CN106456004B - 昼夜节律相位检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测用户(48)的昼夜节律相位移位的设备(10)。所述设备包括：接口，其用于获得所述用户(48)的皮肤传导性信号和所述用户(48)的睡眠周期信息；处理单元(14)，其用于基于所获得的皮肤传导性信号(20)来确定内部时钟醒来时间并基于所获得的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间；以及评价单元(16)，其用于基于所述内部时钟醒来时间和所述外部时钟醒来时间来评价所述用户(48)的昼夜节律相位移位。本发明还涉及对应的方法以及用于监测用户(48)的昼夜节律相位移位的可穿戴系统(22)。

Description

昼夜节律相位检测系统

技术领域

本发明涉及用于监测用户的昼夜节律相位移位的系统和方法。

背景技术

在每一天中存在影响人类的注意力、警觉性、能量和心情的循环。这种内部节律是由被称为昼夜节律时钟的神经学机制所产生和调节的。在健康的人中，从肾上腺分泌皮质醇遵循昼夜循环，在苏醒后，所述皮质醇的分泌强烈增加。这种在苏醒后的增加(一种被称为皮质醇苏醒响应的现象)表现为下丘脑-垂体-肾上腺轴的一个不同特征，与皮质醇分泌的昼夜节律的节律性相叠加。另一昼夜节律影响是血压的晨峰。交感神经系统的突然活动是晨峰的主要介导物。已经在正常对象中发现了增加的介导的交感性血管收缩。而从睡眠觉醒是与血浆肾上腺素的轻微升高相关联的，起床引发肾上腺素和去甲肾上腺素两者显著升高。

在Panza等人的“Circadian variation in vascular tone and its relationtoα-sympathetic vasoconstrictor activity”(N Engl J Med，1991；325：986-990)中，描述了一种部分或完全归因于在早晨期间增加的α-交感性血管收缩活动的基线血管张力的昼夜节律。该变化可以促进高血压和白天在该时间时的心血管时间的发生率增加。

当前针对昼夜节律相位检测的方法通常要求干扰性采样方法。一方面，其能够从核心身体温度导出关于昼夜节律相位的信息。核心身体温度能够利用诸如电子药丸的体内传感器来测量。必须吞咽电子药丸并从粪便中取回电子药丸是麻烦的。备选地，能够测量口或腋窝中的温度，这对个人来说也可能是不方便的。另一方面，能够根据唾液褪黑素测试来导出关于昼夜节律相位的信息。对褪黑素的唾液测试要求对唾液的定期采样。这对个人来说是个负担。

在DE 4221526 A1中，公开了一种用于控制、测量和训练心理情绪调整过程的系统。该系统服务于非侵扰性地验证不同的心理情绪状态，如觉醒、紧张、害怕、放松、安定药的影响等。该系统借助于脉动的直流电来评价汗腺的分泌。该系统实以腕表的形式来实施的，并且将皮肤传导性的电学值转换成模拟角度读数。高的觉醒(低的皮肤传导性)对应于高的角度读数(高的脉冲频率)。

在Till Roennegerg的“Chronobiology:The human sleep project”(Nature，2013年6月)中，呈现了慕尼黑大学的一项研究活动。研究者搜集了包括来自世界各地的超过150000个人的参加人数的数据库，该数据库提供了这些人上床睡觉、准备入眠、睡着、醒来和起床的时间。

因此，期望提供一种用于非干扰性的昼夜节律相位检测的方法。这样的方法能够用于提供针对外部要求对人的昼夜节律相位的温和调整。

发明方面

本发明的目的是提供一种允许非干扰性地检测人的昼夜节律相位移位的设备。本发明的另外的目的是提供一种用于监测人的昼夜节律相位移位的可穿戴系统。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于检测用户的昼夜节律相位移位的设备，所述设备包括：

接口，其用于获得所述用户的皮肤传导性信号和所述用户的睡眠周期信息；

处理单元，其用于基于所获得的皮肤传导性信号来确定内部时钟醒来时间并且用于基于所获得的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间；以及

评价单元，其用于基于所述内部时钟醒来时间和所述外部时钟醒来时间来评价所述用户的昼夜节律相位移位。

在本发明的另外的方面中，提出了一种用于检测用户的昼夜节律相位移位的方法，所述方法包括以下步骤：

获得所述用户的皮肤传导性信号和所述用户的睡眠周期信息；

基于所获得的皮肤传导性信号来确定内部时钟醒来时间并基于所获得的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间；并且

基于所述内部时钟醒来时间和所述外部时钟醒来时间来评价所述用户的昼夜节律相位移位。

在本发明的又一方面中，提出了一种用于监测用户的昼夜节律相位移位的可穿戴系统。所述可穿戴系统包括以上定义的设备和皮肤传导性传感器单元。

在本发明的再另外的方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序以及一种在其上存储有计算机程序产品的非瞬态计算机可读介质，当所述计算机程序在计算机上被执行时，所述程序代码单元用于令计算机执行在本文中所公开的方法的步骤，所述计算机程序产品在由处理器运行时，令在本文中所公开的方法被执行。

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，请求保护的方法、计算机程序和介质具有与请求保护的设备和在从属权利要求中所定义的相似和/或相同的优选实施例。

情绪问题、睡眠紊乱、季节性情感紊乱、抑郁常常能够被追溯到昼夜节律时钟问题。这对于旅行通过多个时区并必须针对外部要求(例如，在飞行到另一时区后在早晨开会)调整他们的昼夜节律的人来说是尤其相关的。减轻昼夜节律相位与外部时钟不同步的负面影响的方法包括使用这样的设备：所述设备允许借助于针对人的昼夜节律相位进行光或声等的调整来提供温和的昼夜节律相位移位。这样的设备包括飞利浦醒来灯、飞利浦Golite Blue、飞利浦Britelite SAD台灯。然而，如果期望设备对人的当前昼夜节律行为作出反应，则需要对昼夜节律相位的简单、快速且非干扰性的测量。

本发明基于这样的构思：根据用户的皮肤传导性测量结果来非干扰性地确定人或用户的昼夜节律相位移位。基于对所获得的皮肤传导性信号或皮肤传导性的测量结果的评价，确定内部时钟醒来时间。该内部时钟醒来时间对应于用户的昼夜节律时钟指示用户醒来的时间，即，对应于他的昼夜节律。该内部时钟醒来时间与指示用户起床(或期望起床)的实际时间的外部时钟醒来时间进行比较。该内部时钟醒来时间是基于获得的用户的睡眠周期信息来确定的。外部时钟醒来时间可以例如对应于闹钟时间、破晓或用户的周围环境中噪声增加的时间。尤其地，外部时钟醒来时间可以对应于考虑到用户位置处的当地时间用户醒来的时间或至少应当醒来的时间。基于对内部时钟醒来时间与外部时钟醒来时间的比较，用户的昼夜节律相位移位指示用户(或用户的昼夜节律相位)是否处于他的当前位置处的外部节律或外部时间中或是否与他的当前位置处的外部节律或外部时间同步。

如以上所概述的，用于确定用户的昼夜节律相位移位的先前的方法通常要求干扰性的采样方法和用户的较高努力，与先前的方法相比，本发明提供了一种用于导出关于昼夜节律相位移位的信息的简单、廉价且易于使用的方法。这样的信息能够例如用于控制昼夜节律相位移位设备。如果确定用户的昼夜节律时钟并没有与外部时钟同步，即，用户经受昼夜节律相位移位，则这样的设备可以帮助用户恢复他的自然节律。上述设备可以例如用于对必须频繁地调整他们的节律并经受时间移位的轮班工人、长途旅行者或地下工作者。其他应用领域可以为重症监护室中的患者或医学人员的领域。

在优选实施例中，所述处理单元被而配置为：基于所述皮肤传导性信号来确定皮肤传导性响应的升高时间；并且

确定指示所述内部时钟醒来时间的所述皮肤传导性响应的升高时间减少的时间段。

用于从皮肤传导性信号导出内部时钟醒来时间的一种方法是评价皮肤传导性响应的升高时间。(通常为基于时间的)皮肤传导性信号展示被称为皮肤传导性响应的峰值。为了从皮肤传导性信号提取皮肤传导性响应(或多个皮肤传导性响应)，这些峰值被识别出。然后，皮肤传导性响应的升高时间被确定，其中，皮肤传导性响应的升高时间指的是皮肤传导性信号达到最大点(皮肤传导性信号的峰值)所花费的时间。因此，皮肤传导性信号被处理以识别皮肤传导性响应并确定皮肤传导性响应的升高时间。该时间被称为皮肤传导性响应的升高时间。

基于皮肤传导性响应的该升高时间，能够确定内部时钟醒来时间。已经观察到，该升高时间在如由用户的昼夜节律所定义的内部时钟醒来时间之后的时间段中减少。因此，升高时间，更精确地，在时间段上监测升高时间允许识别用户根据他的昼夜节律而醒来的时间。因此，皮肤传导性响应的简单信号处理对于确定内部时钟醒来时间是足够的。

