特許 7154977 生体信号品質評価装置及び方法

(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】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】生体信号品質評価装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20221011BHJP

   A61B 5/346 20210101ALI20221011BHJP

   A61B 5/0295 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310H

A61B5/346

A61B5/0295

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2018224468

(22)【出願日】2018-11-30

(65)【公開番号】P2019098183

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2021-04-12

(31)【優先権主張番号】10-2017-0164562

(32)【優先日】2017-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2018-0076515

(32)【優先日】2018-07-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】張 大 根

(72)【発明者】

【氏名】權 義 根

(72)【発明者】

【氏名】尹 勝 槿

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８００４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００３－５３４５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０４７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５０２６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４５９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７６５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３４０３５７４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２

Ａ６１Ｂ ５／３４６

Ａ６１Ｂ ５／０２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体信号を獲得する生体信号獲得部と、
前記獲得された生体信号から周期信号を抽出し、該抽出された周期信号間の類似度に基づいて信号品質指数を決定するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、所定距離ほど互いに離隔された周期信号間の類似度を算出し、
前記プロセッサは、異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定し、
前記Ｋ値は、前記抽出された周期信号間の距離を示し、
前記Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、前記プロセッサは、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度とをそれぞれ計算し、前記Ｉ－隣接類似度の平均と前記Ｊ－隣接類似度の平均との積を信号品質指数として算出することを特徴とする生体信号品質評価装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、前記抽出された周期信号間の類似度の算出のために前記抽出された周期信号を前処理することを特徴とする請求項１に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記抽出された周期信号が同じサンプル数（Ｎ）になるように前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つをリサンプリングすることを特徴とする請求項２に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、前記決定された類似度評価区間で前記周期信号間の類似度を算出することを特徴とする請求項２に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記抽出された周期信号と基準信号との間の類似度を算出し、前記抽出された周期信号を重畳することで得られた前記抽出された周期信号の平均信号を基準信号として決定することを特徴とする請求項１に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記周期信号間から算出された類似度の統計情報に基づいて前記信号品質指数を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項7】

前記プロセッサは、少なくとも１つの周期信号を含むように信号分析区間を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項8】

生体信号を獲得する生体信号獲得部と、
前記獲得された生体信号から周期信号を抽出し、前記獲得された生体信号の信号変異度に基づいて信号品質指数を決定するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記獲得された生体信号の振幅変異度及び時間変異度のうちの少なくとも１つを含む信号変異度を算出し、該算出された信号変異度に基づいて前記信号品質指数を決定し、
前記プロセッサは、前記抽出された周期信号の振幅及び周期のうちの少なくとも１つの標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された標準偏差又は変動係数に基づいて前記信号品質指数を決定し、
前記信号品質指数は、前記周期の標準偏差又は変動係数に反比例することを特徴とする生体信号品質評価装置。

【請求項9】

前記獲得された生体信号、前記抽出された周期信号、類似度評価区間、信号分析区間、基準信号、前記周期信号間の類似度、前記信号変異度、及び前記信号品質指数のうちの少なくとも１つを出力する出力部を更に含むことを特徴とする請求項１又は８に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項10】

前記生体信号は、心電図（ＥＣＧ）、光電容積脈波（ＰＰＧ）、心弾動図（ＢＣＧ）、及び心音のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は８に記載の生体信号品質評価装置。

【請求項11】

生体信号を獲得する段階と、
前記獲得された生体信号から周期信号を抽出する段階と、
前記抽出された周期信号間の類似度に基づいて信号品質指数を決定する段階と、を有し、
前記信号品質指数を決定する段階は、所定距離ほど互いに離隔された周期信号間の類似度を算出する段階と、
異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定する段階と、を含み、
前記Ｋ値は、前記抽出された周期信号間の距離を示し、
前記異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定する段階は、前記Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度とをそれぞれ計算し、前記Ｉ－隣接類似度の平均と前記Ｊ－隣接類似度の平均との積を信号品質指数として算出する段階を含むことを特徴とする生体信号品質評価方法。

【請求項12】

前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、前記抽出された周期信号間の類似度の算出のために前記抽出された周期信号を前処理する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体信号品質評価方法。

【請求項13】

前記前処理する段階は、前記抽出された周期信号が同じサンプル数（Ｎ）になるように前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つをリサンプリングすることを特徴とする請求項１２に記載の生体信号品質評価方法。

【請求項14】

前記前処理する段階は、前記抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、前記決定された類似度評価区間で前記周期信号間の類似度を算出することを特徴とする請求項１２に記載の生体信号品質評価方法。

【請求項15】

前記信号品質指数を決定する段階は、前記抽出された周期信号と基準信号との間の類似度を算出する段階を更に含み、
前記類似度を算出する段階は、前記抽出された周期信号を重畳することで得られた前記抽出された周期信号の平均信号を基準信号として決定する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体信号品質評価方法。

【請求項16】

生体信号を獲得する段階と、
前記獲得された生体信号から周期信号を抽出する段階と、
前記獲得された生体信号の信号変異度に基づいて信号品質指数を決定する段階と、を有し、
前記信号品質指数を決定する段階は、前記獲得された生体信号の振幅変異度及び時間変異度のうちの少なくとも１つを含む信号変異度を算出し、該算出された信号変異度に基づいて前記信号品質指数を決定する段階を含み、
前記信号品質指数を決定する段階は、前記抽出された周期信号の振幅及び周期のうちの少なくとも１つの標準偏差又は変動係数を算出する段階と、
前記算出された標準偏差又は変動係数に基づいて前記信号品質指数を決定する段階と、を含み、
前記信号品質指数は、前記周期の標準偏差又は変動係数に反比例することを特徴とする生体信号品質評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検体から獲得された生体信号の品質を評価する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生体信号から生体情報を測定又は推定する際に、測定された生体信号品質は、測定又は推定された生体信号の信頼度に影響を及ぼす。

【0003】

生体信号の品質を評価する方法として、生体信号の周波数のスペクトルを計算し、有効生体情報が含まれる生体信号の周波数帯域における電力（ｐｏｗｅｒ）を計算し、それ以外の周波数帯域における電力を計算して、信号対雑音比（ＳＮＲ：ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を通じて生体信号の品質を評価する方法がある。

【0004】

また、生体信号が０を基準に正の値と負の値とを交差する個数を算出して、ゼロ交差点が多いほど信号品質が低いと評価する方法がある。

【0005】

最近、デバイスの小型化、プロセッサの限定された演算量内で生体信号の品質を評価しながら、信号／雑音を区分する敏感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）及び特異度（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）が高い生体信号品質評価方法が研究されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－０１８５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、生体信号の品質及び信頼度を定量化する生体信号品質評価装置及び方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による生体信号品質評価装置は、生体信号を獲得する生体信号獲得部と、前記獲得された生体信号から周期信号を抽出し、該抽出された周期信号間の類似度に基づいて信号品質指数を決定するプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、所定距離ほど互いに離隔された周期信号間の類似度を算出し、前記プロセッサは、異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定し、前記Ｋ値は、前記抽出された周期信号間の距離を示し、前記Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、前記プロセッサは、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度とをそれぞれ計算し、前記Ｉ－隣接類似度の平均と前記Ｊ－隣接類似度の平均との積を信号品質指数として算出することを特徴とする。

