(57)【要約】  皮膚コンダクタンスを測定するセンサである。増幅器を使用して、皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換する。アナログ出力電圧は、デジタル領域に変換され、これにより、緊張性皮膚コンダクタンスにおける増加及び相性皮膚コンダクタンス反応がデジタル領域において得られる。増幅器は、非線形対数利得を有し、増加する皮膚コンダクタンス値に対して減少する利得を有する。センサは、緊張性信号及び相性信号における増加の検出を、広範囲の皮膚コンダクタンスに亘って可能にする。センサは、アナログ−デジタル変換器の最適使用を提供し、これにより、低分解能、したがって、低コストの変換器を使用することができる。
2019518533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換する増幅器と、
前記アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するデジタルプロセッサと、
を含み、
前記増幅器は、前記皮膚コンダクタンスの対数である出力信号を生成するための対数利得を有し、これにより、増加する皮膚コンダクタンス値に対して減少する利得を有する、皮膚コンダクタンスを測定するセンサ。
【請求項２】
前記デジタルプロセッサは、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における極大値及び極小値を検出し、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出し、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する前記立ち上がりを前記相性皮膚反応と特定することによって、前記相性皮膚反応を抽出し、
前記デジタルプロセッサは、
少なくとも前記第１の範囲の前記極大値よりも長い期間に亘る前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を検出することによって、前記緊張性皮膚反応における増加を抽出する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記デジタルプロセッサは、相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を除去することによって、前記緊張性皮膚反応における増加を抽出する、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記増幅器は、第１の入力部において基準電圧を、第２の入力部と接地との間において皮膚コンダクタンスを、出力部において出力電圧を持つ演算増幅器を含み、少なくとも１つのダイオードを含む帰還経路が、前記出力部と、前記第２の入力部との間に設けられる、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
温度測定回路を更に含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
皮膚電極接触不良の事象中の皮膚コンダクタンス測定値の影響を除去する若しくは制限する、及び／又は、加速度計によって検出される動きによる疑反応の影響を拒絶するためにフィルタリングする若しくは制限する信号処理ユニットを含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記皮膚反応からコルチゾール反応を計算するプロセッサを更に含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
リストバンドと、
手首の上への適用のために前記リストバンドに取り付けられる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のセンサと、
を含む、モニタリングシステム。
【請求項９】
ユーザの次の睡眠期間の品質を向上させるために必要な行動に関するアドバイスをユーザに提供する出力デバイスを含む、請求項８に記載のモニタリングシステム。
【請求項１０】
皮膚コンダクタンスを測定する方法であって、
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換するための信号増幅を行うステップと、
前記アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するステップと、
前記デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するステップと、
を含み、
前記信号増幅は、対数利得を用いて実現され、前記皮膚コンダクタンスの対数である出力信号が生成され、これにより、増加する皮膚コンダクタンスに対して減少する利得を有する、方法。
【請求項１１】
前記相性皮膚反応を抽出するステップは、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における極大値及び極小値を検出するステップと、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出するステップと、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する前記立ち上がりエッジを、前記相性皮膚反応と特定するステップと、
を含み、
前記緊張性皮膚反応を抽出するステップは、
少なくとも前記第１の範囲の前記極大値より長い期間に亘る前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を検出するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を除去することによって、前記緊張性皮膚反応を抽出するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
皮膚電極接触不良の事象中の皮膚コンダクタンス測定値の影響を除去する若しくは制限するステップ、及び／又は、
動きによる疑反応の影響を拒絶するためにフィルタリングする若しくは制限するステップを含む、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記皮膚反応からコルチゾール反応を計算するステップを含む、請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
リストバンドセンサを用いて、請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の方法を適用することによって、手首の上において皮膚コンダクタンスを測定するステップを含む、モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚コンダクタンスの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が汗をかくと皮膚コンダクタンスが変化し、このような発汗は、人の肉体的な努力か又は感情状態によってもたらされることはよく知られている。
