信号处理电路的制作方法

1.本公开涉及信号处理电路。


背景技术：

2.在用于测量脑电波、心跳等的生物电势感测中，针对包含在从观察目标获得的信号中的杂音噪声(humnoise)的对策是实现高精度感测的重要技术。作为用于防止杂音噪声的有效的传统技术，例如，存在右腿驱动(drl)技术。
3.drl技术是尝试通过向观察目标输出包含杂音噪声的信号来消除观察目标中产生的杂音噪声的技术。具体地，用于从观察目标接收信号的第一电极和用于将信号输出至观察目标的第二电极附接至观察目标。通常，表示由第一电极获得的信号和参考信号之间的中间电位(共同电位)的信号被输入到第二电极。因为输入到第二电极的信号是基于由第一电极获得的信号而生成的，所以它包含与由第一电极获得的信号中包含的杂音噪声相同的杂音噪声。即，包含在由第一电极获得的信号中的杂音噪声经由第二电极返回至观察目标。因此，抑制了包含在由第一电极获得的信号中的杂音噪声。
4.引用列表
5.非专利文献
6.非专利文献1：bruce b.winter et al,“reduction of interference due to common mode voltage in biopotential amplifiers”,ieee transactions on biomedical engineering,january 1983,vol.bme-30,no.1,p58-62.


技术实现要素：

7.本发明要解决的问题
8.如上所述，drl技术具有用于将由第一电极获得的杂音噪声传输至第二电极以将杂音噪声返回至观察目标的专用线路。通常，为了避免不必要的影响，第一电极和第二电极被安装成相距一定距离。因此，该专用线路具有一定的长度。因此，当使用drl技术时，存在专用线路损害生物电势感测的便利性的可能性。例如，当感测装置附接至观察目标时，专用线路变成障碍物，这就造成了连接自由度降低的问题。
9.本公开提供了一种信号处理电路等，其消除了用于传输返回至观察目标的信号的专用线路的需要。
10.问题的解决方案
11.本公开的一个方面的信号处理电路包括第一电路、第二电路、电线和第三电路。第一电路至少具有接收第一信号的第一输入端子和至少基于第一信号输出第二信号的第一输出端子。第二电路至少具有接收第二信号的第二输入端子和输出频率调制的第二信号的第二输出端子。所述电线与所述第二输出端子电连接。第三电路至少具有接收频率调制的第二信号的第三输入端子和输出在输入到第一电路时被解调为频率的第二信号的第三输出端子。然后，电线进一步与第二输出端子和第三输入端子之外的其他线路电连接。
12.此外，第一信号也可以是从观察目标获得的信号并且第二信号是输出至观察目标的信号。
13.此外，信号处理电路可以进一步包括：第一电极，当附接至观察目标时从观察目标接收第一信号；以及第二电极，当附接至观察目标时，将第二信号输出至观察目标。
14.此外，所述电线还可以与所述第三输入端子及电源电连接。
15.此外，可以配置的是所述第一电路还具有接收第三信号的第四输入端子，所述电线还与所述第三输入端子和所述第四输入端子电连接。
16.此外，可以配置的是，所述电线还可以与所述第一输入端子电连接，所述第三输入端子与所述第三输出端子电连接。
17.此外，第一电路可进一步具有接收第三信号的第四输入端子以及基于第一信号和第三信号输出第四信号的第四输出端子，并且与在第三信号被输出至第二电极之前相比，第四信号中包含的杂音噪声减少。
18.此外，可以采用包括信号处理电路的测量装置的配置。
附图说明
19.图1是示出根据本公开的实施方式的信号处理电路的配置实例的框图。
20.图2是示出了使用传统drl技术的信号处理电路的配置实例的框图。
21.图3是示出了电源线用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。
22.图4是示出了在参考信号传输线用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。
23.图5是示出在观察目标用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。
具体实施方式
24.在下文中，将参照附图描述本公开的实施方式。
25.(第一实施例)
26.图1是示出根据本公开的实施方式的信号处理电路的配置实例的框图。根据本实施方式的信号处理电路100包括观察电极(第一电极)101、参考电极102、返回电极(第二电极)103、观察信号处理电路(第一电路)111、参考信号处理电路112、返回信号处理电路113、频率调制电路(第二电路)121、以及频率解调电路(第三电路)122。
