KR20210018202A - 광혈류측정 데이터 분석 및 프리젠테이션 - Google Patents
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Abstract
광혈류측정 데이터 분석 및 프리젠테이션에 사용될 수 있는 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들이 개시된다. 예를 들어, 사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터가 수신된다. 심장박동 간격은 적어도 PPG 신호 데이터로부터 결정될 수 있다. 또한, 심장박동 간격에 걸친 심전도(ECG)형 파형은 그래픽 인터페이스에서 생성될 수 있다.
Description
관련 출원(들)
이 출원은 2018년 3월 28일자로 출원된, "Systems and Methods for Heartbeat Detection" 이라는 명칭의 미국 임시 출원 번호 제62/649,527호, 2018년 3월 28일자로 출원된, "Systems and Methods for Detection of Atrial Fibrillation" 이라는 명칭의 미국 임시 출원 번호 제62/649,530호, 및 2018년 3월 28일자로 출원된, "Systems and Methods For Photoplethysmogram Data Analysis and Presentation" 이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제62/649,533호에 대한 우선권 및 이익을 주장하며, 각각의 개시들은 본원에 참조로서 통합된다.
인간 심장의 전기적 및 생리적 특성들은 예를 들어, 심전도(electrocardiogram; ECG) 센서들 또는 광혈류측정(photoplethysmograph; PPG) 센서들과 같은 센서들을 사용하여 측정될 수 있다. 그런 다음, 이러한 센서들로부터의 신호들은 심박수, 특정 심장 리듬 등과 같은 환자의 유용하고 유익한 건강 상태들을 결정하기 위해 분석될 수 있다.
광혈류측정 데이터 분석 및 프리젠테이션에 사용될 수 있는 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들이 개시된다. 예를 들어, 사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터가 수신된다. 심장박동 간격은 적어도 PPG 신호 데이터로부터 결정될 수 있다. 또한, 심장박동 간격에 걸친 심전도(ECG)형 파형은 그래픽 인터페이스에서 생성될 수 있다.
일부 구현예들에서, ECG형 파형은 심장의 전기적 활동을 나타내는 특징들을 포함하는 PQRST 파형을 포함한다. 적어도 PPG 신호 데이터를 기반으로, PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부가 검출될 수 있다. 또한, ECG형 파형 내에 디스플레이되는 P-파는 심방세동 리듬이 검출되는 경우 억제될 수 있다. 일부 구현예들에서, 적어도 PPG 신호 데이터에 기초하여, PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부가 검출될 수 있다. P-파는 심방세동 리듬이 검출되지 않을 경우 ECG형 파형의 일부로 디스플레이될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제1 심장박동 간격은 적어도 PPG 신호 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 제2 심장박동 간격, 제1 심장박동 간격 이후에 발생하는 제2 심장박동 간격은 적어도 PPG 신호 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 그래픽 인터페이스는 심장박동 간격의 변동을 도시하는 산점도를 생성할 수 있으며, 산점도는 적어도 제1 심장박동 간격 및 제2 심장박동 간격에 의해 결정된 위치에서의 그래픽 요소를 포함한다. 일부 구현예들에서, 그래픽 인터페이스는 ECG형 파형과 산점도를 둘 다를 디스플레이할 수 있다.
현재 주제의 구현예들은 이에 제한되는 것은 아닌, 본원에 제공된 설명들과 일치하는 방법들뿐만 아니라 하나 이상의 기계들(예를 들어, 컴퓨터 등)이 설명된 특징들 중 하나 이상을 구현하는 동작들을 발생되도록 하는 유형의 구현된 기계 판독 가능 매체를 포함하는 물품들을 포함할 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 프로세서들에 연결된 하나 이상의 메모리들을 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템들도 고려된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있는 메모리는 하나 이상의 프로세서들이 본원에 설명된 동작들 중 하나 이상을 수행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 포함, 인코딩, 저장 등을 할 수 있다. 현재 주제의 하나 이상의 구현예들과 일치하는 컴퓨터 구현 방법들은 단일 컴퓨팅 시스템에 상주하거나 또는 다수의 컴퓨팅 시스템들에 걸쳐 있는 하나 이상의 데이터 프로세서들에 의해 구현될 수 있다. 이러한 다수의 컴퓨팅 시스템들은 연결될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 네트워크(예를 들어, 인터넷, 무선 광역 네트워크, 근거리 네트워크, 광역 네트워크, 유선 네트워크 등)을 통한 연결을 포함하는 하나 이상의 연결들을 통해, 다수의 컴퓨팅 시스템들 중 하나 이상 간 직접 연결 등을 통해 데이터 및/또는 명령들 또는 기타 인스트럭션들 등을 교환할 수 있다.
본원에 설명된 주제의 하나 이상의 변형들에 대한 세부 사항들은 첨부된 도면들 및 하기의 설명에 명시된다. 본원에 설명된 주제의 다른 특징들 및 이점들은 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구 범위로부터 명백해질 것이다. 현재 개시된 주제의 특정 특징들은 특정 구현예들과 관련하여 예시 목적으로 설명되지만, 이러한 특징들은 제한하려는 의도가 아님을 쉽게 이해해야 한다. 본 개시를 청구 범위는 보호된 주제의 범위를 정의하기 위한 것으로 의도된다.
본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본원에 개시된 주제의 특정 측면들을 나타내고, 설명과 함께, 개시된 구현예들과 관련된 일부 원리들을 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 본 개시의 특정 측면들에 따라 사용자 건강 특성들의 모니터링을 제공하고 건강 관련 지침을 제공할 수 있는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 2는 본 개시의 특정 측면들에 따른 사용자 웨어러블 장치의 구현예를 예시한다.
도 3은 본 개시의 특정 측면들에 따른 통신 장치의 구현예를 예시한다.
도 4는 본 개시의 특정 측면들에 따른 서버의 구현예를 예시한다.
도 5는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 PPG 신호 및 대응되는 PPG 신호 기울기를 예시한다.
도 6은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 결정 방법의 예시적인 구현예를 예시한다.
도 7은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심방세동의 존재를 검출하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 특정 측면들에 따른 정상적인 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 개시의 특정 측면들에 따른 산점도의 생성에 사용되는 예시적인 무빙 윈도우를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도로부터 점유 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도로부터 거리 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 간격 데이터로부터 간격 변동성 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 리듬 유형을 결정하기 위해 3차원 공간 및 구별 평면들의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 개시의 특정 측면들에 따라 심장 리듬 유형을 결정하기 위한 예시적인 결정 트리를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 환자 대시보드를 예시하는 도면이다.
도 16은 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 17은 본 개시의 특정 측면들에 따라 ECG형 특성들을 갖는 파형들이 있는 확장된 플롯을 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 18은 본 개시의 특정 측면들에 따른 ECG형 특성들 및 억제된 P-파가 있는 파형을 갖는 확장된 플롯을 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 19는 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들의 산점도를 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 20은 본 개시의 특정 측면들에 따라 ECG형 파형을 생성하는 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 1은 본 개시의 특정 측면들에 따라 사용자 건강 특성들의 모니터링을 제공하고 건강 관련 지침을 제공할 수 있는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 2는 본 개시의 특정 측면들에 따른 사용자 웨어러블 장치의 구현예를 예시한다.
도 3은 본 개시의 특정 측면들에 따른 통신 장치의 구현예를 예시한다.
도 4는 본 개시의 특정 측면들에 따른 서버의 구현예를 예시한다.
도 5는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 PPG 신호 및 대응되는 PPG 신호 기울기를 예시한다.
도 6은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 결정 방법의 예시적인 구현예를 예시한다.
도 7은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심방세동의 존재를 검출하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 특정 측면들에 따른 정상적인 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 개시의 특정 측면들에 따른 산점도의 생성에 사용되는 예시적인 무빙 윈도우를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도로부터 점유 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도로부터 거리 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 간격 데이터로부터 간격 변동성 메트릭의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 리듬 유형을 결정하기 위해 3차원 공간 및 구별 평면들의 결정을 위한 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 개시의 특정 측면들에 따라 심장 리듬 유형을 결정하기 위한 예시적인 결정 트리를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 환자 대시보드를 예시하는 도면이다.
도 16은 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 17은 본 개시의 특정 측면들에 따라 ECG형 특성들을 갖는 파형들이 있는 확장된 플롯을 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 18은 본 개시의 특정 측면들에 따른 ECG형 특성들 및 억제된 P-파가 있는 파형을 갖는 확장된 플롯을 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 19는 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들의 산점도를 포함하는 예시적인 뷰어를 예시하는 도면이다.
도 20은 본 개시의 특정 측면들에 따라 ECG형 파형을 생성하는 예시적인 방법을 예시하는 도면이다.
본원에 설명된 주제는 사용자의 건강을 모니터링하고 사용자에게 건강 지침을 제공하기 위한 시스템들, 방법들 및 소프트웨어에 관한 것이다.
도 1은 사용자(예를 들어, 인간 환자 또는 기타 살아있는 유기체)의 건강 특성들의 모니터링을 제공할 수 있고 건강 특성 모니터링에 기초하여 사용자에게 건강 지침을 제공할 수 있는 예시적인 시스템(100)을 예시한다.
일부 구현예들에서, 도 1에 도시된 예시적인 시스템(100)은 사용자 웨어러블 장치(들)(108)(예를 들어, 스마트 워치), 통신 장치들(102, 104 및 106)(예를 들어, 모바일폰 또는 PC), 사용자 모니터링 장치들(110 및 112)(예를 들어, 별도의 스마트 체중계 또는 혈당 모니터), 데이터 분석 장치(들)(114), 서버(들)(116)(예를 들어, 프로세서(들)(117) 및 데이터베이스(들)(118)을 포함), 및 네트워크(들)(120)과 같은 요소들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 서버(들)(116) 및 장치들은 네트워크(예를 들어, 네트워크(120)) 내에서, 또는 유선이나 무선 기술들(예를 들어, 이더넷, 광섬유, 동축 케이블, WiFi, 블루투스, 근거리 통신 또는 기타 기술들)을 통한 다른 컴퓨팅 플랫폼 내에서 정보의 교환을 가능하게 하는 통신 회선들 또는 포트들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 동작들이 시스템(100)의 특정 구성요소들에 의해 수행되는 것으로 본원에 설명되어 있지만, 일부 실시예들에서는 이러한 동작들은 시스템(100)의 기타 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 동작들이 데이터 분석 장치(들)(114)의 구성요소들에 의해 수행되는 것으로 본원에 설명되어 있지만, 이러한 동작들은 다른 실시예들에서는 사용자 웨어러블 장치(들)(108)의 구성요소들에 의해, 통신 장치들(102, 104 및 106)의 구성요소들에 의해, 및/또는 시스템(100)의 기타 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.
사용자 웨어러블 장치(들)(108)은 스마트 워치(예를 들어, 삼성 기어, 애플 워치 등), 또는 사용자가 착용할 수 있는 임의의 기타 장치일 수 있다. 사용자 웨어러블 장치(108)는 상기 장치 내에 통합되는 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스마트 워치인 사용자 웨어러블 장치(108)는 모션 센서들(예를 들어, 가속도계), 생체 임피던스 센서들, ECG 센서들, 심탄도 센서들, 음향 센서들(예를 들어, 초음파), 광-기반 기술을 사용하여 혈류 속도를 감지하는 광혈류측정(photo plethysmograph; PPG) 센서들 및 기타 센서들을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(108)는 또한 본원에는 사용자의 신체에 착용되지만 메인 웨어러블 부분 내에는 통합되지 않은 센서들(예를 들어, 스마트 워치와 통합되지는 않지만, 그럼에도 불구하고 스마트 워치와 통신하는 사용자의 가슴에 착용되는 ECG 센서)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
도 2는 프로세싱 회로부(202), 센서(들)(204), 웨어러블 사용자 인터페이스(206), 웨어러블 장치 어플리케이션(208) 및 메모리(210)를 포함하는, 웨어러블 장치(108)를 예시한다. 언급된 바와 같이, 센서(들)(204)은 장치의 메인 웨어러블 부분과 통합된 다수의 센서들 및/또는 사용자 신체의 다른 곳에 위치된 센서들을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치 어플리케이션(208), 및 센서(들)(204)로부터의 신호들은 메모리(210)에 저장될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 들어 나이, 키, 체중 및 성별과 같은 데이터를 입력하거나, 심박수, 맥박수 변동성, 스트레스 레벨, 호흡 지침 등과 같은 측정되거나 계산된 메트릭들을 보기 위해 웨어러블 사용자 인터페이스(206)와 상호 작용할 수 있다.
웨어러블 장치 어플리케이션(208)은 처리 회로부(202) 상에서 실행될 수 있고, 센서(들)(204)로부터 신호들을 수신, 다양한 건강 특성들을 계산, 정보의 디스플레이를 출력, 사용자에게 건강 지침을 제공하는 등과 같은 동작들을 수행할 수 있다.
웨어러블 장치(108)는 캘리브레이션 기간 동안 특정 구성들을 겪을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 센서(들)(204)로부터 사용자 정보의 수집을 허용하기 위해 최초 사용 시 24 시간 캘리브레이션 기간 동안 장치(108)를 착용할 수 있다. 예를 들어, 일정 기간 동안의 맥박수 또는 호흡률과 같은 특성들 수집은 장치 캘리브레이션을 용이하게 할 수 있으며, 향후 신호들의 분석 및 사용자에게 건강 지침의 프로비전에 유용한 사용자 정보를 제공할 수 있다. 일부 유리한 구현예들에서, 캘리브레이션은 사용자가 참조 목적으로 단일 리드 ECG 또는 기타 센서(들)를 착용하는 동안 수행될 수 있다.
통신 장치들(102, 104 및 106)은 임의의 유형의 모바일 또는 고정 장치, 예를 들어 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 또는 기타 통신 장치를 포함할 수 있다. 사용자는 예를 들어, 하나 이상의 통신 장치들(102, 104, 106)을 이용하여 하나 이상의 웨어러블 장치들, 하나 이상의 서버들 또는 시스템(100)의 다른 구성요소들과 상호 작용할 수 있다.
도 3은 처리 회로부(302), 메모리(304), 사용자 인터페이스(306) 및 통신 장치 어플리케이션(308)을 포함하는, 예시적인 통신 장치(104)의 일부 구성 요소들을 예시한다. 처리 회로부(302), 메모리(304) 및 사용자 인터페이스(306)는 각각 도 2의 처리 회로부(202), 메모리(210) 및 사용자 인터페이스(206)와 유사하게 기능하지만, 통신 장치의 어플리케이션 및 사용자 인터페이스는 일반적으로 웨어러블 장치의 기능보다 더 큰 기능을 가질 것이다.
일부 구현예들에서, 통신 장치 어플리케이션(308)은 모바일 어플리케이션(예를 들어, 스마트폰 어플리케이션) 또는 웹 어플리케이션일 수 있다. 일부 구현들에서, 통신 장치 어플리케이션(308)은 블루투스(또는 임의의 다른 유선 또는 무선 통신 방법)를 통해 사용자 웨어러블 장치 어플리케이션(208)과 통신할 수 있고/있거나 기록 보관 및 사후 처리를 위한 측정들을 클라우드 기반 데이터베이스(예를 들어, 데이터베이스(들)(118))로 전송할 수 있다. 통신 장치 어플리케이션(308)은 다른 센서들(예를 들어, 사용자 모니터링 장치들(110 및 112))로부터의 데이터를 집계하고, 국부적으로 사전 전송 처리를 수행하며, 추가 처리 또는 보기를 위해 데이터를 전송할 수 있다.
일부 구현예들에서, 사용자 모니터링 장치들(110 및 112)은 혈압 모니터링 장치(예를 들어, 혈압 커프), 체중 모니터링 장치(예를 들어, 체중계), 혈당 모니터링 장치 등을 포함할 수 있다. 사용자 모니터링 장치들(110 및 112)은 사용자 웨어러블 장치(들)(108)에 의해 측정된 건강 상태들과 다른 사용자의 건강 상태들을 측정할 수 있다.
본원에 상세히 설명된 건강 모니터링 및 지침 시스템들 및 방법들은 일반적으로 사용자의 신체와 접촉할 수 있고 사용자와 관련된 정보를 감지하는 하나 이상의 센서들로부터 오는 신호들을 활용한다. 센서들은 웨어러블 장치와 통합되어 웨어러블 장치와 통신할 수 있거나, 대신 웨어러블 장치와 분리되어 다른 구성요소들을 통해 시스템(100)과 통신할 수 있다.
본원에 더 논의된 바와 같이, 시스템(100)은 특정 신호들을 획득하고, 이러한 신호들을 처리(예를 들어, 잡음 감소)하고, 신호 획득 방법들을 수정하기 위한 구성 요소들 및 방법들을 포함할 수 있다. 이들 각각의 활동들은 시스템(100)의 임의의 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.
