(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液構成物による光吸収に対応する検出器信号を生成するためのセンサと、動脈パルスに対応する検出された信号のパルスが、酸素飽和度を計算するために使用できる適格パルスであるか否かを決定するための制御手段と、適格パルスがタイムアウト期間中に全く検出されないときに警報を生成するための警報生成手段とを有するパルス酸素計において、
前記タイムアウト期間の間に、前記検出された信号を分析することによって、又は分離信号動きセンサで動きを検出することによって、動きアーチファクトがあるか否かを決定するための動きアーチファクト手段と、
前記動きアーチファクト手段に応答し、前記タイムアウト期間を修正することによって、前記警報の生成のタイミングを修正するための修正手段と、を含むことを改良とするパルス酸素計。
【請求項２】
請求項１記載のパルス酸素計であって、
前記修正手段が、ソフトウエア・プログラムを含み、
前記ソフトウエア・プログラムが、
適格パルスを検出し、分析するための適格信号状態と、
非適格パルスがノイズによるものか又は動きアーチファクトによるものかを決定し、適格パルスを探し出すための試験状態と、
適格パルスが第１の時間の間に全く検出されないときに前記適格信号状態から前記試験状態へと遷移させるための手段と、
所定の数の適格信号が前記試験状態で検出されると、前記試験状態から前記適格信号状態へと遷移させる手段とを有する、
ところのパルス酸素計。
【請求項３】
請求項２記載のパルス酸素計であって、
前記試験状態が、
動きアーチファクトが検出され、前記タイムアウト期間が延長される、ところの動きアーチファクト状態と、
動きアーチファクトが全く検出されず、前記タイムアウト期間が延長されない、ところのノイズ状態とを含む、
ところのパルス酸素計。
【請求項４】
請求項２記載のパルス酸素計であって、
前記試験状態が最大の試験期間を超える場合に、前記警報を活動させるための手段をさらに含む、
ところのパルス酸素計。
【請求項５】
請求項１記載のパルス酸素計であって、
前記動きアーチファクト手段が、
前記検出された信号でパルス波形を検出するための手段と、
前記パルス波形の導関数を決定するための手段と、
前記導関数の負のピークに対する前記導関数の正のピークの割合を決定するための手段と、
前記割合とスレッショルド値とを比較するための手段と、
前記割合が前記スレッショルドよりも小さいときに、動きアーチファクトを指示するための手段とから成る、
ところのパルス酸素計。
【請求項６】
請求項５記載のパルス酸素計であって、
前記スレッショルドが、１と1.4との間にある、
ところのパルス酸素計。
【請求項７】
請求項１記載のパルス酸素計であって、
当該パルス酸素計が、赤外（IR）信号及び赤色信号を生成し、前記動きアーチファクト手段が、
IRパルスと、同時発生する赤色パルスとを相関させるための手段と、
前記パルスが適格されず、前記IR及び赤色パルスが相関するときに、動きアーチファクトを指示するための手段とから成る、
ところのパルス酸素計。
【請求項８】
パルス酸素計信号で動きアーチファクトを検出するための装置であって、
前記パルス酸素計信号でパルス波形を検出するための手段と、
前記パルス波形の導関数を決定するための手段と、
前記導関数の負のピークに対する前記導関数の正のピークの割合を決定するための手段と、
前記割合とスレッショルド値とを比較するための手段と、
前記割合が前記スレッショルドよりも小さいときに、動きアーチファクトを指示するための手段とから成る、装置。
【請求項９】
血液の構成物による光吸収に対応する検出器信号を生成するためのセンサと、動脈パルスに対応する検出された信号のパルスが、酸素飽和度を計算するために使用できる適格パルスであるか否かを決定するための制御手段と、適格パルスがタイムアウト期間中に全く検出されないときに、警報を生成するための警報生成手段とを有するパルス酸素計における、改良した方法が、前記タイムアウト期間の間に、前記検出された信号を分析することによって、又は分離信号動きセンサで動きを検出することによって、動きアーチファクトがあるか否かを決定する工程と、
前記タイムアウト期間を修正することによって、前記警報の生成のタイミングを修正する工程とから成る、方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、
前記修正するための工程が、
適格パルスを検出し、分析するための制限状態と、
非適格パルスがノイズによるものか又は動きアーチファクトによるものかを決定し、適格パルスを探し出すための試験状態とを含み、前記動きアーチファクト手段が、前記試験状態の間、活動され、
さらに、
適格パルスが第１の時間の間に全く検出されないときに前記適格信号状態から前記試験状態へと遷移させる工程と、
所定の数の適格信号が前記試験状態で検出されると、前記試験状態から前記適格信号状態へと遷移させる工程とから成る、
ところの方法。
【請求項１１】
請求項10記載の方法であって、
当該方法が、ソフトウエア・プログラムによって行われる、
ところの方法。
【請求項１２】
請求項10記載の方法であって、
前記試験状態が、
動きアーチファクトが検出され、前記タイムアウト期間が延長される、ところの動きアーチファクト状態と、
動きアーチファクトが全く検出されず、前記タイムアウト期間が延長されない、ところのノイズ状態とを含む、
ところの方法。
【請求項１３】
請求項10記載の方法であって、
前記試験状態が最大の試験期間を超える場合に、前記警報を活動させる工程からさらに成る、方法。
【請求項１４】
請求項９記載の方法であって、
前記決定するための工程が、
前記検出した信号でパルス波形を検出する工程と、
前記パルス波形の導関数を決定する工程と、
前記導関数の負のピークに対する前記導関数の正のピークの割合を決定する工程と、
前記割合とスレッショルド値とを比較する工程と、
前記割合が前記スレッショルドよりも小さいときに、動きアーチファクトを指示する工程とから成る、方法。
【請求項１５】
請求項14記載の方法であって、
前記スレッショルドが、１と1.4との間である、
ところの方法。
【請求項１６】
請求項９記載の方法であって、
前記パルス酸素計が赤外（IR）信号及び赤色信号を生成し、前記決定する工程が、
IRパルスと、同時発生の赤色パルスとを相関する工程と、
前記パルスが適格されず、前記IR及び赤色パルスが相関されると、動きアーチファクトを指示する工程とから成る、
ところの方法。
【請求項１７】
パルス酸素計信号で動きアーチファクトを検出するための方法であって、
前記パルス酸素計信号でパルス波形を決定する工程と、
前記パルス波形の導関数を決定する工程と、
前記導関数の負のピークに対する前記導関数の正のピークの割合を決定する工程と、
前記割合とスレッショルド値とを比較する工程と、
前記割合が前記スレッショルドよりも小さいときに、動きアーチファクトを指示する工程とから成る、方法。
【請求項１８】
請求項１記載のパルス酸素計であって、
数値的パルス率を指示するための表示と、
前記動きアーチファクト手段に応答し、動きアーチファクトがあるときに、横線表示と前記数値的パルス率を交互に表示するための手段とからさらに成る、パルス酸素計。
【請求項１９】
血液の構成物による光吸収に対応する検出器信号を生成するためのセンサと、動脈パルスに対応する検出された信号のパルスが、酸素飽和度を計算するために使用できる適格パルスであるか否かを決定するための制御手段と、適格パルスがタイムアウト期間に全く検出されないと、警報を生成するための警報生成手段とを有するパルス酸素計において、その改良物が、動きアーチファクトが前記タイムアウト期間の間にあるか否かを決定するための動きアーチファクト手段と、
数値的パルス率を指示するための表示と、
前記動きアーチファクト手段に応答し、動きアーチファクトがあるときに、横線表示と前記数値的パルス率を交互に表示するための手段とから成る、ところのパルス酸素計。
