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特表2024-534252ＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム
(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】2024-09-18
(54)【発明の名称】ＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム
(51)【国際特許分類】
A61B 10/00 20060101AFI20240910BHJP
A61B 5/02 20060101ALI20240910BHJP
A61B 5/256 20210101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
A61B10/00 K
A61B5/02 310B
A61B5/02 310F
A61B5/256 220
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516824
(86)(22)【出願日】2022-09-14
(85)【翻訳文提出日】2024-03-29
(86)【国際出願番号】 KR2022013734
(87)【国際公開番号】W WO2023043195
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】10-2021-0124273
(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】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ブルートゥース
２．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(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】キム， ヘ ナ
(72)【発明者】
【氏名】チョ， ソン ミ
(72)【発明者】
【氏名】イ， ミン ヒョン
(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
4C127
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AA19
4C017AB03
4C017AC28
4C017BC11
4C017DD14
4C017EE01
4C017EE15
4C017FF05
4C017FF17
4C127AA02
4C127BB03
4C127LL13
(57)【要約】
光電容積脈波（ＰＰＧ）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムが提供される。該システムは、サーバを含み、サーバは、ＰＰＧ信号の品質を第１ディープラーニングモデルを利用し、良好であるか、あるいは粗悪であると分類するように構成された信号品質分類コンポーネント、及び第２ディープラーニングモデルを利用し、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み、ＰＰＧ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る複数のセンサを含み、複数のセンサそれぞれは、光源及び光電変換装置を含み、ＰＰＧ信号は、ＰＰＧ信号感知指輪を利用して測定され、サーバは、ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介し、ＰＰＧ信号を受信し、端末機は、複数のセンサのうち、複数のテストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高いテストＰＰＧ信号を測定したセンサを、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含むものでもある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電容積脈波（ＰＰＧ）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムであり、前記システムは、サーバを含み、前記サーバは、ＰＰＧ信号の品質を良否に分類するように構成された信号品質分類コンポーネントと、
ディープラーニングモデルを利用し、前記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と、を含み、
前記ＰＰＧ信号は、前記ＰＰＧ信号感知指輪を利用して測定され、前記サーバは、前記ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介し、前記ＰＰＧ信号を受信し、
前記ＰＰＧ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る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み、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、複数のテストＰＰＧ信号のうち、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含むことを特徴とするＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム。
【請求項2】
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１に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム。
【請求項3】
前記サーバは、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さらに含み、前記心房細動指標は、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が生じたと判定された時間と、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比率で定義されることを特徴とする請求項１に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム。
【請求項4】
前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された前記複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲内になるように、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さらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム。
【請求項5】
前記光源制御コンポーネントによる光源制御、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光源制御、及び前記センサ選択コンポーネントによる前記センサ選択は、周期的に遂行されることを特徴とする請求項４に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム。
【請求項6】
ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介してＰＰＧ信号を受信する段階と、前記ＰＰＧ信号の品質を良否に分類する段階と、
ディープラーニングモデルを利用し、前記ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定する段階と、を含み、
