用于确定用户的应激水平的设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及用于确定用户的应激水平的设备、系统和方法。本发明还涉及可穿戴设备和计算机程序。

背景技术

精神应激和情绪应激(常常被称为心理应激)在它们未被充分地处理时会损害健康。短时段心理应激能够引起睡眠障碍、疲劳、头疼和情绪变化。累积的心理应激能够引起焦虑、抑郁、慢性疲劳、消化问题、自身免疫性疾病和心血管疾病。心理应激(还被称为应激)和其相关的并发疾病是造成全世界大部分残疾的原因。该发现明显强调对于通过足够的应对的应激的前瞻性减少的需要以防止应激将其有害短期和长期效应施加于身体。

应激以一系列身体响应为特征，包括增加的心律、导致皮肤电传导升高的(身体的多个位置处的)增加的出汗和具有大约20-30分钟的延迟的应激荷尔蒙皮质醇的释放。这些身体响应有助于朝向实际或感知的应激源(被定义为引起应激的活动、事件或其他刺激)做出适当的响应。然而，太高的皮质醇水平是适得其反的，因为它们与较差的记忆能力相关联并且由于增加的采取行动的风险而影响决策。

尽管对于大多数人来说术语应激具有消极含意，但是“应激”一般能够被定义为“身体对对于变化的任何需求的非特异性响应”。这涉及应激诱发的身体响应(包括皮质醇释放)不限于消极应激。积极感觉(诸如坠入爱河、性唤起、留存群体中的成功狩猎和打桌游(不管游戏者是赢还是输))实际上触发皮质醇的释放。因此，不利的认知效应也会在皮质醇水平由于积极应激而变得太高时发生。因此，应激不仅可以是精神或情绪应激，而且也可以由其他应激源引起，诸如吃辛辣食物，进入热的房间和猛烈活动。

这些不利的效应使将人的应激水平保持在健康边界内是重要的。衡量标准的缺乏妨碍了准确地测量人的应激水平。心理学家常常使用验证问卷来获得人的感知的应激水平。用于应激的更客观量度是血浆或唾液皮质醇水平。20至30分钟延迟使得使用皮质醇水平对应激的实时监测不可能。

US2017/0071551Al公开了一种用于基于交感迷走神经平衡(SVB)值(其基于测量数据集来计算)确定用户的应激水平的方法，可以包括：将心率变异性(HRV)特性确定为涉及测量数据集的第一部分内的自主神经系统(ANS)活动标记的数量和测量数据集的第二部分内的ANS活动标记的数量的比率，并且然后基于HRV特性来确定用户的应激水平。测量数据集的第一和第二部分可以基于将测量数据集的直方图表示分成第一和第二部分的用户特异性基准SVB值来选择。另外，实时监测在这种方法的情况下受妨碍，因为数据集需要被记录，这花费至少一分钟的时间。

WO2017/178359A1公开了一种用于改进用户的睡眠有效性的系统和用于处理用户的皮肤电传导数据的信号处理设备。所述设备包括：输入单元，其用于接收指示所述用户的皮肤电传导的皮肤电传导数据；分割单元，其用于将皮肤电传导数据信号分割为多个阶段；峰检测单元，其用于检测所述皮肤电传导数据信号中的峰；计算单元，其用于计算每个阶段的检测到的峰的上升沿幅度的总和；分析单元，其被配置为基于在一天的过程期间的每个阶段的上升沿幅度的所述总和的瞬时行为将所述用户分类到情绪状态中，其中，所述分析单元被配置为当每个阶段的上升沿幅度的总和在一天的过程期间增加时将所述用户分类到不健康的疲倦状态中；和/或当每个阶段的上升沿幅度的总和在一天的过程期间降低时将所述用户分类到健康的疲倦状态中；以及输出单元，其被配置为输出指示所述情绪状态的输出信号。

发明内容

本发明的目的是提供使得能够实时地确定用户的应激水平的改进的设备、系统和方法以及可穿戴设备。本发明的又一目的是以容易的方式并且以足够的可靠性实现用户的应激水平的确定。

在本发明的第一方面中，呈现了一种用于确定用户的应激水平的设备，包括

接口，其被配置为获得应激相关的信号迹线；

处理单元，其被配置为通过以下操作来处理所获得的应激相关的信号迹线：

-根据所获得的应激相关的信号迹线来导出当前应激相关的信号值，所述当前应激相关的信号值表示所获得的应激相关的信号迹线的应激相关的参数在第一时间段内的当前值，

-根据所获得的应激相关的信号迹线来导出当前应激相关的信号值，所述当前应激相关的信号值表示所获得的应激相关的信号迹线的应激相关的参数在第一时间段内的当前值，

-获得两个或更多个存储的百分位应激相关的信号值，存储的百分位应激相关的信号值表示应激相关的信号直方图的两个或更多个百分位水平中的一个百分位水平处的所述应激相关的参数的值，所述应激相关的信号直方图表示在过去根据针对多个第一时间段的应激相关的信号迹线导出的应激相关的信号值的分布，其中，所述应激相关的信号直方图中的所述两个或更多个百分位水平将所述应激相关的信号直方图划分成三个或更多个直方图区段，每个直方图区段覆盖多个应激相关的信号值的不同范围并且被分配给不同应激水平，

-将所述当前应激相关的信号值与所获得的百分位应激相关的信号值进行比较以确定针对所述当前应激相关的信号值的对应的直方图区段，并且

-通过确定被分配给所确定的直方图区段的所述应激水平来确定所述用户的所述当前应激水平。

在实施例中，所述处理单元被配置用于通过以下操作来处理所获得的应激相关的信号迹线来确定直方图：

-根据针对第二时间段内的多个第一时间段的所获得的应激相关的信号迹线来导出多个应激相关的信号值，应激相关的信号值表示第一时间段内的所获得的应激相关的信号迹线的应激相关的参数的值，

-根据针对所述第二时间段内的所述多个第一时间段的所导出的应激相关的信号值来形成应激相关的信号直方图，所述应激相关的信号直方图表示根据针对多个第一时间段的所述应激相关的信号迹线导出的应激相关的信号值的分布，

-确定所述应激相关的信号直方图中的两个或更多个百分位水平，所述两个或更多个百分位水平将所述直方图划分成三个或更多个直方图区段，每个直方图区段覆盖所述多个应激相关的信号值的不同范围，

-确定百分位应激相关的信号值，每个百分位应激相关的信号值表示所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平中的一个百分位水平处的应激相关的信号，并且

-存储针对所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平确定的所述百分位应激相关的信号值。

在本发明的又一方面中，呈现了一种用于确定用户的应激水平的系统，包括：

-用于从用户采集应激相关的信号的传感器；以及

-如本文中公开的设备。

在本发明的又一方面中，呈现了一种由用户可穿戴的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如本文中公开的系统。

在本发明的另外的方面中，提供了对应的方法、包括程序代码模块的计算机程序以及在其中存储计算机程序产品的非瞬态计算机可读记录介质，所述程序代码模块用于当所述计算机程序在计算机上被执行时使计算机执行本文中公开的方法的步骤，所述计算机程序产品当由处理器执行时使本文中公开的方法被执行。

在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，请求保护的方法、系统、可穿戴设备、计算机程序和介质与请求保护的并且特别是如在从属权利要求中定义并且在本文中公开的设备具有相似和/或相同的优选实施例。

本发明提供了基于应激相关的数据(例如心理生理数据，诸如皮肤电传导数据、心率变异性数据或呼吸模式数据)的历史数据的归一化和排序方法。为了获得应激水平的实时或接近实时评价，测量并评价与快速应激响应(例如心理生理应激响应)相关的测量数据。这种快速响应可以利用递送应激相关的信号迹线的适当传感器(例如心理生理传感器，诸如皮肤电传导传感器)来进行测量，根据本发明对所述应激相关的信号迹线进行评估。在这种背景下，应激相关的信号意味着以特定方式与用户被暴露于其并且关于用户的应激的信息能够从其被导出的应激有关并且受所述应激影响。

提出的设备、系统和方法允许实时地测量并确定人的应激水平。人的应激响应使用适当的模态(诸如皮肤电传导)来进行评价。针对特定时间(在示范性实施方式中，例如6至10小时)，在直方图中收集每个短时间段(在示范性实施方式中，例如每分钟)的累积应激响应。针对一定时间段(在示范性实施方式中，例如过去3周)收集并存储这些直方图。将实际应激响应(即针对上升沿总和(SRE)的当前值，其可以是从实际应激相关的信号迹线获取的值的一定数据处理的结果)与历史数据进行比较以获得人的应激水平。如果例如整个应激谱包括五个应激水平，当实际水平超过通过直方图表示的历史数据的80％百分位时，人的应激水平被排序在最高水平中。提出的排序因此使得能够使用给定直方图的人的应激水平的实时评价。

根据本发明的一个方面，应激水平基于实际测量结果来实时确定。根据本发明的另一方面，直方图被确定并存储，使得其能够被用于以后根据应激相关的信号的实际测量结果来确定应激水平。提出的设备优选地包括用于要么直接从传感器要么从存储测量数据的存储器获得(即检索或接收)测量数据(特别地应激相关的信号迹线)的接口。

在用于确定用户的应激水平的设备的实施例中，所述处理单元被配置为获得两个或更多个存储的百分位应激相关的信号值，所述两个或更多个存储的百分位应激相关的信号值是从在一周中的与所述当前应激相关的信号值被从其导出的所述应激相关的信号迹线相同的一天所采集的应激相关的信号迹线的应激相关的信号值中获得的，并且将所述当前应激相关的信号值与对应于在一周中的相同一天的所获得的百分位应激相关的信号值进行比较。这改进应激水平的确定的准确性。

在用于确定用户的应激水平的设备的实施例中，所述处理单元被配置为获得两个或更多个存储的百分位应激相关的信号值，所述两个或更多个存储的百分位应激相关的信号值是从在一周中的与所述当前应激相关的信号值被从其导出的所述应激相关的信号迹线相同的两天或更多天所采集的应激相关的信号迹线的应激相关的信号值中获得的，根据所获得的百分位应激相关的信号值来确定加权平均百分位应激相关的信号值，并且将所述当前应激相关的信号值与所述加权平均百分位应激相关的信号值进行比较。因此，作为一个选项，获得的百分位应激相关的信号值可以同样地或通过预定权重被加权。加权使应激的确定更准确。

在用于确定用于在确定用户的应激水平时使用的直方图的设备的实施例中，所述处理单元被配置为确定并存储针对多个第二时间段的百分位应激相关的信号值。优选地，第二时间段是在一小时至一周的范围内，特别地在6至24小时的范围内，优选地6至10小时的时间段。直方图因此可以包括百分位应激相关的信号值的更大集合，其可以部分地或全部地用来确定当前应激水平。用于获得用于直方图的数据的优选时段可以例如是一天期间的6至12小时。

