JP7329549B2 - ユーザのストレスレベルを決定するための装置、システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストレスレベルを決定するための装置、システムおよび方法に関し、特に、ユーザの心理的ストレスレベルを決定するための方法に関する。本発明はさらに、装着可能な装置およびコンピュータプログラムに関する。

精神的ストレスや情緒的ストレスは、心理的ストレスとも呼ばれ、適切に対処できないと健康を損なうことがある。短期間の心理的ストレスは、睡眠障害、疲労、頭痛、気分の変化を引き起こす。心理的ストレスが蓄積すると、不安、うつ病、慢性疲労、消化器系の問題、自己免疫疾患、心血管疾患などが起こる。心理的ストレスは、さらに（心因性）ストレスとも呼ばれ、その関連する併存疾患は、世界中で大きな割合の障害の原因となっている。この知見は、ストレスが身体と心に有害な短期的および長期的影響を及ぼすのを防ぐために、適切な対処によりストレスを積極的に減少させる必要性を明確に強調している。

ストレスは、心拍数の増加、皮膚コンダクタンスの上昇をもたらす（身体の複数の場所での）発汗の増加、および約20~30分の遅れを伴うストレスホルモンのコルチゾールの放出を含む、一連の身体反応によって特徴づけられる。これらの身体的反応は、脅威、驚き、またはストレスを引き起こす他の刺激や出来事などの、実際のまたは知覚されたストレス要因に対する適切な反応を促進する。しかし、ストレスレベルが高すぎると、人の健康に悪影響を及ぼす可能性がある。

皮膚コンダクタンスは、ヒトのストレスレベルを測定するための既知の指標であり、米国9,962,104 B2に記載されており、これは、以前に許可された本出願人の特許である。ストレス因子に応答して、自律神経系の交感神経性流出が汗腺を活性化し、この活性化の結果として皮膚コンダクタンスが上昇する。しかし、汗腺は体温調節によっても活性化される。すなわち、発汗には体温調節と精神的ストレスの2つの主な原因がある。第1のタイプの発汗は熱性発汗とも呼ばれ、第2のタイプは心因性発汗とも呼ばれる。多くの場合、ユーザは、心因性発汗から得ることができる精神的ストレスレベルにのみ興味がある。これに関連して、ランニングのような身体運動も、熱性発汗と考えられる。身体運動は、発汗を含む体温調節作用が始まる限度を超えて中核体温を上昇させることがある。

このように、人の皮膚コンダクタンスを測定する場合、熱性発汗と心因性発汗を区別することは困難である。

科学論文"Machado-Moreira et al., "Thermogenic and psychogenic recruitment of human eccrine sweat glands: Variations between glabrous and non-glabrous skin surfaces", Journal of Thermal Biology, Elsevier, 2017"は、心因性刺激（暗算）及び熱性刺激（軽度加温）時のヒトエクリン汗腺の漸増と、無毛の（手のひらの）及び毛の生えた（背面の）手の表面からの分泌率を調査した。心因性発汗は手のひら側（無毛）の手の表面が優位であり、熱性発汗は背側（有毛）の手の表面が優位であることがわかった。

したがって、US 9,962,104 B2は、ストレス測定装置および方法を開示し、皮膚コンダクタンス測定用の電極を手首の手のひら側、無毛側に配置して、心因性発汗を示す信頼性の高い測定値を得ることができる（例えば米国9,962,104 B2の図3参照）。

信号処理に関して、US 9,962,104 B2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、皮膚コンダクタンストレースデータを形成する経時的な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イスを含むストレス測定装置を開示する。ストレス測定装置はさらに、皮膚コンダクタンストレースデータを処理するための処理ユニットを含み、ここで、処理ユニットは、皮膚コンダクタンストレースデータの少なくとも一部にわたって、皮膚コンダクタンストレースデータの少なくとも2つの異なる点間の立ち上がり時間の値を決定し、立ち上がり時間値の頻度分布を決定し、そして決定された頻度分布に基づいてユーザのストレスレベルを決定するように適応される。

US 2016/0262690 A1は、センサモジュールと処理ユニットを含む睡眠の質管理装置を開示している。センサモジュールは、心拍信号および皮膚コンダクタンス信号を提供するように構成されている。処理ユニットは、センサモジュールに結合される。処理ユニットは、ストレスの多い夢の発生を同定するために、心拍信号および皮膚コンダクタンス信号に従って、睡眠段階およびストレスレベルを決定するように構成されている。ストレスの多い夢の発生は、睡眠段階が急速眼球運動（REM）段階に相当し、ストレスレベルがストレスの多い状態に相当する場合に同定される。

WO 2018/015308 A1は、被験者の心理生理学的応答性を評価するための装置を開示しており、この装置は、被験者の皮膚に第1及び第2電極を介して電気刺激を与えるための刺激ユニット、前記電気刺激に応じて第1電極と第2電極との間のインピーダンスを示すインピーダンス信号を獲得するための感知ユニット、並びに前記電気刺激に応答して獲得されたインピーダンス信号に基づいて電気二重層を同定し、かつ同定された電気二重層に基づいて被験者の心理生理学的応答性を決定するように適合された分析ユニットを含む。電気刺激に応じて取得されたインピーダンス信号に基づいて電気的二重層の有無を確認することは、被験者が応答性または非応答性の精神生理学的状態にあるか否かの信頼できる指標として役立つことが分かっている。

US 2010/022852 A1は、GSR (ガルバニック皮膚応答）信号を処理するためのコンピュータプログラム製品を開示しており、コンピュータ上で実行すると、記録されたGSR信号の3番目以上の中枢モーメントを計算し、3番目以上の中枢モーメントから覚醒レベルの推定を導くように構成されたアルゴリズムを備えており、ユーザの覚醒レベル、または少なくとも覚醒レベルの変化を推定するようにコンピュータを制御する。

本発明の目的は、ユーザのストレスレベル、特に精神的ストレスレベルを決定することを可能にする改善された装置、システムおよび方法ならびに装着可能な装置を提供することである。特に、精神的ストレスレベルを容易にかつ十分な信頼性で決定することが望まれる。また、システムの複雑性を減少させ、装着可能な装置の装着快適性を改善し、全体的なシステムコストを減少させることが望ましいであろう。

本発明の第一の態様では、ユーザの（心因性）ストレスレベルを決定するための装置が提示され、当該装置は、
ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレースを取得する（例えば受信する、または読み出す）ように構成されたインタフェイス、および
皮膚コンダクタンス信号トレースにおける複数の皮膚コンダクタンスピークを確認し、前記皮膚コンダクタンスピークの各々について、前記皮膚コンダクタンスピークの各々の皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定し、前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータに基づいて、前記ユーザの心因性ストレスレベルを決定することにより、得られた皮膚コンダクタンス信号トレースを処理するように構成された処理ユニットを有する。

本発明のさらなる態様において、ユーザのストレスレベルを決定するためのシステムが提示され、このシステムは、ユーザから皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するためのセンサ、および本明細書に開示される装置を有する。

