PT106509B

PT106509B - Dispositivo e método para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele

Info

Publication number: PT106509B
Application number: PT106509A
Authority: PT
Inventors: Hugo Humberto Plácido Da Silva; Ana Luisa Nobre Fred
Original assignee: Inst Superior Técnico; Inst De Telecomunicaç Es
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-10-03
Also published as: PT106509A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM O CAMPO DA MEDIÇÃO DE SINAIS PARA FINS DE COMPUTAÇÃO AFETIVA, AVALIAÇÃO CLÍNICA, OU OUTROS EM QUE SEJA RELEVANTE O ACESSO A PARÂMETROS PSICOFISIOLÓGICOS, E REFERE-SE A UMA UNIDADE COMPUTACIONAL E A PELO MENOS DUAS UNIDADES SENSORIAIS, QUE SE DESTINAM À MEDIÇÃO DE SINAIS DE RESPOSTA GALVÂNICA DA PELE (RGP), EM PARTICULAR O TEMPO DE PROPAGAÇÃO, COM O OBJETIVO DE POSSIBILITAR O RECONHECIMENTO OU VALIDAÇÃO AUTOMATIZADA DE ESTADOS AFETIVOS DO SEU UTILIZADOR. AS UNIDADES SENSORIAIS ADQUIREM SINAIS DE RGP UTILIZANDO UM PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO QUE PODE SER BASEADO NA RESISTÊNCIA, NA INDUTÂNCIA, NA ADMITÂNCIA, NA IMPEDÂNCIA, OU NO POTENCIAL ELÉTRICO. O DISPOSITIVO PODE SER USADO COMO COMPLEMENTO A OUTROS SISTEMAS, PARA FACULTAR INFORMAÇÃO ADICIONAL ACERCA DO PERFIL PSICOFISIOLÓGICO DO UTILIZADOR. APLICA-SE COMO UM DISPOSITIVO AUTÓNOMO, MAS TAMBÉM EM COMPUTADORES, OU EM CONTEXTOS ANÁLOGOS.

Description

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA MEDIÇÃO DO TEMPO DE PROPAGAÇÃO DA RESPOSTA GALVÃNICA DA PELE

A presente invenção está relacionada com o campo da medição de sinais para fins de computação afetiva, avaliação clínica, ou outros em que seja relevante o acesso a parâmetros psicofisiológicos, e refere-se a uma unidade computacional e a pelo menos duas unidades sensoriais, que se destinam à medição de sinais de Resposta Galvânica da Pele (RGP), em particular o tempo de propagação, com o objetivo de possibilitar o reconhecimento ou validação automatizada de estados afetivos do seu utilizador.

As unidades sensoriais adquirem sinais de RGP utilizando um princípio de funcionamento que pode ser baseado na resistência, na indutância, na admitância, na impedância, ou no potencial elétrico. 0 dispositivo pode ser usado como complemento a outros sistemas, para facultar informação adicional acerca do perfil psicofisiológico do utilizador. Aplica-se como um dispositivo autónomo, mas também em computadores, ou em contextos análogos.

DESCRIÇÃO

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere

A presente invenção refere-se a um dispositivo composto por uma unidade computacional (508) e pelo menos duas unidades sensoriais (505) eletricamente desacopladas, que no seu conjunto possibilitam a medição da Resposta Galvânica da Pele (RGP) de forma sincronizada em dois pontos distintos do corpo do utilizador, com o objetivo de possibilitar o reconhecimento ou validação automatizada de estados afetivos do seu utilizador de forma pontual, ainda que possa desempenhar a mesma função de forma continua.

A unidade computacional (508) pode ser qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento e apresentação digital de sinais, incluindo um sistema autónomo com microcontrolador, dispositivos eletrónicos portáteis tais como computadores do tipo tablet, telefones móveis, ou dispositivos análogos.

Esta unidade computacional (508) implementa um método que a faz comportar de forma diferente, permitindo a extração de informação representativa dos sinais de RGP do utilizador em tempo real, em particular relativa ao tempo de propagação, para fins de computação afetiva, avaliação clínica, ou outros em que seja relevante o acesso a parâmetros psicofisiológicos.

A unidade computacional (508) inclui ainda um método de personalização das suas definições em função dos parâmetros psicofisiológicos.

Estado da técnica

A aplicação de biosinais à área da psicologia remonta ao Século XIX, e parte do conhecimento gerado ao longo do tempo nesta área, foi mais tarde enquadrado naquele que é hoje conhecido com o campo da Computação Afetiva. Ainda que tenha havido um esforço considerável em torno da interface entre a eletrofisiologia e as ciências cognitivas, a quantidade de marcadores psicofisiológicos passíveis de medição por meios não intrusivos é ainda consideravelmente reduzida. Da área médica, foram herdados diversos parâmetros cardiorrespiratórios, contudo, existem outros sinais que apresentam desafios de investigação interessantes. Um destes sinais é a Resposta Galvânica da Pele (RGP).

Os trabalhos de revisão por Kreibig [1] e Gamboa [2], bem como as referências que neles podem ser encontradas, descrevem as medidas tipicamente encontradas na literatura para a avaliação da atividade psicofisiológica, e salientam também, a necessidade de encontrar indicadores adicionais que possam expandir o conhecimento na área. Os métodos típicos para processamento de sinal e extração de características, centram-se em medidas de latência e amplitude extraídas das componentes tónica e de fase dos sinais adquiridos a partir de uma única unidade sensorial.

Também no livro de referência para o estudo da atividade eletrodérmica em geral, da qual a RGP é uma das componentes, escrito por Boucsein [3], pode ser encontrada uma súmula de mecanismos, métodos, e aplicações. Á luz do conhecimento atual, o estado da arte apresenta uma lacuna ao nível da medição e análise de sinais de RGP produzidos pela mesma cadeia de controlo do sistema nervoso central utilizando duas unidades sensoriais eletricamente desacopladas, e focando em particular o tempo de propagação dos sinais de RGP. Além disso, os sinais de RGP podem ser captados de forma contínua, e a existência de pelo menos duas unidades sensoriais pode ser utilizada para ampliar melhorar a relação sinal-ruído dos sinais de RGP, dois outros aspectos não abordados pelo estado da arte.

De qualquer modo, a RGP recolhida a partir de uma única unidade sensorial tem sido objeto de interesse por parte das comunidades científica e industrial, sendo por isso natural encontrar patentes relacionadas com o tema. A patente CA2229594A1, proposta em 1998 por David Siever, descreve um sistema que utiliza uma única unidade sensorial com dois elétrodos, para medir a RGP e detetar o nível de excitação da pessoa, utilizando uma configuração que se diz mais fiável devido à introdução de um sistema de controlo de enviesamentos na decisão acerca do nível de excitação, tendo como efeito técnico a produção de um estímulo visual ou auditivo associado ao estado de excitação.

Na patente EP0190330A1, proposta em 1985 por Robert Dilts e colegas, é apresentado um acessório de computador, que integra uma única unidade sensorial com dois elétrodos, a partir da qual é proposta a medição da amplitude e frequência dos eventos de RGP, juntamente com o cálculo do valor médio, que será utilizado como limiar de decisão e adaptado continuamente com o decorrer da recolha, com a finalidade de gerar ou inibir um sinal de controlo em computadores pessoais.

Na patente GB2378762A, proposta por Clive Goodenough e Martin Litherland em 2001, é descrito um dispositivo composto por uma única unidade sensorial com dois elétrodos, em que a caracteristica diferenciadora é o facto de integrar um sensor de contacto. Esta configuração é sugerida como forma de ampliar a relação sinal-ruído nos sinais de RGP, que são significativamente afetados por ruído mecânico resultante do movimento da pele sobre a unidade sensorial, através da medição da pressão exercida em um dos elétrodos e da utilização dessa medida como sinal de correção dos sinais de RGP.

