JPH06197877A - Bioelectric signal extracting device - Google Patents

Bioelectric signal extracting device

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Publication number
JPH06197877A
JPH06197877A JP4301224A JP30122492A JPH06197877A JP H06197877 A JPH06197877 A JP H06197877A JP 4301224 A JP4301224 A JP 4301224A JP 30122492 A JP30122492 A JP 30122492A JP H06197877 A JPH06197877 A JP H06197877A
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JP
Japan
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biological signal
output
converter
modulator
decimation filter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4301224A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuto Takeuchi
康人 竹内
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GE Healthcare Japan Corp
Yokogawa Electric Corp
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Medical Systems Ltd
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp, Yokogawa Medical Systems Ltd, Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH06197877A publication Critical patent/JPH06197877A/en
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Abstract

PURPOSE:To simplify the arrangement of circuitry by using an amplifier having d.c. and a.c. gains which are specified, as an ECG amplifier of receiving a bioelectric signal from each of joint electrodes. CONSTITUTION:A bioelectric signal from a joint electrode ELi (i=1 to 6) is introduced into an amplifier circuit, and high frequency range components are removed from the signal by a low pass filter composed of a resistor R1 and a capacitor C1. Then it is delivered to a positive input terminal of an amplifier Ai. As to its d.c. component the circuit is equivalent to that from which a resistor R3, a capacitor C2 and a resistor R4 are removed, due to the provision of the capacitor C2, and accordingly, it serves as a buffer having a gain of 1. Meanwhile, as to an a.c. signal, the gain of the amplifier is exhibited by (R2+R11)/R11 where R11 is an impedance given by the resistor R3, the capacitor C2 and the resistor R4, and R2 is a feed-back resistor, that is, it becomes about 50 times. Accordingly, a polarizing potential which functions as a d.c. offset, does not affect the resolution of a downstream A/D converter, appreciably, thereby it is possible to eliminate the necessity of multi-bits type.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は心電計等のような生体か
ら生体信号を採取する生体信号採取装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological signal collecting device for collecting a biological signal from a living body such as an electrocardiograph.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より患者の心臓の機能を検査するた
めに、心電計が用いられている。心電計ならずとも、生
体の各所の生体信号を採取することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrocardiograph has been used to examine the function of the heart of a patient. Without using an electrocardiograph, biological signals at various parts of the living body are collected.

【0003】図11は患者用電極の取り付け例を示す図
である。(a)は具体的取り付け状態を、(b)はその
等価回路を示している。(a)において、1は生体、2
は生体表面である。3は患者用電極であり、電解質3a
と金属片,銀塩化銀等よりなる電極3bより構成されて
いる。電極3bからは端子4が取り出されている。
FIG. 11 is a view showing an example of attaching a patient electrode. (A) shows a specific mounting state, and (b) shows an equivalent circuit thereof. In (a), 1 is a living body, 2
Is the biological surface. 3 is a patient electrode, which is an electrolyte 3a
And an electrode 3b made of a metal piece, silver-silver chloride, or the like. The terminal 4 is taken out from the electrode 3b.

【0004】図(b)において、V1は電極3の構成に
基づいて発生する分極電位(直流)、V2は心拍周期よ
りも十分に長い周期を持つドリフトであるふらつき、V
3は本来の生体信号である。分極電位V1は最大±0.
5V程度の振幅を持つ。これに対し、ふらつきV2は5
0mVpp程度、生体信号V3は1〜2mV程度であ
る。従って、生体信号を測定する際には、最も大きいレ
ベルである分極電位V1をとれだけ抑制して、生体信号
V3を精度よく取り出すかが問題となる。
In FIG. 1B, V1 is a polarization potential (direct current) generated based on the configuration of the electrode 3, V2 is a drift having a period sufficiently longer than the heartbeat period, V2.
Reference numeral 3 is an original biological signal. The maximum polarization potential V1 is ± 0.
It has an amplitude of about 5V. On the other hand, the fluctuation V2 is 5
The biological signal V3 is about 0 mVpp and about 1 to 2 mV. Therefore, when measuring a biomedical signal, it is important to suppress the polarization potential V1, which is the highest level, to the extent possible and to accurately extract the biomedical signal V3.

【0005】図12は生体信号の検出波形例を示す図で
ある。分極電位V1は±0.5V程度まで変化する。そ
の範囲内で、ふらつきV2は50mV程度以下、生体信
号V3は5mV程度以下、ノイズは2.5μV程度以下
である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a detected waveform of a biological signal. The polarization potential V1 changes up to about ± 0.5V. Within that range, the fluctuation V2 is about 50 mV or less, the biological signal V3 is about 5 mV or less, and the noise is about 2.5 μV or less.

【0006】図13は従来の生体信号採取装置の回路例
を示す図である。図において、10は入力端子である。
RAは右手、LAは左手、RLは右足である。RA及び
LAからの生体信号は、入力端子10を介してバッファ
アンプU1,U2に入る。バッファアンプU1,U2は
ゲイン1のインピーダンス変換用アンプであり、その出
力はそれぞれ差動アンプ11に入っている。この差動ア
ンプは、アンプU3及び抵抗より構成されており、その
ゲインは10程度である。
FIG. 13 is a diagram showing a circuit example of a conventional biological signal collecting apparatus. In the figure, 10 is an input terminal.
RA is the right hand, LA is the left hand, and RL is the right foot. Biological signals from RA and LA enter the buffer amplifiers U1 and U2 via the input terminal 10. The buffer amplifiers U1 and U2 are impedance conversion amplifiers having a gain of 1, and their outputs are respectively input to the differential amplifier 11. This differential amplifier is composed of an amplifier U3 and a resistor, and its gain is about 10.

【0007】この差動アンプ11は、コンデンサC及び
抵抗RよりなるDCカット部12に入る。そして、この
DCカット部12で分極電位直流分がカットされる。従
って、後段の回路にはふらつきV2と生体信号V3のみ
が伝わることになる。最も大きいオフセット成分である
直流成分が除去されるので、後段の回路はその負担(ダ
イナミックレンジへの要求)が軽くなる。DCカット部
12の出力はゲインアンプ13に入り、30倍から10
0倍程度に増幅される。このゲインアンプ13は、アン
プU4及び抵抗から構成されている。
The differential amplifier 11 enters a DC cut section 12 including a capacitor C and a resistor R. Then, the DC potential of the polarization potential is cut by the DC cutting unit 12. Therefore, only the fluctuation V2 and the biological signal V3 are transmitted to the circuit in the subsequent stage. Since the DC component, which is the largest offset component, is removed, the load (demand for the dynamic range) of the circuit in the subsequent stage is lightened. The output of the DC cut unit 12 enters the gain amplifier 13 and is output from 30 times to 10
It is amplified about 0 times. The gain amplifier 13 is composed of an amplifier U4 and a resistor.

【0008】従来のアナログレコーダ方式の生体信号採
取装置の場合には、このゲインアンプ13の出力をレコ
ーダの入力としていた。現在はディジタル的に処理され
るので、ゲインアンプ13の出力はA/D変換器14に
入力され、ディジタルデータに変換される。その変換ビ
ット数としては、例えば8ビット程度が用いられる。分
極電位V1が除去されているので、A/D変換器14の
分解能としては、8ビット程度で足りる。
In the case of the conventional analog recorder type biological signal sampling apparatus, the output of the gain amplifier 13 is used as the input of the recorder. Since it is currently processed digitally, the output of the gain amplifier 13 is input to the A / D converter 14 and converted into digital data. As the conversion bit number, for example, about 8 bits are used. Since the polarization potential V1 has been removed, the resolution of the A / D converter 14 need only be about 8 bits.

