JPS59181142A - 生体信号記録装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （５）発明の技術分野 本発明は生体信号記録装置、特に例えば超音波診断装置
と共に用いられる記録計のように、水平掃引信号と輝度
信号とを用いて記録紙上に像を描く装置において、内部
記憶を用いることによって。

水平掃引の繰り返し周波数よりも高い周波数で入力信号
をサンプルし、水平掃引の繰り返し周波数による制限を
超えた高い周波数成分を持つ信号のピーク点の位置およ
び値を逃がすことなく記録することを可能とした生体信
号記録装置に関するものである。

（Ｂ）　　従来技術と問題点 例えば超音波診断のＭモード像を記録するために、記録
計の内部または外部からの水平掃引信号（鋸波）によっ
て１紙送り方向と垂直な方向に掃引を行い、走査線上に
濃淡を表わすことによって記録を残す方式が、多く採用
されてしる。高速な走査および記録が必要であるため、
ペンレコータこのような機械的な記録手段は採用できず
、一般にＣＲＴと感光紙を用いて、水平信号をＣＲＴの
偏面信号とし、超音波反射信号（画像信号）を輝度信号
とすることにより、ＣＲＴ面におけ゛る輝点の走査方向
に垂直方向に送られる記録紙（感光紙）上にＭモード像
が形成されるようにしている。

このような畜已録計で生体信号、その他のアナログ信号
波形の記録を行う場合には、各掃引ごとに走査上の１点
で強い輝度変調を行うことにより。

記録を残すようにされる。す々わち、入力信号の電圧値
によって輝度変調用のパルス信号にパルス位置変調ＣＰ
ＰＭ）をかけて、走査期間中の時間軸上での輝点位置を
変化させることにより、入力信号波形を記録紙上に再現
させる。

第１図は、記録紙上の記録波形についての説明図を示す
。掃引繰り返し周波数が１紙送り速度に対して、十分高
く、アナログ入力信号の変化が緩やかであれば、記録紙
１上の記録点は９例えば第１図（イ）図示の如く、連続
したものと々る。しかし。

入力信号の変化が速い場合には、第１図（ロ）に示すよ
うに、各走査線上の輝点位置が離れるため、記録紙１上
に滑らか々連続記録が得られなくなる。

この欠点を補うため、１回前の走査時の輝点位置に対応
する位置と、現在の走査線上の輝点位置との間の範囲全
体に輝度変調をかけ、第１図（ハ）図示の如く、走査方
向に幅を持たせた輝点（輝線）により、記録することが
行われている。このような補間を行うことにより、変化
の速い信号に対しても、連続した輝点による記録波形が
得られる。

第２図は従来の記録装置の例、第３図は第２図図示回路
の動作を説明するタイムチャートを示す。

生体信号検出器２によって検出された心電、心音等の生
体信号は、生体信号増幅器３によって増幅される。パル
ス位置変調（ＰＰＭ）回路４は、生体信号増幅器３から
のアナログ入力電圧Ｓを、鋸波発生回路６が発生する鋸
波電圧Ｈと、比較器５によって比較する。第３図図示の
如く、直線的に上昇する鋸波電圧Ｈが、アナログ入力電
圧Ｓの値を超えると、比較器５の出力Ａが、立ち上がる
。

この立ち上がり時点は、アナログ入力電圧Ｓに直線的に
対応しているので、この時点で例えば細いパルスを作れ
ば、アナログ入力電圧Ｓをパルス位ｆＨ変調したものと
なる。このパルスをブラウン管１０の輝度信号とすれば
、アナログ入力電圧の波形が記録されることとなるが、
上記１点として表示される細いパルスでは、第１図（ロ
）図示の如く。

輝点同志が離れて記録図形が不連続なものとなる。

補間回路７は、記録図形が不連続とならないように、比
較器５の出力Ａに基づいて、補間を行った輝度信号Ｐを
出力するものである。補間回路７は、遅延回路８と、排
他的論理和回路９とからなる。遅延回路８１ｊ−、比較
器５の出力Ａを、正確に掃引１周期分の遅延時間Ｔだけ
遅延させるものである。遅延回路８の出力Ｂには、１周
期前の掃引期間中の比較器５の出力Ａが現われているの
で。

その立ち上がり時点は、１回前のアナログ入力電圧に対
応している。

排他的論理和回路９には、比較器５の出力Ａと。

遅延回路８の出力Ｂとが入力されているので、１周期前
の掃引時の比較器出力と、現在の掃引における比較器出
力との、対応時点間Ｋ　ｉ−け゛る不一致時期のみＨレ
ベルとなる出力Ｐが得られる。すなわち、排他的論理和
回路９によって、１周期前のアナログ入力電圧と現在の
アナログ入力電圧の各々に対応する時点の間、Ｈレベル
となる出力Ｐが得られるので、これをブラウン管１ｏの
輝度信号゛とする。こうして、鋸波発生回路６の出力す
る鋸波電圧を、水平掃引のための偏向信号として、ブラ
ウン管１０に与えれば、変化の速い信号に対して、それ
ぞれ隣シ合う掃引間の輝点間が直線で埋められた補間が
行われ９紙送り機構１１によって給送される記録紙ｌに
、見易い生体信号の図形が得られることとなる。

