(57)【要約】  生物電気センサ（１７、２０、４３、４５）に発生した信号が、意図した発生源（１２）、または異なる局所的発生源即ち偽信号のどちらに由来するのか判定するシステム（１０）は、対象電位（１６）を検出し、対象電位（１６）を表すことができる第１電気信号（１９）を発生するように配置されている第１センサ（１７）と、第１センサ（１７）に近接して、好ましくは発生源（１２）から比較的大きな距離だけ離れて配置されている第２センサ（２０）とを含む。第２センサ（２０）は、対象電位（１６）を検出し、同様に対象電位（１６）を表すことができる第２電気信号（２２）を発生する。電気信号（１９、２２）間の差が、ある閾値を超過するか否かを、電子回路が判定し、こうして、信号（１９、２２）の一方または双方が、対象電位（１６）ではなく偽信号の尺度となることを示す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所的に生成される偽信号の存在下で身体内の離れた発生源によって生成される対象電位を測定するセンサ・システムであって、
第１測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、該対象電位を表すことができる第１電気信号を発生する第１センサと、
第２測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、該対象電位を表すことができる第２電気信号を発生する第２センサと、
前記第１および第２電気信号を比較して、比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が、前記第１および第２電気信号が前記対象発生源の電位、または局所的に生成された偽信号のどちらを表すことを示唆するか判定する電子回路と、
を備えている、センサ・システム。
【請求項２】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、前記第１および第２電気信号をそれぞれ変更して、前記センサの配置または前記センサの電気特性によって生ずる、前記第１および第２電気信号の変化を補償する第１および第２調節器を備えており、前記比較器は、前記第１および第２電気信号を変更した後に、該第１および第２電気信号を比較する、センサ・システム。
【請求項３】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、閾値レベルを設定する閾値発生器を備えており、前記電子回路は、前記第１および第２電気信号間の差の比較結果を、前記閾値レベルと比較して、前記第１および第２電気信号が前記対象発生源の電位を表すか否か判定する、センサ・システム。
【請求項４】
請求項３記載のセンサ・システムにおいて、前記閾値レベルは静止値である、センサ・システム。
【請求項５】
請求項３記載のセンサ・システムにおいて、前記閾値レベルは動的値である、センサ・システム。
【請求項６】
請求項３記載のセンサ・システムにおいて、前記第１および第２電気信号はタイミング・データを含み、前記比較器は、前記第１および第２電気信号間における時間データの時間ずれを測定する、センサ・システム。
【請求項７】
請求項２記載のセンサ・システムにおいて、前記第１調節器は、センサを第２測定位置から第１測定位置に移動させた場合に、測定した電気信号に生ずる既知の変化を考慮するために、前記第１電気信号にフィルタ処理を行う、センサ・システム。
【請求項８】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、
第３測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、前記対象電位を表すことができる第３電気信号を発生する第３センサと、
第４測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、前記対象電位を表すことができる第４電気信号を発生する第３センサと、
を備えており、
前記第３および第４電気信号を比較して第２比較結果を生成し、前記第３および第４電気信号が前記対象発生源の電気信号または局所的に生成された偽信号のどちらを表すか判定するために、前記第２比較結果を用いる、センサ・システム。
【請求項９】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、
前記第１および第２センサの内少なくとも１つを内蔵するイヤピースと、
