JP4313400B2 - 自然発生呼吸を調節するシステム - Google Patents

Description

産業上の利用分野
この発明は自然発生呼吸を調節するシステムと方法に関する。

発明の背景
様々な技術とシステムが生物周期活動の修正について提案されてきている。次に述べるセイパーストンの米国特許第５２６７９４２号（特許文献１）、「生理学的な双方向性の類似を通して影響しあう生理学的手法による方法」、本件の発明者ガビッシュの米国特許第５０７６２８１号（特許文献２）、「効果的で周期的な身体活動の装置と方法」は従来技術の状態を代表すると信じられている。さらに、関連した従来技術は前記特許の参照引用文献一覧や背景の項目に出現する。それについては米国特許第５４２３３２８号（特許文献３）においてやはりガビッシュが本発明の使用に特に適しているモニタ装置を記述している。このようにして、これら総ての特許の明細書は参考文献として引用される。
米国特許第５２６７９４２号明細書 米国特許第５０７６２８１号明細書 米国特許第５４２３３２８号明細書

発明の概要
本発明は従来技術のシステムと技巧の改善方法の供給をなそうとするものである。

本発明は、ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムであって、前記呼吸が、吸気部分に対応する第１相と呼気部分に対応する第２相とを少なくとも含み、
前記システムが、
ユーザの呼吸を解析するモニタと、
ユーザに対してこのユーザの前記第１相および第２相のいずれかの所定の呼吸の相とエントレインメントが発生するよう作用する刺激入力を提供する呼吸調節装置と、
調節装置の動作中におけるユーザの呼吸の変化に応じて、
（ｂ）に対する（ａ）の比を変化させるように、呼吸調節装置の動作を制御するよう作用するドライバとを含むシステム。
（ａ）前記所定の相に対応する刺激入力の持続時間、
（ｂ）前記第１相及び第２相の持続時間の合計

本発明のシステムは、前記所定の相が、吸気に対応する第１相および呼気に対応する第２相のいずれかである。

また、本発明のシステムは、前記刺激入力が、音響入力、視覚入力および触覚入力からなる群から選択される１以上であるのが好ましい。

また、本発明は、前記モニタが、ユーザの身体の少なくとも一部に巻くことができ、かつ、前記ユーザの呼吸の結果として周囲方向の変化を受けるのが好ましい。

また、本発明は、前記刺激入力の持続時間が、再帰性パターンの一部であり、かつ、前記ユーザの吸気部分および呼気部分の少なくとも一つの持続時間は再帰性パターンの一部であり、前記少なくとも一つの持続時間は、略再帰性パターンの少なくとも２つの要素の関係を有するのが好ましい。

また、本発明は、前記ドライバが、前記刺激入力の持続時間を変化させるための方式を支配するための選択可能なオペレータコマンドに応答し、前記オペレータコマンドが、ユーザへの刺激入力の略再帰性パターンの調節された少なくとも２つの特性間の複数の関係の少なくとも１つを選択するよう作用するのが好ましい。

また、本発明は、前記呼吸調節装置が、ユーザの呼吸における略再帰性パターンとユーザへの入力における略再帰性パターンとの間の時間的関係にも応答するのが好ましい。

また、本発明は、ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムであって、前記呼吸が、吸気部分に対応する第１相と呼気部分に対応する第２相とを少なくとも含み、
前記システムが、
ユーザの呼吸を解析するモニタと、
ユーザに対してこのユーザの前記第１相および第２相のいずれかの所定の呼吸の相とエントレインメントが発生するよう作用する刺激入力を提供する呼吸調節装置と、
調節装置の動作中におけるユーザの呼吸の変化に応じて、（ｂ）前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する（ａ）前記所定の相に対応する刺激入力の持続時間の比を変化させるように、呼吸調節装置の動作を制御するように作用するドライバとを含み、
前記刺激入力が、音響入力、視覚入力および触覚入力からなる群から選択される１以上であり、
前記モニタが、ユーザの身体の少なくとも一部に巻くことがができ、かつ、前記ユーザの呼吸の結果として周囲方向の変化を受け、
前記ドライバが、前記比が変化するための方式を支配するための選択可能なオペレータコマンドに応答し得る。

また、本発明は、前記モニタおよび前記呼吸調節装置からの入力を受信し、前記呼吸調節装置に対してシフト補正出力を提供するシフトディテクタをさらに備えるのが好ましい。前記シフトディテクタが、前記ドライバからの入力を受信するとともに、これに応答して、前記呼吸調節装置に前記シフト補正出力を提供するのがさらに好ましい。

また、本発明は、前記シフト補正出力は、呼吸信号の開始とユーザへの刺激入力の開始との間の時間関係に応じて提供されるのが好ましい。

また、本発明は、前記シフト補正出力は、ユーザへの刺激入力の開始を遅延させるか、または繰り上げることによって提供するのが好ましい。

図面の簡単な説明
本発明は以下の詳細な説明と下記の図面に基づいて十分に理解され、認識される。

好適な実施形態の詳細な説明
参照の図１では本発明の好適な実施形態に従って構成され操作する生物リズム活動を調節するシステムの簡易ブロック線図を示す。

図１のシステムは好適にはユーザの生物リズム活動を解析するモニタ１０を含む。モニタ１０は、生物リズム活動センサ１２からの、ここでＢＡＳと呼ばれる、個人の生物リズム活動を表す電気信号を受ける。好適な生物リズム活動センサは、本発明者の米国特許５，４２３，３２８号において記述され請求されているもので、他の適したセンサが二者択一あるいは追加で使用可能であることは、理解される。センサ１２への接続は有線無線のいずれでも可能である。

モニタ１０の操作とは主に、ユーザの検知された生物リズム活動の一つないし更に多くのパターン要素を表す出力表示を供給することである。好適には、出力表示は、量的な性質をしめすパラメータ表示ＰＡＲと、生物リズムパターン要素のタイミングを表すＭＯＮＴＲＧトリガ表示とを含む。モニタ１０はまた、好適には、ユーザの生物リズム活動を表す受信可能な電気信号を受けないため適したパラメータとトリガ表示を供給できない時に、エラー表示ＥＲＲを供給する。

生物リズム活動調節装置１４はモニタ１０からのパラメータ表示を受信し、ユーザの生物リズム活動の少なくとも一つの特性を変化させるよう作用する刺激入力をユーザに供給する。ドライバ１６は、モニタからＰＡＲとＥＲＲとで表されるパラメータとエラー表示を受信することが、必須ではないが、好適であり、これはユーザとは異なっていてもよいオペレータによって操作され、ひとまとめにＭＯＰＣとして呼称される操作コマンド入力のセットを提供することにより生物リズム活動調節装置１４の動作を制御し、これによって、ユーザへの入力の少なくとも一つの非周波数パターン要素をセンサ１２によって検知された現存するユーザの生物リズム活動の少なくとも一つの非周波数パターン要素に関係付ける。

本発明の好適な実施形態によれば、ドライバ１６は、オペレータコマンドに応答するものであり、そしてそのオペレータコマンドはユーザからもたらされてもよい。

本発明の好適な一実施形態によれば、調節装置１４もまたシフトディテクタ１８からの出力に応答する。シフトディテクタ１８は、好適にはモニタ１０からのＭＯＮＴＲＧトリガ表示、および、ユーザへの入力タイミングを示す調節装置１４からのＭＯＤＴＲＧトリガ表示を受信する。シフトディテクタ１８は、ＭＯＮＴＲＧとＭＯＤＴＲＧで表される２つのトリガ表示間のタイミング関係を計測し、かつ、生物リズム活動調節装置１４に対しタイミングシフト表示ＳＦＴを供給して、これが連続するＭＯＮＴＲＧとＭＯＤＴＲＧトリガ表示間の時間間隔を削減することを誘起するよう作用する。シフトディテクタ１８は、同装置が生物リズム活動調節装置１４へタイミングシフト表示ＳＦＴを供給するのに従う基準を支配する操作コマンド入力ＳＯＰＣをドライバ１６から受信する。

生物リズム活動調節装置１４に対してドライバ１６によって供給されたＭＯＰＣ入力は、調節装置１４が受信したＰＡＲとＳＦＴ表示に応答する際に従う基準を支配する。

図２を参照すると、これは図１のシステムで使用されるモニタの操作のフローチャート図である。生物リズム活動センサ１２から受けるＢＡＳ信号は、パターンおよび傾向解析される。パターン解析は、信号の立ち上がり部や立ち下がり部のような信号内の再帰性特性の特定であるパターン特定を含み、かつ、これらの特性をセンサ１２によって監視された生理学的活動の特定可能要素と関連付けられたパラメータによって表すことが好適である。傾向解析は、複数の信号パターンにわたる振幅の減少のような上記再帰性特性の１つないしそれ以上のパラメータの変化の特定である。

従来技術のパターンおよび傾向解析は本出願の発明者による米国特許第５０７６２８１号に記述されており、その開示は参照によりここに含まれる。本発明で使用されるパターンと傾向解析は図６参照の追加説明により、米国特許第５０７６２８１号に記述されている内容を超えたものとなる。

図６は、米国特許第５４２３３２８号に記述されるベルトタイプの呼吸センサによって検知される典型的な呼吸信号を図示する。ＢＡＳ信号および時間変化に伴うその変化は、特定点の探索を供給するサブルーチンによって操作される。一般にこれらの特定点は、ＢＡＳ信号あるいはその一次および二次時間導関数が最小や最大、ゼロに達したところにある。図６に示される信号の典型的な特定点は、一次時間導関数が極小値に続く最大値を持つａと、ＢＡＳ信号が最大に達し、一次時間導関数がゼロであり、かつ、二次時間導関数が負であるｂである。

本発明の好適な実施形態に従って、特定点のほぼ全てが即時に検出される。ＢＡＳ信号の残りは即時に解析されても略即時的な解析用に蓄積されてもよい。

特定点の位置の決定に続いて、特定点の間の時間間隔があらかじめ設定された制限を越えているかどうかを決定する時間関係解析が実行される。時間関係解析は、好適には、あらかじめ設定された特定点について行われる。時間関係解析が行われる特定点は、互いに近接するものか、あるいは近接しないものとすることができる。制限を越える場合、出力が供給され、これによりエラーハンドリング処理が開始される。

制限を越えない場合、特定点が開始点であるか否かを決定する必要がある。もしこの点が開始点であると決定されれば、信号パターンの開始は検出された。開始が任意に決定可能なことは理解されているが、信号の性質に依存して信号環境において特殊性を示す特定点のいずれか１つが選択できる。本説明において、ａは信号パターンの開始を示すものとして言及されている。

一度信号開始が決定されると、モニタ１０（図１）のＭＯＮＴＲＧ信号出力がシフトディテクタ１８（図１）へ供給される。特定点に関する情報は、パターンの開始に対するそれらの位置ならびに他の特定点を含めて記録される。

記録された特定点は次に、原パラメータの計算に用いられ、最終的には、これら原パラメータを使用してモニタ１０（図１）のＰＡＲ出力が供給される。１つの立ち上がり部および１つの立ち下がり部を有するＢＡＳパターンの原パラメータの例は、以下のものを含む（図６）：
Ｐ１（ｎ）パターン持続時間 − 連続するパターン開始の間の時間であり、以下に定義されるＰ２（ｎ）＋Ｐ３（ｎ）の和であり、ｎはパターン番号を示す；
Ｐ２（ｎ）パターン立ち上がり時間 − 点ａとこれに続く点ｂとの間の時間間隔であり、ｎはパターン番号を示す；
Ｐ３（ｎ）パターン立ち下がり時間 − 点ｂとこれに続く点ａとの間の時間間隔であり、ｎはパターン番号を示す；
Ｐ４（ｎ）パターン最大振幅 − 先行した点ａを基準として計測した点ｂの信号振幅である。追加的なパラメータは前述したパラメータ間の関係、ならびに他の好適なパラメータを含んでもよいことが理解される。

図２に示されるように、各動作段階において、オペレータに対して、例えば原パラメータ等の異なったパラメータをオペレータ表示として提供し、これによってオペレータが動作全てのステップを制御することが可能になる。

原パラメータについてはまた、これらがあらかじめ設定された制限内に合致しているかどうかを見極めるための許容性検査を行う。制限を超えている場合、エラーハンドリング処理を開始する出力を提供し、これはオペレータに対してエラー出力表示ＥＲＲを提供してもよい。

パラメータがあらかじめ設定された制限内に整合する場合、傾向パラメータが計算される。傾向パラメータは、各原パラメータの変化ならびにそれらの相互関係を一連の許容可能なパターンにおいて経時的に示している。傾向パラメータの例は、連続するパターン間のパラメータの絶対値または相対値の変化を含むものである。

次に、傾向パラメータについて、あらかじめ設定された制限内に整合するかどうかを見極める許容性検査がなされる。整合しない場合、エラーハンドリング処理を開始する出力が提供され、これはオペレータインタフェースにおいてエラー出力表示を提供してもよい。エラー表示は、典型的には、原パラメータが不規則である場合、またはそれらが突然急激に変化した際に提供される。

原パラメータおよび傾向パラメータがあらかじめ設定された制限内に整合し、したがって許容可能である限り、あらかじめ設定された数のパターンにおける移動平均化に供される。この移動平均はＰＡＲ入力（図１）として調節装置１４およびドライバ１６に供給される。

あらかじめ設定された許容制限内に整合する原パラメータおよび傾向パラメータの表示と、エラー表示ＥＲＲと、これらのパラメータの移動平均は、いずれもオペレータに提供することができる。

次に図３を参照すると、これは、図１のシステムにおいて使用される、ドライバ１６等のドライバの動作を示すフローチャートである。ドライバは、以下に記述する複数の機能を提供するためのオペレータコマンドに応答する。

シフト補正手法 − これはシフト補正が作用する方式を決定する。シフト補正は監視されたＢＡＳ信号内の各パターンの開始と調節装置１４（図１）によって提供される刺激出力内の各該当パターンの開始との間の時間差に関係する。シフト補正のメカニズムについては、図８を参照しながら以下に詳細に説明する。

なお、不規則なＢＡＳ信号を示すＥＲＲ出力が存在する場合、シフト補正は通常実施されない。典型的には、シフト補正手法によって処理されるのは、連続する補正間の時間関係または経過パターン数、および作用するシフトの大きさである。

