JP2007506522A5

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Publication number: JP2007506522A5
Application number: JP2006528188A
Authority: JP
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2007-11-08

Claims

血液酸素飽和度を決定するためのシステムであって、以下：
酸素付加の２つの異なるレベルに対応する少なくとも２つの参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍｉｎ（λ），Ａ_ｍａｘ（λ））を、ある波長範囲にわたって集めるための手段；
被験体の血液に光を向けるための手段；
該血液から低減した光吸収スペクトルを感知するための手段；および
酸素飽和度の値（ＳＯ_２，Ｓ_ａＯ_２）を、該参照血液吸収スペクトルに対する該低減した光吸収スペクトルの関数として計算するための手段
によって特徴付けられる、システム。 A system for determining blood oxygen saturation, the following:
Means for collecting at least two reference blood absorption spectra (A _min (λ), A _max (λ)) corresponding to two different levels of oxygenation over a range of wavelengths;
Means for directing light on the blood of the subject;
Means for sensing light absorption spectrum reduced from blood; and oxygen saturation values _{_{(SO 2, S a O 2}} ), to calculate as a function of the light absorption spectrum said reduced relative to the reference blood absorption spectrum A system characterized by means of:

請求項１に記載のシステムであって、前記酸素飽和度の値を計算する前に前記参照血液吸収スペクトルおよび前記低減した光吸収スペクトルを正規化するための手段によってさらに特徴付けられる、システム。 The system of claim 1, further characterized by means for normalizing the light absorption spectrum the reference blood absorption spectrum and the reduction before calculating the value of the oxygen saturation, the system.

請求項２に記載のシステムであって、前記参照血液吸収スペクトルおよび前記低減した光吸収スペクトルを正規化するための前記手段が、前記波長範囲にある２つの等吸収波長（ｉｓｏｓ１，ｉｓｏｓ２）の間で、該スペクトルを線形にＤＣオフセットする手段を包含することによって特徴付けられる、システム。 3. The system of claim 2, wherein the means for normalizing the reference blood absorption spectrum and the reduced light absorption spectrum is between two isosbestic wavelengths (isos1, isos2) in the wavelength range. A system characterized by including means for linearly DC offsetting the spectrum.

請求項２または３に記載のシステムであって、前記参照血液吸収スペクトルおよび前記低減した光吸収スペクトルを正規化するための前記手段が、前記ＤＣオフセットされた参照血液吸収スペクトルおよび前記ＤＣオフセットされた低減した光吸収スペクトルを、前記２つの等吸収波長の間の各それぞれのＤＣオフセットされたスペクトル下の面積の関数によってスケーリングするための手段を包含することによって特徴付けられる、システム。 4. The system according to claim 2 or 3, wherein the means for normalizing the reference blood absorption spectrum and the reduced light absorption spectrum is the DC offset reference blood absorption spectrum and the DC offset. A system characterized by including means for scaling a reduced light absorption spectrum by a function of the area under each respective DC offset spectrum between the two isosbestic wavelengths.

請求項１〜４のいずれかに記載のシステムであって、前記酸素飽和度の値を計算するための手段が、前記参照血液吸収スペクトルに対する前記低減した光吸収スペクトル間の対応の近接さを示す、費用関数の最適値を計算するための手段を包含することによって特徴付けられる、システム。 5. A system as claimed in any preceding claim, wherein the means for calculating the oxygen saturation value indicates a corresponding proximity between the reduced light absorption spectrum relative to the reference blood absorption spectrum. A system characterized by including means for calculating an optimal value of the cost function.

請求項５に記載のシステムであって、前記最適値を計算するための手段が、少なくとも２つの前記参照血液吸収スペクトルに関する前記低減した光吸収スペクトルを補間するための手段を包含することによって特徴付けられる、システム。 6. The system of claim 5, wherein the means for calculating the optimal value includes means for interpolating the reduced light absorption spectrum with respect to at least two of the reference blood absorption spectra. System .

