生理学的及び心理学的／生理学的モニタリングのための方法及びシステム並びにその使用
本発明は、ユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするシステムおよび方法を提供する。本発明のシステムは、前記１つ以上の生理学的パラメータを検知する１つ以上のウェアラブルセンサモジュールを具える。１つ以上の送信器が、前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す信号をモバイルモニタへとワイヤレスに送信する。前記モバイルモニタは、前記送信器から受信された信号を専門知識を用いてリアルタイム処理するプロセッサを具える。デバイスが、前記処理の結果の１つ以上の表示を提供する。本発明はまた、本発明のシステムにおいて用いられるウェアラブルモバイルセンサも提供する。本発明の方法は、前記ユーザの生理学的パラメータの値を１つ以上のウェアラブルセンサモジュールから得る工程を具える。前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す信号は、モバイルモニタへとワイヤレスに送信される。前記信号は、専門知識を用いてリアルタイム処理され、前記処理の１つ以上の表示が、前記モバイルユニットに提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、生理学的モニタリングアプリケーションおよび生物学的に対話型のアプリケーションの分野に主に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
バイオフィードバックは、個人の消極的態度パターンの軽減および変更目的のために長年において用いられてきたが、既存のシステムの場合、多数の有意な欠陥がある。すなわち、ほとんどの現行システムは高性能コンピュータに全て依存している。第１に、保健専門家または複雑なオンラインプログラマによるユーザの訓練が必要となる。ユーザ訓練終了後も、ユーザは、日常生活において体内における生理学的変更を実施することを覚えておかなくてはならない。バイオフィードバックセッションが毎日行われることは稀であり、ましてやリアルタイムで行われることはまずない。そのため、ユーザは、何日も前の特定のイベントを覚えておき、当時の感情反応を想起しなければならない。
【０００３】
米国特許６，０２６，３２２号（名称：「Ｂｉｏｆｅｅｄｂａｃｋ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒｕｓｅ ｉｎ ｔｈｅｒａｐｙ」、Ｋｏｒｅｎｍａｎらに付与、出願日：１９９７年２月６日）において、以下のような装置およびプログラムについての開示がある。これらの装置およびプログラムは、ユーザの心理学的／生理学的パラメータ（例えば、ユーザのガルバニック皮膚抵抗）を表す信号を制御することにより、ユーザの心理学的／生理学的状態の１つ以上の局面を制御するようにユーザを訓練するように、設計されている。これらのパラメータは、ユーザの隣接する指上に２個の接点を持つセンサユニットによって検出し得る。このセンサユニットは、プログラムを実行するコンピュータに接続された受信器ユニットと分離することができる。この開示の装置は、或る生理学的状態（例えば、過敏性腸症候群）を持つ患者の治療に用いられることが記載されている。治療セッションにおいて、当該患者の１つ以上の心理学的／生理学的パラメータが感知され、この感知されたパラメータを用いて、当該患者が見ている表示を変更する。この表示は、治療対象となる生理学的状態を視覚的または図形的に表したものを含み、当該患者において望まれる生理学的変化に応じて形が変化する。
【０００４】
ＰＣＴ出願ＷＯ００４７１１０において、対象の心臓血管系に関連する１つ以上のパラメータ（例えば、最高血圧、最低血圧、動脈のヤング率、心拍出量、血管抵抗の相対的変化、および血管コンプライアンスの相対的変化）を継続的かつ非侵襲的に得る方法についての開示がある。
米国特許６，０６７，４６８号（Ｋｏｒｅｎｍａｎに付与）において、ユーザの心理学的／生理学的状態の１つ以上の局面を制御することをユーザに訓練するように設計されたプログラムついての開示がある。このプログラムは、ユーザの心理学的／生理学的パラメータ（例えば、ユーザの隣接指上に２個の接点を有するセンサユニットによって検出することが可能なユーザのガルバニック皮膚抵抗）を表す信号により、制御される。このセンサユニットは、前記プログラムを実行するコンピュータに接続された受信器ユニットとは別である。
【０００５】
発明の要旨
その第１の局面において、本発明は、携行可能であり、コードレスでありかつウェアラブルなセンサを提供する。このセンサは、イベント発生に対する感情反応および生理学的反応のクエリをモニタリングする。これらの結果はリアルタイムで収集されるため、当該反応発生後何日も経過した後に当該反応を人工的条件下で再度生成する場合よりも、より効果的かつユーザ関連性が高くなり得る。これらの新規なセンサは、携帯電話および他の技術を用いて、前記ユーザの生理的／感情状態、専門知識に基づいたリアルタイム指導を表示し、かつ、消極的態度パターンを改変するようにユーザに訓練することができる。
本明細書中用いられるように、「ウェアラブルデバイス」という用語は、（例えば、衣服の下又は上、ポケット内、衣服への取り付け、または掌中で）ユーザが携行することのできるデバイスを指す。
【０００６】
その第２の局面において、本発明は、イベント発生に対するユーザの感情反応および生理学的反応をモニタリングするシステムを提供する。
その別の局面において、本発明は、ユーザの心理状態および生理を分析する方法を提供する。そのさらに別の局面において、本発明は、本発明の方法およびセンサの用途を提供する。
【０００７】
本発明はまた、当該データ（例えば、ユーザの感情）からの微妙な情報を評価する新規な方法と、新規な治療方法と、ユーザの生理および反応との相互作用に基づいた新規な娯楽方法とを提供する。
【０００８】
よって、その局面の１つにおいて、本発明は、以下を提供する。ユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするシステムであって、
（ａ）前記１つ以上の生理学的パラメータを感知する１つ以上のウェアラブルセンサモジュールと、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタへワイヤレスに送信する１つ以上の送信器と、
（ｃ）前記モバイルモニタであって、
前記送信器から受信された前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する第１のプロセッサと、
前記処理の結果の１つ以上の表示を提供するデバイスと、
を具える、モバイルモニタとを具えるシステム。
【０００９】
本発明のシステムは、前記モバイルモニタと通信可能なリモートサーバをさらに具え、前記リモートサーバは前記モバイルモニタからの第２の信号を受信し、前記リモートサーバは、第２のプロセッサを有する観察ステーションと関連付けられ、前記リモートサーバは、
（ａ）前記第２の信号を分析用に観察ステーションに送信する工程、と、
（ｂ）前記対象に関連する履歴データにアクセスする工程と、
（ｃ）前記履歴データを前記観察ステーションに送信する工程と、
（ｄ）前記分析の結果を前記観察ステーションから受信する工程と、
（ｅ）前記分析の結果を前記モバイルユニットに送信する工程であって、前記分析は、前記第２の信号と、前記履歴データ、専門知識およびコンピュータ化されたプロトコルのうち１つ以上とに基づく工程と、
のうち少なくとも１つを行うように構成される。
【００１０】
本システムの少なくとも１つのセンサモジュールは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧電センサ
を具える群から選択された少なくとも１つセンサを具えていても良い。
【００１１】
本発明のシステムは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ。
を具える群から選択された少なくとも２つのセンサを具えていても良い。
【００１２】
前記第１の信号は、例えば
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ
のプロトコルのうちいずれか１つ以上により、センサモジュールから前記モバイルモニタへと送信され得る。
【００１３】
前記モバイルモニタは、例えば、
（ａ）携帯電話、
（ｂ）パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、
（ｃ）ポケットＰＣ、
（ｄ）モバイル音声デジタルプレーヤ、
（ｅ）ｉＰｏｄ、
（ｆ）電子ノートブック、
（ｇ）パーソナルラップトップコンピュータ、
（ｈ）ＤＶＤプレーヤ、
（ｉ）ワイヤレス通信によるハンドヘルド型映像ゲーム、および
（ｊ）モバイルＴＶ、
を具える群から選択され得る。
【００１４】
前記モバイルユニットはセルラー電話であり得、前記モバイルモニタと前記リモートサーバとの間の通信は、セルラー通信ネットワークにおいて行われ得る。
【００１５】
前記モバイルユニットは、視覚ディスプレイ、１つ以上のスピーカ、ヘッドホンおよびバーチャルリアリティヘッドセットのうちいずれか１つ以上を具えていても良い。
【００１６】
別の局面において、本発明は本発明のシステムにいおいて用いられるウェアラブルセンサモジュールを提供する。
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧磁（ｐｉｚｏｏｍａｇｎｅｔｉｃ）センサ、
を具える群から選択された少なくとも１つセンサを具えていても良い。
【００１７】
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ、
を具える群から選択された少なくとも２つセンサを具えていても良い。
【００１８】
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば、
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ、
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によって信号を送信する送信器を具えていても良い。
【００１９】
前記ウェアラブルセンサユニットは、少なくとも１６ビットのＡＤ変換を用いて、手動較正の必要無く皮膚導電率をモニタリングするように構成された皮膚電気活性センサを具えていても良い。
前記センサモジュールは、
（ａ）皮膚表面に取り付けるように構成された少なくとも２つの電極と、
（ｂ）前記電極にわたる皮膚抵抗を測定し、前記ＥＤＡが前記抵抗に線形依存していないアルゴリズムを用いて前記抵抗に基づいてＥＤＡを計算する電子回路と、
を具えるＥＤＡセンサを具えていても良い。
【００２０】
前記センサモジュールは、
（ａ）皮膚表面に対して光を射出するように構成された光源と、
（ｂ）前記皮膚表面から反射した光を検出するよう適合されたに光検出器と、
（ｃ）前記反射光の強度を測定し、この反射光の強度に基づいて、前記光源の強度を制御する電子回路と、
を具える血流センサを具えていても良い。
【００２１】
前記センサモジュール中の電子回路は、少なくとも５０ＫΩ〜１２ＭΩの範囲にわたって前記電極間の皮膚抵抗を測定することが可能であり得る。
【００２２】
本発明のシステムの第１のプロセッサは、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータのうち一方または両方を前記第１の信号から計算するように構成され得る。
前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータの計算は、前記ユーザの皮膚電気活性、心拍、ＥＤＡ変動およびＨＲ変動のうちいずれか１つ以上に基づいたアルゴリズムを用いて、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用のスコアを計算する工程を具えていても良い。
【００２３】
前記第１のプロセッサは、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを計算して、前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータを前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に二次元ベクトルとして表示するように構成され得る。
【００２４】
前記第１のプロセッサは、前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像、前記ユーザの呼吸活性を示す画像、前記ユーザのＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像、および前記ユーザの生理学的データおよび専門家知識のうち一方または両方に基づいて前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善することを勧めるアドバイスを示す画像のうちいずれか１つ以上を表示するように構成することができる。
【００２５】
呼吸活性を示す画像は、前記呼吸活性を示す長さを有するバーを具えていても良い。前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像は、１つ以上のパラメータ目標値を具えていても良い。
【００２６】
前記第１のプロセッサは、前記第１の信号に基づいた計算において、前記ユーザの呼吸数および前記ユーザの心拍変動のうちいずれか１つ以上を計算するように構成され得る。前記ユーザの呼吸数は、前記ユーザの呼吸時の身体の静電容量の変化をモニタリングすることにより、計算および分析され得る。
【００２７】
本発明のシステムは、娯楽システムをさらに具えていても良い。この場合、前記第１のプロセッサは、前記第１の信号に基づいた少なくとも１つコマンドを決定し、および前記少なくとも１つコマンドを前記娯楽システムへ送信するように、構成され得る。前記娯楽システムは、前記１つ以上のコマンドに基づいてアクションを行うように構成された第３のプロセッサを具えていても良い。前記アクションは、ＳＭＳメッセージの生成、ＤＶＤの制御、コンピュータゲームの制御、および「たまごっち」アニメーションの制御のうちいずれか１つ以上を具えていても良い。前記アクションは、表示されたアニメーション画像、映像クリップ、音声クリップ、マルチメディア提示、別の人間とのリアルタイム通信、前記ユーザが答えなければならない質問、およびユーザが行わなければならないタスクのうちいずれか１つ以上に対するユーザの反応を処理する工程を具えていても良い。
【００２８】
その別の局面において、本発明は、
（ａ）ユーザの前記生理学的パラメータの値を１つ以上のウェアラブルセンサモジュールから得る工程と、
（ｂ）１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタにワイヤレスで送信する工程と、
（ｃ）送信器から受信された第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する工程と、
（ｄ）処理の結果の１つ以上の表示をモバイルユニットに提供する工程と、
を具えるユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングする方法を提供する。
【００２９】
前記処理の結果は、ユーザのバイオフィードバック情報を具えていても良い。
【００３０】
前記方法は、モバイルモニタからの第２の信号を、関連付けられた観察ステーションを有するリモートサーバへと送信する工程と、この観察ステーションにおける前記第２の信号の分析を提供する工程と、をさらに具えていても良い。観察ステーションは、遠隔コールセンターおよび対話型専門家システムのうち一方または両方を具えていても良い。
【００３１】
前記処理は、ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよびユーザの感情状態を示すパラメータの一方または両方を計算する工程を具えていても良い。ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程は、ユーザの交感神経作用および副交感神経作用の一方または両方に基づき得る。ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程は、皮膚電気活性、心拍、皮膚電気活性変動および心拍変動のいずれか１つ以上に基づき得る。
【００３２】
本発明の方法は、モバイルユニットに関連付けられたディスプレイ上に、ユーザの覚醒状態を示すパラメータを示す画像と、ユーザの感情状態を示すパラメータを示す画像の一方または両方を表示する工程、をさらに具えていても良い。１つの画像は、二次元ベクトルおよびカラー表示パラメータの一方または両方を具えていても良い。
【００３３】
本発明の方法は、吸気相の継続期間および呼気相の継続期間を具える群から選択された呼吸情報を得る際に用いることができる。呼吸情報は、呼吸または発話時に生成される音声から得ることができる。ユーザの１つ以上の吸気相の開始およびユーザの呼吸の１つ以上の呼気相の開始を示す呼吸情報を、ユーザによって得ることができる。ユーザの呼吸数は、ユーザの心拍変動に基づいて計算することができる。ユーザの呼吸数は、ユーザが呼吸している時のユーザの皮膚静電容量の変化に基づいて計算することができる。
【００３４】
本発明の方法は、吸気相の継続期間、呼気相の継続期間、および吸気相の継続期間の呼気相の継続期間に対する比のうちいずれか１つ以上を増加するようにユーザに訓練する工程をさらに具えていても良い。
【００３５】
本発明の方法は、モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上にバイオフィードバック情報を示す画像を表示する工程をさらに具えていても良く、前記画像は、呼吸活性を示す画像、ＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、心拍を示すグラフを具える画像、心拍変動を示すグラフを具える画像、および心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像のうちいずれか１つ以上を具える。第２の信号の前記分析は、ユーザの心理学的／生理学的状態を改善するための前記ユーザへのアドバイスを具えていても良い。このアドバイスは、モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に表示することができる。
【００３６】
本発明の方法は、前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうち１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えていても良い。本発明の方法は、
（ａ）１つ以上の刺激で前記ユーザに呼びかける工程と、
（ｂ）前記１つ以上の刺激に対する前記ユーザの１つ以上の反応をモニタリングする工程と、
（ｃ）前記１つ以上の反応に基づいた計算において、反応の待ち時間、最大反応時間、半回復時間、最大ストレス、および新規な基線ストレスの群から選択された少なくとも１つパラメータを計算する工程と、
（ｄ）前記計算されたパラメータのうち１つ以上に基づいて、前記ユーザにフィードバックを提供する工程とを具えていても良い。
本発明の方法は、
（ａ）認知挙動（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒａｌ）セラピー（ＣＢＴ）、
（ｂ）視覚化、
（ｃ）自己催眠、
（ｄ）自動提案、
（ｅ）注意深さ、
（ｆ）黙想、
（ｇ）感情的知性スキル、
（ｈ）通信ネットワークを介して提供される心理カウンセリング、
を具える群から選択された方法のうちいずれか１つ以上を具える、自己挙動改変方法において、用いることができる。
【００３７】
本発明の方法が自己挙動改変方法において用いられる場合、この方法は、
（ａ）前記ユーザの特定の状態について対話型導入を前記ユーザに提供する工程と、
（ｂ）自己査定のための前記ユーザ対話型質問表を提供する工程と、
（ｃ）１つ以上の対話型セッションを前記ユーザに提供する工程であって、前記対話型セッションは、
認知技術を実施する自己訓練のための対話型セッション、
行動セラピーを実施する自己訓練のための対話型セッション、
自己催眠のための対話型セッション、
視覚化のための対話型セッション、
自動提案のための対話型セッション、
生活スキルおよび対人関係スキルを取得および実施するための対話型訓練、
感情的知性スキルを改善するための対話型訓練、
目標およびゴールを見つけるための対話型訓練、および
人生におけるステップを計画するための対話型訓練、
を具える群から選択される工程と、
をさらに具えていても良い。
【００３８】
ユーザは、ユーザが深いリラックス状態にあるときに、１つ以上の対話型セッションを受けることができる。
【００３９】
他に定義がない限り、本明細書中用いられる技術用語および科学用語は全て、本発明が属する分野の当業者に一般的に知られている意味と同一の意味を持つ。本明細書中に記載にものに類似または相当する方法および材料を本発明の実施または試験において用いることができるが、適切な方法および材料について以下に説明する。コンフリクトが生じる場合、定義を具える特許明細書が優先するものとする。また、前記材料、方法および例はあくまで例示的なものであり、限定的なものを意図していない。
【００４０】
以下において、本発明の例示的実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の参照符号は、図面上の同一または関連する特徴を示す。これらの図面は、概して縮尺通りになっていない。
【００４１】
本明細書中、本発明について例示的にのみ説明する。以下において特定の図面を詳細に参照するが、その詳細は本発明の好適な実施形態の例示的議論目的のために例示的にのみ示したものであり、また、本発明の原理および概念的局面の詳細の最大限かつ容易な理解の提供を目的として呈示するものであることが強調される。この点について、本発明に対する基本的な理解に必要なレベルよりより詳細に本発明の構造的詳細を示すこと企図していないが、当業者であれば、以下の説明を図面と共に参照すれば、本発明のいくつかの形態を実際に具現化する方法を想起し得る。
【００４２】
例示的な実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明は、本発明の実施様態として現時点で最良と企図される様態である。この説明は、限定的なものとして取られるべきではなく、本発明による一般的原理を示す目的のみのためのものである。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって最良に定義される。
【００４３】
図面を参照すると、図１は、本発明の例示的実施形態による生理学的モニタリングシステム１０を示す。
【００４４】
センサモジュール１１０は、ユーザ１００に取り付けられている。通信リンク１１２を用いて、データをモジュール１１０からモバイルモニタ１２０に転送する。この転送されたデータに基づき、モバイルモニタ１２０は、視覚的バイオフィードバックディスプレイ１２２および選択的にスピーカ１２６によるユーザへの音声バイオフィードバックをユーザに提供する。選択的に、キーパッド１２４を用いて、モバイルモニタ１２０、センサモジュール１１０、またはこれら双方の動作を制御する。選択的に、ユーザは、音声認識方法を用いて動作を制御することができる。
【００４５】
選択的に、通信リンク１２８を用いて、モバイルモニタ１２０をリモートサーバ１４０に接続する。このリモートサーバ１４０において、センサユニット１１０によって得られたデータの詳細分析を行うことができ、また、選択的にデータを専門家または別のユーザに送信することもできる。図１の例示的実施形態において、モバイルモニタ１３０は携帯電話であり、通信リンク１１２はブルートゥースリンクであり、通信リンク１２８は、セルラー基地局１３０へのセルラーＲＦリンクである。セルラー基地局１３０は、データリンク１３８によってリモートサーバ１４０にリンクされる。
【００４６】
選択的に、さらなるデータリンク１４８（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはインターネットネットワーキングまたはＲＦセルラーリンク）により、リモートサーバ１４０を観察ステーション１５０へと接続する。観察ステーション１５０において、人間の専門家が、データを解釈し、ユーザにアドバイスを送信することができる。
【００４７】
センサモジュール
図２は、センサモジュール１１０の代わりにシステム１０において用いることが可能なセンサモジュール２１０を示す。センサモジュール２１０は、ユーザの指２００と接触している。センサモジュール２１０は、図１に示すようにストラップ２１２により指に取り付けてもよいし、あるいは、センサモジュール２１０を指に合う形にしてもよい。あるいは、指２００を単にセンサモジュール２１０にあてるだけでもよい。
【００４８】
図３は、本発明の例示的実施形態による、システム１０で用いるセンサモジュール３１０のブロック図である。
【００４９】
図３の例示的実施形態において、ユーザの皮膚表面３００における皮膚電気活性（ＥＤＡ）のモニタを、少なくとも第１の電極３３２および第２の電極３３４を皮膚表面３００に当てることにより、行う。ＥＤＡ電子機器３３０は、極めて低い電圧を第１の電極および第２の電極に付加し、前記電極間に微弱電流を生成することにより、皮膚抵抗をモニタリングする。ＥＤＡ電子機器３３０は、皮膚抵抗を示すデジタル信号を生成する。
【００５０】
図３の例示的実施形態において、皮膚３００下の血流は、心拍（ＨＲ）モニタリングに用いられるプレチスモグラフ電子機器３２０により、モニタリングされる。この例示的実施形態において、光源３２２は、皮膚表面３００を射出光３２４で照射する。皮膚から反射されて光検出器３２８によって受信された散乱光３２６の強度は、前記皮膚中の血流に依存する。プレスチモグラフ電子機器３２０は、血流を示すデジタル信号を生成するため、心臓活性のモニタリングに用いることができる。
【００５１】
選択的に、さらなるセンサ電子機器３７０に接続された１つ以上のさらなるセンサ３７２を用いて、１つ以上のさらなる生理学的信号（例えば、温度、心電図（ＥＣＧ）、血圧など）をモニタリングする。
【００５２】
プロセッサ３４０は、ＥＤＡ電子機器３３０、プレスチモグラフ電子機器３２０および選択的にさらなるセンサ電子機器３７０からデジタルデータを受信し、メモリ３４２中に保存された命令に従って当該データを処理する。メモリ３４２は、プレインストールされたプログラムを保存している読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）またはこれらの種類のメモリの組み合わせであればよい。プロセッサ３４０は、生データまたは処理済みデータをメモリ３４２中に保存して、後でデータを使用できるようにすることができる。
【００５３】
選択的に、センサモジュール３１０にはインジケータ３８０が設けられている。インジケータ３８０は、前記モジュールの状態（例えば、「オン／オフ」、「電池不足」）に関する視覚的表示または音声表示を提供することができる。追加的にまたは代替的に、インジケータ３８０は、前記センサからのデータに基づいて、ユーザの生理学的状態に関する視覚的または音声表示を提供することができる。
【００５４】
図９の例示的実施形態において、通信モジュール３５０は、センサモジュール３１０とモバイルモニタ１２０（図１）との間のインターフェースとして用いられる。この実施形態においては、ワイヤレス通信リンクが用いられる。好適には、通信モジュール３５０は、「ブルートゥース」ＲＦ双方向ワイヤレス通信をサポートし、アンテナ３５２に接続されている。代替的にまたは追加的に、赤外線（ＩＲ）通信、超音波通信、ＷＩＦＩ通信または有線通信を用いてもよい。
【００５５】
バッテリ３６０は、センサモジュール３１０内の全ての電子機器に電力を提供する。
代替的にまたは追加的に、有線接続（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））を用いてもよい。その場合、有線接続により電力が得られ、選択的に変圧器などの電気絶縁を用いて安全のために供給電力を隔離したり、あるいはデータ転送手段を用いてもよい。
【００５６】
ユーザの身体上のセンサモジュールの位置は、前記モジュールによって取得される生理学的データの種類と、使用センサの種類とによって異なることがある。
【００５７】
例えば、ＥＤＡ信号を測定する場合、当人のストレスまたは覚醒レベルまたは自律神経系（例えば、掌、指関節または耳たぶ）における微細な変化に応じて、皮膚抵抗が変化する箇所に前記センサの電極を取り付けることができる。
【００５８】
光反射率によって血流を測定する場合、血管が表面に近い箇所（例えば、手首、指先端、耳たぶなどまたは額）に前記モジュールを取り付けて、脳内血流をモニタリングすることができる。
心臓電気活性（ＥＣＧ）を測定する場合、接着剤またはストラップを用いてユーザの胸部に前記センサを取り付けてもよいし、あるいは、両手に電極を取り付けることによってＥＣＧをモニタリングすることもできる。
【００５９】
温度感知を行う場合、センサを前記センサモジュールの外部に配置して、腋窩または耳中などに配置すればよい。
【００６０】
あるいは、測定時においてセンサを測定位置に一時的に接触させてもよい。
【００６１】
１つ以上のセンサモジュールを同時に用いてもよい。２つ以上のセンサモジュールを用いる場合、同一または異なる生理学的信号を同一または異なるモバイルモニタと通信させなければならない場合がある。選択的に、複数のセンサにより、１人または複数のユーザを同時にモニタリングしてもよい。これのセンサは、同一のモバイルモニタまたは異なるモニタと通信することができる。
【００６２】
通信リンク１１２は、双方向性であり、前記センサモジュールの動作時に継続することが好ましい。このような場合、前記センサモジュールは、前記ユーザの生理学的状態を示す情報を表示および処理のために前記モバイルモニタへと送信し、前記モバイルモジュールからのコマンドおよび命令を処理および受信する。このようなコマンドおよび命令は、センサモジュールの動作モードを制御することができる。例えば、このようなコマンドにより、データサンプリングレートを変更することができる。追加的にまたは代替的に、このようなコマンドにより、データサンプリング精度または範囲を変更してもよい。プロセッサ３４０によって実行されるプログラムは、アップロードし、メモリ３４２中に保存することができる。
【００６３】
あるいは、通信リンク１１２を一方向性にしてもよく、その場合、センサモジュール３１０は、モバイルモニタ１２０に情報を送信するだけである。選択的に、通信リンク１１２を間欠性にする。例えば、電力節約およびバッテリ長寿命化のため、前記通信リンクをオンデマンドのみで活性化させてもよいし、あるいは、前記センサによって検出された信号が特定範囲内にある場合（例えば、閾値よりも高いかまたは低い値あるいは他の条件を満足する場合）に活性化させてもよい。例えば、プロセッサ３４０は、取得した生理学的信号中に異常を検出した場合、前記モバイルモニタへのデータ転送を開始し得る。このようなモバイルモニタ１２０へのデータ転送をトリガする警報条件を設定してもよい。例えば、心拍をプロセッサ３４０によってモニタリングして、心拍に関する異常条件およびその変動（例えば、心拍（ＨＲ）が高すぎる、ＨＲが低すぎる、心拍変動（ＨＲＶ）が低すぎる）を検出すればよい。後述するようなＨＲＶ分析から推定可能な呼吸数を用いてデータ転送をトリガしてもよい。
【００６４】
代替的にまたは追加的に、データ転送を前記モバイルモニタによってトリガしてもよい。
【００６５】
例えば、モバイルモニタ１２０はラップトップコンピュータであってもよく、センサモジュール３１０は、生理学的情報を取得し、好適には圧縮された様態でメモリ３４２中に記録し得る。このようなログは、数分間〜数時間の間にわたることがある。センサモジュール３１０が前記モバイルモニタ近隣にある場合、前記取得および保存されたデータは、自動的または手動で開始したコマンドで転送し得る。
【００６６】
データ転送速度は、前記センサモジュールの動作モードに応じて変更することができる。例えば、通常動作モードにおいてはＨＲ、ＥＤＡ ＥＣＧおよびＨＲＶのうち１つまたは複数を前記モバイルモニタにリレーし、別の動作モードにおいては前記信号のうちより多くのものまたはその全てを転送することができる。選択的に、データをバッファ（例えば、メモリ３４２内のサイクリックバッファ）に保存して、最近取得されたデータが上書きされるまで利用可能になるようにする。バッファに保存されたデータは、オンデマンドで転送されるか、あるいはプロセッサ３４０または前記モバイルモニタによって開始し得る。
【００６７】
