知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-534010非メラニンバイアスのパルスオキシメーター及びそれに伴う患者監視技術
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】非メラニンバイアスのパルスオキシメーター及びそれに伴う患者監視技術
(51)【国際特許分類】
A61B 5/1455 20060101AFI20240910BHJP
【ＦＩ】
A61B5/1455
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508625
(86)(22)【出願日】2022-08-08
(85)【翻訳文提出日】2024-04-08
(86)【国際出願番号】 US2022039703
(87)【国際公開番号】W WO2023018652
(87)【国際公開日】2023-02-16
(31)【優先権主張番号】63/230,815
(32)【優先日】2021-08-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】524053834
【氏名又は名称】ジェイマッド クリエイションズ、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マデリック、ジョナサン、エム．
(72)【発明者】
【氏名】エルダフ、サマンサ、ローズ
(72)【発明者】
【氏名】ジョイス、ジェイコブ、マーティン
【テーマコード（参考）】
4C038
【Ｆターム（参考）】
4C038KK01
4C038KL07
4C038KX01
(57)【要約】
メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムは、皮膚のメラニン濃度が高い個人のパルスオキシメトリの読み取り値を取得する際のメラニンの干渉を低減する。システムには、独自のテスト方法による広範なテストを使用して設計されたハードウェア及びソフトウェアを通じてメラニンバイアスを低減する光学系が組み込まれている。物理的なパルスオキシメーターには、従来のパルスオキシメーターを装着できない人のために、使用法、精度及び快適性を高めるための、例えば、指クリップ、リングならびにブレスレットの設計など、様々な機械設計が含まれている。ユーザーインターフェースには、内蔵ＵＩ、外部及びポータブルＵＩ、ベッドサイド監視、ならびに有線及び／または無線手段を介した患者監視システムへの接続が含まれている。更に、システムには、有線または無線のコンパクトな防水システムを介して、同一デバイス内にメラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ及び心臓遠隔測定の両方を備えるものが含まれ、第５のバイタルサインとしての血中酸素飽和度を含む継続的な監視に使用される。システムにはまた、転倒検出、ベッドアラーム、及び位置情報サービスも含まれている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の検出器とエミッターの組み合わせをテストするシステムによって証明された、メラニンバイアスを低減し、血中酸素飽和度測定の精度を高める、血中酸素飽和度を測定する方法であって、パルスオキシメーターセンサーから光を発する光源であって、前記光源は、オキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンの等吸収点の両側の波長である、前記光源と、
前記パルスオキシメーターセンサーの前記発光を受信する検出器であって、前記検出器で受信した光信号は対象を通過し、デジタル及び／またはアナログ方法を介して増幅ならびにフィルタリングされ、血中酸素飽和度、プレチスモグラフ及び心拍数を計算するために使用される、前記検出器と、
を備える、前記方法。
【請求項2】
前記光源は、ＩＲ、遠赤外及び／または近赤外スペクトルの波長である、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記光源は、約７６８ｎｍと約９４０ｎｍの平均波長を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記光源及び前記検出器は、前記対象の反射経路または透過経路の群のうちの１つに配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記光源及び前記検出器は、固定指クリップ方式で配置される、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記光源及び前記検出器は、可撓性リング方式、装着可能な可撓性バンド方式、または可撓性ブレスレット方式の群のうちの１つで配置される、請求項４に記載の方法。
【請求項7】
前記可撓性リングまたは前記可撓性ブレスレットにより、乳児、幼児、精神疾患を有する個人、切断患者、及び従来のパルスオキシメーターを装着できない人の群のうちの少なくとも１人にとって最適化された位置に前記光源及び前記検出器を配置することが可能になる、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記可撓性リングまたは前記可撓性ブレスレットにより、低灌流アーチファクト、マニキュアアーチファクト、及び運動アーチファクトの群の少なくとも１つによって影響されない位置に前記光源及び前記検出器を配置することができる、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
複数の検出器とエミッターの組み合わせをテストするシステムによって証明された、メラニンバイアスを低減し、血中酸素飽和度測定の精度を高める、パルスオキシメーターシステムであって、生成された信号から患者の生理学的データを導出するパルスオキシメーターと、
対象を通過して前記検出器に入射した前記エミッターからの光源が電流信号を生成する際に、前記検出器によって生成された信号と、
前記生成された電流信号の信号処理であって、前記電流信号は電圧信号に変換される、前記信号処理と、
デジタル及び／またはアナログ方式によるフィルタリング、増幅ならびに前記電圧信号のチャネリングと、
前記生成された電圧信号を処理するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納された命令を実行するプロセッサであって、前記処理された電圧信号は前記対象についての生理学的情報を表す処理されたデータとしてユーザーに表示される、前記プロセッサと、
を含む、前記パルスオキシメーターシステム。
【請求項10】
前記パルスオキシメーターは、前記処理されたデータを前記ユーザーに表示する画面を備えたスタンドアロンデバイスであり、前記処理されたデータは、心拍数、プレチスモグラフ、バッテリ情報、及び血中酸素飽和度を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記パルスオキシメーターは有線または無線で患者監視システムに取り付けられ、前記処理されたデータを前記ユーザーまたは病院のネットワークに表示し、前記処理されたデータは、心拍数、プレチスモグラフ、血中酸素飽和度、転倒アラーム、通話情報、患者の位置情報、及びベッドアラーム情報を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項12】
前記血中酸素飽和度データは、連続的に監視される第５のバイタルサインとして機能するために、前記患者監視システムに無線で送信される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
標準心臓監視システムは、前記メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムと統合されており、前記心臓監視パッチ及び前記パルスオキシメーターデータは、基地局、装着可能な基地局、ベッドサイドモニター、ベルトパック基地局、スマートデバイス、及び患者監視システムの群のうちの少なくとも１つに無線で送信される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
複数の検出器とエミッターの組み合わせをテストするシステムによって証明された、メラニンバイアスを低減し、血中酸素飽和度測定の精度を高める、パルスオキシメーター物品であって、オキシヘモグロビンによる吸収のために調整された波長を有する前記物品内の発光源、及びデオキシヘモグロビンによる吸収のために調整された波長を有する前記物品内の発光源であって、前記光源の強度及びオン／オフシーケンスのタイミングは、前記物品のプロセッサによって実行される信号を介して制御される、前記発光源と、
光が対象を通過した後、前記光源から受信した光信号から電流信号を生成する、前記物品内の検出器と、
前記電流信号を電圧信号に変換し、デジタル及び／またはアナログ方法を介して増幅ならびにフィルタリングする、前記物品内の信号プロセッサと、
前記対象の血中酸素飽和度、心拍数及びプレチスモグラフを計算し、ユーザーが読み取り可能な出力を生成する、前記物品内のプロセッサと、
を備える、前記パルスオキシメーター物品。
【請求項15】
慣性測定ユニット、加速度計、ジャイロメーター、高度センサー、角速度センサー、多軸慣性センサー、ＧＰＳ、及び磁力計の群のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１４に記載の物品。
【請求項16】
動きデータ及び位置データを使用し、患者追跡データ、ベッドアラームデータ、及び転倒検出データの群のうちの少なくとも１つを患者監視システムに無線で提供する、請求項１５に記載の物品。
【請求項17】
前記パルスオキシメーターの種類は、前記ユーザー出力を表示する有線スタンドアロン画面、前記ユーザー出力を表示する無線スタンドアロン画面、前記ユーザー出力を表示する内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する有線外部画面を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する無線外部画面を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの有線接続を伴う内臓画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの無線接続を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの有線接続、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの無線接続、前記ユーザー出力を表示するスマートデバイスディスプレイ、及び前記ユーザー出力を表示するスマートデバイスディスプレイを伴う内蔵画面の群のうちの少なくとも１つを備える、防水性の可撓性リングである、請求項１４に記載の物品。
【請求項18】
前記画面は、一般人が読み取り可能な色分けされた血中酸素飽和度レベルを含む、ＲＧＢ画面である、請求項１７に記載の物品。
【請求項19】
前記パルスオキシメーターの種類は、前記ユーザー出力を表示する有線スタンドアロン画面、前記ユーザー出力を表示する無線スタンドアロン画面、前記ユーザー出力を表示する内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する有線外部画面を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する無線外部画面を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの有線接続を伴う内臓画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの無線接続を伴う内蔵画面、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの有線接続、前記ユーザー出力を表示する患者監視システムへの無線接続、前記ユーザー出力を表示するスマートデバイスディスプレイ、及び前記ユーザー出力を表示するスマートデバイスディスプレイを伴う内蔵画面の群のうちの少なくとも１つを備える、指クリップである、請求項１４に記載の物品。
【請求項20】
前記画面は、一般人が読み取り可能な色分けされた血中酸素飽和度レベルを含む、ＲＧＢ画面である、請求項１９に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、パルスオキシメーター、心拍数モニター、ＥＫＧ（心電図）システム、及び他の患者監視デバイスに関する。より具体的には、本技術は、非メラニンバイアスのパルスオキシメトリを作成するハードウェア、ソフトウェア、集積回路及びコンポーネント、ならびにそれに付随するユーザーインターフェース、患者監視の統合、及び無線技術に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、オンボードディスプレイ、無線技術、スマートデバイスまたは患者監視システムディスプレイを介して、心拍数、パルスオキシメトリ、プレチスモグラフ（脈波）グラフデータをユーザーに提示できるパルスオキシメーターが市販されている。これらのパルスオキシメーターは、スタンドアロンデバイス、ネットワーク接続されたデバイス、及び／または無線デバイスとして作動する。これらのパルスオキシメーターに使用されるディスプレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ／マトリックス、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のいずれかである。これらのパルスオキシメーターは、２つの異なる波長のＬＥＤを使用して作動する。１つのＬＥＤは通常６４０ｎｍの赤色ＬＥＤであり、もう１つのＬＥＤは通常９４０ｎｍのＩＲ ＬＥＤである。いくつかのパルスオキシメーターは、他の類似の波長の赤色ＬＥＤ及びＩＲ ＬＥＤを組み合わせて使用する。これらのパルスオキシメーターは、患者の血中酸素飽和度を計算するために、フォトダイオードを介して両方のＬＥＤからのデータを使用する。心拍数は、１つのＬＥＤ（通常は、ＩＲ ＬＥＤ）のみからのデータを使用して計算される。これらのＬＥＤの波長は、これらの波長でのオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収率の等吸収点の反対側にあるため、これら２つのＬＥＤを介して血中酸素飽和度の測定値を取得することができる。等吸収点は、試料の物理的変化中に材料の総吸収が変化しない、特定の波長である。ヘモグロビンの場合、これは、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収率が同じになる点である。オキシヘモグロビンは血液中の酸素化ヘモグロビンであり、デオキシヘモグロビンは血液中の脱酸素化ヘモグロビンである。
【0003】
これらのパルスオキシメーターの多くが経験する問題は、赤色光が皮膚に存在するメラニンによって吸収及び散乱され、高濃度のメラニンを含有する皮膚を持つ患者に誤って高い血中酸素飽和度の読み取り値を与えるということである。メラニンは皮膚の暗褐色または黒色の色素であり、日光にさらされると日焼けの原因にもなる。皮膚の色が濃いほど、メラニン濃度が高くなり、したがって、メラノソームの量も多くなる。メラノソームとは、メラニンを生成する脂質二重層に結合した細胞小器官である。吸収は、物質が光または光子を「取り込む」ため、光または光子が問題の物質を通過するのが完全に遮断されるときに発生する。散乱は、問題の物質または物体の接触による、入射角での光または光子の反射によって発生する。メラニン及びメラノソームは両方とも、吸収及び散乱を介して光の破壊に寄与する。脂質二重層は、二重層の濃度、及び入射光の強度と種類に応じて光を散乱することも判明している。
【0004】
散乱は光のスペクトル全体で生じるが、全体的な散乱は波長が低いほど高い割合で発生する。しかし、吸収は主に、高濃度のメラノソームが存在する、大部分は基底層に位置する表皮に見られるメラニンで起こる。最大の吸収問題を引き起こす２種類のメラニンはフェオメラニンとユーメラニンであり、これらは肌の色に異なる影響を及ぼすため、異なる波長が異なる速度で吸収される。フェオメラニンは赤色／黄色を表現し、ユーメラニンは茶色／赤色を表現する。したがって、赤色光を使用する現在のパルスオキシメーターでは、フェオメラニンは吸収の問題を引き起こすが、ユーメラニンはより高い吸収率を引き起こすため、パルスオキシメトリの読み取り値が誤って高くなる率が高くなる。ユーメラニン濃度は皮膚の明暗の度合いに直接比例し、主に皮膚全体の暗さの原因となるが、フェオメラニンは皮膚の色の明暗の度合い全体により一定の傾向があり、主に肌の色の黄色／赤色の色合いの原因となる。したがって、皮膚の色の明暗の度合いは皮膚中のユーメラニンの濃度に直接比例し、誤って高い血中酸素飽和度の読み取り値を引き起こす最大バイアスの原因となるメラニンの種類である。
【0005】
多くのパルスオキシメーターのユーザーインターフェースは単色出力であり、非医療患者、一般人または職員にとって血中酸素飽和度レベルを解釈するのが難しい場合がある。これらの画面には、メーターのバッテリ残量を正確に表示しない、単一のバッテリ低下インジケータが付いていることがよくある。また、多くのメーターでは、充電式バッテリではなく使い捨て電池が使用されることがよくある。
【0006】