請求項５に記載のシステムであって、以下：
最小血液酸素付加値および最大血液酸素付加値に対応する、少なくとも１つの最小参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍｉｎ（λ））および少なくとも１つの最大参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍａｘ（λ））、ならびに少なくとも１つの中間参照血液吸収スペクトル（Ａ_{ｉｎｔｅｒ}（Ｘ））を集めるための手段
該参照血液吸収スペクトルの少なくとも２つに対する前記低減した光吸収スペクトルの関数として、酸素飽和度の値を計算するための手段
によってさらに特徴付けられる、システム。 6. The system according to claim 5, wherein:
At least one minimum reference blood absorption spectrum (A _min (λ)) and at least one maximum reference blood absorption spectrum (A _max (λ)), corresponding to the minimum and maximum blood oxygenation values, and at least one one as a function of the light absorption spectrum the reduction for at least two means the reference blood absorption spectra for collecting intermediate reference blood absorption spectrum _{(a inter (X)),} means for calculating the value of oxygen saturation < further characterized by the system .

請求項１〜７のいずれかに記載のシステムであって、以下：
前記２つの参照血液吸収スペクトルを決定するための手段であって、該２つの参照血液吸収スペクトルは、前記低減した光吸収スペクトルに最も近接しているが、それぞれ該低減した光吸収スペクトルよりも大きいスペクトル、および該低減した光吸収スペクトルよりも小さいスペクトルである、手段；ならびに
該最も近接している参照血液吸収スペクトルに関する該低減した光吸収スペクトルの一次補間によって、前記酸素飽和度の値を計算するための手段によってさらに特徴付けられる、システム。 The system according to any one of claims 1 to 7, wherein:
Means for determining the two reference blood absorption spectra, the two reference blood absorption spectra being closest to the reduced light absorption spectrum, each being greater than the reduced light absorption spectrum Means for calculating said oxygen saturation value by linear interpolation of said reduced light absorption spectrum with respect to said nearest reference blood absorption spectrum; and means which is a spectrum smaller than said reduced light absorption spectrum A system further characterized by means for:

請求項１〜７のいずれかに記載のシステムであって、少なくとも３つの前記参照血液吸収スペクトルに関する前記低減した光吸収スペクトルの非一次補間により前記酸素飽和度の値を計算するための手段によって、さらに特徴付けられる、システム。 A system according to any one of claims 1 to 7, by means for calculating the value of the oxygen saturation of a non-linear interpolation of the light absorption spectrum the reduction for at least three of said reference blood absorption spectrum, Further characterized, the system .

請求項１〜９のいずれかに記載のシステムであって、前記低減した光吸収スペクトルのホワイトバランスをとるための手段、そして次に、酸素飽和度の値を計算する際に該ホワイトバランスをとられた低減した光吸収スペクトルを使用するための手段
によってさらに特徴付けられる、システム。 A system according to claim 1, means for taking white balance of the light absorption spectrum the reduction, and then the the white balance when calculating the value of the oxygen saturation further characterized, the system by means <br/> for using the light absorption spectrum reduced that is.

請求項１〜９のいずれかに記載のシステムであって、
白色ＬＥＤから血液中に向けて光を発生するための手段；
白色ＬＥＤのスペクトルを予め決定するための手段；
該白色ＬＥＤスペクトルの表示を保存するための手段；および
該白色ＬＥＤのスペクトルの関数として、前記低減した光吸収スペクトルを調整するための手段
によってさらに特徴付けられる、システム。 The system according to any one of claims 1 to 9,
Means for generating light from the white LED into the blood;
Means for predetermining the spectrum of the white LED;
Means for storing a representation of the white LED spectrum; and as a function of the spectrum of the white LED, further characterized by means <br/> for adjusting the light absorption spectrum the reduced system.

請求項１１に記載のシステムであって、前記白色ＬＥＤスペクトルの表示を永久的に保存し、それによって光源のさらなる特徴化を必要としない、手段
によってさらに特徴付けられる、システム。 The system of claim 11, wherein the saving the display of the white LED spectrum permanently, thereby does not require further characterization of the light source, further characterized by means <br/>, system.

