用於處理生理信號的方法和系統的製作方法

2023-09-16 23:56:25

專利名稱：用於處理生理信號的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號處理方法，包括
從被布置成監控至少一個用戶的系統獲得至少一個生理信號。本發明還涉及一種信號處理系統，包括用於從被布置成監控至少一個用戶的系統獲得至少一個生理信號的接口。本發明還涉及一種電腦程式。
背景技術：
US2008/0200774涉及一種保健系統，其包括被配置成圍繞對象的耳朵而佩戴的殼體(shell)。將至少一個生理傳感器提供給該殼體，以用於測量並輸出表示對象的生理狀況的生理變量。將至少一個活動傳感器提供給該殼體，以用於測量並輸出表示對象的活動的活動變量。將至少一個環境傳感器提供給該殼體，以用於測量並輸出表示對象的環境的環境變量。該系統包括處理模塊，其用於處理各生理、活動和環境變量並且用於基於各生理、 活動和環境變量來生成輸出信號。活動傳感器可以在CTZ維度(dimension)中連續地監控對象的物理活動以用於運動監控(包括跌倒監控)。在一個實施例中，該環境傳感器輸出環境溫度。該已知設備的問題在於，它僅使用運動傳感器來解釋生理數據。在這種設備的目的是監控人的物理健康狀況的情況下，這不太成問題。然而，當它要做出關於人的精神狀態的推斷時，僅基於表徵該人的運動的另外數據的解釋可能是不充足的。

發明內容
本發明的目的是提供一種使得自動化系統能夠更準確地辨別由於人的精神狀態的變化引起的生理信號值的變化和由於其他影響引起的生理信號值的變化的上文提及類型的方法、系統和電腦程式。該目的通過根據本發明的方法實現，該方法包括
-從被布置成監控至少一個用戶的系統獲得至少一個生理信號， -獲得至少基於表示在該至少一個用戶存在於其中的環境中由至少一個器具汲取的電流的至少一個特徵的數據的數據，以及
-使用該數據確定基於至少一個生理信號的輸出。表示某種生理現象(比如心率、皮膚導電性及其變化)的生理信號與人的精神狀態 (心情或情緒狀態)非常高度相關。因此，獲得這樣的信號有助於自動化系統推斷人的精神狀態的準確度。然而，一些信號偽影(artifact)歸因於其他影響，例如該人正在從事或最近已經從事的活動的類型。通過獲得表示由在至少一個用戶存在於其中的環境中的至少一個器具所汲取的電流的至少一個特徵的數據，可以做出關於該人的活動的推斷。因此，使用該數據解釋該至少一個生理信號的自動化系統能夠更有效地識別精神狀態的變化並且相應地調節其輸出。
在一實施例中，藉助至少一個監控設備獲得表示電流的至少一個特徵的數據，該監控設備用於監控通過至少暫時與該監控設備相關聯的插座(socket)而提供的電流的至少一個特徵。可以實現該實施例而不用在環境中的電氣器具的重大修改。特別地，處理生理信號的系統不需要具有到每個器具的通信鏈路。 在該實施例的變型中，每個監控設備包括在插入件中，該插入件包括用於插入到壁裝式插座中的插頭至少一個用於接收電氣器具的電源插頭的插座。可以實現該變型而不用環境的重大修改，特別是沒有對建築物中的市電電源的改變。另一個效果是，可以做出關於用戶在環境中的一個或多個位置的推斷，這是因為壁裝式插座具有固定位置，並且在正常情況下，通過該插入件插入其中的設備會在該位置的有限距離內。在另一個變型中，該插入件中的至少一個分析由通過該插入件汲取電流的多個器具的至少一個汲取的電流的特徵，以識別汲取電流的該多個器具的特徵。該變型能夠應付經由插入件連接到壁裝式插座的電源板，因為，它可以區分由插入到電源板的相應插座中的各個器具的電流使用。在一實施例中，從多個監控設備中的每一個獲得表示電流的至少一個特徵的數據以及相關聯的、標識該數據所源自的監控設備的數據。在該實施例中，可以定位該用戶，因為標識監控設備的數據可以包括表示監控設備的(相對)位置的數據或者可以被交叉引用(cross-referenced)到將每個可識別的監控設備與(相對)位置關聯的資料庫。該方法的一個實施例包括
