ES2200148T3 - Modificacion de la actividad biorritmica. - Google Patents

Abstract

UN SISTEMA PARA MODIFICAR LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS NATURAL QUE INCLUYE UN MONITOR PARA ANALIZAR LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS DE UN USUARIO, UN MODIFICADOR DE LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS QUE PROPORCIONA AL USUARIO UNA ENTRADA DE ESTIMULO QUE ES OPERATIVA PARA CAMBIAR AL MENOS UN ASPECTO DE LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS DEL USUARIO, Y UN CONTROLADOR OPERATIVO PARA CONTROLAR LA OPERACION DEL MODIFICADOR DE LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS, DE MODO QUE SE CAMBIA AL MENOS UNA CARACTERISTICA NO FRECUENCIAL DE LOS ESTIMULOS DEL USUARIO, EN RESPUESTA A CAMBIOS EN LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS DEL USUARIO DURANTE LA OPERACION DEL MODIFICADOR. SE DESCRIBE Y REIVINDICA ASIMISMO UN METODO PARA MODIFICAR LA ACTIVIDAD DE BIORRITMOS NATURAL.

Description

Modificación de la actividad biorrítmica.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a sistemas para la modificación de la actividad biorrítmica.

Antecedentes de la invención

Se han propuesto varias técnicas y sistemas para la modificación de la actividad biorrítmica. Se considera que las siguientes patentes representan el estado de la técnica anterior: patente de Estados Unidos 5.267.942 concedida a Saperston, titulada Method For Influencing Physiological Processes Through Physiologically Interactive Simuli, patente de Estados Unidos 5.076.281 concedida a Gavish, el presente inventor, titulada Device and Method for Effecting Rhythmic Body Activity. Aparecen más casos de la técnica anterior relacionada en los listados de Referencias Citadas de las patentes anteriormente mencionadas y en las secciones de Antecedentes de las mismas. La patente de Estados Unidos 5.423.328 concedida también a Gavish describe un dispositivo de monitorización que es particularmente adecuado para ser utilizado en la presente invención.

El documento DE-A-2042535 que se considera como la técnica anterior más próxima describe un dispositivo sensor que lee una función corporal y proporciona una señal eléctrica que se corresponde en frecuencia y/o amplitud con la función corporal. A continuación, la señal eléctrica se envía a una unidad de control, que envía una señal obtenida por transducción sustancialmente no modificada respecto a la forma de dicha frecuencia/amplitud hacia un generador de estímulos. Más específicamente, este documento describe un sistema para modificar la actividad biorrítmica que se produce de forma natural que comprende un monitor para analizar la actividad biorrítmica de un usuario; un modificador de la actividad biorrítmica para proporcionar al usuario una entrada de estímulos y un accionador operativo para controlar el funcionamiento del modificador de la actividad biorrítmica.

El documento DE-A-2713891 describe un generador de intervalos rítmicos, acoplado de manera que acciona un generador de contorno de estímulos, que a su vez acciona aplicadores de estímulos para aplicar estímulos a un paciente. Las mediciones realizadas por sensores de reacciones del paciente se realimentan hacia el generador de intervalos rítmicos, que funciona de forma independiente (desconectado de la línea) y produce las duraciones de los intervalos en forma de valores digitales en la memoria intermedia. Preferentemente, no son los propios valores medidos los que se realimentan, sino más bien una señal de control análoga a los mismos, hacia el generador rítmico y/o el oscilador de control y/o el(los) generador(es) de estímulos y/o el generador de contorno de estímulos.

Resumen de la invención

La presente invención pretende proporcionar una mejora respecto a las técnicas y los sistemas de la técnica anterior.

De este modo, según la presente invención se proporciona un sistema para modificar la actividad biorrítmica que se produce de forma natural, que comprende: un monitor para analizar la actividad biorrítmica de un usuario, un modificador de la actividad biorrítmica para proporcionar al usuario una entrada de estímulo que es operativo para modular por lo menos un aspecto de la actividad biorrítmica del usuario; y un accionador operativo para controlar el funcionamiento del modificador de la actividad biorrítmica, para cambiar por lo menos una característica temporal no frecuencial de la entrada al usuario, en respuesta a cambios de la actividad biorrítmica del usuario durante el funcionamiento del modificador.

Preferentemente, el accionador es operativo para cambiar por lo menos una característica no frecuencial de la entrada al usuario en respuesta a por lo menos un cambio correspondiente de una característica no frecuencial de la actividad biorrítmica del usuario durante el funcionamiento del modificador.

Según una realización preferida de la presente invención la característica no frecuencial de la entrada al usuario forma parte de un patrón recurrente.

Preferentemente, el accionador responde también a órdenes seleccionables del operario para dirigir la forma según la cual se cambia la característica no frecuencial de la entrada al usuario.

Según una realización preferida de la presente invención, la característica no frecuencial incluye la relación de por lo menos dos componentes de un patrón genéricamente recurrente.

Preferentemente las órdenes de operario seleccionables son operativas para seleccionar por lo menos una de entre una pluralidad de relaciones entre por lo menos dos características de un patrón genéricamente recurrente de la entrada al usuario que se modifican.

Según una realización preferida de la presente invención, el modificador responde también a la relación temporal entre un patrón genéricamente recurrente en la actividad biorrítmica del usuario y un patrón genéricamente recurrente en la entrada al usuario.

Preferentemente, el accionador es operativo al menos de una manera parcialmente predeterminada.

Según una realización preferida de la presente invención, el sistema comprende también un detector de desviaciones que recibe entradas del monitor y el modificador y que proporciona una salida de corrección de desviaciones hacia el modificador.

Preferentemente, el detector de desviaciones recibe también una entrada del accionador y responde a la misma de manera que proporciona al modificador la salida de corrección de desviaciones.

Según una realización preferida de la presente invención la entrada proveniente del accionador incluye instrucciones determinadas por órdenes del operario.

Preferentemente, la salida de corrección de desviaciones se proporciona en respuesta a la relación temporal entre los comienzos de señales de actividad biorrítmica y entradas de estímulos al usuario.

Según una realización preferida de la presente invención la salida de corrección de desviaciones se proporciona retardando el comienzo de entradas de estímulos al usuario.

Preferentemente la salida de corrección de desviaciones se proporciona adelantando el comienzo de entradas de estímulos al usuario.

Según una realización preferida de la presente invención la dicha al menos una característica no frecuencial de la actividad biorrítmica del usuario forma parte de un patrón recurrente.

La entrada de estímulo puede ser una entrada de audio, una entrada visual, una entrada táctil o una combinación de ellas.

Se observa que las diversas entradas de estímulos se pueden proporcionar a un usuario de forma individual o simultáneamente en múltiples formas. Así, por ejemplo, un estímulo de audio se puede combinar con un estímulo visual y/o táctil, o se pueden proporcionar simultáneamente dos o más estímulos de audio, visuales o táctiles en solitario o junto con otros tipos de estímulos. Por ejemplo, el estímulo de audio se puede proporcionar en forma estereofónica y el estímulo visual se puede proporcionar en forma estereofónica para proporcionar al usuario una percepción tridimensional del estímulo.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá y apreciará más exhaustivamente a partir de la siguiente descripción detallada, considerada conjuntamente con los dibujos en los cuales,

la Fig. 1 es una ilustración de un diagrama de bloques simplificado de un sistema para la modificación de la actividad biorrítmica construido y operativo según una realización preferida de la presente invención;

la Fig. 2 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un monitor utilizado en el sistema de la Fig. 1;

la Fig. 3 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un accionador utilizado en el sistema de la Fig. 1;

la Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un modificador de la actividad biorrítmica utilizado en el sistema de la Fig. 1;

la Fig. 5 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un detector de desviaciones utilizado en el sistema de la Fig. 1;

la Fig. 6 es una ilustración con anotaciones de una señal típica de la actividad biorrítmica monitorizada que está sometida a un análisis según la presente invención;

la Fig. 7 es una ilustración de la modificación de una señal típica de la actividad biorrítmica monitorizada según la presente invención, ignorando dicha ilustración las desviaciones temporales y la corrección de las mismas;

la Fig. 8 es una ilustración de la modificación de corrección de las desviaciones de una señal típica de la actividad biorrítmica monitorizada según la presente invención;

las Figs. 9A, 9B y 9C son diagramas de bloques que ilustran las tres realizaciones alternativas de la estructura de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos de audio del sistema de la Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4;

las Figs. 10A y 10B son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de la estructura de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos visuales del sistema de la Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4;

las Fig. 11A y 11B son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos de presión del sistema de la Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4;

