(57)【要約】  電極（１２、１４）は、選ばれた場所で、患者の身体（１１）に結合されて、その場所における患者のパラメータ（例えば、心電図）を表す信号を供給する。電極の信号は、マイクロボルトまたはミリボルトの領域にある。電極のインピーダンスは、約２００キロオームまで変化する。無限大に近い入力インピーダンス（例えば、１０１５オーム）と低出力インピーダンスを有する増幅器（１０、１６、１８、３４）は、信号損失を防止する。増幅器の出力に接続された低域通過フィルタは、雑音を除去し、低周波数（例えば、１キロヘルツ）の信号を通過させる。フィルタ及び増幅器は、増幅器をフィルタから物理的にも電気的にも離した形で、プリント回路基板上に搭載される。別の低域通過フィルタは、増幅器の入力に接続される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所で、患者の皮膚に結合されるように構成され、選ばれた場所における患者の身体に関するパラメータを示す信号を供給する電極と、
無限大に近いインピーダンスを有する入力端子を有し、電極からの信号に対応する信号を出力端子に供給する増幅器と、
増幅器に接続されて、雑音を除去し、特別な値よりも低い周波数の信号を通過させるように構成された出力ステージと、
を含む前記組合せ。
【請求項２】
請求項１記載の組合せであって、
信号を増幅器に与える前に、電極からの信号から雑音を除去するように電極からの信号に共通モードの除去を行う、
前記組合せ。
【請求項３】
請求項１記載の組合せであって、
増幅器の入力インピーダンスは、約１０１５オームである、
前記組合せ。
【請求項４】
請求項１記載の組合せであって、
患者の皮膚のインピーダンスは、約２００キロオームまでの範囲にあり、電極は、患者の皮膚に結合される、
前記組合せ。
【請求項５】
請求項２記載の組合せであって、
増幅器の入力インピーダンスは、約１０１５オームであり、
患者の皮膚のインピーダンスは、約２００キロオームまでの範囲にあり、
電極は、患者の皮膚に結合される、
前記組合せ。
【請求項６】
患者の皮膚の選ばれた場所で、選ばれた場所における患者のパラメータの信号を供給する組合せであって、
患者の皮膚の選ばれた場所に適用され、それらの選ばれた場所における患者のパラメータを表す信号を供給するように構成された電極と、
電極に接続されて、電極における信号を増幅する増幅器と、
増幅器に接続されて、雑音が除去され、特定の周波数領域の信号が低域通過フィルタを通されるように出力を供給する低域通過フィルタと、
高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを与える特性を有する増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項７】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、電極によって供給される信号から雑音を除去する差動増幅器を構成する、
前記組合せ。
【請求項８】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、電極によって供給される信号から雑音を除去する差動ステージを含む、
前記組合せ。
【請求項９】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスを提供する、
前記組合せ。
【請求項１０】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器及び高域通過フィルタは、プリント回路基板上に搭載されており、また、増幅器は、プリント回路基板上で高域通過フィルタから電気的に分離されている、
前記組合せ。
【請求項１１】
請求項９記載の組合せであって、
高域通過フィルタは、信号を処理する増幅器の動作を容易にするために、高域通過フィルタからの出力の振幅を制限し、
増幅器は、低出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１２】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスを提供し、
増幅器及び高域通過フィルタは、プリント回路基板上に搭載されており、また、増幅器は、プリント回路基板上で高域通過フィルタから電気的に分離されており、
高域通過フィルタは、信号を処理する幅器の動作を容易にするために、高域通過フィルタからの出力の振幅を制限し、
増幅器は、低出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１３】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
患者の皮膚の選ばれた場所に適用され、それらの選ばれた場所における患者のパラメータを表す信号を供給するように構成された第１の電極と、
選ばれた場所とは、異なる場所で患者の皮膚に結合されて、基準信号を供給するように構成された第２の電極と、
第１及び第２の電極に接続されて、無限大に近い高入力インピーダンスと、低出力インピーダンスとを提供する特性を有する増幅器と、
増幅器に接続されて、雑音を除去し、比較的高周波数の信号を通過させる高域通過フィルタと、
を含む前記組合せ。
【請求項１４】
請求項１３記載の組合せであって、
増幅器は、第１と第２との電極間の信号の差分を得るように構成された、
前記組合せ。
【請求項１５】
請求項１３記載の組合せであって、
増幅器は、雑音を除去する差動的な関係を提供する、
前記組合せ。
【請求項１６】
請求項１３記載の組合せであって、
患者の皮膚と電極のそれぞれ１つとの組合せは、約２００キロオームまでのインピーダンスを有し、また、増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１７】
請求項１３記載の組合せであって、
患者の皮膚と電極のそれぞれ１つとの組合せは、約２００キロオームまでのインピーダンスを有し、また、増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１８】
請求項１３記載の組合せであって、
各増幅器は、約５０オームから７５オームの出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１９】
