JP2008536648A - ストレスを緩和する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
ストレスを評価および治療し、それにより、ストレスによって引き起こされる、または悪化する疾患を評価および治療する、使用が簡単で対費用効果の大きい方法および装置が提供される。より具体的には、呼吸の間にRSA波を識別して、被験者にリアルタイムのRSA波情報を提供する方法および装置が提供される。これらの方法および装置は、さらに、RSA波における降下点を識別するために使用することができる。そのような方法および装置は、被験者に、副交感神経性の流出を維持し、それによってストレスを防ぐ、かつ/またはそのレベルを低減する能力を提供する。
Description
関連出願
本出願は、2005年3月18日出願の米国出願第11/084,456号の一部継続出願であり、その優先権を主張し、その利益を享受する。本出願は、さらに、2005年4月20日出願の米国仮出願第60/673,148号、2005年4月21日出願の米国仮出願第60/673,627号、および2005年8月4日出願の米国仮出願60/705,883号の優先権を主張し、それらの利益を享受する。上記に参照した出願それぞれの内容の全体を、参照により本明細書に組み込む。
本出願は、2005年3月18日出願の米国出願第11/084,456号の一部継続出願であり、その優先権を主張し、その利益を享受する。本出願は、さらに、2005年4月20日出願の米国仮出願第60/673,148号、2005年4月21日出願の米国仮出願第60/673,627号、および2005年8月4日出願の米国仮出願60/705,883号の優先権を主張し、それらの利益を享受する。上記に参照した出願それぞれの内容の全体を、参照により本明細書に組み込む。
本発明は、ストレスおよびストレス性の疾患を評価し、治療する方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、呼吸性洞性不整脈パターンに関する情報を提供することによって、副交感神経の活性を増加させる、バイオフィードバック装置および方法に関する。
ストレスを低減する多数の製品およびサービスが存在するのにもかかわらず、ストレスおよびストレス性の疾患は、依然として膨大な経済的ならびに非経済的コストにつながっている。米国だけでも、仕事のストレスが、生産性、常習的欠勤、および総売上高の点で、年間約3000億ドルを計上すると推定されている。直接的に労働に関連するコストに加えて、ストレスおよびストレス性の疾患を治療する試みは、2002年には、抗うつ薬および抗不安薬の分野で170億ドル以上を計上した。そのような薬物治療の年間コストにおける常に上向きの傾向が継続している。
それに加えて、潜在的なストレス性疾患から直接的または間接的に生じる付随的な健康問題が原因で、ストレスによって、大幅な計り知れないコストにつながる。例えば、研究によって、ストレスを受けている人々はウィルス性および非ウィルス性の疾患により弱いことが示されている。この共通の良く知られた例は、ストレスと呼吸器感染の関係である。さらに、病気にかかると、ストレスも受けている場合には回復により時間がかかる。
慢性ストレスは、自律神経系(ANS)のバランスとANSの効力の両方を損なって、無数のストレス性疾患をもたらす恐れがある。ANSの障害は変性疾患および若年死につながる。例えば、臨床研究において、45歳〜64歳の健康な男性および女性14,025名によるANSの単一の2分間の測定が検討された。8年後、より低い副交感神経の測定値を有していた者は、疾病および死亡の発生率がはるかに高かった。他の3つの研究(米国、デンマーク、およびフィンランド)においても、「原因を問わない死亡率」に関係するものとしてANS機能が検討された。それぞれの研究において、低い副交感神経のANS機能は、病気および死亡よりも先行し、それらを予測した。文字通り数百もの他の研究によって、ANS機能が、心臓病、糖尿病、および脳卒中などの個々の病気に関係するものとして検討された。例えば、英国政府により、ANS機能および心臓病に関する研究が委託された。最も低い副交感神経のANS機能を有していた者は、心臓発作による死亡率の増加が1,000%を超えていた。ストレスの非経済的コストも顕著であり、家族、友人、隣人、および同僚との関係に対する悪影響を含む。
ストレス反応には、自律神経系と内分泌系の2つの基本的な系が関与する。ANSは、一般に内臓の平滑筋を刺激し、交感神経部分と副交感神経部分から成る。単純な用語では、交感神経部分は、エネルギーを動員して、緊急事態に対応(「戦闘または逃亡」)し、感情を表現したり激しい活動を行う一方、副交感神経部分は、鎮静効果を発揮するように作用し、それによって交感神経系の平衡を保つ。交感神経が次第に活発になると、心拍数、血圧、呼吸数、精神活動(それにより、脳を興奮させる)、および他の身体機能を増加させる。したがって、ストレスは交感神経の高い活性によって維持される。
内分泌系も、ストレスに関係するプロセスに関与する。特に、視床下部の下垂体副腎(HPA)系は、内分泌系のストレス反応において主要な役割を果たす。視床下部は、ペプチドホルモンを分泌して下垂体を刺激し、それが次に、それ自体のホルモンを分泌して、他の内分泌腺を刺激する。副腎は、代謝とエネルギーの生成とを調節するとともに、自律神経系の交感神経枝および副交感神経枝の反応を調節する、コルチゾールを分泌する。コルチゾールレベルは、個人のストレス反応の程度に直接関係する。
1970年代初頭、Herbert Benson博士により、「ストレス反応」の反対の神経学的および生理学的状態が存在することが実証された。「弛緩反応」と呼ばれるこの状態は、他の臨床研究者らによって確認されている。自律神経系の観点から、ストレス反応は交感神経枝の高い活性によって特徴付けられ、弛緩反応は副交感神経枝の高い活性によって特徴付けられる。弛緩反応を引き起こすことにより、本質的に、活動化されたストレス反応が中断される。したがって、弛緩反応を頻繁に活動化することにより、ストレッサーが持続的な(すなわち、慢性の)ストレスをもたらすのを防ぐことができる。さらに、弛緩反応を頻繁に活動化することにより、過去に受けた慢性ストレスによって引き起こされる、高血圧などの障害の大半が好転することが示されている。
自律神経系の2つの枝(交感神経および副交感神経)の相互作用は、個々の連続する心拍間に生じる時間の小さな変化を検査することによって特徴付けることができる。個人が休息している場合、心拍間の時間のばらつきは副交感神経枝によって引き起こされる。このばらつきは、個人の呼吸パターンによって増減する。吸気中、副交感神経枝は阻害され、心拍数は上昇し始める。呼気中、副交感神経枝は活動し、心拍数を引き下げる。変化する心拍数と呼吸の間のこの関係は、呼吸性洞性不整脈(RSA)と呼ばれる。RSAの測定値は、心拍数が上下する程度の数学的計算値である。上昇および下降がより大きいと、副交感神経系の活性はより大きい。換言すれば、より大きなRSAはより大きな副交感神経の活性を示す。上述したように、副交感神経の活性が十分増加することにより、身体が弛緩反応にシフトし、それによって、先在するストレス反応がある場合にそれを中断する。
弛緩反応を活動化させて、ストレスを治療または制御するため、侵襲性および非侵襲性の技術および処置の両方を含む、多くの試みがなされてきた。例えば、鍼治療、処方薬および非処方薬による薬物治療、ならびに精神療法はすべて、ストレスを緩和または制御する試みに使用されてきた。しかし、これらの治療はそれぞれ、金銭的かつ時間的に著しいコストを伴う。さらに、これらの治療の有効性は、完全ではない場合が多く、ほぼ存在しないこともある。有効性は、評価するのが困難な場合が多く、一時的に過ぎないことが多い。それに加えて、薬物治療には望ましくない副作用がある場合が多く、さらには中毒のリスクさえあることがある。さらに、すべての利用可能な選択肢をもってしても、ストレスは、依然として通院治療の80%以上(直接的または間接的に)を占める。
したがって、有効で、非侵襲性で、使用が簡単で、かつ安価である、ストレスを評価し治療する方法および装置が明らかに必要とされている。それに加えて、好ましくない副作用を有さない、または中毒のリスクを引き起こさない、方法および装置が明らかに必要とされている。特に、高レベルの中断されない副交感神経の活動を提供することによってストレスの低減を促進するとともに、ストレス反応を即座に停止させることができる、方法および装置が明らかに必要とされている。
本発明は、ストレスを評価および治療し、それにより、ストレスによって引き起こされる、または悪化する疾患を評価および治療する、使用が簡単で対費用効果の大きい方法および装置を提供する。より具体的には、本発明は、個々のRSA波を識別し、被験者にRSA波情報を提供する方法および装置を提供する。この情報は、例えば、バイオフィードバック設定に使用して、被験者が、ストレスのレベルを低減し、規則的な呼吸を達成するのを支援することができる。
本発明は、さらに、生理学的ストレス反応を即座に停止することを可能にして、ストレス反応が心身に害を及ぼすのを防ぐ方法および装置を提供する。本発明による方法および装置を常用することにより、慢性ストレスの蓄積された影響を含む、ストレスに晒されることによって引き起こされる生理学的障害を好転させることが可能になる。
したがって、本発明の代表的な一実施形態は、人間の被験者におけるストレスを防ぎ、低減し、または排除する、可搬型の手持ち式バイオフィードバック装置を提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、長期間にわたって高い副交感神経活性の実質的に継続的な状態を維持する方法および装置を提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、長期間にわたって高い副交感神経活性の実質的に継続的な状態を維持する方法および装置を提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、フォトプレチスモグラフ(「PPG」)センサと、被験者に自身のRSA波に関する情報を提供するための表示画面とを含む、可搬型の手持ち式バイオフィードバック装置を提供する。
本発明のさらなる代表的な実施形態は、毎分6呼吸近くの呼吸頻度を達成することによって、ストレスのレベルを低減するように被験者を訓練する方法および装置を提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、高レベルの中断されない副交感神経の活性を、そのような活性に対するリアルタイムのフィードバックとともに提供することによって、ストレスの低減を促進する方法および装置を提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、高レベルの中断されない副交感神経の活性を、そのような活性に対するリアルタイムのフィードバックとともに提供することによって、ストレスの低減を促進する方法および装置を提供する。
本発明のさらなる代表的な実施形態は、ユーザの呼吸を案内するのに使用することができる、RSA波の上昇点から下降点までの遷移に関するユーザ情報を与える方法および装置を提供する。
本発明のさらに別の代表的な実施形態は、RSA波に関係する誤ったデータを検出し修正する方法と、そのような方法を利用する装置とを提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、可搬型バイオフィードバック装置の表示画面上のスケーリングを調整する方法と、そのような方法を利用する装置とを提供する。
本発明の別の代表的な実施形態は、可搬型バイオフィードバック装置の表示画面上のスケーリングを調整する方法と、そのような方法を利用する装置とを提供する。
本発明のさらに別の実施形態は、RSA波を分析することによって、深さ、速度、および体積を含む呼吸パターンを識別し、その表示を提供する。
研究により、制御された呼吸は、交感神経枝と副交感神経枝の間のバランスを変えることができることが示されている。3つの特定の呼吸の成分は、副交感神経の神経支配の量を相互作用的に判断する。これらの3つの成分は、頻度、1回呼吸量、および呼気/吸気比を含む。一般に、副交感神経の活性は、呼吸頻度を低減させることによって、1回呼吸量を増加させることによって、かつ/または呼気/吸気比を増加させることによって増加する。したがって、これらの3つの変数を変化させることは、非侵襲的に、簡単に、安価に、かつ負の副作用なしに、弛緩反応を有効に誘発するのに十分に、副交感神経の活性を増加させる可能性を有する。
概略的には、バイオフィードバック方法および装置は、1つまたは複数の生理機能を改善または維持するため、被験者が行為または活性の変化を促進することを可能にする訓練プロセスを伴う。長期にわたって、バイオフィードバック方法および装置を用いて、これらの機能に対するより大きな制御を行使するように被験者を訓練することができる。治療が被験者に課される治療の他の形態とは対照的に、バイオフィードバック方法および装置は、被験者が、訓練プロセスをほぼ自動的な反応に徐々に統合することを可能にする。
本発明は、ストレスおよびストレス性疾患に苦しんでいる被験者に対して、バイオフィードバック情報および訓練を提供することができる方法および装置に関する。そのようなバイオフィードバック情報および訓練は、呼吸性洞性不整脈パターンおよびそのようなパターンに影響し得る呼吸の分析に基づいてもよい。
RSAデータセットのみを使用して、自発呼吸中に個々のRSA波を識別する既知の方法はない。RSA波を呼吸と相関させるため、通常、心拍数および呼吸数情報が収集され、別々にマッピングされる。本発明の1つの態様は、RSAデータセット内の個々の波を識別することを含む。本発明のさらなる態様は、RSA波パターンを使用して、被験者に、心拍数データに基づいたリアルタイムの呼吸フィードバック情報を提供することを含む。波パターン分析および呼吸フィードバックに基づいて、ストレスレベルを減少させるか、または適切に制御する手段も提供される。
それに加えて、RSAデータセットのみを使用して、自発呼吸中に個々のRSA波をリアルタイムで識別する既知の方法はない。本発明の追加の態様は、そのようなリアルタイムの識別を可能にし、この情報を使用して、高レベルの中断されない副交感神経の活性を生成することを促進する。
波パターン識別の代表的な方法
本発明の代表的な一実施形態では、呼吸性洞性不整脈の波パターンの識別および分析は、心拍間ベースで被験者の脈拍数を測定することによって始まる。医学文献において、人間の心拍数、したがって脈拍数は、波のような形で継続的に上下に変動することが十分に確立されている(図1)。これらの波は心拍変動(HRV)波として知られている。人が物理的に静止し休息しているとき、HRV波は人の呼吸に関係する。これらの静止時HRV波は、これらの波のサイズおよび形状が、人の呼吸の速度、リズム、および深さに関係するので、呼吸性洞性不整脈、すなわちRSA波として医学的に知られている。人が毎分4〜15呼吸の間で呼吸している限り、波の頻度は、本質的に呼吸の頻度と一致する。ほとんどの人はこの範囲内で呼吸するが、この範囲外で呼吸している場合であっても、波の頻度はやはり呼吸の頻度に近似する。
本発明の代表的な一実施形態では、呼吸性洞性不整脈の波パターンの識別および分析は、心拍間ベースで被験者の脈拍数を測定することによって始まる。医学文献において、人間の心拍数、したがって脈拍数は、波のような形で継続的に上下に変動することが十分に確立されている(図1)。これらの波は心拍変動(HRV)波として知られている。人が物理的に静止し休息しているとき、HRV波は人の呼吸に関係する。これらの静止時HRV波は、これらの波のサイズおよび形状が、人の呼吸の速度、リズム、および深さに関係するので、呼吸性洞性不整脈、すなわちRSA波として医学的に知られている。人が毎分4〜15呼吸の間で呼吸している限り、波の頻度は、本質的に呼吸の頻度と一致する。ほとんどの人はこの範囲内で呼吸するが、この範囲外で呼吸している場合であっても、波の頻度はやはり呼吸の頻度に近似する。
波と呼吸の間の相関は、医学文献において視覚分析によって十分に確立されているが、心拍データセット内の個々の波を識別する自動の方法は存在しない。本発明の代表的な一実施形態は、心拍データセットに対して個々の波を識別する新規な方法を含む。
例えば、2つの連続した脈拍ピークの間の時間(ミリ秒単位)の量(ピーク間時間)はpp間隔(pp)と呼ばれる(図2)。本発明の代表的な一実施形態では、装置は、連続するpp間隔を記録する。pp間隔ポイントの説明は、rr間隔(心電計、すなわちECGにおける連続するR波間の間隔)、脈拍数ポイントなどのpp間隔の任意の派生語、および心拍数などのrr間隔の任意の派生語にも当てはまる。集合的に、これらの間隔は、「心拍数に関係する間隔」と称されてもよい。さらに、pp間隔からRSA波を抽出する同じ方法は、これらの他のポイントにも同様に直接適用することができる。しかし、本発明の特定の好ましい実施形態は、pp間隔データセット内の波を解析する。
記録されたpp間隔それぞれの脈拍数(60,000/pp)は、新しい脈拍ピークに遭遇するごとに画面に表示されてもよい。連続するpp間隔の間の全体時間差(absolute(pp[n]−pp[n−1])は、拍動間隔(IBI)と呼ばれる(図3)。本発明の1つの態様は、pp間隔時間を使用して、個々のRSA波を識別する。本明細書に記載される方法は、自発呼吸および誘導呼吸の両方に使用されてもよい。
p−pはそれぞれ、その直前のp−p(前のpp)およびその直後のp−p(次のp−p)との関係を検討することによって分類されてもよい。前のp−pがそれ以下であり、次のp−pもそれ以下である場合、p−pは最上点(tp)と見なされてもよい(図4a)。前のp−pがそれ以上であり、次のp−pもそれ以上である場合、p−pは最下点(bp)と見なされてもよい(図4b)。前のp−pがそれよりも小さく、次のp−pがそれよりも大きい場合、p−pは上昇遷移点(at)と見なされてもよい(図4c)。前のp−pがそれよりも大きく、次のp−pがそれよりも小さい場合、p−pは下降遷移点(dt)と見なされてもよい(図4d)。したがって、p−pは、最上点(tp)、最下点(bp)、上昇遷移点(at)、または下降遷移点(dt)のいずれかとして分類されてもよい。用語「遷移点」は、単語「上昇」または「下降」を用いて意味が限定されないときに、上昇および下降遷移点の両方を指すために使用することができる。連続する遷移点は、一連の連続する上昇遷移点または下降遷移点を指す(図5)。
用語「最上レベル」は、最上点の相対的な高さを指すために使用されてもよい。最上点のレベルは次のように計算されてもよい。L=最上点以下の、最上点の直ぐ左にある連続する点の数。R=最上点以下の、最上点の直ぐ右にある連続する点の数。L<Rの場合、最上レベルはLに等しく、そうでなければ、最上レベルはRに等しい。図6は、3つの例を使用して、最上点のレベルがどのように分類されてもよいかを示す。
用語「最下レベル」は、最下点の相対的な高さを指すために使用されてもよい。最下点のレベルは次のように計算されてもよい。L=最下点以上の、最下点の直ぐ左にある連続する点の数。R=最下点以上の、最下点の直ぐ右にある連続する点の数。L<Rの場合、最下レベルはLに等しく、そうでなければ、最下レベルはRに等しい。図7は、3つの例を使用して、最下点のレベルがどのように分類されてもよいかを示す。
図8(a)〜(b)は、 データセット内のRSA波を見つける代表的な手順を示す代表的なフローチャートを示し、図9は、この手順がどのように適用されてもよいかを示す。本発明の代表的な一実施形態では、第1の工程は、データセット内の最も多数の連続する遷移点(ctp)の位置を見つけることである。図9では、最も多数の連続する遷移点はポイント1で始まる。2つの連続する遷移点がある。波の深さはこれらの遷移点の数に等しい。したがって、この例における波の深さは2である。好ましい実施形態では、波の深さが4よりも大きい場合、波の深さの値は4まで調整される。
次の工程は、最下レベルが波の深さに等しいか、それよりも大きい、連続する遷移点の右にある最下点の位置を見つけることである。これはRSA波の右の谷底点(v2)である。図9の中の例では、8番目の最下点はレベル3を有し、それは波の深さよりも大きい。次の工程は、最下レベルが波の深さに等しいか、それよりも大きい、連続する遷移点の右にある最下点の位置を見つけることである。これはRSA波の左の谷底点(v1)である。図9に提供される例では、0番目の最下点はレベル4を有し、それは波の長さよりも大きい。次の工程は、左の谷底点と右の谷底点の間の最高点の位置を見つけることである。これはRSA波のピーク(p)である。図9の例では、ポイント6は2つの谷底点間の最高点である。左の谷底点(v1)から右の谷底点(v2)までのデータはすべて、処理済みデータと見なされる。すべての可能な波が識別されるまで、残りの未処理データに対して同じ手順が繰り返される。
本発明の範囲内にあると見なされるべき、上述の方法における多数の変形がある。例えば、同様の方法を使用して、一連の遷移点の両側でピークを見つけることができる。したがって、2つのピーク点間の谷は2つのピーク間の最低点である。さらに、波の深さは、遷移点の絶対数、または遷移点の数に基づく派生数(例えば、遷移点の数×75%)に基づいてもよい。さらに、v2ポイントの前にv1ポイントを識別することができる。
好ましい実施形態では、新しい最下レベル4のポイントが識別されるごとに、上述した波解析方法が使用される。したがって、本発明の代表的な実施形態による装置は、最下レベル4のポイント間のRSA波を「探す」。他の代表的な実施形態では、装置は、各ポイントの後、または特定の期間が経過した後(例えば30秒ごと)などに、RSA波を「探す」ように構成されてもよい。代表的な実施形態は、RSA波を描写する非常に高い可能性を有するので、最下レベル4のポイントを使用する。すなわち、それらは、RSA波の谷底点(v1、v2)である高い可能性を有する。
