[go: up one dir, main page]

KR102900126B1 - Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data - Google Patents

Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data

Info

Publication number
KR102900126B1
KR102900126B1 KR1020240149522A KR20240149522A KR102900126B1 KR 102900126 B1 KR102900126 B1 KR 102900126B1 KR 1020240149522 A KR1020240149522 A KR 1020240149522A KR 20240149522 A KR20240149522 A KR 20240149522A KR 102900126 B1 KR102900126 B1 KR 102900126B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ppg data
data
ppg
health status
status information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020240149522A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20250172310A (en
Inventor
정의신
Original Assignee
주식회사 웰니스고
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 웰니스고 filed Critical 주식회사 웰니스고
Priority to PCT/KR2025/007407 priority Critical patent/WO2025249943A1/en
Publication of KR20250172310A publication Critical patent/KR20250172310A/en
Priority to KR1020250194936A priority patent/KR20260002413A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102900126B1 publication Critical patent/KR102900126B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A61B5/02125Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave propagation time
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/024Measuring pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Measuring pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analogue processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법이 개시된다. 상기 방법은: 복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for estimating health status information based on refined PPG data according to various embodiments of the present invention is disclosed. The method may include: acquiring a plurality of PPG data measured from a plurality of areas of a user's skin through a plurality of PPG sensors; acquiring at least one refined PPG data from the plurality of PPG data; and estimating the user's health status information based on the at least one refined PPG data.

Description

정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법, 장치 및 프로그램{METHOD, APPARATUS, AND PROGRAM FOR ESTIMATING HEALTH STATUS BASED ON REFINED PPG DATA}Method, apparatus, and program for estimating health status information based on refined PPG data {Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined PPG data}

본 발명은 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것으로서, 구체적으로 복수의 PPG 센서 데이터를 이용하여 획득된 복수의 PPG 데이터를 정제한 정제 PPG 데이터를 이용해 사용자의 혈압을 포함하는 건강 상태 정보를 추정하는 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method, device, and program for estimating health status information based on refined PPG data, and more particularly, to a method, device, and program for estimating health status information including a user's blood pressure using refined PPG data obtained by refining a plurality of PPG data acquired using a plurality of PPG sensor data.

최근 웨어러블 기기와 같은 휴대용 건강 모니터링 장치는 의료 및 헬스케어 분야에서 주목받고 있으며, 이에 따라 PPG(Photoplethysmography, 광혈류 측정) 기술을 기반으로 한 생체 신호 측정이 보편화되고 있다. PPG는 간단한 광학적 측정을 통해 심박수, 혈압, 혈관 상태 등을 비침습적으로 측정할 수 있는 기술로, 다양한 웨어러블 기기에 적용되고 있다.Portable health monitoring devices, such as wearables, have recently attracted attention in the medical and healthcare fields. Consequently, biosignal measurement based on photoplethysmography (PPG) technology is becoming more widespread. PPG is a technology that allows for noninvasive measurement of heart rate, blood pressure, and vascular status through simple optical measurements, and is being applied to various wearable devices.

PPG 기반 건강 관리 기술은 혈류에 따른 신호 변화를 감지하여, 실시간으로 다양한 생체 정보를 추정할 수 있는 장점이 있다. 특히 스마트 워치, 피트니스 트래커 등의 기기는 이러한 PPG 신호를 이용하여 심박수 모니터링을 제공하고 있으며, 이는 개인 맞춤형 건강 관리에 유용하다.PPG-based healthcare technology has the advantage of detecting signal changes related to blood flow, allowing for real-time estimation of various biometric data. In particular, devices such as smartwatches and fitness trackers utilize these PPG signals to monitor heart rate, which is useful for personalized healthcare.

그러나, 기존의 PPG 기술은 정확한 건강 상태 정보를 제공하는데 있어 여러 한계를 포함하고 있다. PPG 신호는 외부 환경이나 사용자의 움직임에 민감하게 반응하기 때문에, 측정된 데이터의 품질이 저하될 수 있다. 또한, 단일 PPG 센서로부터 획득되는 데이터는 주변 조건에 크게 좌우되며, 이로 인해 신호의 노이즈가 발생하고, 이러한 신호를 기반으로 정확한 생체 신호를 추정하는데 어려움이 따른다.However, existing PPG technology has several limitations in providing accurate health status information. Because PPG signals are sensitive to external factors and the user's movements, the quality of the measured data can deteriorate. Furthermore, data acquired from a single PPG sensor is highly dependent on ambient conditions, which leads to signal noise and makes it difficult to accurately estimate biosignals based on these signals.

예를 들어, 혈압 측정의 경우, 웨어러블 기기에서 제공되는 PPG 기반 측정은 주기적인 보정이 필요하고, 정확도가 떨어지는 경우가 많다. 특히, 일부 기기에서는 사용자가 정기적으로 의료용 혈압계와 같은 외부 장치를 사용해 보정해야 하며, 자동 연속 측정이 어려워 혈압 추정의 신뢰성이 낮다.For example, in the case of blood pressure measurement, PPG-based measurements provided by wearable devices require periodic calibration and often suffer from low accuracy. Specifically, some devices require users to regularly calibrate using an external device, such as a medical blood pressure monitor, and automated continuous measurement is difficult, reducing the reliability of blood pressure estimation.

이러한 한계를 극복하기 위해 복수의 PPG 센서를 이용한 측정 방식을 도입하여 신호의 정밀도를 높이는 방법이 요구된다. 나아가, 높은 정밀도의 신호를 기반으로 혈압과 같은 건강 상태 정보를 추정하는 방법에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-2661814호는 생체 신호 추정 방법 및 장치를 개시한다.To overcome these limitations, a measurement method utilizing multiple PPG sensors is needed to increase signal precision. Furthermore, research and development are needed on methods for estimating health status information, such as blood pressure, based on high-precision signals. In this regard, Republic of Korea Patent No. 10-2661814 discloses a method and device for estimating biosignals.

본 발명은 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법, 장치 및 프로그램을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been conceived in response to the aforementioned background technology, and is intended to provide a method, device, and program for estimating health status information based on purified PPG data.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법이 개시된다. 상기 방법은: 복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the aforementioned problem, a method for estimating health status information based on refined PPG data is disclosed. The method may include: acquiring a plurality of PPG data measured in a plurality of areas of a user's skin through a plurality of PPG sensors; acquiring at least one refined PPG data from the plurality of PPG data; and estimating the user's health status information based on the at least one refined PPG data.

대안적인 실시예에서, 상기 방법은, 상기 정제 PPG 데이터를 획득하기 이전에, 상기 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화하는 단계; 동기화된 상기 복수의 PPG 데이터를 특정 밴드패스 필터에 통과시켜, 특정 주파수 대역에 대응하는 신호 성분을 제거하는 단계; 및 상기 복수의 PPG 데이터의 선형 트렌드를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the method may further include, prior to acquiring the refined PPG data, synchronizing the scale and time of the plurality of PPG data; passing the synchronized plurality of PPG data through a specific bandpass filter to remove a signal component corresponding to a specific frequency band; and removing a linear trend of the plurality of PPG data.

대안적인 실시예에서, 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계는, 상기 복수의 PPG 데이터 중 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터, 상기 복수의 PPG 데이터의 가중 평균을 기초로 산출된 제2 PPG 데이터 및 상기 복수의 PPG 데이터에서 특정 측정 조건을 만족하는 제3 PPG 데이터 중 적어도 하나를 메인 PPG 데이터로 결정하는 단계; 및 상기 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하여, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data may include the step of determining at least one of first PPG data having the highest quality among the plurality of PPG data, second PPG data calculated based on a weighted average of the plurality of PPG data, and third PPG data satisfying a specific measurement condition among the plurality of PPG data as main PPG data; and the step of removing noise from the main PPG data to obtain the at least one refined PPG data.

대안적인 실시예에서, 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계는, 상기 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화하는 단계; 동기화된 상기 복수의 PPG 데이터 각각의 신호 성분을 비교하여, 특정 시점 또는 주파수 대역의 상호 관련성을 비교하는 단계; 및 상기 상호 관련성이 존재하는 적어도 하나의 신호 성분을 생체 신호 성분으로 인식하고, 상기 적어도 하나의 신호 성분을 결합하여 상기 적어도 하나의 정제된 PPG 데이터를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data may include: synchronizing scales and times of the plurality of PPG data; comparing signal components of each of the synchronized plurality of PPG data to compare correlations at specific points in time or frequency bands; and recognizing at least one signal component having the correlation as a biosignal component and combining the at least one signal component to obtain the at least one refined PPG data.

대안적인 실시예에서, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계는, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 동맥 혈압 데이터를 기초로 혈압을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 추정하는 단계;를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of estimating the health status information of the user based on the at least one refined PPG data may include the step of obtaining arterial blood pressure data based on the at least one refined PPG data; and the step of estimating the health status information including blood pressure based on the arterial blood pressure data.

대안적인 실시예에서, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계는, 두 개 이상의 정제 PPG 데이터를 동맥 혈압 변환 알고리즘에 입력하여, 상기 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계;를 포함하고, 상기 동맥 혈압 변환 알고리즘은, 상기 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 간의 시간 차이를 기반으로 맥파 전달 시간을 추정하고, 상기 맥파 전달 시간을 기초로 맥파 속도를 산출하고, 상기 맥파 속도 및 상기 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 각각에 대응하는 PPG 센서 간의 거리를 기초로 상기 동맥 혈압 데이터를 산출할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of obtaining arterial blood pressure data based on the at least one refined PPG data includes the step of inputting two or more refined PPG data into an arterial blood pressure conversion algorithm to obtain the arterial blood pressure data, wherein the arterial blood pressure conversion algorithm estimates a pulse wave transit time based on a time difference between the two or more refined PPG data, calculates a pulse wave velocity based on the pulse wave transit time, and calculates the arterial blood pressure data based on the pulse wave velocity and a distance between PPG sensors corresponding to each of the two or more refined PPG data.

대안적인 실시예에서, 상기 동맥 혈압 데이터를 기초로 혈압을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 추정하는 단계는, 사전 학습된 혈압 추정 모델에 상기 동맥 혈압 데이터를 입력하여, 상기 혈압을 획득하는 단계;를 포함하고, 상기 혈압 추정 모델은, 상기 동맥 혈압 데이터로부터 상기 맥파 속도 및 상기 맥파 전달 시간에 대한 특징을 추출하고, 상기 맥파 속도 및 맥파 전달 시간에 대한 특징을 기초로 수축기 혈압을 예측하고, 상기 맥파 전달 시간에 대한 특징 및 상기 사용자의 생체 정보를 기초로 이완기 혈압을 예측할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of estimating the health status information including blood pressure based on the arterial blood pressure data includes the step of inputting the arterial blood pressure data into a pre-learned blood pressure estimation model to obtain the blood pressure; wherein the blood pressure estimation model extracts features for the pulse wave velocity and the pulse wave transit time from the arterial blood pressure data, predicts systolic blood pressure based on the features for the pulse wave velocity and the pulse wave transit time, and predicts diastolic blood pressure based on the features for the pulse wave transit time and the user's bio-information.

대안적인 실시예에서, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계는, 상기 적어도 하나의 정제된 PPG 데이터를 기초로 상기 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각에 대응하는 적어도 하나의 수치 값을 획득하는 단계; 상기 적어도 하나의 수치 값을 통합하여 상기 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각의 최종 수치 값을 결정하는 단계; 및 상기 항목 별 상기 최종 수치 값을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of estimating the health status information of the user based on the at least one refined PPG data may further include the steps of: obtaining at least one numerical value corresponding to each item included in the health status information based on the at least one refined PPG data; integrating the at least one numerical value to determine a final numerical value for each item included in the health status information; and generating the health status information including the final numerical value for each item.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 건강 상태 정보 추정 장치가 개시된다. 상기 장치는: 복수의 PPG(Photoplethysmography) 센서; 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및 상기 복수의 PPG 센서에 의해 측정된 복수의 PPG 데이터의 처리와 관련된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하고, 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하고, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a health status information estimation device is disclosed. The device includes: a plurality of PPG (Photoplethysmography) sensors; a memory storing one or more instructions; and a processor executing the one or more instructions related to processing of a plurality of PPG data measured by the plurality of PPG sensors; wherein the processor can acquire a plurality of PPG data measured in a plurality of areas of the user's skin through the plurality of PPG sensors, acquire at least one refined PPG data from the plurality of PPG data, and estimate the user's health status information based on the at least one refined PPG data.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 복수의 PPG(Photoplethysmography) 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계;를 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램이 개시된다.According to one embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a computer program is disclosed, which is coupled to a computer as hardware and is stored in a computer-readable recording medium to perform the steps of: acquiring a plurality of PPG (Photoplethysmography) data measured in a plurality of areas of a user's skin through a plurality of PPG sensors; acquiring at least one refined PPG data from the plurality of PPG data; and estimating health status information of the user based on the at least one refined PPG data.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명은 복수의 PPG 데이터를 정제하여, 정확하고 신뢰성 높은 건강 상태 정보를 실시간으로 추정할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 혈압, 스트레스 수준, 혈당 등과 같은 다양한 건강 지표를 일상적인 환경에서도 정확하게 모니터링할 수 있다.The present invention refines multiple PPG data sets to estimate accurate and reliable health status information in real time. This allows users to accurately monitor various health indicators, such as blood pressure, stress levels, and blood sugar levels, even in everyday environments.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 정보 추정 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 건강 상태 정보 추정 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치형 건강 상태 정보 추정 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a hardware configuration diagram of a health status information estimation device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are drawings for explaining an example of a wearable health status information estimation device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 and FIG. 6 are drawings for explaining an example of a stationary health status information estimation device according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 7 to 10 are diagrams for explaining an example of a method for estimating health status information based on purified PPG data according to one embodiment of the present invention.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are provided to facilitate an understanding of the present invention. However, it will be apparent that these embodiments may be practiced without these specific details.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.As used herein, the terms "component," "module," "system," and the like refer to computer-related entities, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a computing device and the computing device may be a component. One or more components may reside within a processor and/or a thread of execution. A component may be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Furthermore, these components may execute from various computer-readable media having various data structures stored therein. Components may communicate via local and/or remote processes, for example, by signals comprising one or more data packets (e.g., data from one component interacting with another component in a local system, a distributed system, and/or data transmitted to another system via a network such as the Internet via signals).

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Furthermore, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." That is, unless otherwise specified or clear from context, "X employs A or B" is intended to mean either of the natural inclusive permutations. That is, if X employs A; X employs B; or X employs both A and B, "X employs A or B" can apply to any of these cases. Furthermore, the term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the associated items listed.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to imply the presence of the features and/or components in question. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, components, and/or groups thereof. Furthermore, unless otherwise specified or clear from the context to refer to the singular form, the singular in the specification and claims should generally be construed to mean "one or more."

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 발명내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those skilled in the art should further recognize that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented as electronic hardware, computer software, or combinations of both. To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, components, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable those skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the disclosed embodiments. The present invention is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.In this specification, the term "computer" refers to any type of hardware device including at least one processor, and may also be understood to encompass software components operating on the hardware device, depending on the embodiment. For example, the term "computer" may be understood to encompass, but is not limited to, smartphones, tablet PCs, desktops, laptops, and all user clients and applications running on each device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.Although each step described in this specification is described as being performed by a computer, the subject of each step is not limited thereto, and at least some of each step may be performed by different devices depending on the embodiment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a system according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 건강 상태 정보 추정 장치(100), 사용자 단말(200) 및 외부 서버(300)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 시스템은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소가 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.Referring to FIG. 1, a system according to one embodiment of the present invention may include a health status information estimation device (100), a user terminal (200), and an external server (300). The system illustrated in FIG. 1 is according to one embodiment, and its components are not limited to the embodiment illustrated in FIG. 1, and may be added, changed, or deleted as needed.

본 발명은 두 개 이상의 PPG 센서를 사용하여 동시에 다양한 위치에서 PPG 데이터를 측정하고, AI 기반의 다양한 알고리즘을 통해 노이즈 제거 및 데이터 융합을 수행하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for simultaneously measuring PPG data at various locations using two or more PPG sensors and performing noise removal and data fusion through various AI-based algorithms.

이러한 기술을 통해, 본 발명은 다중 센서 방식으로 측정 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 실시간 생체 신호 모니터링 및 데이터 분석 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 비침습적 방식으로 사용자의 편의성을 보장할 수 있다. 또한, 본 발명의 기술은 작업자 건강 모니터링, 만성질환자 건강관리, 실시간 생체 신호 분석, 산업 안전 관리 등에 이용될 수 있다.Through this technology, the present invention can improve measurement accuracy and reliability using a multi-sensor approach, and provide real-time biosignal monitoring and data analysis capabilities. Furthermore, the present invention can ensure user convenience through a non-invasive method. Furthermore, the technology of the present invention can be used for worker health monitoring, chronic disease patient health management, real-time biosignal analysis, and industrial safety management.

일 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)를 포함할 수 있다. 즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 웨어러블 디바이스 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 스마트 워치나 손목 밴드와 같은 형태로 사용자의 신체에 부착되어 실시간으로 PPG 데이터를 수집하고, 이를 바탕으로 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.In one embodiment, the health status information estimation device (100) may include a wearable health status information estimation device (101). That is, the health status information estimation device (100) may be implemented in the form of a wearable device. For example, the wearable health status information estimation device (101) may be attached to a user's body in the form of a smartwatch or wristband, collect PPG data in real time, and estimate health status information based on the data.

다양한 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)를 포함할 수 있다. 즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 특정 위치에 고정되어 다양한 사용자들이 사용 가능한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)는 의료 클리닉이나 건강 관리 센터에 설치된 고정형 디바이스로, 여러 사용자가 측정 부위를 올려놓고 PPG 데이터를 측정할 수 있도록 설계될 수 있다.In various embodiments, the health status information estimation device (100) may include a stationary health status information estimation device (102). That is, the health status information estimation device (100) may be implemented in a form that is fixed to a specific location and usable by various users. For example, the stationary health status information estimation device (102) may be a stationary device installed in a medical clinic or health care center, and may be designed so that multiple users can place their measurement areas on it and measure PPG data.

이하, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 구현되는 다양한 형태에 대한 설명은 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.Below, descriptions of various forms in which the health status information estimation device (100) is implemented will be provided with reference to FIGS. 3 to 6.