請求項１３記載の組合せであって、
増幅器は、第１と第２の電極の信号間の差分を得るように構成され、
増幅器は、雑音を除去する差動的な関係を提供する、
前記組合せ。
【請求項２０】
請求項１９記載の組合せであって、
患者の皮膚と電極のそれぞれ１つとの組合せは、約２００キロオームまでのインピーダンスを有し、また、増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有し、
各増幅器は、約５０オームの出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項２１】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す第１の信号を供給するための組合せであって、
選ばれた場所の１つで患者の皮膚に結合されて、その場所における患者のパラメータを表す第１の信号を生成する第１の電極と、
選ばれた場所以外の場所で患者の皮膚に結合されて、基準信号を生成する第２の電極と、
第１の電極に結合されて第１の信号を増幅する第１の増幅器であって、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記第１の増幅器と、
第２の電極に結合されて第２の信号を増幅する第２の増幅器であって、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記第２の増幅器と、
第１及び第２の増幅器に接続されて、雑音を除去し、第１と第２の信号間の差分を表す出力信号を生成する差動回路と、
を含む前記組合せ。
【請求項２２】
請求項２１記載の組合せであって、
第１及び第２の増幅器は、本質的に同一の特性を有する、
前記組合せ。
【請求項２３】
請求項２１記載の組合せであって、
各増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有し、また約５０オームから７５オームの出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項２４】
請求項２７記載の組合せであって、
第１及び第２の増幅器は、本質的に同一の特性を有する、
前記組合せ。
【請求項２５】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す第１の信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所の１つで患者の皮膚に結合されて、その場所における患者のパラメータを表す第２の信号を生成する電極と、
第１の電極に接続されて電極からの信号を増幅する増幅器であって、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項２６】
請求項２５記載の組合せであって、
各増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項２７】
請求項２５記載の組合せであって、
増幅器は、増幅器の入力インピーダンスよりもはるかに低い出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項２８】
請求項２６記載の組合せであって、
増幅器は、約５０から７５オームの出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項２９】
請求項２６記載の組合せであって、
増幅器の出力に結合されて増幅器からの信号を受信する低域通過フィルタと、
増幅器及び低域通過フィルタを保持するプリント回路基板であって、増幅器が低域通過フィルタに対して物理的及び電気的に離れた関係にある前記プリント回路基板と、
を含む前記組合せ。
【請求項３０】
請求項２９記載の組合せであって、
電極と増幅器への入力との間に接続されて、特別な周波数より下の信号を通過させる第２の低域通過フィルタ、
を含む前記組合せ。
【請求項３１】
請求項２９記載の組合せであって、
差動回路は、第１の差動回路であって、増幅器の出力に接続されて特別な周波数より下の信号を通過させ雑音を除去する低域通過フィルタとして働き、
第２の差動回路は、電極と増幅器との間に接続されて特別な周波数より下の信号を通過させ雑音を除去する低域通過フィルタとして働く、
前記組合せ。
【請求項３２】
請求項１記載の組合せであって、
増幅器は、１つの入力と１つの出力とを有し、
出力ステージは、増幅器の出力に接続されて、
第２のステージは、電極と増幅器の入力との間に接続されて、雑音を除去し、特別な値より下の周波数の信号を通過させるように構成された、
前記組合せ。
【請求項３３】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、１つの入力と１つの出力とを有し、
低域通過フィルタは、第１の低域通過フィルタであって、増幅器の出力に接続されて、雑音を除去した出力を供給し、また、特別な周波数範囲の信号は、低域通過フィルタを通され、
第２の低域通過フィルタは、電極と増幅器の入力との間に接続されて、特別な周波数範囲にある信号を通過させる、
前記組合せ。
【請求項３４】
請求項６記載の組合せであって、
第１の低域通過フィルタは、差動的に動作し、
第２の低域通過フィルタは、差動的に動作する、
前記組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の皮膚に結合された電極からの信号を、信号強度の低下及び信号特性の変化なしに増幅するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
患者に対して患者の身体の各種臓器の機能の測定が行われる。例えば、患者の心臓、患者の脳及び患者の胃腸の機能の測定が行われる。それらの測定は、一般に、患者の身体の適当な部位（単数または複数）において患者の皮膚に電極を設けることによって行われる。
【０００３】
患者の身体の異なる臓器の機能の測定には、異なる周波数範囲が関与する。例えば、患者の心臓の測定は、直流から約二百五十ヘルツ（２５０Ｈｚ）の範囲で行われ、患者の脳の測定は、直流から約百五十ヘルツ（１５０Ｈｚ）の範囲で行われ、また、患者の胃腸の機能の測定は、直流から約一ヘルツ（１Ｈｚ）の範囲で行われる。
