JPH0299036A - 心電信号送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はペースメーカパルスを含んだ心電図波形の伝送
に好適な心電信号送信装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明はペースメーカパルスを含んだ心電図波形の伝送
に好適な心電信号送信装置に関し、心電信号中に重畳さ
れたペースメーカパルスを伝送する様にした心電信号送
信装置に於いて、心電信号中に重畳されたペースメーカ
パルスを検出して分離するペースメーカパルス検出分離
手段と、ペースメーカパルスに同期し、ペースメーカパ
ルス幅より幅の広いパルスを発生する加算パルス発生手
段とを具備し、ペースメーカパルス検出分離手段の出力
であるペースメーカパルスを除去した心電信号に、加算
パルス発生手段の出力であるベースメーカパルス幅を拡
げた加算パルスを重畳して送出する様にしたことで狭帯
域においてペースメーカパルスの位置情報の検出確度を
劣化させず伝送することが出来る様にしたものである。

〔従来の技術〕

ペースメーカは心臓の自発電気パルスの発生及び伝達の
■害された患者の心筋に電気刺激を与え、心拍動を正常
化するために用いられている。一般には体外から通電す
る形式と、体内に埋込む形式とがあり、通常は電極を心
筋に埋込み、回路は幅０．２〜２ｍｓのパルスを発生す
る発振回路で構成され、電源には水銀電池等が用いられ
ている。

この様なペースメーカを使用している患者の心電図を監
視する必要性もある。

第３図及び第４図は代表的な心電図波形とその時間波形
を示すものであり、第３図の心電図でＰ波は心房の収縮
、ＱＲ３波は心室の収縮、Ｔ波は心室の拡張に対応して
いる。又、これら電波の時間値によって第４図に示す様
な生理的意義を有する。

今、ペースメーカを使用している愚者の心電図波形を監
視する監視装置を考えると、この監視装置では心電図に
ペースメーカパルスが重畳されて観測されるが、監視装
置は心電図波形中のＲ波か、ペースメーカパルスかを検
出して、分離し、心拍数を自動計数して異常な値であっ
た場合には警報を発して医師や看護婦に知らせる必要が
ある。従ってペースメーカパルスと心電図のＲ波の分離
性能は大きな意味があり、分離性能が充分でないと、心
臓が停止しているにもかかわらず監視装置はペースメー
カパルスを計数し続けてＲ波と誤認して、警報を発しな
いこともあり得る。

ペースメーカパルスは叙上の如＜０．２〜２ｍｓのパル
ス幅を有し、心電信号の電圧は心電図計測時の電極位置
等で変化するが数ｍＶ〜１■程度であって検出範囲の条
件が非常に広い。更に心電図波形を監視装置に歪なく送
出するために監視装置に要求される周波数帯域は３０〜
５０Ｈｚであり、心電計等の診断を行なう機器に要求さ
れる周波数帯域は１００　Ｈｚであるが、ペースメーカ
パルスを歪なく伝送するには１〜２ｋＨｚの帯域を必要
とする。又、心電信号の中で特に重要な意味を持つのは
Ｒ波である。このＲ波は周波数成分は一番高く、振幅も
第３図に示す様に大きいためにこのＲ波とペースメーカ
パルスの分離性能が叙上の様に問題となる。

更にペースメーカパルスはその有無と心電図上での位置
が重要な情報である。

この様なペースメーカパルスを伝送し、このペースメー
カパルスを検出して分離するための送受信装置を第５図
及び第６図で説明する。

第５図は送信装置を示すもので入力端子（１）にはペー
スメーカを使用している患者に配設した心電図用の電極
を通して心電信号とペースメーカパルス（以下生体信号
と記す）が供給される。この生体信号はアンプ（２）で
増幅され、その増幅出力はパルス検出回路（３）とスイ
ッチング回路（４）に供給される。パルス検出回路（３
）では心電信号中に含まれるペースメーカパルスを検出
し、その検出信号をローパスフィルタ（８）と除去コン
トロールパルス発生回路（５）に供給する。除去コント
ロールパルス発生回路（５）はペースメーカパルス検出
回路（３）の立ち上のパルスを例えば微分してモノステ
−イブルマルチバイブレーク等をトリガして所定幅の除
去コントロールパルスを発生させ、この発生した除去コ
ントロールパルス期間スイッチング回路（３）を開状態
と成す。即ちパルス検出回路（３）、除去コントロール
パルス発生回路（５）、スイッチング回路（４）によっ
てペースメーカパルス除去回路（６）が構成される。