上記従来の方式によれば、入力信号のサンプル周波数が
、掃引周波数と等しい。

上記掃引の繰り返し周波数の上限は、掃引系。

輝度変調系および紙送り機構あるいは、超音波診断装置
本体などからの制約により制限を受ける。

超音波診断装置の一部として生体信号記録装置が組み込
まれる場合、生体信号は、複数チャネルのＭモード像と
重畳して記録される事が多く、その場合、生体信号に対
する実質的なサンプル周波数は２　ＫＨｚ程度に制限さ
れる。

一方９例えば心音の波形を記録する場合には。

Ｉ　ＫＨｚ以上の周波数成分までも把える必要がある。

サンプリング定理によれば信号に含まれる周波数成分の
上限の２倍以上のサンプル周波数を用いれば信号波形を
再現できるが、滑らかに、波形を再現、記録するために
は、サンプリング周波数として数倍の余裕を見るべきで
ある。

上記従来の方式によれば、記録できる周波数帯域が著し
く制限されて、ピーク点やその値を見逃がすという問題
があった。

（Ｃ）　　発明の目的と構成 木兄Ｆ！Ａは上記問題点の解決を図シ、上記補間の拡張
・応用を図ることによ、ｂ、水平掃引繰り返し周波数の
限界を超えて、それよりも高い周波数で入力信号をサン
プリングし、高い周波数成分を持つ信号の記録も可能と
した生体信号記録装置を提供することを目的と゛してい
る。そのため９本発明の生体信号記録装置は、水平掃引
信号と輝度信号とを用いて記録紙上又はブラウン管上に
像を描く記録計であって、各記録点の間の補間を行って
記録する生体信号記録装置において、所定のサンプリン
グ周期のもとに入力信号のパルス位置変調を行うパルス
位置変調回路と、該パルス位置変調回路が抽出した信号
にもとづいて上記サンプリング周期の整数倍の周期にそ
れぞれ対応する遅延回路に劣って補間を行う複数の補間
回路と、上記複数の補間回路の出力を合成する合成器と
をそなえ。

上記サンプリング周期よシも長い周期の水平掃引信号と
上記合成器出力による輝度信号とにもとづいて記録を行
うようにしたことを特徴としている。

以下図面を参照しつつ説明する。

（Ｄ）　　発明の実施例 第４図は本発明の一実施例要部構成、第５図は第４図図
示実施イケ１の動作を説明するためのタイムチャート、
第６図は本発明の一実施例記録態様説明図、第７図は本
発明の他の一実施例要部構成を示す。

第４図において、符号４ないし６は第２図に対応し、？
−１．７−２はそれぞれ異なる遅延時間により補間な行
う補間回路、８−１．８−２は遅延回路、９−１．９−
２は排他的論理和回路、２０は合成器、２１はオア回路
、２２は鋸波間３１回路を表わす。

以下説−明する実施例では、記録のための掃引周波数を
入力信号のサンプル周波数の１／２とする場合について
説明する。鋸波゛発生回路６は、第５図図示のような周
期Ｔ・の鋸波Ｈを発生させる。例えば、第２図に図示し
た従来の例では、この周期Ｔは、記録のための水平掃引
信号の周期より短くすることはできなかった。第４図図
示実施例の場合。

水平掃引信号として、鋸波発生回路６の出力する鋸波の
数を、鋸波間引回路２２によって半減させたものを用い
るので、鋸波Ｈによるサンプリング周波数は、記録可能
な水平掃引信号の周波数上限の２倍まで高くすることが
できる。すなわち、第５図に図示した周期Ｔは、第３図
図示周期Ｔの１／２の周期と考えてよい。

生体信号であるアナログ入力電圧Ｓは、比較器５によっ
て鋸波Ｈと比較され、パルス位置変調された信号Ａが出
力される。この出方信号Ａ＃′ｉ、第１補間回路７−１
および第２補間回路７−２に入力される。第１補間回路
７−　Ｉ　Ｆｉ、周期Ｔの遅延を行う遅延回路８−１と
排他的論理和回路９−１とからなり、第２補間回路７−
２は周期Ｔの２倍の遅延時間を持つ遅延回路８−２と排
他的論理和回路９−２とから構成されている。

すなわち、第１補間回路７−ＩＩＩ′ｉ１周期前の入力
信号Ａとの間で補間を行うの忙対し、第２補間回路８−
２は、２周期前の入力信号Ａとの間で補間を行う。補間
回路７−１．７−２の出力は、それぞれ第５図図示信号
Ｃおよび信号Ｅのように々る。合成器２０は、オア回路
２１によって、これらの信号Ｃおよび信号Ｅを合成する
。オア回路２１の出力信号Ｆには、現在、１周期前、お
よび２周期前の３つの値で補間を行ったものが得られる
ことに力る。この信号Ｆを輝度信号として用いる。

