心電図検査におけるノイズ検出システム及び方法
【課題】ＥＣＧ信号取得システムに使用するノイズ検出システムを提供する。
【解決手段】本システム（１００）は、被検体（１０５）の皮膚表面上に配置した一群の電極（１３０）に接続するように動作することができるＥＣＧ信号取得システム（１１２）と組み合わせて使用するため、回路板（１７０）と該回路板上に取り付けられた複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を含む。複数の分岐回路は、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極（１３０）の電気インピーダンスと実質的に類似した電気インピーダンスを持つ回路板（１７０）上に配置することができる。本システムは更に、ＥＣＧ取得システムへ伝送するために前記複数の分岐回路から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続された出力コネクタ（２８０）を含むことができる。
【解決手段】本システム（１００）は、被検体（１０５）の皮膚表面上に配置した一群の電極（１３０）に接続するように動作することができるＥＣＧ信号取得システム（１１２）と組み合わせて使用するため、回路板（１７０）と該回路板上に取り付けられた複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を含む。複数の分岐回路は、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極（１３０）の電気インピーダンスと実質的に類似した電気インピーダンスを持つ回路板（１７０）上に配置することができる。本システムは更に、ＥＣＧ取得システムへ伝送するために前記複数の分岐回路から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続された出力コネクタ（２８０）を含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、ノイズ検出システム及び方法に関し、より詳しく云えば、保健医療環境でノイズを検出し且つノイズの方向を識別するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、作業環境内でノイズ・レベルを最小に設定し、確立し且つ維持することは、フィールド・エンジニアにとって課題であり且つ必要である。ノイズ干渉の発生源の例としては、接地していない電気延長コード、電気ソケット、電気エネルギ需要の大きい装置などを挙げることができる。このようなノイズ干渉は、しばしば、処理装置によって検査を行うため、或いは電気信号処理装置を試験し、デバッグ(debug) し又は維持するために行われる電気信号の測定及び分解能を妨害することがある。
【０００３】
例えば、ノイズが問題となる１つの環境は、心電図検査が行われる保健医療施設内である。心電図（ＥＣＧ）システムは、人の心臓内又は人の皮膚の表面における小さな生体電位信号を測定することができる。これらの生体電位信号は、１００μＶほどの低い範囲であることがあり、また、３０μＶほどに小さく分解可能である。例えば、Ｊｏｈｎ Ｇ．Ｗｅｂｓｔｅｒの著書「Medical Instrumentation - Application and Method」（１９８８）に、心臓の機能を調べるための診断ツールとして用いられるＥＣＧを追跡するために電極を人に対して配置するやり方が記載されている。
【０００４】
ノイズ・レベルを最小にすることにより電気信号処理性能を向上させることができるようにする処理装置用の環境が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８０３１５８７９号
【発明の概要】
【０００６】
電気処理装置によって検査を行うために行われる電気信号の測定及び分解能を妨害する虞のある環境ノイズの発生源を検出し且つその位置を突き止めるシステム及び方法が要求され又は望まれている。上述の欠点及び要求は、以下に説明する様々な実施形態で対処する。
【０００７】
一実施形態によれば、ＥＣＧ信号取得システムと組み合わせて使用するシステムが提供される。ＥＣＧ信号取得システムは、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極に接続するように動作することができる。本システムは、回路板と該回路板上に取り付けられた複数の分岐回路(subcircuit)を含むことができる。複数の分岐回路は、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極の電気インピーダンスと相関する電気インピーダンスを持つ回路板上に配置することができる。本システムは更に、ＥＣＧ取得システムと通信するために複数の分岐回路から伝送された信号を受信するように電気通信関係に接続された出力コネクタを含むことができる。
【０００８】
本書に記載の発明の別の実施形態によれば、被検体のＥＣＧ信号を取得するように配置した一群の電極と通信関係にあるＥＣＧ信号取得システムを含んでいるシステムが提供される。改良手段として、ＥＣＧ取得システムと通信関係に接続されたアンテナ・システムが設けられ、該アンテナ・システムは、回路板上に取り付けられた一連の分岐回路を含む。該一連の分岐回路は、被検体上に配置した一群の電極と相似した配列で回路板上に配置することができる。出力コネクタが、アンテナ・システムからの信号の帯域幅及び振幅を表示するためにＥＣＧ取得システムへ伝送するために複数の分岐回路から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続される。
【０００９】
更に別の実施形態によれば、規定の空間内に配置されたＥＣＧ取得システムの処理によりノイズ干渉信号の発生源を検出するシステムが提供される。本システムは、ノイズ干渉信号を検出して、ＥＣＧ取得システムへ伝送するアンテナ・システムと、規定の空間に対するアンテナ・システムの向き及び位置を伝送するように接続された位置突き止めシステムと、アンテナ・システムが規定の空間内を移動するにつれて、規定の空間に対するアンテナ・システムの向き及び位置と組み合わせてノイズ干渉信号の振幅の測度を表示するように構成された表示装置とを含む。
【００１０】
様々な範囲のシステム、方法及びコンピュータ・プログラミング製品を本書で説明する。この「発明の概要」項で述べた様々な側面及び利点に加えて、更なる側面及び利点が、添付の図面を参照し且つ以下の詳しい説明を参照すると明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本書に記載の発明に従った、電気信号処理環境内のノイズ干渉の発生源の検出、方向突き止め及び隔離を向上させるように動作できるシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本書に記載の発明に従った、患者から放出された生体電位信号の取得の際に電極に現れるノイズ減衰を検出するために回路板上に配置した一群の電気分岐回路を持つアンテナ・システムの一実施形態の概略図である。
【図３】図３は、本書に記載の発明に従った、患者からの生体電位信号の取得の際に、右腕に配置した電極をシミュレート（模擬）する電気分岐回路の一実施形態の詳細図である。
【図４】図４は、本書に記載の発明に従った、図３のアンテナ・システムのアンテナ出力の一実施形態の詳細図である。
【図５】図５は、本書に記載の発明に従った、患者の生体電位信号検査におけるノイズ減衰の取得及び測定をシミュレートするように動作することのできる図１のシステムの一実施形態の概略図である。
【図６】図６は、本書に記載の発明に従った、図１のシステムの可視表示出力の一実施形態を示す略図である。
【図７】図７は、図１のシステムを用いてベースライン・ノイズ測定を行う方法の一実施形態の流れ図である。
【図８】図８は、図１のシステムを用いてノイズ・シミュレーションを遂行する方法の一実施形態の流れ図である。
【図９】図９は、図１のシステムを用いてノイズ角度測定(angulation)を遂行する方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳しい説明では、その一部を形成し且つ実施することのできる特定の実施形態を例として示した添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が該実施形態を実施することができる程度に詳しく説明しており、従って、他の実施形態を利用することができること、また実施形態の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的及びその他の変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の詳しい説明は、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【００１３】
図１は、電気信号処理環境内のノイズ干渉の発生源の検出、方向突き止め及び隔離を向上させるように動作できるシステム１００の一実施形態の概略図である。電気信号処理環境の一例は、被検体１０５（例えば、人又は動物）が生体電位信号取得システム１１０によって検査を受けることのできる生体電位検査室である。生体電位信号取得システム１１０の一例は、図示のような（表面又は心臓内）心電図（ＥＣＧ）信号取得システム１１２を含む。また、他の種類の生体電位信号監視システムの例としては、限定するものではないが、被検体１０５（例えば、人又は動物）の脳波図（ＥＥＧ）、エレクトロニューログラム（ＥＮＧ）、筋電図（ＥＭＧ）及び網膜電図（ＥＲＧ）の測定のためのシステムを挙げることができる。ノイズ干渉の発生源の例としては、限定するものではないが、接地されていない電気延長コード、電気ソケット、エネルギ消費の大きい装置などを挙げることができる。ＥＣＧ信号取得システム１１２と組み合わせたシステム１００は、負荷試験ＥＣＧ、安静時ＥＣＧ、運動時ＥＣＧ、患者監視、細動監視などのような、高感度の電気信号記録及び処理を必要とする様々なＥＣＧ信号取得用途に適用することができる。
