(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーティファクト信号と共存する可能性がある、潜在的に患者のECG信号から生じる、差動モード信号を、入力信号が含んでいるような環境内で前記入力信号を検出する装置において、入力信号を解析し、入力信号を使用できるかどうかを判定するために、入力信号を解析する方法であって、この方法のステップが、
（Ａ）信号を装置に入力することと、
（Ｂ）差動モード信号と同相モード信号との既知関数を基にして入力信号を中間信号に分離することと、
（Ｃ）存在するアーティファクト信号の量に従って差動モード信号データの既知関数を基にして中間信号を解析するかどうかを判定することと、
を備える、入力信号を解析し、入力信号を使用できるかどうかを判定するために、入
力信号を解析する方法。
【請求項２】
請求の範囲１記載の方法であって、ステップ（Ｃ）は、
（Ｃ）（ｉ）中間信号を相互相関して相関値を生ずることと、
（Ｃ）（ｉｉ）ステップ（Ｃ）（ｉ）で発生された相関値に従って差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析するかどうかを判定することと、
を更に備える方法。
【請求項３】
請求の範囲２記載の方法であって、ステップ（Ｃ）（ｉｉ）は、
（Ｃ）（ｉｉ）（ａ）ステップ（Ｃ）（ｉ）で発生された相互相関値を所定のしきい値と比較することと、
（Ｃ）（ｉｉ）（ｂ）ステップ（Ｃ）（ｉｉ）（ａ）における比較が好ましければ、差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析することと、
を更に備える方法。
【請求項４】
同相モード信号と共存する可能性がある差動モード信号を入力信号が含んでいるような環境内で前記入力信号を検出する装置において、入力信号を解析
し、入力信号を使用できるかどうかを判定するために入力信号を解析する方法で
あって、この方法のステップが、
（Ａ）信号を装置に入力することと、
（Ｂ）差動モード信号と同相モード信号との既知関数を基にして入力信号を第１の中間信号と第２の中間信号に分離することと、
（Ｃ）同相モード信号の既知関数を基にして第１の中間信号を解析して同相モード信号値を発生することと、
（Ｄ）ステップ（Ｃ）で発生された同相モード信号値に従って差動モード信号の既知関数を基にして第２の中間信号を解析するかどうかを判定することと、
を備える入力信号を解析し、入力信号を使用できるかどうかを判定するために入
力信号を解析する方法。
【請求項５】
請求の範囲４記載の方法であって、ステップ（Ｄ）は、
（Ｄ）（ｉ）ステップ（Ｃ）で発生された同相モード信号値を所定のしきい値と比較することと、
（Ｄ）（ｉｉ）ステップ（Ｄ）（ｉ）における比較が好ましければ、差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析することと、
を更に備える方法。
【請求項６】
請求の範囲１記載の方法であって、ステップ（Ｂ）は、
同相モード信号のみの既知関数である第１の中間信号と、差動モード信号および同相モード信号の既知関数である第２の中間信号とに入力信号を分離すること
、
を更に備える方法。
【請求項７】
アーティファクト信号と共存する可能性がある差動モード信号を入力信号が含んでいるような環境内で前記入力信号を検出する装置であって、
前記入力信号を入力する手段と、
前記差動モード信号と前記同相モード信号との既知関数を基にして前記入力信号を中間信号に分離する手段と、
存在するアーティファクト信号の量に従って差動モード信号データの既知関数を基にして中間信号を解析するかどうかを判定する手段と、
を備える、アーティファクト信号と共存する可能性がある差動モード信号を入力
信号が含んでいるような環境内で前記入力信号を検出する装置。
【請求項８】
請求の範囲７記載の装置であって、判定する前記手段は、
中間信号を相互相関して相関値を生ずる手段と、
前記相互相関値に従って差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析するかどうかを判定する手段と、
を更に備える装置。
【請求項９】
請求の範囲８記載の装置であって、前記相互相関値に従って差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析するかどうかを判定する手段は、
発生された前記相関値を所定のしきい値と比較する手段と、
前記比較手段により行われた比較が好ましければ、差動モード信号の既知関数を基にして前記中間信号を解析する手段と、