エラーハンドリング手法 − これはエラーの出力表示をオペレータに提供する方式を決定するものであり、例えば視覚、聴覚、触覚、または他の適宜な方式である。

駆動手法 − これはどのパラメータをどの程度およびどの方式で調節するかを決定するものである。

刺激手法 − これは使用される刺激の一般的および特定の形式を決定する。例えば、音響刺激が使用される場合、音響パターンの特性、さらに音楽作品およびその内部構造の識別、その器楽編成、スペクトル分布および振幅が選択できる。別の例によれば、視覚剌激が使用される場合、視覚剌激の形、色、強弱の変化、強度、および複雑さが選択できる。

刺激手法は、モニタ１０（図１）のＥＲＲおよびＰＡＲ信号出力に応答して即時的または近即時的に監視されたＢＡＳ信号の特徴に直接または間接的に基づいた前述の各特性のいずれかの決定を含んでいてもよい。

一つまたは複数の刺激形式およびそれらの間のバランスも選択することができる。メトロノーム剌激を生成する独立制御されたパターンをオペレータが選択することもできる。

ドライバ１６は、上記の全ての手法を含む調節装置操作コマンド（ＭＯＰＣ）を調節装置１４に提供する。

次に図４を参照すると、これは図１のシステムにおいて使用される調節装置１４の動作を示すフローチャートである。調節装置１４は、モニタ１０からのＰＡＲ信号を受信する。この信号が存在しない場合、疑似ＰＡＲ信号が生成される。本発明の好適な実施形態において、疑似ＰＡＲ信号は、最後に受信したＰＡＲ信号と同一である。

ＰＡＲ信号および疑似ＰＡＲ信号は、それらが存在する限り調節されて、ドライバ１６から受信したＭＯＰＣ入力によって表される基準、オペレータによって選択された手法、および、シフトディテクタ１８からのＳＦＴ入力にしたがって、調節されたＰＡＲ（ＭＰＡＲ）信号を生成する。ＭＰＡＲ信号はユーザに対する剌激入力のパターンを発生するために使用される。

ユーザへの刺激入力のパターンの発生と同時に、調節装置１４はシフトディテクタ１８へのＭＯＤＴＲＧトリガ出力を提供し、これはユーザへの剌激入力の各パターンの開始を示す。

次に図５を参照すると、これは図１の装置のシフトディテクタ１８の動作を示している。シフトディテクタ１８は、調節装置１４からのＭＯＤＴＲＧ信号とモニタ１０からのＭＯＮＴＲＧ出力の双方を受信し、ＭＯＤＴＲＧ信号は剌激出力パターンの開始を提供し、ＭＯＮＴＲＧ出力は監視されたＢＡＳ信号の開始を提供する。シフトディテクタ１８は、異なった順序でシフトディテクタ１８に到着することもあるこれら二つの入力によって示されたパターン開始の間の時間間隔を決定し、かつ、剌激出力の開始がＢＡＳ信号の開始に遅れているか否か、そうである場合どの程度遅れているかを示す出力表示ＳＦＴを提供する。

刺激出力の開始がＢＡＳ信号の開始よりあらかじめ設定された時間以上遅れているとＳＦＴ出力表示によって示されている場合、シフトディテクタは、調節装置１４へのＳＦＴ入力を可能とし、この入力もドライバ１６から受信したＳＯＰＣ入力により選択されたシフト補正手法にしたがって決定される。ＳＦＴ入力は、調節装置１４が剌激出力パターンの開始をシフトすることを誘起し、これによって刺激出力の開始のＢＡＳ信号の開始に対する遅れの量を最小化させる。剌激出力の開始のＢＡＳ信号の開始に対する遅れの量およびＢＡＳ信号の安定性によっては、所要の全補正を即時に行うことはできないことが理解される。

次に図７を参照すると、これは本発明に係る、監視された典型的な生物リズム活動信号の調節を示している。説明を明確かつ単純にするために、図７の表記ならびに以下の説明においては時間シフトならびにその補正は無視しており、これについては後に図８を用いて説明する。

図７には、モニタ１０（図１）によって受信される典型的なＢＡＳ信号１００が示されている。この例において、ＢＡＳ信号は、米国特許第５４２３３２８号に記載された形式のセンサによって生成された呼吸信号を示すことができ、あるいは、使用されるセンサの形式に応じて、対象の生物リズム活動を示す適宜な信号としてもよいことが理解される。

ＢＡＳ信号１００は、二つの部分から構成されることが理解され、それらは信号の立ち上がり部である吸気部分１０２、ならびに信号の立ち下がり部である呼気部分１０４である。吸気部分１０２および呼気部分１０４の持続時間はそれぞれ塗りつぶし部分１０６および空白部分１０７によって示されている。吸気部分１０２および呼気部分１０４とパラメータＰ２およびＰ３との間の関係は、Ｐ２が吸気部分を示しその持続時間は参照符号１０６によって示されており、Ｐ３は呼気部分を示しその持続時間は参照符号１０７によって示されている。

いくつかの適用について、リラックス状態を誘発するものとして、Ｐ３を増加させることが好適である。これは、Ｐ２をこれに応じて増加させることなく実行することが好適であり、これによってＰ３対Ｐ２の比が増加する。他のいつくかの適用において、例えばフィットネスにおいて、Ｐ２を低下させることが好適である。実用において、ユーザに対して音響的剌激が提供され、波形１０８で示された例えばトランペット音等の第一の音響が所要の吸気部分を示し、波形１０９で示された例えばフルート音等の第二の音響が所要の呼気部分を示している。音響の強さは、波形１０８および１０９の振幅によって示される。

連続する各パターンにともなって、フルート音の持続時間がトランペット音の持続時間に対して増加し、これにより、ユーザが、彼の呼吸の呼気部分の持続時間を、絶対的に、かつ、吸気部分の持続時間に対して相対的に、漸進的に増加させる。

図７において、ユーザが吸気として判断するユーザへの音響刺激入力部分の持続時間はＱ２として示され、ユーザが呼気として判断するユーザへの剌激入力部分の持続時間はＱ３として示されている。Ｑ２は塗りつぶし部分１１０で示され、Ｑ３は空白部分１１２で示されている。連続する各パターンにともなってＱ３対Ｑ２の比が漸進的に増加することが理解される。

図７に示されている好適な実施形態において、持続時間１１０を示す音響刺激のＱ２は、ＢＡＳの吸気部分１０２に重なるよう意図されている。Ｑ２は、Ｐ２の移動平均である＜Ｐ２＞と等しく、ＭＯＰＣによって供給される、ユーザの吸気部分１０２の持続時間１０６を変化させないという好適な手法に対応する。他方、音響剌激のＱ３は、持続時間１１２を示すものであり、ユーザの呼気部分１０４より長く選択される。Ｑ３は、ユーザの呼気の持続時間１０７の移動平均である＜Ｐ３＞より約０．５ないし１秒長い。

パターン全体の持続時間を示すパラメータＰ１を単に変化させる従来の方式と違って、本発明はパターンの各部分の相対的な持続時間を変化させる。このことはパターン全体の持続時間を変化させしたがって生物リズム信号の周波数を変化させる作用をもたらすが、本発明は、それでもなお、生物リズム信号の周波数の変化とは独立して、パターンの各部分の絶対的ならびに相対的持続時間を変化させることに主に関する。これとは別に、またはこれに加えて、本発明は、二つまたはそれ以上の部分から発生し得るパターンの種々の部分の相対的振幅等の、他の非周波数パラメータを変化させることもできる。

