特許 7339676 複数のセンサを伴うダイレクトフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）のためのコンピュータ実装方法及びシステム

(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】2023-08-29

(45)【発行日】2023-09-06

(54)【発明の名称】複数のセンサを伴うダイレクトフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）のためのコンピュータ実装方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20230830BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20230830BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310H

A61B5/0245 100B

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020515754

(86)(22)【出願日】2018-08-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-24

(86)【国際出願番号】 EP2018071740

(87)【国際公開番号】W WO2019076510

(87)【国際公開日】2019-04-25

【審査請求日】2021-06-18

(31)【優先権主張番号】17197341.5

(32)【優先日】2017-10-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】520085512

【氏名又は名称】キューオムピウム

【氏名又は名称原語表記】ＱＯＭＰＩＵＭ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ジェニコ，マチュー

(72)【発明者】

【氏名】ファンフィンケンロイエ，アモリ

(72)【発明者】

【氏名】レイセン，コベ

(72)【発明者】

【氏名】グリーテン，ラルス

(72)【発明者】

【氏名】ヴァン デル アウウェラ，ヨ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァン ゲルプ ビーケ

【審査官】▲高▼ 芳徳

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００１４０４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２８２７２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００７７４８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３８００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／２０７８６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０２３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５２５０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２ － ５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイレクトフォトプレチスモグラフィ（ダイレクトＰＰＧ）のためのコンピュータ実施方法（１００）であって、
－ 時間インターバル中、ウェアラブル装置（３０１）内のそれぞれのセンサ（３２１、３２２、３２３、３２４）において複数のＰＰＧ信号（３１１～３１４、４０１～４０４、５０１～５０４、６０１～６０８、７０１～７０８）を取得するステップ（１０１）と、
－ 前記複数のＰＰＧ信号（３１１～３１４、４０１～４０４、５０１～５０４、６０１～６０８、７０１～７０８）を組み合わせて、それによりマルチセンサＰＰＧ信号（４０５、５０５、６０９、７０９）を取得するステップ（１０５）と
を含むコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値以上である前記ＰＰＧ信号の良好品質セグメントと、前記ＰＰＧ信号の前記品質尺度が前記閾値未満である前記ＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別する（１４１）ために前記複数のＰＰＧ信号（５０１～５０４、６０１～６０８、７０１～７０８）のそれぞれのＰＰＧ信号を処理するステップ（１０４）と、
－ 前記複数のＰＰＧ信号のそれぞれのＰＰＧ信号から前記不良品質セグメントを除去するステップと、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（５０５、６０９、７０９）を取得するために前記複数のＰＰＧ信号（５０１～５０４、６０１～６０８、７０１～７０８）の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせるステップと
を含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、前記良好品質セグメントは、反転されていないセグメントと、反転されたセグメントとを含み、及びそれぞれのＰＰＧ信号の前記処理は、前記反転されたセグメントを識別し、且つ前記反転されたセグメントを元に戻すステップ（１４２）を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項3】

請求項２に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、それぞれのＰＰＧ信号（２０１）の前記処理（１０４）は、
－ ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号（２０２）を取得するために前記ＰＰＧ信号（２０１）をウェーブレット変換するステップと、
－ 前記ＰＰＧ信号の良好品質セグメントと前記ＰＰＧ信号（２０１）の不良品質セグメント（２４１、２４２、２４３）とを識別するようにトレーニングされたニューラルネットワーク（２０３）に、前記ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号（２０２）を供給するステップと
を含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項4】

請求項３に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、前記ニューラルネットワーク（２０３）は、前記反転されたセグメントを識別するように更にトレーニングされることを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１項に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 第１の色（Ｃ１）に関する前記複数のＰＰＧ信号（６０１、６０３、６０５、６０７）の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせて前記第１の色（Ｃ１）についてのマルチセンサＰＰＧ信号（６０９）を生成し、第２の色（Ｃ２）に関する前記複数のＰＰＧ信号（６０２、６０４、６０６、６０８）の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせて前記第２の色（Ｃ２）についてのマルチセンサＰＰＧ信号（６１０）を生成するステップ
を含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項6】

請求項５に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記第１の色（Ｃ１）および前記第２の色（Ｃ２）のすべてについて品質尺度を判定するステップと、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（６０９、６１０）のうち、最高品質尺度を有する前記第１の色（Ｃ１）についての前記マルチセンサＰＰＧ信号（６０９）を選択するステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項7】

請求項５に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記第１の色（Ｃ１）および前記第２の色（Ｃ２）のそれぞれについて品質尺度を判定するステップと、
－ 複数の色についてのマルチセンサＰＰＧ信号をマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号に組み合わせるステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項8】

請求項７に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記時間インターバル中、それぞれのセンサ（３２１、３２２、３２３、３２４）において、前記第１の色（Ｃ１）についての複数のＰＰＧ信号（７０１、７０３、７０５、７０７）および前記第２の色（Ｃ２）についての複数のＰＰＧ信号（７０２、７０４、７０６、７０８）を取得するステップと、
－ 前記ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値以上である前記ＰＰＧ信号の良好品質セグメントと、前記ＰＰＧ信号の前記品質尺度が前記閾値未満である前記ＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別するために前記複数のＰＰＧ信号（７０１～７０８）のそれぞれのＰＰＧ信号を処理するステップと、
－ 前記複数のＰＰＧ信号（７０１～７０８）のそれぞれのＰＰＧ信号から前記不良品質セグメントを除去するステップと、
－ 前記マルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号（７０９）を取得するために前記複数のＰＰＧ信号（７０１～７０８）の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせるステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１項に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記時間インターバル中、前記センサの少なくとも１つについて、前記センサのそれぞれのサブ領域のための複数のＰＰＧ信号を取得するステップであって、前記サブ領域のそれぞれのサブ領域は、複数のピクセルをカバーする、ステップと、
－ 前記複数のＰＰＧ信号を組み合わせて、それによりマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号又はマルチカラーマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号を取得するステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか１項に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、前記時間インターバル中、前記センサの１つ又は複数の設定をロックするステップを更に含み、前記設定は、少なくとも、
－ ダイアフラムと、
－ 光感度のためのセンサ設定と、
－ 露光時間と
を含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項11】

請求項１乃至１０の何れか１項に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）内においてピークを検出するステップ（１０６）と、それに対して、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）内において初期ピークを検出するステップと、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）内の前記初期ピークをウィンドウ化して、それによりウィンドウ化された初期ピークを生成するステップと、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）内の前記ウィンドウ化された初期ピークを平均化して、それによりピークテンプレート（８０２）を生成するステップと、
－ 前記初期ピークを前記ピークテンプレート（８０２）と相関させるステップと、
－ 相関尺度が相関閾値以上である初期ピークをピークとして維持するステップと、
－ 前記相関尺度が前記相関閾値未満である初期ピークを除去するステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項12】

請求項１１に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）内の後続のピーク間の時間差を判定することにより、ＲＲタコグラム（９００）を抽出するステップ（１０７）
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項13】

請求項１２に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）の品質尺度が閾値以上である前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）の良好品質セグメントと、前記マルチセンサＰＰＧ信号の前記品質尺度が前記閾値未満である前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）の不良品質セグメントとを識別するために前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）を処理するステップと、
－ 前記ＲＲタコグラム（９００）を抽出する前に、前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）から前記不良品質セグメント内のピークを除去するステップと、
－ 前記ＲＲタコグラムから、前記マルチセンサＰＰＧ信号（８０１）の前記不良品質セグメント内に全体的又は部分的に配置されたＲＲタコグラムインターバルを除去するステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項14】

請求項１２又は１３に記載のダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実施方法（１００）において、
－ 前記後続のピーク間の前記時間差の変動を判定するステップと、
－ 前記変動から心房細動リスクスコアを判定するステップと
を更に含むことを特徴とするコンピュータ実施方法（１００）。

【請求項15】

コンピュータプログラムにおいて、プログラムがコンピュータ上で実行されるとき、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項16】

コンピュータ可読ストレージ媒体において、請求項１５に記載のコンピュータプログラムを含むことを特徴とするコンピュータ可読ストレージ媒体。

【請求項17】

データ処理システムにおいて、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法を実行するようにプログラミングされることを特徴とするデータ処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、様々な生理学的パラメータの監視を可能にする、血液容積の変化を検出する光学技法であるフォトプレチスモグラフィ（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）又はＰＰＧに関する。本発明は、より詳細には、ダイレクトＰＰＧ又はいわゆるコンタクトＰＰＧであって、計測コンポーネント、即ち光源及び光検出器は、監視対象の人物の皮膚との直接的な接触状態にある、ダイレクトＰＰＧ又はいわゆるコンタクトＰＰＧに関する。本発明は、概して、複数のセンサが利用可能である際にダイレクトＰＰＧの信号品質を改善することを想定している。

【背景技術】

【0002】

フォトプレチスモグラフィ又はＰＰＧは、末梢循環における血液容積の変化を検出することにより、１つ又は複数の生理学的パラメータの監視を許容する光学技法である。ＰＰＧは、これらの容積計測の変化を追跡するために血液による光吸収を利用している。光源が皮膚を照射した際、反射光は、血液の流れに伴って変化する。この結果、光センサは、これらの光の反射の変動をデジタル信号に変換し、これは、いわゆるＰＰＧ信号である。ＰＰＧ信号は、通常、パルスオキシメータ又は例えば人物のスマートフォン若しくは他のスマートなウェアラブル若しくは非ウェアラブル装置のような電子装置内において統合されたカメラなどの光検出器を使用することにより記録される。