【００１４】
例として、本書に記載の発明のＥＣＧ信号取得システム１１２について以下に説明するが、該システム１１２は、増幅器１１５と、記録装置１２０と、被検体１０５に配置された一連の電極１３０との有線又は無線の通信を含むことができる。しかし、記録装置１２０は必要とされない。ＥＣＧ信号取得システム１１２は、システム１００のインターフェース１２５と有線又は無線通信関係に接続することができる。
【００１５】
生体電位信号取得システム１１０の例としては、GE（登録商標）Healthcare社によって製造されているMAC3500 、MAC5500 、MAC400、CARDIOLAB （登録商標）ＥＰ記録装置、MAC1600 ＥＣＧモニタ又はSolar8000i患者モニタ、或いはMortara Instrument社によって製造されているELI350又はX-Scribe、或いはCardiac Science 社によって製造されているBurdick8500 又はQunitonEclipse又はQ9550 、或いはSt. Jude社によって製造されているEP-Workmate 記録システム、或いはHenan Huanan Medical Science and Technology 社によって製造されているＧＹ電気生理／ＥＰ記録装置システム、或いはSIEMENS （登録商標）社によって製造されているAXIOM SENSIS XP Hemo／ＥＰ記録装置、或いはBIOSENSE WEBSETER （登録商標）社によって製造されているCARTO XP及びCARTO 3 Mapping System、或いはBARD（登録商標）Electrophysiology 社によって製造されているLab System Pro、或いはPHILIPS （登録商標）社によって製造されているPagewriter TC30, TC50, TC70、又はIntelliVue MP40, MP60, MP70、又はHeartStart MRx モニタ／除細動器、或いはWelch Allyn社によって製造されている１５００患者モニタ、或いはMEDTRONIC （登録商標）社によって製造されているPhysio Cnotrol Lifepak 12 が挙げられる。
【００１６】
電極１３０（図５参照）は、一般に、被検体１０５の皮膚表面に接触させ又は結合することができ、また被検体１０５の心臓活動に伴うＥＣＧ信号を取得するように動作可能である。各々の電極１３０は、取得されたＥＣＧ信号を、リード線１３５を介して増幅器１１５を伝送するように、電気接続することができる。被検体１０５上の電極の既知の配置分布は、右腕電極１４０、左腕電極１４５、右脚電極１５０、及び左脚電極１５５を含むことができる。これらの電極１３０の例では、また被検体１０５の心臓又はその近くの体内に配置することができる。
【００１７】
増幅器１１５は、一般に、ＥＣＧ信号の入力を受け取り、ＥＣＧ信号をアナログからディジタルへ変換し、高忠実度を維持しながら信号強度を増大して、そのディジタル化されたＥＣＣ信号を、その後の信号処理のために記録装置１２０へ送るように動作することができる。記録装置１２０は、一般に、取得されたＥＣＧ信号の表示及び記憶のための信号処理を遂行することができる。
【００１８】
システム１１０の別の実施形態では、増幅器１１５は、被検体１０５上の電極１３０から別の方法で取得されたＥＣＧ信号を再生し又はシミュレートするように動作可能であるＥＣＧシミュレータ１５８から送られたＥＣＧ信号を受け取るように通信関係に接続することができる。ＥＣＧ信号シミュレータ１５８の例は、GE Healthcare 社によって製造されているもの、又はFluke Corporation 社によって製造されているマルチパラメータ患者ＥＣＧシミュレータである。
【００１９】
次に図２について説明すると、システム１００は、一般に、増幅器１１５（図１参照）と通信関係に電気接続されたアンテナ・システム１６０を含むことができる。アンテナ・システム１６０の一実施形態は、一般に、金属エッチングで形成された電気分岐回路を取り付け又は受容するように構成された絶縁基板材料で形成された電気回路板１７０を含むことができる。電気回路板１７０は、矩形の形状にし且つ一般的に人の胴体１７５の平均的な大きさに比例する大きさに形成することができる。電気回路板１７０の寸法及び形状（例えば、多角形、円形、又はそれらの組合せ）は、他の生理学的又は環境因子に適応するよう変えることができる。
【００２０】
更に図２について説明すると、アンテナ・システム１６０は更に、被検体１０５から心電図信号を取得する際に被検体１０５から増幅器１１５へ導く電極１３０及びリード線１３５を取り付けるためのプロキシ(proxy) として（単独で又は組み合わせて）相関する又は動作する物体又は構成部品を持つ、回路板１７０上に取り付けられた一連の電気分岐回路（以下に説明する）を含むことができる。
【００２１】
一実施形態の一連の電気分岐回路は、一般に、既知のトポロジイ又は方法（例えば、前額平面における増強誘導、横断平面における前胸部誘導）に相関させて、ＥＣＧ信号を取得するように電極１３０を被検体１０５上に配置することができる。このような一例では、アンテナ・システム１６０は、被検体１０５の右腕（ＲＡ）から導く電極及びリード線１３５と相関する第１又は右腕電気分岐回路２００と、被検体１０５の左腕（ＬＡ）から導く電極及びリード線と相関する第２又は左腕電気分岐回路２０５と、被検体１０５の右脚（ＲＬ）から導く電極及びリード線と相関する第３又は右脚電気分岐回路２１０と、被検体１０５の左脚（ＬＬ）から導く電極及びリード線と相関する第４又は左脚電気分岐回路２１５と、３つの電極ＲＡ、ＬＡ及びＬＬで検出された取得信号の平均を測定する点として中央端子（ＣＴ）と相関する第５又は中央端子電気分岐回路２２０とを含むことができる。第３の電気分岐回路２１０は、前額平面ＥＣＧ検査を追跡し遂行する際にＲＬ電極１５０をどのように用いることができるかに関して、相似した態様で第１、第２及び第４の電気回路２００，２０５，２１５で取得され検出された信号に対して電位を測定するための基準（例えば、電気的アース）として取り扱うことができる。
【００２２】
電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、エッチングされた物体（以下に説明する）を含むことができ、これらの物体は、組み合わさって、被検体１０５からの生体電位信号の検出又は取得に用いている際に被検体１０５から増幅器へ導く電極１３０及びリード線１３５の使用と同じ電気インピーダンス（抵抗、インダクタンス及び容量効果を含む）を実質的に（例えば、患者電極等価回路の標準化された電気モデルの２０パーセント以内に）持ち且つそれに相関するように構成される。
【００２３】
図２を参照して説明すると、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は、一実施形態では、人の皮膚表面に取り付けられた電極１３０のインピーダンスと相関するインピーダンスを持つ第１の回路部品又は物体を含むことができる。第１の回路部品又は物体２３０は、被検体１０５に付着する電極１３０のコンダクタンスと相関する同様な大きさ、形状、次元又は表面積の金属組成物（例えば、銅のエッチング）であってよい。第１の物体２３０は、一実施形態では、矩形の形状とすることができるが、第１の物体２３０の大きさ、形状、次元又は表面積は変えることができる。
【００２４】
電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は更に、被検体１０５に付着する電極１３０に増幅器１１５を接続する電極リード線１３５に関連したインピーダンスと相関する電気インピーダンスを持つ第２の回路部品又は物体２３５を含むことができる。第２の物体２３５は、一実施形態では、電極ワイヤの長さと実質的に同じ長さであってよい。第２の物体２３５は、回路板１７０上にコイル形状に配置された長さを持つ金属エッチングであってよい。金属エッチングの形状は、多角形（例えば、図示のように四角形）或いは円形又は蛇行形又は他の形状とすることができ、これらに限定されない。
【００２５】
図２及び図３を参照して説明すると、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は更に、被検体１０５の皮膚又は表面に対する電極１３０の付着部のインピーダンスに関連したインピーダンス（抵抗、キャパシタンス及びインダクタンスを含む）と相関する電気インダクタンス及びインピーダンス値を持つ、電気的並列接続関係に接続された第１の抵抗器２５５及びコンデンサ２６０の対を有すると共に、被検体１０５を通って（例えば、心臓の拍動に関連した）電気信号を送る身体組織のインピーダンスと実質的に同様なインピーダンスを持つことができるような大きさを持つ、互いに電気的並列接続関係の第２の抵抗器２６５及びコンデンサ２７０の対を有する分岐回路２５０を含むことができる。第１の抵抗器２５５及びコンデンサ２６０の対のインピーダンスは、一実施形態では、被検体１０５の表面への電極１３０の付着不良に関連した（業界で知られている）インピーダンス値の閾値とすることができる。更に、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上のインピーダンスの閾値は、一実施形態では、本書で規定されたように各々の相関効果のために規定されているようなインピーダンスについての公表された業界標準の閾値にほぼ等しい値とすることができる。
【００２６】
