JPH11192217A - 生理的信号内のアーチファクト信号のレベルを低減する方法及び装置 - Google Patents
生理的信号内のアーチファクト信号のレベルを低減する方法及び装置Info
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- JPH11192217A JPH11192217A JP10295308A JP29530898A JPH11192217A JP H11192217 A JPH11192217 A JP H11192217A JP 10295308 A JP10295308 A JP 10295308A JP 29530898 A JP29530898 A JP 29530898A JP H11192217 A JPH11192217 A JP H11192217A
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 第２の生理的信号から独立して得られた
第１の生理的信号から決定された心拍数は、第２の生理
的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングするため
に、バンドパスフィルタを制御するのに使用される。心
電図（ＥＣＧ）とパルス酸素飽和度（ＳｐＯ２）信号の
両方を独立して得るためのセンサを有するシステムで
は、ＥＣＧ信号から決定された心拍数は、赤色光及び赤
外光ＳｐＯ２信号を制御可能にバンドパスフィルタリン
グするのに使用され、それにより、ＳｐＯ２信号内のア
ーチファクト信号のレベルを低減することができる。 【効果】 血液酸化と脈拍を一層正確に測定することが
オキシメータによって達成され、誤測定に起因する誤ア
ラームの回数を著しく低減することができる。
第１の生理的信号から決定された心拍数は、第２の生理
的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングするため
に、バンドパスフィルタを制御するのに使用される。心
電図（ＥＣＧ）とパルス酸素飽和度（ＳｐＯ２）信号の
両方を独立して得るためのセンサを有するシステムで
は、ＥＣＧ信号から決定された心拍数は、赤色光及び赤
外光ＳｐＯ２信号を制御可能にバンドパスフィルタリン
グするのに使用され、それにより、ＳｐＯ２信号内のア
ーチファクト信号のレベルを低減することができる。 【効果】 血液酸化と脈拍を一層正確に測定することが
オキシメータによって達成され、誤測定に起因する誤ア
ラームの回数を著しく低減することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生理的信号内のア
ーチファクト信号のレベルを低減する方法に関する。更
に、本発明は、収集された生理的信号内のアーチファク
ト信号レベルを低減するための装置に関する。更に特定
すると、それにより、第２の生理的信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために、第２の生理的信号
から独立して収集された第１の生理的信号から決定され
た心拍数が使用される。
ーチファクト信号のレベルを低減する方法に関する。更
に、本発明は、収集された生理的信号内のアーチファク
ト信号レベルを低減するための装置に関する。更に特定
すると、それにより、第２の生理的信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために、第２の生理的信号
から独立して収集された第１の生理的信号から決定され
た心拍数が使用される。
【０００２】心電図（ＥＣＧ）とパルス酸素飽和度（Ｓ
ｐＯ２）信号の両方を収集するためのセンサを有するシ
ステムにおいて、ＥＣＧ信号は、パルスオキシメータに
よって収集された赤色光及び赤外光信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために使用される。本発明
の結果として、血液酸化と脈拍の一層正確な測定は、オ
キシメータによって達成され、誤測定に起因する誤アラ
ームの回数を著しく低減することができる。
ｐＯ２）信号の両方を収集するためのセンサを有するシ
ステムにおいて、ＥＣＧ信号は、パルスオキシメータに
よって収集された赤色光及び赤外光信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために使用される。本発明
の結果として、血液酸化と脈拍の一層正確な測定は、オ
キシメータによって達成され、誤測定に起因する誤アラ
ームの回数を著しく低減することができる。
【０００３】
【従来の技術】当業者には公知のように、パルスオキシ
メータは、動脈血中酸素飽和度と脈拍を、２つのＬＥＤ
と光ダイオード検出器とを有するセンサを使用して測定
し、光ダイオード検出器は、患者の良好な血液灌流部
分、例えば、指又は耳に直接取り付けられる。センサの
ＬＥＤは、２つの異なった波長の放射（一般的には、赤
色光と赤外光）を患者に加え、赤色光と赤外光に応答す
るフォトダイオード検出器は、赤色光による電気信号と
赤外光による電気信号を発信し、赤色光による電気信号
と赤外光による電気信号とは、透過又は反射により、Ｌ
ＥＤとフォトダイオード検出器との間の領域内で患者の
血流によって影響を受ける。血液の酸化が大きいと、患
者の血液によって赤色光の吸光量が大きくなるために、
放射赤色光の検出量は少なくなる。その結果、収集され
た赤色光信号と赤外光信号とは、血液酸化を指示する測
定値を送出するために処理することができる。
メータは、動脈血中酸素飽和度と脈拍を、２つのＬＥＤ
と光ダイオード検出器とを有するセンサを使用して測定
し、光ダイオード検出器は、患者の良好な血液灌流部
