JPH0787304B2 - 心電図信号記録用増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、心電図信号を交流バイアス直接記録方式で
長時間記録し、後刻その記録信号を短時間で再生する携
帯用長時間心電図装置に用いるのに適した心電図信号記
録用増幅器に関するものである。

〔発明の概要〕

この発明は、差動増幅器を備えた心電図信号記録用増幅
装置において、その差動増幅器の出力を増幅する増幅器
を設けると共に、この増幅器の出力の一部をリミツタと
非反転積分器を設けた帰還回路を介してその増幅器の反
転入力として帰還させるようになし、差動増幅器の同相
信号除去比の劣化を防止すると共に、増幅器のダイナミ
ツクレンジの狭劣化を防止するようにしたものである。

さらに、上記差動増幅器の増幅器との間に高域通過フイ
ルタを設けると共に、帰還回路に帰還量調整用増幅器を
設けることにより、心電図信号の基線変動を極めて短時
間で抑制できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の携帯用長時間心電図装置は、心電図信号を交流バ
イアス直接記録方式で長時間記録する記録器と、その記
録信号を短時間で再生する再生器とから構成されてい
る。

記録器には、体の表面に取付けられる複数の電極から得
られる心電図信号を増幅して後続の記録用回路に供給す
る差動増幅器等からなる心電図信号記録用増幅装置が設
けられている。

このような構成の従来の携帯用長時間心電図装置におい
ては、その記録器に心電図信号を記録する際に、身体の
動き，身体の表面に取り付ける電極の接触不良，電極コ
ードの伸長，或いは温度変化等の周辺環境の影響等によ
つて、心電図信号にDCオフセツト，ワンダリング（wand
ering）等による基線変動が生ずることがある。

この基線変動が生ずると、心電図信号にその変動分が重
畳されることによつて、記録器の波形飽和（差動増幅器
の飽和レベルを超えることによる記録信号の欠落）を招
来し、心電図信号の記録が不可能となる。

そこで、この基線変動を抑制するようにした従来の増幅
装置として、例えば第３図及び第４図に示すようなもの
がある。

第３図に示す装置は、差動増幅基１と、リミツタ２と反
転積分器３を設けた帰還回路とから構成されており、差
動増幅器１は心電図信号を後続する記録回路における記
録に必要な大きさまで増幅して出力する。

その出力を所定のリミツタレベルが設定されているリミ
ツタ２にも入力させ、心電図信号に基線変動が生じるこ
とによつて差動増幅器１から供給された心電図信号が所
定のレベルを超えると、そのレベルを超えた信号成分を
抽出して反転積分器３に出力する。

反転積分器３はこのリミツタ２の出力を反転して積分
し、その反転積分出力を差動増幅器１の非反転入力とし
て帰還させて、心電図信号の基線変動を抑制する。

一方、第４図に示す装置は、第３図に示した装置に差動
増幅器１の出力を増幅する増幅器５を追加し、心電図信
号の増幅に必要な利得を差動増幅器１とこの増幅器５と
によつて得るようにすると共に、反転積分器３の反転積
分出力を増幅器５の非反転入力として帰還させて心電図
信号の基線変動を抑制する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３図に示した従来の装置では、反転積
分器３の反転積分出力を差動増幅器１の非反転入力とし
て帰還させるため、心電図信号に含まれている同相ノイ
ズを差動増幅器１において完全に除去できなくなり、差
動増幅器１の信号帯域内の低域で同相信号除去比（CMR
R）が劣化するという欠点があつた。

また第４図に示した従来の装置では、反転積分出力を差
動増幅器１に帰還させる構成ではないので、上述のよう
な同相信号除去比の劣化が生ずることはないが、増幅器
５の実質的なダイナミツクレンジが狭くなるという欠点
があつた。

すなわち、反転積分器３の反転積分出力を増幅器５の非
反転入力として移管させる構成なので、増幅器５の入力
はこの帰還される反転積分出力と心電図信号との加算信
号になる。そのため、この増幅器５から心電図信号のみ
が入力された場合と同じレベルの増幅出力を得るには、
そのゲインを約２倍にする必要がある。

しかしながら、このように増幅器５のゲインを上げる
と、帯域幅が狭くなるため高域が歪み易くなり、増幅器
５のダイナミツクレンジが実質的に狭くなるという問題
があつた。

この発明は、上記のような問題を解決して、差動増幅器
の同相信号除去比の劣化及び増幅器のダイナミツクレン
ジの狭劣化を招来することなく、心電図信号の基線変動
を抑制できる心電図信号記録用増幅装置を提供すること
を目的とする。