現在市販されているパルスオキシメーターの多くは、手や足の指にクリップで留めるデザインを採用しており、長時間装着するのが面倒な場合がある。血行不良の患者の場合、現在、メーターは耳にテープで貼られるか、またはクリップで留められているが、これは理想的な配置ではなく、ケーブルが患者にとって危険になる可能性がある。乳児の場合、メーターは脚や手首にテープで貼られるか、または巻き付けられたりすることがよくある。現在市販されているメーターは小さな付属肢に対応していないため、幼児の場合、メーターは手や足の指にテープで貼られるか、または巻き付けられたりすることがよくある。これらのメーターは頻繁に外れてしまい、血中酸素飽和度及び心拍数の読み取り値ならび結果の精度が低下する可能性もある。多くの場合、前述のメーターの設計は患者の動きに非常に敏感であり、読み取り値が不正確になる可能性がある。これらの設計はせいぜい耐水性であっても防水ではないため、これらのメーターを長時間装着しなければならない患者にとっては問題が生じる。
【0007】
いくつかの新しいパルスオキシメーターの設計では、可撓性のないリングが使用されているため、指が小さい個人及び／または幼児／乳児に使用すると効果が得られない。また、いくつかの設計では、ＩＲ ＬＥＤを利用し、患者の前額部を使用してパルスオキシメトリの読み取り値を測定するが、本明細書で説明する本発明が提供する快適さ及び他の特徴が欠けている。
【発明の概要】
【0008】
本発明は、実施形態に応じて異なる手段を介して、背景技術のセクションで述べた問題の多くを解決する。本発明の１つの例示的な実施形態は、現在市販されている物理的設計と同様に、スタンドアロン型または接続型の患者監視システムのいずれかで、指クリップ設計を使用するが、本明細書のメラニンバイアスを低減する血中酸素飽和度測定方法を利用する。別の例示的な実施形態は、可撓性リング設計を使用し、別の例示的な実施形態は、市場の現在のパルスオキシメーターで見られる配置上の懸念の多くを軽減するために、可撓性ブレスレット設計を使用する。リング設計の例示的な実施形態は、防水動作を保証する材料及びケーシングを使用する。リング及びブレスレットの実施形態は、用途に応じて、手首または脚での乳児の監視、ならびに指での成人及び小児の監視の両方に機能するようなサイズに作られている。リング及びブレスレットの実施形態のサイジングは、切断患者であり得る患者、または、例えば、これらに限定されないが、解剖学的構造、年齢、精神疾患、感度の問題、及び／またはＡＤＤなどの理由により従来のパルスオキシメーターを装着できない患者にとっても使いやすくすることを可能にする。リング及びブレスレットの実施形態の例示的な実施形態には、内蔵画面を備えた実施形態、スマートデバイスディスプレイを備えた実施形態、手首に取り付けられた画面を備えた実施形態、及び／または患者監視システムに接続された実施形態が含まれるが、これらに限定されない。更に、ブレスレットの他の例示的な実施形態は、装着可能な可撓性バンドを組み込むように設計される。
【0009】
本発明の１つの例示的な実施形態は、アナログフォトダイオード、ならびに付随するアナログ回路及びソフトウェアと共に、約７６８ｎｍ及び約９４０ｎｍの２つのＩＲ ＬＥＤを使用することによって、前述したメラニンの問題を低減する。本発明の別の例示的な実施形態は、この問題を解決するために、デジタルフォトダイオードを付随のソフトウェアと共に使用する。本発明の更に別の例示的な実施形態は、この問題を解決するために、フォトトランジスタを付随するハードウェア及びソフトウェアと共に使用する。使用するのに最適なＬＥＤ及び検出器（アナログ／デジタル）を決定するために、テストベンチシステムの一実施形態が使用される。テストベンチシステムのこの例示的な実施形態は、ブタの皮膚を染色するために使用される合成メラニンの段階希釈を使用し、ヒトの皮膚の異なる濃度のメラニンを表す。この例示的な実施形態では、テストベンチは、様々な異なるテストを通じて、異なる濃度のメラニン染色されたブタの皮膚を通過した後に受け取った光の強度を測定する。
【0010】
本発明の１つの例示的な実施形態は、脈波グラフ、血中酸素飽和度レベル、心拍数、及びバッテリメーターを表示するユーザーインターフェースを使用する。画面レイアウトの一実施形態例は、パルスオキシメーターが良好（９５～１００％）、中程度（９０～９５％）、または臨界（９０％未満）の血中酸素飽和度の読み取り値を検出したときに色を変更し、使いやすさが増加し、特に一般人が使用する場合、血中酸素飽和度レベルの解釈を助ける。画面レイアウトの別の例示的な実施形態は、色が変化するセグメント化されたバッテリメーターを使用し、良好なバッテリ、ほぼ放電したバッテリ、及び数回使用後に再充電する必要があるバッテリを示す。
【0011】
本発明の一実施形態例は、電源として使い捨て電池を使用する。別の例示的な実施形態は、充電式バッテリを使用する。更に、別の例示的な実施形態は、例えば、病院の患者監視システムなどで壁面アダプタを使用する。更に、別の例示的な実施形態は、例えば、他の病院の患者監視システムなどで、バッテリバックアップを内蔵した壁面アダプタを使用する。これらの例示的な実施形態は、実施形態、ならびにそのスペース、重量、及び電力消費要件に応じて、多くの異なる種類及び様式のバッテリを使用する。
【0012】
１つの例示的な実施形態は、パルスオキシメーターがユーザーインターフェースと通信するために無線技術を使用する。この無線インターフェースは、多くの異なる実施形態をとる。例示的な実施形態は、患者監視システムと直接無線通信するシステムである。更に別の例示的な実施形態は、小型のユーザーインターフェースを含むベルトまたはリストパックと通信し、病院の患者監視システムに送信される無線信号を増強する。更に、別の例示的な実施形態は、有線及び無線のネットワーク通信を介して患者監視システムと通信する。これらの無線及び有線の実施形態は、本発明によるパルスオキシメーター設計のすべての実施形態と互換性がある。
【0013】
設計の別の例示的な実施形態は、パルスオキシメトリシステムに組み込まれた心臓遠隔測定監視を含み、したがって、血中酸素飽和度レベルとして第５のバイタルサインを患者監視システムに提供する。この例示的な実施形態は、この情報をパルスオキシメトリシステム（有線または無線）と組み合わせて、ローカルに表示されるか、または患者監視システムに（有線または無線）送信される、ベルトまたは胸部パックに有線接続される皮膚電極を含む。心拍数遠隔測定システムの別の例示的な実施形態は、有線電極ではなく個々の無線送信機を使用して心拍数データをパルスオキシメトリデータと共にローカルベルトパック、ベッドサイドモニター、または患者監視装置に直接送信する皮膚電極を含み、したがって、患者の煩雑なケーブルを廃棄することができる。心拍数遠隔測定システムの別の例示的な実施形態は、患者の胸部または心臓に近い他の場所に貼り付けることができる防水集中コントローラを使用し、短いケーブルを介して皮膚電極からの情報をパルスオキシメーターの読み取り値と組み合わせて、有線もしくは無線でローカルに表示するか、または患者監視システムを介して有線もしくは無線で表示する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】ＬＥＤ及び検出器の性能試験を実行し、メラニンバイアスを低減するためのＬＥＤ（複数可）及び検出器の組み合わせを達成するために使用される、本発明によるテストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的なハードウェアレイアウトの例示的な実施形態を示す。
【図2】本発明による、テストに使用されるＵＩ及び周辺インターフェースデバイスを含む、テストベンチシステムの例示的な実施形態を示す。
【図3】本発明による、テストベンチシステム用のアナログ検出器の１つの例示的な実施形態の一般的なレイアウトの実施形態を示す。
【図4】本発明による、テストベンチシステム用のデジタル検出器の例示的な実施形態の一般的なレイアウトの実施形態を示す。
【図5】Ａ～Ｂは、本発明による、テストベンチシステム用の２つの例示的なＬＥＤ、ならびにそれらの実装及び接続方法の例示的な実施形態を示す。
【図6】本発明による、テストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的なハードウェア信号の流れの概要を示す。
【図7】本発明による、テストベンチシステムの例示的な実施形態のＵＩ（ユーザーインターフェース）を介した一般的な使用法の概要を示す。
【図8】本発明による、ブタ皮膚、検出器、エミッター及びブラックアウトボックスを備えたテストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的な使用方法を示す。
【図9】本発明による、テストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的なソフトウェアの流れを示す。
【図10】本発明による、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図を示す。
【図11】本発明による、対象／患者の指の配置例を含む、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図を示す。
【図12】本発明による、パルスオキシメトリ用のユーザーインターフェース出力の例示的な実施形態の一般的なレイアウトを示す。
【図13】Ａ～Ｂは、本発明による、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図を示す。
【図14】本発明による、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の上半分（上部）の組み立て図を示す。
【図15】本発明による、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の下半分（底部）の組み立て図を示す。
【図16】Ａ～Ｂは、本発明による、パルスオキシメーターの例示的な下方（底部）ＰＣＢ（プリント回路基板）の例示的なレイアウトの上面図及び底面図を示す。
【図17】Ａ～Ｂは、本発明による、パルスオキシメーターの例示的な上方（上部）ＰＣＢ（プリント回路基板）の例示的なレイアウトの上面図及び底面図を示す。
【図18】本発明による、パルスオキシメーターのリング設計の例示的な実施形態の使用例を示す図である。
【図19】本発明による、ＵＩ（ユーザーインターフェース）の例示的な実施形態を含む、パルスオキシメーターのリング設計の例示的な実施形態の使用例の図を示す。
【図20】本発明による、パルスオキシメーターの可撓性リングの実施形態の例示的な設計の図を示す。
【図21】例示的な手首装着型ＵＩの例示的な実施形態と共に、パルスオキシメーターの可撓性リングの実施形態の例示的な設計の図を示す。
【図22】本発明による、パルスオキシメーターの例示的な実施形態の一般的なハードウェア信号の流れの概要を示す。
【図23】本発明による、パルスオキシメーターの例示的な実施形態の一般的なソフトウェア信号の流れの概要を示す。
【図24】本発明による、パルスオキシメーターのブレスレットまたは装着可能な可撓性バンド設計の例示的な実施形態の図を示す。
【図25】本発明による、パルスオキシメーターの例示的なリングの実施形態の例示的な転倒検出及びベッドアラームモニターの使用を示す。
【図26】本発明による、パルスオキシメーターの例示的なリングの実施形態の患者位置追跡三角測量方法の例を示す。
【図27】本発明による、無線の患者／対象が装着する導電性パッドの例示的な実施形態と共に、完全無線の心臓遠隔測定監視システムの例示的な実施形態を示す。
【図28】本発明による、患者／対象が装着する遠隔測定ベースパックの例示的な実施形態と共に、無線の心臓遠隔測定監視システムの例示的な実施形態を示す。
【図29】本発明による、例えば、心臓遠隔測定監視及びパルスオキシメトリを含む、無線総合患者監視システムの例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明によるシステムは、皮膚のメラニンバイアスを低減する方法を含む、パルスオキシメーターデバイスを含む。このパルスオキシメーターシステムには、心臓遠隔測定を含む遠隔測定、及び血中酸素飽和度情報をユーザーインターフェース（例えば、患者監視システムまたはスタンドアロンＵＩ）を通じて有線または無線で受信するための複数の方法が含まれる。このパルスオキシメーターシステムには、異なる形態、形状及び取り付け方法を採用する、複数の実施形態が存在する。このパルスオキシメーターシステムの開発の一部には、本明細書で前述したメラニンバイアスを低減するための最適な光学構成及び設計を決定するためのテストシステムの使用が含まれる。
【0016】
テストベンチ
テストベンチは、正確なパルスオキシメトリの読み取り値を妨げる光吸収及び光散乱の原因となるメラニンバイアスを低減するための最適な光学配置を決定するために開発されたシステムである。テストベンチは、ハードウェア、ソフトウェア、及び例えばブタ皮膚及び合成メラニン色素などの物理的コンポーネントからなる。この節で説明する例示的な実施形態は、配線基板、及びスルーホール変換器ＰＣＢ上に実装されたＳＭＤコンポーネントを含むスルーホール部品を使用して開発された。テストベンチの他の例示的な実施形態は、デバイスのサイズを縮小し、堅牢性を高めるために、カスタムＰＣＢ及び主にＳＭＤ部品を使用して構築される。
テストベンチは、正確なパルスオキシメトリの読み取り値を妨げる光吸収及び光散乱の原因となるメラニンバイアスを低減するための最適な光学配置を決定するために開発されたシステムである。テストベンチは、ハードウェア、ソフトウェア、及び例えばブタ皮膚及び合成メラニン色素などの物理的コンポーネントからなる。この節で説明する例示的な実施形態は、配線基板、及びスルーホール変換器ＰＣＢ上に実装されたＳＭＤコンポーネントを含むスルーホール部品を使用して開発された。テストベンチの他の例示的な実施形態は、デバイスのサイズを縮小し、堅牢性を高めるために、カスタムＰＣＢ及び主にＳＭＤ部品を使用して構築される。
【0017】
図１は、ハードウェアコンポーネントの一般的な位置を示す、テストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的なハードウェアレイアウトの例示的な実施形態を示す。１０１は、ＡＣ壁面アダプタを接続して回路に電力を供給するために使用される電源入力バレルアダプタを表す。他の例示的な実施形態は、１０１のバレルジャックの代わりに、ＵＳＢコネクタ及びＵＳＢ電源を使用する。
【0018】
更に、テストベンチの他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、内蔵ＡＣ／ＤＣ変換器及び／またはバッテリを含む、他の電源を使用する。１０２は、ユーザーインターフェースのブザー出力部分を無効または有効にするためのヘッダジャンパを表す。テストベンチの他の例示的な実施形態は、これらに限定するものではないが、ＧＰＩＯ制御スイッチング方法を含む、デジタルまたはアナログ方法を使用してブザーを制御する。１０３は、ユーザー入力及びプログラムアクションに基づいて音を発するユーザーインターフェースのブザー部分を表す。テストベンチの他の例示的な実施形態は、ブザーの代わりに、これらに限定されないが、スピーカ、オーディオ及び／または音声シンセサイザなどの他の形式のオーディオ及び／または視覚インジケータを使用する。ユーザー入力ブロックは１０４～１０７からなる。１０４は、ディスプレイ２０１上で右に１桁移動するために使用されるタクタイルスイッチを表す。１０５は、ディスプレイ２０１上で左に１桁移動するために使用されるタクタイルスイッチを表す。１０６は、ディスプレイ２０１上で桁を移動し、エンター押下を検出するために使用される回転エンコーダを表す。１０７は、ＬＣＤ画面２０１上の異なるメニュー間を移動するために使用されるメニュー選択ボタンを表す。他の例示的実施形態におけるユーザー入力ブロックは、複数の回転エンコーダ、タッチ画面、キーボード、キーパッド、及び／またはコンピュータ及びスマートデバイスインターフェースなどの他の入力方法からなるが、これらに限定されない。ＬＣＤ制御ブロックは１０８～１０９からなる。１０８はディスプレイ、２０１は輝度調整ポテンショメーターを表す。１０９はディスプレイ、２０１はコントラスト調整ポテンショメーターを表す。他の例示的な実施形態では、ＬＣＤ制御ブロックは、これらに限定されないが、固定抵抗値、ＧＰＩＯ制御、デジタルポテンショメーター制御、及び／またはデジタル／アナログ変換制御（ＤＡＣ）を含む、他のアナログまたはデジタル制御方法で置き換えられる。異なる種類のディスプレイ２０１が使用される他の例示的な実施形態は、使用されるディスプレイ技術に応じて異なる制御ブロック１０８～１０９を有する。１１０はマイクロコントローラを表し、１１１はプログラムが停止した場合にマイクロコントローラをリセットするためのリセットボタンを表す。他の例示的な実施形態は、リセットボタンをウォッチドッグタイマーに置き換える。１１１はＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）を表す。図示した例示的な実施形態では、Ａｔｍｅｌ ＡＴＭＥＧＡ３２８ＰがＭＣＵ１１１に使用されている。テストベンチの他の例示的な実施形態は、同様の特徴及び機能を備えた他の種類のマイクロコントローラを使用する。１１２は、ＭＣＵ１１１のクロックとして使用される水晶発振器を表す。ここで説明するテストベンチの例示的な実施形態では、適切なソフトウェアパフォーマンスを可能にするために、１１２は１６ＭＨｚのクロックである。１１３は、ＭＣＵ１１１を再プログラミングするために使用されるプログラミングヘッダを表す。１１４は、画面２０１が接続される英数字のＬＣＤ画面ヘッダを表す。テストベンチの他の例示的な実施形態は、使用されるディスプレイの種類に応じて他の取り付け方法を使用する。１１５は、短絡が発生した場合にテストベンチを保護するために使用されるヒューズブロックを表す。１１６は、テストベンチに電力を供給するために必要な３．