Na patente GB2409278A, proposta por Tuvi Orbach em 2003, é descrito um equipamento para retroalimentação fisiológica (biofeedback) composto por uma única unidade sensorial com dois elétrodos, que faz a medição da amplitude dos sinais de RGP e apresenta num ecrã integrado uma indicação binária sobre se a RGP está a aumentar ou a diminuir. Esta patente também prevê a utilização da indicação binária como sinal de controlo ou inibição de funções como o envio de mensagens de alerta para um telefone móvel, ou o registo dos dados numa memória local.

Na patente US3870034, proposta por Michael James em 1973, é proposto um dispositivo multissensorial, concebido para ser utilizado como um relógio. Este dispositivo recorre a uma única unidade sensorial com dois elétrodos, para medir a RGP quando o utilizador coloca dois dedos no dispositivo, um dedo em cada elétrodo. A unidade sensorial, mede a amplitude da RGP e utiliza-a para atuar um sinal sonoro e um indicador luminoso, que variam em função da mesma, indicando, segundo os autores, o nível de tensão do utilizador no momento em que é efetuada a medição.

Na patente US5741217A, proposta por Jeffrey Gero em 1998, são descritos um teclado e um rato de computador, para retroalimentação fisiológica (biofeedback) no local de trabalho. Estes dispositivos, integram uma única unidade sensorial com dois elétrodos, que possibilitam a medição da RGP sempre que o utilizador estabelece contacto físico com os mesmos. Os dispositivos estão ligados a um computador pessoal, que determina a amplitude dos eventos de RGP e utiliza essa informação para acionar ou inibir uma mensagem, imagem, ou música de relaxamento. É proposta a integração de vários elétrodos, contudo, esta vantagem técnica serve apenas para aumentar a superfície de contacto entre a unidade sensorial e o utilizador, sendo que desse modo aumenta também a probabilidade de obtenção de uma medida válida tendo em consideração que o utilizador poderá posicionar as suas mãos em cada um dos dispositivos de formas muito distintas.

Na patente US6026322, proposta por Korenman e colegas em 1997, é descrito um dispositivo para treino do controlo psicofisiológico do utilizador por retroalimentação fisiológica (biofeedback), capaz de medir vários parâmetros, sendo um deles a RGP. Uma das características particularmente interessantes, é o facto da unidade sensorial poder transmitir os sinais através de um canal de comunicação sem fios, ao contrário das propostas anteriormente descritas, ainda assim, continua a recorrer a uma única unidade sensorial com dois elétrodos. Os sinais captados são utilizados para controlar uma representação visual qualitativa e um estímulo auditivo, em que o aspeto visual e caracteristicas sonoras são controladas pela deteção de alterações significativas nos sinais captados. 0 dispositivo é definido como aplicável no tratamento de distúrbios fisiológicos.

Na patente US6167299, proposta por Galchenkov e colegas em 2000, é apresentado um método para melhorar a relação sinal-ruído, provocada por artefactos resultante do movimento da pele sobre a unidade sensorial. Este método centra-se numa única unidade sensorial com dois elétrodos, à qual são aplicados blocos que, a partir da primeira e segunda derivada dos sinais de RGP e de vários níveis de filtragem do sinal, conseguem identificar zonas de interferência e suprimir automaticamente essas mesmas interferências.

Na patente US8145298B2, proposta por Wu Tung-Ke e colegas em 2008, é apresentado um sensor piezoeléctrico que integra uma unidade sensorial capaz de medir a RGP sempre que a pele do utilizador entra em contacto com o sensor. O sinal captado pelo dispositivo proposto equivale ao captado a partir de uma única unidade sensorial com dois elétrodos, sendo o foco da patente a utilização dos sinais piezoeléticos para melhorar a relação sinal-ruído nos sinais de RGP e suprimir ou identificar possíveis artefactos resultantes do movimento.

Na patente US2002120906A1, proposta por Ray Weber e colegas em 2001, é apresentado um método para modelação e análise do funcionamento de dispositivos de medição de RGP. Este método pretende ajudar a caracterizar os processos eletroquímicos subjacentes aos sinais de RGP. Como resultado, esta patente refere-se a um método para melhorar o desenho e produção de dispositivos para medição de RGP.

Na patente KR20050005361, proposta por Yun Eui em 2005, é apresentado um dispositivo para medição da RGP, em que existem vários elétrodos referenciados a um ponto comum de terra e ligados a uma única unidade sensorial. A unidade sensorial está concebida de tal forma em que em cada altura, apenas um único elétrodo está operacional numa dada altura. O sinal captado é utilizado para medir apenas a RGP. Na prática, esta proposta é equivalente a uma configuração composta apenas por uma unidade sensorial com dois elétrodos.

Todas estas referências não representam arte passada nem análoga, mas reforçam o interesse, utilidade e atualidade do tema abordado. A invenção proposta introduz de forma inovadora e inventiva, uma forma de medição da atividade eletrodérmica simultaneamente em dois pares distintos de pontos, situados na vizinhança de uma mesma região anatómica, através de pelo menos duas unidades sensoriais eletricamente desacopladas e sincronizadas oticamente entre si. Os sinais provenientes de cada unidade sensorial são processados pela respetiva unidade computacional, que, para um determinado evento de RGP, calcula o tempo decorrido entre a sua deteção no ponto anatómico proximal e no ponto anatómico distai (tempo de propagação), a diferença de amplitudes entre ambas as respostas, entre outras características úteis para a interpretação do sinal.

A invenção fornece um conjunto de medidas adicionais, capazes de complementar as opções atualmente existentes, e com características particularmente apelativas. O tempo de propagação é uma medida relativa de latência, o que partida não será diretamente influenciado pela atividade de regulação térmica do organismo. Além disso, o facto de existirem duas medidas simultâneas faz com que seja possível uma maior capacidade discriminativa entre eventos reais de resposta galvânica da pele e artefactos biomecânicos relacionados com o movimento, correlacionando as medidas de latência, amplitude e frequência obtidas em ambos os pontos, e melhorando dessa forma a relação sinalruído .

As unidades sensoriais estão eletricamente desacopladas, fazendo com que não exista interferência mútua entre os sensores por via do acoplamento de massa, flutuação da tensão de alimentação ou outros fenómenos elétricos no circuito. 0 dispositivo permite esta funcionalidade através da utilização de amplificadores de isolamento nas unidades sensoriais, ou através da utilização de uma alimentação independente em cada unidade sensorial, combinada com um mecanismo de sincronização digital ótica em que uma das unidades sensoriais emite periodicamente um sinal luminoso, que é captado através de um sensor ótico na outra. Este é um aspeto fundamental para a invenção, uma vez que para obter uma medida precisa do tempo de propagação, é necessário que exista uma referência temporal comum entre ambas as unidades sensoriais independentes. A invenção revela ainda várias realizações preferenciais de caráter inventivo e não abordadas em trabalho anterior, nomeadamente através do recurso a unidades sensoriais não intrusivas, e da integração em objetos como computadores to tipo tablet.

Nenhuma das vantagens técnicas acima descritas foi encontrada no estado da arte, e não é óbvia a generalização dos métodos, a qualidade dos sinais captados, nem a aplicabilidade dos dispositivos descritos, na extração do tempo de propagação e medidas relacionadas, para utilização em computação afetiva, avaliação clinica, ou outros em que seja relevante o acesso a parâmetros psicofisiológicos. A invenção revela ainda várias realizações preferenciais de caráter inventivo e não abordadas em trabalho anterior.