命令およびコマンドは、リモートサーバ１４０または専門家ステーション１５０によって開始され、モバイルモニタ１２０を通じてセンサモジュール１１０にリレーされる。あるいは、様々な通信方法を様々な目的に用いることもできる。例えば、センサモジュール１１２からモバイルモニタ１２０へのデータ転送を単方向性通信（例えば、ＩＲ伝送）によって達成し、ＵＳＢケーブルによりセンサ１１０がモバイルモニタ１２０に接続されている間に前記センサモジュールの再プログラミングまたは警報パラメータの設定を行うことができる。通信モードおよび通信方法の他の組み合わせも可能であることが明らかである。
【００６８】
好適には、センサモジュール３１０は、プレチスモグラフ電子機器３２０、光源３２２および光検出器３２８を用いて皮膚３００中の血流をモニタリングする手段を具える。好適な実施形態において、光源３２２は、赤色光またはＩＲ光３２４を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）、または、複数の波長（例えば、赤色光またはＩＲ光の両方）を発光する複数のＬＥＤである。固体ダイオードレーザまたは面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの他の光源を用いてもよい。好適な実施形態においては、光検出器３２８はシリコンフォトダイオードである。選択的に、放射光３２４の強度は不定である。例えば、ＨＲ電子機器３２０が光をオフにして、エネルギー節約または定期較正および周辺光の減算を行ってもよい。追加的にまたは代替的に、放射光３２４の強度をプレチスモグラフ電子機器３２０によって制御して、異なる皮膚色および個人間の皮膚の光散乱特性の差異について補正して、これにより、反射光３２６が特定範囲内に納まるようにしてもよい。この方法を用いた場合、光検出器３２８およびその関連付けられた増幅器およびアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）が飽和したり範囲外になることが確実に無くなる。あるいは、ユーザの付属物（例えば、指または耳たぶ）の片側上に光源３２２を配置し、他方の付属物の他方上に光検出器３２８を配置してもよい。この場合、前記検出器は、反射光の代わりに、前記付属物を通じて送られてきた光を検出する。
【００６９】
図９は、本発明の一実施形態による光源強度の自動的かつ連続的な調整を行う反射型フォトプレチスモグラフ９００の例示的電気回路の詳細を示す。この回路は、ユーザの例えば指の中の毛細血管床を血液が通過する際の光強度変化を拾うように設計されている。反射光強度は経時的に変化することで、ユーザ中の心臓の脈動活性を反映する。この変化は、電圧に変換され、増幅、フィルタリングが行われてデジタル信号となり、その後、マイクロコントローラ３４０へと送られる。
【００７０】
インターフェースセンサは、強度制御型光送信器Ｔｘ（好適には、赤色または赤外線ＬＥＤ）と、光受信器Ｒｘ（好適には、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ）と、トランスインピーダンス型（電流／電圧）増幅器とを具える。好適な実施形態において、受信器Ｒｘは、光検出器および増幅器双方を具える一体型コンポーネントである。前記トランスインピーダンス型増幅器の出力からの信号Ｓ１は、差動増幅器Ａ１の１つの入力に送られ、ローパスフィルタリングも行われ、その後、出力信号Ｓ２を出力する単位利得バッファ増幅器Ａ２へと送られる。出力信号Ｓ２は、光センサ上にくる光の平均レベルを表し、この出力信号Ｓ２中、前記フィルタのローパス作用により脈動成分は除去されている。その後、出力信号Ｓ２を差動増幅器Ａ１への他方の入力として用いる。Ａ１からの出力は、ローパスフィルタリングされ、その後、Ｓ２と共にアナログ／デジタル変換器ＡＤ１の差動入力へと送られ、これにより、デジタル化パルス信号がマイクロコントローラ３４０へと提供される。さらに、Ｓ２は、固定基準電圧Ｖｒｅｆがスラグされた比較器Ａ３と共に用いられる。この比較器Ａ３の出力は、光送信器Ｔｘの強度を制御する。その結果、光源強度の自動的／連続的調整による、受信器に対する最適なバイアス入力条件が得られる。前記回路の全体的効果を述べると、周辺光条件の可変性、対象の皮膚色調に対して対応できることや、光源を最適制御することによって不要なドレイン電流を最小限にすることがある。前記フォトプレチスモグラフの代わりに、反射光変化の代わりに血管圧力の微細な変化をモニタリングする圧電センサを用いることが可能である。
【００７１】
本発明の別の局面は、ＧＳＲ ＥＤＡセンサである。ＧＳＲおよびＥＤＡは、一般的な覚醒レベルのモニタリング目的のために多年にわたって用いられてきた。しかし、同じ個人が異なる感情状態および生理学的状態を経験するように個人の皮膚抵抗のインピーダンス間の差も極めて高いため、有効性が犠牲になっていた。
【００７２】
ユーザの広範囲のスペクトルに対応するために、現行のシステムは、微細な変化を診断するほどの感度を持っていない。この問題を解消するために当該分野において用いられている１つの方法として、２個の読み取りセッションを行ってそれを専門家にモニタリングさせる方法がある。すなわち、前記第１の読み取りによって基線を生成し、この基線よりも高い位置に中心を持つ感度で第２のセッションを行う。本発明において、
−好適には、１６ビットアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）マイクロチップを用いて、より広い範囲をより高い感度で網羅する。
−図１０に示すような電子回路を改変して、ダイナミックレンジを向上させる。
−ユーザの基線および感度レベル双方を自動的にモニタリングし、その結果を理解可能な様式でユーザに表示することのできるソフトウェアを用いる。
【００７３】
従来技術と異なり、ＥＤＡユニットは８ビットまたは１２ビットＡＤＣを用い、好適な実施形態のＥＤＡ電子機器３３０は１６ビットＡＤＣを用いている。皮膚抵抗の小さな一時的変化から有意な生理学的情報が得られる一方、ＥＤＡは広範囲にわたって変化し得ることが分かっている。さらに、大きなダイナミックレンジにより、ＡＤＣ範囲または基線または感度を手作業で調整する作業が低減されるまたは無くなる。ＥＤＡ信号は低帯域幅であるため、「シグマデルタ」型などの高精度ＡＤＣを用いることができる。
【００７４】
選択的に、自動のオートレンジングおよびオートスケーリングを用いてもよい。この方法においては、各測定から基線を減算することができる。減算した値は、保存するかまたは前記モバイルモニタに送信することができ、これにより、実際の値を再記憶することができる。同様に、自動的スケーリングを用いて、ＡＤＣの各ビットと関連付けられた信号変化を再規定することができる。選択的にまたは追加的に、取得されたデータの対数または他の非線形スケーリングを用いてもよい。
【００７５】
図１０は、ＥＤＡモニタリング用に非線形スケーリングを用いた電子回路１０００を示す。回路１０００は、ユーザの感情喚起の変化を反映する汗腺活性の極めて小さな変化を取り出すように、設計されている。これらの回路は、皮膚抵抗レベルの変化をモニタし、その後増幅され、フィルタリングされ、デジタル化され、その後マイクロコントローラ３４０へと送られる。
【００７６】
１つの好適な実施形態においては、インターフェースが、ＰＣＢ上にエッチングされた一対の金めっき指電極１０３２および１０３４からなる。ＥＤＡ信号は、大きなダイナミックレンジを有し、対象のベース皮膚抵抗レベル間にも、極めて大きな変動がある。電子機器は、変調した定電流源を具える。作動増幅器Ａ４は、交点１１００における電位を電圧Ｖｒｅｆに維持しようとし、これにより、抵抗Ｒ３を通じて固定電流を提供する。この電流は、抵抗ＲｌおよびＥＤＡ電極１０２３および１０３４の組み合わせを通じて流れる電流である。電圧Ｖｘは、この定電流を維持することが必要であり、基準電圧Ｖｒｅｆに対して測定され、ローパスフィルタリング後にアナログ／デジタル変換器ＡＤ２によってデジタル化される。好適には、ＡＤ２は１６ビットＡＤＣである。
【００７７】
抵抗Ｒ２は好適には高く、例えば、（Ｒ２は通常の対象ベース読み取り値の１０倍より大きい）、通常動作時、回路において有意な効果を持たない。しかし、高いレベルの基礎皮膚抵抗を有する対象の場合、Ｒ２はより有意になり、Ａ４からの電圧出力は低減し、これにより、出力飽和を回避する。その結果、非定電流で測定された出力を持つ同一回路を用いて、高ベース抵抗の対象を測定することが可能となる。測定された電圧Ｖｘは、以下によって得られる。
【００７８】
上記式中、Ｒｌ、Ｒ２およびＲ３は抵抗値である。Ｖｒｅｆは基準電圧値であり、Ｒｘは、電極間に現れるユーザの皮膚抵抗の変化である。
【００７９】
本発明による回路に基づいたＥＤＡモニタリングデバイスは、皮膚抵抗の小さな変化を広い範囲（例えば５０ＫΩ（５０，０００Ｏｈｍ）〜１２ＭΩ（１２，０００，０００Ｏｈｍ））で測定することができる。正確な範囲は、前記回路中のコンポーネントの値を変更することにより、調整することができる。
【００８０】
図１１は、測定された電圧Ｖｘとユーザの皮膚抵抗Ｒｘとの間の関係をいずれか単位で対数−対数スケールでプロットした例示的グラフを示す。原点付近において直線範囲が観察される。このプロットは、Ｒｘ値が高くなるにつれて非線形になる。
【００８１】
選択的に、センサモジュール３１０にインジケータ３８０を設ける。インジケータ３８０は、前記モジュールの状態に関する視覚的または音声表示を提供し得、あるいは、以下のうち１つまたはいくつか、すなわち前記センサからのデータに基づいたユーザの生理学的状態に関する視覚的表示、振動表示、または音声表示を提供し得る。例えば、インジケータ３８０を用いて、ユーザに対し、生理学的信号が事前規定された範囲外にある旨の警報を出すことができる。この警報は、プロセッサ３４０によって局所的に開始してもよいし、あるいは、通信リンク１１２を通じてセンサモジュールに通信してもよい。選択的に、後で詳述するように、インジケータ３８０を訓練セッションにおいてバイオフィードバックとして用いてもよい。
【００８２】
インジケータ３８０は、１つのＬＥＤまたは選択的に異なる色を持つ複数のＬＥＤを具えていても良い。選択的に、インジケータ３８０は、音声信号をユーザに提供するスピーカを具えていても良い。選択的に、インジケータ３８０は、振動生成手段（例えば、ＰＺＴブザーまたは小型電気モータ）を具えていても良く、これにより、当該警報をユーザだけが感知できる（すなわち、ユーザ以外には感知されない）ようにできる。
【００８３】
モバイルモニタ
本発明の一実施形態において、センサモジュール１１０は、通信リンク１１２によりモバイルモニタ１２０へと接続されている。１つの好適な実施形態において、モバイルモニタ１２０は、データ分析を行うプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、音声出力、入力手段（例えば、キーパッド）、およびマイクおよびスケッチパッド、およびセンサモジュールおよびリモートサーバ双方との通信手段を具えた携帯電話またはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）である。
センサモジュールとのインターフェースおよびユーザへのフィードバック提供に必要な特定のプログラムをユーザがアップロードすることができる。例えば、前記プログラムは、新規のゲームまたは着メロをロードする際と同様にワイヤレスで携帯電話にロードすることができる。
【００８４】
あるいは、他のパーソナルコンピューティングデバイスをモバイルモニタ（例えば、ラップトップパーソナルコンピュータＬＰＴ）またはメディアプレーヤー（例えば、Ａｐｐｌｅ ｉＰＯＤ（登録商標））、ポケットＰＣまたは電子ノートブックとして用いてもよい。あるいは、ユーザが動き回ること無く訓練セッションを行いたい場合、あるいは、ユーザが前記センサモジュール中に保存されたデータを定期的にダウンロートするかまたは前記センサを再プログラムしたい場合、標準的なＰＣを用いてもよい。
【００８５】
前記センサモジュールの通信範囲は、その小型サイズおよび低バッテリ容量に起因して数メーターに限定され、ブルートゥースを用いてもせいぜい１００メーターが上限である。それと比較して、前記モバイルモニタは、セルネットワークにわたって（好適にはインターネットを用いて）ワイヤレスにリモートサーバに接続する手段を具えている。例えば、携帯電話を、セルラーデータ交換プロトコル（例えば、ＧＰＲＳ）の１つを用いて接続することができる。他の標準的なプロトコルおよび独自のプロトコルを用いてもよい（例えば、モデムを用いた電話回線への有線接続、または非対称型デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ワイヤレスＬＡＮ（ＷＡＮ）など）。
【００８６】
リモートサーバは、センサのデータのさらなる処理、モバイルモニタの開始およびアップデート、センサモジュールプログラミング、ユーザへのフィードバックおよびアドバイス、ユーザへの警報発行、緊急時におけるユーザのための救助隊の招集を提供することができる。いくつかのモバイルモニタは、モニタの物理的位置を確立する手段（例えば、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ））を具えることができ、このような手段を用いて、ユーザの苦痛時（例えば、心臓障害またはてんかん発現）において救助隊を差し向けることができる。
【００８７】
心理状態
ここで、図４を参照する。図４は、ユーザのあり得る「心理状態」の例を模式的に示す。縦軸はユーザの覚醒レベルを示し、横軸はユーザの感情状態を示す。
【００８８】
バイオフィードバックシステムおよびモニタリングシステムは、感情分析用に設計されていない。ＧＳＲセンサまたはＥＤＡセンサは覚醒レベルを反映するが、このようなシステムは、積極的覚醒（すなわち、ユーザが熱中しているとき）と消極的覚醒（すなわち、ユーザがストレスを受け、怒っている場合）とを区別することができない。これらの既存の方法はまた、低覚醒状態（すなわち、ユーザがリラックスし、内省的であるとき）と、消極的低覚醒（すなわち、ユーザが落ち込んでおり、意気消沈しているとき）とを区別することもできない。
ここで、図４を参照して、図４は、ユーザのあり得る「心理状態」の例を模式的に示す。縦軸はユーザの覚醒レベルを示し、横軸はユーザの感情状態を示す。
【００８９】
高感度ＥＤＡセンサ（例えば、本発明に従って本明細書中開示されたもの）と、ＨＲＶ分析と、選択的にマルチメディア表示（例えば、スマートフォン、ＰＤＡまたはＰＣ）とを統合することにより、図４に示すようなユーザの感情状態の分析だけでなく、ユーザの感情状態および生理状態を改善するためのユーザの訓練も行うことが可能となる。
【００９０】
例えば、このシステムは、以下のようないくつかの動作モードを持つことができる。
ａ）基線較正：本システムは、特定のユーザの基線を自動決定する。前記基線は、パラメータのベクトルを含み、これらのベクトルは、第１の間隔の間に計算および記録される。第１の間隔の例を挙げると、最小、最大および平均ＨＲ、ＨＲＶ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、呼吸速度（これは、間接的に計算することもできるし、直接モニタリングすることもできる）、およびＥＤＡ（最大、最小、平均、分散、変動数および傾き）がある。
ｂ）誘発された心理状態を用いた較正：好適には、基線が安定した後、短時間で、本システムは、事前記録されたトリガを呈示する。各トリガは、ユーザの特定の感情を引き出すように設計されている。これらのトリガは、特定の感情反応を生じさせることができる事前に記録されたシナリオであればよい。好適な方法としてはマルチメディア方法がありその場合、スマートフォンまたはＰＣ上の事前記録された音声／視覚的映画であってもよい。専門家用のシステムの場合、マルチメディア方法として、リアル３Ｄシナリオを用いたバーチャルリアリティゴーグルであってもよい。より低コストのシステムにするためには、トリガを単に携帯電話を用いた音声セッションとしてもよい。これらのトリガまたはシナリオは、特定の感情反応を生成できる点について事前に試験および検証された一般的なシナリオであってもよいし、あるいは、特定の文化、人々または個人に合せてカスタマイズしてもよい。例えば、シナリオは、歯科用ドリルが歯に当たっている様子の音声視覚的表示であってもよい、あるいは、消極的覚醒のための自動車事故であってもよいし、積極的覚醒のためのゲーム勝利またはロマンチックな関係であってもよいし、積極的リラックスのためのリラックスできる雰囲気の映画であってもよいし、消極的低覚醒のための退屈で悲しいシナリオであってもよい。各トリガの間、及び後に、システムは、上述したようにパラメータのベクトルのモニタリング、計算および記録を行い、各トリガの開始時および終了時において、図８に示すパラメータを計算する。
ｃ）ユーザが記録した心理状態を用いた較正：本システムは、例えばユーザの携帯電話のキーボードを用いて（例えば、とても幸福感を感じる場合、９を押す。とても悲しい場合、１を押す）、ユーザの主観的な気持ちを入力するようユーザに要求することができる。前記ベクトルを計算し、これらのベクトルを前記特定のトリガと相関付けることにより、本システムは、特定の感情状態を区別し、これらの感情状態をユーザの生理学的状態と相関付けることができる。本システムは、これらのベクトルとその特定のユーザおよび／またはユーザの各グループの特定の感情状態との相関関係とを保持することができる。
ｄ）学習モード：本システムは、ニューラルネットワークおよび類似の方法を採用して、或るユーザグループの過去のデータを用いて学習を継続し、上述したようなユーザのベクトルデータを用いて特定のユーザの感情状態をより短時間で予測を行うことができる。例えば、このアルゴリズムを或るグループの人々に対して用いて、本システムは、或るユーザのＨＲＶが低くなる時およびそれと同時に皮膚導電率が高くなる時はユーザの感情状態が「消極的ストレス」であると予測することができ、ユーザのＨＲＶが高くなり皮膚導電率が低い時は「リラックスしかつ積極的」な状態であると予測することができる。
ｅ）訓練モード：本システムはまた、第１にユーザの日常活性においてユーザの生理学的状態および感情状態をより意識し、第２により良い挙動、生理学的および心理学的／生理学的習慣を取得する（例えば、呼吸サイクルおよび吸気／吸気比を増加させる、ユーザのＨＲＶを増加させる、リラックスすることを学習する）ようにユーザを訓練することもできる。第３に、本システムを用いて、ユーザの日常生活における消極的なトリガおよびイベントに対するユーザの態度および反応を改善し、プレッシャ下でのユーザの反応および行動を改善するようユーザを訓練することができる。本システムは、リアルイベントをシミュレートし、ユーザの反応、行動および挙動を改善するようユーザを訓練することができる。例えば、従来技術によるバイオフィードバックシステムの場合、人工的設定（例えば、セラピストのオフィス）でしか用いることができないのに対し、本発明のワイヤレスセンサは、実際の重要な活性（例えば、運転時、音楽演奏時、スポーツ競技時、試験時、インタービュー時など）において用いることができる。
【００９１】
本発明のシステムは、特定のユーザに合せて較正またはカスタマイズすることができる。あるいは、一般集団または前記集団の特定のサブグループを研究することによって得られた統計パラメータを用いてもよい。いくつかの実施形態において、リモートサーバが複数のユーザからデータ（選択的にユーザに関する情報を具える）を受信し、およびこの情報を用いて、心理状態分析に用いられるデータセットを生成する。選択的に、前記データセットから抽出されたパラメータを前記ユーザのうち少なくとも数人のモバイルユニットに送信して、前記ユーザの心理状態の判定に用いる。選択的に、サービスプロバイダが試験群または複数の試験群のユーザを用いて、データセットを生成する。このユーザの心理状態（ユーザの特定のトリガに対する感情反応を具える）のリアルタイム分析を用いて、ユーザの行動を改善するようユーザを訓練し、特定のイベント、トリガ、生成物およびサービスに対するユーザの反応を分析することができる。
【００９２】
ユーザは、リアルタイムの音声視覚的フィードバックにより、本システムから直接リアルタイムでフィードバックを受け取ることができ、それと同時に、本システムは、ユーザの反応の改善を援助することのできる専門家またはコーチにその情報を送信することができる。これは、健康問題に関連していてもよい（例えば、ぜんそくに罹った子供は、システムおよび／または医師からのフィードバックをリアルタイムで受けることができ、また、スポーツ選手であれば自身の行動を改善するためのフィードバックを受ける）。訓練および分析用に、上述したような生理学的ベクトルを外的状況（例えば、競争の映像、音楽演奏）と共に記録することが推奨される。このようにして、最善の行動と生理学的ベクトルとの間の相関を発見し、また、前記センサのリアルタイムフィードバックを伴う映像または視覚化によるイベントのシミュレーションを用いて、ユーザの生理学的、感情的および精神的行動を最適化するようユーザを訓練することができる。
【００９３】
模式的に、図４の上側部分は、高覚醒状態（例えば、身体的ストレスまたは感情的ストレス）によって特徴付けられる。このストレスは、盛大な身体的活動、怒り、攻撃性、恐れ、または不安といった感情状態の結果発生し得る。あるいは、高覚醒は、積極的思考（例えば、タスク実行への集中、熱中または情熱の感情）に起因する興奮の結果起こり得る。これらの２つの異なる状態は、図４の右側（消極的感情）および左側（積極的感情）にそれぞれ分離される。
【００９４】
同様に、図４の下半分に模式的に示す低ストレス心理状態は、落ち込みまたは退屈に起因し得、図４の右下側の低覚醒またはエネルギーレベルおよび消極的感情や、図４の左下側のリラックスおよび自己完結的な喜びによって特徴付けられる。
本発明の一実施形態において、センサおよびデータ処理の組み合わせにより、ユーザの心理状態の自動判定が可能になり、この組み合わせを用いて、フィードバックおよび対話型マルチメディア訓練を提供して、積極的心理状態および身体を達成および維持することができる。
【００９５】
高ストレス状態は、高ＨＲと関連付けられたアドレナリンホルモン生成によって特徴付けられる。しかし、高ＨＲそのものは、熱中および情熱を怒りおよび不安から切り離すことができない。積極的精神的状態（図４の左側の２つの象限）は、成長ホルモンおよびデヒドロエピアンドロステロン（ＤＨＥＡ）の分泌に関連し、高心拍変動（ＨＲＶ）および高皮膚抵抗によって特徴付けられる。これと対照的に、消極的精神的状態（図４の右側２つの象限）は、コルチゾールホルモンの分泌と関連し、ＨＲＶによって特徴付けられる。さらに、リラックス状態は、安定してゆっくりとした呼吸と長吸気期間との組み合わせによって特徴付けられる。
【００９６】
本発明の例示的実施形態において、心理状態は、２つのコンポーネントベクトル（感情的レベル：横軸上において、左に行くほどより高い積極的感情、右に行くほどより消極的感情、縦軸上において、上に行くほどより高いストレスレベル、下に行くほどより低いストレスレベル）によって特徴付けられる。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態において、マーカ（例えば、アイコン）を心理状態ベクトルを表す座標上に表示し、ユーザが視認して自身の状態をモニタリングできるようにする。前記マーカの位置は、前記心理状態が変化する度に定期的に更新することができる。
【００９８】
代替的にまたは追加的に、色コードを用いて心理状態を記号で表すことができる。例えば、横軸において左側を色々な色合いの黄色で表し右側を黒色で表し、縦軸において上側を色々な色合いの赤色で表し下側を青色で表すことができる。
【００９９】
これらの色の組み合わせにより、オレンジ（２個の寸法スケールの左上側象限上の情熱的気分を表す）、緑色（左下側象限上のリラックスした気分を表す）、暗赤色（右上側象限上の攻撃的気分を表す）、および暗青色（左下側象限上の落ち込んだ気分を表す）が得られる。
このようにして得られた心理状態を表す色の組み合わせは、ユニット１２０のディスプレイ１２２上に表示することができる。例えば、得られた色の組み合わせを図７ａ〜図７ｄに示すようなグラフの１つまたはいくつかの背景に用いることができる。本発明の一般的実施形態において他の色配色を用いてもよいことが明らかである。このような心理状態の色表示は、視認し易く、ユーザは、モニタを注意深く見なくても、あるいは他の精神的タスクまたは身体的タスクを行っている間に、直観的に理解することができる。
【０１００】
データ処理
本発明の一実施形態において、前記センサモジュール内のプロセッサ３４０によって行われるデータ分析により、心臓パルスを追跡する。
【０１０１】
図５ａは、健康な人の典型的なＥＣＧ信号を示す。時間間隔Ｔ１およびＴ２によって分離された３つの心拍が明確に図示されている。
【０１０２】
図５ｂは、典型的な光学信号を示す。時間間隔Ｔ１およびＴ２によって分離された３つの心拍が明確に図示されている。
【０１０３】
本発明の一実施形態においては、検出器３２８からの光学信号を分析して、個々の心拍を判定する。
【０１０４】
この工程は、信号のピーク、最小値またはゼロ交差の特定、自動相関の実施、またはウェーブレット分析によって行うことができる。
【０１０５】
１つの好適な実施形態において、光学信号中の極大値が見られる。従って、本システムは、このピークが心拍ピークであるのかあるいは単なるノイズに起因する極大値であるのかを確認する。この判定は、例えば確率的アルゴリズム、発見的アルゴリズムまたはファジー理論アルゴリズムを用いて、前回の心拍からの信号との比較を行うことにより、支援することができる。
【０１０６】
平均心拍数のみを表示する標準的な心拍モニタと対照的に、電子機器および前記ピーク検出器と心拍認識アルゴリズムとの組み合わせにより、本システムは、各心拍の検出、計算および提示をより正確に行うことができる。
【０１０７】
利用可能であれば、同様の分析をＥＣＧ信号に行ってもよい。その場合、Ｒ波は高振幅でありかつ輪郭がはっきりしているためＥＣＧ中の正確なピークの検出がより容易になる。瞬間ＨＲをＨＲ（ｔ）＝１／Ｔｉとして規定する。ここで、Ｔ（ｉ）は、拍動サイクル「ｉ」の継続期間である（Ｔはまた、図５ａに示すようなＲ−Ｒ継続期間としても知られる）。ＨＲ（ｔ）は、追跡時経過時間（ｔ）であり、選択的にメモリ３４２中に保存される。あるいは、前記Ｔ（ｉ）を保存してもよい。
【０１０８】
平均ＨＲ（ＡＨＲ）は、特定の期間にわたるＨＲ値の平均値を計算することによって得ることができる。移動平均を所定の時間窓にわたって計算して、信号中のノイズを低減することができる。
【０１０９】
ＨＲ変動（ＨＲＶ）は、いくつかの方法によって計算することができる。そのうち１つは、ＡＨＲとＨＲ（ｔ）との差の絶対値であり、特定の間隔におけるＨＲ（ｔ）の平均を計算する。
【０１１０】
他の方法は、特定の間隔におけるＨＲの標準的な偏差または変動の計算である。
【０１１１】
選択的にまたは追加的に、心臓信号のスペクトル分析を行ってもよい。好適には、計算効率の良い高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを行ってスペクトルを計算するとよい。
【０１１２】
図５ｃは、心臓信号の典型的なフーリエスペクトルを示す。ＡＨＲは、ピーク位置（これは、数分間当たりの心拍数が３０〜１８０の平均心拍に対応する０．５Ｈｚから３Ｈｚ間に位置することが多い）から推定することができる。ＨＲＶは、ピーク幅から推定することができる。
【０１１３】
ストレスレベルはＡＨＲから推定することができ、ここで、高レベルのストレスは、通常のＡＨＲよりも高い点において特徴付けられる。「通常の」ＡＨＲは、個人によって異なり、年齢および身体的体力に依存することが強調される。そのため、例えば長期の継続期間にわたるＡＨＲの測定および平均化、または当該人物が既知の心理状態にある間の較正セッション時のＡＨＲの測定により、時機に応じてこのレベルを更新しなくてはならない場合がある。同様に、訓練セッションおよび較正セッション（例えば、盛大な身体的運動と、黙想、休息または睡眠）時に各軸の２つの端部を較正することができる。
【０１１４】
ＨＲＶの変動は、図５ｃ中のピーク幅から評価することができる。
【０１１５】
心拍数は、呼吸周期および自律神経系機能と相関があることが分かっている。図６ａは、通常呼吸周期時の健康な人のＨＲを時間の関数として表した典型的なグラフである。ＨＲは、吸気時に増加し、空気呼気時に低減する。
【０１１６】
この分野において公知の呼吸モニタは、胸部周囲にひもで固定された歪ゲージセンサまたは当該人物の口および鼻孔近隣に配置された空気移動センサを用いる。これらのセンサを用いるのは、面倒であり、また不快でもある。これと対照的に、本発明の一実施形態は、ＨＲ情報から呼吸を推定する。
【０１１７】
本発明の一実施形態において、例えば光学信号またはＥＣＧ信号から判定した瞬間ＨＲ（ｔ）の値を分析し、呼吸周期を決定する。この工程は、ＨＲシーケンスのピーク、谷部またはゼロ交差部の特定と、自動相関の実行またはウェーブレット分析によるＦＦＴ分析により、行うことができる。各呼吸周期は、呼吸数（ＢＲ）、呼吸深さ（ＢＤ）および吸気継続期間（ＲＥＩ）にわたる吸気比について分析することができる。代替的にまたは追加的に、各呼吸周期を分析して、２つのパラメータ（すなわち、吸気継続期間および呼気継続期間（平均継続期間（秒））として表してもよい。
【０１１８】
ここで、１分当たりのＢＲは、呼吸周期（秒）の継続期間にわたって６０として規定される。
【０１１９】
ＢＤは、ＡＨＲによって正規化された呼吸周期時における最大ＨＲから減算された最小ＨＲとして規定される。
【０１２０】
ＲＥＩは、吸気継続期間によって除算された吸気継続期間として規定される。
【０１２１】
これらの値は、モバイルモニタに送信し、選択的にメモリ３４２中に保存することができる。あるいは、モバイルモニタにおいて呼吸分析を行ってもよい。
【０１２２】
ＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩ（それぞれ、ＡＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩ）の平均値は、特定の期間におけるＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩの値の平均値をとることにより、計算することができる。移動平均は、時間窓にわたって計算して、信号中のノイズを低減することができる。
【０１２３】
選択的にまたは追加的に、計算効率の良い高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いてＨＲまたはＨＲＶシーケンスのスペクトル分析を行って、スペクトルを計算する。
【０１２４】
本発明のいくつかの実施形態においては、例えば図７ａに示すようにＨＲ（ｔ）がユーザに表示される。ＨＲ（ｔ）のグラフは、状況変化に対して素早く適応するユーザの能力（例えば、興奮を引き起こす刺激の後に平穏な気分を取り戻す能力）を評価する際に有用であり得る。
【０１２５】
データの分析および呼吸パターンの抽出を行う更なる方法は、ＨＲ（ｔ）に自動相関を行うことである。自動相関（ＡＣ（ｋ））は、特定の間隔ｊ＝｛ｔ−Ｋ ｔｏ ｔ｝ｏｆ ＨＲ（ｊ）＊ＨＲ（ｊ−ｋ）にわたる総計として定義できる。本発明のいくつかの実施形態においては、図７ｄに示すように自動相関関数がユーザに表示され、呼吸周期の視覚化を支援する。呼吸が安定している場合、自動相関関数は深い波形を示し、その場合、サイクルは呼吸数と等しい。自動相関関数の波の深さは、呼吸の深さを示す。これと対照的に、ユーザが乱れた気持ちである場合、呼吸は不安定で浅くなることがあり、その結果、自動相関関数は平坦になる。自動相関関数を用いて、呼吸数（ＢＲ）、平均呼吸数（ＡＢＲ）および呼吸数変動（ＢＲＶ）を計算することができる。
【０１２６】
呼気／吸気比（ＥＩＲ）は、呼気継続期間（ＥＤ）、吸気継続期間（ＩＤ）を測定し、ＥＩＲ＝ＥＤ／ＩＤを計算することにより、図６ａのグラフから計算することができる。呼吸数ＢＲは１／ＢＤによって得られ、ここで呼吸継続期間ＢＤ＝ＥＤ＋ＩＤである点に留意されたい。ＥＩＲ、ＢＤ、呼吸深さおよび呼吸安定度の値は、自動相関関数またはＦＦＴ分析からあるいは他の入力デバイス（例えば、携帯電話または以下に説明するようなマウス）を用いて評価することができる。
【０１２７】
図６ｂは、ＨＲＶの典型的なＦＦＴスペクトルを示す。平均呼吸数（ＡＢＲ）は、１０秒の平均呼吸周期に対応する約１／１０Ｈｚにおけるピークから推定することができる。平均呼吸深さは、ピークの高さおよびピーク幅からの呼吸数変動から推定することができる。
【０１２８】
同一期間におけるＨＲのＦＦＴの分析およびＥＤＡの分析により、交感神経系および副交感神経系のバランスを分析することができる。
【０１２９】
選択的にまたは追加的に、従来の呼吸センサを用いて、呼吸周期の独立した測定を提供することができる。選択的にまたは追加的に、ユーザは、呼吸周期の独立した測定値を提供するよう要求される場合がある。例えば、ユーザは、モバイルモニタの入力デバイス（例えば、ＬＰＴ、マウスまたはキーパッド、携帯電話キーパッド、ＰＤＡのスクラッチパッドまたは他のいずれか入力デバイス）を用いるよう要求される場合がある。ユーザは、例えば吸気時に「ｕｐ」キーおよび呼気時に「ｄｏｗｎ」キーを押すことにより、各呼吸周期における入力を提供するかまたはより多くの情報を提供することができ、これにより、ＨＢ分析によって推定された値から独立してＲＥＩを計算するのに必要な情報を提供する。