血液酸素飽和度を決定するためのシステムであって、以下：
少なくとも１つのプロセッサ（３４０）；
保存デバイス（３３０）であって、酸素付加の２つの異なるレベルに対応する、ある波長範囲にわたる少なくとも２つの参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍｉｎ（λ），Ａ_ｍａｘ（λ））を、数値的に表現するパラメータを保存する、保存デバイス；
光源（３０１）であって、少なくとも該波長範囲にわたる光のスペクトルを発生する、光源；
光伝達配置（１００，１１１；２００，２１１）であって、該発生された光を該光源から被験体の血液中に向ける、光伝達配置；
光検出配置（１１２，２１２，３０２）であって、該血液からの低減した光吸収スペクトルを感知する、光検出配置；
調整回路（３０４）であって、該検出された低減した光を、数値的に表現された、測定された低減した吸収スペクトルへと変換する、調整回路；
計算ソフトウェアモジュール（３１０）であって、該参照血液吸収スペクトルに対する該低減した光吸収スペクトルの関数として酸素飽和度の値（ＳＯ_２，Ｓ_ａＯ_２）を計算するための、プロセッサで実行可能なコードを含む、計算ソフトウェアモジュール
によって特徴付けられる、システム。 A system for determining blood oxygen saturation, the following:
At least one processor (340);
A storage device (330), which numerically represents at least two reference blood absorption spectra (A _min (λ), A _max (λ)) over a range of wavelengths corresponding to two different levels of oxygenation Save parameters to save, save device;
A light source (301) for generating a spectrum of light over at least the wavelength range;
A light-transmitting arrangement (100, 111; 200, 211), wherein the generated light is directed from the light source into the blood of the subject;
A light detection arrangement (112, 212, 302) for sensing a reduced light absorption spectrum from the blood;
An adjustment circuit (304) for converting the detected reduced light into a numerically expressed measured reduced absorption spectrum;
A calculation software module (310) executable on a processor for calculating oxygen saturation values (SO ₂ , S _a O ₂ ) as a function of the reduced light absorption spectrum relative to the reference blood absorption spectrum A system characterized by a computational software module containing code.

請求項１３に記載のシステムであって、前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）の一部としての正規化サブモジュール（３１４）によってさらに特徴付けられ、該正規化サブモジュールは、前記酸素飽和度の値を計算する前に前記参照血液吸収スペクトルおよび前記低減した光吸収スペクトルを正規化するための、プロセッサで実行可能なコードを含む、システム。 14. The system of claim 13, further characterized by a normalization submodule (314) as part of the calculation software module (310), wherein the normalization submodule determines the oxygen saturation value. A system comprising processor-executable code for normalizing the reference blood absorption spectrum and the reduced light absorption spectrum before calculating.

請求項１４に記載のシステムであって、前記正規化サブモジュール（３１４）が、前記波長範囲に位置する２つの等吸収波長（ｉｓｏｓ１，ｉｓｏｓ２）の間で前記スペクトルを線形にＤＣオフセットするための、さらなるプロセッサで実行可能なコードを含むことによって特徴付けられる、システム。 15. The system according to claim 14, wherein the normalization submodule (314) is for linearly DC offsetting the spectrum between two isosbestic wavelengths (isos1, isos2) located in the wavelength range. A system characterized by including code executable on a further processor.

請求項１５に記載のシステムであって、前記正規化サブモジュール（３１４）が、前記ＤＣオフセットされた参照血液吸収スペクトルおよび前記ＤＣオフセットされた低減した光吸収スペクトルを、前記２つの等吸収波長の間の各それぞれのＤＣオフセットされたスペクトル下の面積の関数によってスケーリングするための、さらなるプロセッサで実行可能なコードを含むことによって特徴付けられる、システム。 16. The system of claim 15, wherein the normalization sub-module (314) calculates the DC offset reference blood absorption spectrum and the DC offset reduced optical absorption spectrum at the two isosbestic wavelengths. A system characterized by including additional processor executable code for scaling by a function of the area under each respective DC offset spectrum between.