Para ilustrar algumas das vantagens da invenção, numa das realizações preferenciais, a invenção particulariza-se numa luva (107) que integra as pelo menos duas unidades sensoriais (505) com os módulos electrónicos de terminais de medição que pode ser aplicada na mão do utilizador, permitindo medição continua do tempo de propagação a deteção de alterações ao estado afetivo do utilizador.

Noutra das realizações preferenciais, as unidades sensoriais (505) estão integradas na placa mãe de computador do tipo tablet ou telemóvel (405), e os módulos electrónicos de terminais de medição (501) parte traseira da sua carcaça, possibilitando expostos na a medição do tempo de propagação da RGP sempre que o utilizador tiver a mão em contacto com a parte traseira da carcaça do computador do tipo tablet ou telemóvel (405) . Noutra das realizações preferenciais, as unidades sensoriais (505) estão integradas num volante de automóvel (307) , possibilitando a medição do tempo de propagação da RGP sempre que o condutor estiver a segurar o volante de automóvel (307) pelo menos com uma das mãos.

Resumo da invenção

A presente invenção refere-se a uma unidade computacional (508) e a pelo menos duas unidades sensoriais (505), no seu conjunto designadas por dispositivo, e que se destinam à medição de sinais de RGP, em particular o tempo de propagação, com o objetivo de possibilitar o reconhecimento

ou validação	automatizada de	estados	afetivos do	seu
utilizador.
0 dispositivo	está	especialmente desenhado	para fins	de
computação afetiva,	avaliação	clínica,	ou	outros em	que

seja relevante o acesso a parâmetros psicofisiológicos, e pode fazer medições de forma pontual ou de forma ininterrupta durante o tempo de utilização. Aplica-se como um dispositivo autónomo, em computadores convencionais ou do tipo tablet, em veículos, ou em contextos análogos.

Unidade Sensorial

As unidades sensoriais (505) compreendem os módulos eletrónicos de: terminais de medição (501) para interface com o utilizador; de transdução e acondicionamento de sinal (502); conversão analógico-digital (503) e transmissão de sinal (504).

A interface com o utilizador é feita por intermédio de pelo menos dois módulos eletrónicos de terminais de medição (501), através dos quais o sinal de RGP é adquirido. Dependendo do princípio de funcionamento do sensor, este módulo poderá estar ou não em contacto direto com qualquer parte do corpo do utilizador.

O módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502) realiza a conversão da grandeza física e detetada através do módulo eletrónico de terminais de medição (501) , a filtragem do sinal resultante, e a sua amplificação para que possa ser tratado como uma grandeza

elétrica. 0	módulo eletrónico	de	transdução	e
acondicionament	o de	sinal (502)	inclui	um	filtro de ruído
eletromagnético	que	é compatível com	a	transmissão	dos
sinais através	de	ligação sem	f ios.	Como resultado	do
funcionamento	deste	módulo, a	grandeza	elétrica é	uma
representação	limpa	de ruído	externo	e com elevada

definição da grandeza original.

O módulo eletrónico de conversão analógico-digital (503) transforma a grandeza elétrica, obtida a partir do módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502), numa representação digital adequada e passível de ser gerida pela unidade computacional (508).

O módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) tem como função o envio da representação digital gerada pelo módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502) para a unidade computacional (508). Este processo pode ser realizado utilizando uma ligação com fios, sem fios ou até diretamente através de pistas em circuito impresso.

O dispositivo é composto por pelo menos duas unidades sensoriais (505), posicionadas de modo a medir a RGP em pelo menos duas zonas distintas de uma mesma região anatómica. As palmas das mãos, e em particular os dedos e a eminência tenar, são o ponto preferencial de aplicação. Os pés são também um possível ponto de aplicação, bem como qualquer outra zona do corpo que apresente uma densidade de glândulas sudoriferas apropriada para a medição de sinais de RGP.

dispositivo possui um módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507), que isola eletricamente as pelo menos duas unidades sensoriais (505), garantindo que o sinal adquirido por cada unidade sensorial (505) individual não é afetado pelas medidas da RGP captadas pelas restantes unidades sensoriais (505) por efeito de acoplamento de massa, flutuação da tensão de alimentação, ou outros fenómenos elétricos.

O conjunto das pelo menos duas unidades sensoriais (505) e respetivos módulos eletrónicos anteriormente descritos podem, no seu conjunto, ser também designados simplesmente por sensor (506).

Unidade Computacional

A unidade computacional (508) pode ser qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento digital de sinais, incluindo a unidade de processamento central de dispositivos eletrónicos tais como telemóveis ou computadores do tipo tablet (405), da consola de um automóvel, ou o microprocessador de um sistema autónomo. A unidade computacional (508) pode ter ainda um qualquer equipamento para apresentação da representação gráfica dos sinais ou do resultado da deteção do estado afetivo, incluindo dispositivos eletrónicos tais como o ecrã de representação gráfica de computadores do tipo tablet ou telemóvel (406), o ecrã da consola central de um automóvel, ou outros. Esta unidade computacional (508) implementa um método que altera a sua forma de operação, possibilitando a extração de informação representativa dos sinais de RGP do utilizador do dispositivo, o respetivo reconhecimento do estado afetivo e a produção de um efeito técnico em função da decisão gerada.

Este processo é realizado preferencialmente de forma contínua, isto é, garantindo que o reconhecimento do estado afetivo acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, mas pode ser também efetuado de forma pontual e instantânea, sendo também esta uma forma muito convencional de utilização do dispositivo. A unidade computacional (508) é ainda caracterizada por incluir um método de personalização das suas definições em função da medição do tempo de propagação e forma de onda de RGP.

Descrição detalhada da invenção

Como descrito anteriormente, o dispositivo que é objeto de invenção, compreende pelo menos duas unidades sensoriais (505) e uma unidade computacional (508), que serão descritas em maior detalhe nesta secção.

A unidade computacional (508) pode ser um aparelho eletrónico de qualquer tipo, que muda o seu comportamento, aparência,

definições e	propriedades	, em	função	da resposta de	um
método	que	implementa e	que	utiliza	os sinais de	RGP
provenientes	de pelo menos	duas	ou mais	unidades sensoriais
(505)	e os	processa de	modo	a determinar o tempo	de

propagação da RGP e o estado afetivo do utilizador. Além disso, o facto de existirem medidas simultâneas provenientes de cada unidade sensorial (505) individual, faz com que seja possível também ampliar a relação sinalruído, através da identificação de artefactos biomecânicos relacionados com o movimento, correlacionando as medidas de latência, amplitude e frequência obtidas em cada ponto de medição.

O módulo eletrónico de terminais de medição (501) de cada unidade sensorial (505) pode estar diretamente integrado na mesma, ainda que, em alternativa, possam ser elementos independentes, ligados aos restantes módulos das unidades sensoriais (505) através de fios ou cabos com comprimento variável, de modo a possibilitar uma maior flexibilidade na construção da sua realização.

As unidades sensoriais (505) podem ser baseadas em diferentes princípios de funcionamento, nomeadamente, na resistência ou condutividade elétrica medida através da queda de corrente ou tensão entre terminais, quando o circuito é alimentado por corrente direta, na impedância ou admitância elétrica, medida quando o circuito é alimentado por corrente alternada, ou na diferença de potencial elétrico à superfície da pele. Nestes casos, cada unidade sensorial (505) individual, requer contacto com o corpo do utilizador, mas em alternativa, o princípio de funcionamento pode ser baseado nas diferenças do campo eletromagnético medidas por um elemento capacitivo, sendo que neste caso poderá não requerer contacto direto com o utilizador do dispositivo.

