本申請根據(jù)35U.S.C.§119（e）針對在2014年8月25日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/041,313要求優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用明確地并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本文中描述的主題涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及用于除去由傳感器所感測的信號(hào)中的噪聲并且在確定患者的生理參數(shù)中使用的改進(jìn)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

使用電子設(shè)備來執(zhí)行任何數(shù)量的任務(wù)隨時(shí)間穩(wěn)定地增加。這在向患者提供保健的領(lǐng)域中尤其如此。在醫(yī)療領(lǐng)域中，患者監(jiān)測設(shè)備和/或系統(tǒng)經(jīng)由至少一個(gè)傳感器選擇性地耦合到患者，所述傳感器感測來自患者的信息并且在導(dǎo)出與患者相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)生理參數(shù)中使用。

一種類型的患者監(jiān)測設(shè)備是脈搏血氧計(jì)。脈搏血氧計(jì)使用光傳輸和吸收原理測量動(dòng)脈血氧飽和度（SpO₂）和脈搏率（PR），并生成光電血管容積圖（PPG）信號(hào)。脈搏血氧計(jì)使用固定到患者的預(yù)定位置之一的傳感器。脈搏血氧計(jì)可以固定到的患者上的預(yù)定位置的示例包括但不限于手指、足部、耳垂、腳趾、臉頰、鼻子、鼻翼、頭皮、手腕和軀干。傳感器通常包含至少兩個(gè)發(fā)光二極管（LED）和光電二極管檢測器。LED發(fā)射紅色（～660nm）和紅外（～880nm）波長處的光，其中一些被患者的組織和流體吸收，并且其中一些到達(dá)光電二極管檢測器。由LED發(fā)射的光的上述波長僅僅為了示例的目的而描述，并且在操作中，LED可以發(fā)射落在紅色區(qū)域和紅外區(qū)域內(nèi)的任何波長處的光。更一般地，可能的是，LED可以發(fā)射甚至在紅色和紅外區(qū)域之外的兩個(gè)不同波長處的光。此外，多LED傳感器可以在紅色和紅外區(qū)域之外的附加波長處測量。氧合和脫氧血紅蛋白不同地吸收紅光和紅外光。改變血氧濃度改變了兩個(gè)波長處的相對吸收。然后可以分析所獲取的紅色和紅外信號(hào)以測量血氧合。發(fā)射器和檢測器之間的組織和流體越多，到達(dá)檢測器的紅光和紅外光越少。因此，測量的PPG信號(hào)包含恒定（DC）分量和脈動(dòng)（AC）分量。DC分量產(chǎn)生于固定吸收體，包括皮膚、肌肉、脂肪、骨骼和靜脈血。AC分量產(chǎn)生于心臟的周期性脈動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)脈血體積的改變?？梢酝ㄟ^檢測脈搏峰值并在固定時(shí)間段（例如60s）上對其數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)來從PPG測量PR?？梢酝ㄟ^計(jì)算紅色和紅外信號(hào)二者中的AC與DC分量之比來測量SpO2，其通常被稱為“比率之比”R，并且在下面的等式1中說明。

如在本領(lǐng)域中已知的，在等式1中確定的結(jié)果所得值R被用于在實(shí)驗(yàn)確定的參考表中查找SpO₂值。僅為了示例的目的提供等式1，并且在操作中，血氧計(jì)可以使用計(jì)算SpO₂的不同方法。

與由脈搏血氧計(jì)確定的PR和SpO₂值相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是它們對被測量的信號(hào)中存在的噪聲的敏感性?？赡艽嬖谟诒粶y量的信號(hào)中的噪聲的類型可以包括如下的任何一個(gè)：（a）電子噪聲；（b）環(huán)境光；（c）電烙器噪聲和（d）來自任何源的任何其他類型的噪聲。下面圖示了其中存在的噪聲是電子噪聲的示例。然而，其不應(yīng)被解釋為意味著信號(hào)僅包括單一類型的噪聲。事實(shí)上，取決于脈搏血氧計(jì)周圍的環(huán)境條件，信號(hào)可以在任何給定時(shí)間包括多種不同類型的噪聲。

模擬電子組件將噪聲引入到測量的PPG信號(hào)中。噪聲破壞了通過患者的組織傳輸?shù)腖ED信號(hào)。當(dāng)患者的組織非常不透明時(shí)（例如，當(dāng)傳感器部位是像新生兒足部的厚的附肢時(shí)，或當(dāng)皮膚具有黑色素沉著時(shí)），大部分LED信號(hào)在組織中被吸收，并且僅微弱的信號(hào)被血氧計(jì)電路接收。接收器電路可以通過放大微弱的信號(hào)來補(bǔ)償它；然而，信號(hào)和噪聲被一起放大。更糟糕的是，放大信號(hào)的動(dòng)作引入了額外的噪聲。實(shí)際上，在模擬電路中執(zhí)行的大多數(shù)濾波和放大操作將額外的噪聲引入到測量的信號(hào)中。這降低了信噪比（SNR）。因此，因?yàn)樾盘?hào)AC分量通常是總測量信號(hào)的非常小的部分（通常大約1％或更小），所以AC信號(hào)可能容易被噪聲遮蔽或克服，從而導(dǎo)致AC分量的不正確測量。該噪聲使得數(shù)字信號(hào)處理更難以估計(jì)PR和SpO2，因?yàn)榈仁?中使用的AC值（AC_r和AC_ir）將較不準(zhǔn)確。不正確的測量導(dǎo)致假警報(bào)，并且導(dǎo)致報(bào)警疲勞的臨床問題，其中臨床醫(yī)生對過于活躍的警報(bào)變得不敏感。因此，高度期望從測量的PPG信號(hào)中去除噪聲，以改進(jìn)患者監(jiān)測。

通過使信號(hào)帶寬變窄，可以降低噪聲并且可以增加SNR。一些噪聲可以是白色的（即，跨所有頻率是恒定的），諸如由電阻電路元件引入的噪聲。其他噪聲可以具有1/f分布（即，隨著頻率增加，噪聲變得較不強(qiáng)大），諸如由有源半導(dǎo)體電路元件引入的噪聲。在任一情況下，噪聲可以近似為白色，因?yàn)楦信d趣的PPG帶寬非常窄，通常不大于～5Hz。白噪聲的功率隨信號(hào)帶寬的平方根而增加。如果信號(hào)帶寬可以減小到四分之一，則噪聲將減少到二分之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面，提供了一種用于減少信號(hào)中的噪聲的裝置。第一濾波器包括用于對在確定至少一個(gè)患者參數(shù)中使用的第一信號(hào)進(jìn)行濾波的可選擇性地限定的通帶。特征分析器檢測第二信號(hào)的特征，并且使用在先前出現(xiàn)的時(shí)間窗口之上的第二信號(hào)內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)值來生成變化性（variability）測量值。第二信號(hào)內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)值包括在先前出現(xiàn)的時(shí)間窗口之上檢測到的第二信號(hào)的特征的過去值。耦合到特征分析器的濾波器控制器使用變化性測量值來限定針對第一濾波器的通帶的特征，并根據(jù)所限定的特征選擇性地調(diào)整第一濾波器的通帶。

在另一方面，提供了一種減少信號(hào)中的噪聲的方法。該方法包括選擇性地限定用于對在確定至少一個(gè)患者參數(shù)中使用的第一信號(hào)進(jìn)行濾波的第一濾波器的通帶，以及通過特征分析器檢測第二信號(hào)的特征。使用在先前出現(xiàn)的時(shí)間窗口之上的第二信號(hào)內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)值來生成變化性測量值，并且濾波器控制器使用變化性測量值來限定針對第一濾波器的通帶的特征。根據(jù)所限定的通帶的特征選擇性地調(diào)整第一濾波器的通帶。

在任何可行的組合中可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，特征分析器可以在連續(xù)的時(shí)間區(qū)間上連續(xù)地生成變化性測量值，并且濾波器控制器連續(xù)地調(diào)節(jié)第一濾波器的通帶。所檢測的第二信號(hào)的特征可以與至少一個(gè)患者參數(shù)相關(guān)聯(lián)。通帶的特征可以包括以下中的至少一個(gè)：（a）針對通帶的中心頻率；（b）針對通帶的頻率包絡(luò)的寬度；（c）針對通帶的下限和上限截止頻率；以及（d）針對通帶的頻率包絡(luò)的形狀。通帶的特征可以包括表示擴(kuò)展通帶寬度的保護(hù)帶的數(shù)據(jù)。

第一傳感器可以感測來自患者的第一信號(hào)。第二傳感器可以感測來自患者的第二信號(hào)。第二傳感器可以獨(dú)立于第一傳感器。參數(shù)處理器可以耦合到特征分析器和第一濾波器中的每一個(gè)。參數(shù)處理器可以使用經(jīng)濾波的第一信號(hào)來確定至少一個(gè)患者參數(shù)。參數(shù)處理器可以將至少一個(gè)患者參數(shù)與第二信號(hào)的特征進(jìn)行比較，以確定信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（SQI）度量。當(dāng)該比較指示SQI度量低于閾值時(shí)，特征分析器可以選擇性地修改在確定變化性測量值中使用的特征分析器的至少一個(gè)參數(shù)。第一信號(hào)可以是光電血管容積圖（PPG）信號(hào)。至少一個(gè)患者參數(shù)可以包括患者的脈搏率（PR）和患者的血氧飽和度水平（SpO2）中的至少一個(gè)。第二信號(hào)可以包括心電圖（ECG）信號(hào)。

