NL1034223C2 - Inrichting voor het verwerken van signalen. - Google Patents

Inrichting voor het verwerken van signalen. Download PDF

Info

Publication number
NL1034223C2
NL1034223C2 NL1034223A NL1034223A NL1034223C2 NL 1034223 C2 NL1034223 C2 NL 1034223C2 NL 1034223 A NL1034223 A NL 1034223A NL 1034223 A NL1034223 A NL 1034223A NL 1034223 C2 NL1034223 C2 NL 1034223C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
signal
input
signals
digital
amplifier
Prior art date
Application number
NL1034223A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Hendrik Peuscher
Original Assignee
Twente Medical Systems International Bv
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Twente Medical Systems International Bv filed Critical Twente Medical Systems International Bv
Priority to NL1034223A priority Critical patent/NL1034223C2/nl
Priority to EP08793828.8A priority patent/EP2180828B1/en
Priority to US12/671,874 priority patent/US8248137B2/en
Priority to PCT/NL2008/050533 priority patent/WO2009017413A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1034223C2 publication Critical patent/NL1034223C2/nl

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30Input circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45479Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
    • H03F3/45928Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit
    • H03F3/45932Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by using feedback means
    • H03F3/45937Measuring at the loading circuit of the differential amplifier
    • H03F3/45941Controlling the input circuit of the differential amplifier
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/261Amplifier which being suitable for instrumentation applications
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45418Indexing scheme relating to differential amplifiers the CMCL comprising a resistor addition circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45424Indexing scheme relating to differential amplifiers the CMCL comprising a comparator circuit

