JP2002516130A - 変換を使って生理的パラメータを推定するための方法及び装置 - Google Patents

変換を使って生理的パラメータを推定するための方法及び装置

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JP2002516130A JP2000550388A JP2000550388A JP2002516130A JP 2002516130 A JP2002516130 A JP 2002516130A JP 2000550388 A JP2000550388 A JP 2000550388A JP 2000550388 A JP2000550388 A JP 2000550388A JP 2002516130 A JP2002516130 A JP 2002516130A
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ヨーキー、トーマス、ジェイ
マンハイマー、ポール、ディー
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】生理的パラメータを決定するための装置で使用する方法が説明される。装置は第１及び第２波長の電磁気エネルギーを組織サンプルへ伝播し、組織サンプルを通って電磁気エネルギーを走査した後に電磁気エネルギーを検出し、それによって第１波長に対応する第１信号及び第２波長に対応する第２信号を生成するセンサーを有する。第１及び第２信号は周波数ドメインへ変換されそれによって第３及び第４信号を生成する。比率信号は第３及び第４信号を使って生成される。複数の比率値の各々に対して、関連する和は比率信号が和に関連する比率値と一致する回数に対応して生成される。各和に対する寄与は第３信号にしたがって重み付けされる。最適な比率値はそれらに関連する和に基づいて複数の比率値から選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は例えば、フーリエ変換を使って生理的パラメータを推定するための方
法及び装置に関する。特に、本発明は変換された空間内での酸素濃度計センサー
信号の表現から飽和値が決定されるところの、動脈血内のヘモグロビンの酸素飽
和を推定するためのパルス酸素計量装置に関する。
【０００２】 パルス酸素濃度計は、さまざまな血液流特性及び動脈血内のヘモグロビンの酸
素飽和を含むがそれに限定されない血液構成を計測しかつ表示する。酸素濃度計
センサーは光を血液で満たされた組織に透過させ、光電的に組織による光の吸収
を検出する。組織を通過した光は、測定されている血液成分の量を表す量で血液
によって吸収されるひとつ若しくはそれ以上の波長であるよう選択される。その
後、吸収された光の量は血液内に存在する血液成分の量を計算するのに使用され
る。
【０００３】 検知された光信号はノイズ及び人為的動き(motion artifact)の両方によって
損なわれる。ノイズのひとつのソースはセンサーの光検出器に届く周囲の光であ
る。ノイズのもうひとつのソースは他の電気計器からの電磁気結合である。患者
の動きもまたノイズを導入し検出光エネルギーに影響を与える。例えば、センサ
ーの検出器及び／またはエミッタと組織サンプルとの間の接触は、動きがいずれ
かを組織から離そうとするとき一時的に中断される。さらに、血液は流体である
ため、それは周囲の組織と異なって内部効果に応答し、酸素濃度計センサーが取
り付けられているポイントにおける体積内に一時的な変化を生じさせる。続いて
、検出された光エネルギーの劣化はパルス酸素濃度計出力の劣化を生じさせ、ま
た血液成分濃度の不正確な報告を生じさせる。そのような不正確さは否定的な結
果を有することが理解されよう。
【０００４】 パルス酸素計測装置内のノイズ及び人為的動きの効果を最小化するためにさま
ざまな技術が開発されてきた。米国特許第5,025,791号に記載された装置におい
て、動きを検出するために酸素計測センサー内に加速度計が使用される。動きが
検出されたとき、動きの間に取られたデータは消去されるか害されているとして
表示される。ここに参考文献として組み込む開示として本願の譲受人であるNell
cor Puritan Bennetに譲渡された米国特許第4,802,486号には、酸素濃度計読み
取りにおけるノイズ及び人為的動きパルスの効果を制限するために同期を与える
べく、EKG信号がモニターされかつ酸素濃度計読み取りと相関させられる。これ
は動き信号上でロックしている酸素濃度計の機会を減少させる。ここに参考文献
として組み込む開示として本願の譲受人であるNellcor Puritan Bennet社に譲渡
