KR20190138733A

KR20190138733A - 휴대용 장치를 이용한 건강 표지자의 결정

Info

Publication number: KR20190138733A
Application number: KR1020187026093A
Authority: KR
Inventors: 자와할 제인; 제임스 용; 코디 워덤; 사지드 사디; 프라나브 미스트리
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-12-16
Also published as: US10973423B2; CN110461215B; EP3570736A1; US20180317788A1; WO2018203712A1; CN110461215A; EP3570736A4; EP3570736B1

Abstract

장치를 이용한 PPG 데이터의 처리는: PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치를 결정하는 단계; 및, 상기 품질 추정치가 품질 문턱값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계를 포함한다. 건강 표지자가 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대해 결정될 수 있다. 상기 건강 표지자는 PPG 데이터로부터의 상기 건강 표지자의 이전 결정에 기반하여 밸리데이션될 수 있다. 상기 밸리데이션에 기반하여, 상기 건강 표지자는 출력될 수 있다.

Description

휴대용 장치를 이용한 건강 표지자의 결정

본 개시는 사용자에 대한 건강 표지자(health markers)를 결정하는 것에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 휴대용 장치를 이용하여 그러한 건강 표지자를 결정하는 것에 관한 것이다.

휴대용 장치의 인기는 지난 여러 해에 걸쳐 크게 증가되어 왔다. 휴대용 장치의 예들에는 휴대 전화 및 태블릿 컴퓨터가 포함된다. 휴대용 장치의 다른 범주는 "웨어러블 장치(wearable devices)"이다. 웨어러블 장치의 예로는 "스마트 워치"가 있다.많은 휴대용 장치들은 다양한 내장 센서들을 가지고 있다. 일부 휴대용 장치들은 또한 장치들이 하나 이상의 외부 센서들과 결합할 수 있도록 하는 통신 포트 및/또는 송수신기도 가지고 있다.

일반적으로 휴대용 장치에 포함되거나 결합되는 일 유형의 센서는 광용적맥파(photoplethysmogram: PPG) 센서이다. PPG 센서는 기관(organ)의 용적 측정(volumetric measurement)을 수행할 수 있는 광학 센서이다. 예를 들면, PPG 센서는 심장에서 대동맥으로의 박동간 혈액 분출(beat-to-beat ejection of blood)에 응답하여 인체 내의 혈류 변조(modulation)를 측정할 수 있다.

PPG 센서를 갖춘 휴대용 장치는 사용자의 건강을 평가하는 데 이용될 수 있는 정보를 생성할 수 있다. 그러나, PPG 센서에 의해 생성된 데이터는 노이즈에 매우 민감하다. 예를 들면, 사용자를 기준으로 휴대용 장치에 있어서의 작은 움직임 및/또는 운동은 종종 PPG 센서에 의해 생성된 데이터에 현저한 노이즈를 야기하기에 충분하다. 이 노이즈는 결과적으로 데이터를 사실상 이용할 수 없게 한다.

첨부 도면은 하나 이상의 실시예들을 도시한다. 그러나, 첨부 도면이 본 발명을 오직 도시한 실시예들에만 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 검토하면 다양한 양태들 및 이점들이 명백해질 것이다.
도 1은 장치에 대한 예시적 아키텍처(architecture)를 도시한다.
도 2는 광용적맥파(photoplethysmogram: PPG) 데이터를 처리하는 예시적 방법을 도시한다.
도 3은 PPG 데이터에 대한 품질 추정(quality estimation)의 예시적 방법을 도시한다.
도 4는 PPG 데이터에 대한 필터링 및/또는 보정(correction)의 예시적 방법을 도시한다.
도 5는 건강 표지자(health marker)를 밸리데이션하는(validating) 예시적 방법을 도시한다.

하나 이상의 실시예들에서, 방법은 PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치(quality estimate)를 결정하는 단계, 및 상기 품질 추정치가 품질 문턱값(quality threshold)을 초과한다는 결정에 응답하여, 프로세서를 이용하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성(periodicity)의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 프로세서를 이용하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 건강 표지자(health marker)를 결정하는 단계, 및 PPG 데이터로부터의 상기 건강 표지자의 이전(prior) 결정에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 밸리데이션에 응답하여, 상기 건강 표지자를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 장치는 명령어들(instructions)을 저장하도록 구성된 메모리 및 상기 메모리에 결합된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는, 상기 명령어들의 실행에 응답하여, 동작들을 개시하도록 구성된다. 상기 동작들은 PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치를 결정하는 단계, 및, 상기 품질 추정치가 품질 문턱값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계를 포함한다.

상기 동작들은 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 건강 표지자를 결정하는 단계, 및 PPG 데이터로부터 상기 건강 표지자의 이전 결정에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 동작들은 또한, 상기 밸리데이션에 응답하여, 상기 건강 표지자를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램 코드가 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 상기 프로그램 코드는 동작들을 수행하도록 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 동작들은 PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치를 결정하는 단계, 및, 상기 품질 추정치가 품질 문턱값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계를 포함한다.

상기 동작들은 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 건강 표지자를 결정하는 단계, 및 상기 PPG 데이터로부터의 상기 건강 표지자의 이전 결정에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 동작들은 또한, 상기 밸리데이션에 응답하여, 상기 건강 표지자를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 요약 섹션은 단지 일정 개념들을 소개하기 위해 제공되는 것이지 청구 대상의 어떤 핵심적(key) 또는 필수적 특징들을 식별하고자 제공되는 것이 아니다. 본 발명의 기타 많은 특징들 및 실시예들이 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 개시는 신규한 특징들을 정의하는 청구항들로 결론짓고 있지만, 본 명세서에 설명된 다양한 특징들은 도면과 함께 설명을 고려함으로써 더 잘 이해될 것이라 생각된다. 본 개시 내에서 설명되는 프로세스(들), 기계(들), 제조품(들) 및 이들의 어떤 변형들은 예시의 목적으로 제공된다. 설명되는 어떤 특정한 구조적 및 기능적 세부사항들은 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 청구항들에 대한 기초로서 및 사실상 어떤 적절히 상세한 구조에 있어서 기술된 특징들을 다양하게 채용하도록 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 자에게 알려주기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 개시 내에 사용된 용어들 및 어구들은 제한하고자 한 것이 아니라, 설명된 특징들에 대한 이해할 수 있는 설명을 제공하고자 한 것이다.

본 개시는 사용자들에 대한 건강 표지자들을 결정하는 것에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 휴대용 장치들을 이용하여 그러한 건강 표지자들을 결정하는 것에 관한 것이다. 사용자들에 대한 건강 표지자들의 신뢰성 있는 결정은 광용적맥파 (photoplethysmogram: PPG)의 정확한 측정 및 분석을 필요로 한다. 본 개시 내에서 정의된 바와 같이, 용어 "PPG 데이터"는 휴대용 장치 내에 있거나(예를 들면, 휴대용 장치의 일부이거나) 또는 휴대용 장치에 결합된 PPG 센서에 의해 생성된 데이터를 의미한다. PPG 데이터로부터 결정될 수 있는 건강 표지자들의 예들에는 심박수(heart rate), 심박 변이도(heart rate variability: HRV), 스트레스, 혈압, 호흡, 및 동맥 긴장도(arterial tone)가 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. PPG 데이터로부터의 건강 표지자들을 정확하게 평가함으로써 휴대 장치들이 다양한 의학적 상태들을 신뢰성 있게 관리하는 데 이용될 수 있다. 예를 들면, 휴대용 장치들은 당뇨병, 고혈압, 심혈관 질환(cardiovascular diseases), 폐질환(pulmonary diseases), 기분 장애(mood disorder), 및 약물 남용(substance-abuse)을 관리하는 데 이용될 수 있다. 또한, 건강 표지자들의 정확한 평가는 또한 휴대용 장치들이 보다 정확하게 개인들의 삶의 질을 평가할 수 있게 해 준다.

노이즈에 대한 PPG 센서들의 높은 민감성은 종종 생성되는 PPG 데이터에 있어서 큰 변동성(wide variability)을 초래한다. 예를 들면, PPG 센서들을 갖춘 웨어러블 장치들의 경우에, 생성되는 PPG 데이터는 상기 웨어러블 장치들을 착용한 개인에 대한 상기 휴대용 장치들의 움직임에 의해 유도되는 아티팩트들(artifacts)에 매우 민감하다. 작은 움직임이라도 결과적인 PPG 데이터에 있어서 큰 변동성을 초래할 수 있어, 사용자 건강을 모니터링하기 위한 휴대용 장치들의 유용성을 현저히 제한한다.

본 개시 내에 설명된 본 발명의 구성들(inventive arrangements)에 따르면, PPG 센서를 갖춘 휴대용 장치는 PPG 데이터를 생성할 수 있다. 상기 휴대용 장치는 품질 평가(quality assessment)에 기반하여 PPG 데이터의 상이한 세그먼트들을 서로 구별할 수 있다. 상기 휴대용 장치는 하나 이상의 건강 표지자들에 대한 부정확한 예측 또는 추정을 초래할 가능성이 더 높은, 보다 낮은 품질의 PPG 데이터의 세그먼트들을 식별할 수 있다.

특정 실시예들에서, 상기 휴대용 장치는 보다 낮은 품질인 것으로 결정된 PPG 데이터의 세그먼트들을 폐기하여, 그러한 세그먼트들이 상기 사용자에 대한 건강 표지자(들)을 예측하는 데 이용되지 않도록 할 수 있다. 상기 휴대용 장치는 또한 PPG 데이터의 불충분함(insufficiency)을 나타내는 알림들(notifications)을 생성할 수 있다. 상기 알림들은, 예를 들면, 결정되는 건강 표지자들의 정확성을 높이는 보다 높은 품질의 PPG 데이터를 얻기 위해, 상기 휴대용 장치의 조정이 필요할 수 있음을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 휴대용 장치는 상기 PPG 데이터에 대해 다차원 분석을 적용할 수 있다. 상기 다차원 분석의 각 차원은 상기 다차원 분석의 다른 어떤 차원에 의해 평가되지 않은 상기 PPG 데이터의 상이한 양태를 평가할 수 있다. 상기 휴대용 장치는, 수행되는 상기 다차원 분석의 차원들 중 하나 또는 둘 이상의 어떤 조합에 기반하여, PPG 데이터의 특정 세그먼트들이 불충분한 품질을 갖는다고 결정할 수 있다. 낮은 품질의 PPG 데이터의 세그먼트들을 폐기함으로써, 상기 휴대용 장치가 부정확한 및/또는 오도하는(misleading) 건강 표지자들을 생성하는 것을 피할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 휴대용 장치는 준실시간(near real time)으로 상기 PPG 데이터를 분석할 수 있다. 상기 PPG 데이터의 준실시간 처리를 수행함에 있어, 상기 휴대용 장치는, 현재 결정된 건강 표지자들의 정확성을 밸리데이션하기 위해, 현재의 또는 보다 최근에 결정된 건강 표지자(들)과 이전에 결정된 (예를 들면, 이력상의(historical)) 건강 표지자(들)을 비교할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는, 준실시간 처리는 건강 표지자들의 실시간 예측을 수행하려고 시도하는 다른 기법들에 비해 정확성 향상을 용이하게 한다. 특정 실시예들에서, 상기 휴대용 장치는 사후 검정(post hoc) 방식으로 상기 건강 표지자들의 추가적 밸리데이션을 수행할 수 있다. 상기 수행되는 밸리데이션은 상기 PPG 데이터의 보정(correction)을 포함할 수 있다.

본 발명의 구성들의 추가적인 양태들이 하기에서 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 예시의 단순성 및 명확성을 위해, 도면에 도시한 요소들은 반드시 일정한 축척으로 도시되지는 않았다. 예를 들면, 상기 요소들의 일부의 치수들은 명확성을 위해 다른 요소들에 대해 상대적으로 과장될 수 있다. 또한, 적절하다고 생각되는 경우, 상응하는, 유사한, 또는 동일한 특징들을 나타내기 위해 참조 번호들이 도면들 간에 반복된다.