Na variante em que é utilizado contacto elétrico com o utilizador do dispositivo, esse contacto é feito preferencialmente através de elementos metálicos com ou sem gel, tais como elétrodos de prata/prata-clorídio (Ag/AgCl), placas de cobre ou de outros metais, de qualquer modo, a medição poderá ser feita também com recurso a elementos não metálicos, tais como películas e filmes condutores, adesivos condutores ou outros materiais que eliminem a necessidade de utilização de qualquer tipo de elementos metálicos, gel ou pasta condutora.

Por exemplo, numa das suas realizações possíveis, as unidades sensoriais (505) têm o módulo eletrónico de terminais de medição (501) composto por placas de metal, que, sem qualquer necessidade de utilização de gel ou adesivo para interface com a pele do utilizador, possibilitam a medição do sinal de RGP ao nível dos dedos e palmas da mão, a partir dos quais é calculado subsequentemente o tempo de propagação.

A medição é realizada utilizando um módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502), que realiza a filtragem e amplificação do sinal, e produz uma representação mais adequada da grandeza captada. A filtragem é do tipo passa baixo, sendo particularmente vantajosa na invenção que, com banda passante abaixo dos 2Hz, dispensa a utilização do tradicional filtro notch, permitindo assim isolar os sinais de RGP de sinais parasitas, como artefactos oriundos do movimento do corpo, sinais musculares, ruído da rede elétrica, etc. A amplificação, com ganho entre 2 e 10000, permite aumentar a definição do sinal recolhido, tornando os sinais ténues da RGP mais imunes a ruído externo, e possibilitando uma definição suficiente para o cálculo do tempo de propagação e identificação do estado afetivo do sujeito.

Também o posicionamento físico deste módulo em relação ao módulo eletrónico de terminais de medição (501) é particularmente vantajoso na invenção. Ainda que outras montagens sejam admissíveis no contexto da invenção, o posicionamento junto ao ponto de interface com o utilizador, minimiza grandemente a existência de sinais parasitas. No caso dos métodos tradicionais de recolha, o posicionamento do módulo eletrónico de terminais de medição (501) está afastado da interface com o utilizador e a ligação, feita por cabo, funciona como uma antena que capta várias fontes de ruído externas.

módulo eletrónico de conversão analógico-digital (503) , que transforma a grandeza elétrica já condicionada numa representação digital possível de ser gerida na unidade computacional (508), integra um elemento de quantização e um conversor analógico-digital. O elemento de quantização é um componente que faz o mapeamento da tensão ou corrente elétrica num conjunto de bits, denominado por resolução, e que no caso da presente invenção está compreendido entre 8 e 64 bits. O conversor analógico-digital é um componente que, em instantes de tempo regulares e pré-estabelecidos, recolhe uma amostra que é depois quantizada. No caso da presente invenção, a frequência com que as amostras são recolhidas (frequência de amostragem), pode variar entre 1Hz e ΙΟΚΗζ, o que em amostras recolhidas por unidade de tempo, corresponde respetivamente ale 10000 amostras por segundo.

O módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) é capaz de enviar os sinais de RGP adquiridos para a unidade computacional (508) utilizando várias alternativas. Neste domínio a presente invenção é particularmente vantajosa uma vez que pode utilizar um canal sem fios, recorrendo a protocolos existentes como o Bluetooth, WiFi, ZigBee ou ANT, ainda que outros protocolos sejam também admissíveis.

Alternativamente, a transmissão pode também ser feita de forma cablada, e também nesta área a invenção é particularmente vantajosa uma vez que pode ser realizada de modo a transmitir os dados através do barramento CAN (CANBUS: Controller Area Network Bus) de comunicação interna de um veículo, de qualquer modo, interfaces por cabo mais convencionais podem ser utilizadas, tais como ligação USB, porta COM/RS232, pinos de GPIO, pistas de um circuito impresso, ligação direta a pinos Rx/Tx de um micro controlador, ou outras.

módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507) é capaz de garantir que os sinais captados a partir de cada uma das unidades sensoriais (505) independentes não têm interferências mútuas.

O termo desacoplamento elétrico e sincronização através do módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507), na entendido como a criação de presente invenção, deve ser independência elétrica entre as unidades sensoriais (505) e sincronia temporal dos dados recolhidos.

Na presente invenção, este módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507) está desenhado de forma particularmente vantajosa para o caso em que é necessário contacto elétrico com o utilizador do dispositivo, uma vez que garante que as unidades sensoriais estão eletricamente dissociadas. Este módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507) é materializado através de amplificadores de isolamento integrados nas unidades sensoriais (505), ou por um mecanismo em que uma das unidades sensoriais (505) gera um sinal luminoso, acústico, mecânico ou qualquer outro, que é captado pelas restantes unidades sensoriais (505) através de um transdutor de luz, som, movimento ou outro. Um exemplo de isolamento neste formato é a combinação LED/LDR (Light Emmiting Diode/Light Dependant Resistor), em que uma das unidades ativa um LED, e as restantes registam essa ativação por intermédio de um LDR. Deste modo garante-se não só o isolamento elétrico, mas também a sincronia temporal entre todas as unidades sensoriais (505), indispensável para a medição do tempo de propagação da RGP. Em algumas realizações preferenciais, pode não ser possível incluir este módulo em prol da conveniência de concepção ou aplicação do sistema, sendo que nestas situações, a sincronização pode ser obtida por intermédio de um módulo adicional que gera uma referência temporal síncrona e relacionável entre as diferentes unidades sensoriais, como por exemplo, um relógio de tempo real (Real Time Clock RTC) .

Como um todo, a realização do dispositivo é tal que as unidades sensoriais (505) e a unidade computacional (508) estão integradas entre si. Por exemplo, é considerada uma realização preferencial da invenção, um computador do tipo tablet que integra a unidade sensorial (508) e implementa o método que o faz comportar de forma diferente, possibilitando a extração de informação representativa a partir da combinação dos sinais de RGP medidos e/ou do reconhecimento do seu estado afetivo.

De qualquer forma, por razões associadas à conveniência de aplicação e utilização do dispositivo, são também possíveis realizações em que as unidades sensoriais (505) e a unidade computacional (508) estão separadas entre si, mas em que o módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) das unidades sensoriais (505) garante a comunicação entre ambos.

Por exemplo, é considerada uma realização da presente invenção, a combinação de um volante de automóvel (307) que integra as unidades sensoriais (505), e transmite os sinais de RGP através do bus CAN do veiculo para a unidade central da consola de um veículo, que neste caso serve também como a unidade computacional (508) do dispositivo.

Os exemplos descritos não devem limitar a abrangência da invenção, em particular no que diz respeito à unidade computacional (508) , uma vez que esta poderá assumir diferentes formatos, que incluem hardware dedicado e construído especificamente para a implementação do método de cálculo do tempo de propagação do RGP ou deteção do estado afetivo, mas que também poderá tirar partido de hardware já existente tal como dispositivos eletrónicos portáteis, telefones celulares, computadores do tipo tablet, computadores portáteis, computadores de secretária, unidade de processamento central de um automóvel, relógio, ecrã de computador, ou qualquer outro dispositivo concebido para interação Homem-Máquina ou Máquina-Máquina.

