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特表2024-531769生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-29
(54)【発明の名称】生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム
(51)【国際特許分類】
A61B 10/00 20060101AFI20240822BHJP
A61B 5/02 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
A61B10/00 K
A61B5/02 310B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516830
(86)(22)【出願日】2022-09-14
(85)【翻訳文提出日】2024-05-07
(86)【国際出願番号】 KR2022013741
(87)【国際公開番号】W WO2023043202
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】10-2021-0124276
(32)【優先日】2021-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0042151
(32)【優先日】2021-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524099360
【氏名又は名称】スカイ ラブズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｓｋｙ Ｌａｂｓ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｒｍ．７０３， ７Ｆ， ５８ Ｐａｎｇｙｏ－ｒｏ ２５５ｂｅｏｎ－ｇｉｌ， Ｂｕｎｄａｎｇ－ｇｕ， Ｓｅｏｎｇｎａｍ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １３４８６， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チャン， ヒョン ミン
(72)【発明者】
【氏名】ソル， キ ヒョク
(72)【発明者】
【氏名】キム， チャン ヒョン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ， チャン ウ
(72)【発明者】
【氏名】イ， ビョン ファン
【テーマコード（参考）】
4C017
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AB03
4C017AC28
4C017BC11
4C017EE01
4C017FF05
4C017FF17
(57)【要約】
生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームが提供される。該プラットフォームは、サーバを含み、該サーバは、第１波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類するように構成された第１信号品質分類コンポーネントを含む信号品質分類システムと、ディープラーニングモデルを利用し、該第１波長ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定するように構成された心房細動判定コンポーネントを含む生体データ計算システムと、該第１信号品質分類コンポーネントによって生成された第１信号品質分類結果、及び該心房細動判定コンポーネントによって生成された心房細動判定結果から、心房細動指標を計算するように構成された心房細動指標計算コンポーネントを含む生体指標計算システムと、を含むものでもある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームであり、前記プラットフォームは、サーバを含み、前記サーバは、第１波長ＰＰＧ（photoplethysmography）信号の信号品質を、良否に分類するように構成された第１信号品質分類コンポーネントを含む信号品質分類システムと、
ディープラーニングモデルを利用し、前記第１波長ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定するように構成された心房細動判定コンポーネントを含む生体データ計算システムと、
前記第１信号品質分類コンポーネントによって生成された第１信号品質分類結果、及び前記心房細動判定コンポーネントによって生成された心房細動判定結果から、心房細動指標を計算するように構成された心房細動指標計算コンポーネントを含む生体指標計算システムと、を含み、
前記心房細動指標は、前記第１信号品質分類コンポーネントにより、前記第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が発生したと判定された時間と、前記第１信号品質分類コンポーネントにより、前記第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されることを特徴とする生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項2】
前記信号品質分類システムは、第２波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類するように構成された第２信号品質分類コンポーネントをさらに含み、前記生体データ計算システムは、
前記第２波長ＰＰＧ信号から、第１ディープラーニングモデルを利用してＰＰＧ特徴を抽出するように構成された信号特徴抽出コンポーネントと、
前記生体信号感知指輪を利用して測定されたテストＰＰＧ信号、及び従来の血圧計を利用し、前記テストＰＰＧ信号と同時に測定された収縮期テスト血圧及び弛緩期テスト血圧、並びにユーザ情報から、第２ディープラーニングモデルを利用してユーザ特徴を抽出するように構成されたユーザ特徴抽出コンポーネントと、
第３ディープラーニングモデルを利用し、前記ＰＰＧ特徴、並びに前記ユーザ特徴から収縮期血圧及び弛緩期血圧を推定するように構成された血圧推定コンポーネントをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項3】
前記生体指標計算システムは、前記第２信号品質分類コンポーネントによって生成された第２信号品質分類結果、及び前記血圧推定コンポーネントによって推定された血圧から、血圧指標を計算するように構成された血圧指標計算コンポーネントをさらに含み、前記血圧指標は、前記第２信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記収縮期血圧が、第１正常範囲から外れるか、あるいは前記弛緩期血圧が、第２正常範囲から外れる時間と、前記第２信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されることを特徴とする請求項２に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項4】
前記信号品質分類システムは、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質を、良否に分類するように構成された第３信号品質分類コンポーネントをさらに含み、前記生体データ計算システムは、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号から、酸素飽和度を推定するように構成された酸素飽和度推定コンポーネントをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項5】
前記生体指標計算システムは、前記第３信号品質分類コンポーネントによって生成された第３信号品質分類結果、及び前記酸素飽和度推定コンポーネントによって推定された酸素飽和度から、酸素飽和度指標を計算するように構成された酸素飽和度指標計算コンポーネントをさらに含み、前記酸素飽和度指標は、前記第３信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記酸素飽和度が、正常範囲を外れた時間と、前記第３信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号前記第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されることを特徴とする請求項４に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項6】
前記第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号は、前記生体信号感知指輪を利用して測定され、前記サーバは、前記生体信号感知指輪から、端末機を介し、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を受信し、前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数の第１波長ＰＰＧ信号、複数の第２波長ＰＰＧ信号、及び複数の第３波長ＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、
前記複数のセンサそれぞれは、第１波長光源、第２波長光源、第３波長光源及び光電変換装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項7】
前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された第１波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、第１所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第２波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第２所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第３波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第３所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むことを特徴とする請求項６に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項8】
前記端末機は、前記複数のセンサのうち、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高い第１波長テストＰＰＧ信号と第２波長テストＰＰＧ信号と第３波長テストＰＰＧ信号との組み合わせを測定したセンサを、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項9】
前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比のうち少なくとも一つによって評価されることを特徴とする請求項８に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項10】
前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われることを特徴とする請求項８に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項11】
生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームであり、前記プラットフォームは、端末機を含み、前記端末機は、ＰＰＧ（photoplethysmography）信号を測定するように構成された生体信号感知指輪から、前記ＰＰＧ信号を受信し、前記ＰＰＧ信号をサーバに伝達するように構成され、
前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数のＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、
前記複数のセンサそれぞれは、光源及び光電変換装置を含むことを特徴とする生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項12】
前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項13】
前記端末機は、前記複数のセンサのうち、信号品質が最も高いテストＰＰＧ信号を測定したセンサを、前記ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項14】
前記複数のテストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさのうち少なくとも一つによって評価されることを特徴とする請求項１３に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項15】
前記光源制御コンポーネントによる前記複数のセンサそれぞれの光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる前記複数のセンサそれぞれの前記光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われることを特徴とする請求項１４に記載の生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項16】
生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームであり、前記プラットフォームは、端末機を含み、前記端末機は、第１波長ＰＰＧ（photoplethysmography）信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を測定するように構成された生体信号感知指輪から、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を受信し、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号をサーバに伝達するように構成され、
前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数の第１波長ＰＰＧ信号、複数の第２波長ＰＰＧ信号、及び複数の第３波長ＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、
前記複数のセンサそれぞれは、第１波長光源、第２波長光源、第３波長光源及び光電変換装置を含むことを特徴とする生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項17】
前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された第１波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、第１所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第２波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第２所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第３波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第３所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むことを特徴とする請求項１６に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項18】
前記端末機は、前記複数のセンサのうち、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高い第１波長テストＰＰＧ信号と第２波長テストＰＰＧ信号と第３波長テストＰＰＧ信号との組み合わせを測定したセンサを、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項19】
前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比のうち少なくとも一つによって評価されることを特徴とする請求項１８に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【請求項20】
前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われることを特徴とする請求項１８に記載の生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体データモニタリングプラットフォームに係り、さらに具体的には、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームに関する。
【背景技術】
【0002】
生体信号、及び生体信号を加工することによって得られた生体データの持続的なモニタリングは、疾病の予防、早期診断及び管理に有用である。そのような生体データモニタリングプラットフォームを開発するためには、高信頼度でもって、日常において簡便に持続的に生体信号を測定しうる生体信号感知装置が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本開示が解決しようとする課題は、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
前述の課題を解決するために、本開示の一実施形態による、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームは、サーバを含み、前記サーバは、第１波長ＰＰＧ（photoplethysmography）信号の信号品質を、良否に分類するように構成された第１信号品質分類コンポーネントを含む信号品質分類システムと、ディープラーニングモデルを利用し、前記第１波長ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定するように構成された心房細動判定コンポーネントを含む生体データ計算システムと、前記第１信号品質分類コンポーネントによって生成された第１信号品質分類結果、及び前記心房細動判定コンポーネントによって生成された心房細動判定結果から、心房細動指標を計算するように構成された心房細動指標計算コンポーネントと、を含む生体指標計算システムを含み、前記心房細動指標は、前記第１信号品質分類コンポーネントにより、前記第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が発生したと判定された時間と、前記第１信号品質分類コンポーネントにより、前記第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されうる。
【0005】
一部実施形態において、前記信号品質分類システムは、第２波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類するように構成された第２信号品質分類コンポーネントをさらに含み、前記生体データ計算システムは、前記第２波長ＰＰＧ信号から、第１ディープラーニングモデルを利用してＰＰＧ特徴を抽出するように構成された信号特徴抽出コンポーネントと、前記生体信号感知指輪を利用して測定されたテストＰＰＧ信号、及び従来の血圧計を利用し、前記テストＰＰＧ信号と同時に測定された収縮期テスト血圧及び弛緩期テスト血圧、並びにユーザ情報から、第２ディープラーニングモデルを利用してユーザ特徴を抽出するように構成されたユーザ特徴抽出コンポーネントと、第３ディープラーニングモデルを利用し、前記ＰＰＧ特徴、並びに前記ユーザ特徴から収縮期血圧及び弛緩期血圧を推定するように構成された血圧推定コンポーネントと、をさらに含むものでもある。
【0006】
一部実施形態において、前記生体指標計算システムは、前記第２信号品質分類コンポーネントによって生成された第２信号品質分類結果、及び前記血圧推定コンポーネントによって推定された血圧から、血圧指標を計算するように構成された血圧指標計算コンポーネントをさらに含み、前記血圧指標は、前記第２信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記収縮期血圧が、第１正常範囲から外れるか、あるいは前記弛緩期血圧が、第２正常範囲から外れる時間と、前記第２信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されうる。
【0007】
一部実施形態において、前記信号品質分類システムは、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質を、良否に分類するように構成された第３信号品質分類コンポーネントをさらに含み、前記生体データ計算システムは、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号から、酸素飽和度を推定するように構成された酸素飽和度推定コンポーネントをさらに含むものでもある。
【0008】
一部実施形態において、前記生体指標計算システムは、前記第３信号品質分類コンポーネントによって生成された第３信号品質分類結果、及び前記酸素飽和度推定コンポーネントによって推定された酸素飽和度から、酸素飽和度指標を計算するように構成された酸素飽和度指標計算コンポーネントをさらに含み、前記酸素飽和度指標は、前記第３信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類され、前記酸素飽和度が、正常範囲を外れた時間と、前記第３信号品質分類コンポーネントにより、前記第２波長ＰＰＧ信号前記第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比率によって定義されうる。
【0009】
一部実施形態において、前記第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号は、前記生体信号感知指輪を利用して測定され、前記サーバは、前記生体信号感知指輪から、端末機を介し、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を受信し、前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数の第１波長ＰＰＧ信号、複数の第２波長ＰＰＧ信号、及び複数の第３波長ＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、前記複数のセンサそれぞれは、第１波長光源、第２波長光源、第３波長光源及び光電変換装置を含むものでもある。
【0010】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された第１波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、第１所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第２波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第２所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第３波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第３所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むものでもある。
【0011】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高い第１波長テストＰＰＧ信号と第２波長テストＰＰＧ信号と第３波長テストＰＰＧ信号との組み合わせを測定したセンサを、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むものでもある。
【0012】
一部実施形態において、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ（alternating current）成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比のうち少なくとも一つによって評価されうる。
【0013】
一部実施形態において、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われうる。
【0014】
本開示の一実施形態による、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームは、端末機を含み、前記端末機は、ＰＰＧ信号を測定するように構成された生体信号感知指輪から、前記ＰＰＧ信号を受信し、前記ＰＰＧ信号をサーバに伝達するように構成され、前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数のＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、前記複数のセンサそれぞれは、光源及び光電変換装置を含むものでもある。
【0015】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むものでもある。
【0016】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、信号品質が最も高いテストＰＰＧ信号を測定したセンサを、前記ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むものでもある。
【0017】
一部実施形態において、前記複数のテストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさのうち少なくとも一つによって評価されうる。
【0018】
一部実施形態において、前記光源制御コンポーネントによる前記複数のセンサそれぞれの光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる前記複数のセンサそれぞれの前記光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われうる。
【0019】
本開示の一実施形態による、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームは、端末機を含み、前記端末機は、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を測定するように構成された生体信号感知指輪から、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を受信し、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号をサーバに伝達するように構成され、前記生体信号感知指輪は、互いに異なる位置において、それぞれ複数の第１波長ＰＰＧ信号、複数の第２波長ＰＰＧ信号、及び複数の第３波長ＰＰＧ信号を同時に測定するように構成された複数のセンサを含み、前記複数のセンサそれぞれは、第１波長光源、第２波長光源、第３波長光源及び光電変換装置を含むものでもある。
【0020】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された第１波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、第１所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第２波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第２所定の範囲内であり、前記複数のセンサを利用して測定された複数の第３波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第３所定の範囲内であるように、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源を制御するように構成される光源制御コンポーネントを含むものでもある。
【0021】
一部実施形態において、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高い第１波長テストＰＰＧ信号と第２波長テストＰＰＧ信号と第３波長テストＰＰＧ信号との組み合わせを測定したセンサを、前記第１波長ＰＰＧ信号、前記第２波長ＰＰＧ信号及び前記第３波長ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択するように構成されたセンサ選択コンポーネントをさらに含むものでもある。
【0022】
一部実施形態において、前記複数の第１波長テストＰＰＧ信号、前記複数の第２波長テストＰＰＧ信号、及び前記複数の第３波長テストＰＰＧ信号の前記信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比のうち少なくとも一つによって評価されうる。
【0023】
一部実施形態において、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、順次に行われ、前記光源制御コンポーネントによる、前記複数のセンサそれぞれの前記第１波長光源、前記第２波長光源及び前記第３波長光源の制御、及び前記センサ選択コンポーネントによるセンサ選択は、周期的に行われうる。
【発明の効果】
【0024】
高信頼度でもって、日常において簡便に持続的に生体信号を測定しうる生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の一実施形態による生体信号感知指輪の三次元図である。
【図2】本開示の一実施形態による生体信号感知指輪の分解三次元図である。
【図3A】本開示の一実施形態による、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォームのブロック図である。
【図3B】本開示の一実施形態によるサーバのブロック図である。
【図4A】前処理前の第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図4B】前処理前の第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図5A】良質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図5B】良質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図5C】低品質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図5D】低品質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図6A】心房細動ではないと判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図6B】心房細動ではないと判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図6C】心房細動と判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図6D】心房細動と判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【図7】信号特徴抽出コンポーネント、ユーザ特徴抽出コンポーネント及び血圧推定コンポーネントを示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
図１は、本開示の一実施形態による生体信号感知指輪１００の三次元図である。図２は、本開示の一実施形態による生体信号感知指輪１００の分解三次元図である。
図１及び図２を参照すれば、生体信号感知指輪１００は、外部電極１３０、内部電極１４０、絶縁ユニット１５０、トップカバー１１０、動作表示ユニット１２０、及び複数のセンサ１６０を含むものでもある。
図１及び図２を参照すれば、生体信号感知指輪１００は、外部電極１３０、内部電極１４０、絶縁ユニット１５０、トップカバー１１０、動作表示ユニット１２０、及び複数のセンサ１６０を含むものでもある。
【0027】
外部電極１３０は、円弧形状を有しうる。外部電極１３０は、導体によって構成され、心電図（ＥＣＧ：electrocardiogram）を測定するための電極として機能しうる。また、外部電極１３０は、生体信号感知指輪１００の外観を形成し、外部電極１３０は、ユーザの身体に接触されうる。
【0028】
内部電極１４０は、環形状を有し、複数のセンサ１６０のための複数の開口１４５を有しうる。内部電極１４０は、導体によって構成され、心電図を測定するための電極として機能しうる。また、内部電極１４０は、生体信号感知指輪１００の内観を形成し、内部電極１４０は、ユーザの指に接触しうる。
【0029】
絶縁ユニット１５０は、外部電極１３０と内部電極１４０との間に配されうる。絶縁ユニット１５０は、外部電極１３０と内部電極１４０との電気的絶縁を可能にしうる。
【0030】
トップカバー１１０は、円弧形状を有し、外部電極１３０と共に、環形状を形成しうる。トップカバー１１０は、生体信号感知指輪１００の外観を形成しうる。
【0031】
動作表示ユニット１２０は、トップカバー１１０に結合されうる。動作表示ユニット１２０は、複数のＬＥＤ（light-emitting diode）、例えば、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを含むものでもある。動作表示ユニット１２０は、複数のＬＥＤを利用し、生体信号感知指輪１００の動作を表示しうる。例えば、測定開始を知らせるために、緑色ＬＥＤが２秒間オン（on）になり、測定終了を知らせるために、緑色ＬＥＤが１秒間オン（on）になしうる。また、故障を知らせるために、赤色ＬＥＤが１秒周期で点滅を繰り返しうる。
【0032】
複数のセンサ１６０は、ユーザの指に接触するように配されうる。複数のセンサ１６０は、内部電極１４０の複数の開口１４５内にそれぞれ位置し、内部電極１４０の表面から突出されうる。複数のセンサ１６０は、互いに異なる位置において、複数の第１波長ＰＰＧ（photoplethysmography）信号、複数の第２波長ＰＰＧ信号、及び複数の第３波長ＰＰＧ信号を獲得するように構成されうる。それぞれのセンサ１６０は、互いに異なる波長の光を放出する、第１波長光源、第２波長光源及び第３波長光源、及び光電変換装置を含むものでもある。
【0033】
【0034】
図３Ａは、本開示の一実施形態による、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム１０００のブロック図である。図３Ｂは、本開示の一実施形態によるサーバ３００のブロック図である。図４Ａ及び図４Ｂは、前処理前の第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ前処理された後の図４Ａ及び図４Ｂの第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図５Ａ及び図５Ｂは、良質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図５Ｃ及び図５Ｄは、低品質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図６Ａ及び図６Ｂは、心房細動ではないと判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図６Ｃ及び図６Ｄは、心房細動と判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図７は、信号特徴抽出コンポーネント３５２Ａ、ユーザ特徴抽出コンポーネント３５２Ｂ及び血圧推定コンポーネント３５３Ｃを示したブロック図である。
【0035】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａないし図４Ｂ、図５Ａないし図５Ｄ、図６Ａないし図６Ｄ、及び図７を参照すれば、生体信号感知指輪を利用した生体データモニタリングプラットフォーム１０００は、生体信号感知指輪１００、第１端末機２００、サーバ３００及び第２端末機４００を含むものでもある。
【0036】
生体信号感知指輪１００は、心電図及びＰＰＧ信号を含む生体信号を測定しうる。生体信号感知指輪１００は、複数のセンサ、例えば、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂを含むものでもある。図３Ａには、生体信号感知指輪１００が２個のセンサを含むように図示されているが、生体信号感知指輪１００に含まれるセンサの数は、２個に制限されるものではない。一部実施形態において、図３Ａに図示されていないが、生体信号感知指輪１００は、加速度センサをさらに含むものでもある。
【0037】
第１センサ１６０Ａは、第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ、第３波長光源１６３Ａ及び光電変換装置１６４Ａを含むものでもある。第１センサ１６０Ａは、第１波長光源１６１Ａと光電変換装置１６４Ａとを利用し、第１波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第１センサ１６０Ａは、第２波長光源１６２Ａと光電変換装置１６４Ａとを利用し、第２波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第１センサ１６０Ａは、第３波長光源１６３Ａと光電変換装置１６４Ａとを利用し、第３波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第１波長光源１６１Ａは、例えば、緑色ＬＥＤを含むものでもあり、第２波長光源１６２Ａは、例えば、赤外線ＬＥＤを含むものでもあり、第３波長光源１６３Ａは、例えば、赤色ＬＥＤを含むものでもあり、光電変換装置１６４Ａは、フォトダイオードを含むものでもある。
【0038】
第２センサ１６０Ｂは、第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ、第３波長光源１６３Ｂ及び光電変換装置１６４Ｂを含むものでもある。第１センサ１６０Ｂは、第１波長光源１６１Ｂと光電変換装置１６４Ｂとを利用し、第１波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第２センサ１６０Ｂは、第２波長光源１６２Ｂと光電変換装置１６４Ｂとを利用し、第２波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第２センサ１６０Ｂは、第３波長光源１６３Ｂと光電変換装置１６４Ｂとを利用し、第３波長ＰＰＧ信号を感知しうる。第１波長光源１６１Ｂは、例えば、緑色ＬＥＤを含むものでもあり、第２波長光源１６２Ｂは、例えば、赤外線ＬＥＤを含むものでもあり、第３波長光源１６３Ｂは、例えば、赤色ＬＥＤを含むものでもあり、光電変換装置１６４Ｂは、フォトダイオードを含むものでもある。
【0039】
加速度センサは、生体信号感知指輪１００の加速度を測定することにより、ユーザの動きを感知しうる。
【0040】
第１端末機２００は、ユーザによって使用されうる。第１端末機２００は、例えば、スマートフォンまたはタブレットＰＣ（personal computer）を含むものでもある。第１端末機２００は、有線または無線でもって、生体信号感知指輪１００に連結されうる。例えば、第１端末機２００は、ブルートゥース（Bluetooth）（登録商標）またはＷｉ－Ｆｉ（wireless fidelity）を利用し、生体信号感知指輪１００に連結されうる。第１端末機２００は、有線または無線でもって、サーバ３００に連結されうる。例えば、第１端末機２００は、Ｗｉ－Ｆｉ（wireless fidelity）、または例えば、３Ｇ（3rd generation）、ＬＴＥ（long term evolution）、５Ｇ（5th generation）のような移動通信（mobile telecommunication）技術を介し、サーバ３００に連結されうる。
【0041】
第１端末機２００は、光源制御コンポーネント２１０、センサ選択コンポーネント２２０、測定制御コンポーネント２３０及びディスプレイコンポーネント２４０を含むものでもある。第１端末機２００には、アプリケーションがインストールされうる。光源制御コンポーネント２１０、センサ選択コンポーネント２２０、測定制御コンポーネント２３０及びディスプレイコンポーネント２４０は、アプリケーションによって具現されうる。代案として、第１端末機２００は、ウェブサイトに接続し、光源制御コンポーネント２１０、センサ選択コンポーネント２２０、測定制御コンポーネント２３０及びディスプレイコンポーネント２４０は、ウェブサイトに具現されうる。
【0042】
光源制御コンポーネント２１０は、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂから受信された第１波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ（direct current）成分が、第１所定の範囲内であり、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂから受信された第２波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第２所定の範囲内であり、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂから受信された第３波長テストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、第３所定の範囲内であるように、第１センサ１６０Ａの第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ及び第３波長光源１６３Ａ、並びに第２センサ１６０Ｂの第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ及び第３波長光源１６３Ｂを制御しうる。
【0043】
光源制御コンポーネント２１０が、第１センサ１６０Ａの第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ及び第３波長光源１６３Ａ、並びに第２センサ１６０Ｂの第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ及び第３波長光源１６３Ｂを制御した後、センサ選択コンポーネント２２０は、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂのうち一つを、追って第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択しうる。センサ選択コンポーネント２２０は、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂのうち、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂからの２つの第１波長テストＰＰＧ信号、２つの第２波長テストＰＰＧ信号、及び２つの第３波長テストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高い第１波長テストＰＰＧ信号、第２波長テストＰＰＧ信号及び第３波長テストＰＰＧ信号を測定したセンサを選択しうる。該信号品質は、加速度信号大きさ、信号対ノイズ比（ＳＮＲ：signal to noise ratio）、及びＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比のうち少なくとも一つによって評価されうる。該加速度信号大きさが小さく、該信号台ノイズ比が高く、該ＡＣ成分大きさ対ＤＣ成分大きさ比が高いほど、信号品質が高いのである。その後、センサ選択コンポーネント２２０によって選択されたセンサでもって、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号が測定されうる。
【0044】
光源制御コンポーネント２１０による、第１センサ１６０Ａの第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ及び第３波長光源１６３Ａ、並びに第２センサ１６０Ｂの第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ及び第３波長光源１６３Ｂの制御と、センサ選択コンポーネント２２０によるセンサ選択は、順次に行われうる。すなわち、光源制御コンポーネント２１０が、第１センサ１６０Ａの第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ及び第３波長光源１６３Ａ、並びに第２センサ１６０Ｂの第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ及び第３波長光源１６３Ｂを制御した後、センサ選択コンポーネント２２０がセンサを選択しうる。
【0045】
光源制御コンポーネント２１０による、第１センサ１６０Ａの第１波長光源１６１Ａ、第２波長光源１６２Ａ及び第３波長光源１６３Ａ、並びに第２センサ１６０Ｂの第１波長光源１６１Ｂ、第２波長光源１６２Ｂ及び第３波長光源１６３Ｂの制御と、センサ選択コンポーネント２２０によるセンサ選択は、周期的に行われうる。生体信号感知指輪１００が、指に対して移動または回転しうるので、光源制御コンポーネント２１０が周期的に光源を制御し、センサ選択コンポーネント２２０が周期的にセンサを選択しうる。
【0046】
測定制御コンポーネント２３０は、ユーザの入力により、測定モードを選択するか、あるいは測定を開始したり終了したりしうる。例えば、ユーザは、測定制御コンポーネント２３０を利用し、該測定モードをセルフチェックモードとバックグラウンドモードとのうちから選択しうる。該セルフチェックモードにおいてユーザは、測定制御コンポーネント２３０を利用し、測定を開始及び終了しうる。該バックグラウンドモードにおいては、ユーザの入力と係わりなく、測定が始まって測定が持続される。該バックグラウンドモードにおいてユーザは、測定周期を設定するか、あるいは変更しうる。一部実施形態において、測定制御コンポーネント２３０は、生体信号感知指輪１００に含まれるものでもある。すなわち、ユーザは、生体信号感知指輪１００の測定制御コンポーネント２３０を利用し、測定モードを選択するか、あるいは測定を開始したり終了したりしうる。一部実施形態において、測定制御コンポーネント２３０は、サーバ３００に含まれるものでもある。すなわち、サービス提供者は、サーバ３００の測定制御コンポーネント２３０を利用し、測定モードを選択するか、あるいは測定を開始したり終了したりしうる。
【0047】
ディスプレイコンポーネント２４０は、生体信号感知指輪１００によって測定され、サーバ３００の生体信号保存コンポーネント３８１に保存された生体信号、生体信号保存コンポーネント３８１に保存された生体信号の測定日時、サーバ３００の信号品質分類システム３２０によって分類され、サーバ３００の生体データ保存コンポーネント３８２に保存された信号品質分類結果、サーバ３００の生体データ計算システム３５０によって計算され、サーバ３００の生体データ保存コンポーネント３８２に保存された生体データ、サーバ３００の生体指標計算システム３６０によって計算され、生体指標保存コンポーネント３８３に保存された生体指標、及び疾病予測システム３８０によって計算された疾病発生確率のうち少なくとも一つをディスプレイしうる。
【0048】
ここで、生体信号は、心電図、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号のうち、少なくとも一つを含むものでもある。また、生体データは、心房細動判定結果、血圧及び酸素飽和度のうち少なくとも一つを含むものでもある。また、生体指標は、心房細動指標、血圧指標及び酸素飽和度指標のうち少なくとも一つを含むものでもある。
【0049】
サーバ３００は、生体信号前処理システム３１０、信号品質分類システム３２０、生体データ計算システム３５０、生体指標計算システム３６０、アラームシステム３７０、疾病予測システム３８０、生体信号保存コンポーネント３８１、生体データ保存コンポーネント３８２及び生体指標保存コンポーネント３８３を含むものでもある。
【0050】
生体信号前処理システム３１０は、生体信号感知指輪１００の選択されたセンサから、第１端末機２００を介し、サーバ３００が受信した生体信号を前処理しうる。生体信号前処理システム３１０は、第１生体信号前処理コンポーネント３１１、第２生体信号前処理コンポーネント３１２及び第３生体信号前処理コンポーネント３１３を含むものでもある。
【0051】
第１生体信号前処理コンポーネント３１１は、第１波長ＰＰＧ信号を前処理しうる。例えば、第１波長ＰＰＧ信号を前処理するために、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び正規化（normalization）が使用され、図４Ａ及び図４Ｂは、前処理前の第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ前処理された後の図４Ａ及び図４Ｂの第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【0052】
第２生体信号前処理コンポーネント３１２は、第２波長ＰＰＧ信号を前処理しうる。例えば、第２波長ＰＰＧ信号を前処理するために、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び正規化が使用されうる。
【0053】
第３生体信号前処理コンポーネント３１３は、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を前処理しうる。例えば、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を前処理するために、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ及び正規化が使用されうる。
【0054】
一部実施形態において、生体信号前処理システム３１０は、第４生体信号前処理コンポーネントをさらに含むものでもあり、第４生体信号前処理コンポーネントは、生体信号感知指輪１００の加速度センサから、第１端末機２００を介し、サーバ３００が受信した加速度信号を前処理しうる。
【0055】
信号品質分類システム３２０は、生体信号前処理システム３１０によって前処理された生体信号の信号品質を、良否に分類しうる。信号品質分類システム３２０は、第１信号品質分類コンポーネント３２１、第２信号品質分類コンポーネント３２２及び第３信号品質分類コンポーネント３２３を含むものでもある。
【0056】
第１信号品質分類コンポーネント３２１は、第１生体信号前処理コンポーネント３１１によって前処理された第１波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類しうる。図５Ａ及び図５Ｂは、良質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図５Ｃ及び図５Ｄは、低品質に分類された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。一部実施形態において、第１信号品質分類コンポーネント３２１は、第１波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否のうち一つに分類するために、加速度信号を参照しうる。
【0057】
一部実施形態において、第１信号品質分類コンポーネント３２１は、ディープラーニングモデルを利用し、第１波長ＰＰＧ信号の品質を良否に分類しうる。第１信号品質分類コンポーネント３２１に使用されるディープラーニングモデルは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：convolution neural network）、長短期メモリ（ＬＳＴＭ：long short-term memory）、完全連結網（ＦＣＮ：fully connected network）、エンコーダ、デコーダ、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。信号品質を分類するための方法は、本明細書に説明された方法に制限されるものではない。
【0058】
第２信号品質分類コンポーネント３２２は、第２生体信号前処理コンポーネント３１２によって前処理された第２波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類しうる。一部実施形態において、第２信号品質分類コンポーネント３２２は、第２波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否のうち一つに分類するために、加速度信号を参照しうる。一部実施形態において、第２信号品質分類コンポーネント３２２は、ディープラーニングモデルを利用し、第２波長ＰＰＧ信号の品質を、良否に分類しうる。第２信号品質分類コンポーネント３２２に使用されるディープラーニングモデルは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、長短期メモリ（ＬＳＴＭ）、完全連結網（ＦＣＮ）、エンコーダ、デコーダ、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。信号品質を分類するための方法は、本明細書に説明された方法に制限されるものではない。
【0059】
第３信号品質分類コンポーネント３２３は、前処理された第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否に分類しうる。一部実施形態において、第３信号品質分類コンポーネント３２３は、第３波長ＰＰＧ信号の信号品質を、良否のうち一つに分類するために、加速度信号を参照しうる。一部実施形態において、第３信号品質分類コンポーネント３２３は、ディープラーニングモデルを利用し、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質を、良否に分類しうる。第３信号品質分類コンポーネント３２３に使用されるディープラーニングモデルは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、長短期メモリ（ＬＳＴＭ）、完全連結網（ＦＣＮ）、エンコーダ、デコーダ、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。信号品質を分類するための方法は、本明細書に説明された方法に制限されるものではない。
【0060】
信号品質分類システム３２０により、信号品質が低品質であると分類された生体信号から計算された生体データは、信頼に足るものではないと判断され、第１端末機２００のディスプレイコンポーネント２４０によってディスプレイされないのである。品質が良質であると分類された生体信号から計算された生体データは、信頼に足るものであると判断され、第１端末機２００のディスプレイコンポーネント２４０によってディスプレイされうる。
【0061】
代案的な実施形態において、信号品質分類結果と係わりなく、生体信号から計算された生体データが、信号品質分類結果と共に、第１端末機２００のディスプレイコンポーネント２４０によってディスプレイされうる。また、信号品質分類結果と係わりなく、生体信号から計算された生体データが、信号品質分類結果と共に、第２端末機４００のディスプレイコンポーネント４２０によってディスプレイされうる。
【0062】
生体データ計算システム３５０は、生体信号から生体データを計算しうる。該生体信号は、心電図、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号のうち、少なくとも一つを含むものでもある。該生体データは、心房細動判定結果、血圧及び酸素飽和度のうち少なくとも一つを含むものでもある。生体データ計算システム３５０は、心房細動判定コンポーネント３５１、信号特徴抽出コンポーネント３５２Ａ、ユーザ特徴抽出コンポーネント３５２Ｂ、血圧推定コンポーネント３５２Ｃ及び酸素飽和度推定コンポーネント３５３を含むものでもある。
【0063】
心房細動判定コンポーネント３５１は、ディープラーニングモデルを利用し、第１波長ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定しうる。図６Ａ及び図６Ｂは、心房細動ではないと判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。図６Ｃ及び図６Ｄは、心房細動と判定された第１波長ＰＰＧ信号の例を示したグラフである。
【0064】
心房細動判定コンポーネント３５０に使用されるディープラーニングモデルは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、長短期メモリ（ＬＳＴＭ）、完全連結網（ＦＣＮ）、エンコーダ、デコーダ、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。ディープラーニングモデルは、指導学習を利用して学習されうる。該指導学習に必要なデータセットを十分に確保するために、データ拡張が使用されうる。
【0065】
図７に図示されているように、信号特徴抽出コンポーネント３５２Ａは、第１ディープラーニングモデルを利用し、第２波長ＰＰＧ信号からＰＰＧ特徴を抽出しうる。ユーザ特徴抽出コンポーネント３５２Ｂは、第２ディープラーニングモデルを利用し、テストＰＰＧ信号、収縮期テスト血圧及び弛緩期テスト血圧、並びにユーザ情報から、ユーザ特徴を抽出しうる。テストＰＰＧ信号は、生体信号感知指輪１００の選択されたセンサの第２波長光源と光電変換装置とを利用して測定されうる。該収縮期テスト血圧及び該弛緩期テスト血圧は、従来の血圧計を利用し、テストＰＰＧ信号と同時に測定されうる。該ユーザ情報は、ユーザの年齢、体重、伸長及び性別のうち少なくとも一つを含むものでもある。血圧推定コンポーネント３５２Ｃは、第３ディープラーニングモデルを利用し、ＰＰＧ特徴及びユーザ特徴から、収縮期血圧及び弛緩期血圧を推定しうる。該テストＰＰＧ信号、該収縮期テスト血圧及び該弛緩期テスト血圧、並びにユーザ情報は、周期的に更新されうる。
【0066】
第１ディープラーニングモデル、第２ディープラーニングモデル及び第３ディープラーニングモデルそれぞれは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、長短期メモリ（ＬＳＴＭ）、完全連結網（ＦＣＮ）、エンコーダ、デコーダ、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。該第１ディープラーニングモデル、該第２ディープラーニングモデル及び該第３ディープラーニングモデルは、指導学習を利用して学習されうる。該指導学習に必要なデータセットを十分に確保するために、データ拡張が使用されうる。
【0067】
酸素飽和度推定コンポーネント３５３は、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号から、酸素飽和度を推定しうる。該酸素飽和度を推定するために、多様な方法が使用されうる。
【0068】
例えば、以下のような数式１により、Ｒ値がまず計算されうる。
【0069】
【数1】
【0070】
ここで、ＡＣＲは、第３波長ＰＰＧ信号のＡＣ成分の大きさであり、ＤＣＲは、第３波長ＰＰＧ信号のＤＣ成分の大きさであり、ＡＣＩＲは、第２波長ＰＰＧ信号のＡＣ成分の大きさであり、ＤＣＩＲは、第２波長ＰＰＧ信号のＤＣ成分の大きさである。
【0071】
次に、以下のような数式２により、Ｒ値から、酸素飽和度が計算されうる。
【0072】
【数2】
【0073】
Ｃ０及びＣ１は、線形回帰を使用して決定されうる定数である。
【0074】
数式２において、酸素飽和度がＲ値につき、一次式によって表現されるように説明されているが、該酸素飽和度がＲ値につき、１より大きい次数の多項式、例えば、二次式または三次式によっても表現される。該酸素飽和度を推定するための方法は、本明細書に説明された方法に制限されるものではない。
【0075】
生体指標計算システム３６０は、信号品質分類システム３２０によって生成された信号品質分類結果、及び生体データ計算システム３５０によって計算された生体データから、生体指標を計算しうる。ここで、該生体指標は、心房細動指標、血圧指標及び酸素飽和度指標のうち少なくとも一つを含むものでもある。生体指標計算システム３６０は、心房細動指標計算コンポーネント３６１、血圧指標計算コンポーネント３６２及び酸素飽和度指標計算コンポーネント３６３を含むものでもある。
【0076】
心房細動指標計算コンポーネント３６１は、第１信号品質分類コンポーネント３２１によって生成された第１信号品質分類結果、及び心房細動判定コンポーネント３５１によって生成された心房細動判定結果から、心房細動指標を計算しうる。該心房細動指標は、第１信号品質分類コンポーネント３２１により、第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間と、第１信号品質分類コンポーネント３２１により、第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、心房細動判定コンポーネント３５１により、心房細動が発生したと判定された時間と、に基づいて定義されうる。例えば、該心房細動指標は、第１信号品質分類コンポーネント３２１により、第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、心房細動判定コンポーネント３５１により、心房細動が発生したと判定される時間と、第１信号品質分類コンポーネント３２１により、第１波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比によって定義されうる。すなわち、該心房細動指標は、信頼し得る心房細動判定結果を得ることができる時間のうち、心房細動が発生した時間の比率を意味しうる。
【0077】
血圧指標計算コンポーネント３６２は、第２信号品質分類コンポーネント３２２によって生成された第２信号品質分類結果、及び血圧推定コンポーネント３５２Ｃによって推定された血圧から、血圧指標を計算しうる。該血圧指標は、第２信号品質分類コンポーネント３２２により、第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間と、第２信号品質分類コンポーネント３２２により、第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、収縮期血圧が、第１正常範囲から外れるか、あるいは弛緩期血圧が、第２正常範囲から外れる時間とに基づいて定義されうる。例えば、該血圧指標は、第２信号品質分類コンポーネント３２２により、ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、収縮期血圧が、第１正常範囲から外れるか、あるいは弛緩期血圧が、第２正常範囲から外れる時間と、第２信号品質分類コンポーネント３２２により、第２波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比によって定義されうる。すなわち、該血圧指標は、信頼し得る血圧推定結果を得ることができる時間のうち、異常血圧が示された時間の比率を意味しうる。
【0078】
