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心電計のフィルタとはなんですか?
フィルタの種類と機能もお願いします

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A 回答 (2件)

医療関係者ではないので詳細なことは書けませんが。



ノイズ(雑音)除去のためのフィルターのことと思います。心臓病の人は「心音に雑音がある」と言われますがこの雑音のことではありません。周囲の電気器具等から発生する電磁波や人体が発生する種々の余計な電圧のことです。心電計が電極から集めた信号電圧はごく微弱なものですのでノイズを除去しないと正確な心電図を記録することはできません。
心臓の動きより速く変化するノイズ(電気成分)を除去するのがローパスフィルターです。
逆にごくゆっくりしたノイズを除去するのがローカットフィルターです。これらのフィルターは心電計メーカーが高度な性能を持たせているため特別な名称を付けている場合が多いようです。
またある病気の診断のためには専用のフィルターを使って記録せねばならないこともあるようです。このあたりは医療関係の資料を見てください。

フィルターの例です。
http://www.pc-ecg.com/ecg/feature/filter.html
ローカットフィルターはドリフトフィルターの名称になっていますね。単なるローカットより高度な機能があるのでしょう。

余談ですが病院では心電計を設置した部屋の照明には金網がかぶせてありますね。これも蛍光灯が発するノイズが心電計に影響しないための処置です。
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ホルターじゃないですか?


24時間胸や腹につけっぱなしで日常生活時にずっと心電図を取るものです。ウォークマン(例が古いですが)みたいなものを身につけて24時間(実質は睡眠時間も入りますが)事細かく自分の行動を書きます。
排尿排便、食事、タバコ、通勤の徒歩、電車、バス乗車下車時間、車の運転、性行為なども書きます(胸にホルター付けてSEXする人はいないでしょうが)さすがに入浴はできませんが。
http://medical-checkup.info/article/45055759.html
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Q心電図について教えて下さい。よろしくお願いします。

いきなり、質問ですが心電計についてですが、2つあります。

1つは、
心電計の時定数と心電図の波形とはどのような係わりをもっているのですか。

2つめは、
ハムフィルタの原理と役割について
是非教えて下さい。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

時定数が大きいと、低い周波数領域まで捉えることができます。逆にいうと、時定数が小さいと、低い周波数、ゆっくりとした波形は捕らえられないということです。
実際の心電図の波形では、T波やU波が一番ゆっくりとした波形といえます。大体1Hz位まででしょうかね。

さらにゆっくりとした波形でよく見られるものには、呼吸性の基線変動があります。これはどんなでも大体0.5Hz以下でしょう。こちらの方は臨床的な意義はまずないですよね。

ですから、時定数を小さくしていくと、まず最初に影響を受けるのはT波やU波です。これらは平坦化して検出しずらくなります。

ハムフィルタの原理は、必要以上に高い周波数をカットしてしまうものです。心電図で、一番高い周波数成分を含むのは、QRSの部分でしょう。その継続時間から見て、20~30Hz程度と考えられます。対して電源ハムは50Hzですから、40~45Hzあたりから遮断する特性をもったフィルタを入れれば心電図に影響を与えずに電源ハムを除去できることになります。
実際には、心電図も全く高周波成分がないわけではないので、多少の影響を受けます。具体的には、立ち上がりや立下りの急峻さが少し落ちます。細かいノッチなどは隠れてしまうこともあります。

時定数が大きいと、低い周波数領域まで捉えることができます。逆にいうと、時定数が小さいと、低い周波数、ゆっくりとした波形は捕らえられないということです。
実際の心電図の波形では、T波やU波が一番ゆっくりとした波形といえます。大体1Hz位まででしょうかね。

さらにゆっくりとした波形でよく見られるものには、呼吸性の基線変動があります。これはどんなでも大体0.5Hz以下でしょう。こちらの方は臨床的な意義はまずないですよね。

ですから、時定数を小さくしていくと、まず最初に影響を...続きを読む

Qハムフィルタについて

ハムフィルタの役割や、周波数特性は分かるのでるのですが、原理がなんて説明したらいいのかわかりません。
なぜ、50~60Hzの周波数成分のみをカットするのですか?
ハムフィルタの原理を教えて下さい。
お願いします。

