JP2005516642A - 信号対ノイズ比改善のための信号処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記信号成分が、明確なピークトゥーピーク強度値を特徴とする実質的に周期信号である方法において、
(i)前記測定信号の上下の包絡線を決定する段階と、
(ii)前記上下の包絡線の値を解析して、前記信号成分を前記測定される信号から抽出する段階と、を備える方法が提供される。
-外部フィールドに対する前記サンプルの応答を代表する測定信号であって、前記所望のパラメータを示す単一成分とノイズ成分を備え、前記信号成分が実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を特徴とする実質的に周期信号である前記測定信号を提供する段階と、
-前記測定信号の上下の包絡線を決定する段階と、
-前記上下の包絡線値を解析して、前記信号成分を前記測定信号から抽出する段階と、を備える方法が提供される。
-前記信号成分の特徴に適合するパラメータを使ってガウス導関数であるカーネル関数を定義する段階と、
-前記カーネル関数パラメータを使ってフィルタリングを前記測定信号に適用し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号において前記ノイズ成分に対して前記信号成分を強調する段階と、を備える方法が提供される。
前記信号成分が、実質的に確実なピークトゥーピーク強度値を特徴とする実質的に周期信号であるコンピュータプログラム記憶装置において、
(i)前記測定信号の上下の包絡線を決定する段階と、
(ii)前記上下の包絡線値を解析して、前記信号成分を前記測定信号から抽出する段階と、の方法を備えているコンピュータプログラム記憶装置が提供される。
前記信号成分が、特定の非対称形を特徴とするコンピュータプログラム記憶装置において、
-前記信号成分の特徴に適合するパラメータを使ってガウスの導関数であるカーネル関数を定義する段階と、
-前記カーネル関数パラメータを使ってフィルタリングを前記測定信号に適用し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号において前記ノイズ成分に対して前記信号成分を強調する段階と、の方法を備えているコンピュータプログラム記憶装置が提供される。
測定装置で用いられ、本発明の方法を実行するためにプログラムされることになる制御ユニットと、
本発明の方法を実行することによってサンプル又は媒体に適用して所望のパラメータを決定する測定システムと、
血液関連パラメータの非侵入測定のために前記制御ユニットを利用しているパルス酸素濃度計と、を提供する。
Claims (61)
- 測定信号の信号成分を抽出し、ノイズ成分を抑制する測定信号を処理する方法であって、
前記信号成分が、実質的に、明確なピークトゥーピーク強度値を特徴とする周期信号である方法において、
(i)前記測定信号の上下の包絡線を決定する段階と、
(ii)前記信号成分を前記測定信号から抽出するために前記上下の包絡線値を解析する段階と、を備えている方法。 - 前記上下の包絡線値を解析する段階が、前記信号成分の交流値として前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記上下の包絡線値を解析する段階が、前記信号成分の一定値として前記上部包絡線値の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記上下の包絡線値を解析する段階が、前記信号成分の一定値として前記上下包絡線値の和の半分の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記測定信号が生理学的信号であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記信号成分が、拍動血液関連信号であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記拍動血液関連信号が、オキシヘモグロビン飽和度レベルを示していることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記上下包絡線値を解析する段階が、前記拍動血液関連信号のAC成分として前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号のDC成分として前記上部包絡線値の中間値を決定する段階を含んでいる請求項7に記載の方法。
- 前記上下包絡線値を解析する段階が、前記拍動血液関連信号のAC成分として前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号のDC成分として前記上下包絡線値の和の半分の中間値を決定する段階を含んでいる請求項7に記載の方法。
- 前記測定信号が外部フィールドのアプリケーションに対するサンプルの応答であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記測定信号が入射光に対する前記サンプルの光応答であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記サンプルが生物学的なものであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 患者の血液及び心臓の状況についての非侵入測定に対して測定装置を利用するために、前記信号成分が、拍動血液関連信号であり、特定の非対称形状を特徴とする信号成分を含んでいる請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記非対称形状を有する前記信号成分の特性に適合するパラメータでガウス導関数であるカーネル関数を定義する段階と、
前記カーネル関数を使って前記測定信号にスペクトルフィルタリングを適用し、それによって前記フィルタリングされた信号のノイズ成分に対して前記特定の非対称形状を特徴とする前記信号成分を強調し、それによって、さらに前記強調されたパルス信号の処理が前記心拍数を決定できるようにする段階と、を備えている方法。 - 前記上下包絡線値を解析する段階が、前記拍動血液関連信号成分のAC成分として前記測定信号の前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号成分のDC成分として前記上部包絡線値の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記上下包絡線値を解析する段階が、前記拍動血液関連信号成分のAC成分として前記測定信号の前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号成分のDC成分として前記上下包絡線値の和の半分の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- サンプルの所望のパラメータ決定を利用する信号処理方法であって、
外部フィールドに対する前記サンプルの応答を代表する測定信号を提供する段階を備え、前記測定信号が、前記所望のパラメータを示す信号成分とノイズ信号を含み、前記信号成分が、実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を特徴とする実質的に周期信号であり、
前記測定信号の上下包絡線を決定する段階を備え、
前記測定信号から前記信号成分を抽出するために前記測定信号の前記上下包絡線値を解析し、前記所望のパラメータを決定する前記抽出された信号成分をさらに処理できるようにする段階を備えている方法。 - 前記測定信号を提供する段階が、前記応答のサンプリング及び周波数フィルタリングの段階を含んでいることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記測定信号のノイズ成分に対して信号成分を強調する測定信号を処理する方法であって、
前記信号成分が、特定の非対称形状を特徴としており、
前記信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数であるカーネル関数を定義するという段階と、
前記カーネル関数を有する前記測定信号にスペクトルフィルタリングを適用し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号の前記ノイズ成分に対して前記信号成分を強調する段階、とを含んでいる方法。 - 実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を有する実質的に周期信号の形態の第1信号成分と、ノイズ成分から前記信号成分を抽出するために特定の非対称形状を特徴とする第2信号成分とを含んでいる測定信号を処理する方法であって、
上下包絡線そのものを決定することによって前記測定信号を処理し、前記第1信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析する段階と、
前記第2信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数であるカーネル関数を定義し、前記カーネル関数パラメータを使ってそれをフィルタリングすることによって前記測定信号を処理し、それによって、前記フィルタリングされる測定信号の前記ノイズ成分に対して前記第2信号成分を強調する段階と、を含んでいる方法。 - 実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を有する実質的に周期信号の形態の第1信号成分を含む第1測定信号と、ノイズ成分から前記信号成分を抽出するために特定の非対称形状を特徴とする第2信号成分を含む第2測定信号とを代表する測定データを処理する方法であって、
上下包絡線そのものを決定することによって前記第1測定信号を処理し、前記第1信号成分を抽出するために前記上下包絡線値を解析する段階と、
前記第2信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数であるカーネル関数を定義し、前記カーネル関数パラメータを使ってそれをフィルタリングすることによって前記第2測定信号を処理し、それによって、前記フィルタリングされる第2測定信号の前記ノイズ成分に対して前記第2信号成分を強調する段階と、を含んでいる方法。 - 前記第1信号成分が拍動血液関連信号であることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記第2測定信号がECGであり、前記第2信号成分がECG信号のQRSセグメントを代表することを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記測定信号のノイズ成分から信号成分を抽出するために前記測定装置によって発生させられた測定信号を受信し処理する測定装置で利用するための制御ユニットであって、
前記信号成分が、実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を有する実質的に周期信号であり、
前記測定信号の上下包絡線を決定するためにプログラムされるユーティリティを処理し解析するデータを備え、前記信号成分を抽出するために前記上下包絡線値を解析する制御ユニット。 - 前記測定信号のノイズ成分に対して信号成分を強調するために前記測定装置によって発生させられた測定信号を受信し処理する測定装置で利用するための制御ユニットであって、
前記信号成分が、特定の非対称形状を特徴としており、
