JP2018511390A - 光学的分析システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
サンプルが光源を使用して分析される光学的分析システム及び方法が、提供される。光学的センサ信号は、第１の信号処理回路を使用して処理され、前記光源に印加される駆動信号を表す電気信号は、第２の信号処理回路を使用して処理される。前記センサ信号は、参照用に前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように処理される。
Description
本発明は、サンプル、例えば体の一部の光学的分析に関する。光学的分析の例は、フォトプレチスモグラフィに基づく心拍導出又はパルスオキシメトリ（ＳｐＯ２）による動脈血の酸素化の決定を含む。
心拍モニタ又はパルスオキシメトリのようなフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）センサは、医療、健康及びスポーツ分野で幅広く使用されている。これらは、一般に、ユーザの皮膚内に光を放射するＬＥＤのような人工光源を使用する。放射光は、皮膚内で散乱され、ここで血液により部分的に吸収される。反射又は透過光は、皮膚を出て、光検出器により捕獲される。結果として、光検出器の信号は、血液量の標示である。血流が振動する場合、皮膚内の血液量は変化する。したがって、光検出器における信号は、振動に応答して直接的に変化する。したがって、センサは、皮膚内のユーザのパルスを直接的に測定し、したがって、特定の瞬間においてユーザの実際の心拍を決定することができる。
血液オキシメトリ、特にパルスオキシメトリは、患者の血液の酸素化を測定するのに幅広く使用されている。これらは、酸素で飽和されたヘモグロビンの割合をモニタする単純な非侵襲的方法を提供する。パルスオキシメトリによる酸素飽和度の連続モニタリングは、手術室、麻酔後回復室、重症管理室及び救急科において使用される標準的なケア処置である。
パルスオキシメトリは、典型的には、それぞれ異なる波長、典型的にはスペクトルの赤色及び赤外部分の光を放射する２つの発光ダイオード又は１組の発光ダイオードを有する。患者の体の一部、典型的には指先又は耳たぶの組織により反射された又は透過した放射光部分は、光検出器、通常はフォトダイオードを用いて収集される。
これらの異なる波長の吸収は、酸素ヘモグロビンとその脱酸素化形との間で異なり、収集された赤色及び赤外光の比から、酸素で飽和されたヘモグロビンの割合が決定されることができる。
光学的心拍測定及び酸素飽和度の測定に対するこれらの現在のシステムにおいて、ＬＥＤが、典型的には、光源として使用される。（サンプルによる反射又は透過後の）収集された光信号の信号対雑音比は、ＬＥＤ源の信号対雑音比により制限される。この理由で、比較的高品質のＬＥＤドライバが要求される。典型的には、このようなＬＥＤドライバ回路は、８０ｄＢより高い信号対雑音比を要求する。
光学的心拍及び酸素飽和度測定に対するシステムが、より一般的になるにつれて、コストが、より重要になっている。例えば、時計内のパルスモニタリングシステムを使用することが提案されている。したがって、電力消費も、同様に重要になっている。
したがって、低コスト及び低電力ＬＥＤドライバを持つことが、より重要になっている。したがって、十分に高い信号対雑音比の信号が取得されることを可能にする低コスト及び低電力ＬＥＤ及びＬＥＤドライバの組み合わせを可能にする要望が存在する。前記ＬＥＤドライバは、システムコスト及びシステムドライバの大部分の原因であり、前記ＬＥＤドライバの複雑さの減少が、特に望ましい。同様に、レーザダイオードに対する、より低コストのドライバは、より雑音の多いレーザダイオード出力を生じ、レーザダイオードのような他のタイプの光源に対して同様の問題が生じる。
本発明は、請求項により規定される。
本発明の一態様による例によると、光学的分析システムが提供され、前記システムは、
分析されるサンプルを照射する光源と、
前記光源を動作するドライバと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受け、センサ信号を生成する光検出器と、
トランスインピーダンス増幅器を有し、前記センサ信号を処理する第１の信号処理回路と、
前記光源に印加される駆動信号を表す、前記ドライバにより提供される電気信号を処理する第２の信号処理回路であって、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する、第２の信号処理回路と、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理する補償回路と、
を有する。
分析されるサンプルを照射する光源と、
前記光源を動作するドライバと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受け、センサ信号を生成する光検出器と、
