(57)【要約】  【課題】  超音波診断装置において被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に検出する。  【解決手段】  Ｒ波トレイン検出回路６はＲ波トレイン信号のＲ波の周期を検出し、リセット回路の時定数設定回路４ｂはＲ波トレイン検出回路により検出されたＲ波の周期に基づいてＲ波ピーク検出回路２がＲ波トレイン信号のピーク波を検出可能な時定数をリセット回路４に設定する。リセット回路はＲ波ピーク検出回路により検出されたＲ波によりセットされた後、リセット回路の時定数設定回路により設定された時定数により決まるリセット周期でリセットされてリセット信号をＲ波ピーク検出回路に出力し、Ｒ波ピーク検出回路はリセット信号ごとにリセットされてリセット信号間のＲ波トレイン信号のピーク波を検出する。【選択図】  図１
2006051206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リセット信号ごとにリセットされてリセット信号間の心電信号のピーク波を検出するピーク波検出手段と、
前記ピーク波検出手段により検出されたピーク波と前記心電信号を比較してＲ波を検出するＲ波検出手段と、
前記Ｒ波検出手段により検出されたＲ波によりセットされた後、時定数により決まるリセット周期でリセットされて前記ピーク波検出手段に前記リセット信号を出力するリセット手段と、
前記心電信号のＲ波の周期を検出するＲ波周期検出手段と、
前記Ｒ波周期検出手段により検出されたＲ波の周期に基づいて、前記ピーク波検出手段が前記心電信号のピーク波を検出可能な時定数を前記リセット手段に設定する時定数設定手段とを、
有するＲ波検出回路。
【請求項２】
前記Ｒ波周期検出手段は、カスケード接続された複数のラッチ回路を有し、前記複数のラッチ回路の出力に基づいて前記心電信号のＲ波の周期を検出するよう構成されている請求項１に記載のＲ波検出回路。
【請求項３】
前記時定数設定手段は、抵抗と、前記抵抗に選択的に接続可能な複数のコンデンサを有し、前記Ｒ波周期検出手段により検出されたＲ波の周期に基づいて前記複数のコンデンサのいずれかを選択的に前記抵抗に接続することにより前記時定数を変更して前記リセット手段に設定するよう構成されている請求項１又は２に記載のＲ波検出回路。
【請求項４】
超音波診断画像と、請求項１から３のいずれか１つに記載のＲ波検出回路により検出されたＲ波の画像を同時に画面上に表示するよう構成されている超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図（ＥＣＧ：ElectroCardioGram）波形のピーク波であるＲ波を検出するＲ波検出回路、及び検出したＲ波を超音波診断画像と共にモニタに表示する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＥＣＧ波形はその特徴として、Ｐ波、Ｑ点、ピーク波であるＲ波、Ｓ点、Ｔ波を含む交流信号である。また、超音波診断装置では、心拍に関連する臓器の超音波診断画像をモニタに表示する場合には、任意の周期のＥＣＧ波形からＲ波を検出して超音波診断画像と共に表示することが行われる。なお、従来例としては、例えば下記の特許文献１には、被験者ごとに振幅が異なる心電信号の振幅を所定レベルに調整して表示する方法が開示されている。
【０００３】
図４（ａ）は従来のＲ波検出回路の概略を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のリセット回路４の時定数設定回路４ａを示している。また、図５は、その主要信号の波形を示している。ここで、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、Ｒ波周期が短い場合、中程度の場合、長い場合を示し、それぞれにＲ波トレイン信号、リセット回路４をリセットする信号Ａ、リセット回路４がＲ波ピーク検出回路２をリセットする信号ＲＳＴ、ワンショットマルチバイブレータ（ＭＭ）５が出力するＲ波信号を示す。
【０００４】
波形処理回路１は任意の周期のＥＣＧ波形に対して全波整流、レベル調整などの波形処理を行ってＲ波トレイン信号を生成してＲ波ピーク検出回路２とコンパレータ３に出力する。Ｒ波ピーク検出回路２はリセット回路４からのリセット信号ＲＳＴごとにリセットされてＲ波トレイン信号と閾値を比較することによりＲ波であるピーク波を検出し、リセット信号ＲＳＴ間のピーク波検出信号をコンパレータ３に出力する。コンパレータ３はピーク波検出信号とＲ波トレイン信号を比較してピーク波検出信号＜Ｒ波トレイン信号の場合にハイの信号をリセット回路４のセット端子とワンショットマルチバイブレータ５に出力する。
【０００５】
