(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈波伝播時間（ＰＴＴ）を非侵襲的に判定するための方法であって、
ハンドヘルド・デバイスのユーザの心電図（ＥＫＧ）を生成するステップであって、前記ＥＫＧは、前記ユーザの身体の２つの部分と、前記ハンドヘルド・デバイスの２つの導電性接触ポイントが接触することから生成される、ステップと、
前記ＥＫＧをノイズ除去して、前記ＰＴＴの開始時間を特定するステップであって、前記ＰＴＴの前記開始時間は、血脈が前記ユーザの心臓を出る時間である、ステップと、
前記ユーザの複数のビデオ画像を受信するステップと、
前記複数のビデオ画像において、前記ユーザの顔を探すステップと、
前記複数のビデオ画像をクロップして、前記ユーザの顔を含むクロップされた画像を生成するステップと、
前記クロップされた画像をノイズ除去して、動脈部位を示す圧波と、前記ＰＴＴの終了時間と、を特定するステップであって、前記ＰＴＴの前記終了時間は、前記圧波が出現する時間である、ステップと、
前記ＰＴＴの前記終了時間と前記ＰＴＴの前記開始時間との差を計算することにより、前記ＰＴＴを判定するステップと、
前記ＰＴＴに基づいて、前記ユーザの血圧測定値を求めるステップと、
を含む、方法であり、
前記方法は、
前記複数のビデオ画像の顔領域を特定するステップと、
前記複数のビデオ画像の左頬領域を特定するステップと、
前記複数のビデオ画像の右頬領域を特定するステップと、
前記顔領域、前記左頬領域、及び前記右頬領域についての赤−緑−青（ＲＧＢ）信号を生成するステップと、
前記ＲＧＢ信号に対して独立成分分析（ＩＣＡ）を実行して、前記ＩＣＡの複数の成分を生成するステップと、
前記ＩＣＡの前記複数の成分のうち最小尖度を有する前記ＩＣＡの成分に基づいて、前記圧波を特定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ハンドヘルド・デバイスを用いて、前記血圧測定値を提示するステップ
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記２つの導電性接触ポイントのうちの１つは、
前記ハンドヘルド・デバイスの導電性タッチ・スクリーン面上の接触ポイント、
前記ハンドヘルド・デバイスの後面上の接触ポイント、又は
前記ハンドヘルド・デバイスの本体に接続されるイヤフォン内の接触ポイント
を含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
脈波伝播時間（ＰＴＴ）を非侵襲的に判定するための方法を処理ユニットに実行させるコンピュータ・プログラムであって、前記方法は、
ハンドヘルド・デバイスのユーザの心電図（ＥＫＧ）を生成するステップであって、前記ＥＫＧは、前記ユーザの身体の２つの部分と、前記ハンドヘルド・デバイスの２つの導電性接触ポイントが接触することから生成される、ステップと、
前記ユーザの動きに関連する電気的ノイズを除去するために、前記ＥＫＧをノイズ除去するステップと、
前記のノイズ除去されたＥＫＧに基づいて、前記ＰＴＴの開始時間を特定するステップであって、前記ＰＴＴの前記開始時間は、血脈が前記ユーザの心臓を出る時間である、ステップと、
前記ユーザの複数のビデオ画像を受信するステップと、
前記複数のビデオ画像の顔領域を特定するステップと、
前記複数のビデオ画像をクロップして、前記顔領域を含むクロップされた画像を生成するステップと、
前記クロップされた画像をノイズ除去して、動脈部位を示す圧波と、前記ＰＴＴの終了時間と、を特定するステップであって、前記ＰＴＴの前記終了時間は、前記圧波が出現する時間である、ステップと、
前記のノイズ除去されたＥＫＧと、前記のノイズ除去されたクロップされた画像と、に基づいて、前記ＰＴＴを判定するステップと、
前記ＰＴＴに基づいて、前記ユーザの血圧測定値を求めるステップと、
を含み、
前記方法は、
前記複数のビデオ画像の左頬領域を特定するステップと、
前記複数のビデオ画像の右頬領域を特定するステップと、
前記顔領域、前記左頬領域、及び前記右頬領域についての赤−緑−青（ＲＧＢ）信号を生成するステップと、
前記ＲＧＢ信号に対して独立成分分析（ＩＣＡ）を実行して、前記ＩＣＡの複数の成分を生成するステップと、
前記ＩＣＡの前記複数の成分のうち最小尖度を有する前記ＩＣＡの成分に基づいて、前記圧波を特定するステップと、
を含む、コンピュータ・プログラム。
【請求項５】
前記ハンドヘルド・デバイスは、ゲーム・コントローラを含む、請求項４記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項６】
請求項４又は５記載のコンピュータ・プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項７】
脈波伝播時間（ＰＴＴ）を非侵襲的に判定するためのシステムであって、
処理ユニットと、
コードを含むシステム・メモリと、
を備え、
前記コードは、
ハンドヘルド・デバイスのユーザの心電図（ＥＫＧ）を生成することであって、前記ＥＫＧは、前記ユーザの身体の２つの部分と、前記ハンドヘルド・デバイスの２つの導電性接触ポイントが接触することから生成される、生成することと、
前記ＥＫＧをノイズ除去して、前記ＰＴＴの開始時間を特定することであって、前記ＰＴＴの前記開始時間は、血脈が前記ユーザの心臓を出る時間である、特定することと、
前記ユーザの複数のビデオ画像を受信することと、
前記複数のビデオ画像の顔領域を特定することと、
前記複数のビデオ画像をクロップして、前記顔領域を含むクロップされた画像を生成することと、
前記クロップされた画像をノイズ除去して、動脈部位を示す圧波と、前記ＰＴＴの終了時間と、を特定することであって、前記ＰＴＴの前記終了時間は、前記圧波が出現する時間である、特定することと、
前記のノイズ除去されたＥＫＧと、前記のノイズ除去されたクロップされた画像と、に基づいて、前記ＰＴＴを判定することと、
前記ＰＴＴに基づいて、前記ユーザの血圧測定値を求めることと、
を行うよう前記処理ユニットに命令するように構成されており、
前記コードは、
前記複数のビデオ画像の左頬領域を特定することと、