トランスインピーダンス増幅器を有し、前記センサ信号を処理する第１の信号処理回路と、
前記光源に印加される駆動信号を表す、前記ドライバにより提供される電気信号を処理する第２の信号処理回路であって、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する、第２の信号処理回路と、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理する補償回路と、
を有する。
前記ドライバにより提供される電気信号は、光源駆動信号に基づくので、光出力の品質を示すモニタ信号として機能する。このモニタ信号は、光検出器信号の処理の伝達関数に可能な限り近く対応する伝達関数で処理される。したがって、純粋に電気領域における前記光源駆動信号の処理と、前記光源による電気光変換及び前記光検出器による光電気変換を含む信号経路における処理とが存在する。前記センサ信号の更なる処理は、前記光源ドライバにより引き起こされる雑音を打ち消すことができる打ち消し機能を実行する。
前記光源は、ＬＥＤ構成を有してもよく、前記駆動信号は、前記ＬＥＤ構成を通して駆動される駆動電流である。前記システムは、したがって、低コスト及び低電力ＬＥＤドライバが使用可能にされるように、ＬＥＤドライバ雑音を打ち消すことができる。
前記第１の信号処理回路は、トランスインピーダンス増幅器を有する。これは、前記光検出器電流の電流電圧変換を実行する。
前記第２の信号処理回路は、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する。例えば、前記トランスインピーダンス増幅器は、典型的には、ローパスフィルタ特性を持ち、前記電気信号を処理するのに使用される前記フィルタは、対応するフィルタ関数を提供するように選択される。
前記第１の信号処理回路は、第１の積分器回路及び第１のアナログデジタル変換器を有してもよい。前記積分器は、所定の時間期間にわたって信号を収集するのに使用される。前記第２の信号処理回路は、好ましくは、前記第１の積分器回路に対応する第２の積分器回路及び第２のアナログデジタル変換器を有する。このようにして、前記電気信号の処理及び前記光検出器信号の処理は、可能な限り近くマッチされ、前記光検出器信号に存在するいかなる雑音周波数スペクトルも、前記処理された電気信号に対応部分を持つ。
前記第１及び第２の積分器回路及び前記第１及び第２のアナログデジタル変換器は、例えば、同じタイミング信号で制御される。
前記補償回路は、
前記処理された電気信号を正規化し、前記正規化された処理された電気信号の逆数である乗数を提供する正規化回路と、
前記乗数に対応する倍率を提供するスケーリング要素と、
を有してもよい。
前記処理された電気信号を正規化し、前記正規化された処理された電気信号の逆数である乗数を提供する正規化回路と、
前記乗数に対応する倍率を提供するスケーリング要素と、
を有してもよい。
前記正規化回路は、前記処理された電気信号における変動を抽出する。これらを反転してゲイン乗数を形成することにより、前記処理された光検出器信号におけるいかなる対応する変動も、打ち消される。
前記電気信号は、例えば、前記光源の電流が通過される電流感知抵抗器を通した電圧を有する。例えば、これは、前記ＬＥＤドライバにより生じたいかなるノイズをも含む、ＬＥＤ電流の直接的な表現を提供する。
他の電気信号が使用されてもよい。例えば、電気信号は、電流ミラーを使用して生成されてもよい。前記光検出器電流及び前記ミラーされる電流に対する信号処理経路は、再びマッチされてもよい。
前記ドライバは、前記光源を通る電流を生成するように制御電圧（トランジスタゲート又はベース）が印加される駆動トランジスタを有してもよい。これは、基本的なドライバアーキテクチャを提供する。基本トランジスタ回路から生じる雑音は、回路設計により補償されることができる。
前記システムは、オキシメータ又は光学的心拍モニタの一部であってもよい。前記オキシメータ又は光学的心拍モニタは、もちろん、例えば前記捕獲された信号を処理するような、他の機能ユニットを含む。
本発明は、光学的分析方法をも提供し、前記方法は、
光源を使用して分析されるサンプルを照射するステップと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受け、これに応答してセンサ信号を生成するステップと、
トランスインピーダンス増幅器を有する第１の信号処理回路を使用して前記センサ信号を処理するステップと、
第２の信号処理回路を使用して前記光源に印加される駆動信号を表す電気信号を処理するステップであって、前記第２の信号処理回路が、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する、ステップと、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理するステップと、
