【手続補正書】
【提出日】平成17年10月28日(2005.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  組織サンプルによる電磁気放射の吸収を示す検出器信号を生成するように作動できるセンサがこの組織サンプルに接続されているかどうかを決定するための方法であって、
検出器信号に対応する複数の距離値を生成する工程、及び
センサが組織サンプルに接続されているかどうかを決定するために、距離値と神経ネットを使用する工程、
を含む方法。
【請求項２】  請求項１の方法であって、
複数の距離値を生成する工程が、
検出器信号上でアナログ信号処理を行う工程、
検出器信号をデジタル信号へ変換する工程、
検出器信号のＡＣ及びＤＣ成分に対応するデジタル信号のＡＣ及びＤＣ成分を生成する工程、及び
デジタル信号のＡＣ及びＤＣ成分を使用して複数の距離値を生成する工程、
を含む。
【請求項３】  請求項２の方法であって、
デジタル信号の自然対数をとる工程、
をさらに含む方法。
【請求項４】  請求項２の方法であって、
デジタル信号をバンドパスフィルターする工程、
をさらに含む方法。
【請求項５】  請求項２の方法であって、
デジタル信号を正規化する工程、
をさらに含む方法。
【請求項６】  請求項２の方法であって、
検出器信号が、
第一の周波数の電磁気放射に対応する第一の部分、及び
第二の周波数の電磁気放射に対応する第二の部分、
を含み、
距離値の選択されたものが、検出器信号の第一の部分に対応するデジタル信号のＡＣ及びＤＣ成分を使用して生成される、
ところの方法。
【請求項７】  請求項１の方法であって、
検出器信号が、
赤外線放射に対応する赤外線の部分、及び
赤色放射に対応する赤色の部分、
を含み、
複数の距離値を生成する工程が、
検出器信号の赤外線の部分に対応する赤外線ＡＣ及びＤＣ成分、及び検出器信号の赤色の部分に対応する赤色ＡＣ及びＤＣ成分を生成する工程、
を含む、
ところの方法。
【請求項８】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、赤外線ＡＣ成分信号の平均振幅を含む、
ところの方法。
【請求項９】  請求項８の方法であって、
平均振幅が、無限インパルス応答フィルターを使用して決定される、
ところの方法。
【請求項１０】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、赤外線ＡＣ成分信号の振幅の可変性を含む、
ところの方法。
【請求項１１】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、検出器信号の赤外線及び赤色の部分の相関の度合いを含む、
ところの方法。
【請求項１２】  請求項１１の方法であって、
検出器信号の赤外線及び赤色の部分の相関の度合いが、検出器信号のデジタル化及びアナログ化された部分を参照して決定される、
ところの方法。
【請求項１３】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、赤外線ＤＣ成分信号の振幅の可変性を含む、
ところの方法。
【請求項１４】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、赤外線ＤＣ成分信号の傾きを含む、
ところの方法。
【請求項１５】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、検出器信号の赤外線の部分に関連したパルス形と相互的なパルス形の距離を含む、
ところの方法。
【請求項１６】  請求項７の方法であって、
複数の距離が、検出器信号のデジタル化及びアナログ化された部分に対応する最大自己相関値を含む、
ところの方法。
【請求項１７】  請求項１の方法であって、
前回記録したセンサデータのデータベースを使用して、センサが組織サンプルに接続されているかどうかを決定するために、神経ネットをトレーニングする工程、
をさらに含む方法。
【請求項１８】  請求項１８の方法であって、
神経ネットが、複数の処理ノードを含み、各処理ノードが、それに関連した少なくとも一つの係数を有し、
神経ネットをトレーニングする工程が、これら係数の各々の値を決定する肯定を含む、
ところの方法。
【請求項１９】  請求項１８の方法であって、
神経ネットをトレーニングする工程が、複数の距離値によって定義される入力空間をマッピングする工程、を含む、
ところの方法。
【請求項２０】  請求項１９の方法であって、