された米国特許第5,078,136号には、直線補間及び変化率解析のような信号処理
技術がノイズ及び人為的動きの効果を制限するのに使用されている。
【０００５】 米国特許第5,490,505号に記載されている他の酸素計測装置において、ノイズ
抹消器の出力が患者の血液内のヘモグロビンの酸素飽和度を最もよく表す係数を
識別するべく酸素濃度計センサーからの赤色及び赤外線信号の異なる付加的な組
み合わせにおいて、適応ノイズ抹消器が使用される。残念なことに、この技術は
不所望の高パワー要求を有する高価な実行を生じさせる計算的に猛烈である。
【０００６】 さらに米国特許第5,632,272号に記載された他の酸素計測装置において、フー
リエ変換を使用する技術が記載されている。フーリエ変換からのデータは等しい
重要度を有する閾値より上のすべてのフーリエエネルギーを考慮することによっ
て動脈の血液飽和度を決定するべく解析される。しかし、5,632,272号特許に記
載された技術はノイズ閾値の上に多くの異常信号が存在するところの重大なラン
ダムな動きの存在下では不十分である。
【０００７】 上記の各技術はそれ自身限界及び欠点を有するために、ノイズ及び人為的動き
の存在下でより正確に血液酸素レベルを決定するべく酸素計測センサーからの信
号を処理するための技術を開発することが所望される。
【０００８】 発明の要旨 本発明にしたがって、患者の動脈血液内のヘモグロビンの酸素飽和度の信頼で
きる決定のために、人為的動き及びさまざまな他のソースからのノイズが効果的
に酸素計測センサー信号から除去される方法及び装置が与えられる。酸素計測セ
ンサーからの赤色及び赤外線信号の処理表現は、フーリエ空間内で結合されかつ
各々が異なる飽和値に対応する複数の異なる値と比較される。ここで和とも呼ば
れる重みつきカウントは、結合された信号が特定の値を通過する回数を反映する
値の各々に対して維持される。この情報は可能飽和値のヒストグラム若しくは飽
和変換を生成するのに使用される。和の各々に対する寄与に適用される重みはフ
ーリエ空間内の赤外線信号の表現にしたがって選択される。すなわち、各カウン
トに対する個別の寄与が対応する周波数における赤外線パワーレベルにしたがっ
て重み付けされる。
【０００９】 典型的に、ヒストグラムは多くの局所的最大値を含み、そのひとつが動脈血液
飽和値に対応する。さまざまな実施例にしたがって、適当な最大値の選択はさま
ざまなピーク選択アルゴリズムを使って達成される。例えば、ひとつの実施例に
おいて、最高重み付けカウントに対応する局所的最大値が選択される。他の実施
例にしたがって、最高飽和値に対応する局所最大値が選択される。さらに他の実
施例にしたがって、最も最近の動き無し飽和値に近い飽和値に対応する局所的最
大値が選択される。
【００１０】 したがって、本発明は生理的パラメータを決定するために装置において使用す
る方法を与える。装置は組織サンプルの方向へ第１及び第２波長の電磁気エネル
ギーを伝導するための及び組織サンプルを通って電磁エネルギーを走査した後に
電磁エネルギーを検出し、それによって第１波長に対応する第１信号及び第２波
長に相当する第２信号を生成するセンサーを有する。第１及び第２信号は周波数
ドメインに変換され、それによって第３及び第４信号を生成する。比率信号は第
３及び第４信号を使って生成される。複数の比率値の各々に対して、関連する和
は、比率信号が和に関連する比率値と一致する回数に応答して生成される。各和
への寄与は第３信号に従って重み付けされる。最適の比率値はそれに関連する和
に基づいた複数の比率値から選択される。
【００１１】 本発明の特徴及び利点のさらなる理解は以下の詳細な説明及び図面を参照する
ことによって実現されるであろう。
【００１２】 特定の実施例の説明 図1は本発明に使用する酸素計測装置100のブロック図である。酸素計測センサ
ー102は例えば、患者の指104に取り付けられる。赤色及び赤外線LED106及び108
が指104へ交互に赤色及び赤外線光を転送する。検出器110は指104を通過して転
送された赤色及び赤外線光を受信する。センサー102は検出器110からの信号を受
信しかつ処理する酸素濃度計112に接続され、またそれはLED106及び108に駆動信
号を与える。検出器信号はフロントエンド信号処理回路114によって受信され、
それは検出器110によって受信された交互に転送された赤色及び赤外線光を復調
し、大気光を除去し及びデジタル化前の固定及び可変ハードウエア利得ステージ
を含む。
【００１３】 処理されたアナログ信号は、アナログ・デジタル変換回路116によってデジタ
ル信号に変換され、本発明の特定の実施例にしたがって患者の動脈血液内のヘモ
