JP7004506B2 - 生体情報の検出のための特徴抽出装置及びその方法並びに生体情報検出装置及びウェアラブル機器 - Google Patents

Description

本発明は、非侵襲的に生体情報を検出する装置及びその方法に関し、特に、生体信号から特徴を抽出し、該抽出された特徴を用いて生体情報を検出する特徴抽出装置及びその方法並びに生体情報検出装置及びウェアラブル機器に関する。

近年、高齢化された人口構造と急増する医療費及び専門医療サービス人力の不足などによって、ＩＴ技術と医療技術とが結合されたＩＴ－医療融合技術についての研究が行われている。
特に、人体の健康状態に対するモニタリングは、病院のような固定された場所のみで行われるとは限らず、家庭と事務室など日常生活の中でいつでもどこでもユーザの健康状態をモニタリングするモバイルヘルスケア（ｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）分野に拡大しつつある。

個人の健康状態を表わす生体信号の種類には、代表的にＥＣＧ（心電図記録法、Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）、ＰＰＧ（光電容積脈波、Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ）、ＥＭＧ（筋電図、Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ）信号などがあり、日常生活でそれを測定するために、多様な生体信号センサーが開発されている。
特に、ＰＰＧセンサーの場合は、心臓血管関係の状態などを反映する脈波形態を分析して人体の血圧推定が可能である。

ＰＰＧ生体信号関連の研究結果によれば、全体ＰＰＧ信号は、心臓から出発して身体末端部に向かう進行波（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｗａｖｅ）と末端部から再び戻ってくる反射波（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｗａｖｅ）とが重なって構成される。
そして、進行波あるいは反射波と関連した多様な特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）を抽出すれば、血圧を推定することができる情報が得られることが知られている。

本発明は上記従来からの生体情報の検出に対する改良に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、生体信号から特徴を抽出し、該抽出された特徴を用いて生体情報を検出する特徴抽出装置及びその方法並びに生体情報検出装置及びウェアラブル機器を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による特徴抽出装置は、生体情報の検出のための特徴抽出装置において、生体信号を取得する生体信号取得部と、前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解し、前記構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体情報の検出のための特徴を抽出する処理部と、を有し、前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とする。

前記波形分解部は、前記構成パルスが生成されれば、前記生成された新たな生体信号から前記生成された構成パルスを消去するパルス消去部をさらに含み、前記パルス推定部は、生成された構成パルスの数が予め設定された個数よりも少なければ、前記消去の結果で生成された生体信号に基づいて、次の構成パルスを推定することが好ましい。
前記因子調節部は、前記生成された新たな生体信号及び非対称因子に基づいて構成パルスが推定されれば、前記生成された新たな生体信号から前記構成パルスが消去された生体信号に基づいて、前記非対称因子を調節することが好ましい。
前記因子調節部は、前記推定された構成パルスの平均周期時間がピーク地点の周期時間よりも小さいかどうかの判定に基づいて、前記非対称因子を調節することが好ましい。
前記処理部は、前記分解された各構成パルスの時間、振幅、標準偏差因子、及びオフセットの内の１つ以上を含む特徴点に基づいて、生体情報の検出のための特徴を抽出する特徴抽出部を含むことが好ましい。
前記生体信号取得部は、ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、前記生体信号を取得することが好ましい。
生体情報検出装置から前記生体信号を受信して、前記生体信号取得部に伝達し、前記処理部が、前記受信された生体信号に基づいて処理した結果を前記生体情報検出装置に伝送する通信部をさらに含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明による特徴抽出方法は、生体情報の検出のための特徴抽出方法において、生体信号を取得する段階と、前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解する段階と、前記構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体情報の検出のための特徴を抽出する段階と、を有し、前記分解する段階は、前記１つ以上の構成パルスの内の１つに基づき生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する段階と、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定する段階と、前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成する段階と、を含み、前記構成パルスを推定する段階は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びにガウス波形関数及び非対称因子基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定する段階を含み、推定しようとする構成パルスの波形に対する非対称因子を調節する段階をさらに有し、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定する段階をさらに有することを特徴とする。

前記構成パルスが生成されれば、前記生成された新たな生体信号から前記生成された構成パルスを消去する段階をさらに有し、前記構成パルスを推定する段階は、生成された構成パルスの数が予め設定された個数よりも少なければ、前記消去の結果で生成された生体信号に基づいて、次の構成パルスを推定する段階を含むことが好ましい。
前記非対称因子を調節する段階は、前記生成された新たな生体信号及び非対称因子に基づいて構成パルスを推定する段階と、前記生成された新たな生体信号から構成パルスを消去する段階と、前記構成パルスが消去された生体信号の波形の平均周期時間とピーク地点の周期時間とを比較する段階と、前記比較の結果、平均周期時間がピーク地点の周期時間よりも小さければ、前記非対称因子を調節し、再び構成パルスを推定する段階に移行する段階と、を含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明による生体情報検出装置は、ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、該検出された光に基づいて生体信号を測定する測定部と、前記生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解し、前記分解された１つ以上の構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体信号の特徴を抽出し、該抽出された生体信号の特徴を用いて生体情報を検出する処理部と、を有し、前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とする。

前記処理部は、前記分解された１つ以上の構成パルスのそれぞれの振幅、時間、標準偏差因子、及びオフセットの内の１つ以上を含む特徴点を用いて、前記生体信号の特徴を抽出することが好ましい。
前記測定された生体信号を特徴抽出装置に伝送し、前記特徴抽出装置から前記生体信号を用いて分解された１つ以上の構成パルス、各構成パルスの特徴点及び特徴点に基づいて抽出された生体信号の特徴の内の１つ以上を受信する通信部をさらに有することが好ましい。
前記生体情報は、血圧、血管年齢、動脈硬化度、大動脈圧波形、ストレス指数、及び疲労度の内の１つ以上を含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明によるウェアラブル機器は、機器本体と、前記機器本体に装着され、ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、該検出された光に基づいて生体信号を測定する測定部と、前記機器本体に装着され、前記測定部を制御して生体信号を取得し、前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解して、前記分解された各構成パルスの特徴点に基づいて生体信号の特徴を抽出し、該抽出された生体信号の特徴を用いて生体情報を検出し、該検出された生体情報に基づいて処理結果を生成する処理部と、前記機器本体に装着され、前記処理部の処理結果を表示する表示部と、を有し、前記処理部は、前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とする。

前記表示部は、前記検出された生体情報、又は生体情報の変化推移を表示する第１領域を含むことが好ましい。
前記表示部は、ユーザが第１領域で何れか１つの生体情報を選択した場合、選択された生体情報の検出に使用された構成パルスを表示する第２領域をさらに含むことが好ましい。
前記表示部は、前記第１領域に検出された生体情報を示すためのマーク、又は前記第１領域から選択された生体情報を表示することが好ましい。
前記機器本体に装着され、外部装置と通信接続して、前記処理部の処理結果を外部装置に送信する通信部をさらに有することが好ましい。

