處理生物生理信號的制作方法

專利名稱：處理生物生理信號的制作方法
技術領域：
本發明涉及處理生物生理信號的領域，并且更特別地，涉及一種用于處理生物生理信號的設備和一種處理生物生理信號的方法。特別地，該生物生理信號可以是腦波信號。
背景技術：
在人類的睡眠中，不同的睡眠階段通過與相應的睡眠階段相關聯的典型的生物生理信號或者信號模式來區分。在本申請的上下文中，術語“睡眠狀態”或“睡眠階段”被認為排除清醒狀態。而在一個清醒且放松的人的腦中，大約IOHz處的振動(oscillation)(阿爾法 (alpha)波)在腦電圖信號中出現，腦波信號的其他模式在相應的睡眠階段中被觀察到。一個警覺的人產生大約是alpha波兩倍那么快的貝塔(beta)波。在作為清醒和睡眠之間的過渡階段的階段1睡眠中，出現具有典型地在3. 5至7Hz 范圍內的頻率的西塔(theta)波。在階段2睡眠中，觀察到具有12至16Hz頻率的所謂睡眠紡錘波(sle印spindle) 和 “K-復合波(K-complexes)，，。在也稱為階段3和階段4睡眠的慢波睡眠中，出現典型地在0. 5至4Hz范圍內的德爾塔(delta)波。并且，與其他睡眠階段相比，腦波信號的幅度增加了。該睡眠階段也被稱為delta睡眠，并且是“睡眠的最深階段”。睡眠階段1、2和慢波睡眠可被概括為非快眼運動(NREM)或“非REM”睡眠，并且區別于快眼運動(REM)睡眠。在REM睡眠階段期間，快速低幅度腦波信號被觀察到。該睡眠階段一般與做夢的睡覺人相關聯。根據關聯的眼電圖信號和肌電圖信號，REM睡眠階段也可以區別于其他睡眠階段。 在REM睡眠期間，睡覺的人釋放了他使用姿勢肌或骨骼肌的能力，并且該肌肉不活動性可通過肌電圖信號來確定。REM睡眠階段也以快速的眼運動為特征，其在眼電圖信號中清楚地區分了 REM睡眠和NON-REM睡眠。從W02005/084538A1，已知一種用于喚醒處于期望的睡眠狀態的用戶的裝置和方法。用戶的睡眠狀態可在夜晚或睡眠經歷期間監測。可在用戶的皮膚上放置電極來監測腦電圖(EEG)信號、眼電圖(EOG)信號和/或肌電圖(EMG)信號。通過使用睡眠狀態檢測算法處理來自電極的信息來確定用戶的睡眠狀態。該裝置可預測何時用戶將處于期望的睡眠狀態(例如淺睡眠)的事件，并在該預測的事件期間喚醒用戶。US6468234B1公開了一種用于測量睡眠質量的方法和設備。傳感器被合并到放置在對象(subject)睡覺所在的傳統床墊的上面的床單中。該傳感器可收集關于對象位置、 溫度、聲音/振動/運動、呼吸率和心率的信息。進一步地公開了附加傳感器的使用。利用附加傳感器，還可以測量諸如臥室溫度、環境光、腦波變化和血氧含量之類的信息。US2008/0191885公開了一種用于監測睡眠周期和用于在最佳的時間操作鬧鐘以喚醒用戶的裝置。
W097/49333A公開了一種用于檢測腦波并提供腦波信號的裝置和方法，其中腦波信號由處理器分析。模式生成器裝置以模式信號的方式提供輸出。在US2006/0258930A1中，公開了使用額部電極(frontal electrode)檢測用戶睡眠階段的裝置。W02005/084538公開了一種喚醒處于期望睡眠階段的用戶的裝置和方法。因此用戶的睡眠階段將主動地得以監測。

發明內容
對于許多人來說將希望能夠識別另一個人的睡眠狀態。例如，將希望提供一種能夠指示睡覺對象是否處于深睡眠或人是否正在做夢的設備或方法。為了更好地解決這些問題的一個或多個，在本發明的第一方面，提供了一種處理生物生理信號的設備，該設備包括用于確定頭的位置和/或取向的圖像獲取裝置。依賴于確定的位置，多個傳感器的至少一個的傳感器信號被用來捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號。處理單元依賴于來自圖像獲取裝置的輸入選取至少一個傳感器。進一步地，該處理單元處理該至少一個生物生理信號，從而基于該至少一個生物生理信號并基于該處理單元中存儲或生成的信號模式來生成輸出信號。該輸出信號包括時間變化的輸出信號模式， 其中該輸出信號模式依賴于睡覺對象的當前睡眠狀態。例如，對于睡覺對象的至少兩個不同的睡眠狀態，輸出信號的不同的時間變化的輸出信號模式被生成。在本申請的上下文中，術語“睡覺對象”包含人類和動物，特別是恒溫動物，并且更特別地是哺乳動物。特別地，睡覺對象可以是睡覺的人。生物生理信號是腦波信號或腦電圖(EEG)信號、眼電圖(EOG)信號或呼吸節奏。術語“腦波信號”被理解為意指由腦的電活動，即腦內神經元的點火(firing)，產生或與其相關的電磁信號。例如，腦波信號可以是腦電圖信號。進一步地，術語“捕獲生物生理信號”包含使用與睡覺對象皮膚接觸的電極測量電信號以及無接觸地檢測睡覺對象附近的電磁信號。由于該生物生理信號不是為臨床應用而捕獲的，因此該生物生理信號的無接觸測量是可能的。例如，用于EEG記錄的干電極在 Electroenc印halogr Clin Nueropysiol. 1994 年 5 月；90 (5) :376-83 中得以描述。術語“時間變化的輸出信號模式”將被理解為具有時間變化特性的輸出信號或輸出信號分量，例如，變化的輸出信號強度的模式、二維圖形信號的至少一個位置變化的顏色和/或強度的模式或隨時間變化的二維圖形模式。然而，該術語不限于這些實例。因為時間變化的輸出信號模式依賴于睡覺對象的當前睡眠狀態，因此，例如，不同的睡眠狀態可由以人類可感知的形式對其再現輸出信號的觀察者來識別或區分。而且，例如，觀察者可能對感知該輸出信號感興趣或者可能樂于感知該輸出信號。例如，對于睡覺對象的至少兩個不同的睡眠狀態，輸出信號的不同的時間變化的輸出信號模式被生成。例如， 輸出信號可反映睡覺對象是否正在做夢，或者睡覺對象是否處于深睡眠。輸出信號可被存儲以供進一步研究。該設備優選地是消費型產品，特別地是娛樂裝置。例如，該設備是便攜式設備。例如，處理單元適用于持久地輸出該輸出信號和/或至少在睡覺對象的一個睡眠狀態期間持久地輸出該輸出信號。例如，該設備包括用于以人類可感知的形式重現該輸出信號的輸出單元。術語“人類可感知的形式”包含可由人類直接感知的信號，例如可聽信號和/或可視信號。例如，該輸出單元可以向觀察生物生理信號的人提供含義的形式使生物生理信號可視化。這可以以美學方式來完成。例如，輸出信號與由至少一個傳感器捕獲的至少一個生物生理信號同步或相關。 例如，輸出信號可與腦波信號同步或相關，只要腦波信號的當前出現的主頻率(例如theta 波或delta波的頻率)可在輸出信號中出現或可檢測。術語“相關”將被理解為需要生物生理信號的當前出現主頻率的波頻率的瞬時細微變化被重現為在輸出信號中被出現或可檢測的該相同頻率的波頻率的細微變化。特別地，這些變化可在輸出信號中并行重現，然而其中可能出現例如由信號的數字化或數字處理引起的時間延遲。例如，諸如在慢波睡眠期間的波模式之類的腦波信號的強度模式可具有在小于 3. 5Hz范圍內的基頻，并且所述頻率也可以在輸出信號中出現。因此，例如結合輸出信號的美學特征，可提供腦活動的直接可視化。例如，該設備進一步包括具有所述多個傳感器的柔性(pliable)裝置。這樣的柔性裝置例如可放置在睡覺對象的頭上、頭周圍或頭下面，而不引起睡覺對象的不舒適。特別地，例如該設備可包括針對每個睡覺對象的單個柔性裝置，所述單個柔性裝置包括用于捕獲該睡覺對象的至少一個腦波信號的傳感器。與用于臨床應用的EEG信號的測量相比，對捕獲的腦波信號質量的要求對本發明的設備來說沒有那么嚴格。因此，放置在睡覺對象頭皮上的濕電極可去除，且更靈活地放置和使用至少一個傳感器是可能的。進一步地，這些傳感器可被用來檢測睡覺人的呼吸節奏。在一個實施例中，該設備包括含有所述至少一個傳感器的枕頭。術語枕頭將被理解為包括用于斜躺著的睡覺人頭部的任意支撐物。例如，枕頭可被集成到床或睡椅中。例如，該枕頭是柔性枕頭。