2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a wearable electrocardiogram monitor for the fetus with tolerance of maternal movement
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16K06385
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
佐藤 隆英 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10345390)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体信号増幅回路 / オフセット電圧除去 / 時分割処理 / チョッパ増幅回路 / オートゼロ技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、胎児の心電等の微小生体信号を取得する装置の耐雑音性能を高めることを目的とする。耐雑音性能の向上は、体表に配置するセンサの数を従来の数倍に増やし、得られた多数の信号を後段のデジタル信号処理において適切に選択して処理することで実現する。センサから得られる信号は微小であるため増幅を行うが、既存の回路を用いて多数の信号を増幅すると信号数に比例して消費電力とチップ専有面積が増加するため信号数の増加は困難となる。そこで、本課題では多数の信号の増幅が可能な増幅回路の提案を行った。提案回路では、複数の信号を時分割で切り替えて増幅することで複数の入力信号を一個の増幅回路で増幅可能とした。通常、入力信号に含まれる出力電圧はチャンネル毎に異なる。このため、単に入力信号の切り替えのみで時分割処理を実現すると直流電圧を除去することができない。提案回路では、入力毎の直流電圧を専用の容量に保持することで、直流電圧の除去と時分割処理をともに実現可能とした。
最終年度となる2019年度は、研究の総括として試作した心電信号測定ウェアラブルモニタ用の時分割型多入力生体信号増幅回路の評価を行った。測定の結果、提案の増幅回路は４から８信号程度を同時に増幅が可能であることを明らかにした。入力電圧に直流電圧が含まれる場合にも、直流電圧の低減を行い増幅回路を飽和させることなく増幅可能であることが確認された。回路内で用いる電圧バッファに本研究課題において改良を行った「オートゼロ技術を用いた演算増幅器」用いることで出力オフセット電圧はさらに低減可能となることも示した。
本研究課題で得られた増幅回路を、胎児の心電測定等の微小生体信号を取得する装置の増幅に用いることで入力信号数の増加が可能となり、耐雑音性能を向上した装置が可能となる。
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