【発明の詳細な説明】
背景
本発明は、血液の酸化を検出するためのパルス酸素計（pulse oximeter）に関し、特に、検出した血液の酸化の信号に影響を及ぼし得る動きアーチファクト（motion artifact）の検出に関する。
パルス酸素計は、典型的に、動脈の血液中のヘモクロビンの飽和血液酸素に限らず、体内の個々の血液の脈動の体積や患者の各々心拍に対応する血液の脈動の速度を含む様々な血液流の特性を計測し表示する。酸素計は、血液を満たしている指、耳、鼻中隔又は頭皮のような人間又は動物の細胞を通じて光を通過させ、細胞での光の吸収を光電的に感知する。次に、吸収した光の量が、計測される血液の構成物の量の計算に使用される。
細胞を通過した光は、血液に存在する血液の構成物の量のそれぞれの量で血液により吸収される１以上の波長のものに選択される。細胞を通過した送達光の量は、細胞中の血液の構成物の変化量及び関係する光吸収に従って変化する。
例えば、ネルコー（Nellcor）のＮ−100型酸素計は、マイクロプロセッサ制御式装置であって、２個の発光ダイオード（LED）からの光を使用してヘモクロビンの飽和酸素を計測する。２個のLEDのうちの一方は、赤色光の範囲の約660ナノメーターの離散的周波数を有し、他方は、赤外線の範囲の約900−920ナノメーターの離散的周波数を有する。このＮ−100型酸素計のマイクロプロセッサは、４状態クロックを使用して、２個のLEDに二極の駆動電流を与え、正の電流パルスが、赤外線LEDを駆動し、負の電流パルスが、赤色LEDを駆動し、２個のLEDを交互に照らして、入射光が、例えば指の断片を通過し、検出又は送達した光が単一の光検出器によって検出される。このクロックは、他の光源と容易に区別されるような高ストローブ率（high strobing rate）を使用する。光検出器の電流は、連続して送達される赤色光及び赤外光に対応して変化し、２チャンネル（一方のチャンネルは、赤色光の波長を処理するためのものであり、他方のチャンネルは、赤外光の波長を処理するためのものである）の同期検出器により、電圧信号に変換され、増幅され、分離される。分離された信号は、フィルタリング（filtering）され、ストローブ周波数、電気的ノイズ及び周囲ノイズが除去され、次に、アナログ・デジタル・コンバータによりデジタル化される。
検出されたデジタル光学信号は、Ｎ−100型酸素計のマイクロプロセッサにより処理され、脈流パルスに対応する光学的パルスを分析し識別し、又、パルス周期性、パルス形状及び決定された飽和酸素に関する履歴を作る。Ｎ−100型酸素計のマイクロプロセッサは、パルスの履歴に対して検出したパルスを比較することにより、動脈の脈拍（pulse）に対応するように、検出したパルスを受け入れるか否かを決定する。受け入れられるためには、検出したパルスが、例えば、所望の確実性の度合いに従って検出した光学的パルスの赤外光に対する赤色光の割合やパルスが予測され発生するときのパルスの予測される大きさといった所定の基準に合致しなければならない。処理のために受け入れられた識別された個々の光学的パルスが使用され、赤外の波長によって見られるような最大及び最小のパルスレベルに対して比較された赤色の波長によって見られるような最大及び最小のパルスレベルの割合から飽和酸素を計算する。
光学的信号は、ノイズ及び動きアーチファクトの両方により劣化される。ノイズ源の１つは、光検出器へ到達する周囲ノイズである。他のノイズ源は、他の電気機器からの電磁気的な接続（coupling）であり得る。患者の動きもまた、その信号に影響を及ぼす。例えば、移動するとき、検出器と表皮との間又はエミッタ−（emitter）と表皮との間の接続は、例えば、検出器が一時的に表皮から遠ざかって移動することにより、影響される。また、血液が流体であることから、周囲の細胞と同一の速さで移動し得ず、これにより、酸素計のプローブを取り付けた箇所において、体積が、一瞬の間、変化する。
