特表 2024-530830 信号収集回路及びウェアラブルデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-23

(54)【発明の名称】信号収集回路及びウェアラブルデバイス

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/26 20060101AFI20240816BHJP

   H03F 3/45 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

H03F1/26

H03F3/45

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515694

(86)(22)【出願日】2021-12-06

(85)【翻訳文提出日】2024-03-11

(86)【国際出願番号】 CN2021135877

(87)【国際公開番号】W WO2023102702

(87)【国際公開日】2023-06-15

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521104171

【氏名又は名称】シェンチェン ショックス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】デン ウェンジュン

(72)【発明者】

【氏名】ジャン ユシアン

(72)【発明者】

【氏名】リャオ フォンユン

(72)【発明者】

【氏名】チー シン

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA12

5J500AC32

5J500AC46

5J500AC72

5J500AF08

5J500AF09

5J500AF17

5J500AH25

5J500AH26

5J500AH29

5J500AH30

5J500AH42

5J500AK01

5J500AK66

5J500AM13

5J500AS01

5J500AS15

5J500AT01

5J500DP02

5J500LV07

5J500RU06

(57)【要約】

本願の実施例は、信号収集回路を開示する。前記信号収集回路は、差動増幅器と、第１の電極と、第２の電極と、第１の負性容量回路と、第２の負性容量回路と、を含む。第１の電極は、第１のリード線を介して差動増幅器の第１の入力端に接続され、第２の電極は、第２のリード線を介して差動増幅器の第２の入力端に接続される。第１の負性容量回路は、第１のリード線及びグランド線に電気的に接続され、第２の負性容量回路は、第２のリード線及びグランド線に電気的に接続され、第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路は、いずれも負性容量効果を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

差動増幅器と、
第１の電極及び第２の電極と、
第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路と、
を含み、
前記第１の電極は、第１のリード線を介して前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、
前記第１の負性容量回路は、前記第１のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第２の負性容量回路は、前記第２のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路は、いずれも負性容量効果を有する、ことを特徴とする信号収集回路。

【請求項2】

前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項3】

前記差動増幅器の第１の入力端に第１の等価入力容量が存在し、前記差動増幅器の第２の入力端に第２の等価入力容量が存在し、
前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線の対地寄生容量値と前記第１の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第２のリード線の対地寄生容量値と前記第２の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項4】

第３の負性容量回路をさらに含み、
前記第３の負性容量回路は、前記第１のリード線及び前記第２のリード線に電気的に接続され、負性容量効果を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項5】

前記第３の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線と前記第２のリード線の間の寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項４に記載の信号収集回路。

【請求項6】

前記第１の負性容量回路は、第１の演算増幅器、第１の抵抗、第２の抵抗及び第１のコンデンサを含み、前記第２の負性容量回路は、第２の演算増幅器、第３の抵抗、第４の抵抗及び第２のコンデンサを含み、
前記第１の演算増幅器は、反転入力端が前記第１の抵抗を介して接地されるとともに、前記第２の抵抗を介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第１のコンデンサを介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、
前記第２の演算増幅器は、反転入力端が前記第３の抵抗を介して接地されるとともに、前記第４の抵抗を介して第２の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第２のコンデンサを介して第２の演算増幅器の出力端に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項7】

前記第１の演算増幅器の非反転入力端は、前記第１のリード線に接続され、前記第２の演算増幅器の非反転入力端は、前記第２のリード線に接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の信号収集回路。

【請求項8】

前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項9】

前記差動増幅器の入力インピーダンスは、１００メガオームよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項10】

前記差動増幅器は、正負の電圧でダブルエンド給電する、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項11】

前記差動増幅器は、単一電圧で給電する、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項12】

差動増幅器と、
第１の電極及び第２の電極と、
第４の負性容量回路と、
を含み、
前記第１の電極は、前記第１のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第１の出力端は、前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第２の出力端は、前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路は、負性容量効果を有する、ことを特徴とする信号収集回路。

【請求項13】

前記第４の負性容量回路は、ダブルエンド差動増幅器、第１の負帰還コンデンサ及び第２の負帰還コンデンサを含み、
前記ダブルエンド差動増幅器の第１の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第１の出力端との間に前記第１の負帰還コンデンサが接続され、前記ダブルエンド差動増幅器の第２の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第２の出力端との間に前記第２の負帰還コンデンサが接続される、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項14】

前記ダブルエンド差動増幅器は、ゲインが固定の増幅器である、ことを特徴とする請求項１３に記載の信号収集回路。

【請求項15】

前記第４の負性容量回路は、第１のユニット及び第２のユニットを含み、前記第１のユニットは、第１の増幅器及び第３の負帰還コンデンサを含み、前記第２のユニットは、第２の増幅器及び第４の負帰還コンデンサを含み、
前記第１の増幅器の入力端と前記第１の増幅器の出力端との間に前記第３の負帰還コンデンサが接続され、前記第２の増幅器の入力端と前記第２の増幅器の出力端との間に前記第４の負帰還コンデンサが接続される、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項16】

前記第４の負性容量回路の第１のユニットの等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第４の負性容量回路の第２のユニットの等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１５に記載の信号収集回路。

【請求項17】

前記第１の増幅器と前記第２の増幅器は、ゲインが等しく、かつ固定の増幅器である、ことを特徴とする請求項１５に記載の信号収集回路。

【請求項18】

前記第４の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項19】

前記差動増幅器の入力インピーダンスは、１００メガオームよりも大きい、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項20】

前記差動増幅器は、正負の電圧でダブルエンド給電する、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項21】

前記差動増幅器は、単一電圧で給電する、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項22】

請求項１～２１のいずれか一項に記載の信号収集回路を含む、ことを特徴とするウェアラブルデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、回路設計の分野に関し、特に信号収集回路及びウェアラブルデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の生体電気（心電、筋電など）信号収集回路では、コモンモード商用周波数信号をディファレンシャルモード商用周波数ノイズに変換して増幅器に入力するため、信号対雑音比が低下し、ひいては回路が飽和して故障することが多い。これにより、商用周波数干渉を低減するために大きな入力インピーダンスが必要となる。しかしながら、実際の回路では、寄生容量は、回路の入力インピーダンスを低下させ、さらに商用周波数干渉を悪化させることがよくある。すなわち、寄生容量の存在により、生体電気信号収集の効果が制限される。

【0003】

したがって、寄生容量による信号収集に対する影響を低減できる信号収集回路及びウェアラブルデバイスを提供することが望まれている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願の一実施例に係る信号収集回路は、差動増幅器と、第１の電極及び第２の電極と、第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路と、を含み、前記第１の電極は、第１のリード線を介して前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、前記第１の負性容量回路は、前記第１のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第２の負性容量回路は、前記第２のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路は、いずれも負性容量効果を有する。

【0005】

いくつかの実施例において、前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である。

【0006】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器の第１の入力端に第１の等価入力容量が存在し、前記差動増幅器の第２の入力端に第２の等価入力容量が存在し、前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線の対地寄生容量値と前記第１の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満であり、前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第２のリード線の対地寄生容量値と前記第２の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満である。

【0007】

いくつかの実施例において、前記回路は、第３の負性容量回路をさらに含み、前記第３の負性容量回路は、前記第１のリード線及び前記第２のリード線に電気的に接続され、負性容量効果を有する。

【0008】

いくつかの実施例において、前記第３の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線と前記第２のリード線の間の寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である。

【0009】

いくつかの実施例において、前記第１の負性容量回路は、第１の演算増幅器、第１の抵抗、第２の抵抗及び第１のコンデンサを含み、前記第２の負性容量回路は、第２の演算増幅器、第３の抵抗、第４の抵抗及び第２のコンデンサを含み、前記第１の演算増幅器は、反転入力端が前記第１の抵抗を介して接地されるとともに、前記第２の抵抗を介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第１のコンデンサを介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、前記第２の演算増幅器は、反転入力端が前記第３の抵抗を介して接地されるとともに、前記第４の抵抗を介して第２の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第２のコンデンサを介して第２の演算増幅器の出力端に接続される。

【0010】

いくつかの実施例において、前記第１の演算増幅器の非反転入力端は、前記第１のリード線に接続され、前記第２の演算増幅器の非反転入力端は、前記第２のリード線に接続される。

【0011】

いくつかの実施例において、前記回路は、前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む。

【0012】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器の入力インピーダンスは、１００メガオームよりも大きい。

【0013】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器は、正負の電圧でダブルエンド給電する。

【0014】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器は、単一電圧で給電する。

【0015】

本願の一実施例に係る信号収集回路は、差動増幅器と、第１の電極及び第２の電極と、第４の負性容量回路と、を含み、前記第１の電極は、前記第１のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第１の出力端は、前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第２の出力端は、前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路は、負性容量効果を有する。

