JPS60246737A - 生体信号用信号調整器 - 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】 本又里魚豊量 本発明は電気信号調整回路、特に不規則な生体信号のレ
ベル調整に適する回路に関する。

生体および心理的な現象は電子装置によって検査される
ことが多い。この装置は心電記録法において一般に知ら
れている。この方法においてはワイヤが端子を介して人
間の胸の選択された箇所に付けられるが、これらワイヤ
は心筋の拍動によって発生される微弱な電気信号を信号
処理装置および表示装置へ送る。この心電装置は心臓か
ら発生される電気信号の波形をグラフとして記録する。

この記録波形は心電図として知られている。各ワイヤは
各対応する端子に依存する異なった信号波形を与える。

生体信号波形測定の別の例はエンツェファログラム（脳
造影図）およびスピーチ（音声）において知られている
。各ケースにおいて、複数の電極が被験者に取り付けら
れて複数の信号が得られ、各々の電極に対応する波形が
解析される。

生体信号の測定および解析に使用される上記の電子装置
の一例であるＪ、　Ｒ，Ｌｅｖｉｔｔの米国特許３，６
０２，７０６は心電図に有用でありフィードフォワード
構成をとる一群の積分器からなり、サイン関数コンピュ
ータと結合して非線形変換を行って心機能を可視化する
ものである。このようなシステムの初期の装置はより簡
単な回路を採用しており、Ｊ、　ＲｌＬｅｖｉｔｔの米
国特許３，４２２，２６４に示されている。

生体信号の解析ならびに別の信号源から得られた信号の
解析に使用される信号処理装置は、アナログあるいはデ
ジタル回路によって構成される。

今日、このような信号処理装置に−は通常実際にはデジ
タル回路が採用されており、デジタル信号処理技術の特
長が生かされている。電極において検知される生体信号
はアナログの形態である。従って、デジタル信号処理装
置はアナログ・デジタル変換器を採用されており、信号
形態がデジタルからアナログへ変換される。信号波形に
関して高分解能を有する処理装置においては、Ａ／Ｄ変
換器は多くの処理ステージを有しており、所望の分解能
の多数のビットを発生する。

検出された生体信号に含まれる情報は振幅変動の部分の
みに存在するという点が問題である。通常、信号は一定
あるいはｄｃ　（直流）レベル成分に重畳された時間変
動成分からなっている。さらに、このｄｃレベルは、時
間変動成分の変化速度と比較して遅い速度で振幅がドリ
フトする。このようなドリフトは有用な情報を含んでお
らず、従って、信号処理操作において除去される必要が
あるが、この問題は、変動成分と固定成分との和に適合
するように変換域を幅広い範囲にわたって拡張しうるア
ナログ・デジタル変換が必要とされる場合においても生
じることは明らかである。従って、上記問題が解決され
るためには変換域がより拡張された変換装置が必要とさ
れるか、あるいは信号処理装置における振幅分解のビッ
ト数が低減されるが、どちらの場合においても、装置の
コストは得られる利益の量に対して望まれるコストよや
も高くなる。

オ虜Ｌ口（社）」粉 本発明の生体信号の処理装置によって上述の問題点は解
決され、さらに別の利益を得ることもできる。本発明の
生体信号の処理装置は入力信号端子と信号処理装置のデ
ジタル回路の間に接続された信号調整器を有しており、
ｄｃレベルがリセットされ、時間変動成分の振動範囲が
適当にスケール変化され、信号がデジタル信号処理装置
に適合するようにされる。本発明の目的はアナログ生体
信号を、ｄｃレベルドリフトの影響がなくかつデジタル
信号処理装置に使用するために好ましくスケール変化さ
れたフォーマットに変形する信号調整器を提供すること
にある。

本発明の信号調整器は正電圧値のみの信号で動作する。

この信号調整器は、ｄｃレベルを十分取り除くベースラ
インシフティングユニットが備えられており、波形の最
低電圧値を有する部分がゼロボルト・にされる。従って
、調整器のシフティングユニットの出力はゼロボルトに
復帰しない（ＮＲＺ）波形のフォーマットを有する。調
整器の出力信号は負電圧でないので調整器のＡ／Ｄ変換
器は負電位値を処理する必要がない。従って、電子回路
が簡単になる。このシフティングユニットは内部のタイ
ミングユニットあるいは外部コンピュータによって発生
されるタイミング信号に応答する。この外部コンピュー
タは選定された時間間隔において生体信号波形をサンプ
ルし解析する。

この調整器は、調整器のピーク出力電圧を選定された基
準値と比較し、この比較の結果に従って調整器の増幅度
を調整して出力電圧を所望の範囲内にするフィードバッ
ク回路を備えている。調整。

