JP2004514493A - 生理信号から生理パラメータを推定するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2000年11月21日に提出されたJ.Huang氏による出願番号第60/252,229号の、仮出願に基づく完全明細書による本出願(non−provisional application)である。
【0002】
発明の技術分野
本発明は、生理信号から生理パラメータを推定するための技術に関する。詳細には、本発明はノイズを含む生理信号から酸素測定信号を検出し、推定することに関し、さらに、詳細には、ノイズを含む生理信号から脈拍数を正確に求めるための技術に関する。
【0003】
従来の技術
生理パラメータ(例えば、血液酸素飽和度及び脈拍数)が、生理信号により表され、そのような信号がしばしば生理信号成分より遥かに大きい実質的なノイズ成分を含むことが公知である。例えば、血流中の血液酸素飽和度(SpO2)レベルは、患者の身体の血液の豊富な部位(例えば指又は耳たぶ)上へ赤色及び赤外(IR)光を照射することにより求めることができる。患者を通る、又はそこから反射された光が検出され、受け取った光を表す信号が発生される。その際、それらの信号は処理され、患者の脈拍数の指示及び血中酸素濃度の指示双方が形成される。
【0004】
そのようなシステムの1つの問題は、光表示信号中のノイズ成分である。このノイズ成分は患者の運動により実質的に引き起こされるが、周囲装置からの電磁干渉及び光センサによる周囲光の受光もまたノイズ成分の原因となる。いくつかの場合において、そのノイズ成分は、信号成分と比較して実質的に大きいことがある。従来システムは、比較的大きなノイズ成分が存在する光表示信号内の信号成分を検出するように設計されてきた。
【0005】
最近、光表示信号の高速フーリエ変換(FFT)を使用した技術が開発された。Diab氏他による1997年5月27日発行された米国特許第5,632,272号においては、光表示信号のFFTからのデータが動脈血飽和度を求めるため分析される。この特許において、閾値レベルを上回るすべてのFFT周波数からの情報が等しい重みで分析される。
【0006】
Yorkey氏他による2000年7月25日に発行された米国特許第6,094,592号においては、FFTスペクトルにおける各周波数個所に相応する値を有する比率信号が形成され、次いで、比率値に関連付けられた周波数においてIR FFTの大きさにより重み付けされた比率信号の値のヒストグラムが形成される。
【0007】
それらのシステムのすべてにおいては、FFT信号がアルゴリズムに従って処理され、脈拍数信号及びSpO2信号が形成される。しかし、そこで、所定のアルゴリズムが良好に機能しない臨床的状況が存在し、逆に、そのアルゴリズムが良好に機能するような他の状況が存在する。異なる臨床的状況の範囲にわたり最適に動作できるシステムが望ましい。
【0008】
発明の簡単な要約
本発明の基本手法によれば、まずシステムが生理信号の複数の特性を識別する。この生理信号の複数の特性のどれもが、生理パラメータを表すことができる。それぞれのそのような識別された特性に対して尤度因子を提供するため複数の異なる技術が使用される。その結果として形成される尤度因子は、所望の生理パラメータを最大尤度で表す生理信号の特性を選択するため分析される。それから生理パラメータは生理信号の選択された特性に基づき計算される。
【0009】
詳細には、本発明の基本手法によるシステムは、SpO2生理信号から脈拍数のパラメータを求める。そのSpO2生理信号は、赤色及びIR光表示信号を含む。IR光表示信号のスペクトル中のピークの周波数個所が特性として検出される。複数の異なる技術によりそれぞれ、各々の識別されたピークに対して1つの尤度因子が形成される。次いで、すべての尤度因子が、実際の脈拍数を最も大きな尤度で表す特性として識別されたピークのうちの1つを選択するため分析される。脈拍数パラメータは、選択されたピークの周波数個所において赤色及びIR光表示信号から計算される。さらに、選択されたピークの周波数個所における赤色及びIR光信号をさらに処理し、SpO2値の第2のパラメータを形成することができる。
【0010】
図面の簡単な説明
図1は、本発明の基本手法による処理を示す機能ブロック図である。
【0011】
図2は、IR信号から導出された例示的FFTを示すスペクトル波形図である。
【0012】
図3は、図1に示すスペクトル確率フィルタリング回路の動作を理解する上で有用な確率分布関数(PDF)の波形図である。
【0013】
図4aは、図3に示すようなPDFを更新するための処理を示す機能ブロック図であり、図4bおよび図4cは、図4aに示すブロック図の動作を理解する上で有用なPDFを示す図である。
【0014】
図5は、図1に示す本発明の実施形態において使用できるウィンドウフィルタのブロック図である。
【0015】
図6aは、IR半周期シフト回路の詳細なブロック図であり、図6bおよび6cは、図6aに示すIR半周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【0016】
図7aは、IR全周期シフト回路の詳細なブロック図であり、図7bおよび7cは、図7aに示すIR全周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【0017】
図8aは、IR/赤色光差動回路の詳細なブロック図であり、図8bは、図8aに示すIR/赤色光差動回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【0018】
図1は、本発明の基本手法により生理信号から脈拍数及びSpO2値を求めるための処理を示す機能ブロック図である。当業者はこの処理を専用のハードウエア回路により実行でき、又は制御プログラムの制御下で又は、それらの技術の組合せの制御下で動作するプロセッサ内で実行できることを理解する。所定の具現化技術は、本発明の核心に係わるものでない。
【0019】
発明の詳細な説明
図1は、本発明の基本手法により生理信号から脈拍数及びSpO2値を求めるための処理を示す機能ブロック図である。当業者であれば、この処理を専用のハードウエア回路によって、又は制御プログラムの制御下で実行できるか、あるいはそれらの技術を組み合せて実行できることを理解できる。詳細な具現化技術は、本発明の核心に係わるものでない。
【0020】
図1中、コントローラ102の出力端子が、発光素子104に接続されている。有利な実施形態では、発光素子104は、ブロック104において簡略的なシンボルで示すように発光ダイオード(LED)の1セットである。発光素子104は少なくとも、赤色光を発光するための1つのLED及び赤外(IR)光を発光するためのLEDを有する。他の彩色光を発光する他のLEDを備えることもできる。発光素子104により発光される光のある部分が、発光素子104と光センサ素子106との間の光を指示するラインにより示されているように光センサ素子106により受け取られる。有利な実施形態では、光センサは、ブロック106において簡略的なシンボルにより示されるようにフォトトランジスタである。光センサ106は、発光素子104からの光の一部を受け取り、出力端子において、受け取った光の強度を表す電気信号を形成する。発光素子104及び光センサ106の組み合わせが、公知のように設計された血液酸素濃度センサ100を形成する。
