(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザの生理学的活動解析の自然に発生する生理学的活動を修正するシステムと、ユーザの生理的活動を効果的に変更するような剌激的な入力をユーザに与える生理的活動の修正装置と、修正装置を操作する間ユーザの生理的活動を変更するのに応じて、ユーザの固有な入力を変更するために生理的活動を修正する操作の制御を効果的に行うドライバとを提供する。【解決手段】自然発生生物リズム活動を調節するシステムであって、  ユーザの生物リズム活動を解析するモニタと；  ユーザに対してこの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剌激入力を提供する生物リズム活動調節装置と；  調節装置の動作中におけるユーザの生物リズム活動の変化に応じて、ユーザに対する入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させるように、生物リズム活動調節装置の動作を制御するよう作用するドライバと；からなることを特徴とするシステム。【選択図】図１
2007330773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然発生生物リズム活動を調節するシステムであって、
ユーザの生物リズム活動を解析するモニタと；
ユーザに対してこの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剌激入力を提供する生物リズム活動調節装置と；
調節装置の動作中におけるユーザの生物リズム活動の変化に応じて、ユーザに対する入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させるように、生物リズム活動調節装置の動作を制御するよう作用するドライバと；
からなることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ドライバは、調節装置の動作中におけるユーザの生物リズム活動の非周波数特性における少なくとも一つの該当する変化に応じて、ユーザに対する入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させるよう作用する請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ユーザへの入力の少なくとも一つの非周波数特性は再帰性パターンの一部である請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記ユーザの生物リズム活動の少なくとも一つの非周波数特性は再帰性パターンの一部である請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記ドライバは、前記ユーザへの入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させる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も応答する請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも一つの非周波数特性は、略再帰性パターンの少なくとも２つの要素の関係を含む請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記選択可能なオペレータコマンドは、ユーザへの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一つを選択するよう作用する請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記調節装置は、ユーザの生物リズム活動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請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記ドライバは少なくとも部分的にあらかじめ設定された方式で動作する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記モニタおよび前記調節装置からの入力を受信し前記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８記載のシステム。
【請求項１１】
前記シフトディテクタは、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調節装置に前記シフト補正出力を提供する請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記ドライバからの前記入力はオペレータコマンドで決定された指令を含む請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記シフト補正出力は、生物リズム活動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１０記載のシステム。
【請求項１４】
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ことによって提供する請求項１０記載のシステム。
【請求項１５】
前記シフト補正出力はユーザへの刺激入力の開始を繰り上げることによって提供する請求項１０記載のシステム。
【請求項１６】
前記剌激入力は音響入力である請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
前記刺激入力は視覚入力である請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
前記剌激入力は触覚入力である請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
前記モニタは呼吸情報を解析するよう動作する請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
ユーザの生物リズム活動を解析し；
ユーザに対してこの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剌激入力を提供し；
調節装置の動作中におけるユーザの生物リズム活動の変化に応じてユーザに対する入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させる、自然発生生物リズム活動を調節する方法。
【請求項２１】
調節装置の動作中におけるユーザの生物リズム活動の非周波数特性における少なくとも一つの該当する変化に応じて、ユーザに対する入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記ユーザへの入力の少なくとも一つの非周波数特性は再帰性パターンの一部である請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記ユーザの生物リズム活動の少なくとも一つの非周波数特性は再帰性パターンの一部である請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記ユーザへの入力の少なくとも一つの非周波数特性を変化させ、また、選択可能なオペレータコマンドにも応答する請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも一つの非周波数特性は、略再帰性パターンの少なくとも２つの要素の関係を含む請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
前記選択可能なオペレータコマンドは、ユーザへの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一つを選択するよう作用する請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記変化ステップは、ユーザの生物リズム活動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請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
前記提供ステップは少なくとも部分的にあらかじめ設定された方式で動作する請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
前記刺激出力ならびに前記生物リズム活動のシフト補正をさらに行う請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
シフト補正は、さらにオペレータコマンドに応答する請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記シフト補正は生物リズム活動信号の開始とユーザへの剌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２９記載の方法。
【請求項３２】
前記シフト補正はユーザへの刺激入力の開始を遅延させることによって提供する請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記シフト補正はユーザへの刺激入力の開始を繰り上げることによって提供する請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
