JP7317486B2 - Blood pressure estimation device and method and wearable device - Google Patents

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Description

本発明は、血圧推定装置及び方法に関し、より詳細には、非侵襲的に収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定する血圧推定装置及び方法並びにウェアラブル機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a blood pressure estimation device and method, and more particularly to a blood pressure estimation device and method and a wearable device for independently estimating systolic blood pressure and diastolic blood pressure non-invasively.

最近、高齢化された人口構造、急増する医療費、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活発な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行為は、病院のみに限定されず、家庭やオフィスなどの日常生活の中で移動するユーザの健康状態をいつでもどこでもモニタリングするモバイルヘルスケア分野に拡大しつつある。個人の健康状態を示す生体信号の種類には、代表的にECG(心電図:Electrocardiography)、PPG(光電容積脈波:Photoplethysmogram)、EMG(筋電図:Electromyography)信号などがあり、日常生活で生体信号を測定するために、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、心血関係状態などを反映する脈波形態を分析することで、人体の血圧推定が可能である。 Recently, due to the aging population structure, rapid increase in medical expenses, shortage of specialized medical service personnel, etc., active research is being conducted on IT-medical convergence technology in which IT technology and medical technology are combined. In particular, the monitoring of the health status of the human body is not limited to hospitals, but is expanding into the mobile healthcare field, which monitors the health status of users who move around in their daily lives, such as homes and offices, anytime and anywhere. Typical types of biomedical signals that indicate an individual's health condition include ECG (electrocardiography), PPG (photoplethysmogram), and EMG (electromyography) signals. Various biosignal sensors have been developed to measure the signals. In particular, in the case of the PPG sensor, it is possible to estimate the blood pressure of the human body by analyzing the pulse wave morphology that reflects the cardio-blood related condition.

一般的な生体信号基盤の間接的血圧推定方式は、生体信号から血圧と相関性がある多様な特徴(feature)を抽出し、これらの特徴に基づいて血圧値を推定する。血圧は、日常の中で多様なメカニズムによって変化し、場合によっては、収縮期血圧(SBP)と拡張期血圧(DBP)との変化傾向が異なる。殆どの間接的血圧推定方式は、収縮期血圧と拡張期血圧とが互いに異なる傾向に変化する分離(decouple)現象が発生すると、収縮期血圧と拡張期血圧とを独立して正確に推定しにくい問題が存在する。収縮期血圧と拡張期血圧との独立推定が難しい間接血圧推定方式の場合、ユーザに誤った血圧情報を提供する虞がある。 A general biosignal-based indirect blood pressure estimation method extracts various features correlated with blood pressure from a biosignal and estimates a blood pressure value based on these features. Blood pressure changes due to various mechanisms in daily life, and in some cases, systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) have different trends of change. Most indirect methods for estimating blood pressure cannot accurately estimate systolic blood pressure and diastolic blood pressure independently when a decouple phenomenon occurs in which the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure change in different trends. A problem exists. In the case of the indirect blood pressure estimation method, in which it is difficult to independently estimate the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure, there is a risk of providing the user with erroneous blood pressure information.

特開2016-214736号公報JP 2016-214736 A

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、血圧推定装置及び方法並びにウェアラブル機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the conventional problems described above, and an object of the present invention is to provide a blood pressure estimation apparatus and method, and a wearable device.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による血圧推定装置は、被検体の生体信号を獲得するセンサーと、前記生体信号に基づいて第1心血管特徴及び第2心血管特徴を抽出し、第1基準心血管特徴に比べて前記第1心血管特徴の第1変化傾向、及び第2基準心血管特徴に比べて前記第2心血管特徴の第2変化傾向に基づいて血圧を推定するプロセッサと、を備え、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向は、互いに独立する。 A blood pressure estimating apparatus according to one aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, comprises a sensor that acquires a biomedical signal of a subject, and extracts a first cardiovascular feature and a second cardiovascular feature based on the biomedical signal. and estimating blood pressure based on a first trend of the first cardiovascular feature relative to a first reference cardiovascular feature and a second trend of the second cardiovascular feature relative to a second reference cardiovascular feature. and a processor for performing the same, wherein the first trend and the second trend are independent of each other.

前記生体信号は、光電容積脈波(photoplethysmogram:PPG)、心電図(electrocardiography:ECG)、筋電図(electromyography:EMG)、及び心臓弾動図(ballistocardiogram:BCG)のうちの1つ以上を含み得る。
前記センサーは、前記生体信号を獲得する複数のセンサーを含み得る。
前記血圧推定装置は、外部機器から生体信号を受信する通信部を更に含み得る。
前記第1心血管特徴は、心拍出量(cardiac output:CO)であり、前記第2心血管特徴は、総血管抵抗(total periphral resistance:TPR)であり得る。
前記プロセッサは、前記生体信号から心拍情報、前記生体信号の波形の形態、前記生体信号の最大点の時刻及び振幅、前記生体信号の最小点の時刻及び振幅、前記生体信号の波形の面積、並びに前記生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報のうちの1つ以上を含む特徴点に基づいて、前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴を抽出し得る。
前記プロセッサは、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向に基づいて、収縮期血圧(SBP)及び拡張期血圧(DBP)を独立して推定し得る。
前記プロセッサは、前記第1心血管特徴を第3心血管特徴にスケーリングし、前記第2心血管特徴を第4心血管特徴にスケーリングし、前記第3心血管特徴に基づいて前記収縮期血圧を推定し、前記第4心血管特徴に基づいて前記拡張期血圧を推定し得る。
前記第1心血管特徴は、心拍出量であり、前記第2心血管特徴は、総血管抵抗であり得る。
前記プロセッサは、前記心拍出量を第1心拍出量及び第2心拍出量にスケーリングし、前記総血管抵抗を第1総血管抵抗及び第2総血管抵抗にスケーリングし、前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定し得る。
前記プロセッサは、前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗にそれぞれ第1心拍出量加重値及び第1総血管抵抗加重値を付与した後に線形結合し、前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗にそれぞれ第2心拍出量加重値及び第2総血管抵抗加重値を付与した後に線形結合し得る。
前記プロセッサは、前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合した結果に所定の第1スケーリング要素を適用して収縮期血圧を推定し、前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合した結果に所定の第2スケーリング要素を適用して拡張期血圧を推定し得る。
前記プロセッサは、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向に基づいて、それぞれ前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴のスケーリング程度を決定し得る。
前記プロセッサは、前記第1変化傾向が増加する場合、前記心拍出量の増加によって、前記第1心拍出量の増加率に対して前記第2心拍出量の増加率を同一にするか又は減少させ得る。
前記プロセッサは、前記第2変化傾向が減少する場合、前記総血管抵抗の減少によって、前記第1総血管抵抗の減少率に対して前記第2総血管抵抗の減少率を同一にするか又は増加させ得る。
前記血圧推定装置は、前記プロセッサの血圧推定結果を出力する出力部を更に含み得る。
The biosignal may include one or more of a photoplethysmogram (PPG), an electrocardiography (ECG), an electromyography (EMG), and a ballistocardiogram (BCG). .
The sensors may include multiple sensors that acquire the biosignals.
The blood pressure estimation device may further include a communication unit that receives a biosignal from an external device.
The first cardiovascular characteristic may be cardiac output (CO) and the second cardiovascular characteristic may be total peripheral resistance (TPR).
The processor extracts heartbeat information from the biosignal, the waveform form of the biosignal, the time and amplitude of the maximum point of the biosignal, the time and amplitude of the minimum point of the biosignal, the area of the waveform of the biosignal, and The first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature may be extracted based on feature points including one or more of amplitude and time information of constituent pulse waveforms forming the biosignal.
The processor may independently estimate systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) based on the first trend and the second trend.
The processor scales the first cardiovascular feature to a third cardiovascular feature, scales the second cardiovascular feature to a fourth cardiovascular feature, and calculates the systolic blood pressure based on the third cardiovascular feature. and estimate the diastolic blood pressure based on the fourth cardiovascular characteristic.
The first cardiovascular characteristic may be cardiac output and the second cardiovascular characteristic may be total vascular resistance.
The processor scales the cardiac output to a first cardiac output and a second cardiac output; scales the total vascular resistance to a first total vascular resistance and a second total vascular resistance; A linear combination of the cardiac output and the first total vascular resistance may be used to estimate systolic blood pressure, and a linear combination of the second cardiac output and the second total vascular resistance may be used to estimate diastolic blood pressure.
The processor linearly combines the first cardiac output and the first total vascular resistance after giving a first cardiac output weight and a first total vascular resistance weight, respectively, to the second cardiac output The volume and the second total vascular resistance may be linearly combined after applying a second cardiac output weighting and a second total vascular resistance weighting, respectively.
The processor applies a predetermined first scaling factor to the result of linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance to estimate systolic blood pressure, the second cardiac output and the A predetermined second scaling factor may be applied to the linearly combined result of the second total vascular resistance to estimate the diastolic blood pressure.
The processor may determine a scaling degree for the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature based on the first trend and the second trend, respectively.
The processor equalizes the rate of increase of the second cardiac output with respect to the rate of increase of the first cardiac output by increasing the cardiac output when the first trend increases. or can be reduced.
The processor equalizes or increases the rate of decrease of the second total vascular resistance with respect to the rate of decrease of the first total vascular resistance by decreasing the total vascular resistance when the second trend of change decreases. can let
The blood pressure estimation device may further include an output unit for outputting the blood pressure estimation result of the processor.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による血圧推定方法は、被検体の生体信号を獲得する段階と、前記生体信号に基づいて第1心血管特徴及び第2心血管特徴を抽出する段階と、第1基準心血管特徴に比べて前記第1心血管特徴の第1変化傾向、及び第2基準心血管特徴に比べて前記第2心血管特徴の第2変化傾向に基づいて血圧を推定する段階と、を有し、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向は、互いに独立する。 A method for estimating blood pressure according to one aspect of the present invention to achieve the above object comprises the steps of obtaining a biomedical signal of a subject, and extracting a first cardiovascular feature and a second cardiovascular feature based on the biomedical signal. and blood pressure based on a first trend of change of said first cardiovascular characteristic compared to a first reference cardiovascular characteristic and a second trend of change of said second cardiovascular characteristic compared to a second reference cardiovascular characteristic. and estimating , wherein the first trend and the second trend are independent of each other.

前記生体信号は、光電容積脈波(PPG)、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、及び心臓弾動図(BCG)のうちの1つ以上を含み得る。
前記第1心血管特徴は、心拍出量であり、前記第2心血管特徴は、総血管抵抗であり得る。
前記第1心血管特徴及び第2心血管特徴を抽出する段階は、前記生体信号から心拍情報、前記生体信号の波形の形態、前記生体信号の最大点の時刻及び振幅、前記生体信号の最小点の時刻及び振幅、前記生体信号の波形の面積、前記生体信号の時間経過、前記生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報、並びに抽出された2つ以上の特徴点の間の内分点のうちの1つ以上を含む特徴点に基づいて、前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴を抽出し得る。
前記血圧を推定する段階は、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向に基づいて、収縮期血圧(SBP)及び拡張期血圧(DBP)を独立して推定し得る。
前記血圧推定方法は、前記心拍出量を第1心拍出量及び第2心拍出量にスケーリングし、前記総血管抵抗を第1総血管抵抗及び第2総血管抵抗にスケーリングする段階を更に含み、前記血圧を推定する段階は、前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定し得る。
前記心拍出量及び前記総血管抵抗をスケーリングする段階は、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向に基づいて、それぞれ前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴のスケーリング程度を決定し得る。
前記スケーリングする段階は、前記第1変化傾向が増加する場合、前記心拍出量の増加によって、前記第1心拍出量の増加率に対して前記第2心拍出量の増加率を同一にするか又は減少させ得る。
前記スケーリングする段階は、前記第2変化傾向が減少する場合、前記総血管抵抗の減少によって、前記第1総血管抵抗の減少率に対して前記第2総血管抵抗の減少率を同一にするか又は増加させ得る。
前記血圧推定方法は、前記推定された血圧の結果を出力する段階を更に含み得る。
The biosignals may include one or more of photoplethysmogram (PPG), electrocardiogram (ECG), electromyogram (EMG), and ballistocardiogram (BCG).
The first cardiovascular characteristic may be cardiac output and the second cardiovascular characteristic may be total vascular resistance.
The step of extracting the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature includes heartbeat information from the biosignal, waveform form of the biosignal, time and amplitude of the maximum point of the biosignal, and minimum point of the biosignal. , the area of the waveform of the biosignal, the passage of time of the biosignal, the amplitude and time information of the constituent pulse waveforms constituting the biosignal, and the internal division between two or more extracted feature points The first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature may be extracted based on feature points comprising one or more of the points.
Estimating the blood pressure may independently estimate systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) based on the first trend and the second trend.
The blood pressure estimation method comprises scaling the cardiac output to a first cardiac output and a second cardiac output and scaling the total vascular resistance to a first total vascular resistance and a second total vascular resistance. further comprising estimating the blood pressure linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance to estimate a systolic blood pressure; A linear combination of the resistances can be used to estimate the diastolic pressure.
Scaling the cardiac output and the total vascular resistance comprises determining scaling degrees for the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature based on the first trend and the second trend, respectively. can.
In the step of scaling, when the first change trend increases, the increase rate of the second cardiac output is the same as the increase rate of the first cardiac output according to the increase in the cardiac output. can be made or reduced.
In the scaling step, if the second trend of change decreases, the decrease in the total vascular resistance causes the decrease rate of the second total vascular resistance to be the same as the decrease rate of the first total vascular resistance. or may be increased.
The blood pressure estimation method may further comprise outputting the estimated blood pressure result.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるウェアラブル機器は、被検体に着用される本体と、前記本体の両端に連結され、被検体を取り囲んだ状態で本体を被検体に固定するストラップと、前記本体に装着されて被検体から生体信号を獲得するセンサーと、前記測定された生体信号に基づいて第1心血管特徴及び第2心血管特徴を抽出し、第1基準心血管特徴に比べて前記第1心血管特徴の第1変化傾向、及び第2基準心血管特徴に比べて前記第2心血管特徴の第2変化傾向に基づいて血圧を推定するプロセッサと、を備え、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向は、互いに独立する。 A wearable device according to one aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, includes a main body worn by a subject, connected to both ends of the main body, and fixing the main body to the subject while surrounding the subject. a strap, a sensor attached to the main body to acquire a biomedical signal from a subject, a first cardiovascular feature and a second cardiovascular feature extracted based on the measured biomedical signal, and a first reference cardiovascular feature. a processor for estimating blood pressure based on a first trend of the first cardiovascular feature compared to and a second trend of the second cardiovascular feature compared to a second reference cardiovascular feature; The first trend and the second trend are independent of each other.