Aベストアンサー

おや、ご指名なのかな・・・?ふたたび myeyesonly です。またまた、でしゃばりました。m(__)m

さて、marimo_cx さんが、大体答えてらっしゃるので、フィルタの原理をわかる範囲で・・・

心電計の時定数は、基本的にコンデンサーと抵抗でできています。この回路は、電子回路としては、ハイバスフィルター(HPF)、もしくはローカットフィルタ(LCF)と呼ばれる回路の基本形なのです。ですから、心電計の入力回路には、「あまり低い周波数をカットするフィルタが入ってる」ということになります。

さて、この回路のコンデンサーをコイルに入れ替えたものも時定数といわれるのですが、高い周波数をカットする性質になります。実際にはコイルを使うとノイズを拾ったり、ある程度の大きさが必要になるので、小型化できないなどの不便を生じるので、ICを使った電子回路でやってます。

これらの回路の基本的な働きは、
コンデンサーと抵抗を直列につなぐと、コンデンサーは周波数の低い交流程、通しにくいので直列回路の両端にかかる電圧を分割する割合は、コンデンサーの方が大きく抵抗の方は小さな電圧になります。逆に高い周波数では、コンデンサーは通し安くなるので、抵抗にかかる電圧が大きくなります。

ですから、抵抗の両端から、電圧を取り出すと、周波数が高いほど、高い電圧が得られます。

この反対に、コイルを使った場合は、コイルは、高い周波数ほど通しにくくなるので、全く逆に、周波数が高いほど、抵抗にかかる電圧は低くなります。

この仕掛けを組み合わせると、一定の周波数幅を通さないとか、一定の周波数幅しか通さないという回路を作ることができ、それぞれ、ノッチフィルタ、バンドパスフィルタと呼ばれます。

なお、通常使用されているスタイラス(熱ペン)による心電計では、スタイラス自体が、そんな超高速では動かないので、記録計の部分自体がある程度時定数を持っています。

ハムフィルタは、その用途によって形状が大きく異なります。心電計では、スタイラスで書けないような高周波領域は必要ないので、前に書いたように、45Hz位から上をカットする回路をさっき述べたように計算して入れます。

逆に、高い周波数が必要な、場合、例えば、ラジオや電話などの簡易的なオーディオ等では、一定の周波数より高い周波数しか通さない回路を使います。

また、本式の?オーディオ等、全部いるけど、ハムだけ取りたいときは、これらの回路をいくつもかさねて、特定の幅だけ除去するノッチフィルタを使います。

こんなところでいかがでしょう?

それから marimo_cx さんご指摘のシールドですが、病院では、通常、心電図はシールドされた部屋でとります。また、心電計の電極端子から心電計本体まで、シールドされており、電力は、ACからとりますが、アースを共通にすることで、同相ノイズとなり、差動入力により除去されます。実際、シールドルームでは、ハムフィルタが必要になるのは、皮膚がかさかさになってる人(水分が少ないので、信号源インピーダンスが高くなる)などごくわずかです。

しかし病室ではそうはいかず、ACはやらずにバッテリーで駆動しますが、アースをとっても同相ノイズにならない場合が多く、ハムフィルタのお世話になることがよくあります。

あと邪道なのですが筋電図混入をどうしても防げない場合もハムフィルタであるていど軽減できます。

おや、ご指名なのかな・・・?ふたたび myeyesonly です。またまた、でしゃばりました。m(__)m

さて、marimo_cx さんが、大体答えてらっしゃるので、フィルタの原理をわかる範囲で・・・

心電計の時定数は、基本的にコンデンサーと抵抗でできています。この回路は、電子回路としては、ハイバスフィルター(HPF)、もしくはローカットフィルタ(LCF)と呼ばれる回路の基本形なのです。ですから、心電計の入力回路には、「あまり低い周波数をカットするフィルタが入ってる」ということになります。