本発明のさらなる態様において、ユーザが装着することができる装着可能装置が提示され、本明細書に開示されるようなシステムを有する着可能装置が提供される。

本発明のさらなる態様は、対応する方法、コンピュータ上で実行されるときに当該コンピュータに本明細書に開示された方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段からなるコンピュータプログラム、および、プロセッサによって実行されると本明細書に開示された方法を当該プロセッサに実行させるコンピュータプログラムを記憶している非一過性のコンピュータ読取可能記録媒体が提供される。コンピュータで実装される方法の文脈において、前記皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するステップは、前記皮膚コンダクタンス信号トレースを記述するデータをデータベースまたは（一時的な）データストレージから、またはストリームとして受信または取得することを指す場合があることが理解しなければならない。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に定義される。特許請求された方法、システム、コンピュータプログラムおよび媒体が、特に従属請求項に定義され、本明細書に開示されているように、特許請求されたシステムと同様のおよび/または同一の好ましい実施形態を有することが理解される。

皮膚コンダクタンス測定には、熱性発汗および心因性発汗による寄与が含まれる。しかし、両方の寄与を効率的に分離することが望ましいであろう。一見すると、正規化された皮膚コンダクタンス値を用いることは直観に反するように思われるかもしれない。なぜなら、データを正規化することによって、情報が失われる可能性があるからである。しかしながら、本発明者らは、熱性発汗からの寄与が心因性発汗からの寄与に対するスケーリング因子として作用する可能性があることを認識した。従って、熱性発汗による寄与の影響を低減するために、同一の個々の皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて皮膚コンダクタンスピークの振幅または（立ち上がり）エッジスロープのようなパラメータを正規化することが示唆される。それによって、熱性発汗からの寄与の影響は排除されるか、少なくとも減少させることができ、心因性発汗の影響が残る。したがって、熱性発汗の寄与は、時間の経過とともに変化する可能性があるにもかかわらず、効率的に減少させることができる。このように、精神的ストレスレベルは、熱性発汗にかかわらず、正確さを向上させて決定される可能性がある。

前述したように、心因性発汗は精神的ストレスレベルを示す。したがって、心因性または精神的ストレスレベルは、熱性発汗による寄与をも含む皮膚コンダクタンス信号トレースからでさえも、改善された信頼性で決定されることができる。

提案されたソリューションのさらなる利点は、提案された信号処理が、容易な方法で、しかしながら、十分な信頼性で、低い計算労力で実施できることを含む。利点は、心因性発汗および熱性発汗からの寄与を分離するためのシステムの複雑さが限定される可能性があることを含む。さらに、提案されたソリューションは、手首の上部または背側などの非無毛（=有毛）皮膚表面でも皮膚コンダクタンス信号トレースの取得を可能にする可能性がある。足首またはさらなる有毛皮膚表面のような他の部位での測定値も、本明細書で提案されるソリューションから利益を得ることができることが理解されなければならない。

心因性発汗を決定するために、Machado-Moreiraらによる前述の文献は、無毛の手のひら側の手の表面で心因性発汗を測定するという異なるアプローチを教えていることに注意すべきである。しかし、このアプローチは、日常の状況、特に長期モニタリングには便利ではないと思われる。反対に、その文献に記載されている方法は、煩雑であいまいであると考えることができる。前述のMachado-Moreiraによる発表の教示を考えると、センサデータには体温調節に連動した強い信号が含まれているため、今日ではストレス反応を手首の上側で正確に測定できない印象を受けるかもしれない。これは手首の上側が有毛の皮膚であるからである。正確なストレス反応測定には、手のひらを使用する。手のひらは無毛の（毛のない）皮膚である。日常生活では、手のひらにセンサを置くことは、多くの活動を妨げるため望ましくない。

提案された発明は、これらの問題の1つ以上を克服するか、または少なくとも軽減させるためのソリューションを提供することができる。

提案されたソリューションは、手首の外側（背側）での心因性皮膚コンダクタンス変化を測定したい場合、特に有用であるかもしれないが、正規化アプローチは手首の内側でも有用であり得ることに留意すべきである。手首の内側でも、熱性発汗の影響があり、影響は手首の外側よりも低いかもしれないが、手首の内側での測定値は、本明細書に提供されるソリューションから便益が得られるかもしれない。

しかも、手首の上側または背側での測定は、皮膚コンダクタンス測定のためのセンサ、特に皮膚コンダクタンス測定のための電極が装着可能装置のハウジングの下側に実装されることができ、手首の無毛の下側の測定のための皮膚コンダクタンス測定用電極を有する専用の（高価な）リストバンドを提供する必要がないので、手首に装着した装着可能装置の実装を容易にすることができる。

ハウジングの下側に皮膚コンダクタンス測定電極を有し、この電極が、着用される向きとして、手首の上側に接触する、装着可能な装置を使用するさらなる利点は、電極が重力によってユーザの皮膚に押し付けられることができることである。したがって、正確な測定のための改良された物理的および電気的接触が提供され得る。下側には筋肉の腱がたくさんあり、指が動いているときに屈曲するので、手首の上側の測定値も有益である。これにより、接触領域に不安定性が生じる可能性がある。この点では、上側は熱性発汗の影響を受ける可能性があるが、上側の測定値の方がより安定していることがわかっている。

本明細書で提案されるソリューションは、ある程度の範囲で、皮膚コンダクタンストレースからデータを抽出するための、実務で通常使用されるアプローチ（例えば、標準的な教科書""Techniques in Psychophysiology", John Wiley & Sons Ltd. 1980（特に、「皮膚電気活動」に関する第1章）、及び、 "Electrodermal activity", 2^nd edition, Springer Verlag 2012）とは異なることにさらに留意すべきである。皮膚コンダクタンス応答の振幅を測定する標準的な方法は、頂点の皮膚コンダクタンスレベルをとり、開始時の皮膚コンダクタンスレベルを差し引いて、皮膚コンダクタンスと同じ次元の数（通常はマイクロシーメンス）が得る。この（従来の）振幅を絶対皮膚コンダクタンス応答振幅、すなわちSCR_{absolute_amplitude}と呼ぶことができる。

ここで使用する用語および皮膚コンダクタンス測定に関する技術は、標準的な教科書""Techniques in Psychophysiology", John Wiley & Sons Ltd. 1980（特に、「皮膚電気活動」に関する第1章）、及び、 "Electrodermal activity", 2^nd edition, Springer Verlag 2012に記載されているが、これらの内容は、それぞれここに参照として組み込まれる。

本明細書中で使用されるように、皮膚コンダクタンス信号トレースを得ることは、皮膚コンダクタンス信号トレースを受信または読み出することを指す場合がある。皮膚コンダクタンス信号トレースは、被験者の皮膚に接触するように適合された電極を使用して、ユーザの皮膚から取得されることができる。皮膚コンダクタンス信号トレースは、経時的なユーザの皮膚コンダクタンスを示す（または記述する）ことができる。