３Ｖと５Ｖの両方の電源を生成する電力調整ブロックを表す。本発明の他の例示的な実施形態は、テストベンチに電力を供給するために他の電圧源及び電力供給方法を使用する。１１７は電流監視制御ブロックを表し、キャリブレーションの目的で電流シャント１１８に接続される。１１９は、初期起動中に電流計１１７をキャリブレーションするために使用されるキャリブレーションコントローラを表す。１２０は、テストに使用されるＬＥＤ用の電流源を作成するために、１２１及び１２２と併せて使用されるＬＥＤ電流ドライバーブロックを表す。１２１はコンパレータモードにあるオペアンプを表し、電流源の一部である。１２２は電流源のＤＡＣセクションを表す。他の例示的な実施形態は、これに限定されないが、ＰＷＭフィルタリングされたアナログ電圧を含むプログラム可能な電圧出力を生成する電流源のＤＡＣ部分に他の方法を使用する。更に、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、電流源ＩＣ、デジタル制御可能なレギュレータ、またはデジタル制御可能な電流源供給などの、ＬＥＤ用の制御可能な電流源を生成する、他の方法を使用する。１２３は、デジタル検出器２０３のレベルシフタブロックを表す。テストベンチの他の例示的な実施形態は、ブロック１２３で電圧レベルシフトを必要としない他の種類のデジタル検出器を使用する。１２４はアナログ検出器２０４のコネクタを表し、１２５はデジタル検出器２０３のコネクタを表す。これらのコネクタ１２４及び１２５の１つの例示的な実施形態は、ヘッダ形式のコネクタである。コネクタ１２４及び１２５の他の例示的な実施形態には、モレックスコネクタ、ＺＩＦコネクタ、ゴールドフィンガ、リボンケーブルコネクタ、及び／またはＪＳＴコネクタが含まれるが、これらに限定されない。１２６はメインＬＥＤケーブルを表し、１２７はセカンダリＬＥＤケーブルを表す。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、スナップコネクタ、ＪＳＴコネクタ、ヘッダ、バレルジャック、モレックスコネクタ、及び／またはバットコネクタを含む、ＬＥＤをテストベンチシステムに取り付けるための他の方法を使用する。１２８は、バレルジャック１０１を介して接続された不用意な逆極性電源からテストシステムを保護する、回路の逆電流保護制御ブロックを表す。１２９は、テストベンチについて前述したすべてのコンポーネントが実装されるメイン基板を表す。メイン基板の１つの例示的な実施形態は、はんだ接合部を保護するためのプラスチックカバーを備えた配線基板である。メイン基板の別の例示的な実施形態は、トレースを保護するプラスチックカバーを備えたプリント回路基板（ＰＣＢ）である。
【0019】
図２は、ユーザーインターフェース及び検出器を含む、テストベンチシステムの例示的な実施形態を示す。２０１は、テストベンチに実装された英数字画面を表す。テストベンチの他の例示的な実施形態は、限定されないが、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、Ｅインク、コンピュータディスプレイ、及び／またはスマートデバイスディスプレイなどの、画面２０１の他の表示方法を使用する。２０２は、前述したメイン基板（基板１２９）を表す。２０３は、図４で更に説明されるデジタル検出器を表す。２０４は、図３で更に説明されるアナログ検出器を表す。２０５及び２０６は、それぞれデジタル検出器及びアナログ検出器に電力ならびにデータ伝送を提供するリボンケーブルを表す。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、リボンケーブル２０５及び２０６の代わりに、これらに限定されないが、ＦＰＣケーブル、マルチコアケーブル及び／またはツイストペアケーブルなどの他の接続方法を使用する。
【0020】
図３は、アナログ検出器回路の一般的なレイアウトの例示的な実施形態を示す。３０１は、メインアナログ検出器基板を表す。図示した例示的な実施形態では、基板３０１は、スルーホール部品を使用する一枚の配線基板である。テストベンチの他の例示的な実施形態は、基板３０１にＳＭＤ部品及びカスタムＰＣＢを使用する。３０２は、図２で２０６として説明されるケーブルを表す。３０３は、フォトダイオード３０４からの電圧をＭＣＵ１１１用のデータに変換する、高解像度アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を表す。３０４は、トランスインピーダンス増幅器を内蔵したフォトダイオードを表す。フォトダイオードによって生成された低電流信号を、ＡＤＣ３０３で使用可能な電圧に変換するには、トランスインピーダンス増幅器が必要である。アナログ検出器回路の他の例示的な実施形態は、３０４に示されるオールインワンＩＣの代わりに、別個のアナログフォトダイオード及びトランスインピーダンス増幅器を使用する。アナログ検出器回路の他の例示的な実施形態は、３０４に示されるオールインワンＩＣの代わりに、別個のアナログフォトトランジスタを使用する。
【0021】
図４は、デジタル検出器回路の一般的なレイアウトの例示的な実施形態を示す。４０１は、メインデジタル検出器基板を表す。図示した例示的な実施形態では、基板４０１はＳＭＤ部品を使用するＰＣＢである。テストベンチの他の例示的な実施形態は、基板４０１に対して配線基板及びスルーホール部品、または他のＳＭＤ部品及びカスタムＰＣＢ設計を使用する。４０２は、図２において２０５として説明されるケーブルを表す。４０３は、ＭＣＵ１１１が使用する光を表すデジタル出力を生成する、オールインワンデジタルフォトダイオードを表す。デジタル検出器回路の他の例示的な実施形態は、４０３に示されるオールインワンＩＣの代わりに、他のデジタル光及び強度検出方法を使用する。
【0022】
図５Ａ及び図５Ｂは、ＬＥＤの例示的な実施形態、ならびに例示的な実装及び接続方法である。５０１及び５０２はＳＭＤ ＬＥＤの実装基板を表す。５０３及び５０４は、異なるサイズのＳＭＤ ＬＥＤの例を表す。５０５及び５０６は、ＬＥＤ実装システム用の電気接続ピンを表す。他の例示的な実施形態は、ＳＭＤ及びスルーホールＬＥＤの両方の他のサイズ及び形式、ならびにこれらのＬＥＤの他のサイズ及び形式の実装方法を使用する。複数のサイズのＬＥＤがテストされ、ＬＥＤの表面積及び光出射角度がテスト中のメラニンバイアスの低減に影響を及ぼすかが判断される。
【0023】
図６は、テストベンチシステムの一実施形態例の一般的なハードウェアフローの概要を示す。６０１はバレルジャック１０１を介して接続され、回路に電力を供給する、壁面電源である。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、壁面アダプタ６０１の代わりに、ＡＣ／ＤＣ変換器、ＵＳＢ電源及び／またはバッテリを介した主電源などの他の電力方法を使用するが、これらに限定されない。ブロック６０２はヒューズ及び逆電流保護であり、それぞれ１１５及び１２８でもある。図示した例示的な実施形態では、デバイスを容易にリセットできるようにＰＴＣヒューズが使用され、逆電流保護のためにダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が使用される。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ガラスヒューズまたはブレードヒューズなどの他の形式のヒューズを使用し、これらに限定されないが、専用の逆電流保護ＩＣまたは単一のダイオード方法などの他の形式の逆電流保護を使用する。６０３及び６０４はそれぞれ、５Ｖ及び３．３Ｖ調整ブロックであり、１１６にも示されている。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、それらの実施形態の回路要件に応じて、他の電圧及び／または電圧調整方法を使用する。６０５は、デジタル検出器６０６のＩ２Ｃデータストリーム用の５Ｖから３．３Ｖへのレベルシフタである。レベルシフタ６０５はまた、１２３にも示されている。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、電圧要件に応じて他の種類のレベルシフタを使用し、他の例示的な実施形態は、デジタル光検出器６０６のＩ２Ｃデータ用のレベルシフタを必要としない。６０６はデジタル光検出器であり、図４にも示されている。図示した例示的な実施形態では、ＴＳＬ２５９１ Ｉ２Ｃ光検出器が使用される。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、他の種類のデジタル光検出器を使用する。６０７は高分解能ＡＤＣであり、３０３としても示されている。図示した実施形態では、１６ビットＩ２Ｃ ＡＤＳ１１１５が使用される。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、他の形式のアナログ変換器を使用する。本明細書で後述するパルスオキシメーターで使用するために転送されるときに、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの吸収の間の微小な違いを検出できるように、アナログ変換器が十分に高い分解能を備えていることが重要である。６０８はアナログフォトダイオードであり、３０４としても示されている。図示した例示的な実施形態では、ＯＰＴ１０１が、トランスインピーダンス増幅器を含むため、この部分に選択され、全体の設計に必要なコンポーネントが少なくなる。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、６０８に他の種類のアナログフォトダイオードを使用し、そのいくつかは、独立したトランスインピーダンス増幅器回路を必要とする。トランスインピーダンス増幅器は、フォトダイオードによって生成された微小電流を、ＡＤＣ６０７が使用する読み取り可能な電圧に変換するために必要である。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態では、ＡＤＣ６０７はＭＣＵ６１５の内部にある。６０９はメラニン染色されたブタの皮膚である。メラニン染色されたブタの皮膚は、テスト目的でヒトの皮膚の様々な濃度のメラニンをシミュレーションするために使用される。６１０は、６０７及び６０８の両方が実装される基板３０１である。６１１はＬＥＤ、例えば、５０３及び５０４である。テスト中は、本明細書で後述するパルスオキシメーターのメラニンバイアスを低減するための最適な選択肢を見つけるために、様々なＬＥＤが使用される。６１２は、電流源回路のオペアンプ及びトランジスタ部分１２１及び１２０である。６１３は電流源回路のＤＡＣ１２２部分である。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、フィルタリングを伴うＰＷＭ、及び／またはデジタルポテンショメーターなどの、オペアンプならびにトランジスタ６１２用のデジタル制御可変電圧源を作成する、他の方法を使用する。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態では、ＤＡＣ６１３はＭＣＵ６１５の内部にある。更に、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、電流源ＩＣ、デジタル制御可能なレギュレータ、またはデジタル制御可能な電流源供給などの、ＬＥＤ用の制御可能な電流源を作成する、他の方法を使用する。Ｉ２Ｃ信号６１４は、すべてのデバイス（デジタル光検出器６０６、高分解能ＡＤＣ６０７、ＤＡＣ６１３及び電流センサー６２６）をＭＣＵ６１５と相互接続するために使用される。ＭＣＵ６１５（１１１も）は、メインプログラムが格納され、ボタン及びノブ６１６（１０４～１０７も）を介したユーザー入力６２８に基づいてその機能を実行する。図示した実施形態では、ＭＣＵ６１５は、水晶発振器プログラムクロック６１７（１１２も）を介して１６ＭＨｚでクロックされるＡｔｍｅｌ ＡＴＭＥＧＡ３２８Ｐマイクロコントローラである。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、他の種類のマイクロコントローラ、及び他の速度で動作する他の種類のプログラムクロックを使用する。６１８はプログラミングヘッダ１１３であり、ＵＡＲＴ信号６２２を介してＭＣＵ６１５に格納されたプログラムを更新するためにコンピュータに取り付けられる。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、ＩＣＳＰ、ＳＷＤ、ＳＰＩ、Ｊ－ＴＡＧ及び／または無線方法などの他のプログラミング方法を使用するが、これらに限定されない。更に、テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、コンピュータまたはスマートデバイスとそのユーザーインターフェースの一部として通信するためにプログラミングヘッダを使用する。６１９はリセットボタン１１０である。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、６１９のウォッチドッグタイマーを使用し、プログラムがハングした場合にＭＣＵを自動的にリセットする。６２３は、テストベンチシステムの実行中にユーザー６２８に情報を提示する、ユーザーインターフェースの英数字画面（２０１でもある）部分である。図示した例示的な実施形態では、画面６２３は、パラレルインターフェース６２４を介してＭＣＵ６１５に接続されている。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、例えば、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、１－ｗｉｒｅ及び他のシリアル方法などの他の種類のインターフェースを使用して、ＭＣＵ６１５と画面６２３との間を接続する。更に、テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、６２３に、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、タッチ画面及び／またはコンピュータまたはスマートデバイスインターフェースなどの他の種類の画面を使用するが、これらに限定されない。６２５及び６２７（１１９及び１１８も）は、初期起動時に電流センサー６２６をカリブレーションする、カリブレーションコントローラ及び電流シャントである。このカリブレーションは、部品が磨耗して効率が低下した場合、または主電源の変動により異なる電圧入力が発生した場合の電圧ドリフトを考慮する。図示した実施形態における電流センサー６２６（１１７も）は、ＩＮＡ２１９ Ｉ２Ｃ電流センサーである。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態では、他の電流センサー及び電流感知方法が実装される。ユーザー６２８は、入力ボタン及びノブ６１６（１０４～１０７も）を介してテストベンチシステムを制御し、画面６２３を介してテストベンチシステムからデータを受信する。ユーザー６２８はまた、異なる濃度のメラニン染色されたブタの皮膚６０９、ならびに異なるＬＥＤ６１１、ならびに検出器６０６及び６０８を切り替えてテストする。
【0024】
図６の例示的な実施形態に示される信号の相互作用及びフローは、次のように動作する。ユーザー６２８は、テストを開始するＬＥＤ６１１と、デジタル６０６またはアナログ６０８のどちらの検出器でテストを開始するかを選択する。図８に示すように、ユーザー６２８は、メラニン染色したブタの皮膚６０９をＬＥＤ６１１と検出器６０６または６０８の間に置き、このセットアップを遮光箱８０１内に置き、周囲光からの干渉を防ぐ。ユーザー６２８は、入力ボタン及びノブ６１６、ならびにユーザーインターフェース画面６２３を使用し、メニューオプション、テスト、及びテストプロセスで使用される値を選択する。プログラムクロック６１７を介してクロック制御されるマイクロコントローラ６１５は、ユーザー６２８の入力要求ごとにファームウェア命令を実行し、これらの結果を画面６２３に返す。マイクロコントローラ６１５は、パラレルインターフェース６２４を介して画面６２３を制御し、画面６２３は、マイクロコントローラ６１５上のファームウェアの一部である画面ドライバーによって制御される。マイクロコントローラ６１５は、Ｉ２Ｃバス６１４を介して、ＤＡＣ６１３、高分解能ＡＤＣ６０７、電流センサー６２６、及びデジタル光検出器６０６を制御する。ＤＡＣ６１３の出力電圧は、ＬＥＤ６１１を制御する電流源を作成するようにコンパレータモードで構成されたオペアンプ及びトランジスタ６１２に送られ、電流センサー６２６によって監視される。ＬＥＤ６１１からの光はブタの皮膚６０９を通過して、ユーザー６２８の入力選択に応じてデジタル光検出器６０６またはアナログフォトダイオード６０８に入る。アナログフォトダイオード６０８は、図示した例示的な実施形態では、内蔵トランスインピーダンス増幅器を含み、その電圧出力信号をＡＤＣ６０７に送信し、デジタル強度値をＭＣＵ６１５に返す。他の例示的な実施形態は、フォトダイオード６０８の代わりにフォトトランジスタを使用する。更に、他の例示的な実施形態は、例えば、外部トランスインピーダンス増幅器回路を備えたアナログフォトダイオード６０８を使用する。ユーザー６２８がデジタル入力方法を選択した場合、デジタル光検出器６０６は、そのデジタル強度データを、レベルシフタ６０５を介して、Ｉ２Ｃバス６１４を介してマイクロコントローラ６１５に送信する。他の例示的な実施形態は、デジタル検出器６０６の代わりに他のデジタル光検出方法及び通信方法を使用する。マイクロコントローラ６１５はキャリブレーション回路６２５を制御し、使用可能にされると、ＬＥＤ６１１から電流シャント６２７へ電流を迂回し、これにより、ＤＡＣ６１３及び電流源回路６１２をキャリブレーションするために、電流シャント６２７の固定抵抗値に基づいて既知の電流値を返すことが可能になる。プログラミングヘッダ６１８は、ＵＡＲＴインターフェース６２２を介してＭＣＵ６１５上のファームウェアをプログラム／更新するために使用される。すべての回路のための電力は、ヒューズ及び逆電流保護６０２を介して壁面電源６０１から電力を受け取る５Ｖ調整器６０３を介して作成される。光検出器６０６は、電圧レベルシフト６０５を必要とし、３．３Ｖ調整器６０４を介してその電力を受け取り、３．３Ｖ調整器６０４は、５Ｖ調整器６０３を介してその電力を受け取る。ハードウェアフローの他の例示的な実施形態は、本発明による、テストベンチシステムの他の実施形態において、他の例示的な信号経路及び回路を介して使用される。