【０００３】
例えば本出願人は、皮膚コンダクタンス測定値から着用者の感情状態を決定できるリストバンドタイプのシステムを開発している。当該情報は、着用者の睡眠効率を向上させることを目的として、肉体的行動を起こすか又はリラックスするようにユーザにアドバイスするために使用される。
【０００４】
皮膚コンダクタンスの増加は、汗腺が塩分を含んだ汗で満たされる発汗の結果である。満たされた汗腺は、その下の血流への伝導路を形成し、血流は非常に高いコンダクタンスを有する。皮膚コンダクタンスは、皮膚上に電極を置き、電圧を印加して、電流を測定することによって測定することができる。
【０００５】
発汗は、体温調節過程によって部分的に引き起こされ、また、ユーザの感情状態に依存する作用によっても部分的に引き起こされる。両作用は、同時に生じ、組み合わされて全体の皮膚コンダクタンスがもたらされる。いわゆる緊張性皮膚反応、即ち、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）は、経時的に比較的ゆっくりと変化する反応であり、体温調節及び感情状態の両方に依存する。いわゆる相性反応（phasic response）、即ち、皮膚コンダクタンス反応（ＳＣＲ）（又は電気皮膚反応（ＧＳＲ））は、経時的に比較的速く変化する反応であり、感情トリガに依存する。体温調節作用を感情作用から分離することは難しい。
【０００６】
ユーザの感情状態は、一般に、ごく最近に起きた感情トリガの結果である。これらの感情トリガは、皮膚コンダクタンスに、より短期間の相性変動をもたらす。これらの相性反応は、体温に関連する過程への依存が最小限である。しかし、相性反応は、比較的小さい振幅を有し、皮膚−電極接触圧に影響を及ぼすユーザの手首の動きによって簡単に阻害される。
【０００７】
感情的作用、体温調節及び動き作用の皮膚コンダクタンス測定への寄与は、測定位置にも依存する。例えば感情成分は、指先の方がより顕著である。手首の下部といったあまり顕著ではない領域では、又は、手首の上部においてよりそうではあるが、感情成分は小さくなり、感情成分を、体温調節成分又は動き外乱から分離することがより難しい。
【０００８】
純粋な皮膚コンダクタンス測定デバイスは、緊張性反応の感情成分と、熱調節成分とを区別することができない。測定は、すべてのコンダクタンス変動の作用を並行して見ることになる。
【０００９】
感情成分は、恒常性維持に不可欠である副腎ホルモンであるコルチゾール値に関連する。コルチゾールは、「ストレスホルモン」と呼ばれ、ストレスに反応して体内で起きる変化の多くに影響を及ぼし、調節又は調整する。コルチゾール値は、通常、午前８時頃にピークを迎え、午前４時頃にその最低値になる概日リズムで、日中、夜間を通して変動する。ストレスに反応してより多くのコルチゾールが分泌される。
【００１０】
皮膚コンダクタンスセンサは、通常、皮膚に電圧（又は電流）を印加して、結果として得られる反応を測定する。この反応は、皮膚を流れる電流（又は皮膚の電圧）である。後者の場合、電圧は、直列抵抗器を介して皮膚に印加され、したがって、皮膚及び直列抵抗器は、可変分圧器として機能する。流れる電流は、電流増幅器を使用して測定され、電圧は、電圧増幅器を使用して検知される。
【００１１】
センサは、シングルエンドデザイン又は差動デザインを使用してよい。シングルエンドデザインは、低コストで、ノイズにあまり敏感ではない。差動デザインは、より複雑であるが、共通モード作用を相殺することができる。
【００１２】
図１は、典型的な皮膚反応をコンダクタンス対時間で示す。このグラフでは、平均トレンドの形の皮膚コンダクタンスレベルを、高周波ピークである（相性）皮膚コンダクタンス反応ＳＣＲ成分から区別することができる。
【００１３】
感情状態だけに応えて行動が起こされるべき場合、皮膚コンダクタンスを測定するセンサデバイスは、信号処理を用いてこれらの２つの成分を分離できる必要がある。
【００１４】
ヒトの皮膚コンダクタンス値は、広範囲にわたって変化する。既知の皮膚コンダクタンスセンサデザインは、高分解能で皮膚コンダクタンス値の全範囲を対象とする。これには、高精度増幅器及び高分解能アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の使用が必要になる。幾つかのデザインは、２４ビット変換を使用する。当該センサは高価となり、商用製品における使用には適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、相性成分が抽出可能であるように、皮膚コンダクタンス値を測定及び処理し、低コスト且つ単純な信号処理で実現可能であるシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１７】
本発明の一態様による例によれば、皮膚コンダクタンスを測定するセンサが提供される。当該センサは、
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換する増幅器と、
アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、
デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するデジタルプロセッサとを含み、
増幅器は、皮膚コンダクタンスの対数である出力信号を生成するための対数利得を有し、これにより、増加する皮膚コンダクタンス値に対して減少する利得を有する。
【００１８】
全体の緊張性皮膚反応は、システムの１つの出力として得られる。感情トリガは、皮膚コンダクタンスにおける増加を誘発するので、相性皮膚反応における活動が、緊張性成分の感情部分の増加を特定するための指標として使用される。
【００１９】
本発明は、皮膚反応を検出する改良型電気回路を提供する。センサは、全体の緊張性（即ち、ＳＣＬ）反応の検出と、相性（即ち、ＳＣＲ）信号の分離とを皮膚コンダクタンスの広範囲にわたって可能にする。本発明は、ＳＣＲ振幅とＳＣＬ振幅との比は、絶対皮膚コンダクタンス値とは無関係に、同様の大きさのオーダーを有するという認識に基づいている。アナログ−デジタル変換器の最適使用のために、皮膚コンダクタンスの大きさとは好ましくは独立した量子化レベルが所望される。増幅器の対数利得によって、皮膚コンダクタンス値の範囲に亘って、アナログ−デジタル変換器のより効率的な使用が可能となり、これにより、低分解能、したがって、低コストの変換器を使用できるようになる。高分解能アナログ−デジタル変換器が使用されても、高めの性能が依然として達成可能である。本発明は、特に、デジタル化された信号が、すべての入力皮膚コンダクタンスレベルについて、緊張性信号から相性成分を抽出する同じ能力を与えることを確実にする。従来の線形アナログ−デジタル変換器は、低皮膚コンダクタンスレベルでは、必要な分解能を与えるように作られる必要があるが、より高い皮膚コンダクタンス値では、分解能は不必要に高い。
【００２０】
センサは、より少ないコンポーネント及び／又は仕様が緩やかであるコンポーネントを使用することを可能にする。これにより、高性能民生製品に適している低コストで、低電力で、小型の実施態様が可能となる。
【００２１】
皮膚コンダクタンスに関する利得の対数関数とは、小さい皮膚コンダクタンス値が、アナログ−デジタル変換器に対して第１の振幅の信号を生成する一方で、大きいコンダクタンス値は、大きいが、同じ割合で大きくはない信号をアナログ−デジタル変換器に対して生成することを意味する。したがって、測定信号は、相性値の検出のための皮膚コンダクタンス信号特性が最適に維持されるように、アナログ−デジタル変換器に対して増幅される。
【００２２】
デジタルプロセッサは、例えば
皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における極大値及び極小値を検出し、
皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出し、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する立ち上がりを相性皮膚反応と特定することによって、相性皮膚反応を抽出し、また、デジタルプロセッサは、
少なくとも第１の範囲の極大値よりも長い期間に亘る皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における上昇を検出することによって、緊張性皮膚反応における増加を抽出する。
【００２３】
したがって、皮膚コンダクタンスにおける短い継続時間の上昇は、相性反応であると決定される一方で、よりゆっくりとした上昇は、緊張性皮膚反応における増加によってもたらされたと決定される。
【００２４】
デジタルプロセッサは、例えば相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における上昇を除去することによって、緊張性皮膚反応における増加を抽出する。したがって、緊張性増加は、相性反応を除去することによって決定される。
【００２５】
増幅器は、例えば第１の入力部において基準電圧を、第２の入力部において第１の入力部と実質的に同じ電圧を、第２の入力部と接地との間において皮膚コンダクタンスを、及び、出力部において出力電圧を持つ演算増幅器を含み、少なくとも１つのダイオードを含む帰還経路が、出力部と第２の入力部との間に設けられる。電流が、出力部から、ダイオードを通り、皮膚コンダクタンスを通り、接地に流れる。帰還経路内のこのダイオードは、電圧降下と電流との間に対数関係を有し、これは、増幅器の所望の対数利得を提供する。帰還経路は、皮膚を流れる電流を、演算増幅器の出力における電圧に変換するように機能する。
【００２６】
第１の入力部は、例えば演算増幅器の非反転入力部であり、第２の入力部は、反転入力部である。したがって、帰還経路は、負の帰還経路である。
【００２７】
アナログ−デジタル変換器は、例えば１２ビット変換器である。アナログ−デジタル変換器のより効率的な使用によって、より少ないビット数も可能である。
【００２８】
センサは更に、温度補正回路を含んでもよい。温度補正回路は、１つ以上の帰還ダイオードといった所望の非線形利得を提供するアナログコンポーネントの温度依存性を相殺するために使用される。
【００２９】
センサは、皮膚電極接触不良の事象中の皮膚コンダクタンス測定値を除去する、及び／又は、加速度計によって検出される動きによる疑反応を拒絶するためにフィルタリングする信号処理ユニットを含んでもよい。これらのフィルタリングアプローチは、収集された皮膚コンダクタンスデータの品質を向上させる。
【００３０】
皮膚反応からコルチゾール反応を計算するためにプロセッサが使用されてよい。
【００３１】
相性皮膚反応における活動及び緊張性成分における増加は、ごく最近の感情トリガを示す指標であり、コルチゾール予測のための入力として使用することができる。相性反応が利用可能である場合、当該反応は、熱効果によって汚染されていないので最もクリーンである。相性皮膚反応がない場合、緊張性反応成分における増加が、コルチゾール反応の指標として使用される。
【００３２】
本発明は更に、
リストバンドと、
手首の上への適用のためにリストバンドに取り付けられる上記センサとを含むモニタリングシステムを提供する。
【００３３】
手首の上（即ち、通常、時計の文字盤が取り付けられる場所）は、比較的不良の相性信号を与える。上記センサデザインを使用することによって、低コストのセンサアーキテクチャでも、相性信号及び緊張性信号の分離が現実的になる。
【００３４】
ユーザの次の睡眠期間の品質を向上させるために必要な行動に関するアドバイスをユーザに提供する出力デバイスが設けられてもよい。したがって、センサは、モニタリングシステムのユーザの睡眠効率を向上させるために使用される。
【００３５】
本発明の別の態様による例は、皮膚コンダクタンスを測定する方法を提供する。当該方法は、
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換するために信号増幅を行うステップと、
アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するステップと、
デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するステップとを含み、
増幅は、対数利得を用いて実現され、皮膚コンダクタンスの対数である出力信号が生成され、これにより、増加する皮膚コンダクタンスに対して減少する利得を有する。
【００３６】
上記方法は、皮膚コンダクタンスレベルに関係なく、様々な皮膚反応が効率的に抽出可能であるデジタル出力信号を提供する。
【００３７】
増幅は、皮膚コンダクタンスに関する利得の対数関数を用いて実現される。１２ビットのアナログ−デジタル変換が使用されてよく、また、非線形利得の温度依存性を相殺するために、温度補正があってよい。
【００３８】
相性皮膚反応を抽出するステップは、
皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における極大値及び極小値を検出するステップと、
皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出するステップと、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する立ち上がりエッジを、相性皮膚反応として特定するステップとを含んでよく、
緊張性皮膚反応を抽出するステップは、
少なくとも第１の範囲の極大値より長い期間に亘る皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における上昇を検出するステップを含んでよい。
【００３９】
緊張性皮膚反応は、相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する皮膚コンダクタンスを表すデジタル出力信号における上昇を除去することによって得られる。
【００４０】
モニタリング方法は、リストバンドセンサを用いて、上記方法を適用することによって、手首の上において皮膚コンダクタンスを測定するステップを含む。当該モニタリング方法は、次の睡眠期間の品質を向上させるために必要な行動に関するアドバイスを提供するように使用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明の例について、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００４２】