請求項１３〜１６のいずれかに記載のシステムであって、前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）が、フィッティングサブモジュール（３１５）をさらに備えることによって特徴付けられ、該フィッティングサブモジュールが、前記参照血液吸収スペクトルに対する前記低減した光吸収スペクトル間の対応の近接さを示す費用関数の最適値を計算するためのプロセッサで実行可能なコードを含む、システム。 17. System according to any of claims 13-16, characterized in that the calculation software module (310) further comprises a fitting submodule (315), the fitting submodule being the reference blood absorption. A system comprising code executable by a processor for calculating an optimal value of a cost function indicating a corresponding proximity between the reduced light absorption spectra to a spectrum.

請求項１７に記載のシステムであって、前記フィッティングサブモジュールが、少なくとも２つの前記参照血液吸収スペクトルに対する前記低減した光吸収スペクトルを補間するためのプロセッサで実行可能なコードを含むことによって、さらに特徴付けられる、システム。 18. The system of claim 17, further characterized by the fitting sub-module including code executable by a processor to interpolate the reduced light absorption spectrum relative to at least two of the reference blood absorption spectra. Attached, system.

請求項１３〜１８のいずれかに記載のシステムであって、以下：
前記保存デバイス（３３０）が、最小血液酸素付加値および最大血液酸素付加値に対応する、少なくとも１つの最小参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍｉｎ（λ））および少なくとも１つの最大参照血液吸収スペクトル（Ａ_ｍａｘ（λ））、ならびに少なくとも１つの中間参照血液吸収スペクトル（Ａ_{ｉｎｔｅｒ}（λ））を数値的に表現するパラメータを含むこと；
前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）が、該参照血液吸収スペクトルの少なくとも２つに対する前記低減した光吸収スペクトルの関数として、酸素飽和度の値を計算するための、プロセッサで実行可能なコードを含むこと
によって特徴付けられる、システム。 The system according to any one of claims 13 to 18, wherein:
The storage device (330) has at least one minimum reference blood absorption spectrum (A _min (λ)) and at least one maximum reference blood absorption spectrum (A _max ) corresponding to a minimum blood oxygenation value and a maximum blood oxygenation value. (Λ)), as well as parameters that numerically represent at least one intermediate reference blood absorption spectrum (A _inter (λ));
The calculation software module (310) includes processor-executable code for calculating an oxygen saturation value as a function of the reduced light absorption spectrum for at least two of the reference blood absorption spectra Characterized system.

請求項１３〜１９のいずれかに記載のシステムであって、前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）が、以下：
前記２つの参照血液吸収スペクトルを決定する工程であって、該２つの参照血液吸収スペクトルは、前記低減した光吸収スペクトルに最も近接しているが、それぞれ該低減した光吸収スペクトルよりも大きいスペクトル、および該低減した光吸収スペクトルよりも小さいスペクトルである、工程；ならびに
該最も近接している参照血液吸収スペクトルに関する該低減した光吸収スペクトルの一次補間によって、前記酸素飽和度の値を計算する工程
のための、プロセッサで実行可能なコードをさらに含むことによって特徴付けられる、システム。 20. A system according to any of claims 13 to 19, wherein the calculation software module (310) is:
Determining the two reference blood absorption spectra, wherein the two reference blood absorption spectra are closest to the reduced light absorption spectrum but are each larger than the reduced light absorption spectrum; And a spectrum smaller than the reduced light absorption spectrum; and calculating the value of the oxygen saturation by linear interpolation of the reduced light absorption spectrum with respect to the closest reference blood absorption spectrum A system characterized by further including code executable on the processor.

請求項１３〜１９のいずれかに記載のシステムであって、前記計算ソフトウェアモジュールが、少なくとも３つの前記参照血液吸収スペクトルに関する前記低減した光吸収スペクトルの非一次補間により前記酸素飽和度の値を計算するための、プロセッサで実行可能なコードをさらに含むことによって特徴付けられる、システム。 20. A system according to any of claims 13-19, wherein the calculation software module calculates the value of oxygen saturation by non-linear interpolation of the reduced light absorption spectrum with respect to at least three of the reference blood absorption spectra. A system characterized by further including code executable on the processor to perform.

