JP2007515977A - 信号の解析及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
本発明は、信号の解析及び処理方法に関する。より具体的には、本発明はフォトプレチスモグラフ(PPG)信号の解析および処理に関する。本発明は、呼吸作用、パルス、酸素飽和度、および患者の運動に関する情報を含むPPGから臨床的に有用な情報を得るためにウェーブレット変換方法を用いる。該情報は、病院および家庭環境を含む環境範囲内において患者をモニターするためにデバイス内で用いられてよい。ある好適な態様において、前記デバイスは、得られた信号である呼吸作用、パルス、酸素飽和度、および運動の一つまたはそれ以上における異常を検出するために用いられてよい。前記デバイスは、臨床的に有用な形での前記情報の出力を可能にし、そして、信号異常の一つまたは組み合わせが検出される際に始動されるアラームを組み込む。特に注目すべきなのは、電流パルスオキシメーターデバイスの有用性が、PPG信号から直接的に患者の呼吸作用の強力な測定を提供することによって、大いに増大することである。
2.1 血液酸素飽和度およびその測定
オキシメトリーは、血液中の酸素飽和度を測定する光学的な方法である。オキシメトリーは、異なる形態のヘモグロビンの異なる波長の光を吸収する能力に基づいている。酸化ヘモグロビン(HbO2)は、赤色スペクトルの光を吸収し、そして、脱酸化または還元ヘモグロビン(RHb)は、近赤外線スペクトルの光を吸収する。赤色および赤外光が血管を通過する際に、各波長の透過は、血液中のHbO2およびRHbの濃度に反比例する。パルスオキシメーターは、動脈拍動からの交互性光入力を、静脈および他の非拍動要素の一定レベルの寄与と識別することができる。前記交互性光入力のみが解析のために選択される。パルスオキシメトリーは、高度に正確な技術であることが示されてきた。現在のパルスオキシメトリーデバイスは、赤色および赤外線PPG信号に質問することによって、血液の実際の酸素飽和度(SaO2)を測定することを目的とする。この測定値をSpO2と表示する。現在のデバイス製造者の目的は、前記デバイスにより与えられる前記パルスオキシメーターの測定値と患者の実際の血液酸素飽和度との最良の相関関係を実現することである。現行のデバイスにおいて患者の身体で得られたフォトプレチスモグラフ(PPG)信号から得られた比率は、複数の対応する比率および飽和度の値を含んでいる参照テーブルを用いて酸素飽和度の測定値を決定するために用いられることが当業者に知られている。現在のパルスオキシメーターデバイスは患者の心拍数も測定する。現行のデバイスは、前記PPG信号から直接的には呼吸作用の測定値を提供しない。この測定値を得るためには、さらなる高価で差し出がましい機器が必要とされる。
信号x(t)のウェーブレット変換は、次のように定義される。
この節では、臨床的に有用な情報の提供に使用するためにPPG信号からウェーブレットの特徴を抽出および使用する方法を記載する。これらは医療デバイス内に組み入れられ、前記情報は、患者のモニタリングに使用するために一連のフォーマットで出力される。前記デバイスは、ウェーブレット変換情報を利用するための4つのキーコンポーネントを含み、これらは、パルスコンポーネント、呼吸作用モニタリングコンポーネント、酸素飽和度コンポーネント、および、運動コンポーネントである。これらのコンポーネントに関連する基本的な理論を以下に詳細に記載する。
信号における適正な繰り返しの特徴は、ウェーブレット空間またはリスケールされたウェーブレット空間における時間・周波数バンドを生じさせる。例えば、フォトプレチスモグラフ(PPG)信号のパルス成分は、パルス周波数においてまたはその周囲においてウェーブレット空間での主要なバンドを生成する。図1(a)および(b)は、PPG信号から得られたスケイログラムの2つの図を含む。これらの図は、そのような信号におけるパルスコンポーネントにより発生したバンドの例を示す。前記パルスバンドは、図1(a)のプロットにおける破線の間に位置する。このバンドは、前記スケイログラムを横切る主要な合体した特徴のシリーズから形成される。これは、1Hz、即ち1分あたり60回の息をちょうど超える領域内に位置する図1(b)における変換表面を横切る隆起されたバンドとしてはっきり見られることが可能である。周波数に関するこのバンドの極大値は、稜線である。該稜線の軌跡は、図1(b)における前記バンドの頂上部の黒い曲線として示される。例えば方程式(3)において与えられるような、スケイログラムの適切なリスケーリングを用いることによって、我々は、ウェーブレット空間において見出された稜線を、信号の瞬時周波数に関連付けることができる。このようにして、パルス周波数(パルス速度)が、PPG信号から得られてよい。また、スケイログラムをリスケーリングする代わりに、ウェーブレット表面上の稜線から得られた周波数と実際のパルス周波数の間の適切な予め定義された関係が、前記パルス速度を決定するために用いられてよい。
呼吸作用モニタリングコンポーネントは、患者の呼吸作用のモニタリングのためにウェーブレットに基づく方法を用いる。これは、呼吸速度の測定および呼吸停止を含む異常な呼吸パターンの同定を含むことができる。呼吸作用モニタリングコンポーネントの重要な部分は、以下に記載された第2のウェーブレットの特徴分離(SWFD:secondary wavelet feature decoupling)の使用である。SWFDの適用から得られた呼吸作用に関する情報は、他の方法からの呼吸作用の情報と比較され、かつ/または、結び付けられ、呼吸作用測定出力を提供することが可能である。
(a)信号のウェーブレット変換の分解が行われる。
(b)変換表面は、適正な特徴と結び付けられた主要なバンド(第1バンド)を検出するために、適正な信号の特徴の特性周波数の近傍において検査される。そして、このバンドは、前記適正な特徴に対応する情報を明らかにするために調べられる。該調査は、時間・周波数面において局在化された周波数を同定するための稜線追跡方法を含んでよい。
(c)そして、第2バンドが前記適正な特徴の領域の範囲を超えて同定され、その稜線が同定される。
(d)そして、該第2稜線上の点の時間・周波数および時間・振幅の軌跡が抽出される。これらの新しい信号は、それぞれ稜線振幅摂動(RAP:ridge amplitude perturbation)信号」、「稜線周波数摂動(RFP:ridge frequency perturbation)信号」と示される。
(e)そして、前記RAPおよびRFP信号のウェーブレット変換が、それぞれRAPおよびRFPスケイログラムを与えるために実行される。
(f)そして、これらの第2スケイログラムは、前記元のスケイログラムの第1バンドの領域における情報を明らかにするために調べられる。この調査は、前記時間・周波数の面における局在化された周波数を同定するための稜線追跡方法を含んでよい。
(g)そして、段階(b)および段階(f)から得られた情報は、調査する前記信号の単数または複数の特徴に関連ある最適な信号情報を提供するために用いられる。
前記信号の振幅は、これらのウェーブレット変換表示を有するスケールを特徴とする。このように、赤外PPG信号のウェーブレット変換成分によって赤色PPG信号のウェーブレット変換成分を割ることによって、我々は、酸素飽和度の決定に用いられる信号比率についての有用な情報を含む新しいウェーブレットに基づく表示を得る。複素ウェーブレット関数が用いられるならば、前記情報は、前記変換のモジュラスの比率において定義された適切な経路を用いることによって、または、前記変換の実数または虚数部分からのリサジュープロットを用いることによって抽出されてよい。実数部のみを含むウェーブレット関数が用いられるのであれば、前記情報は、前記変換から得られたリサジュープロットを用いることによって抽出されるはずである。酸素飽和度の決定に必要とされるウェーブレットに基づく比率情報の抽出のための2つの称賛の方法が、以下に提供される。
(a)信号ウェーブレット変換から(即ち、元の変換、リスケールされたウェーブレット変換、得られたウェーブレット変換の比率、スケイログラム、ウェーブレット稜線等から)得られた情報を用いて、酸素飽和度を測定するための方法を提供する。
(b)信号ウェーブレット変換から(即ち、元の変換、リスケールされたウェーブレット変換、得られたウェーブレット変換の比率、スケイログラム、ウェーブレット稜線等から)得られた情報を用いて、参照テーブルを用いて信号の酸素飽和度を決定するために用いられる予め設定された基準および勾配を用いることにより最適なリサジュー表示が選択される複数のウェーブレットに基づくリサジュー図形を構築する。
(c)前記信号ウェーブレット変換から(即ち、元の変換、リスケールされたウェーブレット変換、得られたウェーブレット変換の比率、スケイログラム、ウェーブレット稜線等から)得られた情報を用いて、時間・周波数面を通じた選択経路を追跡することによって信号の酸素飽和度を決定するための前記ウェーブレット比率表面の比率の時間・周波数の等価物を構築する。時間・周波数の面を通じた好ましい経路は、パルスバンドに対応するものとなる。
(d)(b)および(c)において得られたものから最適な酸素飽和度値を提供する。
現行のデバイスは、信号から有害な運動アーチファクトを取り除くように、例えばパルス速度または酸素飽和度のような重要な臨床的パラメーターの決定の前にそれを取り除くために構成される。しかしながら、デバイス内に具現化されたここに記載された方法は、大きいスケールの体の運動、呼吸作用、および拍動する心臓を含む一般的な患者の運動をモニターする。このように、患者の運動の欠如および/または運動の異常が検出され、アラームが始動され得る。
デバイスは、次の信号、呼吸作用、パルス、呼吸、および運動のひとつまたはそれ以上をモニターするために用いられてよい。これらの信号に関する有用な情報は、デバイス上に表示され、又は使用のために適したフォーマットで出力されるであろう。
前記デバイスの詳細なブロックダイアグラムが、図23、24,25および26に提供される。
図23を参照して、信号の取得10は、患者の体の適した部位で行われる。そして、この信号は、前記信号がデジタル化されるコンポーネント11に送信され、その後、自然対数が13でウェーブレット解析の前に計算されるコンポーネント12に送信される。前記患者の信号は、標準の探針構成を用いることによって取得されてもよい。例えば、指またはつま先の探針、足の探針、額の探針、耳の探針等。さらに、前記探針は、透過または反射モードのいずれかにおいて機能してよい。
4.3.1 一般的な使用法
前記デバイスは、病院、家庭、歩行中または他の環境における一般的な患者のモニタリングに用いられてよい。例えば、病院環境内での使用のためのデバイスに対して好ましい態様においては、継続的または間欠的に患者の呼吸作用を、酸素飽和度およびパルス速度とともに、モニターするために用いられてよい。
前記デバイスの別の好ましい態様においては、それは無呼吸のモニターとして用いられるだろう。無呼吸は、通常睡眠中に起こる呼吸の停止である。成人および幼児において多くの重大な病状の原因として、この睡眠障害の認識が増大している。分離した使用区域は、無呼吸のモニターとしてのデバイスに対しては予想される。この使用の例は、(1)潜在的な無呼吸患者に対してそれが家庭用検診診断ツールとして用いられ得るような、成人モニタリング、および(2)潜在的に致死的な呼吸作用の異常に対して、子供の介護人に警報するための、病院または家庭のいずれかにおけるモニタリングツールとして用いられ得るような、幼児モニタリングを含むがこれに限定されることはない。
上記のように、収集された情報は、ベッドサイドにおいて、および/または遠隔のナースステーションにおいて、アラームを始動するために用いられる。このアラームは、患者情報の分類に従って等級分けされるだろう。例えば、関連する患者の運動の欠如または異常、パルス速度の異常、および、患者の呼吸作用の欠如または異常を伴う予め定義された閾値より下への酸素飽和度の低下は、最も高レベルのアラームを始動し得る。一方で、患者の運動の通常のレベル、および/または、規則的な呼吸作用のパターンを伴う予め定義された閾値より下への酸素飽和度の低下は、より低レベルのアラームを始動し得る。
本発明は、具体的な態様を具体的に参照して記載されそして示されてきた。しかしながら、開示された態様の形式および詳細に対する変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされてよいことが当業者によって理解されるであろう。例えば、ウェーブレット変換以外の信号変換が用いられてよい。他の変形は、取得機器および送信電子機器の変形物を用いることによってパルス、酸素飽和度、呼吸作用および運動アーチファクトについての測定を交互に行う、多重化された配置を用いることが含まれてよい。これらの変形は、2つより多い光の波長の使用および様々なパワーおよび/または様々な光送信器へのデューティーサイクルが含まれてよいがこれに限定されない。
Claims (100)
- 信号取得手段を用いてパルスオキシメトリー信号を得て、該パルスオキシメトリー信号をウェーブレット変換解析によって分解し、該ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面上の第1バンドおよび第2バンドを同定し、第2バンドを解釈して第1バンドを生じさせる生理学的パラメーターに関連する情報を明らかにすることを含むことを特徴とする生理学的パラメーターを測定する方法。
- 前記第2バンドから情報を得る段階は、選択経路を前記第2バンドに沿って定義し、該選択経路上の点の時間・周波数の軌跡を抽出し、該選択経路上の点の時間・振幅の軌跡を抽出し、そして、ウェーブレット変換解析によって前記時間・周波数および時間・振幅の軌跡を分解することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記選択経路が、稜線の近傍にあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記選択経路が、稜線であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記パルスオキシメトリー信号が、フォトプレチスモグラフ(PPG)であることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウェーブレット変換解析が連続的ウェーブレット変換を用いることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 第2の選択経路を前記第1バンドに沿って定義し、該第2の選択経路から第1バンド情報を得て、該第1バンド情報を前記第2バンドから得られた情報と比較し、そして、前記第1バンドを生じさせる生理学的パラメーターを最も正確に表すデータセットである最適データセットを前記情報から選択する段階をさらに含むことを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記最適データーセットは、前記第1バンドから得られた情報、前記分解された時間・周波数の軌跡から得られた情報、および、前記時間・振幅の軌跡から得られた情報を含む群から選択されるものであることを特徴とする請求項2ないし請求項6のいずれか一項に従属する場合の請求項7に記載の方法。
- 前記第1バンドが呼吸のバンドであり、かつ前記第2バンドがパルスバンドであることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記得られた情報が患者の呼吸作用の情報であることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記情報が前記患者の呼吸作用の速度を決定するために用いられることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記情報が前記患者の個々の息を同定するために用いられることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の方法。
- 呼吸の異常を明らかにするために用いられることを特徴とする請求項10ないし請求項12のいずれか一項に記載の方法。
- パルスオキシメトリー信号を得るために被験者に取り付けることができる発光デバイスおよび光検出器を含む信号取得手段、該パルスオキシメトリー信号をデジタルパルスオキシメトリー信号に変換するように配置されたアナログデジタル変換手段、前記デジタルパルスオキシメトリー信号を受け取るのに適しておりウェーブレット変換手段により該信号を分解するように配置された信号処理手段、ならびに、前記ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面上の第1バンドおよび第2バンドを同定し、そして、前記第2バンドを解釈して前記第1バンドを生じさせる生理学的パラメーターに関連する情報を明らかにするように配置された呼吸作用コンポーネントを含むものであることを特徴とする生理学的測定システム。
- 前記信号処理手段および呼吸作用コンポーネントは、請求項2ないし請求項13のいずれか一項に記載の方法によって前記パルスオキシメトリー信号を処理するように配置されたものであることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記呼吸作用コンポーネントから情報を収集するように配置されたアナライザコンポーネント、および、該アナライザコンポーネントと通信するように配置されたデバイス出力をさらに含むものであることを特徴とする請求項14または請求項15に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントが、所定の条件のセットを検出したらアラーム信号を発生するように配置されたものであることを特徴とする請求項16に記載のシステム。
- 前記所定の条件セットが、少なくとも既定の時間に呼吸作用アーチファクトが存在することを含むものであることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
- 前記デバイス出力が、前記パルスオキシメトリー信号およびこれから得られた情報をリアルタイムで表示することができる視覚的表示手段、ならびに、前記アナライザコンポーネントからのアラーム信号を受け取ってアラームを発生することができるアラーム手段とを含むものであることを特徴とする請求項16ないし請求項18のいずれか一項に記載のシステム。
- 赤色光スペクトルにおいて赤色パルスオキシメトリー信号を、および、赤外スペクトルにおいて赤外パルスオキシメトリー信号を得るために信号取得手段を用い、各パルスオキシメトリー信号をウェーブレット変換解析によって分解し、そして、生理学的パラメーターの測定値を得るために該分解された信号を合成するために該分解された信号を合成することを含むことを特徴とする生理学的パラメーターを測定する方法。
- 生理学的パラメーターの測定値を得るために前記分解された信号を合成する段階は、各分解された信号に対して複数の周波数および第1のセット時間枠を選択し、そして、該セット時間枠にわたる前記分解された赤色パルスオキシメトリー信号の各周波数における変換値を、前記分解された赤外パルスオキシメトリー信号の周波数に対して複数のリサジュー図形としてプロットすることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記リサジュー図形が3次元であることを特徴とする請求項21に記載の方法
- 前記第1セット時間枠の開始よりも開始が遅い第2のセット時間枠上で前記選択周波数についてリサジュー図形をプロットすることをさらに含むことを特徴とする請求項21または請求項22に記載の方法。
- 複数の連続するより遅い時間枠が、周波数ウィンドウが各分解された信号の時間・周波数の平面を横断して動くように選択されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 各リサジュー図形の特有のパラメーターを解析し、前記複数のリサジュー図形から一つのリサジュー図形を選択するために該特有のパラメーターの値を用い、生理学的パラメーターを決定するために前記選択リサジュー図形を用いる段階をさらに含むことを特徴とする請求項21ないし請求項24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リサジュー図形の特有のパラメーターは、その主成分に沿ってその広がりから得られ、かつ、前記選択リサジュー図形は最大の広がりを有するものであることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記リサジュー図形の広がりは、単数または複数の前記主成分に沿って標準偏差によって表されることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 2つの直交する主成分に沿う前記標準偏差の比率が、生理学的パラメーターを決定する際に使用するためのリサジュー図形選択にさらなる補助を与えるために計算されることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記選択リサジュー図形の勾配は、患者の酸素飽和度の測定値として用いられることを特徴とする請求項21ないし請求項28のいずれか一項に記載の方法。
- 予め定義された参照テーブルが、前記勾配と前記酸素飽和度の間の関係を推定するために用いられることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 生理学的パラメーターの測定値を得るために前記分解された信号を合成する段階は、一つの前記分解された信号の他の前記分解された信号に対する比率に基づいたウェーブレット比率表面を構築し、そして、前記ウェーブレット比率表面から一つまたはそれ以上の生理学的パラメーターを得る段階を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記ウェーブレット比率表面から生理学的パラメーターを一つまたはそれ以上得る段階は、前記生理学的パラメーターを決定する際に使用するウェーブレット比率表面の領域を選択する段階を含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記選択領域は、パルスバンドの極大の近傍における点の集合から形成された前記ウェーブレット比率表面における経路から得られたものであることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記選択領域は、パルスバンドの極大に対応する点の集合から形成されたウェーブレット比率表面における経路から得られたものであることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記経路と前記酸素飽和度の間の相関関係を決定するために予め定義された参照テーブルを検査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項33または請求項34に記載の方法。
- 局所的な撹乱がパルスバンド極大において生じる場合に、指定された継続時間の間または前記局所的な撹乱が止まるまで、前もって定められた酸素飽和度の値を保持する段階をさらに含むことを特徴とする請求項31ないし請求項35のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パルスオキシメトリー信号は、フォトプレチスモグラフ(PPG)信号であることを特徴とする請求項20ないし請求項36のいずれか一項に記載された方法。
- 前記ウェーブレット変換解析は、連続的なウェーブレット変換を用いることを特徴とする請求項20ないし請求項37のいずれか一項に記載された方法。
- 赤色光スペクトルにおいて赤色パルスオキシメトリー信号を、および、赤外スペクトルにおいて赤外パルスオキシメトリー信号を得るために被験者に取り付けることができる発光デバイスおよび光検出器を含む信号取得手段、該パルスオキシメトリー信号をデジタルパルスオキシメトリー信号に変換するように配置されたアナログデジタル変換手段、前記デジタルパルスオキシメトリー信号を受け取るのに適しておりウェーブレット変換手段により前記信号を分解するように配置された信号処理手段、および、生理学的パラメーターの測定値を得るために前記分解された信号を合成するように配置された酸素飽和度コンポーネント、を含むものであることを特徴とする生理学的測定システム。
- 前記酸素飽和度コンポーネントは、前記分解された信号を前記信号処理手段から受け取り、そして、各分解された信号に対しては、複数の周波数および第1のセット時間枠を選択し、該第1セット時間枠上で前記分解された赤色パルスオキシメトリー信号の各周波数における変換値を前記分解された赤外パルスオキシメトリー信号の周波数に対して複数のリサジュー図形としてプロットするように配置されたリサジュー計算部を含むものであることを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記信号処理手段および前記リサジュー計算部は、請求項21ないし請求項30のいずれか一項に記載の方法を行うように配置されたものであることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
- 前記酸素飽和度コンポーネントは、前記信号処理手段から前記分解された信号を受け取り、前記分解された信号の一つの他の前記分解された信号に対する比率に基づいてウェーブレット比率表面を構築し、そして、前記ウェーブレット比率表面から一つまたはそれ以上の生理学的パラメーターを得るように配置されたパルス稜線計算部を含むものであることを特徴する請求項39に記載のシステム。
- 前記信号処理装置および前記パルス稜線計算部は、請求項31ないし請求項38のいずれか一項に記載の方法を行うように配置されたものであることを特徴とする請求項42に記載のシステム。
- 前記酸素飽和度部は、請求項40のリサジュー計算部および請求項42のパルス稜線計算部を含んでおり、該システムは前記信号処理手段から信号を受け取りかつ該信号を前記リサジュー計算部および前記パルス稜線計算部の両方に割り当てるように配置された信号選別コンポーネントをさらに含むものであることを特徴とする請求項39に記載のシステム
- 前記リサジュー計算部および前記パルス稜線計算部のそれぞれから信号を受け取りかつ前記生理学的パラメーターを代表する信号を選択するように配置された比較手段をさらに含むものであることを特徴とする請求項44に記載のシステム。
- 前記信号処理手段および前記酸素飽和度コンポーネントは、請求項20ないし請求項38のいずれか一項に記載の方法を行うように配置されたものであることを特徴とする請求項45に記載のシステム。
- 前記呼吸作用コンポーネントから情報を収集するように配置されたアナライザコンポーネント、および、該アナライザコンポーネントと通信するように配置されたデバイス出力をさらに含むことを特徴とする請求項39ないし請求項46のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントは、所定の条件のセットを検出したらアラーム信号を発生するように配置されたものであることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
- 前記所定の条件セットが、少なくとも既定の時間に異常な酸素飽和度が存在することを含むものであることを特徴とする請求項48に記載のシステム。
- 前記デバイス出力が、前記パルスオキシメトリー信号およびこれから得られた情報をリアルタイムで表示することができる視覚的表示手段、ならびに前記アナライザコンポーネントからのアラーム信号を受け取りかつアラームを発生することができるアラーム手段を含むものであることを特徴とする請求項47ないし請求項49のいずれか一項に記載のシステム。
- 信号取得手段を用いてパルスオキシメトリー信号を得て、該パルスオキシメトリー信号をウェーブレット変換解析によって分解し、該ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面のモジュラス極大値を求め、前記所定の振幅の閾値内にあるモジュラス極大値のセットを決定し、該モジュラス極大値のセットを前記運動アーチファクトと結びつけることを含むことを特徴とするパルスオキシメトリー信号において生じる運動アーチファクトを測定する方法。
- 前記所定の閾値は、パルス稜線の局所的な平均値からのモジュラス極大値の既定の定量的な偏位として定義され、該偏位は前記稜線を追跡したときに出会うものであることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記所定の閾値は、呼吸の稜線の局所的な平均値からモジュラス極大値の既定の定量的な偏位として定義され、該偏位は前記稜線を追跡したときに出会うものであることを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記振幅の閾値が、特定の周波数の範囲で定義されることを特徴とする請求項51ないし請求項53のいずれか一項に記載の方法。
- パルスオキシメトリー信号を得るために被験者に取り付けることができる発光デバイスおよび光検出器を含む信号取得手段、該パルスオキシメトリー信号をデジタルパルスオキシメトリー信号に変換するように配置されたアナログデジタル変換手段、前記デジタルパルスオキシメトリー信号を受け取るのに適しておりウェーブレット変換手段により前記信号を分解するように配置された信号処理手段、ならびに、前記分解された信号を受け取り、前記ウェーブレット変換解析により構築された変換表面のモジュラス極大値を求め、所定の振幅の閾値内にあるモジュラス極大値のセットを決定し、そして該モジュラス極大値のセットを前記分解された信号での運動アーチファクトと結びつけるように配置された運動の測定手段を含むものであることを特徴とする運動の測定システム。
- 前記運動の測定手段は、前記所定の振幅の閾値内にある前記モジュラス極大値のセットがパルスバンドからの偏位を表すかどうかを決定するように配置されたパルスチェック手段をさらに含むものであることを特徴とする請求項55に記載のシステム。
- 前記運動の測定手段は、前記所定の振幅の閾値内にある前記モジュラス極大値のセットが呼吸バンドからの偏位を表すかどうかを決定するように配置された呼吸作用チェック手段をさらに含むものであることを特徴とする請求項55または請求項56に記載のシステム。
- 前記運動の測定手段から情報を収集するように配置されたアナライザコンポーネント、および該アナライザコンポーネントと通信するように配置されたデバイス出力をさらに含むことを特徴とする請求項55ないし請求項57のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントは、所定の条件のセットを検出したらアラーム信号を発生するように配置されたものであることを特徴とする請求項58に記載のシステム。
- 前記所定の条件セットが、少なくとも既定の時間に過度のもしくは異常な運動、または運動の欠如が存在することを含むことを特徴とする請求項59のシステム。
- 前記デバイス出力が、前記パルスオキシメトリー信号およびこれから得られた情報をリアルタイムで表示することができる視覚的表示手段、ならびに前記アナライザコンポーネントからのアラーム信号を受け取ってアラームを発生することができるアラーム手段を含むものであることを特徴とする請求項58ないし請求項60のいずれか一項に記載のシステム。
- パルスオキシメトリー信号を得るために信号取得手段を用い、該パルスオキシメトリー信号をウェーブレット変換解析によって分解し、該ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面における主要なバンドを同定し、該バンドが前記パルスオキシメトリー信号におけるパルス成分と結び付けられることを特徴とする生理学的パラメーターを測定する方法。
- 選択された時間・周波数の経路を前記主要なバンドに沿って得る段階をさらに含むことを特徴とする請求項62に記載の方法。
- 前記選択された時間・周波数の経路が前記バンドの稜線であることを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記測定された生理学的パラメーターがパルス速度であることを特徴とする請求項62ないし請求項64のいずれか一項に記載の方法。
- 各パルス間の時間についての情報を提供するために前記選択経路に沿った変換情報を用いる段階をさらに含むことを特徴とする請求項63ないし請求項65のいずれか一項に記載の方法。
