JP7261736B2 - 生理学的情報を感知するためのセンサ装置及び方法、センサ装置との通信のための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の生理学的情報を感知するセンサ装置に関する。さらに、本発明は、被検体の生理学的情報をモニタするための、センサ装置との通信のための装置に関する。よりさらには、本発明は対応する方法に関する。

脈拍数（ＰＲ）、酸素飽和度（ＳｐＯ２）、又はその他の生理学的情報（バイタルサインとも呼ばれる）を測定するために、パルスオキシメトリが広く適用されている。パルスオキシメータ（又はより一般的にはセンサ装置）は病院で使用されているが、例えば家庭といった外来環境でも使用されている。パルスオキシメータは、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）と呼ばれる光学技術を利用している。ＰＰＧは、組織を通して光を放射することによって、動脈血量における心臓誘発変化を測定する。パルスオキシメータは、少なくとも２つの異なる波長でＰＰＧ信号を取得するために複数の光源を使用する。１つのフォトダイオードでＰＰＧ信号を測定するよう、これらの光源が多重化／変調される。

従来、パルスオキシメータの光変調方式は静的であり、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの幹線成分及びそれらの高調波からの干渉を防ぐように設計されてきた。今日では、幹線周波数ではない周波数に基づく電子調光や、例えば、ＬＥＤ照明、及び光に情報をエンコードするものである変調式照明システムなどの、新しい光源が、幹線に関連する周波数以外の周波数での干渉を生じさせる。また、干渉の周波数は、例えば、それが調光の量などのランプの特定の設定に依存するとき、時間とともに変化し得る。故に、従来の方式は新しい照明ソリューションからの干渉を抑圧することができない。

ＷＯ２０１１／１１７７８０Ａ１（特許文献１）は、暗チャネルを追加することによって干渉光周波数を測定すること、すなわち、ＬＥＤをオフに切り換えてフォトダイオード電流を測定することを開示している。適応フィルタリングを介して、ＰＰＧ信号の各々における周辺光干渉をある程度抑圧することができる。しかしながら、そのような適応フィルタは干渉を完全には除去しない。ＷＯ２００９／１５３７００Ａ１（特許文献２）は、スペクトル分析により周辺光干渉を測定し、それに従って時間ドメイン多重化（ＴＤＭ）又は周波数ドメイン多重化（ＦＤＭ）変調方式を調整することで、周辺光干渉によって汚染されるスペクトルレンジの使用を回避することを開示している。

また、ＷＯ２０１１／０１１７３０Ａ１（特許文献３）は、例えば電力ライン、周辺光、調光器、テレビジョン若しくはコンピュータディスプレイ、電源若しくは変圧器、及び医療機器によって発生される電磁干渉などの、周辺ノイズ及び／又は環境ノイズのレベルを検出及び計算するシステムを開示している。そのシステムはモニタとセンサとを有している。そのシステムは、一部の実施形態において、光検出器によって検出された干渉信号に対して周波数分析を実行し、分析対象の周波数帯域に集中した干渉信号のパワーを決定する。計算されたパワー値から最大値を選択することによって、最悪の場合の干渉レベルが決定され得る。一部の実施形態において、決定された干渉信号パワーが、ユーザの生理学的パラメータを信頼性高く非侵襲的に検出するように構成された患者モニタリングシステムのノイズ許容度と比較され得る。開示されたそのシステムでは、変調、復調及び処理がモニタ内で実行される。

しかしながら、既知の取り組みは欠点を有する。照明条件への適応が、環境光の周期的な測定及び分析を必要とし、それが電力を消費する。さらに、一部の条件では、手近な光条件からの干渉を所与とすると、信頼性あるフォトプレチスモグラフィ／パルスオキシメトリ測定を行うことが可能でないことがある。

国際公開第２０１１／１１７７８０号パンフレット 国際公開第２００９／１５３７００号パンフレット 国際公開第２０１１／０１１７３０号パンフレット

本発明の１つの目的は、例えば照明ソリューションなどの他の発生源からの干渉を効率的に回避又は抑制するセンサ装置及び方法、並びにそのようなセンサ装置との通信のための装置及び方法を提供することである。

本発明の第１の態様において、被検体の生理学的情報を感知するセンサ装置が提示され、当該センサ装置は、
外部ソースから、
－ 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
－ 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、当該センサ装置が変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を受信する通信ユニット、
被検体の組織上に変調光を放つ１つ以上の光エミッタ、及び
組織を透過した又は／及び組織から反射した光を検出する光検出器、
を有し、
当該センサ装置は更に、
ｉ） 受信したコンテキスト情報から決定される変調モードに従って光を変調する光変調器、及び、光を変調するために光変調器によって使用される変調モードに従って検出された光を復調する光復調器、及び／又は
ｉｉ） 受信したコンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される設定を用いて、周辺光干渉を抑制するための干渉抑制アルゴリズムを実行する処理ユニット、
を有する。

