用于压力和放松管理的系统及成套仪器 【技术领域】
本发明涉及一种用于压力和放松管理的系统及方法。背景技术 由于压力对行为、 生活质量以及健康的增长的有害影响， 压力已经变成一个社会 问题。 已经做了一些努力来定义压力指数， 但更多的努力是涉及压力反应和恢复， 例如在特 定的放松练习期间并且不涉及真实生活的水平。已经开发出一些压力管理装置， 其依赖于 至少一个生命参数的测量并向用户给出关于该参数或其被转换成的压力指数的变化的反 馈。该过程称为生物反馈。通过观察该直接的反馈， 用户能够学会以在一些背景下是有利 的方式控制他的身体功能。 用于压力管理的生物反馈装置使用各种能够简单测量的生命参 数的度量， 这些生命参数例如 ECG、 皮肤温度、 皮肤传导率 ( 皮肤电反应 ) 以及心率 ( 经常是 包含光学心率测量的指夹或耳夹 )。在任何情况下， 思想在于， 通过显示测量结果或测量结 果转换成的一些类型的指数， 用户学会控制他的身体功能使得他进入更放松的状态。 然而， 全部的压力水平难以评估并且以对象之间明显的变异为特征。 压力很大程度上还取决于个 人的感知， 其能够一天一天地变化。 这就是为什么建议的压力指数取决于若干参数， 包括问 卷的输出以及测量规程 (protocol)。
大多数压力管理装置限于监视单个的参数。例如， 仅仅基于测量的 HRV 评估用户 的状态以及指导放松练习。除心率变异性之外， 其它的生理参数已经显示出和压力 / 放松 水平有关， 诸如呼吸 ( 速率和容量 / 幅度 )。这些装置的用户由他们自己寻找激励、 执行实 现他们目标的计划、 监视进度以及当问题发生时寻找并建议解决方案。 然而， 传统的执业者 没有时间、 基本设施、 资源、 训练和偿付可能性来满足那些人的需要。
发明内容 本发明的目的在于通过提供一种评估用户的压力水平并帮助他或她减少该压力 水平的系统和方法来克服上述缺点。
依照一个方面， 本发明涉及用于压力和放松管理的系统， 包括 ：
至少一个心脏活动传感器， 其用于测量用户的心率变异性 (HRV) 信号，
至少一个呼吸传感器， 其用于测量用户的呼吸信号，
用户交互装置， 其包括用于接收用户特定数据的输入单元以及用于向用户提供信 息输出的输出单元， 以及
处理器， 其适于通过确定与用户有关的压力指数来评估用户的压力水平， 该压力 指数用作触发指示输出单元向用户提供指示用户压力水平的消息的命令的输入，
该 处 理 器 还 适 于 在 放 松 练 习 期 间 借 助 于 确 定 放 松 指 数 来 监 视 用 户， 基于测 量的 HRV 和呼吸信号借助于计算在放松练习期间 HRV 信号与呼吸信号之间的相干性 (coherence) 指数确定放松指数， 该放松指数连续地适应到来的测量信号并且处理器基于 该放松指数指示输出单元向用户提供生物反馈和支持消息，
该处理器还适于使用用户特定数据作为产生第一规则集的输入， 该第一规则集限 定了用于自我管理压力和放松的改进计划， 所述第一规则集适于触发指示输出单元向用户 提供有关激励的消息的命令。
因此， 提供一种系统来改进用户的生理状态。有关激励的消息例如可以在每天的 基础上提供给用户并且可以涉及压力 / 放松分数和减小压力水平并进行放松练习的建议。 因而， 用户能够监视放松练习是否成功以及何时达到足够的放松水平。 换言之， 用户能够监 视他或她的努力有多成功以采用更健康的生活方式。 输入单元可在例如显示器上呈现给用 户， 在所述显示器上， 各种问卷被呈现给用户。 因此， 该系统对用户来说能够定制， 用户能够 键入例如涉及年龄、 性别、 吸烟习惯、 血压等数据。附加的输入数据例如可以是用户先前是 否有压力或心脏病发作或神经失常等等。 因而， 系统对用户来说是定制的， 并且在例如为用 户制定训练程序时能够考虑这些各种各样的输入数据。
在一个实施例中， 所述用户特定数据包括 ：
- 由用户经由所述输入单元键入的输入数据，
- 经由对呈现给用户的问卷的反应从用户获得的输入数据，
- 来自经由所述输入单元通信的外部代理的输入数据， - 根据来自所述传感器的测量的信号获得的数据， 以及
- 以上一个或多个的组合。
从测量的信号获得的数据可以跨越一个预先确定的周期， 例如一星期。在初始化 阶段之后， 用户特定数据还通常包括所有在过去测量的数据而不只是在该初始化阶段所获 得的数据。
在一个实施例中， 至少一部分所述用户特定数据还用于限定指示用户个人目标的 第二规则集。
因此， 所述目标可以依照用户的个人偏好设定。例如目标可以是朝着改进的行为 而取向， 或者朝着表现的变化而取向。
因此， 除在预先确定的时间周期期间测量的基线数据之外， 来自问卷的数据可用 于限定个性化的目标设定， 该预先确定的时间周期可以称为 “初始化阶段” ， 为期例如一周。
