JPS63242224A - 交流雑音除去方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流雑音除去方法、特にハム等の一定周波数の
交流雑音を生体信号から除去するための方法に関する。

患者監視装置においては、種々の生体信号、例えば心電
信号、血圧信号、呼吸信号、体温信号、脳波信号等が監
視される。この場合、静電誘導により生体信号に商用周
波（５０１１ｚ　、　６０１１ｚ等）の雑音が重畳する
ことがしばしば経験される。このような交流雑音が重畳
すると、生体信号波形にぶれが生じ観察し難くなる。ま
た、Ｐ波、ＱＲ３波の微妙な変化が問題となる心電信号
においては、判定が困難となる。

〔従来の技術〕

第４図は患者監視装置の一例を示す概観斜視図であり、
第５図は第４図の患者監視装置の回路構成例を示す図で
ある。まず第４図についてみると、持ち運び自在な患者
監視装置１０の側面にはセンサ入力部１３が設けられ、
図では３つのコネクタが示されている。それぞれは心電
センサＳｔ、面圧センサＳ２および呼吸センサＳ３の各
リート（点線で示す）と接続する。

キー人力部１４は、図では７個のキーを例示しているが
、機能的には設定キーとモード切換キーとに分けられる
。設定キーは生体信号について予め定めた数値を設定す
る。これらの数値は、液晶ディスプレイ部１１内に表示
される。ディスプレイ部１１の下端に上段と下段に分け
て示す如く、例えば脈はくの上限（１００）　、下限（
５０）、血圧の１限（１５０）　、下限（８０）、呼吸
数の上限（３０）、下限（１０）である。これらの数値
は患者の容体、病種に応じてその都度定める。　キー入
力部１４内のモード切換キーは、心電波形（図中の記号
ＥＣＧを付した実線で示す）、呼吸波形（図中の記号Ｒ
Ｆ。

Ｓを付した点線で示す）、あるいは血圧の現在値（図中
、右側の７０　、１００で示す）、さらには血圧変化を
示す波形（図中の一点鎖線ＰＣ）等の各モードを選択的
に切り換えて表示させるのに用いる。

第５図の情報処理部１２には前述の液晶ディスプレイ部
１１、センサ入力部１３　（１３−１は心電入力信号の
アンプ、１３−２は面圧入力信号のアンプ、１３−３は
呼吸入力信号のアンプ）およびキー人力部１４が共同す
る。情報処理部１２の中核はマイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）　３１であり、メモリ３２に予め書き込まれたプロ
グラムに沿って一定の処理を行う。メモリ３２はまたア
ンプ１３−１〜１３−３からの生体信号をストアしてお
く機能も果す。マイクロプロセッサ３１とのインタフェ
ース機能を果すのは、■１０（入力／出力）コントロー
ラ３３であり、Ｉ１０コントローラ３３は各種の情報を
入力してマイクロプロセッサ３１に与える他、マイクロ
プロセッサ３１からの処理データを外部へ出力する。

入力系としては、心電、血圧、呼吸等の生体信号を入力
する部分１３およびキー人力の部分１４がある。心電、
血圧、呼吸等のセンサ信号はアンプ１３−１〜１３−３
を通して、多重化ならびにＡＩＤ　（アナログ／ディジ
タル）変換部（ＭＩＪＸ　−ＡＩＤ）３４に印加され、
ディジタル化された後、Ｉ１０コントローラ３３を経て
マイクロプロセッサ３１さらにはメモリ３２に至る。

一方、Ｉ１０コントローラ３３の出力系には液晶ドライ
バ３５および、外部へ情報を出力するためのプラグ２１
があり、このプラグ２１の前段にはいわゆるコミュニケ
ーション・インターフェース３６を設けるのがよい。こ
のコミュニケーション・インターフェース３６は、例え
ばＲ５２３２Ｃ方弐のものが１つのＩＣ部品として市販
されており、電話回線用モデムに適合した信号フォーマ
ントに自動的に変換する機能を有する。なお、第４図の
２２はスイッチ兼用ボリュームである。

