JPS61217135A - Living body signal input apparatus - Google Patents

Living body signal input apparatus

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JPS61217135A
JPS61217135A JP60058238A JP5823885A JPS61217135A JP S61217135 A JPS61217135 A JP S61217135A JP 60058238 A JP60058238 A JP 60058238A JP 5823885 A JP5823885 A JP 5823885A JP S61217135 A JPS61217135 A JP S61217135A
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JP
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signal
input
output
difference value
converting
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実 佐々木
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Advance Res & Dev Co Ltd
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高分解能で生体信号を入力する装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for inputting biological signals with high resolution.

近年、脳波,筋電図,心電図等を生体より検出し、解析
する装置にコンピュータ処理が多く利用されるようにな
っている。生体信号を変換するA/D変換装置は一般に
第1図(a)に示すようにA/D変換装置が有する入力
電圧のダイナミックレンジにおいてサンプルポイントの
電圧値をA/D変換装置の変換ビット数に応じた分解能
でディジタル信号に変換する。この変換ビット数はコン
ピュータの処理能力に係り、変換ビット数が高い程高分
解処理が可能となる。しかし“変換ビット数”が高くな
るとそれに比例してメモリー容量が増大するため、装置
全体の大きさも増大する。
In recent years, computer processing has been increasingly used in devices that detect and analyze brain waves, electromyograms, electrocardiograms, etc. from living bodies. Generally, an A/D converter that converts biological signals converts the voltage value of a sample point in the dynamic range of the input voltage of the A/D converter into the conversion bit number of the A/D converter, as shown in Figure 1(a). Convert to digital signal with resolution according to The number of conversion bits is related to the processing capacity of the computer, and the higher the number of conversion bits, the higher resolution processing becomes possible. However, as the "number of conversion bits" increases, the memory capacity increases proportionally, and the size of the entire device also increases.

このため特にホルタ−心電計などのような常時携帯する
心電計に適用する場合、携帯する心電図記録計の大外さ
が制限されることから、その変換ビット数も一般に制限
される。即ち、変換ビット数が少ない場合、変換電圧の
最小値が生体信号における振幅の小さい部分の電圧値を
上回るために、忠実に原生体信号を入力できないという
問題があった。
For this reason, especially when applied to an electrocardiograph that is always carried, such as a Holter electrocardiograph, the number of conversion bits is also generally limited because the extent of the portable electrocardiogram recorder is limited. That is, when the number of conversion bits is small, the minimum value of the converted voltage exceeds the voltage value of the small amplitude portion of the biological signal, so there is a problem that the original biological signal cannot be faithfully input.

上記に鑑み本発明は、A/Dフンバータのもつ変換ビッ
ト数で従来有効情報でありながら振幅が微少なために検
出が困難であった特徴部分の情報を充分に検出し、高分
解能で生体信号を入力する生体信号人力装置を提供する
ことを目的とする。
In view of the above, the present invention uses the number of conversion bits of the A/D humbator to sufficiently detect information on characteristic parts that are conventionally effective information but difficult to detect due to minute amplitudes, and detect biological signals with high resolution. The purpose of the present invention is to provide a biosignal human-powered device that inputs biosignals.

本発明は入力された生体信号をA/D変換する装置にお
いて、人力された生体信号と所定の間隔をおいて入力さ
れた生体信号との差分値信号を生成し、この差分値信号
をA/D変換装置に入力することによって差分ディジタ
ル信号を出力するようにしたことを要旨とするものであ
る。
The present invention is an apparatus for A/D converting an input biological signal, which generates a difference value signal between a human input biological signal and a biological signal input at a predetermined interval, and converts this difference value signal into an A/D converter. The gist of the present invention is to output a differential digital signal by inputting it to a D converter.

