JP6215175B2 - 生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 - Google Patents
生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6215175B2 JP6215175B2 JP2014212444A JP2014212444A JP6215175B2 JP 6215175 B2 JP6215175 B2 JP 6215175B2 JP 2014212444 A JP2014212444 A JP 2014212444A JP 2014212444 A JP2014212444 A JP 2014212444A JP 6215175 B2 JP6215175 B2 JP 6215175B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- biological signal
- voltage
- differential amplifier
- biological
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 33
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 23
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 23
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 17
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 12
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 206010014357 Electric shock Diseases 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000700198 Cavia Species 0.000 description 1
- 241000938605 Crocodylia Species 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
したがって、アース電極を用いることなく、ハムノイズを除去すると共に生体信号は除去しない生体信号増幅装置の開発が望まれていた。
このような構成により、ノッチフィルタを用いることなく、第1及び第2の端子に入力されるハムノイズが相殺されるようにすることができる。その結果、商用電源の周波数に応じたノイズの除去を、その周波数帯域の生体信号を損なわずに実現できうる。また、アース電極が不要となるため、例えば、被検者や被検動物が感電しないようにすることができる。また、例えば、被検者や被検動物に装着する電極が2個になることによって、被検者や被検動物の負担を軽減することもできる。
このような構成により、ノイズが適切に相殺されているかどうかを抽出器の出力を用いて知ることができる。そのため、その抽出器の出力を用いて、ノイズが適切に相殺されるように、分圧器を調整することができる。
このような構成により、ノイズが適切に相殺されているかどうかを抽出器の出力を用いて知ることができる。そのため、その抽出器の出力を用いて、ノイズが適切に相殺されるように、分圧器を調整することができる。
有線の長さが長いほど、ハムノイズが混入しやすくなるが、このような構成により、ハムノイズの混入の可能性を低減することができるようになる。
このような構成により、例えば、分圧器の回路規模を小さくすることができる。
このような構成により、脳波等の極小信号に対して、ハムノイズを低減した適切な増幅を実現することができるようになる。
このような構成により、有線送信する場合と比較して、増幅後にハムノイズの影響を受けにくくすることができる。
このような構成により、送信電力を低減することができるようになる。
本発明の実施の形態1による生体信号送信装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による生体信号送信装置は、グラウンド電圧を自動調整することによって、商用電源の周波数に応じたハムノイズを除去するものである。
生体信号増幅装置2は、第1の端子11と、第2の端子12と、分圧器13と、差動増幅器14と、調整部15とを備える。
第2の端子12は、生体に接触する電極である第2の電極と電気的に接続されている。そして、第2の電極からの生体信号が入力される。なお、第1及び第2の電極が接触する生体は通常、同じである。
また、調整部15に含まれる構成のうち、MCU(マイクロコントローラ)によって実現可能な構成は、MCUによって実現されてもよい。
抽出器42は、整流器41によって整流された信号の直流成分を抽出する。抽出器42は、上述した抽出器25と同様のものであり、例えば、整流後の信号のうち直流成分のみを通過させるローパスフィルタであってもよく、移動平均処理を行う回路であってもよい。
図6で示される生体信号増幅装置2を用いてハムノイズの低減を確認する実験を行った。その実験においては、被検者の太ももに、第1及び第2の端子11,12に接続された2個の電極を装着し、同じ脚の膝から下に、電気コードを何回も巻き付けて、その電気コードに交流電流を流した。なお、その電気コードによって、電気毛布を膝から下にかけたときと同じ状況を再現したことになる。図7は、そのような状況における差動増幅器14の出力信号を示す波形図である。なお、この実験では、差動増幅器14による増幅率を2000倍とした。図7の「調整開始」時点よりも以前(左側)では、調整部15を動作させていないため、多くのハムノイズが観測されている。一方、「調整開始」時点において調整部15を動作させると、その調整によってハムノイズが低減されていることがわかる。すなわち、本実施の形態による生体信号増幅装置2によって、生体信号からハムノイズを適切に除去できることが確認された。
2 生体信号増幅装置
11 第1の端子
12 第2の端子
13 分圧器
14、21 差動増幅器
15 調整部
16 送信部
22、23 BPF(バンドパスフィルタ)
24 同期検波器
25、42 抽出器
26、43 制御器
31 PFM変調器
32 微分器
33 ASK変調器
34 電力増幅器
41 整流器
Claims (8)
- 生体信号が入力される第1及び第2の端子と、
前記第1及び第2の端子の間の電圧を所定の割合で分圧する分圧器と、
前記第1及び第2の端子に入力された生体信号の差分を、前記分圧器によって分圧された電圧であるグランド電圧を用いて増幅する差動増幅器と、
前記第1及び第2の端子に入力されるハムノイズが相殺されるように、前記分圧器が分圧するグランド電圧を調整する調整部と、を備えた生体信号増幅装置。 - 前記調整部は、
前記差動増幅器の出力からハムノイズに応じた周波数成分の信号を抽出するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタによって抽出された信号を整流する整流器と、
前記整流器によって整流された信号の直流成分を抽出する抽出器と、
前記抽出器によって抽出された直流成分が小さくなるように、前記グランド電圧を調整する制御器と、を有し、
前記差動増幅器は、生体信号に関する増幅を、当該制御器によって調整されたグランド電圧を用いて行う、請求項1記載の生体信号増幅装置。 - 前記調整部は、
前記差動増幅器の出力からハムノイズに応じた周波数成分の信号を抽出する第1のバンドパスフィルタと、
前記第1の端子に入力された信号からハムノイズに応じた周波数成分の信号を抽出する第2のバンドパスフィルタと、
前記第2のバンドパスフィルタによって抽出された信号を用いて、前記第1のバンドパスフィルタによって抽出された信号を同期検波する同期検波器と、
前記同期検波器によって同期検波された信号の直流成分を抽出する抽出器と、
前記抽出器によって抽出された直流成分を用いて、ハムノイズに応じた差動増幅器の出力が小さくなるように、前記グランド電圧を調整する制御器と、を有し、
前記差動増幅器は、生体信号に関する増幅を、当該制御器によって調整されたグランド電圧を用いて行う、請求項1記載の生体信号増幅装置。 - 前記第1の端子が接続される電極であり、生体に接触する電極である第1の電極から前記差動増幅器までの配線の長さ、及び前記第2の端子が接続される電極であり、前記生体に接触する電極である第2の電極から前記差動増幅器までの配線の長さは、それぞれ1メートル以下である、請求項1から請求項3のいずれか記載の生体信号増幅装置。
- 前記分圧器は、前記第1及び第2の端子の間の電圧を分圧した第1及び第2の電圧の一方を、前記生体信号の周波数よりも高い周波数で交互に選択することによって、前記第1及び第2の端子の間の電圧を分圧する、請求項1から請求項4のいずれか記載の生体信号増幅装置。
