(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、ストレスを評価し処理し、これによりストレスにより引き起こされるか又はストレスにより激化される疾患を評価し処理するための、簡単に使用でき、コスト効果の高い方法及び装置を提供する。より詳しくは、本発明は、個々のＲＳＡ波を同定し、ほぼ実時間でＲＳＡ波情報を被検者に提供するための方法及び装置を提供する。この情報は、被検者がストレスレベルを低下させ、リズミカルな呼吸を達成することを援助するため例えばバイオフィードバック設備で使用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者において少なくとも１つのＲＳＡ波を同定する方法であって、
時間の経過に亘って心拍数に関連したインターバルを記録し、
少なくとも１つのＲＳＡ波の各々の輪郭を抽出するのに十分に心拍数関連インターバルを分析し、該輪郭抽出では少なくとも１つのＲＳＡ波の各々において少なくとも１つの遷移点を同定する、各工程を備える、方法。
【請求項２】
前記心拍数関連インターバルは、ｐｐインターバルである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記心拍数関連インターバルは、ｒｒインターバルである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの遷移点は、波の深さを決定するため使用され、該波の深さは前記少なくとも１つのＲＳＡ波の各々において少なくとも１つの谷部点又はピーク点を決定するため使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
人間の被検者においてストレスを減少させる方法であって、
被検者に、ほぼ実時間でＲＳＡ波情報を提供し、該情報は前記被検者の１つより多い心拍数関連インターバルの記録から導出され、
前記被検者の１つより多い心拍数関連インターバルを、少なくとも１つのＲＳＡ波の各々を輪郭抽出するのに十分に分析し、該輪郭抽出では少なくとも１つのＲＳＡ波の各々において少なくとも１つの遷移点を同定する、各工程を備える、方法。
【請求項６】
前記心拍数関連インターバルは、ｐｐインターバルである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記心拍数関連インターバルは、ｒｒインターバルである、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記輪郭抽出は、少なくとも１つの極大点と少なくとも２つの極小点の同定工程を備えている、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
リズミカルな呼吸を同定する方法であって、
少なくとも２つの連続するＲＳＡ波を比較し、
前記少なくとも２つの連続するＲＳＡ波の少なくとも１つの波の特徴に小さな分散が何時存在したかを決定する、各工程を備える、方法。
【請求項１０】
前記波の特徴は、波長、周波数、振幅、ピーク間の時間、及び、ピーク配置時刻からなる群から単独で又は任意の組み合わせで選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記波の特徴は、波長であり、前記小さな分散は、平均偏差と比較して２０％以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記波の特徴は、周波数であり、前記小さな分散は、平均偏差と比較して２０％以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記波の特徴は、振幅であり、前記小さな分散は、平均偏差と比較して２０％以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記波の特徴は、ピーク間の時間であり、前記小さな分散は、平均偏差と比較して２０％以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記波の特徴は、ピーク配置時刻であり、前記小さな分散は、平均偏差と比較して２０％以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
人間の被検者においてストレスを軽減するためのハンドヘルド式のポータブル型バイオフィードバック装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたＰＰＧセンサーであって、該ＰＰＧセンサーは前記人間の被検者からデータを発生する、前記ＰＰＧセンサーと、
前記ＰＰＧセンサーに連結された制御システムと、
ディスプレイスクリーンと、
を備え、
前記制御システムは、前記ディスプレイスクリーンに出力するため人間の被検者からのデータを処理するように構成され、該出力されたデータは、前記人間の被検者に該人間の被検者のストレスレベルに関連する情報を提供し、
前記ハウジングと、前記ＰＰＧセンサーと、前記制御システムと前記ディスプレイスクリーンとは一体化された構造体を形成する、バイオフィードバック装置。
【請求項１７】
前記ハウジングは電源を備える、請求項１６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項１８】
前記電源はＡ／Ｃ電源により提供される、請求項１６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項１９】
人間の被検者の呼吸の間に、前記装置は、該被検者の多数の心拍数関連インターバルを記録し、少なくとも１つのＲＳＡ波の各々を輪郭抽出するため十分に心拍数関連インターバルを分析するように構成されている、請求項１６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２０】
前記心拍数関連インターバルは、ｐｐインターバルである、請求項１９に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２１】
前記心拍数関連インターバルは、ｒｒインターバルである、請求項１９に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２２】
前記輪郭抽出は、個々のＲＳＡ波の各々において１組の遷移点を同定する工程を備える、請求項１９に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２３】
前記１組の遷移点は、少なくとも１つの極大点と、少なくとも２つの極小点とを備える、請求項２２に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２４】
被検者により作動することができる呼吸メトロノームを更に備え、該呼吸メトロノームは所定の時間の後、作動停止するようにプログラムされている、請求項１６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２５】
前記装置は、被検者により作動することができる呼吸メトロノームを更に備え、該呼吸メトロノームは所定の時間の後、作動停止するようにプログラムされている、請求項１９に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２６】
前記装置は、被検者の呼吸に関連した情報を抽出するように構成されている、請求項１６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２７】
前記呼吸に関連した情報は、速度、リズム及び体積を含んでいる、請求項２６に記載のバイオフィードバック装置。
【請求項２８】
ＲＳＡ波の輪郭抽出に関連した誤ったデータを検出する方法であって、
所定の閾値、又は、心拍数関連インターバルの組から導出された閾値より小さいＩＢＩ時間を有する、少なくとも２つの連続する心拍数関連インターバルを同定し、
前記少なくとも２つの連続する心拍数関連インターバルのＩＢＩ時間に対する範囲を計算し、
連続する心拍数関連インターバルの各々を計算された前記範囲と比較して該心拍数関連インターバルが該範囲内であるか否かを判定する、各工程を備える、方法。
【請求項２９】
前記心拍数関連インターバルは、ｐｐインターバルである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記心拍数関連インターバルは、ｒｒインターバルである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＩＢＩ時間は、５００ｍｓより小さい、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
ＲＳＡ波の同定に関連した誤ったデータを訂正する方法であって、
所定の範囲内に無く且つ閾値より大きいＩＢＩ時間を有する、心拍数関連インターバルを同定する工程と、
訂正された心拍数関連インターバルを計算する工程であって、
第１の前記心拍数関連インターバルが前記所定の範囲より小さい場合、該第１の心拍数関連インターバルに、引き続く心拍数関連インターバルを加算し、該加算工程は、前記インターバルの総和が前記所定の範囲内か又は該範囲を超えるまで続けられ、
前記第１の心拍数関連インターバル又は前記インターバルの総和が前記所定の範囲より大きく且つ整数により除算できない場合、該第１の心拍数関連インターバルに、引き続く心拍数関連インターバルを加算し、該加算工程は、前記インターバルの総和が整数により除算可能となり、その商が前記所定の範囲内となるまで続けられる、工程と、
訂正された前記心拍数関連インターバルに基づいて訂正されたＲＳＡ波を形成する工程と、
を備える方法。
【請求項３３】
前記心拍数関連インターバルは、ｐｐインターバルである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記心拍数関連インターバルは、ｒｒインターバルである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
被検者のリズミカルな呼吸の間にポータブル型バイオフィードバック装置の表示のスケーリングを調整する方法であって、
時間の経過に亘ってＲＳＡ波の最も高い振幅を決定し、
呼吸の間に形成された最大の波に対応するようにスケーリングを維持する、各工程を備える、方法。
【請求項３６】
コンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段を内部に埋め込んだコンピュータで使用可能な媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、
前記コンピュータプログラム製品内の前記コンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段は、
コンピュータに、
時間の経過に亘って、心拍数関連インターバルを記録させ、
少なくとも１つのＲＳＡ波の各々を輪郭抽出するため十分に心拍数関連インターバルを分析させ、該輪郭抽出では、各々のＲＳＡ波において１組の遷移点を同定させるようにするための手段を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項３７】
機械により読み取り可能なプログラム格納デバイスであって、該装置は、被検者において少なくとも１つのＲＳＡ波を同定する方法を実行するため該装置により実行可能な命令のプログラムを有形に具現化し、
前記方法は、
時間の経過に亘って、心拍数関連インターバルを記録し、
少なくとも１つのＲＳＡ波の各々を輪郭抽出するため十分に心拍数関連インターバルを分析し、該輪郭抽出では、各々のＲＳＡ波において１組の遷移点を同定する、各工程を備える、プログラム格納デバイス。
【請求項３８】
コンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段を内部に埋め込んだコンピュータで使用可能な媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、
前記コンピュータプログラム製品内の前記コンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段は、
コンピュータに、
少なくとも２つの連続するＲＳＡ波を比較させ、
前記少なくとも２つの連続するＲＳＡ波の少なくとも１つの波の特徴に小さな分散が何時存在したかを判定させる、コンピュータプログラム製品。
【請求項３９】
機械により読み取り可能なプログラム格納デバイスであって、該装置は、リズミカルな呼吸を同定するための方法を実行するため該装置により実行可能な命令のプログラムを有形に具現化し、
前記方法は、
少なくとも２つの連続するＲＳＡ波を比較し、
前記少なくとも２つの連続するＲＳＡ波の少なくとも１つの波の特徴に小さな分散が何時存在したかを判定する、各工程を備える、プログラム格納デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年３月１８日に出願された、共に係属中の米国特許仮出願番号６０／５５４，２１１の優先権及び利益を請求し、ここで参照したことで本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ストレス及びストレス関連の疾患を評価し、処置するための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、呼吸性静脈洞性不整脈パターンに関する情報を提供することにより、副交感神経の活性度を増大させるバイオフィードバック装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多数のストレス減少製品及びサービスの存在にも関わらず、ストレス及びストレス関連疾患は、経済的コスト及び非経済的コストを交互にもたらしている。アメリカ合衆国だけでも、仕事のストレスは、生産性、欠勤及び売上高の点で年間３０００億ドル近くの原因となっていると推定されている。直接的な仕事関連のコストを超えて、ストレス及びストレス関連の疾患における試みは、２００２年には、抗鬱剤及び抗不安剤で１７０億ドルを超える原因となっている。そのような薬理学的処置の年間コストの上昇傾向は続いている。
【０００４】
更に加えて、ストレスは、根底にあるストレス疾患から直接又は間接的に由来して不随する健康問題に起因してかなりのコストであるが計算することができないコストを生じさせている。例えば、ストレスを経験する人々は、ウィルス及び非ウィルス性の病気により敏感であることを研究は示している。この共通の周知された例は、ストレスと、呼吸性感染症との間の関係である。その上、病気を患った人は、ストレスを同様に患った場合には、これ以上は回復する見込みはない。
【０００５】
慢性のストレスは、自律神経系（ＡＮＳ）のバランス及びＡＮＳの効力の両方に害を与え、多方面に亘るストレス関連の疾患を生じさせる。ＡＮＳの傷害は、退行性の病気及び時期尚早の死をもたらす。例えば、臨床的研究において、４５歳から６４歳の間の１４，０２５人もの健康な男女からＡＮＳの一回の２分間測定が試験された。８年後、より低い測定値の人々では、疾患及び死の発生率が遙かに大きかった。他の３つの研究（アメリカ合衆国、デンマーク及びフィンランド）においても、ＡＮＳ機能が「全死亡原因」に関連するものとしてＡＮＳ機能が試験された。各研究では、低いＡＮＳ機能は、病気及び死に先立ち、これらを予測していた。文字通り数百もの他の研究が、心臓病、糖尿病及び脳卒中等の個々の病気に関連するものとしてＡＮＳ機能を試験した。例えば、イギリス政府は、ＡＮＳ機能及び心臓病に関する研究を委託した。最低のＡＮＳ機能を持った人々は、心臓攻撃からの死亡率において１，０００％を超える増大率を持っていた。ストレスの非経済的コストもかなりのものであり、家族、友人、隣人及び仕事仲間との関係に有害な影響を及ぼしていた。
【０００６】
「ストレス応答」と称される、ストレスに対する人間の身体の反応は、２つの基本的なシステムを含んでいる。即ち、自律神経系と、内分泌系と、である。ＡＮＳは、一般に、内部組織の平滑筋に神経を分布させており、交感神経系と、副交感神経系と、からなる。簡単に云うと、交換神経系は、緊急時（「戦い」又は「高揚」）に応答し、感情を表し、又は、精力的な活動を実施するため、エネルギーを動員することを引き受け、これに対し、副交換神経は、静かな影響を働かし、これにより交感神経系をバランスさせる。
【０００７】
内分泌系も、ストレス関連のプロセスに関与している。特に、視床下部の下垂体副腎軸（ＨＰＡ）は、内分泌系のストレス応答に主要な役割を演じる。視床下部は、下垂体腺を刺激するためペプチドホルモンを分泌し、他の内分泌腺を刺激するためそれ自身のホルモンを分泌する。副腎腺は、コルチゾールを分泌し、該コルチゾールは、代謝及びエネルギーの生成を調整し、自律神経系の交感神経枝及び副交感神経枝内の応答を調整する。コルチゾールのレベルは、個々のストレス応答の度合いに直接関連している。
【０００８】
１９７０年代初期には、ハーバート・ベンソン博士が、「ストレス応答」とは反対の神経学的及び生理学的状態の存在を実証した。この状態は、「リラックス応答」と呼ばれ、他の臨床研究者により検証された。自律神経系から見ると、ストレス応答は、交感神経枝の高い活動度により特徴付けられ、リラックス応答は、副交感神経枝の高い活動度により特徴付けられる。リラックス応答を導入することは、その定義からして、活性化されたストレス応答に割り込むことになる。従って、リラックス応答の頻繁な活性化は、ストレス因子が進行中の（即ち、長期に及ぶ）ストレスを形成することを防止することができる。また、リラックス応答の頻繁な活性化は、以前に遭遇していた長期間のストレスにより引き起こされる、高血圧症を始めとする損傷のほとんどを一変させることが示された。
【０００９】
自律神経系の２つの枝（交感神経及び副交感神経）の相互作用は、各々の連続した鼓動の間に生じる時間の小さな変化を検査することによって、特徴付けられた。個人が休息しているとき、鼓動間の時間変動は、副交感神経枝により引き起こされる。この変動は、個人の呼吸パターンに従って増減する。吸気の間、副交感神経枝は抑制され、心拍数は上昇し始める。呼気の間、副交感神経枝が従事し、心拍数は低下する。変化する心拍数と呼吸の間のこの関係は、呼吸性洞性不整脈（ＲＳＡ）と称される。ＲＳＡの測定値は、心拍数が上昇し下降する度合いの数学的な計算値である。上昇及び下降がより増大するとき、副交感神経系の活動度がいっそう大きくなる。換言すれば、より大きいＲＳＡは、より大きい副交感神経系の活動度を示している。前述されたように、副交感神経の活動度における十分な増大は、身体をリラックス反応へとシフトし、これにより、前に存在していたストレス応答を中断する。
【００１０】
侵入式及び非侵入式の技術及び処置の両方を始めとして、ストレスを処理し又は制御するためリラックス応答を活性化させるための多数の試みがなされてきた。例えば、鍼療法、処方箋及び非処方箋薬理学処置、並びに、心理療法は、全て、ストレスを解放し又は制御するための試みにおいて使用された。  しかし、これらの治療の各々は、お金及び時間の点でかなりのコストをもたらす。その上、これらの処置の効果は、しばしば、完全なものとは遠く、ほとんど無くて同然の場合さえあった。効果は、しばしば評価するのが困難で、多くの場合、一時的なものだけである。加えて、薬理学的処置は、しばしば、望ましくない副作用を持ち、追加のリスクを持つことさえもあった。また、全ての利用可能な代替手段を用いてさえも、ストレスは、医者の往診の８０％を超える原因ともなっている（直接的又は間接的のいずれにせよ）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の通り、有効で、非侵入式で、簡単に使用でき、安価である、ストレスを評価し処理するための方法及び装置の明白な必要性が存在している。更には、望ましくない副作用を持たず、追加のリスクを形成しない方法及び装置の明白な必要性が存在している。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ストレスを評価し処理し、これによりストレスにより引き起こされるか又はストレスにより激化される疾患を評価し処理するための、簡単に使用でき、コスト効果の高い方法及び装置を提供する。より詳しくは、本発明は、個々のＲＳＡ波を同定し、ほぼ実時間でＲＳＡ波情報を被検者に提供するための方法及び装置を提供する。この情報は、被検者がストレスレベルを低下させ、リズミカルな呼吸を達成することを援助するため例えばバイオフィードバック設備で使用することができる。
【００１３】
従って、本発明の一例としての実施態様は、人間の被検者においてストレスを軽減するためのポータブルでハンドヘルド式のバイオフィードバック装置を提供する。
本発明の別の一例としての実施態様は、フォトプレチスモグラム（ＰＰＧ）センサーと、被検者に彼らのＲＳＡ波に関する情報をほぼ実時間で提供するためのディスプレイスクリーンと、を備える、ポータブルでハンドヘルド式のバイオフィードバック装置を提供する。
【００１４】
本発明の更なる一例としての実施態様は、毎分６息に近い呼吸周波数を達成することによってストレスのレベルを軽減させるように被検者を訓練するための方法及び装置を提供する。
【００１５】
本発明の更に別の実施態様は、ＲＳＡ波に関連する誤ったデータを検出し、訂正するための方法を提供し、更に、そのような方法を利用する装置を提供する。
本発明の更に別の実施態様は、ポータブル式のバイオフィードバック装置のディスプレイスクリーン上のスケーリングを調整するための方法を提供し、更に、そのような方法を利用する装置を提供する。
【００１６】
本発明の更に別の実施態様は、ＲＳＡ波を分析することによって、深さ、率及び体積を含む呼吸パターンを同定し、該パターンの表示を提供する。
【実施例】
【００１７】
制御された呼吸は、交感神経枝と副交感神経枝とのバランスをシフトすることができることが研究によって示されている。３つの特定の呼吸の要素は、副交感神経の神経感応の量を対話式に決定する。これらの３つの要素には、周波数、一回呼吸量、及び、吐き出し／吸い込み比率を含まれている。一般に、副交感神経の活動度は、呼吸の周波数を減少し、一回呼吸量を増大させ、及び／又は、吐き出し／吸い込み比率を増大させることにより増大させることができる。かくして、これらの３つの変数を変えることは、副交感神経の活動度を、非侵入式、簡単に、安価に、負の副作用無しに、リラックス応答を効果的に顕在化させるのに十分に向上させる可能性を有する。
【００１８】
概して云えば、バイオフィードバック方法及び装置は、トレーニングプロセスを含み、該プロセスは、１つ以上の生理学的機能を改善又は維持するため、被検者が挙動若しくは活動度における変化を促進することを可能にする。時間に亘って、被検者は、これらの機能に関してより大きな制御を練習するため、バイオフィードバック方法及び装置で訓練することができる。処理が被検者に課された他の形態の治療とは対照的に、バイオフィードバック方法及び装置は、被検者がトレーニングプロセスをほとんど自動的な応答へと次第に統合化することを可能にする。
【００１９】
本発明は、ストレス及びストレス関連の疾患を患う被検者のためバイオフィードバック情報及びトレーニングを提供することができる方法及び装置に関する。そのようなバイオフィードバック情報及びトレーニングは、呼吸性洞性不整脈及びそのようなパターンに影響を及ぼし得る呼吸の分析に基づくことができる。
【００２０】
ＲＳＡデータセットのみを使用する自発的な呼吸の間に個々のＲＳＡ波を同定するための既知の方法は存在していなかった。ＲＳＡ波を呼吸作用に関連付けるため、通常、心拍数及び呼吸速度の情報が収集され、別々にマッピングされる。本発明の一態様は、ＲＳＡデータセット内で個々の波を同定する工程を備える。本発明の更なる態様は、心拍数データに基づいて、ほぼ実時間で呼吸フィードバックを被検者に提供するため波パターンの使用工程を備えている。ストレスレベルを減少させ又は適切に制御するための手段も、波パターン分析及び呼吸フィードバックに基づいて提供することができる。
【００２１】
（波パターンの同定）
本発明の一例としての一実施例では、呼吸性洞性不整脈波の同定及び分析が、被検者の脈拍数を測定することにより開始される。人間の心拍数及び従って脈拍数が波状の態様で上下に連続的に揺らぐ（図１）ことが医療文献で十分に確立されている。これらの波は、心拍数変動性（ＨＲＶ）波として知られている。人間が物理的に静止し休息しているとき、ＨＲＶ波は、人間の呼吸作用に関連している。これらの休息ＨＲＶ波は、これらの波のサイズ及び形状は、人間の呼吸速度、リズム及び深さに関連しているので、呼吸性洞性不整脈即ちＲＳＡ波として医学的に知られている。人間が毎分４乃至１５回呼吸する限り、波の周波数は、呼吸の周波数に本質的に一致する。ほとんどの個人は、この範囲内で呼吸するが、人がこの範囲外で呼吸するときでさえ、波周波数は、呼吸周波数に近い近似値をなおも提供する。
【００２２】
波と呼吸との間の相関は視覚的分析により医学文献内で十分に確立されているが、心臓鼓動データセット内の個々の波を自動的に同定する方法は存在してなかった。本発明の一例としての実施例は、鼓動データセットの個々の波の各々を同定する新規な方法を備えている。
【００２３】
例えば、２つの連続するパルスピークの間の（ミリ秒単位の）時間量（ピーク間の時間）は、ｐｐインターバル（ｐｐ）（図２）と称される。本発明の一例としての実施例では、装置は、連続するｐｐインターバルを記録する。ｐｐインターバル点の記載は、ｒｒインターバル（心電計即ちＥＣＧ内の連続するＲ波の間のインターバル）、脈拍数点等のｐｐインターバルの任意の導関数、心拍数等のｒｒインターバルの任意の導関数にも当てはまる。総じて、これらのインターバルは、「心拍数関連インターバル」と称されている。更には、ｐｐインターバルからＲＳＡ波を抽出するのと同じ方法は、これらの他の点にも同様に直接的に適用することができる。しかし、本発明の好ましい実施例は、ｐｐインターバルデータセット内の波を解析する。
【００２４】
各々記録されたｐｐインターバルの心拍数（６０，０００／ｐｐ）は、新しいパルスピークに遭遇する度にスクリーン上に表示することができる。連続的なｐｐインターバルの間の絶対時間差（absplute(pp[n]−pp[n−1])）は、鼓動間インターバル時間（ＩＢＩ）と称される（図３）。本発明の一態様は、個々のＲＳＡ波を同定するためｐｐインターバル時間を使用する。本明細書で記載された方法は、自発性呼吸及び案内された呼吸の両方に対して使用することができる。
【００２５】
各々のｐ−ｐは、その直前のｐ−ｐ（前のｐｐ）及びその直後のｐ−ｐ（次のｐｐ）に対するその関係性を検査することにより、分類されることができる。ｐ−ｐは、前のｐ−ｐがそれ以下であり且つ次のｐ−ｐがそれ以下である場合に極大点（ｔｐ）とみなすことができる（図４ａ）。ｐ−ｐは、前のｐ−ｐがそれ以上であり且つ次のｐ−ｐがそれ以上である場合に極小点（ｂｐ）とみなすことができる（図４ｂ）。ｐ−ｐは、前のｐ−ｐがそれよりも小さく次のｐ−ｐがそれよりも大きい場合に上昇遷移点（ａｔ）とみなすことができる（図４ｃ）。ｐ−ｐは、前のｐ−ｐがそれよりも大きく次のｐ−ｐがそれよりも小さい場合に下降遷移点（ｄｔ）とみなすことができる（図４ｄ）。かくして、ｐ−ｐは、極大点（ｔｐ）、極小点（ｂｐ）、上昇遷移点（ａｔ）、又は、下降遷移点（ｄｔ）のいずれかに分類することができる。「遷移点」という用語は、それが、言語「上昇」又は「下降」で修飾されないとき、上昇遷移点及び下降遷移点の両方を参照するため使用することができる。連続的な遷移点は、一連の連続上昇遷移点又は連続下降遷移点に言及している（図５）。
【００２６】
「極大レベル」という用語は、極大点の相対的高さを指すため使用することができる。極大点のレベルは、次の通り計算することができる。即ち、Ｌ＝極大点以下となる極大点の左側に隣接した連続点の数、Ｒ＝極大点以下となる極大点の右側に隣接した連続点の数、となる。Ｌ＜Ｒの場合、極大レベルはＬに等しく、そうでなければ、極大レベルはＲに等しい。図３７／図６は、３つの例を使用して、極大点レベルを如何に分類することができるかを示している。
【００２７】
「極小レベル」という用語は、極小点の相対的高さを指すため使用することができる。極小点のレベルは、次の通り計算することができる。即ち、Ｌ＝極小点以上となる極小点の左側に隣接した連続点の数、Ｒ＝極小点以上となる極小点の右側に隣接した連続点の数、となる。Ｌ＜Ｒの場合、極小レベルはＬに等しく、そうでなければ、極小レベルはＲに等しい。図７は、３つの例を使用して、極小点レベルを如何に分類することができるかを示している。
【００２８】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、データセット内でＲＳＡ波を発見するための一例としての処置を示す一例としてのフローチャートを提供し、図９は、この処置を如何に適用することができるかを示している。本発明の一例としての実施例では、第１のステップは、データセット内の最高数の連続遷移点（ｃｔｐ）を突き止めることである。図９では、最高数の連続遷移点は、点１から開始する。２つの連続遷移点が存在している。波の深さは、これらの遷移点の数に等しい。かくして、この例における波の深さは、２となる。好ましい実施例では、波の深さが４より大きい場合、波の深さの値は４まで下げて調整される。
【００２９】
次のステップは、極小レベルが波の深さ以上である、連続遷移点の右側に極小点を突き止めることである。これは、ＲＳＡ波の右側の谷部点（ｖ２）である。図９の例では、極小点Ｎｏ．８は、波の深さよりも大きい３のレベルを有する。次のステップは、極小レベルが波の深さ以上である、連続遷移点の左側に極小点を突き止めることである。これは、ＲＳＡ波の左側の谷部点（ｖ１）である。図９で提供された例では、極小点Ｎｏ．０は、波の深さよりも大きいレベル４を有する。次のステップは、左側谷部点と右側谷部点との間で最も高い点を見出すことである。これは、ＲＳＡ波のピーク（ｐ）である。図４０／図９における例では、点６は、２つの谷部点の間で最も高い点である。左側谷部点（ｖ１）から右側谷部点（ｖ２）までの全てのデータは、処理データとみなされる。同じ処置が、全ての可能性のある波が同定されるまで、残りの未処理データに関して繰り返される。
【００３０】
上述した方法において、本発明の範囲内であるとみなすべき多数の変更例が存在している。例えば、遷移点列の各側部上でピークを発見するため類似の方法を使用することができる。従って、２つのピーク点の間の谷部は、２つのピークの間で最も低い点となる。また、波の深さは、遷移点の絶対数に基づいても、又は、遷移点の数に基づいて導出された数（例えば、遷移点の数×７５％）のいずれであってもよい。また、ｖ１点は、ｖ２点の前で同定することができる。
【００３１】
好ましい実施例では、上述された波解析方法は、新しい極小レベル４が同定される度に使用される。かくして、本発明の一例としての実施例によれば、極小レベル４の点の間のＲＳＡ波を「探す」ことになる。他の一例としての実施例では、装置は、各点の後又は一定時間の経過後（例えば、３０秒毎に）等にＲＳＡを「探す」ように構成されてもよい。一例としての実施例は、極小レベル４の点を使用する。それらの点は、ＲＳＡ波の輪郭を描く非常に高い確率を持っているからである。即ち、それらの点は、ＲＳＡ波の谷部点（ｖ１、ｖ２）である高い確率を持っている。
【００３２】
上述した基本的なＲＳＡ波解析方法が、ＲＳＡ波を不正確に記述する２つの例が存在している。一つの例は、二極大点波に遭遇したときに発生し得る。二極大点波は、人間が、彼又は彼女が既に息を吐き出した後に吸い込むために長い時間を待つとき形成され得る。もう一つの例は、二極小点波が形成されたときに生じる。二極小点波は、人間が吸気の後長時間に亘って彼の呼吸を保持するとき形成され得る。二極大点は、２つの波の長さの比率を検査することにより容易に同定される（図１０）。（ｐ１−ｖ２）が（ｐ１−ｖ１）よりも遙かに小さく、（ｐ２−ｖ２）が（ｐ２−ｖ３）よりも遙かに小さく、（ｐ１−ｖ２）が（ｐ２−ｖ３）に非常に近いとき、二極大点が起こる。好ましい実施例では、二極大点は、（（ｐ１−ｖ２）／（ｐ１−ｖ２））＜０．５０且つ（（ｐ２−ｖ２）／（ｐ２−ｖ３））＞０．７５である状況として定義することができる。二極小点は、二極大点の逆の点として定義することができる。
【００３３】
二極大点又は二極小点が基本的な解析法から生成されるときは何時でも、パターンを形成する２つの波は、一つの波へと一緒に融合することができる。点ｖ１は新しい波のｖ１である。点ｖ３は新しい波のｖ２となる。ｖ１及びｖ３の間の基も高い値は、新しい波のピーク点である。これは図１１により示される。
【００３４】
（ストレスを分析し減少させるためのＲＳＡ波の使用法）
本発明の一例としての実施例は、メンタルストレスのユーザーのレベルにアクセスするため上述されたＲＳＡ波情報を使用することができる。このメンタルストレス測定工程を、ストレスメーターとして当該装置内に与えることができる（図１２（５））。例えば、人間がストレスを受けているとき、呼吸は、通常、ストレスを受けていない状態と比べて、急速で不規則的となっている。この急速で不規則な呼吸は、短い変動の覆いＲＳＡ波の形成を引き起こし得る。本発明に係る方法及び装置は、ユーザーの平均波長がリラックスした状態を表すレベルから如何に遠く逸脱しているかを決定することによりユーザーのストレスレベルを決定するため使用することができる。そのような方法及び装置は、ユーザーの波が如何に不規則（不整脈）であるかを計算することもできる。これらの２つの評価は、各々個別に、又は、ストレスレベル全体を表示するため単一の値へと結合された状態で使用することができる。
【００３５】
人々が深くリラックスしたとき（例えば深い瞑想状態）、人々は毎分約６呼吸で定常的なリズムで呼吸する傾向を持っていることを研究は実証している。そのようなリズミカルな呼吸は、ＲＳＡの波長を呼吸周波数に引きずられるようにさせる。かくして、毎分６呼吸のリズミカルな呼吸は、１０秒の波長を有する一連のＲＳＡ波を生じさせる。かくして、本発明の一例としての実施例は、ユーザーのストレスレベルを評価するときリラックス閾値として１０秒の波長を使用する。一例としての実施例は、直前の５つの波の平均波長を計算し、その平均値が比例的に１０秒から如何に遠いかを決定する方法及び装置も含んでいる。これは、「波長スコア」の一例である。
【００３６】
不整脈波は、多数の標準分散式を使用して定量化することができる。本発明の一例としての実施例は、「分散スコア」を計算するため、直前の５つの波において各々連続する波長の差異の総和を使用する。一例としての実施例は、連続する波長の間の差異の総和を使用することもでき、最も近い波の分散がより多くカウントされるようにランク順の重み平均を使用することもできる。本発明の一例としての実施例におけるストレスレベルは、７０％の「波長スコア」＋３０％の「分散スコア」を使用する。ユーザーのストレスレベルは、新しいＲＳＡ波が同定される度に再計算することができる。
【００３７】
ストレスは、様々なＲＳＡ波の挙動を引き起こし得る。即ち、減少したピーク間時間、増大したピーク間周波数、減少した波長、増大した波周波数、減少した振幅、不規則な波長、不規則な波周波数、不規則な振幅、不規則なピーク間時間、不規則なピーク間周波数、不規則なピーク配置又は減少した分散量などである。先行する変数の任意の一つ、又は、それらの任意の組み合わせは、ＲＳＡ波に適用することができ、ストレスレベルのインジケータとして使用される。個々のＲＳＡ波を同定し、ストレスを評価するため先行する変数の任意のものを単独で使用すること、互いに組み合わせて使用すること、及び／又は、他の変数と組み合わせて使用することも、本発明の範囲内にあり、従来技術には記載されていなかったことである。
【００３８】
ストレスレベルを決定するため同定したＲＳＡ波を使用することに加えて、本発明の一例としての実施例に係る装置及び方法は、平均心拍数及び波周波数の両方を決定し、表示するためＲＳＡ波情報を使用することもできる。直前の波における全ての脈拍数の平均を、平均の心拍数を評価するため使用することができる。例えば、新しいＲＳＡ波が同定される度に、脈拍数の平均を計算し、心拍数を更新することができる。波周波数の表示も新しいＲＳＡ波が同定される度に更新されてもよい。一例としての実施例は、毎分毎の波（呼吸）に対する周波数を表現することができる。一例としての実施例では、波周波数及び心拍数は、最も近い整数へと丸めることができる。
【００３９】
（一例としての装置）
以下の説明は、人間のストレスを評価するため使用することができる、装置の形態における本発明の特定の一例としての実施例に関する。この一例としての実施例では、ＲＳＡ波が上記したように同定され、ユーザーへのバイオフィードバックを提供するため使用される。後述される特定の一例としての実施例に加えて、他の方法及び装置が本発明の範囲内にあることが認められるべきである。代替実施例が、臨時的に、このセクションの下で説明される。代替実施例が明白に記載されていない場合、このセクションで提供された厳密な説明に本発明を制限しないことが本願出願人の意図であることを示している。本発明の完全な範囲は、明細書全体としての開示に基づいている。
【００４０】
本発明は、例えば、ＰＰＧセンサー、ディスプレイスクリーン、制御ボタン及びパワーボタン（図１３）を備えるバッテリーパワー供給のハンドヘルド式のポータブル装置を有する。ユーザーは、パワーボタンを押すことによって装置をオンにすることができる。装置がダークルームで使用されている場合、ユーザーは、パワーボタンを２回押し、数秒間に亘って押し続けることにより、背面光をオンにすることができる。装置がパワーオンにされた後直ぐに、それは、ユーザーが、指センサー（図１４）内に指を挿入することを促進する。ユーザーは、指を、セッション全体を通して頂部においた状態で装置をゆっくりと保持する。装置は、親指（図１５ａ）上に若しくは親指に対して一定の角度で載り、装置を保持する手の曲げられた指が載った状態で（図１５ｂ）、快適に、垂直に保持される。
【００４１】
一旦、指が指センサー内に挿入されたならば、装置は、ＰＰＧセンサーを較正し始める。カウントダウンメーターが較正のため要求された時間量をマークする（図１６）。ＰＰＧセンサーが較正された後、装置は、指内の血液の各パルスを検出するためＰＰＧセンサーを使用する。結果として生成された脈拍数（数６０，０００／２つの連続するパルクピークの間のミリ秒の数）が、パルス毎にスクリーンにプロットされる（図１７（２））。ディスプレイは、ユーザーの平均脈拍数を示している（図１７（１））。
【００４２】
ＰＰＧセンサーは、指の圧力に非常に敏感となり得る。即ち、ユーザーが装置を圧迫する場合、その結果生成された指の圧力は、装置が正確な脈拍数情報を集めることを妨げ得る。ユーザーが高過ぎる圧力を適用したときは何時でも、装置は、ユーザーが装置を圧迫することを停止させ、彼の指をリラックスするようにユーザーに警告を発するエラーメッセージを表示する（図１８）。ユーザーが彼の指を首尾良くリラックスするや否や、脈拍数ディスプレイスクリーンに戻される。
【００４３】
装置が新しいＲＳＡ波を同定したとき、該装置は、５つの事項を決定し表示するため波情報を使用する。この５つの事項とは、即ち、直前の波の周波数、波内のパルス点の全ての平均脈拍数、セッションスコア、残りのセッション時間、及び、ストレス指数即ちユーザーがどのくらい多くのメンタルストレスを現在経験しているかの指数（図１２）である。
【００４４】
装置は、あらゆるＲＳＡ波が同定される度に、セッションカウントダウンクロックを更新する。代替例としての実施例は、規則的に減衰するセッションカウントダウンクロックを備えることができる（例えば、１秒につき一度、１５秒につき一度等）。この一例としての実施例では、装置は、クロックと所望の挙動との間に作られる無意識的結合を回避するためＲＳＡ波毎に更新する。換言すれば、クロックが毎秒カウントダウンオンされれば、ユーザーは、毎分６呼吸の率の呼吸への案内として意識的又は無意識的に秒を使用することができる。そのような結合は、ユーザーが、ストレスを受けたときは何時でも毎分６呼吸で如何に呼吸すべきかを無意識的に学ぶことを防止することができる。ユーザーが意識的（又は、無意識的でさえも）にクロックを使用する場合、彼又は彼女は、装置に常に依存し得る。しかし、あらゆる波に基づいてクロックを更新することによって、そのような可能な状況が回避されるだけではなく、クロックは、学習を補強することができる。ユーザーは、クロックが減少する量により各呼吸の厳密な秒数を見る。クロックがよりゆっくりと減少されるべき場合（例えば、３０秒毎に一度）、時間と所望の挙動との間の無意識的な結合の可能性が回避される。しかし、そのような代替の実施手段では、クロックは学習を補強しない。
【００４５】
この一例としての実施例では、セッションカウントダウンタイマーは、一旦、第１の波が同定され、データが表示された場合（図１９）、減少し始める。しかし、代替の実施例では、ユーザーがリズミカルに呼吸し始めるとき、又は、良好な波（例えば、６０よりも小さい周波数の波）が達成されたときのみ、又は、ユーザーがリズミカルな呼吸を実施している間のみ、カウンターを減少し始めることができる。別の代替手段では、呼吸ボタンが使用され、ガイダンスが提供されているときにカウンターを減少するべきではない。
【００４６】
ユーザーは、彼らの呼吸パターンを変更することにより、波の挙動、従って計算されたストレスレベルを変えることができる。ユーザーが彼の呼吸速度をゆっくりと低下させるとき、波長が増大し、波の振幅も同様に増大する（図２０）。人間がより深く呼吸するとき、波の振幅は、より大きくなる（図２１）。人間が定常速度でリズミカルに呼吸するとき、波長は、呼吸速度に同調する（図２２）。
【００４７】
リラックスするため装置を使用する際の第１のステップは、深く吸い込むことであり、次に空気をゆっくりと吐き出して呼気を延長することである。これは、波長をより長くさせ、従って波の周波数を減少させる。ユーザーは、波の周波数が６まで減少するまで、深く息を吸い込み、更によりゆっくりと息をはき続ける（図１６／図２３）。波の周波数が６より小さく低下する場合、ユーザーは、少し速く呼吸する必要がある。即ち、次回には長く吐き出す必要はない。
【００４８】
一旦、ユーザーが波の周波数を６へと減少させたならば、彼又は彼女は、６の周波数を生成したのと同じ速度及びリズムで呼吸し続ける。ユーザーの呼吸速度が増大したならば、周波数は増大し、彼の次の呼吸は、より長い吐き出しを持つ必要があることを示している。ユーザーの呼吸速度が非常にゆっくりとなる場合、周波数は６より落ち、これは次の呼吸の吐き出しを少し速くする必要があることを示している。波の周波数に注意を払うことにより、ユーザーは、毎分６つの呼吸サイクルの周波数に対応する、長さ１０秒間のリズミカルな波でスクリーンを迅速に充足させることができる（図２４）。
【００４９】
セッションスコアは、各ＲＳＡ波が同定される毎に計算され、表示される。スコアは、ユーザーが所望の挙動をどのくらいの近さで達成するかに基づいている。ユーザーはスコア点を蓄積する。セッションのスコアを付けるための様々な方法を使用することができる。幾つかの実施例では、ユーザーは、波が６以下の周波数を持つ場合、３点を受け取る。ユーザーは、７又は８の波周波数に対して２点を受け取り、９又は１０の波周波数に対して１点を受け取り、１０より大きい周波数に対しては得点が得られない。蓄積されたセッションスコアを、数値的に表示することができる。代替例として、各々の個々のスコアを表示することができる。更に別の代替手段は、１組の以前のスコアに並べて現在のスコアを（数値又はグラフのいずれかで）示すことである。好ましい実施例は、現在のスコアと１組の以前のスコアとをグラフ的に表示する（図２５）。このようにして、ユーザーは彼が何時リズミカルに呼吸をしているかを教えられる。スコアのディスプレイが均一であるとき、ユーザーはリズミカルに呼吸をしている。
【００５０】
一旦、ユーザーがリズミカルな波でスクリーンを充足したならば、彼は、少しより深く吸い込み、少しより完全に吐き出すことに注意を向けるべきである。即ち、ユーザーは、より大きい体積の空気（１回呼吸量と称される）を吸い込んだり吐き出したりしようとするべきである。ユーザーが彼の呼吸の深さを静かに増大させるとき、波のサイズが増大する（図２６）。ユーザーは、セッションタイマーが終了するまで、波長が１０秒である大きな波でスクリーンを充足し続ける。そのとき、ユーザーは、彼が非常に深い状態のリラックスを達成したことを見出すことになる。
【００５１】
ユーザーが、毎分６呼吸の速度で深くリズミカルに呼吸をすることが困難である場合、彼は、呼吸案内機能を作動させることによりガイダンスを得ることができる（図２７）。ユーザーが呼吸ボタンを押すや否や、呼吸案内がディスプレイ上に現れる。ユーザーは、呼吸バーが上昇するとき、息を吸い込み（図２１ａ／図２８ａ）、呼吸バーが下降するとき息を吐き出す（図２１ｂ／図２８ｂ）ように指令される。一例としての実施例では、呼吸案内は、ユーザーの呼吸を、例えば吸気：呼気が１：２の比率で、毎分６呼吸へとペースを調整する。代替実施例では、呼吸案内は、毎分６呼吸に近い比率（例えば、４〜８／分）で他のリズム（例えば、１：３）を提供するようにプログラムすることもできる。呼吸案内は、１分の間に動作した状態のままであり、その後、自動的に停止する。常時ではなく一時的な呼吸案内を持つことによって、ユーザーは、毎分６呼吸の呼吸パターンを達成するためバイオフィードバックプロトコルを使用するように促進される。ユーザーが呼吸案内にのみ頼る場合には、彼自身で当該パターンを如何に達成するかを学習するのが遙かに困難となることになる。かくして、ユーザーを呼吸案内から引き離すことによって、ユーザーは無意識的な学習を形成するため、バイオフィードバックを使用することができる。代替の一例としての設備は、一定周期が発生した後、ユーザーが呼吸パターンをオフにすることを促進することができる。他の呼吸速度及びリズムも使用することができる。
【００５２】
装置は、呼吸案内が完了した後、定まったディスプレイへとユーザーを戻す。ユーザーは、波周波数を６にまで下げ、リズミカルな呼吸を維持し、呼吸による波のサイズをより深くなるように増加させる前述した態様で彼の呼吸を調整する。ユーザーは、このプロセスを、セッションタイマーが０：００に達するまで続行する。この時点において、セッションの要約スクリーンが表示されてもよい（図２９）。
【００５３】
本発明の幾つかの態様は、多数の代替の一例としての実施例を形成するため一緒に結合することができる。例えば、装置は、ストレスメーターよりも振幅フィードバックメーターとして使用することができるメーターを特徴とすることができる。メーターは、更にターゲットバーを持つことができる。かくして、装置は、如何に深く人間が呼吸をして彼がより深い呼吸をすることを学ぶかをグラフ的に表示することができる。ターゲットバーが使用された場合、ユーザーは、メーターをターゲットバーの上方に上げさせるため各呼吸で十分に深く呼吸をすることを試みることができる。振幅の数値的又はグラフ的なフィードバック（視覚的若しくは他の手段）は、この代替実施例の範囲内にある。
【００５４】
別の代替の一例としての実施例は、ユーザーが規定された呼吸プロトコル（例えば吸気：呼気が１：３の比率で、毎分６呼吸）に従う度合いに関するフィードバックを決定し、提供するため波情報（例えば、波長、振幅及びピーク配置）を使用することができる。代替例として、ユーザーは、案内された呼吸パターンにどのくらい近く従っているかに関する同時的な聴覚的若しくは視覚的フィードバックを提供されつつ、呼吸案内が提供されてもよい。更には、ユーザーが、彼がターゲットレベルより上にきている場合には従っているとみなされ、彼若しくは彼女が当該レベルよりも下にきている場合には、呼吸プロトコルに従っていないものとみなされるようにターゲットレベルを表示することができる。
【００５５】
代替の一例としての実施例は、リズミカルな呼吸を検出するため１つ以上の波パラメータの分散を使用することができる。次に、リズミカルな呼吸の度合いを、数値的、グラフ的、又は、他の幾つかの態様で視覚的に表示することができる。オプションで、可聴フィードバックを提供することができる。例えば、一例としての実施例では、呼吸がより不整となるときトーンを上げ、呼吸がよりリズミカルとなるときにはトーンを下げることができる。代替例として、単一のビープ音が、リズミカルな呼吸であることを指し示すことができ、二重ビープ音がリズミカルな呼吸に近いことを示し、三重ビープ音が不整呼吸であることを示すことができる。当然、前述したフィードバック技術又はこれらの技術の派生技術を、独立に、互いに組み合わせて、他の技術と組み合わせて、又は、互い及び他の技術の両方と組み合わせて、使用することができる。そのような設備手段は、ヨガのスタイルのリズミカルな呼吸パターンを実践するため使用されてもよい。例えば、ヨガの学生が吸気：保持：呼気の比率が１：１：１となるようにリズミカルな呼吸を実践する場合、彼又は彼女は、リズミカルな呼吸が維持されることを確実にするため装置を使用することができる。
【００５６】
本発明の他の実施例では、ユーザーが彼の呼吸の律動性に関して視覚的及び／又は聴覚的なフィードバックを受け入れている間に呼吸案内に従うことができるような予めプログラムされた呼吸案内を装置に設けることができる。更には、呼吸案内は、プログラム可能であってもよい。オプションで、フィードバックは、呼吸のリズムにのみ提供されるのではなく、呼吸速度にも提供することができる。例えば、ユーザーが毎分５呼吸で１：１：１の比率で呼吸を実践することを望んだ場合、視覚的及び／又は聴覚的なフィードバックは、ユーザーが毎分５呼吸でリズミカルに呼吸をしている度合いを指摘することができる。別の周波数で及び／又は不整に呼吸をしていると、スコアが減点される。
【００５７】
別の一例としての実施例は、呼吸の深さに関するフィードバックを提供する。リズミカルな呼吸の間に、前述された方法を使用した測定可能な現象、即ち波振幅における主要な差異は、１回呼吸量（呼吸の深さ）である。かくして、振幅測定値を、人間の呼吸の深さを示すため視覚的及び／又は聴覚的なフィードバックのために使用してもよい。前述されたように、深い呼吸は、ストレスを解放する有用な方法である。一例としての実施例は、如何に深く呼吸をし、これによりストレスを解放するかをユーザーに教えることを援助するためユーザーの呼吸の深さに関するフィードバックを提供することができる。
【００５８】
手短に言えば、本発明の一例としての実施例は、次の事項に対して視覚的及び／又は聴覚的なフィードバックを提供することができる。即ち、呼吸速度、呼吸の律動性、呼吸の深さ、規定された速度／リズムへの呼吸の追従性等である。評価は、これらの各々について、単独又は任意の組み合わせでなすことができる。フィードバックは、そのような評価の１つ以上に関して提供することができる。２つ以上のＲＳＡ波を同定し、速度、リズム深さ及び／又は追従性を導出する任意の実施手段が本発明の範囲内にある。
【００５９】
（一例としての形態因子）
本発明の一例としての実施例は、多数の追加の特徴を組み込んでいる。そのような特徴の一つが、装置の形態因子の設計である。本発明以前には、バイオフィードバックプロフラムは、ワイヤを介してコンピュータに取り付けられた、指ＰＰＧセンサー、耳ＰＰＧセンサー、及び／又は、心拍数ＥＣＧセンサーを使用していた。ＰＰＧセンサーは運動及び指圧力に敏感であるが、従来技術は、従来技術の指ＰＰＧセンサーがしばしばテーブル又はディスク上に置かれているので、運動又は過度の圧力により形成された多数の人為要素を処置する必要が無かった。この状況では、ユーザーは、彼らの手及び指をディスクに載せ、手及び指を安定にして過度の運動及び指圧力を防止することができていた。
【００６０】
外部ワイヤは一般に社会的に（及び他の理由で）受け入れることができないので、本発明の一例としての実施例は、ＰＰＧセンサーをポータブル装置へと直接統合化し、外部ワイヤを無くしている。その結果、本発明の一例としての実施例に係る装置は、公的なセッティングにおいて快適に使用することができる。しかし、ＰＰＧセンサーをポータブル装置内に組み込むことは、革新的な形態因子を必要とする。例えば、セッション時間が５〜１５分の範囲に及び得るので、装置のユーザーは、長時間に亘ってディスクのような安定化構造無しに、装置を保持する。従って、本発明は、ユーザーが彼の指を指センサー上に静かに載せることを可能にしつつ快適に握ることができる装置を提供する。
【００６１】
本発明は、長時間（例えば、１０〜１５分間）に亘って運動及び圧力により引き起こされた人為要素を最小にしつつ快適さを提供する形態因子も提供する。２つの一例としての形態因子が、これらの目的を達成する。第１の因子では、指センサーは、エッジの一つの近傍で装置の頂部上にある。人間工学的には、装置の底部から頂部までの高さは、約３．８ｃｍから約８．９ｃｍ（約１．５インチから約３．５インチ）の間にあり、好ましくは、約６．４ｃｍ（２．５インチ）付近である。これは、垂直に保持されたとき（図１５ａ）に親指により、又は、傾斜されたとき（図１５ｂ）曲げられた指により支持されるかのいずれかによって装置を支持することを可能にしている。第２の因子では、ディスプレイが前部にあり、装置を使用中に例えば手のひらに載せることを可能にしている状態（図３０）で、指センサーは、装置の丸みを帯びた後部上に置かれている。特に好ましい形態因子は、上記した第１のものであり、科学的且つ医学的な外観及び感触を備えた製品の設計を可能にしている。
【００６２】
（エラー検出及び訂正）
上記したいずれの形態因子も人為要素を最小にするが、ハードウェアの形態因子は、全ての可能となる人為要素を無くすことはできない。例えばテーブル又はディスク上に支持構造が存在していないので、手及び指は、セッションを通して様々な時刻で移動する。ハードウェアが人為要素を最小にするが、残りの人為要素は、本発明の一例としての実施例のソフトウェアにより取り組むことができる。また、装置は、エラーが発生した時点を検出するだけではなく、エラーを訂正する。
【００６３】
一般に、小型ポータブル装置上のディスプレイは、エラーに対して遙かに敏感である。そのようなディスプレイは、例えばデスクトップコンピュータのディスプレイと比べて非常に小さいからである。エラーがデスクトップコンピュータ上で発生したとき、ディスプレイは、正確なデータ及びエラーの両方を示すのに十分な解像度を持っている（図３１ａ）。しかし、小型ポータブル装置では、一つのエラーが、全ての正確なデータを、その低い解像度に起因して識別不能とさせ得る（図３１ｂ）。
【００６４】
データ流れ内のエラーを検出するための多数の統計的な方法が、当該技術分野において存在する。しかし、これらの方法は、それらが高い度合いの精度を提供する前にデータの大量サンプリングを必要としている。上述されたように、小型ディスプレイを有する装置は、単一のエラーさえによっても悪影響を及ぼされ得る。かくして、エラーは迅速且つ正確に検出され、訂正されるべきである。本発明の一例としての実施例に係る装置は、非常に高精度となる前に（約１０秒）少量のデータのみしか必要としないエラー検出及び訂正の新規な方法を実施する。
【００６５】
本発明のエラー検出及び訂正方法の更なる理解を容易にするため、理想的なエラーの無い状態でパルス情報を得るためＰＰＧセンサーが如何に使用されるかについての簡単な説明が提供される。ＰＰＧセンサーは、指内の血圧の量を連続的に検出する。心臓が鼓動する度に、血液の対応するパルスは、指内の血圧を急激に上昇させ、次いで低下させる。ＰＰＧセンサーは、血圧がピークに達する時刻を同定するため（図３２）連続的に検出し続けている。これは、パルスピークである。前述されたように、２つの連続するパルスピークの間の（ミリ秒単位の）時間量は、ｐｐインターバル（ｐｐ）と称されている（図２）。本発明に係る装置は、連続的なｐｐインターバルの各々を記録することができる。各々記録されたｐｐインターバル（６０，０００／ｐｐ）の心拍数は、新しいパルスピークに遭遇する度にスクリーン上に表示され得る。連続するｐｐインターバルの間の絶対時間差（absplute(pp[n]−pp[n−1])）は、鼓動間インターバル時間即ちＩＢＩと称されている（図３）。
【００６６】
ＰＰＧセンサーが次のパルスピークを正確に同定しようとするとき２種類のエラーが発生する（図３３）。一つの種類のエラーは、ＰＰＧセンサーが人為要素をパルスピークとして不正確に同定するとき発生し得る。即ち、ＰＰＧセンサーは、実際には存在しないパルスピークが発生したと決定する。この種のエラーは、フォールスポジティブエラーと称されている。第２の種類のエラーは、ＰＰＧセンサーが、実際には存在しているパルスピークを同定しないときに生じる。これは、フォールスネガティブエラーと称される。フォールスネガティブ及びフォールスポジティブの両方のエラーは、大きなＩＢＩをもたらす。エラーの無いデータは、大きなＩＢＩを生じさせることも生じさせないこともあり得る。しかし、エラーのあるデータは、大きなＩＢＩを常に発生させる。かくして、大きなＩＢＩを含んでいない連続データが大量に存在している場合は常に、このデータはエラーが無いと安全に仮定することができる。大きなＩＢＩが発生した場合には、それはエラーに起因していることもあるし、良好なデータであることもある。装置は、いずれの場合であるかを決定する必要がある。
【００６７】
本発明の好ましい一例としての実施例によれば、エラー検出の枠組みにおける最初のステップは、あらゆるＩＢＩ時間が２００ｍｓより小さい一定数の心拍数関連のインターバル（例えば、１０ｐｐインターバル）を待機することである。これらのデータ点は、エラーが無いとみなされる。連続インターバルの数は、１０より小さくてもよいが、少なくとも２である必要があり、好ましくは少なくとも３、更に好ましくは少なくとも５である。別の代替例は、連続データセット（例えば、５連続ｐｐインターバル）内で、あらゆるＩＢＩ時間がｐｐインターバル等の最低の心拍数関連インターバルの１／３よりも小さい１組の連続データ点を待機することである。これらのデータ点の範囲を計算することができる。本明細書で使用されるとき、「範囲」とは絶対範囲（即ち、min ppからmax ppまでの範囲）、範囲の導出（例えば、（（min pp−10%）−（max pp + 10%））、又は、計算された分散（例えば、平均偏差、標準偏差等）に言及し得る。当該範囲の任意の適切な数学的記述を使用することができる。本発明に係る好ましい実施例は、当該範囲の極小点として、min pp −（（max pp−min pp）×25%）を使用する。好ましい実施例は、当該範囲の極大点として、max pp −（（max pp−min pp）×25%）を使用する。当該範囲は、全データセット又はデータセットのサブセットから導出することができる。
【００６８】
一旦、当該範囲が確立されたならば、新しいｐ−ｐの各々は、それが当該範囲内にあるか否かを決定するためテストされる。一例としての実施例では、新しいｐｐ値は、それが極小値よりも大きく極大値よりも小さい場合、当該「範囲内」であるとみなされる。しかし、「範囲内」は、選択された範囲計算により決定されたときの当該範囲への現在のｐ−ｐの近接に関する任意の数学的判定に言及することもできる。例えば、範囲が標準偏差を使用して計算された場合、「範囲内」は、現在のｐｐが、計算された分散内にある確率が８０％以上である統計的判定に言及することができる。
【００６９】
新しいｐｐインターバルが到来したとき、新しいＩＢＩを計算することもできる（新ｐｐ−前のｐｐの絶対値）。新しいＩＢＩは、それが大きいか否かを決定するためテストすることができる。好ましい実施例では、装置は、ＩＢＩが範囲の極小値の半分よりも大きいか否かをテストする。もしそれが大きい場合、ＩＢＩは大きいとみなされる。他の一例としての実施例では、新しいｐｐインターバルのＩＢＩ時間から以前のインターバルを引いた値を計算してもよい。その代わりに、ｐｐインターバルの直前の数ｎの平均ｐｐと比較される新しいｐｐのＩＢＩ等、他のＩＢＩ時間を使用することもできる。また、大きくないＩＢＩから大きなＩＢＩを識別するための異なる閾値を使用することができる。本発明の実施例によれば、エラーを検出するため、ｐｐインターバルの差異、又は、ｐｐインターバルの導関数（例えば、平均）の差異を使用する任意の実施手段を使用することができる。
【００７０】
上記を要約すると、本発明の一例としての実施例に係る装置が始動するとき、全てのＩＢＩ時間が２００ｍｓより小さいところに１０連続ｐｐインターバルが位置するまで、エラー検出モードには入らない。次に、本装置はこれらのｐｐインターバルの範囲を計算することができ、エラー検出モードを開始する。エラー検出モードでは、本装置は、新しいｐｐが「範囲内」にあるか否かを決定するため新しいｐｐの各々をテストすることができ、本装置は、新しいＩＢＩの各々を、それが「大きい」か否かを決定するためテストする。エラー検出で使用するためのこれらの２つの特性のいずれか又は両方を決定する他の任意の適切な方法も、本発明の範囲内にある。
【００７１】
次のｐ−ｐが「当該範囲」内にあり、且つ、ＩＢＩが「大きくない」場合、新しいｐ−ｐをエラーが無いとみなすことができる。次のｐ−ｐが「当該範囲」内になく、且つ、ＩＢＩが「大きくない」場合、新しいｐ−ｐをエラーが無いとみなすことができ、当該範囲は、新たに見出されたｐｐを含むように再計算される。新しいｐ−ｐが当該範囲内にあるが、ＩＢＩが「大きい」場合、新しいｐ−ｐを、エラーが無いものとみなすことができる。しかし、新しいｐ−ｐが「範囲外」であり、且つ、ＩＢＩが「大きい」場合、新しいｐ−ｐは、エラーの結果であるとみなすことができる。一旦、エラーが検出されたならば、エラーは訂正されなければならない。従って、エラー検出モードでエラーが検出される度に、本装置は、エラー訂正モードへと変更する。本装置は、誤った条件が解決されるまでエラー訂正モードのままであることができる。
【００７２】
図３４は、エラー訂正モードの間に用いられる一例としてのエラー訂正方法を示すフローチャートを提供している。エラー訂正は、それが同定されたとき連続的ｐｐインターバルの各々を一緒に総和する工程を備え、この総和工程は、このｐｐインターバルの総和が「範囲内」にあるか又は当該総和が整数により除算され、その除算の結果が「範囲内」にあるようにすることができるかのいずれかが達成されるまで続行される。総和それ自体が「範囲内」にあるとき、当該総和を形成する全てのｐｐインターバルを、当該総和に等しい単一の値へと結合することができる。整数により除算された総和が範囲内にあるとき、誤ったデータ群を、ｎ個の数（ここで、ｎ＝整数分母）の除算の結果に等しい値で置き換えることができる。
【００７３】
次の説明は、本発明の一例としての実施例に従ってエラーを如何に訂正することができるかの例を提供する。例えば、範囲が６００ｍｓから１０００ｍｓであり、誤ったｐｐインターバル時間が２００ｍｓであるとする。次のｐｐインターバルが１００ｍｓである。すると、総和は、３００ｍｓである。それは「範囲内」ではない。次のｐｐインターバルは４００ｍｓである。従って、総和は７００ｍｓとなる。それは「範囲内」にあり、従って７００ｍｓが訂正値となる。３つのｐｐインターバル（２００ｍｓ、１００ｍｓ及び４００ｍｓ）は７００ｍｓの単一値へと結合される。そして、本装置は、エラー訂正モードへと戻る。
【００７４】
別の例として、当該範囲が７００ｍｓ〜１０００ｍｓであり、誤ったｐｐインターバルが１３００ｍｓであるとする。１３００ｍｓをそれで除算することにより「範囲内」にある値を生じさせる整数値は存在していない。従って、次のｐｐインターバル（３００ｍｓ）が一緒に総和され、１，６００ｍｓを生成する。この時点において、「範囲内」にある値を生成するため除算で使用することができる整数が存在する。整数２が「範囲内」にある値をもたらす（１６００／２＝８００ｍｓ）。従って、２つの誤った値（１，３００ｍｓ及び３００ｍｓ）は、２つ（整数値）の８００ｍｓの値（除算の結果）で置き換えられる。
【００７５】
一例としての実施例では、本発明に係る装置は、１つ又は２つの追加のｐｐインターバル内で訂正値を発生することができる。しかし、装置が不定にエラー訂正モードに入る可能性がある。従って、本発明は、この状況をそれが発生する場合に解決するための安全機構を備えることができる。例えば、装置が長すぎる期間に亘ってエラー訂正モードのままである場合、本装置は、遭遇した全ての元のデータ点に統計的手法を適用することにより当該範囲を再計算する。即ち、ＰＰＧセンサーから受け取ったあらゆる未処理のｐｐインターバルが使用される。当該範囲は、統計に基づく範囲計算、即ち標準偏差式を用いて計算される。一例としての実施例では、中間ｐｐインターバルが、遭遇した全ての未処理ｐｐインターバル（信頼性があろうが誤っていようが）から決定される。当該範囲は、中間値より小さい毎分１５鼓動から中間値よりも大きい毎分１５鼓動として定義される。エラー列内のｐｐインターバルは、新しい範囲に従って再処理される。なお、当該範囲は、未処理データ点（例えば、直前の５０データ点）のサブセットを用いて計算することもできる。本発明は、延長したエラー状態を解決するため当該範囲を再計算する任意の方法を備えることができる。
【００７６】
前述されたように、ＰＰＧセンサーは、運動及び指の圧力に敏感である。それらのセンサーは、明るい光や低温の指にも敏感に反応する。従って、多数のエラーを引き起こし得る多数の因子が存在している。本発明の幾つかの実施例では、１０秒を超えるノイズ対信号比が２５％より下に低下するときは何時でも、本装置は、装置がエラー訂正モードから出るまで、エラーメッセージの表示（図１８に示された例）を周期的に出すことができる。かくして、ユーザーには、正確なパルス情報を集めることに関し装置を援助するためなすことができる変更に関する情報が提供される。
【００７７】
本発明は、心拍数インターバルデータセットにおいてエラーを検出し訂正するための代替実施例も提供する。例えば、新しい心拍数インターバル値が検出されるとき、当該範囲及び／又はＩＢＩ閾値を動的に変化させることを可能にする多数の実施手段が存在している。そのような実施手段は、幾つかの状況において精度の限界に近い増大を提供することができる。
【００７８】
例えば、当該範囲を、時差窓を使用して連続的に評価することができる。当該範囲は、各連続ＩＢＩが２００ｍｓよりも小さくなるようにｐｐインターバルの最初の１０秒を受け取った後に初期化することができる。この時点の後、当該範囲は、信頼性のあるデータの最後の１０秒の時差窓を使用して連続的に再評価することができる。信頼性のあるデータの最後の１０秒は、連続的であっても或いは連続的でなくてもよい。例えば、当該範囲の極大点（ｒ＿ｔｏｐ）は、信頼性のあるデータの最後の１０秒内で最も高いｐ−ｐであってもよく、当該範囲の極小点（ｒ＿ｂｏｔｔｏｍ）は、信頼性のあるデータの最後の１０秒内で最も低いｐ−ｐであってもよい。
【００７９】
別の代替手段は、当該範囲が動的に拡大し、収縮することができる率を減衰させることである。例えば、新しいｐｐ値が検出される度に、当該範囲を３つのステップで更新することができる。最初に、データセット極大（ｄｓ＿ｔｏｐ）及びデータセット極小（ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ）が信頼性のあるデータの最後の１０秒から同定される。第２に、ｄｓ＿ｔｏｐ及びｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍが、それらが以前のｄｓ＿ｔｏｐ（ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐ）及び以前のｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ（ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ）から有意に変化しないような態様で調整される。例えば、ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐがｄｓ＿ｔｏｐよりも大きい場合、ｄｓ＿ｔｏｐは、ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐ−（（ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐ−ｄｓ＿ｔｏｐ）／２５＋１）にリセットすることができる。ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐがｄｓ＿ｔｏｐよりも小さい場合、ｄｓ＿ｔｏｐは、ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐ＋（（ｄｓ＿ｔｏｐ−ｐ＿ｄｓ＿ｔｏｐ）／４＋１）にリセットすることができる。ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍがｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍよりも大きい場合、ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍは、ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ−（（ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ−ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ）／２＋１）にリセットすることができる。ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍがｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍよりも小さい場合、ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍは、（（ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ−ｐ＿ｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍ）／２５＋１）にリセットすることができる。かくして、ｒ＿ｔｏｐは、調整されたｄｓ＿ｔｏｐに等しくなり、ｒ＿ｂｏｔｔｏｍは調整されたｄｓ＿ｂｏｔｔｏｍに等しくなる。ｐ−ｐは、それがｒ＿ｂｏｔｔｏｍとｒ＿ｔｏｐとの間にある場合には、「範囲内」であるとみなされる。
【００８０】
上述された手法は、３つの目的を達成することができる。最初に、当該範囲を動的に増減することを可能にする。第２には、当該範囲をそれが収縮するよりも速く拡大することができる。第３に、当該範囲の極小点は、当該範囲の極大点よりも迅速に拡大することができる。これらの方法を実施する多数の方法が存在しており、これらの３つの目的のいずれかを達成する任意の実施手段は、本発明の範囲内にあることが意図されている。
【００８１】
更に別の代替手法は、計算されたｐｐ範囲を脈拍数値（ｐｒｖ）の範囲へと変換し、各々新たに検出されたｐｒｖ（６０，０００／ｐｐ）を脈拍数範囲と比較する、各工程を備えている。「範囲内」であることは、新しいｐｒｖが最大のｐｒｖ（max_prv）より小さく、最小のｐｒｖ（min_prv）より大きいか否かにより決定することができる。又は、「範囲内」であることは、新しいｐｒｖがｐｒｖ値の範囲に十分に近いか否かに言及することもできる。例えば、範囲の極大点及び範囲の極小点は、決定された数の鼓動だけ拡大することができる（即ち、max_prv＝max_prv+9及びmin_prv＝min_prv−9）。かくして、データセットの９ｂｐｍ内にある任意の新しいｐｒｖは、「当該範囲内」であるとみなすことができる。
【００８２】
ｐｐ範囲に関しては、ｐｒｖ範囲を、動的とすることができる。即ち、新しいｐｒｖが到来したとき、新しいｐｒｖが信頼性があるとみなされる場合（例えば、ＩＢＩが過度に長すぎない場合）に、当該範囲を再計算することができる、
エラー検出能力を増大させるための別の方法は、新しいＩＢＩが以前のＩＢＩから如何に近いところにあるかを決定するため２つの閾値を使用することである。例えば、新しいＩＢＩが低い方の閾値よりも小さい場合、それは、「小さいジャンプ」とみなすことができる。新しいＩＢＩが２つの閾値の間にある場合、それは、「かなりのジャンプ」とみなすことができる。そして、新しいＩＢＩが２つの閾値よりも高い場合、それは、「大きいジャンプ」とみなすことができる。かくして、新しい値が入ったとき、新たな値が「範囲内」であるか又は「範囲外」であるかに関して及び新しいＩＢＩが小さいジャンプ、かなりのジャンプ又は大きいジャンプのいずれであるかに関してそれらの値を評価することができる。値を表示するか否かに関する判定は、範囲を更新するための値を使用し、及び／又は、値を訂正するか否かに関する判定は、そのような評価に基づくことができる。
【００８３】
任意の心拍数関連のインターバルは、ＩＢＩレベルの有意性を判定するため使用することができる。例えば、２つのｐｒｖの鼓動間インターバル差（ｐｒｖＩＢＩ）を、以前のパルス値に対する新しいパルス値の近似値を評価するとき使用することができる。かくして、ＩＢＩの値は、ｐｐインターバル、ｐｒｖ値、ｒｒインターバル、ｈｒ値等々に対して計算し評価することができる。
【００８４】
更に別の代替手段は、ジャンプが小さいか、かなりであるか又は大きいかを判定するためＩＢＩ変化の方向を使用する工程を備えている。人間が物理的に静止しているとき、心拍数は、様々に異なる率で上昇又は下降している。かくして、異なる閾値を、変化の方向に依存して使用することができる。例えば、以前のｐｒｖＩＢＩよりも大きいｐｒｖのＩＢＩは、それが８ｂｐｍより小さい場合には、小さな上昇ジャンプであり、それが８〜１５ｂｐｍの間にある場合にはかなりの上昇ジャンプであり、それが１５ｂｐｍよりも大きい場合には大きな上昇ジャンプであるとみなすことができる。以前のｐｒｖＩＢＩよりも小さいｐｒｖのＩＢＩは、それが８ｂｐｍより小さい場合には、小さなジャンプであり、それが８〜１２ｂｐｍの間にある場合にはかなりのジャンプであり、それが１２ｂｐｍよりも大きい場合には大きなジャンプであるとみなすことができる。
【００８５】
更に別の一例としての実施例は、当該範囲内にある以前のｐｒｖの位置にｐｒｖＩＢＩ閾値を基づかせる工程を備えている。以前のｐｒｖが当該範囲の極大点に既に向かっている場合、閾値はより小さく設定することができる。理論上、次のｐｒｖが当該範囲の外部に遠くに行き過ぎることは望まれていないからである。同様に、以前のｐｒｖが当該範囲の極小点に既に向かっている場合、ジャンプを小さくするためのｐｒｖ閾値を減少することができる。かくして、当該範囲の以前のｐｒｖの位置に基づいたｐｒｖＩＢＩ閾値の例には、小さな上昇ジャンプに対して（r_top−prev_prv）(1/3))+10、大きな上昇ジャンプに対して（r_top−prev_prv）(2/3))+15、小さな下降ジャンプに対して（prev_prv −r_bottom）(1/2))+10、大きな下降ジャンプに対して（prev_prv−r_bottom）(2/3))+15が含まれている。
【００８６】
更に別の一例としての実施例では、新しい心拍数インターバル点が訂正される必要があるか否かを判定するときに例えば方向等の第３のテストを追加する。例えば、点がＩＢＩ及び範囲テストに落ちたが、当該範囲、以前の心拍数インターバル点により近い場合、その点はなおも許容可能であるとみなされる。
【００８７】
幾つかの状況及び実施態様において、動的範囲法、方向に基づく異なる閾値を備えた二点ＩＢＩ閾値法、及び、心拍数インターバル方向方法によって、限界に近い改善を得ることができる。そのような組み合わせの一例は次の通りである。各々の新しいｐｒｖが計算されるとき（６０，０００／ｐｐ）、それが「直ちに表示可能」であるか否かを最初に評価することができる。ｐｒｖが小さな上昇ジャンプ又は小さな下降ジャンプのいずれかである場合（適切な閾値を使用する）、それは、「直ちに表示可能」となり、従って、直ちに表示される。ｐｒｖがかなりのジャンプであり「範囲内」にある場合には、それは、「直ちに表示可能」となり、従って、直ちに表示される。他の場合には、それが表示可能であるか否かを見るため方向により再評価することができる。現在のｐｒｖが以前のｐｒｖよりも当該範囲により近い場合、それはなおも表示される。他の場合では、それは表示されず、訂正されなければならない。
【００８８】
上述した方法の組み合わせは、値が何時「信頼性を持つことができる」かを判定するため、使用することができる。即ち、これらの方法は、新しいｐｒｖが動的範囲を再計算する際に使用されるべきであるかを判定するため使用することができる。例えば、新しいｐｒｖが小さなジャンプである場合、それは「信頼性が高い」とみなすことができる。新しいｐｒｖがかなりのジャンプであり、「範囲内」にある場合、それは「信頼性が高い」とみなすことができる。新しいｐｒｖがかなりのジャンプであり、「範囲外」であるが以前のｐｒｖよりも当該範囲により近い場合、それは「信頼性が高い」とみなすことができる。
【００８９】
データセット内のエラーを検出し訂正するため、いずれかの方法を用いるべきかを決定する際には、ハードウェアの安定性、使用環境、及び、複雑に組み合わせた方法の可能な統計学的利点の度合いが基本的なＩＢＩ閾値／範囲方法を超えてより大きい実用的な有用性を提供するか否かを判定するための他の因子を考慮するべきである。ほとんどの状況では、基本的なＩＢＩ／範囲の枠組みで十分となる。しかし、有意な運動、太陽光線、圧力及び類似の因子が存在するものと予想される場合には、上述された追加の統計学的手法を、データセット内のエラーの検出及び訂正によりいっそう高い精度を提供するため実施することができる。
【００９０】
（スケーリング問題の解決及びリズミカルな呼吸の同定）  
本発明の一例としての実施例に係る方法及び装置は、ストレスを評価し、正確な平均心拍数を決定し、波周波数に関してフィードバックを提供するためだけに波情報を使用するのではなく、波が示されるディスプレイの領域を革新的にスケーリングするためにも波情報を使用する。
【００９１】
ＲＳＡ波の振幅は、人によって有意にばらつき得る。前述されたように、ＲＳＡ振幅は、個人の年齢、性別、フィットネスレベル、呼吸パターン及びそれ他に依存している。大きなディスプレイスクリーンは、大きな波又は小さな波を収容することができるが、ポータブル装置上の小さなディスプレイスクリーンは、洗練されたスケーリングを必要とする。かくして、小さなディスプレイ上のスケールが小さ過ぎる場合、大きな波は、ディスプレイに適合しない。スケールが大きすぎる場合、小さな波の形状及びサイズは識別不能となる。スケールが非常に動的であり、非常に頻繁に調整され過ぎる場合、大きな波及び小さな波は、同じサイズであるように見え、ユーザーは彼の呼吸パターンが変わったか否か、何時変わったかを識別することができなくなる。
【００９２】
本発明の一例としての実施例に係る装置は、２つの段階の間に、異なる態様でディスプレイスケーリングを調整することによりスケーリングの問題を解決することができる。第１の段階は、装置がパワーオンされた時点からユーザーがリズミカルに呼吸をし始めるまで継続する。第２の段階は、装置がリズミカルな呼吸を検出した時点から装置がオフにされるまで継続する。段階１の間では、非常に基本的なスケーリング技術を実施することができる。段階２の間では、ユーザーが、彼の呼吸が何時より浅くなるか（深くなくなるか）を正確に評価することができるように、革新的なアプローチを用いることができる。
【００９３】
例えば、装置が最初にオンにされたとき、スケーリングは、小さな予めセットされた値へとズームインされるのが好ましい。次に、装置は、現在のズームレベルを使用してプロットすることができる最高値よりも高いか又は最低値よりも低い脈拍数点に遭遇するときは何時でもズームアウトする。スケールは、新しいパルス点が装置のディスプレイ領域の縁部でプロットされるようにズームアウトされる。ユーザーにスケールのアイディアを与えるため、装置は、始動時に、ズームアウトだけ実行し、ズームインは実行しない。ディスプレイは、大きな波がスクリーンに励起された後、ディスプレイの全高が極大点から極小点まで使用されるように、ズームインに戻す。ディスプレイは、ユーザーがリズミカルな呼吸を始めるまでの全ての時刻で示されたデータ点がディスプレイの全範囲を消費するように、連続的にズームインしズームアウトする。
【００９４】
一旦、ユーザーがリズミカルに呼吸をし始めたならば、装置は、彼に深く呼吸をすることを奨励しようとする。装置は、小さな波が現れたときに自動的にズームインし続ける場合には、浅い呼吸により生成された小さな波は、深い呼吸により生成された大きな波と同じサイズに見える。これは、ユーザーが、彼の呼吸の深さを波のサイズから視覚的に識別することを可能にしない。
【００９５】
本発明の一例としての実施例に係る装置は、リズミカルな呼吸を検出するため波情報を使用する。リズミカルな呼吸は、均一な波長、周波数、振幅、ピーク間時間、ピーク配置時刻（図３５）を有する波を生成する。これらの波の特徴パラメータのうち１つ以上の分散を測定することにより、リズミカルな呼吸を同定することができる。一例としての実施例は、直前の３つの波の波長及び振幅の分散量を計算する。これらの分散の両方ともが低いとき、リズムカルな呼吸が開始したとみなされる。
【００９６】
分散を決定し、かくして分散が何時小さかを確立する一つの方法は、パーセント相対偏差に基づくことができる。この方法は、２つ以上の値（例えば、ピーク間時間、波長、周波数等）の分散を比較するとき有用となる。これは以下の通りなすことができる。最初に、当該値の中間値（平均）を決定することができる。次に、各値の平均からの差の総和（sum_dif）を計算することができる。当該総和は、平均値×値の個数によって除算することができる。例えば、４つの波、１０、８、１０、８秒を考える。平均は９である。中間値からの差の総和は４（１０は１離れ、８は１離れ、プラス１０は１離れ、プラス８は１離れている）となる。かくして、４が、値の中間値×値の個数で除算される（４／（９×４））。かくして、パーセント相対平均偏差は、１１．１％となる。ここで４つの振幅、３０、２８、３０、２８ｂｐｍを考える。偏差は前記例のように４であるが、パーセント相対平均偏差は、ほんの３．４％となる。かくして、パーセント比較平均偏差は、それ自身を、分析される値の範囲へと自動的にスケーリングしている。
【００９７】
波の特徴の任意の分散量を、単独で又は多数の方法の使用と組み合わせて分析することができる。好ましい実施例は、パーセント相対平均偏差を用いる。その結果生成されたパーセンテージが大きくなればなるほど、分散が大きくなる。分散閾値は、リズミカルな呼吸が始まったか否かを判定するため設定することができる。例えば、３つ以上の波が、２０％より小さい波の特徴の分散量を持っている場合、リズミカルな呼吸が始まったと結論することができる。好ましい実施例では、リズミカルな呼吸は、直前の３つの波の波長の分散及び振幅が各々１０％より小さいとき、開始したとみなされる。
【００９８】
一旦、リズミカルな呼吸が始まったならば、生じたリズミカルな波により形成された最も大きい振幅（最大振幅）の追跡を続けることができる。本装置は、例えば各々のあらゆる波に関して、ユーザーがなおもリズミカルに呼吸をしているか否かを判定し続ける。ユーザーがリズミカルに呼吸をし続けている限り、本装置は、最も大きい振幅（最大振幅）を探し続けることができる。新たに形成されたリズミカルな波が現在の最大振幅よりも高い振幅を持っている場合には、最大振幅を、新しい振幅に等しくなるように再調整することができる。一般に、ディスプレイは、最大振幅よりも大きくはズームインしな。即ち、最大振幅に等しい振幅を持つ波がスクリーンを極大点から極小点まで完全に占めるようにディスプレイスケールを設定することができる。ズームレベルは、この設定ポイントを超えないように設定することができる。その結果、本装置は、ズームアウトすることができるが、最大振幅により決定された設定ポイントを超えてズームインしない。このようにして、ユーザーは、スクリーン上に（最大振幅と比べて）比較的小さい波を見ることになるので、彼らが呼吸を何時浅くしたかに気づくことになる。
【００９９】
時折、誤った波（不正確に再構築された訂正エラーを持つ波）が最大振幅を持ち得る。この大きな振幅は、誤って高くなり得る。また、人間の可能な最大の振幅は、彼らの肺がリズミカルな呼吸に使用されるようになるまで、時間の経過と共に低下し得る。即ち、彼らの肺が疲労するようになったとき、肺は、最大振幅に等しい振幅を備えた波を再生成することができなくなる。本装置は、ユーザーを挫折させてはならないが、ユーザーが快適に作ることができる最大の波を生成するように奨励するので、本装置は、連続的な波が最大振幅に十分に近づかない場合には、時間の経過と共に最大振幅を減少させることができる。好ましい実施例では、３つの連続したリズミカルな波が最大振幅の８０％より小さい振幅を有している場合、最大振幅を、次式即ち（直前の３つの波の最大振幅）×（１００／８５）を使用して再調整するようにしてもよい。別の代替手段は、波がディスプレイを極大から極小まで占めるのに十分に近くなるまで、最大振幅を連続的に減少させることである。例えば、最大振幅は、新たに形成されたリズミカルな波が現在の最大振幅の８０％よりも小さい振幅を持つ度に、５％だけ減少するようにしてもよい。振幅を使用する別の方法は、最高の平均振幅を採用することである。例えば、直前の３つの波の平均振幅が、新しい波に遭遇する度に計算されてもよい。最高の平均振幅を、最小の設定ポイントとして使用することができる。
【０１００】
設定ポイントを確率するためリズミカルな呼吸で生じる高い振幅の使用は、開示された発明の新規で有用な構成要素である。振幅、範囲、分散又は偏差に基づく任意のスケーリングが、本発明の範囲内にあることが意図されている。例えば、データセット若しくはデータのサブセットの標準偏差を決定することができる。最大ズームレベルは、偏差に対して一定の確率を有する値がスクリーンを占めるように設定することができる。例えば、標準偏差内に８０％の確率で存在する全ての値は、スクリーンを極大から極小まで充足する。
【０１０１】
（一例としてのシステム及びソフトウェアプロセス）
本発明の一例としての実施例は、例えばコンピュータ等のデータ処理装置のメモリに格納されたプロセスとして実施することができる。そのようなプロセスは、当該技術分野で知られているように、例えば、ソフトウェアの形態にあり、データプロセッサ又はＣＰＵと、例えばＣＲＴ、プラズマ、他のオンピュータディスプレイ等のディスプレイ上に表示された結果とにより実行することができる。かくして、例えば、そのようなソフトウェアは、１つ以上のバス又はデータ経路により全て接続されている、ＣＰＵ、メモリ及びディスプレイを備えるシステム上で実施することができる。図５５は、そのような一例としてのシステムを表している。
【０１０２】
図５５を参照すると、Ｉ／Ｏ即ち入力／出力インターフェース５５０１と、ＣＰＵ５５０５と、メモリ５５１０とが提供されている。この一例としてのシステムの３つの構成要素は、システムバス５５２０を介して連絡可能に接続されている。なお、システムバス５５２０は、論理構成要素であり、任意の与えられた実施例において、システム要素の間の複数の相互接続をなすことができる。そのような一例としてのシステムが与えられると、ソフトウェアプロセスは、メモリ５５１０にロードされ、ＣＰＵ５５０５で実行することができる。その上、ユーザーは、入力をＩ／Ｏ５５０１を介してプロセスに提供することができる。また、視覚、聴覚、触覚又は他の手段を経由したユーザーへの出力は、Ｉ／Ｏを使用してユーザーに提供することができる。そのようなＩ／Ｏは、１つ以上のセンサーを備える物理的インターフェースデバイスを備えることができ、又は、例えば、１つ以上のマイクロフォン及び１つ以上のスピーカー、キーボード、マウス及び視覚ディスプレイ、並びに、触覚入出力機構を備えることができる。
【０１０３】
更に加えて、そのようなソフトウェアプロセスは、例えば、任意の適切なコンピュータ言語又は既知の技術を使用した言語の組み合わせを使用して表現することができ、例えば、組み込まれたシステム、或いは、既知の技術を使用した命令の通常通り格納されたプログラムとして実施することができる。そのようなソフトウェアプロセスは、例えば、上述されたように、人間のストレスを評価するため使用することができるデバイス上で実施することができる。そのような一例としてのソフトウェアプロセスは、例えば、ユーザーへのメッセージを表示することにより、及び、例えばユーザーが呼吸ガイダンスボタンを押下したり又はユーザーの指から発しているパルス等の様々なユーザーの動作を連続的に調べ該動作に応答することにより、ユーザーと応答し合う極大レベルのプロセスを有することができる。そのような一例としてのソフトウェアプロセスは、次に記載されるように、図３６乃至図５４に表されている。なお、上述した図８（ａ）及び図８（ｂ）は、この一例としてのソフトウェアプロセスと統合化されており、よって、図４９と関連されて後述されるサブルーチン「process_waves」は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に表されているサブルーチン「get_waves」を呼んでいる。
【０１０４】
図３６乃至図３７は、ユーザーに表示されることを制御するこができ、例えばユーザーの動作に応答することができる、一例としての極大レベルプロセスを表している。この極大レベルのプロセスは、事実上、変数を初期化し、応答する割り込みを待機している。図３６を参照すると、ステップ３６０１で、変数を初期化することができる。この初期化工程は、例えば、装置のモードを「自発」に設定し、次の変数即ち、未処理タイムステップの数、タイムステップの数、ｐｐインターバルの数、鼓動間インターバルの数、error_sum、波の数、ｐｐインターバルの数、ｐｐインターバルタイムステップの数に関する値をゼロに設定し、並びに、変数状態を「未処理（ＲＡＷ）」に設定する。この初期化は、例えば、次の疑似コードに従って実施することができる。即ち、n_rt=0;n_ts=0;n_pp=0;n_ibi=0；state=RAW;erro_sum=0;n_waves=0;n_val4=0;n_ppts=0である。
【０１０５】
図３６を参照し続けると、ステップ３６０２では、例えば、「指を挿入せよ」のメッセージをユーザーに対して表示することができる。ステップ３６０３では、当該プロセスは、割り込みを待機し、割り込みが発生するまでは更なる動作を実行しない。ステップ３６０４では、ステップ３６１０で指がユーザーにより挿入された場合、例えば、本装置は、較正を開始し、ディスプレイメッセージが更新され、割り込みがクリアにされて、ステップ３６０２へと戻る。
【０１０６】
この一例としての極大レベルプロセスのためのプロセスの流れが図３７に表されているように続行する。図３７に参照されるように、ステップ３７１０において、ユーザーが上記のように呼吸ボタンを押下すると、これは、呼吸ボタン押下の割り込みをトリガーすることができる。プロセスの流れは、ステップ３７２０に移行し、該ステップでは、例えば、装置のモードが「案合」に設定され、変数「Start」が現在時刻に設定され、割り込みがクリアにされる。次に、プロセスの流れがステップ３７２１に移行すると、該ステップでは、クロックの割り込みを、例えば、１００ミリ秒に設定することができる。プロセスの流れがステップ３７３０に移行すると、該ステップでは、案内モードの表示をユーザーに与えることができる。プロセスの流れは、図３７の区切り点２を通って図３６のステップ３６０３へと戻り、そこで、極大レベルプロセスは、再び、別の割り込みが発生することを待機する。これは、プロセスの流れを区切り点１を通して図３７に戻し、ステップ３７１１では、例えば、クロックの割り込みが生じた場合、プロセスの流れはステップ３７０３に移行し、ステップ３７１１でユーザーが呼吸ボタンを押した時点から案内モードに入るまで２分未満が経過したかをテストする。その経過時間がまだ２分未満であった場合、プロセスの流れは、ステップ３７３１を通ってステップ３７３０へと移行することができ、該ステップ３７３０では、例えば、案内モードの表示を更新することができる。ステップ３７０３において例えばユーザーが呼吸ボタンを押してから２分より長い時間が経過していた場合、プロセスの流れは、ステップ３７０２に移行することができ、モードの変数は「自発」にリセットされ、プロセスの流れは、ステップ３７０１に移行し、該ステップにおいて例えば自発モードの表示が復帰される。
【０１０７】
最終的に、図３７に関して、ステップ３７１２においてパルスが検出された場合、パルス検出割り込みが発生し、プロセスの流れは、例えばステップ３７１３に移行し、サブルーチン“Process Pulse”が呼び出される。これは、図３６及び図３７に表された一例としての極大レベルプロセスを終了させる。図３８乃至図４２は、本発明の一例としての実施例に係る“Process Pulse”と名付けられた一例としての主要ルーチンのプロセス流れを表している。“Process Pulse”は、サブルーチンerror_correction（図４３乃至図４５）、error_detection（図４６乃至図４７）、initialize_range（図４８）並びにprocess_waves（図４９乃至図５０）を呼び出す。次いで、process_wavesは、サブルーチンget_waves（図８（ａ）及び図８（ｂ））、及び、determine_stress（図５１乃至図５３）を呼び出す。かくして、サブルーチンの全てが、“Process Pulse”によって、直接的又は間接的に呼び出される。
【０１０８】
図３８を参照すると、ステップ３８０２で、図３６のステップ３６０１で初期化が与えられるとrt[0]となる未処理時間ステップrt[n_rt]が、ミリ秒単位で現在時刻に設定され、n_rt即ち未処理時間ステップの数が事前に増分される。次に、例えば、ステップ３８０３、３８０４及び３８０５では、データが、エラーが無い状態、エラーの疑いがある状態又はエラー状態のいずれで仮定されるかを判定するため、変数状態を、「未処理」、「検出」又は「訂正」に対してテストすることができ、従って、これに沿って経路プロセスの流れが続行される。状態＝「訂正」である場合、ステップ３８０５で始まるデータ経路が採用され、ステップ３８０５でサブルーチンerror_correctionを呼び出す。状態＝「検出」である場合、ステップ３８０４で始まるデータ経路が採用され、図３９のステップ３９１０でサブルーチンerror_correction を呼び出す。これらの２つのデータ経路は、最終的に図４０のステップ４０１１に到達する。状態＝「未処理」である場合、プロセスの流れは、図３９のステップ３９０１へと移行し、更にn_tsが１より大きい数であることが立証されるステップ３９０２を通して直接続行することができ、予備増分変数n_ts、時間ステップの数を追跡する変数を始めとするタイミング変数が初期化される。これがその場合である場合、ステップ３９０３では、例えば、n_val、割り当てられるべきｐｐインターバルの数を、例えば１に等しく設定することができ、プロセスの流れは、区切り点９を通して、図４０のステップ４０１０へに移行し、更にステップ４０１１を介して続行することができる。プロセスの流れがステップ４０１１に到達したとき、割り当てられる必要がある１つ以上のｐｐ値が存在する。かくして、ステップ４０１１では、各々のｐｐ値にある値が割り当てられ、１より多いｐｐ値（即ち、n_val>1）が存在する場合、実際の時間ステップを発生することができ、（６００００／pp[n_pp−1]）により決定された現在のｐｐインターバルの周波数である瞬間的な脈拍数が表示される。ステップ４０１１からプロセスの流れは、ステップ４１１０へと続行し、該ステップでは、１つより多いｐｐ値が存在する場合、鼓動間インターバル（ＩＢＩ）の計算が可能となる。このステップ４１１０では、プロセスは、この条件をテストし、もしイエスであるならば、ＩＢＩ値は、ステップ４１１１で計算することができる。もしノーであるならば、プロセスの流れは、ステップ４０１０へと戻って繰り返される。ステップ４１１１では、一旦、ＩＢＩ値が計算されたならば、プロセスの流れは、如何に多くのｐｐ値が存在するかをテストするためステップ４２０１に移行する。８より多く、即ち９が存在する場合、レベル４の谷部を同定するため十分なデータが存在している。一旦、少なくとも２つのレベル４の谷部の点が存在したならば、即ち、ステップ４２１２でnum_val4>1である場合、一例としてのプロセスは、上述されたように、ＲＳＡ波を探すことができる。かくして、ステップ４２１２でイエスである場合、例えば、プロセスの流れに、ステップ４２１３においてサブルーチンprocess_wavesを呼び出させる。
【０１０９】
図４３乃至図４５は、エラー訂正サブルーチンのための一例としてのプロセス流れを表している。図３８のステップ３８０５では、一例としてのルーチンProcess Pulseと関して上述されたように、エラー訂正サブルーチンが呼び出される。図４３を参照すると、プロセス流れは、ステップ４３０１で始まり、サブルーチンが開始される。ステップ４３０２では、現在のｐｐインターバル時間を蓄積する例えば変数err_sumは、最も近いｐｐインターバルをそれに追加させる。
【０１１０】
これに加えて、変数n_valが０に設定される。プロセスの流れは、ステップ４３０３で続行し、該ステップでは、err_sumの新しい値が範囲内にあるか否かに関してテストされる。その値が範囲内にある場合、プロセスの流れは、例えば、ステップ４３１０へと移行することができ、該ステップでは、同定された正確なｐｐインターバルを表す変数n_valが１にセットされ、ｐｐインターバルの値は、err_sumのミリ秒数に等しく設定され、プロセスの流れは、ステップ４３２０でProcess Pulseに戻る。他方、ステップ４３０３では、仮のｐｐインターバル時間が範囲内になう場合、プロセスの流れは、ステップ４３０４へと移行し、該ステップでは、例えば、サブルーチンが、現在のｐｐインターバル時間が当該範囲より小さいか否かをテストする。もしイエスならば、プロセスの流れはステップ４３０２へと戻り、追加のｐｐインターバル時間が、変数err_sumに加算される。もしノーであるならば、現在の総和は、非常に高過ぎるとみなされ、２以上の「範囲内」のｐｐインターバルを形成するため総和を除算するべき適切な整数が見出されなければならない。次に、プロセスの流れは、ステップ４３０４から区切り点２０を介して図４４のステップ４４０１へと移行する。ここで、test_integer=2がテスト約数として設定され、プロセスの流れは例えばステップ４４０２へと移行し、該ステップでは、一時的な変数tmp_valが、可能となる実際に訂正されたｐｐインターバルを表すerr_sum/ test_integerの商を保持するため設定される。プロセスの流れは、ステップ４４０３へと移行し、該ステップでは、例えばtmp_valが当該範囲を超えるかに関してテストされる。もしイエスならば、ステップ４４１０では、例えばtest_integer変数が増分され、提案された除算が、ステップ４４０２においてもう一度実行される。他方、ステップ４４０３で、tmp_valが当該範囲を超えていない場合、ステップ４４０４で、例えば、tmp_valが当該範囲内にあるかに関して再度テストすることができ、もしイエスならば、プロセスの流れは、図４５のステップ４５０１に（区切り点２１を介して）移行することができる。
【０１１１】
図４５のステップ４５０１では、カウント変数を１に設定することができ、ステップ４５０２では、例えば、サブルーチンが、カウントがtest_integerの現在値よりも小さいか否かを尋ねることができる。もしノーであるならば、プロセスの流れは例えばステップ４５１０へと移行し、変数n_valはtest_integerに等しく設定することができ、ステップ４５２０では例えば図３８の区切り点６においてProcess Pulseに戻る。他方、カウントがステップ４５０２でtest_integerの現在値よりも小さい場合、プロセスの流れは、例えばステップ４５０３、４５０４及び４５０２を介してループを形成することができる。各ループ（ステップ４５０４で）のカウント値は、該カウント値がtest_integerに等しくなってプロセスの流れがProcess Pulseに戻ることができるまで、増分される。次に記載されたことは、図４６から図４７を参照した一例としてのエラー検出サブルーチンである。図４６を参照すると、プロセスの流れはステップ４６０１から始まり、ステップ４６０２まで続行する。現在のｐｐインターバルが（仮に正しいという意味合いで）一時的なｐｐインターバルtmp_ppへと読み込まれる。ステップ４６０３では、tmp_ppは当該範囲内にあるかに関してテストされる。もしイエスならば、n_valが１に設定され、ステップ４６１０でval[0]がtmp_ppに等しく設定され、ステップ４６２０ではプロセスの流れは、呼び出しプログラム、特に図３９のステップ３９１１に戻る。しかし、ステップ４６０３で、tmp_ppが当該範囲外であることが見出されたならば、ステップ４６０４で、上述されたように任意のエラーを検出する際に使用するため一時的な鼓動間インターバル変数tmp_ibiが発生される。プロセスの流れは、（区切り点２２を介して）図４７のステップ４７０１へと移行することができ、該ステップでは、tmp_ibiが当該範囲の下側限界の半分よりも大きいかに関してテストされる。このテストは、上述されたように、大き過ぎることに関するテストである。もしイエスであるならば、エラーが存在すると仮定され、流れはステップ４７０２に移行する。ステップ４７０２では、変数err_sumがtmp_ppに等しく設定され（err_sumは、上述されたエラー訂正サブルーチンへの入力である）、「状態」が「訂正」となるように設定され、プロセスの流れは例えばステップ４７０３へと移行する。ステップ４７０３ではn_valが０に設定され、プロセスの流れはProcess Pulseに戻り、次に、n_val＝０及び「状態」＝「訂正」に基づいて、図３９のステップ３９１１で図３８のステップ３８２０へと戻ることができる。最終的には、流れは、ステップ３８０５でエラー訂正サブルーチンへと移行する。
【０１１２】
ステップ４７０１で、tmp_ibiが当該範囲の下側限界の半分より大きくなく、それが大きいとはみなされず、よってｐｐインターバルデータにエラーが存在しないとみなされる場合、プロセスの流れは、ステップ４７１０へと移行し、例えば、tmp_ppが当該範囲の極大値よりも大きいか否かをテストする。tmp_ibiがステップ４７０１で大きいとは見出されず、よってエラーが存在しないと仮定されたので、ステップ４７１０でtmp_ppインターバルが当該範囲の現存する極大点よりもまだ大きい場合には、データ中のエラーの結果ではない最大の可能なｐｐインターバルのための値を保持するmax_ppとして新しいppインターバルを使用して当該範囲を再計算する必要がある。ステップ４７１１では、例えば、max_ppが、tmp_ppに等しく設定することができ、この新しい値を使用して、ステップ４７１２で、例えば当該範囲の上側限界及び下側限界が再計算される。流れは、例えばステップ４７１３へと移行し、該ステップでn_valが１に等しく設定され、val[0]が現在のｐｐインターバル、tmp_ppに等しく設定される。ステップ４７１４では、例えばプロセスの流れは、呼び出しルーチンProcess Pulseへと戻ることができる。ステップ４７１０で現在のｐｐインターバルが当該範囲の現存する上側限界より大きくない場合、例えばステップ４７２０で最小の可能なｐｐインターバルが現在のｐｐインターアルミニウムに等しく設定される。次にプロセスの流れがステップ４７１２、４７１３及び４７１４を介して上述されたように続行し、プロセスの流れは呼び出しプログラムへと戻る。
【０１１３】
図４８を参照して、次に、サブルーチンinitialize_rangeに関するプロセスの流れを説明する。このサブルーチンは、エラー検出及び訂正のルーチンで使用するべく、この範囲でデータにエラーが無いと仮定されるｐｐインターバルのための範囲を計算するため、本発明の一例としての実施例で使用することができる。サブルーチンの呼び出しでステップ４８０１で開始するとき、プロセスの流れは、例えばステップ４８０２へと移行し、該ステップでは、変数min_pp及びmax_ppが次の疑似コードを使用して設定される。即ち、min_pp＝データセット内の最低のｐｐ、max_pp＝データセット内の最高のｐｐである。次に、例えばステップ４８０３では、データ点の範囲の上側限界及び下側限界が、上述されたように、エラー検出及び訂正のために使用される。これは、例えば、次の疑似コードを使用して実施することができる。即ち、range_high=max_pp+((max_pp−min_pp)*0.25であり、range_low=min_pp+((max_pp−min_pp)*0.25である。これらの一例としての値を使用するとき、今や当該範囲が設定され、ステップ４８０４で、プロセスの流れは、呼び出しルーチン、即ちProcess Pulseへと戻ることができる。特にプロセスの流れは、図４１でステップ４１０２へと戻る。
【０１１４】
図４９から図５０は、波処理サブルーチンのための一例としてのプロセスの流れを表している。本発明の一例としての実施例では、例えば、上述されたようにProcess Pulse等のパルス取得処理ルーチンにより、そのようなサブルーチンを呼び出すことができる。ステップ４９０１でサブルーチンが呼び出された後、例えば、プロセスの流れはステップ４９０２で続行することができ、該ステップで、上述されたget_wavesサブルーチンを、パルスデータから同定された波を入力するため呼び出すことができる。プロセスの流れはステップ４９０３へと移行し、該ステップでは、取得されたデータが与えられると、同定された波内に反映されたユーザーのストレスレベルを示すスコアを、一例としてdetermine_stressサブルーチンを使用して割り当てることができる。流れは、例えばステップ４９０４へと移行することができ、該ステップでは、波がソートされ、瞬間的な周波数が、表現周波数＝６００００／（[ppts[v2[n_waves−1]]−ppts[v1[n_waves−1]]]を使用して現在のｐｐインターバルに基づいて計算される。ここで、ppts[v]はデータ点vにおけるパルス点のタイムスタンプである。そこから、例えば、プロセスの流れは図５０のステップ５００１へと移行することができ、該ステップでは、０から３の間のスコアを、現在の波の周波数に基づいてユーザーに割り当てることができる。ここで、より高いスコアはより低いストレスレベルを示している。ステップ５００２では、例えば、サブルーチンは、例えば、（ステップ４９０３でdetermine_stressへの呼び出しから得られた）彼又は彼女の(i)ストレスレベルの各々と、(ii)（ステップ４９０４からの）周波数と、(iii)（ステップ５００１からの）スコアと、をユーザーに表示し、該時点で、例えば、ステップ５００３において、プロセス流れは、呼び出しルーチン、即ちProcess Pulseへと戻ることができる。