第一濾波器可以對從第一波長處的光所測量的信號(hào)進(jìn)行濾波。第二濾波器可以對從第二波長處的光所測量的信號(hào)進(jìn)行濾波。第二波長可以大于第一波長?？梢允褂糜蔀V波器控制器生成的濾波器參數(shù)來調(diào)節(jié)針對第一濾波器和第二濾波器中的每一個(gè)的通帶。第二信號(hào)的變化性測量可以表示使用心率變化性測量技術(shù)的預(yù)定時(shí)段上的心率變化性（HRV）。特征分析器可以使用以下中的至少一個(gè)來確定心率變化性（HRV）：（a）時(shí)域測量技術(shù)；（b）頻域測量技術(shù)；（c）聯(lián)合時(shí)頻域測量技術(shù)；（d）非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)；以及（e）任何其他類型的HRV測量技術(shù)。

第二信號(hào)的特征可以是從ECG信號(hào)導(dǎo)出的心率（HR）。變化性測量值可以表示預(yù)定先前時(shí)段上的心率變化性（HRV）。參數(shù)處理器可以通過計(jì)算預(yù)定時(shí)段窗口上的脈搏率變化性（PRV）并將脈搏率變化性與心率變化性進(jìn)行比較來確定信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（SQI）。第一濾波器的通帶表示心跳的頻率。

可以在連續(xù)的時(shí)間區(qū)間上連續(xù)地生成變化性測量值。第一濾波器的通帶可以由濾波器控制器連續(xù)地調(diào)節(jié)。所檢測的第二信號(hào)的特征可以與至少一個(gè)患者參數(shù)相關(guān)聯(lián)。限定通帶的特征的活動(dòng)可以包括以下中的至少一個(gè)：（a）限定針對通帶的中心頻率；（b）限定針對通帶的頻率包絡(luò)的寬度；（c）限定針對通帶的下限和上限截止頻率；以及（d）限定針對通帶的頻率包絡(luò)的形狀。限定通帶的特征的活動(dòng)可以包括生成表示擴(kuò)展通帶的寬度的保護(hù)帶的數(shù)據(jù)，以及使用表示保護(hù)帶的數(shù)據(jù)擴(kuò)展第一濾波器的通帶的寬度。

可以經(jīng)由第一傳感器感測來自患者的第一信號(hào)?？梢越?jīng)由第二傳感器感測來自患者的第二信號(hào)。第二傳感器可以獨(dú)立于第一傳感器。經(jīng)濾波的第一信號(hào)可以由參數(shù)處理器用于確定至少一個(gè)患者參數(shù)。可以由參數(shù)處理器將至少一個(gè)患者參數(shù)與第二信號(hào)的特征進(jìn)行比較，以確定信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（SQI）度量。當(dāng)該比較指示SQI度量低于閾值時(shí)，可以選擇性地修改在確定變化性測量值中使用的特征分析器的至少一個(gè)參數(shù)。

可以經(jīng)由第一濾波器對從第一波長處的光所測量的信號(hào)進(jìn)行濾波。可以經(jīng)由第二濾波器對從第二波長處的光所測量的信號(hào)進(jìn)行濾波。第二波長可以大于第一波長。可以使用由濾波器控制器生成的至少一個(gè)濾波器參數(shù)來針對第一濾波器和第二濾波器中的每一個(gè)調(diào)節(jié)通帶。第二信號(hào)的變化性測量可以表示在預(yù)定時(shí)段上的心率變化性（HRV）。心率變化性（HRV）可以由特征分析器使用以下中的至少一個(gè)來確定：（a）時(shí)域測量技術(shù)；（b）頻域測量技術(shù)；（c）聯(lián)合時(shí)頻域測量技術(shù)；（d）非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)；以及（e）任何其他類型的HRV測量技術(shù)。

信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（SQI）可以由參數(shù)處理器確定?？梢杂?jì)算在預(yù)定時(shí)段窗口上的脈搏率變化性（PRV），并且可以將脈搏率變化性與心率變化性進(jìn)行比較。第一濾波器的通帶可以表示心跳的頻率。

還描述了存儲(chǔ)指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品（即，在物理上體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品），所述指令當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)使至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行本文的操作。類似地，還描述了可以包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器和耦合到一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器的存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。存儲(chǔ)器可以臨時(shí)或永久地存儲(chǔ)使至少一個(gè)處理器執(zhí)行本文描述的操作中的一個(gè)或多個(gè)的指令。此外，方法可以由在單個(gè)計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)或者分布在兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)之間的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)。這樣的計(jì)算系統(tǒng)可以被連接并且可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)連接來交換數(shù)據(jù)和/或命令或其他指令等，這些連接包括但不限于通過網(wǎng)絡(luò)（例如因特網(wǎng)、無線廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)等）、經(jīng)由多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)之間的直接連接等的連接。

在附圖和下面的描述中闡述了本文所描述的主題的一個(gè)或多個(gè)變型的細(xì)節(jié)。根據(jù)說明書和附圖以及根據(jù)權(quán)利要求書，本文描述的主題的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是用于減少信號(hào)中的噪聲的設(shè)備的框圖；

圖2是用于減少信號(hào)中的噪聲的設(shè)備的框圖；

圖3是詳細(xì)描述用于減少信號(hào)中的噪聲的算法的流程圖；

圖4是描繪其中可以使用圖3中的算法來減少噪聲的示例性信號(hào)的圖表；

圖5是描繪針對某一時(shí)間段之上的平均心率繪制的瞬時(shí)心率的圖表；

圖6是描繪根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有在最小化噪聲中使用的頻率包絡(luò)的示例性信號(hào)的圖表；

圖7是描繪具有在最小化噪聲中使用的頻率包絡(luò)的示例性信號(hào)的圖表；

圖8是描繪示出在最小化噪聲中使用的頻率包絡(luò)的圖7中的信號(hào)的部分的更詳細(xì)視圖的圖表；

圖9是圖示當(dāng)PPG信號(hào)利用5Hz帶通濾波器來濾波時(shí)的脈搏血氧計(jì)的動(dòng)態(tài)范圍的表面圖；

圖10是圖示當(dāng)PPG信號(hào)利用設(shè)置為具有±0.5Hz的預(yù)定保護(hù)帶的平均HR的BPF中心頻率來帶通濾波時(shí)的脈搏血氧計(jì)的動(dòng)態(tài)范圍的表面圖；以及

圖11是圖示當(dāng)PPG信號(hào)使用具有±0.1Hz的保護(hù)帶的HRV的測量來進(jìn)行帶通濾波時(shí)的脈搏血氧計(jì)的動(dòng)態(tài)范圍的表面圖。

具體實(shí)施方式

當(dāng)前主題的一些方面描述了用于去除噪聲和改進(jìn)SNR的濾波方法。根據(jù)當(dāng)前主題的一些方面的系統(tǒng)解決了與從由傳感器感測的信號(hào)導(dǎo)出患者參數(shù)相關(guān)聯(lián)的缺陷。

提供了減少由患者連接傳感器感測的信號(hào)中的電子噪聲。在一些實(shí)現(xiàn)中，裝置有利地感測來自患者的第一信號(hào)，并且使用從第二信號(hào)導(dǎo)出的特征來抑制引入到第一信號(hào)中的噪聲，該第二信號(hào)在頻率方面與第一信號(hào)相關(guān)，由第二患者連接傳感器感測，以動(dòng)態(tài)地調(diào)整（例如，設(shè)置）對第一感測信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器的參數(shù)。在第一信號(hào)中引入的噪聲可以包括以下中的至少一個(gè)：（a）電子噪聲；（b）環(huán)境光；（c）電烙器噪聲；以及（d）來自任何源的任何其他類型的噪聲。另外，如本文所使用的，動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器包括動(dòng)態(tài)地且實(shí)時(shí)地使用特征來修改濾波器的至少一個(gè)特征以將頻率的范圍限定為（a）通過其；以及（b）被其排除中的至少一個(gè)的活動(dòng)。被用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整用于對第一感測信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器的特征可以基于從來自第二信號(hào)的一系列瞬時(shí)數(shù)據(jù)值導(dǎo)出的變化性參數(shù)，并且與感興趣以用于確定至少一種類型的患者參數(shù)的第一信號(hào)的部分相關(guān)聯(lián)。

濾波器可以包括可限定的通帶，其指的是被允許通過濾波器以用于其進(jìn)一步處理的特定信號(hào)的頻率的范圍。此外，可以使用從第二信號(hào)導(dǎo)出的特征來調(diào)整通帶。濾波器的動(dòng)態(tài)調(diào)整通過如下發(fā)生：確定與通帶相關(guān)聯(lián)并且基于特征的值的頻率包絡(luò)，以及控制濾波器允許具有包絡(luò)內(nèi)的頻率內(nèi)容的信號(hào)通過其，而同時(shí)排除具有包絡(luò)之外的頻率內(nèi)容（例如，較高或較低頻率）的信號(hào)。因?yàn)樘卣髋c第一信號(hào)的感興趣部分相關(guān)聯(lián)，所以所確定的包絡(luò)足夠窄以最大化被抑制的噪聲量，而同時(shí)最小化將排除感興趣的信號(hào)部分的可能性。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器可以包括通過設(shè)置以下中的至少一個(gè)來限定濾波器的通帶的特征：（a）針對通帶的中心頻率；（b）通帶的寬度；以及（c）通帶的形狀。