【0009】

前記プロセッサは、前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つが他の周期信号とは異なる周期（ｄｕｒａｔｉｏｎ）を有する場合、前記抽出された周期信号間の類似度の算出のために前記抽出された周期信号を前処理し得る。
前記プロセッサは、前記抽出された周期信号が同じサンプル数（Ｎ）になるように前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つをリサンプリング（ｒｅｓａｍｐｌｉｎｇ）し得る。
前記プロセッサは、前記抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、前記決定された類似度評価区間で前記周期信号間の類似度を算出し得る。
前記プロセッサは、前記抽出された周期信号と基準信号との間の類似度を算出し、前記抽出された周期信号を重畳することで得られた前記抽出された周期信号の平均信号（ａｖｅｒａｇｅ ｓｉｇｎａｌ）を基準信号として決定し得る。
前記プロセッサは、前記周期信号間から算出された類似度の統計情報に基づいて前記信号品質指数を決定し得る。
前記プロセッサは、少なくとも１つの周期信号を含むように信号分析区間を決定し得る。
また、上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による生体信号品質評価装置は、生体信号を獲得する生体信号獲得部と、前記獲得された生体信号から周期信号を抽出し、前記獲得された生体信号の信号変異度に基づいて信号品質指数を決定するプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、前記獲得された生体信号の振幅変異度及び時間変異度のうちの少なくとも１つを含む信号変異度を算出し、該算出された信号変異度に基づいて前記信号品質指数を決定し、前記プロセッサは、前記抽出された周期信号の振幅及び周期のうちの少なくとも１つの標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された標準偏差又は変動係数に基づいて前記信号品質指数を決定し、前記信号品質指数は、前記周期の標準偏差又は変動係数に反比例することを特徴とする。
前記生体信号品質評価装置は、前記獲得された生体信号、前記抽出された周期信号、類似度評価区間、信号分析区間、基準信号、前記周期信号間の類似度、前記信号変異度、及び前記信号品質指数のうちの少なくとも１つを出力する出力部を更に含み得る。
前記生体信号は、心電図（ＥＣＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）、光電容積脈波（ＰＰＧ：ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）、心弾動図（ＢＣＧ：ｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）、及び心音（ｈｅａｒｔ ｓｏｕｎｄ）のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0010】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による生体信号品質評価方法は、生体信号を獲得する段階と、前記獲得された生体信号から周期信号を抽出する段階と、前記抽出された周期信号間の類似度に基づいて信号品質指数を決定する段階と、を有し、前記信号品質指数を決定する段階は、所定距離ほど互いに離隔された周期信号間の類似度を算出する段階と、異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定する段階と、を含み、前記Ｋ値は、前記抽出された周期信号間の距離を示し、前記異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を決定する段階は、前記Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度とをそれぞれ計算し、前記Ｉ－隣接類似度の平均と前記Ｊ－隣接類似度の平均との積を信号品質指数として算出する段階を含むことを特徴とする。

【0011】

前記生体信号品質評価方法は、前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、前記抽出された周期信号間の類似度の算出のために前記抽出された周期信号を前処理する段階を更に含み得る。
前記前処理する段階は、前記抽出された周期信号が同じサンプル数（Ｎ）になるように前記抽出された周期信号のうちの少なくとも１つをリサンプリングし得る。
前記前処理する段階は、前記抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、前記決定された類似度評価区間で前記周期信号間の類似度を算出し得る。
前記信号品質指数を決定する段階は、前記抽出された周期信号と基準信号との間の類似度を算出する段階を更に含み、前記類似度を算出する段階は、前記抽出された周期信号を重畳することで得られた前記抽出された周期信号の平均信号を基準信号として決定する段階を更に含み得る。
また、上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による生体信号品質評価方法は、生体信号を獲得する段階と、前記獲得された生体信号から周期信号を抽出する段階と、前記獲得された生体信号の信号変異度に基づいて信号品質指数を決定する段階と、を有し、前記信号品質指数を決定する段階は、前記獲得された生体信号の振幅変異度及び時間変異度のうちの少なくとも１つを含む信号変異度を算出し、該算出された信号変異度に基づいて前記信号品質指数を決定する段階を含み、前記信号品質指数を決定する段階は、前記抽出された周期信号の振幅及び周期のうちの少なくとも１つの標準偏差又は変動係数を算出する段階と、前記算出された標準偏差又は変動係数に基づいて前記信号品質指数を決定する段階と、を含み、前記信号品質指数は、前記周期の標準偏差又は変動係数に反比例することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、生体信号の品質及び信頼度を定量化し、生体信号から推定される生体情報の信頼度を保証することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】生体信号品質評価装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図2】生体信号の分割の一例を説明する図である。

【図3A】生体信号の前処理の一例を説明する図である。

【図3B】生体信号の前処理の他の例を説明する図である。

【図4】周期信号のＫ－隣接類似度を算出する一例を説明する図である。

【図5A】生体信号の振幅変異度の一例を説明する図である。

【図5B】生体信号の時間変異度の一例を説明する図である。

【図6】生体信号品質評価装置の他の実施形態を示すブロック図である。

【図7】生体信号品質評価方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】生体信号品質評価方法の他の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付けるに当って、同じ構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されていても、可能な限り同じ符号を有することに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当って、関連する公知の機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする虞があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

【0015】

一方、各段階において、各段階は、文脈上明白に特定の順序を記載していない限り、明記された順序と異なって起こり得る。即ち、各段階は、明記された順序と同様に行われ、実質的に同時に行われることもあり、逆順にも行われる。

【0016】

後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図又は慣例などによって変わる。従って、その定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。

【0017】

本明細書において、単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含み、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、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ということを指定するものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

【0018】

以下、本発明の生体信号品質評価装置及び方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0019】

図１は、生体信号品質評価装置の一実施形態を示すブロック図である。生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から１つ以上の周期信号を抽出し、該抽出された周期信号間の類似度、及び獲得された生体信号の信号変異度のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を決定する。

【0020】

生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号で信号品質指数の算出のための信号分析区間を決定し、信号分析区間内で類似度の判断のための１つ以上の周期信号を抽出する。

【0021】

生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号間の類似度を算出して生体信号の品質を評価する。

【0022】

生体信号は、恒常性（ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ）保持のために短時間に急激な変化を起こさないことから、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から抽出された周期信号の波形（ｗａｖｅｆｏｒｍ）間の類似度（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）に基づいて生体信号の品質を評価することができる。