【0025】
図７は、例示的なユーザーインターフェースを介して、メラニンバイアスを低減する血中酸素飽和度を測定する方法に最適なＬＥＤと検出器の組み合わせを見つけるために使用される、テストベンチの例示的な実施形態の一般的な使用例を示す。ブロック７０１で、ユーザーは、図８に示すように、テストを開始する検出器及びエミッターをセットアップする。ユーザーは、ＬＥＤ７０２の最大電流を設定することにより、例示的な使用プロセスを開始する。ユーザーは、最大電流テストを開始するためにキャプチャボタン７０３を押す。このテストは、比較点を有するすべてのエミッターの最大反射強度を決定するために使用される。ＭＣＵ（１１１及び６１５も）は、キャプチャモード７０４に入る。検出器から強度を捕捉した後、ブロック７０５で、捕捉の時間範囲にわたる強度値が平均化される。見つかった最大電流強度は、ブロック７０６に返される。ユーザーは、図８の例示的な図に従って、検出器とエミッター７０７との間にブタの皮膚を配置する。ユーザーは、図８に記載のように距離を測定し、ブロック７０８のすべてのテストで距離が一貫していることを確認する。ユーザーはブロック７０３～７０５を実行し、その時点でブタの皮膚からの強度がブロック７０９で求められる。ユーザーはブタの皮膚の吸収率を見つけて、この値をブロック７１０に記録する。ステップ７０１～７１０は、ブロック７１１ですべての組み合わせに対する最大電流テストが試行されるまで、メラニンの度合いをすべて変えながら、すべてのエミッター及び検出器で繰り返される。ユーザーは再び７０１で最初の検出器及びエミッターで開始し、ブロック７１３で前のテスト中に見つかった最大強度を設定することによって、平均最大強度テストを実行する（７１２）。ユーザーが最大強度設定ボタン７１４を押すと、マイクロコントローラが捕捉モード７１５になり、ブロック７１６でこの最大強度を達成するために必要な電流が計算される。ＭＣＵは、ブロック７１７で得られた強度及び電流パラメータを使用して、エミッターが可能な実際の強度を返す。この時点で、最大強度が見つけられ、ブロック７２０でユーザーによって記録された後、ステップ７０７～７１０を続行し、すべての検出器とエミッターの組み合わせについて最大強度とブタの皮膚の吸収率を見つける。エミッターと検出器の各組み合わせの電流値にピークまたはトラフの異常がないことを確認するために、ユーザーは、７０１で初期検出器及びエミッターをセットアップすることによって手動電流テストを実行する。ユーザーは、７０２でこのエミッターの最大電流を設定し、７１８でエミッターの電流を手動で変更し、ブロック７１９で表示される強度の予期せぬピークまたはトラフを記録する。ブロック７２０の手動電流テスト中に最大強度ピークが見つかると、すべてのエミッターと検出器の組み合わせが試行されるまで、ブロック７０１、７０２及び７１８～７２０の手動電流テストのプロセスが繰り返される。この時点で、ユーザーはブロック７２１に移動し、７２２でメラニンバイアスを低減する血中酸素飽和度の測定方法に最適なエミッター及び検出器を選択するために、データを確認する。図示した例示的な実施形態では、本明細書の他の図で説明する理由により最適な２つのエミッターが選択され、１つの検出器のみが選択される。テストベンチシステムの他の例示的な実施形態は、メラニンバイアスを低減する血中酸素飽和度を測定する方法に最適なエミッターと検出器の組み合わせを選択するという同じ最終結果を生成するために、他のテスト、ユーザーインターフェースフロー及びプロセスを使用する。
【0026】
図８は、例えば、ブタの皮膚を用いたテストベンチの一般的な使用方法、及び例示的なブラックアウトボックスを示す。本明細書で前述したように、テスト中、周囲光及び他の光源がテスト結果に干渉するのを防ぐために、以下は、ブラックアウトボックス８０１がテストベンチシステムの光学テスト部分を含む、使用の例示的な実施形態である。８０５は、デジタル光検出器６０６（２０３も）またはアナログフォトダイオード６０８（２０４も）のいずれかである、検出器部分を表す。８０３は、ＬＥＤ６１１を表す。８０４は、スライド上に置かれたブタの皮膚６０９を表し、示すように、ブタの皮膚８０４とスライドは、テストプロセス全体を通してＬＥＤと検出器の距離を同じに保つために、８０３と８０５の間に配置されて、等間隔に保持される。８０６は、検出器８０５からのケーブル（ケーブル２０５／４０２またはケーブル２０６／３０２でもある）を表し、ケーブル８０６はテストベンチボード１２９／２０２に接続する。ケーブル８０２（ケーブル１２６または１２７でもある）は、ＬＥＤ８０３をテストベンチボード１２９／２０２に接続する。使用中、テストベンチボード１２９／２０２は、ユーザーがユーザーインターフェースにアクセスできるようにするために、及びユーザーインターフェースが光干渉を引き起こすのを防ぐために、ブラックアウトボックス８０１の外側に保たれる。
【0027】
図９は、テストベンチシステムの例示的な実施形態の一般的なソフトウェアフローの例を示す。プログラムはＭＣＵ１１１（６１５も）上で実行され、ブロック９０１に入り、ＭＣＵ及び周辺ハードウェアのすべてのピン機能をセットアップする。プログラムはブロック９０２で変数及びアレイの初期値をセットアップし、ブロック９０３でデバッグインターフェースを開始する。システムは、９０４でデジタル検出器をセットアップし、９０５でアナログ検出器をセットアップする。画面が初期化され、ブロック９０６でデフォルトのメニュー情報が表示される。システムは、ブロック９０７で現在の制御システムをカリブレーションし、ブロック９０８で割り込みを開始する。このシステムの割り込みには、例えば、回転エンコーダ１０６の回転変化を感知する回転割り込み９１６、及び１０４から１０７までのスイッチ押下を検出するスイッチ割り込み９１７が含まれる。システムは、メインループ９１３に入る前に、ブロック９０９で、ディスプレイコントローラ９１１及びブザーコントローラ９１０を介してシステムレディ出力を実行する。メインループ９１３は、ブロック９１４で回転エンコーダ変更フラグが存在するかどうかをチェックすることから始まり、ブロック９１５でスイッチ変更フラグが存在するかどうかをチェックする。メインループは、９２１でカーソルを点滅させてから、９２２で電流を報告し、９２３で強度を報告する。強度は、検出器コントローラ９２４を介して９２３に報告される。検出器コントローラ９２４は、ユーザーが現在要求している検出器を選択するために使用され、その強度データをブロック９３１に送信し、ループ９１３の先頭に戻る前に、平均化及び値報告が行われる。ブザーコントローラ９１０は、ブザー信号の持続時間、及びプログラム内でいつブザーを信号送信するかを決定する。ディスプレイコントローラ９１１は、表示されるデータ出力及びユーザー入力のための画面上の位置を数値的に決定することと、画面６２３への物理的パラレルインターフェース６２４を処理することと、を担当する。９１４で回転変更フラグが検出された場合、このデータをディスプレイコントローラ９１１に送信する前に、ルックアップテーブルを使用し、ブロック９３３で編集する桁とその両方向の制限を決定する。９１５でスイッチ変更フラグが検出された場合、どのボタンに応じて９３４で変更の種類が決定される。９３４での変更の種類は、移動、画面変更またはキャプチャコマンドである。移動コマンドが検出された場合、このデータをディスプレイコントローラ９１１に送信する前に、ルックアップテーブルを使用し、９３５で移動する位置と移動限界を決定する。画面変更が要求された場合、このデータをディスプレイコントローラ９１１に送信する前に、ルックアップテーブルを使用し、９３２で表示する次の画面が決定される。キャプチャコマンドが要求されると、データをディスプレイコントローラ９１１に直接返す前にまたは９３１で平均化を完了する前に、図７に概略が示されているように、９３０でキャプチャが開始される。９２１～９２３及び９３１はすべて、画面６２３上に表示するためにデータをディスプレイコントローラ９１１に送信する。ユーザー（ヒューマン入力９１２）は、回転スピン９２５、メニュー変更ボタン９２７、左ボタン９２８、右ボタン９２９、及び回転入力ボタン９２６を介して、ユーザーインターフェースとインタラクトする。回転スピン９２５は、回転割り込み９１６に回転変更９３６を設定し、回転変更９１８をメインループにポストする。ボタン９２６～９２９は、スイッチ割り込み９１７にスイッチ変更９１９を設定し、スイッチ変更９２０をメインループにポストする。メインループ９１３は、ユーザー、リセットボタン１１０またはウォッチドッグソフトウェアシステムを介してシステムの電源がオフになるまで実行される。テストベンチソフトウェアの他の例示的な実施形態は、本発明による検出器及びエミッターに対して同じ結果を生成するために、他の方法、ブロック順序付け及びフローを使用する。
【0028】
パルスオキシメーターシステム
図１０は、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図である。図１０に示される例示的な実施形態は、内蔵画面及びボタンを含む、内蔵ユーザーインターフェースを含む。本明細書で後述する指クリップ設計の他の例示的な実施形態は、内蔵ユーザーインターフェースを含まず、患者監視システム、スマートデバイスまたは他の外部ユーザーインターフェースに接続する。更に、他の例示的な実施形態は、例えば、タッチ画面、静電容量式タッチ、静電容量式自動指検出、及び他のインターフェース方法などのＵＩのための他の入力方法を使用する。１００１は、図１５で更に説明されるパルスオキシメーターの下半分（ｂｏｔｔｏｍ ｈａｌｆ）（または、下半分（ｌｏｗｅｒ ｈａｌｆ））である。１００２は、図１４で更に説明される、上蓋（ｕｐｐｅｒ ｌｉｄ）（上蓋（ｔｏｐ ｌｉｄ））１００３も含む、パルスオキシメーターの上半分（ｕｐｐｅｒ ｈａｌｆ）（上半分（ｔｏｐ ｈａｌｆ））である。１００３はパルスオキシメーターの上蓋であり、ユーザーインターフェースの画面部分１００６用の切り欠きを含む。１００５は、ユーザーインターフェースのユーザーボタン部分であり、１００３から突き出ている。１００６は、画面を保護するために、１００３に取り付けられた透明な保護カバーを含む。上述したように、他の例示的な実施形態は、他のＵＩ方法を利用するため、画面部分１００６またはユーザーボタン１００５の切り欠きを含まない。１００４は１００１及び１００２の切り欠きであり、これにより、ユーザーの指をパルスオキシメーターに置くことができる。１００７は、１００１と１００２を一緒に保持するヒンジピンであり、これにより、指クリップがユーザーの指の周りで締め付けるように機能することが可能になる。ヒンジ１００７は、下半分１００１及び上半分１００２が移動して指開口部１００４を拡張し、異なるサイズの指を収容できるように設計されている。実証された実施形態は、ゴムインサート及び金属バネを備えたプラスチックから作製されており、プラスチックはＡＢＳ、ＰＥＴ及び／またはＰＬＡであり、ゴムは主にＴＰＵである。実証された例示的な実施形態は、主にゴムインサートを備えたプラスチックから作製されているが、メーターは、これらに限定されないが、ゴム、発泡体、ビニール、医療グレードの材料、抗菌材料、及び／または金属などの他の材料を使用して、他の形態ならびに形状を取ることができる。
図１０は、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図である。図１０に示される例示的な実施形態は、内蔵画面及びボタンを含む、内蔵ユーザーインターフェースを含む。本明細書で後述する指クリップ設計の他の例示的な実施形態は、内蔵ユーザーインターフェースを含まず、患者監視システム、スマートデバイスまたは他の外部ユーザーインターフェースに接続する。更に、他の例示的な実施形態は、例えば、タッチ画面、静電容量式タッチ、静電容量式自動指検出、及び他のインターフェース方法などのＵＩのための他の入力方法を使用する。１００１は、図１５で更に説明されるパルスオキシメーターの下半分（ｂｏｔｔｏｍ ｈａｌｆ）（または、下半分（ｌｏｗｅｒ ｈａｌｆ））である。１００２は、図１４で更に説明される、上蓋（ｕｐｐｅｒ ｌｉｄ）（上蓋（ｔｏｐ ｌｉｄ））１００３も含む、パルスオキシメーターの上半分（ｕｐｐｅｒ ｈａｌｆ）（上半分（ｔｏｐ ｈａｌｆ））である。１００３はパルスオキシメーターの上蓋であり、ユーザーインターフェースの画面部分１００６用の切り欠きを含む。１００５は、ユーザーインターフェースのユーザーボタン部分であり、１００３から突き出ている。１００６は、画面を保護するために、１００３に取り付けられた透明な保護カバーを含む。上述したように、他の例示的な実施形態は、他のＵＩ方法を利用するため、画面部分１００６またはユーザーボタン１００５の切り欠きを含まない。１００４は１００１及び１００２の切り欠きであり、これにより、ユーザーの指をパルスオキシメーターに置くことができる。１００７は、１００１と１００２を一緒に保持するヒンジピンであり、これにより、指クリップがユーザーの指の周りで締め付けるように機能することが可能になる。ヒンジ１００７は、下半分１００１及び上半分１００２が移動して指開口部１００４を拡張し、異なるサイズの指を収容できるように設計されている。実証された実施形態は、ゴムインサート及び金属バネを備えたプラスチックから作製されており、プラスチックはＡＢＳ、ＰＥＴ及び／またはＰＬＡであり、ゴムは主にＴＰＵである。実証された例示的な実施形態は、主にゴムインサートを備えたプラスチックから作製されているが、メーターは、これらに限定されないが、ゴム、発泡体、ビニール、医療グレードの材料、抗菌材料、及び／または金属などの他の材料を使用して、他の形態ならびに形状を取ることができる。
【0029】
図１１は、追加の指の配置と共に図１０に以前に示したパルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の図を示す。１１０１は、上部１１０４（１００２も）と下部１１０３（１００１も）の間の指クランプ１１０２に指が挿入されているところを示している。ピボットヒンジ１１０５（１００７も）は、指１１０１を傷つけることなく、指１１０１が１１０３と１１０４との間にぴったりとフィットするようにするために、１１０３と１１０４が動的に移動できるように動くように設計されている。パルスオキシメトリに必要であり、１１０３及び１１０４内に含まれる光学系（本明細書で後述する）が指１１０１に対してしっかりと保持されるように、指１１０１がぴったりとフィットすることが重要である。ぴったりとフィットすることにより、正確なパルスオキシメトリの計算が可能になるだけでなく、指１１０１の動きによるアーチファクトがパルスオキシメトリの読み取りを妨げるのを防ぐことができる。
【0030】
図１２は、パルスオキシメトリシステムのユーザーインターフェースの一般的なレイアウトの例示的な実施形態である。図１２に示されるユーザーインターフェースは、ユーザーインターフェースの画面部分に表示される。１２０１は脈波グラフであり、これは、メーターが良好な読み取り値を取得しているかどうかを判断するために使用されるだけでなく、メーターが取り付けられている領域の血液量の変化または灌流の変化を測定して表示するために使用される。良好な測定値は、規則的で弱くない信号の脈波グラフによって決定される。脈波グラフはまた、グラフのピークに基づいて心拍数を決定するためにも使用される。患者の本来の心拍数が不規則な場合、メーターの読み取り値が良好であっても、脈波グラフも不規則に表示されることに注意することが重要である。脈波グラフの解釈手順については、本明細書のファームウェア部分で更に説明する。１２０２はバッテリインジケータを表し、ポータブルメーターのバッテリ残量を決定するために使用される。１つの例示的な実施形態は、セグメント化されたメーターを使用し、バッテリ寿命の残りの量を示すと共に、バッテリ寿命が良好、中程度または危機的であることを視覚的に示すために色を使用する。１２０３は、患者の心拍数の拍動／分を表す。１２０４は、血中酸素飽和度（ＳＰＯ２）のパーセンテージを表す。１２０４は、患者の酸素レベルに応じて色を変え、一般人にとって良好（９５～１００％）、中程度（９０～９５％）、または臨界（９０％未満）の酸素レベルをより簡単に示す。画面上の数字及びテキストは、ファームウェアに保存されているスケーラブルな数字、テキスト及び記号文字マップを利用し、複数のサイズの画面に対応する。パルスオキシメトリシステムの他の例示的な実施形態は、必要な用途に応じて、他の形式、配置及びデータセットを使用し、ユーザーインターフェースに表示される情報を構成する。主電源に接続されているシステムでは、パルスオキシメトリの血中酸素飽和度レベル及び心拍数が重要な患者ケアインフラとみなされることが多いため、バックアップバッテリを搭載していることが重要である。壁面電源システムの場合、１２０２はバックアップバッテリレベルを表し、主電源での動作中には、充電インジケータまたは主電源記号が表示される。本明細書で更に説明される、パルスオキシメトリ及び心臓監視胸部電極の両方を含む実施形態など、完全なＥＫＧインターフェースまたは完全な患者監視インターフェースを必要とする他の例示的な実施形態では、図１２に記載されるユーザーインターフェースはまた、適切に必要な心拍数グラフ、ＥＣＧ、ならびにこれらに限定されないが、呼吸数、ＢＰ、体温及びＣＯ２などの他の監視情報も含まれる。更に、他の実施形態、例えば、リング及び可撓性ブレスレットの実施形態は、例えば、これらに限定されないが、血糖値及び他の血液ガス情報を表示するためにＵＩを必要とする、追加のハードウェアを含む。