このような動きは、医者がそれと知らずに、医者の必要とする信号を劣化させる。これは、特に、患者を遠隔的にモニターしているときや、この動きが小さすぎて観察できないとき、又、医者がセンサの配置場所を見ずに計測機器や患者の他の部分を見ているとき、及び胎児の隠れた動きがあるときに起こる。
米国特許第5025791号で説明される酸素計システムでは、動きを検出するために、加速計が使用されている。動きが検出されると、この動きに影響された表示度数が、誤差を含んで指示されるか又は除外される。ネルコー（Nellcor）社に譲渡された米国特許第4802486号のような他のシステムでは、EKG信号がモニターされ、酸素計の表示度数に対して相関されて、酸素計の表示度数のノイズ及び動きアーチファクトのパルスの影響を同期する。これは、動き信号に対する酸素計のロックオンの機会を低減する。ネルコー（Nellcor）社に譲渡された米国特許第5078136号のようなその他のシステムは、ノイズ及び動きアーチファクトの影響を制限するように処理する信号を使用する。米国特許第5078136号は、例えば、技術又は選択的周波数のフィルタリングの変化率や線形インターポレーションを使用し、酸素計の信号を分析する。
多くのパルス酸素計は、10秒といったある期間に信号が全く検出されない場合に起動する可聴警報器を有する。これは、非常に望ましいものであり、患者がその脈拍を失ってしまったときを検知することができる。しかし、ノイズ又は動きアーチファクトが、パルス信号に誤差をもたらし、10秒間で、十分な適格パルス（qualified pulse）を検出することを妨げると、誤った警報が頻繁に生成され、非常に苛立たせるものであるばかりか、真の警報の確実性をも低減する。
発生の概要
本発明は、動きが検出されると警報条件を修正するパルス酸素計を提供する。基本的に、適格パルスの不足が、動きアーチファクトの結果であるように決定されると、警報の生成が後回しにされる。さらに、デイスプレーは、動きがあることと、動きの存在に起因する最終の表示度数が疑わしいこととを表示する。
好適実施例では、酸素計は、３個の異なった状態で動作する。第１に、平常状態で、適格パルスが存在し続行され、血液の酸素及び脈拍の表示度数が生成される。第２に、ノイズ状態で、警報のタイムアウト期間が、動きアーチファクトに起因しない十分な適格パルスがないときに開始する。第３に、十分な適格パルスの不足が動きアーチファクトに起因して決定されると、動き状態に入る。これは、警報期間を延長する。
好適実施例では、適格パルスが10秒間全く検出されない
と、酸素計は、試験状態（probationary state）に入る。6.3秒タイマーが、この試験状態を入力する上で設定される。6.3秒は、20打／分で２回の心拍の回数を許し、さらにプラス５％の調整時間（cushion）を有する。酸素計がこの期間中にノイズ状態であることが決定されると、警報が6.3秒後に鳴り出す。特に、動きが存在し、酸素計が動き状態に入ることになる（動きアーチファクトがパルスを発生させるように検出される）と、警報生成が、最大50秒まで延長される。酸素計は、動き状態を出て、動きアーチファクトに起因するパルスの検出を停止してノイズ状態へと入り、ここで、6.3秒タイマーが再設定され再開する。
最後に、ある数の清浄な適格パルスが検出されると、動き状態を出て、平常状態へと戻る。これは、好適に、戻り基準が初期のロックオン基準と異なるが、パルス周期をロックオンし、パルスの表示度数を確率するために酸素計の開始で検出されるのに必要なパルスと同数である。よって、試験状態の出口は、清浄なパルス信号が存在することを確実にすることを困難にしている。