前記剌激入力は音響入力である請求項２０記載の方法。
【請求項３５】
前記剌激入力は視覚入力である請求項２０記載の方法。
【請求項３６】
前記剌激入力は触覚入力である請求項２０記載の方法。
【請求項３７】
前記生物リズム活動は身体器官の周囲方向変化を含む請求項２０記載の方法。
【請求項３８】
前記モニタは、
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け；
前記ベルトの少なくとも一部に接する変形可能構造体を備え、前記ベルトが伸長した際に前記変形可能構造体に対して力を付加してこれを変形し；
前記変形可能構造体に接触する力変換器を備え、これが前記変形可能構造体の変形に応じて信号を出力し；
前記変形可能構造体に接合する複数のガイドを備え、これを通じて前記ベルトを誘導し、これにより前記ベルトがどの角度で前記変形可能構造体に到達するかにかかわらず、前記ベルトの張力を前記変形可能構造体の一部分に一定の角度で伝達する請求項１記載のシステム。
【請求項３９】
前記モニタは；
ベルトプロテクタと；
前記ベルトプロテクタ内に配設された力変換器と；
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトとを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け、前記ベルトは前記ベルトプロテクタ内に配設され、前記ベルトの一端を前記ベルトプロテクタの内側表面に接合し前記ベルトの他方の一端を前記力変換器に接合し、前記ベルトが伸長した際に前記力変換器に力を付加し、これによって前記力変換器が前記力に応じた信号を出力することを誘起する請求項１記載のシステム。
【請求項４０】
前記モニタは、
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け；
前記ベルトの少なくとも一部に接する変形可能構造体を備え、前記ベルトが伸長した際に前記変形可能構造体に対して力を付加してこれを変形し；
前記変形可能構造体に接触する変換器を備え、これが前記変形可能構造体の変形に応じて信号を出力し；
実質的に低摩擦の内側表面を有するベルトプロテクタを備え、この内部を貫通して前記弾力性ベルトが配置される請求項１記載のシステム。
【請求項４１】
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け；
前記ベルトの少なくとも一部に接する変形可能構造体を備え、前記ベルトが伸長した際に前記変形可能構造体に対して力を付加してこれを変形し；
前記変形可能構造体に接触する変換器を備え、これが前記変形可能構造体の変形に応じて信号を出力し；
前記変形可能構造体に接合する複数のガイドを備え、これを通じて前記ベルトを誘導し、これにより前記ベルトがどの角度で前記変形可能構造体に到達するかにかかわらず、前記ベルトの張力を前記変形可能構造体の一部分に一定の角度で伝達する生物リズム活動監視装置。
【請求項４２】
ベルトプロテクタと；
前記ベルトプロテクタ内に配設された力変換器と；
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトとを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け、前記ベルトは前記ベルトプロテクタ内に配設され、前記ベルトの一端を前記ベルトプロテクタの内側表面に接合し前記ベルトの他方の一端を前記力変換器に接合し、前記ベルトが伸長した際に前記力変換器に力を付加し、これによって前記力変換器が前記力に応じた信号を出力することを誘起する生物リズム活動監視装置。
【請求項４３】
縦長方向に沿って伸長可能な弾力性ベルトを備え、このベルトはユーザの身体の少なくとも一部に巻き付けることができ、この一部がユーザの生物リズム活動の結果として周囲方向の変化を受け；
前記ベルトの少なくとも一部に接する変形可能構造体を備え、前記ベルトが伸長した際に前記変形可能構造体に対して力を付加してこれを変形し；
前記変形可能構造体に接触する変換器を備え、これが前記変形可能構造体の変形に応じて信号を出力し；
実質的に低摩擦の内側表面を有するベルトプロテクタを備え、この内部を貫通して前記弾力性ベルトが配置される生物リズム活動監視装置。
【請求項４４】
前記ベルトプロテクタはその長さ方向の少なくとも一部において柔軟性である請求項４２記載の装置。
【請求項４５】
前記ベルトプロテクタは複数の柔軟性部分を備える請求項４２記載の装置。
【請求項４６】
前記ベルトプロテクタは略四角形断面を有する請求項４２記載の装置。
【請求項４７】
前記ベルトプロテクタは略円形断面を有する請求項４２記載の装置。
【請求項４８】
前記ベルトプロテクタは略螺旋形状を有する請求項４２記載の装置。
【請求項４９】
前記ベルトプロテクタの一部は別の一部分に接合可能である請求項４２記載の装置。
【請求項５０】
前記ベルトプロテクタはその長さ方向の少なくとも一部において柔軟性である請求項４３記載の装置。
【請求項５１】
前記ベルトプロテクタは複数の柔軟性部分を備える請求項４３記載の装置。
【請求項５２】
前記ベルトプロテクタは略四角形断面を有する請求項４３記載の装置。
【請求項５３】
前記べルトプロテクタは略円形断面を有する請求項４３記載の装置。
【請求項５４】
前記ベルトプロテクタは略螺旋形状を有する請求項４３記載の装置。
【請求項５５】
前記ベルトプロテクタの一部は別の一部分に接合可能である請求項４３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
産業上の利用分野
この発明は生物周期活動の修正のシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】米国特許第５２６７９４２号明細書
【特許文献２】米国特許第５０７６２８１号明細書
【特許文献３】米国特許第５４２３３２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例にしたがって、ユーザの生理学的活動解析のモニタを含む自然に発生する生理学的活動を修正するシステムと、少なくともユーザの生理的活動のある局面を効果的に変更するような剌激的な入力をユーザに与える生理的活動の修正装置と、修正装置を操作する間ユーザの生理的活動を変更するのに応じて少なくともユーザのまれで固有な入力を変更するために生理的活動を修正する操作の制御を効果的に行うドライバとを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
好適には、このドライバは、修正装置を操作する間にユーザのまれで固有な生理学的活動の少なくとも１つの一致した変更に応じて、まれで固有の入力の変更を効果的に行う。
【０００６】
本発明の実施例に従って、ユーザのまれで固有な入力は再帰性のあるパターンを有する。
【０００７】
好適には、このドライバは、まれで固有なユーザの入力を変更する方法を制御する選択可能な操作命令に効果的に反応する。
【０００８】
本発明の実施例に従って、非周期性の特徴は、一般に周期的に起こるパターンのうち、少なくとも２つの要素の関係を含んでいる。
【０００９】
好適には、選択可能な指令は、修正されるユーザに対する入力パターンにおける全般的に反復する少なくとも２つの特性間の複数の関係のうち少なくとも一つを選択するよう動作する。
【００１０】
本発明の実施例に従って、修正装置は、ユーザの生理的周期活動内の一般的で周期的なパターンとユーザへの入力の一般的で周期的なパターンの間の時間的な関係に良く反応する。
【００１１】
好適には、ドライバは部分的にあらかじめ決定された機能として作用する。
【００１２】
本発明の実施例に従って、システムはモニタと修正装置からの入力を受信し、修正装置へシフト修正出力を供給するシフトディテクタから構成される。
【００１３】
好適には、シフトディテクタはドライバからの入力を受け、修正装置へシフト修正出力を効果的に供給するよう作用する。
【００１４】
本発明の実施例に従って、ドライバからの入力はオペレータコマンドによって決定された制御命令を含む。
【００１５】
好適には、シフト訂正出力は生理学的周期活動での信号の開始とユーザの刺激入力との時間の関係に応じて供給される。
【００１６】
本発明の実施例に従って、シフト訂正出力は、ユーザの刺激入力の遅延によって供給される。
【００１７】
好適には、シフト訂正出力はユーザの剌激的な入力の開始を繰り上げることで供給される。
【００１８】
本発明の実施例に従って、少なくとも１つのユーザの生理学的周期活動の非周期性の特徴が周期的パターンの一部を形成する。
【００１９】
刺激入力は聴覚入力、視覚入力、触覚入力、あるいはそれらの組合せである。
【００２０】
好適には、モニタは呼吸の情報を解析するよう動作する。
【００２１】
本発明の実施例に従って、加えて、以下の事項が提供される。ユーザの生理学的周期活動の解析を含む、自然に生じる生理学的周期を修正する方法と、ユーザの生理学的周期の活動のうち少なくとも１つの局面を変更するのに効果がある刺激入力をユーザに提供する方法と、修正の操作を行っている間、ユーザの生理学的周期活動の変化に応じて、ユーザの、まれで特徴のある入力を変化させる方法である。
【００２２】