前記身体に接近接触して装着し、オーディオ信号を発生するオーディオ発生デバイスと、
前記オーディオ信号および前記第１および第２電気信号を前記センサから前記比較器および電子回路に搬送するケーブルと、
を備えている、センサ・システム。
【請求項１０】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、衣類を備えており、前記センサを前記衣類の中に組み込んだ、センサ・システム。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサ・システムにおいて、前記衣類は腕を有し、前記衣類の腕に前記センサを組み込む、センサ・システム。
【請求項１２】
請求項１０記載のセンサ・システムにおいて、前記センサを着脱可能に前記衣類に取り付ける、センサ・システム。
【請求項１３】
請求項１０記載のセンサ・システムにおいて、前記電子回路は容易に前記衣類から取り外し可能である、センサ・システム。
【請求項１４】
請求項１０記載のセンサ・システムにおいて、前記衣服は肩を有し、前記衣類の肩に前記センサを組み込む、センサ・システム。
【請求項１５】
請求項１記載のセンサ・システムであって、更に、共通支持体を備えており、前記第１および第２センサを前記共通支持体によって支持する、センサ・システム。
【請求項１６】
局所的に生成される偽信号が存在する下で身体内の離れた発生源によって生成される対象電位を測定するセンサ・システムであって、
第１測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、該対象電位を表すことができる第１電気信号を発生する第１センサと、
第２測定位置に配置され、前記対象電位を検出し、該対象電位を表すことができる第２電気信号を発生する第２センサと、
前記第１および第２電気信号を比較して、比較結果を出力する手段と、
前記比較結果が、前記第１および第２電気信号が互いに十分類似しており、何らかの局所的に生成された偽信号ではなく、前記対象電位を記述することを示唆するか否か判定する手段と、
を備えている、センサ・システム。  
【請求項１７】
請求項１６記載のセンサ・システムであって、更に、
前記センサ間における個々の特性または配置の相違による差を補償するために、前記第１および第２信号を調節する手段を備えており、前記比較手段は、前記第１および第２信号を変更した後に、前記第１および第２電気信号を比較する、センサ・システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のセンサ・システムであって、更に、
閾値レベルを確立する手段と、
前記比較結果を前記閾値レベルと比較して、前記第１および第２電気信号が前記対象電位を表すか否か判定する手段と、
を備えている、センサ・システム。
【請求項１９】
請求項１８記載のセンサ・システムにおいて、前記第１および第２電気信号は、タイミング・データを含み、前記センサ・システムは、更に、前記２つのセンサによって供給された第１および第２電気信号における時間ずれデータが、局所的に生成された偽信号ではなく、前記対象発生源を記述することを示すか否か判定する手段を備えている、センサ・システム。
【請求項２０】
請求項１６記載のセンサ・システムであって、更に、
センサを第２測定位置から第１測定位置に移動させた場合に、電気信号に生ずる既知の変化を考慮するために、前記第１電気信号にフィルタ処理を行う手段を備えている、センサ・システム。
【請求項２１】
請求項１６記載のセンサ・システムであって、更に、共通支持体を備えており、前記第１および第２センサを前記共通支持体によって支持する、センサ・システム。
【請求項２２】
局所的に生成される偽信号が存在する下で身体内の離れた発生源によって生成される対象電位を測定する方法であって、
第１測定位置において、前記対象電位を表すことができる第１電気信号を発生するステップと、
第２測定位置において、前記対象電位を表すことができる第２電気信号を発生するステップと、
前記第１および第２電気信号を比較して、比較結果を出力するステップと、
前記比較結果から、前記第１および第２電気信号のどの部分が、実際に、前記対象電位を表し、どの部分が局所的に生成された偽信号を表すのか判定するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法であって、更に、
