(57)【要約】      （修正有）【課題】患者の体により発生された電気信号を測定する医療装置において、患者の皮膚／電極インピーダンスを監視し、継続的に変化する皮膚インピーダンスの影響を補償するシステムを提供する。【解決手段】患者の皮膚１１０に当てられる、選択的可変インピーダンスを有する電極１０８と、前記電極に連結され、計装用増幅器１１８と、補助フィルタ／利得モジュール１２０と、サーボ積分器１２４と、を有する監視モジュールと、前記監視モジュール及び前記電極に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールとを備える。さらに、前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＡＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールと、を含み、前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記監視モジュールの利得が比例的に調整される。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償する方法であって、
前記患者の皮膚に一対の電極を当てることと、
前記一対の電極を介して前記患者の前記皮膚にテスト信号を印加することと、
前記皮膚及び前記一対の電極による前記テスト信号への組み合わせ応答を測定することと、
前記組み合わせ応答を使い、前記皮膚及び前記一対の電極の出力インピーダンスを計算し、前記皮膚及び前記一対の電極により生じた前記インピーダンス変動を補償するために使われる前記患者の前記生体電位信号の数学的な修正を取得することと、を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記生体電位信号が、ＥＣＧ電気信号、ＥＭＧ電気信号、及びＥＥＧ電気信号の１つを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記テスト信号が、差動ＤＣ信号又は差動ＡＣ信号である、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記テスト信号が、パルス幅変調ＡＣ波形又はパルス密度変調ＡＣ波形である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記数学的な修正が、オームの法則に基づく、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記組み合わせ応答が、ソフトウェアアルゴリズムを使い監視モジュールに適用できる校正倍率を含む、方法。
【請求項７】
患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するシステムであって、
前記患者の皮膚に当てられる、選択的可変インピーダンスを有する電極と、
前記電極に連絡可能に連結され、増幅器と補助フィルタ／利得モジュールとを有する監視モジュールと、
前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、
前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＤＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールと、を含み、
前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記インピーダンス変動を考慮するために前記監視モジュールの利得が比例的に調整される、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、さらに、近くの表示ユニットへのワイヤレス又は光学的なリンクを含む、システム。
【請求項９】
請求項７に記載のシステムであって、前記補助フィルタ／利得モジュールが、分離抵抗、入力抵抗、及び入力キャパシタから形成される低域通過フィルタネットワークを有する、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記補助フィルタ／利得モジュールが、心電信号、筋電信号、又は脳電信号の入力周波数をフィルタリングするよう構成されている、システム。
【請求項１１】
請求項７に記載のシステムであって、前記テスト信号が、差動ＤＣ信号である、システム。
【請求項１２】
請求項７に記載のシステムであって、前記テスト信号が電池により生成される、システム。
【請求項１３】
請求項７に記載のシステムであって、前記テスト生成モジュールが、前記テスト信号を選択的に印加するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項１４】
請求項７に記載のシステムであって、前記測定モジュールが、前記電圧校正計を前記電極に連絡可能に連結して前記ＤＣレベルを測定するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項１５】
患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するシステムであって、
前記患者の皮膚に当てられる、選択的可変インピーダンスを有する電極と、
前記電極に連絡可能に連結され、計装用増幅器と、補助フィルタ／利得モジュールと、サーボ積分器と、を有する監視モジュールと、
前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、
前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＡＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールと、を含み、
前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記監視モジュールの利得が比例的に調整される、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、前記テスト信号は、経時変化する信号である、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムであって、前記テスト信号が、パルス密度変調又はパルス幅変調を使い生成された差動ＡＣ信号である、システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムであって、前記テスト生成モジュールが、前記テスト信号を選択的に印加するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシステムであって、さらに、近くの表示ユニットへのワイヤレス又は光学的なリンクを含む、システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載のシステムであって、前記測定モジュールが、前記電圧校正計を前記電極に連絡可能に連結して前記ＡＣレベルを測定するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、医療装置及びシステムに関し、特に、患者の体により発生された電気信号を測定する医療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療環境において、患者の体が発生する電気信号を監視するために使われる電子監視装置の入力インピーダンスの選択性及び可変性は、監視装置全体においては十分に強調されていない特徴であるが、重要である。このような電気信号は、心電信号（「ＥＣＧ」）、筋電信号（「ＥＭＧ」）、脳電信号（「ＥＥＧ」）等を含んでいてもよい。特定の電子監視装置／システムの感度が上がるにしたがって、不明な又は変化する皮膚／電極インピーダンスにより生じるオフセット誤差及び利得誤差により発生する測定の不正確性を考慮することの重要性が増す。しばしば、このような不正確性の影響は、医療処置の際の重要な電気的なイベントを監視できなくするほどに重大である。