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

Titel: Inrichting voor het verwerken van signalen
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwerken van signalen, in het bijzonder fysiologische meetsignalen, bijvoorbeeld EEG-signalen (elektro-encefalogram signalen), waarbij de inrichting is voorzien van verscheidene kanalen met signaalingangen om 5 ingangssignalen te ontvangen, welke ingangssignalen elk een specifieke signaalcomponent omvatten alsmede een voor alle ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent, waarbij elk kanaal is voorzien van een impedantie transformatie bewerkstelligende ingangsversterker, waarbij de inrichting is geconfigureerd om aan de niet-inverterende ingang van elke 10 ingangsversterker een respectief ingangssignaal en aan de in verterende ingang een voor alle kanalen gelijk analoog referentiesignaal toe te voeren.
Een dergelijke inrichting is bekend uit het Nederlandse octrooi NL187945. Een voorbeeld van een dergelijke inrichting is in Figuur 1 weergegeven. Figuur 1 toont in het bijzonder een op zichzelf bekende 15 referentieversterker (e. Reference amplifier) welke is voorzien van de verscheidene kanalen met signaalingangen 1 om ingangssignalen El, E2, E3, ..., En te ontvangen. De ingangssignalen zijn in het bijzonder afkomstig van (niet in Fig. 1 weergegeven) sensor-elektroden. De ingangssignalen kunnen elk een specifieke signaalcomponent omvatten alsmede een voor alle 20 ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent. Elk kanaal is voorzien van een impedantie transformatie bewerkstelligende ingangsversterker 3. De inrichting is geconfigureerd om aan de niet-inverterende ingang (in de tekening telkens voorzien van het "+"teken) van elke versterker 3 een respectief ingangssignaal en aan de inverterende 25 ingang (in de tekening telkens voorzien van het "-"teken) een voor alle kanalen gelijk analoog referentiesignaal Vref toe te voeren, om een bijbehorend signaal te leveren via een uitgang van de ingangsversterker 3.
A
t 0 34223 2
Verder is de bekende inrichting voorzien van een analoge middelingsinrichting 1006 voor het vormen van het referentiesignaal Vref. Tevens is een tweede versterkertrap 1049 voorzien (zie Fig. 1), om de gemeenschappelijke signaalcomponent uit de signalen te verwijderen.
5 Bovendien zijn één of meer differentiaalversterkers 1050 voorzien, in het bijzonder om telkens twee bij elkaar horende, uit de tweede trap 1049 afkomstige signalen verder te versterken in het geval van een bipolaire ingangssignaalmeting. Voor een verdere bespreking van diverse componenten van een dergelijke inrichting, en bepaalde voordelen van de 10 bekende inrichting, wordt verwezen naar de inhoud van NL187945.
Het is bovendien bekend om, bij het bekende systeem, elk kanaal verder te voorzien van een banddoorlaatfilter 1007 waarvan een ingang aan de uitgang van de tweede versterkertrap 1049 is gekoppeld. Elk banddoorlaatfilter 1007, dat veelal in de bekende inrichting wordt 15 toegepast, omvat een laagdoorlaatfilterdeel en een hoogdoorlaatfilterdeel, om een bepaalde frequentieband BP door te laten, welke band BP in het bijzonder geen gelijkspanningscomponenten bevat.
Gebleken is dat bij bepaalde metingen, bijvoorbeeld elektrofysiologische metingen, de ingangssignalen El, E2, E3, ..., En elk diverse 20 componenten kunnen bevatten. Een eerste component in elk signaal omvat in het bijzonder de elektrofysiologische informatie. Een tweede component omvat in het bijzonder een lichtnet interferentie signaal. Een derde component omvat een sensor-offset signaal (in het bijzonder een elektrode-offset-signaal).
25 Genoemde elektrofysiologische informatie is in het bijzonder het belangrijke meetdeel van het ingangssignaal, en kan bijvoorbeeld een amplitude hebben in het bereik van enkele microvolts tot enkele millivolt.
Lichtnet-interferentie, in het bijzonder ten gevolge van 50Hz of 60 HZ lichtnet wisselspanning, wordt ook wel een 'common mode disturbance' 30 genoemd. De amplitude van deze interferentie kan zeer sterk variëren, 3 bijvoorbeeld tussen 1 and 100 mV. Het in Fig. 1 weergegeven referentieversterkersysteem is doorgaans goed in staat om deze interferentie-component uit de signalen weg te nemen, aangezien de lichtnet-interferentiecomponent een belangrijk deel zal uitmaken van het 5 genoemde referentiesignaal.
Een sensor-offset signaal, in het bijzonder een elektrode-offset (de derde component in een ingangssignaal) kan variërende amplitudes hebben, en is doorgaans niet stabiel. Het kan een gelijkspanningsignaal omvatten met een amplitude tussen 0 V en enkele honderden mVs, en kan variëren 10 met een zeer lage frequentie. Tijdens gebruik van de in fig. 1 weergegeven inrichting maakt een gemiddelde van deze offsets deel eveneens deel uit van het genoemde referentiesignaal. De variatie tussen de verschillende offsets van de verschillende ingangssignalen El, E2, E3, ..., En wordt hierbij door de inrichting versterkt als ware die variatie deel van de elektrofysiologische 15 informatie signaalcomponent. Genoemde onderlinge variatie tussen de offsets kan relatief groot zijn, hetgeen betekent dat de versterking in de eerste versterkertrap (omvattende de ingangsversterkers 3) van de in fig. 1 getoonde inrichting dient te worden gelimiteerd. Indien een genoemde offset variatie bijvoorbeeld 150 mV bedraagt omvat genoemde versterking 20 bijvoorbeeld maar maximaal een versterkingsfactor 20.
Genoemd hoogdoorlaatfilter-deel van de inrichting is bestemd om de offset, zowel een niet versterkte gemiddelde offset, als een versterkte offfsetvariatie, weg te nemen uit het signaal. Hierdoor is het mogelijk om de tweede versterkertrap nogmaals het overgebleven signaal te laten 25 versterken, bijvoorbeeld 100 keer. Een fysiologisch signaal kan bijvoorbeeld een amplitude bezitten van 0,lmV, terwijl de offsetvariatie al 150mV kan zijn. De offset zelf kan wel 500mV bedragen. . Hiertoe kan elk hoogdoorlaatfilter bijvoorbeeld een relatief lage afsnijdfrequentie (e. cutoff frequency) hebben van 0.01 Hz, opdat in hoofdzaak wordt vermeden dat 30 gelijkspanningssignalen de differentiaalversterkertrap kunnen bereiken.
4
Een nadeel dat de bekende inrichting is dat deze een gemiddelde sensoroffset per kanaal terugkoppelt, waarbij variaties in offset per kanaal bepalen hoe hoog de versterking kan worden gekozen. Bij gebruik van verschillende sensor-elektrodematerialen, en/of indien elektroden slecht 5 contact maken, kan de inrichting in een verzadigde toestand geraken.
Zo kan een artefact in één ingangssignaal, bijvoorbeeld een bewegingsartefact of een artefact ten gevolge van een stimulatie, een relatief grote offset in dat signaal vormen, bijvoorbeeld een offset van enkele honderden mV. Dit betekent dat de eerste en tweede versterkertrap (3, 10 1049) worden verzadigd. De ingangsversterkertrap 3 en tweede trap 1049 kunnen relatief snel uit deze verzadiging komen, doorgaans binnen enkele millisecondes. Echter, gebleken is dat de versterker trap 1050 (die bijv. lOOx kan versterken) verscheidene minuten buiten bereik kan blijven, zodat een meting, omvattende de door de inrichting uit te voeren signaalverwerking, 15 gedurende een ongewenst lange periode geblokkeerd blijft.
De onderhavige uitvinding beoogt genoemde problemen op te heffen onder behoud van de voordelen van de inrichting. In het bijzonder beoogt de uitvinding een inrichting voor het verwerken van signalen, in het bijzonder fysiologische meetsignalen, welke doorgifte van bepaalde 20 gemeenschappelijke signaalcomponenten goed kan tegengaan, en bij voorkeur zodanig dat een laagfrequente signaaloffset in een ingangssignaal niet of nauwelijks hoeft te leiden tot verzadiging van versterkerdelen van de inrichting.
Hiertoe wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt 25 doordat de inrichting is voorzien van een digitale signaalbewerker alsmede één of meer analoog-digitaal omzettere om de door een respectieve ingangsversterker geleverde signalen aan de digitale signaalbewerker toe te voeren, waarbij de signaalbewerker is uitgevoerd om van de één of meer analoog-digitaal omzettere ontvangen signalen ten minste in één of meer 30 uitgangssignalen om te zetten.
5
Op deze manier kan in het bijzonder een gelijkspanning (DC) referentieversterker worden verkregen, met een relatief hoog dynamisch bereik. Verder kan toepassing van bovenbeschreven analoge hoogdoorlaatfilters zo achterwege blijven. Daardoor blijken ongewenste 5 effecten van artefacten in ingangssignalen, bijvoorbeeld het gedurende een bepaalde periode verzadigd zijn van een versterkerdeel van de inrichting, goed vermeden te kunnen worden.