【０００４】
患者の身体の異なる臓器の機能の測定には、微弱な振幅の信号が関与する。例えば、患者の心臓の測定のために患者の皮膚に結合される電極に生成する電圧の範囲は、約一ミリボルトの半分（０．５ｍＶ）から約四ミリボルト（４ｍＶ）の範囲にあり、患者の脳の測定のために患者の皮膚に結合される電極に生成する電圧の範囲は、約五マイクロボルト（５μＶ）から約三百マイクロボルト（３００μＶ）の範囲にあり、患者の胃腸の機能に関する電圧の範囲は、約十マイクロボルト（１０μＶ）から約千マイクロボルト（１０００μＶ）の範囲にある。
【０００５】
患者の脳、心臓または胃腸のような臓器の機能を測定するために電極が患者の皮膚に結合されるとき、臓器から発生する電圧は、臓器から患者の皮膚を通過して電極に達する必要がある。このことは、多分、電極に生成する電圧がなぜ心臓からは、数ミリボルトの範囲にあり、脳及び胃腸からは、マイクロボルトの範囲にあるかの１つの理由である。
【０００６】
皮膚は、多くの層を有する。電圧が通過しなければならない患者の皮膚の層数が増えるにつれて、その機能を測定しようとする臓器によって発生する電圧に対する皮膚のインピーダンスが増大する。高インピーダンスの問題は、測定を行うときに患者の皮膚が清浄でなければそれも加わってくる。すなわち、患者の皮膚が示すインピーダンスは、低インピーダンスから約二十万（２００，０００）オームまで変化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
患者の身体の異なる臓器の測定に関して得られるパラメータ（例えば、信号周波数、電圧範囲、皮膚のインピーダンス）が異なることから、患者の身体の異なる臓器の機能を測定するために特殊な機器が開発されてきた。例えば、患者の心臓の機能を測定するための機器は、患者の脳や患者の胃腸の機能を測定するためには、使用されない。患者の身体の異なる臓器の機能を測定することのできる万能的な機器を提供することの必要性または少なくとも要望が認識されて久しいにも拘わらず、患者の身体の異なる臓器の機能を測定するために別々の機器が使用されてきた。
【０００８】
出願人は、患者の生理学的信号を収集する方法及びそのためのシステムについて、２００２年１１月１３日付けで米国特許庁に対して出願番号１０／２９３，１０５号（代理人のファイル番号ＲＥＣＯＭ−６１８３０）の出願を行い、この出願１０／２９３，１０５号を本出願の調書の譲受人に対して譲渡した。出願１０／２９３，１０５号は、各々のチャネルが患者の身体の複数の異なる臓器の任意のものの機能を表示する信号を生成する特徴を有する複数のチャネルを含むシステムを開示及び特許請求している。出願１０／２９３，１０５号に開示されているように、各チャネルは、患者の身体の複数の臓器の任意のものに結合されるように適合している。各チャネルは、そのチャネルが結合される臓器の任意のものの機能を表す信号を生成するように働く増幅器を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の好適な実施の形態の簡単な説明）
本発明は、患者の身体の複数の臓器のうちの任意のものからの信号を増幅する増幅器システムを提供し、その増幅器システムが結合される臓器は、どれであってもよい。増幅器システムは、患者の身体の臓器のうち選ばれた任意のものからの信号を、信号強度の低下及び信号の特性の変化なしに増幅するように働く１つの増幅器を含む。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態に従えば、患者の身体の選ばれた場所に電極が結合されて、その場所における患者のパラメータ（例えば、心電図）を表す信号を供給する。電極の信号は、マイクロボルトまたはミリボルトのオーダーである。患者の皮膚の特性に依存して、電極−皮膚のインピーダンスは、約２００キロオームまで変化する。電極の信号は、無限大に近い入力インピーダンス（例えば、１０１５オーム）と低い出力インピーダンス（例えば、５０オーム）とを有する増幅器に送られる。増幅器のインピーダンスは、電極の信号が増幅器中を信号強度の低下及び信号特性の変化なしに通過することを保証する。増幅器の入力に接続された低域通過フィルタは、雑音を除去し、低周波数（例えば、最大で１キロヘルツ）の信号を通過させる。
【実施例】
【００１１】
（発明の好適な実施の形態の詳細な説明）
図３は、患者の皮膚の異なる複数の層の簡略化した模式的斜視図である。明らかなように、患者の皮膚には、複数の層がある。図面左側の括弧は、層のグループ化を表す。これらの括弧で括った層のグループは、それぞれ表皮、真皮及び皮下と呼ばれる。それらは、角質層、障壁、顆粒層、基底層及び真皮乳頭層と呼ばれる層を含む。
【００１２】
図３の各層は、インピーダンスを有する。これは、図４に模式的に示されているが、この図は、電極、ジェル、表皮及び真皮と皮下層との組合せを示している。図４で、ジェルは、電極を表皮層に対して最小のインピーダンスで結合させるために、電極と表皮との間に供給されているように示されている。
【００１３】
図５は、図１の電極１２を患者の皮膚１１に結合させて、これも図１に示された増幅器システムへの信号の導入を行う様子を示す模式図である。図４のジェル１３は、電極を患者の表皮層に接着させるように、電極１０と患者の表皮との間に供給される。患者の皮膚の各層は、インピーダンスを有するため、患者の皮膚のインピーダンスを合成したものは、各層を徐々に剥離していけば徐々に減少していく。患者の皮膚のすべての層が揃っているとき、患者の皮膚のインピーダンスは、約二十万（２００，０００）オームのオーダーである。しかし、図１に示された増幅器システムは、積み重なった層が患者の皮膚１１から除去されずに電極１０が表皮層に結合されたときでも、満足できる動作をするように構成されている。
【００１４】
図１は、本発明の好適な実施の形態を構成し、一般に１０で示された増幅器システムの主としてブロック図で表した回路図である。増幅器システム１０は、一対の電極１２及び１４を含み、その各々は、患者の身体の選ばれた場所で、適当な方法で患者の皮膚に結合される。電極１２及び１４は、同一の構造であることが望ましい。電極１２は、患者の身体の皮膚の上の選ばれた１つの場所に位置して、患者の身体の１つの臓器の機能的な特性に関連する信号を発生する。臓器は、例えば、患者の心臓、脳または患者の胃腸である。電極１４は、選ばれた場所から離れた位置で患者の身体の皮膚に位置して基準信号を供給する。電極１２と１４の信号間の差分は、患者の心臓のような患者の臓器の選ばれたものの機能的な特性を表す。