前記センサーは、光電容積脈波(PPG)センサー、心電図(ECG)センサー、筋電図(EMG)センサー、及び心臓弾動図(BCG)センサーのうちの1つ以上を含み得る。
前記第1心血管特徴は、心拍出量であり、前記第2心血管特徴は、総血管抵抗であり得る。
前記プロセッサは、前記第1変化傾向及び前記第2変化傾向に基づいて、収縮期血圧(SBP)及び拡張期血圧(DBP)を独立して推定し得る。
前記プロセッサは、前記第1心血管特徴を第3心血管特徴にスケーリングし、前記第2心血管特徴を第4心血管特徴にスケーリングし、前記第3心血管特徴に基づいて前記収縮期血圧を推定し、前記第4心血管特徴に基づいて前記拡張期血圧を推定し得る。
前記ウェアラブル機器は、前記プロセッサの血圧推定結果を出力する表示部を更に含み得る。
前記ウェアラブル機器は、前記プロセッサの血圧推定結果を外部機器に伝送する通信部を更に含みうる。
The sensors may include one or more of a photoplethysmogram (PPG) sensor, an electrocardiogram (ECG) sensor, an electromyogram (EMG) sensor, and a ballistocardiogram (BCG) sensor.
The first cardiovascular characteristic may be cardiac output and the second cardiovascular characteristic may be total vascular resistance.
The processor may independently estimate systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) based on the first trend and the second trend.
The processor scales the first cardiovascular feature to a third cardiovascular feature, scales the second cardiovascular feature to a fourth cardiovascular feature, and calculates the systolic blood pressure based on the third cardiovascular feature. and estimate the diastolic blood pressure based on the fourth cardiovascular characteristic.
The wearable device may further include a display for outputting blood pressure estimation results of the processor.
The wearable device may further include a communication unit that transmits the blood pressure estimation result of the processor to an external device.

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による被検体に着用されて被検体から血圧を推定するウェアラブル機器は、被検体から生体信号を獲得するセンサーと、前記獲得された生体信号に基づいて第1心血管特徴及び第2心血管特徴を抽出し、収縮期血圧を推定するための前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴に対して互いに異なる第1スケーリング程度を決定し、拡張期血圧を推定するための前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴に対して互いに異なる第2スケーリング程度を決定し、前記第1スケーリング程度が適用された第1心血管特徴の線形結合及び前記第2スケーリング程度が適用された第2心血管特徴の線形結合に基づいてそれぞれ収縮期血圧及び拡張期血圧を推定するプロセッサと、を備え、前記収縮期血圧及び前記拡張期血圧を推定するための前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴に対する前記第1スケーリング程度及び前記第2スケーリング程度は、それぞれ前記第1心血管特徴及び前記第2心血管特徴の変化傾向に基づいて独立して決定される。 According to another aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, a wearable device worn by a subject and estimating blood pressure from the subject comprises: a sensor for acquiring a biosignal from the subject; and determining a first different scaling degree for the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature for estimating systolic blood pressure. determining a second scaling degree different from each other for the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature for estimating diastolic blood pressure; and determining the first cardiovascular feature to which the first scaling degree is applied. and a linear combination of a second cardiovascular feature to which the second degree of scaling is applied, estimating the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure, respectively, the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure The first scaling degree and the second scaling degree for the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature for estimating are based on the change trend of the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature, respectively. determined independently based on

前記第1心血管特徴は、心拍出量であり、前記第2心血管特徴は、総血管抵抗であり得る。
前記プロセッサは、安定状態に比べて増加傾向を有する心拍出量に基づいて、前記拡張期血圧を推定するための心拍出量の第1スケーリング程度が前記収縮期血圧を推定するための心拍出量の第1スケーリング程度よりも更に小さくなるように決定し得る。
前記プロセッサは、安定状態に比べて減少傾向を有する総血管抵抗に基づいて、前記拡張期血圧を推定するための総血管抵抗の第2スケーリング程度が前記収縮期血圧を推定するための総血管抵抗の第2スケーリング程度よりも更に大きくなるように決定し得る。
The first cardiovascular characteristic may be cardiac output and the second cardiovascular characteristic may be total vascular resistance.
The processor determines that a first scaling degree of cardiac output for estimating the diastolic blood pressure is a cardiac output for estimating the systolic blood pressure based on the cardiac output having an increasing trend compared to a steady state. It may be determined to be even less than the first scaling degree of stroke volume.
The processor determines that a second scaling degree of total vascular resistance for estimating the diastolic blood pressure is based on total vascular resistance having a decreasing trend compared to a steady state. may be determined to be even greater than the second scaling degree of .

本発明によれば、多様な生体信号から心拍出量や総血管抵抗などの心血管特徴を抽出し、抽出された心血管特徴を安定期の基準心血管特徴と比較して変化傾向を把握し、心血管特徴の変化傾向に基づいて収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定することにより、血圧推定の正確度を向上させることができる。 According to the present invention, cardiovascular features such as cardiac output and total vascular resistance are extracted from various biological signals, and the extracted cardiovascular features are compared with the reference cardiovascular features in the stable period to grasp the trend of change. However, the accuracy of blood pressure estimation can be improved by independently estimating systolic and diastolic blood pressure based on trends in cardiovascular characteristics.

一実施形態による血圧推定装置のブロック図である。1 is a block diagram of a blood pressure estimator according to one embodiment; FIG. 他の実施形態による血圧推定装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a blood pressure estimation device according to another embodiment; 心血管特徴の変化傾向と血圧との相関関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the correlation between the change tendency of cardiovascular characteristics and blood pressure; 心血管特徴の変化傾向と血圧との相関関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the correlation between the change tendency of cardiovascular characteristics and blood pressure; 心血管特徴の変化傾向と血圧との相関関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the correlation between the change tendency of cardiovascular characteristics and blood pressure; 心血管特徴の変化傾向と血圧との相関関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the correlation between the change tendency of cardiovascular characteristics and blood pressure; 図1及び図2に示すプロセッサ構成のブロック図である。3 is a block diagram of the processor configuration shown in FIGS. 1 and 2; FIG. 心血管特徴の抽出及びスケーリングを説明する図である。FIG. 3 illustrates the extraction and scaling of cardiovascular features; 心血管特徴の抽出及びスケーリングを説明する図である。FIG. 3 illustrates the extraction and scaling of cardiovascular features; 心血管特徴の抽出及びスケーリングを説明する図である。FIG. 3 illustrates the extraction and scaling of cardiovascular features; 心血管特徴の抽出及びスケーリングを説明する図である。FIG. 3 illustrates the extraction and scaling of cardiovascular features; 一実施形態による血圧推定方法のフローチャートである。4 is a flowchart of a blood pressure estimation method according to one embodiment; 一実施形態によるウェアラブル機器を説明する図である。1 illustrates a wearable device according to one embodiment; FIG. 一実施形態によるウェアラブル機器を説明する図である。1 illustrates a wearable device according to one embodiment; FIG.

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まれる。本明細書に記載の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ことで明確になる。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。 Specifics of embodiments of the invention are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the techniques described herein, as well as the manner in which they are carried out, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below in conjunction with the drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

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」とする場合、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、他の構成要素を更に含み得ることを意味する。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、ハードウェア又はソフトウェアとして具現されるか、或いはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現される。 Although the terms first, second, etc. are used to describe various components, the components are not limited by the terms. Terms are only used to distinguish one component from another. Singular references include plural references unless the context clearly dictates otherwise. Also, when a part "includes" a component, it does not exclude other components, but means that it may further include other components, unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which is embodied as hardware or software, or and software.

以下、本発明の血圧推定装置及び方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific examples of embodiments for implementing the blood pressure estimation apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、一実施形態による血圧推定装置のブロック図である。本実施形態の血圧推定装置100は、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などに搭載されるか、又は独立したハードウェア機器として製作される。独立したハードウェア機器は、腕時計型、腕輪型、手首バンド型、指輪型、メガネ型、ヘアバンド型などの被検体に着用可能なウェアラブル機器であるが、これらに限定されるものではない。 FIG. 1 is a block diagram of a blood pressure estimation device according to one embodiment. The blood pressure estimation device 100 of this embodiment is installed in terminals such as smart phones, tablet PCs, desktop PCs, and notebook computers, or is manufactured as an independent hardware device. The independent hardware device is a wearable device that can be worn by the subject, such as a wristwatch type, bracelet type, wrist band type, ring type, glasses type, and hair band type, but is not limited to these.

図1を参照すると、血圧推定装置100は、獲得部110及びプロセッサ120を含む。 Referring to FIG. 1, blood pressure estimation device 100 includes acquisition unit 110 and processor 120 .

獲得部110は、1つ以上のセンサーを含み、センサーを通じて被検体から多様な生体信号を測定する。1つ以上のセンサーは、光電容積脈波(PPG)、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、心臓弾動図(BCG)などを測定するセンサーであるが、これらに限定されるものではない。 The acquisition unit 110 includes one or more sensors, and measures various biological signals from the subject through the sensors. The one or more sensors include, but are not limited to, sensors that measure photoplethysmogram (PPG), electrocardiogram (ECG), electromyogram (EMG), ballistocardiogram (BCG), and the like. do not have.

プロセッサ120は、獲得部110によって測定された生体信号に基づいて血圧を推定する。プロセッサ120は、獲得部110から生体信号が受信されると、生体信号から血圧に影響を及ぼす心血管特徴を抽出する。心血管特徴は、心拍出量(CO)や総血管抵抗(TPR)などを含むが、これらに限定されるものではない。 Processor 120 estimates blood pressure based on the biosignals measured by acquisition unit 110 . Processor 120 extracts cardiovascular features affecting blood pressure from the biosignal when the biosignal is received from acquisition unit 110 . Cardiovascular characteristics include, but are not limited to, cardiac output (CO), total vascular resistance (TPR), and the like.

プロセッサ120は、心血管特徴が抽出されると、基準心血管特徴、例えば心血管特徴の基準値に比べて抽出された心血管特徴の変化傾向又は変化パターンを把握し、心血管特徴の変化傾向に基づいて血圧を推定する。プロセッサ120は、収縮期血圧(systolic blood pressure:SBP)及び拡張期血圧(distolic blood pressure:DBP)を独立して推定する。心血管特徴の基準値は、安定状態から抽出された心血管特徴の値である。また、心血管特徴の変化傾向は、心血管特徴の基準値に比べて心血管特徴が全般的に変化する傾向を示す。 When the cardiovascular features are extracted, the processor 120 comprehends a change tendency or a change pattern of the extracted cardiovascular features compared to a reference cardiovascular feature, for example, a reference value of the cardiovascular features, and determines the change tendency of the cardiovascular features. Estimate blood pressure based on Processor 120 independently estimates systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP). The cardiovascular feature reference value is the value of the cardiovascular feature extracted from the steady state. Also, the change tendency of the cardiovascular characteristics indicates the tendency of the cardiovascular characteristics to change in general compared to the reference value of the cardiovascular characteristics.

例えば、プロセッサ120は、各心血管特徴の変化傾向に基づいて、各心血管特徴を収縮期血圧用心血管特徴と拡張期血圧用心血管特徴とでスケーリングし、スケーリングされた収縮期血圧用心血管特徴と拡張期血圧用心血管特徴とを用いて、収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定する。例えば、プロセッサ120は、収縮期血圧用と拡張期血圧用とでそれぞれスケーリングされた心血管特徴のそれぞれに加重値を付与した後、スケーリングされた心血管特徴を結合して、収縮期血圧及び拡張期血圧を推定する。例えば、プロセッサ120は、スケーリングされた心血管特徴を線形結合し、線形結果に基づいて収縮期血圧及び拡張期血圧をそれぞれ推定する。この際、線形結合結果に、心血管特徴全体のスケーリングを調節するためのスケーリング要素を適用し、その結果を用いて収縮期血圧及び拡張期血圧を推定する。 For example, the processor 120 scales each cardiovascular feature with a systolic blood pressure feature and a diastolic blood pressure cardiovascular feature based on the change trend of each cardiovascular feature, and scales each cardiovascular feature with the scaled systolic blood pressure feature. Cardiovascular features for diastolic pressure are used to independently estimate systolic and diastolic pressure. For example, processor 120 may apply weights to each of the scaled cardiovascular features for systolic and diastolic pressure, respectively, and then combine the scaled cardiovascular features to obtain systolic and diastolic pressure. Estimate period blood pressure. For example, processor 120 linearly combines the scaled cardiovascular features and estimates systolic and diastolic blood pressure, respectively, based on the linear results. A scaling factor is then applied to the linear combination results to adjust the scaling of the overall cardiovascular features, and the results are used to estimate the systolic and diastolic pressures.