また、心電図信号の基線変動を極めて短時間で抑制でき
るようにすることも目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の課題を解決するため、電極から得られ
る心電図信号を増幅する差動増幅器を備えた心電図信号
記録用増幅装置において、上記差動増幅器の出力を増幅
する増幅器と、この増幅器の出力の一部が入力され、所
定のレベルを超える信号成分を抽出するリミツタと、こ
のリミツタの出力を積分する非反転積分器とを設け、こ
の非反転積分器の出力を上記増幅器に反転入力として帰
還させる帰還回路を形成したものである。

さらに、上記差動増幅器と増幅器との間に高域通過フイ
ルタを設けると共に、上記帰還回路に非反転積分器の出
力の増幅器への帰還量を調整するための帰還量調整用増
幅器を設けるとよい。

〔作 用〕

この発明の心電図信号記録用装置によれば、電極から得
られる心電図信号は、差動増幅器と増幅器とによつて後
続の記録回路における記録に必要な大きさまで増幅され
る。

そして、増幅器の出力の一部は帰還回路のリミツタに入
力され、心電図信号に基線変動が生じて増幅器からの出
力が所定のレベルを超えると、その所定のレベルを超え
た信号成分をそのリミツタが抽出して非反転積分器へ出
力する。

非反転積分器はこのリミツタの出力を積分して増幅器の
反転入力として帰還する。この帰還作用によつて、心電
図信号に生じた基線変動は、増幅器において打ち消され
て抑制される。

また、差動増幅器と増幅器との間に高域通過フイルタを
設けると共に、帰還回路に帰還量調整用増幅器を設けた
場合には、主に直流或いは低周波信号である基線変動成
分を高域通過フイルタで大部分除去することができ、ま
た、帰還量調整用増幅器によつて非反転積分器の積分出
力の帰還量を適当な量に調整することによつて、基線変
動の抑制時間を大幅に短縮することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図（Ａ），（Ｂ）は、この発明を実施した携帯用長
時間心電図装置の記録器と再生器の回路構成図であり、
第３図及び第４図と同じ部分には同一符号を付してその
説明は省略する。

第１図（Ａ）は記録器の構成を示し、７〜９は体の表面
に取り付ける電極であり、差動増幅器１はこれらの電極
７〜９から得られる心電図信号を増幅して高域通過フイ
ルタ10に出力する。

高域通過フイルタ10は、主に直流あるいは低周波信号で
ある基線変動成分を除去し、かつ0.05〜100Hzの周波数
帯域を有する心電図信号を欠落なく通過させるために、
そのカツトオン周波数は0.05Hz以下の適当な値に設定さ
れている。

従つて、差動増幅器１から出力される心電図信号は、こ
の高域通過フイルタ10を通過することによつて、その心
電図信号に重畳されている基線変動成分が大部分除去さ
れて増幅器５に供給される。

増幅器５は、高域通過フイルタ10から出力される心電図
信号を、後続の加算器14とバイアス発振器15と磁気ヘツ
ド16から成る記録回路による磁気テープ17への記録に必
要な大きさまで増幅して、加算器14に出力する。

その出力信号の一部は、リミツタ２と非反転積分器11と
帰還量調整用増幅器13とによつて形成される帰還回路12
にも入力される。

リミツタ２は、高域通過フイルタ10によつて除去し得な
かつた基線変動成分によつて、増幅器５から供給される
心電図信号が所定のレベルを超えると、その所定のレベ
ルを超える信号成分を心電図信号から抽出して非反転積
分器11に出力する。

非反転積分器11は、リミツタ２の出力を反転することな
く積分し、その積分出力を帰還量調整用増幅器13を介し
て増幅器５の反転入力端子へ帰還する。

帰還量調整用増幅器13は、心電図信号に生じた基線変動
を完全かつ短時間に抑制できるように非反転積分器11の
積分出力を適当な大きさまで増幅する。そして、その増
幅した積分出力を、帰還回路12によつて増幅器５の反転
入力端子に帰還入力する。

この増幅器５への積分出力の帰還によつて、心電図信号
に重畳された基線変動成分は打ち消され、心電図信号に
生じた基線変動は極めて短時間で抑制される。

なお、上述の差動増幅器１と高域通過フイルタ10と増幅
器５と、リミツタ2,非反転積分器11及び帰還量調整用増
幅器13によつて形成される帰還回路12とによつて、この
発明による心電図信号記録用増幅装置が構成されている
が、高域通過フイルタ10と帰還量調整用増幅器13は必須
のものではない。

加算器14は、増幅器５によつて増幅された心電図信号と
バイアス発振器15によつて発生される交流バイアス信号
とを加算して磁気ヘツド16に供給する。これによつて、
磁気ヘツド16は磁気テープ17に心電図信号の記録をな
す。

