基点を用いて勾配を決定するための信号処理システムおよび方法
本開示は信号処理に関し、さらに詳細には、信号の勾配を決定することに関する。実施形態では、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配が決定されてもよい。勾配はヒストグラムを生成するために使用されてもよく、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配が選択されてもよい。実施形態では、二次元リサジュー図形が三次元リサジュー図形から選択されてもよく、所望の勾配を決定するために、選択されたリサジュー図形の中の勾配のヒストグラムが生成されてもよい。所望の勾配は臨床的関連を有していてもよい（例えば、所望の勾配は患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために使用されてもよい）。三次元リサジュー図形は２つのスケイログラムに関連する表面信号から導出されてもよい。各スケイログラムは、信号に対して連続ウェーブレット変換を実行した結果であってもよい。所望の勾配を決定することに関連して信頼基準が生成されてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｏｒｉｇｉｎ Ｐｏｉｎｔ」と題する２００８年７月１５日に出願された米国仮出願第６１／０８０，９５０号、および「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ」と題する２００８年６月３０日に出願された米国仮出願第６１／０７７，０７９号の優先権を主張し、当該出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、信号処理システムおよび方法に関し、さらに詳細には、例えば、光電脈波（ＰＰＧ）信号などの信号の勾配を決定するためのシステムおよび方法に関する。実施形態では、信号の多くのデータ点のそれぞれに対して、基点と、信号の複数の他のデータ点との間の勾配を計算することにより勾配が決定される。計算された勾配は、最も一般的な、または優位な勾配などの所望の勾配を決定するために比較される。
【背景技術】
【０００３】
勾配が計算されてもよい基点は任意の好適な方法を用いて選択されてもよい。例えば、基点はプロット上の（０，０）の値を有していてもよく、または基点は信号のデータ点に対応してもよい。あるいは、基点はプロット内の信号の中点を用いて反復過程を通じて位置付けられてもよい。あるいは、基点は、プロットの各データ点と、他の各データ点との間の勾配値を計算して、各データ点から計算された勾配値の各組に対するヒストグラムを構成することにより位置付けられてもよい。勾配値の所与の組に対して計算された優位な勾配値を取り囲む最も幅の狭いピークを有するヒストグラムは、勾配値が計算されたデータ点が適切な基点であるということを示している可能性がある。あるいは、プロット内の任意点、または任意の信号データ点が、勾配値を取得するための基点としての役目を果たしてもよい。例えば、信号に関連する較正情報が、関心のある正確な勾配が特定の点またはデータ点を通る可能性があることを示しているとき、勾配値は、そのデータ点から計算されてもよい。あるいは、勾配はプロット上のデータ点と、信号が由来するシステムとの整合性を有すると分かっている可能性がある、または推定される可能性がある１つ以上の基点との間で計算されてもよい。あるいは、基点はプロット内のデータ点のすべての対を直線で結ぶことにより選択されてもよく、直線の最大密度の位置が基点と見なされてもよい。あるいは、基点は他の情報源からの情報を用いて選択されてもよい。例えば、二次元リサジュー図形は、任意の好適な個数の二次元リサジュー図形を含んでいてもよい三次元リサジュー図形から選択されてもよい。選択された二次元リサジュー図形の基点を決定するために他の二次元リサジュー図形からのデータが使用されてもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態では、プロットされた信号が、任意の好適な個数のウェーブレット変換表面を走査することにより導出されたリサジュー図形であってもよい。リサジュー図形はゼロ値または基点を中心としてもよい。リサジュー図形は、別々に、または繰り返して基点の位置を導出する必要なく基点の周囲で振動していてもよいため、勾配値が基点から計算されて、それにより計算時間を低減してもよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、計算された勾配のそれぞれがヒストグラムを生成するために使用されてもよい。例えば、ヒストグラムは信号の最大の勾配または優位な勾配で最大値を示してもよい。実施形態では、信号内のデータ点のすべてが勾配値を計算するために使用されたかどうかにかかわらず、所望の勾配値はプロットされた信号の優位な勾配に対応してもよい。他の二次的な勾配（例えば、中心から離れたデータ点を用いて信号の勾配を計算することに起因する勾配値）が、例えば、最大値から離間した値でヒストグラム上に存在し、かつ表される可能性があるため、二次的な勾配は優位な勾配値に影響を与えない可能性がある。実施形態では、二次的な勾配が所望の勾配であってもよく、例えば、不自然な結果が信号の大半を占めている場合には、優位な勾配が誤った（例えば、不自然な）勾配に起因する可能性がある。所望の勾配が、ヒストグラムから選択された好ましい値に対応してもよいことを理解すべきである。実施形態では、好ましい値がヒストグラムの最大値に対応してもよく、所望の勾配が、プロットされた信号の優位な勾配を表してもよい。実施形態では、好ましい値がヒストグラムの二次的なピークに対応してもよく、所望の勾配が、プロットされた信号の二次的な勾配を表してもよい。
【０００６】
実施形態では、プロットされた信号の各データ点を用いて所望の勾配が決定されてもよい。あるいは、実施形態では、計算時の信号内の不自然な結果（例えば、雑音）の影響をあらかじめ取り除いておくために、互いに極めて接近したデータ点は勾配を計算する際に無視されてもよい。他の好適な実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において接近したデータ点が、勾配を計算する際に無視されてもよい。実施形態では、二次的な勾配が所望の勾配を表してもよく、優位な勾配が誤った勾配に起因する可能性がある。したがって、ヒストグラム内のどの極大が所望されても選択する柔軟性が許容されてもよい。基点からの勾配だけを計算することは、プロットの非常に異なる部分上に位置する可能性があるデータ点の間で計算される場合がある多くの誤った勾配を取り除く可能性がある。ヒストグラムは、より分離された勾配分布を提供する可能性があり、この勾配分布からは、所望の情報が導出される可能性があり、その理由は、ヒストグラム内の各ピークが、より明確である可能性があるためである。ヒストグラムは中心から離れたデータ点が非優位のピーク（複数可）として現れることを許容するため、任意の好適な二次的信号成分または不自然な結果に起因する信号の中に含まれる１つ以上の二次的な勾配を決定する際にヒストグラムが役立つ可能性がある。
【０００７】
上述の勾配決定法は任意の好適な状況で使用されてもよい。いくつかの実施形態では、上述の勾配決定法が雑音低減アルゴリズムで使用される。実施形態では、プロットされた信号の優位な勾配を決定することに関連する信頼基準が開発されてもよい。実施形態では、優位な勾配の計算の信頼度を測定するためにヒストグラムの形が使用されてもよい。実施形態では、もともとの信号に対して直線フィッティングするために、ヒストグラムからの優位な勾配の値が使用されてもよい。
【０００８】
限定するためにではなく、わかり易くするために、本明細書で開示するいくつかの実施形態は、光電脈波（ＰＰＧ）信号などのウェーブレット変換された信号から生理的パラメータを決定するためのプロセスを含んでいてもよく、さらに詳細には、ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号から酸素飽和度（ＳｐＯ２）を決定するために開示される。このような方法では、三次元リサジュープロットがＰＰＧ信号のウェーブレット変換（すなわち、赤色光信号および赤外線光信号のウェーブレット変換）から導出される。主軸に沿って広がる最大値と、主軸に対して直交する軸に沿って広がる最小値とを有する二次元リサジュープロットを見つけるためにリサジュープロットが調べられる。本明細書に記載の方法を用いて二次元リサジュープロットから代表的勾配が計算される。勾配はＳｐＯ２ルックアップ表に索引を付けるために使用され、または勾配はＰＰＧ信号が取得された患者の酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用される。
【０００９】
実施形態では、プロット上の信号の勾配を決定するための方法が提供される。方法は、プロットの基点を特定することと、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定することと、勾配からヒストグラムを生成することと、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択することと、を含んでいてもよい。
【００１０】
実施形態では、プロット上の信号の勾配を決定するためのシステムが提供される。システムは、信号を生成する入力信号発生器と、入力信号発生器に接続されたプロセッサと、プロセッサに接続された出力と、を含んでいてもよい。出力は勾配に少なくとも部分的に基づいて情報を表示できてもよい。プロセッサは、プロットの基点を特定でき、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定でき、勾配からヒストグラムを生成でき、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択できてもよい。
【００１１】
実施形態では、プロット上の信号の勾配の決定で用いるコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータ可読媒体は、プロットの基点を特定し、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定し、勾配からヒストグラムを生成し、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するために、その上に記録された計算機プログラム命令を含んでいてもよい。
【００１２】
特許または出願ファイルは色刷りで作成された少なくとも１つの図面を含んでいる。カラー図面を含む本特許または本特許出願公報のコピーは、要求に応じて、および必要な手数料の支払いが済み次第、所轄当局により提供される。
【００１３】
本開示の上述の、および他の特徴、本開示の本質、ならびにさまざまな利点は、添付図面と照らしあわせて下記の詳細な説明を検討すれば、さらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の説明に役立つパルス酸素測定システムを示している。
【図２】実施形態の患者に接続された図１の説明に役立つパルス酸素測定システムのブロック図である。
【図３（ａ）】実施形態のＰＰＧ信号から導出されたスケイログラムの説明図を示している。
【図３（ｂ）】実施形態のＰＰＧ信号から導出されたスケイログラムの説明図を示している。
【図３（ｃ）】実施形態の２つの適切な成分を含む信号から導出された説明に役立つスケイログラムを示している。
【図３（ｄ）】実施形態の図３（ｃ）の凸部に関連している信号の説明に役立つ模式図と、これらの新規に導出された信号のさらなるウェーブレット分解の説明に役立つ模式図と、を示している。
【図３（ｅ）】実施形態の逆連続ウェーブレット変換の実行にかかわる説明に役立つステップのフローチャートである。
【図３（ｆ）】実施形態の逆連続ウェーブレット変換の実行にかかわる説明に役立つステップのフローチャートである。
【図４】いくつかの実施形態の説明に役立つ連続ウェーブレット処理システムのブロック図である。
【図５（ａ）】実施形態のプロットされた信号の説明に役立つ模式図を示している。
【図５（ｂ）】実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号の計算された勾配値のヒストグラムを示している。
【図５（ｃ）】実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号の計算された勾配値のヒストグラムを示している。
【図６】実施形態の信号の勾配を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【図７】実施形態の検出された２つの信号のプロットを示している。
【図８】実施形態の図７の検出された信号のそれぞれの変換表面を示している。
【図９】実施形態の図８の変換表面から少なくとも部分的に導出された三次元リサジュー図形を示している。
【図１０】実施形態の図９の三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形を示している。
【図１１】実施形態の図１０の選択されたリサジュー図形の勾配のヒストグラムを示している。
【図１２】実施形態の雑音アルゴリズムが二次元リサジュー図形に適用された後に、患者の血液酸素飽和度を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【図１３】実施形態のヒストグラムから信頼基準を生成するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、一般に、信号処理に関し、さらに詳細には、本開示は、例えば、２つの光電脈波（ＰＰＧ）信号から導出されたリサジュー図形などの信号の勾配を決定することに関する。
【００１６】
酸素濃度計は血液の酸素飽和度を測定してもよい医療機器である。１つのよくある種類の酸素濃度計はパルス酸素濃度計であり、このパルス酸素濃度計は（患者から取られた血液サンプルを分析することにより酸素飽和度を直接的に測定することとは対照的に）患者の血液の酸素飽和度と、皮膚内の血液容量の変化とを間接的に測定してもよい。また、血液酸素飽和測定の補助として、パルス酸素濃度計は、患者の脈拍数を測定するために使用されてもよい。パルス酸素濃度計は、動脈血中のヘモグロビンの酸素飽和度を含むが、これに限らないさまざまな血流特性を通常測定して表示する。
【００１７】
酸素濃度計は、通常、指先、足指、額、もしくは耳たぶ、または新生児の場合には足を横切るようにして患者の所定の部位に取り付けられる光センサを含んでいてもよい。酸素濃度計は、血液がかん流した生体組織を通して光源を用いて光を通過させて、生体組織中での光の吸収を光電的に検知してもよい。例えば、酸素濃度計は、光センサで受信される光強度を時間の関数として測定してもよい。時間に対する光強度を表す信号、またはこの信号の数学的操作（例えば、この信号のスケーリングされたバージョン、この信号の対数、この信号の対数のスケーリングされたバージョンなど）は、光電脈波（ＰＰＧ）信号と呼ばれてもよい。さらにまた、用語「ＰＰＧ信号」は、本明細書で使用するように、吸収信号（すなわち、生体組織により吸収された光量を表す信号）、または吸収信号の任意の好適な数学的操作を示してもよい。その後、光強度または吸収された光量は、測定中の血液成分量（例えば、酸素ヘモグロビンなど）と、それぞれの個々の脈拍が生成されているときには脈拍数と、を計算するために使用されてもよい。
【００１８】
生体組織を通過する光は、血液中に存在する血液成分量を代表する量の血液により吸収される１つ以上の波長であるように選択されている。生体組織を通り抜ける光量は、生体組織内の血液成分の変化量と、関連する光吸収とに基づいて変化する。低酸素飽和度を有する血液に比べて、酸素を非常に豊富に含む血液は、赤色光については相対的に少なくしか吸収しないが、逆に赤外線光はより多く吸収することが観察されているため、赤色および赤外線の波長が使用されてもよい。脈拍周期内の異なる点で２つの波長の強度を比較することにより、動脈血中のヘモグロビンの血液酸素飽和度を推定できる。
【００１９】
測定される血液パラメータがヘモグロビンの酸素飽和度であるとき、便利な出発点は部分的にランバート−ベーアの法則に基づく飽和計算を仮定する。本明細書では下記の表記法が使用される：
【数１】
ここで、
λ＝波長、
ｔ＝時間、
Ｉ＝検出される光強度、
Ｉ０＝伝達された光強度、
ｓ＝酸素飽和度、
β０、βｒ＝実験的に導出された吸収係数、
ｌ（ｔ）＝時間の関数としての、濃度と、放射体から検出器までの経路長との組み合わせ。
【００２０】
従来の方法は２つの波長（例えば、赤色および赤外線（ＩＲ））で光吸収を測定し、その後、下記のように「比率の比率」について解くことにより飽和度を計算する。
１．最初に、ＩＲおよび赤色に対して（１）の自然対数を取る（自然対数を表すために「ｌｏｇ」が使用される）
【数２】
２．その後、（２）を時間に関して微分する
【数３】
３．赤色（３）をＩＲ（３）で割る
【数４】
４．ｓについて解く
【数５】
離散時間に注目すると、
【数６】
ｌｏｇＡ−ｌｏｇＢ＝ｌｏｇＡ／Ｂを用いて、
【数７】
したがって、（４）は
【数８】
に書き直すことができ、
ここで、Ｒは「比率の比率」を表している。（５）を用いて（４）をｓについて解くと
【数９】
が得られる。
（５）から、Ｒは２点（例えば、最大ＰＰＧおよび最小ＰＰＧ）または点の群を用いて計算できる。点の群を使用する１つの方法は（５）の変更バージョンを使用する。
関係
【数１０】
を用いると
（５）は
【数１１】
になり、
（７）は、ｘに対するｙの勾配がＲを与える点の集団を規定し、ここで、
【数１２】
である。
【００２１】
図１はパルス酸素測定システム１０の実施形態の斜視図である。システム１０は、センサ１２とモニタ１４とを含んでいてもよい。センサ１２は、２つ以上の波長の光を患者の生体組織の中へ光を放射する放射体１６を含んでいてもよい。また、検出器１８は、もともと放射体１６から放射されて生体組織を通過した後に患者の生体組織から出て来た光を検出するためにセンサ１２内に提供されてもよい。
【００２２】
実施形態によれば、後述するように、システム１０は、単一センサ１２の代わりに、センサアレイを形成する複数のセンサを含んでいてもよい。センサアレイのセンサのそれぞれは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサであってもよい。あるいは、アレイの各センサは電荷結合素子（ＣＣＤ）センサであってもよい。他の実施形態では、センサアレイはＣＭＯＳセンサとＣＣＤセンサの組み合わせで構成されていてもよい。ＣＣＤセンサは、感光領域と、データを送受信するための伝送領域とを含んでいてもよく、他方、ＣＭＯＳセンサは画素センサのアレイを有する集積回路で構成されていてもよい。各ピクセルは光検出器と能動増幅器とを有していてもよい。
【００２３】
実施形態によれば、放射体１６および検出器１８は手の指または足の指などの指を挟んで両側にあってもよく、その場合、生体組織から出て来た光は指を完全に通り抜けている。実施形態では、放射体１６および検出器１８は、患者の額からパルス酸素測定データを取得するように設計されたセンサなどのように、放射体１６からの光が生体組織に入り込み、生体組織により反射されて検出器１８の中へ入るように配置されてもよい。
【００２４】
実施形態では、センサまたはセンサアレイは、図示のようにモニタ１４に接続されてモニタ１４から電力を得てもよい。他の実施形態では、センサは無線でモニタ１４に接続され、それ自身のバッテリまたは同様の電源（図示せず）を含んでいてもよい。モニタ１４は、光の放射および検出に関連するセンサ１２から受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて生理的パラメータを計算するように構成されてもよい。他の実施形態では、計算はモニタリング装置自体の上で実行されてもよく、酸素測定示度の結果はモニタ１４に送られてもよい。さらに、モニタ１４は生理的パラメータまたはシステムに関する他の情報を表示するように構成された表示部２０を含んでいてもよい。図示の実施形態では、また、モニタ１４は、例えば、患者の生理的パラメータが所定の正常範囲からはずれている場合に音声警報を鳴らすなどの他のさまざまな実施形態で使用してもよい可聴音を提供するためにスピーカ２２を含んでいてもよい。
【００２５】
実施形態では、センサ１２またはセンサアレイは、ケーブル２４を介してモニタ１４に通信可能なように接続されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、無線送信装置（図示せず）などが、ケーブル２４の代わりに、またはケーブル２４に加えて使用されてもよい。
【００２６】
また、図示の実施形態では、パルス酸素測定システム１０がマルチパラメータ患者監視装置２６を含んでいてもよい。監視装置はブラウン管型、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）もしくはプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（図示のような）、または知られている、もしくは後から開発される他の任意の種類の監視装置であってもよい。マルチパラメータ患者監視装置２６は生理的パラメータを計算するように構成されてもよく、ならびにモニタ１４からの情報のために、および他の医療モニタリング装置またはシステム（図示せず）からの情報のために、表示部２８を提供するように構成されてもよい。例えば、マルチパラメータ患者監視装置２６は、パルス酸素測定モニタ１４により生成された患者の血液酸素飽和度（「ＳｐＯ２」測定値と呼ばれる）の推定値と、モニタ１４からの脈拍数情報と、血圧監視装置（図示せず）からの血圧と、を表示部２８上に表示するように構成されてもよい。
【００２７】
モニタ１４は、センサ入力ポートまたはデジタル通信ポートにそれぞれ接続されたケーブル３２または３４を介して、マルチパラメータ患者監視装置２６に通信可能なように接続されてもよく、および／または無線で通信してもよい（図示せず）。さらに、モニタ１４および／またはマルチパラメータ患者監視装置２６は、サーバまたは他のワークステーション（図示せず）と情報を共有できるようにするためにネットワークに接続されてもよい。モニタ１４はバッテリ（図示せず）により、または壁コンセントのような従来の電源により電力を供給されてもよい。
【００２８】
図２は、実施形態に基づいて患者４０に接続されてもよい図１のパルス酸素測定システム１０のようなパルス酸素測定システムのブロック図である。センサ１２およびモニタ１４の説明に役立つある特定の構成要素が図２に示されている。センサ１２は、放射体１６と、検出器１８と、エンコーダ４２とを含んでいてもよい。図示の実施形態では、放射体１６が少なくとも２つの波長の光（例えば、赤色およびＩＲ）を患者の生体組織４０の中に放射するように構成されてもよい。したがって、放射体１６は、患者の生理的パラメータを計算するために使用される波長の光を患者の生体組織４０の中に放射するために、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）４４のような赤色発光光源と、ＩＲのＬＥＤ４６のようなＩＲ発光光源と、を含んでいてもよい。一実施形態では、赤色波長は約６００ｎｍと約７００ｎｍの間であってもよく、ＩＲ波長は約８００ｎｍと約１０００ｎｍの間であってもよい。単一センサの代わりにセンサアレイが使用される実施形態では、各センサは単一波長を放射するように構成されてもよい。例えば、第１のセンサは赤色光だけを放射し、他方、第２のセンサはＩＲ光だけを放射する。
【００２９】
本明細書で使用するように、用語「光」は、放射源により作り出されるエネルギーを示してもよく、超音波、電波、マイクロ波、ミリメートル波、赤外線、可視光線、紫外線、ガンマ線、またはＸ線電磁波のうちの１つ以上を含んでいてもよいことが理解される。また、本明細書で使用するように、光は、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、またはＸ線スペクトルの中の任意の波長を含んでいてもよく、任意の好適な波長の電磁波が本技術とともに使用するのに適している可能性がある。検出器１８は、放射体１６の選ばれて目標とされたエネルギースペクトルに対して特に感度がよいように選択されてもよい。
【００３０】
実施形態では、検出器１８は赤色およびＩＲ波長の光強度を検出するように構成されてもよい。あるいは、アレイ内の各センサは単一波長の強度を検出するように構成されてもよい。動作について見ると、光は患者の生体組織４０を通り抜けた後に検出器１８に入射してもよい。検出器１８は、受信された光の強度を電気信号に変換してもよい。光強度は生体組織４０内の光の吸光度および／または反射率に直接関係している。すなわち、ある特定の波長の光がより多く吸収されたり、またはより多く反射されたりするとき、生体組織から戻ってくるその波長の光はより少なく検出器１８により受信される。受信された光を電気信号に変換した後に、検出器１８はモニタ１４に信号を送信してもよく、患者の生体組織４０内での赤色およびＩＲ波長の吸収に基づいて生理的パラメータが計算されてもよい。
【００３１】
実施形態では、エンコーダ４２は、センサ１２がどんな種類のセンサであるか（例えば、センサが額または指のどちらに取り付けることを目的としているのかなど）、および放射体１６により放射される光の波長などのセンサ１２に関する情報を含んでいてもよい。この情報は、モニタ１４内に保存された適切なアルゴリズム、ルックアップ表、および／または較正係数を選択して患者の生理的パラメータを計算するためにモニタ１４により使用されてもよい。
【００３２】
エンコーダ４２は、例えば、患者の年齢、体重、および診断のような患者４０に固有の情報を含んでいてもよい。この情報が、モニタ１４に、例えば、患者の生理的パラメータ測定値が入るべき患者固有のしきい値範囲などを決定することを可能にしてもよく、付加的な生理的パラメータアルゴリズムを有効にしたり、または無効にしたりすることを可能にしてもよい。エンコーダ４２は、例えば、センサ１２の種類に対応する値、もしくはセンサアレイ内の各センサの種類に対応する値、センサアレイの各センサ上の放射体１６により放射される光の波長、および／または患者の特徴を保存するコード化されたレジスタであってもよい。他の実施形態では、エンコーダ４２はメモリを含んでいてもよく、このメモリ上には下記の情報、すなわち、センサ１２の種類、放射体１６により放射される光の波長、センサアレイ内の各センサがモニタしている特定の波長、センサアレイ内の各センサに対する信号しきい値、他の任意の好適な情報、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上がモニタ１４と通信するために保存されていてもよい。
【００３３】
実施形態では、検出器１８とエンコーダ４２とからの信号は、モニタ１４に送信されてもよい。図示の実施形態では、モニタ１４は、内部バス５０に接続された汎用マイクロプロセッサ４８を含んでいてもよい。マイクロプロセッサ４８はソフトウェアを実行するようになされていてもよく、このソフトウェアには、本明細書で説明する機能を実行する一環として、オペレーティングシステムおよび１つ以上のアプリケーションを含んでいてもよい。また、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４、ユーザ入力５６、表示部２０、およびスピーカ２２もバス５０に接続されていてもよい。
【００３４】
ＲＡＭ５４およびＲＯＭ５２は一例として示されており、それらに限定するものではない。システム内にデータを記憶するために任意の好適なコンピュータ可読媒体が使用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、マイクロプロセッサ４８により解釈できる情報を保存できる。この情報はデータであってもよく、またはマイクロプロセッサに特定の機能および／またはコンピュータにより実現される方法を実行させる、ソフトウェアアプリケーションのようなコンピュータ実行可能命令の形を取ってもよい。実施形態に応じて、このようなコンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体およびコンピュータ通信媒体を含んでいてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報記憶用に任意の方法または技術で実現される揮発性および不揮発性の、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含んでいてもよい。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他の固体メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、もしくは他の光学式記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望情報を保存するのに使用でき、システムの構成要素によりアクセスできる他の任意の媒体を含んでいてもよいが、これらに限らない。
