JPH0554340B2 - - Google Patents
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- JPH0554340B2 JPH0554340B2 JP60058238A JP5823885A JPH0554340B2 JP H0554340 B2 JPH0554340 B2 JP H0554340B2 JP 60058238 A JP60058238 A JP 60058238A JP 5823885 A JP5823885 A JP 5823885A JP H0554340 B2 JPH0554340 B2 JP H0554340B2
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高分解能で生体信号を入力する装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for inputting biological signals with high resolution.
近年、脳波、筋電図、心電図等を生体より検出
し、解析する装置にコンピユータ処理が多く利用
されるようになつている。生体信号を変換する
Ａ／Ｄ変換装置は一般に第１図ａに示すようにA/
Ｄ変換装置が有する入力電圧のダイナミツクレン
ジにおいてサンプルポイントの電圧値をA/D変
換装置の変換ビツト数に応じた分解能でデイジタ
ル信号に変換する。この変換ビツト数はコンピユ
ータの処理能力に係り、変換ビツト数が高い程高
分解処理が可能となる。しかし“変換ビツト数”
が高くなるとそれに比例してメモリー容量が増大
するため、装置全体の大きさも増大する。このた
め特にホルター心電計などのような常時携帯する
心電計に適用する場合、携帯する心電図記録計の
大きさが制限されることから、その変換ビツト数
も一般に制限される。即ち、変換ビツト数が少な
い場合、変換電圧の最小値が生体信号における振
幅の小さい部分の電圧値を上回るために、忠実に
原生体信号を入力できないという問題があつた。 In recent years, computer processing has been increasingly used in devices that detect and analyze brain waves, electromyograms, electrocardiograms, etc. from living bodies. An A/D converter that converts biological signals is generally an A/D converter as shown in Figure 1a.
In the dynamic range of the input voltage that the D converter has, the voltage value at the sample point is converted into a digital signal with a resolution that corresponds to the number of conversion bits of the A/D converter. The number of conversion bits is related to the processing capacity of the computer, and the higher the number of conversion bits, the higher resolution processing becomes possible. However, “number of conversion bits”
As the value increases, the memory capacity increases proportionally, and the overall size of the device also increases. For this reason, especially when applied to an electrocardiograph that is always carried, such as a Holter electrocardiograph, the size of the electrocardiogram recorder to be carried is limited, and the number of conversion bits is also generally limited. That is, when the number of converted bits is small, the minimum value of the converted voltage exceeds the voltage value of the small amplitude portion of the biological signal, so there is a problem that the original biological signal cannot be faithfully input.
上記に鑑み本発明は、A/Dコンバータのもつ
変換ビツト数で従来有効情報でありながら振幅が
微少なために検出が困難であつた特徴部分の情報
を充分に検出し、高分解能で生体信号を入力する
生体信号入力装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention uses the number of conversion bits of the A/D converter to sufficiently detect characteristic information that was conventionally effective information but difficult to detect due to its small amplitude, and enables the detection of biological signals with high resolution. The purpose of the present invention is to provide a biological signal input device for inputting a biological signal.
本発明は入力された生体信号をA/D変換する
装置において、入力された生体信号と所定の間隔
をおいて入力された生体信号との差分値信号を生
成し、この差分値信号をA/D変換装置に入力す
ることによつて差分デイジタル信号を出力するよ
うにしたことを要旨とするものである。 The present invention is an apparatus for A/D converting an input biosignal, which generates a difference value signal between the input biosignal and the biosignal input at a predetermined interval, and converts this difference value signal into an A/D converter. The gist of this invention is to output a differential digital signal by inputting it to a D converter.
本発明における差分値信号は、第１図ｂに示す
様に生体信号の変化分の電圧を示し、これを積分
することによつて原信号を容易に導出することが
可能である。生体信号においてその最大振幅と差
分値信号の最大振幅を比較すると、差分値信号の
最大振幅は生体信号の最大振幅よりも小さくなる
ことは自明である。従つてこの差分値信号をデイ
ジタル信号に変換するA/D変換装置のダイナミ
ツクレンジは、原生体信号を直接入力する場合に
比べて小さくすることが可能となる。たとえば８
ビツトのA/D変換装置を用い、原生体信号のダ
イナミツクレンジを10（mV）とした場合、A/D
変換装置によつて分解能が、10（mV）÷（28−１）
＝0.039（mV）であるのに対し、差分値信号を入
力した場合は、ダイナミツクレンジを例えば、１
（mV）とすることが可能であり、その分解能は、
１（mV）÷（28−１）＝0.0039（mV）となる。 The difference value signal in the present invention indicates the voltage of the change in the biological signal as shown in FIG. 1b, and by integrating this, the original signal can be easily derived. When comparing the maximum amplitude of the biological signal with the maximum amplitude of the difference value signal, it is obvious that the maximum amplitude of the difference value signal is smaller than the maximum amplitude of the biological signal. Therefore, the dynamic range of the A/D converter that converts this difference value signal into a digital signal can be made smaller than when the original biological signal is directly input. For example 8
When using BIT's A/D converter and setting the dynamic range of the original biosignal to 10 (mV), the A/D
Depending on the conversion device, the resolution is 10 (mV) ÷ (2 8 -1)
= 0.039 (mV), whereas if a difference value signal is input, the dynamic range is set to 1, for example.