前記複数のビデオ画像の右頬領域を特定することと、
前記顔領域、前記左頬領域、及び前記右頬領域についての赤−緑−青（ＲＧＢ）信号を生成することと、
前記ＲＧＢ信号に対して独立成分分析（ＩＣＡ）を実行して、前記ＩＣＡの複数の成分を生成することと、
前記ＩＣＡの前記複数の成分のうち最小尖度を有する前記ＩＣＡの成分に基づいて、前記圧波を特定することと、
を行うよう前記処理ユニットに命令するように構成されている、システム。
【請求項８】
前記２つの導電性接触ポイントのうちの１つは、
前記ハンドヘルド・デバイスの導電性タッチ・スクリーン面上の接触ポイント、
前記ハンドヘルド・デバイスの後面上の接触ポイント、又は
前記ハンドヘルド・デバイスの本体に接続されるイヤフォン内の接触ポイント
を含む、請求項７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
脈波伝播時間（ＰＴＴ：pulse  transit  time）は、心臓から送り出される血液により発生する圧波（pressure  wave）が２つの動脈部位の間を伝播するのに要する時間量である。有利なことに、ＰＴＴは、血圧、動脈コンプライアンス、及び動脈壁の硬化等の様々な身体メトリック（body  metric）と相関している。身長、体重、２つの動脈部位間の実際の物理的距離等の他の身体メトリックが、血圧に影響を及ぼすが、ＰＴＴの測定は、例えば、ＰＴＴと血圧との間の相関のため、これらを求めるのに有用である。
【０００２】
アメリカ疾病予防管理センタ（ＣＤＣ）によると、米国人の成人のおよそ３人に１人が、高血圧に苦しんでいる。高血圧は、脳卒中、心臓発作、心不全、動脈瘤の危険因子であり、腎不全の主因である。米国だけでも、高血圧は、年間数十億の直接的ヘルスケア・コストを発生させ、一日に１０００人近い死者を出していると推定される。高血圧は、重大な公衆衛生問題であり、血圧をコントロールする以外により多くの命を救うものはないと断言される。
【０００３】
残念なことに、高血圧には、目に見える前兆又は兆候がなく、多くの人は、高血圧を患っていると認識すらしていない。さらに、高血圧を予防及び治療するために、運動、食事療法、及び行動管理、並びに薬物治療を行うにしても、順守（コンプライアンス）がしばしば問題である。しかしながら、血圧及び他の身体メトリックを測定するためのツールは、繰り返しの使用により、煩わしく、面倒であり、痛みを伴うものであり得る。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書で説明するいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、以下では、本イノベーションの簡略化した概要が提示される。この概要は、特許請求される主題の詳細な概要ではない。特許請求される主題の主要な要素又は必要不可欠な要素を特定することを意図するものではないし、対象とするイノベーションの範囲を詳細に記述することを意図するものでもない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前段として、特許請求される主題のいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。
【０００５】
特許請求される主題は、ハンドヘルド・デバイスを用いて脈波伝播時間を判定するための方法を提供する。当該方法は、前記ハンドヘルド・デバイスのユーザの心電図を記録するステップを含む。前記ユーザは、前記心電図の記録を可能にするために、前記ハンドヘルド・デバイスの２つのポイントと接触する。前記心電図は、ノイズのためにフィルタリングされる。当該方法はまた、前記ユーザの画像に基づいて、圧波を判定するステップを含む。前記画像は、ノイズのためにフィルタリングされる。前記脈波伝播時間は、前記のフィルタリングされた心電図と、前記圧波と、に基づいて判定される。
【０００６】
さらに、特許請求される主題は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体を含む。前記コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、ハンドヘルド・デバイスのユーザの脈波伝搬時間を判定するようプロセッサに命令するように構成されているコードを含む。
【０００７】
以下の説明及び添付の図面は、特許請求される主題の所定の例示的態様を詳細に記載している。しかしながら、これらの態様は、本イノベーションの原理を用いることができる様々な方法のうちのほんのいくつかを示すに過ぎず、特許請求される主題は、全てのそのような態様及びそれらの均等の態様を含むことが意図されている。特許請求される主題の他の利点及び新規な特徴が、図面と併せて検討されるときに本イノベーションの以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】特許請求される主題に従った、心拍数及び血圧の非侵襲的測定のためのシステムのブロック図。
【図２】特許請求される主題に従った例示的な生ＥＫＧ信号及び処理済みＥＫＧ信号を示すグラフ。
【図３】特許請求される主題の実施形態に従った後続のフィルタリング段階を示すグラフ。
【図４】特許請求される主題の実施形態に従った、圧波を特定するために使用される顔の画像を示す図。
【図５】特許請求される主題の実施形態に従った独立成分分析のブロック図。
【図６】特許請求される主題に従った、ＰＴＴの非侵襲的測定のための方法のプロセス・フロー図。
【図７】特許請求される主題の態様を用いることができる例示的なネットワーキング環境のブロック図。
【図８】特許請求される主題の様々な態様を実施するための例示的な動作環境のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、特許請求される主題について説明する。図面において、同様の参照符号は、図面を通じて、同様の要素を参照するために使用される。以下の記載において、説明の目的のため、多数の具体的な詳細が、対象とするイノベーションの完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、特許請求される主題は、これらの具体的な詳細なく実施できることは明らかであろう。他の例において、周知の構造及びデバイスが、対象とするイノベーションの説明を円滑にするために、ブロック図の形態で示されている。