【0023】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、生体信号品質評価のために抽出された周期信号をリサンプリングするか、或いは周期信号の一部区間を類似度評価区間として抽出する前処理を行い、前処理された周期信号の類似度を算出することにより、獲得された生体信号の品質を評価する。

【0024】

他の例として、生体信号品質評価装置１００は、信号分析区間の信号変異度に基づいて、獲得された生体信号の品質を評価する。例えば、生体信号品質評価装置１００は、信号分析区間で生体信号の振幅変化又は抽出された各周期信号の周期に基づいて、獲得された生体信号の信号変異度を算出し、該算出された生体信号の変異度に基づいて生体信号の品質を評価する。

【0025】

この際、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号の生体信号変異度を先に算出して、変異度が低い生体信号を対象にして周期信号の類似度を算出し、或いは周期信号の類似度を先に算出し、生体信号の変異度を算出して、該算出された周期信号の類似度に信頼度を付与する。

【0026】

これに制限されず、周期信号間の類似度及び生体信号の変異度算出は、選択的、並列的、及び／又は順次に行われる。

【0027】

一方、生体信号品質評価装置１００は、ソフトウェアモジュールとして具現されるか、又はハードウェアチップの形態で製作されて電子装置に搭載される。この際、電子装置は、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＭＰ３プレーヤー、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイスなどを含む。しかし、電子装置は、上述した例に制限されず、多様なデバイスを含み得る。

【0028】

以下、図１～図５Ｂを参照して、生体信号品質評価装置が行う生体信号の品質評価について詳しく説明する。

【0029】

図１を参照すると、生体信号品質評価装置１００は、生体信号獲得部１１０及びプロセッサ１２０を含む。ここで、プロセッサ１２０は、１つ以上のプロセッサ、メモリ、及びこれらの組み合わせで構成される。

【0030】

生体信号獲得部１１０は、ユーザの生体信号を獲得する。

【0031】

ここで、生体信号は、心電図（ＥＣＧ）、光電容積脈波（ＰＰＧ）、心弾動図（ＢＣＧ）、及び心音、インピーダンス心電図（ＩＣＧ：ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈ）、インピーダンス光電容積脈波（ＩＰＧ：ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈ）、動脈などにおける圧力波（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）及び人の反復する動き（例：足取り、目の瞬きなど）によって発生する周期的信号及び周期性を有する体内の構成成分の変化を含む。

【0032】

例えば、生体信号獲得部１１０は、生体信号の測定のための１つ以上の電極、圧力センサー、分光計、身体インピーダンス測定回路、並びに光源及び検出器を含む光検出モジュールのうちの少なくとも１つを含むセンサー部を更に含み、センサー部を通じてユーザと直接インターフェースされて生体信号を獲得する。

【0033】

また、生体信号獲得部１１０は、外部装置と通信を行って、外部装置からユーザの生体信号データを受信する。例えば、生体信号獲得部１１０は、ブルートゥース（登録商標）（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）通信、近距離無線（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）通信、ＷＬＡＮ通信、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））通信、赤外線（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ＵＷＢ（ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ）通信、Ａｎｔ＋通信、Ｗｉ－Ｆｉ通信、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）通信などを通じて外部装置からユーザの生体信号データを受信する。一方、外部装置は、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコン、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ナビゲーション、ＭＰ３プレーヤー、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイスなどを含む。しかし、外部装置は、上述した例に制限されず、ユーザの生体信号データを保存する多様なデバイスを含み得る。

【0034】

プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から１つ以上の周期信号を抽出して、周期信号間の類似度、及び生体信号の変異度のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を算出する。

【0035】

例えば、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号で信号品質指数の算出のための信号分析区間を決定する。

【0036】

図２は、生体信号の分割（ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）の一例を説明する図である。

【0037】

図１及び図２を参照すると、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号で１つ以上の周期信号を含む信号分析区間を決定する。

【0038】

例えば、光電容積脈波（以下、‘ＰＰＧ’と称する）の品質を評価する場合、プロセッサ１２０は、一般的に０．４Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲内にあるＰＰＧ信号の周波数に基づいてＰＰＧ信号の信号分析区間を決定する。例えば、プロセッサ１２０は、約１５回のＰＰＧ波形がＰＰＧ信号から検出されるように、ＰＰＧ信号で任意の１５秒区間を信号分析区間として決定する。

【0039】

しかし、これに制限されず、プロセッサ１２０は、プロセッサ１２０の演算能力及び／又はユーザの設定によって、既定の時間（例：約１０秒）の間の生体信号を信号品質指数の算出のための信号分析区間として決定することができる。

【0040】

また、プロセッサ１２０は、生体信号で複数の信号分析区間を決定する。

【0041】

プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から１つ以上の周期信号を抽出する。

【0042】

再び図１及び図２を参照すると、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号が周期性を有する生体信号である場合、獲得された生体信号から、一周期単位で生体信号を分割することにより周期信号を抽出する。一例として、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から特徴点検出（例：開始点（ＰＰＧ ｏｎｓｅｔ）、最大傾き地点（ｍａｘｉｍｕｍ ｓｌｏｐｅ ｐｏｉｎｔ）、最大加速度地点（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ ＰＰＧ）、接線交差地点（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎｇ ｔａｎｇｅｎｔ ｐｏｉｎｔ）など）に基づいて周期信号を抽出する。

【0043】

一方、プロセッサ１２０は、抽出された１つ以上の周期信号に基づいて類似度を算出するために、前処理を行う。例えば、周期信号を抽出する際に、同じ時間単位ではない生体信号の特徴点検出を通じて周期信号を抽出した場合、抽出された各周期信号の長さ（ｌｅｎｇｔｈ）、周期、又は持続時間はそれぞれ異なる。

【0044】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、抽出された周期信号間の類似度の算出のために、抽出された周期信号を前処理する。

【0045】

図３Ａは、生体信号の前処理の一例を説明する図である。

【0046】

図１及び図３Ａを参照すると、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号が同じサンプル数（Ｎ）になるように、抽出された周期信号のうちの少なくとも１つをリサンプリングする。例えば、生体信号獲得部１１０から獲得された生体信号は、同じサンプリングレート（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒａｔｅ）でサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）されて測定及び／又は受信される。この場合、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合、抽出された周期信号のサンプル数（Ｎ）はそれぞれ異なり、それぞれ異なる長さ及び／又は周期を有する周期信号を比較することは、周期信号間の波形の類似度の算出に適しないこともある。

【0047】

従って、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合、抽出された各周期信号が既定のサンプル数（Ｎ）になるようにリサンプリングを行う前処理を行う。このために、プロセッサ１２０は、サンプリングレートを調節して各周期信号をリサンプリングする。