在另一實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器可以包括以下中的至少一個(gè)：（a）調(diào)節(jié)濾波器的中心頻率；（b）調(diào)節(jié)針對濾波器的上限截止頻率；以及（c）調(diào)節(jié)濾波器的下限截止頻率。此外，通過如上文所討論的那樣動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器，裝置可以自動(dòng)地修改被用于在逐時(shí)段的基礎(chǔ)上調(diào)整濾波器的參數(shù)。這有利地使得濾波器的調(diào)整能夠在滾動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)生，從而利用從第二信號(hào)導(dǎo)出的特征的任何改變來改進(jìn)對第一信號(hào)中的任何噪聲的抑制。通過使用該特征動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器，裝置有利地實(shí)現(xiàn)了最大化第一感測信號(hào)的有效分量的通過和最小化帶內(nèi)噪聲的通過之間的平衡。

在圖1中提供了用于減少信號(hào)中的噪聲的示例性裝置100。圖1的示例性裝置100可以是具有第一類型的患者連接傳感器120的患者監(jiān)測設(shè)備102，所述傳感器感測來自患者的第一類型的信號(hào)。感測來自患者的第二類型的信號(hào)的第二類型的患者連接傳感器130也連接到患者監(jiān)測設(shè)備102。

患者監(jiān)測設(shè)備102包括用于選擇性地處理第一類型的信號(hào)和第二類型的信號(hào)以確定多個(gè)不同的患者參數(shù)的參數(shù)處理器104。參數(shù)處理器104表示被特別地規(guī)定為執(zhí)行至少一種類型的患者參數(shù)處理算法的電路，該算法使用包含在第一類型的信號(hào)和第二類型的信號(hào)中的數(shù)據(jù)來導(dǎo)出可以經(jīng)由輸出處理器106輸出給臨床醫(yī)生的相應(yīng)類型的患者參數(shù)數(shù)據(jù)。輸出處理器106可以接收由參數(shù)處理器104確定的患者參數(shù)數(shù)據(jù)并格式化以用于顯示其。在另一實(shí)現(xiàn)中，輸出處理器106可以包括通信功能并生成包括患者參數(shù)數(shù)據(jù)的消息。輸出處理器106選擇性地連接到通信網(wǎng)絡(luò)以將消息傳送到遠(yuǎn)程系統(tǒng)（例如，保健信息系統(tǒng)、中央監(jiān)測站等）。一旦被傳送，消息中的患者參數(shù)數(shù)據(jù)可以被臨床醫(yī)生用來支持向患者遞送保健。

為了導(dǎo)出在支持向患者遞送保健中使用的患者參數(shù)數(shù)據(jù)，患者監(jiān)測設(shè)備102包括處理和/或修改由第一類型的傳感器120和第二類型的傳感器130感測的信號(hào)的多個(gè)組件?；颊弑O(jiān)測設(shè)備102包括至少一個(gè)濾波器108，其對第一類型的信號(hào)進(jìn)行濾波以排除預(yù)定頻帶之外的所有分量，從而僅允許將第一類型的信號(hào)的感興趣部分提供給參數(shù)處理器104以用于在確定患者參數(shù)數(shù)據(jù)中使用。因?yàn)檠b置最小化包含在第一類型的信號(hào)中的噪聲，所以期望確定足夠窄以排除盡可能多的噪聲但足夠?qū)捯源_保提供給參數(shù)處理器104的經(jīng)濾波信號(hào)包括與確定患者參數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)的所有信息的頻率包絡(luò)。頻率包絡(luò)的確定有利地使用從第二類型的信號(hào)導(dǎo)出的特征來實(shí)現(xiàn)，所述第二類型的信號(hào)在頻率方面與第一信號(hào)相關(guān)，由第二傳感器130感測。

患者監(jiān)測設(shè)備102包括從第二類型的信號(hào)導(dǎo)出已知為與第一類型的信號(hào)的感興趣部分相關(guān)聯(lián)的特征的特征分析器110。特征是表示在由特征分析器110對其的確定之前的預(yù)定時(shí)段之上的某一類型數(shù)據(jù)的變化性的變化性測量。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，預(yù)定時(shí)段可以表示許多單獨(dú)數(shù)據(jù)值。在另一實(shí)現(xiàn)中，預(yù)定時(shí)段可以表示某一時(shí)間段。特征分析器110生成提供給濾波器控制器112的變化性測量。濾波器控制器112通過建立限定針對濾波器108的通帶的帶寬包絡(luò)而將變化性測量轉(zhuǎn)換成被用于控制至少一個(gè)濾波器108的濾波器控制參數(shù)。帶寬包絡(luò)包括上限和下限，其使得具有上限和下限之間的頻率的信號(hào)能夠通過其。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，通過濾波器控制參數(shù)建立的帶寬包絡(luò)也可以包括保護(hù)帶。保護(hù)帶表示頻率范圍在包絡(luò)的上限以上和下限以下的增加，以最小化排除相關(guān)信號(hào)的可能性。在另一實(shí)現(xiàn)中，保護(hù)帶可以使頻率范圍增加到上限以上?？商娲?，保護(hù)帶可以使頻率范圍降低到下限以下。為了生成保護(hù)帶，濾波器控制器112自動(dòng)地修改基于變化性測量而確定的濾波器控制參數(shù)以增加包絡(luò)的寬度，以補(bǔ)償由特征分析器確定的變化性測量中的任何誤差。因此，實(shí)時(shí)地，在每一個(gè)區(qū)間處，特征分析器110可以確定被用于根據(jù)需要連續(xù)地確定和修改濾波器參數(shù)的變化性測量，所述濾波器參數(shù)被用于限定濾波器108的頻率包絡(luò)。因此，在其處第一信號(hào)由第一傳感器120感測的每一個(gè)區(qū)間處，濾波器108自動(dòng)地配置為包括通帶以捕獲在確定患者參數(shù)數(shù)據(jù)中相關(guān)的信號(hào)。在配置頻率包絡(luò)中使用的變化性測量與由參數(shù)處理器104確定的患者參數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。此外，由于該配置實(shí)時(shí)地并且在每一個(gè)測量區(qū)間發(fā)生（例如，滾動(dòng)配置），所以患者監(jiān)測設(shè)備102通過排除具有頻率包絡(luò)之外的頻率的那些信號(hào)來有利地抑制包含在第一類型的信號(hào)中的噪聲。

雖然圖1的示例性裝置100被描述為單個(gè)患者監(jiān)測設(shè)備，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文所描述的組件可以實(shí)現(xiàn)在能夠經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)彼此通信的多個(gè)設(shè)備中?？商娲?，這兩個(gè)設(shè)備可以連接到單個(gè)對接站并且其之間的通信可以由對接站促進(jìn)。

另外，包括單個(gè)濾波器108的患者監(jiān)測設(shè)備的描述僅出于示例的目的而示出，并且被描述以說明當(dāng)前主題的原理。然而，患者監(jiān)測設(shè)備102可以具有可以被用于對第一類型的信號(hào)的不同部分進(jìn)行濾波的多個(gè)濾波器。例如，如果第一傳感器120感測到多個(gè)信號(hào)，則患者監(jiān)測設(shè)備102可以包括等于由第一傳感器120感測的信號(hào)的數(shù)目的濾波器108的數(shù)目。這些濾波器中的每一個(gè)可以使用由濾波器控制器112基于變化性測量而生成的濾波器參數(shù)來選擇性地控制。

在圖2中更詳細(xì)地圖示了圖1中描述的示例性患者監(jiān)測設(shè)備。圖2描繪了患者監(jiān)測設(shè)備200，其中第一傳感器是感測表示光電血管容積圖（PPG）的第一信號(hào)的脈搏血氧計(jì)220。PPG信號(hào)包括從在第一波長處感測的光（例如，在基本上660nm處的紅光）所測量的信號(hào)和從在第二波長處感測的光（例如，在基本上880nm處的紅外光）所測量的信號(hào)?；颊弑O(jiān)測設(shè)備200包括用于對來自第一波長的光的信號(hào)進(jìn)行濾波的第一組濾波器207a和用于對來自第二波長的光的信號(hào)進(jìn)行濾波的第二組濾波器207b。第一組濾波器207a和第二組濾波器207b每一者分別包括帶通濾波器（BPF）208a和208b，以及分別包括低通濾波器（LPF）209a和209b。由帶通濾波器208a、208b所濾波的信號(hào)的部分產(chǎn)生AC分量。因此，由于存在由脈搏血氧計(jì)220所感測的兩個(gè)不同的信號(hào)/波長，所以帶通濾波器208a生成與第一波長的光相關(guān)聯(lián)的AC分量（AC_r），并且?guī)V波器208b生成與第二波長的光相關(guān)聯(lián)的AC分量（AC_ir）。來自第一波長和第二波長的光的信號(hào)還被低通濾波器209a、209b濾波以生成DC分量。低通濾波器209a的輸出是與來自第一波長的光的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的DC分量（DC_r），并且低通濾波器209b的輸出是與來自第二波長的光的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的DC分量（DC_ir）。AC_r、AC_ir、DC_r和DC_ir的值被提供給參數(shù)處理器204，該參數(shù)處理器204確定表示在給定時(shí)間的針對患者的SpO₂值和PR值的患者參數(shù)數(shù)據(jù)。在圖4中示出了來自第一波長的光的信號(hào)和來自第二波長的光的信號(hào)的示例性繪圖400。在圖4中，從新生兒患者的足部測量PPG信號(hào)。信號(hào)很弱并且被強(qiáng)電子噪聲破壞（即，其具有低SNR）。在沒有高級濾波技術(shù)的情況下，難以在這樣的低SNR時(shí)段期間準(zhǔn)確地測量PR和SpO₂。