【００１０】
本明細書において使用されるとき、用語「コンポーネント」、用語「システム」、用語「クライアント」、及び同様のものは、ハードウェア、ソフトウェア（例えば、実行中の）、ファームウェア、又はこれらの組合せのいずれかであるコンピュータ関連エンティティを指すよう意図される。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行されるプロセス、オブジェクト、実行可能ファイル、プログラム、ファンクション、ライブラリ、サブルーチン、コンピュータ、又はソフトウェアとハードウェアとの組合せであってよい。
【００１１】
例として、サーバ上で実行されるアプリケーション及びそのサーバの両方が、コンポーネントであってよい。１以上のコンポーネントは、プロセス内に存在してよく、コンポーネントは、１つのコンピュータ上に局在してもよいし、且つ／あるいは２以上のコンピュータ間で分散されてもよい。用語プロセッサは、コンピュータ・システムの処理ユニット等のハードウェア・コンポーネントを指すよう一般に理解される。
【００１２】
さらに、特許請求される主題は、方法、装置、又は、開示する主題を実施するために、コンピュータを制御するためのソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、若しくはこれらの任意の組合せを作成する標準プログラミング技術及び／又はエンジニアリング技術を用いる製品として実施され得る。本明細書において使用される用語「製品」は、任意のコンピュータ読み取り可能デバイス又は媒体からアクセス可能なコンピュータ・プログラムを含むよう意図される。
【００１３】
コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、磁気記憶デバイス（例えば、数ある中でも、ハード・ディスク、フロッピ・ディスク、及び磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、数ある中でも、コンパクト・ディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマート・カード、及びフラッシュ・メモリ・デバイス（例えば、数ある中でも、カード、スティック、及びキー・ドライブ）を含み得るが、これらに限定されるものではない。反対に、コンピュータ読み取り可能媒体は、一般に、無線信号及び同様のもののための伝送媒体等の通信媒体（すなわち、記憶媒体ではない）をさらに含み得る。
【００１４】
もちろん、当業者は、特許請求される主題の範囲又は主旨から逸脱することなく、この構成に多くの変更を施すことができることを認識するであろう。さらに、用語「例示的」は、例（example、instance、illustration）として機能することを意味するよう、本明細書において使用される。本明細書において「例示的」として説明する任意の態様又は設計は、必ずしも、他の態様又は設計よりも好ましい、あるいは有用であるものとして解釈されるべきではない。
【００１５】
連続的な歩行測定が、診断及びモニタリングに有用であるとしても、血圧等の身体メトリックの測定（reading）は、モバイル・コンシューマ・スペース（mobile  consumer  space）において、それほど注目されていない。これは、一般的な測定デバイスの侵入性（intrusiveness）に起因し得る。例えば、標準的な血圧計は、血流を制限するために上腕に巻きつけられる空気注入式カフと、圧力を測定する水銀圧力計又は機械式圧力計と、から構成される。圧力計は、装着するのに面倒であるだけでなく、繰り返し使用される場合、わずかに痛みを伴うものでもある。
【００１６】
特許請求される主題の一実施形態は、ユーザが、ハンドヘルド・デバイスを用いて血圧に対する短期間のアクティビティの影響を追跡することを可能にする。このハンドヘルド・デバイスは、コンシューマが扱いやすいハンドヘルド・デバイスによる、付随的で（incidental）非侵襲的な血圧測定及び心拍数測定を提供する。
【００１７】
図１は、特許請求される主題に従った、心拍数及び血圧の非侵襲的測定のためのシステムのブロック図である。システム１００は、ハンドヘルド・デバイス１０４を操作するユーザ１０２を含む。ハンドヘルド・デバイス１０４は、ユーザ１０２がハンドヘルド・デバイス１０４を保持している間に、ユーザのＰＴＴを判定する。
【００１８】
非侵襲的ＰＴＴ測定のためのフォーム・ファクタ
ＰＴＴを判定することは、電気的測定及び機械的測定、すなわち、ユーザの心電図及びユーザの圧波の画像を組み合わせることを伴う。圧波は、ユーザの皮膚を介して目に見える血管の形状の変化である。ＥＫＧは、血液が心臓を出るときを示す。圧波がユーザ１０２の画像に出現する時間は、血液が圧波の動脈位置に到達するときを示す。ＰＴＴは、血液が心臓を出てから圧波の動脈部位に到達するまでに経過する時間量を計算することにより判定される。
【００１９】
ＥＫＧを記録することは、２つの接触ポイント１０６を用いることを伴い、各接触ポイント１０６は、ユーザの身体の異なる部分と接触する。特許請求される主題の一実施形態において、接触ポイント１０６は、２つの導電性パッドを含む。そのような実施形態は、ハンドヘルド・デバイス１０４上の接触ポイント１０６の位置が予め定められているものに含まれ得る。いくつかのそのようなデバイスは、ゲーム・コントローラ、（両手で保持されるときの）タブレット、及びキーボードを含むが、これらに限定されるものではない。代替的に、１つの接触ポイント１０６が、導電性パッドを含んでもよい。例えば、接触ポイント１０６は、デバイスのタッチ・スクリーンの表面上に導電性のクリア・コーティングを含んでもよい。ユーザ１０２は、一方の手がスマートフォンの後面と接触し、もう一方の手がタッチ・スクリーンと接触するように、スマートフォンを保持することができる。代替的に、接触ポイントは、デバイス１０４の横に含まれてもよい。別の実施形態において、接触ポイント１０６は、デバイス本体上に１つの導電性パッドを含み、デバイス本体に接続されるイヤフォン内に１つの導電性パッドを含む。さらに別の実施形態において、ＥＫＧ信号内のノイズは、例えば、右脚駆動（right  leg  drive）といったアクティブ接地システム（active  grounding  system）を利用する３−４個の電極構成（3-4  electrode  setup）を用いて低減され得る。