【０１３０】
代替的にまたは追加的に、マイクを入力デバイスとして用いて、これにより、ユーザが指示を発話することを可能にするか、あるいは、マイクをユーザの気道近隣に配置して、呼吸時の気流に起因するノイズを取得することができる。例えば、携帯電話に取り付けられたヘッドセットマイクを用いて、ユーザの呼吸を感知することができる。これらの方法は、実施が簡単であり、特殊な呼吸センサを不要とし、また、重要な情報およびフィードバックをユーザに提供する。
【０１３１】
リラックス時、呼吸パターンの大部分は規則的で緩く深い呼吸で占められることが分かっている。このパターンは、図６ｂの曲線中のピーク６０の振幅増加により、明らかになる。それと同時に、吸気深さの増加および呼吸数の安定に起因して、ＨＲ変動が増加し、その結果、図６ｂに示すピークＨＲＶが拡大する。
【０１３２】
呼吸ガイドバー
本システムは、グラフバー表示、調子の良い声による合図命令および／または振動のうちいずれか１つ以上を用いた呼吸ガイドをユーザに呈示することができる。グラフバー表示においては、呼吸バー長さは、例えば、ユーザの呼吸速度または呼吸サイクルの吸気または呼気相の継続期間に応じて異なることがある。本システムは、ユーザの呼吸速度を計算し、この呼吸速度を開始基線として用いて、ユーザまたはコーチが乗り越えることが可能な所定の指示を用いて、ユーザの必要性に応じてペースを改善する（すなわち、呼気期間を長くする）ようユーザを訓練することができる。もう一つの例として、呼吸バー長さは、ユーザの肺容量によって変更することができ、ユーザが吸気するにつれて長さが長くなり、ユーザが吸気するにつれて長さが短くなる。自動相関方法を用いて、アプリケーションは、最近の呼吸履歴に基づいて呼吸パターンを予測することができる。呼吸パターンの遅延画像を表示することにより、ユーザは、自身の呼吸数を遅くするよう訓練することができる。選択的に、この訓練の目的を所定の呼吸数目標を達成することとしてもよい。同様に、ＨＲＶによって決定される呼吸深さを呼吸バーの長さによって示すこともできる。吸気相および呼気相は、呼吸バーの変化を観察しているユーザにより、容易に追随することができる。スピーカ１２６を用いて、声による指示、激励およびコマンド（例えば、「吸気して下さい」、「息を止めて下さい」または「吸気して下さい」）を与えることができる。あるいは、呼吸周期の相に応じて呼吸バーの色を変えてもよい。あるいは、別の種類の表示（例えば、風船の膨張および収縮）を表示してもよく、その場合、風船のサイズは、肺容量を示す。選択的に、ユーザは、呼吸バーの動作および表示モードを選択することができる。
【０１３３】
表示画面
図７ａ、図７ｂ、図７ｃおよび図７ｄは、本発明の異なる実施形態による例示的表示モードを示す。
【０１３４】
これらの例示的表示画面は、特定の携帯電話上で視認できるように構成した場合について例示目的のために示したものである点に留意されたい。他の表示手段（例えば、ＰＤＡなど）および表示設計を本発明の一般的範囲内において生成することができる。
【０１３５】
図７ａは、モバイルモニタ１２０として用いられる携帯電話の画面１２２上の例示的表示を示す。表示画面１２２の最上部には、ユーザが携帯電話の他の機能にアクセスすることを可能にするアイコン駆動型電話メニュー７２がある。この例において、このメニューは、「着呼」アイコン７３ａ、「アドレス帳」アイコン７３ｂ、「メッセージ」アイコン７３ｃを含み得、また、その他のアイコンを含んでもよい。表示画面１２２の最下部には、携帯電話の状態インジケータ（例えば、「バッテリレベル」８１ａ、「スピーカオン」８１ｂ、「ＲＦ受信レベルインジケータ」８１ｃなど）を示す電話状態線８６がある。一般的には、これらの上側線および下側線は、携帯電話システムの一部であり、生理学的モニタリングおよび訓練としての前記モバイルユニットの動作と関連しない。
【０１３６】
モバイルユニット（例えば携帯電話１２０）のいくつかのまたは全ての機能は、生理学的モニタリング時においてユーザに利用可能である。例えば、ユーザは、セルラーユニットへの着呼を受け取ることができる。好適には、生理学的データは、継続して受領およびロギングが行われ、後で処理され、表示される。同様に、ユーザは、生理学的データロギングの干渉無く、モバイルユニットのメモリ中に保存されたアドレス帳または他の情報にアクセスすることができる。
【０１３７】
モバイルユニット１２０が携帯電話である場合、データ分析および画面表示は、携帯電話メモリ中にロードされるアプリケーションによって生成され、前記携帯電話内のプロセッサによって実行され得る。
【０１３８】
モバイルユニット上にロギングされたデータは、リモートサーバへと送信されて、さらなる分析が行うことができる。例えば、データ交換プロトコル（例えば、ＧＳＭ、ＧＰＲＳまたは３Ｇ）を用いてデータを前記セルラーネットワークを介して送信することができる。代替的にまたは追加的に、ケーブル（ＵＳＢケーブル、ブルートゥースＲＦ通信または赤外線（ＩＲ）通信）を用いて、データをＰＣまたはラップトップコンピュータに転送してもよい。
【０１３９】
アイコン駆動型電話メニュー７２の下側には、アプリケーションメニュー８５がある。アプリケーションメニュー８５により、ユーザは本発明の他の機能および表示モードにアクセスすることができる。例えば、ユーザは、特定の個別指導型訓練または対話型訓練を選択することができる。アプリケーションメニュー７５により、センサの動作モード（例えば、データ取得またはデータ転送の開始および停止、センサのオンまたはオフ、サンプリングレートおよび精度の決定など）を制御することができる。ユーザは、アプリケーションメニュー８５を用いて、表示されるグラフおよびデータのフォーマットを選択することができる。
表示画面１２２は、呼吸バー７７を表示することができる。本明細書中の例において、呼吸バー７７は左上側にあり、アプリケーションメニュー７５の下側にある。図７ａの実施形態において、グラフ８０は、例えばセンサモジュール２１０内の心拍（ＨＲ）電子機器３２０によってモニタリングされた皮膚中の血流によって測定されたパルス信号８１を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。好適には、このグラフを継続的に更新し、当該データをリアルタイムで表示する。あるいは、このグラフは、前回ロギングされたデータを表してもよい。
【０１４０】
図７ａの実施形態において、グラフ９０は、センサモジュール２１０内のＥＤＡ電子機器３３０によって測定されたＥＤＡ信号９１を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。好適には、このグラフは継続的に更新され、当該データをリアルタイムで表示する。あるいは、このグラフは、前回ロギングされたデータを表してもよい。
【０１４１】
大型メイングラフ５０は、瞬間ＨＲ（ｔ）５１（１秒当たりの心拍数の単位）を時間（分）に対してプロットした結果を縦軸上に示す。選択的に、メイングラフ５０は、表示の操作に用いられるナビゲーションアイコン５４（ここでは、「再生」状態として図示）を具える。例えば、ユーザは表示を「フリーズ」して、特定の時間枠を綿密に調査することができる。同様に、ユーザは、コマンド「早送り」、「速度上昇」、「速度低下」、「戻る」、「ズームイン」、「ズームアウト」、「平滑」）のコマンドのうちいずれかものまたはその全てを行うことができる。大グラフ５０上で行われる操作は、グラフ８０および９０のうち１つまたは双方を有効にして、全グラフの同期を維持することもできる。あるいは、これらのグラフのいくつかはリアルタイムデータを示す一方、別のグラフは前回ロギングされたデータを示すようにしてもよい。
【０１４２】
目標または最適範囲ゾーン限界５２ａおよび５２ｂがメイングラフ５０上に記載されており、これにより、ユーザは、自身の心拍と訓練目標とを比較することができる。この目標ゾーンは色付けしてもよい。例えば、中央の緑色ゾーンは目標値を示し、多様な色合いの黄色は目標ゾーンを示し、多様な色合いの赤色は危険域にある高値または低値を示す。グラフの１つまたは数種からなる色の背景色は、ユーザの心理状態を示すことができる。
【０１４３】
図７ａの実施形態において、左側６５ａ上の数値データは、瞬間心拍ＨＲ（ｔ）を示す。この例において、数秒当たりの心拍の値６１は、グラフ５１の最終値から推定することもできる。あるいは、左側６５ａ上の数値データは、所定の時間間隔にわたる平均心拍を表示することができる。
【０１４４】
図７ａの実施形態において、右側６５ｂ上の数値データは、時間窓におけるＨＲ（ｔ）の標準的な偏差から計算された平均心拍変動を示す。あるいは、右側６５ｂ上の数値データは、図６ａに示すような最小心拍と最大心拍との間の差を示すデータを表示することができる。
【０１４５】
図７ｂは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面１２２上の別の例示的表示を示す。この例において、グラフ９０は、ＥＤＡデータを示す代わりに、ＨＲＶ値９３を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。これらの値９３は、ＨＲＶの自動相関関数を示し得る。
【０１４６】
図７ｃは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面上の別の例示的表示を示す。この実施形態において、グラフ９０はＨＲＶ値９３を示し、大グラフ５０はＥＤＡデータ９１を示す。ナビゲーションアイコン５４は、データ表示が「一時停止」モードにあることを示す。
【０１４７】
図７ｄは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面上のさらに別の例示的表示を示す。この実施形態において、グラフ８０はパルスデータ８１を示し、グラフ９０はデータ５１を示し、グラフ５０はＨＲＶデータ９３を示す。
【０１４８】
図７ａ〜図７ｄに示す例示的画面は、ユーザにより、自身の生理学的状態の評価を行うためと、ユーザの状態および日常イベントに対する反応を改変するためのバイオフィードバックデバイスとして用いることができる。モバイルモニタを用いて、最近取得されたデータから計算された「リアルタイム」パラメータを表示し、あるいは、前回取得および保存されたパラメータのシーケンスを再生することもできる。当該データが取得された日付および時刻を保存し、保存されたデータと関連付け、選択的に表示してもよい。
【０１４９】
これらの表示画面は、当該モバイルモニタの表示のサイズおよび種類に適合するように、柔軟に設計することができる。信号およびパラメータの異なる組み合わせを多様な様式（例えば、グラフ、多色、円グラフ、数値、バー、時計状インジケータ、警報信号、英数字メッセージ、他）で表示することができる。生理学的データの解釈に応じて、静的アニメーションまたは動的アニメーションを表示してもよい。例えば、ユーザの状態がリラックスしている場合は嬉しそうな「ニコニコ顔」を表示し、ユーザが不安な状態のときは「悲しい顔」を表示することができる。アニメーションが動く速度は、生命関連パラメータ（例えば、ＨＲまたはＢＲ）と相関付けることができる。ユーザのサイクルに追随するように、脈動する心臓または呼吸する肺を表示およびアニメーション化してもよい。あるいは、音楽および楽音をインジケータとして用いてもよく、その場合、例えばピッチまたは強度をＨＲおよびＢＲと関連付け、ユーザは、静かで小さな音を達成および維持するよう訓練してもよい。
【０１５０】
訓練セッション
本明細書中にて上述したようなＥＤＡセンサはユーザの覚醒レベルの変化に対して高感度であるため、異なる刺激（潜在的反応を具える）に対するユーザの反応の変化を反映した複数種のスコアを計算することができる。刺激の例には、例えば、質問、画像、音楽、匂い、またはマルチメディアクリップ（例えば、短い映像）を挙げることができる。この刺激は、別の人物によって提示／要求することもできるし、あるいは、モバイルモニタまたはコンピュータ上に事前記録された情報によって提示／要求することもできる。刺激は、ユーザに送信されるメッセージ（例えば、携帯電話またはＴＶクリップ上のテキストメッセージまたはマルチメディアメッセージ）またはユーザの意識的反応または潜在的反応に影響を与え得る他のいずれか刺激にすることができる。このシステムは、当該刺激の前後および最中のユーザの生理をモニタリングし、ＥＤＡスコア、心臓スコアおよび心理状態スコアのパラメータのうちいずれか１つ以上を計算することができる。
【０１５１】
図８は、このような刺激に対するユーザのストレス反応の一例としてのＥＤＡグラフを示す。これらの反応から、本システムは、以下のスコアを計算することができる：前記刺激（トリガ）時間、ＥＤＡ変化が発生するまでの待ち時間（反応時間）、最大導電率までの時間、当該刺激前の振幅の絶対的変化および相対的変化（基線）、刺激発生時、刺激後に所定時間経過後の新規な基線、半回復時間、完全回復時間、当該刺激の前後および最中に定期的に（例えば、１０分の１秒毎に）計算されたＥＤＡの分散および標準偏差、ＥＤＡの分散（標準偏差および／またはＥＤＡの分散の分散を具える）に基づいた同様のパラメータの計算、待ち時間、分散最大、分散の半回復時間、および前記分散の回復時間。
【０１５２】
多数のユーザがこれらのスコアを試みたところ、このシステムは、ユーザが選択した数値を発見し、ユーザが真実を伝えているか否か発見し、ユーザが隠そうとしている他の情報を検出する際に効果的であることが分かっている。例えば、ユーザは、数字を選択するように要求された。携帯電話は、ランダムに選択された数字を提示し、上述したパラメータを計算する。ユーザは、全ての数字に対して「いいえ」と言うように命令される。しかし、このシステムは、前記選択された数字を提示した後のＥＤＡの分散の最大標準偏差の数字を発見することにより、当該ユーザが選択した数字を検出することができる。
【０１５３】
同様の方法で、本システムは、特定の時間間隔内における、あるいは刺激への反応として（心臓スコア）、ユーザのパルス、心拍および心拍変動の変化も計算した。
【０１５４】
本発明の例示的実施形態において、本システムは、ＥＤＡスコアおよびパルススコア双方をモニタリングし、モバイルモニタ上のマルチメディア音声／視覚反応を少なくとも１人のユーザに提示することができる。そのため、異なる気分を表す異なる音声視覚的クリップを提示することができる。また、このシステムは、ユーザの主観的反応（恐れまたは喜びの程度）を記録し、ＥＤＡスコアおよび心臓スコアを同時に計算することができる。この工程は、リサーチ、セラピー、評価および娯楽のために用いることができる。これらの方法を用いれば、ユーザの心理状態の少なくとも２つの様相（１つの様相は覚醒またはリラックス状態であり、他方の様相は積極的または消極的である）（すなわち、ユーザがこの状態を楽しんでいるかあるいは嫌っているか）をマッピングすることができる。図４は、心理状態の二次元配列を示す。本発明を用いて、個人の心理状態を二次元配列中にマッピングすることができる。
【０１５５】
本発明のさらなる局面は、コンピュータ化された認知行動療法（ＣＣＢＴ）と、本発明のシステム（上述したようなセンサ、アルゴリズム）との統合である。数種のシステムが、ＣＢＴとして公知のコンピュータ化された心理学的方法のために開発されている。例えば、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ（２００２年８月）（Ｋｉｎｇｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ、ロンドン、英国）の博士論文において、Ｇｉｌｉ Ｏｒｂａｃｈ博士が、コンピュータ化された認知行動療法（ＣＣＢＴ）プログラムを提示している。これは、インターネットを介したマルチメディア対話型プログラムを用いて不安の低減や、自尊心の改善および試験結果の改善について学生を訓練するための方法および臨床プロセスである。このＣＣＢＴプログラムは、ユーザを訓練し、ユーザの誤りをユーザに説明し、挙動についてのアドバイスをユーザに提供することなどができる。ＣＣＢＴ、視覚化、自己催眠、および本発明（反応のモニタリングのためのセンサおよび方法、対話型マルチメディアフィードバックユーザの反応を変化させるための訓練を具える）を統合することにより、ユーザが挙動反応を変更し、ユーザ自身についてより深く知り、ユーザが習慣に打ち勝つ過程を援助し、ユーザにとって好適な方向にユーザを変化させるようにユーザを訓練することが可能な方法およびシステムが得られる。
【０１５６】
用途例
本発明のシステムにプログラム可能なデータ処理力および柔軟な出力手段を取り付けることが可能な場合、多数のアプリケーションおよび用途を選択的に同時に組み合わせて適合させて使用することができる。以下、そのいくつかの例示的用途について説明する。
【０１５７】
警報
本システムは、特定条件発生時、ユーザまた他の人に警報を出すようにプログラムすることができる。条件の評価および警報開始は、以下のうちいずれかものまたはいくつかによって行うことができる：センサモジュール、モバイルモニタ１２０、サーバ１４０中のプロセッサ３４０、または人間の専門家１５０。
【０１５８】
本発明のシステムは、所定の条件下で警報を生成することができる。心臓警報および呼吸警報は、心臓発作患者、てんかん、老人または不能者、精神障害者などにとって生命を救うものとなり得る。警報は、以下のうちいずれかものまたはいくつかによって示すことができる：インジケータ３８０、ディスプレイ１２０およびスピーカ１２６。代替的にまたは追加的に、以下のうちいずれかものまたはいくつかにより、警報を他の場所にリレーしてもよい：モバイルモニタ１２０、サーバ１４０または人間の専門家１５０。例えば、本システムがあり得る挙動異常を検出した場合、医療チーム、法執行チームまたは救助チームに通知するようにしてもよい。評価を支持するデータは、警報と関連してリレーすることができる。これが存在する場合、身元データ、健康状態（例えば、医療記録）、ユーザの位置（例えば、モバイルモニタのＧＰＳ読取結果）を転送してもよい。警報生成条件は、心拍（例えば、所定の値よりも低いか高いＨＲ、異常ＨＲＶ（例えば、所定の値よりも低いか高いＨＲＶまたは急速に変化するＨＲＶ）、または不整脈の出現）に関連付けることができる。警報条件は、呼吸に関連付けることができ、例えば以下のうちいずれかものまたはいくつかに関連付けることができる：所定の値よりも低いか高いＨＲ、ＢＲまたはＥＲＩ、異常ＢＲ（例えば、急速に変化するＢＲ）。警報生成条件は、ストレス（例えば、所定の値よりも低いか高いかまたは急速に変化するＥＤＡ）に関連付けることができる。警報生成条件は、複数のセンサからの信号の組み合わせに関連付けることができる。
【０１５９】
生活の質を改善するための訓練
本発明のシステムは、ユーザの状態を変更することを目的とした訓練に用いることができる。例えば、ユーザは、自身の生理学的兆候を観察し、選択的にまたは代替的に当該兆候の解釈を観察して、図４の右側に示す消極的感情を回避するように自身の挙動を変えることができる。さらに、ユーザは、自身の挙動を変えることにより、図４の左上側象限に示すような集中および熱中を達成、強化または維持するよう訓練することもできる。あるいは、ユーザは、図４の左下側象限に示すようなリラックス状態を達成、強化または維持するよう訓練することもできる。
【０１６０】
人々は、バイオフィードバックを用いることで、自身の感情状態および身体状態を制御する方法をはっきりと分かっていない場合にでも、これらの目標を達成することができ、これにより非自発的な身体活性（例えば、血圧、ホルモン分泌など）を制御することができることが分かった。本発明のシステムを用いて、自発的活性の訓練を行うこともできる。例えば、ユーザは、ゆっくりと安定した速度で呼吸し、選択的に低ＥＲＩで深呼吸を達成するように訓練し得る。この種の呼吸は、リラックス状態を促進することが分かっている。
【０１６１】
本発明の別の実施形態によれば、怒りまたは不安の症状発現に苦しんでいることが分かっているユーザは、本システムを自身の日課に用いることができる。本システムを用いて、症状発現が近づいていることを示す早期兆候を検出し、（薬物服用または精神的または身体的運動（例えば、深呼吸または現在行っている活性の停止）のいずれかによって）状況を軽減する対策をとるようユーザを促すことができる。振動などの無音警報またはショートメッセージサービスＳＭＳなどの隠蔽型警報あるいは携帯電話への「偽」呼び出しにより、ユーザが攻撃されているような気持ちかまたは不安に襲われることになるようなユーザにとってつらい末路からユーザの気を逸らすことができる。多様な病的恐怖に悩んでいる人々も、当該病的恐怖を引き出す刺激が近づいているときに出される警報から恩恵を受けることができる。
【０１６２】
呼吸周期がＨＲＶ分析および別の手段（例えば、呼吸センサまたはユーザ入力）の双方によって追随される場合、ＨＲＶと実際の呼吸周期との間の相関をモニタリングすることができ、ユーザは、これら２つの間のより良い同期を達成するよう訓練し得る。一般的に、吸気により交感神経系の反応が誘発され、その結果覚醒およびＨＲ増加が発生し、一方、呼気副交感神経系の反応が誘発され、その結果リラックス状態およびＨＲ低下が起こる。そのため、呼吸を制御するための学習、現時点では数年間の学習を必要とする技術、黙想またはヨガを本発明を用いて達成することができる。
【０１６３】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、ユーザの日課時におけるユーザの身体的および精神的状態を記録し、その読み取り結果と、行う活性の種類と相関付けることができる。例えば、高ストレスの回数、高集中、最善の行動、または大きな喜びの時間を測定し、表示することができる。ユーザは、例えば自身の毎日の記録を参照することにより、これらの時間と、当該日付において行われた活性とを比較することができる。例えばこのソフトウェアを市販のアプリケーション（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｏｕｔｌｏｏｋ（登録商標））と統合することにより、センサ読み取り結果を毎日の記録と自動的に統合し、モバイルモニタ（例えば、ＰＤＡまたはＬＰＣ）上に表示することができる。
【０１６４】
追加的にまたは代替的に、ユーザは、モバイルモニタ上の入力手段を用いて、メモ（例えば、自身が行っている活性の種類を示す声または書かれたメッセージ、自身の主観的な気持ち（これは、日常活性のログおよびセンサ読み取り値に統合される））を入力することができる。このようにして、ユーザは、自身の活性および自身の主観的気持ちと、客観的なセンサ読み取りとを比較することができる。ストレスを誘発する活性を知ることで、ユーザは、同一または類似の活性の再来に備えることができ、また、そのような再来を避けることができる。
【０１６５】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、スポーツ訓練時に生理学的読み取り値を記録することができる。移動するＡＨＲを表示するだけの利用可能なデバイスとは対照的に、本発明のシステムは、各個人の心拍および呼吸を、仮想的に記録し、保存することができる。データ圧縮、モバイルモニタ中の大型メモリ容量およびリモートサーバ中の大容量記憶により、これらの記録を長期間の使用において取得および保存することができる。これらのセンサは小型であり、ブルートゥースプロトコルまたはモバイルネットワーク通信サービスのいずれかを用いてデータをワイヤレスで送信するため、専門家コーチは、スポーツ選手の生理学的パラメータ、感情喚起状態および行動を視認をおよびモニタリングし、選手の反応および行動を改善するよう選手をリアルタイムで指導することができる。データを後で分析できるよう保存することもできる。スポーツ選手は、本発明を用いて、マルチメディア携帯電話またはＰＣまたはＰＤＡ（パーソナルデジタルデバイス）のいずれかを用いて自身の行動を視認しながら、実際の競技時におけるような自身の感情的条件および生理学的条件をシミュレートすることにより、自宅またはオフィスでリハーサルを行うこともできる。センサの（例えば、心拍、ＨＲＶ、呼吸、ＥＤＡ ＥＭＧ）うちいくつかを同時に用いることにより、ユーザは、自身の生理だけでなく自身の態度、覚醒レベルなどを調整し、自身の最良の行動を達成することを学習する。
【０１６６】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、睡眠障害の特定および（可能ならば）修正を支援するために、ユーザの睡眠時の生理学的読み取り値を記録することができる。
【０１６７】
ウェアラブルバイオフィードバックツール
バイオフィードバックは、個人の消極的態度パターンの軽減および変更のために長年用いられているが、既存のシステムの場合、多数の重大な欠陥がある。
【０１６８】
１．ハードウェア、ソフトウェアおよび情報収集：
−ほとんどの現行システムは、高性能のコンピュータに依存している。
−ほとんどの現行システムは、保健専門家または複雑なオンラインプログラマのいずれかによるユーザの訓練を必要とする。
−ユーザへの訓練終了後、当該ユーザは、自身の日常生活における内的な生理学的変化を実施することを覚えておかなくてはならない。
−バイオフィードバックセッションが毎日行われることはまれであり、また、リアルタイムでも行われない。そのため、ユーザは、数日前の特定のイベントを覚えておき、自身の正確な感情反応を思い出さなければならない。
【０１６９】
本発明は、携行可能なコードレスウェアラブルセンサを用いる。このセンサにより、ユーザは、イベント発生時の自身の感情反応および生理学的反応をモニタリングすることができる。これらの結果は、リアルタイムで収集され、完全に異なる条件下で数日後に再生される場合よりも、より効果的かつよりユーザに関連した様態とすることができる。本発明のセンサは、携帯電話を用いて、ユーザの生理状態および感情状態を表示する。
【０１７０】
２．方法論
本方法では、消極的態度パターンに関連する潜在的生理を変更する（例えば、筋肉の緊張（ＥＭＧ）、ＧＳＲ、または皮膚電気活性（ＥＤＡ）を低減する）ようユーザを提供する。本方法の主要な目的は、ユーザにリラックスするよう訓練することである。しかし、ユーザにリラックスするよう訓練することは重要であるが、治療を成功裏に行うためには、以下のような他の２つの局面を考慮に入れておかなければならない。
【０１７１】
−感情的健康の向上と、積極的、熱中しかつやる気を出すための訓練。これらの状態は、誤った印象を与え得るＧＳＲ、ＥＤＡまたはＥＭＧにより測定されるようなリラックスレベルに反映されていない。例えば、ユーザは、積極的感情（例えば、興奮または熱中）を経験すると、増大した身体緊張を示すことがある。同様に、低レベルの身体的緊張は、必ずしも積極的な意味を示さない場合があり、消極的状態（例えば、落ち込みまたは退屈）を表すことがある。一例は、ＩＢＳ（過敏性腸症候群）に苦しむ人々へのＥＤＡの使用である。ＥＤＡは、下痢に苦しんで高い不安を抱えている人々にとっては極めて有用であるが、便秘に苦しんで落ち込んでいる人々にとっては有用ではないことが分かった。
【０１７２】
２個のセンサ（高感度ＥＤＡセンサおよびＨＲＶ用の心拍モニタ）を同時に使用し、特定の状況において変化を分析することにより、本発明のシステムを用いて、ユーザをモニタリングし、リラックスすることだけでなく積極的心理状態を発展させるよう訓練することができる。
【０１７３】
客観的な感情的モニタリング
本発明の別の用途は、客観的なスケールを用いることにより、感情反応をモニタリングすることである。ＥＤＡは極めて高感度であるが、この方法を用いた感情反応のモニタリングおよび分析には不利点がある。
【０１７４】
−ＥＤＡレベルは、ユーザの感情状態に無関係の多数の変数に起因して、セッションと個人の間で異なる。そのため、ＥＤＡレベルは傾向としてしか解釈され得ない。すなわち、セッション開始時にそのレベルを超えた値までユーザの皮膚抵抗が増加した場合、当該ユーザはよりリラックスしている。しかし、ユーザは、ユーザの反応の制御および自身の生理および行動の改善を行う客観的な方法を学習することができない。本発明のセンサにより、思考および感情に関連する変化のモニタリングおよびリアルタイム提示と、ユーザが特定のトリガイベントにどのように反応しているかを反映したパラメータの計算とが可能となる。ＥＤＡの変化の分析と、リアルタイムで心拍および心拍変動とを統合することにより、ユーザの反応の改善およびモニタリングを行う方法を学習することを可能にするスケールを得ることができる。
【０１７５】
図８は、刺激（例えば、ＰＴＳＤ、いじめ、恐怖症）に対する反応を示す。反応に関連するパラメータを挙げると、ユーザが刺激後に基線に戻る時間の長さ、基線に戻る時間の長さと覚醒レベル急上昇の半分との合計、特定のトリガに関連する覚醒レベル急上昇のレベルがある。モバイルセンサを用いることにより、ユーザは、ユーザの反応および行動の連続的なモニタリングおよび改善を行うことができる。マルチメディア指示を付加することにより、本システムをユーザに対するリアルタイムコーチとすることができる。携帯電話を用いてデータ送信をリアルタイムで行うことにより、ユーザは、以下のことを行うことができる。
・サーバ上の高度な専門家システムからほとんどリアルタイムでフィードバックを得ること。
・１日の特定の状況に対するユーザの反応を記録すること。
・ユーザの反応をほとんどリアルタイムでモニタリングすることができる専門家からアドバイスを受けること。
・専門家（システムまたはプロの介護士）がユーザをモニタリングしている間、ユーザの反応を変更し、毎日の行動においてこの新規な知識を実施すること。
【０１７６】
ＣＢＴと、ウェアラブルの生物学的に対話型のセンサとの統合
既存のバイオフィードバックシステムの場合、行動論的方法を用いるが、ＣＢＴ（認知行動療法）訓練を用いない。本発明のシステムは、コンピュータ化されたＣＢＴおよび視覚化と、対話型センサとを統合することで、ユーザが自身の生理を変更する方法を学ぶだけでなく、自身の思考様式を変更し、消極的思考パターンに対処することを可能にする。
【０１７７】
統合型ＣＥＢＩＴ（認知感情的挙動対話型セラピー）の新規な方法
発明の一体型センサを用いた訓練により、ユーザは、自身の信念体系、自身の挙動、自身の無意識の思考プロセス、感情反応および挙動反応、ならびに自身の生理を調査することができる。また、発明の一体型センサを用いた訓練により、自身をモニタリングし、自身の身体、自身の感情、および自身の外的反応を意識し、耳を傾けるようにユーザを訓練する。
【０１７８】
行動改善−本発明の方法およびシステムを用い、その進捗をモニタリングすることにより、ユーザは、自身の健康を改変しより良い気分になる方法だけでなく、自身の行動（例えば、試験に関する不安、取引、音楽および歌唱、スポーツ、関係、創造性、講演など）を改善する方法も学習することができる。本発明の対話型生理モニタリングは、ＣＢＴと組み合わせ、ユーザの行動からのリアルタイムフィードバックと組み合わせて、所定の状態を達成するようユーザを訓練することができる。これは、関係および幸福度にも当てはまる。
【０１７９】
サーベイおよび世論調査
本発明の別の用途によれば、本システムを用いて、コマーシャルに対する視聴者の反応を記録して、視聴者サーベイを行うことができる。
【０１８０】
訓練セッション
本発明のさらに別の局面は、ストレスを誘発する刺激のユーザへの付加を具える訓練セッションを行うことにより、ユーザを訓練することである。
【０１８１】
図８は、刺激後のユーザのストレスレベルの模式的チャートを示す。刺激の例を挙げると、例えば、画像に起因する恐怖症（例えばクモ恐怖症に苦しむユーザへのクモの画像）、心をかき乱すような声のメッセージまたは言い回しの筆記物がある。当該刺激によって誘発されたストレスは、ＥＤＡ読み取り、ＨＲまたはいくつかのセンサ読み取りの組み合わせによって測定することができる。
【０１８２】
図８において、当該刺激は時間ＳＴにおいて与えられる。時間ＬＴにおいて、ストレスレベルは、短い待ち時間（この時間の間、ユーザの脳が当該刺激を解釈する）の後、初期基線ストレス（ＩＢＳ）から上昇し始める。通常、ストレスは、上昇し、最大反応時間（ＭＲＴ）においてその最大ストレス（ＭＳ）レベルに到達し、その後、ＩＢＳまたは新規な基線ストレス（ＮＢＳ）へとゆっくりと回復する。
【０１８３】
回復時間（ＲＴ）は、ストレスレベルがＭＳレベルから低減して半回復時間（ＨＲＴ）において半最大ストレス（ＨＳ）に到達するのに必要な時間（すなわち、ＲＴ＝ＨＲＴ−ＭＲＴ）として規定できる。ここで、ＨＳは、ＨＳ＝（ＩＢＳ＋ＭＳ）／２として規定される。訓練セッションにおいて、ユーザは、自身の反応を観察し、ＭＳ、ＲＴおよびＮＢＳのうち１つ以上を最小化することを学習する。
【０１８４】
１つの訓練セッションは、特定の積極的トリガおよび消極的トリガ（例えば、画像、映像または音声クリップ）をユーザに提示している間に、いくつかの方法（例えば、ニューラルネットワークソフトウェアおよび／またはウェーブレット分析）を用いたＨＲ、ＨＲＶおよびＥＤＡの変化の分析からなり得る。事故シーンなどを消極的トリガとして用いることができ、自然の風景はリラックスさせるトリガとして用いることができる。訓練は、対話型ゲームの形態（例えば、ユーザが勝利して積極的な気分を味わえたり、苛々するゲームまたは挑戦（その場合、ユーザは負けてストレスを感じる）、性的クリップなど）にすることができる。