を更に備える装置。
【請求項１０】
請求の範囲７記載の装置であって、前記判定手段は、
同相モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析して同相モード信号値を生ずる手段と、
前記同相モード信号値に従って差動モード信号の既知関数を基にして前記中間信号を解析するかどうかを判定する手段と、
を更に備える装置。
【請求項１１】
請求の範囲１０記載の装置であって、前記同相モード信号値に従って差動モード信号の既知関数を基にして前記中間信号を解析するかどうかを判定す
る手段は、
前記差動モード信号値を所定のしきい値と比較する手段と、
前記比較手段により行われた比較が好ましければ、差動モード信号の既知関数を基にして中間信号を解析する手段と、
を更に備える装置。
【請求項１２】
患者のＥＣＧから潜在的に生じ、アーティファクト信号としての同相モード信号と共存する可能性がある差動モード信号を入力信号が含んでいるような環境内で前記入力信号を検出する装置としてECGアナライザにおいて、
入力信号を解析し、差動モード信号を正確に診断するため入力信号を使用できるかどうかを判定するために入力信号を解析する方法であって、この方法のステップが、
（Ａ）１つの信号を装置に入力することと、
（Ｂ）差動モード信号と同相モード信号との既知関数を基にして入力信号を中間信号に分離して、その入力信号中に存在するアーティファクト信号の量を判定することと、
（Ｃ）入力信号中に存在するアーティファクト信号の量に従って適切な動作を決定することと、
を備える、入力信号を解析し、その解析を基にして適切な動作を決定する方法。
【請求項１３】
請求の範囲１２記載の方法であって、ステップ（Ｃ）の前記適切な動作は、
差動モード信号データの既知関数を基にして中間信号を解析すること、
を更に備える方法。
【請求項１４】
請求の範囲１２記載の方法であって、ステップ（Ｃ）の前記適切な動作は、
入力信号中に存在する同相モード信号の特性と差動モード信号の特性とを基にして患者の心臓細動を除去するかどうかを判定すること、
を更に備える方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般に、差動モード信号検出器に入力されるアーティファクト信号を検出するための方法および装置に関するものであり、特に入力信号のアーティファクトによるくずれ量を決定するために、全入力信号から分離された、同相モード信号を使用するための方法および装置に関するものである。
発明の背景
差動モード信号のモニタに主として関与させられている計測装置に同相モード信号が存在することは普通の現象である。差動モード信号分析器の典型的な例が心電図（「ＥＣＧ」）モニタ装置または細動除去装置を含む。心臓により発生された電気信号がそれらの装置の電極の間に差動信号を誘起するように、それらの電極を患者の胴の上に置くと有利である。それらの差動モード信号は、患者の心臓の状態（たとえば、正常な拍動パターン対心室細動）について正確な指示を診察者に与えるから興味のあるものである。
この技術で周知のように、同相モード信号（すなわち、両方の電極に同時に現れる、大きさ、周波数、および位相が本質的に等しい信号）が、対象とする差動モード信号（すなわち、心臓により発生されたもの）に重畳され、かつ、時には、装置により差動モード信号自体に変換される。同じ譲り受け人に譲渡されて、同日に出願された特許出願Ｓｅｒ．Ｎｏ．０８／３９８，３７７（Ｌｅｙｄｅ  他により１９９５年３月３日に出願された特許出願（「差動信号検出器における同相モード信号および回路障害検出（ＣＯＭＭＯＮ  ＭＯＤＥ  ＳＩＧＮＡＬ  ＡＮＤ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＡＵＬＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＩＮ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＳＩＧＮＡＬ  ＤＥＴＥＣＴＯＲＳ）」という名称のもので、参照することによりここに含める）に記載されているように、この変換で対象とする差動モード信号が最終的にくずれさせられることがあり、細動除去器の場合には、患者の心臓の真の状態について潜在的に有害な誤診を生じさせることがある。