일 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제 PPG 데이터를 기반으로 건강 상태 정보를 추정(또는 측정) 할 수 있다.In one embodiment, the health status information estimation device (100) can estimate (or measure) health status information based on refined PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 사용자의 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can acquire multiple PPG data measured from multiple areas of the user's skin via multiple PPG sensors. In addition, the health status information estimation device (100) can acquire at least one refined PPG data from the multiple PPG data. In addition, the health status information estimation device (100) can estimate the user's health status information based on the at least one refined PPG data.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제 PPG 데이터를 기반으로, 혈압, 심박수, 스트레스 및 혈당과 관련된 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can estimate health status information related to blood pressure, heart rate, stress, and blood sugar based on refined PPG data.

따라서, 본 발명의 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 비침습 방식인 PPG 측정 방식을 사용하면서, 정제된 데이터를 기반으로 사용자의 실시간 건강 상태 정보를 정확하게 추정할 수 있다. 특히, 본 발명의 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 커프 없이(즉, 신체의 압박감을 제거) 사용자의 혈압 추정하여 사용자의 편의성 극대화할 수 있고, 커프의 압박이 없기에 내구성이 높아질 수 있다.Accordingly, the health status information estimation device (100) of the present invention can accurately estimate the user's real-time health status information based on refined data while using the non-invasive PPG measurement method. In particular, the health status information estimation device (100) of the present invention can maximize the user's convenience by estimating the user's blood pressure without a cuff (i.e., eliminating the pressure on the body), and the absence of the cuff's pressure can increase durability.

이하, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법의 일례는 도 7 및 도 10을 참조하여 후술한다.Hereinafter, an example of a health status information estimation device (100) based on refined PPG data will be described with reference to FIGS. 7 and 10.

다양한 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 웹(Web) 또는 애플리케이션(Application) 기반의 서비스를 제공할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다.In various embodiments, the health status information estimation device (100) may provide a web- or application-based service. However, the present invention is not limited thereto.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 예를 들어, 마이크로프로세서, 메인프레임 컴퓨터, 디지털 프로세서, 휴대용 디바이스 및 디바이스 제어기 등과 같은 임의의 타입의 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 디바이스를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.The health status information estimation device (100) may include any type of computer system or computer device, such as, for example, a microprocessor, a mainframe computer, a digital processor, a portable device, and a device controller, but is not limited thereto.

이하, 건강 상태 정보 추정 장치(100)의 하드웨어 구성에 대한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.Below, a description of the hardware configuration of the health status information estimation device (100) will be provided with reference to FIG. 2.

한편, 사용자 단말(200)은 네트워크(400)를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)와 연결될 수 있으며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)에서 추정한 건강 상태 정보와 관련된 사용자의 단말일 수 있다. 즉, 사용자 단말(200)은 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(100)를 착용한 사용자 또는, 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(100)를 통해 PPG 데이터를 제공한 사용자의 단말을 포함할 수 있다.Meanwhile, the user terminal (200) may be connected to the health status information estimation device (100) via a network (400) and may be a user terminal related to the health status information estimated by the health status information estimation device (100). That is, the user terminal (200) may include a terminal of a user wearing a wearable health status information estimation device (100) or a user who provides PPG data through a stationary health status information estimation device (100).

여기서, 사용자 단말(200)은 예를 들어, 다양한 형태의 컴퓨터 장치를 포함할 수 있다. 자세히 예를 들어, 사용자 단말(200)은 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북과 같은 다양한 단말 장치를 의미할 수 있다.Here, the user terminal (200) may include, for example, various types of computer devices. For example, the user terminal (200) may refer to various terminal devices such as a smartphone, tablet PC, desktop, or laptop.

사용자 단말(200)은 단말의 적어도 일부분에 디스플레이를 포함하며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)로부터 제공되는 애플리케이션 혹은 확장 프로그램 기반의 서비스 구동을 위한 운영체제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(200)은 스마트폰(Smart-phone)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 사용자 단말(200)은, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 네비게이션, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 패드(Smartpad), 태블릿 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.The user terminal (200) includes a display on at least a portion of the terminal, and may include an operating system for driving an application or extension program-based service provided from the health status information estimation device (100). For example, the user terminal (200) may be a smart phone, but is not limited thereto, and the user terminal (200) may include all types of handheld-based wireless communication devices such as navigation, PCS (Personal Communication System), GSM (Global System for Mobile communications), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (Wireless Broadband Internet) terminals, smart pads, tablet PCs, etc., as a wireless communication device that ensures portability and mobility.

외부 서버(300)는 네트워크(400)를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)와 연결될 수 있으며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 복수의 PPG 센서를 이용하여 심혈관 대사 지표를 측정하기 위하여 필요한 각종 정보/데이터를 송수신 할 수 있고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 복수의 PPG 센서를 이용하여 심혈관 대사 지표를 측정함에 따라 생성되는 각종 정보/데이터를 저장 및 관리할 수 있다.An external server (300) can be connected to a health status information estimation device (100) via a network (400), and the health status information estimation device (100) can transmit and receive various information/data necessary for measuring cardiovascular metabolic indices using a plurality of PPG sensors, and the health status information estimation device (100) can store and manage various information/data generated as the health status information estimation device (100) measures cardiovascular metabolic indices using a plurality of PPG sensors.

예를 들어, 외부 서버(300)는 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법에서 이용되는 정보를 저장하는 데이터베이스 서버일 수 있다. 다른 예를 들어, 외부 서버(300)는 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법에 이용되는 정보를 제공하는 서버일 수 있다.For example, the external server (300) may be a database server that stores information used in a health status information estimation method based on refined PPG data. As another example, the external server (300) may be a server that provides information used in a health status information estimation method based on refined PPG data.

네트워크(400)는 컴퓨팅 장치, 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미할 수 있다. 예를 들어, 네트워크(400)는 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷(WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다.A network (400) may refer to a connection structure that enables information exchange between each node, such as a computing device, multiple terminals, and servers. For example, the network (400) includes a local area network (LAN), a wide area network (WAN), the Internet (WWW), a wired and wireless data communication network, a telephone network, a wired and wireless television communication network, etc.

무선 데이터 통신망은 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 5GPP(5th Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near-Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.Wireless data communication networks include, but are not limited to, 3G, 4G, 5G, 3GPP (3rd Generation Partnership Project), 5GPP (5th Generation Partnership Project), LTE (Long Term Evolution), WIMAX (World Interoperability for Microwave Access), Wi-Fi, the Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), RF (Radio Frequency), Bluetooth network, NFC (Near-Field Communication) network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network, and DMB (Digital Multimedia Broadcasting) network.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 하드웨어 구성도이다.Figure 2 is a hardware configuration diagram of a computing device according to one embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(110), 프로세서(110)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(151)을 로드(Load)하는 메모리(120), 버스(130), 통신 인터페이스(140) 및 컴퓨터 프로그램(151)을 저장하는 스토리지(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 2에는 본 발명의 실시예와 관련 있는 구성요소들만 도시되어 있다. 따라서, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, a health status information estimation device (100) according to an embodiment of the present invention may include one or more processors (110), a memory (120) for loading a computer program (151) executed by the processor (110), a bus (130), a communication interface (140), and a storage (150) for storing the computer program (151). Here, only components related to the embodiment of the present invention are illustrated in FIG. 2. Therefore, a person skilled in the art to which the present invention pertains may understand that other general components may be included in addition to the components illustrated in FIG. 2.

프로세서(110)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.The processor (110) controls the overall operation of each component of the health status information estimation device (100). The processor (110) may be configured with one or more cores, and may include a processor for data analysis and deep learning, such as a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), or a tensor processing unit (TPU) of a computing device. Alternatively, the processor may be configured to include any type of processor well known in the technical field of the present invention.

또한, 프로세서(110)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있으며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다.Additionally, the processor (110) can perform operations for at least one application or program for executing a method according to embodiments of the present invention, and the health status information estimation device (100) can have one or more processors.

다양한 실시예에서, 프로세서(110)는 프로세서(110) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.In various embodiments, the processor (110) may further include a Random Access Memory (RAM, not shown) and a Read-Only Memory (ROM, not shown) that temporarily and/or permanently store signals (or data) processed within the processor (110). In addition, the processor (110) may be implemented in the form of a system on chip (SoC) that includes at least one of a graphics processing unit, RAM, and ROM.

메모리(120)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(120)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 실행하기 위하여 스토리지(150)로부터 컴퓨터 프로그램(151)을 로드할 수 있다. 메모리(120)에 컴퓨터 프로그램(151)이 로드되면, 프로세서(110)는 컴퓨터 프로그램(151)을 구성하는 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 상기 방법/동작을 수행할 수 있다. 메모리(120)는 RAM과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The memory (120) stores various data, commands, and/or information. The memory (120) can load a computer program (151) from the storage (150) to execute methods/operations according to various embodiments of the present invention. When the computer program (151) is loaded into the memory (120), the processor (110) can perform the method/operation by executing one or more instructions constituting the computer program (151). The memory (120) may be implemented as a volatile memory such as RAM, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.

버스(130)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(130)는 주소 버스(address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.The bus (130) provides a communication function between components of the health status information estimation device (100). The bus (130) can be implemented as various types of buses, such as an address bus, a data bus, and a control bus.

통신 인터페이스(140)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신 인터페이스(140)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(140)는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통신 인터페이스(140)는 생략될 수도 있다.The communication interface (140) supports wired and wireless Internet communication of the health status information estimation device (100). Furthermore, the communication interface (140) may support various communication methods other than Internet communication. To this end, the communication interface (140) may be configured to include a communication module well known in the technical field of the present invention. In some embodiments, the communication interface (140) may be omitted.

일 실시예에서, 통신 인터페이스(140)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)에서 측정된 사용자의 건강 상태 정보를 사용자 단말(200)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 통신 인터페이스(140)는 Wi-Fi, Bluetooth, NFC 등의 무선 통신 방식을 통해 사용자 단말(200)로 데이터를 실시간으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 착용형으로 구현된 경우, 통신 인터페이스(140)는 스마트폰과 같은 사용자 단말에 건강 상태 정보를 전송하여, 전용 애플리케이션을 통해 사용자에게 데이터를 시각적으로 표시하고 분석할 수 있도록 할 수 있다.In one embodiment, the communication interface (140) can transmit the user's health status information measured by the health status information estimation device (100) to the user terminal (200). Specifically, the communication interface (140) can transmit data to the user terminal (200) in real time via a wireless communication method such as Wi-Fi, Bluetooth, NFC, etc. For example, if the health status information estimation device (100) is implemented as a wearable device, the communication interface (140) can transmit the health status information to a user terminal such as a smartphone, so that the user can visually display and analyze the data through a dedicated application.

또한, 통신 인터페이스(140)는 유선 통신을 통해 외부 서버(300)와 연결되어 데이터를 저장하거나 분석 서버로 전송할 수도 있다. 이를 통해, 통신 인터페이스(140)는 사용자의 장기적인 건강 데이터를 모니터링하거나 의료진과 실시간으로 정보를 공유할 수 있어, 정밀한 건강 관리가 가능하도록 지원할 수 있다.Additionally, the communication interface (140) can be connected to an external server (300) via wired communication to store data or transmit it to an analysis server. Through this, the communication interface (140) can monitor the user's long-term health data or share information with medical staff in real time, thereby supporting precise health management.

스토리지(150)는 컴퓨터 프로그램(151)을 비 임시적으로 저장할 수 있다. 건강 상태 정보 추정 장치(100)를 통해 본 발명의 실시예에 따른 프로세스를 수행하는 경우, 스토리지(150)는 개시된 실시예에 따른 방법을 수행하거나, 서비스를 제공하기 위하여 필요한 각종 정보를 저장할 수 있다.Storage (150) can non-temporarily store a computer program (151). When performing a process according to an embodiment of the present invention through a health status information estimation device (100), storage (150) can perform a method according to the disclosed embodiment or store various types of information necessary to provide a service.

스토리지(150)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.Storage (150) may be configured to include non-volatile memory such as ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), flash memory, a hard disk, a removable disk, or any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

컴퓨터 프로그램(151)은 메모리(120)에 로드 될 때 프로세서(110)로 하여금 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기 방법/동작을 수행할 수 있다.The computer program (151) may include one or more instructions that cause the processor (110) to perform a method/operation according to various embodiments of the present invention when loaded into the memory (120). That is, the processor (110) may perform the method/operation according to various embodiments of the present invention by executing the one or more instructions.

일 실시예에서, 컴퓨터 프로그램(151)은 신경망 모델의 학습과 관련된 다양한 작업과 관련된 다양한 방법들을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션을 포함할 수 있다.In one embodiment, the computer program (151) may include one or more instructions for performing various methods associated with various tasks related to learning a neural network model.

복수의 PPG 센서(160)는 사용자의 피부에 접촉하여 다양한 부위에서 동시에 PPG 데이터를 측정할 수 있도록 구성된다. 복수의 PPG 센서(160)는 사용자의 손목, 팔목, 손가락, 또는 귀와 같은 다양한 신체 부위에 부착되어, 해당 부위의 혈류 변화를 감지하여 생체 신호를 수집할 수 있다. 수집된 PPG 데이터는 프로세서(110)에 의해 노이즈 제거 및 신호 정제 과정을 거쳐, 사용자의 혈압, 혈당, 심박수, 스트레스와 같은 건강 상태 정보를 추정하는데 사용될 수 있다.A plurality of PPG sensors (160) are configured to be in contact with the user's skin and simultaneously measure PPG data from various parts of the body. The plurality of PPG sensors (160) are attached to various body parts, such as the user's wrist, forearm, finger, or ear, and can detect changes in blood flow in the corresponding parts to collect biosignals. The collected PPG data can be used to estimate health status information, such as the user's blood pressure, blood sugar, heart rate, and stress, after undergoing noise removal and signal refinement processes by the processor (110).

본 발명은 복수의 PPG 센서(160)를 통해 복수의 위치에서 측정된 데이터를 통합함으로써, 단일 센서 대비 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention can improve reliability and accuracy compared to a single sensor by integrating data measured at multiple locations through multiple PPG sensors (160).

인디케이터(170)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 착용형으로 구현되었을 때, 장치의 전원 온/오프 상태, 장치 배터리 상태 및 건강 상태 정보 등과 관련된 정보를 제공하도록 구성된다. 인디케이터(170)는 LED 또는 다양한 색상을 출력하는 방식으로 작동하며, 각 상태에 따라 다른 색상으로 장치의 상태를 직관적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 인디케이터(170)는 전원이 켜지는 상태에서는 흰색, 전원이 꺼졌을 때는 빨간색, 배터리가 부족할 때는 노란색을 출력하며, 건강 상태 정보를 분석하는 동안에는 파란색을 출력함으로써 사용자가 장치의 동작 상태를 한눈에 파악할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.The indicator (170) is configured to provide information related to the power on/off status of the device, the device battery status, and health status information when the health status information estimation device (100) is implemented as a wearable device. The indicator (170) operates by outputting an LED or various colors, and can intuitively provide the status of the device with different colors depending on each status. For example, the indicator (170) outputs white when the power is on, red when the power is off, yellow when the battery is low, and blue while analyzing health status information, thereby providing a function that allows the user to grasp the operating status of the device at a glance.

디스플레이(180)는 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 거치형으로 구현되었을 때, 사용자에게 PPG 데이터를 기반으로 한 건강 상태 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이(180)는 실시간으로 측정된 혈압, 혈당, 심박수, 스트레스 등의 정보를 사용자에게 즉각적인 피드백으로 제공하여 사용자가 자신의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.When the health status information estimation device (100) is implemented as a stationary device, the display (180) can visually provide the user with health status information based on PPG data. The display (180) can provide the user with real-time measured information such as blood pressure, blood sugar, heart rate, and stress as immediate feedback, thereby providing the user with the ability to monitor their own condition in real time.

디스플레이(180)는 터치스크린 또는 LED/LCD 화면으로 구현될 수 있으며, 그래프, 아이콘, 숫자 정보 등을 사용하여 건강 상태 정보를 직관적으로 시각화할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 복잡한 건강 상태와 관련된 데이터를 쉽게 확인할 수 있고, 필요에 따라 직접 조작하여 데이터를 조회하거나 추가 정보를 확인할 수도 있다.The display (180) can be implemented as a touchscreen or LED/LCD screen, and can intuitively visualize health status information using graphs, icons, numeric information, etc. This allows users to easily check data related to complex health conditions and, as needed, directly manipulate the data to view or check additional information.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or implemented by a combination thereof. The software module may reside in a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.The components of the present invention may be implemented as programs (or applications) and stored on a medium to be executed in conjunction with a computer, which is hardware. The components of the present invention may be implemented as software programs or software elements. Similarly, the embodiments may be implemented in a programming or scripting language such as C, C++, Java, or an assembler, including various algorithms implemented as a combination of data structures, processes, routines, or other programming components. Functional aspects may be implemented as algorithms that are executed on one or more processors.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 건강 상태 정보 추정 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 and FIG. 4 are drawings for explaining an example of a wearable health status information estimation device according to one embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 외측(101A)과 내측(101B)을 도시하였다.Referring to FIG. 3, the outer side (101A) and inner side (101B) of the wearable health status information estimation device (101) are illustrated.

착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 외측(101A)에는 인디케이터(170)가 구비되어, 전원 상태, 배터리 상태 또는 건강 상태 정보와 같은 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 여기서, 인디케이터(170)는 LED를 이용하여 다양한 색상으로 상태를 표시할 수 있으며, 사용자는 이를 통해 장치의 현재 상태를 직관적으로 파악할 수 있다.An indicator (170) is provided on the outer surface (101A) of a wearable health status information estimation device (101), which can visually provide information such as power status, battery status, or health status information to the user. Here, the indicator (170) can display status in various colors using an LED, allowing the user to intuitively grasp the current status of the device.

한편, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 내측(101B)에는 복수의 PPG 센서(160)가 구비될 수 있다. 복수의 PPG 센서(160)는 사용자의 피부에 밀착되어, 신체의 다양한 위치에서 PPG 데이터를 실시간으로 수집할 수 있다. 이러한 PPG 센서는 혈류 변화를 감지하여 심박수, 혈압과 같은 생체 정보를 측정하며, 내측에 위치함으로써 신체에 밀착된 상태에서 정확한 측정을 가능하게 할 수 있다.Meanwhile, a plurality of PPG sensors (160) may be provided on the inner side (101B) of the wearable health status information estimation device (101). The plurality of PPG sensors (160) are in close contact with the user's skin, and can collect PPG data in real time from various locations on the body. These PPG sensors detect changes in blood flow to measure biometric information such as heart rate and blood pressure, and by being located on the inner side, they can enable accurate measurements while in close contact with the body.

구체적으로, 복수의 PPG 센서(160)는 사용자의 손목, 팔목, 또는 다른 다양한 부위에 적합하게 설계될 수 있으며, PPG 데이터의 정확성을 향상시키기 위해 센서 배열이 적절하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서는 사용자 움직임에 따른 신호 간섭이나 노이즈를 최소화할 수 있도록 배치될 수 있다.Specifically, the plurality of PPG sensors (160) may be designed to fit the user's wrist, forearm, or other various areas, and the sensor array may be appropriately positioned to enhance the accuracy of PPG data. For example, the plurality of sensors may be positioned to minimize signal interference or noise caused by user movement.

또한, 복수의 PPG 센서(160)는 사용자의 피부 상태나 동작에 따른 측정 편차를 줄이기 위해 센서 간 거리가 적절히 조정될 수 있으며, 조정을 통해 정확하고 일관된 데이터를 수집할 수 있다.In addition, the distance between the multiple PPG sensors (160) can be appropriately adjusted to reduce measurement deviation according to the user's skin condition or movement, and accurate and consistent data can be collected through adjustment.

도 4를 참조하면, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 분해 사시도를 도시하였다.Referring to FIG. 4, an exploded perspective view of a wearable health status information estimation device (101) is illustrated.

도시된 바와 같이, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 복수의 PPG 센서 외에도, Fabric strap(패브릭 스트랩), Aluminum Strap Joint(알루미늄 스트랩 조인트), Silicon(실리콘), On/Off Button(On/Off 버튼)을 포함할 수 있다.As illustrated, the wearable health status information estimation device (101) may include, in addition to a plurality of PPG sensors, a fabric strap, an aluminum strap joint, silicon, and an on/off button.

패브릭 스트랩은 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 스트랩 부분으로, 패브릭 재질로 구성되어 있어 사용자 피부에 부드럽게 접촉하면서도 유연한 착용감을 제공할 수 있다. 또한, 패브릭 스트랩은 사용자의 신체에 맞게 길이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.The fabric strap is a strap portion of a wearable health status information estimation device (101). Made of fabric, it can provide a flexible wearing experience while softly contacting the user's skin. In addition, the fabric strap can be configured to be adjusted in length to fit the user's body.

알루미늄 스트랩 조인트는 알루미늄 재질로 구성된 스트랩 연결부로, 스트랩과 본체를 고정할 수 있다. 여기서, 알루미늄은 내구성이 뛰어나고 경량 소재이기 때문에 장치의 무게를 최소화하면서도 내구성을 유지할 수 있다. 다만, 스트랩 조인트의 재질은 알루미늄에 한정되지 않는다.The aluminum strap joint is a strap connection made of aluminum that secures the strap to the main body. Aluminum is a durable and lightweight material, allowing the device to maintain durability while minimizing weight. However, the strap joint material is not limited to aluminum.

실리콘은 본체, PPG 센서 및 회로를 감싸도록 구성될 수 있다. 실리콘은 유연성과 내구성이 뛰어나며, 땀이나 습기로 인한 본체, PPG 센서 및 회로의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 실리콘은 미끄럼 방지 기능을 제공하여 장치가 피부에 밀착될 수 있도록 할 수 있다.Silicone can be configured to surround the body, PPG sensor, and circuitry. Silicone offers excellent flexibility and durability, preventing damage to the body, PPG sensor, and circuitry caused by sweat or moisture. Additionally, silicone can provide anti-slip properties, ensuring the device adheres closely to the skin.

On/Off 버튼은 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)의 전원 버튼으로, 사용자는 해당 버튼을 통해 장치를 켜고 끌 수 있다. 또한, On/Off 버튼은 사용자 인터페이스로서 직관적으로 사용할 수 있도록 설계될 수 있다.The On/Off button is a power button for the wearable health status information estimation device (101), allowing the user to turn the device on and off. Furthermore, the On/Off button may be designed to be intuitively usable as a user interface.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 병원에 입원 중인 환자에게 착용하도록 하여 환자의 건강 상태를 모니터링하는 용도로서 활용될 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a wearable health status information estimation device (101) can be used to monitor the health status of a patient hospitalized in a hospital by having the device worn by the patient.

구체적으로, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 PPG 센서를 통해 환자의 심박수, 혈압, 스트레스 수준, 호흡률 등과 같은 다양한 생체 신호를 연속적으로 측정하고, 이를 정제된 PPG 데이터로 처리하여 환자의 상태를 정확하게 모니터링하게 할 수 있다. 또한, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 병원 서버 또는 해당 환자의 보호자 단말 등과 연동하여 의료진이나 보호자에게 환자의 건강 상태에 대한 정보를 제공함으로써 환자의 건강 상태에 대한 빠른 대응을 가능하게 할 수 있다.Specifically, the wearable health status information estimation device (101) can continuously measure various bio-signals, such as the patient's heart rate, blood pressure, stress level, and respiration rate, through a PPG sensor, and process these into refined PPG data to accurately monitor the patient's condition. In addition, the wearable health status information estimation device (101) can provide medical staff or guardians with information on the patient's health status by linking with a hospital server or a guardian terminal of the patient, thereby enabling a quick response to the patient's health status.

따라서, 착용형 건강 상태 정보 추정 장치(101)는 병원 내에서 환자의 건강 상태를 모니터링하고 이를 제공함으로써, 환자에게 발생한 위급 상황을 즉시 감지하여 즉각적인 의료 조치가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.Therefore, the wearable health status information estimation device (101) can monitor the health status of a patient within a hospital and provide the information, thereby enabling immediate detection of an emergency situation occurring to the patient and enabling immediate medical action to be taken.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치형 건강 상태 정보 추정 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 and FIG. 6 are drawings for explaining an example of a stationary health status information estimation device according to one embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)는 디스플레이(180)와 PPG 센서(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the stationary health status information estimation device (102) may include a display (180) and a PPG sensor (160).

디스플레이(180)는 사용자의 건강 상태 정보를 시각적으로 표시하며, 혈압, 심박수, 스트레스 수준 등의 측정 결과를 그래픽 인터페이스로 제공할 수 있다. 이를 통해 사용자는 디스플레이를 통해 실시간으로 자신의 건강 상태를 확인할 수 있다. 이러한 디스플레이(180)는 터치스크린으로 구현될 수 있으며, 사용자는 원하는 기능을 조작하거나 데이터를 확인하는데 활용할 수 있다.The display (180) visually displays the user's health status information and can provide measurement results, such as blood pressure, heart rate, and stress level, through a graphical interface. This allows the user to check their health status in real time through the display. This display (180) can be implemented as a touchscreen, and the user can use it to operate desired functions or check data.

PPG 센서(160)는 사용자가 장치에 신체 부위를 접촉하여 PPG 데이터를 측정하는 장치의 주요 구성 요소일 수 있다. PPG 센서(160)는 혈류 변화를 감지하여 생체 신호를 수집하며, 이를 통해 건강 상태를 추정하는데 필요한 정확한 PPG 데이터를 제공할 수 있다.The PPG sensor (160) may be a key component of a device that measures PPG data by allowing a user to touch a body part to the device. The PPG sensor (160) detects changes in blood flow to collect biosignals, thereby providing accurate PPG data necessary for estimating health status.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)는 사용자가 팔을 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)의 PPG 센서(160) 부분에 올려 놓은 경우, 사용자의 PPG 데이터를 측정할 수 있다. 이때, PPG 센서(160)는 팔의 혈류 변화를 감지하여 생체 신호를 수집하고, 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)는 이를 기반으로 건강 상태 정보를 추정할 수 있다. For example, as illustrated in FIG. 6, the stationary health status information estimation device (102) can measure the user's PPG data when the user places his or her arm on the PPG sensor (160) portion of the stationary health status information estimation device (102). At this time, the PPG sensor (160) detects changes in blood flow in the arm to collect biosignals, and the stationary health status information estimation device (102) can estimate health status information based on these.

즉, 사용자는 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)에 팔을 올리는 간단한 동작으로 비접촉 방식으로 자신의 건강 상태를 측정할 수 있으며, 측정된 건강 상태는 디스플레이(180)에 표시될 수 있다.That is, a user can measure his or her health status in a non-contact manner by a simple action of placing his or her arm on a stationary health status information estimation device (102), and the measured health status can be displayed on a display (180).

이와 같이 본 발명의 거치형 건강 상태 정보 추정 장치(102)는 공공장소, 의료기관 또는 건강 관리 센터 등에서 여러 사용자가 쉽게 건강 상태를 측정하고 모니터링할 수 있도록 설계될 수 있으며, 사용자 편의성과 측정 정확성을 동시에 높일 수 있다.In this way, the stationary health status information estimation device (102) of the present invention can be designed so that multiple users can easily measure and monitor their health status in public places, medical institutions, or health management centers, and can simultaneously increase user convenience and measurement accuracy.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 7 to 10 are diagrams for explaining an example of a method for estimating health status information based on purified PPG data according to one embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 센서(160)를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득할 수 있다(S100).Referring to FIG. 7, the health status information estimation device (100) can obtain multiple PPG data measured in multiple areas of the user's skin through multiple PPG sensors (160) (S100).

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 착용형으로 구현된 경우, 복수의 PPG 센서(160)는 스마트 워치, 손목 밴드 또는 웨어러블 패치 형태로 사용자의 신체에 부착될 수 있다. 여기서, 각각의 PPG 센서는 손목이나 팔의 상이한 측면과 같이, 서로 다른 부위에 위치하여 동시에 다중 위치에서 PPG 데이터를 측정할 수 있다. 또한, 각각의 PPG 센서는 광원과 광수신기로 구성되며, 혈류에 따른 광흡수 변화를 감지하여 맥파 신호를 생성할 수 있다. 이러한 구성을 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 움직임이나 주변 환경에 따른 신호 왜곡을 최소화하고, 보다 신뢰성 있는 생체 신호를 획득할 수 있다.For example, if the health status information estimation device (100) is implemented as a wearable device, a plurality of PPG sensors (160) can be attached to the user's body in the form of a smartwatch, wristband, or wearable patch. Here, each PPG sensor can be positioned at a different site, such as a different side of the wrist or arm, to measure PPG data at multiple locations simultaneously. In addition, each PPG sensor is composed of a light source and a light receiver, and can detect changes in light absorption according to blood flow to generate a pulse wave signal. Through this configuration, the health status information estimation device (100) can minimize signal distortion due to the user's movement or surrounding environment, and obtain more reliable biosignals.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 거치형으로 구현된 경우, 복수의 PPG 센서(160)는 의료용 기기나 헬스케어 키오스크에 내장되어 특정 위치에 고정될 수 있다. 이 경우, 사용자는 팔의 하박 또는 손가락이나 손바닥을 센서 부위에 올려놓음으로써 복수의 영역에서 PPG 데이터를 동시에 측정할 수 있다. 여기서, 각각의 PPG 센서들은 팔의 상이한 측면 각각과 같이 다양한 위치에 배치되어 다채널 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 이와 같이, 거치형으로 구현된 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 집단 건강 모니터링이나 의료 시설에서의 사용자 건강 측정에 활용될 수 있다.For another example, if the health status information estimation device (100) is implemented as a stationary type, multiple PPG sensors (160) can be built into a medical device or healthcare kiosk and fixed at a specific location. In this case, the user can simultaneously measure PPG data in multiple areas by placing the forearm, fingers, or palm of the arm on the sensor area. Here, each PPG sensor can be placed at various locations, such as on different sides of the arm, to acquire multi-channel PPG data. In this way, the health status information estimation device (100) implemented as a stationary type can be utilized for group health monitoring or user health measurement in medical facilities.

다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터에 대한 전처리를 수행할 수 있다.According to various embodiments, the health status information estimation device (100) can perform preprocessing on a plurality of PPG data.

일 실시예에서, 복수의 PPG 센서에서 획득된 데이터는 시간적인 차이를 가질 수 있다. 이에 따라, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제 PPG 데이터를 획득하기 이전에, 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화(예: 각 센서의 데이터에 타임스탬프를 부여하고, 시간적으로 정렬)할 수 있다.In one embodiment, data acquired from multiple PPG sensors may have temporal differences. Accordingly, the health status information estimation device (100) may synchronize the scale and time of multiple PPG data (e.g., assign a timestamp to the data from each sensor and align them temporally) prior to acquiring refined PPG data.

예를 들어, 각 PPG 센서(160)로부터 수집된 데이터는 센서 간의 미세한 시간 지연이나 샘플링 속도의 차이로 인해 직접 비교가 불가능할 수 있다. 이를 해결하기 위해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 센서들의 샘플링 레이트를 일치시키고, 공통의 시간 기준을 설정하여 데이터를 재구성할 수 있다. 이 과정에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 보간(interpolation) 기법이나 동적 시간 왜곡(dynamic time warping) 알고리즘을 활용하여 시간축을 정렬할 수 있다.For example, data collected from each PPG sensor (160) may not be directly comparable due to slight time delays or differences in sampling rates between sensors. To address this, the health status information estimation device (100) can reconstruct the data by aligning the sampling rates of the sensors and establishing a common time reference. In this process, the health status information estimation device (100) can align the time axis by utilizing an interpolation technique or a dynamic time warping algorithm.

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 동적 시간 왜곡(Dynamic Time Warping, DTW) 알고리즘을 사용하여 시간축을 정렬하고, 필요에 따라 보간법(예: 선형 보간, 스플라인 보간)을 적용하여 데이터를 재구성할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 샘플링 주파수가 다른 경우에는 재샘플링(업샘플링 또는 다운샘플링)을 수행할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can align the time axis using a dynamic time warping (DTW) algorithm and reconstruct data by applying an interpolation method (e.g., linear interpolation, spline interpolation) as needed. In addition, the health status information estimation device (100) can perform resampling (upsampling or downsampling) when the sampling frequency is different.

일 실시예에서, PPG 신호는 시간에 따라 기저선(Baseline)이 변동할 수 있다. 이러한 기저선 변동은 측정 오류를 유발할 수 있으므로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 동기화된 복수의 PPG 데이터를 특정 밴드패스 필터(예: 이동 평균 필터 또는 고역 통과 필터)에 통과시켜, 특정 주파수 대역에 대응하는 신호 성분(즉, 기저선)을 제거할 수 있다.In one embodiment, the PPG signal may have a baseline that fluctuates over time. Such baseline fluctuations may cause measurement errors, so the health status information estimation device (100) may pass a plurality of synchronized PPG data through a specific bandpass filter (e.g., a moving average filter or a high-pass filter) to remove signal components (i.e., baselines) corresponding to a specific frequency band.

예를 들어, 일반적인 PPG 신호는 저주파 성분(예: 0.5Hz 이하의 기저선 변동)과 고주파 노이즈(예: 40Hz 이상의 전기적 노이즈)를 포함할 수 있다. 이를 제거하기 위해, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 0.5Hz에서 40Hz 사이의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터를 적용할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심박수 신호의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터를 설계하고, 필터의 차수와 컷오프 주파수는 신호의 특성에 따라 최적화할 수 있다. 여기서, 필터 설계에는 Butterworth 필터, Chebyshev 필터, Bessel 필터 등이 사용될 수 있다. 또한, 필터는 FIR(Finite Impulse Response) 필터 또는 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 포함할 수 있다. 그리고, 필터의 차수와 컷오프 주파수는 신호의 특성(예: 사용자의 심박수 범위, 샘플링 주파수, 신호 대 잡음 비, 운동 아티팩트의 정도 등)에 따라 조정될 수 있다.For example, a typical PPG signal may include low-frequency components (e.g., baseline fluctuations of 0.5 Hz or less) and high-frequency noise (e.g., electrical noise of 40 Hz or more). To remove these, the health status information estimation device (100) may apply a bandpass filter that passes a frequency band between 0.5 Hz and 40 Hz. In addition, the health status information estimation device (100) may design a bandpass filter that passes a frequency band of a heart rate signal, and the order and cutoff frequency of the filter may be optimized according to the characteristics of the signal. Here, a Butterworth filter, a Chebyshev filter, a Bessel filter, etc. may be used in the filter design. In addition, the filter may include a Finite Impulse Response (FIR) filter or an Infinite Impulse Response (IIR) filter. In addition, the order and cutoff frequency of the filter may be adjusted according to the characteristics of the signal (e.g., the user's heart rate range, sampling frequency, signal-to-noise ratio, degree of motion artifact, etc.).

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 모든 센서 데이터에 대해 일관된 기저선 제거 기법을 적용할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정확한 생체 신호 기반의 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) can apply a consistent baseline removal technique to all sensor data. Through this, the health status information estimation device (100) can estimate accurate health status information based on biosignals.

일 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터의 선형 트렌드를 제거할 수 있다.In one embodiment, the health status information estimation device (100) can remove linear trends of a plurality of PPG data.

예를 들어, 장시간 측정 시 신호에 포함될 수 있는 기기 드리프트(drift)나 환경 변화로 인한 선형적인 변화는 신호 분석에 방해가 될 수 있다. 이를 보정하기 위해, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 신호에서 선형 또는 저차원 다항식 추세를 추정하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 최소자승법(Least Squares Method)을 이용하여 선형 회귀선을 계산하고 이를 원 신호에서 빼는 방식으로 트렌드를 제거할 수 있다.For example, linear changes due to device drift or environmental changes that may be included in signals during long-term measurements can interfere with signal analysis. To compensate for this, the health status information estimation device (100) can estimate and remove linear or low-dimensional polynomial trends from the signal. For example, the health status information estimation device (100) can remove trends by calculating a linear regression line using the Least Squares Method and subtracting it from the original signal.

즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터에 대해 고역통과 필터를 적용하여 저주파 성분을 제거하고, 이동 평균(Moving Average) 기법을 통해 노이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 신호의 표준화(예: 평균 0, 표준편차 1로 표준화)나 정규화(예: Min-Max 스케일링, Z-score 스케일링 등)를 통해 센서 간의 스케일 차이를 보정하여, 이후 단계에서 수행될 수 있는 데이터 융합의 정확성을 높일 수 있다.That is, the health status information estimation device (100) can remove low-frequency components by applying a high-pass filter to each PPG data and reduce noise through a moving average technique. In addition, the health status information estimation device (100) can compensate for scale differences between sensors through signal standardization (e.g., standardization to a mean of 0 and a standard deviation of 1) or normalization (e.g., Min-Max scaling, Z-score scaling, etc.), thereby increasing the accuracy of data fusion that can be performed in a later stage.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(S200).The health status information estimation device (100) can obtain at least one refined PPG data from a plurality of PPG data (S200).

일 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터 중에서 적어도 하나의 메인 PPG 데이터를 선정하고, 해당 데이터의 노이즈를 제거하는 방식으로 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the health status information estimation device (100) can select at least one main PPG data from among a plurality of PPG data and obtain refined PPG data by removing noise from the data.

구체적으로, 도 8을 참조하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터 중 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터, 복수의 PPG 데이터의 가중 평균을 기초로 산출된 제2 PPG 데이터 및 복수의 PPG 데이터에서 특정 측정 조건을 만족하는 제3 PPG 데이터 중 적어도 하나를 메인 PPG 데이터로 결정할 수 있다(S211).Specifically, referring to FIG. 8, the health status information estimation device (100) can determine at least one of the first PPG data having the highest quality among the plurality of PPG data, the second PPG data calculated based on the weighted average of the plurality of PPG data, and the third PPG data satisfying a specific measurement condition among the plurality of PPG data as the main PPG data (S211).

일례로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 품질을 평가하여 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 선정할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터에 대하여 신호 대 잡음비, 아티팩트 비율, 신호의 일관성을 포함하는 품질 지표를 계산할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can evaluate the quality of each PPG data and select the first PPG data with the highest quality as the main PPG data. For example, the health status information estimation device (100) can calculate quality indicators for each PPG data, including a signal-to-noise ratio, an artifact ratio, and signal consistency.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터에서 유효 신호의 에너지와 노이즈의 에너지를 비교하여 신호 대 잡음비를 계산할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 신호 대 잡음비 값이 높을수록 신호 품질이 우수하다고 판단할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can calculate a signal-to-noise ratio by comparing the energy of a valid signal and the energy of noise in each PPG data. Furthermore, the health status information estimation device (100) can determine that a higher signal-to-noise ratio indicates better signal quality.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 운동이나 외부 간섭으로 인한 이상치 데이터의 비율을 산출할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 아티팩트 비율이 낮을수록 안정적인 신호로 판단할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can calculate the ratio of outlier data due to exercise or external interference. Furthermore, the health status information estimation device (100) can determine that a signal is more stable when the artifact ratio is lower.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 시간에 따른 신호 패턴의 변화 정도를 기반으로 신호의 안정성을 평가할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can evaluate the stability of a signal based on the degree of change in the signal pattern over time.

그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 신호 대 잡음비(SNR), 아티팩트 비율, 신호의 일관성을 기반으로 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터를 선별할 수 있다. 예를 들어, 세 개의 PPG 데이터 A(SNR = 20dB, 아티팩트 비율 = 5%, 일관성 점수 = 90%), 데이터 B(SNR = 15dB, 아티팩트 비율 = 10%, 일관성 점수 = 85%), 데이터 C(SNR = 22dB, 아티팩트 비율 = 3%, 일관성 점수 = 92%)가 있다고 가정하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터 별 품질 지표들을 종합적으로 평가하여 품질 점수를 산출하고, 품질 점수가 가장 높은 데이터 C를 제1 PPG 데이터로 선정할 수 있다.And, the health status information estimation device (100) can select the first PPG data with the highest quality based on the signal-to-noise ratio (SNR), artifact ratio, and consistency of the signal. For example, assuming that there are three PPG data A (SNR = 20 dB, artifact ratio = 5%, consistency score = 90%), data B (SNR = 15 dB, artifact ratio = 10%, consistency score = 85%), and data C (SNR = 22 dB, artifact ratio = 3%, consistency score = 92%), the health status information estimation device (100) can comprehensively evaluate the quality indices of each data to calculate a quality score, and select data C with the highest quality score as the first PPG data.

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 전체 PPG 데이터 중 특정 데이터의 품질이 나머지 데이터에 비해 월등히 우수한 경우(즉, 특정 데이터의 품질과 나머지 데이터의 품질 간 차이가 임계 값을 초과하는 경우), 제1 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 결정할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 하나의 센서에서만 노이즈가 거의 없는 깨끗한 신호가 수신되었을 때, 제1 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 결정할 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) may determine the first PPG data as the main PPG data if the quality of specific data among the entire PPG data is significantly superior to that of the remaining data (i.e., if the difference between the quality of the specific data and the quality of the remaining data exceeds a threshold value). For example, the health status information estimation device (100) may determine the first PPG data as the main PPG data if a clean signal with almost no noise is received from only one sensor.

추가적인 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터 별 품질 지표들을 종합적으로 평가하여 품질 점수를 산출한 이후, 품질 점수가 임계 값 미만인 데이터가 존재하는 경우, 해당 데이터는 건강 상태 정보를 추정하기 위한 데이터에서 제외시켜, 추정 결과의 정확도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In an additional embodiment, the health status information estimation device (100) comprehensively evaluates quality indicators for each data to calculate a quality score, and if there is data with a quality score below a threshold value, the data is excluded from the data for estimating health status information, thereby improving the accuracy and reliability of the estimation result.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터 별 품질 지표들을 종합적으로 평가하여 품질 점수를 산출한 이후, 데이터 각각의 품질 점수가 임계 값 이상인 경우 각 데이터의 품질 점수에 대응하는 가중치를 부여하고, 가중 합을 통해 정제할 메인 PPG 데이터로 선정할 수 있다.In addition, the health status information estimation device (100) comprehensively evaluates quality indicators for each data to calculate a quality score, and then, if the quality score of each data is greater than a threshold value, assigns a weight corresponding to the quality score of each data and selects the data as the main PPG data to be refined through the weighted sum.

다른 일례로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터를 가중 평균하여 제2 PPG 데이터를 산출하고, 이를 메인 PPG 데이터로 결정할 수 있다.As another example, the health status information estimation device (100) can calculate second PPG data by weighting the average of multiple PPG data and determine this as main PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 품질 지표를 가중치로 사용하여 가중 평균을 계산할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can calculate a weighted average using the quality indicator of each PPG data as a weight.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 앞선 예시에서 각 데이터의 품질 점수를 기반으로 데이터 A의 가중치 0.3, 데이터 B의 가중치 0.2, 데이터 C의 가중치 0.5로 부여할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 데이터의 가중치를 사용하여 각 시점의 PPG 값을 가중 평균하여 제2 PPG 데이터를 생성할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) may assign a weight of 0.3 to data A, a weight of 0.2 to data B, and a weight of 0.5 to data C based on the quality score of each data in the preceding example. In addition, the health status information estimation device (100) may generate second PPG data by performing a weighted average of the PPG values at each time point using the weights of each data.

자세히 예를 들어, 특정 시점에서의 각 PPG 데이터 값이 데이터 A: 0.8, 데이터 B: 0.75, 데이터 C: 0.82라고 가정하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 데이터의 가중치를 반영하여 제2 PPG 데이터 값을 산출할 수 있다. 즉, 특정 시점 에서의 제2 PPG 데이터 값은 (0.8 * 0.3) + (0.75 * 0.2) + (0.82 * 0.5) = 0.806으로 산출되며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 시간 축 전체에 대해서 가중 평균을 수행하여 제2 PPG 데이터를 획득할 수 있다.For example, assuming that each PPG data value at a specific point in time is data A: 0.8, data B: 0.75, and data C: 0.82, the health status information estimation device (100) can calculate the second PPG data value by reflecting the weight of each data. That is, the second PPG data value at a specific point in time is calculated as (0.8 * 0.3) + (0.75 * 0.2) + (0.82 * 0.5) = 0.806, and the health status information estimation device (100) can obtain the second PPG data by performing a weighted average for the entire time axis.

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 품질이 비슷하거나, 개별 데이터의 신뢰성이 낮을 때, 제2 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 선정할 수 있다. 이를 통해, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가중 평균을 통해 개별 데이터의 노이즈를 감소시키고 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) may select the second PPG data as the main PPG data when the quality of each PPG data is similar or the reliability of the individual data is low. Through this, the health status information estimation device (100) can reduce noise in the individual data and improve signal reliability through weighted averaging.

또 다른 일례로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 특정 측정 조건을 만족하는 제3 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 결정할 수 있다.As another example, the health status information estimation device (100) can determine third PPG data that satisfies specific measurement conditions as main PPG data.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 센서의 위치, 사용자의 활동 상태, 환경 조건을 포함하는 특정 조건을 기초로 제3 PPG 데이터를 선별할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can select third PPG data based on specific conditions including the location of the sensor, the user's activity status, and environmental conditions.

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 손목의 상측과 하측에 위치한 센서 중 상측에 위치한 센서의 데이터를 제3 PPG 데이터로 선별할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자가 안정 상태(즉, 휴식 상태)에 있을 때 측정된 PPG 데이터를 제3 PPG 데이터로 선별할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 주변 광 간섭이 적은 조건에서 수집된 PPG 데이터를 제3 PPG 데이터로 선별할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can select data from a sensor located on the upper side among the sensors located on the upper and lower sides of the wrist as the third PPG data. In addition, the health status information estimation device (100) can select PPG data measured when the user is in a stable state (i.e., a resting state) as the third PPG data. In addition, the health status information estimation device (100) can select PPG data collected under conditions with little ambient light interference as the third PPG data.

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 특정 조건에서 수집된 데이터가 분석 목적에 부합하는 경우, 제3 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 선정할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 혈압 측정을 위해 사용자가 안정된 상태에서 측정한 데이터가 필요할 때, 해당 조건을 만족하는 PPG 데이터를 메인 PPG 데이터로 선정할 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) may select the third PPG data as the main PPG data if the data collected under specific conditions is suitable for the analysis purpose. For example, when the health status information estimation device (100) requires data measured by the user in a stable state for blood pressure measurement, the health status information estimation device (100) may select the PPG data satisfying the corresponding conditions as the main PPG data.

일 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 메인 PPG 데이터를 결정한 경우, 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하여, 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(S212).In one embodiment, when the health status information estimation device (100) determines main PPG data, it can remove noise from the main PPG data to obtain at least one refined PPG data (S212).

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다른 PPG 데이터를 참조로 활용하여 노이즈를 제거함으로써, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 참조로 활용되는 다른 PPG 데이터는 메인 PPG 데이터와 유사한 생체 신호 성분을 포함하지만 노이즈 패턴은 다를 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing noise using other PPG data as a reference. Here, the other PPG data used as a reference may contain similar biosignal components as the main PPG data, but may have different noise patterns.

보다 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적응 알고리즘을 사용하여 필터 계수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 LMS(Least Mean Squares) 알고리즘이나 RLS(Recursive Least Squares) 알고리즘이 기반으로 필터 계수를 조정할 수 있다. 여기서, LMS 알고리즘은 계산 복잡도가 낮고 실시간 처리가 가능하여 웨어러블 디바이스에 적합할 수 있다.More specifically, the health status information estimation device (100) can adjust filter coefficients using an adaptive algorithm. For example, the health status information estimation device (100) can adjust filter coefficients based on the Least Mean Squares (LMS) algorithm or the Recursive Least Squares (RLS) algorithm. The LMS algorithm has low computational complexity and allows for real-time processing, making it suitable for wearable devices.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 필터 계수를 조정한 후, 참조 PPG 데이터를 기반으로 메인 PPG 데이터에서 노이즈를 제거하여 정제된 PPG 데이터를 획득할 수 있다.The health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing noise from the main PPG data based on the reference PPG data after adjusting the filter coefficient.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적응 필터를 사용하여 참조 PPG 데이터로부터 노이즈 추정치를 생성하고 이를 메인 PPG 데이터에서 제거할 수 있다. 예를 들어, 메인 PPG 데이터가 팔목의 상측에서 측정된 것이고 참조 PPG 데이터가 팔목의 하측에서 측정된 것인 경우를 팔목의 상측 PPG 데이터는 움직임에 민감하여 운동 아티팩트가 많이 포함될 수 있지만, 팔목의 하측 PPG 데이터는 비교적 안정적일 수 있다. 이에 따라, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 하측 PPG 데이터를 참조로 사용하여 적응 필터를 통해 상측 PPG 데이터에서 운동 노이즈를 제거할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 노이즈가 최소화된 정제된 PPG 데이터를 획득할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can generate a noise estimate from reference PPG data using an adaptive filter and remove it from the main PPG data. For example, if the main PPG data is measured from the upper part of the wrist and the reference PPG data is measured from the lower part of the wrist, the upper part of the wrist PPG data may be sensitive to movement and may contain many motion artifacts, but the lower part of the wrist PPG data may be relatively stable. Accordingly, the health status information estimation device (100) can use the lower part PPG data as a reference and remove motion noise from the upper part PPG data using an adaptive filter. Through this, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data with minimized noise.

다양한 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 단계(S200)에서, 복수의 PPG 데이터 각각의 독립 성분을 비교하여 노이즈를 제거하는 방식으로 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.In various embodiments, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data in a manner of removing noise by comparing independent components of each of a plurality of PPG data in step (S200).

구체적으로, 도 9를 참조하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화할 수 있다(S221).Specifically, referring to FIG. 9, the health status information estimation device (100) can synchronize the scale and time of a plurality of PPG data (S221).

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 샘플링 주파수가 다를 경우 업샘플링이나 다운샘플링을 통해 동일한 샘플링 주파수로 맞출 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 센서 간의 시간 지연을 보정하기 위해 싱크로나이제이션 알고리즘을 적용하여 시간축을 정렬할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can align the sampling frequencies of each PPG data to the same sampling frequency through upsampling or downsampling if the sampling frequencies are different. In addition, the health status information estimation device (100) can align the time axes by applying a synchronization algorithm to compensate for time delays between sensors.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 동기화된 복수의 PPG 데이터 각각의 신호 성분을 비교하여, 특정 시점 또는 주파수 대역의 상호 관련성을 비교할 수 있다(S222).The health status information estimation device (100) can compare the signal components of each of a plurality of synchronized PPG data to compare the interrelationships at a specific point in time or frequency band (S222).

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 상호 상관 함수(Cross-correlation)를 사용하여 두 신호 간의 유사도를 계산하고 공통된 생체 신호 성분을 식별할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 스펙트럼 분석을 통해 각 신호의 주파수 스펙트럼을 비교하여 공통 주파수 성분을 찾아낼 수도 있으며, 공분산 분석을 통해 신호 간의 공분산을 계산하여 상호 의존성을 평가할 수도 있다.For example, the health status information estimation device (100) can calculate the similarity between two signals using a cross-correlation function and identify common biosignal components. In addition, the health status information estimation device (100) can compare the frequency spectrum of each signal through spectral analysis to find common frequency components, and can also evaluate mutual dependence by calculating covariance between signals through covariance analysis.

그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 상호 관련성이 존재하는 적어도 하나의 신호 성분을 생체 신호 성분으로 인식하고, 적어도 하나의 신호 성분을 결합하여 적어도 하나의 정제된 PPG 데이터를 획득할 수 있다(S223).In addition, the health status information estimation device (100) can recognize at least one signal component that has a correlation with each other as a biosignal component, and obtain at least one refined PPG data by combining at least one signal component (S223).

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 독립 성분 분석(ICA)을 활용하여 복수의 PPG 데이터에서 독립적인 신호 성분을 분리하고 그중 생체 신호에 해당하는 성분만을 선택할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 주성분 분석(PCA)을 통해 생체 신호에 해당하는 성분만 추출하여 노이즈를 제거할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can utilize independent component analysis (ICA) to separate independent signal components from multiple PPG data and select only those components corresponding to biosignals. Furthermore, the health status information estimation device (100) can remove noise by extracting only components corresponding to biosignals through principal component analysis (PCA).

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 두 개의 PPG 데이터를 사용하여 ICA를 적용한 결과, 두 개의 독립 성분 s1과 s2를 얻었다고 가정한다. 여기서, 성분 s1은 주파수 범위 0.5Hz에서 4Hz 사이에 신호가 집중되어 있으며, 이는 일반적인 심박 신호의 주파수 범위에 해당한다고 판단될 수 있다. 한편, 성분 s2는 고주파 노이즈나 운동 아티팩트에 해당하는 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 성분 s1을 선택하여 정제된 PPG 데이터를 재구성할 수 있다.For example, let's assume that a health status information estimation device (100) applies ICA to two PPG data and obtains two independent components s1 and s2. Here, component s1 has a signal concentrated in the frequency range of 0.5 Hz to 4 Hz, which can be determined to correspond to the frequency range of a typical heartbeat signal. Meanwhile, component s2 can be determined to correspond to high-frequency noise or motion artifact. In this case, the health status information estimation device (100) can select component s1 and reconstruct refined PPG data.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가속도계를 기반으로 노이즈를 제거하여, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing noise based on an accelerometer.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가속도 센서를 참조 신호로 사용하여 PPG 신호에서 운동 아티팩트를 제거할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can remove motion artifacts from a PPG signal by using an acceleration sensor as a reference signal.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호와 3축 가속도 신호를 입력으로 받아 0.4Hz에서 4.0Hz 대역의 4차 Butterworth 대역통과 필터를 적용하여 생체 신호에 해당하는 주파수 성분을 추출할 수 있다. 이어서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 축의 가속도 신호를 참조 노이즈로 사용하여 적응 노이즈 캔슬링(Adaptive Noise Cancellation)을 수행할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 운동으로 인한 아티팩트를 제거하고, 정확한 생체 신호를 추출할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can receive a PPG signal and a 3-axis acceleration signal as input and extract a frequency component corresponding to a biosignal by applying a 4th-order Butterworth bandpass filter in the range of 0.4 Hz to 4.0 Hz. Subsequently, the health status information estimation device (100) can perform adaptive noise cancellation using the acceleration signal of each axis as reference noise. Through this, the health status information estimation device (100) can remove artifacts caused by exercise and extract accurate biosignals.

추가로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심전도(ECG) 아티팩트를 제거할 수 있다. 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ECG 신호와 PPG 신호의 상관관계를 분석하여 ECG 아티팩트를 제거할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ECG 신호에서 감지된 심박수 정보를 이용하여 PPG 신호에서 ECG 아티팩트를 제거할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can remove electrocardiogram (ECG) artifacts. Specifically, the health status information estimation device (100) can remove ECG artifacts by analyzing the correlation between the ECG signal and the PPG signal. For example, the health status information estimation device (100) can remove ECG artifacts from the PPG signal using heart rate information detected from the ECG signal.

추가로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 FIR(Finite Impulse Response) 필터의 가중치 벡터를 조정하여, PPG 신호에서 남아있는 잔여 노이즈를 추가로 제거할 수 있다. 여기서, 가중치 벡터는 LMS(Least Mean Squares) 알고리즘을 사용하여 실시간으로 오차 신호를 최소화하는 방향으로 조정될 수 있다. 이를 통해, 가중치 벡터는 입력 신호와 참조 신호 간의 차이를 줄이기 위해 지속적으로 업데이트되며, 노이즈 제거의 정확도를 높일 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can further remove residual noise remaining in the PPG signal by adjusting the weight vector of the Finite Impulse Response (FIR) filter. Here, the weight vector can be adjusted in a direction that minimizes the error signal in real time using the Least Mean Squares (LMS) algorithm. Through this, the weight vector is continuously updated to reduce the difference between the input signal and the reference signal, thereby improving the accuracy of noise removal.

이후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심박수 주파수를 추적하여 보정하고, 이를 기반으로 최종 심박수를 추정할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 추정된 심박수 주파수를 사용하여 노치 필터링을 수행함으로써 PPG 신호에서 남은 잡음 성분을 제거하고, 정제된 PPG 신호를 얻을 수 있다.Thereafter, the health status information estimation device (100) can track and correct the heart rate frequency, and estimate the final heart rate based on this. In addition, the health status information estimation device (100) can remove remaining noise components from the PPG signal by performing notch filtering using the estimated heart rate frequency, thereby obtaining a refined PPG signal.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 개 이상의 PPG 데이터에 대해 웨이블릿 변환을 통해 다중 해상도로 분석하여 노이즈를 제거함으로써, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 웨이블릿 변환은 신호를 시간과 주파수 영역에서 동시에 분석할 수 있는 기법으로, 신호의 특정 주파수 성분을 다양한 해상도에서 살펴볼 수 있어 짧은 구간에서 발생하는 변화나 노이즈를 감지 및 제거하기 위해 이용될 수 있다.According to a further embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by analyzing two or more PPG data in multiple resolutions through wavelet transform to remove noise. Here, wavelet transform is a technique that can simultaneously analyze a signal in the time and frequency domains, and can be used to detect and remove changes or noise occurring in short intervals by examining specific frequency components of the signal in various resolutions.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 PPG 신호에 대해 웨이블릿 분해를 수행하고, 각 신호의 웨이블릿 계수를 비교하여 노이즈 성분을 식별할 수 있다. 이후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 웨이블릿 변환을 통해 얻은 계수들 중에서, 노이즈가 포함된 계수들에 대해 임계값 처리를 수행할 수 있다. 여기서, 임계값 처리는 노이즈가 주로 포함된 작은 계수들을 완전히 제거하거나 감소시키는 방식으로 이루어진다. 즉, 임계값 이하의 작은 값을 가진 웨이블릿 계수는 노이즈로 간주되어 제거되거나 감소되고, 임계값 이상의 중요한 계수들은 유지될 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can perform wavelet decomposition on two PPG signals and compare wavelet coefficients of each signal to identify noise components. Thereafter, the health status information estimation device (100) can perform threshold processing on coefficients containing noise among the coefficients obtained through wavelet transformation. Here, the threshold processing is performed in a manner of completely removing or reducing small coefficients that mainly contain noise. That is, wavelet coefficients with small values below the threshold value are regarded as noise and are removed or reduced, and important coefficients above the threshold value can be maintained.

그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 노이즈 계수를 처리한 후, 수정된 웨이블릿 계수들을 사용하여 PPG 데이터를 복원할 수 있다. 여기서, 복원된 PPG 데이터는 노이즈가 제거된 깨끗한 신호만 포함하여, 정제 PPG 데이터로 이용할 수 있다.In addition, the health status information estimation device (100) can restore PPG data using modified wavelet coefficients after processing noise coefficients. Here, the restored PPG data can be used as refined PPG data, including only clean signals with noise removed.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 개 이상의 PPG 센서 간의 시간적 불일치를 해결하여 노이즈를 제거함으로써, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing noise by resolving temporal mismatch between two or more PPG sensors.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 하드웨어적으로 공유 클럭이나 동시 트리거링을 통해 데이터 수집을 동기화하거나, 소프트웨어적으로 타임스탬프를 부여하여 동기화를 수행할 수 있다. 이후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 신호의 상관 함수를 계산하여 지연 시간을 찾고 지연 시간 보정 및 심박수 피크를 정렬할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 샘플링 속도를 맞추고 보간 기법을 적용하여 신호를 정렬함으로써 노이즈를 감소시킬 수 있다. 이와 같이 노이즈가 감소된 PPG 데이터는 정제 PPG 데이터로 이용될 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can synchronize data collection through hardware-based shared clocks or simultaneous triggering, or can perform synchronization by assigning timestamps through software. Thereafter, the health status information estimation device (100) can calculate a correlation function between the two signals to find the delay time, compensate for the delay time, and align the heart rate peaks. Furthermore, the health status information estimation device (100) can reduce noise by matching the sampling rate of each PPG data and applying an interpolation technique to align the signals. PPG data with reduced noise in this manner can be used as refined PPG data.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 PPG 신호의 차이를 이용해 공통 모드 노이즈를 제거하여, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing common mode noise using the difference between two PPG signals.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 개의 PPG 센서로부터 동시 신호를 수집하고, 상관 함수나 피크 정렬을 사용하여 신호를 동기화할 수 있다. 그 후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 신호의 차이를 계산하여 차동 신호를 생성하고, 이를 통해 공통 모드 노이즈를 제거할 수 있다. 마지막으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 저역 통과 필터 및 스무딩 기법을 적용하여 노이즈가 제거된 PPG 신호를 추출하여, 정제 PPG 데이터로 재구성할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can collect simultaneous signals from two PPG sensors and synchronize the signals using a correlation function or peak alignment. Thereafter, the health status information estimation device (100) calculates the difference between the two signals to generate a differential signal, thereby removing common mode noise. Finally, the health status information estimation device (100) can extract a PPG signal from which noise has been removed by applying a low-pass filter and smoothing technique, and reconstruct it into refined PPG data.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 기계 학습 알고리즘을 사용해 PPG 데이터에서 복잡한 노이즈를 제거하여, 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing complex noise from PPG data using a machine learning algorithm.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 노이즈 수준을 고려하여 신호를 수집하고 레이블링하며, 정규화 및 특징 추출을 통해 데이터를 전처리할 수 있다. 이후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 오토인코더, CNN, RNN 등과 같은 적합한 모델을 선택하여 노이즈 제거 모델을 설계하고, 손실 함수를 정의하여 모델 파라미터를 학습할 수 있다. 학습된 모델의 성능은 신호 대 잡음비(SNR)의 개선량을 평가 지표로 사용하여 평가하며, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 학습된 모델을 적용하여 PPG 데이터에 대한 노이즈 제거를 수행할 수 있다. 이와 같이 노이즈가 제거된 PPG 데이터는 정제 PPG 데이터로 이용될 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can collect and label signals considering noise levels, and preprocess data through normalization and feature extraction. Thereafter, the health status information estimation device (100) can design a noise removal model by selecting a suitable model, such as an autoencoder, CNN, RNN, etc., and can define a loss function to learn model parameters. The performance of the learned model is evaluated using the improvement in signal-to-noise ratio (SNR) as an evaluation index, and the health status information estimation device (100) can perform noise removal on PPG data by applying the learned model. PPG data with noise removed in this way can be used as refined PPG data.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 센서 융합(즉, 두 개 이상의 PPG 데이터를 결합)하여, 신호 품질을 향상시키고, 노이즈를 제거하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by improving signal quality and removing noise through sensor fusion (i.e., combining two or more PPG data).

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 여러 센서로부터 동시 데이터 수집 및 동기화를 수행하고, 베이지안 융합, 칼만 필터, 가중 평균과 같은 융합 알고리즘을 기반으로 두 개 이상의 PPG 데이터를 결합할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 결합된 데이터에 대해 스무딩(smoothing)과 저역 통과 필터링(low-pass filtering)과 같은 추가 필터링을 수행하여 잔여 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 스무딩을 통해 신호의 불규칙한 변동을 완화하여 신호의 연속성을 향상시킬 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 저역 통과 필터링을 통해 고주파 노이즈를 제거하여 정확한 생체 신호를 추출할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 결합된 데이터에서 정확한 생체 신호를 추출할 수 있으며, 추출한 생체 신호를 정제된 PPG 데이터로 이용할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can perform simultaneous data collection and synchronization from multiple sensors, and combine two or more PPG data based on a fusion algorithm such as Bayesian fusion, Kalman filter, and weighted average. In addition, the health status information estimation device (100) can perform additional filtering, such as smoothing and low-pass filtering, on the combined data to remove residual noise. For example, the health status information estimation device (100) can improve the continuity of the signal by alleviating irregular fluctuations of the signal through smoothing. In addition, the health status information estimation device (100) can extract accurate biosignals by removing high-frequency noise through low-pass filtering. Through this, the health status information estimation device (100) can extract accurate biosignals from the combined data, and can use the extracted biosignals as refined PPG data.

이와 같이, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다양한 방법들을 통해 복수의 PPG 데이터에서 노이즈를 효과적으로 제거하고 정제된 PPG 데이터를 획득함으로써 사용자의 건강 상태 정보를 보다 정확하게 추정할 수 있다.In this way, the health status information estimation device (100) can more accurately estimate the user's health status information by effectively removing noise from multiple PPG data and obtaining refined PPG data through various methods.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 상술한 다양한 방법들을 통해 복수의 정제 PPG 데이터를 획득하고, 복수의 정제 PPG 데이터를 기반으로 추가 신호 처리를 수행할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain a plurality of refined PPG data through the various methods described above and perform additional signal processing based on the plurality of refined PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가속도계 기반의 적응 노이즈 캔슬링(Adaptive Noise Cancellation), 웨이블릿 변환을 통한 다중 해상도 분석, 기계 학습 모델을 사용한 노이즈 제거 등의 방법을 통해 복수의 정제된 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 복수의 정제된 PPG 데이터 각각의 시간축을 동기화하고, 시간별 신호 성분의 평균 값을 계산하여 정제 PPG 데이터를 재구성할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 더욱 정확한 생체 신호를 기반으로 후술하여 설명할 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can acquire multiple refined PPG data through methods such as accelerometer-based adaptive noise cancellation, multi-resolution analysis through wavelet transform, and noise removal using a machine learning model. In this case, the health status information estimation device (100) can synchronize the time axis of each of the multiple refined PPG data and calculate the average value of the signal components for each time to reconstruct the refined PPG data. Through this, the health status information estimation device (100) can estimate health status information, which will be described later, based on a more accurate biosignal.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 센서 간의 시간적 동기화를 수행한 후, 두 개 이상의 정제된 PPG 데이터의 시간축을 정렬하고, 각 시간 간격에 대해 PPG 신호 성분의 평균값을 계산함으로써 노이즈가 제거된 최종 정제 PPG 데이터를 생성할 수 있다. 이를 통해, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 심박수, 혈압, 스트레스 수준과 같은 다양한 건강 상태 정보를 더욱 정확하게 제공할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can perform temporal synchronization between PPG sensors, align the time axes of two or more refined PPG data, and calculate the average value of the PPG signal components for each time interval to generate final refined PPG data with noise removed. Through this, the health status information estimation device (100) can more accurately provide various health status information, such as the user's heart rate, blood pressure, and stress level.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 필터링 기법을 조합하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 고역 통과 필터로 기저선 드리프트를 제거하고, 저역 통과 필터로 고주파 노이즈를 제거하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(즉, 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터의 조합). 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 필터의 차수와 컷오프 주파수를 조절하여 최적의 성능을 획득할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 Butterworth, Chebyshev, Bessel 등 다양한 필터 타입을 사용할 수 있으며, 필터의 설계는 신호의 특성에 따라 최적화될 수 있다.According to a further embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by combining filtering techniques. For example, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing baseline drift with a high-pass filter and removing high-frequency noise with a low-pass filter (i.e., a combination of a high-pass filter and a low-pass filter). In this case, the health status information estimation device (100) can obtain optimal performance by adjusting the order and cutoff frequency of each filter. For example, the health status information estimation device (100) can use various filter types such as Butterworth, Chebyshev, and Bessel, and the design of the filter can be optimized according to the characteristics of the signal.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심박수 신호의 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스 필터를 사용하고, 전원 노이즈나 근육 활동으로 인한 특정 주파수의 노이즈를 제거하기 위해 노치 필터를 추가하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(즉, 밴드패스 필터 및 노치 필터의 조합). 여기서, 노치 필터의 중심 주파수는 노이즈의 주파수에 맞춰 조정될 수 있다.For another example, the health status information estimation device (100) may obtain refined PPG data by using a bandpass filter that passes a frequency band of a heart rate signal and adding a notch filter to remove noise of a specific frequency caused by power noise or muscle activity (i.e., a combination of a bandpass filter and a notch filter). Here, the center frequency of the notch filter may be adjusted to match the frequency of the noise.

또 다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 웨이블릿 변환을 통해 시간-주파수 영역에서 노이즈를 제거하고, 잔여 노이즈를 제거하기 위해 적응적 필터링을 추가하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(즉, 웨이블릿 필터링 및 적응적 필터링의 조합). 여기서, 웨이블릿 변환은 비정상적인 신호 패턴을 제거하고, 적응적 필터링은 시간에 따라 변하는 노이즈를 제거할 수 있다.As another example, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing noise in the time-frequency domain through wavelet transform and adding adaptive filtering to remove residual noise (i.e., a combination of wavelet filtering and adaptive filtering). Here, wavelet transform can remove abnormal signal patterns, and adaptive filtering can remove noise that varies over time.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 시간 영역 기법 및 주파수 영역 기법을 조합하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by combining a time domain technique and a frequency domain technique.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이동 평균 필터링으로 단순한 노이즈를 제거하고, FFT(Fast Fourier Transform)를 통해 주파수 영역에서 신호를 분석하여 특정 주파수 대역의 노이즈를 제거함으로써 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(즉, 이동 평균 필터링 및 FFT의 조합). 여기서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 FFT 분석 결과를 통해 노이즈의 주파수 특성을 파악하고, 노치 필터나 밴드스탑 필터를 설계하는데 활용할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing simple noise through moving average filtering and analyzing the signal in the frequency domain through FFT (Fast Fourier Transform) to remove noise in a specific frequency band (i.e., a combination of moving average filtering and FFT). Here, the health status information estimation device (100) can identify the frequency characteristics of the noise through the FFT analysis results and utilize them to design a notch filter or a bandstop filter.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 시간 영역 특징(예: 심박 간격, 맥파 진폭, 상승 시간 등)과 주파수 영역 특징(예: 심박수, 심박 변이도, 주파수 대역 에너지 등)을 모두 추출하여, 기계 학습 모델에 입력하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다(즉, 시간 영역 특징 추출 및 주파수 영역 특징 추출 조합). 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 시간 영역과 주파수 영역의 정보를 결합하여 더욱 정확한 노이즈 제거 및 생체 신호 추정을 수행할 수 있다.As another example, the health status information estimation device (100) can extract both time domain features (e.g., heartbeat interval, pulse amplitude, rise time, etc.) and frequency domain features (e.g., heart rate, heart rate variability, frequency band energy, etc.) of the PPG signal and input them into a machine learning model to obtain refined PPG data (i.e., a combination of time domain feature extraction and frequency domain feature extraction). In this case, the health status information estimation device (100) can perform more accurate noise removal and biosignal estimation by combining information in the time domain and frequency domain.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 AI 기법과 기존 신호 처리 기법을 조합하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by combining AI techniques and existing signal processing techniques.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 기존의 필터링이나 웨이블릿 변환 등의 전처리 과정을 거친 후, 심층 학습 모델(예: CNN, RNN, Autoencoder)을 사용하여 잔여 노이즈를 제거하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우, 전처리 과정을 통해 노이즈를 줄임으로써 심층 학습 모델의 학습 효율을 높이고, 모델의 성능을 향상시킬 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data by removing residual noise using a deep learning model (e.g., CNN, RNN, autoencoder) after undergoing a preprocessing process such as conventional filtering or wavelet transform. In this case, by reducing noise through the preprocessing process, the learning efficiency of the deep learning model can be increased, and the model performance can be improved.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 신호 융합과 AI 기반 노이즈 제거를 통해 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 신호를 먼저 통계적 방법이나 다른 신호 처리 기법으로 융합한 후, AI 기반 노이즈 제거 모델을 적용할 수 있다. 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이러한 융합 과정을 통해 신호의 신뢰성을 높이고, AI 모델의 입력 데이터 품질을 향상시킬 수 있다.For another example, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data through multi-PPG signal fusion and AI-based noise removal. That is, the health status information estimation device (100) can first fuse multiple PPG signals using a statistical method or other signal processing technique, and then apply an AI-based noise removal model. Through this fusion process, the health status information estimation device (100) can increase signal reliability and improve the quality of input data for the AI model.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다른 센서 데이터와의 융합을 통해 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to an additional embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain refined PPG data through fusion with other sensor data.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가속도계 센서에서 측정된 가속도계 데이터를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하고, PPG 센서 데이터에서 움직임으로 인한 아티팩트를 제거하여 정제 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 가속도계 데이터를 참조 신호로 사용하여 적응적 노이즈 캔슬링을 수행할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can detect the user's movement using accelerometer data measured by an accelerometer sensor, and obtain refined PPG data by removing movement artifacts from the PPG sensor data. In addition, the health status information estimation device (100) can perform adaptive noise cancellation using the accelerometer data as a reference signal.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ECG 센서에서 측정된 ECG 데이터를 이용하여 PPG 센서 데이터에서 심전도 아티팩트를 제거할 수 있다. 즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ECG 신호와 PPG 신호의 상관관계를 분석하여 아티팩트를 식별하고 제거할 수 있다.As another example, the health status information estimation device (100) can remove electrocardiogram artifacts from PPG sensor data using ECG data measured by the ECG sensor. That is, the health status information estimation device (100) can identify and remove artifacts by analyzing the correlation between the ECG signal and the PPG signal.

다시 도 7을 참조하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득한 경우, 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 사용자의 건강 상태 정보를 추정할 수 있다(S300).Referring again to FIG. 7, when the health status information estimation device (100) acquires at least one refined PPG data, it can estimate the user's health status information based on the at least one refined PPG data (S300).

도 10을 참조하면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 동맥 혈압 데이터를 획득할 수 있다(S301).Referring to FIG. 10, the health status information estimation device (100) can obtain arterial blood pressure data based on at least one refined PPG data (S301).

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 개 이상의 정제 PPG 데이터를 동맥 혈압 변환 알고리즘에 입력하여, 동맥 혈압 데이터를 획득할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can obtain arterial blood pressure data by inputting two or more refined PPG data into an arterial blood pressure conversion algorithm.

본 발명에서 동맥 혈압 변환 알고리즘은, 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 간의 시간 차이를 기반으로 맥파 전달 시간을 추정하고, 맥파 전달 시간을 기초로 맥파 속도를 산출하고, 맥파 속도 및 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 각각에 대응하는 PPG 센서 간의 거리를 기초로 동맥 혈압 데이터를 산출하는 알고리즘을 포함할 수 있다.In the present invention, the arterial blood pressure conversion algorithm may include an algorithm that estimates pulse wave transit time based on a time difference between two or more refined PPG data, calculates pulse wave velocity based on the pulse wave transit time, and calculates arterial blood pressure data based on the pulse wave velocity and the distance between PPG sensors corresponding to each of the two or more refined PPG data.

즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 두 정제 PPG 데이터에서 맥파의 도달 시간 차이를 측정하여 맥파 전달 시간을 추정할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 팔목의 상측과 하측에 부착된 두 PPG 센서로부터 수집된 PPG 신호의 특징적인 지점(예: 상승 시점, 피크, 하강 시점 등)을 식별하고, 이들 사이의 시간 차이를 계산할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 센서 간의 물리적인 거리(예: 두 센서 사이의 직선 거리)를 알고 있으므로, (맥파 속도=센서 간 거리/맥파 전달 시간)로 계산할 수 있다.That is, the health status information estimation device (100) can estimate the pulse transmission time by measuring the difference in the arrival time of the pulse wave in two refined PPG data. For example, the health status information estimation device (100) can identify characteristic points (e.g., rising point, peak, falling point, etc.) of the PPG signal collected from two PPG sensors attached to the upper and lower sides of the wrist, and calculate the time difference between them. In addition, since the health status information estimation device (100) knows the physical distance between the sensors (e.g., straight-line distance between the two sensors), it can calculate (pulse wave velocity = distance between sensors / pulse wave transmission time).

따라서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사전에 구축된 맥파 속도와 동맥 혈압 간의 상관관계 모델을 적용하여 동맥 혈압 데이터를 산출할 수 있다.Therefore, the health status information estimation device (100) can calculate arterial blood pressure data by applying a correlation model between pulse wave velocity and arterial blood pressure that has been built in advance.

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 계산된 맥파 속도를 기반으로 동맥의 탄성도 및 경직도를 추정할 수 있으며, 이는 동맥 혈압과 직접적인 관련이 있을 수 있다. 예를 들어, 맥파 속도가 빠를수록 동맥이 경직되어 있고, 이는 고혈압의 위험 요소로 작용할 수 있다. 이와 같은 정보는 사용자 단말(200)로 제공될 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) can estimate arterial elasticity and stiffness based on the calculated pulse wave velocity, which may be directly related to arterial blood pressure. For example, a faster pulse wave velocity indicates a stiffer artery, which may act as a risk factor for hypertension. Such information may be provided to the user terminal (200).

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 동맥 혈압 데이터를 기초로 혈압을 포함하는 건강 상태 정보를 추정할 수 있다(S302).The health status information estimation device (100) can estimate health status information including blood pressure based on arterial blood pressure data (S302).

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사전 학습된 혈압 추정 모델에 동맥 혈압 데이터를 입력하여, 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 획득할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can obtain systolic blood pressure and diastolic blood pressure by inputting arterial blood pressure data into a pre-learned blood pressure estimation model.

본 발명에서 혈압 추정 모델은 동맥 혈압 데이터로부터 맥파 속도 및 맥파 전달 시간에 대한 특징을 추출할 수 있다. 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 추출한 특징들을 기반으로 수축기 혈압을 예측하기 위해 다중 회귀 분석, 서포트 벡터 머신, 인공 신경망 등과 같은 기계 학습 알고리즘을 활용할 수 있다. 여기서, 맥파 속도는 수축기 혈압과 강한 상관관계를 가지므로, 주요 입력 변수로 사용될 수 있다.In the present invention, the blood pressure estimation model can extract features related to pulse wave velocity and pulse transit time from arterial blood pressure data. In this case, the health status information estimation device (100) can utilize machine learning algorithms such as multiple regression analysis, support vector machines, and artificial neural networks to predict systolic blood pressure based on the extracted features. Here, pulse wave velocity has a strong correlation with systolic blood pressure and can therefore be used as a key input variable.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 맥파 전달 시간에 대한 특징과 사용자의 생체 정보(예: 연령, 성별, 신장, 체중 등)를 결합하여 이완기 혈압을 예측할 수 있다. 여기서, 맥파 전달 시간은 혈관의 탄성도와 관련이 있으며, 이완기 혈압과도 연관성이 있을 수 있다. 따라서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 개인의 생체 정보와 맥파 전달 시간의 조합을 통해 보다 정확한 이완기 혈압 값을 산출할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can predict diastolic blood pressure by combining features related to pulse transit time with the user's biometric information (e.g., age, gender, height, weight, etc.). Here, pulse transit time is related to blood vessel elasticity and may also be correlated with diastolic blood pressure. Therefore, the health status information estimation device (100) can calculate a more accurate diastolic blood pressure value by combining the individual's biometric information and pulse transit time.

즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 동맥 혈압 데이터에서 추출한 맥파 속도와 맥파 전달 시간의 특징적인 패턴을 분석하여 수축기 및 이완기 혈압을 추정할 수 있다. 이 과정에서 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다음과 같은 수학적 모델이나 알고리즘을 사용할 수 있다.That is, the health status information estimation device (100) can estimate systolic and diastolic blood pressure by analyzing the characteristic patterns of pulse wave velocity and pulse wave transit time extracted from arterial blood pressure data. In this process, the health status information estimation device (100) can use the following mathematical models or algorithms.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 예측된 수축기 혈압과 이완기 혈압을 종합하여 사용자의 현재 혈압 상태를 평가하고, 건강 상태 정보를 생성할 수 있다. 이러한 건강 상태 정보는 사용자 단말(200)이나 디스플레이(180)를 통해 사용자에게 제공될 수 있으며, 장기적인 건강 관리나 의료 전문가와의 상담에 활용될 수 있다.The health status information estimation device (100) can assess the user's current blood pressure status by synthesizing predicted systolic and diastolic blood pressures and generate health status information. This health status information can be provided to the user via a user terminal (200) or display (180) and can be utilized for long-term health management or consultation with a medical professional.

따라서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 비침습적이고 실시간으로 사용자의 혈압을 모니터링하여 고혈압 등의 심혈관 질환을 조기에 발견하고 관리할 수 있도록 하는 기능을 제공할 수 있다.Accordingly, the health status information estimation device (100) can provide a function to monitor the user's blood pressure non-invasively and in real time, thereby enabling early detection and management of cardiovascular diseases such as hypertension.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제되기 이전의 복수의 PPG 데이터를 기반으로 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the health status information estimation device (100) can estimate health status information based on a plurality of PPG data before being refined.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제되기 이전인, 복수의 PPG 데이터를 기초로 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각에 대응하는 적어도 하나의 수치 값을 획득할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 수치 값을 통합하여 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각의 최종 수치 값을 결정할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 항목 별 최종 수치 값을 포함하는 건강 상태 정보를 생성할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can obtain at least one numerical value corresponding to each item included in the health status information based on a plurality of PPG data before being refined. In addition, the health status information estimation device (100) can integrate the at least one numerical value to determine the final numerical value of each item included in the health status information. In addition, the health status information estimation device (100) can generate health status information including the final numerical value for each item.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 첫 번째 PPG 데이터로부터 심박수 72bpm, 두 번째 PPG 데이터로부터 심박수 74bpm, 세 번째 PPG 데이터로부터 심박수 73bpm을 계산할 수 있다. 이때 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이 수치 값들을 통합하여 심박수의 최종 수치 값을 결정할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can calculate a heart rate of 72 bpm from the first PPG data, a heart rate of 74 bpm from the second PPG data, and a heart rate of 73 bpm from the third PPG data. At this time, the health status information estimation device (100) can integrate these numerical values to determine a final numerical value of the heart rate.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 수치 값을 통합하기 위해 가중 평균, 중간값, 또는 통계적 방법 등을 사용할 수 있다.The health status information estimation device (100) may use a weighted average, median, or statistical method to integrate at least one numerical value.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 앞서 계산된 심박수 값들을 가중 평균하여 최종 심박수를 산출할 수 있다. 자세히 예를 들어, 최종 심박수는 '(72*w1)+(74*Хw2)+(73*Хw3) / w1+w2+w3'의 계산식으로 산출될 수 있다. 여기서, w1, w2, w3는 각 PPG 데이터의 품질이나 신뢰도에 기반한 가중치일 수 있다. 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 PPG 데이터의 신호 품질 지표를 평가하여 가중치를 할당할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 신호 대 잡음비, 아티팩트 비율, 신호의 일관성을 기초로 각 PPG 데이터의 품질을 평가할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can calculate the final heart rate by weighting the previously calculated heart rate values. For example, the final heart rate can be calculated by the calculation formula of '(72*w1)+(74*Хw2)+(73*Хw3) / w1+w2+w3'. Here, w1, w2, and w3 may be weights based on the quality or reliability of each PPG data. Specifically, the health status information estimation device (100) can evaluate the signal quality index of each PPG data and assign weights. For example, the health status information estimation device (100) can evaluate the quality of each PPG data based on the signal-to-noise ratio, the artifact ratio, and the consistency of the signal.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 혈압 추정에 있어서도 각 PPG 데이터로부터 개별적인 혈압 값을 산출한 후 이를 통합하여 최종 혈압 값을 결정할 수 있다. 즉, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 맥파 전달 시간(PTT)이나 맥파 속도(PWV)를 각각의 PPG 데이터로부터 계산하고, 이를 사전 학습된 모델에 입력하여 개별적인 수축기 및 이완기 혈압 값을 얻을 수 있다. 그 후, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이 값들을 통합하여 최종 혈압 값을 산출할 수 있다.For another example, the health status information estimation device (100) can calculate individual blood pressure values from each PPG data and then integrate them to determine a final blood pressure value when estimating blood pressure. That is, the health status information estimation device (100) can calculate pulse transit time (PTT) or pulse wave velocity (PWV) from each PPG data and input these values into a pre-trained model to obtain individual systolic and diastolic blood pressure values. Thereafter, the health status information estimation device (100) can integrate these values to calculate a final blood pressure value.

이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제되지 않은 복수의 PPG 데이터를 효과적으로 활용하여 신뢰성 있는 건강 상태 정보를 추정할 수 있다.Through this, the health status information estimation device (100) can effectively utilize multiple unrefined PPG data to estimate reliable health status information.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 혈당을 추정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the health status information estimation device (100) can estimate blood sugar based on at least one refined PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 데이터로부터 혈류의 시간적 변화와 진폭 패턴을 기반으로 혈당 수준을 예측할 수 있다. 이를 위해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 시간 영역 및 주파수 영역에서 다양한 특징을 추출할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can predict blood sugar levels based on temporal changes and amplitude patterns of blood flow from refined PPG data. To this end, the health status information estimation device (100) can extract various features from the time and frequency domains of the PPG signal.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 파형에서 상승 시간(Rise Time), 하강 시간(Fall Time), 맥박 간격(Pulse Interval), 진폭 변동(Amplitude Variation) 등의 시간적 특징을 추출할 수 있다. 이러한 특징들은 혈류의 변화와 밀접한 관련이 있으며, 혈당 수치에 따라 변동할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can extract temporal features such as rise time, fall time, pulse interval, and amplitude variation from the waveform of the PPG signal. These features are closely related to changes in blood flow and may vary depending on blood sugar levels.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호를 주파수 분석하여 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density), 주파수 대역 에너지(Frequency Band Energy) 등의 주파수 특징을 추출할 수 있다. 이는 혈액의 점도 변화나 산소 포화도 변동과 관련되며, 혈당 수준과 연관성을 가질 수 있다.In addition, the health status information estimation device (100) can analyze the frequency of the PPG signal to extract frequency features such as power spectral density and frequency band energy. These are related to changes in blood viscosity or oxygen saturation, and may be related to blood sugar levels.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이렇게 추출된 다양한 특징들을 활용하여 혈당 수준과의 상관관계를 파악할 수 있다. 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 추출된 특징들을 기계 학습 모델의 입력으로 사용하여 혈당을 예측할 수 있다. 이때, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사전에 혈당 수치와 PPG 신호의 특징들 간의 관계를 학습한 회귀 모델이나 딥러닝 기반의 신경망 모델을 활용할 수 있다.The health status information estimation device (100) can utilize the various features extracted in this manner to determine a correlation with blood sugar levels. Specifically, the health status information estimation device (100) can use the extracted features as input to a machine learning model to predict blood sugar levels. In this case, the health status information estimation device (100) can utilize a regression model or a deep learning-based neural network model that has previously learned the relationship between blood sugar levels and PPG signal features.

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 식후 PPG 신호에서 나타나는 진폭 증가와 파형 변화 패턴을 감지할 수 있다. 예를 들어, 식사 후 혈당 수치가 상승하면 혈류 동역학에 변화가 생기고, 이는 PPG 신호의 진폭과 형태에 영향을 미친다. 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 이러한 변화를 정량적으로 측정하여 혈당 변동 패턴과의 연관성을 기반으로 혈당 수치를 추정할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can detect amplitude increases and waveform change patterns in the user's PPG signal after a meal. For example, if blood sugar levels rise after a meal, changes in blood flow dynamics occur, which affect the amplitude and shape of the PPG signal. The health status information estimation device (100) can quantitatively measure these changes and estimate blood sugar levels based on their correlation with blood sugar fluctuation patterns.

추가적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자별로 모델의 정확도를 향상시키기 위해 개인화된 보정 절차를 수행할 수 있다. 이는 사용자의 실제 혈당 측정값을 일정 기간 동안 수집하여 모델을 재학습하거나, 보정 계수를 적용하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 개개인의 생리학적 특성에 따른 변동성을 반영하여 예측 정확도를 높일 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can perform a personalized calibration procedure to improve the model's accuracy for each user. This can be accomplished by collecting the user's actual blood sugar measurements over a period of time to retrain the model or by applying a calibration coefficient. This can improve prediction accuracy by reflecting variability based on individual physiological characteristics.

이와 같이, 본 발명의 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 데이터를 기반으로 시간적 특징 추출, 주파수 분석, 기계 학습 모델 적용 등의 과정을 거쳐 실시간 혈당 추정을 할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 생활 편의성을 높이고, 조기 이상 징후를 감지하여 적절한 대응을 가능하게 한다.In this way, the health status information estimation device (100) of the present invention can estimate blood sugar levels in real time through processes such as temporal feature extraction, frequency analysis, and application of a machine learning model based on refined PPG data. Through this, the health status information estimation device (100) enhances the user's convenience and enables early detection of abnormal signs, enabling appropriate responses.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 스트레스 수준을 추정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the health status information estimation device (100) can estimate a stress level based on at least one refined PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 데이터로부터 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 및 혈류 패턴의 변화를 추출하여 스트레스 수준을 예측할 수 있다. 여기서, 스트레스는 자율신경계의 균형 변화를 초래하여 심박의 변동성에 영향을 미치며, 이는 PPG 신호에서 특정한 특징으로 나타난다.Specifically, the health status information estimation device (100) can extract changes in heart rate variability (HRV) and blood flow patterns from refined PPG data to predict stress levels. Here, stress causes changes in the balance of the autonomic nervous system, which in turn affects heart rate variability, which manifests as specific characteristics in the PPG signal.

보다 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호로부터 맥박 간격(Pulse Interval) 또는 심박 간격(RR 간격)을 계산하고, 이를 기반으로 시간 영역, 주파수 영역, 비선형 지표를 산출할 수 있다.More specifically, the health status information estimation device (100) can calculate a pulse interval or a heartbeat interval (RR interval) from a PPG signal and, based on this, produce time domain, frequency domain, and nonlinear indices.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 데이터의 시간 영역을 기반으로 평균 심박수, 심박 간격의 표준편차(SDNN), 인접 심박 간격 차이의 제곱 평균의 제곱근(RMSSD) 등을 계산하여 심박 변이도를 평가할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심박 간격의 변동성을 통해 자율신경계의 활동 변화를 감지할 수 있다.The health status information estimation device (100) can evaluate heart rate variability by calculating the average heart rate, the standard deviation of heartbeat intervals (SDNN), and the root mean square of the difference between adjacent heartbeat intervals (RMSSD) based on the time domain of refined PPG data. Through this, the health status information estimation device (100) can detect changes in the activity of the autonomic nervous system through the variability of heartbeat intervals.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 데이터의 주파수 영역을 기반으로 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 계산하여 저주파(LF, 0.04~0.15 Hz) 성분과 고주파(HF, 0.15~0.4 Hz) 성분의 파워를 구할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 LF/HF 비율을 산출하여 교감신경계와 부교감신경계의 균형 상태를 평가할 수 있다. 여기서, 스트레스 상황에서는 LF 성분이 증가하고 HF 성분이 감소하여 LF/HF 비율이 높아질 수 있다.In addition, the health status information estimation device (100) can calculate the power spectral density (PSD) based on the frequency domain of the refined PPG data to obtain the power of the low frequency (LF, 0.04 to 0.15 Hz) component and the high frequency (HF, 0.15 to 0.4 Hz) component. In addition, the health status information estimation device (100) can evaluate the balance between the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system by calculating the LF/HF ratio. Here, in a stressful situation, the LF component may increase and the HF component may decrease, thereby increasing the LF/HF ratio.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 비선형 동역학 분석을 기반으로 프랙탈 차원, 엔트로피 등의 지표를 계산하여 심박 변이도의 복잡성과 무작위성을 평가할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 스트레스에 따른 심박 패턴의 복잡성 변화를 감지할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can evaluate the complexity and randomness of heart rate variability by calculating indices such as fractal dimension and entropy based on nonlinear dynamic analysis. Through this, the health status information estimation device (100) can detect changes in the complexity of heart rate patterns due to stress.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 상술한 방법들로 추출된 다양한 특징 값을 입력으로 하여, 사전에 학습된 기계 학습 모델을 사용하여 스트레스 수준을 예측할 수 있다. 여기서, 기계 학습 모델은 스트레스 수준과 PPG 신호 특징 간의 상관관계를 기반으로 구축된 회귀 모델이나 분류 모델일 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 서포트 벡터 머신, 인공신경망, 결정 트리 등의 알고리즘을 적용하여 스트레스 수준을 산출할 수 있다.The health status information estimation device (100) can predict stress levels using a pre-trained machine learning model, taking as input various feature values extracted using the aforementioned methods. The machine learning model may be a regression model or classification model built based on the correlation between stress levels and PPG signal features. For example, the health status information estimation device (100) can calculate stress levels by applying algorithms such as support vector machines, artificial neural networks, and decision trees.

이를 통해, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 실시간 스트레스 수준을 정확하게 추정할 수 있으며, 이는 스트레스 관리 및 정신 건강 증진에 활용될 수 있다.Through this, the health status information estimation device (100) can accurately estimate the user's real-time stress level, which can be utilized for stress management and mental health promotion.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 심박수를 추정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the health status information estimation device (100) can estimate a heart rate based on at least one refined PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 정제된 PPG 신호에서 심박 주기를 감지하여 실시간 심박수를 계산할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 피크 검출 알고리즘을 사용해 각 심박 주기 간의 간격을 계산하고, 이 간격을 기반으로 분당 심박수(BPM)를 추정할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can detect heartbeat cycles from refined PPG signals and calculate real-time heart rate. For example, the health status information estimation device (100) can use a peak detection algorithm of the PPG signal to calculate the interval between each heartbeat cycle and estimate heartbeats per minute (BPM) based on this interval.

보다 구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호에서 발생하는 맥파의 최대값(peak)을 식별하여, 연속된 피크 간의 간격(R-R 간격)을 계산함으로써 심박수를 추정할 수 있다. 추가적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 잡음 제거 필터링을 통해 오류 검출을 최소화하고, 정확한 심박수를 계산할 수 있다.More specifically, the health status information estimation device (100) can estimate the heart rate by identifying the maximum value (peak) of the pulse wave generated from the PPG signal and calculating the interval (R-R interval) between consecutive peaks. Additionally, the health status information estimation device (100) can minimize error detection through noise removal filtering and calculate an accurate heart rate.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 실시간 피크 감지를 통해, 사용자의 분당 심박수를 정확하게 추정하고 이를 실시간으로 사용자에게 제공할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can accurately estimate the user's heart rate per minute through real-time peak detection of the PPG signal and provide it to the user in real time.

혈압, 혈당, 스트레스 수준, 심박수 외에도, 수면의 질, 호흡률을 포함하는 다양한 건강 상태 정보를 추정하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 통해 사용자는 정확한 생체 신호 기반 정보를 바탕으로 종합적인 건강 상태를 실시간으로 모니터링하고 관리할 수 있다.In addition to blood pressure, blood sugar, stress levels, and heart rate, various health status information, including sleep quality and respiration rate, can be estimated and provided to users. This allows users to monitor and manage their comprehensive health in real time based on accurate biosignal-based information.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 측정기술을 이용해 심혈관 대사 지표를 측정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the health status information estimation device (100) can measure cardiovascular metabolic indicators using a multi-PPG measurement technique.

본 발명의 다중 PPG 데이터는 다중 PPG 센서가 구비된 웨어러블 디바이스가 측정할 수 있다.The multi-PPG data of the present invention can be measured by a wearable device equipped with multiple PPG sensors.

일 실시예에서, 다중 PPG 센서는 사용자 신체의 다중 영역에서 광혈류를 측정함으로써, 복수의 PPG 데이터(즉, 다중 PPG 데이터)를 측정할 수 있다. 이러한 복수의 PPG 데이터는 편차와 오차를 제거하는 과정을 통해 보다 정확도가 높은 고품질 데이터로 보정될 수 있다. 또한, 다중 PPG 센서는 사용자 신체의 다중 영역에서 광혈류를 측정함으로써 운동 환경, 저온 환경, 고온 환경과 같은 환경적 변수에 대한 영향을 최소화할 수 있다.In one embodiment, the multi-PPG sensor can measure multiple PPG data (i.e., multi-PPG data) by measuring photoplethysmography (PPC) in multiple regions of the user's body. This multiple PPG data can be corrected to produce higher-quality data with greater accuracy through a process of eliminating deviations and errors. Furthermore, by measuring PPC in multiple regions of the user's body, the multi-PPG sensor can minimize the impact of environmental variables, such as exercise, low-temperature environments, and high-temperature environments.

웨어러블 디바이스는 다중 PPG 데이터를 사용자 단말(200)로 전송하고, 이를 수신한 사용자 단말(200)은 다중 PPG 데이터를 건강 상태 정보 추정 장치(100)로 제공할 수 있다.The wearable device transmits multiple PPG data to a user terminal (200), and the user terminal (200) that receives the data can provide the multiple PPG data to a health status information estimation device (100).

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자 단말(200)로부터 획득한 다중 PPG 데이터를 분석하여, 사용자의 혈당 및 혈압을 포함하는 심혈관 대사 지표를 측정하고, 이를 사용자 단말(200)로 제공할 수 있다.A health status information estimation device (100) can analyze multiple PPG data acquired from a user terminal (200) to measure cardiovascular metabolic indicators including blood sugar and blood pressure of the user, and provide the same to the user terminal (200).

후술하여 설명될 건강 상태 정보 추정 장치(100)가 다중 PPG 데이터를 분석하여 심혈관 대사 지표를 측정하는 동작들은 사용자 단말(200)에서 자체적으로 수행될 수도 있다.The operations of the health status information estimation device (100) to be described later analyzing multiple PPG data and measuring cardiovascular metabolic indicators may also be performed independently in the user terminal (200).

즉, 본 명세서에서 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자 단말(200)을 의미할 수도 있다. 이 경우, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 웨어러블 디바이스(210)로부터 다중 PPG 데이터를 획득할 수 있다.That is, in this specification, the health status information estimation device (100) may also mean a user terminal (200). In this case, the health status information estimation device (100) may obtain multiple PPG data from a wearable device (210).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG(Photoplethysmography) 센서를 통해 다중 영역에서 동시에 측정된 다중 PPG 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the health status information estimation device (100) can obtain multiple PPG data measured simultaneously in multiple areas through multiple PPG (Photoplethysmography) sensors.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 센서로부터 실시간으로 PPG 데이터를 수집하고, 이를 통합하여 다중 영역의 PPG 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 손목, 팔목, 손가락 등의 다양한 위치에 부착된 PPG 센서를 통해 수집된 다중 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 손목, 팔목, 손가락 각각의 다중 영역에서 PPG 센서를 통해 수집된 다중 PPG 데이터를 획득할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can collect PPG data in real time from each sensor and integrate the collected data to generate multi-region PPG data. For example, the health status information estimation device (100) can obtain multiple PPG data collected through PPG sensors attached to various locations such as the wrist, forearm, and finger. As another example, the health status information estimation device (100) can obtain multiple PPG data collected through PPG sensors in multiple regions of each of the wrist, forearm, and finger.

다양한 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터를 획득한 경우 기 학습된 AI 기반의 데이터 정제 모델을 통해 다중 PPG 데이터를 정제하여, 편차 및 오차가 제거된 고품질 PPG 데이터를 획득할 수 있다.In various embodiments, the health status information estimation device (100) can obtain high-quality PPG data with deviations and errors removed by refining the multi-PPG data through a pre-learned AI-based data refining model when acquiring multi-PPG data.

일 실시예에서, 데이터 정제 모델은 다중 PPG 데이터의 각 영역별 시계열 데이터를 입력으로 받기 위한 입력 레이어, 다중 레이어로 구성된 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN), 1D CNN(1차원 합성곱 신경망) 및 LSTM(Long Short-Term Memory) 네트워크를 포함하여 시간적 특징을 추출하고 패턴을 학습하는 중간 레이어, 정제된 고품질 PPG 데이터를 출력하며, 편차와 오차가 제거된 신호를 생성하는 출력 레이어를 포함할 수 있다.In one embodiment, the data cleaning model may include an input layer for receiving time series data for each region of multiple PPG data as input, an intermediate layer including a deep neural network (DNN), a 1D CNN (one-dimensional convolutional neural network), and a long short-term memory (LSTM) network composed of multiple layers to extract temporal features and learn patterns, and an output layer for outputting cleaned high-quality PPG data and generating a signal with deviations and errors removed.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터 정제 모델을 학습시키기 위해 다양한 환경(운동, 휴식, 저온, 고온)에서 측정된 다중 PPG 데이터를 수집할 수 있다. 여기서, 수집된 데이터는 노이즈 제거 및 신호 증폭 등의 전처리 과정을 거쳐, 원시 데이터에서 고품질의 정제된 데이터로 변환될 수 있다. 또한, 전처리된 데이터는 다양한 네트워크로 구성된 모델에 입력될 수 있다. 이러한 모델은 PPG 데이터의 시계열 특징을 학습하여 편차 및 오차를 제거하고, 고품질의 PPG 데이터를 생성할 수 있다.The health status information estimation device (100) can collect multiple PPG data measured in various environments (exercise, rest, low temperature, high temperature) to train a data refinement model. Here, the collected data can be converted from raw data to high-quality refined data through preprocessing processes such as noise removal and signal amplification. Furthermore, the preprocessed data can be input into a model comprised of various networks. This model can learn the time-series characteristics of PPG data, remove deviations and errors, and generate high-quality PPG data.

건강 상태 정보 추정 장치(100)는 모델의 성능을 최적화하기 위해 Mean Squared Error(MSE)를 손실 함수로 사용하여 예측값과 실제값 간의 오차를 최소화하며, Adam Optimizer를 통해 학습률을 조정하고 파라미터를 업데이트할 수 있다.The health status information estimation device (100) uses Mean Squared Error (MSE) as a loss function to minimize the error between the predicted value and the actual value in order to optimize the performance of the model, and can adjust the learning rate and update the parameters through the Adam Optimizer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터를 획득한 경우, 다중 PPG 데이터를 기초로 ABP(Arterial blood pressure) 데이터를 획득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the health status information estimation device (100) acquires multiple PPG data, it can acquire ABP (Arterial blood pressure) data based on the multiple PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 고품질 PPG 데이터를 기 학습된 AI 기반의 ABP 예측 모델에 입력하여, ABP 예측 모델로부터 ABP 데이터를 획득할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can input high-quality PPG data into a pre-learned AI-based ABP prediction model, and obtain ABP data from the ABP prediction model.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 심박수의 변화를 분석하여 ABP 데이터를 도출하고, 이를 통해 정확한 혈압 값을 예측할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can analyze changes in heart rate to derive ABP data, thereby predicting an accurate blood pressure value.

일 실시예에서, ABP 예측 모델은 다층 퍼셉트론(MLP) 및 LSTM 네트워크를 결합한 형태로 구성될 수 있다. 이 모델은 PPG 데이터의 시계열적 특징을 분석하여 ABP 데이터를 생성하며, 학습 과정에서 다양한 환경에서 수집된 PPG 및 ABP 데이터를 사용하여 높은 정확도의 예측 모델을 구현할 수 있다.In one embodiment, the ABP prediction model can be constructed by combining a multilayer perceptron (MLP) and an LSTM network. This model analyzes the time-series characteristics of PPG data to generate ABP data. During the training process, PPG and ABP data collected from various environments can be used to implement a highly accurate prediction model.

한편, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터 및 ABP 데이터 중 적어도 하나를 기초로 혈당 및 혈압을 포함하는 심혈관 대사 지표를 추정할 수 있다.Meanwhile, the health status information estimation device (100) can estimate cardiovascular metabolic indicators including blood sugar and blood pressure based on at least one of multiple PPG data and ABP data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 고품질 PPG 데이터를 기초로 혈당을 추정할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can estimate blood sugar level based on high-quality PPG data.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 신호의 주기적 변동을 분석하여 혈당 수치를 예측할 수 있다. 추가적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 보다 정확한 혈당을 예측하기 위해, PPG 외에도 다른 생체 신호(예: ECG, 피부 온도 등)를 함께 분석하여 더 정확한 예측 값을 획득할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can predict blood sugar levels by analyzing periodic fluctuations in PPG signals. Additionally, the health status information estimation device (100) can obtain more accurate prediction values by analyzing other biosignals (e.g., ECG, skin temperature, etc.) in addition to PPG to more accurately predict blood sugar levels.

또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ABP 데이터를 기초로 수축기 및 이완기 각각에 대응하는 혈압을 추정할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can estimate blood pressure corresponding to each systolic and diastolic phase based on ABP data.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 U-Net 네트워크 기반의 혈압 데이터 생성 모델을 이용하여 수축기 및 이완기 각각에 대응하는 혈압을 추정할 수 있다. 여기서, U-Net 네트워크는 이미지 처리에서 주로 사용되는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 구조로, 복잡한 패턴을 인식하고 예측하는데 유리하다.For example, a health status information estimation device (100) can estimate blood pressure corresponding to each systolic and diastolic phase using a blood pressure data generation model based on a U-Net network. Here, the U-Net network is a convolutional neural network (CNN) structure mainly used in image processing, and is advantageous in recognizing and predicting complex patterns.

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 U-Net의 인코더(encoder)와 디코더(decoder) 구조를 활용하여 PPG 데이터에서 ABP 데이터로 변환하는 과정을 수행할 수 있다. 인코더 부분은 PPG 데이터의 특징을 추출하고, 디코더 부분은 추출된 특징을 바탕으로 ABP 데이터를 생성하여 수축기 및 이완기 혈압을 예측할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can perform a process of converting PPG data into ABP data by utilizing the encoder and decoder structures of U-Net. The encoder part extracts features of the PPG data, and the decoder part generates ABP data based on the extracted features to predict systolic and diastolic blood pressure.

추가적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 GAN 기반의 모델인 Pix2Pix, CycleGAN 및 Diffusion model을 적용하여 성능 고도화할 수 있다.Additionally, the health status information estimation device (100) can improve performance by applying GAN-based models such as Pix2Pix, CycleGAN, and Diffusion model.

예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 데이터를 입력으로 받아 ABP 데이터를 생성하는 이미지-이미지 변환 방식의 Pix2Pix 모델을 사용할 수 있다. Pix2Pix는 조건부 GAN으로, 조건부 입력에 따라 목표 출력을 생성하는데, PPG 데이터로부터 ABP 데이터를 생성할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) may use the Pix2Pix model, an image-to-image conversion method that receives PPG data as input and generates ABP data. Pix2Pix is a conditional GAN that generates a target output based on a conditional input, and can generate ABP data from PPG data.

또한, 두 도메인 간의 변환을 학습하는데 적합한 CycleGAN을 기반으로 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 데이터와 ABP 데이터 간의 변환을 학습하여, 각 도메인 간의 매핑을 통해 더욱 정교한 혈압 예측을 수행할 수 있다.In addition, based on CycleGAN, which is suitable for learning transformation between two domains, the health status information estimation device (100) learns transformation between PPG data and ABP data, and can perform more sophisticated blood pressure prediction through mapping between each domain.

또한, 데이터의 생성 과정을 정규화된 확률 과정으로 모델링하여 높은 해상도의 출력을 생성하는 Diffusion 모델을 기반으로 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 PPG 데이터에서 ABP 데이터를 생성하는 과정에서 높은 정확도를 달성할 수 있다.In addition, the health status information estimation device (100) based on a diffusion model that generates high-resolution output by modeling the data generation process as a normalized stochastic process can achieve high accuracy in the process of generating ABP data from PPG data.

다른 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ABP 데이터를 기반으로 혈압 변화를 실시간으로 모니터링하거나 ABP 데이터에서 최고점 및 최저점을 분석하여, 수축기 및 이완기 혈압을 예측할 수 있다.For another example, the health status information estimation device (100) can monitor blood pressure changes in real time based on ABP data or predict systolic and diastolic blood pressure by analyzing the highest and lowest points in the ABP data.

자세히 예를 들어, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 ABP 데이터의 주기적인 패턴을 분석하여, 각 주기 내에서 최고점(수축기 혈압)과 최저점(이완기 혈압)을 인식할 수 있다. 그리고, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터 내에서 피크를 감지하기 위해 피크 감지 알고리즘을 적용할 수 있다. 이를 통해 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 각 주기의 최고점과 최저점을 정확히 인식할 수 있다.For example, the health status information estimation device (100) can analyze the periodic pattern of ABP data to identify the highest point (systolic blood pressure) and lowest point (diastolic blood pressure) within each cycle. Furthermore, the health status information estimation device (100) can apply a peak detection algorithm to detect peaks within the data. Through this, the health status information estimation device (100) can accurately identify the highest and lowest points of each cycle.

이 과정에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 여러 주기의 ABP 데이터를 통계적으로 분석하여, 평균 수축기 혈압과 평균 이완기 혈압을 계산할 수 있다. 또한, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 데이터의 신뢰성을 높이기 위해 이상치 데이터를 제거하는 필터링 과정을 수행할 수 있다.In this process, the health status information estimation device (100) can statistically analyze ABP data from multiple cycles to calculate average systolic blood pressure and average diastolic blood pressure. Furthermore, the health status information estimation device (100) can perform a filtering process to remove outlier data to increase data reliability.

따라서, 본 발명의 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 상술한 과정들을 통해 사용자에게 정확하고 신뢰성 높은 심혈관 대사 지표를 제공할 수 있다. 이는 사용자가 자신의 건강 상태를 보다 효율적으로 관리하고, 조기 경고 신호를 인지하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.Therefore, the health status information estimation device (100) of the present invention can provide users with accurate and reliable cardiovascular metabolic indicators through the aforementioned processes. This can help users more efficiently manage their health status and recognize early warning signals to take appropriate action.

추가적인 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터를 기반으로 사용자의 스트레스 수준을 추정할 수 있다. 여기서, 스트레스 수준은 PPG 데이터의 주파수 분석을 통해 변동성을 평가하고, 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV)와 관련된 지표를 산출함으로써 계산될 수 있다.In an additional embodiment, the health status information estimation device (100) can estimate a user's stress level based on multiple PPG data. Here, the stress level can be calculated by evaluating variability through frequency analysis of the PPG data and calculating an index related to heart rate variability (HRV).

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자의 심박수 변동성을 분석하여 스트레스 수준을 실시간으로 모니터링하고, 이를 사용자에게 알림으로써 스트레스 관리에 도움을 줄 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) can help manage stress by analyzing the user's heart rate variability to monitor the user's stress level in real time and notifying the user of the same.

다른 추가적인 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터를 이용하여 사용자의 수면의 질을 평가할 수 있다.In another additional embodiment, the health status information estimation device (100) can evaluate the quality of a user's sleep using multiple PPG data.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스(210)로부터 사용자의 수면 중 수집된 PPG 데이터를 수집하고, 이를 분석하여 수면 단계(예: 얕은 수면, 깊은 수면, REM 수면)를 식별할 수 있다. 이를 통해 사용자는 자신의 수면 패턴을 인식할 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) collects PPG data collected during the user's sleep from a wearable device (210) worn by the user, and analyzes the data to identify sleep stages (e.g., light sleep, deep sleep, REM sleep). This allows the user to recognize his or her sleep patterns.

또 다른 추가적인 실시예에서, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 다중 PPG 데이터를 활용하여 운동 후 회복 상태를 평가할 수 있다.In another additional embodiment, the health status information estimation device (100) can utilize multiple PPG data to evaluate the recovery status after exercise.

구체적으로, 건강 상태 정보 추정 장치(100)는 운동 후 회복 단계에서 PPG 데이터를 분석하여 심박수 회복율을 계산하고, 이를 통해 사용자의 회복 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 이 정보는 사용자가 자신의 운동 강도와 회복 상태를 조절하여 최적의 운동 효과를 얻는데 도움을 줄 수 있다.Specifically, the health status information estimation device (100) analyzes PPG data during the post-exercise recovery phase to calculate a heart rate recovery rate, thereby enabling real-time monitoring of the user's recovery status. This information can help the user adjust their exercise intensity and recovery status to achieve optimal exercise effects.