【0016】

いくつかの実施例において、前記第４の負性容量回路は、ダブルエンド差動増幅器、第１の負帰還コンデンサ及び第２の負帰還コンデンサを含み、前記ダブルエンド差動増幅器の第１の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第１の出力端との間に前記第１の負帰還コンデンサが接続され、前記ダブルエンド差動増幅器の第２の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第２の出力端との間に前記第２の負帰還コンデンサが接続される。

【0017】

いくつかの実施例において、前記ダブルエンド差動増幅器は、ゲインが固定の増幅器である。

【0018】

いくつかの実施例において、前記第４の負性容量回路は、第１のユニット及び第２のユニットを含み、前記第１のユニットは、第１の増幅器及び第３の負帰還コンデンサを含み、前記第２のユニットは、第２の増幅器及び第４の負帰還コンデンサを含み、前記第１の増幅器の入力端と前記第１の増幅器の出力端との間に前記第３の負帰還コンデンサが接続され、前記第２の増幅器の入力端と前記第２の増幅器の出力端との間に前記第４の負帰還コンデンサが接続される。

【0019】

いくつかの実施例において、前記第４の負性容量回路の第１のユニットの等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、前記第４の負性容量回路の第２のユニットの等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である。

【0020】

いくつかの実施例において、前記第１の増幅器と前記第２の増幅器は、ゲインが等しく、かつ固定の増幅器である。

【0021】

いくつかの実施例において、前記回路は、前記第４の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む。

【0022】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器の入力インピーダンスは、１００メガオームよりも大きい。

【0023】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器は、正負の電圧でダブルエンド給電する。

【0024】

いくつかの実施例において、前記差動増幅器は、単一電圧で給電する。

【0025】

本願の一実施例に係るウェアラブルデバイスは、上記信号収集回路を含む。

【0026】

本願の実施例に係る信号収集回路は、収集端のリード線に第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路が接続され、該第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路が負性容量効果を有するため、リード線の対地寄生容量と相殺し、寄生容量による信号収集に対する影響を低減し、信号収集回路の性能及び信号収集の効果をさらに向上させることができる。

【0027】

例示的な実施例によって本願をさらに説明し、これらの例示的な実施例を図面により詳細に説明する。これらの実施例は、限定的なものではなく、これらの実施例において、同じ符号は、同じ構造を表す。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉原理の概略図である。

【図2A】本願のいくつかの実施例に係る差動増幅器の給電方式の概略図である。

【図2B】本願のいくつかの実施例に係る差動増幅器の給電方式の概略図である。

【図3】本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路の概略図である。

【図4】本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路における負性容量回路の概略構成図である。

【図5】本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路の概略図である。

【図6A】本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路における第４の負性容量回路の概略構成図である。

【図6B】本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路における第４の負性容量回路の別の概略構成図である。

【図7A】本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉を除去する前の効果回路の概略図である。

【図7B】本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉を除去した後の効果回路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本願の実施例の技術的手段をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下に説明される図面は、本願の例又は実施例の一部に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて本願を他の類似するシナリオに適用することができる。言語環境から明らかではないか又は別に説明しない限り、図中の同じ符号は、同じ構造又は操作を示す。

【0030】

本明細書で使用される「システム」、「装置」、「ユニット」及び／又は「モジュール」は、レベルの異なる様々なアセンブリ、素子、部材、部分又は組立体を区別するための手段であることを理解されたい。しかしながら、他の用語が同じ目的を達成することができれば、上記用語の代わりに他の表現を用いることができる。

【0031】

本願及び特許請求の範囲で使用されるように、文脈が明確に別段の指示をしない限り、「１つ」、「１個」、「１種」及び／又は「該」などの用語は、特に単数形を意味するものではなく、複数形を含んでもよい。一般的には、用語「含む」及び「含有」は、明確に特定されたステップ及び要素を含むことを提示するものに過ぎず、これらのステップ及び要素は、排他的な羅列ではなく、方法又は機器は、他のステップ又は要素を含む可能性がある。

【0032】

本願の実施例に記載の信号収集回路は、信号を収集する必要がある様々な信号監視装置、特に生理信号の監視装置、例えば、スマートウェアラブルデバイスに適用することができる。いくつかの実施例において、上記ウェアラブルデバイス（例えば、服装、リストバンド、ストラップなど）は、人体の各部位（例えば、下腿、上腿、腰、背中、胸部、肩部、頸部など）に設置されてもよく、ユーザが異なる状態にある時の身体の各部位の生理信号を収集し、後続にさらに収集した信号を処理することができる。いくつかの実施例において、上記生理信号は、検出可能な、ユーザの身体状態を体現可能な信号であってもよく、例えば、呼吸信号、心電信号（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈ、ＥＣＧ）、筋電信号（ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ、ＥＭＧ）、脳波信号（ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｐｈ、ＥＥＧ）、血圧信号、温度信号などの様々な信号を含んでもよい。いくつかの実施例において、生理信号を収集するウェアラブルデバイスは、医療、ゲームエンターテイメント、健康教育などの新興の交差産業に適用されてもよい。例えば、仮想現実（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ、ＶＲ）、ＥＭＧ収集などの技術と組み合わせて、没入型エンターテイメント、教育などの発展を促進することができ、機械電子、外骨格機器などの技術と組み合わせて、医療コストを低減し、医療健康の発展を促進する目的を達成することができる。

【0033】

図１は、本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉原理の概略図である。

【0034】

いくつかの実施例において、図１に示す信号収集回路１００は、ユーザの身体に接触する１つ以上のセンサユニット（例えば、第１の電極１１０及び第２の電極１２０）と、差動増幅器１３０と、センサユニット及び差動増幅器１３０を接続する１つ以上のリード線（例えば、第１のリード線Ｌ１、第２のリード線Ｌ２）と、を含む。

【0035】

いくつかの実施例において、センサユニットは、ユーザの１種以上の生理信号を取得してもよい。センサユニットは、筋電センサ、姿勢センサ、心電センサ、呼吸センサ、温度センサ、湿度センサ、慣性センサ、血中酸素飽和度センサ、ホールセンサ、電気皮膚反応センサ、回転センサなどのうちの１種以上を含んでもよいが、これらに限定されない。いくつかの実施例において、生理信号は、筋電信号、姿勢信号、心電信号、呼吸数、温度信号、湿度信号などのうちの１種以上を含んでもよい。センサユニットは、取得しようとする動作信号のタイプに応じて、ウェアラブルデバイスの異なる位置に配置されてもよい。

【0036】

いくつかの実施例において、異なる信号収集回路は、同一又は異なる種類のユーザの生理信号を収集するように、ユーザの身体の異なる位置に配置されてもよい。例えば、それぞれユーザの上腿の異なる側に配置された信号収集回路は、いずれも上腿の筋電信号を収集することができる。また例えば、ユーザの前腕に配置された信号収集回路は、前腕の筋電信号を収集することができ、ユーザの心臓の部位に配置された信号収集回路は、ユーザの心電信号を収集することができる。

【0037】

いくつかの実施例において、上記センサユニットは、ユーザの身体に接触する１つ以上の電極素子を含んでもよく、電極素子によりユーザの身体表面の筋電信号を収集することができる。上記電極素子は、乾式電極又は湿式電極であってもよい。乾式電極は、金属片又は金属線で織られた金属構造電極であり、人体の皮膚と電極素子との間に導電性コロイドを塗布して湿式電極を形成することにより、人体との接触強度を増大させることができる。人体が絶対的な導体ではないため、乾式電極及び湿式電極と人体との間にいずれも接触インピーダンスが存在し、異なる生理状態でのインピーダンスが異なるため、それぞれの場合に異なる電極タイプを選択することができる。

【0038】

いくつかの実施例において、上記電極素子は、第１の電極１１０及び第２の電極１２０を含む。第１の電極１１０は、第１のリード線Ｌ１を介して差動増幅器１３０の第１の入力端Ａ点に接続され、第２の電極１２０は、第２のリード線Ｌ２を介して差動増幅器１３０の第２の入力端Ｂ点に接続され、第１のリード線Ｌ１及び第２のリード線Ｌ２は、電極素子により収集された生理信号を差動増幅器に伝送して適切な処理（例えば、ノイズ低減、増幅など）を行う。

【0039】

いくつかの実施例において、差動増幅器１３０は、電極素子により取得された生理信号に対して差動増幅処理を行ってもよい。いくつかの実施例において、差動増幅器１３０により処理された生理信号、すなわち、出力端から出力されたＶｏｕｔは、ウェアラブルデバイスにおける他の素子に伝達されて後続の処理を行ってもよい。例えば、処理後の生理信号は、アナログデジタル変換器ＡＤＣによって、アナログ信号をデジタル信号に変換し、さらにプロセッサによって後続の処理、例えば、信号分析を行うことができる。