図2は、他の実施形態による血圧推定装置のブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of a blood pressure estimation device according to another embodiment.

図2を参照すると、本実施形態による血圧推定装置200は、獲得部110、プロセッサ120、通信部210、出力部220、及び保存部230を含む。獲得部110及びプロセッサ120は、図1を参照して説明したため、以下、残りの構成を中心に説明する。 Referring to FIG. 2 , the blood pressure estimation device 200 according to this embodiment includes an acquisition unit 110 , a processor 120 , a communication unit 210 , an output unit 220 and a storage unit 230 . Since the acquisition unit 110 and the processor 120 have been described with reference to FIG. 1, the rest of the configuration will be mainly described below.

通信部210は、プロセッサ120の制御によって、外部機器250と通信して血圧推定を協業する。一例として、通信部210は、外部機器250から生体信号を受信して獲得部110に伝達する。外部機器250は、光電容積脈波(PPG)、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、心臓弾動図(BCG)などを測定するセンサーを含む。これを通じて、獲得部110には、最小限のセンサー、例えば光電容積脈波信号を測定するPPGセンサーのみを搭載することにより、本体のサイズを減らす。図2に示す1つ以上の構成は、1つ以上のハードウェアで具現可能である。 The communication unit 210 communicates with the external device 250 under the control of the processor 120 to cooperate in estimating the blood pressure. For example, the communication unit 210 receives a biosignal from the external device 250 and transfers it to the acquisition unit 110 . External device 250 includes sensors that measure photoplethysmogram (PPG), electrocardiogram (ECG), electromyogram (EMG), ballistocardiogram (BCG), and the like. Through this, the acquiring unit 110 is equipped with a minimum number of sensors, for example, only a PPG sensor for measuring a photoelectric volume pulse wave signal, thereby reducing the size of the main body. One or more of the configurations shown in FIG. 2 can be implemented in one or more pieces of hardware.

また、通信部210は、プロセッサ120の制御によって、生体信号測定結果や血圧推定結果などを外部機器250に伝送し、外部機器250に血圧履歴管理や健康状態モニタリングを行わせる。ここで、外部機器250は、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、医療機関の装置などを含むが、これらに制限されるものではない。 In addition, under the control of the processor 120, the communication unit 210 transmits the biological signal measurement result, the blood pressure estimation result, and the like to the external device 250, and causes the external device 250 to perform blood pressure history management and health condition monitoring. Here, the external device 250 includes, but is not limited to, smart phones, tablet PCs, desktop PCs, notebook computers, devices of medical institutions, and the like.

通信部210は、ブルートゥース(登録商標)(bluetooth(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:NFC)、WLAN通信、ジグビー(登録商標)(Zigbee(登録商標))通信、赤外線(Infrared Data Association:IrDA)通信、WFD(Wi-Fi Direct)通信、UWB(ultra-wideband)通信、Ant+通信、Wi-Fi通信、RFID(Radio Frequency Identification)通信、3G通信、4G通信、5G通信などを用いて外部機器と通信する。しかし、これは一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。 The communication unit 210 supports Bluetooth (registered trademark) communication, BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) communication, near field communication (NFC), WLAN communication, and ZigBee (registered trademark). ) (Zigbee (registered trademark)) communication, infrared (Infrared Data Association: IrDA) communication, WFD (Wi-Fi Direct) communication, UWB (ultra-wideband) communication, Ant+ communication, Wi-Fi communication, RFID (Radio Frequency Identification ) communication, 3G communication, 4G communication, 5G communication, etc., to communicate with an external device. However, this is only an example and is not limited to these.

出力部220は、獲得された生体信号、血圧推定結果、血圧推定結果による警告などの付加情報を出力する。一例として、出力部220は、ディスプレイモジュール(例:ディスプレイ機器)を通じて各種の情報を視覚的にユーザに提供する。例えば、血圧推定結果を表示する際、推定された血圧が正常範囲を外れる場合に赤色で表示する方式などで強調することにより、ユーザに警告情報を表示する。他の例として、スピーカーモジュール(例:スピーカー)やハプティックモジュール(例:振動機又はハプティックモータ)などを通じて音声や振動、触感などの非視覚的な方式で各種の情報をユーザに提供する。 The output unit 220 outputs additional information such as the acquired biosignal, the blood pressure estimation result, and a warning based on the blood pressure estimation result. For example, the output unit 220 visually provides various information to the user through a display module (eg, display device). For example, when the blood pressure estimation result is displayed, if the estimated blood pressure is out of the normal range, the warning information is displayed to the user by emphasizing it by displaying it in red. As another example, a speaker module (eg, speaker) or a haptic module (eg, vibrator or haptic motor) provides various information to the user in a non-visual manner such as sound, vibration, and touch.

例えば、収縮期血圧及び拡張期血圧を音声、振動及び/又は触感で案内する。推定された血圧が正常範囲を外れる場合、音声、振動や触感を通じてユーザに健康状態に異常があることを案内する。例えば、出力部220は、音声を通じて正常範囲内にある収縮期血圧及び拡張期血圧をユーザに案内する。また、振動や触感を通じて正常範囲外にある収縮期血圧及び拡張期血圧を案内する。しかし、これは単純な例示であり、これに制限されるものではない。 For example, systolic blood pressure and diastolic blood pressure are guided by voice, vibration and/or touch. If the estimated blood pressure is out of the normal range, the user is informed of the health condition through voice, vibration, and tactile sensation. For example, the output unit 220 informs the user of systolic blood pressure and diastolic blood pressure within the normal range through voice. In addition, it guides the systolic and diastolic blood pressures that are out of the normal range through vibration and touch. However, this is a simple example and is not intended to be limiting.

出力部220は、1つ以上のハードウェア回路網として具現可能である。 Output unit 220 can be embodied as one or more hardware networks.

保存部230は、基準情報、獲得された生体信号、血圧推定結果などを保存する。基準情報は、ユーザの年齢、性別、健康状態などのユーザ情報、又は血圧推定式のような推定モデルを含む。 The storage unit 230 stores reference information, acquired biosignals, blood pressure estimation results, and the like. The reference information includes user information such as user's age, gender, and health condition, or an estimation model such as a blood pressure estimation formula.

保存部230は、フラッシュメモリタイプ(flash memory type)、ハードディスクタイプ(hard disk type)、マルチメディアカードマイクロタイプ(multimedia card micro type)、カードタイプのメモリ(例えば、SD又はXDメモリなど)、RAM(Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、PROM(Programmable Read-Only Memory)、磁気メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどの記録媒体を含むが、これらに制限されるものではない。 The storage unit 230 may include flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, card type memory (eg, SD or XD memory), RAM ( Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Memory) read-only memory), magnetic memory, magnetic disk, optical disk, etc. Including, but not limited to, recording media.

図3A~図3Dは、心血管特徴の変化傾向と血圧との相関関係を説明する図である。 3A to 3D are diagrams for explaining the correlation between changes in cardiovascular characteristics and blood pressure.

一般的に、平均血圧(mean blood pressure:MBP)は、下記の数式1のように心拍出量と総血管抵抗とに比例する。 In general, mean blood pressure (MBP) is proportional to cardiac output and total vascular resistance as shown in Equation 1 below.

Figure 0007317486000001
Figure 0007317486000001

ここで、ΔMBPは、左心室と右心房との平均血圧差を示し、一般的に、右心房平均血圧の場合、3~5mmHgを超えず、左心室平均血圧又は上腕平均血圧に類似する値を有する。 Here, ΔMBP indicates the mean blood pressure difference between the left ventricle and the right atrium, and generally does not exceed 3-5 mmHg for right atrial mean blood pressure, and is similar to left ventricular mean blood pressure or brachial mean blood pressure. have.

一般的に、収縮期血圧及び拡張期血圧は、このように算出された平均血圧の左右0.5~0.7範囲内の値を使用する。しかし、収縮期血圧及び拡張期血圧は、血圧変化メカニズムによって、平均血圧の変化傾向に従わない分離現象が発生する虞がある。従って、血圧推定の正確度を向上させるために、血圧変化メカニズムによる影響を考慮して血圧を推定する必要がある。 Generally, systolic blood pressure and diastolic blood pressure use values within a range of 0.5 to 0.7 left and right of the mean blood pressure thus calculated. However, the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure may be separated from each other due to the change mechanism of the mean blood pressure. Therefore, in order to improve the accuracy of blood pressure estimation, it is necessary to estimate blood pressure in consideration of the influence of the blood pressure change mechanism.

図3A及び図3Bは、血圧の多様な変化メカニズムによって、収縮期血圧及び拡張期血圧が変化する傾向を図示したものである。 FIGS. 3A and 3B illustrate the tendency of systolic blood pressure and diastolic blood pressure to change according to various blood pressure change mechanisms.

図3A及び図3Bを参照すると、血圧の変化に影響を与える多様なメカニズムによって、心拍出量、総血管抵抗、収縮期血圧、及び拡張期血圧の変化傾向を推定する。 Referring to FIGS. 3A and 3B, the trends in cardiac output, total vascular resistance, systolic blood pressure, and diastolic blood pressure are estimated by a variety of mechanisms that affect changes in blood pressure.

一例として、血圧の変化メカニズムが無酸素運動又は等尺性運動である場合、安定期に比べて、心拍出量(CO)、総抵抗血管(TPR)、収縮期血圧(SBP)、拡張期血圧(DBP)のいずれも増加する傾向を示す。従って、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)とを組合せて血圧を推定する場合、心拍出量特徴(f1)が増加し、総血管抵抗特徴(f2)が同様に保持されるか又は無意味に増加する傾向を示す時、プロセッサ120は、無酸素運動又は等尺性運動状態を決定し、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)との組合せ結果に比例する収縮期血圧及び拡張期血圧を推定する。 As an example, if the blood pressure change mechanism is anaerobic exercise or isometric exercise, compared to the plateau, cardiac output (CO), total resistance vascular (TPR), systolic blood pressure (SBP), diastolic Both blood pressure (DBP) show a tendency to increase. Therefore, when estimating blood pressure by combining the cardiac output feature (f1) and the total vascular resistance feature (f2), the cardiac output feature (f1) increases and the total vascular resistance feature (f2) similarly increases. Processor 120 determines an anaerobic or isometric exercise state when showing a tendency to be sustained or increased insignificantly, and a combination of cardiac output feature (f1) and total vascular resistance feature (f2). Estimate the systolic and diastolic blood pressures proportional to the combined result.

他の例として、血圧の変化メカニズムが有酸素運動である場合、安定期に比べて、心拍出量(CO)及び収縮期血圧(SBP)は増加する傾向を示すが、総血管抵抗(TPR)及び拡張期血圧(DBP)は減少する傾向を示す。従って、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)とを組合せて血圧を推定する場合、心拍出量特徴(f1)が非常に大きな幅に増加し、総血管抵抗特徴(f2)が減少する傾向を示す時、収縮期血圧は多少大きな幅に増加するが、拡張期血圧は心拍出量特徴(f1)の増加に比べて相対的にその増加する程度が小さくなる。 As another example, when the blood pressure change mechanism is aerobic exercise, cardiac output (CO) and systolic blood pressure (SBP) tend to increase compared to the stable period, but total vascular resistance (TPR ) and diastolic blood pressure (DBP) show a decreasing trend. Therefore, when estimating blood pressure by combining the cardiac output feature (f1) and the total vascular resistance feature (f2), the cardiac output feature (f1) increases significantly, and the total vascular resistance feature ( When f2) shows a decreasing trend, the systolic blood pressure increases in a somewhat large range, but the diastolic blood pressure increases relatively less than the increase in the cardiac output characteristic (f1).

他の例として、血圧の変化メカニズムがアルコールである場合、安定期に比べて、心拍出量(CO)は増加するが、総血管抵抗(TPR)、収縮期血圧(SBP)、及び拡張期血圧(DBP)はいずれも減少する傾向を示す。従って、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)とを組合せて血圧を推定する場合、心拍出量特徴(f1)の増加程度が総血管抵抗特徴(f2)の減少程度よりも大きい時、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)とを組合せた結果は増加傾向を示しても、収縮期血圧及び拡張期血圧は減少する傾向を示す。ここで、拡張期血圧の減少程度は収縮期血圧よりも相対的に大きい。 As another example, if the blood pressure change mechanism is alcohol, cardiac output (CO) increases, but total vascular resistance (TPR), systolic blood pressure (SBP), and diastolic Both blood pressure (DBP) tend to decrease. Therefore, when estimating blood pressure by combining the cardiac output feature (f1) and the total vascular resistance feature (f2), the degree of increase in the cardiac output feature (f1) is the degree of decrease in the total vascular resistance feature (f2). , the systolic and diastolic blood pressure tend to decrease even though the combined results of the cardiac output (f1) and total vascular resistance (f2) characteristics show an increasing trend. Here, the degree of decrease in diastolic blood pressure is relatively greater than that in systolic blood pressure.

更に他の例として、血圧の変化メカニズムが息こらえである場合、心拍出量特徴(f1)と総血管抵抗特徴(f2)とを組合せて血圧を推定する場合、総血管抵抗特徴(f2)が増加し、心拍出量特徴(f1)が同様に保持される時、収縮期血圧及び拡張期血圧は、いずれもその組合せ結果に比例する。 As yet another example, when the blood pressure change mechanism is breath holding, when estimating blood pressure by combining the cardiac output feature (f1) and the total vascular resistance feature (f2), the total vascular resistance feature (f2) is increased and the cardiac output feature (f1) is held the same, the systolic and diastolic blood pressures are both proportional to the combined result.