多様な刺激入力が、多様な形で、個別にあるいは同時にユーザに供給されることが高く評価されることである。例えば、聴覚は視覚および／または触覚の剌激と組み合わせることができる。また、２種類、それ以上の聴覚、視覚あるいは触覚刺激が単独あるいは他の型の刺激と同時に供給される。例えば、聴覚剌激はステレオで供給される。そして視覚剌激は、３次元映像刺激をユーザに提供するために立体ステレオ映像で提供される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
ここで、二つの計算結果において１５％の差異が見られる。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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）。
【００８６】
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。
【００８７】
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）。
【００８８】
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。
【００８９】
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）。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）。
【００９３】
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。
【００９４】
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）。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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）。
【００９８】
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。
【００９９】
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）。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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）。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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）。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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）。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
Ｐ６（ｎ）息こらえ時間  −  点ｃおよびｂ間の時間間隔。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】図１は、本発明の好適な実施例に従って生理学的周期活動を修正するシステムの概略ブロック線図である。
【図２】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】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】図４は、図１で示したシステムに含まれる生理学的周期活動修正装置の概略図である。
【図５】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】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理学的周期活動の注釈つきの説明図である。
【図７】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理学的周期活動の信号の修正図である。
【図８】図８は、本発明に従って、モニタされた典型的な生理学的周期活動のシフト訂正の説明図である。
【図９Ａ】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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、聴覚剌激を用いて修正された呼吸信号の説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例に従って構成され操作される生理学的周期活動のモニタ装置と生理学的周期活動のセンサの概略図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１５の生理学的周期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】図１６Ｂは、図１５の生理学的周期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】図１７Ａは、図１５の生理学的周期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１７Ｂ】図１７ＢＣは、図１６Ａの生理学的周期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】図１７Ｃは、図１６Ｂの生理学的周期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】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】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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
2007330773.tif 000021
【図１５】
2007330773.tif 000022
【図１６Ａ】
2007330773.tif 000023
【図１６Ｂ】
2007330773.tif 000024
【図１７Ａ】
2007330773.tif 000025
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月30日(2007.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、第１相と第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呼吸の相の少なくとも１つ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、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間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。
【請求項２】
前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
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または２に記載のシステム。
【請求項４】
ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムの制御方法であって、前記呼吸が第１相と第２相とを少なくとも含み、
前記制御方法が、
ユーザの呼吸を解析する工程と、
前記解析された呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つとエントレインメントが発生するように作用する刺激入力をユーザへ提供する工程と、
前記発生された刺激を受けた前記ユーザの呼吸を再解析する工程と、
前記方法の実行の間に、前記再解析された呼吸における変化に応じて、ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程を含む方法。
【請求項５】
前記ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程が、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間を変化させることである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分である請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
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４〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ユーザの自然発生呼吸を調節するシステムの作動方法であって、前記呼吸が第１相と第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呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つ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、