(mV), and its resolution is
1 (mV) ÷ (2 8 −1) = 0.0039 (mV).
次に本発明の一実施例の図面を参照して本発明
を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings of an embodiment of the present invention.
第２図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。第３図は第２図の各部における信号波形図で
第２図ａは第３図ａ、第２図ｂは第３図ｂ、第２
図ｃは第３図ｃに各々対応している。 FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Figure 3 is a signal waveform diagram at each part of Figure 2. Figure 2a is Figure 3a, Figure 2b is Figure 3b,
Figure c corresponds to Figure 3c, respectively.
心電図信号ａは差動増幅器２１の入力部ａに入
力される。差動増幅器２１の出力ｃは、ダイナミ
ツクレンジを小さく設定したA/Dコンバータ２
２に接続される。A/Dコンバータ２２の出力は、
出力端ｄに接続される。又A/Dコンバータ２２
の出力は積算器２３に入力され、積算器２３の出
力は、出力端ｅ及び記憶回路２４に接続される。
更に記憶回路２４の出力は、D/Aコンバータ
２５に接続され、その出力は差動増幅器２１の入
力部ｂに入力される。ここでD/Aコンバータ２
５は、A/Dコンバータ２２の分解能を持つと同
時に入力信号ａのダイナミツクレンジを補うだけ
のビツト数を必要とする。 The electrocardiogram signal a is input to the input section a of the differential amplifier 21. The output c of the differential amplifier 21 is sent to the A/D converter 2 with a small dynamic range.
Connected to 2. The output of the A/D converter 22 is
It is connected to the output terminal d. Also A/D converter 22
The output of the integrator 23 is input to the integrator 23, and the output of the integrator 23 is connected to the output terminal e and the memory circuit 24.
Further, the output of the memory circuit 24 is connected to a D/A converter 25, and the output thereof is input to the input section b of the differential amplifier 21. Here, D/A converter 2
5 requires the resolution of the A/D converter 22 and the number of bits sufficient to compensate for the dynamic range of the input signal a.
以上のように構成された装置の作用を次に説明
する。 The operation of the apparatus configured as above will be explained next.
記憶回路２４には、心電図信号が最初に到来す
るまで、差動増幅器２１の入力部ｂは、E1(V)の
状態となつている。差動増幅器２１の入力部ａに
心電図信号が入力されると、入力部ｂとの間の電
圧差が増幅されて差動増幅器２１の出力部ｃに出
力される。この信号は、A/Dコンバータ２２に
入力され、差分信号の振幅値に応じたデイジタル
信号を出力部ｄに出力する。 In the memory circuit 24, the input section b of the differential amplifier 21 is in the state of E 1 (V) until the electrocardiogram signal first arrives. When an electrocardiogram signal is input to the input section a of the differential amplifier 21, the voltage difference between it and the input section b is amplified and output to the output section c of the differential amplifier 21. This signal is input to the A/D converter 22, which outputs a digital signal corresponding to the amplitude value of the difference signal to the output section d.
一方、A/Dコンバータ２２より出力されたデ
イジタル信号は、積算器２３で順次積算され、こ
の積算されたデイジタルデータは出力部ｅに出力
され、且つ記憶回路２４に記憶される。この記憶
回路２４から出力されたデータは、D/Aコンバ
ータ２５によつてアナログ信号に変換され、この
アナログ信号は処理後信号として差動増幅器２１
の入力部ｂに入力される。この入力部ｂのアナロ
グ信号は、記憶回路２４に記憶されたデータが
Ｄ／Ａ変換されて出されたもので、入力信号第３
図ａに対して、所定期間を示す時間Ｔだけ遅延さ
れた信号第３図ｂとなる。ここで第２図の出力端
ｄは心電図差分値信号のデイジタル信号、出力端
ｅは心電図信号のデイジタル信号を各々出力して
いる。これらの信号は、解析装置等により適宜入
力される。 On the other hand, the digital signals output from the A/D converter 22 are sequentially integrated by an integrator 23, and the integrated digital data is output to the output section e and stored in the storage circuit 24. The data output from this storage circuit 24 is converted into an analog signal by a D/A converter 25, and this analog signal is sent to a differential amplifier 21 as a processed signal.
is input to input section b of . The analog signal of this input part b is output by D/A converting the data stored in the storage circuit 24, and is output from the third input signal.
The signal shown in FIG. 3b is delayed by a time T indicating a predetermined period with respect to FIG. 3a. Here, the output terminal d in FIG. 2 outputs a digital signal of an electrocardiogram difference value signal, and the output terminal e outputs a digital signal of an electrocardiogram signal. These signals are inputted as appropriate by an analysis device or the like.