高度期望控制在限定帶通濾波器208a和208b的頻率包絡(luò)中使用的濾波器參數(shù)，所述帶通濾波器208a和208b用于對來自第一和第二波長的光的信號(hào)進(jìn)行濾波以改進(jìn)所確定的PR和SpO₂的準(zhǔn)確度。為了控制濾波器參數(shù)，患者監(jiān)測設(shè)備200還經(jīng)由多個(gè)患者連接電極230感測表示心電圖（ECG）信號(hào)的第二信號(hào)。僅出于示例的目的描述了感測表示ECG信號(hào)的第二信號(hào)的第二傳感器（即，多個(gè)患者連接電極）230，并且第二信號(hào)可以包括可以在頻率方面與第一信號(hào)相關(guān)的任何類型的信號(hào)。其他類型的第二信號(hào)的示例包括以下中的任何一個(gè)：（a）有創(chuàng)動(dòng)脈血壓（IBP或ABP）信號(hào)；（b）心沖擊圖（BCG）信號(hào)；（c）從位于與生成第一信號(hào)的脈搏血氧計(jì)不同的位置處的脈搏血氧計(jì)導(dǎo)出的第二PPG信號(hào)；以及（d）可以在頻率方面與第一信號(hào)相關(guān)的任何其他類型的信號(hào)。還期望第二信號(hào)獨(dú)立于第一信號(hào)導(dǎo)出以進(jìn)一步改進(jìn)可靠性。由ECG電極感測的電脈沖被提供給特征分析器210。特征分析器210包括分析由電極感測的電生理數(shù)據(jù)并確定瞬時(shí)心率（HR）系列的心跳檢測器211。特征分析器還包括心率變化性（HRV）分析器213，其使用緊接在前的時(shí)段之上的瞬時(shí)HR系列數(shù)據(jù)來確定表示患者在先前時(shí)段之上的HR的變化性的HRV測量。緊接在前的時(shí)段可以被稱為分析窗口或變化性窗口。由HRV分析器213輸出的HRV測量值被提供給濾波器控制器212，濾波器控制器212使用HRV測量來計(jì)算濾波器參數(shù)。濾波器參數(shù)控制表示頻率包絡(luò)并且被用于調(diào)整帶通濾波器208a和208b以限定每一個(gè)帶通濾波器208a和208b的通帶。這有利地使得設(shè)備能夠基于特征來實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)調(diào)整（多個(gè)）濾波器，所述特征已知為與感興趣的第一信號(hào)的部分相關(guān)并且被用于確定患者的PR和SpO₂二者。

通過使用由HRV分析器213導(dǎo)出的HRV測量來調(diào)整BPF的通帶，可以實(shí)現(xiàn)最大化有效脈搏頻率內(nèi)容和最小化帶內(nèi)噪聲之間的濾波平衡。此外，要理解，由參數(shù)處理器204在確定PR值和SpO₂值中使用的PPG分量（來自紅光和紅外光的信號(hào)）中的相關(guān)信息存在于HR頻率處或附近。因此，當(dāng)確定患者參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，第二信號(hào)（HR和HRV）的特征與感興趣的第一信號(hào)（PPG）的部分相關(guān)聯(lián)。

HRV是用于描述瞬時(shí)心率和RR區(qū)間二者的變化的術(shù)語。HRV是對象的自主狀態(tài)的反映。存在隨時(shí)間的患者的HR中的變化的許多不同原因。一個(gè)原因可能源于患者從健康/放松的狀態(tài)改變?yōu)榧膊?壓力的狀態(tài)，由此改變HR模式。另外，患者的HR可能在高頻帶（HF，0.15～0.4Hz）中波動(dòng)。稱為呼吸性竇性心律失常（RSA）的這種波動(dòng)是一種健康的心律失常。另一種稱為壓力反射的現(xiàn)象可能使HR在低頻帶（LF，0.04-0.15Hz）中波動(dòng)。其一個(gè)示例是導(dǎo)致低頻（～0.1Hz）波動(dòng)并且在高壓力下的兒科對象當(dāng)中尤其常見的邁耶波。最后，諸如晝夜節(jié)律之類的長期周期可能導(dǎo)致非常低的頻帶（VLF，<0.04Hz）中的HR波動(dòng)。可以被用于描述連續(xù)心動(dòng)周期中的振蕩的其他術(shù)語包括例如周期長度變化性、心期變化性、心期變化性、RR變化性和RR區(qū)間血流速度圖。

為了補(bǔ)償導(dǎo)致患者的HR中的變化的這些和其他現(xiàn)象，心跳檢測器211生成表示瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)的一系列數(shù)據(jù)值。瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)值表示正常到正常（NN）心跳區(qū)間，其是由竇房結(jié)去極化所引起的相鄰心跳之間的那些區(qū)間。NN區(qū)間反映了自主狀態(tài)。瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)值還可以包括由其他原因（例如，早搏室性心跳、早搏房性心跳、結(jié)性早搏心跳、束支傳導(dǎo)阻滯心跳、室上性早搏或異位性心跳、R-on-T心室早發(fā)性收縮、室性和正常心跳的融合、房性逸搏、結(jié)性逸搏、室上性逸搏、室性逸搏、節(jié)奏心跳、節(jié)奏和正常心跳的融合等）所引起的異常心跳。僅NN心跳區(qū)間反映自主狀態(tài)，并且其他心跳通常從HRV分析排除。然而，本系統(tǒng)涉及測量心跳脈搏的頻率。如果異常（非自主）心跳產(chǎn)生脈搏，則其將在PPG信號(hào)中顯現(xiàn)并且應(yīng)當(dāng)在HRV計(jì)算中使用。因此，心跳檢測器211有利地表征所有心跳，而不管它們的起源如何。參數(shù)處理器204配置由HRV分析器213使用的窗口。窗口表示要由HRV分析器213分析的瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)的預(yù)定時(shí)段。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，預(yù)定時(shí)段可以被設(shè)置為等于10秒，因?yàn)镠R可以基于呼吸驅(qū)動(dòng)波動(dòng)（RSA）的多個(gè)周期的存在而在典型的～10s窗口內(nèi)廣泛地變化。例如，在以每分鐘12次呼吸緩慢呼吸的成年患者中，在10秒窗口中將發(fā)生兩個(gè)RSA循環(huán)，而在以每分鐘30次呼吸快速呼吸的新生兒對象中，窗口將包含5個(gè)RSA循環(huán)。窗口還可以包含較低頻率波動(dòng)的約一個(gè)周期。這在易于在～0.1Hz處表現(xiàn)出邁耶波的兒科對象中尤其如此。因此，與簡單地在窗口之上平均瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)并使用平均值相反，HRV分析器213有利地維持與患者HR的瞬時(shí)波動(dòng)相關(guān)聯(lián)的信息，從而允許這些變化更好地剪裁帶通濾波器208a和208b的帶寬包絡(luò)。在圖5的繪圖500中圖示了典型的10s平均HR系列及其瞬時(shí)HR對應(yīng)物之間的差異。其中，容易顯而易見的是，如與在線504中圖示的瞬時(shí)HR對應(yīng)物相比，使用由線502所圖示的平均HR將要求帶通濾波器208a和208b的帶寬包絡(luò)不合理地大（保守（conservative））由此包括不合期望的噪聲，或者不合理地窄（激進(jìn)（aggressive））由此排除在確定針對患者的PR和SpO₂值中相關(guān)的脈動(dòng)信息。關(guān)鍵的問題在于，HRV在時(shí)間上或者跨對象不是恒定的，并且頻率和振幅可以廣泛地變化。因此，在不將HRV因素包括進(jìn)限定針對帶通濾波器208a和208b的帶寬包絡(luò)的邊界中的情況下，存在通過不合期望的帶內(nèi)噪聲或從PPG信號(hào)除去有效的脈搏信息從而導(dǎo)致由參數(shù)處理器204生成的較不準(zhǔn)確的PR和SpO₂值的增加風(fēng)險(xiǎn)。

HRV分析器213有利地根據(jù)至少一種類型的HRV測量技術(shù)來生成HRV測量。能夠由HRV分析器213實(shí)現(xiàn)的HRV測量技術(shù)包括以下中的至少一個(gè)：（a）時(shí)域測量技術(shù)；（b）頻域測量技術(shù)；（c）聯(lián)合時(shí)頻域測量技術(shù)；（d）非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)；以及（e）任何其他類型的HRV測量技術(shù)。所列出的技術(shù)不意味著被解釋為限制性的，并且能夠測量HRV的任何算法技術(shù)可以由HRV分析器采用。如本文所使用的，術(shù)語“技術(shù)”表示可由HRV分析器213電路執(zhí)行的某一類型的算法。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213可以通過分析時(shí)域中的瞬時(shí)HR系列數(shù)據(jù)來確定HRV測量值。通常，時(shí)域測量技術(shù)應(yīng)用NN區(qū)間的統(tǒng)計(jì)分析或NN區(qū)間之間的差異。在時(shí)域中應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)分析的一個(gè)示例是估計(jì)HR的總體變化性的NN的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SDNN）。HR的總體變化性鏈接到自主狀態(tài)，其中具有與健康/放松的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的增加變化性以及與疾病/壓力的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的減少變化性。SDNN通常在5分鐘長的分析窗口中使用；然而，即使當(dāng)窗口減小到1分鐘并且可能甚至更短時(shí)，該方法仍然繼續(xù)起作用，因?yàn)楫?dāng)前的HRV分析不被用于測量患者的自主狀態(tài)，而是被用于測量與窗口內(nèi)的所有HR脈搏相關(guān)聯(lián)的頻率的變化。在一些示例性實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213從心跳檢測器211接收瞬時(shí)HR系列，并將HRV計(jì)算為預(yù)定數(shù)目的樣本（或時(shí)間長度）的標(biāo)準(zhǔn)偏差。應(yīng)用于生成HRV測量值的統(tǒng)計(jì)分析的另一個(gè)示例是NN之間的連續(xù)差的均方根（RMSSD）。RMSSD估計(jì)HR中的短期高頻變化。雖然廣泛使用，RMSSD可以與其他算法結(jié)合以用于當(dāng)前主題的目的。可以期望的是，HRV分析器213捕獲低頻HR變化（除了來自RMSSD的高頻變化之外），因?yàn)樵谝恍?shí)現(xiàn)中所有HRV頻率都可能是重要的。在一些示例性實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213從心跳檢測器211接收瞬時(shí)HR系列，并且將HRV計(jì)算為預(yù)定數(shù)目的樣本（或時(shí)間長度）之上的HR系列中的心跳至心跳改變的均方根?？梢愿鶕?jù)下式計(jì)算針對n個(gè)樣本的均方根：