グロビンの酸素飽和度の推定を計算するために中央演算処理装置(CPU)118へ送ら
れる。その後、計算された飽和度はディスプレイ120に送られる。CPU118はまた
、LED106及び108用の駆動信号及びフロントエンド回路114内の受け取られた光信
号の復調を与えるLED駆動回路122を制御する。本発明とともに使用する酸素計測
装置のひとつの例は、通常に譲渡され1996年6月7日に出願された出願中の米国出
願番号第08/660,510号"METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING PHYSIOLOGICAL P
ARAMETERS USING MODEL BASED ADAPTIVE FILTERING"に記載され、それは1995年6
月14日に出願された仮特許出願番号第60/000,195号に基づくものであり、その全
明細書はここに参考文献として組み込まれる。
【００１４】 図２は、図１のパルス酸素計測装置の動作を示すフローチャート200である。
データ獲得（ステップ202）は例えば図1のセンサー102及び回路114のような広く
さまざまな有効センサー及びフロントエンドのアナログ信号処理を使って達成さ
れる。取り込まれたデータは適当なサンプルレートでデジタル化され（ステップ
204）、デジタル化された赤色及び赤外線波形の自然対数が取られる（ステップ2
06）。その後生成データは、0.5Hzで高域通過カットオフを有し、10から20Hzの
低域通過ロールオフを有する無限衝撃応答フィルタ(IIR)で帯域濾過（ステップ2
08）される。
【００１５】 その後信号はパルスレート及び飽和度の計算のために使用される（ステップ21
2及び214）。これらの処理ステップによって与えられた両方の値は、それらの信
頼性及びいずれか及びそれらがどのように表示されるべきかを決定するべく計算
値に関する有効な計量を使用する後処理（ステップ216及び218）にかけられる。
その後それぞれの値は表示される（ステップ220及び222）。飽和アルゴリズム21
4の部分は以下に図３を参照してより詳細に説明される。
【００１６】 図３は本発明の特定の実施例にしたがって動脈血液内のヘモグロビンの酸素飽
和度の計算を表すフローチャート300である。図４a〜４cは本発明の飽和計算ア
ルゴリズムで使用されるさまざまな信号の表現を示す。説明された実施例は飽和
を計算するための複数の他の方法に関連して使用され、それによってその後最適
値が選択されるところのいくつかの独立に計算された値を与えることが理解され
よう。特定の実施例にしたがって、処理されかつデジタル化された赤色及び赤外
線信号がフーリエ空間へ変換される（ステップ302）。このフーリエ変換は周波
数サンプルfiを生じさせる。フーリエ変換された信号はIR(fi)及びRed(fi)によ
って示され、両方とも複素数である。
【００１７】 フーリエ変換された信号表示のいくつかの相対的大きさが図４aに示される。
【００１８】 赤色及び赤外線波形の両方（それぞれ402及び404）は（ほぼ１Hzの）心拍数で
の成分及びそれの倍数を有する。その後赤外線信号は（数１）によって与えられ
る比率信号406（図４b）を生成する赤色信号（ステップ304）と結合される。
【数1】 ここで*は複素共役を示し、Re[x]は[x]の実数部分を意味する。
【００１９】 図４bに示されるように、比率信号406は心拍数の倍数付近の周波数範囲では相
対的に一定であるが、それ以外では明らかにランダムである。その後、重み付け
カウント若しくは和h(ω)が複数の比率値ωiの各々に対して生成される（ステッ
プ306）。カウントは周波数インデックス(fi)における赤外線振幅の強度を表し
、ここで比率値ωiは特定の比率値ωに等しい。すなわち、
【数２】 ここで、和はωi=ωとなるすべてのiに対して取られる。
【００２０】 カウントは測定｜IR(fi)｜の解像度に対応する実数であるか、または整数若し
くは量子化近似値であってもよい。特定の実施例において、カウント／重みの２
つ以上の可能値が使用される。ヒストグラムは各ωiに対するカウントを使用し
て生成される（ステップ308）。ヒストグラムh(ω)が図４cに示されている。特
定の実施例にしたがって、ωi値の範囲は、0.4＜ωi＜2.5；Δωi＝0.05である
。
【００２１】 特定のωiに対するカウントへの各寄与はそのフーリエインデックスにおける
赤外線信号の強度に従って重み付けされる。すなわち、特定の比率値ωiを通じ
ての比率信号（図４b）の各過渡に従う重みは図４aに示される赤外線信号の振幅
を参照して決定される。したがって、赤外線波形の（フーリエ空間内の）ピーク