【0048】

例えば、第１周期信号と第２周期信号とが互いに異なる長さ及び／又は周期を有し、プロセッサ１２０が同じサンプリングレート（例：４０Ｈｚ）で２つの信号をサンプリングする場合、第１周期信号及び第２周期信号のサンプル数（Ｎ）は互いに異なる（例えば、第１周期信号及び第２周期信号がそれぞれ１秒及び１．２５秒の互いに異なる周期を有するが、４０Ｈｚの同じレートを第１周期信号及び第２周期信号に適用すると、第１周期信号では４０個のサンプルを、第２周期信号では５０個のサンプルが獲得される）。この際、プロセッサ１２０は、第１周期信号と第２周期信号とが同じサンプル数（Ｎ）（例：Ｎ＝２０ｓａｍｐｌｅｓ）になるように、第１周期信号はサンプリングレートを２０Ｈｚでリサンプリングし、第２周期信号はサンプリングレートを１６Ｈｚに変更してリサンプリングする。

【0049】

このように、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号の周期によってそれぞれ異なるサンプリングレートでリサンプリングすることにより、それぞれ周期が異なる周期信号間の類似度（Ｒ）を算出する。

【0050】

但し、これは一例であって、プロセッサ１２０は、必要に応じて各周期信号に対するサンプリングレートを可変的に適用してリサンプリングすることにより、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合にも、同じサンプル地点（ｓａｍｐｌｅ ｐｏｉｎｔ）で各周期信号間の類似度を算出することができる。

【0051】

図３Ｂは、生体信号の前処理の他の例を説明する図である。

【0052】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、該決定された類似度評価区間で周期信号の類似度を算出する。

【0053】

図１及び図３Ｂを参照すると、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合、各周期信号の一部領域（例：各周期信号の初期３０ｓａｍｐｌｅｓなど）を抽出し、該抽出された領域を類似度評価区間として決定する。

【0054】

但し、これに制限されるものではなく、プロセッサ１２０は、プロセッサ１２０の演算量、生体信号品質評価装置の電力供給状態（例：モバイル端末に搭載された場合、バッテリ残量など）に基づいて、各周期信号の全領域の類似度を算出する代わりに、抽出された周期信号の一部領域を類似度評価区間として決定する前処理を行い、類似度評価区間のみで各周期信号の類似度を評価することにより、プロセッサ１２０の限定された演算能力内で迅速な計算を行うことができる。

【0055】

この際、類似度は、相関係数（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、動的整合（ＤＴＷ：ｄｙｎａｍｉｃ ｔｉｍｅ ｗａｒｐｉｎｇ）、各周期信号間の差（ｓｉｇｎａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）などを含む類似度評価指標を使用して計算されるが、類似度評価指標は例示的なものであって、プロセッサ１２０は、各周期信号間の類似度を示す多様な類似度評価指標を使用することができる。

【0056】

説明の便宜上、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合に、抽出された周期信号を前処理する例を中心に説明したが、これに制限されず、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号の類似度の算出のために、抽出された周期信号を前処理することができる。

【0057】

プロセッサ１２０は、抽出された周期信号と、各周期信号に対するＫほど離れたＫ－隣接周期信号及び基準信号のうちの少なくとも１つとの間の類似度を算出する。

【0058】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のそれぞれに対してＫ－隣接周期信号間の類似度を算出する。

【0059】

図４は、周期信号のＫ－隣接類似度を算出する一例を説明する図である。

【0060】

Ｋ－隣接周期信号は、抽出された周期信号のうちの何れか１つの周期信号（例：Ｌ番目の周期信号）に対してＫほど離れた周期信号（例：Ｌ＋Ｋ番目の周期信号）を意味し、Ｋは、整数である。

【0061】

例えば、図１及び図４を参照すると、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のそれぞれと、抽出された周期信号のそれぞれからＫほど離れた周期信号との間の類似度を算出する。一例として、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号と、抽出された周期信号からＫほど離れた周期信号との間の類似度を算出することにより、抽出された周期信号間の類似度を算出する。この際、Ｋが１である場合、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のそれぞれと全ての隣接する周期信号との間の類似度（Ｒ１１、Ｒ１２、…、Ｒ１ｎ）を算出する。

【0062】

他の例として、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号と基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）との間の類似度を算出する。

【0063】

ここで、基準信号は、抽出された周期信号のうちの何れか１つの周期信号、又は抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号（例：アンサンブル平均（ｅｎｓｅｍｂｌｅ ａｖｅｒａｇｅ））である。

【0064】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号（例：アンサンブル平均）を基準信号として決定して、抽出された周期信号との類似度を算出する。また、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちから最初に抽出された周期信号を基準信号として決定し、抽出された周期信号のうちから振幅又は周期の平均値を有する何れか１つの周期信号を選択して、その周期信号を基準信号として決定する。

【0065】

プロセッサ１２０は、決定された基準信号と抽出された周期信号とをそれぞれ比較することにより、類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）を算出する。

【0066】

プロセッサ１２０は、周期信号間から算出された類似度の統計情報及び／又は類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。この際、統計情報は、平均、標準偏差、分散、変動係数、及び四分偏差係数であるが、これに制限されるものではない。

【0067】

例えば、基準信号と抽出された周期信号のそれぞれとを個別的に比較して類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）が算出された場合、プロセッサ１２０は、算出された類似度の平均（（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎ）を算出し、該算出された類似度の平均値に基づいて信号品質指数（ＳＱＩ、Ｓｉｇｎａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）を決定する。

【0068】

プロセッサ１２０は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。例えば、図４は、Ｋ値がそれぞれ１及び３である場合の、周期信号間の類似度を算出する一例を示したものである。

【0069】

一例として、プロセッサ１２０は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の平均値の積（例：（１－隣接類似度の平均値）＊（Ｍ／２－隣接類似度の平均値）、但し、Ｍは抽出された周期信号の個数）、合算、割算、又は関数に適用して算出された結果を信号品質指数として決定する。

【0070】

Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、プロセッサ１２０は、Ｉ－隣接類似度（ＲＩ１、ＲＩ２、…、ＲＩｎ）とＪ－隣接類似度（ＲＪ１、ＲＪ２、…、ＲＪｎ）とをそれぞれ計算し、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度との統計量（例：平均）を組み合わせて信号品質指数を算出する。例えば、プロセッサ１２０は、Ｉ－隣接類似度の平均（（ＲＩ１、ＲＩ２、…、ＲＩｎ）／ｎ）とＪ－隣接類似度の平均（（ＲＪ１、ＲＪ２、…、ＲＪｎ）／ｎ）との積を信号品質指数として算出する。このように異なるＫ値を有するＫ－隣接類似度の組み合わせを通じて、プロセッサ１２０は、生体信号の品質をより明確に評価することができる。