在一個實施例中，傳感器包括無接觸傳感器。即，傳感器適用于捕獲睡覺對象的生物生理信號，而不與睡覺對象電接觸，特別地，不與睡覺對象的皮膚電接觸。例如，傳感器允許捕獲睡覺對象的生物生理信號，而在傳感器和睡覺對象之間存在非導電空間或間隙。例如，該間隙可包括頭發。因此，例如該設備可允許通過睡覺對象的頭發來捕獲腦波信號。例如，通過在睡覺對象皮膚上的非導電空間捕獲至少一個生物生理信號。可替代地，傳感器可包括用于接觸睡覺對象皮膚的電極。在一個實施例中，至少一個傳感器被上述柔性裝置的表層覆蓋。例如該表層是襯套、枕頭套或類似的織物或柔性床單。因此，柔性裝置可提供增強的舒適感。在一個實施例中，輸出信號是二維圖形信號，例如模擬或數字形式的視覺信號。例如，輸出單元可包括用于顯示該輸出信號的顯示器。因此，輸出信號可被可視化。在輸出單元的顯示器上重現輸出信號是以人類可感知的形式重現輸出信號的一個實例。例如，二維圖形信號可包括時間變化的顏色模式和/或強度模式。例如，圖形信號可與至少一個諸如腦波信號之類的生物生理信號同步和/或相關。在一個實施例中，輸出信號包括具有時間變化的強度和/或色調(hue)的顏色信號。例如，這樣的輸出信號可通過光源以人類可感知的形式來重現。因此，輸出單元可以是光源。例如，輸出單元可適用于控制由光源發出的光的強度和/或色調。例如，信號的顏色模式和/或強度模式可與諸如腦波信號之類的生物生理信號同步和/或相關。在一個實施例中，輸出信號包括音頻信號或是音頻信號。例如，該音頻信號是模擬或數字音頻信號。例如，輸出單元可包括揚聲器、頭戴式受話器、耳機、頭戴式耳機等。因此， 可使生物生理信號可聽。在一個實施例中，圖像捕獲裝置不僅被用來檢測睡覺對象的位置和/或取向，該圖像捕獲裝置還被用來檢測睡覺對象的身體運動。在一個實施例中，圖像捕獲裝置是紅外攝像機，其中睡覺的人的身體運動可以容易地被檢測，而不需要房間中的燈。進一步地，可以在房間溫度不同于呼出的氣體的情況下檢測呼吸節奏。在本發明的第二個方面，提供了一種處理生物生理信號的方法，該方法包括步驟
-獲取睡覺對象的部分的圖像； -捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號；以及
-使用處理單元(18)處理所述至少一個生物生理信號，從而基于所述至少一個生物生理信號且基于在所述處理單元(18)中存儲或生成的信號模式生成輸出信號(28 ；38 ； 44)，所述輸出信號(28 ;38;44)包括時間變化的輸出信號模式，其中所述輸出信號模式依賴于所述睡覺對象的當前睡眠狀態。例如，所述生物生理信號是腦波信號。例如，該方法包括以人類可感知的形式重現輸出信號的步驟。例如，輸出信號與至少一個生物生理信號相關。例如，使用包括至少一個傳感器的枕頭來捕獲至少一個生物生理信號。例如，使用至少一個無接觸傳感器來捕獲至少一個生物生理信號。即，傳感器適用于捕獲睡覺對象的生物生理信號，而不需要接觸睡覺對象。例如，輸出信號是二維圖形信號。例如，輸出信號包括具有時間變化強度和/或色調的顏色信號。例如，輸出信號是音頻信號。例如，該方法是使用上述設備處理生物生理信號的方法，其中所述至少一個傳感器捕獲睡覺對象的所述至少一個生物生理信號，并且其中所述處理單元執行該處理步驟。在本發明的另一個方面，提供了一種計算機程序或計算機程序產品，其用于當其在計算機上執行時執行上述方法的步驟。特別地，當在計算機上執行時，該計算機程序或計算機程序產品可適用于執行處理步驟，以及可選地執行輸出步驟，用于捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號的至少一個傳感器與該計算機相連接。


圖1示意性示出了具有處理單元和包括傳感器的裝置的、用于處理生物生理信號的設備；
圖2示意性示出了包括傳感器的枕頭；圖3示意性示出了生物生理信號從包括傳感器的裝置到處理單元的無線傳輸； 圖4示意性示出了生物生理信號通過線纜連接從包括傳感器的裝置到處理單元的傳
輸；
圖5示意性示出了包括傳感器的柔性頭帶； 圖6示意性示出了具有集成傳感器和處理單元的柔性頭帶；和圖7示意性示出了具有傳感器的嬰兒帽。
具體實施例方式現在將參考附圖描述本發明設備和方法的各種實施例。現在將結合圖1中示出的用于處理生物生理信號的設備來描述處理生物生理信號的方法。在圖1中，信號路徑和/或信號連接由箭頭指示。該設備包括枕頭10形式的柔性裝置，其包括用于捕獲頭靠在枕頭10上的睡覺人的腦波信號的多個傳感器12。傳感器12是無接觸傳感器，使得不需要傳感器12直接與人的皮膚接觸。傳感器12在枕頭10的織物表層14下面以行和列布置。枕頭10進一步包括與傳感器12相連接的通信單元16。例如，通信單元16是適用于將由傳感器12捕獲的腦波信號傳輸至該設備的處理單元18的無線通信單元。例如，處理單元18可包括計算機或可以是計算機。進一步地，例如導電箔形式的肌電圖傳感器20被集成到床單22形式的柔性裝置中。肌電圖傳感器20適用于捕獲在床單22上睡覺的人的肌電圖信號。例如，肌電圖傳感器20是無接觸傳感器。例如，傳感器20由床單22的織物表層M所覆蓋。例如，床單22 包括與肌電圖傳感器20相連接的通信單元26。例如，通信單元沈適用于通過無線通信將肌電圖信號傳輸給處理單元18。可替代地，可在通信單元沈和處理單元18之間提供線纜連接。因此，通信單元沈可經由無線連接或者有線或線纜連接而與處理單元28相連接。枕頭10和床單22是包括用于捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號的傳感器的裝置的兩個實例。可以另外或可替代地提供其他裝置和傳感器用于捕獲睡覺對象的生物生理信號。并且，在修改的實施例中，可以只存在腦波信號傳感器，或可以只存在肌電圖傳感器20，其可選地與用于捕獲不同的生物生理信號的至少一個傳感器相結合。處理單元18適用于處理由傳感器12和/或傳感器20捕獲的至少一個生物生理信號，并生成如下文將描述的輸出信號。一個或多個腦波信號可由傳感器12捕獲。例如，多于一個傳感器12的信號讀數可被結合來提供結合的腦波信號。另外或可替代地，一個或多個傳感器12可基于由頂攝像機(未在圖1中示出)捕獲的圖像來選取以用于提供傳輸至處理單元18的至少一個腦波信號。進一步地，例如，處理單元18可選取和/或結合來自不同傳感器12和/或不同傳感器20的信號讀數以供處理。例如，傳感器或傳感器讀數/信號可依賴于它們各自的信號幅度或強度來選取。例如，處理單元18可以以傳輸給包括顯示器32的輸出單元30的二維圖形信號的形式生成輸出信號觀。例如，對于二維信號中的空間位置子集或對于至少一個位置，輸出信號觀包括具有時間改變的強度和/或色調的顏色信號。例如，由傳感器12捕獲的腦波信號可被轉換為輸出信號28，并且可使用與用于可視化音樂的可視化算法(其從當前的音樂
7播放器得知，例如軟件音樂播放器)類似的可視化算法使該腦部信號在顯示器32上被可視化。例如，圖形輸出信號可與腦波信號同步，從而使得圖形輸出信號至少部分地與由傳感器 12捕獲的腦波信號相關。例如，圖形模式可在處理器單元中生成，并可與腦波信號同步。因此，輸出信號基于由傳感器12捕獲的至少一個腦波信號和在處理器單元18中生成的信號模式而生成。因為輸出信號與腦波信號同步或相關，時間改變的輸出信號模式依賴于腦波模式，并且因此依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態。通過生成二維圖形信號并在顯示器32上顯示它，輸出信號和因而由傳感器12捕獲的腦波信號以人類可感知的形式被重現。例如， 在非REM睡眠期間，穩定演進或基本一致重復的信號模式可由處理單元18生成，而在REM 睡眠期間，相當不規則或不均勻的動態(animated)模式可被生成，反映了例如生動的夢活動。