- 前記選択経路に沿った変換情報を用いて前記パルス内における特徴のタイミングについての情報をもたらす段階をさらに含むことを特徴とする請求項63ないし請求項65のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パルス内の前記特徴に特有なタイミングについての情報を動脈コンプライアンスの測定値として用いることを特徴とする請求項67に記載の方法。
- 前記パルスオキシメトリー信号は、フォトプレチスモグラフ(PPG)信号であることを特徴とする請求項62ないし請求項68のいずれか一項に記載された方法。
- パルスオキシメトリー信号を得るために被験者に取り付けることができる発光デバイスおよび光検出器を含む信号取得手段、該パルスオキシメトリー信号をデジタルパルスオキシメトリー信号に変換するように配置されたアナログデジタル変換手段、前記デジタルパルスオキシメトリー信号を受け取るのに適しておりかつウェーブレット変換手段により前記信号を分解するように配置された信号処理手段、ならびに、前記ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面における主要なバンドであって前記パルスオキシメトリー信号におけるパルス成分と結び付けられたバンドを同定するように配置されたパルスコンポーネントを含むことを特徴とする生理学的測定システム。
- 請求項58ないし請求項65のいずれか一項に記載の方法によって前記パルスオキシメトリー信号を処理するように配置された請求項70に記載のシステム。
- 前記パルスコンポーネントから情報を得るように配置されたアナライザコンポーネント、および、該アナライザコンポーネントと通信するように配置されたデバイス出力をさらに含むものであることを特徴とする請求項70または請求項71に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントが、所定の条件のセットを検出したらアラーム信号を発生するように配置されたものであることを特徴とする請求項72に記載のシステム。
- 前記所定の条件セットが、少なくとも既定の時間にパルス異常が存在することを含むものであることを特徴とする請求項73に記載のシステム。
- 前記デバイス出力が、前記パルスオキシメトリー信号およびこれから得られた情報をリアルタイムで表示することができる視覚的表示手段、ならびに前記アナライザコンポーネントからのアラーム信号を受け取ってアラームを発生することができるアラーム手段とを含むものであることを特徴とする請求項72ないし請求項74のいずれか一項に記載のシステム。
- パルスオキシメトリー信号を得るために被験者に取り付けることができる発光デバイスおよび光検出器を含む信号取得手段、該パルスオキシメトリー信号をデジタルパルスオキシメトリー信号に変換するように配置されたアナログデジタル変換手段、前記デジタルパルスオキシメトリー信号を受け取るのに適しておりウェーブレット変換手段により前記信号を分解するように配置された信号処理手段、前記分解された信号から生理学的情報を得るように配置された特徴抽出手段、該特徴抽出手段から情報を収集するように配置されたアナライザコンポーネント、ならびに、該アナライザコンポーネントと通信するように配置されたデータ出力手段とを含むものであることを特徴とする生理学的測定システム。
- 前記特徴抽出手段は、
(a)前記ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面上の第1バンドおよび第2バンドを同定し、そして、前記第2バンドを解釈して前記第1バンドを生じさせる生理学的パラメーターに関連する情報を明らかにするように配置された呼吸作用コンポーネント、
(b)生理学的パラメーターの測定値を得るために前記分解された信号を合成するように配置された酸素飽和度コンポーネント、
(c)前記分解された信号を受け取り、前記ウェーブレット変換解析により構築された変換表面のモジュラス極大値を求め、所定の振幅の閾値内にあるモジュラス極大値のセットを決定し、そして該モジュラス極大値のセットを前記分解された信号での運動アーチファクトと結びつけるように配置された運動の測定手段、ならびに、
(d)前記ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面における主要なバンドであって前記パルスオキシメトリー信号におけるパルス成分と結び付けられたバンドを同定するように配置されたパルスコンポーネント
のいずれか一つ以上を含むものであることを特徴とする請求項76に記載のシステム。 - 前記呼吸作用コンポーネントは、請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の方法によってパルスオキシメトリー信号を処理するように配置されたものであることを特徴とする請求項77に記載のシステム。
- 前記酸素飽和度コンポーネントは、請求項20ないし請求項38のいずれか一項に記載の方法によってパルスオキシメトリー信号を処理するように配置されたものであることを特徴とする請求項77に記載のシステム。
- 前記運動の測定手段は、請求項51ないし請求項54のいずれか一項に記載の方法によってパルスオキシメトリー信号を処理するように配置されたものであることを特徴とする請求項77に記載のシステム。
- 呼吸作用コンポーネントからの前記出力が、前記運動の測定手段の入力として用いられることを特徴とする請求項80に記載のシステム。