【0009】15はバッファアンプU1,U2からの出
力を受けるアンプであり、その出力はアナロググラウン
ドとして右足RLに接続されるようになっている。な
お、3チャネルの生体信号出力が欲しい場合には、図に
示す回路が3回路要ることになる。
Reference numeral 15 is an amplifier which receives outputs from the buffer amplifiers U1 and U2, and its output is connected to the right leg RL as an analog ground. If three channels of biological signal output are desired, three circuits shown in the figure are required.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来回路で
は、2つの電極の生体信号をバッファアンプU1,U2
で受けた後、その出力を差動アンプ11に入れて、差動
増幅し、その出力から直流成分をカットし、更にゲイン
アンプ13で増幅した後、A/D変換器14でディジタ
ルデータに変換するという構成をとっている。従って、
従来の回路では、回路構成が複雑であった。直流成分を
除去するために、アンプの入力側にディジタル側からフ
ィードバックするという方式もあるが、この方式も回路
が複雑である点は変わらない。
In the above-mentioned conventional circuit, the buffer amplifiers U1 and U2 receive the biomedical signals from the two electrodes.
After that, the output is put into the differential amplifier 11, differentially amplified, the direct current component is cut from the output, and further amplified by the gain amplifier 13, and then converted into digital data by the A / D converter 14. The configuration is to do. Therefore,
The conventional circuit has a complicated circuit configuration. There is also a method of feeding back from the digital side to the input side of the amplifier in order to remove the DC component, but this method does not change in that the circuit is complicated.

【0011】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、回路構成の簡単な生体信号採取装置を提
供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a biological signal sampling device having a simple circuit configuration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、複数の関電極からの複数のチャネルの信号を
受けて記録する生体信号採取装置において、各関電極か
らの生体信号を受けるECGアンプとして直流的なゲイ
ンが略1程度、交流的なゲインが数十程度のアンプを用
いたことを特徴としている。
According to the present invention for solving the above-mentioned problems, in a biological signal collecting apparatus for receiving and recording signals of a plurality of channels from a plurality of function electrodes, a biological signal from each function electrode is received. The ECG amplifier is characterized by using an amplifier having a DC gain of about 1 and an AC gain of several tens.

【0013】[0013]

【作用】各電極からの生体信号を受けるECGアンプの
直流的なゲインを1程度、交流的なゲインを数十程度に
設定する。この結果、直流ゲインが小さいので、分極電
位V1は増幅されず、本来の信号である生体信号V3の
みが増幅されるので、アナログ信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器のビット数もそれほど多くなくて
もよい。本発明によれば、直流カット回路が不要にな
り、差動アンプとアンプの直列接続構成も不要となり、
回路構成の簡単な生体信号採取装置を提供することがで
きる。更に、直流の信号も通すので、患者用電極が外れ
た時には、ECGアンプの入力が浮いた状態になり、そ
の出力は正側か負側に振り切れる。従って、患者用電極
の外れも検出することができて都合がよい。
The direct current gain and the alternating current gain of the ECG amplifier which receives the biomedical signal from each electrode are set to about 1 and about several tens, respectively. As a result, since the DC gain is small, the polarization potential V1 is not amplified and only the biological signal V3, which is the original signal, is amplified. Therefore, the number of bits of the A / D converter that converts an analog signal into a digital signal is not so large. It doesn't have to be many. According to the present invention, a DC cut circuit is unnecessary, and a differential amplifier and an amplifier are not connected in series.
It is possible to provide a biological signal collecting device having a simple circuit configuration. Further, since a direct current signal is also passed, when the patient electrode is detached, the input of the ECG amplifier is in a floating state, and its output is swung out to the positive side or the negative side. Therefore, it is convenient that the detachment of the patient electrode can be detected.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施例の要部を示す
回路図である。図において、EL1〜EL6までは関電
極、EL7は不関電極、EL8はガード(グラウンド
G)電極である。それぞれの関電極からの生体信号は、
それぞれオペアンプA1〜A6と抵抗及びコンデンサで
構成される増幅回路20に入る。21は各増幅回路20
からの生体信号を受けてディジタル信号に変換するA/
D変換部である。該A/D変換部21内には各増幅回路
20毎にA/D変換器(図示せず)が設けられており、
それぞれの生体信号を独立かつ並列にA/D変換する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an essential part of the first embodiment of the present invention. In the figure, EL1 to EL6 are related electrodes, EL7 is an indifferent electrode, and EL8 is a guard (ground G) electrode. The biological signal from each Seki electrode is
It enters into an amplifier circuit 20 which is composed of operational amplifiers A1 to A6 and resistors and capacitors, respectively. 21 is each amplification circuit 20
A / that receives the biological signal from the
It is a D converter. An A / D converter (not shown) is provided for each amplifier circuit 20 in the A / D converter 21.
Each biological signal is A / D-converted independently and in parallel.

【0015】CALは各増幅回路のゲインをチェックす
るための試験パルスであり、0〜5Vの信号が印加され
る。印加されたCALパルスは、入力段で減衰されて0
〜50mVのパルスとなって各増幅回路20に共通に印
加される。このパルス入力に対する出力を応答を出力側
でチェックすることにより、増幅回路20のテストを行
うことができる。
CAL is a test pulse for checking the gain of each amplifier circuit, and a signal of 0 to 5 V is applied. The applied CAL pulse is attenuated at the input stage to 0.
A pulse of ˜50 mV is commonly applied to each amplifier circuit 20. The amplifier circuit 20 can be tested by checking the response of the output to this pulse input at the output side.

【0016】また、このA/D変換部21には外部から
リセット信号が入るようになっている。各A/D変換器
の出力は、DATA OUTから出力されるようになっ
ている。また、クロックも出力されるようになってい
る。このクロックは、DATAOUTと同期している。
22はこのA/D変換部21を動作させるクロックを発
生する発振子であり、その周波数は1MHz程度であ
る。発振素子としては、例えば水晶が用いられる。この
ように構成された回路の動作を説明すれば、以下のとお
りである。
A reset signal is input to the A / D converter 21 from the outside. The output of each A / D converter is adapted to be output from DATA OUT. The clock is also output. This clock is synchronous with DATAOUT.
Reference numeral 22 is an oscillator that generates a clock for operating the A / D converter 21, and its frequency is about 1 MHz. A crystal, for example, is used as the oscillator. The operation of the circuit thus configured will be described below.

【0017】各関電極ELi(i=1〜6。以下同じ)
からの生体信号は、増幅回路20に入り、増幅される。
ここで、その増幅回路20の動作について詳細に説明す
る。図2の(a)は増幅回路20の構成例を示す図であ
る。関電極ELiからの生体信号は、抵抗R1,コンデ
ンサC1よりなるローパスフィルタ(低域通過フィル
タ)により高域成分が除去され、アンプAiの正入力端
子に入る。
Each function electrode ELi (i = 1 to 6, the same applies hereinafter)
The biological signal from the input device enters the amplification circuit 20 and is amplified.
Here, the operation of the amplifier circuit 20 will be described in detail. FIG. 2A is a diagram showing a configuration example of the amplifier circuit 20. The biological signal from the common electrode ELi has a high-pass component removed by a low-pass filter (low-pass filter) including a resistor R1 and a capacitor C1, and enters the positive input terminal of the amplifier Ai.

