专利名称：用于缓解压力的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于评估及治疗压力和压力相关的失调。更具体来说， 本发明涉及用于通过提供关于呼吸性窦性心率失常模式的信息来增强 副交感神经的神经活动的生物反馈设备和方法。
背景技术：
虽然存在许多压力减轻产品和服务，但是压力以及压力相关的失调 仍然导致令人吃惊的经济和非经济成本。据估计，单单在美国，在生产 力、旷工和失误方面，工作压力就导致每年接近3000亿美元的成本。 除了直接的工作相关的成本之外，在治疗压力和压力相关的失调方面的 尝试在2002年导致超过170亿美元的抗抑郁和抗焦虑药物。这种药理 治疗的年度成本的上升趋势仍在继续。
此外，由于直接或间接从潜在的压力失调导致的伴随而来的健康问 题，压力还导致显著的但是不可计算的成本。例如，研究表明，压力下 的人们更容易感染病毒性及非病毒性疾病。这发面的一个常见的公知例 子是压力与呼吸感染之间的关系。此外，如果还处在压力下的话，则患 病的人的恢复时间更长。
长期的压力可能会损害自主神经系统(ANS)的平衡以及ANS的 功效，从而导致多种压力相关的失调。ANS的损伤导致退化性疾病和过 早死亡。例如， 一项临床研究调查了年龄在45到64岁之间的14,025名 健康男女的单次两分钟的ANS测量。八年之后，具有较低的副交感神
经测量的人的疾病和死亡的发生率要高得多。在其与"全死因死亡(all cause mortality)"的关系方面，三项其他研究(美国、丹麦和芬兰)也 调查了ANS功能。在每项研究中，低副交感神经ANS都预示了疾病和 死亡。在其与各种单独疾病(比如心脏病、糖尿病和中风)的关系方面， 实际上已经有数百项其他研究调查了 ANS功能。例如，英国政府委托 了 一项关于ANS功能和心脏病的研究。具有最低副交感神经ANS功能 的人在由于心脏病发作而导致的死亡率方面有超过1,000%的增加。非经 济方面的压力成本也是非常显著的，并且包括对于与家人、朋友、邻居 和同事的关系的有害影响。
压力反应包括两个基本系统自主神经系统和内分泌系统。所述 ANS通常使得内部器官的平滑肌肉受神经支配，并且包括交感神经和副 交感神经分系。简单来说，交感神经分系负责调动能量以便对紧急情况 估文出反应("斗或逃")、表达感情或者进4亍剧烈活动，而副交感神经 分系则施加镇静影响并且从而平衡交感神经系统。随着交感神经变得越 来越活跃，其会提高心率、血压、呼吸速率、心理活动(从而激动大脑) 以及其他身体机能。因此，压力由交感神经的高活性保持。
在所述压力相关的过程中还涉及到内分泌系统。特别地，下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴在内分泌系统的压力反应当中扮演主要角色。下 丘脑分泌肽类激素以刺激垂体腺，所述垂体腺又分泌其自身的荷尔蒙以 刺激其他内分泌腺。肾上腺分泌皮质醇，所述皮质醇调节新陈代谢以及 能量的产生，并且调节自主神经系统的交感神经分支和副交感神经分支
在1970年代早期，Dr. Herbert Benson记载了与"压力反应"相反 的神经和生理状态的存在。这一状态被称作"松弛反应"，其已经被其 他临床研究所验证。从自主神经系统的观点来看，压力反应由交感神经 分支的高活性所表征，而松弛反应则由副交感神经分支的高活性所表 征。通过定义，引发松弛反应会中断活跃的压力反应。因此，频繁地激 活所述松弛反应可以防止应激源(stressor)产生持续的(即长期的)压 力。此外，已经证明，频繁地激活松弛反应可以逆转由先前遇到的长期 压力所导致的伤害(包括高血压)。
自主神经系统的两个分支(交感神经和副交感神经)的互动可以通 过调查每次相继心跳之间发生的时间的小改变来表征。当个体休息时，
心跳到心跳时间的变化由副交感神经分支导致。该变化将根据个体的呼 吸模式而增大和减小。在吸气过程中，副交感神经分支受到抑制，并且 心率将开始加快。在呼气过程中，副交感神经分支开始起作用并且降低 心率。改变的心率与呼吸之间的这种关系#皮称作呼吸性窦性心率失常
(RSA) 。 RSA测量是对心率提高和下降的程度的数学计算。当所述提 高和下降的程度较高时，副交感神经系统的活性也更高。换句话说，更 高的RSA表示更高的副交感神经活动性。如前所述，副交感神经活动 性的充分提高把身体移到松弛反应中，从而中断任何先前存在的压力反应。
已经进行了许多尝试来激活松弛反应，以便治疗或控制压力，其中 包括侵入性和非侵入性的技术和过程。例如，在尝试緩解或控制压力的 过程中已经使用了针灸、处方和非处方药理治疗以及心理疗法。然而， 每一种所述疗法都涉及到很高的金钱和时间成本。此外，这些治疗的效 力常常不那么完全，并且有时几乎不存在。所述效力常常难以评估，并 且很多时候都仅仅是暂时的。此外，药理治疗常常具有副作用，并且有 些甚至可能具有上瘾的危险。此外，尽管有所有这些可用替换方案，但 是压力仍然对超过80%的就医(直接或间接地)负有责任。
因此，很明显地需要用于评估和治疗压力的方法和设备，其中这种 方法和设备是有效的、非侵入性的、易于使用并且便宜。此外，很明显 地需要没有所不希望的副作用并且不会带来上瘾的危险的方法和设 备。特别地，很明显地需要这样的方法和设备，其通过提供高水平的不 中断的副交感神经活动来促进压力减轻并且能够立即停止压力反应。
发明内容
本发明提供一种易于使用的、成本有效的方法和设备，用于评估及 治疗压力从而评估及治疗由压力导致或加剧的失调。更具体来说，本发 明提供用于识别单个RSA波并且向对象提供RSA波信息的方法和设 备。该信息例如可以被用在生物反馈设置中以帮助对象降低压力水平并 且获得有节奏的呼吸。
身体和精神的方法和设备。对于根据本发明的方法和设备的规则使用允 许逆转由于之前受到压力所导致的生理伤害，其中包括长期压力的累积
相应地，本发明的一个示例性实施例提供用于防止、减轻或消除人 类对象的压力的便携式、手持式生物反馈设备。
本发明的另 一个示例性实施例提供用于在 一持续时间段内保持基 本上持续的副交感神经高活动状态的方法和设备。
本发明的另 一 个示例性实施例提供便携式、手持式生物反馈设备，
其包含光体积描记(photoplethysmogmph, "PPG")传感器以及用来 向对象提供关于其RSA波的信息的显示屏。
本发明的另 一 个示例性实施例提供用于训练对象通过达到接近每 分钟6次呼吸的呼吸频率来降低压力水平的方法和设备。
本发明的另 一个示例性实施例提供促进压力减轻的方法和设备，所 述方法和设备通过提供高水平的不间断副交感神经活动连同关于这种 活动的实时反馈来促进压力减轻。
本发明的另一个示例性实施例提供向用户给出关于RSA波形中的 从上升点到下降点的过渡的信息的方法和设备，其中这种信息可以被用 来指导用户的呼吸。
本发明的另一个示例性实施例提供用于检测及校正与RSA波相关 的错误数据的方法以及利用这种方法的设备。
本发明的另 一个示例性实施例提供用于在便携式生物反馈设备的 显示屏上调节缩放比例(scaling)的方法以及利用这种方法的设备。
本发明的另一个实施例通过分析RSA波来识别呼吸模式(包括深 度、速率和容积)并且提供对其的显示。
图1示出了由呼吸性窦性心律失常(RSA)导致的典型的心率变异 性(HRV)模式。
图2示出了示例性的一系列RSA波并且标识出几个脉搏峰。
图3示出了示例性的一系列RSA波并且计算出相继的脉搏峰值之 间的心搏间期时间(interbeat interval times, IBI)。
图4a-d分别标识出代表性顶点、底点、上升过渡点以及下降过渡点。
图5示出了代表性的连续上升和下降过渡点。
图6示出了用于识别顶点的示例性方法。
图7示出了用于识别底点的示例性方法。
图8 (a) - (b)示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于找到 数据集内的RSA波的示例性程序的示例性处理流程。
图9示出了用于识别数据集内的RSA波的示例性程序。 图IO示出了示例性双顶波。
图11示出了用于校正来自代表性双顶波的数据的示例性方法。 图12示出了压力计的示例性显示。
图13示出了用于确定RSA波的长期方向的示例性方法。
图14示出了用于确定波阶段的示例性程序的示例性处理流程。
图15示出了用于确定波侧(wave side)的示例性程序的示例性处
理流程。
图16 (a) - (b)示出了用于确定波结束的示例性方法。
图17示出了用于描绘波边界的示例性方法。
图18示出了用于评估副交感神经活动的持续性的示例性方法。
图19示出了用于评估副交感神经活动的持续性的示例性方法。
图20示出了根据本发明的设备的一个示例性实施例，其标识了电
源开关的潜在位置。
图21示出了 PPG传感器的代表性位置，其可以从对象的手指收集数据。
图22 (a) - (b)示出了使对象持握示例性设备同时该对象的手指 处在PPG传感器中的备选方法。
图23示出了倒数计的示例性显示。
图24示出了代表性的平均脉搏率以及脉搏率随着时间的变化的示 例性显示。
图25示出了错误消息的示例性显示。
图26示出了倒数定时器的一个示例性实施例。
图27提供了其呼吸随着时间减慢的对象的RSA波的代表性图示。
图28提供了随着时间进行了更深的呼吸的对象的RSA波的代表性 图示。
图29示出了与有节奏的呼吸相一致的代表性RSA模式。 图30提供了波频率为6的对象的代表性显示。
图31提供了波频率为6的对象的另一种代表性显示。
图32示出了对象的RSA波历史的示例性显示。
图33示出了其呼吸深度已经增大并且生成了分别具有大约10秒钟 的持续时间的相对较大的波的对象的示例性显示。
图34示出了在本发明的示例性设备中激活受引导呼吸功能的受引 导呼吸开关的代表性位置。
图35 (a) - (b)示出了利用呼吸条的受引导呼吸的示例性显示，
该呼吸条增大以引导吸气，并且减小以引导呼气。 图36示出了会话期概要屏幕的示例性显示。
图37示出了可以由根据本发明的代表性设备显示的各种类型的
RSA信息的示例性显示。
图38示出了本发明的示例性设备的备选形状因素。
图39 (a) - (b)分别示出了具有足够的尺寸既显示正确数据又显
示错误数据的显示器以及其中只能够辨别出错误数据的较小的便携式设备。
图40示出了 一系列代表性脉搏峰。
图41 (a) - (b)分别示出了代表性的假阳性脉搏峰和代表性的假
阴性脉搏峰。
图42示出了在代表性纠错模式期间采用的示例性纠错方法的示例 性处理流程。
图43示出了可以被用来确定对象何时已经达到有节奏的呼吸的代 表性波特征。
图44示出了根据本发明的一个示例性实施例的其中可以实现软件 处理的示例性系统。
图45-46示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于与用户进行 交互的示例性顶级程序的示例性处理流程。
图47-51示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于处理所检测 到的脉搏的示例性程序的示例性处理流程。
图52-54示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于对所检测到 的脉搏序列进行纠错的示例性程序的示例性处理流程。
图55-56示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于对所检测到 的脉搏序列进行错误检测的示例性程序的示例性处理流程。
图57示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于为所检测到的 脉搏初始化范围的示例性程序的示例性处理流程。
图58-59示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于处理所检测 到的脉搏序列内的RSA波的示例性程序的示例性处理流程。
图60-62示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于处理所检测 到的脉搏序列内的RSA波长以便确定用户的压力水平的示例性程序的 示例性处理流程。
图63示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于为RSA波分配 波长的示例性程序的示例性处理流程。
图64-74示出了用于实时地确定RSA波的阶段、使用阶段改变来检 测下落点(dr叩point)、使用阶段改变来检测波的结束以及确定新形成 的波的副交感神经强度的示例性程序的示例性流程处理。
图75-83示出了用于确定波阶段以及在逐脉搏的基础上描绘波的示 例性程序的另 一种示例性流程处理。
图84-87示出了用于实时地确定下落点和波的结束的示例性程序的 示例性流程处理。
具体实施例方式
研究已经表明，受控制的呼吸可以移动交感神经分支与副交感神经 分支之间的平衡。三种特定的呼吸分量交互地确定副交感神经的神经支 配(innervation )的数量。这三种分量包括频率、呼吸容量(tidal volume ) 以及呼气/吸气比。 一般来说，可以通过降低呼吸频率、增大呼吸容量以 及/或者增大呼气/吸气比来提高副交感神经活动性。因此，改变这三个 变量有可能提高副交感神经活动性，从而足以有效地以非侵入性、简单 便宜的方式并且没有负面副作用地引发松弛反应。
一般来说，生物反馈方法和设备涉及到训练过程，所述训练过程使 得对象能够促进行为或活动的改变，以便改进或维持一项或多项生理功 能。随着时间的过去，可以利用生物反馈方法和设备把对象训练成能够 对这些功能实施更高程度的控制。与向对象强加治疗的其他形式的疗法 相反，生物反馈方法和设备允许对象逐渐地把所述训练过程融入到几乎 自动的反应当中。
本发明涉及到可以为遭受压力以及压力相关的失调的对象提供生
物反馈信息和训练的方法和设备。这种生物反馈信息和训练可以基于对 呼吸性窦性心律不齐模式以及能够影响这种模式的呼吸的分析。
没有已知的方法在自发呼吸期间仅仅利用RSA数据集来识别单个 RSA波。为了把RSA波与呼吸相关，通常单独地收集并绘制心率和呼 吸速率信息。本发明的一个方面包括在RSA数据集内识别单个波。本 发明的其他方面包括使用RSA波模式基于心率数据为对象提供实时呼
;空制压力水平的i置:" ""？
此外，没有已知的方法在自发呼吸期间仅仅利用RSA数据集来实 时地识别单个RSA波。本发明的另一方面允许进行这种实时识别，并 且使用该信息来促进产生高级别的不中断的副交感神经活动性。
示例性的波模式识别方法
在本发明的一个示例性实施例中，通过在逐个心跳地测量对象的脉 搏率，开始对呼吸性窦性心律不齐波模式的识别和分析。在医学文献中 明确记载，心率(从而脉搏率)按照波状方式持续地上下波动(图1 )。 这些波被称作心率变异性(HRV )波。当 一个人物理地静止并且休息时， 所述HRV波与一个人的呼吸有关。这些休息的HRV波在医学上被称作 呼吸性窦性心律不齐或RSA波，因为这些波的大小和形状与一个人的 呼吸的速率、节奏和深度有关。只要人每分钟呼吸4到15次，所述波 的频率就将基本上与呼吸频率相匹配。大多数人都在这个范围内呼吸， 但是即使当 一个人在该范围之外进行呼吸时，所述波频率仍然与呼吸频 率密切接近。
虽然已经通过视觉分析在医学文献中明确建立了波与呼吸之间的 相关性，但是还不存在用来在心跳数据集内识别单个波的自动化方法。 本发明的 一 个示例性实施例包括一种对于心跳数据集识别每个单独的 波的新颖方法。
例如。两个连续的脉搏峰之间的时间量(峰-峰时间，以毫秒计)被 称作pp间隔(pp)(图2)。在本发明的一个示例性实施例中， 一个设 备记录相继的pp间隔。对pp间隔点的描述也适用于rr间隔(心电图或 ECG中的连续的R波之间的间隔)、pp间隔的任何衍生物(比如脉搏 率点)以及rr间隔的任何衍生物(比如心率)。总体来说，这些间隔可 以被称作"心率相关的间隔"。此外，从pp间隔提取RSA波的相同方
法也可以被直接应用于这些其他点。然而，本发明的某些优选实施例解 析PP间隔数据集内的波。
每次遇到新的脉搏峰时，可以在屏幕上显示每个所记录的pp间隔
的脉搏率(60,000/pp )。 相继pp间隔之间的绝对时间差 (absolute(pp[n]-pp[n-l]))被称作心搏间期时间(IBI)(图3)。本发明
的一个方面使用所述pp间隔时间来识别单个RSA波。这里描述的方法 可以被用于自发的和受引导的呼吸。
可以通过检查每个p-p与紧接在其之前的p-p (前一个pp)和紧接 在其之后的p-p (下一个p-p)的关系，来对每个p-p进行归类。如果一 个p-p的前一个p-p等于或小于该p-p并且其下一个p-p也等于或小于该 p-p,则该p-p可以被浮见为一个顶点(tp)(图4a)。如果一个p-p的前 一个p-p等于或大于该p-p并且其下一个p-p也等于或大于该P-P，则该 p-p可以被牙见为一个底点(bp)(图4b)。如果一个p-p的前一个p-p 小于该p-p并且其下一个p-p大于该p-p,则该p-p可以祐j见为一个上升 过渡点(at)(图4c)。如果一个p-p的前一个p-p大于该p-p并且其下 一个P-P小于该p-p,则该p-p可以被:枧为一个下降过渡点(dt)(图4d)。 因此， 一个p-p可以被归类为顶点(tp)、底点(bp)、上升过渡点(at) 或者下降过渡点(dt)。术语"过渡点"可以被用来在其不符合"上升" 或"下降"两词时，指代上升过渡点和下降过渡点。连续的过渡点指代 一系列连续的上升过渡点或下降过渡点(图5)。
术语"顶级别(top level)，，可以被用来指代顶点的相对高度。顶 点的级别可以被如下计算。L^紧接在该顶点左侧的小于或等于该顶点的 连续点的数目。Ry紧接在该顶点右侧的小于或等于该顶点的连续点的数 目。如果L〈R，则所述顶级别等于L,否则所述顶级别等于R。图6利 用三个例子示出如何能够对顶点级别进行归类。
术语"底级别(bottom level)"可以被用来指代底点的相对高度。底 点的级别可以被如下计算。L^紧接在该底点左侧的大于或等于该底点的 连续点的数目。Ry紧接在该底点右侧的大于或等于该底点的连续点的数 目。如果1XR,则所述底级别等于L,否则所述底级别等于R。图7利 用三个例子示出如何能够对底点级别进行归类。
图8 (a) - (b)提供了说明用于在数据集内找到RSA波的示例性 程序的示例性流程图，而图9则示出了如何能够应用该程序。在本发明
的 一 个示例性实施例中，第 一 步骤是定位所述数据集内的连续过渡点 (ctp)的最大数目。在图9中，连续过渡点的最大数目开始于点1。存 在2个连续过渡点。波深度等于这些过渡点的数目。因此，波深度在该
例中是2。在优选实施例中，如果所述波深度大于4,则把波深度值向 下调节到4。
下一步骤是定位所述连续过渡点右侧的底点，该底点的底级别等于
或大于所述波深度。这是RSA波的右谷点(v2)。在图9的例子中，底 点no. 8的级别为3，从而大于所述波深度。下一步骤是定位所述连续过 渡点右侧的底级别等于或大于所述波深度的底点。这是RSA波的左谷 点(vl)。在图9中提供的例子中，底点no. 0的级别为4，从而大于所 述波深度。下一步骤是找到左谷点与右谷点之间的最高点。这是RSA 波的峰(p)。在图9的例子中，点6是两个谷点之间的最高点。从左 谷点(vl)到右谷点(v2)的所有数据都被认为是处理后的数据。对于 剩余的未处理的数据重复相同的程序，直到已经识别出所有可能的波。
上面描述的方法存在多种变型，其应当被视为处在本发明的范围 内。例如，类似的方法可以被用来找到处在一个过渡点系列的每一侧的 峰。因此，两个峰点之间的谷将是这两个峰之间的最低点。此外，波深 度可以基于过渡点的绝对数目或者是基于过渡点的数目的导出数目(例 如过渡点的lt目x75%)。此外，vl点可以在v2点之前^皮识别。
在优选实施例中，每次在识别出新的底级别为4的点时使用上面讨 论的波解析方法。因此，根据本发明的示例性实施例的设备"寻找"底 级别为4的点之间的RSA波。在其他示例性实施例中，设备可以被配置 成"寻找"每个点之后的RSA波，或者在经过特定时间段(例如每30 秒)之后的RSA波等等。示例性实施例使用底级别为4的点，这是因为 它们描绘RSA波的概率很高。也就是说，它们是RSA波的谷点(vl、 v2)的概率很高。
上面描述的基本RSA波解析方法可能不正确地描述RSA波的情况 有两种。 一种可能在遇到双顶波时发生。当一个人在已经呼气之后等待 很长时间才吸气时可能会形成双顶波。另一种情况可能在形成双底波时 发生。当一个人在吸气之后屏住呼吸很长时间时可能会形成双底波。通 过检查两个波的长度比可以很容易地识别出双顶(图10)。当(pl-v2) 远小于(pl-vl)并且(p2-v2)远小于(p2-v3)并且(pi-v2)非常接近(p2-v3) 时，则已经出现双顶。在优选实施例中，双顶可以:故定义为如下情况
((pl-v2)/(pl-v2))<0.50并且((p2-v2)/(p2-v3))<0.50并且((pl-vl)/(p2-
v3 ))>0.75 。双底可以 一皮定义为双顶的相反情况。
两个波可以被合并为一个波。点vl是新波的vl。点v3是新波的v2。 vl 与v3之间的最高值是新波的峰值点。这由图11示出。
本发明的示例性实施例可以使用上面描述的RSA波信息来评估用 户的精神压力水平。可以在作为压力计的设备中给出该精神压力度量 (图12 (5))。例如，与无压力状态相对，当一个人受到压力时，呼吸 通常变得快速并且不规则。这种快速、不规则的呼吸可能导致形成短
程度而实现的。这种方法和设备还可以计算用户的波的不规则(心律不 压力水平。
研究表明，当人们充分松弛时(比如处在深度冥想状态下)，他们 往往会按照每分钟约6次呼吸以稳定的节奏呼吸。这种有节奏的呼吸导 致RSA波长变得曳引在(entrained on)呼吸频率上。因此，每分钟6 次呼吸的有节奏的呼吸将导致具有IO秒波长的一系列RSA波。因此， 在评估用户的压力水平时，本发明的示例性实施例使用10秒的波长作 为放松阈值。示例性实施例还包括计算最近五个波的平均波长以便确定 所述平均值如何成比例地偏离10秒的方法和设备。这是"波长分数 (wavelength score )" 的^~^个例子。
可以使用多个标准方差7>式来量化心律不齐波。本发明的示例性实 施例使用最近五个波中的每个连续波长的差的和来计算"方差分数 (variance score)"。示例性实施例还可以^吏用相继波长之间的差的和， 并且可以使用等级次序加权的平均，从而使得最近的波的方差更具重要 性。在本发明的一个示例性实施例中，所述压力水平使用70%的"波长 分数"+30%的"方差分数"。可以在每次识别出新的RSA波时重新计 算用户的压力水平。
压力可以导致多种RSA波行为缩短的峰到峰时间、增加的峰到 峰频率、减小的波长、提高的波频率、减小的幅度、不规则的波长、不
规则的波频率、不规则的幅度、不规则的峰到峰时间、不规则的峰到峰 频率、不规则的峰值布置或减小的变化。任何一个前面的变量或其任意 组合可以被应用于RSA波，并且可以被用作压力水平的指标。在本发
明的范围内可以识别单个RSA波并且单独地、^皮此组合地以及/或者与
其他变量相组合地使用任何前述变量来评估压力，这在现有技术中还没 有描述过。
除了使用所识别出的RSA波来确定压力水平之外，根据本发明的 示例性实施例的设备和方法还可以使用RSA波信息来确定并且显示平
平均心率。例如，每次识别出一个新的RSA波时，可以计算所述力永4專 率的平均值并且可以更新心率。还可以在每次识别出一个新的RSA波 时更新所述波频率显示。示例性实施例可以表达与每分钟的波(呼吸) 有关的频率。在示例性实施例中，可以把波频率和心率取整到最近的整数。
示例性的实施波模式识别方法
技术领域：
本发明还提供了实时RSA波模式识别方法。在某些实施例中，这 种方法包括两个主要中断驱动的处理。
第 一 处理可以在每次由P P G传感器检测到新的脉搏时触发。该处理 可以用于(1 )把所接收的脉搏转换成脉搏率值(prv ) ; ( 2 )利用该 新的prv更新波显示；(3 )确认新的prv是否标记新的波的开始(表明 前一个波刚刚结束)；(4 )描绘最近一个波的边界(识别出谷-峰-谷点)； (5)评估该波的副交感神经活动性；(6)在该波下显示适当的符号； (7)更新波历史；以及(8)更新分数。
第二处理可以负责实时地#全测及标记下落点。该处理可以由时钟中 断来驱动。在优选实施例中，该处理例如可以每250毫秒发生一次。当 该处理检测到下落点的出现时，可以用下落点指示符(比如三角形)来 才示i己该下落点。
这两个处理当中的任一个都可以用标准轮询(polling)方法来实现。 或者，第二处理可以在每次检测到脉搏时发生。示例性实施例使用时钟 中断，从而更加快速地检测到下落点。然而，通过基于所接收的脉搏跳 动来标记下落点也可以提供合理的结果。
确表征的方法。这种方法包括在传统上可以被称作"波阶段，，方法和"波 侧"方法的那些方法。 确定波阶段的方法
技术领域：
本发明还提供确定波阶段的方法以及利用这种方法的设备。在本发 明的示例性实施例中，每次新的脉搏到来时，可以评估长期波方向。在
图13中示出了该处理。例如，可以使用最近六(6)个脉搏率点的斜率。 所得到的值例如可以被称作"长斜率"。或者，例如可以使用基于时间 的点滑动窗的斜率(例如最近12秒、最近5秒等等)，或者例如可以 使用另一种一般的方向指示物。
接下来，例如可以随后计算长期改变的绝对数量。这样做提供了改 变值的程度。在本发明的示例性实施例中，可以使用所述长斜率的绝对 值，其例如可以;故称作"绝对长斜率"。或者，例如可以使用任何长期 波评估的绝对值或类似转换。
接下来，例如可以确定波的短期方向。在本发明的示例性实施例 中，例如可以使用最近三(3)个脉搏率点的斜率。这例如可以被称作 "短斜率"。或者，例如可以使用比起对于长期方向评估所选择的点来 说更小的点子集上的任何方向指示器。
随后，例如可以使用所述短期方向指示器和所述绝对长期指示器来 评估波本身的实际方向。在本发明的示例性实施例中，例如可以把所述 短斜率与所述绝对长斜率进行比较。如果例如该短斜率大于该绝对长斜
率的30%,则例如可以把波方向视为向上(UP)。如果该短斜率小于该 绝对长斜率的(-1)*30%,则例如所述方向可以被视为向下(DOWN)。 如果这两个测试都不满足，则例如可以^巴所述方向一见为平坦(FLAT)。
在本发明的备选示例性实施例中，可以为这些确定选择不同的百分 比。所述百分比可以基于所期望的副交感神经灵敏度的程度。较高的百 分比对于副交感神经中断较不灵敏，而较低的百分比则可能更灵敏。30% 左右对于检测主要中断来说通常足够灵敏，而对于把行为置于用户的控 制之下来说又足够宽大。
此外，在本发明的示例性实施例中，用于确定向上方向的百分比可 以不同于确定向下方向的百分比。或者，例如可以使用短斜率与绝对长 斜率的其他数学比较来确定二者之间的相对关系，从而确定波方向。或 者，可以使用其他数学函数替换短斜率和绝对长斜率来例如评估短期方
向和长期改变程度。
接下来，例如可以使用所述波方向和长期方向来确定波的阶段。在 本发明的示例性实施例中，可以检查所述波方向和所述长斜率以便进行 该评估，这例如在图14的示例性处理流程图中做了说明。处理流程开 始于301，在该处评估"长斜率是否为正？，，这一询问。如果例如在301 处长斜率为正，则处理流程移动到310，在该处评估"方向是否向上？"
这一询问。如果在310处方向为向上，则处理流程继续到311,并且阶 段被确定为上升。例如如果在301处长斜率为正，但是在310处方向不 是向上，则处理流程继续到312，并且阶^殳;陂确定为到顶(cresting)。 例如如果在301处长斜率为负(即在301处对询问"长斜率是否为正？" 返回"否")，其把处理流程移动到320,并且如果随后在320处对询 问"方向是否向上？"返回"是"，则处理流程继续到330。如果在330 处方向为向下，则处理流程移动到331,并且阶段被确定为下降。或者， 如果在320处长斜率为负，但是在330处方向不是向下，则处理流程移 动到332,并且阶段被确定为到谷(troughing)。在312、 311、 332、 331 当中的每一个处，结果被传递到350,在350可以把所确定的阶段返回 到另 一 个处理以便进行进 一 步的处理或输出。 确定波侧的方法
技术领域：
本发明还提供了确定波侧的方法以及利用这种方法的设备。因此， 在本发明的示例性实施例中，可以实现 一 种确定所述波的所有四个阶段 的替换方案。该替换方法例如可以利用范围和方向的组合仅4又检测波的 上升和下降阶段。在图15中示出了对应于该方法的示例性处理流程。 该处理流程开始于401,在该处例如可以获得给定区间内的最高prv— "高"、给定区间内的最低prv—"低"以及从高到低的"范围"的值。 所述"高"、"低"和"范围"指评估一个滑动窗(例如最近12个点、 最近12秒等等)内的prv值。在本发明的示例性实施例中，可以使用最 近12秒的prv范围。如上所述，可以在410处评估方向。
一旦计算出范围和方向之后，就可以评估阶段。这可以通过关于所 述范围查看波方向和当前prv来实现。如果波方向在所述范围的底部是 向上，则波阶段已经改变到上升。或者，如果波方向在该范围的顶部是 向下，则波阶段已经改变到下降。波处于其范围的顶部还是底部例如可 以通过选择总范围的一个部分或百分比来确定，如图15中所示，其中
处于所述范围的上25%之内被视为接近顶部，而不超过所述范围的底部
之上25%被视为接近底部。在替换的示例性实施例中，可以使用其他的阈值。
参照图15，例如在420处可以测试当前prv是否在所述范围的上 25%之内。如果在420处最近一点接近所述范围的顶部，即在420处为 "是"，则所述处理流程可以继续到430，在该处分析波方向。如果在 430处波方向是向下，则所述处理流程移动到431，并且确定所述波阶 段已经改变到下降，并且在460处退出所述处理。
然而，如果在420处当前prv不处在所述范围的上25。/。内，则所述 处理流程移动到440。在440处，测试所述波是否处在所述范围的下25% 内。如果是的话，则所述处理流程移动到450,例如可以在该处评估波 方向。如果例如在450处波方向是向上，则所述处理流程移动到451, 在该处确定波方向已经改变到上升，并且在460处退出所述处理。
如果在420处所述波不处在其范围的上25%之内，并且在440处该 波不处在其范围的下25%之内，则所述处理流程移动到460,并且退出 所述处理。如果在450处所述波方向不是向上或者在430处所述波方向 不是向下，则也退出所述处理。
因此，在本发明的示例性实施例中，可以使用任一种方法，即波阶 段方法(图15)或波侧方法(图14)，来确定当前阶段。在许多情境 中例如可以使用波侧，因为使用所述范围会提高精确度。然而，在期望 跟踪所有四个阶^爻的其他实施例中例如可以使用波阶段，因为其还识别 出到底和到顶。
确定波结束的方法
技术领域：
本发明还提供确定波结束的方法以及利用这种方法的设备。在本发 明的示例性实施例中，为了确定新波何时已经结束，可以例如使用上面 描述的阶段确定方法逐心跳地跟踪当前阶段。如在图16a中所示，在当 前阶段改变到上升时，知道一个波最近已结束。或者，例如可以逐心跳 地跟踪波侧。如在图16b中所示，当波侧改变到左时，则知道一个新波 已经结束。
描绘波边界的方法
技术领域：
本发明还提供描绘波边界的方法以及利用这种方法的设备。因此， 一旦已经确定新波已经结束之后，则如图17中所示，可以获得前一波
谷的开始与新波正在上升的点之间的点。前一 波谷中的最低点可以被称 作左谷点。所述左谷与新上升点之间的最低点可以被称作右谷点。在所 述左谷点与所述右谷点之间的最高点可以被称作峰。
或者，例如可以利用从前 一 波的右侧直到新形成的波的右侧的末尾 的点来执行波侧分析。在前一 波的右侧中的最低点可以被称作左谷点。 在所述左谷点与新波的右侧之间的最低点可以被称作右谷点。在所述左 谷点与右谷点之间的最高点可以被称作峰。
-评估副交感>^申经活动性的方法
技术领域：
本发明还提供评估副交感神经活动性的方法以及利用这种方法的 设备。在示例性实施例中，可以在评估副交感神经活动性的过程中使用 波边界。在本发明的某些实施例中，可以对于所得到的波测量两个副交
感神经参数副交感神经反应的强度以及副交感神经活动性的连续性。 在一个实施例中，例如可以通过波长(右谷点的时间戳减去左谷点 的时间戳)来确定副交感神经反应的强度。如果所述波长例如小于6秒， 则强度可以被视为低。如果波长大于例如6秒并且小于例如9.5秒，则 强度可以被视为中等。如果该波长例如大于或等于9.5秒，则该波长可 以^皮纟见为高。
在替换实施例中，还可以利用传统的RSA测量，比如连续心周期、 标准偏差、平均偏差等等，来评估副交感神经活动性水平。
可以分为两个部分来评估副交感神经反应的连续性。首先，例如可 以通过从左谷点开始到峰来计算每三个连续点的斜率。如果例如任何所 述斜率逼近零或者变为负，则副交感神经传出在所述波的上升期间被中 断(图18)。同样地，例如可以通过从峰开始到右谷点计算每三个连续 点的斜率。如果例如任何所述斜率逼近零或者变为负，则副交感神经传 出在所述波的下降期间被中断。例如如果所述波的左侧的短期斜率保持 高且为正，以及所述波的右侧的短期斜率保持高且为负，则认为副交感 神经传出是连续的而没有中断(图19)。
在示例性实施例中，所述短期斜率的阈值可以是可变的。例如，示 例性设备可以在最近5秒跟踪最高正斜率。这种设备例如可以跟踪最近 5秒的最高负斜率的绝对值。例如如果该最高负斜率的绝对值大于该最 高正斜率，则该值可以被用来表示"最快改变，，。否则，该最高正斜率 可以被用来表示"最快改变，，。
在某些实施例中，在检查波的上升时，例如如果任何三点斜率小于 所述最快改变的30%,则认为副交感神经中断。同样地，在波的下将期
间，例如如果任何三点斜率大于(-l)x(最快改变)的30%，则认为副交感
神经中断。
应当认识到，根据本发明可以使用其他算法来评估所述短期斜率在 波的上升或下降期间是否被中断。 确定下落点的方法
技术领域：
本发明还提供检测下落点的方法以及利用这种方法的设备。在示例
性实施例中，例如可以每250ms运行下落点检测例程。例如每次所述 250ms时钟中断触发时，所述设备可以把一个幻像值(phantom value )
插入到一组所接收的脉动中。在示例性设备中，幻像值例如被感知为在 所述中断被触发时新接收到的脉搏。所述例程随后可以利用数据集中的 幻像值来应用阶段确定方法。如果这种阶段确定方法评估出阶段随着该 幻像值改变到下降，则已经检测到下落点，这是因为下一个实际脉搏将 在该下落点之后发生。当检测到该下落点时，可以由所述中断例程立即 显示一个符号，比如三角形。如果所述测试为假，则不显示符号。利用 这种中断例程的方法允许实时地检测并且标记下落点。 示例性设备
下面的描述涉及到本发明的设备形式的示例性实施例，该设备可以 被用来评估及治疗人的压力。在这些实施例中，可以按照任何上述方式 来识别及表征RSA波，并且可以使用所述RSA波来向用户提供生物反 馈。这种示例性设备包括这样的设备，其实时地向用户提供信息，以促 进在很长时间段内产生不中断的高副交感神经输出。除了下面描述的特 定实施例之外，应当认识到，在本发明的范围内还应当有其他方法和设 备。在没有明确描述替换实施例的情况下，申请人不意图把本发明限制 到在本章节中提供的具体描述。特别地，应当认识到，下面描述的各种
特征组合可以被合并到单一设备中，并且这种设备将落在这里公开的本 发明的范围内。很自然地，本发明的完全范围是基于作为整体的说明书 中的公开内容。
本发明例如提供由电池供电的手持式便携式设备，其可以包括PPG 传感器、显示屏、控制按钮以及电源按钮(图20)。用户可以通过按压 电源按钮来开启这种设备。如果所述设备#皮用在暗室中，则用户可以通
过第二次按压所述电源按钮并且保持按压几秒钟来接通背光。在该设备 通电后不久，其可以提示用户把手指插入到手指传感器中(图21)。用 户随后可以轻轻地持握该设备，其手指在整个会话期内停留在该传感器
之上。该设备可以被很舒服地垂直持握，从而停留在拇指上(图22a),
或者该设备可以以某 一 角度来持握，从而停留在持握该设备的手的弯曲
的手指上(图22b)。
一旦把手指插入到手指传感器中以后，该设备随后可以校准所述 PPG传感器。倒数计可以标记所述校准所需要的时间量(图23)。在所 述PPG传感器被校准之后，所述设备可以使用该PPG传感器来检测所 述手指中的血液的每次脉动。随后可以在逐脉搏的基础上在屏幕上绘制 所得到的脉搏率(60,000/两个连续脉搏峰之间的毫秒数)的曲线(图24 (2))。该显示器还向用户显示出其平均脉搏率(图24 ( 1 ))。
PPG传感器对于手指压力可能非常敏感。也就是说，如果用户挤压 所述设备，则所产生的手指压力可能会使得该设备无法收集精确的脉搏 率信息。每当用户施加过多压力时，该设备可以显示错误消息，警告用 户停止挤压该设备并且开始放松他或她的手指(图25)。 一旦用户成功
地放松了他的手指，他或她随后可以将注意力返回到脉搏率显示屏。
当所述设备识别出新的RSA波时，其可以使用该波信息来确定并
且显示以下各项当中的一个或多个最近的波的频率、该波中的所有脉
搏点的平均脉搏率、会话(session)分数、剩余的会话时间以及压力指
数一用户当前经受的精神压力的程度。
在识别出每一个RSA波之后，所述设备可以更新会话倒数时钟。
一次等等)。在这种实施例中，所述设备可以在每一个RSA波之后进 行更新，以避免在时钟与所期望的行为之间进行无意识的关联。换句话 说，如果所述时钟在每秒的基础上倒数，则用户可能会有意识地或无意 识地使用秒作为在每分钟6次呼吸的速率下进行呼吸的指导。这种关联 可能会使得用户无法在每当变得有压力时无意识地学习如何在每分钟6 次呼吸的速率下进行呼吸。如果用户有意识地(或者甚至无意识地)使 用所述时钟，则他或她可能会总是依赖于该设备。然而，通过基于每个 波更新所述时钟，不仅可以避免这种可能的情况，而且所述时钟可以强 化所述学习。用户将通过时钟递减的数量看到每次呼吸的确切秒数。如
果所述时钟要更緩慢地递减(例如每三十秒一次)，则将会避免时间与 所期望的行为之间的无意识关联的可能性。然而，在这种替换实现方式 中，所述时钟将不会强化学习。
在示例性实施例中， 一旦识别出第一个波之后，会话倒数定时器可 以开始递减，并且显示数据(图26)。然而，其他实施例可以在用户开 始有节奏地呼吸时开始递减所述计数器，或者只有在获得良好的波时
(例如频率低于六的波)才开始递减所述计数器，或者只有在用户正在 练习有节奏的呼吸时才开始递减所述计数器。另一个替换方案是在使用
所述呼吸按钮并且提供指导时不递减所述计数器。
用户可以通过改变其呼吸模式来改变所述波的行为，并且从而改变 所计算的他们的压力水平。随着用户降低他或她的呼吸速率，波长增
大，并且波的幅度也增大(图27)。当一个人呼吸得更深时，所述波的 幅度变得甚至更大(图28)。当一个人在稳定的速率下有节奏地呼吸时， 波长曳引在呼吸速率上(图29)。
为了发起松弛，用户可以通过深吸气以及随后緩慢地放出空气并且 延长呼气而开始。这将导致所述波长变得更长，从而导致所述波的频率 降低。用户可以继续深吸气并且进一步减慢呼气，直到所述波频率降到 大约为6 (图30)。如果波频率降到低于六，则用户可以呼吸得更快一 点，也就是说下一次呼气不那么长。
在某些实施例中， 一旦用户把所述波频率降低到大约6,他或她就 可以继续在产生大约为6的频率的同一速率和节奏下呼吸。如果用户的 呼吸速率提高，则所述频率将提高，从而表明下一个呼吸应当有更长的 呼气。如果用户的呼吸速率变得过慢，则所述频率将会下降到低于大约 6，表明下一次呼吸的呼气应当更快一点。通过注意所述波频率数，用 户可以很快地用长度为大约10秒(对应于大约每分钟6次呼吸循环的 频率)的有节奏的波填充所述屏幕(图3)。
可以在识别出每个RSA波之后计算并且显示会话分数。所述分数 可以基于用户接近达到所期望的行为的程度。用户可以累积分数点，并 且可以使用多种为所述会话打分的方法。在某些实施例中，如果所述波 的频率为6或更低，则用户例如可以接收3个点。对于7或8的波频率 用户可以接收两点，对于9或10的波频率接收一点，对于高于10的频 率不接收点。可以数值地显示所累积的会话分数。或者，可以显示每个 单独的分数。另一个替换方案是显示当前分数连同一组先前分数(数值 地或图形地)。某些优选实施例可以图形地显示当前分数以及一组先前 分数(图32)。按照这种方式，用户可以辨明他或她何时正在有节奏地 呼吸。当所述分数显示均匀时，用户正在有节奏地呼吸。
一旦用户用有节奏的波填充了所述屏幕之后，他或她可以集中于更 深一点地吸气，更完全一点地呼气。也就是说，用户可以尝试吸入及呼 出更多的空气量(被称作"呼吸容量")。随着用户逐渐地增大他或她
的呼吸深度，所述波的尺寸将增大(图33)。用户可以继续用分别具有 大约10秒的波长的较大的波来填充所述屏幕，直到所述会话定时器走 完。用户随后可以发现他或她已经达到了非常深的完全的松弛状态。
在某些实施例中，如果用户难以在大约每分钟6次呼吸的速率下有 节奏地深呼吸，则他或她可以通过激活呼吸指导功能来获得指导(图 34)。在这种实施例中， 一旦用户按下呼吸按4丑，呼吸指导就可以出现 在显示器上。可以指示用户随着呼吸条上升而吸气(图35a),并且随 着呼吸条下降而呼气(图35b)。在示例性实施例中，所述呼吸指导把 用户的呼吸步调定到大约每分钟6次呼吸，例如以1:2的吸气对呼气定 额。在替换实施例中，所述呼吸指导可以被编程为在大约每分钟6次呼 吸的速率下(例如4-8/分钟)提供其他比值(例如1:3 )。所述呼吸指导 例如可以保持激活大约一分钟，并且此后自动关闭。通过具有临时的而 不是恒定的呼吸指导，可以鼓励用户使用生物反馈协议来达到大约每分 钟6次呼吸的呼吸模式。如果用户仅仅依赖于所述呼吸指导，则可能更 难学习如何自行达到所述模式。因此，通过使用户脱离所述呼吸指导， 用户能够使用生物反馈来产生无意识的学习。替换的实施例提示用户在 经过一定时间段之后关闭所述呼吸模式。也可以使用其他呼吸速率和节
根据本发明的设备可以在结束所述呼吸指导之后把用户返回到常 规显示。用户随后可以按照先前描述的方式调节他或她的呼吸，以便把 所迷波频率降低到大约6、保持有节奏的呼吸以及通过更深地呼吸来增 大波的尺寸。用户可以继续这一过程，直到所述会话定时器达到0:00， 在该时刻可以显示会话总结屏幕(图36)。
示例性实施例还包括允许用户使用上/下箭头来选择他或她想要在 会话期间产生的大波的数目的设备。例如，用户可以选择在会话内生成
10个大波。信用区(credit area)可以增大或减小以便容纳所选的会话波数。
根据本发明的设备可以每次一个地连续识别单个RSA波。在识别 出新波的时刻可以例如将其归类为"小"、"中等，，或"大，，。如果该 波为小，则例如可以显示单一点，以将其标记为小波。如果该波具有中 等尺寸，则例如可以显示两个点，以将其标记为中等尺寸的波。如果该 波为大，则例如可以显示三个点，以将其标记为大波。每次识别出一个 大波时，例如可以在所述信用区内给用户一个信用，并且每次识别出一 个中等尺寸的波时，可以在所述信用区内给用户半个信用。当然，可以 为不同尺寸的波分配其他值，只要向用户提供了关于他或她正在产生的 波的性质的信息即可。
在某些示例性实施例中，在每个波的顶(峰)的开始，可以用蜂鸣 声表明先前波的尺寸。如果前一波为小，则例如可以生成高音调蜂鸣。 如果前一波具有中等尺寸，则例如可以生成中等音调的声音。否则，例 如可以生成低音调的声音。可以通过诸如"(o)"按钮的开关来控制所述 声音。这种按钮可以例如在低音量、高音量以及关闭之间切换所述声 音。呼吸特征可以暂时激活一呼吸节拍器，以向用户表明他或她可以进 ^f亍呼吸以生成大波的一种方式。
在某些实施例中， 一旦用户累积了足够的信用点之后，则会话就可 以被—见为结束，并且可以显示会话总结屏幕。此外，可以向跟踪系统中 添加新的跟踪条目。
在下面描述的本发明的某些实施例中，生物反馈信用基于实现两个 同样重要的目标高水平的副交感神经强度和持续的副交感神经传出。 本发明可以实时地检测副交感神经活动的每个波。当新的波结束时，所 述设备可以评估产生该波的副交感神经输出的强度和连续性。如图37 中所示，如果所述波由连续的中等强度水平的副交感神经活动产生，则 例如可以在该波下放置一个两点符号(图37a)。如果所述波由连续的 非常强水平的副交感神经活动产生，则例如可以在该波下放置三点的符 号(图37b)。如果该波被中断和/或较弱，则例如可以在该波下放置一 点的符号(图37c)。并排的两个正方形例如可以表示断波(图37d)。 这些符号可以反映一个人副交感神经系统(压力恢复系统)在所述波产 生时的活动性非常活跃(长波)、活跃(中等波)、不活跃(短波)
以及被中断(断波)。这些表示可以实时地显示，并且提供关于最近几
个在前波的信息(图37e)。例如，所述显示可以示出最近二十个(或
者大得多的数或者小得多的数)波的表示。示例性实施例还调用和显示 该呼吸会话的较早时候或者先前会话中的波的表示。
所述显示还示出对应于特定时间量(例如24小时)的累积总分数 (图37f)。例如可以通过为长波分配一点、为中等波分配半点以及不为 短波分配点来生成累积总分数。该显示可以继续更新累积总数，直到例 如达到预定目标、经过预设时间段或者所述累积总分数被重置。 一个对 象例如可尝试达到比如实现每天100点的目标。
本发明的特定优选实施例还提供新颖形式的生物反馈信息，其可以 被用来通过独特的呼吸练习引起所期望的生理状态。这种实施例避免了 在每次呼吸的基础上产生副交感神经分支的一个或多个中断的技术的 缺陷。例如，这种呼吸技术涉及到把呼气延长非常长的时间。 一般来说， 更长的呼气是有益的；但是当其被延长较长时间段时，较长的呼气可能 会紧接在波谷之后中断副交感神经反应。等待吸气太长时间可能会导致 恰好在波顶之前中断。同样地，屏住呼吸太长时间或者太长或太短的吸 气，例如都可能会使得副交感神经系统紧张，从而导致暂时抑制副交感 神经传出。
本发明的实施例克服了上述缺点，这例如是通过指导用户找到产生 较强水平的持续副交感神经传出的呼吸速率和节奏而实现的。由根据本 发明的方法和设备提供的反馈允许用户保持基本上连续的副交感神经 传出状态，从而抑制交感神经活动性。
本发明的优选实施例还可以向用户表明RSA波从到顶过渡到下降 的点。例如可以通过以用户很容易看到的标记来标记这种下落点，来标 识出这种下落点。这种可见指示符例如可以具有三角形的形式(图 37g)。所述可见指示符还可以具有其他形状。所述下落点是开始延长 的呼气的理想时间。所述指示符或者可以是可听的。
通过组合下落点的反馈与复合副交感神经测量，用户可以很快地学 会把呼气延长到适当的长度，以便产生打分最高的波(例如三点的波)。 用户还可以收到指导，该指导表明呼气何时延长得过长，因为波将中断 从而导致打分低的波(例如一点的波)。因此，根据本发明的某些实施 例的方法和设备允许用户找到其独特的呼气长度窗口 ，所述独特的呼气
长度窗口产生强副交感神经活动的持续传出。在使用中用户可以简单地 在每次出现新的指示符(比如可见三角形)时呼气，并且随后吸气，直 到出现下一个指示符。通过调节呼气的长度，用户学会生成在持续的强 副交感神经活动性生理状态期间出现的完美波。
在另一个示例性实施例中，所述显示可以提供呼气数，其对应于用 户可以在呼气的同时计数的数字。 一旦呼吸会话开始之后，对象可以吸 气，直到例如指示了下落点，并且随后在计数(优选地是平静地并且沉 默地)到呼气数的同时呼气。定时器条可以在呼气数列中下降固定时间
量内(例如30秒、60秒等等)。该呼气数列例如可以显示从1到9的
分数，其对应于该对象在所述固定时间长度内在该呼气数下进行呼吸的
效果。相比较短波，4交长的波表明更有效的呼吸，从而较长的波可以4妄
收更高的分数。所述分数可以基于单个波、来自所有波或者来自所述波 的子集。所述显示还允许选择作为替换的呼气数，从而允许所述对象试 验不同的呼气数，以便找到一个或多个提供最佳分数的呼气数。如上面 所讨论的那样，在一个示例性实施例中，最长的波产生最佳分数。 在某些实施例中，根据本发明的手持式便携式设备可以被如下使
用对象通过按压电源按钮来开启设备；当得到提示时，对象例如把他 或她的左食指插入到该设备的脉搏检测部分中；在该对象感到舒服的同 时(例如对象直坐，其双脚平放在地板上)，传感器调节到该用户的脉 搏率；该对象选择目标长波数(取决于该对象所感到的压力水平，例如 是5到100);在该对象以自然且不费力的步调呼吸时，他或她在该设 备的显示器上观察脉搏率波；在緩慢地深呼吸的同时(优选地通过鼻 子)，该对象可以观察呼吸深度和频率对波模式的影响；该对象通过緩 慢地呼气(持续时间大约两倍于吸气)，来产生长波；在该设备的显示 器上对长波记分(tally)，而对于不长的波则不计分；初学者可以-接压 该设备上的呼吸按钮，以便帮助调整该对象的步调以产生长波(例如对 于特定数目的呼吸(可以是被记分的或不记分的)，可以出现一个定步 器(pacer));中等程度的用户可以在监视器中观看下落点指示符，并 且在下落点处呼气，并且在下一个波的上升期间吸气；高级用户可以按 压声音按钮并且在闭眼的情况下使用该设备，每次在该设备于下落点处 发出特定声音时呼气，该声音的音调进一步表明前一个波是否被计分并 且蜂皮添加到所述记分。可以把本发明的几个方面组合在一起以^更产生多个替换示例性实 施例。例如，所述设备可以配备有可以被用作幅度反馈计而不是压力计 的仪表。该仪表还可以具有目标条。因此，该设备可以图形地显示一个 人的呼吸深度，从而他可以学习进行更深的呼吸。如果使用目标条，则 用户可以尝试在每次呼吸时足够深地呼吸，以使得该仪表上升到高于该 目标条。幅度的任何数值或图形反馈(视觉的或其他方式的)都将落在 该替换实施例的范围内。
其他替换实施例可以使用波信息(例如波长、幅度和峰位置)来确
定并提供关于用户遵循规定的呼吸协议(例如每分钟6次呼吸，吸气: 呼气比为1:3)的程度的反4t。或者，可以向用户给出呼吸指导，同时 向用户提供关于其符合所指导的呼吸模式的程度的听觉或视觉反馈。此 外，可以显示一个目标水平，如果用户高于该目标水平，则他将被视为 服从所述呼吸协议，而如果他或她低于该水平，则将被一见为不服从该呼 吸协议。
替换实施例还可以使用 一 个或多个波参数的方差来检测有节奏的 呼吸。随后，可以通过数值方式、图形方式或某种其他方式来视觉地显 示有节奏呼吸的程度。可选地，可以提供可听反馈。例如，在一个示例 性实施例中，音调可以随着呼吸变得更加无节奏而升高，并且随着呼吸 变得更加有节奏而降低。或者，单蜂鸣可以表示有节奏的呼吸，双蜂鸣 可以表示接近有节奏的呼吸，并且三蜂鸣可以表示无节奏的呼吸。很自 然地，可以独立地使用任何前面提到的反馈技术或者这些技术的衍生 物，或者可以将其彼此组合地使用，或者可以将其与其他技术组合地使
例如可以被用来练习瑜珈风格的有节奏呼吸模式。例如，如果瑜珈学员 正以1:1:1的吸气:屏气:呼气比练习有节奏呼吸时，他或她可以使用所述 设备来确保有节奏呼吸得到保持。
在本发明的其他实施例中，可以在所述设备上提供预先编程的呼吸 指导，从而用户可以遵循该呼吸指导，同时接收关于其呼气节奏的视觉 和/或听觉反馈。此外，所述呼吸指导可以是可编程的。可选地，不仅可 以提供关于呼吸节奏的反馈，而且还可以提供关于速率的反馈。例如， 如果用户想要在每秒5次呼吸的速率下练习1:1:1比值的呼吸，则视觉 和/或听觉反馈可以表明用户以每分钟五次呼吸的速率有节奏地呼吸的
程度。在另一个频率下和/或无节奏地呼吸将降低分数。
另 一 个示例性实施例提供关于呼吸深度的反馈。在有节奏呼吸期 间，可以使用上述方法测量的一个现象，即波幅度的主要差异，是呼吸 容量(呼吸深度)。因此，幅度测量可以被用于视觉和/或听觉反馈以表 明一个人的呼吸深度。如前所述，深呼吸是减轻压力的一种有用的方
用户如何深呼吸并且从而减轻压力。
简而言之，本发明的示例性实施例可以提供以下各项的听觉和/或视 觉反馈呼吸速率、呼吸节奏、呼吸深度、呼吸与规定的速率/节奏的一 致性、从到顶到下降的过渡点(例如下落点)等等。可以单独地或者按 照任意组合对这些内容当中的每一项进行评估。可以提供关于这些评估 当中的一项或多项的反馈。任何识别出两个或多个RSA波并且导出速 率、节奏、深度和/或一致性的实现方式都落在本发明的范围内。
示例性形状因素(form factor)
本发明的示例性实施例合并了除上述特征之外的多个特征。 一个这 种特征是设备形状因素的设计。在本发明之前，生物反馈程序使用通过 导线附连到计算机的手指PPG传感器、耳朵PPG传感器和/或心率ECG 传感器。虽然PPG传感器对于移动和手指压力很灵敏，但是先前的设备 不需要处理由移动或过度的压力所产生的许多人为信号，这是因为它们 使用通常放置在桌上或台上的手指PPG传感器。在这种情况下，用户可 以将其手和手指停放在桌上，这可以使手和手指稳定，从而防止过多的
移动和手指压力。
由于外部导线通常在社交方面(以及在其他方面)是不可接受的， 因此本发明的示例性实施例把PPG传感器直接集成到便携式设备中，并 且消除了外部导线。结果，根据本发明的示例性实施例设备可以在公共 设置中被舒服地使用。然而，把PPG传感器集成到便携式设备中需要新 颖的形状因素。例如，由于会话时间的范围可能是从5到15分钟，或 者所述设备的用户将在较长时间段内持握该设备而没有诸如桌子的稳 定结构。相应地，本发明提供可以被舒服地抓握的设备，同时允许用户 轻轻地将其手指停放在该手指传感器上。
本发明还提供这样的形状因素，其在提供舒适的同时最小化在较长 时间段(例如10-15分钟)内的移动和压力所导致的人为信号。两种示
例性形状因素实现了这些目的。在第一种中，手指传感器可以在一个边 缘附近位于设备顶部。在人体工程学上，从所述设备的底部到顶部的高
度可以在大约1.5英寸到大约3.5英寸之间，并且优选地是大约2.5英 寸。这允许在垂直持握该设备时用拇指支撑该设备(图22a)，或者在 倾斜该设备时用弯曲的手指支撑该设备(图22b)。在第二种中，手指 传感器位于该设备的圆背上，并且显示器位于正面，从而例如允许该设 备在使用过程中停留在手掌中(图38)。特别优选的形状因素是上述的 第一种，其允许以科学及医疗的外观和感觉来设计产品。 错误检测和校正方法
这种方法的设备。八虽然上述的任一种形状因素都会最小化人为信号，但 是所述硬件形状因素可能无法去除每一种可能的人为信号。由于没有诸 如台子或桌子之类的支撑结构，因此手和手指将在整个会话期间的不同 时间移动。在本发明的示例性实施例中，剩余的人为信号将由软件解 决，所述软件不仅可以检测何时发生错误，而且可以校正错误。
一般来说，小的便携式设备上的显示器对于错误要敏感得多，这是 因为这种显示器与例如台式计算机的显示器相比非常小。当在台式计算 机上出现错误时，所述显示器具有足够的分辨率来同时显示正确的数据 和错误(图39a)。然而，在较小的便携式设备上，由于其低分辨率， 一个错误可能会导致所有正确的数据都变得不可辨别(图39b)。
在现有技术中存在多种用于检测数据流中的错误的统计方法。然 而，这些方法在提供高精度之前需要大量的数据采样。如上所述，即使 是单个错误也可能会对具有小显示器的设备产生负面影响。因此，应当 快速准确地检测错误并且随后校正之。根据本发明的一个示例性实施例 的设备实现了 一种新颖的错误检测和校正方法，其在变得高度精确之前 只需要少量数据(大约10秒)。
为了便于进一步理解本发明的错误检测和校正方法，提供了关于如 何使用PPG传感器在理想的无错误条件下获得脉搏信息的简要解释。 PPG传感器连续地检测手指中的血压量。心脏每次跳动时，相应的血液 脉搏导致手指中的血压的快速升高，其随后快速平息。所述PPG传感器 连续地尝试识别血压到达峰值的时间(图40)。这是脉搏峰值。如前面 所讨论的那样，两个连续脉搏峰值之间的时间量(以毫秒计)被称作pp
间隔(PP)。根据本发明的设备可以记录每一个相继的PP间隔。可以 在每次遇到新的脉搏峰值时在所述屏幕上显示每个所记录的pp间隔的 脉搏率(60,000/pp )。相继的pp间隔之间的绝对时间差 (absolute(pp[n]-pp[n-l]))被称作心跳间期时间或IBI。
在PPG传感器尝试正确地识别下一个脉搏峰值时会发生两种类型 的错误(图41 )。 一种类型的错误可能在PPG传感器错误地把人为信 号识别为脉搏峰值时发生。也就是说，所述PPG传感器在实际上不存在 脉搏峰值时确定出现脉搏峰值(图41a)。这种类型的错误被称作假阳 性错误。第二种类型的错误在PPG传感器没有识别出实际存在的脉搏峰 值时发生(图41b)。这被称作假阴性错误。假阴性和假阳性都导致大 IBI。无错误数据可能导致或者可能不导致大IBI。然而，错误数据总是 产生大IBI。因此，每当存在大量连续不包含大IBI的数据时，可以安全 地假设该数据没有错误。在出现大IBI时，这可能是由于错误或者可能 是良好数据；所述设备将需要确定是哪一种情况。
根据本发明的优选实施例，错误检测策略中的第一步骤是等待特定 数目的心率相关的间隔(例如10个pp间隔)，其中每个IBI时间少于 200ms。这些数据点被视为是无错误的。连续间隔的数目可以小于10, 但是需要至少是2,优选地是至少3个，并且更为优选地是至少5个。 另一个替换方案是等待一组连续数据点，其中在该连续数据集(例如5 个连续pp间隔)中每个IBI时间少于最低心率相关间隔(比如pp间隔) 的1/3。可以计算这些数据点的范围。这里使用的"范围"可以指代绝 对范围(即最小pp到最大pp)、该范围的衍生物(例如(最小pp-腦)-(最 大pp+10。/。))或者作为所计算的变化(例如平均偏差、标准偏差等等)。 可以使用对所述范围的任何适当的数学描述。根据本发明的优选实施例 使用最小pp-((最大pp-最小pp))x25。/o)作为所述范围的底部。优选实施 例使用最大pp+((最大pp-最小pp))x25。/。)作为所述范围的顶部。该范围 可以从整个数据集导出或者从所述数据集的子集导出。
一旦确立所述范围之后，就测试每个新的p-p,以便确定其是否"在 范围内"。在示例性实施例中，如果新的pp值大于所述底部值并且小 于所述顶部值，则将其一见为"在范围内"。然而，"在范围内"还可以 指当前p-p密切接近由所选择的范围计算确定的范围的任何数学确定。 例如，如果利用标准偏差计算了所述范围，则"在范围内"可以指当前
p-p具有80%或更高的概率处在所计算的变化之内的统计确定。
在新的pp间隔到达时，还可以计算新的IBI (绝对新pp-前一个 pp)。该新的IBI可以被测试，以便确定其是否为"大"。在优选实施 例中，所述设备测试该IBI是否大于所述范围的底部值的一半。如果是 的话，则IBH皮-见为大。在其他示例性实施例中，可以计算该新pp间隔 减去前一间隔的IBI时间。可以替换地4吏用其他IBI时间，比如4巴新的 p-p的IBI与最近n个pp间隔的平均p-p相比较。此外，不同的实现方 式可以使用不同的阈值来区分大IBI与非大IBI。根据本发明的实施例， 可以使用任何使用pp间隔的差或者pp间隔的导出量(比如平均值)的 差以便检测错误的实现方式。
作为对上述内容的总结，当根据本发明的示例性实施例的设备开始 时，其可以不进入错误检测模式，直到定位了所有IBI时间都少于200ms 的10个连续pp间隔。随后，该设备可以计算这些pp间隔的范围，并 且启动错误检测模式。在所述错误检测模式中，该设备可以测试每一个 新的pp以便确定其是否"在范围内，，，并且该设备测试每个新的IBI 时间以便确定其是否为"大"。在错误检测中用于确定这两个属性当中 的任一个或二者的任何其他适当方法都在本发明的范围内。
如果下一个p-p "在范围内"，并且IBI不为"大"，则该新的p-p 可以被视为无错误。如果该p-p不"在范围内，，，并且IBI不为"大，，， 则该新的p-p可以被视为无错误的，并且可以重新计算所述范围以便包 括该新找到的pp值。如果该新的p-p "在范围内"，但是IBI为"大"， 则该新的p-p可以被一见为无错误。然而，当该新的p-p "在范围外"并且 IBI为"大"时，则该新的p-p可以被视为是错误的结果。 一旦检测出错 误，就应当校正该错误。因此，在错误检测模式下每次检测到错误时， 所述设备就改变到错误校正模式。该设备可以保持在错误校正模式中， 直到已经解决错误状况。
图42提供了示出在错误校正模式期间采用的示例性错误校正方法 的流程图。错误校正包括把每个连续pp间隔在其被识别出时加在一起， 直到这些pp间隔的总和"在范围内"，或者直到该总和可以被整数除 从而使得所述除法的结果"在范围内"。当该总和本身"在范围内"时， 形成该总和的所有pp间隔可以被一起组合成等于该总和的单个值。当 除以 一整数后的总和在范围内时，可以利用等于所述除法的结果的n个 值(其中『所述整数分母)来替换所述错误的值。
下面的讨论提供关于如何可以根据本发明的示例性实施例校正错
误的例子。例如，如果所述范围是600ms到l,OOOms，所述错误pp间隔 时间是200ms。下一个pp间隔是100ms。现在，总和是300ms。其不"在 范围内"。下一个pp间隔是400ms。因此，总和现在是？00ms。其"在 范围内"，因此，700ms是校正后的值。这三个pp间隔(200ms, 100ms, 以及400ms )将被组合成一个700ms的值。所述设备随后返回到错误斗企 测模式。
作为另一个例子，如果所述范围是700ms到l,OOOms,错误pp间隔 是l,300ms。没有可以整除1,300从而得到"在范围内"的值的整数。因 此，下一个pp间隔(300ms)被加在一起，以便产生1,600ms。此时， 存在可以被用在除法中以便产生"在范围内"的值的整数。整数2导致 "在范围内"的值(1600/2=800ms)。因此，将用两个(该整数)800ms 的值(所述除法的结果)来替换所述两个错误值(1,300ms和300ms)。
在示例性实施例中，根据本发明的设备将能够在 一 个或两个附加的 pp间隔内生成校正后的值。然而，设备有可能无限期地进入错误校正模 式。因此，本发明可以包括一种安全机制以在发生这种情况时解决这种 情况。例如，如果所述设备保持在错误校正模式中的时间过长，则该设 备通过对所遇到的所有原始数据点应用统计方法来重新计算所述范 围。也就是说，使用接收自所述PPG传感器的每一个未经处理的pp间 隔。随后利用基于统计的范围计算(例如标准偏差公式)来计算所述范 围。在示例性实施例中，从所遇到的所有未经处理的pp间隔(不管是 真实的还是错误的)确定中值pp间隔。所述范围被定义成在该中值以 下每分钟15次心跳，直到该中值以上每分钟15次心跳。根据该新范围 对错误队列中的pp间隔进行重新处理。应当注意到，还可以利用所述 未经处理的数据点的子集(例如最近的50个数据点)来计算所述范围。 本发明还可以包括重新计算所述范围以便解决持续的错误状况的任何 方法。
如前所述，PPG传感器对于移动和手指压力很敏感。它们对于亮光 和冷手指也很敏感。因此，有很多可能导致多个错误的因素。在本发明 的某些实施例中，每当十秒的信噪比下降到低于25%时，所述设备可以 循环显示错误消息(比如图18中所示)，直到该设备从错误校正模式
中退出。因此，将向用户提供关于可以做出改变以帮助该设备收集正确 的脉搏信息的信息。
本发明还包括用于检测及校正心率间隔数据集中的错误的备选方 法。例如，有多种允许随着检测到新的心率间隔值动态地改变所述范围 和/或IBI阈值的实现方式。这种实现方式在某些情况下可以提供精度的
边际增力口 ( marginal increase )。
例如，可以利用滚动窗口连续地评估所述范围。可以在接收到前IO 秒的pp间隔之后初始化所述范围，从而使得每个连续的IBI少于 200ms。此后，可以利用最近IO秒的可靠数据的滚动窗口来不断地重新 评估所述范围。所述最近10秒的可靠数据可以是或者可以不是连续的。 例如，所述范围的顶部(rj叩)可以是最近10秒的可靠数据中的最高 p-p,并且所述范围的底部(r—bottom)可以是最近10秒的可靠数据中 的最低p-p。
另一个替换方案是减緩所述范围能够动态地扩张及收缩的速率。例 如，每次检测到新的pp值时，可以在三个步骤中更新所述范围。首先， 从最近10秒的可靠数据中识别出数据集顶部(ds—t叩)和数据集底部 (ds—bottom)。其次，调节所述ds_top和ds—bottom,从而使得它们不 会与前一个ds—top ( p—ds—top )和前一个ds—bottom ( p—ds—bottom )发生 显著改变。例如，如果p—ds—top大于ds—top,则可以4巴ds—top重置到 p dstop-((p—ds—top-ds—top)/25+l)。 ^口果p—ds—top小于ds一top，贝寸可以 才巴ds—top重置到p—ds一top+((ds一top画p—ds—top)/4+l)。如果p—ds一bottom大 于ds—bottom,贝'J可以才巴ds—bottom重置到p—ds—bottom隱((p—ds—bottom-ds—bottom)/2+l)。 ^口果p一ds bottom小于ds bottom,则可以才巴ds—bottom 重置到((ds—bottom-p—ds—bottom)/25+l)。因此，r—top将等于调节后的 ds—top,并且r—bottom将等于调节后的ds—bottom。如果p-p处在r—bottom 与r—top之间，则其将被视为"在范围内"。
上述方法可以实现三个目标。首先，其允许动态地增大或减小所述 范围。其次，所述范围的扩张可以快于其收缩。第三，所述范围的底部 的扩张可以快于该范围的顶部。存在多种实现这些方法的实现方式，并 且实现这三个目标当中的任何一个的实现方式都应落在本发明的范围 内。
另 一个替换方案包括把所计算的pp范围转换到脉搏率值(prv )范
围，并且把每个新检测到的prv ( 60,000/pp)与该脉搏率范围进行比较。 将通过该新的prv是否小于最大prv (max_prv)并且大于最小prv (min—prv)来确定是否"在范围内，，。或者"在范围内"可以指该新的 prv与所述prv值的范围是否足够4妄近。例如，可以通过确定数目的心跳 来扩张范围顶部和范围底部(即max_prv=max—prv+9 , 并且 min—prv=min—prv-9)。因此，处在所述数据集范围的9bpm内的任何新 prv都可以被一见为"在范围内"。
与pp范围一样，prv范围计算也可以是动态的。也就是说，随着新 prv到达，如果该新的prv纟皮一见为可靠的(例如IBI不太大)，则可以重 新计算所述范围。
用于提高错误检测能力的另 一种方法是使用两个阈值来确定新的 IBI与前一个IBI的接近程度。例如，如果该新的IBI小于下限阈值，则 其可以被一见为"小跳跃"。如果该新的IBI处在两个阈值之间，则其可 以被视为"显著跳跃，，。并且如果该新的IBI高于第二阚值，则其可以 被视为"大跳跃"。因此，随着新值到来，可以就该新值是"在范围内" 还是"在范围外，，，以及新的IBI是小跳跃、显著跳跃还是大跳跃对它 们进行评估。关于是否显示所述值、是否使用该值更新所述范围以及/ 或者是否校正该值的决定可以基于这种评估。
任何心率相关的间隔都可以用于确定IBI水平的重要性。例如，在 评估新的脉搏值与先前的脉搏值的接近程度时可以使用两个prv的心搏 间期差(prv IBI)。因此，可以对于pp间隔、prv值、rr间隔、hr值等 等计算IBI。
另一个替换方案包括使用IBI改变的方向来确定所述跳跃是小、显 著还是大。当一个人物理地静止时，脉搏率可能按照不同的速率上升或 下降。因此，根据改变方向可以使用不同的阈值。例如，如果大于前一 个prvIBI的prvIBI小于8bpm,则其可以被视为向上小跳跃，如果其在 8-15bpm之间，则其可以被一见为向上显著跳跃，并且如果其大于15bpm, 则其可以被视为向上大跳跃。如果小于前一个prv IBI的prv IBI小于 8bpm,则其可以被视为小跳跃，如果其在8-12bpm之间，则其可以被视 为显著跳跃，并且如果其大于12bpm则其可以被一见为大跳跃。
另 一个示例性实施例包括将prv IBI阈值基于前一个prv在所述范围 中的位置。如果该前一 prv已经向着该范围的顶部，则可以把所述阈值
设置得更小，这是因为在理论上不希望下一个prv跳到该范围之外太 远。同样地，如果该前一 prv已经向着该范围的底部，则可以减小用于 向下跳跃的prv阈值。因此，基于前一个prv在所述范围中位置的prvIBI 阈值的例子可以包括对应于向上小跳跃的((r—t叩-prev—prv)(1/3)) +10， 对应于大向上跳跃的((r—top-prev_pr)(2/3》+15，对应于小向下跳跃的 ((prev一prv-r—bottom)( 1/2))+10, 以及对应于大向下跳3夭的((prev—prv-r—bottom)x(2/3))+15。
另 一个示例性实施例是在确定是否需要校正新的心率间隔点时添 加比如方向的第三测试。例如，如果该点没有通过所述IBI和范围测试， 但是比起前一个心率间隔点更加靠近所述范围，则其可以被视为可接受 的。
在某些情况下和实现方式中，可以通过组合所述动态范围方法、具 有基于方向的不同阈值的双IB I阈值方法以及所述心率间隔方向方法来 获4寻边际改进(marginal improvement)。下面是这种组合的一个例子。 在计算每个新的prv时(60,000/pp),可以首先评估其是否是"立即可 显示的"。如果该prv是小向上跳跃或小向下跳跃(使用适当的阈值)， 则其是"立即可显示的，，，因此被立即显示。如果其是显著跳跃但是"在 范围内"，则其是"立即可显示的"，因此被立即显示。否则，可以通 过方向重新对其进行评估，看其是否是可显示的。如果当前prv比起前 一个prv更接近所述范围，则其仍然被显示。否则，其不被显示，并且 必须被校正。
还可以使用上述方法的组合来确定一个值何时是"可靠的，，或不是 "可靠的"。也就是说，这些方法可以被用来确定是否应当在重新计算 所述动态范围的过程中使用新的prv。例如，如果该新的prv是小跳跃， 则其可以被视为"可靠的"。如果该新prv是显著跳跃，但是"在范围 内，，，则其可以被视为"可靠的"。如果该新prv是显著跳跃并且"在 范围外"，但是比起前一个prv更接近所述范围，则其可以被视为"可 靠的"。
在决定采用哪些方法来检测及校正数据集中的错误时，应当考虑硬 件稳定性、使用环境以及其他因素来确定复杂组合方法的潜在的统计优 势程度是否提供优于基本IBI/范围方法的更高实用性。在大多数情况 下，所述基本IBI/范围策略就足够了。然而，如果预期存在显著移动、阳光、压力以及类似因素，则可以实施上面描述的附加统计方法在检测 及校正数据集中的错误方面提供更高的精度。
定标(scaling)问题的解决以及有节奏呼吸的识别 上面描述的方法和设备还可以使用RSA波信息来创造性地定标显 示器的示出波的区域。
RSA波的幅度在不同的人之间可能会有显著的变化。如前所述， RSA幅度取决于个体的年龄、性别、健康水平、呼吸模式等等。大显示 屏可以容纳大波或小波，而便携式设备上的小显示屏需要复杂的定标。 因此，如果小显示屏上的比例尺(scale)太小，则大波将不适用于该显 示器上。如果所述比例尺太大，则小波的形状和尺寸将变得不可辨识。 如果所述比例尺过于动态并且调节得过于频繁，则大波和小波看起来将 具有相同的尺寸，并且用户将无法辨识其呼吸模式是否已经改变或者何 时改变。
根据本发明的示例性实施例的设备可以通过在两个阶段期间不同 地调节显示器定标来解决所述定标问题。第 一 阶段从设备通电时持续到 用户开始有节奏地呼吸。第二阶段从设备检测到有节奏的呼吸时持续到 设备被关断。在阶段l期间，可以实施非常基本的定标技术。在阶段2 期间，可以采用一种创新的方法，从而用户可以精确地评估其呼吸何时 变得更浅(没有那么深)。
例如，当所述设备第一次被接通时，优选地把所述缩放比例缩放到 一个较小的预设值。随后，每当遇到一个大于利用当前缩放水平所能绘 制的最高值或者小于利用当前缩放水平所能绘制的最低值的脉搏率点 时，所述设备就缩小显示(zoom out)。所述比例尺被缩小，从而在该 设备的显示区域的边缘处绘制出该新的脉搏点。为了向用户给出比例尺 概念，所述设备在开始时仅仅缩小(而不是放大)。在大波退出屏幕之 后，所述显示放大回原来的状态，从而使用显示器的从顶部到底部的完 全高度。所述显示不断地放大、缩小，从而使得所示出的数据点在所有 时间都占用所述显示器的完全范围，直到用户开始有节奏的呼吸。
一旦用户开始有节奏地呼吸之后，所述设备尝试鼓励用户深呼吸。 如果该设备在小波出现时继续自动放大，则由浅呼吸产生的小波看起来 将与由深呼吸产生的大波具有相同的尺寸。这将不允许用户从波的尺寸 一见觉地辨识其呼吸深度。
根据本发明的示例性实施例的设备使用所述波信息来检测有节奏 的呼吸。有节奏的呼吸产生的波具有均匀波长、频率、幅度、峰峰时间、 以及峰位置时间(图43)。通过测量这些波特征参数的当中的一个或多 个的方差，可以识别出有节奏的呼吸。示例性实施例计算最近三个波的 波长和幅度的变化。当这两个变化都较低时，则认为有节奏的呼吸已经 开始。
一种确定方差、乂人而确定方差何时较小的方法可以基于百分比相对 偏差。当比较两个或更多个值(例如峰峰时间、波长、频率等等)的变 化时，该方法是有用的。这可以如下所述地进行。首先可以确定所述值 的均值(平均值)。随后可以计算每个值与该平均值的差的总和
(sum一dif)。可以将该总和除以所述平均值x值数目。例如，考虑四个 波长10、 8、 10、 8秒。平均值是9，与该均值的差的总和是4 ( 10是 差1,加上8是差1，加上10是差1,加上8是差1 )。因此，用4除 以均值x值数目(4/(9x4))。因此，百分比相对平均偏差是11.1%。考 虑四个幅度30、 28、 30、 28 bpm。虽然所述偏差与前一个例子中一样 也是4，但是所述百分比相对平均偏差仅仅是3.4%。因此，百分比相对 平均偏差自动将其自身定标到正分析的值范围。
差。优选实施例采用百分比相对平均偏差。所得到的百分比越大，所述 方差越大。可以设置一方差阈值，以便确定有节奏的呼吸是否开始。例 如，如果三个或多个波的一波特征的变化小于20%,则可以推断出有节 奏的呼吸已经开始。在一个优选实施例中，当最近三个波的波长和幅度 的变化分别小于10%时，可以视为有节奏的呼吸已经开始。
一旦有节奏的呼吸已经开始之后，就可以跟踪由所得到的有节奏的 波形成的最大的幅度(最大幅度)。所述设备继续使用例如每一个波确 定用户是否仍然在有节奏地呼吸。只要用户继续有节奏地呼吸，所述设 备就将寻找最大的幅度(最大幅度)。如果新形成的有节奏的波具有高 于当前最大幅度的幅度，则可以重新调节所述最大幅度，以使其等于该 新的幅度。 一般来说，所述显示不会放大超过该最大幅度。也就是说， 所述显示尺度可以被设置成使得幅度等于所述最大幅度的波将从顶部 到底部完全占据所述屏幕。可以把缩放水平设置成不超过该设置点。结 果，所述设备可以缩小显示(zoom out)，但是其不能》文大超过由所述
最大幅度决定的设置点。这样，用户将注意到他们何时较浅地呼吸，这 是因为他们将在屏幕上看到相对较小的波(相对于所述最大幅度)。
有些时候错误的波(被错误地重建的具有校正后的错误的波)可能 具有最大的幅度。该大幅度可能错误地较高。此外， 一个人的最大可能 幅度可能会随着时间而降低，直到他们的肺变得习惯于有节奏的呼吸。 也就是说，随着其肺变累，他们将不能够再产生幅度等于所述最大幅度 的波。由于所述设备不应当令用户感到挫折，而是应当鼓励其在舒服的 情况下产生最大的波，因此如果相继的 一 系列波与所述最大幅度不够 近，则所述设备可以随着时间减小所述最大幅度值。在优选实施例中，
如果三个连续的有节奏的波的幅度小于所述最大幅度的80%，则可以利 用下面的公式重新调节所述最大幅度(最近三个波的最大的幅 度)x(100/85)。另一种替换方案是连续地减小所述最大幅度，直到所述波 足够接近占据所述显示器的顶部到底部。例如，每当新形成的有节奏的 波的幅度小于当前最大幅度的80%时，就可以把所述最大幅度减5%。 另一种使用幅度的方式将是取最高平均幅度。例如，每次遇到新的波时 可以计算最近三个波的平均幅度。所述最高平均幅度可以被用作最小设 置点。
使用在有节奏的呼吸中出现的高幅度来建立设置点是所公开的发 明的一个新颖且有用的组成部分。基于幅度、范围、方差或偏差的任何 定标都应落在本发明的范围内。例如，可以确定数据集或者数据子集的 标准偏差。最大缩放水平可以被设置成使得相对于所述偏差具有特定概 率的值占据所述屏幕。例如，具有80%的概率处在所述标准偏差内的所 有值都将从顶部到底部填满所述屏幕。
另外的示例性系统和软件处理
上面描述的方法和设备例如可以被实现为存储在数据处理设备(例 如计算机)的存储器中的处理。这种处理例如可以具有软件的形式，并 且例如可以由数据处理器或CPU执行，并且结果被显示在显示器上， 比如本领域中已知的CRT、等离子体或其他计算机显示器。因此，例如 这种软件可以被实现在一系统上，该系统包括CPU、存储器和显示器， 它们都通过一条或多条总线或数据路径连接起来。图44描绘了这种示 例性系统。
参照该图，提供了 1/0或输入/输出接口 5501、 CPU 5505以及存储器5510。该示例性系统的三个部件通过系统总线5520可通信地连接。 如图所示，系统总线5520是逻辑部件，其在任何给定实施例中都可以 包括各系统元件之间的多个互连。给定这种示例性系统，可以把软件处 理加载到存储器5510中并且在CPU 5505中执行。此外，用户可以通过 I/O 5501向所述处理提供输入，并且通过视觉的、听觉的、触觉的方式 向用户提供输出，或者还可以利用所述1/0向用户提供其他装置。这种 I/O可以包括物理接口设备(其包括一个或多个传感器)，或者例如可 以包括一个或多个麦克风和一个或多个扬声器、键盘、鼠标和视觉显示 器以及触觉输入和输出机制。
此外，例如可以利用已知的技术，使用任何适当的计算机语言或者 语言组合来表示这种软件处理，并且例如可以利用已知的技术将其实现 为嵌入式系统或者传统存储的指令程序。这种软件处理例如可以被实现 在这样一个设备上，该设备可以被用来如上所述地评估人的压力。
这种示例性软件处理例如可以具有顶层处理，其通过向用户显示消 息以及例如持续寻找各种用户动作并对之做出响应来与用户进行交 互，所述用户动作例如是用户按压呼吸指导按钮或者从用户的手指发出 的脉搏。在图45-63中描绘了这种示例性软件处理，正如下面将描述的 那样。应当注意，上面描述的图8 (a) - (b)与该示例性软件处理结合 在一起，从而下面结合图58描述的"处理波(process_waves)"子例 程调用在图8 (a) - (b)中描绘的"获得波(get—waves)"子例程。
图45-46描绘了示例性顶层处理，其可以控制被显示给用户的内 容，并且例如可以对用户动作估支出响应。该顶层处理基本上初始化变 量，并且随后等待要做出响应的中断。参照图45,可以在3W1处初始 化变量。该初始化例如可以包括把设备模式设置成"自发"，并且把以 下变量的值设置到0:未处理时间步的数目，时间步的数目，pp间隔的 数目，心搏间期的数目，错误总和(error—sum),波数，pp间隔的数目 和pp间隔时间步的数目，以及把变量状态设置到RAW。该初始化例如 可以才艮据下面的伪代码实现n—rt=0; n—ts=0; n—pp=0; n—ibi=0; state=RAW; err—sum=0; n—waves=0; n—val4=0; n—ppts=0。
继续参照图45,在3602处，例如可以向用户显示"插入手指"这 一消息。在3603处，所述处理等待中断，并且不采取任何动作，直到 发生一个中断。在3604处，如果用户插入手指，则所述设备例如在3610
处开始校准，更新所述显示消息，并且清除中断，返回到3602。
对应于该示例性顶层处理的处理流程如图37所示继续。参照图 46，在3710处，如果用户按压呼吸按钮，则如上所述，这可能触发呼 吸按钮按压中断。处理流程随后移动到3720，例如，设备模式在该处被 设置到"Guided (受指导)，，，变量Start被设置到当前时间，并且清除 中断。处理流程随后可以移动到3721,在该处例如可以把时钟中断设置 到IOO毫秒。处理流程随后可以移动到3730,在该处可以向用户呈现受 指导模式显示。处理流程随后通过图37中的断点2返回到图45的 3603,在该处所述顶层处理再次等待另一个中断的发生。这把所述处理 流程通过断点1带回到图46，其中，例如在3711处，如果发生时钟中 断，则处理流程移动到3703，并且测试从用户在3710处按压所述呼吸 按钮并进入受指导模式的时间开始是否已经过去了少于两分钟。如果仍 然少于两分钟，则处理流程可以通过3731移动到3730，在该处例如可 以更新受指导模式显示。例如，如果在3703处自从用户按压了呼吸按 钮之后已经过去了长于两分钟，则处理流程可以移动到3702，在该处所 述Mode (模式)变量被重置到"Spontaneous (自发)"，并且处理流 程移动到3701,例如在该处恢复自发模式显示。
最后，参照图46，如果在3721处检测到脉搏，则发生脉搏检测的 中断，并且处理流程例如移动到3713,在该处调用处理脉搏子例程。这 结束了在图45和46中描绘的示例性顶层处理。图47-51描绘了根据本 发明的 一 个示例性实施例的示例'性主例程的处理流程，其被称作处理脉 搏。处理脉搏调用以下子例程错误校正(error—correction )(图52-54 )、 4普误片企测(error一detection)(图55-56 )、初始化范围(initialize—range)(图 57)以及处理波(process—waves)(图58-59 )。随后，处理波又调用以下 子例程获得波(get—waves)(图8( a)-( b ))以及确定压力(determine—stress) (图60-62 )。因此，所有子例程都被处理脉搏直接或间接调用。
参照图47，在3802处，作为在图45的3601处^^出初始化的未处 理时间步rt[n_rt](即rt
)被设置到当前时间(以毫秒计)，并且n—rt (或 者未处理时间步的数目)被预先递增。随后，例如在3803、 3804和3805 处，可以测试变量状态是RAW (未处理)、DETECTION (检测)还是 CORRECTION (校正)，以便确定认为所述数据是无错误的、可疑的还 是错误的，以及相应地确定处理流程将沿着那条路径继续。如果
state=CORRECTION,则将采取开始于3805的数据路径，从而在3805 处调用错误校正子例程。如果state=DETECTION，则将采取开始于3804 的数据路径，从而最终在图48的3910处调用错误检测子例程。这两条 数据路径最终到达图49的4011。如果state=RAW,则处理流程可以直 接继续到图48的3901并且通过3902,在3901处初始化定时变量，其 中包括预先递增n一ts，其是跟踪时间步的数目的变量，在3902处检验 n—ts是否大于一。如果是的话，则例如可以在3903处^^将纟皮分配的pp 间隔的数目n—val设置成等于1，并且处理流程可以通过断点9继续到 图49的4010,并且继续到4011。当处理流程到达4011时，有一个或 多个pp值需要被分配。因此，在4011处，每个pp值被分配一个值， 并且如果有多于一个pp值(即n—val>l ),则可以生成实际的时间步， 并且显示瞬时脉搏率，其是确定当前pp间隔的频率(60000/pp[n—pp-l])。 处理流程从4011继续到4110，在该处如果有多于一个pp值，则计算心 搏间期(IBI)是可能的。在4110处，所述处理测试该条件，如果是的 话，则例如可以在4111处计算IBI值。如果不是的话，则处理流程可以 循环回到4010。在4111处， 一旦计算了IBI值之后，处理流程移动到 4201,以便测试有多少pp值。如果有超过8个，即至少9个，则有足 够的数据来识别出级别为4的谷。 一旦有至少两个级别为4的谷点，即 在4212处有num—val4〉l ，则所述示例性处理可以如上所述地寻找RSA 波。因此，在4212处的"是，，例如可以导致处理流程在4213处调用处 理波子例程。
图52-54描绘了用于错误校正子例程的示例性处理流程。如在上面 结合示例性处理脉搏例程所描述的那样，在图38的3805处，调用错误 校正子例程。参照图52,处理流程开始于4301，所述子例程在该处开 始。在4302处，例如累积当前pp间隔时间的变量err—sum 4巴最近的pp 间隔添加到其中。此外，变量n一val被设置到0。处理流程在4303处继 续，在该处测试err—sum的新值是否在范围内。如果其在范围内，则处 理流程例如可以移动到4310，在该处变量n一val 一皮设置到1，从而表示 识别出正确的pp间隔，并且该pp间隔的值,皮i殳置成等于err—sum中的 毫秒数，并且处理流程在4320处返回到处理脉搏。另一方面，如果在 4303处该试验性的pp间隔时间不在范围内，则处理流程可以移动到 4304，在该处例如所述子例程测试当前pp间隔时间是否在所述范围以
下。如果是的话，则处理流程返回到4302，并且向变量err—sum添加附 加的pp间隔时间。如果不是的话，则当前总和被^见为过高，并且可以 找到适当的整数，利用该整数去除当前总和，以便产生两个或多个"在 范围内"的pp间隔。处理流程随后从4304通过断点20继续到图53的 4401。在该处，testjntege产2被设置成测试除数，并且处理流程例如可 以移动到4402，在该处设置一个临时变量tmp—val，以便保存 err—sum/test—integer的商，其表示一个可能的实际校正后的pp间隔。处 理流程随后可以移动到4403,在该处例如测试tmp—val是否高于所述范 围。如果是的话，则例如在4410处增加该test—integer变量，并且所才是 出的除法在4402处再发生一次。另一方面，如果在4403处tmp—val不 在所述范围之上，则例如在4404处可以再次测试tmp_val是否在所述范 围内，如果是的话，则处理流程可以(通过断点2)移动到图54的4501。
在图54的4501处，可以把计数变量设置到1，并且例如在4502处， 所述子例程可以查询计数是否小于test—integer的当前值。如果不是的 话，则处理流程例如可以移动到4510,并且例如可以在4520处4巴变量 n—val设置到test—integer,并且在图47的断点6处返回到处理月永4辱。另 一方面，如果在4502处计数小于testjnteger,则处理流程例如可以通 过4503、4504和4502循环，其中每次循环都增加所述计数的值(在4504 处)，直到该计数等于test_integer ，此时，处理流程可以返回到处理脉 搏。下面将参照图55-56描述示例性错误检测子例程。
参照图55，处理流程开始于4601,并且继续到4602,在该处把当 前pp间隔加载到临时(在试^验性正确的意义下)pp间隔tmp—pp中。在 4603处，测试tmp一pp是否在范围内。如果是的话，则在4610处把n_val 设置到l,并且把val[O]设置成等于tmp_pp，并且处理流程在4620处返 回到发出调用的程序，即处理脉搏，特别是返回到图48的3911。然而， 如果在4603处发现tmp一pp在范围外，则在4604处生成临时心搏间期 变量tmp—ibi，以便用于如上所述地;险测任何4晉误。处理流程随后可以 (通过断点22)继续到图56的4701,在该处测试tmp一ibi是否大于所述 范围的低端的一半，如上所述，这是针对过大的测试实现的。如果是的 话，则认为存在错误，并且处理流程继续到4702，在该处把变量err一sum 设置成等于tmp_pp( err_sum是到上述错误校正子例程的输入)，"state" 被设置成CORRECTION,并且处理流程例如可以移动到4703,在该处 n—val被设置到0，并且处理流程返回到处理脉搏，并且随后可以基于 n—val=0和state=CORRECTION而在图48的3911处返回到图47的 3820,并且最终在3805处到达错误校正子例程。
如果在4701处tmpjbi不大于所述范围的低端的一半，在这种情况 下，其不被视为大，因此在所述pp间隔数据中不存在错误，处理流程 可以继续到4710,并且例如测试tmp一pp是否大于所述范围的顶部。由 于在4701处发现tmp—ibi不大，因此认为不存在错误，如果在4710处 tmp—pp间隔仍然大于所述范围的现有顶部，则需要利用新的pp间隔作 为max—pp来重新计算所述范围，max—pp保存不是所述数据中的错误的 结果的最大可能pp间隔的值。例如，在4711处可以把max一pp设置成 等于tmp一pp,并且利用该新值，例如在4712处重新计算所述范围的高 端和低端。处理流程例如随后可以继续到4713，在该处将n—val设置成 等于l，并且将val[O]设置成等于当前pp间隔tmp—pp。例如在4714处， 处理流程可以返回到发出调用的例程，处理脉搏。如果在4710处当前 pp间隔不大于所述范围的现有高端，则例如在4720处把最小可能pp间 隔设置成等于当前pp间隔。随后处理流程如上所述地通过4712、 4"3 和4714继续，在这些地方处理流程返回到发出调用的程序。
参照图57，接下来描述对应于子例程-初始化范围-的处理流程。 该子例程可以被用在本发明的示例性实施例中，以便计算对应于pp间 隔的范围，在所述范围内，认为数据是无错误的，以便用在错误检测及 校正例程中。开始于4801处的子例程调用，处理流程例如移动到4802， 在该处利用下面的^M戈石马来i殳置变量min—pp和max—pp: min一pp二教:才居 集中的最低pp; maxjp-数据集中的最高pp。随后，例如在4803处， 所述数据点的范围的高端和低端被用于如上所述的错误检测和校正。这 例如可以利用下面的伪4戈>5马来实现mnge—high=max—pp+((max—pp画 min—pp)*0.25); range—low=min—pp-((max—pp- min—pp)*0.25)。 使用这些 示例性值，所述范围现在被设置，并且在4804处，处理流程返回到发 出调用的例程，即处理脉搏。特别地，处理流程返回到图50中的4102。
图58-59描绘了对应于波处理子例程的示例性处理流程。在本发明 的一个示例性实施例中，这种子例程例如可以由诸如处理脉搏的力永4專采 集处理例程调用，正如上面所描述的那样。在4901处调用该子例程之 后，例如处理流程可以在4902继续，在该处可以调用上面描述的获得
波子例程，以便输入从脉搏数据中识别出的波。处理流程例如继续到 4卯3,在该处可以在给定所采集的波的情况下利用一个示例性确定压力
(determine—stress )子例程来分配一分数，该分数表示在所识别出的波中 反映出来的用户的压力水平。处理流程随后可以例如继续到4904,在该 处对所述波进行分类，并且利用表达式 frequency=60000/(ppts[v2[n—waves-l]]-ppts[vl [n—waves-l]])基于当前pp 间隔来计算瞬时频率，其中ppts[v]是在数据点v处的脉搏点时间戳。处 理流程例如可以从该处继续到图59上的5001,在该处可以基于当前波 的频率向用户分配在0-3之间的分数，其中高分表示较低的压力水平。 例如在5002处，该子例程例如可以向用户显示以下各项当中的每一项 (i)压力水平(从在4903处对确定压力子例程的调用获得)；(ii)频 率(从4904);以及(ill)分数(从5001 )。此时，例如在5003处， 处理流程可以返回到发出调用的例程，即处理脉搏。
图60-62描绘了用于确定压力分数的示例性子例程。所测量的是给 定用户不放松的程度，这是通过对他或她的RSA波的波长进行操作而 实现的。参照图60,在5104处，所述确定压力子例程调用分配的波长 (assigned—wavelengths ), 其向每一个波分酉己一个处在wl一lo到wl—high (在5102处设置)之间的波长。使用这些波长以及有多少波(即n—waves 的值)，图60-61描绘了对应于1到4之间的n—waves的每个值的处理 流程。在5110、 5201、 5202和5203当中的每一个处确定scorel,其是 每个波长与wljo之间的差的加权和，其测量该特定波远离基线的程 度。因此，完美的放松分数将有对应于所有的n的a—w[n}= w—lo,并且 每个scorel将等于0。在本发明的替换示例性实施例中，可以在不对所 述差的和进行加4又的情况下计算scorel,并且这是如上所述的方法。 Scorel被描述为"波长"分数。可以在5110、 5201、 5202和5203当中 的每一个处看到，还计算"方差"分数score2。可以利用70/30的相对 贡献因数在5302处组合scorel和score2，以便获得score3。在可能发现 有用的情况下，在根据本发明的替换示例性实施例中可以使用其他相对 权重。score3可以被用来利用等式stress Jevel=(score3-21 )*( 100/( 100-21)) 来计算压力水平(stress—level)。压力水平在4卯3处一皮返回到处理波。
参照图63，其中描绘了用于向所采集的波分配波长的示例性子例 程。该子例程例如可以被用在图60_62中所描绘的示例性确定压力例程
中，其取波长作为输入。在本发明的一个示例性实施例中，处理流程可
以利用对该子例程的调用在5401处开始。在5402处，把计数器变量n 设置成等于0，并且例如在5403处通过从当前vl的时间戳中减去当前 v2的时间戳来计算当前波长wl,其中利用表达式wl=ts[v2[n〗]-ts[vl[n]]。在5404和5405处，例如把wl的值与wl—lo和wl—high的值 进4亍比较，所述wl—lo和wl—high的值可以如在图60的5102处所看到 的那样在发出调用的子例程中设置(其中，它们例如分别被设置为3和 10 )。如果wl小于wl—lo或者高于wl—high,则在wl—lo或wl—high处截 断a一wl[n],并且处理流程在5407处继续，在该处n的值被预先增加。 然而，如果wl的值处在wl一low与wl—high之间，则例如在5406处把 a—wl[n]设置到wl，并且处理流程继续到5407。在5408处，把n的值与 n—waves的值进行比较，以便确保每个所采集的波都已经被分配了波 长。如果它们是相等的，则处理流程例如在5410处结束该子例程，并 且返回到图60中的5105。如果它们不相等，则处理流程对于每个所采 集的波循环通过5403,直到所有采集的波都被分配了波长。
本发明的示例性实施例例如还提供可以实时地确定RSA波的阶段 的方法和设备，其中利用阶段改变来检测下落点，利用阶段改变来检测 波的结束，以及确定新形成的波的副交感神经强度。
图64到74描绘了用于在逐脉搏的基础上确定RSA波的阶段的示例 性程序的示例性处理流程，其中利用阶段改变来检测下落点，利用阶段 改变来检测波的结束，以及确定新形成的波的副交感神经强度。该示例 性实施例描述了在每次接收到新脉搏时执行的单个中断驱动的处理。
出于说明性的目的，给出了在图64到74中示出的所述示例性处理 和处理流程，以及实现这种处理的任何示例性函数，其中包括由这种示 例性流程处理调用或利用的任何辅助函数和/或处理。本领域技术人员将 认识到，每个示例性处理或函数，不管其是处在所调用的函数或处理 层，还是处在对应于整个顶层处理的总体层，其都可以用多种功能上等 效的方式来实现，并且下面对图64到74的描述不应被理解成限制实际 系统或设备中的可能实现方式的多样性，或者要求完全遵循所述说明性 示例性处理流:程。
应当记住，出于表达的简短性以及说明的精确性，接下来将在不持 续提到处理流程中的每一个阶段或步骤的示例性质的情况下描述图64
到74当中的每一个内的处理流程，应当理解，在本发明的示例性实施
例中，功能上等效的实现方式例如可以使用不同的处理以及不同的处理
序列和处理流程组织(如在图64到74中示出)来实现等效的功能。应 当理解，所有这种替换实施例和等效功能实现方式都落在本发明的方法 和技术的范围之内。
该示例性处理开始于6000 (图64)。该处理中的第一步6001是清 零所有计数器num—points (其跟踪所接收的脉搏数)，num—valley (其 跟踪所识别出的波谷数)，num—peaks (其跟踪所识别出的波峰数)， prev—phase (其5艮踪前一个波阶4爻)，prev—direction (其3艮踪前一个波 方向)，prev—side (其跟踪前一个波侧)，以及wave_size (其跟踪最近
一个波的长度)。
该处理流程随后继续到6002，在该处其等待下一个脉跳到达。当检 测到新的脉搏时，该处理流程继续到6003，在该处处理脉搏。在所述脉 搏被处理后，处理流程返回到6002，在该处其等待另一个脉搏到达。
图65描述了用于处理脉搏的示例性处理。该处理开始于6004。该 处理中的第一步是在6005处获得并且记录每个新脉跳的时间戳(以ms 计)，其净皮存卡者为point[num—points].ts。随后，处理流程继续到6006, 在该处其评估在所述记录内是否有至少两个点。如果不是的话，则处理 流程返回到6007,在该处增加num_points计数器。该处理进一步继续 到6012，并且返回。然而，如果在所述记录中有至少两个点，则处理流 程继续到6008。
在6008处，计算最近两个点的峰峰(pp)时间，并且将其记录为 point[num—points].pp。》匕夕卜，还i十算由pp时间表示的月永4辱率j直，并JM寻 其记录为point[num_points].prv。随后处理流禾呈继续到6010。
在6010处，该处理评估在所述记录中是否有至少8个点。如果不 是的话，则处理流程继续到6011，并且增加num—points计数器。该处 理进一步继续到6012并且返回。然而，如果在所述记录中至少有8个 点，则处理流程继续到6009,其调用处理波处理。在所述处理波处理返 回之后，图65中的处理流程继续到6012并且返回。
图66描述了用于处理波信息的处理。该处理开始于6013。在6014 处的第 一 步包括计算并存储long—slope 、 absjong—slope 以及 short_sk>pe。处理流程随后继续到6015，在该处通过获得方向(Get
Direction)处理来确定方向。在该获得方向处理返回之后，处理流程继 续到6016，在该处通过获得阶段(Getphase)处理来确定波的阶段。在该 获得阶段处理已经返回之后，处理流程继续到6017，在该处通过获得侧 (GetSide)处理来确定波侧。在该获得侧处理返回之后，处理流程继续到 6018。
在6018处，所述处理确定是否已经有侧改变。如果所述波尚未改 变侧，则处理流程继续到6020。否则，处理流程继续到6019，在该处 通过获得峰和谷处理(Get Peaks and Valleys)来评估峰和谷。在该处理返 回之后，处理流程继续到6020。
在6020处，所述处理设置一个标志，其通过检查波是否已经结束 处理来指示波是否刚刚结束。在该处理返回之后，流程继续到6021,在 该处检查波结束标志。如果一个波刚刚结束，则流程继续到6023。否则， 流程继续到6022。在6022处，标记波的副交感神经强度的处理描绘新 形成的波，评估其副交感神经活动性，并且利用视觉符号标记在该波下 的活动性。在该处理返回之后，流程继续到6023。
在6023处，设置一个标志，其表示是否刚刚通过下落点。检查是 否正在发生下落点(Check to See ifDrop Point is Occurring)处理做出该 确定，并且相应地设置该标志。在该处理返回之后，流程继续到6024， 在该处分析所述标志。如果该下落点标志尚未被设置，则流程继续到 6026。否则，处理流程继续到6025。在6025处，标记下落点(Mark Drop Point)处理在下落点处把一个视觉符号放置在波上，并且提供该下落点 的听觉提示。在该处理返回之后，流程继续到6026。
在6026处,分酉己prev—phase、 prev—side禾口 prev—direction才示^己。P逸 后处理流程继续到6027,在该处，处理波函数返回。
图67描述了所述获得方向处理。在6029处的第一步检查短期斜率 是否大于绝对长斜率的30%。如果是的话，则处理流程继续到6030。否 则处理流程继续到6032。
在6030处，方向被记录为向上。随后，处理流程继续到6034。
在6032处，该处理一全查短斜率是否小于-lx绝对长斜率的30%的 倍。如果是的话，则处理流程继续到6033。如果不是的话，处理流程继 续到6031。
在6033处，方向被记录为向下。随后处理流程继续到6034。
在6031处，方向被记录为平坦。随后处理流程继续到6034。 在6034处，该处理检查prev—direction是否从未被设置。如果其尚
未被设置，则处理流程继续到6035。否则，处理流程继续到6036,在
该处，所述处理返回。
在6035处，prev—direction ^皮i己录为当前方向(方向)。处理流牙呈
继续到6036，在该处，所述处理返回。
图68描述了示例性的获得阶段处理。在6038处的第一步检查长斜
率是否为正。如果是的话，则处理流程继续到6040。如果不是的话，则
处理流程继续到6044。
在6040处，该处理检查方向是否为向上。如果是的话，处理流程
继续到6039。如果不是的话，处理流程继续到6041。
在6039处，阶段被记录为上升。处理流程随后继续到6045。 在6041处，阶段被记录为到顶。处理流程随后继续到6045。 在6044处，该处理检查方向是否为向下。如果是的话，处理流程
继续到6042。否则，处理流程继续到6043。
在6042处，阶段被记录为下落。随后，处理流程继续到6045。 在6043处，阶段被记录为到谷。随后，处理流程继续到6045。 在6045处，该处理检查prev—phase是否尚未被记录。如果还没有
记录的话，则处理流程继续到6046。如果已经记录，则处理流程继续到
6047。
在6046处，prev_phase被记录为当前阶段(阶段)。随后，处理流 程继续到6047。
在6047处，该获得阶段处理返回。
图69描述了所述获得侧处理。在6049处，该处理检查阶段是否为
下降。如果是的话，则处理流程继续到6050。如果不是的话，则处理流
程继续到6052。
在6050处，所述侧被记录为右。处理流程继续到6053。
在6052处，该处理检查阶段是否为上升。如果是的话，则处理流
程继续到6051。否则，处理流程继续到6053。
在6051处，所述侧被记录为左。处理流程继续到6053。
在6O53处，该处理检查prev—side是否尚未被记录。如果尚未记录，
则处理流程继续到6054。否则，处理流程继续到6055。
在6054处，prev—side被记录为当前侧(侧)。处理流程随后继续 到6055。在6055处，该获得侧处理返回。
图70描述了示例性的获得峰和谷处理。在6058处的第一步中，该 处理检查波当前是否正在形成右侧。如果是的话，处理流程继续到 6059。如果不是的话，处理流程继续到6057。
在6057处，峰值被识别为在先前的上升和到顶阶段期间的最高prv 值。该值被记录为peak[num—peaks]。随后，处理流程继续到6060。在 6060处，增加num—peaks计数器。随后，处理流程继续到6062。
在6059处，谷被识别为在先前的下落和到谷阶段期间的最低prv 值。该值被记录为valley[num—valleys]。随后，处理流程继续到6061。 在6061处，增加num—valleys计数器。然后，流程继续到6062。在6062 处，该获得峰和谷处理返回。
图71描述了检查波是否已经结束这一处理。在6064处的第一步 中，该处理检查当前阶段是否为上升。如果是的话，处理流程继续到 6066。否则，处理流程继续到6065。
在6065处，把波结束标志设置为假。处理流程继续到6069。
在6066处，该处理检查前一个阶段(previous—phase )是否为到谷。 如果是的话，则处理流程继续到6067。否则，处理流程继续到6068。
在6067处，把波结束标志设置为真。处理流程随后继续到6069。
在6068处，该处理检查前一个阶段是否为下降。如果是的话，处 理流程继续到6067。否则，处理流程继续到6069。在6069处，该;险查 波是否已经结束处理返回。
图72描述了示例性标记波的副交感神经强度这一处理。在6071处
的第一步中，该处理检查在记录中是否有至少两个谷。如果不是的话， 处理流程继续到6077。如果是的话，处理流程继续到6072。
在6072处，计算波长，并且将其记录为wave—length。随后，处理 流程继续到6074。在6074处，该处理检查波长是否小于6秒。如果是 的话，处理流程返回到6073。如果不是的话，处理流程继续到8000。
在6073处，波尺寸被确定为小。这表明在形成该波时有非常小的 副交感神经活动性。该处理随后可以用表示副交感神经活动性的适当符 号^L觉地标记该波。在优选实施例中， 一点符号一皮;故置在该波下方。处 理流程随后继续到6077。
在8000处，检查波长是否小于9秒的长度。如果是的话，处理流 程继续到6075。否则，处理流程继续到6076。
在6075处，波尺寸被标记为中等。中等水平的副交感神经活动性 很可能形成了该波。该处理随后可以用表示副交感神经活动性的适当符 号^f见觉地标记该波。在优选实施例中，两点符号祐:;改置在该波下方。处 理流程随后继续到6077。
在6076处，波尺寸被标记为大。这种波表示高副交感神经活动性。 该处理随后可以用表示副交感神经活动性的适当符号—见觉地标记该 波。在优选实施例中，三点符号被放置在该波下方。处理流程随后继续 到6077。
在6077处，该标记波的副交感神经强度处理返回。 图73描述了示例性的检查是否正在发生下落点(Check to See if Drop Point is Occurring)处理。在6080处的第一步中，该处理检查当前 阶段是否为到顶。如果是的话，则处理流程继续到6082。否则，处理流 程继续到6079。
在6079处，下落点标志被设置为假。处理流程随后继续到6083。
在6082处，该处理检查前一个阶段是否为上升。如果是的话，处 理流程继续到6081。否则，处理流程继续到6079。
在6081处，下落点标志被设置为真。处理流程随后继续到6083。 在6083处，该检查是否正在发生下落点处理返回。
图74描述了示例性的标记下落点(Mark Drop Point)处理。在6085 处的第一步，在该波上方放置一个三角。随后，处理流程继续到6086， 在该处，该处理检查声音是否为开。如果是的话，则处理流程继续到 6087。如果不是的话，处理流程继续到6092。
在6087处，该处理检查波尺寸是否为小。如果是的话，处理流程 继续到6088。如果不是的话，处理流程继续到6090。
在6088处，所述设备生成高音调蜂鸣。其听觉地表明已经遇到下 落点，并且听觉地表明前一个波由^[氐水平的副交感神经活动形成。处理 流程随后继续到6092。
在6090处，该处理检查波尺寸是否为中等。如果是的话，处理流 程继续到6089。如果不是的话，处理流程继续到6091。
在6089处，该设备生成中等音调蜂鸣。其听觉地表明已经遇到下
落点，并且听觉地表明前一个波由中等水平的副交感神经活动形成。处
理流程随后继续到6092。
在60W处，该设备生成低音调蜂鸣。其听觉地表明已经遇到下落 点，并且听觉地表明前一个波由高水平的副交感神经活动形成。处理流 程随后继续到6092。在6092处，该标记下落点处理返回。
还可以利用下面的伪代码实现用于例如实时地确定RSA波的阶段 的示例性程序，利用阶段改变来检测下落点，利用阶段改变来检测波的 结束以及确定新形成的波的副交感神经强度，所述伪代码基本上对应于 图64到74中描绘的处理流程。
mim』oints = 0) num—valley = 0; num_peaks =
prev_phase = NUIX; prev一direction = NULL; prev—side = NULL;
wave—size = NULL;
Function Process一Pulse
point[num_points].ts = current time in mc
if (num_points < 1) then
H"num_points;
return;
point[num_points].pp = point[num_points].ts — point[num_points-l].ts pointfnumjoint^.prv = 60000/point[num_points].pp
if (num_points < 7) then 卄mimjoints; return;
long—slope = slope of the last 6 point.prv's abs一Tong一slope = absolute (long—slope) shoTt一slope = slope of th last 3 point.prv's if (short—slope > (0.3 0)*(abs_long—slope)) then direction = UP
else if (short—slope < (-0.30"(abs一long一slope)) th幼direction = DOWN
else direction = f LAT;
if (prev—direction = NULL) then prev一direr'tion = direction
if (long—slope > 0) then { 一
if (direction = UP) then phase = RISING else phase - CRESTING;
else
if (direction = DOWN) then phase = FALLING else phase = TROUG膽G;
if (prev_phase = NULL) then prev_phase = phase;
if (phase = FALLING) then side = RIGHT; else if (phase = RISING) then side = LEFT;
if (prev一side = NULL) then prev一side = side;
If (prev一side side)
if (side = RIGHT) then
valley[num一valleys] = index of lowest point.prv during the previous FALL画TROUGH訓;hases
++num—valleys;
}. — else
peaklnum_peaks] = index of Vighest point,prv during the previous RISING/CRES頂G phases
if ((phase = RISING) && ((previousj)hase = TROUGHING) | | (previous_phase = FALLING)) then
if (num—valleys >= 2) then
{ 一
wave—length = point[valley[num一valleys-l]].ts - point[valley[num valleys-2]〗.ts; 一 一
<formula>formula see original document page 53</formula>本发明的示例性实施例还提供在无需首先识別TD4段的情况下实 时地识別峰和谷。因此，可以对^直进4于顺序地处理(例如一个纟妾一个)。
图75-83描述了用于在逐脉搏的基础上确定波阶段以及描绘波的示 例性程序。该示例性实施例使用全局方向指示符和各点在范围中的位置 来例如提供阶段确定和波描绘的更高精度。
出于说明性的目的，给出了在图75到83中示出的所迷示例性处理 和处理流程，以及实现这种处理的任何示例性函数，其中包括由这种示 例性流程处理调用或利用的任何辅助函数和/或处理。本领域技术人员将 认识到，每个示例性处理或函数，不管其是处在所调用的函数或处理 层，还是处在对应于整个顶层处理的总体层，其都可以用多种功能上等 效的方式来实现，并且下面对图75到83的描述不应被理解成限制实际 系统或设备中的可能实现方式的多样性，或者要求完全遵循所述说明性 示例性处理流程。
应当记住，出于表达的简短性以及说明的精确性，接下来将在不持 续提到处理流程中的每一个阶段或步骤的示例性质的情况下描述图75 到83当中的每一个内的处理流程，应当理解，在本发明的示例性实施 例中，功能上等效的实现方式例如可以使用不同的处理以及不同的处理序列和处理流程组织(如在图75到83中示出)来实现等效的功能。应 当理解，所有这种替换实施例和等效功能实现方式都落在本发明的方法 和技术的范围之内。
如图75中所示，所述处理开始于6093。第一步是6094。在6094 处，该处理把向上百分比(UP PERCENT )设置成30,并且把向下百分 比(DOWNPERCENT)设置成15。随后，处理流程继续到6095,在该处 初始化计数器和标记。随后，处理流程继续到6096,在该处该处理等待 15秒脉搏信息到达。随后，处理流程继续到6097,在该处该处理等待 下一个脉跳。在接收到下一个脉跳之后，处理流程继续到6098,在该处 由获得快速信息(Get Fast Information)处理确定全局方向指示符。
当该处理返回时，处理流程继续到6099，在该处计算并记录当前斜 率。随后，处理流程继续到6100，在该处计算并记录最近12秒的最低 prv和最近十二秒的最高prv。从而提供了最近12秒的prv值的范围。
处理流程随后继续到6101。在6101处，确定方向处理确定波的方 向。当该处理返回时，处理流程继续到6102，在该处计算并且记录当前 点峰峰(pp)值、脉搏率值(prv)、时间戳(ts)、方向和点索引。
随后，处理流程继续到6103，在该处所述获得点位置处理确定当前 点位于所述范围的哪个部分内。100的位置意味着该点非常靠近顶部或 者在所述范围之上。0的位置意味着该点非常靠近底部或者在所述范围 以下。0到IOO之间的值表示该点在所述范围内的百分比高度。
当所述获得点位置处理返回时，处理流程继续到6104。在6104处， 在显示器上更新波绘制。也就是说，在显示器上绘制最近接收的prv值。 随后，处理流程继续到6105。
在6105处，所述处理检查在接收到最近的prv时，方向是否已改变。 如果方向没有改变，则处理流程继续到6097，在该处所述处理等待下一 个脉搏。如果方向确实改变，则处理流程继续到6106,在该处由处理方 向改变处理来处理方向的改变。当该处理返回时，处理流程继续到 6097，在该处该处理等待下一个脉搏到达。
图76描述了示例性获得快速信息处理。在6108处的第一步中，最 近5秒期间的最高正斜率被记录为fast—nse (快速上升)。随后，处理 流程继续到6109。在6109处，最近5秒期间的最高负斜率被记录为 fast—dr叩(快速下落)。随后，处理流程继续到6111。
在6111处，所述处理4企查fast—rise是否大于fast—drop的绝对值。 如果是的话，则处理流程继续到6110。如果不是的话，则处理流程继续 到6112。
在6110处，fastjise被记录为fastest—change (最快改变)。随后， 处理流程继续到6113。
在6112处，fast—drop的纟色乂t^f直^皮i己录为fastest—change 。 随后，处 理流程继续到6113。在6113处，所述获得快速信息处理返回。
图77描述了示例性确定方向处理。在6115处的该处理的第一步 中，该处理检查当前斜率是否大于最快改变的向上百分比％ (UP PERCENT%)。如果是的话，则处理流程继续到6116。如果不是的话， 则处理流程继续到6117。
在6116处，当前方向被记录为向上。随后，处理流程继续到6123。
在6117处，该处理检测当前斜率是否小于最快改变的-lx向下百分 比％ (DOWN PERCENT%)。如果是的话，则处理流程继续到6119。如 果不是的话，则处理流程继续到6118。
在6118处，当前方向被记录为向下。随后，处理流程继续到6123。
在6119处，该处理检查当前反响是否是向上。如果是的话，则处 理流程继续到6120。如果不是的话，则处理流程继续到6121。
在6120处，当前方向被记录为PEAK—PLATEAU (峰稳定状态)， 也被称作顶峰。随后，处理流程继续到6123。
在6121处，该处理检查当前方向是否是向下。如果是的话，则处 理流程继续到6122。如果不是的话，则处理流程继续到6123。
在6122处，当前方向被记录为VALLEY—PLATEAU(谷稳定状态)， 其还被称作波谷。随后，处理流程继续到6123。在6123处，所述确定 方向处理返回。
图78描述了示例性的确定点位置处理。在6125处的第一步中，该 处理检查当前点的prv是否小于所述范围内的最低prv。如果是的话，则 处理流程继续到6126。如果不是的话，则处理流程继续到6127。 在6126处，点位置被记录为0。随后，处理流程继续到6130。 在6127处，该处理检查当前点的prv是否大于所述范围内的最高 prv。如果是的话，则处理流程继续到6128。如果不是的话，则处理流 程继续到6129。在6128处，点位置为记录为100。随后，处理流程继续到6130。
在6129处，计算并且记录该点在所述范围内的相对位置。随后， 处理流程继续到6130。在6130处，所述确定点位置处理返回。
图79描述了示例性处理方向改变处理。在6134处的第一步中，该 处理检查当前方向是否是向上。如果是的话，则处理流程继续到6135。 如果不是的话，则处理流程继续到6138。
在6135处，该处理检查先前方向是否是向下。如果是的话，则处 理流程继续到6136。如果不是的话，则处理流程继续到6132。
在6132处，该处理;险查先前方向是否曾^f皮记录。如果尚未 ^皮记录， 则处理流程继续到6133。如果已经记录，则处理流程继续到6144。
在6133处，由处理空向上摆动(Process Null Up Swing )处理来处 理波的向上摆动。在该处理返回后，处理流程继续到6144。
在6136处，所述处理检查当前点位置是否处在所述范围的底部25% 内。如果是的话，则处理流程继续到6137。如果不是的话，则处理流程 继续到6144。
在6137处，由处理规则向上摆动处理(Process Regular Up Swing ) 来处理波的向上摆动。在该处理返回后，处理流程继续到6144。
在6138处，所述处理检查当前方向是否是向下。如果是的话，则 处理流程继续到6139。如果不是的话，则处理流程继续到6144。
在6139处，该处理检查先前方向是否是向上。如果是的话，则处 理流程继续到6140。如果不是的话，则处理流程继续到6143。
在6140处，该处理4全查当前点的位置是否在所述范围的顶部75% 内。如果是的话，则处理流程继续到6141。如果不是的话，则处理流程 继续到6144。
在6141处，由处理规则向下摆动(Process Regular Down Swing)
处理来处理波的向下摆动。在该处理返回后，处理流程继续到6144。 在6143处，该处理检查先前方向是否曾被记录。如果尚未被记录，
则处理流程继续到6142。如果已被记录，则处理流程继续到6144。
在6142处，由处理空向下摆动处理来处理波的向下摆动。当该处
理返回时，处理流程继续到6144。在6144处，所述处理改变方向(Process
Change Direction)处J里返回。
图80描述了示例性的处理规则向上摆动处理。在6146处的第一步
中，自从先前方向开始以来的最低prv被记录为最新谷点。随后，处理 流程继续到6147。
在6147处，该处理检查在所述记录上是否有至少两个谷点。如果 是的话，则处理流程继续到6148。如果不是的话，则处理流程继续到 6150。
在6148处，计算并且记录最近一个波的波长。随后，处理流程继 续到6149。在6149处，计算压力指数，并且计算分数。此外，在屏幕 上显示压力指数、波长、历史、分数和其他基于波的量度。随后，处理 流程继续到6150。
在6150处，先前方向被记录为向上。随后，处理流程继续到6151。 在6151处，先前方向指数被记录为发生在两点之前。随后，处理流程 继续到6152,在该处，所述处理规则向上摆动处理返回。
图81描述了示例性的处理规则向上摆动处理。在6154处的第一步 中，自从最近方向改变开始以来的最高prv被记录为下一个峰值点。随 后，处理流程继续到6155。
在6155处，该处理检查是否记录了至少两个峰值。如果是的话， 则处理流程继续到6156。如果不是的话，则处理流程继续到6157。
在6156处，把最近两个峰值的时间戳相减，以便计算并且记录最 近的峰峰时间。随后，处理流程继续到6157。
在6157处，把先前方向指示符设置成向下。随后，处理流程继续 到6158，在该处把先前方向索引设置成两点之前。随后，处理流程继续 到6159，在该处，所述处理规则向上摆动处理返回。
图82描述了示例性的处理空向上摆动处理。在6161处的第一步 中，先前方向指示符被设置成向上。随后，处理流程继续到6162，在该 处，先前方向索引被设置成两点之前。随后，处理流程继续到6163，在 该处，所述处理空向上摆动处理返回。
图83描述了示例性的处理空向下摆动处理。在6164处的第一步 中，先前方向指示符被设置成向下。随后，处理流程继续到6165,在该 处，先前方向索引被设置成两点之前。随后，处理流程继续到6167，在 该处，所述处理空向下"l罢动处理返回。
阶段以及描绘波的示例性程序，所述伪代码基本上对应于图75-83中描 绘的流程处理。
〃point—structure
pp， prv， ts， direction
defineUP—PERCENT 30
麵ne DOWN—PERCENT 15 //initialize
prev—direction = NULL
point—index = 0
mim—valleys = 0
numjDeaks = 0
Wait for 15 seconds worth of data. Use a roHing window of 15 seconds. Index each point with point index
the term slope refers to the slope of three prv points
(等待"秒的数据。使用"秒的滚动窗。用点索引索引每个点。术
语斜率指三个prv点的斜率) 〃 main bop
fast—rise : highest positive slope during the last 5 seconds
fast—drop : highest negative slope during the last 5 seconds
if (fast—rise > absolute(fast一drop)) then fastest—change = fast—rise
else
fastest—change - absolute(fast一drop) current—slope = slope of the last three prv points [Begin New Code]