【００２０】
様々なカメラのうちのいずれかを使用して、圧波を特定するために使用されるビデオ画像をキャプチャすることができる。いくつかのカメラは、電話機又はタブレット上の前面対向カメラ（front-facing  camera）、コンソール・ドライブ又はデスクトップ・コンピュータにリモート接続されるカメラ、及び、ゲーム・コントローラの接触領域上又は電話機若しくはタブレットの非タッチ・スクリーン領域周辺等においてデバイス１０４に組み込まれた、例えば、光センサ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ペアといった光学センサを含むが、これらに限定されるものではない。ハンドヘルド・デバイス１０４上の様々なコンポーネント（図示せず）を使用して、電気的測定値及び機械的測定値を様々な組合せで得ることができる。
【００２１】
ハンドヘルド・デバイス１０４は、例えば、ユーザの左手及び右手と接触する２つの電極を用いて記録され得るＥＫＧ信号の少なくとも１つのチャネルを提供する。圧波は、このデバイスを握っている手上で接触光学センサを使用し、ユーザの皮膚の画像をキャプチャすることにより、特定され得る。代替的に、顔又は身体の他のポイントに向けられたカメラを使用して、圧波が出現するときを判定してもよい。ＥＫＧ及び圧波において提供されるデータは、ノイズを多く含み得るが、特許請求される主題の実施形態は、心臓と予め定められた第２の動脈ポイントとの間のＰＴＴの算出を向上させるために、このノイズを低減させる。
【００２２】
さらに、デバイス１０４は、画像キャプチャ、データ・キャプチャ等を用いて、体重、身長、心臓から圧波の動脈部位までの距離等といったさらなる身体メトリックを提供することができる。さらなる身体メトリックとともに判定されたＰＴＴを用いることで、血圧、脈拍数、及び他の診断測定値（diagnostic  measurement）を求めることが可能であり得る。
【００２３】
特許請求される主題の実施形態は、ユーザ１０２が歩行中であり得る、あるいは別の形で動き中であり得るときに測定されるＥＫＧのノイズを低減させるための、電気信号用の信号処理技術を提供する。通常、医師の診療室で測定されるＥＫＧは、患者が動いていないことを想定している。特許請求される主題の実施形態において、動きは、アーチファクトをＥＫＧ信号にもたらす。しかしながら、デバイス１０４は、このアーチファクトを低減させ、より信頼性高くＰＴＴを判定するように、ＥＫＧ信号を処理する。さらに、接触ポイント１０６は、デバイス１０４上の固定された予め定められたポイントではなく、動的であってよい。接触のポイントは、容易には予測できないので、ＥＫＧ信号は、使用される特定の接触ポイント１０６がその信号にもたらす影響を低減させるよう、処理される。
【００２４】
ロバストなＥＫＧ測定のための信号処理
ＥＫＧ記録のための従来の信号処理技術は、例えば、濡れた臨床電極及び物理的に安定した患者により提供される、測定デバイスと患者との間の安定した低インピーダンス接触に基づく。ＥＫＧ機器は、そのような接触が提供されない場合又は患者が動く場合、見事に失敗するよう設計されている。しかしながら、ＥＫＧが、例えば、コンシューマの電話機、キーボード、又はゲーム・コントローラといったハンドヘルド・デバイスを介して測定されているとき、動き及び予測可能な接触ポイントの欠如が、ノイズをＥＫＧにもたらす。したがって、特許請求される主題の実施形態は、単一チャネルＥＫＧ信号のロバスト性を向上させるための信号処理技術を提供する。
【００２５】
ＥＫＧ信号内のノイズの２つのソースは、接触ポイント１０６と接触する筋肉の相対動きと、ＥＫＧ信号を得るためにハンドヘルド・デバイス１０４上のハードウェアにより誘発される６０Ｈｚノイズと、である。
【００２６】
バンドストップ・フィルタ又はバンドパス・フィルタ等の従来のフィルタリング方法を使用して、そのようなノイズを除去することができる。しかしながら、ＰＴＴを判定するために使用される信号プロファイルの性質を考えると、そのようなノイズは、ウェーブレット変換を用いて生ＥＫＧデータから除去され、予め定められた波が、ＥＫＧ脈波の他の成分から分離される。
【００２７】
図２は、特許請求される主題に従った例示的な生ＥＫＧ信号２０２及び処理済みＥＫＧ信号２０４を示すグラフ２００である。このグラフは、時間を表すｘ軸２０６と、ＥＫＧの単一チャネル電圧を表すｙ軸２０８と、を含む。グラフ２００は、例１及び例２のＲ波の例を含む。Ｒ波は、ハンドヘルド・デバイス１０４を用いて判定されたユーザ１０２の心拍の例を示す。
【００２８】
Ｒ波は、経時的な大動脈弁のポンプ作用を表す。したがって、クリーンＲ波信号は、カメラ、フォトダイオード、及び同様のもの等の光学ソースから得られたデータから、ピークとピークとの距離（peak-to-peak  distance）を測定するための恒常的な基準ポイント（consistent  reference  point）を提供する。
【００２９】
生ＥＫＧ信号２０２及び処理済みＥＫＧ信号２０４は、生データ、及びウェーブレット変換を用いてフィルタリングされた後の生データを示す。処理済みＥＫＧ信号２０４を生成するフィルタは、６０Ｈｚノイズ及び他のノイズ成分をクロップする（crop）。一実施形態において、このフィルタは、ドベシィ・ウェーブレット（daubechies  wavelet）とともに使用される５レベル非間引き型離散ウェーブレット変換（5-level  non-decimated  discrete  wavelet  transform）である。有利なことに、ドベシィ・ウェーブレットは、例１及び例２に示されるＲ波プロファイルと調和するローパス・フィルタ係数を、スケーリング関数に提供する。
【００３０】