在优选实施例中，所述处理单元被配置为通过监测所述皮肤传导性响应的所述升高时间的平均值来确定所述皮肤传导性响应的升高时间减少的时间段。

皮肤传导性的升高时间响应变化。因此，为了可靠地确定指示内部时钟醒来时间的升高时间减少的时间段，监测升高时间的平均值(例如，移动平均值)是有利的。基于该平均值，能够通过例如应用阈值来确定内部时钟醒来时间。皮肤传导性响应的升高时间的平均值一旦降至预定义阈值以下，就检测到用户醒来。

一方面，能够通过评价一时间段(例如，一天)期间皮肤传导性响应的升高时间的平均值来回顾性地识别升高时间减少的时间段。为此，识别升高时间的平均值减少，即，升高时间低于(显著地，例如，在相对标度上的15％至30％)已经监测了升高时间的平均值的剩余时间的时间段，是足够的。另一方面，例如，如果期望对昼夜节律的连续监测，则也能够监测指示皮肤传导性响应的升高时间随时间的发展的移动平均值或另一特征并例如基于阈值处理(当所监测的平均值降至预定义阈值以下时)来确定平均升高时间的显著减小的发生。这允许提供对内部时钟醒来时间的实时监测和识别。

在又一实施例中，所述评价单元被配置为将所述外部时钟醒来时间与所述内部时钟醒来时间进行比较以确定指示昼夜节律相位移位的时间差异。一种用于确定关于用户的昼夜节律相位移位的信息的简单方法包括将外部时钟醒来时间与内部时钟醒来时间进行比较。外部时钟醒来时间和内部时钟醒来时间两者都可以指时间点或时间段(例如，醒来之后的半小时)。对于时间点，可以确定差异。这也在时间段的情况下也是可能的，例如，通过减去开始时间或结束时间。基于该差异，能够确定用户的昼夜节律是否与外部引发的时间方案同步。如果内部时钟醒来时间显著地在外部醒来时间之后，则这可以指示用户未与其位置处的外部时间同步。这样的情形可以导致用户对来自环境的影响具有较高水平的压力和/或较低的鲁棒性。这会发生在例如频繁地从一个时区旅行到另一时区的旅行者。由此，有利的是，不要求复杂的信号处理来导出指示人的昼夜节律是否对应于由环境(其他人、特定位置等)引发的外部节律的有意义的参数。

在又另一实施例中，睡眠周期信息包括以下中的至少一项：

指示所述用户的身体部分的移动的加速度传感器信息；

指示所述用户的周围环境中的周围环境光水平的光传感器信息；以及

指示所述用户的皮肤温度的皮肤温度信息。

外部时钟醒来时间尤其可以从诸如加速度传感器、光传感器或皮肤温度传感器的传感器导出。通常，传感器信息将按照本地时间来解读。传感器依赖用于确定外部时钟醒来时间的不同方法。应用于用户的身体部分的加速度传感器允许评价发生在用户醒来时的加速度。醒来时间可以基于加速度信号的评价结果(样式辨识、阈值化等)而被识别。用户起床指示用户的外部醒来时间到来。光传感器可以测量用户的周围环境的照明。通常，只要用户起床，用于就会打开灯，或者照明在用户的位置处的黎明时将增加。因此，光传感器也可以提供指示用户起床或应当起床的时间(即，外部醒来时间)的信息。光传感器的信息独立于用户的时区或位置，这尤其有利于(频繁的)旅行者。再另外，用户的皮肤温度可以示出用户醒来时或继用户醒来后的时期的特征行为。例如，该效应可以由以下引起：用户在躺在床上期间被毯子覆盖并因该毯子引起皮肤温度升高。因此，睡眠周期信息可以包括不同类型的信息，所述不同类型的信息全部可以被独立地或组合地用于确定用户起床的时间。如果他的内部醒来时间尚未到来，则这指示他正经受昼夜节律相位移位。取决于个体用户，可能是有意义的是组合上述信息来源的不同项目以可靠地确定用户起床的时间。

在又另一实施例中，所述设备还包括控制单元，所述控制单元用于基于所述用户的昼夜节律相位移位来确定控制参数以控制昼夜节律相位移位设备。这样的昼夜节律相位移位设备允许向用户提供外部刺激，所述外部刺激有助于针对外部要求温的地调整所述昼夜节律。因此，所述控制单元具有这样的优点：其能够利用由本发明的设备提供的信息来克服与用户的环境引发的外部时间不同步的用户的昼夜节律的负面影响。这样的昼夜节律移位设备可以被轮班工人或长途旅行者或具有睡眠紊乱的人所使用。

在本发明的可穿戴系统的优选实施例中，还包括在用户的肢体处的用于支持所述系统的腕带。所述系统还对应于能够被附接到用户的诸如手臂、腿部、手指等的肢体的类型的设备。所述系统的该实施方式可以例如采取腕表等的形式。在本发明的系统影响尽可能小地影响用户的行为时，这是尤其有利的。导致对用户的正常行为具有非常小的干扰或不存在干扰的一种方法是以包括腕带的设备的形式来实现该系统。这可以允许用户穿戴该系统并且无需每当他期望利用本发明的系统时单独地执行测量活动等。