所述处理单元还可以被配置为针对第三时间段存储针对多个第二时间段确定的百分位应激相关的信号值。优选地，第三时间段是在一天至一年的范围内，特别地在一周至三个月的范围内，优选地两周或三周的时间段。因此，应激相关的信号直方图数据集可以例如包括针对21或28天中的每一天的每天的百分位应激相关的信号值集(每个形成一个应激相关的信号直方图)，其反映最后21或28天内的用户的应激状态，即应激相关的信号直方图数据集可以包括多个应激相关的信号直方图，例如每天一个。这些数据然后能够用来基于实际测量结果来判断用户的当前应激水平。通常，存储针对多于三个月获得的直方图是更不利的，因为季节性影响也开始对皮肤电传导水平具有效应。

在另一实施例中，所述处理单元被配置为将不同应激水平分配给所述应激相关的信号直方图的所述不同直方图区段，并且存储分配的应激水平以及所述百分位应激相关的信号值。这允许基于应激相关的信号值的当前测量结果的用户的应激水平的简单且实时的确定。

上面提到的第一时间段优选地是在10秒至10分钟的范围内，特别地在30秒至两分钟的范围内，优选地一分钟的时间段。因此，对于上面描述的计算，应激相关的信号迹线可以被划分成例如一分钟的信号部分，其然后被单独地评价以确定当前应激相关的信号值，并且根据当前应激相关的信号值来确定当前应激水平。

在优选的实施例中，所述应激相关的信号迹线是皮肤电传导测量迹线，并且所述应激相关的信号值表示所述第一时间段内的所述皮肤电传导测量迹线的上升沿的高度的总和SRE、或峰的数量或平均皮肤电传导水平。在此背景下，上升沿总和(在本文中被称为SRE；有时也被称为SREH)表示每个时间段(例如每分钟)的上升沿的高度的总和。

针对有效上升沿的示范性下限可以是一秒。上升沿是皮肤电传导迹线的在没有中断的情况下上升的部分。上升沿高度是上升沿的顶部处的皮肤电传导的值与上升沿的底部处的皮肤电传导的值之间的差。上升沿持续时间是上升沿的顶部的皮肤电传导数据点的时间戳与上升沿的底部的皮肤电传导数据点的时间戳之间的差。

作为应激相关的信号值的一个实施例，当前SRE值能够通过加和在该时间段内的所有上升沿的高度来获得。另一选项是对较短时间段内(例如仅最后6或10秒内)的上升沿的高度进行求和，并且将该总和分别与10或6的对应因子相乘，以获得一分钟内的当前SRE值。(一分钟内的)该当前SRE值然后能够与已经从每分钟的SRE值的更早测量结果获得的在较长时间段内(例如在三周内)可用的一个或多个直方图的百分位应激相关的信号值(在这种情况下，百分位SRE值)进行比较。通常，代替于6或10秒的测量结果，可以使用在1至60秒的范围内的其他时间段和对应的乘法因子。

为了针对第一时间段从获得的应激相关的信号迹线导出SRE值，存在各种选项。根据优选的选项，所述处理单元被配置为通过以下操作来导出SRE值：确定所获得的应激相关的信号迹线的一阶导数，检测所述一阶导数中的零交叉，通过检测跟随有正到负的零交叉的负到正的零交叉来检测上升沿，并且通过以下操作来获得所述SRE值：i)对所述第一时间段内的检测到的上升沿的所述高度进行求和，或者ii)对比所述第一时间段更短的时间段内的检测到的上升沿的所述高度进行求和并且将总和乘以由所述第一时间段除以所述更短的时间段的比率表示的乘法因子。

因此，所述处理单元可以被配置为仅当所述上升沿的持续时间超过最小第四时间段时才将检测到的上升沿加和到所述总和，所述第四时间段优选地是在0.1秒至10秒的范围内，特别地在0.3秒至1.5秒的范围内，优选地一秒的时间段。因此，可能是噪声或由干扰引起的非常短的上升沿可以被忽视以改进应激水平确定的可靠性。在示范性实施例中，0.6秒或一秒可以被用作第四时间段，其是用于表征有效峰的合理时间段。作为上升沿持续时间的上限时间段，可以使用1.5和2秒之间的值，但是关于高血压或对于幼儿，这样的上升沿能够变得非常短。对于新生儿，其为大约0.25秒。

应激相关的直方图的两个或更多个百分位水平的集合可以包括预定数量的百分位水平。优选地，它们被选择为将SRE直方图再分成同样大的直方图区段。例如，百分位水平的集合可以包括33％和66％百分位水平(即具有三个直方图区段的两个水平)、或25％、50％和75％百分位水平(即具有四个直方图区段的三个水平)、或20％、40％、60％和80％百分位水平(即具有五个直方图区段的四个水平)、或16.6％、33.3％、50％、66.6％和83.3％百分位水平(即具有六个直方图区段的五个水平)。其他数量(例如更多水平或非相等分布的(诸如对数或指数布置的百分位水平和/或直方图区段))也是可能的。

在另一实施例中，应激相关的信号迹线是心率变异性迹线，并且应激相关的信号值表示第一时间段内的心率变异性迹线的高频与低频比率，或其中，应激相关的信号迹线是呼吸模式迹线，并且应激相关的信号值表示第一时间段内的呼吸速率，或应激相关的信号迹线是表示第一时间段内的肌肉张力的肌电图。