한 구현예에서, 사용자 웨어러블 장치(108)는 녹색 및/또는 적외선 파장들을 이용하여 광학 센서(들)로부터 광학 신호(예를 들어, 펄스 신호)를 캡처할 수 있다. 웨어러블 장치(108)는 또한 사용자 착용 장치(108)의 모션으로부터 발생하는 잡음 또는 간섭을 평가하거나 건강 분석 및 지침과 관련된 다른 파라미터들을 평가하는 데 사용될 수 있는 모션 신호를 캡처할 수 있다.
일부 구현예들에서, 광 신호 및 모션 신호는 미리 결정된 시간 기간 동안 사용자 웨어러블 장치(들)(108)의 메모리(예를 들어, 도 2의 메모리(210)) 내에서 버퍼링될 수 있으며, 광 신호 및 모션 신호는 그런 다음 이들 신호들의 처리를 위해 다른 프로세서들(예를 들어, 도 3의 통신 장치(104)의 처리 회로부(302) 또는 데이터 분석 장치(들)(114)의 회로부)에 제공될 수 있다. 이와 같이, 사용자 웨어러블 장치(들)(108)의 전력 소비는 보존되거나 최적화될 수 있다. 대안으로, 일부 구현예들에서, 사용자 웨어러블 장치(108)의 처리 회로부(202)는 광 펄스 신호 및 사용자 웨어러블 장치(108)에 의해 캡처된 모션 신호의 처리에 사용될 수 있다.
12-50Hz 샘플링 주파수에서 광학 센서로부터의 신호 수집 또는 획득은 특히 낮은 레벨의 관류(perfusion) 및 낮은 주변 광 간섭과 결합된 사용자 모션의 일반적인 부재와 같은 최적의 조건들에서 사용될 수 있다. 다양한 조건들은 최적으로 간주되는 샘플링 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 가장 영향력 있는 조건들 중 하나는 장치(108)를 착용한 사용자의 모션이다.
사용자 모션으로 인한 신호 처리 문제들은 신호 획득과 관련된 다양한 파라미터들을 조정하여 극복될 수 있다. 예를 들어, 광학 센서 성능은 동작 센서(예를 들어, 3 축 가속도계)에 의해 활동이 감지될 때 조정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 특정 임계값 이상의 모션이 검출되면, 노이즈 레벨을 극복하고 건강 특성 결정의 정확도를 개선하기 위해 광학 센서의 다음의 획득 파라미터들 중 일부 또는 전부가 조정될 수 있다: (i) 샘플링 주파수, (ii) LED 전력 및/또는 (iii) 샘플당 펄스. 반대로, 일부 구현예들에서, 특정 임계값 미만의 모션이 검출되면, 특정 레벨의 성능과 측정 정밀도를 유지하면서 동시에 전력을 절약하기 위해 각각의 이러한 획득 파라미터들이 조정될 수 있다.
사용자 모션의 일반적 부재 시, 약 20Hz의 샘플링 주파수가 적절할 수 있지만, 더 까다로운 환경에서는, 샘플링은 100 또는 200Hz로 늘리거나, 필요한 경우 최대 1000Hz 이상으로 늘려 사용자 건강 특성들의 분석에 유용한 신호들이 수신되도록 할 수 있다. 다른 샘플링 주파수들의 사용도 고려된다.
사용자의 다양한 건강 특성들은 본원에서 논의된 센서들로부터의 신호들을 이용하여 결정될 수 있다. 일 예로서, ae 워치와 같은 사용자 웨어러블 장치와 관련된 센서들은 사용자의 심박수(heart rate), 맥박 변이도(pulse rate variability; PRV) 또는 심박 변이도(heart rate variability; HRV)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 심박수는 일반적으로 분당 심장박동의 수로 설명되는 반면, HRV 및 PRV 둘 모두는 박동 사이의 시간 간격들의 변동성을 나타낸다. HRV는 일반적으로 심전도 기록에 기초한 변동성 측정들을 말하며, 표준 PQRS 파형의 R-R 간격들로부터 도출될 수 있다. HRV 결정은 웨어러블 장치(108)와 통신할 수 있는 사용자의 ECG 센서를 이용할 수 있다. 반면에, PRV는 일반적으로 ECG 신호에서 볼 수 있는 모폴로지 정보가 없는 주변 펄스 파형을 제공하는 사용자 손목의 광학 센서(들)와 같이 주변 동맥들에 근접하게 배치된 센서들에 기초한 변동성 결정들을 지칭한다.
사용자 건강 특성들은 사용자 웨어러블 장치(108) 또는 통신 장치(102) 또는 데이터 분석 장치(114)와 같은 시스템(100)의 다른 구성요소들에서 수행되는 신호 분석을 통해 결정될 수 있거나, 또는 분석은 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소에서 수행될 수 있다.
일부 구현예들에서, 수신된 센서 신호는 ECG 신호일 수 있으며, 각 심장박동이 발생한 시간은 예를 들어, ECG 파형의 각 R 스파이크로부터, 결정될 수 있다. 대안으로, 각 심장박동이 발생한 시간은 PPG 신호로부터 결정될 수 있다. 한 예시적인 구현예에서, PPG 신호로부터의 심장박동 시간은 심장박동 시간은 PPG 기울기 플롯(예를 들어, 도 5 참조)의 최대 지점들을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 결정들을 위한 개선된 리솔루션은 다양한 방법, 예를 들어 스플라인 보간(spline interpolation)을 통해 얻을 수 있으며, 이는 하기에 자세히 더 논의된다.
수신된 신호들이 분석되고 정확한 심장박동 시간들이 결정된 후(예를 들어, 10 초의 샘플 시간에 걸쳐) 분당 박동의 심박수를 결정될 수 있다.
이제 도 1과 함께 도 4를 참조하면, 도 4는 도 1의 서버(116)의 예시적인 구현을 예시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 서버(116)는 프로세서들(117), 데이터베이스(118), 소프트웨어 코드(419), 전처리 모듈(420), 분해 모듈(422) 및 심박수 검출 모듈(424)을 포함한다. 도 4에 더 도시된 바와 같이, 서버(116)는 PPG 신호(428)를 수신하고 네트워크(120)를 통해 심박수(430)를 시스템(100)의 임의의 구성요소들로 전송하도록 구성될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 여기에 설명된 개념들은 서버(116), 웨어러블 장치(108), 통신 장치(106), 시스템(100)의 다른 요소들, 또는 이들의 조합들에서 구현될 수 있다.
다른 예시적인 구현예들에서, 서버(117)의 모듈 구성요소들(모듈들(420, 422, 424))은 하드웨어(예를 들어, FPGA들 및 ASIC들을 포함함), 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "모듈" 이라는 용어는 특정 물리적 형태로 제한되는 것을 의미하는 것은 아니다. 특정 어플리케이션에 기초하여, 모듈들은 펌웨어, 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 모듈들은 전용 회로부(예를 들어, ASIC의 일부)로 구현될 수 있다. 이렇게 하면 증가된 속도로 낮은 전력 소모를 달성한다. 다른 예시적인 구현예에서, 모듈들은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이는 디지털 신호 프로세서들 및/또는 범용 프로세서들에서 실행된다. 다양한 조합들이 구현될 수 있다. 더욱이, 상이한 모듈들은 공통 구성요소들을 공유하거나 동일한 구성요소들에 의해 구현될 수 있다. 각 모듈 구성 요소 사이에 명확한 경계가 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 마지막으로, 본원에 설명된 방법들은 반드시 모듈에 의해 구현될 필요는 전혀 없다. 본원에 설명된 모듈식 구조들은 설명을 용이하게 하기 위해 잠재적인 구현예들 및 예들로서 간단하게 제공된다.
모듈들의 형태에 따라, 모듈들 간의 "통신"도 다른 형태들을 취할 수 있다. 전용 회로부는 예를 들어, 하드와이어링하거나 공통 레지스터 또는 메모리 위치에 액세스하여 서로 결합될 수 있다. 소프트웨어 "통신"은 모듈들 간에(또는 그럴 경우, 소프트웨어와 하드웨어 간에) 정보를 전달하는 여러 가지 방법들로 발생할 수 있다. "통신 중(in communication)"이라는 용어는 이들 모두를 포함하는 것을 의미하며, 두 구성요소들 사이의 하드와이어링된 영구적인 연결로 제한되도록 의미하는 것은 아니다. 추가로, 개입 요소들(intervening elements)이 있을 수 있다. 예를 들어, 두 요소들이 "통신 중"인 것으로 설명될 경우, 이는 요소들이 서로 직접 결합되어 있음을 의미하지 않으며 둘 사이의 다른 요소들의 사용을 배제하지도 않는다.
예시적인 구현예에서, 서버(116)는 프로세서(417)에 의해 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치(108)의 PPG 센서에 의해 전달되는 광혈류측정(PPG) 신호(428)를 수신하도록 구성될 수 있다. 서버(116)는 또한 심장박동 간격 범위들에 대응되는 대역 출력들(band outputs)을 생성하기 위해 주파수 대역 필터들을 통해 PPG 신호(428)의 적어도 일부를 처리하도록 구성될 수 있다. 서버(116)는 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하기 위해 대역 출력들 중 표시된 대역 출력을 이용하도록 추가로 구성될 수 있다. 추가로, 서버(116)는 적어도 제1 심장박동 및 제2 심장박동에 기초하여 심박수(430)를 결정하고 심박수(430)가 적어도 웨어러블 장치(108)로 전송되게 하도록 구성될 수 있다.
예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)를 수신한 후, 프로세서(117)는 PPG 신호(428)에서 노이즈의 존재를 검출하고 본원에 설명된 예시적인 구현예들을 수행하기 위해 소프트웨어 코드(419)를 실행하도록 구성될 수 있다. PPG 신호(428)는 노이즈 및 아티팩트(artifact)를 가지거나 가지지 않을 수 있는 원시 신호를 포함할 수 있다. PPG 신호(428)에서 노이즈의 존재를 검출함으로써, 중복되거나 불필요한 노이즈 제거 동작들을 피할 수 있으며, 이에 따라 더 빠르고 효율적인 심박수 결정을 달성할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 노이즈 및 아티팩트의 존재를 검출하는 것은 PPG 신호(428)의 입력 순간 진폭 추정치를 결정하고 PPG 신호(428)의 시간 평활 버전을 형성하는 것을 포함할 수 있다. PPG 신호(428)의 지배적 성분의 순간 피크 진폭은 신호에 노이즈가 없을 때 심장박동에서 심장박동까지 안정되는 경향이 있다. 그런, 노이즈 존재 시, 순간 진폭은 크게 변동하는 경향이 있다. 따라서, PPG 신호(428)의 시간 평활 버전의 큰 편차는 PPG 신호(428)의 노이즈 버스트에 대응될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 프로세서(117)는 PPG 신호(428)의 시간 평활 버전의 큰 순간 진폭 편차를 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 순간 진폭 편차가 미리 결정된 양을 초과할 경우, 프로세서(117)는 노이즈 및 아티팩트가 PPG 신호(428)에 존재한다고 결정하도록 구성될 수 있다.
다른 예시적인 구현예에서, 시간 평활 PPG 신호(428)의 순간 진폭 편차가 미리 결정된 양보다 작을 경우, 프로세서(117)는 노이즈 및 아티팩트가 PPG 신호(428)에 존재하지 않는다고 결정하도록 구성될 수 있다. PPG 신호(428)가 노이즈가 없는 것으로 간주될 경우, 예시적인 구현예는 하기에 더 논의된 바와 같이, 노이즈 제거를 위해 PPG 신호(428)의 전처리를 수행하지 않는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)의 순간 진폭은 순간 진폭의 이동 평균과 비교된다. 예를 들어, PPC 신호(428)의 이동 평균은 30초 이상이다. 순간 진폭이 미리 결정된 곱셈 계수에 의해 이동 평균보다 큰 경우, PPG 신호(428)의 일부는 노이즈에 대해 플래그된다. 한 예시적인 구현예에서, 미리 결정된 곱셈 계수는 1.5 계수일 수 있다. 다른 예시적인 구현예들에서, 미리 결정된 곱셈 계수는 1.5보다 크고/크거나 2 미만일 수 있다.
한 예시적인 구현예에서, 상기에 논의된 바와 같은 큰 순간 진폭 편차가 검출 시, PPG 신호(428)의 잡음이 있는 부분의 완전한 커버리지를 보장하기 위해, 전처리 모듈(420)은 노이즈에 대해 플래그된 PPG 신호(428)의 지속 시간을 연장하도록 구성될 수 있다.
PPG 신호(428)의 순간 진폭 편차를 결정하기 위해 PPG 신호(428)의 시간 평활 버전을 사용하는 것은 노이즈의 존재를 검출하는 데 특히 충분히 적합하지만, PPG 신호(428)에서 노이즈의 존재를 결정하는 다른 방법들이 본원에 설명된 예시적인 구현예들의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 이용될 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이 노이즈에 대한 PPG 신호(428)를 처리한 후, 서버(116)는 전처리 모듈(420)을 통해 PPG 신호(428)의 전처리를 수행하도록 구성될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 전처리 모듈(420)은 PPG 신호(428)를 수신하고 PPG 신호(428)의 전처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 한 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)의 전처리는 고주파 노이즈 및 저주파 아티팩트를 제고하는 것을 포함할 수 있다. 전처리는 또한 PPG 신호(428)에서의 노이즈 페데스탈(noise pedestal), 베이스라인 원더(baseline wander) 및 DC 오프셋을 포함한 총 최종 효과들을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
한 예시적인 구현예에서, 전처리 모듈(420)에 의해 PPG 신호(428)를 처리하는 것은 PPG 신호(428)에 내재된 크고 느리게 시간에 따라 변하는 DC 노이즈 페데스탈로 인한 총 최종 효과를 먼저 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이는 기본적인 직선 디트렌딩(de-trending) 기법들을 구현함으로써 달성될 수 있다. 기본 직선 디트렌딩은 원시 입력 신호들의 끝에서 발생하는, 즉 PPG 신호(428)의 일부 끝에서 발생하는 큰 DC 오프셋으로 인한 PPG 신호(428)의 최종 효과들을 완화시키기 위해 기능할 수 있다.
한 예시적인 구현예에서, 총 최종 효과를 제거하는 것은 PPG 신호(428)의 적어도 일부의 각 끝에서 페데스탈을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)의 적어도 일부의 각 끝에 있는 페데스탈은 각 끝으로부터 명목상 2초에 걸쳐 PPG 신호(428) 신호 벡터의 평균을 취함으로써 추정될 수 있다. 그런 다음 추세선(trend-line)이 PPG 신호(428)의 제1 샘플 시간으로부터 최종 샘플 시간까지 구현될 수 있다. 추세선은 따라서 제1 샘플 시간과 최종 샘플 시간에 대응되는 평균 값들을 통과한다. 원시 입력 신호, 즉 PPG 신호(428)에서 이 추세선 계산으로 인한 값들을 빼면 디트렌딩된 출력 신호, 즉 필터링된 PPG 신호(428)가 생성된다.
예시적인 구현예에서, 큰 아티팩트를 제거하는 것은 큰 아티팩트를 억제하기 위해 고역 통과 및 저역 통과 필터링을 구현하는 것을 포함할 수 있다. 고역 통과 및 저역 통과 필터링은 각각 고주파수 및 저주파 아티팩트들을 억제하기 위해 캐스캐이드식(cascaded) 저역 통과 및 고역 통과 필터들을 구현하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 고역 통과 필터는 저역 통과 필터의 입력으로부터 내부 저역 통과 필터의 지연 중심 출력을 차감함으로써 구현될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 기본 PPG 신호(428)의 1차 모폴로지 특징들을 보존하고 모든 주파수들에서 입력으로부터 출력에 이르는 시간 지연들을 정렬하기 위해 선형 위상 필터들을 사용하여 전처리 필터링이 구현될 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 전처리 필터링은 박스카 필터들(boxcar filters)의 캐스케이드들을 활용하는 것을 포함할 수 있다. 한 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)를 전처리하는 것은 높은 대역 통과 0.5 헤르츠 및 낮은 대역 통과 10 헤르츠에서 코너 주파수들을 갖는 대역 통과 필터를 이용하는 것을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)는 PPG 신호(428)의 원하는 대역폭 밖에 존재하는 큰 아티팩트들을 제거하기 위해 추가 입력 처리를 거칠 수 있다. 또 다른 예시적인 구현예에서, 노이즈 및 아티팩트를 제거하기위한 다른 필터 프로토콜들, 예를 들어 독립적인 소스 신호 성분들을 발견하고 기본 소스들의 선형 혼합물들을 추론하기 위해 독립적인 성분 분석을 활용하는 블라인드 소스 분리가 활용될 수 있다. 다른 노이즈 제거 필터링 프로세스들은 본원에 설명된 본 구현예들의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 구현될 수 있으며, 완전히 고려되었다.