分、例えば、指又は耳に直接取り付けられる。センサの
ＬＥＤは、２つの異なった波長の放射（一般的には、赤
色光と赤外光）を患者に加え、赤色光と赤外光に応答す
るフォトダイオード検出器は、赤色光による電気信号と
赤外光による電気信号を発信し、赤色光による電気信号
と赤外光による電気信号とは、透過又は反射により、Ｌ
ＥＤとフォトダイオード検出器との間の領域内で患者の
血流によって影響を受ける。血液の酸化が大きいと、患
者の血液によって赤色光の吸光量が大きくなるために、
放射赤色光の検出量は少なくなる。その結果、収集され
た赤色光信号と赤外光信号とは、血液酸化を指示する測
定値を送出するために処理することができる。
【０００４】付加的に、収集された光信号の拍動性成分
の処理によって、患者の脈拍を測定することができる。
公知のように、血液酸化を決定するための、その種の処
理は、赤色光のＡＣ成分とＤＣ成分との比と赤外光のＡ
Ｃ成分とＤＣ成分との比との比に基づいており、即ち：
（ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ）である。
その結果得られた値は、実験的に決定された基準テーブ
ルに供給されて、血液酸素の収集された測定値の最終決
定値を提供するようにされる。
の処理によって、患者の脈拍を測定することができる。
公知のように、血液酸化を決定するための、その種の処
理は、赤色光のＡＣ成分とＤＣ成分との比と赤外光のＡ
Ｃ成分とＤＣ成分との比との比に基づいており、即ち：
（ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ）である。
その結果得られた値は、実験的に決定された基準テーブ
ルに供給されて、血液酸素の収集された測定値の最終決
定値を提供するようにされる。
【０００５】公知のように、光学的に収集された信号か
ら測定された血液酸化及び脈拍は、アーチファクトに起
因して、極めて不正確になり易い。その種のアーチファ
クトは、典型的には、電気的な相互干渉（照明、患者の
近くの電気的な外科装置及び他の電気装置）、患者の動
き（ＬＥＤとセンサの検出器との相対運動によって生じ
たり、もっと悪い状況では、室内の照明がフォトダイオ
ード検出器に突然入射することによって生じる）によっ
て生じ、同様に、（血液の拍動性から生じる）収集され
た信号のＡＣ成分が極めて小さく、典型的には、収集さ
れた信号のＤＣ値の１％−５％のオーダーしかないとい
う事実によって生じる。その結果、その種のアーチファ
クトは、正確なパルス酸素飽和度測定にとっては有害で
あり、更に、妨害となる誤アラームの問題点を容易に引
き起こしてしまうことがある。
ら測定された血液酸化及び脈拍は、アーチファクトに起
因して、極めて不正確になり易い。その種のアーチファ
クトは、典型的には、電気的な相互干渉（照明、患者の
近くの電気的な外科装置及び他の電気装置）、患者の動
き（ＬＥＤとセンサの検出器との相対運動によって生じ
たり、もっと悪い状況では、室内の照明がフォトダイオ
ード検出器に突然入射することによって生じる）によっ
て生じ、同様に、（血液の拍動性から生じる）収集され
た信号のＡＣ成分が極めて小さく、典型的には、収集さ
れた信号のＤＣ値の１％−５％のオーダーしかないとい
う事実によって生じる。その結果、その種のアーチファ
クトは、正確なパルス酸素飽和度測定にとっては有害で
あり、更に、妨害となる誤アラームの問題点を容易に引
き起こしてしまうことがある。
【０００６】米国特許公開第４９５５３７９号公報記載
の”ＭＯＴＩＯＮ ＡＲＴＥＦＡＣＴ ＲＥＪＥＣＴＩ
ＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＵＬＳＥ ＯＸＩＭＥ
ＴＥＲＳ”公開日１９９０年９月１１日には、パルス酸
素飽和度信号からノイズアーチファクトを除去するため
のバンドパスフィルタリング（ＢＰＳ）技術が開示され
ている。もっと特定すると、収集された赤色光信号と赤
外光信号のそれぞれのＡＣ成分は、最初に、予期される
心拍数に広範囲に同調されるＢＰＦによってフィルタリ
ングされる。ＢＰＦの出力信号は、周波数決定回路に供
給され、それから、周波数決定回路の出力信号は、ＢＰ
Ｆを、周波数決定回路によって決定された周波数にトラ
ックさせるのに使用される。この技術の理論は、ＡＣ信
号内のエネルギ（及び情報）の大部分は、基本周波数で
の信号内に含まれており、従って、基本周波数が脈拍で
あるようにすべきであり、周波数決定回路は、基本周波
数として脈拍を決定して、ＢＰＦを制御して、他の周波
数（アーチファクトを伴う）が全て排除されるようにす
るということである。残念ながら、周波数決定回路によ
って決定された基本周波数が、実際には、例えば、電気
装置によって発生されたようなアーチファクト信号であ
って、オキシメータが、このアーチファクト信号を処理
して、誤情報を報告することも十分にあり得る。従っ
て、この技術は不所望である。
の”ＭＯＴＩＯＮ ＡＲＴＥＦＡＣＴ ＲＥＪＥＣＴＩ
ＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＵＬＳＥ ＯＸＩＭＥ
ＴＥＲＳ”公開日１９９０年９月１１日には、パルス酸
素飽和度信号からノイズアーチファクトを除去するため
のバンドパスフィルタリング（ＢＰＳ）技術が開示され
ている。もっと特定すると、収集された赤色光信号と赤
外光信号のそれぞれのＡＣ成分は、最初に、予期される
心拍数に広範囲に同調されるＢＰＦによってフィルタリ
ングされる。ＢＰＦの出力信号は、周波数決定回路に供
給され、それから、周波数決定回路の出力信号は、ＢＰ
Ｆを、周波数決定回路によって決定された周波数にトラ