本発明はまた、パルス酸素計検出器信号自体からの動きアーチファクトがある場合を決定するための方法及び装置を提供する。パルスが検出されると、その導関数が計算される。本発明の発明者は、心拍からの血液流による真のパルスが確かな特性を有することを観察してきた。この特性は、導関数信号の負のピークに対する導関数信号の正のピークの割合が典型的に１から1.4よりも大きいことである。言い換えると、動きアーチファクトが、本発明の発明者によって観察され、導関数信号の負のピークに対する正のピークの値の割合が近似的に1:1であることが得られた。従って、１−1.4の範囲のスレッショルド（threshold）が選択され、ここで、考えられる実際のパルスであるスレッショルドよりも大きく、動きアーチファクトパルスであるスレッショルドよりも小さい割合の値で、スレッショルドが選択される。
本発明は、延長期間に動きがあると警報を生成するが、動きに起因する誤警報を制限するという利点を提供する。
本発明はまた、付加的なセンサ又は機器を要せず、存在するパルス酸素計信号を分析することにより、動きの指示を与えるという利点を提供する。
本発明の特徴及び利点をさらに理解するために、添付図面と共に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のパルス酸素計の斜視図である。
図２は、図１のパルス酸素計の電子回路のブロック図である。
図３は、本発明の試験期間を図示するタイミング図である。
図４は、本発明の平常、動き及びノズル状態を図示する状態図である。
図５は、本発明の動作を図示するフローチャートである。
図６は、典型的な血液パルス信号及びその導関数のダイアグラムである。
図７は、図５の動き検出テストを図示するサブルーチンである。
好適実施例の詳細な説明
ハウジング
図１を参照すると、本発明の器械ハウジング26が図示されている。外部に、ハウジングは、数字デイスプレー１、回路選択ボタンアレイ２−５、警報状態ライト６−９、光学的に連結された調節ノブ10、同期状態ライト11、LEDデジタルビューメーター（digital viewmeter）12、及び電力スイッチ13を含む。スピーカー15が、器械ハウジング下方部に配置されている。
ハウジング26のコネクタ（図示せず）からは、ワイヤー27が伸張している。ワイヤー27は、検出器のプローブ29へと伸張している。検出器29は、患者28の指14上に配置されている。この指14に配置した検出器29を使用して、本発明における表示度数の全部がなされ得る。
酸素計のハウジングはまた、動き指示器30を含む。照明されていると、この指示器は、動きが検出されていることを示す。また、デジタルデイスプレー１は、動きの検出に起因する疑わしさの信頼度を指示するために、交互するダッシュ（dash）とともに明滅するパルス表示度数を与える。
酸素計回路
本発明の理解のために、最初に、ネルコー（Nellcor）のＮ−200型パルス酸素計の電子回路について説明する。これは、本発明に使用し得るパルス酸素計の１つの例にすぎない。
図２を参照すると、センサ回路100が、正極から陰極へと、並列に接続された赤色LED110及び赤外LED120を有し、LED駆動電流が、一方のLEDと他方のLEDとを交互に照らす。回路100はまた、光検出器130、好適に光ダイオードを含む、この光検出器130が、例えば指140といった患者の細胞を通じて送達された光のレベルを、赤色及び赤外光のプレチスモグラフで検出した光学的信号波長を含んだ単一のアナログ光学的信号として、検出する。
患者モジュール200が、光検出器130のアナログ検出光学的信号を前もって増幅するためのプリアンプ210を含む。変形的に、プリアンプは、酸素計内にあってもよい。プリアンプ210は、システムのダイナミックレンジを拡大して光ダイオード130の光電流を使用可能な電圧信号へと変換するために正電圧によって偏向される電流−電圧コンバーターのような形状の作動増幅器であってもよい。患者モジュール200はまた、LED駆動電圧をLED110及び120へと通じさせるためのリード線を含む。