한 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)를 전처리하는 것과 관련된 본질적인 레이턴시 지연을 제거하기 위해, 전처리 모듈(420)의 출력 신호, 즉 필터링된 PPG 신호(428)는 입력 신호, 즉 원시 PPG 신호(428)와 동일한 길이일 수 있으며, 제시간에 또한 정렬된다. 다른 예시적인 구현예에서, 출력 신호는 입력 신호와 길이가 같지 않을 수 있으며, 필터링된 PPG 신호는 시간 정렬되지 않을 수 있다. 상기에 설명된 전처리 방법들은 본원에 설명된 예시적인 구현예들을 구현하는 데 특히 적합하지만, 신호 기준을 사용하여 시계열 신호들을 복합 서브 성분들로 분리하는 다른 방법들은 본 구현예들의 범위와 정신을 벗어나지 않고 구현될 수 있으며, 본원에서 완전히 고려되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 필터링된 PPG 신호(428)는 단순히 PPg 신호(428)로 지칭될 수 있다. 따라서, 필터링된 PPG 신호(428) 또는 단순히 PPG 신호(428)에 대한 모든 참조는 필터링되거나 필터링되지 않은 PPG 신호를 참조할 수 있으며 PPG 신호(428)를 특정 구현예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)의 전처리를 수행한 후, 전처리 모듈(420)은 필터링된 PPG 신호(428)를 분해 모듈(422)로 전달하도록 구성될 수 있다. 그런 다음, 분해 모듈(422)은 심장박동을 검출하고 심박수를 결정하기 위한 준비로 필터링된 PPG 신호(428)에 대한 동작들을 수행할 수 있다.
분해 모듈(422)은 PPG 신호(428)를 분해하도록 구성될 수 있다. 분해는 PPG 신호(428)의 모폴로지 특성들을 보존하기 위해 선형 위상으로 구현될 수 있다. PPG 신호(428)를 분해하는 것은 또한 PPG 신호(428)를 실질적으로 포함하여 집계하는 일련의 서브 신호들로 분리하는 것(실질적으로 차이가 무시될 수 있음을 의미함)을 포함할 수 있다. 따라서, 분해 모듈(422)은 PPG 서브 신호 세트를 PPG 신호(428)로부터 분리함으로써 PPG 신호(428)를 분해하는 데 이용될 수 있다.
PPG 신호(428)를 분해하는 것은 주파수 대역 필터들을 통해 PPG 신호(428)의 적어도 일부를 처리하는 것을 포함할 수 있다. 한 예시적인 구현예에서, 주파수 대역 필터들은 각각 0.55-1.37 헤르츠, 0.78-2.33 헤르츠 및 1.26-4.25 헤르츠의 대역폭 범위들에 대응될 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 주파수 대역 필터들은 폭이 1옥타브 미만인 것으로 설계된다. 달리 말하면, 주파수 대역 필터들의 대역폭은 PPG 신호의 두 개 이상의 연속적인 고조파들의 포함을 방지하도록 선택된다. 이러한 방식으로, 입력 신호들의 제1 고조파만이 주파수 대역 범위 내에서 국부적으로 주기적인 입력 신호들에 대한 출력에 실질적으로 나타난다. 따라서, 각 심장박동을 둘러싼 시간에, 로컬 기본 맥박을 커버하는 통과 대역(즉, 대역폭 범위)을 갖는 주파수 대역 필터는 가장 많은 양으로 여기될 것이고, 이에 따라 출력에서 가장 큰 진폭을 나타낼 것이다.
가장 큰 진폭을 갖는 것 외에, 주파수 대역 필터들의 가장 큰 진폭 출력 대역은 또한 기본 고조파만 주파수 대역 필터들의 출력에 나타나기 때문에 로컬 정현파의 가장 큰 순도를 나타낼 것이다. 따라서, 가장 큰 진폭을 갖는 주파수 대역 출력은 입력 신호의 기본 주파수(즉, 입력 신호의 주성분)에 대응된다.
예시적인 구현예에서, 주파수 대역 필터들은 연속적으로 증가하는 세미 다이아딕 캐스케이드(semi-dyadic cascade)의 저역 통과/고역 통과 분리들을 이용하는 웨이블릿 뱅크(wavelet bank)를 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 구현예에서, 분해 모듈(422)은 웨이블릿 뱅크를 통해 PPG 신호(428)를 분해하고 출력을 생성하도록 구성될 수 있다. 웨이블릿 뱅크 출력들(즉, 주파수 대역 출력들)은 입력 신호인, PPG 신호(428)에 따라 지연 정렬되고 제시간에 중심에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이블릿 뱅크와 관련된 레이턴시로 인한 본질적인 지연은 정확한 심박수 결정을 보장하기 위해 제거될 수 있다. 따라서, 주파수 대역 필터들을 통해 PPG 신호(428)의 적어도 일부를 처리하는 것은 대역 출력들을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
한 예시적인 구현예에서, PPG 신호(428)를 분해하는 것은 복수의 심장박동 간격 범위들에 대응되는 대역 출력들을 생성하기 위해 주파수 대역 필터들을 통해 PPG 신호(428)를 처리하는 것을 포함할 수 있다. 심장박동 간격 범위들은 피험자의 예상 심박수와 관련된 주파수 범위들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 심장박동 간격 범위들은 정상 범위, 빈맥(tachycardia) 범위 및 서맥(bradycardia) 범위에 대응될 수 있다. 다른 구현예들에서, 심장박동 간격 범위들은 PPG 신호(428)를 사용자의 가능한 심박수 범위들에 대응되는 주파수 범위들로 분리하는 데 유용할 수 있는 다른 범위들에 대응될 수 있다.
주파수 대역 필터들이 강력하고 신호 저하 복잡성이 없는 출력들을 생성하도록 보장하기 위해 추가 신호 처리 기법들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 한 예시적인 구현예에서, 주파수 대역 필터들을 이용하는 것은 신호 감쇠 및 다른 신호 저하 문제들을 해결하기 위해 각각의 연속적인 캐스케이드들 사이에 입력 벡터 이득을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 다른 접근 방법들이 다음을 포함하여 PPG 신호(428)를 필터링하는 데 사용될 수 있다: 매칭된 필터들, 2차 미분, 비선형 타임스케일 분해, 적응 필터링, 동적 시간 왜곡, 인공 신경망 또는 숨겨진 마르코프 모델.
분해 모듈(422)은 PPG 신호(428)의 분해된 일부들(예를 들어, 주파수 대역 출력들)을 심박수 검출 모듈(424)에 전달하도록 구성될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 심박수 검출 모듈(424)은 전달된 주파수 대역 출력들 각각을 추적하고 비교에 의해 어떤 주파수 대역 출력이 가장 큰 진폭을 갖는지를 결정하도록 구성될 수 있다. 가장 큰 진폭 대역 출력은 사용자의 심박수가 해당 대역 내에 있음을 나타낼 수 있으며, 따라서 해당 대역이 심장박동을 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 심박수 검출 모듈(424)은 대역 출력들에 대한 진폭을 결정하고 대역 출력들 중 최대 진폭 대역 출력을 결정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 "표시된(indicated)" 대역 출력의 식별은 최대 진폭 대역 출력에 대응된다. 표시된 대역 출력은 하기에 더 논의되는 바와 같이, PPG 신호(428)로부터의 제1 심장박동, 제2 심장박동 및 심박수를 결정하는 데 이용될 수 있다.
다른 구현예에서, 심박수 검출 모듈(424)은 하나 이상의 주파수 대역 출력을 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 심박수 검출 모듈(424)은 주파수 대역 출력들의 진폭들의 실행 추정치를 생성할 수 있으며, 두 개의 가장 높은 진폭들을 갖는 대역 출력들에 대해 추가 처리를 수행할 수 있다. 이 방법은 심박수가 박동-대-박동(beat-to-beat)으로 빠르게 변화되고 아마도 한 주파수 대역에서 다른 주파수 대역으로 이동하는 경우 더 빠른 심박수 결정/추적을 제공할 수 있다. 따라서, 예시적인 구현예에서, 가장 큰 진폭 대역 추력을 결정하는 것 외에, 분석 모듈(424)은 "예상된" 심장박동을 결정하기 위해 제2 최대 진폭 대역 출력을 결정하고 제2 최대 진폭 대역 출력을 이용하도록 구성될 수 있다. "예상된" 심장박동은 잠재적으로 심박수가 새로운 주파수 대역으로 이동했는지를 분석하는 데 적합한 심장박동일 수 있다. 따라서, 심박수 검출 모듈(424)은 더 빠른 심박수 추적 및 웨어러블 장치(108)로의 전송을 제공하기 위해, 표시된 대역 출력이 변경될 경우 심박수(430)를 결정 시 예상된 심장박동을 활용하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 한 예시적인 구현예에서, 가장 큰 진폭 대역은 정상 대역 범위에 대응될 수 있는 반면, 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력은 빈맥 심박수 범위에 대응될 수 있다. 그런 다음, 두 대역 출력들을 모두 추적하는 것은 심방세동(atrial fibrillation)과 같은 특정 부정맥으로 발생할 수 있으므로, 심박수가 빠르게 변하는 경우 더 빠른 추적을 제공할 수 있다.
한 구현예에서, 심박수 검출 모듈(424)은 추가 처리(예를 들어, 예상 심장박동의 결정)를 위해 두 번째로 가장 큰 진폭 대역을 "자격 부여(qualify)"하도록 구성될 수 있다. 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력을 자격 부여하는 것은 예를 들어 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력이 최대 진폭 대역 출력의 충분한 부분인지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 두 번째로 가장 큰 진폭 출력이 충분히 작은 부분(예를 들어, <0.85)인 경우, 심박수 검출 모듈(424)은 두 번째로 가장 큰 진폭 출력 대역의 추가 처리 및 그 대역에서 예상 심장박동의 결정을 포기할 수 있다.
심박수 검출 모듈(424)은 심장박동(또는 유사하게, 예상된 심장박동)을 결정하는데 상기에 설명된 대역 출력들을 이용하도록 더 구성될 수 있다. 이러한 의미에서 심장박동을 결정하는 것은 일반적으로 심장박동이 발생하는 시간을 결정하는 것을 지칭한다. 그런 다음, 이러한 시간은 심박수를 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 개시에 의해 고려되는 심장박동을 결정하기 위한 하나의 기술은 PPG 신호의 변화율(PPG 신호 기울기라고도 함)을 이용한다. 도 5는 예시적인 PPG-신호(428)(제1 PPG-신호 피크(502) 및 제2 PPG-신호 피크(504)를 가짐) 및 PPG-신호 기울기(506)(최대 기울기(508A, 508B 및 508C)를 가짐)를 도시한다.
한 예시적인 구현예에서, 제1 심작박동 및 제2 심작박동을 결정하는 것은 PPG 신호(526)의 최대 기울기(508)로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 최대 기울기(508)는 PPG 신호(528)의 가장 빠른 경사의 위치들, 즉 PPG 신호 기울기(506)의 최대 값들을 도시한다. 그런 다음, 이러한 위치들은 심방박동들(즉, 심장박동들이 일어나는 시가)로 간주될 수 있다. 그런 다음, 심장박동들은 심박수를 결정하는 데 이용될 수 있다.
PPG 신호(428)의 획득에 내재된 샘플링 속도 제한들은 (샘플링 속도에 제한이 없는 경우 도시되는 것처럼) 실제 피크와 다른 위치에 있는 것으로 나타나는 도 5에 도시된 PPG 신호 피크들(502 및 504) 및 기울기 피크들(508A, B, C)을 초래할 수 있다.
PPG 감지 프로세스에 내재된 샘플링 리솔루션 제한들을 극복하고 심박수 결정의 정확도를 높이기 위해, 심박수 검출 모듈(424)은 보다 정확한 기울기 피크를 결정하기 위한 다양한 방법들을 활용하도록 구성될 수 있다. 이러한 한 방법은 도 6을 참조하여 설명될 수 있다. 도 6은 보다 정확한 기울기 피크(608)를 결정하기 위해 예를 들어, 스플라인 보간(610)과 함께 사용될 수 있는 두 개의 다른 기울기 곡선 지점들(PPG 기울기T-1(604) 및 PPG 기울기T+1(606)으로 도시됨)과 함께 도 5의 최대 기울기 지점(508A)를 도시한다. 따라서, 심박수 검출 모듈(424)은 최대 기울기(508A), PPG 신호(428)의 기울기로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하여 심장박동을 결정하도록 구성될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 수학적 모델은 스플라인 보간(spline interpolation)을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 두 개의 다른 지점들은 최대 기울기(508) 전후 직후의 간격들에서의 PPG 신호 기울기(506), 즉 PPG 기울기T-1(604) 및 PPG 기울기T+1(606)의 샘플들을 포함할 수 있다. 도 6에 추가 도시된 바와 같이, 보다 정확한 기울기 피크(608)는 세 개의 지접들(기울기T-1(604), PPG 기울기T+1(606) 및 최대 기울기(508A))와 스플라인 보간, 또는 다른 방법을 사용하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 심박수 결정의 정확도를 증가시킨다.
한 구현예에서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 PPG 신호의 기울기로부터의 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 수학적 방법을 구현하는 데 활용될 수 있다. 상태 기반 시퀀스 검출기가 다른 데이터 지점들을 결정하고 수학적 방법을 구현하기 위해 본원에 설명된 방법들을 구현하는 데 특히 적합하지만, 다른 구현예들이 본원에 설명된 구현예들의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 활용될 수 있다.
상기에 설명된 프로세스들은 PPG 신호(428)에서 심장박동을 포함하는 다른 간격들 동안 반복될 수 있으며, 심장박동들 간 시간 간격들은 심박수(430)가 결정될 수 있도록 한다. 따라서, 심박수 검출 모듈(424)은 상기에 설명된 예시적인 프로세서들을 이용하여 적어도 제1 심장박동 및 제2 심장박동에 기초하여 심박수(430)를 결정하고 심박수(430)가 적어도 웨어러블 장치(108) 및/또는 시스템(100)의 임의의 다른 구성요소로 전송되도록 구성될 수 있다.
대안적인 심장박동 결정 방법에서, PPG 신호 피크들은 기울기 피크들 대신 사용된다. 예를 들어, 심박수 검출 모듈(424)은 PPG 신호(428)의 적어도 일부로부터 제1 PPG 신호 피크(52) 및 제2 PPG 신호 피크(504)를 결정한 다음 제1 PPG 신호 피크(502) 및 제2 PPG 신호 피크(504)로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하기 위해 주파수 대역 출력 신호들을 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 심장박동은 PPG 신호 피크의 위치 또는 피크로부터의 오프셋에 있는 것으로 간주될 수 있다. 그런 다음, 심박수 검출 모듈(424)은 제1 심장박동 및 제2 심장박동에 기초하여 심박수(430)를 결정할 수 있다.
PPG 감지 프로세스에 내재된 샘플링 리솔루션 제한들을 극복하고 심박수 결정의 정확도를 높이기 위해, 심박수 검출 모듈(424)은 보다 정확한 PPG 신호 피크들을 결정하기 위한 다양한 방법들을 활용하도록 구성될 수 있다. 이러한 한 방법은 도 6을 참조하여 상기에 설명된 프로세서와 유사하게 설명될 수 있다. 비슷한 맥락으로, 심박수 검출 모듈(424)은 PPG 신호 피크(502), PPG 신호(428)의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하여 심장박동을 결정하도록 구성될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 수학적 모델은 스플라인 보간을 포함할 수 있지만, 상기에 언급된 바와 같이 다른 방법들이 이용될 수 있다.
PPG 신호(428)로부터의 적어도 두 개의 다른 지점들은 한 구현예에서는, PPG 신호 피크(502)에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱(positive-going zero crossing) 및 네거티브-고잉 제로 크로싱(negative-going zero crossing)을 포함할 수 있다. 이러한 PPG 신호 제로 크로싱들은 제로 크로싱 협대역 필터를 사용하여 결정될 수 있다. 제로 크로싱 협대역 필터는 상기에 설명된 바와 같이 주파수 대역 필터들에 포함될 수 있다. 제로 크로싱 필터의 협대역 특성은 주기 당 시간 로컬에서 파형의 정현파에 가까운 출력 파형들을 생성하는 경향이 있다. 이러한 파형들은 실질적으로 정현파이기 때문에, 잘 작동하고 신뢰할 수 있는 제로 크로싱들을 생성한다. PPG 신호(428)의 제로 크로싱 협대역 성분은 PPG 신호(428)와 시간 정렬된다. 이러한 방식으로, 제로 크로싱은 PPG 신호(428)에서 PPG 신호 피크들(502,504)을 묶도록(braket) 기능한다. 그런 다음, 더 정확한 PPG 신호 피크는 상기에 설명된 바와 같이, 원래의 PPG 신호 피크와 수학적 방법을 이용한 제로 크로싱을 사용하여 결정될 수 있다.
한 구현예에서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 PPG 신호로부터 다른 두 데이터 지점들을 결정하고 수학적 방법을 구현하는 데 활용될 수 있다. 상태 기반 시퀀스 검출기가 다른 데이터 지점들을 결정하고 수학적 방법을 구현하기 위해 본원에 설명된 방법들을 구현하는 데 특히 적합하지만, 다른 구현예들이 본원에 설명된 구현예들의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 활용될 수 있다.
논의된 바와 같이, PPG 신호 피크들 또는 보다 정확한 PPG 신호 피크들은 피크들의 위치들 또는 이들로부터의 일부 오프셋에서 심장박동을 식별하는 데 사용될 수 있다. 이러한 심장박동은 사용자의 심박수를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어, 웨어러블 장치(108) 또는 시스템(100)의 임의의 다른 구성요소로 전송되고 디스플레이될 수 있다.
본 개시에 걸쳐 설명된 바와 같이, 사용자는 웨어러블 장치(예를 들어, PPG 센서를 포함하는 스마트 워치)로 그 심장 활동을 모니터링할 수 있다. 그런 다음, 시스템(100)은 수신된 심장 데이터의 분석을 통해 불규칙한 심장 리듬 유형이 검출될 경우, 사용자, 헬스케어 제공자 등에 경고하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 경고는 심방세동(AF)이 검출될 때 제공될 수 있다.
도 7은 본 개시의 특정 측면들에 따른 심방세동의 존재를 검출하기 위한 기본 예시적인 프로세스를 예시하는 도면이다. 이 결정은 PPG 센서 데이터를 분석하는 하나 이상의 알고리즘들을 실행하여 수행될 수 있다. 일부 구현예들에서, 710에서, 컴퓨터는 사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달되는 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신할 수 있다. 본원에 논의된 바와 같이, 알고리즘은 720에서, PPG 신호 데이터의 적어도 일부로부터 심장박동을 결정할 수 있으며, 730에서 적어도 심장박동에 기초하여 심장 리듬 유형을 결정할 수 있다. 하기에 자세히 논의된 바와 같이, 시스템은 또한 740에서 심장 리듬 유형이 심방세동(AF)를 포함하는지를 결정할 수 있다. 동작들은 또한 750에서 AF가 검출될 경우, 웨어러블 장치에 AF 검출 경고를 디스플레이하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 심장 리듬 유형들(예를 들어, 정상동리듬(normal sinus rhythm) 또는 심방세동(AF))을 감출 및 식별하기 위한 예시적인 알고리즘들 및 분석의 세부 사항들은 하기에 더 논의된다.
본원에서 고려되는 특정 예시적인 시스템들, 방법들 및 소프트웨어는 한 축을 따라 현재 심장박동 간격을 플로팅하고 다른 축을 따라 이전 간격을 플로팅함으로써 형성되고 시각화될 수 있는 2차원 공간인, 프앵카레 공간(Poincare space)을 사용하여 심장 리듬을 분석 및 검출할 수 있다. 정상적인 심장박동의 경우, 이러한 지점들은 로컬 평균 간격 주변에 조밀하고 좁게 분포되는 경향이 있다. AF의 경우, 이러한 지점들은 연속적인 심장박동으로 발생하는 간격들에서 큰 점프와 함께 더 넓게 분포되는 경향이 있다.
특정 예시적인 방법들에서, 심장 리듬 결정은 이 공간을 기반으로 하는 메트릭들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 공간 점유에 기반한 메트릭(예를 들어, 플로팅된 지점들이 차지하는 공간의 양) 및/또는 지점에서 지점까지 측정된 거리들의 중앙값에 기반한 메트릭. 다른 메트릭들, 예를 들어 심장박동 간격들의 변동성에 기초한 메트릭이 또한 활용될 수 있다. 이러한 메트릭들은 연속적인 심장박동(예를 들어, 48개의 심장박동들)의 무빙 윈도우에 걸쳐 계산되어 메트릭들의 안정성과 로컬 시간 초점의 균형을 맞출 수 있다. 이러한 메트릭들은 개별 임계값과 비교하여 각 심장박동으로 계산 및 업데이트될 수 있으며, 그런 다음 메트릭들이 특정 임계값들을 초과하는 경우 특정 패턴이 선언될 수 있다. 특정 심장 리듬 결정의 정확도를 높이기 위해, 특정 심장 리듬 패턴은 심장박동의 로컬 그룹에 대해 충분한 수의 패턴들이 선언될 때만 공식적으로 선언될 수 있다.
도 8은 본 개시의 특정 측면들에 따른 정상적인 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도(810)를 예시하는 도면이다. 산점도(810)는 일정 기간(또는 심장박동의 수, 심장박동 간격 등)에 걸친 심장박동 간격 변화들을 나타내도록 결정된 지점들(820)을 포함한다. 지점들(820)은 두 인접(또는 로컬) 심장박동 간격들 사이의 변화를 나타낼 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "인접한"은 하나의 심장박동 간격이 다른 심장박동 간격보다 앞이나 뒤에 있을 수 있음을 의미한다.
이러한 지점들(820)에 대한 설명은 도 8을 참조하여 이루어지지만, 설명은 본 개시의 유사한 지점들(예를 들어, 도 9, 10 및 11에서와 같이)에 대한 참조에도 동일하게 적용되는 것으로 이해된다. 예시적인 지점의 결정은 도 8의 상단 부분에 더 예시되어 있으며, 여기서 심장박동 1과 심장박동 2는 심장박동 간격 1을 정의할 수 있다. 마찬가지로, 심장박동 2와 심장박동 심장박동 간격l 2를 정의할 수 있으며 심장박동 간격 1과 심장박동 간격 2는 함께 지점 1에 대한 X 및 Y 좌표들을 제공할 수 있다.
지점들(820)은 예를 들어, 변수, 배열, 벡터, 행렬, 객체, 또는 다른 이러한 데이터 구조들의 형태로 컴퓨터 메모리에 저장된 값들으로서 구현될 수 있다. 지점들(820)은 그래픽으로 표현되거나 단순히 컴퓨터 메모리에만 표현될 수 있다. 지점들은 예를 들어, 심장박동 간격(예를 들어, 0.5 초, -0.1 초 등) 또는 비율(예를 들어, 0.9 - 하나의 심장박동 간격이 인접한 심장박동 간격의 90% 일 경우)의 절대적 변화를 나타내도록 형식화될 수 있다. 일정 기간에 걸친 심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들(820)의 다른 표현들도 본 개시의 범위 내에서 고려되고 숙고된다.
예시적인 도 8을 더 설명하면, 산점도(810)의 수평축은 하나의 심장박동 간격(예를 들어, 간격(n))을 지칭하며, 수직축은 제2 간격(예를 들어, 이전 간격(n-1))을 지칭한다. 심장이 정상적인 심장 리듬 유형을 나타낼 때, 지점들(820)은 시간이 지남에 따라 크게 변하지 않을 수 있다. 따라서, 정상적인 심장 리듬에 대한 지점들(820)의 플롯은 일반적으로 제한된 영역(도 8에 도시된 바와 같은)에 국한될 것이다. 도시된 예에서, 지점들(820)은 평균 심장박동 간격에 의해 정규화되었다(예를 들어, 심장박동 간격(n)이 0.6 초이고, 심장박동 간격(n-1)이 0.4 초인 경우, 지점은 예시적인 산점도에서 지점 1에 속할 것이다). 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 심장박동 간격이 증가할 때, 이러한 지점들(820)은 45도 라인(830) 아래에 있을 것이다. 심장박동 간격이 감소할 때, 이러한 지점들(820)은 45도 라인(830) 위에 있을 것이다.
도 9는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 산점도(810)의 생성에 사용되는 PPG 신호 데이터에 기초한 예시적인 무빙 윈도우(910)를 예시하는 도면이다. 심장 리듬 유형의 결정에 사용되는 지점들(820)은 일부 심장박동 수 또는 심장박동 간격 등을 포함하는 무빙 윈도우(910)(예를 들어, 시간 기간)에 대해 결정될 수 있다. 따라서, 예시적인 산점도를 생성하는 데 사용되는 지점들, 및/또는 본원에 논의되는 메트릭들을 결정하는 데 사용되는 지점들은 무빙 윈도우에(910)에 기초할 수 있다. 도 9의 상단 부분의 간격 플롯(920)에 있는 무빙 윈도우(910)의 한 예시적인 일례가 참조된다. 무빙 윈도우(910)는 이 예에서, 현재 심장박동 및 현재 심장박동 간격(930)을 포함하는 다수의 심장박동들 또는 심장박동 간격들을 포함한다. 도 8 및 9에 대해 논의되는 동안, 무빙 윈도우(910)는 또한 본원에 설명된 임의의 산점도 또는 데이터세트의 생성에 사용될 수 있다.
무빙 윈도우(910)는 현재 심장박동 이전 및/또는 이를 포함하는 미리 정의된 수의 심장박동들을 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 무빙 윈도우(910)는 50개의 심장박동, 100개의 심장박동, 192개의 심장박동, 500개의 심장박동 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 특정 수의 심장박동은 심장박동 데이터의 최신성과 심장 리듬 유형 결정의 정확도 간 최적화를 제공하는 것으로 식별될 수 있다. 예를 들어, 48개의 심장박동은 이러한 하나의 특정 수일 수 있다.
마찬가지로, 일부 구현예들에서, 무빙 윈도우(910)는 미리 정의되거나 최적화된 시간 기간(예를 들어, 15초, 30초, 1분, 5분 등)에 기초할 수 있다. 다른 구현예들에서, 무빙 윈도우(910)는 미리 정의된 수의 심장박동 간격(예를 들어, 10개의 심장박동 간격, 20개의 심장박동 간격, 48개의 심장박동 간격, 100개의 심장박동 간격 등)에 기초할 수 있거나, 또는 특정 인자들에 기초하여 범위가 변경되도록 설계될 수 있다.
도 10은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도(1010)로부터 점유 메트릭의 예시적인 결정 방법을 예시하는 도면이다. 본원에 설명된 계산 알고리즘들은 AF와 같은 심장 리듬 유형들을 정확하게 결정하는 데 사용될 수 있는 정량적 메트릭들을 생성할 수 있다. 도 8 또는 도 9와 비교하면, 도 10의 지점들(1020)의 분포가 더 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 일부 구현예들에서, 알고리즘은 간격 분산 분석에 적어도 부분적으로 기초하여 점유 메트릭을 결정할 수 있다. 이어서, 하기에 더 상세히 논의된 바와 같이, 심장 리듬 유형을 결정하는 것은 점유 메트릭의 활용을 더 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "간격 분산 분석(interval scatter analysis)"이라는 용어는 컴퓨터에 의해 수행된, 심장박동 간격들의 변화에 대한 분석을 의미한다. 심장박동 간격들의 변화들은 예를 들어 도 8, 9, 10 등의 산점도에서 지점들로 표현하거나 시각화될 수 있다. 심장박동 간격들의 변화들은 또한 컴퓨터 메모리에 배열, 표 등의 형태로 표현되거나, 심장박동 데이터로부터 계산될 수 있다. 이러한 구현예들에서, 간격 분산 분석은 산점도에 지점들을 플로팅하지 않고 선택적으로 수행될 수 있다. 간격 분산 분석은 심장박동 간격의 변화들의 분포의 일부 특성을 정량화하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 산점도에서 시각화된 바와 같이. 특성들(또는 메트릭들)은 본원에 추가로 설명되는 바와 같이, 산점도의 지점들과 관련된 점유를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "점유 메트릭(occupancy metric)"은 정의된 공간에서 지점들의 분포를 정량화하는 메트릭(예를 들어, 숫자, 벡터 또는 일부 값)을 의미한다 - 즉, 공간이 하나 이상의 지점들에 의해 "점유되는" 정도의 척도를 제공한다. 공간은 산점도, 배열, 표 또는 그래프 등일 수 있다.
점유 메트릭의 한 예시적인 결정 시, 도 10의 산점도(1010)는 다수의 영역들(1030)로 세분될 수 있다. 임의의 지점들을 포함하지 않는 영역들(1030)은 음영(예를 들어, 영역(1040))으로 도시된다. 도 10의 예에서, 표시된 36개의 영역들(1030)이 존재한다. 산점도(1010)의 지점들의 분포로 인해, 영역들(1030) 중 16개는 적어도 하나의 지점(1020)을 포함한다. 따라서, 이 예에서, 이 지점들(1020)의 분포의 점유율은 16/36 = 0.444이다. 비교를 위해, 비록 도시되지는 않았지만, 도 8 또는 9에서 산점도(810)의 점유 메트릭은 6/36 = 0.166이 될 것이다. 따라서, 이 예시적인 방법은 심장박동 간격들에 더 큰 변동(이에 따른 더 높은 AF 가능성)이 있을 때 점유 메트릭이 계산되어 더 높은 값을 산출할 수 있음을 보여준다. 그러나, 점유 메트릭들은 대안적인 방법들로 계산 및 활용될 수 있다.
도 10에 예시된 예가 산점도의 영역들에 대해 논의되어 있지만, 예를 들어 비닝(binning), 파티셔닝(partitioning), 소팅(sorting) 등에 기초하여 유사한 분석을 수행하는 계산 솔루션들이 고려된다. 현재 주제의 일부 구현예들은 지점들이 속할 수 있는 빈(bin)들을 정의하는 것을 포함할 수 있다. 점유 메트릭은 지점들 중 적어도 하나를 포함하는 빈들의 일부(fraction)를 결정함으로써 결정될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "빈(bin)"은 잠재적으로 하나 이상의 지점들을 포함할 수 있는 섹션, 영역, 용적 또는 데이터 구조를 의미한다. 예를 들어, 컴퓨터 소프트웨어에 의해 실현된 빈은 (하기의 예에 도시된 바와 같은) 산점도의 특정 영역, 지점들에 대응되는 데이터 구조의 일부 등일 수 있다. 따라서, 구현예들은 도 10에 예시된 심장박동 간격들 및 영역들(1030)을 나타내기 위해 배열, 행렬, 객체 또는 다른 형태들의 계산 데이터 파티셔닝을 사용함으로써 이러한 비닝 등을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 지점들(1020)의 배열은 인접한 간격들 간 변화의 정도를 나타내는 정의된 영역(또는 범위)에 속하는 위치에 따라 컴퓨터 메모리에서 파티셔닝되거나 비닝될 수 있다.
도 11은 본 개시의 특정 측면들에 따른 불규칙한 심장 리듬을 나타내는 예시적인 산점도(1010)로부터 예시적인 거리 메트릭의 결정 방법을 예시하는 도면이다. 점유 메트릭과 유사하게, 알고리즘은 심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들에 적어도 부분적으로 기초하여 거리 메트릭을 결정할 수 있으며, 이는 도 11에 도시된 바와 같은 산점도에 표현될 수 있다. 이전과 같이, 심장 리듬 유형을 결정하는 것은 거리 메트릭의 활용이 더 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "거리 메트릭(distance metric)"은 일반적으로 심장박동 간격들의 변화를 나타내는 지점들 간의 "거리"로 계산되는, 심장박동 간격들의 변화 정도의 척도를 제공한다. 예를 들어, 거리 메트릭은 예시적인 산점도(예를 들어, 도 11)에서 지점들 간 계산된 거리를 기반으로 할 수 있다. 큰 거리 메트릭은 심장박동 간격의 큰 변화들(불규칙한 심장 리듬을 나타낼 수 있음)을 나타내며, 작은 거리 메트릭은 심장박동 간격의 작은 변화들(규칙적인 심장 리듬을 나타낼 수 있음)을 나타낸다.
거리 메트릭에 대해 하기에 논의 시, 도 11의 예는 도 10에 도시된 동일한 산점도(1010) 및 지점들(120)을 사용한다. 도 8에 도시된 것과 유사하게, 도 11 상단은 또한 거리 메트릭의 결정에 포함될 수 있는 지점들, 간격들 및 심장박동들의 예시적인 일례를 포함한다.
일부 구현예들에서, 거리 메트릭은 지점들(예를 들어, 지점들(1020)) 간 거리의 중앙값으로부터 결정될 수 있다. 마찬가지로, 거리 메트릭은 지점들 간 거리들의 평균으로부터 결정될 수 있다. 도 11의 예에서, 제1 거리(거리 1)(1120)는 도시된 바와 같은 연속적인 지점들(1120) 사이에서 계산될 수 있다. 마찬가지로, 제2 거리(거리 2)(1130)는 다른 두 개의 지점들(1130) 사이에서 계산될 수 있다. 이 예에서 거리 메트릭을 계산하는 데 사용된 지점들은 연속적이기 때문에, 거리 2(1130)는 공통 지점 - 지점 2 - 거리 1(1120)로 계산된다. 그런 다음, 거리 메트릭은 임의의 수의 이러한 거리들의 중앙값, 예를 들어 산점도(1010)에 도시된 임의의 또는 모든 지점들(1020) 또는 특정 무빙 윈도우 내에 포함된 지점들에 대응될 수 있다.
간격 변동성 메트릭은 또한 다수의 심장박동들, 예를 들어 무빙 윈도우에 포함된 심장박동들로부터 도출되는 심장박동 간격들에 기초하여 결정될 수 있다. 현재 주제의 일부 구현예들에서, 심장 리듬 유형을 결정하는 것은 이러한 간격 변동성 메트릭의 활용을 더 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "간격 변동성 메트릭(interval variability metric)"은 심장박동들의 일부 수에 대한 심작박동 간격들의 변동의 척도를 나타낸다. 일 예에서, 간격 변동성 메트릭은 조사된 간격들의 표준 편차가 될 수 있다.
다른 예에서, 간격 변동성 메트릭은 하나의 심장박동에서 다음으로의 심장박동 간격들의 변화들을 검사하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 심장박동으로 정의된 간격(예를 들어, 간격 1 = 1000ms)은 제2 및 제3 심장박동에 의해 정의된 심장박동 간격(예를 들어, 간격 2 = 900ms)과 비교될 수 있다. 그런 다음, 간격 1로부터 간격 2로의 변화는 100 밀리 초가 될 것이다. 그런 다음, 심장박동에서 심장박동으로의 이러한 심장박동 간격 변화들은 일정 기간에 걸쳐 평균화될 수 있다. 그런 다음, 일 예에서, 간격 변동성 메트릭은 심장박동 간격들의 절대 변화들의 중앙값이 될 수 있다. 이 예시적인 방법은 다음의 식으로 예시될 수 있다:
간격 변동성 메트릭 = 중앙값(ABS(Δ(간격))) (1)
다른 구현예에서, 간격 변동성 메트릭은 적어도 현재 심장박동 간격(1210) 및 평균 심장박동 간격(1230)(도 12에 도시된 바와 같이)에 기초하여 계산될 수 있다. 심장박동 간격들은 (예를 들어, 192개의 박동의) 무빙 윈도우(1220)에 포함될 수 있거나, 임의의 다른 원하는 간격 세트일 수 있다. 도 12에 도시된 심장박동 간격들의 예시적인 선택에 있어, 무빙 윈도우(1220)에 대한 평균 심장박동 간격(1230)은 도 12의 우측으로부터 연장되는 수평선으로 예시된다. 일부 구현예들에서, 각 박동 쌍 사이의 유클리드 거리가 결정될 수 있으며, 이들 거리들의 중앙값이 현재 결정에 사용될 수 있다. 이 예에서, 현재 심장박동 간격(1210)은 무빙 윈도우(1220)의 가장 우측에서 더 긴 간격으로 도시된다. 따라서, 예시적인 간격 변동성 메트릭은 현재 심장박동 간격(1210)이 평균 심장박동 간격과 상당히 다르기 때문에 상당히 클 것이다.
다른 구현예에서, 상기에 계산된 간격 변동성 메트릭은 심장박동 간격들의 수(예를 들어, 배열의 크기)로 정규화될 수 있다. 또 다른 구현예들에서, 간격 변동성 메트릭은 평균 간격으로 정규화될 수 있다. 본 개시에 의해 명시적으로 고려되는 것과 같이, 간격 변동성 메트릭을 계산하거나 정규화하는 등가의 임의의 수의 방법들이 있을 수 있다.
도 13은 본 개시의 특정 측면들에 따라 심장 리듬 유형을 결정하기위한 예시적인 방법에서 사용될 수 있는 3차원 공간(1310) 및 구별 평면들(1330, 1340, 1350)을 예시하는 도면이다. 심장박동 유형을 결정하는 것은 3차원 공간과 관련하여, 점유 메트릭, 거리 메트릭 및 간격 변동성 메트릭의 활용을 포함할 수 있다.
특정 구현예들에서, 심장 리듬 유형은 상기 메트릭들의 임의의 조합에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 심장 리듬 유형은 단지 점유 메트릭에만 기초하여, 단지 거리 메트릭에만 기초하여, 단지 간격 변동성 메트릭에만 기초하여, 점유 메트릭, 거리 메트릭 및 간격 가변성 메트릭 세 가지 모두에 기초하여, 또는 이들의 임의의 조합으로 결정될 수 있다.
도 13은 심장 리듬 유형의 결정이 점유 메트릭, 거리 메트릭 및 간격 변동성 메트릭 중 적어도 3개 모두에 기초하는 예시적인 구현예를 예시한다. 예시된 구현예에서, 지점들(1320)은 적어도 이들 3개의 메트릭들에 의해 정의된 3차원 공간(1310)에 플로팅될 수 있다.
이러한 3차원 공간에서, 특정 영역들은 하나 이상의 구별 평면들(1330, 1340, 1350)에 의해 묘사된 특정 심장 리듬 유형들에 대응되는 것으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 NSR - AF 평면(1330)을 참조하면, 지점이 NSR-AF 평면(1330)의 한 쪽에 있을 때, 이러한 지점(1320)은 NSR(정상동리듬)으로 분류되는 심장박동을 참조하는 것으로 분류될 수 있다. 반대로, 지점이 NSR - AF 평면(1330)의 다른 쪽에 있을 때, 이러한 지점은 AF 리듬 유형인 심장박동을 참조하는 것으로 분류될 수 있다.
도 13에 예시된 바와 같이, 일반적으로, 규칙적인 심장 리듬은 3차원 공간의 원점(즉, 낮은 점유도, 거리 및 변동성을 가짐)을 향해 클러스터화된 지점들(1320)을 가질 것이다. 원점에서 더 먼 위치들은 일부 유형의 불규칙한 심장 리듬 유형을 나타낼 수 있다. 도 13에 도시된 다른 예시적인 심볼들은 주어진 지점에 대해 결정된 심장 리듬 유형들을 나타낸다. 예를 들어, 개방형 삼각형들은 NSR인 심장 리듬 유형들을 말하고, 개방형 사각형들은 AF인 심장 리듬 유형들을 지칭하며, 단색 원들은 NAF(즉, AF가 아님)인 심장 리듬 유형들을 지칭한다.
구별 평면들(1330, 1340, 1350)은 이러한 평면들을 정의하는 방법에 대한 알고리즘들에 기초하여 자동으로 계산될 수 있다. 다른 구현예들에서, 구별 평면들(1330, 1340, 1350)은 주석이 달린 데이터에서 평면 파라미터들(예를 들어, 구별 평면들(1330, 1340, 1350)을 정의하는 방정식의 항들 또는 계수들)의 계산 최적화로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, 특정 지점들(1320)의 집합들이 특정 심장 리듬 유형에 대응되는 것이 설정될 수 있다. 데이터에는 심장 리듬 유형을 지정하기 위해 (예를 들어, 의사가 태그들, 레이블들 또는 기타 메타 데이터를 컴퓨터 메모리의 지점들에 추가함으로써) 주석이 달릴 수 있다. 그런 다음, 구별 평면들(1330, 1340, 1350)은 분류된 지점들(1320)을 가장 잘 구별하도록 계산적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 이러한 결정들은 기계 학습으로 이루어질 수 있다.
도 14는 본 개시의 특정 측면들에 따라 심장 리듬 유형을 결정하기 위한 예시적인 방법에 대한 결정 트리(1410)를 예시하는 도면이다. 주어진 지점(1320)이 구별 평면들에 의해 정의된 다수의 기준을 충족할 수 있기 때문에, 심장 리듬 유형을 결정하기 위해 추가 규칙이 구현될 수 있다. 일반적으로, 특정 심장 리듬 유형을 나타내는 것으로 지점을 분류하기 위한 규칙들의 구현예들은 먼저 지점이 제1 구별 평면의 어느 쪽에 있는지를 결정한 다음, 지점이 제2 구별 평면의 어느 쪽에 있는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지점(1320)은 NAF-NSR 구별 평면(1350)의 NSR 측에 있을 수 있으며, NSR-AF 구별 평면(1330)의 AF 측에도 있을 수 있다. 도 14에 도시된 예시적인 결정 트리(1440)는 상기 고려 사항들에 기초하여 심장 리듬 유형을 설정하기 위한 하나의 구현예를 예시한다. 결정 트리(1410)는 지점이 NAF-NSR 평면(1350)의 어느 쪽에 있는지 먼저 결정함으로써 NAF-NSR 결정 분기(1420)에서 시작한다. 그런 다음, 지점이 NSR 측에 있었다면, 지점(1320)이 NSR-AF 구별 평면(1330)의 어느 쪽에 있는지에 대해 NSR-AF 결정 분기(1430)에서 제2 결정이 이루어진다. 지점(1320)이 AF 쪽에 있을 경우, 해당 지점(1320)에 대한 심장 리듬 유형은 AF로 분류된다. 지점(1320)이 NSR 쪽에 있는 경우, 해당 지점(1320)에 대한 심장 리듬 유형은 NSR로 분류된다.
NAF-NSR 결정 분기(4120)로 다시 돌아가서, 지점이 NAF-NSR 구별 평면(1350)의 NAF 쪽에 있을 경우, 지점이 있는 NAF-AF 구별 평면(1340)의 어느 쪽에 있는지에 기초하여 지점이 NAF 또는 AF로 분류되는지를 NF-AF 결정 분기(1440)에서 제2 결정이 이루어질 수 있다.
본 개시는 지점을 AF, NSR 또는 NAF로 분류하기 위한 결정 분기들의 기타 조합들을 명시적으로 고려한다. 마찬가지로, 특정 분류에 필요한 조건을 조건들을 더 추가하기 위해 다른 규칙들이 추가될 수 있으며, 한 예는 "노이지(noisy)"로 플래그가 지정된 심장박동들(및 지점들)이 AF 경고를 생성하기 위한 기반으로 제공되는 데이터 세트의 일부로 사용되지 않는다는 것이다.
일부 구현예들에서, 특정 심장 리듬 유형의 존재는 국소적인 연속적인 박동 그룹을 기반으로 충분한 수의 심장 리듬 평가가 결정될 때 설정될 수 있다. 즉, 특정 심장 리듬 유형의 설정은 a) 충분한 수의 분류 결정들 및 b) 특정 심장 리듬 유형을 설정하는 심장박동 간격들이 연속적이어야 함을 기반으로 할 수 있다. "연속적인(contiguous)"이라는 용어는 심장박동 간격들에서 유효하지 않은 심작박동들이 없어야 함을 의미한다. 예를 들어, 유효하지 않은 심장박동은 예를 들어, 본원에 설명된 박동 검출 알고리즘에 기초하여 결정되거나 노이지 데이터(가속도계, 다른 센서, 노이즈 검출 알고리즘 등에 의해 검출됨)의 기간 동안 획득될 수 있다.
현재 주제의 특정 구현예들은 특정 심장 리듬 유형을 갖는 것으로 특정 지점을 분류하는 다른 방법들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구별 평면들을 사용하는 대신, 일부 구현들은 일련의 조건문, 임계값, 의사 결정 트리, 또는 지짐의 분류를 생성하기 위한 기타 이러한 동등한 논리 구조들 및 흐름들을 구현하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 조건문의 일 구현예는 AF = (점유 메트릭이 0.1보다 크고, 거리 메트릭이 20보다 크며, 간격 변동성 메트릭이 0.2보다 큼)일 수 있다. 조건문의 이전 예는 세 개의 직교 구별 평면들(또는 임계값들)을 내포한다. 다른 구현예들에서, 구별 평면은 엄격하게 평면일 필요는 없지만 대신 임의의 국부적 곡률 또는 다른 모양을 포함할 수 있는 표면일 수 있다. 일반적으로, 본 개시는 적어도 부분적으로 특정 영역의 한 지점에 대한 특정 심장 리듬 유형을 결정할 수 있는 영역들로 (임의의 차원의) 공간의 일반적인 파티셔닝을 고려한다. 이러한 영역들은 1차원 (예를 들어, 점유 메트릭, 거리 메트릭 또는 미리 결정된 값보다 큰 간격 변동성 메트릭), 2차원(예를 들어, 점유 메트릭과 거리 메트릭에 의해 정의된 2차원 공간의 지정된 영역, 3차원(예를 들어, 도 13의 예에 의해 예시된 바와 같은), 또는 더 높은 차원(예를 들어, 심장 리듬 유형을 결정하는 임의의 수의 인자들을 생성하기 위해 추가 규칙들 및 메트릭들이 구현되는 곳)일 수 있다.
현재 주제의 일부 구현예들은 전술한 지점들 및 플롯들에 대응되고 예를 들어, 점유 메트릭, 거리 메트릭, 간격 변동성 메트릭의 임의의 조합, 무빙 윈도우에서의 평균 심장박동 간격, 무빙 윈도우에서 점유 메트릭을 계산하기 위한 제1 심작박동 카운트(선택적으로 자격 부여된 심장박동에 제한됨), 무빙 윈도우에서 거리 메트릭을 계산하기 위한 제2 심장박동 카운트(선택적으로 자격 부여된 심장박동에 제한됨), 무빙 윈도우에서 간격 변동성 메트릭을 계산하기 위한 제3 심장박동 카운트(선택적으로 자격 부여된 심장박동에 제한됨)을 포함하는 출력(예를 들어, 시각화)을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 출력은 예를 들어 스마트폰, 스마트 워치, 개인용 컴퓨터 등과 같은 출력 장치를 통해 사용자 또는 헬스케어 제공자에게 생성 및 제공될 수 있다. 출력은 (임의 차원의) 배열 또는 행렬, 데이터 파일, 플롯(도 8 내지 11에 예시된 된 것과 같은) 또는 차트와 같은 그래픽 디스플레이, 3차원 시각화(도 13에 의해 예시된 바와 같은) 등의 형태로 제공될 수 있다.
(예를 들어, AF와 같은 특정 심장박동 유형의 존재를 나타내는) 경고가 필요한 경우, 이러한 경고들은 임의의 수 또는 유형의 장치들로 전송되고/되거나 임의의 수 또는 유형의 장치들에서 생성될 수 있다. 경고들은 웨어러블 장치, 컴퓨터 또는 서버, 스마트폰(예를 들어, 의사, 사용자, 간병인 등에 의해 사용됨) 등에 전송될 수 있다. 경고들은 이메일 또는 텍스트 메시지들로 구현되거나 청각, 그래픽, 촉각(예를 들어, 진동) 등으로 구현될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 현재 주제의 특정 구현예들은 특정 유형의 심장 리듬(예를 들어, AF)의 검출에 기초하여 사용자에게 경고를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서, AF 검출 경고의 디스플레이는 AF 검출 경고 임계값보다 큰 심장박동의 수에 기초하여 AF가 결정된 경우 발생할 수 있다. 예들 들어, 이론상으로, 본원에 설명된 구현예들의 일부에 기초하여 AF를 결정하는 데 3개의 심장박동이 충분할 수 있다. 그러나, 특정 심장 리듬 유형의 보다 정확한 결정을 얻기 위해 더 큰 데이터 세트에 의존하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 경고를 생성하기 전에 필요한 최소 심장박동들(또는 지점들)의 수(예를 들어, AF 검출 경고 임계값)는 50, 100, 200 등과 같은 미리 결정된 수로 설정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 이 경고 검출 임계값은 단일 AF 박동이 한 사용자에게 경고를 유발할 수 있도록 (예를 들어, 본원에 설명된 사용자 인터페이스를 통해 사용자, 의사 또는 다른 간병인 등에 의해) 커스텀 가능할 수 있지만, 다른 사용자들에게는 50 AF 박동, 100 AF 박동 등이 필요할 수 있다. 일부 구현예들에서, AF 검출 임계값은 사용자가 AF 박동을 경험하는 시간의 양 및/또는 다른 AF 관련 정보와 관련될 수 있다.