若しくはその付近で生じる過渡は赤外線振幅が低いところで生じるものよりも重
要に重み付けされる。移動中に、典型的にこれは、それらのたった一つが実際の
飽和値に対応する２つ若しくはそれ以上の異なる値ωiにおいて局所的な最大値
を有するヒストグラムを生じさせる。
【００２２】 もしヒストグラム内に複数のピークが生じれば、表示（ステップ310）用の動
脈酸素飽和度に対応する適当なωiピークの選択はピーク選択アルゴリズムを使
って達成されてもよい。そのようなアルゴリズムは以下の方法を含むがそれに限
定されないさまざまな方法で構成される。
【００２３】 １）最大重み付けカウントを有するピークが選択される。
【００２４】 ２）最高飽和値に対応するピークが選択される。
【００２５】 ３）動きの始まる前に計算された最も最近の飽和値に最も近い飽和値に対応する ピークが選択される。ひとつの実施例にしたがって、すべての目的に対し て全明細書がここに組み込まれる1997年9月2日に発行された米国特許第 5,662,106号の"OXIMETER WITH MOTION DETECTION FOR ALARM MODIFICATI ON"に開示されたような動き検出アルゴリズムによって動きの存在の決定 が達成される。
【００２６】 ４）予想された飽和値に最も近い飽和値に対応するピークが選択され、そこでは 予測された飽和値が最近表示された飽和値のトレンドに従って得られる。 さまざまな実施例にしたがって、例えばこのトレンドは最近表示された飽 和値、最近表示された飽和値の時間的変化（すなわち飽和速度）及び最近 表示された飽和値の変化の時間的変化（すなわち飽和加速度）を以下の式 にしたがって組み込むことができる。 予測飽和値＝最後に表示された飽和値+Cv(ds/dt)+Ca(d2s/dt2) ここで、Cv＝速度定数、Ca=加速度定数、ds/dt＝最近前に表示され
た飽和値の時間的変化、d2s/dt2＝ds/dtの最近値の時間的変化である 。
【００２７】 ５）２つのトラッキング飽和値の高い方に対応するピークが選択され、そこでは ヒストグラム内に存在するピークの各々のトレンド（上記したような）が 導かれ、それらのトラックは互いに静脈及び動脈血液酸素飽和度に関連す る。すなわち、しばしば純粋な動きピークが作られωi＝1付近で変化し ないが、静脈及び動脈血液の動きにより与えられるピークは互いをトラッ クし、特に飽和条件変更の間に互いをトラックする。２つのトラッキング ピークのより高い飽和値に対応するωiピークは動脈酸素飽和値に関連す る。
【００２８】 ６）上にリストされたアルゴリズムのサブセットの間を仲裁するアルゴリズムが 使用されてもよく、そこではさまざまな信号要因に基づいて使用するべく 最も適当な方法を選択することによって仲裁が達成される。そのような信 号要因は、ヒストグラム内の局所的最大値の数、動きの不在若しくは存在 、または動きの程度を含み得るがそれに限定されない。例えば、特定の実 施例に従い、動きがない場合は方法＃２が使用される。他の実施例にした がって、動きがある場合は方法＃３が使用される。他の特定の実施例にお いて動きが不在及び／または２つのωiピークが存在するとき方法＃２が 使用されるように仲裁アルゴリズムが構成される。しかし、もし３つ若し くはそれ以上のピークが存在するなら、方法＃５が使用される。
【００２９】 表示用に動脈飽和度に対応するωiピークを選択するための他の手法が発明の
態様から離れることなく採用され得ることは当業者の知るところである。
【００３０】 発明は特定の実施例を参照して特定的に示されかつ説明されてきたが、発明の
思想若しくは態様から離れることなく開示された実施例の形態及び詳細の変更が
可能であることは当業者の知るところである。例えば、フーリエ変換以外の信号
変換が採用されてもよい。他のそのような変換はウェーブレット(wavelet)変換
、コサイン変換及びルジャンドル多項式変換を含む。さらにまた、ここにすべて
の目的に対して明細書の全部が参考文献として組み込まれる1997年7月8日発行の
通常に譲渡された"METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING ARTIFACT AND NOISE FR
OM PULSE OXIMETRY"と題する米国特許第5,645,060号に記載されるように、また
は多くの波長が考慮されるところの多変量解析の利用において、光の２つ以上の
波長が利用され得る。したがって、発明の態様は請求の範囲を参照して決定され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明で使用するパルス酸素計測装置のブロック図である。