-提供用於輸入與監控設備有關的數據的用戶接口，以及 -與所輸入的數據相關的監控設備的標識相關聯地存儲所輸入的數據。該實施例可以用於定位用戶，因為與監控設備的標識相關聯地存儲的數據可以包括用於定位監控設備的數據。該實施例還可以用於更準確地作出對一個或多個生理信號的解釋，這是因為連接到監控設備的器具類型的指示包括在與監控設備的標識相關聯地存儲的數據中。因此。例如，電視機連接到的監控設備可以被這樣識別。它正在汲取電流的事實告知執行該方法的系統有人正在看電視的事實。該電流水平甚至可以使得系統能夠推斷電視正在播放的音量。在一實施例中，由可攜式設備通過至少一個無線鏈路接收至少基於表示電流的至少一個特徵的數據的數據。在該實施例中，生理信號不必在相對較長的距離上傳輸。取而代之的是，身體傳感器網絡可以將生理信號中繼到由用戶攜帶的或在附近的信號處理設備。可以將至少基於表示電流的至少一個特徵的數據的數據在更長距離上傳遞到可攜式信號處理設備。一種變型(其中表示電流的至少一個特徵的數據藉助於至少一個監控器獲得，該監控器用於監控通過與該監控設備相關聯的插座而提供的電流的至少一個特徵)進一步包括
-基於可攜式設備與至少包括一個相應監控設備的多個設備中每一個之間的無線通信鏈路的特徵來確定用戶的位置。
該變型考慮以下事實無線信號的方向性和強度可以有利地用於定位這種信號的接收器。該方法的一實施例包括下述至少一個
a)當在用於獲得至少一個生理信號的系統的環境中檢測到缺失時，使得到至少一個器具的電流源被切斷；以及
b)當在用於獲得至少一個生理信號的至少一個系統的環境中檢測到存在時，使得到至少一個器具的電流源被恢復。該實施例使用在特定環境中典型地在人體上攜帶的設備的缺失和存在來作為用於接通或切斷器具的觸發器。因此，使用與為了在該環境中調適設備輸出的目的而用於處理生理信號的部件相同的部件，獲得了附加的節能效果。根據另一個方面，根據本發明的信號處理系統包括
-用於從被布置成監控至少一個用戶的系統獲得至少一個生理信號的接口，以及 -用於從用於監控在至少一個用戶存在於其中的環境中由至少一個器具汲取的電流的至少一個特徵的系統獲得數據的接口，
-其中該信號處理系統被配置成使用該數據確定基於該至少一個生理信號的輸出。該系統可以提供更適合由生理信號值表徵的用戶的狀態的輸出或使得該輸出被提供。在一實施例中，該系統被配置成實現根據本發明的方法。根據本發明另一個方面，提供一種包括指令集的電腦程式，該指令集在併入機器可讀介質時中能夠使得具有信息處理能力的系統執行根據本發明的方法。


將參照附圖進一步詳細地闡釋本發明，在附圖中
圖1是其中存在身體傳感器網絡和電流監控器的環境的框圖； 圖2是包括電流監控器的插入件的透視圖； 圖3是初始化包括電流監控器的設備的方法的流程圖；以及圖4是處理生理信號的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1圖示了用於解釋生理信號的系統的實施例，其被配置成適當地調節其操作或使得外部設備的操作被適當調節。特別地，該系統或外部設備的輸出可以以適合於用戶的特定精神狀態(特別是心情)的方式來調節。例如，內容呈現設備的可感知輸出可以例如通過選擇不同的內容數據或通過調節設備以可感知形式呈現內容數據的設置來進行調節或使之被調節。類似地，可以至少部分地基於如通過解釋生理信號而確定的至少一個用戶的精神狀態來調節環境系統。根據該實施例，這種環境系統的輸出包括環境照明參數(例如顏色、強度、方向)、氣流、溫度、溼度、觸覺反饋等中的至少一個。在所示的實施例中，向用戶提供了可攜式數據處理設備1，例如個人數字助理 (PDA)、智慧型電話或專用設備。可攜式設備1包括中央處理單元2和主存儲器3以及數據存儲設備4 (例如固態或磁性非易失性存儲設備)。在所示的實施例中，它還包括顯示器驅動器5和顯示器6以及用戶輸入設備7，例如鍵盤、指示設備和與顯示器6組合的觸敏設備中的至少一個。通過這些部件，可攜式設備1能夠提供圖形用戶接口(⑶I)。可攜式數據處理設備1 一般地是電池供電的。它一般地會在用戶的身體上攜帶。 該可攜式數據處理設備1還具有到例如根據IrDA、藍牙、UWB、Z-WaVe或ZigBee標準實現的個人區域網絡(PAN 9)的網絡接口 8。