27.信号处理电路100是用于通过将从观察目标获得的信号中包含的杂音噪声返回至观察目标来从预定观察目标获得具有抑制的杂音噪声的信号的电路。从观察目标获得的信号被描述为观察信号。注意，在本公开中，信号是指电信号，并且观察信号表示电位。该电位被描述为观察电位。此外，返回至观察目标的信号，换言之，从信号处理电路100输出至观察目标的信号被描述为返回信号(第二信号)。
28.要注意的是，假设观察目标是活体，但是观察目标不限于活体。任何物体可以是观察目标，只要包含在观察信号中的杂音噪声被本公开的信号处理电路100抑制即可。
29.注意，在本公开的每个图中，每个电路的输入端子由in表示，并且每个电路的输出端子由out表示。即，输入到各电路的信号经由各电路的输入端子输入，输出到各电路的信
号经由各电路的输出端子输出。稍后将描述细节。
30.将描述信号处理电路100的每个部件。
31.观察电极101(第一电极)附接至观察目标并检测观察电位。即，观察电极101在附接至观察目标时从观察目标接收观察信号(第一信号)。
32.参考电极102检测参考电位。即，参考电极102接收指示参考电位的信号(第三信号)。参考电位是用于从观察信号指示的电位中取差的参考电位。指示参考电位的信号被描述为参考信号。
33.在活体是观察目标的情况下，参考电极102通常附接至活体，但是可以适当地确定参考电位，并且因此，参考电极102的附接目的地没有特别限制。其可简单地附接到输出参考电位的装置。
34.返回电极103(第二电极)附接至观察目标，并且将从返回信号处理电路113返回至观察目标的信号输出至观察目标。即，返回电极103在附接至观察目标时向观察目标输出返回信号。
35.观察信号处理电路111具有至少两个输入端子。输入端子(观察信号处理电路111的in1、第一输入端子)与观察电极101连接，接收来自观察电极101的观察信号。其他输入端子(观察信号处理电路111的in2、第四输入端子)与参考信号处理电路112连接，接收来自参考信号处理电路112的参考信号。
36.应注意，“连接”在本公开中是指电连接。例如，观察信号处理电路111的输入端子与观察电极101的连接意味着可以从观察电极101接收信号(即，电流)。因此，描述“连接”还包括经由用于传输信号的电线等的连接。
37.观察信号处理电路111执行使用该观察信号进行各种处理所需的预处理。例如，观察信号处理电路111可以通过从参考电位中取差来调整观察电位。此外，例如，由于观察电位非常小，所以放大器等可被包括在观察信号处理电路111中以放大观察电位。另外，在本实施方式中，观察信号的使用不受限制，观察信号处理电路111的元件也可以根据用途而不同。
38.观察信号处理电路111具有至少两个输出端子。输出端子(观察信号处理电路111的out1、第四输出端子)之一基于观察信号和参考信号输出信号(第四信号)。例如，输出通过取得观察电位与参考电位之间的差而调整的预处理后的观察信号。假定输出端子连接至使用观察信号执行各种处理的设备等。其他输出端子(观察信号处理电路111的out2，第一输出端子)输出返回信号。
39.返回信号包含与观察信号中包含的杂音噪声相同的杂音噪声就足够了。例如，示出观察电位和参考电位之间的中间电位(公共电位)的信号可以用作返回信号。在图1的实例中，在观察信号处理电路111中示出了在接收公共电位的情况下的配置实例。在图1的实例中，观察信号处理电路111包括放大器1111。此外，电阻器1112和1113分别连接到放大器的两个输出端子，并且这些电阻器串联连接。这些电阻器的电阻值是相同的。在这种配置中，电阻器1112和1113的连接点处的电位是公共电位。因此，通过将输出返回信号的输出端子的开始端连接到连接点，可以从输出端子的末端输出指示公共电位的信号作为返回信号。
40.注意，观察信号处理电路111的内部配置不限于图1所示的实例。此外，在图1的实
例中，示出了一组观察电极101和观察信号处理电路111，但是可以存在多组观察电极101和观察信号处理电路111。另外，在存在多个组的情况下，也可以仅多个观察信号处理电路111的一方输出返回信号。
41.参考信号处理电路112具有至少一个输入端子和至少一个输出端子。输入端子与参考电极102连接，并且从参考电极102接收参考信号。参考信号处理电路112是用于调整参考信号的参考电位、使得观察信号处理电路111能够使用该参考电位进行处理的电路。参考信号处理电路112中的组件可根据调整内容适当地改变。在不调整的情况下，参考信号处理电路112中可以只存在传输参考信号的电线，或者电线可设置有用于防止回流的二极管。输出端子与观察信号处理电路111的输入端子连接，并且将调整后的参考信号输出到观察信号处理电路111。