【図２】 図２は、図１のパルス酸素計測装置の動作を表すフローチャートである。
【図３】 図３は、本発明の特定の実施例にしたがう動脈血液内のヘモグロビンの酸素飽
和度の計算を表すフローチャートである。
【図４】 図４a〜cは、本発明の飽和計算アルゴリズムで使用されるさまざまな信号の表
現を示すグラフである。
【符号の説明】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月２６日（２０００．７．２６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 上記の各技術はそれ自身限界及び欠点を有するために、ノイズ及び人為的動き
の存在下でより正確に血液酸素レベルを決定するべく酸素計測センサーからの信
号を処理するための技術を開発することが所望される。 したがって、本発明の第１の態様は生理的パラメータを決定するための方法を
与え、該方法は、 第１及び第２波長の電磁気エネルギーを決定するためのセンサーから第１及び
第２信号を受信する工程と、 第１及び第２信号の変換を使って比率値からなる比率信号を生成する工程と、 複数の比率値に対して、第１信号の変換から引き出される非整数値を含む可変
重みデータを使ってそれぞれの和を計算する工程と、 生理的パラメータの表現としてそれぞれの和を使って複数の比率値のひとつを
選択する工程と、 から成る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】 したがって、本発明の実施例は生理的パラメータを決定するために装置におい
て使用する方法を与える。装置は組織サンプルの方向へ第１及び第２波長の電磁
気エネルギーを伝導するための及び組織サンプルを通って電磁エネルギーを走査
した後に電磁エネルギーを検出し、それによって第１波長に対応する第１信号及
び第２波長に相当する第２信号を生成するセンサーを有する。第１及び第２信号
は周波数ドメインに変換され、それによって第３及び第４信号を生成する。比率
信号は第３及び第４信号を使って生成される。複数の比率値の各々に対して、関
連する和は、比率信号が和に関連する比率値と一致する回数に応答して生成され
る。各和への寄与は第３信号に従って重み付けされる。最適の比率値はそれに関
連する和に基づいた複数の比率値から選択される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 赤色及び赤外線波形の両方（それぞれ402及び404）は（ほぼ１Hzの）心拍数で
の成分及びそれの倍数を有する。その後赤外線信号は（数１）によって与えられ
る比率信号406（図４b）を生成する赤色信号（ステップ304）と結合される。
【数1】 ここで*は複素共役を示し、Re{x}は{x}の実数部分を意味する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】 発明は特定の実施例を参照して特定的に示されかつ説明されてきたが、発明の
思想若しくは態様から離れることなく開示された実施例の形態及び詳細の変更が
可能であることは当業者の知るところである。例えば、フーリエ変換以外の信号
変換が採用されてもよい。他のそのような変換はウェーブレット(wavelet)変換
、コサイン変換、ベッセル変換及びルジャンドル多項式変換を含む。さらにまた
、ここにすべての目的に対して明細書の全部が参考文献として組み込まれる1997
年7月8日発行の通常に譲渡された"METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING ARTIFAC
T AND NOISE FROM PULSE OXIMETRY"と題する米国特許第5,645,060号に記載され
るように、または多くの波長が考慮されるところの多変量解析の利用において、
光の２つ以上の波長が利用され得る。したがって、発明の態様は請求の範囲を参
照して決定されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーキー、トーマス、ジェイ アメリカ合衆国カリフォルニア州94588プ レザントン、ハシエンダ・ドライブ4280、 マリンクロッド・インコーポレイテッド内 (72)発明者 マンハイマー、ポール、ディー アメリカ合衆国カリフォルニア州94588プ レザントン、ハシエンダ・ドライブ4280、 マリンクロッド・インコーポレイテッド内 Ｆターム(参考） 4C038 KK01 KL05 KL07 KM01 KX01 KX02 KY04

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生理的パラメータを決定するための方法であって、 第１及び第２波長の電磁気エネルギーを決定するためのセンサーから第１及び