【0040】

いくつかの実施例において、差動増幅器１３０は、シングルエンド給電とダブルエンド給電の２つの給電方式を含んでもよい。図２Ａに示すように、差動増幅器１３０は、第１の給電端（１１１）が正電源＋Ｖｃｃに接続され、第２の給電端（１１２）が負電源－Ｖｃｃに接続されるとともに、バイアス電圧を受信する一端（１１３）が接地され、図２Ｂに示すように、差動増幅器１３０は、第１の給電端（１１４）が正電源＋Ｖｃｃに接続され、第２の給電端（１１６）が接地されるとともに、バイアス電圧を受信する一端（１１７）は、電圧値が＋Ｖｃｃ／２のバイアス電圧を受信する。

【0041】

いくつかの実施例において、第１の電極１１０及び第２の電極１２０とユーザの身体との接触インピーダンスが一致しない場合、すなわち、差動増幅器１３０の２つの入力端のインピーダンスが一致しない（インピーダンスがアンバランスになる）場合、人体表面のコモンモード商用周波数信号をディファレンシャルモード商用周波数ノイズに変換して増幅器に入力し、さらに信号対雑音比を低下させ、ひいては回路が飽和して故障することを引き起こす。

【0042】

人体が置かれている環境には様々な５０／６０Ｈｚの商用周波数電源線（中国では５０Ｈｚの電線、中国国外では６０Ｈｚの電線である）が存在するため、これらの商用周波数電源線は、電磁波を放射し、人体と結合して人体に電位変化を発生させ、その振幅は、一般的にミリボルトレベルであり、数ｍＶ～数百ｍＶであってもよく、人体と商用周波数電源線の位置に関連する。理解を容易にするために、環境干渉をコンデンサ結合モデルＣ０と等価にし、人体と大地との間のインピーダンスをＺ０と表すと、商用周波数干渉のモデルは、図１の左半分と等価となることができ、すなわち、商用周波数電源線は、等価コンデンサＣ０、人体、及び接地インピーダンスに直列接続して接地される。人体が移動すると、商用周波数電源線との距離が変化し、等価コンデンサＣ０の値もそれに伴って変化する。

【0043】

いくつかの実施例において、人体に結合された商用周波数電流は、Ｉｃｍであり、人体表面のコモンモード商用周波数電位Ｖｃｍは、以下のように表すことができる。

【0044】

Ｖｃｍ＝Ｉｃｍ＊Ｚ０（１）
第１の入力端Ａの対地インピーダンスは、Ｚｉｎ１であり、第２の入力端Ｂの対地インピーダンスは、Ｚｉｎ２であり、一般的には、

【数1】

である。コモンモード入力インピーダンスは、以下のように表すことができる。

【0045】

Ｚｃｍ＝Ｚｉｎ／２（２）
いくつかの実施例において、第１の電極１１０及び第２の電極１２０とユーザの身体との接触インピーダンスが一致しない場合、差動増幅器１３０の第１の入力端Ａと第２の入力端Ｂの電位が等しくないことを引き起こし、差動増幅器１３０は、ＡＢの両点間の電位差をさらに増幅し、それにより回路の飽和又は故障を引き起こす。人体にコモンモード商用周波数電位Ｖｃｍが存在する場合、差動増幅器１３０の第１の入力端Ａと第２の入力端Ｂとの間の電位差Ｖ_ＡＢは、下記の式（３）によって表すことができる。

【0046】

【数2】

【0047】

式中、Ｚ１は、第１の電極１１０の接触インピーダンス値であり、Ｚ２は、第２の電極１２０の接触インピーダンス値である。上記式から分かるように、差動増幅器１３０の第１の入力端Ａと第２の入力端Ｂとの間のディファレンシャルモード商用周波数信号の強度は、差動増幅器１３０のコモンモード入力インピーダンスに反比例し、コモンモード入力インピーダンスが低いほど、商用周波数干渉が大きくなる。

【0048】

いくつかの実施例において、商用周波数干渉による信号収集に対する影響を低減するために、電極素子の接触インピーダンスを低減する方式で差動増幅器の２つの入力端の間の電位差を低減してもよく、人体に接地電極を追加する方式でコモンモード商用周波数電位を低減し、さらに差動増幅器の２つの入力端の間の電位差を低減してもよく、例えば、電極の一端を人体に接触させ、他端を回路のＧＮＤに接続する。しかしながら、電極素子には常に接触インピーダンスが存在するため、コモンモード商用周波数電位を完全に除去することができない。

【0049】

いくつかの実施例において、商用周波数干渉による信号収集に対する影響を低減するために、差動増幅器の（コモンモード）入力インピーダンスを増大する方式を用いてもよい。例えば、信号収集回路の入力フロントエンドとして、高い（コモンモード）入力インピーダンス（例えば、第１の入力端Ａ及び第２の入力端Ｂがいずれも高い対地インピーダンスを有する）を有する差動増幅器を用いることができる。いくつかの実施例において、差動増幅器１３０の（コモンモード）入力インピーダンスは、１００ＭΩよりも大きく、好ましくは、差動増幅器１３０の（コモンモード）入力インピーダンスは、１ＧΩよりも大きい。

【0050】

しかしながら、信号収集回路１００がウェアラブルデバイスに適用される場合、実際の回路に寄生容量が存在すると、差動増幅器の入力インピーダンスが低下することを引き起こす。実際の適用では、リード線の間に寄生容量が存在するだけでなく、リード線とグランドとの間に寄生容量が存在する。特に、生理信号を収集するシーンにおいて、いくつかの生理信号（例えば、筋電信号、心電信号など）が微弱であるため、これらの寄生容量の影響は、特に顕著である。いくつかの実施例において、これらの寄生容量は、信号収集回路における様々な等価インピーダンスに並列接続され、回路全体の入力インピーダンスを大幅に低減し、さらに商用周波数干渉を悪化させ、より高い入力インピーダンスを使用する差動増幅器によって解決することができない。これから分かるように、これらの寄生容量の存在は、信号収集回路の性能及び収集効果を制限する。

【0051】

図３は、本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路２００の概略図である。

【0052】

いくつかの実施例において、図３に示す信号収集回路２００は、第１の電極２１０、第２の電極２２０、差動増幅器２３０、第１のリード線Ｌ１、第２のリード線Ｌ２、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０を含んでもよい。

【0053】

いくつかの実施例において、第１の電極２１０は、第１のリード線Ｌ１を介して差動増幅器２３０の第１の入力端Ａに接続され、第２の電極２２０は、第２のリード線Ｌ２を介して差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂに接続される。第１の電極２１０、第２の電極２２０、差動増幅器２３０、第１のリード線Ｌ１、第２のリード線Ｌ２についての関連説明は、図１の関連説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0054】

いくつかの実施例において、第１のリード線Ｌ１とグランド線との間に第１の対地寄生容量Ｃ１が存在し、第２のリード線Ｌ２とグランド線との間に第２の対地寄生容量Ｃ２が存在し、第１のリード線Ｌ１と第２のリード線Ｌ２との間にリード線間寄生容量Ｃ３が存在する。図３に示すように、第１の対地寄生容量Ｃ１は、第１のリード線Ｌ１とグランド線との間に等価的に接続され、差動増幅器２３０の第１の入力端Ａの対地インピーダンスＺｉｎ１に並列接続されると見なすことができ、第２の対地寄生容量Ｃ２は、第２のリード線Ｌ２とグランド線との間に等価的に接続され、差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂの対地インピーダンスＺｉｎ２に並列接続されると見なすことができ、リード線間寄生容量Ｃ３は、第１のリード線Ｌ１と第２のリード線Ｌ２との間に等価的に接続されると見なすことができる。第１の対地寄生容量Ｃ１と第２の対地寄生容量Ｃ２は、それぞれ差動増幅器の対地インピーダンスＺｉｎ１と対地インピーダンスＺｉｎ２に並列接続されるため、回路全体の入力インピーダンスが大幅に低減され、商用周波数干渉の信号収集に対する影響が悪化する。

【0055】

いくつかの実施例において、寄生容量値の変化は、リアルタイムに測定することができないが、回路設計に関連するため、寄生容量値は、回路設計後に測定することができる。つまり、信号収集回路の回路設計後に第１の対地寄生容量Ｃ１、第２の対地寄生容量Ｃ２及びリード線間寄生容量Ｃ３を測定することができる。実際の適用過程において、人体との間の寄生容量値は、正確に測定することができないが、人体が運動していない時に測定し、寄生容量の基準値を決定することができる。人体が動作すると、人体との間の寄生容量値が変化し、寄生容量の基準値に基づいて一応の変動範囲を決定することができる。