附图说明

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的(一个或多个)实施例而显而易见并且将参考下文描述的(一个或多个)实施例得到阐述。在以下附图中，

图1示出了根据本发明的系统和设备的示意图；

图2示出了可穿戴设备形式的根据本发明的系统的示范性实施方式；

图3A示出了皮肤电传导迹线的示图；

图3B示出了针对与图3A中示出的相同的时间间隔的所计算的应激水平的示图；

图4示出了根据本发明的用于确定用户的应激水平的方法的实施例的流程图；

图5示出了根据本发明的用于确定用于在确定用户的应激水平中使用的直方图的方法的实施例的流程图；

图6示出了根据本发明的方法的另一实施例的流程图；

图7示出了皮肤电传导迹线、所确定的应激水平和使用绝对上升沿高度的SRE值的示图；

图8示出了与图7中示出的示图相对应的直方图的示图；

图9示出了皮肤电传导迹线、所确定的应激水平和使用归一化上升沿高度的SRE值的示图；并且

图10示出了与图9中示出的示图相对应的直方图的示图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统100的示范性实施例的示意图。系统100包括用于测量用户的应激相关的信号(诸如皮肤电传导)的传感器20。由传感器20随着时间测量的应激相关的信号形成应激相关的信号迹线22，其通常指示对应于神经应激响应的一个或多个测量的刺激响应。系统100还包括用于确定用户的应激水平和/或用于确定用于在确定应激水平中使用的直方图的设备10。优选地，设备10被用于这两个目的。

设备10包括用于获得(即从传感器20或(未示出)存储器接收或检索)应激相关的信号迹线22的接口11和用于处理应激相关的信号迹线22的处理单元12。处理单元12能够是任何类型的合适的处理单元或处理器，例如被相应地调整的微处理器/微控制器或嵌入式微控制器，但不限于此。接口11能够是从传感器20或存储器获得数据的任何种类的接口，例如无线或有线数据接口或信号线。将理解，传感器20和设备10能够是相同设备(例如可穿戴设备或腕带)的部分，或能够被实施为单独的设备或在其中。由处理单元12执行的处理的细节将在下面进行解释。

任选地，如通过图1中的虚线指示的，系统100能够包括用于将所确定的应激水平24输出或绘制给用户的输出单元40。例如，能够谨慎地发信号指示应激水平增加的LED或蜂鸣器可以被用作输出单元40。应激水平可以例如与可编程LED通信，在使用五种应激水平的情况下，针对最低水平发出蓝色信号，然后发出绿色、黄色、橙色信号并且针对最高应激水平发出红色信号。将理解，输出单元40和设备10能够是相同设备(例如可穿戴设备或腕带)的部分，或者能够被实施为单独的设备或在其中。例如，系统100的输出单元40可以借助于相同或远程位置处的智能手机或其他信息处理实体来实施。对应地，处理单元12也能够借助于适于例如通过运行对应应用执行前述功能的智能手机或运行对应软件的另一合适的计算设备来实施。

系统100还可以包括用于至少存储直方图或表征直方图的具体数据的存储器13。另外，过去针对用户确定的应激水平数据可以被存储。细节将在下面解释。存储器13能够是设备10的部分，或能够是外部存储器。存储器能够是任何合适的存储器，例如存储器寄存器或RAM(随机存取存储器)。将理解，存储器13和处理单元12能够是相同设备(例如可穿戴设备或腕带)的部分，或能够被实施为单独的设备或在其中。

图2示出了由用户可穿戴的可穿戴设备30的实施例。在该实施例中，可穿戴设备30以智能手表的形式来实施。智能手表包括腕带33和外壳34。腕带33能够环绕用户的手腕。将理解，可穿戴设备也可以被穿戴在身体的另一合适部分(诸如踝足或手)周围，或可以适于例如以贴片的形式附接到身体的其他部分。

可穿戴设备30能够包括用于确定用户的应激水平的提出的系统100。以这种方式，对应的系统100能够以非侵扰且可穿戴的方式被提供。备选地，可穿戴设备30可以仅包括传感器20，在该实施例中，皮肤电传导传感器20。系统100的设备10可以位于远程位置处或被实施在远程设备(例如远程计算机、智能手机或患者监测器)中。

在下文中，本发明将通过参考使用皮肤电传导迹线作为应激相关的信号迹线并使用上升沿总和(SRE)值(实际上表示时间段内的上升沿的高度的总和)作为应激相关的信号值的具体实施例更详细地进行解释。

传感器20可以是皮肤电传导传感器20，可以包括与皮肤电传导测量单元(未示出)组合的第一和第二皮肤电传导电极31、32。在图2的实施例中，两个皮肤电传导电极31、32被集成到可穿戴设备的外壳内，然而也能够将它们例如集成到腕带33中，使得它们接触手腕的下侧。皮肤电传导电极31、32能够被布置为当用户穿戴可穿戴设备30时接触手腕的上侧。包括皮肤电传导传感器的可穿戴设备的示范性实施方式是Philips精密张力指示器DTI-4。

皮肤电传导传感器20适于测量皮肤电传导电极31、32之间的用户2的皮肤电传导。出于该目的，皮肤电传导测量传感器可以包括用于将电压施加于至少两个皮肤电传导电极之间的电压生成器、用于感测至少两个电极之间的电流的感测单元、和/或用于基于感测的电流来计算皮肤电传导的计算单元。在该实施例中，测量的皮肤电传导随着时间形成应力相关的信号迹线(或数据)。应力相关的信号迹线(或数据)可以例如被存储在可穿戴设备30的存储器中，或可以被传输(无线地或通过导线或信号线)到外部单元。

皮肤电传导测量传感器20和/或设备10(如图1所示)可以被集成到可穿戴设备30的外壳34中。可穿戴设备30还能够包括用于通过无线或有线通信链路传输数据(诸如测量数据、确定的SRE值、直方图数据和/或确定的用户的应激水平16)的发射器。然而，将理解，设备10或处理单元12也能够被实施为单独的部分或设备或在其中，并且可穿戴设备30然后经由发射器将应激相关的数据传输到单独的部分或设备。

有利地，系统100还可以包括用于输出用户的应激水平的输出单元40。输出单元40可以是单独的设备，或可以被集成到例如智能手表形式的包括传感器20的可穿戴设备30中。此外，外部输出单元40(例如运行对应应用的智能手机、平板电脑或PC)可以被使用，并且被耦合到设备10或可穿戴设备30。

在下文中，提出的方法的细节将使用皮肤电传导数据作为示范性应激相关的测量数据(在该范例中，心理生理测量数据)来解释。为了导出如从皮肤电传导数据测量的人的经历的情绪(特别地应激)的强度，使用分类方法。根据这种分类，在该示范性实施例中，确定的应激水平(有时也被称为情绪强度)可以具有在范围1至5内的整数值。其他值和范围一般是可能的。

图3示出了相同时间间隔内的皮肤电传导迹线(图3A)和计算的应激水平(图3B)。能够看出响应性是快速的，但是应激水平值似乎在最高值处饱和。

在实施例中，个人带宽被用于应激水平。如果对于人来说应激水平的个人范围是已知的，则仅真正强烈的情绪才会产生最大应激水平值。因此，在该实施例中，当一定量的皮肤电传导数据(例如一天或更多天的皮肤电传导数据)变为可用时导出人的应激水平的个人范围。

在下文中，将描述本发明的实施例的更多细节，特别地用于确定用户的应激水平的直方图的确定和使用的实施例的更多细节。根据本发明的方面，使用过去数据的直方图，即事件检测基于比较实际值与过去数据的直方图。另外，对于应激水平的计算，应用步骤，根据其，使用SRE值(SRE值表示每个时间段(例如每分钟)的上升沿的高度的总和)，而非皮肤电传导水平。

图4示出了根据本发明的用于确定用户的应激水平的方法200的实施例的流程图。图1中示出的设备10的处理单元12可以执行该方法200。

在第一步骤201中，从获得的应激相关的信号迹线22导出当前上升沿总和(SRE)值。当前SRE值表示第一时间段(例如一分钟)内的获得的应激相关的信号迹线的当前SRE。该当前SRE值可以通过测量较短时间间隔内(例如6至10秒间隔内)的SRE来获得，其中，SRE值被计算并且然后乘以乘法因子(例如对于6秒间隔，10，或对于10秒间隔，6)，以获得每分钟的当前SRE值，并且实现与由每分钟值组成的直方图的比较。

在第二步骤202中，特别地从SRE直方图23获得两个或更多个存储的百分位SRE值。存储的百分位SRE值表示SRE直方图23的两个或更多个百分位水平之一处的SRE。SRE直方图可以例如被存储在它从其获得的存储器(例如图1中示出的存储器13)中。

SRE直方图表示在过去从针对多个第一时间段的应激相关的信号迹线导出的SRE值的分布。在图8中示出了示范性SRE直方图50。在x轴上，示出了针对第二时间段的非零SRE值的数量(此处，10小时，即总共多达600个SRE值，其中，每分钟一个SRE值；通常，在该实施例中，其会小于600个SRE值，因为省略了零值)，并且在y轴上，示出了针对由第二时间段(此处，10小时)覆盖的多个(此处，600个)第一时间段的每个第一时间段(此处，一分钟)的SRE值。SRE直方图50中的两个或更多个(此处，四个)百分位SRE值51、52、53、54将SRE直方图划分成三个或更多个(此处，五个)直方图区段55、56、57、58、59。在图8中示出的SRE直方图50中，使用四个百分位20％、40％、60％和80％，对此确定对应的百分位水平51、52、53、54。因此，每个直方图区段55、56、57、58、59覆盖SRE值的数量的不同范围，并且被分配给不同应激水平。例如，直方图区段55被分配给应激水平1(低应激)，并且直方图区段59被分配给应激水平5(高应激)。根据一个选项，整个SRE直方图可以被存储在存储器(例如图1中示出的存储器13)中。然而，通常，其足以如另一选项中提供的那样仅存储四个百分位SRE值51、52、53、54，四个百分位SRE值51、52、53、54允许区分五个直方图区段，并且因此如果当前SRE值是已知的，则确定当前应激水平。

因此，在后续的步骤203中，当前SRE值与获得的百分位SRE值(即图8中示出的示范性SRE直方图的四个百分位SRE值51、52、53、54)进行比较以针对所述当前SRE值确定对应的直方图区段。例如，如果当前SRE值是100，其位于第一百分位SRE值51与第二百分位SRE值52之间，并且因此在应激水平2被分配给的第二直方图区段中。换言之，如果SRE值100当前针对用户被测量，则能够瞬间从SRE直方图确定用户具有应激水平2。这在步骤204中完成，其中，用户的当前应激水平24通过确定被分配给确定的直方图区段的应激水平来确定。