- 前記パルスコンポーネントは、請求項62ないし請求項69のいずれか一項に記載の方法によってパルスオキシメトリー信号を処理するように配置されたものであることを特徴とする請求項77に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントが、前記特徴抽出手段から収集された情報によって表された所定の条件のセットを検出したらアラーム信号を発生するように配置されたものであることを特徴とする請求項76ないし請求項82のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記アラーム信号を受け取りかつアラームを発生するように配置されたアラーム手段を更に含むことを特徴とする請求項83に記載のシステム。
- 前記データ出力手段は、前記パルスオキシメトリー信号およびこれから得られた情報をリアルタイムで表示することができる視覚的表示手段を含むことを特徴とする請求項76ないし請求項84のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記アナログデジタル変換手段、信号処理手段、特徴抽出手段、アナライザコンポーネント、およびデータ出力手段のうちいずれか一つ以上が、無線通信リンクによって信号を受信しかつ/または送信するために配置されたことを特徴とする請求項76ないし請求項85のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号取得手段が、無線通信リンクによって信号を送信するために設置されたことを特徴とする請求項76ないし請求項85のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号取得手段は、無線通信リンクによって前記アナログデジタル変換手段に信号を送信するために配置されたものであることを特徴とする請求項87に記載のシステム。
- 前記アナログデジタル変換手段は、無線通信リンクによって信号処理手段に信号を送信するために配置されたものであることを特徴とする請求項86ないし請求項88のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記アナライザコンポーネントは、無線通信リンクによって前記データ出力手段に信号を送信するために設けられたものであることを特徴とする請求項86ないし請求項89のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記無線通信リンクは、無線周波数(RF)リンクであることを特徴とする請求項86ないし請求項90のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号取得手段、前記アナログデジタル変換手段、信号処理手段、特徴抽出手段、アナライザコンポーネント、およびデータ出力手段のうちいずれか一つ以上は、患者の身体に装着されるために適した形状に具体化されたものであることを特徴とする請求項85ないし請求項91のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号取得手段、前記アナログデジタル変換手段、信号処理手段、特徴抽出手段、アナライザコンポーネント、およびデータ出力手段のうちいずれか一つ以上は、患者の足首に取り付けるためにカフとして具体化されたものであることを特徴とする請求項92に記載のシステム。
- 前記信号取得手段、アナログデジタル変換手段、信号処理手段、特徴抽出手段、アナライザコンポーネント、およびデータ出力手段はのうちいずれか一つ以上は、患者の手首および指に取り付けるためにそれぞれリストバンドおよびシンブルとして具体化されたものであることを特徴とする請求項92に記載のシステム。
- 家庭用に適した形式に具現化されたものであることを特徴とする請求項76ないし請求項94のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記呼吸作用コンポーネント、酸素飽和度コンポーネント、運動の測定手段、およびパルスコンポーネントのいずれか一つ以上は、無呼吸のモニターとして用いられることを特徴とする請求項76ないし請求項95のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記呼吸作用コンポーネント、酸素飽和度コンポーネント、運動の測定手段、およびパルスコンポーネントのいずれか一つ以上は、幼児の突然死症候群のモニターとして用いられることを特徴とする請求項77ないし請求項95のいずれか一項に記載のシステム。
- 特有のパラメーターを含むパラメーターのセットに従って変化する信号を得て、該信号をウェーブレット変換解析によって分解し、該ウェーブレット変換解析によって構築された変換表面上に、前記特有のパラメーターを代表する第1のバンド、および、第2のパラメーターを代表する第2のバンドを同定し、そして、該第2バンドを解釈して前記第1バンドを生じさせる前記パラメーターに関連する情報を明らかにすることを含むことを特徴とする特有のパラメーターを測定する方法。
- 前記信号は、心電図、脳電図、胃筋心電図もしくは筋電図、心拍信号、病理学的音波、および、超音波、動的信号、非破壊的検査信号、状態モニタリング信号、流動体信号、地球物理学的信号、天文学的信号、電気信号、金融指標を含む金融信号、音および音声信号、化学信号、ならびに気候信号を含む気象信号を含む信号の群の一つであることを特徴とする請求項98に記載の方法。
- 請求項1ないし請求項96のいずれか一項とともに適用されることを特徴とする請求項97または請求項98に記載の方法。
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