【0003】

ＰＰＧは、他の用途に加えて、心拍数、心拍数変動、血圧などの心血管及び血流力学的パラメータを監視するか、又はストレス、呼吸若しくは自律神経機能などの他の生理学的変数を監視するために使用することができる。ＰＰＧは、様々なノイズ供給源の影響を受け得ることから、ＰＰＧを伴う正確な監視の重要な部分の１つは、高品質の、アーチファクトを有さない信号を取得することである。

【0004】

「Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」という名称であり、且つＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．によって出願された国際特許出願国際公開第２０１４／０２４１０４号パンフレットは、リモートＰＰＧ又は非コンタクトＰＰＧの精度を改善する方法について記述しており、このようなＰＰＧは、通常、フィットネスのような日々の用途においてより大きい対象領域（例えば、顔面）を追跡するために使用されている。方法は、対象の領域を空間的なサブ領域に分割し、且つＰＰＧ信号をそれぞれのサブ領域を表す信号サブセットにパーティション化する。信号サブセットは、別個に処理される。処理は、品質推定を伴い得る。その後、信号サブセットは、改善された信号として組み合わされる。歪んだサブ信号は、減衰され得るか又は組み合わされた信号から除去され得る。

【0005】

また、「Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ ＰＰＧ Ｒｅｌｅｖａｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」という名称であり、且つＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．によって出願された米国特許出願公開第２０１３／０２７２３９３Ａ１号明細書もリモートＰＰＧに関する。

【0006】

リモートＰＰＧは、監視対象の人物にとって押しつけがましいものではないが、信号検出及び信号処理に対して重大な課題を課す。その結果、その精度及び信頼性が医療用途にとって不十分であることから、リモートＰＰＧの使用は、レジャー又はフィットネスなどの日々の用途に限られた状態に留まっている。

【0007】

リモートＰＰＧとは対照的に、本発明は、ダイレクトＰＰＧ又はコンタクトＰＰＧであって、計測コンポーネントは、医療診断を促進するより確実でより正確なＰＰＧ信号を取得するために皮膚との直接的な接触状態にある。

【0008】

ダイレクトＰＰＧ信号が心拍数変動を判定するために処理される用途では、低信号品質の結果として不正確性が生成され得る。部分的に良好な品質の信号は、確実な分析を実施するために十分な情報を付与する一方、アーチファクトの存在は、深刻な影響を品質に及ぼす可能性があり、且つ誤解を招く結果をもたらし得る。この結果、可能な限りクリーンなダイレクトＰＰＧ信号を得ると共に、更なる分析のために良好な品質のもののみを維持するために不良な品質の部分を識別及び除去するというニーズが存在する。

【0009】

アーチファクトは、モーション、光センサとの関係における皮膚の不良な位置決め又は周辺光干渉を含む。また、著者Ａｌｅｘｅｉ Ａ．Ｋａｍｓｈｉｌｉｎらからの「Ａ ｎｅｗ ｌｏｏｋ ａｔ ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ」という文献は、ＰＰＧ波形の反転という、ＰＰＧ信号において頻繁に観察される別のアーチファクトについて報告している。この現象は、信号又は信号の一部分が信号の通常の向きとの比較において反転されることにより出現する。この現象は、通常の向きにおいて信号を提示している１つのエリアと、反対の向きにおいて信号を表している隣接するエリアとの皮膚の隣接するエリア内で観察される。この結果、これらの２つのエリアが信号を抽出するために使用された際、ＰＰＧ信号の品質損失に結び付くことなる。この現象の説明は、更に検証されることになる。

【0010】

カメラを利用して記録されるダイレクトＰＰＧ信号の品質を改善するために、画像ピクセルをサブ領域又は象限のマトリックスに分割すると共に、最適な対象領域と呼称される、そのＰＰＧ信号が最良の品質を有する最適なサブ画像、即ち象限を判定する選択アルゴリズムを適用することが示唆されている。

【0011】

著者Ｒｏｎｇ－Ｃｈａｏ Ｐｅｎｇらからの「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｉｎ Ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ」という文献は、最適な対象領域を選択するための以下の５つのアルゴリズムについて記述している。
－ バリアンス（ＶＡＲ）アルゴリズムは、そのＰＰＧ波形が最大バリアンス、即ち最大信号パワーを有する象限を最適な対象領域として選択し、
－ スペクトルエネルギー比（ＳＥＲ）アルゴリズムは、そのＰＰＧ信号が最大のスペクトルエネルギー比を有する、即ち心臓活動の最大の割合を示す象限を対象の最適な領域として選択し、
－ テンプレートマッチング（ＴＭ）アルゴリズムは、そのＰＰＧ信号がテンプレート波形との間において最大の類似性を有する象限を最適な対象領域として選択し、
－ 時間差（ＴＤ）アルゴリズムは、そのＰＰＧ信号が、隣接するフレーム間のピクセルの最大平均強度変動を有する象限を最適な対象領域として選択し、且つ
－ 勾配（ＧＲＡＤ）アルゴリズムは、そのＰＰＧ信号が最大平均光強度勾配を有する象限を最適な対象領域として選択する。

【0012】

Ｐｅｎｇらの文献は、ＴＭ及びＴＤアルゴリズムが、最適な対象領域の選択において、且つその結果、改善された精度による生理学的パラメータの推定を可能にするＰＰＧ信号の選択において、他のものよりも性能が優れていると結論付けている。

【0013】

著者Ｗａｌｔｅｒ Ｋａｒｌｅｎらからの「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｆｏｒ Ｃａｍｅｒａ Ｏｘｉｍｅｔｒｙ」という文献は、好ましい象限又は最適な対象領域を判定するための更に別のアルゴリズムについて記述している。提案されているアルゴリズムは、青色チャネルのみを考慮しており、且つ平均ピクセル強度計算及び増分マージセグメント化（ＩＭＳ）アルゴリズムを通じてＰＰＧ信号からビート又はパルスを抽出する。換言すれば、選択された最適な対象領域は、最大パルスを有するＰＰＧ信号を有する。また、Ｋａｒｌｅｎらは、Ｓａｍｕｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ Ａｃｅ携帯電話機上において、ＰＰＧのための好ましい設定として白熱白色バランスモードを選択することを更に教示している。

【0014】

いわゆる最適な対象領域であるピクセルのサブセットの選択に加えて、特定の色チャネルを選択することにより、ＰＰＧ信号を生成することが示唆されている。例えば、Ｊｉｈｙｏｕｎｇ Ｌｅｅらからの「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｄ， ｇｒｅｅｎ ａｎｄ ｂｌｕｅ ｌｉｇｈｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．．．」という文献は、心拍数を監視するために緑色光がより適していると示唆している。

【0015】

「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ Ｎｏｎ－Ｃｏｒｒｕｐｔｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ」という名称であり、且つ譲受人であるＮｅｌｌｃｏｒ Ｐｕｒｉｔａｎ Ｂｅｎｎｅｔｔ Ｉｒｅｌａｎｄによって出願された米国特許出願公開第２０１１／００７７４８４Ａ１号明細書は、トレーニングされたニューラルネットワークによってＰＰＧ信号のウェーブレット変換を処理することにより、ダイレクトＰＰＧ信号セグメントの品質を分析することを教示している。これは、破壊されたＰＰＧ信号セグメントと、破壊されていないＰＰＧ信号セグメントとが識別されるという結果をもたらす。破壊された信号セグメントは、除去されるか、又は以前に受け取られた破壊されていないＰＰＧ信号セグメントにより置換される。

【0016】

これらの既知の解決策は、単一の対象の領域の選択に依存し、且つこの選択された対象領域からＰＰＧ信号を抽出する。選択された対象領域は、静的であり、即ち最適な領域は、計測の全体にわたって同一であるものと見なされるピクセルの単一のサブ領域である。これは、ＰＰＧ信号を抽出するための最適なサブ領域が計測にわたって変化している際、不満足な結果に結び付き得る。その結果、抽出されたＰＰＧ信号は、例えば、心拍数変動の精度などの生理学的パラメータ推定の精度と、結果的にそれに基づいて構築される例えばＡＦ診断などの任意の疾病診断の精度とを低減する反転及び／又は不良品質のセクションを含み得る。

【0017】

同様に、ダイレクトＰＰＧ信号の抽出のための既知のシステムにおける色の選択も予め実施されており、且つ同一の色がすべての分析について静的に使用されている。

【0018】

スマートフォンやスマートウォッチなどのようなウェアラブルの開発では、複数のセンサを統合する傾向が存在する。例えば、最近のウェアラブルは、ラスタ内に配置された複数の光検出器を有するものと公表されている。最適な色を静的に選択し、且つ／又は最適な対象領域を静的に選択する、ＰＰＧのための既存の解決策によれば、複数のセンサの利用可能性は、最適なセンサの静的な選択を伴うＰＰＧ実装をもたらし得ることになり、なんらかの品質尺度を異なるセンサに適用することができると共に、単一のセンサをＰＰＧ信号抽出のために選択することができる。

