JPH0824670B2 - ECG auto-drift cancellation circuit - Google Patents

ECG auto-drift cancellation circuit

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JPH0824670B2
JPH0824670B2 JP5132077A JP13207793A JPH0824670B2 JP H0824670 B2 JPH0824670 B2 JP H0824670B2 JP 5132077 A JP5132077 A JP 5132077A JP 13207793 A JP13207793 A JP 13207793A JP H0824670 B2 JPH0824670 B2 JP H0824670B2
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JP
Japan
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output
main amplifier
low
circuit
converter
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学 細谷
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は心電計あるいは心電図解
析装置の心電図入力部に関し、特に入力の低周波成分に
よるドリフトをキャンセルするキャンセル回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrocardiogram input section of an electrocardiograph or an electrocardiogram analyzer, and more particularly to a cancel circuit for canceling drift due to a low frequency component of the input.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の心電計は、測定中の被検者の体動
あるいは体表面と心電図電極間で発生する分極電圧等に
より発生する、本来の心電図測定には不要な入力の低周
波成分も前置増幅器により増幅されてしまう。このた
め、次段の主増幅器の入力ダイナミックレンジを上げる
ために、図2に示すように前置増幅器と主増幅器の結合
はコンデンサと抵抗によるAC結合(低域遮断フィル
タ)となっており、心電図入力部の低域遮断周波数は、
このAC結合部を構成する1次フィルタ(コンデンサと
抵抗による部分フィルタ)により決定され、通常心電計
の規格(低域遮断周波数<0.05Hz)を満足させる
ために、コンデンサと抵抗の値は例えば、コンデンサ=
1μ以下±5%、抵抗=3.3MΩ±1%等の値で選定
しAC結合部を構成していた。
2. Description of the Related Art A conventional electrocardiograph is a low-frequency input which is not necessary for an original electrocardiogram measurement, which is generated by body movement of a subject under measurement or a polarization voltage generated between a body surface and an electrocardiogram electrode. The components are also amplified by the preamplifier. Therefore, in order to increase the input dynamic range of the main amplifier in the next stage, the preamplifier and the main amplifier are AC-coupled by a capacitor and a resistor (low-pass cutoff filter) as shown in FIG. The low cutoff frequency of the input part is
In order to satisfy the standard of ECG (low cutoff frequency <0.05Hz), which is determined by the primary filter (partial filter consisting of capacitor and resistor) that constitutes this AC coupling part, the values of the capacitor and resistor are For example, capacitor =
The AC coupling portion was configured by selecting values such as 1 μ or less ± 5% and resistance = 3.3 MΩ ± 1%.

【0003】低域遮断フィルタであるAC結合部で低周
波成分がカットされた前置増幅器の出力は主増幅器に入
力され、A/D変換器の有効変換レベルまで増幅され、
A/D変換器に入力され、心電図の形成に供される構成
となっていた。また、増幅器の帯域中、望ましくない帯
域の増幅率を低減させるものとしては、特公昭63−3
9958号公報に記載された車両検知装置がある。
The output of the preamplifier whose low frequency components have been cut by the AC coupling section, which is a low-frequency cutoff filter, is input to the main amplifier and amplified to the effective conversion level of the A / D converter.
The configuration is such that it is input to the A / D converter and is used to form an electrocardiogram. Further, as a means for reducing the amplification factor in an undesired band of the amplifier band, Japanese Patent Publication No. 63-3
There is a vehicle detection device described in Japanese Patent Publication No. 9958.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の心電計
では、被検者の体動や分極電圧等により発生する不要な
入力の低周波成分を前置増幅器の出力でカットするため
のAC結合部の精度が直接心電図波形に影響するため、
AC結合部を構成するためのコンデンサと抵抗は、大容
量・高精度、高抵抗・高精度の部品が必要となり、結果
的に部品形状が大型で、高価なものを使用せざるを得な
かった。
In the above-described conventional electrocardiograph, an AC for cutting unnecessary low frequency components of the input generated by the body movement of the subject, the polarization voltage, etc. by the output of the preamplifier. Since the accuracy of the joint directly affects the ECG waveform,
The capacitors and resistors for forming the AC coupling part require large-capacity / high-precision, high-resistance / high-precision parts, and as a result the parts have to be large in size and expensive. .