【0021】
光センサ106の出力端子は、信号プロセッサ108の入力端子に接続されている。信号プロセッサ108の出力端子は、バンドパスフィルタBPF110の信号入力端子に接続されている。バンドパスフィルタ110の出力端子は、高速フーリエ変換(FFT)回路112の入力端子及びウィンドウフィルタリング回路118の第1入力端子に接続されている。FFT回路112の出力端子は、IRスペクトルピーク識別回路114の入力端子に接続されている。IRスペクトルピーク識別回路114の出力端子は、スペクトル確率フィルタリング回路116の入力端子及びウィンドウフィルタリング回路118の第2入力端子に接続されている。
【0022】
ウィンドウフィルタリング回路118の出力端子は、IR半周期シフト回路122、IR全周期シフト回路124、IR/赤色光差動回路126のそれぞれの入力端子に接続されている。スペクトル確率フィルタリング回路116の出力端子は、第1の重み付け回路127(1)の入力端子に接続されている。IR半周期回路122の出力端子は、第2の重み付け回路127(2)の入力端子に接続されている。IR全周期回路124の出力端子は、第3の重み付け回路の入力端子に接続されている。IR/赤色光差動回路126の出力端子は、第4の重み付け回路127(4)の入力端子に接続されている。第1、第2、第3及び第4の重み付け回路(127(1),127(2),127(3),127(4))は、1つの重み付けサブシステム127を形成する。
【0023】
第1、第2、第3及び第4の重み付け回路(127(1),127(2),127(3),127(4))のそれぞれの出力端子は、アービタ128の相応の入力端子に接続されている。アービタ128の出力端子は、脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130の入力端子に接続されている。脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130の出力端子は、スペクトル確率フィルタリング回路116の第2の入力端子に接続されている。
【0024】
動作中、発光装置104及び光センサ106を含むSpO2センサ100は、公知のように図1中105として示される指又は耳たぶのような患者の身体の血液の豊富な部位に近接して置かれる。光センサ106により発生される光表示信号は比較的低パワーである。信号プロセッサ108は低パワー信号を受け取り、より高いパワーの信号を公知のように形成する。図1では信号プロセッサ108は2つの信号を形成する。そのうちの1つは光センサ106が受け取った赤色光の強さを表し、もう1つは、光センサ106が受け取ったIR光の強さを表す。それらの信号はサンプリングされ、各デジタル‐アナログ変換器(図示せず)によりデジタル形態に変換され、それぞれの信号はすべて公知のように形成される。それらのデジタル信号は、明示的に以下異なったような説明をしていなければ図1に示す処理ブロックの残部により並列的に処理される。
【0025】
光表示デジタル信号は、まずBPF110によりバンドパスフィルタリングされ、パルス周波数が含まれていると推定され得る周波数領域内に存在しない信号成分が除去される。こうすることによって帯域外ノイズが低減され、フィルタリングされた信号のS/N比を改善する。当業者であれば、どのようにBPF110の通過帯域を適当に調節するかを理解できる。
【0026】
その際、フィルタリングされた信号(赤色及びIR)は、FFT回路112により周波数領域に変換される。FFT回路112は、公知のように順次のFFTスペクトルを形成する。各FFTスペクトルは、1024の複合値の1セットからなり、該複合値の各々はそれぞれの周波数個所でのエネルギを表す1つの大きさを有する。図2は、比較的限られた数の周波数個所を含む1つのIR信号から導出された例示的FFTを示すスペクトル波形図である。図2中の水平方向は、周波数を表し、垂直方向は大きさを表す。FFTにおける各々の周波数個所は、周波数を表す水平方向個所及び該周波数におけるFFTの大きさを表す高さを有する垂直矩形により表される。水平軸に沿っての数は、毎分当たりの脈拍数(BPM)を表す。図示の実施形態では、信号プロセッサ108からの赤色光デジタル信号及びIRデジタル信号それぞれに対して、10秒ごとに1つの1024ポイントFFTが計算される。したがって、サンプリングレートは毎秒ほぼ100サンプルである。それゆえ、図示の実施形態では、各FFTは、DCからスタートしてほぼ100Hzまで0.01Hzごとに間隔をおかれた周波数個所において1024の複合値の1セットから成る。しかし脈拍数を求めるアプリケーションでは、DCからほぼ5Hz(300BPM)までの周波数のみが重要である。
【0027】
機能ブロック114では、FFT回路112からのIRスペクトルにおけるピークの大きさ及び周波数個所が公知のように識別される。第1に、FFTにおける大きさが、所定の値に規準化される。すなわち、FFTスペクトルにおける最大の大きさが、所定の値にセットされ、残部が適宜公知のようにスケーリングされる。図2中、最大の大きさ(最も低い周波数個所において示す)が1000にセットされ、そして、残部は適宜スケーリングされる。
【0028】
第2に、ピークが識別される。図示の実施形態において、ピークとして識別されるには、IRスペクトル個所の大きさが(1)所定の閾値の大きさより高くなければならず、かつ(2)スペクトル個所の両側における所定の大きさの値より大きい値の上昇及び下降により表されなければならない。これらの基準尺度を満たす各FFTスペクトル個所が公知形式でピークとして識別される。識別されたIRピークの大きさ及びスペクトル個所のリストが形成される。図2中、ピークは、ほぼ35BPM,46BPM,76BPM,140BPM及び160BPMにおいて識別される。さらに、後続の処理のため識別されるピークの数を制限することも可能である。例えば図示の実施形態では、最大の大きさを有する20のピークのみが処理される。図2中、識別されたピークは黒で満たされた矩形により示され、一方、非ピーク周波数個所は空白の矩形によって示されている。
【0029】
一般に、IRピークとして識別された各スペクトル個所におけるFFT情報、及び場合によっては他の情報が、以下述べるように4つの尤度因子LFの1セットを求めるため処理され、この4つの尤度因子は、スペクトル確率フィルタリング回路116(LF(1))、IR半周期シフト回路122(LF(2))、IR全周期シフト回路124(LF(3))及びIR/赤色光差動回路126(LF(4))の各々からのものである。すなわち、4つのLF(LF1(1)、LF1(2)、LF1(3)、LF1(4))の第1のセットがIR FFTピーク1に対して生成され、そして、4つのLF(LF2(1)、LF2(2)、LF2(3)、LF2(4))の第2のセットがIR FFTピーク2に対して生成され、以下同様となる。本明細書の以下の記載において表記LFi(j)は、j番目の処理機能からのi番目のIR FFTピークに対する尤度因子LFを示す。