【0019】

「Ｗａｓｈａｂｌｅ Ｗｅａｒａｂｌｅ Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ」という名称であり、且つＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって出願された米国特許出願公開第２０１０／０２６８０５６Ａ１号明細書は、複数のセンサを有するウェアラブルについて記述している。米国特許出願公開第２０１０／０２６８０５６Ａ１号明細書の段落［００１６］及び［００７６］は、特定の実施形態では、複数のＰＰＧセンサによって取得された複数のＰＰＧ信号が、モーションアーチファクトによって生成されるノイズを低減するために信号処理を使用して組み合わされると規定している。但し、米国特許出願公開第２０１０／０２６８０５６Ａ１号明細書は、複数のＰＰＧ信号を組み合わせるべき方式について記載しないままである。

【0020】

更に、従来技術の解決策の何れも、様々なベンダ及びスマート装置のタイプにわたってダイレクトＰＰＧ信号の品質に悪影響を及ぼし得るカメラ設定の信号品質ターゲットを改善することを目的としていない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

従って、以上において識別された既存の解決策の欠点の１つ又は複数を解決する、ダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法を開示することが本発明の目的である。更に詳細には、改善された精度及び信頼性を有する、複数のセンサが利用可能である際のダイレクトＰＰＧのための方法を開示することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0022】

本発明によれば、以上において識別された目的は、請求項１に記載のダイレクトフォトプレチスモグラフィ又はダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法であって、
－ 時間インターバル中、ウェアラブル装置内のそれぞれのセンサのための複数のＰＰＧ信号を取得するステップと、
－ 複数のＰＰＧ信号を組み合わせて、それによりマルチセンサＰＰＧ信号を取得するステップと
を含み、
－ ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値超であるＰＰＧ信号の良好品質セグメントと、ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値未満であるＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別するために複数のＰＰＧ信号のそれぞれのＰＰＧ信号を処理するステップと、
－ 複数のＰＰＧ信号のそれぞれのＰＰＧ信号から不良品質セグメントを除去するステップと、
－ マルチセンサＰＰＧ信号を取得するために複数のＰＰＧ信号の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせるステップと
を含むコンピュータ実装方法によって達成される。

【0023】

従って、例えば、異なる色が単一のフォトダイオードを通じて計測されるように、単一のウェアラブル装置内において統合された複数のフォトダイオード又は単一のフォトダイオードを取り囲み、且つ順番にスイッチオンされる、複数のＬＥＤなどの複数のセンサから取得された複数のダイレクトＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせることができる。複数のセンサのＰＰＧ信号を組み合わせることに起因して、単一のセンサの静的な事前選択を通じて良好品質ＰＰＧ情報が除去されることがない。異なるＰＰＧ信号の良好品質部分がマルチセンサＰＰＧ信号内において存在することになり、従って、これにより、マルチセンサＰＰＧ信号内の有用情報の存在のみならず、それから導出される任意の生理学的パラメータ推定の精度及び信頼性が増大する。

【0024】

複数のセンサから得られたＰＰＧ信号は、品質評価に基づいて組み合わされる。ＰＰＧ信号は、ウェアラブル装置の複数のセンサについて取得される。これらのＰＰＧ信号のそれぞれは、数秒から、最大で計測インターバル全体の範囲である代表的な長さを有する時間セグメントにセグメント化される。ＰＰＧ信号が６０秒の時間インターバルについて取得される場合、これらのＰＰＧ信号は、例えば、それぞれが５秒である１２個の時間セグメントにセグメント化することができる。セグメント化は、ＰＰＧ信号内のそれぞれのセグメントごとに、時間的に対応するセグメントが、他のセンサについて取得されたＰＰＧ信号内に存在するようにすべてのＰＰＧ信号について同一である。次いで、それぞれのＰＰＧ信号セグメントは、品質評価を受ける。なんらかの品質尺度に従って、良好品質ＰＰＧ信号セグメント及び不良品質ＰＰＧ信号セグメント、即ち品質評価が所与の品質閾値を超過しているＰＰＧ信号セグメント及び品質評価が所与の閾値未満に留まっているＰＰＧ信号セグメント間で弁別が実施される。不良品質ＰＰＧ信号セグメントは、除去され、即ち、これらは、それぞれのＰＰＧ信号から除去される。相互に時間的に対応する異なるＰＰＧ信号の良好品質セグメントは、組み合わされ、当業者に理解されるように、このようなセグメントは、例えば、加算されるか又はこのようなセグメントの重み付けされた合計が生成され、この場合、重みは、このようなセグメントについて判定されたそれぞれの品質値に比例するか又は代替的な組み合わせを考慮することもできる。この結果、精度及び信頼性の観点においてより良好に稼働するマルチセンサＰＰＧ信号が構成されることになり、その理由は、この場合、ＰＰＧ信号の良好品質部分のみが組み合わされ、且つＰＰＧ信号の不良品質部分がマルチセンサＰＰＧ信号の外部に残されるからである。

【0025】

本発明による方法におけるそれぞれのＰＰＧ信号は、単一のウェアラブル内において統合され、且つ例えばラスタ内において配置された複数のセンサのうちの異なるセンサについて取得されたダイレクトＰＰＧ信号又はコンタクトＰＰＧ信号を表すことに留意されたい。センサは、好ましくは、同一のタイプを有し、例えば、ＰＰＧ信号が、例えば、ＰＰＧ信号を共に加算又は平均化することにより容易に組み合わせ可能となるように、これらのすべては、光検出器である。

【0026】

本発明による方法における時間インターバルは、連続的なダイレクトＰＰＧ計測が実行される時間インターバルに対応することに更に留意されたい。時間インターバルは、通常、例えば、３０秒などの数十秒から、最大で例えば３分などの数分の範囲をとることになる。従って、時間インターバルは、ＡＦ患者が、複数のカメラを有する自らのウェアラブルにより、１日に２回にわたって１分のＰＰＧ計測を実施するように要求される場合、例えば６０秒のビデオフレームの長さに対応し得るか、又は複数のフォトダイオード若しくは１つのフォトダイオードを取り囲む複数のＬＥＤが、監視を目的としてＰＰＧ信号を取得するために使用される場合、１分又は数分の計測インターバルに対応し得る。

【0027】

本発明によれば、異なるセンサから、このような時間インターバル中に取得されたＰＰＧ信号は、マルチセンサＰＰＧ信号として静的に組み合わされ得るか、又はマルチセンサＰＰＧ信号として動的に組み合わされ得る。複数のセンサのＰＰＧ信号を静的に組み合わせることは、ＰＰＧ信号が計測時間インターバルの全体を通じて同一の方式によって組み合わされることを意味する。複数のセンサのＰＰＧ信号を静的に組み合わせることは、例えば、良好品質ＰＰＧ信号を平均化することにより、又は特定のセンサのサブセットの良好品質ＰＰＧ信号を加算若しくは平均化することにより取得することができる。ＰＰＧ信号を静的に組み合わせる際、ＰＰＧ信号は、後の時間インターバル内で異なる方式により組み合わされ得る。一例として、静的なマルチセンサＰＰＧは、評価を実施するステップと、その評価に応じて、第１の時間インターバル内において、例えばフォトダイオードＡ及びＢから得られたＰＰＧ信号など、センサの第１のサブセットのＰＰＧ信号を加算するステップとを伴い得る一方、例えば、フォトダイオードＡ、Ｃ及びＤのＰＰＧ信号など、第１のサブセットと異なるセンサの第２のサブセットのＰＰＧ信号は、第２の時間インターバルについて実施された新しい評価に基づいて第２の時間インターバル内において加算され、これにより例えば人物の皮膚上におけるウェアラブル装置の異なる位置決めの結果として得られる計測間の差が予期される。ＰＰＧ信号を動的に組み合わせることは、更に後述するように、計測内の差を予期するために、時間インターバルの異なる時間的サブセグメント内のセンサの異なるサブセットのＰＰＧ信号を組み合わせることによって実現される。

【0028】

更に後述するように、時間インターバル内で異なる色について取得されたＰＰＧ信号は、選択され得るか又は組み合わされ得、且つ選択されるか又は組み合わされる色は、センサ間で変化し得ることに更に留意されたい。

【0029】

また、単一のセンサの場合、１つ又は複数の空間的サブ領域が選択され得るか又は組み合わされ得ることに更に留意されたい。また、選択されるか又は組み合わされる空間的サブ領域は、更に後述するようにセンサ間で変化し得る。

【0030】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態では、請求項２に記載されているように、良好品質セグメントは、反転されていないセグメントと、反転されたセグメントとを含み、及びそれぞれのＰＰＧ信号の処理は、反転されたセグメントを識別し、且つ反転されたセグメントを元に戻すステップを更に含む。