42.返回信号处理电路113具有至少一个输入端子和至少一个输出端子。输入端子从观察信号处理电路111接收返回信号。然后，返回信号处理电路113进行将返回信号输出至观察目标的必要调整。返回信号处理电路113中的组件可以根据调整内容适当地改变。在不调整的情况下，在返回信号处理电路113中可以只存在传输返回信号的电线，或者电线可设置有用于防止回流的二极管。输出端子与返回电极103连接，输出调整后的返回信号至返回电极103。
43.返回信号包含与观察电极101中包含的杂音噪声相同的杂音噪声。因此，将杂音噪声输出至观察目标，并且可以消除包含在由观察电极101获取的信号中的杂音噪声。即，与从返回信号输出到返回电极103之前相比，包含在从观察信号处理电路111输出到使用观察信号进行各种处理的设备等的信号中的杂音噪声减小。
44.如上所述，需要从观察信号处理电路111向返回信号处理电路113发送返回信号。图2是示出了使用传统drl技术的信号处理电路的配置实例的框图。传统的信号处理电路具有专用于传输返回信号的电线，其连接观察信号处理电路111和返回信号处理电路113。在下文中，电线将被称为返回信号传输线131。返回信号从观察信号处理电路111经由返回信号传输线131传输到返回信号处理电路113。
45.在常规的信号处理电路中，返回信号传输线131的长度可能是问题。例如，观察电极101可以附接到人体的右腕，参考电极102可以附接到人体的左腕，并且返回电极103可以附接到人体的右踝。因此，在图2中看起来返回信号传输线131的长度短，但是实际上，返回信号传输线131的长度足以损害便利性。例如，出现安装感测装置的自由度减小的问题。
46.因此，本实施方式的信号处理电路100不具有返回信号传输线131，即，返回信号专用线仅连接到用于输出返回信号的端子和用于接收返回信号的端子。返回信号从观察信号处理电路111通过除了返回信号传输线131以外的传输路径传输至返回信号处理电路113。由于传输路径还传输除返回信号之外的信号，所以信号处理电路100包括频率调制电路121和频率解调电路122。
47.频率调制电路121具有至少一个输入端子和至少一个输出端子。输入端子与输出观察信号处理电路111的返回信号的输出端子连接，接收返回信号。频率调制电路121至少调制返回信号的频率。返回信号传输线131以外的传输路径包括返回信号以外的信号。因此，执行频率调制以将返回信号与另一信号分离。输出端子连接至传输路径并且将频率调制的返回信号输出至传输路径。
48.频率解调电路122具有至少一个输入端子和至少一个输出端子。输入端子从除了返回信号传输线131以外的传输路径获取返回信号。频率解调电路122对经频率调制的返回信号的频率进行解调。即，返回信号的频率被恢复到输入到频率调制电路121时的频率。输出端子连接到返回信号处理电路113的输入端子，并且将经频率解调的返回信号输出到返回信号处理电路113。
49.将描述假设的传输路径。
50.(第一传输路径)
51.图3是示出了电源线用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。即，在图3的实例中，经由电源线132而不是返回信号传输线131传输返回信号。
52.电源线132传输信号处理电路100中的各个电路的驱动电力。要注意的是，在图3的实例中，为了与观察信号、参考信号以及返回信号的传输区分开，不分配in符号给电源线的连接，该电源线与向信号处理电路100中的每个电路供应驱动电源(即，接收驱动电源的输入端)相关。
53.要注意的是，与在图3的实例中一样，电源不总是由一条电源线132输出给每个电路。如果连接频率调制电路121的输出端子和频率解调电路122的输入端子的电源线132连接到一条即可。例如，参考信号处理电路112可从除了电源线132以外的电源线接收电源。
54.在图3的实例中，假设来自商用电源的电流流过电源线132。即，假设直流电(dc)流过电源线132。另一方面，返回信号对应于交流电(ac)。因此，在图3的实例中，来自电源的直流电和与来自频率调制电路121的返回信号相关的交流电是叠加的。即，流过电源线132的电流可以说是包括ac分量和dc分量的叠加信号。
55.将描述频率调制电路121和频率解调电路122的内部配置。在图3的实例中，频率调制电路121包括混频器1211、带通滤波器(bpf)1212和电容器1213。混频器1211基于参考频率将输入到频率调制电路121的返回信号调制(上变频)到高于当前电平的预定频率。根据假设的传输路径预先确定调制之后的频带，即，调制的参考频率。此外，可以从频率调制电路121的内部接收参考频率，或者可以从外部接收参考频率。频率调制电路121中的带通滤波器1212将调制后的返回信号设置为仅具有预定频带的信号。也可适当地确定由带通滤波器1212滤波的频带。频率调制电路121中的电容器1213连接到电源线132，并且通过电容耦合将返回信号叠加在电源线132中的电流上。