本発明に係る生体情報の検出のための特徴抽出装置及びその方法並びに生体情報検出装置及びウェアラブル機器によれば、生体信号から１つ以上の構成パルスを分解し、該分解された構成パルスのそれぞれの特徴点を活用して特徴を抽出することで、抽出された特徴を用いて生体情報を検出することができ、抽出された特徴と生体情報との相関関係を示す相関モデルを用いて生体情報を推定することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による特徴抽出装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による特徴抽出装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による特徴抽出装置の処理部の概略構成を示すブロック図である。 一般的な生体信号の特徴抽出方法を説明するためのグラフである。 一般的な生体信号の特徴抽出方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による図３の波形分解部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による図５の波形分解部が行う波形分解方法を説明するための図である。 図３の波形分解部の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図７の因子調節部が行う非対称因子の調節方法を説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態による特徴抽出方法を説明するためのフローチャートである。 図９の波形分解段階の一実施形態を説明するためのフローチャートである。 図１０の非対称因子調節段階の一実施形態を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態による生体情報検出装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による生体情報検出方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態による生体情報検出装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるウェアラブル機器を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるウェアラブル機器を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるウェアラブル機器を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるウェアラブル機器を説明するための図である。

次に、本発明に係る生体情報の検出のための特徴抽出装置及びその方法並びに生体情報検出装置及びウェアラブル機器を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含む。
記載した技術の利点及び特徴、そして、それらを果たす方法は、図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると、明確になる。
明細書の全般に亘って同じ参照符号は、同じ構成要素を指称する。
第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含む。
また、ある部分がある構成要素を“含む”とする時、これは、特に取り立てて言及しない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。また、明細書に記載の“…部”、“モジュール”などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの結合として具現可能である。

図１は、本発明の一実施形態による特徴抽出装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の特徴抽出装置１００は、着用可能なウェアラブル機器やスマートフォン、タブレットＰＣ、デスクトップＰＣ、ノート型パソコンなどの端末、血圧のような生体情報を検出する装置などにハードウェアまたはソフトウェアモジュールの形態で搭載されうる。
または、特徴抽出装置１００は、独立したハードウェア装置として具現され、この場合、多様な生体信号、例えば、複数の構成パルスの和からなる生体信号の波形分析のための研究目的などとして活用されうる。但し、これに制限されるものではなく、本技術の活用目的などによって多様に変形実施することができる。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による特徴抽出装置１００は、生体信号取得部１１０及び処理部１２０を含む。
生体信号取得部１１０及び処理部１２０は、１つ以上の回路、プロセッサ、メモリ、又はそれらの組み合わせによって具現可能である。

生体信号取得部１１０は、生体情報の検出のための非検体の生体信号を取得し、該取得された生体信号を処理部１２０に伝達することができる。
この際、生体情報は、血圧、血管年齢、動脈硬化度、大動脈圧波形、ストレス指数、及び疲労度などを含みうる。
但し、これらに制限されるものではない。また、このような生体情報を検出するための生体信号は、心電図（ＥＣＧ）、光電容積脈波（ＰＰＧ）、及び筋電図（ＥＭＧ）信号などであり得る。
以下、光電容積脈波信号（以下、‘脈波信号’と称する）を用いて血圧を検出する例を中心に説明する。
但し、これは、説明の便宜のためのものであって、これに限定されるものではない。

生体信号取得部１１０は、光を被検体（者）に照射し、被検体（者）から戻ってくる光を検出するセンサーを含みうる。
この際、生体信号取得部１１０は、所定の制御信号によってセンサーを駆動させ被検体（者）の脈波信号を取得する。
この際、制御信号は、特徴抽出装置１００に具現された制御モジュールによって生成される。
制御モジュールは、処理部１２０の一機能として具現され、ユーザの入力に基づいて制御信号を生成する。

センサーは、制御信号によって光源を駆動して被検体（者）に光を照射し、被検体（者）から散乱されるか、反射してくる光を検出して脈波信号を測定する。
この際、センサーは、特徴抽出装置１００の内部に装着されうるが、これに制限されず、別途の他のハードウェア装置として具現可能である。
生体信号取得部１１０は、生体信号が取得されれば、ノイズを除去するためのフィルタリング、生体信号の増幅、デジタル信号への変換などの前処理を行うことができる。

処理部１２０は、生体信号取得部１１０から生体信号を受信し、該受信された生体信号の波形を分析して生体情報の検出のための特徴を抽出する。
例えば、処理部１２０は、受信された生体信号の全体波形に基づいて１つ以上の構成パルスを分解する。
この際、分解する構成パルスの数は、検出しようとする生体情報の種類などによってあらかじめ設定することができる。

また、分解された各構成パルスから時間及び振幅などの特徴点を取得して、特徴点のうちの１つ又は２つ以上を組み合わせた結果を生体情報の検出に必要な特徴として抽出することができる。
この際、各構成パルスから抽出される特徴点は、これに例示したものに制限されず、生体信号の種類や波形の特性、検出しようとする生体情報の種類などによって多様な情報を含みうる。

図２は、本発明の他の実施形態による特徴抽出装置の概略構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本発明の他の実施形態による特徴抽出装置２００は、生体信号取得部１１０、処理部１２０、及び通信部２１０を含む。
本実施形態によれば、生体信号取得部１１０及び処理部１２０は、１つ以上の回路、メモリ、プロセッサ、及びそれらの組み合わせで１つのモジュールとして具現可能である。

本実施形態によれば、生体信号取得部１１０は、生体信号を測定する外部装置から生体信号を取得する。
例えば、生体信号取得部１１０は、生体信号の測定制御信号を受信すれば、通信部２１０を制御して生体情報検出装置１４００と接続させ得る。
一例によれば、通信部２１０は、生体信号取得部１１０の制御によって通信技術を用いて通信網に接続して生体情報検出装置１４００と接続し、生体情報検出装置１４００から生体情報を受信することができる。
この際、生体情報検出装置１４００は、後述するように、生体信号を測定するセンサーを含み、被検体（者）から測定した生体信号を通信部２１０に伝送する。

この際、通信技術は、ブルートゥース（登録商標）通信、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）通信、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）、ＷＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ）通信、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））通信、赤外線（ＩｒＤＡ、ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ＵＷＢ（ｕｌｔｒａ ｗｉｄｅｂａｎｄ）通信、「Ａｎｔ＋」通信、ＷｉＦｉ通信及び移動通信方式を含みうるが、これらに限定されるものではない。

他の例によれば、通信部２１０は、通信網に接続されている生体情報検出装置１４００から接続要請信号を受信すれば、生体情報検出装置１４００と通信接続し、生体情報検出装置１４００から生体情報の検出のための生体信号とその生体信号を用いて生体情報の検出に必要な特徴を抽出するように要請する情報を受信することができる。
また、通信部２１０は、処理部１２０によって生体信号を用いた特徴情報を含んだ処理結果を生体情報検出装置１４００に伝送することができる。

通信部２１０は、生体情報検出装置１４００から生体信号を受信すれば、該受信された生体信号を生体信号取得部１１０に伝達する。
この際、生体信号取得部１１０は、生体信号を生体情報検出装置１４００から受信すれば、該受信された生体信号を前処理し、処理部１２０に伝達することができる。
処理部１２０は、受信された生体信号の波形を分析して１つ以上の構成パルスに分解し、各構成パルスの特徴点を取得して生体情報の検出に必要な特徴を抽出することができる。
以下、図３～図８を参照して、図１及び図２に示した特徴抽出装置１００、２００の処理部１２０の多様な実施形態を説明する。

図３は、本発明の実施形態による特徴抽出装置１００、２００の処理部１２０の概略構成を示すブロック図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、一般的な生体信号の特徴抽出方法を説明するためのグラフ及び図である。
図３を参照すると、図１及び図２に示した特徴抽出装置１００、２００の処理部１２０は、波形分解部１２１と特徴抽出部１２２とを含む。

波形分解部１２１は、生体信号が受信されれば、該受信された生体信号の全体波形を分析して構成パルスに分解する。
この際、生体信号に基づいて分解する構成パルスの個数は、生体情報の種類、波形の特性などの多様な基準によって予め設定しうる。
また、波形分解部１２１は、生体信号の全体波形に基づいて分解して構成パルスを順次取得することができる。
この際、生体信号から分解された構成パルスは、次の構成パルスの分解のために生体信号に適用される。
すなわち、下記で後述するように、生体信号取得部１１０から受信した生体信号の全体波形に基づいて分解された最初の構成パルス以後、順次に以前に分解された構成パルスを適用される生体信号に基づいて次の構成パルスに分解することができる。

例えば、図４Ａは、血圧測定のための脈波信号（４０）とその脈波信号を形成する５つの構成パルス（４１、４２、４３、４４、４５）とを例示したグラフである。
一般的に、脈波信号は、心臓から出発して身体末端部に向かう進行波と、末端部から再び戻ってくる反射波とが重なって構成される。
各構成パルスの時間や振幅情報などを適切に組み合わせれば、血圧と相関度が高い特徴を抽出することができる。
一般的に、血圧を推定するために、三番目までの構成パルスが主に使われるので、分解する構成パルスの個数は、「３」に設定しうる。その以後のパルスは、人によって観測されない場合もあり、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）のために探し出しにくいか、血圧推定との相関度も低い場合が普通である。

図４Ｂは、生体信号を用いて特徴を抽出する一般的な手続きを説明するための図である。
生体信号から特徴を抽出する一般的な装置は、生体信号の２次微分信号でローカル最小地点（ｌｏｃａｌ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｏｉｎｔ）を探索し、ローカル最小地点に該当する時間（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）と、その時間（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）に対応する全体生体信号の振幅（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）と、を特徴点として取得する。
また、取得された特徴点を用いて生体情報の検出のための特徴を抽出する。
この際、ローカル最小地点は、２次微分信号の一部区間を観察した時、信号が減少しながら特定地点を中心に再び増加する形態、すなわち、下方に凸状を有する地点を意味する。

このように、一般的な特徴を抽出する方法の場合、構成パルスのそれぞれの特徴点を用いるものではなく、生体信号の全体波形の振幅情報などを特徴点として用いて特徴を抽出することによって、生体情報を正確に検出するのに限界が存在する。

再び図３を参照すれば、特徴抽出部１２２は、波形分解部１２１によって生体信号の全体波形から分解されたそれぞれの構成パルスから特徴点を取得し、該取得された情報を用いて特徴を抽出する。
この際、特徴点は、それぞれの構成パルスから取得される時間、振幅、平均時間、標準偏差、及びそれぞれの構成パルスの時間に対応する全体生体信号波形の振幅情報を含み得るが、これらに制限されるものではない。

例えば、波形分解部１２１が、図４Ａに示した脈波信号（４０）で３つの構成パルス（４１、４２、４３）を分解した場合、特徴抽出部１２２は、それぞれの構成パルス（４１、４２、４３）で振幅（Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３）情報を取得し、該取得された各構成パルスの振幅（Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３）情報を下記に示す数式１のように組み合わせて血圧推定のための特徴（Ｆ）を抽出することができる。

図５～図８を参照して、本発明の一実施形態による図３の波形分解部１２１が、生体信号の波形を分解する工程をさらに詳細に説明する。
図５は、本発明の一実施形態による図３の波形分解部の概略構成を示すブロック図である。
図６は、本発明の一実施形態による図５の波形分解部が行う波形分解方法を説明するための図である。
図５を参照すると、本発明の一実施形態による波形分解部５００は、パルス推定部５１０、パルス生成部５２０、及びパルス消去部５３０を含む。

図５及び図６を参照すると、パルス推定部５１０は、図６の（ａ）の生体信号に基づいて分解する構成パルスを推定することができる。
この際、生体信号は、以前に分解された構成パルスを適用した生体信号であり得る。
例えば、パルス推定部５１０は、分解すべき構成パルスをガウス波形と仮定し、ガウス波形関数に基づいて構成パルスの波形関数をモデリングすることができる。

この際、一般的に、ガウス波形関数は、時間軸を基準に左右対称である形態を意味するので、本実施形態によれば、パルス推定部５１０は、ガウス波形関数に基づいて分解しようとする構成パルス波形関数をモデリングするが、図６の（ｂ）に示すように、時間軸を基準に左右非対称である程度を示す非対称因子（γ）を使って下記に示す数式２のように非対称構成パルス波形関数をモデリングすることができる。

ここで、ｇ_ｉ（ｔ）は、ｉ（１≦ｉ≦Ｌ、ここで、Ｌは、分解する構成パルスの数）番目の構成パルスを意味する。ｔは、時間を意味し、Ａ_ｉ、ｍ_ｉ、σ_ｉ及びＢ_ｉは、それぞれｉ番目の構成パルスの振幅、平均時間、標準偏差、及びオフセットを意味する。
ここで、オフセットは、構成パルス波形の振幅が基準位置からどれほど離れているかを表わすものである。
数式２のように、パルス推定部５１０によってモデリングされる構成パルスの波形は、非対称因子（γ）を適切に調節することによって、構成パルスの波形の時間軸を基準に左右非対称の程度が調節される。

例えば、非対称因子は、「１」から「２」の間の値にあらかじめ設定しうる。
もし、非対称因子が「１」に設定される場合、左右対称であるガウス波形になり、非対称因子を「１」よりも次第に大きく設定することによって、構成パルス波形の形態を全体として左側は険しく上昇し、右側は相対的にさらに緩やかに減少させうる。

次いで、パルス推定部５１０は、数式２のように構成パルスの波形関数がモデリングされれば、構成パルスの波形関数のパラメータ振幅（Ａ_ｉ）、平均時間（ｍ_ｉ）、標準偏差（σ_ｉ）、及びオフセット（Ｂ_ｉ）を推定することができる。
パルス推定部５１０は、構成パルスの波形関数のパラメータが推定されれば、予め設定された非対称因子を使って構成パルスを推定することができる。

パルス生成部５２０は、推定された構成パルスから構成パルス信号に生成し、パルス消去部５３０は、図６の（ｃ）に示すように、生体信号から構成パルス信号を除去（消去）して新たな生体信号を生成する。
パルス推定部５１０、パルス生成部５２０、及びパルス消去部５３０は、予め設定された個数の構成パルスが生成されるまで図６の（ａ）～図６の（ｃ）の工程を繰り返し行う。
図６の（ｄ）に示すように、予め設定された個数（例：３）の構成パルスに分解されれば、それぞれの構成パルスから特徴点、例えば、振幅（Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３）、平均時間（ｍ_１、ｍ_２、ｍ_３）、標準偏差（σ_１、σ_２、σ_３）、最初の生体信号の振幅（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）などを取得することができる。

以下では、パルス推定部５１０が、構成パルスを推定する工程の一例を説明する。
まず、パルス推定部５１０が、最初（ｉ＝１）の構成パルスｇ_１（ｔ）に対するパラメータ（Ａ_１、ｍ_１、σ_１、Ｂ_１）を推定することを説明する。
パルス推定部５１０は、図１の生体信号取得部１１０から受信された生体信号の波形関数ｇ（ｔ）を１次、２次微分して、それぞれｇ’（ｔ）、ｇ”（ｔ）を求める。

例えば、生体信号波形ｇ（ｔ）関数で時間ｔ値が１ずつ増加するデジタルサンプルインデックスと仮定すれば、下記に示す数式３を用いてｎ＝１である時の１次微分信号ｇ’（ｔ）とｎ＝２である時の２次微分信号ｇ”（ｔ）とを求め得る。

次いで、パルス推定部５１０は、１次微分関数ｇ’（ｔ）と２次微分関数ｇ”（ｔ）のそれぞれで波形が最もピークである地点の時間値ｔ_１、ｔ_２を求める。
このように求められたピーク地点の時間値ｔ_１、ｔ_２と構成パルス波形の平均時間（ｍ_ｉ）及び標準偏差（σ_ｉ）は、下記に示す数式４のような関係が成立することが分かる。

パルス推定部５１０は、数式４の２つの式を用いて下記に示す数式５のように最初の構成パルスの平均時間（ｍ_１）と標準偏差（σ_１）とを求める。

この際、生体信号ｇ（ｔ）の全体波形の前部は、構成パルスの左側形態と類似して重なることができるので、時間ｔが平均時間（ｍ_ｉ）よりも小さな範囲で生体信号ｇ（ｔ）の全体波形を微分した結果は、構成パルスの左側を微分した結果と類似していると言える。
これにより、数式２で構成パルス波形の左側部分に該当する関数である

を２次、３次微分して、「０」になる時間地点を求めば、数式４の関係が成立することが分かる。

次いで、パルス推定部５１０は、前記で求められた時間地点ｔ_１、ｔ_２に対応する生体信号ｇ（ｔ）の振幅ｇ（ｔ_１）、ｇ（ｔ_２）を用いて、最初の構成パルスｇ_１（ｔ）の振幅（Ａ_１）とオフセット（Ｂ_１）とを推定することができる。
この際、生体信号ｇ（ｔ）の振幅ｇ（ｔ_１）、ｇ（ｔ_２）と最初の構成パルスｇ_１（ｔ）の振幅（Ａ_１）とオフセット（Ｂ_１）との間の関係式は、下記に示す数式６のように表わすことができる。

数式６で、

の意味は、時間ｔが平均時間（ｍ_ｉ）よりも小さな範囲では、生体信号波形ｇ（ｔ）とｇ_ｉ（ｔ）との形態が類似していることを表わす。

前記の数式６を用いれば、最初の構成パルスｇ_１（ｔ）の振幅（Ａ_１）とオフセット（Ｂ_１）は、下記に示す数式７のように推定されうる。

パルス推定部５１０は、このように最初の構成パルスに対するパラメータを推定し、予め設定された非対称因子を使って最初の構成パルスｇ_１（ｔ）を推定する。
パルス生成部５２０は、パルス推定部５１０によって構成パルスの波形関数のパラメータが推定されれば、それを用いて最初の構成パルス信号を生成する。
パルス消去部５３０は、構成パルス信号が生成されれば、生体信号からその生成された構成パルスを除去（消去）して、次の構成パルスの推定のための生体信号を生成する。

例えば、下記に示す数式８のように、図１の生体信号取得部１１０から受信された最初の生体信号ｇ（ｔ）から最初の構成パルス信号ｇ_１（ｔ）を除去（消去）して、二番目の構成パルスｇ_２（ｔ）の推定のための新たな生体信号ｇ（ｔ）を生成することができる。

一方、パルス推定部５１０は、構成パルスが生成されれば、該生成された構成パルスの総個数が予め設定された個数（例：３）を満足するか否かを判断し、満足しなければ、次の構成パルスを推定することができる。

以下では、パルス推定部５１０が、二番目以後（ｉ≧２）の構成パルスを推定する工程を説明する。
前述したように、以前に生成された構成パルスを除去（消去）した後の生体信号の前部は、現在推定する構成パルスの左側部分と類似していると仮定する。
また、数式８の最初（ｉ＝１）の構成パルスの除去（消去）工程で最初の構成パルスのオフセット（Ｂ_１）は、全体生体信号から除去されることが分かる。
したがって、一般的に、１つの生体信号を構成する各構成パルスのオフセットは、同一又は類似しているので、最初の構成パルスの「０」ではないＤＣ成分を除去した生体信号を用いて分解される二番目以後の構成パルスのＤＣ成分は、「０」であると言える。
すなわち、二番目以後の構成パルスのオフセット（Ｂ_ｉ）は、「０」であると仮定する。

パルス生成部５２０によって（ｉ－１）番目の構成パルスが生成され、パルス消去部５３０によって以前の生体信号で（ｉ－１）番目の構成パルスを除去（消去）した新たな生体信号ｇ（ｔ）が生成されれば、パルス推定部５１０は、数式２を通じてｉ番目の構成パルスｇ_ｉ（ｔ）を推定することができる。
例えば、パルス推定部５１０は、新たな生体信号ｇ（ｔ）を１次微分してピーク地点での時間（ｔ_１）を求める。

このように、ピーク地点の時間（ｔ_１）が求められれば、数式４の最初の数式のような関係式が得られる。
この際、二番目以後の構成パルスのオフセット（Ｂ_ｉ）を「０」であると仮定したので、数式４の最初の数式を生体信号ｇ（ｔ）に代入すれば、すなわち、数式６の最初の数式を用いれば、下記に示す数式９のような関係式が得られる。

パルス推定部５１０は、数式４の最初の数式と数式９の２つの式を用いてｉ番目の構成パルスの振幅（Ａ_ｉ）を取得することができる。
次いで、パルス推定部５１０は、ｉ番目の構成パルスの平均時間（ｍ_ｉ）と標準偏差（σ_ｉ）とを推定するために、前述のピーク地点の時間（ｔ_１）の代わりに、下記に示す数式１０を通じて求められた平均時間（ｍ_ｉ）から左に２σ_ｉ程度離れた時間（ｔ_{ｏｆｆｓｅｔ}）を利用できる。

このように求められたｔ_{ｏｆｆｓｅｔ}を数式６の最初の数式のｔ_１に代入すれば、下記に示す数式１１のような関係式が求められ、ここで、振幅（Ａ_１）は、数式９を通じて求められたので、数式１１を満足するｔ_{ｏｆｆｓｅｔ}を求めうる。

上述にて説明したところを総合すれば、下記に示す数式１２のように整理され、パルス推定部５１０は、数式１２を用いてｉ（ｉ≧２）番目の構成パルスのパラメータ（Ａ_ｉ、ｍ_ｉ、σ_ｉ、Ｂ_ｉ）を推定することができる。

パルス推定部５１０は、このようにｉ番目の構成パルスの波形関数のパラメータが推定されれば、予め設定された非対称因子を用いてｉ番目の構成パルスを推定することができる。

図７は、図３の波形分解部の他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
図８は、図７の因子調節部が行う非対称因子の調節方法を説明するためのグラフである。
図７を参照すると、本発明の他の実施形態による波形分解部７００は、パルス推定部５１０、パルス生成部５２０、パルス消去部５３０、及び因子調節部７１０を含む。
パルス推定部５１０、パルス生成部５２０、及びパルス消去部５３０は、図５を参照して詳しく説明したので、因子調節部７１０の構成を中心に説明する。

本実施形態によれば、因子調節部７１０は、予め設定された非対称因子を各構成パルス別に適応的に調節する。
前述したように、非対称因子は、構成パルスの波形を時間軸に左右非対称にする因子であって、非対称因子を調節することによって、分解するそれぞれの構成パルスの波形を正確に推定することができる。
例えば、パルス推定部５１０が、ｉ番目の構成パルスの波形関数をモデリングしてパラメータを推定し、予め設定された非対称因子を用いてｉ番目の構成パルスを推定すれば、因子調節部７１０は、生体信号でそのｉ番目の構成パルスを除去（消去）した後の生体信号に基づいて非対称因子を調節する。

パルス推定部５１０は、非対称因子が調節されれば、該調節された非対称因子を用いてｉ番目の構成パルスを再び推定し、因子調節部７１０は、推定されたｉ番目の構成パルスに対する非対称因子を調節する工程を再び行う。
このように、ｉ番目の構成パルスに対する非対称因子を調節する工程は、所定の基準を満足するまで繰り返し行われる。

因子調節部７１０は、推定されたｉ番目の構成パルスを除去（消去）した後の生体信号から平均時間（ｍ_ｉ＋１）とピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）とを求め、平均時間（ｍ_ｉ＋１）がピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）よりも小さければ、非対称因子を調節幅ほど増加させることができる。
この際、因子調節部７１０は、生体信号を２次微分してローカル最小地点の時間をピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）として決定することができる。

一方、非対称因子の初期値、調節幅、各構成パルス別の調節の有無などの基準情報は、特徴抽出装置１００の保存装置にあらかじめ保存することができる。
因子調節部７１０は、予め設定された基準情報を確認して非対称因子を構成パルス別に調節するか否かを決定し、前述した非対称因子の調節動作を行う。
この際、非対称因子の調節幅が小さいほど、精密な調節が可能であるが、複雑度が増加するので、装置の性能に基づいて適切に、例えば、「０．１」程度に設定しうる。

図８を参照すると、最初の構成パルスと二番目の構成パルスとの非対称因子（γ_１、γ_２）は、初期値「１」から始めてそれぞれ「１．３」、「１．２」に調節されたことを表わす。
非対称因子が「１」に近いほど、左右対称になるので、最初の構成パルスが、二番目の構成パルスよりは非対称であると言える。

図９は、本発明の一実施形態による特徴抽出方法を説明するためのフローチャートである。
図９は、図１及び図２の特徴抽出装置１００、２００によって行われる特徴抽出方法の一実施形態を示すものである。

まず、特徴抽出装置１００、２００は、生体情報の検出に必要な特徴を抽出するための生体信号を取得する（段階Ｓ９１０）。
この際、一例として、生体信号を取得するセンサーを搭載して、そのセンサーを通じてユーザの皮膚に光を照射し、皮膚から戻ってくる光を検出して、生体信号を取得することができる。
他の例として、他の外部装置、例えば、生体信号を取得するセンサーを搭載した生体情報検出装置から生体信号を受信することができる。

次いで、取得された生体信号を用いて１つ以上の構成パルスに分解する（段階Ｓ９２０）。
この際、分解する構成パルスの個数は、生体信号波形の形態、生体情報の種類などによって予め設定しうる。
段階Ｓは、図１０及び図１１を参照してより詳細に説明する。

次いで、１つ以上の構成パルスに分解されれば、それぞれの構成パルスから特徴点を取得し、該取得された特徴点を用いて生体情報の検出に必要な特徴を抽出する（段階Ｓ９３０）。
この際、特徴点は、それぞれの構成パルスの時間、振幅、標準偏差、及び各構成パルスの時間に対応する全体生体信号の振幅などを含みうる。
また、生体情報の検出に必要な特徴は、数式１に例示したように、特徴点を組み合わせて抽出されうる。

図１０は、図９の波形分解段階（段階Ｓ９２０）の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１１は、図１０の非対称因子調節段階（段階Ｓ１０４０）の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１０を参照して、生体信号波形から１つ以上の構成パルスに分解する工程を説明する。

まず、段階Ｓ９１０から取得した最初の生体信号ｇ_０（ｔ）をｇ（ｔ）に設定し、最初の構成パルスに分解するために、構成パルスインデックス（ｉ）を「１」に設定する（段階Ｓ１０１０）。
次いで、ｉ番目の非対称構成パルスの波形を推定するための非対称因子（γ_ｉ）を初期値（γ_０）に設定する（段階Ｓ１０２０）。

次いで、ｉ番目の構成パルスに対する非対称因子（γ_ｉ）を調節するか否かを決定する（段階Ｓ１０３０）。
この際、予め設定された基準を確認して、各構成パルス別に非対称因子を調節するか否かを判断する。
次いで、段階Ｓ１０３０で、ｉ番目の構成パルスに対して非対称因子を調節するものと決定されれば、非対称因子（γ_ｉ）を調節する（段階Ｓ１０４０）。

図１１を参照して、段階Ｓ１０４０をさらに詳細に説明する。
まず、ｉ番目の構成パルスを推定するための生体信号ｇ（ｔ）を非対称因子を調節するための生体信号ｇ_γ（ｔ）に設定する（段階Ｓ１０４１）。
次いで、調節前の非対称因子（γ_ｉ）を用いてｉ番目の非対称構成パルスｇ_ｉ（ｔ）を推定する（段階Ｓ１０４２）。

次いで、ｉ番目の構成パルスｇ_ｉ（ｔ）を生成し（段階Ｓ１０４３）、生体信号ｇ_γ（ｔ）でｇ_ｉ（ｔ）を除去（消去）して生体信号ｇ_γ（ｔ）に設定する（段階Ｓ１０４４）。
次いで、除去（消去）後の生体信号ｇ_γ（ｔ）で平均時間（ｍ_ｉ＋１）及びピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）を推定する（段階Ｓ１０４５）。
この際、生体信号ｇ_γ（ｔ）を２次微分してローカル最小地点の時間をピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）とすることができる。

次いで、平均時間（ｍ_ｉ＋１）とピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）とを比較して（段階Ｓ１０４６）、平均時間（ｍ_ｉ＋１）が、ピーク地点の時間（Ｔ_ｉ＋１）よりも大きいか、それと同じであれば、非対称因子（γ_ｉ）を調節せずに終了し、そうでなければ、非対称因子（γ_ｉ）を調節幅（γ_ｓｔｅｐ）ほど増加させ、再び段階Ｓ１０４１以下を繰り返し行う。