なお、この加算器14およびバイアス発振器15は、オーデ
イオ用テープレコーダに一般に用いられているような交
流バイアス直接記録方式に関わるものである。

第１図（Ｂ）は再生器の構成であり、磁気テープ17に記
録された心電図信号を再生用磁気ヘツド18で検出し、前
置増幅器19により所定の振幅に増幅して、振幅等化回路
20によつて低減の微分特性および高域の損失を補償して
所定の心電図信号を出力端子21に出力する。

この実施例によれば、電極７〜９から得られる心電図信
号に基線変動が生じた場合には、高域通過フイルタ10に
よつて、直流或いは低周波信号である基線変動成分の大
部分が心電図信号から除去される。

また、高域通過フイルタ10によつて除去し得なかつた基
線変動成分は、帰還量調整用増幅器13によつて適当な大
きさに増幅されて帰還回路12を介して増幅器５の反転入
力として帰還される非反転積分器11の積分出力によつて
増幅器５において完全に打ち消され、心電図信号に生じ
た基線変動は極めて短時間で抑制される。

第２図は、第３図及び第４図に示した従来の各増幅装置
と上述の実施例とによる基線変動抑制例を比較して示す
線図であつて、（イ）は第３図に示した従来装置，
（ロ）は第４図に示した従来装置，（ハ）は上述の実施
例によるそれぞれ基線変動抑制例である。

同図から明らかなように、（ハ）の実施例の装置の場合
の方が、（イ），（ロ）の従来の装置の場合に比べて、
心電図信号の基線ａに生じた変動ｂが極めて短時間で抑
制されている。

以上のように、上述の実施例によれば、心電図信号に基
線変動が生じた場合に、高域通過フイルタ10によつて直
流あるいは低周波信号である基線変動成分の大部分が除
去されると共に、高域通過フイルタ10によつて除去し得
なかつた基線変動成分は、非反転積分器11の積分出力が
帰還量調整用増幅器13によつて最適な大きさに増幅され
て増幅器５に帰還されることによつて、増幅器５におい
て極めて短時間で除去される。

従つて、心電図信号に生じた基線変動の抑制時間を短縮
することができる。

また、帰還回路12による帰還信号を差動増幅器１でなく
増幅器５に帰還させるように構成しているので、心電図
信号に含まれている同相ノイズは差動増幅器１内で完全
に除去され、同相信号除去比（CMRR）が劣化することは
ない。

さらに、帰還回路12によつて非反転積分器11の積分出力
を増幅器５の反転入力として帰還させるように構成して
いるので、反転積分出力を増幅器５の非反転入力として
帰還させる従来装置のように増幅器５の利得を２倍にす
る必要がない。従つて、増幅器５の利得を大きくするこ
とによるダイナミツクレンジの狭少化を防止することが
できる。

なお、このような効果は高域通過フイルタ10の帰還量調
整用増幅器13を省略しても得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による心電図信号記
録用増幅装置は、差動増幅器の同相信号除去比の劣化及
び増幅器のダイナミツクレンジの狭少化を招来すること
なく、心電図信号の基線変動を抑制することができる。

また、差動増幅器と増幅器との間に高域通過フイルタを
設けると共に、帰還回路に帰還量調整用増幅器を設けた
場合には、心電図信号に生じる基線変動を極めて短時間
で抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）はこの発明を実施した携帯用長時
間心電図装置の記録器と再生器の回路構成を示すブロツ
ク図、 第２図は第３図及び第４図の従来装置と第１図（Ａ）に
示した実施例との基線変動抑制例を比較して示す線図、 第３図及び第４図はそれぞれ従来の心電図信号記録用増
幅装置の異なる例を示すブロツク図である。 １……差動増幅器、２……リミツタ ５……増幅器、７〜９……電極 10……高域通過フイルタ、11……非反転積分器 12……帰還回路 13……帰還量調整用増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極から得られる心電図信号を増幅する差
   動増幅器を備えた心電図信号記録用増幅装置において、 前記差動増幅器の出力を増幅する増幅器と、この増幅器
   の出力の一部が入力され、所定のレベルを超える信号成
   分を抽出するリミツタと、このリミツタの出力を積分す
   る非反転積分器とを設け、この非反転積分器の出力を前
   記増幅器に反転入力として帰還させる帰還回路を形成し
   たことを特徴とする心電図信号記録用増幅装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の心電図信号記録用増幅装置
   において、差動増幅器と増幅器との間に高域通過フイル
   タを設けると共に、帰還回路に非反転積分器の出力の増
   幅器への帰還量を調整するための帰還量調整用増幅器を
   設けたことを特徴とする心電図信号記録用増幅装置。