【０１８５】
「ユーザ心理学的／生理学的反応プロファイル」（ＵＰＰＰ）を生成および保存することができる。このＵＰＰＰを用いて、本システムは、実生活のイベント（例えば、誰かに会う、試験に備える、電話を受けるなど）および／または対話型質問表、特定のシナリオのシミュレーションなどの双方に対するユーザの反応および心理状態のモニタリングおよび分析を行うことができる。これらの方法は、以下の複数の目的に用いることができる：ユーザ反応の評価および／または特定のトリガに対するユーザの反応の改善（例えば、恐怖症の解消）についてのユーザの訓練。本システムは、ＵＰＰＰを用いて、ゲームの駆動したりナビゲートにセンサおよびユーザの感情反応を用いてゲームおよびマルチメディアを駆動することができる。
【０１８６】
「ユーザ」という用語は、男性および女性の個人双方を包含し、個人からなるグループも包含するものとして解釈されるべきである。複数のユーザが存在する場合、各ユーザは、各ユーザのセンサによってモニタリングすることもできるし、あるいは、これらのユーザのうち数人がセンサを共有することができ、これらのユーザは、同一表示（例えば、ブルートゥースによって同一のＰＣまたは携帯電話へと接続されたもの）を用いてもよいし、あるいは、各ユーザは、相互通信するように構成された別個のデバイスを持つこともできる。また、複数のユーザを携帯電話またはインターネットを通じてセンターまたはＴＶステーションへと接続して、これらのユーザまたはこれらのユーザのうち数人へと放送またはインターネットなどのいずれかとして送信される１つ以上の画像を視認および共有してもよい。このモードにおいて、本発明は、新規なリアルタイムＴＶショウゲーム、または感情世論調査などとして用いることができる。
【０１８７】
娯楽システム：対話型のための心活性化ゲーム
本発明の別の局面によれば、ゲームおよび他の形態の娯楽を提供することにより、本システムを娯楽用途に用いることができる。
【０１８８】
例えば、人が電話で会話している際またはピアによるインターネットチャットをしている際にセンサモジュールを用いることができる。センサ読み取り値は、ユーザの心理状態および会話に対するユーザの反応を示すＳＭＳまたは図形的記号を自動的に送信することができる。これを、感情に基づいたゲームと、携帯電話のユーザのグループおよび／またはインターネットおよび／またはＴＶゲーム間の通信とのための基本情報とすることができる。
【０１８９】
別の例において、センサ読み取り値を用いて、例えばコンピュータゲーム時においてデバイスおよび電化製品（例えば、ＤＶＤまたはコンピュータ）を制御することができる。センサをリモートコントロールに追加し、ユーザに提示する内容を、センサによってモニタリングされているユーザの心理状態に応じて変更および展開することができる。これを、新規な対話型ＤＶＤ（またはいずれか代替的な直接アクセス型デジタル媒体）、対話型映画、対話型スポーツまたは対話型ゲーム、あるいは心理学的プロファイリングにおける基本情報とすることができる。
【０１９０】
図１２は、本発明のこの局面の一実施形態による娯楽システム１２００を示す。システム１２００において、センサ１２１０は、ユーザ１２０１と接触し、ユーザの生理学的パラメータのモニタリングに用いられる。センサ１２１０は、娯楽システムコントローラ１２２０（例えば、ＤＶＤまたは映像ゲームデバイスのリモートコントロール）と通信リンク１２１２を通じて通信する。通信リンク１２１２は、一方向性または双方向であり得る。娯楽システムコントローラ１２２０は、通信リンク１２２８を用いて娯楽システム１２４０にコマンドを送信する送信器１２２６を具える。リンク１２２８は一方向性（例えば、ＩＲ通信）であり得る。選択的に、システムコントローラ１２２０は、入力手段（例えば、キーパッド１２２４）を具える。センサ１２１０は、当該娯楽システムと直接通信することができ、ケーブルを生理学的情報またはコマンドの通信のために用いることができる。
【０１９１】
本発明のこの局面に従って、選手／ユーザの生理学的または心理学的／生理学的反応／条件を示す１つ以上のパラメータのモニタリングにより、選手／ユーザの心理状態およびまたは身体を反映する少なくとも１つのパラメータを得る。前記１つ以上のパラメータは、システムへと送信される。このシステムは、これらのパラメータを分析し、１つ以上のスコアを計算し、前記計算されたスコアを、音声視覚的材料（音声および／または視覚）を画面上に表示し、および／または物理的目標（例えば、リモートコントロールされた車両）を移動させるプロセスのための入力として用いる。前記音声視覚的材料の内容および／または前記移動のパラメータのうちいくつか（例えば、前記リモートコントロールされた車両の移動速度および移動方向）は、ユーザの心および／または身体の状態を反映するスコアに依存する。
【０１９２】
前記ユーザ（単数または複数）の心理状態および／または身体の変化結果を反映するスコア、またはいくつかの情報は、前記センサによってモニタリングされている同一ユーザ／選手または別のユーザ／選手あるいはその両方に対して、直接にまたは間接的に提示することができる。前記ユーザは、自身のスコア／結果または他の選手のスコア／結果のいずれかに関連する情報を用いて、自身の反応／決定の獲得または変更し、あるいは他のユーザの気持ちまたは思考を推測し、あるいはその他のユーザの反応またはゲーム／対話型ストーリー／リモートコントロール型玩具の結果へ影響を与えることができる。
【０１９３】
ゲーム例
戦艦（潜水艦）。このよく知られたゲームでは、二人の選手が、敵の選手の潜水艦／船の位置を推測および発見し、（例えば、１０×１０の配列における位置において）当該潜水艦／船を「破壊」する。本発明を用いて、このゲームに新規な局面を追加することができる。ユーザＡが特定の位置（例えば、位置「ｂ−４」）へと魚雷を「発射」する前に、ユーザＡは、（例えば、言葉によってまたはマウスを特定位置に移動するがその位置をクリックすることはしないで）その他の選手に対して３つの質問をすることができる。これらの質問は、例えば、「あなたは位置ｂ−２またはｂ−４またはｃ−４に潜水艦を持っていますか？」であり得る。ユーザＡは、自身のスコアの１つに反映されるように、その他の選手の反応を見ることができる。その他のユーザは、「はい」および「いいえ」で反応することができ、嘘をつくこともできる（高覚醒−高バー）。ユーザＡは、この情報を用いて潜水艦の居場所を評価することができる。よって、心理学的および「読心」局面をゲームに追加することができる。
【０１９４】
ａ）携帯電話を持っているユーザの或るグループ（例えば、ティーンエージャー）が、マルチメディアメッセージを相互に送信し、画像および／または簡単な映像を相互に見ることができる。本発明を用いて、以下のようにして、感情的局面を前記通信に追加する。感情状態および／または心理状態反応のスコアも、その他のユーザに送信し、これらのスコアをゲームｓおよび対話型通信（例えば、「真実を言うか挑戦か」ゲーム）の基本情報として用いる。１人のユーザの反応（感情的スコア）が、１人またはそれ以上の他のユーザに送信される。例えば、第１のユーザが画像を見ておよび／または特定の第２のユーザからのＭＭＳメッセージを読んだ時に、これらのスコアを、最も「覚醒した」第１のユーザに送ることができる。その後、第１のユーザはテキストメッセージを第２のユーザに送って、第１のユーザが第２のユーザをどう思っているかについて明らかにする。第１のユーザがこれを行っている間、第２のユーザおよび／または他のユーザは、第１のユーザの覚醒レベルを見ることができる。そのため、「システム」および／または他のユーザおよび／または第１のユーザは、第１のユーザが第２のユーザを「愛している」か否かを確認することができる。このゲームの簡単なバージョンにおいて、ユーザは、自身の携帯電話またはＰＣまたはゲームコンソールの画面上で１０個の画像を見ることができ、システムは、例えば当該ユーザが誰を愛しているのか、当該ユーザが選択した番号、または当該ユーザが選択したカードを当該ユーザに伝えることができる。
【０１９５】
ｂ）対話型「たまごっち」（電子ペットまたはユーザが「愛して」「世話をし」なければならない人のアニメーション）。本発明の特徴をこの玩具に取り入れることにより、前記センサによってモニタリングされた結果から得たスコアによって示されるようにユーザが怒っておりおよび／または不安になるたびに、たまごっちがそれを感知し反応し、悲しんだり、起こったり、または病気になったりすることができる。ユーザが穏やかであり、リラックスして幸福である状態である場合、たまごっちは、積極的な様式で（例えば、笑ったり、歌ったり、遊んだり、食べたりすることにより）反応することができる。
【０１９６】
ｃ）より高度なバージョンにおいて、ユーザは、携帯電話、ＰＣまたはゲームコンソールにおいて、自身をアニメ化したシンボル（「バーチャルミー」または「Ｖｉｍｅ」）を生成することができる。ユーザおよび／または他の個人（ユーザの仮想パーソナリティと対話する許可／認可を得た）は、モバイル通信デバイスまたはインターネットを用いて、この「バーチャルミー」と対話することができる。個人は、例えばＶｉｍｅ積極的メッセージおよび／または消極的メッセージ（例えば、その個人がＶｉｍｅを愛している）を送ることにより、前記ユーザの仮想パーソナリティと遊ぶことができる。「意識的」メッセージは、個人の心理状態／感情的スコアと共に送信され「バーチャルミー」に影響を与える。これは、ゲームおよび娯楽として用いることができるが、感情的様相および新規な通信および遊びの方法、そしてさらには仮想「デート」として追加することもできる。
【０１９７】
ｄ）ｃ）で提示したゲームバージョンに行動スキルを追加することができる（例えば、誰にどのようにして反応するか）。その結果、心理学的／感情的／通信ゲーム／コミュニティ生成が得られる。例えば、実際の特性または仮想の特性をＶｉｍｅおよび詳細（身体寸法、趣味、興味のあることなど）ならびに行動規則（「所定の特性および所定のスコアを持つ女性が自分に接触してきた場合、所定の反応を送る」）に追加することができる。前記Ｖｉｍｅは、いくつかのモード（例えば、ユーザが接続されている「ライブ」モード、ユーザ無しにＶｉｍｅが通信可能な「オフライン」モード、「受信専用」モード、または「睡眠」モード）を持つことができる。
ｅ）別のアプリケーションにおいて、これらのセンサは、（例えば、実際のまたは楽しい決断アドバイスを提供する）潜在的直観反応の増幅器として用いられる。ユーザが前記センサに接続されている間、当該ユーザは、質問をしかつ／または電話、ＰＣまたはＤＶＤによって質問を受ける。自身が考えて特定の質問に答えているときの自身のスコアを見ることにより、当該ユーザは、自身の「直観」がどのようにすべきかを自身にアドバイスしているかを見ることができる。本システムは、ユーザを訓練して、彼または彼女の生理学的状態および心理学的状態を論理分析、システム的計画、採点などの他の方法と統合すること（すなわち、「自身の心と自身の頭脳」を共に用いるか、または、自身の分析的審理を自身の直観と共に用いること、自身の「第六感」を「客観的な情報」と組み合わせること）により、ユーザにより良い決断を行うようユーザ自身に調整ことすることができる。
【０１９８】
本発明について特定の例示的実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、上記教示内容の意図および範囲から逸脱することなく、多様な改変が明らかであり、また容易に達成することができる。
【０１９９】
一実施形態について説明した特徴および／または工程は、他の実施形態と共に用いることができ、また、本発明の全実施形態が、特定の図中に図示されたかまたは前記実施形態のうちの１つについて説明した特徴および／または工程全てを持つわけではないことが理解されるべきである。当業者であれば、記載の実施形態の改変を想起する。
【０２００】
上述した実施形態のうちいくつかは、本発明者らが企図する最良の様態を説明し得ているため、本発明にとって本質的ではなくかつ一例として説明した構造、行為または構造詳細および行為詳細を具える点について留意されたい。当該分野において公知であるように、本明細書中において説明した構造および行為は、当該本発明にとって本質的ではないが異なる場合であっても、同一機能を行う相当物と代替可能である。よって、本発明の範囲は、特許請求の範囲において用いられるような要素および限定のみによって限定される。本明細書中用いられるような「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」およびその同根語の用語は、「ｉｎｃｌｕｄｅ」を意味するが、必ずしも「に限定される」を意味しない。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態による生理モニタリングシステムである。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態によるユーザの指に取り付けられたセンサモジュールを示す。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態によるセンサモジュールの詳細を示す
【図４】図４は、人の精神的状態および生理的状態を示す模式図である。
【図５ａ】図５ａは、健康な人の典型的な心電図（ＥＣＧ）を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、血流によって影響される典型的な光反射光学信号を示す。
【図５ｃ】図５ｃは、心臓モニタリング信号の周波数分析を示す。
【図６ａ】図６ａは、典型的な心拍対時間のグラフと、その呼吸周期との相関とを示す。
【図６ｂ】図６ｂは、心拍変動（ＨＲＶ）の周波数分析を示す。
【図７ａ】図７ａは、本発明の例示的実施形態によるセンサ出力を示す例示的表示を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の例示的実施形態による心拍（ＨＲ）を示す例示的表示を示す。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の例示的実施形態による皮膚電気活性（ＥＤＡ）を示す例示的表示を示す。
【図７ｄ】図７ｄは、本発明の例示的実施形態による呼吸周期を示す心拍変動を示す例示的表示を示す。
【図８】図８は、本発明の例示的実施形態による、訓練セッションにおいて用いられる刺激誘発ストレスの例示的グラフを示す。
【図９】図９は、本発明の例示的実施形態による、光源強度の連続的自動調節を用いた反射型フォトプレチスモグラフの電気回路を模式的に示す。
【図１０】図１０は、本発明の例示的実施形態によるＥＤＡモニタリングのための向上した電子回路を示す。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、ユーザの皮膚抵抗と、向上した電子回路によってＥＤＡ目的のために測定された電圧との関係を示す例示的グラフを示す。
【図１２】図１２は、本発明の一局面による娯楽システムを示す。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、生理学的モニタリングアプリケーションおよび生物学的に対話型のアプリケーションの分野に主に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
バイオフィードバックは、個人の消極的態度パターンの軽減および変更目的のために長年において用いられてきたが、既存のシステムの場合、多数の有意な欠陥がある。すなわち、ほとんどの現行システムは高性能コンピュータに全て依存している。第１に、保健専門家または複雑なオンラインプログラマによるユーザの訓練が必要となる。ユーザ訓練終了後も、ユーザは、日常生活において体内における生理学的変更を実施することを覚えておかなくてはならない。バイオフィードバックセッションが毎日行われることは稀であり、ましてやリアルタイムで行われることはまずない。そのため、ユーザは、何日も前の特定のイベントを覚えておき、当時の感情反応を想起しなければならない。
【０００３】
米国特許６，０２６，３２２号（名称：「Ｂｉｏｆｅｅｄｂａｃｋ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒｕｓｅ ｉｎ ｔｈｅｒａｐｙ」、Ｋｏｒｅｎｍａｎらに付与、出願日：１９９７年２月６日）において、以下のような装置およびプログラムについての開示がある。これらの装置およびプログラムは、ユーザの心理学的／生理学的パラメータ（例えば、ユーザのガルバニック皮膚抵抗）を表す信号を制御することにより、ユーザの心理学的／生理学的状態の１つ以上の局面を制御するようにユーザを訓練するように、設計されている。これらのパラメータは、ユーザの隣接する指上に２個の接点を持つセンサユニットによって検出し得る。このセンサユニットは、プログラムを実行するコンピュータに接続された受信器ユニットと分離することができる。この開示の装置は、或る生理学的状態（例えば、過敏性腸症候群）を持つ患者の治療に用いられることが記載されている。治療セッションにおいて、当該患者の１つ以上の心理学的／生理学的パラメータが感知され、この感知されたパラメータを用いて、当該患者が見ている表示を変更する。この表示は、治療対象となる生理学的状態を視覚的または図形的に表したものを含み、当該患者において望まれる生理学的変化に応じて形が変化する。
【０００４】
ＰＣＴ出願ＷＯ００４７１１０において、対象の心臓血管系に関連する１つ以上のパラメータ（例えば、最高血圧、最低血圧、動脈のヤング率、心拍出量、血管抵抗の相対的変化、および血管コンプライアンスの相対的変化）を継続的かつ非侵襲的に得る方法についての開示がある。
米国特許６，０６７，４６８号（Ｋｏｒｅｎｍａｎに付与）において、ユーザの心理学的／生理学的状態の１つ以上の局面を制御することをユーザに訓練するように設計されたプログラムついての開示がある。このプログラムは、ユーザの心理学的／生理学的パラメータ（例えば、ユーザの隣接指上に２個の接点を有するセンサユニットによって検出することが可能なユーザのガルバニック皮膚抵抗）を表す信号により、制御される。このセンサユニットは、前記プログラムを実行するコンピュータに接続された受信器ユニットとは別である。
【０００５】
発明の要旨
その第１の局面において、本発明は、携行可能であり、コードレスでありかつウェアラブルなセンサを提供する。このセンサは、イベント発生に対する感情反応および生理学的反応のクエリをモニタリングする。これらの結果はリアルタイムで収集されるため、当該反応発生後何日も経過した後に当該反応を人工的条件下で再度生成する場合よりも、より効果的かつユーザ関連性が高くなり得る。これらの新規なセンサは、携帯電話および他の技術を用いて、前記ユーザの生理的／感情状態、専門知識に基づいたリアルタイム指導を表示し、かつ、消極的態度パターンを改変するようにユーザに訓練することができる。
本明細書中用いられるように、「ウェアラブルデバイス」という用語は、（例えば、衣服の下又は上、ポケット内、衣服への取り付け、または掌中で）ユーザが携行することのできるデバイスを指す。
【０００６】
その第２の局面において、本発明は、イベント発生に対するユーザの感情反応および生理学的反応をモニタリングするシステムを提供する。
その別の局面において、本発明は、ユーザの心理状態および生理を分析する方法を提供する。そのさらに別の局面において、本発明は、本発明の方法およびセンサの用途を提供する。
【０００７】
本発明はまた、当該データ（例えば、ユーザの感情）からの微妙な情報を評価する新規な方法と、新規な治療方法と、ユーザの生理および反応との相互作用に基づいた新規な娯楽方法とを提供する。
【０００８】
よって、その局面の１つにおいて、本発明は、以下を提供する。ユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするシステムであって、
（ａ）前記１つ以上の生理学的パラメータを感知する１つ以上のウェアラブルセンサモジュールと、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタへワイヤレスに送信する１つ以上の送信器と、
（ｃ）前記モバイルモニタであって、
前記送信器から受信された前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する第１のプロセッサと、
前記処理の結果の１つ以上の表示を提供するデバイスと、
を具える、モバイルモニタとを具えるシステム。
【０００９】
本発明のシステムは、前記モバイルモニタと通信可能なリモートサーバをさらに具え、前記リモートサーバは前記モバイルモニタからの第２の信号を受信し、前記リモートサーバは、第２のプロセッサを有する観察ステーションと関連付けられ、前記リモートサーバは、
（ａ）前記第２の信号を分析用に観察ステーションに送信する工程、と、
（ｂ）前記対象に関連する履歴データにアクセスする工程と、
（ｃ）前記履歴データを前記観察ステーションに送信する工程と、
（ｄ）前記分析の結果を前記観察ステーションから受信する工程と、
（ｅ）前記分析の結果を前記モバイルユニットに送信する工程であって、前記分析は、前記第２の信号と、前記履歴データ、専門知識およびコンピュータ化されたプロトコルのうち１つ以上とに基づく工程と、
のうち少なくとも１つを行うように構成される。
【００１０】
本システムの少なくとも１つのセンサモジュールは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧電センサ
を具える群から選択された少なくとも１つセンサを具えていても良い。
【００１１】
本発明のシステムは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ。
を具える群から選択された少なくとも２つのセンサを具えていても良い。
【００１２】
前記第１の信号は、例えば
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ
のプロトコルのうちいずれか１つ以上により、センサモジュールから前記モバイルモニタへと送信され得る。
【００１３】
前記モバイルモニタは、例えば、
（ａ）携帯電話、
（ｂ）パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、
（ｃ）ポケットＰＣ、
（ｄ）モバイル音声デジタルプレーヤ、
（ｅ）ｉＰｏｄ、
（ｆ）電子ノートブック、
（ｇ）パーソナルラップトップコンピュータ、
（ｈ）ＤＶＤプレーヤ、
（ｉ）ワイヤレス通信によるハンドヘルド型映像ゲーム、および
（ｊ）モバイルＴＶ、
を具える群から選択され得る。
【００１４】
前記モバイルユニットはセルラー電話であり得、前記モバイルモニタと前記リモートサーバとの間の通信は、セルラー通信ネットワークにおいて行われ得る。
【００１５】
前記モバイルユニットは、視覚ディスプレイ、１つ以上のスピーカ、ヘッドホンおよびバーチャルリアリティヘッドセットのうちいずれか１つ以上を具えていても良い。
【００１６】
別の局面において、本発明は本発明のシステムにいおいて用いられるウェアラブルセンサモジュールを提供する。
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧磁（ｐｉｚｏｏｍａｇｎｅｔｉｃ）センサ、
を具える群から選択された少なくとも１つセンサを具えていても良い。
【００１７】
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ、
を具える群から選択された少なくとも２つセンサを具えていても良い。
【００１８】
前記ウェアラブルセンサモジュールは、例えば、
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ、
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によって信号を送信する送信器を具えていても良い。
【００１９】
前記ウェアラブルセンサユニットは、少なくとも１６ビットのＡＤ変換を用いて、手動較正の必要無く皮膚導電率をモニタリングするように構成された皮膚電気活性センサを具えていても良い。
前記センサモジュールは、
（ａ）皮膚表面に取り付けるように構成された少なくとも２つの電極と、
（ｂ）前記電極にわたる皮膚抵抗を測定し、前記ＥＤＡが前記抵抗に線形依存していないアルゴリズムを用いて前記抵抗に基づいてＥＤＡを計算する電子回路と、
を具えるＥＤＡセンサを具えていても良い。
【００２０】
前記センサモジュールは、
（ａ）皮膚表面に対して光を射出するように構成された光源と、
（ｂ）前記皮膚表面から反射した光を検出するよう適合されたに光検出器と、
（ｃ）前記反射光の強度を測定し、この反射光の強度に基づいて、前記光源の強度を制御する電子回路と、
を具える血流センサを具えていても良い。
【００２１】
前記センサモジュール中の電子回路は、少なくとも５０ＫΩ〜１２ＭΩの範囲にわたって前記電極間の皮膚抵抗を測定することが可能であり得る。
【００２２】
本発明のシステムの第１のプロセッサは、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータのうち一方または両方を前記第１の信号から計算するように構成され得る。
前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータの計算は、前記ユーザの皮膚電気活性、心拍、ＥＤＡ変動およびＨＲ変動のうちいずれか１つ以上に基づいたアルゴリズムを用いて、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用のスコアを計算する工程を具えていても良い。
【００２３】
前記第１のプロセッサは、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを計算して、前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータを前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に二次元ベクトルとして表示するように構成され得る。
【００２４】
前記第１のプロセッサは、前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像、前記ユーザの呼吸活性を示す画像、前記ユーザのＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像、および前記ユーザの生理学的データおよび専門家知識のうち一方または両方に基づいて前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善することを勧めるアドバイスを示す画像のうちいずれか１つ以上を表示するように構成することができる。
【００２５】
呼吸活性を示す画像は、前記呼吸活性を示す長さを有するバーを具えていても良い。前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像は、１つ以上のパラメータ目標値を具えていても良い。
【００２６】
前記第１のプロセッサは、前記第１の信号に基づいた計算において、前記ユーザの呼吸数および前記ユーザの心拍変動のうちいずれか１つ以上を計算するように構成され得る。前記ユーザの呼吸数は、前記ユーザの呼吸時の身体の静電容量の変化をモニタリングすることにより、計算および分析され得る。
【００２７】
本発明のシステムは、娯楽システムをさらに具えていても良い。この場合、前記第１のプロセッサは、前記第１の信号に基づいた少なくとも１つコマンドを決定し、および前記少なくとも１つコマンドを前記娯楽システムへ送信するように、構成され得る。前記娯楽システムは、前記１つ以上のコマンドに基づいてアクションを行うように構成された第３のプロセッサを具えていても良い。前記アクションは、ＳＭＳメッセージの生成、ＤＶＤの制御、コンピュータゲームの制御、および「たまごっち」アニメーションの制御のうちいずれか１つ以上を具えていても良い。前記アクションは、表示されたアニメーション画像、映像クリップ、音声クリップ、マルチメディア提示、別の人間とのリアルタイム通信、前記ユーザが答えなければならない質問、およびユーザが行わなければならないタスクのうちいずれか１つ以上に対するユーザの反応を処理する工程を具えていても良い。
【００２８】
その別の局面において、本発明は、
（ａ）ユーザの前記生理学的パラメータの値を１つ以上のウェアラブルセンサモジュールから得る工程と、
（ｂ）１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタにワイヤレスで送信する工程と、
（ｃ）送信器から受信された第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する工程と、
（ｄ）処理の結果の１つ以上の表示をモバイルユニットに提供する工程と、
を具えるユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングする方法を提供する。
【００２９】
前記処理の結果は、ユーザのバイオフィードバック情報を具えていても良い。
【００３０】
前記方法は、モバイルモニタからの第２の信号を、関連付けられた観察ステーションを有するリモートサーバへと送信する工程と、この観察ステーションにおける前記第２の信号の分析を提供する工程と、をさらに具えていても良い。観察ステーションは、遠隔コールセンターおよび対話型専門家システムのうち一方または両方を具えていても良い。
【００３１】
前記処理は、ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよびユーザの感情状態を示すパラメータの一方または両方を計算する工程を具えていても良い。ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程は、ユーザの交感神経作用および副交感神経作用の一方または両方に基づき得る。ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程は、皮膚電気活性、心拍、皮膚電気活性変動および心拍変動のいずれか１つ以上に基づき得る。
【００３２】
本発明の方法は、モバイルユニットに関連付けられたディスプレイ上に、ユーザの覚醒状態を示すパラメータを示す画像と、ユーザの感情状態を示すパラメータを示す画像の一方または両方を表示する工程、をさらに具えていても良い。１つの画像は、二次元ベクトルおよびカラー表示パラメータの一方または両方を具えていても良い。
【００３３】
本発明の方法は、吸気相の継続期間および呼気相の継続期間を具える群から選択された呼吸情報を得る際に用いることができる。呼吸情報は、呼吸または発話時に生成される音声から得ることができる。ユーザの１つ以上の吸気相の開始およびユーザの呼吸の１つ以上の呼気相の開始を示す呼吸情報を、ユーザによって得ることができる。ユーザの呼吸数は、ユーザの心拍変動に基づいて計算することができる。ユーザの呼吸数は、ユーザが呼吸している時のユーザの皮膚静電容量の変化に基づいて計算することができる。
【００３４】
本発明の方法は、吸気相の継続期間、呼気相の継続期間、および吸気相の継続期間の呼気相の継続期間に対する比のうちいずれか１つ以上を増加するようにユーザに訓練する工程をさらに具えていても良い。
【００３５】
本発明の方法は、モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上にバイオフィードバック情報を示す画像を表示する工程をさらに具えていても良く、前記画像は、呼吸活性を示す画像、ＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、心拍を示すグラフを具える画像、心拍変動を示すグラフを具える画像、および心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像のうちいずれか１つ以上を具える。第２の信号の前記分析は、ユーザの心理学的／生理学的状態を改善するための前記ユーザへのアドバイスを具えていても良い。このアドバイスは、モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に表示することができる。
【００３６】
本発明の方法は、前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうち１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えていても良い。本発明の方法は、
（ａ）１つ以上の刺激で前記ユーザに呼びかける工程と、
（ｂ）前記１つ以上の刺激に対する前記ユーザの１つ以上の反応をモニタリングする工程と、
（ｃ）前記１つ以上の反応に基づいた計算において、反応の待ち時間、最大反応時間、半回復時間、最大ストレス、および新規な基線ストレスの群から選択された少なくとも１つパラメータを計算する工程と、
（ｄ）前記計算されたパラメータのうち１つ以上に基づいて、前記ユーザにフィードバックを提供する工程とを具えていても良い。