ところで、上記の患者監視装置において、ディスプレイ
部１１内の生体信号波形（ＥＣＧ　、　ＰＣ、ＲＥＳ）
に交流雑音が重畳するので、これを除去するために従来
からの典型的な手法であるフィルタを第５図のアンプ１
３−１〜１３−２内に設けるようにしている。

このフィルタは５０　、６０Ｈｚ帯域を選択的に減衰さ
せるフィルタであり、いわばノイズカットフィルタであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に上記ノイズカットフィルタは、カントしたい周波
数成分のみを選択的に除去する機能を果すことから、そ
のＱは相当に高いものが必要とされる。しかしながら５
０　、６０１１ｚ帯域でそのようなＱの高いフィルタを
実現するのはかなり困難であり、実際にはそれ程高いＱ
はとれないという問題がある。逆に、あえてそのＱを高
くとるならば、生体信号に波形歪を生じさせ、正確な生
体信号の観察ができなくなるという問題がある。また、
前述した持ち運び自在の患者監視装置では少しでもハー
ドウェア量を減らしたいという要求があり、ノイズカッ
トフィルタの組み込みは小形、軽量化に支障となるとい
う問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、波形歪を生
じさせることなく交流雑音を除去することができ、しか
もハードウェアによるフィルタを用いることなく交流雑
音を除去できる方法を提案することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の方法を実施するための機能ブロック図
である。本図において、生体信号サンプリング部４１は
、逐次センサより出力される生体信号をサンプリングす
る。なお、このサンプリングは、第５図の回路構成であ
ればＡ／Ｄ変換部３４において必然的に行われている。

サンプリング部４１からの各サンプリング値は移動加算
平均部４２において、連続ｎ　（ｎは自然数）サンプリ
ング値ごとの移動加算平均がとられる。なお、この移動
加算平均は、第５図の回路構成であれば、マイクロプロ
セッサ（ＣＰＩＩ）３１によりソフトウェア処理で実現
できる。

移動加算平均をとられた生体信号はメモリ部４３にス１
−アされる。第５図の回路構成であれば、メモリ３２に
ストアされる。

〔作　用〕

生体信号に重畳される交流雑音の周波数をｆとする。こ
のｆは、交流雑音がハムであるとすれば５０Ｈｚあるい
は６０！ｌｚ等の周波数であるが、この他特別な環境で
特定の周波数が交流雑音となるのであれば当該周波数を
ｆとする。また前述のサンプリングの周期をτとする。

このτは第５図のＡ／Ｄ変換部のサンプリング周期であ
り、当該Ａ／Ｄコンバークごとに固有の値である。本実
施例では５ｍｓである。さらにまた既述の移動加算平均
の各サンプリング個数はｎ個である。ここにサンプリン
グ個数ｎは、ｎτ−一を満足する値に設定される。

この結果、生体信号そのものはｎ個ずつの移動加算平均
値として、ｌサンプリング値ずつずらしながら正確に表
され、一方、生体信号に重畳する交流雑音成分は毎回の
移動加算平均の都度はぼ零となる。ｎ個のサンプリング
値のうち交流雑音成分の加算値が、正側及び負側で相互
にキャンセルし、はぼ零となるからである。

〔実施例〕

第２図は第１のモードにおける動作を説明ずろための波
形図である。本図においてＰは生体信号そのものである
が、これに交流雑音Ｎが重畳し、実際にはＮの波形が生
体信号として観測さる。本図中の小さい丸Ｓは各サンプ
リング点を示し、周期はτである。各サンプリング値は
基準線Ｏからの振幅で表される。すなわちｐｌ、ｐ２．
・・・である。これらサンプリング値はｎ個ずつ移動加
算子Σｐｒ 均がとられる。つまり　　Ｎ　　である。ｎ＝４・・・
が演算され、加算平均後の生体信号Ｐ′を得る。