도 1은 본 개시 내에 설명된 하나 이상의 실시예들과 함께 이용하기 위한 장치에 대한 예시적 아키텍처(100)를 도시한다. 상기 아키텍처(100)는, 프로그램 코드를 저장 및/또는 실행하기에 적합한, 데이터 처리 시스템, 통신 장치, 또는 기타 시스템을 구현하는 데 이용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 아키텍처(100)는 휴대용 장치를 구현하는 데 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 아키텍처(100)는 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터(예를 들면, 랩탑 컴퓨터), 사용자가 착용하는 스마트 워치 또는 기타 피트니스 장치와 같은 웨어러블 장치를 구현하는 데 이용될 수 있다.

도 1의 예에서, 상기 아키텍처(100)는 적어도 하나의 프로세서(105)를 포함한다. 상기 프로세서(105)는 인터페이스 회로(115)를 통해 메모리(110)에 결합된다. 상기 아키텍처(100)는 상기 메모리(110) 내에 컴퓨터 판독가능 명령어들("프로그램 코드"라고도 칭함)을 저장한다. 상기 메모리(110)는 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 일 예이다. 상기 프로세서(105)는 상기 인터페이스 회로(115)를 통해 상기 메모리(110)로부터 액세스되는 상기 프로그램 코드를 실행한다.

상기 메모리(110)는, 예를 들면, 로컬 메모리(120) 및 대용량 저장 장치(125)와 같은, 하나 이상의 물리적 메모리 장치들을 포함한다. 상기 로컬 메모리(120)는 상기 프로그램 코드의 실제 실행 시 사용되는 하나 이상의 비영구적 메모리 장치들로서 구현된다. 상기 로컬 메모리(120)의 예들에는, 프로그램 코드의 실행 시 프로세서에 의한 사용에 적합한, 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM) 및/또는 다양한 유형의 RAM 중 어떤 것(예를 들면, 정적 RAM, 동적 RAM)이든 포함된다. 상기 대용량 저장 장치(125)는 하나 이상의 영구적 데이터 저장 장치들로서 구현된다. 상기 대용량 저장 장치(125)의 예들에는 하드 디스크 드라이브(hard disk drive: HDD), 고체 상태 드라이브(solid state drive: SSD), 플래시 메모리, 읽기 전용 메모리(read-only memory: ROM), 소거가능 프로그램가능 읽기 전용 메모리(erasable programmable read-only memory: EPROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 읽기 전용 메모리(electrically erasable programmable read-only memory: EEPROM), 또는 기타 적절한 메모리가 포함될 수 있다. 상기 아키텍처(100)는 또한, 프로그램 코드가 실행 시 대용량 저장 장치로부터 검색되어야 하는 횟수를 줄이기 위해, 적어도 일부 프로그램 코드의 일시적 저장을 제공하는 하나 이상의 캐시(cache) 메모리들(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 인터페이스 회로(115)의 예들에는 입/출력(input/output: I/O) 서브시스템, I/O 인터페이스, 버스 시스템, 및 메모리 인터페이스가 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 인터페이스 회로(115)는, 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 장치 버스(peripheral bus), 가속 그래픽 포트, 및 프로세서 또는 로컬 버스를 포함하는, 다양한 버스 구조들 및/또는 버스 구조들의 조합들 중 어떤 것으로서든 구현될 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 프로세서(105), 및/또는 상기 인터페이스 회로(115)는 별도의 구성요소들로서 구현된다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 프로세서(105), 상기 메모리(110), 및/또는 상기 인터페이스 회로(115)는 하나 이상의 집적 회로들에 통합된다. 상기 아키텍처(100)에서의 다양한 구성요소들은, 예를 들면, 하나 이상의 통신 버스들 또는 신호 라인들(예를 들면, 상호연결들(interconnects) 및/또는 전선들(wires))에 의해 결합될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 메모리(110)는 메모리 인터페이스, 예를 들면, 메모리 제어기(미도시)를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합된다.

상기 아키텍처(100)는 디스플레이(135)를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 디스플레이(135)는 사용자로부터 터치 입력을 수신할 수 있는 터치 감응식(touch-sensitive) 또는 터치스크린 디스플레이로서 구현된다. 터치 감응식 디스플레이 및/또는 터치 감응식 패드는 다양한 이용가능한 터치 감응 기술들 중 어떤 것이든 이용하여 접촉(contact), 운동(movement), 제스처(gestures), 접촉의 단절(breaks in contact)을 검출할 수 있다. 터치 감응 기술들의 예들에는 정전용량성(capacitive), 저항성(resistive), 적외선, 및 표면 탄성파(surface acoustic wave) 기술들, 및 터치 감응식 디스플레이 및/또는 장치와의 하나 이상의 접촉 포인트들을 결정하기 위한 기타 근접 센서 어레이들 또는 기타 요소들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

상기 아키텍처(100)는 카메라 서브시스템(140)을 포함할 수 있다. 상기 카메라 서브시스템(140)은 직접적으로 또는 적절한 입/출력(input/output: I/O) 제어기를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 카메라 서브시스템(140)은 광학 센서(142)에 결합될 수 있다. 상기 광학 센서(142)는 다양한 기술들 중 어떤 것이든 이용하여 구현될 수 있다. 상기 광학 센서(142)의 예들에는 전하 결합 소자(charged coupled device: CCD) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor: CMOS) 광학 센서가 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 카메라 서브시스템(140) 및 상기 광학 센서(142)는 이미지 기록 및/또는 비디오 기록과 같은 카메라 기능들을 수행할 수 있다.

상기 아키텍처(100)은 오디오 서브시스템(145)을 포함할 수 있다. 상기 오디오 서브시스템(145)은 직접적으로 또는 적절한 입/출력(I/O) 제어기를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 오디오 서브시스템(145)은 스피커(146) 및 마이크(148)에 결합되어, 음성 인식, 음성 복제, 디지털 레코딩, 및 전화 기능들과 같은, 음성 지원 기능들을 원활하게 할 수 있다.

상기 아키텍처(100)는 하나 이상의 무선 통신 서브시스템들(150)을 포함할 수 있다. 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150) 각각은 직접적으로 또는 적절한 I/O 제어기(미도시)를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150) 각각은 통신 기능들을 원활하게 할 수 있다. 상기 무선 통신 서브시스템들(150)의 예들에는 무선 주파수(radio frequency) 수신기들 및 송신기들, 및 광학적(예를 들면, 적외선) 수신기들 및 송신기들이 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 무선 통신 서브시스템들(150)의 특정한 설계(design) 및 구현은 구현되는 상기 아키텍처(100)의 특정 유형 및/또는 상기 아키텍처(100)가 동작되고자 하는 통신 네트워크(들)에 의존할 수 있다.

예시적이고 비제한적 예들로서, 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150)은 하나 이상의 모바일 네트워크들(예를 들면, GSM, GPRS, EDGE), WiMax 네트워크를 포함할 수 있는 WiFi 네트워크, 단거리(short-range) 무선 네트워크(예를 들면, 블루투스(Bluetooth®) 네트워크), NFC, 및/또는 이들의 어떤 조합을 통해 작동하도록 설계될 수 있다. 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150)은, 상기 아키텍처(100)가 다른 무선 장치들에 대한 기지국(base station)으로서 구성될 수 있도록, 호스팅 프로토콜들(hosting protocols)을 구현할 수 있다.

상기 아키텍처(100)는 하나 이상의 센서들(155)을 포함할 수 있다. 상기 센서들(155) 각각은 직접적으로 또는 적절한 I/O 제어기(미도시)를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 아키텍처(100)에 포함될 수 있는 상기 센서들(155)의 예들에는, 상기 아키텍처(100)를 사용하는 장치의 방향(orientation), 조명(lighting), 및 근접(proximity) 기능들을 각각 원활하게 하기 위한, 모션(motion) 센서, 광(light) 센서, 및 근접 센서가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

상기 센서들(155)의 다른 예들에는 지리적 위치 센서 데이터를 제공할 수 있는 위치 센서(예를 들면, GPS 수신기 및/또는 프로세서), 방향 내비게이션을 위해 자북(magnetic North)의 방향을 결정하는 데 이용될 수 있는 센서 데이터를 제공할 수 있는 전자 자력계(electronic magnetometer)(예를 들면, 집적 회로 칩), 상기 아키텍처(100)를 사용하는 장치의 운동의 속력 및 방향의 변화를 3차원적으로 나타내는 데이터를 제공할 수 있는 가속도계, 및 고도를 나타내는 데이터를 제공할 수 있는 고도계(altimeter)(예를 들면, 집적 회로)가 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

상기 아키텍처(100)는 PPG 센서(160)를 포함할 수 있다. 상기 PPG 센서(160)는 직접적으로 또는 적절한 I/O 제어기(미도시)를 통해 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 PPG 센서(160)는 광학 센서로서 구현될 수 있다. 상기 PPG 센서(160)는 사용자에 대한 PPG, 예를 들면, PPG 데이터를 생성할 수 있다. PPG는 광학적으로 얻어진 용적맥파(plethysmogram)이다. 일반적으로, PPG는 기관(organ)의 용적 측정치이다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 PPG 센서(160)는 피부에 빛을 비춰 광 흡수의 변화를 측정하여 혈액에서 운반되는 산소의 양을 결정하는 맥박 산소측정기(pulse oxymeter)로서 구현된다.

특정 실시예들에서, 상기 PPG 센서(160)는 다중 채널 PPG 센서(예를 들면, 상이한 파장들의 빛을 발생시킬 수 있는 발광 다이오드들을 가짐)이다. 상기 PPG 센서(160)는 하나 이상의 건강 표지자들을 결정하는 데 및/또는 하나 이상의 건강 표지자들의 하나 이상의 대용(surrogate) 표지자들을 결정하는 데 이용될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 건강 표지자들은 "활력 징후들(vital signs)"로 칭해지기도 한다.

본 개시 내에서, 용어 "PPG 데이터"는 전술한 바와 같이 PPG 센서에 의해 생성되고 PPG 센서로부터 출력되는 데이터를 의미하는 데 사용된다. 본 개시 내에서, 용어들 "PPG 데이터" 및 "PPG 신호"는 때때로 상호교환적으로 사용될 수 있다. PPG 신호(들)은 PPG 데이터에 의해 직접적으로 특정됨을 이해해야 할 것이다.

상기 아키텍처(100)는 상기 인터페이스 회로(115)에 결합되는 하나 이상의 입/출력(I/O) 장치들(165)을 더 포함할 수 있다. 상기 I/O 장치들(165)은 직접적으로 또는 개재되는 I/O 제어기(미도시)를 통해 상기 아키텍처(100)에, 예를 들면, 상기 인터페이스 회로(115)에 결합될 수 있다. 상기 I/O 장치들(165)의 예들에는 트랙 패드(track pad), 키보드, 표시 장치, 포인팅 장치, 하나 이상의 통신 포트들(예를 들면, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus: USB) 포트들)), 네트워크 어댑터, 및 버튼들 또는 기타 물리적 제어자들(controls)이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

네트워크 어댑터는 상기 아키텍처(100)가, 개재되는 개인(private) 또는 공공(public) 네트워크들을 통해, 다른 시스템들, 컴퓨터 시스템들, 원격 프린터들, 및/또는 원격 저장 장치들에 결합될 수 있게 해 주는 회로를 말한다. 모뎀들, 케이블 모뎀들, 이더넷 인터페이스들, 및 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150)의 일부가 아닌 무선 송수신기들이 상기 아키텍처(100)와 함께 이용될 수 있는 상이한 유형의 네트워크 어댑터들의 예들이다. 상기 I/O 장치들(165) 중 하나 이상은 상기 센서들(150) 중 하나 이상 또는 전부 및/또는 상기 무선 통신 서브시스템(들)(150) 중 하나 이상의 기능들을 제어하도록 적합화될(adapted) 수 있다.