In het bijzonder is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding uitgevoerd om wel gelijkspanningscomponenten door te laten, althans aan 10 de analoog-digitaal omzetter(s), opdat dergelijke gelijkspanningscomponenten in een stroomafwaarts deel van de inrichting, of bijvoorbeeld door de digitale signaalverwerker van de inrichting of door een verdere signaalverwerker die aan de inrichting is gekoppeld, kunnen worden gedetecteerd en bijvoorbeeld digitaal uit de signaalstroom kunnen 15 worden verwijderd.
Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding is elk kanaal voorzien van een laagdoorlaatfilter, waarvan een ingang zich signaalstroomafwaarts bevindt ten opzichte van een respectieve ingangsversterkers, en waarvan de uitgang zich signaalstroomopwaarts ten 20 opzichte van genoemde analoog-digitaal omzetters bevindt. Zoals genoemd is de inrichting bij voorkeur niet van een hoogdoorlaatfilter voorzien, althans niet in elk kanaal tussen een genoemde ingangsversterker en de genoemde analoog-digitaal omzetter(s), zodat zich mogelijk in een signaal bevindende sensor afhankelijke offset-signaaldelen (zoals in het 25 bovenstaande beschreven) een stroomafwaartse analoog-digitaal omzetter kunnen bereiken. Genoemd laagdoorlaatfilter is dan ook ingericht om wel analoge gelijkspanning-signaalcomponenten door te laten.
In een voordelige uitwerking is de inrichting voorzien van een middelingsinrichting voor het vormen van het referentiesignaal. In dat 30 geval is het voordelig wanneer de middelingsinrichting aan uitgangen van 6 de ingangsversterkers is verbonden, via verbindingen die zich signaalstroomopwaarts ten opzichte van de, bij voorkeur eveneens aanwezige laagdoorlaatfilters bevinden. Verder is het voordelig indien de middelingsinrichting is voorzien van een impedantie transformatie 5 bewerkstelligende versterker, waarvan een uitgang in het bijzonder aan de inverterende ingangen van de ingangsversterkers is gekoppeld om genoemd referentiesignaal te leveren.
Volgens een voordelige uitvoering is de genoemde digitale signaalbewerker uitgevoerd om de van de één of meer analoog-digitaal 10 omzettere ontvangen signalen te bewerken, in het bijzonder digitaal te middelen, om een digitaal referentiesignaal te leveren, waarbij de inrichting is voorzien van een digitaal-analoog omzetter om het digitale referentiesignaal in genoemd analoge referentiesignaal om te zetten.
Verder is elk kanaal bij voorkeur voorzien van een 15 compensatieversterker waarvan een niet-inverterende ingang is gerangschikt om het, bij voorkeur laagdoorlaatgefilterde, signaal van een respectieve ingangsversterker te ontvangen, en waarvan een uitgang direct of indirect aan een genoemde analoog-digitaal omzetter is gekoppeld, waarbij een inverterende ingang van de compensatieversterker via een 20 digitaal-analoog omzetter aan genoemde signaalbewerker is gekoppeld om daarvan een stuursignaal te ontvangen. In dat geval kan, volgens een nadere uitwerking, de signaalbewerker zijn ingericht om elk genoemd stuursignaal te leveren onder invloed van en/of onder gebruikmaking van één of meer signalen verkregen van de, respectievelijk, één of meer analoog-25 digitaal omzettere.
Daarnaast kan de digitale signaalbewerker bijvoorbeeld zijn uitgevoerd om voor elk kanaal een (laagfrequentie) signaaloffset-spanning te detecteren, en om genoemd stuursignaal aan te passen om ten minste een deel van een gedetecteerde signaaloffset-spanning uit het respectieve 30 signaal weg te nemen.
* 7
In het bijzonder wordt een gedetecteerde signaal-offset-potentiaal door digitale middelen uit het respectieve signaal weggenomen. Hierbij wordt de waarde van die potentiaal bekend, en kan worden gebruikt als extra informatie van de digitale signaal informatie, waardoor de resolutie 5 van de analoog digitaal conversie kan beperkt worden. Hierbij kan een hoogdoorlaat digitaal worden gesimuleerd, in het bijzonder onder software besturing door de digitale signaal bewerker, in het bijzonder om te voorkomen dat een signaal-stroomafwaarste versterkertrap (1050) vastloopt. Tevens kan dit signaal gebruikt worden om het originele DC 10 signaal weer te construeren.
Bovendien kan toepassing van een analoog hoogdoorlaatfilter op deze manier worden vermeden, en kan er toch gebruik gemaakt worden van de voordelen van een extra versterkertrap, om het fysiologische signaal te versterken, en een daarbij behorende lagere resolutie van de analoog 15 digitaal conversie. Deze analoog digitaal convertoren zijn tevens veel sneller goedkoper en gebruiken minder stroom, dan A/D-omzetters met hogere resoluties. Dit alles is bijvoorbeeld voordelig bij het ontwikkelen van batterij gevoede, en ambulante meetapparatuur .
Volgens een extra voordelige uitwerking van de uitvinding is de 20 inrichting voorzien van een multiplexer en één analoog-digitaal omzetter.
De multiplexer kan de uit genoemde kanalen afkomstige signalen aan de analoog-digitaal omzetter toevoeren. De multiplexer kan bijvoorbeeld een random-aangestuurde multiplexer omvatten, bijvoorbeeld een multiplexer die de uit genoemde kanalen afkomstige signalen niet in een voorafbepaalde 25 volgorde, maar in een willekeurige volgorde, aan de analoog-digitaal omzetter toevoert. Echter, bij voorkeur is het een en ander zodanig dat de multiplexer de uit genoemde kanalen afkomstige signalen in een voorafbepaalde volgorde aan de analoog-digitaal omzetter toevoert. Volgens een nadere uitwerking kunnen ingangen van de multiplexer aan uitgangen 30 van de verscheidene compensatieversterkers, indien aanwezig, zijn 8 gekoppeld. Verder kan de multiplexer een genoemde voor afbepaalde volgorde voor een aantal van N verschillende kanalen bij voorkeur periodiek wijzigen, en meer bij voorkeur elke keer dat alle N kanalen zijn "aangesproken", waarbij genoemde volgorde bij voorkeur afwisselend een 5 oplopende volgorde en aflopende volgorde omvat, van een eerste naar een laatste kanaal en omgekeerd.
Verder verschaft de uitvinding software welke is voorzien van door een computer of processor uitvoerbare programmacode, welke programmacode is ingericht om een computer of processor te laten 10 functioneren als een signaalbewerker van een inrichting volgens de uitvinding wanneer de code door de computer of processor, respectievelijk, wordt uitgevoerd.
De uitvinding zal thans nadere worden toegelicht aan de hand van figuren, waarin: 15 figuur 1 een uit de stand der techniek bekende inrichting toont; figuur 2 een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding toont; figuur 3 een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding toont; 20 figuur 4 een derde uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding toont; en figuur 5 een vierde uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding toont.
Gelijke of overeenkomstige maatregelen worden in deze aanvrage 25 met gelijke of overeenkomstige verwijzingstekens aangeduid.
Zoals in het bovenstaande is beschreven toont figuur 1 een voorbeeld van een bekende referentie versterker. In het volgende worden diverse inrichtingen beschreven, die diverse voordelen bieden ten opzichte van het in Fig. 1 weergegeven systeem.
9
Figuur 2 toont een aangepaste inrichting, in het bijzonder omvattende een gelijkspanningreferentie versterker (e. DC reference amplifier). De in Fig. 2 weergegeven inrichting, welke dient voor het verwerken van signalen, in het bijzonder door -niet weergegeven- sensoren 5 geleverde fysiologische meetsignalen, is voorzien van verscheidene (N) kanalen met N signaalingangen 1 om ingangssignalen te ontvangen, welke ingangssignalen El, E2, E3, ...., En (met n=l, 2, 3,..., N) elk een specifieke signaalcomponent omvatten alsmede een voor alle ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent. Bovendien kunnen één of meer 10 ingangssignalen El, E2, E3,.....En gedurende bepaalde periodes sensor- gerelateerde offset-signaaldelen bevatten, zoals hierboven is beschreven:
Bij voorkeur zijn de verschillende kanalen (ook wel 'signaalbanen' genoemd) op dezelfde wijze uitgevoerd. Elk kanaal is bij voorkeur voorzien van een impedantie transformatie bewerkstelligende ingangsversterker 3. 15 Deze versterkers 3 zijn bij voorkeur operationele versterkers (Opamps). De onderhavige inrichting is geconfigureerd om aan de niet-inverterende ingang van elke ingangsversterker 3 een respectief ingangssignaal El, E2, E3,.....En, en aan de inverterende ingang een voor alle kanalen gelijk analoog referentiesignaal Vref toe te voeren, om een bijbehorend 20 versterkeruitgangssignaal te leveren via een uitgang van de ingangsversterker 3. Hiertoe is de inrichting, in Fig. 2, voorzien van een analoge middelingsinrichting 6, welke is ingericht om het referentiesignaal te vormen. In het bijzonder is de inverterende ingang van elke ingansversterker door middel van een eerste respectieve impedantie Ril, 25 R21, R31, ..., Rnl communicatief gekoppeld aan een uitgang van de middelingsinrichting, om het referentiesignaal Vref te ontvangen. De inverterende ingang van elke ingansversterker 3 is bovendien door middel van een tweede respectieve impedantie R12, R22, R32, ..., Rn2 in signaalverbinding gebracht met de uitgang van die versterker. In het 30 bijzonder zijn de eerste impedanties Ril, R21, R31, ..., Rnl, weerstanden, 10 waarbij alle weerstanden Ril, R21, R31, Rnl -volgens een relatief eenvoudige uitvoering- bij voorkeur aan elkaar gelijk zijn. Hetzelfde geldt voor de tweede impedanties R12, R22, R32,Rn2. Zoals de vakman duidelijk zal zijn, wordt de door elke ingangsversterker 3 geleverde 5 versterkingsfactor ingesteld door de verhouding tussen de respectieve eerste en tweede weerstand.
Op voordelige wijze is de inrichting voorzien van een digitale signaalbewerker 10, alsmede verscheidene analoog-digitaal omzettere (A/D omzetters) 5, te weten één per kanaal, om de door ingangsversterkers 3 10 geleverde, versterkte signalen aan de digitale signaalbewerker 10 toe te voeren.
De signaalbewerker 10 is uitgevoerd om van de één of meer analoog-digitaal omzetters 5 ontvangen signalen ten minste in één of meer uitgangssignalen om te zetten, en bijvoorbeeld via een signaaluitgang 19 uit 15 te voeren. Genoemde signaaluitgang 19 kan op verschillende manieren zijn uitgevoerd, en bijvoorbeeld een digitale uitgang omvatten, in het bijzonder een seriële uitgang, en kan bijvoorbeeld geschikt zijn om uitgangssignalen betreffende een groot aantal kanalen (bijvoorbeeld 128 kanalen, of een ander aantal) te leveren. Een door signaalbewerker 10 geleverd 20 uitgangssignaal kan bijvoorbeeld een digitale signaalstroom omvatten, die is voorzien van de van uit de verschillende kanalen afkomstige digitale signalen, bijvoorbeeld in een voorafbepaalde sequentie. Alternatief kan de signaalbewerker 10 bijvoorbeeld zijn ingericht om de uit de verschillende kanalen afkomstige digitale signalen parallel uit te voeren, via een (niet 25 weergegeven) parallelle signaaluitgang.
Verder het uitvoeringsvoorbeeld volgens Fig. 2 voorzien van laagdoorlaatfilters 7. In het bijzonder is elk kanaal is voorzien van een dergelijk laagdoorlaatfilter 7, dat bijvoorbeeld signaaldelen LD met frequenties vanaf 0 Hz tot een bepaalde afsnijfrequentie doorlaat, en 30 doorgifte van signaaldelen met frequenties hoger dan de afsnijfrequentie in 4 11 hoofdzaak tegengaat. Genoemde afsnijfrequentie kan in het bijzonder zodanig zijn dat aan het algemeen bekende Nyquist criterium wordt voldaan met betrekking tot de frequenties van de te detecteren signalen, hetgeen de vakman duidelijk zal zijn.
5 Een ingang van elk filter 7 is bijvoorbeeld direct of indirect aan de uitgang van een respectieve ingangsversterker 3, van hetzelfde kanaal, gekoppeld om het van die versterker afkomstige signaal te ontvangen. De uitgang van elk filter 7 bevindt zich telkens in het bijzonder signaalstroomopwaarts ten opzichte van een respectieve analoog-digitaal 10 omzetter 5. De verschillende kanalen van de inrichting zijn op zichzelf niet voorzien van hoogdoorlaatfilters, dit in tegenstelling tot de in Fig. 1 weergegeven inrichting. Op deze manier worden nadelige gevolgen van een langdurige verzadiging ten gevolge van de tijdconstante van een dergelijk hoogdoorlaatfilter vermeden.
15 Bij het uitvoeringsvoorbeeld van Fig. 2 is de analoge middelingsinrichting 6 aan uitgangen van de ingangsversterkers 3 communicatief verbonden, via signaalverbindingen die zich signaalstroomopwaarts ten opzichte van de laagdoorlaatfilters 7 bevinden. De analoge middelingsinrichting 6 is voorzien van een impedantie 20 transformatie bewerkstelligende versterker 6a (bij voorkeur een Opamp), waarvan een uitgang in het bijzonder aan de inverterende ingangen van de ingangsversterkers 3 is gekoppeld, via genoemde eerste impedanties Rll,...,Rnl, om genoemd referentiesignaal Vref aan de ingangsversterkers 3 te leveren. De onderhavige middelingsinrichting 6 is op eenvoudige wijze 25 voorzien van een reeks parallel gerangschikte derde impedanties, in het bijzonder derde weerstanden rl, r2, r3, ..., m, die bij voorkeur aan elkaar gelijk zijn, en die de uitgangen van de ingangsversterkers 3 aan de niet-inverterende ingang van de middelingsversterker 6a koppelen. De inverterende ingang en uitgang van de versterker 6a van de 30 middelingsinrichting zijn bij voorkeur direct aan elkaar gekoppeld, via een 12 signaalverb inding 6b. In andere woorden: de versterker 6a is in een ingangs-volger configuratie voorzien, en levert zo een versterkingsfactor lx bij een hoge ingangsimpedantie en lage uitgangsimpedantie, welke configuratie op zichzelf algemeen bekend is.
5 Bij voorkeur heeft elk van de A/D omzettere 5 een hoog dynamisch bereik. Hiertoe kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van A/D omzetters van een resolutie van 20 bits of hoger, bijvoorbeeld een resolutie van 21 of 22 bits, of een andere resolutie. Voorbeeld: stel dat een analoog-digitaal bereik ongeveer + 3 Volt bedraagt en de LSB (least significant bit) 10 resolutie 1 microvolt is, dan dient het aantal bits van de A/D omzetter 5 ten minste 22 bits te zijn (21 bits is voldoende voor 3 Volt; dus voor +3 en -3 Volt dient de resolutie 22 bits zijn, inclusief de 'sign bit'), hetgeen de vakman duidelijk zal zijn. Indien de ingangstrap van de inrichting (omvattende de ingangsversterkers 3) bijvoorbeeld is geconfigureerd om een versterking van 15 20x te leveren, volgt een A/D omzetterresolutie van 0,07 microvolt LSB.
De signaalbewerker 10 kan bijvoorbeeld een digitale signaalprocessor (DSP) omvatten, en kan door hardware, software of een combinatie daarvan zijn voorzien. De signaalbewerker 10 kan zelf zijn ingericht om van de A/D omzetters 5 ontvangen digitale signalen zodanig te 20 bewerken, dat bepaalde sensor-gerelateerd offsets in die signalen in hoofdzaak uit de signalen worden weggenomen. Hiertoe kan de signaalbewerker 10 bijvoorbeeld zijn ingericht, om dergelijke offsets te detecteren. Het bewerken van de gegevens is hierbij bij voorkeur zodanig, dat een detectie en aanpassing van een digitaal signaaldeel afkomstig uit 25 één der genoemde kanalen geen invloed heeft op de digitale signaaldelen afkomstig uit de andere kanalen.
De signaalbewerker 10 kan, optioneel, zijn uitgevoerd om een hoogdoorlaatfiltering uit te voeren op elk van de A/D omzetters ontvangen digitale signalen, bijvoorbeeld door gebruikmaking van één of meer 30 geschikte, in software uitgevoerde hoogdoorlaatfilters.
13
In een voordelige uitvoering is de signaalbewerker 10 slechts ingericht om de van de A/D omzetters 5 ontvangen digitale gegevenstromen te ontvangen en in één digitale uitgangs-signaalstroom om te zetten, waarbij de signaalbewerker 10 geen digitale signaaloffsetcompensatie en 5 hoogdoorlaatfiltering toepast. De uitgangs-signaalstroom kan bijvoorbeeld door een niet weergegeven dataprocessor (bijvoorbeeld computer) verder worden verwerkt en/of kan worden opgeslagen. Een laatstgenoemde dataprocessor kan bijvoorbeeld geschikte hardware en/of software omvatten, welke is uitgevoerd om signaal offsets in de genoemde uitgangs-10 signaalstroom te detecteren, per kanaal, en om gedetecteerde offsets voor elk kanaal weg te nemen. De niet weergegeven dataprocessor kan bijvoorbeeld zijn uitgevoerd om een hoogdoorlaat-filtering uit te voeren op de van signaalbewerker 10 ontvangen digitale kanaaldelen.
Verder is het dan voordelig, in het onderhavige 15 uitvoeringsvoorbeeld, wanneer een genoemde dataprocessor is ingericht om de voor alle ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent digitaal te detecteren. De dataprocessor kan vervolgens de ontvangen signalen bewerken om een gedetecteerde gemeenschappelijke signaalcomponent uit de signalen weg te nemen. De dataprocessor kan zo met extra voordeel de 20 functie overnemen van analoge signaal-compensatiemiddelen 1049 (zie Fig.
1), per kanaal.
Het voordeel van de in Fig. 2 weergegeven inrichting is, dat versterking van ingangssignalen door slechts één versterkertrap (omvattende de referentie-ingangsversterkers 3) hoeft te worden geleverd.
25 Bovendien is de complete versterkertrap gelijkspanning (DC)-gekoppeld.