生理傳感器10-12也連接到PAN 9，通過該PAN 9，它們向可攜式數據處理設備1 提供表示至少一個相應的生理信號的數據。可以由信號量化的生理參數的實例包括心率、 呼吸率、皮膚導電性、皮膚導電性響應的數量、體溫、心率變化、肌肉活動性、呼吸率與心率正弦曲線之間的關聯性等。這些生理參數是已經發現與人類的精神狀態(特別是心情)相關聯的參數。應當理解，取決於要提供的生理信號，生理傳感器10-12進行的測量可以是不接觸的或者傳感器10-12可以保持直接接觸皮膚。在一種變型中，生理傳感器10-12中的一個或多個是固定的，但是當可攜式數據處理設備1在一定範圍內時集成到PAN 9中。因此，例如，傳感器10-12可以包括在椅子中，並且當用戶坐下時建立與用戶的可攜式數據處理設備1的接觸。在另一種變型中，一個或多個生理傳感器集成到可攜式數據處理設備1 中，例如壓力傳感器集成到用戶輸入設備7中。可攜式數據處理設備1還包括第二網絡接口 13，即到可以是無線區域網或廣域網的第二無線網絡14的接口。第二網絡14可以包括無線蜂窩網絡或根據IEEE 802. Ilx標準之一的無線區域網。第二網絡14使得可攜式數據處理設備1能夠與壁上插座插入件15-17 交換數據，通過圖1的實例示出了其中三個壁上插座插入件。在一個可替代實施例中，壁上插座插入件15-17藉助電力線網絡(例如根據G. hn/G. 9960標準提案)和第二網絡14與這種電力線網絡之間的網關來通信。圖2示出壁上插座插入件的特定實施例18，其包括用於插入壁裝式插座中的插頭 18和複製該壁裝式插座的插座20，該插座20用於接納電氣器具的電源插頭(未示出)。還提供了用於激活壁上插座插入件18的按鈕21。舉例來說，圖1圖示了第一壁上插座插入件15包括用於監控由相應的電氣器具 23J4通過第一壁上插座插入件15汲取的電流的至少一個特徵的監控設備22。第一壁上插座插入件15包括用於處理測量的值並基於這些測量的值提供數據的處理設備25。使用到第二網絡14的網絡接口沈將該數據傳送到可攜式數據處理設備1。應當注意，第一壁上插座插入件15用於獲得由相應的器具23J4汲取的電流的多個特徵中任意一個，包括電壓、電流、功率、功耗的移動平均值、頻率、電壓與電流之間的相位角等等。第一壁上插座插入件15特別地還可以檢測電壓和/或電流中模式的存在。事實上，這樣的模式可以用於區分兩個電氣器具23、24，例如檢測哪一個是操作的或哪些特徵(例如功耗)可歸因於哪一個。 圖1的第一壁上插座插入件15還包括用於接通和切斷到電器器具23J4的電源的開關27。其他的壁上插座插入件16、17相似於第一壁上插座插入件15。在示出的實例中， 第三器具28連接到第二壁上插座插入件16，同時沒有器具插入到第三壁上插座插入件17 中。在所示出的實施例中，壁上插座插入件15-18以圖3中指示的方式被初始化。在第一步驟四中，將壁上插座插入件15-18插入到壁裝式插座中，或者否則被加電(例如通過按壓按鈕21)。壁上插座插入件15-18輪詢(poll)無線網絡14以發現可攜式數據處理設備1 (步驟30)。可攜式數據處理設備1根據預定的協議作出響應(步驟31)以設立到壁上插座插入件15-18的鏈路。在所示出的實施例中，還在顯示器6上提供(步驟32)圖形用戶接口(⑶I)，從而允許用戶輸入與壁上插座插入件15-18相關的數據。該數據包括下述至少一個壁上插座插入件的名稱、連接到壁上插座插入件15-18的電子器具23、24、觀的一個或多個名稱或其類型的名稱、提供壁上插座插入件15-18的房間的名稱或類型以及位置(例如作為羅盤上的