前記センサ間における個々の特性または配置の相違による差を補償するために、前記第１および第２信号を調節するステップを備えており、前記第１および第２信号を変更した後に、前記第１および第２変更電気信号を比較する、方法。
【請求項２４】
請求項２２記載の方法であって、更に、
閾値レベルを発現させ、前記比較結果を前記閾値レベルと比較して、前記信号が前記対象発生源の電位または局所的に生成された偽信号のどちらを表すか否か判定するステップを備えている、方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法であって、更に、前記第１および第２電気信号の時間ずれを判定するステップを備えている、方法。
【請求項２６】
請求項２２記載の方法であって、更に、前記第２電気信号を発生するセンサを第２測定位置から第１測定位置に移動させた場合に、電気信号に生ずる既知の変化を考慮するために、前記第１電気信号からのデータにフィルタ処理を行うステップを備えている、
【請求項２７】
請求項２２記載の方法であって、更に、
前記第１および第２信号の内、局所的に生成された偽信号を表す部分を除去するステップと、
第３測定位置において、前記対象電位を表すことができる第３電気信号を発生するステップと、
第４測定位置において、前記対象電位を表すことができる第４電気信号を発生するステップと、
前記第３および第４電気信号を比較して、第２比較結果を出力するステップと、
前記第２比較結果から、前記第３および第４電気信号のどの部分が、実際に、前記対象電位を表し、どの部分が局所的に生成された偽信号を表すのか判定するステップと、
前記第３および第４信号の内、局所的に生成された偽信号を表す部分を除去するステップと、
前記第１および第２信号の内前記対象電位を表す部分と、前記第３および第４信号の内前記対象電位を表す部分とを組み合わせて、前記対象電位を表す複合信号を発生するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２８】
請求項２２記載の方法であって、更に、
共通筐体または支持体上に、前記第１および第２電気信号をそれぞれ発生する第１および第２センサを支持するステップを備えている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互引用）
本願は、２００６年４月２１に出願した、"EGC Monitoring System"（ＥＧＣ監視システム）と題する米国仮特許出願第６０／７９４，２７５号の出願日の優先権を主張する。
（連邦が後援する研究および開発に関する明言）
米国政府は、ＤＡＲＰＡによって授与された段階ＩＩ  ＳＢＩＲ契約第Ｗ３１Ｐ４Ｑ−０４−Ｃ−Ｒ２９３の条件によって規定されるように、本発明の払い込み使用許諾を有し、限定された状況において、正当な条件で他の者に使用許諾を与えることを特許権保有者に要求する権利を有する。
（発明の分野）
本発明は、電気信号の測定技術に関し、更に特定すれば、検出した信号が対象の発生源から由来するのか、または取り込んだデータにおける偽信号またはその他の望ましくない干渉から生じたのか判定する、生物電気信号測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電界は、異なる発生源から自由空間に広がることは広く知られている。例えば、心臓および脳を含む人体内にある臓器は、電界を生成する。種々の理由のために、心電図測定（ＥＣＧ）を行う場合のように、これらの電界を測定することが望ましいことが多い。実際、生物電気信号の測定によって、個人の生理的ステータスおよび健康に関する重大な情報を提供する可能性があり、患者の監視、評価、診断、および介護、ならびに運動用訓練のためにフィードバックを与える際に広く用いられている。人に随伴する電位を測定する慣例的な方法では、ゲル被覆電極を用い、これを被験者の皮膚に直接固着しなければならない。加えて、近年、多数の代替電極技術が開発されている。代替電極技法は、一層便利で快適な測定構成を可能にするが、これらは測定偽信号の影響を受けることが多い。
【０００３】
更に具体的には、動物および人が生成する電位を測定することに関連して、抵抗性電極の採用が主流となっている。抵抗性電極は皮膚に直接接触しなければならないので、しかるべき抵抗接続を得るために皮膚の準備が必要となる。このような抵抗性電極は、現在の医療診断および監視の標準となっているが、皮膚の準備および接触が必要なために、その使用の拡大が妨げられている。導電性ファイバを作る、皮膚を貫通する微小針の微細格子を設ける、そして心臓関連測定のための胸部ベルト構成または伸縮性ネットを開発し頭部関連測定のために導電性流体を通じて抵抗性センサを接触させるというように、新たな形式の抵抗性電極を作り上げる試みがなされているものの、これらの代替形態は、皮膚に直接接触させる必要があるという基礎的な欠点を克服していない。この欠点のために、例えば、表面の毛髪量、皮膚の特色(property)等、患者の異なる物理的属性に基づいて、必要な電気接触を維持できないことに関する余分な懸念が生ずることになる。