本発明の方法は、
（ａ）認知挙動（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒａｌ）セラピー（ＣＢＴ）、
（ｂ）視覚化、
（ｃ）自己催眠、
（ｄ）自動提案、
（ｅ）注意深さ、
（ｆ）黙想、
（ｇ）感情的知性スキル、
（ｈ）通信ネットワークを介して提供される心理カウンセリング、
を具える群から選択された方法のうちいずれか１つ以上を具える、自己挙動改変方法において、用いることができる。
【００３７】
本発明の方法が自己挙動改変方法において用いられる場合、この方法は、
（ａ）前記ユーザの特定の状態について対話型導入を前記ユーザに提供する工程と、
（ｂ）自己査定のための前記ユーザ対話型質問表を提供する工程と、
（ｃ）１つ以上の対話型セッションを前記ユーザに提供する工程であって、前記対話型セッションは、
認知技術を実施する自己訓練のための対話型セッション、
行動セラピーを実施する自己訓練のための対話型セッション、
自己催眠のための対話型セッション、
視覚化のための対話型セッション、
自動提案のための対話型セッション、
生活スキルおよび対人関係スキルを取得および実施するための対話型訓練、
感情的知性スキルを改善するための対話型訓練、
目標およびゴールを見つけるための対話型訓練、および
人生におけるステップを計画するための対話型訓練、
を具える群から選択される工程と、
をさらに具えていても良い。
【００３８】
ユーザは、ユーザが深いリラックス状態にあるときに、１つ以上の対話型セッションを受けることができる。
【００３９】
他に定義がない限り、本明細書中用いられる技術用語および科学用語は全て、本発明が属する分野の当業者に一般的に知られている意味と同一の意味を持つ。本明細書中に記載にものに類似または相当する方法および材料を本発明の実施または試験において用いることができるが、適切な方法および材料について以下に説明する。コンフリクトが生じる場合、定義を具える特許明細書が優先するものとする。また、前記材料、方法および例はあくまで例示的なものであり、限定的なものを意図していない。
【００４０】
以下において、本発明の例示的実施形態について図面を参照しながら説明する。同一の参照符号は、図面上の同一または関連する特徴を示す。これらの図面は、概して縮尺通りになっていない。
【００４１】
本明細書中、本発明について例示的にのみ説明する。以下において特定の図面を詳細に参照するが、その詳細は本発明の好適な実施形態の例示的議論目的のために例示的にのみ示したものであり、また、本発明の原理および概念的局面の詳細の最大限かつ容易な理解の提供を目的として呈示するものであることが強調される。この点について、本発明に対する基本的な理解に必要なレベルよりより詳細に本発明の構造的詳細を示すこと企図していないが、当業者であれば、以下の説明を図面と共に参照すれば、本発明のいくつかの形態を実際に具現化する方法を想起し得る。
【００４２】
例示的な実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明は、本発明の実施様態として現時点で最良と企図される様態である。この説明は、限定的なものとして取られるべきではなく、本発明による一般的原理を示す目的のみのためのものである。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって最良に定義される。
【００４３】
図面を参照すると、図１は、本発明の例示的実施形態による生理学的モニタリングシステム１０を示す。
【００４４】
センサモジュール１１０は、ユーザ１００に取り付けられている。通信リンク１１２を用いて、データをモジュール１１０からモバイルモニタ１２０に転送する。この転送されたデータに基づき、モバイルモニタ１２０は、視覚的バイオフィードバックディスプレイ１２２および選択的にスピーカ１２６によるユーザへの音声バイオフィードバックをユーザに提供する。選択的に、キーパッド１２４を用いて、モバイルモニタ１２０、センサモジュール１１０、またはこれら双方の動作を制御する。選択的に、ユーザは、音声認識方法を用いて動作を制御することができる。
【００４５】
選択的に、通信リンク１２８を用いて、モバイルモニタ１２０をリモートサーバ１４０に接続する。このリモートサーバ１４０において、センサユニット１１０によって得られたデータの詳細分析を行うことができ、また、選択的にデータを専門家または別のユーザに送信することもできる。図１の例示的実施形態において、モバイルモニタ１３０は携帯電話であり、通信リンク１１２はブルートゥースリンクであり、通信リンク１２８は、セルラー基地局１３０へのセルラーＲＦリンクである。セルラー基地局１３０は、データリンク１３８によってリモートサーバ１４０にリンクされる。
【００４６】
選択的に、さらなるデータリンク１４８（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはインターネットネットワーキングまたはＲＦセルラーリンク）により、リモートサーバ１４０を観察ステーション１５０へと接続する。観察ステーション１５０において、人間の専門家が、データを解釈し、ユーザにアドバイスを送信することができる。
【００４７】
センサモジュール
図２は、センサモジュール１１０の代わりにシステム１０において用いることが可能なセンサモジュール２１０を示す。センサモジュール２１０は、ユーザの指２００と接触している。センサモジュール２１０は、図１に示すようにストラップ２１２により指に取り付けてもよいし、あるいは、センサモジュール２１０を指に合う形にしてもよい。あるいは、指２００を単にセンサモジュール２１０にあてるだけでもよい。
【００４８】
図３は、本発明の例示的実施形態による、システム１０で用いるセンサモジュール３１０のブロック図である。
【００４９】
図３の例示的実施形態において、ユーザの皮膚表面３００における皮膚電気活性（ＥＤＡ）のモニタを、少なくとも第１の電極３３２および第２の電極３３４を皮膚表面３００に当てることにより、行う。ＥＤＡ電子機器３３０は、極めて低い電圧を第１の電極および第２の電極に付加し、前記電極間に微弱電流を生成することにより、皮膚抵抗をモニタリングする。ＥＤＡ電子機器３３０は、皮膚抵抗を示すデジタル信号を生成する。
【００５０】
図３の例示的実施形態において、皮膚３００下の血流は、心拍（ＨＲ）モニタリングに用いられるプレチスモグラフ電子機器３２０により、モニタリングされる。この例示的実施形態において、光源３２２は、皮膚表面３００を射出光３２４で照射する。皮膚から反射されて光検出器３２８によって受信された散乱光３２６の強度は、前記皮膚中の血流に依存する。プレスチモグラフ電子機器３２０は、血流を示すデジタル信号を生成するため、心臓活性のモニタリングに用いることができる。
【００５１】
選択的に、さらなるセンサ電子機器３７０に接続された１つ以上のさらなるセンサ３７２を用いて、１つ以上のさらなる生理学的信号（例えば、温度、心電図（ＥＣＧ）、血圧など）をモニタリングする。
【００５２】
プロセッサ３４０は、ＥＤＡ電子機器３３０、プレスチモグラフ電子機器３２０および選択的にさらなるセンサ電子機器３７０からデジタルデータを受信し、メモリ３４２中に保存された命令に従って当該データを処理する。メモリ３４２は、プレインストールされたプログラムを保存している読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）またはこれらの種類のメモリの組み合わせであればよい。プロセッサ３４０は、生データまたは処理済みデータをメモリ３４２中に保存して、後でデータを使用できるようにすることができる。
【００５３】
選択的に、センサモジュール３１０にはインジケータ３８０が設けられている。インジケータ３８０は、前記モジュールの状態（例えば、「オン／オフ」、「電池不足」）に関する視覚的表示または音声表示を提供することができる。追加的にまたは代替的に、インジケータ３８０は、前記センサからのデータに基づいて、ユーザの生理学的状態に関する視覚的または音声表示を提供することができる。
【００５４】
図９の例示的実施形態において、通信モジュール３５０は、センサモジュール３１０とモバイルモニタ１２０（図１）との間のインターフェースとして用いられる。この実施形態においては、ワイヤレス通信リンクが用いられる。好適には、通信モジュール３５０は、「ブルートゥース」ＲＦ双方向ワイヤレス通信をサポートし、アンテナ３５２に接続されている。代替的にまたは追加的に、赤外線（ＩＲ）通信、超音波通信、ＷＩＦＩ通信または有線通信を用いてもよい。
【００５５】
バッテリ３６０は、センサモジュール３１０内の全ての電子機器に電力を提供する。
代替的にまたは追加的に、有線接続（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））を用いてもよい。その場合、有線接続により電力が得られ、選択的に変圧器などの電気絶縁を用いて安全のために供給電力を隔離したり、あるいはデータ転送手段を用いてもよい。
【００５６】
ユーザの身体上のセンサモジュールの位置は、前記モジュールによって取得される生理学的データの種類と、使用センサの種類とによって異なることがある。
【００５７】
例えば、ＥＤＡ信号を測定する場合、当人のストレスまたは覚醒レベルまたは自律神経系（例えば、掌、指関節または耳たぶ）における微細な変化に応じて、皮膚抵抗が変化する箇所に前記センサの電極を取り付けることができる。
【００５８】
光反射率によって血流を測定する場合、血管が表面に近い箇所（例えば、手首、指先端、耳たぶなどまたは額）に前記モジュールを取り付けて、脳内血流をモニタリングすることができる。
心臓電気活性（ＥＣＧ）を測定する場合、接着剤またはストラップを用いてユーザの胸部に前記センサを取り付けてもよいし、あるいは、両手に電極を取り付けることによってＥＣＧをモニタリングすることもできる。
【００５９】
温度感知を行う場合、センサを前記センサモジュールの外部に配置して、腋窩または耳中などに配置すればよい。
【００６０】
あるいは、測定時においてセンサを測定位置に一時的に接触させてもよい。
【００６１】
１つ以上のセンサモジュールを同時に用いてもよい。２つ以上のセンサモジュールを用いる場合、同一または異なる生理学的信号を同一または異なるモバイルモニタと通信させなければならない場合がある。選択的に、複数のセンサにより、１人または複数のユーザを同時にモニタリングしてもよい。これのセンサは、同一のモバイルモニタまたは異なるモニタと通信することができる。
【００６２】
通信リンク１１２は、双方向性であり、前記センサモジュールの動作時に継続することが好ましい。このような場合、前記センサモジュールは、前記ユーザの生理学的状態を示す情報を表示および処理のために前記モバイルモニタへと送信し、前記モバイルモジュールからのコマンドおよび命令を処理および受信する。このようなコマンドおよび命令は、センサモジュールの動作モードを制御することができる。例えば、このようなコマンドにより、データサンプリングレートを変更することができる。追加的にまたは代替的に、このようなコマンドにより、データサンプリング精度または範囲を変更してもよい。プロセッサ３４０によって実行されるプログラムは、アップロードし、メモリ３４２中に保存することができる。
【００６３】
あるいは、通信リンク１１２を一方向性にしてもよく、その場合、センサモジュール３１０は、モバイルモニタ１２０に情報を送信するだけである。選択的に、通信リンク１１２を間欠性にする。例えば、電力節約およびバッテリ長寿命化のため、前記通信リンクをオンデマンドのみで活性化させてもよいし、あるいは、前記センサによって検出された信号が特定範囲内にある場合（例えば、閾値よりも高いかまたは低い値あるいは他の条件を満足する場合）に活性化させてもよい。例えば、プロセッサ３４０は、取得した生理学的信号中に異常を検出した場合、前記モバイルモニタへのデータ転送を開始し得る。このようなモバイルモニタ１２０へのデータ転送をトリガする警報条件を設定してもよい。例えば、心拍をプロセッサ３４０によってモニタリングして、心拍に関する異常条件およびその変動（例えば、心拍（ＨＲ）が高すぎる、ＨＲが低すぎる、心拍変動（ＨＲＶ）が低すぎる）を検出すればよい。後述するようなＨＲＶ分析から推定可能な呼吸数を用いてデータ転送をトリガしてもよい。
【００６４】
代替的にまたは追加的に、データ転送を前記モバイルモニタによってトリガしてもよい。
【００６５】
例えば、モバイルモニタ１２０はラップトップコンピュータであってもよく、センサモジュール３１０は、生理学的情報を取得し、好適には圧縮された様態でメモリ３４２中に記録し得る。このようなログは、数分間〜数時間の間にわたることがある。センサモジュール３１０が前記モバイルモニタ近隣にある場合、前記取得および保存されたデータは、自動的または手動で開始したコマンドで転送し得る。
【００６６】
データ転送速度は、前記センサモジュールの動作モードに応じて変更することができる。例えば、通常動作モードにおいてはＨＲ、ＥＤＡ ＥＣＧおよびＨＲＶのうち１つまたは複数を前記モバイルモニタにリレーし、別の動作モードにおいては前記信号のうちより多くのものまたはその全てを転送することができる。選択的に、データをバッファ（例えば、メモリ３４２内のサイクリックバッファ）に保存して、最近取得されたデータが上書きされるまで利用可能になるようにする。バッファに保存されたデータは、オンデマンドで転送されるか、あるいはプロセッサ３４０または前記モバイルモニタによって開始し得る。
【００６７】
命令およびコマンドは、リモートサーバ１４０または専門家ステーション１５０によって開始され、モバイルモニタ１２０を通じてセンサモジュール１１０にリレーされる。あるいは、様々な通信方法を様々な目的に用いることもできる。例えば、センサモジュール１１２からモバイルモニタ１２０へのデータ転送を単方向性通信（例えば、ＩＲ伝送）によって達成し、ＵＳＢケーブルによりセンサ１１０がモバイルモニタ１２０に接続されている間に前記センサモジュールの再プログラミングまたは警報パラメータの設定を行うことができる。通信モードおよび通信方法の他の組み合わせも可能であることが明らかである。
【００６８】
好適には、センサモジュール３１０は、プレチスモグラフ電子機器３２０、光源３２２および光検出器３２８を用いて皮膚３００中の血流をモニタリングする手段を具える。好適な実施形態において、光源３２２は、赤色光またはＩＲ光３２４を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）、または、複数の波長（例えば、赤色光またはＩＲ光の両方）を発光する複数のＬＥＤである。固体ダイオードレーザまたは面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの他の光源を用いてもよい。好適な実施形態においては、光検出器３２８はシリコンフォトダイオードである。選択的に、放射光３２４の強度は不定である。例えば、ＨＲ電子機器３２０が光をオフにして、エネルギー節約または定期較正および周辺光の減算を行ってもよい。追加的にまたは代替的に、放射光３２４の強度をプレチスモグラフ電子機器３２０によって制御して、異なる皮膚色および個人間の皮膚の光散乱特性の差異について補正して、これにより、反射光３２６が特定範囲内に納まるようにしてもよい。この方法を用いた場合、光検出器３２８およびその関連付けられた増幅器およびアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）が飽和したり範囲外になることが確実に無くなる。あるいは、ユーザの付属物（例えば、指または耳たぶ）の片側上に光源３２２を配置し、他方の付属物の他方上に光検出器３２８を配置してもよい。この場合、前記検出器は、反射光の代わりに、前記付属物を通じて送られてきた光を検出する。
【００６９】
図９は、本発明の一実施形態による光源強度の自動的かつ連続的な調整を行う反射型フォトプレチスモグラフ９００の例示的電気回路の詳細を示す。この回路は、ユーザの例えば指の中の毛細血管床を血液が通過する際の光強度変化を拾うように設計されている。反射光強度は経時的に変化することで、ユーザ中の心臓の脈動活性を反映する。この変化は、電圧に変換され、増幅、フィルタリングが行われてデジタル信号となり、その後、マイクロコントローラ３４０へと送られる。
【００７０】
インターフェースセンサは、強度制御型光送信器Ｔｘ（好適には、赤色または赤外線ＬＥＤ）と、光受信器Ｒｘ（好適には、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ）と、トランスインピーダンス型（電流／電圧）増幅器とを具える。好適な実施形態において、受信器Ｒｘは、光検出器および増幅器双方を具える一体型コンポーネントである。前記トランスインピーダンス型増幅器の出力からの信号Ｓ１は、差動増幅器Ａ１の１つの入力に送られ、ローパスフィルタリングも行われ、その後、出力信号Ｓ２を出力する単位利得バッファ増幅器Ａ２へと送られる。出力信号Ｓ２は、光センサ上にくる光の平均レベルを表し、この出力信号Ｓ２中、前記フィルタのローパス作用により脈動成分は除去されている。その後、出力信号Ｓ２を差動増幅器Ａ１への他方の入力として用いる。Ａ１からの出力は、ローパスフィルタリングされ、その後、Ｓ２と共にアナログ／デジタル変換器ＡＤ１の差動入力へと送られ、これにより、デジタル化パルス信号がマイクロコントローラ３４０へと提供される。さらに、Ｓ２は、固定基準電圧Ｖｒｅｆがスラグされた比較器Ａ３と共に用いられる。この比較器Ａ３の出力は、光送信器Ｔｘの強度を制御する。その結果、光源強度の自動的／連続的調整による、受信器に対する最適なバイアス入力条件が得られる。前記回路の全体的効果を述べると、周辺光条件の可変性、対象の皮膚色調に対して対応できることや、光源を最適制御することによって不要なドレイン電流を最小限にすることがある。前記フォトプレチスモグラフの代わりに、反射光変化の代わりに血管圧力の微細な変化をモニタリングする圧電センサを用いることが可能である。
【００７１】
本発明の別の局面は、ＧＳＲ ＥＤＡセンサである。ＧＳＲおよびＥＤＡは、一般的な覚醒レベルのモニタリング目的のために多年にわたって用いられてきた。しかし、同じ個人が異なる感情状態および生理学的状態を経験するように個人の皮膚抵抗のインピーダンス間の差も極めて高いため、有効性が犠牲になっていた。
【００７２】
ユーザの広範囲のスペクトルに対応するために、現行のシステムは、微細な変化を診断するほどの感度を持っていない。この問題を解消するために当該分野において用いられている１つの方法として、２個の読み取りセッションを行ってそれを専門家にモニタリングさせる方法がある。すなわち、前記第１の読み取りによって基線を生成し、この基線よりも高い位置に中心を持つ感度で第２のセッションを行う。本発明において、
−好適には、１６ビットアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）マイクロチップを用いて、より広い範囲をより高い感度で網羅する。
−図１０に示すような電子回路を改変して、ダイナミックレンジを向上させる。
−ユーザの基線および感度レベル双方を自動的にモニタリングし、その結果を理解可能な様式でユーザに表示することのできるソフトウェアを用いる。
【００７３】
従来技術と異なり、ＥＤＡユニットは８ビットまたは１２ビットＡＤＣを用い、好適な実施形態のＥＤＡ電子機器３３０は１６ビットＡＤＣを用いている。皮膚抵抗の小さな一時的変化から有意な生理学的情報が得られる一方、ＥＤＡは広範囲にわたって変化し得ることが分かっている。さらに、大きなダイナミックレンジにより、ＡＤＣ範囲または基線または感度を手作業で調整する作業が低減されるまたは無くなる。ＥＤＡ信号は低帯域幅であるため、「シグマデルタ」型などの高精度ＡＤＣを用いることができる。
【００７４】
選択的に、自動のオートレンジングおよびオートスケーリングを用いてもよい。この方法においては、各測定から基線を減算することができる。減算した値は、保存するかまたは前記モバイルモニタに送信することができ、これにより、実際の値を再記憶することができる。同様に、自動的スケーリングを用いて、ＡＤＣの各ビットと関連付けられた信号変化を再規定することができる。選択的にまたは追加的に、取得されたデータの対数または他の非線形スケーリングを用いてもよい。
【００７５】
図１０は、ＥＤＡモニタリング用に非線形スケーリングを用いた電子回路１０００を示す。回路１０００は、ユーザの感情喚起の変化を反映する汗腺活性の極めて小さな変化を取り出すように、設計されている。これらの回路は、皮膚抵抗レベルの変化をモニタし、その後増幅され、フィルタリングされ、デジタル化され、その後マイクロコントローラ３４０へと送られる。
【００７６】
１つの好適な実施形態においては、インターフェースが、ＰＣＢ上にエッチングされた一対の金めっき指電極１０３２および１０３４からなる。ＥＤＡ信号は、大きなダイナミックレンジを有し、対象のベース皮膚抵抗レベル間にも、極めて大きな変動がある。電子機器は、変調した定電流源を具える。作動増幅器Ａ４は、交点１１００における電位を電圧Ｖｒｅｆに維持しようとし、これにより、抵抗Ｒ３を通じて固定電流を提供する。この電流は、抵抗ＲｌおよびＥＤＡ電極１０２３および１０３４の組み合わせを通じて流れる電流である。電圧Ｖｘは、この定電流を維持することが必要であり、基準電圧Ｖｒｅｆに対して測定され、ローパスフィルタリング後にアナログ／デジタル変換器ＡＤ２によってデジタル化される。好適には、ＡＤ２は１６ビットＡＤＣである。
【００７７】
抵抗Ｒ２は好適には高く、例えば、（Ｒ２は通常の対象ベース読み取り値の１０倍より大きい）、通常動作時、回路において有意な効果を持たない。しかし、高いレベルの基礎皮膚抵抗を有する対象の場合、Ｒ２はより有意になり、Ａ４からの電圧出力は低減し、これにより、出力飽和を回避する。その結果、非定電流で測定された出力を持つ同一回路を用いて、高ベース抵抗の対象を測定することが可能となる。測定された電圧Ｖｘは、以下によって得られる。
【００７８】
上記式中、Ｒｌ、Ｒ２およびＲ３は抵抗値である。Ｖｒｅｆは基準電圧値であり、Ｒｘは、電極間に現れるユーザの皮膚抵抗の変化である。
【００７９】
本発明による回路に基づいたＥＤＡモニタリングデバイスは、皮膚抵抗の小さな変化を広い範囲（例えば５０ＫΩ（５０，０００Ｏｈｍ）〜１２ＭΩ（１２，０００，０００Ｏｈｍ））で測定することができる。正確な範囲は、前記回路中のコンポーネントの値を変更することにより、調整することができる。
【００８０】
図１１は、測定された電圧Ｖｘとユーザの皮膚抵抗Ｒｘとの間の関係をいずれか単位で対数−対数スケールでプロットした例示的グラフを示す。原点付近において直線範囲が観察される。このプロットは、Ｒｘ値が高くなるにつれて非線形になる。
【００８１】
選択的に、センサモジュール３１０にインジケータ３８０を設ける。インジケータ３８０は、前記モジュールの状態に関する視覚的または音声表示を提供し得、あるいは、以下のうち１つまたはいくつか、すなわち前記センサからのデータに基づいたユーザの生理学的状態に関する視覚的表示、振動表示、または音声表示を提供し得る。例えば、インジケータ３８０を用いて、ユーザに対し、生理学的信号が事前規定された範囲外にある旨の警報を出すことができる。この警報は、プロセッサ３４０によって局所的に開始してもよいし、あるいは、通信リンク１１２を通じてセンサモジュールに通信してもよい。選択的に、後で詳述するように、インジケータ３８０を訓練セッションにおいてバイオフィードバックとして用いてもよい。
【００８２】
インジケータ３８０は、１つのＬＥＤまたは選択的に異なる色を持つ複数のＬＥＤを具えていても良い。選択的に、インジケータ３８０は、音声信号をユーザに提供するスピーカを具えていても良い。選択的に、インジケータ３８０は、振動生成手段（例えば、ＰＺＴブザーまたは小型電気モータ）を具えていても良く、これにより、当該警報をユーザだけが感知できる（すなわち、ユーザ以外には感知されない）ようにできる。
【００８３】
モバイルモニタ
本発明の一実施形態において、センサモジュール１１０は、通信リンク１１２によりモバイルモニタ１２０へと接続されている。１つの好適な実施形態において、モバイルモニタ１２０は、データ分析を行うプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、音声出力、入力手段（例えば、キーパッド）、およびマイクおよびスケッチパッド、およびセンサモジュールおよびリモートサーバ双方との通信手段を具えた携帯電話またはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）である。
センサモジュールとのインターフェースおよびユーザへのフィードバック提供に必要な特定のプログラムをユーザがアップロードすることができる。例えば、前記プログラムは、新規のゲームまたは着メロをロードする際と同様にワイヤレスで携帯電話にロードすることができる。
【００８４】
あるいは、他のパーソナルコンピューティングデバイスをモバイルモニタ（例えば、ラップトップパーソナルコンピュータＬＰＴ）またはメディアプレーヤー（例えば、Ａｐｐｌｅ ｉＰＯＤ（登録商標））、ポケットＰＣまたは電子ノートブックとして用いてもよい。あるいは、ユーザが動き回ること無く訓練セッションを行いたい場合、あるいは、ユーザが前記センサモジュール中に保存されたデータを定期的にダウンロートするかまたは前記センサを再プログラムしたい場合、標準的なＰＣを用いてもよい。
【００８５】
前記センサモジュールの通信範囲は、その小型サイズおよび低バッテリ容量に起因して数メーターに限定され、ブルートゥースを用いてもせいぜい１００メーターが上限である。それと比較して、前記モバイルモニタは、セルネットワークにわたって（好適にはインターネットを用いて）ワイヤレスにリモートサーバに接続する手段を具えている。例えば、携帯電話を、セルラーデータ交換プロトコル（例えば、ＧＰＲＳ）の１つを用いて接続することができる。他の標準的なプロトコルおよび独自のプロトコルを用いてもよい（例えば、モデムを用いた電話回線への有線接続、または非対称型デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ワイヤレスＬＡＮ（ＷＡＮ）など）。
【００８６】
リモートサーバは、センサのデータのさらなる処理、モバイルモニタの開始およびアップデート、センサモジュールプログラミング、ユーザへのフィードバックおよびアドバイス、ユーザへの警報発行、緊急時におけるユーザのための救助隊の招集を提供することができる。いくつかのモバイルモニタは、モニタの物理的位置を確立する手段（例えば、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ））を具えることができ、このような手段を用いて、ユーザの苦痛時（例えば、心臓障害またはてんかん発現）において救助隊を差し向けることができる。
【００８７】
心理状態
ここで、図４を参照する。図４は、ユーザのあり得る「心理状態」の例を模式的に示す。縦軸はユーザの覚醒レベルを示し、横軸はユーザの感情状態を示す。
【００８８】
バイオフィードバックシステムおよびモニタリングシステムは、感情分析用に設計されていない。ＧＳＲセンサまたはＥＤＡセンサは覚醒レベルを反映するが、このようなシステムは、積極的覚醒（すなわち、ユーザが熱中しているとき）と消極的覚醒（すなわち、ユーザがストレスを受け、怒っている場合）とを区別することができない。これらの既存の方法はまた、低覚醒状態（すなわち、ユーザがリラックスし、内省的であるとき）と、消極的低覚醒（すなわち、ユーザが落ち込んでおり、意気消沈しているとき）とを区別することもできない。
ここで、図４を参照して、図４は、ユーザのあり得る「心理状態」の例を模式的に示す。縦軸はユーザの覚醒レベルを示し、横軸はユーザの感情状態を示す。
【００８９】
高感度ＥＤＡセンサ（例えば、本発明に従って本明細書中開示されたもの）と、ＨＲＶ分析と、選択的にマルチメディア表示（例えば、スマートフォン、ＰＤＡまたはＰＣ）とを統合することにより、図４に示すようなユーザの感情状態の分析だけでなく、ユーザの感情状態および生理状態を改善するためのユーザの訓練も行うことが可能となる。
【００９０】
例えば、このシステムは、以下のようないくつかの動作モードを持つことができる。
ａ）基線較正：本システムは、特定のユーザの基線を自動決定する。前記基線は、パラメータのベクトルを含み、これらのベクトルは、第１の間隔の間に計算および記録される。第１の間隔の例を挙げると、最小、最大および平均ＨＲ、ＨＲＶ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、呼吸速度（これは、間接的に計算することもできるし、直接モニタリングすることもできる）、およびＥＤＡ（最大、最小、平均、分散、変動数および傾き）がある。
ｂ）誘発された心理状態を用いた較正：好適には、基線が安定した後、短時間で、本システムは、事前記録されたトリガを呈示する。各トリガは、ユーザの特定の感情を引き出すように設計されている。これらのトリガは、特定の感情反応を生じさせることができる事前に記録されたシナリオであればよい。好適な方法としてはマルチメディア方法がありその場合、スマートフォンまたはＰＣ上の事前記録された音声／視覚的映画であってもよい。専門家用のシステムの場合、マルチメディア方法として、リアル３Ｄシナリオを用いたバーチャルリアリティゴーグルであってもよい。より低コストのシステムにするためには、トリガを単に携帯電話を用いた音声セッションとしてもよい。これらのトリガまたはシナリオは、特定の感情反応を生成できる点について事前に試験および検証された一般的なシナリオであってもよいし、あるいは、特定の文化、人々または個人に合せてカスタマイズしてもよい。例えば、シナリオは、歯科用ドリルが歯に当たっている様子の音声視覚的表示であってもよい、あるいは、消極的覚醒のための自動車事故であってもよいし、積極的覚醒のためのゲーム勝利またはロマンチックな関係であってもよいし、積極的リラックスのためのリラックスできる雰囲気の映画であってもよいし、消極的低覚醒のための退屈で悲しいシナリオであってもよい。各トリガの間、及び後に、システムは、上述したようにパラメータのベクトルのモニタリング、計算および記録を行い、各トリガの開始時および終了時において、図８に示すパラメータを計算する。
ｃ）ユーザが記録した心理状態を用いた較正：本システムは、例えばユーザの携帯電話のキーボードを用いて（例えば、とても幸福感を感じる場合、９を押す。とても悲しい場合、１を押す）、ユーザの主観的な気持ちを入力するようユーザに要求することができる。前記ベクトルを計算し、これらのベクトルを前記特定のトリガと相関付けることにより、本システムは、特定の感情状態を区別し、これらの感情状態をユーザの生理学的状態と相関付けることができる。本システムは、これらのベクトルとその特定のユーザおよび／またはユーザの各グループの特定の感情状態との相関関係とを保持することができる。
ｄ）学習モード：本システムは、ニューラルネットワークおよび類似の方法を採用して、或るユーザグループの過去のデータを用いて学習を継続し、上述したようなユーザのベクトルデータを用いて特定のユーザの感情状態をより短時間で予測を行うことができる。例えば、このアルゴリズムを或るグループの人々に対して用いて、本システムは、或るユーザのＨＲＶが低くなる時およびそれと同時に皮膚導電率が高くなる時はユーザの感情状態が「消極的ストレス」であると予測することができ、ユーザのＨＲＶが高くなり皮膚導電率が低い時は「リラックスしかつ積極的」な状態であると予測することができる。
ｅ）訓練モード：本システムはまた、第１にユーザの日常活性においてユーザの生理学的状態および感情状態をより意識し、第２により良い挙動、生理学的および心理学的／生理学的習慣を取得する（例えば、呼吸サイクルおよび吸気／吸気比を増加させる、ユーザのＨＲＶを増加させる、リラックスすることを学習する）ようにユーザを訓練することもできる。第３に、本システムを用いて、ユーザの日常生活における消極的なトリガおよびイベントに対するユーザの態度および反応を改善し、プレッシャ下でのユーザの反応および行動を改善するようユーザを訓練することができる。本システムは、リアルイベントをシミュレートし、ユーザの反応、行動および挙動を改善するようユーザを訓練することができる。例えば、従来技術によるバイオフィードバックシステムの場合、人工的設定（例えば、セラピストのオフィス）でしか用いることができないのに対し、本発明のワイヤレスセンサは、実際の重要な活性（例えば、運転時、音楽演奏時、スポーツ競技時、試験時、インタービュー時など）において用いることができる。
【００９１】
本発明のシステムは、特定のユーザに合せて較正またはカスタマイズすることができる。あるいは、一般集団または前記集団の特定のサブグループを研究することによって得られた統計パラメータを用いてもよい。いくつかの実施形態において、リモートサーバが複数のユーザからデータ（選択的にユーザに関する情報を具える）を受信し、およびこの情報を用いて、心理状態分析に用いられるデータセットを生成する。選択的に、前記データセットから抽出されたパラメータを前記ユーザのうち少なくとも数人のモバイルユニットに送信して、前記ユーザの心理状態の判定に用いる。選択的に、サービスプロバイダが試験群または複数の試験群のユーザを用いて、データセットを生成する。このユーザの心理状態（ユーザの特定のトリガに対する感情反応を具える）のリアルタイム分析を用いて、ユーザの行動を改善するようユーザを訓練し、特定のイベント、トリガ、生成物およびサービスに対するユーザの反応を分析することができる。