本発明における差分値信号は、第1図(b)に示す様に
生体信号の変化分の電圧を示し、これを積分することに
よって原信号を容易に導出することが可能である。生体
信号においてその最大振幅と差分値信号の最大振幅を比
較すると、差分値信号の最大振幅は生体信号の最大振幅
よりも小さくなることは自明である。従ってこの差分値
信号をディジタル信号に変換するA/D変換装置のダイ
ナミックレンジは、原生体信号を直接入力する場合に比
べて小さくすることが可能となる。たとえば8ビツトの
A/D変換装置を用い、原生体信号のダイナミックレン
ジを10(mV)とした場合、A/D変換装置によって
分解能が、10(mV)÷(28−1)=0.039(
mV)であるのに対し、差分値信号を入力した場合は、
ダイナミックレンジを例えば、1(mV)とすることが
可能であり、その分解能は、1(mV)÷(2”−1)
=0.0039(a+V)となる。
The difference value signal in the present invention indicates the voltage corresponding to the change in the biological signal as shown in FIG. 1(b), and by integrating this, the original signal can be easily derived. When comparing the maximum amplitude of the biological signal with the maximum amplitude of the difference value signal, it is obvious that the maximum amplitude of the difference value signal is smaller than the maximum amplitude of the biological signal. Therefore, the dynamic range of the A/D converter that converts this difference value signal into a digital signal can be made smaller than when the original biological signal is directly input. For example, if an 8-bit A/D converter is used and the dynamic range of the biological signal is 10 (mV), the resolution of the A/D converter is 10 (mV) ÷ (28-1) = 0.039. (
mV), whereas if a difference value signal is input,
For example, the dynamic range can be set to 1 (mV), and the resolution is 1 (mV) ÷ (2”-1)
=0.0039(a+V).

次に本発明の一実施例の図面を参照して本発明の詳細な
説明する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings of an embodiment of the present invention.

第2図は本発明の実施例を示すブロック図である。第3
図は第2図の各部における信号波形図で第2図(a)は
第3図(a)、第2図(b)は第3図(b)、第2図(
c)は第3図(c)に各々対応している。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Third
The figures are signal waveform diagrams at each part in Figure 2. Figure 2 (a) is Figure 3 (a), Figure 2 (b) is Figure 3 (b), Figure 2 (
c) respectively correspond to FIG. 3(c).

心電図信号(、)は差動増幅器(21)の入力部(a)
に入力される。差動増幅器(21)の出力(c)は、ダ
イナミックレンジを小さく設定したA/Dフンバータ(
22)に接続される。A/Dコンバータ(22)の出力
は、出力端(d)に接続される。又A/Dフンバータ(
22)の出力は積算器(23)に入力され、積算器(2
3)の出力は、出力端(e)及び記憶回路(24)に接
続される。更に記憶回路(24)の出力は、D/Aコン
バータ (25)に接続され、その出力は差動増幅器(21)の
入力部(b)に入力される。ここでD/Aコンバータ(
25)は、A/Dコンバータ(22)の分解能を持つと
同時に入力部y(a)のダイナミックレンジを補うだけ
のビット数を必要とする。
The electrocardiogram signal (,) is input to the differential amplifier (21) (a)
is input. The output (c) of the differential amplifier (21) is an A/D humbverter (with a small dynamic range).
22). The output of the A/D converter (22) is connected to the output end (d). Also A/D Humbata (
The output of the integrator (22) is input to the integrator (23), and the integrator (2
The output of 3) is connected to the output terminal (e) and the storage circuit (24). Further, the output of the memory circuit (24) is connected to a D/A converter (25), and the output thereof is input to the input section (b) of the differential amplifier (21). Here, the D/A converter (
25) requires the resolution of the A/D converter (22) and the number of bits sufficient to compensate for the dynamic range of the input section y(a).

以上のように構成された装置の作用を次に説明する。The operation of the apparatus configured as above will be explained next.