リセット回路４はコンパレータ３からのハイの出力信号によりセットされた後、図４（ｂ）に示すように時定数設定回路４ａのＲ×Ｃ４による所定周期Ｔｄのリセット信号ＡでリセットされてＲ波ピーク検出回路２にリセット信号ＲＳＴを出力する。また、ワンショットマルチバイブレータ５はコンパレータ３からのハイの出力信号をトリガ信号としてＲ波信号（以下、Ｒ波検出信号）を出力する。この構成により、Ｒ波ピーク検出回路２が所定周期Ｔｄより短い間隔のリセット信号ＲＳＴによりリセットされるので、Ｒ波を連続して検出することができる。
【特許文献１】特開２０００−２１０２８８号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、リセット回路４が所定周期ＴｄでリセットされてＲ波ピーク検出回路２をリセットするので、図５（ｂ）に示すようにＲ波周期が所定周期Ｔｄより短く、中程度の場合には正常にＲ波を検出することができるが、図５（ｃ）に示すようにＲ波周期が所定周期Ｔｄより長い場合にはＲ波間のノイズを誤ってＲ波として検出するという問題点がある。また、図５（ａ）に示すようにＲ波周期が所定周期Ｔｄより極端に短く、リセット信号Ａがリセットレベルに到達する前に次のＲ波が入力されると、Ｒ波ピーク検出回路２はリセットされずにピーク波検出信号を出力することができず、Ｒ波を検出することができない。ここで、心拍周期は６０〜９０Ｈｚと言われている。
【０００７】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に検出することができるＲ波検出装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に超音波診断画像と共にモニタに表示することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＲ波検出回路は上記目的を達成するために、リセット信号ごとにリセットされてリセット信号間の心電信号のピーク波を検出するピーク波検出手段と、
前記ピーク波検出手段により検出されたピーク波と前記心電信号を比較してＲ波を検出するＲ波検出手段と、
前記Ｒ波検出手段により検出されたＲ波によりセットされた後、時定数により決まるリセット周期でリセットされて前記ピーク波検出手段に前記リセット信号を出力するリセット手段と、
前記心電信号のＲ波の周期を検出するＲ波周期検出手段と、
前記Ｒ波周期検出手段により検出されたＲ波の周期に基づいて、前記ピーク波検出手段が前記心電信号のピーク波を検出可能な時定数を前記リセット手段に設定する時定数設定手段とを、
有する構成とした。
また、前記Ｒ波周期検出手段は、カスケード接続された複数のラッチ回路を有し、前記複数のラッチ回路の出力に基づいて前記心電信号のＲ波の周期を検出する構成とした。
また、前記時定数設定手段は、抵抗と、前記抵抗に選択的に接続可能な複数のコンデンサを有し、前記Ｒ波周期検出手段により検出されたＲ波の周期に基づいて前記複数のコンデンサのいずれかを選択的に前記抵抗に接続することにより前記時定数を変更して前記リセット手段に設定する構成とした。
この構成により、心電信号のＲ波の周期にリセット周期を変更してＲ波を検出するので、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に検出することができる。
【０００９】
また、本発明の超音波診断装置は上記目的を達成するために、超音波診断画像と、請求項１から３のいずれか１つに記載のＲ波検出回路により検出されたＲ波の画像を同時に画面上に表示する構成とした。
この構成により、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に超音波診断画像と共にモニタに表示することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に検出することができる。また、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に超音波診断画像と共にモニタに表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ）は本発明に係るＲ波検出回路の一実施の形態を示すブロック図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＲ波トレイン検出回路６とリセット回路４の時定数設定回路４ｂを詳しく示している。また、図２はその主要信号の波形を示している。ここで、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、Ｒ波周期が短い場合、中程度の場合、長い場合を示し、それぞれにＲ波トレイン信号、ラッチ出力、リセット回路４をリセットする信号Ａ、リセット回路４がＲ波ピーク検出回路２をリセットする信号ＲＳＴ、ワンショットマルチバイブレータ５が出力するＲ波信号を示す。
【００１２】