誤診の可能性によって潜在的に重大な結果がもたらされるから、同相モード変換の問題を取り扱うためにいくつかの試みが行われている。それらの努力は、全般的に見て、同相モード信号の除去または抑制に関するものであった。同相モード信号を減少することにより、複合信号に対するそれらの信号の影響の寄与も同様に減少させられる。
同相モード信号の減少はいくつかの形態を取ってきている。第１の一般的な方法は容量の減少である。この技術で周知のように、同相モード電圧が、患者と、装置と、同相モード電圧との間のループの周囲の全インピーダンスに逆比例する同相モード電流を誘導する。同相モード電流を減少させるためには、装置と、外界へのそれのケーブルとの間の容量を最小にすることにより、このインピーダンスをできるだけ大きくする。
しかし、容量を最小にすることには限界がある。回路および配線はある最小の物理的面積を占め、容量はそれらの回路から外部の基準までの距離を増すことによって減少できるだけである。外部基準は大地、または計器の外の物体とすることができ、あるいは、同じ装置内部の異なる電位基準を持つ他の物体とすることさえもできる。
たとえば、多くの医用機器は、安全の理由から患者に接続されている「分離された」回路を維持している。それらの回路は、電気的な障害を受ける充電コンデンサを減少するために、他の基準に電気的に接続されていない局部的な電位基準を維持する。それらの場合には、そのような「分離された」回路に対する容量を減少するということは、計測器内部で分離されている回路と、計測器の他の部分との間、計測器の外囲器との間、または外界内の物体との間の間隔を最大にしなければならないことを意味する。しかし、計測器の物理的寸法を制限することも重要であ。そうすると、同相モード電流を制限する手段として、利用できる間隔を増すことが実際的な制約を課すことになる。
同相モード電流を減少するための第２の大きな努力は遮蔽である。この場合には、遮蔽は、電磁界が計測器および配線の内部に入ることを阻止するために使用される、金属外囲器などの等電位面である。そのような電磁界は、たとえば、電源線、無線送信機、または近くの動いている帯電物体から生ずることがあり、それが遭遇する回路中に同相モード電流を誘導することがある。
しかし、計測器の遮蔽は患者−大きい同相モード結合源−を含まない。したがって、計測装置を遮蔽しても電極接続部における大きい同相モード源の発現を阻止することはなく、その後では同相モード−差動モード変換が抑制なしに進行する。実際に、遮蔽を行うと計測器のアースと大地のアースとの間の容量が増大して事態を悪化させることがあり、そのために同相モード電流が流れることが容易になる。
遮蔽が不適切であることに緊密に合わせて、第３の同相モード信号減少方法は、余分の電極を使用することである。ある装置では、同相モード電流を差動電極のリードの周囲に分流させようとして、第３の電極を患者に取り付け、計測器の電位基準に接続する。不幸なことに、この第３の電極もそれ自身の直列インピーダンスを持つ。したがって、同相モード電流は差動入力リードと第３の電極接続部との間に分かれる。この結果として差動入力リードにおける同相モード電流が減少する−ただし無くなることはない。また、第３の電極を付加すると、２つの患者電極のみを最小限要する回路が複雑になる。
同相モード信号を減少する第４の方法は濾波である。とくに低い周波数（たとえば、１Ｈｚ以下）において、または電源線周波数においては、ある同相モード信号はＥＣＧ信号のために望ましい正常な通過帯域（通常は１ないし４０Ｈｚの間）の外に存在し、したがって、通過帯域濾波により複合信号を多少改善できる。しかし、同相モード・アーティファクトとＥＣＧ信号とにおけるエネルギーの多くはスペクトラムの同じ部分を占める。そのために、全ての同相モード信号を除去しようとする試みが無駄にされる。患者の処置において遭遇する時間的に変化する電磁界の多くは正常なＥＣＧ通過帯域に入り、とくに混同するような時間特性を持つ。
上記のように、同相モード信号の存在に対処するそれらの上記方法のいずれも、変換された同相モード信号の差動モード信号への影響を完全には解消しない。したがって、誤診の可能性はいぜんとして非常に現実的で、それら上記抑制技術を試みた後でさえも可能性が非常にある。
したがって、同相モード信号の抑制を試みた後でも、それらの信号の影響に効果的に対処する方法に対する需要がある。更に詳しくいえば、患者の状態についての重大な誤診の可能性を避けるために複合信号を解析する必要がある。
発明の概要
本発明のその他の特徴および利点は好適な実施例についての以下の説明と、請求の範囲とから明らかであろう。
本発明は、符号入力信号を解析し、複合信号中の同相モード信号の影響が許容できないほど高い、すなわち、対象とする差動モード信号の正確な診断を不可能にする、かどうかを判定する新規な方法および装置である。