Het vervolgens filteren en compenseren van de gedigitaliseerde signalen kan eenvoudig door geschikte digitale hardware en/of software worden uitgevoerd (bij voorkeur door een genoemde niet weergegeven dataprocessor).
14
Figuur 3 toont een voordelig uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding, welke daarin van de in Figuur 2 weergegeven uitwerking verschilt, dat de signaalbewerker 110 is uitgevoerd om een digitaal referentiesignaal te leveren, welk digitaal referentiesignaal in genoemd 5 analoge referentiesignaal Vref wordt omgezet door geschikte omzettermiddelen 111, 6a. De inrichting volgens fig. 3 is in het bijzonder niet meer voorzien van een analoog middelingssysteem, maar van een digitale signaal-middelaar welke deel uitmaakt van de signaalbewerker 110.
In het bijzonder is, in Fig 3, de digitale signaalbewerker 110 10 uitgevoerd om de van de A/D omzettere 5 ontvangen digitale signalen te bewerken, in het bijzonder digitaal te middelen, om het digitale referentiesignaal te leveren. Genoemde middeling is schematisch in Fig. 3 weergegeven en omvat bijvoorbeeld een sommatiestap Σ waarbij de digitale signalen, afkomstig uit de N verschillende kanalen, bij elkaar worden 15 opgeteld, en een delingsstap 1/N waarbij de som van de digitale signalen (i.e. het resultaat van genoemde sommatiestap) door het aantal N van die signalen (i.e. het aantal kanalen) wordt gedeeld. Het digitale resultaat van deze bewerking omvat een digitaal referentiesignaal, dat via een signaaluitgang 110a aan een digitaal-analoog (D/A) omzetter (DAC) 111 20 wordt toe gevoerd (bijvoorbeeld een 20 bits D/A converter 111). Deze D/A omzetter 111 zet het digitale referentiesignaal in een analoog signaal om, welk analoge signaal via een impedantie transformatie bewerkstelligende versterker 6a wordt verwerkt om genoemd analoge referentiesignaal Vref te leveren. Hiertoe is de uitgang van de D/A omzetter 111 via een geschikte 25 impedantie (in het bijzonder omvattende een weerstand m) aan de niet-inverterende ingang van die versterker 6a gekoppeld, terwijl de inverterende versterkeringang elektrisch met de versterkeruitgang is kortgesloten. In dit geval is de niet-inverterende versterkeringang bij voorkeur via een condensator 118 aan aarde gekoppeld.
15
Verder is de signaalbewerker 110 voorzien van een uitgang 119 om uitgangssignalen (zie boven) uit te voeren. Bij voorkeur is de signaalbewerking integraal voorzien van digitale, bijvoorbeeld in software uitgevoerde, hoogdoorlaatfilters om signaalcomponenten onder een bepaalde 5 afsnijfrequentie uit de signalen te filteren. De vakman zal duidelijk zijn hoe een dergelijk digitaal hoogdoorlaatfïlter, als zodanig, kan zijn uitgevoerd.
Bij voorkeur wordt de digitale hoogdoorlaatfiltering niet uitgevoerd voordat de sommatiestap sommatiestap Σ wordt uitgevoerd, zodat ook een gemiddelde offset signaal onderdeel van het referentie signaal wordt, en de 10 versterking van de ingangs-opamps 3 kan worden gebaseerd op de variatie van de offset signalen. Hierbij kan een afsnijfrequentie van elk digitale hoogdoorlaatfïlter bijvoorbeeld 1 Hz of lager zijn, in het bijzonder 0,1 Hz of lager, en meer in het bijzonder 0,01 Hz of lager zijn, in het bijzonder om gelijkspaningscomponenten uit de digitale signalen in hoofdzaak weg te 15 nemen.
Een groot voordeel van de in Fig. 3 weergegeven inrichting is dat deze een digitale gelijksspanning (DC) referentieversterker omvat, voorzien van digitale componenten om het referentiesignaal te berekenen. De berekening (omvattende bijvoorbeeld de sommatiestap Σ en delingsstap 1/N) 20 van de digitale referentiespanning kan bijvoorbeeld door geschikte software van de signaalbewerker 110 worden uitgevoerd. Een verder voordeel is, dat deze berekening digitaal wordt uitgevoerd en derhalve niet meer afhankelijk is van analoge componenten (zoals de diverse weerstanden rl, r2,...,m van het in Fig. 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld). In een nadere 25 uitwerking kan de signaalbewerker 110, zoals in het in Fig. 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, de signalen zodanig bewerken dat specifieke sensor-gerelateerd offsets uit de signalen worden weggenomen, per kanaal.
Figuur 4 toont een extra voordelige uitvoering van de uitvinding, omvattende een gecompenseerde digitale gelijkspanning (direct current; DC) 30 referentieversterker. De uitvoering volgens Fig. 4 verschilt daarin van het 16 uitvoeringsvoorbeeld volgens Fig. 3, dat een tweede versterkertrap is voorzien, omvattende compensatieversterkers (in het bijzonder Opamps) 212 die elk in een respectief kanaal tussen een laagdoorlaatfilter 7 en A/D omzetter 5 zijn opgesteld. In het bijzonder is de niet-inverterende ingang 5 van elke compensatieversterker 212 gerangschikt om het laagdoorlaatgefilterde versterkte signaal van een respectieve ingangsversterker 3, via en filter 7, te ontvangen. Een uitgang van elke compensatieversterkers is, in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld, direct aan een genoemde A/D omzetter 5 gekoppeld om een door de versterker 212 10 gecompenseerd signaal aan de A/D omzetter 5 te leveren, waarbij de A/D-omzetter het gedigitaliseerde signaal aan een respectieve ingang (In) van de signaalbewerker 210 toevoert. Alternatief is een genoemd laagdoorlaatfilter 7 in een kanaal opgesteld tussen de compensatieversterker 212 en respectieve A/D omzetter 5 (in dat geval bevindt de ingang van dat filter 7 15 zich nog steeds signaalstroomafwaarts ten opzichte van de respectieve ingangsversterker 3).
Op voordelige wijze is de inverterende ingang van elke compensatieversterker 212 via een geschikte digitaal-analoog omzetter 213 aan een respectieve uitgang (Out) van de signaalbewerker 210 gekoppeld 20 om daarvan een stuursignaal te ontvangen. In dit geval omvat de signaalbewerker 210 bijvoorbeeld een microcontroller, met geschikte software om diverse signaalbewerkingsfimcties van de signaalbewerker 210 uit te voeren. Deze signaalbewerkingsfimcties omvatten in het bijzonder: berekenen van een digitaal referentiesignaal, het leveren van geschikte 25 stuursignalen om aan de D/A omzetters 213 toe te voeren en het leveren van uitgangssignalen, via de (bij voorkeur seriële) uitgang 219.
Verder kan de signaalbewerker 210 bijvoorbeeld zijn voorzien van een of meer andere ingangen, bijvoorbeeld een seriële ingang 221 om met andere modules of componenten te communiceren. Volgens een nadere 30 uitwerking kan de ingang 221 bijvoorbeeld met andere modules 17 communiceren, waardoor verbeterde modulariteit en synchronisatie met betrekking tot andere signaalsystemen, en de flexibiliteit voor wat betreft uitbreiding van aantal en soorten van kanalen, kan worden verkregen.
Volgens een nadere uitwerking is de signaalbewerker 210 ingericht 5 om elk genoemd stuursignaal te leveren onder invloed van en/of onder gebruikmaking van één of meer digitale signalen verkregen van de analoog-digitaal omzetters 5.
Bij voorkeur is de signaalbewerker 210 uitgevoerd om voor elk kanaal een signaaloffset-spanning te detecteren (althans, een genoemde 10 kanaal-specifieke offset, bijvoorbeeld een genoemde elektrode-offset), en om genoemd stuursignaal aan te passen, zodanig dat de respectieve compensatieversterker 212 ten minste een deel van de signaaloffset-spanning uit het signaal kan wegnemen onder invloed van dat -via de D/A omzetter 213 aan die versterker 212 toegevoerde- stuursignaal.
15 In het bijzonder wordt daarbij van elk kanaal een gemiddelde offset potentiaal en versterkte offsetvariatie gecompenseerd, zodat door de respectieve compensatieversterker 212 alleen de fysiologische component, en een deel van de gemeenschappelijke component wordt versterkt, en wel het gemeenschappelijke deel dat niet tot de laagfrequente offset behoort.
20 Zelfs het gebruik van verschillende elektrode materialen behoort zo tot de mogelijkheden.
Indien de signaalbewerker 210 bijvoorbeeld detecteert dat in het tweede kanaal (met betrekking tot het tweede ingangssignaal E2), gedurende een bepaalde meetperiode een bepaalde laagfrequente offset-25 spanningsvariatie aanwezig is, kan de signaalbewerker 210 de D/A-omzetter via de respectieve digitale uitgang ('out(2)') aansturen om dezelfde spanningsvariatie aan de in verterende ingang van de respectieve compensatieversterker 212 te leveren. Op deze manier kan de offsetvariatie per kanaal nauwkeurig en snel worden gecompenseerd.
18