【0031】

実際に、反転されたＰＰＧ信号は、元に戻された後、良好品質ＰＰＧ信号として維持することができる。本発明による方法の有利な実施形態では、品質評価は、良好な品質の反転されていないＰＰＧ信号セグメント、反転されたＰＰＧ信号セグメント及び不良品質ＰＰＧ信号セグメント間を弁別する。これは、例えば、ＰＰＧ信号セグメントのそれぞれを反転させ、品質尺度を適用し、且つ品質尺度が所与の閾値を超過しているかどうかを検証することにより実現することができる。これが該当する場合、ＰＰＧ信号セグメントは、反転されていない良好品質ＰＰＧ信号となるように元に戻されるという条件下において、マルチセンサＰＰＧ信号の構成のために維持され得る反転されたＰＰＧ信号セグメントである。ＰＰＧ信号セグメントを元に戻すことは、サンプルの符号を変更することとして要約される。反転されたＰＰＧ信号セグメントを元に戻し、且つマルチセンサＰＰＧ信号の構成のためにこのようなＰＰＧ信号セグメントを維持することにより、後者のマルチセンサＰＰＧ信号の精度及び信頼性が更に改善される。

【0032】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の更なる実施形態では、請求項３に記載されているように、それぞれのＰＰＧ信号の処理は、
－ ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号を取得するためにＰＰＧ信号をウェーブレット変換するステップと、
－ ＰＰＧ信号の良好品質セグメントとＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別するようにトレーニングされたニューラルネットワークに、ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号を供給するステップと
を含む。

【0033】

従って、本発明の好適な実施形態は、ＰＰＧ信号セグメントをウェーブレット変換する。ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号セグメントは、次いで、良好品質信号セグメントと不良品質信号セグメントとを弁別するようにサンプルセットによってトレーニングされたニューラルネットワークに供給される。但し、当業者は、ウェーブレット変換及び／又はニューラルネットワークに依存しない、不良品質ＰＰＧ信号部分から良好品質ＰＰＧ信号部分を弁別するための代替品質尺度が存在することを理解するであろう。

【0034】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の更なる実施形態では、請求項４に記載されているように、ニューラルネットワークは、反転されたセグメントを識別するように更にトレーニングされる。

【0035】

また、実際に、ニューラルネットワークは、好ましくは、反転されたＰＰＧ信号セグメントを弁別するようにトレーニングされる。これらの反転されたＰＰＧ信号セグメントは、次いで、マルチセンサＰＰＧ信号の構成のために保持される良好品質ＰＰＧ信号セグメントとなるように元に戻すことができる。

【0036】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項５に記載されているように、
－ 色空間からのそれぞれの色について、マルチセンサＰＰＧ信号に類似する複数のマルチセンサＰＰＧ信号を生成するステップ
を含む。

【0037】

実際に、任意選択により、ＰＰＧ信号は、例えば、ＲＧＢ空間における赤色、緑色及び青色並びにＣＹＭＫ空間におけるシアン、黄色及びマゼンタのような色空間の異なる色について取得される。例えば、緑色などの単一の色について複数のセンサから得られたＰＰＧ信号は、次いで、その色のためのマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせることができる。この結果、色空間のそれぞれの色について、マルチセンサＰＰＧ信号を生成することができる。次いで、後述するように、最高品質を有する色のマルチセンサＰＰＧ信号を静的又は動的に選択することができる。

【0038】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項６に記載されているように、
－ 色のそれぞれの１つについて品質尺度を判定するステップと、
－ 複数のマルチセンサＰＰＧ信号のうち、最高の品質尺度を有する色のマルチセンサＰＰＧ信号を選択するステップと
を更に含む。

【0039】

従って、本発明の有利な実施形態は、色空間の複数の色についてマルチセンサＰＰＧ信号を生成し、且つ品質評価に基づいて単一の色の単一のマルチセンサＰＰＧ信号を静的に選択する。次いで、選択された単一の色のマルチセンサＰＰＧ信号は、生理学的パラメータ推定のために使用される。但し、次の時間インターバルについて、異なる色のマルチセンサＰＰＧ信号を選択することができる。

【0040】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の代替実施形態は、請求項７に記載されているように、
－ 色のそれぞれの１つについて品質尺度を判定するステップと、
－ 複数の色のためのマルチセンサＰＰＧ信号をマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号に組み合わせるステップと
を更に含む。

【0041】

実際に、単一の色を選択することの代替として、異なる色について取得されたＰＰＧ信号間に存在する位相シフトが補償される場合、異なる色のマルチセンサＰＰＧ信号を組み合わせることができる。

【0042】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項８に記載されているように、
－ 時間インターバル中、それぞれの色及びそれぞれのセンサのための複数のＰＰＧ信号を取得するステップと、
－ 前記ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値超であるＰＰＧ信号の良好品質セグメントと、ＰＰＧ信号の品質尺度が閾値未満であるＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別するために複数のＰＰＧ信号のそれぞれのＰＰＧ信号を処理するステップと、
－ 複数のＰＰＧ信号のそれぞれのＰＰＧ信号から不良品質セグメントを除去するステップと、
－ マルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号を取得するために複数のＰＰＧ信号の時間的に対応する良好品質セグメントを組み合わせるステップと
を更に含む。

【0043】

従って、本発明の先進的な実施形態は、例えば、５秒などの数秒の代表的な長さを有する時間セグメントとしてそれぞれのＰＰＧ信号をセグメント化する。これは、それぞれの色ごとに実行される。個々のＰＰＧ信号セグメントは、その品質を評価するために処理される。これらは、例えば、ウェーブレット変換することができると共に、良好品質セグメント、不良品質セグメント及び場合により反転されたセグメントを弁別するニューラルネットワークに供給することができる。マルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号を動的に生成するために不良品質セグメントが除去されると共に、時間的に対応する良好品質セグメントは、センサにわたって且つ色にわたって組み合わされ、この場合、それぞれのセグメントは、異なる色及び異なるセンサから構成することができる。乏しい品質のすべてのＰＰＧ信号部分を除去しつつ、色のうちの最良のものをセンサのうちの最良のものと動的に組み合わせることから、このようにして得られたマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号は、精度及び信頼性の観点において最適なものになっている。

【0044】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項９に記載されているように、
－ 時間インターバル中、前記センサの少なくとも１つについて、前記センサのそれぞれのサブ領域のための複数のＰＰＧ信号を取得するステップであって、前記サブ領域のそれぞれのサブ領域は、複数のピクセルをカバーする、ステップと、
－ 複数のＰＰＧ信号を組み合わせて、それによりマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号又はマルチカラーマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号を取得するステップと
を更に含む。

【0045】

従って、本発明の先進的な実施形態では、単一のセンサをサブ領域として更にサブ分割することができる。一例として、カメラのレンズは、４つの象限としてサブ分割することができる。それぞれのサブ領域のピクセルは、サブ領域ＰＰＧ信号を生成するために使用することができる。従って、複数のＰＰＧ信号が単一のセンサについて取得される。複数のサブ領域ＰＰＧ信号を色空間のそれぞれの色について取得することが更に可能である。サブ領域ＰＰＧ信号は、マルチ領域ＰＰＧ信号、即ちサブ領域及び／又は色から構成されたそれぞれのセンサについての単一の人工的なＰＰＧ信号として静的又は動的に組み合わせることができると共に、本発明によるマルチセンサＰＰＧ信号を取得するために、そのマルチ領域ＰＰＧ信号を他のセンサのＰＰＧ信号と組み合わせることができる。代わりに、センサのサブ領域ＰＰＧ信号は、マルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号又は更にマルチカラーマルチセンサマルチ領域信号を構成するために他のセンサのＰＰＧ信号と直接的に組み合わせることもできる。上述のシナリオの任意のものにおいて、その不良品質セグメントを除去するために、且つその反転されたセグメントを元に戻すために、まず個々のサブ領域ＰＰＧ信号を処理することができる。ウェアラブル装置内の複数のセンサについて、サブ領域のうちの最良のものを色のうちの最良のものと組み合わせることから、このようにして得られたマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号又はこのようにして得られたマルチカラーマルチセンサマルチ領域ＰＰＧ信号は、精度及び信頼性の観点において最適なものになっている。

【0046】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項１０に記載されているように、時間インターバル中、センサの１つ又は複数の設定をロックするステップを更に含み、設定は、少なくとも、
－ ダイアフラムと、
－ 光感度のためのセンサ設定と、
－ 露光時間と
を含む。

【0047】

実際に、振幅ノイズを低減し、且つその結果、ＰＰＧ信号の精度及び信頼性を改善するために、センサ設定は、好ましくは、センサの１つ又は複数がカメラである場合、フル計測時間インターバル中にロックされる。好ましくはロックされるカメラ設定は、少なくとも、ダイアフラム、センサチップの光感度又は感度及び露光時間又はセンサが光に曝露される時間の持続時間を含まなければならない。但し、ノイズを更に低減するために、且つＰＰＧ計測の精度を更に改善するために、完全なＰＰＧ計測時間インターバル中、他のカメラ設定をロックすることもできる。カメラ設定をロックすることは、マルチセンサＰＰＧ信号の構成とは独立して、ノイズ低減及び精度における利点をもたらすことに留意されたい。従って、複数のＰＰＧ信号がマルチセンサＰＰＧ信号を構成するように組み合わされない状況、及び／又は複数の色がマルチカラーＰＰＧ信号を構成するように組み合わされない状況、及び／又は複数のサブ領域がマルチ領域ＰＰＧ信号を構成するように組み合わされない状況では、ＰＰＧ信号の取得時にカメラ設定をロックすることはまた、振幅ノイズの低減における大きい利点をもたらす。例えば、フォトダイオードなどの他のセンサが使用される場合、特定の設定は、好ましくは、計測時間インターバル中に変化することが可能であり、その理由は、カメラと異なり、このようなフォトダイオードは、ＰＰＧ信号を取得するのにより適しているからである。