상기 메모리(110)는 프로그램 코드를 저장한다. 프로그램 코드의 예들에는 루틴들(routines), 프로그램들, 객체들, 컴포넌트들(components), 로직(logic), 및 기타 데이터 구조들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 예시를 위해, 상기 메모리(110)는 운영 체제(operating system)(170) 및 애플리케이션(들)(175)을 저장한다. 상기 애플리케이션들(175)은, 예를 들면, PPG 신호 처리 애플리케이션을 포함할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 PPG 신호 처리 애플리케이션은, 실행 시, 상기 아키텍처(100)를 이용하여 구현된 장치로 하여금 및/또는, 상기 아키텍처(100)를 이용하여 구현된, 상기 장치와 통신적으로 링크될 수 있는 다른 장치들로 하여금 본 명세서에서 설명되는 다양한 동작들을 수행하도록 할 수 있다. 상기 메모리(110)는 또한, 상기 운영 체제(170)에 의해 이용되는 데이터, 상기 애플리케이션(들)(175)에 의해 이용되는 데이터, 사용자 입력들로부터 수신된 데이터, 상기 센서(들)(155) 중 하나 이상 또는 전부 및/또는 상기 PPG 센서(160)에 의해 생성된 데이터, 상기 카메라 서브시스템(140)에 의해 수신 및/또는 생성된 데이터, 오디오 서브시스템(145)에 의해 수신 및/또는 생성된 데이터, 및/또는 상기 I/O 장치들(165)에 의해 수신된 데이터든 상관 없이, 데이터를 저장할 수 있다.

일 양태에서, 실행가능 프로그램 코드의 형태로 구현된, 상기 운영 체제(170) 및 상기 애플리케이션(들)(175)은 상기 아키텍처(100)에 의해, 보다 구체적으로, 상기 프로세서(105)에 의해, 본 개시 내에서 설명된 상기 동작들을 수행하도록 수행된다. 이와 같이, 상기 운영 체제(170) 및 상기 애플리케이션(들)(175)은 상기 아키텍처(100)의 통합된 일부로 간주될 수 있다. 또한, 상기 아키텍처(100)(예를 들면, 상기 프로세서(105))에 의해 이용되는, 생성되는, 및/또는 동작되는 어떤 데이터 및/또는 프로그램 코드이든 상기 아키텍처(100)의 일부로서 채용 시 기능(functionality)을 부여하는 기능적 데이터 구조들임을 이해해야 할 것이다.

상기 메모리(110)는 또한 추가적인 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 추가적인 프로그램 코드의 예들에는: 하나 이상의 추가적 장치들, 하나 이상의 컴퓨터들, 및/또는 하나 이상의 서버들과의 통신을 원활하게 하는 명령어들; 그래픽 사용자 인터페이스(graphic user interface: GUI) 및/또는 UI 처리; 센서 관련 처리 및 기능들; 전화 관련 프로세스들 및 기능들; 전자 메시징(electronic-messaging) 관련 프로세스들 및 기능들; 웹 브라우징 관련 프로세스들 및 기능들; 미디어 처리 관련 프로세스들 및 기능들; GPS 및 내비게이션 관련 프로세스들 및 기능들; 보안 기능들; 및 웹 카메라 및/또는 웹 비디오 기능들을 포함하는 카메라 관련 프로세스들 및 기능들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

상기 아키텍처(100)는 전원(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 전원은 상기 아키텍처(100)의 다양한 요소들에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전원은 하나 이상의 배터리들로서 구현된다. 상기 배터리들은, 일회용(disposable)(예를 들면, 교체식)이든 충전식(rechargeable)이든 상관 없이, 다양한 공지된 배터리 기술들 중 어떤 것이든 이용하여 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 전원은 외부 전원으로부터 전력을 얻어 장치의 요소들에 전력(예를 들면, 직류(direct current: DC) 전력)을 공급하도록 구성된다. 충전식 배터리의 경우, 상기 전원은 외부 전원에 결합 시 상기 배터리 또는 배터리들을 충전할 수 있는 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 아키텍처(100)는 제한하고자 한 것이 아니라 예시의 목적으로 제공되는 것이다. 본 명세서에서 설명한 상기 동작들을 수행하도록 구성된 장치 및/또는 시스템은 도 1의 상기 아키텍처(100)와 다른 아키텍처를 이용할 수 있다. 그러한 다른 아키텍처는, 명령어들을 저장할 수 있는 메모리 및 명령어들을 실행할 수 있는 프로세서를 포함하는, 상기 아키텍처(100)의 단순화된 버전일 수 있다.

이런 점에서, 상기 아키텍처(100)는, 구현되는 장치의 특정 유형에 따라, 도시한 것보다 더 적은 구성요소들을 포함하거나 또는 도 1에 도시되지 않은 추가적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 포함되는 상기 특정한 운영 체제 및/또는 애플리케이션(들)은, 포함되는 I/O 장치들(165)의 유형들과 같이, 장치 유형에 따라 달라질 수 있다. 또한, 예시된 구성요소들 중 하나 이상은 다른 구성요소에 통합되거나 아니면 다른 구성요소의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 적어도 일부 메모리를 포함할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 도 1의 상기 아키텍처와 동일 또는 유사한 아키텍처를 이용하여 구현된 장치는 PPG 데이터의 준실시간 처리를 수행할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는, 각각의 상이한 처리 단계가 상기 PPG 데이터의 보다 정제된 표현을 생성할 수 있는, 캐스케이드식(cascaded) 처리 기법을 구현할 수 있다.

예를 들면, 각 단계는 수행되는 다중 차원 분석의 하나 이상의 차원들을 표현할 수 있고 생성된 표현(들)을 캐스케이드에서 다음 단계로 전달할 수 있다. 이전 단계들에서 수행된 계산의 일부는 후속 단계 또는 단계들에서 이용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 캐스케이드식 접근법은 다양한 단계들 내에서 직교(orthogonal) 처리 기법들을 이용한다. 상기 기법들의 직교성은 각 단계가 상기 PPG 데이터의 상이한 및/또는 독립적인 양태에서 동작하는 것을 말한다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치에 의해 수행되는 준실시간 분석은 심박수와 같은 특정 건강 표지자의 기준선(baseline)에 대한 상기 건강 표지자의 평가를 용이하게 한다. 예를 들면, 특정 건강 표지자들은, 오직 기준선에 대해 상대적으로 평가될 수 있는, 자율신경계(Autonomic Nervous System: ANS) 측정치들이다.

예시적이고 비제한적인 예로서, 준실시간 분석에 의해 상기 장치는 사용자의 심박수와 같은 건강 표지자를 최근 과거 어느 때의 사용자의 심박수와 비교할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 현재의 심박수 결정을 몇 초 전(예를 들면, 10, 20, 30, 40, 50, 또는 60 초 전)에 결정된 것과 비교할 수 있다. 이 비교를 통해, 상기 장치는 상기 건강 표지자가 상기 사용자에 대해 어떻게 변했는지를 결정할 수 있고 및/또는 상기 건강 표지자(들)을 밸리데이션할 수 있다.

도 2는 PPG 데이터를 처리하는 예시적 방법(200)을 도시한다. 상기 방법(200)은 도 1을 참조하여 설명한 상기 아키텍처와 동일 또는 유사한 아키텍처를 갖는 휴대용 장치에 의해 수행될 수 있다. 상기 방법(200)은 준실시간 처리 기법으로서 구현될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 방법(200)은 세그먼트 별로 수행될 수 있다. 세그먼트는 PPG 데이터에 대해 정의된 시간 윈도우를 말한다. 상기 윈도우는 주어진 시간 구간(span) 내의 PPG 데이터로서 정의될 수 있다. 상기 시간 구간은 일 이상의 초(예를 들면, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 또는 60 초)일 수 있다. 다른 예에서, 상기 윈도우는 미리 결정된 수의 PPG 데이터 샘플들로서 정의될 수 있다. 특정 실시예들에서, PPG 데이터의 상기 세그먼트는 상기 PPG 데이터를 가로질러 이동되는 슬라이딩 윈도우일 수 있다.

상기 방법(200)은 상기 장치가 PPG 센서로부터 PPG 데이터를 수신 중인 상태에서 시작될 수 있다. 일반적으로, 상기 방법(200)은 PPG 데이터의 특정 세그먼트의 처리를 기술한다. 상기 윈도우가 시간에 맞춰 PPG 데이터를 가로질러 이동됨에 따라, 상기 방법(200)은 상기 PPG 데이터의 추가적인 세그먼트들의 처리를 계속하기 위해 반복될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

블록(205)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치(quality estimate)를 결정한다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터에 대한 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)를 결정할 수 있다. 상기 SNR은 세그먼트 별로 결정될 수 있다. 상기 SNR 측정에 의해 상기 장치는, PPG 신호가 부족한, PPG 데이터의 세그먼트들을 식별할 수 있다. 상기 블록(205)의 추가적인 양태들은 본 명세서에서 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명된다.

블록(210)에서, 상기 장치는 PPG 데이터의 상기 세그먼트가 품질이 낮은지 여부를 결정한다. 예를 들면, 상기 장치는 상기 블록(205)에서의 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 상기 품질 추정치를 품질 문턱값과 비교할 수 있다. 상기 품질 추정치는, 상기 PPG 데이터가 미리 결정된 SNR 미만에서는 거의 또는 전혀 가치가 없는 것으로 간주되는, 그러한 미리 결정된 SNR일 수 있다.

예를 들면, 상기 품질 문턱값을 초과하지 않는 품질 추정를 갖는 PPG 데이터의 세그먼트들에 대해, 그러한 데이터를 이용하여 결정 또는 추정된 어떠한 건강 표지자들이든 신뢰성이 없다. PPG 데이터의 상기 세그먼트가 품질이 낮다는(예를 들면, 상기 품질 추정치가 상기 품질 문턱값을 초과하지 않는다는) 결정에 응답하여, 상기 방법(200)은 블록(215)으로 계속된다. PPG 데이터의 상기 세그먼트가 품질이 낮지 않다는(예를 들면, 상기 품질 추정치가 상기 품질 문턱값을 초과한다는) 결정에 응답하여, 상기 방법(200)은 블록(220)으로 계속된다.

상기 블록(215)에서, 상기 장치는 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 거부한다. 예를 들면, 상기 장치는 상기 품질 문턱값을 초과하지 않는 품질 레벨을 갖는 상기 세그먼트를 삭제할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 세그먼트를 거부함에 있어, 상기 장치는 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 이용하여 어떠한 건강 표지자도 결정하려고 시도하지 않는다. 또한, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 건강 표지자들을 결정하는 데 사용하기에 적합하지 않음을 나타내는 알림을 제공할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 알림은 상기 장치를 조정하여 차후 보다 높은 품질의 PPG 데이터를 얻도록 상기 사용자에게 지침(instructions)을 제공할 수 있다. 언급한 바와 같이, 도 2에 도시하지는 않았지만, 상기 방법(200)은 PPG 데이터의 추가적인 PPG 데이터 세그먼트들을 처리하기 위해 새롭게 시작될 수 있다.

상기 블록(220)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트를 보정 및/또는 필터링한다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트로부터 디노이징하는(de-noising) 단계를 포함하는 보정 프로세스를 상기 세그먼트에 대해 수행할 수 있다. 상기 장치는 또한 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대해 필터링을 수행할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는, 적용되는 특정 필터가 상기 PPG 데이터 세그먼트 자체의 하나 이상의 속성들에 기반하여 복수의 상이한 이용가능 필터들로부터 선택되는, 동적 필터링 프로세스를 수행한다. 상기 블록(220)의 추가적인 양태들은 본 명세서에서 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명된다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트의 주기성에 기반하여 상기 적용되는 특정 필터를 선택한다.

블록(225)에서, 상기 장치는, 선택적으로(optionally), 상기 PPG 데이터 세그먼트의 맥동 진폭(pulsatile amplitude)을 결정한다. 검출가능한 심장박동을 갖는 유기 객체들(organic objects)로부터 수집된 PPG 데이터 및 검출가능한 심장박동을 갖지 않는 유기 객체들로부터 수집된 PPG 데이터를 구별하기 위해, 상기 장치는 상기 PPG 데이터의 분산(variance) 또는 공분산(covariance)의 런닝 추정(running estimate) 을 수행할 수 있다. 상기 PPG 센서가 단일 파장 센서인(예를 들면, 다중 채널이 아닌) 경우, 상기 PPG 신호 분산은 혈류의 역동성(dynamics)과 함께 증가한다. 이러한 신호 분산의 증가로 인해 맥동 압력파(pulse pressure wave)는 최대 진폭과 최소 진폭 사이를 교번한다. 심장박동이 있는 경우, 상기 맥동 진폭은 동맥혈(arterial blood)의 맥동(pulsation)을 나타낸다.

상기 PPG 신호의 DC 레벨(예를 들면, 주기 함수의 평균값)은 상기 혈액의 비맥동 성분(non-pulsatile component)을 나타낸다. 상기 혈액의 상기 비맥동 성분은 비맥동 동맥혈, 정맥혈, 및 배경 조직들(background tissues)(예를 들면, 뼈, 연골(cartilage), 및 세포외액(extra-cellular fluids))에서의 흡수를 포함한다.

인체에서, 맥동 성분은 통상 총 PPG 신호의 10% 이하이다. 이 특성은 상기 PPG 센서에 의해 감지되는 PPG 신호의 소스가 단지 비활성(inert) 표면으로부터의 반사인 경우의 PPG 신호들에서는 지켜지지 않는다. 상기 PPG 신호가 비활성 표면으로부터의 반사인 경우, 상기 맥동 진폭은 상기 신호의 DC 레벨에 대해 불규칙적으로 변할 수 있다. 예를 들면, 상기 PPG 신호의 AC 성분과 DC 성분의 비가 0.1보다 크거나 또는 0.01보다 작은 경우, 상기 장치는 획득된 상기 PPG 신호가 혈액에 의해 변조되지 않았다고 결정할 수 있다.

상기 PPG 센서가 다중 채널인 경우의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 센서의 제1 채널을 사용하여 생성된 PPG 신호와 상기 PPG 센서의 제2 채널을 사용하여 생성된 PPG 신호 간의 PPG 데이터의 공분산을 결정할 수 있다. 상기 장치는 상기 PPG 데이터가, 미리 결정된 문턱값을 초과할 때, 혈류를 나타내는 것으로 결정할 수 있다.

블록(230)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 유효한지(valid) 여부를 결정한다. 예를 들면, 상기 장치가 맥동 진폭을 측정하는 경우, 상기 장치는 상기 맥동 진폭이, 유효한 PPG 신호에 상응하는, 정의된 범위 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 유효한 PPG 신호는 상기 맥동 진폭이 대략 0.01과 대략 0.1(단일 채널 PPG 센서에 대해) 사이에 있는 PPG 신호이다.

예를 들면, 상기 장치는 0.01≤맥동 진폭≤0.1이 참인지 여부를 결정한다. 다중 채널 PPG 센서의 경우, 상기 장치는 상기 공분산이 문턱값을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 상기 세그먼트가 유효하다는(예를 들면, 단일 채널 PPG 센서에 대해 .01≤맥동 진폭≤0.1이 참인 경우 또는 다중 채널 PPG 센서에 대해 상기 공분산이 문턱값을 초과하는 경우) 결정에 응답하여, 상기 방법(200)은 블록(240)으로 계속된다. 상기 세그먼트가 유효하지 않다는 결정에 응답하여, 상기 방법(200)은 블록(235)으로 계속된다.

상기 블록(235)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트를 거부할 수 있고 및/또는 알림을 생성할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 전술한 바와 같이 상기 세그먼트를 거부할 수 있다. 상기 세그먼트를 거부함에 있어, 예를 들면, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트를 이용하여 어떠한 건강 표지자도 결정하려고 시도하지 않는다. 또한, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 건강 표지자들을 결정하는 데 사용하기에 적합하지 않음을 나타내는 알림을 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 알림은 상기 장치를 조정하여 차후 보다 높은 품질의 PPG 데이터를 얻도록 상기 사용자에게 지침을 제공할 수 있다.

상기 블록(240)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터로부터 하나 이상의 건강 표지자들을 결정할 수 있다. 상기 장치가 상기 PPG 데이터로부터 결정할 수 있는 상이한 각종 건강 표지자들의 예들에는 심박수, 심박 변이도(HRV), 스트레스, 혈압, 호흡, 및 동맥 긴장도가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 장치는 PPG RR 간격(interval)을 결정할 수 있다(여기서 "RR"은 연속되는 R들 간의 간격이며 R은 상기 PPG의 피크를 나타낸다). 상기 PPG RR 간격은 상기 사용자에 대한 HRV이다.

알려진 바와 같이, HRV는 심장 박동들 간의 시간 간격이 변하는 생리 현상이다. HRV는 박동간 간격의 변화에 의해 측정된다. 상기 장치는 심박수의 추정치를 구하기 위해 HRV의 역수를 결정하고 그 결과를 스케일링(scaling)할 수 있다. 상기 장치는 또한 상기 사용자에 대한 스트레스를 결정할 수 있다. 상기 장치는 상기 HRV의 도함수를 취하여 스트레스를 결정할 수 있다.

상기 장치는 상기 PPG 신호의 곡선 아래 면적(area under the curve: AUC)에 기반하여 상기 사용자에 대한 혈압을 결정할 수 있다. 상기 장치는, 예를 들면, PPG 신호의 AUC에 기반하여 상기 사용자에 대한 수축기 혈압(systolic blood pressure)을 결정할 수 있다. 보다 큰 AUC는 보다 높은 수축기 혈압에 대응한다.

예시적이고 비제한적인 예로서, 일부 연구를 통해 수축기 혈압의 초저주파(very low frequency: VLF) 변동(fluctuations)이 PPG와 관련이 있음이 밝혀졌는데, 여기서 수축기 혈압은 10분의 시간에 걸쳐 PPG 진폭(AM)의 VLF 변동과 대략 -0.81의 상관 계수(correlation coefficient)를 갖고 PPG 기준선(BL)과 대략 0.83의 상관 계수를 갖는 것으로 밝혀졌다.

블록(245)에서, 상기 장치는 상기 블록(240)에서 결정된 건강 표지자(들)을 밸리데이션할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 사용자에 대한 상기 건강 표지자의 이전 결정들에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션한다. 일 예에서, 상기 장치는 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자가 인간에 있어서의 상기 건강 표지자에 대한 미리 결정된 생리적 범위 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 심박수의 측정치는 알려진 심박수 범위와 비교될 수 있다. HRV는 알려진 HRV 범위와 비교될 수 있다. 본 명세서에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 건강 메트릭(metric)이 비교되는 생리적 범위는 관성 센서 데이터에 기반하여 조정될 수 있다.

다른 예에서, 상기 장치는 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자가 그러한 건강 표지자들의 시계열에 있어서 직전에 측정된 동일한 유형의 건강 표지자의 미리 결정된 양 내에 있는지 여부를 결정함으로써 상기 건강 표지자를 밸리데이션할 수 있다. 상기 장치는, 예를 들면, 그러한 건강 표지자들의 시계열에 있어서 상기 건강 표지자에서 관찰된 변화량이 허용 레벨들(acceptable levels) 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 블록(245)에서 수행되는 밸리데이션은 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대해 사후 보정(post hoc correction)을 수행하는 단계를 포함한다. 경우에 따라, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 하나 이상의 보정 기법들을 적용할 수 있다. 밸리데이션에 관한 추가적인 양태들은 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명된다.

블록(250)에서, 상기 장치는 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자(들)을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 장치는, 각각의 건강 표지자의 성공적인 밸리데이션에 응답하여, 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자(들)을 출력할 수 있다.

도 3은 상기 PPG 데이터에 대한 품질 추정의 예시적 방법(300)을 도시한다. 상기 방법(300)은 본 명세서에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 방법(300)은 도 2의 상기 블록(205)을 구현하도록 상기 장치에 의해 수행될 수 있다.

블록(305)에서, 상기 장치는, 선택적으로(optionally), 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대한 공분산을 결정한다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 PPG 센서가 다중 채널 PPG 센서인 경우, 상기 장치는 상기 PPG 센서의 하나의 채널(예를 들면, 적색과 같이 제1 파장을 갖는 제1 LED)로부터의 PPG 신호와 상기 PPG 센서의 제2 채널(예를 들면, 적외선과 같이 제2 파장을 갖는 제2 LED)로부터의 PPG 신호의 공분산을 결정할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는, 선택적으로, 도 2의 상기 블록(205)을 참조하여 설명한 바와 같이 분산을 결정할 수 있다.

블록(310)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대한 상호 정보량(mutual information)를 결정한다. 상호 정보량은 주어진 측정치 x(t)가 나중에 취해진 다른 측정치 x(t+

)에 대해 제공하는 평균 데이터량(예를 들면, 데이터 비트(bits of data))을 나타내는 양이다. 보다 공식적으로, 상호 정보량은 하나의 랜덤 변수가 다른 랜덤 변수에 관해 제공하는 평균 정보량(예를 들면, 비트단위로)으로서 정의된다. 하기 식 1은 식으로 표현된 상호 정보량(MI)을 보여준다.

(1)

식 1은 주기 신호에 상응하는 지연(delay)에 대한 고도의 상호 정보량을 나타낸다. 비교되는 두 데이터 세트들이 많이 다르지 않기 때문에, 상기 상호 정보량은 작은 지연(

)이 주어진 주기 신호에 대해 상대적으로 높을 것이다.

가 커짐에 따라, 비-지연(non-delayed) 측정치 x(t)가 x(t+

)에 관해 제공하는 정보는 적어진다. 상기 상호 정보량의 감소는 상기 지연이 상기 신호의 주기성(상기 신호에 주기성이 있는 경우)과 일치할 때까지 계속된다.

블록(310)에서, 상기 PPG 데이터에 대한 상호 정보량을 결정하는 단계의 일부로서, 상기 장치는 여러 가지 상이한 양들을 결정할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 SNR의 측정치를 결정한다. 상기 장치는, 예를 들면, 피크 SNR을 결정한다. 상기 장치는 또한 정보 스펙트럼에서 보이는 피크의 특유의 폭(characteristic width)을 기준으로 폭을 결정할 수 있다. 일 예로서, 상기 폭은 특정 피크의 반치전폭(full-width half-max: FWHM)일 수 있다. 일반적으로, 상기 피크의 주변 영역들에는 더 많은 포인트들이 있기 때문에, 백색 노이즈의 존재는 상기 FWHM을 더 작아지게 만든다. 상기 블록(310)은 정규화된 윈도우형 접근법(windowed-approach)의 일부이므로, 피크 최대값은 인접 래그들(lags)에 비해 더 낮다. 상기 장치는 또한 상기 PPG 데이터에 의해 특정되는 PPG 신호들의 주기의 추정치를 결정할 수 있다.