【図１】図１は、経時的に皮膚コンダクタンスを示す。
【図２】図２は、対数増幅器を示す。
【図３】図３は、皮膚コンダクタンスセンサの第１の例を示す。
【図４】図４は、皮膚コンダクタンスセンサの第２の例を示す。
【図５】図５は、図３のセンサを使用して、皮膚コンダクタンスを決定するシステムを示す。
【図６】図６は、アナログ−デジタル変換及びフィルタリング処理をより詳細に示す。
【図７】図７は、別個の相性成分を導出するために皮膚コンダクタンスが処理される方法を示す。
【図８】図８は、コルチゾール反応を導出する方法の第１の例を示す。
【図９】図９は、手首取り付け型センサデバイスの一部として実現される図５のシステムを示す。
【図１０】図１０は、皮膚コンダクタンス検知方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、皮膚コンダクタンスを測定するセンサを提供する。増幅器を使用して、皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換する。アナログ出力電圧は、次にデジタル領域に変換され、これにより、全体の皮膚反応がデジタル領域において得られる。増幅器は、非線形対数利得を有し、皮膚コンダクタンス値の増加に対して利得は減少する。センサは、広範囲の皮膚コンダクタンスに亘って相性信号と緊張性信号との分離を可能にする。センサは、低分解能、したがって、低コスト変換器が使用可能であるように、アナログ−デジタル変換器の最適使用を提供する。
【００４４】
従来の皮膚コンダクタンスセンサデザインは、高分解能で皮膚コンダクタンス値の全範囲を対象とする。これには、高精度増幅器及び高分解能アナログ−デジタル変換器（例えば２４ビット変換）の使用が必要になる。このようなセンサは高価となり、民生製品における使用には適さない。
【００４５】
本発明は、相性皮膚反応振幅の緊張性（全体）皮膚反応振幅に対する比が、ほぼ一定であるという認識に基づいている。これは、相性皮膚反応が同じ分解能で分離されるためには、高い皮膚伝導率では、低いめの分解能（即ち、量子化ステップサイズ）が必要であることを意味する。
【００４６】
図２は、対数増幅器の回路図を示す。回路は、非反転入力部において基準電圧Ｖｒｅｆ（電圧源２２として示される）を、反転入力部において増幅されるべき入力電圧２４をする演算増幅器２０を含む。出力部２６と反転入力部との間にダイオード２８による負帰還経路がある。
【００４７】
ダイオード電圧と電流との関係は、次式：
ＶＦＷＤ＝ｎ＊ＶＴ＊ｌｎ（１＋ＩＦＷＤ／ＩＳ）      （式１）
によって与えられ、式中、ＶＦＷＤは、順ダイオード電圧降下であり、ＩＦＷＤは、順電流であり、ｎは、放出係数であり、ＶＴは、熱電圧であり、ＩＳは、飽和電流である。ＶＴ＝ｋ＊Ｔ／ｑであり、式中、ｋは、ボルツマン定数であり、Ｔは、絶対温度であり、ｑは、電子の電荷である。
【００４８】
回路は、全体として、次の出力：
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋ｎ＊ＶＴ＊ｌｎ（１＋Ｖｒｅｆ＊Ｇｓｋｉｎ／Ｉｓ）      （式２）
を提供する。式中、Ｇｓｋｉｎは、電極２４間で接続される皮膚コンダクタンスである。
【００４９】
なお、皮膚コンダクタンスを表す信号が増幅されるか、又は、（所与の印加電圧に対する）皮膚電流が増幅される。これらはそれぞれ皮膚コンダクタンスを表し、したがって、皮膚コンダクタンス信号を含むと考えられる。
【００５０】
したがって、この回路は、増幅されるべき入力パラメータ２４の大きさの対数関数である利得を有する。したがって、増幅された出力がアナログ−デジタル変換器への入力として提供されると、入力信号が増加するにつれて、アナログ−デジタル変換器の次の変換閾値に到達する前に、入力信号のステップサイズが次第に大きくなる。
【００５１】
図３は、対数増幅器回路に基づいた皮膚コンダクタンスを測定するセンサの一部を示す。図３は、センサのアナログ領域部品、具体的には、アナログ増幅気回路３０を示す。
【００５２】
増幅器回路３０は、皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。増幅器回路３０は、増幅器の入力部の１つ（具体的には、図示される例では、反転入力部）が皮膚と直接接触する点で、フロントエンド増幅器である。
【００５３】
基準入力Ｖｒｅｆは、抵抗器Ｒ１及びＲ２によって形成される供給レールＶｃｃと接地との間の分圧器によって提供される。例えば基準電圧Ｖｒｅｆは５００ｍＶである。出力部に平滑コンデンサＣ１がある。
【００５４】
負帰還経路は、図示される例では、出力部と反転入力部との間で順方向に３つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３からなる直列セットを含む。負帰還経路は、皮膚を流れる電流を、演算増幅器の非反転入力部における電圧に変換する。３つのダイオードは、増幅器出力信号が所望の皮膚コンダクタンス範囲に亘るアナログ−デジタル変換器範囲にマッチするように、システムの利得を増加させるために使用される。
【００５５】
抵抗器Ｒ３がダイオード列と並列である。抵抗器Ｒ３は、特に非常に低い皮膚コンダクタンス値がある場合に、回路を実際に正常に機能させ、また、演算増幅器からの入力電流を流すために望まれる。別の実施態様では、演算増幅器の入力電流を流す抵抗器が、皮膚コンダクタンスと並列に置かれてもよく、これは、図３において抵抗器Ｒ４によって表されている。
【００５６】
図３は更に、温度測定回路も示す。温度測定回路は、非線形ダイオードの伝達関数が温度に依存することから使用される。温度測定回路は、電圧レールＶｃｃと接地との間に直列の抵抗器Ｒ５及びダイオードＤ４を含む。温度依存電圧Ｖｔｅｍｐが、抵抗器Ｒ５とダイオードＤ４との接合点に存在する。この温度依存電圧は、システム全体のマイクロコントローラによって読み出され、温度補償に使用される。
【００５７】
抵抗器Ｒ５は、ダイオードＤ４を流れる電流が、１００ｋΩといった基準皮膚コンダクタンスを流れる電流と同じであるように選択される。
【００５８】
ダイオードＤ４を流れる電流ＩＦＷＤは、その順電圧ＶＦＷＤに依存する：
ＩＦＷＤ＝（Ｖｃｃ−ＶＦＷＤ）／Ｒ５      （式３）
【００５９】
ＶＦＷＤは測定され、ＩＦＷＤは、式３から得られる。次に、式１に代入することによって、温度依存性ｎ＊ｋ＊Ｔ／ｑ、又は、実際の温度Ｔの尺度が得られる。
【００６０】
このように式を処理することは、組み込みマイクロプロセッサには複雑な処理である。しかし、小ダイオード電流を有するダイオードＤ４の電圧が、０．５Ｖの範囲内であることが事前に分かっている。これは、Ｖｃｃよりもはるかに低く、このため、ダイオードを流れる電流は、次式：
ＩＦＷＤ〜（Ｖｃｃ−０．５）／Ｒ５      （式４）
によって推定することができる。
【００６１】