【０００４】
生物電位を測定する際に用いることができる別の種類のセンサに、容量性センサがある。初期の容量性センサは、身体に対して高い相互キャパシタンスが必要であったために、センサが患者の皮膚に接触しなければならなかった。これらの種類のセンサに付随する電極は、特に、容量性センサを導電性ゲルと共に用いなかったので、皮膚からの離昇による影響を強く受けていた。その結果、容量性センサは、有意な便益を全く提供しないことがわかり、抵抗性センサを差し置いて採用されることは一般にはなかった。しかしながら、電子増幅器の進歩および新たな回路技術によって、１ｐＦ以下程で発生源に結合すれば電界を測定することができる新しい容量性センサの部類が可能となった。低ノイズ電界センサの例は、米国特許第６，６８６，８００号および第７，０８８，１７５号において見出すことができ、これらの各々は、ここで引用したことにより、その内容が本願にも含まれるものとする。この能力により、被験者に対して高い容量を必要としない電極を用いて、生物電気信号の測定が可能となり、これによって、被験者に密着しない電極を用いることが可能となる。
【０００５】
運動または日常の生活における基本的な身体の運動は、いずれの生物電気測定システムにおいても、偽信号を生ずる可能性があるが、これらの効果は、多くの代替電極技術によって一層明確になる。これらの偽信号は、静電気、筋電信号、および圧電偽信号のように、皮膚およびセンサに局所的なメカニズムによって生ずる。対照的に、心臓、脳、またはその他の臓器が発生する信号は、身体内においてセンサからはるかに遠い距離のところから発する。したがって、データが離れた発生源を反映するのはいつか、またはデータが局所的な発生源から生じたのはいつか判定する必要がある。このような方法の中には、データが一般的な予期した構造を有することを確認しようとするものがある。しかしながら、これらは標準的な特徴を有さないと、有効な信号でも拒絶する場合があり、偽信号データであっても、予期したモデルと偶然一致すれば受け入れる場合もある。したがって、特定のデータ自体とは独立して、データが有効か否か判定することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当技術分野には、生物電気測定システムが取り込んだデータが離れた発生源を反映するのはいつか、または局所的な偽信号から生じたのはいつか判定することができるシステムが求められている。また、入力において偽信号に耐えることができ、以前は実用的でなかった測定構成を可能にする、非侵襲的な電極技術も求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、生物電気データの有効性を認識するシステムを対象とし、基本的な測定システムに、関連信号を測定する１つ以上の追加のセンサを付加する。センサと生物電気信号の主要発生源との間における既知の関係、およびセンサの既知の応答特性に基づいて、多数のセンサ上で発生源によって生成された予期信号(expected signal)の関係を予測することができる。観察した信号が予期した関係を示さない場合、比較したセンサの少なくとも１つからの測定信号の有意部分が主要発生源以外の原因によって由来したはずであり、したがってセンサに局所的な発生源によると結論付ける。例えば、２つのセンサが互いに非常に接近しており、信号源から比較的離れている場合、これらがその信号源から測定する信号は同様であるはずである。したがって、２つの信号に相違があれば、いずれも、何らかの局所的な発生源から来たに違いない。この差が大きい場合、差が現れる期間中に測定したデータに、疑念が生ずる。
【０００８】