ックさせるのに使用される。この技術の理論は、ＡＣ信
号内のエネルギ（及び情報）の大部分は、基本周波数で
の信号内に含まれており、従って、基本周波数が脈拍で
あるようにすべきであり、周波数決定回路は、基本周波
数として脈拍を決定して、ＢＰＦを制御して、他の周波
数（アーチファクトを伴う）が全て排除されるようにす
るということである。残念ながら、周波数決定回路によ
って決定された基本周波数が、実際には、例えば、電気
装置によって発生されたようなアーチファクト信号であ
って、オキシメータが、このアーチファクト信号を処理
して、誤情報を報告することも十分にあり得る。従っ
て、この技術は不所望である。
【０００７】米国特許公開第４９２８６９２号公報記載
の”ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯ
Ｒ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＰＵＬＳＥ
Ｓ”、公開日１９９０年５月２９日には、患者のＥＣＧ
波形のＲ波点が、パルスオキシメータと時間相関される
技術が開示されている。この相関値は、オキシメータに
よって収集された光信号の処理用のイネーブリング信号
を送出するために使用される。この理論は、光信号のパ
ルス成分は情報を含んでおり、光パルスの発生は、ＥＣ
ＧのＲ波に所定量だけ後続するようにして予測すること
ができ、オキシメータを選択的にタイミングをとってイ
ネーブルすることによって、アーチファクトがオキシメ
ータ内に入って誤処理するのを阻止することができる。
ところが、残念なことに、アーチファクトは何時でも発
生することがあり、一般的には、何らかのやり方で、Ｅ
ＣＧのＲ波の発生に対して何らかの関係を有するように
相関させることはできず、この技術は不所望である。
の”ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯ
Ｒ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＰＵＬＳＥ
Ｓ”、公開日１９９０年５月２９日には、患者のＥＣＧ
波形のＲ波点が、パルスオキシメータと時間相関される
技術が開示されている。この相関値は、オキシメータに
よって収集された光信号の処理用のイネーブリング信号
を送出するために使用される。この理論は、光信号のパ
ルス成分は情報を含んでおり、光パルスの発生は、ＥＣ
ＧのＲ波に所定量だけ後続するようにして予測すること
ができ、オキシメータを選択的にタイミングをとってイ
ネーブルすることによって、アーチファクトがオキシメ
ータ内に入って誤処理するのを阻止することができる。
ところが、残念なことに、アーチファクトは何時でも発
生することがあり、一般的には、何らかのやり方で、Ｅ
ＣＧのＲ波の発生に対して何らかの関係を有するように
相関させることはできず、この技術は不所望である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
の従来技術の欠点を克服して、血液酸化と脈拍を一層正
確に測定することができるようにして、誤測定に起因す
る誤アラームの回数を著しく低減することにある。
の従来技術の欠点を克服して、血液酸化と脈拍を一層正
確に測定することができるようにして、誤測定に起因す
る誤アラームの回数を著しく低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、第１の生理的信号を収集するステップと、第１の
生理的信号を収集するのに使用した技術とは異なった独
立した収集技術を使用して第２の生理的信号を収集する
ステップと、第２の生理的信号から心拍数を決定するよ
うに第２の生理的信号を処理するステップと、第１の生
理的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングして、
当該信号内のアーチファクト信号のレベルが低減された
ＡＣ成分を発現するために、決定された心拍数を使用す
るステップとを有することにより解決される。
ると、第１の生理的信号を収集するステップと、第１の
生理的信号を収集するのに使用した技術とは異なった独
立した収集技術を使用して第２の生理的信号を収集する
ステップと、第２の生理的信号から心拍数を決定するよ
うに第２の生理的信号を処理するステップと、第１の生
理的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングして、
当該信号内のアーチファクト信号のレベルが低減された
ＡＣ成分を発現するために、決定された心拍数を使用す
るステップとを有することにより解決される。
【００１０】更に、第１の生理的信号を収集するための
第１のセンサ装置と、第１の生理的信号を収集するため
に使用された収集技術とは異なった独立した収集技術を
使用して、第２の生理的信号を収集するための第２のセ
ンサ装置と、第２の生理的信号から心拍数を決定するた
めに第２の生理的信号に応答するプロセッサと、第１の
生理的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングし、
第１の生理的信号内のアーチファクト信号レベルが低減
された当該第１の生理的信号のＡＣ成分を発現するため
に、決定された心拍数に応答するバンドパスフィルタと
を有することにより解決される。
第１のセンサ装置と、第１の生理的信号を収集するため
に使用された収集技術とは異なった独立した収集技術を
使用して、第２の生理的信号を収集するための第２のセ
ンサ装置と、第２の生理的信号から心拍数を決定するた
めに第２の生理的信号に応答するプロセッサと、第１の
生理的信号を制御可能にバンドパスフィルタリングし、
