專利名稱：具有數(shù)據(jù)總線的兩部件eeg監(jiān)控器和在所述部件間通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及EEG監(jiān)控器。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用電線連接的兩個部件中的EEG監(jiān)控器。本發(fā)明更具體地涉及包括電源裝置的EEG監(jiān)控器。EEG監(jiān)控器進(jìn)ー步包括具有信號處理裝置的底座部件。EEG監(jiān)控器進(jìn)ー步包括具有用于測量人的EGG信號的至少兩個電極的電極部件。
背景技術(shù)：
EEG通常是用于腦電圖的縮寫，其一般而言是電カ地監(jiān)控人的大腦活動的方法。用于監(jiān)控EEG的系統(tǒng)已知多年。然而，隨著通用技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)明出EEG監(jiān)控系統(tǒng)，其可以由將被監(jiān)控的人連續(xù)攜帯或佩戴。已知通過在人的頭皮上放置電極來測量EEG，并且為了各種診斷目的而記錄井分析EEG信號。從W0-A1-2006/047874中已知用于這種應(yīng)用的系統(tǒng)，其描述了通過使用電極測量 腦電波，該電極與受檢者的至少ー個耳朵連接放置，即放置在外耳部分上或者耳道中。該測量特別用于檢測癲癇發(fā)作的開始。W0-A1-2006/047874也描述了使用成對電極分別作為檢測電極和參考電扱，這種設(shè)置在腦電流描記儀領(lǐng)域眾所周知。EEG監(jiān)控器也可以應(yīng)用于監(jiān)視具有糖尿病的人，其中監(jiān)控血糖水平，以便警告由低血糖水平引起的低血糖的攻擊。低血糖的攻擊可以導(dǎo)致不省人事甚至死亡。在W0-A-2006/066577中公開了用于引人關(guān)注的低血糖的攻擊的這種監(jiān)視的系統(tǒng)。然而，這是一種植入皮下的系統(tǒng)。W0-A1-2007/047667描述了用于測量EEG信號的耳塞。該耳塞包括具有電極的外部殼體，該殼體由軟的可壓縮性材料構(gòu)成。用該耳塞得到的信號被傳輸?shù)接糜谔幚砗捅O(jiān)控的外部単元。通常，個人EEG監(jiān)控器將由如上所述的兩個部件制成，S卩，具有信號處理裝置的底座部件和具有用于測量人的EEG信號的至少兩個電極的電極部件。優(yōu)選地，電極部件將被制成盡可能小，以便其容易附連到人的頭部上的皮膚表面。底座部件通常包括電源裝置，并且因此較大。底座部件通常將被設(shè)置在不易看到的位置。所述兩個部件將通過接線連接。用于測量EEG信號的電極通常被制備從而設(shè)置為與人的耳朵區(qū)域的皮膚接觸。所述電極也可以是電容性的。由于電極部件適于被設(shè)置在人的耳朵或者耳朵區(qū)域處或耳朵或者耳朵區(qū)域中，因此其通常將包括接收器或揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器用于向用戶給出聲音或語音消息。這能夠是關(guān)于弓I人關(guān)注的低血糖發(fā)作的警告。但是接收器也可以被應(yīng)用于任何類型的聲音。電極部件也能夠被應(yīng)用于其他類型的換能器。在電極部件中的這些換能器的示例能夠是用于將聲音轉(zhuǎn)換為電信號的擴(kuò)音器或者溫度傳感器或者加速計。同樣，能夠考慮關(guān)于設(shè)置在電極部件中的其他換能器。來自這種換能器的電信號需要被傳輸?shù)紼EG監(jiān)控器的底座部件的信號處理裝置，通常由額外的接線對傳輸，用于進(jìn)一歩的處理、記錄或傳遞到遠(yuǎn)程設(shè)備。具有例如擴(kuò)音器的這種換能器的ー個問題是，用于從換能器將信號傳輸?shù)降鬃考慕泳€會聚集電磁干擾。在例如擴(kuò)音器中生成的電信號可以相對弱，例如1-5 y V，并因此更加易受噪聲影響。當(dāng)在電極部件中設(shè)置接收器時，這個問題較大，因為供給峰值電平可以是2V的接收器信號的接線將被設(shè)置為接近從EEG電極并且例如從換能器傳遞信號的接線。因此，很可能接收器信號會將噪聲引入承載EEG信號和任意換能器信號的接線。美國2004/0116151A1描述了ー種數(shù)據(jù)總線，其也能夠應(yīng)用于在底座部件和外圍組件之間的助聽器。這個數(shù)據(jù)總線被描述為需要傳輸功率、時鐘和同步信號。一個問題是接線的數(shù)目應(yīng)該盡可能低，以便保證連接兩部件的接線束的總直徑盡可能小。每個接線都連接到電極部件和底座部件，例如通過連接器連接。這種連接將會占 用一些空間，并且通常將是結(jié)構(gòu)中的弱點，即，在這個點上存在損失電連接的危險。此外，通常應(yīng)用的連接器是相對昂貴的組件。因此，優(yōu)選的是保持連接的必要數(shù)目為最小值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供具有包括兩條電線的數(shù)據(jù)總線的EEG監(jiān)控器而解決上述問題，所述兩條電線適于從EEG電極部件向底座部件傳遞信號，并且進(jìn)ー步適于通過所述兩條電線從ー個部件向另一個部件提供電源。在本文中，數(shù)據(jù)總線被理解為數(shù)字通信線路，其能夠被建立以用于在不同単元之間的通信，其適合于在ー個或者兩個方向上承載信號。該數(shù)據(jù)總線是串行數(shù)據(jù)總線，并且在本文中也被理解為能夠傳輸功率。在本文中換能器被理解為能夠?qū)⑽锢韰?shù)傳輸?shù)紼EG監(jiān)控器中的電信號的裝置。這個定義包括能夠讀取電壓電勢的電扱，以便具有某些形式的電勢能夠被傳輸?shù)紼EG監(jiān)控器的信號處理裝置。所述電極可以被制備以設(shè)置為與皮膚接觸，例如在人的耳朵區(qū)域中。該電極也可以具有電容性類型，其中能夠檢測到EEG信號，而不需要直接電接觸皮膚。在EEG監(jiān)控器的實施例中，不同的時隙中應(yīng)用數(shù)據(jù)總線的至少兩個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率并且第二狀態(tài)用于將信號從所述電極部件傳送到所述底座部件。在EEG監(jiān)控器的實施例中，不同的時隙中應(yīng)用數(shù)據(jù)總線的至少三個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，第二狀態(tài)用于將信號從所述底座部件傳送到所述電極部件，并且第三狀態(tài)用于將信號從所述電極部件傳送到所述底座部件。當(dāng)應(yīng)用例如用于為佩戴EEG監(jiān)控器的人提供聲音消息的接收器或者揚(yáng)聲器吋，這個實施例通常將是優(yōu)選的。當(dāng)及時從數(shù)據(jù)傳輸中分離功率傳輸時，噪音問題的危險減少。術(shù)語不同時隙涉及功率傳輸和數(shù)據(jù)或者信號傳輸在雙向上的這種及時分離。同時，本發(fā)明便于兩線數(shù)據(jù)總線，而不需要任何進(jìn)ー步的電線。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，増加了第四狀態(tài)，其被設(shè)定為低，即設(shè)定到“0”，以便從上升沿開始用于功率傳輸?shù)牡谝粻顟B(tài)。這種發(fā)生在序列中已知位置的上升沿是重要的，以便解釋數(shù)據(jù)總線上的信號。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，在底座部件中設(shè)置電源，并且在電極部件中設(shè)置電容器，所述電容器在用于傳輸功率的所述第一狀態(tài)期間充電，并且在不通過數(shù)據(jù)總線傳輸功率的時期中供給電力。底座部件中通常會存在更多空間，并因此存在用于電源(例如電池)的更多空間。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，用于傳輸功率的第一狀態(tài)在數(shù)據(jù)總線上至少占用50%的時間，優(yōu)選為至少70%的時間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這產(chǎn)生充分小的功率損耗，并且使得在其余時間中用于提供電カ的電容器不太大。在接收器被布置在電極部件中的EEG監(jiān)控器的一個實施例中，連接所述接收器，以便其在數(shù)據(jù)總線上傳輸數(shù)據(jù)的時間中不會汲取任何功率，而只在傳輸功率的時間中汲取功率。這能夠通過在傳輸數(shù)據(jù)期間短路接收器獲得。這樣的優(yōu)點是，在不從底座部件傳輸 功率的時間中，接收器將不需要從電極部件中的電容器中汲取功率。這意味著能夠?qū)㈦姌O部件中的電容器制作得更加小，這是因為其只需要為電極部件的電子電路供電。較小的電容器將同樣具有較小的物理尺寸，由此電極部件能夠被制作得更小。這個實施例存在可能的變型，例如其中接收器在傳輸數(shù)據(jù)的較小部分的時間中汲取功率。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，電極部件包括電子芯片，即與換能器連接的集成電路(1C)，該芯片或者IC與數(shù)據(jù)總線連接。該芯片是集合必要電路的空間有效方法，例如用于處理數(shù)據(jù)總線通信和功率傳輸。ー種電路是用于電源的電壓調(diào)節(jié)器。另ー種電路是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將來自EEG電極和其他任意換能器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通常是E - A (sigma-delta)轉(zhuǎn)換器。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，在EEG監(jiān)控器的底座部件或者電極部件中設(shè)置有時鐘頻率發(fā)生器，并且其中在EEG監(jiān)控器的不具有時鐘頻率發(fā)生器的部件中通過時鐘頻率再生器再生時鐘頻率。優(yōu)選地，這個再生時鐘頻率與所述時鐘頻率發(fā)生器的時鐘頻率同步。通常，在EEG監(jiān)控器的底座部件中設(shè)置時鐘頻率發(fā)生器，并且通常由鎖相環(huán)執(zhí)行同歩。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，所述電極部件是包括在外表面上的至少兩個電極的耳道型耳塞，所述電極設(shè)置為與用戶的耳道接觸，以便能夠檢測來自EEG正監(jiān)控的人的電勢。在EEG監(jiān)控器的一個實施例中，電極部件與用于測量物理或者生理參數(shù)的換能器連接。這種換能器能夠適于測量溫度、血壓、移動(例如加速度)、取向(即人躺下)。優(yōu)選地，這種換能器連接到電極部件的電子模塊，并且準(zhǔn)備好通過串行數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龅鬃考械男盘柼幚硌b置。當(dāng)電極部件被布置為耳塞時，也能夠應(yīng)用檢測所述耳塞在耳道中的正確放置的適當(dāng)?shù)膿Q能器。這能夠是電容性換能器。