이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예들은 다중 PPG 데이터를 활용하여 심혈관 대사 지표뿐만 아니라 스트레스 수준, 수면의 질, 운동 후 회복 상태 등 다양한 건강 지표를 실시간으로 모니터링하고 관리할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 이는 사용자에게 종합적인 건강 관리 솔루션을 제공하여 보다 나은 삶의 질을 유지하는데 기여할 수 있다.In this way, various embodiments of the present invention can utilize multiple PPG data to provide a method for monitoring and managing various health indicators in real time, including cardiovascular metabolic indicators, stress levels, sleep quality, and post-exercise recovery status. This can provide users with a comprehensive health management solution, contributing to a better quality of life.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without altering the technical concept or essential features thereof. Therefore, the embodiments described above should be understood to be illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (10)

복수의 PPG(Photoplethysmography) 센서를 포함하는 건강 상태 정보 추정 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하는 단계;
상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계;
를 포함하고,
상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계는,
상기 복수의 PPG 데이터 중 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터, 상기 복수의 PPG 데이터의 가중 평균을 기초로 산출된 제2 PPG 데이터 및 상기 복수의 PPG 데이터에서 특정 측정 조건을 만족하는 제3 PPG 데이터 중 적어도 하나를 메인 PPG 데이터로 결정하는 단계; 및
상기 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하여, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계;를 포함하고,
상기 메인 PPG 데이터로 결정하는 단계는,
신호대 잡음비(SNR), 아티팩트 비율 및 신호의 일괄성을 포함하는 품질 지표를 산출하는 단계;
상기 품질 지표를 기반한 상기 복수의 PPG 데이터 각각의 품질 점수를 산출하는 단계;
산출된 상기 품질 점수가 가장 높은 데이터를 상기 제1 PPG 데이터로 획득하는 단계;
상기 복수의 PPG 데이터의 상기 품질 점수에 기반한 가중치를 임의의 시점에서의 상기 복수의 PPG 데이터 값에 가중하여 평균화한 상기 제2 PPG 데이터를 획득하는 단계;
상기 복수의 PPG 센서, 상기 사용자의 활동 상태 및 상기 복수의 PPG 데이터를 획득하는 환경 조건 중 적어도 어느 하나에 대한 특정 조건을 기반으로 상기 제3 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및
획득한 상기 제1 PPG 데이터 내지 상기 제3 PPG 데이터 중에서 우선적으로 상기 제1 PPG 데이터를 상기 메인 PPG 데이터로 적용하는 단계; 를 포함하고,
상기 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계는,
상기 메인 PPG 데이터와 유사한 생체 신호 성분을 포함하는 임의의 다른 PPG 데이터를 기반으로 획득한 상기 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
A method performed by a health status information estimation device including a plurality of PPG (Photoplethysmography) sensors,
A step of acquiring multiple PPG data measured from multiple areas of a user's skin through multiple PPG sensors;
A step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data; and
A step of estimating health status information of the user based on at least one purified PPG data;
Including,
The step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data comprises:
A step of determining at least one of the first PPG data having the highest quality among the plurality of PPG data, the second PPG data calculated based on the weighted average of the plurality of PPG data, and the third PPG data satisfying a specific measurement condition among the plurality of PPG data as the main PPG data; and
A step of removing noise from the main PPG data to obtain at least one refined PPG data;
The step of determining with the above main PPG data is:
A step of calculating quality indicators including signal-to-noise ratio (SNR), artifact rate, and signal consistency;
A step of calculating a quality score of each of the plurality of PPG data based on the above quality indicator;
A step of acquiring data having the highest quality score as the first PPG data;
A step of obtaining the second PPG data by weighting and averaging the weights based on the quality scores of the plurality of PPG data to the values of the plurality of PPG data at any point in time;
A step of acquiring the third PPG data based on a specific condition for at least one of the plurality of PPG sensors, the user's activity status, and environmental conditions for acquiring the plurality of PPG data; and
A step of preferentially applying the first PPG data among the acquired first PPG data to the third PPG data as the main PPG data; including;
The step of obtaining the above refined PPG data is:
A step of removing noise from the main PPG data obtained based on any other PPG data containing a biosignal component similar to the main PPG data,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
제1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 정제 PPG 데이터를 획득하기 이전에, 상기 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화하는 단계;
동기화된 상기 복수의 PPG 데이터를 특정 밴드패스 필터에 통과시켜, 특정 주파수 대역에 대응하는 신호 성분을 제거하는 단계; 및
상기 복수의 PPG 데이터의 선형 트렌드를 제거하는 단계;
를 더 포함하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In the first paragraph,
The above method,
A step of synchronizing the scale and time of the plurality of PPG data prior to acquiring the refined PPG data;
A step of passing the synchronized plurality of PPG data through a specific bandpass filter to remove a signal component corresponding to a specific frequency band; and
A step of removing a linear trend of the plurality of PPG data;
including more,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계는,
상기 복수의 PPG 데이터의 스케일 및 시간을 동기화하는 단계;
동기화된 상기 복수의 PPG 데이터 각각의 신호 성분을 비교하여, 특정 시점 또는 주파수 대역의 상호 관련성을 비교하는 단계; 및
상기 상호 관련성이 존재하는 적어도 하나의 신호 성분을 생체 신호 성분으로 인식하고, 상기 적어도 하나의 신호 성분을 결합하여 상기 적어도 하나의 정제된 PPG 데이터를 획득하는 단계;
를 포함하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In the first paragraph,
The step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data comprises:
A step of synchronizing the scale and time of the plurality of PPG data;
A step of comparing the signal components of each of the synchronized plurality of PPG data to compare the mutual correlation at a specific time point or frequency band; and
A step of recognizing at least one signal component having the above mutual correlation as a biosignal component, and combining the at least one signal component to obtain the at least one refined PPG data;
including,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계는,
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 동맥 혈압 데이터를 기초로 혈압을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 추정하는 단계;
를 포함하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In the first paragraph,
The step of estimating the health status information of the user based on at least one purified PPG data is as follows:
A step of obtaining arterial blood pressure data based on at least one purified PPG data; and
A step of estimating the health status information including blood pressure based on the arterial blood pressure data;
including,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
제5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계는,
두 개 이상의 정제 PPG 데이터를 동맥 혈압 변환 알고리즘에 입력하여, 상기 동맥 혈압 데이터를 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 동맥 혈압 변환 알고리즘은,
상기 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 간의 시간 차이를 기반으로 맥파 전달 시간을 추정하고,
상기 맥파 전달 시간을 기초로 맥파 속도를 산출하고,
상기 맥파 속도 및 상기 두 개 이상의 정제 PPG 데이터 각각에 대응하는 PPG 센서 간의 거리를 기초로 상기 동맥 혈압 데이터를 산출하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In paragraph 5,
The step of obtaining arterial blood pressure data based on at least one purified PPG data is as follows:
A step of inputting two or more refined PPG data into an arterial blood pressure conversion algorithm to obtain the arterial blood pressure data;
Including,
The above arterial blood pressure conversion algorithm is,
Estimating the pulse transit time based on the time difference between the two or more refined PPG data,
The pulse wave velocity is calculated based on the pulse wave transmission time,
Calculating the arterial blood pressure data based on the pulse wave velocity and the distance between the PPG sensors corresponding to each of the two or more refined PPG data,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
제6 항에 있어서,
상기 동맥 혈압 데이터를 기초로 혈압을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 추정하는 단계는,
사전 학습된 혈압 추정 모델에 상기 동맥 혈압 데이터를 입력하여, 상기 혈압을 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 혈압 추정 모델은,
상기 동맥 혈압 데이터로부터 상기 맥파 속도 및 상기 맥파 전달 시간에 대한 특징을 추출하고,
상기 맥파 속도 및 맥파 전달 시간에 대한 특징을 기초로 수축기 혈압을 예측하고,
상기 맥파 전달 시간에 대한 특징 및 상기 사용자의 생체 정보를 기초로 이완기 혈압을 예측하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In paragraph 6,
The step of estimating the health status information including blood pressure based on the arterial blood pressure data is as follows:
A step of obtaining the blood pressure by inputting the arterial blood pressure data into a pre-learned blood pressure estimation model;
Including,
The above blood pressure estimation model is,
Extracting features for the pulse wave velocity and the pulse wave transit time from the above arterial blood pressure data,
Predicting systolic blood pressure based on the characteristics of the pulse wave velocity and pulse wave transit time,
Predicting diastolic blood pressure based on the characteristics of the pulse transmission time and the user's biometric information.
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계는,
상기 적어도 하나의 정제된 PPG 데이터를 기초로 상기 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각에 대응하는 적어도 하나의 수치 값을 획득하는 단계;
상기 적어도 하나의 수치 값을 통합하여 상기 건강 상태 정보에 포함된 항목 각각의 최종 수치 값을 결정하는 단계; 및
상기 항목 별 상기 최종 수치 값을 포함하는 상기 건강 상태 정보를 생성하는 단계;
를 더 포함하는,
정제 PPG 데이터 기반의 건강 상태 정보 추정 방법.
In the first paragraph,
The step of estimating the health status information of the user based on at least one purified PPG data is as follows:
A step of obtaining at least one numerical value corresponding to each item included in the health status information based on at least one refined PPG data;
A step of integrating at least one numerical value to determine a final numerical value for each item included in the health status information; and
A step of generating the health status information including the final numerical value for each of the above items;
including more,
A method for estimating health status information based on refined PPG data.
건강 상태 정보 추정 장치에 있어서,
복수의 PPG(Photoplethysmography) 센서;
하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
상기 복수의 PPG 센서에 의해 측정된 복수의 PPG 데이터의 처리와 관련된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 복수의 PPG 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하고,
상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하고,
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하고,
상기 프로세서는,
상기 복수의 PPG 데이터 중 품질이 가장 높은 제1 PPG 데이터, 상기 복수의 PPG 데이터의 가중 평균을 기초로 산출된 제2 PPG 데이터 및 상기 복수의 PPG 데이터에서 특정 측정 조건을 만족하는 제3 PPG 데이터 중 적어도 하나를 메인 PPG 데이터로 결정하고,
상기 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하여, 상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하며,
상기 메인 PPG 데이터를 결정하기 위해 신호대 잡음비(SNR), 아티팩트 비율 및 신호의 일괄성을 포함하는 품질 지표를 산출하고, 상기 품질 지표를 기반한 상기 복수의 PPG 데이터 각각의 품질 점수를 산출하며, 산출된 상기 품질 점수가 가장 높은 데이터를 상기 제1 PPG 데이터로 획득하고, 상기 복수의 PPG 데이터의 상기 품질 점수에 기반한 가중치를 임의의 시점에서의 상기 복수의 PPG 데이터 값에 가중하여 평균화한 상기 제2 PPG 데이터를 획득하며, 상기 복수의 PPG 센서, 상기 사용자의 활동 상태 및 상기 복수의 PPG 데이터를 획득하는 환경 조건 중 적어도 어느 하나에 대한 특정 조건을 기반으로 상기 제3 PPG 데이터를 획득하고, 획득한 상기 제1 PPG 데이터 내지 상기 제3 PPG 데이터 중에서 우선적으로 상기 제1 PPG 데이터를 상기 메인 PPG 데이터로 적용하고,
상기 정제 PPG 데이터를 획득하기 위해 상기 메인 PPG 데이터와 유사한 생체 신호 성분을 포함하는 임의의 다른 PPG 데이터를 기반으로 획득한 상기 메인 PPG 데이터의 노이즈를 제거하는,
건강 상태 정보 추정 장치.
In a health status information estimation device,
Multiple PPG (Photoplethysmography) sensors;
Memory that stores one or more instructions; and
A processor that executes one or more instructions related to processing of a plurality of PPG data measured by the plurality of PPG sensors;
Including,
The above processor,
Acquire multiple PPG data measured from multiple areas of the user's skin through the multiple PPG sensors,
Obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data,
Estimating health status information of the user based on at least one purified PPG data,
The above processor,
At least one of the first PPG data having the highest quality among the plurality of PPG data, the second PPG data calculated based on the weighted average of the plurality of PPG data, and the third PPG data satisfying a specific measurement condition among the plurality of PPG data is determined as the main PPG data,
By removing noise from the above main PPG data, at least one refined PPG data is obtained,
In order to determine the main PPG data, a quality index including a signal-to-noise ratio (SNR), an artifact rate, and signal consistency is calculated, a quality score of each of the plurality of PPG data based on the quality index is calculated, data having the highest calculated quality score is acquired as the first PPG data, and the second PPG data is acquired by weighting and averaging the plurality of PPG data values at any point in time by a weight based on the quality score of the plurality of PPG data, and the third PPG data is acquired based on a specific condition for at least one of the plurality of PPG sensors, the user's activity state, and environmental conditions for acquiring the plurality of PPG data, and the first PPG data is preferentially applied as the main PPG data among the acquired first PPG data to the third PPG data,
Removing noise from the main PPG data obtained based on any other PPG data containing bio-signal components similar to the main PPG data to obtain the refined PPG data.
Health status information estimation device.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어,
복수의 PPG(Photoplethysmography) 센서를 통해 사용자 피부의 복수의 영역에서 측정된 복수의 PPG 데이터를 획득하는 단계;
상기 복수의 PPG 데이터로부터 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 정제 PPG 데이터를 기초로 상기 사용자의 건강 상태 정보를 추정하는 단계;
를 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.


Combined with the hardware, the computer,
A step of acquiring multiple PPG data measured from multiple areas of a user's skin through multiple PPG (Photoplethysmography) sensors;
A step of obtaining at least one refined PPG data from the plurality of PPG data; and
A step of estimating health status information of the user based on at least one purified PPG data;
A computer program stored on a computer-readable recording medium to enable execution of a task.


KR1020240149522A 2024-05-31 2024-10-29 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data Active KR102900126B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2025/007407 WO2025249943A1 (en) 2024-05-31 2025-05-30 Method and apparatus for estimating health state information on basis of refined ppg data, and program therefor
KR1020250194936A KR20260002413A (en) 2024-05-31 2025-12-10 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20240071297 2024-05-31
KR1020240071297 2024-05-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020250194936A Division KR20260002413A (en) 2024-05-31 2025-12-10 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20250172310A KR20250172310A (en) 2025-12-09
KR102900126B1 true KR102900126B1 (en) 2025-12-15

Family

ID=98052433

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020240149522A Active KR102900126B1 (en) 2024-05-31 2024-10-29 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data
KR1020250070496A Pending KR20250172455A (en) 2024-05-31 2025-05-29 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020250070496A Pending KR20250172455A (en) 2024-05-31 2025-05-29 Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102900126B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102547612B1 (en) * 2018-02-07 2023-06-26 삼성전자주식회사 A method for generating heart rate variability inforamtion related to an external object using a plurality filters and an electronic device thereof
KR102655878B1 (en) * 2018-11-23 2024-04-09 삼성전자주식회사 Electronic Device which calculates Blood pressure value using Pulse Wave Velocity algorithm and the Method for calculating Blood Pressure value thereof
KR20230012885A (en) * 2021-07-16 2023-01-26 주식회사 이엠텍 Electric device using bio sensor unit including ppg sensors

Also Published As

Publication number Publication date
KR20250172455A (en) 2025-12-09
KR20250172310A (en) 2025-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3773155B1 (en) System and method for non-invasive determination of blood pressure dip based on trained prediction models
Charlton et al. Wearable photoplethysmography for cardiovascular monitoring
Biswas et al. Heart rate estimation from wrist-worn photoplethysmography: A review
Zhang et al. Highly wearable cuff-less blood pressure and heart rate monitoring with single-arm electrocardiogram and photoplethysmogram signals
US10251571B1 (en) Method for improving accuracy of pulse rate estimation
Sideris et al. Building continuous arterial blood pressure prediction models using recurrent networks
US9826940B1 (en) Optical tracking of heart rate using PLL optimization
KR20190121237A (en) Systematic apparatus for motion sensor and optical sensor based cardiac arrhythmia triage
JP7580613B2 (en) Systems, methods and apparatus for generating estimated blood glucose levels from real-time photoplethysmography data
CN112274121B (en) A non-invasive arteriosclerosis detection method and device based on multiple pulse waves
US12165052B2 (en) Interpretable neural networks for cuffless blood pressure estimation
Kumar et al. Edge-based computation of super-resolution superlet spectrograms for real-time estimation of heart rate using an IoMT-based reference-signal-less PPG sensor
US20240245307A1 (en) Multi-sensor upper arm band for physiological measurements and algorithms to predict glycemic events
US20080246617A1 (en) Monitor apparatus, system and method
Radha et al. Wrist-worn blood pressure tracking in healthy free-living individuals using neural networks
KR102900126B1 (en) Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data
Sergi et al. An IoT-based platform for remote monitoring of patients with heart failure: an overview of integrable devices
KR20260002413A (en) Method, apparatus, and program for estimating health status based on refined ppg data
Jayathilake et al. A Self-Calibrated, Wearable Vital Sign Monitoring Device Enabled by Edge Computing
Mukti et al. Design of smart wearable for cardiopulmonary monitoring with adaptive feedback loop
US20240164687A1 (en) System and Method for Blood Pressure Assessment
Sergi et al. Innovative Approaches to Chronic Heart Failure Monitoring: A Critical Analysis of Wearable Devices
Luo et al. A Multi-Wavelength Photoplethysmography-Based Patch Physiological Monitoring System: Design and Functional Validation
WO2026022856A1 (en) System and method for determining vascular health and vascular ageing index
Yang AI-Driven Smart Wearables in Health and Sport Applications

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PA0302 Request for accelerated examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D17-exm-PA0302

St.27 status event code: A-1-2-D10-D16-exm-PA0302

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13 Pre-grant limitation requested

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-3-E10-E13-LIM-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11 Amendment of application requested

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-P10-P11-NAP-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13 Application amended

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-P10-P13-NAP-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-3-3-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

D22 Grant of ip right intended

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-1-2-D10-D22-EXM-PE0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

Q12 Application published

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-1-1-Q10-Q12-NAP-PG1501 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

A16 Divisional, continuation or continuation in part application filed

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-0-1-A10-A16-DIV-PA0107 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

F11 Ip right granted following substantive examination

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-4-F10-F11-EXM-PR0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PA0107 Divisional application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A16-div-PA0107

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-U10-U11-OTH-PR1002 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

Q13 Ip right document published

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-Q10-Q13-NAP-PG1601 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)