las Figs. 12A y 12B son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos eléctricos del sistema de la Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4,

la Fig. 13 es un diagrama de bloques que ilustra una realización de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos térmicos en el sistema de la Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4;

la Fig. 14 es una ilustración de una señal de respiración típica y de la modificación de la señal de respiración utilizando un estímulo de audio según una realización preferida de la presente invención;

la Fig. 15 es una ilustración simplificada de un dispositivo de monitorización de la actividad biorrítmica y un sensor de la actividad biorrítmica, construidos y operativos según una realización preferida de la presente invención;

la Fig. 16A es una ilustración simplificada en sección de una parte del sensor de la actividad biorrítmica de la Fig. 15, tomada según las líneas XVI - XVI de la Fig. 15, y que incluye un transductor de fuerza que responde a un esfuerzo de compresión,

la Fig. 16B es una ilustración simplificada en sección de una parte del sensor de la actividad biorrítmica de la Fig. 15, tomada según las líneas XVI - XVI de la Fig. 15, y que incluye un transductor de fuerza que responde al estiramiento;

las Figs. 17A, 17B y 17C son ilustraciones simplificadas de una parte del dispositivo de monitorización de la actividad biorrítmica de las Figs. 15, 16A y 16B, que muestran una cinta estirable dispuesta en un protector de cinta, construida y operativa según una realización preferida de la presente invención;

la Fig. 18 es una ilustración simplificada en sección de una parte de un sensor de la actividad biorrítmica, construido y operativo según otra realización preferida de la presente invención; y

la Fig. 19 es una ilustración simplificada en sección de una parte de un sensor de la actividad biorrítmica, construido y operativo según todavía otra realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

A continuación se hace referencia a la Fig. 1, que es una ilustración de un diagrama de bloques simplificado de un sistema para la modificación de la actividad biorrítmica construido y operativo según una realización preferida de la presente invención.

El sistema de la Fig. 1 comprende preferentemente un monitor 10 para analizar la actividad biorrítmica de un usuario. El monitor 10 recibe señales eléctricas que representan la actividad biorrítmica de un individuo, designadas en el presente documento como BAS, desde un sensor 12 de la actividad biorrítmica. Un sensor de la actividad biorrítmica preferido es el correspondiente descrito y reivindicado en la patente de Estados Unidos 5.423.328 concedida al presente inventor, observándose que de forma alternativa o adicional se puede utilizar cualquier otro sensor adecuado. La conexión con el sensor 12 puede ser por cables o inalámbrica.

El funcionamiento del monitor 10 consiste principalmente en proporcionar indicaciones de salida que representan uno o más componentes del patrón de la actividad biorrítmica del usuario leída por sensores. Preferentemente, las indicaciones de salida incluyen indicaciones de parámetros PAR que son de naturaleza cuantitativa y una indicación de activación MONTRG que representa la temporización de los componentes del patrón biorrítmico. Preferentemente el monitor 10 también proporciona una indicación de error ERR cuando no recibe señales eléctricas aceptables que representen la actividad biorrítmica del usuario y de este modo no puede proporcionar indicaciones adecuadas de parámetros y de activación.

Un modificador 14 de la actividad biorrítmica recibe las indicaciones de parámetros desde el monitor 10 y es operativo para proporcionar al usuario una entrada de estímulo que es operativa de forma que cambia por lo menos un aspecto de la actividad biorrítmica del usuario. Un accionador 16, preferentemente aunque no de forma necesaria, también recibe las indicaciones de parámetros y de error PAR y ERR desde el monitor y es operativo por medio un operario, que puede ser diferente al usuario, para controlar el funcionamiento del modificador 14 de la actividad biorrítmica proporcionando un conjunto de entradas de órdenes de funcionamiento, a las que se hace referencia en conjunto como MOPC, de manera que se provoca que por lo menos un componente del patrón no frecuencial de la entrada al usuario esté relacionado con por lo menos un componente del patrón no frecuencial de la actividad biorrítmica existente del usuario que es leída por el sensor 12.

Según una realización preferida de la invención, el accionador 16 responde a órdenes del operario, que pueden provenir del usuario.

Según una realización preferida de la invención, el modificador 14 también puede responder a una salida de un detector 18 de desviaciones. Preferentemente el detector 18 de desviaciones recibe la indicación de activación MONTRG desde el monitor 10 así como una indicación de activación MODTRG desde el modificador 14 que indica la temporización de la entrada al usuario. El detector 18 de desviaciones es operativo para medir la relación de temporización entre las dos indicaciones de activación MONTRG y MODTRG y de manera que proporciona una indicación de desviación de temporización SFT al modificador 14 de la actividad biorrítmica haciendo que reduzca la separación temporal entre indicaciones sucesivas de activación MONTRG y MODTRG. El detector 18 de desviaciones recibe una entrada de orden de funcionamiento SOPC del accionador 16 que dirige los criterios según los cuales el detector 18 de desviaciones proporciona la indicación de desviación de temporización SFT al modificador 14 de la actividad biorrítmica.

Las entradas MOPC suministradas por el accionador 16 al modificador 14 de la actividad biorrítmica dirigen los criterios según los cuales el modificador 14 responde a las indicaciones de PAR y SFT recibidas de este modo.

A continuación se hace referencia a la Fig. 2, que es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un monitor utilizado en el sistema de la Fig. 1. Las señales BAS recibidas desde el sensor 12 de la actividad biorrítmica están sometidas a un análisis de patrón y de tendencia. El análisis de patrón incluye preferentemente la identificación del patrón que constituye la identificación de características recurrentes en las señales, tales como las partes de subida y de bajada de las señales y expresa estas características en parámetros que están asociados a componentes identificables de la actividad fisiológica monitorizada por el sensor 12. El análisis de tendencia constituye la identificación de cambios en uno o más parámetros en las características recurrentes, tales como una disminución de la amplitud a través de múltiples
patrones de señales.

En la patente de Estados Unidos 5.076.281 del presente inventor se proporciona una descripción del análisis de patrón y tendencia de la técnica anterior. El análisis de patrón y tendencia utilizado en la presente invención va más allá del descrito en la patente de Estados Unidos 5.076.281 tal como se describirá a continuación haciendo referencia adicionalmente a la Fig. 6.

La Fig. 6 ilustra una señal de respiración típica leída por un sensor de respiración de tipo cinta tal como se describe en la patente de Estados Unidos 5.423.328. Sobre las señales BAS y sus cambios respecto a cambios temporales se actúa por medio de una subrutina que proporciona una búsqueda de puntos especiales. En general estos puntos especiales están situados en aquellos puntos en los que la señal BAS ó la primera y segunda derivadas temporales de la misma alcanzan mínimos, máximos y cero. Los puntos especiales típicos en la señal mostrada en la Fig. 6 son a, en el que la primera derivada temporal tiene un máximo después de un mínimo local; y b, en el que la señal BAS alcanza un máximo, la primera derivada temporal es cero y la segunda derivada temporal es negativa.

Según una realización preferida de la presente invención, todos o la mayoría de los puntos especiales se detectan en tiempo real. El resto de la señal BAS se puede analizar en tiempo real o se puede almacenar de cara a un análisis próximo al tiempo real.

Después de la determinación de las ubicaciones de los puntos especiales, se realiza un análisis de relación temporal para determinar si la separación temporal entre puntos especiales supera unos límites predeterminados. El análisis de relación temporal se lleva a cabo preferentemente en puntos especiales predeterminados. Los puntos especiales sometidos al análisis de relación temporal pueden ser o no mutuamente adyacentes. Si se superan los límites se proporciona una salida que da inicio a procedimientos de manipulación de errores.

Si no se supera el límite, es necesario determinar si el punto especial es un punto de comienzo. Si se determina que este punto es un punto de comienzo, se ha detectado el comienzo de un patrón de señal. Aunque se observa que el comienzo se puede determinar arbitrariamente, dependiendo de la naturaleza de la señal, se puede seleccionar cualquiera de los puntos especiales que aparece diferenciado en el entorno de la señal. En la presente descripción, a se considera como indicativo del comienzo de un patrón de señal.

Una vez que se determina el comienzo de la señal, al detector 18 de desviaciones (Fig. 1) se le proporciona la salida de señal MONTRG del monitor 10
(Fig. 1). Se almacena información referente a los puntos especiales, incluyendo su ubicación respecto al comienzo del patrón y otros puntos especiales.