SRE值能够根据绝对高度(以μS为单位)或归一化(也被称为相对)高度(如百分比增加，无单位)来计算。在实施方式中，100个水平可以被使用，并且然后水平将意味着指示人在0％(非应激)和100％(非常应激)之间的百分比处是否应激的应激百分比。

存在这种方法的各种实施例和修改。例如，如果多天内的多个SRE直方图被存储，为了确定当前应激水平，与当天在一周中的相同一天的SRE直方图可以被选择，或在周中的相同多天的SRE直方图的平均(或加权平均)可以被形成并使用。优选地，仅使用已经从相同用户获得的SRE直方图，而在实施例中，可以使用针对具有相似或完全相同个人特征(例如年龄、体重、健康状态、性别、职业、业余爱好等)的多个其他人的SRE直方图。此类直方图也能够用来在使用的第一天给予用户有意义的数据。直方图可以被存储在云中的外部服务器上、或被本地存储在局域网中或在用户的设备本身上。另外，在实施例中，应激(而非SRE)也能够通过每分钟的上升沿频率(峰值频率)或每分钟的平均皮肤电传导水平而从皮肤电传导迹线导出。

图5示出了根据本发明的用于确定用于在确定用户的应激水平中使用的直方图的方法300的实施例的流程图。该方法300也可以由图1中示出的设备10的处理单元12执行。优选地，方法200和300两者由设备10的处理单元12执行，其因此收集用于生成SRE直方图的数据并且确定当前应激水平。方法200和300可以备选地由单独的设备执行。

在第一步骤301中，针对第二时间段内的多个第一时间段从获得的应激相关的信号迹线22导出多个SRE值。在第二步骤302中，SRE直方图由针对第二时间段内的多个第一时间段的导出的SRE值形成。在第三步骤303中，确定SRE直方图中的两个或更多个百分位水平，所述两个或更多个百分位水平将直方图划分成三个或更多个直方图区段。在第四步骤304中，确定百分位SRE值，每个百分位SRE值表示SRE直方图的两个或更多个百分位水平中的一个百分位水平处的SRE。在第五步骤305中，存储针对SRE直方图的两个或更多个百分位水平确定的百分位SRE值。通过存储的百分位SRE值描述的该SRE直方图然后可以被用作图4中图示的方法200中的SRE直方图23。

图6示出了根据本发明的方法400的另一更详细实施例的流程图。

在第一步骤401中，获得皮肤电传导数据，例如在飞行中，如当前由传感器20测量的。随着时间的皮肤电传导数据形成皮肤电传导迹线22。

在任选的步骤402中，可以从皮肤电传导迹线滤除高频噪声。例如，0.5Hz能够被用作交叉。

在步骤403中，使用皮肤电传导的一阶导数从测量的皮肤电传导数据的皮肤电传导迹线22导出每个第一时间段(例如每分钟)的(归一化或绝对)上升沿总和(SRE)。

在步骤404中，确定皮肤电传导迹线的一阶导数的零交叉。皮肤电传导迹线的时间依赖性的一阶导数的负到正的零交叉发信号指示上升沿的开始。皮肤电传导迹线的时间依赖性的一阶导数的下一零交叉(正到负)发信号指示上升沿的结束。

在步骤405中，使用线性方法，开始时的皮肤电传导值从上升沿的结束时的皮肤电传导值减去以生成上升沿高度。备选地，使用对数方法，皮肤电传导迹线的上升沿能够通过将结束值或高度除以开始值来量化。在使用归一化的又一备选方案中，开始时的皮肤电传导值可以从顶部处的皮肤电传导值减去，并且这除以开始值。

在步骤406中，满足上升沿的持续时间超过第二(较短)时间段(例如一秒(通常，在0.1秒至10秒的范围内、特别地在0.5秒至1.5秒的范围内的持续时间))的准则(被称为"持续时间准则")的第一(较长)时间段(例如一分钟)内的所有上升沿高度被求和，以生成每个第一时间段(例如每分钟)的(有效)上升沿高度的总和。然而，应当注意，上升沿可以继续到下一第一时间段中，例如到下一分钟中。如果该上升沿满足持续时间准则，在步骤406中，直至第一时间段的结束(例如该分钟的结束)的其贡献归因于该第一时间段，例如归因于该分钟。该上升沿的其余部分然后归因于下一分钟。如果该上升沿不满足持续时间准则，其在求和时不被计数，而是被认为由噪声或运动伪影引起。

在步骤407中，对于一定的(例如预设的)第三时间段(例如在一天至一年的范围内、特别地在一周至一个月的范围内、优选地两周或三周)，每个第一时间段的上升沿总和被存储在存储器中，例如被放入FIFO(先进先出)缓冲器中。

在实施方式中，优选的设置是一天10小时的时段(即第二时间段是10小时)和每分钟一个数据点(即第一时间段是一分钟)。用于最小有效天的准则(表示“有效天准则”)可以被设置在时间窗8AM至6PM中的6小时的最小值处。这将针对有效天给出360至600个数据点。另一示范性时间窗可以是6AM至12AM。第二时间段不需要是不间断的，而是应当优选地在同一天内以平均在一周中的相同一天的值(如果可用)。另一直方图比较能够针对夜晚进行指定：12PM和6AM之间的6小时以比较实际睡眠数据与历史数据。用于形成直方图的其他选项可以是针对全周、全月、全季度或全年的直方图。