【０００３】
患者間におけるインピーダンスの不確実性による予測された誤差を補償する試みとして、多くの医療監視応用法は、電子監視の開始前に、患者の皮膚／電極インピーダンスの独立した測定を行う。しかしながら、電極が患者に連結されている間の長期間にわたる監視処理において、皮膚／電極インピーダンスが変化する可能性があり、実際に変化する場合がしばしばあることが知られている。誘発された誤差は、様々な原因によるものであり、例えば、電極接続の接着劣化、患者の発汗、患者の脱水症等が挙げられる。予備監視インピーダンス測定の場合でも、監視処理の間の誘発された誤差を修正するためのハードウェア又はソフトウェアによる解決法は、顕著に不足している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国出願公開第２００６−００１５０３３明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、患者の皮膚／電極インピーダンスを監視し、継続的に変化する皮膚インピーダンスの影響を補償するようシステムの利得を変更するシステムが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施形態によれば、患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償する方法が提供されてもよい。この方法は、前記患者の皮膚に一対の電極を当てることと、前記一対の電極を介して前記患者の前記皮膚にテスト信号を印加することと、前記皮膚及び前記一対の電極による前記テスト信号への組み合わせ応答を測定することと、を含んでいてもよい。この方法はさらに、前記組み合わせ応答を使い、前記皮膚及び前記一対の電極の出力インピーダンスを計算し、前記皮膚及び前記一対の電極により生じた前記インピーダンス変動を補償するために使われる前記患者の前記生体電位信号の数学的な修正を取得すること、を含んでいてもよい。
【０００７】
本開示の実施形態によれば、患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するシステムが提供されてもよい。このシステムは、前記患者の皮膚に当てられる、選択的可変インピーダンス電極と、前記電極に連絡可能に連結された監視モジュールと、前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、を含んでいてもよい。システムはまた、前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＤＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールを含んでいてもよく、前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記インピーダンス変動を考慮するために前記監視モジュールの利得が比例的に調整されてもよい。
【０００８】
本開示の実施形態によれば、患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するもう１つのシステムが提供されてもよい。この例示システムは、前記患者の皮膚に当てられる選択的インピーダンス可変電極と、前記電極に連絡可能に連結された監視モジュールと、前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、を含んでいてもよい。このシステムはまた、前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＡＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールを含んでいてもよく、前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記監視モジュールの利得が比例的に調整されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことにより最もよく理解される。
【００１０】
【図１】本開示の１つ又はそれ以上の実施形態による、生体電位監視装置と同時に皮膚及び電極インピーダンスを測定するための例示システムを示す図である。
【図２】本開示の１つ又はそれ以上の実施形態による、生体電位監視装置と同時に皮膚及び電極インピーダンスを測定するための他の例示システムを示す図である。
【図３】図１及び図２に示す実施形態を含む、皮膚及び電極インピーダンスを測定するための例示システムを示す図である。
【図４Ａ】図１に示すシステムによる例示校正方法を示す図である。
【図４Ｂ】図１に示すシステムによる例示校正方法を示す図である。
【図５】図２に示すシステムによる例示校正方法を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下の開示は、本発明の異なる特徴、構成、又は機能を実施するためのいくつかの例示実施形態を説明することを理解されたい。部品、配置、及び構成の例示実施形態を、本開示を簡略化するために以下に説明するが、これらの例示実施形態は、例としてのみ説明され、本発明の範囲を限定する意図はない。また、本開示は、様々な実施形態及びここに添付する図面にまたがって符号及び／又は記号を繰り返す場合がある。この繰り返しは、簡略化及び明確化するためのものであり、様々な例示実施形態及び／又は様々な図面に説明される構成の間の関係をそれ自体が決めるものではない。さらに、以下の説明において第２の特徴の上又は第２の特徴上に第１の特徴を形成することは、第１及び第２の特徴が直接組み合わされて形成される実施形態と第１及び第２の特徴間に追加の特徴が入れられて形成され、第１及び第２の特徴が直接組み合わせられていない実施形態との両方を含む場合がある。最後に、以下に説明する例示実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなく、どのような形の組み合わせで組み合わされてもよく、すなわち、１つの例示実施形態のいずれかの要素を、他の例示実施形態において使うことができる。
【００１２】