上述したRSA波解析方法がRSA波を不正確に説明することがある、2つの例がある。1つは、二重頂点の波に遭遇した場合に生じることがある。二重頂点の波は、人が、既に呼気した後に吸気するまで長時間待つときに形成されることがある。別の例は、二重底点の波が形成されるときに生じることがある。二重底点の波は、人が、吸気した後に長時間呼吸を止めるときに形成されることがある。二重頂点は、2つの波の長さの比を検査することによって容易に識別される(図10)。(p1−v2)が(p1−v1)よりもはるかに小さく、(p2−v2)が(p2−v3)よりもはるかに小さく、かつ(p1−v2)が(p2−v3)に非常に近いとき、二重頂点が生じた。好ましい実施形態では、二重頂点は、((p1−v2)/(p1−v2))<0.50、((p2−v2)/(p2−v3))<0.50、かつ((p1−v1)/(p2−v3))>0.75である状況として定義されてもよい。二重底点は二重頂点の反対として定義されてもよい。
二重頂点または二重底点が基本的な解析方法から生成される場合は常に、パターンを形成する2つの波は、互いに組み合わされて1つの波になってもよい。ポイントv1は新しい波のv1である。ポイントv3は新しい波のv2になる。v1とv3の間の最も高い値は新しい波のピーク点である。これは図11によって例証される。
本発明の代表的な実施形態は、精神的ストレスのユーザのレベルを評価するため、上述のRSA波情報を使用することができる。この精神的ストレスの測定は、装置内においてストレスメータとして表されてもよい(図12(5))。例えば、人がストレスを受けているとき、呼吸は通常、ストレスのない状態に比べて速く、かつ不規則になる。この速く不規則な呼吸は、短く不規則に変化するRSA波が形成される原因となる場合がある。本発明による方法および装置を使用して、ユーザの平均波長が弛緩状態を表すレベルからどれくらい離れているかを判断することにより、ユーザのストレスレベルを判断することができる。そのような方法および装置はまた、ユーザの波がどのくらい不規則(不整脈性)であるかを計算してもよい。これらの2つの評価は、ストレスレベル全体を示すため、個々に使用されるか、または組み合わされて単一の値にされてもよい。
研究により、人が深く弛緩しているとき(深い瞑想の状態にあるなど)、毎分約6呼吸の安定したリズムで呼吸する傾向があることが実証されている。そのような規則的な呼吸により、RSA波長は呼吸頻度に同調するようになる。したがって、毎分6呼吸の規則的な呼吸は10秒の波長を有する一連のRSA波をもたらす。したがって、本発明の代表的な実施形態は、ユーザのストレスレベルを評価するときの弛緩閾値として10秒の波長を使用する。代表的な実施形態は、さらに、最後の5つの波の平均波長を計算して、平均値が10秒から比例的にどの程度離れているかを判断する方法および装置を含む。これは「波長スコア」の1つの例である。
不整脈性の波は、多数の標準偏差公式を使用して定量化されてもよい。本発明の代表的な実施形態は、最後の5つの波における連続する波長それぞれの差の合計を使用して、「偏差スコア」を計算する。代表的な実施形態は、さらに、連続する波長間の差の合計を使用することができ、また、最も最近の波の偏差をより多く考慮するように、順位加重平均を使用してもよい。本発明の代表的な一実施形態におけるストレスレベルは、「波長スコア」の70%+「偏差スコア」の30%を使用する。新しいRSA波が識別されるごとに、ユーザのストレスレベルを再計算することができる。
ストレスは、ピーク間時間の減少、ピーク間の頻度の増加、波長の減少、波の頻度の増加、振幅の減少、不規則な波長、不規則な波の頻度、不規則な振幅、不規則なピーク間時間、不規則なピーク間の頻度、不規則なピークの配置、または偏差の減少など、様々なRSA波の挙動を引き起こす場合がある。上述の変数のいずれか1つ、またはそれらのいずれかの組合せを、RSA波に適用し、ストレスレベルの指標として使用することができる。ストレスを評価するため、個々のRSA波を識別すること、上述の変数のいずれかを単独で、互いに組み合わせて、かつ/または他の変数と組み合わせて使用することは、本発明の範囲内であり、従来技術には記載されていない。
ストレスレベルを判断するため、識別されたRSA波を使用することに加えて、本発明の代表的な実施形態による装置および方法は、さらに、RSA波情報を使用して、平均心拍数および波の頻度の両方を判断し表示することができる。最後の波におけるすべての脈拍数の平均を使用して、平均心拍数を評価してもよい。例えば、新しいRSA波が識別されるごとに、脈拍数の平均が計算されてもよく、心拍数が更新されてもよい。波の頻度の表示は、さらに、新しいRSA波が識別されるごとに更新されてもよい。代表的な実施形態は、毎分当たりの波(呼吸)に対する頻度を表すことができる。代表的な実施形態では、波の頻度および心拍数は最も近い整数に丸められてもよい。
リアルタイムの波パターン識別の代表的な方法
本発明は、さらに、リアルタイムのRSA波パターン識別の方法を提供する。特定の実施形態では、そのような方法は2つの主要な割込み駆動プロセスを含む。
本発明は、さらに、リアルタイムのRSA波パターン識別の方法を提供する。特定の実施形態では、そのような方法は2つの主要な割込み駆動プロセスを含む。
新しい脈拍がPPGセンサによって検出されるごとに、第1のプロセスが始動されてもよい。このプロセスは、(1)受け取った脈拍を脈拍数値(prv)に変換し、(2)新しいprvを用いて波の表示を更新し、(3)新しいprvが新しい波の始まりをマークしている(以前の波が終わったばかりであることを示す)かを確認し、(4)最後の波の境界を描写し(谷底−頂点−谷底ポイントを識別する)、(5)波の副交感神経の活性を評価し、(6)波の下に適切な記号を表示し、(7)波の履歴を更新し、(8)スコアを更新してもよい。
第2のプロセスは、リアルタイムで降下点を検出しマークすることに関与してもよい。このプロセスはクロック割込みによって駆動されてもよい。好ましい実施形態では、このプロセスは、例えば250msごとに生じてもよい。プロセスが降下点の発生を検出したとき、例えば、三角形などの降下点の指標を用いてマークされてもよい。
これらのプロセスのどちらかは、標準的なポーリング法を使用して実行されてもよい。あるいは、脈拍が検出されるごとに第2のプロセスが生じてもよい。降下点がより迅速に検出されるように、代表的な実施形態はクロック割込みを使用する。しかし、受け取った脈動に基づいて降下点をマークすることにより、合理的な結果が提供されてもよい。
本発明の好ましい実施形態は、さらに、リアルタイムでRSA波パターンを正確に特徴付ける様々な方法を提供する。そのような方法は、便利には、「波位相」方法および「波面」方法と称されてもよい。
波位相を判断する方法
本発明は、さらに、波位相を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。本発明の代表的な実施形態では、新しい脈拍が現れるごとに長期的な波方向を評価することができる。このプロセスは図13に示される。例えば、最後の6回の脈拍数ポイントの傾斜を使用することができる。最終的な値は、例えば、「長い傾斜」と称することができる。あるいは、例えば、ポイントの時間に基づいたスライドウィンドウの傾斜を使用することができ(例えば、最後の12秒間、最後の5秒間など)、あるいは、例えば、別の一般的な方向の指標を使用することができる。
本発明は、さらに、波位相を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。本発明の代表的な実施形態では、新しい脈拍が現れるごとに長期的な波方向を評価することができる。このプロセスは図13に示される。例えば、最後の6回の脈拍数ポイントの傾斜を使用することができる。最終的な値は、例えば、「長い傾斜」と称することができる。あるいは、例えば、ポイントの時間に基づいたスライドウィンドウの傾斜を使用することができ(例えば、最後の12秒間、最後の5秒間など)、あるいは、例えば、別の一般的な方向の指標を使用することができる。
次に、例えば、長期的変化の絶対量を計算することができる。これにより変化値の程度が提供される。本発明の代表的な実施形態では、例えば「絶対的な長い傾斜」と称することができる、長い傾斜の絶対値を使用することができる。あるいは、例えば、長期的な波の評価のいずれかの絶対値または類似の変換を使用することができる。
次に、例えば、波の短期的方向を判断することができる。本発明の代表的な実施形態では、例えば、最後の3回の脈拍数ポイントの傾斜を使用することができる。これは、例えば、「短い傾斜」と称することができる。あるいは、例えば、長期的な方向の評価のために選択されたポイントよりも小さなポイントの部分集合に対する任意の方向指標を使用することができる。
次に、例えば、短期的な方向指標および絶対的な長期的指標を使用して、波自体の実際の方向を評価することができる。本発明の代表的な実施形態では、例えば、短い傾斜を絶対的な長い傾斜と比較することができる。短い傾斜が、例えば絶対的な長い傾斜の30%を超えている場合、波方向を、例えば、UPと見なすことができる。短い傾斜が、絶対的な長い傾斜の(−1)×30%よりも少ない場合、例えば、方向をDOWNと見なすことができる。両方の試験に不合格の場合、方向は、例えば、FLATであると見なすことができる。
本発明の代表的な代替実施形態では、これらの判断に対して異なる割合を選択することができる。割合は、所望の副交感神経感度の程度に基づいてもよい。割合が高いほど、副交感神経の中断に対する感度が低くてもよく、割合が低いほど、感度が高くてもよい。約30%の感度が、一般に、主要な中断を検出するには十分であり、挙動をユーザの制御内に置くことを許容するのにも十分である。
それに加えて、本発明の代表的な実施形態では、UP方向を判断する割合は、DOWN方向を判断する割合とは異なることができる。あるいは、短い傾斜と絶対的な長い傾斜との他の数学的な比較を使用して、例えば、これら2つの間の相対的関係を判断し、それによって波方向を判断することができる。あるいは、短い傾斜および絶対的な長い傾斜の代わりに他の数学関数を使用して、例えば、短期的な方向および長期的な変化の程度を評価してもよい。
次に、波方向および長期的な方向を使用して、例えば、波の位相を判断することができる。本発明の代表的な実施形態では、例えば、図14の代表的なプロセスフローチャートに示されるように、この評価を行うため、波方向および長い傾斜を検討することができる。プロセスフローは301で始まり、「長い傾斜は正であるか?」というクエリーが評価される。例えば、301において長い傾斜が正である場合、プロセスフローは310に移り、「方向は上向きか?」というクエリーが評価される。310において方向がUPである場合、プロセスフローは311に移り、位相はRISINGであると判断される。例えば、301において長い傾斜が正であるが、310において方向がUPではない場合、プロセスフローは312に移り、位相はCRESTINGであると判断される。例えば、301において長い傾斜が負である(すなわち、301において、「長い傾斜は正であるか?」というクエリーに対して「No」が返される)場合、プロセスフローは320に移り、320において、「方向は上向きか?」というクエリーに対して「Yes」が返され、プロセスフローは330に進む。330において方向がDOWNである場合、プロセスフローは331に移り、位相はFALLINGであると判断される。あるいは、320において長い傾斜が負であるが、330において方向がDOWNではない場合、プロセスフローは332に移り、位相はTROUGHINGであると判断される。312、311、332、および331それぞれにおいて、結果が350に渡され、判断された位相を、さらなる処理または出力のために別のプロセスに返すことができる。
波面を判断する方法
本発明は、さらに、波面を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。したがって、本発明の代表的な実施形態では、波の4つの相すべての判断に対する代替案を実行することができる。この代替方法は、例えば、範囲と方向の組合せを使用して、波のRISINGおよびFALLING位相のみを検出することができる。この方法のための代表的なプロセスフローが図15に示される。プロセスフローは401で始まり、例えば「High」(所与の間隔における最高のprv)、「Low」(所与の間隔における最低のprv)、および「Range」(High−Lowの値)を得ることができる。「High」、「Low」、および「Range」は、スライドウィンドウ内(例えば、最後の12ポイント、最後の12秒間など)のprv値を評価することを指す。本発明の代表的な実施形態では、最後の12秒間のprv範囲を使用することができる。410において、上述したように方向を評価することができる。
本発明は、さらに、波面を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。したがって、本発明の代表的な実施形態では、波の4つの相すべての判断に対する代替案を実行することができる。この代替方法は、例えば、範囲と方向の組合せを使用して、波のRISINGおよびFALLING位相のみを検出することができる。この方法のための代表的なプロセスフローが図15に示される。プロセスフローは401で始まり、例えば「High」(所与の間隔における最高のprv)、「Low」(所与の間隔における最低のprv)、および「Range」(High−Lowの値)を得ることができる。「High」、「Low」、および「Range」は、スライドウィンドウ内(例えば、最後の12ポイント、最後の12秒間など)のprv値を評価することを指す。本発明の代表的な実施形態では、最後の12秒間のprv範囲を使用することができる。410において、上述したように方向を評価することができる。
範囲および方向が計算されると、位相を評価することができる。これは、範囲に対して波方向および現在のprvを見ることによって行うことができる。範囲の底部において波方向が上向きの場合、波位相は上昇に変わっている。あるいは、範囲の頂部において波方向が下向きの場合、波位相は下降に変わっている。波がその範囲の頂部または底部にあるか否かは、図15に示されるように、全範囲のある部分または割合を選択することによって判断することができ、範囲の頂部の25%以内にあれば頂部付近であると見なされ、範囲の底部の上25%以内にあれば底部付近であると見なされる。代表的な代替実施形態では、他の閾値を使用することができる。
図15を参照すると、例えば、420において、現在のprvが範囲の頂部25%内にあることを試験することができる。420において、最後のポイントが範囲の頂部付近にあり、すなわち420において「Yes」の場合、プロセスフローは430に進み、波方向を分析することができる。430において、波方向がDOWNである場合、プロセスフローは431に移り、波位相はFALLINGに変わったと判断され、プロセスは460で終了する。
しかし、420において、現在のprvが範囲の頂部25%内にない場合、プロセスフローは440に移る。440において、波が範囲の底部25%内にあることが試験される。Yesの場合、プロセスフローは450に移り、例えば、波方向を評価することができる。450において、例えば、波方向がUPである場合、プロセスフローは451に移り、波位相がRISINGに変わったと判断され、プロセスは460で終了する。
420において、波がその範囲の頂部25%内になく、440において、波がその範囲の底部25%内にない場合、プロセスフローは460に移り、プロセスは終了する。450において、波方向がUPでない場合、または430において、波方向がDOWNでない場合も、プロセスは終了する。
したがって、本発明の代表的な実施形態では、波位相(図15)または波面(図14)のどちらかの方法を使用して、現在の位相を判断することができる。多くの文脈では、範囲を使用することで精度が増すので、例えば波面を使用することができる。しかし、4つの位相をすべて追跡することが望ましい他の実施形態では、TROUGHINGおよびCRESTINGも識別するので、例えば波位相が使用されてもよい。
波の完了を判断する方法
本発明は、さらに、波の完了を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。本発明の代表的な実施形態では、新しい波がいつ完了したかを断定するため、例えば上述の位相判断方法を使用して、拍動間ベースで現在の位相を追跡することができる。現在の位相がRISINGに変わるとき、例えば図16aに示されるように、波が最近終了したことが分かる。あるいは、例えば、波面は拍動間ベースで追跡することができる。波面がLEFTに変わるとき、例えば図16bに示されるように、新しい波が完了したことが分かる。
本発明は、さらに、波の完了を判断する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。本発明の代表的な実施形態では、新しい波がいつ完了したかを断定するため、例えば上述の位相判断方法を使用して、拍動間ベースで現在の位相を追跡することができる。現在の位相がRISINGに変わるとき、例えば図16aに示されるように、波が最近終了したことが分かる。あるいは、例えば、波面は拍動間ベースで追跡することができる。波面がLEFTに変わるとき、例えば図16bに示されるように、新しい波が完了したことが分かる。
波の境界を描写する方法
本発明は、さらに、波の境界を描写する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。したがって、新しい波が終了したと判断されると、例えば図17に示されるように、前の波のトラフの開始と新しい波が上昇するポイントとの間のポイントが得られてもよい。前の波のトラフにおける最低点は左の谷底点と称されてもよい。左の谷と新しい上昇点との間の最低点は、右の谷底点と称されてもよい。左の谷底点と右の谷底点の間の最高点は頂点と称されてもよい。
本発明は、さらに、波の境界を描写する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。したがって、新しい波が終了したと判断されると、例えば図17に示されるように、前の波のトラフの開始と新しい波が上昇するポイントとの間のポイントが得られてもよい。前の波のトラフにおける最低点は左の谷底点と称されてもよい。左の谷と新しい上昇点との間の最低点は、右の谷底点と称されてもよい。左の谷底点と右の谷底点の間の最高点は頂点と称されてもよい。
あるいは、例えば、前の波の右側の上昇から新たに形成された波の右側の端部までのポイントを使用して、波面の分析を行うことができる。前の波の右側における最低点は左の谷底点と称されてもよい。左の谷底点と新しい波の右側との間の最低点は、右の谷底点と称されてもよい。左の谷底点と右の谷底点の間の最高点は頂点と称されてもよい。
副交感神経の活性を評価する方法
本発明は、さらに、副交感神経の活性を評価する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。代表的な実施形態では、波の境界が、副交感神経の活性の評価に使用されてもよい。本発明の特定の実施形態では、結果として得られる波に対して、副交感神経の反応の強度と副交感神経の活性の継続性の、2つの副交感神経のパラメータが測定されてもよい。
本発明は、さらに、副交感神経の活性を評価する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。代表的な実施形態では、波の境界が、副交感神経の活性の評価に使用されてもよい。本発明の特定の実施形態では、結果として得られる波に対して、副交感神経の反応の強度と副交感神経の活性の継続性の、2つの副交感神経のパラメータが測定されてもよい。
一実施形態では、副交感神経の反応の強度は、例えば、波長(右の谷底点のタイムスタンプから左の谷底点のタイムスタンプを引いたもの)によって判断されてもよい。波長が、例えば6秒未満である場合、強度はLOWと見なされてもよい。波長が、例えば6秒を超え、かつ例えば9.5秒未満である場合、強度はMEDIUMと見なされもよい。波長が、例えば9.5秒以上である場合、波長はHIGHと見なされてもよい。
代替実施形態では、副交感神経の活性レベルは、さらに、例えば、連続する心拍の期間、標準偏差、平均偏差などの従来のRSA測定を使用して評価されてもよい。
副交感神経の反応の継続性は、2つに分けて評価されてもよい。最初に、3つの連続点ごとの傾斜が、例えば、左の谷底点から開始して頂点までによって計算されてもよい。例えば、傾斜のいずれかが0に接近するか、または負になる場合、波の上昇の間、副交感神経性の流出は中断された(図18)。同様に、3つの連続点ごとの傾斜が、例えば、頂点から開始して右の谷底点までによって計算されてもよい。例えば、傾斜のいずれかが0に接近するか、または正になる場合、波の下降の間、副交感神経性の流出は中断された。例えば、波の左側の短期的傾斜が高くかつ正のままである場合、かつ、例えば、波の右側の短期的傾斜が高くかつ負のままである場合、副交感神経性の流出は中断されることなく継続的であったと考えられる(図19)。
副交感神経の反応の継続性は、2つに分けて評価されてもよい。最初に、3つの連続点ごとの傾斜が、例えば、左の谷底点から開始して頂点までによって計算されてもよい。例えば、傾斜のいずれかが0に接近するか、または負になる場合、波の上昇の間、副交感神経性の流出は中断された(図18)。同様に、3つの連続点ごとの傾斜が、例えば、頂点から開始して右の谷底点までによって計算されてもよい。例えば、傾斜のいずれかが0に接近するか、または正になる場合、波の下降の間、副交感神経性の流出は中断された。例えば、波の左側の短期的傾斜が高くかつ正のままである場合、かつ、例えば、波の右側の短期的傾斜が高くかつ負のままである場合、副交感神経性の流出は中断されることなく継続的であったと考えられる(図19)。
代表的な実施形態では、短期的な傾斜の閾値は可変であってもよい。代表的な装置は、例えば、最後の5秒間にわたって最も高い正の傾斜を追跡し続けてもよい。そのような装置は、例えば、最後の5秒間の最も高い負の傾斜の絶対値を追跡し続けてもよい。例えば、最も高い負の傾斜の絶対値が最も高い正の傾斜よりも大きい場合、その値は、「最速の変化」を表すのに使用されてもよい。別の方法として、最も高い正の傾斜が「最速の変化」を表すのに使用されてもよい。
