JP2016521190A - 携帯脈拍測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1)光検知器100、102と、発光源104、106との間の距離である。光検知器と発光源との間の距離をdとすると、均質な組織への光の平均的な浸透深さは概ねd/2である。
2)光の波長は、短い波長(例えば、緑色または青色)が、赤外線および赤色などのより長い波長よりもかなり多く吸収されるように、組織の光吸収に影響を与える。緑色光の吸収係数は、赤外線または赤色光のものより10倍または100倍さえも高いかもしれない。光検知器での光レベルを同様とするためには、10倍高い光強度が必要である。
一例として、SNRは、
SNR=||XHR||/||XnHR||
として計算してよく、このとき、XHRは脈動血流に関連する信号の比率、XnHRは脈動血流に関連しない信号の比率、||・||は信号のノルム演算子、例えば、べき乗、絶対値のべき乗、振幅、または平均振幅である。XHRおよびXnHRは信号から適応的に推定してもよい。さらに、いくつかの他の可能なノルム演算子を使用してもよいことは、当業者にとって自明である。さらに、上記に開示したもの以外に、SNRを決定する他の方法を使用してよいことも明白である。通常は、最も信頼性のあるチャネル(すわなち、SNR最高値を持つもの)を心拍数416の推定として使用する。別の実施形態では、いくつかのチャネルを、例えば、心拍数を推定するための平均化演算で組み合わせてもよい。さらに、加重平均または非線形的加重組み合わせなど、異なるチャネルの情報を組み合わせるための他の演算を想定してもよいことは明らかである。
1)信頼性ファクタが選択された閾値を上回る場合、心拍数信頼性は、所与のチャネルで良好と見なされるので、この読取りを心拍数出力として使用してもよい。いくつかの信頼性ファクタが閾値を上回る場合、最高の信頼性ファクタを持つチャネルを選択してもよい。さらに、1つまたは複数の他のチャネルを、電池電力の節約のために遮断してもよい。さらに、信頼性ファクタが選択された閾値を上回り続ける限り、最適なチャネルの光強度を、電力消費の最適化のために低下させてもよい。別の実施形態では、各光源は既定の消費電力を持つ。最適化は、信頼性ファクタが選択された閾値を超え、かつ選択された閾値を達成するための電力消費が最小であるチャネルの選択を含んでもよい。
2)信頼性ファクタが選択された閾値を下回る場合、別のチャネルおよび/またはより高い光強度がより良好な信頼性ファクタを提供するなら、最適なチャネルの変更を可能にするために、1つまたは複数のチャネルの電源をオンにしてもよく(現時点でそれらがアクティブでない場合に)、またはそれらの光強度を増大させてもよい。
3)信頼性ファクタがもう1つの選択された閾値を下回る(つまり、非常に弱い信号)場合、そのようなチャネルは、心拍数の検知に貢献しないチャネルへの電力消費を避けるために、完全に遮断してもよい。
Claims (29)
- 携帯脈拍測定装置であって、
人体組織を通る放射エネルギーを発するための少なくとも2つの発光源と、前記人体組織を伝搬した後に前記放射エネルギーの強度を検知するためのおよび前記伝搬を表す入力信号を提供するための少なくとも1つの光検知器とを備える照射構成であって、前記少なくとも2つの発光源は、脈拍数を決定するための第1の波長を発する第1の発光源および第2の波長を発する第2の発光源を備える、照射構成と、
前記入力信号の処理に応答して脈拍数を決定するように構成される処理手段と、を備え、
前記照射構成の前記要素は、前記携帯脈拍測定装置において、前記第1の発光源から第1の光検知器までの距離と、前記第2の発光源から前記第1の光検知器までの距離とが互いに異なるような構成で配置され、
前記第1のおよび第2の発光源から前記第1の光検知器までの前記距離ならびに前記第1のおよび第2の波長は、前記人体組織の多様な測定深さの測定を可能にするように、そして、血流に対する感応性および変化する条件における動きアーチファクトに対する不感応性を提供するように選択されている、携帯脈拍測定装置。 - 前記照射構成は、同一の波長を発する少なくとも2つの発光源を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記照射構成は、3つの発光源および前記第1の光検知器を備え、2つの発光源は、前記第1の光検知器から等距離に、かつ実質的に同一軸上で前記第1の光検知器の両側に配置され、前記2つの発光源は、前記第1の波長を発し、前記3つ目の発光源は、前記第2の波長を発し、前記2つの発光源から前記第1の光検知器までの距離と、前記3つ目の発光源から前記第1の光検知器までの距離とは互いに異なる、請求項2に記載の装置。
- 前記第1の発光源は緑色光を発し、前記第2の発光源は赤外光を発し、
前記第1の光検知器の中心と前記第1の発光源との間の距離は、2.5mmと4.5mmとの間、好ましくは約3.6mmであり、
前記第1の光検知器の中心と前記第2の発光源との間の距離は、4.0mmと7.0mmとの間、好ましくは約6.0mmである、請求項1に記載の装置。 - 前記照射構成は2つの光検知器を備え、前記第1の光検知器、第2の光検知器および前記第1の発光源は実質的に第1の軸に沿って配設され、前記第1の発光源は、前記第1のおよび第2の光検知器の間に配設され、前記第1の発光源および前記第2の発光源は、前記第1の軸と異なる第2の軸に沿って配設される、請求項1〜2のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の発光源から前記2つの光検知器までの距離は互いに異なり、前記第2の発光源から前記2つの光検知器までの距離は互いに異なる、請求項5に記載の装置。
- 前記第1の発光源は緑色光を発し、前記第2の発光源は赤外光を発し、
前記第1の光検知器の中心と前記第1の発光源との間の距離は、2.0mmと4.0mmの間、好ましくは約3.0mmであり、
前記第2の光検知器の中心と前記第1の発光源との間の距離は、4.0mmと6.0mmとの間、好ましくは約5.0mであり、
前記第1の光検知器の中心と前記第2の発光源との間の距離は、4.0mmと6.0mmとの間、好ましくは約5.0mmであり、