【００９２】
ユーザは、リアルタイムの音声視覚的フィードバックにより、本システムから直接リアルタイムでフィードバックを受け取ることができ、それと同時に、本システムは、ユーザの反応の改善を援助することのできる専門家またはコーチにその情報を送信することができる。これは、健康問題に関連していてもよい（例えば、ぜんそくに罹った子供は、システムおよび／または医師からのフィードバックをリアルタイムで受けることができ、また、スポーツ選手であれば自身の行動を改善するためのフィードバックを受ける）。訓練および分析用に、上述したような生理学的ベクトルを外的状況（例えば、競争の映像、音楽演奏）と共に記録することが推奨される。このようにして、最善の行動と生理学的ベクトルとの間の相関を発見し、また、前記センサのリアルタイムフィードバックを伴う映像または視覚化によるイベントのシミュレーションを用いて、ユーザの生理学的、感情的および精神的行動を最適化するようユーザを訓練することができる。
【００９３】
模式的に、図４の上側部分は、高覚醒状態（例えば、身体的ストレスまたは感情的ストレス）によって特徴付けられる。このストレスは、盛大な身体的活動、怒り、攻撃性、恐れ、または不安といった感情状態の結果発生し得る。あるいは、高覚醒は、積極的思考（例えば、タスク実行への集中、熱中または情熱の感情）に起因する興奮の結果起こり得る。これらの２つの異なる状態は、図４の右側（消極的感情）および左側（積極的感情）にそれぞれ分離される。
【００９４】
同様に、図４の下半分に模式的に示す低ストレス心理状態は、落ち込みまたは退屈に起因し得、図４の右下側の低覚醒またはエネルギーレベルおよび消極的感情や、図４の左下側のリラックスおよび自己完結的な喜びによって特徴付けられる。
本発明の一実施形態において、センサおよびデータ処理の組み合わせにより、ユーザの心理状態の自動判定が可能になり、この組み合わせを用いて、フィードバックおよび対話型マルチメディア訓練を提供して、積極的心理状態および身体を達成および維持することができる。
【００９５】
高ストレス状態は、高ＨＲと関連付けられたアドレナリンホルモン生成によって特徴付けられる。しかし、高ＨＲそのものは、熱中および情熱を怒りおよび不安から切り離すことができない。積極的精神的状態（図４の左側の２つの象限）は、成長ホルモンおよびデヒドロエピアンドロステロン（ＤＨＥＡ）の分泌に関連し、高心拍変動（ＨＲＶ）および高皮膚抵抗によって特徴付けられる。これと対照的に、消極的精神的状態（図４の右側２つの象限）は、コルチゾールホルモンの分泌と関連し、ＨＲＶによって特徴付けられる。さらに、リラックス状態は、安定してゆっくりとした呼吸と長吸気期間との組み合わせによって特徴付けられる。
【００９６】
本発明の例示的実施形態において、心理状態は、２つのコンポーネントベクトル（感情的レベル：横軸上において、左に行くほどより高い積極的感情、右に行くほどより消極的感情、縦軸上において、上に行くほどより高いストレスレベル、下に行くほどより低いストレスレベル）によって特徴付けられる。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態において、マーカ（例えば、アイコン）を心理状態ベクトルを表す座標上に表示し、ユーザが視認して自身の状態をモニタリングできるようにする。前記マーカの位置は、前記心理状態が変化する度に定期的に更新することができる。
【００９８】
代替的にまたは追加的に、色コードを用いて心理状態を記号で表すことができる。例えば、横軸において左側を色々な色合いの黄色で表し右側を黒色で表し、縦軸において上側を色々な色合いの赤色で表し下側を青色で表すことができる。
【００９９】
これらの色の組み合わせにより、オレンジ（２個の寸法スケールの左上側象限上の情熱的気分を表す）、緑色（左下側象限上のリラックスした気分を表す）、暗赤色（右上側象限上の攻撃的気分を表す）、および暗青色（左下側象限上の落ち込んだ気分を表す）が得られる。
このようにして得られた心理状態を表す色の組み合わせは、ユニット１２０のディスプレイ１２２上に表示することができる。例えば、得られた色の組み合わせを図７ａ〜図７ｄに示すようなグラフの１つまたはいくつかの背景に用いることができる。本発明の一般的実施形態において他の色配色を用いてもよいことが明らかである。このような心理状態の色表示は、視認し易く、ユーザは、モニタを注意深く見なくても、あるいは他の精神的タスクまたは身体的タスクを行っている間に、直観的に理解することができる。
【０１００】
データ処理
本発明の一実施形態において、前記センサモジュール内のプロセッサ３４０によって行われるデータ分析により、心臓パルスを追跡する。
【０１０１】
図５ａは、健康な人の典型的なＥＣＧ信号を示す。時間間隔Ｔ１およびＴ２によって分離された３つの心拍が明確に図示されている。
【０１０２】
図５ｂは、典型的な光学信号を示す。時間間隔Ｔ１およびＴ２によって分離された３つの心拍が明確に図示されている。
【０１０３】
本発明の一実施形態においては、検出器３２８からの光学信号を分析して、個々の心拍を判定する。
【０１０４】
この工程は、信号のピーク、最小値またはゼロ交差の特定、自動相関の実施、またはウェーブレット分析によって行うことができる。
【０１０５】
１つの好適な実施形態において、光学信号中の極大値が見られる。従って、本システムは、このピークが心拍ピークであるのかあるいは単なるノイズに起因する極大値であるのかを確認する。この判定は、例えば確率的アルゴリズム、発見的アルゴリズムまたはファジー理論アルゴリズムを用いて、前回の心拍からの信号との比較を行うことにより、支援することができる。
【０１０６】
平均心拍数のみを表示する標準的な心拍モニタと対照的に、電子機器および前記ピーク検出器と心拍認識アルゴリズムとの組み合わせにより、本システムは、各心拍の検出、計算および提示をより正確に行うことができる。
【０１０７】
利用可能であれば、同様の分析をＥＣＧ信号に行ってもよい。その場合、Ｒ波は高振幅でありかつ輪郭がはっきりしているためＥＣＧ中の正確なピークの検出がより容易になる。瞬間ＨＲをＨＲ（ｔ）＝１／Ｔｉとして規定する。ここで、Ｔ（ｉ）は、拍動サイクル「ｉ」の継続期間である（Ｔはまた、図５ａに示すようなＲ−Ｒ継続期間としても知られる）。ＨＲ（ｔ）は、追跡時経過時間（ｔ）であり、選択的にメモリ３４２中に保存される。あるいは、前記Ｔ（ｉ）を保存してもよい。
【０１０８】
平均ＨＲ（ＡＨＲ）は、特定の期間にわたるＨＲ値の平均値を計算することによって得ることができる。移動平均を所定の時間窓にわたって計算して、信号中のノイズを低減することができる。
【０１０９】
ＨＲ変動（ＨＲＶ）は、いくつかの方法によって計算することができる。そのうち１つは、ＡＨＲとＨＲ（ｔ）との差の絶対値であり、特定の間隔におけるＨＲ（ｔ）の平均を計算する。
【０１１０】
他の方法は、特定の間隔におけるＨＲの標準的な偏差または変動の計算である。
【０１１１】
選択的にまたは追加的に、心臓信号のスペクトル分析を行ってもよい。好適には、計算効率の良い高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを行ってスペクトルを計算するとよい。
【０１１２】
図５ｃは、心臓信号の典型的なフーリエスペクトルを示す。ＡＨＲは、ピーク位置（これは、数分間当たりの心拍数が３０〜１８０の平均心拍に対応する０．５Ｈｚから３Ｈｚ間に位置することが多い）から推定することができる。ＨＲＶは、ピーク幅から推定することができる。
【０１１３】
ストレスレベルはＡＨＲから推定することができ、ここで、高レベルのストレスは、通常のＡＨＲよりも高い点において特徴付けられる。「通常の」ＡＨＲは、個人によって異なり、年齢および身体的体力に依存することが強調される。そのため、例えば長期の継続期間にわたるＡＨＲの測定および平均化、または当該人物が既知の心理状態にある間の較正セッション時のＡＨＲの測定により、時機に応じてこのレベルを更新しなくてはならない場合がある。同様に、訓練セッションおよび較正セッション（例えば、盛大な身体的運動と、黙想、休息または睡眠）時に各軸の２つの端部を較正することができる。
【０１１４】
ＨＲＶの変動は、図５ｃ中のピーク幅から評価することができる。
【０１１５】
心拍数は、呼吸周期および自律神経系機能と相関があることが分かっている。図６ａは、通常呼吸周期時の健康な人のＨＲを時間の関数として表した典型的なグラフである。ＨＲは、吸気時に増加し、空気呼気時に低減する。
【０１１６】
この分野において公知の呼吸モニタは、胸部周囲にひもで固定された歪ゲージセンサまたは当該人物の口および鼻孔近隣に配置された空気移動センサを用いる。これらのセンサを用いるのは、面倒であり、また不快でもある。これと対照的に、本発明の一実施形態は、ＨＲ情報から呼吸を推定する。
【０１１７】
本発明の一実施形態において、例えば光学信号またはＥＣＧ信号から判定した瞬間ＨＲ（ｔ）の値を分析し、呼吸周期を決定する。この工程は、ＨＲシーケンスのピーク、谷部またはゼロ交差部の特定と、自動相関の実行またはウェーブレット分析によるＦＦＴ分析により、行うことができる。各呼吸周期は、呼吸数（ＢＲ）、呼吸深さ（ＢＤ）および吸気継続期間（ＲＥＩ）にわたる吸気比について分析することができる。代替的にまたは追加的に、各呼吸周期を分析して、２つのパラメータ（すなわち、吸気継続期間および呼気継続期間（平均継続期間（秒））として表してもよい。
【０１１８】
ここで、１分当たりのＢＲは、呼吸周期（秒）の継続期間にわたって６０として規定される。
【０１１９】
ＢＤは、ＡＨＲによって正規化された呼吸周期時における最大ＨＲから減算された最小ＨＲとして規定される。
【０１２０】
ＲＥＩは、吸気継続期間によって除算された吸気継続期間として規定される。
【０１２１】
これらの値は、モバイルモニタに送信し、選択的にメモリ３４２中に保存することができる。あるいは、モバイルモニタにおいて呼吸分析を行ってもよい。
【０１２２】
ＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩ（それぞれ、ＡＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩ）の平均値は、特定の期間におけるＢＲ、ＢＤおよびＲＥＩの値の平均値をとることにより、計算することができる。移動平均は、時間窓にわたって計算して、信号中のノイズを低減することができる。
【０１２３】
選択的にまたは追加的に、計算効率の良い高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いてＨＲまたはＨＲＶシーケンスのスペクトル分析を行って、スペクトルを計算する。
【０１２４】
本発明のいくつかの実施形態においては、例えば図７ａに示すようにＨＲ（ｔ）がユーザに表示される。ＨＲ（ｔ）のグラフは、状況変化に対して素早く適応するユーザの能力（例えば、興奮を引き起こす刺激の後に平穏な気分を取り戻す能力）を評価する際に有用であり得る。
【０１２５】
データの分析および呼吸パターンの抽出を行う更なる方法は、ＨＲ（ｔ）に自動相関を行うことである。自動相関（ＡＣ（ｋ））は、特定の間隔ｊ＝｛ｔ−Ｋ ｔｏ ｔ｝ｏｆ ＨＲ（ｊ）＊ＨＲ（ｊ−ｋ）にわたる総計として定義できる。本発明のいくつかの実施形態においては、図７ｄに示すように自動相関関数がユーザに表示され、呼吸周期の視覚化を支援する。呼吸が安定している場合、自動相関関数は深い波形を示し、その場合、サイクルは呼吸数と等しい。自動相関関数の波の深さは、呼吸の深さを示す。これと対照的に、ユーザが乱れた気持ちである場合、呼吸は不安定で浅くなることがあり、その結果、自動相関関数は平坦になる。自動相関関数を用いて、呼吸数（ＢＲ）、平均呼吸数（ＡＢＲ）および呼吸数変動（ＢＲＶ）を計算することができる。
【０１２６】
呼気／吸気比（ＥＩＲ）は、呼気継続期間（ＥＤ）、吸気継続期間（ＩＤ）を測定し、ＥＩＲ＝ＥＤ／ＩＤを計算することにより、図６ａのグラフから計算することができる。呼吸数ＢＲは１／ＢＤによって得られ、ここで呼吸継続期間ＢＤ＝ＥＤ＋ＩＤである点に留意されたい。ＥＩＲ、ＢＤ、呼吸深さおよび呼吸安定度の値は、自動相関関数またはＦＦＴ分析からあるいは他の入力デバイス（例えば、携帯電話または以下に説明するようなマウス）を用いて評価することができる。
【０１２７】
図６ｂは、ＨＲＶの典型的なＦＦＴスペクトルを示す。平均呼吸数（ＡＢＲ）は、１０秒の平均呼吸周期に対応する約１／１０Ｈｚにおけるピークから推定することができる。平均呼吸深さは、ピークの高さおよびピーク幅からの呼吸数変動から推定することができる。
【０１２８】
同一期間におけるＨＲのＦＦＴの分析およびＥＤＡの分析により、交感神経系および副交感神経系のバランスを分析することができる。
【０１２９】
選択的にまたは追加的に、従来の呼吸センサを用いて、呼吸周期の独立した測定を提供することができる。選択的にまたは追加的に、ユーザは、呼吸周期の独立した測定値を提供するよう要求される場合がある。例えば、ユーザは、モバイルモニタの入力デバイス（例えば、ＬＰＴ、マウスまたはキーパッド、携帯電話キーパッド、ＰＤＡのスクラッチパッドまたは他のいずれか入力デバイス）を用いるよう要求される場合がある。ユーザは、例えば吸気時に「ｕｐ」キーおよび呼気時に「ｄｏｗｎ」キーを押すことにより、各呼吸周期における入力を提供するかまたはより多くの情報を提供することができ、これにより、ＨＢ分析によって推定された値から独立してＲＥＩを計算するのに必要な情報を提供する。
【０１３０】
代替的にまたは追加的に、マイクを入力デバイスとして用いて、これにより、ユーザが指示を発話することを可能にするか、あるいは、マイクをユーザの気道近隣に配置して、呼吸時の気流に起因するノイズを取得することができる。例えば、携帯電話に取り付けられたヘッドセットマイクを用いて、ユーザの呼吸を感知することができる。これらの方法は、実施が簡単であり、特殊な呼吸センサを不要とし、また、重要な情報およびフィードバックをユーザに提供する。
【０１３１】
リラックス時、呼吸パターンの大部分は規則的で緩く深い呼吸で占められることが分かっている。このパターンは、図６ｂの曲線中のピーク６０の振幅増加により、明らかになる。それと同時に、吸気深さの増加および呼吸数の安定に起因して、ＨＲ変動が増加し、その結果、図６ｂに示すピークＨＲＶが拡大する。
【０１３２】
呼吸ガイドバー
本システムは、グラフバー表示、調子の良い声による合図命令および／または振動のうちいずれか１つ以上を用いた呼吸ガイドをユーザに呈示することができる。グラフバー表示においては、呼吸バー長さは、例えば、ユーザの呼吸速度または呼吸サイクルの吸気または呼気相の継続期間に応じて異なることがある。本システムは、ユーザの呼吸速度を計算し、この呼吸速度を開始基線として用いて、ユーザまたはコーチが乗り越えることが可能な所定の指示を用いて、ユーザの必要性に応じてペースを改善する（すなわち、呼気期間を長くする）ようユーザを訓練することができる。もう一つの例として、呼吸バー長さは、ユーザの肺容量によって変更することができ、ユーザが吸気するにつれて長さが長くなり、ユーザが吸気するにつれて長さが短くなる。自動相関方法を用いて、アプリケーションは、最近の呼吸履歴に基づいて呼吸パターンを予測することができる。呼吸パターンの遅延画像を表示することにより、ユーザは、自身の呼吸数を遅くするよう訓練することができる。選択的に、この訓練の目的を所定の呼吸数目標を達成することとしてもよい。同様に、ＨＲＶによって決定される呼吸深さを呼吸バーの長さによって示すこともできる。吸気相および呼気相は、呼吸バーの変化を観察しているユーザにより、容易に追随することができる。スピーカ１２６を用いて、声による指示、激励およびコマンド（例えば、「吸気して下さい」、「息を止めて下さい」または「吸気して下さい」）を与えることができる。あるいは、呼吸周期の相に応じて呼吸バーの色を変えてもよい。あるいは、別の種類の表示（例えば、風船の膨張および収縮）を表示してもよく、その場合、風船のサイズは、肺容量を示す。選択的に、ユーザは、呼吸バーの動作および表示モードを選択することができる。
【０１３３】
表示画面
図７ａ、図７ｂ、図７ｃおよび図７ｄは、本発明の異なる実施形態による例示的表示モードを示す。
【０１３４】
これらの例示的表示画面は、特定の携帯電話上で視認できるように構成した場合について例示目的のために示したものである点に留意されたい。他の表示手段（例えば、ＰＤＡなど）および表示設計を本発明の一般的範囲内において生成することができる。
【０１３５】
図７ａは、モバイルモニタ１２０として用いられる携帯電話の画面１２２上の例示的表示を示す。表示画面１２２の最上部には、ユーザが携帯電話の他の機能にアクセスすることを可能にするアイコン駆動型電話メニュー７２がある。この例において、このメニューは、「着呼」アイコン７３ａ、「アドレス帳」アイコン７３ｂ、「メッセージ」アイコン７３ｃを含み得、また、その他のアイコンを含んでもよい。表示画面１２２の最下部には、携帯電話の状態インジケータ（例えば、「バッテリレベル」８１ａ、「スピーカオン」８１ｂ、「ＲＦ受信レベルインジケータ」８１ｃなど）を示す電話状態線８６がある。一般的には、これらの上側線および下側線は、携帯電話システムの一部であり、生理学的モニタリングおよび訓練としての前記モバイルユニットの動作と関連しない。
【０１３６】
モバイルユニット（例えば携帯電話１２０）のいくつかのまたは全ての機能は、生理学的モニタリング時においてユーザに利用可能である。例えば、ユーザは、セルラーユニットへの着呼を受け取ることができる。好適には、生理学的データは、継続して受領およびロギングが行われ、後で処理され、表示される。同様に、ユーザは、生理学的データロギングの干渉無く、モバイルユニットのメモリ中に保存されたアドレス帳または他の情報にアクセスすることができる。
【０１３７】
モバイルユニット１２０が携帯電話である場合、データ分析および画面表示は、携帯電話メモリ中にロードされるアプリケーションによって生成され、前記携帯電話内のプロセッサによって実行され得る。
【０１３８】
モバイルユニット上にロギングされたデータは、リモートサーバへと送信されて、さらなる分析が行うことができる。例えば、データ交換プロトコル（例えば、ＧＳＭ、ＧＰＲＳまたは３Ｇ）を用いてデータを前記セルラーネットワークを介して送信することができる。代替的にまたは追加的に、ケーブル（ＵＳＢケーブル、ブルートゥースＲＦ通信または赤外線（ＩＲ）通信）を用いて、データをＰＣまたはラップトップコンピュータに転送してもよい。
【０１３９】
アイコン駆動型電話メニュー７２の下側には、アプリケーションメニュー８５がある。アプリケーションメニュー８５により、ユーザは本発明の他の機能および表示モードにアクセスすることができる。例えば、ユーザは、特定の個別指導型訓練または対話型訓練を選択することができる。アプリケーションメニュー７５により、センサの動作モード（例えば、データ取得またはデータ転送の開始および停止、センサのオンまたはオフ、サンプリングレートおよび精度の決定など）を制御することができる。ユーザは、アプリケーションメニュー８５を用いて、表示されるグラフおよびデータのフォーマットを選択することができる。
表示画面１２２は、呼吸バー７７を表示することができる。本明細書中の例において、呼吸バー７７は左上側にあり、アプリケーションメニュー７５の下側にある。図７ａの実施形態において、グラフ８０は、例えばセンサモジュール２１０内の心拍（ＨＲ）電子機器３２０によってモニタリングされた皮膚中の血流によって測定されたパルス信号８１を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。好適には、このグラフを継続的に更新し、当該データをリアルタイムで表示する。あるいは、このグラフは、前回ロギングされたデータを表してもよい。
【０１４０】
図７ａの実施形態において、グラフ９０は、センサモジュール２１０内のＥＤＡ電子機器３３０によって測定されたＥＤＡ信号９１を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。好適には、このグラフは継続的に更新され、当該データをリアルタイムで表示する。あるいは、このグラフは、前回ロギングされたデータを表してもよい。
【０１４１】
大型メイングラフ５０は、瞬間ＨＲ（ｔ）５１（１秒当たりの心拍数の単位）を時間（分）に対してプロットした結果を縦軸上に示す。選択的に、メイングラフ５０は、表示の操作に用いられるナビゲーションアイコン５４（ここでは、「再生」状態として図示）を具える。例えば、ユーザは表示を「フリーズ」して、特定の時間枠を綿密に調査することができる。同様に、ユーザは、コマンド「早送り」、「速度上昇」、「速度低下」、「戻る」、「ズームイン」、「ズームアウト」、「平滑」）のコマンドのうちいずれかものまたはその全てを行うことができる。大グラフ５０上で行われる操作は、グラフ８０および９０のうち１つまたは双方を有効にして、全グラフの同期を維持することもできる。あるいは、これらのグラフのいくつかはリアルタイムデータを示す一方、別のグラフは前回ロギングされたデータを示すようにしてもよい。
【０１４２】
目標または最適範囲ゾーン限界５２ａおよび５２ｂがメイングラフ５０上に記載されており、これにより、ユーザは、自身の心拍と訓練目標とを比較することができる。この目標ゾーンは色付けしてもよい。例えば、中央の緑色ゾーンは目標値を示し、多様な色合いの黄色は目標ゾーンを示し、多様な色合いの赤色は危険域にある高値または低値を示す。グラフの１つまたは数種からなる色の背景色は、ユーザの心理状態を示すことができる。
【０１４３】
図７ａの実施形態において、左側６５ａ上の数値データは、瞬間心拍ＨＲ（ｔ）を示す。この例において、数秒当たりの心拍の値６１は、グラフ５１の最終値から推定することもできる。あるいは、左側６５ａ上の数値データは、所定の時間間隔にわたる平均心拍を表示することができる。
【０１４４】
図７ａの実施形態において、右側６５ｂ上の数値データは、時間窓におけるＨＲ（ｔ）の標準的な偏差から計算された平均心拍変動を示す。あるいは、右側６５ｂ上の数値データは、図６ａに示すような最小心拍と最大心拍との間の差を示すデータを表示することができる。
【０１４５】
図７ｂは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面１２２上の別の例示的表示を示す。この例において、グラフ９０は、ＥＤＡデータを示す代わりに、ＨＲＶ値９３を時間に対してプロットした結果を横軸上に示す。これらの値９３は、ＨＲＶの自動相関関数を示し得る。
【０１４６】
図７ｃは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面上の別の例示的表示を示す。この実施形態において、グラフ９０はＨＲＶ値９３を示し、大グラフ５０はＥＤＡデータ９１を示す。ナビゲーションアイコン５４は、データ表示が「一時停止」モードにあることを示す。
【０１４７】
図７ｄは、モバイルモニタとして用いられる携帯電話の画面上のさらに別の例示的表示を示す。この実施形態において、グラフ８０はパルスデータ８１を示し、グラフ９０はデータ５１を示し、グラフ５０はＨＲＶデータ９３を示す。
【０１４８】
図７ａ〜図７ｄに示す例示的画面は、ユーザにより、自身の生理学的状態の評価を行うためと、ユーザの状態および日常イベントに対する反応を改変するためのバイオフィードバックデバイスとして用いることができる。モバイルモニタを用いて、最近取得されたデータから計算された「リアルタイム」パラメータを表示し、あるいは、前回取得および保存されたパラメータのシーケンスを再生することもできる。当該データが取得された日付および時刻を保存し、保存されたデータと関連付け、選択的に表示してもよい。
【０１４９】
これらの表示画面は、当該モバイルモニタの表示のサイズおよび種類に適合するように、柔軟に設計することができる。信号およびパラメータの異なる組み合わせを多様な様式（例えば、グラフ、多色、円グラフ、数値、バー、時計状インジケータ、警報信号、英数字メッセージ、他）で表示することができる。生理学的データの解釈に応じて、静的アニメーションまたは動的アニメーションを表示してもよい。例えば、ユーザの状態がリラックスしている場合は嬉しそうな「ニコニコ顔」を表示し、ユーザが不安な状態のときは「悲しい顔」を表示することができる。アニメーションが動く速度は、生命関連パラメータ（例えば、ＨＲまたはＢＲ）と相関付けることができる。ユーザのサイクルに追随するように、脈動する心臓または呼吸する肺を表示およびアニメーション化してもよい。あるいは、音楽および楽音をインジケータとして用いてもよく、その場合、例えばピッチまたは強度をＨＲおよびＢＲと関連付け、ユーザは、静かで小さな音を達成および維持するよう訓練してもよい。
【０１５０】
訓練セッション
本明細書中にて上述したようなＥＤＡセンサはユーザの覚醒レベルの変化に対して高感度であるため、異なる刺激（潜在的反応を具える）に対するユーザの反応の変化を反映した複数種のスコアを計算することができる。刺激の例には、例えば、質問、画像、音楽、匂い、またはマルチメディアクリップ（例えば、短い映像）を挙げることができる。この刺激は、別の人物によって提示／要求することもできるし、あるいは、モバイルモニタまたはコンピュータ上に事前記録された情報によって提示／要求することもできる。刺激は、ユーザに送信されるメッセージ（例えば、携帯電話またはＴＶクリップ上のテキストメッセージまたはマルチメディアメッセージ）またはユーザの意識的反応または潜在的反応に影響を与え得る他のいずれか刺激にすることができる。このシステムは、当該刺激の前後および最中のユーザの生理をモニタリングし、ＥＤＡスコア、心臓スコアおよび心理状態スコアのパラメータのうちいずれか１つ以上を計算することができる。
【０１５１】
図８は、このような刺激に対するユーザのストレス反応の一例としてのＥＤＡグラフを示す。これらの反応から、本システムは、以下のスコアを計算することができる：前記刺激（トリガ）時間、ＥＤＡ変化が発生するまでの待ち時間（反応時間）、最大導電率までの時間、当該刺激前の振幅の絶対的変化および相対的変化（基線）、刺激発生時、刺激後に所定時間経過後の新規な基線、半回復時間、完全回復時間、当該刺激の前後および最中に定期的に（例えば、１０分の１秒毎に）計算されたＥＤＡの分散および標準偏差、ＥＤＡの分散（標準偏差および／またはＥＤＡの分散の分散を具える）に基づいた同様のパラメータの計算、待ち時間、分散最大、分散の半回復時間、および前記分散の回復時間。
【０１５２】
多数のユーザがこれらのスコアを試みたところ、このシステムは、ユーザが選択した数値を発見し、ユーザが真実を伝えているか否か発見し、ユーザが隠そうとしている他の情報を検出する際に効果的であることが分かっている。例えば、ユーザは、数字を選択するように要求された。携帯電話は、ランダムに選択された数字を提示し、上述したパラメータを計算する。ユーザは、全ての数字に対して「いいえ」と言うように命令される。しかし、このシステムは、前記選択された数字を提示した後のＥＤＡの分散の最大標準偏差の数字を発見することにより、当該ユーザが選択した数字を検出することができる。
【０１５３】
同様の方法で、本システムは、特定の時間間隔内における、あるいは刺激への反応として（心臓スコア）、ユーザのパルス、心拍および心拍変動の変化も計算した。
【０１５４】
本発明の例示的実施形態において、本システムは、ＥＤＡスコアおよびパルススコア双方をモニタリングし、モバイルモニタ上のマルチメディア音声／視覚反応を少なくとも１人のユーザに提示することができる。そのため、異なる気分を表す異なる音声視覚的クリップを提示することができる。また、このシステムは、ユーザの主観的反応（恐れまたは喜びの程度）を記録し、ＥＤＡスコアおよび心臓スコアを同時に計算することができる。この工程は、リサーチ、セラピー、評価および娯楽のために用いることができる。これらの方法を用いれば、ユーザの心理状態の少なくとも２つの様相（１つの様相は覚醒またはリラックス状態であり、他方の様相は積極的または消極的である）（すなわち、ユーザがこの状態を楽しんでいるかあるいは嫌っているか）をマッピングすることができる。図４は、心理状態の二次元配列を示す。本発明を用いて、個人の心理状態を二次元配列中にマッピングすることができる。
【０１５５】
本発明のさらなる局面は、コンピュータ化された認知行動療法（ＣＣＢＴ）と、本発明のシステム（上述したようなセンサ、アルゴリズム）との統合である。数種のシステムが、ＣＢＴとして公知のコンピュータ化された心理学的方法のために開発されている。例えば、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ（２００２年８月）（Ｋｉｎｇｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ、ロンドン、英国）の博士論文において、Ｇｉｌｉ Ｏｒｂａｃｈ博士が、コンピュータ化された認知行動療法（ＣＣＢＴ）プログラムを提示している。これは、インターネットを介したマルチメディア対話型プログラムを用いて不安の低減や、自尊心の改善および試験結果の改善について学生を訓練するための方法および臨床プロセスである。このＣＣＢＴプログラムは、ユーザを訓練し、ユーザの誤りをユーザに説明し、挙動についてのアドバイスをユーザに提供することなどができる。ＣＣＢＴ、視覚化、自己催眠、および本発明（反応のモニタリングのためのセンサおよび方法、対話型マルチメディアフィードバックユーザの反応を変化させるための訓練を具える）を統合することにより、ユーザが挙動反応を変更し、ユーザ自身についてより深く知り、ユーザが習慣に打ち勝つ過程を援助し、ユーザにとって好適な方向にユーザを変化させるようにユーザを訓練することが可能な方法およびシステムが得られる。
【０１５６】
用途例
本発明のシステムにプログラム可能なデータ処理力および柔軟な出力手段を取り付けることが可能な場合、多数のアプリケーションおよび用途を選択的に同時に組み合わせて適合させて使用することができる。以下、そのいくつかの例示的用途について説明する。
【０１５７】
警報
本システムは、特定条件発生時、ユーザまた他の人に警報を出すようにプログラムすることができる。条件の評価および警報開始は、以下のうちいずれかものまたはいくつかによって行うことができる：センサモジュール、モバイルモニタ１２０、サーバ１４０中のプロセッサ３４０、または人間の専門家１５０。
【０１５８】
本発明のシステムは、所定の条件下で警報を生成することができる。心臓警報および呼吸警報は、心臓発作患者、てんかん、老人または不能者、精神障害者などにとって生命を救うものとなり得る。警報は、以下のうちいずれかものまたはいくつかによって示すことができる：インジケータ３８０、ディスプレイ１２０およびスピーカ１２６。代替的にまたは追加的に、以下のうちいずれかものまたはいくつかにより、警報を他の場所にリレーしてもよい：モバイルモニタ１２０、サーバ１４０または人間の専門家１５０。例えば、本システムがあり得る挙動異常を検出した場合、医療チーム、法執行チームまたは救助チームに通知するようにしてもよい。評価を支持するデータは、警報と関連してリレーすることができる。これが存在する場合、身元データ、健康状態（例えば、医療記録）、ユーザの位置（例えば、モバイルモニタのＧＰＳ読取結果）を転送してもよい。警報生成条件は、心拍（例えば、所定の値よりも低いか高いＨＲ、異常ＨＲＶ（例えば、所定の値よりも低いか高いＨＲＶまたは急速に変化するＨＲＶ）、または不整脈の出現）に関連付けることができる。警報条件は、呼吸に関連付けることができ、例えば以下のうちいずれかものまたはいくつかに関連付けることができる：所定の値よりも低いか高いＨＲ、ＢＲまたはＥＲＩ、異常ＢＲ（例えば、急速に変化するＢＲ）。警報生成条件は、ストレス（例えば、所定の値よりも低いか高いかまたは急速に変化するＥＤＡ）に関連付けることができる。警報生成条件は、複数のセンサからの信号の組み合わせに関連付けることができる。
【０１５９】
生活の質を改善するための訓練
本発明のシステムは、ユーザの状態を変更することを目的とした訓練に用いることができる。例えば、ユーザは、自身の生理学的兆候を観察し、選択的にまたは代替的に当該兆候の解釈を観察して、図４の右側に示す消極的感情を回避するように自身の挙動を変えることができる。さらに、ユーザは、自身の挙動を変えることにより、図４の左上側象限に示すような集中および熱中を達成、強化または維持するよう訓練することもできる。あるいは、ユーザは、図４の左下側象限に示すようなリラックス状態を達成、強化または維持するよう訓練することもできる。
【０１６０】
人々は、バイオフィードバックを用いることで、自身の感情状態および身体状態を制御する方法をはっきりと分かっていない場合にでも、これらの目標を達成することができ、これにより非自発的な身体活性（例えば、血圧、ホルモン分泌など）を制御することができることが分かった。本発明のシステムを用いて、自発的活性の訓練を行うこともできる。例えば、ユーザは、ゆっくりと安定した速度で呼吸し、選択的に低ＥＲＩで深呼吸を達成するように訓練し得る。この種の呼吸は、リラックス状態を促進することが分かっている。