【0048】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項１１に記載されているように、マルチセンサＰＰＧ信号内においてピークを検出するステップと、それに対して、
－ マルチセンサＰＰＧ信号内において初期ピークを検出するステップと、
－ マルチセンサＰＰＧ信号内の初期ピークをウィンドウ化して、それによりウィンドウ化された初期ピークを生成するステップと、
－ マルチセンサＰＰＧ信号内のウィンドウ化された初期ピークを平均化して、それによりピークテンプレートを生成するステップと、
－ 初期ピークをピークテンプレートと相関させるステップと、
－ 相関尺度が相関閾値を超過する初期ピークをピークとして維持するステップと、
－ 相関尺度が相関閾値を超過しない初期ピークをドロップするステップと
を更に含む。

【0049】

従って、本発明の好適な実施形態は、構成されたマルチセンサＰＰＧ信号内においてピークを検出するためにテンプレートマッチングピーク検出アルゴリズムを適用する。第１のステップにおいて、初期振幅ピークがマルチセンサＰＰＧ信号内において検出される。それぞれの初期ピークは、検出された初期ピークに先行するサンプルの限られた組と、マルチセンサＰＰＧ信号からの初期ピークに後続するサンプルの限られた組とをフィルタリングするウィンドウを通じてウィンドウ化される。このようにして得られたウィンドウ化された初期ピークは、次いで、平均初期ピークに対応するピークテンプレートを構成するために平均化される。検出された初期ピークのそれぞれは、この後、テンプレートピークと比較又は相関され、且つそのテンプレートピークとの間の相関が既定の閾値未満に留まっている初期ピークが除去され、即ち、これらは、もはやピークを構成するものと見なされない。テンプレートマッチングピーク検出アルゴリズムは、すべてのピークが最終的な望ましい相関閾値を充足することになる時点まで、場合により増大する相関閾値を伴って繰り返し反復することができる。この結果、ピークの最終的な組を生理学的パラメータ推定のために使用することができる。

【0050】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項１２に記載されているように、
－ マルチセンサＰＰＧ信号内の後続のピーク間の時間差を判定することにより、ＲＲタコグラムを抽出するステップ
を更に含む。

【0051】

従って、心鼓動又は心拍数が監視又は分析される用途に適した本発明の実施形態は、マルチセンサＰＰＧ信号内において判定されたピークから、ＲＲタコグラムを更に抽出することができる。維持されたピークのこれに対するタイミングが考慮される。ＲＲタコグラムを構成するためにそれぞれの２つの後続のピーク間の時間差が判定される。

【0052】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項１３に記載されているように、
－ マルチセンサＰＰＧ信号の品質尺度が閾値超であるマルチセンサＰＰＧ信号の良好品質セグメントと、マルチセンサＰＰＧ信号の品質尺度が前記閾値未満であるマルチセンサＰＰＧ信号の不良品質セグメントとを識別するためにマルチセンサＰＰＧ信号を処理するステップと、
－ ＲＲタコグラムを抽出する前に、マルチセンサＰＰＧ信号から不良品質セグメント内のピークを除去するステップと、
－ ＲＲタコグラムから、マルチセンサＰＰＧ信号の不良品質セグメント内に全体的又は部分的に配置されたＲＲタコグラムインターバルを除去するステップと
を更に含む。

【0053】

従って、ＲＲタコグラムは、マルチセンサＰＰＧ信号の良好品質インターバル内に位置するＲＲタコグラムインターバルのみを含むように処理することができる。これに対して、マルチセンサＰＰＧ信号のセグメントの品質は、マルチセンサＰＰＧ信号内において不良品質セグメントから良好品質セグメントを弁別するために尺度に従って評価しなければならない。品質評価は、例えば、ウェーブレット変換及びニューラルネットワーク分析に基づいたものなど、個々のＰＰＧ信号について使用されている品質評価と同一であるか又は類似し得るが、当業者に理解されるように、代替品質尺度も同様に適用することができる。品質評価は、マルチセンサＰＰＧ信号内の良好品質セグメント及び不良品質セグメントの識別を結果的にもたらし、これは、その後、ピーク検出アルゴリズムに合格したが、このマルチセンサＰＰＧ信号からのマルチセンサＰＰＧ信号の不良品質セグメント内に位置するピークを除去するために後に使用される。また、この結果、マルチセンサＰＰＧ信号のこのような不良品質インターバル内に全体的又は部分的に配置されたＲＲタコグラムインターバルも、改善された信頼性を有するＲＲタコグラムを取得するためにＲＲタコグラムから除去される。

【0054】

本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態は、請求項１４に記載されているように、
－ 後続のピーク間の時間差の変動を判定するステップと、
－ 変動から心房細動リスクスコアを判定するステップと
を更に含む。

【0055】

心房細動（ＡＦ）リスク分析に適した本発明の実施形態は、ピーク検出アルゴリズムによって維持される後続のピーク間の時間差の変動、即ち心鼓動変動又は心拍数変動を更に判定する。ＡＦスコアは、この変動に比例する状態において判定され、且つこのＡＦスコアが、予め定義された閾値を超過する際、更なる診断のために医師と相談し得るように患者又は監視対象の人物に警告することができる。

【0056】

請求項１～１４に記載されているコンピュータ実装方法に加えて、本発明は、プログラムがコンピュータ上で実行されるときに方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を含む、請求項１５に記載されている対応するコンピュータプログラム製品にも関する。

【0057】

本発明は、コンピュータプログラム製品を含む、請求項１６に記載されているコンピュータ可読ストレージ媒体にも更に関する。

【0058】

本発明は、請求項１～１４の何れか１項による方法を実行するようにプログラミングされる、請求項１７に記載されているデータ処理システムにも更に関する。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1】図１は、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の一実施形態を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、品質評価のためにＰＰＧ信号を処理するステップを示す。

【図3】図３は、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、複数のセンサについて複数のＰＰＧ信号を取得するステップを示す。

【図4】図４は、静的なマルチセンサＰＰＧを実装する、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、複数のＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせるステップを示す。

【図5】図５は、動的なマルチセンサＰＰＧを実装する、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、複数のＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせるステップを示す。

【図6】図６は、色の選択を有する動的マルチセンサＰＰＧを実装する、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、複数のＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせるステップを示す。

【図7】図７は、動的なマルチセンサマルチカラーＰＰＧを実装する、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、複数のＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせるステップを示す。

【図8】図８は、テンプレートに基づいたピークの選択を実装する、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態における、ピーク検出のステップを示す。

【図9】図９は、本発明によるダイレクトＰＰＧのためのコンピュータ実装方法の実施形態におけるＲＲタコグラム抽出のステップを示す。

【図10】図１０は、本発明の実施形態による方法及び装置を実現する適切な演算システム１０００を示す。

【発明を実施するための形態】

【0060】

図１は、本発明によるダイレクトＰＰＧのための方法の一実施形態１００において後に実行されるステップを示す。第１のステップ１０１において、複数のＰＰＧ信号は、例えば、スマートウォッチのラスタ内において統合された複数のフォトダイオードなど、ウェアラブル装置内のそれぞれのセンサから取得される。ＰＰＧ信号は、単一の色について取得されるか、又は代わりに、ＰＰＧ信号は、センサのそれぞれについて、例えばＲ、Ｇ及びＢ色又はＣ、Ｍ及びＹ色などの複数の色について取得することもできる。ＰＰＧ信号は、センサの全体表面について取得され得るか、又はＰＰＧ信号は、センサのサブ領域、即ちセンサがカメラとなる場合、例えばレンズの象限のような隣接するピクセルのサブセットについて取得することもできる。ＰＰＧ信号は、通常、数十秒から最大で数分までに設定される予め定義された時間インターバル中に取得される。ＰＰＧ信号は、３０Ｈｚの例示のための周波数において取得され、これは、ＰＰＧ信号のためのベースとして機能するために３０枚の画像／秒が撮像装置によって取得されることを意味する。例えば、カメラ又は撮像装置などのセンサの特定の設定は、ＰＰＧ信号が取得される時間インターバル中にロックされることが重要であることを試験が実証しており、その理由は、センサ設定をロックすることにより、ＰＰＧ信号の品質が大幅に改善するからである。これらの設定は、少なくとも、ダイアフラムと、光感度又は露光とを含む。ＰＰＧ信号が、例えば、スマートフォン内において統合されたセンサなどのウェアラブル装置によって取得されるのに伴って、ステップ１０１の実行時にロックされた状態に留まるようにセンサ設定を遠隔制御することが推奨される。

【0061】

第２のステップ１０２において、すべての信号の等しいサンプリングを保証するため、それぞれの信号ごとに補間が実行される。その後、ステップ１０３において、ノイズを除去するために、且つ対象の周波数帯域内のＰＰＧ信号を取得するためにそれぞれのＰＰＧ信号がフィルタリングされ、通常、帯域通過フィルタリングされる。対象の周波数帯域は、医療用途により判定することができる。心鼓動、心拍数又は心拍数変動分析の場合、対象の周波数帯域は、例えば、３０Ｈｚ～２００Ｈｚの範囲の周波数帯域である。ＰＰＧ信号を取得するステップ１０１、補間ステップ１０２及びフィルタリングステップは、例えば、ダイレクトＰＰＧが適用される人物によって装用されるスマートフォン又は他の電子装置上でリモート実行される事前処理の一部分を協働して形成し得ることに留意されたい。以下の段落で説明されることになるが、但し一般的にはより処理集約的である後続のステップ１０４～１０７は、通常、中央側において、即ちより高い処理能力を有するサーバー上において実行されることになるが、本発明の将来の実施形態における特定のステップ又はサブステップは、電子装置上でリモート実行され得ることが排除されるものではなく、その理由は、このような電子装置の処理パワーは、継続的に成長しているからである。

【0062】

ステップ１０４において、それぞれのＰＰＧ信号が処理される。処理は、サブステップ１４１における品質を評価するステップと、サブステップ１４２における反転を検出するステップとの両方を伴う。品質を評価するステップ及び反転を検出するステップは、本発明の静的な実装形態では、時間インターバルの全体にわたってＰＰＧ信号の全体について適用することができる。代わりに、品質評価及び反転検出は、本発明の動的な実装形態では、ＰＰＧ信号の時間セグメントに対して適用される。この結果、良好品質部分及び不良品質部分がＰＰＧ信号内において識別される。反転したＰＰＧ信号の部分は、有用状態に留まる良好品質部分となるように元に戻される。不良品質部分は、ＰＰＧ信号から除去されることになる。

【0063】

ステップ１０５では、単一のウェアラブル装置の一部分を形成する異なるセンサから得られた複数のＰＰＧ信号は、マルチセンサＰＰＧ信号、即ち複数のセンサを表す複数のＰＰＧ信号から抽出された情報を含む人工的に構成されたＰＰＧ信号として組み合わされる。複数のＰＰＧ信号の良好品質部分は、後続の生理学的パラメータ抽出において、精度及び信頼性の観点でより良好に稼働する単一のマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わされることが明らかである。本発明の静的な実装形態では、単一の色又は複数の同期化された色の、良好な品質を有するものと見出された異なるセンサのＰＰＧ信号の全体が単一のマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わされる。本発明の動的な実装形態では、複数のＰＰＧ信号の時間的に対応するセグメントが組み合わされる。組み合わされるＰＰＧ信号セグメントの組は、通常、時間セグメント間で変化し、即ち異なるセンサ及び／又は異なる色は、マルチセンサＰＰＧ信号の異なる時間セグメント内において表され得、その理由は、異なる色の品質及び異なるセンサの品質が時間に伴って変化するからである。

【0064】

ステップ１０６において、ピークを検出するために、このようにして構成されたマルチセンサＰＰＧ信号に対してピーク検出アルゴリズムが適用され、且つステップ１０７において、患者の心拍数変動及びＡＦリスクレベルの分析において有用であるＲＲタコグラムを抽出するためにピーク間距離が判定される。ステップ１０６及び１０７は、心鼓動、心拍数又は心拍数変動分析以外の他の目的のためにダイレクトＰＰＧを実装している本発明の実施形態では実行されない場合があることが明らかであろう。

【0065】

図２は、本発明の実施形態において実行される、図１のステップ１０４、即ち品質評価及び反転検出の動作を示す。それぞれのＰＰＧ信号２０１は、ウェーブレット変換され、その結果、ウェーブレット変換されたＰＰＧ信号２０２が生成されている。このウェーブレット変換されたＰＰＧ信号２０２は、次いで、良好品質ＰＰＧ信号、不良品質ＰＰＧ信号及び反転されたＰＰＧ信号を弁別するようにトレーニングデータの組によってトレーニングされたニューラルネットワーク２０３に供給される。ニューラルネットワーク２０３の結果として、ＰＰＧ信号は、良好品質ＰＰＧ信号、不良品質ＰＰＧ信号又は反転されたＰＰＧ信号として見なされる。反転されたＰＰＧ信号である場合、ＰＰＧ信号は、元に戻され、且つ元に戻されたＰＰＧ信号は、良好品質ＰＰＧ信号として見なされる。本発明の動的な実装形態では、ウェーブレット変換及びニューラルネットワーク分析に基づいた品質評価は、それぞれのＰＰＧ信号のそれぞれの時間セグメントごとに実行される。その結果、良好品質部分がＰＰＧ信号２０１内において識別されると共に、不良品質部分２４１、２４２、２４３がＰＰＧ信号２０１内において識別される。不良品質部分２４１、２４２、２４３は、最後に、ＰＰＧ信号２０４から除去される。同様に、複数の色が考慮されている本発明の実装形態では、図２を参照して上述した品質評価及び反転検出は、事前選択が単一の色について実施される場合、例えば最良の色を選択するために使用される異なる品質評価の結果として単一の色に対して適用され得、良好品質色をマルチカラーマルチ領域ＰＰＧ信号として静的に組み合わせ得るように、複数の色のＰＰＧ信号全体について適用され得るか、又はセンサ及び色をマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号として動的に組み合わせ得るように、複数の色の時間セグメントに対して適用され得る。

【0066】

図３は、ウェアラブル装置３０１内において統合された異なるセンサＳ１又は３２１、Ｓ２又は３２２、Ｓ３又は３２３及びＳ４又は３２４から複数のＰＰＧ信号３１１、３１２、３１３及び３１４を取得するステップ１０１を更に詳細に示す。図３では、４つのフォトダイオードＳ１又は３２１、Ｓ２又は３２２、Ｓ３又は３２３及びＳ４又は３２４は、スマートウォッチ３０１のラスタ内に配置されている。第１のフォトダイオードＳ１又は３２１は、第１のＰＰＧ信号３１１を取得するために使用される。第２のフォトダイオードＳ２又は３２２は、第２のＰＰＧ信号３１２を取得するために使用される。第３のフォトダイオードＳ３又は３２３は、第３のＰＰＧ信号３１３を取得するために使用される。第４のフォトダイオードＳ４又は３２４は、第４のＰＰＧ信号３１４を取得するために使用される。取得されたＰＰＧ信号３１１、３１２、３１３及び３１４は、異なっており、その理由は、これらが身体の異なる部分における光反射から結果的に得られたものであるからであり、且つ反転のような様々なアーチファクトにも起因している。本発明によれば、異なるセンサから得られたＰＰＧ信号３１１、３１２、３１３及び３１４は、個々のＰＰＧ信号３１１、３１２、３１３及び３１４にわたって改善された信頼性及び精度を有する単一のマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わされることになる。以下の段落では、図４、図５、図６及び図７を参照し、複数のセンサから得られたＰＰＧ信号をマルチセンサＰＰＧ信号として組み合わせる異なる方法について説明することとする。

【0067】

図４は、ＰＰＧ信号抽出のための時間インターバルを協働して形成する５つの後続の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５において、図３に描かれたセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４からそれぞれ取得された４つのＰＰＧ信号４０１、４０２、４０３及び４０４を示す。この結果、図４では、品質評価は、ＰＰＧ信号４０１、４０２、４０３及び４０４全体について実行されるものと仮定される。更に、ＰＰＧ信号４０１及び４０２が不良な品質を有する一方、ＰＰＧ信号４０３及び４０４は、良好な品質を有することを品質評価が示すものと仮定される。この結果、ＰＰＧ信号４０３及び４０４は、例えば、これらの信号の合計の平均化などを通じてマルチセンサＰＰＧ信号４０５として静的に組み合わされる。不良品質ＰＰＧ信号４０１及び４０２は、除去され、且つ従ってマルチセンサＰＰＧ信号４０５の構成で使用されない。図４に示されている、静的なマルチセンサＰＰＧの実施形態では、信号の個々の時間セグメントは、除去されないか、又はマルチセンサＰＰＧ信号４０５の生成のために選択されてもいない。不良品質サブ領域ＰＰＧ信号４０１及び４０２は、除去され、且つ良好品質ＰＰＧ信号４０３及び４０４は、維持されているが、良好品質ＰＰＧ信号４０３及び４０４の一部分を形成する不良品質セグメントは、マルチセンサＰＰＧ信号４０５内において使用され、且つその結果、マルチセンサＰＰＧ信号４０５の精度に悪影響を及ぼすことが依然として発生可能である。また、不良品質ＰＰＧ信号４０１及び４０２の一部分を形成する良好品質セグメントが使用されない状態で残され、従って最適なマルチセンサＰＰＧ信号を構成するためにすべての潜在性を活用していないという状況も発生可能である。但し、図４によって示されている本発明の静的なマルチセンサＰＰＧの実施形態は、マルチセンサＰＰＧ信号４０５を構成するために限られた処理のみを必要とするという点で有利である。

【0068】

類似の方式により、図５は、ＰＰＧ信号抽出のための時間インターバルを協働して形成する５つの後続の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５において、図３において描かれたセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４からそれぞれ取得された４つのＰＰＧ信号５０１、５０２、５０３及び５０４を示す。この結果、図４では、品質評価は、ＰＰＧ信号５０１、５０２、５０３及び５０４のそれぞれのものの個々の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５について実行されるものと仮定される。ＰＰＧ信号５０３及び５０４のセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、良好な品質を有し、且つＰＰＧ信号５０１及び５０２のセグメントＴ５は、良好な品質を有することを品質評価が示すものと更に仮定される。他のセグメントは、そのすべてが不良な品質を有するものと想定される。その結果、ＰＰＧ信号５０１、５０２、５０３及び５０４の良好品質セグメントは、マルチセンサＰＰＧ信号５０５を構成するために動的に組み合わされる。ＰＰＧ信号５０３及び５０４のセグメントＴ１は、例えば、これらの信号の合計の平均化などを通じてマルチセンサＰＰＧ信号５０５のセグメントＳ１として組み合わされる。同様に、ＰＰＧ信号５０３及び５０４のセグメントＴ２は、マルチセンサＰＰＧ信号５０５のセグメントＴ２として組み合わされ、ＰＰＧ信号５０３及び５０４のセグメントＴ３は、マルチセンサＰＰＧ信号５０５のセグメントＴ３として組み合わされ、ＰＰＧ信号５０３及び５０４のセグメントＴ４は、マルチセンサＰＰＧ信号５０５のセグメントＴ４として組み合わされ、且つＰＰＧ信号５０１及び５０２のセグメントＴ５は、マルチセンサＰＰＧ信号５０５のセグメントＴ５として組み合わされる。ＰＰＧ信号５０１、５０２、５０３及び５０４の不良品質セグメントは、除去され、且つこれによりマルチセンサＰＰＧ信号５０５の構成で使用されない。図５によって示されている動的なマルチセンサＰＰＧの実施形態は、図４によって示されている静的なマルチセンサＰＰＧ組成よりも処理集約的であるが、改善された精度及び信頼性を有するマルチセンサＰＰＧ信号５０５を生成するために、複数のセンサから得られたすべてのＰＰＧ信号のすべての良好品質セグメントが使用されるという利点をもたらす。マルチセンサＰＰＧ信号４０５と比較された際、マルチセンサＰＰＧ信号５０５は、例えば、ＰＰＧ信号５０１及び５０２の良好品質セグメントＴ５の使用の結果として、時間セグメントＴ５内において更なるピークを含む。

【0069】

同様に、図６は、ＰＰＧ信号抽出のための時間インターバルを協働して形成する５つの後続の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５において、図３に描かれたセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４から第１の色Ｃ１及び第２の色Ｃ２についてペアとしてそれぞれ取得された８つのＰＰＧ信号６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７及び６０８を示す。第１のセンサＳ１から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号６０１及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号６０２が取得される。第２のセンサＳ２から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号６０３及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号６０４が取得される。第３のセンサＳ３から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号６０５及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号６０６が取得される。第４のセンサＳ４から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号６０７及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号６０８が取得される。この結果、図６では、品質評価は、ＰＰＧ信号６０１～６０８のそれぞれのものの個々の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５について実行されるものと仮定される。第１の色Ｃ１の場合、ＰＰＧ信号６０５及び６０７のセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、良好な品質を有し、且つＰＰＧ信号６０１及び６０３のセグメントＴ５は、良好な品質を有すると品質評価が示すものと更に仮定される。Ｃ１のＰＰＧ信号６０１、６０３、６０５及び６０７内のすべての他のセグメントは、不良な品質を有するものと想定される。この結果、ＰＰＧ信号６０１、６０３、６０５及び６０７の良好品質Ｃ１セグメントは、第１の色Ｃ１についてのマルチセンサＰＰＧ信号６０９を構成するために動的に組み合わされる。ＰＰＧ信号６０５及び６０７のセグメントＴ１は、例えば、これらの信号の合計の平均化などを通じてマルチセンサＰＰＧ信号６０９のセグメントＴ１として組み合わされる。同様に、ＰＰＧ信号６０５及び６０７のセグメントＴ２は、マルチセンサＰＰＧ信号６０９のセグメントＴ２として組み合わされ、ＰＰＧ信号６０５及び６０７のセグメントＴ３は、マルチセンサＰＰＧ信号６０９のセグメントＴ３として組み合わされ、ＰＰＧ信号６０５及び６０７のセグメントＴ４は、マルチセンサＰＰＧ信号６０９のセグメントＴ４として組み合わされ、且つＰＰＧ信号６０１及び６０３のセグメントＴ５は、マルチセンサＰＰＧ信号６０９のセグメントＴ５として組み合わされる。ＰＰＧ信号６０１、６０３、６０５及び６０７の不良品質セグメントは、除去され、且つこれにより第１の色Ｃ１についてのマルチセンサＰＰＧ信号６０９の構成で使用されない。第２の色Ｃ２の場合、ＰＰＧ信号６０２及び６０４のセグメントＴ１、Ｔ２及びＴ３は、良好な品質を有し、且つＰＰＧ信号６０４、６０６及び６０８のセグメントＴ４及びＴ５は、良好な品質を有すると品質評価が示すものと更に仮定される。Ｃ２のＰＰＧ信号６０２、６０４、６０６及び６０８内のすべての他のセグメントは、不良な品質を有するものと想定される。この結果、ＰＰＧ信号６０２、６０４、６０６及び６０８の良好品質Ｃ２セグメントは、第２の色Ｃ２についてのマルチセンサＰＰＧ信号６１０を構成するために動的に組み合わされる。ＰＰＧ信号６０２及び６０４のセグメントＴ１は、例えば、これらの信号の合計の平均化などを通じてマルチセンサＰＰＧ信号６１０のセグメントＴ１として組み合わされる。同様に、ＰＰＧ信号６０２及び６０４のセグメントＴ２は、マルチセンサＰＰＧ信号６１０のセグメントＴ２として組み合わされ、ＰＰＧ信号６０２及び６０４のセグメントＴ３は、マルチセンサＰＰＧ信号６１０のセグメントＴ３として組み合わされ、ＰＰＧ信号６０４、６０６及び６０８のセグメントＴ４は、マルチセンサＰＰＧ信号６１０のセグメントＴ４として組み合わされ、且つＰＰＧ信号６０４、６０６及び６０８のセグメントＴ５は、マルチセンサＰＰＧ信号６１０のセグメントＴ５として組み合わされる。ＰＰＧ信号６０２、６０４、６０６及び６０８の不良品質セグメントは、除去され、且つこれにより第２の色Ｃ２についてのマルチセンサＰＰＧ信号６１０の構成で使用されない。この後、最良の色、即ちそのマルチセンサＰＰＧ信号がなんらかの品質尺度に従って最良の品質スコアを有する色を選択するために、品質評価がマルチセンサＰＰＧ信号６０９及び６１０について実施される。図６では、マルチセンサＰＰＧ信号６０９がマルチセンサＰＰＧ信号６１０よりも良好な品質を有すると品質評価が示すものと仮定される。この結果、第１の色Ｃ１が選択されることになる。図６によって示されている色の選択を有する動的なマルチセンサＰＰＧの実施形態は、更に処理集約的であるが、複数のセンサから得られたすべてのＰＰＧ信号のすべての良好品質セグメントが使用され、且つこれが複数の色について使用されているという利点をもたらす。更に、最良の色は、異なる色の同期化を必要とすることなしに、マルチセンサＰＰＧ信号の精度及び信頼性を最適化するように選択されている。

【0070】

同様に、図７は、ＰＰＧ信号抽出のための時間インターバルを協働して形成する５つの後続の時間セグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５において、図３において描かれたセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４から、第１の色Ｃ１及び第２の色Ｃ２についてペアとしてそれぞれ取得された８つのＰＰＧ信号７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７０７及び７０８を示す。第１のセンサＳ１から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号７０１及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号７０２が取得される。第２のセンサＳ２から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号７０３及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号７０４が取得される。第３のセンサＳ３から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号７０５及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号７０６が取得される。第４のセンサＳ４から、色Ｃ１についての第１のＰＰＧ信号７０７及び色Ｃ２についての第２のＰＰＧ信号７０８が取得される。この結果、図７では、品質評価は、サブ領域ＰＰＧ信号７０１～７０８のそれぞれのものの個々のセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ５について実行されるものと仮定される。第１の色Ｃ１の場合、ＰＰＧ信号７０５及び７０７のセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４が良好な品質を有し、且つＰＰＧ信号７０１及び７０３のセグメントＴ５が良好な品質を有すると品質評価が示すものと更に仮定される。Ｃ１のＰＰＧ信号７０１、７０３、７０５及び７０７内のすべての他のセグメントは、不良な品質を有するものと想定される。第２の色Ｃ２の場合、ＰＰＧ信号７０２及び７０４のセグメントＴ１、Ｔ２及びＴ３が良好な品質を有し、且つＰＰＧ信号７０４、７０６及び７０８のセグメントＴ４及びＴ５が良好な品質を有すると品質評価が示すものと更に仮定される。Ｃ２のＰＰＧ信号７０２、７０４、７０６及び７０８内のすべての他のセグメントは、不良な品質を有するものと想定される。この結果、時間的に対応し、且つ同期化されていると想定される複数の色の良好品質セグメントが単一のマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号７０９として動的に組み合わされる。従って、ＰＰＧ信号７０２、７０４、７０５及び７０７のセグメントＴ１は、例えば、これらの信号の合計の平均などを通じてマルチセンサＰＰＧ信号７０９のセグメントＴ１として組み合わされる。同様に、ＰＰＧ信号７０２、７０４、７０５及び７０７のセグメントＴ２は、マルチセンサＰＰＧ信号７０９のセグメントＴ２として組み合わされ、ＰＰＧ信号７０２、７０４、７０５及び７０７のセグメントＴ３は、マルチセンサＰＰＧ信号７０９のセグメントＴ３として組み合わされ、ＰＰＧ信号７０４、７０５、７０６、７０７及び７０８のセグメントＴ４は、マルチセンサＰＰＧ信号７０９のセグメントＴ４として組み合わされ、且つＰＰＧ信号７０１、７０３、７０４、７０６及び７０８のセグメントＴ５は、マルチセンサＰＰＧ信号７０９のセグメントＴ５として組み合わされる。ＰＰＧ信号７０１～７０８の不良な品質セグメントは、除去され、且つこれによりマルチセンサＰＰＧ信号７０９の構成で使用されない。図７によって示されている動的なマルチカラーマルチセンサＰＰＧの実施形態は、更に処理集約的であり、且つ色Ｃ１及びＣ２間の同期を必要とするが、これは、すべてのセンサ及びすべての色にわたるすべてのＰＰＧ信号のすべての良好品質セグメントが組み合わされるという利点をもたらす。この結果、ＰＰＧ信号７０９は、最適な精度及び信頼性によって構成される。図６によって示されている実施形態との比較では、例えば、センサ及び色の動的な組み合わせを通じて得られたマルチカラーマルチセンサＰＰＧ信号７０９は、セグメントＴ４内でもピークを含むが、このピークは、色の選択を有するセンサの動的な組み合わせを通じて得られたマルチセンサＰＰＧ信号６０９では存在しない状態に留まっていることに留意されたい。