本発明の更なる一態様において、被検体の生理学的情報をモニタするためのセンサ装置との通信のための装置（以下では、“通信装置”とも称する）が提示され、当該装置は、
－ 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
－ 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、当該センサ装置が変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を取得するコンテキスト情報取得ユニットと、
取得したコンテキスト情報をセンサ装置に送信する通信ユニットと、
を有する。

本発明のより更なる態様において、これらに対応する方法が提供される。

本発明の好適実施形態が従属請求項に規定される。理解されるべきことには、請求項に係る方法は、請求項に係る装置と、特に従属請求項に規定されてここに開示されるような、同様及び／又は同質の好適実施形態を有する。

本発明は、干渉スペクトルそれ自体を測定する代わりに、干渉及び使用すべき最適な変調モード（変調方式とも称するときがある）についての情報を、（有線又は無線の）通信チャネルを介して接続される外部ソース（例えば、センサ装置との通信のための提案する装置）から受信するという考えに基づく。これにより、情報を前もって受信し得ることで、センサ装置を特定の設定に事前設定することができるようになり、あるいは、現時の測定結果として情報を受信し得ることで、センサ装置を好ましい変調モードに直接的に設定し得る。

受信するコンテキスト情報は、周辺光スペクトルを指し示すスペクトル情報を含むことができ、このスペクトル情報は、センサ装置が変調モードを決定することを可能にするものである。さらに、受信するコンテキスト情報は、干渉抑制アルゴリズムの設定及び／又はセンサタイプ情報を含み得る。例えば、干渉を除去するために、干渉抑制アルゴリズムの例として、適応フィルタリング方式が適用され得る。センサタイプは、達成可能な性能に関する情報を提供し、それが、特定のセンサタイプに関して達成可能な閾値とともにテーブルに記録され得る。

例えば、どのような干渉抑制アルゴリズムを使用すべきかについて、このようなコンテキスト情報を受信して使用することは、既知の方法と比較して、いっそう電力効率が良いものとなり得る。存在する干渉スペクトルを用いてセンサ装置を事前設定することは、とても電力効率が良い。一実施形態にて提案されるように、例えば変調情報及び／又はスペクトル情報といった発生し得る干渉についての情報をユーザに報告することにより、信頼性ある測定を可能にするように照明条件が変更され得る。

従って、本発明によれば、周辺光干渉についての知識が使用され、この知識は、様々な実施形態の主題であるように、様々な手法で取得されることができる。上記様々な手法は、以下に限られないが、周辺光の測定及びスペクトル分析、内蔵／記憶された干渉スペクトル、調節可能な変調方式を有するフォトプレチスモグラフィシステム（このフォトプレチスモグラフィシステムは、例えば、パルスオキシメータ又は光学式心拍数測定を備えたスポーツウォッチといった、複数のシステムから周辺光干渉情報を受信することができる）、それを通じて様々な装置／システムが互いに通信することができる通信チャネルを含む。

一実施形態において、センサ装置は更に、復調された光から被検体のバイタルパラメータを決定する処理ユニットを有し得る。一部の実施形態では、バイタルパラメータ（例えば、脈拍数、ＳｐＯ２など）は、例えば、接続された患者モニタ又は測定モジュールにおいてなど、センサ装置の外部で決定されてもよいが、この実施形態では、センサ装置それ自体が所望のバイタルパラメータを決定することができる。そして、決定されたバイタルパラメータが、小型ディスプレイ上に示され、あるいは、表示のために患者モニタ又は測定モジュール又は（介護者の）ユーザ装置に送信され、あるいは、更なる使用のために何らかの他の外部エンティティに送信され得る。

他の一実施形態において、センサ装置は更に、受信したスペクトル情報から、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値若しくは例えばセンサタイプなどのコンテキスト情報から決定される閾値を下回るような変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する処理ユニットを有し得る。従って、センサ装置それ自体が最適な変調モード又は干渉抑制アルゴリズムを決定する。閾値は好ましくは、例えばシミュレーション又は測定によって、前もって決められる。閾値は、例えば、絶対単位で設定されてもよいし、関心ある生理学的信号のレベルに関連付けられてもよい。また、この実施形態では、患者に適用されるセンサタイプを決定することができ、あるいは、この情報をコンテキスト情報の一部として取得することができる。さらに、この実施形態では、適用されるセンサの既知の周辺遮蔽性能又は“周辺光感度”に応じて閾値を調節することができる。

例えばフォトダイオードとし得るものである光検出器は、例えばＬＥＤとし得るものである光エミッタによって光が放たれていない間に周辺光スペクトルを測定するように構成されることができ、センサ装置は更に、測定された周辺光スペクトルから、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値若しくは例えばセンサタイプなどのコンテキスト情報から決定される閾値を下回るような変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する処理ユニットを有し得る。これは、センサ装置が、変調情報及びスペクトル情報のような受信したコンテキスト情報を、センサ装置それ自体によって行われた実際且つ最新の測定結果（これは、センサ装置の位置での可能性ある干渉を正確に反映するものである）に基づいて、検証又は調節することを可能にする。