概略的に、本発明は、局所的に生成される偽信号が存在する下で身体内の離れた発生源によって生成される対象電位を測定するセンサ・システムを含む。第１測定位置に、対象電位を検出し、対象電位を表すことができる第１電気信号を発生する第１センサを配置する。第１センサに近接して、好ましくは発生源から比較的大きな距離だけ離れて第２センサを配置する。第２センサは、対象電位を検出し、同様に対象電位を表すことができる第２電気信号を発生する。任意に、センサの配置またはセンサ自体の電気特性によって生ずる、第１および第２電気信号の変化を補償するために、第１および第２電気信号を変更する調節器または回路を備えている。例えば、調節器は、各センサが発生する信号の利得または増幅を調節することができる。別の実施形態では、調節器は、一方のセンサを第２測定位置から第１測定位置に移動させた場合に、第１および第２測定位置間における発生信号の既知の変化を考慮するために、センサからのデータをフィルタ処理することも伴う。
【０００９】
比較器は、第１および第２信号を比較して、その差の測定値を表す比較結果を出力する。電子回路が、電気信号間の差がある閾値を超過するか否か判定し、こうして、信号の一方または双方が、対象電位ではなく偽信号の尺度となることを示す。
【００１０】
閾値レベルは、静的でも動的でもよい。一実施形態では、比較器は信号の大きさを比較する。別の実施形態では、２つのセンサの各々が生成した信号の時間ずれをチェックする。
【００１１】
センサ・システムは、種々の異なる形式のデバイスを組み込むことができる。好適な一実施形態では、センサ・システムをオーディオ発生デバイスの中に組み込む。別の実施形態では、センサ・システムを密閉し、センサ自体を衣服の腕または肩に入れる。更に別の実施形態では、センサ・システムは衣服とは独立しており、何らかの形式の接続メカニズムを通じて衣服に取り付け、したがって着脱可能に衣服に取り付ける。
【００１２】
使用中、センサ・システムは、センサを用いることによって、電気信号を測定し、次いで信号を調節して、配置および／または信号の電気特性を補償する。次いで、２つの信号を比較して、信号における差が閾値に達するか否か確認し、信号が局所的な偽信号または離れた発生源のどちらによって発生したのか判定する。
【００１３】
更に別の実施形態では、１つ以上の追加のセンサをシステムにおいて用いる。例えば、第３センサを用い、第１および第２センサに関して先に説明したように、第３センサが発生した信号を分析し、最初の２つのセンサの各々と比較する。追加の各センサ対から得られた信号が有効であると見なされたなら、既存のセンサからの信号と共に平均を取り、更に精度を高めた最終信号を得ることができる。
【００１４】
本発明の更に別の目的、特徴、および利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を、図面と合わせて考慮することにより一層容易に明白となろう。図面では、同様の参照番号は、様々な図において対応する部分を示すこととする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最初に図１を参照すると、本発明にしたがって組み立てたセンサ・システム１０は、患者、動物、被験者等のような、個人１５の身体内の生物電気発生源１２からの信号を測定するように構成されている。生物電気発生源１２は、対象電位１６を発生し、心臓信号を示すが、他の筋肉、神経、または脳の活動によって発生することもできる。第１センサ１７が、第１測定位置１８に置かれ、対象電位１６を検出し、対象電位１６を表すことができる第１電気信号を発生する。同様に、第１センサ１７に近い第２測定位置２１に置かれた第２センサ２０が、対象電位１６を検出し、対象電位１６を表すことができる第２電気信号２２を発生する。第１および第２センサ１７および２０は、互いに接近して位置付けられており、発生源１２が生成する信号が各センサ１７、２０において同様となるように、発生源１２から十分離れて位置付けられている。
【００１６】
図１に示すように、第１および第２センサ１７および２０を含む複数のセンサは、共通の筐体または支持体２４によって支持することができる。この構成は、センサ相互の都合の良い配置および位置付けの制御に用立てられる。加えて、共通の筐体／支持体２４の使用により、センサ１７および２０間に最適な関係を確保しつつ、不要な信号がセンサ内に結合するのを回避するための十分な電気的および機械的な隔離を維持する。
【００１７】