【0056】

いくつかの実施例において、寄生容量による影響を低減して差動増幅器の入力インピーダンスを増大させるために、信号収集回路２００には、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０が設置される。第１の負性容量回路Ｃ１０は、上記第１のリード線Ｌ１及びグランド線に電気的に接続され、第２の負性容量回路Ｃ２０は、上記第２のリード線Ｌ２及びグランド線に電気的に接続され、かつ第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０は、負性容量効果を有するため、リード線の対地寄生容量と相殺し、それにより寄生容量による回路入力インピーダンス及び信号収集に対する影響を低減し、信号収集回路の性能及び信号収集の効果をさらに向上させることができる。ここで言う負性容量効果は、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０における電荷量の変化傾向が、それに印加された電圧の変化傾向と逆であると理解することができ、つまり、電圧の低下に伴い、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０における電荷量がそれに応じて増加する。

【0057】

いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０及び／又は第２の負性容量回路Ｃ２０を電気的にグランド線に接続する方式は、第１の負性容量回路Ｃ１０及び／又は第２の負性容量回路Ｃ２０を１つ以上のプリント回路板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）における共通接地端に接続することを含んでもよい。

【0058】

いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０は、第１の対地寄生容量Ｃ１に並列接続されると見なし、第２の負性容量回路Ｃ２０は、第２の対地寄生容量Ｃ２に並列接続されると見なすことができる。第１の負性容量回路Ｃ１０と第２の負性容量回路Ｃ２０は、それぞれ差動増幅器の２つの入力端の寄生容量と相殺することにより、差動増幅器の入力端の容量値を減少させ、入力インピーダンスの向上効果を達成する。いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値及び第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値が以下のように表すことができる。
Ｃ１０＝－Ｃ１（４）
Ｃ２０＝－Ｃ２（５）
第１のリード線Ｌ１の対地総容量及び第２のリード線Ｌ２の対地総容量は、いずれも０であり、この場合、差動増幅器の入力端の対地寄生容量が完全に相殺されるため、信号収集回路全体の入力インピーダンスが大幅に向上し、さらに商用周波数干渉に対する耐性が向上する。

【0059】

いくつかの実施例において、実際の動作環境において、寄生容量は、リード線の移動に伴ってわずかに変化する可能性があるため、負性容量回路の絶対値は、寄生容量に完全に等しくない。いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端の対地寄生容量を良好に相殺するために、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、５０％未満であり、第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、５０％未満である。いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端がより大きい入力インピーダンスを有するようにするために、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、３０％未満であり、第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、３０％未満である。

【0060】

実際の適用過程において、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差が小さいほど、第１の負性容量回路Ｃ１０により相殺される第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１が多くなり、信号収集回路全体の入力インピーダンスも大きくなり、最終的な信号収集の効果も高くなることであると理解されたい。第２の負性容量回路Ｃ２０も同様であり、ここでは説明を省略する。

【0061】

いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値との相対誤差とは、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値との差と、第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値との比である。

【0062】

いくつかの実施例において、差動増幅器２３０の第１の入力端Ａの等価入力インピーダンスＺｉｎ１は、並列接続されたコンデンサＲｉｎ１及びコンデンサＣｉｎ１と等価となってもよく、差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂの等価入力インピーダンスＺｉｎ２は、並列接続されたコンデンサＲｉｎ２及びコンデンサＣｉｎ２と等価となってもよい。いくつかの実施例において、信号収集回路２００の入力インピーダンス性能をさらに向上させるために、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０は、差動増幅器２３０の等価入力容量の影響をさらに相殺するように調整することができる。いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値及び第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値は、以下のように調整することができる。

【0063】

Ｃ１０＝－（Ｃ１＋Ｃｉｎ１）（６）

【0064】

Ｃ２０＝－（Ｃ２＋Ｃｉｎ２）（７）

【0065】

いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端の等価入力容量を良好に相殺するために、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と、第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１と差動増幅器２３０の第１の入力端Ａの等価入力容量値Ｃｉｎ１の和との相対誤差は、５０％未満であり、第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値の絶対値と、第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２と差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂの等価入力容量値Ｃｉｎ２との和との相対誤差は、５０％未満である。いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端がより大きい入力インピーダンスを有するようにするために、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と、第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１と差動増幅器２３０の第１の入力端Ａの等価入力容量値Ｃｉｎ１との和との相対誤差は、３０％未満であり、第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値の絶対値と、第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２と差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂの等価入力容量値Ｃｉｎ２との和との相対誤差は、３０％未満である。

【0066】

実際の適用過程において、第１の負性容量回路Ｃ１０の等価容量値の絶対値と、第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量と差動増幅器の第１の等価入力容量Ｃｉｎ１との和との相対誤差が小さいほど、第１の負性容量回路Ｃ１０により相殺される第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量及び差動増幅器の第１の等価入力容量Ｃｉｎ１が多くなり、信号収集回路全体の入力インピーダンスも大きくなり、最終的な信号収集の効果も高くなることであると理解されたい。第２の負性容量回路Ｃ２０も同様であり、ここでは説明を省略する。

【0067】

これにより、第１の負性容量回路Ｃ１０と第２の負性容量回路Ｃ２０は、それぞれ、第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量及び差動増幅器の第１の等価入力容量Ｃｉｎ１と、第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量及び差動増幅器の第２の等価入力容量Ｃｉｎ２を相殺し、信号収集回路全体の入力インピーダンスをさらに増大させる。

【0068】

いくつかの実施例において、信号収集回路２００は、第３の負性容量回路Ｃ３０をさらに含んでもよい。第３の負性容量回路Ｃ３０は、第１のリード線Ｌ１と第２のリード線Ｌ２との間に電気的に接続され、リード線間寄生容量Ｃ３に並列接続される。いくつかの実施例において、リード線間寄生容量Ｃ３による回路性能に対する影響が低いため、信号収集回路２００には、第３の負性容量回路Ｃ３０が設置されなくてもよい。いくつかの実施例において、信号収集回路２００の要求が高い場合、信号収集回路２００には、第３の負性容量回路Ｃ３０が設置されてもよい。いくつかの実施例において、第３の負性容量回路Ｃ３０の値は、以下のように表すことができる。

【0069】

Ｃ３０＝－Ｃ３（８）

【0070】

いくつかの実施例において、第３の負性容量回路Ｃ３０の等価容量値の絶対値とリード線間寄生容量Ｃ３の値との相対誤差は、５０％未満である。いくつかの実施例において、第３の負性容量回路Ｃ３０の等価容量値の絶対値とリード線間寄生容量Ｃ３の値との相対誤差は、３０％未満である。実際の適用過程において、第３の負性容量回路Ｃ３０の等価容量値の絶対値とリード線間寄生容量Ｃ３の値との相対誤差が小さいほど、第３の負性容量回路Ｃ３０により相殺されるリード線間寄生容量Ｃ３が多くなり、信号収集回路全体の入力インピーダンスも大きくなり、最終的な信号収集の効果も高くなることであると理解されたい。

【0071】

いくつかの実施例において、信号収集回路は、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含んでもよく、例えば、負性容量回路の抵抗値を変化させることにより調整する。

【0072】

第１の負性容量回路Ｃ１０、第２の負性容量回路Ｃ２０、第３の負性容量回路Ｃ３０の具体的な構造については、図４Ａ～図４Ｂの関連内容を参照することができる。

【0073】

図４は、本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路２００における負性容量回路の概略構成図である。

【0074】

いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０は、図４の構造であってもよく、図４に示すように、第１の負性容量回路Ｃ１０は、第１の演算増幅器４１０、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２及び第１のコンデンサＣ４０１を含んでもよい。いくつかの実施例において、第１の演算増幅器４１０は、反転入力端が第１の抵抗Ｒ１を介して接地されるとともに、第２の抵抗Ｒ２を介して第１の演算増幅器４１０の出力端に接続され、非反転入力端が第１のコンデンサＣ４０１を介して第１の演算増幅器４１０の出力端に接続される。いくつかの実施例において、図４におけるｍ点と図３におけるａ点が等電位の両点であり、リード線を用いてａ点、ｍ点を電気的に接続してもよい。

【0075】

いくつかの実施例において、第２の負性容量回路Ｃ２０は、図４の構造であってもよく、この場合、図４におけるｍ点と図３におけるｂ点は、等電位の両点であり、リード線を用いてｍ点、ｂ点を電気的に接続してもよい。