図２、図３及び図４を参照して説明すると、アンテナ・システム１６０は、一実施形態では、更に、増幅器１１５へ伝送するために、第１、第２、第３、第４及び第５の電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々から組合せアンテナ出力コネクタ２８０（図２及び図４参照）への出力の電気接続部を含むことができる。アンテナ・システム１６０は更に、互いに電気接続した第１、第２、第３、第４及び第５の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの共通端子２８５（図２参照）の電気接続部を含むことができる。第４の電気分岐回路２１５は、組合せアンテナ出力コネクタ２８０において電気的基準又は電気的アース端子２９０（図２及び図４参照）への基準端子接続部を含むことができる。組合せアンテナ出力コネクタ２８０は、一実施形態では、取得したアンテナ信号を増幅器１１５へ伝送するために同軸ケーブル２９５（図４参照）からの接続部を受けるように構成されたＢＮＣ(Bayonet Neill-Concelman) コネクタとすることができる。しかし、コネクタ２８０及び通信リンク（例えば、無線、有線）の種類を変えることができる。同軸ケーブル２９５は、アンテナ・システム１６０からの電気信号の汚染を隔離し抑制するために電気遮蔽体を含むことができる。
【００２７】
第１、第２、第３、第４及び第５の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、それぞれの電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の接続又は切断を回路板１７０上の残りのものから隔離する一対の電気コネクタ端子２９８を含むことができる。これにより、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、記録装置１２０又はインターフェース１２５でユーザーに対して表示するための直列又は並列通信のために電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの測定されたノイズ干渉の個別の信号出力を供給するように設計することができる。
【００２８】
アンテナ・システム１６０は、別の実施形態では、更に、第１の基板層及びその上に取り付けられた電気分岐回路を、電気的アース３０５に接続された導電層から分離する第２の基板層又は絶縁層を含むことができる。
【００２９】
図１に例示した実施形態によれば、アンテナ・システム１６０は、ＥＣＧ信号の取得の際に被検体１０５を支持するテーブル３００に結合するか又はそれと一体に構成することができる。とは云え、アンテナ・システム１６０は、別の実施形態では、患者テーブル３００から分離して動かすために結合せずに移動可能になるように独立に構成することができる。
【００３０】
アンテナ・システム１６０の別の実施形態では、アンテナ・システム１６０の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの出力は、患者１０５の心電図を追跡する際に電極１３０間の電位を隔離するのと同様な態様で、電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の選択対の間の電位を自動的に隔離するようにスイッチ機構（図示せず）に電気接続することができる。
【００３１】
図５を参照して説明すると、システム１０は更に、生体電位信号シミュレータ１５８（例えば、ＥＣＧ信号シミュレータ）を含むことができ、該シミュレータは、アンテナ・システム１６０からの電気出力線と共に、増幅器１１５及び記録装置１２０へ伝送するためにシミュレータ１５８及びアンテナ・システム１６０からの取得信号の１つ以上を選択的に隔離し又は組み合わせ／混合するように動作可能である加算器又は同様な種類の電気信号混合装置３１０と通信関係に接続することができる。
【００３２】
図１及び図５を参照して説明すると、インターフェース１２５は、ＥＣＧ信号取得システム１１０（例えば、記録装置１２０）と通信関係に接続されるラップトップ又は汎用コンピュータはであってよい。インターフェース１２５は、ＥＣＧ信号取得システム１１２の動作効率を診断し増大させ、又はＥＣＧ信号取得システム１１２からの出力を歪ませるノイズ干渉の発生源を識別するために働くフィールド・エンジニア又はサービス技術者によって動作させることができる。
【００３３】
図６は、システム１００によって生成された一実施形態のグラフィック表示４００を例示する。グラフィック表示４００は、ＥＣＧ信号取得システム１１２で又はインターフェース１２５で又はそれらの両方で表示するためにアンテナ・システム１６０及び／又はシミュレータ１５８から伝送された取得電気信号の異なる濾波範囲又は段階の遮断周波数４０５の測度を表す図形的表示を含むことができる。遮断周波数又は濾波範囲の数は変えることができ、本書に記載の発明で制限するものではない。グラフィック表示４００は更に、表示４００上の基準（例えば、水平面における患者テーブル３００のアラインメント）４１５に対する回路板１７０（及びそれに取り付けられた電気分岐回路）のアラインメント４１０の向き又は方向を表す図形的表示を含むことができる。ノイズの濾波又は遮断周波数範囲内で電気信号の最大強度又は振幅４２０を検出して測定するまで回路板１７０を回転させることによって、オペレータは、被検体１０５について遂行されるＥＣＧ信号取得の結果に悪影響を与える虞のある空間内のノイズ発生源の各々の方向を観察者に指し示すことのできる回路板１７０のアラインメント４１０の向き又は方向を観察することができる。グラフィック表示４００は更に、表示４００上の基準（例えば、基準は患者テーブル３００の高さレベルとすることができる）４３０に対する垂直方向における回路板１７０の方向又は向き４２５を表す図形的表示を含むことができる。
【００３４】
図１及び図５を参照して説明すると、システム１００は更に、空間の物理的基準４５２に対してアンテナ・システム１６０の位置（例えば、直角ｘ，ｙ，ｚ座標、緯度、経度、高さなど）及び向き（例えば、１８０°又は３６０°の角度方向アラインメント）を追跡するように動作できる位置突き止め又は追跡システム４５０を含むことができる。これにより、追跡システム４５０は、上述の図形的表示４１０及び４２５を支援することができる。位置突き止めシステム４５０は、様々な種類の既知の位置追跡技術（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、カメラ、ＲＦＩＤ、超音波、電磁波、赤外線，光学スキャナなど）を用いることができるが、本書に記載の発明について制限するものでない。位置突き止めシステム４５０は、規定の空間内の物理的基準４５２に対するアンテナ・システム１６０の位置及び向きの情報を、ユーザーに対してインターフェース１２５で表示するために伝送することができる。これによって、システム１００は、ＥＣＧ監視システム１１２による取得したＥＣＧ信号の処理と共に、規定の空間の基準４５２に対するノイズ干渉信号の発生源の検出を表示することができる。アンテナ・システム１６０は、インターフェース１２５での通信のために、ノイズ干渉信号をＥＣＧ監視システム１１２へ伝送するように接続することができる。位置突き止めシステム４５０は、基準４５２に対する規定の空間内でのアンテナ・システム１６０の移動につれて、アンテナ・システム１６０の向き及び位置と組み合わせて、ノイズの遮断周波数範囲内の電気信号の最大振幅４２０をインターフェース１２５で表示するために、アンテナ・システムの向き及び位置（例えば、回路板１７０の位置及び向き）を伝送するように（例えば、有線又は無線で）接続することができる。これにより、規定の空間全体にわたってアンテナ・システム１６０を移動させることによって、システム１００は、ノイズ干渉信号の検出及び測定によって、ほぼ実時間で、アンテナ・システム１６０（例えば、回路板１７０）の位置及び向きと組み合わせて、規定された帯域幅内の最大のノイズ干渉信号の検出及び測度をインターフェース１２５で表示することができる。
【００３５】
これまで、本書に記載の発明の実施形態のシステム１００の構成について説明したが、以下に、実施形態のシステム１００を動作させる方法５０５，５１０，５１５の実施形態について一般的に説明する。また、当然のことながら、以下に説明する方法の行為又は段階のシーケンス又は順序は変えることができる。更にまた、当然のことながら、方法５０５，５１０，５１５は、説明する各行為又は段階を必要としないことがあり、或いは本書に開示していない追加の行為又は段階を含むことができる。方法５０５，５１０，５１５の下記の段階及び行為の１つ以上は、また、インターフェース１２５の又はそれと通信関係にあるプロセッサ又は他のコンピュータ・プログラム可能な装置５２０によって実行するためにメモリ５１８に記憶されたコンピュータ読取り可能なプログラム命令の形態にすることができる。
【００３６】
ＥＣＧ記録装置１２０が、ＥＣＧ検査室内又は規定の空間内で増幅器１１５と通信関係に結合されていると仮定する。動作方法は、シミュレータ１５８及びアンテナ・システムを加算器３１０と通信関係に接続すること、及び加算器３１０を増幅器１１５及び記録装置１２０に通信関係に接続することを含む。また、インターフェース１２５は、記録装置１２０に伝送されるデータを受け取るように通信関係に接続することができると仮定する。
【００３７】
図７は、上述のシステム１００を用いてベースライン・ノイズ測定を行う方法５０５の一実施形態を示す。段階５２５で、生体電位検査を受ける被検体の位置又は向きと相関してアンテナ・システム１６０を位置決めし又は配向する。段階５３０で、アンテナ・システム１６０及びシミュレータを加算器と通信関係に接続する。段階５３５で、加算器で、シミュレータから伝送された信号のみを受け取るように選択し、インターフェースでシミュレータ信号を表示するために所望の増幅器利得設定値を選択する。段階５４０で、表示装置で表示するためにシステム１００内のベースライン・ノイズを測定して記録する。
【００３８】