複数の距離値が、入力空間のマッピング中に、明確に抑制される、
ところの方法。
【請求項２１】  組織サンプルによる電磁気放射の吸収を示す検出器信号を生成するように作動できるセンサがこの組織サンプルに接続されているかどうかを決定するためのプログラムインストラクションを格納する少なくとも一つのコンピュータリーダブル媒体であって、
検出器信号に対応する複数の距離値を生成するためのコンピュータリーダブルコード、及び
センサが組織サンプルに接続されているかどうかを決定するために、距離値と神経ネットを使用するためのコンピュータリーダブルコード、
を含む媒体。
【請求項２２】  請求項１の方法であって、
神経ネットワークは、距離値を有するフィルターであり、センサが組織サンプルに接続されているかどうかを決定するために使用され、フィルターは、距離値の間の依存性に基づいたデータ縮小を行うように作動できる、
ところの方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図２は、酸素測定システム１００の演算処理工程の流れ図である。データ取得２０２は、例えば、図１に示すセンサ１０２のような入手可能の様々なセンサを使用して達成され得る。取得データは、適当なサンプルレートでデジタル化され（工程２０４）、デジタル化したＲｅｄ波形及びＩＲ波形の自然対数がとられる（工程２０６）。次に、この結果得られたデータは、０．５Ｈｚのハイパスカットオフ（high pass cutoff）と１０〜２０Ｈｚのローパスロールオフ（law pass roll off）とを有する無限インパルス応答フィルター（ＩＩＲ）でバンドパスフィルターされる（工程２０８）。次に、データは、正規化される（工程２１０）。正規化は、大きいパルス振幅をダウンウェイト（down-weight）し、各パルスがほぼ同一の平均振幅を有するようになる。その結果、大きい動きアーチファクトの量を示すサンプルがダウンウェイトされ、外郭をデエンファサイジング（de-emphasizing）する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
次に、フィルターされ、正規化されたデータは、脈拍数及び酸素飽和度の計算に使用される（工程２１２、２１４）。これらの処理工程により得られた値に対して、両方とも、これらの信頼度を決定し、これらをどのように表示し、これらを表示するかどうかということを決定するために、計算値に関して入手可能の距離を使用する後処理（工程２１６、２１８）が行われる。次に、それぞれの値は、表示される（工程２２０、２２２）。デジタル化され、フィルターされ、さらに正規化されたデータは、複数の距離を使用して酸素測定プローブが患者に正確に取り付けられているかどうかを決定する信号状態サブシステム２２４にも与えられる。信号状態サブシステム２２４の出力は、酸素飽和度及び脈拍数の両方のアルゴリズム（つまり、工程２１６、２１８）のための後処理へ与えられ、これらアルゴリズムにより得られた現在の値を表示するかどうかということ、及びこの値をどのように表示するかということについての適当な決定がなされる。脈拍数及び酸素飽和度アルゴリズムにおける信号状態サブシステム２２４の演算処理工程及びその効果については、図３を参照して、以下で詳しく説明する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図３は、図２の信号状態サブシステム２２４の演算処理工程の流れ図である。デジタル化され、フィルターされ、さらに正規化されたデータは、処理工程３０２で受けられ、この工程３０２では、Ｒｅｄ波形及びＩＲ波形のＡＣ及びＤＣ成分が計算されバッファされる。Ｒｅｄ波形及びＩＲ波形のＡＣ及びＤＣ成分は、距離計算３０４への入力として使用され、個々の距離が、正方向送り（又はフィードフォワード）神経ネット３０６で使用した７個の“フィルターされた”距離に従って計算され、クリップされ、さらに平均化され、酸素測定センサが患者に正確に接続されているかどうかを決定し、その確率を表す値を生成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
状態機械３１０は、脈拍数及び酸素飽和度アルゴリズムのための後処理サブシステム２１６、２１８への５つの信号状態指示のうちの一つを微分し、これにより、これらサブシステムに適当な処置を推薦する。後処理サブシステムにとって可能な処置は、酸素飽和度及び脈拍数を更新すること、現在の酸素飽和度及び脈拍数を保持すること、又は酸素飽和度及び脈拍数の出力を消去することである。特定的な実施例に従うと、酸素測定器は、信号状態出力に基づいた適当な音声又は視覚的指示を表示する。可能な信号状態指示は：