【００１５】
電極１２の信号は、一般に１６で示される増幅器の入力端子に供給される。増幅器１６は、第２の入力端子も有しており、それは、増幅器の出力に接続される。このように、増幅器は、単位利得として働く。増幅器１６は、米国、アリゾナ州、フェニックスにあるＢＵＲＲ−ＢＲＯＷＮ社から購入できる例えばＯＰＡ１２９増幅器でよい。同様に、電極１４からの信号は、一般に１８で示され、増幅器１６と同一の増幅器の入力端子に供給される。増幅器１８は、入力端子を有し、それは、増幅器の出力端子に接続されて、増幅器が単位利得として働くようになっている。
【００１６】
抵抗２０と２２は、それぞれ増幅器１６と１８の出力端子につながっている。抵抗２０は、コンデンサ２４及び２６の第１の端子に接続される。コンデンサ２４の第２の端子は、アースのような基準電位を受け取る。抵抗２２からコンデンサ２６の第２の端子と、コンデンサ３０の第１の端子とに接続が設けられ、後者の第２の端子には、アースのような基準電位が供給される。抵抗２０及び２２は、等しい値を有することができ、また、コンデンサ２４と３０も同じ値を有することができる。
【００１７】
抵抗３２の１つの端子は、コンデンサ２４と２６の共通端子に接続される。抵抗３２の他方の端子は、増幅器３４の第１の入力端子と共通な接続を有する。同様に、抵抗３２の値と同じ値を有する抵抗３６は、コンデンサ２６と３０に共通する端子に一端を接続されて、また増幅器３４の第２の入力端子に他端を接続される。
【００１８】
増幅器１６及び１８は、同一の構造を有するため、それらは、電極１２と１４の信号間の差分を表す信号を供給する。これは、増幅器システム１０によって決めようとする患者の臓器の機能を表示する。電極１２及び１４は、患者の身体上の皮膚上で互いに位置がずれているが、それらは、同じ雑音信号を受信する傾向を持つ。この結果、増幅器１６と１８の出力端子上の信号間の差分は、雑音を全く含まない。
【００１９】
電極１２及び１４は、それぞれ増幅器１６及び１８に対して約１０６オームのインピーダンスを与える。各増幅器１６及び１８は、それぞれ約１０１５オームの入力インピーダンスを与える。このインピーダンスは、非常に大きいので、無限大に近いと考えてよい。これは、増幅器１６及び１８をあたかも入力が開放状態にあるかのように動作させることにつながる。増幅器１６及び１８の各々の出力インピーダンスは、約５０オームから７５オームである。
【００２０】
増幅器１６及び１８の各々の入力における等価的な開放回路のために、増幅器１６及び１８の各々からの出力信号は、それらの増幅器への入力信号に対応するものとなり、増幅器への入力信号の振幅に比べて低下した振幅を持つことは、ない。このことは、電極１２及び１４のマイクロボルトやミリボルトといった信号の生成の観点から重要な点である。
【００２１】
コンデンサ２４、２６及び３０と、抵抗２０及び２２は、低域通過フィルタ及び差動回路を構成し、電極１２及び１４の雑音を除去するように動作する。コンデンサ２４、２６及び３０は、また、電極１２及び１４の信号間の共通部分を除去する信号を供給するように動作するため、患者の身体の選ばれた臓器に関して決定しようとする機能に固有の信号だけが残る。コンデンサ２４、２６及び３０は、低域通過フィルタとして動作し、約１キロヘルツ（１ＫＨｚ）までの範囲の信号を通過させる。約１キロヘルツ（１ＫＨｚ）を超える周波数を有する信号は、減衰する。
【００２２】
増幅器１６と１８は、同一である。このため、増幅器１６の構造及び動作についての説明は、増幅器１８にも同様に適用できる。増幅器１６は、図２に詳細に示されている。それは、米国アリゾナ州、フェニックスのＢＵＲＲ−ＢＲＯＷＮ社によって製造・販売されており、ＢＵＲＲ−ＢＲＯＷＮによってＯＰＡ１２９増幅器として設計されている。
【００２３】
図２に示されたように、増幅器１６は、電極１２の信号を受信し、それらの信号をトランジスタ５２のゲートに供給する入力端子５０を有する。トランジスタ５２のソースは、端子５６から抵抗５４を介して正の電圧を受信する。トランジスタ５２のエミッタは、雑音のないカスコード５８の入力端子と共通している。
【００２４】
別の端子６０は、電極１４の信号を受信し、それらの信号をトランジスタ６４のゲートに供給する。トランジスタ６４のソースから抵抗６６の１つの端子に接続が行われ、その他方の端子は、端子５６から電圧を受信する。トランジスタ６４のエミッタは、雑音のないカスコード５８の入力端子と共通している。抵抗６６は、抵抗５４の値に等しい値を有し、トランジスタ５２と６４は、同一の特性を有する。
【００２５】
等しい値を有する抵抗６８及び７０の第１の端子は、それぞれ雑音のないカスコード５８の出力端子と、増幅器７４の入力端子に接続される。増幅器７４は、端子７６に出力を供給する。端子７６からの出力は、入力端子６０に供給される。増幅器７４は、端子５６の正の電圧を受信し、また、端子７８の負の電圧を受信する。抵抗６８及び７０の第２の端子から端子７８に接続がなされる。
【００２６】
トランジスタ５２と６４は、差動的に動作して、トランジスタのゲート間に約１０１５オームの入力インピーダンスを提供する。増幅器１６からの出力インピーダンスは、約５０オームから７５オームである。約１０１５オームという高い入力インピーダンスのせいで、増幅器１６は、無限大近い入力インピーダンスを提供する。これは、増幅器１６の入力に等価的に回路開放を与える。これは、本質的に、入力端子５０に供給されるすべての電圧を増幅器１６の出力に供給させることにつながる。これは、増幅器１６の出力における約５０オームから７５オームという低いインピーダンスによって促進される。この電圧は、電極１２における電圧の特性に対応した特性を有する。
【００２７】
増幅器１６及び１８からの出力信号は、それぞれコンデンサ２４と２６の共通端子及びコンデンサ２６と３０の共通端子に供給される。コンデンサ２４、２６及び３０は、低域通過フィルタとして動作し、雑音を除去し、電極１２及び１４の信号間の差分を表す出力信号を供給する。