図８は、ノイズ・シミュレーションを遂行する方法５１０の一実施形態を示す。段階５４５で、シミュレータ及びアンテナ・システム１６０から受け取った信号から生成した組合せ信号を伝送するように加算器を切り換える。段階５５０で、加算器からの組合せ信号を表示するために記録装置で利得を選択する。段階５５５で、インターフェースで表示するために組合せ信号の記録を作る指示を受け取る。段階５６０で、前記記録を、既知の問題のある信号と、又は電気信号処理中に遭遇したノイズについての報告と比較して、組合せ信号が読取り可能であるか又は判読困難である場合の指示を受け取る。段階５６５で、組合せ信号の記録が容認可能であるかどうかについての指示を受け取る。指示が読取り可能でないことを表している場合、段階５７０で、記録装置における利得について設定値を増大して、段階５５５へ戻る。指示が容認可能であることを表している場合、段階５７５で、アンテナ・システム１６０の回路板を配置し、その位置を記録する。段階５８０で、組合せ信号を既知の問題のある信号又は報告と比較する。記録された組合せ信号が前記問題のある信号又は報告と実質的に類似していると云う指示を受け取った場合、段階５８５で、図９に記述された方法５１５に切り換え又は開始させる。組合せ信号が前記問題のある信号又は報告と実質的に類似していないと云う指示を受け取った場合、段階５７５へ戻る。
【００３９】
次いで図９について説明すると、ノイズ・デバッグを遂行する方法５１５を示す。段階６００で、インターフェースを介してノイズ分析機能を選択する指令を受け取る。段階６０５で、アンテナ・システム１６０からの信号を加算器からのみ伝送するように選択し、且つシミュレータからの信号の加算を除外する。段階６１０で、生体電位検査を受ける被検体１０５の向き及び位置とほぼ整合するようにアンテナ・システムの回路板を配置する。段階６１５で、選択されたフィルタ範囲、並びに設定されたデフォールト角度及び方位設定についての指令を受け取る。段階６２０で、アンテナ・システムからの信号を記録装置で記録するように指令を受け取る。段階６２５で、表示装置で表示するために信号分析結果を記録するように指令を受け取る。段階６３０で、アンテナ・システムの回路板の角度又は向きを変更することを表す指示を受け取り、次いで段階６２０へ戻る。回路板の向きを更に変更することは無いという指令を受け取った場合、段階６４０で、表示装置上に信号分析の結果を記録し、次いで段階６１０へ戻る。アンテナ・システムの回路板の向きを変更すると云う指令を受け取って、回路板からの信号について信号分析を遂行した場合、段階６５０で、表示装置で表示するために基準に対する回路板の向きの変化を測定する。段階６５５で、基準に対する回路板の現在の向きが、回路板の他の向きの場合の信号分析と比較して最大の又は優勢なノイズ・ベクトルを生成するかどうか検出する。もし優勢なノイズ・ベクトルであった場合、段階６６０で、方法は終了する。もし優勢なノイズ・ベクトルでなかった場合、段階６６５で、基準に対する回路板の仰角の変化を記録し、次いで段階６４０へ進んで、表示装置に信号分析の結果を記録する。段階６７０で、基準に対して垂直な平面における回路板の向きの変化を記録し、次いで段階６４０へ進んで、表示装置に信号分析の結果を記録する。
【００４０】
上述の発明の実施形態の技術的効果として、被検体１０５のＥＣＧを測定することのできる電気生理学的検査室のような、電気信号の追跡及び処理を行う環境内で、ノイズに関係した干渉の発生源の作用を模倣し、該発生源を検出し、且つその位置を突き止めるシステム１００及び方法を提供することが挙げられる。ＥＣＧ検査環境内でノイズ干渉の発生源の位置を検出して隔離する能力は、検査手順の結果を向上させ、ＥＣＧ事例検査を完了する時間を短縮することができる。システム１００及び方法はまた、ＥＣＧ記録システム１２０のサービス、維持、及び不良性能の修復を向上させることができる。
【００４１】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が本発明を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４２】
１００ システム
１０５ 被検体（患者）
１１０ 生体電位信号取得システム
１１２ 心電図（ＥＣＧ）信号取得システム
１１５ 増幅器
１２０ 記録装置
１２５ インターフェース
１３０ 電極
１３５ リード線
１４０ 右腕電極
１４５ 左腕電極
１５０ 右脚電極
１５５ 左脚電極
１５８ ＥＣＧシミュレータ
１６０ アンテナ・システム
１７０ 電気回路板
１７５ 人の胴体
２００ 右腕電気分岐回路
２０５ 左腕電気分岐回路
２１０ 右脚電気分岐回路
２１５ 左脚電気分岐回路
２２０ 中央端子電気分岐回路
２３０ 第１の物体
２３５ 第２の物体
２５０ 分岐回路
２５５ 第１の抵抗器
２６０ コンデンサ
２６５ 第２の抵抗器
２７０ コンデンサ
２８０ 組合せアンテナ出力コネクタ
２８５ 共通端子
２９０ 電気的アース端子
２９５ 同軸ケーブル
２９８ 電気コネクタ端子
３００ 患者テーブル
３０５ 電気的アース
３１０ 加算器
４００ グラフィック表示
４１０ アラインメント
４１５ 基準
４２０ 振幅
４２５ 向き
４３０ 基準
４５０ 位置突き止め又は追跡システム
４５２ 空間の物理的基準
５０５ システム動作方法
５１０ システム動作方法
５１５ システム動作方法
５１８ メモリ
５２０ プロセッサ又は他のコンピュータ・プログラム可能な装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、ノイズ検出システム及び方法に関し、より詳しく云えば、保健医療環境でノイズを検出し且つノイズの方向を識別するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、作業環境内でノイズ・レベルを最小に設定し、確立し且つ維持することは、フィールド・エンジニアにとって課題であり且つ必要である。ノイズ干渉の発生源の例としては、接地していない電気延長コード、電気ソケット、電気エネルギ需要の大きい装置などを挙げることができる。このようなノイズ干渉は、しばしば、処理装置によって検査を行うため、或いは電気信号処理装置を試験し、デバッグ(debug) し又は維持するために行われる電気信号の測定及び分解能を妨害することがある。
【０００３】
例えば、ノイズが問題となる１つの環境は、心電図検査が行われる保健医療施設内である。心電図（ＥＣＧ）システムは、人の心臓内又は人の皮膚の表面における小さな生体電位信号を測定することができる。これらの生体電位信号は、１００μＶほどの低い範囲であることがあり、また、３０μＶほどに小さく分解可能である。例えば、Ｊｏｈｎ Ｇ．Ｗｅｂｓｔｅｒの著書「Medical Instrumentation - Application and Method」（１９８８）に、心臓の機能を調べるための診断ツールとして用いられるＥＣＧを追跡するために電極を人に対して配置するやり方が記載されている。
【０００４】
ノイズ・レベルを最小にすることにより電気信号処理性能を向上させることができるようにする処理装置用の環境が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８０３１５８７９号
【発明の概要】
【０００６】
電気処理装置によって検査を行うために行われる電気信号の測定及び分解能を妨害する虞のある環境ノイズの発生源を検出し且つその位置を突き止めるシステム及び方法が要求され又は望まれている。上述の欠点及び要求は、以下に説明する様々な実施形態で対処する。
【０００７】
一実施形態によれば、ＥＣＧ信号取得システムと組み合わせて使用するシステムが提供される。ＥＣＧ信号取得システムは、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極に接続するように動作することができる。本システムは、回路板と該回路板上に取り付けられた複数の分岐回路(subcircuit)を含むことができる。複数の分岐回路は、被検体の皮膚表面上に配置した一群の電極の電気インピーダンスと相関する電気インピーダンスを持つ回路板上に配置することができる。本システムは更に、ＥＣＧ取得システムと通信するために複数の分岐回路から伝送された信号を受信するように電気通信関係に接続された出力コネクタを含むことができる。
【０００８】
本書に記載の発明の別の実施形態によれば、被検体のＥＣＧ信号を取得するように配置した一群の電極と通信関係にあるＥＣＧ信号取得システムを含んでいるシステムが提供される。改良手段として、ＥＣＧ取得システムと通信関係に接続されたアンテナ・システムが設けられ、該アンテナ・システムは、回路板上に取り付けられた一連の分岐回路を含む。該一連の分岐回路は、被検体上に配置した一群の電極と相似した配列で回路板上に配置することができる。出力コネクタが、アンテナ・システムからの信号の帯域幅及び振幅を表示するためにＥＣＧ取得システムへ伝送するために複数の分岐回路から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続される。
【０００９】
更に別の実施形態によれば、規定の空間内に配置されたＥＣＧ取得システムの処理によりノイズ干渉信号の発生源を検出するシステムが提供される。本システムは、ノイズ干渉信号を検出して、ＥＣＧ取得システムへ伝送するアンテナ・システムと、規定の空間に対するアンテナ・システムの向き及び位置を伝送するように接続された位置突き止めシステムと、アンテナ・システムが規定の空間内を移動するにつれて、規定の空間に対するアンテナ・システムの向き及び位置と組み合わせてノイズ干渉信号の振幅の測度を表示するように構成された表示装置とを含む。
【００１０】