除了具有顯示器32的輸出單元30之外或可替代地，可提供具有揚聲器36的輸出單元34，并且除了生成輸出信號觀之外或可替代地，處理單元18可生成可被傳輸至輸出單元34的輸出信號38。例如，輸出信號38是音頻信號，并且由輸出單元34以通過使它可聽的人類可感知的形式重現。用于基于由傳感器12捕獲的至少一個腦波信號且基于在處理單元18中存儲的信號模式來生成音頻輸出信號的一個實例是通過由傳感器12捕獲的至少一個腦波信號來調制噪聲信號。例如，可在處理單元18中生成的或者可在處理單元18中存儲為數字聲音的粉紅噪聲可與腦波信號相乘，從而生成輸出信號。因此，輸出信號模式，例如粉紅噪聲的幅度模式或強度模式，可直接相應于時間變化的腦波信號模式。因為腦波模式依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態，因此音頻輸出信號模式也依賴于當前睡眠狀態。特別地，音頻輸出信號與腦波信號同步和相關。例如，在深睡眠階段期間，音頻輸出信號可以是具有結果包絡(resulting envelope)的深調制的緩慢變化的波形，類似于海中的聲波。而當人清醒時，例如存在更快的調制。例如，輸出信號38的幅度可以在幅度和/或動態范圍內等得以控制。除了提供輸出單元30和/或輸出單元34之外或可替代地，可提供包括至少一個諸如燈之類的光源42的輸出單元40。進一步地，除了提供輸出信號觀和/或輸出信號38 之外或可替代地，輸出信號44可由處理單元18如下文所述那樣生成并被傳輸至輸出單元 40。例如，輸出信號44可以是用于控制由輸出單元40的光源42發出的光的色調和/或強度的顏色信號和/或強度信號。例如，輸出信號44可包括RGB值。例如，光源42可包括一個或多個LED。輸出單元40例如是用于創建環境光的裝置。例如，輸出信號44的顏色和/或強度信號分量將以類似于如上所述生成輸出信號 28的方式生成。例如，顏色和/或強度可對應于輸出信號觀的瞬時平均顏色或強度，例如二維圖像或視頻幀的平均顏色或強度。在另一個實例中，處理單元18可執行由傳感器12捕獲的腦波信號的頻率分析，并且依賴于作為特定睡眠階段的特性的頻率的出現，處理單元18可選取分配給該睡眠狀態的顏色和/或強度輸出信號模式。例如，輸出信號44強度變化的頻率可依賴于檢測的睡眠狀態來選取。例如，深睡眠階段可由緩慢變化強度的綠光或藍光來指示，而當檢測到REM睡眠階段時，輸出信號44可包括顏色變化模式。通過使用本發明，可能的是，在相同房間睡覺的但具有不同睡眠周期的另一個人在睡覺的人處于深睡眠階段時進入。頻率分析或睡眠階段檢測可由處理單元18的睡眠階段檢測單元46 (例如在處理單元18中的睡眠階段檢測算法)執行。檢測睡眠階段可基于由傳感器12檢測的腦波信號的特性特征和/或由傳感器20檢測的肌電圖信號的特性特征和/或由其他傳感器捕獲的其他適當生物生理信號的特性特征。如上所述，包括時間改變輸出信號模式的輸出信號44 依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態來選取。因此，輸出信號44基于至少一個生物生理信號且基于在處理單元18中存儲或生成的信號模式而生成。下文中描述了基于檢測的睡眠階段生成二維圖形輸出信號觀或音頻輸出信號38 的其他實例。例如，依賴于檢測的睡眠狀態，處理單元18可選取在處理單元18中存儲或生成的二維圖形輸出信號28。例如，預定義的模式或模式生成算法可由處理單元18依賴于檢測的睡眠階段來選取。因此，輸出信號觀的時間變化的輸出信號模式依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態。然而，該輸出信號不必與生物生理信號同步或相關。以類似的方式，處理單元 18可依賴于檢測的睡眠階段選取處理單元18中存儲或生成的音頻信號模式。