特許 6842306 生体信号処理方法及びその装置並びにコンピュータ読出可能記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6842306

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】生体信号処理方法及びその装置並びにコンピュータ読出可能記録媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20210308BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20210308BHJP

   A61B 5/346 20210101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/02 310A

   A61B5/0245 B

   A61B5/0245 100B

   A61B5/04 312A

【請求項の数】17

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-10317(P2017-10317)

(22)【出願日】2017年1月24日

(65)【公開番号】特開2017-144236(P2017-144236A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2019年10月2日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0016901

(32)【優先日】2016年2月15日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】崔 昌 穆

(72)【発明者】

【氏名】尹 勝 槿

(72)【発明者】

【氏名】權 義 根

(72)【発明者】

【氏名】金 尚 駿

【審査官】 伊知地 和之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１８４５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０５７５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６１８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２４３９９２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０９０４２９７３（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００２２１５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−０１０９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８９５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１２３９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２ − ５／０３

Ａ６１Ｂ ５／０５ − ５／０５３

Ａ６１Ｂ ５／０６ − ５／２２

Ａ６１Ｂ ５／２４ − ５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体信号の波形から基準点を抽出するステップと、
前記抽出された基準点に基づいて前記生体信号のパルス方向を決定するステップと、
前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を有し、
前記基準点を抽出するステップは、前記生体信号の波形から極大点及び極小点のうち少なくとも１つに対応する複数の候補基準点を抽出するステップと、
前記複数の候補基準点の各々の信号値に基づいて前記候補基準点の内から前記基準点を決定するステップと、を含み、
前記候補基準点は、極大点に対応する複数の第１候補基準点及び極小点に対応する複数の第２候補基準点を含み、
前記基準点を決定するステップは、互いに隣接する第１候補基準点で信号値が最も大きい第１候補基準点を第１基準点として決定するステップと、
互いに隣接する第２候補基準点で信号値が最も小さい第２候補基準点を第２基準点として決定するステップと、を含み、
前記パルス方向を決定するステップは、前記第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定するステップと、
前記尖度に基づいて前記パルス方向を決定するステップと、を含むことを特徴とする生体信号処理方法。

【請求項2】

前記候補基準点を抽出するステップは、前記生体信号の波形の所定の時間区間内で決定された最も大きい信号値又は最も小さい信号値に基づいて前記候補基準点を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理方法。

【請求項3】

前記尖度を決定するステップは、前記生体信号の波形の中の前記第１基準点から第１基準点に隣接する第１候補基準点の間の距離に基づいて前記第１基準点に対応する尖度を決定し、
前記生体信号の波形の中の前記第２基準点から第２基準点に隣接する第２候補基準点の間の距離に基づいて前記第２基準点に対応する尖度を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理方法。

【請求項4】

前記第１基準点に対応する尖度を決定するステップは、前記生体信号の波形から前記第１基準点と第１基準点に隣接する第１候補基準点とを連結する第１ラインと、前記第１基準点と第１基準点に隣接する他の第１候補基準点とを連結する第２ラインとが形成する角度に基づいて前記第１基準点に対応する尖度が決定されることを特徴とする請求項３に記載の生体信号処理方法。

【請求項5】

前記パルス方向を決定するステップは、前記第１基準点の尖度と前記第２基準点の尖度に基づいたパルス方向の強度に基づいて前記パルス方向を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体信号処理方法。

【請求項6】

前記パルス方向を決定するステップは、現在の基準点が第１基準点であるか、あるいは第２基準点であるか否か、及び前記現在の基準点に対応する尖度に基づいて現在のパルス方向の強度を決定するステップと、
次の基準点が第１基準点であるか、あるいは第２基準点であるか否か、及び前記次の基準点に対応する尖度と前記現在のパルス方向の強度とに基づいて次のパルス方向の強度を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の生体信号処理方法。

【請求項7】

前記パルス方向を決定するステップは、前記パルス方向の強度が閾値よりも大きい場合、前記生体信号の波形が第１パルス方向であると決定し、
前記パルス方向の強度が前記閾値以下である場合、前記生体信号の波形が第２パルス方向であると決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の生体信号処理方法。

【請求項8】

前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記生体信号のパルス方向が前記第１パルス方向であると決定された場合、前記第１パルス方向に対応する第１特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定し、
前記生体信号のパルス方向が前記第２パルス方向であると決定された場合、前記第２パルス方向に対応する第２特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定することを特徴とする請求項７に記載の生体信号処理方法。

【請求項9】

前記パルス方向を決定するステップは、複数の第１基準点の尖度の和と複数の第２基準点の尖度の和との比較結果に基づいて前記パルス方向を決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の生体信号処理方法。

【請求項10】

前記生体信号から直流成分を除去するステップをさらに含み、
前記基準点を抽出するステップは、前記直流成分が除去された生体信号の波形から基準点を抽出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の生体信号処理方法。

【請求項11】

前記直流成分が除去された生体信号をフィルタリングして前記生体信号から高周波ノイズを除去するステップをさらに含み、
前記基準点を抽出するステップは、前記高周波ノイズが除去された生体信号の波形から基準点を抽出することを特徴とする請求項１０に記載の生体信号処理方法。

【請求項12】

前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記パルス方向に応じて第１基準点又は第２基準点のうちいずれか１つに基づいて前記生体信号の特徴点を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の生体信号処理方法。

【請求項13】

生体信号の波形から基準点を抽出するステップと、
前記抽出された基準点に基づいて前記生体信号のパルス方向を決定するステップと、
前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を有し、
前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記生体信号の波形に低域通過フィルタを適用するステップと、
前記パルス方向に基づいて前記低域通過フィルタが適用された生体信号の波形に対して時間による傾きの和を決定するステップと、
前記傾きの和と閾値に基づいて前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を含むことを特徴とする生体信号処理方法。

【請求項14】

前記閾値は、前記生体信号の変化により適応的に変化することを特徴とする請求項１３に記載の生体信号処理方法。

【請求項15】

前記候補基準点は、極大点に対応する第１候補基準点及び極小点に対応する第２候補基準点を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体信号処理方法。

【請求項16】

請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の生体信号処理方法を実行させるためのプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読出可能記録媒体。