第１および第２センサ１７、２０からの第１および第２信号１９、２２を、第１および第２調節器２６、２７に通過させて、第１および第２電気信号１９、２２をそれぞれ変更し、第１および第２センサ１７、２０の配置ならびに第１および第２センサ１７、２０の電気特性によって生ずる第１および第２電気信号１９、２２の変化を補償し、第１および第２変更電気信号２８、２９を作成することができる。例えば、調節器２６は、好ましくは、電気信号１９の利得または時間ずれを調節し、電気信号２２の利得または時間ずれと一致させる。増幅器および信号調節器は周知であるので、このような電気デバイスの詳細についてはここでは論じないことにする。第１および第２調節器２６、２７の使用は、完全に任意であり、調節器２６、２７を用いない場合、無変更の第１および第２電気信号１９、２２を、以下で更に明記するように処理する。
【００１８】
ここで図２を参照すると、第１および第２変更電気信号２８、２９の一例としてチャート３０を示す。この場合、第１および第２センサ１７、２０から得た第１および第２変更電気信号２８、２９から導出した、２本のＥＣＧトレースである。得られた変更信号２８、２９を比較器２１によって比較して、図３に見ることができる比較結果３２を得る。図３は、トレース間の差即ち比較結果３２の大きさを示すチャート３３を図示する。
【００１９】
閾値発生器３５が、図４に図示するチャート３７に見ることができる閾値３６を発生する。チャート３７は、閾値３６が、偽信号領域即ち局所的に生成された偽信号３８を識別することを示す。これが行われるのは、比較結果３２の大きさを、閾値発生器３５が生成した閾値と比較するときである。実施態様によっては、閾値３６は静止値であり、あるいは動的にセットされ、期間情報を組み込むことも可能である。比較結果３２が閾値３６を上回る場合、解釈システム、即ち、電子回路４０が、第１および第２電気信号１９、２２が局所的に生成された偽信号３８を表すことを示唆する。言い換えると、結果３２が閾値３６を上回る場合、解釈システム４０はデータが疑わしいことを示す。それ以外の場合、解釈システム４０は、データの信頼性が高いことを予期する。この例では、比較の大きさを用いたが、別の実施形態では、局所的に生成される偽信号を検出するために、第１および第２電気信号１９、２２の時間ずれデータを用いる。
【００２０】
第１および第２変更信号２８、２９は、任意に、加算、平均、またはそれ以外の組み合わせを行って、個別の場合よりも信号対ノイズ比を高めた結果を得ることができ、こうして得られた信号が解釈システム４０によって用いられる。センサ１７、２０よりも後段のシステム１０は、アナログ電子回路によって実施され、あるいは信号１９、２２をいずれかの地点でディジタル化し、それ以降のプロセスをディジタルで実行することもできる。
【００２１】
前述の実施形態では、第１および第２センサ１７および２０は、互いに接近した位置１８および２１にある。尚、例えば、センサ１７および２０が複数の離散位置で身体１２に接触し、センサ１７の位置がセンサ２０の位置と交互し、２つのセンサの各々に対する平均接触位置が本質的に同じ位置となるような場合、位置１８および２１は事実上同じ位置にすることができることを注記しておく。
【００２２】
前述の実施形態では、第１および第２センサ１７および２０は、同じ種類であり、位置が異なる。即ち、前述のように、第１センサ１７は第１測定位置１８にあり、第２センサ２０は第２測定位置２１にある。この位置の差は、発生源１２の位置と比較すると小さいので、発生源１２からの信号はセンサ１７、２０の各々に対して同様に現れる。しかしながら、他の信号がセンサ１７、２０自体の内部から発生し、センサ１７、２０と個人１５との間にあり一方または他方のセンサ１７、２０に近接する、個人１５内の界面、または他の原因が各センサ１７、２０に対して同様に現れることはなく、したがって、システム１０が識別することができる信号差が生ずる。尚、各場合において、システム１０は、観察した信号が意図する信号源１２、またはそれよりもセンサ１７、２０に対して局所的に生成されるのか否かを判定するために用いられることを注記しておく。
【００２３】
あるいは、センサ１７および２０を同じ位置に置く、または接近して位置付けて、異なる方法で信号を受信する。例えば、これらを、皮膚からの隔離(standoff)が異なる容量性センサとすることもできる。つまり、これらは、離れた意図する信号源１２に対して同様に応答するが、皮膚またはその付近で発生する信号または偽信号３８に対しては非常に異なった応答を行う。処理の連鎖は、信号調整(scaling)エレメント、即ち、調節器２６および２７がセンサ１７および２０間のセンサ応答の差をモデル化することを除いて同一である。
【００２４】