在一个实施例中， 处理器还适于通过基于 HRV 信号结合接收到的用户特定数据确 定与用户有关的压力指数来评估用户的压力水平， 与用户有关的压力指数是基于与第一和 第二姿势关联的第一和第二 HRV 参数值确定的， 其中 HRV 参数值之间的差被用作指标以确 定与用户有关的压力指数。
系统因而将能够确定个性化的压力指数。压力评估是基于心率变异性 (HRV) 的， 其中测量程序通常由简单的规程组成， 其中用户以第一姿势休息几分钟并且用户以第二姿 势站立。在规程期间， 将得到一些在频域上的 HRV 参数。即在主动 (active) 站立 - 在生理 上增强交感神经活性的刺激 - 期间， 已经观察到， 与控制的患者相比， 在有压力的患者中出 现标准化低频 (LF) 分量显著更小的增加和标准化高频 (HF) 分量显著更小的减少。这种变 化暗示在压力期间对刺激性刺激下降的反应性。
在一个实施例中， 所述处理器还适于将与用户相关的压力指数最初与基线测量结 果比较并且随后与在前确定的压力指数比较， 其中所述比较导致指示输出单元向用户提供 指示用户压力水平及趋势的消息的触发命令。
在一个实施例中， 在初始化阶段期间确定所述基线测量， 在所述初始化阶段中， 处 理器使用测量的信号确定以下参数中的一个或多个 ：
- 压力指数值的个人范围， 由所述压力评估确定，
- 由所述放松练习确定的放松指数值的个人范围，
- 可以从心脏活动传感器和呼吸传感器提取的参数， 包括以下的一个或多个 ：
-HRV 参数，
- 呼吸速率参数，
- 呼吸幅度参数。
举个例子， 初始化阶段可持续一周， 在这一周期间测量心脏活动信号和呼吸信号。 一些传感器可以集成到用户的床内从而在夜间监视用户。 还可请求用户进行压力评估和放 松练习， 但用户能够决定做几次。从这些测量， 得出压力 / 放松指数和生命征象的典型值。 此外， 用户可能不得不回答若干问卷以取回用户的一般信息、 主观压力评估 ( 压力感知 ) 以 及用户的偏好。基于在这一周期间获得的数据， 提供所述基线测量结果。
更详细地考虑该压力指数， 根据主观压力评估， 一个人可以推断出压力分数。 根据 压力评估测量结果， 获得至少一个压力指数。 用这两个值， 系统能够产生关于压力水平的建 议， 该压力水平是用户遵循所述改进计划在不远的将来能够达到的。在压力指数方面的该 目标应当表现出用户的进度 ( 更放松的状态 )， 但也是可行的。为了制定该建议， 系统也可 使用来自基线测量结果的其它信息， 诸如这周期间的压力概况， 放松练习期间用户展示的 表现等等。该分析能够产生建议， 该建议对于用户而言更具挑战性或者不是那样。 在一个实施例中， 所述用户特定数据包括 ：
- 由用户经由所述输入单元键入的输入数据，
- 经由对呈现给用户的问卷的反应从该用户获得的输入数据，
- 来自经由所述输入单元通信的外部代理的输入数据，
- 根据来自所述传感器的测量的信号获得的数据， 以及
- 以上一个或多个的组合，
其中所述与在前确定的压力指数比较还包括将压力指数与指示用户个人目标的 第二规则集比较以及使第二规则集适合于与第二规则集比较的结果。
继续所述的例子， 在使用几周之后， 所述系统也许能够将用户实现的当前压力指 数与他的目标即期望的压力指数比较。如果用户达到了他的目标， 则系统可建议用户将目 标修改为更有挑战的水平并且可赞扬用户。 如果用户没有达到他的目标， 但差不太远， 系统 可鼓励用户继续他的努力并给予一些个性化的支持消息。如果用户距离他的目标远， 系统 可建议设定不太有挑战的目标， 建议其它的提示和放松练习 ( 诸如瑜伽和其它标准放松技 术 ) 以进一步帮助用户。
在一个实施例中， 处理器还适于确定以下参数中的至少一个 ：
- 指示用户的趋势和进度的与趋势和进度相关的参数， 其中所述确定是基于以下 的一个或多个 ：
- 将所述指数与在前的指数进行比较，
- 将所述指数与所述第二规则集进行比较，
- 将所述指数与在前的指数以及所述第二规则集进行比较，
- 指示用户在放松练习期间的表现的有关表现的参数， 所述确定基于将确定的放 松指数与在前那些进行比较， 以及
- 指示用户遵循所述第二规则集的顺从性 (compliance) 的有关顺从性的参数， 所 述确定基于监视确定的指数以及所述当前的第二规则集，
其中处理器还适于使第一规则集适合于所述参数中的一个或多个。
因此， 当前的压力指数与先前的压力指数值作比较， 且放松练习的有关表现的参 数与在先前放松练习中获得的先前的值作比较。应当注意， 在放松练习期间放松指数连续 地变化， 使得每个放松练习没有唯一的值， 但它们有许多。因而， 一个人需要定义概括了练 习的表现的相关参数。这可以是在放松练习期间获得的放松指数的最后的值， 或在放松练 习期间所有放松指数的平均值等等。术语比较所述指数与所述第二规则集优选的意思是， 客观测量结果经由指数与由用户设定的目标进行比较。此外， 客观测量结果还与经由所述 问卷的压力的主观评估进行比较。顺从性通常通过考虑所述问卷和测量结果确定。测量结 果指示了用户是否已经进行了练习 ( 练习可以是压力评估、 放松练习等等 )， 他已经执行的 频率和时间。这允许评价用户是否正确地遵循了他的计划。为了顺从， 没有与先前的指数 比较， 只是监视用户何时、 多久、 多长时间一次做某事。 然后这与所述改进计划做比较， 如果 顺从性太低则修改该改进计划。 在一个实施例中， 先于限定所述第二规则集， 经由所述输出单元将建议规则呈现 给用户， 其中在用户经由所述输入单元同意该建议规则的情况下， 所述处理器发出触发所 述建议规则变成所述第二规则集的命令。
因此， 提供用户友好方式允许用户选择预先设定的规则， 使得用户不必手动限定 第二规则集。
在一个实施例中， 第二规则集用作限定所述第一规则集的输入。
因此将用户目标用作在由用户获得的当前压力指数和他在他的目标中设定的进 行比较的输入。因而， 可以确定用户是否已经达到它的目标， 以及他到了什么程度。然后这 优选地用来调适改进计划， 例如改变用于目标设定的建议规则， 例如设立特定的指导等等。
在一个实施例中， 与用户有关的压力指数与基线测量结果的比较以及随后与在前 确定的压力指数的比较还包括将随后的压力指数与在前确定的压力指数连同指示了用户 个人目标的所述第二规则集一起比较的方法。
因而， 用户的个人目标合并到所述比较中。
在一个实施例中， 该至少一个心脏活动传感器和呼吸传感器是无线的和不显眼 的。
术语不显眼意思是传感器的尺寸使得它们是舒适的并且不打扰用户的生活。
在一个实施例中， 所述至少一个心脏活动传感器和呼吸传感器集成在织物中。
因此， 用户能够带着传感器而不注意到它。
在一个实施例中， 该系统还包括 ：
- 适于测量用户皮肤温度的温度传感器，
- 适于测量皮肤电反应的皮肤电反应传感器，
- 集成到枕头中的枕头电极， 其与集成到床单中的脚垫电极相结合， 用于测量心率 (HR) 和 HRV 信号，
- 适于集成或安装到床架并测量 HR 信号或 HRV 信号或 HR 信号和 HRV 信号这二者 的床柱传感器，
- 适于集成到床或沙发或椅子中的板条传感器或箔传感器， 其用于测量以下至少 一个 ：
-HR 信号，
-HRV 信号，
- 用户的呼吸，
- 用户的活动
- 所述传感器中的一个或多个的组合。
在一个实施例中， 处理器为包括在外部计算机系统或手持装置中的外部处理器， 该系统进一步包括用于发射测量的信号到其中执行所述处理步骤的外部计算机系统或手 持装置的收发器。
因此， 由于处理能力位于外部， 系统的智能不需要非常高， 这能够导致降低的系统 成本并因而对于购买该系统的用户有经济上的益处。
在一个实施例中， 系统还包括收发器、 处理器、 用户交互装置， 以及集成到手持装 置中的收发器。
在一个实施例中， 所述压力评估的第一姿势为休息姿势且第二姿势为站立姿势或 任何产生心血管系统新平衡的姿势变化。
在一个实施例中， 该至少一个无线呼吸传感器还适于在所述压力评估期间测量用 户的呼吸信号。
依照另一方面， 本发明涉及一种用于压力管理的成套仪器， 包括 ：
- 传感器组件， 包括 ：
- 至少一个心脏活动传感器， 其用于测量用户的心率变异性 (HRV) 信号，
- 至少一个呼吸传感器， 其用于测量用户的呼吸信号，
- 手持装置 (114， 115)， 包括 ：
- 适于接收测量信号的接收器，
- 用户交互装置，
- 用于存储接收到的信号的存储器， 及
- 处理器， 适于 ：
-- 通过确定与用户有关的压力指数来评估用户的压力水平， 该压力指数用作触发 指示输出单元向用户通过指示了用户的压力水平的消息的命令的输入，
-- 在放松练习期间借助于确定放松指数来监视用户， 基于测量的 HRV 和呼吸信号 借助于计算在放松练习期间 HRV 信号与呼吸信号之间的相干性 (coherence) 指数确定放松 指数， 该放松指数连续地适应到来的测量信号并且处理器基于该放松指数指示输出单元向 用户提供生物反馈和支持消息，
-- 使用用户特定数据作为产生第一规则集的输入， 该第一规则集限定了用于压力 和放松自我管理的改进计划， 所述第一规则集适于触发指示输出单元向用户提供有关激励 的消息的命令。
本发明的各方面每一个都可以与任何其它方面结合。 参考在下文中描述的实施例本发明的这些和其它方面将变得清楚明白并得以阐述。 附图说明
本发明的实施例将仅通过实例并参考附图作描述， 其中 ： 图 1 显示了依照本发明的用于压力和放松管理的系统， 图 2 用图描述了放松算法的流程图， 图 3 描述了依照本发明的系统的开始阶段的方框图， 并且 图 4 显示了用户顺从性检查的流程图。具体实施方式
图 1 显示了依照本发明 1 用于压力和放松管理的系统 100。该系统包括适于放置 在用户 109 上的用来分别测量用户的心率变异性 (HRV) 信号和呼吸信号的至少一个心脏活 动传感器 (C_A_V)101、 至少一个呼吸传感器 (R_S)102， 用户交互装置 (C_M)103 以及处理器 (P)106。
用户交互装置 (U_I_D)103 包括用于接收用户特定数据的输入单元 (I_U)104 以及 用于向用户提供信息输出的输出单元 ( 未显示 )。用户特定数据可包括由用户手动键入的 数据， 或通过例如回答问卷限定用户概况的数据， 其中问卷可包括涉及用户性别、 用户是吸 烟者还是非吸烟者、 用户的体重、 身高等的问题。 该问卷还可适于接收来自用户的指示用户 打算实现的个人目标的目标设定输入数据， 除所述用户概况之外该目标设定输入数据用于 确定用户的长期行为计划。
处理器 (P)106 适于通过确定与用户有关的压力指数来评估用户的压力水平。所 述压力指数用作触发指示输出单元向用户提供指示用户压力水平的消息的命令的输入。 因 此， 这种消息作为实例可以通知用户他 / 她是否应该开始放松练习。
该处理器 (P)106 还适于在放松练习期间借助于确定放松指数来监视用户， 基于 测量的 HRV 和呼吸信号借助于计算在放松练习期间 HRV 信号与呼吸信号之间的相干性指数 确定放松指数。优选地， 该放松指数连续地适应到来的测量信号并且所述处理器基于该放 松指数指示输出单元向用户提供生物反馈和支持消息。
处理器 (P)106 还适于使用用户特定数据作为产生第一规则集的输入， 该第一规 则集限定了用于自我管理压力和放松的改进计划。 该第一规则集适于触发指示输出单元向 用户提供有关激励的消息的命令。
在一个实施例中， 用户的压力水平通过测量用户 109 的心率变异性 (HRV) 信号评 估， 在此期间， 用户最初处于第一姿势并至少朝向第二姿势移动， 在第二姿势处继续测量。 这些第一和第二姿势可以是卧姿 ( 休息的 ) 和站立姿。 因此， 可以在用户休息例如几分钟时 以及在用户站立例如几分钟时进行测量。即在主动站立 - 在生理上增强交感神经活性的刺 激 - 期间， 已经观察到， 与控制的患者相比， 在有压力的患者中出现标准化低频 (LF) 显著更 小的增加和标准化高频 (HF) 显著更小的减少。这种变化暗示在压力期间对刺激性刺激下 降的反应性。可以以 HRV 参数的变化分析 HRV 参数， 并且 HRV 参数能够与诸如年龄、 性别、 体重、 吸烟习惯、 血压等 ( 参见下面的实施例 ) 有关对象的标准信息以及问卷的结果相结 合。为了定义基本压力水平， 还将估计和考虑归因于姿势的 HRV 功率谱密度的变化。在个人的个体内变异范围内， 系统能够因此提供压力评估。计算所述压力指数的一个例子是通 过在所述压力评估期间使用与第一位置相关的第一 HRV 参数和与第二位置相关的第二 HRV 参数。 这样的 HRV 参数可以例如通过研究时域或频域中的搏动间间隔的序列获得， 其中 HRV 参数作为例子可以是用光谱分析评估的某些频率分量中包含的功率， 如 “EuropeanHeart Journal ； 1996 ； vol.17， p.358” 中所描述的， 该文结合在此作为参考。可以执行其它标准的 HRV 测量原则和 HRV 参数。然后 HRV 参数之间的差异用作确定与用户有关的压力指数的指 标。
如前所提及的， 所述至少一个呼吸传感器 (R_S)102 适于放置在用户身上用来在 放松练习期间测量用户的呼吸信号。呼吸传感器 (R_S)102 还适于在所述压力评估期间测 量用户的呼吸信号。
在一个实施例中， 心脏活动传感器 (C_A_V)101 和呼吸传感器 (R_S)102 是无线的 和不显眼的， 并且能够适于集成到诸如胸罩 / 内衣 / 带子等织物中。
在一个实施例中， 处理器 (P)106 还适于将与用户有关的压力指数最初与基线测 量结果比较并且随后与在前确定的压力指数比较， 其中所述比较导致触发指示输出单元向 用户提供指示用户压力水平和趋势的消息的命令。通常在初始化阶段确定基线测量结果， 在初始化阶段处理器使用测量的信号确定以下参数中的一个或多个 ： - 由所述压力评估确定的压力指数值的个人范围，
- 由所述放松练习确定的放松指数值的个人范围，
- 可以从心脏活动传感器和呼吸传感器提取的参数， 诸如
-HRV 参数，
- 呼吸速率参数，
- 呼吸幅度参数。
在一个实施例中， 处理器 (P)106 还适于通过与先前测量的值比较随时间推移来 监视用户的压力指数。 在压力指数展现出消极趋势的情况下， 可以发出建议以帮助用户 109 降低他的压力水平。 用户自由地选择他愿意评估他的压力的频率， 例如每小时一次、 每天一 次、 每周一次等等。默认地， 建议至少每周测量一次压力水平。处理器还可以适于随时间推 移监视用户的顺从性， 在放松练习期间用户的表现， 以及随时间推移用户的进度。
在一个实施例中， 处理器 (P)106 为包括在外部计算机系统 113 中的外部处理器， 其中系统 100 因而可通过诸如无线通信信道的通信通道 112 或通过有线连接与外部计算机 系统 113 通信， 所述无线通信信道例如 Zigbee、 蓝牙等等。在该实施例中， 系统 100 还包括 收发器 (T)111， 其用于将测量信号发射到其中执行所述处理步骤的外部计算机系统 113。 外部计算机系统 113 因而适于将压力指数、 放松指数以及其它计算值发送回系统 100。
处理器 (P)106 还可包括在与所述传感器 101、 102 耦合的手持装置 114、 115 中， 其 中该手持装置可以是具有例如作为输出单元的 LCD 屏以及作为输入单元 (I_U)104 的键盘 的移动电话 114、 PDA 115 等等。因此， 手持装置有线或无线耦合到传感器 101、 102 上， 用于 如前所述接收和处理测量信号并在 LCD 屏上显示所述消息。
因此， 基于与在前测量结果的相对比较， 通过例如手持装置 114、 115 上的显示器 或通过语音命令向佩戴这种手持装置 114、 115 的用户 109 提供有关压力指数的个性化反 馈。还有， 手持装置 114、 115 向用户提供指导 (coaching) 策略以应对通过监视检测到的问
题和从所述问卷得到的信息。
手持装置 114、 115 可适于提供主动受监视的放松练习以便降低总的压力水平。 在此引入作为参考的一些研究已经确实地证明， 例如基于规则的和较慢的呼吸的放松练 习在降低血压方面显著有效， “Treating hypertension with a devicethat slows and regularizes breathing ： A randomized， double-blind controlled study.Schein M， Gavish B， Herz M， Rosner-Kahana D， Naveh P， Knishkowy B， Zlotnikov E， Ben-Zvi N， Melmed RN.Journal of Human Hypertension ； 2001， 15 ： 271-278” ， “Breathing-control lowers blood pressure.Grossman E， Grossman A， Schein MH， Zimlichman R， Gavish B.Journal of Human Hypertension ； 2001， 15 ： 263-269” ， 并且因此减少了心血管疾病 (CVD) 的危险因素。依照本发明将监视这些练习并且将评估进度以及顺从性。具有集成了 所述特征的系统 100 或所述手持装置 114、 115 能够用例如下面的指导方法支持用户 109 ：
- 如前所述地监视压力指数和它的趋势， 并向用户提供 109 降低压力水平的建议 以及建议和提醒放松练习。
- 在日间监视活动水平并且， 如果必要， 则建议做练习的好的时间和思路 (idea)。
系统 100 或所述手持装置 114、 115 可以以规则的时间间隔借助于问卷测试其它影 响压力的因素。 特别地， 通过使用基于 HRV 分析的实时算法可以监视和指导特定的放松练习。输 入信号为基于每次搏动 (beat-to-beat) 计算的心率变异性和呼吸活动。它们从集成到纺 织的胸罩 / 内衣中的传感器获得。该算法计算 HRV 和呼吸之间的相干性以便评估当前的压 力 / 放松水平并在手持装置 114、 115 上显示结果。确实众所周知， 在放松状态期间， 心搏和 呼吸是相当同步的。
在一个实施例中， 为了通过手持装置 114、 115 上的 LCD 屏将生物反馈显现在用户 界面上， 该生物反馈由两条棒组成。一条棒代表 HRV 和呼吸之间的同步性， 其涉及放松状 态， 另一条棒代表了这两个信号之间的异步性， 其指示压力状态。 因而目标是例如通过缓慢 的和规则的呼吸节律使第一条棒尽可能地高， 或等效地， 降低第二条棒的高度。 这种算法已 经针对年轻健康的用户做了测试， 该用户首先经受精神性压力情境 ( 检查 ) 并且之后进行 放松练习。 当该数据集用作该算法的输入信号时， 压力棒在记录的第一半期间占优势， 而在 记录的第二半中， 放松棒占优势。另外， 为支持提供音乐。为了更完善的生物反馈界面， 声 音内容以及图片可以依照检测到的压力 / 放松水平调整， 和 / 或与游戏相结合。因此， 系统 的用户借助于图形表示获得有关他的压力 / 放松水平的信息。这样能够直接地看到用户是 否向着更高放松水平进展。此外， 在放松练习期间， 用户 109 获得关于练习的效率和质量的 直接反馈并因此学会如何更好地控制他的身体功能。应当注意， 大多数现有的装置建议了 用户试图匹配的最佳呼吸节律的目标模式。然而， 如果用户 109 由于偶然事件暂时没有遵 守呼吸指示器的计时， 他不得不短暂中断练习以恢复节律， 这破坏了放松练习的积极效果。 然而这不是建议的系统 100 或装置 114、 115 中的情形， 其中用户 100 自我训练他自己的呼 吸活动。
如前所述， 用来获得 HR、 HRV、 呼吸频率以及幅度的传感器可以集成到诸如内衣的 织物中。另外的实施例包括测量诸如皮肤温度和皮肤电反应的参数， 这些参数也显示出 与压力相关， 参见 “Sympathetic nervous system activity in stressand biofeedback
relaxation.Shusterman V.， Barnea O.IEEE Engineering in Medicineand Biology Magazine.March/April 2005” ， 其在此引入作为参考。结果可以在体上电子仪器上计算并 通过无线技术发射到所述的便携式或手持装置 114、 115 以便直接反馈和指导。应当注意， 对于放松练习， 在此只解释了使用内衣 / 胸罩的实施例， 但同样可以使用其它的可替换方 案。例如， 放松系统可以集成在沙发 / 椅子 / 床或例如副驾驶员座位的汽车座位中。因此 可以在不穿戴特定织物的情况下进行放松。代替内衣， 也可以使用带子来测量 ECG 和呼吸， 参见 “Getting riskfactors to goal ： Lifestyle intervention is worth the effort in patients with hypertension， hyperlipidemia and/or hyperglycemia.Gordon NF， Salmon RD， Saxon WE， et al.Paper presented at ： 53rd annual scientific sessions of American College of Cardiology ； March 7-10， 2004 ； New Orleans” ， 其在此引用作为参 考。
依照本发明系统中使用的各种传感器的实施例 ：
白天穿的胸罩 / 内衣 ( 带拉链的衬衫 ) ：
输入信号 / 参数 ：
来自位于胸部的织物电极的 1- 导联 ECG
来自胸部位置的压阻织物的呼吸信号
采样率 ：
对于 ECG 来说 250 个样本每秒
对于呼吸信号来说 25 个样本每秒
输出 / 结果 ：
HR， HRV
呼吸频率 / 幅度
加速度计 ：
输入信号 / 参数 ：
3D- 加速度计信号 ( 例如， 集成在体上电子仪器中 )
采样率 ：
25 个样本每秒
输出 / 结果 ：
活动指数
如果压力模块与可能推荐用于长期 HR 和 HRV 分析的每夜监视相结合， 以下传感器 优选地集成到床中。 它们中的一些递送多余信息但能够结合起来以改进测量结果的鲁棒性 和精确性。
床 箔 ( 例 如，驻 极 体 箔，参 见 “ElectroMechanical Film(EMFi)-A new multipurposeelectret material.Paajanen M.， Lekkala J.， Kirjavainen K.， Sensors and Actuators A， Vol.84.Pp.95-102， 2000” ， 结合在此作为参考 ) ：
输入信号 / 参数 ：
由压力 / 力变化引起的电压
～ mV 范围
箔的位置 ：依照我们实验的当前状态， 当使用大范围传感器 ( 通常 300×600mm2) 时能够获得 最佳的信号。它应当放置在胸腔区域， 优选略微地终止于胸廓之下。理想地， 该箔能够集成 到床单、 床垫或床架中。
采样率 ：
通常为 250 个样本每秒， 能够高达 1kHz。如果不需要 HRV， 还能够明显更低
输出 / 结果 ：
HR、 HRV( 基于心脏的机械活动 ) 呼吸速率、 活动
枕头和脚垫电极 ：
在夜间如果来自床箔的信号质量不充分， 该枕头和脚垫电极将用作估计 HR 和 HRV 的传感器。该枕头和脚垫电极由传导的编织纱线组成。
输入信号 / 参数 ：
来自枕头和脚垫电极的电压信号
电极位置 ：
在脚区域内的大电极， 在头区域内的另一个大区域电极
采样率 ：
250 个样本每秒
输出 / 结果 ：
HR、 HRV( 基于心脏电活动 )
床柱 ：
输入信号 / 参数 ：
由重量分布改变引起的电压
床柱传感器的位置 ：
集成在床柱中或床架中
采样率 ：
通常 250 个样本每秒
输出 / 结果 ：
HR、 HRV( 基于心脏的机械活动 ) 呼吸速率、 活动
板条传感器 ：
输入信号 / 参数 ：
由应变计 ( 带桥接电路 ) 感测的板条传感器中的应变
位置 ：
集成在床或沙发 / 椅子中
采样率 ：
250Hz 或更低
输出 / 结果 ：
HR、 HRV、 呼吸、 活动
该电子仪器提供用于数据采集的各种通道 ( 每个传感器对应一条通道 )。对于两 个所考虑的应用 - 用于放松练习的白天监视以及夜晚监视 - 使用两个单独的电子仪器。该 电子仪器通常不需要用户界面， 但当用户穿上衣服或上床时进行检测。因而自动地开始和停止测量。
将在系统 / 手持装置中使用的电子仪器的实施例 ：
用于内衣的体上电子仪器 ：
输入信号 ： ECG、 呼吸、 活动加速度计 ( 体上电子仪器的一部分 )
信号处理 ：
导联开检测 ( 自动开 )
导联关检测 ( 自动关 )
信号质量检查
-HR、 HRV
- 呼吸 ( 速率、 幅度 )
- 活动水平
电源 ：
- 电池 ： 可再充电
- 电池寿命 ： 7 天 ( 不带蓝牙 )
充电机制 ： 插上外部充电器或无接触充电 存储器 ：
通常存储最后 5 个时段的原始数据。( 原始数据的存储是可选的。原始数据可以 是专业人员有兴趣用于指导的 )
通信 ：
- 有线链接到传感器
- 与用户交互装置无线通信
- 自动连接
- 自动下载
- 自动开 / 关
- 数据格式 ： 二进制数据格式
形状要素 ：
尺寸 ： 尽可能可行地小型化。高度＜ 2cm
包装 ：
防水， 软包装
用于床传感器的固定电子仪器 ：
输入信号 ： 床箔， 枕头和脚垫电极 ( 织物 ECG)
输出信号 ：
- 心率 ( 来自 ECG 和箔 )、 HRV
- 呼吸 ( 速率、 幅度， 来自箔 )
- 活动水平 ( 来自箔 )
- 信号质量检查
存储器 ：
存储最后 5 个时段的输出信号
通信 ：
- 有线链接到传感器
- 与患者装置无线通信
- 自动连接
- 自动下载
- 自动开 / 关 ( 例如， 通过 UI 装置触发 )
形状要素 ：
标准外壳。所述电子仪器放置在床下。
电源 ：
市电、 电池 ( 可再充电的 )。
所述系统 / 手持装置的用户交互装置需求的实施例 ：
为了用户交互 ( 信息、 反馈和指导 )， 需要具有大的 LCD 屏的便携式装置。处理能 力的水平、 存储以及显示资源必须允许运行压力管理模块， 以及其它风险管理模块。 用户交 互装置将提供触摸屏或按钮菜单以开发直观的用户界面以及允许评估所应用的指导、 激励 和反馈策略。该装置必须提供蓝牙和 LAN 用于通信以及以下的特征用于反馈显示 ：
文本格式 图形
可选的是， 它进一步被颜色编码
可选的是， 它还是音频
可选的是， 它还是视频
可选的是， 它还包括语音
例如需要主动的用户输入来填写关于用户压力的主观评估的问卷。使用必须简 单， 这意味着各种标准动作应当是以一键方式可寻址的。
用户交互装置 / 手持装置的实施例 ：
普通 / 基本元件 ：
处理器 以 500MHz 运行的 AMD Alchemy AU1200
Xilinx spartan-3 FPGA
内存 DDRAM ： 128M 字节
闪存 ： 64M 字节
存储 40、 80 或 120G 字节的硬盘存储。HDD 上没有系统文件。
屏幕 3.7 英寸高质量彩色 LCD 屏。640*480*RGB 像素。
可调节亮度
远程控制 ： RC5 接收器
包括 7 个功能的远程控制
电池 可置换的高质量可再充电的锂离子电池 (2200mAh)。
尺寸 145×107×38mm
重量 420g
升级 固件完全地可用户升级
接口 ：
存储卡 ： 支持压缩闪存 (CF) 卡， 类型 I/II 和微驱动。
通过任选适配器支持的其它媒介 ( 智能媒介、 记忆棒、 SD、 MMC、 xD)。接口 ：
上层 ： USB2.0 高速接口。xSilo 识别为计算机的外部 HDD， 用于快速地从 PC 机 下载和上传至 PC 机。
下层 ： 用于连接照相机和启用 PictBridge 的打印机的 USB2 高速 OTG 接口。
启用 WiFi( 作为选择， 出售 WiFi(IEEE802.11b) 压缩闪存卡 )
扩展连接器 ： 以太网
2 个 JTAG 连接 (AMD 和 FPGA)
串行 I/O
DVI
模拟视频输出 ： 可选择的 PAL/NTSC
模拟音频输出 ： 兼容耳机 / 音频线输出。
具有音量控制的内置扩音器。
数字视频输出 ： 用于连接到 LCD 或等离子体电视以及 PC 监视器的高质量数字视频 输出。
音乐 ：
支持的文件格式 MP3 文件
装置功能 播放、 停止、 快进、 倒带
影片 ：
支持的文件格式 在内置 LCD 和外部 TV 屏上 ：
MPEG2 640*480 像素 - 高达 10Mbps-30 帧每秒 + 音频 128kbps
MPEG4 640*480 像素 - 高达 4Mbps-30 帧每秒 + 音频 128kbps
装置功能 播放、 停止、 快进、 倒带
数据传输要求 ：
- 成批地接收自传感器的数据 ：
- 自动连接和传输
- 通过进行重要的身体征象测量。
- 通过戴上传感器 ( 以确保正确放置传感器 )。
- 经由 E-mail/ 因特网按要求将数据传输到服务器。
- 本地存储测量结果的趋势和历史。
- 备份工具
应用要求 ：
- 使用简单
- 长期和短期结果的显现。
个性化算法的实施例 ：
用来从能够反馈给用户的信号中提取信息的软件是重要的特征。在该实施例中， 能够区分为两个主要的算法 ：
压力评估程序 ：
该算法基于频率参数、 与用户有关的标准信息 ( 诸如年龄、 性别、 重量、 吸烟习惯、血压等等 ) 以及问卷的输出提供个性化的压力指数， 所述频率参数从心率变异性信号导 出， 心率变异性信号是基于每次搏动 (beat-to-beat) 在测量规程 ( 例如， 休息 / 站立 ) 期间估计的。例如， 可以使用主观的有关压力的身体症状的问卷 (4S-Q)。已经显示它与 压力感知等级显著相关， 参见 Impact ofChronic Psychosocial Stress on Autonomic Cardiovascular Regulation in OtherwiseHealthy Subjects.Lucini D， Di Fede G， Parati G， Pagani M.Hypertension2005 ； 46 ； 1201-1206， 结合在此作为参考。
放松练习 ：
用于放松练习的分析顺序， 其原理已经在前解释过， 在图 2 中作了描述。在第一步 骤 (S1)201 中， 从例如胸罩 / 内衣测量原始的 ECG， 然后进行处理 (S2)202， 例如滤波、 运动 伪影检测， 在第三步骤 (S3)203 中进行 R 峰检测。然后 (S4)204 根据速度图表进行 HRV 分 析。
类似于此， 从例如胸罩 / 内衣测量原始呼吸信号， (S1′ )205， 然后在 (S2′ )206 进行处理， 例如滤波、 运动伪影检测， 在 (S3′ )207 进行呼吸循环检测， 并且然后确定呼吸 图 (S4′ )208。
然后将来自这两个类似步骤的结果用作相干性评估 (S5)209 的输入。然后最终的 结果为生物反馈 (S6)210 的实时接口。
用户反馈和指导的实施例 ：
使用指导和激励策略来支持消费者降低他的压力水平， 例如通过学习放松技术。 执行的放松练习具有直接生物反馈以教导用户如何以最佳的方式放松。 压力管理模块提供 两种类型的压力应用 ： 通过例如在家里放松来应对日常生活中的压力以及帮助入睡的放松 练习。该入睡帮助将在睡眠管理模块中贡献激励和指导， 因为它将增加睡眠质量。
图 3 描述了依照本发明的系统开始阶段的方框图。将存在关于用户实际状态的检 查； 将限定问题区域以及将建议改进程序。依照用户的个人偏爱将设定目标。例如确定目 标朝向改进的表现或确定目标朝向行为的改变。 例如通过问卷或通过监视单元将做出并能 够控制日常任务。此外， 目标的设定考虑用户的实际行为。可以建议显示出几乎不运动的 生活方式的用户进行一些运动来放松并因此降低他的压力， 而为了相同的目的可以建议活 跃的爱好运动的人通过瑜伽来放松。
所述改进程序的吸引力在于用户大范围地积极参与限定目标以及还大范围地 选择适合的激励策略。这对于不同类型的用户将是不同的， 不同类型的用户已经在不 同的心理研究中作了描述， 例如象 “Action phases and mindsets.Gollwitzer， P.M.In E.T.Higgins & R.M.Sorrentino(Eds.)， The handbook of motivationand cognition ： foundations of social behavior(Vol.2， pp.53-92)New York， GuilfordPress” 中公开的， 其结合在此作为参考。
该策略还意味着用来优化该改进程序的参数应当在不同的时标上检查。 例如有固 定的参数， 例如用户姓名、 生日等等。某些偏好或环境因素缓慢地改变 ( 例如， 大约每月应 当给出工作压力或家庭情况的主观性评估 )。其他的参数应当每天测量或评估 - 只要用户 对此不感到烦恼。
图 4 显示了用户顺从性检查的流程图， 顺从性为将连续监视的另一参数。如果顺 从性下降， 可以采取对策， 形式为改变激励模式、 请求附加的反馈或停止某些程序。作为一种后退的情形应当考虑通过呼叫中心的人的互动。所述系统提供选择 ： 消费者能够发送数 据 ( 压力指数、 趋势 ) 到医疗呼叫中心以得到专业人员的个人建议。
公开的实施例的某些特定细节是以解释而非限制的目的提出的， 以提供对本发明 清楚和彻底的理解。 然而， 本领域技术人员应当认识到， 本发明可以以不完全遵从在此提出 的细节、 不显著脱离本公开精神和范围的其它实施例来实行。此外， 在本文中， 为了简短和 清楚的目的， 已经省略了已知的装置、 电路和方法的详细描述， 以避免不必要的细节和可能 的混乱。
权利要求中包括了附图标记， 然而包含附图标记只是为了清楚的原因， 不应该解 释为对权利要求范围的限制。