56.在图3的示例中，频率解调电路122包括电容器1221、带通滤波器(bpf)1222、混频器1223和低通滤波器(lpf)1224。频率解调电路122中的电容器1221连接到电源线132，并且通过电容耦合从电源线132接收交流电。即，调制的返回信号与电源线132的电流分开接收。带通滤波器1222从调制的返回信号中去除不必要的噪声等，并且使调制的返回信号成为仅具有特定频带的信号。混频器1223基于用于解调的参考频率将所调制的返回信号解调(下变频)为输入到频率调制电路121时的频率。用于解调的参考频率的目的地可以在解调电路121的内部或外部。频率解调电路122的线性滤波器1224消除包含在特定频带中的信号的电势。
57.通过这种配置，返回信号经由电源线132传输，并且传统上需要的返回信号传输线131变得不必要。注意，频率调制电路121和频率解调电路122的内部配置是一个例子，并且可以包括其他部件。此外，在图3的示例中，考虑到精度而提供滤波器，但是该滤波器不是必
要的并且可以节省。
58.来自频率解调电路122的返回信号还包含与观察信号中包含的杂音噪声相同的杂音噪声。因此，同样在这个配置中，可以去除与返回信号经由返回信号传输线131传输并且被输入到观察目标的情况相似的杂音噪声。
59.注意，信号处理电路100中的每个电路都经由电感器与电源线132连接，以便接收电源线132的直流电作为电源，即，切断交流电。
60.(第二传输路径)
61.图4是示出了在参考信号传输线用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。在图4的实例中，用于传输参考信号的电线用作传输路径。电线被描述为参考信号传输线133。即，经由参考信号传输线133而不是返回信号传输线131传输返回信号。要注意的是，在图4的实例中，电源线132被省略，因为它不用于传输返回信号。
62.由于频率调制电路121和频率解调电路122中的部件可以与第一传输路径的示例中的部件相同，因此将省略其描述。
63.在图4的实例中，频率调制电路121的输出端子和频率解调电路122的输入端子都连接到参考信号传输线133。因此，从频率调制电路121的输出端子调制的返回信号叠加在参考信号传输线133上的参考信号上。参考信号传输线133的叠加信号被传输到频率解调电路122的输入端子。然后，类似于第一传输路径的实例，解调的返回信号从频率解调电路122的输出端子输出，并且经由返回信号处理电路113和返回电极103提供给观察目标。
64.利用这种配置，返回信号经由参考信号传输线133传输，并且传统上需要的返回信号传输线131变得不必要。
65.(第三传输路径)
66.图5是示出在观察目标用作传输路径的情况下的信号处理电路的配置实例的框图。在图5的实例中，观察电极101和返回电极103所附接的观察目标被视为传输线路，并且经由观察目标传输返回信号。因此，在图5的实例中，返回信号的传输路径不存在于信号处理电路100中。因此，图5的实例中的返回信号的传输路径由虚线134示出。要注意的是，在图5的实例中，电源线132被省略，因为它不用于传输返回信号。
67.由于频率调制电路121和频率解调电路122中的部件可以与第一传输路径的实例中的部件相同，因此将省略其描述。频率调制电路121的输出端子与观察电极101连接。因此，调制的返回信号经由观察电极101输入至观察目标。频率解调电路122的输入端与返回电极103连接。因此，调制的返回信号从观察目标经由观察电极101输入到频率解调电路122。换言之，返回信号通过返回电极103从观察目标中提取并且被输入到频率解调电路122。输入到频率解调电路122的返回信号被解调，并且经由返回信号处理电路113和返回电极103输入到观察目标。即，在观察目标用作传输路径的情况下，返回电极103起到提取频率调制的返回信号和提供频率解调的返回信号的两个作用。
68.如图3至图5的实例中所示，连接至频率调制电路121的输出端子或频率解调电路122的输入端子的电线与除了输出端子和输入端子之外的其他线路电连接。例如，电源线132和参考信号传输线133与观察信号处理电路111等连接。此外，在观察目标是传输路径的情况下，与频率调制电路121的输出端子连接的电线与观察电极101和观察信号处理电路111连接，并且与频率解调电路122的输入端子连接的电线与返回电极103和返回信号处理
电路113连接。即，在图3至图5的实例中，不使用仅用于传输返回信号的专用线路。
69.如上所述，根据本实施例，可以在不使用专用线的情况下将要返回至观察目标的返回信号传输至返回电极103。由此，不需要另外设置用于向返回电极103发送返回信号的专用线路。即，能够消除上述配线。
