УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING EMOTIONAL STATE OF USER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола. Дополнительно, настоящее изобретение относится к соответствующей компьютерной программе для выполнения упомянутого способа. Настоящее изобретение дополнительно относится к носимому устройству, носимому пользователем и содержащему такую систему определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Стресс характеризуется рядом соматических реакций, включающих в себя увеличенную частоту сердечных сокращений, увеличенное потоотделение, приводящее к увеличению проводимости кожи, и высвобождение гормона стресса кортизола с задержкой около 20–30 мин. Эти соматические реакции облегчают адекватную реакцию на фактический или воспринимаемый стресс–фактор, такой как угроза, или неожиданность, или любой другой стимул или событие, которые вызывают стресс. Слишком высокие уровни кортизола, однако, являются контрпродуктивными, поскольку они вызывают когнитивное нарушение (Klaassen, E. B., de Groot, R. H., Evers, E. A., Nicolson, N. A., Veltman, D. J., & Jolles, J. (2013). Cortisol and induced cognitive fatigue: effects on memory activation in healthy males. Biological Psychology, 94(1), 167–174) и влияют на принятие решений вследствие более рискованного поведения.
Публикация WO 2013/076615 A1 (соответствующая заявке на патент США № 2014/0288401 A1), более ранняя заявка на патент авторов изобретения, раскрывает систему и способ оценки когнитивного баланса или дисбаланса для оценивания уровня когнитивного баланса или дисбаланса пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола.
Система, раскрытая в публикации WO 2013/076615 A1, содержит датчик проводимости кожи для восприятия проводимости кожи пользователя, причем проводимость кожи с течением времени образует кривую проводимости кожи. Система дополнительно содержит блок обработки для приема и обработки кривой проводимости кожи, причем блок обработки выполнен с возможностью определять по меньшей мере одну реакцию на стимул в кривой проводимости кожи для определения кривой оцененного уровня кортизола пользователя на основе определенной по меньшей мере одной реакции на стимул и для определения оцененного уровня когнитивного баланса или дисбаланса пользователя на основе кривой оцененного уровня кортизола.
Решение, описанное в публикации WO 2013/076615 A1, обеспечивает предпочтительный подход, в частности, для оценивания в реальном времени кумулятивной стрессовой нагрузки, и может помочь пользователю уменьшить риск аллостатической перегрузки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы предпочтительным обеспечить дополнительно улучшенное устройство, систему и способ определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола, а также носимое устройство, содержащее такую систему, и компьютерную программу, реализующую такой способ.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлено устройство определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола, причем устройство содержит:
– интерфейс для получения кривой психофизиологического сигнала (указывающей на одну или несколько измеренных реакций на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции);
– блок обработки для обработки кривой психофизиологического сигнала, причем блок обработки выполнен с возможностью
– определять одну или несколько реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала;
– определять первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких определенных (прошлых) реакций на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала;
– определять второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы; и
– определять оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения представлена система определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола, причем система содержит датчик для измерения психофизиологического сигнала, указывающего на одну или несколько измеренных реакций на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции пользователя; и вышеупомянутое устройство.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения представлено носимое устройство, носимое пользователем, причем устройство содержит вышеупомянутую систему.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения представлен способ определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола, причем способ содержит этапы, на которых:
– получают кривую психофизиологического сигнала, указывающую на одну или несколько измеренных реакций на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции;
– определяют одну или несколько реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала;
– определяют первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких определенных (прошлых) реакций на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала;
– определяют второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы; и
– определяют оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола.
Еще в одном дополнительном аспекте настоящего изобретения обеспечена соответствующая компьютерная программа, которая содержит программное кодовое средство, заставляющее компьютер выполнять этапы способа, раскрытого здесь, при выполнении упомянутой компьютерной программы на компьютере, а также энергонезависимый компьютерно–читаемый носитель записи, который хранит в себе компьютерный программный продукт, который, при исполнении процессором, заставляет выполнять способ, раскрытый здесь.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленное устройство, система, носимое устройство, компьютерная программа и носитель могут иметь предпочтительные варианты осуществления, подобные и/или идентичные предпочтительным вариантам осуществления заявленного устройства, в частности, определенным в зависимых пунктах формулы изобретения и раскрытым здесь. Дополнительно, способ и компьютерный программный продукт согласно настоящему изобретению являются предпочтительными по аналогичным причинам, что и соответствующие признаки устройства/ системы согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение основано на идее дополнительного улучшения решения, описанного в более ранней заявке (WO 2013/076615 A1, упомянутой выше) авторов настоящего изобретения, состоящей в том, чтобы вместо учета только первого вклада в кривую оцененного уровня кортизола пользователя на основе по меньшей мере одной реакции на стимул в прошлой измеренной кривой проводимости кожи учитывать также и второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы.
Было обнаружено, что публикация WO 2013/076615 может обеспечить хорошую оценку для текущего уровня кортизола. Кроме того, поскольку высвобождение гормона стресса кортизола включает в себя задержку, обычно составляющую 20–30 минут, перед достижением его максимального уровня, и общую длительность, составляющую около 90–150 минут, измерение одной или нескольких реакций на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала позволяет не только оценить текущие уровни кортизола, но и оценить или предсказать уровень кортизола, который возникнет в самом ближайшем будущем (вплоть до около 15 минут). Это является логичным, поскольку реакция на стимул, такая как максимум проводимости кожи в данный момент, несомненно обеспечит распределение кортизола с максимумом по прошествии 20–30 минут.
Однако, оценка кривой уровня кортизола в той публикации основана только на измерении проводимости кожи, которое выполнялось в прошлом до текущего момента времени, и не учитывает то, что может случиться между текущим моментом времени и возможным будущим моментом времени, для которого необходимо предсказание уровня кортизола. Следовательно, уровень кортизола может быть недооценен. Гипотезу о том, что никакие дополнительные реакции на стимулы не будут появляться в будущем, можно рассмотреть в виде сценария, в котором пользователь будет внезапно переходить в свободную от стимулов среду. Решение, предлагаемое здесь, однако, основано на гипотезе о том, что если человек находится в состоянии, на которое воздействуют стресс–факторы, то разумно предположить, что воздействие таких стресс–факторов внезапно не закончится, а может также продолжаться по меньшей мере в ближайшем будущем. Следовательно, оценка уровня кортизола может быть дополнительно улучшена тем, что учитывается второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы, которые, как можно ожидать, также могут обеспечить соответствующий вклад в будущий уровень кортизола.
Таким образом, решение согласно одному аспекту настоящего изобретения предполагает более реалистичную и точную оценку выделения кортизола в (ближайшем) будущем. В качестве дополнительного преимущества, может быть увеличена длительность интервала предсказания.
Другими словами, в то время как прошлая кривая психофизиологического сигнала позволяет оценить вызванный эмоцией уровень кортизола в настоящий момент времени и в некоторой степени в ближайшем будущем, решение, предлагаемое здесь, может дополнительно улучшить точность такого предсказания посредством оценивания ожидаемой частоты и интенсивности стресс–факторов, которые могут возникнуть между настоящим моментом времени и моментом, для которого вычисляется предсказание уровня кортизола.
