(57)【要約】【課題】生理学的信号から電気的干渉を除去するための方法および装置を提供する。【解決手段】被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視する方法は、少なくとも第一のＥＣＧ電極から平均信号をデジタル的にサンプリングすることと、平均干渉周波数を求めることと、少なくとも第二のＥＣＧ電極からの未加工ＥＣＧ信号をデジタル的にサンプリングし、バッファーに格納することと、を含む。この方法は、残差信号を生成するために未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることと、残差信号に基づいて、平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに、平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算することと、雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために、未加工ＥＣＧ信号から一次干渉信号および一つ以上の高調波干渉信号をデジタル的に差し引くことと、をさらに含む。【選択図】図２
2008284352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための方法において、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第一のＥＣＧ電極から平均信号をデジタル的にサンプリングすることと、
前記平均信号の平均干渉周波数を求めることと、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第二のＥＣＧ電極からの未加工ＥＣＧ信号をデジタル的にサンプリングし、バッファーに格納することと、
前記平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成するために前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることと、
前記残差信号に基づいて、前記平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに、前記平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算することと、
雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために、前記未加工ＥＣＧ信号から前記一次干渉信号および前記一つ以上の高調波干渉信号をデジタル的に差し引くことと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記平均信号は、ウィルソン・セントラル・ターミナル(WCT)信号を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記一次干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第一振幅の変化に制限を加えること、
をさらに含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記制限を加えることには、前記第一振幅を前記第一振幅に先行する値と等しい値に、前記第一振幅が前記先行する値に対して予め定められた率よりも大きく変化したと判断したことに応じて、設定することが含まれる、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、
前記制限を加えることには、前記残差信号の平均値を計算すること、および、前記平均値に基づいて閾値を計算すること、が含まれる、方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、
前記第一の振幅における変化の前記制限は、第一の制限であり、
前記方法は、
前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第二振幅における変化に第二の制限を加えること、
をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることは、前記未加工ＥＣＧ信号に移動平均フィルタをかけることを含み、
前記残差信号を生成することには、前記移動平均フィルタの出力を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くことが含まれる、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記第一振幅および前記第一位相変化を計算することは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけること含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記第二振幅および前記第二位相変化を計算することは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数の倍数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることを含む、方法。
【請求項１０】
被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための装置において、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第一および第二のＥＣＧ電極を含む、複数のＥＣＧ電極と、