また、以下の説明及び請求項において、特定の用語が、特定の部品を参照するために使われる。当業者には理解できるように、様々な団体が、同一の部品を異なる名前で呼ぶ場合があり、このため、ここで説明する要素の名付けの取り決めは、特別にここで定義する場合を除き、本発明の範囲を限定することを意図していない。さらに、ここで使われる名付けの取り決めは、機能は異ならないが名前が異なる部品間を区別するよう意図するものではない。さらに、以下の説明及び請求項において、用語「有する」及び「含む」は、オープンエンドの形で使われ、よって、「有するが、これに限定されない」の意味で解釈すべきである。本開示の全ての数値は、特に記載のない限り、正確な値でも近似の値であってもよい。したがって、本開示の様々な実施形態は、その意図される範囲から逸脱することなく、ここに開示した数、数値、及び範囲から離れることもある。さらに、請求項又は明細書での使用において、用語「又は」は、排他的な場合と包括的な場合との両方を包含するものとして意図される。すなわち、「Ａ又はＢ」は、明確に特定されている場合を除いて、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」と同義であると意図される。
【００１３】
本開示の実施形態によれば、比較的安定してインピーダンスに依存せず継続的に監視及び／又は表示できる出力信号を提供するよう設計されたインピーダンス補償システム及び方法が提供される。例示出力信号は、患者から得られる、ＥＣＧ信号、ＥＭＧ信号、又はＥＥＧ信号等の生体電位電気信号を含んでいてもよい。簡潔には、例示実施形態は、患者の皮膚プラス皮膚／電極界面の組み合わせインピーダンスを測定するシステム及び方法を含んでいてもよく、合計皮膚／電極インピーダンスの測定された変動を補償するために測定装置全体としての利得が変更できる。少なくとも１つの実施形態において、監視信号を校正倍率でソフトウェアにより乗算することにより、利得が変更できる。長期間にわたる正確な出力信号を確実にするために、校正倍率は、測定された皮膚／電極インピーダンスに基づき、定期的に再計算又は更新されてもよい。
【００１４】
まず、ここに開示する実施形態が、電池による動作のために設計され、近くの表示ユニットへのワイヤレス又は光学的なリンクを有して設計された２電極システムを含んでいてもよいことに留意されたい。しかしながら、アースになんらかの形で接続されている実施形態又は電気コンセントから電力供給されている実施形態の場合、第３のワイヤを患者の脚又は他の体上の点に連結することもでき、これにより、測定回路と適合するＤＣ電圧に患者の体を強制的に設定するよう試みてもよい。電池動作する実施形態においては、電池作動する測定回路の中間電圧又はアナログアースを単純に２つの検知電極を通じて患者の固有体電圧に対して参照できるため、これは不要である。
【００１５】
図１を参照し、皮膚及び電極インピーダンスを測定するためのシステム１００の例示実施形態を示し、このシステム１００は、患者１０２から得られる生体電気信号を監視し表示するよう設計された従来の生体電位監視装置１０４を含む。特に、患者１０２は、ＥＣＧ信号、ＥＭＧ信号、又はＥＥＧ信号等の、生体電位信号１０６を自然に発してもよく、この生体電位信号１０６を監視モジュール１０４を介して監視できる。患者１０２は、患者の皮膚１１０に取り付けられ又は固定された一対の電極１０８を介して監視モジュール１０４に連結されていてもよい。他の例示実施形態において、電極は、皮膚１１０内に配置又は挿入されてもよい。
【００１６】
例示実施形態においては、電極１０８及び皮膚１１０のインピーダンスは、対象となる周波数において、主に抵抗性であり、容量的又は誘導的特徴がほとんどない又は全くなくてもよい。また、電極１０８及び皮膚１１０のインピーダンスは、時間と共に変動してもよく、したがって、図１においては、可変抵抗として示す。
【００１７】
例示実施形態においては、患者１０２からの生体電位信号１０６は、例えば、その振幅が数ミリボルト又はそれ以下しかない、非常に小さい信号の場合もある。さらに、生体電位信号１０６は、患者１０２の体が自然にアンテナとして機能するので、干渉する信号の存在下で監視する場合もあり、数ミリボルトよりも大きな振幅の信号が捕捉される。これらの干渉信号を低減させる又は完全に除去するために、システム１００は、分離抵抗１１２と、入力抵抗１１４と、入力キャパシタ１１６と、により形成される低域通過フィルタネットワークを用いることができる。例示実施形態においては、大きな振幅の電波等の差動及び共通モード干渉信号の両方を、低域通過フィルタネットワークを通じて除去できる。
【００１８】
分離抵抗１１２は、監視モジュール１０４に偶発的に連結されてしまった潜在的に命の危険のある電圧から患者１０２を分離するために十分な抵抗を含んでいてもよく、追加のレベルの下流静電放出保護を提供できる。例示実施形態においては、分離抵抗１１２は、１００キロオーム又はそれ以上等の既知の値を有していてもよい。また、入力抵抗１１４及び入力キャパシタ１１６もまた、以下に説明するように、システム１００によって基準とし使われてもよい、既知の値を有していてもよい。
【００１９】
電極１０８と患者の皮膚１１０のそれぞれのインピーダンスは、時間と共に変動する場合があるため、監視モジュール１０４により測定された結果の信号もまた、オームの法則にしたがって、時間と共に変動する。これは、部分的には、皮膚１１０と、電極１０８と、抵抗１１２及び１１４と、により形成される抵抗分割器ネットワーク内の結果としての変化によるものである。本開示は、所望でなく予測できない、この信号振幅の変化を補償するよう構成されてもよい。
【００２０】
監視モジュール１０４はまた、増幅器１１８及び補助フィルタ／利得モジュール１２０を含んでいてもよい。例示実施形態においては、増幅器１１８は、計装用増幅器を含んでいてもよい。補助フィルタ／利得モジュール１２０は、低域通過フィルタを含んでいてもよく、他の実施形態においては、帯域通過フィルタを含んでいてもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助フィルタ／利得モジュール１２０は、入力周波数を約０．２Ｈｚから約２．０Ｈｚの帯域にフィルタリングするよう構成されてもよい。他の実施形態においては、補助フィルタ／利得モジュール１２０は、入力周波数を約０．３Ｈｚから約１．０Ｈｚの帯域にフィルタリングするよう構成されてもよい。
【００２１】
さらに、システム１００の設計要件によっては、増幅器１１８は、約１０から約２０００の利得を有していてもよい。例示実施形態において、増幅器１１８と補助フィルタ／利得モジュール１２０との必要な合計利得は、約１０００Ｖ／Ｖから約２０００Ｖ／Ｖであってもよく、これにより、信号処理及び表示ユニット１２２上での後続の処理及び表示のために十分な強さの出力信号を提供する。したがって、増幅器１１８が、例えば、約１０のみの利得等の低利得を有する低利得前置増幅器として使われる場合には、少なくとも１つの集積演算増幅器回路（図示せず）を使い実施できる補助フィルタ／利得モジュール１２０により、追加の利得を得ることができる。
【００２２】
監視モジュール１０４の利得が高い応用法においては、生体電位信号１０６中のＤＣオフセットの小さな変化によっても、クリッピングされた出力電圧が増幅器１１８又はフィルタ／利得モジュール１２０又はその両方の出力に生じる。したがって、システム１００は、生体電位信号１０６に存在するＤＣオフセット又は増幅器１１８の入力回路により発生されるＤＣオフセットを遮断するために、高域通過フィルタの機能を有して構成されるサーボ積分器１２４をさらに含んでいてもよい。１つの例示実施形態においては、サーボ積分器１２４は、増幅器１１８のＶＲＥＦノード１２６、入力抵抗１１４、及び入力キャパシタ１１６に連結されていてもよい。
【００２３】