【請求項17】

少なくとも１つのプロセッサを含み、
前記プロセッサは、
生体信号の波形から基準点を抽出する動作と、
前記基準点のそれぞれに対応する尖度を決定する動作と、
前記尖度に基づいて前記生体信号の特徴点を決定する動作と、を実行し、
前記基準点を抽出する動作は、前記生体信号の波形から極大点及び極小点のうち少なくとも１つに対応する複数の候補基準点を抽出する動作と、
前記複数の候補基準点の各々の信号値に基づいて前記候補基準点の内から前記基準点を決定する動作と、を含み、
前記候補基準点は、極大点に対応する複数の第１候補基準点及び極小点に対応する複数の第２候補基準点を含み、
前記基準点を決定する動作は、互いに隣接する第１候補基準点で信号値が最も大きい第１候補基準点を第１基準点として決定する動作と、
互いに隣接する第２候補基準点で信号値が最も小さい第２候補基準点を第２基準点として決定する動作と、を含み、
前記尖度を決定する動作は、前記第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定する動作と、
前記尖度に基づいてパルス方向を決定する動作と、を含み、
前記生体信号の特徴点を決定する動作は、前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定する動作を含み、
前記尖度は、前記基準点を中心に前記生体信号の波形がその程度急激に変化するかを示すものであることを特徴とする生体信号処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体信号を処理する方法及び装置に関し、特に、生体信号から信号特徴の検出において、パルス方向を考慮することで信号特徴をより正確に抽出する生体信号処理方法及びその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＩＴ技術と医療技術とが結合したＩＴ−医療融合技術に対する研究が活発に行われている。
特に、事務室及び家庭などのように日常生活内でユーザの健康状態をリアルタイムにモニタリングするモバイルヘルスケア分野に対する研究が盛んに行われている。
モバイルヘルスケアでは、時間及び空間の制約なしでユーザの生体信号を測定し、測定された生体信号を分析してユーザの健康状態を推定する。
例えば、モバイルヘルスケアでは、心臓疾患のユーザの心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＥＣＧ）をリアルタイムに測定及び分析して、不整脈が発生した時間又は不整脈の種類を推定することができ、これに関する情報をユーザに提供する。

【0003】

しかしながら、生体信号から信号特徴の検出を行うことにおいて、信号特徴をより正確に、より早く抽出することが課題となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は上記従来の生体信号処理における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、生体信号から信号特徴の検出において、パルス方向を考慮することで信号特徴をより正確に抽出することのできる生体信号処理方法及びその装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、モバイル環境ではリソースを少なく使用しながら生体信号の特徴点を早く抽出することのできる生体信号処理方法及びその装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するためになされた本発明による生体信号処理方法は、生体信号の波形から基準点を抽出するステップと、前記抽出された基準点に基づいて前記生体信号のパルス方向を決定するステップと、前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を有し、前記基準点を抽出するステップは、前記生体信号の波形から極大点及び極小点のうち少なくとも１つに対応する複数の候補基準点を抽出するステップと、前記複数の候補基準点の各々の信号値に基づいて前記候補基準点の内から前記基準点を決定するステップと、を含み、前記候補基準点は、極大点に対応する複数の第１候補基準点及び極小点に対応する複数の第２候補基準点を含み、前記基準点を決定するステップは、互いに隣接する第１候補基準点で信号値が最も大きい第１候補基準点を第１基準点として決定するステップと、互いに隣接する第２候補基準点で信号値が最も小さい第２候補基準点を第２基準点として決定するステップと、を含み、前記パルス方向を決定するステップは、前記第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定するステップと、前記尖度に基づいて前記パルス方向を決定するステップと、を含むことを特徴とする。

【0006】

前記候補基準点を抽出するステップは、前記生体信号の波形の所定の時間区間内で決定された最も大きい信号値又は最も小さい信号値に基づいて前記候補基準点を決定するステップを含むことが好ましい。
前記尖度を決定するステップは、前記生体信号の波形の中の前記第１基準点から第１基準点に隣接する第１候補基準点の間の距離に基づいて前記第１基準点に対応する尖度を決定し、前記生体信号の波形の中の前記第２基準点から第２基準点に隣接する第２候補基準点の間の距離に基づいて前記第２基準点に対応する尖度を決定することが好ましい。
前記第１基準点に対応する尖度を決定するステップは、前記生体信号の波形から前記第１基準点と第１基準点に隣接する第１候補基準点とを連結する第１ラインと、前記第１基準点と第１基準点に隣接する他の第１候補基準点とを連結する第２ラインとが形成する角度に基づいて前記第１基準点に対応する尖度が決定されることが好ましい。
前記パルス方向を決定するステップは、前記第１基準点の尖度と前記第２基準点の尖度に基づいたパルス方向の強度に基づいて前記パルス方向を決定することが好ましい。
前記パルス方向を決定するステップは、現在の基準点が第１基準点であるか、あるいは第２基準点であるか否か、及び前記現在の基準点に対応する尖度に基づいて現在のパルス方向の強度を決定するステップと、次の基準点が第１基準点であるか、あるいは第２基準点であるか否か、及び前記次の基準点に対応する尖度と前記現在のパルス方向の強度とに基づいて次のパルス方向の強度を決定するステップと、を含むことが好ましい。

