JPS60103808A - 心電計増幅回路 - Google Patents

心電計増幅回路

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JPS60103808A
JPS60103808A JP58211859A JP21185983A JPS60103808A JP S60103808 A JPS60103808 A JP S60103808A JP 58211859 A JP58211859 A JP 58211859A JP 21185983 A JP21185983 A JP 21185983A JP S60103808 A JPS60103808 A JP S60103808A
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JP
Japan
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amplifier
low
output
amplifier circuit
pass filter
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Application number
JP58211859A
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English (en)
Inventor
Akira Yamazawa
山澤 彰
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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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】 本発明は、心電計の初段増幅回路に関するもので、入力
信号の超低周波域成分に対する増幅度を減少させるため
のフィルタ回路を具備した増幅回路であり、さらに詳し
くは、前記フィルタ回路が前記増幅回路出力信号を入力
し、前記増幅回路入力部へ負帰還ループを形成する様に
構成する心電計増幅回路に関する。
従来、心電計測に使用する初段増幅回路は、一般に交流
増幅器であり、全体を直流増幅器で構成している場合で
も、入力部または出方部を容沿結合とすることが行なわ
れた。心電計に入力する心電位信号には、パルス性の本
来の心電位信号に電極と人体表皮または、表皮下の細胞
組織間に生ずる分極電圧という直流電圧が重畳する。し
かも前記分極電圧は、電極の徴かな動きゃ表皮の発汗な
どの条件変化により時間の経過と共に変化する。
そして、分極電圧のレベルは前記心電位信号のレベルよ
シ1桁以上大であるだめ、前述の様に初段増幅器は交流
増幅器の構成とされる。
ところが、入力信号から除去すべき周波数が心電計の場
合、cl、1H2以下であるため、前記増幅回路の結合
容量が比較的大きな値となシ、前記電極を人体表皮に固
定してから数十秒もの間、前記結合容量に充電された電
荷を放電するために前記増幅器は出力電圧を振シ切って
しまい、心電計測が不可能となる。そこで、一般には、
前記電荷を増幅器の接地型1位へ逃がすためのインスト
スイッチを設けて、前記電極を人体に装着後、前記イン
ストスイッチを1〜2秒間閉じる。
本発明は、前記増幅回路の出力電圧を入力信号とする低
域通過フィルタ回路出力電圧を前記増幅回路の反転入力
端子へ帰還することによシ、前記増幅回路全体の周波数
特性を超低周波域から直流域までに於ける増幅度を減少
させて、前記結合容量を使用せずに前記分極電圧変動に
よる影響を少々くすることを目的とする。才だ、前記低
域通過フィルタに使用する容量は、前記増幅回路の出力
信号線と接地との間に接続するため、電源投入時、及び
前記電極を人体表皮に接触させた場合でも、前記容量、
に過大な電荷が蓄積することがなく、さらに前記増幅回
路全体として直流の負帰還が十分掛けられるので、前記
インストスイッチを除去できる。
以下14本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
伺、本発明の実施例では、負帰還回路のフィルタに、−
次のOR型圓域通過フィルタを使用したが、低域通過フ
ィルタとして、これのみに限定されたものでない。
第1図、第2図は、従来の心電計増幅回路の例である。
第1図は演鏝増幅器1及び抵抗器2a。
2b、2c、2clで構成するシングルエンド型差動増
幅器10の反転入力3及び正転入力4には、高入力イン
ピーダンスのボルテージフォロワ接続の演算増幅器5,
6を設ける。前記演算増幅器5゜6の正転入カフ、8と
電極11.12との間には交流結合のための容量13.
14を接続する。電極9は接地電位15に接続する。抵
抗器17.18は、前記演算増幅器5,6の正転入力端
子7,8と接地電位15の間に前記演算増幅器5.乙の
バイアス電流を流すためと、前記各$13.14の値と
この抵抗器17.18とで決定する低域カットオフ周波
数を与えるだめのものである。容量19.20は、前記
正転入カフ、8へ混入する心電計測に不要な高周波雑音
を除去するだめのものである。′!!極11,12と電
極9との間に直流電圧が印加されると、前記結合容[1
3,14に電荷が蓄積するが、心電計増幅器の入力イン
ピーダンスを高くする必要から、前記担−抗器17,1
Bが高抵抗仙であシ、前記電荷の放電時間が長くなシ、
結果として前記電荷が放電されるまで、心電計増幅器の
出力端子21の電圧値は振シ切れてしまい、測定不可能
になる。それを防ぐために、インストスイッチ23.2
4を閉じて、速やかに前記電荷を放電する。前記差動増
幅器10の出力は次段の演q増幅器22の正転入力端子
25へ接続し、さらに増幅して出力端子21に心電位信
号を出力する。
第2図に示す従来例も、第1図と同様の回路構成で、シ
ングル二ン′ド型差動増幅器10の反転入力6及び正転
入力4に、ボルテージフォロワ接続の演算増幅器5,6
を設け、前記差動増幅器10の出力は次段の演算増幅器
22でさらに増幅する。
第1図の心電計増幅器との違いは、前記差動増幅器10
の出力と演算増幅器22の入力の間に交流結合させるだ
めの容量50を設ける。この第2図の場合も、前記容量
50と抵抗器51の値で、低域カットオフ周波数が決定
する。そして、電極11.12と電極9との間に印加し
た直流電圧または、電源投入時に差動増幅器10の出力
端子25に現われる過渡的電圧により、前記容量50に
電荷がmlする。そのため、インストスイッチ52を設
けて前記電荷を放電する必要がある。
第3図は、本発明を具体化した実施例のひとつの回路図
で、電極11.12をそれぞれ入力端子に接続するボル
テージフォロワ接続の演算増幅器5.6の出力信号を入
力する差動増幅器10、前記差動増幅器の出力端子25
に接続する抵抗器26.27.28及び演算増幅器29
で構成する増幅器と本発明の実施例である心電計増幅回
路の出力端子30から抵抗器61を介して容量52へ出
力信号を導き、高入力インピーダンスのバッファ増幅器
35で受ける低域通過フィルタ32及び、前記低域通過
フィルタの出力を心電計増幅器全体としての反転入力端
子65へ帰還する信号線36から構成する。入力部の演
算増幅器5.乙の正転入カフ、8と電極11.12の間
に、過大電流防止のため保護抵抗器37.38を入れる
。前記増幅器5.乙の正転入カフ、8とそれぞれ接地電
位15及び前記低域通過フィルタ62の出力からの信号
線36の間にバイアス抵抗39.40を接続する。但し
、電極11.12における入力インピーダンスを高くす
る必要から、前記抵抗器39゜40はMΩ代の抵抗値を
使用する。
本発明の主旨である前記低域通過フィルタ32の動作及
び心電、計増幅回路全体への特性向上について以下説明
する。前記演算増幅器35の正転入力41には、心電計
増幅回路の出力端子′50に出力される信号のうち、抵
抗器31及び容量32で成る低域通過フィルタの時定数
で決まるカットオフ周波数以下の低域周波数成分のみが
印加される。
そして、前記低域通過フィルタの出力が信号′線36に
よって心電計増幅回路全体としての負極入力端子35ヘ
バイアス抵抗40を介して接続している。
第4図は、本発明の実施例に示した心電計増幅回路の増
幅度、−周波数の特性を示す図で、前記低域通過フィル
タ64のカットオフ周波数60以下の周波数帯域の増幅
度が低域へ行くに従って低下するのは、前記低域通過フ
ィルタの出力信号を負帰還しているためである。しかも
出力端子60に現われる信号の直流成分に関して十分な
負帰還が掛かること、及び容量32の片側が接地電位1
5であるため、心電計増幅回路の電源投入直後の回路動
作が安定するまでに生ずる過渡的電圧、例えば演算増幅
器29の出力端子に生ずる電圧などのために、前記容量
62に蓄積する霜、荷を微少にできることによシ、第1
図、第2図に説明した従来の心電計増幅回路の様な前記
インストスイッチを省略しても、約1秒以内に安定な心