飽和アナログ前端回路300が、患者モジュール200からアナログ光学的信号を受け、検出した信号をフィルタリングし、処理して、検出した赤色及び赤外の光学的パルスに対応する赤色及び赤外のアナログ電圧信号に分離する。電圧信号は、ローパスフィルター（low pass filter）310を通過して不必要な高周波数成分を除去し、コンデンサー325を通じて結合したACを通過してDC成分を除去し、ハイパスフィルター（high pass filter）320を通過していずれの不必要な低周波数をも除去し、バッファー320を通過し、プログラム可能な利得ステージ（gain stage）330を通過して同期検出器340へと送られる信号レベルを増幅し、最適化する。
同期検出器340は、いずれの共通するモード信号をも除去し、時分割多重化した光学的信号を２個のチャンネルに分け、これら２個のチャンネルの一方は、赤色電圧信号であり、他方は、赤外電圧信号である。次に、各々の信号は、２個の２極20ヘルツ・ローパスフィルター350及び360を有し連続するそれぞれのフィルター及びオフセット増幅器370及び380を通過する。そして、フィルタリングされた電圧信号は、赤色及び赤外の検出された光学的信号に対応する信号情報を有している。
アナログ・デジタル・コンバータ（ADC）1000が、Ｎ−200型酸素計により必要とされるアナログからデジタルへの変換をする。患者モジュール200からの、上述の２個の電圧信号、赤色の検出された光学的信号及び赤外の検出された光学的信号がADC1000へ入力される。これら信号は、一般的に、拡大された範囲の12ビットのアナログ−デジタルの16ビットの分解能を与える在来技術により多重化され、デジタル化される。入力信号は、マルチプレクサ1010及びバッファー増幅器1020を通過する。コンバータ・ステージは、オフセット増幅器1030、プログラム可能の利得回路1040、サンプル／ホールド（sample and hold）回路1050、コンパレータ1060、及び12ビットのデジタル・アナログ・コンバータ1080を含み、利得回路1040は、除去されるべき信号の部分を許容し、より高い分解能のために増幅されるべき残りの部分を許容する。バッファーされた信号は、オフセット増幅器1030を通過してDCバイアスを信号に付加し、ここで、信号の一部分が除去され、そのバランスが、プログラム可能な利得回路1040を通過して増幅され、解像度が向上される。次に、増幅された信号は、サンプル／ホールド回路1050を通過し、その出力が、コンパレータ1060の一方の入力部に供給される。コンパレータ1060の他方の入力部は、デジタル・アナログ・コンバータ（DAC）の出力部に接続され、これらコンパレータ1060への入力が同一であると、サンプル／ホールド回路でのアナログ電圧が、DACコンバータ1080で対応するデジタルワード（Digital word）を与えられ、次いで、サンプル及びその次のサンプルのデジタル化されるデータがサンプル／ホールド回路1050へと送られてデジタル化されると、適当な記憶デバイスに保存される。
DAC1080はまた、アナログ・マルチプレクサ610を使用して、マイクロプロセッサ2040の制御に基づいて、センサのLED駆動電圧を生成し、ここで、アナログ・マルチプレクサ610は、入ってくるアナログ信号を、赤色及び赤外LEDをそれぞれ駆動し、サンプル／ホールド回路620及び630をそれぞれ有し、LED110及び120を駆動するための正及び負の２極電流信号にそれぞれのアナログ電圧信号を変換するためのLED駆動回路640を有する２個のチャンネルの一方へと分離する。
デジタル信号プロセッサ（DSP）2000が、信号の入出力及び中間処理を含む信号処理動作の全ての態様を制御する。装置は、16ビットのマイクロプロセッサ2040と、データバス10、ランダムアクセスメモリ（RAM）2020、リードオンリーメモリ（ROM）2030、在来のLED表示デバイス2020（詳細な説明はしない）、及び必要なクロック同期信号を与えるためのシステムタイミング回路2050を含むマイクロプロセッサ2040に関連する支援回路とを含む。