スイッチング回路（４）が閉状態のときは生体信号中の
心電信号がローパスフィルタ（７）に供給されることに
なる。ローパスフィルタ（７）　（８）に供給されたペ
ースメーカパルスを除去した心電信号とペースメーカパ
ルスを夫々変調器（９）（ＩＱ）に供給して、加算後に
主変調器（１１）に供給する。変調器（９）Ｑｏ）はＦ
Ｍ変調器である。主変調器（１１）はＦＭ又は、ＡＭ等
の変調器で、サブキャリヤを用いた多重変調方式ではＦ
Ｍ−ＦＭ、或はＦＭ−ＡＭ方式が用いられ、ＰＷＭ等の
時系列の多重伝送の場合は伝送チャンネルを２つ用い、
一方のチャンネルでペースメーカパルスを伝送し、他方
のチャンネルで心電信号を伝送する。尚０２）は送信ア
ンテナである。

第６図は受信装置を示すもので、受信アンテナ側に受信
された送信アンテナ０２）からの伝送電波はチューナ復
調回路０７りでＦＭ−ＦＭ、ＦＭ−ＡＭ或はＰＷＭ信号
を復調し、この復調信号を復調器（１５）０６）　ニ４
Ｊｌ−給して、ペースメーカパルス及び心電信号を復調
して、ペースメーガパルスの除去された心電信号は計測
部（３２）で計測用に用いられ、更に復調器θ５）Ｑ６
）の出力であるペースメーカパルスと心電信号は加算さ
れて表示装置（３３）又はレコーダθ力等に表示又は記
録される。

上述の従来構成の送信及び受信装置は心電信号とペース
メーカパルスを別系統で伝送した例を説明したが第７図
及び第８図に示す様に、送信装置側ではペースメーカパ
ルスと心電信号の分離を行なわない方式も提案されてい
る。第７図及び第８図はこの送信装置及び受信装置の系
統図を示すもので第５図と第６図と対応する部分には同
一符号を付して示す。

入力端子（１）には心電信号とペースメーカパルスが混
合した生体信号が供給されてアンプ（２）で増幅後にロ
ーパスフィルタ（７ａ）に供給される。このローパスフ
ィルタ（７ａ）の上限遮断周波数は３００　Ｈｚ程度に
選択して変調器（９）と主変調器（１１）の周波数特性
を拡げる様にしている。変調器（９）と主変調器（１１
）は−Ｃ的にはＦＭ−ＦＭ変調方式が用いられている。

送信用アンテナ面から送信されたＦＭ−ＦＭ変調された
生体信号は第８図に示す受信装置の受信アンテナ側で受
信し、チューナ０４）でチューニングを行なった後に例
えば、ＦＭ復調して、次段の復調器００で更にＦＭ復調
し、次段のペースメーカパルス分離回路０８）に供給す
る。このペースメーカパルス分離回路０８）は１２０　
Ｈｚ〜３００Ｈｚの帯域を通過させるバンドパスフィル
タＱ９）と、このバンドパスフィルタ０９）の出力に接
続されたペースメーカパルスを検出する検出コンパレー
タＣ！０と、検出コンパレータＩ２Ｑの出力に基づいて
ペースメーカパルスを除去する除去コントロールパルス
発生同局（５）とスイッチング回路（４）より構成され
、除去コントロールパルス発生回路（５）の出力でスイ
ッチング回路（４）は“オン”“オフ”制御される。ス
イッチング回路（４）がオフされている期間に出力端子
（２３）にペースメーカパルスが出力され、“オン”期
間にペースメーカパルスの除去された心電信号がローパ
スフィルタ（２１）を通して出力端子（２２）に出力さ
れる。尚ローパスフィルタ（２１）の上限遮断周波数は
１００Ｈｚである。