【0018】先ず、直流成分の増幅動作について説明す
る。この時には、直流成分についてはコンデンサC2の
ために抵抗R3,コンデンサC2及び抵抗R4はないの
と同じになり、その等価回路は(b)に示すようなもの
となる。この図は、ゲイン1の単なるバッファである。
従って、(a)に示す回路は、直流的にはゲイン1のバ
ッファとして動作することになる。
First, the operation of amplifying the DC component will be described. At this time, the direct current component is the same as that without the resistor R3, the capacitor C2 and the resistor R4 due to the capacitor C2, and the equivalent circuit thereof is as shown in (b). This figure is just a unity gain buffer.
Therefore, the circuit shown in (a) operates as a gain 1 buffer in terms of direct current.

【0019】一方、交流信号に対しては、特定周波数に
おける抵抗R3,コンデンサC2及び抵抗R4よりなる
インピーダンスをR11とすると、その等価回路は
(c)に示すようなものとなる。帰還抵抗をR2とし、
抵抗値の値としてその識別記号をそのまま用いるものと
すると、この時のアンプのゲインは、次式で表される。
On the other hand, for an AC signal, the equivalent circuit is as shown in (c), where R11 is the impedance of the resistor R3, the capacitor C2, and the resistor R4 at a specific frequency. The feedback resistor is R2,
If the identification symbol is used as it is as the resistance value, the gain of the amplifier at this time is expressed by the following equation.

【0020】(R2+R11)/R11 このゲインが(a)に示す抵抗値及びコンデンサ値の場
合に、約50倍程度となる。
(R2 + R11) / R11 In the case of the resistance value and the capacitor value shown in (a), this gain is about 50 times.

【0021】ここで、若し関電極ELiが患者の体表面
から外れたものとする。この結果、増幅回路の入力が浮
いた形となり、オペアンプAiの出力は正方向または負
方向に振り切れる。この振り切れたことをもって、関電
極ELiが外れたことを検出することができる。
Here, it is assumed that the object electrode ELi is off the body surface of the patient. As a result, the input of the amplifier circuit is floated, and the output of the operational amplifier Ai is swung out in the positive direction or the negative direction. The fact that the electrode ELi has come off can be detected based on the fact that it has shaken out.

【0022】また、この増幅回路20では、直流(D
C)ではゲイン1,交流ではゲイン50として機能する
ので、最も入力レンジの広い分極電位V1に対しては増
幅せず、本来の生体信号のみ50倍に増幅する。従っ
て、直流のオフセットとして機能する分極電位V1は後
段のA/D変換部21のA/D変換器の分解能にそれほ
ど影響を与えない。従って、A/D変換器の分解能とし
てそれほど多ビットのものを用いる必要がなくなる。例
えば、12ビット程度でよい。
Further, in this amplifier circuit 20, a direct current (D
In C), the gain functions as 1 and the gain functions as 50 in AC. Therefore, the polarization potential V1 having the widest input range is not amplified, but only the original biological signal is amplified 50 times. Therefore, the polarization potential V1 that functions as a DC offset does not significantly affect the resolution of the A / D converter of the A / D converter 21 in the subsequent stage. Therefore, it is not necessary to use such a multi-bit resolution as the A / D converter. For example, about 12 bits may be sufficient.

【0023】このようにして、増幅回路20で増幅され
た生体信号は、続くA/D変換部21に入ってチャネル
毎に独立のA/D変換器でA/D変換され、ディジタル
データに変換される。このディジタルデータは、DAT
A OUT端子から外部に出力されて、後段のCPU
(図示せず)に入る。
In this way, the biological signal amplified by the amplifier circuit 20 enters the subsequent A / D converter 21 and is A / D converted by an independent A / D converter for each channel and converted into digital data. To be done. This digital data is DAT
It is output from the A OUT terminal to the outside, and the latter CPU
Enter (not shown).

【0024】後段のCPUは、各チャネルからの生体信
号を受けて、分極電位を除去し、本来の電位差信号とし
て生体信号を取り出す誘導演算を行う。この誘導演算に
は、単純に2つのチャネルのデータの差をとる四肢誘導
演算や、演算式の中に重み係数をかける誘導演算があ
る。以下に示す式は、フランク誘導演算と呼ばれるもの
の一例である。
The CPU at the subsequent stage receives the biomedical signal from each channel, removes the polarization potential, and carries out an inductive operation for extracting the biomedical signal as the original potential difference signal. The guidance calculation includes a limb guidance calculation that simply calculates the difference between the data of the two channels, and a guidance calculation that applies a weighting factor to the calculation formula. The formula shown below is an example of what is called a Frank derivation operation.

【0025】 Vx=0.3454M+0.6546F−1.000H Vy=0.6110A+0.1704C−0.7814I Vz=0.2315C+0.2647I+0.3731E−0.7368M −0.1325A 上式で、H,F,A,I,E,M,Cは体表の所定の位
置の検出生体信号を示している。これら7点をいつくか
の抵抗を介して結合し、X,Y,Z誘導の各端子として
いる。ここで、各誘導演算式中の係数を加算すると0に
なるが、これによりコモンモードを排除している。
Vx = 0.3454M + 0.6546F-1.000H Vy = 0.6110A + 0.1704C-0.7814I Vz = 0.2315C + 0.2647I + 0.3731E-0.7368M-0.1325A In the above formula, H, F, A, I, E, M, and C indicate detected biomedical signals at predetermined positions on the body surface. These seven points are connected via some resistors to form X, Y and Z induction terminals. Here, when the coefficients in each of the induction calculation formulas are added, it becomes 0, but this eliminates the common mode.

【0026】上述の実施例では、A/D変換部21とし
て通常のA/D変換器を用いた場合を例にとった。ここ
で、A/D変換器としてΔΣA/D変換器を用いると、
入力段にあからさまにはアンチアリアジングフィルタが
いらなくなるという長所がある。ΔΣA/D変換器は、
ΔΣ変調器とデシメーションフィルタから構成されてい
る。しかしながら、生体信号のディジタル化にΔΣA/
D変換器を用いると、分極電位が一番大きい成分なので
問題が生じる。つまり、デシメーションフィルタにDC
(直流)成分を流すと、そのダイナミックレンジに過大
な要求が課され(ビットが18ビット程度必要にな
る)、寸法も大きくかつ高価なものとなる。
In the above-mentioned embodiment, the case where a normal A / D converter is used as the A / D converter 21 is taken as an example. Here, if a ΔΣ A / D converter is used as the A / D converter,
The advantage is that the anti-aliasing filter is not required in the input stage. The ΔΣ A / D converter is
It is composed of a ΔΣ modulator and a decimation filter. However, for digitizing biomedical signals, ΔΣA /
When a D converter is used, a problem occurs because the polarization potential is the largest component. In other words, DC in the decimation filter
When the (direct current) component is flown, an excessive demand is imposed on the dynamic range (about 18 bits are required), and the size becomes large and expensive.