在优选实施例中，皮肤传导性传感器单元包括两个电极，所述两个电极用于当被应用于用户的皮肤部分时测量传导性。通常，测试电流被施加到用户的皮肤，以便导出关于用户的皮肤传导性或皮肤传导性响应的信息。所述电极要求与用户的皮肤直接接触。在腕带的部分处提供电极可以有利于允许舒服地穿戴具有与人的诸如脚踝、手掌心、脚掌、手腕的身体部分接触的电极的系统。

在又另一优选实施例中，所述系统还包括睡眠周期单元，所述睡眠周期单元包括以下中的至少一个：

加速度传感器，其用于获得指示用户的身体部分的移动的加速度传感器信息；

光传感器，其用于获得指示用户的周围环境中的周围环境光水平的光传感器信息；以及

温度传感器，其用于获得指示用户的皮肤温度的皮肤温度信息。

如以上所概述的，所述睡眠周期信息尤其可以包括加速度传感器信息、光传感器信息或温度传感器信息。该信息可以由如以上所定义的系统中所包括的不同传感器来获得。将所要求的一个或多个传感器集成到本发明的设备中的一个优点在于无需额外的设备。由此，有效地实现所述系统变得可能。而且，将所要求的一个或多个传感器集成到该系统本身允许避免关于传感器与系统之间的传输错误的一个或多个兼容性问题。如果所有的传感器与必要的信号处理仪器都被集成到同一系统中，则不要求数据传输。

优选地，所述系统还可以包括输出接口，所述输出接口用于提供关于用户的昼夜节律相位移位的信息。该输出接口因此可以允许与用户的通信并向用户转发所确定的信息。然后，用户能够决定是否采取步骤来重新对齐昼夜节律与外部引发的节律。此外，用户可以获得因他的昼夜节律与外部引发的节律之间缺乏同步而引起的最终发生的问题的解释。

还优选地，所述系统还包括输入用户接口，所述输入用户接口用于获得来自用户的睡眠周期信息。该输入用户接口允许用户提供能够被评价的信息，以便确定外部时钟醒来时间。这样的信息可以包括用户设置他的闹钟的时间或会议时间等。

再另外，所述系统可以包括通信接口，所述通信接口用于与昼夜节律相位移位设备进行通信。这样的通信接口可以允许控制昼夜节律相位移位设备，例如直接与昼夜节律相位移位设备进行通信，并发射所确定的数据或所要求的控制参数。这在本发明的系统用于确定用于控制昼夜节律相位移位设备的控制参数时是尤其感兴趣的。

附图说明

参考后文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。在以下附图中：

图1示出了根据本发明的一个方面的用于检测用户的昼夜节律相位移位的设备的示意性图示；

图2图示了如在本发明的实施例中使用的对用户的皮肤传导性信号的信号处理；

图3示出了用户的皮肤传导性信号的实际测量结果的范例；

图4图示了根据本发明的一方面的以腕表的形式的可穿戴系统的实施例；

图5示意性地图示了根据本发明的一方面的可穿戴系统；

图6图示了根据本发明的一方面由系统的器件控制昼夜节律相位移位设备的概念；

图7示意性地图示了根据本发明的一个方面的方法。

具体实施例

图1示出了根据本发明的第一方面的用于检测用户的昼夜节律相位移位的设备10的示意性图示。设备10包括接口12，所述接口12用于获得用户的皮肤传导性信号和用户的睡眠周期信息。另外，所述设备包括处理单元14和评价单元16。任选地，设备10还可以包括控制单元18，所述控制单元18在图1中由虚线图示，以图示其可以或不可以被包括在本发明的一些实施例中。

本发明的基本想法是提供用于确定人或哺乳动物的昼夜节律相位或昼夜节律时钟并从其导出该昼夜节律时钟是否与外部时钟或外部节律同步(昼夜节律相位移位)的非干扰性方法。设备10获得皮肤传导性信号并从其导出内部时钟醒来时间。该内部时钟醒来时间可以对应于指示用户起床，或更确切地，指示用户起床的用户的昼夜节律时钟的时间区间的一时间段，例如，30分钟的时间段等。内部时钟醒来时间也可以对应于承载对应信息的确切时间规格。然而，通常，内部时钟醒来时间指30分钟的时间区间。如在本文中所使用的，皮肤传导性信号是指指示皮肤传导性的信号(其通常被指示在西门子标度上以描述导电性)。如下文所详述的，对这样的基于时间的皮肤传导性信号进行处理和分析，并从其导出信号参数。基于信号信息的评价结果来导出内部时钟醒来时间。该内部时钟对应于皮质醇苏醒响应的时间或对应于血压晨峰。