器には、増幅度制御回路が含まれて 幅度制御回路は増幅度可変増幅器および先の比較結果に
従って増幅器の増幅度の制御を行なう積分ユニットから
構成されている。積分はクロックパゾクパルス発生源に
よっ てデジタル的に行なわれる。このクロックパルスは、先
の比較結果を与える比較器の命令に従って論理回路を介
してカウンタに入力される。オフセット回路が増幅器の
出方に接続されており、特定のオフセット電圧を必要と
する表示装置または別の信号処理装置に適合するように
されている。

上述された回路は、心拍間の経過時間を測定する波形解
析器と結合して動作し、心拍が極度に不規則になった場
合に積分器とシフティングユニットをリセットする。

困貴星皿里 第１図は患−者２２の心電図を得るためのシステム２０
を示している。このシス− ニット２４を有している。この検出ユニット２４は患者
２２に接続される電極２６と心電図を取るために使用さ
れる電極を選択するためのスイッチ２８を有している。

心拍信号を選択スイッチ２８へ結合するのに光ファイバ
ー３０を使用スルツカ好ましい。この場合、検出ユニッ
ト２４は、光信号と電気信号との間で信号形態を変換す
る公知の回路（図示せず）を有する。信号は表示ユニッ
ト３２上に心電図として表わされる。この表示ユニット
３２は心電図を表示するための公知の信号処理回路を有
している。

信号処理が、本発明に従って信号調整器３４によってさ
らに行なわれる。この信号調整器３４は検出ユニット２
４と表示ユニット３２との間にあって信号を調整する。

検出ユニット２４によって与えられる信号は、表示ユニ
ット３２によって効果的処理されるためには調整器３４
によって変換されるべきであるということがまず本明細
書から理解される。このような変換において、信号はベ
ースラインのドリフトの影響を受けないがベースライン
は有用な情報を含んでいないのでこのベースラインは除
去され、信号の増幅度が調整されて表示ユニット３２に
内蔵されるアナログ・デジタル変換装置３６の範囲が十
分に使用されるようにされる。そして信号を表示ユニッ
ト３２の最適部−理範囲内に位置させるために必要とさ
れる固定電圧オフセットが導入される。通常、ライン３
０の光学信号の電気信号への変換は相対的に固定された
電圧オフセットを導入する。この電圧オフセントは信号
波形の負の変位値よりも大きく過大な電１　圧範囲とな
るので心電図として表示する以前に処理が行われる必要
がある。さらに、このオフセントはドリフトする傾向が
あり、従って補償されない場合はエラーが発生ずる。

次に、全゛ての心拍波形が表示されるのではないという
ことが本明細書から理解される。例えば、線維性彎縮は
表示されない。基準範囲内にあるほぼ標準の波形のみが
表示される必要がある。従って、信号調整器３４ば連続
する心拍間の期間を測定して心拍周波数が基準範囲にあ
る間のみデータを出力する。

第２図および第３図を参照する。信号調整器３４は検出
ユニット２４からライン３８上の入力信号を受信し、表
示ユニット３２ヘライン４０を介して出力信号を出力す
る。調整器３４はベースラインシフタ４２、増幅度可変
増幅器４４、加算器４６、加算器４６用の基準信号を発
生する調整可能電源４８、積分器５０、比較器５２、比
較器５２用の基準信号を発生する調整可能電源５４、ピ
ーク検出器５６、波形解析器５８およびタイミングユニ
ット６０からなっている。ライン３８上の入力信号は第
３図の１番目のグラフに示されている。リセット信号は
ライン６２上のタイミングユニット６ｏによって与えら
れ第３図の２番目のグラフに示されている。タイミング
ユニット６゜はライン６４上に一組の信号を与える。こ
の信号は第３図の３番目のグラフに示されている。後述
されるようにタイミングユニット６ｏは、表示ユニット
３２上に表示されるデータを取得する特定の操作状態（
アクイジション）の間シフタ４２をボールドするように
機能する。第３図の上から３つのグラフは時間が合わせ
て記録されており、図示された信号間の各時刻における
関係が示されるようになっている。第３図の４番目のグ
ラフはシフタ４２によるベースラインの変換と、増幅器
４４と加算器４６によるベースラインと振幅の両方のシ
フトを示している。このシフトは調整器３４の出力端子
に表われる。

動作中において、シフタ４２はベースライン電圧を減少
して入力信号波形のより小さな変位部分がゼロ電位であ
るようにされるが、これはライン６６上のシフタ４２の
出力端子において得られる。

ベースラインのシフトは第３図の４番目のグラフの始め
から２つの波形において現われている。次に、ライン６
６上のシフタ出力１言号は増幅器４４によってスケール
変化され、ライン６６上に現われるレベルから電圧ｖ２
だけ加算器４６によってオフセントされる。従って、ラ
イン４ｏ上の出力信号は、第３図の４番目のグラフの第
３番目の波形において示されるように、最小電圧値ｖ２
がら最大電圧値■１にわたっている。オフセット電圧■
２は電源４８によって作り出され、加算器４６によって
増幅器４４の出力信号に加算される。値■２はゼロボル
トから表示ユニット３２において使用するのに好適な値
にわたる所望の正電圧に設定される。