特定の実施形態では、波の上昇を検討するとき、例えば、3ポイントの傾斜のいずれかが最速の変化の30%未満の場合、副交感神経の中断が推定される。同様に、波の下降中に、例えば、3ポイントの傾斜のいずれかが(−1)×(最速の変化)の30%を超える場合、副交感神経の中断が推定される。
本発明に従って、他のアルゴリズムを使用して、波の上昇または下降中に短期的な傾斜が中断されたか否かが評価されてもよいことが認識されるべきである。
降下点を検出する方法
本発明は、さらに、降下点を検出する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。代表的な実施形態では、降下点検出ルーチンは、例えば、250msごとに行われてもよい。例えば、250msのクロック割込みが始動されるごとに、装置は、仮想値を一組の受け取られた脈拍に挿入してもよい。代表的な装置では、仮想値は、例えば、割込みが始動された瞬間に新たに受け取られた脈拍として認められる。次に、ルーチンは、データセット内のこの仮想値を用いて位相判断方法を適用してもよい。そのような位相判断方法が、この仮想値によって位相がFALLINGに移ると評価する場合、次の実際の脈拍は降下点の後に生じるので、降下点が検出されている。降下点が検出されると、三角形などの記号が、割込みルーチンによって即座に表示されてもよい。試験が誤りの場合、記号は表示されない。そのような割込みルーチンを利用する方法により、リアルタイムでの降下点の検出およびマーキングが可能になる。
本発明は、さらに、降下点を検出する方法およびそのような方法を利用する装置を提供する。代表的な実施形態では、降下点検出ルーチンは、例えば、250msごとに行われてもよい。例えば、250msのクロック割込みが始動されるごとに、装置は、仮想値を一組の受け取られた脈拍に挿入してもよい。代表的な装置では、仮想値は、例えば、割込みが始動された瞬間に新たに受け取られた脈拍として認められる。次に、ルーチンは、データセット内のこの仮想値を用いて位相判断方法を適用してもよい。そのような位相判断方法が、この仮想値によって位相がFALLINGに移ると評価する場合、次の実際の脈拍は降下点の後に生じるので、降下点が検出されている。降下点が検出されると、三角形などの記号が、割込みルーチンによって即座に表示されてもよい。試験が誤りの場合、記号は表示されない。そのような割込みルーチンを利用する方法により、リアルタイムでの降下点の検出およびマーキングが可能になる。
代表的な装置
以下の記載は、人間のストレスを評価し治療するために使用されてもよい装置の形態の、本発明の代表的な実施形態に関する。これらの実施形態では、RSA波は、上述の方法のいずれかにおいて識別され特徴付けられてもよく、ユーザにバイオフィードバックを提供するために使用されてもよい。そのような代表的な装置は、リアルタイムでユーザに情報を提供して、十分な期間にわたって中断されない高い副交感神経の出力の生成を促進するものを含む。以下に記載される特定の実施形態に加えて、他の方法および装置が本発明の範囲内にあるように意図されることが認識されるべきである。他の実施形態が明示的に記載されない場合、本発明をこのセクションにおいて提供される正確な記載に制限することは、出願人らが意図することではない。特に、以下に記載される特徴の様々な組合せが単一の装置に組み込まれてもよく、そのような装置は、本明細書に開示される発明の範囲内にあることが認識されるべきである。当然ながら、本発明の範囲全体は、本明細書全体の開示に基づく。
以下の記載は、人間のストレスを評価し治療するために使用されてもよい装置の形態の、本発明の代表的な実施形態に関する。これらの実施形態では、RSA波は、上述の方法のいずれかにおいて識別され特徴付けられてもよく、ユーザにバイオフィードバックを提供するために使用されてもよい。そのような代表的な装置は、リアルタイムでユーザに情報を提供して、十分な期間にわたって中断されない高い副交感神経の出力の生成を促進するものを含む。以下に記載される特定の実施形態に加えて、他の方法および装置が本発明の範囲内にあるように意図されることが認識されるべきである。他の実施形態が明示的に記載されない場合、本発明をこのセクションにおいて提供される正確な記載に制限することは、出願人らが意図することではない。特に、以下に記載される特徴の様々な組合せが単一の装置に組み込まれてもよく、そのような装置は、本明細書に開示される発明の範囲内にあることが認識されるべきである。当然ながら、本発明の範囲全体は、本明細書全体の開示に基づく。
本発明は、例えば、PPGセンサ、表示画面、制御ボタン、および電源ボタンを含んでもよい、電池式の手持ち式可搬型装置を提供する(図20)。ユーザは、電源ボタンを押すことによってそのような装置の電源を入れてもよい。装置が暗室内で使用される場合、ユーザは、電源ボタンをもう一度押し、それを数秒間押したままにすることによって、背面照明を付けてもよい。装置の電源が入れられるとすぐに、指を指センサに挿入するようにユーザに促してもよい(図21)。次に、ユーザは、全セッションを通してセンサの上に指を載せることで、装置を静かに保持してもよい。装置は、親指の上に載せて垂直に(図22a)、またはそれを保持している手の曲げた指の上に載せて角度を付けて(図22b)快適に保持されてもよい。
指が指センサに挿入されると、次に、装置は、PPGセンサの較正を開始してもよい。カウントダウンメータは、較正に必要な時間の量をマークしてもよい(図23)。PPGセンサが較正された後、装置は、PPGセンサを使用して、指の血液の各脈拍を検出してもよい。次に、結果として得られる脈拍数(60,000/2つの連続する脈拍ピーク間のミリ秒数)が、脈拍毎ベースで画面上にプロットされてもよい(図24(2))。その表示は、さらに、ユーザに対して平均脈拍数を示す(図24(1))。
PPGセンサは指の圧力に非常に敏感な場合がある。すなわち、ユーザが装置を強く握った場合、結果として得られる指の圧力が、装置が正確な脈拍数情報を集めるのを妨げることがある。ユーザが強過ぎる圧力を加えた場合は常に、装置は、装置を強く握るのを止め、指を緩め始めるようにユーザに警告するエラーメッセージを表示してもよい(図25)。ユーザが成功裡に指を緩めたらすぐに、ユーザは、脈拍数表示画面に注意を戻してもよい。
装置は、新しいRSA波を識別するとき、波情報を使用して、最後の波の頻度、波のすべての脈拍ポイントの平均脈拍数、セッションのスコア、残りのセッション時間、およびストレスインデックス(ユーザが現在受けている精神的ストレスがどの程度か)の1つまたは複数を判断し表示してもよい。
すべてのRSA波が識別された後、装置は、セッションカウントダウンクロックを更新してもよい。装置は、規則的に(例えば、1秒ごと、15秒ごとなど)減分するセッションカウントダウンクロックを含んでもよい。そのような実施形態では、クロックと所望の挙動の間に作られる無意識の連関を回避するため、装置は各RSA波の後に更新してもよい。換言すれば、クロックが1秒ごとにカウントダウンする場合、ユーザは、毎分6呼吸の速度で呼吸するガイドとして、意識的にまたは無意識に秒数を使用することができる。そのような連関は、ストレスを受けている場合は常に、ユーザが毎分6呼吸で呼吸する方法を無意識に学習するのを妨げることがある。ユーザは、意識的に(または無意識にであっても)クロックを使用する場合、装置に常に依存してもよい。しかし、すべての波に基づいてクロックを更新することによって、そのような潜在的な状況が回避されるだけではなく、クロックは学習を強化することができる。ユーザは、クロックが減分する量によって、各呼吸の正確な秒数が分かるであろう。クロックがよりゆっくり減分した場合(例えば、30秒ごと)、時間と所望の挙動の間の無意識の連関の可能性が回避されるであろう。しかし、そのような代替実施例では、クロックは学習を強化しない。
代表的な実施形態では、第1の波が識別され、データが表示されると、セッションカウントダウンタイマーは減分を開始してもよい(図26)。しかし、他の実施形態は、ユーザが規則的に呼吸し始めたとき、または良好な波が達成されたときにのみ(例えば、6未満の頻度の波)、あるいはユーザが規則的な呼吸を実行している間のみ、カウンタを減分し始めてもよい。別の代替例は、呼吸ボタンが使用されており、ガイダンスが提供されているとき、カウンタを減分しないものである。
ユーザは、呼吸パターンを変化させることによって、波の挙動、およびしたがって計算されたストレスレベルを変更してもよい。ユーザが呼吸の速度を遅くすると、波長は増加し、波の振幅も同様に増加する(図27)。人がより深く呼吸すると、波の振幅はさらに大きくなる(図28)。人が安定した速度で規則的に呼吸すると、波長は呼吸数に同調する(図29)。
弛緩を開始するため、ユーザは、深く吸気し、次にゆっくり空気を吐き、呼気を引き延ばすことにより開始してもよい。これにより、波長はより長くなり、したがって波の頻度が減少する。ユーザは、波の頻度が約6に下がるまで、深く吸気し、かつゆっくり呼気することを継続してもよい(図30)。波の頻度が6未満に下がった場合、ユーザは、少し速く呼吸して、すなわち次回はそれほど長く呼気しなくてもよい。
特定の実施形態では、ユーザは、波の頻度を約6に低減させると、約6の頻度を生成したのと同じ速度およびリズムで呼吸し続けてもよい。ユーザの呼吸数が増加すると、頻度は増加し、それは、次の呼吸がより長い呼気を有するべきであることを示す。ユーザの呼吸数が遅くなり過ぎると、頻度は約6未満に下がり、それは、次の呼吸の呼気を少し速くするべきであることを示す。波の頻度数に注意を払うことによって、ユーザは、毎分約6回の呼吸サイクルの頻度に相当する、長さ約10秒の規則的な波(図31)で画面を迅速に満たしてもよい。
各RSA波が識別された後、セッションスコアが計算され表示されてもよい。スコアは、ユーザが所望の挙動の達成にどれくらい近付いているかに基づいてもよい。ユーザはスコアポイントを蓄積してもよく、セッションをスコアする様々な方法が使用されてもよい。特定の実施形態では、波が6以下の頻度を有する場合、ユーザは、例えば3ポイントを受け取ってもよい。ユーザは、7もしくは8の波の頻度に対して2ポイントを、または9もしくは10の波の頻度に対して1ポイントを、または10を超える頻度に対して0ポイントを受け取ってもよい。蓄積されたセッションスコアは数値的に表示されてもよい。あるいは、各スコアがそれぞれ表示されてもよい。さらに別の代替例は、一組の以前のスコアと同時に現在のスコアを示す(数値的または図式的に)ものである。特定の好ましい実施形態は、現在のスコアと1組の以前のスコアとを図式的に表示してもよい(図32)。このようにして、ユーザは、規則的に呼吸しているときにそれが分かる。スコア表示が均一の場合、ユーザは規則的に呼吸している。
ユーザは、画面を周期的な波で満たすと、もう少し深く吸気し、もう少し十分に呼気することに集中してもよい。すなわち、ユーザは、より多量の空気(「1回呼吸量」と呼ばれる)を吸気および呼気することを試みてもよい。ユーザが呼吸の深さを静かに増加させると、波のサイズは増加する(図33)。ユーザは、セッションタイマーが時間切れになるまで、それぞれ約10秒の波長を有する大きな波で画面を満たし続けてもよい。次に、ユーザは、非常に深い弛緩状態を達成したことを知ってもよい。
特定の実施形態では、ユーザは、毎分約6呼吸の速度で深く規則的に呼吸することが困難な場合、呼吸ガイド機能を活動化させることによってガイダンスを得てもよい(図34)。そのような実施形態では、ユーザが呼吸ボタンを押すとすぐに、呼吸ガイドが表示画面に現れてもよい。ユーザは、呼吸バーが上昇すると吸気し(図35a)、呼吸バーが下降すると呼気する(図35b)ように指示されてもよい。代表的な実施形態では、呼吸ガイドは、例えば1:2の呼気/吸気割当量で、ユーザの呼吸を毎分約6呼吸に整調する。代替実施形態では、呼吸ガイドは、毎分約6呼吸(例えば、4〜8/分)で、他の比(例えば1:3)を提供するようにプログラムされてもよい。呼吸ガイドは、例えば約1分間活動のままであって、次にその後自動的に切れてもよい。持続性ではなく一時的な呼吸ガイドを有することにより、ユーザは、バイオフィードバック・プロトコルを使用して、毎分約6呼吸の呼吸パターンを達成するように促される。ユーザが単に呼吸ガイドに頼った場合、自分でそのパターンをどのように達成するかを学習するのがより困難になることがある。したがって、呼吸ガイドからユーザを引き離すことによって、ユーザは、バイオフィードバックを使用して無意識の学習を作ることができる。代替実施形態は、ある期間が生じた後、呼吸パターンを切るようにユーザに促す。他の呼吸数およびリズムが同様に使用されてもよい。
呼吸ガイドが完了した後、本発明による装置は、ユーザを規則的な表示に戻してもよい。次に、ユーザは、波の頻度を約6に低減し、規則的な呼吸を維持し、かつより深く呼吸することによって波のサイズを増加させるため、上述の方法で自身の呼吸を調整してもよい。ユーザは、セッションタイマーが0:00に達するまでこのプロセスを継続してもよく、そのときに、セッションサマリー画面が表示されてもよい(図36)。
代表的な実施形態は、さらに、ユーザが、上下の矢印を使用して、セッション中に生成したいと考える大きな波の数を選択することを可能にする装置を含む。例えば、ユーザは、セッション中に10個の大きな波を生成することを選択してもよい。クレジット領域は、選択されたセッション波の数を受け入れるように増減してもよい。
本発明による装置は、一度に1つずつ個々のRSA波を継続的に識別してもよい。新しい波が識別された瞬間に、例えば、「小」、「中」、または「大」として分類されてもよい。波が小さい場合、小さな波としてマークするため、例えば、単一のドットが表示されてもよい。波が中サイズの場合、中サイズの波としてマークするため、例えば、2つのドットが表示されてもよい。波が大きい場合、大きな波としてマークするため、例えば、3つのドットが表示されてもよい。ユーザには、大きな波が識別されるごとに、例えばクレジット領域内で1つのクレジットが、また中サイズの波が識別されるごとに、例えばクレジット領域内でクレジットの半分が与えられてもよい。当然ながら、ユーザに、生成している波の性質に関する情報が提供される限り、異なるサイズの波に他の値が割り当てられてもよい。
特定の代表的な実施形態では、各波のクレスト(頂点)の始まりにおいて、ビープ音が前の波のサイズを示してもよい。前の波が小さかった場合、例えば高いピッチのビープ音が生成されてもよい。前の波が中サイズであった場合、例えば中程度のピッチの音が生成されてもよい。そうでなければ、例えば低いピッチの音が生成されてもよい。音は、「(o)」ボタンなどのスイッチによって制御されてもよい。そのようなボタンは、例えば、低い音量、高い音量、およびオフから、音を切り換えてもよい。呼吸の特徴は、一時的に呼吸メトロノームを活動化させて、ユーザに、大きな波を生成するように呼吸してもよい1つの方法を示してもよい。
いくつかの実施形態では、ユーザが十分なクレジットポイントを蓄積すると、セッションは完了していると見なされてもよく、セッションサマリー画面が表示されてもよい。
また、追跡システムに新しい追跡の入力が付加されてもよい。
また、追跡システムに新しい追跡の入力が付加されてもよい。
後述される本発明の特定の実施形態では、バイオフィードバックのクレジットは、高レベルの副交感神経の強度と持続的な副交感神経性の流出との、2つの等しく重要な目標を達成することに基づく。本発明は、リアルタイムで副交感神経の活性の各波を検出してもよい。新しい波が完全な場合、装置は、その波を生成した副交感神経の出力の強度および継続性の両方を評価してもよい。図37に示されるように、ある程度強い副交感神経の活性の継続的レベルによって波が生成された場合、例えば2ドットの記号(図37a)が波の真下に置かれてもよい。継続的な非常に強いレベルの副交感神経の活性によって波が生成された場合、例えば3ドットの記号(図37b)が波の真下に置かれてもよい。波が中断されるか、かつ/または弱かった場合、例えば1ドットの記号(図37c)が波の真下に置かれてもよい。2つの並んだ正方形は、例えば、壊れた波を表してもよい(図37d)。これらの記号は、非常に活性である(長い波)、活性である(中程度の波)、活性ではない(短い波)、および中断された(壊れた波)という、波が作られた時点での人の副交感神経系(ストレス回復系)の活性を反映してもよい。これらの表示はリアルタイムで表示されてもよく、最後のいくつかの先行する波に関する情報を提供する(図37e)。例えば、表示は、最後の20個の波の表示か、またははるかに多いもしくは大幅に少ない数を示してもよい。代表的な実施形態は、さらに、呼吸セッションのはるかに初期からの、または前のセッションからの波の表示を呼び戻し、表示してもよい。
表示は、さらに、時間の特定量(例えば、24時間)に対する累計スコアを示してもよい(図37f)。累計スコアは、例えば、長い波に対して単一のポイントを、中程度の波に対して半分のポイントを、かつ短い波に対して0ポイントを割り当てることによって生成されてもよい。例えば、予め定められた目標に達するまで、プリセット時間が経過するまで、または累計スコアがリセットされるまで、累計を更新し続けてもよい。被験者は、例えば、1日当たり100ポイントに到達する目標を達成することを試みてもよい。
本発明の特に好ましい実施形態は、さらに、固有の呼吸運動によって所望の生理学的状態を誘発するために使用することができる、バイオフィードバック情報の新規な形態を提供する。そのような実施形態は、呼吸ごとに副交感神経枝の1つまたは複数の中断を作り出す技術の欠点を回避する。例えば、そのような呼吸技術は非常に長い時間呼気を引き延ばすことを伴う。一般に、より長い呼気は有益であるが、長期間にわたって引き延ばされると、長い呼気は、波のトラフの直後に副交感神経の反応を中断する場合がある。あまりに長い間吸気を待つと、波のクレストの直前に中断を引き起こすことがある。同様に、例えば、あまりに長い間呼吸を止めるか、あるいは吸気が長過ぎたり短過ぎたりすると、それぞれ、副交感神経系を緊張させて、副交感神経性の流出の一時的な阻害を引き起こす場合がある。
本発明の実施形態は、例えば、強いレベルの持続的な副交感神経性の流出を生成する呼吸数およびリズムを見つける際にユーザを案内することにより、上述の欠点を克服する。本発明による方法および装置によって提供されるフィードバックは、ユーザが、副交感神経性の流出のほぼ継続的な状態を維持することを可能にし、それによって交感神経の活性を抑える。
本発明の好ましい実施形態は、さらに、RSA波がクレストから下降に遷移するポイントをユーザに示してもよい。そのような降下点は、例えば、そのようなポイントをユーザが容易に見ることができるマーカーでマークすることによって識別されてもよい。そのような可視性の指標は、例えば三角形の形態であってもよい(図37g)。可視性の指標はまた、他の形状であってもよい。降下点は、引き延ばされた呼気が始まる理想的な時間である。あるいは、指標は可聴性であってもよい。
降下点のフィードバックを複合的な副交感神経の測定と組み合わせることによって、ユーザは、最高スコアの波(例えば、3ドットの波)を作るのに適切な長さまで呼気を引き延ばすことを迅速に学習してもよい。波が壊れて低いスコアの波(例えば、1ドットの波)をもたらすので、ユーザは、さらに、呼気が長く引き延ばされたときにそれを示すガイダンスを受け取ってもよい。したがって、本発明の特定の実施形態による方法および装置により、ユーザは、強い副交感神経の活性の持続的な流出を生成する呼気の長さの固有のウィンドウを見つけることが可能になる。使用中、人は、目に見える三角形などの新しい指標が現れるごとに単に呼気を行い、次の指標が現れるまで吸気を行う。呼気の長さを調整することにより、ユーザは、持続的な強い副交感神経の活性の生理学的状態の間に現れる完全な波を生成することを学習する。
別の代表的な実施形態では、表示は、呼気を行いながらユーザが数えてもよい数に対応する呼気数を提供してもよい。呼吸セッションが始まると、被験者は、例えば、降下点が示されるまで吸気し、次に、呼気数まで数えながら(好ましくは落ち着いて静かに)呼気してもよい。タイマーバーは、固定の時間量(例えば、30秒間、60秒間など)の間、呼気数カラム内で下降してもよい。呼気数カラムは、例えば、固定の時間長に対する呼気数に関して、被験者の呼吸の有効性に対応する1〜9のスコアを表示してもよい。より長い波はより短い波よりも有効な呼吸を示し、したがってより高いスコアを受け取ってもよい。スコアは、すべての波からの単一の波、または波の部分集合に基づいてもよい。表示は、さらに、交互の呼気数の選択を可能にして、被験者が、最良のスコアを提供する1つまたは複数を見つけるため、異なる呼気数で実験することを可能にしてもよい。上述したように、代表的な実施形態では、最良のスコアは最長の波によって生成される。
特定の実施形態では、本発明による手持ち式の可搬型装置は、次のように使用されてもよい。被験者は、電源ボタンを押すことによって装置の電源を入れる。促されると、被験者は、例えば、左の人差し指を装置の脈拍検出部分に挿入する。被験者が快適な状態(例えば、被験者は足を伸ばして床に座る)で、センサはユーザの脈拍数に合わせて調整する。被験者は、大きな波の目標数(例えば、被験者によって知覚されたストレスのレベルに応じて5〜100)を選択する。被験者は、自然で楽なペースで呼吸しながら、装置の表示上で脈拍数の波を観察する。被験者は、好ましくは鼻からゆっくり深く呼吸しながら、波パターン上の呼吸深さおよび頻度の影響を観察してもよい。ゆっくり、かつ吸気の約2倍の持続時間の間呼気することにより、被験者は長い波を作る。長い波は装置の表示上で記録されるが、長くない波は記録されない。初心者は、被験者が長い波を作るように整調する(例えば、記録されてもされなくてもよい特定の呼吸数の間、ペースメーカーが現れる場合がある)のを助けるため、装置上の呼吸ボタンを押してもよい。中級ユーザは、モニタ中の降下点指標を見て、降下点において呼気し、次の波の上昇の間に吸気してもよい。上級ユーザは、音声ボタンを押し、目を閉じた状態で装置を使用して、降下点で装置が特定の音を出すごとに呼気を行ってもよく、音のピッチは、さらに、前の波がクレジットされ記録に加えられたか否かを示してもよい。