様々な範囲のシステム、方法及びコンピュータ・プログラミング製品を本書で説明する。この「発明の概要」項で述べた様々な側面及び利点に加えて、更なる側面及び利点が、添付の図面を参照し且つ以下の詳しい説明を参照すると明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本書に記載の発明に従った、電気信号処理環境内のノイズ干渉の発生源の検出、方向突き止め及び隔離を向上させるように動作できるシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本書に記載の発明に従った、患者から放出された生体電位信号の取得の際に電極に現れるノイズ減衰を検出するために回路板上に配置した一群の電気分岐回路を持つアンテナ・システムの一実施形態の概略図である。
【図３】図３は、本書に記載の発明に従った、患者からの生体電位信号の取得の際に、右腕に配置した電極をシミュレート（模擬）する電気分岐回路の一実施形態の詳細図である。
【図４】図４は、本書に記載の発明に従った、図３のアンテナ・システムのアンテナ出力の一実施形態の詳細図である。
【図５】図５は、本書に記載の発明に従った、患者の生体電位信号検査におけるノイズ減衰の取得及び測定をシミュレートするように動作することのできる図１のシステムの一実施形態の概略図である。
【図６】図６は、本書に記載の発明に従った、図１のシステムの可視表示出力の一実施形態を示す略図である。
【図７】図７は、図１のシステムを用いてベースライン・ノイズ測定を行う方法の一実施形態の流れ図である。
【図８】図８は、図１のシステムを用いてノイズ・シミュレーションを遂行する方法の一実施形態の流れ図である。
【図９】図９は、図１のシステムを用いてノイズ角度測定(angulation)を遂行する方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳しい説明では、その一部を形成し且つ実施することのできる特定の実施形態を例として示した添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が該実施形態を実施することができる程度に詳しく説明しており、従って、他の実施形態を利用することができること、また実施形態の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的及びその他の変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の詳しい説明は、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【００１３】
図１は、電気信号処理環境内のノイズ干渉の発生源の検出、方向突き止め及び隔離を向上させるように動作できるシステム１００の一実施形態の概略図である。電気信号処理環境の一例は、被検体１０５（例えば、人又は動物）が生体電位信号取得システム１１０によって検査を受けることのできる生体電位検査室である。生体電位信号取得システム１１０の一例は、図示のような（表面又は心臓内）心電図（ＥＣＧ）信号取得システム１１２を含む。また、他の種類の生体電位信号監視システムの例としては、限定するものではないが、被検体１０５（例えば、人又は動物）の脳波図（ＥＥＧ）、エレクトロニューログラム（ＥＮＧ）、筋電図（ＥＭＧ）及び網膜電図（ＥＲＧ）の測定のためのシステムを挙げることができる。ノイズ干渉の発生源の例としては、限定するものではないが、接地されていない電気延長コード、電気ソケット、エネルギ消費の大きい装置などを挙げることができる。ＥＣＧ信号取得システム１１２と組み合わせたシステム１００は、負荷試験ＥＣＧ、安静時ＥＣＧ、運動時ＥＣＧ、患者監視、細動監視などのような、高感度の電気信号記録及び処理を必要とする様々なＥＣＧ信号取得用途に適用することができる。
【００１４】
例として、本書に記載の発明のＥＣＧ信号取得システム１１２について以下に説明するが、該システム１１２は、増幅器１１５と、記録装置１２０と、被検体１０５に配置された一連の電極１３０との有線又は無線の通信を含むことができる。しかし、記録装置１２０は必要とされない。ＥＣＧ信号取得システム１１２は、システム１００のインターフェース１２５と有線又は無線通信関係に接続することができる。
【００１５】
生体電位信号取得システム１１０の例としては、GE（登録商標）Healthcare社によって製造されているMAC3500 、MAC5500 、MAC400、CARDIOLAB （登録商標）ＥＰ記録装置、MAC1600 ＥＣＧモニタ又はSolar8000i患者モニタ、或いはMortara Instrument社によって製造されているELI350又はX-Scribe、或いはCardiac Science 社によって製造されているBurdick8500 又はQunitonEclipse又はQ9550 、或いはSt. Jude社によって製造されているEP-Workmate 記録システム、或いはHenan Huanan Medical Science and Technology 社によって製造されているＧＹ電気生理／ＥＰ記録装置システム、或いはSIEMENS （登録商標）社によって製造されているAXIOM SENSIS XP Hemo／ＥＰ記録装置、或いはBIOSENSE WEBSETER （登録商標）社によって製造されているCARTO XP及びCARTO 3 Mapping System、或いはBARD（登録商標）Electrophysiology 社によって製造されているLab System Pro、或いはPHILIPS （登録商標）社によって製造されているPagewriter TC30, TC50, TC70、又はIntelliVue MP40, MP60, MP70、又はHeartStart MRx モニタ／除細動器、或いはWelch Allyn社によって製造されている１５００患者モニタ、或いはMEDTRONIC （登録商標）社によって製造されているPhysio Cnotrol Lifepak 12 が挙げられる。
【００１６】
電極１３０（図５参照）は、一般に、被検体１０５の皮膚表面に接触させ又は結合することができ、また被検体１０５の心臓活動に伴うＥＣＧ信号を取得するように動作可能である。各々の電極１３０は、取得されたＥＣＧ信号を、リード線１３５を介して増幅器１１５を伝送するように、電気接続することができる。被検体１０５上の電極の既知の配置分布は、右腕電極１４０、左腕電極１４５、右脚電極１５０、及び左脚電極１５５を含むことができる。これらの電極１３０の例では、また被検体１０５の心臓又はその近くの体内に配置することができる。
【００１７】
増幅器１１５は、一般に、ＥＣＧ信号の入力を受け取り、ＥＣＧ信号をアナログからディジタルへ変換し、高忠実度を維持しながら信号強度を増大して、そのディジタル化されたＥＣＣ信号を、その後の信号処理のために記録装置１２０へ送るように動作することができる。記録装置１２０は、一般に、取得されたＥＣＧ信号の表示及び記憶のための信号処理を遂行することができる。
【００１８】
システム１１０の別の実施形態では、増幅器１１５は、被検体１０５上の電極１３０から別の方法で取得されたＥＣＧ信号を再生し又はシミュレートするように動作可能であるＥＣＧシミュレータ１５８から送られたＥＣＧ信号を受け取るように通信関係に接続することができる。ＥＣＧ信号シミュレータ１５８の例は、GE Healthcare 社によって製造されているもの、又はFluke Corporation 社によって製造されているマルチパラメータ患者ＥＣＧシミュレータである。
【００１９】
次に図２について説明すると、システム１００は、一般に、増幅器１１５（図１参照）と通信関係に電気接続されたアンテナ・システム１６０を含むことができる。アンテナ・システム１６０の一実施形態は、一般に、金属エッチングで形成された電気分岐回路を取り付け又は受容するように構成された絶縁基板材料で形成された電気回路板１７０を含むことができる。電気回路板１７０は、矩形の形状にし且つ一般的に人の胴体１７５の平均的な大きさに比例する大きさに形成することができる。電気回路板１７０の寸法及び形状（例えば、多角形、円形、又はそれらの組合せ）は、他の生理学的又は環境因子に適応するよう変えることができる。
【００２０】
更に図２について説明すると、アンテナ・システム１６０は更に、被検体１０５から心電図信号を取得する際に被検体１０５から増幅器１１５へ導く電極１３０及びリード線１３５を取り付けるためのプロキシ(proxy) として（単独で又は組み合わせて）相関する又は動作する物体又は構成部品を持つ、回路板１７０上に取り付けられた一連の電気分岐回路（以下に説明する）を含むことができる。
【００２１】
一実施形態の一連の電気分岐回路は、一般に、既知のトポロジイ又は方法（例えば、前額平面における増強誘導、横断平面における前胸部誘導）に相関させて、ＥＣＧ信号を取得するように電極１３０を被検体１０５上に配置することができる。このような一例では、アンテナ・システム１６０は、被検体１０５の右腕（ＲＡ）から導く電極及びリード線１３５と相関する第１又は右腕電気分岐回路２００と、被検体１０５の左腕（ＬＡ）から導く電極及びリード線と相関する第２又は左腕電気分岐回路２０５と、被検体１０５の右脚（ＲＬ）から導く電極及びリード線と相関する第３又は右脚電気分岐回路２１０と、被検体１０５の左脚（ＬＬ）から導く電極及びリード線と相関する第４又は左脚電気分岐回路２１５と、３つの電極ＲＡ、ＬＡ及びＬＬで検出された取得信号の平均を測定する点として中央端子（ＣＴ）と相関する第５又は中央端子電気分岐回路２２０とを含むことができる。第３の電気分岐回路２１０は、前額平面ＥＣＧ検査を追跡し遂行する際にＲＬ電極１５０をどのように用いることができるかに関して、相似した態様で第１、第２及び第４の電気回路２００，２０５，２１５で取得され検出された信号に対して電位を測定するための基準（例えば、電気的アース）として取り扱うことができる。
【００２２】
電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、エッチングされた物体（以下に説明する）を含むことができ、これらの物体は、組み合わさって、被検体１０５からの生体電位信号の検出又は取得に用いている際に被検体１０５から増幅器へ導く電極１３０及びリード線１３５の使用と同じ電気インピーダンス（抵抗、インダクタンス及び容量効果を含む）を実質的に（例えば、患者電極等価回路の標準化された電気モデルの２０パーセント以内に）持ち且つそれに相関するように構成される。