在第二方面中，本發(fā)明涉及用于在EEG監(jiān)控器的兩個部件之間的通信，該EEG監(jiān)控器包括電源裝置，并且該方法包括下列步驟1)在佩戴EEG監(jiān)控器的人的耳道外側(cè)設(shè)置底座部件，其中底座部件包括信號處理裝置；2)在將被監(jiān)控的人的耳道中設(shè)置電極部件，其中所述電極部件包括EEG電極；3)通過數(shù)據(jù)總線將電極部件與底座部件連接，其中數(shù)據(jù)總線包括兩條電線，其適于將信號傳送到接收器或揚(yáng)聲器，并且適于將信號從EEG電極傳送到底座部件，并且該數(shù)據(jù)總線適于通過所述兩條電線將電源從底座部件提供到電極部件，或者將電源從電極部件提供到底座部件；4)在不同的時間跨度中順序地應(yīng)用兩線數(shù)據(jù)總線的兩個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，第二狀態(tài)用于將信號從電極部件傳送到底座部件。在用于兩個部件之間通信的方法的實施例中，在不同的時間跨度中順序應(yīng)用兩線數(shù)據(jù)總線的至少三個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，第二狀態(tài)用于將信號從底座部件傳送到電極部件，并且第三狀態(tài)用于將信號從電極部件傳送到底座部件。


現(xiàn)在將參考附圖進(jìn)ー步詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。圖I示出了這樣的實施例，其中EEG監(jiān)控器裝配有在底座部件和耳塞部件之間的數(shù)據(jù)總線。圖2示出了 EEG監(jiān)控器在數(shù)據(jù)總線的三個不同狀態(tài)下的設(shè)置。 圖3示出了通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行的雙向數(shù)字通信，窗格(a)到(k)表示各自的信號。圖4示出了用于控制雙向數(shù)字通信的不同狀態(tài)，窗格(a)到(e)表示各自的信號。圖5示出了在本發(fā)明的實施例中應(yīng)用的鎖相環(huán)電路。圖6示出了 EEG監(jiān)控器的機(jī)械布局的示例。
具體實施例方式圖I示出了 EEG監(jiān)控器的原理，其中底座部件I通常設(shè)置在耳朵后面，其包括電子模塊6和電池8。電子模塊6包括信號處理裝置23、時鐘發(fā)生器9和用于控制數(shù)據(jù)線路或數(shù)據(jù)總線16上的通信的控制器24。底座部件也可以包括擴(kuò)音器3，其能夠被應(yīng)用于將助聽器功能置入EEG監(jiān)控器中，或者用于將來自電極部件2中的接收器10的任何聲音的聲壓水平調(diào)節(jié)到背景聲學(xué)噪聲水平。為了圖I和后續(xù)附圖，本說明書集中于這樣的實施例，即其中應(yīng)用雙向數(shù)據(jù)總線，并且其中接收器或者揚(yáng)聲器被設(shè)置在電極部件中。EEG監(jiān)控器的電極部件2包括電子模塊7卿電子芯片或者集成電路)和用于測量將被監(jiān)控的人的EEG信號的兩個或更多EEG電極11、12。該電極與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器21連接。電極部件2也包括接收器10。電極部件2的電子模塊7可以包括用于驅(qū)動接收器10的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)22、和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器21，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器21用于將來自EEG電極11、12和例如任意換能器的信號數(shù)字化。從美國專利申請US5878146中得知,可以delta sigma轉(zhuǎn)換器的形式實施數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。delta sigma轉(zhuǎn)換器包括delta sigma調(diào)制器和低通濾波器。deltasigma調(diào)制器可以設(shè)置在底座部件中。為了驅(qū)動接收器，可以應(yīng)用H橋。H橋在W0-A1-2005/076664中描述并且在圖2中示出。電極部件中的接收器10可以是ー個單獨的單元，其處理感興趣的整個頻譜。然而，接收器也能夠由兩個分離的接收器單元組成，一個用于較高頻率，而另ー個用于較低頻率。在圖I中所示的實施例中，兩條電線16、17或者線路將底座部件連接到電極部件。構(gòu)成數(shù)據(jù)總線的兩條接線用于電源和數(shù)字通信兩者。當(dāng)功率被傳輸并且當(dāng)在串行數(shù)據(jù)總線的任一方向上傳輸數(shù)據(jù)時，應(yīng)用協(xié)議以便控制。不同類型的協(xié)議可以被應(yīng)用以便控制傳輸。
數(shù)據(jù)總線信號也可以被發(fā)送以作為接線對上的平衡信號。這也會減少影響數(shù)據(jù)總線通信的噪聲的危險。平衡的接線對能夠扭轉(zhuǎn)在一起，以便進(jìn)一歩減少噪聲影響。通常，電池被設(shè)置在底座部件中，并且電壓調(diào)節(jié)器被應(yīng)用以便為電子模塊供給穩(wěn)定的電壓VDD。通過兩條接線被傳輸以作為協(xié)議的一部分的電壓需要為電容器充電，其中在所述數(shù)據(jù)總線上傳輸數(shù)據(jù)期間，從所述電容器汲取功率。通常，在電極部件中提供局部電壓調(diào)節(jié)器20。圖2示出了數(shù)據(jù)總線的三個主要狀態(tài)A、B和C的示例。在第一狀態(tài)A，底座部件I中的電池8通過被示為扭轉(zhuǎn)的兩條電線連接的數(shù)據(jù)總線15連接到電極部件2，其中供給電壓將例如通過電壓調(diào)節(jié)器對電容器25充電并且為聲音輸出級供電，聲音輸出級即H橋中的開關(guān)40、41、42、43和接收器10。