他の一実施形態において、光検出器は、光エミッタによって光が放たれていない間に周辺光スペクトルを測定するように構成され、そして、通信ユニットは、測定された周辺光スペクトルを指し示す更なるスペクトル情報を、例えば患者モニタといった外部エンティティに送信するように構成される。故に、最適な変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定の決定は、外部エンティティによって行われて、その後にセンサ装置に通信されることができ、センサ装置は、故に、スペクトル情報を分析するために電力を使用することを要しない。処理ユニットは、スペクトルを決定するため、又は測定データを効率的に通信するため、又は生理学的パラメータを決定するために、依然として必要とされ得る。

センサ装置は更に、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で光エミッタによって光を放つのに十分な帯域幅が利用可能であるかを判定する処理ユニットを有し得る。これにより、センサ装置は更に、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で光エミッタによって光を放つのに十分でない帯域幅のみが利用可能であると判定された場合に警告を発する警告ユニットを有し得る。例示的な十分な帯域幅は、例えば、用途の種類に応じた搬送波周波数付近を中心とする１０－３０Ｈｚとし得る。従って、変調モードを調節することによってでは周辺光干渉を十分に防止することができない場合、又はフィルタリング方式によってでは周辺光干渉を十分に抑制することができない場合、手近な照明条件を所与とすると信頼できる測定が可能でないことをユーザ又は介護者に通知するために、干渉アラームが発せられる。

他の一実施形態において、プロセッサは、周辺光干渉が閾値を下回っているかを判定するとともに、センサタイプ情報に従って閾値を設定するように構成され得る。センサタイプ情報は、それが透過型センサであるのか反射型センサであるのかという情報、周囲光に対する遮蔽の量、部位（例えば、指、額、耳たぶ、鼻中隔、鼻翼、足など）について情報、患者カテゴリー（例えば、新生児、子供、大人）についての情報、及び／又は、製造元及び型式についての情報を含み得る。

センサ装置のこれら様々な処理ユニットは、同じ要素又は異なる要素によって実装されることができ、また、ハードウェア、ソフトウェア、又は、例えばプログラムされたプロセッサといった、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせを使用することができる。

上述のセンサ装置との通信のための装置（ここでは通信装置とも称する）は、変調モード、干渉抑制アルゴリズムの設定、センサタイプ情報、及び、周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、センサ装置又は通信装置が変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を取得する（例えば、収集する、受信する、又は検索する）コンテキスト情報取得ユニットを有する。さらに、通信装置は、取得したコンテキスト情報をセンサ装置に送信する通信ユニットを有する。通信装置及びセンサ装置は、例えば、無線で、又は有線式に接続されることができ、例えば、通信ネットワーク、コンピュータネットワーク、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを介して接続されることができ、通信ユニットは、それに従って、所望の情報をセンサ装置に送信するように適応され得る。

好適な一実施形態において、コンテキスト情報取得ユニットは、周辺光スペクトルを検出する例えばフォトダイオードといった光検出器を有し、通信装置は更に、検出した周辺光スペクトルを分析してコンテキスト情報を生成する分析ユニットを有する。これは、コンテキスト情報を取得するための、効率的であるが単純なソリューションを提供する。

通信装置は更に、取得したコンテキスト情報から、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値を下回るような変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する処理ユニットを有し得る。

この処理ユニットは更に、変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する際に、以前に取得したスペクトル情報、及び／又は以前に決定した変調モード、及び／又は以前に決定した干渉抑制アルゴリズムの設定を考慮に入れるように構成され得る。これは、変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの設定の決定を更に改善し、すなわち、処理ユニットが学習するシステムとして構成され得る。

通信装置は更に、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態でセンサ装置の光エミッタによって光を放つのに十分な帯域幅が利用可能であるかを判定する処理ユニットと、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態でセンサ装置の光エミッタによって光を放つのに十分でない帯域幅のみが利用可能であると判定された場合に警告を発する警告ユニットとを有し得る。例えば、介護人又はその他のスタッフが、より少ない周辺光干渉で測定を行い得ることを確かにするために周辺照明条件を変化させる措置を取るように、あるいは、周辺照明に対してより良好な遮蔽を有するセンサによってセンサを置き換えるように通知され得る。これは、過剰な周辺光レベルが存在する間に信頼できない測定が行われることを防止する。

一実施形態において、通信装置は照明装置であり、コンテキスト情報取得ユニットは、照明装置の発光スペクトルを受信又は測定して該発光スペクトルからコンテキスト情報（特に、スペクトル情報）を生成するインタフェースを有する。照明装置は一般にそれ自身の発光スペクトルを知っており、故に、この情報を転送することができ、その結果、スペクトル情報又はその他のコンテキスト情報（例えば変調情報）を、容易であるが正確な手法で決定することができる。