【0031】
図１３Ａ及びＢは、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の正面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）の両方の例示的な分解図を示す。１３０１（１００３も）は上蓋であり、これは、回路基板１３０５に実装された画面用の切り欠き１３０４及び保護シールド（１００６も）を含む。１３０２はユーザーボタン延在部であり、これも上蓋１３０１の一部であり、１００５として示されている。延在部１３０２は、同じく回路基板１３０５に実装されたユーザーボタンを押す。例示的な実施形態では、図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、上部回路基板１３０５は二層回路基板であり、１３０５は両側に異なるコンポーネントを有する。１３０６は、１００２としても示される上部ケースである。１３０６は、回路基板１３０５を収容して保護し、またゴム製の指パッド１３０８も含み、これは、ユーザーの指をその下の回路から保護し、指を置くのに快適な領域を提供する。回路基板１３０５上の検出器は、１３０８の切り欠きを通して露出されており、光がユーザーの指を通って検出器の表面に入ることを可能にする。いくつかの例示的な実施形態では、１３０８は、検出器を保護するために、カットアウト内に透明なプロテクターを有する。１３０７（１００７も）は、上部ケース１３０６と下部ケース１３１６を接続する２つのヒンジピンであり、ユーザーの指を保持するような方法でケースが旋回及び拡張することを可能にする。他の例示的な実施形態は、例えば、高齢の患者、及び／または手の使用及び調整に問題がある他の患者にとってクリップの作動を容易にするために、ヒンジピン１３０７の後ろに延在セクション及び／または改変されたヒンジ設計を備えて設計される。更に、他の例示的な実施形態は、例えば、設計を子供にとって安全にし、子供によるクリップの作動の容易さを減少させるために、ヒンジピン１３０７の後ろの短縮セクション及び／または改変されたヒンジ設計を備えて設計される。１３０９は下部のゴム製インサートであり、ユーザーの指をその下の回路から保護すると共に、１３０８と同様に指を置くのに快適な領域を提供する。回路基板１３１２上のＬＥＤ、またはいくつかの実施形態では複数のＬＥＤ（本明細書で後述する）は、１３０９の切り欠きを通して露出され、光がユーザーの指を通ってＬＥＤ表面から出ることを可能にする。いくつかの例示的な実施形態では、１３０９は、ＬＥＤ（複数可）を保護するために切り欠き内に透明なプロテクターを有する。１３１０は回路基板プロテクターであり、これは、回路基板１３１２の上部を覆い、回路基板１３０５と１３１２を接続するためにリボンケーブル（この図には示されていない）が通過するためのスペースを提供する。１３１１はヒンジスプリングであり、これは、パルスオキシメーターの上部と下部を接続し、パルスオキシメーターに指にしっかりと取り付けるためのクランプ力を付与する。１３１２は下部回路基板であり、例示的な実施形態では、図１３Ａ及びＢに示す二重層回路基板であり、両側に異なるコンポーネントがある。１３１４はバッテリ支持カバーであり、これは、バッテリ１３１５を回路基板１３１２の下に適切に配置し、バッテリが回路基板１３１２上の集積回路及び他のコンポーネントに接触するのを防ぐ。１３１５はバッテリであり、図示した例示的な実施形態では、リチウムポリマー３．７Ｖ６５０ｍＡｈ充電式バッテリである。パルスオキシメトリシステムの他の例示的な実施形態は、図２２で更に説明されるような他の例示的な種類のバッテリを使用する。１３１６はパルスオキシメーターケースの下部であり、これは、１３１５、１３１４及び１３１２を収容し、１３１０、１３１１及び１３０９をそれに取り付けるのを可能にする。１３０５及び１３１２の他の例示的な実施形態は、図１６及び図１７で更に説明される、図示した実施形態で説明したもの以外の他の種類の回路基板、設計、レイアウト及びコンポーネントを使用する。他の例示的な実施形態は、図１３Ａ及びＢに示されるものとは異なる機械的配置、部品の順序、及び美的形状を使用する。更に、パルスオキシメーターシステムの他の例示的な実施形態は、パルスオキシメーター指クリップ自体の図１３Ａ及び１３Ｂに示されるＵＩコンポーネントを含まない。代わりに、これらの他の例示的な実施形態では、これらのＵＩコンポーネントは、例えば、これらに限定されないが、スマートデバイス、外部インターフェース、ベッドサイド監視及び／または患者監視システムなどの他の領域に配置される。更に、他の例示的な実施形態は、ＬＥＤからの光がヒト対象／患者に入り、ＬＥＤと同じ平面上の検出器に反射して戻る、反射技術を使用する。これらの例示的な実施形態では、検出器とエミッターの両方が同じ基板上に配置されており、これは、図示した例では１３０５または１３１２のいずれかである。
【0032】
図１４は、図１０及び図１３にも示される、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の上（ｕｐｐｅｒ）（上（ｔｏｐ））半分の組み立て図を示す。１４０１はパルスオキシメーターの上蓋であり、１００３及び１３０１でもある。１４０２はパルスオキシメーターの上ケースであり、１００２及び１３０６でもある。１４０３は、ヒンジ１５０４の下半分と嵌合するヒンジの上半分であり、そこで、ヒンジピン１３０７（１００７）が貫通し、上半分及び下半分を接続する。１４０４はゴム製指プロテクターであり、図１３で前述した１３０８でもあり、示した例ではＴＰＵゴムで作製されている。他の例示的な実施形態は、ＥＶＡ発泡体、他のゴム、医療グレードの材料及び／または抗菌材料などの他の快適な材料を１４０４に使用するが、これらに限定されない。１４０５は検出器であり、これは、１４０４を通過し、対象者／患者の指を通過した後に戻ってくる光の強度を検出する。１４０５は回路基板１３０５に実装されており、図１３で前述した。他の例示的な実施形態は、上述したように、反射方法を使用し、１４０５の他の実装位置を使用する。
【0033】
図１５は、パルスオキシメーターの指クリップ設計の例示的な実施形態の下（ｌｏｗｅｒ）（下（ｂｏｔｔｏｍ））半分の組み立て図を示す。１５０１は、１３１６及び１００１で説明されている下部ケースである。１５０２は、１３１０でも説明されている回路基板プロテクターである。１５０３は、１３１１でも説明されているスプリングである。１５０４は、ヒンジピン１３０７が貫通する１４０３と嵌合するヒンジの下半分である。１５０５は、１３０９として図１３にも記載されているゴム製指プロテクターであり、回路基板１３１２を保護する。１５０６は、１５０５を通過して光を発し、対象／患者の指を通過するＬＥＤ（複数可）である。１５０６は回路基板１３１２に実装されており、図１３で前述した。他の例示的な実施形態は、上述したように、反射方法を使用し、１５０６の他の実装位置を使用する。
【0034】
図１６Ａ及び１６Ｂは、１３１２としても示される、メラニンバイアスを低減する下部パルスオキシメーター回路基板の例示的なレイアウトの例示的な実施形態の正面図及び背面図を示す。１６０１は、コンポーネント用のトレース及びパッドを含む、ＰＣＢの例示的な実施形態である。１６０２は、図２２で更に説明されるＬＥＤを含むＬＥＤブロックを示す（１５０６も）。他の例示的な実施形態は、１６０２に付随するハードウェアを備えたレーザ発光方法を使用する。１６０３は、ＵＳＢ充電コネクタを示す。図示した例示的な実施形態では、ＵＳＢコネクタ１６０３はまた、プログラマーブロック１６１０に接続されたプログラミングポートとしても使用される。いくつかの例示的な商業的実施形態では、ユーザーによるファームウェアへのアクセスを防ぐために、１６０３のプログラミング機能が削除される。他の例示的な実施形態では、１６０３は、これらに限定されないが、バレルジャック、モレックスコネクタ、無線充電、ＱＩ充電、非接触式充電及び／または独自の充電ポートなどの他の充電ポート形式に置き換えられる。他の例示的な実施形態では、１６０３は患者監視システムリンク用のコネクタである。１６０４は充電ブロックであり、これは、充電ポート１６０３とバッテリ１３１５との間をインターフェースで接続する。他の例示的な実施形態では、充電ブロック１６０４及び充電ポート１６０３は、主電源回路及びバッテリバックアップコントローラに置き換えられる。更に、他の例示的な実施形態では、充電ブロック１６０４及び充電ポート１６０３は、無線充電方法及び無線充電コントローラに置き換えられる。１６０５は、図２２で更に説明される、電圧調整ブロックである。１６０６は、図２２で更に説明される、電力管理ロジックブロックである。１６０７は、ＦＰＣケーブル（図示せず）を介して、この回路基板を上部回路基板１３０５（図１７に示す）に接続する接点である。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＺＩＦコネクタ、個々のワイヤ及びリボンケーブルなどの他の方法を使用する。１６０８はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）であり、１６０９はマイクロコントローラのクロック源である。１６１０はマイクロコントローラ１６０８のプログラマーであり、１６１１はＭＣＵが応答しない場合に１６１０を介してプログラミングモードに入るために使用されるボタンである。オンボードプログラミングを必要としない他の例示的な実施形態は、回路ブロック１６１０及び１６１１を必要としない。１６１２は、図２２で更に説明される、電流源及びＬＥＤスイッチングブロックである。
【0035】
図１７Ａ及び１７Ｂは、１３０５としても示される、メラニンバイアスを低減する上部パルスオキシメーター回路基板の例示的なレイアウトの例示的な実施形態の正面図及び背面図を示す。１７０１は、コンポーネント用のトレース及びパッドを含む、ＰＣＢの例示的な実施形態である。１７０２は、１３０４（また１００６も）を通して見える、１７０１に実装された、図２２で更に説明するＵＩ画面である。１７０３は、１７０１に実装されたユーザーボタンであり、１３０２（また１００５も）を介して作動される。上述したように、他の例示的な実施形態は他のＵＩ方法を利用するため、ＵＩ画面１７０２またはユーザーボタン１７０３を含まない。１７０４は、ＦＰＣケーブル（図示せず）を介して、この回路基板を下部回路基板１３１２に接続する接点である。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＺＩＦコネクタ、個々のワイヤ及びリボンケーブルなどの他の接続方法を使用する。１７０５は、ＦＰＣケーブルを使用し、画面１７０２を基板１７０１のカットアウトを介して基板１７０１の反対側に接続し、画面１７０２が同一面に実装されることを可能にする、画面接続ブロックである。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、スクリーン直下のＳＭＤピン、ＺＩＦまたはＢＧＡピンなど、１７０５に他の接続方法を使用する。１７０６は、図２２で更に説明される、アナログフォトダイオード（また１４０５も）を含む検出器ブロックを示す。１７０７はアナログ電圧調整ブロックであり、これは、ブロック１７０６及び１７０８のアナログ回路に電力を供給し、デジタル回路からの高周波ノイズがパルスオキシメトリの読み取り値に干渉するのを防ぐ。１７０８は、アナログ回路のトランスインピーダンス増幅器、フィルタリング、増幅、ＤＣオフセット及びバッファリングブロックである。他の例示的な実施形態では、ブロック１７０６～１７０８は、これらに限定されないが、ソフトウェアフィルタリングを備えたフォトダイオード及び／またはソフトウェアフィルタリングを備えたデジタル検出器などの他の種類の検出方法に置き換えられる。
【0036】
図１６及び図１７の他の例示的な実施形態は、本発明による、図１６及び図１７で説明した例示的な実施形態と同じ効果を達成するために、他の集積回路、回路基板形状、シルクスクリーン、ビア、回路基板レイアウト及び回路ブロックを使用する。図１６及び図１７に示される例示的な実施形態は、両面２層回路基板を示す。図１６及び図１７の他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、片面、片面２層、片面多層及び／または両面多層などの他の回路層の組み合わせを使用する。
【0037】
図１８は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターのリング設計の例示的な実施形態の例示的な使用を示す図である。１８０１は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターを含むリング、またはいくつかの例示的実施形態では発光部分及び検出器部分のみを示す。１８０２は、図示のように指にリング１８０１を付けたユーザー／対象／患者の指である。リング１８０１は、図２１に示すように有線接続されるか、または他の例示的な実施形態では、患者監視システムまたは他のＵＩに無線接続される。１８０１の他の例示的な実施形態には、切断患者である患者のために患者の腕や脚の周囲に装着される反射光学技術を備えたリング、及び／または図２４でブレスレットまたは装着可能な可撓性バンドとして更に説明される、手首もしくは足首に装着される乳児監視に使用されるリングが含まれるが、これらに限定されない。更に、ブレスレットまたは装着可能な可撓性バンド設計の他の実施形態は、例えば、これらに限定されないが、解剖学的構造、年齢、精神疾患、感度の問題、及び／またはＡＤＤなどの理由により従来のパルスオキシメーターを装着できない患者のために使用される。
【0038】
図１９は、例示的な手首実装ユーザーインターフェースを含む、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターのリング設計の例示的な実施形態の使用例を示す。１９０１は、図１２に示される情報を表示する、手首実装インターフェースの例であり、２１０１としても示される。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、リング１９０５に直接取り付けられたインターフェース、ベッドサイド患者監視、ポータブル患者監視、スマートデバイスインターフェース、スタンドアロンハンドヘルドデバイス、及び／または患者監視システムなどのインターフェースを使用する。これらのインターフェースは、ケーブル１９０４を介してリング１９０５に接続される。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、既存の患者監視接続、磁気接触通信、及び／またはこれらに限定されないが、近距離接続、ＷＩ－ＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及び／または独自の通信プロトコルなどの無線方法などの他のデータ転送方法を使用する。１９０２は、ユーザーインターフェース１９０１が装着される腕／手首である。１９０３は、リング１９０５をはめるユーザーの指であり、１８０２でもある。図１９の他の例示的な実施形態は、リング１９０５の配置のために、示されている指（１９０３）以外の他の指を使用する。更に、図１９の他の例示的な実施形態は、乳児、幼児、切断患者の監視、または例えば、これに限定されないが、解剖学的構造、年齢、精神疾患、感度の問題及び／またはＡＤＤなどの理由により従来のパルスオキシメーターを装着できない患者の監視に使用するために、前述したように手首、腕または脚を使用する。
【0039】
図２０は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターの可撓性リングの実施形態の例示的な設計の図を示す。２００１はリングであり、１８０１、１９０５及び２１０４も可撓性ゴム（ＴＰＵ）で作製されている。リングの他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、弾性ＥＶＡ発泡体、ベルクロ（登録商標）ストラップ、医療グレードのゴム、発泡体、及びプラスチック、通気性のある可撓性テガダームフィルム、及び／または他の種類の可撓性ゴムまたはプラスチックなどの他の材料を使用する。リングの他の例示的な実施形態は、抗菌性表面及び／または化学薬品でコーティング、処理及び／または設計された医療グレードの材料を使用する。２００２は、リング２００１と同じ材料で作製された保護ケーシングによって覆われた、例えば、１６０２及び１７０６として言及されるエミッターならびに検出器などの光学系を含む可撓性ＰＣＢを保持する、リングの内部チャンバである。他の例示的な実施形態は、例えば、必要なフィルター及びエミッター制御ハードウェアと共に検出器ならびにエミッターを含む、可撓性回路基板を使用する。更に他の例示的な実施形態には、マイクロコントローラ、電源、及び無線技術も含まれる。２００３は、可撓性回路基板を所定の位置に保持するのに役立つリップであり、ユーザーの付属肢が滑り抜けるための滑らかなエッジを提供する。リング２００１の例示的な実施形態及びその内部コンポーネントは、いくつかの例示的な実施形態では、本質的な密閉を含む完全防水であるように設計されており、その結果、患者は、シャワーまたはバスルームなどの濡れた場所を含み、継続的にパルスオキシメーターを装着することができる。
【0040】