最大値■１は電源５４によって与えられるがこの値は電
源５４によって調整可能である。ライン４０上の電圧の
ピーク値は検出器５６によって検出されるが■０として
ライン６８上に与えられる。

比較器５２は電源５４と検出き５６とに接続され、２つ
の電圧値■１とＶＯとを比較する。比較器５２から得ら
れるライン７０上の出力信号はライン７０のに隣接する
第２図のグラフ７２に示されている。比較器５２の出力
信号は調整器３４の最大出力電圧ＶＯが所望のピーク値
■１よりも大きいか小さいかを示す。増幅器４４の増幅
度は積分器５０によって与えられる信号によって制御さ
れる。ライン７０上の比較器からの信号は積分器５０を
ストローブして、増幅器４４の増幅度を以下の方法で変
化してＶＯと■１とが等しくなるようにする。

ライン６２上のりセント信号に応答して、積分器５０は
増幅器４４の増幅度を最大にして、出力電圧を所望の値
■１よりもかなり大きな値である最大出力電圧■Ｏにす
る。次に、ライン６４上にセットパルス信号が発生して
いる間、積分器５０はライン７４上の増幅度制御信号の
値を減少して、ＶＯとｖｌとを等しくする。

リセットパルスの持続期間（第３図に示される）はピー
ク検出器５６内で使用されるクランピングコンデンサお
よびシフタ４２において使用される同様の別の検出器を
放電するのに十分の長さである。これらクランピングコ
ンデンサおよび同様の別の検出器は第４図を参照して説
明される。リセットパルスの持続時間は通常１０ミリセ
コンドで十分である。セント信号の持続時間は少なくと
も一つの完全な心拍間隔を観測するのに十分な長さであ
るが、１．５秒だと毎分４０回の最低の予測される心拍
周波数に対して十分である。第３図に示されるようにリ
セットパルスとセットパルスとの間の遅延時間はほぼ１
０ミリ秒であると、セントパルスをかける前のリセット
処理に関係するセットをいかなる時刻にかけることも可
能となる。セントパルスの端部と次のリセットパルスの
先端との間のアクイジション期間は数個の心拍波形を観
測するのに十分な長さである。心拍波形をリセットする
場合は、アクイジション時間が約４秒であると、数個の
心拍波形を観測できるが、この心拍波形においてはベー
スラインのドリフトの影響が無視できない。。この後、
シフタ４２はリセットされ、後に続くセット期間中にシ
フタ４２は適当なベースラインの補償を再び行って、ベ
ースラインドリフトが後のアクイジション期間において
完全に補償されるようにする。従って、ベースラインの
いかなるドリフトも繰り返して補償され、複数の連続す
るアクイジション期間中に得られた心拍波形データを、
）−スラインドリフトによる顕著な誤差なく観察するこ
とが保証される。　・表示ユニット３２によって表示さ
れる心拍波形が標準の心拍波形に関連するデータに基づ
いていることを保証し、線維性重縮あるいは別の異常な
影響を除去するために、解析器５８は調整器３４の出力
波形を、第６図を参照して以下に説明される方法で解析
し、異常波形が発生した際にタイミングユニット６０を
再びスタートし、調整器３４をリセットする。従って、
シフタ４２と積分器５０は別のセントパルス中に動作し
て、異常波形の後にアクイジション期間が再び設けられ
る。

第４図はベースラインシフタ４２を示、している。

このベースラインシフタ４２は差動増幅器７６、第２図
に示されるのと同様のピーク検出器５６、比較器７８、
電子スイッチ８０、増幅器７６と比較器７Ｂによって使
用される基準電圧の電源８２、カウンタ８４、デジタル
・アナログ変換器８６および差動増幅器８８から構成さ
れている。ピーク検出器５６はダイオード９ｏ、ダイオ
ード９ｏを介して充電されるコンデンサ９２およびリセ
ット信号を受信した際にコンデンサ９２を放電するため
の公知の放電回路９４を備えている。電子スイッチ８０
は比較器７８をカウンタ８４に接続する第１のＡＮＤゲ
ート、９６とゲート９６の入力端子に接続された出力端
子を有する第２のＡＮＤゲート９８を有している。シフ
タ４２はライン６２のリセット信号とライン６４のセン
ト信号に応答して動作し、第２図に示されるように、タ
イミングユニット６０によって与えられるクロックパル
ス信号にも応答する 動作中においては、増幅器８８はライン３８の入力信号
をライン１００のフィードバンク信号と組み合せてライ
ン６６に出力信号を出力する加算機能を有している。ラ
イン３８の入力信号からライン１００のフィードバック
信号が引かれてベースラインに関連するオフセントの量
が減少する。