블록(315)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대한 품질(예를 들면, 신호 품질)을 추정할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 신호 품질을 낮음, 중간, 또는 높음으로 분류할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 품질 점수를, 신호 품질의 상이한 유형들(classifications)에 매핑되는, 상기 품질 점수에 대한 미리 결정된 범위들과 비교할 수 있다. 상기 장치는, 상기 품질 점수가 어느 범위에 속하는지에 기반하여, 상기 PPG 데이터 세그먼트에 신호 품질을 부여할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 품질 점수는 상기 SNR의 측정치일 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 품질 점수는 공분산 및/또는 분산 및 상기 SNR의 측정치를 이용하여 결정될 수 있다. 예시적이고 비제한적인 예로서, 상기 장치는 상기 공분산 및/또는 분산에 가중 인자(weighting factor)를 곱하고 상기 SNR의 측정치에 다른 가중 인자를 곱하여 그 결과들을 합산함으로써 상기 품질 점수를 계산할 수 있다. 어떤 경우에도, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트의 품질을 낮음, 중간, 또는 높음으로 추정하고 상기 추정된 품질을 출력한다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 블록(210)은 상기 신호 품질을 평가하여, 상기 추정된 품질에 기반하여 상기 PPG 데이터 세그먼트를 계속 처리하거나 아니면 상기 PPG 데이터 세그먼트를 거부할 수 있다.

다음의 논의는, 상기 장치에 의해 수행되고 본 명세서에서 도 3의 상기 블록(310)을 참조하여 설명한 바와 같이, PPG 데이터의 세그먼트에서 상호 정보량을 결정하는 예시적 방법을 예시한다. 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트를 저장할 수 있다. 논의한 바와 같이, 데이터 어레이 x로 지칭되기도 하는, 상기 PPG 데이터 세그먼트는 특정 윈도우를 위한 것이다. 상기 PPG 데이터는 탈경향되고(detrended) 필터링된 PPG 샘플들일 수 있다.

일 예에서, 상기 PPG 데이터 세그먼트는 200개의 샘플들을 포함할 수 있다. 샘플들의 수는 범위 내에 있을 수 있으며, 여기서 상기 범위의 하단은 점진적인 주기성 드리프트(drift)를 피하기 위해 호흡 부비동 부정맥(respiratory sinus arrhythmia: RSA) 사이클 내에 있을 만큼 충분히 작고, 상기 범위의 상단은, 관심 있는 특정 주파수 성분들(예를 들면, 심박수)을 검출할 수 있을 만큼 충분히 작은, a

t=

를 포함할 만큼 충분히 크다. 다른 샘플 크기들이 이용될 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 상기 예는 제한하고자 한 것이 아니라 예시를 위한 것이다.

상기 장치는 상기 PPG 데이터로부터 지연된 포인트들을 생성할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는, 데이터 어레이 x로 부터,

만큼 지연된 데이터 어레이를 생성할 수 있으며, 여기서

는 1에서 N까지 변하여 N개의 상이한 (지연된) 데이터 어레이들을 생성한다. 일단 상기 데이터 어레이들이 생성되면, 상기 장치는 X와 X(t+

) 사이에서 상기 상호 정보량을 계산할 수 있다. 상기 장치는 상기 상호 정보량을 다른 데이터 어레이에

가 증가하는 순서로 저장할 수 있다.

평균 상호 정보량을 계산하기 위해, 상기 장치는 길이가 N인 시계열값 어레이 X를 처리한다. 상기 장치는 X를 정규화하고 0에서 시작하도록 상기 데이터를 수직으로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는, 하기 식 2 및 식 3에 나타낸 바와 같이, 최소값을 뺀 다음 최대값으로 나눌 수 있다.

(2)

(3)

상기 장치는 의

데이터를

만큼 지연시켜

의 결과를 산출할 수 있다.

는

의 지연 이미지(delayed-image)이다. 상기 장치는

를 이용하여 상기 상호 정보량을 계산할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 분포 함수들(distribution functions)을 미리 결정된 수의 빈들(bins)로 분할할 수 있다. 이는 본 예에서

의 2차원 묘사(portrait)이므로, 상기 파티션들(partitions)은 2차원 박스 파티션들일 수 있다. 특정 실시예들에서, 빈 크기는 일정할 수 있고 하기 식 4를 이용하여 계산될 수 있다.

(4)

식 4에 기반하여, 본 위상 묘사(phase portrait)에는 N²개의 박스들이 있다. 식 4의 예에서, N은

및

의 길이이다. 상기 빈들이 너무 큰 경우, 상기 분포는 빈당(per bin) 더 많은 포인트들을 가지며 정확성이 향상된다. 상기 빈들이 너무 크기 때문에, 상기 장치의 상기 프로세서는 짧은 거리들(시간 래그들)에 걸친 상호 정보량의 변화를 추적하지 못 할 수 있다. 상기 빈 크기가 보다 작은 경우, 정확성은 저하되지만, 전체적인 해상도는 증가한다.

하나 이상의 실시예들에서, 빈들의 수는 동작 시 동적으로 적합화될(adapted) 수 있다. 상기 장치는 빈들의 수가 위상 공간의 영역들에 대해 일정하지 않도록 빈들의 수를 적합화할 수 있다.

특정 실시예들에서, 이 시점에서, 상기 장치는 분산을 체크할 수 있다. 실제로, 상기 분산은 0이 되지 않을 것이다. 그러나, 상기 분산이 0으로 계산된다면, 상기 상호 정보량도 또한 0이 될 것이다.

상기 장치는 박스 검색(box-search) 변수들 s₁ 및 s₂를 이용하며, 여기서 특정 박스는 포인트 (s_1i,s_2j)에 상응한다. 상기 장치는

의 모든 인스턴스에 대해 상기 박스 검색 변수들을 순회할(traversing) 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는 구현 시 중첩 for 루프(nested for-loop)를 이용하여 상기 순회(traversal)를 수행할 수 있다.

예를 들면, s₂는 위상 공간의 내부-수평축을 따르는 파티션일 수 있지만, s₂는 위상 공간의 내부-수직축을 따르는 파티션이다. 하기 식 5 내지 식 14를 참조하면, p는 결합 확률 분포(joint probability distribution)를 의미하고, p_x는

의 확률 분포를 의미하며, p_y는

의 확률 분포를 의미한다. 상기 장치는, 식 5 내지 식 14에 의해 정의되는 조건들을 만족시키는,

의 모든 인스턴스들을 구할 수 있다.

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

본 예에서, 상기 프로세스는 값들의 쌍들을 필요로 하기 때문에, 상기 설명된 기법에서는 데이터가 손실된다. 상기 데이터를 시간-지연시킴으로써,

가 증가함에 따라 종말 포인트들(end points)이 제거된다. 이와 같이, N-

아규먼트(argument)는 상기 식 12 내지 식 14에서 정규화 분모(normalizing denominator)에 이용된다.

상기 장치는, 식 1과 동일한 하기 식 15를 이용하여, 상기 확률들 p, p_x, 및 p_y가 주어지는 최종 상호 정보량을 결정할 수 있다.

(15)

상기 계산들은, 모든 지연들에 걸쳐 상호 정보량의 분포를 구하기 위해,

의 모든 값에 대해 반복될 수 있다. 상기 장치는 새로운 어레이에 대해 피크 검출을 더 수행할 수 있다. 특히, 상기 장치는 심박수에 상응하는 로컬 피크들을 검출할 수 있다. 일반적으로, 상기 로컬 피크들은, 상기 PPG 데이터가 얻어지는 상기 사용자의 심박수를 제공하는 주파수 변환(frequency transform)을 갖는 델타

t에 상응하는,

의 값들에 상응할 수 있다.

상기 장치는, 상기 상호 정보량 빈들이 각각의 이전 빈에 추가됨과 함께, 상기 동작들을 3회 반복할 수 있다. 일단 상호 정보량 출력 어레이가 4개의 분리되고 연속적인 상호 정보량 계산들의 출력으로 채워지면, 상기 장치는 상기 상호 정보량 출력 어레이로부터 제1 상호 정보량 출력 어레이를 제거한다. 보다 구체적으로, 식 17에 나타낸 바와 같이 계산되는 MI^*(

)가 존재한다.

(17)

각가의 MI_i(

)는 특정 시간 지연(래그)에서 상호 정보량의 완결된 값이다. 다음으로 상기 장치는 3개의 상이한 윈도우들로부터의 나머지 3개의 값들에 완결된 MI_i(

) 포인트들을 추가할 수 있다. 이 프로세스는, LED들(예를 들면, PPG 센서)의 비활성화(disabling) 이전에, 4개의 상호 정보량 빈들 모두가 채워질 수 있도록 한다. 상기 상호 정보량 빈들이 채워지지 않은 경우, 상기 상호 정보량은 손가락 배치에 더 민감하다.

상기 장치는, 상기 상호 정보량 출력 어레이가 상호 정보량의 슬라이딩 윈도우(예를 들면, 앞서 MI^*로 지칭함)가 되는 경우를 제외하고, 상기 프로세스를 반복할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치가 MI^*로부터 MI₃을 제거한 다음 MIi는, MI₀가 없는, MI_(i+1)로 이동된다. 상기 장치는 MI의 최신 계산을 이 빈 버퍼 포인트에 추가한 다음 MI^*를 다시 계산한다.

상기 장치는 MI의 상대적인 변화를 모니터링 할 수 있다(심박수에 상응하는 피크에서). 하나 이상의 실시예들에서, 상기 상호 정보량이 너무 낮게, 예를 들면, 문턱(threshold) 상호 정보량 레벨 미만으로 떨어지면, 상기 장치는 상기 PPG 데이터에 더 이상 주기성이 없거나 또는 상기 PPG 데이터에 주기성이 충분하지 않다고 결정한다. 이는 X를 아는 것이 X(t+

)에 관한 정보를 거의 제공하지 못함을 암시한다.

도 4는 상기 PPG 데이터를 보정 및 필터링하는 예시적 방법(400)을 도시한다. 상기 방법(400)은 본 명세서에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 방법(400)은 도 2의 상기 블록(220)을 구현하도록 상기 장치에 의해 수행될 수 있다.

블록(405)에서, 상기 장치는 상기 세그먼트의 품질이 높은지 여부를 결정한다. 예를 들면, 상기 장치는, 도 2의 상기 블록(205) 및 도 3의 상기 블록(315)을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 PPG 데이터 세그먼트를 분류할 수 있다. 일반적으로, 상기 장치는 상기 추정된 품질에 기반하여 상기 PPG 데이터 세그먼트에 동적 처리를 적용할 수 있다.

도 4의 예에서, 상기 장치는, 상기 품질이 중간(예를 들면, 높지 않음)이라는 결정에 응답하여, 상기 PPG 데이터 세그먼트에 보정 처리(corrective processing)를 적용한다. PPG 데이터의 저품질 세그먼트들이 상기 블록(215)에서 거부된다는 도 2 및 도 3의 이전 논의에서 상기해 보면, 상기 장치는 블록(405)에서 높음 또는 중간으로 분류된 PPG 데이터를 다루고 있다.

상기 PPG 데이터 세그먼트의 품질이 높음이라는 결정에 응답하여, 상기 방법(400)은 블록(415)으로 계속된다. 이 경우에, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대한 보정 처리를 생략할 수 있다. 상기 PPG 데이터 세그먼트의 품질이 높지 않음, 예를 들면, 중간이라는 결정에 응답하여, 상기 방법(400)은, 상기 장치가 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대한 보정 처리를 수행하는, 블록(410)으로 계속된다.