【0027】図3は本発明の第2の実施例の要部を示す
構成ブロック図である。図において、30は生体信号を
受けるΔΣ変調器、31は該ΔΣ変調器30の出力及び
フィードバック信号を受けて重み付け加算を行う1次結
合器、32は該1次結合器31の出力を受けるデシメー
ションフィルタである。33は該デシメーションフィル
タ32の出力を累積加算する累積加算器で、その出力は
前記1次結合器31にフィードバックされている。この
ように構成された回路の動作を説明すれば、以下のとお
りである。
FIG. 3 is a block diagram showing the essential parts of the second embodiment of the present invention. In the figure, 30 is a ΔΣ modulator that receives a biological signal, 31 is a primary combiner that receives the output of the ΔΣ modulator 30 and a feedback signal and performs weighted addition, and 32 is a decimation that receives the output of the primary combiner 31. It is a filter. A cumulative adder 33 cumulatively adds the output of the decimation filter 32, and its output is fed back to the primary combiner 31. The operation of the circuit thus configured will be described below.

【0028】ΔΣ変調器30に入った生体信号は、該変
調器の作用により公知の如くパルス密度変調信号に変換
される。その出力は、1次結合器31に入り、重み付け
加算が行われる。1次結合器31の出力はデシメーショ
ンフィルタ32に入り、クロックに同期してビットシリ
アルなデータがディジタル信号として出力される。ここ
で、デシメーションフィルタ32の出力は、累積加算器
33に入り累積加算される。その加算結果が、1次結合
器31にフィードバックされる。
The biological signal that has entered the ΔΣ modulator 30 is converted into a pulse density modulated signal by a known operation of the modulator. The output enters the primary combiner 31 and weighted addition is performed. The output of the primary combiner 31 enters the decimation filter 32, and bit serial data is output as a digital signal in synchronization with the clock. Here, the output of the decimation filter 32 enters the cumulative adder 33 and is cumulatively added. The addition result is fed back to the primary combiner 31.

【0029】1次結合器31は、ΔΣ変調器30の出力
から累積加算器33の出力を減算するような演算を行
う。この結果、デシメーションフィルタ32からは、分
極電位を含む直流オフセット成分が除去された生体信号
のみのディジタル信号が得られる。この結果、デシメー
ションフィルタ32に過大な負担がかかることがなくな
る。
The primary combiner 31 performs an operation of subtracting the output of the cumulative adder 33 from the output of the ΔΣ modulator 30. As a result, from the decimation filter 32, a digital signal containing only the biological signal from which the DC offset component including the polarization potential has been removed is obtained. As a result, the decimation filter 32 is not overloaded.

【0030】ここで、1次結合器31の係数列は、処理
実行中の任意の時点で迅速に書き替え可能でなければな
らない。そして、係数列の絶対値の和は1、加算平均値
は0である。加算平均値を0にすることにより、コモン
モード成分が除去される。また、累積加算器33のフィ
ードバック時の係数を自由に書き替え可能にしておけ
ば、いわゆるインストの機能を実現することができる。
Here, the coefficient string of the primary combiner 31 must be rewritable quickly at any point during the execution of processing. The sum of the absolute values of the coefficient sequence is 1, and the arithmetic mean value is 0. By setting the arithmetic mean value to 0, the common mode component is removed. If the coefficient of the cumulative adder 33 at the time of feedback can be freely rewritten, a so-called instrument function can be realized.

【0031】図4は本発明の第2の実施例の全体構成例
を示すブロック図である。図3と同一のものは、同一の
符号を付して示す。図において、破線で囲った部分は必
要に応じて集積回路化される。また、図において、EL
1〜EL6までは関電極、EL7は不関電極である。関
電極ELiは、RF周波数成分除去用のRCフィルタ
(抵抗10KΩとコンデンサ330pFで構成される回
路)を介してΔΣ変調器30に入っている。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. In the figure, the part surrounded by the broken line is integrated into a circuit as required. In the figure, EL
1 to EL6 are related electrodes, and EL7 is an indifferent electrode. The function electrode ELi enters the ΔΣ modulator 30 via an RC filter (a circuit composed of a resistor 10 KΩ and a capacitor 330 pF) for removing the RF frequency component.

【0032】このΔΣ変調器30は、チャネル毎に設け
られている。即ち、この実施例では6個設けられてい
る。不関電極EL7は、Vref/2(VrefはA/
D変換器の基準電圧)の電位に接続されている。各ΔΣ
変調器30の出力は、3個の1次結合器31にそれぞれ
入っている。
The ΔΣ modulator 30 is provided for each channel. That is, six are provided in this embodiment. The indifferent electrode EL7 is Vref / 2 (Vref is A /
It is connected to the potential of the reference voltage of the D converter). Each ΔΣ
The output of the modulator 30 is input to each of the three primary combiners 31.

【0033】32は各1次結合器31の出力を受けるデ
シメーションフィルタである。このデシメーションフィ
ルタ32の必要数は、出力側で要求される並列チャネル
数(図の場合は3)と等しくなるように設けられてお
り、電極数とは異なる。これらデシメーションフィルタ
32の出力ビット数としては、例えば12〜16ビット
程度が用いられる。φ0 は動作クロックでり、ΔΣ変調
器30とデシメーションフィルタ32に入っている。
A decimation filter 32 receives the output of each primary combiner 31. The required number of the decimation filters 32 is provided so as to be equal to the number of parallel channels (3 in the figure) required on the output side, and is different from the number of electrodes. As the output bit number of these decimation filters 32, for example, about 12 to 16 bits are used. φ 0 is an operation clock, and is included in the ΔΣ modulator 30 and the decimation filter 32.

【0034】34は3個のデシメーションフィルタ32
のパラレル出力を受けてシリアル出力に変換するパラ/
シリ変換器である。該パラ/シリ変換器34からは1ビ
ットのシリアル信号が出力され、例えばDSP(ディジ
タル・シグナル・プロセッサ)に接続され、所望の種々
の解析処理が行われる。該パラ/シリ変換器34には、
パラ/シリ変換用のトランスファークロックφ1 及びシ
フトクロックが入り、また拡張用のシリアルデータが他
の装置から入るようになっている。これら信号のうち、
トランスファークロックは、デシメーションフィルタ3
2にA/D変換スタート信号として入っている。
Reference numeral 34 designates three decimation filters 32.
Of the parallel output of the /
It is a series converter. A 1-bit serial signal is output from the parallel / serial converter 34 and is connected to, for example, a DSP (digital signal processor) to perform various desired analysis processes. The para / serial converter 34 includes:
A transfer clock φ1 for parallel / serial conversion and a shift clock are input, and serial data for expansion is input from another device. Of these signals,
The transfer clock is the decimation filter 3
2 is input as an A / D conversion start signal.

【0035】33は各デシメーションフィルタ32から
の出力信号を受けて累積加算する累積加算器である。こ
れら累積加算器33の出力は、前記各1次結合器31に
フィードバックされている。なお、図に示す回路を動作
させるための電源電圧Vccとしては、低消費電力化を
はかるために2.7V〜3.3V程度が用いられる。電
源系統は、ノイズやビット除去のためアナログ系とディ
ジタル系とで別々に分かれている。
A cumulative adder 33 receives the output signals from the decimation filters 32 and cumulatively adds the signals. The outputs of the cumulative adders 33 are fed back to the respective primary combiners 31. As the power supply voltage Vcc for operating the circuit shown in the figure, about 2.7 V to 3.3 V is used to reduce power consumption. The power supply system is divided into an analog system and a digital system to remove noise and bits.