【００３５】
図示の実施形態では、タイムプロセッシングユニット（ＴＰＵ）５８が光駆動回路６０にタイミング制御信号を提供してもよく、ＴＰＵ５８は放射体１６をいつ発光させるかの制御と、赤色ＬＥＤ４４およびＩＲのＬＥＤ４６に対する多重化されたタイミングの制御とを行ってもよい。また、ＴＰＵ５８は、検出器１８から増幅器６２とスイッチング回路６４とを介しての信号のゲートインを制御してもよい。これらの信号は、どの光源を発光させるのかに応じて適切な時間にサンプリングされる。検出器１８からの受信信号は、増幅器６６、低域フィルタ、およびアナログデジタル変換器７０を介して送られてもよい。その後、デジタルデータは、後でキュー待ちシリアルモジュール（ＱＳＭ）７２（またはバッファ）がいっぱいになったときにＲＡＭ５４にダウンロードするまで、ＱＳＭ７２内に保存されてもよい。一実施形態では、受信された複数の光の波長またはスペクトルのための増幅器６６と、フィルタ６８と、Ａ／Ｄコンバータ７０とを有する複数の個別の平行な経路があってもよい。
【００３６】
実施形態では、検出器１８により受信された光に対応する受信信号および／またはデータの値に基づいてさまざまなアルゴリズムおよび／またはルックアップ表を用いて、マイクロプロセッサ４８は、ＳｐＯ２、および脈拍数などの患者の生理的パラメータを決定してもよい。患者４０に関する、および特に患者の生体組織から時間とともに出て来る光強度に関する情報に対応する信号は、エンコーダ４２からデコーダ７４に伝達されてもよい。これらの信号は、例えば、患者の特徴に関連する符号化された情報などを含んでいてもよい。デコーダ７４は、これらの信号を変換して、ＲＯＭ５２内に保存されたアルゴリズムまたはルックアップ表に基づいてマイクロプロセッサがしきい値を決定できるようにしてもよい。年齢、体重、身長、診断、投薬、治療などのような患者に関する情報を入力するために、ユーザ入力５６が使用されてもよい。実施形態では、表示部２０は、患者に一般的に適用される可能性があり、ユーザ入力５６を用いてユーザが選択してもよい、例えば、年齢幅または薬物療法群などの値のリストを示してもよい。
【００３７】
生体組織の中を通る光信号は、他の発生源の中の雑音により劣化する可能性がある。１つの雑音源は光検出器に到達する周辺光である。他の雑音源は他の電子計器からの電磁結合である。また、患者の動きも雑音を導入して、信号に影響を与える。例えば、動きにより、検出器と皮膚の間の接触、または放射体と皮膚の間の接触が皮膚から離れると、どちらかの接触が一時的に途絶える可能性がある。さらに、血液は流体であるため、慣性効果に対して血液が周囲組織とは異なる反応を表し、その結果、酸素濃度計プローブが取り付けてある点の体積の瞬間的変化をもたらす。
【００３８】
雑音（例えば、患者の動きによる）は、医師により信頼されたパルス酸素測定信号を医師も気付かぬ間に劣化させる可能性がある。このことは、離れたところから患者をモニタリングしているとき、動きが小さ過ぎて観察できないとき、または医師が、センサ位置ではなく、機器または患者の他の部分を見ているときに特に当てはまる。パルス酸素測定（すなわち、ＰＰＧ）信号を処理することは、ＰＰＧ信号から導出される生理的パラメータの測定値に雑音が影響を与えるのを防ぐために、信号中に存在している雑音量を減少させたり、または、そうでなければ、雑音成分を特定したりする操作を含んでいてもよい。
【００３９】
本開示が任意の好適な信号に適用できること、およびＰＰＧ信号は単に説明のために使用されているに過ぎないことが理解される。当業者は本開示が、他の生体信号（例えば、心電図、脳波、胃電図、筋電図、心拍信号、病理音、超音波、もしくは他の任意の好適な生体信号など）、動的信号、非破壊試験信号、状態監視信号、流体信号、地球物理学的信号、天文学的信号、電気信号、財務指標を含む財政的信号、音響および音声信号、化学信号、気候指標を含む気象学的信号、ならびに／または他の任意の好適な信号、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限らない他の信号に対しても広い適用性を有していることを認識する。
【００４０】
一実施形態では、ＰＰＧ信号が連続ウェーブレット変換を用いて変換されてもよい。ＰＰＧ信号の変換から導出された（すなわち、ウェーブレット空間内の）情報は、１つ以上の生理的パラメータの測定値を提供するために使用されてもよい。
【００４１】
本開示に基づく信号ｘ（ｔ）の連続ウェーブレット変換は、
【数１３】
のように定義されてもよく、
ここで、ψ＊（ｔ）はウェーブレット関数ψ（ｔ）の複素共役であり、ａはウェーブレットの拡張パラメータであり、ｂはウェーブレットの位置パラメータである。式（９）で与えられる変換は、変換表面上の信号の表現を構成するために使用されてもよい。変換はタイムスケール表現と見なされてもよい。ウェーブレットは、さまざまな周波数から構成されており、それらの周波数のうちの１つはウェーブレットの特性周波数として示されてもよく、ウェーブレットに関連する特性周波数はスケールａに反比例する。特性周波数の一例は優位周波数である。特定のウェーブレットの各スケールは、異なる特性周波数を有していてもよい。タイムスケールの中で実現するために必要な基本的な数学的詳細については、例えば、Ｐａｕｌ Ｓ．Ａｄｄｉｓｏｎ著、Ｔｈｅ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｈａｎｄｂｏｏｋ（Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ Ｇｒｏｕｐ ２００２）に記載があり、当該文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４２】
連続ウェーブレット変換は、一般に時間について高度に局在化しているウェーブレットを用いて信号を分解する。連続ウェーブレット変換は、離散変換と比較して、より高い分解能を提供する可能性があるため、フーリエ変換（もしくは他の任意のスペクトル技法）などの典型的な周波数変換または離散ウェーブレット変換で達成されるよりも、より多くの情報を信号から集める能力を提供する。連続ウェーブレット変換は、信号の関心のあるスケールに亘るスケールを用いて、さまざまなウェーブレットの使用を可能にして、小さいスケールの信号成分は、より小さいスケールのウェーブレットと関連しているため、小さいスケールの信号成分が、変換において高エネルギーで、より小さいスケールで現れるようになっている。同様に、大きなスケールの信号成分は、より大きなスケールのウェーブレットと関連しているため、大きなスケールの信号成分が、変換において高エネルギーで、より大きなスケールで現れるようになっている。その結果、異なるスケールの成分は分離されて、ウェーブレット変換領域に抽出されてもよい。さらに、スケールおよび時間位置において連続範囲のウェーブレットを使用することにより、離散技法に対して可能であるよりも、より高分解能の変換が可能になる。
【００４３】
さらに、信号または他の任意の種類のデータを、スペクトル（すなわち、周波数）領域に変換する変換および操作は、二次元座標系において一連の周波数変換値を必然的に生成し、２つの次元は周波数および、例えば、振幅であってもよい。例えば、任意の種類のフーリエ変換は、このような二次元スペクトルを生成する。対照的に、連続ウェーブレット変換などのウェーブレット変換は、三次元座標系に規定されることが必要であり、時間、スケール、および、例えば、振幅の次元を有する表面を生成する。したがって、スペクトル領域で実行される操作はウェーブレット領域では実行できず、その代わりに、ウェーブレット表面をスペクトルに変換しなければならない（すなわち、ウェーブレット表面を時間領域に変換するために逆ウェーブレット変換を実行して、その後、時間領域からスペクトル変換を実行することにより）。逆に、ウェーブレット領域で実行される操作はスペクトル領域では実行できず、その代わりに、最初にスペクトルをウェーブレット表面に変換しなければならない（すなわち、スペクトル領域を時間領域に変換するために逆スペクトル変換を実行して、その後、時間領域からウェーブレット変換を実行することにより）。例えば、時間における特定の点に沿った三次元ウェーブレット表面の断面もまた、スペクトルに基づく技法を使用してもよい周波数スペクトルとは同じではない。少なくともウェーブレット空間が時間次元を含んでいるため、スペクトル技法およびウェーブレット技法は交換可能ではない。スペクトル領域処理に依存するシステムを、ウェーブレット空間処理に依存するシステムに変換するためには、ウェーブレット空間処理に適合させるためにシステムに対して大幅かつ基本的な修正を必要とするということが理解される。（例えば、信号または信号の一部に対する代表的エネルギー値を導出するには、ウェーブレット領域で時間およびスケール全体にわたって二度積分する必要があるが、逆に、スペクトル領域から代表的エネルギー値を導出するには、周波数全体にわたって一度の積分が必要である）。さらなる実施例では、時間信号を再構成するには、ウェーブレット領域で時間およびスケール全体にわたって二度積分する必要があるが、逆に、スペクトル領域から時間信号を導出するには、周波数全体にわたって一度の積分が必要である。振幅に加えて、または振幅に代わるものとして、特に、エネルギー密度、絶対値、位相などのパラメータすべてが、このような変換を用いて生成されてもよいことと、三次元ウェーブレット座標系ではなく、二次元周波数座標系において定義された場合、これらのパラメータは非常に異なる背景および意味を有することとが当技術分野で知られている。例えば、フーリエシステムの位相は、すべての周波数について単一原点に関して計算されるが、ウェーブレットシステムの位相はウェーブレットの位置（多くの場合、時間における位置）およびスケールに関して二次元に展開される。
【００４４】
ウェーブレット変換のエネルギー密度関数、すなわち、スケイログラムは
【数１４】
のように定義され、
ここで、「｜｜」はモジュロ演算子である。スケイログラムは有用な目的のために再スケーリングされてもよい。１つの一般的な再スケーリングは
【数１５】
のように定義され、
例えば、モーレットウェーブレットが使用されるときにウェーブレット空間内の凸部を定義するのに有用である。凸部は平面内の極大点の軌跡と定義される。凸部の任意の妥当な定義が方法において使用されてもよい。また、極大の軌跡から動かされる経路も本明細書の凸部の定義として含まれる。平面内の極大点の軌跡だけに対応している凸部は、「最大凸部」と名付けられる。
【００４５】
高速数値計算を要求する実施態様に対して、ウェーブレット変換はフーリエ変換を用いて近似として表されてもよい。たたみこみ定理によれば、ウェーブレット変換は信号とウェーブレット関数との相互相関であるため、ウェーブレット変換は、信号のフーリエ変換と、それぞれの要求されるａスケールに対するウェーブレットのフーリエ変換との積の逆ＦＦＴの結果に
【数１６】
を乗じたものに関して近似されてもよい。
【００４６】
本明細書で後述する技術の説明では、「スケイログラム」は、スケーリングされていない当初のウェーブレット表現、線形再スケーリング、ウェーブレット変換の絶対値の任意の累乗、または他の任意の好適な再スケーリングを含むが、これらに限らない再スケーリングのすべての好適な形を含むと解釈されてもよい。さらに、わかり易く簡潔にするために、用語「スケイログラム」は、ウェーブレット変換、Ｔ（ａ、ｂ）自体、またはＴ（ａ、ｂ）の任意の部分を意味すると解釈されるべきである。例えば、ウェーブレット変換の実部、ウェーブレット変換の虚部、ウェーブレット変換の位相、ウェーブレット変換の他の任意の好適な部分、またはそれらの任意の組み合わせが、用語「スケイログラム」で表されることを意図している。
【００４７】
代表的時間周期と解釈されてもよいスケールは、ウェーブレット関数の特性周波数に変換されてもよい。任意のａスケールのウェーブレットに関連する特性周波数は、
【数１７】
で与えられ、
ここで、マザーウェーブレット（すなわち、ａ＝１における）の特性周波数ｆｃはスケーリング定数になり、ｆは任意のスケールａにおけるウェーブレットに対する代表的周波数または特性周波数である。
【００４８】
任意の好適なウェーブレット関数が本開示に関連して使用されてもよい。最も一般的に使用されている複雑なウェーブレットの１つであるモーレットウェーブレットは
【数１８】
のように定義され、
ここで、ｆ０はマザーウェーブレットの中心周波数である。括弧内の第２項はガウス窓の中の複雑な正弦曲線のノンゼロ平均を補正するため補正項として知られている。実際には、括弧内の第２項はｆ０＞＞０の値に対して無視し得る程度に小さくなって無視でき、その場合、モーレットウェーブレットは
【数１９】
のような簡単な形で書くことができる。
【００４９】
このウェーブレットは、スケーリングされたガウスエンベロープの中の複合波である。本明細書にはモーレットウェーブレットの両方の定義が含まれているが、式（１４）の関数はノンゼロ平均を有しているため厳密に言えばウェーブレットではない（すなわち、式（１４）の関数の対応するエネルギースペクトルのゼロ周波数項はノンゼロである）。しかしながら、式（１４）はｆ０＞＞０のとき極めて小さい誤差で実際に使用されてもよく、（他の同様の似通ったウェーブレット関数とともに）本明細書のウェーブレットの定義に含まれることが当業者により認識される。ウェーブレット関数の定義を含む基本的なウェーブレット理論のより詳しい概説については一般的文献に記載がある。本明細書では、信号のウェーブレット分解からウェーブレット変換機能がどのように引き出される可能性があるかについて検討されている。例えば、ＰＰＧ信号のウェーブレット分解は医療機器の中で臨床的に有用な情報を提供するために使用されてもよい。
【００５０】
実施形態では、信号の適切な反復特徴が、ウェーブレット空間または再スケーリングされたウェーブレット空間内にタイムスケール帯域を生じさせる可能性がある。例えば、ＰＰＧ信号の脈拍成分は、ウェーブレット空間内の脈拍周波数の位置に、または脈拍周波数の周囲に、優位な帯域を作り出す。図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態のＰＰＧ信号から導出された説明に役立つスケイログラムの２つの図を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）は、このような信号内の脈拍成分に起因する帯域の例を示している。脈拍帯域は図３（ａ）のプロット内の点線の間に位置している。帯域はスケイログラムを横切る一連の優位な合体形状から形成されている。これは、プロット内に矢印で示されたスケールの領域（毎分６０拍に対応する）の中にある図３（ｂ）の変換表面を横切る隆起した帯域としてはっきりと分かる。スケールに関するこの帯域の最大値は凸部である。凸部の軌跡は図３（ｂ）の帯域の上部の黒色曲線として示されている。式（１１）で与えられるようなスケイログラムの適切な再スケーリングを使用することにより、ウェーブレット空間内にある凸部が、信号の瞬時周波数に関連している可能性がある。このようにして、脈拍数がＰＰＧ信号から求められてもよい。また、スケイログラムを再スケーリングする代わりに、ウェーブレット表面上の凸部から求められたスケールと、実際の脈拍数との間の適切な所定の関係が、脈拍数を決定するために使用されてもよい。
【００５１】
実施形態では、脈拍凸部のタイムスケール座標を、ウェーブレット変換により得られたウェーブレット位相情報上へ写像することにより、個々の脈拍が捕捉されてもよい。このようにして、個々の脈拍と、各脈拍の中の成分のタイミングとの間の両方の時間が、心拍異常を検知したり、動脈系コンプライアンスを測定したり、または他の任意の好適な計算または診断を実行したりするために監視され使用されてもよい。凸部の他の定義が使用されてもよい。凸部と、脈拍周波数の発生との間の他の関係が使用されてもよい。
【００５２】
上述のように、信号内の適切な反復特徴は、ウェーブレット空間または再スケーリングされたウェーブレット空間内にタイムスケール帯域を生じさせる。周期信号に対して、この帯域はタイムスケール平面内に一定のスケールで残る。多くの実際の信号では、特に、生物学的信号では、帯域は非定常であり、スケール、振幅、またはその両方が時間とともに変化してもよい。図３（ｃ）は、実施形態の変換空間内に２つの帯域を生じさせる２つの適切な成分を含む信号のウェーブレット変換の説明に役立つ模式図を示している。これらの帯域は、ウェーブレット表面の三次元模式図上で帯域Ａおよび帯域Ｂと名付けられている。実施形態では、帯域凸部は、これらの帯域の、スケールに対するピーク値の軌跡と定義される。検討を行うために、帯域Ｂが、関心のある信号情報を含んでいると仮定してもよい。この帯域Ｂは「一次帯域」と呼ばれる。さらに、信号が由来し、その後、変換が導出されるシステムが、帯域Ａおよび帯域Ｂ内の信号成分の間で何らかの形の結合を示すと仮定してもよい。帯域Ｂの特徴の類似のスペクトル特性を有する雑音または他の誤った特徴が信号内に存在している場合、帯域Ｂの中の情報があいまいになる（すなわち、不明瞭になったり、断片化したり、または紛失したりする）可能性がある。この場合、帯域Ａの凸部は、ウェーブレット空間内で追跡され、振幅信号またはスケール信号のどちらか一方として抽出されてもよく、これらの振幅信号およびスケール信号は、それぞれ、「凸部振幅摂動」（ＲＡＰ）信号および「凸部スケール摂動」（ＲＳＰ）信号と呼ばれる。ＲＡＰおよびＲＳＰ信号は、凸部をそれぞれ時間振幅平面上またはタイムスケール平面上に投影することにより抽出されてもよい。図３（ｄ）の上側のプロットは、図３（ｃ）の凸部Ａに関連するＲＡＰおよびＲＳＰ信号の模式図を示している。これらのＲＡＰおよびＲＳＰ信号の下方には、これらの新規に導出された信号のさらなるウェーブレット分解の模式図がある。この二次的なウェーブレット分解は、図３（ｃ）の帯域Ｂの領域内の情報を帯域Ｃおよび帯域Ｄとして利用することを可能にする。帯域Ｃおよび帯域Ｄの凸部は、帯域Ｃおよび帯域Ｄを生じさせる信号成分の瞬時タイムスケール特性尺度として働いてもよい。雑音または他の誤った信号特徴の存在下で帯域Ｂ自体が不明瞭になっているとき、本明細書では二次的ウェーブレット機能分離（ＳＷＦＤ）と呼ばれるこの技法により、一次帯域Ｂ（図３（ｃ））を生じさせる基本的物理プロセスに関連している信号成分の本質に関する情報を抽出できるようにしてもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、例えば、不自然な結果を取り除くためにスケイログラムの変更（または変換された信号の係数の変更）が行われた場合などに、逆連続ウェーブレット変換が要求される可能性がある。一実施形態では、すべてのスケールａおよび位置ｂにわたって積分することにより、もともとの信号を、そのウェーブレット変換から復元できる逆連続ウェーブレット変換がある。
【数２０】
また式（１５）は
【数２１】
のように書かれてもよい。
ここで、Ｃｇは許容定数として知られているスカラー値である。Ｃｇはウェーブレット型依存であり、
【数２２】
で計算されてもよい。
【００５４】
図３（ｅ）は、上述の検討に基づいて逆連続ウェーブレット変換を実行するために採用されてもよい説明に役立つステップのフローチャートである。式（１５）がスケール全体にわたる一連のたたみ込みであると考えることにより逆変換を近似してもよい。フォワード変換の相互相関とは異なり、ここには複素共役がないことを理解すべきである。各時間ｔについてａおよびｂのすべてにわたって積分するとともに、この式はまた、一連の乗算を用いて逆ウェーブレット変換を実行できるようにするたたみこみ定理を利用してもよい。図３（ｆ）は、逆連続ウェーブレット変換の近似を実行するために採用されてもよい説明に役立つステップのフローチャートである。逆連続ウェーブレット変換を実行するための他の任意の好適な技法が本開示に基づいて使用されてもよいことが理解される。
【００５５】
図４は、実施形態の説明に役立つ連続ウェーブレット処理システム４００である。この実施形態では、入力信号発生器４１０が入力信号４１６を生成する。図示のように、入力信号発生器４１０は、入力信号４１６としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。入力信号発生器４１０は、信号４１６を作り出すために任意の好適な信号源、信号生成データ、信号生成装置、またはそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよいことが理解される。信号４１６は、例えば、生体信号（例えば、心電図、脳波、胃電図、筋電図、心拍信号、病理音、超音波、もしくは他の任意の好適な生体信号など）、動的信号、非破壊試験信号、状態監視信号、流体信号、地球物理学的信号、天文学的信号、電気信号、財務指標を含む財政的信号、音響および音声信号、化学信号、気候指標を含む気象学的信号、ならびに／または他の任意の好適な信号、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の好適な信号（複数可）であってもよい。
【００５６】
この実施形態では、信号４１６はプロセッサ４１２に接続されてもよい。プロセッサ４１２は、信号４１６を処理するための任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、プロセッサ４１２は、１つ以上のハードウェアプロセッサ（例えば、集積回路など）、１つ以上のソフトウェアモジュール、メモリなどのコンピュータ可読媒体、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。プロセッサ４１２は、例えば、コンピュータであってもよく、または１つ以上のチップ（すなわち、集積回路）であってもよい。プロセッサ４１２は、本開示の連続ウェーブレット変換に関連する計算および変換の任意の好適な質問に関連する計算を実行してもよい。プロセッサ４１２は、信号４１６をフィルタリングするために、任意の好適な帯域通過フィルタリング、適応フィルタリング、閉ループフィルタリング、および／もしくは他の任意の好適なフィルタリング、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせなどの信号４１６の任意の好適な信号処理を実行してもよい。
【００５７】
プロセッサ４１２は、任意の好適な揮発性メモリデバイス（例えば、ＲＡＭ、レジスタなど）、不揮発性メモリデバイス（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、フラッシュメモリなど）、またはそれらの両方のような１つ以上のメモリデバイス（図示せず）に接続されてもよく、または１つ以上のメモリデバイスを組み込んでもよい。メモリは、例えば、スケイログラムを表すデータのような、入力信号４１６の連続ウェーブレット変換に対応するデータを保存するために、プロセッサ４１２により使用されてもよい。一実施形態では、スケイログラムを表すデータは、タイムスケール平面内のエネルギーレベルとしてスケイログラムを表す三次元アレイのような任意の好適な三次元データ構造としてプロセッサ４１２の内部のＲＡＭまたはメモリ内に保存されてもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、プロセッサ４１２が出力４１４に接続されてもよい。出力４１４は、例えば、１つ以上の医療機器（例えば、さまざまな生理的パラメータを表示する医療監視装置、医療警報、または生理的パラメータを表示するか、もしくはプロセッサ４１２の出力を入力として使用するかのどちらかを行う他の任意の好適な医療機器）、１つ以上の表示装置（例えば、モニタ、ＰＤＡ、携帯電話、他の任意の好適な表示装置、またはそれらの任意の組み合わせ）、１つ以上のオーディオ装置、１つ以上のメモリデバイス（例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、光ディスク、他の任意の好適なメモリデバイス、またはそれらの任意の組み合わせ）、１つ以上の印刷装置、他の任意の好適な出力装置、またはそれらの任意の組み合わせのような任意の好適な出力装置であってもよい。
【００５９】
システム４００はシステム１０（図１および図２）に組み込まれてもよく、システム１０では、実施形態に基づいて、例えば、入力信号発生器４１０はセンサ１２およびモニタ１４の一部として実現されてもよく、プロセッサ４１２はモニタ１４の一部として実現されてもよいことが理解される。
【００６０】
本開示の勾配決定プロセスが図５から図１１を参照して検討される。
【００６１】
図５（ａ）は、実施形態に基づいてプロットされた信号のデータ点の説明に役立つ模式図を示している。信号は、連続信号、離散信号、または複数のデータ点から形成された信号を含む任意の好適な信号であってもよい。実施形態では、信号がスケイログラムまたはリサジュー図形の特徴を含んでいてもよい。図５（ａ）では、プロット５００がデータ点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧ、ならびに信号の中の他の任意の好適な個数のデータ点を含んでいてもよい。プロット５００は、時間、振幅、スケール、長さ、周波数、距離、または他の任意の好適な測定単位に関連する軸のような、任意の好適な測定単位に関連する軸を含んでいてもよい。
【００６２】
点Ｘは基点を表してもよく、この基点から、実施形態に基づいて、点Ｘと、信号のデータ点との間で勾配が計算されてもよい。信号の勾配は任意の好適な方法で決定されてもよい。いくつかの実施形態では、点Ｘからデータ点までの縦軸変化分と、点Ｘからデータ点までの横軸変化分との比率を取ることにより、点Ｘと任意の好適なデータ点との間の勾配値が決定されてもよい。比率は任意の好適な軸（例えば、図５（ａ）では軸Ｔ）に関して取られてもよい。いくつかの実施形態では、同じ軸と、点Ｘおよびデータ点を結ぶ直線との間で作られる角度を最初に決定することにより勾配値が決定されてもよい。その後、決定された角度は勾配値に変換されてもよい。データ点からポイントＸまでの勾配値が決定されるとき、軸Ｔと、データ点および点Ｘを結ぶ直線との間の角度が同様に決定されてもよい。いくつかの実施形態では、角度値が狭くて直線的に分散した範囲に広がっている可能性があるため、角度を決定して、それらの角度を勾配値に変換することの方が、勾配値を決定することよりも計算上効率的である可能性がある。例えば、基準軸と、点Ｘと、信号内の点との間に存在している角度値は−９０°から９０°（０°を通って）の範囲に広がっている可能性があるが、勾配値は負の無限大から無限大（ゼロを通って）の範囲に広がっている可能性がある。本開示で使用されるような「勾配」または「傾き」という言葉は、勾配値を決定するための上述の方法のうちのいずれかを含んでいてもよいことを理解すべきである。
【００６３】
点Ｘは任意の好適な方法を用いて基点を表すように選択されてもよい。例えば、点Ｘはプロット５００上の（０，０）の値（例えば、プロット５００内の位置（０，０））を有していてもよい。他の実施例として、点Ｘはプロット５００内の信号のデータ点に対応してもよい。実施形態では、点Ｘが反復過程を通じて位置付けられてもよい。例えば、プロット５００内の信号の中点は任意の好適な方法を用いて（例えば、プロット５００内のデータ点の平均値を用いて）最初に選択されてもよい。中点が選択されると、選択された中点と、プロット５００内のデータ点のすべてとの間の勾配値が計算されてもよい。プロット５００内の点のいくつかの間で計算された勾配値が、プロット５００内の他の点の間で計算された勾配値と比較されてもよい。例えば、選択された中点と、中点の左側にあるデータ点との間で計算された勾配値が、中点と、中点の右側にあるデータ点との間で計算された勾配値と比較されてもよい。他の実施例として、中点より上側にあるデータ点を用いて計算された勾配値が、中点より下側にあるデータ点を用いて計算された勾配値と比較されてもよい。さらに他の実施例として、データ点の最大広がりを決定するためにデータ点が解析されてもよく、または直線フィッティング法が使用されてもよい。例えば、プロット５００の最大広がりは、データ点Ａからプロット５００内の右端のデータ点くらいまで広がっていてもよい。中点を通り、最大広がりまたは最良適合線に対して垂直な線が、その対応する勾配が比較される予定のデータ点を分離するために使用されてもよい。
【００６４】
データ点の２つの群の勾配は任意の好適な方法を用いて比較されてもよい。例えば、各群の中の勾配値の平均値または中央値を使用することにより勾配が比較されてもよい。他の実施例として、各群に対して計算された勾配がヒストグラムに入力されてもよく、最大値に対応する勾配が比較に使用されてもよい。データ点の２つの群の間で比較される勾配が実質的に似ておらず、または同じでもないときには、勾配の２つの群の間の違いを低減するように中点が動かされてもよい。実施例として、基点としてプロット５００内のデータ点Ｆが最初に選択されたとき、データ点Ｆの右側にあるデータ点に基づいて計算された勾配値が、データ点Ｆの左側にあるデータ点に基づいて計算された勾配値よりも高い可能性がある。実際にそうなっていた場合には、基点の右側にある勾配を減少させ、基点の左側にある勾配を増加させるように中点が上方に動かされてもよい。このプロセスは、２つの群の中の勾配値が実質的に似たものになるか、または同じになるまで繰り返されてもよい。このプロセスが完了すると、最後の位置がプロットの基点または点Ｘとして選択されてもよい。