- 前記生体信号は、脳波、心電位、筋電位のいずれかである、請求項1から請求項5のいずれか記載の生体信号増幅装置。
- 請求項1から請求項6のいずれか記載の生体信号増幅装置と、
前記差動増幅器の出力信号である送信信号を無線送信する送信部と、を備えた生体信号送信装置。 - 前記送信部は、
前記送信信号にパルス周波数変調を行うPFM変調器と、
前記パルス周波数変調された信号を微分する微分器と、
前記微分された信号にASK変調を行うASK変調器と、を有し、
前記ASK変調された信号が無線送信される、請求項7記載の生体信号送信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014212444A JP6215175B2 (ja) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014212444A JP6215175B2 (ja) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016077580A JP2016077580A (ja) | 2016-05-16 |
JP6215175B2 true JP6215175B2 (ja) | 2017-10-18 |
Family
ID=55955427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014212444A Expired - Fee Related JP6215175B2 (ja) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6215175B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020508788A (ja) * | 2017-03-02 | 2020-03-26 | アナリティクス フォー ライフ インコーポレイテッド | 広帯域位相勾配信号取得のための方法および装置 |
SE541874C2 (en) * | 2017-04-04 | 2020-01-02 | Coala Life Ab | Capturing ecg measurements in a portable sensor device |
JP2020081328A (ja) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 生体信号検出回路、ハムノイズ低減回路およびウェアラブル装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03114438A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-15 | Nec San-Ei Instr Co Ltd | 生体信号測定装置 |
JP3433645B2 (ja) * | 1997-04-02 | 2003-08-04 | スズキ株式会社 | 筋電位計 |
JP2003235823A (ja) * | 2002-02-15 | 2003-08-26 | Naohiro Toda | 「生体電気信号における外来交流雑音除去方式」 |
JP2005142695A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Onkyo Corp | ワイヤレス送受信システム |
US20110251817A1 (en) * | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Reproductive Research Technologies, Llp | Method and apparatus to determine impedance variations in a skin/electrode interface |
JP5926511B2 (ja) * | 2011-08-11 | 2016-05-25 | 株式会社アドバンス | 美容・健康モニタリングシステム |
-
2014
- 2014-10-17 JP JP2014212444A patent/JP6215175B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016077580A (ja) | 2016-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10952633B2 (en) | Method and apparatus for measuring bioimpedance | |
KR102255204B1 (ko) | 재구성 가능한 측정 장치 및 그 장치를 제어하는 방법 | |
US11116453B2 (en) | Apparatus and method for measuring biosignals | |
US11191487B2 (en) | Contact state estimating device, and biological signal measuring device | |
EP2921107A1 (en) | Parallel signal processor with amplifiers and with converters and a method for its operation | |
CN105310684B (zh) | 处理信号的设备和方法 | |
EP2465427B1 (en) | Interference mitigation circuitry for biometric measurements | |
TW201025857A (en) | Bioelectricity signal sensing apparatus and method and device for canceling baseline drift in bioelectricity signal | |
KR20110135296A (ko) | 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법 | |
JP6215175B2 (ja) | 生体信号増幅装置、及び生体信号送信装置 | |
JP7039002B2 (ja) | ウェアラブル生体センサ及びノイズキャンセル回路 | |
US9968301B2 (en) | Body-driven pseudorandom signal injection for biomedical acquisition channel calibration | |
US10743787B2 (en) | Noise mitigation for biosignals | |
JP5935272B2 (ja) | 生体信号測定装置 | |
Mladenov et al. | Accurate motor imagery based dry electrode brain-computer interface system for consumer applications | |
EP2465417A1 (en) | Interference mitigation in biometric measurements | |
JP2023548122A (ja) | 信号処理回路及び方法 | |
Paszkiel et al. | Project and simulation of a portable device for measuring bioelectrical signals from the brain for states consciousness verification with visualization on LEDs | |
Lichtman et al. | A smart electrocardiogram monitoring system on android | |
JP6077776B2 (ja) | 皮膚電気活動測定装置 | |
US11172819B2 (en) | Single point wireless biopotential monitoring systems and methods | |
CN110087537B (zh) | 生物体信息测定装置、控制方法及控制程序 | |
KR20160036822A (ko) | 전디지털 뇌파 취득 장치 | |
KR101211065B1 (ko) | 브레인 컴퓨터 인터페이스를 이용한 무선 제어시스템 | |
JP6785482B2 (ja) | 生体信号計測装置、脳波計、及び、制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170822 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6215175 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |