KR20210156706A - Apparatus and method for generating blood pressure estimation model and apparatus for estimating blood pressure - Google Patents
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Abstract
Description
BCG(ballistocardiogram) 신호를 이용하여 커프없이 혈압을 추정하는 기술과 관련된다. It relates to a technique for estimating blood pressure without a cuff using a ballistocardiogram (BCG) signal.
고령화 사회로의 빠른 진입과 이에 따른 의료비 증가 등의 사회적 문제로 인해 헬스케어 기술이 많은 관심을 받고 있다. 이에 따라 병원이나 검사 기관에서 활용할 수 있는 의료 기기뿐만 아니라, 개인이 휴대할 수 있는 소형 의료 기기가 개발되고 있다. 또한, 이러한 소형 의료 기기는 사용자에게 착용되어, 혈압 등과 같은 심혈관계 건강 상태를 직접 측정할 수 있는 웨어러블 디바이스(wearable device)의 형태로 보급되어, 사용자가 직접 심혈관계 건강 상태를 측정하고 관리하는 것을 가능하게 하고 있다. 최근에는 생체정보 추정의 정확도를 높임과 동시에 기기의 소형화를 위해 생체신호를 분석하여 생체정보를 추정하는 방식에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.Healthcare technology is receiving a lot of attention due to social problems such as rapid entry into an aging society and consequent increase in medical expenses. Accordingly, not only medical devices that can be used in hospitals or examination institutions, but also small medical devices that can be carried by individuals are being developed. In addition, such a small medical device is worn by a user and spread in the form of a wearable device that can directly measure a cardiovascular health state such as blood pressure, so that a user can directly measure and manage a cardiovascular health state. making it possible Recently, many studies have been conducted on a method of estimating biometric information by analyzing biosignals in order to increase the accuracy of biometric information estimation and at the same time to miniaturize the device.
BCG 신호를 이용한 PTT(pulse transit time) 및 PWA(pulse wave analysis) 분석을 통한 혈압 추정 모델을 생성하는 장치 및 방법과, 혈압 추정 모델을 이용하여 커프없이 혈압을 추정하는 기술이 제시된다.An apparatus and method for generating a blood pressure estimation model through pulse transit time (PTT) and pulse wave analysis (PWA) analysis using BCG signals, and a technique for estimating blood pressure without a cuff using the blood pressure estimation model are presented.
일 양상에 따르면, 혈압 추정 모델 생성 장치는 사용자의 제1 신호 및 제2 신호를 입력받는 신호 획득부 및, 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT(pulse transit time)를 제1 예측변수값으로 획득하고, 상기 제2 신호로부터 특징을 추출하여 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하며, 상기 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압 추정 모델을 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.According to an aspect, the apparatus for generating a blood pressure estimation model includes a signal acquisition unit receiving a user's first signal and a second signal, and a first predictive variable value for a pulse transit time (PTT) based on the first signal and the second signal processor for obtaining a second predictor variable value based on the extracted feature by extracting a feature from the second signal, and generating a blood pressure estimation model based on the first predictive variable value and the second predictive variable value may include
신호 획득부는 사용자로부터 제1 신호를 측정하는 제1 센서 및 사용자로부터 제2 신호를 측정하는 제2 센서를 포함할 수 있다.The signal acquisition unit may include a first sensor for measuring a first signal from the user and a second sensor for measuring a second signal from the user.
신호 획득부는 제1 신호 및 제2 신호 중의 적어도 하나를 통신부를 통해 외부 기기로부터 수신할 수 있다.The signal acquisition unit may receive at least one of the first signal and the second signal from the external device through the communication unit.
이때, 제1 신호는 ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmogram), EMG(Electromyography), IPG(impedance plethysmogram), Pressure wave, 및 VPG(video plethysmogram) 중의 적어도 하나를 포함하고, 제2 신호는 BCG(ballistocardiogram)를 포함할 수 있다.In this case, the first signal includes at least one of electrocardiography (ECG), photoplethysmogram (PPG), electromyography (EMG), impedance plethysmogram (IPG), pressure wave, and video plethysmogram (VPG), and the second signal includes a ballistocardiogram (BCG). ) may be included.
프로세서는 제1 신호가 PPG 신호이고 제2 신호가 BCG 신호인 경우 PPG 기저점과 BCG 신호의 J-파, H-파, I-파, K-파, L-파 중의 어느 하나와의 시간 간격을 PTT로 획득하고, 제1 신호가 ECG 신호이고 제2 신호가 BCG 신호인 경우 ECG R-파와 BCG 신호의 J-파, H-파, I-파, K-파, L-파 중의 어느 하나와의 시간 간격을 상기 PTT로 획득할 수 있다.When the first signal is a PPG signal and the second signal is a BCG signal, the processor determines a time interval between the PPG base point and any one of J-wave, H-wave, I-wave, K-wave, and L-wave of the BCG signal. is obtained by PTT, and when the first signal is an ECG signal and the second signal is a BCG signal, any one of the ECG R-wave and the J-wave, H-wave, I-wave, K-wave, and L-wave of the BCG signal A time interval with and may be obtained as the PTT.
특징은 제2 신호의 I-J 시간 간격, J-L 시간 간격, I-K 시간 간격, J-K 시간 간격, J-K 진폭, K-L 진폭, I-J 진폭 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.The characteristic may include one or more of I-J time interval, J-L time interval, I-K time interval, J-K time interval, J-K amplitude, K-L amplitude, I-J amplitude of the second signal.
프로세서는 입력된 제1 신호 및 제2 신호를 전처리할 수 있다.The processor may pre-process the input first signal and the second signal.
프로세서는 기준 혈압, 상기 제1 예측변수값 및 상기 특징을 정규화할 수 있다.The processor may normalize the reference blood pressure, the first predictor value, and the characteristic.
프로세서는 기준 혈압, 상기 제1 예측변수값 및 상기 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성하고, 상기 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득할 수 있다.The processor may generate a predictor variable acquisition model based on a reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic, and obtain the second predictive variable value by using the predictive variable acquisition model.
프로세서는 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하고, 상기 잔여 기준 혈압을 기초로 상기 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다.The processor may generate a residual reference blood pressure by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure, and may generate the predictive variable acquisition model based on the residual reference blood pressure.
프로세서는 기준 혈압과 제1 예측변수값을 내적한 값을 기준 혈압에서 빼서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거할 수 있다.The processor may remove a component associated with the value of the first predictor by subtracting a dot product of the reference blood pressure and the first predictive variable from the reference blood pressure.
프로세서는 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다.The processor may generate a predictor variable acquisition model using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristic.
프로세서는 잔여 기준 혈압과 특징 간의 공분산이 최대가 되도록 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 내적한 성분을 특이값 분해할 수 있다.The processor may decompose a singular value of a component obtained by dot product of the residual reference blood pressure and the feature such that a covariance between the residual reference blood pressure and the feature is maximized.
프로세서는 기준 혈압에서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하고, 상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성하며, 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득하되, 소정 개수의 제2 예측변수값이 획득될 때까지 상기 잔여 기준 혈압을 기준 혈압으로 변환하여 상기 과정을 반복할 수 있다.The processor removes a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure to generate a residual reference blood pressure, and a predictive variable using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristic. An acquisition model is generated, and the second predictor variable value is obtained using the predictor variable acquisition model, but the residual reference blood pressure is converted into a reference blood pressure and the above process is repeated until a predetermined number of second predictive variable values are obtained. can do.
일 양상에 따르면, 혈압 추정 모델 생성 방법은 제1 신호 및 제2 신호를 입력 받는 단계, 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득하는 단계, 제2 신호로부터 특징을 추출하는 단계, 제1 예측변수값 및 상기 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하는 단계 및, 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압 추정 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect, the method for generating a blood pressure estimation model includes receiving a first signal and a second signal, acquiring a PTT as a first predictor variable value based on the first signal and the second signal, and a feature from the second signal extracting , obtaining a first predictive variable value and a second predictive variable value based on the extracted features, and generating a blood pressure estimation model based on the first predictive variable value and the second predictive variable value may include
제2 예측변수값을 획득하는 단계는 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 상기 특징을 정규화하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the second predictive variable value may include normalizing the reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic.
제2 예측변수값을 획득하는 단계는 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 상기 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계 및, 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the second predictive variable value includes generating a predictor variable obtaining model based on the reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristics, and obtaining the second predictive variable value using the predictive variable obtaining model. may include steps.
예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the predictive variable acquisition model may include generating the residual reference blood pressure by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure.
잔여 기준 혈압을 생성하는 단계는 기준 혈압과 제1 예측변수값을 내적한 값을 기준 혈압에서 빼서 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거할 수 있다.The generating of the residual reference blood pressure may include removing a component associated with the first predictive variable value by subtracting a dot product of the reference blood pressure and the first predictive variable value from the reference blood pressure.
예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는 잔여 기준 혈압과 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다.The generating of the predictor variable acquisition model may include generating the predictive variable acquisition model using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and characteristics.
예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는 잔여 기준 혈압과 특징 간의 공분산이 최대가 되도록 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 내적한 성분을 특이값 분해할 수 있다.The generating of the predictor variable acquisition model may include decomposing a singular value of a component obtained by dot product of the residual reference blood pressure and the feature such that a covariance between the residual reference blood pressure and the feature is maximized.
제2 예측변수값을 획득하는 단계는 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계, 잔여 기준 혈압과 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계, 예측변수 획득 모델을 이용하여 제2 예측변수값을 획득하는 단계 및 소정 개수의 제2 예측변수값이 획득될 때까지, 상기 잔여 기준 혈압을 기준 혈압으로 변환하여 상기 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계 이하를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the second predictive variable value includes generating a residual reference blood pressure by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure, and decomposing a singular value decomposition (SVD) based on the residual reference blood pressure and characteristics. generating a predictor variable acquisition model using a method, obtaining a second predictor variable value using the predictor variable acquisition model, and using the residual reference blood pressure until a predetermined number of second predictor variable values are obtained The method may include repeating the steps of generating the residual reference blood pressure by converting it into blood pressure.
일 양상에 따르면, 혈압 추정 장치는 사용자로부터 제1 신호를 측정하는 제1 센서, 사용자로부터 제2 신호를 측정하는 제2 센서 및, 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득하고, 제2 신호로부터 특징을 추출하며, 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하고, 혈압 추정 모델을 이용하여 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압을 추정할 수 있다.According to an aspect, the blood pressure estimating apparatus includes a first sensor for measuring a first signal from a user, a second sensor for measuring a second signal from the user, and a first predictor variable for PTT based on the first signal and the second signal. It is obtained as a value, a feature is extracted from the second signal, a second predictor value is obtained based on the extracted feature using a predictor variable acquisition model, and a first predictor variable value and a second predictor variable value are obtained using a blood pressure estimation model. 2 Blood pressure can be estimated based on the predictor values.
BCG 신호를 이용한 PTT(pulse transit time) 및 PWA(pulse wave analysis) 분석을 통해 커프 없이 혈압을 추정할 수 있다.Blood pressure can be estimated without a cuff through pulse transit time (PTT) and pulse wave analysis (PWA) analysis using the BCG signal.
도 1 및 도 2는 실시예들에 따른 혈압 추정 모델 생성 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 프로세서의 일 실시예이다.
도 4는 PTT 및 특징을 추출하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 혈압 추정 모델 생성 방법의 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 제2 예측변수값을 획득하는 실시예들의 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다.
도 9는 웨어러블 디바이스를 도시한 도면이다.
도 10은 스마트 기기를 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 이어폰을 도시한 도면이다.1 and 2 are block diagrams of an apparatus for generating a blood pressure estimation model according to embodiments.
3 is an embodiment of the processor of FIGS. 1 and 2 ;
4 is a diagram for explaining an example of extracting PTT and features.
5 is a flowchart of a method for generating a blood pressure estimation model according to an exemplary embodiment.
6A and 6B are flowcharts of embodiments of obtaining the second predictor value of FIG. 5 .
7 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
8 is a flowchart of a method for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram illustrating a wearable device.
10 is a diagram illustrating a smart device.
11A to 11C are diagrams illustrating an earphone.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the described technology, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Also, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
이하에서 설명되는 다양한 실시예들은 혈압 추정을 일 예로 들고 있으나, 혈압 추정에 한정되는 것은 아니며 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수, 피로도, 피부 나이 및 피부 탄력도 등과 같은 다양한 생체정보의 추정에 적용될 수 있다.Various embodiments described below take blood pressure estimation as an example, but it is not limited to blood pressure estimation, and various bio-information such as blood vessel age, arteriosclerosis, aortic pressure waveform, stress index, fatigue, skin age, and skin elasticity are used. can be applied to estimation.
도 1 및 도 2는 실시예들에 따른 혈압 추정 모델 생성 장치의 블록도이다. 1 and 2 are block diagrams of an apparatus for generating a blood pressure estimation model according to embodiments.
도 1을 참조하면 일 실시예에 따른 혈압 추정 모델 생성 장치(100)는 신호 획득부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an
신호 획득부(110)는 사용자로부터 제1 신호를 측정하는 제1 센서(111)와 제2 신호를 측정하는 제2 센서(112)를 포함할 수 있다. 신호 획득부(110)는 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)를 통해 복수의 사용자들로부터 복수의 제1 신호와 제2 신호를 측정하고, 측정된 복수의 제1 신호 및 제2 신호를 학습데이터로서 프로세서(120)에 전달할 수 있다.The
제1 센서(111)는 PPG(Photoplethysmogram) 신호를 측정하는 PPG 센서일 수 있다. 이때, PPG 센서는 사용자의 피검 부위에 광을 조사하는 하나 이상의 광원과, 피검 부위로부터 반사 또는 산란된 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함할 수 있다. 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 등을 포함할 수 있다. 광원은 하나 또는 둘 이상의 어레이로 형성될 수 있으며, 각 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 또한, 디텍터는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 등을 포함할 수 있으며, 하나 또는 둘 이상의 어레이로 형성될 수 있다.The
다만, 제1 센서(111)는 PPG 센서에 제한되는 것은 아니며 그 밖의 ECG(Electrocardiography), EMG(Electromyography), IPG(impedance plethysmogram), Pressure wave, 및 VPG(video plethysmogram) 등을 측정하는 센서를 포함할 수 있다. However, the
제2 센서(112)는 BCG(ballistocardiogram) 신호를 측정하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(112)는 변위(displacement) 센서, 속도(velocity) 센서, 가속도(acceleration) 센서, 로드셀 센서, PVDF(polyvinylidene fluoride) 필름 센서, EMFi(electro mechanical film) 센서 및 힘 센서(force sensor) 등과 같이 BCG 신호를 측정할 수 있는 다양한 타입의 센서를 포함할 수 있다. 다만, 제2 신호는 BCG 신호로 한정되는 것은 아니다.The
프로세서(130)는 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)를 제어하고, 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)로부터 수신된 학습 데이터를 이용하여 혈압 추정 모델을 생성할 수 있다. 이때, 복수의 사용자들로부터 측정된 기준 혈압(예: SBP, DBP, MBP, PP 등)을 학습 데이터로 더 수집할 수 있으며, 수집된 학습 데이터를 이용하여 예측변수 획득 모델 및 혈압 추정 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT(pulse transit time)를 획득하고, 제2 신호를 기초로 복수의 특징을 추출하여, 차원 축소(dimension reduction)를 통해 기준 혈압, PTT, 복수의 특징을 기초로 예측변수 획득 모델 및 혈압 추정 모델을 생성할 수 있다. The processor 130 may control the
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 혈압 추정 모델 생성 장치(200)는 신호 획득부(110), 프로세서(120), 통신부(210), 저장부(220) 및 출력부(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
본 실시예에 따르면, 신호 획득부(110)는 제1 센서(111)와 제2 센서(112) 중의 적어도 하나는 생략이 가능하며, 통신부(210)를 통해 외부 기기로부터 제1 신호 및 제2 신호 중의 적어도 하나를 수신할 수 있다. 또는 신호 획득부(110)는 전술한 실시예와 같이 제1 센서(111)와 제2 센서(112)를 모두 포함하는 것이 가능하며 프로세서(120)의 제어에 따라 선택적으로 제1 센서(111) 또는 제2 센서(112)를 구동하고, 통신부(210)를 통해 외부 기기에 탑재된 나머지 구동하지 않은 센서를 제어할 수 있다. 외부 기기는 예컨대 PPG 또는 BCG 신호의 측정 기능이 탑재된 스마트폰이나 웨어러블 기기 또는, ECG 등을 개별적으로 측정하도록 형성된 신호 측정 장치를 포함할 수 있다.According to the present embodiment, in the
통신부(210)는 프로세서(120)의 제어에 따라 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기와 통신하고 프로세서(120)의 제어 신호 및/또는 외부 기기에서 측정된 신호를 송수신할 수 있다. 또는 통신부(210)는 프로세서(120)에 의해 생성된 예측변수 획득 모델이나 혈압 추정 모델을 혈압 추정 장치의 요청에 따라, 주기적으로 또는 비정기적으로 혈압 추정 장치에 전송하여 예측 변수 획득 모델이나 혈압 추정 모델을 갱신하도록 할 수 있다. The
이때, 유무선 통신 기술은 블루투스(Bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, wired and wireless communication technologies include Bluetooth (Bluetooth) communication, BLE (Bluetooth Low Energy) communication, near field communication (NFC), WLAN communication, Zigbee communication, infrared (Infrared Data Association, IrDA) communication, Including, but not limited to, Wi-Fi Direct (WFD) communication, ultra-wideband (UWB) communication, Ant+ communication, WIFI communication, Radio Frequency Identification (RFID) communication, 3G communication, 4G communication, and 5G communication.
저장부(220)는 혈압 추정 모델 생성을 위한 프로그램이나 명령들을 저장할 수 있다. 또한, 혈압 추정 모델 생성을 위해 복수의 사용자들로부터 수집된 학습 데이터를 저장할 수 있으며, 프로세서(120)에 의해 생성된 예측변수 획득 모델이나 혈압 추정 모델을 저장할 수 있다.The
이때, 저장부(220)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(220)는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 포함할 수도 있다. At this time, the
출력부(230)는 프로세서(120)의 처리 결과를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력부(230)는 제1 신호, 제2 신호, 예측변수 획득 모델, 혈압 추정 모델 및 이와 관련된 다양한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(230)는 예컨대, 디스플레이 모듈, 스피커, 햅틱 모듈 등의 다양한 출력 모듈을 이용하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. The
도 3은 도 1 및 도 2의 프로세서의 일 실시예이다. 도 4는 PTT 및 특징을 추출하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 3 is an embodiment of the processor of FIGS. 1 and 2 ; 4 is a diagram for explaining an example of extracting PTT and features.
도 3을 참조하면 일 실시예에 따른 프로세서(300)는 전처리부(310), PTT 획득부(220), 특징 추출부(330), 예측변수 획득 모델 생성부(340) 및 혈압 추정 모델 생성부(350)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
전처리부(310)는 신호 획득부(110)로부터 제1 신호 및 제2 신호를 수신하면 제1 신호 및 제2 신호를 전처리 할 수 있다. 예를 들어, 전처리부(310)는 필터링(filtering), 스무딩(smoothing) 등 다양한 노이즈 제거 기법을 이용하여 동잡음 등의 노이즈를 제거할 수 있다. 예컨대, 제1 신호가 ECG 신호인 경우 컷오프 주파수 1~40Hz를 갖는 밴드 패스 필터링을 수행할 수 있으며, PPG 신호인 경우 컷오프 주파수 1-10Hz를 갖는 밴드 패스 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 제2 신호가 BCG 신호인 경우 컷오프 주파수 0.8-20Hz를 갖는 밴드 패스 필터링을 수행할 수 있다.The
PTT 획득부(320)는 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 및 제2 신호로부터 특징점(characteristic point)을 추출하고, 추출된 특징점 간의 시간 간격을 PTT로 획득할 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하면, 제1 신호가 ECG 신호(41)이고 제2 신호가 BCG 신호(43)인 경우 제1 신호의 R-파(R)와 제2 신호의 J-파(J)의 시간 간격(PTT1)을 PTT로 획득할 수 있다. 또는 제1 신호가 PPG 신호(42)이고 제2 신호가 BCG 신호(43)인 경우 제1 신호의 기저점(F)와 제2 신호의 J-파(J)의 시간 간격(PTT2)을 PTT로 획득할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 BCG 신호(43)의 J-파 대신에 H-파, I-파, K-파, L-파 등과 ECG 신호(41)의 R-파(R), PPG 신호(42)의 기저점 사이의 시간 간격을 PTT로 획득할 수도 있다.The
특징 추출부(330)는 제2 신호로부터 하나 이상의 특징점을 추출할 수 있다. 예를 들어, 특징 추출부(330)는 도 4에 도시된 바와 같이 BCG 신호(42)에서 G-파(G), H-파(H), I-파(I), J-파(J), K-파(K), L-파(L) 등을 특징점으로 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 특징을 추출할 수 있다. 이때, 특징 추출부(330)는 제2 신호의 비트 게이팅을 수행하여 한 주기 신호를 획득하고, 획득된 한 주기 신호에서 특징점을 추출할 수 있다. 예컨대, 특징 추출부(330)는 제1 신호의 특징점을 기초로 제2 신호를 비트 게이팅하여 한 주기 신호들을 분절할 수 있다. 일 예로 제1 신호가 ECG 신호인 경우 R-파를 기준으로 게이팅하고, 다른 예로 제1 신호가 PPG 신호인 경우 기저점 대비 50% 심박동수 지점을 기준으로 게이팅할 수 있다.The
또한, 특징 추출부(330)는 추출된 특징점을 이용하여 예컨대 PTT 변화와 연관된 J-L 시간, I-K 시간, J-K 시간, PP(pulse pressure) 변화와 연관된 J-K 진폭, K-L 진폭, I-J 진폭을 특징으로 추출할 수 있다. 또한, 심박수와 연관된 J-J 시간 즉, 한 주기 신호의 J-파와 다음 주기 신호의 J-파의 시간 간격 등을 특징으로 추출할 수 있다.In addition, the
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 기준 혈압, 제1 예측변수값, 각 특징을 정규화할 수 있다. 이와 같이 정규화를 통해 각 피험자들별 특성 차이를 보정할 수 있다. 예를 들어, 수학식 1과 같이 소정 기간 동안 측정된 기준 혈압 예컨대 DBP(diastolic blood pressure), SBP(systolic blood pressure), PP(pulse pressure), 제1 예측변수값, 각 특징들의 평균을 이용하여 정규화할 수 있다. 다만, 위 수학식 1에 한정되는 것은 아니며 평균값 대신 사용자가 안정된 시점에 획득된 기준 혈압, 특징, PTT를 사용할 수도 있으며, 그 밖에 알려진 다양한 정규화 기법을 활용할 수 있다.The predictor variable
여기서, 는 i 번째 피험자의 기준 혈압을 나타낸다. 여기서, 기준 혈압은 DBP, SBP, PP 일 수 있다. 는 기준 혈압의 평균, 는 기준 혈압의 정규화값을 의미한다. i는 i번째 피험자를 나타낸다. 또한, , , 는 각각 i번째 피험자에 대한 k번째 특징, k번째 특징의 평균, k번째 특징의 정규화값을 의미하고, k는 추출된 각 특징을 나타내는 인덱스이다. 또한, , , 는 각각 i번째 피험자에 대한 제1 예측변수값 즉, PTT, PTT의 평균, PTT의 정규화값을 의미한다. 여기서, 평균은 소정 기간 동안 측정된 기준 혈압, 특징, PTT의 평균을 의미한다.here, denotes the baseline blood pressure of the i-th subject. Here, the reference blood pressure may be DBP, SBP, or PP. is the average of the baseline blood pressure, is the normalized value of the reference blood pressure. i represents the i-th subject. Also, , , denotes the k-th feature, the average of the k-th feature, and the normalized value of the k-th feature for the i-th subject, respectively, and k is an index indicating each extracted feature. Also, , , denotes the first predictor value for the i-th subject, respectively, that is, the PTT, the average of PTT, and the normalized value of the PTT. Here, the average means the average of the reference blood pressure, the characteristic, and the PTT measured for a predetermined period.
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 이때, 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 특징은 정규화된 값일 수 있다. 예컨대, 정규화된 제1 예측변수값 및 특징과, 기준 SBP, 기준 DBP, 기준 PP 각각을 기초로 SBP 추정을 위한 예측변수 획득 모델, DBP 추정을 위한 예측변수 획득 모델, PP 추정을 위한 예측변수 획득 모델을 각각 생성할 수 있다. The predictor variable
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 혈압 성분을 제거하여 잔여(residual) 기준 혈압을 생성할 수 있다. 예컨대, 아래 수학식 2와 같이 기준 혈압과 제1 예측변수값을 내적한 값을 기준 혈압에서 빼서 잔여 기준 혈압을 생성할 수 있다.The predictor variable
여기서, 는 잔여 기준 혈압으로 PTT에 의해 설명될 수 없는 성분 즉 PTT에 직교한 혈압(SBP, DBP, PP) 성분을 나타낸다. P는 각 피험자들의 정규화된 기준 혈압(SBP, DBP, PP)을 기준 혈압 벡터로 통합한 것을 나타내며, τ는 각 피험자들의 정규화된 제1 예측변수값(PTT)를 통합한 제1 예측변수값 벡터를 나타낸다. 는 기준 혈압(P)과 제1 예측변수값(τ)의 내적 성분을 나타낸다. here, denotes a component that cannot be explained by PTT as a residual reference blood pressure, that is, a component of blood pressure (SBP, DBP, PP) orthogonal to PTT. P represents the integration of the normalized reference blood pressures (SBP, DBP, PP) of each subject into the reference blood pressure vector, and τ is the first predictor value vector incorporating the normalized first predictor values (PTT) of each subject. indicates denotes the inner product component of the reference blood pressure (P) and the first predictor value (τ).
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 제2 신호로부터 추출된 특징을 예컨대 주성분 분석(principal component analysis, PCA), 특이값 분해(singular value decomposition) 기법 등을 통해 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 예컨대, 잔여 기준 혈압과 각 특징 간의 공분산이 최대가 되도록 잔여 기준 혈압과 각 특징을 내적한 성분을 특이값 분해할 수 있다. The predictor variable
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 특이값 분해를 통해 각 특징별 결합계수를 도출할 수 있으며, 도출된 각 특징별 결합계수를 기초로 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 이때, 각 특징별 결합계수는 머신 러닝(Machine Learning) 등의 다양한 학습 기법을 활용하여 복수의 피험자들로부터 수집된 학습 데이터를 학습시킴으로써 도출될 수 있다. The predictor variable
예를 들어, 아래의 수학식 3은 예측변수 획득 모델의 일 예를 나타낸 것이다. For example, Equation 3 below shows an example of a predictor variable acquisition model.
여기서, X는 제2 예측변수값, , 는 특이값 분해를 통해 획득된 k번째 특징에 대한 결합계수, 는 k번째 특징을 나타낸다. 위 과정을 기준 DBP, 기준 SBP, 기준 PP별로 수행함으로써 각 특징에 대한 결합계수를 각 기준 혈압별로 획득할 수 있다.where X is the value of the second predictor, , is the coupling coefficient for the k-th feature obtained through singular value decomposition, represents the k-th feature. By performing the above process for each reference DBP, reference SBP, and reference PP, a coupling coefficient for each characteristic can be obtained for each reference blood pressure.
예측변수 획득 모델 생성부(340)는 이와 같이 예측변수 획득 모델이 생성되면 예측변수 획득 모델을 통해 제2 신호로부터 추출된 각 특징과 각 특징에 대한 결합계수를 조합하여 제2 예측변수값을 획득할 수 있다.When the predictor acquisition model is generated in this way, the predictor acquisition
혈압 추정 모델 생성부(350)는 복수의 피험자들의 제1 예측변수값과 제2 예측변수값, 각 기준 혈압을 학습 데이터로 예컨대 아래의 수학식 4와 같은 혈압 추정 모델을 학습시킴으로써 각 예측변수에 대한 계수를 도출할 수 있다. 다만, 이 혈압 추정 모델은 일 예에 지나지 않는다.The blood pressure
여기서, Y는 혈압 추정값을 나타내고, A는 제1 예측변수값, X는 제2 예측변수값을 나타낸다. α, β, γ는 복수의 피험자들의 학습 데이터를 이용하여 학습을 통해 획득된 계수이다. 이와 같이 각 기준 혈압 즉, DBP, SBP, PP 별로 위 과정을 수행하여 혈압 추정 모델을 각 기준 혈압별로 생성할 수 있다. 이에 따라, DBP, SBP 등을 독립적으로 추정할 수 있다.Here, Y denotes an estimated blood pressure value, A denotes a first predictive variable value, and X denotes a second predictive variable value. α, β, and γ are coefficients obtained through learning using learning data of a plurality of subjects. As described above, by performing the above process for each reference blood pressure, that is, DBP, SBP, and PP, a blood pressure estimation model may be generated for each reference blood pressure. Accordingly, DBP, SBP, and the like can be estimated independently.
한편, 예측변수 획득 모델 생성부(340)는 특이값 분해를 다단계로 수행함으로써 소정 개수의 제2 예측변수값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 혈압 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하고 잔여 기준 혈압을 이용하여 제2 예측변수값을 획득하는 과정을 반복 수행하되, 두 번째 제2 예측변수값을 획득하는 과정부터는 직전 과정에서 생성된 잔여 기준 혈압을 새로운 기준 혈압으로 변환한 후 수행할 수 있다. 이와 같이 기준 혈압에서 PTT 연관 혈압 성분을 제거하여 제1 잔여 기준 혈압을 생성하고, 또한 제1 잔여 기준 혈압에서 다시 PTT 연관 혈압 성분을 제거하여 제2 잔여 기준 혈압을 생성하는 방식으로 다단계로 특이값 분해를 함으로써 보다 정확한 혈압 추정이 가능할 수 있다.Meanwhile, the predictor variable
아래의 수학식 5는 다단계 특이값 분해를 통해 획득된 제2 예측변수값을 이용한 혈압 추정 모델의 일 예이다.Equation 5 below is an example of a blood pressure estimation model using the second predictor value obtained through multi-step singular value decomposition.
여기서, Y는 혈압 추정값을 나타내고, A는 제1 예측변수값, X1, X2, …, Xn은 다단계 특이값 분해를 통해 획득된 제2 예측변수값을 나타낸다. α, β1, β2, …, βn,γ는 복수의 피험자들의 학습 데이터를 이용하여 학습을 통해 획득된 계수이다. β1, β2, …, βn은 동일한 값일 수 있다.Here, Y represents the blood pressure estimate, A represents the first predictor value, X 1 , X 2 , ... , Xn represents the second predictor value obtained through multi-step singular value decomposition. α, β 1 , β 2 , … , βn, γ are coefficients obtained through learning using learning data of a plurality of subjects. β 1 , β 2 , … , βn may be the same value.
도 5는 일 실시예에 따른 혈압 추정 모델 생성 방법의 흐름도이다. 도 6a 및 도 6b는 도 5의 제2 예측변수값을 획득하는 실시예들의 흐름도이다. 5 is a flowchart of a method for generating a blood pressure estimation model according to an exemplary embodiment. 6A and 6B are flowcharts of embodiments of obtaining the second predictor value of FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 혈압 추정 모델 생성 방법은 전술한 혈압 추정 모델 생성 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.Referring to FIG. 5 , the method for generating a blood pressure estimation model may be performed by the above-described blood pressure estimation
먼저, 제1 신호 및 제2 신호를 입력 받는다(510). 이때, 제1 신호 ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmogram), EMG(Electromyography), IPG(impedance plethysmogram), Pressure wave, 및 VPG(video plethysmogram) 중의 하나일 수 있으며, 제2 신호는 BCG(ballistocardiogram)일 수 있다. 이때, 제1 신호 및 제2 신호는 혈압 추정 모델 생성을 학습을 위해 복수의 피험자들로부터 획득될 수 있다.First, a first signal and a second signal are received ( 510 ). In this case, the first signal may be one of electrocardiography (ECG), photoplethysmogram (PPG), electromyography (EMG), impedance plethysmogram (IPG), pressure wave, and video plethysmogram (VPG), and the second signal is ballistocardiogram (BCG). can In this case, the first signal and the second signal may be obtained from a plurality of subjects for learning to generate a blood pressure estimation model.
그 다음, 제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득할 수 있다(520). 예를 들어, 제1 신호가 ECG이고 제2 신호가 BCG인 경우 R-파와 J-파의 시간 간격, 제1 신호가 PPG이고 제2 신호가 BCG인 경우 기저점과 J-파의 시간 간격을 PTT로 획득할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 BCG 신호(43)의 J-파 대신에 H-파, I-파, K-파, L-파 등과 ECG 신호(41)의 R-파(R), PPG 신호(42)의 기저점 사이의 시간 간격을 PTT로 획득할 수도 있다.Then, based on the first signal and the second signal, the PTT may be obtained as a first predictor value ( 520 ). For example, the time interval of R-wave and J-wave when the first signal is ECG and the second signal is BCG, and the time interval between the base point and J-wave when the first signal is PPG and the second signal is BCG. It can be obtained through PTT. However, the present invention is not limited thereto, and instead of the J-wave of the
그 다음, 제2 신호를 기초로 하나 이상의 특징을 추출할 수 있다(530). 예를 들어, BCG 신호에서 PTT 변화와 연관된 J-L 시간, I-K 시간, J-K 시간, PP(pulse pressure) 변화와 연관된 J-K 진폭, K-L 진폭, I-J 진폭, 심박수와 연관된 J-J 시간을 특징으로 추출할 수 있다.Then, one or more features may be extracted based on the second signal ( 530 ). For example, in the BCG signal, J-L time associated with PTT change, I-K time, J-K time, J-K amplitude associated with pulse pressure (PP) change, K-L amplitude, I-J amplitude, and J-J time associated with heart rate can be extracted as features.
그 다음, 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득할 수 있다(540).Next, a second predictive variable value may be obtained based on the reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic ( 540 ).
도 6a를 참조하여 제2 예측변수값을 획득하는 일 예를 설명한다.An example of obtaining the second predictor value will be described with reference to FIG. 6A .
먼저, 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 특징을 정규화할 수 있다(611). 예컨대, 전술한 바와 같이 각 값에서 각 값의 평균을 뺀 값을 각 값의 평균으로 나누는 방식으로 정규화할 수 있다.First, the reference blood pressure, the first predictor value, and the characteristic may be normalized ( 611 ). For example, as described above, a value obtained by subtracting the average of each value from each value may be normalized by dividing the value by the average of each value.
그 다음, 기준 혈압에서 제2 예측변수값과 연관된 혈압 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성할 수 있다(612). 예를 들어, 기준 혈압과 PTT를 내적함으로써 PTT로 설명되는 혈압 성분을 구하고, 기준 혈압에서 PTT로 설명되는 혈압 성분을 뺄 수 있다.Next, the residual reference blood pressure may be generated by removing the blood pressure component associated with the second predictive variable value from the reference blood pressure ( S612 ). For example, a blood pressure component described by PTT may be obtained by dot product of the reference blood pressure and PTT, and the blood pressure component described as PTT may be subtracted from the reference blood pressure.
그 다음, 잔여 기준 혈압 및 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다(613). 예를 들어, 잔여 기준 혈압과 각 특징들 간의 공분산이 최대화 되도록 잔여 기준 혈압과 각 특징들을 내적한 성분을 특이값 분해하여 각 특징에 대한 결합계수를 획득함으로써 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 이때, 복수의 피험자들의 학습 데이터를 이용한 학습을 통해 각 특징별로 최적의 결합계수를 획득할 수 있다.Next, a predictor variable acquisition model may be generated based on the residual reference blood pressure and characteristics ( 613 ). For example, a predictor variable acquisition model may be generated by obtaining a coupling coefficient for each feature by decomposing the residual reference blood pressure and a component obtained by dot product of each feature to maximize the covariance between the residual reference blood pressure and each feature. In this case, it is possible to obtain an optimal coupling coefficient for each characteristic through learning using the learning data of a plurality of subjects.
그 다음, 예측변수 획득 모델을 이용하여 제2 예측변수값을 획득할 수 있다(614). 예컨대, 수학식 3과 같이 각 특징의 결합계수와 각 특징의 곱을 모두 합하여 제2 예측변수값을 획득할 수 있다.Then, a second predictor variable value may be obtained using the predictor variable acquisition model ( 614 ). For example, as shown in Equation 3, the second predictor variable value may be obtained by summing all the products of the coupling coefficient of each feature and each feature.
도 6b를 참조하여 제2 예측변수값 획득 과정을 다단계로 수행하여 제2 예측변수값을 복수 개 획득하는 예를 설명한다. An example of obtaining a plurality of second predictor values by performing a process of obtaining a second predictor value in multiple steps will be described with reference to FIG. 6B .
먼저, 기준 혈압, 제1 예측변수값 및 특징을 정규화할 수 있다(621). 예컨대, 전술한 바와 같이 각 값에서 각 값의 평균을 뺀 값을 각 값의 평균으로 나누는 방식으로 정규화할 수 있다.First, the reference blood pressure, the first predictor value, and the characteristic may be normalized ( S621 ). For example, as described above, a value obtained by subtracting the average of each value from each value may be normalized by dividing the value by the average of each value.
그 다음, 기준 혈압에서 제2 예측변수값과 연관된 혈압 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성할 수 있다(622). 예를 들어, 기준 혈압과 PTT를 내적함으로써 PTT로 설명되는 혈압 성분을 구하고, 기준 혈압에서 PTT로 설명되는 혈압 성분을 뺄 수 있다.Next, the residual reference blood pressure may be generated by removing the blood pressure component associated with the second predictive variable value from the reference blood pressure ( S622 ). For example, a blood pressure component described by PTT may be obtained by dot product of the reference blood pressure and PTT, and the blood pressure component described as PTT may be subtracted from the reference blood pressure.
그 다음, 잔여 기준 혈압 및 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다(623). 예를 들어, 잔여 기준 혈압과 각 특징들 간의 공분산이 최대화 되도록 잔여 기준 혈압과 각 특징들을 내적한 성분을 특이값 분해하여 각 특징에 대한 결합계수를 획득함으로써 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 이때, 복수의 피험자들의 학습 데이터를 이용한 학습을 통해 각 특징별로 최적의 결합계수를 획득할 수 있다.Next, a predictor variable acquisition model may be generated based on the residual reference blood pressure and characteristics ( S623 ). For example, a predictor variable acquisition model may be generated by obtaining a coupling coefficient for each feature by decomposing the residual reference blood pressure and a component obtained by dot product of each feature to maximize the covariance between the residual reference blood pressure and each feature. In this case, it is possible to obtain an optimal coupling coefficient for each characteristic through learning using the learning data of a plurality of subjects.
그 다음, 예측변수 획득 모델을 이용하여 제2 예측변수값을 획득할 수 있다(624). 예컨대, 수학식 3과 같이 각 특징의 결합계수와 각 특징의 곱을 모두 합하여 제2 예측변수값을 획득할 수 있다.Next, a second predictor variable value may be obtained using the predictor variable acquisition model ( 624 ). For example, as shown in Equation 3, the second predictor variable value may be obtained by summing all the products of the coupling coefficient of each feature and each feature.
그 다음, 제2 예측변수값이 미리 정의된 개수 획득되었는지 판단할 수 있다(625). 판단 결과 원하는 개수의 제2 예측변수값이 획득되지 않았으면 단계(622)에서 생성된 잔여 기준 혈압을 새로운 기준 혈압으로 변환하고(626), 다시 단계(622) 이하를 반복한다. 판단 결과 원하는 개수의 제2 예측변수값이 획득되었으면 종료한다.Next, it may be determined whether a predefined number of second predictor values has been obtained ( 625 ). If the desired number of second predictor variable values is not obtained as a result of the determination, the residual reference blood pressure generated in
다시 도 5를 참조하면, 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압 추정 모델을 생성할 수 있다(550). 예를 들어, 복수의 피험자들의 제1 예측변수값과 제2 예측변수값, 기준 혈압을 학습 데이터로 수학식 4와 같은 혈압 추정 모델을 학습시킴으로써 각 예측변수에 대한 계수를 도출할 수 있다. Referring back to FIG. 5 , a blood pressure estimation model may be generated based on the first predictive variable value and the second predictive variable value ( 550 ). For example, coefficients for each predictive variable may be derived by learning a blood pressure estimation model as shown in Equation 4 using the first predictive variable value, the second predictive variable value, and the reference blood pressure of the plurality of subjects as learning data.
도 7은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.7 is a block diagram of an apparatus for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
도 7을 참조하면 혈압 추정 장치(700)는 제1 센서(710), 제2 센서(720), 프로세서(730), 출력부(740), 저장부(750) 및 통신부(760)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the blood
제1 센서(710) 및 제2 센서(720)는 프로세서(730)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 프로세서(730)의 제어에 따라 사용자로부터 각각 제1 신호 및 제2 신호를 측정할 수 있다. 제1 신호는 ECG(Electrocardiography), EMG(Electromyography), IPG(impedance plethysmogram), PPG(Photoplethysmogram), Pressure wave, 및 VPG(video plethysmogram) 등을 포함할 수 있다. 또한, 제2 신호는 BCG(ballistocardiogram) 신호일 수 있다. The
프로세서(730)는 혈압 추정 요청에 따라 제1 센서(710)와 제2 센서(720)를 동시에 제어하여 소정 시간 동안 제1 신호 및 제2 신호를 측정하도록 할 수 있다. 프로세서(730)는 제1 신호와 제2 신호가 수신되면 밴드 패스 필터링, 스무딩, 연속 측정 신호들의 비트 평균화 등의 전처리 과정을 수행할 수 있다.The
프로세서(730)는 제1 신호와 제2 신호의 특징점을 기초로 PTT를 구하여 혈압 추정 모델의 제1 예측변수값을 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 제2 신호로부터 복수의 특징을 추출하고, 추출된 복수의 특징을 예측변수 획득 모델을 적용하여 혈압 추정 모델의 제2 예측변수값을 획득할 수 있다. 이때, 복수의 특징은 예컨대 BCG 신호에서 PTT 변화와 연관된 J-L 시간, I-K 시간, J-K 시간, PP(pulse pressure) 변화와 연관된 J-K 진폭, K-L 진폭, I-J 진폭을 특징으로 추출할 수 있다. 또한, 심박수와 연관된 J-J 시간 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 PTT, 복수의 특징이 획득되면 사용자의 특성을 반영하기 위해 정규화하고, 정규화된 PTT, 특징을 이용하여 제1 예측변수값, 제2 예측변수값을 획득할 수 있다.The
프로세서(730)는 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값이 획득되면, 전술한 수학식 4 또는 5와 같은 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압 추정값을 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 현재 혈압 추정값의 정상 여부, 혈압 추정 이력 등을 종합적으로 분석하여 심혈관계 건강 상태를 평가할 수 있다. 프로세서(730)는 심혈관계 건강 상태 평가 결과를 수치화한 평가 점수나, 평가 결과에 따라 사용자가 취해야 할 조치사항 등의 정보를 생성할 수 있다.When the first predictive variable value and the second predictive variable value are obtained, the
출력부(740)는 제1 신호, 제2 신호, 혈압 추정값, 건강 상태 평가 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 출력부(740)는 디스플레이, 스피커, 햅틱 장치 등의 다양한 출력 수단을 포함할 수 있으며, 다양한 출력 수단을 하나 이상 활용하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.The
저장부(750)는 혈압 추정을 위한 각종 정보들이 저장된다. 예를 들어, 미리 정의된 혈압 추정 모델, 예측변수 획득 모델 등이 저장될 수 있다. 또한, 제1 센서(710), 제2 센서(720)에 의해 측정된 제1 신호, 제2 신호, 프로세서(730)에 의해 획득된 혈압 추정값, 건강 상태 평가 결과, 혈압 추정 이력 등을 저장할 수 있다. 그 밖의 사용자의 나이나 성별, 건강상태 등 건강 상태 평가의 기초 자료가 되는 사용자 특성 정보를 저장할 수 있다. 다만, 이러한 예에 제한되는 것은 아니다.The
통신부(760)는 외부 기기와 통신하며 혈압 추정과 관련된 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 혈압 추정 모델 생성 장치(100)로부터 예측변수 획득 모델과 혈압 추정 모델을 수신하고 저장부(750)에 저장된 기존의 예측변수 획득 모델과 혈압 추정 모델을 갱신할 수 있다. 또한, 사용자의 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 웨어러블 기기 등과 같은 외부 기기에 혈압 추정 결과를 전송할 수 있다. The
한편, 프로세서(730)는 미리 설정된 주기나 사용자의 요청에 따라 예측변수 획득 모델 및/또는 혈압 추정 모델의 캘리브레이션을 수행하여 개인화된 모델을 생성 및 갱신할 수 있다. Meanwhile, the
예를 들어, 혈압 추정 장치(700)의 제작 시 혈압 추정 모델 생성 장치(100)에 의해 생성된 범용 예측변수 획득 모델 및 혈압 추정 모델이 저장부(750)에 저장될 수 있다. 프로세서(730)는 초기에 범용 예측변수 획득 모델 및 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 범용 예측변수 획득 모델 및 혈압 추정 모델을 이용하여 사용자의 혈압 추정이 소정 기간 진행되면 그 기간 동안 사용자로부터 수집된 제1 신호, 제2 신호, PTT, 특징, 기준 혈압 등의 데이터를 학습데이터로 이용하여 전술한 바와 같이 학습을 통해 사용자에 개인화된 혈압 추정 모델 및 예측변수 획득 모델을 생성할 수 있다. 이와 같이 사용자의 혈압 추정이 진행되는 동안 주기적으로 사용자로부터 획득된 이전 데이터들을 누적하여 학습데이터로 활용함으로써 그 사용자에 적용할 혈압 추정 모델의 정확성을 향상시킬 수 있다. For example, when the blood
도 8은 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다.8 is a flowchart of a method for estimating blood pressure according to an exemplary embodiment.
도 8은 도 7의 혈압 추정 장치(700)에 의해 수행되는 혈압 추정 방법의 일 실시예로 이하 간단하게 설명한다.FIG. 8 is an embodiment of a blood pressure estimation method performed by the blood
먼저, 사용자로부터 각각 제1 신호 및 제2 신호를 측정한다(810).First, a first signal and a second signal are respectively measured from the user ( 810 ).
그 다음, 제1 신호와 제2 신호의 특징점을 기초로 PTT를 구하여 혈압 추정 모델의 제1 예측변수값을 획득(820), 제2 신호로부터 복수의 특징을 추출할 수 있다(830).Next, a PTT is obtained based on the feature points of the first signal and the second signal to obtain a first predictor value of the blood pressure estimation model ( 820 ), and a plurality of features can be extracted from the second signal ( 830 ).
그 다음, 추출된 복수의 특징을 예측변수 획득 모델을 이용하여 혈압 추정 모델의 제2 예측변수값을 획득할 수 있다(840). 이때, 사용자의 특성을 반영하기 위해 추출된 특징을 정규화할 수 있다.Next, a second predictor value of the blood pressure estimation model may be obtained using the extracted plurality of features using the predictor variable acquisition model ( 840 ). In this case, the extracted features may be normalized to reflect the user's characteristics.
그 다음, 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값이 획득되면 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압 추정값을 획득할 수 있다(850). 이때, 현재 혈압 추정값의 정상 여부, 혈압 추정 이력 등을 종합적으로 분석하여 심혈관계 건강 상태를 평가하고, 평가 결과를 생성할 수 있다.Next, when the first predictive variable value and the second predictive variable value are obtained, an estimated blood pressure value may be obtained using the blood pressure estimation model ( S850 ). In this case, the cardiovascular health status may be evaluated by comprehensively analyzing whether the current blood pressure estimate is normal, the blood pressure estimation history, and the like, and an evaluation result may be generated.
그 다음, 제1 신호, 제2 신호, 혈압 추정값 및/또는 건강 상태 평가 결과를 출력할 수 있다(860).Then, the first signal, the second signal, the blood pressure estimate value, and/or the health state evaluation result may be output ( 860 ).
도 9는 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 혈압 추정 장치(700)의 실시예들은 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다. 9 illustrates a wearable device. Embodiments of the above-described blood
도 9를 참조하면, 웨어러블 기기(900)는 본체(910)와 스트랩(930)을 포함한다. Referring to FIG. 9 , the
스트랩(930)은 본체(910)의 양단에 연결되어 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지도록 플렉시블하게 형성될 수 있다. 스트랩(930)은 서로 분리된 제1 스트랩과 제2 스트랩으로 구성될 수 있다. 제1 스트랩과 제2 스트랩은 일단이 본체(910)에 연결되고 타단이 체결수단을 통해 서로 체결될 수 있다. 이때, 체결수단은 자석 체결, 벨크로(velcro) 체결, 핀 체결 등의 방식으로 형성될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 스트랩(930)은 이에 제한되지 않으며 밴드 형태와 같이 서로 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.The
이때, 스트랩(930)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함하도록 형성될 수도 있으며, 본체(910)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다. At this time, the
본체(910) 또는 스트랩(930)의 내부에는 웨어러블 기기(900)에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.A battery for supplying power to the
본체(910)의 일측에는 센서부(920)가 장착된다. 센서부(920)는 PPG 신호를 측정하는 PPG 센서를 포함할 수 있으며, PPG 센서는 손목 피부에 광을 조사하는 광원과 피검체로부터 산란 또는 반사되는 광을 검출하는 CIS 기반 광 센서, 포토 다이오드 등의 디텍터를 포함할 수 있다. 또한. 센서부(920)는 피검체로부터 BCG 신호를 측정하는 힘 센서 또는 가속도 센서를 더 포함할 수 있다. A
본체(910) 내부에 프로세서가 실장되며, 프로세서는 웨어러블 기기(900)에 장착된 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 센서부(920)에 의해 측정된 PPG 신호와 BCG 신호를 이용하여 PTT를 획득하고, BCG 신호로부터 복수의 특징을 추출하여 PTT 및 특징을 기초로 혈압을 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.A processor is mounted inside the
또한, 본체(910) 내부에 혈압 추정 및 웨어러블 기기(900)의 다양한 기능을 수행하기 위한 기준 정보 및 각종 구성들에 의해 처리된 정보를 저장하는 저장부가 장착될 수 있다. Also, a storage unit for storing reference information for estimating blood pressure and performing various functions of the
또한, 본체(910)에 일측면에 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(940)가 장착될 수 있다. 조작부(940)는 웨어러블 기기(900)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다. In addition, a