図２１は、有線ユーザーインターフェースを備えたメラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターの可撓性リングの実施形態の設計例を示す。制御ボックス２１０１（１９０１も）は、図１２にも記載されているユーザーインターフェース画面２１０２を含む、図１３に示す制御ハードウェアを収容する。２１０３は接続ケーブルであり、１９０４として図１９にも記載されている。２１０４（１９０５及び１８０１も）は、図２０にも記載されているリングを示す。図示した２１０４及び２１０１は、ケーブル２１０３のストレインリリーフを有する。前述したように、リング設計の他の実施形態は、図２１に示されるものとは異なる形式をとり、他のユーザーインターフェース及び他の通信方法を使用する。２１０１の例示的な実施形態及びその内部コンポーネントは、リング２１０４（図２０に示す）と共に、本質的な密閉を含む、いくつかの例示的実施形態で完全に防水となるように設計される。
【0041】
図２２は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムの例示的な実施形態の一般的なハードウェア信号のフローの広範な概要を示し、図１６及び図１７に示される回路基板上のコンポーネントがどのように互いにインタラクトするかの例である。ユーザー２２０１は、ユーザーボタン２２０２（１７０３も）、プログラマーボタン２２０４（１６１１も）、及びＬＣＤ画面２２０３（１７０２も）を介してハードウェアとインタラクトする。ユーザーボタン２２０２からのボタン押下は、回路の電源投入、定常状態及び電源オフを制御する、電源管理ロジック２２１３及び１６０６に送信される。プログラムボタン２２０４は、ＵＳＢポート２２０６（１６０３も）からのデータを使用して、ＭＣＵ２２０７上のファームウェアを更新するために、プログラマーブートローダＩＣ２２０５と通信する。ユーザーがファームウェアに直接アクセスする必要がない、いくつかの例示的な商業的実施形態は、ＵＳＢポート２２０６のコンピュータデータ部分、プログラマーブートローダ２２０５、１６１０、プログラミングボタン２２０４、１６１１、及び独立した電源管理ロジック（２２１３の一部）を含まない。プログラムボタン２２０４は、プログラマーブートローダ２２０５のＵＳＢ部分が応答しない場合にのみ、ユーザー２２０１によって押される必要である。マイクロコントローラ２２０７（１６０８も）は、プログラミングブートローダ２２０５がプログラム待機モード２３０１から解放するのを待っている間、ブートが遅延するため、電力管理ロジック２２１３の独立したラッチング回路が必要である。ハードウェアの他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＩＣＳＰ、ＪＴＡＧ、ＳＷＤ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、パラレル及び／または無線更新方法など、示されているものとは異なるプログラミング及びファームウェア更新方法を使用し、それらのいくつかは、専用プログラマーブートローダＩＣ２２０５を必要としない。図示した例示的な実施形態におけるＭＣＵ２２０７は、１６ＭＨｚプログラムクロック２２０８（１６０９も）をスケーリングすることによって生成される７２ＭＨｚのクロック速度でＴｅｅｎｓｙ Ａｒｄｕｉｎｏプラットフォームを実行する、ＮＸＰ Ｋｉｎｅｔｉｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｍ４である。Ｋｉｎｅｔｉｓ ＭＣＵ２２０７は、回路に必要な外部コンポーネントが最小限になるように、オンボード１２ビットＡＤＣ及びＤＡＣを備えているため、図示した例示的な実施形態に対して選択される。他の例示的な実施形態は、Ｋｉｎｅｔｉｓ ＭＣＵ２２０７の代わりに、これらに限定されないが、Ｎｏｒｄｉｃ ＩＣ、他のＡｒｄｕｉｎｏ互換ＩＣ、及び当業者に公知の適切な周辺機器を備えた他のマイクロコントローラなどの他のＭＣＵ ＩＣを使用する。ＭＣＵ２２０７は、図２３で説明したソフトウェアを実行し、これは、ハードウェア周辺機器ならびに入力及び出力を制御する。ＭＣＵ２２０７上のＤＡＣ出力２２３３は、電流ドライバーロジック２２１７（１６１２の一部も）を制御し、これを使用して、２：１Ｍｕｘ（マルチプレクサ）２２１８（１６１２の一部も）を介して、ＬＥＤ１（２２１９）及びＬＥＤ２（２２２０）（１６０２も）を制御する。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、アドレス指定可能なＬＥＤ、フィルタリングされたＰＷＭ、及び／または定電流ドライバーＩＣなどの他の方法を使用し、２２１９及び２２２０を制御する。Ｍｕｘ２２１８は、初期ブート時のＤＡＣ２２３３のセトリング中のＬＥＤの損傷を防ぐために、ＩＣの第２の半分を使用し、２２３４経由、２２０７経由でＬＥＤスイッチングと共に制御される、ＩＣループ２２３６を介してＬＥＤロックアウトを作成する。ＬＥＤ２２１９及びＬＥＤ２２２０は、対象／ユーザー／患者の指２２２１（１１０１及び１８０２も）を通して光を送信し、フォトダイオード２２２２（１７０６も）によって受信される。図示した例示的な実施形態では、ＬＥＤ１ ２２１９は約７６８ｎｍのＬＥＤであり、ＬＥＤ２ ２２２０は約９６０ｎｍのＬＥＤである。これらの波長は、メラニンバイアスを低減するためのメラニンテストにおいて最適な透過効果を有する組み合わせとしてこれらのＬＥＤ波長を分類するデータである、テストベンチ（図１を参照）に基づいて選択された。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、現在市販されている約６４０ｎｍ及び約９６０ｎｍの波長、及び／または他のＩＲ波長の組み合わせなどの他の波長を使用する。現在市販されている波長の組み合わせはメラニンバイアスの問題を解決していないが、これに限定されないが、本明細書で説明されているリングの実施形態などのいくつかの例示的な実施形態で使用するには連邦規制当局からの追加の承認をほとんど必要としない。図示した例示的な実施形態における２２１９及び２２２０は、別個のＳＭＤコンポーネントである。他の例示的な実施形態では、スペースを節約するために、両方のＬＥＤは単一のパッケージにまとめられている。更に、他の例示的な実施形態では、ＬＥＤ（２２１９～２２２０）の光が指２２２１を通過してフォトダイオード２２２２に入る代わりに、光は指２２２１に入り、反射してフォトダイオード２２２２に戻る。フォトダイオード２２２２に入る光は、トランスインピーダンス増幅器２２２４（１７０８の一部も）を使用して使用可能な電圧に変換される微小電流を生成する。他の例示的な実施形態は、トランスインピーダンス増幅器を内蔵したフォトダイオードを使用する。他の例示的な実施形態は、ＬＥＤ２２１９及び２２２０の代わりにレーザならびに他の発光方法を使用し、他の例示的な実施形態は、フォトダイオード２２２２の代わりにフォトトランジスタ及び他の光検出方法を使用する。更に、他の例示的な実施形態は、フォトダイオードの代わりにデジタル光検出方法を使用し、このフィルタリングがソフトウェアで行われるため、アナログ回路の残りの部分を不要にする。ＬＥＤスイッチ信号２２３４によって制御されるフィルターチャネルスイッチ２２２７は、返された各波形がＭＣＵ２２０７によって個別に追跡されることを確実にするために、各ＬＥＤから返された強度電圧データをそれ自身のフィルター２２２８及び２２２９にパイプ機能によって渡す。フィルター２２２８及び２２２９は、フィルター設計用のＮＰＸのリファレンスシートから改変されている。フィルター２２２８及び２２２９（１７０８の一部も）の出力は、ＭＣＵ２２０７上のＡＤＣ２２３２に送信される前に、２２３０及び２２３１を介して増幅される。アナログ回路コンポーネントには、電力管理ロジック２２１３によって制御される２２２６（１７０７も）を介して電力が供給される。トランスインピーダンス増幅器２２２４は、その信号が処理のためにＡＤＣ２２３２を介してＭＣＵ２２０７に独立して送信される前に、２２２３を介してバッファされる。ゲインスイッチ２２２５は、ＧＰＩＯ ＬＥＤスイッチ２２３４を介してＭＣＵ２２０７によって制御される。ゲインスイッチ２２２５は、両方のＬＥＤの強度の戻りだけでなく、ＤＣ波形成分の平準化を担当する。ハーフレール電力バッファ２２３７（１７０８の一部も）は、単一電源電圧源によって波形を再現可能にするために、アナログフィルター及び増幅段に電力を供給し、負の基準点をシミュレーションする役割を担う。他の例示的な実施形態では、トランスインピーダンス出力はＭＣＵ２２０７に直接送信され、ソフトウェアフィルタリングがアナログ回路の残りの部分を置き換える。更に、デジタル検出器方法が使用される他の例示的な実施形態では、ソフトウェアフィルターが同様の方法で使用される。図示した例示的な実施形態における増幅器２２３０、２２３１、及びトランスインピーダンス増幅器２２２４は、高精度オペアンプに基づいている。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、他の種類のオペアンプ及び専用ＩＣを含む、他の種類の増幅器を使用する。電力調整２２１４及び２２１５（１６０５も）は、回路のデジタル側に電力を供給するために、電力セレクタロジック２２１６を介して送信される。２２１４は、リポバッテリ２２０９で動作するときに使用される。２２１５は、ＵＳＢ電源２２０６（１６０３も）で動作するときに使用される。リポバッテリ２２０９は、充電ロジック及び管理２２１１（１６０４も）を介して、制御ならびに充電される。充電中、ロジック２２１１は、ＵＳＢ２２０６から電力を受け取る。ロジック２２１１は、安全かつ効率的な充電を確実にするために、バッテリ２２０９上に配置された温度センサー２２１０と連携して動作する。図示した例示的な実施形態では、充電ロジック及び管理２２１１のために、専用のＩＣが使用される。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＭＣＵ駆動充電、定電流充電、ＵＳＢダイオード制御充電、及び／または外部充電器を備えた取り外し可能なバッテリなど、充電ロジックならびに管理のために他の形式を使用する。効率及びエネルギー密度により、リポバッテリ２２０９が使用される。他の例示的な実施形態は、アルカリ電池、ニッケルカドミウム電池、鉛酸電池、ＡＧＭ電池、ゲル電池、リチウムイオン電池、リン酸リチウム電池、固体電池、ナトリウム組成物電池、セラミック電池、運動電池、及び／または取り外し可能な充電式バッテリなどの他の種類のバッテリを使用する。バッテリメーターロジック２２１２は、バッテリ使用情報をＭＣＵ２２０７に報告する。図示した例示的な実施形態では、２２１２は分圧器設計に基づいているが、他の例示的な実施形態では、これらに限定されないが、充電状態ＩＣ、残量ゲージＩＣ及び／またはクーロンカウンタなどの他のバッテリメーター方法が使用される。２２３５は、ＬＣＤ画面２２０３とインターフェースするＭＣＵ２２０７上のＳＰＩバスである。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｉ２Ｃ、１－ｗｉｒｅ、ＵＡＲＴ及びパラレルなどの他のデータ通信方法を使用して視覚出力と通信する。図示した例示的な実施形態におけるＬＣＤ画面２２０３は、ＲＧＢ ＬＣＤ画面である。色を使用して様々な酸素レベルの範囲を表現し、一般人にとっての明確な解釈及び使いやすさを向上させるために、ＲＧＢ画面を使用する。この強化された機能を必要としない他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｅインク、単色ＯＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、及びグレースケールＬＣＤなどのモノクロ画面を使用することができる。更に、他の例示的な実施形態は、画面の他の寸法及び構成、ならびにこれらに限定されないが、ＯＬＥＤ、スマートデバイスインターフェース及び／またはコンピュータインターフェースなどの他の種類の画面を使用する。無線技術を必要とする他の例示的な実施形態は、例えば、ＭＣＵ２２０７に接続されたデータストリームを有する外部無線トランシーバ及びトランシーバＩＣを使用するが、他の例示的な実施形態は、例えば、ＳｏＣなどの他の無線技術を使用する。図２２は、コンポーネントとその信号経路を接続する例示的な方法を表しており、当業者であれば、本発明による、同じ結果を生成する他の方法、信号経路及びＩＣがあることを認識するであろう。他の例示的な実施形態は、ＵＩの一部としてオーディオ及び／または音声シンセサイザを有し、画面上に表示された読み取り値に関する聴覚メッセージを与えて、使いやすさを高め、デバイスを視覚障害者に優しいものにする。更に、他の実施形態、例えば、リング及び可撓性ブレスレットの実施形態は、図２２には示されていない追加のハードウェアを含み、これには、例えば、これらに限定されないが、ＥＣＧ、温度、ＣＯ２、血糖及び他の血液ガス情報センサーが含まれる。
【0042】
図２３は、例えば、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムの１つの例示的な実施形態のＭＣＵ２２０７上で動作する、ソフトウェア信号フローの一般的な概要を示す。プログラムのエントリーポイントは２３０１で始まり、ＵＳＢデータ２３０２からの保留中のアップロード要求２３０１が終了するまで、またはブートローダ２３０３がソフトウェア更新ステージを解放するまでループする。２３０１及び２２０３は、ブートローダＩＣ２２０５によって制御される。他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＩＣＳＰ、ＪＴＡＧ、ＳＷＤ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ及び／または無線更新方法など、ＵＳＢデータ２３０２以外のプログラムデータ用の他のデータストリームを使用する。更に、ファームウェア／ソフトウェア更新を実行するための直接アクセスをユーザーに与えない他の例示的な実施形態は、ブロック２３０１～２３０３を必要とせず、これらの実施形態はブロック２３０４から開始する。ブートローダ２３０３が終了すると、メインプログラムエントリーポイント２３０４に入る。メインプログラムエントリーポイント２３０４は、ＧＰＩＯピンのセットアップ２３０５、電力制御のラッチング２３０６、ＬＥＤロックアウト２３０７、シリアルデバッグのセットアップ２３０８（多くの商業的実施形態では実行されない）、ＡＤＣ及びＤＡＣ解像度の設定、ならびにＤＡＣデータのクリア２３０９、及びＬＣＤ画面及びＳＰＩバスのセットアップ２３１０を含む、セットアッププロセスを開始する。このセットアップは、割り込み変数を設定し２３１１、割り込み優先順位を設定し、開始エントリーポイント２３３８を持つ割り込みを開始し２３１２、システム変数を設定し２３１３、メインループに入る２３１４ことで続行する。更に、他の例示的な実施形態は、本発明による、同じ結果として生じる効果を生成するために、初期設定ステップに別の順序を使用する。メインループ２３１４は、プログラムが残りのすべての機能を実行し、割り込みを実行するために一時的にのみ終了するか、またはプログラム終了時に電源ラッチブロック２３２３の解放が実行されるときに永久に終了する、ループである。メインループ２３１４は、まず、システムがテストモード２３１５にあるかどうかをチェックする。テストモード２３１５は、すべてのコンポーネントが機能していることを検証するため、及びユーザーインターフェースをデモンストレーションするために使用される。システムがテストモードにある場合、ブロック２３２５が実行され、事前に記録された強度値のセットがＢＰＭ及びＳＰＯ２制御ブロックに出力され、制御ブロックはそれらの情報をディスプレイコントローラ２３３６に出力する。システムがテストモードでない場合、システムはバッテリ充電モード２３１６に入るべきかどうかをチェックする。そうであれば、充電モード２３２６に入り、電源ラッチが解放され、充電源が取り外されたときにシステムの電源が自動的にオフになるようにする。充電モード２３２６は、ディスプレイコントローラ２３３６を介して、画面上に充電アイコンを表示する。システムが充電モードに入るべきではない場合、２３１７でピークステートマシンが実行される。ステートマシンはループごとに１回実行される。ステートマシンには次のステートがあり、これは、ピーク検出ブロック２３１９中に使用される。ステートは、初期条件２３２９、ゼロクロスが見つかるまでループするゼロクロス検出２３３０、最大ピークが見つかるまで実行される最大ピーク検出２３３１、最小ピークが見つかるまで実行される最小ピーク検出２３３２、２番目の最大ピークが見つかるまで実行される最大ピーク２検出２３３３、２番目の最小ピークが見つかるまで実行される最小ピーク２検出２３３４である。２つの最小及び最大ピークを見つけることによって、システムは、ＢＰＭ計算ブロック２３２７においてピーク間の時間を計算することによって、毎分拍動数を計算することができる。すべてのピークが検出されると、２３３５でピーク検出フラグがスローされ、２３１９によって使用される。初期開始プロセス２３２９中に、ブロック２３２０でステートマシンが失敗したかどうかを検出するためのタイマーがリセットされる。タイマー２３２０によってトリガーされるステートマシンの失敗は、通常、ユーザー／対象／患者の指がパルスオキシメーターから外された場合に発生し、ブロック２３２１でチェックされる。ブロック２３２１で指がまだある場合、メインループは２３１４からやり直す。ブロック２３２１で指がない場合、２３２２で電源オフのタイマーがチェックされる。電源オフの時期ではない場合、２３１４でループが再び開始され、そうでない場合は、２３２３で電源ラッチが解放され、デバイスの電源が切れるとプログラムが終了する。２３１７でステートマシンが実行された後、２３１８で脈波グラフが生成され、画面コントローラ２３３６に出力される。