前記信号成分の特性に適合するパラメータを使ってガウス導関数であるカーネル関数を定義し、前記カーネル関数パラメータを使って前記測定信号にスペクトルフィルタリングを適用するためにプログラムされるユーティリティを処理し解析するデータを備え、それによって、前記フィルタリングされた測定信号の前記ノイズ成分に対して前記信号成分を強調する制御ユニット。 - (a)所定の周波数の入射光を用いて測定位置を照射し、前記入射光に対する前記測定位置の光応答を検出し、拍動血液関連信号を代表する信号成分を含んでいる、表示する測定信号を発生させるように動作可能な測定装置と、
(b)前記測定信号を受信し処理する前記測定装置に接続可能な制御ユニットであって、プログラムされたユーティリティを処理し解析するデータを備え、前記測定信号の上下包絡線を決定し、前記測定信号のノイズ成分から前記拍動血液関連信号成分を抽出するために前記上下包絡線値を解析する制御ユニットと、を備えているパルス酸素計。 - 前記上下包絡線値の解析が、前記拍動血液関連信号のAC成分として前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号のDC成分として前記上部包絡線値の中間値を決定することを備えている請求項25に記載の前記パルス酸素計。
- 前記上下包絡線値の解析が、前記拍動血液関連信号のAC成分として前記上下包絡線値の間の差分の中間値を決定し、前記拍動血液関連信号成分のDC成分として前記上下包絡線値の和の半分の中間値を決定することを含んでいる請求項25に記載のパルス酸素計。
- 患者の心拍数を決定するために、前記測定信号が、特定の非対称形状を特徴とする血液関連信号成分を含み、前記制御ユニットが、前記信号成分の特性に適合させるパラメータを有するガウス導関数である定義済みカーネル関数を用いて前記測定信号をフィルタリングすることによって前記測定信号を処理し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号のノイズ成分に対して前記特定の非対称形状を特徴とする前記信号成分を強調する請求項25に記載のパルス酸素計。
- 外部フィールドを前記サンプル又は媒体の測定位置に適用し、前記外部フィールドのアプリケーションに対する前記測定位置の応答を検出し、表示する測定データを発生させるように動作可能である測定装置を含み、前記測定データが、実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を有する実質的に周期信号の形態の信号成分を含んでいる第1測定信号と特定の非対称形状を特徴とする第2信号成分を含んでいる第2測定信号とを包含し、
前記測定データを受信し処理する前記測定装置に接続可能な制御ユニットを含み、前記制御ユニットが、プログラムされるデータ処理及び解析を含み、上下包絡線を決定することによって前記第1測定信号を処理し、前記第1測定信号のノイズ成分から前記第1信号成分を抽出するために前記上下包絡線値を解析し、そして、前記第2信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数である定義済みカーネル関数を用いて前記第2測定信号をフィルタリングすることによって前記第2測定信号を処理し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号のノイズ成分に対して前記第2信号成分を強調する、所望のパラメータを決定するサンプルに適用する測定システム。 - 前記第1信号成分が、拍動血液関連信号であることを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- 前記第2測定信号がECGであり、前記第2信号成分が前記ECG信号のQRSセグメントを代表していることを特徴とする請求項29に記載のシステム。
- マシンによって読み取り可能なコンピュータプログラム記憶装置であって、
信号成分を抽出して前記測定信号のノイズ成分を抑制するために測定信号を処理する方法段階を実現する、確実にマシンによって実行可能な命令プログラムを具体化するコンピュータプログラム記憶装置において、
前記信号成分が、実質的に明確なピークトゥーピーク強度値を特徴とする実質的に周期信号であり、
(i)前記測定信号の上下包絡線を決定する段階と、
(ii)前記測定信号から前記信号成分を抽出するために前記上下包絡線値を解析する段階と、を方法が備えているコンピュータプログラム記憶装置。 - マシンによって読み取り可能なコンピュータプログラム記憶装置であって、
前記測定信号のノイズ成分に対して信号成分を強調するために測定信号を処理する方法段階を実現する、確実にマシンによって実行可能な命令プログラムを具体化するコンピュータプログラム記憶装置において、
前記信号成分が、特定の非対称形状を特徴としており、
前記信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数であるカーネル関数を定義する段階と、
前記カーネル関数パラメータを有する前記測定信号にフィルタリングを適用し、それによって、前記フィルタリングされた測定信号の前記ノイズ成分に対して前記信号成分を強調する段階と、の方法を備えているコンピュータプログラム記憶装置。 - 信号のパラメータを決定する方法であって、
(i)前記信号の上下包絡線を決定する段階と、
(ii)前記信号の信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析する段階と、