A continuación los puntos especiales almacenados se utilizan para calcular parámetros primitivos que finalmente se utilizan para proporcionar las salidas PAR del monitor 10 (Fig. 1). Entre los ejemplos de parámetros primitivos en un patrón BAS que tiene una parte de subida y una parte de bajada se incluyen los siguientes (Fig. 6):

P1(n) Duración del patrón - el tiempo entre comienzos sucesivos del patrón, que es la suma de P2(n) + P3(n) definidos seguidamente en el presente documento, indicando n el número del patrón;

P2(n) Tiempo de subida del patrón - la separación temporal entre el punto a y el punto sucesivo b, indicando n el número del patrón;

P3(n) Tiempo de bajada del patrón - la separación temporal entre el punto b y el punto sucesivo a, indicando n el número del patrón;

P4(n) Amplitud máxima del patrón - la amplitud de la señal en el punto b medida en referencia al punto a previo. Se observa que parámetros adicionales pueden incluir relaciones entre los parámetros mencionados anteriormente así como cualquier otro parámetro adecuado.

Tal como se ilustra en la Fig. 2, en cada fase del funcionamiento, los diferentes parámetros, por ejemplo, los parámetros primitivos, se pueden visualizar para el operario como indicaciones de operario, permitiendo de este modo que dicho operario controle todas las etapas del funcionamiento.

Los parámetros primitivos se examinan también de cara a la aceptabilidad para ver si encajan dentro de unos límites predeterminados. Si no es así, se proporciona una salida que da inicio a procedimientos de manipulación de errores, que pueden proporcionar al operario una indicación de salida de error ERR.

Si los parámetros encajan dentro de los límites predeterminados, a continuación se calculan parámetros de tendencia. Los parámetros de tendencia indican los cambios en cada uno de los parámetros primitivos y sus relaciones mutuas con el paso del tiempo en una serie de patrones aceptables. Entre los ejemplos de parámetros de tendencia se incluyen cambios en el valor absoluto o relativo de un parámetro entre patrones sucesivos.

A continuación los parámetros de tendencia se examinan de cara a la aceptabilidad para ver si encajan dentro de unos límites predeterminados. Si no es así, se proporciona una salida que da inicio a procedimientos de manipulación de errores, que pueden proporcionar a una interfaz de operario una indicación de salida de error. Las indicaciones de error se proporcionan típicamente en el caso de irregularidades en los parámetros primitivos o de cambios bruscos repentinos en los mismos.

Siempre que los parámetros primitivos y de tendencia encajen dentro de los límites predeterminados y por lo tanto sean aceptables, se someten a un cálculo de medias móviles a través de un número predeterminado de patrones. Estas medias móviles se suministran al modificador 14 y al accionador 16 como entradas PAR (Fig. 1).

Al operario se le pueden suministrar también indicaciones de los parámetros primitivos y de tendencia que encajen dentro de los límites predeterminados de aceptabilidad e indicaciones de error ERR y las medias móviles de dichos parámetros.

A continuación se hace referencia a la Fig. 3, que es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un accionador, tal como el accionador 16, utilizado en el sistema de la Fig. 1. El accionador responde a órdenes de operario para proporcionar una pluralidad de funcionalidades que se describirán a continuación.

Estrategia de corrección de desviaciones - Ésta determina la forma según la cual se efectúa la corrección de desviaciones. La corrección de desviaciones hace referencia a la diferencia temporal entre el comienzo de cada patrón en la señal BAS que es monitorizada y el comienzo de cada patrón correspondiente en la salida de estímulo proporcionada por el modificador 14 (Fig. 1). A continuación, en el presente documento se describirá más detalladamente el mecanismo de corrección de desviaciones haciendo referencia a la Fig. 8.

Se observa que cuando está presente una salida ERR, que indica una señal BAS irregular, normalmente no se lleva a cabo la corrección de desviaciones. Las cuestiones típicas tratadas por la estrategia de corrección de desviaciones son la relación temporal o el número de patrones transcurridos entre correcciones sucesivas y la magnitud de las desviaciones que se efectúan.

Estrategia de manipulación de errores - Ésta determina la forma según la cual se proporciona al operario una indicación de salida de error, por ejemplo, de forma visual, en audio, táctil, o de cualquier otra manera adecuada.

Estrategia de accionamiento - Ésta determina qué parámetros se van a modificar, hasta qué grado y de qué manera.

Estrategia de estímulos - Ésta determina el tipo o tipos generales y específicos de estímulos que se utilizan. Por ejemplo, cuando se utilizan estímulos de audio, se pueden seleccionar la naturaleza de un patrón sonoro e incluso la identidad de una composición musical y su estructura interna, así como su instrumentación, distribución espectral y amplitud. Como ejemplo adicional, cuando se utilizan estímulos visuales, se pueden seleccionar la forma, el color, la dinámica, la intensidad y la complejidad del estímulo visual.

La estrategia de estímulos puede incluir también la determinación de cualquiera de las características anteriores basándose directa o indirectamente en las características de la señal BAS monitorizada en tiempo real o tiempo próximo al real, en respuesta a las señales de salida ERR y PAR del monitor 10 (Fig. 1).

También se pueden seleccionar uno o más tipos de estímulo y el equilibrio entre ellos. El operario también puede seleccionar un estímulo de metrónomo generador de patrones, controlado de forma independiente.

El accionador 16 proporciona al modificador 14 órdenes de funcionamiento del modificador (MOPC), que constituyen todas las selecciones de estrategia mencionadas anteriormente.

A continuación se hace referencia a la Fig. 4, que es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del modificador 14 utilizado en el sistema de la Fig. 1. El modificador 14 recibe señales PAR del monitor 10. Si no se dispone de dichas señales, se generan señales seudo-PAR. En la realización preferida de la presente invención, las señales seudo-PAR son idénticas a las últimas señales PAR recibidas.

Las señales PAR y las señales seudo-PAR, en la medida que cada una de ellas esté presente, se modifican para producir señales PAR modificadas (MPAR) según los criterios representados por las entradas MOPC recibidas desde el accionador 16, según las estrategias seleccionadas por el operario y según la entrada SFT del detector 18 de desviaciones. Las señales MPAR se utilizan para generar patrones de entradas de estímulos hacia un usuario.

De forma simultánea con la generación de los patrones de entradas de estímulos hacia un usuario, el modificador 14 proporciona una salida de activación MODTRG hacia el detector 18 de desviaciones, lo cual indica el comienzo de cada patrón de las entradas de estímulos hacia el usuario.

A continuación se hace referencia a la Fig. 5 que ilustra el funcionamiento del detector 18 de desviaciones del aparato de la Fig. 1. El detector 18 de desviaciones recibe tanto la señal MODTRG del modificador 14, que señala el comienzo de los patrones de salida de estímulos, como la salida MONTRG del monitor 10, que señala el comienzo de la señal BAS monitorizada. El detector 18 de desviaciones determina el intervalo temporal entre los comienzos de los patrones representados por estas dos entradas, que pueden llegar al detector 18 de desviaciones en un orden diferente y proporciona una indicación de salida SFT que indica si los comienzos de salida de estímulos están retrasados respecto a los comienzos de la señal BAS y si es así, en cuánto.

Si los comienzos de las salidas de estímulos están retrasados respecto a los comienzos de la señal BAS en una magnitud mayor que un tiempo predeterminado, tal como se indica mediante la indicación de salida SFT, el detector de desviaciones permite la entrada de la SFT al modificador 14, determinándose también dicha entrada mediante la entrada SOPC recibida desde el accionador 16 según la estrategia de corrección de desviaciones seleccionada. La entrada SFT hace que el modificador 16 desplace los comienzos de los patrones de salida de estímulos para minimizar la magnitud según la cual los comienzos de salida de estímulos están retrasados respecto a los comienzos de la señal BAS. Se observa que, dependiendo de la magnitud según la cual los comienzos de salida de estímulos estén retrasados respecto a los comienzos de la señal BAS y de la estabilidad de la señal BAS, puede que la corrección requerida completa no se realice inmediatamente.

A continuación se hace referencia a la Fig. 7, que es una ilustración de la modificación de una señal típica de la actividad biorrítmica monitorizada según la presente invención. En aras de una mayor claridad y simplicidad de la explicación, la ilustración de la Fig. 7 y la explicación de la misma que se ofrece a continuación ignoran las desviaciones temporales y la corrección de las mismas, que se explican posteriormente en el presente documento haciendo referencia a la Fig. 8.

La Fig. 7 incluye una ilustración de una señal BAS típica 100 que es recibida por el monitor 10 (Fig. 1). En el presente ejemplo, la señal BAS puede representar una señal de respiración producida por un sensor del tipo descrito en la patente de Estados Unidos 5.423.328, observándose que como alternativa, dependiendo del tipo de sensor utilizado, la señal BAS puede ser cualquier señal adecuada representativa de la actividad biorrítmica de interés.