記憶回路(24)には、心電図信号が最初に到来するま
で、差動増幅器(21)の入力部(b)は、E、(V)
の状態となっている。差動増幅器(21)の入力部(a
)に心電図信号が入力されると、入力部(b)との間の
電圧差が増幅されて差動増幅器(21)の出力部(c)
に出力される。この信号は、A/Dコンバータ(22)
に入力され、差分信号の振幅値に応じたディジタル信号
を出力部(d)に出力する。
In the memory circuit (24), the input section (b) of the differential amplifier (21) is E, (V) until the electrocardiogram signal first arrives.
The situation is as follows. Input section (a) of differential amplifier (21)
), the voltage difference between the input part (b) and the output part (c) of the differential amplifier (21) is amplified.
is output to. This signal is sent to the A/D converter (22)
A digital signal corresponding to the amplitude value of the difference signal is output to the output section (d).

一方、A/Dコンバータ(22)より出力されたディジ
タル信号は、積算器(23)で順次積算され、この積算
されたディジタルデータは出力部(e)に出力され、且
つ記憶回路(24)に記憶される。この記憶回路(24
)から出力されたデータは、 D//Aコンバータ(2
5)によってアナログ信号に変換され、このアナログ信
号は処理後信号として差動増幅器(21)の入力部(b
)に入力される。この入力部(b)のアナログ信号は、
記憶回路(24)に記憶されたデータがD/A変換され
て出力されたもので、入力信号第3図(、)に対して、
所定期間を示す時間Tだけ遅延された信号第3図(b)
となる、ここで第2図の出力1(d)は心電図差分値信
号のディジタル信号、出力端(e)は心電図信号のディ
ジタル信号を各々出力している。これらの信号は、解析
装置等により適宜入力される。
On the other hand, the digital signal output from the A/D converter (22) is sequentially integrated by the integrator (23), and the integrated digital data is output to the output section (e) and stored in the storage circuit (24). be remembered. This memory circuit (24
) The data output from the D//A converter (2
5) into an analog signal, and this analog signal is sent to the input section (b) of the differential amplifier (21) as a processed signal.
) is entered. The analog signal of this input section (b) is
The data stored in the memory circuit (24) is D/A converted and output, and for the input signal Fig. 3 (,),
Signal delayed by time T indicating a predetermined period FIG. 3(b)
Here, the output 1(d) in FIG. 2 outputs a digital signal of an electrocardiogram difference value signal, and the output terminal (e) outputs a digital signal of an electrocardiogram signal. These signals are inputted as appropriate by an analysis device or the like.

尚、記録回路に予め記憶されたデータは、D/Aコンバ
ータの出力電圧E、(V)を設定しているが、任意に設
定されるものであり、好ましくは、基線電圧に設定する
ものである6更に記録回路の記憶時間は第2図における
入力部(、)と入力部(b)との遅れ時間Tに等しくな
るが、この所定期間を示す遅れ時開Tは、A/Dコンバ
ータ及びD/Aコンバータのサンプリング周期時間にお
いて設定さ°れるものであり、好ましくは1サンプリン
グ周期に設定されるものであるが、生成される差分値信
号が必要な分解能を示す様に適宜選択されるものである
。又、この遅れ時間Tを生成する手段は、アナログ遅延
手段、ディジタル遅延手段等を用いることによって差分
値信号を生成してもよい。
Note that the data stored in advance in the recording circuit sets the output voltage E, (V) of the D/A converter, but it can be set arbitrarily, and preferably, it is set to the baseline voltage. Furthermore, the storage time of the recording circuit is equal to the delay time T between the input section (,) and the input section (b) in FIG. It is set at the sampling cycle time of the D/A converter, preferably at one sampling cycle, but it is selected as appropriate so that the generated difference value signal shows the required resolution. It is. Further, the means for generating the delay time T may generate the difference value signal by using analog delay means, digital delay means, or the like.