【0007】

前記パルス方向を決定するステップは、前記パルス方向の強度が閾値よりも大きい場合、前記生体信号の波形が第１パルス方向であると決定し、前記パルス方向の強度が前記閾値以下である場合、前記生体信号の波形が第２パルス方向であると決定することが好ましい。
前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記生体信号のパルス方向が前記第１パルス方向であると決定された場合、前記第１パルス方向に対応する第１特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定し、前記生体信号のパルス方向が前記第２パルス方向であると決定された場合、前記第２パルス方向に対応する第２特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定することが好ましい。
前記パルス方向を決定するステップは、複数の第１基準点の尖度の和と複数の第２基準点の尖度の和との比較結果に基づいて前記パルス方向を決定することが好ましい。
前記生体信号から直流成分を除去するステップをさらに含み、前記基準点を抽出するステップは、前記直流成分が除去された生体信号の波形から基準点を抽出することが好ましい。
前記直流成分が除去された生体信号をフィルタリングして前記生体信号から高周波ノイズを除去するステップをさらに含み、前記基準点を抽出するステップは、前記高周波ノイズが除去された生体信号の波形から基準点を抽出することが好ましい。
前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記パルス方向に応じて第１基準点又は第２基準点のうちいずれか１つに基づいて前記生体信号の特徴点を決定することが好ましい。
また、上記目的を達成するためになされた本発明による生体信号処理方法は、生体信号の波形から基準点を抽出するステップと、前記抽出された基準点に基づいて前記生体信号のパルス方向を決定するステップと、前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を有し、前記生体信号の特徴点を決定するステップは、前記生体信号の波形に低域通過フィルタを適用するステップと、前記パルス方向に基づいて前記低域通過フィルタが適用された生体信号の波形に対して時間による傾きの和を決定するステップと、前記傾きの和と閾値に基づいて前記生体信号の特徴点を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
前記閾値は、前記生体信号の変化により適応的に変化することが好ましい。
前記候補基準点は、極大点に対応する第１候補基準点及び極小点に対応する第２候補基準点を含むことが好ましい。

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明によるコンピュータ読出可能記録媒体は、上記生体信号処理方法を実行させるためのプログラムが記録されたことを特徴とする。

【0010】

上記目的を達成するためになされた本発明による生体信号処理装置は、少なくとも１つのプロセッサを含み、前記プロセッサは、生体信号の波形から基準点を抽出する動作と、前記基準点のそれぞれに対応する尖度を決定する動作と、前記尖度に基づいて前記生体信号の特徴点を決定する動作と、を実行し、前記基準点を抽出する動作は、前記生体信号の波形から極大点及び極小点のうち少なくとも１つに対応する複数の候補基準点を抽出する動作と、前記複数の候補基準点の各々の信号値に基づいて前記候補基準点の内から前記基準点を決定する動作と、を含み、前記候補基準点は、極大点に対応する複数の第１候補基準点及び極小点に対応する複数の第２候補基準点を含み、前記基準点を決定する動作は、互いに隣接する第１候補基準点で信号値が最も大きい第１候補基準点を第１基準点として決定する動作と、互いに隣接する第２候補基準点で信号値が最も小さい第２候補基準点を第２基準点として決定する動作と、を含み、前記尖度を決定する動作は、前記第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定する動作と、
前記尖度に基づいてパルス方向を決定する動作と、を含み、前記生体信号の特徴点を決定する動作は、前記パルス方向に対応する特徴点の決定方式により前記生体信号の特徴点を決定する動作を含み、前記尖度は、前記基準点を中心に前記生体信号の波形がその程度急激に変化するかを示すものであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る生体信号処理方法及びその装置並びにコンピュータ読出可能記録媒体によれば、生体信号から信号特徴の検出において、パルス方向を考慮することで信号特徴をより正確に抽出することができるという効果がある。
また、モバイル環境ではリソースを少なく使用しながら生体信号の特徴点を早く抽出することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る生体信号を測定するウェアラブル装置を示す図である。

【図2A】本発明の一実施形態に係るセンサを用いて測定されたＰＰＧ信号の一例を示すグラフである。

【図2B】本発明の一実施形態に係るセンサを用いて測定されたＰＰＧ信号の一例を示すグラフである。

【図3】本発明の一実施形態に係る生体信号処理方法の動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る生体信号処理方法の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態に係る様々な状態で測定されたＰＰＧ信号波形の一例を示すグラフである。

【図6】本発明の一実施形態に係るＰＰＧ信号の前処理工程を説明するためのグラフである。

【図7】本発明の一実施形態に係るＰＰＧ信号波形で候補基準点を抽出する工程を説明するためのグラフである。

【図8】本発明の一実施形態に係る抽出された候補基準点で第１基準点及び第２基準点を決定し、尖度を決定する工程を説明するためのグラフである。

【図9】本発明の一実施形態に係る尖度を決定する工程をより詳しく説明するためのグラフである。

【図10】本発明の一実施形態に係る第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対して決定された尖度を示すグラフである。

【図11】本発明の一実施形態に係る前処理が実行されたＰＰＧ信号に対して決定されたパルス方向の強度を示す図である。

【図12】本発明の一実施形態に係るパルス方向に応じてＰＰＧ信号の特徴点を決定する工程を説明するためのグラフである。

【図13】本発明の一実施形態に係るパルス方向に応じてＰＰＧ信号の特徴点を決定する工程を説明するためのグラフである。

【図14】本発明の一実施形態に係る生体信号処理装置の概略を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明に係る生体信号処理方法及びその装置並びにコンピュータ読出可能記録媒体を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

【0014】

各図面で提示した同一の参照符号は同一の部材を示す。
本実施形態で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いるものであって、実施形態を限定しようとする意図はない。
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

【0015】

異なる定義がなされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
図面を参照して説明する際に、図面符号に関係なく同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、それに対する重複説明を省略する。本実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

【0016】

以下の実施形態は、生体信号から特徴点のような信号特徴を抽出し、抽出された信号特徴を用いて生体情報を決定するために適用される。
本明細書では、説明の便宜のために光電式容積脈波（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ：以下、ＰＰＧと記す）から信号特徴を抽出する実施形態を中心に説明するが、実施形態の範囲がこれに限定されることはない。
例えば、実施形態は、心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＥＣＧ）、酸素飽和度、心弾（動）図（Ｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ：ＢＣＧ）、脳電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ：ＥＥＧ）、筋電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｍ：ＥＭＧ）などの生体信号だけではなく、他のタイプの生体信号から信号特徴を抽出する過程にも適用され得る。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係る生体信号を測定するウェアラブル装置を示す図である。
バンドタイプ又は腕時計タイプのウェアラブル装置１００は、ユーザの手首に着用されてユーザの体から生体信号を測定して分析することができる。
ウェアラブル装置１００は、非侵襲的方式（ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ ｍａｎｎｅｒ）で生体信号を継続的にモニタリングする。
生体信号は、ユーザ身体に対する生体的情報を含む信号として、ＰＰＧ、ＥＣＧ、又はＥＭＧなどの形態に測定される。
測定された生体信号に基づいてユーザの健康に関する様々な生体情報を推定することができる。