本発明のいくつかの態様は、多数の代表的な代替実施形態を作るために互いに組み合わせることができる。例えば、装置は、ストレスメータではなく振幅フィードバックメータとして使用することができるメータを特徴とすることができる。メータは、さらに目標バーを有することができる。したがって、装置は、人がどの程度深く呼吸しているかを図式的に表示することができるので、より深く呼吸することを学習することができる。目標バーが使用される場合、ユーザは、メータが目標バーよりも上に上昇するように、呼吸ごとに十分に深く呼吸しようとすることができる。振幅の任意の数値的または図式的フィードバック(視覚的なものなど)は、この代替実施形態の範囲内であろう。
他の代替実施形態は、波情報(例えば、波長、振幅、およびピーク位置)を使用して、ユーザが規定された呼吸プロトコル(例えば、1:3の吸気:呼気比で毎分6呼吸)にどの程度従っているかを判断し、それに関するフィードバックを提供してもよい。あるいは、ユーザに、呼吸ガイドを与えるとともに、ガイドされた呼吸パターンにどの程度厳密に従っているか、聴覚的または視覚的フィードバックを同時に提供することができる。さらに、目標レベルを表示することができるので、ユーザが、目標レベルを上回っていれば呼吸プロトコルに従っていると見なされ、レベルを下回っていればそれに従っていないと見なされる。
代替実施形態は、さらに、規則的な呼吸を検出するため、1つまたは複数の波パラメータの変動を使用してもよい。したがって、規則的な呼吸の程度は、数値的、図式的、または他の何らかの形で、視覚的に表示されてもよい。自由に、聞こえるフィードバックは提供されてもよい。例えば、代表的な一実施形態では、呼吸がより不規則になると音が大きくなり、より規則的になると小さくなることができる。あるいは、単一のビープ音が規則的な呼吸を示すことができ、2回のビープ音がほぼ規則的な呼吸を示すことができ、3回のビープ音が不規則な呼吸を示すことができる。当然ながら、上述のフィードバック技術またはそれらの技術から派生したもののいずれかを、独立に、互いに組み合わせて、他の技術と組み合わせて、あるいは互いと他の技術の両方と組み合わせて使用することができる。そのような実施例は、例えば、ヨガ方式の規則的な呼吸パターンを実行するために使用されてもよい。例えば、ヨガの生徒が、1:1:1の吸気:息止め:呼気比で規則的な呼吸を実行している場合、規則的な呼吸が維持されていることを確かめるために装置を使用することができる。
本発明の他の実施形態では、予めプログラムされた呼吸ガイドを装置に提供することができるので、ユーザは、呼吸の規則性に対する視覚的および/または聴覚的フィードバックを受け取りながら、呼吸ガイドに従うことができる。さらに、呼吸ガイドはプログラム可能であり得る。任意に、呼吸のリズムに対してだけではなく、速度に対してもフィードバックを提供することができる。例えば、ユーザが、毎秒5呼吸で1:1:1の比で呼吸を実行しようとする場合、視覚的および/または聴覚的フィードバックは、ユーザが毎分5呼吸でどの程度規則的に呼吸しているかを示すことができる。別の頻度での、かつ/または不規則な呼吸は、スコアを低減するであろう。
別の代表的な実施形態は、呼吸の深さに対するフィードバックを提供する。上述の方法を使用して測定可能な現象である規則的な呼吸中、波の振幅における主要な差異は1回呼吸量(呼吸の深さ)である。したがって、人の呼吸の深さを示すため、振幅測定を、視覚的および/または聴覚的フィードバックに使用することができる。上述したように、深呼吸はストレスを緩和する有用な方法である。代表的な実施形態は、深呼吸をし、それによってストレスを緩和する方法をユーザに教えるのを助けるため、ユーザの呼吸の深さに対するフィードバックを提供することができる。
要するに、本発明の代表的な実施形態は、呼吸の速度、呼吸の規則性、呼吸の深さ、規定された速度/リズムに対する呼吸の適合性、クレストから下降への遷移点(例えば、降下点)などに対して、聴覚的および/または視覚的フィードバックを提供することができる。これらのそれぞれに対して、単独に、または任意の組合せで評価を行うことができる。フィードバックは、そのような評価の1つまたは複数に対して提供することができる。2つ以上のRSA波を識別し、速度、リズム、深さ、および/または適合性を導き出す任意の実施例は、本発明の範囲内である。
代表的な形状因子
本発明の代表的な実施形態は、上述のものに加えて多数の特徴を組み込む。1つのそのような特徴は装置の形状因子の設計である。本発明に先立って、バイオフィードバックプログラムは、ワイヤを介してコンピュータに取り付けられた、指PPGセンサ、耳PPGセンサ、および/または心拍数ECGセンサを使用した。PPGセンサは動きと指の圧力に敏感であるが、従来の装置は、テーブルまたは机の上に置かれる場合が多い指PPGセンサを使用していたので、動きまたは過剰な圧力によって生じる多くの人為的要素に対処する必要はなかった。この状況では、ユーザは、手と指を机の上に載せて、手と指を安定させ、それによって過剰な動きと指の圧力を防ぐことができた。
本発明の代表的な実施形態は、上述のものに加えて多数の特徴を組み込む。1つのそのような特徴は装置の形状因子の設計である。本発明に先立って、バイオフィードバックプログラムは、ワイヤを介してコンピュータに取り付けられた、指PPGセンサ、耳PPGセンサ、および/または心拍数ECGセンサを使用した。PPGセンサは動きと指の圧力に敏感であるが、従来の装置は、テーブルまたは机の上に置かれる場合が多い指PPGセンサを使用していたので、動きまたは過剰な圧力によって生じる多くの人為的要素に対処する必要はなかった。この状況では、ユーザは、手と指を机の上に載せて、手と指を安定させ、それによって過剰な動きと指の圧力を防ぐことができた。
外部ワイヤは、一般に、社会的に(および別の形で)受け入れられないので、本発明の代表的な実施形態は、PPGセンサを可搬型装置に直接統合し、外部ワイヤを排除する。その結果、本発明の代表的な実施形態による装置は、公共の環境で快適に使用されてもよい。しかし、PPGセンサを可搬型装置に統合するには、革新的な形状因子を必要とする。例えば、セッション期間は5〜15分間またはそれ以上に及ぶことがあるので、装置のユーザは、長時間の間、机などの安定させる構造なしに装置を保持することになる。したがって、本発明は、快適に把持することができると同時に、ユーザが指センサ上に指をそっと載せることができる装置を提供する。
本発明は、さらに、長時間(例えば、10〜15分)にわたって動きおよび圧力によって引き起こされる人為的要素を最小限に抑えながら、快適さを提供する形状因子を提供する。2つの代表的な形状因子がこれらの目的を達成する。第1には、指センサは、縁部の1つの近くで装置の頂部上にあってもよい。人間工学的に、装置の底部から頂部までの高さは、約3.8cm(1.5インチ)〜約8.9cm(3.5インチ)であってもよく、好ましくは約6.4cm(2.5インチ)である。これにより、装置を、垂直に保持するときには親指で支持し(図22a)、または傾けたときには曲げた指で支持する(図22b)ことが可能になる。第2には、指センサは、表示画面を前面にして装置の丸い背面上に位置するので、例えば、使用中に装置を手のひらに載せることができる(図38)。特に好ましい形状因子は最初に上述したものであり、それによって、科学的かつ医学的な外観と雰囲気を備えた製品の設計が可能になる。
誤りの検出および訂正の方法
本発明は、さらに、上述の装置における誤りを検出し訂正する方法、およびそのような方法を利用する装置を提供する。上述の形状因子のいずれかが人為的要素を最小限に抑えるが、ハードウェアの形状因子はすべての起こり得る人為的要素を排除しないことがある。テーブルまたは机などの支持構造がないので、セッション全体を通して異なる時に手と指は動く。残っている人為的要素は、本発明の代表的な実施形態において、ソフトウェアが対処してもよく、それは、誤りが生じたときに検出するだけでなく、その訂正も行ってもよい。
本発明は、さらに、上述の装置における誤りを検出し訂正する方法、およびそのような方法を利用する装置を提供する。上述の形状因子のいずれかが人為的要素を最小限に抑えるが、ハードウェアの形状因子はすべての起こり得る人為的要素を排除しないことがある。テーブルまたは机などの支持構造がないので、セッション全体を通して異なる時に手と指は動く。残っている人為的要素は、本発明の代表的な実施形態において、ソフトウェアが対処してもよく、それは、誤りが生じたときに検出するだけでなく、その訂正も行ってもよい。
一般に、小型の可搬型装置の表示画面は誤りに対してより敏感であるが、それは、そのような表示画面が、例えばデスクトップコンピュータに比べて非常に小さいためである。デスクトップコンピュータ上で誤りが生じたとき、表示画面は、正確なデータと誤りの両方を示すのに十分な解像度を有する(図39a)。しかし、小型の可搬型装置上では、解像度が低いため、1つの誤りによってすべての正確なデータが見にくくなる場合がある(図39b)。
技術的現状において、データストリームにおける誤りを検出する多数の統計的方法がある。しかし、これらの方法は、高い精度を提供する前にデータの大きなサンプリングを必要とする。上述したように、小さな表示画面を有する装置は、単一の誤りによっても悪影響を受ける恐れがある。したがって、誤りは、迅速かつ正確に検出され、次に訂正されるべきである。本発明の代表的な実施形態による装置は、非常に正確になるまで小さなデータ量(約10秒間)しか必要としない、誤り検出および訂正の新規な方法を実施する。
本発明の誤り検出および訂正方法のさらなる理解を容易にするため、理想的な誤りのない状態で脈拍情報を得るためにどのようにPPGセンサが使用されるかを間単に説明する。PPGセンサは、継続的に指の血圧量を検出する。心臓が拍動するごとに、血液の対応する脈拍により、指の血圧が迅速に増加し、次に迅速に元に戻る。PPGセンサは、血圧がピークに達するときを継続的に識別しようとする(図40)。これは脈拍ピークである。上述したように、2つの連続する脈拍ピーク間の時間量(ミリ秒単位)はpp間隔(pp)と呼ばれる。本発明による装置は、個々の連続するpp間隔を記録することができる。新しい脈拍ピークに遭遇するごとに、記録されたpp間隔の脈拍数(60,000/pp)をスクリーンに表示することができる。連続するpp間隔の絶対時間差(absolute(pp[n]−pp[n−1]))は、拍動間隔、すなわちIBIと呼ばれる。
PPGセンサが次の脈拍ピークを正確に識別しようとしているとき、2つのタイプの誤りが生じる(図41)。1つのタイプの誤りは、PPGセンサが人為的要素を脈拍ピークとして誤って識別したときに生じる場合がある。すなわち、PPGセンサは、実際には存在しないところに脈拍ピークが生じていると判断する(図41a)。この種の誤りは偽陽性誤りと呼ばれる。第2のタイプの誤りは、PPGセンサが存在する脈拍ピークを識別しないときに生じる(図41b)。これは偽陰性誤りと呼ばれる。偽陰性と偽陽性の両方によって大きなIBIがもたらされる。誤りのないデータは、大きなIBIをもたらすことももたらさないこともある。しかし、誤ったデータは常に大きなIBIを生成する。したがって、大きなIBIを含まない拡張された量の連続するデータがあれば常に、このデータは誤りを含まないと安全に仮定することができる。大きなIBIが生じる場合は、誤りによるもののこともあり、または良好なデータであることもある。装置は、どちらの場合であるか判断する必要がある。
本発明の好ましい代表的な実施形態によれば、誤り検出戦略の第1の工程は、すべてのIBI時間が200ms未満である、特定の数の心拍数に関係する間隔(例えば、10pp間隔)を待つことである。これらのデータ点は誤りを含まないと見なされる。連続する間隔の数は、10未満であり得るが、少なくとも2、好ましくは少なくとも3、さらに好ましくは少なくとも5である必要がある。別の代替例は、連続するデータセット(例えば、5つの連続するpp間隔)において、すべてのIBI時間がpp間隔などの最も低い心拍数に関係する間隔の1/3未満である、一組の連続するデータ点を待つことである。これらのデータ点の範囲は計算することができる。本明細書で使用されるとき、「範囲」は、絶対範囲(すなわち、min ppからmax ppまで)、範囲の派生物(例えば、((min pp−10%)−(max pp+10%))、または計算された偏差(例えば、平均偏差、標準偏差など)を指すことができる。範囲の任意の適切な数学的記述を使用することができる。本発明による好ましい実施形態は、範囲の下端として、min pp−((max pp−min pp)×25%)を使用する。好ましい実施形態は、範囲の上端として、max pp+((max pp−min pp)×25%)を使用する。範囲は、全データセットまたはデータセットの部分集合から導き出されてもよい。
範囲が確立されると、新しいp−pはそれぞれ試験されて、「範囲内」にあるかが判断される。代表的な実施形態では、新しいpp値は、下端値よりも大きく上端値よりも小さければ「範囲内」であると見なされる。しかし、「範囲内」は、さらに、選択された範囲計算によって判断されるような、範囲に対する現在のp−pの近接を数学的に判断することを指すことができる。例えば、標準偏差を使用して範囲が計算された場合、「範囲内」は、現在のp−pが80%以上の可能性で計算された変動内にあることを統計的に判断することを指すことができる。
新しいpp間隔を受け取ると、新しいIBI(absolute new pp−previous pp)も計算されてもよい。新しいIBIは,それが「大きい」か否かを判断するために試験されてもよい。好ましい実施形態では、装置は、IBIが範囲の下端値の1/2よりも大きいかを試験する。それよりも大きい場合、IBIは大きいと見なされる。他の代表的な実施形態では、新しいpp間隔から前の間隔を引いたIBI時間を計算することができる。pp間隔の最後のn番目の平均p−pと比べた新しいp−pのIBIなど、他のIBI時間を代わりに使用することができる。さらに、大きなIBIを大きくないIBIから区別するため、異なる実施例は異なる閾値を使用することができる。本発明の実施形態によれば、誤りを検出するため、pp間隔の差またはpp間隔の派生物の差(平均など)を使用する、任意の実施例を使用することができる。
上記を要約すると、本発明の代表的な実施形態による装置が始動するとき、すべてのIBI時間が200ms未満の場合、10個の連続するpp間隔の位置が見つけられるまで、誤り検出モードに入らなくてもよい。次に、装置は、これらのpp間隔の範囲を計算することができ、誤り検出モードを開始する。誤り検出モードにおいて、装置は、「範囲内」にあるかを判断するため新しいppをそれぞれ試験することができ、また、装置は、「大きい」かを判断するため新しいIBIをそれぞれ試験する。誤り検出に使用されるこれらの2つの特性のどちらかまたは両方を判断する他の任意の適切な方法も、本発明の範囲内である。
次のp−pが「範囲内」にあり、IBIが「大きく」ない場合、新しいp−pは誤りを含まないと見なすことができる。p−pは「範囲内」になく、IBIが「大きく」ない場合、新しいp−pは誤りを含まないと見なすことができ、範囲は、新しく見つかったpp値を含むように再計算される。新しいp−pが「範囲内」にあるが、IBIが「大きい」場合、新しいp−pは誤りを含まないと見なすことができる。しかし、新しいp−pが「範囲外」にあり、IBIが「大きい」場合、新しいp−pは誤りの結果であると見なすことができる。誤りが検出されると、それは訂正されるべきである。したがって、誤り検出モードにおいて誤りが検出されるごとに、装置は誤り訂正モードに切り換わる。装置は、誤った条件が解決されるまで、誤り訂正モードでのままであることができる。
図42は、誤り訂正モード中に使用される代表的な誤り訂正方法論を示すフローチャートを提供する。誤り訂正は、pp間隔の合計が「範囲内」になるか、または合計を整数で割ることができて、割り算の結果が「範囲内」になるまで、識別された個々の連続するpp間隔を合計することを含む。合計自体が「範囲内」にあるとき、合計を形成するpp間隔をすべて組み合わせて、合計に等しい単一の値とすることができる。整数で割った合計が範囲内にあるとき、誤った値は、割り算の結果に等しい値の数字n(n=整数分母)と置き換えることができる。
次の説明は、本発明の代表的な実施形態に従って誤りがどのように訂正されてもよいかの例を提供する。例えば、範囲が600ms〜1,000msの場合、誤ったpp間隔時間は200msである。次のpp間隔は100msである。ここで合計は300msである。それは「範囲内」にない。次のpp間隔は400msである。したがって、ここで合計は700msである。それは「範囲内」にあり、したがって700msは訂正された値である。3つのpp間隔(200ms、100ms、および400ms)は、組み合わされて700msの1つの値になる。次に、装置は誤り検出モードに戻る。
別の例として、範囲が700ms〜1,000msの場合、誤ったpp間隔は1,300msである。「範囲内」の値が得られる、1,300msを割ることができる整数はない。したがって、次のpp間隔(300ms)は、合計されて1,600msが生成される。このとき、「範囲内」の値を生成するため、割り算に使用できる整数がある。整数2により、「範囲内」の値が得られる(1600/2=800ms)。したがって、2つの誤った値(1,300msおよび300ms)は、800ms(割り算の結果)の2つの(整数)値と置き換えられる。
代表的な実施形態では、本発明による装置は、1つまたは2つの追加のpp間隔内の訂正された値を生成することができる。しかし、装置が無期限に誤り訂正モードに入ることがあり得る。したがって、本発明は、この状況が万一生じた場合にそれを解決するため、安全機構を含むことができる。例えば、装置があまりにも長い期間誤り訂正モードのままである場合、装置は、遭遇したすべての元のデータ点に対して統計的方法を適用することにより、範囲を再計算する。すなわち、PPGセンサから受け取られたすべての未処理のpp間隔が使用される。次に、統計に基づいた範囲計算、例えば標準偏差公式を用いて、範囲が計算される。代表的な実施形態では、遭遇したすべての未処理のpp間隔(信頼できるか誤りであるかに関わらず)から、中央のpp間隔が判断される。範囲は、中央よりも毎分15拍動分低いところから中央よりも毎分15拍動分高いところまでとして規定される。誤りキュー内のpp間隔は新しい範囲に従って再処理される。範囲は、未処理のデータ点の部分集合(例えば、最後の50のデータ点)を用いて計算することもできることに留意されたい。本発明は、さらに、範囲を再計算して拡張された誤り状態を解決する任意の方法を含むことができる。
上述したように、PPGセンサは動きおよび指の圧力に敏感である。さらに、明るい光および冷たい指に敏感である。したがって、複数の誤りを引き起こす可能性がある多数の要因がある。本発明の特定の実施形態では、10秒間の信号対雑音比が25%未満のときは常に、装置は、誤り訂正モードから出るまで、エラーメッセージ(図18に示されるものなど)の表示を繰り返してもよい。したがって、ユーザには、装置が正確な脈拍情報を集めるのを助けるために行うことができる変化に関する情報が提供される。
本発明は、さらに、心拍間隔データセットにおける誤りを検出し訂正する代替方法を提供する。例えば、新しい心拍間隔値が検出されると、範囲および/またはIBI閾値を動的に変化させることを可能にする、多数の実施例がある。そのような実施例は、特定の状況における精度のわずかな増加を提供してもよい。
例えば、範囲は、回転するウィンドウを使用して、継続的に評価されてもよい。個々の連続するIBIが200ms未満になるように、pp間隔の最初の10秒間を受け取った後、範囲は初期化されてもよい。このポイントの後、信頼できるデータの最後の10秒間の回転するウィンドウを使用して、範囲を継続的に再評価することができる。信頼できるデータの最後の10秒間は、連続してもしなくてもよい。例えば、範囲の上端(r_top)は、信頼できるデータの最後の10秒間で最高のp−pであることができ、範囲の下端(r_bottom)は、信頼できるデータの最後の10秒間で最低のp−pであることができる。
別の代替例は、範囲が動的に伸縮することができる速度を減衰させることである。例えば、新しいpp値が検出されるごとに、3つの工程で範囲を更新することができる。第1に、データセットの上端(ds_top)およびデータセットの下端(ds_bottom)が、信頼できるデータの最後の10秒間から識別される。第2に、ds_topおよびds_bottomは、前のds_top(p_ds_top)および前のds_bottom(p_ds_bottom)から著しく変わらないようにして調整される。例えば、p_ds_topがds_topよりも大きい場合、ds_topを、p_ds_top−((p_ds_top−ds_top)/25+1)にリセットすることができる。p_ds_topがds_topよりも小さい場合、ds_topを、p_ds_top+((ds_top −p_ds_top)/4+1)にリセットすることができる。p_ds_bottomがds_bottomよりも大きい場合、ds_bottomを、p_ds_bottom−(p_ds_bottom−ds_bottom)/2+1)にリセットすることができる。p_ds_bottomがds_bottomよりも小さい場合、ds_bottomを、((ds_bottom−p_ds_bottom)/25+1)にリセットすることができる。したがって、r_topは調整されたds_topに等しく、r_bottomは調整されたds_bottomに等しい。p−pは、r_bottomとr_topの間にあれば、「範囲内」にあると見なされる。
上述の方法論は3つの目的を達成することができる。第1に、範囲を動的に増減させることが可能になる。第2に、範囲を、収縮するよりも速く拡張することができる。第3に、範囲の下端は範囲の上端よりも速く拡張することができる。これらの方法を実施する多数の方法があり、これらの3つの目的のいずれかを達成するいずれの実施例も本発明の範囲内にあるものとする。