ライン６６の出力信号は増幅器７６によって電源８２か
らの基準信号である固定値と比較きれる。

この増幅器７６は、この増幅器７６の出力端子に入力さ
れる２つの信号の差信号をライン１０２上に発生する。

ライン１０２の差信号はライン１０２に近接するグラフ
１０４に示されている。

グラフ１０４に示されるように、ライン１０２上の信号
の波形は第３図に示されるライン３８の信号波形から変
換して得られる。電源１２からの固定された基準信号値
からライン６６の信号を引く所に発明がある。従って、
ライン３８上の負の信号変位部分はライン１０２上で正
の信号変位部分となる。電源８２の基準信号はＶｒで示
されている。グラフｌ゛０４の波形の最大変位値即ちピ
ーク値はＶｐで示されている。Ｖｒの強度はライン３８
の信号の最大値よりも大きい値に選ばれので、）　信号
波形を変換する際に波形の全てが正電圧値を有する。

検出器５６はライン１０２の信号のピーク値を検出し、
このピーク値Ｖｐを比較器７８の入力端子に与えそ。比
較器７８はＶｐとＶｒとを比較し、２値化信号（ｌある
いは０の論理信号）をゲート９６の入力端子へ与える。

ピーク検出器５６は周知の方法で動作して、ライン１０
２の信号電流がダイオード９０を通過して、コンデンサ
９２をピーク値と同じ電圧になるまで充電する。次にラ
イン１０２上の信号に振幅変動が生じている間、この電
圧は保証される。コイデンサ９２の端子間に接続される
公知のトランジスタ回路から構成することのできる放電
回路９４はリセットパルスによって作動されて、第２図
および第３図を参照して上述されたようにして調整器３
４がリセットされる間にコンデンサの電荷を放電する。

具体的にはリセットパルスは上述のトランジスタ（図示
せず）ノヘース端子に与えられて、コンデンサ９２から
電流を流して充電されている電荷を放出する。

比較器７８からの２値化信号はゲート９６を開放し、ク
ロックパルス信号をカウンタ８４へ供給する。カウンタ
８４はクロックパルスをカウントし、カウント値を変換
器８６へ出力する。変換器８６はデジタル値とアナログ
信号へ変換し、このアナログ信号は上述されたライン１
００上のフィードバック信号である。

ライン６４上にセットパルスがある時と、ＶｐがＶｒよ
りも大きいことを示す論理１信号を比較器７８が出力し
ている時のみ、スイッチ８ｏのゲート９６．９８がオン
状態となってクロックパルスの流れがカウンタ８４に与
えられる。従って、ライン１００上のフィードバック信
号値は、ＶｐがＶｒと等しくなるまで傾斜波形の形でも
って増大する。この後、比較器７８はスイッチ８ｏを閉
じて、カウンタ８４に最終カウント値を残す。その徒は
ライン３８上のフィードバック信号は一定に保たれる。

第３図のタイミング図を参照する。放電回路９４とカウ
ンタ８４の両方はリセット信号によ−てリセットされる
。次に、セントパルスの持続時間中、カウンタ８４は必
要な量ベースラインをシフトする。セットパルスの終了
時に、セント信号は論理１を論理０に復帰する。この論
理０状態は第３図の３番目のグラフにおいてホールド期
間として示されている。このホールド期間中スイッチ８
０はカウンタ８４へのクロックパルスの供給を遮断して
、カウンタ８４のカウント値が一定に保持されるように
し、同様にして変換器８６によってライン１００上に与
えられたアナログ信号は、次のリセットパルスが発生す
るまで一定に保たれる。この次のリセット信号はカウン
タ８４をゼロにリセットする。また、セットパルスの持
続期間中ピーク検出器５６はライン１０２の差信号をサ
ンプルして、グラフ１０４に示される波形あ最大変位値
に対応する値Ｖｐを発生ずるようにする。

最大電圧値Ｖｐの新たな測定はセットパルスに先行する
リセットパルスの電流に対応してコンデンサ９２゛が放
電することによって行なうことができる。

第５図において積分器５ｏがスイッチ８ｏ、出力端子に
補助ユニットＪＯＢが接続されたカウンタ１０６、デジ
タル・アナログ変換器１１０および線形化ユニット１１
２から構成されていることが示されている。積分器５０
と調整器３４の他の構成要素との接続関係は第２図に示
されている。

