JP6646081B2 - 心拍数推定のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、2017年5月25日に出願されたインド国特許出願第201721018447号の優先権を主張し、その全体が参照によって本明細書に援用される。
ResVal=√(x2+y2+z2)
mean_window1,std_window1:S
mean_window2,std_window2:M
ここで、Sは、静的モードを示し、Mは、モーションを示し、mean_window, std_windowは、それぞれ平均及び標準偏差を示す。
1.最も高いPPGピークパワーと、最も高いPPGピークに位置合わせされる加速度ピークのパワーとの比。
2.第2の最も高いPPGピークのパワーの逆数。
分類(真のピーク):
分類−1:第1のPPGピーク
分類−2:第2のPPGピーク。
Claims (18)
- プロセッサ実装方法であって、
(a)同期された光電式容積脈波記録法(photoplethysmograph(PPG))信号及び3軸加速度信号をウェアラブルデバイスのユーザと関連付けられたセンサから受信するステップと、
(b)受信された前記PPG信号及び前記3軸加速度信号を複数のウィンドウに区分するステップと、
(c)前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号の平均及び標準偏差値によって計算される閾値及び決定木に基づいて、前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するかを判定するステップと、
(d)前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のパワースペクトラムを取得するために、前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行うステップであって、前記パワースペクトラムは、前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号及び前記PPG信号の高速フーリエ変換(FFT)ピークを含む、ステップと、
(e)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークが存在するかを判定するステップと、
(f)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークがあるとき、ランダムフォレスト学習を実行することによって、前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるかを判定するステップと、
(g)前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるとき、前記PPG信号の第2の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの前記心拍数を推定するステップと、
を備える方法。 - (h)前記3軸加速度信号のピークが、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークの周囲の範囲に存在しない、及び前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えない、の少なくとも一方であるとき、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの心拍数を推定するステップを更に備える請求項1に記載の方法。
- (i)前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションがないとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記PPG信号のゼロ位相デジタルフィルタリングを行うステップと、
(j)前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記PPG信号の前記パワースペクトラムを取得するために、フィルタリングされた前記PPG信号のフーリエ変換を行うステップであって、前記パワースペクトラムは、前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記PPG信号のFFTピークを含む、ステップと、
(k)前記PPG信号の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの心拍数を推定するステップと、
を更に備える請求項1に記載の方法。 - 前記ステップ(c)から(k)のうちの少なくとも1つを繰り返すことによって、残りのウィンドウにおける前記ユーザの心拍数を推定するステップを更に備える請求項3に記載の方法。
- 前記複数のウィンドウにおける前記ユーザの心拍数について予め定義されたビンサイズを有するヒストグラムを形成するステップと、
前記ヒストグラムにおける最多出現のビンを選択するステップと、
前記ユーザの心拍数として、選択されたビンのメジアン値を考慮するステップと、
を更に備える請求項4に記載の方法。 - 前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行うステップは、
前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のゼロ位相デジタルフィルタリングを行うステップと、
前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて、フィルタリングされた前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行うステップと、
を備える請求項1に記載の方法。 - 前記PPG信号についての閾値に基づいて前記PPG信号の複数のウィンドウの各々からノイズを排除するステップと、
前記ノイズを排除すると、前記PPG信号の複数のウィンドウの各々から直流成分を除去するステップと、
を更に備える請求項1に記載の方法。 - 前記ランダムフォレスト学習を実行することによって、前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるかを判定するステップは、
前記PPG信号の前記第1の最も高いピーク、前記PPG信号の前記第2の最も高いピーク、及び前記3軸加速度信号のピークのパワー値に基づいて、前記ランダムフォレスト学習を実行することを含む、
請求項1に記載の方法。 - システムであって、
ユーザと関連付けられるウェアラブルデバイス(102)を備え、前記ウェアラブルデバイスは、
複数のセンサ(112)と、
1以上のメモリ(110)と、
前記1以上のメモリと結合される1以上のハードウェアプロセッサ(108)と、を備え、
前記1以上のハードウェアプロセッサは、
(a)同期された光電式容積脈波記録法(photoplethysmograph(PPG))信号及び3軸加速度信号を前記複数のセンサから受信し、
(b)受信された前記PPG信号及び前記3軸加速度信号を複数のウィンドウに区分し、
(c)前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号の平均及び標準偏差値によって計算される閾値及び決定木に基づいて、前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するかを判定し、
(d)前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のパワースペクトラムを取得するために、前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行い、前記パワースペクトラムは、前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号及び前記PPG信号の高速フーリエ変換(FFT)ピークを含み、