例示する動作においては、サーボ積分器１２４は、増幅器１１８の出力が所望の中間電圧ＶＭＩＤを得るまで傾斜的に増加又は低減することができる。当業者には広く知られているように、図１に示すような、フィードバック路における積分器は、順方向路において高域通過フィルタを形成する。したがって、サーボ積分器１２４は、システム１００に必要とされるＤＣ遮断機能を提供できる。また、当業者には理解できるように、患者１０２の体は、監視モジュール１０４のＶＲＥＦノード１２６を抵抗１１２及び１１４によって自然に電極１０８の平均電圧へと強制する場合もある。したがって、患者１０２の体からの変化する共通モードＤＣオフセットは、抵抗１１２及び１１４によって、自然にそれ自体を修正することがある。
【００２４】
他の例示実施形態において、抵抗１１２及び１１４は、少なくとも１つの可変抵抗ネットワークに置き換えてもよい。このような実施形態は、本願と同時に係属している米国特許出願公開第２００８／０２７５３１６号、「Ｓｋｉｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｋｉｎ／Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」に開示され、この文献の内容全体を、本開示と矛盾しない限りにおいて、ここに参照し援用する。しかしながら、この文献に開示されている例示実施形態は、高い抵抗値を必要とする場合があり、この結果、高い抵抗値は一般的に集積回路上で比較的大きく高価な領域を必要とするため、集積回路の製造コストが高くなる。一方、以下に記載するように、本開示の実施形態は、高価でカスタム化された集積回路を必要とすることなく、電極１０８と皮膚１１０とのインピーダンスの変動を補償するための同等のシステム又は構造を提供できる。
【００２５】
引き続き図１を参照し、システム１００はさらに、「通常モード」又は「校正モード」のいずれかで動作するよう構成されたテスト信号生成モジュール１２８を含んでいてもよい。テスト信号生成モジュール１２８は、対応するスイッチ１３４により選択的に一対のテスト抵抗１３２に印加される又はこれらの抵抗１３２から切り離されるテスト信号１３０を供給してもよい。例示実施形態においては、テスト信号１３０は、例えば、ＤＣレベル、方形波、変動する周波数及び振幅の正弦波、パルス幅変調されたデジタル波形等の、いくつかの種類の信号を含んでいてもよい。さらに、テスト信号１３０は、ＤＣ供給源又はＡＣ供給源のいずれから発生されてもよい。少なくとも１つの実施形態において、信号１３０は、３．２Ｖの電池又は他のＤＣ電源から発生できる。
【００２６】
例示する動作の通常モードの際には、スイッチ１３４は、開位置（図示する位置）に置かれてもよく、これにより、検知回路（患者１０２と監視モジュール１０４の組み合わせ）が、患者１０２から生体電位信号１０６を取得して通常通りに動作することを可能にする。例示する動作の校正モードの際には、スイッチ１３４は、閉位置に置かれ、テスト信号１３０がテスト抵抗１３２を介して電極１０８に接続される。
【００２７】
１つの例示実施形態においては、校正モードは、テスト抵抗１３２及びスイッチ１３４を通じて電極１０８間に差動ＤＣテスト信号１３０を印加することを含んでいてもよい。他の実施形態は、シングルエンドＤＣテスト信号１３０を含んでいてもよい。以下に説明するように、これにより、２つの電極１０８及び皮膚１１０の組み合わせによる抵抗により生じた合計インピーダンスの簡易で直接的な測定を可能にできる。
【００２８】
図１に示す例示システム１００はまた、少なくとも１つの実施形態では、校正モード中に電極１０８にテスト信号１３０が印加されているときに、２つの電極１０８間のＤＣレベルを測定するように構成された電圧校正計１３７を有する測定モジュール１３６を含んでいてもよい。例示実施形態においては、測定モジュール１３６は、一対の分離抵抗１３８及び対応するスイッチ１４０を含んでいてもよい。分離抵抗１３８は、測定モジュール１３６に起因する潜在的に危険な浮遊電気信号から患者１０２を分離し、また、患者１０２からの静電放出電圧が測定モジュール１３６の回路に入ることを防止するよう構成されてもよい。
【００２９】
システム１００の動作の通常モードにおいては、スイッチ１４０は図示するような開位置にあってもよく、これにより、電圧校正計１３７を電極１０８から切り離し、測定モジュール１３６からの電気的な干渉を回避する。電極１０８においてテスト信号１３０に十分な時間が与えられてＤＣレベルが安定した場合には、入力キャパシタ１１６の反応性効果は無視できると理解できるであろう。
【００３０】
システム１００の動作の校正モードにおいては、スイッチ１４０は閉じられ、単純な抵抗分割計算（オームの法則に基づく）により、電極１０８の間に測定される抵抗電極１０８と皮膚１１０との合計インピーダンス値が求められる。合計インピーダンス値が知られると、入力抵抗ネットワークの利得（すなわち、減衰）が得られる。
【００３１】
例えば、オームの法則にしたがい、電極１０８、皮膚１１０、及び分離抵抗１１２を含む６つの抵抗の合計値がＲ１であるとし、２つの入力抵抗１１４の入力抵抗がＲ２であるとする。オームの法則により、生体電位信号１０６と増幅器１１８の入力との間のテスト信号１３０の経路の利得は、Ｒ１足すＲ２でＲ２を除算したものに等しい。これから理解できるように、したがって、監視モジュール１０４の出力信号は、補助フィルタ／利得モジュール１２０の出力を結果の利得値又は校正倍率で除算することにより修正又は調整できる。よって、システム１００全体の利得は、計算された校正倍率を使い変更でき、これにより、皮膚／電極の合計インピーダンスの変動を補償できる。
【００３２】
ここで、引き続き図１を参照しつつ図２を参照し、図２に他の例示実施形態を示し、図１で説明した要素は図２においても同様の符号で参照される。詳しくは、図２は、測定モジュール１３６（図１）を介して監視モジュール１０４に入る可能性のある潜在的なノイズを除去することにより、図１に示す実施形態よりも高いノイズ耐性を提供するよう構成されてもよいシステム２００を示す。
【００３３】
図示するように、増幅器１１８の出力は、ここでは、システム２００の測定ノードとして使われる測定モジュール２０２に連絡可能に連結されていてもよい。上述のように、増幅器１１８は、計装用増幅器であってもよい。設計からしても、増幅器１１８の出力インピーダンスは、入力におけるインピーダンスよりも非常に低い。したがって、測定モジュール２０２は、これに接続されている測定回路により誘発されるノイズによる影響をずっと受けにくい。
【００３４】
１つの例示実施形態においては、計装用増幅器１１８の出力が、スイッチ２０４を介して電圧校正計２０６に接続されていてもよく、電圧校正計２０６はＡＣ信号に応答するよう適合させられていてもよい。当業者には理解できるように、増幅器１１８及びサーボ積分器１２４が高域通過フィルタを形成するため、測定モジュール２０２はＡＣ信号に応答してもよく、これにより、ＤＣ信号が増幅器１１８を通過することを困難にする。したがって、テスト信号生成モジュール１２８から生じるテスト信号１３０は、方形波や正弦波等の、増幅器１１８の出力まで通過するために十分に高い周波数成分を含む、時間と共に変動する信号であってもよい。
【００３５】
しかしながら、他の例示実施形態においては、サーボ積分器１２４が無効化され、これにより、テスト信号生成モジュール１２８からシステム２００を通ってＤＣ信号を印加することを可能にする。この例示実施形態においては、増幅器１１８の利得は約１０に設定でき、これにより、ＤＣ出力電圧のクリッピングを回避する。少なくとも１つの実施形態において、サーボ積分器１２４は、例えば、単純にサーボ積分器１２４をオフにしＤＣ信号の流入を可能にするよう構成される、プログラム可能な「モード」によって無効化されてもよい。