    第２信号を受信する工程と、 第１及び第２信号の変換記述を使って比率値からなる比率信号を生成する工程
    と、 複数の比率値に対して、第１信号の変換記述から引き出される非整数値を含む
    可変重みデータを使ってそれぞれの和を計算する工程と、 それぞれの和を使って複数の比率値のひとつを選択する工程と、 から成る方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、さらに第１及び第２波長の電
    磁気エネルギーを検出するためのセンサーからなる方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の方法であって、データは整数１及び
    その分数を含む少なくとも３つの異なる値から成る、ところの方法。
  4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、それぞれの
    和を使って複数の比率値の一つを選択する工程は、 複数の比率値の前記一つを選択するために第１ピーク選択アルゴリズムを使用
    する工程から成る、ところの方法。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の方法であって、第１ピーク選択は複数のピー
    ク選択アルゴリズムのひとつであるところの方法は、さらに 複数の比率値に関連する少なくともひとつのファクタに基づいて複数のピーク
    選択アルゴリズムから第１ピーク選択アルゴリズムを選択する工程から成る方法
    。
  6. 【請求項６】請求項１から５に記載の方法であって、それぞれの和に対する
    データは第１信号の大きさから引き出され及びそれに比例する、ところの方法。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の方法であって、データは第１信号の変換記述
    の大きさに比例する値を有する、ところの方法。
  8. 【請求項８】請求項１から７に記載の方法であって、生理的パラメータは動
    脈血液内のヘモグロビンの血液酸素飽和度からなり、複数の比率値の各々は特定
    の飽和値に対応する、ところの方法。
  9. 【請求項９】請求項１から８に記載の方法であって、さらに選択可能な変換
    を使って、第１及び第２信号の変換記述を生成するべく第１及び第２信号を変換
    する工程から成り、選択可能な変換はフーリエ変換、ラプラス変換、ウェーブレ
    ット変換、コサイン変換、ベッセル変換またはルジャンドル多項式変換の少なく
    ともひとつである、ところの方法。
  10. 【請求項１０】請求項１から９に記載の方法であって、さらに第１及び第２
    信号の変換記述から心拍数の推定を計算する工程から成る方法。
  11. 【請求項１１】請求項１から１０に記載された方法を実行するための手段か
    ら成る生理的パラメータを決定するための装置。
  12. 【請求項１２】生理的パラメータを決定するための装置であって、 第１及び第２波長の電磁気エネルギーを検出するためのセンサーから引き出さ
    れた第１及び第２信号を受信するための受信機と、 第１及び第２信号の変換記述を使用して比率値から成る比率信号を生成する手
    段と、 複数の比率値に対して、第１信号の変換記述から引き出される非整数値を含む
    可変重みデータを使ってそれぞれの和を計算するための手段と、 それぞれの和を使って複数の比率値のひとつを選択するためのセレクタと、 から成る装置。
  13. 【請求項１３】生理的パラメータを決定するための装置内で使用する方法で
    あって、該装置は第１及び第２波長の電磁気エネルギーを組織サンプルへ伝播し
    組織サンプルを通って電磁気エネルギーを走査した後に電磁気エネルギーを検出
    し、それによって第１波長に対応する第１信号及び第２波長に対応する第２信号
    を生成するセンサーを有するところの方法は、 第１及び第２信号を周波数ドメインに変換する工程であって、それによって第
    ３及び第４信号を生成する工程と、 第３及び第４信号を使って比率信号を生成する工程と、 比率信号のさまざまな部分に２つ以上の可変重みを適用する工程と、 比率信号内の複数の比率値の各々に対して、比率信号が和に関連する比率値と
    一致するときに対応して関連重み付け和を生成する工程と、 それに関連する和に基づいて複数の比率値から比率値を選択する工程と、 から成る方法。
  14. 【請求項１４】請求項１３の方法であって、最適比率値は最もありそうな生