音頻輸出信號38的時間變化的輸出信號模式再次依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態，然而，輸出信號38 不必與生物生理信號同步或相關。輸出信號觀、38、44可經由無線連接或線纜連接傳輸給相應的輸出單元。進一步地，例如諸如輸出單元30、34或40之類的輸出單元可集成到處理單元18中。在圖1所示的實施例中，提供無接觸呼吸和/或心率傳感器47，并且該傳感器47 通過線纜連接或無線連接與處理單元18相連接。例如，由于呼吸性竇性心律不齊的原因， 心率可根據呼吸信號來確定。例如，呼吸和/或心率傳感器47是包括紅外光源和例如具有頂濾光器的攝像機的光體積描記術成像器(photoplethysmographic imager, PPGI)0因此，即使人躺著且嘴在枕頭上，仍可捕獲呼吸率。例如，傳感器47確定心率形式的生物生理信號和/或呼吸率形式的生物生理信號以用于由處理單元18處理。心率和呼吸率可以特有方式依賴于睡眠狀態。例如，當進入REM睡眠時，呼吸率和心率顯著增加。因此，類似于處理來自傳感器12 和/或20的信號，處理單元18例如可適用于處理由傳感器47捕獲的至少一個生物生理信號，并生成如上所述的輸出信號。例如，處了上述信號之外或可替代地，檢測睡眠階段可基于由傳感器47捕獲的呼吸率信號的特性特征和/或心率信號的特性特征。例如，心率和/ 或呼吸率可被用作到睡眠階段檢測單元46的輸入或附加輸入。如上所述，包括時間變化的輸出信號模式的輸出信號44可依賴于睡覺的人的當前睡眠狀態來選取。在修改的實施例中，傳感器47可替代傳感器12和/或20而存在，可選地其可與用于捕獲不同生物生理信號的至少一個傳感器結合。呼吸和/或心率傳感器47例如可替代地或此外包括微波多普勒雷達傳感器，其適用于例如通過無接觸、穿過織物測量睡覺的人的胸壁運動來提供心率信號和/或呼吸率信號。在圖1所示的實施例中，可選地，攝像機48形式的圖像獲取裝置被提供，并通過線纜連接或無線連接與處理單元18相連接。例如，攝像機48被設置在枕頭10上。處理單元 18可適用于根據圖像獲取裝置的圖像信號確定在枕頭10上是否有頭，和/或確定頭的取向和/或位置。例如，處理器18可基于在枕頭10上頭的取向和/或位置的檢測來選取其傳感器讀數將被處理的傳感器12。在傳感器47包括攝像機的情況下，該攝像機也可以形成圖像獲取裝置，并且可被用來替代攝像機48。圖2示出了枕頭10’的另一個實例，例如其可替代圖1的實施例中的枕頭10而被提供。枕頭10’類似于上述的枕頭10，并包括例如如上所述設置和連接的相同傳感器12、 織物表層14和通信單元16。然而，枕頭10’包括與通信單元16連接的壓力傳感器50。壓力傳感器50的壓力信號可被傳輸給處理單元18。處理單元18例如適用于基于壓力信號確定在枕頭10’上是否有頭。進一步地，例如，處理單元18可適用于基于壓力信號確定在枕頭10’上的頭的取向和/或位置。因此，除了攝像機48的圖像信號之外或可替代地，壓力傳感器50的壓力信號可被用來確定在枕頭10’上的頭的取向和/或位置。因此，可基于所確定的頭的取向和/或位置來選取其捕獲的信號將被處理的傳感器12。圖3和4示意性示出了包括用于捕獲睡覺對象至少一個生物生理信號的至少一個傳感器M的裝置52，和所述裝置52到處理單元18的連接。傳感器M與通信單元56 相連接以用于將生物生理信號傳輸至處理單元18。在圖3中，該連接是無線連接，而在圖4 中，該連接是線纜連接。多于一個的裝置52可與處理單元18相連接。例如，裝置52可以是枕頭10并且傳感器M可以是傳感器12，并且通信單元56可以是通信單元16。進一步地，例如，裝置52可以是床單22，傳感器M可以是傳感器20，并且通信單元56可以是通信單元沈。處理單元18也可以包括在裝置52中。例如，處理單元18可以包括在枕頭10中。圖5示出了頭帶58形式的柔性裝置52的一個實例，頭帶58包括用于捕獲穿戴頭帶58的睡覺人的至少一個腦波信號的傳感器12。