一方、水平掃引信号として、鋸波発生回路６が発生した
鋸波Ｈを、鋸波間引回路２２によって間引きした信号Ｇ
を用いる。信号Ｇを水平掃引信号とし。

信号Ｆを輝度信号としてブラウン管に与えることにより
、現在および過去２回のサンプル時点における３つの値
のうち、最大値と最小値の間が埋められた記録が行われ
ることになる。３つの値のうち、掃引を行わない周期に
最大値または最小値が存在する場合、従来の方式では、
そのときにはサンプルが行われていないので、その値を
把握することができないが９本方式では、そのときの値
も記録結果に反映される。すなわち、実際に記録計が掃
引を行うのは２回のサンプルに対し１回であるが、毎回
掃引を行う場合と同様な記録結果が得られることになる
。例えば第５図において、入力電圧Ｓのサンプル位置ａ
、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、掃引信号Ｇにそれぞれ”　ｌ　ｂ
’　Ｉ　Ｃ’　）♂　ｇ＋と示す如く反映される。

第６図は、第４図図水桶間回路による補間の態様を説明
するものである。掃引に対応する走査線部分全実線で表
わし、サンプルだけの部分を点線で表わしている。第１
補間回路７−１により、遅延時間Ｔにもとづく補間を行
ったものを、そのまま記録したとすれば、第６図（イ）
図示の如くになる。

一方、第２補間回路７−２により、遅延時間２Ｔにもと
づく補間を行ったものを、そのまま記録したとすれば、
第６図（ロ）図示の如くになる。これは。

サンプル周波数と掃引周波数とが等しいので、従来方式
の補間に相当する。この場合、ピーク位置Ｘは見逃がさ
れている。

第６図（ハ）は２本発明による記録であって、＠６図（
イ）図示のものと、第６図仲）図示のものとが合成され
て記録されている。これによると、ピーク位置Ｘが、第
１補間回路７−１によって補足されているため、見逃さ
れることなく、記録されることとなる。

第４図図示の第２補間回路７−２は９例えば第７図図示
の如く、遅延時間Ｔの遅延回路８−１と。

同じ遅延時間Ｔの遅延回路８−３とを組合せて多段化し
たものを用いるようにしても、もちろんよい。なお、遅
延回路は、単安定マルチバイラレータまたはディジタル
記憶回路等によって構成することができる。

以上の説明では１便宜上、掃引周波数をＩＡにするとし
て述べたが１時間関係をすべて１／／２にして考えれば
、掃引周波数が等しくて、サンプル周波数′ｆｔ：２倍
にした状態に相当する。また、説明を簡単にするために
、掃引周波数を１／２にする場合について述べたが、３
Ｔ、４Ｔ・・・・・・の遅延を行う遅延回路を持つ補間
回路を加えて、掃引の繰り返し周波数を１／３　、１／
４．・・・・・・にすることも同様に可能である。例え
ば、１回のＩ　ＫＨ２程度の掃引に対して４回のサンプ
リング情報を加味させることにより、５ＫＨ，？に近い
信号を捉えることもできる。

（Ｅ）　　発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、少数の部品を追加する
だけで、記録機構の掃引周波数に制限がある場合であっ
ても、それよυ高い周波数成分を持つ信号のピーク点の
位置、ピーク点の値を逃がすことなく記録することがで
きるようＫなる。

特に、心音の検査のように、波形の忠実な記録よりも、
むしろピーク点の位置およびその値を記録することが要
求されるような場合、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録紙上の記録波形についての説明図。 第２図は従来の記録装置の例、第３図は第２図図示回路
の動作を説明するタイムチャート、第４図は本発明の一
実施例要部構成、第５図は第４図図示実施例の動作を説
明するためのタイムチャート。 第６図は本発明の一実施例記録態様説明図、第７図は本
発明の他の一実施例要部構成を示す。 図中、ＩＩ／′ｉ記録紙、４はパルス位置変調回路。 ７は補間回路、８は遅延回路、２０は合成器、２２け鋸
波間引回路を表わす。 特許出願人　富士通株式会社 代理人弁理士　森　１）寛（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水平掃引信号と輝度信号とを用いて像を描く記録計であ
   って、各記録点の間の補間を行って記録する生体信号記
   録装置において、所定のサンプリング周期のもとに入カ
   イに号のパルス位置変調を行うパルス位置変調回路と、
   該パルス位置変調回路が抽出した信号にもとづいて上記
   サンプリング周期の整数倍の周期にそれぞれ対応する遅
   延回路によって補間を行う複数の補間回路と、上記複数
   の補間回路の出力を合成する合成器とをそなえ、上記サ
   ンプリング周期よりも長い周期の水平掃引信号と上記合
   成器出力による輝度信号とにもとづいて記録を行うよう
   にしたことを特徴とする生体信号記録装置。