La señal BAS 100 se puede considerar como compuesta por dos partes, una parte 102 de inspiración, que es la parte de subida de la señal, y una parte 104 de expiración, que es la parte de bajada de la señal. Las duraciones de la parte 102 de inspiración y la parte 104 de expiración se indican mediante las zonas respectivas sombreadas y no sombreadas 106 y 107. Se indican la relación entre la parte 102 de inspiración y la parte 104 de expiración y los parámetros P2 y P3, representando P2 la parte de inspiración, cuya duración se indica mediante el numeral de referencia 106, y representando P3 la parte de expiración, cuya duración se indica mediante el numeral de referencia 107.

Para algunas aplicaciones, como en la inducción de relajación, es deseable aumentar P3. Esto se consigue preferentemente sin un aumento correspondiente de P2, aumentando de este modo la relación de P3 respecto a P2. En algunas otras aplicaciones, como en el mantenimiento de la condición física, puede que sea preferible una disminución de P2. En la práctica, en los casos en los que al usuario se le proporciona un estímulo de audio, un primer sonido de audio, representado por una forma 108 de onda, tal como un sonido de trompeta, representa la parte de inspiración deseada y un segundo sonido de audio, representado por una forma 109 de onda, tal como un sonido de flauta, representa la parte de expiración deseada. La intensidad sonora se representa mediante la amplitud de las formas 108 y 109 de onda.

Con cada patrón sucesivo, la duración del sonido de flauta aumenta respecto a la duración del sonido de trompeta, provocando de este modo que el usuario aumente gradualmente la duración de la parte de expiración de su respiración tanto en términos absolutos como respecto a la duración de la parte de inspiración de su respiración.

En la Fig. 7, la duración de aquella parte de la entrada de estímulo de audio hacia el usuario que es identificada por el usuario con la inspiración se identifica como Q2, mientras que la duración de aquella parte de la entrada de estímulo hacia el usuario que es identificada por el usuario con la expiración se identifica como Q3. Q2 se identifica mediante la zona sombreada 110, mientras que Q3 se identifica mediante la zona no sombreada 112. Se observa que la relación de Q3 respecto a Q2 aumenta gradualmente con cada patrón sucesivo.

En la realización preferida ilustrada en la Fig. 7, la Q2 del estímulo de audio, que indica la duración 110, está destinada a superponerse a la zona 102 de inspiración de la BAS. Q2 es igual a <P2>, que es la media móvil de P2, y se corresponde con una estrategia preferida, suministrada por las MOPC, de no cambiar la duración 106 de la zona 102 de inspiración del usuario. Por otro lado, la Q3 del estímulo de audio, que indica la duración 112, se selecciona de manera que es mayor que la zona 104 de expiración del usuario. Q3 es mayor que <P3>, la media móvil de la duración 107 de expiración del usuario, en aproximadamente entre 0,5 y 1 segundo.

Se observa que a diferencia de la técnica anterior, que simplemente cambia el parámetro P1, que es la duración de todo el patrón, la presente invención cambia las duraciones relativas de zonas del patrón. No obstante, aunque esto puede tener el efecto de cambiar la duración de todo el patrón y por lo tanto de cambiar la frecuencia de la señal biorrítmica, la presente invención trata principalmente del cambio de las duraciones tanto absoluta como relativa de zonas del patrón con independencia de los cambios en la frecuencia de la señal biorrítmica. Como alternativa o de forma adicional, la presente invención también proporciona cambios en otros parámetros no frecuenciales, tales como las amplitudes relativas de varias partes de un patrón, que pueden incluir dos o más partes.

Tal como se ha indicado anteriormente, la Fig. 7 no se ocupa de las desviaciones temporales o de la corrección de las mismas. Según una realización preferida de la invención y a diferencia de la técnica anterior, la presente invención corrige las desviaciones temporales, que de otro modo harían que las modificaciones descritas en la Fig. 7 resultasen inútiles.

El presente inventor observa que, en contraposición a las enseñanzas de la técnica anterior, para que se produzca la modulación, los estímulos deben tener la misma extensión temporal que las partes de la señal biorrítmica que pretenden estimular. Para mejorar la sincronización percibida por el usuario entre los estímulos y las partes correspondientes de la señal biorrítmica, se requiere una corrección de las desviaciones temporales.

El presente inventor se ha dado cuenta que la naturaleza temporal del fenómeno de modulación requiere que las modificaciones en el estímulo aplicado al usuario se produzcan en el dominio del tiempo en lugar de en el dominio de la frecuencia. Las modificaciones en los dominios del tiempo y de la frecuencia no son equivalentes entre ellas o mutuamente recíprocas cuando se tratan patrones genéricamente recurrentes, pero no idénticos.

Esto se puede demostrar calculando el ritmo respiratorio indicado por una secuencia de respiraciones de duración Ti = 4, 4,8, 6, 3,2 y 2 segundos.

En el dominio del tiempo, el ritmo respiratorio se expresa en unidades de respiración por minuto mediante 60/<Ti>, en donde <Ti> es la duración media de la respiración que es igual a:

(4 + 4,8 + 6 + 3,2 + 2)/5 segundos = 4 segundos.

De este modo el ritmo respiratorio se obtiene como 15 respiraciones por minuto.

En el dominio de la frecuencia, el ritmo respiratorio es igual a la media de los ritmos respiratorios individuales, expresados como <60/Ti>, y en este caso es igual a:

(60/4 + 60/4,8 + 60/6 + 60/3,2 + 60/2)/5 = 17,25 respiraciones por minuto.

Se observa que los resultados de los dos cálculos difieren en un 15% en este caso.

En general <1/Ti> no es igual a 1/<Ti> ya que en <1/Ti> dominan las duraciones más cortas, mientras que en 1/<Ti> dominan las duraciones más largas.

Las desviaciones entre las señales biorrítmicas y la entrada de estímulos se producen por las siguientes razones:

1. La variación en la periodicidad de las señales biorrítmicas de un patrón a otro está bien establecida pero no se puede predecir de antemano para cada patrón individual. Además, la periodicidad de las señales biorrítmicas se ve afectada por los estímulos durante la aplicación de la entrada de los estímulos. De este modo, la entrada de estímulos no se puede planear de antemano de tal manera que el comienzo de cada parte de la misma se corresponda de forma precisa con el comienzo de cada patrón individual de la señal biorrítmica.

2. La temporización de los estímulos en las entradas de estímulos se basa en medias de la temporización pasada de señales biorrítmicas monitorizadas debido a razones fisiológicas. El usuario requiere un estímulo relativamente regular y predecible para que tenga lugar una modulación exitosa. En general estas condiciones no se cumplen en la técnica anterior.

A continuación se hace referencia a la Fig. 8 que es una ilustración de la modificación de corrección de desviaciones de una señal típica de la actividad biorrítmica monitorizada según la presente invención.

La Fig. 8 incluye una ilustración de una señal BAS típica 200 que es recibida por el monitor 10 (Fig. 1) y puede ser idéntica a la señal BAS 100 ilustrada en la Fig. 7. La Fig. 8 incluye también una ilustración de un estímulo típico 210 de audio que comprende dos entradas 208 y 209 de estímulos sonoros hacia el usuario, que pueden ser idénticas respectivamente a las entradas 108 y 109 de estímulos, mostradas en la Fig. 7. Por las razones vistas anteriormente, después de uno o más patrones, puede que los comienzos de la señal BAS 200 y la entrada 208 de estímulo no coincidan, tal como se indica con el numeral de referencia 222, en donde el comienzo de la entrada de estímulo se queda detrás respecto al comienzo de la señal BAS en una duración temporal S1.

Para compensar este retardo, la presente invención hace que el comienzo de un patrón sucesivo de entrada de estímulo, indicado por el numeral de referencia 223, se retarde en una cantidad D1 que puede ser igual a S1 ó puede ser una cantidad ponderada adecuadamente dependiente de S1, de manera que se reduzca o elimine la cantidad de retardo, tal como se ve en el numeral de referencia 225. Se considera que el retardo D1 en el comienzo se consigue preferentemente extendiendo la parte de influencia en la expiración de la señal de estímulo, indicada en este caso con el numeral de referencia 226. Como alternativa, el retardo en el comienzo se puede efectuar aumentando la duración de la parte de influencia en la inspiración o en ambas partes.

Más genéricamente, se observa que la forma según la cual se efectúa la corrección del comienzo ordenada por la salida SFT (Fig. 1) se determina mediante la salida MOPC hacia el modificador
14 (Fig. 1).