前記第2の光検知器の中心と前記第2の発光源との間の距離は、6.5mmと8.5mmとの間、好ましくは約7.5mmである、請求項6に記載の装置。 - 前記第1の発光源は、より短い波長の可視光を発するよう構成され、前記第2の発光源は、前記のより短い波長の可視光よりも長い波長を有する光を発するように構成される、請求項1〜3、5または6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記のより短い波長の可視光は、緑色または青色光を含み、前記のより長い波長の光は、赤外または赤色光を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記少なくとも2つの発光源から前記少なくとも1つの光検知器までの直接光の漏れを防ぐための防止手段をさらに備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理手段は、
特定の発光源からの放射エネルギーを検知する特定の光検知器を備えるチャネルが、前記チャネルでの心拍数の読取りの信頼性の推定を示す第1の信頼性ファクタの閾値を超えるか否かを決定するように、そして、
前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタを有するチャネルを選択するように構成される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。 - 前記処理手段は、最大の信頼性ファクタを有するチャネルを選択するように構成される、請求項11に記載の装置。
- 前記処理手段は、最小の電力消費を有するチャネルを選択するように構成される、請求項11または12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理手段は、選択されていない少なくとも1つのチャネルから操作電力を遮断するように構成される、請求項11〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理手段は、前記選択されたチャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を超えるように、前記選択されたチャネルの前記発光源の光強度を低下させるように構成される、請求項11〜14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理手段は、前記選択されたチャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を超えるように、前記選択されたチャネルの前記発光源の光強度を増大させるように構成される、請求項11〜14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理手段は、
チャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を下回ることを決定するように、
先に前記操作電力が遮断された少なくとも1つのチャネルの電力をオンにするように、
1つまたは複数のチャネルの信頼性ファクタを再び決定するように、そして、
前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタを有するか、または前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタおよび最小の電力消費量を有するチャネルを再選択するように構成される、請求項14に記載の装置。 - 前記処理手段は、
チャネルの信頼性ファクタが、第2の信頼性ファクタの閾値を下回ることを決定するように、そして、
前記チャネルから操作電力を遮断するように構成される、請求項11に記載の装置。 - 前記信頼性ファクタは、
SNR=||XHR||/||XnHR||
として計算され、ここで、XHRは脈動血流に関連する前記信号の部分であり、XnHRは脈動血流に関連しない前記信号の部分であり、||・||は信号のノルム演算子である、請求項11〜18のいずれか一項に記載の装置。 - 請求項1〜19のいずれか一項に記載の携帯脈拍測定装置の入力信号を処理するための方法であって、
特定の発光源からの放射エネルギーを検知する特定の光検知器を備えるチャネルが、前記チャネルでの心拍数の読取りの信頼性の推定を示す第1の信頼性ファクタの閾値を超えるか否かを決定する工程と、
前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタを有するチャネルを選択する工程と、を含む、方法。 - 最大の信頼性ファクタを有するチャネルを選択する工程をさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 最小の電力消費を有するチャネルを選択する工程をさらに含む、請求項20または21に記載の方法。
- 選択されていない少なくとも1つのチャネルから操作電力を遮断する工程をさらに含む、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記選択されたチャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を超えるように、前記選択されたチャネルの前記発光源の光強度を低下させる工程をさらに含む、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記選択されたチャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を超えるように、前記選択されたチャネルの前記発光源の光強度を増大させる工程をさらに含む、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- チャネルの信頼性ファクタが、前記第1の信頼性ファクタの閾値を下回ることを決定する工程と、
先に前記操作電力が遮断された少なくとも1つのチャネルの電力をオンにする工程と、
各チャネルの信頼性ファクタを再び決定する工程と、
前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタを有するか、または前記第1の信頼性ファクタの閾値を上回る信頼性ファクタおよび最小の電力消費量を有するチャネルを再選択する工程と、をさらに含む、請求項23に記載の方法。 - チャネルの信頼性ファクタが、第2の信頼性ファクタの閾値を下回ることを決定する工程と、
前記チャネルから操作電力を遮断する工程と、をさらに含む、請求項20に記載の方法。 - プロセッサ上で実行されるときに、請求項20〜27のいずれか一項に記載の方法を実行するプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。
- コンピュータ可読媒体上で具体化される、請求項20に記載のコンピュータプログラム。
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