SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LA POSICION DE UN PARPADO RESPECTO AL GLOBO OCULAR.

Sistema y procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular.

Sistema para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende medios para obtener al menos una señal de actividad eléctrica de al menos un músculo del párpado (101); medios para convertir la señal obtenida al dominio digital (102); medios para rectificar la señal convertida (106); medios para aplicar un filtro paso-bajos a la señal rectificada (107); y medios para calcular la posición del músculo a partir de la señal a la que se le ha aplicado el filtro (108)

Sistema y procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular.

La presente invención se refiere a un procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende la obtención de al menos una señal de actividad eléctrica de un músculo del párpado y la obtención de la posición del párpado a partir de modificaciones en dicha señal. Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento para calcular la posición de un párpado de manera que las modificaciones de la señal obtenida se realizan de manera más rápida y fiable, mediante la conversión de la señal al dominio digital.

La presente invención se refiere también a un sistema para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, siendo el sistema adecuado para llevar a cabo dicho procedimiento.

La invención se enmarca dentro de la neurofisiología aplicada a sujetos animales, entre los que puede estar el ser humano, y más concretamente en experimentos relacionados con el movimiento del párpado de un ojo y su posición respecto al globo ocular.

Antecedentes de la invención

Actualmente existen varios procedimientos de medición del movimiento de un músculo, basados en la captación de la actividad eléctrica generada por el movimiento del músculo de un animal.

Normalmente, dicha captación de la actividad eléctrica se realiza mediante la medición del campo magnético producido por algún dispositivo implantado en el músculo en cuestión, o sus proximidades, y por lo tanto es necesaria la inserción de un elemento extraño en el cuerpo del animal que, además de conllevar posibles complicaciones en la salud del mismo, puede interferir con otras mediciones del sistema nervioso que sea necesario realizar al mismo tiempo.

Más concretamente, son conocidos en el estado de la técnica sistemas de medición del desplazamiento del párpado del ojo en la órbita ocular o del párpado sobre la superficie de la córnea, los cuales basan su funcionamiento en el efecto Hall (la aparición de un campo eléctrico al desplazarse un elemento conductor a través de un campo magnético), y que utilizan la técnica del seguidor magnético de la posición, como el descrito en [Fuchs AF y Robinson DA. "A method for measuring horizontal and vertical eye movement chronically in the monkey" J Appl Physiol., 21: 1068-1070]. Dicha medición se lleva a cabo mediante la generación de un campo magnético dentro del cual se mueve una bobina metálica implantada alrededor del ojo o del párpado del animal. De éste modo, al desplazarse la bobina por culpa del movimiento del párpado respecto al campo magnético creado, se genera un voltaje proporcional al desplazamiento realizado.

Por tanto, para medir el desplazamiento del párpado respecto al globo ocular, dicho tipo de sistema puede ser poco práctico si el animal sobre el cual se realiza la medición es de tamaño reducido, dada la envergadura de los componentes necesarios para realizar la medición, como puede ser la bobina implantada en el párpado del animal.

También se encuentra en el estado de la técnica un sistema de medición del desplazamiento del párpado basado en el efecto Hall descrito en los documentos [Koekkoek SK, Hulscher HC, Dortland BR; Hensbroek RA, Elgersma Y, Ruigrok TJ y De Zeeuw Cl. "Cerebellar LTD and learning-dependent timing of conditioned eyelid responses" Science, 301:1736-1739, 2003] y [Koekkoek SK, Den Ouden WL, Perry G, Highstein SM y De Zeeuw Cl "Monitoring kinetic and frequency-domain properties of eyelid responses in mice with magnetic distance measurement technique". J Neurophysiol., 88:2124-2133, 2002]. Dicha medición se lleva a cabo mediante la captación de la corriente generada por una bobina, implantada en el párpado del ojo del animal, mediante un imán implantado sobre su cráneo. De éste modo, al desplazarse la bobina debido al movimiento del párpado, se capta una actividad eléctrica consecuencia de la relación de movimientos entre la bobina y el imán, pero, por la misma razón que el sistema anteriormente descrito, este sistema presenta dificultades a la hora de implantar los componentes en animales pequeños.

Otra característica de los sistemas citados es que utilizan una señal eléctrica generada a partir de la relación de movimientos entre dos o varios elementos encontrados en el cuerpo del animal, lo cual es muy intrusivo en el caso concreto de la zona del ojo, donde implantar dispositivos puede ser complicado o doloroso para el animal.

Además, debido a sus características técnicas, los sistemas diseñados para determinar el movimiento de músculos son complejos y requieren de distintos dispositivos de captación o generación de campo eléctrico o magnético, los cuales pueden interferir con otras mediciones, requiriendo además la inserción de un dispositivo en las proximidades del tejido del animal. Además, las señales analógicas utilizadas a lo largo de la cadena de tratamiento de la señal del sistema, desde los elementos encargados de captar la actividad eléctrica del músculo hasta los medios de procesado de los datos, son propensas a introducir distorsiones e inexactitudes.

Es por ello que, por todo lo descrito anteriormente, todos los sistemas conocidos requieren de un procesado de las señales analógicas que resulta lento y, en muchos casos, una inspección manual adicional por parte de un operario, de las distintas señales resultantes de la captación de la actividad eléctrica.