【００６５】
他の実施形態では、プロット５００の各データ点と、他の各データ点との間の勾配値が計算されてもよい（例えば、１００個のデータ点に対して、１００組の９９個の勾配値が計算されてもよい）。ヒストグラムは各データ点から計算された勾配値の各組に対して構成されてもよい（例えば、１００個のヒストグラムが構成されてもよい）。勾配値の所与の組に対して計算された優位な勾配値を取り囲む最も幅の狭いピークを有するヒストグラムは、勾配値が計算されたデータ点が適切な点Ｘであるということを示している可能性がある。
【００６６】
実施形態では、プロット５００が、任意の好適な個数のウェーブレット変換表面を走査することにより導出されたリサジュー図形であってもよい。図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように、各ウェーブレット変換表面は信号（例えば、ＰＰＧ信号）にウェーブレット変換を適用した結果であってもよい。ウェーブレット変換表面が取得される可能性があるウェーブレットスケイログラムの低いスケールで信号ドリフトが表されてもよいため、信号ドリフトはプロット５００に影響を与えない可能性がある。低いスケールは関心のあるスケールではない可能性があり、ウェーブレット変換表面からリサジュー図形を導出する際に使用されない可能性がある。また、実施形態では、信号ドリフトは、信号をウェーブレット変換処理する前に信号から取り除かれたり、またはフィルタリングされたりしてもよい。結果として、信号（複数可）がゼロ平均を含んでいてもよく、またはゼロ点のまわりで振動してもよい。また、信号から導出される可能性がある変換表面値はゼロ点の周囲で振動してもよく、導出されたリサジュー図形はゼロ値または基点Ｘを中心としてもよい。リサジュー図形は、別々に、または繰り返して点Ｘの位置を導出する必要なく点Ｘの周囲で振動していてもよいため、勾配値が点Ｘから計算されて、それにより計算時間を低減してもよい。
【００６７】
実施形態では、勾配値を取得するために、プロット５００内の任意点、または任意の信号データ点が使用されてもよい。例えば、信号に関連する較正情報が他の情報源から存在しており、かつ較正情報が、関心のある正確な勾配が特定の点またはデータ点を通る可能性があることを示しているとき、勾配値は、そのデータ点から計算されてもよい。あるいは、勾配はプロット５００上のデータ点（例えば、リサジュー図形のデータ点）と、信号が由来するシステムとの整合性を有すると分かっている可能性がある、または推定される可能性がある１つ以上の基点との間で計算されてもよい。例えば、ゼロのまわりで振動する信号（例えば、フィルタリングされたＰＰＧ信号）に対しては、点Ｘと、信号のデータ点のすべてとの間で勾配値が計算されてもよく、計算された勾配値からヒストグラムが構成されてもよい。
【００６８】
実施形態では、図５（ｂ）に示すように、プロット５００内の各データ点を用いて信号の勾配が決定されてもよい。このような方法は、例えば、Ｗａｔｓｏｎらの「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｉｇｎａｌｓ」と題する２００８年９月３０日に出願された米国出願第１２／２４２，８８２号（代理人整理番号Ｈ−ＲＭ−０１１８９−０１ （ＣＯＶ−８−０１））に記載されており、当該文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、信号の第１の勾配がデータ点Ａとデータ点Ｂとの間で決定されてもよく、信号の第２の勾配がデータ点Ａとデータ点Ｃとの間で決定されてもよく、などと、信号のデータ点の間の勾配のすべてを決定するために各データ点が他の各データ点とともに使用されるまで続く。あるいは、実施形態では、計算時の信号内の不自然な結果（例えば、雑音）の影響をあらかじめ取り除いておくために、互いに極めて接近したデータ点（例えば、データ点ＣおよびＥ）は勾配を計算する際に無視されてもよい。また、信号の勾配は、例えば、データ点ＤとＧとの間、データ点Ｄと信号内の他のデータ点との間、およびデータ点Ｇと信号内の他のデータ点との間などを含む、信号の任意のデータ点の間で決定されてもよい。データ点ＤおよびＧはプロット５００上の「中心から離れた」データ点であってもよく、相関雑音のような信号の中の任意の好適な成分を表してもよい。プロットされた信号の勾配を最小二乗技法を用いて解析する際に、中心から離れたデータ点が使用された場合、中心から離れたデータ点の存在により、決定された勾配値がゆがめられている可能性がある。プロット５００上の最小二乗技法により計算された最良適合線は、信号内の雑音または中心から離れたデータ点により表されるような信号の他の特徴の存在により正確な最良適合線から、ゆがめられている（例えば、平行移動されている、および回転されている）可能性がある。
【００６９】
図５（ｂ）は、実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号のすべての点の間の勾配のヒストグラムを示している。ヒストグラム５１０は任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。実施形態では、ヒストグラム５１０が、計算された各勾配値の出現回数、または勾配値の計算された各範囲を、勾配値の関数としてグラフにしてもよく、信号のすべての点を用いて計算された勾配のすべてをプロットした結果として任意の好適な形であってもよい。例えば、ヒストグラム５１０は、１つのピーク値と、極めて接近したより小さめの１つのピーク値とを有する比較的滑らかなプロファイルを有していてもよい。ヒストグラム５１０は、勾配値を計算するために中心から離れたデータ点ＤおよびＧのようなプロット５００の非常に異なる部分上に位置する可能性があるデータ点を使用することから生じる誤った勾配を含む可能性がある。ヒストグラム５１０は、最も頻繁に計算された勾配値Ｓ１で最大値を含んでいてもよい。これはプロット５００内でプロットされた信号の優位な勾配値を表す可能性があるが、勾配Ｓ１の値は、勾配値を計算するためにプロット５００内のデータ点のすべて（例えば、中心から離れたデータ点ＤおよびＧ）を使用することにより、ゆがめられている可能性がある。実施形態では、ヒストグラム５１０が、解析する前に、例えば、ガウスカーネル平滑化、低域通過フィルタリング、または他の任意の好適な手段などの平滑化技法を用いて平滑化されてもよい。
【００７０】
実施形態では、中心から離れたデータ点ＤおよびＧの存在が、所望の勾配の計算に影響を与えない可能性がある。上述のように、信号の勾配は、もっぱら基点Ｘから信号の他の各データ点までで決定されてもよい。計算された勾配のそれぞれがヒストグラムに入力されてもよい。ヒストグラムは信号の優位な勾配で最大値を示してもよい。他の二次的な勾配（例えば、データ点ＤおよびＧのような中心から離れたデータ点を用いて信号の勾配を計算することに起因する勾配値）が、例えば、最大値から離間したピークとしてヒストグラム上に存在し、かつ表される可能性があるため、二次的な勾配は優位な勾配値に影響を与えない可能性がある。
【００７１】
図５（ｃ）は、実施形態の点Ｘを用いて図５（ａ）でプロットされた信号の勾配のヒストグラムを示している。ヒストグラム５５０は任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。一実施形態では、ヒストグラム５５０が、計算された各勾配値の出現回数、または点Ｘと、プロット５００の他の各データ点との間の勾配値の計算された各範囲を、勾配値の関数としてグラフにしてもよい。他の好適な実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｘに近いデータ点は、勾配を計算する際に、およびヒストグラム５５０をポピュレートする際に、無視されてもよい。さらに他の好適な実施形態では、ヒストグラム５５０が、例えば、ガウスカーネル平滑化、低域通過フィルタリング、または他の任意の好適な手段などの平滑化技法を用いて平滑化されてもよい。信号内のデータ点のすべてが勾配値を計算するために使用されたかどうかにかかわらず、最も頻繁に計算された勾配値Ｓ２がプロット５００内の信号の優位な勾配を表す可能性がある。データ点ＤおよびＧの中心から離れた特徴のせいで、点Ｘと、中心から離れたデータ点ＤおよびＧとの間で計算された信号の勾配値は、ヒストグラム５５０上に二次的なピークＳ３として表されてもよい。基点Ｘからの勾配だけを計算することは、プロット５００の非常に異なる部分上に位置する場合があるデータ点の間で計算される可能性がある、データ点ＢとＤとの間の勾配計算、またはデータ点ＦとＧとの間の勾配計算のような、多くの誤った勾配を取り除く可能性がある。ヒストグラム５５０は、より分離された勾配分布を提供する可能性があり、この勾配分布からは、所望の情報（例えば、患者に関する臨床的に意義のある情報など）が導出される可能性があり、その理由は、プロット５００を生成するために使用されたもともとの信号が２つ以上の優位な成分を含んでいる場合でも、ヒストグラム５５０内の各ピークが、より明確になっている（例えば、各ピークが、より小さい広がりを含む）可能性があるためである。
【００７２】
実施形態では、二次的な勾配Ｓ３が所望の勾配を表しており、優位な勾配Ｓ２が誤った（例えば、不自然な）勾配に起因する可能性があるということが起こる場合があり、このようなことは、例えば、不自然な結果が信号の大半を占めている場合に起こる可能性がある。したがって、ヒストグラム５５０内のどの極大が所望されても選択する柔軟性が許容されてもよい。例えば、相関雑音に起因して存在している可能性がある１の勾配値は無視されてもよい。また、実施例として、最も高い勾配に対応する最大値は、ある特定の状況下で選択されてもよい。任意の好適な情報に従って、ニューラルネットワーク、経験的に導出される発見的問題解決法、重み付けビンカウント、他の任意の好適な技法、またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の好適な技法を用いて勾配を選択するために、任意の好適な基準が使用されてもよい。ヒストグラム５５０は中心から離れたデータ点が非優位のピーク（複数可）として現れることを可能にしてもよいため、ヒストグラム５５０は、プロット５００内の信号の所望の優位な勾配を決定する際だけでなく、任意の好適な二次的信号成分または不自然な結果（例えば、相関雑音など）に起因して信号の中に含まれる１つ以上の二次的な勾配を決定する際にも役立つ可能性がある。
【００７３】
図６は、実施形態の信号の所望の勾配を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス６００はステップ６０２から始まってもよい。ステップ６０３で、上述したそれらの方法などの任意の好適な方法を用いて基点が特定されてもよい。実施形態では、基点が、解析される予定のプロット（例えば、プロット５００）上の（０，０）の値を有していてもよい。他の実施形態では、基点がプロット内の信号のデータ点に対応してもよい。他の実施形態では、基点が上述のように反復過程を通じて位置付けられてもよい。さらに他の実施形態では、基点が、勾配値を用いて、プロット上の信号がその点のまわりに振動していてもよい点を用いて、またはプロットが生成されてきた可能性があるシステムにより提供された較正情報を用いて、位置付けられてもよい。ステップ６０３は、例えば、マイクロプロセッサ４８（図２）またはプロセッサ４１２（図４）により実行されてもよい。
【００７４】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０４に進んでもよく、このステップ６０４では、第１の勾配値が信号の中の任意の点（例えば、図５（ａ）の基点Ｘ）と、第１のデータ点との間で計算される。基点Ｘは信号のデータ点であってもよい。第１の勾配値を決定する際には、中心から離れたデータ点、基点の極近傍もしくは他の測定単位の中にはないデータ点、または信号の特定の部分の中のデータ点を含む任意のデータ点が含まれていてもよい。ステップ６０４は、ＱＳＭ７２（図２）から、またはＲＡＭ５４（図２）内に保存されたサンプルからのサンプルについてリアルタイムで動作するマイクロプロセッサ４８により実行されてもよい。
【００７５】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０６に進んでもよく、このステップ６０６では、信号の第２の勾配値が決定されてもよい。第１の勾配値が決定されたのと同じ方法で（例えば、基点Ｘを用いて）、第２の勾配値を決定するために第２のデータ点を用いて第２の勾配値が計算されてもよい。実施形態では、プロセス６００が、信号内の他のデータ点に対する任意の好適な個数の勾配値を決定するために、任意の好適な個数の付加的なステップ（図示せず）を含んでいてもよい。例えば、プロセス６００内で使用される信号は１００個のデータ点を含んでいてもよく、プロセス６００はステップ６０８に進む前に１００組の勾配値を決定するために１００個のステップを含んでいてもよい。
【００７６】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０８に進んでもよく、このステップ６０８では、ヒストグラムを生成するために、計算された勾配値のそれぞれが使用されてもよい（例えば、マイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により）。ヒストグラムは任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。一実施形態では、ヒストグラムが各勾配値の出現回数を勾配値の関数としてプロットしてもよい。各勾配値は個々のピークを用いるなどの任意の好適な方法でヒストグラム上に表されてもよい。ヒストグラム上の各ピークの高さは、そのピーク値に対する勾配値で出現する、または勾配値の範囲内で出現する勾配の出現回数に対応してもよい。
【００７７】
実施形態では、プロセス６００はステップ６１０に進んでもよく、このステップ６１０では、所望の勾配がヒストグラムから選択されてもよい。実施形態では、信号の優位な勾配値を決定することが望ましい可能性がある。ヒストグラム上の最大出現回数（例えば、最大の高さを有するヒストグラムピーク）を有する勾配値は、信号の優位な勾配値を示してもよい。実施形態では、信号の中で他の勾配値を決定することが望ましい可能性がある。例えば、信号は相関雑音のような他の成分または不自然な結果を含んでいる可能性がある。ヒストグラムは、これらの成分のうちの１つ以上が、信号の優位な勾配値と比較して最大出現回数ではないが、決定された他の勾配値よりも多くの出現回数を有する特定の勾配値を有していることを例証する可能性がある。ヒストグラムは、この二次的な勾配値を位置付けて、その値を決定できるようにする可能性がある。いくつかの実施形態では、勾配値がマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２によりヒストグラムから自動的に選択されて、その後、表示部２０（図２）、表示部２８（図２）、または出力４１４（図４）のような任意の好適な出力機構上に表示されてもよい。他の実施形態では、マイクロプロセッサ４８（図２）が表示部２０、表示部２８、または出力４１４上にヒストグラムを表示してもよく、所望の勾配がユーザ入力５６（図２）を通じてシステム１０（図１）のユーザにより選択されたり、または他の方法で特定されたりしてもよい。その後、プロセス６００はステップ６１２に進んで、終了してもよい。プロセス６００は、リサジュー図形を形成する可能性がある信号、または１つ以上のスケイログラム（図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述した）から取得される可能性がある信号、および／またはスケイログラムが導出される可能性があるもともとの信号を含む、任意の好適な信号を用いて実行されてもよいことを理解すべきである。
【００７８】
図７は、ＰＰＧ信号が使用された実施形態の検出された２つの信号のプロットを示している。この実施形態では、一方のＰＰＧ信号が赤色光信号７２０を含んでいてもよく、他方のＰＰＧ信号が上述のようにパルス酸素濃度計センサから取得された赤外線光信号７４０を含んでいてもよい。赤色光信号７２０および赤外線信号７４０は、患者の血液がかん流した生体組織（例えば、指先、足指、足など）の一部を通り抜けた後に図７に示すようにプロットされてもよい。例えば、任意の低振幅周波数ドリフトなどを取り除くために各信号がフィルタリングされるとき、赤色光信号７２０および赤外線信号７４０は、図示のようにゼロ値のまわりでそれぞれ振動してもよい。パルス酸素濃度計センサは赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０を、さらなる解析のために任意の好適な処理装置（例えば、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８）に送信してもよい。例えば、赤色光信号７２０と赤外線光信号７４０の両方の信号が人体組織を通り抜けた後に、赤色光信号７２０の変化と、赤外線光信号７４０の変化との比率を解析することは、患者の血液酸素飽和度を決定する際に役立つ可能性がある。
【００７９】
図８は、実施形態の図７の検出されたＰＰＧ信号のそれぞれのウェーブレット変換の実部を示している。図８がそれにより導出されたウェーブレット変換は、モーレットウェーブレットのような複雑なウェーブレットを用いて計算されてもよい。また、ウェーブレット変換の虚部、もしくは変換の実部、および／または変換の他の形が、方法において利用されてもよい。例えば、実成分だけを有するウェーブレットが使用されるときには、変換自体が使用されてもよい。また、上記で規定したようなスケイログラムが利用されてもよい。しかしながら、変換の実部のみ（または虚部のみ）は、技法を改善する、より顕著な変換表面の振動運動を作り出す可能性がある。使用される可能性がある、すべてのこのような変換は、本明細書では「変換表面」と呼ばれる。変換表面は連続的であっても連続的でなくてもよい。実施形態では、変換表面が三次元配列で表されてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０が任意の好適な方法を用いて導出されてもよい。一実施形態では、変換表面８２０および変換表面８４０のそれぞれが、赤色光信号８２０および赤外線光信号８４０の変換係数を、それぞれ図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように解釈した結果であってもよい。
【００８０】
実施形態では、変換表面８２０および変換表面８４０が、それぞれ、任意の好適な個数の凸部を任意の好適なスケール値で含んでいてもよい。一実施形態では、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０が、それぞれ、患者の脈拍、患者の呼吸数、および１つ以上の不自然な信号（例えば、雑音など）に関連する成分を含んでいてもよい。脈拍数および呼吸数に関連する信号成分は、他の信号成分よりも高いエネルギーを含んでいてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０は、それぞれ、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０の脈拍成分および呼吸成分にそれぞれ関連してもよい特定のスケール値で凸部を含んでいてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０のそれぞれでは、矢印Ａが各信号の脈拍成分に関連する凸部を示してもよく、矢印Ｂが各信号の呼吸成分に関連する凸部を示してもよい。変換表面８２０および８４０に示された他の凸部は、高周波雑音または低周波雑音などの信号７２０および７４０の他の成分を示してもよい。
【００８１】
図９は、実施形態の図８の変換表面から少なくとも部分的に導出された三次元リサジュー図形を示している。変換表面８２０および８４０の表面が、例えば、スライディングタイム窓（図示せず）を用いて互いに対してさまざまなスケールにわたってプロットされてもよい。各スケール値に対して、変換表面８２０の振幅表面は、リサジュー図形を導出するために変換表面８４０の振幅表面に対してプロットされてもよい。例えば、１つのリサジュー図形は、それぞれの特定のスケール値に対してある期間にわたって変換表面８４０の振幅の変化に対して変換表面８２０の振幅の変化をプロットすることによりもたらされてもよい。三次元リサジュー図形９００が、所与の期間の間、変換表面８２０および８４０のリサジュー図形のすべてをプロットすることにより作られてもよい。
【００８２】
実施形態では、三次元リサジュー図形９００が、任意の好適な方法を用いて１つのリサジュー図形をさらに選択するために解析されてもよい。例えば、三次元リサジュー図形９００の中の１つのリサジュー図形が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよい。この選択されたリサジュー図形の大きさが、選択されたリサジュー図形に対応するスケールにおける信号７２０および７４０の小さい雑音または高い信号対雑音比を示してもよい。
【００８３】
図１０は、実施形態の図９の三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形を示している。リサジュー図形１０００が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよく、それにより最小量の関連する雑音を示してもよいため、リサジュー図形１０００が三次元リサジュー図形９００から選択されてもよい。図１０では、選択されたリサジュー図形１０００に対応するスケールに対してある期間にわたって、変換表面８２０の振幅が変換表面８４０の振幅の関数としてプロットされてもよい。リサジュー図形１０００は基点Ｗのまわりで振動してもよく、この基点Ｗは、基点Ｘ（図５（ａ））と同じであってもよく、基点Ｘ（図５（ａ））の特徴の一部またはすべてを含んでいてもよい。基点Ｗが、実施形態では、リサジュー図形１０００のデータ点を含んでいてもよい。
【００８４】
実施形態では、リサジュー図形１０００が、実施形態では関連を有している可能性がある優位な勾配を有していてもよい。例えば、三次元リサジュー図形９００が変換表面８２０および８４０を用いて、それぞれ赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０に少なくとも部分的に基づいて生成されたとき、図１０００の優位な勾配は、赤色光信号７２０の変化と、赤外線光信号７４０の変化との比率に対応してもよい。比率は、値のルックアップ表とともに使用されてもよく、または比率は、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０が取得された患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。ルックアップ表は、例えば、経験的な患者データを用いて作成されてもよい。患者の血液酸素飽和度レベルを決定するためにリサジュー図形１０００を使用することが、患者の脈拍数の決定を要求しないことを本開示から理解すべきである。しかしながら、実施形態では、患者の脈拍数がそれ自体を変換表面８２０および／または変換表面８４０で表してもよいスケールが、三次元リサジュー図形９００からリサジュー図形１０００を選択するために使用されてもよい。
【００８５】
実施形態では、リサジュー図形１０００の優位な勾配を決定するために、最小二乗技法を適用してリサジュー図形１０００の中のデータ点を用いて最良適合線を生成してもよい。しかしながら、信号７２０および７４０の中に存在する可能性がある相関雑音などの他の信号成分の存在により最小二乗技法がゆがめられる可能性がある。他の信号成分の存在は、リサジュー図形１０００の中に二次的な勾配を表す可能性があり、この二次的な勾配は優位な勾配の決定をゆがめる可能性があり、優位な勾配を用いた患者情報の解析に影響を及ぼす可能性がある。
【００８６】
実施形態では、信号７２０および７４０の中の優位な成分（例えば、最も高いエネルギーを有する成分など）に関連する可能性がある優位な勾配が、任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。図１１は、実施形態のリサジュー図形１０００の勾配、または勾配値の範囲のヒストグラムを示している。実施形態では、基点（例えば、基点Ｗ）と、リサジュー図形１０００の、中心から離れた任意のデータ点を含むデータ点のそれぞれとの間のリサジュー図形１０００の勾配が決定されてもよい。実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｗに近いデータ点は、リサジュー図形１０００の勾配を計算する際に無視されてもよい。結果として得られる計算は、ヒストグラム１１００を生成することによるなどの任意の好適な方法でグラフにされてもよい。ヒストグラム１１００は、リサジュー図形１０００の中で特定の勾配値、または勾配値の範囲が出現する可能性がある回数を図形的に表してもよい。優位なピークＭで示されたヒストグラム１１００の最大値は、ヒストグラム１１００の優位な勾配を示してもよい。実施形態では、優位な勾配Ｍがルックアップ表とともに使用されてもよく、または優位な勾配Ｍは患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。
【００８７】
また、実施形態では、ヒストグラム１１００が、信号７２０および／または信号７４０の中の他の１つ以上の成分に起因する、リサジュー図形１０００の中に存在する他の１つ以上の勾配値、または勾配値の範囲を図形的に表してもよい。リサジュー図形１０００の優位な勾配を確認するためにヒストグラム１１００を使用することにより、例えば、ヒストグラムピークＮにより表された１つ以上の二次的な勾配、または二次的な勾配値の範囲は、リサジュー図形１０００の優位な勾配の決定をゆがめない可能性がある。実施形態では、他の信号成分の影響の一部を取り除くために、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｗに近いデータ点の間の勾配はヒストグラム１１００上にプロットされなくてもよい。あるいは、１つ以上の二次的な勾配の存在または相対的な影響に関心があってもよい。例えば、信号７２０および７４０の中の雑音に関連する可能性があるヒストグラム１１００の中の二次的な勾配（例えば、ヒストグラムピークＮ）は、ヒストグラム１１００を生成することにより解析されてもよい。
【００８８】
図１２は、実施形態の雑音アルゴリズムが二次元リサジュー図形に適用された後に、患者の血液酸素飽和度を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス１２００はステップ１２０２から始まってもよい。ステップ１２０４で、第１のＰＰＧ信号および第２のＰＰＧ信号が、任意の好適な方法を用いて患者から取得されてもよい。例えば、第１および第２のＰＰＧ信号は、患者４０（図２）に接続されてもよいセンサ１２から取得されてもよい。あるいは、ＰＰＧ信号は入力信号発生器４１０から取得されてもよく、この入力信号発生器４１０は、入力信号４１６（図４）としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。実施形態では、ＰＰＧ信号がセンサ１２または入力信号発生器４１０を用いてリアルタイムで患者４０から取得されてもよい。実施形態では、従来、ＰＰＧ信号が、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、処理される予定のモニタ１４の中のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。実施形態では、第１のＰＰＧ信号が赤色光信号（例えば、信号７２０）を含んでいてもよく、第２のＰＰＧ信号が赤外線光信号（例えば、信号７４０）を含んでいてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号は患者４０から同時に取得されてもよい。
【００８９】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２０６に進んでもよく、このステップ１２０６では、第１のスケイログラムが第１のＰＰＧ信号から導出されてもよい。プロセス１２００はステップ１２０８に進んでもよく、このステップ１２０８では、第２のスケイログラムが第２のＰＰＧ信号から導出されてもよい。実施形態では、ステップ１２０８がステップ１２０６と同時に行われてもよい。例えば、ＰＰＧ信号がマイクロプロセッサ４８に、あるいはプロセッサ４１２（図４）に送信された後に、スケイログラムは図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように導出されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ＰＰＧ信号の連続ウェーブレット変換に関連する計算を実行してもよい。