図３は、特許請求される主題の実施形態に従った後続のフィルタリング段階を示すサンプル・グラフ３００である。グラフ３００は、時間を表すｘ軸３０２と電圧を表すｙ軸３０４とを含む。詳細には、データは、ガウス・ウェーブレットによる連続ウェーブレット変換を用いて処理され、このスケーリング関数は、ガウス分布に類似して見える。この変換から、１５Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に対応するスケールの範囲が選択される。例えば、１５Ｈｚ及び３０Ｈｚといった、関心バンド（band-of-interest）における値の選択は、人間の心臓のＲ波に関する事前知識を用いて行われる。
【００３１】
グラフ３００における値は、その周波数のそのサンプルにおけるエネルギを経時的に表す２次元マップを示す。ピーク信号３０６を生成するために、エネルギの合計が、このグラフ３００の行（row）に沿って算出される。ピーク信号３０６は、特許請求される主題の実施形態がＰＰＴ測定の開始時間を判定するために使用する、ウェーブレット処理された最終ＥＫＧ信号（final  wavelet-processed  EKG  signal）を表す。
【００３２】
ＰＴＴの終了時間を判定するために、圧波が、心臓から離れている動脈部位に到達するときに、ユーザの画像がキャプチャされる。画像の予め定められた複数の領域が特定される。さらに、これら領域の各々における画素について、画素プロファイルが生成される。画素プロファイルにおける周期的変化（rhythmic  change）は、圧波の存在を示し得る。しかしながら、画像はノイズを含み得る。したがって、画像は、圧波のために解析される前に、処理される。
【００３３】
ビデオからのロバストな脈測定のための信号処理
ビデオから脈情報を抽出する従来の方法は、例えば３０秒といった長い時間にわたって心拍数を求めるためにロバスト性を制限していた。したがって、このような方法は、光学的又は画像ベースの脈信号における個々のピークを見つけはしない。対照的に、特許請求される主題の実施形態は、よりロバストなビデオ処理パイプラインを用いることにより、経時的に脈ピークを特定する。このセクションで説明する技術は、コンシューマ・グレード・カメラ（consumer-grade  camera）が、ユーザ１０２の顔におおよそ向けられていることを想定している。
【００３４】
図４は、特許請求される主題の実施形態に従った、圧波を特定するために使用される顔の画像４００を示している。関心領域（ＲＯＩ）を抽出するために、平滑化画像が処理される。関心領域は、圧波が出現し得る画像の領域である。圧波を特定するために、１−Ｄ信号のマトリクスが、各ＲＯＩについて生成される。このマトリクスは、本明細書において、画素プロファイルとも呼ばれる。
【００３５】
ＲＯＩ抽出及び信号作成
顔トラッカ（face  tracker）を使用して、キャプチャされた画像４０２内のユーザの顔を見つけることができる。顔トラッカは、一般に、人間の顔を含む画像の潜在領域を特定する画像処理ソフトウェアである。顔トラッカはまた、顔のみを含むように、画像４０２をクロップすることができる。図示されるように、白のボックス４０４は、画像４０２のクロップ線を示す。クロップされた画像が、画像４０６に示されている。
【００３６】
画像のノイズ除去
一般的なコンシューマ用カメラを用いると、センサ・ノイズ４０８の影響が、記録されたビデオ内で確認できる。このノイズは、ビデオのフレームにわたって、斑点（speckles）として出現する。このセンサ・ノイズは、通常、高周波数であり、ガウス・フィルタ等の平滑化フィルタを用いて除去することができる。しかしながら、ガウス・フィルタ又は他の平均化フィルタの適用は、各画素の時間プロファイル（temporal  profile）を歪めることがあり、信号とノイズとの混合をもたらし得る。したがって、信号とノイズとの混合を回避し、圧波をより良く特定するために、特許請求される主題の実施形態は、レベル−４  ｄｂ２ウェーブレット変換による２−Ｄウェーブレット変換を通じたソフトウェア・フィルタリングを用いる。非間引き型ウェーブレット変換を用いて、対応するウェーブレット・バンドをゼロに設定し、ノイズ除去された画像を生成するために残りの低周波数サブバンドを再構築することにより、高周波数情報の一部を除去する。このアプローチは、２−Ｄバンドパス・フィルタを画像に対して実行することに類似している。さらに、このアプローチを用いると、ウェーブレットは、頬領域及び鼻周囲等の低周波数強度プロファイル（low-frequency  intensity  profile）の整合性（integrity）を保つ。
【００３７】
ウェーブレット・ノイズ除去はまた、平均画素プロファイル（複数のフレームにわたる各画像の平均）が、画像キャプチャのために使用されるカメラのノイズ・プロファイルの影響を比較的受けないようにすることを可能にする。したがって、画像４０６は、ノイズ４０８を除去しクリーン画像４１０を生成するために、ウェーブレット・ノイズ除去を用いて平滑化される。
【００３８】
クリーン画像４１０から、３つの赤−緑−青（ＲＧＢ）画像が生成される。すなわち、閾処理された（thresholded）顔領域（ＲＯＩ−１）、クロップされ閾処理された左顔領域（ＲＯＩ−２）、及びクロップされ閾処理された右顔領域（ＲＯＩ−３）が生成される。これら領域の各々は、圧波のために解析される画像の領域を制限するために、閾処理されている。顔トラッカは、顔の座標を提供する。したがって、クロップされた顔画像４０６の内部部分が、解析のために抽出される。内部部分ＲＯＩ−１は、画像の内部部分の予め定められた部分を含む。例えば、ＲＯＩ−１は、画像４０６内の顔領域の内部９０％を含み得る。
【００３９】
顔の頬領域の下にある血管は、通常、異なる照明条件で反射し、頬の画像を圧波の出現のためのターゲットにする。頬は、ＲＯＩ−２及びＲＯＩ−３に含まれる。
【００４０】
一実施形態において、ＲＯＩ−２及びＲＯＩ−３を抽出するために、画像４０２が、均一な３×３グリッド４１２状に配置され、中央右グリッド領域、右下グリッド領域、中央左グリッド領域、及び左下グリッド領域内の画素が抽出される。顔トラッカにより判定された瞳孔、鼻、及び口の角の位置を用いて、ＲＯＩの中心を決定する。
【００４１】