De gemiddelde offset en de offsetvariatie worden tijdens gebruik bij voorkeur volledig gecompenseerd. Op deze manier kan het gemiddelde van de offset die nog lx versterkt in het signaal aanwezig is, en de offsetvariatie volledig worden gecompenseerd. De signaalbewerker 210 hoeft de 5 offsetvariatie niet te onderscheiden. Deze zeer laagfrequente, en vrij hoge amplitude van het offsetsignaal is bijvoorbeeld digitaal bekend, in bewerker 210, en kan door middel van compensatieversterker 212 uit het signaal gehaald. Hierdoor blijft een hoofdzakelijk fysiologisch signaal over. Dit signaal wordt extra versterkt en gedigitaliseerd. In de signaalbewerker 210 10 kunnen de gecompenseerde offset en de gedigitaliseerde fysiologische component weer worden samengevoegd tot één digitaal signaal, indien dit noodzakelijk is. Door de extra versterking kunnen bijvoorbeeld A/D omzetters 5 worden gebruikt met relatief lage resoluties.
Volgens een nadere uitwerking kan de signaalbewerker 210 zijn 15 ingericht om rekening te houden met de specifieke uitvoering van de compensatieversterkertrap 212 om een nauwkeurige signaal-offset-compensatie te leveren, per kanaal. Zo kan de signaalbewerker 210 zijn voorzien van kalibratiegegevens betreffende lineariteit en versterkingsfactor ('gain') van de compensatieversterkers 212, welke 20 kalibratiegegevens bijvoorbeeld door de signaalbewerker 210 worden gebruikt bij het bepalen van de genoemde stuursignalen. Dergelijke kalibratiegevevens kunnen bijvoorbeeld in een geheugen (niet specifiek weergegeven) van de signaalbewerker 210 zijn opgeslagen, en bijvoorbeeld vooraf zijn ingegeven of via een geschikte kalibratiestap door de 25 signaalbewerker 210 zijn bepaald. Bij een dergelijke kalibratiestap kunnen bijvoorbeeld bekende ingangssignalen aan de ingangen 1 van de inrichting worden toegevoerd. Een optionele compensatietrap-kalibratie kan tevens een andere kalibratiemethode omvatten, hetgeen de vakman duidelijk zal zijn.
19
Ook in het uitvoeringsvoorbeeld van Fig. 4 is het voordelig, wanneer de signaalbewerker 210 is uitgevoerd om een hoogdoorlaatfiltering uit te voeren op elk van de A/D omzettere 5 ontvangen digitale signalen.
De uitvoering volgens Fig. 4 heeft diverse voordelen. Zo kan een 5 relatief hoge versterkingsfactor worden toegepast, bijvoorbeeld 500x (bijv.
lOx in de ingangstrap 3 en 50x in de compensatie trap 212, of een andere geschikte verhouding), zodat A/D omzetters 5 met een relatief lage resolutie, lage ruis, hoge bemonsteringsffequentie en nagenoeg geen tijdsvertraging kunnen worden toegepast. Op deze manier kunnen (bijvoorbeeld 10 fysiologische) meetsignalen bijzonder goed van overige signaaldelen worden onderscheiden en worden gedetecteerd. In het bijzonder kan offset per kanaal goed worden gecompenseerd, waardoor de versterking per kanaal niet meer afhankelijk is van de offsetvatiaties, maar alleen van de electro-fysilogische signaaleigenschappen (i.e. de genoemde specifieke 15 signaalcomponenten). Het vermogen om gemeenschappelijke signaalcomponenten uit de signalen weg te nemen kan zo bovendien aanzienlijk worden verbeterd, terwijl stroomverbruik kan afnemen.
Figuur 5 toont een verdere voordelige uitwerking van de uitvinding, welke in het bijzonder is gebaseerd om de uitvoering volgens Fig. 20 4. Toepassing van de compensatietrap is hierbij (in het Fig. 5 systeem) niet noodzakelijk, maar wel voordelig.
Zoals Fig. 5 toont, is het voordelig wanneer de inrichting is voorzien van een multiplexer 330 en slechts één analoog-digitaal omzetter 305, waarbij het een en ander zodanig is opgesteld althans aan elkaar is 25 gekoppeld dat de multiplexer 330 de uit de diverse kanalen afkomstige versterkte signalen in een voorafbepaalde volgorde aan de analoog-digitaal omzetter 305 toevoert. De A/D omzetter 305 levert de achtereenvolgens gedigitaliseerde signalen aan de signaalbewerker 310. In dit geval zijn de compensatieversterkers 312 derhalve indirect aan de A/D omzetter 305 30 gekoppeld. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld zijn ingangen van de 20 multiplexer 330 aan uitgangen van de verscheidene compensatieversterkers 312 gekoppeld; in een alternatieve uitvoering kunnen de multiplexeringangen bijvoorbeeld direct aan uitgangen van de laagdoorlaatfilters 7 zijn gekoppeld. Verder zijn wederom bij voorkeur D/A 5 omzetters 313 voorzien, om stuursignalen van de signaalbewerker 310 aan compensatieversterkers 312 door te geven.
Volgens een extra voordelige uitwerking is de multiplexer 330 ingericht om de voorafbepaalde volgorde voor de N verschillende kanalen tijdens gebruik periodiek te wijzigen. Bij voorkeur vindt de wijzing elke keer 10 plaats nadat alle N kanalen één keer zijn "aangesproken" (althans, telkens wanneer het signaal van elk van de N kanalen één keer door de multiplexer 330 aan de A/D omzetter 305 is doorgegeven), waarbij genoemde volgorde bij voorkeur afwisselend een oplopende volgorde en aflopende volgorde omvat, van een eerste kanaal (n=l) naar een laatste kanaal (n=N) en omgekeerd. In 15 het laatste geval omvat de volgorde van de kanalen, waarvan de multiplexer 330 het signaal naar de A/D omzetter 305 doorstuurt, bijvoorbeeld de kanaalvolgorde (voor kanalen 1, 2, ..., N): n=l, n=2, ...., n=(N-l), n=N, n=N, n=(N-l), n=(N-2)......n=2, n=l, n=l, n=2...... n=(N-l), n=N, n=N, n=(N-l), n=(N-2), ...., n=l, et cetera. Een andere volgorde, anders dan een telkens 20 dezelfde volgorde voor een aantal van N kanalen, is eveneens mogelijk.
Op deze manier kan een eenvoudiger en compacter systeem worden verkregen, met minder componenten, dat bovendien minder stroom verbruikt. Door toepassing van genoemde, zich telkens wijzigende multiplexer-signaaldoorgiftevolgorde kunnen multiplexer-gerelateerde 25 faseproblemen, welke met name zouden kunnen optreden bij toepassing van de optionele compensatie verste rkertrap indien een dergelijke volgorde niet wordt toegepast, bijzonder goed worden vermeden.
De onderhavige uitvinding kan diverse voordelen bieden, zoals in het bovenstaande reeds is beschreven. In het bijzonder kan de uitvinding 30 een inrichting leveren, waarbij verscheidene signalen via verscheidene 21 kanalen kunnen worden bewerkt om specifieke signaalcomponenten te versterken, ten behoeve van detectie, en in het bijzonder om de specifieke componenten van gemeenschappelijke signaalcomponenten te kunnen onderscheiden (scheiding van specifieke signaalcomponenten en 5 gemeenschappelijke componenten kan door de inrichting zelf worden uitgevoerd, of bijvoorbeeld door stroomafwaarts opgestelde digitale signaalbewerkende middelen). Hierbij kan in het bijzonder een relatief hoge versterkingsfactor door een signaalstroomopwaarste referentieversterkertrap 3 op de ingangssignalen worden toegepast, 10 bijvoorbeeld een versterkingsfactor (e. gain) van 50x of meer, in het bijzonder lOOx of meer, of een andere waarde.
Hierbij is in het bijzonder een digitaal circuit, althans een digitale signaalbewerker 10, 110, 210, 310, in de inrichting geïntegreerd. De inrichting is bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat zich veelal in de 15 ingangssignalen bevindende gelijkspanningscomponenten (bijvoorbeeld DC-offset delen) de digitale signaalbewerker kunnen bereiken, via respectieve kanalen, waarbij de kanalen bij voorkeur niet van gelijkspanningfiltermiddelen zijn voorzien.
Een genoemde gemeenschappelijke signaalcomponent kan 20 bijvoorbeeld eenvoudig uit digitale informatie digitaal worden berekend. Bij voorkeur is een terugkoppelingslus 111, 6 beschikbaar, om een digitaal berekende gemeenschappelijke signaalcomponent als referentiesignaal naar het referentieversterkerdeel 3 van de inrichting terug te koppelen.
Meer bij voorkeur wordt bovendien een specifieke offset per kanaal 25 berekend door de digitale signaalbewerker (bijvoorbeeld door geschikte software van de digitale signaalbewerker), onder gebruikmaking van de door de A/D converter(s) 5, 305 gedigitaliseerde signalen, bijvoorbeeld zoals in de uitvoering volgens Fig. 4 of Fig. 5. De zo berekende specifieke offset kan dan eenvoudig worden gecompenseerd, per kanaal, via genoemde 30 compensatieversterkertrap 212, 312.
22
In elk geval wordt het uit de analoge ingangssignalen wegnemen van een voor alle ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent (in het bijzonder een lichtnetcomponent, bijvoorbeeld een 50Hz of 60Hz wisselspanningscomponent) bij voorkeur geheel bestuurd door/via de 5 digitale signaalbewerker 110, 210, 310, onder gebruikmaking van de door de A/D converter(s) 5, 305 gedigitaliseerde signalen. Dit is echter niet essentieel, zie de uitvoering volgens Fig. 2.
Het spreekt vanzelf dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Diverse wijzigingen zijn mogelijk 10 binnen het raam van de uitvinding zoals is verwoord in de navolgende conclusies.
t034223

