[发明专利]应激水平的非侵入式生理量化

说明书

一种数据获取设备包括测量仪器以生成生理数据流和/或心理数据流。所述获取设备内的微处理器将生成的数据流处理成度量，所述度量被馈送到应激函数算法内。算法处理可以发生在所述设备上，或度量可以经由无线通信传送以用于在移动设备和/或基于云的平台上进行外部处理。计算的应激函数告知基于云的计算系统生物学导出模型，该生物学导出模型描述响应于应激刺激而在身体内释放的激素和神经递质的动态。使用这些模型来量化应激激素水平，并组合使用所述应激激素水平以用作个体正在经历的急性应激和慢性应激的生物激发度量。

相关专利申请的交叉引用

本发明要求享有2015年11月6日提交的美国临时专利申请No.62/251,996的优先权，该美国临时专利申请通过引用的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及非侵入式数字健康监测和信号处理领域。具体地，本发明涉及用于非侵入式量化人类对象的应激水平的系统和方法。

背景技术

应激是当今社会的一个基本问题。虽然年轻且健康的个体可能能够应对急性应激发作，但是持续经受急性应激和慢性应激可能对健康有长期有害的影响。存在监测应激水平的需要，以允许更好地管理应激，从而减少与应激有关的消极健康影响。

应激是一种复杂的生理和心理现象。尽管存在许多生理和心理应激测量，但是不存在用于急性应激和/或慢性应激的量化的单个黄金标准度量(metric)。现有的应激测量被认为过于简化和/或侵入式和/或难以测量，因此，现有的应激测量不提供对应激水平的可靠和/或连续监测。因此，对能够快速地、连续地、准确地和非侵入式地监测个体的应激水平以识别应激源(stressor)从而能够更好地管理和改善整体应激水平和总体幸福感，仍然存在挑战。

应激的定义

生物应激或生理应激被定义为生物体对应激源(诸如环境条件或刺激)的反应。应激可以是积极的(良性应激)，例如但不限于运动，或是消极的(非良性应激)，例如但不限于工作应激。无论是哪种应激，身体都会相应地作出回应以克服每种相应的挑战或情形。急性应激被定义为由特定情形驱动的短期应激，该特定情形可以被解释为令人兴奋的和/或激励的(例如坐过山车)或可怕的(例如附近的交通事故)。应激可以被进一步细分为心理应激和物理应激或运动应激。慢性应激发生在反复经受应激情形时，这导致慢性激活应激反应。

生物水平上的应激控制

应激反应受大脑边缘区域(诸如海马体、杏仁核和下丘脑，大脑中经由脑垂体腺将神经系统连接至内分泌系统的部分)的控制。当环境感官刺激被大脑的边缘前额皮质感知为应激源时，神经冲动从海马体传播并且激活下丘脑后部，下丘脑后部进而触发自主神经系统的交感分支。此神经应激轴是第一个对应激源回应反应，且它直接使目标器官(诸如心脏)受神经支配以增加心率和心输出量，以及骨骼肌激活。去甲肾上腺素是由使这些器官受神经支配的突触神经元释放的主要激素。自主神经系统的副交感分支起平衡快速应激反应的作用，且通过分泌神经递质(诸如乙酰胆碱)来维持体内平衡，乙酰胆碱将导致心率和心输出量降低。

除了经由交感神经系统直接使目标器官受神经支配之外，还存在两种主要的应激反应途径：交感肾上腺髓质(SAM)轴和下丘脑脑垂体肾上腺(HPA)轴。SAM轴的激活是一种快速作用的生理反应，并导致血液血浆和血清中的儿茶酚胺激素的水平增加，儿茶酚胺激素包括“战斗或逃跑”激素肾上腺素和去甲肾上腺素。当应激源已经由大脑的边缘前额皮质界面处理时，海马体被刺激，随后下丘脑被刺激，接着肾上腺髓质被刺激。肾上腺髓质被刺激导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放到血流中，这激活“战斗或逃跑”反应。肾上腺素是在此阶段释放的主要激素，包括总分泌物的80％。此生理反应是快速的，并导致心率、血压、心输出量、出汗和血糖水平增加。因为皮质醇还可以刺激肾上腺髓质产生肾上腺素和去甲肾上腺素，所以SAM轴和HPA轴之间存在串扰。一旦应激得到处理，副交感神经系统就被激活以抑制交感神经系统的影响，并恢复体内平衡。