Подобно публикации WO 2013/076615 A1, которая полностью включена в эту заявку по ссылке, основополагающая идея состоит в оценивании или моделировании (вызванного эмоцией или стрессом) вклада в кривую уровня (слюнного) кортизола (которая является уровнем кортизола с течением времени), связанную со стрессом, на основе измерения кривой психофизиологического сигнала, например, на основе измерений проводимости кожи. Известно, что стимул (или стресс–фактор или эмоциональное событие) вызывает (с короткой задержкой) реакцию на стимул, соответствующую нервной стрессовой реакции, например, в проводимости кожи (реакция проводимости кожи), которая может быть измерена. Было обнаружено, что существует конкретное соотношение между реакцией на стимул (например, реакцией проводимости кожи) в кривой психофизиологического сигнала, например, кривой проводимости кожи, и динамической реакцией (слюнного) кортизола пользователя. Таким образом, существует конкретная связь между измеренной реакцией на стимул и последующей реакцией кортизола. Реакция кортизола, связанная с реакцией на стимул, имеет, в частности, конкретную (временную) задержку. Эта задержка является, в частности, значительно большей, чем задержка между стимулом и реакцией на этот стимул. В частности, было обнаружено, что существует конкретная задержка между максимумом кривой проводимости кожи и максимумом соответствующей динамической реакции кортизола. Также было обнаружено, что динамические реакции кортизола могут накапливаться или добавляться друг к другу.
Соответственно, первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких прошлых определенных реакций на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала и второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы могут также накапливаться или добавляться друг к другу.
С использованием этих знаний, поскольку (вызванный эмоцией) уровень кортизола указывает на эмоциональное состояние пользователя, эмоциональное состояние пользователя может быть оценено, например, в форме оценки уровня когнитивного баланса или дисбаланса пользователя, описанного в публикации WO 2013/076615 A1.
В частности, количественная оценка кумулятивного эффекта первого вклада измеренных прошлых реакций на стимулы и второго вклада вследствие ожидаемых будущих реакций на стимулы может быть обеспечена в конкретном будущем интервале времени. Следовательно, с использованием настоящего изобретения может быть обеспечено улучшенное предсказание изменяющейся стрессовой реакции в ближайшем будущем, учитывающее влияние (интенсивных) стимулов (или стресс–факторов), которые были измерены в прошлом, и ожидаемых будущих стимулов, которые, как ожидается, могут возникнуть. Если второй вклад не будет учтен, то существует риск того, что кривая будущего уровня кортизола будет недооцененной.
В одном варианте осуществления, кривая психофизиологического сигнала является кривой сигнала проводимости кожи, указывающей на проводимость кожи пользователя с течением времени. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что проводимость кожи может быть удобно измерена, например, носимым устройством, и, как было обнаружено, обеспечивает надежное указание на нервную стрессовую реакцию пользователя. Кривая сигнала проводимости кожи может быть обработана так, как подробно описано в публикации WO 2013/076615 A1, для определения одной или нескольких реакций на стимулы. Дополнительно или альтернативно, могут быть оценены измерения других параметров, которые связаны с (быстрыми) нервными эффектами, такими как увеличение частоты сердечных сокращений, увеличение частоты дыхания, расширение зрачков, вариабельность сердечного ритма (heart–rate variability – HRV), активация пилоэректоров, вазодилатация, в общем, параметров, которые связаны с симпатическим–надпочечниково–медуллярным (sympathetic–adreno–medullary – SAM) путем метаболизма, в частности, таких параметров, которые связаны с высвобождением (нор)адреналина/ацетилхолина, которые указывают и обеспечивают реакции на стимулы, соответствующие нервной стрессовой реакции.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью определять упомянутый первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола в предстоящем втором заданном окне на основе одной или нескольких определенных реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала в прошлом первом заданном временном окне; и определять упомянутый второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола в предстоящем втором заданном временном окне на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы, которые, как ожидается, возникнут в упомянутом втором заданном временном окне. Первое временное окно может непосредственно предшествовать текущему моменту времени. Второе временное окно может следовать непосредственно за текущим моментом времени. Предпочтительно, блок обработки выполнен с возможностью определять одну или несколько ожидаемых будущих реакций на стимулы в предстоящем втором заданном временном окне на основе одной или нескольких прошлых реакций на стимулы в первом заданном временном окне. Таким образом, влияние реакций на стимулы в первом заданном временном окне по существу учитывается дважды. Это является разумной гипотезой при условии того, что пользователь продолжает делать то, что он делал в последнее время.
Необязательно, упомянутые ожидаемые будущие реакции на стимулы определяют на основе одной или нескольких прошлых реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала в упомянутом первом заданном временном окне. Например, ожидаемые будущие реакции на стимулы могут быть определены на основе последних минут, предшествующих текущему моменту времени, например, на основе определенных реакций на стимулы в последние 5, 10, 20 или 30 минут, предшествующие текущему моменту времени. Улучшенная точность может быть обеспечена тем, что будут учитываться более современные данные, поскольку внезапное изменение является менее вероятным. Необязательно, информация о прошлых реакциях на стимулы в кривой психофизиологического сигнала может быть использована несколько раз, например, посредством повторения информации в первом заданном временном окне, предшествующем текущему моменту времени, в качестве информации, следующей после текущего момента времени. Дополнительным преимуществом этого варианта осуществления является уменьшение требований к памяти.
Необязательно, упомянутые одна или несколько реакций на стимулы во втором временном окне могут быть эквивалентными или реверсированными по порядку относительно одной или нескольких реакций на стимулы в первом временном окне. Следовательно, точное предсказание может быть обеспечено на основании гипотезы о том, что пользователь продолжает делать то, что он делал до этого. Реверсирование порядка ожидаемых стимулов, следующих после текущего момента времени, по сравнению с порядком измеренных реакций на стимулы, предшествующих текущему моменту времени, является разумным, поскольку можно ожидать более высокую корреляцию для информации, имеющей подобное абсолютное временное расстояние относительно текущего момента времени. Другими словами, информация об одной или нескольких реакциях на стимулы может быть предпочтительно зеркально отображена относительно текущего момента времени. Например, ожидаемая реакция на стимул в момент +t1 времени, например, через 5 минут в будущем, может соответствовать определенной (измеренной) реакции на стимул в момент –t1 времени, например, 5 минут назад в прошлом; и ожидаемая реакция на стимул в момент +t2 времени, например, через 10 минут в будущем, может соответствовать определенной (измеренной) реакции на стимул в момент –t2 времени, например, 10 минут назад в прошлом.
Необязательно, определение упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола содержит экстраполяцию кривой психофизиологического сигнала для получения экстраполированной кривой психофизиологического сигнала; определение одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы в экстраполированной кривой психофизиологического сигнала; и определение упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе упомянутых одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что одна и та же обработка сигнала может непрерывно применяться к прошлому измеренному и будущему ожидаемому сигналу. Если пользователь продолжает заниматься предыдущей деятельностью или продолжает подвергается воздействию сценария, вызывающего реакции на стимулы, то можно ожидать подобную кривую психофизиологического сигнала, так что текущий измеренный психофизиологический сигнал может быть экстраполирован в будущее.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью экстраполировать кривую психофизиологического сигнала таким образом, чтобы по меньшей мере сегмент экстраполированной (будущей) кривой психофизиологического сигнала соответствовал сегменту (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала. Следовательно, кривая сигнала может быть использована по меньшей мере дважды, т.е. один раз для момента времени, в который фактически проводилось измерение (в прошлом), и один раз в качестве оценки для интервала времени, который находится в будущем. Например, кривая сигнала в предстоящем втором временном окне может соответствовать кривой прошлого первого временного окна. Это также позволяет обеспечить очень эффективную в отношении памяти реализацию, поскольку нет необходимости запоминать один и тот же сегмент дважды. Например, указатель может снова указать на один и тот же участок памяти, где был запомнен сегмент. Необязательно, сегмент кривой психофизиологического сигнала, находящийся в недавнем прошлом, предпочтительно непосредственно предшествующий текущему моменту времени, может быть повторен для получения экстраполированного психофизиологического сигнала.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью экстраполировать кривую психофизиологического сигнала таким образом, чтобы по меньшей мере сегмент экстраполированной кривой психофизиологического сигнала соответствовал сегменту кривой психофизиологического сигнала, который сохраняется во времени. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что участок экстраполированной кривой психофизиологического сигнала, следующий после текущего момента времени, тесно связан с участком кривой психофизиологического сигнала, непосредственно предшествующим текущему моменту времени.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью определять упомянутый второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе исторических данных, указывающих на одну или несколько ожидаемых будущих реакций на стимулы. Например, второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола может быть определен на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы, например, из того же самого или подобного периода времени предыдущего дня, например, вчерашнего дня, дня на прошлой неделе, того же самого дня недели, или подобного выходного или рабочего дня или дня, имеющего подобный профиль предыдущих измеренных реакций на стимулы.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью определять одну или несколько ожидаемых будущих реакций на стимулы на основе взвешенной комбинации одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы. Например, может быть использовано взвешенное среднее значение, использующее один или несколько вышеупомянутых способов, таких как повторение сегментов, зеркальное отображение, усреднение, и/или использование исторических данных. Соответственно, кроме определения оцененного будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола, могут быть учтены один или несколько дополнительных вкладов в кривую оцененного будущего уровня кортизола. Оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя может быть затем определено на этой основе.
Необязательно, блок обработки может быть выполнен с возможностью определять первое и второе оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя посредством
(a) определения первого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких первых ожидаемых будущих реакций на стимулы; и
определения первого оцененного будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого первого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола; и
(b) определения второго второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе нулевого или большего количества вторых ожидаемых будущих реакций на стимулы; и
определения второго оцененного будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола и упомянутого второго второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что могут быть оценены разные сценарии. Например, первый второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола может быть определен на основании гипотезы о том, что пользователь продолжает делать то, что он делал в последнее время; в то время как второй второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола может быть определен на основании гипотезы о том, что пользователь пытается уменьшить воздействие стресс–факторов. Например, может быть указан возможный эффект принятия контрмер в отношении стресс–факторов, таких как управляемое дыхание, начало медитации, обеспечение для пользователя успокаивающей музыки или успокаивающих условий освещения. Конечно, также можно обеспечить предсказание в отношении оцененного будущего эмоционального состояния, когда пользователь подвергается воздействию более интенсивных и/или более стрессогенных условий. Дополнительно, могут моделироваться разные профили, в частности, временные профили воздействия ожидаемых будущих стимулов и соответствующих ожидаемых будущих эмоциональных состояний. Необязательно, может быть обеспечено указание на то, когда пользователь, как ожидается, войдет в менее предпочтительное когнитивное состояние, и на то, как долго он, как ожидается, будет оставаться в нем.
Необязательно, упомянутый второй второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола является меньшим, чем упомянутый первый второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола. Например, вторая оценка может быть определена на основании гипотезы о том, что пользователь с настоящего момента будет избегать стресса.
Необязательно, система может содержать выходной блок для вывода будущего эмоционального состояния для пользователя. Таким образом, для пользователя может быть обеспечена информация о его оцененном будущем эмоциональном состоянии. Пользователь, упомянутый здесь, может также относиться к пользователю выходного блока, например, врачу, медицинскому персоналу.
Предпочтительно, оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя не только обеспечивает указание на мгновенное эмоциональное состояние (например, состояние когнитивного баланса или дисбаланса) пользователя, но и может обеспечить оценку предстоящих будущих эмоциональных состояний пользователя в разных сценариях. Например, пользователь может быть предупрежден о возможном нежелательном оцененном будущем эмоциональном состоянии в течение следующего периода времени (например, в течение следующих 30 минут), если пользователь будет продолжать делать то, что он делал до этого. В частности, оценка или предсказание эмоционального состояния, например, уровня дисбаланса в случае интенсивных эмоциональных событий, может продолжаться на конкретный период времени в будущее (например, 150 минут в будущее). По существу, упомянутые устройство, система или способ могут направлять пользователя (например, человека) таким образом, чтобы предотвращать перенапряженные состояния, которые могут быть вредными для здоровья пользователя. На основе оцененного будущего эмоционального состояния пользователя, выходные данные могут быть отображены для пользователя, например, в форме совета не ездить на автомобиле в течение такого периода времени в будущем. Кроме того, разные сценарии могут быть представлены пользователю для указания на то, какое воздействие стресс–факторов можно допустить, чтобы оно оставалось в безопасных для здоровья пределах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятны из вариантов осуществления, описанных ниже, и будут разъясняться со ссылкой на них. В нижеследующих чертежах
Фиг. 1 показывает иллюстрацию путей нервных и гормональных реакций в ответ на стресс–фактор;
Фиг. 2 показывает диаграммы иллюстративной реакции на стимул и соответствующей динамической реакции кортизола;
Фиг. 3 показывает диаграммы иллюстративной кривой проводимости кожи, имеющей множественные стимулы, и соответствующих динамических реакций кортизола;
Фиг. 4 показывает первый пример а) кривой проводимости кожи, b) первой производной кривой проводимости кожи, и c) кривой оцененного уровня слюнного кортизола;
Фиг. 5 показывает схематичную диаграмму варианта осуществления системы определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола;
Фиг. 6 показывает схематичную диаграмму способа определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола;
Фиг. 7 показывает схематичную диаграмму носимого устройства;
0
0
Фиг. 8 показывает диаграмму кривой психофизиологического сигнала, определенные прошлые реакции на стимулы до момента t времени, и оцененные будущие реакции на стимулы после момента t времени, эталонную кривую уровня кортизола, первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола, второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола, и кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада;
Фиг. 9 показывает диаграмму кривой психофизиологического сигнала фиг. 8, а также детектированные реакции на стимулы для полной кривой сигнала; и
Фиг. 10 показывает увеличенный участок диаграммы фиг. 8.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 показывает иллюстрацию разных путей нервных и гормональных реакций в ответ на стресс–фактор. Когда субъект 1 подвергается воздействию стресс–фактора 2, существуют разные пути метаболизма для нервных и гормональных реакций на стресс, а именно, симпатический–надпочечниково–медуллярный (SAM) путь 101 метаболизма, который обеспечивает быструю реакцию, например, в секундном масштабе времени, и гипоталамо–гипофизарно–надпочечниковый (hypothalamic–pituitary–adrenal – HPA) путь 102 метаболизма, который обеспечивает медленную реакцию, например, в минутном масштабе времени. SAM–путь 101 метаболизма приводит к высвобождению 103 (нор)адреналина/ацетилхолина, за которым следуют быстрые нервные эффекты 104 по прошествии около 0,5–5 секунд. Такие быстрые нервные эффекты могут включать в себя увеличение частоты сердечных сокращений, увеличение частоты дыхания, увеличение артериального давления, увеличение уровня глюкозы в крови, расширение зрачков, замедление пищеварительной системы, потоотделение (посредством ацетилхолина) и т.п. HPA–путь 102 метаболизма, с другой стороны, приводит к высвобождению 105 кортизола, которое вызывает медленные гормональные эффекты 106, например, наиболее выраженные по прошествии 20–30 минут, такие как увеличенное артериальное давление, улучшенная эмоциональная память, повышенная бдительность, повышенная выработка глюкозы из гликогена в печени, и т.п. Было обнаружено, что эти быстрые нервные эффекты могут быть идентифицированы в качестве реакций на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции, посредством их определения на основании кривой психофизиологического сигнала, указывающей на такую одну или несколько (измеренных) реакций на стимулы. В следующем неограничивающем примере, кривая психофизиологического сигнала является кривой сигнала проводимости кожи пользователя, указывающей на проводимость кожи пользователя с течением времени, и реакции на стимулы являются реакциями проводимости кожи. В отношении дополнительных подробностей ссылка делается на информацию предшествующего уровня техники, обеспеченную в публикации WO 2013/076615.
r
d
Фиг. 2 показывает диаграммы иллюстративной реакции 24 на стимул (здесь реакции SC проводимости кожи) кривой проводимости кожи (верхняя диаграмма на фиг. 2) и соответствующей динамической реакции 26 кортизола (нижняя диаграмма на фиг. 2). Как можно увидеть на фиг. 2, реакция 24 на стимул определена в конкретный начальный момент t1 времени, и соответствующая динамическая реакция 26 кортизола имеет свою начальную точку в конкретный начальный момент t1 времени и продолжается до своей конечной точки в заданный момент t3 времени в будущем. Более конкретно, динамическая реакция 26 кортизола поднимается до своей точки Р максимума, которая соответствует заданному моменту t2 времени максимума, с предопределенным коэффициентом c подъема и падает до своей конечной точки, которая соответствует предопределенному моменту t3 времени, с предопределенным коэффициентом c затухания. Было обнаружено, что такая динамическая реакция 26 кортизола (или кривая реакции) может быть оценена или смоделирована с использованием уравнения:
r
d
r
d
где CO(t) является динамической реакцией кортизола, g является коэффициентом усиления, c является коэффициентом подъема, и c является коэффициентом затухания. В частности, время t может измеряться в минутах. Коэффициент g усиления соответствует высоте точки Р максимума. Таким образом, динамическая реакция 26 кортизола может быть смоделирована функцией с тремя дескрипторами: коэффициентом g усиления, коэффициентом c подъема и коэффициентом c затухания. Таким образом, может быть обеспечена оценка реакции кортизола, которая очень похожа на реакцию слюнного кортизола пользователя в реальности.
Реакция на стимул (или стрессовая реакция) и соответствующая реакция кортизола явно отличаются для мужчин и женщин. Таким образом, оцененная динамическая реакция 26 кортизола может зависеть от входной информации, которая вводится в систему 100, например, вводится в блок 10 обработки и указывает на пол пользователя. Эта информация может быть, например, введена посредством пользовательского интерфейса, или она может быть жестко закодирована в системе. Посредством учета пола пользователя может быть обеспечена более точная оценка уровня кортизола и, таким образом, более точная оценка оцененного (будущего) эмоционального состояния пользователя. Например, предопределенный конечный момент t3 времени может зависеть от пола пользователя. В частности, предопределенный конечный момент t3 времени может составлять около 90 минут от конкретного начального момента t1 времени, если входная информация указывает на женщину, и около 150 минут, если входная информация указывает на мужчину. Альтернативно, тот же самый конечный момент t3 времени может быть использован для обоих полов, например, t3 может составлять 180 минут для обоих полов. Поскольку спадающая кривая является асимптотой, эти значения могут быть выбраны таким образом, чтобы реакция кортизола эффективно затухала (но не точно). Таким образом, в конечный момент t3 времени уровень кортизола является нулевым или находится вблизи нуля.
r
d
Таблица I показывает результат моделирования для трех коэффициентов реакции слюнного кортизола на психологический стимул (или стресс–фактор) для мужчин и женщин согласно уравнению (1), приведенному выше. Иллюстративные значения обеспечены в таблице I. В этом примере, постоянная c времени подъема может быть почти одинаковой для обоих полов, в то время как постоянные c времени затухания значительно отличаются. Параметр g коэффициента усиления может быть приблизительно в 1,5 раза большим для женщин, чем для мужчин.
Таблица I
Коэффициент
Мужчины
Женщины
c<sub>d</sub>
22
15
c<sub>r</sub>
25
28
g
124
170
Оцененная динамическая реакция кортизола (уровни кортизола с течением времени) может быть дополнительной к базовому уровню кортизола фактической кривой кортизола. В дневной кривой кортизола всегда может быть базовый уровень, зависящий от времени суток. Кривая реакции кортизола может иметь базовое значение кортизола, составляющее, например, 4,2 нмоль/л. Например, утром оно является высоким, чтобы человек проснулся, и оно уменьшается до низкого значения вечером для облегчения засыпания. Эти эффекты базового уровня кортизола не обязательно учитываются системой, но являются возможными. Динамическую реакцию кортизола (ее кривую), раскрытую здесь, можно рассматривать как величину уровня кортизола, дополнительную к базовому уровню кортизола. Эта дополнительная величина исчезает по прошествии конкретного периода времени (например, около 150 минут). Таким образом, уровень кортизола оцененной динамической реакции кортизола не является оцененным значением фактического уровня кортизола (его абсолютного значения).
Накопленные (слюнные) реакции кортизола, которые перекрываются во времени, обеспечивают кривую оцененного уровня кортизола, определяемую на основе реакций на стимулы. Поскольку кривая оцененного уровня кортизола связана со стимулами (или максимумами стресса/возбуждения) в кривой психофизиологического сигнала, здесь кривой проводимости кожи, временные эффекты возникновения стимула (или стресс–фактора) и кривой проводимости кожи становятся видимыми в кривой оцененного уровня кортизола. Последовательные стимулы (или стресс–факторы) явно вызывают перекрывающиеся реакции кортизола.
Таким образом, кривая 28 оцененного уровня кортизола может быть определена посредством накопления множественных оцененных динамических реакций 26 кортизола, причем каждая оцененная динамическая реакция 26 кортизола основана на одной реакции 24 на стимул. Кривая 28 оцененного уровня кортизола, содержащая несколько динамических реакций 26 кортизола, каждая из которых соответствует реакции 24 на стимул, может быть определена посредством использования свертки эталонной кривой реакции кортизола, например, заданной уравнением (1) и показанной на фиг. 2 на нижнем графике, с соответствующими максимумами проводимости кожи (их высотами). Таким образом, может быть обеспечена количественная оценка кумулятивного эффекта последовательных стимулов (или стресс–факторов) в конкретном интервале времени (например, интервале времени, составляющем несколько часов). На основе этих накопленных реакций кортизола может быть оценено эмоциональное состояние, например, уровень когнитивного баланса (или дисбаланса). Предпочтительное когнитивное состояние находится между чрезмерным возбуждением и недостаточным возбуждением.