これは、ダイオードＤ４の電圧（即ち、図３におけるＶｔｅｍｐに相当する式１におけるＶＦＷＤ）の近似値を使用することを可能にする。
【００６２】
これは、処理をより単純とするために、反復計算が回避できることを意味する。
【００６３】
温度及び放出係数の推定値は、次式：
Ｔ〜＝ｑ／（ｎ＊ｋ）＊Ｖｔｅｍｐ／ｌｎ（１＋ＩＦＷＤ／ＩＳ）      （式５）
ｎｋＴ／ｑ〜＝Ｖｔｅｍｐ／ｌｎ（１＋ＩＦＷＤ／ＩＳ）      （式６）
から得られる。
【００６４】
すべての信号Ｖｏｕｔ、Ｖｒｅｆ及びＶｔｅｍｐは、アナログ−デジタル変換器によってデジタル化される。次に、Ｖｏｕｔ及びＴからＧｓｋｉｎを推定する計算が、マイクロコントローラ内で実行される。
【００６５】
Ｎ個のダイオード（図３ではＮ＝３）が直列である実施態様では、信号Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｎ＊ｎＶＴ＊ｌｎ（（Ｇｓｋｉｎ＊Ｖｒｅｆ）／ＩＳ＋１）      （式７）
となる。
【００６６】
整理すると、測定出力電圧からの皮膚コンダクタンス推定の推定値は、次式：
ＧｓｋｉｎＥｓｔ＝ＩＳ／Ｖｒｅｆ＊（ｅｘｐ（（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）／（Ｎ＊ｎＶＴ））−１      （式８）
を使用して得られる。
【００６７】
Ｖｒｅｆは、特定値を有すると仮定されても、又は、アナログ−デジタル変換器を用いて測定されてもよい。
【００６８】
回路の通例の動作は、皮膚に電圧を印加することである。その反応として、電流が皮膚を流れる。ダイオードは、この電流を、アナログ−デジタル変換器によって測定される増幅器出力電圧に変換する。マイクロコントローラが、アナログ−デジタル変換器の測定値を、実際の皮膚コンダクタンスＧｓｋｉｎの推定値ＧｓｋｉｎＥｓｔに変換する。
【００６９】
温度変動が考慮されてもされなくてもよい。熱効果が無視される場合、ｎｋＴ／ｑは、定数として扱われ、温度補償回路は不要となる。温度補償回路は、ｎＶＴの推定を可能にし、中程度の精度の温度補償には十分である。
【００７０】
もう１つのオプションは、温度Ｔを、専用温度センサ回路を用いて測定し、ｎＶＴを、ｎの仮定値を用いて計算することである。
【００７１】
図４は、より正確な温度補償を提供する代替回路を示す。当該回路は、温度安定性が向上される。
【００７２】
当該回路は、２つの演算増幅器２０ａ、２０ｂを含み、それぞれ、基準電圧Ｖｒｅｆが非反転端子に印加されている。当該回路は、トランジスタＱ１、Ｑ２だけでなく、ダイオードＤ１を含むので、はるかに多いコンポーネントを有する。当該回路は、温度挙動においてより正確であり、利得の構成についてデザインすることがより簡単である。これは、対数センサ実施態様の別のバージョンである。
【００７３】
図５に示されるように、（例えば図３又は図４の）増幅器回路３０からの出力Ｖｏｕｔは、アナログ−デジタル変換器４０に提供され、デジタルプロセッサ４２が、デジタル出力を取り、次式：
ＧｓｋｉｎＥｓｔ＝（ＩＳ＊（ｅｘｐ（（ＶＡＤＣ−Ｖｒｅｆ）／（Ｎ＊ｎＶＴ））−１））／Ｖｒｅｆ      （式９）
のとおりに皮膚コンダクタンスを計算する。
【００７４】
（式８に使用される）Ｖｏｕｔは、センサからの実際のアナログ出力電圧であり、ＶＡＤＣは、ＡＤＣ測定値から逆算されるアナログ電圧である。理論上は、両電圧は同じ値を有するが、実際には、オフセット、ノイズ、部品公差による差がある。
【００７５】
式９は、温度補正が不要であり、ｎＶＴが定数として扱われる場合に適用される。
【００７６】
温度補償が必要である場合は、次式：
ＧｓｋｉｎＥｓｔ＝ＩＳ／Ｖｒｅｆ＊（（（Ｖｃｃ−ＶＦＷＤ）／（ＩＳ＊Ｒ５））＾（（Ｖｏｕｔ−Ｖｒｅｆ）／（Ｎ＊Ｖｔｅｍｐ））−１））      （式１０）
となる。
【００７７】
式１０は、中程度の精度の温度補正が必要であり、ｎＶＴが式５及び式６に従って測定される場合に適用される。式４を式６及び式９に代入することにより、式１０がもたらされる。
【００７８】
デジタル信号プロセッサは、緊張性（即ち、ＳＣＬの増加）信号及び相性（即ち、ＳＣＲ）信号の両方を、皮膚コンダクタンスの広範囲に亘って検出可能である。アナログ−デジタル変換器に対数増幅された信号を提供することによって、量子化ステップは、皮膚コンダクタンスの大きさに最適に依存するようになる。
【００７９】
図６に、信号処理がより詳細に示される。増幅器３０は、アナログフロントエンドである。
【００８０】
アナログ−デジタル変換器４０は、３つのチャネルのフロントエンドアナログ−デジタル変換を有する。
【００８１】
第１のチャネルは、センサ出力信号である。センサ出力信号は、ユニット５０内で、１６０Ｈｚのサンプリングレートを用いて１２ビットで変換され、ユニット５２内で、接点跳動について補正するために、デジタル処理される。１６０Ｈｚ変換は、最大関心周波数よりもはるかに高いが、接点跳動の検出を向上させる。皮膚−電極接点は、時に、ユーザが手首を動かすと遮断される。測定信号への影響は、ＳＣＬ信号の振幅を有する（皮膚コンダクタンスは、一時的に０に落ちる）一方で、関心は、ＳＣＬよりもはるかに小さいＳＣＲの測定にある。
【００８２】
アナログフィルタの信号へのインパルス応答は、測定されるＳＣＲよりも著しく大きい。したがって、接点跳動を取り除くためのアナログフィルタリングは、ＳＣＲ情報を破壊してしまう。
【００８３】
デジタル領域において、ユニット５２内で、遮断された接点の影響は、より効果的なやり方で解決される。この補正は、信号ドロップアウトを検出するためのレベル検出及びエッジ検出に基づき、当該ドロップアウト事象中に捕捉された信号の更なる信号処理への影響を制限する。
【００８４】
約５Ｈｚの遮断周波数を有するローパスフィルタ５４が、エイリアシングフィルタとして機能する。次に、信号は、関心のサンプルレートである１０Ｈｚにデシメートされる（これはフィルタ５４内で行われると考えられる）。ユニット５２内で、ドロップアウト信号として検出される信号は、最後の有効信号値との置換によって減少される。
【００８５】
第２のチャネルは、基準電圧である。基準電圧は、ユニット５６内で、１６０Ｈｚ又はより遅いサンプリングレートを用いて１２ビットで変換される。ローパスフィルタ５８が基準信号をフィルタリングし、任意選択的に、信号値を、関心のサンプルレートである１０Ｈｚにデシメートする。
【００８６】
第３のオプションのチャネルは、温度信号である。温度信号は、１０Ｈｚ又はより遅いサンプリングレートを用いて１２ビットで変換される。温度データは、０．１Ｈｚの遮断周波数を有するフィルタ６２によってローパスフィルタリングされる。
【００８７】
ユニット４２内で、電圧領域からコンダクタンス領域への変換を含む信号処理が行われる。
【００８８】
接触不良事象後の長いインパルス応答を阻止するために、対数フロントエンド３０は、特定の帯域幅制限を有さず、１６０Ｈｚよりも大きい帯域幅を提供する。
【００８９】
システムは更に、例えば１０Ｈｚのサンプルレートにおいて動作する加速度計を含む。動き信号が加速度計データから導出され、閾値が適用される。動き閾値を超えた場合、３軸加速度計信号が処理されて動き検出信号が導出される。これは、加速度計信号の導関数の絶対値の合計に基づいていてよい。