【０１１５】
図５１乃至図５３は、ストレススコアを決定するための一例としてのサブルーチンを表している。測定されたものは、彼又は彼女のＲＳＡ波の波長に操作することにより、与えられたユーザーが如何にリラックスしていないかを示すものである。図５１を参照すると、ステップ５１０４で、determine_stressサブルーチンがサブルーチンassigned_wavelengthsを呼び出し、該サブルーチンが各波に対して（ステップ５１０２で設定された）wl_loからwl_highの間の波長を割り当てる。これらの波長及びどのくらい多くの波が存在するかの情報（即ち、n_wavesの値）を使用して、図５１から図５２は、１から４の間のn_wavesの各値に関するプロセス流れを表している。スコア１は、ステップ５１１０、５２０１、５２０２及び５２０３の各々で決定される。スコア１は、各波の波長と、特定の波が存在するベースラインを如何に遠く離れているかの尺度であるw_loとの間の差異の重みを付けた総和である。かくして、完全なリラックススコアは、全てのnに対してa_w[n]=w_loを持ち、スコア１の各々はゼロに等しくなる。本発明の代替の一例としての実施例では、スコア１は、差異の総和を重み付けること無く計算することができ、これは、上述されたような方法である。スコア１は、「波長」スコアとして記載されたものである。ステップ５１１０、５２０１、５２０２及び５２０３の各々で理解することができるように、「分散」スコア、即ちスコア２も計算される。スコア１及びスコア２は、スコア３を得るため、７０／３０相対寄与因子を使用してステップ５３０２で結合することができる。他の相対重み付けを、有用であると見出すことができるとき本発明の一例としての代替実施例で使用することができる。スコア３は、例えば、式stress_level=(score3−21)*(100/(100−21))を使用してstress_levelを計算するため使用することができる。stress_levelは、ステップ４９０３でprocess_wavesに戻される。
【０１１６】
図５４を参照すると、取得した波に波長を割り当てるための一例としてのサブルーチンが洗わされている。このサブルーチンは、上述されたように、入力として波長を取る例えば図５１乃至図５３に表された一例としてのdetermine_stressルーチン内で使用することができる。本発明の一例としての実施例では、プロセスの流れは、サブルーチンへの呼び出しを有するステップ５４０１から始まる。ステップ５４０２では、カウンター変数ｎがゼロに等しく設定され、ステップ５４０３では、例えば、現在の波長ｗｌは、表現式wl=ts[v2[n]]−ts[v1[n]]を使用して現在のｖ２のタイムスタンプを現在のｖ１から差し引くことにより計算される。ステップ５４０４及び５４０５では、例えば、ｗｌの値は、図５１のステップ５１０２で示されるように呼び出しサブルーチンで設定することができるwl_lo及びwl_highの値（例えば、３及び１０に各々設定される）と比較される。もしｗｌがwl_loより小さいか又はwl_highよりも高い場合、a_wl[n]は、その場合に応じてwl_lo及びwl_highのいずれかで切り捨てられ、流れはステップ５４０７へと移行し、該ステップでｎの値が予め増分される。しかし、ｗｌがwl_lo及びwl_highの間の値を持っている場合、例えば、ステップ５４０６で、a_wl[n]はｗｌに設定され、プロセスの流れはステップ５４０７へと移行する。ステップ５４０８では、ｎの値は、取得した波の各々に波長が割り当てられたことを確実にするため、n_wavesの値と比較される。それらが等しかった場合、ステップ５４１０で、例えば、プロセスの流れは、このサブルーチンに対して終了し、図５１のステップ５１０５へと戻る。それらが等しくなかった場合、流れは、ステップ５４０３を通して、全ての取得した波に波長が割り当てられるまで、取得した波の各々に対してループが形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】図１は、呼吸性洞性不整脈（ＲＳＡ）により引き起こされる典型的な心拍数の変動性（ＨＲＶ）パターンを示す。
【図２】図２は、一例としての連続するＲＳＡ波を示し、幾つかのパルスピークを同定する。
【図３】図３は、一例としての連続するＲＳＡ波を示し、連続するパルスピークの間の鼓動間時間（ＩＢＩ）を計算する。
【図４ａ】図４ａは、極大点を同定する。
【図４ｂ】図４ｂは、極小点を同定する。
【図４ｃ】図４ｃは、上昇遷移点を同定する。
【図４ｄ】図４ｄは、下降遷移点を同定する。
【図５】図５は、連続する上昇遷移点及び下降遷移点を示す。
【図６】図６は、極大点を同定するための一例としての方法を示す。
【図７】図７は、極小点を同定するための一例としての方法を示す。
【図８ａ】図８（ａ）は、一例としての発見処置を示す一例としてのプロセスの流れを表している。
【図８ｂ】図８（ｂ）は、一例としての発見処置を示す一例としてのプロセスの流れを表している。
【図９】図９は、データセット内でＲＳＡ波を同定するための一例としての処置を示している。
【図１０】図１０は、一例としての二極大点波を示す。
【図１１】図１１は、代表的な二極大点波からのデータを訂正するための一例としての方法を示す。
【図１２】図１２は、ストレスメーターの一例としてのディスプレイを示す。
【図１３】図１３は、本発明の一例としての実施例に係る装置を示し、パワースイッチの可能な位置を同定する。
【図１４】図１４は、被検者の指からデータを収集することができるＰＰＧセンサーの代表的な位置を示す。
【図１５ａ】図１５ａは、被検者の指がＰＰＧセンサー内にある間に被検者が一例としての装置を保持するための代替方法を示す。
【図１５ｂ】図１５ｂは、被検者の指がＰＰＧセンサー内にある間に被検者が一例としての装置を保持するための代替方法を示す。
【図１６】図１６は、カウントダウンメーターの一例としてのディスプレイを示す。
【図１７】図１７は、代表的な平均脈拍数並びに時間に関する脈拍数の一例としてのディスプレイを示す。
【図１８】図１８は、エラーメッセージの一例としてのディスプレイを示す。
【図１９】図１９は、カウントダウンタイマーの一例としての実施例を示す。
【図２０】図２０は、呼吸が時間の経過と共にゆっくりとしてきた被検者のＲＳＡ波の代表的な図示を提供する。
【図２１】図２１は、呼吸が時間の経過と共により深くなってきた被検者のＲＳＡ波の代表的な図示を提供する。
【図２２】図２２は、リズミカルな呼吸と一致する代表的なＲＳＡパターンを示す。
【図２３】図２３は、６の波周波数を持つ被検者の代表的なディスプレイを提供する。
【図２４】図２４は、６の波周波数を持つ被検者の別の代表的なディスプレイを提供する。
【図２５】図２５は、被検者のためのセッションスコアの一例としてのディスプレイを示す。
【図２６】図２６は、呼吸の深さが増大し、各々約１０秒の持続時間で比較的大きな波が発生される被検者の一例としてのディスプレイを示す。
【図２７】図２７は、本発明の一例として装置における呼吸案内機能を作動させるための呼吸案合スイッチのための代表的な位置を示す。
【図２８ａ】図２８ａは、吸い込みを案内するため増大し、吐き出しを案内するため減少する呼吸バーで呼吸を案内するための一例としてのディスプレイを示す。
【図２８ｂ】図２８ｂは、吸い込みを案内するため増大し、吐き出しを案内するため減少する呼吸バーで呼吸を案内するための一例としてのディスプレイを示す。
【図２９】図２９は、セッション要約スクリーンの一例としてのディスプレイを示す。
【図３０】図３０は、本発明の一例としての装置のための代替形態の因子を示す。
【図３１ａ】図３１ａは、正確なデータと誤ったデータの両方を示すのに十分なサイズを持ったディスプレイを示している。
【図３１ｂ】図３１ｂは、誤ったデータのみを識別可能とした、小型ポータブル装置のディスプレイを示している。
【図３２】図３２は、一連の代表的なパルスピークを示す。
【図３３ａ】図３３ａは、代表的なフォールスポジティブのパルスピークを示す。
【図３３ｂ】図３３ｂは、代表的なフォールスネガティブのパルスピークを示す。
【図３４】図３４は、代表的なエラー訂正モードの間で用いられる一例としてのエラー訂正法のための一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図３５】図３５は、被検者が何時リズミカルな呼吸を達成するかを決定するため使用することができる、代表的な波の特徴を示す。
【図３６】図３６は、本発明の一例としての実施例に係る、ユーザーと相互作用するための一例としての極大レベル処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図３７】図３７は、本発明の一例としての実施例に係る、ユーザーと相互作用するための一例としての極大レベル処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図３８】図３８は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスを処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図３９】図３９は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスを処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４０】図４０は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスを処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４１】図４１は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスを処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４２】図４２は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスを処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４３】図４３は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンスをエラー訂正するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４４】図４４は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンスをエラー訂正するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４５】図４５は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンスをエラー訂正するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４６】図４６は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンスのエラーを検出するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４７】図４７は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンスのエラーを検出するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４８】図４８は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスの範囲を初期化するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図４９】図４９は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンス内のＲＳＡ波を処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５０】図５０は、本発明の一例としての実施例に係る、検出パルスのシーケンス内のＲＳＡ波を処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５１】図５１は、本発明の一例としての実施例に係る、ユーザーのストレスレベルを決定するため検出パルスのシーケンス内のＲＳＡ波長を処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５２】図５２は、本発明の一例としての実施例に係る、ユーザーのストレスレベルを決定するため検出パルスのシーケンス内のＲＳＡ波長を処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５３】図５３は、本発明の一例としての実施例に係る、ユーザーのストレスレベルを決定するため検出パルスのシーケンス内のＲＳＡ波長を処理するための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５４】図５４は、本発明の一例としての実施例に係る、ＲＳＡ波に波長を割り当てるための一例としての処置に関する一例としてのプロセス流れ図を表している。
【図５５】図５５は、本発明の一例としての実施例に従ってソフトウェアプロセスを実施することができる一例としてのシステムを表している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１ａ】
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【図３１ｂ】
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【図３２】
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【図３３ａ】
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【図３３ｂ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【国際調査報告】
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