ＲＯＩは、予め定められた閾値を用いて低強度画素を除去するよう処理される。例えば、赤チャネルにおいて最大強度を有する画素が、３０％以下に除去され得る。各領域及び各フレーム内で、Ｒ強度、Ｇ強度、及びＢ強度が平均化され、後続の処理のために使用される計９つのベクトル信号４１４のために、各領域について３つのベクトル信号が生成される（１フレームにつき１つの値）。
【００４２】
別の実施形態においては、顔の２以上の領域を用いて、脈信号を見つけてもよい。そのような実施形態において、ベクトル信号４１４は、各領域について生成され得る。
【００４３】
図５は、特許請求される主題の実施形態に従った独立成分分析のブロック図である。独立成分分析（ＩＣＡ）５０２を用いて、９次元入力信号、すなわち、信号４１４内で脈信号を見つける。
【００４４】
関心成分の選択及びＩＣ抽出
ＩＣＡは、９つの入力ベクトルから、５つの成分５０４を生成する。特許請求される主題の一実施形態において、最小尖度（minimum  Kurtosis）を有する成分が、圧波を特定するために選択される。最小尖度を有する成分は、通常、他の成分５０４よりもパターン化されている（patterned）。
【００４５】
図６は、特許請求される主題に従った、ＰＴＴの非侵襲的測定のための方法６００のプロセス・フロー図である。方法６００の順序は、図６に示されるブロックの順序により示されるものに限定されないことに留意されたい。ブロック６０２において、ユーザ１０２のＥＫＧが記録される。
【００４６】
ブロック６０４において、ＥＫＧがノイズ除去され得る。ブロック６０６において、ユーザ１０２のビデオ画像もノイズ除去され得る。ノイズ除去された画像を使用して、圧波の時間及び位置を特定することができる。ブロック６０８において、ノイズ除去されたＥＫＧにより示される開始時間と、ノイズ除去された画像により示される終了時間と、に基づいて、ＰＴＴが判定され得る。
【００４７】
図７は、特許請求される主題の態様を用いることができる例示的なネットワーキング環境７００のブロック図である。さらに、例示的なネットワーキング環境７００を用いて、ハンドヘルド・デバイスを非侵襲的に用いて脈波伝播時間を判定するシステム及び方法を実施することができる。
【００４８】
ネットワーキング環境７００は、１以上のクライアント７０２を含む。１以上のクライアント７０２は、ハードウェア及び／又はソフトウェア（例えば、スレッド、プロセス、コンピューティング・デバイス）とすることができる。一例として、１以上のクライアント７０２は、インターネット等の通信フレームワーク７０８を介してサーバ７０４へのアクセスを提供するクライアント・デバイスとすることができる。
【００４９】
環境７００はまた、１以上のサーバ７０４を含む。１以上のサーバ７０４は、ハードウェア及び／又はソフトウェア（例えば、スレッド、プロセス、コンピューティング・デバイス）とすることができる。１以上のサーバ７０４は、サーバ・デバイスを含み得る。１以上のサーバ７０４は、１以上のクライアント７０２によりアクセスされ得る。
【００５０】
クライアント７０２とサーバ７０４との間の１つの可能な通信は、２以上のコンピュータ・プロセスの間で伝送されるよう適合されたデータ・パケットの形態であり得る。環境７００は、１以上のクライアント７０２と１以上のサーバ７０４との間の通信を円滑にするために用いることができる通信フレームワーク７０８を含む。
【００５１】
１以上のクライアント７０２は、１以上のクライアント７０２のローカルにある情報を記憶するために用いることができる１以上のクライアント・データ・ストア７１０に動作可能に接続される。１以上のクライアント・データ・ストア７１０は、１以上のクライアント７０２内に配置されてもよいし、クラウド・サーバ内等のリモートに配置されてもよい。同様に、１以上のサーバ７０４は、１以上のサーバ７０４のローカルにある情報を記憶するために用いることができる１以上のサーバ・データ・ストア７０６に動作可能に接続される。
【００５２】
図８を参照すると、特許請求される主題の様々な態様を実施するための例示的な動作環境８００が示されている。例示的な動作環境８００は、コンピュータ８０２を含む。コンピュータ８０２は、処理ユニット８０４、システム・メモリ８０６、及びシステム・バス８０８を含む。
【００５３】
システム・バス８０８は、システム・メモリ８０６を含むがこれに限定されないシステム・コンポーネントを、処理ユニット８０４に接続する。処理ユニット８０４は、種々の利用可能なプロセッサのいずれであってもよい。デュアル・マイクロプロセッサ及び他のマルチプロセッサ・アーキテクチャも、処理ユニット８０４として使用することができる。
【００５４】
システム・バス８０８は、当業者に知られている種々の利用可能なバス・アーキテクチャを用いる、メモリ・バス若しくはメモリ・コントローラ、周辺バス若しくは外部バス、及び／又はローカル・バスを含むいくつかのタイプのバス構造のいずれかであってよい。システム・メモリ８０６は、揮発性メモリ８１０及び不揮発性メモリ８１２を含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含む。
【００５５】
起動中等にコンピュータ８０２内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）は、不揮発性メモリ８１２に記憶されている。限定ではなく、例として、不揮発性メモリ８１２は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能なＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はフラッシュ・メモリを含み得る。
【００５６】