プロセッサーであって、少なくとも前記第一ＥＣＧ電極から平均信号をサンプリングし、前記平均信号の平均干渉周波数を求め、少なくとも前記第二ＥＣＧ電極から未加工ＥＣＧ信号をサンプリングしてバッファーに格納し、前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけて前記平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成し、前記残差信号に基づいて、前記平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに前記平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算し、雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために前記一次干渉信号および前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くように構成された、プロセッサーと、
を備える、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
前記平均信号がウィルソン・セントラル・ターミナル（ＷＣＴ）を含む、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記一次干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第一振幅における変化に制限を加えるように構成されている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記第一振幅を前記第一振幅に先行する値と等しい値に、前記第一振幅が前記先行する値に対して予め定められた率よりも大きく変化したと判断したことに応じて、設定することにより前記制限を加えるように構成されている、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号の平均値を計算することにより、かつ、前記平均値に基づいて閾値を計算することにより前記制限を加えるように構成されている、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置において、
前記第一振幅の変化に対する前記制限は、第一の制限であり、
前記プロセッサーは、前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第二振幅の変化に第二の制限を加えるように構成されている、装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記未加工ＥＣＧ信号に移動平均フィルタをかけることにより前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけるように構成されており、
前記プロセッサーは、前記移動平均フィルタの出力を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くことにより前記残差信号を生成するように構成されている、装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることにより、前記第一振幅および前記第一位相変化を計算するように構成されている、装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数の倍数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることにより、前記第二振幅および前記第二位相変化を計算するように構成されている、装置。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、概して、生物物理学的なパラメータを監視することに関し、特にＥＣＧ信号の測定に関するものである。
【０００２】
〔発明の背景〕
心電図（ＥＣＧ）信号を測定するための機器は、多くの場合、配線周波数(line frequency)、すなわち、電源周波数(mains frequency)に対応する電気的な干渉を検出する。ほとんどの国における配線周波数は、名目上は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに設定されているにもかかわらず、このような公称周波数値から数パーセント変動することがある。
【０００３】
ＥＣＧ信号から電気的な干渉を除去するためのさまざまな方法が当該技術において知られている。これらの方法のうちいくつかは、一つ以上のローパスフィルタまたはノッチフィルタを利用している。たとえば、米国特許第4,887,609号には、参照によりその開示内容を本明細書に組み込むが、ＥＣＧ信号のノイズにさまざまなフィルタをかけるシステムが記載されている。このシステムは、約５０Ｈｚに３ｄＢの位置がある一つのフィルタと、約５Ｈｚに３ｄＢの位置がある第二のローパスフィルタとを含む、複数のローパスフィルタを有する。
【０００４】
米国特許第6,807,443号には、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれるが、直列に連結した２つのノッチフィルタに信号を通すことによって、ＥＣＧ信号の配線周波数成分(line frequency component)を排除するシステムが記載されている。米国特許第5,188,117号は、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれるが、ＥＣＧ信号から配線周波数成分を除去するためにローパス係数およびハイパス係数の一方または両方を有することができるノッチフィルタを備えたシステムを記載している。このシステムはまた、バーストノイズを除去するための手段と、ノッチフィルタの出力から心拍数を計算するための手段とを提供している。
【０００５】