【００２８】
コンデンサ２４、２６及び３０は、米国特許庁に２００２年１１月１３日付で出願され、本出願の調書の譲受人に調書の譲渡された出願番号１０／２９３，１０５号（代理人のファイル番号ＲＥＣＯＭ−６１８３０）の低域通過フィルタ７６のコンデンサＣ２、Ｃ１およびＣ３に対応する。出願１０／２９３，１０５号のコンデンサＣ２、Ｃ１及びＣ３は、その出願の図８−１（図４にも示されている）の低域通過フィルタ７６に含まれる。低域通過フィルタ７６は、雑音を除去し、約１キロヘルツ（１ＫＨｚ）までの周波数範囲の信号を通過させる。低域通過フィルタの構造及び動作についてこれ以上詳しい情報を必要とするときは、同時係属出願１０／２９３，１０５を参照することによってこの情報を得ることができる。
【００２９】
図６は、図１に示された増幅器システム１０の修正を含む好適な実施の形態を一般に８１で示す。これは、図１に示された増幅器システム１０と同一であるが、図１にこれも示されたコンデンサ２４、２６及び３０にそれぞれ対応するコンデンサ８２、８４及び８６を含む点が異なる。コンデンサ８２、８４及び８６は、増幅器１６及び１８の入力に低域通過フィルタとして接続される。コンデンサ２４、２６及び３０と同様に、コンデンサ８２、８４及び８６も低域通過フィルタとして動作する。コンデンサ８２、８４及び８６を加えることで一定の利点がある。例えば、それは、増幅器システム８０を雑音が一切通過しないことを保証する。更に、それは、増幅器システム８０が、増幅器システムが患者の心臓の特性を測定するために携帯型システムに組み込まれたときでも安定な出力信号を供給することを保証する。
【００３０】
本発明は、特別な実施の形態を参照しながら開示及び説明してきたが、そこに含まれる原理は、当業者には明らかな数多くのその他の実施の形態で使用できるように適用できる。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好適な実施の形態を構成する一対の増幅器及び一対の電極を含む増幅器システムについての本質的にブロック図で表した回路図。
【図２】図１に示された増幅器システムに含まれる増幅器の１つについての回路図。
【図３】患者の皮膚の異なる層の模式的斜視図。
【図４】電極、患者の皮膚（簡略化された形で）、及び電極と患者の皮膚との間の結合を促進するジェルを示し、更に、電極、ジェル及び患者の皮膚で構成されるインピーダンス網を示す簡略化した正面図。
【図５】患者の身体の臓器（例えば、心臓）から図１及び２にも示された増幅器システムに信号を供給するために、図１の電極を患者の皮膚に結合する様子を模式的に示す斜視図。
【図６】図１に示したものから修正されたシステムについての本質的にブロック図で表した回路図。
【図１】
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【図２】
2007527261.tif 000004
【図３】
2007527261.tif 000005
【図４】
2007527261.tif 000006
【図５】
2007527261.tif 000007
【図６】
2007527261.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月16日(2006.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
選ばれた場所で、患者の身体に結合された電極は、その場所における患者のパラメータ（例えば、心電図）を表す信号を供給する。患者の皮膚の特性に依存して、電極インピーダンスは、約２００キロオームまで変化する。電極の信号は、無限大に近い入力インピーダンス（例えば、１０１５オーム）と低い出力インピーダンス（例えば、５０−７５オーム）を有する増幅器に送られる。増幅器のインピーダンスは、電極の信号が信号強度の低下及び信号特性の変化なしに増幅器を通過することを保証する。基準を構成する第２の電極を第１の増幅器に対応する第２の増幅器に接続される。差動的に接続されることにより、これらの増幅器は、極端ではあるが、患者の動きに起因して生ずる雑音を除去する。増幅器の出力に接続された低域通過フィルタは、雑音を除去し、低周波数（例えば、１キロヘルツ）の信号を通過させる。別の１つの低域通過フィルタを増幅器の入力に差動的に接続することもできる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
増幅器１６及び１８は、同一の構造を有するため、それらは、電極１２と１４の信号間の差分を表す信号を供給する。これは、増幅器システム１０によって決めようとする患者の臓器の機能を表示する。電極１２及び１４は、患者の身体上の皮膚上で互いに位置がずれているが、それらは、同じ雑音信号を受信する傾向を持つ。この結果、増幅器１６と１８の出力端子上の信号間の差分は、雑音を全く含まない。雑音は、患者の動きに起因して生ずる信号の変動を含むと考えられる。例えば、患者が走ったり、歩いたり、飛び上がったりすることによって雑音が発生する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
増幅器１６及び１８の各々の入力における等価的な開放回路のために、増幅器１６及び１８の各々からの出力信号は、その増幅器への入力信号に対応するものとなり、増幅器への入力信号の振幅に比べて低下した振幅を持つことは、ない。このことは、電極１２及び１４のマイクロボルトやミリボルトといった信号の生成の観点から重要な点である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
コンデンサ２４、２６及び３０と、抵抗２０及び２２は、低域通過フィルタ及び差動回路を構成し、電極１２及び１４のすべての雑音を更に除去するように動作する。コンデンサ２４、２６及び３０は、また、電極１２及び１４の信号間の共通部分を除去する信号を供給するように動作するため、患者の身体の選ばれた臓器に関して決定しようとする機能に固有の信号だけが残る。コンデンサ２４、２６及び３０は、低域通過フィルタ及び差動回路として動作し、約１キロヘルツ（１ＫＨｚ）までの範囲の信号を通過させる。約１キロヘルツ（１ＫＨｚ）を超える周波数を有する信号は、減衰する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