従って、本発明によれば原生体信号と遅延した信号の差
分信号をA/D変換手段に入力しディジタル信号を出力
させることにより、同じビット数のA/D変換装置に直
接原心電図信号を入力させた場合に比較し振幅が微少な
ため検出が困難であった生体情報の検出が可能になるな
ど、使用上絶大な効果を奏するものである。
Therefore, according to the present invention, by inputting the difference signal between the original biosignal and the delayed signal to the A/D conversion means and outputting a digital signal, the original electrocardiogram signal is directly input to the A/D conversion device having the same number of bits. This has tremendous effects in use, such as making it possible to detect biological information that would otherwise be difficult to detect because the amplitude is minute compared to when the sensor is used.

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

第1図(、)は心電図信号波形の一例におけるA/Dコ
ンバータのサンプリング時間に対するサンプル電圧を示
す波形図、第1図(b)は、心電図信号の差分値信号の
一例を示す波形図、第2図は本発明の一実施例を示すブ
ロック図、第3図は第2図の各部波形図である。 ゛ 21・・・差動増幅器(差分値信号生成手段)、22・
・・A/Dコンバータ(A/D変換手段)、23・・・
積算器(積算手段)、 24・・・記憶回路(記憶手段)、 25・・・D/Aフンバータ(D/A変換手段)。 特許出願人  株式会社アドバンス開発研究所第1図 端唄 時間 第3図 CC)         リ
FIG. 1(,) is a waveform diagram showing the sample voltage with respect to the sampling time of the A/D converter in an example of the electrocardiogram signal waveform. FIG. 1(b) is a waveform diagram showing an example of the difference value signal of the electrocardiogram signal. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a waveform diagram of each part of FIG.゛21... Differential amplifier (difference value signal generation means), 22.
...A/D converter (A/D conversion means), 23...
Integrator (integration means), 24... Memory circuit (memory means), 25... D/A humbator (D/A conversion means). Patent applicant Advance Development Institute Co., Ltd. Figure 1 Hatauta time Figure 3 CC)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2つの入力端子の1つの入力端子に原生体信号を
入力し、他の入力端子には諸定期間前の原生体信号の処
理後信号が入力されており、この2つの入力端子間の差
分値信号を生成する差分値信号生成手段と、この差分値
信号生成手段の出力をディジタル信号に変換するA/D
変換手段と、前記A/D変換手段の出力端子と前記A/
D変換手段の出力を積算する積算手段と、前記積算手段
によって積算された出力を一時的に記憶する記憶手段と
、前記記憶手段の出力をアナログ信号に変換するD/A
変換手段に入力し、前記D/A変換手段の出力は前記処
理後信号であることを特徴とする生体信号入力装置。
(1) A protobiotic signal is input to one input terminal of the two input terminals, and a processed signal of the protobiotic signal from a certain period of time ago is input to the other input terminal, and between these two input terminals a difference value signal generating means for generating a difference value signal; and an A/D converting the output of the difference value signal generating means into a digital signal.
a conversion means, an output terminal of the A/D conversion means and the A/D conversion means;
an integrating means for integrating the output of the D converting means; a storage means for temporarily storing the output integrated by the integrating means; and a D/A for converting the output of the storing means into an analog signal.
A biological signal input device, wherein the processed signal is input to a converting means, and the output of the D/A converting means is the processed signal.
(2)初めの原生体信号が前記差分値信号生成手段の1
つの入力端子に入力されてから、前記A/D変換手段及
び前記積算手段を介して前記記憶手段に入力されるまで
、前記記憶手段は予め記憶された任意の信号を前記D/
A変換手段を介して前記差分値信号生成手段の他の入力
端子に出力することを特徴とする前記特許請求の範囲第
1項記載の生体信号入力装置。
(2) The first protobiotic signal is one of the difference value signal generation means.
The storage means stores any pre-stored signal from the time it is input to the D/D input terminal until it is input to the storage means via the A/D conversion means and the integration means.
2. The biological signal input device according to claim 1, wherein the biological signal input device outputs the signal to another input terminal of the difference value signal generation means via an A conversion means.
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