【0076】

なお、図４に示す負性容量回路は、負性容量効果を有する等価回路である。具体的には、図４に示す負性容量回路については、該負性容量回路の等価インピーダンスは、ｍ点とＧＮＤとの間のインピーダンスである。ｍ点とＧＮＤとの間のインピーダンスをｚ_ａとすると、ｚ_ａのインピーダンスは、以下の式（９）で表すことができる。

【0077】

【数3】

【0078】

すなわち、ｍ点とＧＮＤとの間のインピーダンスは、１つの負性容量を含むように等価であってもよいし、１つの負性容量によって生成されてもよい。ｍ点とＧＮＤとの間の負性容量をＣ_ａとすると、Ｃ_ａの等価容量値は、以下の式（１０）で表すことができる。

【0079】

【数4】

【0080】

Ｃ_ａが図４に示す負性容量回路の等価容量であることを理解されたい。

【0081】

いくつかの実施例において、抵抗Ｒ１及びＲ２は、抵抗値が調整可能な抵抗（例えば、摺動抵抗器、抵抗箱及びポテンショメータ）であってもよく、抵抗値が固定の抵抗であってもよい。いくつかの実施例において、抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗値は、等しくてもよく、等しくなくてもよい。いくつかの実施例において、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値を調整することにより、等価容量Ｃ_ａの大きさを調整してもよいことを理解されたい。

【0082】

いくつかの実施例において、第１のコンデンサＣ４０１は、ペーパーコンデンサ、金属化ペーパーコンデンサ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、オイルペーパーコンデンサ、アルミニウム電解コンデンサ、半可変コンデンサ、可変コンデンサなどであってもよい。いくつかの実施例において、第１のコンデンサＣ４０１の容量値を調整することにより、等価容量Ｃ_ａの大きさを調整してもよい。

【0083】

いくつかの実施例において、第１の演算増幅器４１０は、例えば、電圧＋Ｖｃｃ（４１１）を正電源とし、電圧－Ｖｃｃ（４１２）を負電源とする２つの電源で給電されてもよく、４１３で第１の演算増幅器４１０により生成された増幅信号を出力する。いくつかの実施例において、第１の演算増幅器４１０は、１つの電源で給電されてもよく、ここでは説明を省略する。

【0084】

いくつかの実施例において、第１の負性容量回路Ｃ１０及び第２の負性容量回路Ｃ２０は、図４以外の他の構造であってもよい。

【0085】

いくつかの実施例において、信号収集回路２００は、第３の負性容量回路Ｃ３０をさらに含んでもよく、第３の負性容量回路Ｃ３０は、上記第１のリード線Ｌ１及び第２のリード線Ｌ２に電気的に接続され、負性容量効果を有する。

【0086】

いくつかの実施例において、第３の負性容量回路Ｃ３０は、図４の構造であってもよく、この場合、図４におけるｍ点と図３におけるｃ点は、等電位の両点であり、図４におけるＧＮＤ点と図３におけるｄ点は、等電位の両点であり、リード線を用いてそれぞれ図３におけるｃ点と図４におけるｍ点を電気的に接続し、図３におけるｄ点と図４におけるＧＮＤ点を電気的に接続してもよい。

【0087】

いくつかの実施例において、第３の負性容量回路Ｃ３０は、図４以外の他の構造であってもよく、リード線間寄生容量Ｃ３を相殺することができればよい。

【0088】

なお、以上の信号収集回路１００、信号収集回路２００及びそれらの構造についての説明は、説明の便宜上のものであり、本願を挙げられた実施例の範囲内に限定するものではない。

【0089】

図５は、本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路３００の概略図である。

【0090】

図５に示す信号収集回路３００は、第１の電極２１０、第２の電極２２０、差動増幅器２３０、第１のリード線Ｌ１、第２のリード線Ｌ２及び第４の負性容量回路Ｃ４０を含んでもよい。第１の電極２１０、第２の電極２２０、差動増幅器２３０、第１のリード線Ｌ１、第２のリード線Ｌ２についての関連説明は、前述の図１～図４の関連説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0091】

前述の実施例で説明したように、第１のリード線Ｌ１とグランド線との間に第１の対地寄生容量Ｃ１が存在し、第２のリード線Ｌ２とグランド線との間に第２の対地寄生容量Ｃ２が存在し、第１の対地寄生容量Ｃ１と第２の対地寄生容量Ｃ２は、それぞれ差動増幅器の対地インピーダンスＺｉｎ１と対地インピーダンスＺｉｎ２に並列接続されるため、回路全体の入力インピーダンスが大幅に低減され、商用周波数干渉の信号収集に対する影響が悪化する。

【0092】

したがって、いくつかの実施例において、寄生容量による影響を低減して差動増幅器２３０の入力インピーダンスを増大させるために、信号収集回路３００には、第４の負性容量回路Ｃ４０が設置される。いくつかの実施例において、第１の電極２１０は、第１のリード線Ｌ１を介して第４の負性容量回路Ｃ４０の第１の入力端Ｐに接続され、第２の電極２２０は、第２のリード線Ｌ２を介して第４の負性容量回路Ｃ４０の第２の入力端Ｑに接続され、第４の負性容量回路Ｃ４０は、第１の出力端Ｍが差動増幅器２３０の第１の入力端Ａに接続され、第２の出力端Ｎが差動増幅器２３０の第２の入力端Ｂに接続される。第４の負性容量回路Ｃ４０は、負性容量効果を有するため、リード線の対地寄生容量と相殺することにより、寄生容量による回路の入力インピーダンス及び信号収集に対する影響を低減し、信号収集回路の性能及び信号収集の効果をさらに向上させることができる。

【0093】

いくつかの実施例において、上記負性容量回路Ｃ４０は、固定のゲインを有する増幅器及び帰還コンデンサを用いることにより実現することができ、それにより第１の対地寄生容量Ｃ１及び第２の対地寄生容量Ｃ２を同時に相殺する効果を達成する。負性容量回路Ｃ４０の具体的な実現方式については、図６Ａ及び図６Ｂの関連説明を参照する。

【0094】

いくつかの実施例において、信号収集回路３００は、第３の負性容量回路Ｃ３０をさらに含んでもよい。第３の負性容量回路Ｃ３０は、第１のリード線Ｌ１と第２のリード線Ｌ２との間に電気的に接続され、リード線間寄生容量Ｃ３に並列接続されている。いくつかの実施例において、リード線間寄生容量Ｃ３による回路性能に対する影響が低いため、信号収集回路２００には、第３の負性容量回路Ｃ３０が設置されなくてもよい。いくつかの実施例において、信号収集回路２００の要求が高い場合、信号収集回路２００には、第３の負性容量回路Ｃ３０が設置されてもよい。第３の負性容量回路Ｃ３０の具体的な実現方式については、図３及び図４の関連説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0095】

いくつかの実施例において、信号収集回路は、第４の負性容量回路Ｃ４０の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含んでもよく、例えば、負性容量回路の抵抗値又は容量値を変化させることにより調整する。

【0096】

図６Ａは、本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路３００における第４の負性容量回路Ｃ４０の概略構成図である。

【0097】

いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０は、第１のユニットＣ４０２と第２のユニットＣ４０４とを含んでもよく、第１のユニットＣ４０２は、第１の増幅器Ｇ２及び第３の負帰還コンデンサＣ４６を含み、第２のユニットＣ４０４は、第２の増幅器Ｇ３及び第４の負帰還コンデンサＣ４８を含む。いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２及び第２の増幅器Ｇ３は、いずれもゲインが固定の増幅器である。

【0098】

いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２の入力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１の入力端Ｐであり、第２の増幅器Ｇ３の入力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２の入力端Ｑであり、同様に、第１の増幅器Ｇ２の出力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１の出力端Ｍであり、第２の増幅器Ｇ３の出力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２の出力端Ｎである。

【0099】

いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２の入力端Ｐと第１の増幅器Ｇ２の出力端Ｍとは、第３の負帰還コンデンサＣ４６を介して直列接続され、第２の増幅器Ｇ３の入力端Ｑと第２の増幅器Ｇ３の出力端Ｎとは、第４の負帰還コンデンサＣ４８を介して直列接続される。

【0100】

いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２のゲインがｇ１で一定である場合、第２の増幅器Ｇ３のゲインもｇ１で一定であり、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１のユニットＣ４０２の等価容量値は、以下のように表すことができる。