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Q心電図の機器の設定

私の勤務する施設の心電図の機器の設定が、
 ハムフィルタ 60Hz
 筋電フィルタ 35HZ
 ドリフトフィルタ 0.5Hz
 ハイカット なし
という設定です。それぞれのフィルタの意味と、数値せっていの意味を教えてください。ちなみに先日、心電図の交流障害がどうしてもとれず、検査に出したらハムフィルタの設定が50Hzになっていたようでした。

Aベストアンサー

ハムフィルタ:交流障害の除去を目的としてその地域の交流周波数成分を除く
西日本60Hz、東日本50Hz

筋電フィルタ:筋電図成分はトゲトゲしたもので心電図成分より周波数が高いのでこの成分を除く高域遮断フィルタ 
1/eになる周波数で表示
35Hzより25Hzがより多くの成分を除去する

ハムフィルタ、筋電フィルタどちらも、心電図の波形にもその成分があるのでフィルタを使うと波形がひずむ
たとえば筋電フィルタ(高域遮断フィルタ)ではR波のような尖った波形はなまった感じとなり波高が下がる
そのため通常はフィルタは使わず、交流が入る元々の要因を減らしたり、被検者をリラックスさせて筋電図を除き、どうしても混入する場合にフィルタを使わない波形に追加してフィルタ使用波形を記録する

ハイカット:高域遮断フィルタを使わなくてもペン式心電計では高域は限界があった。
今のペンを使わない心電計の特性をそれに合わせるため100Hzなどでカットする
ONにしても問題ないが筋電フィルタを使うのならば意味がない

ドリフトフィルタ:基線のゆれを軽減させる
元々心電計はJIS規格で時定数は3.2sec以上(低域遮断周波数0.05Hz以下)となっていて、基線のゆれを減らそうとして時定数を短くすると低域遮断周波数が上がり、ST-Tなどゆっくりとした波形はひずんでしまう
http://www.sainaika.uinet.or.jp/research/ECG/TimeConstant.html
最近の機種はデジタル処理で時定数は変えないまま基線のゆれを軽減させる機能があるが、使わないのが本来の波形

生理検査を理解したプロが使うのなら、基本はハム、筋電、ドリフトフィルタはOFFで、必要に応じて最低限のフイルターのみONにする

他施設の波形を見て、最初からフイルターONの波形だった場合には、その施設の精度管理の意識が低いのを感じます

こうしたことは学生時代の臨床生理学の教科書にのっていることですから見直してください

ハムフィルタ:交流障害の除去を目的としてその地域の交流周波数成分を除く
西日本60Hz、東日本50Hz

筋電フィルタ:筋電図成分はトゲトゲしたもので心電図成分より周波数が高いのでこの成分を除く高域遮断フィルタ 
1/eになる周波数で表示
35Hzより25Hzがより多くの成分を除去する

ハムフィルタ、筋電フィルタどちらも、心電図の波形にもその成分があるのでフィルタを使うと波形がひずむ
たとえば筋電フィルタ(高域遮断フィルタ)ではR波のような尖った波形はなまった感じとなり波高が下がる
そ...続きを読む

QCMRR(同相弁別比)

電子工学の勉強をしているのですが

差動増幅器の差動入力電圧 1mV のとき
出力電圧 100mV

同相入力電圧 1V のとき
出力電圧 10mV

この差動増幅器のCMRRを求めるとき

CMRR=20log(逆相信号の増幅度/同相信号の増幅度)

※逆(同)送信号の増幅度=逆(同)相出力電圧/逆(同)相入力電圧


だと思うんですけど、

逆相出力と入力の電圧とはどのように求めればいいのでしょう?