除了内部时钟醒来时间以外，外部时钟醒来时间是基于用户的睡眠周期信息来确定的。如在本文中所使用的，外部时钟醒来时间尤其可以是指指示用户何时起床的时间区间或确切时间。在一些实施例中，外部时钟醒来时间也可以描述在用户的当前位置处一天开始的时间(例如，在遭受时间移位的长途旅行者的情况中)。

内部时钟醒来时间和外部时钟醒来时间通常被指示在相同的标度上。外部时钟醒来时间是基于睡眠周期信息来确定的。这样的睡眠周期信息可以由用户自身经由用于接口来提供，或者也可以从传感器单元来获得，借助于所述传感器单元，物理现象能够被转换为与外部时钟醒来时间有关的电子信号。

如在本文中所使用的，外部时间是指与用户的内部时间相比的引发时间，所述用户的内部时间指用户的昼夜节律相位。外部时间尤其可以指用户的位置处的本地时间。通常，用户的昼夜节律相位或昼夜节律时钟应当与本本地时间或外部时间同步。因此，用户醒来或在其目前位置处应当醒来的时间(用户的外部时钟醒来时间)应当对应于他的内部醒来时间。在本文中，同步的指示昼夜节律时钟与外部时间(实际时间)同相。

然而，该同步可以被在多个时区上的长距离飞行之后的时间移位所扰乱，或者在夜班工人等的情况下引发并未对应于昼夜节律相位的外部节律时，该同步会被扰乱。遭受睡眠紊乱的人也具有将他们的昼夜节律时钟与外部时间对齐的问题。然后，昼夜节律相位与外部时间不再是同步的。本发明旨在提供允许检测这种情形，即，用户的昼夜节律相位移位的设备。如在文本中所使用的，用户指活体，尤其是人类。

本发明的接口12、处理单元14、评价单元16以及控制单元18中的一个或多个可以部分地或完全地以一个或多个微处理器(MCU、FPGA、ASIC等)的形式来实现。所描述的功能可以部分地或完全地被实施在硬件和/或软件中。

本发明的实施例可以包括身体穿戴设备(例如，用于人员健康监测等的设备)、依赖于由外部传感器或由用户自身提供的输入数据的智能手机应用程序、基于互联网或服务器的实施方式(在该实施方式中，由用户或适当的传感器单元经由互联网或网络通信提供所需要的用户的皮肤传导性响应和用户的睡眠周期信息)等。根据本发明的所图示的实施例的设备的所有不同的实施方式依赖于这样的基本思想：即，基于用户的皮肤传导性响应来确定内部时钟醒来时间并基于用户的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间并从其导出用户的昼夜节律相位移位。

取决于该实施例，所确定的关于用户的昼夜节律相位移位的信息可以要么被提供给用户，使得用户能够通过改变其行为而做出反应，要么用户能够至少被提供有对他的当前感觉的解释等。备选地，该信息可以被提供给设备或被提供给诸如医生的医学支持人员。

在图2中图示了皮肤传导性(SC)信号的范例，以图示根据本发明的可能的数据处理方法。所图示的皮肤传导性信号20展示了峰值，所述峰值被称为皮肤传导性响应SCR1、SCR2和SCR3。这些皮肤传导性响应SCR1、SCR2和SCR3可以借助于峰值检测算法而从皮肤传导性信号中被识别出，并且也可以遵从其他条件，例如，阈值或最小高度或持续时间规定等。例如，皮肤传导性响应可以通过评价皮肤传导性信号的后续的点处的倾斜的斜率或梯度来进行检测。如果斜率超过给定值，则可以确定存在皮肤传导性响应SCR。然后，指示SCR从其开始的时间点ts1、ts2、ts3可以被识别出。此外，指示SCR在其处于其最大值的最大时间点tm1、tm2、tm3能够被识别出。基于这些考虑，能够通过针对每个SCR遵从来自最大时间点的起始时间点来确定针对每个SCR的升高时间tr1、tr2、tr3。因此，针对每个皮肤传导性响应SCR1、SCR2和SCR3，能够确切地确定该皮肤传导性响应tr1、tr2、tr3的升高时间的值。