を有する。
光源を使用して分析されるサンプルを照射するステップと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受け、これに応答してセンサ信号を生成するステップと、
トランスインピーダンス増幅器を有する第１の信号処理回路を使用して前記センサ信号を処理するステップと、
第２の信号処理回路を使用して前記光源に印加される駆動信号を表す電気信号を処理するステップであって、前記第２の信号処理回路が、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する、ステップと、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理するステップと、
を有する。
前記ドライバからの処理された電気信号は、前記光源ドライバにより前記光学的信号（すなわち前記ＬＥＤ出力）に導入された雑音を保証するのに使用される。前記センサ信号の処理及び前記電気信号の処理は、対応する周波数伝達関数に基づきうる。
前記更に処理するステップは、例えば、前記処理された電気信号を正規化するステップ、前記正規化された処理された電気信号の逆数である乗数を提供するステップ、及び前記乗数に対応するゲインを提供するステップとを有する。
本発明の例は、添付の図面を参照して詳細に記載される。
本発明は、サンプルが光源を使用して分析される光学的分析システム及び方法を提供する。光学的センサ信号は、第１の信号処理回路を使用して処理され、前記光源に印加される駆動信号（例えば駆動電流）を表す電気信号は、第２の信号処理回路を使用して処理される。前記センサ信号は、参照用に前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように更に処理される。
図１は、ＬＥＤ構成１２の形式の光源を流れる駆動電流を生成するＬＥＤドライバ１０の単純な実装の一例を示す。ドライバ１０は、前記ＬＥＤ構成を通る電流を生成するように、制御されたベース電圧が印加される、駆動トランジスタ１６を有する。調整電圧ＶREGが、演算増幅器１４の非反転入力部に印加され、エミッタ電圧が、増幅器１４の反転入力部にフィードバックされる。
駆動電流ＩLEDは、（抵抗Ｒの）センサ抵抗器１８を通過し、センサ抵抗器１８を通る電圧は、モニタ信号ＶMONとして機能する。
前記演算増幅器は、調整電圧ＶREGに等しくなるように、抵抗器１８を通る電圧を調整する。
前記駆動電流の信号対雑音比は、典型的には、８０ｄＢより大きいことが望ましい。これが起こるためには、ＶREGの信号対雑音比は、少なくとも同じ高さでなくてはならない。また、供給電圧ＶANODEは、低く落ちすぎないように、調整されたソースからでなくてはならず、すなわち、ＶANODE＞ＩLED・Ｒ＋ＶCE＋ＶLEDである。
ＶLEDは、前記ＬＥＤ上の電圧降下であり、ＶCEは、前記トランジスタのコレクタ‐エミッタ間電圧である。
一般に、ブーストコンバータは、ＶANODEを生成するのに必要とされる。前記ブーストコンバータは、十分な電圧が、ピーク電流を含む全ての状況下で生成されるように設計されなければならない。
モニタ信号ＶMONは、ＬＥＤ電流ＩLEDに比例する。前記ＬＥＤ電流の信号対雑音比のいかなる減少も、このモニタ信号に表れる。ＶREGに雑音が存在する場合、前記雑音は、前記ＬＥＤ電流にあり、したがって、前記モニタ信号にもある。ＶANODEが、一次的に低く落ちすぎる場合に、これは、前記ＬＥＤ電流において、したがって前記モニタ信号においても、雑音を生じる。
小さな電流感知抵抗器１８が望ましい場合、増幅器が、ＶMONの振幅を増加するのに使用されてもよい。
本発明は、信号雑音の能動的打ち消しを提供することにより図１の前記駆動回路において使用される供給及び制御電圧に関する要件を緩和するシステムを提供する。
図２は、前記システムの図を示す。
ＬＥＤ構成１２は、パルス化された光を放射し、光検出器（例えばフォトダイオード）２２は、典型的には指、耳たぶ、手首又は他の体の一部である、分析されるサンプル３３の反射又は透過の後に前記光を収集する。
光検出器２２は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）２４により増幅される第１の電流信号ｓ１を生成する。これは、電圧信号ｓ２を生成するように電流電圧変換及び増幅を実行する。
増幅器２４は、ローパス性質を持つ。
信号パルスｓ２は、信号ｓ３を生成するようにメイン積分器２６を使用して積分される。前記積分は、光パルスの生成とタイミングを同期される。このタイミングは、２７として図示される。
積分後に、メイン信号ｓ３は、Ａ／Ｄ変換器３０によりデジタル形式に変換され、結果としてデジタル信号ｄ１を生じる。