初歩的な質問だと思いますが、まだ勉強したてでよく理解できません。

詳しい方教えてください。
お願いします。


ちなみに答えは 80dB です。

Aベストアンサー

「逆相出力と入力の電圧とはどのように」
これは設題文の中にそのまんま書いてありますが????
これからすると逆相信号の増幅度は100、同相信号の増幅度は100分の1ですね。

Q差動増幅器について

生体電気現象計測機器(脳波計や心電計)で差動増幅器が使用される理由はなぜですか?
雑音を消すためにあるような気がするのですが、よく分かりません。

Aベストアンサー

得られる信号レベルが微少でノイズの影響を
受けやすいので、そうならないようにするため
=「雑音を消すため」正解です。

ただ、差動増幅器だけで事が解決するわけでは
ありません。信号源の正負から撚り線で作動増
幅器へ接続する必要があります。これにより電
流ループ内に他からの磁界が入れなくなります
から、ノイズに強くなります。

差動増幅の出番はここからで、正負両方に同じ
く乗った同相ノイズ(コモンモードノイズ)を引
き算でキャンセル(相殺)します。

上記撚り線を更にシールドして、差動増幅器の
手前にコモンモードチョーク(1:-1のトランス)
を入れてやれば万全です(主に差動増幅器の帯域
より上で効く)。

Q房室解離と完全房室ブロックの違いについて

房室解離と完全房室ブロックの違いがいまひとつ理解できません。
文献を調べたりしましたが、よくわかりませんでした。ご教授お願いいたします。

Aベストアンサー

すでに理解されておられると思いますが、通常は心房上部の洞結節ペースメーカーの刺激が心房に伝わり、この刺激が引き続き房室結節を通って心室に伝わります。
つまり心房P→心室QRSで、回数も同一で、その間隔も一定です。
しかし、心房と心室が異なったペースメーカーにより支配されている状態を房室解離といいます。

心房からの刺激が房室結節~心室に伝わらない(ブロック)ためにブロックされた先の別のペースメーカーで心室が刺激される完全房室ブロックも広い意味では完全房室解離とも言えますが、通常は完全房室ブロックと呼びます。通常、P波は増加し、QRSは少ないことになります。

房室解離と呼ぶことが多い状態は洞結節機能低下により心房側の刺激頻度が低下したか、房室接合部以降心室側の過敏性亢進などでここでのペースメーカー頻度が増えたことで、房室伝導は悪くなくても心室側が心房側からの刺激を待たないで独自に興奮を始め、心房P≦QRS心室の状態となっているものです。

参考URL:http://www.udatsu.vs1.jp/dissociation.htm

Q遮断周波数のゲインがなぜ-3dBとなるのか?

私が知っている遮断周波数の知識は・・・
遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
<遮断周波数の定義>
出力電力が入力電力の1/2となる周波数を指す。
電力は電圧の2乗に比例するので
Vout / Vin = 1 / √2
となるので
ゲインG=20log( 1 / √2 )=-3dB
となる。

ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
となるのでしょうか?
定義として見るにしてもなぜこう定義するのか
ご存じの方いらっしゃいましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

>ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
>となるのでしょうか?
>定義として見るにしてもなぜこう定義するのか

端的に言えば、
"通過するエネルギー"<"遮断されるエネルギー"
"通過するエネルギー">"遮断されるエネルギー"
が、変わる境目だからです。

>遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
これは、少々誤解を招く表現です。
減衰自体は"遮断周波数"に至る前から始まります。(-3dBに至る前に、-2dBとか、-1dBになる周波数があります)

Qアーチファクトってどういう意味か教えてください。

教科書読んでて分からない言葉があって困ってます。アーチファクトってどういう意味ですか?文脈からなんとなく想像は出来そうなんですが・・・ご存知のかたいらしたら教えてください。

Aベストアンサー

検査などにおける偽所見です。
たとえば、肺のCT検査の場合、どんなに上手に息を止めても心臓は動いているので、心臓周辺の組織はぶれてうつります。このために気管支や血管がぶれて腫瘍のように見えることが仮にあったとして、でもそこには本当は腫瘍がないので、こういう場合にartifact(人工産物)となります。