또한, 본체(910)의 전면에 사용자에게 정보를 출력하는 표시부가 장착될 수 있으며, 표시부는 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 포함하는 디스플레이일 수 있다. 표시부는 사용자의 터치 입력을 수신하여 프로세서에 전달하고, 프로세서의 처리 결과를 표시할 수 있다.Also, a display unit for outputting information to a user may be mounted on the front surface of the
또한, 본체(910) 내부에 외부 기기와 통신하는 통신부가 장착될 수 있다. 통신부는 외부 기기 예컨대, 사용자의 스마트폰에 혈압 추정 결과를 전송할 수 있으며, 혈압 추정 모델 생성 장치로부터 혈압 추정 모델을 수신할 수 있다. In addition, a communication unit for communicating with an external device may be mounted inside the
도 10은 스마트 기기를 도시한 것이다. 이때, 스마트 기기는 스마트폰 및 태블릿 PC등을 포함할 수 있다. 스마트 기기는 전술한 혈압 추정 장치(700)의 기능을 탑재할 수 있다.10 shows a smart device. In this case, the smart device may include a smart phone and a tablet PC. The smart device may be equipped with the function of the above-described blood
도 10을 참조하면, 스마트 기기(1000)는 본체(1010)의 일면에 센서부(1030)가 장착될 수 있다. 센서부(1030)는 광원(1031)과 디텍터(1032)를 포함하는 PPG 센서와 BCG 신호를 측정하는 힘 센서 또는 가속도 센서 등을 포함할 수 있다. 디텍터(1032)는 포토 다이오드, CIS 기반 광센서 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
또한, 본체(1010)의 전면에 표시부가 장착될 수 있으며, 표시부는 혈압 추정 결과, 건강 상태 평가 결과 등을 시각적으로 출력할 수 있다. 표시부는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 터치 스크린을 통해 입력되는 정보를 수신하여 프로세서에 전달할 수 있다. In addition, a display unit may be mounted on the front surface of the
본체(1010)는 도시된 바와 같이 이미지 센서(1020)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(1020)는 다양한 영상을 촬영하는 기능을 수행하며, 예컨대 손가락이 센서부(1030)에 접촉할 때의 손가락을 지문이미지를 획득할 수 있다. 한편, 센서부(1030)의 제1 센서에 CIS 기반 이미지 센서(1032)가 장착되는 경우 이미지 센서(1020)는 생략이 가능하다.The
프로세서는 전술한 바와 같이 센서부(1030)에 의해 측정된 PPG 신호 및 BCG 신호를 기초로 혈압을 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.As described above, the processor may estimate the blood pressure based on the PPG signal and the BCG signal measured by the
도 11a 내지 도 11c는 이어폰을 도시한 것이다. 전술한 혈압 추정 장치(700)의 다양한 실시예들은 도시된 바와 같은 이어폰 등의 장치에 탑재될 수 있다. 여기서, 이어폰은 유선 또는 무선 이어폰을 포함하는 것으로, 이어버드, 목걸이형 이어폰, 귀걸이형 이어폰 등 그 형태에 제한되지 않는다.11A to 11C illustrate an earphone. Various embodiments of the above-described blood
도 11a 및 도 11b를 참조하면 사용자가 이어폰(1110)을 귀(O1)에 삽입한 상태에서 한 쪽 손가락(O2)을 이어폰(1110)에 접촉함으로써 PPG 신호 및 BCG 신호 측정이 가능하고, 측정된 PPG 신호와 BCG 신호를 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 예컨대, 도 11b를 참조하면 이어폰(1110) 본체 내부에는 BCG 신호를 측정하는 BCG 센서(1110)가 실장될 수 있다. 또한, 이어폰(1110) 본체가 귀에 삽입된 상태에서 손가락이 접촉하여 손가락으로부터 PPG 신호를 측정할 수 있도록 이어폰 본체의 외측면에 PPG 센서(1120)가 배치될 수 있다. 이때, BCG 센서(1110) 및 PPG 센서(1120)는 이어폰(1100) 좌우측 본체에 모두 배치되거나 어느 한쪽에만 배치될 수 있다.11A and 11B, the user can measure the PPG signal and the BCG signal by contacting the
도 11c를 참조하면, 사용자가 이어폰(1110)을 귀에 삽입한 상태에서 동시에 PPG 신호 및 BCG 신호 측정이 가능하다. 예컨대, 이어폰(1110) 내부에는 BCG 신호를 측정하는 BCG 센서(1110)가 실장되며, 이어폰(1110) 본체가 귀에 삽입된 상태에서 접촉하는 귀 내부에서 PPG 신호를 측정할 수 있도록 이어폰(1110) 본체의 내측면에 PPG 센서(1120)가 배치될 수 있다. 이때, BCG 센서(1110) 및 PPG 센서(1120)는 이어폰(1100) 좌우측 본체에 모두 배치되거나 어느 한쪽에만 배치될 수 있다.Referring to FIG. 11C , the PPG signal and the BCG signal can be simultaneously measured while the user inserts the
한편, 혈압 추정 기능을 수행하는 프로세서는 이어폰(1100) 본체 또는 이어폰 컨트롤러 내부에 탑재될 수 있다. 이때, 프로세서는 이어폰(1100)이 귀에 삽입되면 BCG 센서와 PPG 센서를 제어하고, 전술한 바와 같이 BCG 신호와 PPG 신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 프로세서는 혈압 추정 결과를 유/무선으로 연결된 외부 기기 예컨대 스마트폰이나 웨어러블 기기 등에 전송할 수 있다.Meanwhile, the processor for performing the blood pressure estimation function may be mounted inside the
또한, 혈압 추정 기능을 수행하는 프로세서는 이어폰(1100) 본체에 장착되는 대신 이어폰(1100)과 유/무선으로 연결된 외부 기기 예컨대 스마트폰이나 웨어러블 기기 등에 탑재될 수 있다. 외부 기기의 프로세서는 이어폰(1100)의 BCG 센서(1110)와 PPG 센서(1120)로부터 BCG 신호와 PPG 신호를 수신하고, 수신된 신호들을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다.In addition, the processor for performing the blood pressure estimation function may be mounted on an external device connected to the
이어폰(1100) 또는 외부 기기의 프로세서는 혈압 추정 결과를 외부기기의 디스플레이를 통해 시각적으로 사용자에게 출력할 수 있다. 또는, 이어폰(1100)이 귀에 착용된 상태인 경우 혈압 추정이 완료되면 이어폰(1100)을 통해 음성으로 생체정보 추정 결과를 출력할 수도 있다.The
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the present embodiments can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 해당 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. include In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a computer system connected to a network, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiments can be easily inferred by programmers in the relevant technical field.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains will be able to understand that the disclosure may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100,200: 혈압 추정 장치
110: 신호 획득부
111: 제1 센서
112: 제2 센서
120,300: 프로세서
210: 통신부
220: 저장부
230: 출력부
310: 전처리부
320: PTT 획득부
330: 특징 추출부
340: 예측변수 획득 모델 생성부
350: 혈압추정 모델 생성부
700: 혈압 추정 장치
710: 제1 센서
720: 제2 센서
730: 프로세서
740: 출력부
750: 저장부
760: 통신부100,200: blood pressure estimating device 110: signal acquisition unit
111: first sensor 112: second sensor
120,300: processor 210: communication unit
220: storage unit 230: output unit
310: preprocessor 320: PTT acquisition unit
330: feature extraction unit 340: predictor variable acquisition model generation unit
350: blood pressure estimation model generation unit
700: blood pressure estimating device 710: first sensor
720: second sensor 730: processor
740: output unit 750: storage unit
760: communication department
Claims (23)
제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT(pulse transit time)를 제1 예측변수값으로 획득하고, 상기 제2 신호로부터 특징을 추출하여 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하며, 상기 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압 추정 모델을 생성하는 프로세서를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 장치.a signal acquisition unit receiving a user's first signal and a second signal; and
Obtaining a pulse transit time (PTT) as a first predictive variable value based on the first signal and the second signal, extracting a feature from the second signal, and obtaining a second predictive variable value based on the extracted feature, and a processor for generating a blood pressure estimation model based on the first predictive variable value and the second predictive variable value.
상기 신호 획득부는
사용자로부터 제1 신호를 측정하는 제1 센서; 및
사용자로부터 제2 신호를 측정하는 제2 센서를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
The signal acquisition unit
a first sensor for measuring a first signal from a user; and
A blood pressure estimation model generating apparatus including a second sensor for measuring a second signal from a user.
상기 신호 획득부는
상기 제1 신호 및 제2 신호 중의 적어도 하나를 통신부를 통해 외부 기기로부터 수신하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
The signal acquisition unit
An apparatus for generating a blood pressure estimation model for receiving at least one of the first signal and the second signal from an external device through a communication unit.
상기 제1 신호는 ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmogram), EMG(Electromyography), IPG(impedance plethysmogram), Pressure wave, 및 VPG(video plethysmogram) 중의 적어도 하나를 포함하고,
상기 제2 신호는 BCG(ballistocardiogram)를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 장치. According to claim 1,
The first signal includes at least one of electrocardiography (ECG), photoplethysmogram (PPG), electromyography (EMG), impedance plethysmogram (IPG), pressure wave, and video plethysmogram (VPG),
The second signal is an apparatus for generating a blood pressure estimation model including a ballistocardiogram (BCG).
상기 프로세서는
제1 신호가 PPG 신호이고 제2 신호가 BCG 신호인 경우 PPG 기저점과 BCG 신호의 J-파, H-파, I-파, K-파, L-파 중의 하나와의 시간 간격을 상기 PTT로 획득하고,
제1 신호가 ECG 신호이고 제2 신호가 BCG 신호인 경우 ECG R-파와 BCG 신호의 J-파, H-파, I-파, K-파, L-파 중의 하나와의 시간 간격을 상기 PTT로 획득하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
the processor is
When the first signal is a PPG signal and the second signal is a BCG signal, a time interval between the PPG base point and one of the J-wave, H-wave, I-wave, K-wave, and L-wave of the BCG signal is defined as the PTT. obtained with
When the first signal is an ECG signal and the second signal is a BCG signal, a time interval between the ECG R-wave and one of the J-wave, H-wave, I-wave, K-wave, and L-wave of the BCG signal is defined as the PTT. A device for generating a blood pressure estimation model obtained by
상기 특징은
제2 신호의 I-J 시간 간격, J-L 시간 간격, I-K 시간 간격, J-K 시간 간격, J-K 진폭, K-L 진폭, I-J 진폭 중의 하나 이상을 포함하는 혈압 추정 모델 생성 장치. According to claim 1,
The feature is
An apparatus for generating a blood pressure estimation model including at least one of an IJ time interval, a JL time interval, an IK time interval, a JK time interval, a JK amplitude, a KL amplitude, and an IJ amplitude of the second signal.
상기 프로세서는
상기 입력된 제1 신호 및 제2 신호를 전처리하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for pre-processing the input first and second signals.
상기 프로세서는
기준 혈압, 상기 제1 예측변수값 및 상기 특징을 정규화하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
the processor is
An apparatus for generating a blood pressure estimation model that normalizes a reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic.
상기 프로세서는
기준 혈압, 상기 제1 예측변수값 및 상기 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성하고, 상기 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for generating a predictive variable acquisition model based on a reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic, and acquiring the second predictive variable value by using the predictive variable acquiring model.
상기 프로세서는
상기 기준 혈압에서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하고, 상기 잔여 기준 혈압을 기초로 상기 예측변수 획득 모델을 생성하는 혈압 추정 모델 생성 장치.10. The method of claim 9,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for generating a residual reference blood pressure by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure, and generating the predictive variable acquisition model based on the residual reference blood pressure.
상기 프로세서는
상기 기준 혈압과 제1 예측변수값을 내적한 값을 상기 기준 혈압에서 빼서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하는 혈압 추정 모델 생성 장치.11. The method of claim 10,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for removing a component associated with the first predictive variable value by subtracting a dot product of the reference blood pressure and the first predictive variable value from the reference blood pressure.
상기 프로세서는
상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 상기 예측변수 획득 모델을 생성하는 혈압 추정 모델 생성 장치.12. The method of claim 11,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for generating the predictive variable acquisition model using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristic.
상기 프로세서는
상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징 간의 공분산이 최대가 되도록 상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 내적한 성분을 특이값 분해하는 혈압 추정 모델 생성 장치. 13. The method of claim 12,
the processor is
A blood pressure estimation model generating apparatus for decomposing a singular value of a component obtained by dot product of the residual reference blood pressure and the feature such that a covariance between the residual reference blood pressure and the feature is maximized.
상기 프로세서는
상기 기준 혈압에서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하고, 상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성하며, 상기 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득하되,
소정 개수의 제2 예측변수값이 획득될 때까지 상기 잔여 기준 혈압을 기준 혈압으로 변환하여 상기 과정을 반복하는 혈압 추정 모델 생성 장치.According to claim 1,
the processor is
A residual reference blood pressure is generated by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure, and a predictive variable is obtained using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristic. generating a model, and obtaining the second predictor variable value using the predictor variable acquisition model;
A blood pressure estimation model generating apparatus for converting the residual reference blood pressure into a reference blood pressure and repeating the above process until a predetermined number of second predictive variable values are obtained.
제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득하는 단계;
상기 제2 신호로부터 특징을 추출하는 단계;
상기 제1 예측변수값 및 상기 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하는 단계; 및
상기 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압 추정 모델을 생성하는 단계를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 방법.receiving a first signal and a second signal;
obtaining a PTT as a first predictor value based on the first signal and the second signal;
extracting a feature from the second signal;
obtaining a second predictive variable value based on the first predictive variable value and the extracted feature; and
and generating a blood pressure estimation model based on the first predictive variable value and the second predictive variable value.
상기 제2 예측변수값을 획득하는 단계는
기준 혈압, 제1 예측변수값 및 상기 특징을 정규화하는 단계를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 방법.16. The method of claim 15,
The step of obtaining the value of the second predictor variable is
A method for generating a blood pressure estimation model, comprising normalizing a reference blood pressure, a first predictive variable value, and the characteristic.
상기 제2 예측변수값을 획득하는 단계는
기준 혈압, 제1 예측변수값 및 상기 특징을 기초로 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계; 및
상기 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 제2 예측변수값을 획득하는 단계를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 방법.16. The method of claim 15,
The step of obtaining the value of the second predictor variable is
generating a predictive variable acquisition model based on the reference blood pressure, the first predictive variable value, and the characteristic; and
and obtaining the second predictive variable value by using the predictive variable obtaining model.
상기 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는
상기 기준 혈압에서 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 방법.18. The method of claim 17,
The step of generating the predictor acquisition model is
and generating a residual reference blood pressure by removing a component associated with a first predictive variable value from the reference blood pressure.
상기 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계는
상기 기준 혈압과 제1 예측변수값을 내적한 값을 상기 기준 혈압에서 빼서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하는 혈압 추정 모델 생성 방법.19. The method of claim 18,
The step of generating the residual reference blood pressure includes:
A method of generating a blood pressure estimation model for removing a component associated with the first predictive variable value by subtracting a dot product of the reference blood pressure and the first predictive variable value from the reference blood pressure.
상기 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는
상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성하는 혈압 추정 모델 생성 방법.19. The method of claim 18,
The step of generating the predictor acquisition model is
A method of generating a blood pressure estimation model for generating a predictive variable acquisition model using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristic.
상기 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계는
상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징 간의 공분산이 최대가 되도록 상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 내적한 성분을 특이값 분해하는 혈압 추정 모델 생성 방법. 21. The method of claim 20,
The step of generating the predictor acquisition model is
A method for generating a blood pressure estimation model, wherein a singular value decomposition is performed by decomposing a component obtained by dot product of the residual reference blood pressure and the feature such that a covariance between the residual reference blood pressure and the feature is maximized.
상기 제2 예측변수값을 획득하는 단계는
상기 기준 혈압에서 상기 제1 예측변수값과 연관된 성분을 제거하여 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계;
상기 잔여 기준 혈압과 상기 특징을 기초로 특이값(singular value decomposition, SVD) 분해 기법을 이용하여 예측변수 획득 모델을 생성하는 단계;
상기 예측변수 획득 모델을 이용하여 제2 예측변수값을 획득하는 단계; 및
소정 개수의 제2 예측변수값이 획득될 때까지, 상기 잔여 기준 혈압을 기준 혈압으로 변환하여 상기 잔여 기준 혈압을 생성하는 단계 이하를 반복하는 단계를 포함하는 혈압 추정 모델 생성 방법.16. The method of claim 15,
The step of obtaining the value of the second predictor variable is
generating a residual reference blood pressure by removing a component associated with the first predictive variable value from the reference blood pressure;
generating a predictor variable acquisition model using a singular value decomposition (SVD) decomposition technique based on the residual reference blood pressure and the characteristics;
obtaining a second predictor variable value using the predictor variable acquisition model; and
and repeating the steps of generating the residual reference blood pressure by converting the residual reference blood pressure into a reference blood pressure until a predetermined number of second predictive variable values are obtained.
사용자로부터 제2 신호를 측정하는 제2 센서; 및
제1 신호 및 제2 신호를 기초로 PTT를 제1 예측변수값으로 획득하고, 상기 제2 신호로부터 특징을 추출하며, 예측변수 획득 모델을 이용하여 상기 추출된 특징을 기초로 제2 예측변수값을 획득하고, 혈압 추정 모델을 이용하여 상기 제1 예측변수값 및 제2 예측변수값을 기초로 혈압을 추정하는 혈압 추정 장치.
a first sensor for measuring a first signal from a user;
a second sensor for measuring a second signal from the user; and
PTT is obtained as a first predictor variable value based on the first signal and the second signal, a feature is extracted from the second signal, and a second predictor variable value based on the extracted feature using a predictor variable acquisition model and estimating the blood pressure based on the first predictive variable value and the second predictive variable value using the blood pressure estimation model.
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