【0030】
詳細に説明すると、再び図2を参照すると、4つのLFの第1のセット(LF1)が、上述のように、スペクトル確率フィルタリング回路116、IR半周期シフト回路122、IR全周期シフト回路124及びIR/赤色光差動回路126によりIR FFTにおけるピークとして識別された35BPMスペクトル個所に対して形成される。4つのLFの第2セット(LF2)が46BPMスペクトル個所に対して形成され、第3セット(LF3)が76BPMスペクトル個所に対して生成される。そして同様にしてLF4が140BPMスペクトル個所に対して形成され、LF5が160BPMスペクトル個所に対して形成される。
【0031】
その後4つのLFi(LFi(1)、LFi(2)、LFi(3)、及びLFi(4))の各セットが、重み付けサブシステム127内の相応の重み付け回路により重み付けされる。すなわち、各LFi(1)は、重み付け回路127(1)において重みW1により重み付けされて、相応に重み付けされた尤度因子WLFi(1)を形成する。各LFi(2)は、重み付け回路127(2)において重みW2により重み付けされて、相応の重み付けされた尤度因子WLFi(2)等を形成する。その結果、識別されたIRスペクトルピーク個所(35BPM、46BPM、76BPM、140BPM、160BPM)の各々に関連付けられた4つのWLFiの1セットが得られる。
【0032】
アービタ128は、IRスペクトルピーク個所のすべてに関連付けられるWLFiのセットのすべてを処理し、そして、最大尤度で脈拍数を表す周波数としてIRスペクトルピーク個所のうちの1つを選択する。当業者は脈拍数表示周波数を選択するようにWLFを処理できる多くの方法が存在することを理解する。例えばアービタ128は、WLFを規準化し、最も高い値を有するWLFを識別し、識別されたWLFに関連付けられたIR FFTを、脈拍数を表示するものとして選択できる。択一的に、有利な実施形態では、アービタ128は、それぞれのIR FFTピークに関連付けられた4つのWLFの組合せを形成し、次いで、最も高い値を有する組合せに関連付けられたIR FFTピークを脈拍数を表すものとして選択する。しかし、アービタ128において使用される所定の選択プロセスは本発明の核心には係わりのないものである。
【0033】
脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130は、公知形式でアービタ128により選択された周波数のFFT情報を処理して、脈拍数及び選択された脈拍数に相応するSpO2値を計算する。
【0034】
ブロック116では尤度因子LFi(1)が、確率的フィルタリングに基づいて求められる。脈拍数周波数の確率密度関数(PDF)は、先に識別された脈拍数及びSpO2値をSpO2計算及びディスプレイ回路130から受け取ると、それに基づいて維持される。ブロック114において識別されたIRピークの周波数個所の各々において前記PDFにおけるゼロから1までのそれぞれの確率は、IRピークに対するLFである。次いでPDFは、すべて以下詳細に述べる要領で更新される。
【0035】
図3aは、図1に示すスペクトル確率フィルタリング回路116の動作を理解する上で有用なPDFの波形図である。図3a中PDF602はクロスハッチングで示されている。水平軸は脈拍数を毎分当たりの拍動数で表し、垂直軸はゼロから1までの確率を表す。図3aにおけるPDF602は連続的形態で示されているが、当業者は、図示の実施形態ではPDF602は離散的であり、Nの確率表示エントリの1セットを含み、その各々は、FFT回路112からのFFTの各々における周波数個所のセットに相応して、ゼロから1までにわたる1つの値を有することを理解できる。上述のように、図示の実施形態では、FFT回路112からのFFTにはN=1024の周波数個所があるため、図3aに示すPDF602には1024の相応の周波数個所がある。
【0036】
図3a中、IR FFTからの3つのピークが示されている。1つは46BPMにおける604,もう1つは、76BPM606,さらにもう1つは、140BPM608である。それらのピークのうちの各々が、1つの垂直ラインにより表される。ラインの水平方向個所はピークの周波数を表し、ラインの高さは、その周波数個所におけるPDF602の確率である。46BPMにおけるピークを表すライン604は、確率P(46)を有する。76BPMにおけるピークを表すライン606は、確率P(76)を有する。140BPMにおけるピークを表すライン608は、確率P(140)を有する。図3中において、46BPM周波数に関連付けられた第1の尤度因子LF1(1)はP(46)の値を有し、76BPM周波数に関連付けられた第2の尤度因子LF2(1)はP(76)の値を有し、140BPM周波数に関連付けられた第3の尤度因子LF3(1)はP(140)の値を有する。上述のようにLFが求められた後、PDF602は更新される。
【0037】
図4aは、図3aのPDF602がどのように更新されるかを示す機能ブロック図である。図4b及びcは、図4aの動作を理解する上で有用なPDFの図解である。図4a中、脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130(図1)からの脈拍数値は、そのような値のリスト610内にエントリされる。そのリストは、偏差尺度計算ブロック612により処理される。偏差尺度計算ブロック612からの出力端はPDFパラメータ計算回路614の入力端に接続されている。脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130からのSpO2値は、PDFパラメータ計算回路614の別の入力端へ供給される。PDFパラメータ計算回路614は、以下詳細に述べる形式で2つのパラメータA及びBを計算する。パラメータA及びBは、1つの新たなPDF620を生成するため使用される。
【0038】
図4a中Mのエントリを含む脈拍数値のリスト610が維持される。これらの脈拍数値は、ユーザに報告される最終的な脈拍数値であり、この脈拍数値は、脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130によりディスプレイ装置上にディスプレイされる。各々の新たな脈拍数値を脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130から受け取ると、最も古い値はリスト610から廃棄され、新たな値と置換される。
【0039】
【外1】
【0040】
【外2】
【0041】
低偏差Dev値は、SpO2信号がクリーンで、比較的ノイズがなく、そして、患者の運動のような外部因子により脈拍数及びSpO2読み取りが劣化されないような状況を表す。この場合における読み取りは比較的安定しており、周波数の広がりは比較的小さい。高いDev値は、SpO2信号がノイズを含むか、又は患者の運動により脈拍数及びSpO2読み取りが劣化されるような状況を表す。この状況における読み取りは、迅速に、不規則に変化することがある。この状況は、脈拍数が比較的迅速に変化していることを指示することもある。