Q人工透析の静脈圧と透析圧の関係について

透析室に勤務したばかりの者です。
初歩的な質問で恥ずかしいのですが、改めて考えると理解していたつもりがますますわからなくなってしまいました。
人工透析装置で表示される静脈圧ー透析液圧=TMP(膜間圧力差)で、これで除水を行うのは理解できますが、現場で透析液圧が静脈圧より高くなっているのはどうしてですか?
この場合、透析液が血液側に入り込むことになり、通常ありえないのでは???といろんな本やネットで調べまわりましたが、納得いきません。
現在ではダイアライザーのURFが高値なのと関係あるのでしょうか?
また、除水コントローラーの種類によっても違うのでしょうか?
どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

初めまして。
臨床工学技士として透析室で勤めています。

血液中の水分は、半透膜の両側の圧力差によって除去されます。これを「限外濾過」と言います。この限外濾過による水分除去方法には二つの方法があります。
 一つは、ダイアライザーのすぐ下あたりをクリップ等で締め、血液の方に圧力をかけて押し出すようにする方法(陽圧法)と、もう一つは、透析液の圧力を機械的に下げて透析側に水分を引っ張り出す方法(陰圧法)があります。
 昔は陽圧法がほとんどでしたが、今は陰圧法が主流を占めています。


静脈圧ー透析液圧=TMP(膜間圧力差)
確かに透析液圧の方が高いかもしれませんね。
けれど素直に計算してみると、マイナスになりませんか??
ex.100(静脈圧)-500(透析液圧)=-400
マイナス=陰圧=引っ張られる=透析液が血液内に入らず、尚且つ逆に血液側が引っ張られる。

説明が解りずらかったり、要点がずれていたらごめんなさい。。。

Q遮断周波数と時定数について質問です。

低域遮断フィルターの特性を遮断周波数ではなく時定数で表わすのはどうしてでしょうか。

遮断周波数=1/2πτ
より、遮断周波数と時定数との関係はなんとなくわかるんですが。

医用機器を使用することと何か関係はありますか?

Aベストアンサー

RCローパスフィルタのステップ応答は
y(t)=a{1-e^(t/τ)}と書けます。
ここで,aはステップの振幅、τは時定数で
τ=RC
で与えられます。
一方、RCローパスフィルタの伝達関数G(jω)は
G(jω)={1/(jωC)/{R+1/(jωC}=1/(1+jωRC)
|G(jω)|=1/√{1+(ωRC)^2}
で|G(jω|=1/√2の時のω=2πfのf=fcをカットオフ周波数といいます。
この時
20log|G(jω)|≒-3[dB]
となります。ωRC=ωcRC=1、ωc=2πfcからカットオフ周波数fcは
fc=1/(2πRC)
となります。先の時定数τを使えば
fc=1/(2πτ)
という関係式が出てきます。

生体系の信号や医用機器で扱う比較的低い周波数成分しか含まない生体信号は、微小で、周囲の高周波ノイズの中に埋もれてしまいます。パルス性の高周波ノイズや高周波電磁波ノイズ(生体系の電気現象に比べて大きい)を除去するために高周波ノイズ周期に比べてそれよる長い時定数で生体系の信号の変化に比べ小さな時定数を、医療計測計の記録計やディスプレイを見ながら設定する法が便利だからでしょう。カットオフ周波数より可視化されたディスプレイ上では、このパルス性ノイズを除去するには、画面上でどの位の時定数にしたら良いかがビジブル(視覚的)に分かり易いということでしょう。

RCローパスフィルタのステップ応答は
y(t)=a{1-e^(t/τ)}と書けます。
ここで,aはステップの振幅、τは時定数で
τ=RC
で与えられます。
一方、RCローパスフィルタの伝達関数G(jω)は
G(jω)={1/(jωC)/{R+1/(jωC}=1/(1+jωRC)
|G(jω)|=1/√{1+(ωRC)^2}
で|G(jω|=1/√2の時のω=2πfのf=fcをカットオフ周波数といいます。
この時
20log|G(jω)|≒-3[dB]
となります。ωRC=ωcRC=1、ωc=2πfcからカットオフ周波数fcは
fc=1/(2πRC)
となります。先の時定数τを使えば
fc=1/(2πτ)
という関係式が出てきます。

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