電位信号を出力できる。これは、負帰還ループ内に容量
62を入れるために、もし容量52が過大な電荷を蓄積
していると、前記電荷を強制的に放電させる様に演算増
幅器の出力端子に電圧を生ずることによるものである。
本発明の心電計増幅器では、以上述べた様に前記インス
トスイッチが省略できる長所と、もうひとつ、前記心電
計増幅器内に使用した演算増幅器1.5,6,29.3
3の持つオフセット電圧等、演算増幅器特有のバラツキ
を、ある範囲内で自動的に補正することが可能である。
これは一般に、負帰還を適切に掛けた増幅器回路内で見
られることであるが、本実施例の場合は特に、演算増幅
器5.6の出力端子に生ずるオフセット電圧がそのまま
、高利得で動作する差動増@器10及び演算増幅器29
で増幅されるが、前記オフセット電、圧をも含めて、負
帰還ループ内で補正している。
心電B−1増幅回路では、周波数が0. I HZ〜2
0OHz内で所望の増幅度を得る必要があるため、第4
図に示した低域のカットオフ周波数60は第3図の抵抗
器31と容JA−52とで決定し、第4図の高域カット
オフ周波数61は抵抗器37.38゜39.40と容量
19.20とで決定する。
以上の様に本発明においては、従来の入力信号または出
力信号線に直列に容量を設けて、低域周波数成分を除去
する方法ではなく、増幅器出力信号を低域通過フィルタ
に入力し、前記低域通過フィルタ出力を心電計増幅器の
入力へ負帰還することにより低域周波数成分を除去する
もので、本発明によれば、入力信号の直流成分変動の心
電位増幅器出力への影響が従来のものより少なく、特に
電極を人体に装着した時に生ずる分極電圧を補正するた
めのインストスイッチを除去できる。また、心電計増幅
回路を構成する演舞、増幅器のオフセット電圧の影響を
なくすることが可能である。
1だ、前記分極電圧が心電位計測中に変動することによ
る出力信号の零レベル変動のために心電図が上下に振れ
る現象を防ぐために、心電位信号をディジタル処理する
方法が、従来性なわれているが、本発明によれば、通常
の心電計測では、前述の処理は必要ない程度に前記現象
を抑制できる。
以上、述べた様に、インストスイッチを除去し、操作が
簡便であり、回路が単純で、無調整が可能であることか
ら、小型のA/D変換器、グラフィックディスプレイと
紹み合わせて、第5図に示す様な、携帯用心電計も実現
できる。第5図の例では、ディスプレイ70の縦方向の
大きさに制約があるので、増幅器の零レベル変動が小力
い本発明の心電計増幅器の%徴を生かすことのできる応
用である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来の実施例を示す図、第6図は本発
明の実施例を示す図、ilJ”:4図は第6図の実施例
である心電計増幅回路の周波数特性を説明する図、第5
図は本発明の実施例を応用した携帯用心電計の外観を示
す図である。 1、5.6.22.29.35 ・・・・・・演算増幅
器13、14.19.20.50.33・・・・・・容
量10・・・・・・差動増幅器 25、24.52・・・・・・インストスイッチ64・
・・・・・低域通溝フィルタ 39.40・・・・・・バイアス抵抗 第1図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも差動増幅部及び前記差動増幅部の出力
    信号の一部を入力信号とする低域通過フィルタを具備す
    る心電計増幅回路において、前記心電計増幅回路の正極
    信号入力端、負極信号入力端のうち前記負極信号入力端
    へ前゛記低域通過フィルタの出力信号の一部を帰還させ
    ることによって、前記心電計増幅回路の周波数応答特性
    のうち、直流及び直流に近い周波数帯域の利得を低下さ
    せたことを特徴とする心電計増幅回路。
  2. (2) インストスイッチを使用しない特許請求の範囲
    第1項記載の心電計増幅回路。
JP58211859A 1983-11-11 1983-11-11 心電計増幅回路 Pending JPS60103808A (ja)

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