(e)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークが存在するかを判定し、
(f)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークがあるとき、ランダムフォレスト学習を実行することによって、前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるかを判定し、
(g)前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるとき、前記PPG信号の第2の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの前記心拍数を推定する、
前記1以上のメモリに記憶されたプログラム化された命令を実行するように構成される、システム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、
(h)前記3軸加速度信号のピークが、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークの周囲の範囲に存在しない、及び前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えない、の少なくとも一方であるとき、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの心拍数を推定する、プログラム化された命令を実行するように更に構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、
(i)前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションがないとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記PPG信号のゼロ位相デジタルフィルタリングを行い、
(j)前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記PPG信号の前記パワースペクトラムを取得するために、フィルタリングされた前記PPG信号のフーリエ変換を行い、前記パワースペクトラムは、前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記PPG信号のFFTピークを含み、
(k)前記PPG信号の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの心拍数を推定する、
プログラム化された命令を実行するように更に構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、前記(c)から(k)のうちの少なくとも1つを繰り返すことによって、残りのウィンドウにおける前記ユーザの心拍数を推定する、プログラム化された命令を実行するように更に構成される、請求項11に記載のシステム。
- 前記ウェアラブルデバイス(102)に通信可能に結合されるサーバ(106)を更に備え、前記サーバは、
1以上のメモリ(118)と、
前記1以上のメモリ(118)と結合される1以上のハードウェアプロセッサ(116)と、を備え、前記1以上のハードウェアプロセッサは、
前記複数のウィンドウにおける前記ユーザの心拍数について予め定義されたビンサイズを有するヒストグラムを形成し、
前記ヒストグラムにおける最高数の出現のビンを選択し、
前記ユーザの心拍数として、選択されたビンのメジアン値を考慮する、前記1以上のメモリにおいてプログラム化された命令を実行するように構成される、請求項12に記載のシステム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、
前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のゼロ位相デジタルフィルタリングを行い、
前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて、フィルタリングされた前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行う、
プログラム化された命令を実行するように構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、
前記PPG信号についての閾値に基づいて前記PPG信号の複数のウィンドウの各々からノイズを排除し、
前記ノイズを排除すると、前記PPG信号の複数のウィンドウの各々から直流成分を除去する、プログラム化された命令を実行するように更に構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記1以上のハードウェアプロセッサは、前記PPG信号の前記第1の最も高いピーク、前記PPG信号の前記第2の最も高いピーク、及び前記3軸加速度信号のピークのパワー値に基づいて、前記ランダムフォレスト学習を実行する、プログラム化された命令を実行するように構成される、請求項9に記載のシステム。
- 1以上の非一時的機械可読情報記憶媒体であって、1以上のハードウェアプロセッサによって実行されるときに、
(a)同期された光電式容積脈波記録法(photoplethysmograph(PPG))信号及び3軸加速度信号をウェアラブルデバイスのユーザと関連付けられるセンサから受信すること、
(b)受信された前記PPG信号及び前記3軸加速度信号を複数のウィンドウに区分すること、
(c)前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号の平均及び標準偏差値によって計算される閾値及び決定木に基づいて、前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するかを判定すること、
(d)前記3軸加速度信号の前記複数のウィンドウのうちの1つにモーションが存在するとき、前記複数のウィンドウのうちの1つにおいて前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のパワースペクトラムを取得するために、前記3軸加速度信号及び前記PPG信号のフーリエ変換を行い、前記パワースペクトラムは、前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記3軸加速度信号及び前記PPG信号の高速フーリエ変換(FFT)ピークを含むこと、
(e)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークが存在するかを判定すること、
(f)前記PPG信号の第1の最も高いピークの周囲の範囲に前記3軸加速度信号のピークがあるとき、ランダムフォレスト学習を実行することによって、前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるかを判定すること、
(g)前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えるとき、前記PPG信号の第2の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの前記心拍数を推定すること、
を行わせる1以上の命令を含む1以上の非一時的機械可読情報記憶媒体。 - 前記1以上の命令は、前記1以上のハードウェアプロセッサによって実行されるときに、
(h)前記3軸加速度信号のピークが、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークの周囲の範囲に存在しない、及び前記3軸加速度信号のピークが前記ユーザの心拍数に影響を与えない、の少なくとも一方であるとき、前記PPG信号の前記第1の最も高いピークを用いて前記複数のウィンドウのうちの1つにおける前記ユーザの心拍数を推定することを更に行わせる、請求項17に記載の1以上の非一時的機械可読情報記憶媒体。
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