前述したように、図７は時間シフトとその補正を扱っていない。本発明の好適な実施形態によれば、従来の方式とは異なって、本発明は時間シフトを補正し、そうでなければ、図７に示された調節はほとんど用をなさないものとなる。

本出願の発明者によって、従来方式の教示とは異なり、エントレインメントが起こるためには、剌激は刺激される生物リズム信号部分と時間的に同一の広がりを有していなければならないことが理解されている。ユーザが感知する刺激とこれに対応する生物リズム信号部分との間の同期性を高めるために、時間シフト補正が必要とされる。

本発明者は、エントレインメント現象の時間特性が、ユーザに付加される剌激の調節が周波数領域ではなく時間領域において起こることを必要とすることに気付いた。時間および周波数領域における調節は、全般的に再帰性ではあるが同一ではないパターンに関するかぎり、互いに等しくも、相反するものでもない。

このことは、持続時間Ｔｉ＝４，４．８，６，３．２および２秒の呼吸のシーケンスによって示される呼吸速度を計算することによって実証できる。

時間領域において、呼吸速度は１分当たりの呼吸数の単位で６０／＜Ｔｉ＞によって示され、ここで＜Ｔｉ＞は平均呼吸持続時間であり、これは：
（４＋４．８＋６＋３．２＋２）／５秒＝４秒となる。したがって呼吸速度は１分間に１５回と表される。

周波数領域において、呼吸速度は個々の呼吸速度の平均に等しくなり、＜６０／Ｔｉ＞で示され、ここでは：
（６０／４＋６０／４．８＋６０／６＋６０／３．２＋６０／２）／５＝１７．２５回／分
となる。

ここで、二つの計算結果において１５％の差異が見られる。

一般的に＜１／Ｔｉ＞は１／＜Ｔｉ＞に等しくはなく、これは＜１／Ｔｉ＞において短い持続時間が支配し、１／＜Ｔｉ＞においては長い持続が支配するからである。

生物リズム信号と刺激入力との間の時間シフトは、以下の理由によって発生する：
１． 生物リズム信号の周期性にはパターンごとにばらつきがあることは、十分に確認されているが、あらかじめ個々のパターンごとには予知できない。加えて、生物リズム信号の周期性は剌激入力の付加時の剌激によって影響を受ける。したがって、刺激入力は、各部分の開始が生物リズム信号の各パターンの開始に正確に一致するようにあらかじめ時間設定することはできない。
２． 生理学的理由のため、刺激入力における剌激のタイミングは、監視された生物リズム信号の過去のタイミングの平均に基づく。有効なエントレインメントを発生させるため、ユーザは比較的規則的でかつ予知可能な刺激を必要とする。これらの条件は、一般的に従来の方式では満たされていない。

次に図８を参照すると、これは、監視された典型的な生物リズム活動信号を本発明にしたがってシフト補正調節したものを示している。

図８は、モニタ１０（図１）によって受信された典型的ＢＡＳ信号２００の表示を含んでおり、これは図７のＢＡＳ信号１００と同一のものとすることができる。図８は、さらに、ユーザに対する二つの音響剌激入力２０８および２０９からなる典型的な音響剌激２１０の表示を含んでおり、これらはそれぞれ図７に示された刺激入力１０８および１０９と同一のものとすることができる。前述の理由により、一つまたはそれ以上のパターンの後、ＢＡＳ信号２００の開始と刺激入力２０８の開始とは一致しないことがあり、参照符号２２２で示されるように、剌激入力の開始はＢＡＳ信号の開始に比して時間間隔Ｓ１だけ遅れている。

この遅れを補償するため、本発明は、参照符号２２３で示されている次の刺激入力パターンの開始をＳ１と等しいかまたはＳ１に依存して適宜重み付けされた量であってもよい量Ｄ１だけ遅れさせ、これによって、参照符号２２５で示されるように、遅れの量を削減または消去する。開始の遅れＤ１は、ここで参照符号２２６によって示されている剌激信号の呼気に作用する部分を延長することによって好適に達成されることが分かる。あるいは、開始の遅れは、吸気に作用する部分または両方の部分の持続時間を増加させることによって作り出すこともできる。

より一般的には、ＳＦＴ出力（図１）により命令された開始補正を行う方式は、調節装置１４（図１）へのＭＯＰＣ出力によって決定されることが理解される。

同様に、一つまたはそれ以上のパターンの後、ＢＡＳ信号２００の開始と刺激入力２１０の開始とは一致しないことがあり、参照符号２３２によって示されているように、刺激入力の開始は時間間隔Ｓ２だけＢＡＳ信号の開始に先行している。

この先行を補償するため、本発明は、参照符号２３３で示されている次の刺激入力パターンの開始をＳ２に等しいかＳ２に依存して適宜重み付けされた量であってもよい量Ｄ２だけ後方移動させ、これによって、参照符号２３５で示されるように、先行の量を削減または消去する。開始の先行は剌激信号の呼気に作用する部分の持続時間を減少させるか、または吸気に作用する部分あるいは両方の部分の持続時間を減少させることによって達成することが好適である。

連続するパターンにおいてＢＡＳ信号のタイミングに作用する種々の要素のため、ＢＡＳ信号パターンの開始は剌激入力パターンの開始に対してランダムまたは擬似ランダムに先行または遅延することが理解される。本発明のこの特性の目的は、可能な限りこの先行または遅延の時間的長さを制限し、これによって結果として生じるエントレインメントの生理的有効性を高めることである。

次に図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃを参照すると、これらは図１のシステムの音響剌激生成方式において使用されるパターン発生装置の構造の３つの代替的実施形態を示すブロック線図であり、その動作は一般的に図４に示されている。

特に図９Ａを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するシーケンサ３００を備える音響パターン発生装置であることが分かる。シーケンサ３００はパターンコード記録装置３０２に接続しており、これは、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って音響シンセサイザ３０４を操作するために使用される、あらかじめ設定されたパターンコードを記録する。シーケンサ３００は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

音響シンセサイザ３０４の出力はデジタル・アナログコンバータ３０６および増幅器３０８を介してスピーカ３１０等の音響出力装置に供給され、この音響出力装置はユーザへの刺激入力を提供する（図１）。

次に図９Ｂを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するシーケンサ３２０を備える音響パターン発生装置であることが分かる。シーケンサ３２０はパターン記録装置３２２に接続しており、これはあらかじめ設定された音響パターンを記録し、この音響パターンは、好適には、ランダムにアクセスできるデジタル録音された音響セグメントであり、かつ、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従ってシーケンサ３２０を介して出力されるものである。シーケンサ３２０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

パターン記録装置３２２の出力はデジタル・アナログコンバータ３２６および増幅器３２８を介してスピーカ３３０等の音響出力装置に供給され、この音響出力装置はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

図９Ｃを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するタイミングコントローラ３５０を備える音響パターン発生装置であることが分かる。タイミングコントローラ３５０は、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って音響発生装置３５２へのオン／オフならびに選択コマンドを提供する。タイミングコントローラ３５０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