상기 블록(410)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대해 보정 처리를 수행할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 세그먼트에서 노이즈를 제거한다. 상기 PPG 데이터 세그먼트가 중간 품질인 경우, 상기 세그먼트는 기본 PPG 모폴로지(morphology)의 고유한 부분들이 아닌 상이한 노이즈 성분들(예를 들면, 모션의 아티팩트들)로 손상될(corrupted) 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 블록(410)의 일부로서, 상기 장치는, 심박수 분석과 관련 없는, 상기 PPG 데이터의 고주파 성분들을 제거하기 위해 필터를 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 5차 IIR 필터를 이용하여 상기 PPG 데이터 세그먼트를 필터링할 수 있다. 미분 피크들이 정상 PPG 데이터보다 더 확연하기 때문에, 상기 설명한 처리는 또한 필터링된 PPG 데이터의 시간에 대한 미분 성분들과 함께 수행될 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는, 오직 상기 PPG 데이터 세그먼트가 불필요한 계산들을 방지하기에 충분한 노이즈를 포함한다는 결정에만 응답하여, 상기 PPG 데이터의 변환(예를 들면, 주파수 변환)을 수행할 수 있다. 예시적이고 비제한적인 예로서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터가 노이즈를 포함하는지 여부를 결정하는 데 분산을 이용할 수 있다. 상기 장치는 가속도계 데이터의 데이터 세트를 이용하여 분산을 계산할 수 있다. 가속도계 데이터는 증가된 모션 아티팩트들과 연관된다. 상기 장치는 상기 데이터 세트(x)의 분산을 결정할 수 있는데, 여기서 x는 상기 PPG 데이터 세그먼트와 시간적으로 동기화된 가속도계 값들의 어레이이다.

상기 장치는 상기 가속도계 값들의 어레이를 보다 작은 세그먼트들로 파싱할(parsing) 수 있다. 각각의 세그먼트는, 상기 장치가 분산을 결정하는, 50개의 값들을 포함할 수 있다. 각각의 윈도우에 대해, 상기 장치는 상기 분산을 결정하고 상기 계산된 분산이 문턱값 σ보다 더 큰지 여부를 결정하는데, 여기서 σ=0.3이다. 상기 분산이 상기 문턱값을 초과하는 것에 응답하여, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 노이즈를 포함한다고 결정한다. 상기 분산이 상기 문턱값을 초과하지 않으면, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 노이즈를 포함하지 않는다고 결정하며, 어떤 추가적인 보정 처리를 수행하는 단계 및 변환을 이용하여 상기 PPG 데이터를 주파수 도메인으로 어떤 번역(translation)을 수행하는 단계를 생략할 수 있다. 상기 제공되는 특정 값들은 예시하기 위한 것이지 제한하고자 한 것이 아님을 이해해야 할 것이다.

특정 실시예들에서, 노이즈가 상기 가속도계 데이터를 이용하여 검출되는 경우, 상기 장치는 특정 성분들을 필터링하기 위해 신호를 분해할 수 있다. 상기 설명한 처리가 준실시간으로 수행되기 때문에, 상기 장치는, 미리 결정된 시간량 및/또는 샘플들의 수의 윈도우들 내에서 발생할, PPG 데이터 세그먼트들을 분해할 수 있다. 예시적이고 비제한적인 예로서, 샘플들의 수는 800일 수 있다.

상기 블록(410)에서, 상기 장치는 연속 복소 웨이블릿 변환 함수(continuous complex wavelet transformation function)를 이용하여 상기 PPG 데이터를 변환할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터를 표현하는 데 Morlet 웨이블릿을 이용한다. 상기 장치는, 검출된 노이즈를 갖는 포인트(예를 들면, σ>0.3)가 윈도우의 중심에 위치하도록 구축되는, N개 샘플들의 제1 윈도우를 생성할 수 있다. 에지 계수(edge-coefficient) 효과가 상기 웨이블릿 함수의 제로 패딩(zero-padding)으로 완화되지만, 상기 장비는 관심 있는 포인트를 상기 웨이블릿 윈도우의 중심에 위치시킬 수 있다. 상기 Morlet 웨이블릿은 하기 식 18 및 식 19에 의해 주어진다.

(18)(19)

식 18 및 식 19의 예에서, s는 팽창(dilation)으로 지칭되며, 분석되는 주파수와 반비례 관계에 있다. 도 4의 예에서, s는 최저 주파수 s₀=2*dt에서 s₀의 더 높은 배수들까지의 값들의 어레이이다. 각각의 딸 파동(daughter wave)에 대한 웨이블릿 변환(Morlet 모(mother)의 스케일링된 버전)은 이산 푸리에 변환된ø 및 p'인,

및

상에서 각각 계산된다.

(20)

(21)

식 21을 참조하면, W_n은 특정 시간 인덱스(n)에 대한 웨이블릿 계수 어레이를 나타내며, 여기서 s는 콘볼루션(convolution) 내부의 독립 변수이다. 식 21에서 상기 s는 웨이블릿의 스케일(scale)이며 대략적으로 주파수 항이다. 각각의 W_n은 특정 시간 인덱스에서의 웨이블릿 계수들의 세트(스케일에 상응함)이다. 식 20 및 식 21은 식 21에 나타낸 곱(product) 의 역 푸리에 변환을 계산함으로써 콘볼루션 정리를 불러낸다(evoke). 식 20은 상기 PPG 데이터로부터의 신호 윈도우의 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 나타낸다.

상기 신호 p' 윈도우는, 특정 스케일(들)에 대한 시간 인덱스를 나타내는 행들 및 상기 변환의 실수 및 허수 성분들을 나타내는 열들을 갖는, 2차원 행렬로 존재한다. 상기 장치는 복소 요소의 복소 모듈러스(complex modulus)를 계산하여 상기 2차원 행렬을 스칼라 값으로 변환할 수 있다.

상기 장치는 예상되는 신호 위치에 상응하는 스케일 대역으로부터 웨이블릿 변환의 크기(magnitude)를 계산할 수 있다. 본 분석에 대해, s=36이 특정 생리 신호를 포착하기에 적절한 크기이다. 상기 장치는 이 크기를 나머지 웨이블릿 이미지의 크기와 비교할 수 있다. 의심되는 노이즈가 이미 윈도우의 중심에 위치하였으므로, 이 중심 포인트에 큰 크기가 위치할 것으로 예상된다.

상기 장치는 또한 평균 스케일 대역 크기보다 현저히 더 큰 상기 변환의 요소들을 감쇠시킬(attenuating) 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 역 변환 시 아티팩트들의 필터링을 피하기 위해, 상기 장치는, 노이즈 윈도우의 각 끝에서 영교차(zero-crossing)를 갖는 이차함수로서 정의되는 매끈한(smooth) 블렌딩 함수를 이용하여, 상기 요소들을 감쇠시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 장치는 상기 윈도우의 말단 포인트들(측파대 스펙트럼(side band spectrum)과 매끈하게 블렌딩됨)에서 최소 감쇠를 적용하고 노이즈 있는 부분의 중심에서 최대 감쇠를 적용한다.

식 22는 상기 웨이블릿 변환 계수들 W_n의 필터링을 시간 인덱스(n)의 함수로서 예시한다. 이와 같이, 식 22는 감쇠된 신호를, 필터링된 시계열을 복원하기 위해 차후 역변환에 이용되는, 상기 웨이블릿 변환 계수들로서 나타낸다.

(22)

상기 장치는 또한 상기 PPG 신호를 재구성할 수 있다. 본 예에서, 직교 변환이 가정되는 것은 아니다. 이와 같이, 상기 장치는 델타 함수를 이용하여 역변환을 결정하고 적절한 디스케일링 계수들(de-scaling coefficients)로 W_n ^*의 실수 성분들을 합산할 수 있다.

본 개시 내에서, 웨이블릿 변환은 예시의 목적으로 사용된다. 본 발명의 구성들은 상기 제공된 예들에 의해 제한되지 않는다. 다른 실시예들에서, 예를 들면, 상이한 변환이 이용될 수 있다. 예를 들면, 웨이블릿들 대신에 다른 윈도우형(windowed) 주파수 도메인 변환이 이용될 수 있다.

블록(415)에서, 상기 장치는, 도 2의 상기 블록(205) 및 도 3의 상기 블록(310)를 참조하여 설명한 바와 같은 상호 정보량 동작들로부터 결정되는 상기 신호의 주기성에 기반하여, 상기 신호의 주파수가 높은지 여부를 결정한다. 상기 장치는 상기 신호의 주파수를 주파수 문턱값과 비교한다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 주파수 문턱값은, 빈맥 신호(tachycardic signal)에 상응하는, 100의 분당 박동수(beats per minute: BPM)의 심박수로 설정될 수 있다. 상기 PPG 신호가 빈맥이 되기 쉬운 경우(예를 들면, 심박수가 100 BPM을 초과하는 경우), 적절하게 튜닝된 콤 필터(Comb filter)가 심박수 추정에 이용될 수 있다. 빈맥이 아닌 PPG 신호들에 대해, 그러한 신호들은, 대역 통과 필터(band pass filter)를 적용하는 경우와 같이, 다른 접근법을 이용하여 분석될 수 있다.

따라서, 상기 PPG 데이터의 주파수가 낮다는(예를 들면, 상기 주파수 문턱값을 초과하지 않는다는) 결정에 응답하여, 상기 방법(400)은 블록(420)으로 계속된다. 상기 블록(420)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대역 통과 필터를 적용한다. 상기 PPG 데이터의 주파수가 높다는(예를 들면, 상기 주파수 문턱값을 초과한다는) 결정에 응답하여, 상기 방법(400)은 블록(425)으로 계속된다. 상기 블록(425)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터에 콤 필터를 적용한다.

도 5는 건강 표지자(들)을 밸리데이션하는 예시적 방법(500)을 도시한다. 상기 방법(500)은 본 명세서에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 방법(500)은 도 2의 상기 블록(245)을 구현하도록 상기 장치에 의해 수행될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터의 사후 보정을 더 수행할 수 있다.

블록(505)에서, 상기 장치는 도 2의 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자를 밸리데이션할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 현재의 건강 표지자(예를 들면, 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자)를 동일 유형의 건강 표지자의 최근 이력상의 측정치들과 비교할 수 있다. 예시적이고 비제한적인 예로서, 상기 장치는, N이 정수값인 경우, 상기 사용자에 대한 심박수의 가장 최근의 N개의 추정치들을 평가할 수 있다. 본 예에서, 건강 표지자들의 시계열은, 89 90 89 52 213 212 211 211 92 92(BPM 단위로)인, 10개의 데이터 항목들을 가진다. 상기 예는, 심박수 추정치가 89에서 52로 천이(transition)할 때 심박수의 변동(fluctuation)이 처음 보이는, 가능한 오류(likely error)를 예시한다. 또한, 가능한 오류는 추정된 심박수가 52에서 213으로 크게 증가할 때 예시되며, 이는 제9 값에서 92로 다시 안정될 때까지 계속된다.

따라서, 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 추정된 심박수 값들의 시계열에서 건강 표지자 값들이 상한을 초과하거나 또는 하한 미만으로 내려가는지 여부를 결정할 수 있다. 상기 상한 및 하한은 상기 사용자와 동일 또는 유사한 건강의 개인에 대한 알려진 생리적 한계들일 수 있다. 상기 장치는, 상기 상측 문턱값을 초과하거나 또는 하측 문턱값 미만인, 어떤 건강 표지자든 폐기할 수 있다. 예를 들면, 심박수들의 상기 예시적 시계열에서, 52, 213, 212, 및 211 같은 값들은 폐기될 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 건강 표지자들의 시계열에서 두 개의 연속적인 건강 표지자들 간의 변화량이 문턱 변화량을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 만약 그렇다면, 상기 장치는 부정확한 것으로 간주되는 건강 표지자(들)을 폐기할 수 있다. 심박수들의 상기 예시적 데이터 세트를 참조하면, 상기 장치는, 직전 심박수로부터의 변화가 너무 큰, 52의 심박수 및 213의 심박수를 폐기할 수 있다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는 상기 사용자에 대한 건강 표지자들을 밸리데이션하는 데 관성 센서들을 이용할 수 있다. 상기 장치는, 예를 들면, 자이로스코프 센서 데이터, 가속도계 센서 데이터, 및/또는 시간 경과에 따른 위치(장소) 데이터와 같은, 관성 센서 데이터에 기반하여 상기 사용자의 활동성(activity) 레벨을 결정할 수 있다. 상기 관성 데이터는 이력적인 기준에서 상기 사용자에 대한 활동성 레벨들 및 심박수 및 HRV 등과 같은 건강 표지자들과 상호 연관될 수 있다. 따라서, 상기 관성 센서들은, 본 명세서에서 도 4(예를 들면, 상기 블록(410))를 참조하여 설명한 바와 같이, 노이즈가 상기 PPG 데이터 내에 존재할 가능성(likelihood)을 나타내는 데 이용될 수 있을 뿐 아니라, 상기 블록(240)에서 결정된 상기 건강 표지자가 밸리데이션을 위해 비교될 수 있는 건강 표지자들의 예상 범위를 설정하는 데 이용될 수 있다.