    理的パラメータ値である、ところの方法。
  15. 【請求項１５】請求項１４の方法であって、２つ以上の可変重みは比率信号
    の測定の解像度内の連続の重みから成る、ところの方法。
  16. 【請求項１６】請求項１３の方法であって、２つ以上のたくさんの可変重み
    は22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、及び212の集合からの値を越え
    るところの方法。
  17. 【請求項１７】請求項１３の方法であって、複数の最大値を有するヒストグ
    ラムはすべての和を表し、最大値の一つは最適比率値に対応し、最適比率値を選
    択する工程は第１ピーク選択アルゴリズムを使って最適比率値に対応する最大値
    を選択する工程から成る、ところの方法。
  18. 【請求項１８】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    最大和に対応する最大値を識別することから成る、ところの方法。
  19. 【請求項１９】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    生理的パラメータの最高値に対応する最大値を識別することから成る、ところの
    方法。
  20. 【請求項２０】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    最も最近報告された生理的パラメータの値に最も近い生理的パラメータ値に対応
    する最大値を識別することから成る、ところの方法。
  21. 【請求項２１】請求項２０の方法であって、最も最近報告された値は動きの
    開始前に計算されるところの方法。
  22. 【請求項２２】請求項２１の方法であって、さらに動きを検出する工程から
    成る方法。
  23. 【請求項２３】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    生理的パラメータの予測値に最も近い生理的パラメータに対応する最大値を識別
    することから成る方法。
  24. 【請求項２４】請求項２３の方法であって、最大値を識別することは生理的
    パラメータの先に報告された値におけるトレンドをモニターすることから成る、
    ところの方法。
  25. 【請求項２５】請求項２４の方法であって、トレンドは生理的パラメータの
    先に報告された値の変化のレートによって特徴付けられる、ところの方法。
  26. 【請求項２６】請求項２４の方法であって、生理的パラメータの先に報告さ
    れた値の変化のレートの時間的変化レートによって特徴づけられる、ところの方
    法。
  27. 【請求項２７】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    少なくとも一つの他の最大値をトラックする第１最大値を識別することから成る
    、ところの方法。
  28. 【請求項２８】請求項１７の方法であって、第１ピーク選択アルゴリズムは
    複数のピーク選択アルゴリズムのひとつであるところの方法は、さらにヒストグ
    ラムに関連する少なくともひとつのファクタに基づいて複数のピーク選択アルゴ
    リズムから第１ピーク選択アルゴリズムを選択する工程から成る方法。
  29. 【請求項２９】請求項２８の方法であって、少なくとも一つのファクタは多
    くの最大値から成る、ところの方法。
  30. 【請求項３０】請求項２８の方法であって、少なくともひとつのファクタは
    組織サンプルの動きから成る、ところの方法。
  31. 【請求項３１】請求項１３の方法であって、電磁気エネルギーが赤外線及び
    赤色放射から成り、第３信号は赤外線放射に対応し及び第４信号は赤色放射に対
    応し、特定の比率値に関連する和への寄与は第３信号の大きさにしたがって重み
    付けされる、ところの方法。
  32. 【請求項３２】請求項１３の方法であって、生理的パラメータは動脈血液内
    のヘモグロビンの血液酸素飽和度から成り、複数の比率値の各々は特定の飽和値
    に対応する、ところの方法。
  33. 【請求項３３】請求項１３の方法であって、第１及び第２信号を周波数ドメ
    インに変換する工程は、第１及び第２信号でフーリエ変換を実行する工程から成
    る、ところの方法。
  34. 【請求項３４】請求項１３の方法であって、複数の比率値の各々は組織サン
    プル内のヘモグロビンの血液酸素飽和度の特定の値に対応し、比率値の範囲は0.