図3Cは、心拍出量の変化による収縮期血圧及び拡張期血圧の変化傾向を図示したものであり、図3Dは、総血管抵抗の変化による収縮期血圧及び拡張期血圧の変化傾向を図示したものである。 FIG. 3C illustrates changes in systolic blood pressure and diastolic blood pressure due to changes in cardiac output, and FIG. 3D illustrates changes in systolic blood pressure and diastolic blood pressure due to changes in total vascular resistance. It is what I did.

図3Cを参照すると、心拍出量(CO)が増加又は減少する時、収縮期血圧(SBP)及び拡張期血圧(DBP)は、いずれも同じ変化傾向を示す。心拍出量が安定期に比べて減少する時、収縮期血圧及び拡張期血圧は、同様に減少する変化傾向を示す。しかし、心拍出量が安定期に比べて次第に増加する時、拡張期血圧の増加程度は、収縮期血圧の増加程度よりも次第に小さくなる傾向を示す。即ち、心拍出量(x軸)が次第に増加する時、拡張期血圧(y軸)の増加程度は次第に小さくなり、心拍出量(y軸)が次第に増加する時、収縮期血圧(x軸)の増加程度は次第に大きくなる傾向を示す。 Referring to FIG. 3C, both systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) show the same change trend when cardiac output (CO) increases or decreases. Systolic and diastolic blood pressure show a downward trend as well when the cardiac output decreases compared to the steady phase. However, when the cardiac output gradually increases compared to the stable period, the degree of increase in diastolic blood pressure tends to become smaller than the degree of increase in systolic blood pressure. That is, when the cardiac output (x-axis) gradually increases, the diastolic blood pressure (y-axis) increases gradually, and when the cardiac output (y-axis) gradually increases, the systolic blood pressure (x axis) shows a tendency to increase gradually.

図3Dを参照すると、総血管抵抗(TPR)が増加又は減少する時、収縮期血圧(SBP)及び拡張期血圧(DBP)は、いずれも同じ変化傾向を示す。しかし、総血管抵抗が安定期に比べて次第に減少する時、拡張期血圧の減少程度は、収縮期血圧の減少程度よりも次第に大きくなる傾向を示す。即ち、心拍出量(x軸)が次第に減少する時、拡張期血圧(y軸)の減少程度は次第に大きくなり、心拍出量(y軸)が次第に減少する時、収縮期血圧(x軸)の減少程度は次第に小さくなる傾向を示す。 Referring to FIG. 3D, both systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) show the same trend when the total vascular resistance (TPR) increases or decreases. However, when the total vascular resistance gradually decreases compared to the stable period, the degree of decrease in diastolic blood pressure tends to be greater than the decrease in systolic blood pressure. That is, when the cardiac output (x-axis) gradually decreases, the diastolic blood pressure (y-axis) decreases gradually, and when the cardiac output (y-axis) gradually decreases, the systolic blood pressure (x axis) shows a tendency to decrease gradually.

このように、血圧変化メカニズムによって心拍出量や総血管抵抗のような心血管特徴と、収縮期血圧及び拡張期血圧の変化傾向は多様である。特に、収縮期血圧は心拍出量の変化に敏感であり、拡張期血圧は総血管抵抗の変化に更に敏感な反応を示す。従って、本実施形態によると、多様な生体信号から心拍出量や総血管抵抗などの心血管特徴を抽出し、抽出された心血管特徴を安定期の基準心血管特徴と比較して変化傾向を把握し、心血管特徴の変化傾向に基づいて収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定することにより、血圧推定の正確度を向上させることができる。 Thus, cardiovascular characteristics such as cardiac output and total vascular resistance, and systolic blood pressure and diastolic blood pressure, vary depending on the blood pressure change mechanism. In particular, systolic blood pressure is sensitive to changes in cardiac output, and diastolic blood pressure responds even more sensitively to changes in total vascular resistance. Therefore, according to the present embodiment, cardiovascular features such as cardiac output and total vascular resistance are extracted from various biological signals, and the extracted cardiovascular features are compared with the reference cardiovascular features in the stable period to determine the tendency of change. , and independently estimating systolic and diastolic blood pressure based on trends in cardiovascular characteristics, the accuracy of blood pressure estimation can be improved.

図4は、図1及び図2に示すプロセッサ構成のブロック図である。図5A~図5Dは、心血管特徴の抽出及びスケーリングを説明する図である。図4~図5Dを参照して、プロセッサ400が、生体信号に基づいて血圧を推定する実施形態を説明する。 4 is a block diagram of the processor configuration shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 5A-5D are diagrams illustrating the extraction and scaling of cardiovascular features. Embodiments in which the processor 400 estimates blood pressure based on biosignals are described with reference to FIGS. 4-5D.

図4を参照すると、プロセッサ400は、特徴点抽出部410、特徴抽出部420、スケーリング部430、及び血圧推定部440を含む。 Referring to FIG. 4, processor 400 includes feature point extractor 410 , feature extractor 420 , scaler 430 and blood pressure estimator 440 .

特徴点抽出部410は、多様な生体信号から血圧推定のための特徴点を抽出する。特徴点は、心拍情報、生体信号の波形の形態、生体信号の最大点の時刻及び振幅、生体信号の最小点の時刻及び振幅、生体信号波形の面積、生体信号の時間経過、生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報、2つ以上の特徴点の間の内分点のうちの1つ以上を含むが、これらに制限されるものではない。 The feature point extraction unit 410 extracts feature points for estimating blood pressure from various biological signals. The feature points include heartbeat information, the shape of the biosignal waveform, the time and amplitude of the maximum point of the biosignal, the time and amplitude of the minimum point of the biosignal, the area of the biosignal waveform, the passage of time of the biosignal, and the biosignal. including, but not limited to, amplitude and time information of constituent pulse waveforms, internal dividing points between two or more feature points.

図5Aは、被検体から獲得された生体信号のうちの脈波信号を例示したものである。図5Aを参照して、特徴点抽出部410が、脈波信号から特徴点を抽出する例を説明する。 FIG. 5A illustrates a pulse wave signal among biological signals acquired from a subject. An example in which the feature point extraction unit 410 extracts feature points from the pulse wave signal will be described with reference to FIG. 5A.

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(propagation wave)と末端部から再び戻ってくる反射波(refelection wave)との重畳信号で構成される。図5Aは、被検体から獲得された脈波信号(PS)の波形が5個の構成パルス、例えば進行波(fw)と反射波(rw1、rw2、rw3、rw4)との重畳信号からなるものを例示する。 In general, a pulse wave signal is composed of a superimposed signal of a propagation wave that starts from the heart and travels to the extremities of the body and a reflection wave that returns from the extremities. FIG. 5A shows that the waveform of the pulse wave signal (PS) acquired from the subject consists of five constituent pulses, for example, the superimposed signal of the traveling wave (fw) and the reflected waves (rw1, rw2, rw3, rw4). is exemplified.

特徴点抽出部410は、このように脈波信号(PS)の構成パルス波形(fw、rw1、fw2、rw3、rw4)を分析して特徴点を抽出する。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。その後のパルスは、通常、人によって観測されない場合もあり、ノイズ(noise)のために、検知が困難であり、血圧推定との相関度も低い場合もある。 The feature point extraction unit 410 extracts feature points by analyzing the constituent pulse waveforms (fw, rw1, fw2, rw3, rw4) of the pulse wave signal (PS). In general, the first three constituent pulses are mainly used for estimating blood pressure. Subsequent pulses typically may not be observed by humans, may be difficult to detect due to noise, and may be poorly correlated with blood pressure estimates.

一例として、特徴点抽出部410は、最初から三番目までの構成パルス波形(fw、rw1、rw2)の最大地点の時刻(t、t、t)及び振幅(P、P、P)を特徴点として抽出する。特徴点抽出部410は、脈波信号(PS)が獲得されると、獲得された脈波信号(PS)を2次微分し、2次微分信号を用いて構成パルス波形(fw、rw1、rw2)の最大地点の時刻(t、t、t)及び振幅(P、P、P)を抽出する。例えば、2次微分信号でローカル最小地点(local minimum point)を探索して最初から三番目までのローカル最小地点に該当する時刻(t、t、t)を抽出し、脈波信号(PS)からその時刻(t、t、t)に対応する振幅(P、P、P)を抽出する。ここで、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、即ち下向きに凸状(言い換えると、凹状)を有する地点を意味する。 As an example, the feature point extraction unit 410 extracts the time (t 1 , t 2 , t 3 ) and the amplitude (P 1 , P 2 , P 3 ) is extracted as a feature point. When the pulse wave signal (PS) is acquired, the feature point extraction unit 410 secondarily differentiates the acquired pulse wave signal (PS), and uses the second differentiated signal to obtain the constituent pulse waveforms (fw, rw1, rw2). ) at the maximum point (t 1 , t 2 , t 3 ) and amplitude (P 1 , P 2 , P 3 ). For example, search for the local minimum point in the second derivative signal, extract the time (t 1 , t 2 , t 3 ) corresponding to the first to third local minimum points, and extract the pulse wave signal ( PS), the amplitudes (P 1 , P 2 , P 3 ) corresponding to the times (t 1 , t 2 , t 3 ) are extracted. Here, the local minimum point is a point having a downward convex shape (in other words, a concave shape) in which the signal decreases and then increases again around a specific point when observing a partial section of the second derivative signal. means

他の例として、特徴点抽出部410は、脈波信号(PS)の所定区間で振幅が最大である地点の時刻(tmax)及び振幅(Pmax)を特徴点として抽出する。ここで、所定区間は、血圧の収縮期区間を意味する脈波信号(PS)の最初から重複切痕(dicrotic notch:DN)が発生した地点までを示す。 As another example, the feature point extraction unit 410 extracts the time (t max ) and the amplitude (P max ) at the point where the amplitude is maximum in a predetermined section of the pulse wave signal (PS) as feature points. Here, the predetermined interval indicates a point from the beginning of the pulse wave signal (PS), which means the systolic interval of blood pressure, to the point where a dicrotic notch (DN) occurs.

更に他の例として、特徴点抽出部410は、生体信号の全体測定時間を意味する時間経過(PPGdur)又は生体信号波形の面積(PPGarea)を特徴点として抽出する。この際、生体信号波形の面積は、生体信号波形の全体面積、又は全体時間経過(PPGdur)上の所定比率(例:70%)に該当する生体信号波形の面積を意味する。 As still another example, the feature point extraction unit 410 extracts the passage of time (PPG dur ), which means the total measurement time of the biosignal, or the area of the biosignal waveform (PPG area ) as feature points. At this time, the area of the biosignal waveform means the entire area of the biosignal waveform or the area of the biosignal waveform corresponding to a predetermined ratio (eg, 70%) of the entire time course (PPG dur ).

更に他の例として、特徴点抽出部410は、抽出された2つ以上の特徴点間の内分点を追加的な特徴点として抽出する。脈波信号が、動雑音、睡眠などの非理想的な環境によって脈波信号に不安定な波形が発生することで、特徴点が誤った位置から抽出される。このように、誤って抽出された特徴点の間の内分点を活用して血圧測定を補完する。 As yet another example, the feature point extraction unit 410 extracts an internal dividing point between two or more extracted feature points as an additional feature point. Characteristic points are extracted from erroneous positions due to the generation of unstable waveforms in the pulse wave signal due to non-ideal environments such as motion noise and sleep. In this way, blood pressure measurement is complemented by utilizing internal division points between erroneously extracted feature points.

例えば、特徴点抽出部410は、先に血圧の収縮期区間で特徴点(t、P)と(tmax、Pmax)とが抽出されると、2つの特徴点(t、P)と(tmax、Pmax)との間の内分点(tsys、Psys)を算出する。特徴点抽出部410は、2つの特徴点(t、P)と(tmax、Pmax)との時刻値t及びtmaxに加重値を付与し、加重値が付与されたそれぞれの時刻値を用いて内分点の時刻(tsys)を算出し、算出された内分点の時刻(tsys)に該当する振幅(Psys)を抽出する。但し、これに限定されず、獲得された生体信号波形の分析を通じて、血圧の収縮期区間で最初と二番目の構成パルス波形(fw、rw1)に関連する特徴点(t、P)と(t、P)との間の内分点、血圧の拡張期区間で三番目と四番目の構成パルス波形(rw、rw)に関連する特徴点(t、P)と(t、P)との間の内分点などを更に算出する。 For example, if feature points (t 1 , P 1 ) and (t max , P max ) are first extracted in the systolic period of blood pressure, the feature point extraction unit 410 extracts two feature points (t 1 , P 1 ) and (t max , P max ) are calculated . The feature point extraction unit 410 assigns weights to the time values t 1 and t max of the two feature points (t 1 , P 1 ) and (t max , P max ), and extracts the weighted values The time value (t sys ) of the internal division point is calculated using the time value, and the amplitude (P sys ) corresponding to the calculated time (t sys ) of the internal division point is extracted. However, without being limited to this, through analysis of the acquired biosignal waveforms, feature points (t 1 , P 1 ) and (t 2 , P 2 ), a feature point (t 3 , P 3 ) associated with the third and fourth constituent pulse waveforms (rw 2 , rw 3 ) in the diastolic interval of blood pressure and An internal division point between (t 4 , P 4 ) and the like are further calculated.

特徴抽出部420は、多様な生体信号から抽出された特徴点を組合せて心拍出量や総血管抵抗などの心血管特徴を抽出する。 The feature extractor 420 extracts cardiovascular features such as cardiac output and total vascular resistance by combining feature points extracted from various biosignals.

