对氧饱和度和心率进行单独整体平均的脉冲血氧计制造技术

使用两个单独的整体平均器来处理所检测到的波形，以用于计算氧饱和度与脉冲率。用于计算氧饱和度的整体平均器对经标准化的信号进行操作，而用于脉冲率计算的整体平均器对未经标准化的信号进行操作。可改变穿过两个整体平均器的两条路径选择的度量，以最优化氧饱和度或脉冲率计算的整体平均。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及血氧计，且确切地说涉及来自脉冲血氧计的所检测的波形中的脉冲的整体平均。
技术介绍
脉冲血氧定量法通常用来测量各种血液化学特征，其中包含但不限于动脉血液中血红蛋白的血氧饱和度、供应给组织的个体血液脉动的体积以及对应于患者每次心跳的血液脉动率。通过使用一种非侵入性传感器来测量这些特征，所述传感器散射光并穿过患者组织中血液灌注组织的部分，并以光电的方式感测所述组织中的光吸收。随后用各波长下吸收的光的量来计算所测量的血液成分的量。散射穿过组织的光被选择为具有一种或一种以上波长，血液所吸收的所述光的量代表血液中存在的血液成分的量。散射穿过组织的透射光的量将根据组织中的血液成分和相关的光吸收的量的变化而变化。根据测量血氧饱和度的已知技术，为了测量血氧含量，所述传感器通常具备一个用于产生至少两种不同波长的光的光源，和对所述两种波长均敏感的光电检测器。已知的非侵入性传感器包含固定到身体部位(例如手指、耳朵或头皮)的装置。在动物和人类中，这些身体部位的组织灌注有血液，且传感器容易接近组织表面。N-100。N-100技术大约出现在1985年，其根据脉冲大小、脉冲形状、预期发生时间(频率)和R/IR比率(红光/红外光)的脉冲历史来接受或拒绝脉冲。具体而言，N-100通过寻找信号最大值、接着是最大负斜率点然后是最小负斜率点，来发现脉冲。所述处理在一种被称作“咀嚼机(munch)”的状态机中进行。只有信号可在噪音阈值(称为噪音门)下通过，每个最大值才合格。这可充当自适应滤波器，因为后续处理步骤中的反馈对噪音门水平进行设置，使其适应不同的预期的信号振幅。随后，在“第3级”处理中接受或拒绝脉冲，所述“第3级”处理是一个滤波器，其用于通过将新脉冲的振幅、周期和比率比(红光与红外光比率，红光和红外光表达为AC与DC的比率)与历史缓冲器中的平均值进行比较、随后确定差异是否在置信水平内，来改变信号。如果接受新的脉冲，那么用新脉冲的值来更新历史缓冲器。第3级充当自适应带通滤波器，其中中心频率和带宽(置信限度)由来自滤波器的输出的反馈来调试。N-200 N-200是对N-100的改进，因为其能与ECG同步，并且包含ECG滤波。N-200还加入了内插法，以便补偿测量脉冲最大值和最小值的时间之间的基线位移。N-200还包含其他的滤波特征，例如计算变化数目的信号样本的平均值的“boxcar”滤波器。在各种滤波和缩放步骤之后，N-200向“boxcar”滤波器施加数字化信号，“boxcar”滤波器计算N个样本的平均值，其中N由来自后续处理步骤的反馈根据经滤波的心率来设置。新的样本平均到boxcar滤波器中，而最旧的样本被丢弃。Boxcar长度(N)用来设置三个参数脉冲阈值、绝对最小脉冲和小脉冲。整体平均(也称作“滑动器(slider)”)滤波器接着产生新样本与来自前一个脉冲周期的先前整体平均样本的加权平均值。所述样本随后被传递到“咀嚼机”状态机和噪音门，如同N-100。向N-100处理中添加内插特征，从而补偿基线水平中的变化。由于最小值和最大值是在不同时间出现的，所以变化的基线可能会增加或减小最小值而非最大值，反之亦然。“整体平均”是C-Lock的组成部分，其中C-Lock是NELLCOR商标，用于一起平均多个脉冲的样本以形成复合脉冲的过程。所述过程也称为“心脏门控平均”(cardiac-gated averaging)。其要求“触发”事件来标志每次脉冲的开始。Conlon美国专利第4,690,126号揭示了整体平均，其中向不同的脉冲指派不同的权数，并用一个复合的平均脉冲波形来计算氧饱和度。美国专利第4,802,486号中描述了上述N-100。美国专利第4,911,167号(Corenman)和第5,078,136号(Stone)中描述了N-200的方面。