De forma similar, después de uno o más patrones, puede que los comienzos de la señal BAS 200 y la entrada 210 de estímulo no coincidan, tal como se indica con el numeral de referencia 232, en donde el comienzo de la entrada de estímulo está por delante del comienzo de la señal BAS en una duración temporal S2.

Para compensar este adelanto, la presente invención hace que el comienzo de un patrón sucesivo de entrada de estímulo, indicado por el numeral de referencia 233, se mueva hacia atrás en una cantidad D2 que puede ser igual a S2 ó puede ser una cantidad ponderada adecuadamente dependiente de S2, de manera que se reduzca o elimine la cantidad de adelanto, tal como se indica en el numeral de referencia 235. El comienzo con anticipación se consigue preferentemente reduciendo la duración de la parte de influencia en la expiración de la señal de estímulo o, como alternativa, reduciendo la duración de la parte de influencia en la inspiración o ambas partes.

Se observa que debido a los diversos factores que afectan a la temporización de la señal BAS en patrones sucesivos, los comienzos de los patrones de las señales BAS pueden situarse por delante o por detrás de los comienzos de los patrones de entrada de estímulos de una forma aleatoria o seudoaleatoria. La finalidad de esta característica de la presente invención es limitar, en la medida que sea posible, el alcance temporal de dicho adelanto o retardo, para mejorar de este modo la eficacia fisiológica de la modulación resultante.

A continuación se hace referencia a las Figs. 9A, 9B y 9C, que son diagramas de bloques que ilustran las tres realizaciones alternativas de la estructura de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos de audio del sistema de la
Fig. 1 cuyo funcionamiento se ilustra genéricamente en la Fig. 4.

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 9A, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones de audio que incluye un secuenciador 300 que recibe la salida MPAR (Fig.4). El secuenciador 300 está en comunicación mediante interfaz con un dispositivo 302 de almacenamiento de códigos de patrón que almacena códigos de patrón predeterminados que se utilizan para hacer funcionar un sintetizador 304 de sonidos según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El secuenciador 300 proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del sintetizador 304 de sonidos se suministra a través de un conversor digital a analógico 306 y un amplificador 308 a dispositivos de salida de audio, tales como altavoces 310, que proporcionan la entrada de estímulo al usuario
(Fig. 1).

Haciendo referencia a continuación y específicamente a la Fig. 9B, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones de audio que incluye un secuenciador 320 que recibe la salida MPAR (Fig.4). El secuenciador 320 se comunica mediante interfaz con un dispositivo 322 de almacenamiento de patrones que almacena patrones de sonidos predeterminados, los cuales preferentemente son segmentos sonoros grabados digitalmente y accesibles aleatoriamente y a los que se da salida a través del secuenciador 320 según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El secuenciador 320 proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del dispositivo 322 de almacenamiento de patrones se suministra a través de un conversor digital a analógico 326 y un amplificador 328 a dispositivos de salida de audio, tales como altavoces 330, que proporcionan la entrada de estímulo al usuario
(Fig. 1).

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 9C, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones de audio que incluye un controlador 350 de temporización que recibe la salida MPAR (Fig.4). El controlador 350 de temporización proporciona órdenes de ON/OFF y de selección a un generador 352 de sonidos según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El controlador 350 de temporización proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones
(Fig. 1).

La salida del generador 352 de sonidos se suministra a través de un amplificador 358 a dispositivos de salida de audio, tales como altavoces 360, que proporcionan la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

A continuación se hace referencia a las Figs. 10A y 10B, que son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de la estructura de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos visuales del sistema de la Fig. 1.

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 10A, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones visuales que incluye un secuenciador 370 que recibe la salida MPAR (Fig.4). El secuenciador 370 se comunica mediante interfaz con un dispositivo 372 de almacenamiento de códigos de patrones que almacena códigos de patrones predeterminados los cuales se utilizan para hacer funcionar un generador 374 de vídeo según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El secuenciador 370 proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 374 de vídeo se suministra a una pantalla 376 de vídeo, que proporciona la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 10B, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones visuales que incluye un controlador 380 de temporización que recibe la entrada MPAR (Fig. 4). El controlador 380 de temporización proporciona órdenes de ON/OFF y de selección a un generador 382 de patrones visuales según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El controlador 380 de temporización proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 382 de patrones visuales se suministra a una pantalla 384, preferentemente una pantalla LCD, que proporciona la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

A continuación se hace referencia a las Figs. 11A y 11B, que son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos de presión del sistema de la Fig. 1.

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 11A, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones de presión que incluye un secuenciador 390 que recibe la salida MPAR (Fig.4). El secuenciador 390 se comunica mediante interfaz con un dispositivo 392 de almacenamiento de códigos de patrón que almacena códigos predeterminados de patrón de presión que se utilizan para hacer funcionar un generador controlado 394 de presión según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El secuenciador 390 proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones
(Fig. 1).

La salida del generador controlado 394 de presión se suministra a un dispositivo 396 de aplicación de presión, que proporciona la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 11B, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones de presión que incluye un controlador 400 de temporización que recibe la salida MPAR (Fig. 4). El controlador 400 de temporización proporciona órdenes de ON/OFF y de selección a un generador controlado 402 de presión según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El controlador 400 de temporización proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 402 de patrones de presión se suministra a un dispositivo 404 de aplicación de presión, preferentemente un manguito u otro dispositivo de salida táctil, que proporciona la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

A continuación se hace referencia a las Figs. 12A y 12B, que son diagramas de bloques que ilustran dos realizaciones alternativas de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos eléctricos del sistema de la Fig. 1.

Haciendo referencia específicamente a la Fig. 12A, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones eléctricos que incluye un secuenciador 410 que recibe la salida MPAR (Fig.4). El secuenciador 410 se comunica mediante interfaz con un dispositivo 412 de almacenamiento de códigos de patrón que almacena códigos predeterminados de patrones eléctricos los cuales se utilizan para hacer funcionar un generador 414 de patrones de corriente según la temporización y la estrategia establecidas por la salida MPAR. El secuenciador 410 proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 414 de patrones de corriente se suministra a un dispositivo de aplicación de impulsos eléctricos, tal como los electrodos 416, que proporcionan la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

Haciendo referencia específicamente a la
Fig. 12B, se observa que el generador de patrones es un generador de patrones eléctricos que incluye un controlador 420 de temporización que recibe la entrada MPAR (Fig.4). El controlador 420 de temporización proporciona órdenes de ON/OFF y de selección a un generador 422 de patrones de corriente según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El controlador 420 de temporización proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 422 de patrones eléctricos se suministra a un dispositivo de aplicación de impulsos eléctricos, tal como los electrodos 426, que proporcionan la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

A continuación se hace referencia a la Fig. 13, que es un diagrama de bloques que ilustra una realización de un generador de patrones utilizado en una versión generadora de estímulos térmicos en el sistema de la Fig. 1. Se observa que el generador de patrones es un generador de patrones térmicos que incluye un controlador 430 de temporización que recibe la entrada MPAR (Fig. 4). El controlador 430 de temporización proporciona órdenes de ON/OFF y de selección a un generador 432 de patrones térmicos según la temporización y la estrategia establecidas por la entrada MPAR. El controlador 430 de temporización proporciona también la salida MODTRG al detector 18 de desviaciones (Fig. 1).

La salida del generador 432 de patrones térmicos se suministra a un dispositivo 434 de aplicación térmica, tal como una almohadilla calentadora, que proporciona la entrada de estímulo al usuario (Fig. 1).

A continuación se hace referencia a la Fig. 14 que es una ilustración de una señal de respiración típica y de la modificación de la señal de respiración utilizando un estímulo de audio según una realización preferida de la presente invención.

La señal de respiración, indicada mediante el numeral de referencia 500, es similar a la correspondiente mostrada en la Fig. 6 aunque incluye características adicionales que están sometidas al análisis de puntos especiales descrito anteriormente. La modificación de la señal de respiración utilizando un estímulo de audio mostrado en la Fig. 14 puede ser similar a la correspondiente a la Fig. 7, aunque utiliza relaciones más complejas entre señales PAR, que representan las medias móviles de los parámetros primitivos de la señal BAS de la actividad biorrítmica analizada, y las señales MPAR, que representan los parámetros modificados que controlan la entrada de estímulos de audio hacia el usuario.