예를 들면, 상기 장치는 관성 센서 데이터에 기반하여 주어진 시점에 대해 상기 사용자에 대한 활동성 레벨를 결정할 수 있다. 상기 장치는 상기 활동성 레벨이 주어진 상기 사용자에 대한 심박수 범위를 결정할 수 있다. 상기 장치는 상기 블록(240)에서 결정된 상기 심박수를 상기 심박수 범위와 비교할 수 있다. 상기 추정된 심박수가 상기 심박수 범위 내에 있다는 결정에 응답하여, 상기 장치는 상기 블록(240)의 상기 심박수가 유효하다고 결정할 수 있다. 상기 블록(240)에서 결정된 상기 심박수가 상기 심박수 범위를 초과하거나 또는 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 장치는 상기 추정된 심박수가 유효하지 않다고 결정할 수 있다.

블록(510)에서, 상기 장치는 설명한 바와 같이 건강 표지자가 유효한지 여부를 결정한다. 상기 건강 표지자가 유효하다는 결정에 응답하여, 상기 방법(500)은 블록(515)으로 계속된다. 상기 블록(515)에서, 상기 장치는 상기 건강 표지자를 출력한다. 예를 들면, 상기 장치는 상기 건강 표지자를 디스플레이에 출력하고 및/또는 상기 건강 표지자를 메모리에 저장할 수 있다. 상기 건강 표지자가 유효하지 않다는 결정에 응답하여, 상기 방법(500)은 블록(520)으로 진행된다.

상기 블록(520)에서, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트에 대해 RR 보정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 건강 표지자가 유효하지 않다고 결정되는 경우, 상기 장치는 유효한 건강 표지자를 얻기 위해 보정 조치를 수행할 수 있다. 예시적이고 비제한적인 예로서, 상기 장치가 상기 건강 표지자(예를 들면, 심박수)가 상기 건강 표지자의 이전 측정치로부터 대략 2배만큼 증가되었다고 결정하는 경우, 상기 장치는 피크를 제거할 수 있다. 추정된 심박수들의 이전 예를 참조하면, 대략 92에서 대략 213으로 심박수 추정치들이 증가한 것은 상기 시계열 데이터에서 관련 없는 피크를 검출한 결과였을 수 있다. 피크를 제거함으로써 상기 추정된 심박수는 허용 공차(acceptable tolerance) 내로 되돌아갈 수 있다.

블록(525)에서, 상기 장치는 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트에 대해 밸리데이션을 수행할 수 있다. 상기 장치는 상기 블록(505)을 참조하여 설명한 바와 같이 실질적으로 상기 블록(525)을 수행할 수 있다. 블록(530)에서, 상기 장치는 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트가 유효한지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 방법(500)은 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트를 이용하여 상기 건강 표지자를 출력하기 위해 상기 블록(520)으로 루프백할 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 블록(535)으로 계속된다.

상기 블록(535)에서, 상기 장치는 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트를 거부하고 및/또는 알림을 생성할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트를 삭제할 수 있다. 상기 세그먼트를 거부함에 있어서, 예를 들면, 상기 장치는 상기 RR 보정된 PPG 데이터 세그먼트를 이용하여 떠한 건강 표지자도 결정하려고 시도하지 않는다. 또한, 상기 장치는 상기 PPG 데이터 세그먼트가 건강 표지자들을 결정하는 데 사용하기에 적합하지 않음을 나타내는 알림을 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 알림은 상기 장치를 조정하여 보다 높은 품질의 PPG 데이터를 얻도록 상기 사용자에게 지침을 제공할 수 있다.

논의한 바와 같이, PPG 데이터 세그먼트의 거부에 응답하여, 상기 장치는 알림을 생성할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 상기 장치는, "실패"하여 상기 PPG 데이터 세그먼트의 거부를 초래한 특정 양태 또는 차원에 기반하여, 상기 제공된 지침을 맞춤화할(customizing) 수 있다. 예를 들면, 상기 알림은 실패한 특정 테스트 또는 불충분한 것으로 여겨지는 상기 PPG 데이터 세그먼트의 특정 양태를 표시할 수 있다. 상기 장치는 또한, 예를 들면, 상기 PPG 데이터 세그먼트가 품질이 불충분한 것으로 결정된 특정 이유에 특정적인, 웨어러블 장치를 조정하기 위한 지침을 제공할 수 있다.

예시적이고 비제한적인 예로서, 상기 블록(225)을 참조하여 설명한 상기 상대적인 맥동 진폭이 비생물학적(non-biological) 접촉을 나타낸다는 결정에 응답하여, 상기 장치는 상기 사용자에게 알림을 생성할 수 있다. 상기 알림은 검출된 건강 표지자들이 없음을 나타내는 푸시 알림일 수 있다. 또한, 비생물학적 접촉의 검출에 응답하여, 상기 장치는 파워 오프될 수 있다. 상기 파워 오프는, 상기 비생물학적 접촉을 검출한 후 미리 결정된 시간량 후에 또는 미리 결정된 또는 최소의 시간량 동안의 비생물학적 접촉의 검출에 응답하여, 트리거링될 수 있다. 상기 파워 오프는 배터리 수명을 보존하고 데이터의 어떤 추가적인 로깅(logging)의 손상(corruption)을 방지할 수 있다. 상기 알림은 또한 사용자에게 상기 파워 오프를 알려줄 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 상기 파워 오프까지의 카운트다운을 표시할 수 있다.

예시적이고 비제한적인 다른 예로서, 상기 블록(410)을 참조하여 설명한 상기 웨이블릿 처리가 상기 PPG 데이터에서의 계단 응답(step response)을 나타낸다는 결정에 응답하여, 상기 장치는 상기 사용자에게 알림을 생성할 수 있다. 상기 알림은 푸시 알림일 수 있다. 상기 블록(410)에서 검출된 노이즈의 유형은 상기 장치와 상기 사용자 간의 느슨한 접촉(loose contact)에 기인한 것일 수 있다. 따라서, 상기 알림은 상기 사용자로 하여금 상기 장치와 상기 사용자를 결합하는 메커니즘을 강화하도록 지시할 수 있다. 스마트 워치의 경우, 예를 들면, 상기 알림은 상기 사용자로 하여금 상기 워치의 손목 밴드를 조이도록 지시할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며 제한하고자 한 것이 아니다. 그럼에도 불구하고, 본 문서 전체에 걸쳐 적용되는 여러 정의들이 이제 제시될 것이다.

본 명세서에서 정의되는, 단수 형태들 "a", "an" 및 "the"는, 문맥상 명확히 달리 표시되지 않는 한, 복수 형태들도 포함하고자 한 것이다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "대략(approximately)"은 거의 정확한(correct or exact) 것을 의미하며, 값이나 양에 있어서 근접하지만(close) 정확하지는 않은(not precise) 것을 의미한다. 예를 들면, 용어 "대략"은 기재된 특성, 파라미터, 또는 값이 정확한(exact) 특성, 파라미터, 또는 값의 미리 결정된 양 이내에 있는 것을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 정의되는, 용어들 "적어도 하나(at least one)", "하나 이상(one or more)", 및 "및/또는(and/or)"은, 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 운용(operation)에 있어서 결합적(conjunctive)이며 또한 분리적인(disjunctive) 개방형(open-ended) 표현들이다. 예를 들면, 표현들 "A, B, 및 C 중 적어도 하나", "A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 하나 이상", 및 "A, B, 및/또는 C"는 각각 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A, B 및 C 함께인 것을 의미한다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "자동으로(automatically)"는 사용자 개입이 없는 것을 의미한다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "컴퓨터 판독가능 저장 매체"는 명령어(instruction) 실행 시스템, 기기(apparatus), 또는 장치에 의해 또는 연관되어 사용되는 프로그램 코드를 포함 또는 저장하는 저장 매체를 의미한다. 본 명세서에서 정의되는, "컴퓨터 판독가능 저장 매체"는 그 자체로 일시적인, 전파되는 신호가 아니다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 전자 저장 장치, 자기적 저장 장치, 광학적 저장 장치, 전자기적 저장 장치, 반도체 저장 장치, 또는 이들의 어떤 적절한 조합일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 설명한 바와 같은,다양한 형태의 메모리는 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 예들이다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 보다 구체적인 예들의 비한정적인 목록은 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그램가능 읽기 전용 메모리(EPROM, 또는 플래시 메모리), 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory: SRAM), 휴대용 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리(compact disc read-only memory: CD-ROM), 디지털 다용도 디스크(digital versatile disk: DVD), 메모리 스틱, 또는 플로피 디스크 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "~이면(인 경우)(if)"는, 문맥에 따라, "~한 때(경우)(when)" 또는 "~할 시(upon)" 또는 "~에 응답하여(in response to)" 또는 "~에 민감한(responsive to)"을 의미할 수 있다. 따라서, 어구 "그것이 결정되면" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]가 검출되면"은, 문맥에 따라, "결정 시" 또는 "결정에 응답하여" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]를 검출 시" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출에 응답하여(in response to)" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출에 민감한(responsive to)"을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "~에 민감한(responsive to)" 및 상기한 바와 같은 유사한 언어, 예를 들면, "~이면(인 경우)(if)", "~한 때(경우)(when)" 또는 "~할 시(upon)"가 행위 또는 이벤트에 대해 쉽게 응답 또는 반응하는 것을 의미한다. 상기 응답 또는 반응은 자동적으로 수행된다. 따라서, 제2 행위가 제1 행위에 "민감하게" 수행된다면, 상기 제1 행위의 발생과 상기 제2 행위의 발생 간에 인과 관계가 있는 것이다. 상기 용어 "~에 민감한"은 상기 인과 관계를 나타낸다.

본 명세서에서 정의되는, 용어들 "일 실시예(one embodiment)", "실시예(an embodiment)", "하나 이상의 실시예들(one or more embodiments)", "특정 실시예들(particular embodiments)" 또는 유사한 언어는 실시예와 연관되어 설명되는 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 개시 내에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 개시 전체에 걸쳐 어구 형태 "일 실시예에서(in one embodiment)", "실시예에서(in an embodiment)", "하나 이상의 실시예들에서(in one or more embodiments)", "특정 실시예들에서(particular embodiments)", 및 유사한 언어는 모두 동일한 실시예를 의미할 수 있으나, 반드시 그런 것은 아니다. 용어들 "실시예(embodiment)" 및 "구성(arrangement)"은 본 개시 내에서 상호교환적으로 사용된다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "출력(output)"은 물리적 메모리 요소, 예를 들면, 장치에 저장하는 것, 디스플레이 또는 기타 주변 출력 장치에 기입(writing)하는 것, 다른 시스템에 보내거나 전송하는 것, 또는 내보내기(exporting) 등을 의미한다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "프로세서"는 적어도 하나의 하드웨어 회로를 의미한다. 상기 하드웨어 회로는 프로그램 코드에 포함된 명령어들을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 하드웨어 회로는 집적 회로일 수 있다. 프로세서의 예로는 중앙 처리 장치(central processing unit: CPU), 어레이 프로세서, 벡터 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor: DSP), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array: FPGA), 프로그램가능 논리 어레이(programmable logic array: PLA), 애플리케이션 특정적 집적 회로(application specific integrated circuit: ASIC), 프로그램가능 논리 회로, 및 제어기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "실시간(real time)"은, 사용자 또는 시스템이 해야 할 특정 프로세스 또는 결정에 대해 충분히 즉각적인 것으로 감지하는, 또는 상기 프로세서가 어떤 외부 프로세스를 따라잡을 수 있도록 하는, 처리 응답성(processing responsiveness)의 수준을 의미한다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "실질적으로(substantially)"는 기재된 특성, 파라미터, 또는 값이 정확히(exactly) 달성될 필요는 없지만, 예를 들면, 공차(tolerances), 측정 오차(measurement error), 측정 정확도 제한(measurement accuracy limitations), 및 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 자에게 알려진 기타 인자들을 포함하는 편차(deviations) 또는 변동(variations)이, 상기 특성이 제공하고자 했던 효과를 배제하지 않는 양으로, 발생할 수 있음을 의미한다.