在底座部件和電極部件兩者中的開關(guān)(未示出)被應(yīng)用以將電路再次連接到圖2中的B狀態(tài)中。在這個狀態(tài)中，斷開到電極部件的電源。取而代之地，底座部件中的發(fā)射器26通過數(shù)據(jù)總線15連接到電極部件中的數(shù)據(jù)接收器28。在B狀態(tài)期間，從發(fā)射器26將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收器28。通常，在每個B狀態(tài)周期中傳輸ー個比 特。在B狀態(tài)中，傳輸?shù)囊粋€或更多比特在其他狀態(tài)期間的時間中為H橋中的四個開關(guān)40、41、42、43設(shè)定條件，直到在下ー個B狀態(tài)中已傳輸一個或更多個新的比特。數(shù)據(jù)接收器28應(yīng)該被連接到控制邏輯(未示出)，用于控制H橋中的開關(guān)40、41、42、43?？刂七壿媽⑤斎氡３值介_關(guān)，直到已經(jīng)接收新的數(shù)據(jù)。如果在每個B狀態(tài)中均將超過ー個比特傳輸?shù)诫姌O部件，那么應(yīng)該建立控制邏輯，用于存儲這些比特并且用于在從ー個B狀態(tài)到下一個的時間期間的適當(dāng)時間處將正確的比特提供到開關(guān)40、41、42、43的輸入端。在圖2中所示的示例中，比是在B狀態(tài)中被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收器28的ー個比特的電平。電平bn由控制邏輯存儲，并且當(dāng)從B狀態(tài)轉(zhuǎn)換到之后的C狀態(tài)時，控制邏輯將開關(guān)40、41、42、43上的輸入從Iv1轉(zhuǎn)換到bn。將保持這個輸入bn，直到下ー個B狀態(tài)的結(jié)束，此時轉(zhuǎn)換到bn+1。在圖2中所示的狀態(tài)之前的B狀態(tài)中，提供到開關(guān)40、41、42、43的輸入Iv1被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收器28。如圖2所示，在H橋中的開關(guān)40、41、42、43被切換到在ー個對角線中打開(例如，40和43)并且在另ー個對角線中關(guān)閉(例如，41和42)。這將為在ー個方向上通過接收器的線圈的電流打開。當(dāng)開關(guān)40、41、42、43處于打開的對角線變化時，電流的方向也變化，并因此鼓膜的移動也變化。當(dāng)應(yīng)用底座部件和電極部件兩者中的開關(guān)(未示出)以將電路再次連接到C狀態(tài)中時，圖2中所示的最后狀態(tài)是緊隨B狀態(tài)的C狀態(tài)。在C狀態(tài)中，電極部件2中的發(fā)射器29通過數(shù)據(jù)總線15將ー個或更多比特傳輸?shù)降鬃考械臄?shù)據(jù)接收器27。從電極部件中傳輸出來的這些數(shù)據(jù)是數(shù)字化的EEG信號。來自任意額外的換能器的數(shù)據(jù)將由A/D轉(zhuǎn)換器21數(shù)字化，并且打包以用于在電極部件中的控制單元18中的傳輸。其中在數(shù)據(jù)總線上發(fā)送低比特或“0”的進(jìn)ー步的D狀態(tài)通常緊隨C狀態(tài)，以便以上升沿啟動A狀態(tài)。如下所述，這種上升沿用于底座部件和電極部件之間的同歩。電容器25將是B、C和D狀態(tài)期間提供到電極部件中的接收器10、H橋和其他需要電カ的電路的電源，其中在這些狀態(tài)中，只通過數(shù)據(jù)總線15傳輸數(shù)據(jù)，而不傳輸功率。電壓調(diào)節(jié)器20 (參看圖I)將確保在全部狀態(tài)中提供正確電壓。數(shù)據(jù)總線15將因此面對A狀態(tài)中相對低的阻杭。在B狀態(tài)中，發(fā)射器26將具有低輸出阻杭，然而數(shù)據(jù)接收器28將具有高阻杭。在C狀態(tài)中，發(fā)射器29將具有低輸出阻抗，然而數(shù)據(jù)接收器27將具有高輸入阻杭。實踐中，電容器25可以實施為兩個并聯(lián)的電容器(未示出)。這將便于這兩個電容器中的一個能夠被應(yīng)用以在B和C狀態(tài)中為H橋提供電源，并且這兩個電容器中的另ー個能夠被應(yīng)用以為B狀態(tài)中的數(shù)據(jù)接收器28或者為C狀態(tài)中的發(fā)射器29提供電源。在這樣的實施例中，即其中連接接收器10或者揚(yáng)聲器使得在數(shù)據(jù)總線上傳輸數(shù)據(jù)的時間中該接收器10或者揚(yáng)聲器不汲取任何功率而只在傳輸功率的時間中汲取功率，應(yīng)該不同地操作H橋中的四個開關(guān)40、41、42、43。如上所述，控制H橋中的開關(guān)40、41、42、43的控制邏輯之后將只在傳輸功率的狀態(tài)中保持到所述開關(guān)的輸入，即在示例中的狀態(tài)A中。在其他狀態(tài)中，接收器10能夠被短路，以便不從電容器25汲取任何功率。可以通過同時打開開關(guān)40、41并同時關(guān)閉開關(guān)42、43實現(xiàn)該接收器10的短路。也能夠是相反的，即關(guān)閉開關(guān)40、41并打開開關(guān)42、43。圖3和圖4示出了如何能夠通過兩線雙向串行數(shù)據(jù)總線16處理電源和通信的一 個示例。在圖3的窗格a中，示出了在底座部件I中生成的32MHz時鐘頻率。通過應(yīng)用鎖相環(huán)(PLL)電路19 (參看圖5)，在電極部件2中生成相應(yīng)的32MHz時鐘頻率。