ここで請求する方法のステップは、最初に、複合信号入力を、対象とする差動モード信号および同相モード信号の既知関数である中間信号に分離することである。
本発明の一実施例においては、中間信号を相互相関させて、中間信号の間の相関を表すものを発生する。その後でその表すものをしきい値と比較する。その比較が好ましいものであるならば、データはくずれさせられていないと推定され、差動モード信号を表す信号（すなわち、複合信号、または差動モード信号の既知関数のいずれか）の解析を続行する。さもなければ、データはくずれさせられたと推定され、信号データの解析は禁止される。
他の実施例では、同相モード信号を表す中間信号自体をしきい値と比較する。その際には、差動モード信号を表す中間信号との最初の相互相関は行わない。比較が好ましければ、くずれの可能性が小さく、中間信号または差動モード信号の解析を続行する。さもなければ、くずれの可能性が大きすぎるとみなされ、信号データの解析は禁止される。
中間データ信号は、ここで開示し、およびＬｅｙｄｅ他による、ここに含めた上記出願に開示されている新規な差動増幅器回路を使用することから得られる。その後で２つの中間データ信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタル化して、マイクロプロセッサに入力して更に処理する。
マイクロプロセッサはデジタルデータを正規化し、ここで指定する相互相関関数に従ってデータを相互相関する。その結果としての相互相関値は、発見的学習風にいえば、信号中に存在する同相モードくずれの量を定量的に表すものである。
次に、相互相関値を経験により得たしきい値と比較する。相互相関値がしきい値より小さければ、入力信号データは比較的くずれされないと推定され、入力データの評価を続行して、患者が筋線維の細動を起こしているかどうかを判定する。さもなければ、入力データはくずれされたと推定され、装置はそのデータに対して何の操作も行わない。
本発明の１つの利点は、従来技術では完全には解消できない、残っている同相モード信号が抽出されて、入力信号中に存在する変換された同相モードのくずれの量についての貴重なデータを提供することである。くずれ度が高いと判定されたならば、現在まで集められた信号データを棄てることができる。その後で、くずれ量がしきい値量より小さい時のみデータ評価を再開する。
他の利点は、装置のオペレータがくずれ状態を評価でき、装置に導入される同相モード信号の量を減少するためにどのステップを取るべきかについて、装置により助言されることである。
本発明を完全に理解するために、本発明の好適な実施例についての以下の詳細な説明と添付図面をここで参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図はここで請求する発明に従って製作した信号検出器の高レベルブロック図である。
第２図は差動モード入力信号と同相モード入力信号とのうち、検出器の後の部分で使用できる部分を分離する入力増幅器の簡単にした回路図である。
第３図は第２図に示した入力増幅器のより詳細な回路図である。
第４図は十分な量の同相モード信号が存在し、かつ入力リードにインピーダンスの不整合がある場合の、第２図および第３図に示す入力増幅器による入力信号の処理を示す。
第５図は第４図におけるのと同じ同相モード信号が存在するが、インピーダンスの不整合はない場合における入力信号の処理を示す。
第６図は同相モード信号が比較的存在しないが、インピーダンスの不整合がある場合における入力信号の処理を示す。
第７図は中間信号データを第８図に示すやり方で処理するマイクロプロセッサ装置の拡張したブロック図である。
第９図はマイクロプロセッサ装置が行う中間データの処理の詳細を示す流れ図である。
発明の詳細な説明
ここで請求している発明に従って製作された細動除去装置１０の高レベルブロック図を示す第１図を参照する。細動除去装置１０は電極１６と１８により患者１２に接続される。電極１６と１８は、差動モード信号Ｖｅｃｇを出力する心臓１４の近くに置くと有利である。電極１６と１８にはそれぞれインピーダンス２０と２２が含まれる。それらのインピーダンス２０、２２をそれぞれ概略的にＺ１、Ｚ２で表す。
この技術で周知のように、同相モード信号は多くの源から生ずることがある。そのような源の１つ２６（Ｖｃｍ）が、第１図で大地のアース２４から患者１２とリード１６、１８、細動除去装置１０とを通って、漂遊容量３０（Ｃｉｎｓ）を通じて大地アース２４へ戻る経路を流れる同相モード電流２８（Ｉｃｍ（ｔ））を誘導する。Ｉｃｍ（ｔ）などの同相モード電流は、心臓により発生された差動モード信号と共存する（およびそれに重畳される）。