米国特許第5,564,428号には、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれるが、干渉を除去するためのいくつかのユニット、すなわち、いくつかの心周期にわたる平均信号を生成するための平均値ユニットと、入力信号から平均値信号を引いて残差信号を生成するための減算ユニットと、残差信号からフィルタをかけた信号を提供するためのフィルタユニットと、フィルタをかけた信号を平均信号に加える加算ユニットとを備えたシステムが記載されている。
【０００６】
米国特許第5,349,352号には、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれるが、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器が記載されており、この変換器は、配線周波数に合わせたフェーズロックドループに変換器のクロックを同期させることによりノイズ除去を行う
【０００７】
〔発明の概要〕
本発明の実施形態は、生理学的信号から電気的干渉を除去するための方法および装置を提供する。以下に記載する実施形態は、心電図（ＥＣＧ）信号に誘発された配線干渉（line interference）にフィルタをかけるのに特に有用である。本発明の原理は、他の種類の干渉、たとえば磁気式位置特定システムや磁気共鳴システムによって誘発された干渉などにフィルタをかけることにおいても応用することができる。
【０００８】
ある実施形態では、モニターがＥＣＧ信号（以下、未加工ＥＣＧ信号という）をデジタル式にサンプリングする。モニターは、ウィルソン・セントラル・ターミナル（ＷＣＴ）から取得された信号のような平均信号もサンプリングする。平均信号は、一次干渉の平均周波数を求めるために処理される。
【０００９】
次に、未加工ＥＣＧ信号は、一次干渉の平均周波数およびその周波数の高調波における信号を除去するように処理される。フィルタ処理された信号は、未加工信号から差し引いて、残差信号を生成する。残差信号は、平均周波数およびその高調波における干渉信号を含んでいる。これら干渉信号の振幅および位相変化が評価され、アーチファクトが除去され、そして、結果として得られた干渉信号を未加工ＥＣＧ信号から差し引くことで、ラインフィルタ処理したＥＣＧ信号を生成する。
【００１０】
よって、本発明の実施形態によれば、被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための方法が提供され、この方法は、
被験者に取り付けられた、少なくとも第一のＥＣＧ電極から平均信号をデジタル的にサンプリングすることと、
平均信号の平均干渉周波数を求めることと、
被験者に取り付けられた、少なくとも第二のＥＣＧ電極からの未加工ＥＣＧ信号をデジタル的にサンプリングし、バッファーに格納することと、
平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成するために未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることと、
残差信号に基づいて、平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに、平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算することと、
雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために、未加工ＥＣＧ信号から一次干渉信号および一つ以上の高調波干渉信号をデジタル的に差し引くことと
を含む。
【００１１】
通常、平均信号は、ウィルソン・セントラル・ターミナル(WCT)信号を含む。
【００１２】
この方法は、一次干渉信号を未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、第一振幅の変化に制限を加えることを含んでいてもよい。制限を加えることには、第一振幅を第一振幅に先行する値と等しい値に、第一振幅が先行する値に対して予め定められた率よりも変化したと判断したことに応じて設定することが含まれてもよい。制限を加えることには、残差信号の平均値を計算することと、平均値に基づいて閾値を計算することとが含まれてもよい。一つ以上の高調波干渉信号を未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、第二振幅における変化に制限を加えることがあってもよい。
【００１３】
実施形態によっては、未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることは、未加工ＥＣＧ信号に移動平均フィルタをかけることを含み、残差信号を生成することには、移動平均フィルタの出力を未加工ＥＣＧ信号から差し引くことが含まれる。
【００１４】
第一振幅および第一位相変化を計算することは、残差信号と、平均干渉周波数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけること含んでいてもよい。
【００１５】
同様に、第二振幅および第二位相変化を計算することは、残差信号と、平均干渉周波数の倍数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることを含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための装置も提供され、この装置は、
被験者に取り付けられた、少なくとも第一および第二のＥＣＧ電極を含む複数のＥＣＧ電極と、