lowj)rv = lowest prv during the last 12 seconds hi_prv + highest prv during the last 12 seconds [End New Code]
〃determine direction
if (current—slope > (fastest—change * (UP—PERCENT/100))) then
current—direction = UP dse if (current二sJope > (-)* (fastest—change) * (DOWN—PERCENT/100))) then
{ 一
if current—direction = UP then current—direction = PEAK—PLATEAU
else if current—direction = DOWN then current—direction = VALLEY—PLATEAU
} 一 — —
else current—direction - DOWN
point.pp = pp point,prv芝^0000/pp point.ts - current—time
point.direction = direction
if (point.prv < low__prv) then
point,position = 0 else if (point.prv 〉 hi__prv) then
point.position = 100 else point.position = ((point.prv — low_prv) / (hi』rov — low_prv)) * 100
update prv display
if (current-direction prev—direction)
{ 一 [Begin New Code]
if ((current—direction == UP) && (prev—directionDOWN) && (postposition < 25)) then — —
valey[num—valleys++] = lowest point prv since point[prev一direction一index]
if (mim—valleys2) then { 一
last—wavelength = valley[num—valleys-l]、ts — valley[num—valleys-2].ts Update Stress Index, Wavelength, history, score
prev—direction - UP
prev—direction—index = point—index — 2
) "* 一 —
if ((current—direction = DOWN) && (preY一direction = UP) && (point.positton
75)) then
peak[num_peaks+"f] = highest point prv since point[prev一direction—index]
if (nutnj)eaks2) then
lastjpeak—to_peak - peak[num_peaks-l].ts - peak[num_peaks-2].ts
prev—direction = DOWN prev_direction_index = point—index - 2
和RSA波的结束的处理。图84-87描述了同时运行的两个示例性处理。 第一处理，即实时处理1 (在MM处)在逐脉搏的基础上执行。第二处 理，即实时处理2(在6171处)每250ms执行一次。这两个处理一起工 作，以便允许实时检测下落点以及实时检测当前波的终止。
出于说明性的目的，给出了在图84到87中示出的所述示例性处理 和处理流程，以及实现这种处理的任何示例性函数，其中包^舌由这种示 例性流程处理调用或利用的任何辅助函数和/或处理。本领域技术人员将 认识到，每个示例性处理或函数，不管其是处在所调用的函数或处理 层，还是处在对应于整个顶层处理的总体层，其都可以用多种功能上等 效的方式来实现，并且下面对图84到87的描述不应被理解成限制实际 系统或设备中的可能实现方式的多样性，或者要求完全遵循所述说明性 示例性处理流程。
应当记住，出于表达的简短性以及说明的精确性，接下来将在不持
if "current—direction == UP〉 && (prev—direction = NULL))
prev一direction -二 UP prev一direction一index = point—index - 2
if ((current—direction = DOWN) && (prev—direction = NULL》
prev一direction = DOWN
prev—direction—index = point—index — 2
续提到处理流程中的每 一 个阶段或步骤的示例性质的情况下描述图8 4 到87当中的每一个内的处理流程，应当理解，在本发明的示例性实施 例中，功能上等效的实现方式例如可以使用不同的处理以及不同的处理
序列和处理流程组织(如在图84到87中示出)来实现等效的功能。应 当理解，所有这种替换实施例和等效功能实现方式都落在本发明的方法 和技术的范围之内。
图84描述了两个示例性处理的中断性质。实时处理1开始于6168。 在6169处的第一步中，该处理等待接收下一个脉搏。当接收到脉搏时， 处理流程继续到6170 ，在该处，由处理脉搏峰值(Handle Pulse Peak ) 处理来处理该脉4專。当该处理返回时，处理流程继续回到6169,在该处
等待下一个脉搏。
与此同时，开始于6171处的实时处理2同时操作。在6172处的该 处理的第一步中，^巴时钟中断设置到2S0ms， /人而该处理每2S0ms被调 用一次。随后，处理流程继续到6173，在该处，该处理休眠直到发生时 钟中断。当时钟中断发生时，由处理时钟中断(Handle Clock Interrupt)处 理来处理该中断。当该处理返回时，处理流程继续到6l72,在该处再次 设置时钟中断。
图85描述了示例性的处理脉搏峰值处理。在6176处的第一步中， 通过所述获得方向处理来确定方向。(该获得方向处理以及相关处理已 经在上面被详细描述，因此这里不重复。)在该处理返回之后，处理流 程继续到6177。
在6177处，所述处理检查方向是否是向上。如果是的话，则处理 流程继续到6181。如果不是的话，则处理流程继续到6178。
在6178处，所述处理检查方向是否是PEAK—PLATEAU。如果是的 话，则处理流程继续到6182。如果不是的话，处理流程继续到6179。
在6179处，所述处理检查方向是否是向下。如果是的话，处理流 程继续到6183。如果不是的话，处理流程继续到6180。
在6180处，通过处理谷稳定状态这一处理来处理波当前正到谷的 情况。当该处理返回时，处理流程继续到6187。
在6181处，谷稳定状态标志被设置为假。随后，处理流程继续到 6184,在该处，向上标志被设置为真。随后，处理流程继续到6187。
在6182处，谷稳定状态标志被设置为假。随后，处理流程继续到
6185，在该处，向上标志被设置为真。随后，处理流程继续到6187。
在6183处，谷稳定状态标志被设置为假。随后，处理流程继续到 6186,在该处，向上标志被设置为假。随后，处理流程继续到6187。在 6187处，所述处理脉搏峰值处理返回。
图86描述了示例性的处理时钟中断处理。在6190处的第一步中， 该处理检查谷稳定状态标志是否为真。如果是的话，则处理流程继续到 6191。如果不是的话，则处理流程继续到6189。
在6189处，所述处理检查向上标志是否为真。如果是的话，处理 流程继续到6193。如果不是的话，处理流程继续到6199。
在6191处，所述处理检查当前时间是否已经过了所计算的稳定状 态末尾。如果是的话，则处理流程继续到6192。如果不是的话，则处理 流程继续到6189。
在6192处，当前方向被记录为向上。因此，向上摆动被实时地检 测到。因此，实时地检测到前一个波的结束。因此，如果期望的话，可 以在此时计算、记录、显示波描绘、压力量度、副交感神经量度等等。
处理流程随后继续到6189。在6189处，所述处理检查向上标志是 否被设置为真。如果是的话，则处理流程继续到6193。如果不是的话， 则处理流程继续到6199。
在6193处，计算被称作tmp_prv的幻像prv值。随后，处理流程继 续到6194，在该处，基于两个先前真实prv和该幻像prv来计算当前斜 率。随后，处理流程继续到6195。
在6195处，所述处理检查当前斜率是否小于-lx最快改变的向下百 分比％。在前面的例子中已经描述了对最快改变的计算。如果当前斜率 更小，则处理流程继续到6196。如果其不是更小，则处理流程继续到 6199。
在6196处，当前方向被记录为向下。换句话说，实时地^全测到到 向下的过渡。该处理不需要等待下一个脉跳。下一个脉跳将在所述下落 点之后发生。
处理流程继续到6197，在该处，向上标志被设置为假。随后，处理 流程继续到6198,在该处，可以处理下落点。该下落点可以一皮浮见觉地、 听觉地表示，或者可以按照两种方式来表示。在使用了所述下落点信息 之后，处理流程继续到6199。在6199处，所述处理时钟中断的处理返
回。
图87描述了示例性的处理谷稳定状态处理。在6201处的第一步 中，向上标志被设置为假。随后，处理流程继续到6202。
在6202处，所述处理检查谷稳定状态标志是否为假。如果是假， 则处理流程继续到6203。如果不是假，则处理流程继续到6212。
在6203处，所述处理检查前一点是否底点。如果是的话，则处理 流程继续到6204。如果不是的话，处理流程继续到6206。
在6204处，前一点的时间戳被记录为稳定状态末尾。处理流程继 续到6208。
在6206处，所述处理检查前一点是否是上升过渡点。如果是的话， 处理流程继续到6205。如果不是的话，处理流程继续到6207。
在6205处，两点以前的时间^被记录为稳定状态末尾。处理流程 随后继续到6208。
在6207处，当前点的时间戳被记录为稳定状态末尾。随后，处理 流程继续到6208。
在6208处，所述处理检查最近一个已知谷的时间戳是否小于最近 一个已知峰的时间戳。如果是的话，则处理流程继续到6209。如果不是 的话，处理流程继续到6210。
在6209处，最近一个峰与最近一个谷之间的时间的三分之一^皮添 加到所述稳定状态末尾。随后，处理流程继续到6211。
在6210处，最近一个峰与倒数第二个谷之间的时间的三分之一被 添加到所述稳定状态末尾。随后，处理流程继续到6211。
在6211处，谷稳定状态标志被设置为真。随后，处理流程继续到 6212。在6212处，所述处理谷稳定状态处理返回。
结束的示例性程序，所述伪代码基本上对应于在图84-87中描绘的流程处理。 〃 point—index = the index of the last point
<per pp>
switch (direction)
case: UP
valley_plateau—flag - FALSE;
up—flag-TRUE;
case: PEAK—PLATEAU
valleyj)lateau一flag = FALSE; 叩—flag = TRl^;
case: DOWN
valley_plateau—flag= FALSE; up—flag = FAI^E;
case: VALLEY—PLATEAU
up—flag-FALSE;
if (lvalley_plateau—flag)
if (is—bottom_pt (point—index — l)) then
plateau—end = point〖poiiit一index-l].ts 〃use the middle point else if (is_ascending—trans &oint—index - l)) then plateau—start = point[point—index-2〕.ts 〃use the first point
if (valley[num-valleys-l].ts < peak[numj)eaks-l],ts) then
plateau—end(1/3) * (peak[num』eaks-l],ts — valley[num一valleys l].ts) 〃 last peak — last valley before the peak
else
plateau—end(1/3) * (peak[imm」eaks-l].ts - valley[num valleys-2].ts) — —. —
valley_plateau—flag = TRUE;
} 一
<every 250ms>
if (valley_plateau—flag) then
{ 一
if (current—time > plateau—end) then current direction = UP
} — 一 一
if (up—flag) then { 一
tmp_prv = (60000 / (current—time — point[nu'n_points-l].ts))
current—slope = slope of the last two point prvs & tmp_prv
if (current_slope<(-l) * (fastest—change) * (DOWN—PERCENT/100)) then
current—direction = DOWN
up—flag -false
goto update prv display...
已经参照特定实施例描述了本发明。然而，应当注意到，在不背离 本发明的精神和范围的情况下可以做出变化和修改。特别地，应当认识 到，这里描述的各种流程处理可以被修改来提供基本上等效的功能实现 方式，因此应当被一见为落在本发明的精神和范围内。
权利要求
1、一种用于减轻人类对象的压力的手持式、便携式生物反馈设备，包括外壳；PPG传感器，其中该PPG传感器从该人类对象生成数据；耦合到该PPG传感器的控制系统；以及显示屏，其中，该控制系统被配置成处理来自该人类对象的数据以便输出到该显示屏，其中所述输出数据向该人类对象提供与至少一个RSA波的下落点相关联的信息。
2、 权利要求l的设备，其中，所述信息是视觉的。
3、 权利要求l的设备，其中，所述信息是听觉的。
4、 权利要求l的设备，其中，所述信息被用来提示所述对象开始呼
5、 权利要求l的设备，其中，所述信息被基本上实时地提供给所述对象。
6、 权利要求的设备，其中，该设备还包括能够由对象激活的呼吸
7、 权利要求l的设备，其中，该设备被配置成提取与对象的呼吸相 关的信息。
8、 权利要求l的设备，其中，所述与呼吸相关的信息包括速率、节奏和答量。
9、 权利要求l的设备，其中，所述外壳包括电源。
10、 权利要求l的设备，其中，通过A/C源供电。
11、 一种在人类对象体内生成副交感神经传出的方法，该方法包括 向该对象提供关于至少 一个RSA波的下落点的信息。
12、权利要求ll的方法，其中，所述信息是视觉的。
13、 权利要求ll的方法，其中，所述信息是听觉的。
14、 权利要求ll的方法，其中，所述信息被用来提示所述对象开始 呼气。
15、 权利要求ll的方法，其中，所述信息被基本上实时地提供给所述对象。
16、 一种用于减轻人类对象的压力的手持式、便携式生物反馈设 备，包括(a) 外壳；(b) PPG传感器，其中该PPG传感器从该人类对象生成数据；(c) 耦合到该PPG传感器的控制系统；以及(d) 显示屏，其中，所述设备在被抓握在该对象的拇指和食指之间时起作用。
17、 权利要求16的设备，其中，所述PPG传感器被配置成接触所述 对象的食指。
18、 权利要求17的设备，其中，所述控制系统被配置成处理来自所 述人类对象的数据以便输出到所述显示屏，其中所述输出数据向该人类 对象提供与该人类对象的压力水平相关联的信息。
19、 权利要求17的设备，其中，所述控制系统被配置成处理来自所 述人类对象的数据以便输出到所述显示屏，其中所述输出数据向该人类 对象提供与至少 一个RSA波的下落点相关联的信息。
20、 权利要求19的设备，其中，所述信息是视觉的。
21、 权利要求19的设备，其中，所述信息是听觉的。
22、 权利要求19的设备，其中，所述信息被用来提示所述对象开始 呼气。
23、 权利要求19的设备，其中，所述信息被基本上实时地提供给所述对象。
24、 权利要求19的设备，其中，该设备还包括能够由对象激活的呼 吸节拍器，其中，该呼吸节拍器被编程为在预定时间段之后停用。
25、权利要求19的设备，其中，该设备被配置成提取与对象的呼吸 相关的信息。
26、 权利要求19的设备，其中，所述与呼吸相关的信息包括速率、节奏和容量。
27、 权利要求19的设备，其中，所述外壳包括电源。
28、 权利要求19的设备，其中，通过A/C源供电。
全文摘要
本发明提供用于评估并且治疗压力从而评估并且治疗由压力导致或加剧的失调的易于使用的成本有效的方法和设备。更具体来说，提供了用于在呼吸期间识别RSA波的方法和设备，其为对象提供实时RSA波信息。这些方法和设备还被用来识别RSA波中的下落点。这种方法和设备为对象提供了保持副交感神经传出并且从而防止压力和/或降低压力水平的能力。
文档编号A61B5/08GK101203175SQ200680022173
公开日2008年6月18日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者A·福布斯, K·赖斯, M·伍德 申请人:赫利科尔公司