【０１６１】
本発明の別の実施形態によれば、怒りまたは不安の症状発現に苦しんでいることが分かっているユーザは、本システムを自身の日課に用いることができる。本システムを用いて、症状発現が近づいていることを示す早期兆候を検出し、（薬物服用または精神的または身体的運動（例えば、深呼吸または現在行っている活性の停止）のいずれかによって）状況を軽減する対策をとるようユーザを促すことができる。振動などの無音警報またはショートメッセージサービスＳＭＳなどの隠蔽型警報あるいは携帯電話への「偽」呼び出しにより、ユーザが攻撃されているような気持ちかまたは不安に襲われることになるようなユーザにとってつらい末路からユーザの気を逸らすことができる。多様な病的恐怖に悩んでいる人々も、当該病的恐怖を引き出す刺激が近づいているときに出される警報から恩恵を受けることができる。
【０１６２】
呼吸周期がＨＲＶ分析および別の手段（例えば、呼吸センサまたはユーザ入力）の双方によって追随される場合、ＨＲＶと実際の呼吸周期との間の相関をモニタリングすることができ、ユーザは、これら２つの間のより良い同期を達成するよう訓練し得る。一般的に、吸気により交感神経系の反応が誘発され、その結果覚醒およびＨＲ増加が発生し、一方、呼気副交感神経系の反応が誘発され、その結果リラックス状態およびＨＲ低下が起こる。そのため、呼吸を制御するための学習、現時点では数年間の学習を必要とする技術、黙想またはヨガを本発明を用いて達成することができる。
【０１６３】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、ユーザの日課時におけるユーザの身体的および精神的状態を記録し、その読み取り結果と、行う活性の種類と相関付けることができる。例えば、高ストレスの回数、高集中、最善の行動、または大きな喜びの時間を測定し、表示することができる。ユーザは、例えば自身の毎日の記録を参照することにより、これらの時間と、当該日付において行われた活性とを比較することができる。例えばこのソフトウェアを市販のアプリケーション（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｏｕｔｌｏｏｋ（登録商標））と統合することにより、センサ読み取り結果を毎日の記録と自動的に統合し、モバイルモニタ（例えば、ＰＤＡまたはＬＰＣ）上に表示することができる。
【０１６４】
追加的にまたは代替的に、ユーザは、モバイルモニタ上の入力手段を用いて、メモ（例えば、自身が行っている活性の種類を示す声または書かれたメッセージ、自身の主観的な気持ち（これは、日常活性のログおよびセンサ読み取り値に統合される））を入力することができる。このようにして、ユーザは、自身の活性および自身の主観的気持ちと、客観的なセンサ読み取りとを比較することができる。ストレスを誘発する活性を知ることで、ユーザは、同一または類似の活性の再来に備えることができ、また、そのような再来を避けることができる。
【０１６５】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、スポーツ訓練時に生理学的読み取り値を記録することができる。移動するＡＨＲを表示するだけの利用可能なデバイスとは対照的に、本発明のシステムは、各個人の心拍および呼吸を、仮想的に記録し、保存することができる。データ圧縮、モバイルモニタ中の大型メモリ容量およびリモートサーバ中の大容量記憶により、これらの記録を長期間の使用において取得および保存することができる。これらのセンサは小型であり、ブルートゥースプロトコルまたはモバイルネットワーク通信サービスのいずれかを用いてデータをワイヤレスで送信するため、専門家コーチは、スポーツ選手の生理学的パラメータ、感情喚起状態および行動を視認をおよびモニタリングし、選手の反応および行動を改善するよう選手をリアルタイムで指導することができる。データを後で分析できるよう保存することもできる。スポーツ選手は、本発明を用いて、マルチメディア携帯電話またはＰＣまたはＰＤＡ（パーソナルデジタルデバイス）のいずれかを用いて自身の行動を視認しながら、実際の競技時におけるような自身の感情的条件および生理学的条件をシミュレートすることにより、自宅またはオフィスでリハーサルを行うこともできる。センサの（例えば、心拍、ＨＲＶ、呼吸、ＥＤＡ ＥＭＧ）うちいくつかを同時に用いることにより、ユーザは、自身の生理だけでなく自身の態度、覚醒レベルなどを調整し、自身の最良の行動を達成することを学習する。
【０１６６】
本発明の別の実施形態によれば、本システムを用いて、睡眠障害の特定および（可能ならば）修正を支援するために、ユーザの睡眠時の生理学的読み取り値を記録することができる。
【０１６７】
ウェアラブルバイオフィードバックツール
バイオフィードバックは、個人の消極的態度パターンの軽減および変更のために長年用いられているが、既存のシステムの場合、多数の重大な欠陥がある。
【０１６８】
１．ハードウェア、ソフトウェアおよび情報収集：
−ほとんどの現行システムは、高性能のコンピュータに依存している。
−ほとんどの現行システムは、保健専門家または複雑なオンラインプログラマのいずれかによるユーザの訓練を必要とする。
−ユーザへの訓練終了後、当該ユーザは、自身の日常生活における内的な生理学的変化を実施することを覚えておかなくてはならない。
−バイオフィードバックセッションが毎日行われることはまれであり、また、リアルタイムでも行われない。そのため、ユーザは、数日前の特定のイベントを覚えておき、自身の正確な感情反応を思い出さなければならない。
【０１６９】
本発明は、携行可能なコードレスウェアラブルセンサを用いる。このセンサにより、ユーザは、イベント発生時の自身の感情反応および生理学的反応をモニタリングすることができる。これらの結果は、リアルタイムで収集され、完全に異なる条件下で数日後に再生される場合よりも、より効果的かつよりユーザに関連した様態とすることができる。本発明のセンサは、携帯電話を用いて、ユーザの生理状態および感情状態を表示する。
【０１７０】
２．方法論
本方法では、消極的態度パターンに関連する潜在的生理を変更する（例えば、筋肉の緊張（ＥＭＧ）、ＧＳＲ、または皮膚電気活性（ＥＤＡ）を低減する）ようユーザを提供する。本方法の主要な目的は、ユーザにリラックスするよう訓練することである。しかし、ユーザにリラックスするよう訓練することは重要であるが、治療を成功裏に行うためには、以下のような他の２つの局面を考慮に入れておかなければならない。
【０１７１】
−感情的健康の向上と、積極的、熱中しかつやる気を出すための訓練。これらの状態は、誤った印象を与え得るＧＳＲ、ＥＤＡまたはＥＭＧにより測定されるようなリラックスレベルに反映されていない。例えば、ユーザは、積極的感情（例えば、興奮または熱中）を経験すると、増大した身体緊張を示すことがある。同様に、低レベルの身体的緊張は、必ずしも積極的な意味を示さない場合があり、消極的状態（例えば、落ち込みまたは退屈）を表すことがある。一例は、ＩＢＳ（過敏性腸症候群）に苦しむ人々へのＥＤＡの使用である。ＥＤＡは、下痢に苦しんで高い不安を抱えている人々にとっては極めて有用であるが、便秘に苦しんで落ち込んでいる人々にとっては有用ではないことが分かった。
【０１７２】
２個のセンサ（高感度ＥＤＡセンサおよびＨＲＶ用の心拍モニタ）を同時に使用し、特定の状況において変化を分析することにより、本発明のシステムを用いて、ユーザをモニタリングし、リラックスすることだけでなく積極的心理状態を発展させるよう訓練することができる。
【０１７３】
客観的な感情的モニタリング
本発明の別の用途は、客観的なスケールを用いることにより、感情反応をモニタリングすることである。ＥＤＡは極めて高感度であるが、この方法を用いた感情反応のモニタリングおよび分析には不利点がある。
【０１７４】
−ＥＤＡレベルは、ユーザの感情状態に無関係の多数の変数に起因して、セッションと個人の間で異なる。そのため、ＥＤＡレベルは傾向としてしか解釈され得ない。すなわち、セッション開始時にそのレベルを超えた値までユーザの皮膚抵抗が増加した場合、当該ユーザはよりリラックスしている。しかし、ユーザは、ユーザの反応の制御および自身の生理および行動の改善を行う客観的な方法を学習することができない。本発明のセンサにより、思考および感情に関連する変化のモニタリングおよびリアルタイム提示と、ユーザが特定のトリガイベントにどのように反応しているかを反映したパラメータの計算とが可能となる。ＥＤＡの変化の分析と、リアルタイムで心拍および心拍変動とを統合することにより、ユーザの反応の改善およびモニタリングを行う方法を学習することを可能にするスケールを得ることができる。
【０１７５】
図８は、刺激（例えば、ＰＴＳＤ、いじめ、恐怖症）に対する反応を示す。反応に関連するパラメータを挙げると、ユーザが刺激後に基線に戻る時間の長さ、基線に戻る時間の長さと覚醒レベル急上昇の半分との合計、特定のトリガに関連する覚醒レベル急上昇のレベルがある。モバイルセンサを用いることにより、ユーザは、ユーザの反応および行動の連続的なモニタリングおよび改善を行うことができる。マルチメディア指示を付加することにより、本システムをユーザに対するリアルタイムコーチとすることができる。携帯電話を用いてデータ送信をリアルタイムで行うことにより、ユーザは、以下のことを行うことができる。
・サーバ上の高度な専門家システムからほとんどリアルタイムでフィードバックを得ること。
・１日の特定の状況に対するユーザの反応を記録すること。
・ユーザの反応をほとんどリアルタイムでモニタリングすることができる専門家からアドバイスを受けること。
・専門家（システムまたはプロの介護士）がユーザをモニタリングしている間、ユーザの反応を変更し、毎日の行動においてこの新規な知識を実施すること。
【０１７６】
ＣＢＴと、ウェアラブルの生物学的に対話型のセンサとの統合
既存のバイオフィードバックシステムの場合、行動論的方法を用いるが、ＣＢＴ（認知行動療法）訓練を用いない。本発明のシステムは、コンピュータ化されたＣＢＴおよび視覚化と、対話型センサとを統合することで、ユーザが自身の生理を変更する方法を学ぶだけでなく、自身の思考様式を変更し、消極的思考パターンに対処することを可能にする。
【０１７７】
統合型ＣＥＢＩＴ（認知感情的挙動対話型セラピー）の新規な方法
発明の一体型センサを用いた訓練により、ユーザは、自身の信念体系、自身の挙動、自身の無意識の思考プロセス、感情反応および挙動反応、ならびに自身の生理を調査することができる。また、発明の一体型センサを用いた訓練により、自身をモニタリングし、自身の身体、自身の感情、および自身の外的反応を意識し、耳を傾けるようにユーザを訓練する。
【０１７８】
行動改善−本発明の方法およびシステムを用い、その進捗をモニタリングすることにより、ユーザは、自身の健康を改変しより良い気分になる方法だけでなく、自身の行動（例えば、試験に関する不安、取引、音楽および歌唱、スポーツ、関係、創造性、講演など）を改善する方法も学習することができる。本発明の対話型生理モニタリングは、ＣＢＴと組み合わせ、ユーザの行動からのリアルタイムフィードバックと組み合わせて、所定の状態を達成するようユーザを訓練することができる。これは、関係および幸福度にも当てはまる。
【０１７９】
サーベイおよび世論調査
本発明の別の用途によれば、本システムを用いて、コマーシャルに対する視聴者の反応を記録して、視聴者サーベイを行うことができる。
【０１８０】
訓練セッション
本発明のさらに別の局面は、ストレスを誘発する刺激のユーザへの付加を具える訓練セッションを行うことにより、ユーザを訓練することである。
【０１８１】
図８は、刺激後のユーザのストレスレベルの模式的チャートを示す。刺激の例を挙げると、例えば、画像に起因する恐怖症（例えばクモ恐怖症に苦しむユーザへのクモの画像）、心をかき乱すような声のメッセージまたは言い回しの筆記物がある。当該刺激によって誘発されたストレスは、ＥＤＡ読み取り、ＨＲまたはいくつかのセンサ読み取りの組み合わせによって測定することができる。
【０１８２】
図８において、当該刺激は時間ＳＴにおいて与えられる。時間ＬＴにおいて、ストレスレベルは、短い待ち時間（この時間の間、ユーザの脳が当該刺激を解釈する）の後、初期基線ストレス（ＩＢＳ）から上昇し始める。通常、ストレスは、上昇し、最大反応時間（ＭＲＴ）においてその最大ストレス（ＭＳ）レベルに到達し、その後、ＩＢＳまたは新規な基線ストレス（ＮＢＳ）へとゆっくりと回復する。
【０１８３】
回復時間（ＲＴ）は、ストレスレベルがＭＳレベルから低減して半回復時間（ＨＲＴ）において半最大ストレス（ＨＳ）に到達するのに必要な時間（すなわち、ＲＴ＝ＨＲＴ−ＭＲＴ）として規定できる。ここで、ＨＳは、ＨＳ＝（ＩＢＳ＋ＭＳ）／２として規定される。訓練セッションにおいて、ユーザは、自身の反応を観察し、ＭＳ、ＲＴおよびＮＢＳのうち１つ以上を最小化することを学習する。
【０１８４】
１つの訓練セッションは、特定の積極的トリガおよび消極的トリガ（例えば、画像、映像または音声クリップ）をユーザに提示している間に、いくつかの方法（例えば、ニューラルネットワークソフトウェアおよび／またはウェーブレット分析）を用いたＨＲ、ＨＲＶおよびＥＤＡの変化の分析からなり得る。事故シーンなどを消極的トリガとして用いることができ、自然の風景はリラックスさせるトリガとして用いることができる。訓練は、対話型ゲームの形態（例えば、ユーザが勝利して積極的な気分を味わえたり、苛々するゲームまたは挑戦（その場合、ユーザは負けてストレスを感じる）、性的クリップなど）にすることができる。
【０１８５】
「ユーザ心理学的／生理学的反応プロファイル」（ＵＰＰＰ）を生成および保存することができる。このＵＰＰＰを用いて、本システムは、実生活のイベント（例えば、誰かに会う、試験に備える、電話を受けるなど）および／または対話型質問表、特定のシナリオのシミュレーションなどの双方に対するユーザの反応および心理状態のモニタリングおよび分析を行うことができる。これらの方法は、以下の複数の目的に用いることができる：ユーザ反応の評価および／または特定のトリガに対するユーザの反応の改善（例えば、恐怖症の解消）についてのユーザの訓練。本システムは、ＵＰＰＰを用いて、ゲームの駆動したりナビゲートにセンサおよびユーザの感情反応を用いてゲームおよびマルチメディアを駆動することができる。
【０１８６】
「ユーザ」という用語は、男性および女性の個人双方を包含し、個人からなるグループも包含するものとして解釈されるべきである。複数のユーザが存在する場合、各ユーザは、各ユーザのセンサによってモニタリングすることもできるし、あるいは、これらのユーザのうち数人がセンサを共有することができ、これらのユーザは、同一表示（例えば、ブルートゥースによって同一のＰＣまたは携帯電話へと接続されたもの）を用いてもよいし、あるいは、各ユーザは、相互通信するように構成された別個のデバイスを持つこともできる。また、複数のユーザを携帯電話またはインターネットを通じてセンターまたはＴＶステーションへと接続して、これらのユーザまたはこれらのユーザのうち数人へと放送またはインターネットなどのいずれかとして送信される１つ以上の画像を視認および共有してもよい。このモードにおいて、本発明は、新規なリアルタイムＴＶショウゲーム、または感情世論調査などとして用いることができる。
【０１８７】
娯楽システム：対話型のための心活性化ゲーム
本発明の別の局面によれば、ゲームおよび他の形態の娯楽を提供することにより、本システムを娯楽用途に用いることができる。
【０１８８】
例えば、人が電話で会話している際またはピアによるインターネットチャットをしている際にセンサモジュールを用いることができる。センサ読み取り値は、ユーザの心理状態および会話に対するユーザの反応を示すＳＭＳまたは図形的記号を自動的に送信することができる。これを、感情に基づいたゲームと、携帯電話のユーザのグループおよび／またはインターネットおよび／またはＴＶゲーム間の通信とのための基本情報とすることができる。
【０１８９】
別の例において、センサ読み取り値を用いて、例えばコンピュータゲーム時においてデバイスおよび電化製品（例えば、ＤＶＤまたはコンピュータ）を制御することができる。センサをリモートコントロールに追加し、ユーザに提示する内容を、センサによってモニタリングされているユーザの心理状態に応じて変更および展開することができる。これを、新規な対話型ＤＶＤ（またはいずれか代替的な直接アクセス型デジタル媒体）、対話型映画、対話型スポーツまたは対話型ゲーム、あるいは心理学的プロファイリングにおける基本情報とすることができる。
【０１９０】
図１２は、本発明のこの局面の一実施形態による娯楽システム１２００を示す。システム１２００において、センサ１２１０は、ユーザ１２０１と接触し、ユーザの生理学的パラメータのモニタリングに用いられる。センサ１２１０は、娯楽システムコントローラ１２２０（例えば、ＤＶＤまたは映像ゲームデバイスのリモートコントロール）と通信リンク１２１２を通じて通信する。通信リンク１２１２は、一方向性または双方向であり得る。娯楽システムコントローラ１２２０は、通信リンク１２２８を用いて娯楽システム１２４０にコマンドを送信する送信器１２２６を具える。リンク１２２８は一方向性（例えば、ＩＲ通信）であり得る。選択的に、システムコントローラ１２２０は、入力手段（例えば、キーパッド１２２４）を具える。センサ１２１０は、当該娯楽システムと直接通信することができ、ケーブルを生理学的情報またはコマンドの通信のために用いることができる。
【０１９１】
本発明のこの局面に従って、選手／ユーザの生理学的または心理学的／生理学的反応／条件を示す１つ以上のパラメータのモニタリングにより、選手／ユーザの心理状態およびまたは身体を反映する少なくとも１つのパラメータを得る。前記１つ以上のパラメータは、システムへと送信される。このシステムは、これらのパラメータを分析し、１つ以上のスコアを計算し、前記計算されたスコアを、音声視覚的材料（音声および／または視覚）を画面上に表示し、および／または物理的目標（例えば、リモートコントロールされた車両）を移動させるプロセスのための入力として用いる。前記音声視覚的材料の内容および／または前記移動のパラメータのうちいくつか（例えば、前記リモートコントロールされた車両の移動速度および移動方向）は、ユーザの心および／または身体の状態を反映するスコアに依存する。
【０１９２】
前記ユーザ（単数または複数）の心理状態および／または身体の変化結果を反映するスコア、またはいくつかの情報は、前記センサによってモニタリングされている同一ユーザ／選手または別のユーザ／選手あるいはその両方に対して、直接にまたは間接的に提示することができる。前記ユーザは、自身のスコア／結果または他の選手のスコア／結果のいずれかに関連する情報を用いて、自身の反応／決定の獲得または変更し、あるいは他のユーザの気持ちまたは思考を推測し、あるいはその他のユーザの反応またはゲーム／対話型ストーリー／リモートコントロール型玩具の結果へ影響を与えることができる。
【０１９３】
ゲーム例
戦艦（潜水艦）。このよく知られたゲームでは、二人の選手が、敵の選手の潜水艦／船の位置を推測および発見し、（例えば、１０×１０の配列における位置において）当該潜水艦／船を「破壊」する。本発明を用いて、このゲームに新規な局面を追加することができる。ユーザＡが特定の位置（例えば、位置「ｂ−４」）へと魚雷を「発射」する前に、ユーザＡは、（例えば、言葉によってまたはマウスを特定位置に移動するがその位置をクリックすることはしないで）その他の選手に対して３つの質問をすることができる。これらの質問は、例えば、「あなたは位置ｂ−２またはｂ−４またはｃ−４に潜水艦を持っていますか？」であり得る。ユーザＡは、自身のスコアの１つに反映されるように、その他の選手の反応を見ることができる。その他のユーザは、「はい」および「いいえ」で反応することができ、嘘をつくこともできる（高覚醒−高バー）。ユーザＡは、この情報を用いて潜水艦の居場所を評価することができる。よって、心理学的および「読心」局面をゲームに追加することができる。
【０１９４】
ａ）携帯電話を持っているユーザの或るグループ（例えば、ティーンエージャー）が、マルチメディアメッセージを相互に送信し、画像および／または簡単な映像を相互に見ることができる。本発明を用いて、以下のようにして、感情的局面を前記通信に追加する。感情状態および／または心理状態反応のスコアも、その他のユーザに送信し、これらのスコアをゲームｓおよび対話型通信（例えば、「真実を言うか挑戦か」ゲーム）の基本情報として用いる。１人のユーザの反応（感情的スコア）が、１人またはそれ以上の他のユーザに送信される。例えば、第１のユーザが画像を見ておよび／または特定の第２のユーザからのＭＭＳメッセージを読んだ時に、これらのスコアを、最も「覚醒した」第１のユーザに送ることができる。その後、第１のユーザはテキストメッセージを第２のユーザに送って、第１のユーザが第２のユーザをどう思っているかについて明らかにする。第１のユーザがこれを行っている間、第２のユーザおよび／または他のユーザは、第１のユーザの覚醒レベルを見ることができる。そのため、「システム」および／または他のユーザおよび／または第１のユーザは、第１のユーザが第２のユーザを「愛している」か否かを確認することができる。このゲームの簡単なバージョンにおいて、ユーザは、自身の携帯電話またはＰＣまたはゲームコンソールの画面上で１０個の画像を見ることができ、システムは、例えば当該ユーザが誰を愛しているのか、当該ユーザが選択した番号、または当該ユーザが選択したカードを当該ユーザに伝えることができる。
【０１９５】
ｂ）対話型「たまごっち」（電子ペットまたはユーザが「愛して」「世話をし」なければならない人のアニメーション）。本発明の特徴をこの玩具に取り入れることにより、前記センサによってモニタリングされた結果から得たスコアによって示されるようにユーザが怒っておりおよび／または不安になるたびに、たまごっちがそれを感知し反応し、悲しんだり、起こったり、または病気になったりすることができる。ユーザが穏やかであり、リラックスして幸福である状態である場合、たまごっちは、積極的な様式で（例えば、笑ったり、歌ったり、遊んだり、食べたりすることにより）反応することができる。
【０１９６】
ｃ）より高度なバージョンにおいて、ユーザは、携帯電話、ＰＣまたはゲームコンソールにおいて、自身をアニメ化したシンボル（「バーチャルミー」または「Ｖｉｍｅ」）を生成することができる。ユーザおよび／または他の個人（ユーザの仮想パーソナリティと対話する許可／認可を得た）は、モバイル通信デバイスまたはインターネットを用いて、この「バーチャルミー」と対話することができる。個人は、例えばＶｉｍｅ積極的メッセージおよび／または消極的メッセージ（例えば、その個人がＶｉｍｅを愛している）を送ることにより、前記ユーザの仮想パーソナリティと遊ぶことができる。「意識的」メッセージは、個人の心理状態／感情的スコアと共に送信され「バーチャルミー」に影響を与える。これは、ゲームおよび娯楽として用いることができるが、感情的様相および新規な通信および遊びの方法、そしてさらには仮想「デート」として追加することもできる。
【０１９７】
ｄ）ｃ）で提示したゲームバージョンに行動スキルを追加することができる（例えば、誰にどのようにして反応するか）。その結果、心理学的／感情的／通信ゲーム／コミュニティ生成が得られる。例えば、実際の特性または仮想の特性をＶｉｍｅおよび詳細（身体寸法、趣味、興味のあることなど）ならびに行動規則（「所定の特性および所定のスコアを持つ女性が自分に接触してきた場合、所定の反応を送る」）に追加することができる。前記Ｖｉｍｅは、いくつかのモード（例えば、ユーザが接続されている「ライブ」モード、ユーザ無しにＶｉｍｅが通信可能な「オフライン」モード、「受信専用」モード、または「睡眠」モード）を持つことができる。
ｅ）別のアプリケーションにおいて、これらのセンサは、（例えば、実際のまたは楽しい決断アドバイスを提供する）潜在的直観反応の増幅器として用いられる。ユーザが前記センサに接続されている間、当該ユーザは、質問をしかつ／または電話、ＰＣまたはＤＶＤによって質問を受ける。自身が考えて特定の質問に答えているときの自身のスコアを見ることにより、当該ユーザは、自身の「直観」がどのようにすべきかを自身にアドバイスしているかを見ることができる。本システムは、ユーザを訓練して、彼または彼女の生理学的状態および心理学的状態を論理分析、システム的計画、採点などの他の方法と統合すること（すなわち、「自身の心と自身の頭脳」を共に用いるか、または、自身の分析的審理を自身の直観と共に用いること、自身の「第六感」を「客観的な情報」と組み合わせること）により、ユーザにより良い決断を行うようユーザ自身に調整ことすることができる。
【０１９８】
本発明について特定の例示的実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、上記教示内容の意図および範囲から逸脱することなく、多様な改変が明らかであり、また容易に達成することができる。
【０１９９】
一実施形態について説明した特徴および／または工程は、他の実施形態と共に用いることができ、また、本発明の全実施形態が、特定の図中に図示されたかまたは前記実施形態のうちの１つについて説明した特徴および／または工程全てを持つわけではないことが理解されるべきである。当業者であれば、記載の実施形態の改変を想起する。
【０２００】
上述した実施形態のうちいくつかは、本発明者らが企図する最良の様態を説明し得ているため、本発明にとって本質的ではなくかつ一例として説明した構造、行為または構造詳細および行為詳細を具える点について留意されたい。当該分野において公知であるように、本明細書中において説明した構造および行為は、当該本発明にとって本質的ではないが異なる場合であっても、同一機能を行う相当物と代替可能である。よって、本発明の範囲は、特許請求の範囲において用いられるような要素および限定のみによって限定される。本明細書中用いられるような「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」およびその同根語の用語は、「ｉｎｃｌｕｄｅ」を意味するが、必ずしも「に限定される」を意味しない。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態による生理モニタリングシステムである。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態によるユーザの指に取り付けられたセンサモジュールを示す。
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態によるセンサモジュールの詳細を示す
【図４】図４は、人の精神的状態および生理的状態を示す模式図である。
【図５ａ】図５ａは、健康な人の典型的な心電図（ＥＣＧ）を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、血流によって影響される典型的な光反射光学信号を示す。
【図５ｃ】図５ｃは、心臓モニタリング信号の周波数分析を示す。
【図６ａ】図６ａは、典型的な心拍対時間のグラフと、その呼吸周期との相関とを示す。
【図６ｂ】図６ｂは、心拍変動（ＨＲＶ）の周波数分析を示す。
【図７ａ】図７ａは、本発明の例示的実施形態によるセンサ出力を示す例示的表示を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の例示的実施形態による心拍（ＨＲ）を示す例示的表示を示す。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の例示的実施形態による皮膚電気活性（ＥＤＡ）を示す例示的表示を示す。
【図７ｄ】図７ｄは、本発明の例示的実施形態による呼吸周期を示す心拍変動を示す例示的表示を示す。
【図８】図８は、本発明の例示的実施形態による、訓練セッションにおいて用いられる刺激誘発ストレスの例示的グラフを示す。
【図９】図９は、本発明の例示的実施形態による、光源強度の連続的自動調節を用いた反射型フォトプレチスモグラフの電気回路を模式的に示す。
【図１０】図１０は、本発明の例示的実施形態によるＥＤＡモニタリングのための向上した電子回路を示す。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、ユーザの皮膚抵抗と、向上した電子回路によってＥＤＡ目的のために測定された電圧との関係を示す例示的グラフを示す。
【図１２】図１２は、本発明の一局面による娯楽システムを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするシステムであって、
（ａ）前記１つ以上の生理学的パラメータを感知する１つ以上のウェアラブルセンサモジュールと、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタへワイヤレスに送信する１つ以上の送信器と、
（ｃ）前記モバイルモニタであって、前記モバイルモニタが、
前記送信器から受信された前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する第１のプロセッサと、
前記処理の結果の１つ以上の表示を提供するデバイスと、
を具える、モバイルモニタと、
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムは、前記モバイルモニタと通信可能なリモートサーバをさらに具え、前記リモートサーバは前記モバイルモニタからの第２の信号を受信し、前記リモートサーバは、第２のプロセッサを有する観察ステーションと関連付けられ、前記リモートサーバが、
（ａ）前記第２の信号を分析対象として観察ステーションに送信する工程と、
（ｂ）前記対象に関連する履歴データにアクセスする工程と、
（ｃ）前記履歴データを前記観察ステーションに送信する工程と、
（ｄ）前記分析の結果を前記観察ステーションから受信する工程と、
（ｅ）前記分析の結果を前記モバイルユニットに送信する工程であって、前記分析は、前記第２の信号と、前記履歴データ、専門知識およびコンピュータ化されたプロトコルのうち１つ以上とに基づく工程と、
のうち少なくとも１つを行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサモジュールが、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧電センサ
を具える群から選択された少なくとも１つのセンサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムが、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ
を具える群から選択された少なくとも２つのセンサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の信号は、
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によりセンサモジュールから前記モバイルモニタへと送信されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記モバイルモニタが、
（ａ）携帯電話、
（ｂ）パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、
（ｃ）ポケットＰＣ、
（ｄ）モバイル音声デジタルプレーヤ、
（ｅ）ｉＰｏｄ、
（ｆ）電子ノートブック、
（ｇ）パーソナルラップトップコンピュータ、
（ｈ）ＤＶＤプレーヤ、
（ｉ）ワイヤレス通信によるハンドヘルド型映像ゲーム、および
（ｊ）モバイルＴＶ、
を具える群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記モバイルユニットが携帯電話であり、前記モバイルモニタと前記リモートサーバとの間の通信が、セルラー通信ネットワークにおいて行われる事を特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記モバイルユニットは、視覚ディスプレイ、１つ以上のスピーカ、ヘッドホンおよびバーチャルリアリティヘッドセットのうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムに用いられるウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１０】
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧磁（ｐｉｚｏｏｍａｇｎｅｔｉｃ）センサ、
を具える群から選択された少なくとも１つのセンサを具えることを特徴とする請求項９に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１１】
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ、
を具える群から選択された少なくとも２つセンサを具えることを特徴とする請求項１０に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１２】