音響発生装置３５２の出力は、増幅器３５８を介してスピーカ３６０等の音響出力装置に供給され、この音響出力装置はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

次に図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、これらは図１のシステムの映像刺激生成方式において使用されるパターン発生装置の構造の別の二つの代替的実施形態を示すブロック線図である。

特に図１０Ａを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するシーケンサ３７０を備える映像パターン発生装置であることが分かる。シーケンサ３７０はパターンコード記録装置３７２に接続しており、これは、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従ってビデオ発生装置３７４を操作するために使用される、あらかじめ設定されたパターンコードを記録する。シーケンサ３７０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

ビデオ発生装置３７４の出力はビデオディスプレイ３７６に供給され、このビデオディスプレイ３７６はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

図１０Ｂを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ入力（図４）を受信するタイミングコントローラ３８０を備える映像パターン発生装置であることが分かる。タイミングコントローラ３８０は、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って映像パターン発生装置３８２へのオン／オフならびに選択コマンドを提供する。タイミングコントローラ３８０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

映像パターン発生装置３８２の出力は好適にはＬＣＤディスプレイであるディスプレイ３８４に供給され、このディスプレイ３８４はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

次に図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、これらは図１のシステムの圧力剌激生成方式において使用されるパターン発生装置の別の二つの代替的実施形態を示すブロック線図である。

特に図１１Ａを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するシーケンサ３９０を備える圧力パターン発生装置であることが分かる。シーケンサ３９０は圧力パターンコード記録装置３９２に接続しており、これは、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って制御圧力発生装置３９４を操作するために使用される、あらかじめ設定された圧力パターンコードを記録する。シーケンサ３９０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

制御圧力発生装置３９４の出力は圧力付加装置３９６に供給され、この圧力付加装置３９６はユーザへの刺激入力を提供する（図１）。

図１１Ｂを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するタイミングコントローラ４００を備える圧力パターン発生装置であることが分かる。タイミングコントローラ４００は、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って制御圧力発生装置４０２へのオン／オフならびに選択コマンドを提供する。タイミングコントローラ４００は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

圧力パターン発生装置４０２の出力は好適にはカフやその他の触覚出力装置である圧力付加装置４０４に供給され、この圧力付加装置４０４はユーザへの刺激入力を提供する（図１）。

次に図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、これらは図１のシステムの電気剌激生成方式において使用されるパターン発生装置の別の二つの代替的実施形態を示すブロック線図である。

特に図１２Ａを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ出力（図４）を受信するシーケンサ４１０を備える電気パターン発生装置であることが分かる。シーケンサ４１０は電気パターンコード記録装置４１２に接続しており、これは、ＭＰＡＲ出力によって定められるタイミングおよび手法に従って電流パターン発生装置４１４を操作するために使用される、あらかじめ設定された電気パターンコードを記録する。シーケンサ４１０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

電流パターン発生装置４１４の出力は例えば電極４１６等の電気インパルス付加装置に供給され、この電気インパルス付加装置はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

図１２Ｂを参照すると、パターン発生装置は、ＭＰＡＲ入力（図４）を受信するタイミングコントローラ４２０を備える電気パターン発生装置であることが分かる。タイミングコントローラ４２０は、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って電流パターン発生装置４２２へのオン／オフならびに選択コマンドを提供する。タイミングコントローラ４２０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

電気パターン発生装置４２２の出力は例えば電極４２６等の電気インパルス付加装置に供給され、この電気インパルス付加装置はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

次に、図１３を参照すると、これらは図１のシステムの熱刺激生成方式において使用されるパターン発生装置の実施形態を示すブロック線図である。パターン発生装置は、ＭＰＡＲ入力（図４）を受信するタイミングコントローラ４３０を備える熱パターン発生装置であることが分かる。タイミングコントローラ４３０は、ＭＰＡＲ入力によって定められるタイミングおよび手法に従って熱パターン発生装置４３２へのオン／オフならびに選択コマンドを提供する。タイミングコントローラ４３０は、さらにシフトディテクタ１８（図１）へのＭＯＤＴＲＧ出力を提供する。

熱パターン発生装置４３２の出力は例えば加熱パッド等の熱付加装置４３４に供給され、この熱付加装置はユーザへの剌激入力を提供する（図１）。

次に図１４を参照すると、典型的な呼吸信号と、本発明の好適な実施形態に係る音響刺激を使用した呼吸信号の調節が示されている。

参照符号５００によって示された呼吸信号は、図６に示されたものと類似であるが、前述した特定点の解析が行われる追加的な要素を含んでいる。図１４に示された音響剌激を使用した呼吸信号の調節は、図７のものと類似であってもよいが、ＰＡＲ信号およびＭＰＡＲ信号間のより複雑な関係を使用しており、ＰＡＲ信号は解析された生物リズム活動信号ＢＡＳの原パラメータの移動平均を示し、ＭＰＡＲ信号はユーザへの音響刺激入力を制御する調節されたパラメータを示している。

ＢＡＳ信号５００におけるｎ番目の再帰性パターンを特徴付ける典型的な特定点は以下のものである：
ａ− 一次時間導関数が極小値に続く最大値を有する位置；
ｂ− ＢＡＳ信号が最大値に達し、一次時間導関数が０であるとともに二次時間導関数が負となる位置；
ｃ− 一次時間導関数が点ａにおける一次時間導関数の値の例えば０．２倍等のあらかじめ設定された分数値と交差する位置；
ｄ− 点ａを基準として計算した点ｂにおける信号振幅の例えば０．７倍等のあらかじめ設定された分数値とＢＡＳ信号の振幅が交差する位置。

この明細書から請求の範囲にいたるまで、点ａはＢＡＳ信号の開始を示すものとする。

各パターンｎについて特定点ａ−ｄが記録され、これより以下の原パラメータが計算される：
Ｐ１（ｎ）パターン持続時間 − パターンｎの持続時間であり、これは以下に定義されるＰ２（ｎ）とＰ３（ｎ）との和である；
Ｐ２（ｎ）パターン立ち上がり時間 − 点ａとこれに続く点ｂとの間の時間間隔であり、ｎはパターンの番号を示す；
Ｐ３（ｎ）パターン立ち下がり時間 − 点ｂとこれに続く点ａとの間の時間間隔であり、ｎはパターンの番号を示す；
Ｐ４ａ（ｎ）吸気振幅 − 先行する点ａを基準として測定した点ｂの信号振幅；
Ｐ４ｂ（ｎ）呼気振幅 − 後に続く点ａを基準として測定した点ｂの信号振幅；
Ｐ５（ｎ）パターン休止時間 − パターンｎ＋１の点ａと、パターンｎにおける点ｂおよびｄを結ぶ線とパターンｎ＋１の点ａを通過する水平線との交差点によって得られる点５０７との間の時間間隔。実用上において、Ｐ５（ｎ）は特にパラメータＰ４ａ（ｎ）およびＰ４ｂ（ｎ）に基づいて計算される。