【0018】

一実施形態によれば、ウェアラブル装置１００は、センサを用いて手首からＰＰＧ信号を測定し、測定されたＰＰＧ信号から進行波又は反射波の形態に関する様々な信号特徴を抽出した後、抽出された信号特徴に基づいて血圧、血管硬化度などの心血管系情報を推定する。
センサは、ウェアラブル装置１００のストラップに位置して手首の橈骨動脈（ｒａｄｉａｌ ａｒｔｅｒｙ）内の血流量の変化をＰＰＧ信号として測定する。
ＰＰＧ信号は、心拍による血流量の変化情報を含む。
ウェアラブル装置１００は、ＰＰＧ信号の変化を分析してユーザの心拍数を算出し、算出された心拍数に基づいて心血管系情報を推定する。
又は、ウェアラブル装置１００は、ＰＰＧ信号に基づいて決定された心拍数、血圧などに基づいてユーザに運動コーチング情報を提供することもできる。

【0019】

ＰＰＧ信号のような生体信号の測定は、ユーザの呼吸及びユーザの意図的な動きから影響を受けるため、生体信号から有用な情報を取得するためには生体信号から特徴点を正確に抽出することが要求される。
また、モバイル環境では少ないリソースを使用し、生体信号の特徴点を早く抽出することが要求される。
下記で説明する実施形態は、上記の要求事項を全て満たし得るソリューションを提供する。

【0020】

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るセンサを用いて測定されたＰＰＧ信号の一例を示すグラフである。
ＰＰＧ信号の測定は、モーションアーチファクトのようなノイズに敏感である。
センサを用いて測定されたＰＰＧ信号には、目的とする生体情報に関する信号成分だけではなく、呼吸活動及び身体の動きによるノイズ成分が含まれることがある。
図１に示すように、手首にウェアラブル装置１００を着用したユーザが手首を動かす場合（例えば、手首を回転する場合）にＰＰＧ信号の逆転現象が生じ得る。
橈骨動脈上の皮膚表面とＰＰＧ信号を検出するためのセンサとの間の圧力が変化した時、又はセンサの検出位置が皮膚表面上で変更した時にＰＰＧ信号の逆転現象が発生する可能性がある。

【0021】

図２Ａは、ユーザが手首を中立位置にした時（親指が子指よりも上側にある状態）に測定されたＰＰＧ信号波形を示す。
ＰＰＧ信号のパルス方向が上側に向かっている。
図２Ｂは、ユーザが手首を中立状態で回転させた時に測定されたＰＰＧ信号の波形を示す。
図２Ｂに示されたＰＰＧ信号の波形は、図２Ａとは相違して、ＰＰＧ信号のパルス方向が下側に向かっている。
このように、ＰＰＧ信号の波形は手首の姿勢などにより逆転し、ＰＰＧ信号から信号特徴を正確に抽出するためにはＰＰＧ信号のパルスがどちらの方に向かっているかを決定することが重要である。
以下で説明する実施形態によれば、生体信号から信号特徴の検出においてパルス方向を考慮することによって信号特徴をより正確に抽出するようにする。

【0022】

図３及び図４は、本発明の一実施形態に係る生体信号処理方法の動作を説明するためのフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る生体信号処理方法は、図１４に示す生体信号処理装置１４００によって実行される。
図３及び図４に示した動作は、図に示すように順次に実行されたり又は説明された実施形態の範囲及び技術的な思想から離脱することなく、一部の動作が実行されないか、動作の順序が変更され得る。
図３及び図４に示した動作は、並列的又は同時に実行されてもよい。
また、上記で説明した図１及び図２に対する内容は、下記の図３及び図４に対する説明にも適用される。

【0023】

ステップＳ３１０において、生体信号処理装置は、選択的に生体信号に対して前処理を行う。
生体信号処理装置は、生体信号から直流成分（ＤＣ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を除去し、直流成分が除去された生体信号をフィルタリングして生体信号から高周波ノイズを除去する。

【0024】

ステッＳ３２０において、生体信号処理装置は、生体信号波形から基準点を抽出する。
基準点は、測定された生体信号波形で生体情報を含むものとして考慮される。
一実施形態によれば、生体信号処理装置は、生体信号波形から候補基準点を一次的に抽出し、候補基準点のうち一定の基準を満たす基準点を決定する。

【0025】

生体信号処理装置は、生体信号波形からピーク（ｐｅａｋ）（又は、極大点）に対応する複数の第１候補基準点とトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）（又は、極小点）に対応する複数の第２候補基準点を抽出する。
ピークは信号値が増加してから減少する点であり、トラフは信号値が減少してから増加する点である。
例えば、生体信号処理装置は、生体信号波形の所定の時間区間内で決定された最も大きい信号値に基づいて第１候補基準点を決定し、所定の時間区間内で決定された最も小さい信号値に基づいて第２候補基準点を決定する。
生体信号処理装置は、互いに隣接する第１候補基準点のうち信号値が最も大きい第１候補基準点を第１基準点として決定し、互いに隣接する第２候補基準点のうち信号値が最も小さい第２候補基準点を第２基準点として決定する。

【0026】

ステッＳ３３０において、生体信号処理装置は、抽出された基準点（第１基準点及び第２基準点）に基づいて生体信号のパルス方向を決定する。
例えば、生体信号処理装置は、生体信号のパルスが第１パルス方向（例えば、上側）及び第２パルス方向（例えば、下側）のいずれか一方に向かっているかを決定する。
パルス方向を決定するために、生体信号処理装置は、各基準点に対応する尖度（ｐｕｌｓｅ ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）を用いることができる。
尖度は、基準点を中心に生体信号のパルスがどれ程急激に変化するか、又はどれ程尖っているかを示す。
生体信号処理装置は、第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定し、決定された尖度に基づいてパルス方向を決定する。

【0027】

一実施形態によれば、生体信号処理装置は、第１基準点の尖度の和と第２基準点の尖度の和とを比較し、第１基準点の尖度の和が第２基準点の尖度の和よりも大きい場合には生体信号のパルス方向が第１パルス方向であると決定し、その他の場合には生体信号のパルス方向が第２パルス方向であると決定する。
他の実施形態によれば、生体信号処理装置は、第１基準点の尖度及び第２基準点の尖度に基づいてパルス方向の強度を算出し、パルス方向の強度を用いて生体信号のパルス方向を決定する。
これについては、図４を参照して以下で詳しく説明する。