【0071】

例えば、Ｉ－隣接類似度の平均が０．９であり、Ｊ－隣接類似度の平均が０．８である場合と、Ｉ－隣接類似度の平均とＪ－隣接類似度の平均とを乗算した場合（例：組み合わせられた類似度＝０．７２）とを比較することで、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の周期信号が信号分析区間内でどれほど類似した波形で分布しているかをより明確に判断することができる。

【0072】

また、プロセッサ１２０は、算出された類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）に基づいて、抽出された周期信号のうちから、動雑音や不整脈のように不規則（ｉｒｒｅｇｕｌａｒ）的に発生した周期信号を選択的に除去する。

【0073】

例えば、第１周期信号と第１周期信号からＫほど離れた第２周期信号との間の類似度を算出する場合、プロセッサ１２０は、算出された類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）のうちから既定の臨界値（例：Ｒ＝０．６）以下の類似度を有する第１周期信号と第２周期信号とを選別する。プロセッサ１２０は、選別された第１周期信号及び第２周期信号とは異なる周期信号の関係に基づいて不規則的に発生した周期信号を判断し、不規則的に発生した周期信号を除去した後に類似度を算出する。

【0074】

他の例として、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号を基準信号として決定して、抽出された周期信号との類似度を算出する場合、プロセッサ１２０は、算出された類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）のうちから既定の臨界値（例：Ｒ＝０．６）以下の類似度を有する周期信号を選別して、その周期信号のみを除去した後に類似度を算出する。

【0075】

このように、不整脈や動雑音などによる不規則な信号のみを、獲得された生体信号から除去して類似度を算出することにより、不要に生体信号を再獲得する必要がなくなり、プロセッサ１２０は、ユーザの生体信号品質評価の要請に応答して迅速に結果を得て、獲得された生体信号の品質評価の信頼度を保証することができる。

【0076】

但し、これは、一例であって、これに制限されず、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から不規則的に発生した周期信号のみを除去する代わりに、生体信号獲得部１１０を制御して生体信号を再び獲得するか、或いは獲得された生体信号で信号分析区間を再び決定することができる。

【0077】

プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の信号変異度を算出する。信号変異度は、獲得された生体信号が有する特徴値の変異率を追跡して算出された値である。

【0078】

図５Ａは、生体信号の振幅変異度の一例を説明する図であり、図５Ｂは、生体信号の時間変異度の一例を説明する図である。

【0079】

プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の振幅変異度及び時間変異度のうちの少なくとも１つを含む信号変異度を算出し、該算出された信号変異度に基づいて信号品質指数を算出する。

【0080】

一例として、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から抽出された周期信号の振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）平均を算出し、抽出された周期信号のそれぞれの振幅と算出された振幅平均との間の差が既定の基準値を超過する場合、獲得された生体信号の品質が低いと決定する。例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のそれぞれの振幅と平均振幅との間の差が２０％を超過する場合、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の品質指数を０に決定する。

【0081】

他の例として、プロセッサ１２０は、生体信号から抽出された周期信号の振幅の標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された振幅の標準偏差又は変動係数に基づいて生体信号の信号品質指数を算出する。この際、信号品質指数は、生体信号の振幅の標準偏差又は変動係数に反比例する。

【0082】

他の例として、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から抽出された各周期信号の平均周期（ａｖｅｒａｇｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ）を算出し、抽出された周期信号のそれぞれの周期と算出された平均周期との間の差が既定の基準値を超過する場合、獲得された生体信号の品質が低いと決定する。例えば、抽出された周期信号のそれぞれの周期と算出された平均周期との間の差が２０％を超過する場合、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の品質指数を０に決定する。

【0083】

他の例として、プロセッサ１２０は、生体信号から抽出された周期信号の周期の標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された周期の標準偏差又は変動係数に基づいて生体信号の信号品質指数を算出する。この際、信号品質指数は、周期の標準偏差又は変動係数に反比例する。

【0084】

また、プロセッサ１２０は、信号品質指数の算出のために決定された信号分析区間内の獲得された生体信号の信号変異度を算出する。この場合、プロセッサ１２０は、算出された信号変異度に基づいて、決定された信号分析区間の信号品質を算出する。

【0085】

プロセッサ１２０は、信号品質指数に基づいて獲得された生体信号の品質を判断する。

【0086】

例えば、プロセッサ１２０は、類似度評価指標の種類によって信号品質指数を算出し、該算出された信号品質指数によって、獲得された生体信号の品質を評価する。例えば、類似度評価指標が相関係数（Ｒ）である場合、Ｒ＝１である時に、獲得された生体信号の周期信号間の類似度が最も高い結果である。この際、信号品質指数は１に決定され、プロセッサ１２０は、当該結果から獲得された生体信号の品質が高いと評価する。類似度評価指標は、０から１の間の値を有する。ここで、１は最も高い相関関係を示し、０は最も低い相関関係を示す。

【0087】

また、類似度評価指標が信号差（ｓｉｇｎａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）である場合、信号差が小さく算出されるほど、獲得された生体信号の周期信号間の類似度が最も高い結果である。この際、プロセッサ１２０は、信号差の値に基づいて信号品質指数を算出し、該算出された信号品質指数によって、獲得された生体信号の品質を評価する。

【0088】

また、プロセッサ１２０は、算出された信号品質指数に基づいて生体情報の信頼度を算出する。ここで、生体情報の信頼度は、獲得された生体信号に基づいて生体情報を推定する際の、推定された生体情報の正確性を信頼することができる程度を意味する。

【0089】

例えば、類似度評価指標が相関係数であり、これにより算出された信号品質指数が０．８である場合、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から生体情報を推定する際に、推定された生体情報は、約８０％の信頼度を有すると判断する。

【0090】

他の実施形態によると、プロセッサ１２０は、信号変異率の程度によって生体信号の品質指数を算出する。

【0091】

例えば、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から抽出された周期信号の振幅平均を算出し、抽出された周期信号のそれぞれの振幅と算出された振幅平均との間の差が既定の基準値を超過する場合、その超過した程度によって信号品質指数を算出する。例えば、算出された振幅変異度が既定の臨界値を超過（例：抽出された周期信号のうちの何れか１つの振幅が、獲得された生体信号の振幅平均を２０％超過）する場合、プロセッサ１２０は、信号品質指数を０に決定する。抽出された周期信号のそれぞれの振幅と算出された振幅平均との間の差が既定の基準値以内である場合、信号品質指数は、その差に反比例する。

【0092】

他の例として、プロセッサ１２０は、生体信号から抽出された周期信号の振幅の標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された振幅の標準偏差又は変動係数に基づいて生体信号の信号品質指数を算出する。この際、信号品質指数は、生体信号の振幅の標準偏差又は変動係数に反比例する。