【0036】このように構成された回路の各部の動作
は、図3について説明したとおりである。なお、この実
施例において、1次結合器31とデシメーションフィル
タ32とで、係数可変のデシメーションフィルタと見な
すこともできる。
The operation of each part of the circuit thus configured is as described with reference to FIG. In this embodiment, the primary combiner 31 and the decimation filter 32 can be regarded as a coefficient variable decimation filter.

【0037】図5は本発明の第3の実施例の要部を示す
構成ブロック図である。この実施例は、図3に示す実施
例と比較すると分かるように、累積加算器33の累積加
算用の入力をデシメーションフィルタ32の出力側では
なく、1次結合器31の出力からもってくるようにした
ものである。このように構成しても、図3の実施例と同
様の動作が期待できる。
FIG. 5 is a block diagram showing the essential parts of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, as can be seen by comparing with the embodiment shown in FIG. 3, the input for cumulative addition of the cumulative adder 33 is obtained not from the output side of the decimation filter 32 but from the output of the primary combiner 31. It was done. Even with this configuration, the same operation as that of the embodiment of FIG. 3 can be expected.

【0038】前述したように、生体信号をA/D変換器
を用いてディジタル信号に変換する場合、関電極から入
ってくる信号の一番大きい成分は、直流の分極電位V1
である(図11参照)。この分極電位の影響を排除し
て、A/D変換を行う他の有効な方法は、生体信号は時
間的に変化するという点に着目することにより実現でき
る。つまり、関電極からの信号を微分して変化分を抽出
し、その微分出力をA/D変換器でディジタル信号に変
換し、最後に積分して正しいディジタル信号を得るとい
うものである。
As described above, when the biological signal is converted into the digital signal by using the A / D converter, the largest component of the signal coming from the gate electrode is the direct current polarization potential V1.
(See FIG. 11). Another effective method of performing A / D conversion by eliminating the influence of the polarization potential can be realized by focusing on the fact that the biological signal changes with time. That is, the signal from the related electrode is differentiated to extract a variation, the differentiated output is converted into a digital signal by an A / D converter, and finally integrated to obtain a correct digital signal.

【0039】図6は本発明の第4の実施例を示す構成ブ
ロック図である。図において、40は関電極ELiから
の生体信号を微分する微分回路、41は該微分回路40
の出力を受けるΔΣ変調器、42はこれらΔΣ変調器4
1の出力を受ける1次結合器、43は該1次結合器42
の出力をうけるデシメーションフィルタである。43a
はデシメーションフィルタ43内に設けた積分器であ
る。ΔΣ変調器41,1次結合器42及びデシメーショ
ンフィルタ43とでΔΣA/D変換器を構成している。
このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の
とおりである。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention. In the figure, 40 is a differentiating circuit for differentiating a biological signal from the electrode ELi, and 41 is the differentiating circuit 40.
Is a ΔΣ modulator, and 42 is the ΔΣ modulator 4
1 is a primary combiner for receiving the output of 1, and 43 is the primary combiner 42
Is a decimation filter that receives the output of. 43a
Is an integrator provided in the decimation filter 43. The ΔΣ modulator 41, the primary combiner 42 and the decimation filter 43 form a ΔΣ A / D converter.
The operation of the circuit thus configured will be described below.

【0040】各関電極ELiからの生体信号はそれぞれ
の微分回路40に入って微分される。従って、生体信号
の変化分のみが抽出されることになる。この微分回路4
0の出力は、ΔΣ変調器41に入り、変調を受ける。こ
れらΔΣ変調器41の出力は、続く1次結合器42に入
って係数加算演算が行われる。そして、該1次結合器4
2の出力はデシメーションフィルタ43に入り、積分器
43aを経てディジタル信号として取り出される。本発
明によれば、積分器43aをデシメーションフィルタ4
3の内部に取り込んだことにより、回路構成が簡単にな
る。
The biological signals from the respective electrodes ELi enter the differentiating circuits 40 and are differentiated. Therefore, only the change amount of the biological signal is extracted. This differentiation circuit 4
The output of 0 enters the ΔΣ modulator 41 and is modulated. The outputs of these ΔΣ modulators 41 enter the subsequent primary combiner 42 and the coefficient addition operation is performed. Then, the primary combiner 4
The output of 2 enters the decimation filter 43, and is taken out as a digital signal through the integrator 43a. According to the present invention, the integrator 43a is connected to the decimation filter 4
The circuit configuration is simplified by incorporating it into the inside of 3.

【0041】図7は第4の実施例の具体的構成例を示す
回路図である。図6と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、コンデンサC10と抵抗R11と
で微分回路40を構成している。抵抗R10とコンデン
サC11は高周波成分を除去するローパスフィルタであ
る。オペアンプU10,DタイプフリップフロップU1
1,帰還抵抗R12,コンデンサC12とでΔΣ変調器
41を構成している。U12は積分機能を具備するデシ
メーションフィルタとしてのアップダウンカウンタ43
である。フリップフロップU11にはインバータGで反
転されれたクロックが、アップダウンカウンタU12に
はクロックがそのまま入力されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a concrete configuration example of the fourth embodiment. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals. In the figure, a differentiating circuit 40 is configured by a capacitor C10 and a resistor R11. The resistor R10 and the capacitor C11 are low-pass filters that remove high frequency components. Operational amplifier U10, D type flip-flop U1
A feedback resistor R12 and a capacitor C12 form a ΔΣ modulator 41. U12 is an up / down counter 43 as a decimation filter having an integration function.
Is. The clock inverted by the inverter G is input to the flip-flop U11, and the clock is input to the up / down counter U12 as it is.

【0042】このように構成された回路において、デシ
メーションフィルタ43として、ただのアップダウンカ
ウンタ43を、変換期間毎にクリアせずに用いる。DC
成分を含む信号を処理しようとすると、必ずある期間毎
にカウンタをクリアしてやる必要がある。それ故に、い
つでも結果を読みにいくという訳にいかず、一定周期で
読込んではクリアする処理を繰り返す必要がある。そこ
で、このような処理を不要とするために、DC成分をカ
ットし、更にカウンタの積分器としての性質が帳消しに
なるように、入力をΔΣ変調器41に入れる前にアナロ
グ微分してやる。そうすると、カウンタ43は原理上は
上りと下りが釣り合って落ち着く。
In the circuit configured as described above, only the up / down counter 43 is used as the decimation filter 43 without being cleared in each conversion period. DC
When processing a signal containing a component, it is necessary to clear the counter every certain period. Therefore, it is not possible to always read the result, and it is necessary to repeat the process of reading and clearing the result at a fixed cycle. Therefore, in order to eliminate such a process, the DC component is cut, and the analog differentiation is performed before the input is put into the ΔΣ modulator 41 so that the property of the counter as the integrator is canceled. Then, in principle, the counter 43 balances up and down and becomes stable.

【0043】ΔΣ変調器41の入力部での微分とアップ
ダウンカウンタ43による積分が釣り合って、カウンタ
の読みは交流信号としては入力信号を辿るものなる。従
って、いつカウンタ43の出力を読みに行ってもその出
力は正しい入力値を与える。
The differentiation at the input of the ΔΣ modulator 41 and the integration by the up / down counter 43 are balanced, and the counter reading follows the input signal as an AC signal. Therefore, whenever the output of the counter 43 is read, the output gives the correct input value.