在先前的方法中，已经展示SCR的该升高时间与个人的收缩压相关联。不遭受慢性高血压的健康个人的血压示出在起床之后早晨时间中的明显的增加。该增加通常可以是在120mmHg的平均值上的在15mmHg至20mmHg之间的。已经示出皮肤传导性响应的升高时间在血压升高时缩短。当连续的30分钟时间段的皮肤传导性响应的平均升高时间被列出在24小时的图表中时，血压晨峰显现出下沉/谷地。最小值指示以在苏醒之后30分钟为中心的时段。这与如在Fries等人的“The Cortisol Awakening Response(CAR):Facts and FutureDirections”(International Journal of Psychophysiology，2009年)中已经示出的皮质醇觉醒响应的最大值一致。本发明利用了皮肤传导性响应尤其是关于皮肤传导性响应的升高时间与人的昼夜节律相位的这种联系。利用了皮肤传导性响应的升高时间在用户醒来(对应于他的内部醒来时间)之后的30分钟时间区间内较短。因此，在升高时间的平均值减小的时间段的持续时间对应于皮质醇觉醒峰值宽度的持续时间时(参见Wüst等人的“Genetic factors,perceived chronic stress,and the free cortisol response toawakening”)(Psychoneuroendocrinology，第25期，2000年，第707-720页))，这是有利的。

血压升高和皮肤传导性响应的升高时间的减少两者都可以来自相同的起源，即，皮质醇觉醒响应。通常，SCR升高时间从1秒至2.5秒的范围变化。这分别对应于大致180mmHg的收缩压和大致100mmHg的收缩压。晨峰为大约15-20mmHg。因此，升高时间将减少大约18.75％至25％。

如前所述，从睡眠觉醒与血浆肾上腺素的轻微升高相关联，引发肾上腺素和去甲肾上腺素两者的显著升高。皮肤传导性水平似乎与去甲肾上腺素有联系。其是交感神经的两种递质中的一种。另一种为乙酰胆碱，其负责皮肤传导性响应，其短暂存在(最多10秒)。

在本发明的优选实施例中，对皮肤传导性响应的升高时间减少的检测可以基于对一时间段(例如，一天)期间所记录的皮肤传导性信号和皮肤传导性响应的回顾性分析。然后，能够通过随时间比较皮肤传导性响应升高时间的平均值的发展来容易地识别内部时钟醒来时间。当该平均值展现出最小值时，该最小值指示用户(根据他的内部时钟或昼夜节律相位)醒来。

根据本发明，然后将所确定的内部时钟醒来时间与从用户的睡眠周期信息导出的外部时钟醒来时间进行比较。

应当理解，图2示出了根据本发明的处理的示意性范例。所图示的三个峰值(SCR1、SCR2和SCR3)旨在示意性地图示数据处理。通常，借助于平均值来评价若干SCR。

图3图示了在142收缩压BP处的实际测量结果。该测量结果上升并因此表示其针对具有正常血压的健康人的皮质醇觉醒响应的峰值看起来是什么样的。通常，将对在大约20或30分钟的时期中的所有SCR进行评价并且将计算平均值以增加灵敏度。

本发明的设备10尤其可以被包括在如图4中所图示的可穿戴系统22中。如所图示的，该可穿戴系统22尤其可以以腕表的形式，例如，飞利浦离散张力指示器DTI-2。除了上述设备10以外，系统22也包括皮肤传导性传感器单元24，所述皮肤传导性传感器单元24用于测量穿戴被附接到他的手腕的系统22的人的皮肤传导性。在本发明的另外的实施例中，也可能的是，根据本发明的一方面的系统被穿戴在用户的脚踝处或手指处或其他身体部分处。

尤其地，皮肤传导性传感器单元包括两个电极26，所述两个电极26能够用于在被应用到用户的皮肤部分时用于测量电阻性或导电性。

系统22通常借助于腕戴28被支持在用户的肢体处，并且具有(对应于用户输入接口的)控制元件30以及(对应于用户输出接口的)反馈元件32，以用于允许用户提供信息并获得信息。

图5更加详细地示意性地图示了系统22。除了设备10以外，系统22还包括皮肤传导性传感器单元24。再一次地，虚线指示部件在一些实施例中可以被包括或者可以不被包括。任选地，系统22还包括输入用户接口30，所述输入用户接口30尤其可以允许用户提供关于他的当前睡眠周期的信息，例如，他起床的时间或他需要即将起床的时间。该系统还可以包括输出用户接口32，借助于所述输出用户接口32，系统22可以向用户提供信息，例如，所确定的昼夜节律相位移位。输入用户接口和输出用户接口可以以触摸屏显示器等的形式来实施。

额外地，系统22还可以包括通信接口38，所述通信接口38用于于昼夜节律相位移位设备进行通信。该通信接口可以被实施为有线网络接口或无线网络接口，例如，蓝牙模块、ZigbBee模块或其他有线或无线的通信模块。