脈拍有り（PULSE PRESENT）：  酸素計測センサが、最も良く患者に接続されており、脈拍を得ていると思われる。
中断（DISCONNECT）：  有効なセンサが酸素測定器に接続されていない。
脈拍喪失（PULSE LOST）：  脈拍が酸素測定器により前回得られてから継続的に喪失しているが、センサは、酸素測定器に接続されており、患者から外れていないと思われる。用語“脈拍喪失（PULSE LOST）”は、酸素計測センサによる脈拍が完全に喪失したか又は脈拍振幅が劇的に小さくなったことを意味する。
センサ・オフ（SENSOR OFF）：  センサが、患者上にないか又は許容できない干渉量をみている。センサは、酸素測定器に接続されている。この状態は、通常、信号状態が、７秒の連続した時間の間、センサ・メイビ・オフ（SENSOR MAYBE OFF）であったときに開始（又はエンター（enter））される。この状態は、脈拍喪失（PULSE LOST）の状態の開始に続けて開始されない。
センサ・メイビ・オフ（SENSOR MAYBE OFF）：  センサ・オフ（SENSOR OFF）の状態を開始する前の７秒の待ち時間。神経ネットが、これ及び引き続くセンサ・オフ（SENSOR OFF）の状態が開始され存在されるときを決定するために使用される。この状態は、脈拍喪失（PULSE LOST）の状態の開始に引き続いて開始されない。
信号状態サブシステムは、酸素飽和度及び脈拍数の計算に二つの形のフィードバックを与える：
１）  信号状態が脈拍有り（PULSE PRESENT）又はセンサ・メイビ・オフ（SENSOR MAYBE OFF）でない間に生じるサンプルが、酸素飽和度又は脈拍数を計算するために使用されない。
２）  適当なサブシステムが、（ａ）センサが酸素測定器に再接続されるとき、又は（ｂ）信号状態がセンサ・オフ（SENSOR OFF）又は脈拍喪失（PULSE LOST）から脈拍有り（SENSOR PRESENT）へ移るときに、再初期化される。
サンプルごとに、信号状態サブシステムは、Ｒｅｄ及びＩＲのアナログ・デジタル変換（ＡＤＣ）され、正規化され、微分フィルターされた値から計算した幾つかの距離を、これら値の有効性を指示するシステム利得及びフラッグに関連して分析することにより、信号状態を決定する。センサ有効フラッグは、センサが酸素測定器に接続されているかどうかを指示する。（利得及びＬＥＤ設定のために修正したデジタル化ＩＲ波形で表されるような）ＩＲ光レベルでの同時変化に伴わないＩＲ割合変調における大きく急激な降下は、脈拍が喪失し、センサが依然患者上にあることを示す。神経ネットは、以下で定義される入力距離を受け、センサが患者から外れているかどうかを決定する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
距離３は、赤外線（ＩＲ）及び赤色（Ｒｅｄ）ＡＣ接続波形の相関の度合いに基づいたものである。この“非相関”距離は、バンドパスフィルターされ、正規化され、さらに白色化されたＩＲ波形及びＲｅｄ波形から計算される。ここで、白色化フィルターは、第一の差分フィルターである。第一の差分フィルターは、動きアーチファクトが脈拍数よりも低い周波数で典型的に発生するので、比較的低い周波数をダウンウェイトするために使用される。これは、特に、動きアーチファクトが最も共通的である幼児の場合である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
距離７は、調和性が、バンドパスフィルターされ、正規化され、さらに白色化された後に、ＩＲ波形から計算される。ここで、白色化フィルターは、第一の差分フィルターである。距離は、２０から２５０拍／分（ＢＰＭ）の範囲にわたるこのＩＲ波形の最大自己相関を探索する。自己相関（Ａｎ）は、下記（式４）のように定義される。
【式４】
2001522680.tif 000001
ここで、ｔはサンプルであり、ｎはサンプルでの遅延を表し、Ｍは、適当な計算時間間隔を定義するように設定される。Ａｎは、Ｍ−サンプルサーキュラーバッファに貯蔵されたサンプルを使用して計算される。ここで、Ｄ０だけが、全てのｎの値に対して一旦計算される必要がある。特定的な実施例に従うと、全てのｎに対するＡｎの計算集中的な計算をなすことに代えて、アルゴリズムが、脈拍数の幾つかの大まかな近似をなし、最も高いＡｎを取り上げ、次にニュートン探索法を使用してＡｎを最大化する。