【００３６】
図１を参照して開示した例示実施形態と同様に、電極１０８及び皮膚１１０の未知のインピーダンスの、電圧校正計２０６において測定された結果の出力信号への影響は、分離抵抗１１２、入力抵抗１１４、及び入力キャパシタ１１５を含んでいてもよい入力抵抗ネットワークの既知の値及び増幅器１１８の全体的な利得に基づいて計算できる。
【００３７】
ここで図３を参照し、本開示によるシステム３００の他の例示実施形態を示す。図示するように、図１及び図２に関して説明された要素は、図３において同様の符号により参照され、したがって、詳しい説明は繰り返さない。少なくとも１つの実施形態において、図示するシステム３００は、図１及び図２に開示された実施形態のいくつかの又は全てを実施するよう構成されてもよい。以下に信号処理及び表示ユニット１２２の内部回路を説明する。
【００３８】
例示実施形態においては、信号処理及び表示ユニット１２２は、マイクロプロセッサ３０２と表示ユニット３０４とを含んでいてもよい。少なくとも１つの実施形態において、表示ユニット３０４は、ＰＣ又はラップトップ、又は携帯電話、ＰＤＡ、又はＢＬＡＣＫＢＥＲＲＹ（登録商標）装置等の携帯型装置を含む、ユーザインターフェースとして構成されてもよい。他の実施形態において、表示ユニット３０４は、ストリップチャート記録装置等、ファックス又はプリンタを含んでいてもよい。マイクロプロセッサ３０２は、インターフェース３０６を通じて表示ユニット３０４に連絡可能に連結されていてもよい。例示実施形態においては、インターフェース３０６は、ワイヤレス又は光学的なインターフェースを含んでいてもよく、これにより、アース及び電源コンセント電圧からの分離を有利に保つことができる。したがって、例示実施形態においては、インターフェース３０６は、光学データバス、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(ＩＥＥＥ８０２．１１等)を含んでいてもよく又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）ワイヤレス技術に対応していてもよい。
【００３９】
図示するように、マイクロプロセッサ３０２は、アナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ」）コンバータ３０８と、アナログマルチプレクサ３１０と、一対の汎用デジタル入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）ピン３１２又はドライバと、を含んでいてもよい。例示実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３０８は、補助フィルタ／利得モジュール１２０から入力される信号を捕捉するよう構成されていてもよい。また、Ａ／Ｄコンバータ３０８は、図１及び図２に関してそれぞれ上で説明したような、電圧校正計１３７及び２０６と実質的に同様の機能を実行するよう構成されてもよい。
【００４０】
アナログマルチプレクサ３１０は、Ａ／Ｄコンバータ３０８と補助フィルタ／利得モジュール１２０との両方に連絡可能に連結されていてもよい。例示実施形態においては、アナログマルチプレクサ３１０は、図１及び図２にそれぞれ開示した測定スイッチ１３４及び１４０と実質的に同様に機能するよう構成されてもよい。Ｉ／Ｏピン３１２は、図１及び図２に説明されたテスト信号電圧１３０を供給してもよい。テスト信号１３０を供給できるようにするために、Ｉ／Ｏピン３１２は、電圧供給源３１４に連絡可能に連結されていてもよい。すでに説明したように、電圧供給源３１４は、ここに挙げるものに限定されないが、電池電源、ＡＣ型電流、又はＤＣ型電流を含んでいてもよい。
【００４１】
例示動作では、システム３００は、図１及び図２に関して上で説明した通常モードと校正モードで動作するよう構成されてもよい。通常モードは、処理及び表示のために生体電位信号１０６を取得してもよく、校正モードは、電極１０８及び皮膚１１０の変動するインピーダンスを補償する。例示実施形態においては、通常モードと校正モードとの切り替えは、アナログマルチプレクサ３１０を介して達成される。
【００４２】
通常モード動作時には、Ｉ／Ｏピン３１２の倫理Ｌ（０）状態により作られる電圧レベルは、０Ｖであってもよい。しかしながら、校正モード動作時には、Ｉ／Ｏピン３１２の倫理Ｈ（１）状態により作られる電圧レベルは、電圧供給源３１４に等しくてもよく、これにより、Ｉ／Ｏピン３１２を介してシステム３００にテスト信号１３０を送信する。例示実施形態において、Ｉ／Ｏピン３１２は、マイクロプロセッサ３０２に埋め込まれたソフトウェアの制御下で３つの状態を有していてもよく、図１及び図２において説明したスイッチ１３４の開放と同様の機能を実行するよう構成されていてもよい。
【００４３】
さらに、マイクロプロセッサ３０２に埋め込まれたソフトウェアを使い、図１及び図２に示し言及した実施形態で説明された測定及び補償方法の全てを実行してもよい。例えば、マイクロプロセッサ３０２は、電極１０８及び皮膚１１０のインピーダンスを測定するよう構成されていてもよい。また、マイクロプロセッサ３０２は、生体電位信号１０６が表示ユニット３０４に表示される前に、生体電位信号１０６のための利得校正倍率を決定し適用するよう構成されていてもよい。当業者には理解できるように、例示システム３００は、図１又は図２に説明された実施形態の１つのみを実施することにより、適切に簡略化できる。
【００４４】
少なくとも１つの実施形態においては、電圧供給源３１４は、供給源（例えば電池）が時間と共に放電するにしたがって変動する場合もあり、これにより、テスト信号１３０の電圧レベルに比例的に影響を及ぼす。この電位変動を補償するために、校正モード時の処理の一部としてマイクロプロセッサ３０２によりデジタル電圧供給源３１４を継続的に監視できる。低減されたテスト信号１０３の電圧レベルが登録された場合には、マイクロプロセッサ３０２は、これにしたがって計算を比例的に調整するよう構成されていてもよい。
【００４５】
図３を引き続き参照しつつ図４を参照し、図１に示す実施形態による校正モード及び通常ノードの動作の方法４００を説明するフローチャートを示す。例示実施形態においては、システム３００（図３）は、４０２のように、通常モードで動作を開始してもよい。通常モードにおいて、４０４のように、システム３００が通常モードを継続するかプログラムフローが校正モードに切り替えることを必要としているかを決定するための問い合わせが提示される。少なくとも１つの実施形態において、この決定は、前回の校正からどれだけの時間が経過したのかに基づいていてもよい。他の例示実施形態においては、システム３００の起動時の単一の校正が、特定の測定応用法に対しては十分であると決定する場合もある。
【００４６】
校正モードに入ると、４０６のように、まずＩ／Ｏピン３１２が出力のために使用可能にされる。少なくとも１つの実施形態において、Ｉ／Ｏピン３１２によってテスト抵抗１３２を通じて第１の差動ＤＣ電圧が印加されてもよく、この結果の電極１０８に得られる差動電圧「Ｖ１」が、分離レジスタ１３８及び入力マルチプレクサ３１０を通じてＡ／Ｄコンバータ３０８により測定できる。
【００４７】
