JP2014514080A - ストレス測定デバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ユーザ１のストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベル１５を決定するためのストレス測定デバイス１０及び方法に関する。ストレス測定デバイス１０は、ユーザ１の皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号１１を受信するための入力インタフェース１２を有し、時間に渡る皮膚コンダクタンス信号１１は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を形成する。ストレス測定デバイス１０は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を処理するための処理ユニット１４を更に有し、処理ユニット１４は、上昇時間値ｔｒの周波数分布を決定し、決定された周波数分布に基づいてユーザ１のストレスのレベル１５を決定するために、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも一部に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間ｔｒの値を決定するように適合される。

Description

本発明は、ユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定するためのストレス測定デバイス及び方法に関する。また、本発明は、それぞれが斯様なストレス測定デバイスを有する、ウェアラブルデバイス及びストレス測定システムに関する。更に、本発明は、斯様なストレス測定方法を実装するコンピュータプログラムに関する。

皮膚コンダクタンスは、短期の効果的な応答（例えば感情）の基準として知られている。この意味において、皮膚コンダクタンスは、秒のオーダーで期間の上昇及び降下を有する、皮膚コンダクタンス信号の位相性成分を用いて典型的に分析される。

例えば、J. Schumm, M. Bachlin, C. Setz, B. Arnrich, D. Roggen and G. Trosterによる論文"Effect of movements on the electrodermal response after a startle event", Second International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare, 2008, pages 315-318は、指ストラップを介して指におけるＥＤＡを測定し、ＥＤＡの信号処理を実行し、同時に指の加速度を測定する皮膚電気活動（ＥＤＡ；electrodermal activity）センサを開示している。ＥＤＡの連続した静止運動の効果が示される。運動としての制御された歩く速度及びアクチュエータとしての驚愕イベントが実行される。ＥＤＡは、皮膚の伝導率を測定することにより調査される。信号は、緊張成分とその緊張成分上に重ね合わせられた急速に変化する位相性成分とから成る。驚愕イベントは、信号の位相性部分におけるピーク状の応答をもたらす。閾値をもつ単純なピーク検出アルゴリズムが位相性信号に適用される。また、類似のデバイスは、C. Setz, B. Arnich, J. Schumm, R. La Marca, G. Troster, U. Ehlertによる論文"Discriminating Stress From Cognitive Load Using a Wearable EDA Device", IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, Vol. 14, No. 2, March 2010, pages 410-417において述べられている。

生理学的信号からのストレスレベルの決定を考慮するときには、短期のストレスと長期のストレスとの間で区別することが重要である。短期のストレスは、通常、驚愕応答又はイベントに関して概念化され、即ち、ユーザは、変更された状況に直面し、ユーザの身体は、新たな状況に適応するためにすばやく作用し、生理学的信号の変化をもたらす。長期のストレスは、回復するための充分な可能性を伴うことなく、短期のストレスがあまりに多過ぎる場合に生ずる。その効果は、より多くの身体のプロセスが変化するか又は妨害されることをもたらし、より弱い免疫系、燃え尽き症候群などのため、場合により疾患をもたらす。

例えば、"Central effects of stress hormones in health and disease: Understanding the protective and damaging effects of stress and mediators", B. McEwen, European Journal on Pharmacology 583, 2008, pages 174-185において、一方では、激しいストレス（短期の）応答が、神経、心血管、自律、免疫及び代謝系の応答を介して適合及び生存を促進し、他方では、慢性の（長期の）ストレスが、異常調整される同じ系を介して病態生理学を助長及び悪化させ得ることが開示されている。慢性の（長期の）ストレスの負担及び個人の行動の付随的な変化は、アロスタティックオーバーロード（allostatic overload）と呼ばれている。

生理学的信号による一般的な問題はこれらの信号の良好な解釈である。通常、生理学的信号が測定された状況は知られていなければならない。

本発明の目的は、状況にストレスレベルの独立した検出を提供する、ユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定するための（長期）ストレス測定デバイス及び方法を提供することにある。また、本発明の目的は、目障りではなく及び／又は高価ではない、斯様なストレス測定デバイス及び方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、斯様なストレス測定デバイスを有するウェアラブルデバイス、斯様なストレス測定デバイスを有するストレス測定システム、及び、斯様なストレス測定方法を実装するコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様において、ユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定するためのストレス測定デバイスが示され、当該デバイスは、ユーザの皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号を受信するための入力インタフェースを有し、時間に渡る前記皮膚コンダクタンス信号は、皮膚コンダクタンス追跡データを形成する。当該デバイスは、前記皮膚コンダクタンス追跡データを処理するための処理ユニットを更に有し、前記処理ユニットは、上昇時間値の周波数分布を決定し、決定された周波数分布に基づいてユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定するために、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも一部に渡って、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも２つの異なる（時間）ポイント間の上昇時間の値を決定するように適合される。

本発明の他の態様において、ユーザにより着用可能なデバイスが示され、当該ウェアラブルデバイスは、前記ストレス測定デバイスと、ユーザの皮膚コンダクタンスを検知するための皮膚コンダクタンスセンサとを有する。

本発明の他の態様において、ストレス測定システムが示され、当該ストレス測定システムは、前記ストレス測定デバイスと、ユーザの皮膚コンダクタンスを検知するための皮膚コンダクタンスセンサと、ストレスのレベルをユーザに出力するための出力デバイスとを有する。

本発明の他の態様において、ユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定するためのストレス測定方法が示され、当該方法は、ユーザの皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号を受信するステップであって、時間に渡る前記皮膚コンダクタンス信号は、皮膚コンダクタンス追跡データを形成する、ステップと、前記皮膚コンダクタンス追跡データを処理するステップとを有し、前記の処理は、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも一部に渡って、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間の値を決定し、前記の上昇時間値の周波数分布を決定し、決定された周波数分布に基づいてユーザのストレス（とりわけ、長期のストレス）のレベルを決定する。

本発明の更なる態様において、コンピュータプログラムが示され、当該コンピュータプログラムは、コンピュータ上で実行されたときに前記ストレス測定方法のステップを前記コンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有する。

本発明の基本的な思想は、上昇時間値（少なくとも２つの異なるポイント（とりわけ、正確には２つのポイント）間の上昇時間）による皮膚コンダクタンス追跡の形状を考慮し、ストレスレベル（とりわけ、長期のストレスレベル）を決定するためにこれらの上昇時間値の周波数分布を用いることにある。上昇時間は、基本的に形状測定である。故に、皮膚コンダクタンス追跡データ（とりわけ、皮膚コンダクタンス応答）における形状の多様性又は上昇時間値の多様性は、ユーザの長期のストレスレベルを決定するために用いられる。周波数分布のタイプ（とりわけ、そのヒストグラム表現の形状）は、高血圧に関連するユーザの（慢性的に増加した）血圧の指標であり、それ故、ユーザの長期のストレスレベルの指標でもあることが理解されている。長期の（又は慢性的な）ストレスのレベル（それ故、長期のストレスの定量化）は、より長い時間期間（例えば１又はそれ以上の週の期間）に渡って変化する条件に依存する。本発明によれば、例えば数時間のタイムフレームにおける連続したストレス要因の蓄積効果の定量化が与えられる。本発明を用いた場合、長期のストレスレベル（又はアロスタティック負荷）が評価され、近い将来の変化するストレス応答の予測も、激しいストレス要因の発生の後に与えられ得る。また、本発明は、とりわけウェアラブルデバイス（例えばリストバンド）に一体化され得るので、目障りでないデバイスを提供する。更に、必要とされるハードウェアは、安価であり、容易に小型化され得る。それ故、それほど高価ではないデバイスが提供され得る。加えて、本発明は、状況から独立したストレス測定を可能にする。それ故、追加的な前後関係の情報（例えばユーザ入力）の必要がなく、それ故、日常生活活動で満たされる一日の全体に渡ってストレスを測定し得る単純なストレス測定デバイス及びシステムが提供され得る。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。請求項に記載されたストレス測定方法、コンピュータプログラム、ウェアラブルデバイス及びストレス測定システムは、請求項に記載されたストレス測定デバイスと、及び、従属請求項において定義されたものと、類似の及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。

一実施形態において、ストレス測定デバイスは、皮膚コンダクタンス信号又は皮膚コンダクタンス追跡データの緊張成分を抽出し、緊張成分を（皮膚コンダクタンス追跡データとして）処理するように適合される。これは、例えば、処理ユニットにより実行され得る。緊張成分は、皮膚コンダクタンスの段階的な長期に渡る変化を示す。そして、上昇時間値は、緊張成分において決定され、それ故、長い期間に渡って上昇する。そして、これらの値（より詳しくは、その周波数分布）は、長期のストレスレベルを決定するために用いられ得る。

代替手段又は累積的な実施形態において、ストレス測定デバイスは、皮膚コンダクタンス信号又は皮膚コンダクタンス追跡データの位相性成分を抽出し、位相性成分を（皮膚コンダクタンス追跡データとして）処理するように適合される。位相性成分は、皮膚コンダクタンスの短期変化を示す。そして、上昇時間値は、位相性成分において決定され、それ故、短い期間に渡って上昇する。そして、これらの値（より詳しくは、その周波数分布）は、長期のストレスレベルを決定するために用いられ得る。

一実施形態において、処理ユニットは、皮膚コンダクタンス追跡データにおけるピークを検出するように適合される。この手法において、上昇時間値は、（関心のありそうな）ピークに対してのみ決定され、皮膚コンダクタンス追跡データ全体に対してではない。例えば、各（検出された）ピークのための上昇時間の値は、決定され得る。これは、計算時間を減らす。この実施形態は、例えば、緊張及び／又は位相性成分を分離及び処理する前の実施形態と組み合わせて用いられ得る。

この実施形態の変形において、ピークは、皮膚コンダクタンス追跡データの傾斜を用いて検出される。これは、振幅のみを用いた単純なピーク検出と比較してより効果的なピーク検出を提供する。

この実施形態の他の変形において、処理ユニットは、皮膚コンダクタンス応答を皮膚コンダクタンスデータにおけるピークとして検出するように適合される。この変形は、例えば、皮膚コンダクタンス追跡データの傾斜を検出する前の変形と組み合わせられ得る。また、この変形は、例えば、皮膚コンダクタンス信号の位相性成分を分離及び処理する実施形態と組み合わせて用いられ得る。この変形の変形において、処理ユニットは、各（検出された）皮膚コンダクタンス応答に対して上昇時間の値を決定するように適合される。例えば、開始時間ポイント（皮膚コンダクタンス応答が始まる時間ポイント）及び最大時間ポイント（皮膚コンダクタンス応答がその最大値である時間ポイント）は、各皮膚コンダクタンス応答に対して決定され、上昇時間の値は、開始時間ポイントとその対応する最大時間ポイントとの間にある。故に、上昇時間値は、皮膚コンダクタンス応答に対してのみ決定され、これは、計算時間及び労力を減らす。

更なる実施形態において、上昇時間値の周波数分布は、ヒストグラム表現を用いて決定される。これは、より容易な実装を提供する。

更なる実施形態において、周波数分布は、累積的な周波数分布である。

他の実施形態において、ストレスレベルは、決定された周波数分布の均一性又は尖鋭（peakedness）に基づいて決定される。この実施形態の変形において、決定された周波数分布があまり均一ではない（又は、より尖っている）ときにストレスレベルが高くなり、及び／又は、決定された周波数分布がより均一である（又は、あまり尖っていない）ときにストレスレベルが低くなる。これは、長期のストレスのレベルを決定する信頼性が高い手段を提供する。周波数分布又はそのヒストグラム表現の均一性／尖鋭は、血圧の、及び、それ故に長期のストレスレベルの、指標／推定である。

更なる実施形態において、ストレスレベルは、決定された周波数分布の標準偏差、平均、変化、歪度及び尖度を有するグループから選択される少なくとも１つの統計的尺度を用いて決定される。これは、信頼性が高い態様で周波数分布（又は、そのヒストグラム表現）のタイプ／形状を述べることを可能にする。

この実施形態の変形において、とりわけ、統計的尺度としての標準偏差と組み合わせて、処理ユニットは、統計的尺度（とりわけ、標準偏差）に基づいて（ユーザの）推定された（収縮期の）血圧値を決定するように適合される。詳細には、標準偏差は、周波数分布（又は、そのヒストグラム表現）のタイプ／形状を述べ、そこからユーザの血圧、それ故、長期のストレスレベルの、指標／推定を決定するための良好な統計的尺度である。そして、ユーザの（長期の）ストレスレベルは、推定された血圧値に従って決定され得る。故に、時間に渡る推定された（収縮期の）血圧値又は推定された血圧値から、ユーザ／患者の長期のストレスレベルが決定され得る。

他の変形において、統計的尺度が決定された周波数分布の標準偏差であるときには、標準偏差が低いときにストレスレベルが高くなり、及び／又は、標準偏差が高いときにストレスレベルが低くなる。詳細には、推定された血圧値を決定したときには、標準偏差が低いときに推定された血圧値が高くなり、及び／又は、標準偏差が高いときに推定された血圧値が低くなる。故に、推定された（収縮期の）血圧値（又は、長期のストレスレベル）と決定された周波数分布（とりわけ、標準偏差）の統計的尺度との間に負の相関が存在する。高血圧及び慢性的に増大した血圧をもつユーザ／患者に関して、彼（女）の（収縮期の）血圧レベルは、長い間、とりわけ、数時間、数日又は数週間の間、高い値にあるだろう。

更なる実施形態において、とりわけ、前の実施形態と組み合わせて又はそれに代わるものとして、ストレスレベルは、決定された周波数分布を少なくとも１つの基準周波数分布と比較することにより決定される。例えば、関数距離（functional distance）は、決定された周波数分布を少なくとも１つの基準周波数分布と比較するために用いられる。例えば、関数距離は、（Kullback-Leibler発散のような）発散尺度であり得る。全てのこれらの尺度は血圧に対する良好な予測手段であり、これは、長期のストレスに関することが知られている。更に、ストレスレベルは、決定された周波数分布（又は、累積的な周波数分布）の適切に選ばれた分位点又は複数の分位点範囲を用いるような、他の適切な手段を用いて決定され得る。

更なる実施形態において、ストレス測定デバイスは、１時間よりも長い間、とりわけ、６時間よりも長い間、１２時間（半日）よりも長い間、２４時間（１日）よりも長い間に渡って、又は、数日若しくは数週間に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データを形成するように適合される。これは、より長い期間に渡って生ずる長期のストレスの決定を可能にする。

この実施形態の変形において、処理ユニットは、１時間よりも長い間、とりわけ、６時間よりも長い間、１２時間（半日）よりも長い間、２４時間（１日）よりも長い間に渡って、又は、数日若しくは数週間に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データを処理するように適合される。故に、形成された皮膚コンダクタンス追跡データの（小さい部分だけではない）大きな一部または全体が、長期のストレスレベルを決定するために処理される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明されるだろう。

一実施形態によるストレス測定デバイスの概略図を示す。 一実施形態によるストレス測定システムの図を示す。 一実施形態によるウェアラブルデバイスの斜視図を示す。 例示的な皮膚コンダクタンス追跡データの図を示す。 図４の例示的な皮膚コンダクタンス追跡データの拡大部を示す。 周波数分布の異なる例示的なヒストグラム表現を示す。 周波数分布の異なる例示的なヒストグラム表現を示す。 例示的なリニアリグレッサの図を示す。

図１は、一実施形態によるストレス測定デバイス１０、とりわけ、長期のストレス測定デバイスの概略図を示す。ストレス測定デバイス１０は、ユーザ１の皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号１１を受信するための入力インタフェース１２を有する。例えば、皮膚コンダクタンスセンサ２０は、ユーザ１の皮膚コンダクタンスを検知することができ、対応する皮膚コンダクタンス信号１１を入力インタフェース１２に供給することができる。時間に渡る皮膚コンダクタンス信号１１は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を形成する。例えば、ストレス測定デバイス１０は、受信した皮膚コンダクタンス信号が皮膚コンダクタンス追跡データ１３を生成するために時間に渡って格納されるメモリ（図１において図示省略）を有し得る。

ストレス測定デバイスは、とりわけ、長期のストレスのレベル１５（以下において単にストレスレベル１５と呼ばれる）を決定するために用いられる。故に、ストレス測定デバイス１０は、１時間よりも長い間、６時間よりも長い間、１２時間（半日）よりも長い間、２４時間（１日）よりも長い間に渡って、又は、数日若しくは数週間に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を形成するように適合され得る。故に、上述したメモリは、時間のこの期間にわたって皮膚コンダクタンス信号を格納するのに十分な容量を有しなければならない。

ストレス測定デバイス１０は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を処理するための処理ユニット１４を更に備える。処理ユニット１４は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも一部に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間ｔｒの値を決定するように適合される。これは、例えば、第１の決定手段１４ａにより実行され得る。更に、処理ユニット１４は、上昇時間ｔｒ値の周波数分布を決定するように適合される。これは、例えば、第２の決定手段１４ｂにより実行され得る。最終的に、処理ユニット１４は、決定された周波数分布に基づいてユーザ１のストレスのレベル１５を決定するように適合される。これは、例えば、第３の決定手段１４ｃにより実行され得る。皮膚コンダクタンス追跡データの述べられた処理は、任意の適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて実行され得ることが理解されるだろう。例えば、第１の、第２の、及び、第３の決定手段１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ソフトウェアにおいて実装され得る。

図１における実施形態のストレス測定デバイス１０は、ストレスレベル１５を示す出力データ１７を出力するための出力インタフェース１６を更に備える。例えば、出力データ１７は、ストレスのレベル１５をユーザ１に出力するための出力デバイス４０に供給され得る。

ユーザ１のストレス、とりわけ、長期のストレスのレベル１５を決定するための対応するストレス測定方法は、ユーザ１の皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号１１を受信するステップであって、時間に渡る皮膚コンダクタンス信号１１は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を形成する、ステップと、皮膚コンダクタンス追跡データ１３を処理するステップとを有する。前記の処理は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも一部に渡って、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間の値を決定するステップと、上昇時間値の周波数分布を決定するステップと、決定された周波数分布を基づいてユーザのストレスのレベル１５を決定するステップとを有する。前記コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたときに、斯様なストレス測定方法のステップを前記コンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが用いられ得る。コンピュータは、パーソナルコンピュータ又は任意の他の適切なコンピュータ手段であり得る。例えば、組込プロセッサが用いられ得る。コンピュータは、ストレス測定デバイスの部分に一体化され得るか、又は、ストレス測定デバイスの部分であり得る。

図２は、一実施形態によるストレス測定システム１００の図を示している。ストレス測定システム１００は、ユーザ１の皮膚コンダクタンスを検知するための皮膚コンダクタンスセンサ２０を有する。図２において、皮膚コンダクタンスセンサ２０は、ユーザ１により着用可能なウェアラブルデバイス、とりわけ、リストバンドに一体化される。しかしながら、皮膚コンダクタンスセンサ２０は、他の適切な身体部分（例えば、指）及び／又は手の手掌若しくは手掌側で皮膚コンダクタンスを検知してもよい。ストレス測定システム１００は、ストレスのレベル１５をユーザ１に出力するための出力デバイス４０を更に備える。出力デバイス４０は、ポータブルであってもよく、例えば、図２に示すようにユーザ１のベルトにクリップされてもよい。図２に示された出力デバイス４０は、ストレスレベル１５を表示するためのディスプレイ手段４１を有する。代わりに又は追加的に、ストレスレベル１５は、音、光及び／又は振動を用いてユーザ１に出力されてもよい。

一般に、出力デバイス４０は、（図２に示すように）別個のデバイスであってもよく、又は、例えば、皮膚コンダクタンスセンサ２０若しくはセンサを有するウェアラブルデバイスに一体化されてもよい。出力は、オーディオ（例えば、音）、ビジュアル（例えば、光）及び／又は、触覚（例えば、振動）フィードバックのような、種々のモダリティを介したものであり得る。

ストレス測定システム１００は、前に述べられたストレス測定デバイス１０を更に備える。ストレス測定デバイス１０は、別個の部分であってもよく、又は、ウェアラブルデバイスに、若しくは、出力デバイス４０に一体化されてもよい。また、ストレス測定デバイス１０は、ストレスレベル１５が予め規定された閾値を超えたときに、警告信号を出力するように適合され得る。出力デバイス４０は、警告信号を受信したときに、ユーザに対して警告を出力するように適合され得る。この手法において、デバイス及びシステムは、例えば脳卒中患者のような脳傷害の高いリスクをもつ人々が、あまりに緊張し過ぎ、これにより潜在的な脳傷害をもたらす高血圧になるのを阻止するためのアプリケーションにおいて用いられ得る。ストレス測定システム１００は、図２において示されるＥＣＧ胸ベルト２０ａのように、追加的なデバイス（例えば、エレクトロカルジオグラム（ＥＣＧ）センサ）を更に備え得る。ＥＣＧセンサは、ユーザ１のエレクトロカルジオグラムを検知し得る。エレクトロカルジオグラムから、ストレスに関連することが知られている心拍変動性（ＨＲＶ）が決定され得る。この手法において、前述したようなストレスレベル１５の決定は、更に強化され得る。一般に、ストレスの長期の測定は、ユーザのストレスレベル又は状態に関するより豊富な情報を得るために、ストレスの他の測定（潜在的に（より）短い期間のストレス）と組み合わせられ得る。（短期の）ストレスのこの追加的な測定は、例えば、上述されたＥＣＧのような生理学的測定により、得られ得る。しかしながら、ＢＶＰ、呼吸、皮膚温度、脳波記録法（ＥＥＧ）／脳アクティビティ、（例えば加速度計を介した）アクティビティ測定及び／又はアンケートのような他の適切な測定が追加的な測定のために用いられてもよい。

図３は、ユーザにより着用可能なウェアラブルデバイス３０の一実施形態の斜視図を示している。図３の実施形態において、ウェアラブルデバイス３０は、リストバンド材料部分３３及びケーシング３４を有するリストバンドの形式である。ウェアラブルデバイス３０は、足関節、足又は手のような任意の他の適切な身体部分周辺で着用されてもよいことが理解されるだろう。図３において、２つの皮膚コンダクタンス電極３１，３２は、リストバンド材料３３に一体化される。皮膚コンダクタンス電極３１，３２は、ユーザの皮膚コンダクタンスを検知するために用いられる。故に、ウェアラブルデバイス３０は、皮膚コンダクタンスセンサ２０を有する。詳細には、皮膚コンダクタンス電極３１，３２は、通常多くの毛がない所で手首の手掌側に接触させるように設けられ得る。故に、皮膚コンダクタンスのより良好な測定が提供され得る。

更に、ウェアラブルデバイス３０は、ストレス測定デバイス１０（例えば、図１を参照して述べられたストレス測定デバイス１０）を有する。ストレス測定デバイス１０は、ウェアラブルデバイス３０のケーシング３４に一体化され得る。ウェアラブルデバイス３０は、ワイヤレス通信リンクを介して出力データ１７のようなデータをワイヤレスで出力するためのトランスミッタを更に備え得る。

図４は、例えば図３に示すようなウェアラブルデバイス３０によって測定される、例示的な皮膚コンダクタンス追跡データ１３の図を示す。ｘ軸は、数時間の期間に渡る時間ｔ（ここでは、１５：００（午後３時）から２０：３０（午後８時３０分）までの約５．５時間）を示す。故に、皮膚コンダクタンスデータ１３は、数時間に渡って形成される。そして、処理ユニット１４は、とりわけ、数時間に渡って皮膚コンダクタンス追跡データ１３を処理するように適合され得る。

図４において、ｙ軸は、マイクロジーメンスμＳにおいて測定されるガルヴァニック皮膚応答（ＧＳＲ）とも呼ばれる皮膚コンダクタンスを示す。皮膚コンダクタンス追跡データ１３の各ポイントは、時間ｔにおけるその特定のポイントで皮膚コンダクタンスセンサ２０により検知される皮膚コンダクタンスを示す。感動的イベントは、より急勾配の上昇する傾斜を有するピークを示し、より穏やかな下降傾斜を示す。図４において、各ピークは、（迷走神経を介して皮膚の汗腺に伝達される）感情的に興奮するイベントに対する交感神経系の応答に対応する。

詳細には、皮膚コンダクタンス追跡データ１３は、緊張成分を有するか、又は、緊張成分である。緊張成分は、皮膚コンダクタンスの段階的な長期に渡る変化を示し、それ故、図４において示される皮膚コンダクタンス追跡の一般的な又は基本的な形状により表される。例えば図１において示されるようなストレス測定デバイス１０は、（皮膚コンダクタンス追跡データ１３が形成される前の）皮膚コンダクタンス信号１１の緊張成分を抽出するように適合され得る。それ故、皮膚コンダクタンス追跡データ１３は、（位相性成分ではない）緊張成分のみを有する（又は、緊張成分のみである）。そして、緊張成分は、処理ユニット１４により処理される。代わりに、ストレス測定デバイス１０は、（皮膚コンダクタンス追跡データ１３が形成された後の）皮膚コンダクタンス追跡データ１３の緊張成分を抽出するように適合され得る。そして、皮膚コンダクタンス追跡データの緊張成分は、処理ユニット１４により処理される。例えば、図４において示される皮膚コンダクタンス追跡データ１３から、緊張成分が抽出及び処理され得る。そして、上昇時間ｔｒ値は、緊張成分において決定され、それ故、より長い期間に渡って上昇する。緊張成分は、周波数フィルタ、例えば、０．０５Ｈｚまでの周波数のためのローパスフィルタを用いることにより抽出され得る。

代わりに又は累積的に、皮膚コンダクタンス追跡データ１３は、位相性成分を有してもよく、又は、位相性成分であってもよい。位相性成分は、皮膚コンダクタンスの短期変化を示し、それ故、皮膚コンダクタンス追跡の一般的な／基本的な（緊張）形状の上に重畳される小さい変化（例えば図４において示される線（又は、揺れ）の厚さ）により表されるだろう。例えば図１に示されるようなストレス測定デバイス１０は、（皮膚コンダクタンス追跡データ１３が形成される前の）皮膚コンダクタンス信号１１の位相性成分を抽出するように適合され得る。それ故、皮膚コンダクタンス追跡データ１３は、（緊張成分ではない）位相性成分のみを有する（又は、位相性成分のみである）。そして、位相性成分は、処理ユニット１４により処理される。代わりに、ストレス測定デバイス１０は、（皮膚コンダクタンス追跡データ１３が形成された後の）皮膚コンダクタンス追跡データ１３の位相性成分を抽出するように適合され得る。そして、皮膚コンダクタンス追跡データの位相性成分は、処理ユニット１４により処理される。例えば、図４に示される皮膚コンダクタンス追跡データ１３から、位相性成分が抽出及び処理され得る。そして、上昇時間ｔｒ値は、位相性成分において決定され、それ故、より短い時間間隔に渡って上昇する。位相性成分は、例えば、０．０５Ｈｚを超える周波数のためのハイパスフィルタのような周波数フィルタを用いることにより抽出され得る。例えば、以下において説明される（例えば、SCRGAUGE（参照によりここに組み込まれるKolish P., 1992, "SCRGAUGE- A Computer Program for the Detection and Quantification of SCRs", Electrodermal Activity, Boucsein, W. ed., New York: Plenum: 432-442参照）として知られるような）、皮膚コンダクタンス応答を検出するための方法が用いられてもよい。

図５は、図４の例示的な皮膚コンダクタンス追跡データ１３の拡大部分を示し、例えば、図４に示された皮膚コンダクタンス追跡データ１３の数分（例えば、約３分）を示す。処理ユニット１２は、図５の皮膚コンダクタンス追跡データ１３におけるピークを検出するように適合される。詳細には、処理ユニット１２は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３におけるピークとして皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３（図５参照）を検出するように適合される。例えば、皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３は、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の傾斜を用いて検出される。皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲは、皮膚コンダクタンス追跡データ１３の連続したポイントで、傾斜又は傾斜の勾配を評価することにより検出される。傾斜が所与の値を超える場合、皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲが存在すると決定される。そして、開始時間ポイントｔｏ_１，ｔｏ_２，ｔｏ_３（ＳＣＲが始まる時間ポイント）、及び、最大時間ポイントｔｍ_１，ｔｍ_２，ｔｍ_３（ＳＣＲがその最大である時間ポイント）が、皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３ごとに決定される。皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲの開始時間ポイントの検出は、最大の湾曲のポイントまで曲線の後方へ移動することにより実行される。皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲの最大時間ポイントＴＭの検出は、傾斜が負になるまで前方へ移動することにより実行される。そして、上昇時間ｔｒ_１，ｔｒ_２，ｔｒ_３の値は、（それぞれの）開始時間ポイントｔｏ_１，ｔｏ_２，ｔｏ_３とその対応する最大時間ポイントｔｍ_１，ｔｍ_２，ｔｍ_３との間で決定される。故に、図５によれば、それぞれ検出された皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３のための上昇時間ｔｒの値が決定される。各皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３に関して、上昇時間ｔｒ_１，ｔｒ_２，ｔｒ_３の値は、それぞれ、（正確に）２つの異なるポイントｔｏ_１,ｔｏ_２，ｔｏ_３（開始時間ポイント）及びｔｍ_１，ｔｍ_２，ｔｍ_３（最大時間ポイント）の間にある。

加えて、各皮膚コンダクタンス応答のための他の値も決定され得る。一例において、振幅（振幅変化）ａｍｐ１，ａｍｐ２，ａｍｐ３が追加的に決定され得る。詳細には、それぞれの上昇時間ｔｒ_１，ｔｒ_２，ｔｒ_３に対応する振幅ａｍｐ１，ａｍｐ２，ａｍｐ３は、例えば（それぞれの）開始時間ポイントｔｏ_１，ｔｏ_２，ｔｏ_３とその対応する最大時間ポイントｔｍ_１，ｔｍ_２，ｔｍ_３との間で決定され得る。他の例において、皮膚コンダクタンス追跡データが皮膚コンダクタンス応答ＳＣＲ１，ＳＣＲ２，ＳＣＲ３の振幅の１／２より低いポイントで、半回復時間ｔ_ｒｅｃ／２が追加的に決定され得る。皮膚コンダクタンス追跡データが適切な時間内にこの値まで降下しない場合、半回復時間ｔ_ｒｅｃ／２は、局所的最大の直後に生ずる負の傾斜を有する皮膚コンダクタンス追跡の外挿によって推定され得る。

次に、とりわけヒストグラム表現を用いて、上昇時間ｔｒのこれらの決定された値の周波数分布が決定される。図６ａ及び図６ｂは、斯様な周波数分布の２つの異なる例示的なヒストグラム表現を示している。ｘ軸は上昇時間ｔｒを示し、ｙ軸は周波数を示す。代わりに、ｙ軸は累積的な周波数を示してもよく、この場合には、周波数分布は累積的な周波数分布になるだろう。例えば、１００を超える（詳細には４００を超えるか又は８００を超える）ピーク又は皮膚コンダクタンス応答が周波数分布又はヒストグラム表現に対して用いられ得る。ヒストグラム表現は、例えば正規化され得る。

そして、ユーザ１のストレスのレベル１５は、決定された周波数分布又はそのヒストグラム表現に基づいて決定される。詳細には、ストレスレベル１５は、決定された周波数分布又はヒストグラム表現の均一性又は尖鋭に基づいて決定され得る。例えば、決定された周波数分布又はヒストグラム表現があまり均一ではない（又は、より尖っている）ときには、ストレスレベル１５が高いと決定される。同様に、決定された周波数分布又はヒストグラム表現がより均一である（又は、あまり尖っていない）ときには、ストレスレベル１５が低いと決定される。図６ａで分かるように、周波数分布又はヒストグラム表現はあまり均一ではない。故に、この場合には、ストレスレベル１５が高いと決定される。図６ｂで分かるように、周波数分布又はヒストグラム表現はより均一である。故に、ストレスレベル１５が低いと決定される。従って、周波数分布又はヒストグラム表現の均一性又は形状は、長期のストレスレベル１５を決定するために用いられ得る。

ストレスレベル１５は、決定された周波数分布又はそのヒストグラム表現の標準偏差、平均、変化、歪度及び尖度を有するグループから選択される少なくとも１つの統計的尺度を用いて決定され得る。詳細には、ストレスレベル１５は、決定された周波数分布又はそのヒストグラム表現の標準偏差ｓｔｄを用いて決定され得る。ｎの値ｘｉ，ｉ＝１，２，...ｎを有する場合、標準偏差ｓｔｄは、

である。

計算的表現において、標準偏差は、ｓｔｄ＝ＳＱＲＴ（１／（ｎ−１）ＳＵＭ（（ｘ−ｍ）^２）＝ＳＱＲＴ（１／（ｎ−１）（ｎ^＊ｍ^２＋ＳＵＭ（ｘ^２）−２^＊ｍ^＊ＳＵＭ（ｘ））である。これは、値ｎの数、合計値ＳＵＭ（ｘ）及び値ＳＵＭ（ｘ２）の平方の合計の管理のみを必要とする。故に、より長い時間期間に渡ってこの統計的尺度を管理するために計算能力を少ししか必要としない。

これらの統計的尺度（詳細には、周波数分布又はヒストグラム表現の標準偏差）は、長期のストレスに関連することが知られている血圧の良好な指標であることが理解されている。詳細には、統計的尺度が決定された周波数分布の標準偏差であるときには、標準偏差が低いときにストレスレベルが高くなり、及び／又は、標準偏差が高いときにストレスレベルが低くなる。

処理ユニット１４は、統計的尺度（詳細には、標準偏差）に基づいて推定された（詳細には、収縮期の）血圧値を決定するように適合され得る。そして、ユーザの（長期の）ストレスレベルは、推定された血圧値に従って決定され得る。故に、時間に渡る推定された（収縮期の）血圧値又は推定された血圧値から、ユーザ／患者の長期のストレスレベルが決定され得る。

標準偏差が低いときに、推定された血圧値が高くなり、及び／又は、標準偏差が高いときに、推定された血圧値が低くなる。故に、推定された（収縮期の）血圧値（又は、長期のストレスレベル）と決定された周波数分布の統計的尺度（詳細には、標準偏差）との間に負の相関が存在する。これは、以下において説明されるだろう。

図７は、例示的なリニアリグレッサの図を示している。ｘ軸は、上昇時間ｔｒ値の周波数分布の標準偏差ｓｔｄを示す。ｙ軸は、収縮期の血圧ＢＰを示す。実線は、ｓｔｄ（ｔｒ）の所与の測定のための推定された血圧ＢＰのリニアリグレッサを表す（ＢＰ＝ａ＋ｓｔｄ^＊ｂ）。図７において示される例の相関は−０．７５であり、これは、生理学的測定の状況において非常に高いとみなされる。それ故、標準偏差ｓｔｄ（ｔｒ）は、収縮期の血圧のための良好な指標とみなされ得る。推定された血圧ＢＰのリニアリグレッサは、ｓｔｄ（ｔｒ）の増加とともに減少し、（負の相関によっても示されるように）より高く測定されたｓｔｄがより低い血圧値に対応することを示す。

リニアリグレッサの精度を特定するために、図７におけるプラス符号は、異なる患者のための皮膚コンダクタンス測定及び同時の収縮期の血圧測定に基づく測定値を示す。図７における破線は、リニアリグレッサライン（実線）周辺の信頼限界を示し、ここでは、リニアリグレッサ周辺の９５％の信頼インターバルを示し、それ故、推定された血圧値の９５％が（ｓｔｄ（ｔｒ）の可能な値ごとに）発生すると期待されるエリアを示す。信頼範囲は測定の数に大いに依存することが留意されるべきである。それ故、一般的に言うと、推定された（詳細には収縮期の）血圧は、或る信頼範囲（例えば、８０％を超える確率、とりわけ９０％を超える確率、とりわけ９５％を超える確率）によって決定される。

図７に示された例において、推定された血圧値は、例えば図４の皮膚コンダクタンス追跡データ並びに／又は図６ａ及び図６ｂのヒストグラム表現を用いて、おおよそ３時間の期間に渡って計算される。斯様な長い期間を用いることにより、多種多様なタスクがユーザにより実行され、皮膚コンダクタンス追跡データ１３、又は、決定された皮膚コンダクタンス応答若しくはピークが広範囲の状況効果を含み、日常生活を十分に反映することに留意することが重要である。故に、上昇時間の値の標準偏差の統計的尺度がすっかり状況から独立していることが示される。それ故、この統計的尺度は、人々が１日の生活におけるより長い時間期間においてストレス測定デバイスを着用する事例に十分に適しており、多くの異なる状況がこれらの皮膚コンダクタンスに影響を与える。

代わりに又は累積的に、ストレスレベル１５は、決定された周波数分布を少なくとも１つの基準周波数分布（とりわけ、一組の基準周波数分布）と比較することにより決定され得る。例えば、関数距離は、決定された周波数分布を少なくとも１つの基準周波数分布と比較するために用いられ得る。一例において、関数距離は、（Kullback-Leibler発散のような）発散尺度である。例えば、基準周波数分布又はヒストグラムは、ストレスレベル（又は、血圧レベル）のクラスごとに用いられ得る。新たな測定が行われると、新たな周波数分布又はヒストグラム表現と基準周波数分布のそれぞれとの間の類似性が、発散尺度を用いて計算され得る。そして、最も近い基準周波数分布が決定され、その対応するストレスレベル／推定された血圧値が決定される。この方法は、少なくとも１つの、とりわけ一組の基準周波数分布の公式化を必要とし、これは、１回限りの動作であり、予め定義され得る、例えばデバイスにハードコードされ得る。基準周波数分布の公式化は、同じ類似性尺度（例えば、発散尺度）を取り込むマシン学習を介して自動化され得る。例えば、基準周波数分布は、"ラーニングベクトル量子化を"を介して学習され得る。

故に、決定された周波数分布と少なくとも１つの基準周波数分布との比較は、以下のステップのうち１又はそれ以上を有し得る。
− （比較が始まる前の時間において）少なくとも１つの基準周波数分布（詳細には、少なくとも２つの基準周波数分布）、例えば血圧分類ごとに１つの基準周波数分布を生成する（例えば、ＢＰ分類：｛０−７０，７１−１００，１０１−１３０，１３１−Ｉｎｆ｝）。
− （長期の）ストレスレベル又は推定された血圧値の決定ごとに、決定された周波数分布（又は、そのヒストグラム表現）と基準分布の各々とを、とりわけこれらの間の（例えば、発散尺度により与えられる）関数距離を計算して用いることにより、比較する。
− （長期の）ストレスレベル又は血圧推定の決定ごとに、最も小さい発散尺度値を有する基準周波数分布を選択することにより最も近い基準周波数分布を選択する。

加えて、対応する（長期の）ストレスレベル又は推定された血圧値（血圧（ＢＰ）ラベル）が出力され得る（例えば、７１−１００）。

本発明が図面及び前述の説明において示され、詳述された一方で、斯様な図例および説明は、例示又は単なる例であり、限定するものではないものとみなされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。

請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を実現してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される光学格納媒体又はソリッドステート媒体のような、適切な固定媒体上に格納／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するように、他の形式で分配されてもよい。

請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。

Claims (15)

1. ユーザのストレス、とりわけ長期のストレスのレベルを決定するためのストレス測定デバイスであって、
   ユーザの皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号を受信するための入力インタフェースであって、時間に渡る前記皮膚コンダクタンス信号は、皮膚コンダクタンス追跡データを形成する、入力インタフェースと、
   前記皮膚コンダクタンス追跡データを処理するための処理ユニットとを有し、
   前記処理ユニットは、上昇時間値の周波数分布を決定し、決定された周波数分布に基づいてユーザのストレスのレベルを決定するために、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも一部に渡って、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間の値を決定するように適合される、ストレス測定デバイス。
2. 前記皮膚コンダクタンス信号又は前記皮膚コンダクタンス追跡データの緊張成分を抽出し、前記緊張成分を処理するように適合され、及び／又は、前記皮膚コンダクタンス信号又は前記皮膚コンダクタンス追跡データの位相性成分を抽出し、前記位相性成分を処理するように適合される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
3. 前記処理ユニットは、とりわけ前記皮膚コンダクタンス追跡データの傾斜を用いて、前記皮膚コンダクタンス追跡データにおけるピークを検出するように適合される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
4. 前記処理ユニットは、皮膚コンダクタンス応答を前記皮膚コンダクタンスデータにおけるピークとして検出するように適合され、とりわけ、前記処理ユニットは、皮膚コンダクタンス応答ごとに上昇時間の値を決定するように適合される、請求項３に記載のストレス測定デバイス。
5. 前記上昇時間値の周波数分布は、ヒストグラム表現を用いて決定される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
6. 前記ストレスレベルは、決定された周波数分布の均一性又は尖鋭に基づいて決定される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
7. 決定された周波数分布があまり均一ではないときにストレスレベルが高くなり、及び／又は、決定された周波数分布がより均一であるときにストレスレベルが低くなる、請求項６に記載のストレス測定デバイス。
8. 前記ストレスレベルは、決定された周波数分布の標準偏差、平均、変化、歪度及び尖度を有するグループから選択される少なくとも１つの統計的尺度を用いて決定される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
9. 前記処理ユニットは、前記統計的尺度、とりわけ前記標準偏差に基づいて、推定された血圧値を決定するように適合される、請求項８に記載のストレス測定デバイス。
10. 前記ストレスレベルは、決定された周波数分布を少なくとも１つの基準周波数分布と比較することにより決定される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
11. １時間よりも長い間、とりわけ、６時間よりも長い間、１２時間（半日）よりも長い間、又は、２４時間（１日）よりも長い間に渡って、前記皮膚コンダクタンス追跡データを形成するように適合される、請求項１に記載のストレス測定デバイス。
12. ユーザにより着用可能なウェアラブルデバイスであって、
    請求項１に記載のストレス測定デバイスと、
    ユーザの皮膚コンダクタンスを検知するための皮膚コンダクタンスセンサとを有する、ウェアラブルデバイス。
13. 請求項１に記載のストレス測定デバイスと、
    ユーザの皮膚コンダクタンスを検知するための皮膚コンダクタンスセンサと、
    ストレスのレベルをユーザに出力するための出力デバイスとを有する、ストレス測定システム。
14. ユーザのストレス、とりわけ長期のストレスのレベルを決定するためのストレス測定方法であって、
    ユーザの皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号を受信するステップであって、時間に渡る前記皮膚コンダクタンス信号は、皮膚コンダクタンス追跡データを形成する、ステップと、
    前記皮膚コンダクタンス追跡データを処理するステップとを有し、
    前記の処理は、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも一部に渡って、前記皮膚コンダクタンス追跡データの少なくとも２つの異なるポイント間の上昇時間の値を決定し、前記の上昇時間値の周波数分布を決定し、決定された周波数分布に基づいてユーザのストレスのレベルを決定する、ストレス測定方法。
15. コンピュータ上で実行されたときに請求項１４に記載のストレス測定方法のステップを前記コンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。

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