Фиг. 3 показывает иллюстративную кривую 22 проводимости кожи, имеющую множественные стимулы 24a–h, и соответствующие динамические реакции 26a–h кортизола. В частности, фиг. 6 показывает кривую 22 проводимости кожи женщины. Кривая 22 проводимости кожи имеет множественные стимулы 24a–h (или максимумы стресса/возбуждения). Соответствующая кривая 26a–h реакции слюнного кортизола связана с каждой реакцией 24a–h на стимул. Как можно увидеть на фиг. 6, предопределенный момент времени максимума (t2 на фиг. 2) точки Р максимума составляет около 30 минут после начального момента времени.
Кривая 28 оцененного уровня кортизола тогда определяется накоплением множественных оцененных динамических реакций кортизола, которые перекрываются во времени (например, с одной стороны, реакций 26a и 26b кортизола на фиг. 6, и, с другой стороны, реакций 26c–h кортизола). Эмоциональное состояние может быть, таким образом, определено или оценено на основе кумулятивного действия последовательных стимулов (или стресс–факторов), например, на состояние настроения/стресса человека, на основании гипотезы о том, что оно связано с кумулятивным слюнным кортизолом, который связан с внутриклеточным кортизолом.
Фиг. 4 показывает первый пример кривой 22 проводимости кожи (фиг. 4а)), первой производной 22' кривой проводимости кожи (фиг. 4b)), и кривой 28 оцененного уровня слюнного кортизола (фиг. 4с)). В частности, фиг. 4а) показывает сглаженную проводимость кожи, фиг. 4b) показывает первую производную d(SC)/dt проводимости кожи и соответствующие максимумы (указаны резкими вертикальными линиями), и фиг. 4с) показывает оцененный кумулятивный уровень кортизола.
Фиг. 5 показывает схематичную диаграмму иллюстративного варианта осуществления системы 100 определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола. Система 100 содержит датчик 20 для измерения психофизиологического сигнала, такого как проводимость кожи пользователя. Психофизиологический сигнал, измеряемый датчиком 20 с течением времени, образует кривую 22 психофизиологического сигнала. Система 100 дополнительно содержит устройство 10 для определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола. Устройство 10 содержит интерфейс 11 для получения кривой 22 психофизиологического сигнала (указывающей на одну или несколько измеренных реакций 24 на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции); и блок 12 обработки для обработки кривой 22 психофизиологического сигнала. Блок 12 обработки может быть пригодным блоком обработки или процессором любого типа, таким как, например, микропроцессор/микроконтроллер, или встроенный микроконтроллер, который адаптирован соответствующим образом, но это не является ограничением. Необязательно, блок 12 обработки может включать в себя множественные микропроцессоры, которые либо выполнены с возможностью независимо выполнять этапы способа, описанного здесь, либо выполнены с возможностью выполнять этапы или подпрограммы способа, описанного здесь, таким образом, чтобы множественные процессоры взаимодействовали для обеспечения этой функциональности, т.е. обработки кривой психофизиологического сигнала, описанной здесь. Дополнительно, когда система 100/ устройство 10 реализованы в облачной вычислительной системе, различные аппаратные компоненты могут относиться к отдельным физическим системам. Следует понимать, что датчик 20 и устройство 10 могут быть частью одного и того же устройства (например, носимого устройства или браслета) или могут находиться в отдельных устройствах.
Блок 12 обработки выполнен с возможностью определять (или вычислять) одну или несколько реакций 24 на стимулы в кривой 22 психофизиологического сигнала (например, посредством оценивания первой производной кривой психофизиологического сигнала или посредством других способов детектирования признаков), определять первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких определенных реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала; определять второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы; и определять оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола.
Необязательно, как указано пунктирной линией на фиг. 5, система может содержать выходной блок 40 для вывода или отображения оцененного будущего эмоционального состояния 16 для пользователя. Следует понимать, что выходной блок 40 и устройство 10 могут быть частью одного и того же устройства (например, носимого устройства или браслета) или могут находиться в двух отдельных устройствах. Например, выходной блок 40 системы 100 может быть реализован посредством смартфона или другого объекта для обработки информации в том же самом или удаленном местоположении. Соответственно, блок 12 обработки может быть также реализован посредством смартфона, который выполнен с возможностью выполнять вышеупомянутую функциональность, например, посредством выполнения соответствующего приложения, или посредством другого пригодного вычислительного устройства, выполняющего соответствующее программное средство.
Система 100 может дополнительно содержать память 13 для запоминания кривой оцененного будущего уровня кортизола. Кривая оцененного будущего уровня кортизола может быть определена посредством накопления первого вклада и второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола. Первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола может быть определен посредством накопления множественных оцененных динамических реакций кортизола, причем каждая оцененная динамическая реакция 26 кортизола основана на одной из определенных реакций 24 на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала. Соответственно, второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола может быть определен посредством накопления множественных оцененных динамических реакций кортизола, причем каждая динамическая реакция кортизола основана на одной из ожидаемых будущих реакций на стимулы.
Следовательно, кривая оцененного будущего уровня кортизола может быть установлена посредством добавления соответствующих оцененных динамических реакций кортизола к кривой оцененного будущего уровня кортизола для каждой из определенных реакций на стимулы и ожидаемых будущих реакций на стимулы. Таким образом, множественные оцененные динамические реакции 26 кортизола могут быть накоплены для оценивания кривой будущего уровня кортизола, которая может быть затем запомнена в памяти 13. Память 13 может быть частью устройства 10 или может быть внешней памятью. Более конкретно, для каждого момента времени, уровни кортизола разных динамических реакций кортизола для этого момента времени могут добавляться или накапливаться. Память может быть любой пригодной памятью, такой как, например, регистр памяти или память с произвольным доступом (random access memory – RAM). Следует понимать, что память 13 и блок 12 обработки могут быть частью одного и того же устройства (например, носимого устройства или браслета) или могут находиться в двух отдельных устройствах.
Фиг. 6 показывает схематичную диаграмму способа 200 определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола. Способ 200 содержит первый этап S1, на котором получают (т.е. принимают или извлекают) кривую (данные) психофизиологического сигнала, указывающую на одну или несколько измеренных реакций на стимулы, соответствующих нервной стрессовой реакции. Например, кривая психофизиологического сигнала может быть получена прямо в виде выходных данных от датчика (или блока предварительной обработки) или может быть извлечена из запоминающего средства, например, памяти или информационной системы больницы (hospital information system – HIS) или электронной записи состояния здоровья (electronic health record – EHR) пользователя.
На следующем этапе S2 определяют одну или несколько реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала (например, посредством оценивания первой производной). На этапе S3 первый вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола определяют на основе одной или нескольких определенных реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала, определенных на предыдущем этапе S2.
На этапе S4 второй вклад в кривую оцененного будущего уровня кортизола определяют на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций на стимулы, и на этапе S5 оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя определяют на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола, определенных на предыдущих этапах S3 и S4. Эти этапы могут быть также выполнены блоком обработки или компьютерной программой, содержащей программное кодовое средство, заставляющее компьютер выполнять эти этапы.