それらの重畳された同相モード信号は差動モード信号と共に、電極１６と１８を介して差動および同相モード増幅器ブロック３２に入力される。典型的な増幅器では、ある量の同相モード信号が差動モード信号に変換されて、差動モード信号として出力端子へ送られる。それらの典型的な増幅装置では、変換された同相モード信号が増幅器の出力を支配することがあり、対象とする差動モード信号を誤診する可能性が存在する。
ここで請求している増幅器は変換された同相モード信号の存在を出力から完全に無くすことはないが、ここで請求している装置は入力信号を、差動モード信号と同相モード信号との既知関数である２つの中間信号３４、３６に分離する。
入力信号をそれら２つの中間信号に分離する、そのような適当な増幅器ブロック３２の簡単にした配線図を第２図に示す。増幅器ブロック３２は、利得がほぼ１である（すなわち、Ｇ＝１）単位増幅器７０を有する。増幅器７０は、差動モード入力信号と同相モード入力信号を供給する患者１２から来る入力電極に接続される。
差動モード入力信号に関しては、そのような差動モード信号に対するインピーダンスを高くするために、入力インピーダンス素子７２が正帰還を行うことを示すことができる（これは上記のＬｅｙｅｄ他の含めた出願にも示されている）。また、単位増幅器７０の中間信号３６は、適当に濾波した（第３図に示すフィルタ９３）後のＶｐｒｏｂｅは、入力差動モード信号、Ｖｅｃｇ、と同相モード信号、Ｖｃｍ、との関数であることも示すことができる。実際には、中間信号３６は通常は患者のＥＣＧ信号により占められているが、たまには、この出力は変換された同相モードアーティファクトによりくずれさせられるようになって、差動モード信号成分の正確な診断が可能でない。
演算増幅器８０の出力については、Ｖｐｒｏｂｅの適当な濾波（第３図に示すフィルタ９３）の後では、線３４における電圧は約Ｉｃｍ／２×Ｒｔｉである−これは完全に同相モード信号の関数である。
第３図は第２図に示す簡単にした回路の一層詳細な電気回路図である。同じ部品には同じ番号をつけている。第３図は例としての部品値と部品の名称をつけた増幅器ブロック３２の現在の実施例であるが、本発明は部品の任意の特定の値や特定の名称に限定すべきでないことが分かるであろう。本発明は第３図に示す特定の回路構成にとくに限定すべきでない−本発明のためには、入力信号を差動モード信号と同相モード信号との既知関数である中間信号に分離する方法であれば、どのようなものでも十分である。
装置１０の「フロントエンド」（「フロントエンド」は電極と、増幅器ブロック３２と、電極をブロック３２に接続するケーブルとを含む）部分１０８の機能をより良く説明するために、第４図、第５図および第６図は、差動モード入力信号１００と同相モード入力信号１０２との例に応答して行われる、フロントエンド１０８の機能動作を示す。第４図では、２つの電極の間にインピーダンスの不整合が存在するものと仮定する。ここに、Ｚ１はＺ２よりはるかに大きい。インピーダンス不整合は、１つの電極が患者の胴の上に不適切に置かれたということを含めたいくつかの理由から起きることがある。この技術で周知のように、そのようなインピーダンス不整合で、増幅器ブロック３２の出力中の変換された同相モード信号の量が増加する。
第４図からわかるように、ＥＣＧ信号１００は正常であが、かなり強い同相モード電流１０２と共存している。フロントエンド１０８は線３４における同相モード信号１０４を分離するが、変換された同相モード信号は比較的大きいから、線３６における第２の中間出力１０６が大きいくずれた部分を含む。そのような場合には、信号１０６を細動状態にある心臓と誤診することが有り得る。しかし、以下で非常に詳しく説明するように、中間出力１０４が強い同相モード信号を表していること、くずれおよび誤診の可能性が存在することに本発明は注目し、そのような誤診を基にして行われるどのような処置（たとえば、心臓の鼓動が正常なパラメータ以内にある患者にショックを与える）も阻止する。
差動モード信号の同相モードくずれの可能性と、くずれの実際の存在とを区別することが重要であることがわかるであろう。ある状況の下では大きい信号くずれを生じさせる高い同相モード電流が存在し得るが、それらの電流は、より理想的な条件の下では、望ましくない影響を実際にはほとんど及ぼさないことがある。くずれの可能性のみが検出された時に重要なＥＣＧ情報の解析を単に中断すると、貧困な患者の治療の給付を不必要に妨げることになるかもしれない。そのようなくずれが実際に存在することが検出された時のみ解析を中止することが、ここで請求している発明の重要な特徴である。