【0042】
偏差尺度Dev及びSpO2は、次いで図4b及びcに示すように1つの新たなPDF620を形成するのに必要な値A及びBを形成するために使用される。新たなPDF620は、パラメータAにより表された高さと、パラメータBにより表された幅を有する。計算を簡単にするため図示の実施形態では、新たなPDFは形状が3角形である。ただし、当業者は既知のガウス分布特性形状のような他のPDF形状も同様に使用できることを理解できる。パラメータAは、A∝SpO2/Devとして計算できる。パラメータBは、B∝Devとして計算される。こうして、比較的低いDev値により指示される脈拍数信号が安定していればいるほど、PDF620において指示される新たなPDFはそれだけ益々高く、益々狭幅になる。このことは、脈拍数が比較的狭い周波数レンジ内にある確率が一層高くなることを表している。またこのことは図4bに示されており、ここではPDF620は比較的丈が高く、狭幅になっている。逆に、比較的高いDev値により指示される脈拍数信号が不規則性で不安定であればあるほど、PDF620’において示すように新たなPDFはそれだけ益々低く、幅広となる。このことは、脈拍数がどの周波数であってもその周波数である確率が低いことを表すが、その代わりに、脈拍数が比較的幅広い周波数レンジ内のどこかにあることを表す。このことは、新たなPDF620’が比較的短く幅広い図4cに示されている。
【0043】
PDF602は、この新たなPDF620を使用して更新される。図示の実施形態において、図4bに示すような比較的高く、狭幅なPDF620が使用される。図3bを再び参照すると、新たなPDF620が、図3aの先行存在しているPDF602内に挿入される。新たなPDF620は、脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130により選択された周波数のところでセンタリングされている。図示の実施形態において、これは、76BPMの脈拍数に相応する周波数個所である。結果として得られるPDF602’は図3cに示されている。
【0044】
その際、図3cのPDF602’の大きさは因子f∝Devだけ減少される。上述のように低いDev値は、比較的クリーンな信号及び安定した脈拍数を指示するが、一方、高いDev値は比較的多くのノイズを含む信号又は不規則性及び/又は迅速に変化する脈拍数を指示する。クリーンな信号及び安定した脈拍数を指示するDev値が低ければ低いほど、因子fはそれだけ益々高くなり、PDFはそれだけ益々減少される。これにより狭幅のPDFが生じ、このPDFは繰り返すごとに情報の多くを失い、スペクトル確率フィルタ116がより容易に脈拍数の変化に追従できるようになる。ノイズを含む信号又は不規則脈拍数を指示するDev値が高ければ高いほど、因子fはそれだけ益々低くなり、PDFが減少されるのが益々わずかとなる。これにより比較的広いPDFが得られ、繰り返すごとにそれの情報の大半が保持される。図3dは、結果として得られるPDF602’’を示し、これは図3aに示すように、IRピーク識別回路114からのIRピーク値の次のセットに対するLFを求めるため使用される。
【0045】
機能ブロック118では、識別された各IRピークに対して、赤色及びIR信号が、そのピークの周波数個所Fを取り囲む比較的狭幅の通過帯域を有するウィンドウフィルタによりフィルタリングされる。ウィンドウフィルタを構成するための多数の公知の方法のどれを使用してもよい。例えば、図2を参照すると、所定の数の周囲周波数個所に対する周波数個所FにおけるFFT値及び所定数の周囲周波数個所に対するFFT値が選択され、一方、他のすべての周波数個所に対するFFT値が無視される。その場合、選択されたFFT周波数値の逆フーリエ変換が実行されて、選択されたピークの周波数近傍におけるそれぞれ10秒のウィンドウフィルタリングされた時間領域信号が発生される。
【0046】
図5は、ウィンドウフィルタ118の択一的な有利な実施例を示す。図示のウィンドウフィルタ118は、赤色及びIR光表示信号の双方をフィルタリングするため使用できる。図5中、BPFフィルタ110からのバンドパスフィルタリングされた光表示信号が、複数のBPFフィルタ702のそれぞれの入力端子に供給される。複数のBPFフィルタ702のそれぞれの出力端子が、マルチプレクサ704の相応の入力端子に接続されている。マルチプレクサ704の出力端子は処理回路に接続されており、その処理回路はIR半周期シフト回路122、IR全周期シフト回路124及びIR/赤色光差動回路126である。IRスペクトルピーク識別回路114からの現在処理されているIRピークの周波数を表す信号が、制御回路706の入力端子に供給される。制御回路706の出力端子がマルチプレクサ704の制御入力端子に接続されている。
【0047】
動作中、複数BPFフィルタ702の各々は比較的狭い通過帯域を有し、これら複数のBPFフィルタ702はそれぞれ選択された中心周波数を有するので、重要な周波数レンジ全体(すなわちDCからほぼ5Hzまで)がカバーされる。図示の実施形態では、7つのBPFフィルタ702(1)〜702(9)が設けられている。BPFフィルタ702のすべてがほぼ1Hzの通過帯域を有する。第1のBPFフィルタ702(1)はほぼ0.5Hzの中心周波数及びDCからほぼ1Hzまでの通過帯域を有する。第2のBPFフィルタ702(2)はほぼ1Hzの中心周波数及びほぼ0.5Hzからほぼ1.5Hzまで等の通過帯域を有する。第9のBPFフィルタ702(9)は、ほぼ4.5Hzの中心周波数及びほぼ4Hzからほぼ5Hzまでの通過帯域を有する。従って複数のBPFフィルタ702のそれぞれの通過帯域はオーバーラップする。
【0048】
制御回路706は、現在処理されているIRピークの周波数を表す信号を受け取る。制御回路706は、IRピーク周波数に最も近い中心周波数を有するBPFフィルタ702を選択し、マルチプレクサ704を条件づけし、選択されたBPFフィルタ702を、それの出力端子に、こうして処理回路に接続し、この処理回路はIR半周期シフト回路122に、IR全周期シフト回路及びIR/赤色差動回路126である。
【0049】
図6aはIR半周期シフト回路122の詳細なブロック図であり、図6b及びcは、図6aにおけるIR半周期シフト回路122を理解する上で有用な波形図である。図6a中、ウィンドウフィルタリング回路118(図1)からのウィンドウフィルタリングされたIR信号が、遅延回路302の入力端子及び加算器304の第1の入力端子に供給される。遅延回路302の出力端子は、加算器304の第2の入力端子に接続されている。加算器304の出力端子は、第2の重み付け回路127(2)(図1)に接続されている。
【0050】