Entre los puntos especiales típicos que caracterizan un patrón recurrente enésimo en la señal BAS 500 se incluyen los siguientes:

a - la ubicación en la que la primera derivada temporal tiene un máximo después de un mínimo local;

b - la ubicación en la que la señal BAS alcanza un máximo, la primera derivada temporal es igual a cero y la segunda derivada temporal es negativa;

c - la ubicación en la que la primera derivada temporal se cruza con el valor de una fracción predeterminada, por ejemplo, 0,2 del valor de la primera derivada temporal en el punto a;

d - la ubicación en la que la amplitud de la señal BAS se cruza con el valor de una fracción predeterminada, por ejemplo, 0,7 de la amplitud de la señal en el punto b, calculada en referencia al punto a.

Durante la presente memoria descriptiva y las reivindicaciones, se considera que el punto a representa el comienzo de la señal BAS.

Los puntos especiales a - d para cada patrón n se almacenan y a partir de ellos se calculan los siguientes parámetros primitivos:

P1(n) Duración del patrón - la duración del patrón n, que es la suma de P2(n) y P3(n) definidos seguidamente en el presente documento;

P2(n) Tiempo de subida del patrón - la separación temporal entre el punto a y el punto sucesivo b, indicando n el número del patrón;

P3(n) Tiempo de bajada del patrón - la separación temporal entre el punto b y el punto sucesivo a, indicando n el número del patrón;

P4a(n) Amplitud de inspiración - la amplitud de la señal en el punto b medida en referencia al punto a previo;

P4b(n) Amplitud de expiración - la amplitud de la señal en el punto b medida en referencia al siguiente punto a;

P5(n) Tiempo del resto del patrón - la separación temporal entre el punto a del patrón n+1 y un punto 507 obtenido al cruzar una línea que conecta los puntos b y d en el patrón n y una línea horizontal que pasa a través del punto a del patrón n+1. En la práctica P5(n) se calcula basándose entre otros en los parámetros P4a(n) y P4b(n).

P6(n) Tiempo de mantenimiento de la respiración - la separación temporal entre los puntos c y b.

Haciendo referencia a los puntos especiales mencionados, se puede observar que el patrón BAS 500 está compuesto por cuatro partes, una parte 502 de inspiración, que es la parte de subida de la señal BAS y se corresponde con los esfuerzos inspiratorios activos de un usuario, una parte 504 de mantenimiento de la respiración, que es la parte relativamente plana de la señal y se corresponde con el estado de inflado de los pulmones del usuario, controlado voluntariamente por el usuario en los ejercicios de Yoga; una parte 506 de expiración, que es parte de la parte de bajada de la señal BAS y se corresponde con el retroceso del pecho del usuario de vuelta a su estado de relajación; y una parte 508 de resto, que es el resto de la parte de bajada y representa un estado estático, sin esfuerzos, del ciclo respiratorio conocido como "post expiración". Se sabe que la parte 508 de resto es sensible al estrés mental o la relajación del usuario.

Las duraciones de las diversas partes del patrón BAS se representan gráficamente mediante partes del diagrama sombreadas de forma diferente y se indican mediante numerales de referencia de la
siguiente manera

Parte de inspiración - 510

Parte de mantenimiento de la respiración - 511

Parte de expiración - 512

Parte de resto - 513

La parte inferior de la Fig. 14 incluye un ejemplo de un estímulo de audio de tres partes, que constituye la entrada hacia el usuario y se produce mediante el generador de patrones de audio mostrado en la
Fig. 9A, el cual se controla mediante los parámetros modificados MPAR en respuesta a órdenes de operario modificadas MOPC suministradas por el accionador 16 (Fig. 1) en respuesta a la selección del operario.

En este ejemplo, la estrategia de accionamiento seleccionada es inducir el alargamiento de la duración 511 de la parte 504 de mantenimiento de la respiración y el alargamiento de la parte de bajada que incluye respectivamente las duraciones 512 y 513 de la parte 506 de expiración y la parte 508 de resto de la señal BAS del usuario. La estrategia de accionamiento seleccionada exige también el aumento de la relación entre la duración 513 de la parte 508 de resto respecto a la duración 512 de la parte 506 de expiración. Al mismo tiempo, la atención del usuario a la música se mantiene preferentemente añadiendo componentes no recurrentes al estímulo de audio. La aleatoriedad se puede aplicar tanto a la estructura de la música como a la duración de partes específicas de la música. En total, la estructura del estímulo de audio se diseña para aumentar la eficacia de la modulación, mientras que al mismo tiempo se entretiene al usuario. Se debe observar que en aras de una concisión y una claridad mayores, las características de la corrección de las desviaciones, descritas anteriormente en el presente documento haciendo referencia a la
Fig. 8, no se describen en este caso con referencia a la
Fig. 14, aunque en la práctica se utilizan.

Según una realización preferida de la presente invención se proporciona un patrón de estímulos de audio que incluye una parte de inspiración cuya duración se indica mediante el numeral de referencia 515, una parte de mantenimiento de la respiración, cuya duración se indica mediante el numeral de referencia 516 y una parte de bajada, cuya duración se indica mediante el numeral de referencia 517.

El patrón de estímulos de audio se muestra en el ejemplo ilustrado de la Fig. 14 de manera que incluye cinco salidas 520, 522, 524, 526 y 528, pudiéndose corresponder cada una de ellas a un instrumento musical diferente. Cada salida se muestra a lo largo de una pista independiente y se designa de la manera siguiente: La altura de la indicación de salida a lo largo de cada pista indica la altura tonal de la misma, mientras que el grosor de la indicación de salida indica su intensidad.

Se observa que la salida 520 comprende dos tonos sucesivos 530 y 532, que tienen la misma duración, presentando el tono 530 una altura tonal y una intensidad menores que las correspondientes al tono 532. La duración total 515 de los tonos 530 y 532 se designa como MPAR Q4 y es igual a la media móvil del parámetro primitivo P2 menos la media móvil del parámetro primitivo P6, designada en este caso como <P2> - <P6>, que es igual a la duración de la inspiración media actual del usuario.

Se observa que la salida 522 comprende un único tono recurrente 534 que tiene una duración 515 designada como MPAR Q4 y una pluralidad de tonos no recurrentes 536, que en conjunto tienen una duración 516, que en el tiempo se corresponde principalmente con la parte 504 de mantenimiento de la respiración de la señal BAS. La duración total de la salida 522 se designa como MPAR Q2 y típicamente es igual a entre 1,05 y 1,1 veces la media móvil del parámetro primitivo P2, designada en este caso <P2>, y es entre un 5% y un 10% más larga que la duración de la inspiración media actual del usuario.

Se observa que la salida 524 comprende un único tono recurrente 538 que tiene una duración variable 517 designada como MPAR Q3, que en el tiempo se corresponde principalmente con la parte 506 y 508 de bajada de la señal BAS. Preferiblemente la duración 517 (MPAR Q3) es igual a la media móvil del parámetro primitivo P3 más medio segundo más un factor temporal aleatorio R, en donde R está comprendido entre - 0,25 segundos y +0,25 segundos, designada en este caso como <P3> + 0,5 + R. La intensidad de la salida 524 se designa como MPAR Q5 y es proporcional a la relación del tiempo de resto medio respecto al tiempo de expiración medio en la señal BAS. Esta relación se expresa como <P3>/(<P3> - <P5>).

Se observa que la salida 526 comprende una pluralidad 540 de tonos separados entre ellos en cuanto a la altura tonal por las mismas separaciones de altura tonal, designadas como MPAR Q6. Estas separaciones de altura tonal son proporcionales al inverso de la media móvil de la duración del patrón expresado mediante 1/<P1>.

La duración de los tonos individuales de entre la pluralidad 540 de tonos se selecciona de manera que es aproximadamente un segundo. La duración total de la pluralidad 540 de tonos se designa mediante MPAR Q3, a la que ya se ha hecho referencia anteriormente.

Se observa que la salida 528 comprende una serie generalmente no recurrente de tonos de número y duración variable, cuya intensidad se designa como MPAR Q7, que es proporcional a la amplitud media móvil del parámetro primitivo P4a, expresada mediante <P4a>. La salida 528 se proporciona únicamente cuando MPAR Q1, que es igual a la suma de Q2 y Q3, es igual a la media móvil de la duración del patrón, es decir, <P1>, es mayor que un valor determinado, típicamente 6 segundos.

En general, todos o algunos de entre la serie de tonos, designados como las salidas 520, 522, 525 y 528, que se presentan como tonos discretos, se pueden sustituir por variaciones de la altura tonal continuas o parcialmente continuas.