    4と2.5との間であり、複数の比率値の各々は第１増分だけ隣接する比率から離さ
    れている、ところの方法。
  35. 【請求項３５】請求項３４の方法であって、第１増分は0.05から成るところ
    の方法。
  36. 【請求項３６】生理的パラメータを決定するための装置であって、 第１及び第２波長の電磁気エネルギーを組織サンプルへ伝播し、組織サンプル
    を通って電磁気エネルギーを走査した後に電磁気エネルギーを検出するためのセ
    ンサーであて、第１波長に対応する第１信号及び第２波長に対応する第２信号を
    生成するセンサーと、 第１及び第２信号を使用して生理的パラメータの推定を計算するための信号プ
    ロセッサと、 から成り、前記信号プロセッサは中央演算処理装置を有し、それは 第１及び第２信号を周波数ドメインに変更し、それによって第３及び第４信号
    を生成し、 第３及び第４信号を使って比率信号を生成し、 ２つ以上の可変重みを比率信号のさまざまな部分に適用し、 比率信号内の複数の比率値の各々に対して、比率信号が和に関連する比率値と
    一致する各時間に対応して関連重み付け和を生成し、 それに関連する和に基づいて複数の比率値から比率値を選択するのに実用的で
    ある、ところの装置。
  37. 【請求項３７】生きた組織の生理的変数を推定する方法であって、 生きた組織を通って走査された少なくとも２つの光波長に対応する少なくとも
    第１及び第２時間ドメイン信号を検出する工程と、 時間ドメイン信号をもう一つのドメイン及び関連する他のドメイン信号に変換
    する工程と、 複数の異なる他のドメイン信号における生理的変数を表す複数の値を計算する
    べく他のドメイン信号を使用する工程と、 重み付け値を形成するべくさまざまな値に２つ以上の可変重みを適用する工程
    と、 生理的変数を推定するために重み付け値を収集してまとめる工程と、 から成る方法。
  38. 【請求項３８】請求項１７の方法であって、他のドメインは周波数ドメイン
    であるところの方法。
  39. 【請求項３９】請求項３８の方法であって、複数の値の各々は該値に対応す
    る共通の周波数での第１と第２周波数ドメイン信号との間の比率から成る、とこ
    ろの方法。
  40. 【請求項４０】請求項３７の方法であって、時間ドメイン信号を変換する工
    程は、フーリエ変換、ラプラス変換、ウェーブレット変換、コサイン変換、ベッ
    セル変換及びルジャンドル多項式変換のひとつを実行することから成る、ところ
    の方法。
  41. 【請求項４１】請求項３８の方法であって、さらに少なくともひとつの周波
    数ドメイン信号から心拍数を検出する工程から成る方法。
  42. 【請求項４２】請求項３８の方法であって、可変重みは周波数ドメイン信号
    の各々に関連するエネルギーレベルを参照して決定される、ところの方法。
  43. 【請求項４３】請求項３７の方法であって、可変重みはバイナリ重み解析の
    少なくとも２ビットに対応する、ところの方法。
  44. 【請求項４４】請求項３７の方法であって、生理的変数は動脈酸素飽和度か
    ら成る方法。
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