현재 주제의 다른 구현예들에서, 시스템은 사용자에게 AF 검출 경고를 제공하기 전에 (전자) 인증을 요구할 수 있다. 일부 구현예들에서, 이러한 인증은 의사, 기술자, 제조업체 또는 기타 승인된 사람과 같은 허가된 에이전트에 의해 전자적으로 제공될 수 있다. 인증은 예를 들어, 사용자의 웨어러블 장치와 통신하는 임의의 컴퓨팅 장치에서 데이터 파일의 일부로 저장될 수 있다. 인증은 인증과 특정 환자 식별 간의 연관을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인증은 허가된 에이전트가 특정 사용자(번호, 코드 등의 환자 식별 정보를 가짐)에게 경고(예를 들어, AF 검출 경고)을 수신하도록 권한을 인증했음을 나타낼 수 있다. 이에 상응하여, 이러한 인증은 이러한 인증이 존재하는 경우에만(웨어러블 장치 또는 웨어러블 장치와 통신하는 임의의 다른 컴퓨팅 시스템에서 검증된 바와 같이) 웨어러블 장치가 경고를 생성하도록 허용할 수 있다. 따라서, 이러한 구현예들은 웨어러블 장치에 의해 전달되는 환자 식별 정보를 수신하는 것, 및 사용자에게 AF 검출 경고를 디스플레이할 허가(permission)를 나타내는 인증이 수신될 때 AF 검출 경고를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이, 시스템(100)의 일부분들은 사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달되는 PPG 신호 데이터를 수신할 수 있다. 그런 다음, PPG 신호 데이터는 심장박동, 심박수, 심박수 변동성 등과 같은 정보를 도출하는 데 사용될 수 있다. PPG 신호 데이터는 또한 적어도 PPG 신호 데이터로부터 심장박동 간격들을 결정하기 위해 컴퓨터 프로그램에 의해 분석될 수 있다. 심장박동 간격은 시간(예를 들어, 500ms)으로 표현될 수 있지만, 주파수, 분당 박동(BPM) 등과 같은 다른 표현들도 사용될 수 있다.
사용자가 검토 또는 분석을 위해 원하는 PPG 신호 데이터 세트를 선택할 수 있도록 하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현된 시스템들, 방법들 및 그래픽 사용자 인터페이스들을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 구현의 한 예는 사용자가 PPG 신호 또는 관련 데이터를 선택, 보기, 다운로드 등을 할 수 있도록 하는 "환자 대시보드(patient dashboard)"를 포함할 수 있다. 도 15는 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 환자 대시보드(1510)를 예시하는 도면이다. 환자 대시보드(1510)는 웹 포털의 일부로, 독립형 소프트웨어의 일부로, 또는 다른 방식들로 제공될 수 있다.
환자 대시보드(1510)는 이름, 키, 체중, 최소 심장박동, 최대 심장박동 등과 같은 사용자 정보를 포함할 수 있다. 환자 대시보드(1510)는 전자 의료 기록들(예를 들어, 전자 의료 기록 서버로부터 수신됨)로부터의 정보를 포함할 수 있다. 이 정보는 데이터 수집 시간 기간(1520) 동안 수집된 정보와 관련될 수 있다. 환자 대시보드(1510)는 또한 도 15에 예시된 바와 같이, 데이터 수집 시간 기간(1520)의 그래픽 디스플레이들을 포함할 수 있다.
데이터 수집 시간 기간(1520)은 데이터 수집 시간의 연속 기간일 수 있고/있거나 이를 예시할 수 있다. 개별 데이터 수집 시간 기간(1520)은 더 큰 데이터 수집 기간 및/또는 다른 시간 기간의 서브셋들일 수 있다. 다양한 구현예들에서, 데이터 수집 시간 기간(1520)은 길이가 초, 길이가 분, 및/또는 길이가 시간의 순서로 시간 기간을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 데이터 수집 시간 기간(1520)은 길이가 약 10 초 내지 길이가 약 8 시간을 커버할 수 있다. 다른 예로서, 제1 데이터 수집 시간 기간(1520)은 약 10 초 길이일 수 있으며, 약 8 시간 길이인 제2 데이터 수집 시간 기간의 서브셋일 수 있다.
디스플레이된 바와 같이, 데이터 수집 기간(1520)은 획득된 PPG 신호 데이터의 추가 세부 사항들, 예를 들어 수집 날짜와 시간, 최소 및 최대 심박수, 관찰된 심장 리듬의 유형들(예를 들어, 정상, AF 등) 등을 제공할 수 있다. 데이터 수집 시간 기간(1520)은 AF 리듬이 검출되었는지 여부의 그래픽 표시(1530)를 포함할 수 있다. 다른 구현예들은 그래픽 인터페이스의 일부 파트에 컬러 코딩을 제공하는 것, 예를 들어, AF 리듬이 검출되는 데이터 수집 시간 기간(1520)을 구별하기 위해 PPG 신호 데이터의 디스플레이된 부분들이 빨간색 또는 일부 다른 컬러로 강조하는 것을 포함할 수 있다. AF 리듬이 예들로 사용된다는 점에 유의해야 한다. 다른 심장 리듬의 검출(예를 들어, 무호흡, 조기 심방 수축, 심실 조기 수축, 심실상빈맥(예를 들어, 심방조동))이 고려된다.
환자 대시보드(1510)는 또한, 예를 들어 환자 대시보드(1510)의 다운로드 버튼을 눌러 사용자가 하나 이상의 데이터 수집 시간 기간(1520)에 대응되는 PPG 신호 데이터를 다운로드하는 수단을 제공할 수 있다. 대시보드(1510)는 예를 들어, 보기 버튼을 누르거나 그래픽 디스플레이에 내장된 하이퍼링크를 선택함으로써, PPG 신호 세부 사항들 및 데이터 분석을 추가로 보기 위해 사용자가 특정 데이터 수집 시간 기간(1520)을 유사하게 선택할 수 있도록 할 수 있다. 한 구현예에서, 추가 세부 사항들 및 분석은 PPG 뷰어로 불리는 그래픽 사용자 인터페이스 상에 제시될 수 있다. 본원에서는 "PPG 뷰어"라는 예시적인 용어가 사용되지만, 이 인터페이스는 PPG 신호들뿐만 아니라, 추가 신호들, 분석 결과 등과 관련된 세부 사항들을 묘사하거나 제공할 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 추가 신호들은 VO2 퍼센티지, 가속도계 정보, 전기-피부 활동(electro-dermal activity)(예를 들어, 관련 센서로부터의 갈바닉 피부 반응), 근전도(EMG) 데이터, 뇌전도(EEG) 데이터 및/또는 시스템에(예를 들어, 워치 밴드에) 포함되고/되거나 시스템과 상호 작용하도록 구성되는 센서들로부터의 기타 정보와 관련된 신호들을 포함할 수 있다.
도 16은 본 개시의 특정 측면들에 따른 예시적인 PPG 뷰어(1610)를 예시하는 도면이다. PPG 뷰어(1610)는 도 15에 도시된 바와 같이 일부 시간 간격, 예를 들어 데이터 수집 시간 기간(1520)에 걸쳐 PPG 신호 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 시각화(예를 들어, 그래프 등)를 포함할 수 있는 그래픽 디스플레이(예를 들어, 웹 페이지 등)일 수 있다. PPG 뷰어(1610)는 컴퓨터 모니터, 스마트폰 화면 등과 같은 디스플레이 장치에 디스플레이될 수 있다.
일부 구현예들에서, PPG 뷰어(1610)는 예를 들어, 가속도계 데이터(XL)(1620), PPG 신호 데이터(PPG)(1630), 심박 박동 데이터(HR)(1640) 및 심장박동 간격 데이터(Intv)(1650)의 그래픽 디스플레이들을 포함할 수 있다. 가속도계 데이터(1620)는 PPG 센서(들)를 포함하는 장치의 일부이거나, 이러한 장치와 분리되는 가속도계로부터 획득될 수 있다. 심장박동 데이터(1640) 및 심장 박박 간격 데이터(1650)는 예를 들어 상기에 설명된 것들과 같은 방법들을 이용하여 계산될 수 있다. 이러한 유형의 데이터는 도 16에 예시된 바와 같은 공통 시간 기반으로 디스플레이될 수 있다.
도 16에 도시된 구현예에서, PPG 뷰어(1610)는 특정 시간 기간 동안 확장되거나 확대된 플롯(1660)을 포함할 수 있다. 시간 기간은 자동으로 결정되거나 입력 장치를 통한 사용자 입력에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 시작 시간(1670) 및 종료 시간(1680 (XL, PPG, HR 및 Intv 플롯 위로 수직으로 연장하는 두 개의 수직선들에 의해 도 16에 그래픽으로 디스플레이됨)을 선택할 수 있다. 이러한 선택에 응답하여, 예를 들어, PPG 신호 데이터(1630)의 시각화가 확장된 플롯(1660)에서 자동으로 조정될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 본 개시의 특정 구현예들은 PPG 신호 데이터에 기초하여 심장박동이 발생할 때를 결정하는 것을 포함할 수 있다. PPG 뷰어(1610)의 추가 기능은 PPG 신호 데이터(1630)와 함께 심장박동 마커들(1690)을 디스플레이하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 심장박동 마커들(1690)은 PPG 신호 데이터(1630) 상에 짧은 수직선들로 디스플레이될 수 있다. 다른 구현예들에서, 심장박동 마커들(1690)은 또한 노이즈로 결정된 마킹 박동들을 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 이러한 심장박동 마커들(1690)은 "X"(또는 임의의 다른 그래픽 표시)로 표시될 수 있다. 일부 구현예들에서, 심장박동 마커들(1690)은 AF 박동과 다른 유형의 박동들(예를 들어, 정상동리듬을 나타내는 박동들, 서맥을 나타내는 박동들, 빈맥을 나타내는 박동들 및/또는 다른 유형의 박동들) 간을 구별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 심장박동 마커들(1690)은 상이한 색상들을 가질 수 있고, 디스플레이 상의 대응되는 위치에서 상이한 배경 색상들을 포함할 수 있으며, 박동의 유형을 나타내는 문자 코드(예를 들어, 두 개의 문자 코드)를 포함할 수 있고/있거나 임의의 다른 유형의 박동들로부터 AF 박동들을 구별하는 임의의 다른 유형의 시각적 신호로 형성될 수 있다.
일부 구현예들에서, 뷰어(1610)는 PPG 신호 데이터(1630)가 마커들(1690)과 함께 디스플레이 될 수 있고/있거나 마커들(1690)이 데이터(1630) 없이 스스로 디스플레이될 수 있도록 구성될 수 있다. 뷰어(1610)는 예를 들어, (일반적인 PPG 신호에 대응되는 일반적인 마커들의 증가/감소 특성을 제거하는) 박동 마커들(1690)의 (수평) 행(row)으로 박동들의 타이밍을 보여주는, 데이터(1630)의 안정화된 버전을 디스플레이하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예들에서, 뷰어(1610)는 선택된 데이터 범위의 확대를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 뷰어(1610)는 더 큰 범위(예를 들어, 10 초, 1 분, 또는 그 이상)의 데이터로부터 1초 범위의 데이터의 확대를 용이하게 할 수 있다. 이러한 확대는 해당 데이터의 플롯들에서 대응되는 변화들을 유발할 수 있다(예를 들어, 도 8 참조).
도 17은 확장된 플롯(1660)의 영역에서 상이한 정보, 예를 들어 ECG 신호와 적어도 부분적으로 유사한 파형을 포함하는 PPG 뷰어(1610)의 또 다른 예이다.
ECG 신호들은 PQRST 파형 특징들을 포함할 수 있으며, 여기서 각 문자는 일반적인 심장박동에 있는 특정 특징에 대응된다. "R-파(R-wave)" 부분은 심장박동의 시간과 가장 일반적으로 관련된 스파이크(spike)이다. R-파는 "Q-파"와 "S-파"로 묶여 QRS 복합체(또는 QRS-파)라고 할 수 있는 것을 형성할 수 있다. QRS 복합체는 심실 탈분극(ventricular depolarization)을 나타내는 파동(또는 파형) 그룹이다. QRS-복합체는 심실들을 통한 심장 전기 충격의 통과에 의해 생성된 세 가지 뚜렷한 파동들을 포함할 수 있으며, 각 심실 수축의 시작 시에 발생할 수 있다. 일부 표면 심전도에서, R-파는 상향 편향이고, 제1 하향 편향은 Q-파를 나타내며, 최종 하향 편향은 S-파이다. Q 및 S 파들은 약할 수 있으며 때때로 부재한다. QRS 복합체 이후, 심실들의 재분극(또는 회복)을 나타내는 T-파가 있을 수 있다. QRS 복합체 이전에, P-파가 있을 수 있는데, 이는 심방의 자극(excitation)에 의해 생성되는 정상적인 표면 심전도에서 양의 편향이 될 수 있다. P-파는 본질적인 심방 이벤트인, 심방 탈분극을 나타낼 수 있다.
본 개시의 한 구현예는 PPG 신호 데이터를 이용하지만 ECG 데이터와 유사하게 보이는 플롯을 생성하는 PPG 뷰어(1610)에서의 그래픽 출력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 특정 구현예들은 심전도(ECG)형 파형(1720), (간격이 PPG 신호 데이터로부터 결정될 수 있는) 심장박동 간격에 걸쳐 있는 ECG형 파형(1720)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, ECG형 파형(1720)은 (도 17에 도시된 바와 같은) 심장의 전기적 활동을 나타내는 특징들을 포함하는 PQRST 파형을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "ECG형 파형(ECG-type waveform)"은 전형적인 ECG 파형을 나타내거나 제시하는 적어도 일부 특징들을 갖는 파형을 의미한다. 따라서, ECG형 파형은 ECG와 유사할 수 있지만, ECG에서 일반적으로 발견되거나 묘사되는 모든 특징들을 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 하기에 더 논의된 바와 같이, 본원에 사용되는 ECG형 파형은 AF 리듬이 검출되었다는 하나의 표시로 기능하기 위해 P-파의 억제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, ECG형 파형은 또한 PQRST 파형의 특정 측면들에 대한 수정들을 포함할 수 있다.
ECG형 파형들은 실제 감지된 ECG를 기반으로 하거나, "합성"될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "합성(synthetic)"은 ECG와 유사한 외형을 갖도록 인위적으로 생성되는 파형을 의미하지만, 반드시 실제 ECG 데이터는 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 디폴트 ECG형 파형은 컴퓨터 메모리에 저장되며, 리콜되어 심작박동 간격들에 걸쳐 디스플레이되도록 할 수 있다.
ECG형 파형들은 P, Q, R, S 및 T 파들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 예에서, ECG형 파형은 두 개의 연속적인 심장박동들 사이에 디스플레이되는 스케일링된 RSTPQR 파형을 갖는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 R-파는 제1 심장박동에 있을 수 있고, 제2 R-파(제1 R-파의 사본일 수 있음)는 제2 심장박동에 있을 수 있다. 그런 다음, S, T, P 및 Q 파들(및 R-파들 중 일부분들)은 심장박동 간격에 걸쳐 대응되게 스케일링될 수 있다.
반복되는 PQRST 파형은 반복되는 RSTPQR 파형과 유사할 수 있으며, 한 가지 차이점은 PQRST 파형이 심장박동(예를 들어, R-파)의 중심에 있고 심장박동의 양쪽에 적절한 스케일링이 적용된다는 점이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 이러한 ECG형 파형들(1720)은 심장박동들 사이에서 적절하게 스케일링된 대응되는 파형들로, 임의의 횟수를 반복할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, ECG형 파형들을 심장박동 간격에 "스패닝(spanning)"된 것으로 설명할 경우, 이는 ECG형 파형이 심장박동 간격의 그래픽 표시에 걸쳐 걸치거나 확장되도록 적어도 하나의 치수에서 그래픽으로 스케일링됨을 의미한다. 파형들은 심장박동 신호 내의 임의의 수의 지점들 사이(예를 들어, R에서 R까지, P에서 P까지, P에서 T까지, 피크 PPG 신호에서 피크 PPG 신호까지, 피크 PPG 기울기에서 피크 PPG 기울기까지 등)에 걸쳐 있도록 구성될 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 심장박동 간격이 다를 수 있으므로, ECG형 파형들은 대응되는 심장박동 간격들에 걸쳐 개별적으로 스패닝되도록 스케일링될 수 있다.
일부 구현예들에서, ECG형 파형(1820)은 ECG에 존재할 수 있는 하나 이상의 특징들 없이 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 심방세동 동안의 ECG 신호들은 종종 P-파를 거의 또는 전혀 나타내지 않기 때문에, 본 개시의 일부 구현예들은 도 18의 예에서 도시된 바와 같이, AF가 검출될 때 ECG형 파형(1820)으로부터 P-파(1730)를 의도적으로 억제하거나 제거할 수 있다.
일부 구현예들에서, ECG형 파형(1820)은 일반적으로 P-파를 포함할 수 있지만, 시스템은 적어도 PPG 신호 데이터(1630)에 기초하여 심방세동이 PPG 신호 데이터(1630)에 표현되는지 여부를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 그런 다음, 소프트웨어는 심방세동이 검출될 때 ECG형 파형(1820) 내에 디스플레이된 P-파(1730)를 억제할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, ECG형 파형의 일부가 "억제됨"이라고 언급될 경우, 이는 ECG형 파형(1820)의 베이스라인 값으로 설정되는 부분(예를 들어, P-파(1730))을 포함할 수 있으며, 상기 부분이 위치했을 지점들을 연결하는 선분(line segment)으로 대체되어, 상기 부분의 진폭을 줄이거나, 그렇지 않으면 디스플레이될 때 외형이 더 작아지도록 상기 부분을 스케일링한다.