少なくとも第一ＥＣＧ電極から平均信号をサンプリングし、平均信号の平均干渉周波数を求め、少なくとも第二ＥＣＧ電極から未加工ＥＣＧ信号をサンプリングしてバッファーに格納し、未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけて平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成し、残差信号に基づいて、平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化ならびに平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算し、かつ、雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために一次干渉信号および一つ以上の高調波干渉信号を未加工ＥＣＧ信号から差し引くように構成されたプロセッサーと、
を含む。
【００１７】
本発明は、以下の実施形態の詳細な説明を図面とともに検討することにより、よりよく理解できるであろう。
【００１８】
〔実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の実施形態による、患者２２のＥＣＧ信号を測定、処理するためのシステム２０の概略図である。ＥＣＧ信号は、ＥＣＧモニター２４により、患者２２の体上に配置した電極２６から取得される。ＥＣＧモニター２４は、ＥＣＧプロセッサー２８を含む。ＥＣＧプロセッサー２８は、取得された信号を処理し、フィルタ処理済み信号を生成する。フィルタ処理済み信号は、コンピュータ画面３０のような出力装置に示される。出力装置としては、プリンターに加え、処理した信号を遠隔地に伝送および保存するための手段がさらにあってもよい。
【００１９】
フィルタ処理した信号を示すことに加え、ＥＣＧモニターは、他の生理学的パラメータを監視してもよく、たとえば、心臓病を示すこともあるＥＣＧ信号の変化を監視してもよい。ＥＣＧモニターは、信号の表示、保存、および、さらなる処理に備えた外部システムに信号を伝送してもよい。ＥＣＧモニター２４のユーザーは、キーボード３２のような入力パネルで処理パラメータおよび表示パラメータを変更することができる。表示パラメータとしては、特定の信号を見るためのオプションに加え、上下左右移動（pan）やズームのような表示オプションがあってもよい。処理パラメータは、信号のフィルタ処理の種類および範囲に加え、後述するように、アーチファクトスレッシュホールド(artifact thresholds)を決めるものであってもよい。
【００２０】
電極２６を患者の体上に配置する数多くの配置方法が従来技術で報告されている。ここで例として言及する１０個の電極からなる一般的な配置方法では、電極２６のうち６つを患者２２の胸部を横切るように配置し、４つは、患者の左腕、右腕、左足、右足を含む四肢に配置する。ＥＣＧ信号は、その１０個の電極のさまざまな組合せについて測定される。一般的な１０個電極配置で通常測定される信号は、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５およびＶ６信号として知られている。
【００２１】
三つの四肢電圧（慣習として右腕、左腕および左足で測定された電圧である）の平均は、ウィルソン・セントラル・ターミナル(Wilson Central Terminal)（ＷＣＴ）として知られている。ＷＣＴは、Wilson NF、Johnston FE、Macleod AG、Barker PS、「Electrocardiograms that represent the potential variations of a single electrode」、Am. Heart Journal、1934年、第9号、ｐ447〜458、に最初に記載されたものであり、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。ＷＣＴは、多くの場合にＶ１〜Ｖ６信号の基準電圧として用いられており、そのため、信号をさらに処理するのに利用できる。
【００２２】
体の四肢で誘発される配線干渉(line interference)は、通常、ＷＣＴで一般的なものである。ＥＣＧプロセッサー２８は、後述するように、ＷＣＴのこの側面を、配線干渉周波数を測定するのに利用する。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態によるＥＣＧプロセッサー２８の要素を概略的に示すブロック図である。ＥＣＧプロセッサー２８は、任意の適当なオペレーティングシステムが動作する汎用コンピュータを含み、ＥＣＧ信号を入力するための適当な入力インターフェイス（不図示）を備え、かつ、後述する処理機能を実行するためのソフトウェアを備えてもよい。このソフトウェアは、たとえばネットワークを介して電子的形態でプロセッサーにダウンロードしてもよいし、光学的、磁気的、または、電子的記憶媒体のような実体のある媒体に保存してもよい。上記に代えて、または、上記に加えて、ＥＣＧプロセッサーは、プログラム可能なシグナルプロセッサーまたは専用ハードウェアのコントロールユニットのような特殊用途向け処理装置を含んでもよい。ＥＣＧプロセッサー２８の要素は、いくつかの別個の処理装置として実施してもよい。
【００２４】
本発明のある実施形態では、ａＶＲ信号のような未加工のＥＣＧ信号が電極２６から取得され、コンバーター４０でアナログ形式からデジタル形式に変換される。コンバーター４０は、ＷＣＴ信号のような平均信号をも取得し、そのデジタル出力を提供する。高いレベルの干渉除去を行うために、コンバーター４０のサンプリング周波数（ｆｓ）が配線周波数(line frequency)（ｆｉ）よりかなり高いことが望ましい。ある実施形態では、サンプリング周波数が８０００サンプル毎秒に設定される。
【００２５】