図5Bは、心拍出量特徴と総血管抵抗特徴との候補を図示したものである。 FIG. 5B is a graphical representation of candidate cardiac output and total vascular resistance features.

例えば、図5Bを参照すると,特徴抽出部420は、(1)分当たり心拍数(HR)、(2)生体信号の面積(PPGarea)、(3)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を血圧収縮期区間の最大振幅(Pmax)で割った値(P3/Pmax)、(4)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を内分点の振幅(Psys)で割った値(P3/Psys)、(5)血圧収縮期区間の最大振幅(Pmax)を生体信号波形の面積(PPGarea)で割った値(Pmax/PPGarea)、(6)生体信号の時間経過(PPGdur)の逆数などを心拍出量(CO)特徴として抽出する。 For example, referring to FIG. 5B, the feature extractor 420 extracts (1) heart rate per minute (HR), (2) biosignal area (PPG area ), (3) third constituent pulse waveform (rw 2 ). (P3/Pmax) obtained by dividing the amplitude (P 3 ) from which the was extracted by the maximum amplitude (P max ) of the systolic interval (P max ); (4) the amplitude from which the third constituent pulse waveform (rw 2 ) was extracted ( P 3 ) divided by the amplitude of the internal dividing point (P sys ) (P3/Psys), (5) the maximum amplitude (P max ) of the blood pressure systolic interval divided by the area of the biosignal waveform (PPG area ) The value (Pmax/PPGarea), (6) the reciprocal of the biosignal over time (PPG dur ), etc. are extracted as cardiac output (CO) features.

他の例として、特徴抽出部420は、(1)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された時刻(T)から最初の構成パルス波形(fw)が抽出された時刻(T)を差引いた値の逆数、(2)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された時刻(T)から内分点の時刻(Tsys)を差引いた値の逆数、(3)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された時刻(T)から血圧収縮期区間の最大振幅(Pmax)に該当する時刻(Tmax)を差引いた値の逆数、(4)二番目の構成パルス波形(rw)が抽出された時刻(T)から最初の構成パルス波形(fw)が抽出された時刻(T)を差引いた値の逆数、(5)二番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を最初の構成パルス波形(fw)が抽出された振幅(P)で割った値、三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を最初の構成パルス波形(fw)が抽出された振幅(P)で割った値、(6)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を最大振幅(Pmax)で割った値、(7)三番目の構成パルス波形(rw)が抽出された振幅(P)を最初の構成パルス波形(fw)が抽出された振幅(P)で割った値、(8)生体信号の面積(PPGarea)などを総血管抵抗(TPR)特徴として抽出する。但し、このような例示に制限されず、その他の多様な特徴点の組合せによって、心拍出量特徴や総血管抵抗特徴を抽出することができる。 As another example, the feature extracting unit 420 may (1) extract the first constituent pulse waveform (fw) from the time (T 3 ) at which the third constituent pulse waveform (rw 2 ) is extracted (T 1 ), (2) the reciprocal of the time (T 3 ) at which the third constituent pulse waveform (rw 2 ) was extracted minus the time (T sys ) of the internal division point, (3) (4) the reciprocal of the value obtained by subtracting the time (T max ) corresponding to the maximum amplitude (P max ) of the systolic interval from the time (T 3 ) at which the third constituent pulse waveform (rw 2 ) was extracted; the reciprocal of the time (T 2 ) at which the second constituent pulse waveform (rw 1 ) was extracted minus the time (T 1 ) at which the first constituent pulse waveform (fw) was extracted; (5) the second constituent; The amplitude (P 2 ) at which the pulse waveform (rw 1 ) was extracted divided by the amplitude (P 1 ) at which the first constituent pulse waveform (fw) was extracted, and the third constituent pulse waveform (rw 2 ) was extracted. ( 6 ) the amplitude at which the third constituent pulse waveform (rw 2 ) was extracted (P 3 ) divided by the maximum amplitude ( Pmax ), and (7) the amplitude ( P3 ) at which the third constituent pulse waveform ( rw2 ) was extracted is the amplitude at which the first constituent pulse waveform (fw) was extracted. A value divided by (P 1 ), (8) biosignal area (PPG area ), etc. are extracted as total vascular resistance (TPR) features. However, it is not limited to such examples, and various other combinations of feature points can be used to extract cardiac output features and total vascular resistance features.

スケーリング部430は、特徴抽出部420によって抽出された心血管特徴をその心血管特徴の変化傾向に基づいて、第1心血管特徴と第2心血管特徴とにスケーリングする。第1心血管特徴は収縮期血圧を推定するための心血管特徴であり、第2心血管特徴は拡張期血圧を推定するための心血管特徴である。スケーリング部430は、抽出された心血管特徴の種類(例:心拍出量又は総血管抵抗)及び変化傾向(例:増加又は減少)によって、第1心血管特徴と第2心血管特徴とのスケーリング程度を決定する。ここで、スケーリング程度は、ユーザ別に前処理過程を通じて予め定義される。例えば、スケーリング程度は、ユーザの特性又は以前の実験に基づいて、各ユーザ別に最適化される。 The scaling unit 430 scales the cardiovascular features extracted by the feature extraction unit 420 into a first cardiovascular feature and a second cardiovascular feature based on the change tendency of the cardiovascular features. The first cardiovascular feature is a cardiovascular feature for estimating systolic blood pressure and the second cardiovascular feature is a cardiovascular feature for estimating diastolic blood pressure. The scaling unit 430 scales the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature according to the extracted cardiovascular feature type (eg, cardiac output or total vascular resistance) and change tendency (eg, increase or decrease). Determines the degree of scaling. Here, the degree of scaling is predefined through a preprocessing process for each user. For example, the degree of scaling is optimized for each user based on the user's characteristics or previous experiments.

図5Cは、心拍出量によって、収縮期血圧を推定するための第1心血管特徴と拡張期血圧を推定するための第2心血管特徴とのスケーリングを例示したものである。一例として、上述したように、心拍出量が増加する時、心拍出量特徴は、拡張期血圧に比べて収縮期血圧に及ぼす影響が更に大きい。従って、図5Cを参照すると、心拍出量が増加する区間(x>1)に対して、収縮期血圧を推定するための第1心血管特徴(例:第1心拍出量)のスケーリング程度がy=xの数式で定義される場合、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量のスケーリング程度が収縮期血圧を推定するための第1心拍出量の増加率よりも下になるように、第2心血管特徴(例:第2心拍出量)のスケーリング程度は、y=x、y=2*sqrt(x)-1、y=ln(x)、及びy=sqrt(x)のうちの何れか1つとして定義される。 FIG. 5C illustrates scaling of a first cardiovascular feature for estimating systolic pressure and a second cardiovascular feature for estimating diastolic pressure by cardiac output. As an example, as described above, when cardiac output increases, cardiac output features have a greater effect on systolic blood pressure than on diastolic blood pressure. Thus, referring to FIG. 5C, scaling of the first cardiovascular feature (eg, first cardiac output) for estimating systolic blood pressure for intervals of increasing cardiac output (x>1) If the degree is defined by the formula y=x, then the degree of scaling of the second cardiac output for estimating diastolic pressure is greater than the rate of increase of the first cardiac output for estimating systolic pressure. Below, the scaling degrees for secondary cardiovascular features (eg, secondary cardiac output) are y=x, y=2*sqrt(x)−1, y=ln(x), and y = any one of sqrt(x).

また、心拍出量が減少する区間(0≦x≦1)に対して、第1心拍出量と第2心拍出量とのスケーリング程度は、同じ数式(例:y=x)として定義される。但し、例示した関数式は、一例に過ぎず、特に制限されるものではない。なお、図5Cで、x軸はスケーリング前の心拍出量を示し、y軸はスケーリング数式によってスケーリングされた後の心拍出量を示す。 In addition, the degree of scaling of the first cardiac output and the second cardiac output for the interval (0≤x≤1) in which the cardiac output decreases is given by the same formula (eg, y=x) Defined. However, the illustrated function expression is only an example and is not particularly limited. Note that in FIG. 5C, the x-axis indicates the cardiac output before scaling, and the y-axis indicates the cardiac output after being scaled by the scaling formula.

第1心血管特徴のスケーリング程度を決定するための数式と第2心血管特徴のスケーリング程度を決定するための数式は、血圧推定装置に予め設定され、今後必要な場合に修正又は調節される。 The formula for determining the degree of scaling of the first cardiovascular feature and the formula for determining the degree of scaling of the second cardiovascular feature are preset in the blood pressure estimator and are modified or adjusted in the future if necessary.

図5Dは、総血管抵抗によって、収縮期血圧を推定するための第1心血管特徴と拡張期血圧を推定するための第2心血管特徴とをスケーリングする例を図示したものである。上述したように、総血管抵抗が減少する時、総血管抵抗は、収縮期血圧に比べて拡張期血圧に及ぼす影響が更に大きい。従って、図5Dを参照すると、総血管抵抗が減少する区間(0≦x≦1)に対して、収縮期血圧を推定するための第1心血管特徴(例:第1総血管抵抗)のスケーリング程度がy=xの数式で定義される場合、拡張期血圧を推定するための第2総血管抵抗のスケーリング程度が収縮期血圧を推定するための第1総血管抵抗減少率よりも上になるように、拡張期血圧を推定するための第2心血管特徴(例:第2総血管抵抗)のスケーリング程度は、y=x、y=2*x-1、y=-1/x+2、及びy=ln(x)+1のうちの何れか1つとして予め定義される。また、総血管抵抗が増加する区間(x>1)に対して、第1総血管抵抗と第2総血管抵抗とのスケーリング程度は、同じ数式(例:y=x)として定義される。但し、例示した関数式は、一例に過ぎず、特に制限されるものではない。なお、図5Dで、x軸はスケーリング前の総血管抵抗を示し、y軸はスケーリング数式によってスケーリングされた後の総血管抵抗を示す。 FIG. 5D illustrates an example of scaling a first cardiovascular feature for estimating systolic pressure and a second cardiovascular feature for estimating diastolic pressure by total vascular resistance. As mentioned above, when total vascular resistance decreases, total vascular resistance has a greater effect on diastolic blood pressure than on systolic blood pressure. Thus, referring to FIG. 5D, scaling of a first cardiovascular feature (eg, first total vascular resistance) to estimate systolic blood pressure for intervals of decreasing total vascular resistance (0≦x≦1). The scaling degree of the second total vascular resistance for estimating diastolic pressure is above the first total vascular resistance reduction rate for estimating systolic blood pressure, if the degree is defined by the formula y=x. The scaling degrees of the secondary cardiovascular feature (eg, secondary total vascular resistance) for estimating diastolic pressure are y=x, y=2*x−1, y=−1/x+2, and It is predefined as one of y=ln(x)+1. Also, the scaling degrees of the first total vascular resistance and the second total vascular resistance are defined by the same formula (eg, y=x) for the interval (x>1) where the total vascular resistance increases. However, the illustrated function expression is only an example and is not particularly limited. Note that in FIG. 5D, the x-axis indicates the total vascular resistance before scaling, and the y-axis indicates the total vascular resistance after being scaled by the scaling formula.

血圧推定部440は、スケーリング部430によって、心血管特徴が第1心血管特徴と第2心血管特徴とにスケーリングされた場合、第1心血管特徴と第2心血管特徴とをそれぞれ収縮期血圧推定モデル及び拡張期血圧推定モデルに入力して、収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定する。例えば、収縮期血圧推定モデル及び拡張期血圧推定モデルは、下記の数式2~数式4のような関数式の形態であるが、これに制限されるものではない。 When the cardiovascular features are scaled to the first cardiovascular features and the second cardiovascular features by the scaling section 430, the blood pressure estimating section 440 calculates the systolic blood pressure from the first cardiovascular features and the second cardiovascular features, respectively. Input the estimation model and the diastolic pressure estimation model to independently estimate the systolic and diastolic pressures. For example, the systolic blood pressure estimation model and the diastolic blood pressure estimation model are in the form of functional expressions such as Equations 2 to 4 below, but are not limited thereto.

Figure 0007317486000002
Figure 0007317486000002

数式2は、血圧推定モデルの一例としての関数式を示す。ここで、SBPestは、収縮期血圧推定値を意味する。FCO_SBPはスケーリングされた第1心拍出量、FTPR_SBPはスケーリングされた第1総血管抵抗を意味し、ACO_SBPは収縮期血圧用の第1心拍出量加重値、ATPR_SBPは収縮期血圧用の第1総血管抵抗加重値を意味する。BSBPは、収縮期血圧オフセットを意味する。また、DBPestは、拡張期血圧推定値を意味する。FCO_DBPはスケーリングされた第2心拍出量、FTRP_DBPはスケーリングされた第2総血管抵抗を意味し、ACO_DBPは拡張期血圧用の第2心拍出量加重値、ATPR_DBPは拡張期血圧用の第2総血管抵抗加重値を意味する。BDBPは、拡張期血圧オフセットを意味する。 Formula 2 shows a function formula as an example of the blood pressure estimation model. Here, SBP est means the systolic blood pressure estimate. F CO_SBP means primary cardiac output scaled, F TPR_SBP means primary total vascular resistance scaled, A CO_SBP is primary cardiac output weighted value for systolic pressure, A TPR_SBP is systolic means the first total vascular resistance weighted value for blood pressure. B SBP means Systolic Blood Pressure Offset. Also, DBP est means the diastolic blood pressure estimate. F CO_DBP is scaled secondary cardiac output, F TRP_DBP is scaled secondary total vascular resistance, A CO_DBP is secondary cardiac output weighted value for diastolic pressure, ATPR_DBP is diastolic means the second total vascular resistance weighted value for blood pressure. B DBP means diastolic blood pressure offset.