Необязательно, как указано пунктирными линиями, способ может дополнительно содержать этап S6, на котором выводят оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя, например, для самого пользователя или для медицинского персонала.
Фиг. 7 показывает вариант осуществления носимого устройства 30, носимого пользователем, согласно одному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, носимое устройство имеет форму интеллектуальных часов. Интеллектуальные часы содержат браслет 33 и корпус 34. Браслет 33 может оборачиваться вокруг запястья пользователя. Следует понимать, что носимое устройство может быть надето на другую пригодную часть тела, такую как лодыжка или рука, или может быть выполнено с возможностью прикрепляться к другим частям тела.
Носимое устройство 30 может содержать предлагаемую систему 100 определения эмоционального состояния пользователя на основе оценки вызванного эмоцией уровня кортизола. Таким образом, соответствующая система 100 может быть обеспечена в незаметном и носимом формате. Альтернативно, носимое устройство 30 может содержать только датчик 20 проводимости кожи, и устройство 10 системы 100 может быть расположено в удаленном местоположении или реализовано в удаленном устройстве (например, удаленном компьютере, смартфоне или мониторе пациента).
Носимое устройство 30 содержит датчик 20 проводимости кожи. Датчик проводимости кожи может содержать первый и второй электрод 31, 32 проводимости кожи в комбинации с блоком измерения проводимости кожи (не показан). В варианте осуществления фиг. 7, два электрода 31, 32 проводимости кожи встроены в корпус носимого устройства, однако также можно встраивать их, например, в браслет 33. Электроды 31, 32 проводимости кожи могут быть расположены таким образом, чтобы они контактировали с верхней стороной запястья, когда носимое устройство 30 надето пользователем. Иллюстративной реализацией носимого устройства, содержащего датчик проводимости кожи, является дискретный указатель DTI–4 напряжения компании Philip's.
Блок измерения проводимости кожи выполнен с возможностью измерять проводимость кожи пользователя 2 между электродами 31, 32 проводимости кожи. В частности, блок измерения проводимости кожи или датчик может содержать генератор напряжения для подачи напряжения между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами проводимости кожи, блок восприятия для восприятия электрического тока между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами, и/или вычислительный блок для вычисления проводимости кожи на основе воспринятого электрического тока. Измеряемая с течением времени проводимость кожи образует, в этом варианте осуществления, кривую (или данные) психофизиологического сигнала. Кривая (или данные) психофизиологического сигнала может, например, храниться в памяти носимого устройства 30 или может передаваться (беспроводным способом) внешнему блоку с использованием (беспроводного) передатчика. Блок измерения проводимости кожи и/или устройство 10 (фиг. 5) могут быть встроены в корпус 34 носимого устройства 30. Носимое устройство 30 может дополнительно содержать передатчик для беспроводной передачи данных по каналу беспроводной связи, например, выходных данных или оцененного эмоционального состояния 16 пользователя. Однако следует понимать, что устройство 10 или блок 12 обработки может также быть отдельной частью или устройством, и что носимое устройство 30 тогда передает психофизиологические данные упомянутой отдельной части или устройству через (беспроводной) передатчик.
Предпочтительно, система может также содержать выходной блок для вывода эмоционального состояния пользователя 1. Выходной блок 40 может быть отдельным устройством или может быть встроен, например, в носимое устройство 30, содержащее датчик 20, в форме интеллектуальных часов. Дополнительно, внешний выходной блок 40, например, смартфон, выполняющий соответствующее приложение, может быть использован или связан с устройством 10 или носимым устройством 30.
Фиг. 8 показывает иллюстративную кривую 22 психофизиологического сигнала, в настоящем неограничивающем варианте осуществления, в форме кривой проводимости кожи, измеренной датчиком 20 проводимости кожи. Горизонтальная ось показывает время t периода из нескольких часов, здесь, целого дня с полуночи до полуночи. Вертикальная ось показывает измеренные значения SC кривой проводимости кожи, также называемой гальванической реакцией кожи (galvanic skin response – GSR) или электрокожной активностью (electrodermal activity – EDA), измеряемой в μS. Каждая точка кривой проводимости кожи указывает на значения проводимости кожи, воспринятые датчиком проводимости кожи в этот конкретный момент t времени. Проводимость кожи (или GSR или EDA) является мерой электрической проводимости кожи, которая изменяется при изменении ее уровня влажности, и, таким образом, зависит от активности потовых желез.
Эмоциональные события или стимулы обычно проявляются в виде максимумов с более крутым фронтом и более пологим срезом. На фиг. 8 каждый максимум соответствует реакции симпатической нервной системы на эмоционально возбуждающее событие (передаваемой через блуждающий нерв в потовые железы кожи). Этот максимум также называется реакцией проводимости кожи (или, в общем, реакцией на стимул). Эмоционально возбуждающие события или стимулы могут рассматриваться в качестве психологического стресса, в отличие от физических упражнений, которые могут рассматриваться в качестве физического стресса. Таким образом, эмоциональное событие или стимул вызывает (с короткой задержкой, как показано на фиг. 2) реакцию на стимул в проводимости кожи, которая может быть измерена. Например, особенно выраженные максимумы проводимости кожи указаны стрелками 24a и 24b на фиг. 8. Как описано выше, стрессовая реакция дополнительно содержит гормональные эффект в более медленном масштабе времени, например, с задержкой 20–30 минут. Реакции на максимумы 24a и 24b в кривой психофизиологического сигнала указаны ссылочными позициями 26a и 26b. Реакции на стимулы в кривой 22 психофизиологического сигнала могут быть определены посредством взятия первой производной для идентификации максимумов проводимости кожи, как в качестве примера описано в публикации WO 2013/076615 A1.
На фиг. 8, реакции на стимулы, которые возникают в течение заданного интервала времени, например, в течение одной минуты, указаны кривой гистограмм 29. Например, гистограммы, показанные на фиг. 8, могут показывать сумму амплитуд фронтов в минуту в качестве меры реакции (реакций) на стимул. В данном примере, гистограммы, таким образом, представляют частоту реакций проводимости кожи (skin conductance response SCR) и уровень проводимости кожи (skin conductance level – SCL). Сумма фронтов в каждом интервале времени (например, в минуту) может быть получена на основании проводимости кожи с использованием первой производной проводимости кожи. Переход первой производной временной зависимости через ноль из области отрицательных значений в область положительных значений может сигнализировать о начале фронта. Следующий переход через ноль (из области положительных значений в область отрицательных значений) первой производной временной зависимости проводимости кожи может сигнализировать о конце фронта. Значение проводимости кожи в конце фронта может быть может быть поделено на значение проводимости кожи в начале фронта для генерирования высоты фронта. Это значение является безразмерным. Необязательно, может быть оценена длительность фронта. Например, все высоты фронтов, которые удовлетворяют критерию, состоящему в том, что длительность фронта превышает заданную длительность, составляющую, например, 1 секунду в некоторой минуте, могут быть просуммированы для генерирования суммы (допустимых) высот фронтов в минуту. Следует отметить, что фронт может продолжаться в следующую минуту. Необязательно, если такой фронт удовлетворяет критерию длительности, то его вклад до конца данной минуты может относиться к этой минуте. Оставшаяся часть вклада может относиться к следующей минуте и т.д. Суммы фронтов в минуту являются вертикальными столбиками на фиг. 8–10. В одном варианте осуществления, сумма амплитуд фронтов может быть определена в качестве реакций на стимулы в кривой психофизиологического сигнала. На этой основе, кривая оцененного уровня кортизола может быть определена посредством использования свертки соответствующих реакций проводимости кожи с эталонной кривой динамической реакции кортизола (ср., например, уравнение (1), приведенное выше), в данном примере, для каждой минуты, свертки высоты столбика, заданной кривой 29, с эталонной динамической реакцией кортизола, для получения кривой 28 оцененного уровня кортизола.
0
0
0
0
0
Фиг. 8 показывает кривую 22 психофизиологического сигнала для целого дня, здесь, фактическую экспериментальную кривую проводимости кожи. Для вычисления оценки кривой оцененного будущего уровня кортизола пользователя, описанной здесь, предполагается, что кривая 22 психофизиологического сигнала, т.е. фактически измеренные данные, доступна только вплоть до некоторого момента времени, указанного моментом t времени, например, до 11 часов 04 минут. Здесь, на фиг. 8 (предполагаемый) текущий момент времени указан вертикальной пунктирной линией в момент t времени. Время до t относится к прошлому, время после t относится к будущему. Для вычисления решения, описанного здесь, предполагается, что участок кривой психофизиологического сигнала после момента t времени, обозначенный ссылочной позицией 22’, находится в будущем и является недоступным для оценивания кривой будущего уровня кортизола (ср., например, ссылочные позиции 91, 92, 93).
0
Только для сравнения, кривая 28’ оцененного уровня кортизола, следующая после момента t времени, вычислена посредством учета также реакций на стимулы в кривой 22’ психофизиологического сигнала. Здесь, кривая 28’ оцененного уровня кортизола служит в качестве эталонной кривой уровня кортизола.
0
0
0
Фиг. 9 показывает увеличенный участок кривой 22 и 22’ психофизиологического сигнала фиг. 8, а также определенные реакции на стимулы для полной кривой сигнала, включающей в себя прошлые реакции на стимулы, указанные гистограммой 29 до момента t времени, и реакции на стимулы, указанные гистограммой 29’ после момента t времени. Очевидно, что в момент t времени будущие реакции 29’ на стимулы еще являются недоступными.
0
0
0
Если обратиться теперь к фиг. 10, то эта диаграмма покажет увеличенный участок диаграммы фиг. 8 между 9 часами 00 минут и 13 часами 00 минут. Для периода времени до текущего момента t времени, кривая 22 психофизиологического сигнала является доступной, так что реакции 29 на стимулы в кривой психофизиологического сигнала могут быть определены и представлены здесь в виде суммы амплитуд фронтов, указывающей на накопленные фронты в сигнале 22 проводимости кожи в минуту. Для каждой из этих реакций на стимулы, соответствующая (задержанная) реакция кортизола может быть вычислена посредством вычисления свертки реакции на стимул с оцененной динамической реакцией 26 кортизола, также показанной в отношении фиг. 3. Кривая, обозначенная ссылочной позицией 91, представляет первый вклад в кривую 93 оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких определенных реакций 29 на стимулы в (измеренной прошлой) кривой психофизиологического сигнала, т.е. с учетом только фактически измеренных психофизиологических данных до момента t времени (т.е. способ определения кривой уровня кортизола, описанный в публикации WO 2013/076615 A1). Следовательно, эта кривая представляет случай, когда после момента t времени не учитывается ни одна будущая реакция на стимул, как если бы пользователь совсем не подвергался внезапному воздействию никаких будущих стресс–факторов.
0
0
0
0
0
Решение согласно настоящему раскрытию дополнительно учитывает второй вклад 92 в кривую 93 оцененного уровня кортизола на основе одной или нескольких ожидаемых будущих реакций 96 на стимулы. В данном примере, ожидаемые будущие реакции 96 на стимулы во втором временном окне w2, находящемся непосредственно после момента t времени (здесь, от 11 часов 04 минут до 12 часов 04 минут), соответствуют определенным реакциям 29 на стимулы в первом временном окне w1, непосредственно предшествующем моменту t времени (здесь, от 10 часов 04 минут до 11 часов 04 минут). Могут быть выбраны другие длительности соответствующих временных окон. Определенные реакции 29 на стимулы, таким образом, определяются на основе фактически измеренной прошлой кривой 22 психофизиологического сигнала, предшествующей текущему моменту t времени. В данном варианте осуществления, определенные реакции 29 на стимулы, предшествующие моменту t времени, по существу зеркально отображены после момента t времени для получения ожидаемых реакций 96 на стимулы. Для каждой из этих ожидаемых реакций 96 на стимулы, вклад в кривую уровня кортизола может быть снова определен посредством вычисления свертки с динамической реакцией 26 кортизола, как, например, описано со ссылкой на фиг. 3. Посредством вычисления свертки, правильно учитывается как синхронизация, так и интенсивность соответствующих реакций на стимулы.
0
0
Следовательно, в примере, показанном на фиг. 8 и фиг. 10, первый вклад 91 в кривую 93 оцененного будущего уровня кортизола определен для предстоящего второго заданного временного окна w2, составляющего 60 минут после момента t времени, на основе определенных (измеренных прошлых) реакций 29 на стимулы в кривой 22 психофизиологического сигнала в прошлом первом заданном временном окне, составляющем 60 минут до момента t времени. Второй вклад 92 в кривую 93 оцененного будущего уровня кортизола в этом предстоящем втором заданном временном окне w2 основан на одной или нескольких ожидаемых будущих реакциях 96 на стимулы, которые, как ожидается, возникнут в упомянутом втором заданном временном окне. В данном примере, ожидаемые будущие реакции на стимулы соответствуют прошлым (измеренным) реакциям на стимулы в первом заданном временном окне, причем упомянутые реакции на стимулы реверсированы по порядку относительно реакций на стимулы в первом временном окне.
0
0
0
Со ссылкой теперь на сравнение с кривой 28’ оцененного уровня кортизола (т.е. эталонной кривой 28’ уровня кортизола на основании гипотезы о том, что кривая 22’ психофизиологического сигнала является доступной после момента t времени): первый вклад 91 уже обеспечивает точную аппроксимацию в течение первых 10–15 минут кривой 28’ уровня кортизола. Это является разумным, поскольку реакция кортизола на реакцию на стимул после момента t времени имеет задержку и обеспечивает значительный вклад только после нее (как можно увидеть из медленно поднимающейся кривой 92, которая указывает на вклады после момента t времени). Однако затем первый вклад 91 недооценивает будущий уровень кортизола.
Подход, описанный здесь, обеспечивает дополнительное улучшение кривой 93 оцененного будущего уровня кортизола и, таким образом, позволяет более точно и более надежно оценивать будущее эмоциональное состояние пользователя посредством учета также второго вклада 92 в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе ожидаемых будущих реакций 96 на стимулы. Кривая 93 оцененного будущего уровня кортизола содержит сумму первого вклада 91 и второго вклада 92. Как можно увидеть на фиг. 10, начиная с около 15 минут и далее, кривая 93 оцененного будущего уровня кортизола лучше соответствует эталонной кривой 28’ уровня кортизола.
0
0
Следует понимать, что ожидаемые будущие реакции на стимулы, указывающие на оценку ожидаемой частоты и интенсивности стресс–факторов между текущим моментом t времени и моментом, для которого необходимо предсказание уровня кортизола, могут быть обеспечены несколькими путями на основе нескольких гипотез. Как объяснено выше, одной возможностью является гипотеза о том, что пользователь продолжает делать то, что он делал в прошлом периоде времени. В этом случае также кривая психофизиологического сигнала, ожидаемая для предстоящего времени, будет очень похожей, например, в отношении частоты реакций проводимости кожи (SCR) и уровня проводимости кожи (SCL) и соответствующей суммы фронтов изменений SCR и SCL в каждом временном сегменте, на кривую психофизиологического сигнала, которая измерялась в последнее время. Следовательно, по меньшей мере сегменты кривой психофизиологического сигнала, предшествующие текущему моменту времени, могут быть взяты в качестве основы для оценки ожидаемой частоты и интенсивности стресс–факторов между настоящим моментом и моментом предсказания. Например, если момент, для которого необходимо предсказание уровня кортизола, находится через 28 минут в будущем, то частота реакций проводимости кожи и уровень проводимости кожи и сумма фронтов изменений SCR и SCL временного сегмента прошлых 28 минут могут быть учтены в качестве оценки стресс–фактора, с которым пользователь столкнется в этом периоде времени. Например, в определении кривой оцененного будущего уровня кортизола, реакции на стимулы в прошлые 28 минут могут быть использованы дважды: один раз для времени, когда они фактически измерялись (в прошлом), и один раз в качестве оценки для времени, которое находится в будущем, т.е. для временного окна, следующего после t.
Предпочтительно, как также показано на фиг. 10, психофизиологическая кривая или реакции на стимулы, определенные на ее основе, могут быть использованы в реверсированной форме с использованием самых последних реакций на стимулы в ближайшем будущем и более давних значений измерений или реакций на стимулы в более отдаленном будущем. Посредством зеркального отображения входных данных таким образом, оценки ближайшего будущего станут более надежными, чем оценки более отдаленного будущего, что может быть предпочтительным для тренировки пользователя. Дополнительно или альтернативно, поскольку самое последнее время обычно является наиболее надежным, также можно рассматривать самую последнюю кривую психофизиологического сигнала и/или реакции на стимулы, определенные на ее основе, несколько раз. Необязательно, средняя будущая реакция на стимул может ожидаться для каждого временного сегмента, например, средний ожидаемый вклад реакции на стимул в минуту, например, посредством нахождения среднего значения одной или нескольких определенных реакций на стимулы в заданном прошлом временном окне. Необязательно, одна или несколько ожидаемых будущих реакций на стимулы могут быть определены на основе гипотезы о том, что пользователь будет делать то, что он делал в течение того же самого периода в предыдущий день, например, вчера, или на прошлой неделе в тот же самый день недели, или в подобный рабочий или выходной день. Необязательно, можно также использовать взвешенное среднее значение для определения ожидаемых будущих реакций на стимулы на основе каждой из вышеупомянутых возможностей и затем найти их взвешенное среднее значение в качестве оценки вклада ожидаемых будущих реакций на стимулы, которые будут обеспечивать дополнительные вклады в кривую оцененного будущего уровня кортизола.
Со ссылкой снова на фиг. 10, на основе кривой 93 оцененного будущего уровня кортизола, включающей в себя упомянутый первый вклад 91 и упомянутый второй вклад 92, может быть определено оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя. Например, как показано на фиг. 9, пользователь может быть классифицирован как находящийся в перенапряженном состоянии 97, если кривая 93 оцененного будущего уровня кортизола будет превышать первый порог Th1; может быть классифицирован как находящийся в уравновешенном (здоровое) состоянии, если кривая 93 оцененного будущего уровня кортизола будет находиться в диапазоне между первым порогом Th1 и вторым порогом Th2, т.е. в диапазоне, обозначенном ссылочной позицией 98; и может быть классифицирован как находящийся в недостаточно возбужденном состоянии 99, если кривая уровня кортизола упадет ниже второго порога Th2. Следовательно, можно предупредить пользователя о предстоящих периодах слишком высоких уровней кортизола, в которых его когнитивная работоспособность может стать неоптимальной.
Дополнительно, система может быть выполнена с возможностью обеспечивать тренировку на основе предсказаний, основанных на разных гипотезах о будущем воздействии стресс–факторов, т.е. основанных на разных ожидаемых реакциях на стимулы (в терминах частоты и/или интенсивности). Например, кривую, указанную ссылочной позицией 93, можно рассматривать как предсказание на основании гипотезы о том, что пользователь продолжает делать то, что он делал недавно/ делает обычно. Предсказание может указывать на то, когда пользователь закончит входить в неоптимальное когнитивное состояние, и как долго он будет, как ожидается, оставаться в нем, в случае, если он будет продолжать делать то, что он делал недавно. С другой стороны, кривую, указанную ссылочной позицией 91, можно рассматривать как предсказание на основании гипотезы о том, что пользователь внезапно прекратит подвергаться воздействию любых дополнительных стресс–факторов после времени t, т.е. о том, что пользователь будет избегать всех стрессов с этого времени.
Кроме того, в одном варианте осуществления для пользователя может быть обеспечена тренировка в другом направлении, например, если пользователь будет приближаться к недостаточно возбужденному состоянию 99, то ему может быть дан совет заняться более сложной деятельностью для подъема кривой оцененного будущего уровня кортизола в здоровую зону 98.
Учет разных предсказаний уровня кортизола может, таким образом, позволить пользователю получить оценку ожидаемых предпочтительных эффектов, состоящих, например, в том, чтобы сделать (не вызывающий стресс) перерыв или заняться более сложной деятельностью, в сравнении с продолжением текущей деятельности. Для реализации этой возможности, блок обработки может быть выполнен с возможностью определять первое и второе оцененное будущее эмоциональное состояние пользователя посредством (a) определения первого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе одной или нескольких первых ожидаемых будущих реакций на стимулы; и определения первого оцененного будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого первого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола. Например, это может иметь место, когда пользователь продолжает делать то, что он делал до этого. Дополнительно, второе оцененное будущее эмоциональное состояние может быть определено посредством определения второго второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола на основе нулевого или большего количества вторых ожидаемых будущих реакций на стимулы, и определения второго оцененного будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола и упомянутого второго второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола.
В заключение, решения, предлагаемые здесь, могут обеспечить улучшенную оценку будущего эмоционального состояния пользователя на основе упомянутого первого и упомянутого второго вклада в кривую оцененного будущего уровня кортизола. В частности, дополнительно улучшена точность будущей оценки, а также может быть увеличен интервал времени, для которого может быть надежно обеспечено предсказание.
В то время как настоящее изобретение было проиллюстрировано в чертежах и подробно описано в приведенном выше описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, на основании изучения чертежей, раскрытия, и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения, слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а форма единственного числа не исключает множественное число. Единственный элемент или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована с преимуществом.
Компьютерная программа может храниться/ распространяться на пригодном носителе, таком как оптический запоминающий носитель или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим аппаратным средством или в качестве его части, а также может распространяться в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.
Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничение ее объема.