請求項１３〜２１のいずれかに記載のシステムであって、ホワイトバランスサブモジュール（３１２）によってさらに特徴付けられ、該ホワイトバランスサブモジュールが、前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）中に備えられ、そして前記低減した光吸収スペクトルのホワイトバランスをとるため、および該ホワイトバランスをとられた低減した光吸収スペクトルを酸素飽和度の値を計算するための該計算ソフトウェアモジュールへの入力として送るための、プロセッサで実行可能なコードを含む、システム。 A system according to any of claims 13 to 21, further characterized by a white balance submodule (312), said white balance submodule being provided in said calculation software module (310), and A processor for white balancing the reduced light absorption spectrum and for sending the white balanced reduced light absorption spectrum as an input to the calculation software module for calculating oxygen saturation values; A system that contains executable code.

請求項１３〜２２のいずれかに記載のシステムであって、以下：
前記光源（３０１）であって、少なくとも１つの安定な白色ＬＥＤを備える、光源；
保存媒体（３２０）であって、該白色ＬＥＤのスペクトルを特徴付ける予め決定されたパラメータを保存し、該特徴付けられたパラメータは、該白色ＬＥＤのスペクトルの関数として、前記低減した光吸収スペクトルを調整するために有用な前記計算ソフトウェアモジュール（３１０）への入力を形成する、保存媒体
によって特徴付けられる、システム。 23. A system according to any of claims 13 to 22, wherein:
Said light source (301) comprising at least one stable white LED;
A storage medium (320) for storing predetermined parameters characterizing the spectrum of the white LED, the characterized parameter adjusting the reduced light absorption spectrum as a function of the spectrum of the white LED A system characterized by a storage medium that forms an input to the calculation software module (310) useful for:

請求項２３に記載のシステムであって、前記保存媒体（３２０）が、非揮発性であることによって特徴付けられる、システム。 24. The system of claim 23, wherein the storage medium (320) is characterized by being non-volatile.

患者の身体内または身体上に白色光を向けることにより少なくとも一種の測定を行って、少なくとも１つの身体の特徴を決定する医療装置における方法であって、該方法は、以下：
白色ＬＥＤのスペクトルを特徴付けるパラメータを予め決定する工程；
非揮発性のコンピュータで読み取り可能な媒体（３２０）に該予め決定されたパラメータを保存する工程；
該媒体を該白色ＬＥＤと一緒に提供することによって、白色ＬＥＤのスペクトルを特徴付ける予め決定されたパラメータの関数として、該装置にその測定を調整するための入力データを提供し、それによってさらなる光源の特徴付けを必要としない、工程
を包含する、方法。 A method in a medical device for performing at least one measurement by directing white light in or on a patient's body to determine at least one body characteristic, the method comprising:
Pre-determining parameters characterizing the spectrum of the white LED;
Storing the predetermined parameters on a non-volatile computer readable medium (320);
Providing the medium with the white LED provides the device with input data to adjust its measurements as a function of predetermined parameters characterizing the spectrum of the white LED, thereby providing additional light source A method comprising a process that does not require characterization.

白色ＬＥＤのスペクトルを特徴付ける予め決定されたパラメータを含む、非揮発性のコンピュータで読み取り可能な保存媒体（３２０）であって、該保存媒体は、ユニットとしてＬＥＤと一緒に送達可能であり、それによって、白色ＬＥＤのスペクトルを特徴付ける予め決定されたパラメータの関数として、医療装置に、少なくとも一種の測定の調整のための入力データを提供し、それによってさらなる光源（３０１）の特徴付けを必要としない、保存媒体。 A non-volatile computer readable storage medium (320) that includes predetermined parameters characterizing the spectrum of a white LED, the storage medium being deliverable with the LED as a unit, thereby Providing the medical device with input data for adjustment of at least one measurement as a function of a predetermined parameter characterizing the spectrum of the white LED, thereby requiring no further characterization of the light source (301); Storage medium.