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ、
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によって信号を送信する送信器を具えることを特徴とする請求項１０に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１３】
少なくとも１６ビットのＡＤ変換を用いて、手動較正の必要無く皮膚導電率をモニタリングするように構成された皮膚電気活性センサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１４】
（ａ）皮膚表面に取り付けるように構成された少なくとも２つの電極と、
（ｂ）前記電極にわたる皮膚抵抗を測定し、ＥＤＡが前記抵抗に線形依存していないアルゴリズムを用いて前記抵抗に基づいてＥＤＡを計算する電子回路と、
を具えるＥＤＡセンサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のセンサモジュール。
【請求項１５】
（ａ）皮膚表面に光を射出するように構成された光源と、
（ｂ）前記皮膚表面から反射した光を検出するように構成されたに光検出器と、
（ｃ）前記反射光の前記強度を測定し、この反射光の強度に基づいて前記光源の強度を制御する電子回路と、
を具える血流センサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のセンサモジュール。
【請求項１６】
前記電子回路が、少なくとも５０ＫΩ〜１２ＭΩの範囲にわたって前記電極にわたる皮膚抵抗を測定することが可能であることを特徴とする請求項１４に記載のセンサモジュール。
【請求項１７】
前記第１のプロセッサが、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータのうち一方または両方を前記第１の信号から計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータの計算が、前記ユーザの皮膚電気活性、心拍、ＥＤＡ変動およびＨＲ変動のうちいずれか１つ以上に基づいたアルゴリズムを用いて、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用のスコアを計算する工程を具えることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のプロセッサが、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを計算して、前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータを前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に二次元ベクトルとして表示するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のプロセッサが、前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像、前記ユーザの呼吸活性を示す画像、前記ユーザのＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像、および前記ユーザの生理学的データおよび専門家知識のうち一方または両方に基づいて前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善することを勧めるアドバイスを示す画像のうちいずれか１つ以上を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
呼吸活性を示す画像が、前記呼吸活性を示す長さを有するバーを具えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像が、１つ以上のパラメータ目標値を具えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１のプロセッサが、前記第１の信号に基づいた計算において、前記ユーザの呼吸数および前記ユーザの心拍変動のうちいずれか１つ以上を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザの呼吸時の身体の静電容量の変化をモニタリングすることにより、計算および分析されることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
（ａ）ユーザの前記生理学的パラメータの値を１つ以上のウェアラブルセンサモジュールから得る工程と、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタにワイヤレスで送信する工程と、
（ｃ）前記送信器から受信した前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する工程と、
（ｄ）前記処理の結果の１つ以上の表示を前記モバイルユニットに提供する工程と、
を具えることを特徴とするユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングする方法。
【請求項２６】
前記処理の前記結果が、前記ユーザのバイオフィードバック情報を具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記モバイルモニタからの第２の信号を関連付けられた観察ステーションを有するリモートサーバへと送信する工程と、前記観察ステーションにおいて前記第２の信号の分析を提供する工程と、
をさらに具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記観察ステーションが、遠隔コールセンターおよび対話型専門家システムのうち一方または両方を具えることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記処理が、覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータの一方または両方を計算する工程を具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程が、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用の一方または両方に基づくことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程が、皮膚電気活性、心拍、皮膚電気活性変動および心拍変動のいずれか１つ以上に基づくことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを示す画像と、前記ユーザの感情状態を示すパラメータを示す画像との一方または両方を表示する工程と、
をさらに具えることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
１つの画像は、二次元ベクトルおよびパラメータの色表示の一方または両方を具えることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記吸気相の継続期間および前記呼気相の継続期間を具える群から選択された呼吸情報を得る際に用いられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
呼吸情報が、呼吸または発話時に生成される音声から得られることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
呼吸情報が、前記ユーザの呼吸の１つ以上の吸気相の開始および１つ以上の呼気相の開始を示す前記ユーザによって得られることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザの心拍変動に基づいて計算されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザが呼吸している時の前記ユーザの皮膚静電容量の変化に基づいて計算されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記吸気相の継続期間、前記呼気相の継続期間、および前記吸気相の前記継続期間の前記呼気相の前記継続期間に対する比のうちいずれか１つ以上を増加するように前記ユーザに訓練する工程をさらに具えることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上にバイオフィードバック情報を示す画像を表示する工程をさらに具え、
前記画像が、呼吸活性を示す画像、ＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、心拍を示すグラフを具える画像、心拍変動を示すグラフを具える画像、および心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記第２の信号の前記分析が、前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善するための前記ユーザのためのアドバイスを具えることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項４２】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に前記アドバイスを表示する工程をさらに具えることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうち１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に、前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうちの１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
（ａ）１つ以上の刺激で前記ユーザに呼びかける工程と、
（ｂ）前記１つ以上の刺激に対する前記ユーザの１つ以上の反応をモニタリングする工程と、
（ｃ）前記１つ以上の反応に基づいた計算において、反応の待ち時間、最大反応時間、半回復時間、最大ストレス、および新規な基線ストレスからなる群から選択された少なくとも１つパラメータを計算する工程と、
（ｄ）前記計算されたパラメータのうち１つ以上に基づいて、前記ユーザにフィードバックを提供する工程と、
を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４６】
自己挙動改変方法に用いられる請求項２５に記載の方法であって、
（ａ）認知挙動（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒａｌ）セラピー（ＣＢＴ）、
（ｂ）視覚化、
（ｃ）自己催眠、
（ｄ）自動提案、
（ｅ）注意深さ、
（ｆ）黙想、
（ｇ）感情的知性スキル、
（ｈ）通信ネットワークを介して提供される心理カウンセリング、
を具える群から選択された方法のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする方法。
【請求項４７】
（ａ）前記ユーザの特定の状態について対話型導入を前記ユーザに提供する工程と、
（ｂ）自己査定のための前記ユーザ対話型質問を提供する工程と、
（ｃ）１つ以上の対話型セッションを前記ユーザに提供する工程であって、前記対話型セッションが、
認知技術を実施する自己訓練のための対話型セッション、
行動セラピーを実施する自己訓練のための対話型セッション、
自己催眠のための対話型セッション、
視覚化のための対話型セッション、
自動提案のための対話型セッション、
生活スキルおよび対人関係スキルを取得および実施するための対話型訓練、
感情的知性スキルを改善するための対話型訓練、
目標およびゴールを見つけるための対話型訓練、および
人生におけるステップを計画するための対話型訓練、
を具える群から選択されることを特徴とする工程をさらに具えることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ユーザが深いリラックス状態にあるときに、前記ユーザが、１つ以上の対話型セッションの提供を受けることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
娯楽システムをさらに具え、前記第１のプロセッサが、前記第１の信号に基づいて少なくとも１つコマンドを決定し、前記少なくとも１つコマンドを前記娯楽システムに送信するように構成され；前記娯楽システムが、前記１つ以上のコマンドに基づいてアクションを行うように構成された第３のプロセッサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記アクションが、ＭＳメッセージの生成、ＤＶＤの制御、コンピュータゲームの制御、および「たまごっち」アニメーションの制御のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記アクションが、表示されたアニメーション画像、映像クリップ、音響クリップ、マルチメディア提示、別の人間とのリアルタイム通信、前記ユーザが答えなければならない質問、および前記ユーザが行わなければならないタスクのうちいずれか１つ以上に対するユーザの反応を処理する工程を具えることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
【請求項１】
ユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするシステムであって、
（ａ）前記１つ以上の生理学的パラメータを感知する１つ以上のウェアラブルセンサモジュールと、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタへワイヤレスに送信する１つ以上の送信器と、
（ｃ）前記モバイルモニタであって、前記モバイルモニタが、
前記送信器から受信された前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する第１のプロセッサと、
前記処理の結果の１つ以上の表示を提供するデバイスと、
を具える、モバイルモニタと、
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムは、前記モバイルモニタと通信可能なリモートサーバをさらに具え、前記リモートサーバは前記モバイルモニタからの第２の信号を受信し、前記リモートサーバは、第２のプロセッサを有する観察ステーションと関連付けられ、前記リモートサーバが、
（ａ）前記第２の信号を分析対象として観察ステーションに送信する工程と、
（ｂ）前記対象に関連する履歴データにアクセスする工程と、
（ｃ）前記履歴データを前記観察ステーションに送信する工程と、
（ｄ）前記分析の結果を前記観察ステーションから受信する工程と、
（ｅ）前記分析の結果を前記モバイルユニットに送信する工程であって、前記分析は、前記第２の信号と、前記履歴データ、専門知識およびコンピュータ化されたプロトコルのうち１つ以上とに基づく工程と、
のうち少なくとも１つを行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサモジュールが、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧電センサ
を具える群から選択された少なくとも１つのセンサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムが、
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ
を具える群から選択された少なくとも２つのセンサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の信号は、
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によりセンサモジュールから前記モバイルモニタへと送信されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記モバイルモニタが、
（ａ）携帯電話、
（ｂ）パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、
（ｃ）ポケットＰＣ、
（ｄ）モバイル音声デジタルプレーヤ、
（ｅ）ｉＰｏｄ、
（ｆ）電子ノートブック、
（ｇ）パーソナルラップトップコンピュータ、
（ｈ）ＤＶＤプレーヤ、
（ｉ）ワイヤレス通信によるハンドヘルド型映像ゲーム、および
（ｊ）モバイルＴＶ、
を具える群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記モバイルユニットが携帯電話であり、前記モバイルモニタと前記リモートサーバとの間の通信が、セルラー通信ネットワークにおいて行われる事を特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記モバイルユニットは、視覚ディスプレイ、１つ以上のスピーカ、ヘッドホンおよびバーチャルリアリティヘッドセットのうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムに用いられるウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１０】
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）圧磁（ｐｉｚｏｏｍａｇｎｅｔｉｃ）センサ、
を具える群から選択された少なくとも１つのセンサを具えることを特徴とする請求項９に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１１】
（ａ）皮膚電気活性センサ、
（ｂ）心電図センサ、
（ｃ）プレチスモグラフ、および
（ｄ）呼吸センサ、
を具える群から選択された少なくとも２つセンサを具えることを特徴とする請求項１０に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１２】
（ａ）ブルートゥース、
（ｂ）ＷｉＦｉ、および
（ｃ）ワイヤレスＬａｎ、
のプロトコルのうちいずれか１つ以上によって信号を送信する送信器を具えることを特徴とする請求項１０に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１３】
少なくとも１６ビットのＡＤ変換を用いて、手動較正の必要無く皮膚導電率をモニタリングするように構成された皮膚電気活性センサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のウェアラブルセンサモジュール。
【請求項１４】
（ａ）皮膚表面に取り付けるように構成された少なくとも２つの電極と、
（ｂ）前記電極にわたる皮膚抵抗を測定し、ＥＤＡが前記抵抗に線形依存していないアルゴリズムを用いて前記抵抗に基づいてＥＤＡを計算する電子回路と、
を具えるＥＤＡセンサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のセンサモジュール。
【請求項１５】
（ａ）皮膚表面に光を射出するように構成された光源と、
（ｂ）前記皮膚表面から反射した光を検出するように構成されたに光検出器と、
（ｃ）前記反射光の前記強度を測定し、この反射光の強度に基づいて前記光源の強度を制御する電子回路と、
を具える血流センサを具えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のセンサモジュール。
【請求項１６】
前記電子回路が、少なくとも５０ＫΩ〜１２ＭΩの範囲にわたって前記電極にわたる皮膚抵抗を測定することが可能であることを特徴とする請求項１４に記載のセンサモジュール。
【請求項１７】
前記第１のプロセッサが、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータのうち一方または両方を前記第１の信号から計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータの計算が、前記ユーザの皮膚電気活性、心拍、ＥＤＡ変動およびＨＲ変動のうちいずれか１つ以上に基づいたアルゴリズムを用いて、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用のスコアを計算する工程を具えることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のプロセッサが、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを計算して、前記ユーザの覚醒状態を示す前記パラメータを前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に二次元ベクトルとして表示するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のプロセッサが、前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像、前記ユーザの呼吸活性を示す画像、前記ユーザのＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動を示すグラフを具える画像、前記ユーザの心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像、および前記ユーザの生理学的データおよび専門家知識のうち一方または両方に基づいて前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善することを勧めるアドバイスを示す画像のうちいずれか１つ以上を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
呼吸活性を示す画像が、前記呼吸活性を示す長さを有するバーを具えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ユーザに関連するバイオフィードバック情報を示す画像が、１つ以上のパラメータ目標値を具えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１のプロセッサが、前記第１の信号に基づいた計算において、前記ユーザの呼吸数および前記ユーザの心拍変動のうちいずれか１つ以上を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザの呼吸時の身体の静電容量の変化をモニタリングすることにより、計算および分析されることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
（ａ）ユーザの前記生理学的パラメータの値を１つ以上のウェアラブルセンサモジュールから得る工程と、
（ｂ）前記１つ以上の生理学的パラメータの値を示す第１の信号をモバイルモニタにワイヤレスで送信する工程と、
（ｃ）前記送信器から受信した前記第１の信号を専門知識を用いてリアルタイムで処理する工程と、
（ｄ）前記処理の結果の１つ以上の表示を前記モバイルユニットに提供する工程と、
を具えることを特徴とするユーザの１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングする方法。
【請求項２６】
前記処理の前記結果が、前記ユーザのバイオフィードバック情報を具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記モバイルモニタからの第２の信号を関連付けられた観察ステーションを有するリモートサーバへと送信する工程と、前記観察ステーションにおいて前記第２の信号の分析を提供する工程と、
をさらに具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記観察ステーションが、遠隔コールセンターおよび対話型専門家システムのうち一方または両方を具えることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記処理が、覚醒状態を示すパラメータおよび前記ユーザの感情状態を示すパラメータの一方または両方を計算する工程を具えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程が、前記ユーザの交感神経作用および副交感神経作用の一方または両方に基づくことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ユーザの感情状態を示すパラメータを計算する工程が、皮膚電気活性、心拍、皮膚電気活性変動および心拍変動のいずれか１つ以上に基づくことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に、前記ユーザの覚醒状態を示すパラメータを示す画像と、前記ユーザの感情状態を示すパラメータを示す画像との一方または両方を表示する工程と、
をさらに具えることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
１つの画像は、二次元ベクトルおよびパラメータの色表示の一方または両方を具えることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記吸気相の継続期間および前記呼気相の継続期間を具える群から選択された呼吸情報を得る際に用いられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
呼吸情報が、呼吸または発話時に生成される音声から得られることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
呼吸情報が、前記ユーザの呼吸の１つ以上の吸気相の開始および１つ以上の呼気相の開始を示す前記ユーザによって得られることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザの心拍変動に基づいて計算されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記ユーザの呼吸数が、前記ユーザが呼吸している時の前記ユーザの皮膚静電容量の変化に基づいて計算されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記吸気相の継続期間、前記呼気相の継続期間、および前記吸気相の前記継続期間の前記呼気相の前記継続期間に対する比のうちいずれか１つ以上を増加するように前記ユーザに訓練する工程をさらに具えることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記モバイルモニタと関連付けられたディスプレイ上にバイオフィードバック情報を示す画像を表示する工程をさらに具え、
前記画像が、呼吸活性を示す画像、ＥＤＡ活性を示すグラフを具える画像、心拍を示すグラフを具える画像、心拍変動を示すグラフを具える画像、および心拍変動の自動相関を示すグラフを具える画像のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記第２の信号の前記分析が、前記ユーザの心理学的／生理学的状態を改善するための前記ユーザのためのアドバイスを具えることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項４２】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に前記アドバイスを表示する工程をさらに具えることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうち１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
前記モバイルユニットと関連付けられたディスプレイ上に、前記１つ以上の得られた生理学的パラメータのうちの１つ以上に関する目標値を表示する工程を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
（ａ）１つ以上の刺激で前記ユーザに呼びかける工程と、
（ｂ）前記１つ以上の刺激に対する前記ユーザの１つ以上の反応をモニタリングする工程と、
（ｃ）前記１つ以上の反応に基づいた計算において、反応の待ち時間、最大反応時間、半回復時間、最大ストレス、および新規な基線ストレスからなる群から選択された少なくとも１つパラメータを計算する工程と、
（ｄ）前記計算されたパラメータのうち１つ以上に基づいて、前記ユーザにフィードバックを提供する工程と、
を具えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４６】
自己挙動改変方法に用いられる請求項２５に記載の方法であって、
（ａ）認知挙動（ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒａｌ）セラピー（ＣＢＴ）、
（ｂ）視覚化、
（ｃ）自己催眠、
（ｄ）自動提案、
（ｅ）注意深さ、
（ｆ）黙想、
（ｇ）感情的知性スキル、
（ｈ）通信ネットワークを介して提供される心理カウンセリング、
を具える群から選択された方法のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする方法。
【請求項４７】
（ａ）前記ユーザの特定の状態について対話型導入を前記ユーザに提供する工程と、
（ｂ）自己査定のための前記ユーザ対話型質問を提供する工程と、
（ｃ）１つ以上の対話型セッションを前記ユーザに提供する工程であって、前記対話型セッションが、
認知技術を実施する自己訓練のための対話型セッション、
行動セラピーを実施する自己訓練のための対話型セッション、
自己催眠のための対話型セッション、
視覚化のための対話型セッション、
自動提案のための対話型セッション、
生活スキルおよび対人関係スキルを取得および実施するための対話型訓練、
感情的知性スキルを改善するための対話型訓練、
目標およびゴールを見つけるための対話型訓練、および
人生におけるステップを計画するための対話型訓練、
を具える群から選択されることを特徴とする工程をさらに具えることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ユーザが深いリラックス状態にあるときに、前記ユーザが、１つ以上の対話型セッションの提供を受けることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
娯楽システムをさらに具え、前記第１のプロセッサが、前記第１の信号に基づいて少なくとも１つコマンドを決定し、前記少なくとも１つコマンドを前記娯楽システムに送信するように構成され；前記娯楽システムが、前記１つ以上のコマンドに基づいてアクションを行うように構成された第３のプロセッサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記アクションが、ＭＳメッセージの生成、ＤＶＤの制御、コンピュータゲームの制御、および「たまごっち」アニメーションの制御のうちいずれか１つ以上を具えることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記アクションが、表示されたアニメーション画像、映像クリップ、音響クリップ、マルチメディア提示、別の人間とのリアルタイム通信、前記ユーザが答えなければならない質問、および前記ユーザが行わなければならないタスクのうちいずれか１つ以上に対するユーザの反応を処理する工程を具えることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００８−５３２５８７（Ｐ２００８−５３２５８７Ａ）
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５６７０６（Ｐ２００７−５５６７０６）
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００２３０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９０３７１
【国際公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．着メロ
【出願人】（５０７２８２８２０）ヘルス−スマート リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００２３０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９０３７１
【国際公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．着メロ
【出願人】（５０７２８２８２０）ヘルス−スマート リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]