可以借助于也能够被包括在系统22中的睡眠周期单元40来采集所要求的用于确定外部时钟醒来时间的睡眠周期信息。该睡眠周期单元40可以包括加速度传感器42、光传感器44和/或温度传感器46中的至少一个。这些不同的传感器可以提供额外的数据，所述额外的数据指示用户睡眠的时间和他起床的时间，即，外部时钟醒来时间(在其他实施例中，外部醒来时间可以指示用户应当起床的时间)。例如，可以采取光传感器信息作为针对实际醒来(用户起床或想要起床的时间，即，外部时钟醒来时间)的主要信息源，可能与加速度计数据和皮肤温度数据联合使用。如果用户的昼夜节律时钟与本地时间不同步，则皮肤传导性响应的升高时间的最小值(即，内部时钟醒来时间)将不位于用户实际起床的相同时间(即，外部使用醒来时间)，而是在较早的时间或较晚的时间。在这种情况下，可以借助于昼夜节律相位移位来修复昼夜节律相位不匹配。

图6图示了根据本发明的系统22的可能的应用场景。用户48穿戴允许确定用户48的昼夜节律相位移位的腕表状系统22。系统22可以包括以蓝牙收发器形式的通信接口38。系统22还可以包括控制单元18，所述控制单元18允许确定用于昼夜节律相位移位设备50的控制参数。在该情况中，系统22可能直接与这样的昼夜节律相位移位设备50进行通信。如所图示的，昼夜节律相位移位设备50可以由醒来灯或用于提供光刺激的可比较的设备来表示。在其他实施例中，昼夜节律相位移位设备也可能对应于用于控制自动百叶窗等的设备。这样的腕表可以被穿戴24/7而对穿戴者来说没有不方便。实时蓝牙链接允许诸如醒来灯或Golite blue的其他设备来对检测到的昼夜节律相位做出响应，在未与实际时钟对准时将该昼夜节律相位移位到其他的方向。

用户的昼夜节律相位是已知的以适应外部刺激，尤其是光刺激。因此，用于提供光刺激的这样的设备50能够用于在期望的方向上对用户的昼夜节律相位进行移位。当用户的昼夜节律使用与实际时间不同相时，这被考虑为一个健康风险。使用如图6中所图示的形式的本发明来控制昼夜节律相位移位设备50可以允许用户48避免该健康风险。

在其他实施例中，昼夜节律相位移位设备也可能对应于用于提供诸如音乐的声学刺激的设备。

本发明的另外的实施例也可以包括这样的实施方式：其中，借助于适当的身体穿戴传感器设备来记录数据，尤其是皮肤传导性信号，并且原始数据被串流到根据本发明的一个方面的以智能手机应用软件或互联网/网络服务器的形式来实施的设备10。

在如图7中所图示的本发明的另一方面中，提出了一种用于检测用户的昼夜节律相位移位的方法。所述方法包括以下步骤：获得(步骤S10)用户的信息；基于所获得的信息来确定(步骤S12)内部时钟醒来时间和外部时钟醒来时间；并且基于所述确定的内部时钟醒来时间和外部时钟醒来时间来评价(步骤S14)用户的昼夜节律相位移位。这样的方法可以由个人电脑、膝上型电脑、平板电脑、身体穿戴设备、智能手机、互联网/网络服务器等中的处理器来执行。

总体上，本发明的设备、系统和方法在昼夜节律时钟(昼夜节律相位移位)朝向与外部世界时钟(外部时钟)相比更早的时间进行移位时作用效果最好。在睡眠期间发生SCR升高时间谷底(即，皮肤传导性响应的升高时间减少的时间段)对于健康人来说并不是预期的。相反，人们将要预期SCR升高时间较高，这是因为夜间血压下沉。在本发明的优选实施例中，通过比较SCR升高时间谷地与该样式的山峰的正常日常节律来估计归因于旅行或其他原因(处于ICU中，或服用镇静剂时期，或延长的地下停留)造成的昼夜节律相位移位。然后，与来自其他传感器的信息进行组合，能够获得昼夜节律相位移位(即，其估计结果)。

已知用户的皮肤传导性与用户的觉醒水平有关。在情绪上触动用户的所有东西都会激活皮肤中的汗腺，造成通过皮肤的更好的导体路径。例如，在测谎仪或多种波动描记仪中，使用连接到手掌心或手指的皮肤传导性传感器。然而，也能够在用户的身体的其他部分上测量皮肤传导性。在WO2013/011416(A1)中，公开了一种在用户的手腕上的用于测量用户的皮肤传导性的设备。本发明利用可比较的测量方法来导出关于用户的昼夜节律相位移位的信息。