血圧推定部440は、数式2に例示したように、スケーリングされた第1心拍出量及び第1総血管抵抗のそれぞれに第1心拍出量加重値及び第2心拍出量加重値を付与した後、収縮期血圧を推定する。同様に、血圧推定部440は、スケーリングされた第1心拍出量及び第1総血管抵抗のそれぞれに第1心拍出量加重値及び第2心拍出量加重値を付与した後、収縮期血圧を推定する。 The blood pressure estimator 440 applies the first cardiac output weighting value and the second cardiac output weighting value to the scaled first cardiac output and the first total vascular resistance, respectively, as illustrated in Equation 2. After application, the systolic blood pressure is estimated. Similarly, the blood pressure estimator 440 assigns the first and second cardiac output weights to the scaled first cardiac output and first total vascular resistance, respectively, and then systolic Estimate period blood pressure.

Figure 0007317486000003
Figure 0007317486000003

数式3は、血圧推定モデルの他の例としての関数式を示す。ρSBPは心血管特徴の全体スケーリングを調節するための収縮期血圧用スケーリング要素を意味し、ρDBPは心血管特徴の全体スケーリングを調節するための拡張期血圧用スケーリング要素を意味する。 Formula 3 shows a function formula as another example of the blood pressure estimation model. ρ SBP denotes a systolic blood pressure scaling factor for adjusting global scaling of cardiovascular features, and ρ DBP denotes a diastolic blood pressure scaling factor for adjusting global scaling of cardiovascular features.

Figure 0007317486000004
Figure 0007317486000004

数式4は、血圧推定モデルの更に他の例の関数式を示したものである。ここで、ASBPは収縮期血圧用係数、ADBPは拡張期血圧用係数を意味する。 Equation 4 shows a functional expression of still another example of the blood pressure estimation model. Here, A SBP means the coefficient for systolic blood pressure, and ADBP means the coefficient for diastolic blood pressure.

図6は、一実施形態による血圧推定方法のフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart of a blood pressure estimation method according to one embodiment.

図6は、図1又は図2の実施形態による血圧推定方法の一実施形態であって、上述した内容は、以下、重複説明を避けるために、簡単に説明する。 FIG. 6 is one embodiment of the blood pressure estimation method according to the embodiment of FIG. 1 or 2, and the above contents will be briefly described below to avoid duplication of description.

先ず、血圧推定装置は、血圧推定要請を受信する(段階610)。血圧推定装置は、ユーザにインターフェースを提供し、ユーザがインターフェースを通じて入力した血圧推定要請を受信する。或いは、血圧推定装置は、外部機器と通信接続し、外部機器から血圧推定要請を受信する。外部機器は、ユーザが携帯するスマートフォンやタブレットPCなどであり、ユーザは、よりインターフェース性能やコンピューティング性能に優れた機器を通じて血圧推定装置の動作を制御することができる。 First, the blood pressure estimation device receives a blood pressure estimation request (step 610). A blood pressure estimation device provides an interface to a user and receives a blood pressure estimation request input by the user through the interface. Alternatively, the blood pressure estimation device communicates with an external device and receives a blood pressure estimation request from the external device. The external device is a smartphone, tablet PC, or the like carried by the user, and the user can control the operation of the blood pressure estimating apparatus through a device with superior interface performance and computing performance.

次に、血圧推定装置は、血圧推定のために、内部に搭載されたセンサーを制御して被検体から生体信号を獲得するか、或いは外部センサーから生体信号を受信する(段階620)。血圧推定装置に搭載されたセンサー、及び外部センサーは、被検体の多様な部位(例:手首、胸、指など)でPPG信号、ECG信号、EMG信号、BCG信号などの多様な生体信号を獲得する。 Next, the blood pressure estimating apparatus controls an internal sensor to obtain a biomedical signal from the subject or receives a biomedical signal from an external sensor for blood pressure estimation (step 620). Sensors installed in the blood pressure estimation device and external sensors acquire various biological signals such as PPG signals, ECG signals, EMG signals, and BCG signals from various parts of the subject (e.g., wrist, chest, fingers, etc.) do.

次に、獲得された生体信号を分析して特徴点を抽出する(段階630)。特徴点は、心拍情報、生体信号の波形の形態、生体信号の最大点の時刻及び振幅、生体信号の最小点の時刻及び振幅、生体信号波形の面積、生体信号の時間経過、生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報、2つ以上の特徴点の間の内分点などを含む。 Next, the acquired biosignals are analyzed to extract feature points (step 630). The feature points include heartbeat information, the shape of the biosignal waveform, the time and amplitude of the maximum point of the biosignal, the time and amplitude of the minimum point of the biosignal, the area of the biosignal waveform, the passage of time of the biosignal, and the biosignal. including amplitude and time information of the constituent pulse waveforms, internal division points between two or more feature points, etc.

次に、抽出された特徴点に基づいて心血管特徴を抽出する(段階640)。心血管特徴は、心拍出量特徴及び総血管抵抗特徴を含む。例えば、血圧推定装置は、図5Bに示したように、抽出された特徴点をそのまま利用するか、又は2つ以上を組合せて心血管特徴を抽出する。 Next, cardiovascular features are extracted based on the extracted feature points (step 640). Cardiovascular characteristics include cardiac output characteristics and total vascular resistance characteristics. For example, the blood pressure estimating apparatus uses the extracted feature points as they are, or combines two or more to extract cardiovascular features, as shown in FIG. 5B.

次に、血圧推定装置は、抽出された心血管特徴を、収縮期血圧を推定するための第1心血管特徴にスケーリングする(段階650)。心拍出量特徴及び総血管抵抗特徴のそれぞれの変化傾向が収縮期血圧に及ぼす相関関係を考慮して、既定のスケーリング程度に基づいて第1心拍出量特徴及び第1総血管抵抗特徴にスケーリングする。 The blood pressure estimator then scales the extracted cardiovascular features to a first cardiovascular feature for estimating systolic blood pressure (step 650). Considering the correlation between the tendency of change in the cardiac output feature and the total vascular resistance feature on the systolic blood pressure, the first cardiac output feature and the first total vascular resistance feature are calculated based on a predetermined scaling degree. scale.

また、血圧推定装置は、抽出された心血管特徴を、拡張期血圧を推定するための第2心血管特徴にスケーリングする(段階660)。心拍出量特徴及び総血管抵抗特徴のそれぞれの変化傾向が拡張期血圧に及ぼす相関関係を考慮して、既定のスケーリング程度に基づいて第2心拍出量特徴及び第2総血管抵抗特徴にスケーリングする。 The blood pressure estimator also scales the extracted cardiovascular features to a second cardiovascular feature for estimating diastolic blood pressure (step 660). The second cardiac output feature and the second total vascular resistance feature are calculated based on a predetermined degree of scaling, taking into account the correlation of the variation trends of the cardiac output feature and the total vascular resistance feature on the diastolic blood pressure. scale.

例えば、心拍出量が増加する時、心拍出量特徴は、拡張期血圧に比べて収縮期血圧に及ぼす影響が更に大きいため、心拍出量特徴が増加する変化傾向である場合、第2心拍出量特徴は、第1心拍出量特徴に比べてその増加率が同じか又は小さくなるようにスケーリングする。また、総血管抵抗が減少する時、総血管抵抗特徴は、収縮期血圧に比べて拡張期血圧に及ぼす影響が更に大きいため、総血管抵抗特徴が減少する傾向である場合、第2総血管抵抗は、第1総血管抵抗特徴に比べてその減少率が大きいか又は同じようにスケーリングする。 For example, when the cardiac output increases, the cardiac output features have a greater effect on the systolic blood pressure than on the diastolic blood pressure. The second cardiac output feature is scaled so that its rate of increase is the same or smaller than the first cardiac output feature. In addition, when the total vascular resistance decreases, the total vascular resistance characteristic has a greater effect on the diastolic blood pressure than the systolic blood pressure. has a greater rate of decrease or scales similarly to the first total vascular resistance feature.

次に、血圧推定装置は、第1心血管特徴を用いて収縮期血圧を推定し(段階670)、第2心血管特徴を用いて拡張期血圧を推定する(段階680)。例えば、第1心血管特徴及び第2心血管特徴を、上記数式2~数式4のような収縮期血圧推定モデル及び拡張期血圧推定モデルに入力して、収縮期血圧及び拡張期血圧を独立して推定する。 The blood pressure estimator then uses the first cardiovascular feature to estimate systolic blood pressure (step 670) and the second cardiovascular feature to estimate diastolic blood pressure (step 680). For example, the first cardiovascular feature and the second cardiovascular feature are input to the systolic blood pressure estimation model and the diastolic blood pressure estimation model such as Equations 2 to 4 above, and the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure are independently calculated. to estimate.

次に、血圧推定装置は、獲得された生体信号、血圧推定結果、血圧推定結果による警告などの付加情報などを出力してユーザに提供する(段階690)。例えば、ディスプレイモジュールを通じて視覚的に血圧推定結果を出力し、血圧推定結果を表示する時に推定された血圧が正常範囲を外れる場合、赤色で表示する方式などで強調することにより、ユーザに警告情報を共に提供する。或いは、スピーカーモジュールを通じて血圧推定結果を音声で出力し、推定された血圧が正常範囲を外れる場合、ハプティックモジュールを通じて振動や触感でユーザに健康状態に異常があることを案内する。 Next, the blood pressure estimating device outputs additional information such as the obtained biosignal, the blood pressure estimation result, and a warning based on the blood pressure estimation result, and provides them to the user (step 690). For example, the blood pressure estimation result is visually output through the display module, and if the estimated blood pressure is out of the normal range when the blood pressure estimation result is displayed, it is highlighted in red to provide warning information to the user. provide together. Alternatively, the speaker module outputs the blood pressure estimation result by voice, and when the estimated blood pressure is out of the normal range, the haptic module notifies the user of the health condition abnormality by vibration or tactile sensation.

図7A及び図7Bは、一実施形態によるウェアラブル機器を説明する図である。上述した血圧推定装置の多様な実施形態は、図示したように、手首に着用するスマートウォッチやスマートバンド型ウェアラブル機器に搭載される。但し、これは、説明の便宜上、1つの例示に過ぎないため、ウェアラブル機器の形態において、特にこれに制限されるものではない。 7A and 7B are diagrams illustrating a wearable device according to one embodiment. Various embodiments of the blood pressure estimating device described above are mounted on a smart watch worn on the wrist or a smart band type wearable device, as illustrated. However, this is only one example for convenience of explanation, and the form of the wearable device is not particularly limited to this.

図7A及び図7Bを参照すると、ウェアラブル機器700は、機器本体710と、ストラップ720と、を含む。 7A and 7B, wearable device 700 includes device body 710 and strap 720 .

ストラップ720は、フレキシブルに構成され、ユーザの手首を取り囲む形態で曲げられるか又はユーザの手首から分離される形態で曲げられる。或いは、ストラップ720は、分離されないバンド形態で構成される。ストラップ720は、手首に加えられる圧力の変化によって弾性を有するように内部に空気が注入されるか又は空気袋を含み、本体710に手首の圧力変化を伝達する。 The strap 720 is configured to be flexible and can be bent to encircle or separate from the user's wrist. Alternatively, strap 720 is configured in the form of a non-separable band. The strap 720 is inflated or includes an air bladder so as to be elastic according to changes in pressure applied to the wrist, and transmits changes in wrist pressure to the main body 710 .

本体710又はストラップ720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る。 A battery that supplies power to the wearable device is built into the body 710 or the strap 720 .

本体710の内部には、多様な生体信号を測定する1つ以上のセンサーが搭載される。例えば、被検体(OBJ)、例えば手首部位が接触する本体710の裏面に脈波センサー711が被検体(OBJ)に露出される形態で装着される。脈波センサー711は、被検体(OBJ)に光を照射する光源711aと、被検体(OBJ)からの散乱又は反射光を検出して脈波信号を測定するディテクター711bと、を含む。光源711aは、LED(light emitting diode)、レーザダイオード(laser diode)、及び蛍光体のうちの少なくとも1つを含み、1つ又は2つ以上のアレイで形成される。2つ以上のアレイで形成される光源は、互いに異なる波長の光を照射するように形成される。また、ディテクターは、フォトダイオード(photodiode)、イメージセンサーなどを含み、1つ又は2つ以上のアレイで形成される。 One or more sensors that measure various biological signals are mounted inside the main body 710 . For example, the pulse wave sensor 711 is mounted on the rear surface of the main body 710 with which the subject (OBJ), for example, the wrist, is exposed to the subject (OBJ). The pulse wave sensor 711 includes a light source 711a that irradiates the subject (OBJ) with light, and a detector 711b that detects scattered or reflected light from the subject (OBJ) and measures a pulse wave signal. The light source 711a includes at least one of a light emitting diode (LED), a laser diode, and a phosphor, and is formed of one or more arrays. Light sources formed of two or more arrays are configured to emit light of different wavelengths. Also, the detector includes a photodiode, an image sensor, etc., and is formed of one or more arrays.

ウェアラブル機器700の本体710には、脈波センサー711及び/又は外部センサーから受信された生体信号に基づいて血圧を推定するプロセッサ712が実装される。プロセッサ712は、ユーザの血圧推定要請に応じて、制御信号を生成して脈波センサー711を制御し、必要な場合、通信部713を制御して外部センサーから生体信号を受信する。 A main body 710 of the wearable device 700 is equipped with a processor 712 that estimates blood pressure based on biological signals received from a pulse wave sensor 711 and/or an external sensor. The processor 712 generates a control signal to control the pulse wave sensor 711 according to a user's blood pressure estimation request, and if necessary, controls the communication unit 713 to receive a biosignal from an external sensor.