前記ＰＰＧ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る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み、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、複数のテストＰＰＧ信号のうち、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含むことを特徴とするＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法。
【請求項7】
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６に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法。
【請求項8】
心房細動指標を計算する段階をさらに含み、前記心房細動指標は、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が生じたと判定された時間と、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比率で定義されることを特徴とする請求項６に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法。
【請求項9】
前記端末機は、前記複数のセンサを利用して測定された前記複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲内になるように、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さらに含むことを特徴とする請求項６に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法。
【請求項10】
前記光源制御コンポーネントによる光源制御、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光源制御、及び前記センサ選択コンポーネントによる前記センサ選択は、周期的に遂行されることを特徴とする請求項９に記載のＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、心房細動判定システムに係り、さらに具体的には、光電容積脈波（ＰＰＧ：photoplethysmography）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
心房細動は、心房で生じる不規則な脈拍を起こす不整脈疾患である。該心房細動は、間欠的に生じ、心房細動を判定するために、従来広く使用される心電図（ＥＣＧ：electrocardiogram）を介して診断を受けるためには、病院を来訪しなければならないために、早期診断が困難であった。しかしながら、信頼に足るレベルの持続的なモニタリングが伴えば、患者を早期に発見して管理し、危険性を軽減させることができる。従って、リアルタイムで日常生活において、心房細動をモニタリングするためのシステム及び方法が必要である。
【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、ＰＰＧ（photoplethysmography）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システ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ＰＰＧ（photoplethysmography）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムは、サーバを含み、前記サーバは、ＰＰＧ信号の品質を良否に分類するように構成された信号品質分類コンポーネント、及びディープラーニングモデルを利用し、前記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み、前記ＰＰＧ信号は、前記ＰＰＧ信号感知指輪を利用して測定され、前記サーバは、前記ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介し、前記ＰＰＧ信号を受信し、前記ＰＰＧ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る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み、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、複数のテストＰＰＧ信号のうち、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含むものでもある。
【0005】
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（alternating current）成分大きさ対ＤＣ（direct current）成分大きさ比のうち少なくとも一つによっても評価される。
【0006】
一部実施形態において、前記サーバは、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さらに含み、前記心房細動指標は、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が生じたと判定された時間と、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比率で定義されうる。
【0007】
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前記複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲内になるように、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さらに含むものでもある。
【0008】
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光源制御、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光源制御、及び前記センサ選択コンポーネントによる前記センサ選択は、周期的に行われうる。
【0009】
本開示の一実施形態によるＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法は、ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介して受信されたＰＰＧ信号を受信する段階、前記ＰＰＧ信号の品質を良否に分類する段階、及びディープラーニングモデルを利用し、前記ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定する段階を含み、前記ＰＰＧ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る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み、前記ＰＰＧ信号は、前記ＰＰＧ信号感知指輪を利用して測定され、前記サーバは、前記ＰＰＧ信号感知指輪から端末機を介し、前記ＰＰＧ信号を受信し、前記端末機は、前記複数のセンサのうち、複数のテストＰＰＧ信号のうち、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含むものでもある。
【0010】