Ｐ６（ｎ）息こらえ時間 − 点ｃおよびｂ間の時間間隔。

前述の特定点を参照すると、ＢＡＳパターン５００は４つの部分から構成されており、それらは、ＢＡＳ信号の立ち上がり部分でありユーザの能動的吸気努力に相当する吸気部分５０２、比較的平らな信号部分でありヨガ運動においてユーザにより自発的に制御されるユーザの肺の膨張状態に相当する息こらえ部分５０４；ＢＡＳ信号の立ち下がり部分の一部でありユーザの胸部の弛緩状態への反動に相当する呼気部分５０６；および休止部分５０８であり、これは立ち下がり部分の残りの部分であるとともに呼吸サイクルの静的な非努力状態を示し“呼気後”として知られている。休止部分５０８はユーザの精神的スト
レスまたはリラックス状態に対して敏感であることが知られている。

ＢＡＳパターンの種々の部分の持続時間は、図において異なって色塗りされた部分によって図示されており、以下の参照符号で示されている：
吸気部分 − ５１０
息こらえ部分 − ５１１
呼気部分 − ５１２
休止部分 − ５１３
図１４の下方の部分は、ユーザに対する入力であり、かつ、図９Ａに示された音響パターン発生装置によって生成される３部分音響剌激の一例を含み、この音響パターン発生装置は、オペレータの選択に応じてドライバ１６（図１）によって提供された調節されたオペレータコマンドＭＯＰＣに応じて調節されたパラメータＭＰＡＲによって制御される。

この例において、選択された駆動手法は、ユーザのＢＡＳ信号の、息こらえ部分５０４の持続時間５１１の伸長と、呼気部分５０６および休止部分５０８の持続時間５１２および５１３をそれぞれ含む立ち下がり部分の伸長を誘起することである。選択された駆動手法は、さらに、休止部分５０８の持続時間５１３と呼気部分５０６の持続時間５１２との間の比率の増加を必要とする。同時に、ユーザの音楽に対する注意は、音響剌激に非再帰性要素を追加することによって維持することが好適である。音楽の構造ならびに音楽の特定部分の持続時間の両方に対してランダム性を付加することができる。全体として、音響刺激の構造は、エントレインメント効率を高めると同時にユーザを楽しませるよう設計されている。簡便性および明確性の目的のため、図８を参照して記述したシフト補正特性は図１４については記述していないが、これらも実用において使用される。

本発明の好適な実施形態によれば、音響刺激パターンが提供され、これは、その持続時間が参照符号５１５で示された吸気部分と、その持続時間が参照符号５１６で示された息こらえ部分と、その持続時間が参照符号５１７で示された立ち下がり部分とからなる。

音響剌激パターンは、図１４に示された例において、５つの出力５２０，５２２，５２４，５２６および５２８からなり、それぞれ異なった楽器に相当する。各出力は別々のトラックに沿って現れ、以下のように示されている：各トラックに沿った出力表示の高さはそれらのピッチを示しており、また、出力表示の厚みはその強度を示している。

出力５２０は、同一の持続時間を有する二つの連続するトーン５３０および５３２からなり、トーン５３０はトーン５３２のものより低いピッチならびに強度を有することが分かる。トーン５３０および５３２の総持続時間５１５はＭＰＡＲ Ｑ４として示され、原パラメータＰ２の移動平均から原パラメータＰ６の移動平均を引いたものに等しくなり、ここでは＜Ｐ２＞−＜Ｐ６＞として示され、これはユーザの現状の平均吸気持続時間に等しくなる。

出力５２２は、ＭＰＡＲ Ｑ４として示された持続時間５１５を有する単一の反復トーン５３４と、全体として持続時間５１６を有し、主にＢＡＳ信号の息こらえ部分５０４に時間的に相当する複数の非反復トーン５３６とからなることが分かる。出力５２２の総持続時間は、ＭＰＡＲ Ｑ２として示され、これは典型的にはここで＜Ｐ２＞として示される原パラメータＰ２の移動平均の１．０５ないし１．１倍と等しく、現状のユーザの平均吸気持続時間より５ないし１０％長い。

出力５２４は、ＭＰＡＲ Ｑ３として示された可変持続時間５１７を有する単一の反復トーン５３８を含み、主にＢＡＳ信号の立ち下がり部分５０６および５０８に時間的に相当することが分かる。持続時間５１７（ＭＰＡＲ Ｑ３）は、好適には＜Ｐ３＞＋０．５＋Ｒとして示される、原パラメータＰ３の移動平均に０．５秒を加算し、さらにランダム時間因子Ｒを加算したものに等しく、ここでＲは−０．２５秒から＋０．２５秒の範囲である。出力５２４の強度はＭＰＡＲ Ｑ５として示され、これはＢＡＳ信号における平均休止時間と平均呼気時間との比率に比例するものとなる。この比率は、＜Ｐ３＞／（＜Ｐ３＞−＜Ｐ５＞）で示される。

出力５２６は、ＭＰＡＲ Ｑ６として示される均等なピッチ間隔で互いにピッチ分離した複数のトーン５４０からなることが分かる。これらのピッチ間隔は、１／＜Ｐ１＞で示されるパターン持続時間の移動平均の逆数に比例する。

複数のトーン５４０の個々の持続時間は、約１秒に設定される。複数のトーン５４０の総持続時間は、前述したように、ＭＰＡＲ Ｑ３で示される。

出力５２８は、数および持続時間が変化する略非反復の一連のトーンからなることが分かり、その強度はＭＰＡＲ Ｑ７で示され、これは＜Ｐ４ａ＞として示される原パラメータＰ４ａの移動平均振幅に比例する。出力５２８は、Ｑ２とＱ３の和と等しいＭＰＡＲ Ｑ１がパターン持続時間の移動平均すなわち＜Ｐ１＞と等しくなり、所与の値、典型的には６秒より大きくなる場合のみ、提供される。

一般的に、個別のトーンとして提示された出力５２０，５２２，５２５および５２８として示される一連のトーンの全てまたはいくつかは、連続的または部分連続的ピッチ変化によって代替することができる。

次に図１５、図１６Ａおよび図１６Ｂを参照すると、生物リズム活動監視装置６００が示されており、これは本発明の好適な実施形態にしたがって構成ならびに作動される。生物リズム活動監視装置６００は、前述した図１のシステムのモニタ１０とともに使用することができる。

ストレス検出装置６００は、ユーザが装着したベルト６０４上に滑動的に配設された生物リズム活動センサ６０２を備えることが好適である。ベルト６０４は、その長手方向の少なくとも一部に沿って弾力的および／または伸長可能なものとすることが好適である。センサ６０２の出力信号は、有線または無線通信によって監視装置（図示されていない）に転送されることが好適である。または、装置６００は、センサ６０２の出力から得られた情報を適宜に処理して表示するためのディスプレイ６０６を備えることができる。

図１６Ａに最も的確に示されているように、センサ６０２はＵ字型構造を有する変形可能構造体６１０を備えるとともに弾力性材料から形成され、これによってＵ字型構造部の一対の脚部６１２および６１４の間での角度変位が可能になる。力変換器６１６を接着等によって脚部６１２の内側表面に固着することが好適であり、弾性体部材６１８を介して脚部６１４の内側表面に機械的に接続する。