〔発明が解決しようとする課題〕

叙上の第５図で示した送信装置は、心電信号を増幅後ペ
ースメーカパルスの検出１分ｕＭを行い、ペースメーカ
パルスを除去した心電信号とペースメーカパルスを別系
統で伝送し、受信装置では第６図の様にペースメーカパ
ルスを除去した心電信号を計測に用い、別系統で送信さ
れたペースメーカパルスを加算し゛ζ表示用信号とした
ものである。

この方式はペースメーカパルスを心電用のアンプ（２）
の後段で検出１分離を行なうために検出確度が高いが、
ペースメーカパルスをＰＷＭ等で伝送するためには比較
的周波数特性の良い伝送路を専用に用いる必要がある。

その結果電波の占有帯域幅は広くなる問題が発生する。

又複数のサブキャリヤを用いた方式でも同様に電波の占
有帯域幅が広くなる問題があり、ペースメーカパルスを
伝送するための専用のサブキャリヤ変調器と復調器が必
要となる問題がある。

又、第７図及び第８図の送信装置及び受信装置の様は、
送信装置側ではペースメーカパルスを分離させず変調器
の周波数特性を広げて、そのまま伝送し、受信装置側で
ペースメーカパルスを検出すると共に分離する回路を設
けている。この場合、前述の様にペースメーカパルスを
歪なく伝送するためには１〜２ｋＨｚの占有帯域を必要
とするが、変調器の周波数特性を拡げて１〜２に＆の帯
域を確保しようとすると、占有帯域が拡がりすぎて、送
受信装置（テレメータ）の電波チャンネルを多くとるこ
とが出来ない為にローパスフィルタ（２１）の上限遮断
周波数を３００七程度に選択している。

この様に伝送帯域を充分確保することが困難であるため
に幅の狭いペースメーカパルスを充分に立上げることが
出来ない。この為にペースメーカパルスの検出性能は第
５図で示す送信装置側で検出する方式よりも低くなり、
１ｍｓ以下の幅を持つペースメーカパルスの検出が出来
なくなる問題があり、更に弱電界になると、心電信号中
にペースメーカパルスと誤認するパルス性ノイズが混入
し、検出５分離回路が誤動作を生ずる問題もあった。

本発明は叙上の問題点に鑑みなされたものでその目的と
するところはペースメーカパルスを含んだ心電信号を伝
送路のＳ／Ｎが悪化しても安定に検出１分離し、狭帯域
でペースメーカパルスが伝送出来る様にした心電信号送
出装置を得んとするものである。

（課題を解決するための手段〕 本発明の心電信号送信装置はその１例が第１図及び第２
図に示めされている様に心電信号中に重畳されたペース
メーカパルス（２５）を伝送する様にした心電信号送信
装置に於いて、心電信号中に重畳されたペースメーカパ
ルス（２５）を検出して分離するペースメーカパルス検
出分離手段（６）と、ペースメーカパルス（２５）に同
期し、ペースメーカパルス（２５）の幅より幅の広いパ
ルスを発生する加算パルス発生手段（２４）とを具備し
、ペースメーカパルス検出分離手段（６）の出力である
ペースメーカパルス（２５）を除去した心電信号に、加
算パルス発生手段（２４）の出力であるペースメーカパ
ルス幅を拡げた加算パルス（２７）を重畳して送出する
様にしたものである。

〔作用〕

本発明の心電信号の送信装置によれば心電信号中に重畳
された心電信号はペースメーカパルス検出分離手段（６
）で分離され、心電信号中からペースメーカパルスを除
去した生体信号中に加算パルス発生手段（２４）で発生
させた加算パルス、即ち、ペースメーカパルス幅を拡げ
たパルスを加算させて伝送する様にしたのでＳ／Ｎが悪
化した伝送路にペースメーカパルス幅の短いパルスを送
出しても受信装置側では安定に検出分離を行うことの出
来る心電信号送信装置が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の心電図信号送出装置の一実施例を第１図
及び第２図について説明する。