【0028】

図４を参照すると、ステップＳ４１０において、生体信号処理装置は、第１基準点及び第２基準点のそれぞれに対応する尖度を決定する。
生体信号処理装置は、生体信号波形で第１基準点から該当の第１基準点に隣接する第１候補基準点の間の距離に基づいて該当の第１基準点に対応する尖度を決定する。
ここで、尖度は、第１基準点と該当の第１基準点に隣接する第１候補基準点を連結する第１ラインと、該当の第１基準点と該当の第１基準点に隣接する他の第１候補基準点を連結する第２ラインとによって形成される角度によって決定される。
これと同様に、生体信号処理装置は、生体信号波形で第２基準点から該当の第２基準点に隣接する第２候補基準点の間の距離に基づいて該当の第２基準点に対応する尖度を決定する。

【0029】

他の実施形態によれば、生体信号処理装置は、生体信号波形で第１基準点から第１基準点に隣接する第２候補基準点の間の距離に基づいて尖度を決定してもよい。
ここで、尖度は、第１基準点と該当の第１基準点に隣接する第２候補基準点を連結する第１ラインと、該当の第１基準点と該当の第１基準点に隣接する他の第２候補基準点を連結する第２ラインとによって形成される角度によって決定される。
これと同様に、生体信号処理装置は、生体信号波形で第２基準点から該当の第２基準点に隣接する第１候補基準点の間の距離に基づいて該当の第２基準点に対応する尖度を決定する。

【0030】

次に、ステップＳ４２０において、生体信号処理装置は、第１基準点の尖度及び第２基準点の尖度に基づいてパルス方向の強度を決定する。
一実施形態によれば、生体信号処理装置は、現在の基準点が第１基準点であるか又は第２基準点であるか否か、及び現在の基準点に対応する尖度に基づいて現在のパルス方向の強度を決定する。
その後、生体信号処理装置は、次の基準点が第１基準点であるか又は第２基準点であるか否か、及び次の基準点に対応する尖度及び現在のパルス方向の強度に基づいて次のパルス方向の強度を決定する。
このような工程により生体信号処理装置は、生体信号波形で第１基準点及び第２基準点が示されるごとにパルス方向の強度を継続的にアップデートする。
例えば、パルス方向の強度は、数式（４）に基づいて算出され、これについては後述にて説明する。

【0031】

次に、ステップＳＳ４３０において、生体信号処理装置は、決定されたパルス方向の強度に基づいて生体信号のパルス方向を決定する。
一実施形態によれば、生体信号処理装置は、パルス方向の強度が閾値（例えば、０）よりも大きい場合には生体信号波形が第１パルス方向であると決定し、パルス方向の強度が閾値以下である場合には生体信号波形が第１パルス方向と異なる第２パルス方向であると決定する。

【0032】

再度、図３を参照すると、ステッＳ３４０において、生体信号処理装置は、生体信号のパルス方向が決定されれば、パルス方向に対応する特徴点の決定方式により生体信号の特徴点を決定する。
例えば、生体信号処理装置は、生体信号のパルス方向が第１パルス方向であると決定された場合には、第１パルス方向に対応する第１特徴点の決定方式により生体信号の特徴点を決定し、生体信号のパルス方向が第２パルス方向であると決定された場合には、第２パルス方向に対応する第２特徴点の決定方式により生体信号の特徴点を決定する。
例えば、第１特徴点の決定方式と第２特徴点の決定方式は、全体的な特徴点の決定過程に類似するが、適用されるパラメータ値に差が存在したり、又は決定方式が全く異なることがある。

【0033】

一実施形態によれば、生体信号処理装置は生体信号波形に低域通過フィルタを適用し、生体信号のパルス方向に基づいて生体信号波形に対して時間による傾きの和を決定することができる。
傾きの和は、数式（５）に基づいて算出され、これについては後述にて説明することにする。
生体信号処理装置は、傾きの和と閾値とを比較し、比較結果の傾きの和が閾値よりも大きい時点を識別する。
ここで、閾値は、生体信号の変化に応じてその大きさが適応的に変化し得る。
例えば、閾値の大きさは生体信号の大きさに比例して変化する。
そのため、生体信号の変化が大きいとしても該当の変化に適応的に閾値も変化するため、生体信号波形から特徴点をより正確に検出することができる。
生体信号処理装置は、識別された時点の周辺区間で生体信号の信号値が最も大きいか又は最も小さい信号値を探索し、探索された信号値を生体信号の特徴点として決定する。

【0034】

他の実施形態によれば、生体信号のパルス方向が決定された場合、生体信号処理装置は、パルス方向に基づいて以前に決定された基準点の内から特徴点を決定することもできる。
例えば、パルス方向が上側方向にあると決定された場合、生体信号処理装置は、以前に決定された第１基準点のうち尖度が閾値よりも大きい第１基準点を特徴点として決定する。
反対に、パルス方向が下側であると決定された場合、生体信号処理装置は、以前に決定された第２基準点のうち尖度が閾値よりも大きい第２基準点を特徴点として決定する。
上記のような工程により、複雑な算出なしに生体信号の特徴点を迅速に決定でき、低周波のノイズを完全に除去しなくても生体信号の特徴点を正確に決定きる。
また、生体信号の変動及び逆転に強い特徴点を決定できる。

【0035】

以下、図５〜図１３では、センサを用いて測定されたＰＰＧ信号から特徴点を決定する工程の一例を説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る様々な状態で測定されたＰＰＧ信号波形の一例を示すグラフである。
ＰＰＧ信号波形は、ユーザの状態に応じて多様に示され得る。
図５を参照すると、（ａ）は手首を中立位置にした時に測定されたＰＰＧ信号、（ｂ）は手首を中立状態で回転した時に測定されたＰＰＧ信号、（ｃ）は息を平常時より深くして手首を回転した位置から再び中立状態に戻す時に測定されたＰＰＧ信号、（ｄ）は息を平常時より深くして手首を中立状態で回転させた時に測定されたＰＰＧ信号波形を示す。
（ｃ）及び（ｄ）は、ＰＰＧ信号波形が（ａ）及び（ｂ）に比べて相対的に激しく示される。