【００９０】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１０に進んでもよく、このステップ１２１０では、三次元リサジュー図形が２つのスケイログラムから生成されてもよい。例えば、三次元リサジュー図形は図９に関して上述したように生成されてもよい。１つのリサジュー図形は、それぞれの特定のスケール値に対してある期間にわたって第２のスケイログラムの振幅の変化に対して、例えば、第１のスケイログラムの振幅の変化をプロットすることによりもたらされてもよい。三次元リサジュー図形は、所与の期間の間、スケイログラムのリサジュー図形のすべてをプロットすることにより作られてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ステップ１２０６および１２０８のスケイログラムを処理して三次元リサジュー図形を生成するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９１】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１２に進んでもよく、このステップ１２１２では、二次元リサジュー図形が図１０に関して上述したように三次元リサジュー図形から選択されてもよい。二次元リサジュー図形が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよく、それにより最小量の関連する雑音を示してもよいため、二次元リサジュー図形が三次元リサジュー図形から選択されてもよい。二次元リサジュー図形の優位な勾配が赤色光信号の変化と、赤外線光信号の変化との比率に対応してもよいため、二次元リサジュー図形は臨床的関連（例えば、勾配は値のルックアップ表とともに使用されてもよく、または勾配はステップ１２０４でＰＰＧ信号が取得された患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい）を有する優位な勾配を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、三次元リサジュー図形から所望の二次元リサジュー図形を分離するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９２】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１４に進んでもよく、このステップ１２１４では、第１の勾配が二次元リサジュー図形の第１の点と、基点との間で任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。実施形態では、任意のデータ点がステップ１２１４で基点とともに使用されてもよい。実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において互いに極めて接近したデータ点は使用されなくてもよく、中心から離れたデータ点もまた第１の勾配を決定するために基点とともに使用されなくてもよい。基点（例えば、基点Ｘ）は、例えば、図５（ａ）に関して上述した方法を含む任意の好適な方法を用いて位置付けられてもよい。ステップ１２１６で、第２の勾配が二次元リサジュー図形の第２の点と、ステップ１２１４で使用された基点との間で任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。ステップ１２１４で使用された第１のデータ点以外の任意のデータ点がステップ１２１６で使用されてもよく、あるいは、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において互いに極めて接近したデータ点は使用されなくてもよく、中心から離れたデータ点もまた第２の勾配を決定するために基点とともに使用されなくてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、勾配値を決定して、勾配値を計算する際にどのデータ点を使用すべきかを決定するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。実施形態では、信号内の他のデータ点に対して任意の好適な付加的な個数の勾配値を決定するために、プロセス１２００が任意の好適な個数の付加的なステップ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００９３】
実施形態では、ステップ１２１８で、二次元リサジュー図形内の少なくとも１つの点が特定されてもよい。この少なくとも１つの点が、二次元リサジュー図形の派生物または中心から離れた点であってもよい。派生物は、入力信号発生器４１０（図４）により生成された雑音、または、例えば、センサ１２、モニタ１４、表示部２８、もしくはケーブル３２および／もしくは２４（図２）を含むシステム１０により生成された雑音などの任意の好適な原因から生じてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号がいつ患者４０から取得された可能性があるかにかかわらず、任意の好適な時間に中心から離れた点（複数可）が特定されてもよい。例えば、ステップ１２１８で二次元リサジュー図形を検討して、中心から離れたデータ点を調べることにより、ＰＰＧ信号が患者４０から取得されるときにリアルタイムで雑音が検出されてもよい。実施形態では、別個の雑音決定構成要素を用いてリアルタイムで雑音が検出されてもよい。あるいは、従来、第１および第２のＰＰＧ信号は、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、プロセス１２００を用いて解析される予定のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。中心から離れたデータ点はステップ１２１８で任意の好適な方法で特定されてもよい。実施形態では、中心から離れたデータ点が、隣接した、またはほぼ隣接したデータ点を用いてステップ１２１４および／または１２１６で計算された勾配値を比較することにより特定されてもよい。例えば、ステップ１２１４で決定された、隣接した、もしくはほぼ隣接した第１の勾配値、またはステップ１２１６で決定された第２の勾配値とは大きく異なる勾配値は、１つ以上の中心から離れたデータ点の存在を示してもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、勾配値を比較して二次元リサジュー図形内の少なくとも１つの中心から離れた点を位置付けるために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９４】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２０に進んでもよく、このステップ１２２０では、ステップ１２１４、１２１６、または他の任意の付加的なステップ（図示せず）で決定された勾配値が、ステップ１２１８で、二次元リサジュー図形の中心から離れたデータ点として特定された点のうちのいずれかを用いて、第１の勾配、第２の勾配、または他の任意の付加的な決定された勾配値として取り除かれてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第１の勾配、第２の勾配、および／または他の任意の決定された勾配値を操作して、ステップ１２１８で特定された１つ以上の中心から離れた点を含んでいる可能性がある任意の勾配値を取り除くために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９５】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２２に進んでもよく、このステップ１２２２では、ヒストグラムが、特定された中心から離れたデータ点のうちのいずれかを用いて決定された勾配値を除いて、ステップ１２１４で決定された第１の勾配と、ステップ１２１６で決定された第２の勾配と（およびプロセス１２００の一部として図示されていない他の任意の決定された勾配値）から、任意の好適な方法を用いて生成されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ステップ１３１８でヒストグラムを生成するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。患者４０、システム１０またはシステム４００のユーザ、および／または医療専門家が治療中の患者４０による再検討のために、ヒストグラムは表示部２０（図２）、表示部２８（図２）上などに、または出力４１４（図４）を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。ヒストグラムは、二次元リサジュー図形の中で特定の勾配値、または勾配値の範囲が出現する可能性がある回数を図形的に表してもよい。ヒストグラムの最大値は、二次元リサジュー図形の優位な勾配を示してもよい。中心から離れた点を用いて計算された勾配値はヒストグラム上にプロットされなくてもよいため、雑音に関連する二次的な勾配はヒストグラム上に現れない可能性があり、その結果、所望の勾配を計算するとき、雑音の影響をさらに低減する可能性がある。
【００９６】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２４に進んでもよく、このステップ１２２４では、任意の好適な方法を用いてヒストグラムから所望の勾配が選択されてもよく、所望の勾配はヒストグラム内の最大値に対応してもよい。ヒストグラムの最大値は表示部２０、表示部２８上などに、または出力４１４を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ヒストグラムの最大値を自動的に特定して表示するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。実施形態では、患者４０、システム１０またはシステム４００のユーザ、および／または医療専門家が治療中の患者４０が、表示されたヒストグラムを再検討してもよく、ヒストグラムの最大値を特定してもよく、それにより所望の勾配を視覚的に特定してもよい。実施形態では、出力４１４またはパルス酸素測定システム１０が、ヒストグラムの最大値をスピーカ２２（図２）の音声出力（例えば、口頭メッセージなど）として提示してもよい。
【００９７】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２６に進んでもよく、このステップ１２２６では、所望の勾配がルックアップ表とともに使用されてもよく、または患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、患者４０の血液酸素飽和度を決定するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８は、ルックアップ表または較正方程式を内蔵してもよく、ステップ１２２４でヒストグラムから特定された所望の勾配値を用いて血液酸素飽和度を決定してもよい。実施形態では、ステップ１２２４で特定されたヒストグラムの最大値がルックアップ表または較正方程式以外には臨床的関連を有していない可能性があるときには、最大値は表示部２０、表示部２８、または出力４１４上に表示されなくてもよい。実施形態では、パルス酸素測定システム１０または連続ウェーブレット処理システム４００のユーザが、ステップ１２２４で表示された所望の勾配をルックアップ表に関連して使用してもよく、または患者４０の血液酸素飽和度を決定するために較正方程式で使用してもよい。患者４０の血液酸素飽和度は、表示部２０、表示部２８上などに、または出力４１４を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。実施形態では、パルス酸素測定システム１０または連続ウェーブレット処理システム４００が、血液酸素飽和度をスピーカ２２の音声出力（例えば、口頭メッセージなど）として提示してもよい。その後、プロセス１２００はステップ１２２８に進んで、終了してもよい。
【００９８】
プロセス１２００は所望の勾配を決定するために任意の好適な方法で、および任意の好適なステップ順序で実行されてもよいことを理解すべきである。いくつかの実施形態では、ステップ１２１８および／または１２２０などの、プロセス１２００のステップのうちの１つ以上が任意であってもよい。例えば、雑音フィルタリングステップ１２１８および１２２０なしでプロセス１２００が実行されて、ヒストグラム上の所望の勾配から患者４０の血液酸素飽和度レベルを決定してもよい。
【００９９】
実施形態では、優位な勾配Ｍを決定することに関連して信頼基準が生成されてもよい。図１３は、実施形態のヒストグラムから信頼基準を生成するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス１３００はステップ１３０２から始まってもよい。ステップ１３０４で、第１のＰＰＧ信号および第２のＰＰＧ信号が、任意の好適な方法を用いて患者から取得されてもよい。例えば、第１および第２のＰＰＧ信号は、患者４０（図２）に接続されてもよいセンサ１２から取得されてもよい。あるいは、ＰＰＧ信号は入力信号発生器４１０から取得されてもよく、この入力信号発生器４１０は、入力信号４１６（図４）としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。実施形態では、ＰＰＧ信号がセンサ１２または入力信号発生器４１０を用いてリアルタイムで患者４０から取得されてもよい。実施形態では、従来、ＰＰＧ信号が、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、処理される予定のモニタ１４の中のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。実施形態では、第１のＰＰＧ信号が赤色光信号（例えば、信号７２０）を含んでいてもよく、第２のＰＰＧ信号が赤外線光信号（例えば、信号７４０）を含んでいてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号は患者４０から同時に取得されてもよい。
【０１００】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３０６に進んでもよく、このステップ１３０６では、第１および第２のＰＰＧ信号に対して第１のサイクルが定義されてもよい。例えば、サイクルは、任意の好適な機構により（例えば、マイクロプロセッサ４８により、またはプロセッサ４１２により）有限期間として定義されてもよく、この有限期間の間に、変換表面６２０および変換表面６４０（図８）が生成されてもよい。結果として、ステップ１３０８で、三次元リサジュー図形、第１の二次元リサジュー図形、および第１のヒストグラムがそれぞれ、第１のサイクルの間に収集された第１および第２のＰＰＧ信号の一部から、図１２のステップ１２０６から１２１８に関して上述したように少なくとも部分的に導出されてもよい。プロセス１３００はステップ１３１０に進んでもよく、このステップ１３１０では、第１の所望の勾配が第１のヒストグラムから選択されてもよく、第１の所望の勾配は第１のヒストグラム内の最大値に対応してもよい。実施形態では、第１の所望の勾配がルックアップ表に入力されたり、またはＰＰＧ信号が取得された患者４０の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されたりしてもよいため、第１の所望の勾配は臨床的関連を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第１のヒストグラムの最大値を自動的に選択するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【０１０１】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３１２に進んでもよく、このステップ１３１２では、第１のサイクルの終わりに、第２のサイクルが定義されてもよい。実施形態では、第２のサイクルが第１のサイクルと重なっていてもよく、第１のサイクルと連続していてもよく、または第１のサイクルから離間していてもよい。プロセス１３００はステップ１３１４に進んでもよく、このステップ１３１４では、第２の三次元リサジュー図形、第２の二次元リサジュー図形、および第２のヒストグラムが、第２のサイクルの間に収集された第１および第２のＰＰＧ信号の一部から、図１２のステップ１２０６から１２１８に関して上述したように少なくとも部分的に導出されてもよい。ステップ１３１６で、第２の所望の勾配が第２のヒストグラムから選択されてもよく、第２の所望の勾配は第２のヒストグラム内の最大値に対応してもよい。第１の所望の勾配と同様に、第２の所望の勾配もまた患者の血液酸素飽和度レベルに関連する臨床的関連を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第２のヒストグラムの最大値を自動的に選択するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。連続した変換表面から連続したリサジュー図形および関連するヒストグラムを導出するこのプロセス１３００は、任意の付加的な所望サイクル数（図示せず）の間継続してもよい。
【０１０２】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３１８に進んでもよく、このステップ１３１８では、第１および第２のサイクルから取得された第１の所望の勾配と第２の所望の勾配とが比較されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、任意の好適な個数の勾配値を比較するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ステップ１３２０で、所望の勾配のうちの少なくとも１つが特定されてもよい。実施形態では、例えば、ヒストグラムを生成するために使用されたＰＰＧ信号からのデータが、患者の動作、患者４０とセンサ１２の間の不十分な接続によりひずんだ可能性があるとき、またはそうでなければデータが不完全であったとき、１つのサイクルが、著しく異なる所望の勾配値を生成する可能性があるヒストグラムを含んでいる場合がある。患者４０の血液酸素飽和度レベルを計算するのに著しく異なる所望の勾配値を使用することは望ましくない。したがって、著しく異なる所望の勾配値につながるデータ点を含むＰＰＧ信号のうちの１つ以上の部分を特定して、血液酸素飽和度を決定することと関連するＰＰＧ信号のさらなる解析からそれらの部分を取り除くことは有益である。比較されている１つ以上の他の所望の勾配値とは著しく異なる可能性がある所望の勾配値が、任意の好適な技法を用いてマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により自動的に特定されてもよい。
【０１０３】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３２２に進んでもよく、このステップ１３２２では、特定された所望の勾配値に関連する可能性があるサイクルが、第１および第２のＰＰＧ信号から生成された可能性がある他のサイクルおよび結果として得られるヒストグラムと比較して低い信頼度を有すると特定される可能性がある。実施形態では、低い信頼度を有すると特定されたサイクル内に含まれる可能性があるＰＰＧ信号からのデータが、システム１０またはシステム４００のユーザにより、またはマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により自動的に、さらなる解析から取り除かれてもよい。その後、プロセス１３００はステップ１３２４に進んで、終了してもよい。
【０１０４】
実施形態では、優位な勾配Ｍの計算の信頼度を測定するためにヒストグラム１１００の形が使用されてもよい。例えば、優位な勾配Ｍの値が信頼できるかどうかに関する信頼性のレベルを測定するために、ヒストグラム１１００上のピークＭの高さ、またはヒストグラム１１００の幅などの大きさが使用されてもよい。あるいは、ヒストグラム１１００の全体のデータセットを用いた、ピークＭの下の面積と、ヒストグラム１１００の下の面積との比率もまた、優位な勾配Ｍの計算が信頼できるかどうかを決定するために使用されてもよい。
【０１０５】
実施形態では、任意の好適な方法を用いて、もともとの信号に対して直線フィッティングするために、ヒストグラムからの優位な勾配の値が使用されてもよい。例えば、ｙ＝ａ＋ｂｘのような直線フィッティング方程式では、優位な勾配Ｍが「ｂ」値を表してもよい。「ａ」値により表された線の片寄りは、任意の好適な方法を用いて計算されてもよい。一実施形態では、ヒストグラム上に表された優位な勾配に含まれる勾配値を計算するために使用されたデータ点を調べることにより片寄りが計算されてもよい。優位な勾配に含まれる勾配値を計算するために使用されなかったデータ点は、片寄り値を計算する際に無視されてもよい。これは１つ以上の中心から離れたデータ点が最良適合線の片寄りの計算に影響を及ぼすことを排除する可能性がある。
【０１０６】
以上の記述はあくまで本開示の原理の例を示したに過ぎず、本開示の範囲および要旨を逸脱することなく、当業者によりさまざまな修正を行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
本願は、「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｏｒｉｇｉｎ Ｐｏｉｎｔ」と題する２００８年７月１５日に出願された米国仮出願第６１／０８０，９５０号、および「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅ」と題する２００８年６月３０日に出願された米国仮出願第６１／０７７，０７９号の優先権を主張し、当該出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、信号処理システムおよび方法に関し、さらに詳細には、例えば、光電脈波（ＰＰＧ）信号などの信号の勾配を決定するためのシステムおよび方法に関する。実施形態では、信号の多くのデータ点のそれぞれに対して、基点と、信号の複数の他のデータ点との間の勾配を計算することにより勾配が決定される。計算された勾配は、最も一般的な、または優位な勾配などの所望の勾配を決定するために比較される。
【背景技術】
【０００３】
勾配が計算されてもよい基点は任意の好適な方法を用いて選択されてもよい。例えば、基点はプロット上の（０，０）の値を有していてもよく、または基点は信号のデータ点に対応してもよい。あるいは、基点はプロット内の信号の中点を用いて反復過程を通じて位置付けられてもよい。あるいは、基点は、プロットの各データ点と、他の各データ点との間の勾配値を計算して、各データ点から計算された勾配値の各組に対するヒストグラムを構成することにより位置付けられてもよい。勾配値の所与の組に対して計算された優位な勾配値を取り囲む最も幅の狭いピークを有するヒストグラムは、勾配値が計算されたデータ点が適切な基点であるということを示している可能性がある。あるいは、プロット内の任意点、または任意の信号データ点が、勾配値を取得するための基点としての役目を果たしてもよい。例えば、信号に関連する較正情報が、関心のある正確な勾配が特定の点またはデータ点を通る可能性があることを示しているとき、勾配値は、そのデータ点から計算されてもよい。あるいは、勾配はプロット上のデータ点と、信号が由来するシステムとの整合性を有すると分かっている可能性がある、または推定される可能性がある１つ以上の基点との間で計算されてもよい。あるいは、基点はプロット内のデータ点のすべての対を直線で結ぶことにより選択されてもよく、直線の最大密度の位置が基点と見なされてもよい。あるいは、基点は他の情報源からの情報を用いて選択されてもよい。例えば、二次元リサジュー図形は、任意の好適な個数の二次元リサジュー図形を含んでいてもよい三次元リサジュー図形から選択されてもよい。選択された二次元リサジュー図形の基点を決定するために他の二次元リサジュー図形からのデータが使用されてもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態では、プロットされた信号が、任意の好適な個数のウェーブレット変換表面を走査することにより導出されたリサジュー図形であってもよい。リサジュー図形はゼロ値または基点を中心としてもよい。リサジュー図形は、別々に、または繰り返して基点の位置を導出する必要なく基点の周囲で振動していてもよいため、勾配値が基点から計算されて、それにより計算時間を低減してもよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、計算された勾配のそれぞれがヒストグラムを生成するために使用されてもよい。例えば、ヒストグラムは信号の最大の勾配または優位な勾配で最大値を示してもよい。実施形態では、信号内のデータ点のすべてが勾配値を計算するために使用されたかどうかにかかわらず、所望の勾配値はプロットされた信号の優位な勾配に対応してもよい。他の二次的な勾配（例えば、中心から離れたデータ点を用いて信号の勾配を計算することに起因する勾配値）が、例えば、最大値から離間した値でヒストグラム上に存在し、かつ表される可能性があるため、二次的な勾配は優位な勾配値に影響を与えない可能性がある。実施形態では、二次的な勾配が所望の勾配であってもよく、例えば、不自然な結果が信号の大半を占めている場合には、優位な勾配が誤った（例えば、不自然な）勾配に起因する可能性がある。所望の勾配が、ヒストグラムから選択された好ましい値に対応してもよいことを理解すべきである。実施形態では、好ましい値がヒストグラムの最大値に対応してもよく、所望の勾配が、プロットされた信号の優位な勾配を表してもよい。実施形態では、好ましい値がヒストグラムの二次的なピークに対応してもよく、所望の勾配が、プロットされた信号の二次的な勾配を表してもよい。
【０００６】
実施形態では、プロットされた信号の各データ点を用いて所望の勾配が決定されてもよい。あるいは、実施形態では、計算時の信号内の不自然な結果（例えば、雑音）の影響をあらかじめ取り除いておくために、互いに極めて接近したデータ点は勾配を計算する際に無視されてもよい。他の好適な実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において接近したデータ点が、勾配を計算する際に無視されてもよい。実施形態では、二次的な勾配が所望の勾配を表してもよく、優位な勾配が誤った勾配に起因する可能性がある。したがって、ヒストグラム内のどの極大が所望されても選択する柔軟性が許容されてもよい。基点からの勾配だけを計算することは、プロットの非常に異なる部分上に位置する可能性があるデータ点の間で計算される場合がある多くの誤った勾配を取り除く可能性がある。ヒストグラムは、より分離された勾配分布を提供する可能性があり、この勾配分布からは、所望の情報が導出される可能性があり、その理由は、ヒストグラム内の各ピークが、より明確である可能性があるためである。ヒストグラムは中心から離れたデータ点が非優位のピーク（複数可）として現れることを許容するため、任意の好適な二次的信号成分または不自然な結果に起因する信号の中に含まれる１つ以上の二次的な勾配を決定する際にヒストグラムが役立つ可能性がある。
【０００７】
上述の勾配決定法は任意の好適な状況で使用されてもよい。いくつかの実施形態では、上述の勾配決定法が雑音低減アルゴリズムで使用される。実施形態では、プロットされた信号の優位な勾配を決定することに関連する信頼基準が開発されてもよい。実施形態では、優位な勾配の計算の信頼度を測定するためにヒストグラムの形が使用されてもよい。実施形態では、もともとの信号に対して直線フィッティングするために、ヒストグラムからの優位な勾配の値が使用されてもよい。
【０００８】
限定するためにではなく、わかり易くするために、本明細書で開示するいくつかの実施形態は、光電脈波（ＰＰＧ）信号などのウェーブレット変換された信号から生理的パラメータを決定するためのプロセスを含んでいてもよく、さらに詳細には、ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号から酸素飽和度（ＳｐＯ２）を決定するために開示される。このような方法では、三次元リサジュープロットがＰＰＧ信号のウェーブレット変換（すなわち、赤色光信号および赤外線光信号のウェーブレット変換）から導出される。主軸に沿って広がる最大値と、主軸に対して直交する軸に沿って広がる最小値とを有する二次元リサジュープロットを見つけるためにリサジュープロットが調べられる。本明細書に記載の方法を用いて二次元リサジュープロットから代表的勾配が計算される。勾配はＳｐＯ２ルックアップ表に索引を付けるために使用され、または勾配はＰＰＧ信号が取得された患者の酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用される。