【0044】ΔΣA/D変換器は、ΔΣ変調器の後に続
くデシメーションフィルタの特性がその全体の精度を決
定的に決める。従来では、このデシメーションフィルタ
としては、区間重みづけ移動平均器とか、トランズバー
サルフィルタが用いられる。最も簡単には、前述したよ
うなただのアップダウンカウンタを用いてもよい。
In the ΔΣ A / D converter, the characteristics of the decimation filter following the ΔΣ modulator decisively determine the accuracy of the entire device. Conventionally, an interval weighted moving averager or a transversal filter is used as the decimation filter. In the simplest case, a simple up / down counter as described above may be used.

【0045】この第4の発明によれば、A/D変換器が
扱う生体信号のダイナミックレンジを有効に制限しつ
つ、全体としては広いダイナミックレンジに対応するこ
とができる。従って、8〜12ビット程度のA/D変換
器を用いても電極電位の直接変換ができるようになる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to effectively limit the dynamic range of the biomedical signal handled by the A / D converter and to cope with a wide dynamic range as a whole. Therefore, it becomes possible to directly convert the electrode potential using an A / D converter of about 8 to 12 bits.

【0046】前記A/D変換器としてΔΣA/D変換器
を用いた場合、放送電波等の連続波(CW)等が回路に
影響を与えぬように、関電極信号の出力にECGアンプ
の入力段にローパスフィルタ(例えば図2のR1とC
1)を挿入することが多い。このローパスフィルタによ
り連続波が回路内に侵入してくることを防止している。
しかしながら、回路構成の簡略化という面から見ると、
ローパスフィルタ1個でもそれが多チャネルにわたると
部品点数の増大につながることとなる。
When a ΔΣ A / D converter is used as the A / D converter, the input of the ECG amplifier is input to the output of the target electrode signal so that the continuous wave (CW) such as broadcast radio waves does not affect the circuit. A low-pass filter (for example, R1 and C in FIG. 2)
1) is often inserted. This low-pass filter prevents continuous waves from entering the circuit.
However, from the perspective of simplifying the circuit configuration,
Even with one low-pass filter, if it covers many channels, the number of parts will increase.

【0047】このような問題をなくすためには、ローパ
スフィルタを削除する必要がある。しかしながら、この
ローパスフィルタをなくすと、サンプリングクロックと
の間でビートが発生するおそれがある。このビートをな
くすためには、ΔΣ変調器及びデシメーションフィルタ
に印加するクロックを拡散スペクトル信号とすればよ
い。そのためには、例えばクロックの周波数を無害な程
度にわずかにFM変調さてやるのが有効な手段の一つで
ある。この結果、クロックとビートを引き起こす成分
は、スペクトル拡散されて目だたなくなる。
In order to eliminate such a problem, it is necessary to eliminate the low pass filter. However, if this low-pass filter is eliminated, beats may occur with the sampling clock. In order to eliminate this beat, the clock applied to the ΔΣ modulator and the decimation filter may be a spread spectrum signal. For that purpose, for example, it is effective to slightly modulate the frequency of the clock so as to be harmless. As a result, the components that cause clocks and beats are spread out and obscured.

【0048】図8は本発明の第5の実施例の要部を示す
構成ブロック図である。図6と同一のものは、同一の符
号を付して示す。図において、40は入力した生体信号
を微分する微分回路、41は該微分回路40の出力を受
けるΔΣ変調器、43は該ΔΣ変調器41の出力を受け
るアップダウンカウンタである。このアップダウンカウ
ンタ43は、前述したようにデシメーションフィルタと
積分器の機能を兼ねている。
FIG. 8 is a block diagram showing the essential parts of the fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals. In the figure, 40 is a differentiating circuit for differentiating an input biological signal, 41 is a ΔΣ modulator for receiving the output of the differentiating circuit 40, and 43 is an up-down counter for receiving the output of the ΔΣ modulator 41. The up / down counter 43 has the functions of the decimation filter and the integrator as described above.

【0049】45は該アップダウンカウンタ43の出力
と基準値とを比較する比較器、50はアップダウンカウ
ンタ43の出力をディジタルデータ出力として受けるC
PUである。このCPU50は、比較器45からの比較
結果を割込信号として受けてアップダウンカウンタ43
にクリア信号を出力するようになっている。クロック
は、ΔΣ変調器41とアップダウンカウンタ43に入っ
ている。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。
Reference numeral 45 is a comparator for comparing the output of the up / down counter 43 with a reference value, and 50 is a C for receiving the output of the up / down counter 43 as a digital data output.
It is PU. The CPU 50 receives the comparison result from the comparator 45 as an interrupt signal and receives the up / down counter 43.
A clear signal is output to. The clock is input to the ΔΣ modulator 41 and the up / down counter 43. The operation of the circuit thus configured will be described below.

【0050】アップダウンカウンタ43からは、生体信
号の変化に対応したディジタルデータが出力される。こ
のアップダウンカウンタ43の出力は、比較器45に入
り、基準値と常時比較される。この基準値は、その値よ
りも出力変化が小さい時には前の値を保持するように働
くものである。図9を用いて説明する。図に示す波形は
生体信号波形、図の縦線はサンプリング周期を示してい
る。このサンプリング周期毎にA/D変換器はディジタ
ルデータを出力するが、その変化がゆるやかな部分はデ
ータとして取り込んでもそれほど情報を持っている訳で
はない。
The up / down counter 43 outputs digital data corresponding to the change of the biological signal. The output of the up / down counter 43 enters the comparator 45 and is constantly compared with the reference value. This reference value serves to retain the previous value when the output change is smaller than that value. This will be described with reference to FIG. The waveform shown in the figure shows the biological signal waveform, and the vertical line in the figure shows the sampling period. Although the A / D converter outputs digital data at each sampling cycle, even if the portion where the change is gentle is taken in as data, it does not have much information.

【0051】そこで、変化がゆるやかな部分について
は、前のデータをその点の値として用いるようにする。
その変化が大きくなり、基準値を越えた時には、比較器
45はCPU50に割込信号を発生する。CPU50
は、この割込信号を受けると、アップダウンカウンタ4
3をクリアする。この結果、そのサンプリング点におけ
る新たなデータを得るようにする。このように、ゆるや
かな変化の点のデータ採取をスキップすることにより、
データ圧縮を図ることができる。図9の場合を例にとる
と、図の●印で示した点はデータ採取点、×印で示した
点はデータを間引いた点である。間引いたデータの数だ
けデータの圧縮が図れることになる。このデータ圧縮方
式は、図1に示す実施例回路,図3に示す実施例回路及
び図5に示す実施例回路のいずれにも適用することがで
きる。
Therefore, for the part where the change is gradual, the previous data is used as the value at that point.
When the change becomes large and exceeds the reference value, the comparator 45 generates an interrupt signal to the CPU 50. CPU50
Receives the interrupt signal, the up / down counter 4
Complete 3. As a result, new data is obtained at that sampling point. In this way, by skipping the data collection of points of gradual changes,
Data compression can be achieved. Taking the case of FIG. 9 as an example, the points indicated by ● in the figure are data sampling points, and the points indicated by × are thinned data points. Data can be compressed by the number of thinned data. This data compression method can be applied to any of the embodiment circuit shown in FIG. 1, the embodiment circuit shown in FIG. 3, and the embodiment circuit shown in FIG.