【0005】また、入力信号が急激に変動し前置増幅器
の出力が電源電圧まで飽和した場合、AC結合部のコン
デンサと抵抗により決まる時定数でコンデンサ自身が完
全に充電されるまでは、心電図波形は基線レベルとなら
ないため、A/D変換器の変換範囲内に心電図波形が入
るためには入力変動が落ち着いてから少なくとも6秒以
上を要していた。
In addition, when the input signal abruptly changes and the output of the preamplifier is saturated to the power supply voltage, the waveform of the electrocardiogram is displayed until the capacitor itself is completely charged with the time constant determined by the capacitor and the resistance of the AC coupling section. Since it does not reach the baseline level, it took at least 6 seconds or more for the ECG waveform to enter the conversion range of the A / D converter after the input fluctuation settled down.

【0006】また、上述の車両検知装置は、回路の温度
ドリフトやパルス状雑音を除去しようとするものであ
り、固定的な遮断周波数を有する超低域通過フィルタお
よび高域通過フィルタの2つのフィルタを必要とし、心
電計には適さない。
Further, the above-described vehicle detection device is intended to remove temperature drift and pulse noise of the circuit, and has two filters, an ultra low pass filter and a high pass filter, which have a fixed cutoff frequency. It is not suitable for electrocardiograph.

【0007】本発明は上記問題に鑑み、形状が大型で高
価な部品を必要とせず、心電計に好適な心電計用のオー
トドリフトキャンセル回路を提供することを目的とす
る。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an automatic drift cancel circuit for an electrocardiograph, which is suitable for an electrocardiograph without requiring a large-sized and expensive component.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の心電計のオーロ
ドリフトキャンセル回路は、A/D変換器の出力から心
電図を作成する心電計のオートドリフトキャンセル回路
であって、被検者が装着した心電図電極を通して入力さ
れる心電図信号を増幅する前置増幅器と、前置増幅器の
出力を前記A/D変換器の有効な変換範囲内に増幅し、
前記A/D変換器に出力する主増幅器と、主増幅器の出
力から低周波成分を抽出し、前記主増幅器に負帰還する
低域通過フィルタと、主増幅器の出力レベルが正または
負の閾値を越えたか否かを判定するウインドコンパレー
タと、主増幅器の出力レベルが正または負の閾値を越え
た旨のウインドコウインドコンパレータから出力される
信号で、前記低域通過フィルタの低域遮断周波数を切り
換え、主増幅器の出力レベルが正または負の閾値を越え
ないようにする低域遮断周波数切替回路とを有する。
An aurodrift cancel circuit for an electrocardiograph according to the present invention is an autodrift cancel circuit for an electrocardiograph that produces an electrocardiogram from the output of an A / D converter. A preamplifier for amplifying an electrocardiogram signal inputted through the attached electrocardiogram electrode, and amplifying an output of the preamplifier within an effective conversion range of the A / D converter,
A main amplifier that outputs to the A / D converter, a low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the main amplifier and that negatively feeds back to the main amplifier, and an output level of the main amplifier have a positive or negative threshold value. The low-pass cutoff frequency of the low-pass filter is switched by the signal output from the window comparator that determines whether or not it has exceeded, and the window-coin comparator that indicates that the output level of the main amplifier has exceeded the positive or negative threshold value. , A low cutoff frequency switching circuit for preventing the output level of the main amplifier from exceeding a positive or negative threshold value.

【0009】[0009]

【作用】主増幅器は、前置増幅器の出力をA/D変換器
の変換範囲内に増幅するが、前置増幅器の出力が急激に
増大した場合でも、ウインドコンパレータがこれを検出
し検出出力を出力する。この検出出力により低域遮断周
波数切替回路が低域通過フィルタの時定数を通常より短
くなるように切り換える。この切り替えにより、主増幅
器の出力は、瞬時にA/D変換器の変換範囲内に入る。
The main amplifier amplifies the output of the preamplifier within the conversion range of the A / D converter. Even if the output of the preamplifier increases rapidly, the window comparator detects it and outputs the detected output. Output. With this detection output, the low pass cutoff frequency switching circuit switches the time constant of the low pass filter to be shorter than usual. By this switching, the output of the main amplifier instantly falls within the conversion range of the A / D converter.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明のオートドリフトキャンセ
ル回路の一実施例を示すブロック図である。被検者が装
着した心電図電極D1,D2を通して入力される心電図
信号を増幅する差動形式の前置増幅器1の出力は、A/
D変換器3の変換が所定の精度(5μV/1LSB)と
なるように、差動形式の主増幅器2により更に増幅され
る。増幅された主増幅器2の出力は、さらにウインドコ
ンパレータ4と低域通過フィルタ5とにそれぞれ与えら
れる。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the auto drift cancel circuit of the present invention. The output of the differential-type preamplifier 1 for amplifying the electrocardiographic signal input through the electrocardiographic electrodes D1 and D2 worn by the subject is A /
It is further amplified by the main amplifier 2 of the differential type so that the conversion of the D converter 3 has a predetermined precision (5 μV / 1 LSB). The amplified output of the main amplifier 2 is further provided to the window comparator 4 and the low pass filter 5, respectively.