【0036】

図６は、本発明の一実施形態に係るＰＰＧ信号の前処理工程を説明するためのグラフである。
生体信号処理装置は、ＰＰＧ信号が測定されれば、測定されたＰＰＧ信号から直流成分を除去する。
例えば、生体信号処理装置は、センサを用いて継続的にサンプリングされるＰＰＧ信号値の平均値を元（ｒａｗ）のＰＰＧ信号から除去することでＰＰＧ信号から直流成分を除去することができる。
図６において、波形６１０は、各（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の区間でセンサを用いて測定された元のＰＰＧ信号波形を示し、波形６２０は元のＰＰＧ信号から直流成分を除去した結果波形を示す。
直流成分を除去した後、生体信号処理装置は、低域通過フィルタを直流成分の除去されたＰＰＧ信号に適用して高周波ノイズを除去し得る。
例えば、生体信号処理装置は、１０Ｈｚのカットオフ周波数を有するハミングウィンドウ（Ｈａｍｍｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）を直流成分の除去されたＰＰＧ信号に適用する。
ハミングウィンドウによってＰＰＧ信号から１０Ｈｚ以上の高周波成分が除去される。

【0037】

図７は、本発明の一実施形態に係るＰＰＧ信号波形から候補基準点を抽出する工程を説明するためのグラフである。
生体信号処理装置は、測定されたＰＰＧ信号波形７１０から候補基準点として局部的なピーク及びトラフを抽出する。
ここで、ピークは第１候補基準点７２０に対応し、トラフは第２候補基準点７３０に対応する。

【0038】

一実施形態によれば、生体信号処理装置は、以下に示す数式（１）によりＰＰＧ信号波形７１０から第１候補基準点７２０及び第２候補基準点７３０を抽出する。

【数1】

ここで、ｘ（ｔ）は時間ｔでサンプリングされて記録されたＰＰＧ信号であり、ｉは０を含まない整数である。
ｘ（ｔ）が第１候補基準点７２０又は第２候補基準点７３０である場合、ｐ（ｔ）はｘ（ｔ）の値を有し、その他の場合には、ｐ（ｔ）が「０」の値を有する。

【0039】

数式（１）によれば、時間ｔを中心とする時間区間でサンプリングされた１１個のＰＰＧ信号値のうち最も大きい信号値の位置が第１候補基準点７２０として決定され、最も小さい信号値の位置が第２候補基準点７３０として決定される。
ただし、ｉの範囲は上記の数式（１）に定義された範囲に限定されることなく可変され得る。
このような工程により抽出された候補基準点のうちの一部は、ＰＰＧ信号のパルス成分に対応しないことがある。
したがって、抽出された候補基準点で目的とするＰＰＧ信号のパルス成分に対応する基準点を追加的に決定する工程が求められ、これについては図８を参照して説明することにする。

【0040】

図８は、本発明の一実施形態に係る抽出された候補基準点で第１基準点及び第２基準点を決定し、尖度を決定する工程を説明するためのグラフである。
生体信号処理装置は、ＰＰＧ信号波形８１０から抽出された各候補基準点と隣接する他の候補基準点とを比較することによって不要な候補基準点を除外し、パルス方向を決定するための基準となる基準点を決定する。

【0041】

例えば、生体信号処理装置は、隣接する第１候補基準点（８２５、８３０、８３５）のうち最も信号値の大きい第１候補基準点８３０を第１基準点として決定する。
実際のＰＰＧ信号のパルス成分に該当する第１候補基準点の信号値は、隣接する他の第１候補基準点の信号値よりも大きい。
また、生体信号処理装置は、隣接する第２候補基準点（８４０、８４５、８５０）のうち最も信号値の小さい第２候補基準点８４５を第２基準点として決定する。
実際のＰＰＧ信号のパルス成分に該当する第２候補基準点の信号値は、隣接する他の第２候補基準点の信号値よりも小さい。
図８には、上記のような工程により決定された第１基準点（８３０、８５５、８６０、８６５、８７０）と第２基準点（８４５、８７５、８８０、８８５、８９０）が示されている。

【0042】

基準点が決定されれば、各基準点に対する尖度が決定される。
例えば、第１基準点８３０と第１基準点８３０に隣接する各第１候補基準点（８２５、８３５）を連結するラインが形成され、２つのラインが形成している角度に基づいて第１基準点８３０の尖度が算出される。
これと同様に、第２基準点８４５と第２基準点８４５に隣接する第２候補基準点（８４０、８５０）を連結するラインが形成され、２つのラインが形成している角度に基づいて第２基準点８４５の尖度が算出され得る。
尖度を算出する工程については、以下の図９を参照してより詳しく説明する。

【0043】

図９は、本発明の一実施形態に係る尖度を決定する工程をより詳しく説明するためのグラフである。
一実施形態によれば、各基準点の尖度はコサイン法則を用いて算出され得る。
例えば、ＰＰＧ信号波形９１０で決定された第１基準点９２０と、第１基準点９２０に隣接する第１候補基準点９３０を連結したラインｂ、第１基準点９２０と第１基準点９２０に隣接する他の第１候補基準点９４０を連結したラインｃ、及び第１候補基準点９３０と他の第１候補基準点９４０を連結したラインａによって形成された三角形を仮定する。
三角形を用いて第１基準点９２０の尖度が量的に算出され得る。

【0044】

一実施形態によれば、第１基準点９２０の尖度は、ラインｂとラインｃにより形成される角度θに基づいて決定され、角度θは以下に示す数式（２）のような第２コサイン法則によって定義される。