他の一実施形態において、コンテキスト情報取得ユニットは、センサ装置から、又は光検出器から、周辺光スペクトルを指し示すスペクトル情報を受信するように構成される。

通信装置のこれら様々な処理ユニットは、同じ要素又は異なる要素によって実装されることができ、また、ハードウェア、ソフトウェア、又は、例えばプログラムされたプロセッサといった、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせを使用することができる。

本発明のこれら及びその他の態様が、以下に記載される実施形態を参照して明らかになる。
透過パルスオキシメトリの典型的な段取りを示している。 本発明に従った、特に透過パルスオキシメトリ用であるセンサ装置、及び通信装置の第１の実施形態の概略図を示している。 復調器を周期的な矩形波基準信号とともに示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第２の実施形態の概略図を示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第３の実施形態の概略図を示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第４の実施形態の概略図を示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第５の実施形態の概略図を示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第６の実施形態の概略図を示している。 本発明に従ったセンサ装置及び通信装置の第７の実施形態の概略図を示している。

図１は、透過パルスオキシメトリに関する典型的な段取りを示している。赤色光源１及び近赤外（ＩＲ）光源２を用いて、患者の組織上に、すなわち、指３の上に、例えば６６０ｎｍの赤色光及び例えば９４０ｎｍの近ＩＲ光を照射する。そして、光のうち指３を透過した部分が、例えばフォトダイオードといった共通の光検出器４で収集される。例えば４波長、８波長、又は１２波長といった、２つよりも多い波長も、パルスオキシメトリで同様に使用され得る。

図２は、本発明の第１の実施形態に従った、センサ装置１００の一例としての透過パルスオキシメータの概略ブロック図を示している。センサ装置１００は、パルスコントローラとして機能して光源１、２を変調する光変調器６のパラメータを調節する処理ユニット５を有している。光変調器６の構成は、適用される具体的な多重化方式に依存し、例えば、ＴＤＭの場合には、光源１、２が交互に活性化されるのに対し、ＦＤＭの場合には、光源１、２が異なる変調周波数で光を放射する。ＦＤＭの場合、これらの光源はまた、同時に異なる変調周波数で光を放射することができるが、これは、光源が逆並列に構成されないようにすることを必要とする。多重化方式の理由は、斯くすることで、両方の光源１、２からの光の減衰を推定するために同じ光検出器４を使用することができるからである。

光検出器４は、指３の媒質を貫いて伝播した光を検出し、それを電気信号に変換する。この信号が、次いで、アナログ増幅器及びフィルタを有する信号調整ブロック８によって前処理され、それにより、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）９によるデジタルドメインへの変換に適した信号にされる。各々が復調器１１及びデマルチプレクサ１２を有する複数の相関器を用いて、検出された光を同時に復調及び分離し、その結果が処理ユニット５に提示され、処理ユニット５が、送られて復調された信号を評価することによって、関心あるパラメータを決定する。

そのために、センサ装置１００は、変調モード、干渉抑制アルゴリズムの設定、センサタイプ情報、及び／又は周辺光スペクトルを指し示すスペクトル情報、を指し示すコンテキスト情報を受信する通信ユニット７を有しており、上記スペクトル情報は、センサ装置１００が変調モードを決定すること又は干渉を抑制するためのフィルタリング方式を決定することを可能にする。この情報は、例えば患者モニタ又は照明装置とし得るものである通信装置２００から受信される。通信装置２００は、特に、例えば周辺光スペクトルを指し示すスペクトル情報といったコンテキスト情報を取得するコンテキスト情報取得ユニット２０と、コンテキスト情報をセンサ装置に送信する通信ユニット２１とを有している。センサ装置１００は、例えば、センサ装置１００に提供される変調モードを使用し、その変調モードに従って光を変調する。それに代えて、センサ装置１００は、コンテキスト情報を使用して、干渉を抑制するための最適なフィルタリング方式を決定してもよい。

本発明の様々な実施形態に従って使用される変調モードは、すべての減衰測定方法が特定の変調方法を組み込んでいるので、適用される特定の多重化技術とは無関係である。問題を単純化するために、以下の実施形態の記述は、提案されるセンサ装置の実施形態においても使用され得るように、単一の光源に制限され、それにより、特定の逆多重化方法を無視する。単一の光源に対しては、１つの相関器１０のみが必要である。そして、この相関器１０は、図３に示されるように、単純に復調器１１に等しい。ここでは、光減衰に関する情報は、受信信号を同じ基本周波数（ｆｍ＝１／Ｔｍ）のローカル基準と掛け合わせることによって、ベースバンドに存在するようになる。その後、信号をローパスフィルタ１３に通すことによってベースバンド信号のみが保存され、それにより帯域外干渉を無視する。