第５図は、第４図に示されているものと同じ差動モード入力信号と同相モード入力信号に直面している同じフロントエンド回路１０８を示す。しかし、この場合には、両方の電極インピーダンスは、幸運にも、ほぼ等しい。そのために、同相モード−差動モード変換の機会は減少する。したがって、同相モード信号１０４が第４図に示す例から減少させられないとしても、差動信号１０６に及ぼすそれの実際の影響は顕著ではない。差動モード信号１０６中に反映された同相モード信号１０４の低い割合を基にして、ここで請求している装置は、差動モード信号におけるくずれが小さいと適切に結論するかもしれない。したがって、中間信号３６は患者の心臓から生ずる差動モード信号の正確な表現である。
第６図は比較的小さい同相モード信号と共存している正常なＥＣＧ信号のフロントエンド処理を示す−この場合は電極インピーダンスは第４図におけるように再び不整合である。図からわかるように、入力同相モード信号は最初は小さいから、変換された同相モード信号も小さい。また、第５図からわかるように、ここで請求している装置は、差動モード信号のくずれの程度が小さいと正しく結論するかもしれない。したがって、中間出力３６は患者の差動ＥＣＧ信号の正確な指示である。
第１図に戻って、２つの中間信号３４と３６が一度発生されると、それらはＡ／Ｄ変換器３８によりデジタル的に標本化され、デジタル信号４０と４２がそれぞれ発生される。本発明の目的のために、入力信号を捕らえるために十分な速さおよび分解能を持つ市販のＡ／Ｄ変換器であればどれでも使用できることがわかるであろう。
また、入力信号を取り扱う他の実施例が本発明の目的に十分であることを理解すべきでもある。たとえば、別々のアナログ−デジタル変換器により信号源３４、３６をデジタル化できる。デジタル化された信号を用途に適した集積回路（ＡＳＩＣ）または商用デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路により処理してから、マイクロプロセッサ装置の他の素子へ送ることができる。その送る経路は、この技術で周知の、直列情報バスまたは並列情報バスに沿わせることができる。たとえば、ＡＳＩＣチップは、マイクロプロセッサからオフロード計算（ｏｆｆ−ｌｏａｄ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ）を行うためにデジタル濾波を実行できる。
それらの信号はマイクロコンピュータ装置４４へ送られ、そのマイクロコンピュータでデジタル的に高域濾波または低域濾波され（この技術で知られている標準法により）、データアレイ、Ｖ１（ｎ）およびＶ２（ｍ）、に蓄積される。１つの現在の実施例では、Ｖ１（ｎ）とＶ２（ｍ）は両方とも標本化されるデータアレイであって、アレイの各素子は１６ビットの符号付き整数として表される。１６ビットの符号付き整数として、各標本データの値の範囲は、Ｖ１（ｎ）の素子に対しては＋／−１．０マイクロアンペア、Ｖ２（ｍ）の素子に対しては＋／−７５ミリボルトである。Ｖ１（ｎ）の分解能は約５００ピコアンペア、Ｖ１（ｍ）に対しては２．５マイクロボルトである。Ｖ１（ｎ）は２．５ないし１２ヘルツのデータ通過帯域を表し、Ｖ２（ｍ）は０．３ないし２０ヘルツのデータ通過帯域を表す。
この実施例では各アレイは標本化したデータを４．５秒まで蓄積する。Ｖ１は５０ヘルツで標本化され、Ｖ２は１００ヘルツで標本化されるから、Ｖ１（ｎ）は４．５秒全体では２２５個の標本の蓄積されたアレイであり、Ｖ２（ｍ）は４５０個の標本の蓄積されたアレイである。Ｖ２がＶ１の標本化率の２倍で標本化される主な理由は、Ｖ２（ｍ）のショックあり／ショックなし解析が、下記のように相互相関よりも高い標本化分解能を要することである。
マイクロコンピュータ装置４４の実施例の高レベルブロック図を第７図に示す。マイクロコンピュータ装置４４はＩ／Ｏ線４０ａ、４２ａと、マイクロプロセッサ１１０と、マイクロプロセッサ１１０の動作を指令するソフトウエア１１４を記憶する読出し専用メモリ１１２（ＲＯＭ）と、ランダム・アクセス・メモリ１１６（ＲＡＭ）と、他のＩ／Ｏ線１１８とを有する。
デジタル信号４０と４２がＩ／Ｏ線４０ａ、４２ａをそれぞれ通じてマイクロプロセッサ１１０に入力される。ソフトウエア１１４のもとに動作しているマイクロプロセッサ１１０は、それらのデジタル信号４０と４２をそれぞれデータアレイＶ１（ｎ）、Ｖ２（ｍ）としてＲＡＭ１１６に蓄積する。以下で説明するように、それらのデータアレイはマイクロプロセッサ１１０により解析され、その解析に応答してマイクロプロセッサ１１０によりある動作が行われる。