皮肤传导性响应(SCR)也可以指皮肤电响应(GSR)、皮肤电反应(EDR)、心理电反射或皮肤传导水平(SCL)。SCR指方法，或更确切地，借助于测量皮肤的导电性的方法来确定的信号。该传导性的变化取决于皮肤上的流汗引发的湿气的量。流汗是由交感神经控制的。因此，皮肤传导性可以被用作对心理觉醒或生理觉醒的指示。如果自主神经系统的交感支是高度激发的，则汗腺活动也会增加。这再一次导致皮肤传导性增大。因此，皮肤传导性能够被用作对情绪响应或共鸣的量度。如在本文中所使用的，SCR是皮肤传导性信号的部分，即，皮肤传导性信号描述随时间的皮肤传导性的量度，并且SCR描述该信号的部分。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于检测用户(48)的昼夜节律相位移位的设备(10)，包括：

接口，其用于获得所述用户(48)的皮肤传导性信号和所述用户(48)的睡眠周期信息；

处理单元(14)，其用于基于所获得的皮肤传导性信号(20)来确定内部时钟醒来时间并基于所获得的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间；以及

评价单元(16)，其用于基于所述内部时钟醒来时间和所述外部时钟醒来时间来评价所述用户(48)的昼夜节律相位移位。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述处理单元(14)被配置为：

基于所述皮肤传导性信号(20)来确定皮肤传导性响应(SCR1、SCR2、SCR3)的升高时间(tr1、tr2、tr3)；并且

确定所述皮肤传导性响应(SCR1、SCR2、SCR3)的升高时间(tr1、tr2、tr3)减少的时间段，所述时间段指示所述内部时钟醒来时间。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，其中，所述处理单元(14)被配置为通过监测所述皮肤传导性响应(SCR1、SCR2、SCR3)的所述升高时间(tr1、tr2、tr3)的平均值来确定所述皮肤传导性响应(SCR1、SCR2、SCR3)的所述升高时间(tr1、tr2、tr3)减少的所述时间段。

4.根据权利要求2所述的设备(10)，其中，所述评价单元(16)被配置为将所述外部时钟醒来时间与所述内部时钟醒来时间进行比较，以确定指示所述昼夜节律相位移位的时间差异。

5.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述睡眠周期信息包括以下中的至少一项：

指示所述用户(48)的身体部分的移动的加速度传感器信息；

指示所述用户(48)的周围环境中的周围环境光水平的光传感器信息；以及

指示所述用户(48)的皮肤温度的皮肤温度信息。

6.根据权利要求1所述的设备(10)，还包括控制单元(18)，所述控制单元用于基于所述用户(48)的所述昼夜节律相位移位来确定用于控制昼夜节律相位移位设备(50)的控制参数。

7.一种用于监测用户(48)的昼夜节律相位移位的可穿戴系统(22)，包括：

根据权利要求1所述的设备(10)；以及

皮肤传导性传感器单元(24)，其用于提供皮肤传导性信号(20)。

8.根据权利要求7所述的系统(22)，还包括在所述用户(48)的肢体处的用于支持所述系统(22)的腕带(28)。

9.根据权利要求7所述的系统(22)，其中，所述皮肤传导性传感器单元(24)包括两个电极，所述两个电极用于当被应用于所述用户(48)的皮肤部分时测量传导性。

10.根据权利要求7所述的系统(22)，还包括睡眠周期单元(40)，所述睡眠周期单元包括以下中的至少一个：

加速度传感器(42)，其用于获得指示所述用户(48)的身体部分的移动的加速度传感器信息；

光传感器(44)，其用于获得指示所述用户(48)的周围环境中的周围环境光水平的光传感器信息；以及

温度传感器(46)，其用于获得指示所述用户(48)的皮肤温度的皮肤温度信息。

11.根据权利要求7所述的系统(22)，还包括输出用户接口(32)，所述输出用户接口用于提供关于所述用户(48)的所述昼夜节律相位移位的信息。

12.根据权利要求7所述的系统(22)，还包括输入用户接口(30)，所述输入用户接口用于获得来自所述用户(48)的睡眠周期信息。

13.根据权利要求7所述的系统(22)，还包括通信接口(38)，所述通信接口用于与昼夜节律相位移位设备(50)进行通信。

14.一种用于检测用户(48)的昼夜节律相位移位的方法，包括：

获得(S10)所述用户(48)的皮肤传导性信号(20)和所述用户(48)的睡眠周期信息；

基于所获得的皮肤传导性信号(20)来确定(S12)内部时钟醒来时间并基于所获得的睡眠周期信息来确定外部时钟醒来时间；并且

基于所述内部时钟醒来时间和所述外部时钟醒来时间来评价(S14)所述用户(48)的昼夜节律相位移位。

15.一种计算机可读介质，其上存储有包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上被执行时，所述程序代码单元用于令所述计算机执行根据权利要求14所述的方法的步骤。