酸素飽和度指標計算コンポーネント３６３は、第３信号品質分類コンポーネント３２３によって生成された第３信号品質分類結果、及び酸素飽和度推定コンポーネント３５３によって推定された酸素飽和度から、酸素飽和度指標を計算しうる。該酸素飽和度指標は、第３信号品質分類コンポーネント３２３により、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間と、第３信号品質分類コンポーネント３２３により、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、酸素飽和度推定コンポーネント３５３によって推定された酸素飽和度が、正常範囲を外れた時間とに基づいて定義されうる。例えば、該酸素飽和度指標は、第３信号品質分類コンポーネント３２３により、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間のうち、酸素飽和度推定コンポーネント３５３によって推定された酸素飽和度が、正常範囲を外れた時間と、第３信号品質分類コンポーネント３２３により、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の品質が良質であると分類される時間との比によって定義されうる。すなわち、該酸素飽和度指標は、信頼し得る酸素飽和度を得ることができる時間に係わる酸素飽和度が、正常範囲を外れた時間の比率を意味しうる。
【0079】
アラームシステム３７０は、生体信号、生体データ及び生体指標のうち少なくとも一つが、第２端末機４００のアラーム条件設定コンポーネント４１０により、事前に設定されたアラーム条件を満足すれば、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送することができる。アラームシステム３７０は、心房細動アラームコンポーネント３７１、血圧アラームコンポーネント３７２及び酸素飽和度アラームコンポーネント３７３を含むものでもある。
【0080】
心房細動アラームコンポーネント３７１は、心房細動判定コンポーネント３５１によって判定された心房細動判定結果が、第２端末機４００のアラーム条件設定コンポーネント４１０によって設定されたアラーム条件を満足すれば、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送することができる。
【0081】
血圧アラームコンポーネント３７２は、血圧推定コンポーネント３５２Ｃによって推定された血圧が、第２端末機４００のアラーム条件設定コンポーネント４１０によって設定されたアラーム条件を満足すれば、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送しうる。
【0082】
酸素飽和度アラームコンポーネント３７３は、酸素飽和度推定コンポーネント３５３によって推定された酸素飽和度が、第２端末機４００のアラーム条件設定コンポーネント４１０によって設定されたアラーム条件を満足すれば、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送しうる。
【0083】
疾病予測システム３８０は、例えば、心電図、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号のような生体信号；例えば、心房細動判定結果、血圧及び酸素飽和度のような生体データ；並びに、例えば、心房細動指標、血圧指標及び酸素飽和度指標のような生体指標のうち少なくとも一つの経時的変化から、疾病発生確率を計算しうる。疾病予測システム３８０は、ディープラーニングモデルを使用することができる。
【0084】
生体信号保存コンポーネント３８１は、生体信号感知指輪１００から、第１端末機２００を介し、サーバ３００が受信した心電図、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号を保存しうる。生体信号保存コンポーネント３８１は、心電図、第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号の測定日時をさらに保存しうる。生体信号保存コンポーネント３８１は、生体信号前処理システム３１０によって前処理された第１波長ＰＰＧ信号、第２波長ＰＰＧ信号及び第３波長ＰＰＧ信号をさらに保存しうる。生体信号保存コンポーネント３８１は、生体信号感知指輪１００から、第１端末機２００を介し、サーバ３００が受信した加速度信号をさらに保存しうる。生体信号保存コンポーネント３８１は、生体信号前処理システム３１０によって前処理された加速度信号をさらに保存しうる。
【0085】
生体データ保存コンポーネント３８２は、例えば、心房細動判定コンポーネント３５１によって生成された心房細動判定結果、血圧推定コンポーネント３５２Ｃによって推定された血圧、及び酸素飽和度推定コンポーネント３５３によって推定された酸素飽和度のような生体データを保存しうる。生体データ保存コンポーネント３８２は、第１信号品質分類コンポーネント３２１によって生成された第１信号品質分類結果、第２信号品質分類コンポーネント３２２によって生成された第２信号品質分類結果、及び第３信号品質分類コンポーネント３２３によって生成された第３信号品質分類結果を保存しうる。生体指標保存コンポーネント３８３は、例えば、心房細動指標計算コンポーネント３６１によって計算された心房細動指標、血圧指標計算コンポーネント３６２によって計算された血圧指標、及び酸素飽和度指標計算コンポーネント３６３によって計算された酸素飽和度指標のような生体指標を保存しうる。
【0086】
第２端末機４００は、有線または無線でもって、サーバ３００に連結されうる。例えば、第２端末機４００は、Ｗｉ－Ｆｉ（wireless fidelity）、または、例えば、３Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇのような移動通信技術を介し、サーバ３００に連結されうる。第２端末機４００は、医師によって使用されうる。第２端末機４００は、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、コンピュータまたはノート型パソコンを含むものでもある。
【0087】
第２端末機４００は、アラーム条件設定コンポーネント４１０及びディスプレイコンポーネント４２０を含むものでもある。第２端末機４００は、ウェブサイトに接続されるか、あるいはアプリケーションがインストールされうる。アラーム条件設定コンポーネント４１０及びディスプレイコンポーネント４２０は、ウェブサイトまたはアプリケーションを利用して具現されうる。
【0088】
アラーム条件設定コンポーネント４１０を利用し、医師は、アラーム条件を設定しうる。例えば、心房細動が１０分以上持続すれば、心房細動アラームコンポーネント３７１が、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送するように設定されうる。また、例えば、１４０ｍｍＨｇ超過であるか、あるいは９０ｍｍＨｇ未満の収縮期血圧、または９０ｍｍＨ超過であるか、あるいは６０ｍｍＨｇ未満の弛緩期血圧が１０分以上持続すれば、血圧アラームコンポーネント３７２が、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送するように設定されうる。また、例えば、９０％未満の酸素飽和度が１０分以上持続すれば、酸素飽和度アラームコンポーネント３７３が、第１端末機２００及び第２端末機４００のうち少なくとも一つに、アラームを伝送するように設定されうる。
【0089】
一部実施形態において、アラーム条件設定コンポーネント４１０は、サーバ３００に含まれるものでもある。すなわち、サービス提供者が、サーバ３００のアラーム条件設定コンポーネント４１０を利用し、アラーム条件を設定しうる。一部実施形態において、アラーム条件設定コンポーネント４１０は、第１端末機２００に含まれるものでもある。すなわちユーザが、第１端末機２００のアラーム条件設定コンポーネント４１０を利用し、アラーム条件を設定しうる。
【0090】
ディスプレイコンポーネント４２０は、生体信号感知指輪１００によって測定され、サーバ３００の生体信号保存コンポーネント３８１に保存された生体信号、サーバ３００の生体信号保存コンポーネント３８１に保存された生体信号の測定日時、信号保存コンポーネント３８１に保存された前処理された生体信号、サーバ３００の信号品質分類システム３２０によって分類され、サーバ３００の生体データ保存コンポーネント３８２に保存された信号品質分類結果、サーバ３００の生体データ計算システム３５０によって計算され、サーバ３００の生体データ保存コンポーネント３８２に保存された生体データ、サーバ３００の生体指標計算システム３６０によって計算され、生体指標保存コンポーネント３８３に保存された生体指標、及び疾病予測システム３８０によって計算された疾病発生確率のうち少なくとも一つをディスプレイしうる。
【0091】
本開示に開示された実施形態は、本開示の技術的思想を限定するためではなく、説明するためのものであり、そのような実施形態により、本開示の技術思想の範囲が限定されるものではない。本開示の保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術的思想は、本開示の権利範囲に含まれると解釈されなければならないのである。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【国際調査報告】