脈波グラフは、生の強度データを取得し、最大化アルゴリズムを使用してデータを動的に引き伸ばし、歪みを与えることなく画面に適切にフィットさせることによって、生成される。脈波グラフを出力した後、２３１９でピークが見つかったかどうかをチェックする。ピークが見つからない場合、ピークステートマシンのタイマー失敗が２３２０でクエリされ、そうでない場合、ＢＰＭが２３２７で計算され、ＳＰＯ２が２３２８で計算され、両方とも、２３２１で指がまだあるかどうかを確認する前に、データをディスプレイコントローラ２３３６に出力する。バッテリメーター２３４３はまた、新しいバッテリステートが送信されると、そのデータをディスプレイコントローラ２３３６に出力する。ディスプレイコントローラ２３３６は、ＳＰＩコントローラソフトウェア及びＬＣＤバックエンドソフトウェア２３３７に送信されるビットマップを作成するために、リフレッシュコマンド、更新中のちらつきを確実に低減するための更新調整、色管理、テキストスケーリング、及び画面配置計算を担う。２３３７は、ＬＣＤ２３４４（２２０３も）を制御するために適切なＳＰＩコマンド及びデータストリームを送信する役割を担う。ウォッチドッグタイマー２３２４はバックグラウンドで実行され、ループの各反復中に「パット」される。ウォッチドッグタイマー２３２４に、タイマーが切れる前にループがウォッチドッグを「パット」することに失敗した「パット」タイムアウトがある場合、電源ラッチ２３２３を強制的に解放してデバイスをシャットオフし、ハングしたソフトウェアを終了する。割り込みエントリーポイント２３３８は割り込み２３１２の開始点であり、割り込み２３１２は２ミリ秒ごとに実行され、実行中にメインループを一時的に停止する。割り込み関数自体はステートマシンであり、すべてのステートは１回の割り込み実行となる。他の例示的な実施形態は、プロセッサの負荷及び必要なキャプチャ時間に応じて、他の割り込み実行時間を使用する。更に、他の例示的な実施形態は、マルチコアＭＣＵを使用し、別個のコア／スレッド上でステートマシン及び他の機能を独立して実行する。割り込みステートマシン２３３９の第１のステートは、正しいＤＡＣレベル（２２３３）を設定し、スイッチ（Ｍｕｘ２２１８も）をスローすることによって、第１のＬＥＤ（２２１９）の電源をオンにする。第２のステート２３４０は、両方のＬＥＤのＤＣオフセットを平準化するために使用されるＬＥＤ比較カリブレーションを実行し、次いでデータをフェッチして記録することによって、第１のＬＥＤ（２２１９）からデータを取得する。ＬＥＤコントローラ（Ｍｕｘ２２１８も）はまた、次のステートでのＬＥＤの損傷を防ぐために、このステートの終了時にロックアウトモードになる。次のステート２３４１は、正しいＤＡＣレベル（２２３３）を設定し、スイッチ（Ｍｕｘ２２１８も）をスローすることによって、次のＬＥＤ（２２２０）に電力を供給する。最後のステート２３４２は、両方のＬＥＤのＤＣオフセットを平準化するために使用されるＬＥＤ比較カリブレーションを実行し、次いでデータをフェッチして記録することによって、第２のＬＥＤ（２２２０）からデータを取得する。ＬＥＤコントローラ（Ｍｕｘ２２１８も）はまた、次のステートでのＬＥＤの損傷を防ぐために、このステートの終了時にロックアウトモードになる。ステートマシンはこれを繰り返し、次の割り込み反復でステート２３３９に戻る。無線送信を必要とする他の例示的な実施形態は、ディスプレイコントローラ２３３６に接続された無線送信ブロックを有し、及び／またはＵＩデバイス上に表示するためにプレディスプレイコントローラデータ構造を無線で送信する。更に、他の例示的な実施形態は、本発明による、同じ結果として生じる効果を生成するために、他のソフトウェア設計、ブロック順序付け、ステートマシン、及びソフトウェア信号フローを使用する。無線送信を使用する例示的な実施形態は、ソフトウェアフロー内の他の位置に無線制御ブロックを有する。
【0043】
図２４は、図１８に示されるリングと同様の、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターのブレスレット設計、または装着可能な可撓性バンドの例示的な実施形態の使用例の図を示す。２４０２は、パルスオキシメーターを含むブレスレット、または他の例示的な実施形態では、発光部分及び検出器部分のみを示す。２４０１はユーザー／対象／患者の腕または手首であり、ブレスレット２４０２は図示のようにその上に配置されている。ブレスレット２４０２は、図２１に示すように、リングの実施形態と同様の方法で有線接続されるか、または、前述したように、患者監視システムまたは他のＵＩに無線接続される。２４０２の他の例示的な実施形態には、切断患者である患者のために患者の腕または脚の周囲に装着される反射光学技術を備えたブレスレット、及び／または足首／手首に装着される乳児ならびに幼児の監視に使用されるブレスレットが含まれるが、これらに限定されない。更に、ブレスレットまたは装着可能な可撓性バンド設計の他の実施形態は、例えば、これらに限定されないが、解剖学的構造、年齢、精神疾患、感度の問題、及び／またはＡＤＤなどの理由により従来のパルスオキシメーターを装着できない患者のために使用される。ブレスレット２４０２は、リングの実施形態については図２０で説明したように、同様の材料及び同様の方法を利用して設計される。この設計により、ブレスレットを装着する付属肢のサイズに柔軟に対応できる。
【0044】
図２５は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムの転倒検出、及びベッドアラームの統合を示す図である。２５０１は、転倒中のユーザーを示している。２５０２は、パルスオキシメーターによって登録されている力ベクトルの例を示しており、ユーザー２５０１が転倒していることを示している。２５０３は、パルスオキシメーターが配置される付属肢を表す。２５０４は、付属肢上のパルスオキシメーターを表す。パルスオキシメーターシステムのすべての実施形態は、例えば、これらに限定されないが、角速度を測定するためのジャイロセンサー、加速度及び速度を測定するための加速度計、高さを測定するための高度センサー、角速度を測定するための角速度センサー（一部のメーカーは、これをジャイロセンサーまたはジャイロスコープとみなしている）、磁場を測定しデジタルコンパスを提供する磁力計、及び／またはＩＭＵもしくは慣性測定ユニットと称されることが多い単軸または多軸慣性センサーなど、図２２の追加のハードウェアを利用してこの機能を実装することができる。更に、他の実施形態は、前述の複数のセンサーからのデータを組み合わせて、より正確な測定データのセットを提供する、センサーフュージョンアルゴリズムを実装する。リング及びブレスレットの実施形態は、この転倒検出及びベッドアラーム機能を含めるために無線システムで使用されるときに、最も実用的で有用な実施形態である。この技術の使用例としては、患者にとって快適でありかつ実装が簡単な、総合的な患者監視のための病院及び介護施設の設定が挙げられる。図２５で説明した技術は、現在のより煩雑なベッド及び椅子アラームシステムと同様に機能する、快適で簡単な複数位置のベッド、椅子及びトイレの出口／立ち上がりアラームのために他の例示的な実施形態でも使用される。
【0045】
図２６は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメーターシステムの例示的な位置検出方法の図を示す。パルスオキシメーターシステムのすべての実施形態は、例えば、これらに限定されないが、ＧＰＳ、Ｗｉ－Ｆｉ三角測量、携帯電話の中継塔三角測量、メッシュネットワーク、ＲＦＩＤ／ＮＦＣ、または同様の種類のドア及び廊下監視センサー、及び／または独自の無線システム三角測量など、図２２の追加のハードウェアを利用してこの機能を実装することができる。リング及びブレスレットの実施形態は、この位置検出機能を含めるために無線システムで使用されるときに、最も実用的で有用な実施形態である。この技術の使用例としては、患者にとって快適であり、実装が簡単な、総合的な患者監視のための病院及び介護施設の設定が挙げられる。２６０１はユーザーの位置を表し、２６０２～２６０４は三角測量が行われる通信局を表す。他の例示的な実施形態は、例えば、これに限定されないが、追跡機能を実行するためにＧＰＳリンクを使用し、そのため、図２６に示すように、ユーザー／対象／患者と同じ平面上での無線三角測量を必要としない。更に、他の例示的な実施形態はこの技術を追跡デバイスとして使用し、家族がジオフェンシングを行うことと、子供、障害のある成人及び高齢者の位置情報を取得することと、を支援すると同時に、同じデバイス内でバイタルの監視も提供する。
【0046】
心臓遠隔測定システム
図２７は、完全無線の心臓遠隔測定システムの例示的な実施形態を示す。ユーザー２７０１は、患者監視システム２７０５にデータを無線で送信する心臓モニターパッド２７０２～２７０４を装着している。監視パッド２７０２～２７０４の位置例は、実証を目的としたものであり、心臓遠隔測定監視に必要なパッドの唯一の位置または数量とはみなされない。図示した例では、２７０２～２７０４は、現在の心臓遠隔測定システムで使用されているものと同様の使い捨てのスナップオンまたはクリップオンパッドを利用しており、患者の皮膚に接触している。これらのパッドにスナップ留めまたはクリップ留めされるのは再利用可能なデバイスであり、心臓遠隔測定データを患者監視システム２７０５に無線で送信するために必要なハードウェアが含まれる。このハードウェアには、例えば、フィルタリング、ＭＣＵ、無線ＳｏＣ、バッテリ及び絶縁技術などが含まれるが、これらに限定されない。２７０２～２７０４からの信号は、例えば、飛行時間計算及び／または同期したタイムスタンプを使用してシステムが適切に動作するために、同期する必要がある。図２７に示すシステムの１つの例示的な実施形態例は、２７０２～２７０４に独立した接地を利用するが、他の例示的な実施形態は相互接続された集中接地を使用する。図２７の１つの例示的な実施形態は、その無線通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬｏＲａ、または他の独自の無線通信方法などの他の無線通信を使用する。図２７に示される例示的な実施形態では、２７０５は、ベッドサイド患者監視システムである。他の例示的な実施形態は、ベッドサイド患者監視システム２７０５の代わりに、病院全体の患者監視システムに接続されたベッドサイドシステム、ベッドサイド及び／または病院全体の患者監視システムに接続されたポケット患者監視システム、独立したポケット患者監視システム、スマートデバイス患者監視システム、ポータブル患者監視システム、または病院全体の患者監視システムを使用する。図２７のユーザー２７０１が装着するシステムの一部は、風呂またはシャワーなどの湿気の多い場所でも継続的に患者を監視するために完全防水になるように設計されている。
図２７は、完全無線の心臓遠隔測定システムの例示的な実施形態を示す。ユーザー２７０１は、患者監視システム２７０５にデータを無線で送信する心臓モニターパッド２７０２～２７０４を装着している。監視パッド２７０２～２７０４の位置例は、実証を目的としたものであり、心臓遠隔測定監視に必要なパッドの唯一の位置または数量とはみなされない。図示した例では、２７０２～２７０４は、現在の心臓遠隔測定システムで使用されているものと同様の使い捨てのスナップオンまたはクリップオンパッドを利用しており、患者の皮膚に接触している。これらのパッドにスナップ留めまたはクリップ留めされるのは再利用可能なデバイスであり、心臓遠隔測定データを患者監視システム２７０５に無線で送信するために必要なハードウェアが含まれる。このハードウェアには、例えば、フィルタリング、ＭＣＵ、無線ＳｏＣ、バッテリ及び絶縁技術などが含まれるが、これらに限定されない。２７０２～２７０４からの信号は、例えば、飛行時間計算及び／または同期したタイムスタンプを使用してシステムが適切に動作するために、同期する必要がある。図２７に示すシステムの１つの例示的な実施形態例は、２７０２～２７０４に独立した接地を利用するが、他の例示的な実施形態は相互接続された集中接地を使用する。図２７の１つの例示的な実施形態は、その無線通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬｏＲａ、または他の独自の無線通信方法などの他の無線通信を使用する。図２７に示される例示的な実施形態では、２７０５は、ベッドサイド患者監視システムである。他の例示的な実施形態は、ベッドサイド患者監視システム２７０５の代わりに、病院全体の患者監視システムに接続されたベッドサイドシステム、ベッドサイド及び／または病院全体の患者監視システムに接続されたポケット患者監視システム、独立したポケット患者監視システム、スマートデバイス患者監視システム、ポータブル患者監視システム、または病院全体の患者監視システムを使用する。図２７のユーザー２７０１が装着するシステムの一部は、風呂またはシャワーなどの湿気の多い場所でも継続的に患者を監視するために完全防水になるように設計されている。
【0047】
図２８は、無線心臓遠隔測定監視システムの別の例示的な実施形態を示す。ユーザー２８０１は、心臓モニターパッド２８０２～２８０４を装着し、これは、有線または無線でデータを装着可能な患者監視ベースポイント２８０６に送信する。監視パッド２８０２～２８０４の位置例は、実証を目的としたものであり、心臓遠隔測定監視に必要なパッドの唯一の位置または数量とはみなされない。図示した例では、２８０２～２８０４は、現在の心臓遠隔測定システムで使用されているものと同様の、患者の皮膚に接触している、使い捨てのスナップオンまたはクリップオンパッドを利用している。これらのパッドにスナップ留めまたはクリップで留められるのは再利用可能なデバイスであり、心臓遠隔測定データを装着可能なベースポイント２８０６に有線または無線で送信するために必要なハードウェアが含まれる。無線の実施形態では、このハードウェアには、例えば、フィルタリング、ＭＣＵ、無線ＳｏＣ、バッテリ及び絶縁技術などが含まれるが、これらに限定されない。２８０２～２８０４からの無線信号は、例えば、飛行時間計算及び／または同期したタイムスタンプを使用してシステムが適切に動作するために、同期する必要がある。図２８に示す無線システムの１つの例示的な実施形態例は、２８０２～２８０４に独立した接地を利用するが、他の無線の例示的な実施形態は相互接続された集中接地を使用する。例示的な有線の実施形態では、接地を含むパッド２８０２～２８０４からの信号は、２８０６に直接接続され、２８０６は無線の実施形態で上述したハードウェアを含む。２８０２～２８０４と２８０６との間の無線接続の１つの例示的な実施形態は、その通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＬｏＲａ、ＮＦＣ、ＲＦＩＤまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信方法を使用する。２８０６の１つの例示的な実施形態は、患者監視システム２８０５への無線通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬｏＲａまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信を使用する。無線病院患者監視システムでは、２８０５は、装着可能なベースポイント２８０６に対して、上述したのと同様の通信方法を使用する。図２８に示した例示的な実施形態では、２８０５は、有線または無線のベッドサイド患者監視システムである。他の例示的な実施形態は、ベッドサイド患者監視システム２８０５の代わりに、病院全体の患者監視システムに接続されたベッドサイドシステム、ベッドサイド及び／または病院全体の患者監視システムに接続されたポケット患者監視システム、独立したポケット患者監視システム、スマートデバイス患者監視システム、ポータブル患者監視システム、または病院全体の患者監視システムを使用する。２８０５は、上で挙げたすべての例示的な実施形態について、有線または無線の通信方法を利用する。２８０５の他の例示的な実施形態は、上述したように、有線ＴＣＰ／ＩＰまたは他の種類のイーサネット接続を使用し、病院の患者監視システムに接続する。２８０６は、図示した例示的な実施形態では、バッテリ寿命を節約するために画面を含まないが、他のいくつかの例示的な実施形態では、利便性のために画面が含まれる。２８０６の配置例は実証を目的としたものであり、使用される唯一の場所とはみなされない。例えば、表示されている領域の近くまたはその周囲にペースメーカーや他の埋め込み型デバイスを装着している患者は、干渉の懸念により、インプラントのすぐ近くに無線デバイスを設置できない場合がある。インプラントとの干渉が懸念される状況では、２８０２～２８０４を有線方法を介して２８０６に接続することができ、２８０６を身体の干渉しない位置に配置できる。図２８に示される例示的な実施形態では、２８０６は、これらに限定されないが、一時的な皮膚接着剤、テープ及び／またはテガダームなどの医療グレードの接着剤を介してユーザー２８０１に取り付けられる。他の例示的な実施形態では、２８０６はポケットに装着するデバイス、またはベルトクリップに装着するデバイスである。図２８のユーザー２８０１が装着するシステムの一部は、風呂またはシャワーなどの湿気の多い場所でも継続的に患者を監視するために完全防水になるように設計されている。更に、他の例示的な実施形態はまた、例えば入院患者の環境で、及び更にリアルタイムバイタル監視システムとして救急隊員の現場などの危険な状況下で連続的に監視するために、本質的に密閉されている。他の例示的な実施形態は、例えば、これらに限定されないが、セルラー方式または緊急デジタル無線インターフェースを使用し、本明細書に記載の心臓遠隔測定システムを使用して救急隊員及び軍のバイタル情報を送信する。更に、他の例示的な実施形態は、本明細書で前述したように、ベースポイントが皮膚に直接取り付けられる例示的な実施形態では装着可能なベースポイント２８０６に組み込まれた、メラニンバイアスを低減する反射型パルスオキシメトリシステムを有する。