揮発性メモリ８１０は、外部キャッシュ・メモリとして動作するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含む。限定ではなく、例として、ＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、エンハンストＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、ＳｙｎｃｈＬｉｎｋ  ＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、Ｒａｍｂｕｓ（登録商標）ダイレクトＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、ダイレクトＲａｍｂｕｓ（登録商標）ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、及びＲａｍｂｕｓ（登録商標）ダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）等の多くの形態で利用可能である。
【００５７】
コンピュータ８０２はまた、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体等の他のコンピュータ読み取り可能媒体を含む。図８は、例えば、ディスク・ストレージ８１４を示している。ディスク・ストレージ８１４は、磁気ディスク・ドライブ、フロッピ・ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ−１００ドライブ、フラッシュ・メモリ・カード、又はメモリ・スティック等のデバイスを含むが、これらに限定されるものではない。
【００５８】
さらに、ディスク・ストレージ８１４は、他の記憶媒体とは別個の、又は他の記憶媒体と組み合わせた記憶媒体を含み得る。このような他の記憶媒体は、コンパクト・ディスクＲＯＭデバイス（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤレコーダブル・ドライブ（ＣＤ−Ｒドライブ）、ＣＤリライタブル・ドライブ（ＣＤ−ＲＷドライブ）、又はデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）等の光ディスク・ドライブを含むが、これらに限定されるものではない。システム・バス８０８へのディスク・ストレージ・デバイス８１４の接続を容易にするために、インタフェース８１６等の取り外し可能なインタフェース又は取り外し不可能なインタフェースが通常使用される。
【００５９】
図８は、ユーザと、適切な動作環境８００内の説明した基本コンピュータ・リソースと、の間の仲介として動作するソフトウェアを示していることを理解されたい。そのようなソフトウェアは、オペレーティング・システム８１８を含む。ディスク・ストレージ８１４に記憶することができるオペレーティング・システム８１８は、コンピュータ・システム８０２のリソースを制御して割り当てるよう動作する。
【００６０】
システム・アプリケーション８２０は、システム・メモリ８０６又はディスク・ストレージ８１４に記憶されたプログラム・モジュール８２２及びプログラム・データ８２４を介して、オペレーティング・システム８１８によるリソースの管理を利用する。特許請求される主題は、様々なオペレーティング・システム又はオペレーティング・システムの組合せとともに実施できることを理解されたい。
【００６１】
ユーザは、１以上の入力デバイス８２６を介して、コマンド又は情報をコンピュータ８０２に入力する。入力デバイス８２６は、ポインティング・デバイス（マウス、トラックボール、スタイラス、又は同様のもの等）、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、サテライト・ディッシュ、スキャナ、ＴＶチューナ・カード、デジタル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、ウェブ・カメラ、及び同様のものを含むが、これらに限定されるものではない。入力デバイス８２６は、１以上のインタフェース・ポート８２８を経由し、システム・バス８０８を介して、処理ユニット８０４に接続する。１以上のインタフェース・ポート８２８は、例えば、シリアル・ポート、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、及びユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）を含む。
【００６２】
１以上の出力デバイス８３０は、１以上の入力デバイス８２６と同じタイプのポートのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、入力をコンピュータ８０２に提供するとともに、コンピュータ８０２からの情報を出力デバイス８３０に出力することができる。
【００６３】
アダプタを介してアクセス可能な、出力デバイス８３０の中でもとりわけ、モニタ、スピーカ、及びプリンタ等のいくつかの出力デバイス８３０が存在することを示すために、出力アダプタ８３２が提供される。限定ではなく、例として、出力アダプタ８３２は、出力デバイス８３０とシステム・バス８０８との間の接続の手段を提供するビデオ・カード及びサウンド・カードを含む。１以上のリモート・コンピュータ８３４等の他のデバイス及びデバイスのシステムが、入力機能及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
【００６４】
コンピュータ８０２は、１以上のリモート・コンピュータ８３４等の１以上のリモート・コンピュータへの論理接続を用いるネットワーク環境において様々なソフトウェア・アプリケーションをホストするサーバであってよい。１以上のリモート・コンピュータ８３４は、ウェブ・ブラウザ、ＰＣアプリケーション、携帯電話アプリケーション、及び同様のものを有するよう構成されたクライアント・システムであってよい。
【００６５】
１以上のリモート・コンピュータ８３４は、パーソナル・コンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、携帯電話機、ピア・デバイス又は他の共通ネットワーク・ノード、及び同様のものであってよく、通常、コンピュータ８０２に関して説明した要素の多く又は全てを含む。
【００６６】
簡潔さのために、メモリ記憶デバイス８３６だけが、１以上のリモート・コンピュータ８３４とともに示されている。１以上のリモート・コンピュータ８３４は、ネットワーク・インタフェース８３８を介して、次いで、無線通信接続８４０を介して、コンピュータ８０２に論理的に接続される。