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（alternating current）成分大きさ対ＤＣ（direct current）成分大きさ比のうち少なくとも一つによっても評価される。
【0011】
一部実施形態において、前記方法は、心房細動指標を計算する段階をさらに含み、前記心房細動指標は、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、前記心房細動判定コンポーネントにより、心房細動が生じたと判定された時間と、前記信号品質分類コンポーネントにより、前記ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比率で定義されうる。
【0012】
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前記複数のテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲内になるように、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さらに含むものでもある。
【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光源制御、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光源制御、及び前記センサ選択コンポーネントによる前記センサ選択は、周期的に行われうる。
【発明の効果】
【0014】
ＰＰＧ（photoplethysmography）信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムが提供される。本発明によれば、日常において、持続的に簡便に心房細動をモニタリングしうる。本発明によれば、ＰＰＧ信号感知指輪は、複数のセンサを含むものでもある。複数のセンサのうち、ＰＰＧ信号の信号品質にすぐれるセンサが選択されうる。従って、ユーザごとに異なる血管の位置と形状とに合うようにセンサが選択されうる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の一実施形態によるＰＰＧ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ＰＰＧ信号感知指輪の分解三次元図である。
【図3】本開示の一実施形態によるＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システムのブロック図である。
【図4A】前処理前のＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図4B】前処理前のＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図5A】良好品質に分類されたＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図5B】良好品質に分類されたＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図5C】粗悪品質に分類されたＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図5D】粗悪品質に分類されたＰＰＧ信号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ＰＰＧ信号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ＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図6C】心房細動と判定されたＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図6D】心房細動と判定されたＰＰＧ信号を示したグラフである。
【図7】ＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法を示したフローチャートである。
【図8】ＰＰＧ信号感知指輪のセンサを設定する方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
【0017】
【0018】
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、ＰＰＧ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。
【0019】
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、ＰＰＧ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。
【0020】
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。
【0021】
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、ＰＰＧ信号感知指輪１００の外観を形成しうる。
【0022】
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、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、ＰＰＧ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）になりうる。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。
【0023】
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、互いに異なる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、光源及び光電変換装置を含むものでもある。
【0024】
【0025】
図３は、本開示の一実施形態によるＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム１０００のブロック図である。図４Ａ及び図４Ｂは、前処理前のＰＰＧ信号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ＰＰＧ信号を示したグラフである。図５Ａ及び図５Ｂは、良好品質に分類されたＰＰＧ信号を示したグラフである。図５Ｃ及び図５Ｄは、粗悪品質に分類されたＰＰＧ信号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ＰＰＧ信号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ＰＰＧ信号を示したグラフである。
【0026】
図３、図４Ａないし図４Ｄ、図５Ａないし図５Ｄ、及び図６Ａないし図６Ｄを参照すれば、ＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定システム１０００は、ＰＰＧ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。
【0027】
ＰＰＧ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３には、ＰＰＧ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、ＰＰＧ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３に図示されていないが、ＰＰＧ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。
【0028】