尚、記録回路に予め記憶されたデータは、D/
Ａコンバータの出力電圧E1(V)を設定しているが、
任意に設定されるものであり、好ましくは、基線
電圧に設定するものである。更に記録回路の記憶
時間は第２図における入力部ａと入力部ｂとの遅
れ時間Ｔに等しくなるが、この所定期間を示す遅
れ時間Ｔは、A/Dコンバータ及びD/Aコンバー
タのサンプリング周期時間において設定されるも
のであり、好ましくは１サンプリング周期に設定
されるものであるが、生成される差分値信号が必
要な分解能を示す様に適宜選択されるものであ
る。又、この遅れ時間Ｔを生成する手段は、アナ
ログ遅延手段、デイジタル遅延手段等を用いるこ
とによつて差分値信号を生成してもよい。 Note that the data stored in advance in the recording circuit is
The output voltage E 1 (V) of the A converter is set, but
It can be set arbitrarily, and is preferably set to the baseline voltage. Furthermore, the storage time of the recording circuit is equal to the delay time T between input section a and input section b in FIG. It is set in time, preferably in one sampling period, and is appropriately selected so that the generated difference value signal shows the required resolution. Further, the means for generating the delay time T may generate the difference value signal by using analog delay means, digital delay means, or the like.
従つて、本発明によれば原生体信号と遅延した
信号の差分信号をA/D変換手段に入力しデイジ
タル信号を出力させることにより、同じビツト数
のA/D変換装置に直接原心電図信号を入力させ
た場合に比較し振幅が微少なため検出が困難であ
つた生体情報の検出が可能になるなど、使用上絶
大な効果を奏するものである。 Therefore, according to the present invention, by inputting the difference signal between the original biosignal and the delayed signal to the A/D conversion means and outputting a digital signal, the original electrocardiogram signal can be directly sent to the A/D converter having the same number of bits. This has great effects in use, such as making it possible to detect biological information that would otherwise be difficult to detect because the amplitude is minute compared to input.
第１図ａは心電図信号波形の一例におけるA/
Ｄコンバータのサンプリング時間に対するサンプ
ル電圧を示す波形図、第１図ｂは、心電図信号の
差分値信号の一例を示す波形図、第２図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第３図は第２図の
各部波形図である。
２１…差動増幅器（差分値信号生成手段）、２
２…A/Dコンバータ（A/D変換手段）、２３…積
算器（積算手段）、２４…記憶回路（記憶手段）、
２５…D/Aコンバータ（D/A変換手段）。
Figure 1a shows an example of the electrocardiogram signal waveform.
FIG. 1b is a waveform diagram showing an example of a difference value signal of an electrocardiogram signal; FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention; FIG. are waveform diagrams of various parts in FIG. 2. 21...Differential amplifier (difference value signal generation means), 2
2... A/D converter (A/D conversion means), 23... Integrator (integration means), 24... Memory circuit (memory means),
25...D/A converter (D/A conversion means).
Claims (1)
号を入力し、他の入力端子には諸定期間前の原生
体信号の処理後信号が入力されており、この２つ
の入力端子間の差分値信号を生成する差分値信号
生成手段と、この差分値信号生成手段の出力をデ
イジタル信号に変換するA/D変換手段と、前記
Ａ／Ｄ変換手段の出力端子と前記A/D変換手段の
出力を積算する積算手段と、前記積算手段によつ
て積算された出力を一時的に記憶する記憶手段
と、前記記憶手段の出力をアナログ信号に変換す
るD/A変換手段に入力し、前記D/A変換手段の
出力は前記処理後信号であることを特徴とする生
体信号入力装置。 ２ 初めの原生体信号が前記差分値信号生成手段
の１つの入力端子に入力されてから、前記A/D
変換手段及び前記積算手段を介して前記記憶手段
に入力されるまで、前記記憶手段は予め記憶され
た任意の信号を前記D/A変換手段を介して前記
差分値信号生成手段の他の入力端子に出力するこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
生体信号入力装置。[Claims] 1. A protobiotic signal is input to one input terminal of the two input terminals, and a processed signal of the protobiotic signal from before specified periods is input to the other input terminal. a difference value signal generation means for generating a difference value signal between two input terminals; an A/D conversion means for converting the output of the difference value signal generation means into a digital signal; and an output terminal of the A/D conversion means and the integrating means for integrating the output of the A/D converting means; storage means for temporarily storing the output integrated by the integrating means; and D/A converting means for converting the output of the storing means into an analog signal. , and the output of the D/A conversion means is the processed signal. 2. After the first protobiotic signal is input to one input terminal of the difference value signal generation means, the A/D
The storage means inputs any pre-stored signal to the other input terminal of the difference value signal generation means via the D/A conversion means until it is input to the storage means via the conversion means and the integration means. The biosignal input device according to claim 1, wherein the biosignal input device outputs a biosignal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058238A JPS61217135A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Living body signal input apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058238A JPS61217135A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Living body signal input apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217135A JPS61217135A (en) | 1986-09-26 |
| JPH0554340B2 true JPH0554340B2 (en) | 1993-08-12 |
Family
ID=13078517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60058238A Granted JPS61217135A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Living body signal input apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61217135A (en) |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60058238A patent/JPS61217135A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61217135A (en) | 1986-09-26 |
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