Descripción de la invención

De acuerdo con estos antecedentes, es un objeto de la presente invención el de aportar un sistema y un procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, mediante la obtención de la actividad eléctrica de un músculo del párpado, manipulando la señal obtenida y determinando el movimiento del músculo.

Dicho objeto se consigue de acuerdo con la reivindicación 1, proporcionando un procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende las etapas de:

a) Obtener al menos una señal de actividad eléctrica de al menos un músculo del párpado;

b) Convertir la señal obtenida al dominio digital;

c) Rectificar la señal convertida;

d) Aplicar un filtro paso-bajos a la señal rectificada;

e) Calcular la posición del músculo a partir de la señal a la que se le ha aplicado el filtro.

Según una realización de la invención, el procedimiento comprende además una etapa (f), ejecutada después de la etapa (a) y antes de la etapa (e), de aplicar al menos un filtro de eliminación de ruido a la señal adaptada al dominio digital.

Dichos filtros son útiles dado que la señal analógica obtenida inicialmente es muy susceptible a numerosos problemas técnicos, incluyendo interferencia de ruido blanco generado por el propio sistema de obtención, problemas de desviación gradual de la señal de referencia del sistema de obtención (baseline drift), aparición de picos en la señal no deseados, ruido provocado por el contacto del sistema de obtención con el sujeto, etc.

De acuerdo con una realización de la invención, la etapa (c) de rectificación comprende la sub-etapa (c1) de obtener la envolvente de la señal convertida, mediante un promedio estadístico de la señal adaptada.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende medios para obtener al menos una señal de actividad eléctrica de al menos un músculo del párpado; medios para convertir la señal obtenida al dominio digital; medios para rectificar la señal convertida; medios para aplicar un filtro paso-bajos a la señal rectificada; y medios para calcular la posición del músculo a partir de la señal a la que se le ha aplicado el filtro.

De este modo, realizando todos los cálculos y modificaciones de la señal en el dominio digital en un mismo dispositivo se consigue reducir el coste de construcción del sistema, pudiendo integrarlo en un único dispositivo, y una fácil y rápida obtención y reproducción de los datos resultantes del cálculo de la posición del párpado, sustituyendo así técnicas de cálculo más complejas y agresivas hacia el sujeto experimental.

Según una realización de la invención, el sistema se caracteriza por que la obtención de la señal de actividad eléctrica se realiza mediante unos medios de adquisición de señal de EMG en superficie.

De ésta...

1. Procedimiento para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende las etapas de:

a) Obtener al menos una señal de actividad eléctrica de al menos un músculo del párpado;

b) Convertir la señal obtenida al dominio digital;

c) Rectificar la señal convertida;

d) Aplicar un filtro paso-bajos a la señal rectificada;

e) Calcular la posición del músculo a partir de la señal a la que se le ha aplicado el filtro, aplicando una doble integración a dicha señal mediante un integrador con pérdida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende además una etapa (f), ejecutada después de la etapa (a) y antes de la etapa (e), de aplicar al menos un filtro de eliminación de ruido a la señal adaptada al dominio digital.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado por el hecho de que la etapa (c) de rectificación comprende la sub-etapa (c1) de obtener la envolvente de la señal convertida, mediante un promedio estadístico de la señal adaptada.

4. Sistema para calcular la posición de un párpado respecto al globo ocular, que comprende medios para obtener al menos una señal de actividad eléctrica de al menos un músculo del párpado (101); medios para convertir la señal obtenida al dominio digital (102); medios para rectificar la señal convertida (106); medios para aplicar un filtro paso-bajos a la señal rectificada (107); y medios para calcular la posición del músculo a partir de la señal a la que se le ha aplicado el filtro, que comprende un módulo de integración con pérdida (108) que a su vez comprende, al menos, un integrador digital con pérdida, utilizado para integrar la citada señal.

5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la obtención de la señal de actividad eléctrica se realiza mediante unos medios de adquisición de señal de electromiograma (EMG) en superficie.

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado por el hecho de que comprende medios para aplicar al menos un filtro de eliminación de ruido a la señal adaptada al dominio digital (103).

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por el hecho de que comprende al menos un integrador con pérdida, para calcular la posición del músculo.

8. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que, para obtener un valor inicial de la constante de pérdida del integrador con pérdida, se utiliza un modelo del párpado del ojo que depende de la inercia del párpado, de una aproximación de la amortiguación del párpado y de una aproximación de la elasticidad del párpado.

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por el hecho de que comprende medios para introducir parámetros referentes a, al menos, un filtro digital de eliminación de ruido y medios (104) para calcular e implementar filtros digitales de eliminación de ruido a partir de los parámetros introducidos.

10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el filtro digital de eliminación de ruido se calcula e implementa en tiempo real.

11. Sistema según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado por el hecho de que los parámetros referentes a un filtro digital comprenden al menos una frecuencia de corte superior, una frecuencia de corte inferior y una frecuencia de muestreo del filtro.

12. Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para provocar que un sistema de computación realice el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

13. Programa de ordenador según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que está almacenado en unos medios de grabación.

14. Programa de ordenador según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que es portado por una señal portadora.