【０００９】
実施形態では、プロット上の信号の勾配を決定するための方法が提供される。方法は、プロットの基点を特定することと、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定することと、勾配からヒストグラムを生成することと、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択することと、を含んでいてもよい。
【００１０】
実施形態では、プロット上の信号の勾配を決定するためのシステムが提供される。システムは、信号を生成する入力信号発生器と、入力信号発生器に接続されたプロセッサと、プロセッサに接続された出力と、を含んでいてもよい。出力は勾配に少なくとも部分的に基づいて情報を表示できてもよい。プロセッサは、プロットの基点を特定でき、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定でき、勾配からヒストグラムを生成でき、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択できてもよい。
【００１１】
実施形態では、プロット上の信号の勾配の決定で用いるコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータ可読媒体は、プロットの基点を特定し、プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定し、勾配からヒストグラムを生成し、ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するために、その上に記録された計算機プログラム命令を含んでいてもよい。
【００１２】
特許または出願ファイルは色刷りで作成された少なくとも１つの図面を含んでいる。カラー図面を含む本特許または本特許出願公報のコピーは、要求に応じて、および必要な手数料の支払いが済み次第、所轄当局により提供される。
【００１３】
本開示の上述の、および他の特徴、本開示の本質、ならびにさまざまな利点は、添付図面と照らしあわせて下記の詳細な説明を検討すれば、さらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の説明に役立つパルス酸素測定システムを示している。
【図２】実施形態の患者に接続された図１の説明に役立つパルス酸素測定システムのブロック図である。
【図３（ａ）】実施形態のＰＰＧ信号から導出されたスケイログラムの説明図を示している。
【図３（ｂ）】実施形態のＰＰＧ信号から導出されたスケイログラムの説明図を示している。
【図３（ｃ）】実施形態の２つの適切な成分を含む信号から導出された説明に役立つスケイログラムを示している。
【図３（ｄ）】実施形態の図３（ｃ）の凸部に関連している信号の説明に役立つ模式図と、これらの新規に導出された信号のさらなるウェーブレット分解の説明に役立つ模式図と、を示している。
【図３（ｅ）】実施形態の逆連続ウェーブレット変換の実行にかかわる説明に役立つステップのフローチャートである。
【図３（ｆ）】実施形態の逆連続ウェーブレット変換の実行にかかわる説明に役立つステップのフローチャートである。
【図４】いくつかの実施形態の説明に役立つ連続ウェーブレット処理システムのブロック図である。
【図５（ａ）】実施形態のプロットされた信号の説明に役立つ模式図を示している。
【図５（ｂ）】実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号の計算された勾配値のヒストグラムを示している。
【図５（ｃ）】実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号の計算された勾配値のヒストグラムを示している。
【図６】実施形態の信号の勾配を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【図７】実施形態の検出された２つの信号のプロットを示している。
【図８】実施形態の図７の検出された信号のそれぞれの変換表面を示している。
【図９】実施形態の図８の変換表面から少なくとも部分的に導出された三次元リサジュー図形を示している。
【図１０】実施形態の図９の三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形を示している。
【図１１】実施形態の図１０の選択されたリサジュー図形の勾配のヒストグラムを示している。
【図１２】実施形態の雑音アルゴリズムが二次元リサジュー図形に適用された後に、患者の血液酸素飽和度を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【図１３】実施形態のヒストグラムから信頼基準を生成するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、一般に、信号処理に関し、さらに詳細には、本開示は、例えば、２つの光電脈波（ＰＰＧ）信号から導出されたリサジュー図形などの信号の勾配を決定することに関する。
【００１６】
酸素濃度計は血液の酸素飽和度を測定してもよい医療機器である。１つのよくある種類の酸素濃度計はパルス酸素濃度計であり、このパルス酸素濃度計は（患者から取られた血液サンプルを分析することにより酸素飽和度を直接的に測定することとは対照的に）患者の血液の酸素飽和度と、皮膚内の血液容量の変化とを間接的に測定してもよい。また、血液酸素飽和測定の補助として、パルス酸素濃度計は、患者の脈拍数を測定するために使用されてもよい。パルス酸素濃度計は、動脈血中のヘモグロビンの酸素飽和度を含むが、これに限らないさまざまな血流特性を通常測定して表示する。
【００１７】
酸素濃度計は、通常、指先、足指、額、もしくは耳たぶ、または新生児の場合には足を横切るようにして患者の所定の部位に取り付けられる光センサを含んでいてもよい。酸素濃度計は、血液がかん流した生体組織を通して光源を用いて光を通過させて、生体組織中での光の吸収を光電的に検知してもよい。例えば、酸素濃度計は、光センサで受信される光強度を時間の関数として測定してもよい。時間に対する光強度を表す信号、またはこの信号の数学的操作（例えば、この信号のスケーリングされたバージョン、この信号の対数、この信号の対数のスケーリングされたバージョンなど）は、光電脈波（ＰＰＧ）信号と呼ばれてもよい。さらにまた、用語「ＰＰＧ信号」は、本明細書で使用するように、吸収信号（すなわち、生体組織により吸収された光量を表す信号）、または吸収信号の任意の好適な数学的操作を示してもよい。その後、光強度または吸収された光量は、測定中の血液成分量（例えば、酸素ヘモグロビンなど）と、それぞれの個々の脈拍が生成されているときには脈拍数と、を計算するために使用されてもよい。
【００１８】
生体組織を通過する光は、血液中に存在する血液成分量を代表する量の血液により吸収される１つ以上の波長であるように選択されている。生体組織を通り抜ける光量は、生体組織内の血液成分の変化量と、関連する光吸収とに基づいて変化する。低酸素飽和度を有する血液に比べて、酸素を非常に豊富に含む血液は、赤色光については相対的に少なくしか吸収しないが、逆に赤外線光はより多く吸収することが観察されているため、赤色および赤外線の波長が使用されてもよい。脈拍周期内の異なる点で２つの波長の強度を比較することにより、動脈血中のヘモグロビンの血液酸素飽和度を推定できる。
【００１９】
測定される血液パラメータがヘモグロビンの酸素飽和度であるとき、便利な出発点は部分的にランバート−ベーアの法則に基づく飽和計算を仮定する。本明細書では下記の表記法が使用される：
【数１】
ここで、
λ＝波長、
ｔ＝時間、
Ｉ＝検出される光強度、
Ｉ０＝伝達された光強度、
ｓ＝酸素飽和度、
β０、βｒ＝実験的に導出された吸収係数、
ｌ（ｔ）＝時間の関数としての、濃度と、放射体から検出器までの経路長との組み合わせ。
【００２０】
従来の方法は２つの波長（例えば、赤色および赤外線（ＩＲ））で光吸収を測定し、その後、下記のように「比率の比率」について解くことにより飽和度を計算する。
１．最初に、ＩＲおよび赤色に対して（１）の自然対数を取る（自然対数を表すために「ｌｏｇ」が使用される）
【数２】
２．その後、（２）を時間に関して微分する
【数３】
３．赤色（３）をＩＲ（３）で割る
【数４】
４．ｓについて解く
【数５】
離散時間に注目すると、
【数６】
ｌｏｇＡ−ｌｏｇＢ＝ｌｏｇＡ／Ｂを用いて、
【数７】
したがって、（４）は
【数８】
に書き直すことができ、
ここで、Ｒは「比率の比率」を表している。（５）を用いて（４）をｓについて解くと
【数９】
が得られる。
（５）から、Ｒは２点（例えば、最大ＰＰＧおよび最小ＰＰＧ）または点の群を用いて計算できる。点の群を使用する１つの方法は（５）の変更バージョンを使用する。
関係
【数１０】
を用いると
（５）は
【数１１】
になり、
（７）は、ｘに対するｙの勾配がＲを与える点の集団を規定し、ここで、
【数１２】
である。
【００２１】
図１はパルス酸素測定システム１０の実施形態の斜視図である。システム１０は、センサ１２とモニタ１４とを含んでいてもよい。センサ１２は、２つ以上の波長の光を患者の生体組織の中へ光を放射する放射体１６を含んでいてもよい。また、検出器１８は、もともと放射体１６から放射されて生体組織を通過した後に患者の生体組織から出て来た光を検出するためにセンサ１２内に提供されてもよい。
【００２２】
実施形態によれば、後述するように、システム１０は、単一センサ１２の代わりに、センサアレイを形成する複数のセンサを含んでいてもよい。センサアレイのセンサのそれぞれは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサであってもよい。あるいは、アレイの各センサは電荷結合素子（ＣＣＤ）センサであってもよい。他の実施形態では、センサアレイはＣＭＯＳセンサとＣＣＤセンサの組み合わせで構成されていてもよい。ＣＣＤセンサは、感光領域と、データを送受信するための伝送領域とを含んでいてもよく、他方、ＣＭＯＳセンサは画素センサのアレイを有する集積回路で構成されていてもよい。各ピクセルは光検出器と能動増幅器とを有していてもよい。
【００２３】
実施形態によれば、放射体１６および検出器１８は手の指または足の指などの指を挟んで両側にあってもよく、その場合、生体組織から出て来た光は指を完全に通り抜けている。実施形態では、放射体１６および検出器１８は、患者の額からパルス酸素測定データを取得するように設計されたセンサなどのように、放射体１６からの光が生体組織に入り込み、生体組織により反射されて検出器１８の中へ入るように配置されてもよい。
【００２４】
実施形態では、センサまたはセンサアレイは、図示のようにモニタ１４に接続されてモニタ１４から電力を得てもよい。他の実施形態では、センサは無線でモニタ１４に接続され、それ自身のバッテリまたは同様の電源（図示せず）を含んでいてもよい。モニタ１４は、光の放射および検出に関連するセンサ１２から受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて生理的パラメータを計算するように構成されてもよい。他の実施形態では、計算はモニタリング装置自体の上で実行されてもよく、酸素測定示度の結果はモニタ１４に送られてもよい。さらに、モニタ１４は生理的パラメータまたはシステムに関する他の情報を表示するように構成された表示部２０を含んでいてもよい。図示の実施形態では、また、モニタ１４は、例えば、患者の生理的パラメータが所定の正常範囲からはずれている場合に音声警報を鳴らすなどの他のさまざまな実施形態で使用してもよい可聴音を提供するためにスピーカ２２を含んでいてもよい。
【００２５】
実施形態では、センサ１２またはセンサアレイは、ケーブル２４を介してモニタ１４に通信可能なように接続されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、無線送信装置（図示せず）などが、ケーブル２４の代わりに、またはケーブル２４に加えて使用されてもよい。
【００２６】
また、図示の実施形態では、パルス酸素測定システム１０がマルチパラメータ患者監視装置２６を含んでいてもよい。監視装置はブラウン管型、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）もしくはプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（図示のような）、または知られている、もしくは後から開発される他の任意の種類の監視装置であってもよい。マルチパラメータ患者監視装置２６は生理的パラメータを計算するように構成されてもよく、ならびにモニタ１４からの情報のために、および他の医療モニタリング装置またはシステム（図示せず）からの情報のために、表示部２８を提供するように構成されてもよい。例えば、マルチパラメータ患者監視装置２６は、パルス酸素測定モニタ１４により生成された患者の血液酸素飽和度（「ＳｐＯ２」測定値と呼ばれる）の推定値と、モニタ１４からの脈拍数情報と、血圧監視装置（図示せず）からの血圧と、を表示部２８上に表示するように構成されてもよい。
【００２７】
モニタ１４は、センサ入力ポートまたはデジタル通信ポートにそれぞれ接続されたケーブル３２または３４を介して、マルチパラメータ患者監視装置２６に通信可能なように接続されてもよく、および／または無線で通信してもよい（図示せず）。さらに、モニタ１４および／またはマルチパラメータ患者監視装置２６は、サーバまたは他のワークステーション（図示せず）と情報を共有できるようにするためにネットワークに接続されてもよい。モニタ１４はバッテリ（図示せず）により、または壁コンセントのような従来の電源により電力を供給されてもよい。
【００２８】
図２は、実施形態に基づいて患者４０に接続されてもよい図１のパルス酸素測定システム１０のようなパルス酸素測定システムのブロック図である。センサ１２およびモニタ１４の説明に役立つある特定の構成要素が図２に示されている。センサ１２は、放射体１６と、検出器１８と、エンコーダ４２とを含んでいてもよい。図示の実施形態では、放射体１６が少なくとも２つの波長の光（例えば、赤色およびＩＲ）を患者の生体組織４０の中に放射するように構成されてもよい。したがって、放射体１６は、患者の生理的パラメータを計算するために使用される波長の光を患者の生体組織４０の中に放射するために、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）４４のような赤色発光光源と、ＩＲのＬＥＤ４６のようなＩＲ発光光源と、を含んでいてもよい。一実施形態では、赤色波長は約６００ｎｍと約７００ｎｍの間であってもよく、ＩＲ波長は約８００ｎｍと約１０００ｎｍの間であってもよい。単一センサの代わりにセンサアレイが使用される実施形態では、各センサは単一波長を放射するように構成されてもよい。例えば、第１のセンサは赤色光だけを放射し、他方、第２のセンサはＩＲ光だけを放射する。
【００２９】
本明細書で使用するように、用語「光」は、放射源により作り出されるエネルギーを示してもよく、超音波、電波、マイクロ波、ミリメートル波、赤外線、可視光線、紫外線、ガンマ線、またはＸ線電磁波のうちの１つ以上を含んでいてもよいことが理解される。また、本明細書で使用するように、光は、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、またはＸ線スペクトルの中の任意の波長を含んでいてもよく、任意の好適な波長の電磁波が本技術とともに使用するのに適している可能性がある。検出器１８は、放射体１６の選ばれて目標とされたエネルギースペクトルに対して特に感度がよいように選択されてもよい。
【００３０】
実施形態では、検出器１８は赤色およびＩＲ波長の光強度を検出するように構成されてもよい。あるいは、アレイ内の各センサは単一波長の強度を検出するように構成されてもよい。動作について見ると、光は患者の生体組織４０を通り抜けた後に検出器１８に入射してもよい。検出器１８は、受信された光の強度を電気信号に変換してもよい。光強度は生体組織４０内の光の吸光度および／または反射率に直接関係している。すなわち、ある特定の波長の光がより多く吸収されたり、またはより多く反射されたりするとき、生体組織から戻ってくるその波長の光はより少なく検出器１８により受信される。受信された光を電気信号に変換した後に、検出器１８はモニタ１４に信号を送信してもよく、患者の生体組織４０内での赤色およびＩＲ波長の吸収に基づいて生理的パラメータが計算されてもよい。
【００３１】
実施形態では、エンコーダ４２は、センサ１２がどんな種類のセンサであるか（例えば、センサが額または指のどちらに取り付けることを目的としているのかなど）、および放射体１６により放射される光の波長などのセンサ１２に関する情報を含んでいてもよい。この情報は、モニタ１４内に保存された適切なアルゴリズム、ルックアップ表、および／または較正係数を選択して患者の生理的パラメータを計算するためにモニタ１４により使用されてもよい。
【００３２】
エンコーダ４２は、例えば、患者の年齢、体重、および診断のような患者４０に固有の情報を含んでいてもよい。この情報が、モニタ１４に、例えば、患者の生理的パラメータ測定値が入るべき患者固有のしきい値範囲などを決定することを可能にしてもよく、付加的な生理的パラメータアルゴリズムを有効にしたり、または無効にしたりすることを可能にしてもよい。エンコーダ４２は、例えば、センサ１２の種類に対応する値、もしくはセンサアレイ内の各センサの種類に対応する値、センサアレイの各センサ上の放射体１６により放射される光の波長、および／または患者の特徴を保存するコード化されたレジスタであってもよい。他の実施形態では、エンコーダ４２はメモリを含んでいてもよく、このメモリ上には下記の情報、すなわち、センサ１２の種類、放射体１６により放射される光の波長、センサアレイ内の各センサがモニタしている特定の波長、センサアレイ内の各センサに対する信号しきい値、他の任意の好適な情報、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上がモニタ１４と通信するために保存されていてもよい。
【００３３】
実施形態では、検出器１８とエンコーダ４２とからの信号は、モニタ１４に送信されてもよい。図示の実施形態では、モニタ１４は、内部バス５０に接続された汎用マイクロプロセッサ４８を含んでいてもよい。マイクロプロセッサ４８はソフトウェアを実行するようになされていてもよく、このソフトウェアには、本明細書で説明する機能を実行する一環として、オペレーティングシステムおよび１つ以上のアプリケーションを含んでいてもよい。また、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４、ユーザ入力５６、表示部２０、およびスピーカ２２もバス５０に接続されていてもよい。
【００３４】
ＲＡＭ５４およびＲＯＭ５２は一例として示されており、それらに限定するものではない。システム内にデータを記憶するために任意の好適なコンピュータ可読媒体が使用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、マイクロプロセッサ４８により解釈できる情報を保存できる。この情報はデータであってもよく、またはマイクロプロセッサに特定の機能および／またはコンピュータにより実現される方法を実行させる、ソフトウェアアプリケーションのようなコンピュータ実行可能命令の形を取ってもよい。実施形態に応じて、このようなコンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体およびコンピュータ通信媒体を含んでいてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報記憶用に任意の方法または技術で実現される揮発性および不揮発性の、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含んでいてもよい。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他の固体メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、もしくは他の光学式記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望情報を保存するのに使用でき、システムの構成要素によりアクセスできる他の任意の媒体を含んでいてもよいが、これらに限らない。
【００３５】
図示の実施形態では、タイムプロセッシングユニット（ＴＰＵ）５８が光駆動回路６０にタイミング制御信号を提供してもよく、ＴＰＵ５８は放射体１６をいつ発光させるかの制御と、赤色ＬＥＤ４４およびＩＲのＬＥＤ４６に対する多重化されたタイミングの制御とを行ってもよい。また、ＴＰＵ５８は、検出器１８から増幅器６２とスイッチング回路６４とを介しての信号のゲートインを制御してもよい。これらの信号は、どの光源を発光させるのかに応じて適切な時間にサンプリングされる。検出器１８からの受信信号は、増幅器６６、低域フィルタ、およびアナログデジタル変換器７０を介して送られてもよい。その後、デジタルデータは、後でキュー待ちシリアルモジュール（ＱＳＭ）７２（またはバッファ）がいっぱいになったときにＲＡＭ５４にダウンロードするまで、ＱＳＭ７２内に保存されてもよい。一実施形態では、受信された複数の光の波長またはスペクトルのための増幅器６６と、フィルタ６８と、Ａ／Ｄコンバータ７０とを有する複数の個別の平行な経路があってもよい。
【００３６】
実施形態では、検出器１８により受信された光に対応する受信信号および／またはデータの値に基づいてさまざまなアルゴリズムおよび／またはルックアップ表を用いて、マイクロプロセッサ４８は、ＳｐＯ２、および脈拍数などの患者の生理的パラメータを決定してもよい。患者４０に関する、および特に患者の生体組織から時間とともに出て来る光強度に関する情報に対応する信号は、エンコーダ４２からデコーダ７４に伝達されてもよい。これらの信号は、例えば、患者の特徴に関連する符号化された情報などを含んでいてもよい。デコーダ７４は、これらの信号を変換して、ＲＯＭ５２内に保存されたアルゴリズムまたはルックアップ表に基づいてマイクロプロセッサがしきい値を決定できるようにしてもよい。年齢、体重、身長、診断、投薬、治療などのような患者に関する情報を入力するために、ユーザ入力５６が使用されてもよい。実施形態では、表示部２０は、患者に一般的に適用される可能性があり、ユーザ入力５６を用いてユーザが選択してもよい、例えば、年齢幅または薬物療法群などの値のリストを示してもよい。
【００３７】
生体組織の中を通る光信号は、他の発生源の中の雑音により劣化する可能性がある。１つの雑音源は光検出器に到達する周辺光である。他の雑音源は他の電子計器からの電磁結合である。また、患者の動きも雑音を導入して、信号に影響を与える。例えば、動きにより、検出器と皮膚の間の接触、または放射体と皮膚の間の接触が皮膚から離れると、どちらかの接触が一時的に途絶える可能性がある。さらに、血液は流体であるため、慣性効果に対して血液が周囲組織とは異なる反応を表し、その結果、酸素濃度計プローブが取り付けてある点の体積の瞬間的変化をもたらす。
【００３８】
雑音（例えば、患者の動きによる）は、医師により信頼されたパルス酸素測定信号を医師も気付かぬ間に劣化させる可能性がある。このことは、離れたところから患者をモニタリングしているとき、動きが小さ過ぎて観察できないとき、または医師が、センサ位置ではなく、機器または患者の他の部分を見ているときに特に当てはまる。パルス酸素測定（すなわち、ＰＰＧ）信号を処理することは、ＰＰＧ信号から導出される生理的パラメータの測定値に雑音が影響を与えるのを防ぐために、信号中に存在している雑音量を減少させたり、または、そうでなければ、雑音成分を特定したりする操作を含んでいてもよい。
【００３９】
本開示が任意の好適な信号に適用できること、およびＰＰＧ信号は単に説明のために使用されているに過ぎないことが理解される。当業者は本開示が、他の生体信号（例えば、心電図、脳波、胃電図、筋電図、心拍信号、病理音、超音波、もしくは他の任意の好適な生体信号など）、動的信号、非破壊試験信号、状態監視信号、流体信号、地球物理学的信号、天文学的信号、電気信号、財務指標を含む財政的信号、音響および音声信号、化学信号、気候指標を含む気象学的信号、ならびに／または他の任意の好適な信号、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限らない他の信号に対しても広い適用性を有していることを認識する。
【００４０】
一実施形態では、ＰＰＧ信号が連続ウェーブレット変換を用いて変換されてもよい。ＰＰＧ信号の変換から導出された（すなわち、ウェーブレット空間内の）情報は、１つ以上の生理的パラメータの測定値を提供するために使用されてもよい。
【００４１】
本開示に基づく信号ｘ（ｔ）の連続ウェーブレット変換は、
【数１３】
のように定義されてもよく、
ここで、ψ＊（ｔ）はウェーブレット関数ψ（ｔ）の複素共役であり、ａはウェーブレットの拡張パラメータであり、ｂはウェーブレットの位置パラメータである。式（９）で与えられる変換は、変換表面上の信号の表現を構成するために使用されてもよい。変換はタイムスケール表現と見なされてもよい。ウェーブレットは、さまざまな周波数から構成されており、それらの周波数のうちの１つはウェーブレットの特性周波数として示されてもよく、ウェーブレットに関連する特性周波数はスケールａに反比例する。特性周波数の一例は優位周波数である。特定のウェーブレットの各スケールは、異なる特性周波数を有していてもよい。タイムスケールの中で実現するために必要な基本的な数学的詳細については、例えば、Ｐａｕｌ Ｓ．Ａｄｄｉｓｏｎ著、Ｔｈｅ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｈａｎｄｂｏｏｋ（Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ Ｇｒｏｕｐ ２００２）に記載があり、当該文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４２】
連続ウェーブレット変換は、一般に時間について高度に局在化しているウェーブレットを用いて信号を分解する。連続ウェーブレット変換は、離散変換と比較して、より高い分解能を提供する可能性があるため、フーリエ変換（もしくは他の任意のスペクトル技法）などの典型的な周波数変換または離散ウェーブレット変換で達成されるよりも、より多くの情報を信号から集める能力を提供する。連続ウェーブレット変換は、信号の関心のあるスケールに亘るスケールを用いて、さまざまなウェーブレットの使用を可能にして、小さいスケールの信号成分は、より小さいスケールのウェーブレットと関連しているため、小さいスケールの信号成分が、変換において高エネルギーで、より小さいスケールで現れるようになっている。同様に、大きなスケールの信号成分は、より大きなスケールのウェーブレットと関連しているため、大きなスケールの信号成分が、変換において高エネルギーで、より大きなスケールで現れるようになっている。その結果、異なるスケールの成分は分離されて、ウェーブレット変換領域に抽出されてもよい。さらに、スケールおよび時間位置において連続範囲のウェーブレットを使用することにより、離散技法に対して可能であるよりも、より高分解能の変換が可能になる。
【００４３】
さらに、信号または他の任意の種類のデータを、スペクトル（すなわち、周波数）領域に変換する変換および操作は、二次元座標系において一連の周波数変換値を必然的に生成し、２つの次元は周波数および、例えば、振幅であってもよい。例えば、任意の種類のフーリエ変換は、このような二次元スペクトルを生成する。対照的に、連続ウェーブレット変換などのウェーブレット変換は、三次元座標系に規定されることが必要であり、時間、スケール、および、例えば、振幅の次元を有する表面を生成する。したがって、スペクトル領域で実行される操作はウェーブレット領域では実行できず、その代わりに、ウェーブレット表面をスペクトルに変換しなければならない（すなわち、ウェーブレット表面を時間領域に変換するために逆ウェーブレット変換を実行して、その後、時間領域からスペクトル変換を実行することにより）。逆に、ウェーブレット領域で実行される操作はスペクトル領域では実行できず、その代わりに、最初にスペクトルをウェーブレット表面に変換しなければならない（すなわち、スペクトル領域を時間領域に変換するために逆スペクトル変換を実行して、その後、時間領域からウェーブレット変換を実行することにより）。例えば、時間における特定の点に沿った三次元ウェーブレット表面の断面もまた、スペクトルに基づく技法を使用してもよい周波数スペクトルとは同じではない。少なくともウェーブレット空間が時間次元を含んでいるため、スペクトル技法およびウェーブレット技法は交換可能ではない。スペクトル領域処理に依存するシステムを、ウェーブレット空間処理に依存するシステムに変換するためには、ウェーブレット空間処理に適合させるためにシステムに対して大幅かつ基本的な修正を必要とするということが理解される。（例えば、信号または信号の一部に対する代表的エネルギー値を導出するには、ウェーブレット領域で時間およびスケール全体にわたって二度積分する必要があるが、逆に、スペクトル領域から代表的エネルギー値を導出するには、周波数全体にわたって一度の積分が必要である）。さらなる実施例では、時間信号を再構成するには、ウェーブレット領域で時間およびスケール全体にわたって二度積分する必要があるが、逆に、スペクトル領域から時間信号を導出するには、周波数全体にわたって一度の積分が必要である。振幅に加えて、または振幅に代わるものとして、特に、エネルギー密度、絶対値、位相などのパラメータすべてが、このような変換を用いて生成されてもよいことと、三次元ウェーブレット座標系ではなく、二次元周波数座標系において定義された場合、これらのパラメータは非常に異なる背景および意味を有することとが当技術分野で知られている。例えば、フーリエシステムの位相は、すべての周波数について単一原点に関して計算されるが、ウェーブレットシステムの位相はウェーブレットの位置（多くの場合、時間における位置）およびスケールに関して二次元に展開される。