Claims (14)

1. Inrichting voor het verwerken van signalen, in het bijzonder fysiologische meetsignalen, waarbij de inrichting is voorzien van verscheidene kanalen met signaalingangen (1) om ingangssignalen te ontvangen, welke ingangssignalen elk een specifieke signaalcomponent 5 omvatten alsmede een voor alle ingangssignalen gemeenschappelijke signaalcomponent, waarbij elk kanaal is voorzien van een impedantie transformatie bewerkstelligende ingangsversterker (3), waarbij de inrichting is geconfigureerd om aan de niet-inverterende ingang van elke ingangsversterker (3) een respectief ingangssignaal en aan de inverterende 10 ingang een voor alle kanalen gelijk analoog referentiesignaal toe te voeren, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een digitale signaalbe werker (10) alsmede één of meer analoog-digitaal omzetters (5) om de door de ingangsversterkers (3) geleverde signalen aan de digitale signaalbewerker (10) toe te voeren, waarbij de signaalbewerker (10) is 15 uitgevoerd om van de één of meer analoog-digitaal omzettere (5) ontvangen signalen ten minste in één of meer uitgangssignalen om te zetten.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk kanaal is voorzien van een laagdoorlaatfilter (7) waarvan een ingang zich signaalstroomafwaarts bevindt ten opzichte van een respectieve 20 ingangsversterker (3), en waarvan de uitgang zich signaalstroomopwaarts ten opzichte van genoemde analoog-digitaal omzetters (5) bevindt.
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de inrichting is voorzien van een middelingsinrichting (6) voor het vormen van het referentiesignaal.
4. Inrichting volgens conclusie 2 en 3, waarbij genoemde 25 middelingsinrichting aan uitgangen van de ingangsversterkers (3) is verbonden, via verbindingen die zich signaalstroomopwaarts ten opzichte van de laagdoorlaatfilters (7) bevinden. 1034223
5. Inrichting volgens één der conclusies 2-4, waarbij de middelingsinrichting (6) is voorzien van een impedantie transformatie bewerkstelligende versterker (6a), waarvan een uitgang in het bijzonder aan de inverterende ingangen van de ingangsversterkers (3) is gekoppeld om 5 genoemd referentiesignaal te leveren.
6. Inrichting volgens één der conclusies 1-3, 5, waarbij genoemde signaalbewerker (110) is uitgevoerd om de van de één of meer analoog-digitaal omzetters (5) ontvangen signalen te bewerken, in het bijzonder digitaal te middelen, om een digitaal referentiesignaal te leveren, waarbij de 10 inrichting is voorzien van een digitaal-analoog omzetter (111) om het digitale referentie-signaal in genoemd analoge referentiesignaal om te zetten.
7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij elk kanaal is voorzien van een compensatieversterker (212) waarvan een niet- 15 inverterende ingang is gerangschikt om het, bij voorkeur laagdoorlaatgefilterde, signaal van een respectieve ingangsversterker (3) te ontvangen, en waarvan een uitgang direct of indirect aan een genoemde analoog-digitaal omzetter (5; 305) is gekoppeld, waarbij een inverterende ingang van de compensatieversterker (212) via een digitaal-analoog 20 omzetter (213) aan genoemde signaalbewerker (210; 310) is gekoppeld om daarvan een stuursignaal te ontvangen.
8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de signaalbewerker (210; 310) is ingericht om elk genoemd stuursignaal te leveren onder invloed van en/of onder gebruikmaking van één of meer signalen verkregen van de, 25 respectievelijk, één of meer analoog-digitaal omzetters (5).
9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij de signaalbewerker is uitgevoerd om voor elk kanaal een signaaloffset-spanning te detecteren, en om genoemd stuursignaal aan te passen om ten minste een deel van een gedetecteerde signaaloffset-spanning uit een van een respectieve 30 ingangsversterker (3) afkomstig signaal weg te nemen.
10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, voorzien van een multiplexer en één analoog-digitaal omzetter, het een en ander bij voorkeur zodanig dat de multiplexer de uit genoemde kanalen afkomstige signalen in een voorafbepaalde volgorde aan de analoog-digitaal omzetter (305) 5 toevoert.
11. Inrichting volgens conclusies 9 en 10, waarbij ingangen van de multiplexer aan uitgangen van de verscheidene compensatieversterkers zijn gekoppeld.
12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij de multiplexer de 10 voorafbepaalde volgorde voor een aantal van N verschillende kanalen periodiek wijzigt, bij voorkeur elke keer dat alle N kanalen zijn "aangesproken", waarbij genoemde volgorde bij voorkeur afwisselend een oplopende volgorde en aflopende volgorde omvat, van een eerste naar een laatste kanaal en omgekeerd.
13. Gebruik van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies om door sensoren geleverde fysiologische meetsignalen te verwerken.
14. Software voorzien van door een computer of processor uitvoerbare programmacode, welke programmacode is ingericht om een computer of processor te laten functioneren als een signaalbewerker van een inrichting 20 volgens één der voorgaande conclusies wanneer de code door de computer of processor wordt uitgevoerd. 1034223
NL1034223A 2007-08-02 2007-08-02 Inrichting voor het verwerken van signalen. NL1034223C2 (nl)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1034223A NL1034223C2 (nl) 2007-08-02 2007-08-02 Inrichting voor het verwerken van signalen.
EP08793828.8A EP2180828B1 (en) 2007-08-02 2008-08-04 Apparatus for processing physiological (eeg) signals
US12/671,874 US8248137B2 (en) 2007-08-02 2008-08-04 Apparatus for processing signals
PCT/NL2008/050533 WO2009017413A1 (en) 2007-08-02 2008-08-04 Apparatus for processing signals