入力信号は比較器５２からライン７０を介して与えられ
、積分！４５０の出力信号は増幅器４４ヘライン７４を
介して与えられる。積分器５０内のスイッチ８０は第４
図のシフタ４２内のスイッチを構成する構成要素と同じ
構成要素を有しており、さらに第２図および第４図に示
されたクロック信号、セット信号およびリセット信号が
第５図に示されている。従って、積分器５０内のスイッ
チ８０の動作はシフタ４２内のスイッチ８０の動作と同
じである。また、信号をライン７０を介してスイッチ８
０へ与える第２図のピーク検出器５６と比較器５２は、
第４図のスイッチ８０に信号が与えられて第４図のピー
ク検出器５６と比較器７８の動作に対応して動作するこ
とがわかる。

カウンタ１０６は、ライン６４のセットパルスの持続期
間および電圧値ＶＯ（第２図）が電圧値Ｖｌ（第２図）
よりも大きい期間クロックパルスをカウントする。補助
ユニット１０８によって、カウンタ１０６はダウンカウ
ンタに変換され、補助ユニット１０８によって変換器１
１０へ与えられるカウント値はクロックパルスのカウン
トが進むにつれて減少する。変換器１１０はカウント値
をアナログ電圧に変換する。こあアナログ電圧は線形化
ユニット１１２を介して増幅器４４（第２図）へ与えら
れる。従って、クロックパルスのカウント値が増大する
と、ライン７４の電圧が減少して増幅器４４の増幅度が
減少する。よく知られているように、制御電圧に対する
増幅度は非線形であるので、線形ユニット１１２が、非
線形特性を補償して、はぼ線形な関係を作り出すのに使
用される。このような線形補償は符号１１４に示、され
るようなダイオード抵抗回路によって行なうことはよく
知られている。このような非線形回路の電圧電流関係が
、線形化ユニット１１２を示しているブロック中の回路
１１４に沿ってグラフ１１６に表示されている。

ベースラインシフタ４２と積分器５０の両方はリセット
パルスによってリセットされ、セントパルスの持続期間
中作動し、ライン３８の入力信号の必要とされるベース
ラインのシフトおよび必要とされるスケール変化が行な
われることは上記説明から明らかである。従って、ホー
ルド期間中であって次のリセットパルスが発生するまで
の間カウンタ１０６　（第５図）とカウンタ８４　（第
４図）の両方のカウント値は一定に保持される。これら
カウンタはライン６２上の次のリセットパルスによって
ゼロにリセットされる。従って、信号調整器３４は各ア
クイジション期間に先立って再び作動され、ドリフトの
補償および調整器３４の出力信号がＶ２からＶｌまでの
フルレンジにわたることが保証される。

第６図は、第２図に示された波形解析器５８とタイミン
グユニット６０の構成を表わしている。

解析器５８はライン４０上の入力信号を受信し、タイミ
ングユニット６０ヘライン１１８を介して信号を出力す
る。タイミングユニット６０はクロック−１２０を有し
ている。このクロック１２０は解析器５８および第２図
を参照して上述された別の構成要素へクロックパルス信
号を供給する。タイミングユニット６０は、上述された
ようにリセット信号、セント信号およびライン１２２上
にストローブ信号を発生する回路を同様に有している。

リセット信号およびストローブ信号の両方が、表示ユニ
ット３２ヘライン４０を介しての調整器３４の出力とと
もに与えられる。

解析器５８は、比較器１２４、基準電圧ｖ３を比較器１
２４へ与えるための電圧可変電源１２６、表示ユニット
１２８、カウンタ１３０、レジスタ１３２、レジスタ１
３２の共通出力端子に接続された２つの比較器１３４．
１３６、基準信号を比較器１３４．１３６の各々へ与え
るＲＯＭ　（読出し専用メモリ）１３８およびＯＲゲー
ト１４０から構成されている。

比較器１２４はライン４０の信号の波形に心拍があるか
否かを識別する。基準電圧ｖ３の値を電正値Ｖｌ（第３
図）よりもいくらか小さい値に設定することによって、
比較器１２４は、信号波形がピークにある場合にライン
１４２に論理１信号を出力し、その他の場合にはこの信
号を出力しない。ライン１４２のパルス信号はレジスタ
１３２とストロ６−ブしてカウンタ１３０のカウント値
を読出すとともに、ディレィラインユニット１２８によ
って遅延されてカウンタ１３０をリセットする。カウン
タ１３０はクロック、１２０によって発生されたクロッ
ク信号をカウントする。カウンタ１３０はライン１４２
上の比較器１２４からの信号によってリセットされるま
で連続的にカウントを行なう。従って、レジスタ１３２
にはカウント値が次々に表われるが、各カウント値は調
整器３４のライン４０上の出力信号波形における隣接す
る心拍間隔であるパルスの時間間隔を表わしている。レ
ジスタ１３２において記憶されたカウント値は比較器１
３４．１３６へ出力される。この比較器１３４．１３６
はメモリ１３８に記録され１　た基準間隔と測定された
パルス間隔とを比較する。

メモリ１３８から比較器１３４へ出力される基準信号は
許容されるパルス間隔の最大長である。メモリ１３８に
よって比較器１３６へ出力される基準間隔は許容される
パルス間隔の最小長である。