A continuación se hace referencia a las Figs. 15, 16A y 16B que ilustran un dispositivo 600 de monitorización de la actividad biorrítmica, construido y operativo según una realización preferida de la presente invención. El dispositivo 600 de monitorización de la actividad biorrítmica se puede utilizar con el monitor 10 del sistema de la Fig. 1 descrito anteriormente en el presente documento.

El dispositivo 600 de detección de esfuerzos incluye preferentemente un sensor 602 de la actividad biorrítmica dispuesto de forma deslizable en una cinta 604 llevada por un usuario. Preferentemente la cinta 604 es elástica y estirable a lo largo de por lo menos una parte de su longitud. Preferentemente las señales de salida del sensor 602 se pueden transferir al aparato de monitorización (no mostrado) mediante comunicación bien por cables o bien inalámbrica. Como alternativa, el dispositivo 600 puede estar provisto de una pantalla 606 para visualizar información obtenida a partir de la salida del sensor 602 mediante el procesado adecuado.

Tal como puede observarse mejor en la Fig. 16A, el sensor 602 comprende preferentemente una estructura deformable 610 que tiene una estructura en forma de U y construida con un material elástico de manera que permite una deformación angular entre un par de patas 612 y 614 de la estructura en forma de U. Preferentemente un transductor 616 de fuerza está unido de forma fija a una superficie interna de la pata 612, por ejemplo pegándolo a la misma, y está conectado mecánicamente a través de un miembro 618 de cuerpo elástico con una superficie interna de la pata 614.

Como alternativa, tal como se observa en
la Fig. 16B, el transductor 616 de fuerza junto con el miembro 618 de cuerpo elástico, que responden únicamente a un esfuerzo de compresión, se pueden sustituir por un transductor 617 de fuerza que responde al estiramiento y se puede colocar en cualquier parte de la estructura deformable 610 que se deforma bajo la acción de fuerzas ejercidas por la cinta 604 sobre la misma. El transductor 616 ó 617 puede responder a una propiedad eléctrica, tal como la resistencia, la capacidad, o la inductancia, en cuyo caso dos conductores eléctricos 620 y 622 se pueden fijar al mismo para transmitir la salida eléctrica de dicho transductor. Se observa que la estructura deformable 610 se puede fabricar en una variedad de otras formas, siempre que al transductor 616 se le pueda transferir una deformación de la estructura 610.

La estructura deformable 610 del sensor 602 presiona contra el cuerpo o la ropa de un usuario por medio de la cinta estirable 604. El desplazamiento de la cinta 604 en una dirección genéricamente perpendicular a su longitud está limitado preferentemente por una tapa 624 ó cualquier otro dispositivo adecuado, tal como un reborde (no mostrado) sobre la estructura deformable 610. Una superficie superior de la pata 614 es preferentemente uniforme y la tapa 624 está configurada de manera que no toca la cinta 604 y permite que el sensor 602 se deslice a lo largo de la cinta 604.

Los cambios circunferenciales del cuerpo de un usuario, por ejemplo, en el pecho o el abdomen, provocan los correspondientes cambios de la longitud en la cinta elástica 604 que pueden ser monitorizados por el sensor 602. Estos cambios de longitud provocan cambios de tensión en la cinta 604 lo cual provoca la deformación de la estructura deformable 610 ya que la cinta 604 se apoya contra la misma. A continuación el transductor 616 da salida a una señal en correspondencia con una deformación de la estructura deformable 610. La estructura del sensor 602 elimina los componentes de fuerza en la cinta 604 no asociados a los cambios circunferenciales. Esta característica hace que el sensor 602 sea relativamente insensible a los movimientos corporales no asociados a la respiración.

El sensor descrito en la patente de Estados Unidos 5.423.328 también es capaz de monitorizar la respiración de un usuario, tal como se describe en dicho documento. No obstante, el sensor de la patente de Estados Unidos 5.423.328 experimenta dos problemas que la presente invención resuelve, tal como se describe a continuación en el presente documento.

El primer problema es que la fuerza que actúa sobre la base del sensor de la patente 328 depende del ángulo entre la cinta elástica y la parte superior de la base del sensor. Esto significa que el sensor de la patente 328 es sensible a la posición específica del sensor sobre el cuerpo del usuario. Por ejemplo, el sensor de la patente 328 proporcionará una salida diferente dependiendo de si está montado en el abdomen o en el pecho de una mujer, que tienen una curvatura diferente. El sensor de la patente 328 no funciona si está montado sobre una superficie cóncava, por ejemplo, entre los pechos de una mujer o entre los pliegues del abdomen en personas gruesas, y tampoco funciona cuando un usuario está tumbado sobre la base del sensor, de manera que el sensor queda "enterrado". Esto es debido a que la base de sensor del sensor de la patente 328 no queda sostenida, y en estos casos no se transfiere ninguna fuerza hacia el transductor.

El segundo problema es que el sensor de la patente 328 es sensible al "confinamiento de la cinta". Si un usuario se inclina contra una superficie de tal manera que la cinta queda interpuesta entre el cuerpo del usuario y la superficie de soporte, por ejemplo, mientras duerme o se reclina contra una silla, la cinta llega a quedar atrapada con el resultado de que los cambios de la circunferencia del pecho o el abdomen en esta zona no inducen las variaciones correspondientes en la longitud de la cinta.

La presente invención resuelve el primer problema de la dependencia del ángulo proporcionando un par de guías cilíndricas lisas 630 sobre una extensión de la pata 612 de la estructura deformable 610, a través de las cuales se guía la cinta elástica 604. Como consecuencia, las tensiones en la cinta 604 se transfieren a la pata 614 de la estructura deformable 610 con un ángulo constante, con independencia del ángulo con el que la cinta elástica 604 alcanza la estructura deformable 610. Adicionalmente, el soporte de la pata 612 mediante una superficie del cuerpo no juega ningún papel en la función del dispositivo 600.

A continuación se hace referencia adicionalmente a las Figs. 17A, 17B y 17C. La presente invención resuelve el segundo problema del "confinamiento de la cinta" proporcionando un protector 640 de cinta que crea una guía de baja fricción para la cinta elástica 604 que se desplaza a través de la misma. Debido al bajo coeficiente de fricción entre la cinta 604 y el protector 640 de cinta, dicha cinta 604 es libre de expandirse a lo largo de toda su dimensión longitudinal sin quedar "confinada" contra o "pinzada" entre partes internas del protector 640 de cinta.

Preferentemente el protector 640 de cinta es flexible, al menos a lo largo de una parte de su longitud. El protector 640 de cinta se puede construir a partir de una o más partes, cada una de las cuales puede ser elástica o flexible. El protector 640 de cinta puede tener una variedad de formas. La Fig. 17A ilustra una sección transversal genéricamente rectangular. La Fig. 17B ilustra una sección transversal genéricamente circular, y la Fig. 17C ilustra una forma genéricamente en espiral. Preferentemente, una parte del protector 640 de cinta puede estar fijada a otra parte del mismo, de manera que se facilite el enrollamiento del protector 640 de cinta alrededor de un usuario. Por ejemplo, por lo menos una parte de una superficie externa del protector 640 de cinta se puede construir con un fijador de múltiples ganchos de la marca VELCRO de manera que se autoadhiera a otra parte de la superficie externa. Como alternativa, especialmente para la configuración de la sección transversal circular mostrada en la Fig. 17B, el protector 640 de cinta puede incluir un tubo de goma de silicona que se puede hacer que se adhiera a otra parte del protector 640 de cinta.

Se observa que el dispositivo 600 puede estar provisto de guías 630 aunque sin el protector 640 de cinta, o viceversa, sin las guías 630 aunque con el protector 640 de cinta, dependiendo de los requisitos y la implementación específicos del dispositivo 600. Las guías 630 pueden estar adaptadas adecuadamente a la configuración del protector 640 de cinta. Por ejemplo, en el caso de una cinta 604 de sección transversal circular y el protector 640 de cinta, las guías 630 pueden incluir un agujero o ranuras para guiar a través de las mismas la cinta 604.

La estructura del sensor 602 posibilita la calibración de la salida del sensor respecto a la magnitud de los movimientos de respiración. Es esencial para la calibración de la señal del sensor 602 que los cambios circunferenciales asociados a movimientos de respiración de un usuario se traduzcan en cambios proporcionales en la longitud de la cinta 604, con independencia del diámetro del pecho/abdomen. Esto se puede conseguir simplemente enrollando la cinta 604 completamente alrededor del cuerpo del usuario, tal como se muestra en la Fig. 15. Se observa que la monitorización de cambios circunferenciales, tal como se ha descrito, no se limita a movimientos de respiración. Por ejemplo, las contracciones uterinas producen cambios circunferenciales a la altura del vientre en mujeres embarazadas. La cuantificación de dichas contracciones, sin ejercer una presión significativa, es una característica con una importancia comercial significativa.