通信部713は、本体710の内部に搭載され、プロセッサ712の制御によって外部機器と通信し、必要な情報を送受信する。例えば、通信部713は、生体信号を測定する外部センサー、例えばECGセンサー、EMGセンサー、BCGセンサーなどから生体信号を受信する。また、ユーザの携帯端末から血圧推定要請を受信する。また、抽出された特徴点や特徴情報を外部機器に伝送して血圧を推定させる。また、血圧推定結果を外部機器に伝送してユーザに表示させるか、又は血圧履歴管理、疾病研究などの多様な目的として活用させる。また、外部機器から血圧推定モデルや心血管特徴別のスケーリング数式のような基準情報を受信する。 A communication unit 713 is mounted inside the main body 710 and communicates with an external device under the control of the processor 712 to transmit and receive necessary information. For example, the communication unit 713 receives biosignals from an external sensor that measures biosignals, such as an ECG sensor, an EMG sensor, a BCG sensor, or the like. It also receives a blood pressure estimation request from the user's portable terminal. Also, the extracted feature points and feature information are transmitted to an external device to estimate the blood pressure. In addition, the blood pressure estimation result is transmitted to an external device and displayed to the user, or used for various purposes such as blood pressure history management and disease research. It also receives reference information, such as a blood pressure estimation model and scaling equations for cardiovascular characteristics, from an external device.

プロセッサ712は、脈波センサー711及び/又は外部センサーから生体信号が受信されると、受信された生体信号から特徴点を抽出する。例えば、脈波信号が受信されると、上述したように、脈波信号を構成する構成パルス波形を分析して、各構成パルス波形の最大点の時刻及び振幅、血圧の収縮期区間で振幅が最大である地点の時刻及び振幅、脈波信号の時間経過、脈波信号波形の面積などを特徴点として抽出する。 Processor 712, when a biomedical signal is received from pulse wave sensor 711 and/or an external sensor, extracts feature points from the received biomedical signal. For example, when a pulse wave signal is received, as described above, the component pulse waveforms that make up the pulse wave signal are analyzed to determine the time and amplitude of the maximum point of each component pulse waveform, and the amplitude at the systolic interval of blood pressure. The time and amplitude of the maximum point, the passage of time of the pulse wave signal, the area of the pulse wave signal waveform, and the like are extracted as feature points.

プロセッサ712は、特徴点が抽出されると、図5Bに例示したように、特徴点を組合せて心血管特徴、例えば心拍出量特徴及び総血管抵抗特徴を抽出する。 Once the feature points are extracted, processor 712 combines the feature points to extract cardiovascular features, eg, cardiac output and total vascular resistance features, as illustrated in FIG. 5B.

プロセッサ712は、心血管特徴を収縮期血圧用心血管特徴と拡張期血圧用心血管特徴とにスケーリングし、収縮期血圧用心血管特徴と拡張期血圧用心血管特徴とをそれぞれ用いて収縮期血圧と拡張期血圧とを独立して推定する。収縮期血圧用心血管特徴のスケーリング程度、及び拡張期血圧用心血管特徴のスケーリング程度は、心血管特徴、例えば心拍出量特徴及び総血管抵抗特徴の変化傾向が収縮期血圧及び拡張期血圧に及ぼす相関関係を考慮して予め定義される。 Processor 712 scales the cardiovascular features into systolic and diastolic cardiovascular features, and uses the systolic and diastolic cardiovascular features to calculate systolic and diastolic pressure, respectively. Estimate blood pressure and independently. The degree of scaling of cardiovascular features for systolic blood pressure and the degree of scaling of cardiovascular features for diastolic blood pressure are the effects of changes in cardiovascular features, e.g., cardiac output features and total vascular resistance features, on systolic and diastolic blood pressure. It is predefined considering the correlation.

プロセッサ712は、血圧推定結果、血圧履歴情報、及び血圧を測定するために使われた生体信号、抽出された特徴点、スケーリング前後の心血管特徴などを保存装置に保管する。 The processor 712 stores blood pressure estimation results, blood pressure history information, biosignals used to measure blood pressure, extracted feature points, cardiovascular features before and after scaling, etc. in a storage device.

ウェアラブル機器700は、本体710に装着された操作部715と表示部714とを更に含む。 Wearable device 700 further includes an operation unit 715 and a display unit 714 attached to main body 710 .

操作部715は、ユーザの制御命令を受信してプロセッサ712に伝達し、ウェアラブル機器700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む。 The operation unit 715 includes a power button for receiving a user's control command, transmitting it to the processor 712 , and inputting a command to power on/off the wearable device 700 .

表示部714は、プロセッサ712の制御によって検出された血圧に関連する多様な情報をユーザに提供する。例えば、表示部714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/非視覚的な方式でユーザに提供する。 The display 714 provides the user with various information related to the detected blood pressure under the control of the processor 712 . For example, display 714 may provide additional information to the user, such as detected blood pressure, alarms, warnings, etc., in a variety of visual and non-visual manners.

一方、本実施形態は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体にコンピュータ読み取り可能なプログラムコードとして具現される。コンピュータ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ら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。 Meanwhile, the present embodiment is embodied as computer-readable program code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices on which data readable by a computer system are stored.

コンピュータ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)の形態で具現されるものを含む。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータ読み取り可能なプログラムコードとして保存されて実行される。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、当該技術分野のプログラマーによって容易に推論される。 Examples of computer readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and carrier waves (eg, transmission over the Internet). Including those embodied in forms. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable program code is stored and executed in a distributed fashion. Functional program codes and code segments for implementing the present embodiment can be easily inferred by programmers skilled in the art.

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the technical scope of the present invention. It is possible to implement.

本発明は、血圧推定装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to technical fields related to blood pressure estimation devices and methods.

100、200 血圧推定装置
110 獲得部
120、400、712 プロセッサ
210、713 通信部
220 出力部
230 保存部
250 外部機器
410 特徴点抽出部
420 特徴抽出部
430 スケーリング部
440 血圧推定部
700 ウェアラブル機器
710 機器本体
711 脈波センサー
711a 光源
711b ディテクター
714 表示部
715 操作部
720 ストラップ

100, 200 blood pressure estimation device 110 acquisition unit 120, 400, 712 processor 210, 713 communication unit 220 output unit 230 storage unit 250 external device 410 feature point extraction unit 420 feature extraction unit 430 scaling unit 440 blood pressure estimation unit 700 wearable device 710 device Body 711 Pulse wave sensor 711a Light source 711b Detector 714 Display unit 715 Operation unit 720 Strap

Claims (23)