其中x_i表示兩個(gè)連續(xù)的HR樣本之間的差異。

由于本主題的一些實(shí)現(xiàn)可以測量HR的變化性而不是患者的自主狀態(tài)，所以用于本主題目的的SDNN和RMSSD的實(shí)現(xiàn)將被擴(kuò)展以額外地處理非NN區(qū)間。時(shí)域測量技術(shù)的另一示例涉及點(diǎn)過程建模。點(diǎn)過程建模將HR樣本建模為從統(tǒng)計(jì)點(diǎn)過程提取的隨機(jī)變量。隨機(jī)變量使用逆高斯分布來建模，其參數(shù)從心跳時(shí)間的最近歷史估計(jì)。每當(dāng)出現(xiàn)新的心跳時(shí)，利用新的估計(jì)來連續(xù)地更新參數(shù)。在一些示例性實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213從心跳檢測器211接收瞬時(shí)HR系列，并計(jì)算逆高斯分布參數(shù)（例如，平均值和形狀）。HRV可以從逆高斯分布確定，其可以通過下式描述：

其中μ表示平均值，并且λ表示形狀參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大似然估計(jì)可以被用作HRV。

在一些實(shí)現(xiàn)中，點(diǎn)過程建?？梢园v史依賴的逆高斯（HDIG）點(diǎn)過程。對于HDIG，假設(shè)給定任何R波事件μ_k，到下一R波事件為止的等待時(shí)間（例如，下一R-R區(qū)間的長度）遵循通過下式描述的HDIG概率密度：

其中，是第k個(gè)R-R區(qū)間，是平均值，是尺度參數(shù)，并且是時(shí)變模型參數(shù)的向量。HRV可以是R-R區(qū)間或心率的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大似然估計(jì)中的一個(gè)或多個(gè)。給定最大似然估計(jì)θ_t，R-R區(qū)間和心率的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大似然估計(jì)分別由下式給出：

。

點(diǎn)過程建模方法可以有利地將離散的、不均勻采樣信號(hào)（HR系列）轉(zhuǎn)換成具有任意分辨率的連續(xù)時(shí)間信號(hào)，從而使得能夠估計(jì)心跳之間的HRV參數(shù)。此外，點(diǎn)過程建模技術(shù)可以有利地預(yù)測下一心跳的時(shí)間，這允許HRV分析器213和濾波器控制器212在即將到來的脈搏之前更好地調(diào)整BPF參數(shù)。

在另一實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213可以通過分析頻域中的瞬時(shí)HR系列數(shù)據(jù)來確定HRV測量值。執(zhí)行頻域分析有利地揭示了針對HR系列的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。HRV分析器213執(zhí)行將HR系列從時(shí)域變換到頻域的傅立葉變換（FT），并且結(jié)果所得的功率譜可以被劃分成不同的頻帶。這些頻帶中的功率示出為反映自主狀態(tài)。頻域測量技術(shù)的一個(gè)示例包括分析低頻（LF，0.04-0.15Hz）和高頻（HF，0.15-0.4Hz）帶中的功率，測量它們的原始功率（LF或HF功率）、歸一化功率（LFnu或HFnu）或功率比（LF/HF比）。頻域測量對于HR預(yù)測可能是有用的?？傮w功率近似等于SDNN，并且可以被用于估計(jì)總體HR方差。各種頻率的功率和相位可以被用于預(yù)測HR軌跡（例如，上升或下降，基于其正弦相位），使得BPF可以在即將到來的脈搏之前被調(diào)整。在執(zhí)行頻域測量技術(shù)時(shí)，HRV分析器213將由心跳檢測器211導(dǎo)出的HR系列重新采樣到均勻間隔的網(wǎng)格上。一旦重新采樣，HRV分析器執(zhí)行快速傅立葉變換（FFT）算法以將重新采樣后的數(shù)據(jù)變換到頻域中，以確定窗口時(shí)段之上的HR的變化性。通常，頻域測量技術(shù)需要相對長的數(shù)據(jù)窗口并且假設(shè)平穩(wěn)（stationary）的時(shí)間系列。這是因?yàn)镕T基函數(shù)、復(fù)指數(shù)在頻率方面高度局部化，但在時(shí)間方面低度局部化。因此，隨著窗口長度減小，準(zhǔn)確度降低，因此更長的分析窗口是合期望的。

在另一實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213可以通過使用聯(lián)合時(shí)頻（JTF）域測量技術(shù)分析瞬時(shí)HR系列數(shù)據(jù)來確定HRV測量值。使用JTF技術(shù)是有利的，因?yàn)槠浔辉O(shè)計(jì)為使用比用于頻域測量技術(shù)的分析窗口短的分析窗口來操作。頻域技術(shù)假設(shè)HR信號(hào)在分析窗口之上是平穩(wěn)的。然而，在現(xiàn)實(shí)中，HR信號(hào)更有可能是高度非平穩(wěn)的。因此，通過使用更短的分析窗口，JTF測量技術(shù)可以有助于減輕平穩(wěn)性假設(shè)，因?yàn)镠R系列更可能隨著窗口縮短而接近平穩(wěn)性。JTF技術(shù)通過提供時(shí)間和頻率二者方面的可調(diào)局部化、調(diào)整它們的基函數(shù)以在兩個(gè)域之間移動(dòng)能量來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在這樣做時(shí)，它們產(chǎn)生幾乎與純頻域技術(shù)一樣精確的功率譜，但是具有極大地改進(jìn)的時(shí)間局部化（并且因此更短的分析窗口）。JTF測量技術(shù)有利地更快地響應(yīng)于HRV的改變。用于確定HRV測量值的JTF測量技術(shù)的示例包括但不限于（a）小波變換（WT），其產(chǎn)生與頻域測量技術(shù)相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，但是使用可以與兩個(gè)樣本長一樣短的可調(diào)窗口長度；以及（b）Wigner-Ville和/或指數(shù)分布（WVD＆ED），其將HR視為隨機(jī)過程，并計(jì)算其隨時(shí)間改變的功率譜密度。在執(zhí)行JTF測量技術(shù)時(shí)，HRV分析器將HR信號(hào)重新采樣到均勻網(wǎng)格上，然后計(jì)算不同頻帶中的功率。如前所述，這些可以被用于有助于使用對HR信號(hào)的多個(gè)順序?yàn)V波操作來預(yù)測即將到來的脈搏的頻率，以確定被濾波器控制器212用來在即將到來的脈搏之前調(diào)整BPF的HRV測量。

在另一實(shí)現(xiàn)中，HRV分析器213可以通過使用檢測HR系列中的混亂的非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)來分析瞬時(shí)HR系列數(shù)據(jù)而確定HRV測量值。HR的非線性動(dòng)態(tài)示出為在健康/放松和疾病/壓力的狀態(tài)之間改變?；靵y的、不可預(yù)測的HR被發(fā)現(xiàn)是良好健康的標(biāo)志。非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)的示例包括但不限于（a）近似熵（ApEn）或樣本熵，其估計(jì)HR系列的熵（類似于信息內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)意外或不可預(yù)測性）；（b）有限時(shí)間Lyapunov指數(shù)（FTLE），其量化來自HR的相圖（隨時(shí)間改變的系統(tǒng)狀態(tài)的圖形圖）的混亂；以及（c）去趨勢波動(dòng)分析（DFA），其測量HR系列中的分形縮放指數(shù)。通過使用非線性動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，HRV分析器可以提供HR的可預(yù)測性的測量，從而慮及置信指標(biāo)的導(dǎo)出以用于預(yù)測未來脈搏時(shí)間。該置信指標(biāo)可以由HRV分析器213輸出，并且被濾波器控制器212用來調(diào)整BPF的通帶（以及所包括的保護(hù)帶，如果適用的話）。例如，在其中HR較不可預(yù)測的時(shí)段（如通過例如增加ApEn所證明的）中，可以加寬保護(hù)帶，以確保濾波器不會(huì)無意地除去落在預(yù)期頻率范圍之外的未來脈搏。

此外，可以使用反饋控制信號(hào)來選擇性地修改由HRV分析器213使用的窗口。當(dāng)分析HRV時(shí)，HRV分析器213可以選擇性地控制表示將包括在分析窗口中的HR歷史的量的窗口的長度。HRV分析器可以存儲(chǔ)HRV測量值的歷史，其可以彼此進(jìn)行比較以確定與多個(gè)HRV測量值相關(guān)聯(lián)的改變模式。如果所存儲(chǔ)的HRV測量值被確定為在預(yù)定時(shí)間段之上一致，則HRV分析器可以自動(dòng)縮短窗口的長度，這將有利地捕獲HRV的較短期改變并且還節(jié)省處理時(shí)間。相反，如果HRV測量值快速改變，則HRV分析器可以自動(dòng)增加窗口的長度，從而穩(wěn)定提供給濾波器控制器212并用于調(diào)整帶通濾波器208a和208b的測量值?？梢砸圆煌姆绞酱_定一致性。當(dāng)使用簡單的統(tǒng)計(jì)技術(shù)（例如SDNN、RMSSD）時(shí)，分析窗口長度可以設(shè)置成與總體HRV的改變速率成比例。當(dāng)使用頻域或JTF技術(shù)時(shí)，分析窗口長度可以通過HF、LF和VLF頻帶中的相對功率控制。例如，如果發(fā)現(xiàn)HR主要在快速循環(huán)中變化（強(qiáng)的HF帶功率，但弱的LF和VLF帶功率），則HRV分析器可以在較短的分析窗口上操作，但仍捕獲大多數(shù)主要信息。在這些條件下，HRV分析器可以自動(dòng)縮短分析窗口的長度。相反，如果LF或VLF帶功率變得顯著，則HRV分析器可以自動(dòng)加長分析窗口以捕獲這些較慢的變化。一致性可以通過HF、LF和VLF頻帶之間的相對功率的改變速率來確定。當(dāng)使用非線性動(dòng)態(tài)分析技術(shù)時(shí)，分析窗口長度可以通過HR系列的所測量的可預(yù)測性來控制。如果發(fā)現(xiàn)HR是混亂的（使用例如FTLE或DFA），或者發(fā)現(xiàn)HR具有高的熵（使用例如ApEn），則HRV分析器可以決定過去的HR樣本提供關(guān)于未來樣本的少量信息，并且它可以相應(yīng)地自動(dòng)縮短分析窗口。

由HRV分析器213使用任何上述變化性測量技術(shù)確定的HRV測量值被提供給濾波器控制器212，濾波器控制器212自動(dòng)將HRV測量值轉(zhuǎn)換成用于在調(diào)整帶通濾波器208a和208b中使用的濾波器控制參數(shù)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，濾波器控制參數(shù)包括由濾波器在計(jì)算將由濾波器用于即將到來的脈動(dòng)測量的頻率包絡(luò)中使用從而限定針對濾波器的通帶的一組系數(shù)。使用滾動(dòng)窗口在逐心跳的基礎(chǔ)上連續(xù)計(jì)算HRV測量值，并且濾波器控制器212可以類似地連續(xù)地計(jì)算濾波器參數(shù)。因此，帶通濾波器208a和208b可以在逐心跳的基礎(chǔ)上連續(xù)調(diào)整，從而最大化被除去的噪聲量，而同時(shí)最小化從PPG信號(hào)錯(cuò)誤除去有效脈搏信號(hào)數(shù)據(jù)。因此，HRV測量值可以用于在時(shí)間上動(dòng)態(tài)地調(diào)整BPF通帶邊界，以捕獲所有相關(guān)脈動(dòng)信息而不過寬。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，由濾波器控制器212計(jì)算的濾波器參數(shù)可以基于在給定時(shí)間窗口（例如～10s）中觀察到的最大和最小HR值來限定上限和下限。在另一實(shí)現(xiàn)中，由濾波器控制器212計(jì)算的濾波器參數(shù)可以基于與最近HR值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SDNN）組合的平均HR來限定上限和下限。在另一實(shí)現(xiàn)中，如上所述的兩種或更多種HRV測量技術(shù)的組合可以用于限定頻率包絡(luò)的上限和下限或形狀。可以可選地包括保護(hù)帶以防止意外的大的HR改變，從而確保所有相關(guān)的脈動(dòng)信息通過帶通濾波器208a和208b。

為了確保PPG信號(hào)中的所有相關(guān)脈動(dòng)信息被通過到參數(shù)處理器204，濾波器控制器212還有利地計(jì)算保護(hù)帶值。保護(hù)帶表示應(yīng)用于頻率包絡(luò)的上限的帶寬的增大和/或應(yīng)用于頻率包絡(luò)的下限的帶寬的減小，以確保所有相關(guān)脈動(dòng)信息被傳遞到參數(shù)處理器204，而不任意地增大頻率包絡(luò)的寬度，而導(dǎo)致通過具有噪聲的PPG信號(hào)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，濾波器控制器212計(jì)算頻率包絡(luò)，并且基于包絡(luò)的寬度來計(jì)算要在上限和下限處應(yīng)用的保護(hù)帶的寬度，并且生成濾波器參數(shù)數(shù)據(jù)來調(diào)整帶通濾波器208a和208b，以具有其中寬度等于包絡(luò)和保護(hù)帶的通帶。在另一實(shí)現(xiàn)中，保護(hù)帶的寬度是預(yù)定的并且在計(jì)算用于調(diào)整帶通濾波器208a和208b的濾波器參數(shù)之前被自動(dòng)添加以增大包絡(luò)的上限和減小包絡(luò)的下頻帶。

反饋可以被濾波器控制器212用來更新HR預(yù)測不確定性，因?yàn)镠RV測量值提供在不久的將來（例如，下幾個(gè)心跳）的HR的上限和下限（以及隨之帶寬）的估計(jì)。這些估計(jì)將包括表示對上和下BPF截止極限的附加填充的保護(hù)帶，以防止HR預(yù)測中的不確定性。例如，最近的HRV歷史可以表明HR完全落在90-110次心跳/分鐘的范圍內(nèi)，并且我們可以預(yù)測該趨勢將在不久的將來繼續(xù)。然而，平均HR的輕微增加可能導(dǎo)致高于上限的短暫偏移，例如以112次心跳/分鐘。因此，濾波器控制器212可以以基本上2次心跳/分鐘（或更多）來限定保護(hù)帶的寬度，其針對這樣的偏移進(jìn)行保護(hù)并且允許相關(guān)PPG傳遞到參數(shù)處理器204以供確定針對患者的PR和SpO₂值中使用。保護(hù)帶確實(shí)提供了噪聲通過帶通濾波器208a和208b的增加的機(jī)會(huì)。因此，濾波器控制器212可以有利地最小化保護(hù)帶，而同時(shí)還使用可能有助于優(yōu)化保護(hù)帶的主動(dòng)反饋誤差信號(hào)來最小化HR將超過我們所預(yù)測的極限的風(fēng)險(xiǎn)。

濾波器控制器212可以在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)HR極限預(yù)測的最近歷史，并且在它們發(fā)生時(shí)將它們與真實(shí)HR值進(jìn)行比較。濾波器控制器212計(jì)算所預(yù)測的HR極限和實(shí)際的HR值之間的差異，以生成誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)被用作反饋控制以修改保護(hù)帶的寬度。如果預(yù)測極限一直高估HR邊界，則可以減少保護(hù)帶。相反，如果預(yù)測極限一直低估HR邊界，則可以增加保護(hù)帶。通過使用誤差信號(hào)反饋控制，濾波器控制器212連續(xù)地并且實(shí)時(shí)地適配保護(hù)帶的寬度以與基于HRV測量值所確定的頻率包絡(luò)組合。這有利地使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)HR預(yù)測中的改變的不確定性。

在另一實(shí)現(xiàn)中，系統(tǒng)可以有利地確定由第一傳感器感測的第一信號(hào)（例如，PPG）的信號(hào)質(zhì)量。在該實(shí)現(xiàn)中，參數(shù)處理器204還可以估計(jì)PR和SpO₂信號(hào)質(zhì)量。脈搏率（PR）和心率（HR）是非常類似的參數(shù)，但是從不同的源信號(hào)導(dǎo)出。HR通常從ECG導(dǎo)出，而PR可以從PPG導(dǎo)出。它們的脈搏率變化性（PRV）和心率變化性（HRV）的相關(guān)聯(lián)特征同樣非常類似。PPG中的噪聲可以影響PR和PRV的測量，從而使它們與它們的ECG導(dǎo)出的HR和HRV的對應(yīng)物不同。通過將PR與HR進(jìn)行比較以及將PRV與HRV進(jìn)行比較，參數(shù)處理器204可以估計(jì)PPG信號(hào)質(zhì)量（利用PR和PRV導(dǎo)出的預(yù)濾波）以及濾波方案的有效性（利用PR和PRV導(dǎo)出的后濾波）。信號(hào)質(zhì)量可以以信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（SQI）的形式表示，其范圍從例如0（非常差的質(zhì)量）到100（非常高的質(zhì)量）。SQI值可以與閾值SQI值進(jìn)行比較，并且如果SQI值低于閾值，則特征分析器可以修改其在確定變化性測量值中使用的至少一個(gè)參數(shù)。SQI值可以被導(dǎo)出為例如PR和HR或者PRV和HRV測量之間的歸一化距離。高SQI表明PR和SpO₂的準(zhǔn)確測量。本文所提供的SQI的描述僅僅是出于示例的目的而描述的，并且可以使用向用戶提供關(guān)于信號(hào)的質(zhì)量的指示的任何方式。例如，可以使用顏色方案來提供SQI，其中第一顏色表示高質(zhì)量信號(hào)，而第二顏色表示低質(zhì)量信號(hào)。任何指示方案可以用于向用戶提供SQI值。