【００４４】
ウェーブレット変換のエネルギー密度関数、すなわち、スケイログラムは
【数１４】
のように定義され、
ここで、「｜｜」はモジュロ演算子である。スケイログラムは有用な目的のために再スケーリングされてもよい。１つの一般的な再スケーリングは
【数１５】
のように定義され、
例えば、モーレットウェーブレットが使用されるときにウェーブレット空間内の凸部を定義するのに有用である。凸部は平面内の極大点の軌跡と定義される。凸部の任意の妥当な定義が方法において使用されてもよい。また、極大の軌跡から動かされる経路も本明細書の凸部の定義として含まれる。平面内の極大点の軌跡だけに対応している凸部は、「最大凸部」と名付けられる。
【００４５】
高速数値計算を要求する実施態様に対して、ウェーブレット変換はフーリエ変換を用いて近似として表されてもよい。たたみこみ定理によれば、ウェーブレット変換は信号とウェーブレット関数との相互相関であるため、ウェーブレット変換は、信号のフーリエ変換と、それぞれの要求されるａスケールに対するウェーブレットのフーリエ変換との積の逆ＦＦＴの結果に
【数１６】
を乗じたものに関して近似されてもよい。
【００４６】
本明細書で後述する技術の説明では、「スケイログラム」は、スケーリングされていない当初のウェーブレット表現、線形再スケーリング、ウェーブレット変換の絶対値の任意の累乗、または他の任意の好適な再スケーリングを含むが、これらに限らない再スケーリングのすべての好適な形を含むと解釈されてもよい。さらに、わかり易く簡潔にするために、用語「スケイログラム」は、ウェーブレット変換、Ｔ（ａ、ｂ）自体、またはＴ（ａ、ｂ）の任意の部分を意味すると解釈されるべきである。例えば、ウェーブレット変換の実部、ウェーブレット変換の虚部、ウェーブレット変換の位相、ウェーブレット変換の他の任意の好適な部分、またはそれらの任意の組み合わせが、用語「スケイログラム」で表されることを意図している。
【００４７】
代表的時間周期と解釈されてもよいスケールは、ウェーブレット関数の特性周波数に変換されてもよい。任意のａスケールのウェーブレットに関連する特性周波数は、
【数１７】
で与えられ、
ここで、マザーウェーブレット（すなわち、ａ＝１における）の特性周波数ｆｃはスケーリング定数になり、ｆは任意のスケールａにおけるウェーブレットに対する代表的周波数または特性周波数である。
【００４８】
任意の好適なウェーブレット関数が本開示に関連して使用されてもよい。最も一般的に使用されている複雑なウェーブレットの１つであるモーレットウェーブレットは
【数１８】
のように定義され、
ここで、ｆ０はマザーウェーブレットの中心周波数である。括弧内の第２項はガウス窓の中の複雑な正弦曲線のノンゼロ平均を補正するため補正項として知られている。実際には、括弧内の第２項はｆ０＞＞０の値に対して無視し得る程度に小さくなって無視でき、その場合、モーレットウェーブレットは
【数１９】
のような簡単な形で書くことができる。
【００４９】
このウェーブレットは、スケーリングされたガウスエンベロープの中の複合波である。本明細書にはモーレットウェーブレットの両方の定義が含まれているが、式（１４）の関数はノンゼロ平均を有しているため厳密に言えばウェーブレットではない（すなわち、式（１４）の関数の対応するエネルギースペクトルのゼロ周波数項はノンゼロである）。しかしながら、式（１４）はｆ０＞＞０のとき極めて小さい誤差で実際に使用されてもよく、（他の同様の似通ったウェーブレット関数とともに）本明細書のウェーブレットの定義に含まれることが当業者により認識される。ウェーブレット関数の定義を含む基本的なウェーブレット理論のより詳しい概説については一般的文献に記載がある。本明細書では、信号のウェーブレット分解からウェーブレット変換機能がどのように引き出される可能性があるかについて検討されている。例えば、ＰＰＧ信号のウェーブレット分解は医療機器の中で臨床的に有用な情報を提供するために使用されてもよい。
【００５０】
実施形態では、信号の適切な反復特徴が、ウェーブレット空間または再スケーリングされたウェーブレット空間内にタイムスケール帯域を生じさせる可能性がある。例えば、ＰＰＧ信号の脈拍成分は、ウェーブレット空間内の脈拍周波数の位置に、または脈拍周波数の周囲に、優位な帯域を作り出す。図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態のＰＰＧ信号から導出された説明に役立つスケイログラムの２つの図を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）は、このような信号内の脈拍成分に起因する帯域の例を示している。脈拍帯域は図３（ａ）のプロット内の点線の間に位置している。帯域はスケイログラムを横切る一連の優位な合体形状から形成されている。これは、プロット内に矢印で示されたスケールの領域（毎分６０拍に対応する）の中にある図３（ｂ）の変換表面を横切る隆起した帯域としてはっきりと分かる。スケールに関するこの帯域の最大値は凸部である。凸部の軌跡は図３（ｂ）の帯域の上部の黒色曲線として示されている。式（１１）で与えられるようなスケイログラムの適切な再スケーリングを使用することにより、ウェーブレット空間内にある凸部が、信号の瞬時周波数に関連している可能性がある。このようにして、脈拍数がＰＰＧ信号から求められてもよい。また、スケイログラムを再スケーリングする代わりに、ウェーブレット表面上の凸部から求められたスケールと、実際の脈拍数との間の適切な所定の関係が、脈拍数を決定するために使用されてもよい。
【００５１】
実施形態では、脈拍凸部のタイムスケール座標を、ウェーブレット変換により得られたウェーブレット位相情報上へ写像することにより、個々の脈拍が捕捉されてもよい。このようにして、個々の脈拍と、各脈拍の中の成分のタイミングとの間の両方の時間が、心拍異常を検知したり、動脈系コンプライアンスを測定したり、または他の任意の好適な計算または診断を実行したりするために監視され使用されてもよい。凸部の他の定義が使用されてもよい。凸部と、脈拍周波数の発生との間の他の関係が使用されてもよい。
【００５２】
上述のように、信号内の適切な反復特徴は、ウェーブレット空間または再スケーリングされたウェーブレット空間内にタイムスケール帯域を生じさせる。周期信号に対して、この帯域はタイムスケール平面内に一定のスケールで残る。多くの実際の信号では、特に、生物学的信号では、帯域は非定常であり、スケール、振幅、またはその両方が時間とともに変化してもよい。図３（ｃ）は、実施形態の変換空間内に２つの帯域を生じさせる２つの適切な成分を含む信号のウェーブレット変換の説明に役立つ模式図を示している。これらの帯域は、ウェーブレット表面の三次元模式図上で帯域Ａおよび帯域Ｂと名付けられている。実施形態では、帯域凸部は、これらの帯域の、スケールに対するピーク値の軌跡と定義される。検討を行うために、帯域Ｂが、関心のある信号情報を含んでいると仮定してもよい。この帯域Ｂは「一次帯域」と呼ばれる。さらに、信号が由来し、その後、変換が導出されるシステムが、帯域Ａおよび帯域Ｂ内の信号成分の間で何らかの形の結合を示すと仮定してもよい。帯域Ｂの特徴の類似のスペクトル特性を有する雑音または他の誤った特徴が信号内に存在している場合、帯域Ｂの中の情報があいまいになる（すなわち、不明瞭になったり、断片化したり、または紛失したりする）可能性がある。この場合、帯域Ａの凸部は、ウェーブレット空間内で追跡され、振幅信号またはスケール信号のどちらか一方として抽出されてもよく、これらの振幅信号およびスケール信号は、それぞれ、「凸部振幅摂動」（ＲＡＰ）信号および「凸部スケール摂動」（ＲＳＰ）信号と呼ばれる。ＲＡＰおよびＲＳＰ信号は、凸部をそれぞれ時間振幅平面上またはタイムスケール平面上に投影することにより抽出されてもよい。図３（ｄ）の上側のプロットは、図３（ｃ）の凸部Ａに関連するＲＡＰおよびＲＳＰ信号の模式図を示している。これらのＲＡＰおよびＲＳＰ信号の下方には、これらの新規に導出された信号のさらなるウェーブレット分解の模式図がある。この二次的なウェーブレット分解は、図３（ｃ）の帯域Ｂの領域内の情報を帯域Ｃおよび帯域Ｄとして利用することを可能にする。帯域Ｃおよび帯域Ｄの凸部は、帯域Ｃおよび帯域Ｄを生じさせる信号成分の瞬時タイムスケール特性尺度として働いてもよい。雑音または他の誤った信号特徴の存在下で帯域Ｂ自体が不明瞭になっているとき、本明細書では二次的ウェーブレット機能分離（ＳＷＦＤ）と呼ばれるこの技法により、一次帯域Ｂ（図３（ｃ））を生じさせる基本的物理プロセスに関連している信号成分の本質に関する情報を抽出できるようにしてもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、例えば、不自然な結果を取り除くためにスケイログラムの変更（または変換された信号の係数の変更）が行われた場合などに、逆連続ウェーブレット変換が要求される可能性がある。一実施形態では、すべてのスケールａおよび位置ｂにわたって積分することにより、もともとの信号を、そのウェーブレット変換から復元できる逆連続ウェーブレット変換がある。
【数２０】
また式（１５）は
【数２１】
のように書かれてもよい。
ここで、Ｃｇは許容定数として知られているスカラー値である。Ｃｇはウェーブレット型依存であり、
【数２２】
で計算されてもよい。
【００５４】
図３（ｅ）は、上述の検討に基づいて逆連続ウェーブレット変換を実行するために採用されてもよい説明に役立つステップのフローチャートである。式（１５）がスケール全体にわたる一連のたたみ込みであると考えることにより逆変換を近似してもよい。フォワード変換の相互相関とは異なり、ここには複素共役がないことを理解すべきである。各時間ｔについてａおよびｂのすべてにわたって積分するとともに、この式はまた、一連の乗算を用いて逆ウェーブレット変換を実行できるようにするたたみこみ定理を利用してもよい。図３（ｆ）は、逆連続ウェーブレット変換の近似を実行するために採用されてもよい説明に役立つステップのフローチャートである。逆連続ウェーブレット変換を実行するための他の任意の好適な技法が本開示に基づいて使用されてもよいことが理解される。
【００５５】
図４は、実施形態の説明に役立つ連続ウェーブレット処理システム４００である。この実施形態では、入力信号発生器４１０が入力信号４１６を生成する。図示のように、入力信号発生器４１０は、入力信号４１６としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。入力信号発生器４１０は、信号４１６を作り出すために任意の好適な信号源、信号生成データ、信号生成装置、またはそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよいことが理解される。信号４１６は、例えば、生体信号（例えば、心電図、脳波、胃電図、筋電図、心拍信号、病理音、超音波、もしくは他の任意の好適な生体信号など）、動的信号、非破壊試験信号、状態監視信号、流体信号、地球物理学的信号、天文学的信号、電気信号、財務指標を含む財政的信号、音響および音声信号、化学信号、気候指標を含む気象学的信号、ならびに／または他の任意の好適な信号、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の好適な信号（複数可）であってもよい。
【００５６】
この実施形態では、信号４１６はプロセッサ４１２に接続されてもよい。プロセッサ４１２は、信号４１６を処理するための任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、プロセッサ４１２は、１つ以上のハードウェアプロセッサ（例えば、集積回路など）、１つ以上のソフトウェアモジュール、メモリなどのコンピュータ可読媒体、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。プロセッサ４１２は、例えば、コンピュータであってもよく、または１つ以上のチップ（すなわち、集積回路）であってもよい。プロセッサ４１２は、本開示の連続ウェーブレット変換に関連する計算および変換の任意の好適な質問に関連する計算を実行してもよい。プロセッサ４１２は、信号４１６をフィルタリングするために、任意の好適な帯域通過フィルタリング、適応フィルタリング、閉ループフィルタリング、および／もしくは他の任意の好適なフィルタリング、ならびに／またはそれらの任意の組み合わせなどの信号４１６の任意の好適な信号処理を実行してもよい。
【００５７】
プロセッサ４１２は、任意の好適な揮発性メモリデバイス（例えば、ＲＡＭ、レジスタなど）、不揮発性メモリデバイス（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、フラッシュメモリなど）、またはそれらの両方のような１つ以上のメモリデバイス（図示せず）に接続されてもよく、または１つ以上のメモリデバイスを組み込んでもよい。メモリは、例えば、スケイログラムを表すデータのような、入力信号４１６の連続ウェーブレット変換に対応するデータを保存するために、プロセッサ４１２により使用されてもよい。一実施形態では、スケイログラムを表すデータは、タイムスケール平面内のエネルギーレベルとしてスケイログラムを表す三次元アレイのような任意の好適な三次元データ構造としてプロセッサ４１２の内部のＲＡＭまたはメモリ内に保存されてもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、プロセッサ４１２が出力４１４に接続されてもよい。出力４１４は、例えば、１つ以上の医療機器（例えば、さまざまな生理的パラメータを表示する医療監視装置、医療警報、または生理的パラメータを表示するか、もしくはプロセッサ４１２の出力を入力として使用するかのどちらかを行う他の任意の好適な医療機器）、１つ以上の表示装置（例えば、モニタ、ＰＤＡ、携帯電話、他の任意の好適な表示装置、またはそれらの任意の組み合わせ）、１つ以上のオーディオ装置、１つ以上のメモリデバイス（例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、光ディスク、他の任意の好適なメモリデバイス、またはそれらの任意の組み合わせ）、１つ以上の印刷装置、他の任意の好適な出力装置、またはそれらの任意の組み合わせのような任意の好適な出力装置であってもよい。
【００５９】
システム４００はシステム１０（図１および図２）に組み込まれてもよく、システム１０では、実施形態に基づいて、例えば、入力信号発生器４１０はセンサ１２およびモニタ１４の一部として実現されてもよく、プロセッサ４１２はモニタ１４の一部として実現されてもよいことが理解される。
【００６０】
本開示の勾配決定プロセスが図５から図１１を参照して検討される。
【００６１】
図５（ａ）は、実施形態に基づいてプロットされた信号のデータ点の説明に役立つ模式図を示している。信号は、連続信号、離散信号、または複数のデータ点から形成された信号を含む任意の好適な信号であってもよい。実施形態では、信号がスケイログラムまたはリサジュー図形の特徴を含んでいてもよい。図５（ａ）では、プロット５００がデータ点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧ、ならびに信号の中の他の任意の好適な個数のデータ点を含んでいてもよい。プロット５００は、時間、振幅、スケール、長さ、周波数、距離、または他の任意の好適な測定単位に関連する軸のような、任意の好適な測定単位に関連する軸を含んでいてもよい。
【００６２】
点Ｘは基点を表してもよく、この基点から、実施形態に基づいて、点Ｘと、信号のデータ点との間で勾配が計算されてもよい。信号の勾配は任意の好適な方法で決定されてもよい。いくつかの実施形態では、点Ｘからデータ点までの縦軸変化分と、点Ｘからデータ点までの横軸変化分との比率を取ることにより、点Ｘと任意の好適なデータ点との間の勾配値が決定されてもよい。比率は任意の好適な軸（例えば、図５（ａ）では軸Ｔ）に関して取られてもよい。いくつかの実施形態では、同じ軸と、点Ｘおよびデータ点を結ぶ直線との間で作られる角度を最初に決定することにより勾配値が決定されてもよい。その後、決定された角度は勾配値に変換されてもよい。データ点からポイントＸまでの勾配値が決定されるとき、軸Ｔと、データ点および点Ｘを結ぶ直線との間の角度が同様に決定されてもよい。いくつかの実施形態では、角度値が狭くて直線的に分散した範囲に広がっている可能性があるため、角度を決定して、それらの角度を勾配値に変換することの方が、勾配値を決定することよりも計算上効率的である可能性がある。例えば、基準軸と、点Ｘと、信号内の点との間に存在している角度値は−９０°から９０°（０°を通って）の範囲に広がっている可能性があるが、勾配値は負の無限大から無限大（ゼロを通って）の範囲に広がっている可能性がある。本開示で使用されるような「勾配」または「傾き」という言葉は、勾配値を決定するための上述の方法のうちのいずれかを含んでいてもよいことを理解すべきである。
【００６３】
点Ｘは任意の好適な方法を用いて基点を表すように選択されてもよい。例えば、点Ｘはプロット５００上の（０，０）の値（例えば、プロット５００内の位置（０，０））を有していてもよい。他の実施例として、点Ｘはプロット５００内の信号のデータ点に対応してもよい。実施形態では、点Ｘが反復過程を通じて位置付けられてもよい。例えば、プロット５００内の信号の中点は任意の好適な方法を用いて（例えば、プロット５００内のデータ点の平均値を用いて）最初に選択されてもよい。中点が選択されると、選択された中点と、プロット５００内のデータ点のすべてとの間の勾配値が計算されてもよい。プロット５００内の点のいくつかの間で計算された勾配値が、プロット５００内の他の点の間で計算された勾配値と比較されてもよい。例えば、選択された中点と、中点の左側にあるデータ点との間で計算された勾配値が、中点と、中点の右側にあるデータ点との間で計算された勾配値と比較されてもよい。他の実施例として、中点より上側にあるデータ点を用いて計算された勾配値が、中点より下側にあるデータ点を用いて計算された勾配値と比較されてもよい。さらに他の実施例として、データ点の最大広がりを決定するためにデータ点が解析されてもよく、または直線フィッティング法が使用されてもよい。例えば、プロット５００の最大広がりは、データ点Ａからプロット５００内の右端のデータ点くらいまで広がっていてもよい。中点を通り、最大広がりまたは最良適合線に対して垂直な線が、その対応する勾配が比較される予定のデータ点を分離するために使用されてもよい。
【００６４】
データ点の２つの群の勾配は任意の好適な方法を用いて比較されてもよい。例えば、各群の中の勾配値の平均値または中央値を使用することにより勾配が比較されてもよい。他の実施例として、各群に対して計算された勾配がヒストグラムに入力されてもよく、最大値に対応する勾配が比較に使用されてもよい。データ点の２つの群の間で比較される勾配が実質的に似ておらず、または同じでもないときには、勾配の２つの群の間の違いを低減するように中点が動かされてもよい。実施例として、基点としてプロット５００内のデータ点Ｆが最初に選択されたとき、データ点Ｆの右側にあるデータ点に基づいて計算された勾配値が、データ点Ｆの左側にあるデータ点に基づいて計算された勾配値よりも高い可能性がある。実際にそうなっていた場合には、基点の右側にある勾配を減少させ、基点の左側にある勾配を増加させるように中点が上方に動かされてもよい。このプロセスは、２つの群の中の勾配値が実質的に似たものになるか、または同じになるまで繰り返されてもよい。このプロセスが完了すると、最後の位置がプロットの基点または点Ｘとして選択されてもよい。
【００６５】
他の実施形態では、プロット５００の各データ点と、他の各データ点との間の勾配値が計算されてもよい（例えば、１００個のデータ点に対して、１００組の９９個の勾配値が計算されてもよい）。ヒストグラムは各データ点から計算された勾配値の各組に対して構成されてもよい（例えば、１００個のヒストグラムが構成されてもよい）。勾配値の所与の組に対して計算された優位な勾配値を取り囲む最も幅の狭いピークを有するヒストグラムは、勾配値が計算されたデータ点が適切な点Ｘであるということを示している可能性がある。
【００６６】
実施形態では、プロット５００が、任意の好適な個数のウェーブレット変換表面を走査することにより導出されたリサジュー図形であってもよい。図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように、各ウェーブレット変換表面は信号（例えば、ＰＰＧ信号）にウェーブレット変換を適用した結果であってもよい。ウェーブレット変換表面が取得される可能性があるウェーブレットスケイログラムの低いスケールで信号ドリフトが表されてもよいため、信号ドリフトはプロット５００に影響を与えない可能性がある。低いスケールは関心のあるスケールではない可能性があり、ウェーブレット変換表面からリサジュー図形を導出する際に使用されない可能性がある。また、実施形態では、信号ドリフトは、信号をウェーブレット変換処理する前に信号から取り除かれたり、またはフィルタリングされたりしてもよい。結果として、信号（複数可）がゼロ平均を含んでいてもよく、またはゼロ点のまわりで振動してもよい。また、信号から導出される可能性がある変換表面値はゼロ点の周囲で振動してもよく、導出されたリサジュー図形はゼロ値または基点Ｘを中心としてもよい。リサジュー図形は、別々に、または繰り返して点Ｘの位置を導出する必要なく点Ｘの周囲で振動していてもよいため、勾配値が点Ｘから計算されて、それにより計算時間を低減してもよい。
【００６７】
実施形態では、勾配値を取得するために、プロット５００内の任意点、または任意の信号データ点が使用されてもよい。例えば、信号に関連する較正情報が他の情報源から存在しており、かつ較正情報が、関心のある正確な勾配が特定の点またはデータ点を通る可能性があることを示しているとき、勾配値は、そのデータ点から計算されてもよい。あるいは、勾配はプロット５００上のデータ点（例えば、リサジュー図形のデータ点）と、信号が由来するシステムとの整合性を有すると分かっている可能性がある、または推定される可能性がある１つ以上の基点との間で計算されてもよい。例えば、ゼロのまわりで振動する信号（例えば、フィルタリングされたＰＰＧ信号）に対しては、点Ｘと、信号のデータ点のすべてとの間で勾配値が計算されてもよく、計算された勾配値からヒストグラムが構成されてもよい。
【００６８】
実施形態では、図５（ｂ）に示すように、プロット５００内の各データ点を用いて信号の勾配が決定されてもよい。このような方法は、例えば、Ｗａｔｓｏｎらの「Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｌｏｐｅｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｉｇｎａｌｓ」と題する２００８年９月３０日に出願された米国出願第１２／２４２，８８２号（代理人整理番号Ｈ−ＲＭ−０１１８９−０１ （ＣＯＶ−８−０１））に記載されており、当該文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、信号の第１の勾配がデータ点Ａとデータ点Ｂとの間で決定されてもよく、信号の第２の勾配がデータ点Ａとデータ点Ｃとの間で決定されてもよく、などと、信号のデータ点の間の勾配のすべてを決定するために各データ点が他の各データ点とともに使用されるまで続く。あるいは、実施形態では、計算時の信号内の不自然な結果（例えば、雑音）の影響をあらかじめ取り除いておくために、互いに極めて接近したデータ点（例えば、データ点ＣおよびＥ）は勾配を計算する際に無視されてもよい。また、信号の勾配は、例えば、データ点ＤとＧとの間、データ点Ｄと信号内の他のデータ点との間、およびデータ点Ｇと信号内の他のデータ点との間などを含む、信号の任意のデータ点の間で決定されてもよい。データ点ＤおよびＧはプロット５００上の「中心から離れた」データ点であってもよく、相関雑音のような信号の中の任意の好適な成分を表してもよい。プロットされた信号の勾配を最小二乗技法を用いて解析する際に、中心から離れたデータ点が使用された場合、中心から離れたデータ点の存在により、決定された勾配値がゆがめられている可能性がある。プロット５００上の最小二乗技法により計算された最良適合線は、信号内の雑音または中心から離れたデータ点により表されるような信号の他の特徴の存在により正確な最良適合線から、ゆがめられている（例えば、平行移動されている、および回転されている）可能性がある。
【００６９】
図５（ｂ）は、実施形態の図５（ａ）でプロットされた信号のすべての点の間の勾配のヒストグラムを示している。ヒストグラム５１０は任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。実施形態では、ヒストグラム５１０が、計算された各勾配値の出現回数、または勾配値の計算された各範囲を、勾配値の関数としてグラフにしてもよく、信号のすべての点を用いて計算された勾配のすべてをプロットした結果として任意の好適な形であってもよい。例えば、ヒストグラム５１０は、１つのピーク値と、極めて接近したより小さめの１つのピーク値とを有する比較的滑らかなプロファイルを有していてもよい。ヒストグラム５１０は、勾配値を計算するために中心から離れたデータ点ＤおよびＧのようなプロット５００の非常に異なる部分上に位置する可能性があるデータ点を使用することから生じる誤った勾配を含む可能性がある。ヒストグラム５１０は、最も頻繁に計算された勾配値Ｓ１で最大値を含んでいてもよい。これはプロット５００内でプロットされた信号の優位な勾配値を表す可能性があるが、勾配Ｓ１の値は、勾配値を計算するためにプロット５００内のデータ点のすべて（例えば、中心から離れたデータ点ＤおよびＧ）を使用することにより、ゆがめられている可能性がある。実施形態では、ヒストグラム５１０が、解析する前に、例えば、ガウスカーネル平滑化、低域通過フィルタリング、または他の任意の好適な手段などの平滑化技法を用いて平滑化されてもよい。
【００７０】
実施形態では、中心から離れたデータ点ＤおよびＧの存在が、所望の勾配の計算に影響を与えない可能性がある。上述のように、信号の勾配は、もっぱら基点Ｘから信号の他の各データ点までで決定されてもよい。計算された勾配のそれぞれがヒストグラムに入力されてもよい。ヒストグラムは信号の優位な勾配で最大値を示してもよい。他の二次的な勾配（例えば、データ点ＤおよびＧのような中心から離れたデータ点を用いて信号の勾配を計算することに起因する勾配値）が、例えば、最大値から離間したピークとしてヒストグラム上に存在し、かつ表される可能性があるため、二次的な勾配は優位な勾配値に影響を与えない可能性がある。
【００７１】
図５（ｃ）は、実施形態の点Ｘを用いて図５（ａ）でプロットされた信号の勾配のヒストグラムを示している。ヒストグラム５５０は任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。一実施形態では、ヒストグラム５５０が、計算された各勾配値の出現回数、または点Ｘと、プロット５００の他の各データ点との間の勾配値の計算された各範囲を、勾配値の関数としてグラフにしてもよい。他の好適な実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｘに近いデータ点は、勾配を計算する際に、およびヒストグラム５５０をポピュレートする際に、無視されてもよい。さらに他の好適な実施形態では、ヒストグラム５５０が、例えば、ガウスカーネル平滑化、低域通過フィルタリング、または他の任意の好適な手段などの平滑化技法を用いて平滑化されてもよい。信号内のデータ点のすべてが勾配値を計算するために使用されたかどうかにかかわらず、最も頻繁に計算された勾配値Ｓ２がプロット５００内の信号の優位な勾配を表す可能性がある。データ点ＤおよびＧの中心から離れた特徴のせいで、点Ｘと、中心から離れたデータ点ＤおよびＧとの間で計算された信号の勾配値は、ヒストグラム５５０上に二次的なピークＳ３として表されてもよい。基点Ｘからの勾配だけを計算することは、プロット５００の非常に異なる部分上に位置する場合があるデータ点の間で計算される可能性がある、データ点ＢとＤとの間の勾配計算、またはデータ点ＦとＧとの間の勾配計算のような、多くの誤った勾配を取り除く可能性がある。ヒストグラム５５０は、より分離された勾配分布を提供する可能性があり、この勾配分布からは、所望の情報（例えば、患者に関する臨床的に意義のある情報など）が導出される可能性があり、その理由は、プロット５００を生成するために使用されたもともとの信号が２つ以上の優位な成分を含んでいる場合でも、ヒストグラム５５０内の各ピークが、より明確になっている（例えば、各ピークが、より小さい広がりを含む）可能性があるためである。