【0011】ウインドコンパレータ4は、入力した主増
幅器2の出力が電圧Vd,Vsにより設定される正負の閾
値を越えたか否か判定し、閾値を越えた場合には検出出
力を出力する。低域通過フィルタ5は、入力した主増幅
器2の出力のうち遮断周波数切替回路6により設定され
る遮断周波数以下の信号を通過させ主増幅器2にネガテ
ィブフィードバックする。低域通過フィルタ5の遮断周
波数は遮断周波数切換回路6のスイッチを切り換えるこ
とにより行なわれる。遮断周波数切換回路6のR1及び
Cの定数は、主増幅器2の低域遮断周波数(3dB以
下)が0.05Hzとなるように決定する(例えばR1
=3.3MΩ、C=1μF)。
The window comparator 4 determines whether or not the input output of the main amplifier 2 exceeds a positive / negative threshold value set by the voltages Vd and Vs, and outputs a detection output when the threshold value is exceeded. The low-pass filter 5 passes a signal having a frequency equal to or lower than the cutoff frequency set by the cutoff frequency switching circuit 6 among the input outputs of the main amplifier 2 and negatively feeds it back to the main amplifier 2. The cutoff frequency of the low-pass filter 5 is set by changing the switch of the cutoff frequency switching circuit 6. The constants R1 and C of the cutoff frequency switching circuit 6 are determined so that the low cutoff frequency (3 dB or less) of the main amplifier 2 is 0.05 Hz (for example, R 1
= 3.3 MΩ, C = 1 μF).

【0012】遮断周波数切換回路6のスイッチの切り換
えコントロールは、ウインドコンパレータ4の検出出力
により行なわれるのであるが、すなわち、過大入力によ
り主増幅器2の出力がウインドコンパレータ4の閾値を
越した場合に、ウインドコンパレータ4から出力された
検出出力により遮断周波数切換回路6のスイッチがON
となり低域通過フィルタの遮断周波数がf1 =1/2π
CR1 からf2 =1/2πCR2 に変化する(ただし、
2 《R1 、つまりf2 》f1 )。したがって、入力信
号の変動により、ある一定以上の主増幅器2の出力変動
(例えばA/D変換範囲(±2.5V)を越えるような
変動)があった場合でも、ウインドコンパレータ4の閾
値をあらかじめ±2.5Vに設定しておくことにより、
自動的に切り換え回路6のスイッチをONとし、主増幅
器2の出力を速やかに基線に戻すことが可能となる。
The switching control of the switch of the cut-off frequency switching circuit 6 is performed by the detection output of the window comparator 4, that is, when the output of the main amplifier 2 exceeds the threshold value of the window comparator 4 due to an excessive input, The switch of the cut-off frequency switching circuit 6 is turned on by the detection output from the window comparator 4.
The cutoff frequency of the low-pass filter is f 1 = 1 / 2π
Change from CR 1 to f 2 = 1 / 2πCR 2 (however,
R 2 << R 1 , that is, f 2 >> f 1 ). Therefore, even if the output signal of the main amplifier 2 exceeds a certain level due to the input signal variation (for example, a variation exceeding the A / D conversion range (± 2.5 V)), the threshold value of the window comparator 4 is set in advance. By setting to ± 2.5V,
It is possible to automatically turn on the switch of the switching circuit 6 and quickly return the output of the main amplifier 2 to the baseline.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被検者の
体動や分極電圧等により発生する不要な入力の低周波成
分を低域通過フィルタにより検出し、主増幅器に負帰還
させることにより、低域通過フィルタを構成する部品精
度の心電図波形への影響が軽減されるため、高精度の部
品は不要となり、小型で安価な部品の使用が可能となる
効果を有する。
As described above, according to the present invention, the unnecessary low frequency component of the input generated by the body movement of the subject, the polarization voltage and the like is detected by the low pass filter and is negatively fed back to the main amplifier. As a result, the influence of the precision of the components that form the low-pass filter on the electrocardiogram waveform is reduced, so that there is no need for high-precision components, and it is possible to use small and inexpensive components.