參數(shù)處理器204可以為臨床醫(yī)生將SQI作為輸出提供給隨后的算法和/或提供給顯示器。臨床醫(yī)生可以使用SQI來指導(dǎo)他/她做出保健遞送決定。例如，噪聲PPG信號(hào)可能導(dǎo)致SpO₂的突然（假）下降。這可能看起來驚人，但是如果以低SQI報(bào)告，則臨床醫(yī)生可以決定等待以確保其是真正的臨床事件，而不簡單地是噪聲的結(jié)果?？商娲?，臨床醫(yī)生可以選擇重新定位傳感器或?qū)⑵渫耆苿?dòng)到不同的部位以改進(jìn)SQI。隨后的算法可以使用SQI來指導(dǎo)他們進(jìn)行進(jìn)一步的分析（例如趨勢分析）。具有低SQI的參數(shù)值可以與具有高SQI的那些參數(shù)值相比被加權(quán)得較不重。

SQI可以經(jīng)由HRV分析器213以誤差信號(hào)的形式用作對濾波器控制器212的反饋。可以通過改變?yōu)V波參數(shù)并重新導(dǎo)出PR和SpO₂值及其相關(guān)聯(lián)的新的SQI值來解決低SQI（即，PR和SpO₂的可能不準(zhǔn)確測量）。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，監(jiān)測設(shè)備可以通過在基于SQI誤差信號(hào)而更新的連續(xù)不同的濾波參數(shù)之上迭代來優(yōu)化PR和SpO₂的測量的準(zhǔn)確度。參數(shù)處理器204然后將報(bào)告與最高SQI相關(guān)聯(lián)的所測量的PR和SpO₂值。最優(yōu)濾波參數(shù)可以保留在存儲(chǔ)器中并且用作隨后的分析窗口中的優(yōu)化器開始點(diǎn)。

在圖3的流程圖中提供了用于基于第二信號(hào)的特征來調(diào)整用于對第一信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器的算法300。圖3的描述將參考由算法控制以按所描述的方式操作的圖1的各種組件。還重要的是注意，盡管算法被描述為一系列線性步驟，但是這些步驟中的某些可以彼此同時(shí)執(zhí)行或以不同的次序執(zhí)行。

在步驟302中，特征分析器110從包括從第二傳感器130接收的一系列樣本的窗口檢測與第二信號(hào)相關(guān)聯(lián)的特征。窗口中的一系列樣本表示從其確定特征的預(yù)定先前時(shí)段。在步驟304中，將所確定的特征提供給濾波器控制器112，濾波器控制器112將檢測到的信號(hào)特征自動(dòng)轉(zhuǎn)換成表示頻率包絡(luò)的至少一個(gè)濾波器參數(shù)。在步驟306中，至少一個(gè)濾波器參數(shù)被用于通過根據(jù)頻率包絡(luò)限定濾波器的通帶來調(diào)整濾波器108。在步驟308中，濾波器108對從第一傳感器120接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波，以允許將通帶內(nèi)的信號(hào)提供給參數(shù)處理器104，參數(shù)處理器104使用經(jīng)濾波的第一信號(hào)來確定至少一個(gè)患者參數(shù)數(shù)據(jù)值。在步驟310中，算法查詢是否已經(jīng)由第二傳感器130感測到任何連續(xù)樣本。如果查詢的結(jié)果為否，則算法在步驟311中等待任何進(jìn)一步的樣本，步驟311進(jìn)一步回到步驟310。如果在步驟310中查詢的結(jié)果為正，則算法在步驟312處繼續(xù)。在步驟312處，特征分析器110更新窗口中的一系列信號(hào)以包括第二信號(hào)的最新的數(shù)據(jù)值，并且排除第二信號(hào)的最早數(shù)據(jù)值。一旦窗口已被移動(dòng)，則算法回到步驟302，并且可以實(shí)時(shí)地連續(xù)調(diào)整濾波器以具有最大化噪聲的排除并最小化由參數(shù)處理器204確定患者參數(shù)數(shù)據(jù)中相關(guān)的信號(hào)的排除的通帶。

使用一個(gè)信號(hào)的變化性特征來調(diào)整用于對另一個(gè)不同信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器的優(yōu)點(diǎn)將在圖6-8中示出。圖6描繪了在某一時(shí)間段之上的以次心跳每分鐘的瞬時(shí)HR的繪圖600。瞬時(shí)HR的繪圖用附圖標(biāo)記602標(biāo)記。圍繞線602的灰色陰影表示使用與上面在圖1-5中描述的方法不同的方法確定的通帶的寬度。在嘗試限定通帶的特征時(shí)，所使用的現(xiàn)有方法是確定在預(yù)定時(shí)間段之上平均的HR，并將BPF中心頻率設(shè)置為平均HR。由于在該現(xiàn)有方法中不使用HR的變化性，所以該方法將±0.5Hz（±30次心跳/分鐘）的預(yù)定保護(hù)帶添加到中心頻率，從而限定通帶。結(jié)果是在任何給定點(diǎn)處圍繞實(shí)際瞬時(shí)HR 602的每分鐘的心跳的顯著增加和減少。該距離由標(biāo)記為604的線圖示。因此，盡管圖6中所示的通帶除去非常低和高的頻率的噪聲，但由線或距離604表示的大量寬度允許寬范圍的帶內(nèi)噪聲保留在經(jīng)濾波的信號(hào)中。保護(hù)帶過保守（寬）。HR在這樣寬的頻率范圍之上不可能變化，特別是在短期（～10s）內(nèi)。因此，這樣的廣譜不以其他方式提供用于導(dǎo)出患者參數(shù)數(shù)據(jù)（PR和SpO₂）的很多益處，因?yàn)樽钕嚓P(guān)的信息存在于HR處或附近。雖然提供很少的實(shí)質(zhì)性益處，但是該寬譜通帶確實(shí)允許帶內(nèi)噪聲通過濾波器的寬的機(jī)會(huì)窗口。然而，簡單地使濾波器變窄不是有效的解決方案，因?yàn)檫@增加了從患者參數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算排除有價(jià)值的信號(hào)分量的風(fēng)險(xiǎn)。如果HR在平均時(shí)間窗口（例如～10s）中的任何點(diǎn)處偏離在濾波器的通帶之外，則對應(yīng)的脈搏將被衰減（部分地或完全地除去），從而具有破壞性效果并導(dǎo)致不正確的患者參數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算（PR和SpO₂導(dǎo)出）。結(jié)果將基本上導(dǎo)致通帶的變窄正嘗試解決的同樣問題。

與通過圖6中描述的方法設(shè)置的通帶相反，使用變化性特征來生成用于調(diào)整濾波器的濾波器參數(shù)的圖7的繪圖700中設(shè)置的通帶的優(yōu)點(diǎn)是容易顯而易見的。圖7包括相同的瞬時(shí)HR 602。然而，使用第二信號(hào)的變化性特征來確定圖7中所示的通帶的寬度。本文，第二信號(hào)是ECG信號(hào)，并且使用上面在圖2中描述的HRV測量技術(shù)中的任何一個(gè)來確定HRV。如從圖7中可以看出的，由線704指示的瞬時(shí)HR與通帶的上限和下限之間的距離與圖6中的距離604相比大量地減少。結(jié)果是在排除帶內(nèi)噪聲但最小化被帶通濾波器濾波的第一信號(hào)的相關(guān)部分的排除的方面的顯著改進(jìn)。此外，連續(xù)更新HRV測量值以允許實(shí)時(shí)連續(xù)生成用于調(diào)整濾波器以便修改通帶的特征（例如寬度和/或形狀）的濾波器參數(shù)。因此，通帶的特征（例如寬度）保持足夠窄以連續(xù)減少帶內(nèi)噪聲。

圖8是示出了在HRV測量從其計(jì)算并且用于確定用于配置濾波器的通帶的濾波器參數(shù)的時(shí)間段之上的瞬時(shí)HR的更詳細(xì)視圖的圖表800。更具體地，圖8表示在圖7中標(biāo)記為8的框所表示的170秒和225秒之間的圖7中所示的瞬時(shí)HR。隨著時(shí)間增加，我們從前一時(shí)間窗口看到基于從瞬時(shí)HR導(dǎo)出的HRV測量的通帶的動(dòng)態(tài)調(diào)整。因?yàn)檎{(diào)整是如此精細(xì)，并且時(shí)間幀是如此大，所以通帶的寬度實(shí)際上與瞬時(shí)HR繪圖不可區(qū)分。圖8中所示的詳細(xì)視圖示出了瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)并且比較了兩個(gè)點(diǎn)810和820，其示出了可以如何使用不同的濾波器參數(shù)來基于瞬時(shí)HR數(shù)據(jù)的先前時(shí)段動(dòng)態(tài)地調(diào)整濾波器?；贖RV的最近歷史，通帶在810處比在820處寬得多。通過基于在預(yù)定時(shí)段之上的HR的變化進(jìn)行調(diào)整，濾波器能夠最大化通過其的相關(guān)信號(hào)的量而同時(shí)最小化帶內(nèi)噪聲的量。圖7和圖8中所示的方法將通帶的上限和下限（分別）設(shè)置為在瞬時(shí)HR信號(hào)的之前30秒中觀察到的最大和最小HR值?！?次心跳每分鐘的保護(hù)帶被添加到通帶邊界。這是當(dāng)前主題原理的非常簡單的示例性實(shí)現(xiàn)。采用多個(gè)HRV分析方法的更魯棒的實(shí)現(xiàn)是可能的。