脈拍数の実際の周波数又はその周波数に近いウィンドウフィルタリングされた酸素測定信号のパルス酸素測定IR信号成分(すなわち、ノイズ成分のない)は、各周期において対称的である。すなわち、各パルス波形は、等しい高さピーク及び等しい時間間隔がおかれた谷を持つ正弦波に形状的に類似する。従って、心拍数が一定に保たれているならば、半サイクルシフトされたパルス酸素測定信号成分は、シフトされていない波形の反転バージョンとなって現れる。さらに、このことは、n+1/2サイクルの任意のシフトに対しても成り立つ。ここではnは整数である。従って、シフトされた、及びシフトされない信号の和は実質的にゼロに近いものとなる。
【0051】
ノイズが存在すると、この相殺は不完全になる。しかし、実際の脈拍数の周波数又はその近くでのFFTピークにより表される信号のみが、ノイズ成分のほかにパルス酸素測定信号成分を含む。このピークに対して脈拍数成分が、実質的に相殺される。他のすべてのピークでは、そのような相殺される成分がなく、それらのピークから形成される信号が、信号成分を含むピークからの信号より大きくとどまる傾向がある。
【0052】
図6中、機能ブロック122は、ピーク識別ブロック114(図1)によりIRフィルタスペクトルにおいて識別された各ピークで別個に動作する。各ピークに対してサイクル周期Tが1/Fとして計算される。ここではFはHzで表されるピークの周波数個所である。その際、T/2だけ遅延され、そのピークに対してウィンドウフィルタリングされた時間領域信号の1つのバージョンは、遅延回路302により形成される。この遅延された信号は、加算器304により元のウィンドウフィルタリングされた時間領域信号に加えられる。この加算器304はアキュムレータとして動作する。加算器304による累積の結果は、その周波数に対するLFi(2)であり重み付け回路127(2)に供給される。重み付け回路127(2)により加えられる重みW2は負の重みであるため、より高い(より負でない)重みを最も低い累積を有する信号に与える。ここでは、その信号は、上述のように最大尤度で信号成分が相殺されていることを前提としている。
【0053】
図6bは、76BPM(F≒1.25Hz)に相応する周波数個所におけるFFTスペクトルピークに対するIR波形を示す。この波形は、1Hzから2Hzまでの通過帯域でウィンドウフィルタリングされている。この波形に対するサイクル周期はT=1/F≒0.8秒である。ウィンドウフィルタリングされた波形は、より暗いライン202として示され、ウィンドウフィルタ118からの信号を表す。遅延された信号は、より明るいライン204で示されており、波形202をT/2だけ遅延したものである。遅延された信号204が遅延されていない信号202に加算されると、その結果は殊に時間エリヤ210及び212では比較的ゼロに近くなる。ここでは、ノイズ成分は低く、遅延された信号204は、遅延されていない信号202の反転波形に一層近似する。そのIRピーク周波数に対するLFを表すそれらの2つの信号の累積された和は比較的小さいものとなる。
【0054】
図6cは、46BPM(F’≒0.75Hz)に相応する周波数個所におけるFFTスペクトルピークに対するIR波形を示す。この波形は、0.5Hzから1.5Hzまでの通過帯域でウィンドウフィルタリングされている。この波形に対するサイクル周期は、T’=1/F’≒1.3秒である。ウィンドウフィルタリングされた波形は、より暗いライン206として示され、遅延された信号はT’/2だけ遅延された明るいライン208で示されている。遅延された信号208が遅延されていない信号206に加えられると、その結果はゼロに近いものではない、それというのは、遅延された信号208は、遅延されていない信号206の反転したものに近似しないからである。これらの2つの信号の累積された和は、比較的大きくなるか、又は、少なくとも、図6bに示す信号に対する累積された和より大となる。
【0055】
累積は、ブロック114(図1)により識別された各々のIR FFTスペクトルピークに対して実行され、そして、各ピークに対するLF(2)が周波数及びそのピークの大きさと共にセーブされる。次いで、識別されたすべてのIR FFTピークに対するLF(2)が、第2の重み付け回路127(2)に供給される。上述のように、パルス酸素測定信号の相殺効果がいずれの半周期シフト繰り返しタイミングごとにも生じる。すなわち(n+1/2)Tに対して生じる。ここでnは整数である。こうして半周期シフトより大きいシフトに対して、例えば、T/2,3T/2,5T/2等に対して累積プロセスを繰り返すことが可能である。その場合、いずれのそのような半周期シフトに対してもトータルな累積が、その周波数シフトに対するLF(2)を形成し、上述のように重み付けられる。
【0056】
図7aは、IR全周期シフト回路124の詳細なブロック図であり、図7b及びcは、図7aに示すIR全周期シフト回路124の動作を理解する上で有用な波形図である。図7a中、ウィンドウフィルタリング回路118(図1)からのウィンドウフィルタリングされたIR信号は、遅延回路402の入力端子及び減算器404の第1入力端子に供給される。遅延回路402の出力端子は、減算器404の第2入力端子に接続されている。遅延回路402の出力端子は、第3の重み付け回路127(3)(図1)に供給される。減算器404の出力端子は、第3の重み付け回路127(3)(図1)に接続されている。
【0057】
脈拍数の実際の周波数又はそれに近い周波数のウィンドウフィルタリングされた酸素測定IR信号のパルス酸素測定信号成分は、実際の脈拍数に関連する周期性で繰り返す。上述のように信号成分の各パルス波形は、等しい高さピーク及び等しい時間間隔をおかれた谷部を持つ正弦波に形状的に類似する。この信号は、心拍ごとに繰り返される。従って、脈拍数が一定に留まる限り、1サイクルシフトされたパルス酸素測定信号成分は、シフトされていない波形と同じとなって現れる。さらに、このことはnサイクルのどのシフトに対しても成り立つ。ここではnは整数である。従って、シフトされた信号とシフトされていない信号との差は実質的にゼロに近い。
【0058】
先の場合におけるように、ノイズが存在すると、相殺は不完全なものとなる。しかし、実際の脈拍数の周波数又はその周波数に近いIR FFTピークを表す信号のみが、ノイズ成分のほかに付加的にパルス酸素測定信号成分を含む。このピークに関しては脈拍数成分は、実質的に相殺される。他のすべてのピークに関してはそのような成分は相殺されず、それらのピークから形成される信号は、信号成分を含むピークから形成される信号より大きくとどまる傾向がある。
【0059】
図7aでは、図6aにおける機能ブロック122と類似して、機能ブロック124もピーク識別ブロック114(図1)によりIR FFTスペクトル内に識別された各ピーク上で別個に動作する。先に計算されたサイクル周期Tだけ遅延された、そのピークに対するウィンドウフィルタリングされた信号の1つのバージョンが、遅延回路402により形成される。この遅延された信号は、アキュムレータとして動作する減算器404により、元のウィンドウフィルタリングされた時間領域信号から減算される。減算器404による累積の結果は、そのIR FFTピークに関連づけられたLF(3)であり、重み付け回路127(3)に供給される。重み付け回路127(3)により加えられる重みW3もまた負の重みであり、より高い(より負でない)重みを最も低い累積の信号に与える。ここでは、その信号は上述のように最大尤度で信号成分が相殺されることを前提としている。