実施形態によっては、次にバンドパスフィルタ４２がＷＣＴ信号を処理し、配線干渉成分が含まれる範囲の信号成分を抽出する。典型的なバンドパス周波数範囲は、（−６ｄｂで）たとえば４５〜６５Ｈｚに設定される。バンドパスフィルタで処理がなされた信号は、次に、周波数計４４で処理される。周波数計４４は、配線干渉成分の周波数を求める。これは、バンドパスフィルタで処理された信号の電圧がゼロクロスを所定回数行うのに要する時間を計ることで求められる。一実施形態において、計数されるゼロクロスの回数は、１２０回、つまり６０サイクルに設定される。この計算は、所定帯域を通過した信号の二次導関数のゼロクロスを求めることで行うこともできる。６０サイクルにわたる平均配線干渉周波数は、ｆｉ＝６０ｆｓ／Ｎ６０，ａｖとして計算される。ここで、Ｎ６０，ａｖは、計数されたゼロクロスの回数である。本発明のある実施形態では、平均配線干渉周波数は、ＷＣＴから各デジタルサンプルを取得するときに、継続的に更新される。
【００２６】
コンバーター４０により取得された未処理ＥＣＧ信号からなるサンプルｘｎは、フレームバッファー４６に格納される。一部の実施形態では、フレームバッファー４６は、周波数計４４によって計算されたちょうど４周期分、つまり、Ｎ６０，ａｖ／１５個のサンプルのＥＣＧ信号を格納する。フレーム長は、処理時間を最小にすることと、後述する相関処理に十分な情報を与えることとの妥協として４周期に設定される。サンプルは、フレームバッファー４６からくし形フィルタ４８へ送られる。くし形フィルタ４８は、未加工信号の移動平均として実施される。ここで、平均は、平均配線干渉周波数の１サイクルにわたって取ったもの、つまり、Ｎ６０，ａｖ／６０サンプルにわたって取ったものである。移動平均は、Ｎ６０，ａｖ／６０期間の合計をＮ６０，ａｖ／６０の値で割ったものに等しい。
【００２７】
残差発生器５０は、未加工ＥＣＧ信号から移動平均を差し引いて、残差信号ｓｎを生成する。数学的には、以下のように、残差信号ｓｎは、未加工信号ｘｎから、１サイクルにわたるｘｎの平均（平均は、１サイクルにわたるｘｎの合計をＮ６０，ａｖ／６０で割ったものである）を引いたものに等しい：
【数１】
2008284352.tif 000003
【００２８】
残差信号ｓｎは、（たとえば周波数計４４で求めた）平均配線干渉周波数以上の周波数における未加工ＥＣＧ信号の成分からなる。ローパスフィルタ４８と残差信号発生器５０によって実施される処理は、配線周波数の高調波についてくり返し、これにより、各高調波ｍに対し、所定の高調波周波数以上の成分からなる高調波域残差信号(harmonic-bound residual signal)
2008284352.tif 000004
を生成することができる：
【数２】
2008284352.tif 000005
【００２９】
高調波域残差信号
2008284352.tif 000006
は、相関器５２に入力される。相関器５２は、高調波域残差信号における干渉信号成分(component interference signals)の振幅（Ａ）および位相変化（ψ）を求める。
2008284352.tif 000007
項は、一次干渉信号であり、第一高調波干渉信号としても知られている。第二高調波干渉信号は
2008284352.tif 000008
に対応しており、以下同様である。通常、いくつかの（３個から１５個の）高調波域残差信号が計算され、相関器５２に入力される。ＥＣＧプロセッサー２８の全ての要素による処理は、普通、リアルタイムで行われ、各干渉信号成分の振幅および位相変化の新しい値が、各ＥＣＧフレームが取得されたときに計算されるようにする。
【００３０】
相関器５２の動作は、以下のように理解できる。アナログ信号の場合、周波数ｆの干渉信号成分ｓを有する第一の信号ｘと、周波数ｆの余弦関数からなる第二の信号との間の相関は以下で与えられる：
【数３】
2008284352.tif 000009
同様に、ｘと、周波数ｆの正弦関数との間の相関は以下のように計算できる：
【数４】
2008284352.tif 000010
この二つの相関は、干渉信号ｓについて振幅と位相変化を計算するための連立方程式を与える：
【数５】
2008284352.tif 000011
【００３１】
離散的な信号の場合、振幅および位相変化についての上記の式は、任意の高調波ｍについて以下のように表される：
【数６】
2008284352.tif 000012
ここで、アナログ方程式におけるtにわたる積分は、ｎ個のサンプルの総和として表され、また、ｔはｎ／ｆｓと表される。
【００３２】
上記の総和は、Ｎ６０，ａｖ／１５個のサンプル分のフレームについて行われるが、このサンプル数は、各干渉信号成分の４周波数周期(frequency cycles)に等しい。このフレーム長は、システムで許される遅延により変わりうる。より大きなフレームを使えば、振幅および位相をより正確に決定できるが、より多くのサンプルを蓄積する必要があるため、出力の遅延が大きくなる。
【００３３】
干渉信号の高調波の振幅および位相変化が上記のように計算された後、アーチファクトプロセッサー５４は、振幅の値をそれが時間とともに変化する割合を制限するように変更することができる。制限は、二つの連続した振幅値の間で突然の変化がないように、または、干渉信号の振幅値と、振幅の移動平均との間で突然の変換がないように加えることができる。
【００３４】
上記の相関式（１）および（２）から、各高調波の振幅は、以下の式により計算される：
【数７】
2008284352.tif 000013
振幅の値の制限を定めるために、アーチファクトプロセッサー５４は、残差信号
2008284352.tif 000014
の正規化した二乗平均（ＲＭＳ）振幅
2008284352.tif 000015
を以下のように計算する：
【数８】
2008284352.tif 000016
【００３５】
実施形態によっては、予め定められた、ＲＭＳ振幅
2008284352.tif 000017
に基づいて経験的に定めた閾値と異なる、より大きい
2008284352.tif 000018
の所与値の場合、Ａ（ｍ）の値をＡ（ｍ）の直前の値に置き換える。この制限により、ＱＲＳ波(QRS complex)のピークのようなＥＣＧ信号のより高い周波数成分が干渉の評価精度に影響しないことが保証される。発明者は、閾値をＲＭＳ振幅