【0052】図10は本発明の第6の実施例の要部を示
す構成ブロック図である。図において、50は複数チャ
ネルからの入力(生体信号)を受けるΔΣ変調器、51
は各ΔΣ変調器50からのパラレル出力を受けてシリア
ル信号に変換するパラ/シリ変換器、52は該パラ/シ
リ変換器51の出力を受けるデシメーションフィルタで
ある。ここで、φ1 はΔΣ変調器50の動作クロック
(第1クロック)で、このクロックはパラ/シリ変換器
51にデータ取り込みクロックとして入っている。ま
た、φ2 はデシメーションフィルタ52の動作クロック
(第2クロック)であり、前記クロックφ1 とはφ2 =
nφ1 の関係がある。この第2クロックは、前記パラ/
シリ変換器51に送り出しクロックとして入っている。
このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の
とおりである。
FIG. 10 is a block diagram showing the essential parts of the sixth embodiment of the present invention. In the figure, 50 is a ΔΣ modulator that receives inputs (biological signals) from a plurality of channels, 51
Is a para / serial converter that receives the parallel output from each ΔΣ modulator 50 and converts it into a serial signal, and 52 is a decimation filter that receives the output of the para / serial converter 51. Here, φ1 is an operation clock (first clock) of the ΔΣ modulator 50, and this clock is input to the parallel / serial converter 51 as a data acquisition clock. Further, φ2 is an operation clock (second clock) of the decimation filter 52, and the clock φ1 is φ2 =
There is a relationship of nφ1. This second clock is
It is sent to the serial converter 51 as a sending clock.
The operation of the circuit thus configured will be described below.

【0053】この第6の実施例は、以下のような原理に
基づいてなされたものである。この原理は、ΔΣ変調器
50の動作クロックφ1 と、後段のデシメーションフィ
ルタ52の動作クロックφ2 とは全く独立でもかまわな
いというものである。その理由は、ΔΣ変調器50の出
力は、“1”と“0”の確率密度変調になっており、
“1”と“0”の出現頻度は、大局的に見れば後段のデ
シメーションフィルタのクロックには依存しないからで
ある。
The sixth embodiment is based on the following principle. The principle is that the operation clock φ1 of the ΔΣ modulator 50 and the operation clock φ2 of the decimation filter 52 in the subsequent stage may be completely independent. The reason is that the output of the ΔΣ modulator 50 is the probability density modulation of “1” and “0”,
This is because the appearance frequencies of "1" and "0" do not depend on the clock of the decimation filter in the subsequent stage, from a broad perspective.

【0054】そこで、図10に示すようにn個のΔΣ変
調器50があり、共通のクロックφ1 で動作し、続くデ
シメーションフィルタ52の入力が1ビット/語ででき
ている場合、ΔΣ変調器50の共通クロックφ1 をデシ
メーションフィルタ52の取り込みクロックφ2 の1/
nとし(逆に言えば第2のクロックφ2 を第1のクロッ
クφ1 のn倍とし)、その1周期毎にnチャネル分の出
力をパラ/シリ変換器51でシリアル変換し、順に1ビ
ット/語のデシメーションフィルタ52の入力とする。
この結果、デシメーションフィルタ52からは、全ての
チャネルを平等に扱って単純平均した値が得られる。一
般に、デシメーションフィルタ52の方は、ディジタル
回路であるので、処理速度を上げやすいが、アナログ部
を含むΔΣ変調器50側においては、むやみに処理速度
を上げることができない。故に、このような直列化をし
てでもデシメーションフィルタ52の処理速度を速くし
た方が適応しやすい。
Therefore, if there are n ΔΣ modulators 50 as shown in FIG. 10 and they operate with a common clock φ1, and the input of the subsequent decimation filter 52 is 1 bit / word, the ΔΣ modulator 50 Of the common clock φ1 of the decimation filter 52
n (conversely, the second clock .phi.2 is n times the first clock .phi.1), and the output of n channels is serially converted by the para / serial converter 51 for each cycle, and 1 bit / It is input to the word decimation filter 52.
As a result, the decimation filter 52 obtains a simple average value by treating all channels equally. Generally, since the decimation filter 52 is a digital circuit, it is easy to increase the processing speed, but on the ΔΣ modulator 50 side including the analog portion, the processing speed cannot be increased unnecessarily. Therefore, even if such serialization is performed, it is easier to adapt by increasing the processing speed of the decimation filter 52.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば回路構成の簡単な生体信号採取装置を提供するこ
とができ、実用上の効果が大きい。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a biological signal sampling device having a simple circuit configuration, which has a large practical effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の要部を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】増幅回路の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier circuit.

【図3】本発明の第2の実施例の要部を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a configuration block diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の全体構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例の要部を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram showing a main part of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例の要部を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a configuration block diagram showing a main part of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例の具体的構成例を示す回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施例の要部を示す構成ブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a configuration block diagram showing a main part of a fifth embodiment of the present invention.

【図9】データ圧縮の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of data compression.

【図10】本発明の第6の実施例の要部を示す構成ブロ
ック図である。
FIG. 10 is a configuration block diagram showing a main part of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】電極の取り付け例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of attachment of electrodes.

【図12】生体信号の検出波形例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a detected waveform of a biological signal.

【図13】従来の生体信号採取装置の回路例を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing a circuit example of a conventional biological signal sampling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 増幅回路 21 A/D変換部 22 発振子 EL1〜EL6 関電極 EL7 不関電極 EL8 グラウンド電極 20 Amplification circuit 21 A / D converter 22 Oscillator EL1-EL6 Related electrode EL7 Indifferent electrode EL8 Ground electrode