第１の生理的信号内のアーチファクト信号レベルが低減
された当該第１の生理的信号のＡＣ成分を発現するため
に、決定された心拍数に応答するバンドパスフィルタと
を有することにより解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の原理によると、第２の生
理的信号から独立して収集される第１の生理的信号から
決定される心拍数は、第２の生理的信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために使用される。心電図
（ＥＣＧ）とパルス酸素飽和度（ＳｐＯ２）信号の両方
を独立して収集するためのセンサを有するシステムで
は、ＥＣＧ信号から決定された心拍数は、赤色光信号と
赤外光ＳｐＯ２信号を制御可能にバンドパスフィルタリ
ングするために使用される。
理的信号から独立して収集される第１の生理的信号から
決定される心拍数は、第２の生理的信号を制御可能にバ
ンドパスフィルタリングするために使用される。心電図
（ＥＣＧ）とパルス酸素飽和度（ＳｐＯ２）信号の両方
を独立して収集するためのセンサを有するシステムで
は、ＥＣＧ信号から決定された心拍数は、赤色光信号と
赤外光ＳｐＯ２信号を制御可能にバンドパスフィルタリ
ングするために使用される。
【００１２】本発明の結果として、血液酸化と脈拍を一
層正確に測定することがオキシメータによって達成さ
れ、誤測定に起因する誤アラームの回数を著しく低減す
ることができる。
層正確に測定することがオキシメータによって達成さ
れ、誤測定に起因する誤アラームの回数を著しく低減す
ることができる。
【００１３】特に有利な実施例では、ＥＣＧ信号から導
出された心拍数は、心拍動の主頻度を決定するために使
用される。心拍動の主頻度の決定後、主心拍動頻度にセ
ンタリングされた中心周波数を有するバンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）は、そのフィルタ特性の１つ以上が、決定
された心拍動頻度の値によって制御されて、赤色光及び
赤外光ＳｐＯ２信号をフィルタリングするようにされ
る。この方法により、赤色光信号と赤外光信号のＡＣ値
の決定を極めて改善することができる。本発明の別の観
点によると、赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号は、固定時
間間隔に亘って、これらの信号の平均として、又は、ロ
ーパスフィルタリングによって決定される。赤色光及び
赤外光信号のＡＣ及びＤＣ成分が一旦決定されると、公
知のように、比（ＡＣｒｅｄ／ＤＣｒｅｄ）／（ＡＣ
ｉｒ／ＤＣｉｒ）が血液酸素飽和度を決定するために使
用される。ＡＣ及びＤＣ成分の決定を改善することによ
って、この比の精度が改善され、従って、血液酸素飽和
度の測定精度が改善される（特に、振幅の小さなＳｐＯ
２信号及び高レベルアーチファクトがある場合）。
出された心拍数は、心拍動の主頻度を決定するために使
用される。心拍動の主頻度の決定後、主心拍動頻度にセ
ンタリングされた中心周波数を有するバンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）は、そのフィルタ特性の１つ以上が、決定
された心拍動頻度の値によって制御されて、赤色光及び
赤外光ＳｐＯ２信号をフィルタリングするようにされ
る。この方法により、赤色光信号と赤外光信号のＡＣ値
の決定を極めて改善することができる。本発明の別の観
点によると、赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号は、固定時
間間隔に亘って、これらの信号の平均として、又は、ロ
ーパスフィルタリングによって決定される。赤色光及び
赤外光信号のＡＣ及びＤＣ成分が一旦決定されると、公
知のように、比（ＡＣｒｅｄ／ＤＣｒｅｄ）／（ＡＣ
ｉｒ／ＤＣｉｒ）が血液酸素飽和度を決定するために使
用される。ＡＣ及びＤＣ成分の決定を改善することによ
って、この比の精度が改善され、従って、血液酸素飽和
度の測定精度が改善される（特に、振幅の小さなＳｐＯ
２信号及び高レベルアーチファクトがある場合）。
【００１４】
【実施例】図を参照すると、生理的モニタ２は、心電図
（ＥＣＧ）信号５を収集するための第１のセンサ装置４
と、赤色光及び赤外光酸素飽和度（ＡｐＯ２）電気信号
７ａ及び７ｂを収集するための第２のセンサ装置６を有
しているように図示されている。センサ装置４は、当業
者には公知のように、患者の胸部に取り付けられた１つ
以上のＥＣＧ電極と、２つのＬＥＤとフォトダイオード
検出器を含んでいて、同様に当業者には公知のように、
患者の血液の良好な灌流部、例えば、指又は耳に取り付
けられたセンサ装置６を有している。既述のように、収
集された赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号は、患者の血液
酸化と脈拍を指示する測定を行うように処理することが
できる。公知のように、血液酸化を決定するための、そ
の種の処理は、赤色光信号のＡＣとＤＣ成分の比と赤外
光信号のＡＣとＤＣ成分の比との比に基づいており、即
ち：（ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ）であ
る。その結果得られる値は、実験的に決定された基準テ
ーブルに供給されて、血液酸化の収集された測定値の最
終的な決定値が提供される。
（ＥＣＧ）信号５を収集するための第１のセンサ装置４
と、赤色光及び赤外光酸素飽和度（ＡｐＯ２）電気信号
７ａ及び７ｂを収集するための第２のセンサ装置６を有
しているように図示されている。センサ装置４は、当業
者には公知のように、患者の胸部に取り付けられた１つ
