计算人的当前昼夜节律制造技术

本发明专利技术涉及用于在时间ti生成对人(P)的昼夜节律进行描述的模型输出x(ti)的装置(100)和方法。在优选实施例中，基于(经由加速度计的)运动测量在时间ti提供感光暴露(L(ti))和指示所述人(P)的活动的当前水平的活动信号(A(ti))的光传感器用于计算觉醒变量(σ)，所述觉醒变量(σ)指示所述人(P)是醒着还是睡着。所述觉醒变量然后用于确定针对驱动振荡器模型(135)的驱动项(N(t))，所述驱动项(N(t))模拟在光和活动的联合影响下的模型输出x(t)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于估计对人的昼夜节律进行描述的模型输出的方法和装置。
技术介绍
由于已知人类和动物的昼夜节律的存在和重要性，因此开发了试图使用该认知的产品。US 2005/0015122公开了例如通过基于模型的预测控制技术的应用使用光可控地调节对象的昼夜节律起步器(pacemaker)循环的方法。EP 2656782 A1公开了一种设备，所述设备包括至少一个体位和活动传感器，至少一个外围温度传感器以及至少一个光传感器，所述设备被配置为基于从所述传感器获得的数据来提供关于个体的昼夜节律系统状态和睡眠-觉醒状态的信息。能够将所述设备放置在对象的手腕处，或放置在对象的手臂上。所述设备也可以包括血压传感器。该设备可以被使用在对人类昼夜节律系统的通用研究中，更具体地，被使用在睡眠-觉醒和血压节律的研究中。WO 2012/056342 A2公开了一种用于确定对象的昼夜节律的特征的方法，所述方法包括测量指示对象的心脏功能的第一输入信号，测量指示对象的活动的至少一个第二输入信号，将第一输入信号与第二输入信号组合为表示对象的昼夜节律的周期输出信号，并且确定该周期输出信号的至少一个特征。St.Hilaire M.A等人的文章“Addition of a non-photic component to a light-based mathematical model of the Human Circadian Pacemaker”(Journal of Theoretical Biology，第247卷，第583-599页，2007年)公开了一种修改的基于光的昼夜节律数学模型，以根据研究反映如下证据：睡眠-觉醒循环和/或相关联的行为对昼夜节律起步器具有非感光效应。睡眠-觉醒循环及其
相关联的行为对独立且伴随光刺激地起作用的昼夜节律起步器提供了非感光驱动。Brown A.C等人的文章“Actigraphy:A Means of Assessing Circadian Patterns in Human Activity”(Chronobiology International，第7卷，第2号，第125-133页，1990年)公开了通过腕动计对23个年龄在22至54岁之间、没有睡眠异常史的、白天活动的(0705-2333)健康人持续监测连续120小时(五天)。针对每个参与者以及针对具有时间控制在～1330至1605之间的平均跨度的加强活动的10位男性和13位女性的组，通过余弦分析检测出高幅度的昼夜节律。标记出在手腕移动中的昼夜节律峰谷差，大致等于24小时均值水平的75％。在23位参与者中的19位中，手腕活动的24小时均值在140-180次移动/分钟之间变化，其中四人展现出110-140次移动/分钟的更小的均值。关于活动的日间跨度，个体参与者的均值手腕移动范围在155-265次移动/分钟，其中主要(20/23)在185-245次移动/分钟之间变化。在夜间睡眠期间，均值手腕活动水平非常低，23人中有21人的个体之间的变化在5至25次移动/分钟之间。证明腕动计被很好地接受，并且是在秉承日常生活习惯和事务的能走动的人的活动和睡眠期间监测身体移动各方面的最可靠的手段。
技术实现思路
基于该情形，本专利技术的目的是提供允许对人的昼夜节律的改进估计的手段。该目的通过根据权利要求1所述的装置、根据权利要求9所述的系统、根据权利要求12所述的方法以及根据权利要求15所述的计算机程序来解决。在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于在第一时间生成对人的昼夜节律进行描述的模型输出的装置，所述装置包括：输入模块，其用于接收在所述第一时间基于活动水平测量指示所述人的活动的当前水平的活动信号；分类模块，其用于在所述第一时间生成觉醒信号，所述觉醒信号指示所述人在所述第一时间是醒着还是睡着，其中，所述分类模块优选地适于基于接收到的活动信号生成所述觉醒信号；第一计算模块，其用于在所述
第一时间确定非感光驱动项，所述非感光驱动项指示对昼夜节律的非感光影响，其中，所述第一计算模块被配置为基于所述觉醒信号确定所述非感光驱动项；以及模拟模块，其用于至少基于所述非感光驱动项在所述第一时间实时计算所述当前模型输出。所要求保护的专利技术的实施例可以具体提供内部时间演变的连续逐时期(epoch)更新，其中，时期对应于给定时间段。在一实施例中，所述输入模块还被配置用于接收光照水平信号，所述光照水平信号指示在所述人的位置处在所述第一时间的光照水平；并且所述分类模块还被配置用于基于接收到的光照水平信号和/或基于接收到的活动信号生成所述觉醒信号。在另外的实施例中，所述装置还包括：第二计算模块，其用于确定感光驱动项，所述感光驱动项表示对所述昼夜节律的感光影响，其中，所述第二计算模块被配置为根据接收到的光照水平信号确定所述感光驱动项；其中，所述模拟模块还被布置用于基于所述非感光驱动项并基于所述感光驱动项在所述第一时间实时计算所述当前模型输出。在另外的实施例中，所述分类模块还被布置为基于一个或多个近期活动信号和/或基于一个或多个近期光照水平信号在所述第一时间生成所述觉醒信号，其中，所述一个或多个近期活动信号对应于在所述第一时间之前获取的一个或多个活动信号，其中，所述一个或多个近期光照水平信号对应于在所述第一时间之前获取的一个或多个光照水平信号。在另外的实施例中，所述分类模块还被布置用于接收所述人的至少一个阈值，其中，所述分类模块还被配置为将所述阈值与近期活动信号的加权和和/或近期光照水平信号的加权和进行比较，其中，所述分类模块还被配置为生成所述人的活动水平或光照水平的个人基线。在另外的实施例中，根据以下等式在当前时期计算分类器分数RND分数(I)：其中，w1和w2对应于预定的第一权重和第二权重，其中，w1≥0并且w2≥0，其中，α(i)对应于预定的非感光系数，并且其中，β(i)对应于预定的感光系数，并且其中，所述当前时期对应于当前时间段。在另外的实施例中，所述当前模型输出是基于驱动van-der-Pol振荡器模型计算出的。在另外的实施例中，所述非感光驱动项与增益因子成比例，并且发生所述人的最小核心体温的时间被确定为生成最小当前输出信号的时间加上偏移，其中，所述偏移依赖于所述增益因子，其中，所述偏移优选表达为a-b·ρ，其中，a和b是常数，并且其中，ρ对应于所述增益因子。在另外的方面中，提供了一种用于在第一时间生成对人的昼夜节律进行描述的模型输出的系统，所述系统包括：至少一个传感器，其用于在第一时间确定指示所述人在所述第一时间的活动的活动信号；以及上述装置。在另外的实施例中，所述至少一个传感器是加速度传感器或生理参数传感器，其中，所述生理参数传感器优选是心率传感器、血压传感器或体温传感器。在另外的实施例中，所述系统还包括用于在所述第一时间确定所述人的位置处的光照水平信号的传感器。在另外的方面中，提供了一种用于在第一时间生成模型输出的方法，所述模型数据描述人的昼夜节律，所述方法包括以下步骤：接收在所述第一时间基于活动水平测量指示所述人的活动的当前水平的活动信号；对接收到的活动信号进行分类，使得生成觉醒信号，所述觉醒信号指示所述人在所述第一时间是醒着还是睡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在第一时间(ti)生成对人(P)的昼夜节律进行描述的模型输出(x(ti))的装置(100)，所述装置包括：‑输入模块(131)，其用于接收在所述第一时间(ti)基于活动水平测量指示所述人(P)的活动的当前水平的活动信号(A(ti))；‑分类模块(132)，其用于在所述第一时间(ti)生成觉醒信号(σ(ti))，所述觉醒信号(σ(ti))指示所述人(P)在所述第一时间(ti)是醒着还是睡着，其中，所述分类模块(132)优选地适于基于接收到的活动信号(A(ti))生成所述觉醒信号(σ(ti))；‑第一计算模块(133)，其用于在所述第一时间(ti)确定非感光驱动项(N(ti))，所述非感光驱动项(N(ti))表示对所述昼夜节律的非感光影响，其中，所述第一计算模块(133)被配置为基于所述觉醒信号(σ(ti))确定所述非感光驱动项(N(ti))；以及‑模拟模块(135)，其用于至少基于所述非感光驱动项(N(ti))在所述第一时间(ti)实时计算所述当前模型输出(x(ti))。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.02 EP 13195320.01.一种用于在第一时间(ti)生成对人(P)的昼夜节律进行描述的模型输出(x(ti))的装置(100)，所述装置包括：-输入模块(131)，其用于接收在所述第一时间(ti)基于活动水平测量指示所述人(P)的活动的当前水平的活动信号(A(ti))；-分类模块(132)，其用于在所述第一时间(ti)生成觉醒信号(σ(ti))，所述觉醒信号(σ(ti))指示所述人(P)在所述第一时间(ti)是醒着还是睡着，其中，所述分类模块(132)优选地适于基于接收到的活动信号(A(ti))生成所述觉醒信号(σ(ti))；-第一计算模块(133)，其用于在所述第一时间(ti)确定非感光驱动项(N(ti))，所述非感光驱动项(N(ti))表示对所述昼夜节律的非感光影响，其中，所述第一计算模块(133)被配置为基于所述觉醒信号(σ(ti))确定所述非感光驱动项(N(ti))；以及-模拟模块(135)，其用于至少基于所述非感光驱动项(N(ti))在所述第一时间(ti)实时计算所述当前模型输出(x(ti))。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，-所述输入模块(131)还被配置用于接收光照水平信号(L(ti))，所述光照水平信号指示在所述人(P)的位置处在所述第一时间(ti)的光照水平(L(ti))；-所述分类模块(132)还被配置用于基于接收到的光照水平信号(L(ti))和/或基于接收到的活动信号(A(ti))生成所述觉醒信号(σ(ti))。3.根据权利要求2所述的装置(100)，还包括：-第二计算模块(134)，其用于确定感光驱动项(B(ti))，所述感光驱动项(B(ti))表示对所述昼夜节律的感光影响，其中，所述第二计算模块(134)被配置为根据接收到的光照水平信号(L(ti))确定所述感光驱动项(B(ti))；其中，所述模拟模块(135)还被布置用于基于所述非感光驱动项(N(ti))并基于所述感光驱动项(B(ti))在所述第一时间(ti)实时计算所述当前模
\t型输出(x(ti))。4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中，所述分类模块(132)还被布置为基于一个或多个近期活动信号和/或基于一个或多个近期光照水平信号在所述第一时间(ti)生成所述觉醒信号(σ(ti))，其中，所述一个或多个近期活动信号对应于在所述第一时间(ti)之前获取的一个或多个活动信号，其中，所述一个或多个近期光照水平信号对应于在所述第一时间(ti)之前获取的一个或多个光照水平信号。5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中，所述分类模块(132)还被布置用于接收所述人(P)的至少一个阈值(T)，其中，所述分类模块还被配置为将所述阈值(T)与近期活动信号(A(ti))的加权和和/或近期光照水平信号(L(ti))的加权和进行比较，其中，所述分类模块还被配置为生成针对所述人(P)的活动水平或照明水平的个人基线。6.根据权利要求5所述的装置(100)，其中，根据以下等式在当前时期计算分类器分数(RND分数(I))：其中，w1和w2对应于预定的第一权重和第二权重，其中，w1≥0并且w2≥0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·L·M·A·奥贝特，H·马斯，G·J·米施，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL