JPH09173309A - 心臓監視システムおよびその方法 - Google Patents

心臓監視システムおよびその方法

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JPH09173309A
JPH09173309A JP8326536A JP32653696A JPH09173309A JP H09173309 A JPH09173309 A JP H09173309A JP 8326536 A JP8326536 A JP 8326536A JP 32653696 A JP32653696 A JP 32653696A JP H09173309 A JPH09173309 A JP H09173309A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ECGシステムと患者との間に存在する電位
差を制御し、信号捕捉レンジを縮小する。 【解決手段】 電極から得た電気信号をA/D変換器4
0により複数のディジタル電圧値に変換し、最大/最小
検出装置46により該ディジタル電圧値の中から最大値
または最小値を識別する。信号操作装置48により左脚
電極LLの電圧と前記最大値または最小値との差に所定
のオフセット電圧を加えてオフセット調節信号を計算す
る(オフセット電圧は各電極電圧のレンジをA/D変換
器のレンジ内に収めるためのもの)。該オフセット調節
信号をD/A変換し、オペアンプ54により左脚電極の
増幅信号と比較し、基準電位を作る。このような電極出
力に基づく基準電位を右脚電極RLに加えることによ
り、全ての電極の電圧値が信号捕捉レンジ内に入るよう
に患者の電位が連続的かつ動的に調節される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、心電計システムのよう
な、心臓監視システム、および患者の心臓の活動を測定
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】心電計(ECG)システムは患者の心臓
の活動を監視する。ECGシステムは小さい導電パッド
または「電極」を患者の特定の場所に当てる。各電極は
粘着パッチおよび患者の皮膚に設置する導電部材を備え
ている。これら電極は各鼓動中に心臓が発生した電気イ
ンパルスを検出する。各心臓鼓動は、P波、QRS波、
およびT波と言われる3つの識別し得る波から成る波形
を発生する。
【0003】心臓鼓動の波形を適切に捕らえるのに、従
来の12誘導の静止ECGは10個の電極を使って行なわ
れる。電極は、患者の四肢の各々(左腕、右腕、左脚、
および右脚)に、および患者の胸および左側を横切る解
剖学上で規定される6つの場所に取り付けられる。
【0004】心臓からの電気インパルスに応答して、電
極は心臓の活動を表す電気信号を発生する。これら電気
信号は大きさは約1mVという小さい大きさで、一般に
信号処理により約5μVまで分解される。これらの電気
信号は、患者に取り付けた電極の物理的位置が異なるた
め、互いに異なっている。
【0005】図1は、患者12に接続される10個の電極V
1〜V6、RA、LA、LL、およびRLを備えた従来
のECGシステムを表す図である。電極は導線16を介し
てECG装置14に接続されている。ECG装置14は、電
極が発生した電気信号を検出し、未加工の電気信号を医
師の診断のために表示または印刷することができる意味
のある情報に変換するために、各種の信号処理および計
算操作を行う。
【0006】10個の電極により発生された信号から、E
CG装置14は2組のECG誘導、すなわち肢誘導および
胸誘導を発生することができる。「肢誘導」は右腕電極
RA、左腕電極LA、および左脚電極LLから次のよう
に形成される。 I=LA−RA II=LL−RA III=LL−LA aVR=RA−(LA+LL)/2 aVL=LA−(RA+LL)/2 aVF=LL−(LA+RA)/2
【0007】これら6つの誘導の他に、胸電極V1〜V
6の各々から右腕、左腕、および左脚電極の出力の平均
を差し引くことにより「胸誘導」が次のように形成され
る。 誘導V1=V1−(RA+LA+LL)/3 誘導V2=V2−(RA+LA+LL)/3 誘導V3=V3−(RA+LA+LL)/3 誘導V4=V4−(RA+LA+LL)/3 誘導V5=V5−(RA+LA+LL)/3 誘導V6=V6−(RA+LA+LL)/3
【0008】従来のECG検査におけるこれら12個のE
CG誘導の各々は、4つの肢電極の内の3つのみから
の、すなわち右腕電極RA、左腕電極LA、および左脚
電極LLのみからの入力に関係していることに注目され
たい。医学上の慣習によれば、右脚電極RLは多チャン
ネルECG記録を得るのには使用されない。この部分
は、RL電極が他の9個の電極に比較して心臓から最も
遠くに設置されているためである。
【0009】しかし、右足電極RLは各信号リードと共
通基準面との間に現われる同相干渉を減らすのを補助す
るのに使用される。図1に示したように、ECG装置
が、真の電気的グラウンドに対して異なる電位VE−E
CGにある、相対的またはフローティングのグラウンド
ECG GNDを有する一方で、患者が真の電気的グラ
ウンドに対して電位VP−Eを有することは普通であ
る。また、ECG装置14は通常、それ自身のグラウンド
ECG GNDを真のグラウンドに近似させようとする
構造であるため、それにより患者12とECG装置14との
間にある電位差が残る。これらの異なる電位が原因で、
導線16により伝送される電気信号に、各電極/導線から
グラウンドに対して等しく且つ同相で現われる、共通モ
ード・ノイズ電圧が発生する。
【0010】従来のECGシステムは上記の共通モード
信号を除去するように設計されている。各電極の導線に
は同じ共通モード信号があるから、上述の12誘導テスト
は各々、異なる電極からの電気信号を差し引き、理論的
に同相干渉を除去することにより得られる。しかし、共
通モード信号と電極により検出されている小さい信号と
の間にこのようなかなりの大きさの差があるので、差し
引きだけでは同相干渉を完全に除去できないことがあ
る。たとえば、電気的グラウンドに対する患者の電位は
5〜10Vであり、これは、電極により検出される1mVや
分解能単位の5μVより、1乃至数桁大きい。5〜10Vの
レンジで信号を単に差し引けば、1mV以下のレンジで
重要な情報が抜けることがある。
【0011】したがって、患者の電位およびECGシス
テムの相対グラウンドを互いに一致させるために、小さ
い補正電流を右脚電極RLに加えるのが普通である。図
1に図式的に示したように、RL電極は、患者対グラウ
ンド電位VP−EおよびECG装置対アース・グラウン
ド電位VE−ECGがほぼ等しくなることにより、EC
Gが誘導計算をまさに行う直前に同相干渉を実質上除去
するように駆動される。普通、RL電極は他の3つの肢
電極RA、LL、およびLAの平均に基づいている。演
算増幅器22はこれら3つの肢からの平均電圧とECG
GNDとの差に基づいて補正電流を供給する。
【0012】ECGシステムの設計者も、導線間に存在
することのある、皮膚−電極干渉に特有の電気化学的メ
カニズムから生ずるDCオフセット電圧に順応する必要
性に気付いている。性能規格(たとえば、ANSI)は
300mVのレンジにわたる信号検出の精度を要求してい
る。これら規格への従順性を試験するのに、設計者は1
つの導線をすべての他の導線に対して+300mVに駆動
し、読みを取って電気信号を検出する試験を行なってい
る。次に先ほどと同じ導線をすべての他の導線に対して
-300mVに駆動して他の読みを取る。この動作を各導線
について繰り返す。±300mVのレンジ全体にわたり信
号を検出することができれば、システムは合格である。
【0013】図1に示すとおり、ECG装置14は一般
に、電極から発生したアナログ信号を増幅する増幅サブ
システム18と、増幅したアナログ信号をほぼ5μVの分
解能でディジタル値に変換するA/D変換器20を備えて
いる。600mV(すなわち、±300mV)信号捕捉レンジ
に適応させるために、120,000分の1に分解可能なイン
クリメント(すなわち、600mVに対して5μV)を実現
する17ビットのA/D変換器を使用する。600mVのレン
ジ内で信号を検出するのに、ハードウェア・ハイ・パス
・ポール(high-pass pole:フィルタが入力信号を通過
させ始めるその周波数ポイント)など、他の手法を代わ
りに使用することもできる。
【0014】ダイナミックレンジを600mVから更に狭
い信号捕捉レンジに減らすのが有益であろう。この信号
捕捉レンジの削減は、医学的要求事項になお従いながら
信号捕捉回路を簡単にし、そのコストを下げる。たとえ
ば、捕捉レンジを半分の300mVまで減らすと、設計者
は、600mVレンジ内で信号を検出するのに使用される
例示した17ビットA/D変換器のような通常使用されな
いような電子装置でなくても、通常の直ぐ入手可能な2
n装置(たとえば、16ビットA/D変換器)を採用して信
号を捕らえることができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、縮小した信号検出のダイナミックレンジ内で動作
しながら、ANSIおよび他により規定されるようなオ
フセット・レンジおよび分解能の要求事項を満足するE
CGシステムを提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の電極信
号の決まった組み合わせではなく、1つまたは複数の電
極から出力された選択的な電圧レベル(最小電圧レベル
または最大電圧レベルのような)出力に基づいた値にE
CG GNDを連続的且つ動的に駆動する心臓監視シス
テムを提供する。ECG GNDではなく、電極出力に
基づく電圧レベルを基準電位として使用することによ
り、信号捕捉ダイナミックレンジは通常の600mVのレ
ンジからほぼ300mVまで半分だけ減る。その結果、16
ビットA/D変換器のような、あまり複雑でない、より
廉価の捕捉回路を信号変換プロセスに使用することがで
きる。
【0017】本発明の一つの局面によれば、ECGシス
テムは患者に接続するための複数の電極を備えている。
通常の12誘導ECG検査では、これらの電極は6個の電
極V1〜V6、右腕電極RA、左腕電極LA、左脚電極
LL、および右脚電極RLから構成されている。電極
は、患者内部の心臓の活動を表す電気信号を発生する。
ECGシステムは、対応する電極に接続される複数の導
線、および導線に接続される信号捕捉システムを備えて
いる。信号捕捉システムは、信号捕捉レンジを有してお
り、信号捕捉レンジ内に入る電圧レベルを持つ電気信号
を検出する。
【0018】ECGシステムは、信号捕捉システムに作
動的に接続されているオフセット調節システムをも備え
ている。オフセット調節システムは、関連する電極から
発生した少なくとも1つの電気信号の選択された電圧レ
ベル(最大電圧レベルまたは最小電圧レベルのような)
を識別し、その電圧レベルを操作してオフセット調節信
号を作る。このオフセット調節信号は、電極から発生し
たすべての電気信号の電圧レベルを信号捕捉システムの
信号捕捉レンジ内に持ってくるのに使用される。ECG
システムは更に、オフセット調節システムと電極の1つ
(右脚電極RLのような)との間に結合されて、ある電
位をその電極に供給する、電位調節フィードバック回路
を備えている。その電位は、オフセット調節信号の方に
移動して、患者の電位を等しい量だけ偏らせる。このオ
フセットは、電極電圧のレンジを信号捕捉システムのレ
ンジ内に動かし、約300mVの最大信号捕捉レンジを生
ずるという効果を持っている。
【0019】本発明の他の局面に従って、患者の心臓の
活動を監視する方法が記述されている。この方法によれ
ば、患者内部の心臓の活動を表す多数の電気信号が発生
する。これら電気信号には、関連する電圧レベルがあ
る。次に、信号捕捉レンジに入る電気信号を捕捉する。
これらの信号から、少なくとも1つの電気信号の、選択
された電圧レベルを識別し、操作してオフセット調節信
号を作る。次に、オフセット調節信号に近似する基準電
位を得る。基準電位を患者に加え、それにより患者の電
位のレンジを信号捕捉システムのレンジ内に追い込む。
【0020】
【実施例】以下の説明のために、すべての電圧をECG
GNDを基準として説明する。ECG GNDの共通モ
ード電圧(アース・グラウンドに対する)を、「従来の
技術」の章で説明したように、患者の共通モード電圧
(アース・グラウンドに対する)を追跡するように駆動
する。ECG GNDの観点からすれば、正味の効果は
患者の共通モード電圧を制御できるということである。
【0021】図2は本発明の一局面に従ってECGシス
テム30として実施された心臓監視システムを示す。EC
Gシステム30は12誘導ECG検査を患者32に関して行な
う10個の電極を備えている。電極は、患者32の体におい
て解剖学上選択される周知の場所に取り付けられてい
る。これら電極は12誘導ECG検査に普通であるよう
に、6個の心室電極V1〜V6、右腕電極RA、左腕電
極LA、左脚電極LL、および右脚電極RLから構成さ
れている。電極は、患者32の内部の心臓の活動を測定
し、このような心臓の活動を表す電気信号を発生する。
【0022】電極は導線を介してECG装置34に接続さ
れている。ECG装置34は電極が発生した信号を検出し
て処理する。ECG装置34は医師または他のヘルスケア
供給者に有益な数値結果を計算する。一つの適切なEC
G装置34はヒューレット・パッカード社が製作し、信号
捕捉システム、オフセット調節システム、およびフィー