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の関電極からの複数のチャネルの信
号を受けて記録する生体信号採取装置において、 各関電極からの生体信号を受けるECGアンプとして直
流的なゲインが略1程度、交流的なゲインが数十程度の
アンプを用いたことを特徴とする生体信号採取装置。
1. A biological signal collecting apparatus for receiving and recording signals of a plurality of channels from a plurality of electrodes, wherein an ECG amplifier for receiving a biological signal from each of the electrodes has a DC gain of about 1 and an AC gain. A biomedical signal collecting device using an amplifier having a large gain of about several tens.
【請求項2】 前記ECGアンプが正側又は負側に振り
切れたことを検出して、関電極の外れを見つけるように
したことを特徴とする請求項1記載の生体信号採取装
置。
2. The biological signal collecting apparatus according to claim 1, wherein the ECG amplifier detects the fact that the ECG amplifier has been swung to the positive side or the negative side, and finds the deviation of the related electrode.
【請求項3】 前記各ECGアンプの出力をそれぞれ独
立にA/D変換し、それぞれのA/D変換出力をマイク
ロプロセッサにより誘導演算することにより、分極電位
を除去して生体信号のみを抽出するようにしたことを特
徴とする請求項1記載の生体信号採取装置。
3. The polarization potential is removed and only the biological signal is extracted by A / D converting the outputs of the respective ECG amplifiers independently and inductively calculating the respective A / D converted outputs by a microprocessor. The biological signal collecting apparatus according to claim 1, characterized in that.
【請求項4】 関電極からの生体信号をディジタルデー
タに変換するA/D変換器としてΔΣ変調器とデシメー
ションフィルタよりなるΔΣA/D変換器を用い、 かつ、デシメーションフィルタの出力を累積加算する累
積加算器を設け、 この累積加算器の出力を、ΔΣ変調器とデシメーション
フィルタの間に挿入した1次結合器にフィードバックす
ることにより、直流的な分極電位を含む直流成分を除去
するようにしたことを特徴とする生体信号採取装置。
4. An accumulator that uses a ΔΣ modulator and a ΔΣ A / D converter composed of a decimation filter as an A / D converter that converts a biological signal from a related electrode into digital data, and that cumulatively adds the output of the decimation filter. An adder is provided, and the output of this cumulative adder is fed back to the primary combiner inserted between the ΔΣ modulator and the decimation filter to remove the DC component including the DC polarization potential. A biological signal collecting device characterized by the above.
【請求項5】 前記1次結合器の出力を累積加算器に入
れ、該累積加算器の出力を1次結合器にフィードバック
するようにしたことを特徴とする請求項4記載の生体信
号採取装置。
5. The biological signal sampling apparatus according to claim 4, wherein the output of the primary combiner is put into a cumulative adder, and the output of the cumulative adder is fed back to the primary combiner. .
【請求項6】 前記1次結合器とデシメーションフィル
タの数は、出力信号の数に合わせたものとし、前記累積
加算器の出力を1次結合器にフィードバックする時の係
数を自由に変えられるようにしたことを特徴とする請求
項4記載の生体信号採取装置。
6. The number of primary combiners and decimation filters is set to match the number of output signals, and the coefficient when feeding back the output of the cumulative adder to the primary combiner can be freely changed. The biological signal collecting device according to claim 4, wherein
【請求項7】 関電極からの生体信号をディジタルデー
タに変換するA/D変換器としてΔΣ変調器とデシメー
ションフィルタよりなるΔΣA/D変換器を用い、 関電極からの生体信号を微分回路で微分した後、前記A
/D変換器を用いてA/D変換し、その結果をディジタ
ル的に積分して出力データとするものにおいて、 前記積分機能をΔΣA/D変換器のデシメーションフィ
ルタの内部に含めるようにしたことを特徴とする生体信
号採取装置。
7. A differential signal comprising a ΔΣ modulator and a ΔΣ A / D converter composed of a decimation filter is used as an A / D converter for converting the biological signal from the Seki electrode into digital data, and the biological signal from the Seki electrode is differentiated by a differentiating circuit. After doing the above
A / D conversion is performed using a / D converter, and the result is digitally integrated to obtain output data. The integration function is included in the decimation filter of the ΔΣ A / D converter. Characteristic biological signal sampling device.
【請求項8】 連続妨害波に対する影響を除去するた
め、ΔΣ変調器及びデシメーションフィルタに印加する
クロックを拡散スペクトル信号としたことを特徴とする
請求項4又は7記載の生体信号採取装置。
8. The biological signal sampling apparatus according to claim 4, wherein the clock applied to the ΔΣ modulator and the decimation filter is a spread spectrum signal in order to remove the influence on the continuous interference wave.
【請求項9】 前記A/D変換器として、入力信号の変
化分をモニタし、その変化分が基準値に満たない場合に
は、データとして取り込まないようにすることによりデ
ータ圧縮を図った請求項1又は4又は7記載の生体信号
採取装置。
9. The A / D converter monitors the amount of change in the input signal, and if the amount of change does not reach a reference value, the data is not captured as data, thereby achieving data compression. Item 10. The biological signal sampling device according to item 1 or 4 or 7.
【請求項10】 前記関電極の生体信号を微分回路で微
分した後、ΔΣA/D変調器に入れ、 デシメーションフィルタとして、アップダウンカウンタ
を用い、前記ΔΣ変調器の出力をこのアップダウンに入
れてやるようにしたことを特徴とする請求項4又は7記
載の生体信号採取装置。
10. A biological signal of the relevant electrode is differentiated by a differentiating circuit, which is then put into a ΔΣ A / D modulator, an up / down counter is used as a decimation filter, and the output of the ΔΣ modulator is put into this up / down. The biological signal collecting device according to claim 4, wherein the biological signal collecting device is configured to be performed.
【請求項11】 前記ΔΣA/D変換器を構成するΔΣ
変調器とデシメーションフィルタのそれぞれを、周波数
の異なる非同期のクロックで動作させるようにしたこと
を特徴とする請求項4又は7記載の生体信号採取装置。
11. A ΔΣ constituting the ΔΣ A / D converter.
The biological signal sampling apparatus according to claim 4 or 7, wherein each of the modulator and the decimation filter is operated by an asynchronous clock having a different frequency.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002282230A (en) * 2001-03-23 2002-10-02 Fukuda Denshi Co Ltd Biological information collecting device, biological information data processing device and method of processing
JP2010008340A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Osaki Electric Co Ltd Current sensor circuit for coil
WO2014054586A1 (en) 2012-10-02 2014-04-10 独立行政法人科学技術振興機構 Signal detection device and signal detection method
WO2014126223A1 (en) 2013-02-15 2014-08-21 独立行政法人科学技術振興機構 Signal detection device, signal detection method and method for manufacturing signal detection device
JP5624669B2 (en) * 2011-02-28 2014-11-12 日本光電工業株式会社 Bioelectric signal measuring device
WO2016054274A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 The Regents Of The University Of California High dyamic range sensing front-end for neural signal recording systems
JP2019510600A (en) * 2016-02-22 2019-04-18 ノイロループ・ゲー・エム・ベー・ハーNeuroloop Gmbh Digital biopotential acquisition system with 8 channels
US11025215B2 (en) 2016-12-07 2021-06-01 The Regents Of The University Of California High input impedance, high dynamic range, common-mode-interferer tolerant sensing front-end for neuromodulation systems

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002282230A (en) * 2001-03-23 2002-10-02 Fukuda Denshi Co Ltd Biological information collecting device, biological information data processing device and method of processing
JP2010008340A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Osaki Electric Co Ltd Current sensor circuit for coil
JP5624669B2 (en) * 2011-02-28 2014-11-12 日本光電工業株式会社 Bioelectric signal measuring device
WO2014054586A1 (en) 2012-10-02 2014-04-10 独立行政法人科学技術振興機構 Signal detection device and signal detection method
US10295367B2 (en) 2012-10-02 2019-05-21 Japan Science And Technology Agency Signal detection device and signal detection method
WO2014126223A1 (en) 2013-02-15 2014-08-21 独立行政法人科学技術振興機構 Signal detection device, signal detection method and method for manufacturing signal detection device
US10413247B2 (en) 2013-02-15 2019-09-17 Japan Science And Technology Agency Signal detection device, signal detection method, and method of manufacturing signal detection device
WO2016054274A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 The Regents Of The University Of California High dyamic range sensing front-end for neural signal recording systems
US10778165B2 (en) 2014-09-30 2020-09-15 The Regents Of The University Of California High dynamic range sensing front-end for neural signal recording systems
JP2019510600A (en) * 2016-02-22 2019-04-18 ノイロループ・ゲー・エム・ベー・ハーNeuroloop Gmbh Digital biopotential acquisition system with 8 channels
US11123000B2 (en) 2016-02-22 2021-09-21 Neuroloop GmbH Digital biopotential acquisition system having 8 channels
US11025215B2 (en) 2016-12-07 2021-06-01 The Regents Of The University Of California High input impedance, high dynamic range, common-mode-interferer tolerant sensing front-end for neuromodulation systems

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