【００２３】
図２を参照して説明すると、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は、一実施形態では、人の皮膚表面に取り付けられた電極１３０のインピーダンスと相関するインピーダンスを持つ第１の回路部品又は物体を含むことができる。第１の回路部品又は物体２３０は、被検体１０５に付着する電極１３０のコンダクタンスと相関する同様な大きさ、形状、次元又は表面積の金属組成物（例えば、銅のエッチング）であってよい。第１の物体２３０は、一実施形態では、矩形の形状とすることができるが、第１の物体２３０の大きさ、形状、次元又は表面積は変えることができる。
【００２４】
電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は更に、被検体１０５に付着する電極１３０に増幅器１１５を接続する電極リード線１３５に関連したインピーダンスと相関する電気インピーダンスを持つ第２の回路部品又は物体２３５を含むことができる。第２の物体２３５は、一実施形態では、電極ワイヤの長さと実質的に同じ長さであってよい。第２の物体２３５は、回路板１７０上にコイル形状に配置された長さを持つ金属エッチングであってよい。金属エッチングの形状は、多角形（例えば、図示のように四角形）或いは円形又は蛇行形又は他の形状とすることができ、これらに限定されない。
【００２５】
図２及び図３を参照して説明すると、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上は更に、被検体１０５の皮膚又は表面に対する電極１３０の付着部のインピーダンスに関連したインピーダンス（抵抗、キャパシタンス及びインダクタンスを含む）と相関する電気インダクタンス及びインピーダンス値を持つ、電気的並列接続関係に接続された第１の抵抗器２５５及びコンデンサ２６０の対を有すると共に、被検体１０５を通って（例えば、心臓の拍動に関連した）電気信号を送る身体組織のインピーダンスと実質的に同様なインピーダンスを持つことができるような大きさを持つ、互いに電気的並列接続関係の第２の抵抗器２６５及びコンデンサ２７０の対を有する分岐回路２５０を含むことができる。第１の抵抗器２５５及びコンデンサ２６０の対のインピーダンスは、一実施形態では、被検体１０５の表面への電極１３０の付着不良に関連した（業界で知られている）インピーダンス値の閾値とすることができる。更に、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の内の１つ以上のインピーダンスの閾値は、一実施形態では、本書で規定されたように各々の相関効果のために規定されているようなインピーダンスについての公表された業界標準の閾値にほぼ等しい値とすることができる。
【００２６】
図２、図３及び図４を参照して説明すると、アンテナ・システム１６０は、一実施形態では、更に、増幅器１１５へ伝送するために、第１、第２、第３、第４及び第５の電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々から組合せアンテナ出力コネクタ２８０（図２及び図４参照）への出力の電気接続部を含むことができる。アンテナ・システム１６０は更に、互いに電気接続した第１、第２、第３、第４及び第５の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの共通端子２８５（図２参照）の電気接続部を含むことができる。第４の電気分岐回路２１５は、組合せアンテナ出力コネクタ２８０において電気的基準又は電気的アース端子２９０（図２及び図４参照）への基準端子接続部を含むことができる。組合せアンテナ出力コネクタ２８０は、一実施形態では、取得したアンテナ信号を増幅器１１５へ伝送するために同軸ケーブル２９５（図４参照）からの接続部を受けるように構成されたＢＮＣ(Bayonet Neill-Concelman) コネクタとすることができる。しかし、コネクタ２８０及び通信リンク（例えば、無線、有線）の種類を変えることができる。同軸ケーブル２９５は、アンテナ・システム１６０からの電気信号の汚染を隔離し抑制するために電気遮蔽体を含むことができる。
【００２７】
第１、第２、第３、第４及び第５の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、それぞれの電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の接続又は切断を回路板１７０上の残りのものから隔離する一対の電気コネクタ端子２９８を含むことができる。これにより、電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々は、記録装置１２０又はインターフェース１２５でユーザーに対して表示するための直列又は並列通信のために電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの測定されたノイズ干渉の個別の信号出力を供給するように設計することができる。
【００２８】
アンテナ・システム１６０は、別の実施形態では、更に、第１の基板層及びその上に取り付けられた電気分岐回路を、電気的アース３０５に接続された導電層から分離する第２の基板層又は絶縁層を含むことができる。
【００２９】
図１に例示した実施形態によれば、アンテナ・システム１６０は、ＥＣＧ信号の取得の際に被検体１０５を支持するテーブル３００に結合するか又はそれと一体に構成することができる。とは云え、アンテナ・システム１６０は、別の実施形態では、患者テーブル３００から分離して動かすために結合せずに移動可能になるように独立に構成することができる。
【００３０】
アンテナ・システム１６０の別の実施形態では、アンテナ・システム１６０の電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の各々からの出力は、患者１０５の心電図を追跡する際に電極１３０間の電位を隔離するのと同様な態様で、電気電気分岐回路２００、２０５、２１０、２１５及び２２０の選択対の間の電位を自動的に隔離するようにスイッチ機構（図示せず）に電気接続することができる。
【００３１】
図５を参照して説明すると、システム１０は更に、生体電位信号シミュレータ１５８（例えば、ＥＣＧ信号シミュレータ）を含むことができ、該シミュレータは、アンテナ・システム１６０からの電気出力線と共に、増幅器１１５及び記録装置１２０へ伝送するためにシミュレータ１５８及びアンテナ・システム１６０からの取得信号の１つ以上を選択的に隔離し又は組み合わせ／混合するように動作可能である加算器又は同様な種類の電気信号混合装置３１０と通信関係に接続することができる。
【００３２】
図１及び図５を参照して説明すると、インターフェース１２５は、ＥＣＧ信号取得システム１１０（例えば、記録装置１２０）と通信関係に接続されるラップトップ又は汎用コンピュータはであってよい。インターフェース１２５は、ＥＣＧ信号取得システム１１２の動作効率を診断し増大させ、又はＥＣＧ信号取得システム１１２からの出力を歪ませるノイズ干渉の発生源を識別するために働くフィールド・エンジニア又はサービス技術者によって動作させることができる。
【００３３】
図６は、システム１００によって生成された一実施形態のグラフィック表示４００を例示する。グラフィック表示４００は、ＥＣＧ信号取得システム１１２で又はインターフェース１２５で又はそれらの両方で表示するためにアンテナ・システム１６０及び／又はシミュレータ１５８から伝送された取得電気信号の異なる濾波範囲又は段階の遮断周波数４０５の測度を表す図形的表示を含むことができる。遮断周波数又は濾波範囲の数は変えることができ、本書に記載の発明で制限するものではない。グラフィック表示４００は更に、表示４００上の基準（例えば、水平面における患者テーブル３００のアラインメント）４１５に対する回路板１７０（及びそれに取り付けられた電気分岐回路）のアラインメント４１０の向き又は方向を表す図形的表示を含むことができる。ノイズの濾波又は遮断周波数範囲内で電気信号の最大強度又は振幅４２０を検出して測定するまで回路板１７０を回転させることによって、オペレータは、被検体１０５について遂行されるＥＣＧ信号取得の結果に悪影響を与える虞のある空間内のノイズ発生源の各々の方向を観察者に指し示すことのできる回路板１７０のアラインメント４１０の向き又は方向を観察することができる。グラフィック表示４００は更に、表示４００上の基準（例えば、基準は患者テーブル３００の高さレベルとすることができる）４３０に対する垂直方向における回路板１７０の方向又は向き４２５を表す図形的表示を含むことができる。
【００３４】