あるいは、図１６Ｂに示されるように、圧縮応力のみに応答する力変換器６１６ならびに弾性体部材６１８は、伸長に応答する力変換器６１７によって代替することができ、ベルト６０４によって付加された力に際して変形する変形可能構造体６１０のいずれかの部分に設置し得る。力変換器６１６または６１７は、抵抗、キャパシタンス、またはインダクタンス等の電気的特性に対して応答することができ、この場合、電気的出力を伝送するための二本の電気導線６２０および６２２を配設することができる。変形可能構造体６１０は、構造体６１０の変形を変換器６１６に伝達することが可能であれば他の種々の形状で製造することができることが理解される。

センサ６０２の変形可能構造体６１０は、伸長性ベルト６０４によってユーザの身体または衣服に押し付けられる。ベルト６０４の長手方向に略垂直な移動は、カバー６２４、または例えば変形可能構造体６１０上に配置されたフランジ（図示されていない）等の他の適宜な器具によって制限することが好適である。脚部６１４の上面は好適には平滑であり、カバー６２４はベルト６０４には接触せずセンサ６０２がベルト６０４に沿ってスライドすることを可能にするよう構成されている。

例えば胸部または腹部等におけるユーザの身体の周囲方向の変化は、これに対応する弾力性ベルト６０４の長さ変化をもたらし、これはセンサ６０２によって監視することができる。この長さの変化は、ベルト６０４の張力の変化をもたらし、ベルト６０４が接しているため、変形可能構造体６１０の変形をもたらす。変換器６１６は変形可能構造体６１０の変形に応じた信号を出力する。センサ６０２の構造は、ベルト６０４の周囲方向の変化に伴わない力要素を消去する。この特性は呼吸に伴わない身体動作に対してセンサ６０２が比較的鈍感になるよう作用する。

米国特許第５４２３３２８号に開示されているセンサも、そこで記述されているように、ユーザの呼吸を監視することが可能である。しかしながら、米国特許第５４２３３２８号のセンサは、以下に記述する、本発明が解決する２つの問題点を有する。

第一の問題は、’３２８号のセンサの基盤部にかかる力が弾力性ベルトとセンサ基盤の最上部との間の角度に依存することである。これは、’３２８号のセンサがユーザの身体上におけるセンサの特殊な位置に対して敏感であることを意味する。例えば’３２８号のセンサは、これが曲率の異なる女性の腹部に設置されるか前胸部に設置されるかによって異なった出力を与える。’３２８号のセンサは、例えば女性の胸間部または肥満者の腹部の窪み部分等の凹面上に設置された場合機能せず、またユーザがセンサ基盤上に横たわりセンサが“覆われて”いる際にも機能しない。これは’３２８号のセンサのセンサ基盤部
が支持されておらず、これらの場合においては力が変換器に伝達されないからである。

第二の問題は、’３２８号のセンサが“ベルトトラッピング”に敏感なことである。ユ
ーザが、ベルトがユーザの身体と支持面との間に挟み込まれる状態で表面に対して寄りかかっている、例えば就寝中または椅子に対して背もたれている場合、ベルトがトラップされ、したがってこの位置における胸部または腹部周囲方向の変化は相応するベルトの長さの変化を誘起しない。

本発明は、角度依存による第一の問題を、変形可能構造体６１０の脚部６１２の延長部分に一対の平滑なシリンダ状ガイド６３０を設け、これにより弾力性ベルト６０４を誘導することによって解決する。この結果、弾力性ベルト６０４が変形可能構造体６１０に到達する角度に無関係に、ベルト６０４の張力が変形可能構造体６１０の脚部６１４に一定角度で伝達される。加えて、脚部６１２の身体表面による支持は、装置６００の機能に影響を及ぼさない。

次に、図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃを参照する。本発明は、“ベルトトラッピン
グ”よる第二の問題を弾力性ベルト６０４に対して、低摩擦のガイドを提供するベルトプ
ロテクタ６４０を設け、これを介してベルトを延在させることによって解決する。ベルト６０４とベルトプロテクタ６４０との間の低摩擦係数により、べルト６０４は、ベルトプロテクタ６４０の内部部品に“トラップ”されたりその間に“挟まれる”ことなくその長
さ方向に沿って自由に伸長する。

ベルトプロテクタ６４０は、少なくともその長手方向の一部を柔軟なものとすることが好適である。ベルトプロテクタ６４０は一つまたは複数の部材から構成することができ、そのそれぞれを弾力性または柔軟性のものとすることができる。ベルトプロテクタ６４０は多様な形態を有することができる。図１７Ａには、略四角形の断面が示されている。図１７Ｂには略円形の断面が示され、図１７Ｃには略螺旋形のものが示されている。ベルトプロテクタ６４０の一部分を他の部分に接合することが好適であり、これによってベルトプロテクタ６４０をユーザの周りに巻き付けやすくなる。例えば、ベルトプロテクタ６４０の外面の少なくとも一部分をＶＥＬＣＲＯブランド（登録商標）の多重ホックファスナーとし、これによって外面の他の部分に自己固定する。あるいは、特に図１７Ｂに示される円形の断面構成において、ベルトプロテクタ６４０は、シリコーンゴムチューブを包含することができ、これはベルトプロテクタ６４０の他の部分に付着させることができる。

なお、装置６００は、その特定の要求および実施に応じて、ガイド６３０を備えベルトプロテクタ６４０は備えないか、または逆にガイド６３０は備えずにベルトプロテクタ６４０を備えることが可能である。ガイド６３０はベルトプロテクタ６４０の構成に適宜適合させることができる。例えば、ベルト６０４ならびにベルトプロテクタ６４０が円形断面を有する場合、ガイド６３０はその中を通してベルト６４０を誘導するための孔または溝を備えることができる。

センサ６０２の構造は、呼吸動作の大きさに対してセンサ出力を校正することを可能にする。センサ６０２の信号校正において、ユーザの呼吸動作に伴う周囲方向の変化を胸部／腹部直径とは無関係にベルト６０４の長さの比例変化に転換することが必須である。これは、単にベルト６０４を、図１５に示されているように、完全にユーザの身体の周りに巻きつけることにより達成してもよい。前述した周囲方向の変化の監視は、呼吸動作に限定されるものではないことが理解される。例えば、子宮収縮は妊婦の腹部高における周囲方向変化を生み出す。大きな圧力を付加することなくこの種の収縮の計量を行うことは、商業的に大いに重要な特性である。

以下の説明は、この構成が前述の要求に適合することを示すものである。

ベルト６０４の伸長可能な部分の長さをＬとし、これは巻き付けられている際に角度φ（一回転当たり３６０゜）に対する。ベルトを身体に固定している場合、定数ｋに対して関係Ｌ＝ｋφが維持され、ｋは幾何学的比例定数となる。したがって、周囲方向変化についても等しい関係があてはまり、すなわちΔＬ＝ｋΔφとなる。その結果、所要の通り、ΔＬ／Ｌ＝Δφ／φとなる。

図１５、図１６Ａおよび図１６Ｂの実施形態において、ベルトプロテクタ６４０はセンサ６０２に接続することが好適である。次に図１８を参照すると、これは本発明の別の好適な実施形態にしたがって構成および操作される生物リズム活動センサ６５０の一部分を示している。この実施形態において、変形可能構造体６１０はベルトプロテクタ６４０によって包合されており、カバー６２４は必要に応じて削除することができる。変形可能構造体６１０はベルトプロテクタ６４０の一側面に強固に接合することが好適である。平滑なシリンダ状ガイド６３０の一つは、削除してもよく、その代わりに、ベルト６０４をポスト６５１に固定することが好適である。