【００６７】
ネットワーク・インタフェース８３８は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）及びワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）等の無線通信ネットワークを含む。ＬＡＮ技術は、光ファイバ分散データ・インタフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データ・インタフェース（ＣＤＤＩ）、イーサネット（登録商標）、トークン・リング、及び同様のものを含む。ＷＡＮ技術は、ポイント・ツー・ポイント・リンク、統合サービス・デジタル通信網（ＩＳＤＮ）及びその変形等の回線交換網、パケット交換網、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）を含むが、これらに限定されるものではない。
【００６８】
１以上の通信接続８４０は、ネットワーク・インタフェース８３８をバス８０８に接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。通信接続８４０が、例示の明瞭さのために、コンピュータ８０２内に示されているが、通信接続８４０はまた、コンピュータ８０２の外部にあってもよい。ネットワーク・インタフェース８３８への接続のためのハードウェア／ソフトウェアは、例示の目的に過ぎないが、携帯電話スイッチ、通常の電話用モデムを含むモデム、ケーブル・モデム及びＤＳＬモデム、ＩＳＤＮアダプタ、並びにイーサネット（登録商標）カード等の内部技術及び外部技術を含み得る。
【００６９】
サーバ用の例示的な処理ユニット８０４は、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）  Ｘｅｏｎ  ＣＰＵを備えるコンピューティング・クラスタであってよい。ディスク・ストレージ８１４は、例えば、数千ものインプレッション（impression）を保持するエンタープライズ・データ記憶システムを含み得る。
【００７０】
上述したものには、対象とするイノベーションの例が含まれる。もちろん、特許請求される主題を説明するために、コンポーネント又は方法の全ての考えられる組合せを説明することは不可能であるが、当業者は、対象とするイノベーションのさらに多くの組合せ及び変形が可能であることを認識できよう。したがって、特許請求される主題は、添付の請求項の主旨及び範囲内に属する全てのそのような変更、修正、及び変形を含むことが意図されている。
【００７１】
特に、上述したコンポーネント、デバイス、回路、システム、及び同様ものにより実行される様々な機能に関して、そのようなコンポーネントを説明するために使用された用語（「手段」への言及を含む）は、別途示されない限り、開示した構造に構造上均等でない場合であっても、説明したコンポーネントの特定の機能を実行し、本明細書に記載した、特許請求される主題の例示的態様の機能を実行する任意のコンポーネント（例えば、機能的等価物）に対応することが意図されている。この点に関して、本イノベーションは、システムだけでなく、特許請求される主題の様々な方法の動作及び／又はイベントを実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体も含むことも認識されよう。
【００７２】
対象とするイノベーションを実施する方法は複数存在する。例えば、適切なＡＰＩ、ツール・キット、ドライバ・コード、オペレーティング・システム、コントロール、スタンドアロン又はダウンロード可能なソフトウェア・オブジェクト等が挙げられる。これらにより、アプリケーション及びサービスは、本明細書で説明した技術を用いることができる。特許請求される主題は、ＡＰＩ（又は、他のソフトウェア・オブジェクト）の観点からの使用を意図しているだけでなく、本明細書に記載した技術に従って動作するソフトウェア・オブジェクト又はハードウェア・オブジェクトの観点からの使用も意図している。したがって、本明細書で説明した対象とするイノベーションの様々な実施例は、ハードウェア全ての態様、部分的にハードウェアと部分的にソフトウェアとで構成された態様、及びソフトウェアの態様を有し得る。
【００７３】
前述のシステムは、複数のコンポーネントの間のインタラクションに関して説明された。そのようなシステム及びコンポーネントは、上述した様々な変形及び組合せに従った、コンポーネント又は特定のサブコンポーネント、特定のコンポーネント又はサブコンポーネントのいくつか、及び／又はさらなるコンポーネントを含み得ることを理解できるであろう。サブコンポーネントは、親コンポーネントに（階層的に）含まれる代わりに、他のコンポーネントに通信可能に接続されるコンポーネントとして実装することもできる。
【００７４】
さらに、１以上のコンポーネントは、集約機能を提供する１つのコンポーネントに結合されてもよいし、いくつかの別個のサブコンポーネントに分割されてもよい。また、管理レイヤ等の任意の１以上の中間レイヤが、統合機能を提供するために、このようなサブコンポーネントに通信可能に接続するよう提供されてもよい。本明細書で説明したいかなるコンポーネントも、本明細書で詳細に説明していないが一般的に当業者により知られている１以上の他のコンポーネントとインタラクトすることができる。
【００７５】
さらに、対象とするイノベーションの特定の特徴が、いくつかの実施例のうちの１つのみに関して開示されているとしても、そのような特徴は、任意の所与のアプリケーション又は特定のアプリケ−ションに関して望ましく且つ有効であり得る、他の実施例の他の１以上の特徴と組み合されてよい。さらに、用語「含む」、用語「有する」、それらの変形、及び他の同様の表現が、詳細な説明又は請求項において使用される程度について、これらの用語は、さらなる要素又は他の要素を排除しないオープンな移行句として、用語「備える」と同様に非排他的であることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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