PLL 19通過應(yīng)用數(shù)據(jù)總線信號再生32MHz時鐘頻率。PLL通過應(yīng)用數(shù)據(jù)線信號中的上升沿連續(xù)地調(diào)節(jié)兩個32MHz時鐘頻率之間的同步。當(dāng)時鐘發(fā)生器9被設(shè)置在底座部件中時，如在這個示例中，PLL被設(shè)置在電極部件中。這個同步對于底座部件I和電極部件2之間的通信的恰當(dāng)?shù)臋C(jī)能是重要的。32MHz時鐘頻率被認(rèn)為是ー個示例。同樣也能夠應(yīng)用其他時鐘頻率。如圖3的窗格a中所示，32MHz時鐘周期能夠被分為四個不同的狀態(tài)(參看圖3的頂部)，這四個狀態(tài)被稱為A、B、C和D。在狀態(tài)A中，優(yōu)選地從底座部件到電極部件傳輸功率。在狀態(tài)B中，從底座部件向電極部件傳遞數(shù)據(jù)。這通常將使提供到接收器的電信號，用于接收器生成聲學(xué)信號。在狀態(tài)C中，從電極部件向底座部件傳輸數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)是來自電極部件中的EEG電極以及可能的其他換能器的數(shù)字化信號。狀態(tài)D始終為低或者“0”，以便狀態(tài)A將從上升沿開始。這為每個循環(huán)給出上升沿，其中所述上升沿具有明確定義的時間間隔。然后這些上升沿被應(yīng)用于底座部件和電極部件之間的時鐘頻率的同歩。所提出的狀態(tài)的順序可以不同。該狀態(tài)A也能夠被分成兩個、或更多部件，通過互換B和C狀態(tài)區(qū)分。也可以為其他目的而在所描述的狀態(tài)之間進(jìn)ー步増加狀態(tài)。圖3的窗格b和c示出了從底座部件發(fā)出ー個比特到電極部件的示例，其中在圖3的窗格b中發(fā)出“ 0”，并且在圖3的窗格c中發(fā)出“ I”。在圖3的窗格b中和在圖3的窗格c中，從電極部件發(fā)出“ O”。圖3的窗格d和e示出了從電極部件發(fā)出ー個比特到底座部件的示例，其中在窗格d中發(fā)出“0”，并且在窗格e中發(fā)出“I”。在圖3的窗格d和e兩者中，從底座部件發(fā)出“O”。圖3的窗格f示出了雙向數(shù)據(jù)總線上產(chǎn)生的信號，其中虛線指示所述信號能夠遵循兩個可能路線中的ー個，因發(fā)出“0”或者“I”而產(chǎn)生。數(shù)據(jù)總線上的這種產(chǎn)生的信號是來自圖3的窗格b或者c和圖3的窗格d或者e的信號的總和。在所述示例中，在用于32MHz時鐘頻率中每32個上升沿的數(shù)據(jù)總線信號中將存在由圖3的窗格f中的箭頭指示的上升沿。這意味著數(shù)據(jù)總線上的信號必須在這個上升沿之前降低，由于D狀態(tài)，其也是在圖3的窗格f中所示的數(shù)據(jù)總線信號中的情形。數(shù)據(jù)總線信號電平中的變化只發(fā)生在32MHz時鐘頻率的上升沿上。在圖3的窗格f中用箭頭表示的所提到的數(shù)據(jù)線信號中的上升沿被應(yīng)用于PLLJA而同步底座部件和電極部件之間的時鐘信號。圖4示出了在時鐘頻率同步中應(yīng)用的信號。圖4的窗格a進(jìn)ー步說明了通過相位計數(shù)器的相位計數(shù)。相位計數(shù)器在底座部件和電極部件兩者中存在。相位計數(shù)器是電極部件的控制裝置18的一部分。兩個相位計數(shù)器由PLL經(jīng)由數(shù)據(jù)總線上的上升沿同歩。相位計數(shù)器在數(shù)據(jù)總線信號的上升沿從I開始，并且在32MHz時鐘上的每個上升沿處增加1，直到32。在32之后，相位計數(shù)器再次從I開始。相位計數(shù)器也能夠通過識別32MHz時鐘上的下降沿而增加一半。

相位計數(shù)器應(yīng)用于識別其中將傳輸功率的狀態(tài)A和其中底座部件或電極部件向外發(fā)出數(shù)據(jù)的狀態(tài)B和狀態(tài)C。圖4的窗格b重復(fù)32MHz時鐘頻率，并且圖4的窗格c重復(fù)數(shù)據(jù)總線信號，兩個都為了易于圖4中的比較。從圖3和圖4看出，狀態(tài)A在相位1-29中是有效的，狀態(tài)B在相位30中是有效的，狀態(tài)C在相位31中是有效的，并且其中傳輸“0”的狀態(tài)D在相位32中是有效的。相位計數(shù)也被應(yīng)用以用于針對不同狀態(tài)的圖2中所示的不同設(shè)置之間的轉(zhuǎn)換。具有不同狀態(tài)的不同的相位被視為不同的時隙。在狀態(tài)D和狀態(tài)A之間的上升沿意圖用于底座部件和電極部件中的時鐘頻率的同歩。這個上升沿用圖3的窗格f和圖4的窗格c中的箭頭示出。毎次在從底座部件發(fā)出“0”并且隨后從電極部件發(fā)出“I”時，在狀態(tài)B和C之間會發(fā)生不同的上升沿。為了在這兩個上升沿之間辨別，電極部件2的電子模塊7的控制單元18被設(shè)置用于生成為這種辨別而施加的信號。這個信號被稱作Trig_on并且在圖4的窗格d中示出。當(dāng)相位等于32或者I吋，Trig_on信號被設(shè)定為“I”(或者高)。當(dāng)相位是從2到31吋，Trig_on信號被設(shè)定為“0”(或者低)。在相位30和31中至少Trig_on應(yīng)該為低。圖5示出了鎖相環(huán)(PLL)電路19的示例，該鎖相環(huán)電路19被應(yīng)用以通過應(yīng)用由圖3的窗格f和圖4的窗格c中的箭頭標(biāo)記的上升沿而使底座部件和電極部件之間的32MHz時鐘頻率同歩。數(shù)據(jù)線信號與Trig_on信號一起進(jìn)入AND操作器30。因此，AND操作器30的輸出將只為由箭頭標(biāo)出的數(shù)據(jù)線信號的上升沿升高，而不為當(dāng)從底座部件發(fā)出“0”并且隨后從電極部件發(fā)出“ I”時的上升沿(參看圖4的窗格c和d)升高。這是因為Trig_on信號在由箭頭標(biāo)出的數(shù)據(jù)線上升沿處為高，而當(dāng)從底座部件或者從電極部件發(fā)出信號比特時為低。來自AND操作器30的信號是相位頻率檢測器(PFD)31的基準(zhǔn)輸入。到PFD 31的另ー個輸入是通過分頻器33來自壓控振蕩器(VCO) 32的反饋。PFD 31的兩個輸出QA和QB通過一系列脈沖控制第一開關(guān)34和第二開關(guān)35。第一恒流發(fā)生器36和第二恒流發(fā)生器37將使電容器38充電或者放電，因此確定到VCO 32的輸入電壓。這兩個電流發(fā)生器36、37通常生成相同的電流。QA上的脈沖將關(guān)閉與QA連接的第一開關(guān)34，借此第一恒流發(fā)生器36將對電容器38充電。QB上的脈沖將關(guān)閉與QB連接的第二開關(guān)35，借此第二恒流發(fā)生器37將對電容器38放電。
當(dāng)同步或者鎖定PFD 31的輸入上的兩個信號時，脈沖QA和QB的長度是相同的，并且VCO 32輸入端上的電壓保持不變。如果PFD 31的輸入端上的兩個信號不同步，那么PFD 31的輸出端QA和QB中的一個上的脈沖變得比另ー個輸出端上的脈沖更長，由此對電容器38充電或者放電。這將VCO 32上的輸入電壓調(diào)節(jié)到VCO的輸出頻率與數(shù)據(jù)總線信號同步的水平。當(dāng)啟動數(shù)據(jù)總線吋，特別是在雙向數(shù)據(jù)總線的示例中，例如當(dāng)打開EEG監(jiān)控器吋，或者當(dāng)重置數(shù)據(jù)總線時，控制器18應(yīng)該等待PLL鎖定，即等待兩個32MHZ頻率變?yōu)橥瑲i。這是當(dāng)脈沖QA和QB的長度是相同或者近似相同時的情形。當(dāng)這個發(fā)生吋，電極部件將等待數(shù)據(jù)線上的上升沿。當(dāng)控制器18檢測到數(shù)據(jù)線上的上升沿時，相位計數(shù)器被設(shè)定到I。從這個時間點，相位計數(shù)器將如圖4的窗格a所示并且如上所述地繼續(xù)。為了這個恰當(dāng)起作用的啟動程序，圖3的窗格i中的情況應(yīng)該避免，即在啟動期間應(yīng)該避免來自底座部件的“0”，其后是來自電極部件的“ 1”，以便不得到能夠擾亂同步的任何其他上升沿。這意味著數(shù)據(jù)總線信號最初必須類似圖3的窗格g、h或者j中的信號。
如果在ー個或更多線路或接線處的連接臨時丟失，那么重置數(shù)據(jù)總線、并且隨后上述啟動程序的應(yīng)用能夠被初始化。這種連接的臨時丟失能夠由電極部件中的電子模塊7的控制電路18檢測。這能夠通過檢查PLL 19中電容器38上方的電壓而完成(參看圖5)。數(shù)據(jù)總線信號的上升沿停止，這個電壓將向零下降，并且當(dāng)控制電路18檢測到這個情況吋，電極部件應(yīng)該停止在數(shù)據(jù)總線上發(fā)出數(shù)據(jù)并同時應(yīng)該初始化上述啟動程序?？刂齐娐?8也可以建立以用于檢測電源接線上的連接的任何臨時丟失。特定代碼可以被應(yīng)用以確認(rèn)恰當(dāng)同步的時鐘頻率。這個代碼或者不同代碼也能夠以特定時間間隔發(fā)出，從而確認(rèn)通信按預(yù)定時間運(yùn)行。如果這個代碼停止，或者時間間隔未恰當(dāng)跟隨，那么重置程序也能夠被初始化。這種代碼將需要被發(fā)送以作為從底座部件發(fā)出或者從電極部件發(fā)出的信號的一部分，所述信號被置于數(shù)據(jù)信號的序列中的特定時間處。在數(shù)據(jù)通信的上面的示例中，時鐘頻率的ー個周期被應(yīng)用以從底座部件發(fā)出ー個比特到電極部件并從電極部件發(fā)出ー個比特到底座部件。數(shù)據(jù)通信能夠以許多其他方式設(shè)置。本發(fā)明的實施例內(nèi)的其他選項能夠從底座部件發(fā)出例如2或者4比特，緊隨的是從電極部件發(fā)送到底座部件的相同或者不同數(shù)目的比持。一次只發(fā)出ー個比特的優(yōu)點是，電極部件中用于保持供給電壓所需要的電容器能夠是相對較小的，這是由于在電容器不接收額外充電的情況下需要保持供給電壓的時間將是相對較短的。在兩個方向中的每個上發(fā)出的比特的數(shù)目不必相同。這能夠取決于在電極部件中對數(shù)據(jù)總線和一個或更多換能器的需要。同樣，時鐘頻率將影響電容器的必要尺寸。根據(jù)以IMbit/s從底座部件發(fā)出數(shù)據(jù)并且以IMbit/s從電極部件發(fā)出數(shù)據(jù)的上述示例，用32MHz時鐘頻率，將在29/32的時間段中傳輸功率。這意味著電容器15只需要在3/32微秒中保持供給電壓。如果時鐘頻率是4MHz，并且對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笫窍嗤?，那么電容器將需要保持供給電壓3/4微秒。同吋，將只在1/4的時間段中傳輸功率。這意味著電容器應(yīng)該是較大的并且電流貫穿數(shù)據(jù)總線，同時傳輸功率將需要更高，以便供給必要的充電。與較低電流的功率損耗相比，功率供給時期(即狀態(tài)A)中的較高電流會導(dǎo)致較高的功率損耗。當(dāng)其中不傳輸任何功率的時間段増大吋，電容器15的尺寸需要増大，以便電容器保持足夠的電荷，從而能夠在沒有電源的時間中供給功率。較大電容也意味著電容器的物理尺寸較大。由于對小型電極部件的需要，通常會優(yōu)選小型電容器，并且由此優(yōu)選相對高的時鐘頻率。然而，較高頻率也會導(dǎo)致控制電路的p-n結(jié)中較高的動態(tài)效率損耗。這個功率損耗是通過對邏輯門的電容負(fù)載充電引起的。僅僅對于數(shù)據(jù)總線，引起這個功率損耗的實際頻率比時鐘頻率低，因為數(shù)據(jù)總線在A狀態(tài)的循環(huán)期間將處于相同電平上。因此，“0”和“I”之間的移位的數(shù)目通常被認(rèn)為大大低于控制時鐘頻率，即示例中的32MHz。由此，動態(tài)效率損耗也被減少。IMbit/s應(yīng)該足夠向接收器10供給必要質(zhì)量的電聲音信號。對于電極部件2中的電極11、12，信號被A/D轉(zhuǎn)換器(ADC) 21數(shù)字化，并且這可以產(chǎn)生大約2Mbit/s的信號。其中ー些可能來自不同電極的EEG信號通常將在電極部件中被預(yù)處理，并由此減少到大約600kbit/s或更小。來自其他換能器的信號也將在電極部件中被預(yù)處理并且作為這種信號 的一部分被傳輸。具有這樣的速率的信號能夠容易地通過上述示例的數(shù)據(jù)總線傳輸。預(yù)處理是通過降低采樣頻率和低通濾波的信號抽取，借此去除高頻量化噪聲。 在連接了接收器10或者揚(yáng)聲器以使其在數(shù)據(jù)于數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臅r間中不汲取任何功率而只在傳輸功率的時間中汲取功率的實施例中，來自接收器10的最大聲學(xué)輸出作用將被略微減小。在具有32MHz時鐘頻率并且在29/32的時間段中傳輸功率的示例中，來自接收器10的最大聲學(xué)輸出作用的減少將是3/32或者近似ldB。當(dāng)增加額外的換能器到電極部件時，其中數(shù)據(jù)需要通過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)降鬃考?，進(jìn)ー步需要數(shù)據(jù)總線的帶寬?；谶@些換能器的類型，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可以顯著變化。如果換能器是溫度計或者用于檢測移動的加速計，那么用于傳輸?shù)谋匦璧臄?shù)據(jù)量可以相對有限，然而當(dāng)換能器是擴(kuò)音器吋，需要傳輸更多數(shù)據(jù)。當(dāng)多個換能器包括在電極部件中或者與電極部件連接時，來自這些換能器的數(shù)據(jù)可以由電極部件的電子模塊7收集并且打包為適合于經(jīng)由數(shù)據(jù)總線與數(shù)字化的EEG信號一起發(fā)出的格式。圖6示出了具有底座部件I和電極部件2的EEG監(jiān)控器的示例，其中底座部件I制備為設(shè)置在耳朵后面，電極部件2制備為設(shè)置在需要EEG信號監(jiān)控的人的耳道中。底座部件和電極部件由兩條電線14連接。在這里示出了電極部件2具有兩個電極11、12，但是通常將具有更多電極，例如三個、四個或五個。用較高數(shù)目的電極，可能從具有最佳接觸的電極中選擇EEG信號，或者為了其他原因接收最佳EEG信號。同樣，在EEG信號的分析中可以應(yīng)用不同電極組之間的EEG信號的差。電極部件被形成為耳塞，該耳塞被成形為配合需要佩戴EEG監(jiān)控器的人的耳道。通過針對個體的耳道成形耳塞，電極部件將較容易佩戴，并且確保電極將總是被置于耳道中的相同定點。電極部件通常會具有貫穿(through going)開ロ 13,以便聲音進(jìn)入耳道而不被阻礙。在耳塞中設(shè)置的揚(yáng)聲器可以應(yīng)用這個開ロ 13或者不同的開ロ，以用于將聲音供給到耳道的內(nèi)部部件中。圖6中所示的電極11、12可以是例如基于獲得與皮膚的電連接的任何類型，或者是沒有獲得電連接的電容性類型，但是通過到皮膚表面的電容性耦合來測量EEG信號。
權(quán)利要求
1.ー種具有電源裝置的個人可佩戴的EEG監(jiān)控器，所述EEG監(jiān)控器包括 底座部件，具有信號處理裝置， 電極部件，具有用于測量人的EEG信號的至少兩個電極，所述電極部件包括用于將所述EEG信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置，和 數(shù)據(jù)總線，用于在所述底座部件和所述電極部件之間傳輸數(shù)據(jù)，并且用于從ー個部件提供功率到另ー個部件，所述數(shù)據(jù)總線適于應(yīng)用兩條電線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的EEG監(jiān)控器，其中不同的時隙中應(yīng)用所述數(shù)據(jù)總線的兩個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，并且第二狀態(tài)用于將信號從所述電極部件傳輸?shù)剿龅鬃考?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的EEG監(jiān)控器，其中不同的時隙中應(yīng)用所述數(shù)據(jù)總線的至少三個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，第二狀態(tài)用于將信號從所述底座部件傳輸?shù)剿鲭姌O部件，并且第三狀態(tài)用于將信號從所述電極部件傳輸?shù)剿龅鬃考?br> 4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，其中所述電源被設(shè)置在所述底座部件中，并且電容器被設(shè)置在所述電極部件中，所述電容器在用于傳輸功率的所述第一狀態(tài)期間被充電，并且在不通過數(shù)據(jù)總線傳輸功率的時期中供給電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的EEG監(jiān)控器，其中所述電極部件包括接收器或者揚(yáng)聲器，以便為所述人提供聲音信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的EEG監(jiān)控器，其中連接所述接收器，以便該接收器在所述數(shù)據(jù)總線上傳輸數(shù)據(jù)的時間中不汲取任何功率，而只在傳輸功率的時間中汲取功率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，其中所述電極部件適于被設(shè)置在所述耳道中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，進(jìn)ー步包括第四狀態(tài)，其被設(shè)定為低，以便所述第一狀態(tài)從上升沿開始。
9.根據(jù)權(quán)利要求2- 8中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，其中所述用于傳輸功率的第一狀態(tài)在所述數(shù)據(jù)總線上占用至少50%的時間，優(yōu)選為至少70%的時間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，其中所述電極部件包括與所述EEG電極連接的集成電路，所述芯片與所述數(shù)據(jù)總線連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的EEG監(jiān)控器，其中所述集成電路包括用于所述集成電路的電源的電壓調(diào)節(jié)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或者11所述的EEG監(jiān)控器，其中所述集成電路包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其用于將來自換能器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的EEG監(jiān)控器，其中所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器是E-A轉(zhuǎn)換器。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，包括在所述EEG監(jiān)控器的所述底座部件或者所述電極部件中設(shè)置的時鐘頻率發(fā)生器，并且在所述EEG監(jiān)控器的不具有時鐘頻率發(fā)生器的部件中具有時鐘頻率再生器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EEG監(jiān)控器，其中所述時鐘頻率再生器與所述時鐘頻率發(fā)生器的時鐘頻率同步。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或者15所述的EEG監(jiān)控器，其中所述時鐘頻率發(fā)生器被設(shè)置在所述EEG監(jiān)控器的所述底座部件中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或者13所述的EEG監(jiān)控器，其中所述同步由鎖相環(huán)執(zhí)行。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的EEG監(jiān)控器，其中所述電極部件適于被設(shè)置在所述耳道中并且包括接收器，并且所述EEG監(jiān)控器包括聲音放大裝置和至少ー個擴(kuò)音器，以便所述EEG監(jiān)控器也發(fā)揮助聽器的作用。
19.一種用于在EEG監(jiān)控器的兩個部件之間通信的方法，所述EEG監(jiān)控器包括電源裝置，所述方法包括以下步驟 將底座部件設(shè)置在用戶的耳道外側(cè)，所述底座部件包括信號處理裝置， 將電極部件設(shè)置在將被監(jiān)控的人的耳道中，所述電極部件包括EEG電極， 通過數(shù)據(jù)總線將所述電極部件與所述底座部件連接，所述數(shù)據(jù)總線包括兩條電線，該 兩條電線適于將信號傳遞到所述接收器，并且適于將信號從所述換能器傳遞到所述底座部件，并且所述數(shù)據(jù)總線適于通過所述兩條電線將電源從所述底座部件提供到所述電極部件，或者從所述電極部件提供到所述底座部件，和 在不同的時間跨度中順序地應(yīng)用兩線數(shù)據(jù)總線的至少兩個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率，并且第二狀態(tài)用于將信號從所述電極部件傳輸?shù)剿龅鬃考?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括在不同的時間跨度中順序地應(yīng)用兩線數(shù)據(jù)總線的至少三個不同的狀態(tài)，其中第一狀態(tài)用于傳輸功率、第
全文摘要
本發(fā)明涉及個人可佩戴的EEG監(jiān)控器，其具有底座部件(1)和電極部件(2)，底座部件具有信號處理裝置(23)，電極部件具有至少兩個電極(11、12)以測量人的EEG信號。電極部件(2)包括用于將所述EEG信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置。EEG監(jiān)控器包括數(shù)據(jù)總線，其用于在底座部件(1)和電極部件(2)之間傳輸數(shù)據(jù)，并且用于將功率從一個部件提供到另一個部件。該數(shù)據(jù)總線適于應(yīng)用兩條電線。
文檔編號A61B5/0476GK102869304SQ201180012993
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者S·基爾斯戈德, P·凱德莫斯, M·L·蘭克 申請人:唯聽助聽器公司