只要满足有效天准则，在步骤408中，SRE直方图的四值下采样版本就能够被存储在非易失性存储器(例如存储器13)中。在该步骤中，对于SRE直方图，在期望的百分位水平(例如20％、40％、60％和80％)处导出百分位SRE值，所述期望的百分位水平是表征SRE直方图的四个样本(如在上面参考图8解释的)。这四个百分位SRE值然后在步骤409中针对该具体天被存储在存储器中。

由于在分类的实施例中应激水平应当在范围1至5(或0至4)内，仅存储四个百分位SRE值(在本文也被称为交叉值)。例如，对于1到2的交叉将是最靠近20％百分位的每分钟的SRE值。在360个值的直方图中，这是第60个值，并且对于1440个值，这是第288个值。因此，2到3交叉将是40％百分位或576/1440个值的第120/360个等。这在表1中进行图示，示出了针对五折分离的基于SRE直方图的应激水平交叉，即其中，SRE直方图被分成五个直方图区段。对于6个小时，能够获得多达360个直方图值，对于10小时，能够获得多达600个直方图值，并且对于全天，能够获得多达1440个直方图值。

表1

当这些有效天数据被存储时，有效天计数被增加1。如果数据收集在有效天数据存储时刻之后继续，直方图继续在尺寸上增加。直至午夜(0：00AM)每两个小时，有效天数据能够使用然后可用的直方图被重新计算，并且被存储到非易失性存储器中。最终，在0：00AM处，最终版本能够被计算并且存储。

空的新的直方图在0：00AM处或在设备被打开时开始。数据收集的中断(非穿戴状态)被忽视直到一定的持续时间，例如一小时的持续时间。在此之后，空的新的直方图在再次检测到穿戴状态时开始。

在设备在一天开始之后，其中，直方图数据在非易失性存储器中是可用的，在步骤410中，每分钟的当前上升沿总和值能够关于这些值进行排序，步骤410可以紧接在步骤406之后。例如，交叉值2-3和3-4之间中的每分钟的SRE值得到3的应激水平值。

每天的交叉值可以针对在一周中的每天进行存储。因此，可以存在针对在一周中的每天的有效天计数。如果可用的话，则在星期一，存储的星期一值然后被使用。这允许工作天和空闲天被区分。只要它们变为可用，即当有效天计数超过1时，平均每天的交叉值可以完成。最大的多天(例如三周)的历史数据可以被存储。

在实施例中，以加权方式计算针对一天的平均值：

加权平均t＝1/2(t-1)+1/3(t-2)+1/6(t-3)

其中，t是在一周中的特定一天，例如星期二。如果多于3周要被存储，上面提到的公式可以通过总和中的更多项(每周一项)来扩展。在表2中，针对全数据集、特别地用于导出个人应激水平范围的直方图示出了计算的范例。

表2

使用提出的方法，确定皮肤电传导值的个人范围，能够从其导出例如在1和5之间的个人应激水平(应激水平值)。轻微情绪将给予低应激水平，并且仅跨过80％百分位的足够强的情绪排序最高值，因此防止不想要的饱和。

图7示出了皮肤电传导迹线(A)、确定的应激水平(B)和使用绝对上升沿高度的SRE值(C)的示图。图8示出了与图7中所示的示图相对应的直方图50的示图。在该实施例中，通过加和绝对上升沿高度而每分钟计算皮肤电传导的累积增加。在一分钟结束时仍然上升的上升沿(有时也被称为峰)被分裂成两者被考虑的两个部分。所有正的总和以尺寸的顺序进行排列。20％、40％、60％和80％百分位分别是针对应激水平2、3、4和5的交叉。

图9示出了皮肤电传导迹线(A)、所确定的应激水平(B)和使用归一化上升沿高度的SRE值(C)的示图。图10示出了与图9中所示的示图相对应的直方图60的示图。在该实施例中，通过加和归一化上升沿高度(＝上升沿高度/基本水平)而每分钟计算皮肤电传导的累积增加。基本水平是上升沿的开始的皮肤电传导值。在一分钟结束时仍然上升的上升沿被分裂成两者被考虑的两个部分。所有正的总和以尺寸的顺序进行排列。20％、40％、60％和80％百分位分别是针对应激水平2、3、4和5的交叉。如能够从图7和9的比较看出的，SRE直方图60的百分位SRE值61-64稍微不同于SRE直方图50的百分位SRE值51-54。

在本发明的示范性实施例的以上描述中，皮肤电传导已经被用作应激的量度。特别地，皮肤电传导峰值频率和平均水平是利用皮肤电传导测量应激的通常接受的量度。该方法能够在仅微小或甚至没有修改的情况下被应用于应激的其他已知量度，诸如心率变异性或呼吸模式。

对于心率变异性，使用一定时间段(例如一分钟)中的心跳间间隔(即心跳之间的间隔)的倒数的频谱。使用两个频带：低频(LF)带(例如0.04-0.15Hz)和高频(HF)带(例如0.15-0.4Hz)。这些频带表示心跳间间隔的变化的节律。LF/HF比率被报告地链接到应激。类似于皮肤电传导，根据心跳间间隔的该天迹线的每分钟计算LF/HF比率。这些值以上升顺序进行布置，并且20％、40％、60％和80％值被存储并且下一天被用于在5点应激水平下排序实时LF/HF比率。

针对应激的另一指示符是肌肉张力。肩部、下背部和一些面部肌肉在应激下得到增加的张力。因此，肌电图(EMG)提供表示肌肉张力的被测量的参数，其可以根据本发明进行评价。

对于呼吸模式，可以例如针对一天的每分钟获取每个一定时间段(例如一分钟)内的平均呼吸频率。这些值可以以上升顺序进行布置，并且20％、40％、60％和80％值可以再次被存储用于在下一天用于评价实际呼吸评论，并且根据其来确定例如五个应激水平之一。

如果代替于皮肤电传导，心率变异性或呼吸模式被使用，则上面描述的所有其他实施例和修改相互适用。

当历史数据不可用时，本发明也能够被使用。其能够被开始以在启动之后建立例如每分钟的上升沿总和的直方图直至满足有效天准则，并且随着直方图建立而调整交叉值。另外，有效天或经更新的交叉百分位值能够例如利用时间戳(例如在一周中的一天标记)被存储到非易失性存储器。有效天可以针对在一周中的一天的每天进行存储。当新的有效天变为可用时，可以增加有效天的数量。当存在历史数据时，实际上升沿值总和可以被排序以得到应激水平。平均的新的有效天数据可以使用移动平均算法利用存储的数据来获得。出厂重置意味着所有存储的值都被擦除。如果使用的直方图例如被上传到云中的服务器或针对整个用户群体的因特网，则用户第一天能够基于其同等人的数据选择使用平均直方图。

本发明对于在生活方式训练或挑衅的处置或在侵略性行为之前的愤怒的发信号指示中使用是特别有用的。通常，其能够在需要或优选地使用人的应激水平的所有应用中使用。

根据本发明的设备的实施例也可以采取以下形式：

如本文中公开的设备，

其中，第二时间段是在一小时至一周的范围内，特别地在6至24小时的范围内的时间段。

如本文中公开的设备，

其中，第三时间段是在一天至一年的范围内，特别地在一周至三个月的范围内的时间段。

如本文中公开的设备，

其中，第一时间段是在10秒至10分钟的范围内，特别地在30秒至两分钟的范围内，优选地一分钟的时间段。

如本文中公开的设备，

其中，第四时间段是在0.1秒至10秒的范围内，特别地在0.5秒至1.5秒的范围内，优选地一秒的时间段。

如本文中公开的设备，

其中，应激相关的信号直方图的两个或更多个百分位水平包括；33％和66％百分位水平、或者25％、50％和75％百分位水平、或者20％、40％、60％和80％百分位水平、或者16.6％、33.3％、50％、66.6％和83.3％百分位水平。

如本文中公开的设备，

其中，应激相关的信号迹线(22)是心率变异性迹线，并且应激相关的信号值表示第一时间段内的心率变异性迹线的高频与低频比率，或其中，应激相关的信号迹线(22)是呼吸模式迹线，并且应激相关的信号值表示第一时间段内的呼吸速率，或应激相关的信号迹线(22)是表示第一时间段内的肌肉张力的肌电图。

本公开的另外的方面涉及：

一种用于确定用于在确定用户的应激水平时使用的直方图(特别地用于由根据权利要求1所述的设备使用)的设备，所述设备包括：

接口(11)，其被配置为获得应激相关的信号迹线(22)；

处理单元(12)，其被配置为通过以下操作来处理所获得的应激相关的信号迹线：

-根据针对第二时间段内的多个第一时间段的所获得的应激相关的信号迹线来导出多个应激相关的信号值，应激相关的信号值表示第一时间段内的所获得的应激相关的信号迹线的应激相关的参数的值，

-由针对所述第二时间段内的所述多个第一时间段的所导出的应激相关的信号值形成应激相关的信号直方图，所述应激相关的信号直方图表示根据针对多个第一时间段的所述应激相关的信号迹线导出的应激相关的信号值的分布，

-确定所述应激相关的信号直方图中的两个或更多个百分位水平，所述两个或更多个百分位水平将所述直方图划分成三个或更多个直方图区段，每个直方图区段覆盖多个应激相关的信号值的不同范围，

-确定百分位应激相关的信号值，每个百分位应激相关的信号值表示所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平中的一个处的所述应激相关的信号，并且

-存储针对所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平确定的所述百分位应激相关的信号值。

一种用于确定用于在确定用户的应激水平时使用的直方图(特别地用于由根据权利要求13所述的方法使用)的方法，所述方法包括：

-根据针对第二时间段内的多个第一时间段的所获得的应激相关的信号迹线来导出多个应激相关的信号值，应激相关的信号值表示第一时间段内的所获得的应激相关的信号迹线的应激相关的参数，

-由针对所述第二时间段内的所述多个第一时间段的所导出的应激相关的信号值形成应激相关的信号直方图，所述应激相关的信号直方图表示根据针对多个第一时间段的所述应激相关的信号迹线导出的应激相关的信号值的分布，

-确定所述应激相关的信号直方图中的两个或更多个百分位水平，所述两个或更多个百分位水平将所述直方图划分成三个或更多个直方图区段，每个直方图区段覆盖多个应激相关的信号值的不同范围，

-确定百分位应激相关的信号值，每个百分位应激相关的信号值表示所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平中的一个处的所述应激相关的信号，并且

-存储针对所述应激相关的信号直方图的所述两个或更多个百分位水平确定的所述百分位应激相关的信号值。

尽管在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容以及权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。

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

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。

权利要求书中的任何附图标记不应被解读为对范围的限制。