メイン積分器２６に加えて、周囲信号積分器２８は、前記ＬＥＤパルスがオフである時間に前記光検出器により検出される信号を積分するのに使用される。この周囲光信号は、Ａ／Ｄ変換の前にＡ／Ｄ変換器ブロック３０において前記メイン信号から減算される。この態様は、下に記載される雑音打ち消し方法に関連せず、これは、前記ＬＥＤドライバの動作の時間期間のみに関する。
増幅器２４、積分器２６、２８及びアナログデジタル変換器３０は、一緒に、前記センサ（すなわち光検出器）信号を処理する第１の信号処理回路を規定すると見なされてもよい。
前記ＬＥＤドライバからの雑音は、信号ｄ１内に存在する。信号ｄ１のサンプリングレートは、例えば１２８Ｈｚでありうるタイミング発生器のサンプリングレートに等しい。前記ＬＥＤドライバにおける雑音は、典型的には、前記サンプリングレートより高い周波数を持ちうる。しかしながら、この雑音は、エイリアシングにより信号ｄ１内に折り返す。これは、前記ＬＥＤドライバにおける広帯域雑音が、信号ｄ１の雑音を増やしうることを意味する。
ＬＥＤドライバ１０からのモニタ信号ＶMONは、別個のモニタチャネルにフィードされる。この信号は、ｓ４として示される。
前記モニタチャネルは、ローパスフィルタ３４、モニタ信号積分器３６及びＡ／Ｄ変換器３８を有する。
ローパスフィルタ３４は、トランスインピーダンス増幅器２４と同じローパス特性を持つ。より一般的には、フィルタ３４は、前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つ。
信号ｓ１及びｓ４は、もちろん、異なる。信号ｓ１は、前記電気光変換から、前記光電気変換から及び前記光学的信号経路から生じる追加の雑音を含む。これらの追加の雑音源は、打ち消されない。このような雑音の源の例は、環境光、光学的接触の変動、動きアーチファクト等を含む。しかしながら、分析される組織は、線形媒体のままであり、そのようなものとして、前記ＬＥＤ電流変動は、ｓ１の変動に直接的に変換される。したがって、前記サンプルとの光相互作用から生じる大きな周波数伝達関数は、存在しない。
モニタ積分器３６は、メイン積分器２６と同じ特性を持ち、同じタイミング信号２７を使用して、同時に実行される。結果として、前記処理され、デジタル化されたモニタ信号ｄ２における雑音は、エイリアシングによるいかなる雑音をも含む、前記処理され、デジタル化されたセンサ信号ｄ１における雑音に比例する。これは、モニタ信号ｓ４における雑音が光信号ｓ１における雑音に比例し、前記モニタチャネル及びメインセンサチャネルの周波数伝達関数が同じであるように設計されるので、事実である。前記モニタチャネル及びメインセンサチャネルは、同期して動作される。
信号ｄ２は、トップに重ねられた雑音信号と一致するＤＣレベルを持つように正規化される。次いで、逆数が取られる。これらのステップは、処理ブロック４０において実行される。前記信号は、ＤＣ内容を抽出するようにローパスフィルタリングすることにより正規化され、スケーリングが、ＤＣレベルの関数として実行される。次いで、逆数値が取られる。処理ブロック４０は、したがって、正規化回路と見なされてもよい。実際に、この正規化は、デジタル信号処理を有し、前記処理ブロックは、例えば、デジタル信号プロセッサである。
処理ブロック４０の出力部は、乗数ｍ１であり、これは、可変ゲイン増幅器３２を制御するのに使用され、出力「ｏｕｔ」を生じるように乗数ｍ１を用いて信号ｄ１を乗算する。この可変ゲイン増幅器３２は、ユニティより少ない又はユニティより高いゲインを与えうるという点で、スケーリング要素であると見なされてもよい。乗数ｍ１は、この場合、倍率である。
処理ブロック４０及び可変ゲイン増幅器３２は、一緒に、処理された電気信号ｄ２を使用して信号対雑音比を向上させるようにセンサ信号ｄ１を更に処理する補償回路を規定すると見なされてもよい。
ＬＥＤドライバ雑音は、したがって、打ち消される。
図３は、ＬＥＤパルス中の波形を示す。
上のグラフは、前記メインチャネルにおける信号、特にトランスインピーダンス増幅器２４に対する入力ｓ１、前記トランスインピーダンス増幅器の出力ｓ２、及びメイン積分器２６の出力ｓ３を示す。
前記トランスインピーダンス増幅器のゲインは、積分関数と同様に明確にみられる。
下のグラフは、前記モニタチャネルにおける信号、特にモニタ信号ｓ４（すなわち図１におけるＶMON）、ローパスフィルタ３４の出力ｓ５及びモニタ積分器３６の出力ｓ６を示す。
フィルタリング機能は、高周波リップルの減少とともに、見られることができる。
メイン積分器２６及びモニタ積分器３６のスイッチは、ｔ≒５．８×１０-4から７．５×１０-4ｓまで閉じられる。この間隔中に、フィルタリングされたモニタ信号ｓ５及びトランスインピーダンス増幅器出力信号ｓ２の両方が積分される。
図４は、信号ｄ１、ｄ２及び「ｏｕｔ」を示す。
信号ｄ１は、前記ＬＥＤドライバ雑音から生じる雑音成分を含む感知された信号である。信号ｄ２は、前記モニタチャネルにおいて処理される対応する雑音を持つ信号である。信号「ｏｕｔ」は、雑音が打ち消された信号である。
図４は、２つのチャネルが同一ではないので、信号ｄ１及びｄ２が異なる強度を持つことを示す。前記センサ信号は、トランスインピーダンス増幅器２４における増幅を含み、２つの光電気変換ステップ並びに前記サンプルにおける信号減衰をも含む。しかしながら、前記雑音成分に対する前記２つのチャネルの周波数伝達特性は、同じであるように設計される。
信号ｄ２を正規化することにより、雑音形状が保存され、この雑音形状は、この場合、センサ信号ｄ２に存在する対応する雑音を打ち消すのに使用される。図示されるように、結果として生じる出力信号は、実質的に雑音なしである。
このようにして、電気処理チャネル及び光学的処理チャネルは、組み合わされて、雑音打ち消しを可能にする。
本発明は、上で説明されたようにパルスオキシメトリシステムに適用されることができるが、ＬＥＤドライバ雑音が問題である場合に、光学的分析システムにも一般的に適用されることができる。
心拍及び酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定することから離れて、ブドウ糖又は全ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、メトヘモグロビン、灌流指数又は脈波変動指数のような、他の血液成分が、測定されてもよい。呼吸速度が、ＰＰＧ信号から導出されることができることも知られている。
前記分析されるサンプルは、体の一部である必要はない。媒体内の他の目標、例えば母乳のようなサンプル内の細菌の存在を光学的に検出する又は濃度を測定するシステムも、本発明により可能にされる向上された信号対雑音比から利益を得てもよい。
前記ドライバにより提供される電気信号として電流センサ抵抗器を通る電圧の使用は、ただの一例である。前記電気信号は、光出力に存在するのと同じ雑音を含むいかなる信号であってもよい。前記電気信号は、例えば、電流ミラーからの電流を有してもよい。
前記信号トランジスタＬＥＤドライバは、使用されうる単純な電流ドライバ回路のただの一例である。他のＬＥＤドライバが、使用されてもよい。例えば、演算増幅器を使用する調整は、必須ではなく、他のトランジスタ回路又はダイオードトランジスタ回路が、使用されてもよい。本発明は、前記光学的出力における雑音に対応する雑音成分を含む電気信号が、前記ドライバから抽出される限り、使用されることができる。
ＰＰＧに基づく心拍モニタシステムは、５２５ｎｍ波長における緑色光のような単一波長の光のみを使用しうる。このような装置は、手首に着用されるように設計された反射型ＰＰＧセンサとして機能しうる。
心拍モニタは、複数波長の光を使用してもよく、余分な情報は、例えば、動きにより引き起こされるアーチファクトを減少するのに使用してもよい。
酸素飽和度を測定するパルスオキシメトリシステムにおいて、前記ＬＥＤ構成は、典型的には、赤色及び赤外帯域の光を生成する。前記ＬＥＤ構成は、異なる周波数帯域に対して別個のＬＥＤを持っていてもよく、又は両方の帯域において照射を提供する広域スペクトルＬＥＤを有してもよい。同様に、前記光検出器は、両方の帯域の光に応答し、別個の検出面又は単一の広帯域検出面を含んでもよい。
ほとんどのシステムにおいて、赤色及び赤外パルスは、（通常は環境光の影響を測定するために能動的照射なしの介在期間とともに）順次的に送信されるが、前記照射は、同時であってもよい。この場合、異なる感度スペクトルを持つ２つの光検出器が存在しうる。
複数の波長が時分割される場合、図２に示される回路は、基本的に、波長にわたり共有されうる広帯域光検出器及びトランスインピーダンス増幅器から離れて、繰り返される。
図５は、光学的分析の方法を示す。処理は、ステップ５０において開始する。
ステップ５２において、分析されるサンプルは、駆動信号を印加することにより、例えばＬＥＤ構成を通る電流を駆動することにより、前記ＬＥＤ構成のような光源を使用して照射される。
ステップ５４において、前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光は、光検出器により受け取られ、センサ信号が、これに応答して生成される。
ステップ５６において、前記センサ信号は、第１の信号処理回路を使用して処理される。
ステップ５８において、前記ＬＥＤ構成を通して駆動した電流のような、前記光源に印加される前記駆動信号を表す（ドライバ１０により提供される）電気信号は、第２の信号処理回路を使用して処理される。
ステップ６０において、前記センサ信号は、前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように更に処理される。この処理は、ステップ６２において終了する。
前記光源は、典型的には、上に記載されたようなＬＥＤ構成であるが、レーザダイオードのようなレーザ光源が使用されてもよい。これは、雑音打ち消しが機能する様式を変更しない。特に、前記レーザダイオードに印加される駆動信号における雑音（例えば調整された電流、調整された電圧又はこれらの組み合わせ）は、光学的出力において雑音を引き起こす。本発明のシステムは、再び、この雑音が大部分を打ち消されることを可能にする。前記駆動信号が、電流及び／又は電圧でありうることが、見られる。
前記光検出器は、単一のフォトダイオード、又はフォトダイオードのアレイ、又は電荷結合装置のような他の光感知技術であってもよい。
開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する際に当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの」は、複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内のいかなる参照符号も、範囲を限定するように解釈されるべきではない。
Claims (13)
- 分析されるサンプルを照射する光源と、
前記光源を動作するドライバと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受ける光検出器と、
トランスインピーダンス増幅器を有し、前記センサ信号を処理する第１の信号処理回路と、
前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有し、前記光源に印加される駆動信号を表す前記ドライバにより提供される電気信号を処理する第２の信号処理回路と、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理する補償回路と、
を有する光学的分析システム。 - 前記第１の信号処理回路が、第１の積分器回路及び第１のアナログデジタル変換器を有する、請求項１に記載のシステム。
- 前記第２の信号処理回路が、前記第１の積分器回路に対応する第２の積分器回路及び第２のアナログデジタル変換器を有する、請求項２に記載のシステム。
- 前記第１及び第２の積分器回路並びに前記第１及び第２のアナログデジタル変換器が、同じタイミング信号で制御される、請求項３に記載のシステム。
- 前記補償回路が、
前記処理された電気信号を正規化し、前記正規化された処理された電気信号の逆数である乗数を提供する、正規化回路と、
前記乗数に対応する倍率を提供するスケーリング要素と、
を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記電気信号は、前記光源の駆動電流が通過する電流感知抵抗器を通る電圧を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ドライバは、前記光源を通る電流を生成するように制御電圧が印加される駆動トランジスタを有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
- オキシメータ、又は
光学的心拍モニタ
を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステム。 - 光源を使用して分析されるサンプルを照射するステップと、
前記分析されるサンプルにより反射された又は透過された光を受け、これに応答してセンサ信号を生成するステップと、
トランスインピーダンス増幅器を有する第１の信号処理回路を使用して前記センサ信号を処理するステップと、
前記トランスインピーダンス増幅器の周波数伝達特性に対応するフィルタ周波数特性を持つフィルタを有する第２のアナログデジタル変換器を使用して、前記光源に印加される駆動信号を表す電気信号を処理するステップと、
前記処理された電気信号を使用して信号対雑音比を向上させるように前記センサ信号を更に処理するステップと、
を有する光学的分析方法。 - 前記センサ信号の処理及び前記電気信号の処理が、対応する周波数伝達関数に基づく、請求項９に記載の方法。
- 前記センサ信号の処理及び前記電気信号の処理が、同じタイミング信号で制御される信号積分及びアナログデジタル変換を有する、請求項９又は１０に記載の方法。
- 前記更に処理するステップが、前記処理された電気信号を正規化するステップと、前記正規化された処理された電気信号の逆数である乗数を提供するステップと、前記乗数に対応するゲインを提供するステップとを有する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
- オキシメトリ方法、又は
光学的心拍モニタリング方法、
を有する、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
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