図１において、波形処理回路１は任意の周期のＥＣＧ波形に対して全波整流、レベル調整などの波形処理を行ってＲ波トレイン信号を生成してＲ波ピーク検出回路２と、コンパレータ３とＲ波トレイン検出回路６に出力する。Ｒ波ピーク検出回路２はリセット回路４からのリセット信号ＲＳＴごとにリセットされてＲ波トレイン信号と閾値を比較することによりＲ波であるピーク波を検出し、リセット信号ＲＳＴ間のピーク波検出信号をコンパレータ３に出力する。コンパレータ３はピーク波検出信号とＲ波トレイン信号を比較してピーク波検出信号＜Ｒ波トレイン信号の場合にハイの信号をリセット回路４のセット端子とワンショットマルチバイブレータ５に出力する。
【００１３】
リセット回路４はコンパレータ３からのハイの出力信号によりセットされた後、図１（ｂ）に示すようにＲ波トレイン検出回路６とリセット回路の時定数設定回路４ｂのＲ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（Ｃ１<<Ｃ２<<Ｃ３）による可変の周期Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃのリセット信号ＡでリセットされてＲ波ピーク検出回路２にリセット信号ＲＳＴを出力する。また、ワンショットマルチバイブレータ５はコンパレータ３からのハイの出力信号をトリガ信号としてＲ波検出信号を出力する。
【００１４】
図１（ｂ）を参照してＲ波トレイン検出回路６とリセット回路４の時定数設定回路４ｂを詳しく説明する。図１（ｂ）中でＱに付した上線は反転信号を示しているが、これを以下では／Ｑで示す。Ｒ波トレイン検出回路６とリセット回路の時定数設定回路４ｂは、ラッチ回路１１、１２、１３と、抵抗Ｒ、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、トランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３により構成されている。抵抗Ｒの一端には電圧＋Ｖが印加され、抵抗Ｒの他端はリセット回路４のリセット端子とコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の各一端に接続されている。Ｒ波トレイン信号はラッチ回路１１に印加され、ラッチ回路１１は時定数Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）以下の周期のＲ波をラッチする。ラッチ回路１１のＱ出力Ｑ１はトランジスタＱ１１のベースに印加され、トランジスタＱ１１のコレクタはコンデンサＣ１の他端に接続されている。トランジスタＱ１１のエミッタは接地されている。
【００１５】
また、ラッチ回路１１の／Ｑ出力／Ｑ１はラッチ回路１２に印加され、ラッチ回路１２は時定数Ｔ２以下の周期のラッチ回路１１の／Ｑ出力／Ｑ１をラッチする。ラッチ回路１２のＱ出力Ｑ２はトランジスタＱ１２のベースに印加され、トランジスタＱ１２のコレクタはコンデンサＣ２の他端に接続されている。トランジスタＱ１２のエミッタは接地されている。また、ラッチ回路１２の／Ｑ出力／Ｑ２はラッチ回路１３に印加され、ラッチ回路１３は時定数Ｔ３以下の周期のラッチ回路１２の／Ｑ出力／Ｑ２をラッチする。ラッチ回路１３のＱ出力Ｑ３はトランジスタＱ１３のベースに印加され、トランジスタＱ１３のコレクタはコンデンサＣ３の他端に接続されている。トランジスタＱ１３のエミッタは接地されている。ラッチ回路１１、１２、１３は、基本的にＲ波トレイン信号のピークを保持し、ピーク間のインターバルを検出し、各Ｒ波トレイン信号に対し最適な時定数を切り換える（設定する）。
【００１６】
この構成により、リセット回路４をリセットする時定数は、トランジスタＱ１１のみがオンの場合には
Ｔａ＝Ｒ・Ｃ１
となり、トランジスタＱ１２がオンの場合には、Ｃ１<<Ｃ２であるので、
Ｔｂ＝Ｒ・Ｃ２
となり、トランジスタＱ１３がオンの場合には、Ｃ１<<Ｃ２<<Ｃ３であるので、
Ｔｃ＝Ｒ・Ｃ３
となり、
Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ
となる。
【００１７】
図２を参照して動作を詳しく説明する。ここで、ラッチ回路の構成上、検出開始後からから数番目までのＲ波の検出信号は不定であるので無視するものとする。まず、図２（ａ）に示すようにＲ波周期がラッチ回路１１の時定数Ｔ１より短い場合（乳児のように心拍数の高い人の場合）、連続するＲ波をラッチ回路１１がラッチし続けるので、ラッチ回路１１のＱ出力Ｑ１がハイを継続するので、リセット回路４がコンパレータ３からのハイの出力信号によりセットされた後、時定数Ｔａのリセット信号ＡでリセットされてＲ波ピーク検出回路２にリセット信号ＲＳＴを出力する。このため、Ｒ波ピーク検出回路２はＲ波周期より短い周期Ｔａでリセットされるので、ラッチ回路１１の時定数Ｔ１より短い周期のＲ波を位置（１）から検出することができる。
【００１８】