다른 구현예에서, AF 리듬을 검출하는 것에 기초하여 P-파(1730)를 수정하는 대신, ECG형 파형(1820)은 자동으로 AF 리듬을 나타낼 수 있으며, 따라서 P-파(1730)를 포함하지 않는다. 이 구현예는 AF 리듬이 PPG 신호 데이터(1630)에 표현되는지 여부를 적어도 PPG 신호 데이터에 기초하여 검출하는 것을 포함할 수 있다. 그런 다음, 예를 들어, PPG 뷰어(1610)는 AF 리듬이 검출되지 않을 때 ECG형 파형(1720)의 일부로서 P-파(1730)를 디스플레이 할 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, PPG 신호 데이터(1630)의 계산 분석은 AF 리듬의 진단 표시기들이 익숙한 ECG형 파형(1720, 1820)으로 쉽게 디스플레이 되도록 하지만, PPG 신호 데이터를 기반하도록 함으로써 사용자 또는 간병인에게 도움이 될 수 있다. 이러한 동작들은 AF 리듬의 개선된 의료 진단과 같은 유익한 결과들을 가져올 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 PPG 뷰어(1610)의 다양한 구현예들은 PPG 신호 데이터(1630) 또는 ECG 데이터의 일상적인 또는 통상적인 그래픽 디스플레이가 아니라, 둘 다의 일부 특징들을 이용하는 하이브리드 구현예들이다. 또한, 본 개시는 이러한 구현예들로 수행되는 (예를 들어, PPG-유도된 심장박동 간격들에 스패닝되도록 ECG형 파형(1720, 1820)을 스케일링하는) 유형의 머신 동작들의 특정 예들을 제공한다.
도 19는 본 개시의 특정 측면들에 따른 심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들(1920)의 산점도(1910)를 포함하는 예시적인 그래픽 인터페이스를 예시하는 도면이다.
산점도(1910)에서 지점들(1920)의 분포는 (예를 들어, 도 8 내지 11을 참조하여 상기에 논의된 바와 같이)사용자가 AF 리듬의 존재를 결정하는 데 도움을 줄 수 있다. 본원에 설명된 다른 구현예들과 유사하게, 세로축은 제1 시간에서의 심장박동 간격에 대응될 수 있으며, 가로축은 제2 시간에서의 심장박동 간격에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제2 시간은 제1 간격 바로 뒤의 간격일 수 있다. 즉, 가로축은 i 번째 간격을 표시하는 반면, 세로축은 i번째-1 간격에 대응된다. 본 개시는 또한 심장박동 간격, 예를 들어 i번째+1 간격에 대응되는 세로축을 디스플레이하는 다른 방법들을 고려한다. 일반적으로, 산점도(1910)는 두 개의 연속적인 심장박동 간격들에 의해 결정된 지점(1920)을 디스플레이 할 수 있다.
구현예들은 예를 들어, 적어도 PPG 신호 데이터(1630)에 기초하여 제1 심장박동 간격을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현예들은 적어도 PPG 신호 데이터(1630)에 기초하여, 제2 심장박동 간격, 즉 제1 심장박동 간격 후에 발생하는 제2 심장박동 간격을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 그래픽 인터페이스에서, 산점도(1910)는 심장박동 간격의 변동을 묘사하고 적어도 제1 심장박동 간격 및 제2 심장박동 간격에 의해 결정된 위치에서 그래픽 요소를 포함하여 생성될 수 있다. 그래픽 요소는 예를 들어 (도 19에 도시된 바와 같은) 지점들, 또는 지점(1920)에 대응되는 위치의 임의의 다른 기호, 문자 또는 시각적 묘사일 수 있다.
본 개시에 의해 고려되는 바와 같이, 그래픽 디스플레이들은 ECG형 파형들(1720, 1820) 및 산점도(1910) 둘 다를 디스플레이하는 그래픽 인터페이스를 포함하여, 본원에 설명된 임의의 플롯들을 그래픽 디스플레이에 임의의 조합 또는 배열로 디스플레이할 수 있다. 이러한 구현예들에서, 시작 시간(1670) 및/또는 종료 시간(1680)이 변경됨에 따라, PPG 신호 데이터(1630)가 확장된 PPG 플롯(1660)에서 다시 렌더링되는 것 외에도, 지점들(1920)의 디스플레이는 또한 현재 조정 가능한 시간 윈도우 내에 속하는 간격들을 반영하기 위해 산점도(1910)에서 자동으로 업데이트될 수 있다.
도 20은 본 개시의 특정 측면들에 따라 ECG형 파형을 생성하는 예시적인 방법을 예시하는 도면이다. 본원에서 고려되는 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들은 임의의 조합으로 다음 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 2010에서, 사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달되는 PPG 신호 데이터(1630)가 수신될 수 있다. 2020에서, 심장박동 간격은 적어도 PPG 신호 데이터(1630)로부터 결정될 수 있다. 2030에서, 심전도(ECG)형 파형(1720)은 그래픽 인터페이스에서 생성될 수 있으며, ECG형 파형(1720)은 심장박동 간격에 걸쳐 있다.
몇 가지 실시예들이 상기에 상세히 설명되었지만, 다른 수정들이 가능하다. 예를 들어, 도 7에 도시되고 본원에 설명된 방법 단계들은 바람직한 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 필요로 하지 않는다.
현재 주제의 구현예들은 컴퓨팅 시스템들의 임의의 조합과 컴퓨팅 시스템들 걸쳐 분산된 프로그래밍 가능 프로세서들의 임의의 조합에서, 예를 들어, 계산들을 수행(예를 들어, 심장박동, 심장박동 간격들의 결정, 신호 데이터의 처리, 파형들의 스케일링 등)하는 것 또는 본원에 설명된 바와 같은 임의의 그래픽 특징들(예를 들어, PPG 플롯들, ECG형 파형들, 산점도 등)을 디스플레이하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨팅 시스템은 스마트폰, 스마트 워치, 개인 건강 모니터링 장치, 개인용 컴퓨터, 랩톱 또는 태블릿 컴퓨터, 클라우드 기반 서버 및 네트워킹 환경 등을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 개시는 예를 들어, 전적으로 스마트 워치 또는 개인 건강 모니터에 의해 단일 장치에서 구현될 수 있는 기술 솔루션들을 고려한다. 본원에 설명된 기술 솔루들션의 다른 구현예들은 예를 들어, 사용자와 접촉하는 센서로부터 센서 데이터를 획득하고, 센서 데이터를 감지 장치에서 스마트폰 등을 통해 서버와 같은 원격 컴퓨터로 전송하는 여러 장치들에 걸쳐 분산될 수 있다. 서버는 인스트력션들을 실행하여 데이터에 대한 특정 계산들을 수행한 다음, 데이터 및/또는 명령들을 하나 이상의 수신 장치들로 전송하여 수신 장치들이 특정 그래픽 출력을 디스플레이하도록, 경고 등을 생성하도록 할 수 있다.
현재 주제의 구현예들은 이에 제한되는 것은 아닌, 본원에 제공된 설명들과 일치하는 방법들뿐만 아니라 하나 이상의 기계들(예를 들어, 컴퓨터 등)이 설명된 특징들 중 하나 이상을 구현하는 동작들을 발생되도록 하는 유형의 구현된 기계 판독 가능 매체를 포함하는 물품들을 포함할 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 프로세서들에 연결된 하나 이상의 메모리들을 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템들도 고려된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있는 메모리는 하나 이상의 프로세서들이 본원에 설명된 동작들 중 하나 이상을 수행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 포함, 인코딩, 저장 등을 할 수 있다. 현재 주제의 하나 이상의 구현예들과 일치하는 컴퓨터 구현 방법들은 단일 컴퓨팅 시스템에 상주하거나 또는 다수의 컴퓨팅 시스템들에 걸쳐 있는 하나 이상의 데이터 프로세서들에 의해 구현될 수 있다. 이러한 다수의 컴퓨팅 시스템들은 연결될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 네트워크(예를 들어, 인터넷, 무선 광역 네트워크, 근거리 네트워크, 광역 네트워크, 유선 네트워크 등)을 통한 연결을 포함하는 하나 이상의 연결들을 통해, 다수의 컴퓨팅 시스템들 중 하나 이상 간 직접 연결 등을 통해 데이터 및/또는 명령들 또는 기타 인스트럭션들 등을 교환할 수 있다.
현재 개시된 주제의 특정 특징들은 특정 구현예들과 관련하여 예시 목적으로 설명되지만, 이러한 특징들은 제한하려는 의도가 아님을 쉽게 이해해야 한다. 본 개시를 청구 범위는 보호된 주제의 범위를 정의하기 위한 것으로 의도된다.
본 개시는 본원의 실시예들에 개시된 계산들이 본원에 교시된 동일한 개념들을 적용하여 다수의 방식들로 수행될 수 있으며, 이러한 계산들이 개시된 실시예들과 동등하다는 것을 고려한다.
본원에 설명된 주제의 하나 이상의 측면들 또는 특징들은 디지털 전자 회로부, 집적 회로부, 특수 설계된 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate arrays) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에서 실현될 수 있다. 이러한 다양한 측면들 또는 특징들은 특수 또는 범용일 수 있고, 데이터 및 인스트럭션들을 수신하고, 데이터 및 인스트럭션들을 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치 및 적어도 하나의 출력 장치로 전송하도록 결합될 수 있는, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능 시스템에서 실행 가능 및/또는 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에서의 구현을 포함할 수 있다. 프로그래밍 가능 시스템 또는 컴퓨팅 시스템은 클라이언트들 및 서버들을 포함할 수 있다. 클라이언트와 서버는 일반적으로 서로 떨어져 있으며 일반적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각 컴퓨터들에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램들로 인해 발생한다.
프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션들, 어플리케이션들, 구성요소들 또는 코드라고도 할 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램들은 프로그래밍 가능 프로세서에 대한 기계 인스트럭션들을 포함하며, 하이 레벨 절차 언어, 객체 지향 프로그래밍 언어, 기능적 프로그래밍 언어, 논리적 프로그래밍 언어 및/또는 어셈블리/기계 언어로 구현될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "기계 판독 가능 매체" (또는 "컴퓨터 판독 가능 매체")라는 용어는 기계 판독 가능 신호로서 기계 인스트럭션들을 수신하는 기계 판독 가능 매체를 포함하여, 프로그래밍 가능 프로세서에 기계 인스트럭션들 및/또는 데이터를 제공하는 데 사용되는, 예를 들어, 자기 디스크, 광 디스크, 메모리 및 PLC(Programmable Logic Devices)와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장치 및/또는 디바이스를 지칭한다. "기계 판독 가능 신호" (또는 "컴퓨터 판독 가능 신호")라는 용어는 기계 인스트럭션들 및/또는 데이터를 프로그래밍 가능 프로세서에 제공하는 데 사용되는 모든 신호를 지칭한다. 기계 판독 가능 매체는 예를 들어 비일시적 고체 상태 메모리 또는 자기 하드 드라이브 또는 임의의 동등한 저장 매체와 같이, 이러한 기계 인스트럭션들을 비일시적으로 저장할 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 대안적으로 또는 추가적으로 이러한 기계 인스트럭션들을 예를 들어, 프로세서 캐시 또는 하나 이상의 물리적 프로세서 코어들과 연관된 기타 랜덤 액세스 메모리와 같이, 일시적인 방식으로 저장할 수 있다.
사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 본원에 설명된 주제의 하나 이상의 측면들 또는 특징들은 예를 들어, 사용자에게 정보를 디스플레이 하기 위한 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 모니터와 같은 디스플레이 장치, 및 예를 들어, 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 마우스 또는 트랙볼과 같은 키보드 및 포인팅 장치가 있는 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 장치들이 사용되어 사용자와 상호 작용을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 예를 들어 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 촉각적 피드백과 같은 임의의 형태의 감각 피드백일 수 있으며; 사용자로부터의 입력은 이에 제한되는 것은 아니나, 음향, 음성 또는 촉각 입력을 포함하여, 임의의 형태로 수신될 수 있다. 기타 가능한 입력 장치들은, 이에 제한되는 것은 아니나, 터치 스크린이나 단일 또는 다중 포인트 저항 또는 정전용량 트랙패드와 같은 기타 터치 감지 장치들, 음성 인식 하드웨어 및 소프트웨어, 광학 스캐너, 광학 포인터, 디지털 이미지 캡처 장치 및 관련 해석 소프트웨어 등을 포함한다.
상기의 설명과 청구 범위에서, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"과 같은 구절들은 요소들 또는 특징들의 결합 목록이 뒤따를 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 둘 이상의 요소들 또는 특징들의 목록에서도 나타날 수 있다. 사용된 문맥과 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 이러한 구절은 나열된 요소들 또는 특징들 중 개별적으로 또는 다른 인용된 요소들 또는 특징들과 조합하여 인용된 요소들 또는 특징들 중 임의의 것을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나"; "A 및 B 중 하나 이상"; 및 "A 및/또는 B" 라는 구절들은 각각 "A 단독, B 단독 또는 A와 B 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 세 개 이상의 항목들을 포함하는 목록에도 유사한 해석이 적용된다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나"; "A, B 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B 및/또는 C"라는 구절들은 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 또는 A와 B와 C 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 상기 및 청구범위에서 "~에 기초하여"라는 용어의 사용은 인용되지 않은 특징 또는 요소도 허용 가능하도록, "적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에 설명된 주제는 원하는 구성에 따라 시스템들, 장치, 방법들, 컴퓨터 프로그램들 및/또는 물품들로 구현될 수 있다. 첨부된 도면들에 도시되고/되거나 본원에 설명된 임의의 방법들 또는 논리 흐름들은 바람직한 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 반드시 필요로 하지는 않는다. 전술한 설명에서 제시된 구현예들은 본원에 설명된 주제와 일치하는 모든 구현예들을 나타내지는 않는다. 대신, 이들은 설명된 주제와 관련된 측면들과 일치하는 몇 가지 예들일 뿐이다. 몇 가지 변형들이 상기에 상세히 설명되었지만, 다른 수정들 또는 추가들이 가능하다. 특히, 본원에 제시된 것들 외에 추가 특징들 및/또는 변형들이 제공될 수 있다. 상기에 설명된 구현예들은 개시된 특징들의 다양한 조합들 및 하위 조합들 및/또는 상기에 언급된 추가 특징들의 조합들 및 하위 조합들에 관한 것일 수 있다. 더욱이, 상기 설명된 이점들은 임의의 또는 모든 이점들을 달성하는 프로세스들 및 구조들에 대해 임의의 발행된 청구 범위의 적용을 제한하려는 것이 아니다.
추가로, 섹션 제목들은 본 개시로부터 발행될 수 있는 청구 범위에 명시된 발명(들)을 제한하거나 특징짓지 않아야 한다. 구체적으로, 예를 들어, 표제가 "기술분야"를 지칭하지만, 이러한 주장은 소위 기술분야를 설명하기 위해 이 표제 하에서 선택된 언어로 제한되어서는 안된다. 또한, "배경기술"의 기술에 대한 설명은 기술이 본 개시의 모든 발명(들)에 대한 선행 기술이라는 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. "개요"도 발행된 청구 범위에 명시된 발명(들)의 특성으로 간주되지 않는다. 게다가, 일반적으로 본 개시에 대한 임의의 언급 또는 단수로 "발명"이라는 단어의 사용은 하기에 명시된 청구항들의 범위에 대한 어떠한 제한을 내포하는 것으로 의도되지 않는다. 다수의 발명들은 본 개시로부터 발행된 다수의 청구항들의 제한에 따라 명시될 수 있으며, 따라서 이러한 청구 범위는 이에 따라 보호되는 발명(들) 및 그 균등물들을 정의한다.
Claims (92)
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호의 최대 기울기로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항에 있어서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는 상기 최대 기울기, 상기 PPG 신호의 기울기로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제2항에 있어서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 제1 PPG 기울기 및 제2 PPG 기울기를 포함하는, 프로그램 컴퓨터 제품.
- 제2항에 있어서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간(spline interpolation)을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제2항에 있어서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호의 기울기로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호의 적어도 일부로부터 제1 PPG 신호 피크 및 제2 PPG 신호 피크를 결정하는 단계;
상기 제1 PPG 신호 피크 및 상기 제2 PPG 신호 피크로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제6항에 있어서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는 상기 제1 PPG 신호 피크, 상기 PPG 신호로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제6항에 있어서, 상기 PPG 신호로부터의 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱(positive-going zero crossing) 및 네거티브-고잉 제로 크로싱(negative-going zero crossing)인, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제7항에 있어서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제7항에 있어서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
복수의 심장박동 간격 범위들에 대응되는 복수의 대역 출력들을 생성하도록 복수의 주파수 대역 필터들을 통해 상기 PPG 신호의 적어도 일부를 처리하는 단계;
상기 복수의 대역 출력들 중에서 표시된 대역 출력을 이용하여 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제11항에 있어서, 상기 복수의 심장박동 간격 범위들은 적어도 정상 범위, 빈맥(tachycardia) 범위 및 서맥(bradycardia) 범위에 대응되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 주파수 대역 필터들 중 적어도 하나의 대역폭은 상기 PPG 신호의 둘 이상의 연속적인 고조파들의 포함을 방지하도록 선택되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 주파수 대역 필터들을 통해 상기 PPG 신호의 일부를 처리하는 단계는 복수의 연속적으로 증가되는 세미 다이아딕 캐스케이드(semi-dyadic cascade)의 저역 통과/고역 통과 분리들을 이용하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제11항에 있어서, 상기 복수의 대역 출력들에 대한 복수의 진폭들을 결정하는 단계 및 상기 복수의 대역 출력들 중에서 가장 큰 진폭 대역 출력을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 표시된 대역 출력은 상기 가장 큰 진폭 대역 출력에 대응되는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제15항에 있어서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는,
상기 표시된 대역 출력의 제1 PPG 신호 피크를 결정하는 단계; 및
상기 제1 PPG 신호 피크, 상기 PPG 신호로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하여 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제16항에 있어서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 제1 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱 및 네거티브-고잉 제로 크로싱을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제16항에 있어서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제16항에 있어서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간인, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 동작들은,
두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력을 결정하는 단계; 및
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력을 이용하여 예상 심장박동을 결정하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제20항에 있어서, 상기 예상 심장박동을 결정하는 단계는,
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 PPG 신호 피크를 결정하는 단계; 및
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 상기 PPG 신호 피크, 상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력으로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들 및 수학적 방법을 이용하여 상기 예상 심장박동을 결정하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제21항에 있어서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 상기 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱 및 네거티브-고잉 제로 크로싱을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제21항에 있어서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간인, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제20항에 있어서, 상기 동작들은 상기 웨어러블 장치에 더 빠른 심박수 추적 및 전송을 제공하기 위해, 상기 표시된 대역 출력이 변화할 때 상기 심박수를 결정하는 데에 상기 제1 예상 심장박동을 이용하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호 데이터의 적어도 일부로부터 복수의 심장박동들을 결정하는 단계;
적어도 상기 복수의 심장박동들에 기초하여 심장 리듬 유형을 결정하는 단계;
상기 심장 리듬 유형이 심방세동(Atrial Fibrillation; AF)을 포함하는지 여부를 결정하는 단계; 및
AF가 검출되면, 상기 웨어러블 장치에 AF 검출 경고를 디스플레이하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제25항에 있어서, 상기 동작들은,
간격 분산 분석에 적어도 부분적으로 기초하여 점유 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 점유 메트릭의 활용을 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제26항에 있어서, 상기 점유 메트릭은,
일정 시간 기간에 걸쳐 심장박동 간격 변화들을 나타내는 복수의 지점들을 결정하는 단계;
상기 복수의 지점들이 속할 수 있는 빈(bin)들을 정의하는 단계; 및
상기 복수의 지점들 중 적어도 하나를 포함하는 빈들의 일부(fraction)를 결정함으로써 상기 점유 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는 동작들에 의해 결정되는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제27항에 있어서, 상기 지점들은 두 개의 인접된 심장박동 간격들 간의 변화를 나타내는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제27항에 있어서, 상기 일정 시간 기간은 무빙 윈도우에 기초하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제25항에 있어서, 상기 동작들은,
심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들에 적어도 부분적으로 기초하여 거리 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 거리 메트릭의 활용을 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제30항에 있어서, 상기 거리 메트릭은,
일정 시간 기간에 걸쳐 심장박동 간격 변화들을 나타내는 복수의 지점들을 결정하는 단계; 및
상기 복수의 지점들 간 거리들의 중앙값을 결정하여 상기 거리 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는 동작들에 의해 결정되는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제31항에 있어서, 상기 거리들은 연속적인 지점들 사이에서 결정되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제31항에 있어서, 상기 일정 시간 기간은 무빙 윈도우에 기초하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제25항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 복수의 심장박동들로부터 도출된 복수의 심장박동 간격들에 기초하여 간격 변동성 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 간격 변동성 메트릭의 활용을 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제34항에 있어서, 상기 간격 변동성 메트릭은 심장박동 간격들에서의 절대 변화들의 중앙값인, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제34항에 있어서, 상기 복수의 심장박동 간격들은 무빙 윈도우 내에 포함되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제25항에 있어서, 상기 심장 리듬 유형이 심방세동을 포함하는지 여부를 결정하는 단계는 점유 메트릭, 거리 메트릭 및 간격 변동성 메트릭의 활용을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제25항에 있어서, 상기 AF 검출 경고의 상기 디스플레이는 AF 검출 경고 임계값보다 큰 심장박동의 수에 기초하여 AF가 결정된 경우에 발생하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제25항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 웨어러블 장치에 의해 전달된 환자 식별정보를 수신하는 단계; 및
사용자에게 AF 검출 경고를 디스플레이할 허가(permission)를 나타내는 인증이 수신되면 상기 AF 검출 경고를 생성하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 시스템에 있어서,
적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서; 및
비일시적 기계 판독 가능 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호 데이터의 적어도 일부로부터 복수의 심장박동들을 결정하는 단계;
적어도 상기 복수의 심장박동들에 기초하여 심장 리듬 유형을 결정하는 단계;
상기 심장 리듬 유형이 심방세동(AF)을 포함하는지 여부를 결정하는 단계; 및
AF가 검출되면, 상기 웨어러블 장치에 AF 검출 경고를 디스플레이하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는, 상기 비일시적 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템. - 시스템에 있어서,
적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서; 및
비일시적 기계 판독 가능 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
적어도 상기 PPG 신호 데이터로부터 심장박동 간격을 결정하는 단계; 및
그래픽 인터페이스에서, 심전도(ECG)형 파형을 생성하는 단계로서, 상기 ECG형 파형은 상기 심장박동 간격에 걸쳐 있는, 상기 생성하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는, 상기 비일시적 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템. - 제41항에 있어서, 상기 ECG형 파형은 심장의 전기적 활동을 나타내는 복수의 특징들을 포함하는 PQRST 파형을 포함하는, 시스템.
- 제41항에 있어서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 상기 PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부를 검출하는 단계; 및
상기 심방세동 리듬이 검출되는 경우 상기 ECG형 파형 내에 디스플레이되는 P-파를 억제하는 단계를 더 포함하는, 시스템. - 제41항에 있어서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 상기 PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부를 검출하는 단계; 및
심방세동 리듬이 검출되지 않을 경우 상기 ECG형 파형의 일부로 P-파를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 시스템. - 제41항에 있어서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 제1 심장박동 간격을 계산하는 단계;
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 제2 심장박동 간격을 계산하는 단계로서, 상기 제2 심장박동 간격은 상기 제1 심장박동 간격 후에 발생하는, 상기 계산하는 단계; 및
상기 그래픽 인터페이스에서, 심작박동 간격들의 변동을 묘사하는 산점도를 생성하는 단계로서, 상기 산점도는 적어도 상기 제1 심장박동 간격 및 상기 제2 심장박동 간격에 의해 결정된 위치에서의 그래픽 요소를 포함하는, 상기 생성하는 단계를 더 포함하는, 시스템. - 제45항에 있어서, 상기 그래픽 인터페이스는 상기 ECG형 파형 및 상기 산점도 둘 다를 디스플레이하는, 시스템.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호의 최대 기울기로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는 상기 최대 기울기, 상기 PPG 신호의 기울기로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들 및 수학적 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 제1 PPG 기울기 및 제2 PPG 기울기를 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간을 포함하는 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호의 기울기로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호의 적어도 일부로부터 제1 PPG 신호 피크 및 제2 PPG 신호 피크를 결정하는 단계;
상기 제1 PPG 신호 피크 및 상기 제2 PPG 신호 피크로부터 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는 상기 제1 PPG 신호 피크, 상기 PPG 신호로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들 및 수학적 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제53항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 PPG 신호로부터의 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱 및 네거티브-고잉 제로 크로싱인, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간을 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에서, 피험자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호를 수신하는 단계;
복수의 심장박동 간격 범위들에 대응되는 복수의 대역 출력들을 생성하도록 복수의 주파수 대역 필터들을 통해 상기 PPG 신호의 적어도 일부를 처리하는 단계;
상기 복수의 대역 출력들 중에서 표시된 대역 출력을 이용하여 제1 심장박동 및 제2 심장박동을 결정하는 단계;
적어도 상기 제1 심장박동 및 상기 제2 심장박동에 기초하여 심박수를 결정하는 단계; 및
상기 심박수가 적어도 상기 웨어러블 장치로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제57항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 복수의 심장박동 간격 범위들은 적어도 정상 범위, 빈맥 범위 및 서맥 범위에 대응되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제58항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 복수의 주파수 대역 필터들 중 적어도 하나의 대역폭은 상기 PPG 신호의 둘 이상의 연속적인 고조파들의 포함을 방지하도록 선택되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제59항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 복수의 주파수 대역 필터들을 통해 상기 PPG 신호의 일부를 처리하는 단계는 복수의 연속적으로 증가되는 세미 다이아딕 캐스케이드의 저역 통과/고역 통과 분리들을 이용하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제60항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 복수의 대역 출력들에 대한 복수의 진폭들을 결정하는 단계 및 상기 복수의 대역 출력들 중에서 가장 큰 진폭 대역 출력을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 표시된 대역 출력은 상기 가장 큰 진폭 대역 출력에 대응되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계는,
상기 표시된 대역 출력의 제1 PPG 신호 피크를 결정하는 단계; 및
상기 제1 PPG 신호 피크, 상기 PPG 신호로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들, 및 수학적 방법을 이용하여 상기 제1 심장박동을 결정하는 단계를 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제62항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 제1 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱 및 네거티브-고잉 제로 크로싱을 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제63항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상태 기반 시퀀스 검출기는 상기 PPG 신호로부터 상기 두 개의 다른 데이터 지점들을 결정하고 상기 수학적 방법을 구현하는 데 활용되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제64항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간인, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제65항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력을 결정하는 단계; 및
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력을 이용하여 예상 심장박동을 결정하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제66항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 예상 심장박동을 결정하는 단계는,
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 PPG 신호 피크를 결정하는 단계; 및
상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 상기 PPG 신호 피크, 상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력으로부터의 적어도 두 개의 다른 데이터 지점들 및 수학적 방법을 이용하여 상기 예상 심장박동을 결정하는 단계를 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제67 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 두 개의 다른 데이터 지점들은 상기 두 번째로 가장 큰 진폭 대역 출력의 상기 PPG 신호 피크에 가장 가까운 포지티브-고잉 제로 크로싱 및 네거티브-고잉 제로 크로싱을 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제68항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 수학적 방법은 스플라인 보간인, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제69항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은 상기 웨어러블 장치에 더 빠른 심박수 추적 및 전송을 제공하기 위해, 상기 표시된 대역 출력이 변화할 때 상기 심박수를 결정하는 데에 상기 제1 예상 심장박동을 이용하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호 데이터의 적어도 일부로부터 복수의 심장박동들을 결정하는 단계;
적어도 상기 복수의 심장박동들에 기초하여 심장 리듬 유형을 결정하는 단계;
상기 심장 리듬 유형이 심방세동(AF)을 포함하는지 여부를 결정하는 단계; 및
AF가 검출되면, 상기 웨어러블 장치에 AF 검출 경고를 디스플레이하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는 비일시적, 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템. - 제1항 내지 제71항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
간격 분산 분석에 적어도 부분적으로 기초하여 점유 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 점유 메트릭의 활용을 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제72항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 점유 메트릭은,
일정 시간 기간에 걸쳐 심장박동 간격 변화들을 나타내는 복수의 지점들을 결정하는 단계;
상기 복수의 지점들이 속할 수 있는 빈(bin)들을 정의하는 단계; 및
상기 복수의 지점들 중 적어도 하나를 포함하는 빈들의 일부(fraction)를 결정함으로써 상기 점유 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는 동작들에 의해 결정되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제73항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 지점들은 두 개의 인접된 심장박동 간격들 간 변화를 나타내는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 일정 시간 기간은 무빙 윈도우에 기초하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제75항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
심장박동 간격 변화들을 나타내는 지점들에 적어도 부분적으로 기초하여 거리 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 거리 메트릭의 활용을 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제76항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 거리 메트릭은,
일정 시간 기간에 걸쳐 심장박동 간격 변화들을 나타내는 복수의 지점들을 결정하는 단계; 및
상기 복수의 지점들 간 거리들의 중앙값을 결정하여 상기 거리 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는 동작들에 의해 결정되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제77항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 거리들은 연속적인 지점들 사이에서 결정되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제78항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 일정 시간 기간은 무빙 윈도우에 기초하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제79항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
상기 복수의 심장박동들로부터 도출된 복수의 심장박동 간격들에 기초하여 간격 변동성 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 심장 리듬 유형을 결정하는 단계는 상기 간격 변동성 메트릭의 활용을 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제80항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 간격 변동성 메트릭은 심장박동 간격들에서의 절대 변화들의 중앙값인, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제81항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 복수의 심장박동 간격들은 무빙 윈도우 내에 포함되는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제82항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 심장 리듬 유형이 심방세동을 포함하는지 여부를 결정하는 단계는 점유 메트릭, 거리 메트릭 및 간격 변동성 메트릭의 활용을 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제83항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 AF 검출 경고의 상기 디스플레이는 AF 검출 경고 임계값보다 큰 심장박동의 수에 기초하여 AF가 결정된 경우에 발생하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제84항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
상기 웨어러블 장치에 의해 전달된 환자 식별정보를 수신하는 단계; 및
사용자에게 AF 검출 경고를 디스플레이할 허가를 나타내는 인증이 수신되면 상기 AF 검출 경고를 생성하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 시스템에 있어서,
적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서; 및
비일시적 기계 판독 가능 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 PPG 신호 데이터의 적어도 일부로부터 복수의 심장박동들을 결정하는 단계;
적어도 상기 복수의 심장박동들에 기초하여 심장 리듬 유형을 결정하는 단계;
상기 심장 리듬 유형이 심방세동(AF)을 포함하는지 여부를 결정하는 단계; 및
AF가 검출되면, 상기 웨어러블 장치에 AF 검출 경고를 디스플레이하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는, 인스트럭션들을 저장하는, 상기 비일시적 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템. - 시스템에 있어서,
적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서; 및
비일시적 기계 판독 가능 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서에 의해 실행 시, 상기 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서가,
사용자에 의해 착용된 웨어러블 장치의 PPG 센서에 의해 전달된 광혈류측정(PPG) 신호 데이터를 수신하는 단계;
적어도 상기 PPG 신호 데이터로부터 심장박동 간격을 결정하는 단계; 및
그래픽 인터페이스에서, 심전도(ECG)형 파형을 생성하는 단계로서, 상기 ECG형 파형은 상기 심장박동 간격에 걸쳐 있는, 상기 생성하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는, 상기 비일시적 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 시스템. - 제1항 내지 제87항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 ECG형 파형은 심장의 전기적 활동을 나타내는 복수의 특징들을 포함하는 PQRST 파형을 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제1항 내지 제88항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 상기 PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부를 검출하는 단계; 및
상기 심방세동 리듬이 검출되는 경우 상기 ECG형 파형 내에 디스플레이되는 P-파를 억제하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제89항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 상기 PPG 신호 데이터에 심방세동 리듬이 표현되는지 여부를 검출하는 단계; 및
심방세동 리듬이 검출되지 않을 경우 상기 ECG형 파형의 일부로 P-파를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제90항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 동작들은,
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 제1 심장박동 간격을 계산하는 단계;
적어도 상기 PPG 신호 데이터에 기초하여, 제2 심장박동 간격을 계산하는 단계로서, 상기 제2 심장박동 간격은 상기 제1 심장박동 간격 후에 발생하는, 상기 계산하는 단계; 및
상기 그래픽 인터페이스에서, 심작박동 간격들의 변동을 묘사하는 산점도를 생성하는 단계로서, 상기 산점도는 적어도 상기 제1 심장박동 간격 및 상기 제2 심장박동 간격에 의해 결정된 위치에서의 그래픽 요소를 포함하는, 상기 생성하는 단계를 더 포함하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품. - 제1항 내지 제91항 중 어느 한 항의 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 그래픽 인터페이스는 상기 ECG형 파형 및 상기 산점도 둘 다를 디스플레이하는, 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품.
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