【0101】

Ｃ４０２＝－Ｃ４６(ｇ１－１)（１１）

【0102】

第４の負性容量回路Ｃ４０の第２のユニットＣ４０４の等価容量値は、以下のように表すことができる。

【0103】

Ｃ４０４＝－Ｃ４８(ｇ１－１)（１２）

【0104】

いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２及び第２の増幅器Ｇ３は、ゲインが等しく、かつ固定の増幅器であり、例えば、第１の増幅器Ｇ２のゲインがｇ１で一定であると、第２の増幅器Ｇ３のゲインもｇ１で一定である。いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２及び第２の増幅器Ｇ３のゲインの範囲は、０～１００ｄＢであってもよく、好ましくは、第１の増幅器Ｇ２及び第２の増幅器Ｇ３のゲインの範囲は、０～１０ｄＢである。

【0105】

いくつかの実施例において、第３の負帰還コンデンサＣ４６と第４の負帰還コンデンサＣ４８の値は、等しい。このように、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１のユニットＣ４０２及び第２のユニットＣ４０４は、信号収集回路３００全体として大きなコモンモード除去比を得ることができるように、対称性の高い構造を形成する。いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２と第２の増幅器Ｇ３のゲインが等しくないと、回路のコモンモード除去比が低下し、商用周波数干渉を低減する効果を達成することができない。

【0106】

いくつかの実施例において、第１の増幅器Ｇ２と第２の増幅器Ｇ３のそれぞれは、ゲインが固定の増幅器の多段カスケードで構成されてもよい。

【0107】

いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１のユニットＣ４０２は、第１の対地寄生容量Ｃ１を相殺し、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２のユニットＣ４０４は、第２の対地寄生容量Ｃ２を相殺してもよい。これにより、第４の負性容量回路Ｃ４０は、第１の対地寄生容量Ｃ１及び第２の対地寄生容量Ｃ２を同時に相殺することができる。いくつかの実施例において、第１のユニットＣ４０２の等価容量値及び第２のユニットＣ４０４の等価容量値は、以下のように表すことができる。

【0108】

Ｃ４０２＝－Ｃ１（１３）

【0109】

Ｃ４０４＝－Ｃ２（１４）

【0110】

このように、第１のリード線Ｌ１の対地総容量と第２のリード線Ｌ２の対地総容量は、いずれも０である。この場合、差動増幅器２３０の入力端の対地寄生容量が完全に相殺されるため、信号収集回路３００全体の入力インピーダンスが大幅に向上し、さらに商用周波数干渉に対する耐性が向上する。

【0111】

いくつかの実施例において、実際の動作環境において、寄生容量がリード線の移動に伴ってわずかに変化する可能性があることを考慮すると、それに応じて、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１のユニットＣ４０２の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、５０％未満であり、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２のユニットＣ４０４の等価容量値の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、５０％未満である。いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１のユニットＣ４０２の等価容量値の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、３０％未満であり、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２のユニットＣ４０４の等価容量値の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、３０％未満である。

【0112】

図６Ｂは、本願のいくつかの実施例に係る信号収集回路３００における第４の負性容量回路Ｃ４０の別の概略構成図である。

【0113】

いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０は、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１、第１の負帰還コンデンサＣ４２及び第２の負帰還コンデンサＣ４４を含んでもよい。

【0114】

いくつかの実施例において、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第１の入力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１の入力端Ｐであり、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第２の入力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２の入力端Ｑであり、同様に、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第１の出力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第１の出力端Ｍであり、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第２の出力端は、第４の負性容量回路Ｃ４０の第２の出力端Ｎである。ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第１の入力端Ｐとダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第１の出力端Ｍとは、第１の負帰還コンデンサＣ４２を介して直列接続され、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第２の入力端Ｑとダブルエンド差動増幅器Ｇ１の第２の出力端Ｎとは、第２の負帰還コンデンサＣ４４を介して直列接続される。

【0115】

いくつかの実施例において、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１は、ゲインが固定の増幅器である。いくつかの実施例において、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１のゲインｇ０の範囲は、０～１００ｄＢであってもよく、好ましくは、ｇ０の範囲は、０～１０ｄＢである。

【0116】

いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０は、第１の対地寄生容量Ｃ１及び第２の対地寄生容量Ｃ２を同時に相殺してもよい。いくつかの実施例において、ダブルエンド差動増幅器Ｇ１は、ゲインが固定の複数の増幅器を組み合わせて構成されてもよく、例えば、該ダブルエンド差動増幅器Ｇ１は、ゲインがｇ０の２つの増幅器Ｇ１１、Ｇ１２で構成され、増幅器Ｇ１１及びＧ１２は、ゲインが固定で、等しい増幅器であり、それらの構造は、完全に同じであってもよい。いくつかの実施例において、増幅器Ｇ１１は、入力端がＰ点であり、出力端がＭ点であり、第１の負帰還コンデンサＣ４２は、Ｐ点とＭ点に直列接続され、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造は、第１の対地寄生容量Ｃ１を相殺してもよい。いくつかの実施例において、増幅器Ｇ１２は、入力端がＱ点であり、出力端がＮ点であり、第２の負帰還コンデンサＣ４４は、Ｑ点とＮ点に直列接続され、増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造は、第１の対地寄生容量Ｃ１を相殺してもよい。いくつかの実施例において、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造の等価容量値Ｃ１１と、増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造の等価容量値Ｃ１２とは、以下のように表すことができる。

【0117】

Ｃ１１＝－Ｃ４２（ｇ０－１）（１５）

【0118】

Ｃ１２＝－Ｃ４５（ｇ０－１）（１６）

【0119】

この場合、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造は、第１の対地寄生容量Ｃ１を相殺し、増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造は、第２の対地寄生容量Ｃ２を相殺してもよく、この場合、差動増幅器の入力端の対地寄生容量が相殺されるため、信号収集回路全体の入力インピーダンスが大幅に向上し、さらに商用周波数干渉に対する耐性が向上する。

【0120】

いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端の対地寄生容量を良好に相殺するために、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造の等価容量値Ｃ１１の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、５０％未満であり、増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造の等価容量値Ｃ１２の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、５０％未満である。いくつかの実施例において、差動増幅器の入力端がより大きい入力インピーダンスを有するようにするために、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造の等価容量値Ｃ１１の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差は、３０％未満であり、増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造の等価容量値Ｃ１２の絶対値と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差は、３０％未満である。

【0121】

実際の適用過程において、増幅器Ｇ１１と第１の負帰還コンデンサＣ４２からなる回路構造の等価容量値Ｃ１１の絶対値と第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量値Ｃ１との相対誤差が小さいほど、かつ増幅器Ｇ１２と第２の負帰還コンデンサＣ４４からなる回路構造の等価容量値Ｃ１２と第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２との相対誤差が小さいほど、第４の負性容量回路Ｃ４０により相殺される第１のリード線Ｌ１の対地寄生容量Ｃ１及び第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２が多くなり、信号収集回路全体の入力インピーダンスも大きくなり、最終的な信号収集の効果も高くなることであると理解されたい。

【0122】

いくつかの実施例において、第４の負性容量回路Ｃ４０の構造は、Ｃ４０の等価容量値が第１のリード線Ｌ１の第１の対地寄生容量値Ｃ１及び第２のリード線Ｌ２の対地寄生容量値Ｃ２を相殺できれば、図６Ａ及び図６Ｂ以外の他の構造であってもよく、ここでは制限しない。

【0123】

図７Ａは、本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉を除去する前の効果回路の概略図である。図７Ｂは、本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉を除去した後の効果回路の概略図である。

【0124】

いくつかの実施例において、図７Ａに示すように、アナログの信号収集回路４００を提供し、該信号収集回路４００は、コモンモード商用周波数源５０１と、差動増幅器５３０と、抵抗値が１０ＭΩの抵抗Ｒ５と、抵抗値が１００ＫΩの抵抗Ｒ６と、容量値がいずれも６ＰＦのコンデンサＣ５及びＣ６と、を含み、抵抗Ｒ５は、第１のリード線Ｌ１１を介して差動増幅器５３０の第１の入力端（Ａ１）に接続され、抵抗Ｒ６は、第２のリード線Ｌ２２を介して差動増幅器５３０の第２の入力端（Ｂ１）に接続され、コンデンサＣ５は、一端が差動増幅器５３０の第１の入力端（Ａ１）に接続されるとともに、第１のリード線Ｌ１１にも接続され、他端が接地され、コンデンサＣ６は、一端が差動増幅器５３０の第２の入力端（Ｂ１）に接続されるとともに、第２のリード線Ｌ２２にも接続され、他端が接地される。

【0125】

なお、コモンモード商用周波数源５０１は、電圧ピーク値が３００ｍｖであり、周波数が５０Ｈｚである交流電源であり、人体が発生するコモンモード商用周波数信号をシミュレーションする。Ｒ５とＲ６との抵抗値に差があってもよく、実際のウェアラブルデバイスが人体信号を収集する時に、両電極の間に発生するインピーダンス不整合をシミュレーションする。コンデンサＣ５及びＣ６は、実際のウェアラブルデバイスが人体信号を収集する時に、２つのリード線のそれぞれがアースに対して生じる寄生容量をシミュレーションする。