【0014】また主増幅期の出力をウインドコンパレー
タにより常に監視することにより、入力が急激に変動し
た場合でも、低域通過フィルタの時定数が通常より短く
なるように切り換えるため、瞬時にA/D変換範囲内に
主増幅器の出力を入れることが可能となる効果を有す
る。
Further, by constantly monitoring the output in the main amplification period by the window comparator, even if the input changes rapidly, the time constant of the low pass filter is switched so as to be shorter than usual, so that the A / D is instantaneously changed. This has the effect of allowing the output of the main amplifier to fall within the conversion range.

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

【図1】本発明の心電計のオートドリフトキャンセル回
路の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an auto drift cancel circuit for an electrocardiograph according to the present invention.

【図2】従来例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 前置増幅器 2 主増幅器 3 A/D変換器 4 ウインドコンパレータ 5 低域通過フィルタ 6 遮断周波数切替回路 1 Preamplifier 2 Main amplifier 3 A / D converter 4 Window comparator 5 Low pass filter 6 Cut-off frequency switching circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 A/D変換器の出力から心電図を作成す
る心電計のオートドリフトキャンセル回路であって、 被検者が装着した心電図電極を通して入力される心電図
信号を増幅する前置増幅器と、 前置増幅器の出力を前記A/D変換器の有効な変換範囲
内に増幅し、前記A/D変換器に出力する主増幅器と、 主増幅器の出力から低周波成分を抽出し、前記主増幅器
に負帰還する低域通過フィルタと、 主増幅器の出力レベルが正または負の閾値を越えたか否
かを判定するウインドコンパレータと、 主増幅器の出力レベルが正または負の閾値を越えた旨の
ウインドコウインドコンパレータから出力される信号
で、前記低域通過フィルタの低域遮断周波数を切り換
え、主増幅器の出力レベルが正または負の閾値を越えな
いようにする低域遮断周波数切替回路とを有する、心電
計のオートドリフトキャンセル回路。
1. An auto-drift canceling circuit of an electrocardiograph for producing an electrocardiogram from an output of an A / D converter, comprising a preamplifier for amplifying an electrocardiographic signal input through an electrocardiographic electrode worn by a subject. , A main amplifier that amplifies the output of the preamplifier within the effective conversion range of the A / D converter and outputs it to the A / D converter, and extracts a low frequency component from the output of the main amplifier, A low-pass filter that feeds back negatively to the amplifier, a window comparator that determines whether the output level of the main amplifier has exceeded a positive or negative threshold, and a notification that the output level of the main amplifier has exceeded a positive or negative threshold. A signal output from the window comparator to switch the low cutoff frequency of the lowpass filter so that the output level of the main amplifier does not exceed a positive or negative threshold. And a switching circuit, automatic drift cancellation circuit of the electrocardiograph.
【請求項2】 前記低域通過フィルタは、RC回路を含
む請求項1記載の心電計のオートドリフトキャンセル回
路。
2. The auto drift cancel circuit for an electrocardiograph according to claim 1, wherein the low pass filter includes an RC circuit.
【請求項3】 前記低域遮断周波数切替回路は、前記低
域通過フィルタのRC回路の抵抗値を変更することによ
り、前記低域通過フィルタの低域遮断周波数を切り換え
る請求項2記載の心電計のオートドリフトキャンセル回
路。
3. The electrocardiogram according to claim 2, wherein the low cutoff frequency switching circuit switches the low cutoff frequency of the lowpass filter by changing the resistance value of the RC circuit of the lowpass filter. Meter auto-drift cancellation circuit.
JP5132077A 1993-06-02 1993-06-02 ECG auto-drift cancellation circuit Expired - Lifetime JPH0824670B2 (en)

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