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1034223A NL1034223C2 (nl) 2007-08-02 2007-08-02 Inrichting voor het verwerken van signalen.
NL1034223 2007-08-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1034223C2 true NL1034223C2 (nl) 2009-02-03

Family

ID=39345337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1034223A NL1034223C2 (nl) 2007-08-02 2007-08-02 Inrichting voor het verwerken van signalen.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8248137B2 (nl)
EP (1) EP2180828B1 (nl)
NL (1) NL1034223C2 (nl)
WO (1) WO2009017413A1 (nl)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2615970A4 (en) * 2010-09-13 2014-06-11 Hear Ip Pty Ltd SIGNAL PROCESSING DEVICE FOR USE IN ELECTROCEPHALOGRAPHY AND CABLE SYSTEM INCORPORATING THE DEVICE
EP2442443B8 (en) * 2010-10-15 2018-02-07 IMEC vzw Multi-channel biopotential signal acquisition systems
US9610044B2 (en) 2011-11-08 2017-04-04 Imec Variable capacitor circuit and method
NL2008441C2 (en) 2012-03-09 2013-09-10 Twente Medical Systems Internat B V Apparatus for processing signals.
DE102014015896A1 (de) 2014-10-28 2016-04-28 Drägerwerk AG & Co. KGaA Einrichtung zur Erfassung von elektrischen Potentialen
US10568534B2 (en) 2015-04-10 2020-02-25 Cath Vision ApS System and method for processing signals from intracardiac catheters
US10434308B2 (en) 2015-05-29 2019-10-08 Medtronic, Inc. Impedance matching and electrode conditioning in patient interface systems
US10080898B2 (en) 2015-05-29 2018-09-25 Medtronic, Inc. Simultaneous physiological sensing and stimulation with saturation detection
JP6980011B2 (ja) 2016-10-13 2021-12-15 キャスビジョン アーペーエス 心臓信号をフィルタリングするためのシステム
ES2947587T3 (es) 2016-10-13 2023-08-11 Cathvision Aps Dispositivo de filtrado para registrar señales electrofisiológicas
US10686715B2 (en) * 2018-05-09 2020-06-16 Biosig Technologies, Inc. Apparatus and methods for removing a large-signal voltage offset from a biomedical signal
CN110930973A (zh) * 2019-12-19 2020-03-27 上海宏桐实业有限公司 一种电生理信号噪声控制方法
CN113876336B (zh) * 2021-09-02 2022-07-05 中国科学院深圳先进技术研究院 肌电采集参考电极的动态切换装置以及动态切换方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926165A1 (de) * 1978-06-28 1980-01-03 Univ Groningen Referenzverstaerker zur trennung von gemeinsamen komponenten und nicht -gemeinsamen komponenten in n signalen
US4530365A (en) * 1983-07-26 1985-07-23 Nihon Kohden Corporation Physiological signal amplifier circuitry
JPH05220121A (ja) * 1992-01-27 1993-08-31 Nec Corp 携帯用心電図解析装置のオートドリフトキャンセル回路
US5513649A (en) * 1994-03-22 1996-05-07 Sam Technology, Inc. Adaptive interference canceler for EEG movement and eye artifacts
US5615687A (en) * 1995-12-06 1997-04-01 Hewlett-Packard Company Heart monitoring system and method with reduced signal acquisition range
EP1554975A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Synthesizing a reference value in an electrocardial waveform

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5704351A (en) * 1995-02-28 1998-01-06 Mortara Instrument, Inc. Multiple channel biomedical digital telemetry transmitter
US7881778B2 (en) * 2006-09-28 2011-02-01 The General Electric Company Floating physiological data acquisition system with expandable ECG and EEG

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926165A1 (de) * 1978-06-28 1980-01-03 Univ Groningen Referenzverstaerker zur trennung von gemeinsamen komponenten und nicht -gemeinsamen komponenten in n signalen
NL187945B (nl) 1978-06-28 1991-09-16 Univ Groningen Inrichting voor het scheiden van specifieke componenten en gemeenschappelijke componenten in een aantal signalen.
US4530365A (en) * 1983-07-26 1985-07-23 Nihon Kohden Corporation Physiological signal amplifier circuitry
JPH05220121A (ja) * 1992-01-27 1993-08-31 Nec Corp 携帯用心電図解析装置のオートドリフトキャンセル回路
US5513649A (en) * 1994-03-22 1996-05-07 Sam Technology, Inc. Adaptive interference canceler for EEG movement and eye artifacts
US5615687A (en) * 1995-12-06 1997-04-01 Hewlett-Packard Company Heart monitoring system and method with reduced signal acquisition range
EP1554975A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Synthesizing a reference value in an electrocardial waveform

Also Published As

Publication number Publication date
EP2180828B1 (en) 2015-09-09
US20110227638A1 (en) 2011-09-22
WO2009017413A1 (en) 2009-02-05
US8248137B2 (en) 2012-08-21
EP2180828A1 (en) 2010-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1034223C2 (nl) Inrichting voor het verwerken van signalen.
US8200317B2 (en) Method and apparatus for amplifying multiple signals using a single multiplexed amplifier channel with software controlled AC response
EP2195922B1 (en) Automatic common-mode rejection calibration
US8914099B2 (en) Biomedical acquisition system with motion artifact reduction
US20080159365A1 (en) Analog Conditioning of Bioelectric Signals
JP5980786B2 (ja) パイプライン連続時間シグマ−デルタ変調器
RU2454928C2 (ru) Система измерения качества контакта экг-электродов
TWI481196B (zh) 生物電信號感測儀器與其基線漂移移除裝置
US9667233B2 (en) Compensation circuit for offset voltage in a measurement amplifier and/or for DC-signal component in a measurement signal
JP4859983B2 (ja) 測定増幅装置および方法
EP2822458B1 (en) Apparatus and method for processing signals
Kim et al. Real time digitally assisted analog motion artifact reduction in ambulatory ECG monitoring system
US9817035B2 (en) Impedance measuring circuit
Rieger et al. A high-gain acquisition system with very large input range
US7711071B2 (en) Setting the slice level in a binary signal
NL2014897B1 (en) Method for determining or estimating an impedance of at least one electrode.
EP3042607A1 (en) Biopotential signal acquisition system and method
EP2747290A1 (en) Analog-to-digital converter system, sensor arrangement and method for analog-to-digital conversion
Pop A digitally adjustable sensor signal conditioning circuit for low frequency operation
US10542900B2 (en) Device and method for detecting electric potentials
KR20210107499A (ko) 아날로그 전단 회로 및 이를 포함하는 산소 포화도 측정기
JPS63273021A (ja) 交流光成分増幅装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20210901