技术实现思路
本专利技术针对使用两个单独的整体平均器来处理所检测到的波形以用于计算氧饱和度和脉冲率。用于计算氧饱和度的整体平均器对经标准化的信号进行操作，而用于计算脉冲率的整体平均器对未经标准化的信号进行操作。请注意，对应于这两个波长的波形应按相同的数量(例如IR脉冲振幅)经标准化，以保留比率比用于氧饱和度计算。对脉冲率使用未经标准化的信号会改进软件鉴定实质上大于生理脉冲的伪影(例如，运动伪影)不合格的能力。对脉冲率使用未经标准化的信号避免了因为标准化而错失脉冲。可改变通过两个整体平均器为两条路径选择的度量，从而最优化氧饱和度或脉冲率计算的整体平均。例如，将较低的阈值用于度量，以在用于计算脉冲率(而不是用于计算氧饱和度)时检测心律失常脉冲。另外，在运动伪影已平息时，短期脉冲振幅比率的度量会较小，在脉冲率计算中比在氧饱和度计算中提供更大的权数(短期脉冲振幅比率是当前脉冲振幅/先前脉冲振幅)。附图说明图1是并入本专利技术的实施例的血氧定量系统的方框图。图2是包含本专利技术的实施例的血氧计的软件处理区块的图。图3是显示复合脉冲的形成的图。图4是整体平均性能的图表。图5-7是用于更新复合脉冲缓冲器中的某些变量的状态机的图。具体实施例方式图1说明并入本专利技术的血氧定量系统的实施例。传感器10包含红光和红外光LED与光电检测器。其通过电缆12连接到板14。LED驱动接口16提供LED驱动电流。从传感器接收到的光电流提供到I-V接口18。随后，将IR和红光电压提供到并入本专利技术的∑-Δ接口20。∑-Δ接口20的输出提供到包含10位A/D转换器的微控制器22。控制器22包含用于程序的快闪存储器和用于数据的EEPROM存储器。处理器还包含连接到快闪存储器26的控制器芯片24。最后，使用时钟28并提供到传感器10中的数字校准的接口30。单独的主机32接收经处理的信息，并接收线34上的模拟信号以便提供模拟显示。设计摘要本专利技术的设计用于处理不想要的噪音。对信号度量进行测量并将其用于确定滤波加权。信号度量是指示脉冲可能是体积描记器还是噪音的东西，例如频率(其是否在人体心率范围内)、形状(其形状是否像心脏脉冲)、上升时间等。本申请案的
技术介绍
中所述的Nellcor N200中使用了类似的技术。新的设计中加入了若干不同的特征和变化，例如如同本专利技术所主张的使用两个整体平均器。图2的图中显示了结构的细节。所述设计不但计算氧饱和度而且计算脉冲率，下面分别予以描述。I.氧饱和度计算A.信号调节-在此区块中，通过以下步骤来接收和调节经数字化的红光和IR信号(1)进行第一次求导以除去基线位移，(2)用固定的系数进行低通滤波，和(3)除以DC值以保留比率。信号调节子系统的功能是强调人体体积描记器中出现的较高频率，并减弱通常集中运动伪影的较低频率。信号调节子系统基于初始化期间识别的硬件特征来选择其滤波系数(宽带或窄带)。输入-数字化红光和IR信号输出-预处理的红光和IR信号B.脉冲识别和鉴定将经过低通滤波和数字化的红光和IR信号提供到此区块，以便识别脉冲并鉴定其为可能的动脉脉冲。这是使用预训练的神经网络进行的，且主要在IR信号上进行。与Nellcor N-100中一样，通过检查脉冲的振幅、形状和频率来识别脉冲。对此区块的输入是来自区块D的平均脉冲周期。此功能与N-100相似，N-100用脉冲率来改变前面的鉴定。输出指示心律失常的程度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在一脉冲血氧计中处理信号以确定氧饱和度和脉冲率的方法，其包括：接收对应于来自一患者的两种不同波长的光的波形；在一第一整体平均器中对所述波形进行整体平均；基于所述第一整体平均器的一输出计算一脉冲率；将所 述波形标准化以产生标准化波形；在一第二整体平均器中对所述标准化波形进行整体平均；和基于所述第二整体平均器的一输出计算一氧饱和度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉克R小贝克，
申请(专利权)人：内尔科尔普里坦贝内特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]