【0126】

いくつかの実施例において、差動増幅器５３０は、ダブルエンド給電の方式を用い、第１の給電端（５１１）が正電源＋Ｖｃｃに接続され、第２の給電端（５１２）が負電源－Ｖｃｃに接続されるとともに、バイアス電圧を受信する一端（５１３）が接地される。いくつかの実施例において、正電源＋Ｖｃｃは、３．３Ｖの電圧を提供し、負電源－Ｖｃｃは、－３．３Ｖの電圧を提供する。

【0127】

いくつかの実施例において、信号収集回路４００は、信号の入力側に設置され、差動増幅器５３０の第１の入力端（Ａ１）に接続される第１のプローブＴ１と、信号の出力側に設置され、差動増幅器５３０の出力端（５１４）に接続される第２のプローブＴ２とをさらに含む。第１のプローブＴ１と第２のプローブＴ２は、それぞれ、電圧信号が差動増幅器５３０に入力される前及び差動増幅器５３０に入力された後の電圧ピーク値、有効値、周波数などを測定する。テスト後、得られたデータを以下の表１に示す。

【0128】

【表1】

【0129】

図７Ｂは、本願のいくつかの実施例に係る商用周波数干渉を除去した後の効果回路の概略図である。図７Ｂは、図７Ａに、負性容量回路Ｃ５１０及び負性容量回路Ｃ５２０を追加したものである。負性容量回路Ｃ５１０及び負性容量回路Ｃ５２０の構造は、いずれも図４の構造を用い、負性容量回路Ｃ５１０のｘ点は、第１のリード線Ｌ１１上のＸ点に電気的に接続され、負性容量回路Ｃ５２０のｙ点は、第２のリード線Ｌ２２上のＹ点に電気的に接続される。

【0130】

いくつかの実施例において、負性容量回路Ｃ５１０の演算増幅器５０２は、第１の給電端（５２１）が正電源＋Ｖｃｃに接続され、第２の給電端（５２２）が負電源－Ｖｃｃに接続され、演算増幅器５０２の出力端（５２３）は、増幅された電圧を出力する。いくつかの実施例において、正電源＋Ｖｃｃは、３．３Ｖの電圧を提供し、負電源－Ｖｃｃは、－３．３Ｖの電圧を提供し、コンデンサＣ５０１の大きさは、６ＰＦであり、抵抗Ｒ５１及び抵抗Ｒ５２の大きさは、いずれも１０ＫΩである。

【0131】

上記式（１０）によれば、負性容量回路Ｃ５１０の容量値の大きさは、－６ＰＦであると計算することができる。

【0132】

負性容量回路Ｃ５２０は、負性容量回路Ｃ５１０と同じ構成及び同じ値の素子を用いるため、負性容量回路Ｃ５２０の容量値の大きさも－６ＰＦである。

【0133】

２つの負性容量回路を追加した後、信号収集回路４００全体の商用周波数干渉が確実に低下したことを検証するために、再び第１のプローブＴ１と第２のプローブＴ２を用いてテストを行い、得られたデータを以下の表２に示す。

【0134】

【表2】

【0135】

表１と表２のデータを比較して分かるように、負性容量回路Ｃ５１０及び負性容量回路Ｃ５２０を追加する前に、第１のプローブＴ１と第２のプローブＴ２で測定された電圧ピーク値は、いずれも１１．４ｍＶであり、負性容量回路Ｃ５１０及び負性容量回路Ｃ５２０を追加した後、第１のプローブＴ１で測定された電圧ピーク値は、１．１７ｍＶであり、第２のプローブＴ２で測定された電圧ピーク値は、１．１０ｍＶである。これから分かるように、負性容量回路Ｃ５１０及び負性容量回路Ｃ５２０を追加した後、回路全体の商用周波数干渉が１０倍以上低下した。

【0136】

この結果は、差動増幅器の入力端に負性容量回路を追加することにより、入力インピーダンスを顕著に増大させ、さらに電極のインピーダンス不整合により商用周波数コモンモードをディファレンシャルモードに転換することによる干渉を低減し、それにより回路の飽和リスクを大幅に低減することができることを示す。

【0137】

いくつかの実施例において、以上に説明された信号収集回路２００及び信号収集回路３００は、ウェアラブルデバイスに適用されてもよい。上記ウェアラブルデバイス（例えば、服装、リストバンド、ストラップなど）は、人体の各部位（例えば、下腿、上腿、腰、背中、胸部、肩部、頸部など）に設置されてもよく、ユーザが異なる状態にある時の身体の各部位の生理信号を収集し、後続にさらに収集した信号を処理することができる。

【0138】

なお、上記信号収集回路は、ユーザの身体状態を体現可能な信号を検出する必要があるシーンに用いることができ、例えば、上記生理信号は、呼吸信号、心電信号、筋電信号、脳波信号、血圧信号、温度信号などの様々な信号を含むことができる。いくつかの実施例において、生理信号を収集するウェアラブルデバイスは、医療、ゲームエンターテイメント、健康教育などの新興の交差産業に適用されてもよい。例えば、仮想現実、ＥＭＧ収集などの技術と組み合わせて、没入型エンターテイメント、教育などの発展を促進することができ、機械電子、外骨格機器などの技術と組み合わせて、医療コストを低減し、医療健康の発展を促進する目的を達成することができる。本願は、信号収集回路及びウェアラブルデバイスの具体的な適用シーンを限定しない。

【0139】

本願の実施例による有益な効果は、負性容量回路を設置することによって信号収集回路における寄生容量を相殺し、さらに信号収集回路全体の入力インピーダンスを効果的に増加させ、最終的に寄生容量の信号収集回路全体に対する干渉を大幅に低減し、信号収集回路の信号収集の有効性を向上させることを含むが、これに限定されない。

【0140】

なお、実施例によって、達成可能な有益な効果が異なるが、異なる実施例において、達成可能な有益な効果は、以上のいずれか１種又は複数種の組み合わせであってもよく、他の任意の達成可能な有益な効果であってもよい。

【0141】

以上、基本概念を説明してきたが、当業者にとっては、上記詳細な開示は、単なる例に過ぎず、本願を限定するものではないことは明らかである。本明細書において明確に記載されていないが、当業者は、本願に対して様々な変更、改良及び修正を行うことができる。これらの変更、改良及び修正は、本願によって示唆されることが意図されているため、本願の例示的な実施例の精神及び範囲にある。

【0142】

さらに、本願の実施例を説明するために、本願において特定の用語が使用されている。例えば、「１つの実施例」、「一実施例」、及び／又は「いくつかの実施例」は、本願の少なくとも１つの実施例に関連した特定の特徴、構造又は特性を意味する。したがって、本明細書の様々な部分における「一実施例」又は「１つの実施例」又は「１つの代替的な実施例」の２回以上の言及は、必ずしも全てが同一の実施例を指すとは限らないことを強調し、理解されたい。また、本願の１つ以上の実施例における特定の特徴、構造又は特性は、適切に組み合わせられてもよい。

【0143】

また、当業者には理解されるように、本願の各態様は、任意の新規かつ有用なプロセス、機械、製品又は物質の組み合わせ、又はそれらへの任意の新規かつ有用な改善を含む、いくつかの特許可能なクラス又はコンテキストで、例示及び説明され得る。よって、本願の各態様は、完全にハードウェアによって実行されてもよく、完全にソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）によって実行されてもよく、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実行されてもよい。以上のハードウェア又はソフトウェアは、いずれも「データブロック」、「モジュール」、「エンジン」、「ユニット」、「アセンブリ」又は「システム」と呼ばれてもよい。また、本願の各態様は、コンピュータ可読プログラムコードを含む１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。

【0144】

コンピュータ記憶媒体は、コンピュータプログラムコードを搬送するための、ベースバンド上で伝播されるか又は搬送波の一部として伝播される伝播データ信号を含んでもよい。該伝播信号は、電磁気信号、光信号又は適切な組み合わせ形態などの様々な形態を含んでもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶媒体以外の任意のコンピュータ可読媒体であってもよく、該媒体は、命令実行システム、装置又は機器に接続されることにより、使用されるプログラムの通信、伝播又は伝送を実現することができる。コンピュータ記憶媒体上のプログラムコードは、無線、ケーブル、光ファイバケーブル、ＲＦ若しくは類似の媒体、又は上記媒体の任意の組み合わせを含む任意の適切な媒体を介して伝播することができる。