４０８のように、２つの電極１０８間の差動電圧Ｖ１の第１の測定値を取得するために、マイクロプロセッサ３０２はまず、マルチプレクサ３１０を使用可能にして第１の分離レジスタ１３８（図３「ＲＩｓｏ３」）において電圧を受けるよう構成されてもよい。例示実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３０８がシングルエンド入力を含むため、入力マルチプレクサ３１０は、電極１０８で取得された差動電圧の正及び負の電圧を順次選択するよう使われてもよい。マイクロプロセッサ３０２は次に、４１０のように、第１のＩ／Ｏピン３１２ａから１つのテスト抵抗１３２（図３「ＲＴｅｓｔ１」）を通じて倫理Ｈ（１）を印加し、続けて、第２のＩ／Ｏピン３１２ｂから他のテスト抵抗１３２（図３「ＲＴｅｓｔ２」）を通じて倫理Ｌ（０）を印加するよう構成されてもよい。
【００４８】
Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、４１２のように、第１の入力電圧「Ｖ１Ｐ」を受けデジタル化するよう構成されてもよく、この時点で、４１４のように、マイクロプロセッサ３０２は、入力マルチプレクサ３１０を使用可能にして第２の分離抵抗１３８（図３「ＲＩｓｏ４」）において電圧を受けるように構成されてもよい。Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、４１６のように、第２の入力電圧「Ｖ１Ｍ」を受けデジタル化するよう構成されてもよく、この時点で、４１８のように、Ｖ１ＰからＶ１Ｍを減算することにより差動電圧Ｖ１の第１の測定値が計算されてもよい。当業者には理解できるように、差動入力を有するＡ／Ｄコンバータ３０８及び差動入力マルチプレクサ３１０を用いる他の実施形態は、差動電圧Ｖ１の測定処理を簡略化することができる。
【００４９】
２つの電極１０８間の差動電圧「Ｖ２」の第２の測定値を取得するために、マイクロプロセッサ３０２は、Ｉ／Ｏピン３１２に印加される入力電圧の極性を反転させるよう構成されていてもよい。これを達成するために、４２０のように、マイクロプロセッサ３０２は、再度マルチプレクサ３１０を使用可能にして第１の分離抵抗１３８（「ＲＩｓｏ３」）において電圧を受けるよう構成されてもよい。マイクロプロセッサ３０２は次に、４２２のように、第１のＩ／Ｏピン３１２ａから１つのテスト抵抗１３２（「ＲＴｅｓｔ１」）を通じて倫理Ｌ（０）を印加し、続いて、第２のＩ／Ｏピン３１２ｂから他のテスト抵抗１３２（「ＲＴｅｓｔ２」）を通じて倫理Ｈ（１）を印加するよう構成されてもよい。Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、４２４のように、第３の入力電圧「Ｖ２Ｐ」を受けデジタル化するよう構成されてもよく、この時点で、マイクロプロセッサ３０２は、４２６のように、入力マルチプレクサ３１０を使用可能にして第２の分離抵抗１３８（「ＲＩｓｏ４」）において電圧を受けるよう構成されてもよい。
【００５０】
Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、４２８のように、第４の入力電圧「Ｖ２Ｍ」を受けデジタル化してもよく、この時点で、４３０のように、Ｖ２ＰからＶ２Ｍを減算することにより、差動電圧「Ｖ２」の第２の測定値が計算されてもよい。Ｖ１及びＶ２の計算値が得られると、４３２のように、Ｖ１とＶ２との差を求めることにより、合計差動電圧スイングＶＯＵＴを計算できる。
【００５１】
しかしながら、合計差動電圧スイング「ＶＩＮ」の値は、上述のようにＩ／Ｏピン３１２が電圧供給源３１４によって電力供給されているため、デジタルＩ／Ｏ電圧供給源３１４に依存する場合がある。例示実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３０８を使い、電圧供給源３１４の値をデジタル化しその後測定することができる。これを達成するために、マイクロプロセッサ３０２は、４３４のように、入力マルチプレクサ３１０を使用可能にして電圧供給源３１４を受けるように構成されてもよい。Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、４３６のように、電圧供給源３１４を受けデジタル化してもよく、この時点で、４３８のように、電圧供給源３１４に２を乗算することでＶＩＮを計算できる。
【００５２】
分離抵抗１１２，入力抵抗１１４，及びテスト抵抗１３２の抵抗値は知られているので、合計差動電圧スイングＶＯＵＴ及びＶＩＮがわかると、４４０のように、合計皮膚＋電極インピーダンスＲＳｏｕｒｃｅを以下の計算を用いて計算できる。
【００５３】
ＲＴｅｓｔ＝ＲＴｅｓｔ１＋ＲＴｅｓｔ２
【００５４】
ＲＩｎｐｕｔ＝ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２＋ＲＩｓｏ１＋ＲＩｓｏ２
ここで、ＲＩｎ１及びＲＩｎ２は入力抵抗１１４の既知の抵抗値であり、ＲＩｓｏ１及びＲＩｓｏ２は、分離抵抗１１２の既知の抵抗値である。
【００５５】
ＲＳｏｕｒｃｅ＝ＺＰａｔｉｅｎｔ１＋ＺＰａｔｉｅｎｔ２＋Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ１＋Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ２
ここで、ＺＰａｔｉｅｎｔ１及びＺＰａｔｉｅｎｔ２は、皮膚１１０の純粋な抵抗性インピーダンスであり、Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ１及びＺｅｌｅｃｔｒｏｄｅ２は、電極１０８の純粋な抵抗性インピーダンスである。よって、以下のようにオームの法則の原理を当てはめることにより、ＲＳｏｕｒｃｅを計算できる。
【００５６】
ＲＳｏｕｒｃｅ＝１／（（ＶＩＮ／ＶＯＵＴ＊ＲＴｅｓｔ）−１／ＲＴｅｓｔ−１／ＲＩｎｐｕｔ）
【００５７】
皮膚１１０、電極１０８、分離抵抗１１２、及び入力抵抗１１４を含む抵抗により形成される抵抗分割器の通常モード減衰ＡＩｎｐｕｔ又は利得は、以下の式から求めることができる。
【００５８】
ＡＩｎｐｕｔ＝（ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２）／（Ｒｓｏｕｒｃｅ＋ＲＩｓｏ１＋ＲＩｓｏ２＋ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２）
【００５９】
例示実施形態においては、減衰ＡＩｎｐｕｔが決定されると、方法４００は通常モードの動作に戻ることができ、ここでは、減衰ＡＩｎｐｕｔが数学的に適用されて、計算された皮膚１１０及び電極１０８のインピーダンスの変化を補償する。
【００６０】
この時点で、再度、４０４のように、校正が必要かどうかの問い合わせが提示される。新しく校正された値が適正である場合には、動作の通常モードを開始してもよい。例示実施形態において、３状態Ｉ／Ｏピン３１２により供給されるテスト信号１３０は、４４２のようにＩ／Ｏピン３１２を動作の３状態（つまり、非駆動）モードに設定することにより取り除くことができる。入力マルチプレクサ３１０は次に、４４４のように使用可能とされて補助フィルタ／利得モジュール１２０からの出力信号を受けてもよく、これにより、４４６のように、増幅及びフィルタリングされた生体電位信号１０６のサンプルが、Ａ／Ｄコンバータ３０８を使い集められデジタル化される。測定された減衰変動を補償するために、４４８のように、入力生体電位信号１０６を計算された減衰ＡＩｎｐｕｔにより除算できる。ここから理解できるように、この計算は、皮膚１１０及び電極１０８に位置する皮膚／電極入力インピーダンスの変化により生ずる誤差を修正するよう構成される。