従って、測定された時間間隔が長すぎる場合は比較器１
３４はゲート１４０へ信号を出力し、廁定された時間間
隔が短すぎる場合は比較器１３６がゲート１４０へ信号
を出力する。ゲート１４０は比較器１３４．１３６の出
力信号をライン１１８を介してタイミングユニット６０
へ供給する。ライン１１８上のこれら信号はタイミング
ユニット６０を再スタートするのに使用される。ライン
１１８上にどちらかの信号が存在し、パルス間隔が許さ
れない長さであることが示されると調整器３４はリセッ
トされ、新たなアクイジション間隔が形成される。

タイミングユニット６０はカウンタ１４４、キーボード
等のデータ入力源１４６、比較器１４８、ＯＲゲート１
５０、ディレィユニット１５２、単安定マルチバイブレ
ークまたはワンショトマルチパイブレーク１５４および
デジタルインバータ１５６から構成されている。ディレ
ィユニット１２８．１５２の両方は単安定マルチバイブ
レークあるいはこれと同等の公知の回路から構成するこ
とができる。

カウンタ１４４はクロック１２０によって与えられるク
ロックパルスをカウントする。シ゛ステム２０（第１図
）を操作するオペレータがデータ人力源１４６にアクイ
ジションタイムの長さを入力する。比較器１４８はカウ
ンタ１４４のカウント値を入力源１４６によって与えら
れるアクイジション時間の長さと比較する。比較器１４
８は、カウンタ１４４のカウント値の大きさがアクイジ
ション間隔の所望の長さに到達した場合にパルスをゲー
ト１５０へ出力する。ゲート１５０の出力信号は′ライ
ン６２の上述したリセット信号である。

リセット信号はカウンタ１４４のリセット端子＜Ｒ）へ
送られ、カウンタ１４４のカウント値をゼロにもどす。

従って、カウンタ１４４は隣接するリセットパルスの時
間間隔の間カウントするが、この時間間隔はアクイジシ
ョン時間に、リセットパルスとセットパルスとの間に発
生する機能のセットアツプ時間を加算したものに等しい
。従って、入力源１４６にデータを入力する場合、オペ
レータはアクイジション時間にセットアツプ時間を加え
たトータルな時間を入力する。

ライン６２上のリセットパルスはディレィユニット１５
２を介してマルチバイブレーク１５４へも与えられる。

このマルチバイブレーク１５４の出力はライン６４のセ
ット信号である。従って、マルチバイブレーク１５４は
セットパルス持続中に論理１信号を、隣接する２つのセ
ットパルスの間のホールド期間中に論理０信号を発生す
る。ディレィユニット１５２によって発生される遅延は
、第３図に示されたリセットパルスとセットパルスとの
間の遅延である。マルチバイブレーク１５４の出力信号
はインバータ１５６へも与えられ、ライン１．２２上に
ストローブ信号を発生する。従って、ストローブ信号は
論理１の値を含む。従って、信号調整器３４から次のリ
セット信号を受け取るまで、表示ユニット３２は心拍波
形データを表示することができることがｉ解される。

リセット信号は比較器１４８の出力パルスあるいは比較
器１３４．１３６の出力パルスによって発生され、後者
の出力パルスはゲート１４０．１５０によってリセット
ライン６２に与えられることがわかる。従って、解析器
５８によってパルス間隔の長さが許されない長さである
ことがわかった場合、タイミングユニット６０はライン
１１８の信号によってリセットされ、カウンタ１４４は
再スタートされて新たなアクイジション時間およびセッ
トアツプ時間を与える。

以上において、信号調整器は、第１図の検出ユニットの
ような検出ユニットによって得られる拍信号データにお
けるベースラインドリフトを有効に補償することが説明
されたが、この信号調整器は、心拍波形データを表示す
る表示ユニ・ノドに必要とされるスケーリングおよび所
望のオフセ・ノド電圧の更新も行なう。この更新は、デ
ータが表示装置に存在する間の一連のアクイジション間
隔の各々の間で周期的に行なわれる。以上の記述は、心
拍波形データに関連する波形に対するものであるが、相
対的に低い信号振幅によって分離されている連続するピ
ークによって表わされる別の波形に対しても使用できる
が、このような波形は音声および生体に関連する別の電
気信号のような別の生体現象を観察する際に得ることが
でき゛る。言語のような生体信号の別の形態に対して使
用するためには、セントパルスの持続時間は調整される
必要がある。マルチパイブレーク１５４に接続されてい
る外部調整可能なキャパシタ１５８によってセットパル
スの持続時間を調整して、音声の最大値を観測するため
に十分な時間長で音声波形がカバーされる。調整器３４
の回路は、カウンタ１０６（第５図）およびカウンタ８
４（第４図）がクロックパルスをカウントして積分器と
して機能するのでセントパルスの持続時間中に安定して
動作する。これら積分器の機能が調整器の回路が正確に
所望の量のベースラインシフトと信号スケーリングを行
なうことを可能としている。