【0048】
総合患者監視システム
図２９は、心臓遠隔測定監視及びメラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリを含む、無線総合患者監視システムの例示的な実施形態を示す。ユーザー２９０１は、心臓モニターパッド２９０２～２９０４を装着し、これは、有線または無線でデータを装着可能な患者監視ベースポイント２９０６に送信する。監視パッド２９０２～２９０４の位置例は、実証を目的としたものであり、心臓遠隔測定監視に必要なパッドの唯一の位置または数量とはみなされない。図示した例では、２９０２～２９０４は、現在の心臓遠隔測定システムで使用されているものと同様の、患者の皮膚に接触している、使い捨てのスナップオンまたはクリップオンパッドを利用している。これらのパッドにスナップ留めまたはクリップで留められるのは再利用可能なデバイスであり、心臓遠隔測定データを装着可能なベースポイント２９０６に有線または無線で送信するために必要なハードウェアが含まれる。無線の実施形態では、このハードウェアには、フィルタリング、ＭＣＵ、無線ＳｏＣ、バッテリ及び絶縁技術などが含まれるが、これらに限定されない。２９０２～２９０４からの無線信号は、例えば、飛行時間計算及び／または同期したタイムスタンプを使用してシステムが適切に動作するために、同期する必要がある。図２９に示す無線システムの１つの例示的な実施形態例は、２９０２～２９０４に独立した接地を利用するが、他の無線の例示的な実施形態は相互接続された集中接地を使用する。例示的な有線の実施形態では、接地を含むパッド２９０２～２９０４からの信号は、２９０６に直接接続され、２９０６は無線の実施形態で上述したハードウェアを含む。２９０２～２９０４と２９０６との間の無線接続の１つの例示的な実施形態は、その通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＬｏＲａ、ＮＦＣ、ＲＦＩＤまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信方法を使用する。２９０６の１つの例示的な実施形態は、患者監視システム２９０５への無線通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬｏＲａまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信を使用する。無線病院患者監視システムでは、２９０５は、装着可能なベースポイント２９０６に対して、上述したのと同様の通信方法を使用する。図２９に示した例示的な実施形態では、２９０５は、有線または無線のベッドサイド患者監視システムである。他の例示的な実施形態は、ベッドサイド患者監視システム２９０５の代わりに、病院全体の患者監視システムに接続されたベッドサイドシステム、ベッドサイド及び／または病院全体の患者監視システムに接続されたポケット患者監視システム、独立したポケット患者監視システム、スマートデバイス患者監視システム、ポータブル患者監視システム、または病院全体の患者監視システムを使用する。２９０５は、上で挙げたすべての例示的な実施形態について、有線または無線の通信方法を利用する。２８０５の他の例示的な実施形態は、上述したように、有線ＴＣＰ／ＩＰまたは他の種類のイーサネット接続を使用し、病院の患者監視システムに接続する。２９０６は、図示した例示的な実施形態では、バッテリ寿命を節約するために画面を含まないが、いくつかの例示的な実施形態では、利便性のために画面が含まれる。２９０６の配置例は実証を目的としたものであり、使用される唯一の場所とはみなされない。例えば、表示されている領域の近くまたはその周囲にペースメーカーや他の埋め込み型デバイスを装着している患者は、干渉の懸念により、インプラントのすぐ近くに無線デバイスを設置できない場合がある。インプラントとの干渉が懸念される状況では、２９０２～２９０４を有線方法を介して２９０６に接続することができ、２９０６を身体の干渉しない位置に配置できる。図２９に示される例示的な実施形態では、２９０６は、これらに限定されないが、一時的な皮膚接着剤、テープ及び／またはテガダームなどの医療グレードの接着剤を介してユーザー２９０１に取り付けられる。他の例示的な実施形態では、２９０６はポケットに装着するデバイスまたはベルトクリップに装着するデバイスである。２９０７は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ部分２９０８が配置される、例示的な付属肢を表す。上述したように、２９０７は、パルスオキシメーター２９０８の指クリップ、リング（図２９に示す）及びブレスレットの実施形態で前述したように、指（図２９に示す）、手首、足首、腕、脚または他の付属肢である。図２９にリングの実施形態として示すように、２９０８は、実施形態の要件に応じて、装着可能なベースポイント２９０６と有線または無線で通信するか、または患者監視システム２９０５と直接通信する。無線の実施形態では、２９０８は、図２９で説明した無線通信方法を使用して通信し、本明細書の他の箇所では、監視用途において連続的な第５のバイタルサインを提供するためのメラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリの実施形態について論じている。図２９のユーザー２９０１が装着するシステムの一部は、風呂またはシャワーなどの湿気の多い場所でも継続的に患者を監視するために完全防水になるように設計されている。更に、他の例示的な実施形態は、例えば入院患者の環境や、リアルタイムバイタル監視システムとして救急隊員の現場などの危険な状況で継続的に監視するために本質的に密閉されている。他の例示的な実施形態は、例えば、これらに限定されないが、セルラー方式または緊急デジタル無線インターフェースを使用し、本明細書に記載の心臓遠隔測定システム及びメラニンバイアスを低減するシステムを使用して、救急隊員及び軍のバイタル情報を送信する。更に、他の例示的な実施形態は、本明細書で前述したように、ベースポイントが皮膚に直接取り付けられる例示的な実施形態では装着可能なベースポイント２９０６に組み込まれた、メラニンバイアスを低減する反射型パルスオキシメトリシステムを有する。
図２９は、心臓遠隔測定監視及びメラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリを含む、無線総合患者監視システムの例示的な実施形態を示す。ユーザー２９０１は、心臓モニターパッド２９０２～２９０４を装着し、これは、有線または無線でデータを装着可能な患者監視ベースポイント２９０６に送信する。監視パッド２９０２～２９０４の位置例は、実証を目的としたものであり、心臓遠隔測定監視に必要なパッドの唯一の位置または数量とはみなされない。図示した例では、２９０２～２９０４は、現在の心臓遠隔測定システムで使用されているものと同様の、患者の皮膚に接触している、使い捨てのスナップオンまたはクリップオンパッドを利用している。これらのパッドにスナップ留めまたはクリップで留められるのは再利用可能なデバイスであり、心臓遠隔測定データを装着可能なベースポイント２９０６に有線または無線で送信するために必要なハードウェアが含まれる。無線の実施形態では、このハードウェアには、フィルタリング、ＭＣＵ、無線ＳｏＣ、バッテリ及び絶縁技術などが含まれるが、これらに限定されない。２９０２～２９０４からの無線信号は、例えば、飛行時間計算及び／または同期したタイムスタンプを使用してシステムが適切に動作するために、同期する必要がある。図２９に示す無線システムの１つの例示的な実施形態例は、２９０２～２９０４に独立した接地を利用するが、他の無線の例示的な実施形態は相互接続された集中接地を使用する。例示的な有線の実施形態では、接地を含むパッド２９０２～２９０４からの信号は、２９０６に直接接続され、２９０６は無線の実施形態で上述したハードウェアを含む。２９０２～２９０４と２９０６との間の無線接続の１つの例示的な実施形態は、その通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、ＬｏＲａ、ＮＦＣ、ＲＦＩＤまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信方法を使用する。２９０６の１つの例示的な実施形態は、患者監視システム２９０５への無線通信方法としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利用するが、他の例示的な実施形態は、これらに限定されないが、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬｏＲａまたは他の独自の無線通信方法などの他の無線通信を使用する。無線病院患者監視システムでは、２９０５は、装着可能なベースポイント２９０６に対して、上述したのと同様の通信方法を使用する。図２９に示した例示的な実施形態では、２９０５は、有線または無線のベッドサイド患者監視システムである。他の例示的な実施形態は、ベッドサイド患者監視システム２９０５の代わりに、病院全体の患者監視システムに接続されたベッドサイドシステム、ベッドサイド及び／または病院全体の患者監視システムに接続されたポケット患者監視システム、独立したポケット患者監視システム、スマートデバイス患者監視システム、ポータブル患者監視システム、または病院全体の患者監視システムを使用する。２９０５は、上で挙げたすべての例示的な実施形態について、有線または無線の通信方法を利用する。２８０５の他の例示的な実施形態は、上述したように、有線ＴＣＰ／ＩＰまたは他の種類のイーサネット接続を使用し、病院の患者監視システムに接続する。２９０６は、図示した例示的な実施形態では、バッテリ寿命を節約するために画面を含まないが、いくつかの例示的な実施形態では、利便性のために画面が含まれる。２９０６の配置例は実証を目的としたものであり、使用される唯一の場所とはみなされない。例えば、表示されている領域の近くまたはその周囲にペースメーカーや他の埋め込み型デバイスを装着している患者は、干渉の懸念により、インプラントのすぐ近くに無線デバイスを設置できない場合がある。インプラントとの干渉が懸念される状況では、２９０２～２９０４を有線方法を介して２９０６に接続することができ、２９０６を身体の干渉しない位置に配置できる。図２９に示される例示的な実施形態では、２９０６は、これらに限定されないが、一時的な皮膚接着剤、テープ及び／またはテガダームなどの医療グレードの接着剤を介してユーザー２９０１に取り付けられる。他の例示的な実施形態では、２９０６はポケットに装着するデバイスまたはベルトクリップに装着するデバイスである。２９０７は、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ部分２９０８が配置される、例示的な付属肢を表す。上述したように、２９０７は、パルスオキシメーター２９０８の指クリップ、リング（図２９に示す）及びブレスレットの実施形態で前述したように、指（図２９に示す）、手首、足首、腕、脚または他の付属肢である。図２９にリングの実施形態として示すように、２９０８は、実施形態の要件に応じて、装着可能なベースポイント２９０６と有線または無線で通信するか、または患者監視システム２９０５と直接通信する。無線の実施形態では、２９０８は、図２９で説明した無線通信方法を使用して通信し、本明細書の他の箇所では、監視用途において連続的な第５のバイタルサインを提供するためのメラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリの実施形態について論じている。図２９のユーザー２９０１が装着するシステムの一部は、風呂またはシャワーなどの湿気の多い場所でも継続的に患者を監視するために完全防水になるように設計されている。更に、他の例示的な実施形態は、例えば入院患者の環境や、リアルタイムバイタル監視システムとして救急隊員の現場などの危険な状況で継続的に監視するために本質的に密閉されている。他の例示的な実施形態は、例えば、これらに限定されないが、セルラー方式または緊急デジタル無線インターフェースを使用し、本明細書に記載の心臓遠隔測定システム及びメラニンバイアスを低減するシステムを使用して、救急隊員及び軍のバイタル情報を送信する。更に、他の例示的な実施形態は、本明細書で前述したように、ベースポイントが皮膚に直接取り付けられる例示的な実施形態では装着可能なベースポイント２９０６に組み込まれた、メラニンバイアスを低減する反射型パルスオキシメトリシステムを有する。
【0049】
他の例示的な実施形態
他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、快適で使いやすい子供監視システムを作成し、これにより、親が、ジオフェンシング、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ及び心拍数データを含むリアルタイム位置にアクセスできるようになる。更に、他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ及び心拍数監視をスマートフォンシステムに組み込む、快適で時代感覚に合った使いやすい方法を作成する。他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、家庭、老人ホーム施設、病院、及び他の医療施設で使用されている現在の転倒検出、ベッドアラーム及び呼び出しシステムを置き換えるか、または増強するためのアラームシステムを作成する。他の例示的な実施形態は、ＩｏＴデバイスとして分類され、Ｗｉ－Ｆｉまたはセルラー通信方法などのスタンドアロン通信を介して、またはスマートデバイスを介してインターネットに接続し、患者監視情報を医師または監視サービスに送信して、患者が、直接訪問することなく全世界で監視されることを可能にする。他の例示的な実施形態は、例えば、スマートウォッチ、運動器具Ｆｉｔｂｉｔ、ホルターモニター、スマートリング、スマートブレスレット、及び／または他の健康及びフィットネスデバイスなどのスマートデバイスにおける、本明細書で論じられるメラニンバイアスを低減するパルスオキシメーター技術を含む。更に、他の例示的な実施形態には、救急隊員（ＥＭＳ、警察、消防など）及びメラニンバイアスを低減する軍用パルスオキシメトリならびに心臓遠隔測定監視システムが含まれ、これは、セルラー方式またはデジタル緊急サービス及び／または軍用デジタル無線通信を介してインターフェース接続し、血中酸素飽和度レベルの形態で第５のバイタルサインを含む連続監視を提供する。
他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、快適で使いやすい子供監視システムを作成し、これにより、親が、ジオフェンシング、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ及び心拍数データを含むリアルタイム位置にアクセスできるようになる。更に、他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、メラニンバイアスを低減するパルスオキシメトリ及び心拍数監視をスマートフォンシステムに組み込む、快適で時代感覚に合った使いやすい方法を作成する。他の例示的な実施形態は、本明細書に開示される実施形態の一部を使用し、家庭、老人ホーム施設、病院、及び他の医療施設で使用されている現在の転倒検出、ベッドアラーム及び呼び出しシステムを置き換えるか、または増強するためのアラームシステムを作成する。他の例示的な実施形態は、ＩｏＴデバイスとして分類され、Ｗｉ－Ｆｉまたはセルラー通信方法などのスタンドアロン通信を介して、またはスマートデバイスを介してインターネットに接続し、患者監視情報を医師または監視サービスに送信して、患者が、直接訪問することなく全世界で監視されることを可能にする。他の例示的な実施形態は、例えば、スマートウォッチ、運動器具Ｆｉｔｂｉｔ、ホルターモニター、スマートリング、スマートブレスレット、及び／または他の健康及びフィットネスデバイスなどのスマートデバイスにおける、本明細書で論じられるメラニンバイアスを低減するパルスオキシメーター技術を含む。更に、他の例示的な実施形態には、救急隊員（ＥＭＳ、警察、消防など）及びメラニンバイアスを低減する軍用パルスオキシメトリならびに心臓遠隔測定監視システムが含まれ、これは、セルラー方式またはデジタル緊急サービス及び／または軍用デジタル無線通信を介してインターフェース接続し、血中酸素飽和度レベルの形態で第５のバイタルサインを含む連続監視を提供する。
【0050】
本発明は、例示的なハードウェア及びソフトウェアの実施形態に関して説明される。ハードウェアとソフトウェアの両方の要約及び詳細な説明は、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明は、他の多くの種類の消費者用及び産業用デバイスにも、全体としてまたは部分的に使用される。
【0051】
本発明の様々な実施形態について説明してきたが、この説明は限定するものではなく、例示的なものであり、本発明の範囲内で更に多くの実施形態及び実装態様が可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、本特許出願で提供される情報に基づく添付の特許請求の範囲及びその等価物を考慮する場合を除き、制限されるものではない。また、添付の特許請求の範囲内で、様々な修正及び変更を行うことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【国際調査報告】