【００６１】
ここで、図３を引き続き参照しつつ図５を参照し、図２に関して上で説明した実施形態による校正モードの動作の方法５００を説明するフローチャートを示す。図示するように、方法５００は、図４に示す前述の方法４００と少なくともいくつかの例外点を除いてほぼ同様であってもよい。例えば、上述の方法４００で説明したように差動ＤＣ電圧を使い抵抗を測定する代わりに、方法５００は、マイクロプロセッサ３０２のソフトウェアによって制御されるＩ／Ｏピン３１２を含んでいてもよく、パルス幅変調された又はパルス密度変調されたＡＣデジタル信号を生成してもよい。したがって、皮膚／電極インピーダンスＲｓｏｕｒｃｅがどのように測定されるかが多少異なる。
【００６２】
例示実施形態において、５０２のように、システム３００（図３）が、通常モードで方法５００の動作を開始してもよい。通常モードでは、５０４のように、システム３００が通常モードを継続するべきか又はプログラムフローが校正モードへの切り替えを必要としているかを決定するために問い合わせが提示される。校正モードへの切り替えは、例えば、時間の経過により促される。少なくとも１つの実施形態においては、システム３００は、所定の時間間隔で校正するよう構成されてもよい。例えば、システムは、校正を５分に１回又は１分に１回実行するよう構成されてもよい。
【００６３】
校正モードに入ると、５０６のように、まず、Ｉ／Ｏピン３１２が出力のために使用可能にされてもよい。２つの電極１０８間の差動電圧の第１の測定値を取得するために、マイクロプロセッサ３０２はまず、５０８のように、マルチプレクサ３１０を使用可能にし、計装用増幅器１１８の出力から電圧出力信号ＶＯＵＴを受けるよう構成されてもよい。例示実施形態においては、マイクロプロセッサ１３０は、以下に説明するように、出力信号ＶＯＵＴのＲＭＳ電圧を計算してその結果正弦状の波形を生じるよう構成されてもよい。
【００６４】
少なくとも１つの実施形態において、５１０のように、差動パルス幅又はパルス密度変調されたＡＣデジタル信号をテスト抵抗１３２（ＲＴｅｓｔ１及びＲＴｅｓｔ２）を通じてＩ／Ｏピン３１２に印加してもよい。差動パルス幅／パルス密度変調デジタル信号は、分離抵抗１１２、入力抵抗１１４、及び入力キャパシタ１１６の組み合わせから形成された低域通過フィルタを通過する結果、正弦波等のアナログ信号を形成する場合がある。例示実施形態においては、正弦波の周波数は、計装用増幅器１１８及びサーボ積分器１２４（図２）の組み合わせにより形成される高域通過フィルタのカットオフ周波数よりも上であってもよいが、分離抵抗１１２、入力抵抗１１４、及び入力キャパシタ１１６の組み合わせから形成される低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも低くてもよい。Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、５１２のように、マルチプレクサ３１０を通じて出力信号ＶＯＵＴを受け、出力信号ＶＯＵＴをデジタル化するよう構成されてもよい。
【００６５】
上述の方法４００と同様に、合計差動電圧スイングＶＩＮの値は、Ｉ／Ｏピン３１２が電圧供給源３１４により電力供給されているため、デジタルＩ／Ｏ電圧供給源３１４に依存する場合がある。例示実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３０８を使い、電圧供給源３１４の値をデジタル化し、その後測定できる。これを達成するために、マイクロプロセッサ３０２は、５１４のように、入力マルチプレクサ３１０を使用可能にして、電圧供給源３１４を受けるよう構成されてもよい。Ａ／Ｄコンバータ３０８は次に、５１６のように、電圧供給源３１４を受け、デジタル化するよう構成されてもよい。
【００６６】
当業者には直ちに認識できるように、パルス幅／パルス密度変調信号の振幅は、Ｈ及びＬの電圧レベルを駆動するデジタル信号の振幅に直接比例する。したがって、５１８のように、電圧入力３１４を測定し、Ｉ／Ｏピン３１２により供給されるテスト信号ＶＩＮの正弦状の部分のＡＣ振幅を計算すべきである。少なくとも１つの実施形態においては、振幅の計算は、選択された変調方法と電圧入力３１４の値とに基づいていてもよい。Ｉ／Ｏピン３１２により生成された入力正弦状信号ＶＩＮの信号振幅が計算されると、５２０のように、前述の方法４００と実質的に同様な以下に示す式を用いて、皮膚／電極抵抗ＲＳｏｕｒｃｅの値が計算できる。
【００６７】
特に、以下の式を再度実施できる。
【００６８】
ＲＴｅｓｔ＝ＲＴｅｓｔ１＋ＲＴｅｓｔ２
【００６９】
ＲＩｎｐｕｔ＝ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２＋ＲＩｓｏ１＋ＲＩｓｏ２
【００７０】
ＲＳｏｕｒｃｅ＝ＺＰａｔｉｅｎｔ１＋ＺＰａｔｉｅｎｔ２＋Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ１＋Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ２
ここで、ＺＰａｔｉｅｎｔ１及びＺＰａｔｉｅｎｔ２は、皮膚１１０の純粋な抵抗性インピーダンスであり、Ｚｅｌｅｃｔｒｏｄｅ１及びＺｅｌｅｃｔｏｒｄｅ２は、電極１０８の純粋な抵抗性インピーダンスである。
【００７１】
先の方法４００の式をさらに利用するために、電極１０８でのＡＣ電圧ＶＯＵＴを、計装用増幅器１１８の出力において測定された電圧ＶＯＵＴから計算できる。この計算は、以下のように、計装用増幅器１１８の既知の利得で除算し分離抵抗１１２（ＲＩｓｏ１及びＲＩｓｏ２）と入力抵抗１１４（ＲＩｎ１及びＲＩｎ２）の既知の抵抗分割利得で除算することにより行われてもよい。
【００７２】
ＶＯＵＴ＝（ＶＯＵＴ／ＧＩｎｓｔＡｍｐ）＊（（ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２＋ＲＩｓｏ１＋ＲＩｓｏ２）／（ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２））
ここで、ＧＩｎｓｔＡｍｐは、計装用増幅器１１８の既知の利得である。
【００７３】
次に、ＲＳｏｕｒｃｅを以下のようにオームの法則を適用することで計算できる。
【００７４】
ＲＳｏｕｒｃｅ＝１／（（ＶＩＮ／ＶＯＵＴＥ＊ＲＴｅｓｔ）−１／ＲＴｅｓｔ−１／ＲＩｎｐｕｔ）
【００７５】
通常モードにおける皮膚１１０、電極１０８、分離抵抗１１２，及び入力抵抗１１４の抵抗により形成される抵抗分割器の減衰ＡＩｎｐｕｔは、以下の式により取得できる。
【００７６】
ＡＩｎｐｕｔ＝（ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２）／（ＲＳｏｕｒｃｅ＋ＲＩｓｏ１＋ＲＩｓｏ２＋ＲＩｎ１＋ＲＩｎ２）
次に、抵抗分割器の減衰ＡＩｎｐｕｔを通常モード時に数学的に適用でき、これにより、皮膚１１０及び電極１０８のインピーダンスの変化を補償する。
【００７７】