點)ο獲得了用戶輸入之後(步驟33)，可攜式數據處理設備1將所述位置和其他相關特徵傳輸給壁上插座插入件15-18 (步驟34)。在另一個實施例中，可攜式數據處理設備1將該數據本地地存儲在資料庫中。壁上插座插入件15-18分析連接的電氣器具23、24、觀的功耗模式(步驟35)，從而獲悉如何藉助設備的電籤名區分不同的設備。在該首先初始化之後，壁上插座插入件15-18 存儲其設置(步驟36)，由此準備好向具有連接的生理傳感器10-12的可攜式數據處理設備 1提供背景信息。該背景信息提供有價值的輸入，以用於評估由包括生理傳感器10-12的身體傳感器網絡(BSN)測量的精神生理信號。壁上插座插入件15-18還可以實現的一個功能是節能功能。在已經被提供了(步驟34)關於連接到它的電氣器具23、24、觀的類型的信息之後，例如設有開關27的第一壁上插座插入件15，可以根據是否檢測到連接到BSN的可攜式數據處理設備1來接通和切斷到電氣器具23、24的電流源。為此，第一壁上插座插入件15可以簡單地不時輪詢網絡14 以確定是否存在設備1。如果設備1或類似設備都不存在，則切斷電流源。一旦再次檢測到可攜式設備1，則恢復電路源。只有被告知適當的電氣器具23、24 (例如照明器具或類似) 被設置成經由它汲取電流時，壁上插座插入件15才會實現該功能。在圖4中概括地圖示了評估由包括生理傳感器10-12的身體傳感器網絡(BSN)測量的精神生理信號的處理。可攜式數據處理設備1經由PAN 9獲得生理信號(步驟37)。它還通過使用從壁上插座插入件15-18接收的無線信號的多邊測量定位(multilateration) 來確定用戶的位置(步驟38)。確定用戶的位置的其他方法是可設想到的，但是基於可攜式數據處理設備1與壁上插座插入件15-18之間的無線通信鏈路的特徵的確定不需要附加的裝備。可攜式數據處理設備1還接收來自壁上插座插入件15-18的活動的報告(步驟 39)，其基於表示由連接到相應壁上插座插入件15-18的任何器具23、24、觀汲取的電流的至少一個特徵的數據。例如，壁上插座插入件15-18之一可以報告咖啡機或洗碟機正被使用或者剛被使用了。可攜式數據處理設備1處理生理信號(步驟40)以確定用戶的精神狀態(特別是心情)，並且確定對該情況下精神狀態的適當響應(步驟42)。這些步驟40-42中至少一個利用在先前步驟38、39中提供的位置和活動信息來調節基於根據或對應於生理數據的數據的算法。作為實例，如果用戶被確定為在電視機43附近並且生理信號指示受挫，則該信號被解釋為意指用戶正在看他或她不喜歡的節目。適當的響應會是確定使得切換到不同頻道的輸出(步驟44)，並且通過第二網絡或另一個通信鏈路向電視機43提供適當的命令。在另一個實例中，可攜式數據處理設備1可以確定用戶在咖啡機附近(步驟38)。適當的輸出隨後將是釀造更柔滑類型的咖啡的命令。在另一個實例中，可攜式數據處理設備1可以確定用戶在剛剛使用(步驟39)的咖啡機附近(步驟38)。該信息隨後用於根據生理信號的類型來調適基於生理信號確定用戶的精神狀態的處理。例如，已知人的皮膚電反應對咖啡因的攝取反應強烈。因此，在該用途的情況下，提供適當輸出的處理中的前兩個步驟40、41針對位置和活動數據來進行調適。在又一個實施例中，例如如果可攜式數據處理設備1具有資源來以可感知的形式呈現音軌，則可攜式數據處理設備1可以使用它從壁上插座插入件15-18接收的背景信息來調適它自己根據生理信號的輸出。因此，可攜式數據處理設備1可以提供用戶知道他或她被推斷的精神狀態的輸出以及基於該精神狀態的輸出，以及使得提供這些輸出。應當注意，上述實施例說明而非限制本發明，並且本領域技術人員將能夠設計許多可替代實施例，而不脫離所附權利要求的範圍。在權利要求中，括號之間的任何附圖標記不應當被解釋為限制權利要求。詞語「包括」不排除權利要求所列之外的元件或步驟的存在。元件前的詞語「一」、「一個」不排除多個這樣的元件的存在。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的起碼事實並不表示這些措施的組合不能被有利地使用。在一實施例中，使用了固定設備來取代可攜式數據處理設備1。當身體傳感器網絡在一定範圍內時，固定設備建立了到身體傳感器網絡的鏈路，該身體傳感器網絡包括至少一個生理傳感器和無線收發器。在該實施例中或在又一個實施例中，用於提供與電流監控設備相關聯的數據的 GUI由與適當的遠程控制單元(未示出)相結合的固定設備(例如電視機43)來提供。在另一個實施例中，除了所描述的壁上插座插入件15-17之外，還使用了對應於上述壁上插座插入件15-18但適用於與模擬電話一起使用且包括插座和插頭(例如根據 RJll或BS 6312標準)的壁上插座插入件。