以上のＥＣＧ電極と、２つのＬＥＤとフォトダイオード
検出器を含んでいて、同様に当業者には公知のように、
患者の血液の良好な灌流部、例えば、指又は耳に取り付
けられたセンサ装置６を有している。既述のように、収
集された赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号は、患者の血液
酸化と脈拍を指示する測定を行うように処理することが
できる。公知のように、血液酸化を決定するための、そ
の種の処理は、赤色光信号のＡＣとＤＣ成分の比と赤外
光信号のＡＣとＤＣ成分の比との比に基づいており、即
ち：（ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ）であ
る。その結果得られる値は、実験的に決定された基準テ
ーブルに供給されて、血液酸化の収集された測定値の最
終的な決定値が提供される。
【００１５】脈拍は、ＡＣ成分をゼロ交差検出器に供給
して、１分以下の時間、カウント値を蓄積することによ
って決定することができる。プロセッサ８は、収集され
た赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号のＡＣ及びＤＣ成分に
応答するように示されている。それから、上述の式を使
用するプロセッサ８は、患者の血液酸化と脈拍を示す測
定値を出力して、該測定値をそれぞれ出力側１０及び１
２に供給し、ディスプレイ又は他のインターフェース
（特に図示してない）に用いて、モニタ２のユーザに指
示するようにされる。
して、１分以下の時間、カウント値を蓄積することによ
って決定することができる。プロセッサ８は、収集され
た赤色光及び赤外光ＳｐＯ２信号のＡＣ及びＤＣ成分に
応答するように示されている。それから、上述の式を使
用するプロセッサ８は、患者の血液酸化と脈拍を示す測
定値を出力して、該測定値をそれぞれ出力側１０及び１
２に供給し、ディスプレイ又は他のインターフェース
（特に図示してない）に用いて、モニタ２のユーザに指
示するようにされる。
【００１６】上述のように、収集されたＳｐＯ２信号の
ＡＣ成分は、容易にアーチファクト信号で汚染され、こ
のアーチファクト信号によって、収集されたＳｐＯ２信
号の処理を妨害し、容易に、不正確な測定値が決定され
ることになってしまい、モニタ２によって誤アラームが
発生されてしまうことすらある。
ＡＣ成分は、容易にアーチファクト信号で汚染され、こ
のアーチファクト信号によって、収集されたＳｐＯ２信
号の処理を妨害し、容易に、不正確な測定値が決定され
ることになってしまい、モニタ２によって誤アラームが
発生されてしまうことすらある。
【００１７】又、上述のように、収集されたＳｐＯ２信
号内の大部分の所望の情報は、患者内の脈動する血液を
示す成分の基本周波数の個所に位置しているので、別の
処理のために拍動性の成分の基本周波数しか選択しない
ように、収集されたＳｐＯ２信号をバンドパスフィルタ
リングすることによって、収集されたＳｐＯ２信号を汚
染するアーチファクトのレベルを極めて低減することが
できる。しかし、前述の米国特許公開第４９５５３７９
号公報では、拍動性の成分の基本周波数は、収集された
ＳｐＯ２信号の処理によって決定されている。前述のよ
うに、この技術は不所望である。
号内の大部分の所望の情報は、患者内の脈動する血液を
示す成分の基本周波数の個所に位置しているので、別の
処理のために拍動性の成分の基本周波数しか選択しない
ように、収集されたＳｐＯ２信号をバンドパスフィルタ
リングすることによって、収集されたＳｐＯ２信号を汚
染するアーチファクトのレベルを極めて低減することが
できる。しかし、前述の米国特許公開第４９５５３７９
号公報では、拍動性の成分の基本周波数は、収集された
ＳｐＯ２信号の処理によって決定されている。前述のよ
うに、この技術は不所望である。
【００１８】従って、本発明の第１の観点に従って、心
拍数は、収集されたＳｐＯ２信号から独立して得られ、
即ち、別個のセンサ装置４によって収集されたＥＣＧ信
号５から独立して得られ、その値は、収集されたＳｐＯ
２信号のそれぞれを制御可能にバンドパスフィルタリン
グするために使用される。
拍数は、収集されたＳｐＯ２信号から独立して得られ、
即ち、別個のセンサ装置４によって収集されたＥＣＧ信
号５から独立して得られ、その値は、収集されたＳｐＯ
２信号のそれぞれを制御可能にバンドパスフィルタリン
グするために使用される。
【００１９】もっと特定すると、当業者には公知の幾つ
かの設計仕様の心拍数計算器１４は、ヘルツ単位で、心
拍動の周波数を計数する：即ち ＨＭＦ＝ＨＲ／６０ その際、ＨＭＦは、ヘルツ単位の心拍動の主要周波数で
あり、ＨＲは、分単位の鼓動回数で示した心拍数であ
る。
かの設計仕様の心拍数計算器１４は、ヘルツ単位で、心
拍動の周波数を計数する：即ち ＨＭＦ＝ＨＲ／６０ その際、ＨＭＦは、ヘルツ単位の心拍動の主要周波数で
あり、ＨＲは、分単位の鼓動回数で示した心拍数であ
る。
【００２０】次に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１６
ａ及び１６ｂのフィルタ特性は、計算されたＨＭＦ値に
よって制御され、赤色光及び赤外光ＳｐＯ２電気信号７
ａ及び７ｂを、プロセッサ８に供給する前に、それぞれ
制御可能にフィルタリングする。
ａ及び１６ｂのフィルタ特性は、計算されたＨＭＦ値に
よって制御され、赤色光及び赤外光ＳｐＯ２電気信号７
ａ及び７ｂを、プロセッサ８に供給する前に、それぞれ
制御可能にフィルタリングする。
【００２１】同一のバンドパスフィルタ特性が、赤色光
及び赤外光信号の両方に対して使用される。ＨＭＦ値、
少なくとも１つのパスバンドフィルタ型に応答して、Ｂ
ＰＦフィルタ１６ｂのそれぞれの中心周波数又は帯域幅
は、心拍数計算器１４によって決定されたような心拍動
信号の周波数での変化に応答して適合するように制御さ
れる。有利な実施例では、フィルタ１６ａ、１６ｂは、
それぞれデジタルフィルタを有しており、デジタルフィ
ルタの係数は、ルックアップテーブル（図示していな
い）の出力側によって制御される。ルックアップテーブ
ルによって出力されるフィルタ係数は、それに対する１
アドレスとしてのＨＭＦ値を用いることによって決定さ
れ、図示の例では、各フィルタの帯域幅は±０．５Ｈｚ
であり、心拍動信号の決定された周波数の変化する値に
センタリングされている。このようにしてフィルタリン
グされた赤色光及び赤外光信号は、それから、プロセッ
サ８に供給される。フィルタ１６ａ及び１６ｂを狭幅な
フィルタ特性にすることによって、赤色光及び赤外光信
号内のアーチファクト信号をかなり低減することがで
き、しかも、パスバンドは、心拍動信号の基本周波数に
センタリングされているので、赤色光及び赤外光信号の
情報内容は、ほんの僅かしか影響を受けない。
及び赤外光信号の両方に対して使用される。ＨＭＦ値、
少なくとも１つのパスバンドフィルタ型に応答して、Ｂ
ＰＦフィルタ１６ｂのそれぞれの中心周波数又は帯域幅
は、心拍数計算器１４によって決定されたような心拍動
信号の周波数での変化に応答して適合するように制御さ
れる。有利な実施例では、フィルタ１６ａ、１６ｂは、
それぞれデジタルフィルタを有しており、デジタルフィ
ルタの係数は、ルックアップテーブル（図示していな
い）の出力側によって制御される。ルックアップテーブ
ルによって出力されるフィルタ係数は、それに対する１
アドレスとしてのＨＭＦ値を用いることによって決定さ
れ、図示の例では、各フィルタの帯域幅は±０．５Ｈｚ
であり、心拍動信号の決定された周波数の変化する値に
センタリングされている。このようにしてフィルタリン
グされた赤色光及び赤外光信号は、それから、プロセッ
サ８に供給される。フィルタ１６ａ及び１６ｂを狭幅な
フィルタ特性にすることによって、赤色光及び赤外光信
号内のアーチファクト信号をかなり低減することがで
き、しかも、パスバンドは、心拍動信号の基本周波数に
センタリングされているので、赤色光及び赤外光信号の
情報内容は、ほんの僅かしか影響を受けない。
【００２２】本発明の別の観点によると、前述のバンド
パスフィルタリングに並行して、赤色光及び赤外光Ｓｐ
Ｏ２電気信号のＤＣ成分は、カットオフ周波数が０．５
Ｈｚよりも小さなローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８ａ及
び１８ｂを使用して決定される。択一選択的に、ＤＣ成
分は、例えば、１０秒以上のような固定時間に亘って、
これらの信号の平均値を計算することによって決定して
もよい。
パスフィルタリングに並行して、赤色光及び赤外光Ｓｐ
Ｏ２電気信号のＤＣ成分は、カットオフ周波数が０．５
Ｈｚよりも小さなローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８ａ及
び１８ｂを使用して決定される。択一選択的に、ＤＣ成
分は、例えば、１０秒以上のような固定時間に亘って、
これらの信号の平均値を計算することによって決定して
もよい。
【００２３】最後に、プロセッサ８は、赤色光及び赤外
光ＳｐＯ２電気信号のＡＣ成分から脈拍を決定し、プロ
セッサに供給された赤色光及び赤外光信号のＡＣ成分と
ＤＣ成分とによって、血液酸化の測定値を決定する。
光ＳｐＯ２電気信号のＡＣ成分から脈拍を決定し、プロ
セッサに供給された赤色光及び赤外光信号のＡＣ成分と
ＤＣ成分とによって、血液酸化の測定値を決定する。
【００２４】従って、図示して説明したものは、生理的
信号内のアーチファクト信号を低減するための新規な方
法及び装置であり、つまり、本発明の課題を全て達成し
て、特有の効果を奏することができる。しかし、本発明
の方法及び装置の多数の変化、変更、変容及び他の使用
及び用途は、有利な実施例が開示されている本発明明細
書及び添付図面を参照した通常の当業者にとって明らか
である。例えば、図示の実施例では、アーチファクトが
ＳｐＯ２生理的信号内で低減され、本発明は、拍動性成
分を有する何らかの生理的信号内のアーチファクトを低
減するために用いることができる。この点に関しては、
本発明は、ＥＣＧ信号を得るようにされたＳｐＯ２モニ
タで例示されているが、このモニタは、実際には、マル
チパラメータモニタを含む。更に、心拍数は、ＥＣＧ信
号を用いない他の手段によって決定してもよく、例え
ば、超音波、加速度計、核磁気共鳴、電気インピーダン
ス、又は、他の信号を代わりに使用してもよい。付加的
に、図示の実施例では、ＰＢＦ１６ａ及び１６ｂの中心
周波数しか制御されていないけれども、フィルタの他の
特性（例えば、帯域幅乃至帯域の形状）を適合的に変更
してもよい。上述の観点では、本発明の範囲は、請求項
記載の範囲内に限定されている。
信号内のアーチファクト信号を低減するための新規な方
法及び装置であり、つまり、本発明の課題を全て達成し
て、特有の効果を奏することができる。しかし、本発明
の方法及び装置の多数の変化、変更、変容及び他の使用
及び用途は、有利な実施例が開示されている本発明明細
書及び添付図面を参照した通常の当業者にとって明らか
である。例えば、図示の実施例では、アーチファクトが
ＳｐＯ２生理的信号内で低減され、本発明は、拍動性成
分を有する何らかの生理的信号内のアーチファクトを低
減するために用いることができる。この点に関しては、
本発明は、ＥＣＧ信号を得るようにされたＳｐＯ２モニ
タで例示されているが、このモニタは、実際には、マル
チパラメータモニタを含む。更に、心拍数は、ＥＣＧ信
号を用いない他の手段によって決定してもよく、例え
ば、超音波、加速度計、核磁気共鳴、電気インピーダン
ス、又は、他の信号を代わりに使用してもよい。付加的
に、図示の実施例では、ＰＢＦ１６ａ及び１６ｂの中心
周波数しか制御されていないけれども、フィルタの他の
特性（例えば、帯域幅乃至帯域の形状）を適合的に変更
してもよい。上述の観点では、本発明の範囲は、請求項
記載の範囲内に限定されている。
【００２５】
【発明の効果】血液酸化と脈拍を一層正確に測定するこ
とが達成され、誤測定に起因する誤アラームの回数を著
しく低減することができる。
とが達成され、誤測定に起因する誤アラームの回数を著
しく低減することができる。
【図１】本発明の原理に従ったパルスオキシメータの作
動形式を示すブロック図
動形式を示すブロック図
２ 生理的モニタ ４，６ センサ装置 ５ 心電図（ＥＣＧ）信号 ７ａ及び７ｂ 赤色光及び赤外光酸素飽和度（ＡｐＯ
２）電気信号 ８ プロセッサ １４ 心拍数計算器 １６ａ及び１６ｂ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １８ａ及び１８ｂ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２）電気信号 ８ プロセッサ １４ 心拍数計算器 １６ａ及び１６ｂ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １８ａ及び１８ｂ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
Claims (18)
- 【請求項１】 生理的信号内のアーチファクト信号のレ
ベルを低減する方法において、第１の生理的信号を収集
するステップと、前記第１の生理的信号を収集するのに
使用した技術とは異なった独立した収集技術を使用して
第２の生理的信号を収集するステップと、前記第２の生
理的信号から心拍数を決定するように前記第２の生理的
信号を処理するステップと、前記第１の生理的信号を制
御可能にバンドパスフィルタリングして、当該信号内の
アーチファクト信号のレベルが低減されたＡＣ成分を発
現するために、前記決定された心拍数を使用するステッ
プとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記第１の生理的信号を収集するステッ
プは、赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号を収集
し、前記第２の生理的信号を収集するステップは、心電
図信号を収集する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 血液酸化の測定を行うために、バンドパ
スフィルタリングされた後、赤色光及び赤外光パルス酸
素飽和度信号を処理することを含む処理ステップを有し
ている請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度
信号を処理するステップは、バンドパスフィルタリング
された後、前記赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号
を処理して、脈拍数を測定する請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号
のＡＣ及びＤＣ成分を処理するステップは、以下の式： （ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ） に従って処理して、前記血液酸化を測定することを有し
ている請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 フィルタリングステップを有しており、
該フィルタリングステップは、前記赤色光及び赤外光パ
ルス酸素飽和度信号を、当該信号のバンドパスフィルタ
リングと並行してローパスフィルタリングして、当該信
号のＤＣ成分を発現させることを有している請求項３記
載の方法。 - 【請求項７】 前記赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度
信号を処理するステップは、前記赤色光及び赤外光パル
ス酸素飽和度信号のＡＣ及びＤＣ成分を以下の式： （ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ） に従って処理して、前記血液酸化を測定することを有し
ている請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記処理ステップは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号をバンドパスフィルタリングされ
た後処理して、脈拍数を測定する請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度
信号を処理するステップは、前記ＤＣ成分を、固定時間
間隔に亘って前記赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信
号の平均値を決定することによって発現する請求項７記
載の方法。 - 【請求項１０】 収集された生理的信号内のアーチファ
クト信号レベルを低減するための装置において、第１の
生理的信号を収集するための第１のセンサ装置と、前記
第１の生理的信号を収集するために使用された収集技術
とは異なった独立した収集技術を使用して、第２の生理
的信号を収集するための第２のセンサ装置と、前記第２
の生理的信号から心拍数を決定するために前記第２の生
理的信号に応答するプロセッサと、前記第１の生理的信
号を制御可能にバンドパスフィルタリングし、前記第１
の生理的信号内のアーチファクト信号レベルが低減され
た当該第１の生理的信号のＡＣ成分を発現するために、
前記決定された心拍数に応答するバンドパスフィルタと
を有することを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 前記第１のセンサ装置は、赤色光及び
赤外光パルス酸素飽和度信号を収集し、前記第２のセン
サ装置は、心電図信号を収集する請求項１０記載の装
置。 - 【請求項１２】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号がバンドパスフィルタリングされ
た後、当該赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号に応
答して、血液酸化を測定する請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号がバンドパスフィルタリングされ
た後、当該赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号に応
答して、脈拍数を測定する請求項１２記載の装置。 - 【請求項１４】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号のＡＣ及びＤＣ成分を以下の式： （ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ） に従って処理して、前記血液酸化を測定する請求項１２
記載の装置。 - 【請求項１５】 更に、前記赤色光及び赤外光パルス酸
素飽和度信号のバンドパスフィルタリングと並行して、
当該赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号をフィルタ
リングして、当該赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信
号のＤＣ成分を発現するためのローパスフィルタを有す
る請求項１２記載の装置。 - 【請求項１６】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号を以下の式： （ＡＣｒ／ＤＣｒ）／（ＡＣｉｒ／ＤＣｉｒ） に従って処理して、前記血液酸化を測定する請求項１２
記載の装置。 - 【請求項１７】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号がバンドパスフィルタリングされ
た後、当該赤色光及び赤外光パルス酸素飽和度信号に応
答して、脈拍を測定する請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 前記プロセッサは、赤色光及び赤外光
パルス酸素飽和度信号の、固定時間間隔に亘っての平均
値を決定することによって、前記ＤＣ成分を発現する請
求項１６記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/951,879 US5971930A (en) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | Method and apparatus for removing artifact from physiological signals |
| US08/951879 | 1997-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11192217A true JPH11192217A (ja) | 1999-07-21 |
| JP4338242B2 JP4338242B2 (ja) | 2009-10-07 |
Family
ID=25492269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29530898A Expired - Fee Related JP4338242B2 (ja) | 1997-10-17 | 1998-10-16 | 生理的信号内のアーチファクト信号のレベルを低減する装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5971930A (ja) |
| EP (1) | EP0913121B1 (ja) |
| JP (1) | JP4338242B2 (ja) |
| AT (1) | ATE292413T1 (ja) |
| CA (1) | CA2250331A1 (ja) |
| DE (1) | DE69829621T2 (ja) |
Cited By (3)
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| JP2005538784A (ja) * | 2002-09-20 | 2005-12-22 | カーディオセーフ・インターナショナル・アクチェンゲゼルシャフト | 人の健康状態を監視するための構成 |
| EP3202314A1 (en) | 2016-02-02 | 2017-08-09 | Fujitsu Limited | Sensor information processing apparatus |
Families Citing this family (143)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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