例示実施形態においては、方法５００は次に、５０２の通常モードの動作に戻り、皮膚１１０及び電極１０８のインピーダンスの計算された変化を補償するよう減衰ＡＩｎｐｕｔを数学的に適用してもよい。この時点で、５０４のように、先に既に説明したように、校正の必要性が再度判断される。
【００７８】
新しく校正された値が適正である場合、５２２のように、動作の通常モードを開始してもよく、Ｉ／Ｏピン３１２を動作の３状態（すなわち、非駆動）モードにおくことにより、３状態Ｉ／Ｏピン３１２により供給されたテスト信号１３０が取り除かれる。入力マルチプレクサ３１０は次に、５２４のように、使用可能とされて補助フィルタ／利得モジュール１２０からの出力信号を受けてもよい。これにより、５２６のように、生体電位信号１０６の、増幅されフィルタリングされたサンプルが、Ａ／Ｄコンバータ３０８を使い集められデジタル化される。測定された減衰変動を補償するために、５２８のように、入力信号が、計算された減衰ＡＩｎｐｕｔで除算されてもよい。この計算は、皮膚１１０及び電極１０８に位置する皮膚／電極入力インピーダンスの変化により生じた誤差を修正するよう構成できることを理解できよう。
【００７９】
当業者には、上述の段落で概要を述べた計算が、多くの同様の形式に再構成できることは明らかであろう。例えば、動作の通常モードで適用される利得修正倍率は、信号が表示される前のどの段階で適用されてもよい。さらに、信号は、デジタルフィルタにより処理される前、平均ＲＭＳ計算を実行する前等に修正できる。他の例示実施形態においては、校正修正倍率は、上述の信号処理段階の後で適用でき、同様の結果となる。また、上述の差動測定技術には、適用される入力信号と測定される出力信号との信号振幅が半分に成るためにノイズによる影響を受けやすい、同等のシングルエンド方法が存在することは明らかであろう。
【００８０】
ここに開示した実施形態によってインピーダンス測定を実行するために必要とされる追加の回路は非常に少ない。よって、本開示の追加のコストは、きわめて小さい。実際に、ここに開示した実施形態は、以前に利用可能とされていた方法に比べて、安価な皮膚／電極インピーダンス変動を修正する方法を提供できる。
【００８１】
上述は、いくつかの実施形態の特徴の概要であり、これより、以下の詳細な説明を当業者はよりよく理解できるであろう。当業者には、ここに紹介した実施形態と同じ目的のための及び／又は同じ利点を達成するための他の処理及び構造を設計及び改良するための基礎として本開示を容易に使えることが理解できるであろう。当業者にはまた、このような同等の構成は本開示の精神及び範囲を逸脱せず、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更、代用、改変ができることを理解できるであろう。
【図１】
0003183032.tif 000003
【図２】
0003183032.tif 000004
【図３】
0003183032.tif 000005
【図４Ａ】
0003183032.tif 000006
【図４Ｂ】
0003183032.tif 000007
【図５】
0003183032.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月27日(2012.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するシステムであって、
前記患者の皮膚に当てられる、選択的可変インピーダンスを有する電極と、
前記電極に連絡可能に連結され、増幅器と補助フィルタ／利得モジュールとを有する監視モジュールと、
前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、
前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＤＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールと、を含み、
前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記インピーダンス変動を考慮するために前記監視モジュールの利得が比例的に調整される、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、さらに、近くの表示ユニットへのワイヤレス又は光学的なリンクを含む、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記補助フィルタ／利得モジュールが、分離抵抗、入力抵抗、及び入力キャパシタから形成される低域通過フィルタネットワークを有する、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記補助フィルタ／利得モジュールが、心電信号、筋電信号、又は脳電信号の入力周波数をフィルタリングするよう構成されている、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記テスト信号が、差動ＤＣ信号である、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記テスト信号が電池により生成される、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、前記テスト生成モジュールが、前記テスト信号を選択的に印加するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、前記測定モジュールが、前記電圧校正計を前記電極に連絡可能に連結して前記ＤＣレベルを測定するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項９】
患者の生体電位信号のインピーダンス変動を補償するシステムであって、
前記患者の皮膚に当てられる、選択的可変インピーダンスを有する電極と、
前記電極に連絡可能に連結され、計装用増幅器と、補助フィルタ／利得モジュールと、サーボ積分器と、を有する監視モジュールと、
前記監視モジュール及び前記電極に連絡可能に連結され、テスト信号を前記電極に印加するよう構成されたテスト生成モジュールと、
前記テスト信号が前記電極に印加されている間に前記電極間のＡＣレベルを測定するよう構成された電圧校正計を有する測定モジュールと、を含み、
前記電極及び皮膚の合計インピーダンスが測定され、前記監視モジュールの利得が比例的に調整される、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記テスト信号は、経時変化する信号である、システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムであって、前記テスト信号が、パルス密度変調又はパルス幅変調を使い生成された差動ＡＣ信号である、システム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムであって、前記テスト生成モジュールが、前記テスト信号を選択的に印加するよう構成されたスイッチを有する、システム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムであって、さらに、近くの表示ユニットへのワイヤレス又は光学的なリンクを含む、システム。
【請求項１４】
請求項９に記載のシステムであって、前記測定モジュールが、前記電圧校正計を前記電極に連絡可能に連結して前記ＡＣレベルを測定するよう構成されたスイッチを有する、システム。