2008284352.tif 000019
の２１％に設定することで良い結果が得られることを見いだした。しかしながら、他の閾値を同様に使用することもできる。オプションとして、ＥＣＧモニター２４のユーザーが閾値を調整してもよい。
【００３６】
他の実施形態では、アーチファクトプロセッサー５４がＡ（ｍ）と、Ａ（ｍ）の直前の値との間の差を計算し、その二つの差が閾値、たとえば先行する値の１０％よりも大きい場合に、新しい値の代わりに直前の値を維持する。
【００３７】
アーチファクトプロセッサー５４により干渉信号の処理が行われた後、総計引き算モジュール５８が干渉信号の全ての高調波を合計し、その合計を未加工ＥＣＧ信号から引いて、雑音のないラインフィルタをかけた(line-filtered)ＥＣＧ信号ｙｎを与える：
【数９】
2008284352.tif 000020
ここで、ｍ＝１、２、．．．は、干渉信号の高調波の番号である。
【００３８】
雑音のないＥＣＧ信号は、次に、画面３０の表示を制御するディスプレードライバー６０に送ることができる。
【００３９】
図３Ａ〜３Ｄは、本発明の実施形態による、ＥＣＧプロセッサー２８による処理のさまざまな段階における信号を概略的に示す信号図である。図３Ａは、ａＶＲ信号のような未加工のＥＣＧ信号を示す。この信号の典型的な大きさは、増幅前で数ｍＶ以下である。この信号が相当の干渉成分を含むことが分かる。
【００４０】
未加工ＥＣＧ信号に誘発された干渉信号成分は、図２について前述した方法により分離される。残差発生器５０によって生成した残差信号は、その後の干渉信号成分の生成の前段階(precursor)である。残差信号の例が図３Ｂに示されている。この信号は干渉成分のみならず、ＥＣＧ信号の高周波成分も含んでいる。
【００４１】
相関器５２およびアーチファクトプロセッサー５４は、残差信号を処理して、配線干渉周波数の各高調波との相関をとった干渉信号を生成する。図３Cは、干渉信号の一例を示している。この干渉信号成分を未加工ＥＣＧ信号から引くと、図３Ｄに示されているように、ラインフィルタのかかかった信号が得られる。
【００４２】
上述した実施形態は、ＥＣＧ信号からの配線干渉を除去することに特に関連しているが、本発明の原理は、たとえばＥＥＧ、ＥＭＧなどのさまざまな生物医学的信号や、さまざまな電気的および光学的モニター信号の範囲からさまざまな種類の干渉を除去するのに応用することもできる。さらに、本発明の原理は、環境および産業における他の応用例について同様に応用することができる。
【００４３】
当然のことながら、上述した実施形態は例として言及したものであり、本発明は上記に具体的に示し、かつ、記載したものに限定されない。むしろ、本発明の範囲には、上記のさまざまな実施形態のコンビネーションおよびサブコンビネーションの両方が含まれ、加えて、上記の記載を読むことによって当業者が思いつくであろう変形例および変更例であって、従来技術に開示されていないものが含まれる。
【００４４】
〔実施の態様〕
（１）被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための方法において、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第一のＥＣＧ電極から平均信号をデジタル的にサンプリングすることと、
前記平均信号の平均干渉周波数を求めることと、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第二のＥＣＧ電極からの未加工ＥＣＧ信号をデジタル的にサンプリングし、バッファーに格納することと、
前記平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成するために前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることと、
前記残差信号に基づいて、前記平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに、前記平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算することと、
雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために、前記未加工ＥＣＧ信号から前記一次干渉信号および前記一つ以上の高調波干渉信号をデジタル的に差し引くことと、
を含む、方法。
【００４５】
（２）実施態様１に記載の方法において、
前記平均信号は、ウィルソン・セントラル・ターミナル(WCT)信号を含む、方法。
（３）実施態様１に記載の方法において、
前記一次干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第一振幅の変化に制限を加えること、
をさらに含む、方法。
（４）実施態様３に記載の方法において、
前記制限を加えることには、前記第一振幅を前記第一振幅に先行する値と等しい値に、前記第一振幅が前記先行する値に対して予め定められた率よりも大きく変化したと判断したことに応じて、設定することが含まれる、方法。
（５）実施態様３に記載の方法において、
前記制限を加えることには、前記残差信号の平均値を計算すること、および、前記平均値に基づいて閾値を計算すること、が含まれる、方法。
【００４６】
（６）実施態様３に記載の方法において、
前記第一の振幅における変化の前記制限は、第一の制限であり、
前記方法は、
前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第二振幅における変化に第二の制限を加えること、
をさらに含む、方法。
（７）実施態様１に記載の方法において、
前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけることは、前記未加工ＥＣＧ信号に移動平均フィルタをかけることを含み、