前記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であって、
前記方法が、
前記モニタによりユーザの呼吸を解析する工程と、
前記呼吸調節装置が、前記解析された呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つとエントレインメントが発生するように動作するよう刺激入力を発生するように、前記ドライバにより前記呼吸調節装置を動作させる工程と、
前記モニタにより、前記発生された刺激を受けた前記ユーザの呼吸を再解析する工程と、
前記再解析された呼吸の変化に応じて、前記方法の実行の間に、ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させるように、前記調節装置を前記ドライバにより動作させる工程とを含む方法。
【請求項９】
前記ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程が、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間を変化させることである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分である請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
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８〜１０のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】米国特許第５２６７９４２号明細書
【特許文献２】米国特許第５０７６２８１号明細書
【特許文献３】米国特許第５４２３３２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、第１相と第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呼吸の相の少なくとも１つ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、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明のシステムは、前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分であるのが好ましい。
【０００６】
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。
【０００７】
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の制御方法であって、前記呼吸が第１相と第２相とを少なくとも含み、
前記制御方法が、
ユーザの呼吸を解析する工程と、
前記解析された呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つとエントレインメントが発生するように作用する刺激入力をユーザへ提供する工程と、
前記発生された刺激を受けた前記ユーザの呼吸を再解析する工程と、
前記方法の実行の間に、前記再解析された呼吸における変化に応じて、ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程を含む。
【０００８】
本発明の制御方法においては、前記ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程は、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間を変化させることであるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の制御方法においては、前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分であるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の制御方法においては、前記刺激入力は、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。
【００１１】
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の作動方法であって、前記呼吸が第１相と第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呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つ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、
前記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であって、
前記方法が、
前記モニタによりユーザの呼吸を解析する工程と、
前記呼吸調節装置が、前記解析された呼吸の相の少なくとも１つの特性の少なくとも１つとエントレインメントが発生するように動作するよう刺激入力を発生するように、前記ドライバにより前記呼吸調節装置を動作させる工程と、
前記モニタにより、前記発生された刺激を受けた前記ユーザの呼吸を再解析する工程と、
前記再解析された呼吸の変化に応じて、前記方法の実行の間に、ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させるように、前記調節装置を前記ドライバにより動作させる工程とを含む。
【００１２】
また、本発明の作動方法において、前記ユーザへの刺激入力の持続時間を変化させる工程は、前記第１相及び第２相の持続時間の合計に対する前記相の少なくとも１つに対応する刺激入力の持続時間を変化させることであるのが好ましい。
【００１３】
本発明の作動方法において、前記第１相が吸気部分であり、前記第２相が呼気部分であるのが好ましい。
【００１４】
本発明の作動方法において、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
ここで、二つの計算結果において１５％の差異が見られる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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）。
【００８０】
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。
【００８１】
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）。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）。
【００８５】
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。
【００８６】
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）。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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）。
【００９０】
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。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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）。
【００９５】
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。
【００９６】
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）。
【００９７】
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。
【００９８】
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）。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
Ｐ６（ｎ）息こらえ時間  −  点ｃおよびｂ間の時間間隔。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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１７Ｂ】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】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】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】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。