加えて、システム１０は、同様にセンサ１７および２０に近接する、追加のセンサ（図示せず）を含むというように、２つよりも多いセンサを用いて実施することもできる。この場合、前述と同じプロセスによって、信号を対にして比較することができる。センサ１７および２０から得た信号を比較して、これらのいずれかが、局所的に生成された信号を含有するか否か推論するのと丁度同じように、センサ１７および追加のセンサから得られた信号を比較することができ、同様に、センサ２０および追加のセンサから得られた信号を比較することができる。３つよりも多いセンサを用いる場合、更に多くの対の組み合わせを確立することができる。近接するセンサの数をＮとすると、対毎に比較することができる組み合わせの数は［Ｎ×（Ｎ−１）／２］となる。次いで、いずれのセンサ対からの信号であっても、比較によって、信号が局所的に生成されていないことを示唆するのであれば、次に個々に分析し、あるいは平均化またはその他の技法によって組み合わせることができる。
【００２５】
局所的に生成される信号の場所または特性に関心がある場合、本発明によってそれを判定することができる。例えば、前述の例では、センサ１７と追加のセンサとの間、およびセンサ２０と追加のセンサとの間における比較が、双方共、局所的に生成された信号の存在を示唆するが、センサ１７および２０間における比較が局所的に生成された信号を示唆しない場合、局所的に生成された信号は、追加のセンサによって測定されたと結論付けられる。
【００２６】
加えて、通常、生物電気信号源１２を別々の姿で見るセンサ間の差によって有用な生物電気信号が形成されるので、システム１０の信号源に近接しない別のセンサ集合を用いて、本発明の更に別の実例(instance)を実施することができる。例えば、図１に示すように、システム１０と類似する追加のシステム（別個の番号は付けない）は、対象電位１６を検出し、対象電位１６を表すことができる第３電気信号を発生するように測定位置４４に配された第３センサ４３を含む。第４センサ４５が、第３センサ４３に近接する第４測定位置４６に配置され、対象電位１６を検出し、対象電位１６を表すことができる第４電気信号を発生する。
【００２７】
第３および第４センサ４３、４５の下流に位置する一連の電子デバイス５０は、ボックスで表されている。電子デバイス５０は、任意に、第３および第４調節器、ならびに第３および第４変更電気信号を比較して第２比較結果を出力する第２比較器５４、更には、第３および第４電気信号が対象電位１６または局所的に生成された偽信号のどちらを第２比較結果が示唆するのか判定する第２電子回路も含む。このようなシステムでは、いずれかのセンサ対が十分に符合する場合、データが意図する発生源１２を反映すると推論することができる。センサが多い程、このような対が存在する確率が高くなる。このような多数の対は、個別に考慮することができ、あるいは共に平均を取り、電子デバイス５０から解釈システム４０に至るラインによって表される複合信号を形成することができる。解釈システム４０は、追加のシステムが局所的に生成されたのではないと推論した信号を、システム１０が局所的に生成されたのではないと推論した信号と比較して、異なる視点から意図した発生源１２の外観を得ることができる。いずれの場合でも、解釈システム４０は、図５のチャート６０上の信号部分６５において示すように、局所的に生成された偽信号３８を電気信号２８、２９から除去することができる。
【００２８】
従前からの湿性電極に代わる電極技術を用いて、一層快適で非侵襲的な構成を採用して、被験者１５から信号１９、２０を収集する。このような構成が高品質のデータを生成する場合、これらを詳細な医療分析に用いる。しかしながら、データの品質が低い場合、心拍数のような比較的単純な測定値を抽出する。いずれの形式の構成でも、前述のように、データが信頼性があるときおよび信頼性がないときを判定するためには、センサ・システム１０によって大きな便益が得られる。
【００２９】
図６は、センサ・システム２２０をシャツまたは衣類２２１に組み込んだ、別の好適な実施形態を示す。心臓帯域を横切るベクトルを生成するセンサを２本のアームバンド２３０、２３１に埋め込む。これらは、シャツ２２１の一部であってもよく、またはシャツ２２１に取り付けてもよい。取付可能なアームバンド２３０、２３１は、共通の接地を有することが好ましい。多数のセンサ２２９を各アームバンド２３０、２３１に組み込むことができ、センサ・システム１０を用いて、いつセンサ２２９が有用なデータを供給しているか推論する。以前の説明におけると同様、センサ・システム２２０は個別のセンサを用いても良く、あるいは複数の離散センサ２２９を組み込んでもよい。センサ・アームバンド２３０、２３１間の電気接続を、任意にシャツ２２１の中に組み込んでもよい。同様に、電子回路パッケージを別の構成部品から取り外し可能としたり、あるいはこれらと一体化してもよい。