【0145】

また、特許請求の範囲に明確に記載されていない限り、本願に記載の処理要素又はシーケンスの列挙した順序、英数字の使用、又は他の名称の使用は、本願の手順及び方法の順序を限定するものではない。上記開示において、発明の様々な有用な実施例であると現在考えられるものを様々な例を通して説明しているが、そのような詳細は、単に説明のためであり、添付の特許請求の範囲は、開示される実施例に限定されないが、逆に、本願の実施例の趣旨及び範囲内にある全ての修正及び同等の組み合わせをカバーするように意図されることを理解されたい。例えば、上述したシステムアセンブリは、ハードウェアデバイスにより実装されてもよいが、ソフトウェアのみのソリューション、例えば、既存のサーバ又はモバイルデバイスに説明されたシステムをインストールすることにより実装されてもよい。

【0146】

同様に、本願の実施例の前述の説明では、本願を簡略化して、１つ以上の発明の実施例への理解を助ける目的で、様々な特徴が１つの実施例、図面又はその説明にまとめられることがあることを理解されたい。しかしながら、このような開示方法は、特許請求される主題が各請求項で列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈されるべきではない。実際に、実施例の特徴は、上記開示された単一の実施例の全ての特徴よりも少ない場合がある。

【0147】

いくつかの実施例において、成分及び属性の数を説明する数字が使用されており、このような実施例を説明するための数字は、いくつかの例において修飾語「約」、「ほぼ」又は「概ね」によって修飾されるものであることを理解されたい。特に明記しない限り、「約」、「ほぼ」又は「概ね」は、上記数字が±２０％の変動が許容されることを示す。よって、いくつかの実施例において、明細書及び特許請求の範囲において使用されている数値パラメータは、いずれも個別の実施例に必要な特性に応じて変化し得る近似値である。いくつかの実施例において、数値パラメータについては、規定された有効桁数を考慮すると共に、通常の丸め手法を適用すべきである。本願のいくつかの実施例において、その範囲を決定するための数値範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体的な実施例において、このような数値は、可能な限り正確に設定される。

【0148】

本願において参照されているすべての特許、特許出願、公開特許公報、及び、論文、書籍、仕様書、刊行物、文書などの他の資料は、本願の内容と一致しないか又は矛盾する出願経過文書、及び（現在又は後に本願に関連する）本願の請求項の最も広い範囲に関して限定的な影響を与え得る文書を除いて、その全体が参照により本願に組み込まれる。なお、本願の添付資料における説明、定義、及び／又は用語の使用が本願に記載の内容と一致しないか又は矛盾する場合、本願における説明、定義、及び／又は用語の使用を優先するものとする。

【0149】

最後に、本願に記載の実施例は、単に本願の実施例の原理を説明するものであることを理解されたい。他の変形例も本願の範囲内にある可能性がある。したがって、限定するものではなく、例として、本願の実施例の代替構成は、本願の教示と一致するように見なされてもよい。よって、本願の実施例は、本願において明確に紹介して説明された実施例に限定されない。

【符号の説明】

【0150】

１００ 信号収集回路
１１０ 第１の電極
１２０ 第２の電極
１３０ 差動増幅器
Ｌ１ 第１のリード線
Ｌ２ 第２のリード線
２００ 信号収集回路
２１０ 第１の電極
２２０ 第２の電極
２３０ 差動増幅器
Ｃ１０ 第１の負性容量回路
Ｃ２０ 第２の負性容量回路
Ｃ３０ 第３の負性容量回路
４１０ 第１の演算増幅器
Ｒ１ 第１の抵抗
Ｒ２ 第２の抵抗
Ｃ４０１ 第１のコンデンサ
３００ 信号収集回路
Ｃ４０ 第４の負性容量回路
Ｃ４０２ 第１のユニット
Ｃ４０４ 第２のユニット
Ｇ２ 第１の増幅器
Ｇ３ 第２の増幅器
Ｃ４６ 第３の負帰還コンデンサ
Ｃ４８ 第４の負帰還コンデンサ
Ｇ１ デュアルエンド差動増幅器
Ｃ４２ 第１の負帰還コンデンサ
Ｃ４４ 第２の負帰還コンデンサ
４００ 信号収集回路
５０１ コモンモード電源周波数源
５３０ 差動増幅器
Ｒ５、Ｒ６ 抵抗
Ｃ５、Ｃ６ コンデンサ
Ｌ１１ 第１のリード線
Ｌ２２ 第２のリード線

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

差動増幅器と、
第１の電極及び第２の電極と、
第１の負性容量回路及び第２の負性容量回路と、
を含み、
前記第１の電極は、第１のリード線を介して前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、
前記第１の負性容量回路は、前記第１のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第２の負性容量回路は、前記第２のリード線及びグランド線に電気的に接続され、前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路は、いずれも負性容量効果を有する、ことを特徴とする信号収集回路。

【請求項2】

前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項3】

前記差動増幅器の第１の入力端に第１の等価入力容量が存在し、前記差動増幅器の第２の入力端に第２の等価入力容量が存在し、
前記第１の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線の対地寄生容量値と前記第１の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第２の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第２のリード線の対地寄生容量値と前記第２の等価入力容量との和との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項4】

第３の負性容量回路をさらに含み、
前記第３の負性容量回路は、前記第１のリード線及び前記第２のリード線に電気的に接続され、負性容量効果を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項5】

前記第３の負性容量回路の等価容量値の絶対値と、前記第１のリード線と前記第２のリード線の間の寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項４に記載の信号収集回路。

【請求項6】

前記第１の負性容量回路は、第１の演算増幅器、第１の抵抗、第２の抵抗及び第１のコンデンサを含み、前記第２の負性容量回路は、第２の演算増幅器、第３の抵抗、第４の抵抗及び第２のコンデンサを含み、
前記第１の演算増幅器は、反転入力端が前記第１の抵抗を介して接地されるとともに、前記第２の抵抗を介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第１のコンデンサを介して第１の演算増幅器の出力端に接続され、
前記第２の演算増幅器は、反転入力端が前記第３の抵抗を介して接地されるとともに、前記第４の抵抗を介して第２の演算増幅器の出力端に接続され、非反転入力端が前記第２のコンデンサを介して第２の演算増幅器の出力端に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項7】

前記第１の演算増幅器の非反転入力端は、前記第１のリード線に接続され、前記第２の演算増幅器の非反転入力端は、前記第２のリード線に接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の信号収集回路。

【請求項8】

前記第１の負性容量回路及び前記第２の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の信号収集回路。

【請求項9】

差動増幅器と、
第１の電極及び第２の電極と、
第４の負性容量回路と、
を含み、
前記第１の電極は、第１のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第１の入力端に接続され、前記第２の電極は、第２のリード線を介して前記第４の負性容量回路の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第１の出力端は、前記差動増幅器の第１の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路の第２の出力端は、前記差動増幅器の第２の入力端に接続され、前記第４の負性容量回路は、負性容量効果を有する、ことを特徴とする信号収集回路。

【請求項10】

前記第４の負性容量回路は、ダブルエンド差動増幅器、第１の負帰還コンデンサ及び第２の負帰還コンデンサを含み、
前記ダブルエンド差動増幅器の第１の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第１の出力端との間に前記第１の負帰還コンデンサが接続され、前記ダブルエンド差動増幅器の第２の入力端と前記ダブルエンド差動増幅器の第２の出力端との間に前記第２の負帰還コンデンサが接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の信号収集回路。

【請求項11】

前記ダブルエンド差動増幅器は、ゲインが固定の増幅器である、ことを特徴とする請求項１０に記載の信号収集回路。

【請求項12】

前記第４の負性容量回路は、第１のユニット及び第２のユニットを含み、前記第１のユニットは、第１の増幅器及び第３の負帰還コンデンサを含み、前記第２のユニットは、第２の増幅器及び第４の負帰還コンデンサを含み、
前記第１の増幅器の入力端と前記第１の増幅器の出力端との間に前記第３の負帰還コンデンサが接続され、前記第２の増幅器の入力端と前記第２の増幅器の出力端との間に前記第４の負帰還コンデンサが接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の信号収集回路。

【請求項13】

前記第４の負性容量回路の第１のユニットの等価容量値の絶対値と前記第１のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満であり、
前記第４の負性容量回路の第２のユニットの等価容量値の絶対値と前記第２のリード線の対地寄生容量値との相対誤差は、５０％未満である、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号収集回路。

【請求項14】

前記第４の負性容量回路の等価容量値を調整する帰還制御回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項９に記載の信号収集回路。

【請求項15】

請求項１～１４のいずれか一項に記載の信号収集回路を含む、ことを特徴とするウェアラブルデバイス。

【国際調査報告】