マイクロコンピュータ装置５４がそれらの動作のための命令を送るため、またはユーザーオペレータに対してインタフェースするために他のＩ／Ｏ線１１８が設けられる。たとえば、第１図で、オペレータ制御器４８（キーボード、スイッチパネル、またはその他のインタフェース手段など）、表示装置５０、およびラジオ／スピーカ装置５２がユーザーインタフェースの手段として設けられる。また、細動除去器５４から患者１２へ救命ショックを供給できるようにするために、マイクロプロセッサ４４から細動除去器５４まで可能化線、５３、が設けられる。極めて大量の信号くずれが存在しないことを知った後で、患者の差動モード入力信号が心室細動の状態に結び付いていることを入力信号データの解析が示した後で、その可能化信号は発生される。細動除去の治療中は、患者に接続するためにスイッチ５６は細動除去器５４により閉じられる。患者信号の解析中は、患者からの入力信号に不必要な負荷を掛けることを避けるためにスイッチ５６は開かれたままにされる。
マイクロプロセッサ装置４４を第７図に全体的に示しているが、装置４４は市場で容易に入手できるハードウェア部品から製作できることがわかるであろう。たとえば、本発明の目的のために、マイクロプロセッサ１１０をモトローラ６８ＨＣ１６ファミリイのプロセッサの１つ、またはインテルｘ８６マイクロプロセッサファミリイの１つとすることができる。また、デジタルデータと制御ソフトウエアを格納するために、十分なＲＡＭおよびＲＯＭ記憶装置を設けなければならない。
第７図は、本発明の目的に十分であるマイクロプロセッサ装置の単なる一実施例であることもわかるであろう。同じ量の機能性（たとえば、ＲＯＭの変わりにＲＡＭおよびその他の記憶装置に制御ソフトウエアを格納する）を提供する他の装置を設計することが当業者には周知である。したがって、本発明はここで開示する特定の実施例に限定すべきでない。
ここで、デジタルデータ（すなわち、標本データアレイＶ１（ｎ）とＶ２（ｍ））をどのようにして処理するかについて説明する。第８図は処理を示す流れ図である。ブロック１２０および１２２では、標本データアレイＶ１（ｎ）とＶ２（ｍ）の要素がＲＡＭ１１６から並列または直列に要素ごとに読出される。Ｖ２（ｍ）の各要素をブロック１２４で半分だけダウン標本化してＶ１（ｎ）の標本化率に一致させて、新しいアレイＶ２（ｎ）の要素を生ずる。
その次に、ブロック１２６および１２８でＶ１（ｎ）とＶ２（ｎ）との各要素の振幅を正規化する。これは、アレイＶ１（ｎ）とＶ２（ｎ）中の最大値と最小値を探し、最大値と最小値の差で各要素を除すことによって行う。その結果は両方のアレイに対して−１ないし＋１の範囲で正規化された要素である。正規化により２つの新しいアレイ−それぞれＶＮ１（ｎ）とＶＮ２（ｎ）が得られる。あるいは、この技術で周知のように、アレイＶ１（ｎ）とＶ２（ｎ）のピーク自己相関値がおのおの１であるように、Ｖ１（ｎ）とＶ２（ｎ）を換算することにより行うことができる。
その後で、ブロック１３０でそれらの正規化された値を下の方程式で与えられるように相互相関する。
Φ＝Σ［ＶN1（ｎ）］・［ＶN2（ｎ−τ）］          １
ここに、Ｔはアレイの長さ、τはΦを最大にする時間の変遷である。それらのアレイが基礎を置く２つの入力信号の相対位相のどのような可変性に対しても調整するために、この時間の変遷、τ、は選択される。τは通常は、濾波処理に起因する所定の信号時間オフセットを基にした固定された数である。あるいは、Φをτの繰り返される値に対して決定でき、その後で最大値（すなわち、最高の相関）が選択される。
相互相関値、Φ、は２つの信号３４と３６（すなわち、それぞれＶｉｃｍとＶｄｉｆ）の間の類似性を定量的に表すものである。実際に、それら２つの信号が同一であれば、相互相関値は最大にされる事を示すことができる。式１で与えられる相互相関関数は当業者に知られている多くの可能な関数のただ１つであることを理解すべきである。同相モード信号入力の量と全複合信号入力との間の相関の「良さ」を基にして値を得るものであれば、他のどのような関数でも十分である。したがって、本発明を上記相関関数の使用に限定されるものであると解してはならない。
前記したように、高い相互相関値は、発見的学習法的にいえば、入力信号、Ｖｄｉｆ、が他の入力信号、Ｖｉｃｍより劣っていることを意味する。その場合には、差動モード信号は同相モード信号によって非常に大きくくずれさせられているために、患者の心臓の状態について正確な解析を行うことはできない。したがって、データがあまりくずれていると、このデータに従って事を行うよりそのデータを無視する方が良い。