70.注意，在上文中，观察信号处理电路111和频率调制电路121被分开，但是频率调制电路121可以合并在观察信号处理电路111中。此外，尽管返回信号处理电路113和频率解调电路122在这里是分开的，但是频率解调电路122可以合并在返回信号处理电路113中。观察信号处理电路111可以被分离成用于调整观察信号的电路和用于接收返回信号的电路。如上所述，本公开中所示的每个电路可包括多个更精细的电路。此外，可以存在共同地包括本公开中所示的一些电路的电路。
71.本实施例中的信号处理电路100可以用于各种目的。例如，它可以包括在用于测量观察目标的电位的测量装置中。例如，测量装置也可以被配置为将从观察信号处理电路111输出的观察信号输入到ad(ac/dc)转换器等，经由监视器等显示由ad转换器转换后的观察信号。
72.应注意，上述实施方式示出了用于体现本公开的实例，并且本公开可以以各种其他形式实现。例如，在不背离本公开的主旨的情况下，各种修改、替换、省略或其组合是可能的。进行这种修改、替换、省略等的形式也包括在本公开的范围内，并且类似地包括在权利要求及其等效范围内所描述的发明中。
73.应注意，本公开可具有以下配置。
74.[1]一种信号处理电路，包括：
[0075]
第一电路，至少具有第一输入端子和第一输出端子，第一输入端子接收第一信号，第一输出端子至少基于第一信号输出第二信号；
[0076]
第二电路，其至少具有第二输入端子和第二输出端子，第二输入端子接收第二信号；第二输出端子输出频率调制的第二信号；
[0077]
电线，与所述第二输出端子电连接；以及
[0078]
第三电路，至少具有第三输入端子和第三输出端子，所述第三输入端子接收频率调制的第二信号，第三输出端子输出在输入到所述第一电路时被解调为频率的第二信号；
[0079]
其中，所述电线还电连接除所述第二输出端子和所述第三输入端子之外的线路。
[0080]
[2]根据上述[1]所述的信号处理电路，
[0081]
其中，第一信号是从观察目标获得的信号，以及
[0082]
所述第二信号是输出至所述观察目标的信号。
[0083]
[3]根据上述[1]或[2]所述的信号处理电路，进一步包括：
[0084]
第一电极，当附接至所述观察目标时从所述观察目标接收所述第一信号；以及
[0085]
第二电极，当附接至所述观察目标时将所述第二信号输出至所述观察目标。
[0086]
[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的信号处理电路，
[0087]
其中，电线进一步与第三输入端子和电源电连接。
[0088]
[5]根据上述[1]至[3]中任一项所述的信号处理电路，
[0089]
其中，所述第一电路进一步具有接收第三信号的第四输入端子，以及
[0090]
所述电线还电连接所述第三输入端子和所述第四输入端子。
[0091]
[6]根据上述[3]所述的信号处理电路，
[0092]
其中，所述电线进一步与所述第一输入端子电连接，以及
[0093]
所述第三输入端子与所述第三输出端子电连接。
[0094]
[7]根据上述[3]或[6]所述的信号处理电路，
[0095]
其中，所述第一电路进一步具有接收第三信号的第四输入端子以及基于第一信号和第三信号输出第四信号的第四输出端子，并且
[0096]
与所述第三信号被输出至所述第二电极之前相比，所述第四信号中包含的杂音噪声减少。
[0097]
[8]一种测量装置，包括：
[0098]
根据上述[1]至[7]中任一项所述的信号处理电路。
[0099]
附图标记列表
[0100]
100 信号处理电路
[0101]
101 观察电极
[0102]
102 参考电极
[0103]
103 返回电极
[0104]
111 观察信号处理电路
[0105]
1111 放大器
[0106]
1112、1113 电阻器
[0107]
112 参考信号处理电路
[0108]
113 返回信号处理电路
[0109]
121 频率调制电路
[0110]
1211 混频器
[0111]
1212 带通滤波器(bpf)
[0112]
1213 电容器
[0113]
122 频率解调电路
[0114]
1221 电容器
[0115]
1222 带通滤波器(bpf)
[0116]
1223 混频器
[0117]
1224 低通滤波器(lpf)
[0118]
131 返回信号传输线
[0119]
132 电源线
[0120]
133 参考信号传输线
[0121]
134 观察目标传输路径
[0122]
141 电感器
[0123]
in(in1，in2) 输入端子
[0124]
out(out1，out2) 输出端子。