ドバック回路を備えるように修正した市場入手可能なP
ageWriter XLiカルジオグラフである。これについて
は図2を参照して下に更に詳細に説明する。このカルジ
オグラフは、一般に「測定値行列」と言われている、80
0を超す数値結果を計算する。測定値行列は測定表に格
納されている。電極により捕らえられる波形およびこれ
ら数値計算は、モニタ表示装置またはECG印刷出力に
よりヘルスケア供給者に提供される。ECG波形を検出
し処理する手法は既知であり、したがってここでは詳細
に説明しない。
【0023】説明を続けるために、ECG装置34を増幅
サブシステム38およびA/D変換器40を備えた信号捕捉
システムを備えるものとして図示してある。ECG装置
34は、オフセット調節システム42を備えているとしても
図示してある。ECG装置34の他の従来からある構成要
素は図示せず、本発明の説明を簡単にしている。例示し
た実施例では、増幅サブシステム38は、電極により生成
された電気信号を増幅する個々の増幅器44をECG装置
34内に備えている。しかし他の実施例では、増幅サブシ
ステム38をECG装置34から離して、患者の近くに設置
するハウジングの中に備えることもできる。または、個
々の電極自身に設置することもできる。
【0024】増幅サブシステム38は、9個の電極に関連
する導線36により電気的に結合されている、一組の入力
を備えている。増幅サブシステム38は、増幅信号をA/
D変換器40に出力する、一組の対応する出力をも備えて
いる。この構成によれば、電極V1〜V6、RA、L
A、およびLLにより作られた電気アナログ信号は、導
線36を介して増幅サブシステム38に運ばれ、そこで増幅
される。増幅信号は次に、A/D変換器40に伝送され
る。該A/D変換器40は、アナログ信号を処理して、計
算による様々な処理に使用することができるディジタル
値に変換するA/D変換器40に伝えられる。
【0025】電極により生成され、次いで増幅される電
気信号は、関連する電圧レベルを有する。本発明による
信号捕捉システムは、従来のシステムより少ない、好適
にはわずかに約300mVの信号捕捉レンジを備えてい
る。信号捕捉システムは、300mVの信号捕捉レンジ内
に入る電圧レベルを有する電気信号を検出して変換する
ことができる。下に更に詳しく説明するように、信号捕
捉システムA/D変換器40は好適には従来からある16ビ
ットA/D変換器である。
【0026】オフセット調節システム42は、多ビット・
バスを介してA/D変換器40に作動的に結合されてい
る。オフセット調節システムは、少なくとも1つの電気
信号の選択された電圧レベルを識別し、その電圧レベル
を操作してオフセット調節信号を作る。このオフセット
調節信号は、電極により作られたすべての電気信号の電
圧レベルを、信号捕捉システムの信号捕捉レンジ内に持
ってくるのに使用される。
【0027】例示実施例では、オフセット調節システム
42は最大/最小電圧レベル検出装置46を備えている。該
最大/最小電圧レベル検出装置46は、電極V1〜V6、
RA、LA、およびLLからの9個の電気信号出力の最
大または最小電圧レベルを識別する。更に詳細に述べれ
ば、最大/最小検出装置46は、A/D変換器40からの出力
である最大または最小のディジタル値を検出する。該最
大値または最小値は、すべての他の信号が比較される上
限基準電圧または下限基準電圧を発生するために検出さ
れる。これは後述する説明から更に明らかになるよう
に、信号捕捉におけるダイナミックレンジを約300mV
に狭めるのに役立つ。好適には、検出装置46は最大電圧
レベルまたは最小電圧レベルを検出するように構成され
ている。しかし、いずれかの極値を検出するように最適
化することができることを実証するための最大/最小検
出器として、前記最大/最小検出装置を図示してある。
更に、最大極値と最小極値との間の中間値のような、或
る他の電圧レベルを検出するように装置を構成できるこ
とに注目されたい。
【0028】オフセット調節システム42は更に、最大/
最小検出装置46により検出される最大電圧レベルまたは
最小電圧レベルの関数としてオフセット調節信号を計算
する、信号操作装置48を備えている。好適には信号操作
装置48は、 (1)最大/最小検出装置46からの最大電圧レベルまた
は最小電圧レベル (2)電極からの電気信号のうち他のもう1つの電気信
号の電圧レベル の組合せを受け取る。信号操作装置48は、これら2つの
値の関数としてオフセット調節信号を作る。1つの実施
例として、信号操作装置48は、最大電圧レベルまたは最
小電圧レベルと、左脚LL電極から発生した電圧レベル
のような、少なくとも1つの他の電圧レベルとの差に、
導線電圧を信号捕捉レンジ内に集めるための所要オフセ
ット電圧を加えて、オフセット調節信号を計算する。
【0029】例示実施例では、オフセット調節システム
42は、マイクロプロセッサまたは特殊設計のASICの
ようなプロセッサとして実施されている。最大/最小検
出装置46および信号操作装置48は上述の機能を行なうよ
うにプロセッサ内にプログラムされたファームウェア・
ベースの構成要素である。しかし、オフセット調節シス
テム42、最大/最小検出装置46、および信号操作装置48
を代わりに個別のハードウェア構成要素で実施すること
ができる。
【0030】ECGシステム30は、患者32の電位を所要
基準電位の方へ効果的に調節する電位調節フィードバッ
ク回路50も備えている。電位調節フィードバック回路50
は、オフセット調節システム42と電極の1つとの間に電
気的に結合されて、補正電流を患者に供給する。図2で
は、フィードバック回路50は右脚電極RLに結合されて
いるが、他の結合構成を採用することもできる。補正電
流はオフセット調節信号と1つまたは複数の電極電圧
(電極LLの電圧レベルのような)との差から得られ、
患者の電位のレンジを増幅器およびA/D変換器の所定
の捕捉レンジ内に集める。電位調節フィードバック回路
50は好適にはECG装置34に設置される。
【0031】好適実施例では、電位調節フィードバック
回路50は、オフセット調節システム42からのオフセット
調節信号を逆に電気アナログ信号に変換する、D/A変
換器52を備えている。フィードバック回路50は更に、D
/A変換器と右脚電極RLとの間に結合された反転積分
演算増幅器(オペアンプ)54を備えている。
【0032】図2に示したように、オペアンプ54は、左
脚電極LLに対応する増幅出力に結合された第1の、つ
まり負の入力と、D/A変換器52に結合された第2の、
つまり正の入力と、右脚電極RLに結合された出力を備
えている。他の実施例として、1つまたは複数の増幅出
力をまとめてオペアンプ54の負端子に入力することもで
きる。たとえば、手足に取り付ける3個の電極RA、L
A、およびLLの間に抵抗経路を設けて、オペアンプ54
の負入力が電極RA、LA、およびLLからの電圧の平
均に等しい電圧を受けるようにすることができる。しか
し、簡単にするために、例示実施例はオペアンプ54の負
端子に結合されたただ1つの増幅出力だけを図示してあ
る。
【0033】フィードバック・オペアンプ54は、電極L
Lからの増幅信号とD/A変換器52との差に基づいて電
気アナログ信号を得る。フィードバック・ループは、左
脚電極LLにかかる電圧を、D/A変換器52からオペア
ンプの正端子に入力される電圧に近似させる。前記もう
ひとつの方法である負帰還の実施は、オペアンプ54への
正および負の入力電圧をほぼ等しくさせる。これは、電
極LLからの電圧がD/A変換器52により出力される電
圧信号より高くなった時に、オペアンプ54が負の差電圧
を右足電極に出力することから生じる。オペアンプ54に
より出力される差信号は患者32の電位を同量だけ偏ら
せ、それにより左脚電極LLの電圧を、逆にD/A変換
器52からの出力電圧値の方に下げる。信号操作装置48か
らの適格なオフセット調節信号の発生により、すべての
導線の電位が制御され、信号測定システムの更に狭い捕
捉レンジ内に収められる。なお、このオフセット調節信
号は、オペアンプ54の正端子に加えられるアナログ電圧
に変換される。
【0034】ECGシステム30をイニシャライズし、適
切なオフセット調節信号を発生する一つの例示手法を次
に説明する。信号捕捉レンジは0V〜327.68mVである
とする(ここで、上限の327.68mVは5μVのインクリ
メントの216倍に等しい)。最初、オフセット調節信号
は、オペアンプ54の正の入力端子において任意の電圧に
変わる値に設定される。たとえば、この任意の電圧を信
号捕捉レンジのほぼ中間点である164mVであるとす
る。回路50が負帰還構成であるため、左脚電極LLの電
圧は正端子に加えられる電圧とほぼ等しく、164mVで
ある。
【0035】オフセット調節システム42は9個の電極か
らの値を監視する。電極をANSIのような既知の規格
のもとで接続する従来の手法によれば、各電極の電位は
互いに300mVのレンジ内にあることになる。1つまた
は複数の電極電圧が最初に、16ビットA/D変換器40に
より与えられる327.68mVの測定レンジの外にあれば、
最小限界0Vまたは最大限界327.68mVに釘づけされた
電圧で指示されるように、信号操作装置48はオフセット
調節信号を繰り返し修正して、RL電極の電位を変え、
それにより他の電極の電位を変える。次に値を再び調べ
て、それらが信号捕捉レンジに入っているか確認する。
検査して繰り返し変更するプロセスは、すべての信号が
0mV〜327.68mVのレンジ内に入るまで繰り返され
る。
【0036】このイニシャライズに続いて信号操作装置
48は、下記関係を維持するアナログ電圧V+に変換する
値を計算する。 V+=V−Vmin+Voffset ここでVはオペアンプ54の負入力端子の電圧であり、
minは9個の電極から発生する最小電圧であり、V
offsetは電極電圧のレンジを0mV〜327.68mVのレン
ジ内に置くための、選択されたオフセット電圧である。
たとえば、Voffsetを一定の14mV(Vmax−Vminがほ
ぼ300mVであると仮定している)に設定することがで
き、または一層精密に次のように計算することができ
る。 Voffset=[327.68mV−(Vmax−Vmin)]/2
【0037】フィードバック・ループは、正および負の
端子を同じ電圧(すなわち、V+=V−)になるように
連続して駆動しているから、上の方程式はVmax−Vmin
=300mVの場合についてVmin=Voffset=14mVを生
ずる。これは、Vmaxが314mVに等しいことを意味す
る。導線はそれにより幾らか変わるが、やはりなお信号
捕捉レンジ内に捕らえられる。たとえば、最小電圧を有
する導線は14mVだけ更に減圧され、最大電圧を有する
導線は13.68mVだけ更に増圧される。最大電圧が更に
高く漂動し始め、または最小電圧が更に低く漂動し始め
れば、信号操作装置48は上に定義した関係を維持する値
を発生する。この連続補正は、電極からの電圧を327.68
mVのレンジ内に維持する。
【0038】更に例を提供するため、どれかの導線の最
大電圧が電極V6にかかっており、この電圧は、オペア
ンプ54への入力である左足電極LLにかかる電圧に対し
て+300mVであるとする。他のすべての電極にかかる電
圧は、これら2つの電圧の間のレンジである。D/A変
換器52は、オフセット調節システム42により制御され、
14mVをオペアンプ54の正端子に与えることができる。
回路50が負帰還構成であるため、オペアンプ54の負端子
で電極LLにかかる電圧は、14mVの方へドライブされ
る。これにより、すべての電極に対して同じ14mVのオ
フセットが実質的に生じ、電極電圧が今度は14mV(電
極LL)と314mV(最大電極V6)との間のレンジに
なる。その結果、すべての信号が0mV〜327.68mVの
信号捕捉レンジ内に入る。今度は、電極V6が左脚電極
LLにかかる電圧に対して-300mVの最小電圧を持つと
仮定する。この状況では、オペアンプ54に+314mVを与
えて電極LLの電圧を+314mVに効果的に上げるよう
に、D/A変換器52を制御することができる。これによ
り、すべての電極に等しい314mVのオフセットが実質
的に生じ、それらが今度は14mV(最小電極V6)と31
4mV(電極LL)との間のレンジに入る。再び、これ
らの電圧は0mV〜327.68mVのA/D変換器40の信号捕
捉レンジ内に入る。
【0039】したがって、信号捕捉システムの最大レン
ジはわずかに327.68mVであり、従来技術の図1のオペ
アンプ22の正端子における固定の基準電圧に要求される
ような、600mVより大きいレンジではない。その結
果、300mVのレンジを5μVのインクリメントに分解す
るために、標準の16ビットA/D変換器(216=65,536
ステップ)を使用することができる。
【0040】或る状況では、1つの電極の電圧が捕捉レ
ンジから大きく外れる可能性がある。1つの例は、電極
が患者から外れて、その電極に関してかなりの電圧変化
が生ずる導線外れ状態である。このような場合には、シ
ステムはどの電極が極端な電圧差の原因であるかを突き
止める診断モードに入って、オペレータに警報を出すこ
とができる。こういった診断は従来からのものである。
【0041】図3は、本発明の他の局面に従った、患者
の心臓の活動を監視する方法を示している。ステップ10
0で、電極は患者の心臓の活動を表す電気信号を発生す
る。電気信号は増幅サブシステム38により増幅され(ス
テップ102)、16ビットA/D変換器40に出力される。ス
テップ104で、アナログ信号が電圧レベルを表すディジ
タル値に変換される。次に、オフセット調節システム42
の最大/最小検出装置46が多数の電極信号の中から最大
値または最小値を識別する(ステップ106)。ステップ1
08において信号操作装置48は、左脚電極LLの電圧と最
大値または最小値との差にオフセット電圧Voffsetを加
えた値に等しいオフセット調節信号を計算する。ステッ
プ110において、オフセット調節信号をD/A変換器52に
より逆にアナログ信号に変換する。このアナログ信号を
次にオペアンプ54により左脚電極LLからの増幅信号と
比較する(ステップ112)。オペアンプ54はこの比較か
ら基準電位を作る(ステップ114)。この基準電位は、
LL電極の電圧をオペアンプ54からのオフセット調節信
号出力の方に追い立てるのに有効である。該基準電位は
右脚電極RLに加えられ、電極V1〜V6、RA、L
A、およびLLの電圧が信号捕捉レンジ内に入るよう
に、患者32の電位を調節する(ステップ116)。
【0042】本発明のECGシステムはA/D変換のレ
ンジを約300mVに、つまり通例の600mVのレンジの半
分に減らすという点で有利である。この小さくなったレ
ンジは、必要なA/D回路を廉価に且つ簡単にしなが
ら、ANSIおよび他の規格により規定される電極オフ
セットの要求事項に従っている。たとえば、高価な17ビ
ットA/D変換器ではなく、標準の16ビットA/D変換器
を使用することができる。
【0043】本発明をECGシステムに関するものであ
るといった文脈で説明してきた。しかし、本発明の局面
をECG監視機器、テレメトリ、ホルター・モニタ(H
olter)および他のECGセンシングを含む、他の様々
な応用機器に使用することができる。また、本発明の局
面を脳波計システムのようなECG機器以外の機器に採
用することもできる。
【0044】本発明を多かれ少なかれ構造および方法の
形態に関して特有の言語で説明してきた。しかし、ここ
に開示した手段は本発明を実施する好適形態から構成さ
れているので、本発明は説明した特定の形態に限定され
ないことを理解すべきである。したがって本発明は、均
等論の原理に従って適切に解釈される特許請求の範囲の
正しい範囲内にある、その形態または修正案のすべてに
ついて権利を主張するものである。
【0045】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。
【0046】〔実施態様1〕 患者の心臓の活動を監視
する方法であって、患者の心臓の活動を示す多数の電気
信号を発生するステップと、信号捕捉レンジ内に入る電
圧レベルを有する電気信号を捕捉するステップと、少な
くとも1つの捕捉した電気信号の電圧レベルを識別する
ステップと、識別した電圧レベルを使用してオフセット
調節信号を作るステップと、前記オフセット調節信号を
使用して患者に加える電位を得、発生した電気信号の電
圧レベルを信号捕捉レンジ内に維持するステップとを備
えている方法。
【0047】〔実施態様2〕 識別した電圧レベルと少
なくとも1つの他の電気信号の電圧レベルとの差を計算
し、オフセット調節信号を作るのに使用するステップを
さらに含むことを特徴とする、実施態様1に記載の方
法。
【0048】〔実施態様3〕 前記識別するステップ
は、多数の電気信号の中から最小または最大の電圧レベ
ルを測定するステップを含むことを特徴とする、実施態
様1に記載の方法。
【0049】〔実施態様4〕 前記識別するステップ
は、多数の電気信号の中から最小または最大の電圧レベ
ルを測定するステップを含み、前記オフセット調節信号
を作るステップは、オフセット調節信号を決定するため
に、最小または最大の電圧レベルと少なくとも1つの他
の電気信号の電圧レベルとの差を計算するステップを含
むことを特徴とする、実施態様1に記載の方法。
【0050】〔実施態様5〕 前記電位を得るステップ
は、オフセット調節信号と少なくとも1つの他の電気信
号との差を作るステップを含むことを特徴とする、実施
態様1に記載の方法。
【0051】〔実施態様6〕 患者に対して心臓の検査
を行なうための心臓監視システムであって、患者(32)
に接続できるように構成され、患者内部の心臓の活動を
表す、関連電圧レベルを有する電気信号を発生する複数
の電極(V1〜V6、RA、LA、LL、RL)と、対
応する電極に接続されている複数の導線(36)と、前記
導線(36)に接続され、信号捕捉レンジを有し、前記信
号捕捉レンジ内に入る電圧レベルを有する電気信号を検
出する信号捕捉システム(38、40)と、前記信号捕捉シ
ステム(38、40)に作動的に連結され、関連する電極に
より発生された少なくとも1つの電気信号の所定の電圧
レベルを識別し、前記識別した電圧レベルを使用してオ
フセット調節信号を作る、オフセット調節システム(4
2)と、前記オフセット調節システム(42)と特定の1
つの電極との間に結合され、前記特定の電極にある電位
を供給し、信号捕捉システムの信号捕捉レンジ内に電気
信号の電圧レベルを維持するための前記オフセット調節
信号を使用して前記電位を得る、調節フィードバック回
路(50)とを設けて成る心臓監視システム。
【0052】〔実施態様7〕 前記オフセット調節シス
テムは、電極により発生された電気信号の電圧レベルの
中から最小または最大の電圧レベルを検出する電圧レベ
ル検出器(46)と、オフセット調節信号を最小または最
大の電圧レベルの関数として計算する信号操作装置(4
8)とを備えていることを特徴とする、実施態様6に記
載の心臓監視システム。
【0053】〔実施態様8〕 前記電位調節フィードバ
ック回路(50)は、オフセット調節信号および少なくと
も1つの他の電気信号の電圧レベルに基づき電位を得る
ことを特徴とする、実施態様6に記載の心臓監視システ
ム。
【0054】〔実施態様9〕 前記電位調節フィードバ
ック回路(50)は、前記オフセット調節信号を電気アナ
ログ信号に変換するD/A変換器(52)と、D/A変換器
からの電気アナログ信号および電極により発生された少
なくとも1つの電気アナログ信号に基づき電位を得るよ
うに接続されている、演算増幅器(54)とを備えている
ことを特徴とする、実施態様6に記載の心臓監視システ
ム。
【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、ECGシステムにおける各電極と患者との間に存
在するDCオフセット電圧を制御することができるの
で、従来のECGシステムに比べて信号捕捉レンジを縮
小しても全ての電極からの電気信号を漏れなく、また所
望の分解能で捕捉することができる。従って、信号捕捉
に使用されるA/D変換器に比較的廉価なものを採用す
ることができ、低コストで装置を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のECGシステムを例証する図であ
る。
【図2】本発明の実施によるECGシステムを例証する
図である。
【図3】患者の心臓の活動を監視する方法の流れ図であ
る。
【符号の説明】
32…患者 36…導線 38…信号捕捉システム 40…信号捕捉システム 42…オフセット調節システム 46…電圧レベル検出器 48…信号操作装置 50…電位調節フィードバック装置 52…D/A変換器 54…演算増幅器 V1〜V6…電極 RA…電極 LA…電極 LL…電極 RL…電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 患者の心臓の活動を監視する方法であっ
    て、 患者の心臓の活動を示す多数の電気信号を発生するステ
    ップと、 信号捕捉レンジ内に入る電圧レベルを有する電気信号を
    捕捉するステップと、 少なくとも1つの捕捉した電気信号の電圧レベルを識別
    するステップと、 識別した電圧レベルを使用してオフセット調節信号を作
    るステップと、 前記オフセット調節信号を使用して患者に加える電位を
    得、発生した電気信号の電圧レベルを信号捕捉レンジ内
    に維持するステップとを備えている方法。
  2. 【請求項2】 患者に対して心臓の検査を行なうための
    心臓監視システムであって、 患者に接続できるように構成され、患者内部の心臓の活
    動を表す、関連電圧レベルを有する電気信号を発生する
    複数の電極と、 対応する電極に接続されている複数の導線と、 前記導線に接続され、信号捕捉レンジを有し、前記信号
    捕捉レンジ内に入る電圧レベルを有する電気信号を検出
    する信号捕捉システムと、 前記信号捕捉システムに作動的に連結され、関連する電
    極により発生された少なくとも1つの電気信号の所定の
    電圧レベルを識別し、前記識別した電圧レベルを使用し
    てオフセット調節信号を作る、オフセット調節システム
    と、 前記オフセット調節システムと特定の1つの電極との間
    に結合され、前記特定の電極にある電位を供給し、信号
    捕捉システムの信号捕捉レンジ内に電気信号の電圧レベ
    ルを維持するための前記オフセット調節信号を使用して
    前記電位を得る、調節フィードバック回路とを設けて成
    る心臓監視システム。
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