A solução proposta fornece um conjunto de medidas adicionais a partir dos sinais de RGP, capazes de complementar as opções atualmente existentes, e com características particularmente apelativas. O tempo de propagação é uma medida relativa de latência, o que à partida não será diretamente influenciado pela atividade de regulação térmica do organismo, e estudos recentes desenvolvidos pelos autores, demonstraram que o tempo de propagação apresenta três tipos de comportamento: a) antecipação proximal-distal; b) atraso proximal-distal; e c) sincronia proximal-distal. O dispositivo calcula o tempo decorrido entre a deteção da RGP no ponto anatómico proximal e no ponto anatómico distai (tempo de propagação), a diferença de amplitudes entre ambas as respostas, entre outras características úteis para a interpretação do sinal. Individualmente ou combinadas com características provenientes de outras modalidades, as medições feitas pelo dispositivo poderão ser utilizadas para deteção de alterações psicofisiológicas no utilizador, complementar os métodos atuais de avaliação do perfil psicofisiológico com medidas suplementares para avaliação da atividade do sistema nervoso simpático, entre outras.

Além disso, o facto de existirem duas ou mais medidas simultâneas faz com que seja possível uma maior capacidade discriminativa entre eventos reais de RGP e artefactos biomecânicos relacionados com o movimento, pressão exercida no módulo eletrónico de terminais de medição (501), ou outros, correlacionando as medidas de latência, amplitude e frequência obtidas nos diferentes pontos, e possibilitando assim a ampliação da relação sinal-ruido.

O ajuste das definições em função do estado afetivo do utilizador, pressupõe que o estado afetivo esteja registado numa base de dados. Este registo pode ser realizado inicialmente, utilizando a unidade computacional (508) . A unidade computacional (508), ou integra uma base de dados de estados afetivos conhecidos e respetivas configurações para os utilizadores, ou comunica com um servidor central que armazena essa informação remotamente. Para decidir acerca do estado afetivo do utilizador, é implementado um método encarregue do tratamento dos dados, que recebe a informação originada nas unidades sensoriais (505), e produz uma decisão acerca do estado afetivo.

Os métodos utilizados na presente invenção são particularmente vantajosos, dado que possibilitam a medição de forma contínua, isto é, garantindo que o processo acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, ou apenas a pedido, isto é, de forma pontual e espaçada no tempo de vários minutos, horas ou dias. 0 método aplica um conjunto de algoritmos de reconhecimento de padrões e descoberta de conhecimento, que utilizam o tempo de propagação da RGP e os respetivos sinais adquiridos pelas unidades sensoriais (505), em bruto ou como uma representação alternativa gerada a partir de informação representativa extraída dos mesmos.

Este processo é composto por uma primeira fase em que se realiza um pré-processamento do sinal recebido de cada uma das unidades sensoriais (505), seguido de uma fase de cálculo da base temporal comum, terminando na fase de extração de informação representativa. Na fase de préprocessamento são realizadas filtragens digitais complementares às efetuadas nas unidades sensoriais (505). Na fase de cálculo da base temporal comum é identificado o tempo em que foi emitido o sinal de sincronia por uma das unidades sensoriais (505) e o tempo em que o mesmo foi recebido nas restantes unidades sensoriais (505), sendo possível com esta informação, determinar e compensar o desfasamento temporal entre os sinais captados.

É ainda realizada a extração de informação representativa dos eventos de RGP, nomeadamente o cálculo do instante em que ocorreram os eventos de RGP e parâmetros de latência, amplitude e frequência, dos quais são exemplo o tempo de propagação, a diferença de amplitudes máximas, a diferença dos tempos até meio da recuperação (half recovery time), a diferença entre o número de eventos por unidade de tempo, entre outros. Este processo pode ser feito para as ondas de

RGP individuais, mas também para médias de ondas, ou para as representações alternativas das ondas individuais. Também estas são propriedades particularmente vantajosas da presente invenção.

A fase de classificação compara a informação representativa com os padrões registados, para determinar ou validar o estado emotivo do utilizador recorrendo a técnicas de classificação supervisionada como a de vizinho mais próximo (k-NN), usando como medida da proximidade a distância Euclideana, ou em alternativa, técnicas de classificação não supervisionadas (Clustering) ou semi-supervisionadas. São de qualquer modo admissíveis no contexto da presente invenção, outros métodos de classificação.

Finalmente, são apresentadas na unidade computacional (508), as medidas relativas ao tempo de propagação e/ou uma decisão acerca do padrão distintivo de RGP.

O resultado produzido pela unidade computacional (508) pode ter múltiplos efeitos técnicos, que incluem, mas não estão limitados ao, diagnóstico de condições psicofisiológicas no utilizador, deteção de alterações no estado emotivo do utilizador que interage com o dispositivo, exibição local ao utilizador dos parâmetros relacionados com o tempo de propagação e restantes características relacionadas com os sinais de RGP, permissão ou inibição do acesso a conteúdos digitais (ex: login no dispositivo, pagamentos, sites de Internet, ficheiros no computador, entre outros) ou recursos físicos (ex: edifícios, salas, automóvel, cofres, entre outros) em função do em função do padrão distintivo de RGP, personalização da utilização de um dispositivo (ex: computador do tipo tablet, automóvel, entre outros) em função da medição do tempo de propagação e forma de onda de RGP. 0 dispositivo é particularmente vantajoso para os fins a que se destina por possibilitar em simultâneo a deteção da presença das mãos no sensor (506) ou da proximidade do utilizador ao mesmo, a ampliação da relação sinal-ruído, a ligação ou envio de sinais de controlo a outros dispositivos e acessórios para gerar um efeito técnico a partir das funções anteriores.

A invenção poderá ser melhor entendida através da análise dos respetivos desenhos, alguns dos quais ilustram realizações preferenciais.

A Figura 1 a) ilustra a representação típica de um sinal de RGP durante a resposta a um estímulo externo. Algumas das informações representativas do sinal são: o instante de tempo em que acontece a ativação do sistema nervoso simpático, a amplitude relativa do evento (amp. EDR), o instante de tempo em que acontece o pico, a latência entre o tempo de ativação e o tempo de pico (t subida EDR) , a latência (t/2 rec. EDR) e amplitude relativa (50% amp. EDR) do sinal quando desce abaixo dos 50% da amplitude relativa do evento, e a latência (t rec. EDR) e amplitude relativa (63% amp. EDR) do sinal quando desce abaixo dos 63% da amplitude relativa do evento. O sinal de RGP pode também ser caraterizado pelos próprios dados em bruto recolhidos pelas unidades sensoriais (505), ou por uma combinação do sinal em bruto com a informação representativa, ou ainda por outro tipo de parâmetros ou representações alternativos (ex: Transformada Rápida de Fourier (FFT), Transformada Discreta de Cossenos (DCT) ou Onduletas (Wavelets)).

A Figura 1 b) ilustra a representação típica de um sinal de tempo de propagação da RGP durante a resposta a um estímulo externo, tal como o medido por pelo menos duas unidades sensoriais (505) , e onde podem ser observados alguns dos comportamentos típicos, nomeadamente a sincronia proximaldistal (Em Sincronia), a antecipação proximal-distal (Proximal-Distal), e o atraso proximal-distal (DistalProximal). A partir desta informação, é possível extrair novas caracteristicas distintivas, tais como o tempo de propagação, correspondente à diferença de tempo entre os tempos em que acontece a ativação detetados em cada uma das unidades sensoriais rácio de propagação, correspondente à divisão entre os tempos em que acontece a ativação detetados em cada uma das unidades sensoriais diferencial de amplitude, correspondente à diferença de amplitude dos eventos detetados em cada uma das unidades sensoriais (505), o rácio de amplitude, correspondente à divisão entre as amplitudes detetados em cada uma das unidades entre outros indicadores .