(iii)前記信号成分の関数として前記信号の前記パラメータを決定する段階と、を備えている方法。 - 前記信号成分が、実質的に周期的であることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記信号成分が、実質的に定義したピークトゥーピーク強度値を有することを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記上下包絡線を解析する段階が、ノイズを抑制する段階を含んでいることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 外部フィールドをサンプルに適用し、前記信号を感知する段階を含み、前記信号が前記外部フィールドに対する前記サンプルの応答であることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 入射発光をサンプルに適用し、前記信号を感知する段階を含む場合に、前記信号が前記入射発光に対する前記サンプルの応答である請求項34に記載の方法。
- 前記信号の前記パラメータが、前記サンプルの生理学的パラメータに対応することを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記生理学的パラメータが、拍動血液関連のものであることを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記生理学的パラメータが、オキシヘモグロビン飽和度であることを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記信号の信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析する段階が、上下包絡線値の間の差分の中間値を決定する段階を含んでいることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記中間値が、前記信号成分の交流値として決定されることを特徴とする請求項43に記載の方法。
- 前記中間値が、前記信号成分の一定値として決定されることを特徴とする請求項43に記載の方法。
- 前記信号の信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析する段階が、
前記信号成分のAC成分として前記上下包絡線値の間の中間値を決定する段階と、
前記信号成分のDC成分として前記上部の中間値を決定する段階と、を含んでいることを特徴とする差分請求項34に記載の方法。 - 信号成分を有する信号パラメータを決定する方法であって、
(i)前記信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数としてカーネル関数を定義する段階を含み、
(ii)スペクトルフィルタを前記信号に適用する段階を含み、前記スペクトルフィルタが、前記カーネル関数を利用し、これに応答して前記第2信号成分を強調し、
(iii)前記強調された第2信号成分の関数として前記信号の第2パラメータを決定する段階を含んでいる方法。 - 前記信号成分の特性が、特定の非対称形状であることを特徴とする請求項47に記載の方法。
- 信号の第1及び第2のパラメータを決定する方法であって、前記信号が、第1及び第2の信号成分を有しており、
(i)前記信号の上下包絡線を決定し、
(ii)前記信号の前記第1信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析し、
(iii)前記第1信号成分の関数として前記信号の前記第1パラメータを決定し、
(iv)前記第2信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数としてカーネル関数を定義し、
(v)スペクトルフィルタを前記信号に適用し、前記スペクトルフィルタが、前記カーネル関数を利用し、これに応答して、前記第2信号成分を強調し、
(vi)前記強調された第2信号成分の関数として前記信号の第2パラメータを決定することを備えている方法。 - 測定信号を受信する検出器と、
前記検出器に結合されるコントローラであって、前記測定信号を受信し、前記測定信号の上下包絡線を決定し、前記信号の信号成分を抽出するために前記上下包絡線を解析し、前記信号成分の関数として前記信号のパラメータを決定するように適応したコントローラと、を備えている装置。 - 前記信号成分が、実質的に周期的であることを特徴とする請求項50に記載の装置。
- 前記信号成分が、定義したピークトゥーピーク強度値を有することを特徴とする請求項50に記載の装置。
- 外部フィールドをサンプルに適用するための放射器を含み、前記信号が、前記外部フィールドに対する前記サンプルの応答であることを特徴とする請求項50に記載の装置。
- 前記信号の前記パラメータが、前記サンプルの生理学的パラメータに対応することを特徴とする請求項53に記載の装置。
- 前記生理学的パラメータが拍動血液関連のものであることを特徴とする請求項54に記載の装置。
- 前記生理学的パラメータがオキシヘモグロビン飽和度であることを特徴とする請求項54に記載の装置。
- 前記コントローラが、上下包絡線値の間の差分の中間値を決定することによって前記信号の前記信号成分を抽出するために適応されていることを特徴とする請求項50に記載の装置。
- 前記中間値が、前記信号成分の交流値であることを特徴とする請求項57に記載の装置。
- 前記中間値が、前記信号成分の一定値であることを特徴とする請求項57に記載の装置。
- 測定信号を受信する検出器と、
前記検出器に結合されるコントローラであって、前記測定信号を受信し、前記信号成分の特性に適合するパラメータを有するガウス導関数としてカーネル関数を定義し、スペクトルフィルタを前記信号に適用し、前記スペクトルフィルタが、前記カーネル関数を利用し、これに応答して、前記第2信号成分を強調しており、前記強調された第2信号成分の関数として前記信号の第2パラメータを決定するために適応されているコントローラと、を備えている装置。 - 前記信号成分の特性が、特定の非対称形状であることを特徴とする請求項60に記載の装置。
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