前記残差信号を生成することには、前記移動平均フィルタの出力を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くことが含まれる、方法。
（８）実施態様１に記載の方法において、
前記第一振幅および前記第一位相変化を計算することは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけること含む、方法。
（９）実施態様１に記載の方法において、
前記第二振幅および前記第二位相変化を計算することは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数の倍数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることを含む、方法。
【００４７】
（１０）被験者の心電図（ＥＣＧ）信号を監視するための装置において、
前記被験者に取り付けられた、少なくとも第一および第二のＥＣＧ電極を含む、複数のＥＣＧ電極と、
プロセッサーであって、少なくとも前記第一ＥＣＧ電極から平均信号をサンプリングし、前記平均信号の平均干渉周波数を求め、少なくとも前記第二ＥＣＧ電極から未加工ＥＣＧ信号をサンプリングしてバッファーに格納し、前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけて前記平均干渉周波数以上の周波数成分からなる残差信号を生成し、前記残差信号に基づいて、前記平均干渉周波数における一次干渉信号の第一振幅および第一位相変化、ならびに前記平均干渉周波数の各倍数における一つ以上の高調波干渉信号の第二振幅および第二位相変化を計算し、雑音のないＥＣＧ信号を生成、出力するために前記一次干渉信号および前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くように構成された、プロセッサーと、
を備える、装置。
【００４８】
（１１）実施態様１０に記載の装置において、
前記平均信号がウィルソン・セントラル・ターミナル（ＷＣＴ）を含む、装置。
（１２）実施態様１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記一次干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第一振幅における変化に制限を加えるように構成されている、装置。
（１３）実施態様１２に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記第一振幅を前記第一振幅に先行する値と等しい値に、前記第一振幅が前記先行する値に対して予め定められた率よりも大きく変化したと判断したことに応じて、設定することにより前記制限を加えるように構成されている、装置。
（１４）実施態様１２に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号の平均値を計算することにより、かつ、前記平均値に基づいて閾値を計算することにより前記制限を加えるように構成されている、装置。
【００４９】
（１５）実施態様１２に記載の装置において、
前記第一振幅の変化に対する前記制限は、第一の制限であり、
前記プロセッサーは、前記一つ以上の高調波干渉信号を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引く前に、前記第二振幅の変化に第二の制限を加えるように構成されている、装置。
（１６）実施態様１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記未加工ＥＣＧ信号に移動平均フィルタをかけることにより前記未加工ＥＣＧ信号にフィルタをかけるように構成されており、
前記プロセッサーは、前記移動平均フィルタの出力を前記未加工ＥＣＧ信号から差し引くことにより前記残差信号を生成するように構成されている、装置。
【００５０】
（１７）実施態様１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることにより、前記第一振幅および前記第一位相変化を計算するように構成されている、装置。
（１８）実施態様１０に記載の装置において、
前記プロセッサーは、前記残差信号と、前記平均干渉周波数の倍数に等しい周波数を有する周期関数との相関を見つけることにより、前記第二振幅および前記第二位相変化を計算するように構成されている、装置。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態によるＥＣＧ信号を監視するためのシステムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるＥＣＧプロセッサーの詳細を概略的に示すブロック図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による処理のある段階におけるＥＣＧ信号を概略的に示す信号図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による処理のある段階におけるＥＣＧ信号を概略的に示す信号図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による処理のある段階におけるＥＣＧ信号を概略的に示す信号図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態による処理のある段階におけるＥＣＧ信号を概略的に示す信号図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【外国語明細書】
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