進一步地，頭帶58包括用于捕獲該人的眼電圖信號的至少一個眼電圖傳感器60。例如，該人放置頭帶58以使得EOG傳感器60被置于眼睛的上方。例如，傳感器12和至少一個EOG傳感器60與被集成在頭帶58中的通信單元56 相連接以類似于圖3中的實例用于將相應的傳感器12、60捕獲的信號傳輸至處理單元18。 頭帶58是包含用于捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號的至少一個傳感器的柔性頭飾的一個實例。例如，傳感器12和60是無接觸傳感器。例如，傳感器12和60可由柔性頭帶 58的織物表層62所覆蓋。頭帶58可替代圖1實施例的枕頭10和/或床單22或除此之外而被提供。例如， 替代處理枕頭10的傳感器12的信號或除此之外，頭帶58的傳感器12的信號和/或至少一個EOG傳感器60的信號可由處理單元18處理，從而生成如上所述的輸出信號。提供頭帶58具有以下優點信號的捕獲不那么依賴于睡覺對象在枕頭上的位置。當輸出信號觀、 38和/或44例如基于來自EOG傳感器60的EOG信號并基于在處理單元18中存儲或生成的信號模式而被生成時，可使睡覺的人的快速眼動是可見的和/或可聽的。例如，變化的輸出信號模式可反映在REM睡眠階段期間變化的眼睛運動。通過基于傳感器12的腦波信號和/或傳感器60的眼電圖信號生成輸出信號，在某些方面，睡覺的人的夢可以被可視化和 /或使其可聽。在一個實例中，處理單元18可集成于諸如頭帶58之類的裝置52中。例如，諸如頭帶58之類的裝置52可包括處理單元18和諸如輸出單元34之類的輸出單元。例如，頭帶58可包括耳機或頭戴式受話器形式的揚聲器36以便使音頻輸出信號可聽。例如，在傳感器12、60與處理單元18之間存在線纜連接。因此，用于處理生物生理信號的設備可以是包括處理單元18和可選地包括輸出單元的頭帶58。例如，頭帶58可包括用于向該設備供電的電池。頭帶58是用于處理生物生理信號的便攜式設備的一個實例。
在圖6中，示出了用于處理生物生理信號的系統，其包括兩個頭帶58、58 ’，每一個都具有如圖5的實施例描述的傳感器12和60。在圖6的實施例中，用于處理頭帶58的傳感器的信號的通信單元18包括在頭帶58’中。相應地，用于處理頭帶58’的傳感器的信號的處理單元18’包括在頭帶58中。傳感器信號經由在相應的頭帶58、58’的相應的通信單元56之間的無線連接來傳輸。進一步地，例如，輸出單元34和/或輸出單元40可包括在相應的頭帶58、58’中。因此，穿戴頭帶58的睡覺人的腦波信號和/或眼電圖信號可無線地傳輸至搭檔(partner)的頭帶58’，以便可視化它們或者使它們可聽。在可替代實例中，用于處理相應的頭帶58、58’的傳感器信號的處理單元18、18’ 可包括在所述頭帶58、58’中，并且由相應的處理單元生成的輸出信號可無線地傳輸至包括在另一個頭帶58，、58中的輸出單元34或40。因此，在圖6的實例中，提供了一種用于處理生物生理信號的系統，所述系統包括用于處理至少一個生物生理信號的兩個處理單元，所述信號是由與所述處理單元相關聯的相應的至少一個傳感器捕獲的。在該意義下，系統結合了如上結合圖1所述的用于處理生物生理信號的兩個設備。圖7示出了一個實施例，其中裝置52是包括傳感器12的柔性嬰兒帽64，傳感器 12用于捕獲穿戴該嬰兒帽的睡覺嬰兒的至少一個腦波信號。例如，傳感器12可由嬰兒帽 64的織物表層66覆蓋。類似于圖3的實例，通信單元56可包括在嬰兒帽12中，用于與處理單元18通信。例如，處理單元18和諸如輸出單元40之類的至少一個輸出單元可包括在嬰兒床中。這是圖1實施例的一個實例，其中除了枕頭10之外或替代枕頭10而提供嬰兒帽64。例如，處理單元18的輸出信號的可視化可通過使用嵌入嬰兒床的輸出單元40的照明元件來完成。因此，例如，如果嬰兒睡得好，嬰兒床可點亮綠色的輝光模式，并且如果嬰兒焦躁不安，嬰兒床可以以不同的模式和/或不同的色彩模式點亮。如上所述，例如，本發明可允許可視化睡眠狀態，使它可聽，或者一般地產生與睡覺對象的睡眠狀態或夢相關的人類可感知的輸出信號。例如，本發明可使得人們能夠看到他們的嬰兒、孩子或愛人正睡得很好。進一步地，例如，本發明可允許使他們的睡眠和/或夢以某種方式可感知(tangible)。例如，提供了一種消費者使用的、使得人們能夠以有趣和 /或娛樂的方式監測其他人睡眠的設備。