La siguiente descripción mostrará que esta disposición cumple el requisito mencionado anteriormente.

Supongamos que L es la longitud de la parte estirable de la cinta 604, que abarca un ángulo \phi(360º por vuelta) cuando está enrollada alrededor. La relación
L = k\phi, se cumple para una constante k, si la cinta se pega al cuerpo, siendo k una constante de proporcionalidad geométrica. De este modo, la misma relación se mantiene para cambios circunferenciales, es decir, \DeltaL=k\Delta\phi. Así, tal como se requiere, \DeltaL/L=\Delta\phi/\phi.

En las realizaciones de las Figs. 15, 16A y 16B, el protector 640 de cinta está fijado preferentemente al sensor 602. A continuación se hace referencia a la Fig. 18 que ilustra una parte de un sensor 650 de la actividad biorrítmica, construido y operativo según otra realización preferida de la presente invención. En esta realización, la estructura deformable 610 se encapsula por medio del protector 640 de cinta, y, si se desea, se puede eliminar la tapa 624. La estructura deformable 610 está unida preferentemente de forma fija a una cara del protector 640 de cinta. Una de las guías cilíndricas lisas 630 se puede eliminar, y en su lugar, la cinta 604 se fija preferentemente a un poste 651.

A continuación se hace referencia a la Fig. 19 que ilustra una parte de un sensor 660 de la actividad biorrítmica, construido y operativo según todavía otra realización preferida de la presente invención.

El sensor 660 de la actividad biorrítmica incluye preferentemente una cinta 662 que está dispuesta en un protector 664 de cinta, los cuales son de forma preferente sustancialmente idénticos a la cinta 604 y el protector 640 de cinta, respectivamente, descritos en el presente documento anteriormente. Un extremo 666 de la cinta 662 está fijado preferentemente a una superficie interna del protector 664 de cinta, y un extremo opuesto 668 de la cinta 662 está fijado preferentemente a un transductor 670 de fuerza. El transductor 670 de fuerza responde a las fuerzas de estiramiento que actúan sobre el mismo, y puede ser eléctrico, en cuyo caso, se le dota de dos conductores eléctricos 672 y 674. De este modo esta realización elimina la necesidad de una estructura deformable y de las guías de la cinta de las realizaciones de las Figs. 15 a 18.

Los expertos en la materia observarán que la presente invención no queda limitada por lo que se ha mostrado y descrito de forma específica anteriormente. Por el contrario el ámbito de la presente invención queda definido únicamente por las reivindicaciones expuestas a continuación.

Claims (22)

1. Sistema para modificar la actividad biorrítmica que se produce de forma natural que comprende:

un monitor (10) para analizar la actividad biorrítmica de un usuario;

un modificador (14) de la actividad biorrítmica para proporcionar al usuario una entrada de estímulo que es operativo para modular por lo menos un aspecto de la actividad biorrítmica del usuario; y

un accionador (16) operativo para controlar el funcionamiento del modificador (14) de la actividad biorrítmica, para cambiar por lo menos una característica temporal no frecuencial de la entrada al usuario, en respuesta a cambios de la actividad biorrítmica del usuario durante el funcionamiento del modificador (14).

2. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho accionador (16) es operativo para cambiar por lo menos una característica no frecuencial de la entrada al usuario en respuesta a por lo menos un cambio correspondiente de la característica no frecuencial de la actividad biorrítmica del usuario durante el funcionamiento del modificador (14).

3. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicha al menos una característica no frecuencial de la entrada al usuario forma parte de un patrón recurrente.

4. Sistema según la reivindicación 2 y en el que dicha al menos una característica no frecuencial de la actividad biorrítmica del usuario forma parte de un patrón recurrente.

5. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho accionador (16) responde también a órdenes seleccionables del operario para dirigir la manera según la cual se cambia dicha al menos una característica no frecuencial de la entrada al usuario.

6. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicha característica no frecuencial incluye la relación de por los menos dos componentes de un patrón genéricamente recurrente.

7. Sistema según la reivindicación 5 y en el que dichas órdenes de operario seleccionables son operativas para seleccionar por lo menos una de entre una pluralidad de relaciones entre por lo menos dos características de un patrón genéricamente recurrente de la entrada al usuario que se modifican.

8. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho modificador responde también a la relación temporal entre un patrón genéricamente recurrente en la actividad biorrítmica del usuario y un patrón genéricamente recurrente en la entrada al usuario.

9. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho accionador (16) es operativo por lo menos de una manera parcialmente predeterminada.

10. Sistema según la reivindicación 8 y que comprende además un detector (18) de desviaciones que recibe entradas de dicho monitor (10) y de dicho modificador (14) y que proporciona una salida de corrección de desviaciones a dicho modificador (14).

11. Sistema según la reivindicación 10 y en el que dicho detector (18) de desviaciones recibe también una entrada desde dicho accionador (16) y responde a la misma para proporcionar dicha salida de corrección de desviaciones a dicho modificador (14).

12. Sistema según la reivindicación 11 y en el que dicha entrada de dicho accionador (16) incluye instrucciones determinadas por órdenes del usuario.

13. Sistema según la reivindicación 10 y en el que dicha salida de corrección de desviaciones se proporciona en respuesta a la relación temporal entre los comienzos de señales de actividad biorrítmica y entradas de estímulos al usuario.

14. Sistema según la reivindicación 10 y en el que dicha salida de corrección de desviaciones se proporciona retardando el comienzo de entradas de estímulos al usuario.

15. Sistema según la reivindicación 10 y en el que dicha salida de corrección de desviaciones se proporciona adelantando el comienzo de entradas de estímulos al usuario.

16. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicha entrada de estímulo es una entrada de audio.

17. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicha entrada de estímulo es una entrada visual.

18. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicha entrada de estímulo es una entrada táctil.

19. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho monitor (10) es operativo para analizar información de respiración.

20. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho monitor (10) comprende:

una cinta elástica (604) estirable a lo largo de una dirección longitudinal de la misma y que se puede enrollar alrededor de por lo menos una parte del cuerpo del usuario, experimentando dicha parte cambios circunferenciales como consecuencia de la actividad biorrítmica del usuario;

una estructura deformable (602) contra la cual se apoya por lo menos una parte de dicha cinta, en la que dicha cinta cuando se estira aplica un fuerza contra y deforma dicha estructura deformable;

un transductor (616, 617) de fuerza en contacto con dicha estructura deformable que da salida a una señal en correspondencia con una deformación de dicha estructura deformable; y

una pluralidad de guías (630) fijadas a dicha estructura deformable a través de las cuales se guía dicha cinta, de tal manera que las fuerzas de tensión en dicha cinta se transfieren a una parte de dicha estructura deformable con un ángulo constante, con independencia del ángulo con el que dicha cinta alcanza dicha estructura deformable.

21. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho monitor comprende:

un protector (640) de cinta;

un transductor (616, 617) de fuerza dispuesto en dicho protector de cinta; y

una cinta elástica (604) estirable a lo largo de una dirección longitudinal de la misma y que se puede enrollar alrededor de por lo menos una parte del cuerpo del usuario, experimentando dicha parte cambios circunferenciales como consecuencia de la actividad biorrítmica del usuario, estando dispuesta dicha cinta en dicho protector de cinta, estando fijado un extremo de dicha cinta a una superficie interna de dicho protector de cinta y estando fijado un extremo opuesto de dicha cinta a dicho transductor de fuerza, en donde dicha cinta cuando se estira aplica una fuerza contra dicho transductor de fuerza, provocando de este modo que dicho transductor de fuerza dé salida a una señal en correspondencia con dicha fuerza.

22. Sistema según la reivindicación 1 y en el que dicho monitor comprende:

una cinta elástica (604) estirable a lo largo de una dirección longitudinal de la misma y que se puede enrollar alrededor de por lo menos una parte del cuerpo del usuario, experimentando dicha parte cambios circunferenciales como consecuencia de la actividad biorrítmica del usuario;

una estructura deformable (602) contra la cual se apoya por lo menos una parte de dicha cinta, en la que dicha cinta cuando se estira aplica una fuerza contra y deforma dicha estructura deformable;

un transductor (616, 617) en contacto con dicha estructura deformable que da salida a una señal en correspondencia con una deformación de dicha estructura deformable; y

un protector (640) de cinta con una superficie interna sustancialmente de baja fricción a través de la cual se dispone dicha cinta elástica.