なお、基本周波数及び／又は高調波が一致する限り、光源１、２を変調すること及び受信信号を復調することの双方に任意の周期的信号を適用することができるので、図３に示す矩形波は単なる例示である。また、実施形態によれば、センサ装置は、パルスオキシメータの代わりに、例えば患者、スポーツをしている人、新生児などの被検体の、又は例えばペットなどの動物の、生理学的情報を感知するための光学測定を備えた、例えばスポーツウォッチ、心拍数測定装置、ウェアラブル装置、スマートフォンなどの、フォトプレチスモグラフを備えた別タイプの装置として構成されてもよい。

以下では、センサ装置及び通信装置の更なる実施形態を、例えば図１及び２に示したような（１つ以上の）光エミッタ及び（１つ以上の）光検出器など、全ての要素を明示的には示さないことによって部分的に単純化して示す。

この実施形態では患者モニタとして実装される通信装置２０１の第２の実施形態を図４に示す。ここでは、周辺光スペクトルの分析と、それに続く変調方式の選択及び調節が、患者モニタ２０１に組み込まれている。患者モニタ２０１は、例えばスペクトル情報取得ユニット２０の一実装として、フォトダイオード２２（一般に光検出器）を有している。分析器２３が、周辺光スペクトルを分析して、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、最小量の周辺光干渉を有した、必要な帯域幅を含むスペクトル内の好適部分を見つける。この分析に基づいて、処理ユニット２４が、以前に測定した干渉スペクトル（すなわち、スペクトル履歴）もオプションで考慮に入れて、使用するのに最も適した変調モードを最適なパラメータとともに決定する。続いて、通信ユニット２１が、例えば同じ部屋内の、近くにある選択された又は好ましくは全てのセンサ装置（例えばパルスオキシメータ及び／又はその他のセンサ装置）に、例えばセンサ装置によって選択されて実行されるべき最適変調モードの命令を含んだ、コンテキスト情報を含むメッセージを送信（例えば、ブロードキャスト）する。それに代えて、あるいは加えて、処理ユニット２４は、干渉抑制アルゴリズムの最適パラメータを決定することができ、その設定も通信ユニット２１によって送信される。

患者モニタ２０１は、例えば０．５秒毎といった短い間隔で周辺光スペクトル分析を実行することができる。周辺光の測定は、例えば、患者モニタの上又は患者モニタのディスプレイの隣に位置付けられたフォトダイオードを用いて行われることができる。

患者モニタ２０１は同じ部屋内に留まることができるので、例えば分析ユニット２３内に、周辺光スペクトルの履歴を保持することができる。斯くして、患者モニタ２０１はまた、例えば時々しかオンに切り換えられない読書灯といったものからの干渉を記憶することができる。最も適した変調モードの決定に際して履歴を考慮に入れることによって、患者モニタは、時々しかオンに切り換えられない光源からの妨害を防ぐことができる。

現在の周辺光スペクトルの分析が、場合により干渉抑制アルゴリズムの適用後に、必要最小限のレベルの干渉で利用可能な帯域幅が十分に存在しないことを示す場合、患者モニタ２０１は、オプションの警告装置２５によって、可視的及び／又は可聴的な干渉アラームを発することができる。

周辺光スペクトルの分析のために、例えば患者モニタといった通信装置を使用することは、電池駆動のセンサ装置が使用されるときに特に適している。この場合、個々のセンサ装置が周辺光スペクトル分析のために電力を使用する必要はなく、それらは、例えば幹線によって電力供給されるものである通信装置からの命令を受信するだけでよい。周辺光への曝露が、部屋内の全てのセンサ装置に当てはまる全体的な環境条件であるとき、部屋内の電池駆動式センサ装置の全てが個別に周辺光スペクトルを分析して、全てが同じ結論に達するとすれば、それはリソースの浪費である。

例えば壁のコンセントに配置されてそれによって電力供給される専用の小型装置として実装される通信装置２０２の第３の実施形態を図５に示す。この小型装置２０２は、周辺光スペクトルを所与として、使用するのに最も適した変調モードを決定するために、患者モニタ２０１のように、光検出器２２及び分析ユニット２３を有している。処理ユニット２４が、例えば、時分割多重方式における繰り返し周波数、周波数分割多重方式における動作の周波数、又は直交振幅変調モードの変調周波数などの、最適変調パラメータを決定する。それに代えて、あるいは加えて、処理ユニット２４は、干渉の影響を必要レベルより低くまで低減するために、干渉抑制アルゴリズムの最適パラメータを決定することができる。これらの変調モード及び最適パラメータが、通信ユニット２１によって、近くにあるセンサ装置に通信される。このソリューションは、例えばウェアラブル電池駆動式センサソリューションを備えた救急患者が通り過ぎる廊下で、魅力的となり得る。

通信装置２０３の第４の実施形態及びセンサ装置１０１の別の一実施形態を図６に示す。ここでは、通信ユニット２０３が照明装置（又は照明システムの一部）として実装される。スマート照明装置又はスマート照明システムは、一般に、それが使用する（時間変化する）発光スペクトルを知っており、これを、複数のスマート照明装置及び／又はシステムの発光スペクトルを受け取り得るものであるセンサ装置に通信する。受信した干渉スペクトルに基づいて、センサ装置１０１、特に処理ユニット５が、最も適した変調モードを、最適パラメータとともに、且つ／或いは干渉抑制アルゴリズムの最適パラメータとともに決定する。センサ装置１０１が、周辺光干渉の量を必要最小限（すなわち所定の閾値未満）まで低減する変調及び／又は干渉抑制を決定することができない場合、あるいは、（光検出器によって取得される）取得検出信号、又は検出信号から導出された情報（例えば、バイタルサイン）が、周辺光干渉が大きすぎること、又は取得検出信号又はそれから導出された情報が乱されている且つ／或いは信頼できないことを示す場合、警告ユニット１３によって干渉アラームが発せられ得る。

センサ装置１０２の別の実施形態を図７に示す。この実施形態では、センサ装置１０２が、それが使用されたことがある又は使用されることになる環境内に存在する干渉スペクトルを用いて事前構成される。ここでは、干渉スペクトルは、特定の環境内で実行された以前のスキャンから、又は照明供給業者によって提供される情報から、の何れかで取得され得る。上述のように通信装置の一部でもあり得るものである送信ユニット３０が、この情報をセンサ装置１０２に送信する。これらの干渉スペクトルに基づいて、センサ装置１０２が、最適な変調モード、又は干渉抑制アルゴリズムの最適パラメータを決定することができる。適した変調及び／又は抑制方式を見つけることができない場合、センサ装置（例えば、パルスオキシメータ）又は患者モニタは、上述のように干渉アラームを発し得る。

通信装置２０４及びセンサ装置１０３の更なる一実施形態を図８に示す。この実施形態では、センサ装置１０３のフォトダイオード４によって周辺光測定が行われ、該周辺光測定が、例えば、センサ装置１０３の起動時に行われ、あるいは、センサ装置１０３が動作している間に周期的に行われ得る。センサ装置（例えば、パルスオキシメトリモジュール）が、周辺光測定結果を患者モニタに送る。周辺光スペクトルの分析とそれに続く変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの選択及び調節が、例えば患者モニタとして実装される通信装置２０４によって行われる。通信装置２０４の分析ユニット２３が、周辺光スペクトルを分析して、場合により、最適に選択されたパラメータを用いた干渉抑制アルゴリズムによる干渉抑制の後に、最小量の周辺光干渉で必要帯域幅を含むスペクトル内の好適部分を見つける。処理ユニット２４が、以前に測定した干渉スペクトルも考慮に入れて、使用するのに最も適した変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムを、最適パラメータとともに決定する。続いて、通信装置２１が、（１つ以上の）センサ装置によって選択されて実行されるべき最適な変調モード及び／又は干渉抑制アルゴリズムの命令を含むメッセージを、部屋内の選択された、又は好ましくは全ての、センサ装置に送信（例えば、ブロードキャスト）する。

干渉抑制アルゴリズムは、最も単純な形態では、復調されたＰＰＧ信号に適用されるローパスフィルタとし得る。必要に応じて、カットオフ周波数を下げることで、パルス周波数成分付近の干渉を抑制することができる。カットオフ周波数は、コンテキスト情報の一部とすることでき、あるいは、それから導出されることができる。干渉抑制アルゴリズムの別の一例は、コンテキスト情報によって指定される１つ以上の干渉周波数の周波数成分を除去するノッチフィルタである。更なる別の一例は、変調（復調）信号内に存在する干渉を見積もって、その干渉見積もりを減算して干渉を抑制する適応アルゴリズムである。

他の一実施形態において、コンテキスト情報はセンサタイプ情報を含み得る。センサタイプ情報の例は、センサが透過型センサであるのか反射型センサであるのかについての情報、センサ部位（例えば、指、額、耳たぶ、鼻中隔、鼻翼、足）についての情報、患者カテゴリー（例えば、新生児、小児、大人）についての情報、製造元及び型式についての情報などである。故に、センサタイプ情報を使用して、達成可能な性能についての情報を得ることができ、それを、特定のセンサタイプに関する達成可能な閾値とともにテーブルに格納し得る。故に、センサは、例えば、それに従って閾値を設定することができ、すなわち、そのセンサタイプに適応された閾値を使用することができる。

上述の実施形態では、光変調器６及び光復調器１１はセンサ装置の一部である。他の実施形態では、光変調器６及び光復調器１１は通信装置の一部である。これを、通信装置２０５の対応する実施形態及びセンサ装置１０４の別の一実施形態を示している図９に概略的に示す。図示のように、センサ装置１０４は、単に光エミッタ１、２及び光検出器４を有するに過ぎず、光変調器６及び光復調器１１を含むその他全ての要素が通信装置２０５に含められる。他の実施形態で提供されるような通信ユニット（７、２１）は、この実施形態においては必ずしも必要とされない。光エミッタ１、２の変調駆動電流が、通信装置２０５からセンサ装置１０４に接続配線４０を介して伝送され、また、光検出器４の検出信号が、センサ装置１０４から通信装置２０５に接続配線４１を介して伝送される。

通信装置２０５（又は上述の通信装置のうちのいずれか１つ）は更に、受信したコンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される設定を用いて周辺光干渉を抑制するための干渉抑制アルゴリズムを実行するための、及び／又は、検出された光をセンサタイプ情報に従って処理するための、処理ユニットを有し得る。従って、光の変調／復調及び／又は処理が、センサ装置内又は通信装置内のいずれかで実行され得る。

例えば患者モニタなどの通信装置は同じ部屋内に留まることができるので、それは周辺光スペクトルの履歴を保持することができる。斯くして、モニタはまた、例えば時々しかオンに切り換えられない読書灯といったものからの干渉を記憶することができる。最も適した変調モードの決定に際して履歴を考慮に入れることによって、通信装置は、時々しかオンに切り換えられない光源からの妨害を防ぐことができる。

通信装置の更なる他の一実施形態は、例えば符号化された光がこれらの装置によって受け取られるように具体的に設計されるとき、スマートフォン又はタブレットである。スマートフォンに接続するための通信手段を有した、例えばスポットチェック測定を実行するセンサ装置は、広く利用可能である。接続するモバイル装置によって集められたコンテキスト情報に基づいて変調を事前設定することにより、電池寿命、又は電池の一度の充電で実行可能なスポットチェックの回数が改善され、最終的にはやはり、更に小型の装置をもたらし得る。

本発明は概して、病院用センサ（病院用パルスオキシメータなど）、ウェアラブルセンサ（例えば遠隔測定又は歩行モニタリング用の例えばウェアラブルパルスオキシメータなど）、光学的心拍数技術を備えた（スポーツ）ウォッチなどまで及ぶ全てのセンサ装置、特に、パルスオキシメトリ及びフォトプレチスモグラフィのソリューションに適用される。

まとめるに、本発明の一実施形態は、被検体の生理学的情報を感知するセンサ装置に向けられ、当該センサ装置は、
外部ソースから、
－ 変調モード、
－ 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
－ 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、当該センサ装置が前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を受信する通信ユニットと、
前記被検体の組織上に変調光を放つ１つ以上の光エミッタと、
前記組織を透過した又は／及び前記組織から反射した光を検出する光検出器と、
受信した前記コンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される前記変調モードに従って光を変調する光変調器、及び、光を変調するために該光変調器によって使用される前記変調モードに従って前記検出された光を復調する光復調器と、
を有する。

本発明の他の一実施形態は、被検体の生理学的情報を感知するセンサ装置に向けられ、当該センサ装置は、
外部ソースから、
－ 変調モード、
－ 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
－ 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、当該センサ装置が前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を受信する通信ユニットと、
前記被検体の組織上に変調光を放つ１つ以上の光エミッタと、
前記組織を透過した又は／及び前記組織から反射した光を検出する光検出器と、
受信した前記コンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される設定を用いて、周辺光干渉を抑制するための干渉抑制アルゴリズムを実行する処理ユニットと、
を有する。

更に他の一実施形態において、センサ装置はこのような光変調器とこのような処理ユニットとを有する。

図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的ではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。開示した実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。

請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一の要素又はその他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに供給されるか、他のハードウェアの一部として供給されるかする例えば光記憶媒体又は半導体媒体などの好適な非一時的媒体にて格納／配布され得るが、例えばインターネット又はその他の有線若しくは無線の遠隔通信システムを介してなど、その他の形態で配布されてもよい。

請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。

Claims (15)