A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma das realizações preferenciais da presente invenção, materializada por um dispositivo autónomo que se assemelha a uma luva (107), em que as unidades sensoriais (505) estão integradas na luva (107) .

Nesta situação, as unidades sensoriais (505) compreendem o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (101), (102), (103), (104), (105) e (106), que está integrado nos têxteis ou adaptado à estrutura da luva (107), que neste caso funciona com ou sem contacto direto. Os sinais são medidos a partir de qualquer combinação dos elementos disponíveis, quando o utilizador coloca a luva (107), como ilustrado. Os elementos (101), (102), (103), (104), (105) e (106), preferencialmente serão de um material não metálico, como películas, filmes ou adesivos condutores, ainda que possam ser também metálicos.

Independentemente da configuração das unidades sensoriais (505) , estas captam o sinal de RGP utilizando um par de módulos eletrónicos de terminais de medição (501), neste caso realizado por elementos condutores metálicos ou não metálicos, ou por sensores capacitivos sem contacto, integrados na luva (107), amplifica-o, e realiza o seu acondicionamento e digitalização de modo a permitir a sua transmissão para uma unidade computacional (508). Neste caso, a unidade sensorial (505) está ligada aos módulos eletrónicos de terminais de medição (105) e (106), e uma segunda unidade sensorial (505) está ligada aos módulos eletrónicos de terminais de medição (103) e (104) .

Alternativamente, as unidades sensoriais (505) podem também estar ligadas aos módulos eletrónicos de terminais de medição (101) e (102), ou aos módulos eletrónicos de terminais de medição (101) e (103), ou aos módulos eletrónicos de terminais de medição (102) e (104) . A luva (107), integra um módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507), através do qual uma unidade sensorial (505) emite um sinal luminoso, que é captado instantaneamente pelas restantes unidades sensoriais (505) .

A transmissão de dados para a unidade computacional (508) pode ser realizada através de um canal sem fios, por USB, ou através de qualquer outro tipo de ligação, para um computador pessoal, um computador do tipo tablet, ou qualquer outro dispositivo capaz de desempenhar as funções da unidade computacional (508), pré-processamento, extração de caracteristicas representativas, e deteção do estado afetivo do utilizador. Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de deteção do estado afetivo no ecrã da unidade computacional (508) . Em função das caracteristicas extraídas pelo sistema, a unidade computacional (508) poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: as contas de e-mail; a lista de contactos pessoais; as imagens de fundo, sons, toques e cores; as aplicações visíveis/instaladas; a aparência e forma de navegação nos ecrãs; o idioma; a forma de ligação à internet), ou limitar as suas funções de acordo com o estado afetivo detetado (incluindo a inibição da ativação). Este sistema poderá funcionar também num formato em que a unidade computacional (508) está integrada na própria luva (107), sendo que neste caso é apenas apresentada uma indicação luminosa, acústica, mecânica ou de outro tipo, em função de variações detetadas nas caracteristicas representativas. As caracteristicas representativas podem ainda ser utilizadas para efeitos de diagnóstico ou complemento de outros parâmetros de avaliação psicofisiológica do utilizador.

As Figuras 3 a) e 3 b) ilustram uma vista esquemática de outra das realizações preferenciais da presente invenção, materializada por um painel (207), na estrutura do qual as unidades sensoriais (505) estão integradas.

Nesta situação, as unidades sensoriais (505) compreendem o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (201), (202), (203), (204), (205) e (206), que estão integrados no painel (207), que neste caso funciona com ou sem contacto direto. Os sinais de RGP são medidos a partir de qualquer combinação dos elementos disponíveis, quando o utilizador coloca a sua mão sobre o painel (207). Os elementos (201), (202), (203), (204), (205) e (206) preferencialmente serão de um material não metálico, como películas, filmes ou adesivos condutores, ainda que possam ser também metálicos. Independentemente da configuração das unidades sensoriais (505), estas captam o sinal de

RGP utilizando um par de módulos eletrónicos de terminais realizado por elementos condutores metálicos ou não metálicos, ou por sensores capacitivos sem contacto, integrados no painel realiza o seu acondicionamento e digitalização de modo permitir a sua transmissão para uma unidade computacional

Neste caso, a unidade sensorial aos módulos eletrónicos de terminais de medição (205) e (505) está ligada aos módulos eletrónicos de terminais de medição (203) e (204) .

Alternativamente, as unidades sensoriais (505) podem também estar ligadas aos módulos eletrónicos de terminais de medição (201) e (202), ou aos módulos eletrónicos de terminais de medição (201) e (203), ou aos módulos eletrónicos de terminais de medição (202) e (204) . O painel (207), integra um módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507), através do qual uma unidade sensorial (505) emite um sinal luminoso, que é captado instantaneamente pelas restantes unidades sensoriais (505) . O painel (207) pode ser um acessório externo ou estar integrado na carcaça de uma unidade computacional (508), sendo que, no caso em que é um acessório externo, a transmissão de dados para a unidade computacional (508) pode ser realizada através de um canal sem fios, por USB, ou através de qualquer outro tipo de ligação, e no caso em que está integrado na carcaça do dispositivo, a transmissão de dados pode ser feita diretamente através de pistas na placa de circuito impresso da unidade computacional (508) . A unidade computacional (508) poderá ser um computador pessoal, um computador do tipo tablet, ou qualquer outro dispositivo capaz de desempenhar as funções da unidade computacional (508), pré-processamento, extração de características representativas, e deteção do estado afetivo do utilizador. Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de deteção do estado afetivo no ecrã da unidade computacional (508) . Em função das características extraídas pelo sistema, a unidade computacional (508) poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: as contas de e-mail; a lista de contactos pessoais; as imagens de fundo, sons, toques e cores; as aplicações visíveis/instaladas; a aparência e forma de navegação nos ecrãs; o idioma; a forma de ligação à internet), ou limitar as suas funções de acordo com o estado afetivo detetado (incluindo a inibição da ativação). Este sistema poderá funcionar também num formato em que a unidade computacional (508) está integrada no próprio painel (207), sendo que neste caso é apenas apresentada uma indicação luminosa, acústica, mecânica ou de outro tipo, em função de variações detetadas nas características representativas. As características representativas podem ainda ser utilizadas para efeitos de diagnóstico ou complemento de outros parâmetros de avaliação psicofisiológica do utilizador.

As Figuras 4 a) e 4 b) ilustram uma vista esquemática de outra das realizações preferenciais da presente invenção, numa configuração em que as unidades sensoriais (505) poderão estar integradas num volante de automóvel (307) . Nesta situação, as unidades sensoriais (505) compreendem o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (301), (302), (303), (304), (305) e (306), sendo a medição realizada quando o utilizador coloca as mãos no volante de automóvel (307), como ilustrado. Os elementos (301), (302), (303), (304), (305) e (306) preferencialmente serão de um material não metálico, como películas, filmes ou adesivos condutores, ainda que possam ser também metálicos.

Independentemente da configuração das unidades sensoriais (505), estas captam o sinal de RGP utilizando o módulo eletrónico de terminais de medição (501), neste caso realizado por elementos condutores não metálicos integrados num volante de automóvel (307), ainda que possam ser também elementos condutores metálicos ou sensores capacitivos sem contacto. O sinal de RGP captado é amplificado, e realizase o seu acondicionamento e digitalização de modo a permitir a sua transmissão para a unidade de processamento central da consola do automóvel.

Esta pode ser realizada através de um canal sem fios, ou pelo barramento CAN do veículo, ou através de qualquer outro tipo de ligação, para a unidade de processamento central da consola do automóvel ou qualquer outro subsistema do veículo que realize o processo desempenhado pela unidade computacional (508), pré-processamento, extração do padrão representativo, e identificação de padrões distintivos de RGP.

Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de deteção do estado afetivo na unidade de processamento central da consola de um automóvel, que neste caso materializa a unidade computacional (508). Em função das características extraídas pelo sistema, o veículo poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: as estações de rádio memorizadas; a lista de contactos pessoais da agenda do automóvel; a posição da coluna de direção, bancos e espelhos; a velocidade máxima do veículo; entre outros), ou limitar as suas funções de acordo com o estado afetivo do utilizador (incluindo a inibição) .

Uma vez que as unidades sensoriais (505) estão incluídas no volante de automóvel (307), é ainda dada a possibilidade da deteção de se o utilizador tem ou não as mãos no volante de automóvel (307), informação que pode ser usada para fins de prevenção de acidentes.

As Figuras 5a), 5b) e 5 c) ilustram uma vista esquemática de outra realização possível da presente invenção, em que as unidades sensoriais (505) estão integradas num computador do tipo tablet ou telemóvel (405) , onde está aplicado o módulo eletrónico de terminais de medição (501).

Nesta configuração, existe contacto direto entre o dispositivo e o utilizador, contudo, também são admissíveis configurações em que o módulo eletrónico de terminais de medição (501) está encapsulado no interior do computador do tipo tablet ou telemóvel (405), sendo a aquisição do RGP feita através de um método capacitivo, sem alteração do aspeto exterior da carcaça do computador do tipo tablet ou telemóvel (405) e dispensando o contacto entre o dispositivo e o utilizador. Quando o utilizador coloca as suas mãos nas imediações do módulo eletrónico de terminais de medição (501), o dispositivo irá adquirir os sinais de RGP para efeitos de medição do tempo de propagação.

Nesta situação, uma das unidades sensoriais (505) apresenta o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (401) e (402), e outra das unidades sensoriais (505) apresenta o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (403) e (404). Nesta realização, as unidades sensoriais (505) estão integradas e comunicam diretamente com a unidade computacional (508) através das interfaces de comunicação standard. Utilizando os dados adquiridos, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de deteção do estado afetivo num ecrã de representação gráfica de computadores do tipo tablet ou telemóveis (406) existente para o efeito no mesmo, sendo que neste caso, o computador do tipo tablet ou telemóvel (405) materializa a unidade computacional (508).

Em função das características extraídas pelo sistema, o veículo poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: as contas de e-mail; a lista de contactos pessoais; as imagens de fundo, sons, toques e cores; as aplicações visíveis/instaladas; a aparência e forma de navegação nos ecrãs; o idioma; a forma de ligação à internet) ou limitar o acesso a algumas das suas funções ou acesso a recursos digitais (ex: login, pagamentos, sites de Internet, ficheiros no computador, entre outros).

A Figura 6 ilustra o diagrama de blocos, apresentando os módulos do dispositivo para medição do tempo de propagação em sinais de RGP. Dependendo da realização, o sinal medido a partir do módulo eletrónico de terminais de medição (501), alimenta o módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502), que efetua a filtragem e amplificação dos sinais; por sua vez, o módulo eletrónico de conversão analógico-digital (503) transforma os sinais de RGP recolhidos numa representação passível de ser gerida na unidade computacional (508) . Os sinais são passados por um módulo eletrónico de transmissão de sinal (504).

Esta é a estrutura de cada uma das unidades sensoriais (505); no dispositivo existem pelo menos duas unidades sensoriais (505) independentes e eletricamente desacopladas, por intermédio de um módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507), que garante que os sinais de RGP captados por cada uma das unidades sensoriais (505) não sofrem interferência mútua.

Para isso, uma das unidades sensoriais (505) gera um sinal luminoso, sonoro, mecânico ou outro, que é captado pelas restantes unidades sensoriais (505), sendo ainda admissíveis formatos em que as unidades sensoriais (505) possuem relógios suficientemente precisos ao ponto de ser possível referenciar ambas as unidades sensoriais (505) à mesma base temporal. Os sinais de RGP são enviados para a unidade computacional (508) através do módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) e enviados para a unidade computacional (508), que extrai características representativas do sinal relacionadas com o tempo de propagação da RGP e/ou com o estado afetivo do utilizador.

O módulo eletrónico de terminais de medição (501), pode ser particularizado em sensores metálicos, não metálicos ou capacitivos sem contacto, integrados numa luva (107), num painel (207), num volante de automóvel (307) ou num computador do tipo tablet ou telemóvel (405) .

Descrição das figuras

A Figura 1 a) ilustra a representação típica de um sinal de RGP durante a resposta a um estímulo externo.

A Figura 1 b) ilustra a representação típica de um sinal de tempo de propagação da RGP durante a resposta a um estímulo externo, tal como medido por pelo menos duas unidades sensoriais (505).

A Figura 2 representa uma vista esquemática de uma das realizações da invenção, em que o dispositivo é uma luva (107) . Nesta situação as unidades sensoriais (505) compreendem o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado por elementos condutores metálicos, não metálicos ou capacitivos (101), (102), (103), (104), (105) e (106) integrados na estrutura da luva (107).

A Figura 3 a) representa uma vista esquemática de uma das realizações da invenção, em que o dispositivo é um painel (207) . Nesta situação as unidades sensoriais (505) compreendem o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado por elementos condutores metálicos, não metálicos ou capacitivos (201), (202), (203), (204), (205) e (206) integrados na estrutura do painel (207) .

A Figura 3 b) representa uma vista lateral do painel (207) sobre o qual o utilizador coloca a mão.

A Figura 4 a) representa uma vista frontal esquemática de outra realização possível da invenção, em que as unidades sensoriais (505) estão integradas no volante de automóvel (307), e a medição é feita com um módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado por elementos condutores metálicos, não metálicos ou capacitivos (305) e (306) integrados na estrutura de um volante de automóvel (307) .

A Figura 4 b) representa uma vista traseira esquemática de um volante de automóvel (307), no qual as unidades sensoriais (505) estão integradas, e onde o módulo eletrónico de terminais de medição (501), é realizado por elementos condutores metálicos, não metálicos ou capacitivos (301), (302), (303) e (304) integrados na estrutura do volante de automóvel (307) .

A Figura 5 a) representa uma vista frontal esquemática de outra realização possível da invenção, em que as unidades sensoriais (505) estão integradas no computador do tipo tablet ou telemóvel (405) , e a medição é feita com um módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado por elementos condutores metálicos, não metálicos ou capacitivos (401), (402), (403) e (404) integrados no computador do tipo tablet ou telemóvel (405) .

As Figuras 5b) e 5 c) representam as vistas esquemáticas das laterais direita e esquerda do computador do tipo tablet ou telemóvel (405) , com a indicação dos respetivos módulos eletrónicos de terminais de medição (501) integrados no computador do tipo tablet ou telemóvel (405) .

A Figura 6 representa um diagrama de blocos, apresentando os módulos do dispositivo para medição do tempo de propagação da RGP.