본 명세서에서 정의되는, 용어 "사용자"는 인간을 의미한다.

용어들 제1(first), 제2(second) 등은 본 명세서에서 다양한 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 이러한 용어들은, 달리 언급되거나 문맥상 명확하게 달리 표시하지 않는 한, 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용되므로, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다.

컴퓨터 프로그램 제품은 프로세서로 하여금 본 발명의 양태들을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들을 갖는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(들)을 포함할 수 있다. 본 명세서 내에서, 용어 "프로그램 코드"는 용어 "컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들"과 상호교환적으로 사용된다.

본 명세서에서 설명되는 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 컴퓨터 판독가능 저장 매체로부터 각각의 컴퓨팅/처리 장치로, 또는 네트워크, 예를 들면, 인터넷, 로컬 영역 네트워크(Local Area Network: LAN), 광역 네트워크(Wide Area Network: WAN), 및/또는 무선 네트워크를 통해 외부 컴퓨터 또는 외부 저장 장치로 다운로드될 수 있다. 상기 네트워크는 구리 전송 케이블, 광학적 전송 섬유, 무선 전송, 라우터, 방화벽, 스위치, 게이트웨이 컴퓨터, 및/또는 에지 서버(edge server)를 포함하는 에지 장치(edge device)를 포함할 수 있다. 각각의 컴퓨팅/처리 장치에서 네트워크 어댑터 카드 또는 네트워크 인터페이스는 상기 네트워크로부터 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들을 수신하고 각각의 컴퓨팅/처리 장치 내의 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장하기 위해 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들을 전달한다.

본 명세서에서 설명된 본 발명의 구성에 대한 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 어셈블러 명령어들, 명령어 세트 아키텍처(instruction-set-architecture: ISA) 명령어들, 기계 명령어들, 기계 의존 명령어들, 마이크로코드(microcode), 펌웨어 명령어들, 또는, 객체 지향 프로그래밍 언어 및/또는 절차적 프로그래밍 언어를 포함하는, 하나 이상의 프로그래밍 언어들의 어떠한 조합으로든 작성된 소스 코드 또는 객체 코드일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 상태 설정(state-setting) 데이터를 특정할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 전적으로 사용자의 컴퓨터에서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서, 독립형(stand-alone) 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서 및 부분적으로 원격 컴퓨터에서, 또는 전적으로 원격 컴퓨터 또는 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 상기 원격 컴퓨터는 LAN 또는 WAN을 포함하는 어떠한 유형의 네트워크를 통해서 상기 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 또는 외부 컴퓨터로의 연결이 이루어질 수 있다(예를 들면, 인터넷 서비스 제공자를 이용하여 인터넷을 통해). 경우에 따라, 예를 들면, 프로그램가능 논리 회로, FPGA, 또는 PLA를 포함하는 전자 회로는, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 구성들의 양태들을 수행하기 위해, 상기 전자 회로를 개인화하는 데 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들의 상태 정보를 이용함으로써, 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들을 실행할 수 있다.

본 발명의 구성들의 일정 양태들은 본 명세서에서 방법들, 기기(시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 순서도 예시들 및/또는 블록도들을 참조하여 설명된다. 상기 순서도 예시들 및/또는 블록도들의 각 블록, 및 상기 순서도 예시들 및/또는 블록도들의 블록들의 조합들은 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들, 예를 들면, 프로그램 코드에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

이러한 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 기계를 생산하기 위해 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 기기의 프로세서에 제공되어, 상기 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 처리 기기의 상기 프로세서를 통해 실행되는 상기 명령어들이 상기 순서도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에서 특정되는 기능들/행위들을 구현하는 수단들을 생성하도록 할 수 있다. 이런 식으로, 상기 프로세서와 프로그램 코드 명령어들을 작동적으로 결합함으로써, 상기 프로세서의 기계가 상기 프로그램 코드의 상기 명령어들을 수행하기 위한 특수 목적 기계로 변환된다. 이러한 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 또한, 컴퓨터, 프로그램가능 데이터 처리 기기, 및/또는 기타 장치들이 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되어, 상기 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 상기 명령어들이, 상기 순서도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에서 특정된 동작들의 양태들을 구현하는 명령어들을 포함하는, 제조 물품을 포함하도록 할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터, 기타 프로그램가능 데이터 처리 기기, 또는 기타 장치 상에 로딩되어 상기 컴퓨터, 기타 프로그램가능 기기 또는 기타 장치 상에서 수행될 일련의 동작들이 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하도록 하여, 상기 컴퓨터, 기타 프로그램가능 기기, 또는 기타 장치 상에서 실행되는 상기 명령어들이 상기 순서도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에서 특정된 기능들/행위들을 구현하도록 할 수 있다.

도면들 내의 순서도 및 블록도들은 본 발명의 구성들의 다양한 양태들에 따라 시스템들, 방법들, 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능, 및 동작을 도시한다. 이러한 점에서, 순서도 또는 블록도들 내의 각 블록은, 특정 동작들을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령어들을 포함하는, 명령어들의 모듈, 세그먼트, 또는 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적 구현들에서, 블록들에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서와 달리 발생할 수 있다. 예를 들면, 관여된 기능에 따라, 연속적으로 도시한 두 개의 블록들은 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 상기 블록들은 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 상기 블록도들 및/또는 순서도 예시의 각 블록, 및 상기 블록도들 및/또는 순서도 예시 내의 블록들의 조합들은, 특정 기능들 또는 행위들을 수행하거나 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합들을 수행하는, 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들에 의해 구현될 수 있음을 또한 알아야 할 것이다.

하기 청구항들에서 발견할 수 있는 모든 기능식 청구항(means or step plus function) 요소들의 상응하는 구조들, 물질들, 행위들, 및 등가물들은, 구체적으로 청구된 바와 같이, 다른 청구 요소들과 조합하여 상기 기능을 수행하기 위한 어떠한 구조, 물질, 또는 행위든 포함하고자 한 것이다.

본 명세서에서 제공된 실시예들에 대한 설명은 예시를 위한 것이며 개시된 형태 및 예들로 한정하거나 제한하고자 한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 구성들의 원리, 시장(marketplace)에서 발견된 기술에 대한 실제적인 응용 또는 기술적 향상을 설명하기 위해, 및/또는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들이 본 명세서에 개시된 실시예들을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택되었다. 변경들 및 변형들은, 설명된 본 발명의 구성들의 범위 및 사상을 벗어나지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 수 있다. 따라서, 그러한 특징들 및 구현들의 범위를 나타내는 것으로서, 전술한 개시가 아니라 다음의 청구항들을 참조해야 할 것이다.

Claims

PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치(quality estimate)을 결정하는 단계;
상기 품질 추정치가 품질 문턱값을 초과한다는 결정에 응답하여, 프로세서를 이용하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성(periodicity)의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계;
상기 프로세서를 이용하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 건강 표지자(health marker)를 결정하는 단계;
PPG 데이터로부터의 상기 건강 표지자의 이전(prior) 결정에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는(validating) 단계; 및
상기 밸리데이션에 응답하여, 상기 건강 표지자를 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 PPG 데이터는 다중 채널 PPG 데이터이고, 상기 품질 추정치를 결정하는 단계는:
상기 다중 채널 PPG 데이터의 제1 채널에 상응하는 PPG 데이터와 상기 다중 채널 PPG 데이터의 제2 채널에 상응하는 PPG 데이터 간의 공분산(covariance)을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 품질 추정치를 결정하는 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 상호 정보량(mutual information)을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 필터링 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 상기 추정치에 기반하여 복수의 필터들로부터 필터를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 필터를 상기 PPG 데이터에 적용하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 건강 표지자가 상기 건강 표지자에 대한 미리 결정된 생리적 범위(physiological range) 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 건강 표지자가 상기 건강 표지자의 이전 결정에 비해 미리 결정된 양을 초과하여 변했는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 RR 보정(correction)을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제1 항에 있어서,
상기 필터링 단계 이전에 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 디노이징하는(de-noising) 단계를 더 포함하는, 방법.
제8 항에 있어서,
관성 센서 데이터에 기반하여 상기 디노이징을 수행할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1 항에 있어서,
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 맥동 진폭(pulsatile amplitude)을 결정하는 단계; 및
상기 맥동 진폭에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트가 유효한지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자는 심박수(heart rate)인 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자는 심박 변이도(heart rate variability)인 것인, 방법.
제1 항에 있어서, 상기 건강 표지자는 스트레스인 것인, 방법.
명령어들(instructions)을 저장하도록 구성되는 메모리; 및
상기 메모리에 결합되고, 상기 명령어들의 실행에 응답하여, 동작들을 개시하도록 구성되는 프로세서에 있어서, 상기 동작들은:
PPG 데이터의 세그먼트에 대한 품질 추정치를 결정하는 단계;
상기 품질 추정치가 품질 문턱값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 추정치에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 필터링하는 단계;
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 건강 표지자를 결정하는 단계;
PPG 데이터로부터의 상기 건강 표지자의 이전 결정에 기반하여 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계; 및
상기 밸리데이션에 응답하여, 상기 건강 표지자를 출력하는 단계를 포함하는 것인, 상기 프로세서를 포함하는, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 PPG 데이터는 다중 채널 PPG 데이터이고, 상기 품질 추정치를 결정하는 단계는:
상기 다중 채널 PPG 데이터의 제1 채널에 상응하는 PPG 데이터와 상기 다중 채널 PPG 데이터의 제2 채널에 상응하는 PPG 데이터 간의 공분산을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 품질 추정치를 결정하는 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트에 대한 상호 정보량을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 필터링 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 주기성의 상기 추정치에 기반하여 복수의 필터들로부터 필터를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 필터를 상기 PPG 데이터에 적용하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 건강 표지자가 상기 건강 표지자에 대한 미리 결정된 생리적 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 건강 표지자가 상기 건강 표지자의 이전 결정에 비해 미리 결정된 양을 초과하여 변했는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 건강 표지자를 밸리데이션하는 단계는:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 RR 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 프로세서는 실행가능 동작들을 개시하도록 구성되고, 상기 동작들은:
상기 필터링 단계 이전에 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트를 디노이징하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
제21 항에 있어서, 상기 프로세서는 실행가능 동작들을 개시하도록 구성되고, 상기 동작들은:
관성 센서 데이터에 기반하여 상기 디노이징을 수행할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
제14 항에 있어서, 상기 프로세서는 실행가능 동작들을 개시하도록 구성되고, 상기 동작들은:
상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트의 맥동 진폭을 결정하는 단계; 및
상기 맥동 진폭에 기반하여 상기 PPG 데이터의 상기 세그먼트가 유효한지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 장치.
프로그램이 저장된 하나 이상의 판독가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서, 상기 프로그램은 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 것인, 컴퓨터 프로그램 제품.