この発見的学習法はしきい値、ｋ、で実現される。ブロック１３２でこのしきい値ｋと相互相関値、Φ、との比較を行う。Φ＜ｋであれば、差動モード信号データ（Ｖ２（ｍ）により表される）は同相モード信号データにより不当にくずされるようなことはない。その場合には、比較は好ましく、装置はブロック１３６でＶ２（ｍ）データの解析を続ける。患者の心臓が細動の状態にあることをＶ２（ｍ）のデータが示唆したようであるとすると、マイクロ処理装置４４は救命ショックを施すことをユーザーに推奨できる。
他方、Φ＞＝ｋであれば、差動モード信号データはくずれ過ぎていて、どのような値のものにもならないようである。その場合には、マイクロコンピュータ装置４４はブロック１３４でデータの解析を禁止し、その後でデータを棄てることができる。マイクロコンピュータ装置４４は、同相モード信号の既知の源であるどのような潜在的な状況も修正することを（たとえば、表示装置またはオーディオ／ビジュアル装置により）ユーザーに助言できる。たとえば、装置４４は患者の近くを動くことを停止すること、電極ケーブルを振ることを停止すること、等々をユーザーに求めることができる。装置１０は、条件Φ＜ｋ、が満たされるまでデータを連続してモニタする。その後で、ブロック１３６に記す動作を行うことができる。
変化する量の同相モード信号および差動モード信号を持つ一連の試行錯誤実験を当業者が行うことにより、しきい値、ｋ、は誰でも決定できることがわかるであろう。シミュレートした心臓および細動信号データを、同相モード信号存在の種々の条件の下で装置に供給できる。そのような発見的学習値を見付けるこの方法およびその他の方法は当業者にとって周知である。
同様に、本発明の目的のためにｋのいくつかの異なる値を採用できることも理解すべきである。たとえば、不全収縮などの、ある種の心臓信号は他のより大きい信号よりもくずれ易いことがある。小さい振幅のＥＣＧ信号に遭遇したとすると、ここで請求している装置はｋの修正した値を用いてくずれが存在するかどうかを判定できる。
他の実施例では、差動モードデータがくずれる可能性が存在するかどうかを判定するために同相モード信号を独立に使用できる。この実施例では、差動モードデータチャネルと直接比較することなしに、同相モード信号データ３４自体を解析できる。たとえば、同相モードデータセット１０４を大きさで解析できる。データセット１０４の大きさが小さければ、くずれの可能性が低く、差動モードデータがくずれていないと推定できる。しかし、同相モードデータがあるしきい値を超えたとすると、差動データは潜在的にくずされているから、棄てることができる。この実施例は簡単なことが利点であるが、実際に大きくくずれていない差動モードデータを、前記実施例よりも頻繁に棄てさせることができる。
他の実施例では、患者の細動を除去するかどうかの判定を行うために、同相モード信号データを用いて差動モード信号（すなわち、ＥＣＧデータ信号）の解析を直接強化できる。本発明のために上で述べたように、差動モードデータがくずれ過ぎているために正確に解析できないかどうかを判定するために、他の実施例は同相モードデータを使用している。たとえば、差動データがくずれ過ぎていて解析できないかどうかをまず判定し、それに続いて、データがくずれていなければ差動データのみの解析を行う、という順次判定列として以前の実施例を説明した。
したがって、この別の実施例では、同相モードデータおよび差動モードデータを両方同時に用いて患者の細動を除去するかどうかを行う。たとえば、チャネル３４と３６を多変化パターン分類器への入力としてこの技術で知られているやり方で使用して、細動除去の判定を下すことができる。
以上、計装装置において同相モード信号を検出および使用する、求めた諸目的および諸利点を満たす、新規な方法を示し、説明した。しかし、上記のように、本発明の多くの変更、修正、変形およびその他の使用及び用途が、本発明の好適な実施例を開示するこの明細書および添付図面を検討した後では、当業者には明らかになるであろう。本発明の要旨および範囲を逸脱しないそれらの変更、修正、変形およびその他の使用及び用途の全ては、以下の請求の範囲によってのみ限定される本発明が包含するものである。
【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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