次に、図１９を参照すると、これは本発明のさらに別の好適な実施形態にしたがって構成および操作される生物リズム活動センサ６６０の一部分を示している。

生物リズム活動センサ６６０はベルトプロテクタ６６４内に配置されたベルト６６２を備えることが好適であり、これらは好適には前述したベルト６０４およびベルトプロテクタ６４０と実質的に同一である。ベルト６６２の一端部６６６はベルトプロテクタ６６４の内面に固着することが好適であり、ベルト６６２の逆側端部６６８は力変換器６７０に固定することが好適である。力変換器６７０は、これに作用する伸長力に応答し、電気によるものであってもよく、この場合、２本の電気導線６７２および６７４を備えている。したがって、この実施形態は、図１５ないし図１８の実施形態における変形可能構造体およびベルトガイドの必要性を削除する。

明確化のため異なった実施形態の説明において記述した本発明の種々の特性を単一の実施形態において組み合わせて使用し得ることが理解される。逆に、簡略化のために単一の実施形態の説明において記述した本発明の種々の特性を別々に提供するか、または別の組み合わせで実施することもできる。

当業者においては、本発明は以上の図示ならびに記述に限定されるものではないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は以下に記す請求の範囲によってのみ限定される。

図１は、本発明の好適な実施形態に従って構成され操作する生物リズム活動を調節するシステムの簡易ブロック線図である。 図２は、図１で示したシステムに含まれるモニタの操作の概略図である。 図３は、図１で示したシステムに含まれるドライバの概略図である。 図４は、図１で示したシステムに含まれる生物リズム活動調節装置の概略図である。 図５は、図１で示したシステムに含まれるシフト検出法の概略図である。 図６は、本発明に応じて解析することをテーマとしてモニタした典型的な生物リズム活動の注釈つきの説明図である。 図７は、本発明に従って、時間のシフトとそれの訂正を無視した、モニタされた典型的な生物リズム活動の信号の調節図である。 図８は、本発明に従って、モニタされた典型的な生物リズム活動のシフト補正の説明図である。 図９Ａは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、聴覚刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の３者択一の実施例のブロック線図である。 図９Ｂは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、聴覚刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の３者択一の実施例のブロック線図である。 図９Ｃは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、聴覚刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の３者択一の実施例のブロック線図である。 図１０Ａは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、視覚刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１０Ｂは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、視覚刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１１Ａは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、圧力剌激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１１Ｂは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、圧力剌激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１２Ａは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、電気的剌激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１２Ｂは、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、電気的剌激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の２者択一の実施例のブロック線図である。 図１３は、概して図４で描かれた操作を行う図１のシステムのうち、熱的刺激を発生するバージョンを使用したパターン発生装置の実施例のブロック線図である。 図１４は、典型的な呼吸信号と本発明で提案された実施例に従って、聴覚剌激を用いて調節された呼吸信号の説明図である。 図１５は、本発明の実施例に従って構成され操作される生物リズム活動のモニタ装置と生物リズム活動のセンサの概略図である。 図１６Ａは、図１５の生物リズム活動のセンサの部分的概略図であり、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿い、圧縮によるひずみに応じた力の変換装置を備えている。 図１６Ｂは、図１５の生物リズム活動センサの部分的概略図であり、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿って示されており、伸長に応じた力の変換装置を備えている。 図１７Ａは、図１５の生物リズム活動のモニタ装置の部分的概略図であり、本発明の実施例に従って、構成され操作されるベルト保護装置に配置された伸長可能なベルトを示している。 図１７ＢＣは、図１６Ａの生物リズム活動のモニタ装置の部分的概略図であり、本発明の実施例に従って、構成され操作されるベルト保護装置に配置された伸長可能なベルトを示している。 図１７Ｃは、図１６Ｂの生物リズム活動のモニタ装置の部分的概略図であり、本発明の実施例に従って、構成され操作されるベルト保護装置に配置された伸長可能なベルトを示している。 図１８は、生理学的周期的活動の部分的な概略図で本発明のもう１つの実施例に従って構成され、操作される。 図１９は、生理学的周期的活動の部分的な概略図で本発明のさらにもう１つの実施例に従って構成され、操作される

Claims (9)

1. ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムであって、前記呼吸が、吸気部分に対応する第１相と呼気部分に対応する第２相とを少なくとも含み、
   前記システムが、
   ユーザの呼吸を解析するモニタと、
   ユーザに対してこのユーザの前記第１相および第２相のいずれかの所定の呼吸の相とエントレインメントが発生するよう作用する刺激入力を提供する呼吸調節装置と、
   調節装置の動作中におけるユーザの呼吸の変化に応じて、
   （ｂ）に対する（ａ）の比を変化させるように、呼吸調節装置の動作を制御するよう作用するドライバとを含むシステム。
   （ａ）前記所定の相に対応する刺激入力の持続時間、
   （ｂ）前記第１相及び第２相の持続時間の合計
2. 前記刺激入力が、音響入力、視覚入力および触覚入力からなる群から選択される１以上である請求項１に記載のシステム。
3. 前記モニタが、ユーザの身体の少なくとも一部に巻くことができ、かつ、前記ユーザの呼吸の結果として周囲方向の変化を受ける請求項１または２のいずれかに記載のシステム。
4. 前記ドライバが、前記比が変化するための方式を支配するための選択可能なオペレータコマンドに応答しうる請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
5. ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムであって、前記呼吸が、吸気部分に対応する第１相と呼気部分に対応する第２相とを少なくとも含み、
   前記システムが、
   ユーザの呼吸を解析するモニタと、
   ユーザに対してこのユーザの前記第１相および第２相のいずれかの所定の呼吸の相とエントレインメントが発生するよう作用する刺激入力を提供する呼吸調節装置と、
   調節装置の動作中におけるユーザの呼吸の変化に応じて、（ｂ）前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する（ａ）前記所定の相に対応する刺激入力の持続時間の比を変化させるように、呼吸調節装置の動作を制御するように作用するドライバとを含み、
   前記刺激入力が、音響入力、視覚入力および触覚入力からなる群から選択される１以上であり、
   前記モニタが、ユーザの身体の少なくとも一部に巻くことがができ、かつ、前記ユーザの呼吸の結果として周囲方向の変化を受け、
   前記ドライバが、前記比が変化するための方式を支配するための選択可能なオペレータコマンドに応答し得るシステム。
6. 前記モニタおよび前記呼吸調節装置からの入力を受信し、前記呼吸調節装置に対してシフト補正出力を提供するシフトディテクタをさらに備える請求項４または５に記載のシステム。
7. 前記シフトディテクタが、前記ドライバからの入力を受信するとともに、これに応答して、前記呼吸調節装置に前記シフト補正出力を提供する請求項６に記載のシステム。
8. 前記シフト補正出力は、呼吸信号の開始とユーザへの刺激入力の開始との間の時間関係に応じて提供される請求項６または７に記載のシステム。
9. 前記シフト補正出力は、ユーザへの刺激入力の開始を遅延させるか、または繰り上げることによって提供する請求項６〜８のいずれかに記載のシステム。

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