第１センサ１６０Ａは、第１光源１６１Ａ及び第１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光源１６１Ａと第１光電変換装置１６４Ａとを利用し、第１ＰＰＧ信号を感知しうる。第１光源１６１Ａは、例えば、緑色、赤色または赤外線ＬＥＤを含むものでもあり、第１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。
【0029】
第２センサ１６０Ｂは、第２光源１６１Ｂ及び第２光電変換装置１６４Ｂを含むものでもある。第２センサ１６０Ｂは、第２光源１６１Ｂと第２光電変換装置１６４Ｂとを利用し、第２ＰＰＧ信号を感知しうる。第２光源１６１Ｂは、例えば、緑色、赤色または赤外線ＬＥＤを含むものでもある。第２光源１６１Ｂは、第１光源１６１Ａと同一波長の光を放出しうる。第２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。
【0030】
加速度センサは、ＰＰＧ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。
【0031】
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、ＰＰＧ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）またはＷｉ－Ｆｉ（wireless fidelity）を利用し、ＰＰＧ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、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。
【0032】
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。
【0033】
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２つのテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が、所定の範囲を満足するように、第１光源１６１Ａ及び第２光源１６１Ｂを制御しうる。
【0034】
光源制御コンポーネント２１０が、第１光源１６１Ａ及び第２光源１６１Ｂ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つのテストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高いテストＰＰＧ信号を測定したセンサを選択しうる。信号品質は、加速度信号の大きさ、信号対ノイズ比（ＳＮＲ：signal to noise ratio）、及びＡＣ（alternating current）成分大きさ対ＤＣ（direct current）成分大きさ比のうち少なくとも一つによっても評価される。加速度信号の大きさが小さく、信号対ノイズ比が高く、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により、ＰＰＧ信号が測定されうる。
【0035】
光源制御コンポーネント２１０による第１光源１６１Ａ及び第２光源１６１Ｂの制御、及び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光源１６１Ａ及び第２光源１６１Ｂ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。光源制御コンポーネント２１０による第１光源１６１Ａ及び第２光源１６１Ｂの制御、及び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。ＰＰＧ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。
【0036】
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、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、測定が開始され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、ＰＰＧ信号感知指輪１００に含まれうる。すなわち、ユーザは、ＰＰＧ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。
【0037】
ディスプレイコンポーネント２４０は、ＰＰＧ信号感知指輪１００によって測定され、サーバ３００のＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１に保存されたＰＰＧ信号、サーバ３００のＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１に保存されたＰＰＧ信号の測定日時、サーバ３００の信号品質分類コンポーネント３２０によって分類され、サーバ３００の心房細動判定結果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の心房細動判定コンポーネント３５０によって判定され、サーバ３００の心房細動判定結果保存コンポーネント３８２に保存された心房細動判定結果、サーバ３００の判定信頼度計算コンポーネント３５５によって計算され、サーバ３００の心房細動判定結果保存コンポーネント３８２に保存された判定信頼度、及びサーバ３００の心房細動指標計算コンポーネント３６０によって計算され、心房細動指標保存コンポーネント３８３に保存された心房細動指標のうち少なくとも一つをディスプレイしうる。
【0038】
サーバ３００は、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０、信号品質分類コンポーネント３２０、心房細動判定コンポーネント３５０、判定信頼度計算コンポーネント３５５、ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１及び心房細動判定結果保存コンポーネント３８２を含むものでもある。一部実施形態において、サーバ３００は、心房細動指標計算コンポーネント３６０及び心房細動指標保存コンポーネント３８３をさらに含むものでもある。一部実施形態において、サーバ３００は、アラームコンポーネント３７０をさらに含むものでもある。
【0039】
ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０は、ＰＰＧ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ＰＰＧ信号を前処理しうる。例えば、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）が使用されうる。図４Ａ及び図４Ｂは、前処理前のＰＰＧ信号を示し、図４Ｃ及び図４Ｄは、前処理後の、それぞれ図４Ａ及び図４ＢのＰＰＧ信号を示す。一部実施形態において、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０は、ＰＰＧ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。
【0040】
信号品質分類コンポーネント３２０は、ＰＰＧ信号の信号品質を良否に分類しうる。図５Ａ及び図５Ｂは、信号品質分類コンポーネント３２０により、品質が良好であると分類されたＰＰＧ信号である。図５Ｃ及び図５Ｄは、信号品質分類コンポーネント３２０により、品質が粗悪であると分類されたＰＰＧ信号である。一部実施形態において、信号品質分類コンポーネント３２０は、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。
【0041】