【0060】
図7bは図6bに相応し、76BPMに相応する周波数個所(F≒1.25Hz)におけるFFTスペクトルピークに対するIR波形を示す。上述のようにこの波形は、より暗いライン202として示され、1Hz〜2Hzの通過帯域に渡りウィンドウフィルタリングされており、T=1/F≒0.8秒のサイクル周期を有する。時間Tだけ遅延された遅延信号は、より明るいライン220で示されている。遅延された信号220が遅延されていない信号202から減算されると、その結果は、殊に時間エリヤ224において比較的ゼロに近くなる。ここではノイズ成分は比較的低く、遅延された信号220は、遅延されていない信号に一層近似する。これらの2つの信号の累積された差は比較的小さいものとなる。
【0061】
図7cは図6cに相応し、46BPMに相応する周波数個所でのIR FFTスペクトルピークに対する波形を示す。上述のように、この波形は0.5Hz〜1.5Hzまでの通過帯域にわたりウィンドウフィルタリングされており、T’=1/F’≒1.3秒のサイクル周期を有し、より暗いライン206として示されている。時間T´だけ遅延された遅延信号は、より明るいライン222で示されている。遅延信号222が遅延されていない信号206から減算されると、その結果は、ゼロに近くない。それというのは、遅延された信号は、遅延されていない信号に近似しないからである。それらの2つの信号の累積された差は、比較的大きくなるか、又は少なくとも図7bに示す信号に対する累積された差より大きくなる。
【0062】
上述のように、パルス酸素測定信号の相殺効果は、すべての全周期シフト時点で行われる。すなわち、nTの時点で行われる。ここではnは整数である。したがって、1つ以上の全周期シフト時点で繰り返すことができ、例えば、T,2T,3T等に対して累積プロセスを繰り返すことが可能である。そのような全周期シフト時点に対するトータルな差の累積は、その周波数に対するLF(3)であり、上述のように重み付けられる。
【0063】
図8aは、IR/赤色光差動回路126の詳細な機能ブロック図であり、図8b及び図8cは、図8aで示すIR/赤色光差動回路126の動作を理解する上で有用な波形図である。図8aにおいて、ウィンドウフィルタリング回路からのウィンドウフィルタリングされた赤色光信号(R)及びウィンドウフィルタリングされたIR信号は、スケーリング回路506を介して減算器504のそれぞれの入力端子に供給される。減算器504の出力端子は、第4の重み付け回路127(4)に接続されている。
【0064】
脈拍数の実際の周波数またはその周波数に近いウィンドウフィルタリングされたIR酸素測定信号のパルス酸素測定信号成分が、同じ周波数でのウィンドウフィルタリングされた赤色酸素測定信号の信号成分と相関付けられる。すなわちウィンドウフィルタリングされたIR及び赤色パルス酸素測定信号成分が実質的に一致する波形を有する。こうして、ウィンドウフィルタリングされた赤色光酸素測定信号成分と、ウィンドウフィルタリングされたIR酸素測定信号との差が比較的ゼロに近くなる。
【0065】
先の場合におけるように、ノイズが存在すると、この相関関係が成り立たなくなる。しかし、実際の脈拍数の周波数又はその周波数に近いそれぞれのFFTピークにより表される赤色光及びIR信号のみが、ノイズ成分のほかにパルス酸素測定信号成分を含む。このようなピークでは、脈拍数成分は、差形成により実質的に相殺される。他のすべてのピークでは、そのような成分は相殺されず、それらのピークから形成される差は、信号成分を含むピークからから形成される差より大きいままにある傾向がある。
【0066】
図8において、図6の機能ブロック122及び図7の機能ブロック124と類似の要領で、機能ブロック126もまた、ピーク識別ブロック114(図1)によりIR FFTスペクトル内の識別された各ピーク上で別個に動作する。ウィンドウフィルタリングされた赤色光信号Rがアキュムレータとして動作する減算器504により、ウィンドウフィルタリングされたIR信号から減算される。当業者は、スキューを最小化し相殺を最大化するため、ウィンドウフィルタリングされた赤色光及びIR信号がスケーリングされて、近似的に等しい大きさであるようにしなければならないことを理解できる。こうしてスケーリング回路506は、赤色光及びIR信号をスケーリングして等しい大きさを有するように条件付けられる。減算器504による累積の結果は、IR FFTピークに対するLF(4)であり、第4の重み付け回路127(4)に供給される。重み付け回路127(4)により加えられる重みW4もまた負の重みであり、より高い(より負でない)重みを、最も低い累積の信号に与える。ここでは、その信号は、赤色光R信号成分とIR信号成分との間の最も高い相関を有するFFTスペクトルピークを、最大尤度で表すことを前提としている。
【0067】
図8bは図6b及び図7bに相応し、76BPMに相応する周波数個所でFFTスペクトルピークに対するそれぞれIR及び赤色光波形を示す。IR信号を表す波形は、より暗いライン202として示してあり、赤色光信号を表す波形は、より明るいライン230で示してある。IR信号波形202及び赤色光信号波形230は比較的一致しており、ノイズ成分が小さく相関レベルが高いことを指示するので、赤色光信号230をIR信号202から減算すると、その結果は比較的ゼロに近くなる。それらの2つの信号の累積された差は比較的小さい。
【0068】
図8cは図6c及び図7cに相応し、46BPMに相応する周波数個所におけるIR FFTスペクトルピークに対するそれぞれ赤色及びIR波形を示す。IR信号を表す波形は、より暗いライン206として示してあり、赤色光信号を表す波形は、より明るいライン232で示す。IR信号波形206及び赤色信号波形232は比較的一致しておらず、ノイズ成分が大きく相関レベルが低いことを指示しているので、赤色信号232をIR信号206から減算すると、その結果は比較的ゼロに近くならない。それらの2つの信号の累積された差は比較的大になるか、または、図8bに示す信号に対する累積された差より少なくとも大きくなる。
【0069】
当業者は、全周期シフト回路124に関連して上記で説明したように、赤色及びIRパルス酸素測定信号成分は、全周期にわたり繰り返されることを理解できる。こうして、赤色及びIR信号が相互に相対的に全周期時間インターバルだけ時間シフトされる場合にも(図を分かり易くするため図示せず)赤色及びIRパルス酸素測定信号成分の相関効果が生じる。こうして、例えばT,2T,3T等の1つ以上のそのような全周期シフトに対して累積プロセスを繰り返すことが可能である。すべてのそのような全周期シフト時点に対するトータルの差累積は、そのIR FFTピークに対するLF(4)であり、上述のように重み付けられる。
【0070】