皮膚コンダクタンスピーク（SCP）は、皮膚コンダクタンスピークを含む皮膚コンダクタンス信号トレースの一部を指すことができる。皮膚コンダクタンスピークは、皮膚コンダクタンス応答（SCR）を指すこともできる。皮膚コンダクタンスピークまたは皮膚コンダクタンス応答は、既知の技術を用いて確認されことができる。例えば、ゼロクロスの場合、皮膚コンダクタンス信号トレースの一次微分を評価することができる。皮膚コンダクタンス信号中の皮膚コンダクタンス応答を識別することは、皮膚コンダクタンス信号トレースにおける極大値を識別すること、および前記極大値に基づいて前記皮膚コンダクタンス応答を識別することを含むことができる。皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピーク（50）を確認するステップの一部として、又はこのステップにおいて、ローパスフィルタリングのような1つ以上の適切な前処理ステップを、実施する前に適用してもよいことが理解されなければならない。例えば160Hzのサンプリング速度で取得された皮膚伝導シグナルトレースは、50Hzの主電源ノイズによって汚染される場合がある。これは、ピーク検出が行われる前に、適切なローパスフィルタを用いてフィルタリングすることができる。

正規化皮膚コンダクタンスピーク振幅または相対皮膚コンダクタンスピーク振幅とも呼ばれる皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅は、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された高さを表すことができる。正規化の異なる方法を適用できることに留意すべきである。例えば、皮膚コンダクタンスピークの振幅は、トレースの（セクションの）、またはそれぞれの皮膚コンダクタンピークに隣接するまたはその周囲のトレースのセクションの平均皮膚コンダクタンスレベルで除算されることができる。皮膚コンダクタンスピークは、正規化係数に基づいて正規化されることができ、ここで、正規化係数は、それぞれの皮膚コンダクタンスピークに隣接するまたはその周囲の皮膚コンダクタンス信号トレースのセクションに基づいている。

ユーザのストレスレベルは、例えば、立ち上がりエッジ振幅の和を評価する等のストレスレベルを決定するための公知の方法を用いて決定されることができる。しかし、本開示によれば、評価されるパラメータはさらに正常化を受けることができる。実施形態では、正規化された皮膚コンダクタンス応答振幅に基づいて心因性ストレスレベルを決定することは、所定の時間にわたって、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅または急峻度のような、正規化された皮膚コンダクタンスパラメータの和を決定し、前記和を所定の閾値と比較することを含むことができる。実施形態では、正の第一導関数（立ち上がり端）のみを使用し、負の値を、例えばそれらをゼロに設定することによって、破棄することができる。

ある態様において、本明細書で提案されるソリューションは、1つ以上の既知の信号取得ステップと1つ以上の既知のさらなる処理ステップとの間の追加の中間段階または前処理段階としてみなされることができる。

一実施形態では、前記皮膚コンダクタンスピークの各々について、正規化パラメータを決定することは、それぞれの皮膚コンダクタンスピークにおける皮膚コンダクタンス信号トレースの第1の値を、それぞれの皮膚コンダクタンスピークにおける皮膚コンダクタンス信号トレースの第2の値に基づいて、または第2の値によってスケーリング（または正規化）することを含むことができる。正規化は、ピーク間（peak-to-peak）またはSCR間（SCR-to-SCR）ベースで実施され得る。したがって、複数の皮膚コンダクタンス応答ピークの各々を個別に正規化することにより、局所的な正規化を提供することができる。正常化は、個々の各ピークにおける皮膚コンダクタンストレースの基礎レベルまたは値に基づくことができる。

実施形態では、処理ユニットは、前記皮膚コンダクタンスピークの各々について、正規化されたパラメータがそれぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅であるように適応されることができる。これはまた、正規化されたパラメータが、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅を示すか、またはそれに基づいて決定されることも含むことが理解されるであろう。したがって、例えば、皮膚コンダクタンスピークの2つの値の差をとることによってμS（microSiemens）での皮膚コンダクタンスの絶対的な振幅測定を行う代わりに、例えば、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅を決定することが提案される。各ピークごとに別々に正規化された振幅を決定することにより、熱性発汗の影響を大幅に減少させることができる。

実施形態では、前記皮膚コンダクタンスピークの各々について、前記正規化されたパラメータは、各皮膚コンダクタンスピークの部分の正規化された勾配、特に、各皮膚コンダクタンスピークの正規化された最大立ち上がりエッジ勾配であるように、処理ユニットを適応させることができる。これはまた、正規化されたパラメータが、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅を示すか、またはそれに基づいて決定されることも含むことが理解されるであろう。この実施形態の利点は、効率的な計算を提供できることである。さらに、各ピークに対して別々に正規化した勾配を決定することにより、熱性発汗の影響を大幅に減少させることができる。

さらなる改良では、それぞれの皮膚コンダクタンス信号ピークにおける、皮膚コンダクタンス信号トレースの第1の値の対数と、皮膚コンダクタンス信号トレースの第2の値の対数との間の差に基づいて、正規化された勾配が決定されるように、処理ユニットを適応させることができる。この実施形態の利点は、効率的な計算である。オプションとして、立ち上がりエッジ勾配のみ、または代替的には、立ち下がりエッジj勾配のみが、この手順で使用され得る。オプションとして、追加的に、または代替的に、勾配を時間にわたって平均化することができる。これは、160Hzのサンプリング速度で取得された皮膚コンダクタンス信号トレースを1Hzへと平均化またはダウンサンプリングすること、または、コンテキストが既知の場合、数分にわたるストレスの多いエピソードにわたって平均化することを意味する。この態様の利点は、精度を向上させること及び/又は信号ノイズに対する感度を低下させることである。

実施形態において、処理ユニットは、皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定することが、前記皮膚コンダクタンスピークにおける少なくとも2点、特に皮膚コンダクタンスピークの立ち上がりエッジを決定すること、および2点における皮膚コンダクタンス信号トレースの値の相対的な正規化された測定値を取得することを含むように適応することができる。任意に、本開示の態様によるアプローチは、皮膚コンダクタンス（SC）ピーク/応答を皮膚コンダクタンス信号トレースから抽出するステップ、ピークにおける少なくとも2点、特にピークの立ち上がり部分を決定するステップ、前記2点の（相対的な）正規化された測定値を取得するステップ、及び心因性ストレスを決定するための（相対的な）正規化された測定を処理するステップを含むことができる。

本明細書において使用されるように、正規化または正規化された測定値を取得することは、ここでは皮膚コンダクタンスの測定された量の、無単位の正規化表現に到達するように正規化を実施することを指すことができる。そのような正規化とは対照的に、2つの値を単純に差し引くことは、μS（マイクロシーメンス）のような同じ単位を依然として有する差につながる。

一実施形態では、処理ユニットは、皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを、ピーク値および皮膚コンダクタンスピークの開始値に基づいて決定するように適応することができ、ここで、ピーク値は、前記皮膚コンダクタンスピークのピークにおける皮膚コンダクタンスレベルを示し、かつ開始値は、皮膚コンダクタンスピークの開始における皮膚コンダクタンスレベルを示す。

さらなる改良において、処理ユニットは、第1および第2の値の比に基づいて皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定するように適応されることができ、ここで、第1の値は、前記ピーク値と前記開始値との差に基づいて決定され、かつ、第2の値は、前記ピーク値または前記開始値である。例えば、正規化された皮膚コンダクタンス応答振幅とも呼ばれる正規化された皮膚コンダクタンスピーク振幅は、以下によって決定されることができる:

,
ここで、ピーク（レベル）値は、該皮膚コンダクタンスピークのピークにおける皮膚コンダクタンスレベルを示し、かつ開始（レベル）値は、皮膚コンダクタンスピークの開始における皮膚コンダクタンスレベルを示す。

一実施形態では、処理ユニットは、さらに、得られた皮膚コンダクタンス信号トレースと決定された心因性ストレスレベルと（の間の差）に基づいて、熱性発汗レベルを決定するように適応されることができる。上述したように、皮膚コンダクタンスは心因性発汗および熱性発汗による寄与を含む。決定された心因性ストレスレベルと取得された皮膚コンダクタンス信号トレースに基づいて、熱性発汗の指標を導くことが可能である。言い換えれば、全体の発汗レベルから心因的な寄与を差し引くことによって、熱性発汗レベルまたは少なくともその指標を決定することができる。これは、厳密な数学的意味における個々のサンプル値の減算に限定されないことが理解されなければならない。心因性発汗の寄与が決定され、全体的な発汗レベルが心因性発汗による寄与と熱性発汗による寄与に分離されることができる。

一実施形態では、装置はさらに、（a）被検者の温度情報および/または運動情報を得て、（b）被検者の心因性ストレスレベルを前記皮膚コンダクタンス信号トレースに基づいて、さらに被検者の温度情報および/または運動情報に基づいて決定するように構成されることができる。それに応じて、ステップ（b）に加えて、または代替的に、前記温度および/または運動情報は、（心因性発汗よりもむしろ）体温調節の発生に関連する追加情報を提供することができる。任意に、処理ユニットは、熱性発汗レベルと温度および/または身体活動との関係または相関を評価するように適応されることができる。装置またはシステムは、前記温度情報を取得するための温度センサを含むことができる。装置又はシステムは、（3D）加速度計又はジャイロスコープのような運動センサを備えることができる。運動センサは身体活動に関連する追加情報を提供することができる。温度および/または身体活動データ（運動情報など）は、観察された体温調節の原因に関する情報を与えることができる。任意に、熱性発汗の定量化は、ユーザによる周囲環境の知覚に関する情報を提供することができ、これは、オプションとして、温度調節器または衣服アドバイスアプリケーションに伝達されることができる。任意に、装置は、熱性発汗のタイプおよび/または程度を分類するように適合されることができる（例えば、温度関連のまたは運動関連の熱性発汗）。さらなる改良において、熱性発汗（の程度または情報）に基づいて）、装置は、水分喪失の程度を推定するために適応され得る。それに基づいて、ユーザの水分補給に対する影響を決定することができる。したがって、心因性発汗レベルに関する情報を決定することに加えて、装置は、熱性発汗レベルに関する情報（任意に、温度関連および/または運動関連の熱性発汗の程度の指標を含む）を提供するように適応され得る。装置はさらに、前記情報に基づく温度調節信号を提供するように適合されることができる。任意に、温度調節信号は、衣服のアドバイスを含むことができる。衣服のアドバイスは、熱性発汗を減少させるために使用者の衣服をどのように順応させるかを示すものであってもよい。任意に、装置は、熱性発汗レベルに関する情報と身体活動に関する情報を組み合わせて、それに基づく（推奨される）活動レベルについての助言を提供するように、適合されてもよい。たとえば、朝仕事に向かうためにサイクリングするときなど、発汗を防ぎたいと思う人もいる。したがって、特に身体活動レベルに基づいて、熱性発汗があらかじめ決められた閾値を上回るか、または上回ろうとしている場合に、発汗の警告を発するように装置を適合させることができる。一方、運動の結果、汗をかきたいと思う人もいるので、装置は、この目標にどの程度到達したかを測定できる。

システムの一実施形態では、皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するためのセンサは、ユーザの手首の背側の皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するように適応されることができる。それに応じて、装置の処理ユニットは、被験者の手首の背側における皮膚コンダクタンスを示す皮膚コンダクタンス信号を処理するように適合されることができる。特に、このシステムは、無毛の皮膚部分、特にユーザの手首または足首の上側での測定に適応されることができる。

任意に、センサは、装着された向きにおいて、ユーザの手首の上部（遠位）側の筋肉腱に並ぶように配置された1つ以上の細長い電極を含むことができる。向きと形状のこのような組み合わせの利点は、手または手首の動きによって引き起こされる皮膚コンダクタンス信号の脱落を最小限にするか、または少なくとも減少させることができることである。脱落は電極（の一部）がもはや皮膚に接触していないことを示している可能性がある。

装着可能装置の実施形態において、装着可能装置は、装着可能な装置ハウジングを含み、皮膚コンダクタンス測定のためのセンサの少なくとも1つの電極は、（例えば、リストバンドに一体化される代わりに、または別々のリードを介して接続された別々の電極の代わりに）装着可能装置のハウジングに一体化されてもよい。この実施形態の利点は、電極が、装着された姿勢において、重力によってユーザの腕または手首の上側に存在し得るので、より容易なシステム統合および/またはより良好な電気的接触を含むことである。

一実施形態では、提案されたシステムは、ストレス応答情報をユーザに、またはストレス応答情報を利用するアプリケーションもしくは装置に、あるいは医療専門家または介護者に伝えるためのインタフェイス、特にユーザインタフェイスをさらに有することができる。

本発明のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これを参照して説明される。
ユーザの心因性ストレスレベルを決定するためのシステムおよび装置の模式図。 装着可能装置の形での本発明によるシステムの例示的な実装を示す図。 皮膚コンダクタンストレースのグラフ。 皮膚コンダクタンスピークまたは皮膚コンダクタンス応答のグラフ。 生の皮膚コンダクタンストレース信号、フィルタリングされた皮膚コンダクタンストレース信号およびその中で特定された皮膚コンダクタンスピークのグラフ。 皮膚コンダクタンストレース信号、絶対立ち上がりエッジ高さおよび前記皮膚コンダクタンス信号トレースからの正規化された立ち上がりエッジ高さ抽出のグラフ。 皮膚コンダクタンストレース信号、絶対立ち上がりエッジ高さおよび前記皮膚コンダクタンス信号トレースからの正規化された立ち上がりエッジ高さの抽出の更なるグラフ。 皮膚コンダクタンストレース信号、絶対立ち上がりエッジ高さに基づいて決定されたストレスレベル、および該皮膚コンダクタンス信号トレースからの正規化された立ち上がりエッジ高さ抽出に基づいて決定されたストレスレベルのグラフ。 皮膚コンダクタンストレース信号と、絶対立ち上がりエッジ高さの正の一次微分または勾配のグラフ。 皮膚コンダクタンストレース信号と対数変換皮膚コンダクタンスの正の一次微分のグラフ。 ユーザの心因性ストレスレベルを決定するための方法の実施形態のフローチャート。

図1は、ユーザのストレスレベルを決定するためのシステム100の例示的な実施形態の概略図を示す。システム100は、ユーザの皮膚コンダクタンス信号を測定するセンサ20を備える。センサ20によって経時的に測定される皮膚コンダクタンス信号は、神経ストレス応答に対応する1つ以上の測定された刺激応答を一般に示す皮膚コンダクタンス信号トレース22を形成する。システム100はさらに、ユーザのストレスレベルを決定するための装置10を備える。

装置10は、ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレース22を取得する（すなわち、センサ20または（図示しない）メモリから受信または読み出す）ためのインタフェイス11と、取得された皮膚コンダクタンス信号トレース22を処理するための処理ユニット12とを備える。処理ユニット12は、任意の種類の適切な処理ユニットまたはプロセッサ（例えば、マイクロプロセレッサ/マイクロコントローラ、あるいは埋め込みマイクロコントローラ）であることができる（但しそれらに限定されない）。インタフェイス11は、センサ20またはメモリからデータを取得するための任意の種類のインタフェイスであり得る（例えば無線または有線データインタフェイスまたは信号ライン）。センサ20および装置10は、同じ装置（例えば、装着可能装置またはリストバンド）の一部であってもよいし、別個の装置として実装されてもよいことが理解されるであろう。

処理ユニット12は、皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピークを特定するステップ、皮膚コンダクタンスピークの各々について、その皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定するステップ、および前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータに基づいてユーザの心因性ストレスレベルを決定するステップを実行するように適応されることができる。処理ユニット12によって行われる処理の例示的な実施形態の詳細は以下に説明される。

任意に、図1の破線によって示されるように、システム100は、決定されたストレスレベル24をユーザに出力またはレンダリングするための出力ユニット40を含むことができる。出力ユニット40は、ヒューマン・マシン・インタフェイス（HMI）とすることができる。例えば、ディスプレイ、LEDまたはブザーを設けることができる。任意に、出力ユニットは、ユーザにストレスレベルを個別に示すように適応されてもよい。例えば、ブザー又は振動ユニットを設けることができ、これは、ストレスレベルの増加を個別に通知することができる。それに加えて、または代替として、光学的表示を提供することができる。例えば、ストレスレベルは、プログラム可能LEDに通信されることができ、例えば、最も低いレベルでは青色、続いて緑色、黄色、オレンジ色、最後に最も高いストレスレベルのための赤色が続く。

出力ユニット40および装置10は、同じ装置（例えば、装着可能装置またはリストバンド）の一部であってもよいし、別個の装置として実装することもできるということが理解されよう。例えば、システム100の出力ユニット40は、同一のまたは遠隔の位置におけるスマートフォンまたは他の情報処理エンティティの手段によって実装されることができる。それに応じて、処理ユニット12は、例えば対応するアプリケーションを実行することによって上記の機能を実行するように適合させたスマートフォンまたは対応するソフトウェアを実行する別の適切なコンピューティングデバイスによって実装されることができる。

システム100は、さらに、モジュール12に本明細書に記載される方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を保存するためのメモリ13を有することができる。以下に詳細を説明する。メモリ13は、装置10の一部であってもよいし、外部メモリであってもよい。メモリは、例えば、メモリ・レジスタまたはRAM (ランダム・アクセス・メモリ）などの任意の適切なメモリとすることができる。有利には、例えばmicroSDフラッシュカードなど、不揮発性のメモリを用いることができる。メモリ13と処理ユニット12は、同じ装置（例えば、装着可能装置またはリストバンド）の一部であるか、または別個の装置として実装され得ることが理解されるであろう。

図2は、ユーザが装着可能な装着可能装置30の実施形態を示す。この実施形態では、装着可能装置30は、スマートウォッチの形態で実装される。スマートウォッチは、リストバンド33とケーシング34とを備える。リストバンド33は、ユーザの手首の周りにループを形成することができる。装着可能装置は、足首または手のような身体の別の適切な部分の周囲にも装着することができ、または、例えばパッチの形で、身体の他の部分に装着するように適合されることができることが理解されるであろう。

装着可能装置30は、ユーザのストレスレベルを決定するために提案されたシステム100を有することができる。このようにして、対応するシステム100は、目立たず、装着可能なフォーマットで提供され得る。あるいは、装着可能装置30は、センサ20のみを有し、この実施形態では、皮膚コンダクタンスセンサ20を有する。システム100の装置10は、遠隔位置に位置することもあれば、遠隔装置（例えば、遠隔コンピュータ、スマートフォンまたは患者モニタ）に実装されることもある。

皮膚コンダクタンスセンサ20は、皮膚コンダクタンス測定ユニット（示されていない）と組み合わせて、第1および第2の皮膚コンダクタンス電極31,32を含むことができる。図2の実施形態では、2つの皮膚コンダクタンス電極31, 32は装着可能装置のケーシングに一体化されるが、それらを例えばリストバンド33に組み込み、したがって手首の下側に接触させることも可能である。皮膚コンダクタンス電極31, 32は、装着可能装置30がユーザによって装着されたときに手首の上側に接触するように配置されることができる。皮膚コンダクタンスセンサを含む装着可能装置の例示的な実装は、Philips離散張力インジケータDTI-4またはDTI-5である。

皮膚コンダクタンス測定電極31, 32は、着用可能装置30の着用された向きにおいて、ユーザの手首の背側、すなわちユーザの手首の上側で皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するように配置されることができる。図2に示すように、細長い電極は、装着された向きにおいて、ユーザの手首の上側（遠位側）の筋腱に並ぶように配置される。形状と向きのこのような組み合わせの利点は、手または手首の動きによって引き起こされる皮膚コンダクタンス信号の脱落を最小限にするか、または少なくとも減少させることができる。脱落は電極（の一部）が皮膚に接触しなくなったことを示すことができる。

任意に、装置10、特に着用可能装置30には、US 9,706,942 B2（その内容をここに引用する）に記載されているような微小温度増強電極周囲インレー36を取り付けることができる。微小温度インレーは、皮膚コンダクタンス電極と同じ高さであるように形作ることができ、皮膚の変形を最小限に抑え、皮膚への刺激を避けることができる。微小温度インレーはまた、微小温度フラップまたは微小温度増強ゴムと言うことができる。

皮膚コンダクタンスセンサ20は、皮膚コンダクタンス電極31，32の間のユーザ2の皮膚コンダクタンスを測定するように適合されている。この目的のために、皮膚コンダクタンス測定センサは、少なくとも2つの皮膚コンダクタンス電極間に電圧を印加するための電圧発生器、少なくとも2つの電極間の電流を感知するための感知ユニット、および/または感知された電流に基づいて皮膚コンダクタンスを計算するための計算ユニットを備えることができる。経時的に測定した皮膚コンダクタンスは、皮膚コンダクタンス信号トレースを形成する。皮膚コンダクタンス信号トレース（又はデータ）は、例えば、装着可能装置30のメモリに記録されてもよいし、外部ユニットに（無線で、又は有線もしくは信号ラインを介して）送信されてもよい。

（図1に示される）皮膚コンダクタンス測定センサ20及び/又は装置10は、装着可能装置30のケーシング34に組み込まれることができる。装着可能装置30はさらに、無線または有線通信リンクを介して、測定データおよび/またはユーザの決定されたストレスレベル24などのデータを送信するための送信器を備えることができる。しかし、装置10または処理ユニット12は、別々の部品または装置として、またはその中に実装されることもでき、そして装着可能装置30は、皮膚コンダクタンスデータを送信器を介して別々の部品または装置に送信することが理解されるであろう。

有利には、システム100はまた、ユーザのストレスレベルを出力するための出力ユニット40を備えてもよい。出力ユニット40は、別個の装置であってもよく、又は、例えば、スマートウォッチの形でセンサ20を備える着用可能装置30に一体化されていてもよい。さらに、外部出力ユニット40、例えば、対応するアプリケーションを実行するスマートフォン、タブレットまたはPCが使用され、装置10または装着可能な装置30に結合されることができる。

以下では、提案されたアプローチの詳細について説明する。図3は、例示的な皮膚コンダクタンス信号トレース22を示す。図の横軸はその日の時刻を表す。縦軸はnS (nanoSiemens)で測定された（生の）皮膚コンダクタンスを示す。与えられた実施例において、皮膚コンダクタンス信号トレース22は、P1、T1、およびP2によって示される3つの主要部分を含む。およそ13:50から17:10までの第1期間P1（心因性発汗の第1期間）は、心因性発汗の時間を意味し、ここで、ユーザは温度制御された環境にあり、精神作業に集中していたが、身体活動に従事していなかった。この期間P1の発汗は、心因性発汗に起因すると考えることができる。およそ17:10から17:30までの第2期間T1（熱性発汗の第1期間）は、熱性発汗による期間を意味し、ここでユーザは激しい身体活動（17:27に列車を捕らえるためのサイクリング）を行う。この期間P2の発汗は、心因性発汗に起因すると考えられる。第3期間P2（心因性発汗の第2期間）は、やはり身体活動のない温度制御された環境での時間を意味する。この期間の皮膚コンダクタンス反応も心因性発汗に起因すると考えられる。

図5は、個々の皮膚コンダクタンス応答または皮膚コンダクタンスピーク50を示す。図5の曲線は、図3の皮膚コンダクタンス信号トレース22の（極めて）拡大された部分として見ることができる。横軸は再び時間tを示し、縦軸は皮膚コンダクタンスを［nS］で示す。図4のグラフは約15秒、図3のグラフは約8時間に及ぶ。本明細書中で使用されるように、皮膚コンダクタンスピーク50は、最大点を指すだけでなく、むしろ、それぞれの皮膚コンダクタンス応答信号22の一部を指す。心因性の刺激が51で示される瞬間に起きただろう。前記刺激に応答して、わずかな遅延で、皮膚コンダクタンスは、皮膚コンダクタンスピーク50が53でその最大値に達するまで、52で示される開始時に増加し始める。遅延は、例えば、手首では約1秒、足首では約2秒である。これは交感神経に沿った信号速度に起因すると考えられる。開始時52の皮膚コンダクタンスレベルと最大時53すなわちピーク時の皮膚コンダクタンスレベルとの差54は、皮膚コンダクタンスピークまたは皮膚コンダクタンス応答振幅（SCR_amplitude）を与える。

図5は、信号処理の異なる段階における信号を示す。グラフの横軸は時間、縦軸は振幅を表す。図5の上側のグラフに示されるように、皮膚コンダクタンス信号トレース22は、40から160Hzの間のサンプリング周波数で装置によって測定されることができる図5の中央のグラフに示されるように、この生信号はオプションとしてローパスフィルタリングされて、例えば10Hzのサンプリングレートの滑らかなダウンサンプリング信号22'を得ることができる。続いて、皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピーク50を特定することができる。例えば、フィルタリングされた信号の立ち上がりエッジは、（オプションとしてフィルタリングされたまたは前処理された）皮膚コンダクタンス信号22の一次微分のゼロ交差によって検出されることができる。

オプションの更なる処理ステップとして、追加の処理及びフィルタリングステップを適用することができる。例えば、短いグリッチや遅い信号ドリフトが排除されることができる。与えられた例では、持続時間が0.8秒より長く、3.0秒より短い立ち上がりエッジのみが皮膚コンダクタンス応答（SCR）に起因する。オプションで、3 秒より長く続く全ての立ち上がりエッジ、または、所定の値より長く続く（例えば0.8 秒より長く続く）立ち上がりエッジのみを、カウントすることも可能である。強い感情があると、皮膚コンダクタンスレベルが非常に速く上昇し、一次微分のゼロ交差が全く観察されないか、またはわずかにしか観察されないことがあることが分かっている（例えば、立ち上がりエッジにおける単なるリップル）。これを考慮に入れないと、強い感情の見逃しにつながる可能性がある。オプションとして、処理装置は、このように、皮膚コンダクタンス信号トレースの（一次微分の）立ち上がりエッジにおけるリップルに基づいて強い情動反応を決定するように構成されることができる。なお、皮膚コンダクタンス応答または皮膚コンダクタンスピークは、例えば前述の標準的な教科書に記載されているように、既知の技術を用いて特定することができる。

しかし、一般的に受け入れられている手順とは対照的に、発明者らは、該皮膚コンダクタンスピークの各々について、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、該皮膚コンダクタンスピークの正規化されたパラメータを決定することにより、熱性発汗の影響を低減させることができ、それにより、心因性発汗のより有意義な指標を提供することを認識した。例えば、正規化された皮膚コンダクタンス応答振幅とも呼ばれる正規化された相対的皮膚コンダクタンスピーク振幅は、以下によって決定することができる:

,
ここで、ピーク（レベル）値は、該皮膚コンダクタンスピークのピーク（図4の53参照）における皮膚コンダクタンスレベルを示し、開始（レベル）値は、皮膚コンダクタンスピークの開始（図4の52参照）における皮膚コンダクタンスレベルを示す。

この計算の結果は、図5の下段グラフに示され、ここで、正規化された皮膚コンダクタンス応答振幅は、各皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、該皮膚コンダクタンスピークの正規化されたパラメータとして、参照番号50により表される。

皮膚コンダクタンスピークの正規化されたパラメータ、ここではSCR_{normalized_amplitude}は、それぞれの皮膚コンダクタンス応答の正規化された高さを表す無次元数であり得る。より一般的に言えば、正規化されたパラメータを決定することは、それぞれの皮膚コンダクタンスピークにおける皮膚コンダクタンス信号トレースの第１の値、例えばピークレベル値を、それぞれの皮膚コンダクタンスピークにおける皮膚コンダクタンス信号トレースの第２の値、例えば開始レベル値に基づいてスケーリングすることを含むことができる。提案されたアプローチは、皮膚コンダクタンストレースから有意義なデータを抽出する実践において通常用いられるものとは異なることに注意すべきである。前述の標準的な精神生理学の教科書的な技術では、SCRamplitudeを得るための標準的な方法は、以下のように決定される絶対振幅を提供する：

ここで、ピーク（レベル）値は、皮膚コンダクタンスピークのピーク（図4の53参照）における皮膚コンダクタンスレベルを示し、開始（レベル）値は、皮膚コンダクタンスレベルの開始（図4の52参照）における皮膚コンダクタンスレベルを示す。言い換えれば、ここで提案された解決策とは対照的に、皮膚コンダクタンス応答の振幅を測定するための標準的な方法は、頂点の皮膚コンダクタンスレベルのみをとり、開始時の皮膚コンダクタンスレベルを差し引くため、皮膚コンダクタンスと同じ次元（通常、マイクロシーメンス）を有する数を生じる。この（従来の）振幅を絶対皮膚コンダクタンス応答振幅、すなわちSCR_{absolute_amplitude}と呼ぶことができる。

図6では、上のグラフは、3.5時間の時間フレームにわたる、Philips discreet tension indicator DTI-5 で取得した、皮膚コンダクタンス信号トレース22を示す。横軸は時間を表す。縦軸はnS (nano Siemens)における皮膚コンダクタンスを示す。皮膚コンダクタンス22のレベルは、この時間フレームで徐々に上昇する。図6の中央のグラフは、複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての非正規化SCR_{absolute_amplitude} 56を表し、下のグラフは、皮膚コンダクタンストレース22から抽出された複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての正規化SCR_{normalized_amplitude} 58を表す。SCR_{absolute_amplitude} 56は皮膚コンダクタンスの平均レベルと相関するが、SCR_{normalized_amplitude} 58はこの相関を示しない。しかし、提案されたピーク間（peak-to-peak）の正規化により、情報量が減少するにもかかわらず、提案された正規化により、皮膚コンダクタンスデータからの（心因性）ストレスレベルを抽出から、熱発生の影響を排除するか、少なくとも減少させる可能性があることがわかった。

図7では、このアプローチは、図7の上のグラフに示されているように、時間フレームT₁における列車に間に合うための高速のサイクリングに起因すると考えられる熱性発汗の影響を含む皮膚コンダクタンストレース22について示されている。図7の中央のグラフは、再び、複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての非正規化SCR_{absolute_amplitude} 56を表し、下のグラフは、皮膚コンダクタンストレース22から抽出された複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての正規化SCR_{normalized_amplitude} 58を表す。サイクリング運動によって引き起こされる非正規化SCR_{absolute_amplitude} 56の増加は、本明細書で提案されるソリューションに従って正規化されたSCR_{normalized_amplitude} 58において無視できる影響しか与えないことは明らかである。したがって、熱性発汗に起因する皮膚コンダクタンス応答振幅の定量化の皮膚コンダクタンスレベル変動の影響を排除するか、または少なくとも減少させることができる。

図7の中段と下段のグラフからも、サイクリング前後の2つの期間において、SCR_{normalized_amplitude}ピークの高さが同等であり、それらのストレスのレベルも同様に同等であることが反映されていることが明らかになった。このように、SCR_{normalized_amplitude}測定は、心因性ピークが、特に手首の外側での熱性発汗により大幅に増加したかもしれない基礎をなす皮膚コンダクタンスレベルに関係なく、同じ重みを与えられることを確実にする。

正規化された皮膚コンダクタンス振幅値のストレスレベルへの変換は、既知の技術を用いて行うことができる。例えば、所定の時間間隔当たりの（正規化された）立ち上がりエッジ振幅の和を評価することができる。（正規化された）立ち上がりエッジ振幅の和のヒストグラムに基づいて、それぞれのストレスレベルを決定し、したがってユーザは対応するストレスレベルに分類または区分されることができる。所与の非限定的な実施例では、図8に示されるように、5つの異なるストレスレベルが提供される。

図8において、上のグラフは、図7における上のグラフの皮膚コンダクタンス信号トレース22の一部を示す。ここでも、グラフには、運動のタイムフレームT₁が含まれており、ここでは、列車に間に合うための高速のサイクリングが行われている。図8の中央のグラフは、従来の非正規化立ち上がりエッジ振幅（図7の中央のグラフ参照）の和に基づいて決定されたユーザのストレスレベル66を示す。一方、図8の下のグラフは、正規化された立ち上がりエッジ振幅の和（図7、下のグラフ参照）に基づいて決定されたユーザのストレスレベル68を示す。図8の中段と下段のグラフの比較から、17時20分以降の身体活動中に存在する熱性発汗の影響が分かる。駅へのサイクリング時の精神的ストレスの減少も、測定中のユーザの知覚された精神的ストレスレベルを正確に反映することに注意すべきである。

図7を再び参照すると、本発明者らは、図7の下のグラフに表される前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータをさらに評価するために、処理ユニットを、非正規化パラメータと正規化パラメータとの差を評価するように構成することもできることを認識している。例えば、複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての非正規化SCR_{absolute_amplitude} 56と、皮膚コンダクタンストレース22から抽出された複数の皮膚コンダクタンスピークの各々についての正規化SCR_{normalized_amplitude} 58との間の差を評価することができる。非正規化SCR_{absolute_amplitude}56は、熱性発汗による寄与と心因性発汗による寄与からなり、正規化SCR_{normalized_amplitude}58は、一次近似として、心因性発汗による寄与（のみ）を反映しているので、両者の差は、熱性発汗（のみ）による影響を生成することができる。これ自体が貴重な情報となり得る。

さらに、図1に示されるように、装置10は、オプションとして、温度および/または運動センサ14を備えてもよい。体温または身体活動データは、観察された体温調節の原因に関する情報を与えることができる。特に、熱性発汗の定量化は、ユーザによる（ユーザに関する）周囲の知覚（および影響）に関する情報を提供することができる。そのような情報は、温度制御および/または衣服アドバイスアプリケーションに伝達されることができる。

図9および10は、正規化されたパラメータを決定するために皮膚コンダクタンスデータを処理する更なる実施形態に関するグラフを示す。図9は、（［pS］すなわちpico Siemenでの）皮膚コンダクタンストレース信号（SC）22と、（［pS/s］での）絶対立ち上がりエッジ高さの正の一次微分曲線または勾配曲線91のグラフを示す。図9では、曲線91は次のように計算できる絶対立ち上がりエッジ高さの勾配（［ps/s］単位）を表す：

ここで、SC_i は点i でのサンプル値、SC_i+1 は点i+1 でのサンプル値である。対数目盛上では、これは以下のように書き換えることができる:

図9に示した曲線91は、過去30サンプルにわたる移動平均を示している。与えられた例では、ゼロとマイナスの勾配の値は破棄されている。それにもかかわらず、図9から分かるように、身体的覚醒（ここでは、列車に間に合うために走るかサイクリングする）の時間間隔T₁は、曲線91への強い寄与を示す。オプションとして、複数の皮膚コンダクタンスピークの各々の最大立ち上がりエッジ傾きを特定することができる。それによって、ピークあたりの立ち上がりエッジの傾きの最大値のみを見ることによって、保存すべきデータの量を削減することができる。勾配と傾きという用語は互換的に使われることができる。

図10は、以下に記載するように、（［pS］すなわちpico Siemensでの）皮膚コンダクタンストレースシグナル22、および、対数変換された皮膚コンダクタンス92（［log10（pS）/s］）の正の一次微分を示す図である。皮膚コンダクタンスデータ22に対する熱発生寄与は、立ち上がりエッジの勾配の尺度を用いることによって除去されることができることが分かった。勾配は皮膚コンダクタンス測定値iと測定値i+1の対数値の差をとることで計算できる。オプションとして、値にサンプリング周波数を乗じることができる:

ここで、SC_iは、サンプルiにおける皮膚コンダクタンス信号トレースのサンプル値を意味し、 SC_i+1は、その後のサンプルi+1における皮膚コンダクタンス信号トレースのサンプル値を意味し、fはサンプリング周波数を意味する。サンプリング周波数は前述の式ではオプションである。したがって、log10（SC）などによる対数目盛に変換した後の皮膚コンダクタンス（SC）信号22の（正の）一次微分値を覚醒の推定量として用いることができる。この推定値は、以下の影響の1つ以上に対して感度が低い可能性があることがわかっている:熱発生加熱、装着後の微小な温度の上昇、または集中的な手作業や運動。このような対数計算では、すべての負の値をゼロに設定することができ、皮膚コンダクタンストレースの立ち上がりエッジのみを残す。対数を用いない場合、図9に示されるように、熱発生の影響が勾配曲線91中にはっきりと見える。上記の式に従って勾配を計算することによって（すなわち対数の差をとることによって）、図10に示すように勾配曲線92では熱発生の影響はもはや見えなくなる。勾配の代わりに、一次微分ともいえる。オプションとして、複数のそれぞれの皮膚コンダクタンスピークのそれぞれの正規化最大立ち上がりエッジ傾きを特定し、さらなる処理に用いることができる。

提案された計算は、再び、それぞれの皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを得るものと考えてもよいことに留意すべきである。前述の式はまた、以下のように書き換えてもよい:

.

前述の式において、サンプルSC_i+1は、SC_i-1によって置き換えられてもよく、逆もまた同様であることが理解されるであろう。

図11は、ユーザのストレスレベルを決定する方法の概略フローチャートを示す。方法200は、ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレース（データ）を得る第1ステップS201を含む。例えば、皮膚コンダクタンス信号トレースは、センサ（または前処理ユニット）からの出力データとして直接取得されることができ、または、例えば、メモリ若しくは病院情報システム（HIS）またはユーザの電子健康記録（EHR）から読み出されることができる。

次のステップS202では、皮膚コンダクタンス信号トレース中に複数の皮膚コンダクタンスピークが特定される。ステップS203において、前記皮膚コンダクタンスピークの各々について、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータが決定され、ここで、各々のパラメータは、各々の皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化される。例えば、皮膚コンダクタンスピークの正規化された振幅または正規化されたエッジ勾配が決定され得る。

ステップS204において、ユーザの心因性ストレスレベルを、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータに基づいて決定することができる。

結論として、提案されたソリューションは、皮膚コンダクタンストレース中に生じる心因性発汗に関連するストレス反応の定量化に役立つ。有利には、このような決定は、身体活動または温度が誘発する熱性発汗によって引き起こされるような皮膚コンダクタンス変化に対して影響されないか、または低感度にすることができる。

提案されたソリューションの例示的なアプリケーションは、毛の生えた皮膚位置でのストレス応答測定、体温調節の測定に基づく自動車または部屋のための温度制御、体温調節の測定に基づく衣服の助言を含むが、これらに限定されない。

本発明が、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されてきたが、そのような図示および説明は、説明的または例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。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変形は、図面、開示、および添付の請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され、及び実施されることができる。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を排除するものではない。単一の要素または他のユニットが、請求項に列挙されるいくつかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができ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一緒に、またはその一部として供給される光記憶媒体またはソリッドステート媒体などの適切な非一過性の媒体上に記憶/配布することができるが、インターネットまたは他の有線もしくは無線通信システムなどを介してのような、他の形態で配信することもできる。

請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (10)

1. ユーザのストレスレベルを決定する装置であって、
   前記ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するように構成されたインタフェイスと、
   前記皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピークを特定し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータに基づいて前記ユーザの心因性ストレスレベルを決定することにより、
   取得された前記皮膚コンダクタンス信号トレースを処理するように構成された処理ユニットと、を有し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、前記正規化パラメータが、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの一部の正規化された勾配であり、
   前記正規化された勾配が、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークにおける前記皮膚コンダクタンス信号トレースの第１の値の対数と前記皮膚コンダクタンス信号トレースの第２の値の対数との差に基づいて決定される、装置。
2. ユーザのストレスレベルを決定する装置であって、
   前記ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するように構成されたインタフェイスと、
   前記皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピークを特定し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータに基づいて前記ユーザの心因性ストレスレベルを決定することにより、
   取得された前記皮膚コンダクタンス信号トレースを処理するように構成された処理ユニットと、を有し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータが、前記皮膚コンダクタンスピークのピーク値及び開始値に基づいて決定され、前記ピーク値が、前記皮膚コンダクタンスピークの頂点における皮膚コンダクタンスレベルを示し、前記開始値が、前記皮膚コンダクタンスピークの開始における皮膚コンダクタンスレベルを示し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータが、第1の値と第2の値との比に基づいて決定され、前記第1の値は、前記ピーク値と前記開始値との差に基づいて決定され、前記第2の値は、前記ピーク値又は前記開始値である、装置。
3. 前記処理ユニットが、取得された前記皮膚コンダクタンス信号トレース及び決定された前記心因性ストレスレベルに基づいて熱性発汗レベルを決定するようにさらに適応される、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記ユーザの温度情報及び／又は運動情報を取得し、前記皮膚コンダクタンス信号トレース並びに前記ユーザの前記温度情報及び／又は運動情報に基づいて前記ユーザの前記心因性ストレスレベルを決定するようにさらに構成される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
5. ユーザから皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するためのセンサ、及び、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置を有する、ユーザのストレスレベルを決定するシステム。
6. 前記センサが、前記ユーザの手首の背面で前記皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するように適応される、請求項５に記載のシステム。
7. 請求項５又は請求項６に記載のシステムを有する、ユーザにより装着可能な装着可能装置。
8. ユーザのストレスレベルを決定する方法であって、
   データベースから前記ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するステップと、
   前記皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピークを特定するステップと、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定するステップと、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータに基づいて前記ユーザの心因性ストレスレベルを決定するステップと、を有し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、前記正規化パラメータが、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの一部の正規化された勾配であり、
   前記正規化された勾配が、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークにおける前記皮膚コンダクタンス信号トレースの第１の値の対数と前記皮膚コンダクタンス信号トレースの第２の値の対数との差に基づいて決定される、方法。
9. ユーザのストレスレベルを決定する方法であって、
   データベースから前記ユーザの皮膚コンダクタンス信号トレースを取得するステップと、
   前記皮膚コンダクタンス信号トレース中の複数の皮膚コンダクタンスピークを特定するステップと、
   前記皮膚コンダクタンスピークの各々に対して、それぞれの前記皮膚コンダクタンスピークの皮膚コンダクタンス値に基づいて正規化された、前記皮膚コンダクタンスピークの正規化パラメータを決定するステップと、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータに基づいて前記ユーザの心因性ストレスレベルを決定するステップと、を有し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータが、前記皮膚コンダクタンスピークのピーク値及び開始値に基づいて決定され、前記ピーク値が、前記皮膚コンダクタンスピークの頂点における皮膚コンダクタンスレベルを示し、前記開始値が、前記皮膚コンダクタンスピークの開始における皮膚コンダクタンスレベルを示し、
   前記皮膚コンダクタンスピークの前記正規化パラメータが、第1の値と第2の値との比に基づいて決定され、前記第1の値は、前記ピーク値と前記開始値との差に基づいて決定され、前記第2の値は、前記ピーク値又は前記開始値である、方法。
10. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータに請求項８または請求項９に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。

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