再び図１０を参照すると、このように、ｉ番目の構成パルスに適用する非対称因子が決定されれば、構成パルス波形ｇ_ｉ（ｔ）を推定し（段階Ｓ１０５０）、構成パルス信号を生成する（段階Ｓ１０６０）。
次いで、生体信号ｇ（ｔ）から生成された構成パルスｇ_ｉ（ｔ）を除去（消去）して、その結果を次の構成パルスの推定のための生体信号ｇ（ｔ）に設定する（段階Ｓ１０７０）。

次いで、構成パルスインデックス（ｉ）を「１」増加させ（段階Ｓ１０８０）、（ｉ）が分解する個数Ｌと比較して（段階Ｓ１０９０）、（ｉ）がＬよりも大きくなければ、次の構成パルスを推定するために、段階Ｓ１０２０に移動する。
そうでなければ、あらゆる構成パルスが分解されたので終了する。

図１２は、本発明の一実施形態による生体情報検出装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の生体情報検出装置１２００は、前述した特徴抽出技術を搭載して、血圧のような生体情報を測定する装置であり得る。
例えば、生体情報検出装置１２００は、カフレス（ｃｕｆｆｌｅｓｓ）型の間接方式の血圧測定装置であり、ユーザが着用可能なウェアラブル機器のような装置として具現可能である。
この際、ウェアラブル機器は、腕時計型、腕輪型、手首バンド型として具現可能である。しかし、これらに限定されるものではなく、指輪型、メガネ型、又はヘアバンド型などとして具現することも可能である。

図１２を参照すれば、生体情報検出装置１２００は、測定部１２１０及び処理部１２２０を含み、この際、処理部１２２０は、波形分解部１２２１、特徴抽出部１２２２、及び生体情報検出部１２２３を含みうる。
測定部１２１０は、所定の制御信号によって駆動されてユーザの皮膚に光を照射する光源及びユーザの皮膚から戻ってくる光を検出するディテクターを含み、検出された光を用いて生体信号を測定することができる。

この際、ユーザの皮膚領域は、腰骨動脈と隣接した手首表面の領域であり得る。
腰骨動脈が通る手首の皮膚表面で脈波が測定される場合、手首内部の皮膚組織の厚さのような測定の誤差を発生させる外部的要因の影響を比較的少なくすることができる。
腰骨動脈は、手首内の他種の血管よりも正確な血圧を測定することができる血管に該当するものと知られている。
但し、これに制限されず、その他の人体内の血管密度が高い部位である指、足指など人体の末梢部位であり得る。

この際、処理部１２２０は、インターフェースモジュールを通じてユーザから生体情報の検出要請が入力されれば、測定部１２１０を制御する制御信号を発生させる。
この際、インターフェースモジュールは、ディスプレイ、マイクロホン、スピーカー、及び触覚（ｈａｐｔｉｃ）装置などになりうるが、これらに制限されるものではない。
処理部１２２０は、インターフェースモジュールを通じてユーザとのインタラクションを行うための多様な機能を行える。

一例として、ユーザが、ディスプレイをタッチして制御命令を入力可能にグラフィックユーザインターフェースをディスプレイに表示することができる。
他の例として、ユーザが、マイクロホン及びスピーカーなどを通じて音声で制御命令入力のようなインタラクションを行うように対話エージェント機能及び音声認識機能を搭載することができる。

処理部１２２０の波形分解部１２２１と特徴抽出部１２２２は、図３を参照して説明した特徴抽出装置１００、２００の波形分解部１２１及び特徴抽出部１２２と同じ機能を行うので、詳しい説明は省略する。
生体情報検出部１２２３は、特徴抽出部１２２２によって抽出された特徴に基づいて生体情報を検出することができる。
例えば、前述の数式１のように推定された特徴は、血圧との一定の相関関係を有しうるので、生体情報検出部１２２３は、このような相関関係を示す相関モデルを生成し、該生成された相関モデルを用いて血圧を推定することができる。

この際、相関モデルは、特徴と血圧との相関関係を示す数式であり得るが、これに制限されず、マッチングテーブル形態と定義されうる。
この際、生体情報検出部１２２３は、予め設定された第１時間（例：５時間）間に第２時間（例：１５分）間隔で生体信号を測定するように測定部１２１０を制御し、測定された生体信号を学習データとして実際血圧との関係を導出することによって、相関モデルを生成することができる。

一方、処理部１２２０は、検出された血圧情報や危険度などの追加情報、警告情報などをインターフェースモジュールを通じてユーザに提供することができる。
例えば、血圧情報や健康状態の危険度情報をディスプレイに表示してユーザに提供し、この際、危険度によって予め設定された色相を用いて表示することによって、ユーザに健康状態を容易に認識させることができる。
また、危険度によって予め設定された警告メッセージなどをディスプレイに表示することができる。
スピーカーを用いて聴覚的な方法で血圧、危険度及び警告情報などを出力することもできる。

また、触覚装置が装着または接続されている場合、触感や振動を通じてユーザに危険度や警告情報を提供することができる。
但し、このような例示に制限されるものではなく、インターフェースモジュールの種類、装置の性能、情報提供の目的などによって２つ以上の視覚的／非視覚的な方式を組み合わせてユーザに提供することができる。

図１３は、本発明の一実施形態による生体情報検出方法を説明するためのフローチャートである。
図１３は、図１２の生体情報検出装置１２００によって行われる生体情報検出方法の一実施形態である。
まず、ユーザから生体情報の検出要請が入力される（段階Ｓ１３１０）。

次いで、センサーを制御してユーザから生体信号を測定する（段階Ｓ１３２０）。
次いで、測定された生体信号の全体波形に基づいて１つ以上の構成パルスに分解する（段階Ｓ１３３０）。
この際、生体信号は、構成パルスが順次に生成される度に構成パルスを消去して更新する。
次いで、分解された各構成パルスから特徴点を取得し、該取得された特徴点に基づいて生体情報の検出に必要な特徴を抽出する（段階Ｓ１３４０）。
この際、特徴点は、それぞれの構成パルスから取得され、例えば、各構成パルスの振幅、時間及び標準偏差などの情報を含みうる。また、特徴は、取得された特徴点を組み合わせて抽出されうる。

次いで、抽出された特徴を用いて生体情報を検出する（段階Ｓ１３５０）。
この際、特徴と生体情報、例えば、血圧との相関関係を示す相関モデルを用いて抽出された特徴に相応する血圧を最終結果として検出する。
次いで、検出された生体情報をユーザに提供する（段階Ｓ１３６０）。
この際、インターフェースモジュールを用いて検出された血圧などの生体情報と、アラームや警告などを提供することができる。
この際、予め設定された多様な視覚的／非視覚的な方式でユーザに情報を提供することができる。

図１４は、本発明の他の実施形態による生体情報検出装置の概略構成を示すブロック図である。
図１４を参照すると、本発明の他の実施形態の生体情報検出装置１４００は、測定部１４１０、処理部１４２０、及び通信部１４３０を含む。