【００７２】
実施形態では、二次的な勾配Ｓ３が所望の勾配を表しており、優位な勾配Ｓ２が誤った（例えば、不自然な）勾配に起因する可能性があるということが起こる場合があり、このようなことは、例えば、不自然な結果が信号の大半を占めている場合に起こる可能性がある。したがって、ヒストグラム５５０内のどの極大が所望されても選択する柔軟性が許容されてもよい。例えば、相関雑音に起因して存在している可能性がある１の勾配値は無視されてもよい。また、実施例として、最も高い勾配に対応する最大値は、ある特定の状況下で選択されてもよい。任意の好適な情報に従って、ニューラルネットワーク、経験的に導出される発見的問題解決法、重み付けビンカウント、他の任意の好適な技法、またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の好適な技法を用いて勾配を選択するために、任意の好適な基準が使用されてもよい。ヒストグラム５５０は中心から離れたデータ点が非優位のピーク（複数可）として現れることを可能にしてもよいため、ヒストグラム５５０は、プロット５００内の信号の所望の優位な勾配を決定する際だけでなく、任意の好適な二次的信号成分または不自然な結果（例えば、相関雑音など）に起因して信号の中に含まれる１つ以上の二次的な勾配を決定する際にも役立つ可能性がある。
【００７３】
図６は、実施形態の信号の所望の勾配を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス６００はステップ６０２から始まってもよい。ステップ６０３で、上述したそれらの方法などの任意の好適な方法を用いて基点が特定されてもよい。実施形態では、基点が、解析される予定のプロット（例えば、プロット５００）上の（０，０）の値を有していてもよい。他の実施形態では、基点がプロット内の信号のデータ点に対応してもよい。他の実施形態では、基点が上述のように反復過程を通じて位置付けられてもよい。さらに他の実施形態では、基点が、勾配値を用いて、プロット上の信号がその点のまわりに振動していてもよい点を用いて、またはプロットが生成されてきた可能性があるシステムにより提供された較正情報を用いて、位置付けられてもよい。ステップ６０３は、例えば、マイクロプロセッサ４８（図２）またはプロセッサ４１２（図４）により実行されてもよい。
【００７４】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０４に進んでもよく、このステップ６０４では、第１の勾配値が信号の中の任意の点（例えば、図５（ａ）の基点Ｘ）と、第１のデータ点との間で計算される。基点Ｘは信号のデータ点であってもよい。第１の勾配値を決定する際には、中心から離れたデータ点、基点の極近傍もしくは他の測定単位の中にはないデータ点、または信号の特定の部分の中のデータ点を含む任意のデータ点が含まれていてもよい。ステップ６０４は、ＱＳＭ７２（図２）から、またはＲＡＭ５４（図２）内に保存されたサンプルからのサンプルについてリアルタイムで動作するマイクロプロセッサ４８により実行されてもよい。
【００７５】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０６に進んでもよく、このステップ６０６では、信号の第２の勾配値が決定されてもよい。第１の勾配値が決定されたのと同じ方法で（例えば、基点Ｘを用いて）、第２の勾配値を決定するために第２のデータ点を用いて第２の勾配値が計算されてもよい。実施形態では、プロセス６００が、信号内の他のデータ点に対する任意の好適な個数の勾配値を決定するために、任意の好適な個数の付加的なステップ（図示せず）を含んでいてもよい。例えば、プロセス６００内で使用される信号は１００個のデータ点を含んでいてもよく、プロセス６００はステップ６０８に進む前に１００組の勾配値を決定するために１００個のステップを含んでいてもよい。
【００７６】
実施形態では、プロセス６００はステップ６０８に進んでもよく、このステップ６０８では、ヒストグラムを生成するために、計算された勾配値のそれぞれが使用されてもよい（例えば、マイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により）。ヒストグラムは任意の好適な測定単位を表す任意の好適な軸を含んでいてもよい。一実施形態では、ヒストグラムが各勾配値の出現回数を勾配値の関数としてプロットしてもよい。各勾配値は個々のピークを用いるなどの任意の好適な方法でヒストグラム上に表されてもよい。ヒストグラム上の各ピークの高さは、そのピーク値に対する勾配値で出現する、または勾配値の範囲内で出現する勾配の出現回数に対応してもよい。
【００７７】
実施形態では、プロセス６００はステップ６１０に進んでもよく、このステップ６１０では、所望の勾配がヒストグラムから選択されてもよい。実施形態では、信号の優位な勾配値を決定することが望ましい可能性がある。ヒストグラム上の最大出現回数（例えば、最大の高さを有するヒストグラムピーク）を有する勾配値は、信号の優位な勾配値を示してもよい。実施形態では、信号の中で他の勾配値を決定することが望ましい可能性がある。例えば、信号は相関雑音のような他の成分または不自然な結果を含んでいる可能性がある。ヒストグラムは、これらの成分のうちの１つ以上が、信号の優位な勾配値と比較して最大出現回数ではないが、決定された他の勾配値よりも多くの出現回数を有する特定の勾配値を有していることを例証する可能性がある。ヒストグラムは、この二次的な勾配値を位置付けて、その値を決定できるようにする可能性がある。いくつかの実施形態では、勾配値がマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２によりヒストグラムから自動的に選択されて、その後、表示部２０（図２）、表示部２８（図２）、または出力４１４（図４）のような任意の好適な出力機構上に表示されてもよい。他の実施形態では、マイクロプロセッサ４８（図２）が表示部２０、表示部２８、または出力４１４上にヒストグラムを表示してもよく、所望の勾配がユーザ入力５６（図２）を通じてシステム１０（図１）のユーザにより選択されたり、または他の方法で特定されたりしてもよい。その後、プロセス６００はステップ６１２に進んで、終了してもよい。プロセス６００は、リサジュー図形を形成する可能性がある信号、または１つ以上のスケイログラム（図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述した）から取得される可能性がある信号、および／またはスケイログラムが導出される可能性があるもともとの信号を含む、任意の好適な信号を用いて実行されてもよいことを理解すべきである。
【００７８】
図７は、ＰＰＧ信号が使用された実施形態の検出された２つの信号のプロットを示している。この実施形態では、一方のＰＰＧ信号が赤色光信号７２０を含んでいてもよく、他方のＰＰＧ信号が上述のようにパルス酸素濃度計センサから取得された赤外線光信号７４０を含んでいてもよい。赤色光信号７２０および赤外線信号７４０は、患者の血液がかん流した生体組織（例えば、指先、足指、足など）の一部を通り抜けた後に図７に示すようにプロットされてもよい。例えば、任意の低振幅周波数ドリフトなどを取り除くために各信号がフィルタリングされるとき、赤色光信号７２０および赤外線信号７４０は、図示のようにゼロ値のまわりでそれぞれ振動してもよい。パルス酸素濃度計センサは赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０を、さらなる解析のために任意の好適な処理装置（例えば、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８）に送信してもよい。例えば、赤色光信号７２０と赤外線光信号７４０の両方の信号が人体組織を通り抜けた後に、赤色光信号７２０の変化と、赤外線光信号７４０の変化との比率を解析することは、患者の血液酸素飽和度を決定する際に役立つ可能性がある。
【００７９】
図８は、実施形態の図７の検出されたＰＰＧ信号のそれぞれのウェーブレット変換の実部を示している。図８がそれにより導出されたウェーブレット変換は、モーレットウェーブレットのような複雑なウェーブレットを用いて計算されてもよい。また、ウェーブレット変換の虚部、もしくは変換の実部、および／または変換の他の形が、方法において利用されてもよい。例えば、実成分だけを有するウェーブレットが使用されるときには、変換自体が使用されてもよい。また、上記で規定したようなスケイログラムが利用されてもよい。しかしながら、変換の実部のみ（または虚部のみ）は、技法を改善する、より顕著な変換表面の振動運動を作り出す可能性がある。使用される可能性がある、すべてのこのような変換は、本明細書では「変換表面」と呼ばれる。変換表面は連続的であっても連続的でなくてもよい。実施形態では、変換表面が三次元配列で表されてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０が任意の好適な方法を用いて導出されてもよい。一実施形態では、変換表面８２０および変換表面８４０のそれぞれが、赤色光信号８２０および赤外線光信号８４０の変換係数を、それぞれ図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように解釈した結果であってもよい。
【００８０】
実施形態では、変換表面８２０および変換表面８４０が、それぞれ、任意の好適な個数の凸部を任意の好適なスケール値で含んでいてもよい。一実施形態では、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０が、それぞれ、患者の脈拍、患者の呼吸数、および１つ以上の不自然な信号（例えば、雑音など）に関連する成分を含んでいてもよい。脈拍数および呼吸数に関連する信号成分は、他の信号成分よりも高いエネルギーを含んでいてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０は、それぞれ、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０の脈拍成分および呼吸成分にそれぞれ関連してもよい特定のスケール値で凸部を含んでいてもよい。変換表面８２０および変換表面８４０のそれぞれでは、矢印Ａが各信号の脈拍成分に関連する凸部を示してもよく、矢印Ｂが各信号の呼吸成分に関連する凸部を示してもよい。変換表面８２０および８４０に示された他の凸部は、高周波雑音または低周波雑音などの信号７２０および７４０の他の成分を示してもよい。
【００８１】
図９は、実施形態の図８の変換表面から少なくとも部分的に導出された三次元リサジュー図形を示している。変換表面８２０および８４０の表面が、例えば、スライディングタイム窓（図示せず）を用いて互いに対してさまざまなスケールにわたってプロットされてもよい。各スケール値に対して、変換表面８２０の振幅表面は、リサジュー図形を導出するために変換表面８４０の振幅表面に対してプロットされてもよい。例えば、１つのリサジュー図形は、それぞれの特定のスケール値に対してある期間にわたって変換表面８４０の振幅の変化に対して変換表面８２０の振幅の変化をプロットすることによりもたらされてもよい。三次元リサジュー図形９００が、所与の期間の間、変換表面８２０および８４０のリサジュー図形のすべてをプロットすることにより作られてもよい。
【００８２】
実施形態では、三次元リサジュー図形９００が、任意の好適な方法を用いて１つのリサジュー図形をさらに選択するために解析されてもよい。例えば、三次元リサジュー図形９００の中の１つのリサジュー図形が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよい。この選択されたリサジュー図形の大きさが、選択されたリサジュー図形に対応するスケールにおける信号７２０および７４０の小さい雑音または高い信号対雑音比を示してもよい。
【００８３】
図１０は、実施形態の図９の三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形を示している。リサジュー図形１０００が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよく、それにより最小量の関連する雑音を示してもよいため、リサジュー図形１０００が三次元リサジュー図形９００から選択されてもよい。図１０では、選択されたリサジュー図形１０００に対応するスケールに対してある期間にわたって、変換表面８２０の振幅が変換表面８４０の振幅の関数としてプロットされてもよい。リサジュー図形１０００は基点Ｗのまわりで振動してもよく、この基点Ｗは、基点Ｘ（図５（ａ））と同じであってもよく、基点Ｘ（図５（ａ））の特徴の一部またはすべてを含んでいてもよい。基点Ｗが、実施形態では、リサジュー図形１０００のデータ点を含んでいてもよい。
【００８４】
実施形態では、リサジュー図形１０００が、実施形態では関連を有している可能性がある優位な勾配を有していてもよい。例えば、三次元リサジュー図形９００が変換表面８２０および８４０を用いて、それぞれ赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０に少なくとも部分的に基づいて生成されたとき、図１０００の優位な勾配は、赤色光信号７２０の変化と、赤外線光信号７４０の変化との比率に対応してもよい。比率は、値のルックアップ表とともに使用されてもよく、または比率は、赤色光信号７２０および赤外線光信号７４０が取得された患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。ルックアップ表は、例えば、経験的な患者データを用いて作成されてもよい。患者の血液酸素飽和度レベルを決定するためにリサジュー図形１０００を使用することが、患者の脈拍数の決定を要求しないことを本開示から理解すべきである。しかしながら、実施形態では、患者の脈拍数がそれ自体を変換表面８２０および／または変換表面８４０で表してもよいスケールが、三次元リサジュー図形９００からリサジュー図形１０００を選択するために使用されてもよい。
【００８５】
実施形態では、リサジュー図形１０００の優位な勾配を決定するために、最小二乗技法を適用してリサジュー図形１０００の中のデータ点を用いて最良適合線を生成してもよい。しかしながら、信号７２０および７４０の中に存在する可能性がある相関雑音などの他の信号成分の存在により最小二乗技法がゆがめられる可能性がある。他の信号成分の存在は、リサジュー図形１０００の中に二次的な勾配を表す可能性があり、この二次的な勾配は優位な勾配の決定をゆがめる可能性があり、優位な勾配を用いた患者情報の解析に影響を及ぼす可能性がある。
【００８６】
実施形態では、信号７２０および７４０の中の優位な成分（例えば、最も高いエネルギーを有する成分など）に関連する可能性がある優位な勾配が、任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。図１１は、実施形態のリサジュー図形１０００の勾配、または勾配値の範囲のヒストグラムを示している。実施形態では、基点（例えば、基点Ｗ）と、リサジュー図形１０００の、中心から離れた任意のデータ点を含むデータ点のそれぞれとの間のリサジュー図形１０００の勾配が決定されてもよい。実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｗに近いデータ点は、リサジュー図形１０００の勾配を計算する際に無視されてもよい。結果として得られる計算は、ヒストグラム１１００を生成することによるなどの任意の好適な方法でグラフにされてもよい。ヒストグラム１１００は、リサジュー図形１０００の中で特定の勾配値、または勾配値の範囲が出現する可能性がある回数を図形的に表してもよい。優位なピークＭで示されたヒストグラム１１００の最大値は、ヒストグラム１１００の優位な勾配を示してもよい。実施形態では、優位な勾配Ｍがルックアップ表とともに使用されてもよく、または優位な勾配Ｍは患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。
【００８７】
また、実施形態では、ヒストグラム１１００が、信号７２０および／または信号７４０の中の他の１つ以上の成分に起因する、リサジュー図形１０００の中に存在する他の１つ以上の勾配値、または勾配値の範囲を図形的に表してもよい。リサジュー図形１０００の優位な勾配を確認するためにヒストグラム１１００を使用することにより、例えば、ヒストグラムピークＮにより表された１つ以上の二次的な勾配、または二次的な勾配値の範囲は、リサジュー図形１０００の優位な勾配の決定をゆがめない可能性がある。実施形態では、他の信号成分の影響の一部を取り除くために、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において基点Ｗに近いデータ点の間の勾配はヒストグラム１１００上にプロットされなくてもよい。あるいは、１つ以上の二次的な勾配の存在または相対的な影響に関心があってもよい。例えば、信号７２０および７４０の中の雑音に関連する可能性があるヒストグラム１１００の中の二次的な勾配（例えば、ヒストグラムピークＮ）は、ヒストグラム１１００を生成することにより解析されてもよい。
【００８８】
図１２は、実施形態の雑音アルゴリズムが二次元リサジュー図形に適用された後に、患者の血液酸素飽和度を決定するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス１２００はステップ１２０２から始まってもよい。ステップ１２０４で、第１のＰＰＧ信号および第２のＰＰＧ信号が、任意の好適な方法を用いて患者から取得されてもよい。例えば、第１および第２のＰＰＧ信号は、患者４０（図２）に接続されてもよいセンサ１２から取得されてもよい。あるいは、ＰＰＧ信号は入力信号発生器４１０から取得されてもよく、この入力信号発生器４１０は、入力信号４１６（図４）としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。実施形態では、ＰＰＧ信号がセンサ１２または入力信号発生器４１０を用いてリアルタイムで患者４０から取得されてもよい。実施形態では、従来、ＰＰＧ信号が、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、処理される予定のモニタ１４の中のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。実施形態では、第１のＰＰＧ信号が赤色光信号（例えば、信号７２０）を含んでいてもよく、第２のＰＰＧ信号が赤外線光信号（例えば、信号７４０）を含んでいてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号は患者４０から同時に取得されてもよい。
【００８９】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２０６に進んでもよく、このステップ１２０６では、第１のスケイログラムが第１のＰＰＧ信号から導出されてもよい。プロセス１２００はステップ１２０８に進んでもよく、このステップ１２０８では、第２のスケイログラムが第２のＰＰＧ信号から導出されてもよい。実施形態では、ステップ１２０８がステップ１２０６と同時に行われてもよい。例えば、ＰＰＧ信号がマイクロプロセッサ４８に、あるいはプロセッサ４１２（図４）に送信された後に、スケイログラムは図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に関して上述したように導出されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ＰＰＧ信号の連続ウェーブレット変換に関連する計算を実行してもよい。
【００９０】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１０に進んでもよく、このステップ１２１０では、三次元リサジュー図形が２つのスケイログラムから生成されてもよい。例えば、三次元リサジュー図形は図９に関して上述したように生成されてもよい。１つのリサジュー図形は、それぞれの特定のスケール値に対してある期間にわたって第２のスケイログラムの振幅の変化に対して、例えば、第１のスケイログラムの振幅の変化をプロットすることによりもたらされてもよい。三次元リサジュー図形は、所与の期間の間、スケイログラムのリサジュー図形のすべてをプロットすることにより作られてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ステップ１２０６および１２０８のスケイログラムを処理して三次元リサジュー図形を生成するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９１】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１２に進んでもよく、このステップ１２１２では、二次元リサジュー図形が図１０に関して上述したように三次元リサジュー図形から選択されてもよい。二次元リサジュー図形が、その主軸に沿って最大の長さを有しており、主軸に対して垂直な方向に沿って最小の広がりを有していてもよく、それにより最小量の関連する雑音を示してもよいため、二次元リサジュー図形が三次元リサジュー図形から選択されてもよい。二次元リサジュー図形の優位な勾配が赤色光信号の変化と、赤外線光信号の変化との比率に対応してもよいため、二次元リサジュー図形は臨床的関連（例えば、勾配は値のルックアップ表とともに使用されてもよく、または勾配はステップ１２０４でＰＰＧ信号が取得された患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい）を有する優位な勾配を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、三次元リサジュー図形から所望の二次元リサジュー図形を分離するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９２】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２１４に進んでもよく、このステップ１２１４では、第１の勾配が二次元リサジュー図形の第１の点と、基点との間で任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。実施形態では、任意のデータ点がステップ１２１４で基点とともに使用されてもよい。実施形態では、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において互いに極めて接近したデータ点は使用されなくてもよく、中心から離れたデータ点もまた第１の勾配を決定するために基点とともに使用されなくてもよい。基点（例えば、基点Ｘ）は、例えば、図５（ａ）に関して上述した方法を含む任意の好適な方法を用いて位置付けられてもよい。ステップ１２１６で、第２の勾配が二次元リサジュー図形の第２の点と、ステップ１２１４で使用された基点との間で任意の好適な方法を用いて決定されてもよい。ステップ１２１４で使用された第１のデータ点以外の任意のデータ点がステップ１２１６で使用されてもよく、あるいは、時間的に、または他の任意の好適な測定単位において互いに極めて接近したデータ点は使用されなくてもよく、中心から離れたデータ点もまた第２の勾配を決定するために基点とともに使用されなくてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、勾配値を決定して、勾配値を計算する際にどのデータ点を使用すべきかを決定するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。実施形態では、信号内の他のデータ点に対して任意の好適な付加的な個数の勾配値を決定するために、プロセス１２００が任意の好適な個数の付加的なステップ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００９３】
実施形態では、ステップ１２１８で、二次元リサジュー図形内の少なくとも１つの点が特定されてもよい。この少なくとも１つの点が、二次元リサジュー図形の派生物または中心から離れた点であってもよい。派生物は、入力信号発生器４１０（図４）により生成された雑音、または、例えば、センサ１２、モニタ１４、表示部２８、もしくはケーブル３２および／もしくは２４（図２）を含むシステム１０により生成された雑音などの任意の好適な原因から生じてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号がいつ患者４０から取得された可能性があるかにかかわらず、任意の好適な時間に中心から離れた点（複数可）が特定されてもよい。例えば、ステップ１２１８で二次元リサジュー図形を検討して、中心から離れたデータ点を調べることにより、ＰＰＧ信号が患者４０から取得されるときにリアルタイムで雑音が検出されてもよい。実施形態では、別個の雑音決定構成要素を用いてリアルタイムで雑音が検出されてもよい。あるいは、従来、第１および第２のＰＰＧ信号は、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、プロセス１２００を用いて解析される予定のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。中心から離れたデータ点はステップ１２１８で任意の好適な方法で特定されてもよい。実施形態では、中心から離れたデータ点が、隣接した、またはほぼ隣接したデータ点を用いてステップ１２１４および／または１２１６で計算された勾配値を比較することにより特定されてもよい。例えば、ステップ１２１４で決定された、隣接した、もしくはほぼ隣接した第１の勾配値、またはステップ１２１６で決定された第２の勾配値とは大きく異なる勾配値は、１つ以上の中心から離れたデータ点の存在を示してもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、勾配値を比較して二次元リサジュー図形内の少なくとも１つの中心から離れた点を位置付けるために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９４】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２０に進んでもよく、このステップ１２２０では、ステップ１２１４、１２１６、または他の任意の付加的なステップ（図示せず）で決定された勾配値が、ステップ１２１８で、二次元リサジュー図形の中心から離れたデータ点として特定された点のうちのいずれかを用いて、第１の勾配、第２の勾配、または他の任意の付加的な決定された勾配値として取り除かれてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第１の勾配、第２の勾配、および／または他の任意の決定された勾配値を操作して、ステップ１２１８で特定された１つ以上の中心から離れた点を含んでいる可能性がある任意の勾配値を取り除くために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００９５】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２２に進んでもよく、このステップ１２２２では、ヒストグラムが、特定された中心から離れたデータ点のうちのいずれかを用いて決定された勾配値を除いて、ステップ１２１４で決定された第１の勾配と、ステップ１２１６で決定された第２の勾配と（およびプロセス１２００の一部として図示されていない他の任意の決定された勾配値）から、任意の好適な方法を用いて生成されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ステップ１３１８でヒストグラムを生成するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。患者４０、システム１０またはシステム４００のユーザ、および／または医療専門家が治療中の患者４０による再検討のために、ヒストグラムは表示部２０（図２）、表示部２８（図２）上などに、または出力４１４（図４）を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。ヒストグラムは、二次元リサジュー図形の中で特定の勾配値、または勾配値の範囲が出現する可能性がある回数を図形的に表してもよい。ヒストグラムの最大値は、二次元リサジュー図形の優位な勾配を示してもよい。中心から離れた点を用いて計算された勾配値はヒストグラム上にプロットされなくてもよいため、雑音に関連する二次的な勾配はヒストグラム上に現れない可能性があり、その結果、所望の勾配を計算するとき、雑音の影響をさらに低減する可能性がある。