別の実施例においては、タイミングユニット６０（第６
図）内に含まれる回路は、心拍波形データの処理および
表示用データプロセッサにおいて使用されるようなコン
ピュータ内に含ませることができる。このような外部計
算装置が採用される・場合において、クロック信号、リ
セット信号お孝びセット信号はデータ処理装置によって
発生され、信号調整器の動作とデータ処理装置の動作と
を同期する。信号調整器の一連の動作は、データ処理装
置等のプログラムにおいて示されるのと同様の第７図に
示されるフローチャートに従う。第７図に示される動作
ステップの順序は、信号調整器３４に関する記述におい
て示された順序に従う。

外部データ処理装置が採用される場合においては、ある
種の波形解析は、解析器５８に関する記述に従って同様
にして行われる。このような解析が第７図のチャートに
おいて示されている。この第７図において、一つのステ
ップがデータの特徴を検査することに関係している。

上述された本発明の詳細な説明のためのみであり、当業
者はそれら実施例の変形が可能であることは当然理解さ
れるべきである。従って、本発明は、本明細書に記述さ
れた実施例に限定されふべきではなく、特許請求の範囲
によって定められるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号調整器を内蔵する内電図のブロッ
ク図、 第２図は第１図の信号調整器のブロック図、第３図°は
第２図の調整器の動作を説明するのに使用されるタイミ
ング図を示す一群のグラフ、第４図は第２図の調、整器
内のベースラインシフ第５図は第２図の調整器内の積分
器のブロック図、 イミングユニットのブロック図、 第７図は信号調整器の動作の一連のステップを示すフロ
ーチャートである。 ２０・・・本発明を利用するシステム ２２・・・患者 ２４・・・検出ユニット ２６・・・電極 ３２．１２８・・・表示ユニット ３４・・・信号調整器 ４２・・・ベースラインシフタ ４４・・・増幅度可変増幅器 ４６・・・加算器 ５０・・・積分器 ５２．７８，１２４．１３４，１３６．１４８・・・比
較器５６・・・ピーク検出器 ５８・・・波形解析器 ６０・・・タイミングユニット ７６・・・増幅器 ８４．１０６．１３０．１４４・・・カウンタ８６・・
・デジタル・アナログ変換器 ８８・・・差動増幅器 ９２・・・コンデンサ ９４・・・放電回路 １０６・・・カウンタ １０Ｂ・・・補助ユニット １１０・・・デジタル・アナログ変換器１１２・・・線
形化ユニット １２８．１５２・・・デ・イレイラインユニット１３８
・・・ＲＯＭ −１４６・・・データ入力源 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、３− ＦＩＧ、６ Ｌ−−ｚぢ？染）６Ｑ　−−−。 １、事件の表示　昭和５９年特許願第２６４３３３号２
、発明の名称　生体信号用信号調整器３、補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）振幅ドリフトを有する固定成分に時間変動成分が
   重畳された入力信号を調整するのに適する信号調整器が
   、 この信号調整器の入力端子に接続されたベースラインシ
   フト手段、 このシフト手段の出力端子に接続された増幅度可変増幅
   器、 前記調整器の出力端子に接続され、フィードバック信号
   を発生する比較器、 クロックパルス信号に応答し、前記フィードバック信号
   によって作動され、増幅度制御信号を前記増幅器に与え
   る積分手段および 前記シフト手段および前記積分手段に接続され、前記シ
   フト手段と前記積分手段とをセットおよびリセットする
   タイミング手段を備えてなり、前記増幅器が、前記シフ
   ト手段によって入力信号のベースラインが変換された後
   この入力信号のスケール変化を行う生体信号用信号調整
   器。 （２）　前記シフト手段が、 このシフト手段の入力端子と出力端子との間に接続され
   た加算器、 スイッチ手段、 このスイッチ手段を介して直列に接続され、前記加算器
   の入力端子と出力龍子との間のフィードバックバス中に
   存在するフィードバック増幅器および積分器から構成さ
   れ、 前記スイッチ手段が、前゛記タイミング手段の信号に応
   答して切り換って前記積分器にクロソクバ　′ルスが入
   力され前記入力信号のサンプル期間の時間が積分される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の生体信号
   用信号調整器。 （３）前記積分手段が、 クロックパルスをカウントするカウンタ、このカウンタ
   に接続され、出力カウント値を前記増幅度制御信号であ
   るアナログ電圧に変換するデジタルアナログ変換器、お
   よび 前記比較手段のフィードバック信号に応答し、各クロッ
   クパルスの前記カウンタへの供給を制御し、これによっ
   て前記増幅度可変増幅器の増幅度を変化して前記調整器
   の出力信号を所望の振幅にする手段から構成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の生体信号用信
   号調整器。 （４）前記増幅度可変増幅器と前記調整器の出力端子と
   の間に接続され、前記調整器の出力信号の電圧を所定の
   量オフセットする手段が含まれていることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の生体信号用信号調整器。 （５）前記調整器が前記クロックパルスを与えるクロッ
   クを有しており、前記シフト手段が、前記シフト手段の
   入力端子と出力端子の間に接続された加算器、 スイッチ手段、 このスイッチ手段を介して直列に接続され、前記加算器
   の入力端子と出力端子との間のフィードバックバス中に
   存在するフィードバック増幅器および積分器から構成さ
   れ、 前記スイッチ手段が、前記タイミング手段の信号に応答
   して切り換って前記積分器と前記フィードバック増幅器
   とが接続して前記入力信号の所定の期間が積分されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の生体信号用
   信号調整器。 （６）前記調整器の出力信号の波形に応じ、前記波形が
   基準範囲外に特徴部分を有する場合に前記タイミング手
   段、前記積分手段および前記シフト手段をリセットする
   解析手段が含まれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載の生体信号用信号調整器。 （７）前記解析手段が、前記波形のピークを検出する手
   段、このピーク検出手段に接続され前記波形よび前記ピ
   ークの時間間隔とこの時間間隔に関する基準値とを比較
   して前記時間間隔が前記基準範囲内にあるか否かを決定
   する手段からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の生体信号用信号調整器。 （８）　前記調整器の出力信号の波形に応じ、前記波形
   が基準範囲内外に特徴部分を有する場合に前記タイミン
   グ手段、積分手段および前記シフト手段をリセットする
   解析手段が含まれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の生体信号用信号調整器。 （９）　前記解析手段が、前記波形のピークを検出する
   手段、このピーク検出手段に接続され前記波形の隣接す
   るピークの時間間隔を測定する手段、および前記−一り
   の時間間隔とこの時間間隔に関する基準値とを比較して
   前記時間間隔が前記基準範囲内にあるか否かを決定する
   手段からなることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の生体信号用イ）号調整器。 ＱＧ）　振幅ドリフトを有する固定成分に時間変動成分
   が重畳された入力信号を調整するのに適する信号調整器
   が、 この調整器の入力端子に接続されたベースラインシフト
   手段、 このシフト手段に接続され、前記シフト手段をセットお
   よびリセットするタイミング手段、およ前記調整線の出
   力信号の波形に応じて、この波形が基準範囲外に特徴部
   分を有する場合前記シフト手段と前記タイミング手段を
   リセットす、る解析手段を備えてなる生体信号用信号調
   整器。 ソ。：：−；７訂＝＝イ２８ヵヨ７ｏ□、や続された加
   算器、 このスイッチ手段を介して直列に接続され、前記加算器
   の入力端子と出力端子との間のフィードバックバス中に
   存在するフィードバック増幅器と積分器から構成され、 前記スイッチ手段が、前記タイミング手段の信ルスが入
   力され前記入力信号のサンプル期間の時間が積分される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の生体信
   号用信号調整器。・（１２）前記解析手段が、前記波形
   のピークを検出する手段、このピーク検出手段に接続さ
   れ前記波形の隣接するピークの時間間隔を測定する手段
   、゛および前記ピークの時間間隔とこの時間間隔に関す
   る基準値とを比較して前記時間間隔が前記基準範囲内に
   あるか否かを決定する手段からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１１項記載の生体信号用信号調整器。。 （１３）前記積分器は前記クロックパルスカウンタであ
   り、前記クロックパルスは前記タイミング手段によって
   与えられることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記
   載の生体信号用信号調整器。 （１４）　前記シフト手段の出力端子に接続される増幅
   度可変増幅器、 前記調整器の出力端子に接続されフィードバック信号を
   与える比較手段、 クロックパルス信号に応答し、前記比較手段のフィード
   バック信号によって作動され増幅度制御信号を前記増幅
   器に与える第２のカラン多、この第２のカウンタに接続
   され、このカウンタのカウント出力信号を前記増幅度制
   御信号である１　アナログ電圧に変換するデジタルアナ
   ログ変換器、前記比較手段のフィードバンク信号に応答
   し、各クロックパルスの前記カウンタへの供給を制御し
   、これによって前記増幅度可変増幅器の増幅度を変化し
   て前記調整器の出力信号を所望の振幅にする手段から構
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載
   の生体信号用信号調整器。 （１５）　前記第２のカウンタがダウンカウントを行い
   、前記増幅度可変増幅器の増幅度を減少して前記調整器
   の出力端子に所望レベルの出力電圧を発生することを特
   徴とする特許請求の範囲第１４項記載の生体信号用信号
   調整器。