割込みプログラムが、入ってくる光学的信号データの収集及びデジタル化を制御する。特別な事象が起こると、様々なソフトウエアのフラッグ（flag）が現れ、それが、主ループの処理ルーチンから呼び出される様々なルーチンへと動作を移送する。
試験（probationary）期間
図３は、第１の期間で通常検出される血流の脈拍のパルス酸素計検出器の信号32を示す。時間36において、これ以上のいかなるク適格パルスも検出されなくなる。これは、ノイズ、動きアーチファクト又は血脈の欠如によるものである。酸素計は、最後の適格パルス以後、10秒間、適格パルスを探し続ける。もし、この時間内に適格パルスが発見されなければ、試験期間ステージ40に入る。この試験期間ステージの第１の部分は、6.3秒タイマーが、期間42を設定する。
状態ダイアグラム
図４も参照すると、試験状態40が、動き状態42及びノイズ状態44を含むように図４の状態ダイアグラムに指示されている。6.3秒タイマーが設定されるとき、これが初期的なノイズ状態44である。このノズル状態は、好適に、肯定的な基準（affirmative criteria）を有するが、単に、動きの欠如又は適格信号でもある。肯定的な基準の例は、パルスの赤色チャンネルと赤外チャンネルとの間の相関の不足である。好適実施例では、少なくとも２個のパルス（ノイズ又はその他）が、6.3秒の期間でノイズとして検出されなければならない。もし、パルスが、3.1秒の間に全く検出されなければ、その後に続く3.1秒の期間が、パルスであるかの如く推定され、それに従って分析される。
もし、動きが検出されると、動き状態42に入り、6.3秒タイマーが終了する。これは、50秒という最大の試験期間の間続けられる。もし、動きが、50秒後に検出されるように続くと、警報が、図４の警報状態46で生成される。
試験期間動作のフローチャート
図５は、図４の状態を与えるために使用されるソフトウエアを示すフローチャートである。このソフトウエアは、図２のRAM2020に備えられ得る。スタート後、始動ルーチン（工程Ａ）に入り、ここで、パルスが制限され、良好なパルス信号が、４個の連続的な適格パルスに指示される。この制限（qualification）は、周知技術によってなされる。一旦この始動ルーチンが完了すると、ソフトウエアは、平常制限状態（工程Ｂ）へと入る。
各々のパルスが検出されるた後、10秒タイマーが開始される（工程Ｃ）。最後の適格パルスが検出されてから10秒が経過すると、システムは、試験状態に入り、50秒タイマーが設定される（工程Ｄ）。6.3秒タイマーもまた設定される（工程Ｅ）。次に、信号は、IR（赤外）パルスの検出のためにモニターされる（工程Ｆ）。IRが赤色信号よりも低いの源になるので、IRチャンネルがモニターされる。もし、適格パルスが6.3秒の間全く検出されないと（工程Ｇ）、警報が鳴る（工程Ｈ）。場合によっては、50秒タイマーも確認され（工程Ｉ）、特定的な6.3秒間以前に切れる。
もし、IRパルスが試験期間内に検出されると、テストが次いでなされて動きが検出される場合にわかる（工程Ｊ）。動きの検出は、図６の動き検出フローチャートにより詳細に示される。動きの検出については、モニター上の動きの表示が示され（工程Ｋ）、6.3秒タイマーが再設定され（工程Ｅ）、システムが、その他のパルスのモニターを続ける。もし、パルスが検出され、そこに動きが全くない場合、テストがなされて、ノイズとして除去すべき場合を決定する（工程Ｌ）。ノイズ状態では、平常制限状態よりも一層ゆっくりとした平均演算が使用され、良好な血流の誤指示が生成されないことを確実にする。もし、ノイズ除去が全くなければ、それは適格パルスであり、そして、適格パルスの計数が増加される（工程Ｍ）。この計数が４個の連続的パルスに等しいと（工程Ｎ）、表示を切った後に試験期間を出る（工程Ｏ）。
動き検出
動きは、酸素計センサに取り付けた加速器又は圧電デバイスのような分離信号動きセンサから検出される。しかし、好適には、動き検出は、光学的検出器信号を分析することにより達成される。