さらに別の代替例は、計算されたpp範囲を一連の脈拍数値(prv)に変換し、新しく検出された各prv(60,000/pp)を脈拍数範囲と比較することを含む。新しいprvが最大prv(max_prv)よりも小さく、かつ最小prv(min_prv)よりも大きかったか否かによって、「範囲内」を判断することができる。または、「範囲内」は、新しいprvがprv値の範囲に十分に近かったか否かを指すことができる。例えば、範囲の上端および範囲の下端は、拍動の決定数によって拡張することができる(すなわち、max_prv=max_prv+9、およびmin_prv=min_prv−9)。したがって、データセット範囲の9bpm以内の任意の新しいprvを、「範囲内」と見なすことができる。
pp範囲と同様に、prv範囲の計算も動的であり得る。すなわち、新しいprvを受け取ると、新しいprvが信頼できると見なされる(例えば、IBIがあまり大きくない)場合に、範囲を再計算することができる。
誤り検出能力を増加させる別の方法は、2つの閾値を使用して、新しいIBIが前のIBIからどのくらい近いかを判断することである。例えば、新しいIBIが低い閾値よりも小さい場合、「小さなジャンプ」と見なすことができる。新しいIBIが2つの閾値の間にある場合、「著しいジャンプ」と見なすことができる。また、新しいIBIが第2の閾値よりも大きい場合、「大きなジャンプ」と見なすことができる。したがって、新しい値が入ってくると、その新しい値が「範囲内」または「範囲外」にあるか、ならびに新しいIBIが、小さなジャンプ、著しいジャンプ、または大きなジャンプであるかに関して評価することができる。値を表示するかどうかの決定、範囲を更新するための値の使用、および/または値を修正するべきか否かは、そのような評価に基づいてもよい。
心拍数に関係する任意の間隔を使用して、IBIレベルの有意性を判断してもよい。例えば、前の脈拍値に対する新しい脈拍値の近接を評価するとき、2つのprv(prv IBI)の拍動間隔差を使用することができる。したがって、IBIは、pp間隔、prv値、rr間隔、hr値などに対して計算し評価することができる。
さらに別の代替例は、ジャンプが小さいか、著しいか、または大きいかを判断するため、IBI変化の方向を使用することを含む。人が物理的に静止しているとき、脈拍数は異なる速度で上下する場合がある。したがって、変化の方向に応じて異なる閾値を使用することができる。例えば、前のprv IBIよりも大きなprv IBIは、8bpm未満の場合に小さなジャンプアップとして、8〜15bpmの場合に著しいジャンプアップとして、また15bpmを超える場合に大きなジャンプアップとして見なすことができる。また、前のprv IBIよりも小さなprv IBIは、8bpm未満の場合に小さなジャンプとして、8〜12bpmの場合に著しいジャンプとして、また12bpmを超える場合に大きなジャンプとして見なすことができる。
さらに別の代表的な実施形態は、prv IBI閾値を範囲内の前のprvの位置に基づかせることを含む。前のprvが既に範囲の上端に向いている場合、理論上、次のprvが範囲を大きく離れてジャンプし過ぎることが望ましくないので、閾値をより小さく設定することができる。同様に、前のprvが既に範囲の下端に向いている場合、prv閾値のジャンプダウンを減少させることができる。したがって、範囲内の前のprvの位置に基づいたprv IBI閾値の例は、小さなジャンプアップに対する((r_top−prev_prv)(1/3))+10、大きなジャンプアップに対する((r_top−prev_pr)(2/3))+15、小さなジャンプダウンに対する((prev_prv−r_bottom)(1/2))+10、および大きなジャンプダウンに対する((prev_prv−r_bottom)×(2/3))+15を含むことができる。
さらに別の代表的な実施形態は、新しい心拍間隔点を訂正する必要があるか否かを判断する際の方向などの、第3の試験を加えることである。例えば、ポイントがIBIおよび範囲の試験に不合格であるが、前の心拍数間隔点よりも範囲に近い場合、依然として許容可能であると見なすことができる。
特定の状況および実施例では、動的な範囲の方法、方向に基づく異なる閾値を用いた二重のIBI閾値の方法、および心拍間隔方向の方法を組み合わせることにより、わずかな改善を得ることができてもよい。そのような組合せの一例は次のとおりである。個々の新しいprvが計算される(60,000/pp)と、最初に、「即座に表示可能」であるか否かを評価することができる。prvが、小さなジャンプアップまたは小さなジャンプダウン(適切な閾値を使用して)である場合、「即座に表示可能」であり、したがって即座に表示される。顕著なジャンプであるが「範囲内」にある場合、「即座に表示可能」であり、したがって即座に表示される。そうでなければ、表示可能であるかを確かめるため、方向によって再評価することができる。現在のprvが前のprvよりも範囲に近い場合、やはり表示される。そうでなければ、表示されず、訂正されなければならない。
上述の方法の組合せは、さらに、値が「信頼できる」か否かを判断するときに使用されてもよい。すなわち、これらの方法は、動的な範囲を再計算するのに新しいprvを使用すべきかを判断するために使用されてもよい。例えば、新しいprvが小さなジャンプである場合、「信頼できる」と見なすことができる。新しいprvが顕著なジャンプであるが「範囲内」にある場合、「信頼できる」と見なすことができる。また、新しいprvが顕著なジャンプであり、かつ「範囲外」にあるが、前のprvよりも範囲に近い場合、「信頼できる」と見なすことができる。
データセットにおける誤りを検出し訂正するためにどの方法を使用するかを決定する際、ハードウェアの安定性、使用環境、および他の要因を考慮して、複雑な組合せ方法の潜在的な統計的利点の程度が、基本的なIBI/範囲方法論よりも大きな実際的な有用性を提供するか否かを判断するべきである。ほとんどの状況において、基本的なIBI/範囲戦略はかなり十分である。しかし、著しい動き、日光、圧力、同様の要因が存在すると予想される場合、上述の付加的な統計的方法論が実施されて、データセットにおける誤りの検出および訂正においてさらに高い精度を提供してもよい。
スケーリングの問題の解決と規則的な呼吸の識別
上述の方法および装置は、さらに、波が示される表示画面の領域を革新的にスケーリングするため、RSA波情報を使用してもよい。
上述の方法および装置は、さらに、波が示される表示画面の領域を革新的にスケーリングするため、RSA波情報を使用してもよい。
RSA波の振幅は、人によって著しく変わる場合がある。上述したように、RSA振幅は、個人の年齢、性別、健康レベル、呼吸パターンなどに依存する。大型表示画面は大きな波または小さな波に適合することができるが、可搬型装置上の小さな表示画面は精巧なスケーリングを必要とする。したがって、小さな表示画面の目盛りが小さ過ぎる場合、大きな波は表示画面上に適合しない。目盛りが大き過ぎる場合、小さな波の形状およびサイズは見にくくなる。また、目盛りが動的に過ぎ、頻繁に調整され過ぎる場合、大きな波および小さな波は同じサイズであるように見え、ユーザは、呼吸パターンが変化したか否か、またはいつ変化したかを見分けることができなくなる。
本発明の代表的な実施形態による装置は、2つの段階の間に表示画面のスケーリングを異なるように調整することにより、スケーリングの問題を解決することができる。第1の段階は、装置の電源が入れられたときからユーザが規則的に呼吸し始めるまで続く。第2の段階は、装置が規則的な呼吸を検出したときから装置の電源が切られるときまで続く。段階1の間、非常に基本的なスケーリング技術を実施することができる。段階2の間、いつ呼吸がより浅く(それほど深くなく)なったかをユーザが正確に評価することができるように、革新的な方策を使用することができる。
例えば、装置の電源が最初に入れられたとき、スケーリングは、好ましくは、小さな設定値まで拡大表示される。次に、現在の拡大レベルを使用してプロットすることができる、最高値よりも大きいか、または最低値よりも小さな脈拍点に遭遇するとすぐに、装置は縮小表示する。装置の表示領域の縁部に新しい脈拍点がプロットされるように、目盛りは縮小表示される。ユーザに目盛りの概念を与えるため、装置は最初、拡大表示ではなく縮小表示のみを行う。大きな波が画面を外れた後、表示画面の高さ全体が上から下まで使用されるように、表示画面も拡大表示に戻る。表示画面は、ユーザが規則的な呼吸を始めるまでのすべての時間において、示されるデータ点が表示画面の全領域を費やすようにして、継続的に拡大縮小表示を行う。
ユーザが規則的に呼吸し始めると、装置は、ユーザが深く呼吸するように促そうとする。装置が、小さな波が現れたときに自動的に拡大表示し続けた場合、浅い呼吸によって生成される小さな波は、深い呼吸によって生成される大きな波と同じサイズで現れる。これにより、ユーザが、波のサイズから呼吸の深さを視覚的に見分けることができなくなる。
本発明の代表的な実施形態による装置は、波情報を使用して規則的な呼吸を検出する。規則的な呼吸は、均一な波長、頻度、振幅、ピーク間時間、およびピーク配置時間の波を生成する(図43)。これらの波の特徴パラメータの1つまたは複数の変動を測定することによって、規則的な呼吸を識別することができる。代表的な実施形態は、最後の3つの波の波長および振幅の変動を計算する。これらの変動が両方とも低いとき、規則的な呼吸が始まっていると見なされる。
変動を判断し、したがって変動が小さいときを確立する1つの方法は、相対偏差パーセントに基づくことができる。2つ以上の値(例えば、ピーク間時間、波長、頻度など)の変動を比較するときに、この方法は有用である。これは、以下に記載するように行われてもよい。第1に、値の中間(平均)を決定することができる。次に、平均からの各値の差の合計(sum_dif)を計算することができる。合計は、平均×値の数で割ることができる。例えば、10、8、10、8秒の4つの波長を考える。平均は9である。中間からの差の合計は4である(10は1離れており、それに加えて8は1離れており、それに加えて10は1離れており、それに加えて8は1離れている)。したがって、4を中間×値の数で割る(4/(9×4))。したがって、相対平均偏差パーセントは11.1%である。30、28、30、28bpmの4つの振幅を考える。上述の例のように、偏差はやはり4であるが、相対平均偏差パーセントは3.4%でしかない。したがって、相対平均偏差パーセントは、分析されている値の範囲に自動的にスケーリングされる。
波の特徴の任意のものの偏差は、多数の方法を使用して、単独で、または組み合わせて分析することができる。好ましい実施形態は相対平均偏差パーセントを使用する。結果として得られる割合が大きいほど、偏差は大きい。偏差閾値を設定して、規則的な呼吸が始まっているかを判断することができる。例えば、3つ以上の波が、波の特徴において20%未満の偏差を有する場合、規則的な呼吸が始まっていると判断してもよい。好ましい一実施形態では、最後の3つの波の波長および振幅の偏差がそれぞれ10%未満のとき、規則的な呼吸が始まっていると見なされる。
規則的な呼吸が始まると、結果として得られる規則的な波によって形成される最も大きな振幅(最大振幅)を追跡することができる。装置は、ユーザが、例えば、1つ1つの波で依然として規則的に呼吸しているかを判断し続ける。ユーザが規則的に呼吸し続けている限り、装置は、最も大きな振幅(最大振幅)を探し続ける。新しく形成された規則的な波が、現在の最大振幅よりも大きな振幅を有する場合、最大振幅を、新しい振幅に等しくなるように再調整することができる。一般に、表示画面は最大振幅を超えて拡大表示しない。すなわち、表示目盛りは、最大振幅に等しい振幅を有する波が画面の上から下まで全体を費やすように設定することができる。拡大縮小レベルは、この設定点を超えないように設定することができる。その結果、装置は、縮小表示することはできるが、最大振幅によって決まった設定点を超えて拡大表示しなくてもよい。このようにして、ユーザは、表示画面上で(最大振幅に対して)比較的小さな波を見るので、浅く呼吸しているときにそれに気付く。
場合によっては、誤った波(不正確に再構築された訂正済みの誤りを有する波)が最も大きな振幅を有する場合がある。この大きな振幅は誤って高いことがある。さらに、可能な最大の振幅は、肺が規則的な呼吸になれるまで、時間とともに低下する場合がある。すなわち、肺が疲れてくると、最大振幅に等しい振幅を有する波を再生することができなくなる。装置は、ユーザに不満感を起こさせず、逆に快適に行うことができる最大の波を生成するように促すべきなので、連続する一連の波が最大振幅に十分に近付かない場合、装置は、時間とともに最大振幅を減少させることができる。好ましい実施形態では、連続する3つの規則的な波が最大振幅の80%未満の振幅を有する場合、最大振幅は、(最後の3つの波の最も大きい振幅)×(100/85)という式を使用して再調整されてもよい。別の代替例は、波が表示画面の上から下までを占める大きさに十分に近付くまで、継続的に最大振幅を減少させることである。例えば、新しく形成された規則的な波が、現在の最大振幅の80%未満の振幅を有するごとに、5%ずつ最大振幅を減分することができる。振幅を使用する別の方法は、最も大きな平均振幅をとることである。例えば、新しい波に遭遇するごとに、最後の3つの波の平均振幅を計算することができる。最も大きな平均振幅は最小設定点として使用することができる。
設定点を確立するために規則的な呼吸で生じる大きな振幅を使用することは、開示の発明の新規かつ有用な構成要素である。振幅、範囲、変動、または偏差に基づくいずれのスケーリングも、本発明の範囲内にあるものとする。例えば、データセットまたはデータの部分集合の標準偏差を決定することができる。最大拡大表示レベルは、偏差に対して特定の確率を有する値が画面を費やすように設定することができる。例えば、標準偏差内にあるという80%の確率を有する値はすべて、画面を上から下まで満たすであろう。
追加の代表的なシステムおよびソフトウェアプロセス
例えば、上述の方法および装置は、例えばコンピュータなどの、データ処理装置のメモリに格納されるプロセスとして実施されてもよい。そのようなプロセスは、例えばソフトウェアの形態であることができ、例えば、データ処理装置またはCPUによって実行することができ、結果は、例えば、CRT、プラズマ、または当該分野において既知の他のコンピュータディスプレイなどの表示装置に表示される。したがって、例えば、そのようなソフトウェアは、1つまたは複数のバスまたはデータ経路によってすべて接続された、CPU、メモリ、および表示装置を備えるシステム上で実施することができる。図44はそのような代表的なシステムを示す。
例えば、上述の方法および装置は、例えばコンピュータなどの、データ処理装置のメモリに格納されるプロセスとして実施されてもよい。そのようなプロセスは、例えばソフトウェアの形態であることができ、例えば、データ処理装置またはCPUによって実行することができ、結果は、例えば、CRT、プラズマ、または当該分野において既知の他のコンピュータディスプレイなどの表示装置に表示される。したがって、例えば、そのようなソフトウェアは、1つまたは複数のバスまたはデータ経路によってすべて接続された、CPU、メモリ、および表示装置を備えるシステム上で実施することができる。図44はそのような代表的なシステムを示す。
それを参照すると、I/O入出力インターフェース5501、CPU5505、およびメモリ5510が提供される。代表的なシステムの3つの構成要素は、システムバス5520によって通信可能に接続される。理解されるように、システムバス5520は論理的構成要素であり、任意の所与の実施形態では、システム要素間の複数の相互接続を含むことができる。そのような代表的なシステムを前提として、ソフトウェアプロセスをメモリ5510にロードし、CPU5505で実行することができる。さらに、ユーザは、I/O5501を介してプロセスに入力を提供することができ、視覚、聴覚、触覚、または他の手段を用いたユーザに対する出力を、やはりI/Oを使用してユーザに提供することができる。そのようなI/Oは、1つまたは複数のセンサを備える物理的なインターフェース装置を含むことができ、あるいは、例えば、マイクロフォンおよび1つまたは複数のスピーカー、キーボード、マウス、ならびに視覚表示装置、ならびに触覚による入出力機構の1つまたは複数を備えることができる。
それに加えて、そのようなソフトウェアプロセスは、例えば、既知の技術を使用して、任意の適切なコンピュータ言語または言語の組合せを用いて表現することができ、また、例えば、既知の技術を使用して、組込みシステムまたは従来どおりに格納された命令のプログラムとして実施することができる。そのようなソフトウェアプロセスは、例えば、上述したように、人間のストレスを評価するために使用することができる装置において実施することができる。
そのような代表的なソフトウェアプロセスは、例えば、ユーザに対してメッセージを表示することにより、また、例えば、ユーザによる呼吸ガイダンスボタンの押下またはユーザの指から出る脈拍などの様々なユーザ動作を継続的に探し、それに応答することにより、ユーザと相互作用する最上位プロセスを有することができる。そのような代表的なソフトウェアプロセスが、以下に記載されるように図45〜63に示される。上述の図8(a)〜(b)はこの代表的なソフトウェアプロセスと統合され、したがって、図58に関して後述される「process_waves」サブルーチンは、図8(a)〜(b)に示されるサブルーチン「get_waves」を呼び出す。
図45〜46は、ユーザに対して何が表示されるかを制御することができ、かつ例えばユーザ動作に応答することができる、代表的な最上位プロセスを示す。この最上位プロセスは、本質的に、変数を初期化し、次にそれが応答する割込みを待つ。図45を参照すると、3601において、変数を初期化することができる。この初期化は、例えば、装置モードを「Spontaneous」に設定し、未加工の時間ステップの数、時間ステップの数、pp間隔の数、拍動間隔の数、誤りの合計、波の数、pp間隔の数、およびpp間隔時間ステップの数といった変数の値をゼロに設定するとともに、変数の状態をRAWに設定することを含むことができる。この初期化は、例えば、擬似コード、n_rt=0、n_ts=0、n_pp=0、n_ibi=0、state=RAW、err_sum=0、n_waves=0、n_val4=0、およびn_ppts=0に従って実施することができる。
図45を引き続き参照すると、3602において、例えば、「Insert Finger」というメッセージをユーザに対して表示することができる。3603において、プロセスは割込みを待ち、それが生じるまでそれ以上の動作を行わない。3604において、例えば、3610においてユーザによって指が挿入された場合、装置は較正を開始し、表示メッセージは更新され、割込みはクリアされて、3602に戻る。
この代表的な最上位プロセスのプロセスフローは、図37に示されるように進む。図46を参照すると、3710において、上述したようにユーザが呼吸ボタンを押した場合、それによってBreathe Button Pressed割込みを開始することができる。次に、プロセスフローは3720に移り、例えば、装置モードは「Guided」に設定され、変数Startは現在の時間に設定され、割込みがクリアされる。次に、プロセスフローは3721に移ることができ、クロック割込みを、例えば100ミリ秒に設定することができる。次に、プロセスフローは3730に移ることができ、Guidedモード表示をユーザに示すことができる。次に、プロセスフローは、図37のブレークポイント2を介して図45の3603に戻り、最上位プロセスは、再び別の割込みが生じるのを待つ。これによって、プロセスフローはブレークポイント1を介して図46に戻り、例えば3711においてクロック割込みが生じた場合、プロセスフローは3703に移り、3710においてユーザが呼吸ボタンを押し、Guidedモードに入った時間から2分未満が経過したかを試験する。依然として2分未満である場合、プロセスフローは3731を介して3730に移ることができ、例えば、Guidedモード表示を更新することができる。3703において、例えば、ユーザが呼吸ボタンを押してから2分よりも長い時間が経過している場合、プロセスフローは3702に移ることができ、Mode変数は「Spontaneous」にリセットされ、プロセスフローは3701に移り、例えばSpontaneousモード表示が回復される。
最後に、図46に関して、3712において、脈拍が検出された場合、Pulse Detected割込みが生じ、プロセスフローは、例えば3713に移り、Process Pulseサブルーチンが呼び出される。図45および46に示される代表的な最上位プロセスはここで終了する。図47〜51は、Process Pulseと名付けられた、本発明の代表的な実施形態による代表的な主要ルーチンのプロセスフローを示す。Process Pulseは、error_correction(図52〜54)、error_detection(図55〜56)、initialize_range(図57)、およびprocess_waves(図58〜59)というサブルーチンを呼び出す。次に、process_wavesは、get_waves(図8(a)〜(b))およびdetermine_stress(図60〜62)というサブルーチンを呼び出す。したがって、サブルーチンはすべて、Process Pulseによって直接または間接的に呼び出される。