圖9-11是根據(jù)當(dāng)前主題的一些實(shí)現(xiàn)的圖示當(dāng)PPG信號(hào)在全5Hz帶寬之上被濾波時(shí)（圖9）、當(dāng)利用設(shè)置為具有±0.5Hz的預(yù)定保護(hù)帶的平均HR的BPF中心頻率對PPG信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)（圖10）、以及當(dāng)使用具有±0.1Hz的保護(hù)帶的HRV的測量對PPG信號(hào)進(jìn)行帶通濾波時(shí)的脈搏血氧計(jì)的動(dòng)態(tài)范圍（例如，信噪比性能）的表面圖900、1000和1100。使用脈搏血氧計(jì)的模擬獲得了所圖示的數(shù)據(jù)。垂直軸表示患者的組織的DC透射傳輸，其是患者的組織的透射率特征的測量。DC透射傳輸以虛擬納安培（nAv）為單位示出，其被限定為使得當(dāng)光發(fā)射器（例如，發(fā)光二極管）以100％強(qiáng)度（限定為50mA驅(qū)動(dòng)電流）驅(qū)動(dòng)時(shí)，1nAv等于1nA的接收器輸入電流。例如，在50mA發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電流處1000nAv=1000nA，并且還有在25mA驅(qū)動(dòng)電流處1000nAv=500nA。

水平軸表示來自患者的動(dòng)脈血脈動(dòng)的AC信號(hào)調(diào)制。來自患者的動(dòng)脈血脈動(dòng)的AC信號(hào)調(diào)制是PPG信號(hào)的DC值的百分比調(diào)制。換句話說，AC信號(hào)調(diào)制是每一個(gè)脈搏中的血液量的測量（其可以基于諸如體溫的生理?xiàng)l件而變化）。例如，1μAvDC水平的1％AC調(diào)制表示10nAv峰到峰AC信號(hào)。因此，DC透射傳輸和AC調(diào)制二者都是患者的特性，并且獨(dú)立于特定的脈搏血氧計(jì)硬件。

強(qiáng)度是PPG信號(hào)的信噪比（SNR）的度量，并且指示SpO₂測量的準(zhǔn)確度。圖9、10和11中的每一個(gè)的左側(cè)上的較暗部分表示其中SpO₂測量將不滿足所允許的血氧標(biāo)準(zhǔn)（例如，準(zhǔn)確度在真實(shí)值的大于2％內(nèi)）的較低SNR（分別由905、1005和1105表示）。每一個(gè)圖的右側(cè)上的灰色表示對于準(zhǔn)確的SpO₂測量足夠的（例如，在真實(shí)值的1％內(nèi)）的較高SNR（分別由910、1010和1110表示）。每一個(gè)圖中間的光部分表示在較低和較高SNR之間的SNR值（分別由915、1015和1115表示），其滿足血氧標(biāo)準(zhǔn)但仍可能不太準(zhǔn)確（SpO₂準(zhǔn)確度范圍在真實(shí)值的1％和2％之間）。

圖9、10和11圖示了利用當(dāng)前主題的用于脈搏血氧計(jì)的相對性能改進(jìn)。圖9包含對應(yīng)于其中SpO₂測量不準(zhǔn)確的條件的最大暗區(qū)905，并且圖10圖示相對于圖9的性能具有稍微改進(jìn)的暗區(qū)1005。對應(yīng)于根據(jù)當(dāng)前主題實(shí)現(xiàn)的脈搏血氧計(jì)的圖11具有最小的暗區(qū)1105。因此，當(dāng)前主題的實(shí)現(xiàn)為脈搏血氧定量提供了SNR方面的改進(jìn)。

盡管已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)現(xiàn)描述了當(dāng)前主題，但是本發(fā)明不限于此。相反，所附權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋為包括可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離當(dāng)前主題的等同物的范疇和范圍的情況下做出的當(dāng)前主題的其他變型和實(shí)現(xiàn)。本公開旨在覆蓋本文所討論的實(shí)施例的任何適配或變化。

本文描述的主題的一個(gè)或多個(gè)方面或特征可以在數(shù)字電子電路、集成電路、專門設(shè)計(jì)的專用集成電路（ASIC）、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件和/或其組合等中實(shí)現(xiàn)。這些各個(gè)方面或特征可以包括在可編程系統(tǒng)上可執(zhí)行和/或可解釋的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序中的實(shí)現(xiàn)，所述可編程系統(tǒng)包括至少一個(gè)可編程處理器，其可以是專用或通用的，其被耦合以從存儲(chǔ)系統(tǒng)、至少一個(gè)輸入設(shè)備和至少一個(gè)輸出設(shè)備接收數(shù)據(jù)和指令并且向存儲(chǔ)系統(tǒng)、至少一個(gè)輸入設(shè)備和至少一個(gè)輸出設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)和指令?？删幊滔到y(tǒng)或計(jì)算系統(tǒng)可以包括客戶端和服務(wù)器?？蛻舳撕头?wù)器通常彼此遠(yuǎn)離并且通常通過通信網(wǎng)絡(luò)交互。客戶端和服務(wù)器的關(guān)系借助于在相應(yīng)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并且彼此具有客戶端-服務(wù)器關(guān)系的計(jì)算機(jī)程序而產(chǎn)生。

也可以被稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用、應(yīng)用、組件或代碼的這些計(jì)算機(jī)程序包括用于可編程處理器的機(jī)器指令，并且可以以高級過程語言、面向?qū)ο缶幊陶Z言、功能編程語言、邏輯編程語言和/或以匯編/機(jī)器語言來實(shí)現(xiàn)。如本文所使用的，術(shù)語“機(jī)器可讀介質(zhì)”是指用于向可編程處理器提供機(jī)器指令和/或數(shù)據(jù)的任何計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、裝置和/或設(shè)備，諸如例如磁盤、光盤、存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件（PLD），包括接收機(jī)器指令作為機(jī)器可讀信號(hào)的機(jī)器可讀介質(zhì)。術(shù)語“機(jī)器可讀信號(hào)”是指用于向可編程處理器提供機(jī)器指令和/或數(shù)據(jù)的任何信號(hào)。機(jī)器可讀介質(zhì)可以非臨時(shí)地存儲(chǔ)這樣的機(jī)器指令，諸如例如如非暫時(shí)性固態(tài)存儲(chǔ)器或磁性硬盤驅(qū)動(dòng)器或任何等效存儲(chǔ)介質(zhì)將做的那樣。機(jī)器可讀介質(zhì)可以可替代地或另外地以暫時(shí)方式存儲(chǔ)這樣的機(jī)器指令，諸如例如如處理器高速緩存或與一個(gè)或多個(gè)物理處理器核相關(guān)聯(lián)的其他隨機(jī)存取存儲(chǔ)器將做的那樣。

為了提供與用戶的交互，本文所描述的主題的一個(gè)或多個(gè)方面或特征可以在具有顯示設(shè)備的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，所述顯示設(shè)備諸如例如是用于向用戶顯示信息的陰極射線管（CRT）或液晶顯示器（LCD）或發(fā)光二極管（LED）監(jiān)視器以及用戶可以通過其向計(jì)算機(jī)提供輸入的鍵盤和定點(diǎn)設(shè)備，諸如例如鼠標(biāo)或軌跡球。其他種類的設(shè)備也可以用于提供與用戶的交互。例如，提供給用戶的反饋可以是任何形式的感覺反饋，諸如例如視覺反饋、聽覺反饋或觸覺反饋；并且可以以任何形式接收來自用戶的輸入，包括但不限于聲學(xué)、語音或觸覺輸入。其他可能的輸入設(shè)備包括但不限于觸摸屏或其他觸敏設(shè)備，諸如單點(diǎn)或多點(diǎn)電阻性或電容性觸控板、語音識(shí)別硬件和軟件、光學(xué)掃描器、光學(xué)指針、數(shù)字圖像捕獲設(shè)備和相關(guān)聯(lián)的解釋軟件等。

在上面的描述中和在權(quán)利要求中，諸如“中的至少一個(gè)”或“中的一個(gè)或多個(gè)”之類的短語可以出現(xiàn)，之后跟著元素或特征的連接列表。術(shù)語“和/或”也可以出現(xiàn)在兩個(gè)或更多個(gè)元件或特征的列表中。除非另外由使用其的上下文隱式或顯式否認(rèn)，否則這樣的短語旨在單獨(dú)意指列出的元件或特征中的任何一個(gè)或與其他列舉的元件或特征中的任何一個(gè)組合意指列舉的元件或特征中的任何一個(gè)。例如，短語“A和B中的至少一個(gè)”；“A和B中的一個(gè)或多個(gè)”和“A和/或B”均旨在意指“單獨(dú)的A、單獨(dú)的B、或A和B一起。類似的解釋也意圖用于包括三個(gè)或更多項(xiàng)目的列表。例如，短語“A、B和C中的至少一個(gè)”；“A、B和C中的一個(gè)或多個(gè)”和“A、B和/或C”均旨在意指“單獨(dú)的A、單獨(dú)的B、單獨(dú)的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A和B和C一起。此外，上面和權(quán)利要求中的術(shù)語“基于”的使用旨在意指“至少部分地基于”，使得未列舉的特征或元素也是可允許的。

取決于期望的配置，本文描述的主題可以體現(xiàn)在系統(tǒng)、裝置、方法和/或物品中。在前面的描述中闡述的實(shí)現(xiàn)并不表示與本文描述的主題一致的所有實(shí)現(xiàn)。相反，它們僅僅是與關(guān)于所描述主題的方面一致的一些示例。盡管以上已經(jīng)詳細(xì)描述了幾個(gè)變型，但是其他修改或添加也是可能的。特別地，除了本文所闡述的那些之外，還可以提供另外的特征和/或變化。例如，上述實(shí)現(xiàn)可以涉及所公開的特征的各種組合和子組合和/或以上公開的若干另外的特征的組合和子組合。另外，在附圖中描繪和/或本文描述的邏輯流程不一定要求所示的特定次序或順序來實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。其他實(shí)現(xiàn)可以在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。