また、図２（ｂ）に示すようにＴ１＜Ｒ波周期＜Ｔ２の場合（普通の人（健常者））、ラッチ回路１１が先頭のＲ波をラッチしてＱ出力Ｑ１がハイとなった後、次のＲ波が入力する前にリセットされてＱ出力Ｑ１がロウ、／Ｑ出力／Ｑ１がハイとなり、次いで次のＲ波をラッチしてＱ出力Ｑ１がハイとなり、これを繰り返す。このため、ラッチ回路１２がラッチ回路１１の／Ｑ出力／Ｑ１をラッチし続けてＱ出力Ｑ２がハイを継続するので、リセット回路４がコンパレータ３からのハイの出力信号によりセットされた後、時定数Ｔｂのリセット信号ＡでリセットされてＲ波ピーク検出回路２にリセット信号ＲＳＴを出力する。このため、Ｒ波ピーク検出回路２はＲ波周期より短い周期Ｔｂでリセットされるので、Ｔ１＜Ｒ波周期＜Ｔ２のＲ波を位置（２）から検出することができる。
【００１９】
また、図２（ｃ）に示すようにＴ２＜Ｒ波周期＜Ｔ３の場合（多くは年配の人、心臓疾患の人など）、ラッチ回路１２がラッチ回路１１の／Ｑ出力／Ｑ１をラッチしてＱ出力Ｑ２がハイとなった後、次のＲ波が入力する前にリセットされてＱ出力Ｑ２がロウ、／Ｑ出力／Ｑ２がハイとなり、次いで次のラッチ回路１１の／Ｑ出力／Ｑ１をラッチしてＱ出力Ｑ２がハイとなり、これを繰り返す。このため、ラッチ回路１３がラッチ回路１２の／Ｑ出力／Ｑ２をラッチし続けてＱ出力Ｑ３がハイを継続するので、リセット回路４がコンパレータ３からのハイの出力信号によりセットされた後、時定数Ｔｃのリセット信号ＡでリセットされてＲ波ピーク検出回路２にリセット信号ＲＳＴを出力する。このため、Ｒ波ピーク検出回路２はＲ波周期より短い周期Ｔｃでリセットされるので、Ｔ２＜Ｒ波周期＜Ｔ３のＲ波を位置（３）から検出することができる。周期が異なっても、それぞれのＲ波から位置（１）〜（３）のように被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に検出することができるＲ波検出装置を提供することを目的とする。
【００２０】
図３は本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図であり、Ｒ波検出回路１２０は図１と同じ構成である。まず、探触子１１０及び送受信回路１１２により超音波が不図示の被検体に照射されてその反射信号が受信される。また、心電計１１８により検出された被検体のＥＣＧ信号がＲ波検出回路１２０に印加されてＲ波信号が検出される。画像処理部１１４は探触子１１０及び送受信回路１１２からの超音波信号を処理して断層画像１１６ａを生成するとともに、Ｒ波検出回路１２０からのＲ波信号を処理してＲ波信号画像１１６ｂを生成し、２つの画像１１６ａ、１１６ｂを表示部１１６に表示する。本発明はまた、被験者ごとに異なる周期のＲ波を正常に超音波診断画像と共にモニタに表示することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、超音波診断装置の他、Ｒ波信号画像を表示したり、印刷などをする他の医療機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）本発明に係るＲ波検出回路の一実施の形態を示すブロック図  （ｂ）図１（ａ）のＲ波トレイン検出回路とリセット回路の時定数設定回路を詳しく示すブロック図
【図２】（ａ）Ｒ波周期が短い場合の図１における主要信号の波形を示すタイミングチャート  （ｂ）Ｒ波周期が中程度の場合の図１における主要信号の波形を示すタイミングチャート  （ｃ）Ｒ波周期が長い場合の図１における主要信号の波形を示すタイミングチャート
【図３】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック図
【図４】（ａ）従来のＲ波検出回路の概略を示すブロック図  （ｂ）図４（ａ）のリセット回路の時定数設定回路を示すブロック図
【図５】（ａ）Ｒ波周期が短い場合の図４における主要信号の波形を示すタイミングチャート  （ｂ）Ｒ波周期が中程度の場合の図４における主要信号の波形を示すタイミングチャート  （ｃ）Ｒ波周期が長い場合の図４における主要信号の波形を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００２３】
１  波形処理回路
２  Ｒ波ピーク検出回路
３  コンパレータ
４  リセット回路
４ｂ  リセット回路の時定数設定回路
５  ワンショットマルチバイブレータ
６  Ｒ波トレイン検出回路
１１、１２、１３  ラッチ回路
１１０  探触子
１１２  送受信回路
１１４  画像処理部
１１６  表示部
１１６ａ  断層画像
１１６ｂ  Ｒ波信号画像
１１８  心電計
１２０  Ｒ波検出回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンデンサ
Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３  トランジスタ
Ｒ  抵抗
【図１】
2006051206.tif 000003
【図２】
2006051206.tif 000004
【図３】
2006051206.tif 000005
【図４】
2006051206.tif 000006
【図５】
2006051206.tif 000007