処理回路の幾つか(すなわち、スペクトル確率フィルタリング回路116,IR半周期シフト回路122,IR全周期シフト回路124及びIR/赤色光差動回路126のうちの幾つか)からのLFは他のものからのLFより正確であることが公知である。重み付けサブシステム127は、より正確な処理により多くの重みを与え、より正確でない処理により小さい重みを与える。この重み付けは、臨床的状況が異なれば、相応に異なったものとなる。
【0071】
【表1】
【0072】
例えば、上記の表1は、3つの臨床的状況に対する重み付け関数の1セットを示す。成人と、(例えば患者の運動が小さいため)ノイズが小さい新生児と、ノイズが高い新生児とに対する重み付け関数の1セットを示す。上述のように、重みW2,W3,W4は、相応の尤度因子を補償するためすべて負であり、それに対して低い値は高い尤度を表す。表1における重みは整数として示されているが、当業者は、重みを実数でも同様に表すことができることを理解する。当業者はまた、異なる重みのセットが、表1に示すその臨床的状況よりも多数の状況に対して存在することがあることも理解する。例えば、性、体重、年齢、健康等によりさらなる分類を行うことができる。さらに当業者は、重みをダイナミックに変化できることも理解する。重み付けサブシステム127は、IRスペクトルピーク識別回路114(図1)により識別される各ピークiに対して6つの重み付けられた尤度因子WLFi(WLFi(1),WLFi(2),WLFi(3)及びWLFi(4))の1セットを形成する。
【0073】
【表2】
【0074】
アービタ128は、重み付けサブシステム127から重み付けられた尤度WLFのすべてを受け取り、それに応じてIR FFTピーク周波数のうちの1つを選択する。表2は、図2に示すIR FFTピークに対して形成されたWLFのすべてを示す。図示の実施形態において、各ピークiに対するWLFiは加算され、形成される和は、そのピークiに対する最終尤度因子FLFiである。最も高いFLFを有するピークは、アービタ128によって実際の脈拍数を表すピークで選択される。当業者は、識別されたIR FFTピークのうちの1つを選択する他の方法を使用できることを理解する。
【0075】
脈拍数及びSpO2計算及びディスプレイ回路130は、PLS=freq(IR FFT peak)/60 として、アービタ128により選択されたIR FFTピークの周波数から脈拍数PLSを計算する。アービタ128により選択されたピークの周波数個所及びDC周波数個所での赤外及びIR FFTの大きさの値が、公知手法でSpO2を計算するために使用される。その後、それらの計算された値がディスプレイ装置上でディスプレイされる。
【0076】
SpO2システムがハードウエア回路に関連して全体的に上記に説明したが、当業者は、赤外及びIR光信号を表すマルチビットデジタル信号がプロセッサ108により形成される場合、マイクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサのようなプロセッサを、詳しく上述した図1において示す機能を実行するようにプログラミングできる。このようなプロセッサは、その処理の結果をディスプレイするようディスプレイ装置を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の基本手法による処理を示す機能ブロック図である。
【図2】
IR信号から導出された例示的FFTを示すスペクトル波形図である。
【図3】
図1に示すスペクトル確率フィルタリング回路の動作を理解する上で有用な確率分布関数(PDF)の波形図である。
【図4a】
図3に示すようなPDFを更新するための処理を示す機能ブロック図である。
【図4b】
図4aに示すブロック図の動作を理解する上で有用なPDFを示す図である。
【図4c】
図4aに示すブロック図の動作を理解する上で有用なPDFを示す図である。
【図5】
図1に示す本発明の実施形態において使用できるウィンドウフィルタのブロック図である。
【図6a】
IR半周期シフト回路の詳細なブロック図である。
【図6b】
図6aに示すIR半周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【図6c】
図6aに示すIR半周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【図7a】
IR全周期シフト回路の詳細なブロック図である。
【図7b】
図7aに示すIR全周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【図7c】
図7aに示すIR全周期シフト回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【図8a】
IR/赤色光差動回路の詳細なブロック図である。
【図8b】
図8aに示すIR/赤色光差動回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
【図8c】
図8aに示すIR/赤色光差動回路の動作を理解する上で有用な波形図である。
Claims (24)
- 生理信号から生理パラメータを推定するための装置において、
生理信号源と
生理信号源に接続されていて、生理信号におけるそれぞれの特性を識別するための特性識別回路と、
特性識別回路に接続されていて、それぞれ複数の尤度を表わす信号を発生するための複数の尤度回路と、
尤度表示信号に応答して、識別された前記特性のうちの1つを選択するためのアービタと、
識別された前記特性のうちの選択された1つの特性に応答して、生理パラメータを推定するための計算回路を有し、
前記尤度回路の各々は、それぞれ識別された特性に相応する複数の信号を形成し、
前記複数の信号は、相応の識別された特性が前記生理パラメータを表わす尤度を表示することを特徴とする、生理信号から生理パラメータを推定するための装置。 - 生理信号源と特性識別回路との間に接続されたBPFフィルタを有する、請求項0記載の装置。
- 特性識別回路は、生理信号の特性として生理信号のスペクトルにおけるそれぞれの相応の周波数における1つ以上のピークを識別するための回路を有する、請求項0記載の装置。
- 前記ピーク識別回路は、高速フーリエ変換(FFT)回路及びピーク測定回路を有し、
前記高速フーリエ変換(FFT)回路は生理信号源に接続されていて、所属の周波数において生理信号を表すそれぞれの大きさを有する周波数スペクトルを形成し、
前記ピーク測定回路は、前記スペクトルに応答して、それぞれの大きさにおけるピーク及びピークに関連づけられた周波数を識別するものである請求項0記載の装置。 - ウィンドウフィルタが前記ピーク識別回路に接続されており、
それぞれ識別されたピークに相応する周波数でウィンドウフィルタリングされた複数の時間領域信号を形成する、請求項0記載の装置。 - ウィンドウフィルタは、各々の識別されたピークの周波数に近い周波数スペクトルにおける大きさのサブセットを選択する回路と、逆高速フーリエ変換回路とを有し、
前記逆高速フーリエ変換回路は前記選択回路に接続されていて、選択された大きさのサブセットに応答してウィンドウフィルタリングされた時間領域信号を発生するものである請求項0記載の装置。 - 生理信号は重要な周波数レンジを有し、