測定部１４１０は、処理部１４２０の制御によってユーザから生体信号を取得する。
本実施形態の測定部１４１０は、図１２の測定部１２１０と同一なので、詳しい説明は省略する。
処理部１４２０は、ユーザの生体情報の検出要請を受信すれば、制御信号を発生して測定部１４１０を制御してユーザの生体信号を測定し、生体信号が測定されれば、通信部１４３０を制御して特徴抽出装置２００に生体信号及び特徴抽出要請情報を伝送する。

また、処理部１４２０は、生体情報検出部１４２１を含み、通信部１４３０を通じて特徴抽出装置２００から生体信号に基づいて分解された各構成パルス、各構成パルスの特徴点及び特徴情報などが受信されれば、生体情報検出部１４２１は、受信された特徴情報を用いて生体情報を検出することができる。
また、処理部１４２０は、前述したように、検出された生体情報と関連した情報をユーザに提供することができる。

一方、本実施形態の生体情報検出装置１４００は、測定部１４１０、処理部１４２０、及び通信部１４３０が、１つのハードウェア装置として具現される実施形態及び、測定部１４１０が、別途のハードウェア装置として具現される実施形態のいずれも含み得る。
この際、測定部１４１０が、別途のハードウェア装置として具現される場合、測定部１４１０は、ウェアラブル機器に搭載し、処理部１４２０及び通信部１４３０は、スマートフォン、タブレットＰＣのようなユーザが携帯するモバイル端末装置に搭載することができる。

図１５Ａ～１５Ｄは、本発明の一実施形態によるウェアラブル機器を説明するための図である。
前述した特徴抽出装置、生体情報検出装置の多様な実施形態は、スマートバンド型（腕時計型）ウェアラブル機器に搭載されうる。
但し、これは、説明の便宜のための１つの例示に過ぎず、本実施形態が、スマートバンド型（腕時計型）ウェアラブル機器のみに適用されると限定解釈されてはならない。

図１５Ａ～１５Ｄを参照すると、ウェアラブル機器１５００は、機器本体１５１０と、ストラップ部材１５２１、１５２２で構成されたストラップと、を含みうる。
ストラップは、フレキシブルに構成され、ユーザの手首に取り囲む形態で曲げられるか、ユーザの手首から分離される形態で曲げられうる。この際、機器本体１５１０又はストラップ部材１５２１、１５２２の内部には、ウェアラブル機器に電源を供給するバッテリが内蔵されうる。

また、ウェアラブル機器１５００の本体１５１０は、内部空間にユーザの皮膚に光を照射し、皮膚から散乱されて戻ってくる光を検出して生体信号を測定する測定部１５１１と、測定部１５１１によって測定された生体信号を用いてユーザの生体情報を検出する処理部１５１２と、を内蔵する。
測定部１５１１は、機器本体１５１０の下部下面、すなわち、ユーザの手首に接触する部位に装着され、処理部１５１２の制御信号によってユーザの皮膚に光を照射する光源、及び光源から互いに異なる距離に平行に配されてユーザの皮膚から戻ってくる光を検出する１つ以上のディテクターを含みうる。

処理部１５１２は、ユーザの要請に応じて制御信号を生成して測定部１５１１を制御する。
また、処理部１５１２は、測定部１５１１から測定された生体信号データを受信し、生体信号データを用いて生体情報を検出する。
例えば、処理部１５１２は、前述したように、生体信号から１つ以上の構成パルスに分解し、該分解された構成パルスのそれぞれの特徴点を活用して特徴を抽出する。
また、抽出された特徴を用いて生体情報を検出することができる。
この際、処理部１５１２は、抽出された特徴と生体情報との相関関係を示す相関モデルを用いて生体情報を推定することができる。

また、処理部１５１２は、検出された生体情報、例えば、血圧履歴情報及び各血圧を測定するために活用された生体情報及び生体情報から分解された各構成パルスを保存装置に管理することができる。
また、検出された生体情報と関連したアラームや警告情報、健康状態の変化推移などユーザのヘルスケアのために必要な追加情報を生成して保存装置に管理することができる。
また、ウェアラブル機器１５００は、機器本体１５１０に装着される操作部１５１５と表示部１５１４とをさらに含みうる。

操作部１５１５は、ユーザの制御命令を受信して処理部１５１２に伝達し、ウェアラブル機器１５００の電源をオン／オフさせる命令を入力するための電源ボタンを含みうる。
表示部１５１４は、処理部１５１２の制御によって検出された生体情報と関連した多様な情報をユーザに提供する。
例えば、表示部１５１４は、検出された血圧、アラーム、警告などの追加情報を多様な視覚的及び／又は非視覚的な方式でユーザに表示することができる。
例えば、図１５Ｂ及び図１５Ｃを参照すると、ユーザの要請に応じて血圧が検出されれば、表示部１５１４は、図１５Ｂのように検出された血圧情報を表示することができる。

また、ユーザが操作部１５１５を操作するか、表示部１５１４をタッチして詳細情報を要請する場合、表示部１５１４は、図１５Ｃのように多様な詳細情報を表示することができる。
この際、図１５Ｃに示すように、表示部１５１４は、第１領域１５１４ｂと第２領域１５１４ａとを含み、第１領域１５１４ｂに図１５Ｂに例示したように、検出された血圧情報を表示するか、図１５Ｃに例示したように、血圧の変化推移をグラフ形態で表示することができる。
この際、表示部１５１４は、第１領域１５１４ｂには現在選択された血圧情報（Ｉ）を指示するマーク（Ｍ）を表示することができる。
この際、マーク（Ｍ）は、垂直線で示しているが、これに制限されるものではなく、円形、四角形などの多角形、その位置を示す矢印など多様な形態で表示され得る。

ユーザは、第１領域１５１４ｂに血圧の変化推移が表示されれば、ある血圧情報をタッチして選択するか、グラフを左右に移動して所望の血圧情報をマーク（Ｍ）に一致させることで選択することができる。
このように、ユーザが、第１領域１５１４ｂで何れか１つの血圧情報を選択すれば、表示部１５１４は、ユーザの選択に応答して選択された血圧情報（Ｉ）を検出するために使われた生体信号とその生体信号から分解された各構成パルスを第２領域１５１４ａに表示することができる。
これを通じて、ユーザは、血圧の変化推移を容易に把握し、血圧の変化推移による生体信号と構成パルスの変化を直観的に理解することができる。

また、機器本体１５１０は、内部空間にユーザの携帯端末のような外部装置と通信するための通信部１５１３をさらに含みうる。
通信部１５１３は、処理部１５１２の制御によって相対的にコンピューティング性能に優れたユーザの携帯端末に必要な情報を伝送してユーザに提供することができる。

一方、本実施形態は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。
コンピュータで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。
コンピュータで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、光データ保存装置などがあり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現するものを含む。
また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散させて、分散方式にてコンピュータで読み取り可能なコードとして保存して実行することも可能である。
そして、本実施形態を具現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コード、及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。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。