被検体の生体信号を獲得するセンサーと、
血圧を推定するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記生体信号に基づいて、心拍出量及び総血管抵抗を含む心血管特徴を抽出し、
安定期に抽出された心拍出量に比べて前記心血管特徴として抽出された心拍出量が増加又は減少する変化傾向(以下、「心拍出量の変化傾向」と呼ぶ)、並びに安定期に抽出された総血管抵抗に比べて前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗が増加又は減少する変化傾向(以下、「総血管抵抗の変化傾向」と呼ぶ)を、独立して把握し、
前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、収縮期血圧を推定するための第1心拍出量及び第1総血管抵抗を含む第1心血管特徴のうちの前記第1心拍出量にスケーリングし、これとは独立して、前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量及び第2総血管抵抗を含む第2心血管特徴のうちの前記第2心拍出量にスケーリングし、
前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を含む前記第1心血管特徴のうちの前記第1総血管抵抗にスケーリングし、これとは独立して、前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を含む前記第2心血管特徴のうちの前記第2総血管抵抗にスケーリングし、
スケーリングにより得られた前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、スケーリングにより得られた前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定することを特徴とする血圧推定装置。
a sensor that acquires a biological signal of a subject;
a processor for estimating blood pressure;
The processor
extracting cardiovascular features, including cardiac output and total vascular resistance, based on the biosignal;
Cardiac output extracted as the cardiovascular feature tends to increase or decrease compared to the cardiac output extracted in the stable period (hereinafter referred to as "cardiac output change trend"), and stability The tendency of increase or decrease of the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature (hereinafter referred to as "total vascular resistance change tendency") compared to the total vascular resistance extracted in the period is independently grasped. ,
Based on the change trend of the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature is a first scaling the cardiac output of the first cardiovascular feature, and independently based on the trend of change in the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature; scaling to said second cardiac output of a second cardiovascular feature comprising a second cardiac output and a second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure;
Based on the change trend of the total vascular resistance, the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature is used as the first cardiac output and the first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure. scaling the first total vascular resistance of one cardiovascular feature, and independently scaling the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature to diastole based on the trend of change in the total vascular resistance; scaling the second total vascular resistance of the second cardiovascular features comprising the second cardiac output and the second total vascular resistance to estimate blood pressure;
estimating systolic blood pressure by linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance obtained by scaling, and the second cardiac output and the second total vascular resistance obtained by scaling; A blood pressure estimating device characterized by linearly combining to estimate a diastolic blood pressure.
前記生体信号は、光電容積脈波(PPG)、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、及び心臓弾動図(BCG)のうちの1つ以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 2. The method of claim 1, wherein the biosignal comprises one or more of a photoplethysmogram (PPG), an electrocardiogram (ECG), an electromyogram (EMG), and a ballistocardiogram (BCG). A blood pressure estimator as described. 前記センサーは、前記生体信号を獲得する複数のセンサーを含むことを特徴とする請求項2に記載の血圧推定装置。 3. The blood pressure estimating device of claim 2, wherein the sensors include a plurality of sensors for acquiring the biosignals. 外部機器から生体信号を受信する通信部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 2. The blood pressure estimation device according to claim 1, further comprising a communication unit that receives a biological signal from an external device. 前記プロセッサは、前記生体信号から心拍情報、前記生体信号の波形の形態、前記生体信号の最大点の時刻及び振幅、前記生体信号の最小点の時刻及び振幅、前記生体信号の波形の面積、並びに前記生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報のうちの1つ以上を含む特徴点に基づいて、前記心血管特徴を抽出することを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 The processor extracts heartbeat information from the biosignal, the waveform form of the biosignal, the time and amplitude of the maximum point of the biosignal, the time and amplitude of the minimum point of the biosignal, the area of the waveform of the biosignal, and 2. The blood pressure estimation device according to claim 1, wherein the cardiovascular features are extracted based on feature points including one or more of amplitude and time information of constituent pulse waveforms forming the biosignal. 前記プロセッサは、
前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗にそれぞれ第1心拍出量加重値及び第1総血管抵抗加重値を付与した後に線形結合し、
前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗にそれぞれ第2心拍出量加重値及び第2総血管抵抗加重値を付与した後に線形結合することを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。
The processor
linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance after giving a first cardiac output weighted value and a first total vascular resistance weighted value, respectively;
2. The method of claim 1, wherein the second cardiac output and the second total vascular resistance are linearly combined after being given a second cardiac output weight and a second total vascular resistance weight, respectively. Blood pressure estimator.
前記プロセッサは、
前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合した結果に所定の第1スケーリング要素を適用して収縮期血圧を推定し、
前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合した結果に所定の第2スケーリング要素を適用して拡張期血圧を推定することを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。
The processor
estimating systolic blood pressure by applying a predetermined first scaling factor to the result of linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance;
2. The blood pressure estimating apparatus of claim 1, wherein the diastolic blood pressure is estimated by applying a predetermined second scaling factor to the result of linearly combining the second cardiac output and the second total vascular resistance. .
前記プロセッサは、前記心拍出量の変化傾向が増加する場合、前記心拍出量の増加によって、前記第1心拍出量の増加率に対して前記第2心拍出量の増加率を同一にするか又は減少させるようにスケーリングすることを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 The processor adjusts the rate of increase of the second cardiac output with respect to the rate of increase of the first cardiac output according to the increase in the cardiac output when the change tendency of the cardiac output increases. 2. The blood pressure estimating device according to claim 1, wherein the scaling is the same or decreasing. 前記プロセッサは、前記総血管抵抗の変化傾向が減少する場合、前記総血管抵抗の減少によって、前記第1総血管抵抗の減少率に対して前記第2総血管抵抗の減少率を同一にするか又は増加させるようにスケーリングすることを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 The processor makes the rate of decrease of the second total vascular resistance equal to the rate of decrease of the first total vascular resistance by the decrease of the total vascular resistance when the trend of change in the total vascular resistance decreases. 2. The blood pressure estimating apparatus according to claim 1, wherein scaling is performed so as to increase or increase. 前記プロセッサの血圧推定結果を出力する出力部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の血圧推定装置。 2. The blood pressure estimating apparatus according to claim 1, further comprising an output unit for outputting the blood pressure estimation result of said processor. センサーにより、被検体の生体信号を獲得する段階と、
プロセッサにより、前記生体信号に基づいて、心拍出量及び総血管抵抗を含む心血管特徴を抽出する段階と、
前記プロセッサにより、安定期に抽出された心拍出量に比べて前記心血管特徴として抽出された心拍出量が増加又は減少する変化傾向(以下、「心拍出量の変化傾向」と呼ぶ)、並びに安定期に抽出された総血管抵抗に比べて前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗が増加又は減少する変化傾向(以下、「総血管抵抗の変化傾向」と呼ぶ)を、独立して把握する段階と、
前記プロセッサにより、前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、収縮期血圧を推定するための第1心拍出量及び第1総血管抵抗を含む第1心血管特徴のうちの前記第1心拍出量にスケーリングし、これとは独立して、前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量及び第2総血管抵抗を含む第2心血管特徴のうちの前記第2心拍出量にスケーリングする段階と、
前記プロセッサにより、前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を含む前記第1心血管特徴のうちの前記第1総血管抵抗にスケーリングし、これとは独立して、前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を含む前記第2心血管特徴のうちの前記第2総血管抵抗にスケーリングする段階と、
前記プロセッサにより、スケーリングにより得られた前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、スケーリングにより得られた前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定する段階と、を有することを特徴とする血圧推定方法。
acquiring a biological signal of a subject with a sensor;
extracting, by a processor, cardiovascular features, including cardiac output and total vascular resistance, based on the biosignal;
The processor causes the cardiac output extracted as the cardiovascular feature to increase or decrease compared to the cardiac output extracted in the stable period (hereinafter referred to as "cardiac output change trend") ), and the tendency to increase or decrease in the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature compared to the total vascular resistance extracted in the stable period (hereinafter referred to as "total vascular resistance change tendency"), independently grasping; and
A first cardiac output and a first total vascular resistance for estimating the systolic blood pressure, which are extracted as the cardiovascular features, by the processor, based on the trend of change in the cardiac output. and independently extracted as the cardiovascular feature based on the trend of change in the cardiac output. scaling cardiac output to said second of a second cardiovascular characteristic including a second cardiac output and a second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure;
the first cardiac output and the first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure; and independently extracted as the cardiovascular feature based on the trend of change in the total vascular resistance. to the second one of the second cardiovascular features including the second cardiac output and the second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure;
The processor estimates systolic blood pressure by linearly combining the first cardiac output obtained by scaling and the first total vascular resistance, and estimates the second cardiac output obtained by scaling and the first total vascular resistance. 2. linearly combining total vascular resistances to estimate diastolic blood pressure.
前記生体信号は、光電容積脈波(PPG)、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、及び心臓弾動図(BCG)のうちの1つ以上を含むことを特徴とする請求項11に記載の血圧推定方法。 12. The method of claim 11, wherein the biosignal comprises one or more of a photoplethysmogram (PPG), an electrocardiogram (ECG), an electromyogram (EMG), and a ballistocardiogram (BCG). The blood pressure estimation method described. 前記心血管特徴を抽出する段階は、前記生体信号から心拍情報、前記生体信号の波形の形態、前記生体信号の最大点の時刻及び振幅、前記生体信号の最小点の時刻及び振幅、前記生体信号の波形の面積、前記生体信号の時間経過、前記生体信号を構成する構成パルス波形の振幅及び時刻情報、並びに抽出された2つ以上の特徴点の間の内分点のうちの1つ以上を含む特徴点に基づいて、前記心血管特徴を抽出することを特徴とする請求項11に記載の血圧推定方法。 The step of extracting the cardiovascular features comprises heartbeat information from the biosignal, waveform form of the biosignal, time and amplitude of the maximum point of the biosignal, time and amplitude of the minimum point of the biosignal, and the biosignal. one or more of the area of the waveform, the time course of the biosignal, the amplitude and time information of the constituent pulse waveforms that make up the biosignal, and the internal division points between the two or more extracted feature points 12. The blood pressure estimation method according to claim 11, wherein the cardiovascular features are extracted based on the included feature points. 前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、収縮期血圧を推定するための第1心拍出量及び第1総血管抵抗を含む第1心血管特徴のうちの前記第1心拍出量にスケーリングし、これとは独立して、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量及び第2総血管抵抗を含む第2心血管特徴のうちの前記第2心拍出量にスケーリングする段階は、前記心拍出量の変化傾向が増加する場合、前記心拍出量の増加によって、前記第1心拍出量の増加率に対して前記第2心拍出量の増加率を同一にするか又は減少させるようにスケーリングすることを特徴とする請求項11に記載の血圧推定方法。 The cardiac output extracted as the cardiovascular feature is the first cardiac output among first cardiovascular features including a first cardiac output and a first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure. and, independently, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature is scaled to a second volume including a second cardiac output and a second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure. The step of scaling to the second cardiac output of cardiovascular features increases the first cardiac output by increasing the cardiac output when the cardiac output trend increases. 12. The blood pressure estimation method according to claim 11, wherein the rate of increase of the second cardiac output is scaled to be the same or to be decreased. 前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を含む前記第1心血管特徴のうちの前記第1総血管抵抗にスケーリングし、これとは独立して、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を含む前記第2心血管特徴のうちの前記第2総血管抵抗にスケーリングする段階は、前記総血管抵抗の変化傾向が減少する場合、前記総血管抵抗の減少によって、前記第1総血管抵抗の減少率に対して前記第2総血管抵抗の減少率を同一にするか又は増加させるようにスケーリングすることを特徴とする請求項11に記載の血圧推定方法。 The total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature is the first total of the first cardiovascular features including the first cardiac output and the first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure. scaling to vascular resistance and independently including the second cardiac output and the second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure, the extracted total vascular resistance as the cardiovascular feature; The step of scaling the second total vascular resistance among the second cardiovascular characteristics includes decreasing the rate of decrease of the first total vascular resistance by decreasing the total vascular resistance when the change trend of the total vascular resistance decreases. 12. The blood pressure estimation method according to claim 11, wherein scaling is performed so that the rate of decrease of the second total vascular resistance is the same or increased with respect to . 前記プロセッサにより、前記推定された血圧の結果を出力する段階を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の血圧推定方法。 12. The blood pressure estimation method of claim 11, further comprising outputting the estimated blood pressure result by the processor. 被検体に着用される本体と、
前記本体の両端に連結され、被検体を取り囲んだ状態で本体を被検体に固定するストラップと、
前記本体に装着されて被検体から生体信号を獲得するセンサーと、
血圧を推定するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記生体信号に基づいて、心拍出量及び総血管抵抗を含む心血管特徴を抽出し、
安定期に抽出された心拍出量に比べて前記心血管特徴として抽出された心拍出量が増加又は減少する変化傾向(以下、「心拍出量の変化傾向」と呼ぶ)、並びに安定期に抽出された総血管抵抗に比べて前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗が増加又は減少する変化傾向(以下、「総血管抵抗の変化傾向」と呼ぶ)を、独立して把握し、
前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、収縮期血圧を推定するための第1心拍出量及び第1総血管抵抗を含む第1心血管特徴のうちの前記第1心拍出量にスケーリングし、これとは独立して、前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量及び第2総血管抵抗を含む第2心血管特徴のうちの前記第2心拍出量にスケーリングし、
前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を含む前記第1心血管特徴のうちの前記第1総血管抵抗にスケーリングし、これとは独立して、前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を含む前記第2心血管特徴のうちの前記第2総血管抵抗にスケーリングし、
スケーリングにより得られた前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、スケーリングにより得られた前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定することを特徴とするウェアラブル機器。
a main body worn by a subject;
straps connected to both ends of the main body for fixing the main body to the subject while surrounding the subject;
a sensor mounted on the main body and acquiring a biological signal from a subject;
a processor for estimating blood pressure;
The processor
extracting cardiovascular features, including cardiac output and total vascular resistance, based on the biosignal;
Cardiac output extracted as the cardiovascular feature tends to increase or decrease compared to the cardiac output extracted in the stable period (hereinafter referred to as "cardiac output change trend"), and stability The tendency of increase or decrease of the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature (hereinafter referred to as "total vascular resistance change tendency") compared to the total vascular resistance extracted in the period is independently grasped. ,
Based on the change trend of the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature is a first scaling the cardiac output of the first cardiovascular feature, and independently based on the trend of change in the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature; scaling to said second cardiac output of a second cardiovascular feature comprising a second cardiac output and a second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure;
Based on the change trend of the total vascular resistance, the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature is used as the first cardiac output and the first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure. scaling the first total vascular resistance of one cardiovascular feature, and independently scaling the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature to diastole based on the trend of change in the total vascular resistance; scaling the second total vascular resistance of the second cardiovascular features comprising the second cardiac output and the second total vascular resistance to estimate blood pressure;
estimating systolic blood pressure by linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance obtained by scaling, and the second cardiac output and the second total vascular resistance obtained by scaling; A wearable device characterized by estimating a diastolic blood pressure by linearly combining the .
前記センサーは、光電容積脈波(PPG)センサー、心電図(ECG)センサー、筋電図(EMG)センサー、及び心臓弾動図(BCG)センサーのうちの1つ以上を含むことを特徴とする請求項17に記載のウェアラブル機器。 4. The claim wherein the sensor comprises one or more of a photoplethysmography (PPG) sensor, an electrocardiogram (ECG) sensor, an electromyography (EMG) sensor, and a ballistocardiogram (BCG) sensor. Item 18. The wearable device according to Item 17. 前記プロセッサの血圧推定結果を出力する表示部を更に含むことを特徴とする請求項17に記載のウェアラブル機器。 18. The wearable device according to claim 17, further comprising a display for outputting the blood pressure estimation result of said processor. 前記プロセッサの血圧推定結果を外部機器に伝送する通信部を更に含むことを特徴とする請求項17に記載のウェアラブル機器。 18. The wearable device of claim 17, further comprising a communication unit that transmits the blood pressure estimation result of the processor to an external device. 被検体に着用されて被検体から血圧を推定するウェアラブル機器であって、
被検体から生体信号を獲得するセンサーと、
血圧を推定するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記生体信号に基づいて、心拍出量及び総血管抵抗を含む心血管特徴を抽出し、
安定期に抽出された心拍出量に比べて前記心血管特徴として抽出された心拍出量が増加又は減少する変化傾向(以下、「心拍出量の変化傾向」と呼ぶ)、並びに安定期に抽出された総血管抵抗に比べて前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗が増加又は減少する変化傾向(以下、「総血管抵抗の変化傾向」と呼ぶ)を、独立して把握し、
前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、収縮期血圧を推定するための第1心拍出量及び第1総血管抵抗を含む第1心血管特徴のうちの前記第1心拍出量にスケーリングし、これとは独立して、前記心拍出量の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された心拍出量を、拡張期血圧を推定するための第2心拍出量及び第2総血管抵抗を含む第2心血管特徴のうちの前記第2心拍出量にスケーリングし、
前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を含む前記第1心血管特徴のうちの前記第1総血管抵抗にスケーリングし、これとは独立して、前記総血管抵抗の変化傾向に基づいて、前記心血管特徴として抽出された総血管抵抗を、拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を含む前記第2心血管特徴のうちの前記第2総血管抵抗にスケーリングし、
スケーリングにより得られた前記第1心拍出量及び前記第1総血管抵抗を線形結合して収縮期血圧を推定し、スケーリングにより得られた前記第2心拍出量及び前記第2総血管抵抗を線形結合して拡張期血圧を推定することを特徴とするウェアラブル機器。
A wearable device that is worn by a subject and estimates blood pressure from the subject,
a sensor that acquires a biological signal from a subject;
a processor for estimating blood pressure;
The processor
extracting cardiovascular features, including cardiac output and total vascular resistance, based on the biosignals;
Cardiac output extracted as the cardiovascular feature tends to increase or decrease compared to the cardiac output extracted in the stable period (hereinafter referred to as "cardiac output change trend"), and stability The tendency of increase or decrease of the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature (hereinafter referred to as "total vascular resistance change tendency") compared to the total vascular resistance extracted in the period is independently grasped. ,
Based on the change trend of the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature is a first scaling the cardiac output of the first cardiovascular feature, and independently based on the trend of change in the cardiac output, the cardiac output extracted as the cardiovascular feature; scaling to said second cardiac output of a second cardiovascular feature comprising a second cardiac output and a second total vascular resistance for estimating diastolic blood pressure;
Based on the change trend of the total vascular resistance, the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature is used as the first cardiac output and the first total vascular resistance for estimating systolic blood pressure. scaling the first total vascular resistance of one cardiovascular feature, and independently scaling the total vascular resistance extracted as the cardiovascular feature to diastole based on the trend of change in the total vascular resistance; scaling the second total vascular resistance of the second cardiovascular features comprising the second cardiac output and the second total vascular resistance to estimate blood pressure;
estimating systolic blood pressure by linearly combining the first cardiac output and the first total vascular resistance obtained by scaling, and the second cardiac output and the second total vascular resistance obtained by scaling; A wearable device characterized by estimating a diastolic blood pressure by linearly combining the .
前記プロセッサは、前記安定期に抽出された心拍出量に比べて増加傾向を有する前記第1心拍出量に基づいて、前記拡張期血圧を推定するための前記第2心拍出量の第2スケーリング程度が前記収縮期血圧を推定するための前記第1心拍出量の第1スケーリング程度よりも増加率が小さくなるように決定することを特徴とする請求項21に記載のウェアラブル機器。 The processor determines the second cardiac output for estimating the diastolic blood pressure based on the first cardiac output having an increasing tendency compared to the cardiac output extracted in the stable period. 22. The wearable device according to claim 21, wherein the second scaling degree is determined to have a smaller rate of increase than the first scaling degree of the first cardiac output for estimating the systolic blood pressure. . 前記プロセッサは、前記安定期に抽出された総血管抵抗に比べて減少傾向を有する前記第2総血管抵抗に基づいて、前記拡張期血圧を推定するための前記第2総血管抵抗の第2スケーリング程度が前記収縮期血圧を推定するための前記第1総血管抵抗の第1スケーリング程度よりも減少率が大きくなるように決定することを特徴とする請求項21に記載のウェアラブル機器。 The processor performs a second scaling of the second total vascular resistance to estimate the diastolic blood pressure based on the second total vascular resistance having a decreasing trend compared to the steady phase sampled total vascular resistance. 22. The wearable device of claim 21, wherein a degree is determined such that a rate of decrease is greater than a first scaling degree of the first total vascular resistance to estimate the systolic blood pressure.
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