權利要求
1.用于處理生物生理信號的設備，包括-多個傳感器(12 ；20 ；60)，用于捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號；和 -圖像獲取裝置，用于確定頭的位置和/或取向-處理單元(18)，用于依賴于來自所述圖像獲取裝置的輸入選取至少一個傳感器，并且用于處理所述至少一個生物生理信號，從而基于所述至少一個生物生理信號且基于在所述處理單元(18)中存儲或生成的信號模式生成輸出信號(28 ；38 ；44)，所述輸出信號(28 ； 38 ;44)包括時間變化的輸出信號模式，其中所述輸出信號模式依賴于所述睡覺對象的當前睡眠狀態。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述生物生理信號是腦波信號。
3.如權利要求1或2所述的設備，進一步包括輸出單元(30；34 ；40)，其用于以人類可感知的形式重現所述輸出信號。
4.如權利要求1至3中任一項所述的設備，進一步包括含有所述傳感器(12)的枕頭 (10)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的設備，其中所述圖像獲取裝置是紅外攝像機。
6.如權利要求1至5中任一項所述的設備，其中所述輸出信號(28)是二維圖形信號。
7.如權利要求1至6中任一項所述的設備，其中所述輸出信號(28；44)包括具有時間變化的強度和/或色調的顏色信號。
8.如權利要求1至7中任一項所述的設備，其中所述輸出信號(38)是音頻信號。
9.如權利要求1至8中任一項所述的設備，其中所述輸出信號(38)被存儲在存儲器中。
10.處理生物生理信號的方法，包括以下步驟 -獲取睡覺對象的一部分的圖像；-捕獲睡覺對象的至少一個生物生理信號；以及-使用處理單元(18)處理所述至少一個生物生理信號，從而基于所述至少一個生物生理信號且基于在所述處理單元(18)中存儲或生成的信號模式生成輸出信號(28 ；38 ；44)， 所述輸出信號(28 ；38 ；44)包括時間變化的輸出信號模式，其中所述輸出信號模式依賴于所述睡覺對象的當前睡眠狀態。
11.計算機程序或計算機程序產品，用于當其在計算機上執行時執行如權利要求10所述的方法。
12.數據載體，包括用于執行如權利要求10所述的方法的步驟的計算機程序。
13.計算機，用于執行如權利要求11所述的計算機程序。
全文摘要
本發明涉及一種用于處理睡覺對象的至少一個生物生理信號(例如腦波信號或腦電圖(EEG)信號、眼電圖(EOG)信號或肌電圖(EMG)信號)的設備和方法。該信號由可包括在諸如枕頭或頭飾之類的柔性裝置中的至少一個傳感器捕獲。處理單元(18)處理該至少一個生物生理信號，從而基于該至少一個生物生理信號并基于在處理單元(18)中存儲或生成的信號模式生成輸出信號(28；38；44)，輸出信號(28；38；44)包括時間變化的輸出信號模式，其中輸出信號模式依賴于睡覺對象的當前睡眠狀態。輸出信號可以以人類可感知的形式重現。
文檔編號A61B5/0496GK102378596SQ201080014502
公開日2012年3月14日 申請日期2010年3月24日 優先權日2009年4月2日
發明者沃特納 F., M. 阿茨 R. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司