【００３０】
図７は、電極またはセンサを有する多数のセンサ・システム２３５を、シャツ２２１の肩２３９の中にある導電性繊維に組み込んだ、別の好適な実施形態を示す。システム２３５は、非常に弱い抵抗および被験者１５に対する非常に弱い容量性結合を拠り所とする。容量性センサ２４を、シャツ２２１の肩２３９またはアーム・バンド２４２に組み込み、シャツ２２１の重量によってセンサ２４０を被験者１５に保持する。センサ・システム１０は、どのセンサ２４０が有用なデータを供給しているか推論するために用いられる。これらのセンサ２４０は、好ましくは、シャツ２２１の重みのみで身体１３と接触するか、またはその付近に保持され、多数のセンサ２４０が、センサ・システム１０との組み合わせによって、いずれの所与の時点においても、どのセンサ２４０が有効な信号を供給しているかについての判定を可能にする。この場合も、シャツ２２１の中には電子接続２４１が組み込まれており、一体化または取り外し可能な電子回路パッケージ２３３が設けられる。図７は袖２４２のところにセンサ・パッケージ２３３を示すが、最も便利なところであればどこにでも配置することができる。
【００３１】
最後に、図８は、センサのシステム３００を含む、本発明の別の好適な実施形態を示す。これは、ＭＰ３／ＣＤ／無線ＥＣＧシステムを形成するために携帯用音楽プレーヤと共に既に一般に作られている身体取付具を利用して、心臓および／またはその他の生物電気信号の生物電気測定を行う。このシステム３００は、現在耳の中に装着することが多いハードウェア構成を利用し、少なくとも１つのイヤピース３２０を、腕３２６または臀部３２７に装着することが多いオーディオ電子モジュールと共に含む。
【００３２】
ワイヤ３２９は、撚り線を内蔵しており、通常のオーディオ機能に加えて、電力および信号接続を電子モジュール３２４に設ける。この時点で、図８は２つの電子モジュール３２４を示すが、１つだけを所与のシステム３００に実装することを注記すべきであろう。この理由のために、臀部３２７にある一方の電子モジュール３２４を破線で示す。いずれの場合でも、電子モジュール３２４は、１つ以上の個別センサを有するセンサ・システムを内蔵しており、心臓を横切る測定ベクトルを供給し、心臓信号を測定することを可能にする。加えて、電子モジュール３２４は、先に論じたセンサ・システム１０も含む。イヤピース３２０は、好ましくは、耳３１９において対象の生物電位を測定するセンサまたはセンサ・システムを内蔵する。センサ・システム３００は、好ましくは、耳に対して抵抗性、容量性、または混成（抵抗性／容量性）接続を行う１つのセンサであるか、あるいは２つ以上のこのようなセンサを、先に論じたセンサ・システム１０の実施態様の中に有する。被験者１５の移動によって局所的な測定偽信号３８が生ずる可能性があるので、多数のセンサが各位置にあるとよく、システム１０を用いて、いつセンサが有用なデータを供給しているか推論することが好ましい。
【００３３】
以上、本発明の種々の好適な実施形態を参照しながら説明したが、本発明の主旨から逸脱することなく、本発明に対して種々の変更および／または修正も行うことができることは、容易に理解されるはずである。一般に、本発明は、以下の特許請求の範囲のみによって限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態による電気信号測定システムを模式的に示す。
【図２】図２は、近接したセンサによって測定した２つの心電図を示すグラフである。
【図３】図３は、図２の心電図を示し、更に信号間の差の大きさも示すグラフである。
【図４】図４は、図２の心電図を示し、更に、偽信号として識別したトレースの領域も示す図である。
【図５】図５は、図４の心電図を示し、更に、除去した偽信号として識別したトレースの領域も示す図である。
【図６】図６は、衣類の袖に組み込んだ電子システム測定システムを模式的に示す。
【図７】図７は、衣類の肩に組み込んだ電子システム測定システムを模式的に示す。
【図８】図８は、オーディオ・デバイスを組み込んだ電気信号測定システムを模式的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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