トランジスタ５２と６４は、差動的に動作して、トランジスタのゲート間に約１０１５オームの入力インピーダンスを提供する。増幅器１６からの出力インピーダンスは、約５０オームから７５オームである。約１０１５オームという高い入力インピーダンスのせいで、増幅器１６は、無限大近い入力インピーダンスを提供する。これは、増幅器１６の入力に等価的に回路開放を与える。これは、本質的に、入力端子５０に供給されるすべての電圧を増幅器１６の出力に供給させることにつながる。これは、増幅器１６の出力における約５０オームから７５オームという低いインピーダンスによって促進される。この電圧は、電極１２における電圧の特性に対応した特性を有する。増幅器１６及び１８の各々の高入力インピーダンス及び低出力インピーダンスは、増幅器によって信号が生成されている間に、患者の動きに起因して、除去されるべき雑音を増幅器内に発生させる。増幅器１６と１８の差動的な関係は、増幅器の出力において、除去されるべき雑音を発生させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
増幅器１６及び１８からの出力信号は、それぞれコンデンサ２４と２６の共通端子及びコンデンサ２６と３０の共通端子に供給される。コンデンサ２４、２６及び３０は、低域通過フィルタとして動作し、雑音を更に除去し、電極１２及び１４の信号間の差分を表す出力信号を供給する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図６は、図１に示された増幅器システム１０の修正を含む好適な実施の形態を一般に８１で示す。これは、図１に示された増幅器システム１０と同一であるが、図１にこれも示されたコンデンサ２４、２６及び３０にそれぞれ対応するコンデンサ８２、８４及び８６を含む点が異なる。コンデンサ８２、８４及び８６は、増幅器１６及び１８の入力に低域通過フィルタとして接続される。コンデンサ２４、２６及び３０と同様に、コンデンサ８２、８４及び８６も低域通過フィルタとして動作する。コンデンサ８２、８４及び８６を加えることで一定の利点がある。例えば、それは、増幅器システム８１を雑音が一切通過しないことを保証する。更に、それは、増幅器システム８１が、増幅器システムが患者の心臓の特性を測定するために携帯型システムに組み込まれたときでも、また、患者が走ったり、飛んだりする激しい運動をしているときでも、安定な出力信号を供給することを保証する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所の１つで患者の皮膚に結合されるように構成され、選ばれた場所の１つにおける患者の身体に関するパラメータを示す信号を供給する電極と、
無限大に近いインピーダンスを有する入力端子を有し、患者の動きに起因して生ずるあらゆる雑音を除去するように電極からの信号に対応する信号を出力端子に供給する増幅器と、
増幅器に接続されて、雑音を除去し、特別な値よりも低い周波数の信号を通過させるように構成された出力ステージと、
を含む前記組合せ。
【請求項２】
請求項１記載の組合せであって、
第２の電極は、第１の電極から離れた場所で患者の皮膚に結合されるように構成されており、第１の増幅器に対応する第２の増幅器は、第２の電極に接続されており、
増幅器によって供給される信号から雑音を除去するように電極からの信号に共通モードの除去を行う、
前記組合せ。
【請求項３】
請求項１または２記載の組合せであって、
増幅器の入力インピーダンスは、約１０１５オームであり、
患者の皮膚のインピーダンスは、約２００キロオームまでの範囲にあり、また、電極は、患者の皮膚に結合される、
前記組合せ。
【請求項４】
請求項２または３記載の組合せであって、
各増幅器の入力インピーダンスは、約１０１５オームであり、
患者の皮膚のインピーダンスは、約２００キロオームまでの範囲にあり、
各電極は、患者の皮膚に結合される、
前記組合せ。
【請求項５】
患者の皮膚の選ばれた場所の１つで、選ばれた場所の１つにおける患者のパラメータの１つの信号を供給する組合せであって、
患者の皮膚の選ばれた場所の１つに適用され、その選ばれた場所における患者のパラメータを表す信号を供給するように構成された電極と、
電極に接続されて、電極における信号を、患者の動きに起因して生ずる雑音を生成することなく増幅する増幅器と、
増幅器に接続されて、すべての残存する雑音が除去され、特定の周波数領域の信号が低域通過フィルタを通されるように出力を供給する低域通過フィルタと、
高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを与える特性を有する増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項６】
請求項５記載の組合せであって、
患者の皮膚に接続された第２の電極は、基準を供給し、
増幅器は、患者の動きに起因して雑音が生ずるときに電極によって供給される信号から雑音を除去する差動増幅器を構成する、
前記組合せ。
【請求項７】
請求項６記載の組合せであって、
増幅器は、それらの電極によって供給される信号から雑音を除去する差動ステージを含む、
前記組合せ。
【請求項８】
請求項５−７の任意の項記載の組合せであって、
増幅器の出力は、低域通過フィルタに与えられ、
低域通過フィルタは、信号処理における増幅器の動作を容易にするために低域通過フィルタからの出力の振幅を制限する、
前記組合せ。
【請求項９】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
患者の皮膚の選ばれた場所の第１の場所に結合されて、その場所における患者のパラメータを表す信号を供給するように構成された第１の電極と、
第１の場所とは、異なる選ばれた場所の第２の場所で患者の皮膚に結合されて、基準信号を供給するように構成された第２の電極と、
第１及び第２の電極にそれぞれ接続されて、患者の動きに起因して生ずる雑音を除去するように無限大に近い高入力インピーダンスと、低出力インピーダンスとを提供する特性を有する一対の増幅器と、
増幅器に接続されて、雑音を除去し、比較的低周波数の信号を通過させる低域通過フィルタと、