1. 被検体の生理学的情報を感知するセンサ装置であって、当該センサ装置は、
   外部ソースによってブロードキャストされたコンテキスト情報を受信するように構成された通信ユニットであり、前記コンテキスト情報は、
   － 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
   － 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、当該センサ装置が変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
   のうちの１つ以上を指し示す、通信ユニット、
   前記被検体の組織上に変調光を放つ１つ以上の光エミッタ、及び
   前記組織を透過した又は／及び前記組織から反射した光を検出する光検出器、
   を有し、
   当該センサ装置は更に、
   ｉ） 受信した前記コンテキスト情報から決定される前記変調モードに従って光を変調する光変調器、及び、光を変調するために該光変調器によって使用される前記変調モードに従って前記検出された光を復調する光復調器、及び／又は
   ｉｉ） 受信した前記コンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される設定を用いて、周辺光干渉を抑制するための干渉抑制アルゴリズムを実行する処理ユニット、
   を有する、センサ装置。
2. 前記処理ユニットは、受けた光から被検体のバイタルパラメータを決定するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記処理ユニットは、受信したスペクトル情報から、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値若しくは前記コンテキスト情報から決定される閾値を下回るような前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定するように構成される、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
4. 前記光検出器は、前記光エミッタによって光が放たれていない間に前記周辺光スペクトルを測定するように構成され、且つ
   前記処理ユニットは、前記測定された周辺光スペクトルから、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値若しくは前記コンテキスト情報から決定される閾値を下回るような前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定するように構成される、
   請求項１に記載のセンサ装置。
5. 前記光検出器は、前記光エミッタによって光が放たれていない間に前記周辺光スペクトルを測定するように構成され、且つ
   前記通信ユニットは、前記測定された周辺光スペクトルを指し示す更なるスペクトル情報を外部エンティティに送信するように構成される、
   請求項１又は４に記載のセンサ装置。
6. 前記処理ユニットは、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で前記光エミッタによって光を放つのに十分な帯域幅が利用可能であるかを判定するように構成され、且つ
   当該センサ装置は更に、周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で前記光エミッタによって光を放つのに十分でない帯域幅のみが利用可能であると判定された場合に警告を発する警告ユニットを有する、
   請求項１に記載のセンサ装置。
7. 前記処理ユニットは、周辺光干渉が閾値を下回っているかを判定するとともに、前記コンテキスト情報に含まれるセンサタイプ情報に従って前記閾値を設定するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
8. 被検体の外部に配置されたセンサ装置を用いて、前記被検体の生理学的情報を感知する方法であって、当該方法は、
   外部ソースによってブロードキャストされたコンテキスト情報を受信することであり、前記コンテキスト情報は、
   － 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
   － 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、前記センサ装置が変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
   のうちの１つ以上を指し示す、受信すること、
   前記被検体の組織上に変調光を放つこと、及び
   前記組織を透過した又は／及び前記組織から反射した光を検出すること、
   を有し、
   当該方法は更に、
   ｉ） 受信した前記スペクトル情報から決定される前記変調モードに従って光を変調し、且つ、前記変調モードに従って前記検出された光を復調すること、及び／又は
   ｉｉ） 受信した前記コンテキスト情報によって指し示される又はそれから決定される設定を用いて、周辺光干渉を抑制するための干渉抑制アルゴリズムを実行すること、
   を有する、方法。
9. 被検体の生理学的情報をモニタするための請求項１に記載のセンサ装置との通信のための装置であって、
   － 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
   － 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、前記センサ装置が前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
   のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を取得するコンテキスト情報取得ユニットと、
   前記取得したコンテキスト情報をブロードキャストする通信ユニットと、
   を有する装置。
10. 前記コンテキスト情報取得ユニットは、周辺光スペクトルを検出する光検出器を有し、当該装置は更に、前記検出した周辺光スペクトルを分析して前記コンテキスト情報を生成する分析ユニットを有し、且つ／或いは
    当該装置は照明装置であり、前記コンテキスト情報取得ユニットは、当該照明装置の発光スペクトルを受信又は測定して該発光スペクトルから前記コンテキスト情報を生成するインタフェースを有する、
    請求項９に記載の装置。
11. 前記取得したコンテキスト情報から、周辺光干渉が最小化される又は所定の閾値を下回るような前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する通信装置処理ユニット、
    を更に有する請求項９に記載の装置。
12. 前記通信装置処理ユニットは、前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定する際に、以前に取得したスペクトル情報、及び／又は以前に決定した変調モード、及び／又は以前に決定した干渉抑制アルゴリズムの設定を考慮に入れるように構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で前記センサ装置の前記光エミッタによって光を放つのに十分な帯域幅が利用可能であるかを判定する通信装置処理ユニットと、
    周辺光干渉が所定の閾値を下回る状態で前記センサ装置の前記光エミッタによって光を放つのに十分でない帯域幅のみが利用可能であると判定された場合に警告を発する警告ユニットと、
    を更に有する請求項９に記載の装置。
14. 前記コンテキスト情報取得ユニットは、前記センサ装置から、又は光検出器から、周辺光スペクトルを指し示すスペクトル情報を受信するように構成される、請求項９に記載の装置。
15. 被検体の生理学的情報をモニタするための請求項１に記載のセンサ装置との通信のための方法であって、前記センサ装置は前記被検体の外部に配置され、当該方法は、
    － 干渉抑制アルゴリズムの設定、及び
    － 周辺光スペクトルを示すスペクトル情報であり、前記センサ装置が前記変調モード及び／又は前記干渉抑制アルゴリズムの設定を決定することを可能にするスペクトル情報、
    のうちの１つ以上を指し示すコンテキスト情報を取得することと、
    前記取得したコンテキスト情報をブロードキャストすることと、
    を有する方法。

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