【００９０】
動き検出は、動きの開始後に行われる。したがって、動きアーチファクトは、皮膚コンダクタンス検出信号を遅延させ、動き検出信号を遅延された検出信号とアラインさせることによって除去される。上記データが、動き検出信号に基づき無効であると判断されると、無効データを置き換えるために前の有効データが使用されるので、破損データが更なる信号処理に送られることはない。
【００９１】
図７は、相性反応を検出し、緊張性皮膚コンダクタンスレベルの増加を検出する方法を示す。緊張性反応の増加は、ｄＳＣＬと示される。更に、信号ｄＳＣＬは、相性ＳＣＲ反応に起因するものではないと判断される皮膚コンダクタンスの検出される増加を表す。このようにすると、ｄＳＣＬを、全体の反応を、緊張性成分及び相性成分に分けるフィルタとして使用することができる。
【００９２】
入力ＧＳＲｑは、上記動きアーチファクトフィルタリングによって得られる信号品質が向上されたＧＳＲ皮膚測定値である。したがって、入力ＧＳＲｑは、既にアナログ対数増幅されたデジタル信号である。出力は、相性反応に起因せず、したがって、よりゆっくりとした緊張性反応の全体的な上昇の一部を形成する１分の期間中の皮膚コンダクタンスの任意の上昇を表すｄＳＣＬである。
【００９３】
最初に、約１Ｈｚの帯域幅及び１０Ｈｚのサンプルレートにおいて皮膚コンダクタンス信号をフィルタリングするローパスフィルタ７０がある。次に、信号は、デシメータ７２内で約３Ｈｚにデシメートされる。デシメータ７２の出力は、全体の皮膚コンダクタンス信号である。
【００９４】
皮膚コンダクタンス信号の導関数が、導関数ユニット７４内で計算される。導関数ユニット７４の出力は、この皮膚コンダクタンス信号の導関数である。この信号の信号極性が、皮膚コンダクタンス信号の立ち上がり／立ち下がりエッジを示す。符号がユニット７６内で決定される。立ち上がりエッジは、相性反応を示す。出力は二値信号１／０である。相性反応はゆっくりと緩和するため、減少する皮膚コンダクタンスは、相性反応の特定には関係ない。
【００９５】
皮膚コンダクタンス信号の一次導関数における符号変化は、皮膚コンダクタンス信号の極小値及び極大値、即ち、局所（相性）ピーク又はトラフを示す。二次導関数ユニット７８は、このために設けられている。ユニット７６の出力が符号を変化させていると、極大値又は極小値に達したことになる。ユニット７８の出力は、導関数の符号が変化すると、パルスを提供し、当該出力は、各符号変化において１パルスを有する二値信号１／０である。
【００９６】
エッジ検出モジュール８０が、皮膚コンダクタンス信号における特定の時間及び値を捕捉する。これらのタイミング及び振幅値（Ｔｏｎｓｅｔ、Ａｏｎｓｅｔ、Ｔｓｔａｒｔ、Ａｓｔａｒｔ、Ｔｅｎｄ、Ａｅｎｄ）については、以下に説明する。モジュールは、ステートマシンとして実現される。
【００９７】
フラグ／品質入力信号は、データと同じ経路をたどる。この信号は、信号処理モジュールに、信号の信頼性について知らせるために使用される。当該信号は、最初に、ドロップアウトが検出されると、デジタル処理モジュール５２内で生成される。次に、当該信号は、ローパスフィルタ（及びデシメーティングユニット）５４内で更新される。当該信号は、ユーザの動きが検出されると修正される。最後に、当該信号は、当該信号がＳＣＲ検出に影響を与えることができるモジュール７０及び８２（以下に説明される）を介して渡される。
【００９８】
このようにすると、検出されたＳＣＲ信号に、皮膚電極接触品質の解析から導出される品質が割り当てられる。
【００９９】
接触不良事象中、アナログ−デジタル変換器信号は、閾値を下回る。更に、電極が皮膚に接触すると、又は、電極が皮膚との接触が遮断されると、急なエッジがある。しかし、アナログ−デジタル変換器によって記録される値は、閾値において最初の検出がされる前にドリフトし始める。これは、電極と皮膚との間の力が減少することにより生じる。ドリフト位相中、信号品質は、許容範囲から不十分に変化する。電極と皮膚との間の力がその最終値に移ると、アナログ−デジタル変換器の出力が安定終了値にドリフトする点で、同様の影響が最後の検出後にも生じる。この位相中、信号品質は、不十分から許容範囲に変化する。したがって、信号品質の遷移は段階的ではなく、滑らかな遷移がある。
【０１００】
センサが組み込まれたリストバンドが手首の下部に着用されると、比較的大きい外乱を伴って比較的小さい相性信号がある。このため、すべての信号詳細が保存され、信号クオリファイアを追加することによって、軟判定法が使用される。
【０１０１】
品質インジケータは、同じフィルタリング動作でデータに続き、信頼性のあるデータが収集されたことを示す指標を提供するために使用される。軟判定法を用いて、信号クオリファイアは、（例えば、上述のとおり、１分間にわたる）最終合計結果における個々の検出された相性（ＳＣＲ）寄与に重みを付けるように使用される。
【０１０２】
このようにすると、検出されたエッジの品質（即ち、接触品質の変化によってもたらされたのか、又は、相性皮膚反応によってもたらされたのかの指標）が、検出中に使用されたすべてのデータを組み合わせることによって導出される。
【０１０３】
決定モジュール８２は、次の特定の仕様：
ＳＣＲ継続時間（極大値と極小値との間の時間）が特定の下限及び上限内であること、
（極大値と極小値との間の）ＳＣＲ振幅変化が特定の下限及び上限内であること、及び、
ＳＣＲ品質が最小値を上回るべきであること、
に適合しない信号からの立ち上がりエッジを除去する。
【０１０４】
ＳＣＲ、即ち、相性反応は、決定モジュール８２によって、皮膚コンダクタンス信号の単調上昇の期間として検出される。このような単調上昇は、ある継続時間及び振幅を有する。立ち上がりエッジは、信号の最初の増加が検出されると（開始時間Ｔｏｎｓｅｔにおいて且つ振幅Ａｏｎｓｅｔを有して）開始する。当該立ち上がりエッジは、信号の最後の増加が検出されると（終了時間Ｔｅｎｄにおいて且つ振幅Ａｅｎｄを有して）終了する。別の関心タイミングは、信号レベルが、開始振幅に依存するレベルを交差すると生じる（時間Ｔｓｔａｒｔ及び振幅Ａｓｔａｒｔ＝（１＋ｋ）＊Ａｏｎｓｅｔ）。
【０１０５】
信号上昇時間は、減算Ｔｒｉｓｅ＝Ｔｅｎｄ−Ｔｓｔａｒｔによって決定される。
【０１０６】
信号における上昇は、特定の最小値と最大値との間の上昇時間を有すると、相性反応と見なされる。
【０１０７】
ＳＣＲ検出基準の一例は、立ち上がりエッジ１秒＜Ｔｒｉｓｅ＜２．５秒（０．２＜ｋ＜０．５の振幅を有する）である。
【０１０８】
（皮膚コンダクタンスにおける上昇は緊張性反応に起因するものとするための）ＳＣＬ検出基準の一例は、ＳＣＲ基準よりも長い上昇時間を有する皮膚コンダクタンスにおける任意の上昇（振幅制限は伴わない）である。
【０１０９】
皮膚コンダクタンスにおける上昇を相性反応と見なすことは、係数ｋに基づき、Ｔｓｔａｒｔは、信号振幅がＡｏｎｓｅｔからＡｓｔａｒｔ＝（１＋ｋ）＊Ａｏｎｓｅｔまで上昇した場合に検出される。これは、対数増幅及びアナログ−デジタル変換が、システムの相性反応検出特性を維持する理由の一部である。
【０１１０】
許可ユニット８６は、皮膚コンダクタンス信号の上昇部分のみを渡す。次に、決定ユニット８４が、ｄＳＣＬ、即ち、ＳＣＲ（相性反応）が検出されなかった期間についての皮膚コンダクタンス信号の全体の上昇を決定する。
【０１１１】
具体的には、決定ユニット８４は、相性反応によってもたらされたものではない皮膚コンダクタンスの上昇に関する信号を除去する。モジュール８２は、ＳＣＲが検出されなかった皮膚コンダクタンスが上昇した期間中の皮膚コンダクタンスの上昇を出力するように決定ユニット８４を制御する。
【０１１２】
具体的には、検出されたＳＣＲ信号は、ユニット８４内でのｄＳＣＬ信号の決定の一部として使用される。許可ユニット８６は、（ユニット７６が増加を特定しない場合にユニット７６が増加又はゼロを特定した際のユニット７２の出力と等しい）皮膚コンダクタンスの増加を出力するゲートである。決定ユニット８４は、相性ＳＣＲ反応が検出されない場合にユニット８６の出力を渡すゲートである。これらは、皮膚コンダクタンス信号のより長い上昇時間部分である。
【０１１３】
ｄＳＣＬ出力は、相性反応によってもたらされたものではない皮膚コンダクタンスの上昇を示す。この情報は、コルチゾール処理ユニットによって使用されてよい。当該コルチゾール処理ユニットは、例えば米国特許出願公開第２０１４／０２８８４０１号のアプローチを使用して、ユーザのコルチゾールトレースを提供するように、コルチゾール値の推定を導出する。当該特許出願は、ＳＣＲ信号の合計の使用について開示しており、上昇ＳＣＬレベルの指標を入力として加えるオプションを有する。
【０１１４】
図８は、検出されたＳＣＲパルス及び緊張性レベルｄＳＣＬにおける（非相性）上昇が、コルチゾール反応に変換される方法を示す。モジュール９０は、ＳＣＲ信号の振幅及びｄＳＣＬ振幅の加重和を計算する。ｄＳＣＬ振幅は、皮膚コンダクタンスの増加の振幅を反映する。
【０１１５】
ＳＣＲ及びｄＳＣＬ検出事象は、不規則な瞬間に生じる。ｄＳＣＬ及びＳＣＲ振幅は、それらが利用可能となるとすぐに処理される。
【０１１６】
重み付けは、モジュール９０内で実現される。これは、ＳＣＲ信号が常に利用可能であるわけではなく（皮膚測定位置に依存する）、ｄＳＣＬも常に十分に信頼できるわけではない（熱効果による）ことによる。したがって、重み係数は、ＳＣＬ上昇を検出するために使用されたデータの品質から導出される。この品質係数を使用して、ｄＳＣＬ寄与が限定される又は重み付けされる。重み付けされた値は、積分器９２内で、１分間の間隔（当然ながら他の間隔も可能である）について積分される。ユニット９４内での１分のサンプルレートへのデシメーション後、信号は、米国特許出願公開第２０１４／０２８８４０１Ａ１号に説明されるように、標準的なコルチゾール反応曲線を用いて、畳み込みユニット９６内で畳み込み積分される。ユニット９０、９２、９４、９６は共に、コルチゾール反応を計算するプロセッサの一部を形成してよい。
【０１１７】
コルチゾール処理ユニットへの入力を準備するために、信号ｄＳＣＬは、相性反応に起因せず、したがって、ＳＣＲとして見なされない皮膚コンダクタンス信号における任意の上昇と定義付けられる。
【０１１８】
アナログ−デジタル変換器は、皮膚コンダクタンス値の範囲に亘る緊張性ｄＳＣＬ成分と相性ＳＣＲ成分とを区別するために従前は必要であったビット数よりも少ないビット数を有し、例えば１２ビット変換器であってよい。
【０１１９】
図９は、リストバンド１００を含むモニタリングシステムの一部として実現されるセンサ（少なくとも増幅器３０を含む）を示す。センサは、手首の上部に接触するように取り付けられる。
【０１２０】
モニタリングシステムは、ユーザに情報を提示する出力デバイスを含む。出力デバイスは、着用されたシステムの一部であるディスプレイであってよいが、コンピュータ、スマートフォン又はタブレットといったユーザのワイヤレスポータブルデバイスにワイヤレス出力信号が提供されてもよい。
【０１２１】
システムの１つの使用例は、ユーザの次の睡眠期間の品質を向上させるために必要な行動に関するアドバイスをユーザに提供することである。これは、最高の睡眠結果を得るために、ユーザが眠る前に感情状態を制御すること及び体を動かすことに基づいている。
【０１２２】
しかし、システムは、皮膚反応を相性成分と緊張性成分とに分けることが関連する任意の他の目的にも使用することができる。本発明は、感情状態推定器、うそ発見器、健康センサといった皮膚コンダクタンスを入力として使用する任意のセンサシステムに使用することができる。
【０１２３】
図１０は、皮膚コンダクタンスを測定する方法を示す。ステップ１１２において、皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換するために、信号増幅が行われる。上述のとおり、非線形増幅が行われる。ステップ１１４において、アナログ出力電圧は、デジタル出力信号に変換される。ステップ１１６において、相性皮膚反応が、デジタル出力信号から抽出される。この方法は、皮膚コンダクタンスレベルに関係なく、様々な皮膚反応が効率的に抽出可能であるデジタル出力信号を提供する。
【０１２４】
上記例は、対数利得増幅器に基づいている。しかし、例えば指数関数及びべき関数である他の非線形利得関数が使用されてもよい。更に関数は、完全に対数でなくてもよい。例えば図３における抵抗器Ｒ３（皮膚コンダクタンスと並列であってよい）は、演算増幅器から入力電流をドレインするための抵抗器である。回路挙動は、抵抗器Ｒ３又は並列抵抗器に近い皮膚抵抗の範囲内では、厳密に対数ではない。
【０１２５】
センサは、アナログフィルタ又はアナログ信号処理を用いることなく実現されてもよい。代わりに、増幅器出力がアナログ−デジタル変換器に直接提供される。しかし、弱いアナログローパスフィルタリングが、５０Ｈｚの主電源干渉又はシステムによって捕捉される他の外部ノイズ源を低減するのに有用である。強いフィルタリングは、接触不良事象後に長い遅延をもたらす可能性があるため、不要である。
【０１２６】
上記増幅器は、シングルエンドデザインである。しかし、デザインは、差動増幅器を使用してもよい。差動実施態様は、２つのシングルエンドデザインを使用し、差信号が処理される。これにより、主電源干渉といったノイズが抑制されるが、当然ながら、実現のためのコストが高くなる。
【０１２７】
デジタル信号プロセッサは、他の入力を受信して、皮膚コンダクタンス測定値の解釈が支援される。例えばシステムは、加速度計又は他の活動レベルセンサを含む。
【０１２８】
開示された実施形態の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
2019518533.tif 000003
【図２】
2019518533.tif 000004
【図３】
2019518533.tif 000005
【図４】
2019518533.tif 000006
【図５】
2019518533.tif 000007
【図６】
2019518533.tif 000008
【図７】
2019518533.tif 000009
【図８】
2019518533.tif 000010
【図９】
2019518533.tif 000011
【図１０】