図６は、典型的な適格血液パルスを示す。このパルスは、上昇側46を有し、次に、ピークに達した後に、ゆっくりとした後続側48を有する。この信号の導関数が、パルス酸素計のマイクロプロセッサ2040で計算される。この導関数のプロットも、血液パルスの図６に示される。この導関数は、パルスの部分60に対応する上昇部分50を有する。パルスのピーク後に、信号の導関数が、正のピーク52から負のピーク54へと急激に続き、次に、ゆっくりとゼロへと再び接近する。導関数信号の正のピークの高さＡと、負のピークの高さＢとは、典型的な血液パルスでは、A/Bの割合が、１−1.4よりも大きいことが観測された。言い換えると、動きアーチファクトが、典型的には、1/1の割合を有する。
従って、本発明の酸素計は、パルス信号の導関数を決定した後に、A/Bの割合を計算し、これと、スレッショルドとを比較して、それが血液パルス信号であるか、又は動き信号パルスであるかを指示する。好適に、スレッショルドは、1.0−1.4の範囲にある。好適実施例では、260/256の割合が使用され、ここで、これは1.0196/1に等しい。正確なスレッショルドの選択は、良好なパルスを除去することと動きを除去することとの間でトレードオフされる。1.4の割合が、動きアーチファクトの近似的に95％を除去することが観測されたが、いくらかの良好なパルスをも除去し得る。1.0196の割合は、最も適格されたパルスを残すことのできる保存レベルを与え、動きアーチファクトの除去の良好なレベルを与える。
図７は、パルスが動きによるものである場合を決定するためのソフトウエア・ルーチンのフローチャートである。このルーチンが呼び出されると、パルス信号の導関数が最初に決定される（工程Ｐ）。次に、導関数信号の負のピークに対する正のピークのA/Bの割合が決定される（工程Ｑ）。もし、その割合が1.0196/1以下である場合（工程Ｒ）、信号が動きパルスであることを推定する。もし、それがそれ以上である場合、パルスが動きではなく（適格又はノイズパルスのいずれか）（工程Ｓ）、サブルーチンから戻る。
選択的な第２又は変形的な動きテストが、割合テストの所定の場所又はそれに加えて使用される。動き信号において、赤外及び赤色チャンネルでパルスの相関があることが、本発明の発明者により観測された。言い換えると、ノイズが非相関になり、IRチャンネルと赤色チャンネルとで異なる値を有する。よって、IR及び赤色パルスの相関は、決定され（選択的工程Ｓ）、比較され（選択的工程Ｔ）、もし、それらが相関しない場合、パルスがノイズであることを推定し、サブルーチンへと戻る。もし、赤外及び赤色パルスが相関されれば、これは、パルスが動きによるものであることを指示し、動きフラッグが設定され（工程Ｕ）、サブルーチンから戻る。
変形的に、別々の動きテストが使用され得る。例えば、パルスの飽和値が、産業上周知の割合の割合を使用して決定される。この計算は、パルスの様々な別々の部分でなされる。適格血液パルスでは、その値は、近似的に同一である。もし、それら値が異なれば、動き又はノイズであり得る。次に、相関テストが行われ、ノイズ又は動きである場合を決定する。
本発明が、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定的な形態で実施でき得ることが、当業者には明らかである。例えば、図８の動きテストの単一のもののみが使用されてもよいし、又は、圧電加速器センサの使用が光学的信号分析に置き換えられても、動き信号の有無が決定できる。従って、本発明の好適実施例の開示は、本発明の範囲を制限するものではないことを意図とし、本発明は、以下の請求の範囲に記載されるものとする。
【図３】
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【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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