図47を参照すると、図45の3601における初期化を前提として、3802において、rt[0]である未処理の時間ステップrt[n_rt]がミリ秒単位で現在時間に設定され、n_rt、すなわち未処理の時間ステップの数が予め増分される。次に、例えば、3803、3804、および3805において、変数状態は、RAW、DETECTION、またはCORRECTIONであることが試験されて、データが、誤りを含まない、疑わしい、または誤っていると仮定されるか、したがって、プロセスフローがどの経路に沿って進むかが判断される。状態=CORRECTIONの場合、3805で始まるデータ経路が取られて、3805において誤り訂正サブルーチンが呼び出される。状態=DETECTIONの場合、3804で始まるデータ経路が取られて、最終的に図48の3910において誤り検出サブルーチンが呼び出される。これらの2つのデータ経路は、最終的に、図49の4011に到達する。状態=RAWの場合、プロセスフローは、時間ステップの数を追跡する変数であるn_tsを予め増分することを含めて、タイミング変数が初期化される図48の3901に、かつn_tsが1よりも大きいことが確認される3902まで直接進むことができる。この場合、例えば3903において、割り当てられるpp間隔の数であるn_valを、例えば1に等しく設定することができ、プロセスフローは、ブレークポイント9を介して図49の4010に、かつ4011まで進むことができる。プロセスフローが4011に到達したとき、割り当てる必要がある1つまたは複数のpp値がある。したがって、4011において、各pp値に値が割り当てられ、1を超えるpp値がある(すなわち、n_val>1)場合、実時間ステップを生成することができ、(60000/pp[n_pp−1])によって決まる現在のpp間隔の頻度である瞬間脈拍数が表示される。4011から、プロセスフローは4110に進み、1を超えるpp値がある場合、そこで拍動間隔(IBI)の計算が可能である。4110において、この条件に対してプロセスは試験を行い、yesの場合、例えば、4111においてIBI値を計算することができる。そうでなければ、プロセスフローは4010に迂回して戻ることができる。4111において、IBI値が計算されると、プロセスフローは4201に移って、いくつのpp値があるかを試験する。8を超える場合、すなわち少なくとも9の場合、レベル4の谷底を識別するのに十分なデータがある。4212において、少なくとも2つのレベル4の谷底点がある場合、すなわちnum_val4>1の場合、代表的なプロセスは、上述のようにRSA波を探すことができる。したがって、4212がyesであることによって、例えば、プロセスフローが4213においてprocess_wavesサブルーチンを呼び出すようにすることができる。
図52〜54は、誤り訂正サブルーチンの代表的なプロセスフローを示す。代表的なProcess Pulseルーチンに関して上述したように、図38の3805において、誤り訂正サブルーチンが呼び出される。図52を参照すると、プロセスフローは4301で始まり、サブルーチンが始まる。4302において、例えば、現在のpp間隔時間を蓄積する変数err_sumは、最も最近のpp間隔をそれに加える。それに加えて、変数n_valは0に設定される。プロセスフローは4303において進み、err_sumの新しい値が範囲内にあるか否かに関して試験される。範囲内にある場合、プロセスフローは、例えば4310に移ることができ、変数n_valが、識別される正しいpp間隔を表す1に設定され、そのpp間隔の値がerr_sumのミリ秒数に等しく設定され、プロセスフローは4320においてProcess Pulseに戻る。一方、4303において、一時的なpp間隔時間が範囲内にない場合、プロセスフローは4304に移ることができ、例えば、サブルーチンが、現在のpp間隔時間が範囲よりも下か否かを試験する。yesの場合、プロセスフローは4302に戻り、追加のpp間隔時間が変数err_sumに加えられる。noの場合、現在の合計は高過ぎると見なされ、2つ以上の「範囲内」pp間隔を作るためにそれを用いて割り算が行われる、適切な整数が見つけられなければならない。次に、プロセスフローは、4304からブレークポイント20を介して図53の4401に進む。そこで、test_integer=2が試験除数として設定され、プロセスフローは、例えば4402に移ることができ、一時変数tmp_valが設定されて、可能な実際の訂正済みpp間隔を表すerr_sum/test_integerの商が保持される。次に、プロセスフローは4403に移ることができ、例えば、tmp_valが範囲よりも上であるかが試験される。yesの場合、例えば4410において、試験整変数が増分され、4402において提案される分割が再度生じる。一方、4403において、tmp_valが範囲よりも上にない場合、例えば4404において、tmp_valが範囲内にあるかを再び試験することができ、yesの場合、プロセスフローは(ブレークポイント21)を介して図54の4501に移ることができる。
図54の4501において、計数変数を1に設定することができ、例えば4502において、サブルーチンは、計数が試験整数の現在値よりも少ないかを問い合わせることができる。noの場合、プロセスフローは、例えば4510に移ることができ、変数n_valをtest_integerに等しく設定することができ、例えば4520において、図47のブレークポイント6でProcess Pulseに戻る。一方、4502において計数が試験整数未満の場合、プロセスフローは、例えば、4503、4504、および4502を介して迂回して戻り、計数が試験整数に等しくなるまで各ループを計数する値を増分する(4504において)ことができ、そこで、プロセスフローはProcess Pulseに戻ることができる。次に、図55〜56を参照して代表的な誤り検出サブルーチンが記載される。
図55を参照すると、プロセスフローは4601で始まって4602に進み、現在のpp間隔が、一時的な(一時的に正しいという意味で)pp間隔tmp_ppにロードされる。4603において、tmp_ppは範囲内にあることが試験される。yesの場合、4610において、n_valは1に設定され、val[0]はtmp_ppに等しく設定され、4620において、プロセスフローは呼出しプログラムProcess Pulseに、具体的には図48の3911に戻る。しかし、4603において、tmp_ppが範囲外であると分かった場合、4604において、上述したようなあらゆる誤りを検出するのに使用するため、一時的な拍動間隔変数tmp_ibiが生成される。次に、プロセスフローは、(ブレークポイント22を介して)図56の4701に進むことができ、tmp_ibiが、範囲の下端の半分よりも大きいことが試験されるが、これは、上述のように大き過ぎることを試験するものである。yesの場合、誤りがあると仮定され、フローは4702に進み、変数err_sumがtmp_ppに等しく設定され(err_sumは、上述の誤り訂正サブルーチンに対する入力である)、「状態」はCORRECTIONに設定され、プロセスフローは、例えば4703に移ることができ、n_valが0に設定され、また、プロセスフローは、今度はn_val=0および状態=CORRECTIONに基づくことができるProcess Pulseに戻り、図48の3911において図47の3820に戻り、最終的に3805において誤り訂正サブルーチンまで流れる。
4701において、tmp_ibiが範囲の下端の半分よりも大きくない場合、その場合には、大きいとは見なされず、したがってpp間隔データに誤りはなく、プロセスフローは4710に進み、例えば、tmp_ppが範囲の上端よりも大きいかを試験することができる。4701においてtmp_ibiが大きいと見出されず、したがって誤りが存在しないと仮定されたので、4710において、tmp_pp間隔が依然として現在の範囲の上端よりも大きい場合、新しいpp間隔をmax_ppとして使用して範囲を再計算する必要があり、それは、データの誤りの結果ではない可能な最大のpp間隔に対する値を保持する。4711において、例えば、max_ppをtmp_ppに等しく設定することができ、この新しい値を使用して、例えば4712において、範囲の上端および下端が再計算される。次に、フローは、例えば4713に進むことができ、n_valが1に等しく設定され、val[0]が現在のpp間隔であるtmp_ppに等しく設定される。4714において、例えば、プロセスフローは呼出しルーチンProcess Pulseに戻ることができる。4710において、現在のpp間隔が範囲の現在の上端よりも大きくない場合、例えば4720において、可能な最小のpp間隔は現在のpp間隔に等しく設定される。次に、プロセスフローは、上述したように、4712、4713、および4714を介して進み、プロセスフローは呼出しプログラムに戻る。
図57を参照して、サブルーチンinitialize_rangeのプロセスフローが次に記載される。このサブルーチンは、本発明の代表的な実施形態において、誤り検出および訂正ルーチンに使用するため、データが誤りを含まないと仮定されるpp間隔の範囲を計算するために使用される。4801においてサブルーチン呼出しで始まり、プロセスフローは、例えば4802に移り、min_pp=データセット内の最小pp、max_pp=データセット内の最大ppという擬似コードを使用して、変数min_ppおよびmax_ppが設定される。次に、例えば4803において、データ点の範囲の上端および下端が、上述したような誤り検出および訂正に使用される。これは、例えば、range_high=max_pp+((max_pp−min_pp)×0.25、range_low=min_pp−((max_pp−min_pp)×0.25)という擬似コードを使用して実施することができる。これらの代表的な値を使用して範囲が設定され、4804において、プロセスフローは呼出しルーチンに、すなわちProcess Pulseに戻る。具体的には、プロセスフローは図50の4102に戻る。
図58〜59は、波処理サブルーチンの代表的なプロセスフローを示す。本発明の代表的な一実施形態では、そのようなサブルーチンは、例えば、上述したようなProcess Pulseなどの脈拍獲得処理ルーチンによって呼び出すことができる。4901においてサブルーチンが呼び出された後、例えば、プロセスフローは4902において進むことができ、上述のget_wavesサブルーチンを呼び出して、脈拍データから識別された波を入力することができる。プロセスフローは、例えば4903に進み、獲得した波を前提として、識別された波に反映されたユーザのストレスレベルを示すスコアを、代表的なdetermine_stressサブルーチンを使用して割り当てることができる。次に、フローは例えば4904に進むことができ、波が分類され、表現頻度=60000/(ppts[v2[n_waves−1]]−ppts[v1[n_waves−1]])(式中、ppts[v]はデータ点vにおける脈拍点時間スタンプである)を使用して、現在のpp間隔に基づいて瞬間周波数が計算される。そこから、例えば、プロセスフローは図59の5001に進むことができ、現在の波の頻度に基づいて0〜3のスコア(より高いスコアはより低いストレスレベルを示す)をユーザに割り当てることができる。例えば5002において、サブルーチンは、例えば、ユーザに対して、(i)ストレスレベル(4903においてdetermine_stressを呼び出して得たもの)、(ii)頻度(4904から)、および(iii)スコア(5001から)をそれぞれ表示することができ、この時点で、例えば5003において、プロセスフローは呼出しルーチンProcess Pulseに戻ることができる。
図60〜62は、ストレススコアを決定する代表的なサブルーチンを示す。ユーザのRSA波の波長上で動作することにより、所与のユーザがどの程度緊張しているかが測定されている。図60を参照すると、5104において、determine_stressサブルーチンが、wl_loとwl_high(5102において設定される)の間の波長を各波に割り当てる、assigned_wavelengthsを呼び出す。これらの波長と、波がいくつあるか(すなわち、n_wavesの値)とを使用して、図60〜61は、n_wavesの各値が1〜4であるプロセスフローを示す。5110、5201、5202、および5203のそれぞれにおいて、特定の波が基線からどのくらい離れているかを測定する、各波の波長とw_loの間の差の重み付き合計であるscore1が決まる。したがって、完全弛緩スコアはすべてのnに対してa_w[n}=w_loを有し、各score1はゼロに等しい。本発明の代表的な代替実施形態では、score1は差の合計に重み付けせずに計算することができ、これは上述の方法である。score1は「波長」スコアとして記載されたものである。理解されるように、5110、5201、5202、および5203のそれぞれにおいて、「変動」スコアであるscore2も計算される。5302において、70/30の相対寄与因子を使用して、score1およびscore2を組合せ、score3を得ることができる。本発明による代表的な代替実施形態において、有用であってもよいように、他の相対的な重み付けを使用することができる。例えば、stress_level=(score3−21)×(100/(100−21))という式を使用して、stress_levelを計算するためにscore3を使用することができる。stress_levelは4903においてprocess_wavesに戻される。
図63を参照すると、獲得した波に波長を割り当てる代表的なサブルーチンが示される。このサブルーチンは、例えば、波長を入力としてとる、上述したような、図60〜62に示される代表的なdetermine_stressルーチンに使用することができる。本発明の代表的な一実施形態では、5401において、プロセスフローはサブルーチンへの呼び出しで始まることができる。5402において、逆の変数nは0に等しく設定され、例えば5403において、wl=ts[v2[n]]−ts[v1[n]]という式を使用して、現在のv2の時間スタンプを現在のv1の時間スタンプから引くことによって、現在の波長wlが計算される。5404および5405において、例えば、wlの値はwl_loおよびwl_highと比較され、図60の5102において見られるように呼出しルーチンに設定することができる(例えば、それぞれ3および10として設定される場合)。wlがwl_loよりも小さいか、またはwl_highよりも大きい場合、場合によっては、a_wl[n]はwl_loまたはwl_highのどちらかにおいて切り捨てられ、nの値が予め増分される5407においてフローは進む。しかし、wlがwl_lowとwl_highの間の値を有する場合、例えば、5406において、a_wl[n]はwlに設定され、プロセスフローは5407に進む。5408において、nの値はn_wavesの値と比較されて、獲得した波がそれぞれ波長を割り当てられていることを確認する。それらが等しい場合、5410において、例えば、プロセスフローはこのサブルーチンを終了し、図60の5105に戻る。それらが等しくない場合、フローは、獲得した波すべてに波長が割り当てられるまで、獲得した波それぞれに対して5403を介して迂回する。
本発明の代表的な実施形態は、さらに、例えば、位相変化を使用して降下点を検出し、位相変化を使用して波の完了を検出し、かつ新しく形成された波の副交感神経の強度を判断する、リアルタイムでRSA波の位相を判断することができる方法および装置を提供する。
図64〜74は、位相変化を使用して降下点を検出し、位相変化を使用して波の完了を検出し、かつ新しく形成された波の副交感神経の強度を判断する、脈拍ごとにRSA波の位相を判断する代表的な手順の代表的なフロープロセスを示す。この代表的な実施形態は、新しい脈拍を受け取るごとに実行される、単一の割込み駆動プロセスを記載する。
図64〜74に示される代表的なプロセスおよびプロセスフロー、ならびに、そのような代表的なフロープロセスによって呼び出される、または利用される任意の補助機能および/またはプロセスを含む、そのようなプロセスを実施するあらゆる代表的な機能が説明のために示される。当業者であれば、代表的なプロセスまたは機能はそれぞれ、呼び出された機能もしくはプロセスレベルにおいて、または最上位プロセスに対するレベル全体においてのどちらかに関わらず、様々な機能的に同等の方法で実施することができ、また、以下の図64〜74の説明は、実際のシステムまたは装置における多種多様な可能な実施例を限定するものとして、あるいは、例示の代表的なプロセスフローに文字通り従うことを必要とするものとしては決して解釈されないことを認識するであろう。
これを考慮して、表現を簡略にするとともに説明を簡潔にするため、図64〜74のそれぞれにおけるプロセスフローを、プロセスフローの各段階または工程の代表的な性質を継続的に参照せずに以下に記載するが、本発明の代表的な実施形態では、機能的に同等の実施例は、同等の機能性を達成するため、例えば、異なるプロセス、ならびに異なる一連のプロセス、および図64〜74に示されるプロセスフローの構成を使用することができることが理解される。そのような代替実施形態および同等の機能的実施例はすべて、本発明の方法および技術の内にあることが理解される。
この代表的なプロセスは6000(図64)で始まる。プロセスの第1の工程6001は、num_points(受け取った脈拍の数を追跡する)、num_valley(識別した波の谷底の数を追跡する)、num_peaks(識別した波のピークの数を追跡する)、prev_phase(前の波の位相を追跡する)、prev_direction(前の波の方向を追跡する)、prev_side(前の波の面を追跡する)、およびwave_size(最後の波の長さを追跡する)のすべてのカウンタをクリアすることである。
次に、プロセスは6002に流れ、次の脈拍が受け取られるのを待つ。新しい脈拍が検出されると、プロセスは6003に流れ、脈拍が処理される。脈拍が処理された後、フローは6002に戻り、別の脈拍が受け取られるのを待つ。
図65は、脈拍を処理する代表的なプロセスを説明する。このプロセスは6004で始まる。プロセスの第1工程は、6005において、新しい脈拍のミリ秒単位の時間スタンプを得て記録することであり、それはpoint[num_points].tsとして格納される。次に、プロセスは6006に流れ、記録に少なくとも2つのポイントがあるかが評価される。もしなければ、プロセスは6007に流れ、num_pointsカウンタが増分される。プロセスはさらに6012に進み、復帰する。しかし、記録に少なくとも2つのポイントある場合、プロセスは6008に流れる。
6008において、最後の2つのポイントのピーク間(pp)時間が計算され、point[num_points].ppとして記録される。さらに、pp時間によって表される脈拍数値が計算され、point[num_points].prvとして記録される。次に、フローは6010に進む。
6010において、プロセスは、記録に少なくとも8つのポイントがあるかを評価する。もしなければ、フローは6011に進み、num_pointsカウンタが増分される。プロセスはさらに6012に進み、復帰する。しかし、記録に少なくとも8つのポイントがある場合、プロセスは6009に流れ、Process Waveプロセスを呼び出す。Process Waveプロセスが復帰した後、図65のプロセスは6012に流れ、戻る。
図66は、波情報を処理するプロセスを説明する。プロセスは6013で始まる。第1工程は、6014において、long_slope、abs_long_slope、およびshort_slopeを計算し格納することから成る。次に、フローは6015に進み、Get Directionプロセスによって方向が判断される。Get Directionプロセスが復帰した後、フローは6016に進み、Get Phaseプロセスによって波の位相が判断される。Get Phaseプロセスが復帰した後、フローは6017に進み、Get Sideプロセスによって波の面が判断される。Get Sideプロセスが復帰した後、フローは6018に進む。
6018において、プロセスは、面の変化があったか否かを判断する。波の面が変わっていない場合、プロセスは6020に流れる。そうでなければ、プロセスは6019に流れ、Get Peaks and Valleysプロセスによってピークおよび谷底が評価される。このプロセスが復帰した後、フローは6020に進む。
6020において、プロセスは、Check to See if Wave has Completedプロセスによって、波が完了したばかりか否かを示すフラグを設定する。このプロセスが復帰した後、フローは6021に進み、Wave Completedフラグが調査される。波が完了したばかりではない場合、フローは6023に進む。そうでなければ、フローは6022に進む。6022において、Mark Parasympathetic Strength of Waveプロセスは、新しく形成された波を描写し、その副交感神経の活性を評価し、視覚的記号を使用して波の下に活性をマークする。このプロセスが復帰した後、フローは6023に進む。
6023において、降下点を通過したばかりか否かを示すフラグが設定される。Check to See if Drop Point is Occurringプロセスによって、この判断が行われ、それに応じてフラグが設定される。このプロセスが復帰した後、フローは6024に進み、フラグが分析される。drop pointフラグが設定されていない場合、フローは6026に進む。そうでなければ、フローは6025に進む。6025において、Mark Drop Pointプロセスは、降下点における波の上に視覚的記号を配置し、降下点の聴覚的合図を提供する。このプロセスが復帰した後、フローは6026に進む。
6026において、prev_phase、prev_side、およびprev_directionマーカーが割り当てられる。次に、フローは6027に進み、Process Wave機能が復帰する。
図67は、Get Directionプロセスを説明する。第1工程は、6029において、短期の傾斜が絶対的な長い傾斜の30%よりも大きいか否かを調査することである。大きい場合、フローは6030に進む。そうでなければ、フローは6032に進む。
6030において、方向はUPとして記録される。次に、フローは6034に進む。
6032において、プロセスは、短い傾斜が−1×絶対的な長い傾斜の30%よりも小さいか否かを調査する。小さい場合、フローは6033に進む。そうでなければ、フローは6031に進む。
6032において、プロセスは、短い傾斜が−1×絶対的な長い傾斜の30%よりも小さいか否かを調査する。小さい場合、フローは6033に進む。そうでなければ、フローは6031に進む。
6033において、方向はDOWNとして記録される。次に、フローは6034に進む。
6031において、方向はFLATとして記録される。次に、フローは6034に進む。
6031において、方向はFLATとして記録される。次に、フローは6034に進む。
6034において、プロセスは、prev_directionがこれまで設定されていないかを調査する。設定されていない場合、フローは6035に進む。そうでなければ、フローは6036に進み、プロセスが復帰する。
6035において、prev_directionが現在の方向(方向)として記録される。フローは6036に進み、プロセスが復帰する。
図68は、代表的なGet Phaseプロセスを説明する。第1工程は、6038において、長い傾斜が正であるかを調査する。正である場合、フローは6040に進む。そうでない場合、フローは6044に進む。
図68は、代表的なGet Phaseプロセスを説明する。第1工程は、6038において、長い傾斜が正であるかを調査する。正である場合、フローは6040に進む。そうでない場合、フローは6044に進む。
6040において、プロセスは方向がUPであるかを調査する。UPである場合、フローは6039に進む。そうでない場合、フローは6041に進む。
6039において、位相はRISINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6039において、位相はRISINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6041において、位相はCRESTINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6044において、プロセスは方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6042に進む。そうでなければ、フローは6043に進む。
6044において、プロセスは方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6042に進む。そうでなければ、フローは6043に進む。
6042において、位相はFALLINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6043において、位相はTROUGHINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6043において、位相はTROUGHINGとして記録される。次に、フローは6045に進む。
6045において、プロセスは、prev_phaseがこれまで記録されていないかを調査する。記録されていない場合、フローは6046に進む。記録されている場合、フローは6047に進む。
6046において、prev_phaseが現在の位相(位相)として記録される。次に、フローは6047に進む。
6047において、Get Phaseプロセスが復帰する。
6047において、Get Phaseプロセスが復帰する。
図69は、Get Sideプロセスを説明する。6049において、プロセスは位相がFALLINGであるかを調査する。FALLINGである場合、フローは6050に進む。そうでない場合、フローは6052に進む。
6050において、面はRIGHTとして記録される。フローは6053に進む。
6052において、プロセスは位相がRISINGであるかを調査する。RISINGである場合、フローは6051に進む。そうでなければ、フローは6053に進む。
6052において、プロセスは位相がRISINGであるかを調査する。RISINGである場合、フローは6051に進む。そうでなければ、フローは6053に進む。
6051において、面はLEFTとして記録される。フローは6053に進む。
6053において、プロセスはprev_sideが記録されているかを調査する。記録されていない場合、フローは6054に進む。そうでなければ、フローは6055に進む。
6053において、プロセスはprev_sideが記録されているかを調査する。記録されていない場合、フローは6054に進む。そうでなければ、フローは6055に進む。
6054において、prev_sideは現在の面(面)として記録される。次に、フローは6055に進む。6055において、Get Sideプロセスが復帰する。
図70は、代表的なGet Peaks and Valleysプロセスを説明する。6058の第1工程において、プロセスは、現在波がRIGHT面を形成しているかを調査する。yesの場合、フローは6059に進む。そうでなければ、フローは6057に進む。
図70は、代表的なGet Peaks and Valleysプロセスを説明する。6058の第1工程において、プロセスは、現在波がRIGHT面を形成しているかを調査する。yesの場合、フローは6059に進む。そうでなければ、フローは6057に進む。
6057において、ピークは、前のRISINGおよびCRESTING位相の間の最高のprv値として識別される。この値は、peak[num_peaks]として記録される。次に、フローは6060に進む。6060において、num_peaksカウンタが増分される。次に、フローは6062に進む。
6059において、谷底は、前のFALLINGおよびTROUGHING位相の間の最低のprv値として識別される。この値は、valley[num_valleys]として記録される。次に、フローは6061に進む。6061において、num_valleysカウンタが増分される。次に、フローは6062に進む。6062において、Get Peaks and Valleysプロセスが復帰する。
図71は、Check to See if a Wave Has Completedプロセスを説明する。6064の第1工程において、プロセスは現在の位相がRISINGであるかを調査する。RISINGである場合、フローは6066に進む。そうでなければ、フローは6065に進む。
6065において、wave completedフラグが偽に設定される。次に、フローは6069に進む。
6066において、プロセスはprevious_phaseがTROUGHINGであったかを調査する。TROUGHINGであれば、フローは6067に進む。そうでなければ、フローは6068に進む。
6066において、プロセスはprevious_phaseがTROUGHINGであったかを調査する。TROUGHINGであれば、フローは6067に進む。そうでなければ、フローは6068に進む。
6067において、wave completedフラグが真に設定される。次に、フローは6069に進む。
6068において、プロセスは前の位相がFALLINGであったかを調査する。FALLINGであれば、フローは6067に進む。そうでなければ、フローは6069に進む。6069において、Check to See if a Wave has Completedプロセスが復帰する。
6068において、プロセスは前の位相がFALLINGであったかを調査する。FALLINGであれば、フローは6067に進む。そうでなければ、フローは6069に進む。6069において、Check to See if a Wave has Completedプロセスが復帰する。
図72は、代表的なMark Parasympathetic Strength of Waveプロセスを説明する。6071の第1工程において、プロセスは、記録に少なくとも2つの谷底があるかを調査する。もしなければ、フローは6077に進む。yesの場合、フローは6072に進む。
6072において、波長が計算されwave_lengthとして記録される。次に、フローは6074に進む。6074において、プロセスは波長が6秒未満であるかを調査する。6秒未満である場合、フローは6073に進む。そうでない場合、フローは8000に進む。
6073において、波のサイズはSMALLであると判断される。これは、波が形成されたとき、副交感神経の活性をほとんど示さない。次に、プロセスは、副交感神経の活性を示す適切な記号を用いて波を視覚的にマークすることができる。好ましい実施形態では、1ドットの記号が波の下に配置される。次に、フローは6077に進む。
8000において、波長は長さが9秒未満であるかが調査される。9秒未満である場合、フローは6075に進む。そうでなければ、フローは6076に進む。
6075において、波のサイズはMEDIUMであるとしてマークされる。中間のレベルの副交感神経の活性が恐らく波を形成した。次に、プロセスは、副交感神経の活性を示す適切な記号を用いて波を視覚的にマークすることができる。好ましい実施形態では、2ドットの記号が波の下に配置される。フローは6077に進む。
6075において、波のサイズはMEDIUMであるとしてマークされる。中間のレベルの副交感神経の活性が恐らく波を形成した。次に、プロセスは、副交感神経の活性を示す適切な記号を用いて波を視覚的にマークすることができる。好ましい実施形態では、2ドットの記号が波の下に配置される。フローは6077に進む。
6076において、波のサイズはLARGEであるとしてマークされる。そのような波によって、高い量の副交感神経の活性が表される。次に、プロセスは、副交感神経の活性を示す適切な記号を用いて波を視覚的にマークすることができる。好ましい実施形態では、3ドットの記号が波の下に配置される。フローは6077に進む。
次に、6077において、Mark Parasympathetic Strength of Waveプロセスが復帰する。
図73は、代表的なCheck to See if Drop Point is Occurringプロセスを説明する。6080の第1工程において、プロセスは現在の位相がCRESTINGであるかを調査する。CRESTINGである場合、フローは6082に進む。そうでなければ、フローは6079に進む。
図73は、代表的なCheck to See if Drop Point is Occurringプロセスを説明する。6080の第1工程において、プロセスは現在の位相がCRESTINGであるかを調査する。CRESTINGである場合、フローは6082に進む。そうでなければ、フローは6079に進む。
6079において、drop pointフラグが偽に設定される。次に、フローは6083に進む。
6082において、プロセスは前の位相がRISINGであったかを調査する。RISINGであった場合、フローは6081に進む。そうでなければ、フローは6079に進む。
6082において、プロセスは前の位相がRISINGであったかを調査する。RISINGであった場合、フローは6081に進む。そうでなければ、フローは6079に進む。
6081において、drop pointフラグが真に設定される。次に、フローは6083に進む。6083において、Check to See if Drop Point is Occurringプロセスが復帰する。
図74は、代表的なMark Drop Pointプロセスを説明する。6085の第1工程で、三角形が波の上に配置される。次に、フローは6086に進み、プロセスは音がONであるかを調査する。yesの場合、フローは6087に進む。そうでない場合、フローは6092に進む。
6087において、プロセスは波のサイズがSMALLであるかを調査する。yesの場合、フローは6088に進む。そうでない場合、フローは6090に進む。
6088において、装置は高いピッチのビープ音を生成する。これは、降下点に遭遇したことを聴覚的に示すとともに、低いレベルの副交感神経の活性によって前の波が形成されたことを聴覚的に示す。次に、フローは6092に進む。
6088において、装置は高いピッチのビープ音を生成する。これは、降下点に遭遇したことを聴覚的に示すとともに、低いレベルの副交感神経の活性によって前の波が形成されたことを聴覚的に示す。次に、フローは6092に進む。
6090において、プロセスは波のサイズがMEDIUMであるかを調査する。MEDIUMである場合、フローは6089に進む。そうでない場合、フローは6091に進む。
6089において、装置は中間のピッチのビープ音を生成する。これは、降下点に遭遇したことを聴覚的に示すとともに、中間レベルの副交感神経の活性によって前の波が形成されたことを聴覚的に示す。次に、フローは6092に進む。
6091において、装置は低いピッチの信号音を生成する。これは、降下点に遭遇したことを聴覚的に示すとともに、高いレベルの副交感神経の活性によって前の波が形成されたことを聴覚的に示す。次に、フローは6092に進む。6092において、Mark Drop Pointプロセスが復帰する。
例えば、降下点を検出する位相の変化を使用して、波の完了を検出する位相の変化を使用して、かつ新しく形成された波の副交感神経の強度を判断して、リアルタイムでRSA波の位相を判断する代表的な手順は、さらに、図64〜74に示されるフロープロセスにほぼ対応する以下の擬似コードを使用して実施されてもよい。
本発明の代表的な実施形態は、さらに、最初にTD4セグメントを識別せずに、リアルタイムでピークおよび谷底を識別することを提供する。したがって、値は連続して(例えば、1つずつ)処理されてもよい。
図75〜83は、波位相を判断し、脈拍ごとに波を描写する、代表的な手順の代表的なフロープロセスを説明する。この代表的な実施形態は、全体的な方向性の指標および範囲内のポイントの位置を使用して、例えば、位相の判断と波の描写のさらに高い精度を提供する。
図75〜83に示される代表的なプロセスおよびプロセスフロー、ならびに、そのような代表的なフロープロセスによって呼び出される、または利用される任意の補助機能および/またはプロセスを含む、そのようなプロセスを実施する代表的な機能が説明のために示される。当業者であれば、代表的なプロセスまたは機能はそれぞれ、呼び出された機能もしくはプロセスレベルにおいて、または最上位プロセス全体に対するレベル全体においてのどちらかに関わらず、様々な機能的に同等の方法で実施することができ、また、以下の図75〜83の説明は、実際のシステムまたは装置における多種多様な可能な実施例を限定するものとして、あるいは、例示の代表的なプロセスフローに文字通り従うことを必要とするものとしては決して解釈されないことを認識するであろう。
これを考慮して、表現を簡略にするとともに説明を簡潔にするため、図75〜83のそれぞれにおけるプロセスフローを、プロセスフローの各段階または工程の代表的な性質を継続的に参照せずに以下に記載するが、本発明の代表的な実施形態では、機能的に同等の実施例は、同等の機能性を達成するため、例えば、異なるプロセス、ならびに異なる一連のプロセス、および図75〜83に示されるプロセスフローの構成を使用することができることが理解される。そのような代替実施形態および同等の機能的実施例はすべて、本発明の方法および技術の内にあることが理解される。
図75に示されるように、プロセスは6093で始まる。第1工程は6094である。6094において、プロセスは、UP PERCENTを30に設定し、DOWN PERCENTを15に設定する。次に、フローは6095に進み、カウンタおよびマーカーが初期化される。次に、フローは6096に進み、プロセスは、脈拍情報が受け取られるまでに値する15秒間待つ。次に、フローは6097に進み、プロセスは次の脈拍を待つ。次の脈拍が受け取られた後、フローは6098に進み、Get Fast Informationプロセスによって全体的な方向性の指標が判断される。
プロセスが復帰すると、フローは6099に進み、現在の傾斜が計算され記録される。次に、フローは6100に進み、最後の12秒間の最低のprvおよび最後の12秒間の最高のprvが計算され記録される。これにより、最後の12秒間にわたるprv値の範囲が提供される。
次に、フローは6101に進む。6101において、Determine Directionプロセスは波の方向を判断する。このプロセスが復帰すると、フローは6102に進み、現在のポイントのピーク間(pp)値、脈拍数値(prv)、時間スタンプ(ts)、方向、およびポイントのインデックスが計算され記録される。
次に、フローは6103に進み、Get Point Positionプロセスが、現在のポイントの範囲のどの部分内にあるかを判断する。位置100は、ポイントが最上位にあるかまたは範囲の上にあることを意味する。位置0は、ポイントが最下位にあるかまたは範囲の下にあることを意味する。0と100の間の値は、範囲内におけるポイントのパーセント高さを示す。
Get Point Positionプロセスが復帰すると、フローは6104に進む。6104において、波のプロッティングが表示画面上で更新される。すなわち、最近受け取ったprv値が表示画面上でプロットされる。次に、フローは6105に進む。
6105において、プロセスは、最後のprvが受け取られたときに方向が変化したかを調査する。方向が変化しなかった場合、フローは6097に進み、プロセスは次の脈拍を待つ。方向が変化した場合、フローは6106に進み、Process Direction Changeプロセスによって方向の変化が扱われる。このプロセスが復帰すると、フローは6097に進み、プロセスは次の脈拍が受け取られるのを待つ。
図76は、代表的なGet Fast Informationプロセスを説明する。6108の第1工程において、最後の5秒間の間の最高の正の傾斜がfast_riseとして記録される。次に、フローは6109に進む。6109において、最後の5秒間の間の最高の負の傾斜がfast_dropとして記録される。次に、フローは6111に進む。
6111において、プロセスは、fast_riseがfast_dropの絶対値よりも大きいかを調査する。大きい場合、フローは6110に進む。そうでない場合、フローは6112に進む。
6110において、fast_riseはfastest_changeとして記録される。次に、フローは6113に進む。
6112において、fast_dropの絶対値はfastest_changeとして記録される。次に、フローは6113に進む。6113において、Get Fast Informationプロセスが復帰する。
6112において、fast_dropの絶対値はfastest_changeとして記録される。次に、フローは6113に進む。6113において、Get Fast Informationプロセスが復帰する。
図77は、代表的なDetermine Directionプロセスを説明する。6115のプロセスの第1工程において、プロセスは、現在の傾斜がfastest changeのUP PERCENT%よりも大きいかを調査する。大きい場合、フローは6116に進む。そうでない場合、フローは6117に進む。
6116において、現在の方向はUPとして記録される。次に、フローは6123に進む。
6117において、プロセスは、現在の傾斜がfastest changeの−1×DOWN PERCENT%よりも小さいかを調査する。小さい場合、フローは6119に進む。そうでない場合、フローは6118に進む。
6117において、プロセスは、現在の傾斜がfastest changeの−1×DOWN PERCENT%よりも小さいかを調査する。小さい場合、フローは6119に進む。そうでない場合、フローは6118に進む。
6118において、現在の方向はDOWNとして記録される。次に、フローは6123に進む。
6119において、プロセスは現在の方向がUPであるかを調査する。UPである場合、フローは6120に進む。そうでない場合、フローは6121に進む。
6119において、プロセスは現在の方向がUPであるかを調査する。UPである場合、フローは6120に進む。そうでない場合、フローは6121に進む。
6120において、現在の方向は、CRESTとしても知られるPEAK−PLATEAUとして記録される。次に、フローは6123に進む。
6121において、プロセスは現在の方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6122に進む。そうでない場合、フローは6123に進む。
6121において、プロセスは現在の方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6122に進む。そうでない場合、フローは6123に進む。
6122において、現在の方向は、TROUGHとしても知られるVALLEY−PLATEAUとして記録される。次に、フローは6123に進む。6123において、Determine Directionプロセスが復帰する。
図78は、代表的なDetermine Point Positionプロセスを説明する。6125の第1工程において、プロセスは、現在のポイントのprvが範囲内の最低のprvよりも小さいかを調査する。小さい場合、フローは6126に進む。そうでない場合、フローは6127に進む。
6126において、ポイント位置は0として記録される。次に、フローは6130に進む。
6127において、プロセスは、現在のポイントのprvが範囲内の最高のprvよりも大きいかを調査する。大きい場合、フローは6128に進む。そうでない場合、フローは6129に進む。
6127において、プロセスは、現在のポイントのprvが範囲内の最高のprvよりも大きいかを調査する。大きい場合、フローは6128に進む。そうでない場合、フローは6129に進む。
6128において、ポイント位置は100として記録される。次に、フローは6130に進む。
6129において、範囲内におけるポイントの相対位置が計算され記録される。次に、フローは6130に進む。6130において、Determine Point Positionプロセスが復帰する。
6129において、範囲内におけるポイントの相対位置が計算され記録される。次に、フローは6130に進む。6130において、Determine Point Positionプロセスが復帰する。
図79は、代表的なProcess Direction Changeプロセスを説明する。6134の第1工程において、プロセスは現在の方向がUPであるかを調査する。UPである場合、フローは6135に進む。そうでない場合、フローは6138に進む。
6135において、プロセスは前の方向がDOWNであったかを調査する。DOWNであった場合、フローは6136に進む。そうでなかった場合、フローは6132に進む。
6132において、プロセスは、前の方向が以前に記録されていたかを調査する。記録されていなかった場合、フローは6133に進む。記録されていた場合、フローは6144に進む。
6132において、プロセスは、前の方向が以前に記録されていたかを調査する。記録されていなかった場合、フローは6133に進む。記録されていた場合、フローは6144に進む。
6133において、波の上昇はProcess Null Up Swingプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰した後、フローは6144に進む。
6136において、プロセスは、現在のポイント位置が範囲の下側25%内にあるかを調査する。その中にある場合、フローは6137に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6136において、プロセスは、現在のポイント位置が範囲の下側25%内にあるかを調査する。その中にある場合、フローは6137に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6137において、波の上昇はProcess Regular Up Swingプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰した後、フローは6144に進む。
6138において、プロセスは現在の方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6139に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6138において、プロセスは現在の方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6139に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6139において、プロセスは、前の方向がUPであったかを調査する。UPであった場合、フローは6140に進む。そうでなかった場合、フローは6143に進む。
6140において、プロセスは、現在のポイント位置が範囲の上側75%内にあるかを調査する。その中にある場合、フローは6141に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6140において、プロセスは、現在のポイント位置が範囲の上側75%内にあるかを調査する。その中にある場合、フローは6141に進む。そうでない場合、フローは6144に進む。
6141において、波の下降はProcess Regular Down Swingプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰した後、フローは6144に進む。
6143において、プロセスは、前の方向が以前に記録されていたかを調査する。記録されていなかった場合、フローは6142に進む。記録されていた場合、フローは6144に進む。
6143において、プロセスは、前の方向が以前に記録されていたかを調査する。記録されていなかった場合、フローは6142に進む。記録されていた場合、フローは6144に進む。
6142において、波の下降はProcess Null Down Swingプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰すると、フローは6144に進む。6144において、Process Change Directionプロセスが復帰する。
図80は、代表的なProcess Regular Up Swingプロセスを説明する。6146の第1工程において、前の方向が始まって以降最低のprvが最新の谷底点として記録される。次に、フローは6147に進む。
6147において、プロセスは、少なくとも2つの谷底点が記録にあるかを調査する。
記録にある場合、フローは6148に進む。ない場合、フローは6150に進む。
6148において、最後の波の波長が計算され記録される。次に、フローは6149に進む。6149において、ストレスインデックスが計算され、スコアが計算される。さらに、ストレスインデックス、波長、履歴、スコア、および他の波に基づいた基準値が画面上に表示される。次に、フローは6150に進む。
記録にある場合、フローは6148に進む。ない場合、フローは6150に進む。
6148において、最後の波の波長が計算され記録される。次に、フローは6149に進む。6149において、ストレスインデックスが計算され、スコアが計算される。さらに、ストレスインデックス、波長、履歴、スコア、および他の波に基づいた基準値が画面上に表示される。次に、フローは6150に進む。
6150において、前の方向がUPであるものとして記録される。次に、フローは6151に進む。6151において、前の方向のインデックスが、2ポイント前に生じたものとして記録される。次に、フローは6152に進み、Process Regular Up Swingプロセスが復帰する。
図81は、代表的なProcess Regular Up Swingプロセスを説明する。6154の第1工程において、最後の方向の変化が始まって以降最高のprvが次のピーク点として記録される。次に、フローは6155に進む。
6155において、プロセスは、少なくとも2つのピークが記録されているかを調査する。記録されている場合、フローは6156に進む。いない場合、フローは6157に進む。
6156において、最後の2つのピークの時間スタンプが差し引かれて、最後のピーク間時間が計算され記録される。次に、フローは6157に進む。
6157において、前の方向指標がDOWNに設定される。次に、フローは6158に進み、前の方向指標が2ポイント前に設定される。次に、フローは6159に進み、Process Regular Up Swingプロセスが復帰する。
6157において、前の方向指標がDOWNに設定される。次に、フローは6158に進み、前の方向指標が2ポイント前に設定される。次に、フローは6159に進み、Process Regular Up Swingプロセスが復帰する。
図82は、代表的なProcess Null Up Swingプロセスを説明する。6161の第1工程において、前の方向指標がUPに設定される。次に、フローは6162に進み、前の方向指標が2ポイント前に設定される。次に、フローは6163に進み、Process Null Up Swingプロセスが復帰する。
図83は、代表的なProcess Null Down Swingプロセスを説明する。6164の第1工程において、前の方向指標がDOWNに設定される。次に、フローは6165に進み、前の方向指標が2ポイント前に設定される。次に、フローは6167に進み、Process Null Up Swingプロセスが復帰する
例えば波の位相を判断し、脈拍ごとに波を描写する代表的な手順は、さらに、図75〜83に示されるフロープロセスにほぼ対応する次の擬似コードを使用して実施されてもよい。
例えば波の位相を判断し、脈拍ごとに波を描写する代表的な手順は、さらに、図75〜83に示されるフロープロセスにほぼ対応する次の擬似コードを使用して実施されてもよい。
本発明は、さらに、降下点とRSA波の完了の両方を、脈拍ごとではなくリアルタイムで判断するプロセスを提供する。図84〜87は、同時に進行する2つの代表的なプロセスを説明する。第1のプロセスであるリアルタイムプロセス1(6168における)は、脈拍ごとに実行される。第2のプロセスであるリアルタイムプロセス2(6171における)は、250msごとに実行される。2つのプロセスは相互に働いて、降下点のリアルタイム検出と、現在の波の完了のリアルタイム検出とを可能にする。
図84〜87に示される代表的なプロセスおよびプロセスフロー、ならびに、そのような代表的なフロープロセスによって呼び出される、または利用される任意の補助機能および/またはプロセスを含む、そのようなプロセスを実施する代表的な機能が説明のために示される。当業者であれば、代表的なプロセスまたは機能はそれぞれ、呼び出された機能もしくはプロセスレベルにおいて、または最上位プロセス全体に対するレベル全体においてのどちらかに関わらず、様々な機能的に同等の方法で実施することができ、また、以下の図84〜87の説明は、実際のシステムまたは装置における多種多様な可能な実施例を限定するものとして、あるいは、例示の代表的なプロセスフローに文字通り従うことを必要とするものとしては決して解釈されないことを認識するであろう。
これを考慮して、表現を簡略にするとともに説明を簡潔にするため、図84〜87のそれぞれにおけるプロセスフローを、プロセスフローの各段階または工程の代表的な性質を継続的に参照せずに以下に記載するが、本発明の代表的な実施形態では、機能的に同等の実施例は、同等の機能性を達成するため、例えば、異なるプロセス、ならびに異なる一連のプロセス、および図84〜87に示されるプロセスフローの構成を使用することができることが理解される。そのような代替実施形態および同等の機能的実施例はすべて、本発明の方法および技術の内にあることが理解される。
図84は、2つの代表的なプロセスの割込みの性質を説明する。リアルタイムプロセス1は6168で始まる。6169の第1工程では、プロセスは次の脈拍が受け取られるのを待つ。脈拍が受け取られると、フローは6170に進み、脈拍はHandle Pulse Peakプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰すると、フローは6169に戻り、プロセスは次の脈拍を待つ。
一方、リアルタイムプロセス2は6171で始まり、同時に動作する。6172におけるこのプロセスの第1工程は、クロック割込みを250msに設定して、このプロセスが250msごとに呼び出されるようにすることである。次に、フローは6173に進み、プロセスはクロック割込みが生じるまで休止する。クロック割込みが生じると、割込みはHandle Clock Interruptプロセスによって扱われる。このプロセスが復帰すると、フローは6172に進み、クロック割込みが再び設定される。
図85は、代表的なHandle Pulse Peakプロセスを説明する。6176の第1工程において、方向はGet Directionプロセスによって判断される。(Get Directionプロセスおよび関係するプロセスは詳細に上述されており、したがってここでは繰り返さない。)このプロセスが復帰すると、フローは6177に進む。
6177において、プロセスは方向がUPであるかを調査する。UPである場合、フローは6181に進む。そうでない場合、フローは6178に進む。
6178において、プロセスは方向がPEAK−PLATEAUであるかを調査する。PEAK−PLATEAUである場合、フローは6182に進む。そうでない場合、フローは6179に進む。
6178において、プロセスは方向がPEAK−PLATEAUであるかを調査する。PEAK−PLATEAUである場合、フローは6182に進む。そうでない場合、フローは6179に進む。
6179において、プロセスは方向がDOWNであるかを調査する。DOWNである場合、フローは6183に進む。そうでない場合、フローは6180に進む。
6180において、Handle VALLEY PLATEAUプロセスは、波が現在TROUGHINGである場合を扱う。このプロセスが復帰すると、フローは6187に進む。
6180において、Handle VALLEY PLATEAUプロセスは、波が現在TROUGHINGである場合を扱う。このプロセスが復帰すると、フローは6187に進む。
6181において、valley plateauフラグが偽に設定される。次に、フローは6184に進み、upフラグが真に設定される。次に、フローは6187に進む。
6182において、valley plateauフラグが偽に設定される。次に、フローは6185に進み、upフラグが真に設定される。次に、フローは6187に進む。
6182において、valley plateauフラグが偽に設定される。次に、フローは6185に進み、upフラグが真に設定される。次に、フローは6187に進む。
6183において、valley plateauフラグが偽に設定される。次に、フローは6186に進み、upフラグが偽に設定される。次に、フローは6187に進む。6187において、Handle Pulse Peakプロセスが復帰する。
図86は、代表的なHandle Clock Interruptプロセスを説明する。6190の第1工程において、プロセスはvalley plateauフラグが真であるかを調査する。真である場合、フローは6191に進む。そうでない場合、フローは6189に進む。
6189において、プロセスはupフラグが真であるかを調査する。真である場合、フローは6193に進む。そうでない場合、フローは6199に進む。
6191において、プロセスは、現在時間が計算されたプラトーの終わりを過ぎているかを調査する。過ぎている場合、フローは6192に進む。そうでない場合、フローは6189に進む。
6191において、プロセスは、現在時間が計算されたプラトーの終わりを過ぎているかを調査する。過ぎている場合、フローは6192に進む。そうでない場合、フローは6189に進む。
6192において、現在の方向はUPであるとして記録される。したがって、UPスイングがリアルタイムで検出された。したがって、前の波の完了がリアルタイムで検出された。その結果、波の描写、ストレス基準値、副交感神経の基準値などを、この時点で必要に応じて計算し、記録し、表示することができる。
次に、フローは6189に進む。6189において、プロセスはupフラグが真に設定されているかを調査する。設定されている場合、フローは6193に進む。そうでない場合、フローは6199に進む。
6193において、tmp_prvと呼ばれる仮想prv値が計算される。次に、フローは6194に進み、2つの前の実際のprvおよび仮想prvに基づいて現在の傾斜が計算される。次に、フローは6195に進む。
6195において、プロセスは、現在の傾斜がfastest changeの−1×DOWN PERCENT%よりも小さいかを調査する。fastest changeの計算は上述の例に記載されている。現在の傾斜がより小さい場合、フローは6196に進む。小さくない場合、フローは6199に進む。
6196において、現在の方向はDOWNとして記録される。換言すれば、DOWNへの遷移はリアルタイムで検出された。そのプロセスは次の脈拍を待つ必要がなかった。次の脈拍は降下点の後に生じる。
フローは6197に進み、upフラグが偽に設定される。次に、フローは6198に進み、降下点を処理することができる。降下点は、視覚的に、聴覚的に、またはその両方で示すことができる。降下点情報が使用された後、フローは6199に進む。6199において、Handle Clock Interruptプロセスが復帰する。
図87は、代表的なHandle VALLEY PLATEAUプロセスを説明する。6201の第1工程において、upフラグが偽に設定される。次に、フローは6202に進む。
6202において、プロセスはvalley plateauフラグが偽であるかを調査する。偽である場合、フローは6203に進む。偽でない場合、フローは6212に進む。
6203において、プロセスは、前のポイントが最下点であるかを調査する。最下点である場合、フローは6204に進む。そうでない場合、フローは6206に進む。
6204において、前のポイントの時間スタンプがプラトーの終わりとして記録される。次に、フローは6208に進む。
6204において、前のポイントの時間スタンプがプラトーの終わりとして記録される。次に、フローは6208に進む。
6206において、プロセスは、前のポイントが上昇遷移点であるかを調査する。上昇遷移点である場合、フローは6205に進む。そうでない場合、フローは6207に進む。
6205において、2ポイント前の時間スタンプがプラトーの終わりとして記録される。次に、フローは6208に進む。
6207において、現在のポイントのタイムスタンプがプラトーの終わりとして記録される。次に、フローは6208に進む。
6207において、現在のポイントのタイムスタンプがプラトーの終わりとして記録される。次に、フローは6208に進む。
6208において、プロセスは、最後の既知の谷底の時間スタンプが最後の既知のピークの時間スタンプよりも少ないかを調査する。少ない場合、フローは6209に進む。
そうでない場合、フローは6210に進む。
そうでない場合、フローは6210に進む。
6209において、最後のピークと最後の谷底の間の時間の1/3がプラトーの終わりに加えられる。次に、フローは6211に進む。
6210において、最後のピークと第2から最後までの谷底との間の時間の1/3がプラトーの終わりに加えられる。次に、フローは6211に進む。
6210において、最後のピークと第2から最後までの谷底との間の時間の1/3がプラトーの終わりに加えられる。次に、フローは6211に進む。
6211において、valley plateauフラグが真に設定される。次に、フローは6212に進む。6212において、Handle VALLEY PLATEAUプロセスが復帰する。
例えば、降下点とRSA波の完了の両方をリアルタイムで判断する代表的な手順は、さらに、図84〜87に示されるフロープロセスにほぼ対応する次の擬似コードを使用して実施されてもよい。
本発明を特定の実施形態を参照して記載してきた。しかし、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、変形および修正を行ってもよいことに留意されたい。具体的には、本明細書に記載される様々なフロープロセスは、ほぼ同等の機能的実施例を提供するように修正されてもよく、そのようなものは本発明の趣旨および範囲内にあるものと理解されることが認識されるべきである。
Claims (28)
- ハウジングと、
人間の被験者からのデータを生成するPPGセンサと、
前記PPGセンサに連結された制御システムと、
表示画面とを備え、
前記制御システムが、前記表示画面に出力するため、前記人間の被験者からのデータを処理するように構成され、前記出力されたデータが、前記人間の被験者に、少なくとも1つのRSA波の降下点と関連付けられた情報を提供する、人間の被験者におけるストレスを低減する手持ち式の可搬型バイオフィードバック装置。 - 前記情報が視覚情報である、請求項1に記載の装置。
- 前記情報が聴覚情報である、請求項1に記載の装置。
- 前記情報が、前記被験者に呼気の開始を促すために使用される、請求項1に記載の装置。
- 前記情報が、ほぼリアルタイムで前記被験者に提供される、請求項1に記載の装置。
- 被験者によって活動化されることが可能な呼吸メトロノームをさらに備え、前記呼吸メトロノームが、予め定められた期間の後に非活動化するようにプログラムされた、請求項1に記載の装置。
- 被験者の呼吸に関係する情報を抽出するように構成された、請求項1に記載の装置。
- 呼吸に関係する前記情報が、速度、リズム、および体積を含む、請求項7に記載の装置。
- 前記ハウジングが電源を含む、請求項1に記載の装置。
- 電力がA/C電源によって提供される、請求項1に記載の装置。
- 前記被験者に、少なくとも1つのRSA波の降下点に関する情報を提供する工程を含む、人間の被験者における副交感神経性の流出を生成する方法。
- 前記情報が視覚情報である、請求項11に記載の方法。
- 前記情報が聴覚情報である、請求項11に記載の方法。
- 前記情報が、前記被験者に呼気の開始を促すために使用される、請求項11に記載の方法。
- 前記情報が、ほぼリアルタイムで前記被験者に提供される、請求項11に記載の方法。
- (a)ハウジングと、
(b)人間の被験者からのデータを生成するPPGセンサと、
(c)前記PPGセンサに連結された制御システムと、
(d)表示画面とを備え、
前記被験者の親指と人差し指の間で把持されている間機能する、人間の被験者におけるストレスを低減する手持ち式の可搬型バイオフィードバック装置。 - 前記PPGセンサが、前記被験者の人差し指に接触するように構成された、請求項16に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記表示画面に出力するため、前記人間の被験者からのデータを処理するように構成され、前記出力されたデータが、前記人間の被験者に、前記人間の被験者のストレスレベルに関連付けられた情報を提供する、請求項17に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記表示画面に出力するため、前記人間の被験者からのデータを処理するように構成され、前記出力されたデータが、前記人間の被験者に、少なくとも1つのRSA波の降下点に関連付けられた情報を提供する、請求項17に記載の装置。
- 前記情報が視覚情報である、請求項19に記載の装置。
- 前記情報が聴覚情報である、請求項19に記載の装置。
- 前記情報が、前記被験者に呼気の開始を促すために使用される、請求項19に記載の装置。
- 前記情報が、ほぼリアルタイムで前記被験者に提供される、請求項19に記載の装置。
- 被験者によって活動化されることが可能な呼吸メトロノームをさらに備え、前記呼吸メトロノームが、予め定められた期間後に非活動化するようにプログラムされた、請求項19に記載の装置。
- 被験者の呼吸に関係する情報を抽出するように構成された、請求項19に記載の装置。
- 前記呼吸に関係する情報が、速度、リズム、および体積を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記ハウジングが電源を含む、請求項19に記載の装置。
- 電力がA/C電源によって提供される、請求項19に記載の装置。
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