權利要求
1.一種信號處理方法，包括-從被布置成監控至少一個用戶的系統(9-12)獲得至少一個生理信號，-獲得至少基於表示在所述至少一個用戶存在於其中的環境中由至少一個器具 (23，24，28)汲取的電流的至少一個特徵的數據的數據，以及-使用該數據確定基於所述至少一個生理信號的輸出。
2.根據權利要求1的方法，其中藉助至少一個監控設備(22)獲得表示電流的至少一個特徵的數據，該監控設備用於監控通過至少暫時與該監控設備(22)相關聯的插座而提供的電流的至少一個特徵。
3.根據權利要求2的方法，其中每個監控設備(22)包括在插入件(15-17 ；18)中，該插入件(18)包括用於插入壁裝式插座中的插頭(19)和至少一個用於接納電氣器具(23，24，28)的電源插頭的插座 (20)。
4.根據權利要求3的方法，其中該插入件(15)中的至少一個分析由通過該插入件(15)汲取電流的多個器具 (23，24)中的至少一個汲取的電流的特徵，以標識汲取電流的多個器具(23，24)的特徵。
5.根據權利要求2的方法，其中從多個監控設備(22)中的每一個獲得表示電流的至少一個特徵的數據，以及相關聯的標識所述數據所源自的各監控設備(22)的數據。
6.根據權利要求2的方法，包括-提供用於輸入與監控設備(22)有關的數據的用戶接口，以及-與所輸入的數據相關的監控設備(22)的標識相關聯地存儲所輸入的數據。
7.根據權利要求1的方法，其中由可攜式設備(1)通過至少一個無線鏈路接收至少基於表示電流的至少一個特徵的數據的數據。
8.根據權利要求7的方法，其中表示電流的至少一個特徵的數據藉助於至少一個監控設備(22)來獲得，該監控設備用於監控通過與該監控設備(22)相關聯的插座提供的電流的至少一個特徵，並進一步包括-基於可攜式設備(1)與至少包括一個相應監控設備(22)的多個設備(15-17 ；18)中每一個之間的無線通信鏈路的特徵來確定用戶的位置。
9.根據權利要求1的方法，包括下述至少一個a)當在用於獲得所述至少一個生理信號的系統(9-12)的環境中檢測到缺失時，使得到至少一個器具(23，24，28)的電流源被切斷；以及b)當在用於獲得所述至少一個生理信號的至少一個系統(9-12)的環境中檢測到存在時，使得到至少一個器具(23，24，28)的電流源被恢復。
10.一種信號處理系統，包括-用於從被布置成監控至少一個用戶的系統(9-12)獲得至少一個生理信號的接口 (8)，以及-用於從用於監控在所述至少一個用戶存在於其中的環境中由至少一個器具(23，24，28)汲取的電流的至少一個特徵的系統(15-17 ；18)獲得數據的接口(13)，其中該信號處理系統被配置成使用該數據來確定基於所述至少一個生理信號的輸出。
11.根據權利要求10的系統，被配置成執行根據權利要求1-9中任一項的方法。
12.一種包括指令集的電腦程式，該指令集在併入機器可讀介質中時，能夠使得具有信息處理能力的系統執行根據權利要求1-9中任一項的方法。
全文摘要
一種信號處理方法，包括從被布置成監控至少一個用戶的系統(9-12)獲得至少一個生理信號。獲得至少基於表示在至少一個用戶存在其中的環境中由至少一個器具(23,24,28)汲取的電流的至少一個特徵的數據的數據。該數據用於確定基於該至少一個生理信號的輸出。
文檔編號A61B5/16GK102395313SQ201080016762
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月8日 優先權日2009年4月15日
發明者布羅肯 D., M. H. 克羅姆普沃茨 F., J. G. 德夫裡斯 J., M. A. 範登厄倫比姆德 J., M. C. 萊門斯 P. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司