品質が粗悪であると分類されたＰＰＧ信号からの心房細動判定結果は、信頼に足るものではないと判断し、第１端末機２００のディスプレイコンポーネント２４０により、ディスプレイされないのである。品質が良好であることにより、ＰＰＧ信号からの心房細動判定結果は、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。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、ＰＰＧ信号からの心房細動判定結果が、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、ＰＰＧ信号からの心房細動判定結果が、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。
【0042】
一部実施形態において、信号品質分類コンポーネント３２０は、ディープラーニングモデルを利用し、ＰＰＧ信号の品質を良否に分類しうる。一部実施形態において、信号品質分類コンポーネント３２０は、ＰＰＧ信号の品質を良否に分類するために、加速度信号を参照しうる。信号品質分類コンポーネント３２０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、本明細書において説明された方法に制限されるものではない。心房細動判定コンポーネント３５０は、ディープラーニングモデルを利用し、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、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生しないと判定されたグラフである。図６Ｃ及び図６Ｄは、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定されたグラフである。心房細動判定コンポーネント３５０は、ＰＰＧ信号から、心房細動発生確率を計算し、心房細動発生確率が臨界値（例えば、０．５）を超えれば、心房細動が発生したと判定し、心房細動判定確率が臨界値（例えば、０．５）を超えることがなければ、心房細動が発生しないと判定しうる。
【0043】
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。該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、データ増強が使用されうる。
【0044】
判定信頼度計算コンポーネント３５５は、心房細動判定の信頼度を計算しうる。判定信頼度計算コンポーネント３５５は、例えば、心房細動判定コンポーネント３５０によって計算された心房細動判定確率に、温度スケーリング（temperature scaling）を適用することにより、判定信頼度を計算しうる（Guo C, Pleiss G, Sun Y, Weinberger KQ, "On Calibration of Modern Neural Networks", Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning, PMLR 70, 1321-1330, 2017）。
【0045】
心房細動指標計算コンポーネント３６０は、心房細動指標を計算しうる。該心房細動指標は、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間、及び信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定された時間に基づいて定義されうる。例えば、該心房細動指標は、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定される時間と、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比と定義されうる。すなわち、該心房細動指標は、信頼に足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。
【0046】
アラームコンポーネント３７０は、心房細動判定コンポーネント３５０によって判定された心房細動判定結果、及び心房細動指標計算コンポーネント３６０によって計算された心房細動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。
【0047】
ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１は、ＰＰＧ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ＰＰＧ信号を保存しうる。ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１は、ＰＰＧ信号の測定日時をさらに保存しうる。ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１は、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０によって前処理されたＰＰＧ信号をさらに保存しうる。ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１は、ＰＰＧ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、てサーバ３００が受信した加速度信号をさらに保存しうる。ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１は、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント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。心房細動判定結果保存コンポーネント３８２は、心房細動判定コンポーネント３５０が判定した心房細動判定結果を保存しうる。心房細動判定結果保存コンポーネント３８２は、信号品質分類コンポーネント３２０が分類した信号品質分類結果、及び判定信頼度計算コンポーネント３５５が計算した判定信頼度をさらに保存しうる。心房細動指標保存コンポーネント３８３は、心房細動指標計算コンポーネント３６０によって計算された心房細動指標を保存しうる。
【0048】
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、コンピューターまたはノート型パソコンを含むものでもある。
【0049】
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、具現されうる。
【0050】
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、アラームが鳴るように設定されうる。
【0051】
ディスプレイコンポーネント４２０は、ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１から、ＰＰＧ信号、サーバ３００のＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１に保存されたＰＰＧ信号の測定日時、ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１に保存された前処理されたＰＰＧ信号、心房細動判定結果保存コンポーネント３８２からの信号品質分類結果、心房細動判定結果保存コンポーネント３８２からの心房細動判定結果、心房細動判定結果保存コンポーネント３８２からの判定信頼度、及び心房細動指標保存コンポーネント３８３からの心房細動指標のうち少なくとも一つをディスプレイしうる。
【0052】
図７は、ＰＰＧ信号感知指輪を利用したディープラーニング基盤心房細動判定方法（２０００）を示したフローチャートである。
【0053】
