 前記生理学的信号が、前記被験者において生じる電気生理学的プロセスから発生した信号を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記生理学的信号が、前記被験者に結合される、前記被験者に対して外部的に発生した信号を備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記既知の校正信号が、事前設定された周波数を有し、前記出力信号の各々のレベルを測定することが、前記事前設定された周波数における前記各々のレベルを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の振幅レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の振幅レベルの逆数値に応答して誘導される、請求項１に記載の方法。
6. 前記生理学的信号が、双極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された双極信号を備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記生理学的信号が、単極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された単極信号を備える、請求項１に記載の方法。
8. 前記入力電極が、それぞれ前記被験者の右腕（ＲＡ）、左腕（ＬＡ）、及び左脚（ＬＬ）に取り付けられた３つの電極を備え、前記各々の荷重係数を、前記３つの電極によって獲得された３つの前記生理学的信号に適用することが、前記３つの電極から発生した３つの前記補正された生理学的信号を平均化し、参照信号をもたらすことを含む、請求項１に記載の方法。
9. 生存被験者から電気信号を獲得するための装置であって、
   前記被験者に取り付けられた注入電極と、
   前記被験者に取り付けられた入力電極と、
   プロセッサと、を備え、前記プロセッサが、
   前記注入電極を介して、既知の校正信号を前記被験者に注入し、
   前記校正信号に応答して、前記入力電極において発生した出力信号の各々のレベルを測定し、
   前記各々のレベルに応答して、前記入力電極に関する各々の荷重係数を誘導し、かつ
   各々の補正された生理学的信号を生成するように、前記各々の荷重係数を前記入力電極によって獲得された生理学的信号に適用する、ように構成され、
   前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の位相レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の位相レベルの負の数値に応答して誘導される、装置。
10. 前記生理学的信号が、前記被験者において生じる電気生理学的プロセスから発生した信号を備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記生理学的信号が、前記被験者に結合される、前記被験者に対して外部的に発生した信号を備える、請求項９に記載の装置。
12. 前記既知の校正信号が、事前設定された周波数を有し、前記出力信号の各々のレベルを測定することが、前記事前設定された周波数における前記各々のレベルを測定することを含む、請求項９に記載の装置。
13. 前記各々のレベルが、前記入力電極において発生した各々の振幅レベルを備え、前記各々の荷重係数が、前記各々の振幅レベルの逆数値に応答して誘導される、請求項９に記載の装置。
14. 前記生理学的信号が、双極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された双極信号を備える、請求項９に記載の装置。
15. 前記生理学的信号が、単極信号を備え、前記補正された生理学的信号が、補正された単極信号を備える、請求項９に記載の装置。
16. 前記入力電極が、それぞれ前記被験者の右腕（ＲＡ）、左腕（ＬＡ）、及び左脚（ＬＬ）に取り付けられた３つの電極を備え、前記各々の荷重係数を、前記３つの電極によって獲得された３つの前記生理学的信号に適用することが、前記３つの電極から発生した３つの前記補正された生理学的信号を平均化し、参照信号をもたらすことを含む、請求項９に記載の装置。

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