【００９６】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２４に進んでもよく、このステップ１２２４では、任意の好適な方法を用いてヒストグラムから所望の勾配が選択されてもよく、所望の勾配はヒストグラム内の最大値に対応してもよい。ヒストグラムの最大値は表示部２０、表示部２８上などに、または出力４１４を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、ヒストグラムの最大値を自動的に特定して表示するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。実施形態では、患者４０、システム１０またはシステム４００のユーザ、および／または医療専門家が治療中の患者４０が、表示されたヒストグラムを再検討してもよく、ヒストグラムの最大値を特定してもよく、それにより所望の勾配を視覚的に特定してもよい。実施形態では、出力４１４またはパルス酸素測定システム１０が、ヒストグラムの最大値をスピーカ２２（図２）の音声出力（例えば、口頭メッセージなど）として提示してもよい。
【００９７】
実施形態では、プロセス１２００はステップ１２２６に進んでもよく、このステップ１２２６では、所望の勾配がルックアップ表とともに使用されてもよく、または患者の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、患者４０の血液酸素飽和度を決定するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８は、ルックアップ表または較正方程式を内蔵してもよく、ステップ１２２４でヒストグラムから特定された所望の勾配値を用いて血液酸素飽和度を決定してもよい。実施形態では、ステップ１２２４で特定されたヒストグラムの最大値がルックアップ表または較正方程式以外には臨床的関連を有していない可能性があるときには、最大値は表示部２０、表示部２８、または出力４１４上に表示されなくてもよい。実施形態では、パルス酸素測定システム１０または連続ウェーブレット処理システム４００のユーザが、ステップ１２２４で表示された所望の勾配をルックアップ表に関連して使用してもよく、または患者４０の血液酸素飽和度を決定するために較正方程式で使用してもよい。患者４０の血液酸素飽和度は、表示部２０、表示部２８上などに、または出力４１４を用いて、任意の好適な方法で表示されてもよい。実施形態では、パルス酸素測定システム１０または連続ウェーブレット処理システム４００が、血液酸素飽和度をスピーカ２２の音声出力（例えば、口頭メッセージなど）として提示してもよい。その後、プロセス１２００はステップ１２２８に進んで、終了してもよい。
【００９８】
プロセス１２００は所望の勾配を決定するために任意の好適な方法で、および任意の好適なステップ順序で実行されてもよいことを理解すべきである。いくつかの実施形態では、ステップ１２１８および／または１２２０などの、プロセス１２００のステップのうちの１つ以上が任意であってもよい。例えば、雑音フィルタリングステップ１２１８および１２２０なしでプロセス１２００が実行されて、ヒストグラム上の所望の勾配から患者４０の血液酸素飽和度レベルを決定してもよい。
【００９９】
実施形態では、優位な勾配Ｍを決定することに関連して信頼基準が生成されてもよい。図１３は、実施形態のヒストグラムから信頼基準を生成するための説明に役立つプロセスのフローチャートである。プロセス１３００はステップ１３０２から始まってもよい。ステップ１３０４で、第１のＰＰＧ信号および第２のＰＰＧ信号が、任意の好適な方法を用いて患者から取得されてもよい。例えば、第１および第２のＰＰＧ信号は、患者４０（図２）に接続されてもよいセンサ１２から取得されてもよい。あるいは、ＰＰＧ信号は入力信号発生器４１０から取得されてもよく、この入力信号発生器４１０は、入力信号４１６（図４）としてＰＰＧ信号を提供してもよいセンサ４１８に接続された酸素濃度計４２０を含んでいてもよい。実施形態では、ＰＰＧ信号がセンサ１２または入力信号発生器４１０を用いてリアルタイムで患者４０から取得されてもよい。実施形態では、従来、ＰＰＧ信号が、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５２、および／またはＱＳＭ７２（図２）内に保存されてきた可能性があり、処理される予定のモニタ１４の中のマイクロプロセッサ４８によりアクセスされてもよい。実施形態では、第１のＰＰＧ信号が赤色光信号（例えば、信号７２０）を含んでいてもよく、第２のＰＰＧ信号が赤外線光信号（例えば、信号７４０）を含んでいてもよい。第１および第２のＰＰＧ信号は患者４０から同時に取得されてもよい。
【０１００】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３０６に進んでもよく、このステップ１３０６では、第１および第２のＰＰＧ信号に対して第１のサイクルが定義されてもよい。例えば、サイクルは、任意の好適な機構により（例えば、マイクロプロセッサ４８により、またはプロセッサ４１２により）有限期間として定義されてもよく、この有限期間の間に、変換表面６２０および変換表面６４０（図８）が生成されてもよい。結果として、ステップ１３０８で、三次元リサジュー図形、第１の二次元リサジュー図形、および第１のヒストグラムがそれぞれ、第１のサイクルの間に収集された第１および第２のＰＰＧ信号の一部から、図１２のステップ１２０６から１２１８に関して上述したように少なくとも部分的に導出されてもよい。プロセス１３００はステップ１３１０に進んでもよく、このステップ１３１０では、第１の所望の勾配が第１のヒストグラムから選択されてもよく、第１の所望の勾配は第１のヒストグラム内の最大値に対応してもよい。実施形態では、第１の所望の勾配がルックアップ表に入力されたり、またはＰＰＧ信号が取得された患者４０の血液酸素飽和度レベルを決定するために較正方程式で使用されたりしてもよいため、第１の所望の勾配は臨床的関連を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第１のヒストグラムの最大値を自動的に選択するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【０１０１】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３１２に進んでもよく、このステップ１３１２では、第１のサイクルの終わりに、第２のサイクルが定義されてもよい。実施形態では、第２のサイクルが第１のサイクルと重なっていてもよく、第１のサイクルと連続していてもよく、または第１のサイクルから離間していてもよい。プロセス１３００はステップ１３１４に進んでもよく、このステップ１３１４では、第２の三次元リサジュー図形、第２の二次元リサジュー図形、および第２のヒストグラムが、第２のサイクルの間に収集された第１および第２のＰＰＧ信号の一部から、図１２のステップ１２０６から１２１８に関して上述したように少なくとも部分的に導出されてもよい。ステップ１３１６で、第２の所望の勾配が第２のヒストグラムから選択されてもよく、第２の所望の勾配は第２のヒストグラム内の最大値に対応してもよい。第１の所望の勾配と同様に、第２の所望の勾配もまた患者の血液酸素飽和度レベルに関連する臨床的関連を有していてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、第２のヒストグラムの最大値を自動的に選択するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。連続した変換表面から連続したリサジュー図形および関連するヒストグラムを導出するこのプロセス１３００は、任意の付加的な所望サイクル数（図示せず）の間継続してもよい。
【０１０２】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３１８に進んでもよく、このステップ１３１８では、第１および第２のサイクルから取得された第１の所望の勾配と第２の所望の勾配とが比較されてもよい。実施形態では、プロセッサ４１２またはマイクロプロセッサ４８が、任意の好適な個数の勾配値を比較するために、任意の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／もしくはハードウェア、ならびに／またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ステップ１３２０で、所望の勾配のうちの少なくとも１つが特定されてもよい。実施形態では、例えば、ヒストグラムを生成するために使用されたＰＰＧ信号からのデータが、患者の動作、患者４０とセンサ１２の間の不十分な接続によりひずんだ可能性があるとき、またはそうでなければデータが不完全であったとき、１つのサイクルが、著しく異なる所望の勾配値を生成する可能性があるヒストグラムを含んでいる場合がある。患者４０の血液酸素飽和度レベルを計算するのに著しく異なる所望の勾配値を使用することは望ましくない。したがって、著しく異なる所望の勾配値につながるデータ点を含むＰＰＧ信号のうちの１つ以上の部分を特定して、血液酸素飽和度を決定することと関連するＰＰＧ信号のさらなる解析からそれらの部分を取り除くことは有益である。比較されている１つ以上の他の所望の勾配値とは著しく異なる可能性がある所望の勾配値が、任意の好適な技法を用いてマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により自動的に特定されてもよい。
【０１０３】
実施形態では、プロセス１３００はステップ１３２２に進んでもよく、このステップ１３２２では、特定された所望の勾配値に関連する可能性があるサイクルが、第１および第２のＰＰＧ信号から生成された可能性がある他のサイクルおよび結果として得られるヒストグラムと比較して低い信頼度を有すると特定される可能性がある。実施形態では、低い信頼度を有すると特定されたサイクル内に含まれる可能性があるＰＰＧ信号からのデータが、システム１０またはシステム４００のユーザにより、またはマイクロプロセッサ４８またはプロセッサ４１２により自動的に、さらなる解析から取り除かれてもよい。その後、プロセス１３００はステップ１３２４に進んで、終了してもよい。
【０１０４】
実施形態では、優位な勾配Ｍの計算の信頼度を測定するためにヒストグラム１１００の形が使用されてもよい。例えば、優位な勾配Ｍの値が信頼できるかどうかに関する信頼性のレベルを測定するために、ヒストグラム１１００上のピークＭの高さ、またはヒストグラム１１００の幅などの大きさが使用されてもよい。あるいは、ヒストグラム１１００の全体のデータセットを用いた、ピークＭの下の面積と、ヒストグラム１１００の下の面積との比率もまた、優位な勾配Ｍの計算が信頼できるかどうかを決定するために使用されてもよい。
【０１０５】
実施形態では、任意の好適な方法を用いて、もともとの信号に対して直線フィッティングするために、ヒストグラムからの優位な勾配の値が使用されてもよい。例えば、ｙ＝ａ＋ｂｘのような直線フィッティング方程式では、優位な勾配Ｍが「ｂ」値を表してもよい。「ａ」値により表された線の片寄りは、任意の好適な方法を用いて計算されてもよい。一実施形態では、ヒストグラム上に表された優位な勾配に含まれる勾配値を計算するために使用されたデータ点を調べることにより片寄りが計算されてもよい。優位な勾配に含まれる勾配値を計算するために使用されなかったデータ点は、片寄り値を計算する際に無視されてもよい。これは１つ以上の中心から離れたデータ点が最良適合線の片寄りの計算に影響を及ぼすことを排除する可能性がある。
【０１０６】
以上の記述はあくまで本開示の原理の例を示したに過ぎず、本開示の範囲および要旨を逸脱することなく、当業者によりさまざまな修正を行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロットの基点を特定するステップと、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定するステップと、
勾配からヒストグラムを生成するステップと、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するステップと、を含む、プロット上の信号の勾配を決定する方法。
【請求項２】
プロット上の信号の少なくとも部分を選択するステップと、
基点と、信号の選択された部分の中の少なくとも２点との間の勾配を決定するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
信号内の少なくとも１つの点を、決定された勾配から除外するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
信号が三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１のスケイログラムを導出するために第１の基礎をなす信号に対して第１の連続ウェーブレット変換を実行するステップと、
第２のスケイログラムを導出するために第２の基礎をなす信号に対して第２の連続ウェーブレット変換を実行するステップと、
第１のスケイログラムと第２のスケイログラムとから三次元リサジュー図形を導出するステップと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１の基礎をなす信号が患者からパルス酸素濃度計により収集された赤色光信号であり、第２の基礎をなす信号が患者からパルス酸素濃度計により収集された赤外線光信号である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて患者に関する血液酸素飽和度情報を決定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ヒストグラムから信頼基準を生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
雑音低減アルゴリズムを用いて信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
信号内のすべての点の中央値または平均値を用いて基点が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
初期点を選択することによりプロットの基点を特定するステップと、
初期点と、第１の領域の中の信号内の少なくとも２点との間の第２の勾配を計算するステップと、
初期点と、第２の領域の中の少なくとも２点との間の第３の勾配を計算するステップと、
第２の勾配と第３の勾配とを比較するステップと、
第２の勾配と第３の勾配との比較に少なくとも部分的に基づいて初期点を調節するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
信号内の第１の点と、信号内の他の少なくとも２点との間の第２の勾配を決定することによりプロットの基点を特定するステップと、
信号内の第２の点と、信号内の他の少なくとも２点との間の第３の勾配を決定するステップと、
第２の勾配から第２のヒストグラムを生成するステップと、
第３の勾配から第３のヒストグラムを生成するステップと、
第２および第３のヒストグラムに少なくとも部分的に基づいて、基点が第１の点または第２の点のどちらかであるように選択するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
信号を生成する入力信号発生器と、
入力信号発生器に接続されたプロセッサと、
プロセッサに接続された出力とを含み、出力が勾配に少なくとも部分的に基づいて情報を表示でき、プロセッサが、
プロットの基点を特定でき、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定でき、
勾配からヒストグラムを生成でき、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択できる、プロット上の信号の勾配を決定するシステム。
【請求項１４】
プロセッサが、さらに、
プロット上の信号の少なくとも部分を選択でき、
基点と、信号の選択された部分の中の少なくとも２点との間の勾配を決定できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
プロセッサが、さらに、信号内の少なくとも１つの点を、決定された勾配から除外できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
入力信号発生器が、センサに接続されたパルス酸素濃度計である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
プロセッサが、さらに、所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて患者に関する血液酸素飽和度情報を決定できる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
出力が電子装置である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
信号内のすべての点の中央値または平均値を用いて基点が選択される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
プロセッサが、さらに、ヒストグラムを用いて信頼基準を生成できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
プロセッサが、さらに、雑音低減アルゴリズムを実行することにより信号をフィルタリングできる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
プロット上の信号の勾配の決定で用いるコンピュータ可読媒体であって、
プロットの基点を特定し、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定し、
勾配からヒストグラムを生成し、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するために、
その上に記録された計算機プログラム命令を有するコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
パルス酸素濃度計を用いて信号を取得するために、その上に記録された計算機プログラム命令をさらに有する、請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて血液酸素飽和度情報を決定し、
血液酸素飽和度情報を表示するために、
その上に記録された計算機プログラム命令をさらに有する、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
血液酸素飽和度情報を決定するステップが、ルックアップ表内の所望の勾配を使用するステップを含む、請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
血液酸素飽和度情報を決定するステップが、較正方程式内の所望の勾配を使用するステップを含む、請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１】
プロットの基点を特定するステップと、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定するステップと、
勾配からヒストグラムを生成するステップと、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するステップと、を含む、プロット上の信号の勾配を決定する方法。
【請求項２】
プロット上の信号の少なくとも部分を選択するステップと、
基点と、信号の選択された部分の中の少なくとも２点との間の勾配を決定するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
信号内の少なくとも１つの点を、決定された勾配から除外するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
信号が三次元リサジュー図形から選択されたリサジュー図形である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１のスケイログラムを導出するために第１の基礎をなす信号に対して第１の連続ウェーブレット変換を実行するステップと、
第２のスケイログラムを導出するために第２の基礎をなす信号に対して第２の連続ウェーブレット変換を実行するステップと、
第１のスケイログラムと第２のスケイログラムとから三次元リサジュー図形を導出するステップと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１の基礎をなす信号が患者からパルス酸素濃度計により収集された赤色光信号であり、第２の基礎をなす信号が患者からパルス酸素濃度計により収集された赤外線光信号である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて患者に関する血液酸素飽和度情報を決定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ヒストグラムから信頼基準を生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
雑音低減アルゴリズムを用いて信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
信号内のすべての点の中央値または平均値を用いて基点が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
初期点を選択することによりプロットの基点を特定するステップと、
初期点と、第１の領域の中の信号内の少なくとも２点との間の第２の勾配を計算するステップと、
初期点と、第２の領域の中の少なくとも２点との間の第３の勾配を計算するステップと、
第２の勾配と第３の勾配とを比較するステップと、
第２の勾配と第３の勾配との比較に少なくとも部分的に基づいて初期点を調節するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
信号内の第１の点と、信号内の他の少なくとも２点との間の第２の勾配を決定することによりプロットの基点を特定するステップと、
信号内の第２の点と、信号内の他の少なくとも２点との間の第３の勾配を決定するステップと、
第２の勾配から第２のヒストグラムを生成するステップと、
第３の勾配から第３のヒストグラムを生成するステップと、
第２および第３のヒストグラムに少なくとも部分的に基づいて、基点が第１の点または第２の点のどちらかであるように選択するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
信号を生成する入力信号発生器と、
入力信号発生器に接続されたプロセッサと、
プロセッサに接続された出力とを含み、出力が勾配に少なくとも部分的に基づいて情報を表示でき、プロセッサが、
プロットの基点を特定でき、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定でき、
勾配からヒストグラムを生成でき、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択できる、プロット上の信号の勾配を決定するシステム。
【請求項１４】
プロセッサが、さらに、
プロット上の信号の少なくとも部分を選択でき、
基点と、信号の選択された部分の中の少なくとも２点との間の勾配を決定できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
プロセッサが、さらに、信号内の少なくとも１つの点を、決定された勾配から除外できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
入力信号発生器が、センサに接続されたパルス酸素濃度計である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
プロセッサが、さらに、所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて患者に関する血液酸素飽和度情報を決定できる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
出力が電子装置である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
信号内のすべての点の中央値または平均値を用いて基点が選択される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
プロセッサが、さらに、ヒストグラムを用いて信頼基準を生成できる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
プロセッサが、さらに、雑音低減アルゴリズムを実行することにより信号をフィルタリングできる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
プロット上の信号の勾配の決定で用いるコンピュータ可読媒体であって、
プロットの基点を特定し、
プロットの基点と、信号内の少なくとも２点との間の勾配を決定し、
勾配からヒストグラムを生成し、
ヒストグラム内の好ましい値に対応する信号の所望の勾配を選択するために、
その上に記録された計算機プログラム命令を有するコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
パルス酸素濃度計を用いて信号を取得するために、その上に記録された計算機プログラム命令をさらに有する、請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
所望の勾配に少なくとも部分的に基づいて血液酸素飽和度情報を決定し、
血液酸素飽和度情報を表示するために、
その上に記録された計算機プログラム命令をさらに有する、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
血液酸素飽和度情報を決定するステップが、ルックアップ表内の所望の勾配を使用するステップを含む、請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
血液酸素飽和度情報を決定するステップが、較正方程式内の所望の勾配を使用するステップを含む、請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。
【図１】
【図２】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図３（ｃ）】
【図３（ｄ）】
【図３（ｅ）】
【図３（ｆ）】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図３（ｃ）】
【図３（ｄ）】
【図３（ｅ）】
【図３（ｆ）】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１１−５２６５１４（Ｐ２０１１−５２６５１４Ａ）
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１５６５６（Ｐ２０１１−５１５６５６）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／００６１３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００１２３５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５１１００２５１５）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／００６１３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００１２３５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５１１００２５１５）
【Ｆターム（参考）】
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