を含む前記組合せ。
【請求項１０】
請求項９記載の組合せであって、
増幅器は、患者の動きに起因して生ずる雑音を除去する差動的な関係を提供し、及び
患者の皮膚と電極のそれぞれ１つとの組合せは、約２００キロオームまでのインピーダンスを有し、また、各増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有し、患者の動きに起因して生ずる雑音を除去するように他の増幅器と比べて本質的に同一の構成を有し、
増幅器は、本質的に同一の構成を有する、
前記組合せ。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の組合せであって、
各増幅器は、約５０オームから７５オームの出力インピーダンスを有し、
増幅器は、第１と第２の電極の信号間の差分を得るように構成され、
増幅器は、雑音を除去し、患者の動きに起因して生ずる信号を除去する差動的な関係を提供する、
前記組合せ。
【請求項１２】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給するための組合せであって、
選ばれた場所の１つで患者の皮膚に結合されて、その場所における患者のパラメータを表す第１の信号を生成する第１の電極と、
選ばれた場所の１つ以外の場所で患者の皮膚に結合されて、基準信号を生成する第２の電極と、
第１の電極に結合されて第１の信号を増幅する第１の増幅器であって、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記第１の増幅器と、
第２の電極に結合されて第２の信号を増幅する第２の増幅器であって、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記第２の増幅器と、
第１及び第２の電極に差動的に接続されて、患者が動いている間も雑音を除去し、第１と基準信号間の差分を表す出力信号を生成する第１及び第２の増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項１３】
請求項１２記載の組合せであって、
第１及び第２の増幅器は、本質的に同一の特性を有し、第１及び第２の電極は、本質的に同一の特性を有し、
各増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有し、また約５０オームから７５オームの出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１４】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所の１つで患者の皮膚に結合されて、その場所における患者のパラメータを表す信号を生成する第１の電極と、
選ばれた場所の１つから離れた１つの場所で患者の皮膚に結合されて、基準信号を生成する第２の電極と、
第１及び第２の電極に差動的に接続されて、それらの電極からの信号間の差分を表す低周波数信号を生成する低域通過フィルタと、
低域通過フィルタに差動的に接続されて、患者の動きに起因して低域通過フィルタに生成されるすべての雑音を除去する一対の本質的に同一の増幅器であって、各増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスを有する前記一対の増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項１５】
請求項１４記載の組合せであって、
各増幅器は、約１０１５オームの入力インピーダンスを有し、
各増幅器は、増幅器の入力インピーダンスよりも大幅に低い値を有する出力インピーダンスを有する、
前記組合せ。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の組合せであって、
増幅器からの出力を供給する一対の出力端子を含む一対の増幅器と、
増幅器の出力端子に差動的に接続されて、増幅器の出力端子の信号間の差分を表す低周波数信号を通過させる低域通過フィルタと、
同一の特性を有する電極と、
同一の特性を有する増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項１７】
請求項１４−１６の任意の記載の組合せであって、
低域通過フィルタは、増幅器の対に差動的に接続された複数のコンデンサを含む、
前記組合せ。
【請求項１８】
請求項１４−１７の任意の記載の組合せであって、
増幅器は、それぞれ第１及び第２の電極に接続された端子を有する一対のトランジスタを含む、
前記組合せ。
【請求項１９】
請求項５記載の組合せであって、
増幅器は、１つの入力と１つの出力とを有し、
低域通過フィルタは、第１の低域通過フィルタであって、増幅器の出力に接続されて、雑音を除去した出力を供給し、また、特別な周波数範囲の信号は、低域通過フィルタを通され、
第２の低域通過フィルタは、電極と増幅器の入力との間に接続されて、特別な周波数範囲の信号を通過させる、
前記組合せ。
【請求項２０】
請求項１９記載の組合せであって、
第１の低域通過フィルタは、差動的に動作し、
第２の低域通過フィルタは、差動的に動作する、
前記組合せ。
【請求項２１】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所のそれぞれ１つの場所で患者の皮膚に結合され、選ばれた１つの場所における患者の身体に関するパラメータを示す信号を供給するように構成された電極と、
電極からの信号を、信号強度の低下及び信号特性の変化なしに通過させるように構成された増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項２２】
請求項２１記載の組合せであって、
増幅器に接続されて、増幅器からの信号中の雑音を除去する回路、
を含み、
回路は、雑音を除去する低域通過フィルタとして動作する、
前記組合せ。
【請求項２３】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
間隔をおいた一対の選ばれた場所で、患者の皮膚に結合されて、間隔をおいた一対の選ばれた場所におけるパラメータを表す信号を供給するように構成された一対の電極と、