図１及び図５を参照して説明すると、システム１００は更に、空間の物理的基準４５２に対してアンテナ・システム１６０の位置（例えば、直角ｘ，ｙ，ｚ座標、緯度、経度、高さなど）及び向き（例えば、１８０°又は３６０°の角度方向アラインメント）を追跡するように動作できる位置突き止め又は追跡システム４５０を含むことができる。これにより、追跡システム４５０は、上述の図形的表示４１０及び４２５を支援することができる。位置突き止めシステム４５０は、様々な種類の既知の位置追跡技術（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、カメラ、ＲＦＩＤ、超音波、電磁波、赤外線，光学スキャナなど）を用いることができるが、本書に記載の発明について制限するものでない。位置突き止めシステム４５０は、規定の空間内の物理的基準４５２に対するアンテナ・システム１６０の位置及び向きの情報を、ユーザーに対してインターフェース１２５で表示するために伝送することができる。これによって、システム１００は、ＥＣＧ監視システム１１２による取得したＥＣＧ信号の処理と共に、規定の空間の基準４５２に対するノイズ干渉信号の発生源の検出を表示することができる。アンテナ・システム１６０は、インターフェース１２５での通信のために、ノイズ干渉信号をＥＣＧ監視システム１１２へ伝送するように接続することができる。位置突き止めシステム４５０は、基準４５２に対する規定の空間内でのアンテナ・システム１６０の移動につれて、アンテナ・システム１６０の向き及び位置と組み合わせて、ノイズの遮断周波数範囲内の電気信号の最大振幅４２０をインターフェース１２５で表示するために、アンテナ・システムの向き及び位置（例えば、回路板１７０の位置及び向き）を伝送するように（例えば、有線又は無線で）接続することができる。これにより、規定の空間全体にわたってアンテナ・システム１６０を移動させることによって、システム１００は、ノイズ干渉信号の検出及び測定によって、ほぼ実時間で、アンテナ・システム１６０（例えば、回路板１７０）の位置及び向きと組み合わせて、規定された帯域幅内の最大のノイズ干渉信号の検出及び測度をインターフェース１２５で表示することができる。
【００３５】
これまで、本書に記載の発明の実施形態のシステム１００の構成について説明したが、以下に、実施形態のシステム１００を動作させる方法５０５，５１０，５１５の実施形態について一般的に説明する。また、当然のことながら、以下に説明する方法の行為又は段階のシーケンス又は順序は変えることができる。更にまた、当然のことながら、方法５０５，５１０，５１５は、説明する各行為又は段階を必要としないことがあり、或いは本書に開示していない追加の行為又は段階を含むことができる。方法５０５，５１０，５１５の下記の段階及び行為の１つ以上は、また、インターフェース１２５の又はそれと通信関係にあるプロセッサ又は他のコンピュータ・プログラム可能な装置５２０によって実行するためにメモリ５１８に記憶されたコンピュータ読取り可能なプログラム命令の形態にすることができる。
【００３６】
ＥＣＧ記録装置１２０が、ＥＣＧ検査室内又は規定の空間内で増幅器１１５と通信関係に結合されていると仮定する。動作方法は、シミュレータ１５８及びアンテナ・システムを加算器３１０と通信関係に接続すること、及び加算器３１０を増幅器１１５及び記録装置１２０に通信関係に接続することを含む。また、インターフェース１２５は、記録装置１２０に伝送されるデータを受け取るように通信関係に接続することができると仮定する。
【００３７】
図７は、上述のシステム１００を用いてベースライン・ノイズ測定を行う方法５０５の一実施形態を示す。段階５２５で、生体電位検査を受ける被検体の位置又は向きと相関してアンテナ・システム１６０を位置決めし又は配向する。段階５３０で、アンテナ・システム１６０及びシミュレータを加算器と通信関係に接続する。段階５３５で、加算器で、シミュレータから伝送された信号のみを受け取るように選択し、インターフェースでシミュレータ信号を表示するために所望の増幅器利得設定値を選択する。段階５４０で、表示装置で表示するためにシステム１００内のベースライン・ノイズを測定して記録する。
【００３８】
図８は、ノイズ・シミュレーションを遂行する方法５１０の一実施形態を示す。段階５４５で、シミュレータ及びアンテナ・システム１６０から受け取った信号から生成した組合せ信号を伝送するように加算器を切り換える。段階５５０で、加算器からの組合せ信号を表示するために記録装置で利得を選択する。段階５５５で、インターフェースで表示するために組合せ信号の記録を作る指示を受け取る。段階５６０で、前記記録を、既知の問題のある信号と、又は電気信号処理中に遭遇したノイズについての報告と比較して、組合せ信号が読取り可能であるか又は判読困難である場合の指示を受け取る。段階５６５で、組合せ信号の記録が容認可能であるかどうかについての指示を受け取る。指示が読取り可能でないことを表している場合、段階５７０で、記録装置における利得について設定値を増大して、段階５５５へ戻る。指示が容認可能であることを表している場合、段階５７５で、アンテナ・システム１６０の回路板を配置し、その位置を記録する。段階５８０で、組合せ信号を既知の問題のある信号又は報告と比較する。記録された組合せ信号が前記問題のある信号又は報告と実質的に類似していると云う指示を受け取った場合、段階５８５で、図９に記述された方法５１５に切り換え又は開始させる。組合せ信号が前記問題のある信号又は報告と実質的に類似していないと云う指示を受け取った場合、段階５７５へ戻る。
【００３９】
次いで図９について説明すると、ノイズ・デバッグを遂行する方法５１５を示す。段階６００で、インターフェースを介してノイズ分析機能を選択する指令を受け取る。段階６０５で、アンテナ・システム１６０からの信号を加算器からのみ伝送するように選択し、且つシミュレータからの信号の加算を除外する。段階６１０で、生体電位検査を受ける被検体１０５の向き及び位置とほぼ整合するようにアンテナ・システムの回路板を配置する。段階６１５で、選択されたフィルタ範囲、並びに設定されたデフォールト角度及び方位設定についての指令を受け取る。段階６２０で、アンテナ・システムからの信号を記録装置で記録するように指令を受け取る。段階６２５で、表示装置で表示するために信号分析結果を記録するように指令を受け取る。段階６３０で、アンテナ・システムの回路板の角度又は向きを変更することを表す指示を受け取り、次いで段階６２０へ戻る。回路板の向きを更に変更することは無いという指令を受け取った場合、段階６４０で、表示装置上に信号分析の結果を記録し、次いで段階６１０へ戻る。アンテナ・システムの回路板の向きを変更すると云う指令を受け取って、回路板からの信号について信号分析を遂行した場合、段階６５０で、表示装置で表示するために基準に対する回路板の向きの変化を測定する。段階６５５で、基準に対する回路板の現在の向きが、回路板の他の向きの場合の信号分析と比較して最大の又は優勢なノイズ・ベクトルを生成するかどうか検出する。もし優勢なノイズ・ベクトルであった場合、段階６６０で、方法は終了する。もし優勢なノイズ・ベクトルでなかった場合、段階６６５で、基準に対する回路板の仰角の変化を記録し、次いで段階６４０へ進んで、表示装置に信号分析の結果を記録する。段階６７０で、基準に対して垂直な平面における回路板の向きの変化を記録し、次いで段階６４０へ進んで、表示装置に信号分析の結果を記録する。
【００４０】
上述の発明の実施形態の技術的効果として、被検体１０５のＥＣＧを測定することのできる電気生理学的検査室のような、電気信号の追跡及び処理を行う環境内で、ノイズに関係した干渉の発生源の作用を模倣し、該発生源を検出し、且つその位置を突き止めるシステム１００及び方法を提供することが挙げられる。ＥＣＧ検査環境内でノイズ干渉の発生源の位置を検出して隔離する能力は、検査手順の結果を向上させ、ＥＣＧ事例検査を完了する時間を短縮することができる。システム１００及び方法はまた、ＥＣＧ記録システム１２０のサービス、維持、及び不良性能の修復を向上させることができる。
【００４１】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が本発明を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４２】
１００ システム
１０５ 被検体（患者）
１１０ 生体電位信号取得システム
１１２ 心電図（ＥＣＧ）信号取得システム
１１５ 増幅器
１２０ 記録装置
１２５ インターフェース
１３０ 電極
１３５ リード線
１４０ 右腕電極
１４５ 左腕電極
１５０ 右脚電極
１５５ 左脚電極
１５８ ＥＣＧシミュレータ
１６０ アンテナ・システム
１７０ 電気回路板
１７５ 人の胴体
２００ 右腕電気分岐回路
２０５ 左腕電気分岐回路
２１０ 右脚電気分岐回路
２１５ 左脚電気分岐回路
２２０ 中央端子電気分岐回路
２３０ 第１の物体
２３５ 第２の物体
２５０ 分岐回路
２５５ 第１の抵抗器
２６０ コンデンサ
２６５ 第２の抵抗器
２７０ コンデンサ
２８０ 組合せアンテナ出力コネクタ
２８５ 共通端子
２９０ 電気的アース端子
２９５ 同軸ケーブル
２９８ 電気コネクタ端子
３００ 患者テーブル
３０５ 電気的アース
３１０ 加算器
４００ グラフィック表示
４１０ アラインメント
４１５ 基準
４２０ 振幅
４２５ 向き
４３０ 基準
４５０ 位置突き止め又は追跡システム
４５２ 空間の物理的基準
５０５ システム動作方法
５１０ システム動作方法
５１５ システム動作方法
５１８ メモリ
５２０ プロセッサ又は他のコンピュータ・プログラム可能な装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体（１０５）のＥＣＧ信号を取得するように配置した一群の電極（１３０）と通信関係にあるＥＣＧ信号取得システム（１１２）を含んでいるシステム（１００）であって、
前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されたアンテナ・システム（１６０）であって、回路板（１７０）上に取り付けられていて、被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）と相似した配列で配置された複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を含んでいる、アンテナ・システム（１６０）と、
前記アンテナ・システム（１６０）からの信号の帯域幅及び振幅を表示するために前記ＥＣＧ取得システム（１１２）へ伝送するために前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続されている出力コネクタ（２８０）と、
を有するシステム（１００）。