Exemplos

Numa das realizações preferenciais da presente invenção, as unidades sensoriais (505) estão encapsuladas no computador do tipo tablet ou telemóvel (405) que serve também de unidade computacional (508) . Nesta realização, o computador do tipo tablet ou telemóvel (405) possui quatro módulos eletrónicos de terminais de medição (501), dois para cada uma das unidades sensoriais (505), integrados na sua carcaça, com áreas de medição nas laterais esquerda e direita. As unidades sensoriais (505), estão ligadas ao módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal (502), que amplifica e filtra os sinais de RGP, de tal forma que possibilita a medição dos sinais de RGP sempre que o utilizador coloca a eminência tenar e dois dos dedos da mão sobre os módulos eletrónicos de terminais de medição sem existir contacto direto entre o utilizador e o dispositivo. Nesta realização, o módulo eletrónico de transmissão de sinal a unidade sensorial computacional (508) transmite o sinal ao nível da placa mãe do computador do tipo tablet ou telemóvel (405) através de pistas na placa de circuito impresso ou pinos de ligação às interfaces de comunicação convencionais do computador do tipo tablet ou telemóvel (porta COM, interface USB, ou até pinos de GPIO).

Noutra realização preferencial da presente invenção, as unidades sensoriais (505) estão integradas num volante de automóvel (307), sendo a unidade computacional (508) a unidade de processamento central do veiculo. Nesta realização, quando o utilizador agarra o volante, a eminência tenar e os dedos ficam em contacto com os módulos eletrónicos de terminais de medição (501), permitindo que a RGP seja adquirida enquanto o utilizador está no interior do veículo. O módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) inclui um método de ligação sem fios integrado na unidade sensorial (505), ou um método de comunicação com o bus CAN do automóvel.

Noutra realização preferencial da presente invenção, as unidades sensoriais (505) estão integradas num painel (207) onde o utilizador pode colocar a sua mão. Nesta realização, o dispositivo pode ser utilizado de forma autónoma ou estar integrado no computador do tipo tablet ou telemóvel (405) ou outro dispositivo capaz de funcionar como unidade computacional (508) . Nesta situação, uma unidade sensorial (505) apresenta o módulo eletrónico de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (205) e (206), e outra unidade sensorial (505) está ligada aos módulos eletrónicos de terminais de medição (501), realizado pelos elementos (203) e (204). Quando o utilizador coloca a sua mão sobre o painel (207), o dispositivo consegue extrair as características representativas dos sinais de RGP e fazer a análise do tempo de propagação. Em alternativa, a unidade ligada aos módulos eletrónicos de terminais de medição elementos aos módulos eletrónicos de terminais de medição materializados pelos elementos ainda aos módulos eletrónicos de terminais de medição (501) materializados pelos elementos (202) e (204) .

Em qualquer das realizações anteriormente descritas, a RGP pode ser adquirida como acessório externo. Na configuração de acessório externo, uma realização preferencial da presente invenção tem o formato de uma luva (107), na qual estão integradas as unidades sensoriais (505), sendo a unidade computacional (508) um computador pessoal de secretária, um computador pessoal portátil, um computador do tipo tablet ou outro equipamento com capacidade de processamento adequada. Neste cenário, a pessoa coloca a luva (107) com o sensor (506), e uma unidade sensorial (505) fica em contacto com a eminência tenar através dos módulos eletrónicos de terminais de medição (501), realizados pelos elementos outra unidade sensorial (505) fica em contacto com os dedos através dos módulos eletrónicos de terminais de medição (501), realizados pelos elementos (103) e (104) . Nesta realização, o módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) da luva (107) utiliza um elemento de ligação sem fios, para transmitir os dados entre as unidades sensoriais (505) e a unidade computacional (508), onde os resultados da medição do tempo de propagação e/ou da caracterização do estado afetivo podem ser apresentados no ecrã da unidade computacional (508) .

Em qualquer das realizações anteriormente descritas, a unidade computacional (508) executa um conjunto de algoritmos de extração de caracteristicas e de reconhecimento de padrões, que calculam informações representativas a partir dos sinais e cruzam os sinais de RGP adquiridos e informação representativa relacionada, com os padrões existentes numa base de dados de utilizadores ou de estados afetivos. Para efeitos ilustrativos, no âmbito das realizações descritas, o reconhecimento do estado afetivo é feito através de um algoritmo de vizinho mais próximo (k-NN) utilizando uma métrica de distância

Euclideana, ainda que a invenção cubra outras abordagens possíveis.

Sem perda de generalidade pelo facto de ter sido apresentada anteriormente a descrição detalhada da invenção, as suas realizações preferenciais não constituem uma limitação à abrangência da mesma. Nesse sentido, não só outras variações das realizações preferenciais são admissíveis, como também todas as outras realizações que partilhem as caraterísticas reivindicadas pertencem ao âmbito da invenção.

Referências Bibliográficas

1. Kreibig, S.. Autonomic nervous system activity in emotion: A review, Biological Psychology, vol. 84, no. 3, pp. 394-421, Jul. 2010.

2. Gamboa, H.. Multi-Modal behavioural biometrics based on HCI and electrophysiology, Ph.D. dissertation, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, 2008.

3. Boucsein, W. . Electrodermal Activity, 2nd ed. Springer, Sep. 2011.

Lisboa, 24 de Agosto de 2012

Claims

REIVINDICAÇÕES

Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele compreendendo uma computacional (508) que compreende qualquer unidade tipo de equipamento eletrónico, e pelo menos duas unidades sensoriais incluem um módulo eletrónico de terminais de medição que compreende elementos condutores metálicos, não metálicos, ou sensores capacitivos de medição da resposta galvânica da pele, um módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal que inclui um filtro de ruído eletromagnético, um módulo eletrónico de conversão analógico-digital um módulo eletrónico de transmissão de sinal (504) um módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização uma unidade computacional (508) programada para implementar um método de avaliação psicofisiológica do utilizador com base nas medidas recolhidas pelas diferentes caracterizado por:

o módulo eletrónico de desacoplamento elétrico e sincronização (507) incluir um sinal luminoso, que está ligado a uma das unidades sensoriais (505), e as restantes unidades sensoriais (505) compreendem um sensor ótico de deteção de sinais luminosos, ou incluir amplificadores de isolamento e um relógio de tempo real;

b) a unidade computacional (508) estar programada para implementar um método de ampliação da relação sinalruído através da combinação das medidas recolhidas pelas diferentes unidades sensoriais (505);

c) a unidade computacional (508) estar programada para implementar um método de personalização das suas definições em função da medição do tempo de propagação e forma de onda de RGP.
2. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com reivindicação 1, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (501) com elementos não metálicos ser películas, filmes condutores ou adesivos condutores.
3. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com reivindicação 1, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (501) ser outros materiais não metálicos ou sensores capacitivos.
4. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (501) com elementos metálicos com ou sem gel, ser elétrodos de prata/prata-clorídio, placas de cobre ou de outros metais.
5. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (501) das unidades sensoriais (505) estar integrado nas referidas unidades sensoriais (505).
6. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (501) das unidades sensoriais (505) estar ligado aos restantes módulos das unidades sensoriais (505) através de fios ou cabos com comprimento variável.
7. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as unidades sensoriais (505) e a unidade computacional (508) estarem integradas entre si, constituindo um dispositivo único que possui simultaneamente todas as partes integrantes das unidades sensoriais (505) e todas as partes integrantes da unidade computacional (508).
8. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por as unidades sensoriais (505) e a unidade computacional (508) estarem separadas entre si, constituindo dois ou mais dispositivos independentes em que pelo menos um deles possui partes integrantes da unidade computacional (508) e os restantes possuem partes integrantes das unidades sensoriais (505) .
9. Dispositivo para medição do tempo de propagação da resposta galvânica da pele numa luva (107), de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado por:

a) as unidades sensoriais (505) estarem integradas numa luva (107);

b) o módulo eletrónico de terminais de medição (501) ser um elemento condutor não metálico, ou um elemento condutor metálico, ou um sensor capacitivo sem contacto, realizado pelos elementos (105) e (106), (101) e (102), (103) e (104), (101) e (103) ou (102) e (104);