第１図及び第２図で第３図乃至る第８図との対応部分に
は同一符号を付して示す。

第１図で、入力端子（１）にはペースメーカを使用して
いる患者の心電信号が供給されるためにペースメーカパ
ルスと心電信号が重畳されて入力される。入力端子（１
）に供給された生体信号は１〜２に七の心電用アンプ（
２）を通過して、ペースメーカパルスを含む生体信号は
忠実に増幅する。このアンプ（２）で増幅される生体信
号の例を第２図Ａに示す。

この波形からも明らかな様にペースメーカパルス（２５
）と心電信号のＰ、Ｒ，Ｔ波等は周波数成分に大きな違
いがあり、心電信号中で高い周波数成分を持っているＲ
波でも高域側の最高周波数は１００Ｈｚ迄であるがペー
スメーカパルスでは２ｋＨｚ迄ある。心電用アンプ（２
）で増幅された出力はペースメーカパルス除去回路（６
）内のスイッチング回路（４）とバンドパスフィルタ０
９）に供給される。バンドパスフィルタ０９）の帯域幅
は１２０Ｈｚ〜１．２ｋＨｚに選択され、この帯域内の
ペースメーカパルス（２５）はこのバンドパスフィルタ
側で分離され、検出コンパレータＱＯで分離したペース
メーカパルス（２５）の立ち上りエツジを検出し、モノ
マルチパイプレーク等で構成した除去コントロールパル
ス発生回路（５）に供給して、第２図Ｂに示す様な所定
幅のペースメーカパルス除去用の除去パルス（２６）を
発生させる。検出コンパレータＱ■のペースメーカパル
ス（２５）の立ち上りエツジは同時に加算パルス発生回
路（２４）にも供給され、ペースメーカパルス幅τ１よ
りも幅を拡げた第２図Ｃに示すパルス幅τ２の加算パル
ス（２７）を発生させる。この加算パルス発生回路（２
４）もモノマルチパイプレーク等で構成し得る。

除去コントロールパルス発生回路（５）で発生させた除
去パルス（２６）でアナログスイッチング回路（４）を
パオフ゛状態として、ペースメーカパルス（２５）を心
電信号から除去する。

スイッチング回路（４）の後段には抵抗器Ｒとコンデン
サＣで構成した遅延回路（２８）を有し、この遅延回路
（２８）を通してペースメーカパルス（２５）を除去し
た生体信号とペースメーカパルス（２５）のパルス幅を
拡げた加算パルス（２７）のタイミングを調整しペース
メーカパルス（２５）を除去した心電信号中に第２図Ｃ
図示の加算パルス（２７）を加算回路（２９）で加算し
、第２図りに示す様な幅の広いベースメ−力パルスに加
工した伝送用心電信号（以下伝送信号と記す）　（３０
）を得る。この様な伝送信号（３０）をローパスフィル
タ（７）で帯域制限し、変調器（９）によって伝送信号
（３０）でサブキャリヤをＦＭ変調し、更に主変調器（
１１）でＦＭ変調して送信アンテナ０２）より送信する
。

尚、実際には破線で示す変調器（３１）によってローバ
ッテリ信号や電極異常信号でサブキャリヤをＦＭ変調し
、主変調器（１１）に供給されているが、本発明の構成
とは直接関係がないのでその具体的構成と動作を省略す
る。

上述の構成でローパスフィルタ（７）の上限遮断周波数
を３００　！（ｚに設定し、加算パルスのパルス幅τ２
を加算パルス発生回路（２４）の時定数を選択して５ｍ
ｓに設定したとすると、３００Ｈｚの周波数帯域で９０
％迄立ち上らせることの出来るパルス幅は１．２ｍｓで
あるから、５ｍｓのパルス幅τ２に加工されたベースメ
ーカパルス、即ち加算パルス（２７）を有する伝送信号
（３０）はパルスを充分に立ち上らせて伝送可能となる
。

この場合心電信号中に含まれるペースメーカパルス、即
ち生体信号中のペースメーカパルス（２５）が第２図へ
の様に周波数成分が高い０．１〜０．５ｍｓのパルス幅
τ１を持っていても、心電用のアンプ（２）に検出子の
無いものを選択しているので検出確度を劣化させること
はない。

受信装置は従来構成で示した第８図の構成と同一である
ので構成は省略するが、送信装置を第１図に示す様に改
良することで受信装置は従来の構成を変更することなく
、その性能を向上させることが出来る。第８図に示す従
来の受信装置では小振幅のパルスを検出する必要がある
ために検出コンパレータＣａｌのレベルを下げる必要が
あった。この場合受信電界強度が低下したときノイズに
より誤動作し易かったが、本発明に於いては受信装置の
検出コンパレータＱΦのレベルをペースメーカパルス（
２５）の振幅に関係なく高く設定することが出来るので
弱電界での誤動作を少なくすることが出来る。

尚、上述の実施例で加算パルス発生回路（２４）では加
算パルスをインパルスとしたがバースト状の加算パルス
を発生させる様にしてもよい。

更に上述の例では伝送路として無線伝送の場合を説明し
たが、例えば電気的なアイソレーションを行なうアイソ
レータを有線伝送路に入れる場合の様に、周波数帯域が
制限される様な有線伝送路においても本発明は有効であ
る。即ち、アイソレーションの耐圧を大きくとりたいと
き高耐圧２周波数特性の良好な高価なものより価格の安
い周波数特性の低い素子を用いてもアイソレーション効
果を上げることが出来る。

本発明の心電信号送信装置によれば下記の如き効果を有
する。

（イ）狭帯域でペースメーカパルスの位置情報を伝送す
ることができる。

（ロ）ペースメーカパルスの検出を、パルスの立上りエ
ツジの劣化の少ない信号源に近いところで行なうため、
パルス検出確度が高い。

（ハ）伝送路の持っている周波数帯域では伝送すること
が困難な、幅の狭く振幅の小さいパルスであっても、検
出確度が悪化することがない。

（ニ）無線伝送の場合で、電界強度が弱くなり、信号対
雑音比が悪化した場合においても、ベースメーカパルス
検出確度が悪化しない。

尚、本発明は畝上の実施例に限定することなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行うことが出来
る。

〔発明の効果〕

本発明の心電信号送信装置によれば狭帯域でペースメー
カパルスの位置情報を検出確度を劣化させず伝送するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の心電信号送信装置の一実施例を示す系
統図、第２図は第１図の波形説明図、第３図は心電図波
形図、第４図は正常心電図の時間値を表す線図、第５図
及び第７図は従来の心電信号送信装置の系統図、第６図
及び第８図は従来の心電信号受信装置の系統図である。 （２）はアンプ、（４）はスイッチング回路、（５）は
除去コントロールパルス発生回路、（６）はベースメー
カパルス８回路、（７）はローパスフィルタ、（９）は
変調器、（ｌｌ）は主変調器、θ９）はバンドパスフィ
ルタ、Ｃ！ωはコンパレータ、（２４）は加算パルス発
生回路である。 代 理 人 伊 藤 貞 同 松 隈 秀 盛 １り電図シ皮形図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 心電信号中に重畳されたペースメーカパルスを伝送する
   様にした心電信号送信装置に於いて、上記心電信号中に
   重畳されたペースメーカパルスを検出して分離するペー
   スメーカパルス検出分離手段と、 上記ペースメーカパルスに同期し、該ペースメーカパル
   ス幅より幅の広いパルスを発生する加算パルス発生手段
   とを具備し、 上記ペースメーカパルス検出分離手段の出力であるペー
   スメーカパルスを除去した心電信号に、上記加算パルス
   発生手段の出力であるペースメーカパルス幅を拡げた加
   算パルスを重畳して送出する様にしたことを特徴とする
   心電信号送信装置。