【0093】

他の例として、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号から抽出された各周期信号の平均周期を算出し、抽出された周期信号のそれぞれの周期と算出された平均周期との間の差が既定の基準値を超過（例：抽出された周期信号のうちの何れか１つの周期が、獲得された生体信号の平均周期の２０％を超過）する場合、プロセッサ１２０は、信号品質指数を０に決定する。抽出された周期信号のそれぞれの周期と算出された平均周期との間の差が既定の基準値以内である場合、信号品質指数は、その差に反比例する。

【0094】

他の例として、プロセッサ１２０は、生体信号から抽出された周期信号の周期の標準偏差又は変動係数を算出し、該算出された周期の標準偏差又は変動係数に基づいて生体信号の信号品質指数を算出する。この際、信号品質指数は、周期の標準偏差又は変動係数に反比例する。

【0095】

また、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の信号品質指数によって、獲得された生体信号に基づいて生体情報を測定する。

【0096】

一例として、類似度評価指標が相関係数であり、これにより算出された信号品質指数が既定の臨界値（例：Ｒ＝０．６）以上である場合、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号に対して‘信頼することができる’と決定し、獲得された生体信号から生体情報を測定する。例えば、獲得された生体信号がＰＰＧ信号である場合、プロセッサ１２０は、ＰＰＧ信号から生体情報と相関度が高い１つ以上の特徴を抽出し、該抽出された特徴の組み合わせに基づいて生体情報として血圧を測定する。

【0097】

一方、このように測定された生体情報は、プロセッサ１２０によって信頼度が保証された生体信号のみに基づいて測定されたものであるため、測定された生体情報の信頼度が保証される。

【0098】

このように、プロセッサ１２０は、所定期間又は連続して獲得された生体信号の品質を評価し、品質評価結果、信頼することができる程度の生体信号のみを対象にして生体情報を測定することにより、測定される生体情報の信頼度を保証することができる。プロセッサ１２０は、獲得された生体信号の信号品質指数によって、生体信号獲得部１１０を制御して生体信号を再び獲得する。

【0099】

例えば、類似度評価指標が相関係数であり、これにより算出された信号品質指数が既定の臨界値（例：Ｒ＝０．６）未満である場合、プロセッサ１２０は、獲得された生体信号に対して‘信頼することができない’と決定し、獲得された生体信号を例外処理する。

【0100】

この際、プロセッサ１２０は、生体信号獲得部１１０を制御して例外処理された生体信号の個数ほど生体信号を再び獲得する。

【0101】

また、プロセッサ１２０は、生体信号の品質評価結果によって、警告情報及び正確な生体信号の獲得のためのガイド情報を生成する。

【0102】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちから異なる周期信号の関係に基づいて不規則的に発生した周期信号を特定する。不規則的に発生した周期信号が抽出された周期信号の所定比率（例：抽出された周期信号の２５％）を超過する場合、プロセッサ１２０は、生体信号の獲得及び／又は検出状態が良好でないと判断して、警告情報を生成する。

【0103】

他の例として、プロセッサ１２０は、生体信号の獲得及び／又は検出状態が良好でないと判断されると、正確な生体信号の獲得のためのガイド情報を生成する。

【0104】

例えば、生体信号獲得部１１０が生体信号の測定のための１つ以上のセンサーを使用して被検体とインターフェースされて生体信号を直接獲得する場合、生体信号の検出状態が良好でないという意味は、被検体と生体信号獲得部１１０との接触状態が不良であるか、被検体の動きによるものか、又は生体信号の測定地点が間違ったということを意味する。

【0105】

これにより、プロセッサ１２０は、被検体、例えば生体信号品質評価装置１００を使用するユーザが、安定状態で既定の測定地点に被検地点を位置させ、測定期間の間に動かないことを勧奨する生体信号測定ガイド情報を生成する。

【0106】

この際、ガイド情報は、視覚的（例：イメージ映像など）、聴覚的（例：ビープ音など）、触覚的（例：振動の強度調節など）情報を含む。一例として、プロセッサ１２０は、既定の測定地点に生体信号獲得部１１０を位置させるイメージ映像と、既定の測定地点に被検地点が正しく位置されたか否かによって振動の強度を異ならせるガイド情報を生成する。

【0107】

このように、プロセッサ１２０は、生体信号の品質評価結果によって、生体信号を再測定するように誘導するか、或いは品質が良くない周期信号を除去することにより、動雑音などによって発生する不規則信号を除去して良好な生体信号のみを選別する。

【0108】

図６は、生体信号品質評価装置の他の実施形態を示すブロック図である。

【0109】

図６を参照すると、生体信号品質評価装置６００は、生体信号獲得部６１０、プロセッサ６２０、入力部６３０、保存部６４０、通信部６５０、及び出力部６６０を含む。ここで、生体信号獲得部６１０及びプロセッサ６２０は、図１を参照して説明した生体信号獲得部１１０及びプロセッサ１２０と実質的に同じ機能を担うため、以下、重複しない構成を中心に説明する。

【0110】

入力部６３０は、ユーザから多様な操作信号及び生体信号の品質評価に必要なデータを入力する。

【0111】

例えば、入力部６３０は、キーパッド（ｋｅｙ ｐａｄ）、ドームスイッチ（ｄｏｍｅ ｓｗｉｔｃｈ）、タッチパッド（ｔｏｕｃｈ ｐａｄ）（定圧／静電）、ジョグホイール（Ｊｏｇ ｗｈｅｅｌ）、ジョグスイッチ（Ｊｏｇ ｓｗｉｔｃｈ）、Ｈ／Ｗボタンなどを含む。特に、タッチパッドがディスプレイと互いにレイヤ構造を成す場合、それをタッチスクリーンと呼ぶ。

【0112】

例えば、入力部６３０は、ユーザに対する年齢、性別、体重、体質量指数（ｂｏｄｙ ｍａｓｓ ｉｎｄｅｘ：ＢＭＩ）及び疾患履歴のうちの１つ以上を含むユーザ特性情報、又は生体信号測定地点及び生体信号の種類を入力する。

【0113】

保存部６４０は、生体信号品質評価装置６００の動作のためのプログラム又は命令を保存し、生体信号品質評価装置６００に入力／出力されるデータを保存する。一例として、保存部６４０は、入力部６３０を通じて入力されたユーザ特性情報、生体信号獲得部６１０から獲得された生体信号データ、当該生体信号の類似度、信号変異度、及び信号品質指数などを保存する。

【0114】

保存部６４０は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＳＤ又はＸＤメモリなど）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどの少なくとも１つのタイプの記録媒体を含む。また、生体信号品質評価装置６００は、インターネット上で保存部６４０の保存機能を担うウェブストレージ（ｗｅｂ ｓｔｏｒａｇｅ）などの外部記録媒体を運用することもできる。

【0115】

通信部６５０は、外部装置と通信を行う。例えば、通信部６５０は、入力部６３０を通じてユーザから入力されたユーザ特性情報、生体信号獲得部６１０を通じて獲得された生体信号、プロセッサ６２０による生体信号品質評価結果などを外部装置に伝送するか、或いは外部装置からユーザ特性情報、生体信号、及び類似度の判断のための基準信号などの多様なデータを受信する。

【0116】

この際、外部装置は、生体信号品質データベース（ＤＢ）及び／又は生体信号品質評価結果を使用する医療装置、結果物を出力するためのプリント、又は生体信号品質評価結果をディスプレイするディスプレイ装置である。それ以外にも、外部装置は、デジタルＴＶ、デスクトップコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコン、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ナビゲーション、ＭＰ３プレーヤー、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイスなどであるが、これらに制限されるものではない。

【0117】

通信部６５０は、ブルートゥース（登録商標）通信、ＢＬＥ通信、近距離無線（ＮＦＣ）通信、ＷＬＡＮ通信、ジグビー（登録商標）通信、赤外線（ＩｒＤＡ）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ＵＷＢ通信、Ａｎｔ＋通信、Ｗｉ－Ｆｉ通信、ＲＦＩＤ通信、３Ｇ通信、４Ｇ通信、５Ｇ通信などを用いて外部装置と通信する。しかし、これは、一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。

【0118】

出力部６６０は、プロセッサ６２０の制御によって、獲得された生体信号、抽出された周期信号、類似度評価区間、信号分析区間、周期信号間の類似度、基準信号、信号変異度、及び信号品質指数のうちの少なくとも１つを出力する。

【0119】

例えば、出力部６６０は、生体信号品質評価結果、獲得された生体信号の歪（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を補正するためのガイド及び警告情報、獲得された生体信号の信頼度のうちの少なくとも１つ以上を聴覚的方法、視覚的方法、及び触覚的方法のうちの少なくとも１つの方法で出力する。このために、出力部６６０は、ディスプレイ、スピーカー、振動機などを含む。

【0120】

例えば、プロセッサ６２０は、生体信号品質評価結果が低いか、獲得された生体信号が歪を有するか、又は信頼度が低いと判断されると、出力部６６０を通じて生体信号の再測定のためのアラームを出力するか、或いは生体信号獲得部６１０の被検体に対する接触状態又は測定位置のうちの少なくとも１つを補正するためのガイドを生成して出力する。

【0121】

また、プロセッサ６２０は、獲得された生体信号の信号品質指数によって生体信号の再測定又は再獲得が必要であると判断される場合、生体信号獲得部６１０を制御して生体信号を再び獲得する。これに制限されず、プロセッサ６２０は、通信部６５０を通じて外部の生体信号データベース（ＤＢ）から新たな生体信号を受信することができる。

【0122】

図７は、生体信号品質評価方法の一例を示すフローチャートである。図７の生体信号品質評価方法は、図１に示した生体信号品質評価装置１００によって行われる。

【0123】

図１及び図７を参照すると、生体信号品質評価装置１００は、生体信号を獲得する（７１０段階）。

【0124】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、生体信号の測定のためのセンサーを含み、ユーザと直接インターフェースされたセンサーを通じて生体信号を獲得する。他の例として、生体信号品質評価装置１００は、外部装置と通信を行って、外部装置からユーザの生体信号データを受信する。

【0125】

生体信号が獲得されると、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から、１つ以上の周期信号を抽出する（７２０段階）。

【0126】

一例として、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号が周期性を有する生体信号である場合、獲得された生体信号から、一周期単位で生体信号を分割することにより、周期信号を抽出する。

【0127】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から、開始点（ＰＰＧ ｏｎｓｅｔ）、最大傾き地点、最大加速度地点、接線交差地点検出のような特徴点検出を通じて周期信号を抽出する。

【0128】

獲得された生体信号から周期信号が抽出されると、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号間の類似度、及び獲得された生体信号の信号変異度のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を決定する（７３０段階）。

【0129】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号と、各周期信号に対するＫ－隣接周期信号及び基準信号のうちの少なくとも１つとの間の類似度を算出する。

【0130】

生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号のそれぞれに対してＫ－隣接周期信号間の類似度を算出する。

【0131】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号のそれぞれと、抽出された周期信号のそれぞれからＫほど離れた周期信号との間の類似度を算出する。一例として、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号と、抽出された周期信号からＫほど離れた周期信号との間の類似度を算出することにより、抽出された周期信号間の類似度を算出する。この際、Ｋが１である場合、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号のそれぞれと全ての隣接する周期信号との間の類似度（Ｒ１１、Ｒ１２、…、Ｒ１ｎ）を算出する。

【0132】

また、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号と基準信号との間の類似度を算出する。

【0133】

例えば、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号（例：アンサンブル平均）を基準信号として決定して、抽出された周期信号との類似度を算出する。また、プロセッサ１２０は、抽出された周期信号のうちから最初に抽出された周期信号を基準信号として決定し、抽出された周期信号のうちから振幅又は周期の平均値を有する何れか１つの周期信号を選択して、その周期信号を基準信号として決定する。

【0134】

生体信号品質評価装置１００は、決定された基準信号と抽出された周期信号とをそれぞれ比較することにより、類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）を算出する。

【0135】

一方、生体信号品質評価装置１００は、決定された基準信号と、獲得された生体信号から抽出された各周期信号とを比較することにより、算出された複数の類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）の統計情報（例：平均、標準偏差など）を、獲得された生体信号に含まれる周期信号の類似度として決定する。

【0136】

また、生体信号品質評価装置１００は、算出された複数の類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）に基づいて、抽出された周期信号のうちから、動雑音や不整脈のように不規則的に発生した周期信号を選択的に除去する。

【0137】

例えば、生体信号品質評価装置１００は、抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号を基準信号として決定して、抽出された周期信号との類似度を算出する場合、生体信号品質評価装置１００は、算出された類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）のうちから既定の臨界値（例：Ｒ＝０．６）以下の類似度を有する周期信号を選別して、その周期信号のみを除去して類似度を算出する。

【0138】

このように、不整脈や動雑音などによる不規則な信号のみを、獲得された生体信号から除去して類似度を算出することにより、不要に生体信号を再獲得する必要がなくなり、生体信号品質評価装置１００は、ユーザの生体信号品質評価の要請に応答して迅速に結果を得て、獲得された生体信号の品質評価の信頼度を保証することができる。

【0139】

但し、これは、一例であって、これに制限されず、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から不規則的に発生した周期信号のみを除去する代わりに、生体信号を再び獲得するか、或いは獲得された生体信号で信号分析領域を再び決定して類似度を算出する。

【0140】

また、生体信号品質評価装置１００は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせ、及び周期信号間から算出された類似度の統計情報のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を算出する。