ウィンドウフィルタは複数のBPFフィルタ及びマルチプレクサを有し、
前記複数のBPFフィルタは生理信号源に共通に接続されており、
各BPFフィルタは、比較的狭い通過帯域を有し、
前記複数のBPFフィルタは、前記重要な周波数をカバーするようにそれぞれセットされた中心周波数を有し、
前記マルチプレクサは、複数のBPFフィルタに接続されたそれぞれの入力端子、及び1つの出力端子を有し、
それぞれの相応の識別されたピークの周波数に応答して、それぞれの相応の識別されたピークの周波数に最も近い中心周波数を有する複数のBPFフィルタのうちの1つを選択し、BPFフィルタのうちの1つをそれの出力端子に接続するものである請求項0記載の装置。 - 複数のBPFフィルタの通過帯域はオーバーラップしている、請求項0記載の装置。
- 各々の識別されたピークの周波数は所属の周期を有し、
複数の尤度回路のうちの1つは、複数の時間領域信号を形成する回路と、複数の時間遅延された信号を形成する回路と、複数の尤度信号を形成する回路とを有し、
前記の複数の時間領域信号はそれぞれ、各々の相応の識別されたピークの周波数の近傍でウィンドウフィルタリングされた生理信号であり、
前記の複数の時間遅延された信号は、それぞれ、時間領域信号に関連付けられた周期の半周期に等しい各々の時間インターバルだけ遅延された複数の時間領域信号に相応しており、
前記の複数の尤度信号は、それぞれ、時間領域信号と、識別されたピークのそれぞれに相応する遅延された時間領域信号との一致の度合いを表す、請求項0記載の装置。 - 遅延された信号を形成する回路は、時間領域信号に関連付けられた周期の(n+1/2)倍に等しいそれぞれの時間インターバルだけ複数の時間領域信号を遅延させるための回路を有し、
nは0より大きい整数であるか、またはゼロに等しい、請求項0記載の装置。 - 尤度信号を形成する回路は加算器を有し、
該加算器は、時間領域信号形成器及び遅延された時間領域信号に接続されており、
該加算器はアキュムレータとして動作する、請求項0記載の装置。 - 各々の識別されたピークの周波数は1つの所属の周期を有し、
複数の尤度回路のうちの1つは、複数の時間領域信号を形成する回路、複数の時間遅延された信号を形成する回路、及び複数の尤度信号を形成する回路を有し、
前記複数の時間領域信号はそれぞれ、各々の識別されたピークの周波数の近傍でウィンドウフィルタリングされた生理信号であり、
前記複数の時間遅延された信号は、それぞれ、時間領域信号に関連付けられた周期に等しい各々の時間インターバルだけ遅延された複数の時間領域信号に相応しており、
前記複数の尤度信号は、それぞれ、識別されたピークのそれぞれに相応し、時間領域信号と、識別されたピークのうちの1つに相応する遅延された時間領域信号との一致の度合いを表す、請求項0記載の装置。 - 時間遅延された信号を形成する前記回路は、時間領域信号に関連付けられた周期のn倍に等しい時間インターバルだけそれぞれ複数の時間領域信号を遅延させるための回路を有し、
nはゼロより大きい整数であるか、またはゼロに等しい、請求項0記載の装置。 - 尤度信号を形成する回路は減算器を有し、
該減算器は、時間領域信号形成器及び、遅延された時間領域信号形成器に接続されており、
該減算器はアキュムレータとして動作する、請求項0記載の装置。 - 生理信号は第1及び第2成分信号を有し、
複数尤度回路のうちの1つは、第1の複数の時間領域信号を形成する第1の回路と、第2の複数の時間領域信号を形成するための第2の回路と、複数の尤度信号を形成する回路とを有し、
前記第1の複数の時間領域信号の各々は、それぞれの相応の識別されたピークの周波数の近傍においてウィンドウフィルタリングされた第1の成分信号であり、
前記第2の複数の時間領域信号の各々は、それぞれの相応の識別されたピークの周波数の近傍においてウィンドウフィルタリングされた第2の成分信号であり、
前記複数の尤度信号はそれぞれ、識別されたピークのうち1つに相応し、
第1の複数の時間領域信号のうちの相応のものと、第2の複数の時間領域信号のうちの相応のものとの一致の度合いを表す、請求項0記載の装置。 - 尤度信号を形成する前記回路は減算器を有し、
該減算器は、第1及び第2時間領域信号形成器に接続されており、
該減算器はアキュムレータとして動作する、請求項0記載の装置。 - 第1及び第2の時間領域信号を形成する回路と尤度信号発生回路との間に接続されたスケーリング回路を有し、
該スケーリング回路は、第1及び第2時間領域信号のウィンドウフィルタリングされた成分信号をスケーリングする、請求項0記載の装置。 - それぞれの識別されたピークの周波数は1つの所属の周期を有し、
遅延回路が設けられており、
前記遅延回路は、第1及び第2時間領域信号形成器に接続されており、時間領域信号に関連付けられた周期に等しいそれぞれの時間インターバルだけ遅延された第1及び第2の複数の時間領域信号にそれぞれ相応する各々の複数の時間遅延された信号を形成する、請求項0記載の装置。 - 複数の尤度回路のうちの1つはスペクトル確率回路を有し、
該確率回路はピーク識別回路に接続されており、相応のピークが生理パラメータを表す確率をそれぞれ表示する複数の信号を形成する、請求項0記載の装置。 - 前記スペクトル確率回路は、確率を抽出する回路、偏差回路、計算回路及び結合回路を有し、
確率を抽出する前記回路は、累積された確率密度関数に応じて、生理信号内の各々の識別されたピークの周波数個所が生理パラメータを表す確率を抽出し、
前記累積された確率密度関数は、生理パラメータが生理信号のスペクトルにおける各周波数個所により表される確率を表し、
前記偏差回路は、先に推定された複数の生理パラメータに応じて、先に推定された生理パラメータの広がりの度合いを求め、
前記計算回路は、広がりの度合いに応じて新たな確率密度関数を形成し、
前記結合回路は、新たな確率密度関数と累積された確率密度関数とを結合する、請求項0記載の装置。 - 結合回路に接続されていて、累積された確率密度関数を下方にスケーリングするための回路を有する、請求項0記載の装置。
- 生理信号源はSpO2センサを有する、請求項0記載の装置。
- 生理信号から生理パラメータを推定する方法において、
生理信号を受け取るステップと、
前記受け取った生理信号内のそれぞれの特性を識別するステップと、
それぞれ前記識別された特性に相応して、前記相応の識別された特性が前記生理パラメータを表す尤度を表す複数の信号を形成するステップと、
前記の尤度表示信号に応じて、前記識別された特性のうちの1つを選択するステップと、
前記の識別された特性のうちの前記の選択された特性を用いて前記の生理パラメータを推定するステップとを有することを特徴とする、生理信号から生理パラメータを推定するための方法。 - 前記の受け取った生理信号をBPFフィルタリングするステップを含み、
前記識別ステップは、前記受け取られてBPFフィルタリングされた信号内のそれぞれの特性を識別することを含む、請求項23記載の方法。
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