本発明は、ＩＴ－医療融合技術、特に、モバイルヘルスケア分野等に好適に使用可能である。

１００、２００ 特徴抽出装置
１１０ 生体信号取得部
１２０ 処理部
１２１ 波形分解部
１２２ 特徴抽出部
２１０ 通信部
５００、７００ 波形分解部
５１０ パルス推定部
５２０ パルス生成部
５３０ パルス消去部
７１０ 因子調節部
１２００、１４００ 生体情報検出装置
１２１０、１４１０ 測定部
１２２０、１４２０ 処理部
１２２１ 波形分解部
１２２２ 特徴抽出部
１２２３、１４２１ 生体情報検出部
１４３０ 通信部
１５００ ウェアラブル機器
１５１０ 機器本体
１５１１ 測定部
１５１２ 処理部
１５１３ 通信部
１５１４ 表示部
１５１４ａ 第２領域
１５１４ｂ 第１領域
１５１５ 操作部
１５２１、１５２２ ストラップ部材

Claims (19)

1. 生体情報の検出のための特徴抽出装置において、
   生体信号を取得する生体信号取得部と、
   前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解し、前記構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体情報の検出のための特徴を抽出する処理部と、を有し、
   前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、
   前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、
   前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、
   前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、
   前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、
   前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とする特徴抽出装置。
2. 前記波形分解部は、前記構成パルスが生成されれば、前記生成された新たな生体信号から前記生成された構成パルスを消去するパルス消去部をさらに含み、
   前記パルス推定部は、生成された構成パルスの数が予め設定された個数よりも少なければ、前記消去の結果で生成された生体信号に基づいて、次の構成パルスを推定することを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
3. 前記因子調節部は、前記生成された新たな生体信号及び非対称因子に基づいて構成パルスが推定されれば、前記生成された新たな生体信号から前記構成パルスが消去された生体信号に基づいて、前記非対称因子を調節することを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
4. 前記因子調節部は、前記推定された構成パルスの平均周期時間がピーク地点の周期時間よりも小さいかどうかの判定に基づいて、前記非対称因子を調節することを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
5. 前記処理部は、前記分解された各構成パルスの時間、振幅、標準偏差因子、及びオフセットの内の１つ以上を含む特徴点に基づいて、生体情報の検出のための特徴を抽出する特徴抽出部を含むことを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
6. 前記生体信号取得部は、ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、前記生体信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
7. 生体情報検出装置から前記生体信号を受信して、前記生体信号取得部に伝達し、
   前記処理部が、前記受信された生体信号に基づいて処理した結果を前記生体情報検出装置に伝送する通信部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の特徴抽出装置。
8. 生体情報の検出のための特徴抽出方法において、
   生体信号を取得する段階と、
   前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解する段階と、
   前記構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体情報の検出のための特徴を抽出する段階と、を有し、
   前記分解する段階は、
   前記１つ以上の構成パルスの内の１つに基づき生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する段階と、
   前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定する段階と、
   前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成する段階と、を含み、
   前記構成パルスを推定する段階は、前記生成された新たな生体信号の波形、並びにガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定する段階を含み、
   推定しようとする構成パルスの波形に対する非対称因子を調節する段階をさらに有し、
   前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定する段階をさらに有することを特徴とする特徴抽出方法。
   
9. 前記構成パルスが生成されれば、前記生成された新たな生体信号から前記生成された構成パルスを消去する段階をさらに有し、
   前記構成パルスを推定する段階は、生成された構成パルスの数が予め設定された個数よりも少なければ、前記消去の結果で生成された生体信号に基づいて、次の構成パルスを推定する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の特徴抽出方法。
10. 前記非対称因子を調節する段階は、前記生成された新たな生体信号及び非対称因子に基づいて構成パルスを推定する段階と、
    前記生成された新たな生体信号から構成パルスを消去する段階と、
    前記構成パルスが消去された生体信号の波形の平均周期時間とピーク地点の周期時間とを比較する段階と、
    前記比較の結果、平均周期時間がピーク地点の周期時間よりも小さければ、前記非対称因子を調節し、再び構成パルスを推定する段階に移行する段階と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の特徴抽出方法。
11. ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、該検出された光に基づいて生体信号を測定する測定部と、
    前記生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解し、前記分解された１つ以上の構成パルスのそれぞれの特徴点に基づいて生体信号の特徴を抽出し、該抽出された生体信号の特徴を用いて生体情報を検出する処理部と、を有し、
    前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、
    前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、
    前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、
    前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、
    前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、
    前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とする生体情報検出装置。
12. 前記処理部は、前記分解された１つ以上の構成パルスのそれぞれの振幅、時間、標準偏差因子、及びオフセットの内の１つ以上を含む特徴点を用いて、前記生体信号の特徴を抽出することを特徴とする請求項１１に記載の生体情報検出装置。
13. 前記測定された生体信号を特徴抽出装置に伝送し、前記特徴抽出装置から前記生体信号を用いて分解された１つ以上の構成パルス、各構成パルスの特徴点及び特徴点に基づいて抽出された生体信号の特徴の内の１つ以上を受信する通信部をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の生体情報検出装置。
14. 前記生体情報は、血圧、血管年齢、動脈硬化度、大動脈圧波形、ストレス指数、及び疲労度の内の１つ以上を含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体情報検出装置。
15. 機器本体と、
    前記機器本体に装着され、ユーザの皮膚に光を照射し、ユーザの皮膚から戻ってくる光を検出して、該検出された光に基づいて生体信号を測定する測定部と、
    前記機器本体に装着され、前記測定部を制御して生体信号を取得し、前記取得された生体信号の波形を１つ以上の構成パルスに分解して、前記分解された各構成パルスの特徴点に基づいて生体信号の特徴を抽出し、該抽出された生体信号の特徴を用いて生体情報を検出し、該検出された生体情報に基づいて処理結果を生成する処理部と、
    前記機器本体に装着され、前記処理部の処理結果を表示する表示部と、を有し、
    前記処理部は、前記１つ以上の構成パルスのうちの１つに基づいて生成された新たな生体信号に基づいて、次の構成パルスを取得する波形分解部を含み、
    前記波形分解部は、前記生成された新たな生体信号の波形に基づいて複数の構成パルスから分解すべき構成パルスを推定するパルス推定部と、
    前記推定の結果に基づいて構成パルスを生成するパルス生成部と、を含み、
    前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号の波形、及びガウス波形関数及び非対称因子に基づいて時間軸を基準に左右非対称である構成パルスの波形関数をモデリングし、前記構成パルスの波形関数のパラメータを推定し、
    前記波形分解部は、前記非対称因子を調節する因子調節部をさらに含み、
    前記パルス推定部は、前記生成された新たな生体信号及び前記調節された非対称因子に基づいて、前記構成パルスを再び推定することを特徴とするウェアラブル機器。
    
16. 前記表示部は、前記検出された生体情報、又は生体情報の変化推移を表示する第１領域を含むことを特徴とする請求項１５に記載のウェアラブル機器。
17. 前記表示部は、ユーザが第１領域で何れか１つの生体情報を選択した場合、選択された生体情報の検出に使用された構成パルスを表示する第２領域をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のウェアラブル機器。
18. 前記表示部は、前記第１領域に検出された生体情報を示すためのマーク、又は前記第１領域から選択された生体情報を表示することを特徴とする請求項１７に記載のウェアラブル機器。
19. 前記機器本体に装着され、外部装置と通信接続して、前記処理部の処理結果を外部装置に送信する通信部をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載のウェアラブル機器。

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