電極に接続されて、電極の信号の強度を低下させることなく、また、電極の信号の差分の特性を変化させることなく、電極のそれぞれ１つからの信号を通過させて、電極間の信号の差分を表す出力信号を供給するように構成された一対の増幅器であって、互いに差動的に接続されて、電極の信号を発生させる間に患者の動きに起因して発生する雑音を除去する特性を備える前記一対の増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項２４】
請求項２３記載の組合せであって、
増幅器に接続されて、電極の信号間の差分を表す信号中の雑音を更に減らす差動回路と、
雑音を更に減らすための低域通過フィルタとして動作する前記差動回路と、及び
電極は同一の特性を有し、増幅器は同一の特性を有する、
前記組合せ。
【請求項２５】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた場所の第１及び第２の場所で患者の皮膚にそれぞれ結合されて、それらの場所における患者のパラメータを表す第１及び第２の信号を供給するように構成された第１及び第２の電極と、
直列に接続された第１、第２及び第３のコンデンサと、
第１及び第３のコンデンサは、それぞれ基準電位を供給する第１の端子と、第２のコンデンサの端子のそれぞれ１つに接続された第２の端子とを有し、
第１及び第３のコンデンサの第２の端子は、それぞれ第１及び第２の信号を受信するように接続されて、第２のコンデンサの両端に第１と第２の信号間の差分を構成する第３の信号を供給し、
第２のコンデンサの端子にそれぞれ接続されて、患者の動きに起因して第２のコンデンサに生ずる雑音を除去するように高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを提供する一対の増幅器であって、各増幅器は、単位利得を有する前記一対の増幅器と、
を含む前記組合せ。
【請求項２６】
請求項２５記載の組合せであって、
第１及び第２の電極は、本質的に同一の特性を有し、また、一対の増幅器は、本質的に同一の特性を有し、及び第１及び第３のコンデンサは、本質的に同一の特性を有し、
増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスを有し、低出力インピーダンスを有し、及び本質的に同一の特性を有し、及び
第１の抵抗は、第１の電極と第１のコンデンサの第２の端子との間に接続されて、第１のコンデンサと一緒に第１の低域通過フィルタを構成し、また、第１の増幅器の入力端子に接続されており、
第２の抵抗は、第２の電極と第３のコンデンサの第２の端子との間に接続されて、第３のコンデンサと一緒に第２の低域通過フィルタを構成し、また、第２の増幅器の入力端子に接続されており、
第１及び第２の抵抗は、本質的に同一の特性を有する、
前記組合せ。
【請求項２７】
請求項２５または２６記載の組合せであって、
第１及び第２の低域通過フィルタは、差動的に接続されて、第２のコンデンサの両端に雑音のない信号を供給し、
第１及び第２の電極は、本質的に同一の特性を有し、また、第１及び第３のコンデンサは、本質的に同一の特性を有し、
各増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスを有し、また、低出力インピーダンスを有し、
第４、第５及び第６のコンデンサは、直列に接続されて、第４、第５及び第６のコンデンサの各々は、第１及び第２の端子を有し、また、第４及び第６のコンデンサの第１の端子は、基準電位にあり、また、第４及び第６のコンデンサの第２の端子は、それぞれ第５のコンデンサの第１及び第２の端子に接続されている、
前記組合せ。
【請求項２８】
請求項２５−２７の任意の項記載の組合せであって、
各増幅器は、第１及び第２の入力端子と、１つの出力端子を有し、
各増幅器の第１の入力端子は、電極の１つに接続されており、また、各増幅器の第２の入力端子は、増幅器の出力端子に接続されており、
各増幅器の入力端子間のインピーダンスは、無限大に近く、また、各増幅器の出力インピーダンスは、増幅器の入力端子間のインピーダンスに比べて低い、
前記組合せ。
【請求項２９】
患者の皮膚の選ばれた場所で、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する組合せであって、
選ばれた第１及び第２の場所で患者の皮膚に接続されて、それらの場所における患者のパラメータを表す信号を供給する第１及び第２の電極と、
第１及び第２の電極にそれぞれ接続されて、それらの電極において生成される信号に対応する信号を供給する第１及び第２の増幅器であって、それぞれは、高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを有する第１及び第２の増幅器と、
第１及び第２の増幅器の出力にそれぞれ接続された第１及び第２の低域通過フィルタであって、第１及び第２の増幅器の出力間の差分を表す出力信号を供給するように差動的に接続されており、それぞれは、第１及び第２のコンデンサを含み、それらがフィルタからの出力を供給する第１及び第２の低域通過フィルタと、
第１及び第２のコンデンサと直列に接続されて、第１及び第２のコンデンサの信号間の差分を表す出力を供給する第３のコンデンサと、
を含む前記組合せ。
【請求項３０】
請求項２９記載の組合せであって、
電極は、本質的に同一の特性を有し、低域通過フィルタは、本質的に同一の特性を有し、第１及び第２の増幅器は、本質的に同一の特性を有し、
第１及び第２の増幅器は、各々、無限大に近い入力インピーダンスと、増幅器の入力インピーダンスと比べて低い出力インピーダンスを有する演算増幅器を構成する、
前記組合せ。
【請求項３１】
請求項２９または３０記載の組合せであって、
第１及び第２の増幅器は、各々、第１及び第２の入力端子と１つの出力端子を有し、各増幅器の第１の入力端子は、電極のそれぞれ１つに接続されており、また、各増幅器の第２の入力端子は、増幅器の出力端子に接続されており、
各増幅器は、無限大に近い入力インピーダンスと、入力インピーダンスの値と比べて低い出力インピーダンスを有する演算増幅器を構成する、
前記組合せ。
【国際調査報告】
2007527261.tif 000009
2007527261.tif 000010