図３及び図７を参照すれば、サーバ３００は、ＰＰＧ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、ＰＰＧ信号を受信しうる（Ｓ２０５０）。次に、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０は、ＰＰＧ信号を前処理しうる（Ｓ２１００）。例えば、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。図４Ａ及び図４Ｂは、前処理前のＰＰＧ信号を示し、図４Ｃ及び図４Ｄは、前処理後の、それぞれ図４Ａ及び図４ＢのＰＰＧ信号を示す。一部実施形態において、ＰＰＧ信号前処理コンポーネント３１０は、ＰＰＧ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さらに前処理しうる。
【0054】
次に、信号品質分類コンポーネント３２０は、ＰＰＧ信号の信号品質を良否に分類しうる（Ｓ２２００）。図５Ａ及び図５Ｂは、信号品質分類コンポーネント３２０により、品質が良好であると分類されたＰＰＧ信号である。図５Ｃ及び図５Ｄは、信号品質分類コンポーネント３２０により、品質が粗悪であると分類されたＰＰＧ信号である。品質が粗悪であると分類されたＰＰＧ信号からの心房細動判定結果は、信頼に足るものではないと判断し、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。品質が良好であることにより、ＰＰＧ信号からの心房細動判定結果は、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。
【0055】
一部実施形態において、信号品質分類コンポーネント３２０に、ディープラーニングモデルが使用されうる。信号品質分類コンポーネント３２０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。次に、心房細動判定コンポーネント３５０は、ディープラーニングモデルを利用し、ＰＰＧ信号から、心房細動発生いかんを判定しうる（Ｓ２５００）。図６Ａ及び図６Ｂは、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生しないと判定されたグラフである。図６Ｃ及び図６Ｄは、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定されたグラフである。心房細動判定コンポーネント３５０は、ＰＰＧ信号から、心房細動発生確率を計算し、心房細動発生確率が臨界値（例えば、０．５）を超えれば、心房細動が発生したと判定し、心房細動判定確率が臨界値（例えば、０．５）を超えることがなければ、心房細動が発生しないと判定しうる。
【0056】
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。該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、データ増強が使用されうる。
【0057】
次に、判定信頼度計算コンポーネント３５５は、心房細動判定の信頼度を計算しうる（Ｓ２５５０）。判定信頼度計算コンポーネント３５５は、例えば、心房細動判定コンポーネント３５０によって計算された心房細動判定確率に温度スケーリングを適用することにより、判定信頼度を計算しうる（Guo C, Pleiss G, Sun Y, Weinberger KQ, "On Calibration of Modern Neural Networks", Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning, PMLR 70, 1321-1330, 2017）。
【0058】
次に、ＰＰＧ信号、信号品質分類結果、心房細動判定結果及び判定信頼度を保存しうる（Ｓ２５７０）。該ＰＰＧ信号は、ＰＰＧ信号保存コンポーネント３８１に保存されうる。該心房細動判定結果、該信号品質分類結果及び該判定信頼度は、心房細動判定結果保存コンポーネント３８２に保存されうる。
【0059】
次に、ＰＰＧ信号を受信する段階（Ｓ２０５０）、ＰＰＧ信号を前処理する段階（Ｓ２１００）、ＰＰＧ信号の品質を分類する段階（Ｓ２２２０）、心房細動発生いかんを判定する段階（Ｓ２５００）、判定信頼度を計算する段階（Ｓ２５５０）、ＰＰＧ信号、信号品質分類結果、心房細動判定結果及び判定信頼度を保存する段階（Ｓ２５７０）が繰り返されうる。
【0060】
次に、心房細動指標計算コンポーネント３６０は、心房細動指標を計算しうる（Ｓ２６００）。心房細動指標は、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間、及び信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定された時間に基いて定義されうる。例えば、該心房細動指標は、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類され、心房細動判定コンポーネント３５０により、心房細動が発生したと判定される時間と、信号品質分類コンポーネント３２０により、ＰＰＧ信号の品質が良好であると分類される時間との比と定義されうる。すなわち、該心房細動指標は、信頼に足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を意味しうる。
【0061】
次に、心房細動指標が、心房細動指標保存コンポーネント３８３に保存されうる（Ｓ２７００）。
【0062】
図８は、ＰＰＧ信号感知指輪のセンサを設定する方法（３０００）を示したフローチャートである。
【0063】
図８及び図３を参照すれば、光源制御コンポーネント２１０は、複数のセンサを利用し、測定されたテストＰＰＧ信号それぞれのＤＣ成分が所定の範囲を満足するように、それぞれの光源を制御しうる（Ｓ３１００）。この段階（Ｓ３１００）は、それぞれのセンサ、例えば、第１センサ１６０Ａ及び第２センサ１６０Ｂを、ＰＰＧ信号を測定するのに最良の状態に設定するためである。
【0064】
次に、センサ選択コンポーネント２２０は、複数のセンサのうち一つを、追ってＰＰＧ信号を測定するためのセンサとして選択しうる（Ｓ３２００）。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つのテストＰＰＧ信号のうち、信号品質が最も高いテストＰＰＧ信号を測定したセンサを選択しうる。該信号品質は、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も評価される。加速度信号の大きさが小さくて信号対ノイズ比が高く、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測定されたＰＰＧ信号が、第１端末機２００を介し、サーバ３００に伝達されうる。
【0065】
複数のセンサそれぞれの光源を制御する段階（Ｓ３１００）及びセンサを選択する段階（Ｓ３２００）は、順次に遂行されうる。また、ＰＰＧ信号感知指輪のセンサを設定する方法（３０００）は、周期的に遂行されうる。ＰＰＧ信号感知指輪１００が指に対して移動または回転されうるので、光源制御コンポーネント２１０が周期的に光源を制御し（Ｓ３１００）、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（Ｓ３２００）。
【0066】
本開示において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ものであると解釈されなければならないのである。
【図1】
【図2】
【図3】
【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】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図8】
【国際調査報告】