【数2】

【0045】

ここで、三角形を形成しているラインａ、ｂ及びｃの長さは、生体信号波形９１０で各点（９２０、９３０、９４０）に対応する時間と信号値を用いて算出され得る。
「−１００」から「＋１００」の間の範囲を有するよう、角度θに１００を乗算してθ値を整数化し、θ値を整数化することによって消費電力をより低減させる。
整数化されたθ値が「−１００」に近いときにθは鈍角を示し、反対に、整数化されたθ値が「＋１００」に近いときはθが鋭角を示す。
整数化されたθ値に基づいて第１基準点９２０に対する尖度が決定される。
整数化されたθ値が大きいほど尖度は大きくなり、ここで、尖度が大きいことはパルスがより尖っていることを示す。
反対に、整数化されたθ値が小さいほど尖度が小さくなり、ここで、尖度が小さいことはパルスがより緩やかであることを示す。

【0046】

他の実施形態によれば、ラインｂとラインｃによって形成される角度θは以下に示す数式（３）によって定義されてもよい。

【数3】

ラインａ、ｂ、及びｃの長さを求めるためには平方根演算が必要であるが、数式（３）によってラインａ、ｂ、及びｃの長さに対する平方根演算を行わなくても角度θを概略的に推定することができる。
そのため、算出量がより節減される。そして、求められたθ値に基づいて第１基準点９２０に対する尖度を決定することができる。

【0047】

上記のような工程により決定された各基準点に対する尖度を図１０に示す。
図１０では、便宜上、各基準点の尖度に１００を乗算して尖度が「−１００」〜「＋１００」の間の値を有するようにした。
基準点の尖度が「＋１００」に近いほど基準点を含んでいるパルスの成分はより尖る。
図１０に示したＰＰＧ信号波形１０１０は、ＰＰＧ信号のパルス方向が上側方向にある場合である。
パルス方向が上側方向にある場合、第１基準点（１０２０、１０２５、１０３０、１０３５、１０４０）の尖度は、主に、第２基準点（１０４５、１０５０、１０５５、１０６０、１０６５）の尖度よりも大きい値を有する。
反対に、パルス方向が下側の場合、第２基準点（１０４５、１０５０、１０５５、１０６０、１０６５）の尖度は、主に、第１基準点（１０２０、１０２５、１０３０、１０３５、１０４０）の尖度よりも小さい値を有する。

【0048】

一実施形態によれば、生体信号処理装置は、第１基準点（１０２０、１０２５、１０３０、１０３５、１０４０）の尖度を合算した第１尖度和と、第２基準点（１０４５、１０５０、１０５５、１０６０、１０６５）の尖度を合算した第２尖度和とを比較してＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向を決定する。
第１尖度和が第２尖度和よりも大きい場合、生体信号処理装置はＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向が上側に向かうものと決定する。
反対に、第２尖度和が第１尖度和よりも大きい場合、生体信号処理装置はＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向が下側に向かうものと決定する。

【0049】

他の実施形態によれば、生体信号処理装置は、第１基準点（１０２０、１０２５、１０３０、１０３５、１０４０）の尖度、及び第２基準点（１０４５、１０５０、１０５５、１０６０、１０６５）の尖度に基づいてパルス方向の強度を決定し、決定されたパルス方向に基づいてＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向を決定する。
パルス方向の強度は、ＰＰＧ信号波形１０１０でパルスが上側又は下側のいずれかの方向にどれ程強く形成されたかを示す。

【0050】

生体信号処理装置は、例えば、以下に示す数式（４）に基づいてパルス方向の強度を算出する。

【数4】

ここで、ｄ_ｎｅｗは現在のパルス方向の強度を示し、ｄ_ｏｌｄは以前のパルス方向の強度を示す。

【0051】

ｄ_ｎｅｗは基準点が検出されるごとに加重値βに基づいてアップデートされる。
βが大きいほどｄ_ｎｅｗはｄ_ｏｌｄに影響をより少なく受ける。
数式（４）において、分母である（β＋１）はｄ_ｎｅｗ値を正規化するために用いられる。
ｓは現在の基準点が第１基準点であれば「＋１」の値を有し、第２基準点であれば「−１」の値を有する。
生体信号処理装置は、ｄ_ｎｅｗの値が「０」よりも大きい場合にはＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向が上側に向かうものと決定し、反対にｄ_ｎｅｗ値が「０」よりも小さい場合にはＰＰＧ信号波形１０１０のパルス方向が下側に向かうものと決定する。

【0052】

図１１は、本発明の一実施形態に係る前処理が実行されたＰＰＧ信号に対して決定されたパルス方向の強度を示す図である。
図１１を参照すると、（ａ）区間で、ＰＰＧ信号波形１１１０のパルス方向は上側に向かっているため、パルス方向の強度１１２０が「０」よりも大きい値を示す。
（ｂ）区間で、ＰＰＧ信号波形１１１０のパルス方向が下側に向うものとして逆転し、（ａ）区間におけるパルス方向の強度１１２０が少しずつ減少し、結局は「０」よりも小さくなることを示している。
（ｃ）、（ｄ）区間で、ＰＰＧ信号波形１１１０は深い呼吸などにより激しく揺れていることを示す。
しかし、生体信号処理装置は、ＰＰＧ信号波形１１１０の急激な揺動に関係なく、（ｃ）、（ｄ）区間でパルス方向の強度１１２０を正確に算出し、これによってＰＰＧ信号波形１１１０のパルス方向も正確に決定することができる。

【0053】

図１２及び図１３は、本発明の一実施形態に係るパルス方向に応じてＰＰＧ信号の特徴点を決定する工程を説明するためのグラフである。
ＰＰＧ信号のパルス方向が決定された後に、パルス方向を考慮して生体信号（又は、図６を参照して説明した前処理工程が実行された生体信号）に対して特徴点が決定される。
一実施形態によれば、生体信号処理装置は、ＰＰＧ信号波形に低域通過フィルタを適用し、生体信号のパルス方向に基づいてＰＰＧ信号波形に対する傾きの和を決定する。

【0054】

例えば、生体信号処理装置は、下記に示す数式（５）に基づいて時間による傾きの和ＳＳＦを算出する。

【数5】

ここで、ｗはＰＰＧ信号波形に適用されるウィンドウの長さを示し、ｙ_ｋは低域通過フィルタが適用されたＰＰＧ信号を示す。
Δｙ_ｋは「ｙ_ｋ−ｙ_ｋ−１」を示す。
傾きの和を用いることによって、別途の高域通過フィルタを使用しなくてもＰＰＧ信号波形から特徴点を正確に決定することができる。