この生体信号Ｐ′には交流雑音Ｎは含まれていない。

かくして交流雑音が除去されることになったのは、交流
雑音Ｎのみに着目すると、その振幅が、その１サイクル
についてみると、０→＋Ａ→０→−へのように変化する
からであり、これらＱ、＋Ａ、Ｏおよび−への移動加算
をとると零になってしまう。このことは、引続く各サイ
クルについても同様である。なお、移動加算平均をとる
ことから、センサからの生体信号Ｐと実際に観測される
生体信号Ｐ′との間には、ずれ（Ｐ’がＰに対し遅れる
）が生ずるが、そのずれは高々数１０ｍ５であり、波形
観測上何ら支障とはならない。

具体例をもって示すと、既述の条件式ｎτ−■ □において、交流雑音の周波数を５ＱＩＩｚ（ｆ＝５０
）　、サンプリングの周期を５＋ｎｓ（τ−５×１Ｏ−
３）とするならば、移動加算平均すべき個数ｎを、ｎ　
＝　４　（４Ｘ　５　ＸＩＯ弓＝　１１５０）に設定す
れば良い。第２図はｎ＝４の例を示している。交流■ 雑音の周波数が６０１１ｚ　（−’ｑ　０．０１７）の
ときは、「 ｎ＝４ならばτを４．２５ｍ５．　ｎ　＝　５ならばτ
を３．４ｍｓにすれば良い。ただし、５０Ｈｚのときの
条件、すなわちτ−５ｍ５．ｎ＝４を６０１１２のとき
にそのまま適用しても、かなり交流雑音（６０Ｈｚ）が
除去されることが確かめられている。

第３図は第２のモードにおける動作を説明するための波
形図であるが、基本的には第１のモードと全く同じであ
る。第１のモードではＯ−＋Ａ−０−−Ａという交流雑
音成分の移動加算平均によリ、Ｎ＝Ｏを達成したが、こ
の第２のモードでは、＋ａ１→＋ａ２→−ａ１→−ａ２
という交流雑音成分の移動加算平均により、Ｎ＝Ｏを達
成している。

実際には既述の第１および第２のモード以外にも種々の
モードが現れる。また、実際にはこれら各種のモードが
繰り返し現れる。しかし、いずれのモードであれ、交流
雑音の各サイクルごとに、交流雑音はほぼ雰に抑圧され
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、フィルタを用いる
ことなしに、また生体信号そのものに歪を生じさせるこ
となしに、交流雑音を除去可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための機能ブロック図
、 第２図は第１のモードにおける動作を説明するための波
形図、 第３図は第２のモードにおける動作を説明するための波
形図、 第４図は患者監視装置の一例を示す概観斜視図、第５図
は第４図の患者監視装置の回路構成例を示す図である。 図において、 ４１・・・生体信号サンプリング部、 ４２・・・移動加算平均部、 ４３・・・メモリ部。 手続補正書　　　　　５゜ 昭和６２年５月〕る日　　６゜ 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、　事件の表示 昭和６２年特許願第０７６２８３号 ２、　発明の名称 交流雑音除去方法 ３、　　）１ｎ正をする者 １■件との関係　　　特許出願人 名称　センチユリ−メディカル株式会社４、代理人 住所　〒２０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ＩＯ号静光
虎ノ門ビル　電話５０４−０７２１　　　　、氏名　弁
理士（６５７９）青　木　　　朗　　　゛（外５名）　
　′ 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄を次のとおり補正する。 明細書第９頁第５行目 ＮＪ　　　　　ＮＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周波数ｆなる交流雑音が重畳される生体信号を周期
   τでサンプリングする第１ステップと、前記第１ステッ
   プで得た各サンプリング値を連続ｎ個ずつ、かつ１サン
   プリング値ずつずらしながら移動加算平均をとる第２ス
   テップと、 前記第２ステップにより前記交流雑音を除去した前記生
   体信号の移動加算平均値を逐次、メモリにストアする第
   ３ステップとからなり、前記数値ｎ、τおよびｆはｎτ
   ＝１／ｆを満足する値に設定されることを特徴とする交
   流雑音除去方法。