【請求項２】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の各々は、被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）の各々の付着部の電気インピーダンスの所定の閾値内の電気インピーダンスを持っている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の各々は、前記被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）の各々の付着部の電気インピーダンスの所定の閾値内の電気インピーダンスを持つ電気部品を含んでいる、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記出力コネクタ（２８０）は前記ＥＣＧ取得システム（１１２）及びインターフェース（１２５）と通信関係に接続されており、この場合、前記回路板（１７０）上の前記分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の配列は、前記インターフェース（１２５）上で表示するための規定の空間の基準に対する前記回路板（１７０）の独自のアラインメントを定めている、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の内の少なくとも１つは、開放したときにそれぞれの分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を前記出力コネクタ（２８０）から隔離する一対の切断部（２９８）を含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項６】
更に、インターフェース（１２５）が前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されていて、前記インターフェース（１２５）は、前記出力コネクタ（２８０）から伝送されているときの検出信号の振幅と少なくとも所定の範囲の波長又は周波数との表示（４００）を含んでいる、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記表示（４００）は更に、その中に前記回路板（１７０）が配置されている規定の空間の基準に対する前記回路板（１７０）の独自のアラインメント（４１０）の図形的表示を有している、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
更に、予備的な期間の間に被検体（１０５）から取得した少なくとも１つの予め記録したＥＣＧ信号を持つＥＣＧシミュレータ（１５８）と、
前記ＥＣＧシミュレータ（１５８）から伝送される前記少なくとも１つのＥＣＧ信号を、前記アンテナ・システム（１６０）から出力される信号と組み合わせるように接続された加算器（２１０）であって、前記ＥＣＧシミュレータ（１５８）からのＥＣＧ信号と前記アンテナ・システム（１６０）の出力の信号と組み合わせて、前記ＥＣＧ取得システム（１１２）へ伝送するように接続されている加算器（２１０）と、
を含んでいる請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項９】
更に、インターフェース（１２５）が前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されていて、前記インターフェース（１２５）は、前記出力コネクタ（２８０）から伝送された検出された電気信号の内の、所定の波長又は周波数の範囲内にある少なくとも１つの信号についての表示（４００）含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
更に、前記回路板（１７０）が規定の空間内を移動しているとき、規定の空間に対する前記回路板（１７０）の向き及び位置と組み合わせて、信号の振幅の測度を表示するように構成された表示（４００）を含んでいる請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１】
被検体（１０５）のＥＣＧ信号を取得するように配置した一群の電極（１３０）と通信関係にあるＥＣＧ信号取得システム（１１２）を含んでいるシステム（１００）であって、
前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されたアンテナ・システム（１６０）であって、回路板（１７０）上に取り付けられていて、被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）と相似した配列で配置された複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を含んでいる、アンテナ・システム（１６０）と、
前記アンテナ・システム（１６０）からの信号の帯域幅及び振幅を表示するために前記ＥＣＧ取得システム（１１２）へ伝送するために前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）から伝送された信号を受け取るように電気通信関係に接続されている出力コネクタ（２８０）と、
を有するシステム（１００）。
【請求項２】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の各々は、被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）の各々の付着部の電気インピーダンスの所定の閾値内の電気インピーダンスを持っている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の各々は、前記被検体（１０５）上の前記一群の電極（１３０）の各々の付着部の電気インピーダンスの所定の閾値内の電気インピーダンスを持つ電気部品を含んでいる、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記出力コネクタ（２８０）は前記ＥＣＧ取得システム（１１２）及びインターフェース（１２５）と通信関係に接続されており、この場合、前記回路板（１７０）上の前記分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の配列は、前記インターフェース（１２５）上で表示するための規定の空間の基準に対する前記回路板（１７０）の独自のアラインメントを定めている、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記複数の分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）の内の少なくとも１つは、開放したときにそれぞれの分岐回路（２００，２０５，２１０，２１５，２２０）を前記出力コネクタ（２８０）から隔離する一対の切断部（２９８）を含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項６】
更に、インターフェース（１２５）が前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されていて、前記インターフェース（１２５）は、前記出力コネクタ（２８０）から伝送されているときの検出信号の振幅と少なくとも所定の範囲の波長又は周波数との表示（４００）を含んでいる、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記表示（４００）は更に、その中に前記回路板（１７０）が配置されている規定の空間の基準に対する前記回路板（１７０）の独自のアラインメント（４１０）の図形的表示を有している、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
更に、予備的な期間の間に被検体（１０５）から取得した少なくとも１つの予め記録したＥＣＧ信号を持つＥＣＧシミュレータ（１５８）と、
前記ＥＣＧシミュレータ（１５８）から伝送される前記少なくとも１つのＥＣＧ信号を、前記アンテナ・システム（１６０）から出力される信号と組み合わせるように接続された加算器（２１０）であって、前記ＥＣＧシミュレータ（１５８）からのＥＣＧ信号と前記アンテナ・システム（１６０）の出力の信号と組み合わせて、前記ＥＣＧ取得システム（１１２）へ伝送するように接続されている加算器（２１０）と、
を含んでいる請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項９】
更に、インターフェース（１２５）が前記ＥＣＧ取得システム（１１２）と通信関係に接続されていて、前記インターフェース（１２５）は、前記出力コネクタ（２８０）から伝送された検出された電気信号の内の、所定の波長又は周波数の範囲内にある少なくとも１つの信号についての表示（４００）含んでいる、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
更に、前記回路板（１７０）が規定の空間内を移動しているとき、規定の空間に対する前記回路板（１７０）の向き及び位置と組み合わせて、信号の振幅の測度を表示するように構成された表示（４００）を含んでいる請求項１記載のシステム（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５９０（Ｐ２０１３−５９０Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１３２４８４（Ｐ２０１２−１３２４８４）
【出願日】平成２４年６月１２日（２０１２．６．１２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３２４８４（Ｐ２０１２−１３２４８４）
【出願日】平成２４年６月１２日（２０１２．６．１２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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