2019518533.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月1日(2017.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換する増幅器と、
前記アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するデジタルプロセッサと、
を含み、
前記増幅器は、前記皮膚コンダクタンスの対数である出力信号を生成するための対数利得を有し、これにより、増加する皮膚コンダクタンス値に対して減少する利得を有し、
前記デジタルプロセッサは、最小値と最大値との間の上昇時間を持つ前記皮膚コンダクタンスの単調上昇の期間として前記相性皮膚反応を抽出し、
前記デジタルプロセッサは、前記相性皮膚反応が抽出されなかったとき、前記最大値よりも長くなる上昇時間を持つ前記皮膚コンダクタンスの上昇として前記緊張性皮膚反応における増加を特定する、皮膚コンダクタンスを測定するセンサ。
【請求項２】
前記デジタルプロセッサは、前記単調上昇の開始での前記皮膚コンダクタンスと（１＋ｋ）との乗数である第１のレベルに前記皮膚コンダクタンスが達するときから前記単調上昇の終わりまでの期間として前記上昇時間を決定する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記デジタルプロセッサは、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における極大値及び極小値を検出し、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出し、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する前記立ち上がりを前記相性皮膚反応と特定することによって、前記相性皮膚反応を抽出し、
前記デジタルプロセッサは、
少なくとも前記第１の範囲の前記極大値よりも長い期間に亘る前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を検出することによって、前記緊張性皮膚反応における増加を抽出する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記デジタルプロセッサは、相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を除去することによって、前記緊張性皮膚反応における増加を抽出する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記増幅器は、第１の入力部において基準電圧を、第２の入力部と接地との間において皮膚コンダクタンスを、出力部において出力電圧を持つ演算増幅器を含み、少なくとも１つのダイオードを含む帰還経路が、前記出力部と、前記第２の入力部との間に設けられる、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
温度測定回路を更に含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
皮膚電極接触不良の事象中の皮膚コンダクタンス測定値の影響を除去する若しくは制限する、及び／又は、加速度計によって検出される動きによる疑反応の影響を拒絶するためにフィルタリングする若しくは制限する信号処理ユニットを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記皮膚反応からコルチゾール反応を計算するプロセッサを更に含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
リストバンドと、
手首の上への適用のために前記リストバンドに取り付けられる、請求項１乃至８の何れか一項に記載のセンサと、
を含む、モニタリングシステム。
【請求項１０】
ユーザの次の睡眠期間の品質を向上させるために必要な行動に関するアドバイスをユーザに提供する出力デバイスを含む、請求項９に記載のモニタリングシステム。
【請求項１１】
皮膚コンダクタンスを測定する方法であって、
皮膚コンダクタンスをアナログ出力電圧に変換するための信号増幅を行うステップと、
前記アナログ出力電圧をデジタル出力信号に変換するステップと、
前記デジタル出力信号から相性皮膚反応を、また、緊張性皮膚反応における増加を抽出するステップと、
を含み、
前記信号増幅は、対数利得を用いて実現され、前記皮膚コンダクタンスの対数である出力信号が生成され、これにより、増加する皮膚コンダクタンスに対して減少する利得を有し、
前記方法は、最小値と最大値との間の上昇時間を持つ前記皮膚コンダクタンスの単調上昇の期間として前記相性皮膚反応を抽出するステップを含み、
前記方法は、前記相性皮膚反応が抽出されなかったとき、前記最大値よりも長くなる上昇時間を持つ前記皮膚コンダクタンスの上昇として前記緊張性皮膚反応における増加を特定するステップを含む、方法。
【請求項１２】
前記相性皮膚反応を抽出するステップは、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における極大値及び極小値を検出するステップと、
前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における立ち上がりエッジを検出するステップと、
第１の範囲内の継続時間及び第２の範囲内の振幅変化を有する前記立ち上がりエッジを、前記相性皮膚反応と特定するステップと、
を含み、
前記緊張性皮膚反応を抽出するステップは、
少なくとも前記第１の範囲の前記極大値より長い期間に亘る前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を検出するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
相性皮膚反応と特定される立ち上がりエッジに対応する前記皮膚コンダクタンスを表す前記デジタル出力信号における上昇を除去することによって、前記緊張性皮膚反応を抽出するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
皮膚電極接触不良の事象中の皮膚コンダクタンス測定値の影響を除去する若しくは制限するステップ、及び／又は、
動きによる疑反応の影響を拒絶するためにフィルタリングする若しくは制限するステップを含む、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記皮膚反応からコルチゾール反応を計算するステップを含む、請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
リストバンドセンサを用いて、請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の方法を適用することによって、手首の上において皮膚コンダクタンスを測定するステップを含む、モニタリング方法。
【国際調査報告】
2019518533.tif 000013
2019518533.tif 000014
2019518533.tif 000015