【0055】

生体信号処理装置は、数式（５）による傾きの和ＳＳＦと閾値に基づいてＰＰＧ信号の特徴点を決定することができる。
ここで、閾値は、ＰＰＧ信号の変化により適応的に変化し得る。
例えば、閾値が現在のＰＰＧ信号の信号値に比例して変化する。

【0056】

例えば、閾値は、下記に示す数式（６）により適応的に決定される。

【数6】

ここで、ＡＴ_ｋは時間ｋにおける閾値を示し、Ｓ_ｒはＰＰＧ信号波形における傾き変化率を示す。
Ｖ_ｐｒｅｖは以前のパルス信号値を示し、ｓｔｄ_ＰＰＧはＰＰＧ信号の標準偏差を示す。
Ｆ_ｓはサンプリング周波数を示す。
数式（６）によれば、ＰＰＧ信号が閾値よりも大きくなるまで閾値は小さくなる。
そのため、呼吸や身体的な動きによってＰＰＧ信号の信号値が大きく変動する場合でも正確に特徴点を検出することができる。

【0057】

図１２に示すように、ＰＰＧ信号波形１２１０のパルス方向が上側に向かっているものと決定された場合、数式（５）により傾きの和１２２０が算出される。
ＰＰＧ信号波形１２１０の変化により、数式（６）に基づいた閾値１２３０が適応的に決定され、閾値１２３０に基づいてＰＰＧ信号波形１２１０から特徴点１２４０を決定する。
例えば、傾きの和１２２０から閾値１２３０よりも大きい位置が識別され、ＰＰＧ信号波形１２１０から該当の識別された位置を中心にする一定時間区間で最も大きい信号値を有する信号の位置が特徴点として決定される。

【0058】

図１３に示すように、ＰＰＧ信号波形１３１０のパルス方向が下側に向かっているものと決定された場合、数式（５）において、Δｕ_ｋは−Δｕ_ｋに代替されて正の傾き値１３２０が取得される。
その後、図１２と同様に、ＰＰＧ信号波形１３１０の変化により数式（６）に基づいた閾値１３３０が適応的に決定され、閾値１３３０に基づいてＰＰＧ信号波形１３１０から特徴点１３４０が決定される。
例えば、傾きの和１３２０から閾値１３３０よりも大きい位置が識別され、ＰＰＧ信号波形１３１０から該当の識別された位置を中心にする一定時間区間で最も小さい信号値を有する信号の位置が特徴点として決定される。
上記のような工程により、ＰＰＧ信号波形のパルス方向がいずれの方向に向かってもＰＰＧ信号波形から特徴点を正確かつ迅速に検出することができる。

【0059】

図１４は、本発明の一実施形態に係る生体信号処理装置の概略を示すブロック図である。
図１４を参照すると、生体信号処理装置１４００は、センサ１４５０からセンサ１４５０によって検知された生体信号を受信して、受信した生体信号から特徴点を検出する。
検出された特徴点に関する情報は、生体情報推定装置１４４０に伝えられ、生体情報推定装置１４４０は、特徴点に関する情報に基づいて血圧、心拍数などのような生体情報を推定する。
例えば、血圧及び心拍数のような生体情報はディスプレイ１４３０上に表示される。

【0060】

一実施形態によれば、生体信号処理装置１４００は、図１に示したウェアラブル装置１００に内蔵されて動作し、１つ以上のプロセッサ１４１０及びメモリ１４２０を含む。
プロセッサ１４１０は、図１〜図１３を参照して前述した１つ以上の動作を行う。
例えば、プロセッサ１４１０は生体信号の波形から基準点を抽出し、抽出された基準点に基づいて生体信号のパルス方向を決定した後、パルス方向に対応する特徴点の決定方式により生体信号の特徴点を決定する。
プロセッサ１４１０は、基準点のそれぞれに対応する尖度を決定し、尖度に基づいて生体信号の特徴点を決定する。
このようなプロセッサ１４１０は、複数の論理ゲートのアレイに実現され、他の形態のハードウェアでも具現できることは本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば理解できるのであろう。

【0061】

メモリ１４２０は、図１〜図１３を参照して前述した１つ以上の動作を行うための命令を格納し、さらに／又は、生体信号処理装置１４００が運用されながら取得されたデータと結果を格納する。
一部の実施形態において、メモリ１４２０は、非一時的なコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、高速ランダムアクセスメモリ及び／又は不揮発性コンピュータで読み取り可能な記録媒体（例えば、１つ以上のディスク記録デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は、その他の非揮発性固体メモリデバイス）を含み得る。

【0062】

例えば、プロセッサ１４１０は、血圧及び心拍数のような生体情報を生成し、生体情報はディスプレイ１４３０上に表示される。
ディスプレイ１４３０は、ユーザ入力を受信したりユーザインタフェースを実現する１つ以上のハードウェアコンポーネントを含み得る。
ディスプレイ１４３０は、ディスプレイ領域、ジェスチャキャプチャー領域、タッチ検出ディスプレイ、及び構成可能な領域の内のいずれかの組み合わせを含み得る。
ディスプレイ１４３０は、生体信号処理装置１４００に内蔵されたり、又は生体信号処理装置１４００から取り外され外部周辺機器であり得る。

【0063】

以上、前述した本発明の実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで具現される。
例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。

【0064】

処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。
また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。
理解の便宜のために、処理装置は１つが使用されるものとして説明する場合もあるが、当該技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが分かる。
例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。
また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。

【0065】

ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせを含み、所望通りに動作するように処理装置を構成し、独立的又は結合的に処理装置に命令する。
ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈され、処理装置に命令又はデータを提供するためのあらゆる類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、或いは送信される信号波を介して永久的又は一時的に具現化される。
ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されるか又は実行され得る。
ソフトウェア及びデータは、１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。

【0066】

本実施形態による生体信号処理方法は、多様なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。
記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせて含む。
記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。

【0067】

コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。

【0068】

プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。
ハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

【0069】

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

【符号の説明】

【0070】

１００ ウェアラブル装置
１４００ 生体信号処理装置
１４１０ プロセッサ
１４２０ メモリ
１４３０ ディスプレイ
１４４０ 生体情報推定装置
１４５０ センサ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】