【0071】

図８は、図１のピーク検出ステップ１０６の可能な一実装形態を示す。マルチセンサＰＰＧ信号８０１において、ピークは、例えば、信号強度を平均信号強度と比較することによって検出される。マルチセンサＰＰＧ信号８０１内の検出されたピークは、ドットによってマーキングされる。次いで、これらのピークは、ウィンドウ化され、且つウィンドウ化されたピークは、ピークテンプレート８０２、即ちモデルピークを生成するために平均化される。その後、それぞれの検出されたピークは、ピークテンプレート８０２と相関されることになる。相関が特定の相関閾値を超過するピークは、維持される。例えば、図８の８０３のように、相関が相関閾値未満に留まっているピークは、除去される。残りのピークに伴って、ピークがもはやドロップされることがない安定した状況に到達する時点まで、ピークテンプレートを生成するための平均化のステップ、維持されるピーク及びドロップされるピークを識別するための相関のステップが繰り返し反復される。

【0072】

図９は、図１のＲＲタコグラム抽出ステップ１０７の可能な一実装形態を示す。ＲＲタコグラム９００は、時間を水平方向軸として有し、且つマルチセンサＰＰＧ信号内の後続のピーク間の時間差を垂直方向軸として有する。従って、ＲＲタコグラムは、ピークレートの変動を示し、即ちマルチセンサＰＰＧ信号内のピークが監視対象の人物の心鼓動を表す場合、心拍数の変動を示す。抽出されたＲＲタコグラムの信頼性は、マルチセンサＰＰＧ信号の品質分析を実行することにより改善することができる。この品質分析は、上述のものに類似した品質評価技法を使用することにより、即ちウェーブレット変換及びニューラルネットワーク分析に基づいて実行することができるが、当業者は、マルチセンサＰＰＧ信号内の良好品質部分と不良品質部分とを識別するために他の品質分析技法も同様に適用され得ることを理解するであろう。ＲＲインターバルは、図９の９０１、９０２、９０３及び９０４のように、全体的又は部分的にマルチセンサＰＰＧ信号の不良品質部分内に配置されている。この結果、処理されたより信頼性の高いＲＲタコグラムが取得される。ＲＲタコグラムから、ピークレートの変動を判定することができる。この変動が特定の閾値を超過する場合、対応する心房細動リスクスコア値について監視対象の人物又はその人物の医師に報告することができる。

【0073】

図１０は、本発明の一実施形態による適切な演算システム１０００を示す。演算システム１０００は、本発明に従ってダイレクトＰＰＧのための方法の実施形態を実装するのに適している。演算システム１０００は、一般に、適切な汎用コンピュータとして形成することができると共に、バス１０１０、プロセッサ１００２、ローカルメモリ１００４、１つ又は複数の任意選択の入力インターフェイス１０１４、１つ又は複数の任意選択の出力インターフェイス１０１６、通信インターフェイス１０１２、ストレージ要素インターフェイス１００６及び１つ又は複数のストレージ要素１００８を含むことができる。バス１０１０は、演算システム１０００のコンポーネント間における通信を許容する１つ又は複数の導体を含むことができる。プロセッサ１００２は、プログラミング命令を解釈し且つ実行する従来の任意のタイプのプロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができる。ローカルメモリ１００４は、プロセッサ１００２による実行のための情報及び命令を保存するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は別のタイプのダイナミックストレージ装置並びに／又はプロセッサ１００２によって使用されるための静的な情報及び命令を保存する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又は別のタイプのスタティックストレージ装置を含むことができる。入力インターフェイス１０１４は、キーボード１０２０、マウス１０３０、ペン、音声認識及び／又は生体計測メカニズム、カメラなど、操作者又はユーザーが情報を演算装置１０００に入力することを許容する１つ又は複数の従来のメカニズムを含むことができる。出力インターフェイス１０１６は、ディスプレイ１０４０など、情報を操作者又はユーザーに出力する１つ又は複数の従来のメカニズムを含むことができる。通信インターフェイス１０１２は、演算システム１０００が、例えば、他の演算装置１０８１、１０８２、１０８３などの他の装置及び／又はシステムと通信することを可能にする、例えば１つ又は複数のイーサネットインターフェイスなどの任意のトランシーバ様のメカニズムを含むことができる。演算システム１０００の通信インターフェイス１０１２は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は例えばインターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を利用して、このような別の演算システムに接続することができる。ストレージ要素インターフェイス１００６は、例えば、シリアルアドバンストテクノロジーアタッチメント（ＳＡＴＡ）ディスクドライブなどの１つ又は複数のローカルディスクなどの１つ又は複数のストレージ要素１００８にバス１０１０を接続するための、例えばＳＡＴＡインターフェイス又はスモールコンピュータシステムインターフェイス（ＳＣＳＩ）などのストレージインターフェイスを含むことができると共に、これらのストレージ要素１００８との間における読取り及び書込みを制御することができる。上述のストレージ要素１００８は、ローカルディスクとして記述されているが、一般に、着脱自在の磁気ディスク、ＣＤ又はＤＶＤ－ＲＯＭディスクなどの光ストレージ媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリカードなどの任意の他の適切なコンピュータ可読媒体が使用され得るであろう。本発明による方法の全体は、例えば、管理センタ内のサーバー上又はクラウドシステム内などにおいて、中央集中化された状態で実行することが可能であるか、又はこれは、部分的には、例えばユーザーによって装用されたリモート電子装置上において、且つ部分的には中央サーバー上において実行され得ることに留意されたい。従って、演算システム１０００は、中央において利用可能な処理システム又は電子装置内において利用可能な処理システムに対応し得るであろう。

【0074】

以上では、特定の実施形態を参照し、本発明について例示したが、本発明が上述の例示のための実施形態の詳細に限定されるものではなく、且つ本発明は、その範囲から逸脱することなしに様々な変更及び変形を伴って実施され得ることが当業者に明らかとなるであろう。従って、本実施形態は、すべての観点において、限定ではなく、例示を目的としたものであると見なされるものとし、本発明の範囲は、上述の説明ではなく、添付の請求項によって示され、且つ従って請求項の均等物の意味及び範囲に含まれるすべての変更形態は、本発明に包含されることを意図されている。換言すれば、基本的な基礎をなす原理の範囲に含まれ、且つその基本的な属性が本特許出願において特許請求される任意の且つすべての変更形態、変形形態又は均等物を含むことが想定される。本特許出願の読者は、「含んでいる」又は「含む」という用語が、他の要素又はステップを排除するものではなく、「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」という用語が、複数形を排除するものではなく、且つコンピュータシステム、プロセッサ又は別の統合されたユニットなどの単一の要素が、請求項において記述されているいくつかの手段の機能を充足し得ることを更に理解するであろう。請求項における任意の参照符号は、関係するそれぞれの請求項を限定するものとして解釈してはならない。「第１の」、「第２の」、「第３の」、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」という用語及びこれらに類似したものは、説明又は請求項において使用された際に類似の要素又はステップ間を弁別するために導入され、且つ必ずしも連続的な又は時間順の順序を記述するものではない。同様に、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」という用語及びこれらに類似したものも、説明を目的として導入され、且つ必ずしも相対的な位置を表記するためのものではない。このように使用されている用語は、適切な状況下では相互交換可能であり、且つ本発明の実施形態は、他のシーケンスにおいて又は上記で記述及び図示されている１つ若しくは複数ものと異なる向きにおいて本発明に従って動作する能力を有することを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】