【0141】

例えば、Ｋ値がそれぞれＩとＪ（但し、Ｉ≠Ｊ）である場合、生体信号品質評価装置１００は、Ｉ－隣接類似度（ＲＩ１、ＲＩ２、…、ＲＩｎ）とＪ－隣接類似度（ＲＪ１、ＲＪ２、…、ＲＪｎ）とをそれぞれ計算し、Ｉ－隣接類似度とＪ－隣接類似度との統計量（例：平均）を組み合わせて信号品質指数を算出する。例えば、生体信号品質評価装置１００は、Ｉ－隣接類似度の平均（（ＲＩ１、ＲＩ２、…、ＲＩｎ）／ｎ）とＪ－隣接類似度の平均（（ＲＪ１、ＲＪ２、…、ＲＪｎ）／ｎ）との積を信号品質指数として決定する。このように異なるＫ値を有するＫ－隣接類似度の組み合わせを通じて、生体信号品質評価装置１００は、生体信号の品質をより明確に評価することができる。

【0142】

一例として、Ｉ－隣接類似度の平均が０．９であり、Ｊ－隣接類似度の平均が０．８である場合と、Ｉ－隣接類似度の平均とＪ－隣接類似度の平均とを乗算した場合（例：組み合わせられた類似度＝０．７２）とを比較することで、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号の周期信号が信号分析区間内でどれほど類似した波形で分布しているかをより明確に判断することができる。

【0143】

一例として、生体信号品質評価装置１００は、獲得された生体信号から抽出された周期信号間から算出された類似度の統計情報及び／又は類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。

【0144】

例えば、基準信号と抽出された周期信号のそれぞれとを個別的に比較して類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）が算出された場合、生体信号品質評価装置１００は、算出された類似度の平均（（Ｒ１＋Ｒ２＋…＋Ｒｎ）／ｎ）を算出し、該算出された類似度の平均値に基づいて信号品質指数（ＳＱＩ）を決定する。

【0145】

他の例として、生体信号品質評価装置１００は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。一例として、生体信号品質評価装置１００は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の平均値の積（例：（１－隣接類似度の平均値）＊（Ｍ／２－隣接類似度の平均値）、但し、Ｍは抽出された周期信号の個数）、合算、割算、又は関数に適用して算出された結果を信号品質指数として決定する。

【0146】

図８は、生体信号品質評価方法の他の例を示すフローチャートである。図８の生体信号品質評価方法は、図１及び／又は図６に示した生体信号品質評価装置（１００、６００）によって行われる。

【0147】

図６及び図８を参照すると、生体信号品質評価装置６００は、生体信号を獲得する（８１０段階）。

【0148】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、生体信号の測定のためのセンサー及び／又は生体信号の受信のための通信モジュールを通じて生体信号を測定及び／又は獲得する。

【0149】

生体信号が獲得されると、生体信号品質評価装置６００は、獲得された生体信号から１つ以上の周期信号を抽出する（８２０段階）。

【0150】

一例として、生体信号品質評価装置６００は、獲得された生体信号が周期性を有する生体信号である場合、獲得された生体信号から、一周期単位で生体信号を分割することにより、周期信号を抽出する。

【0151】

生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号を前処理する（８３０段階）。

【0152】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、抽出された周期信号間の類似度の算出のために、抽出された周期信号を前処理する。

【0153】

以下、説明の便宜上、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる周期を有する場合、抽出された周期信号を前処理する実施形態を説明するが、これに制限されず、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号の類似度の算出のために必要な場合（例：周期信号の整列（ａｌｉｇｎ）など）、抽出された周期信号を前処理することができる。

【0154】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合、抽出された各周期信号が既定のサンプル数（Ｎ）になるように、各周期信号別にリサンプリングを行う前処理を行う。このために、プロセッサ１２０は、各周期信号をリサンプリングする際に、サンプリングレートを適切に調節してサンプリングを行う。

【0155】

他の例として、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号のそれぞれで類似度評価区間を決定し、該決定された類似度評価区間で周期信号の類似度を算出する。一例として、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号のうちの少なくとも何れか１つが他の周期信号とは異なる長さ及び／又は周期を有する場合、各周期信号の一部領域（例：各周期信号の初期３０ｓａｍｐｌｅｓなど）を抽出し、該抽出された領域を類似度評価区間として決定する。

【0156】

抽出された周期信号に対する前処理を行うと、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号の間の類似度、及び獲得された生体信号の信号変異度のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を算出する（８４０段階）。

【0157】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号と、各周期信号に対するＫ－隣接周期信号及び基準信号のうちの少なくとも１つとの間の類似度を算出する。

【0158】

また、生体信号品質評価装置６００は、抽出された周期信号のうちの何れか１つの周期信号を基準信号として決定するか、或いは抽出された周期信号を重畳することで得られた抽出された周期信号の平均信号（例：アンサンブル平均）を基準信号として決定する。

【0159】

基準信号が決定されると、生体信号品質評価装置６００は、決定された基準信号と、獲得された生体信号から抽出された各周期信号とを比較することにより、類似度を算出する。

【0160】

一方、生体信号品質評価装置６００は、決定された基準信号と、獲得された生体信号から抽出された各周期信号とを比較することにより、算出された複数の類似度（Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ）の統計情報（例：平均、標準偏差など）を、獲得された生体信号に含まれる周期信号の類似度として決定する。

【0161】

また、生体信号品質評価装置６００は、異なるＫ値を有する２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせ、及び周期信号間から算出された類似度の統計情報のうちの少なくとも１つに基づいて信号品質指数を算出する。

【0162】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、獲得された生体信号から抽出された周期信号間から算出された類似度の統計情報及び／又は類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。

【0163】

他の例として、生体信号品質評価装置６００は、異なるＫ値を有する少なくとも２つ以上のＫ－隣接類似度の組み合わせに基づいて信号品質指数を算出する。

【0164】

生体信号品質評価装置６００は、算出された信号品質指数を出力する（８５０段階）。

【0165】

例えば、生体信号品質評価装置６００は、獲得された生体信号、抽出された周期信号、類似度評価区間、信号分析区間、周期信号の間の類似度、基準信号、信号変異度、及び信号品質指数のうちの少なくとも１つを出力する。

【0166】

本発明の一態様は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体にコンピュータ読み取り可能なコードとして具現される。プログラムを具現するコード及びコードセグメントは、当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスクなどを含む。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータ読み取り可能なコードとして保存されて実行される。

【0167】

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、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。

【産業上の利用可能性】

【0168】

本発明は、生体信号品質評価装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。

【符号の説明】

【0169】

１００、６００ 生体信号品質評価装置
１１０、６１０ 生体信号獲得部
１２０、６２０ プロセッサ
６３０ 入力部
６４０ 保存部
６５０ 通信部
６６０ 出力部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】