用于生物信號分析的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]可使用主動脈血流量、平均心率、心率變異性以及心跳間隔這些指標來推斷交感與副交感神經系統(tǒng)的活性(統(tǒng)稱為自主神經張力)水平。個體的自主神經張力水平與喚醒水平相關。在用于車輛的情況下，對駕駛員的自主神經張力的估計可指示未達最佳標準的喚醒水平，因此可用于檢測駕駛員的機能障礙。
[0002]存在用于測定車輛中駕駛員的自主神經張力的不同車輛界面。例如，界面可采集來自駕駛員的不同生物信號(例如，指示主動脈血流量、平均心率、心率變異性和心跳間隔的信號)并對所述生物信號進行分析以確定對自主神經張力的估計。車輛環(huán)境，尤其是來自發(fā)動機空轉、道路行駛以及其他來源的噪聲和振動，可能妨礙對車輛中生物信號的采集和分析，從而影響對自主神經張力的估計。

【發(fā)明內容】

[0003]根據(jù)一個方面，用于生物信號分析的方法包括提供設置在用于感測與人相關的生物數(shù)據(jù)的位置的多維傳感器陣列，其中多維傳感器陣列包括多個傳感器，其中多個傳感器中的每個傳感器機械地聯(lián)接于共同的結構聯(lián)接材料。該方法還包括選擇性地接收來自多個傳感器中的每一個的輸出、處理來自多個傳感器中的每個傳感器的輸出，以及基于所述處理輸出生物信號。
[0004]根據(jù)另一個方面，用于生物信號分析的系統(tǒng)包括設置在用于感測與人相關的生物數(shù)據(jù)的位置的多維傳感器陣列，其中多維傳感器陣列包括多個傳感器，其中多個傳感器中的每個傳感器機械地聯(lián)接于共同的結構聯(lián)接材料。該系統(tǒng)還包括用于選擇性地接收來自多個傳感器中的每一個的輸出、處理來自多個傳感器中的每一個的輸出以及基于所述處理輸出生物信號的濾波器。
[0005]根據(jù)另一個方面，還包括非臨時性計算機可讀存儲介質，該存儲介質存儲在被計算機執(zhí)行時導致計算機執(zhí)行以下步驟的指令:接收來自設置在用于感測與人相關的生物數(shù)據(jù)的位置的多維傳感器陣列的輸出，其中多維傳感器陣列包括多個傳感器，其中多個傳感器中的每個傳感器機械地聯(lián)接于共同的結構聯(lián)接材料；選擇性轉發(fā)來自多個傳感器中的每個傳感器的輸出；以及基于所述處理輸出生物信號。
[0006]根據(jù)另一個方面，用于生物信號分析的多維傳感器布局包括多個傳感器和共同的結構聯(lián)接材料，其中多個傳感器中的每個傳感器機械地固定在該共同的結構聯(lián)接材料之上。所述布局包括可操作地連接于多個傳感器的濾波器，該濾波器被構造為選擇性地接收來自多個傳感器中的每一個的輸出并且處理該輸出，從而輸出生物信號。
【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)示例性實施例的用于生物信號分析的系統(tǒng)的示意圖；
[0008]圖2為根據(jù)示例性實施例的在圖1的系統(tǒng)中實施的多維傳感器陣列的頂部示意圖；
[0009]圖3為圖2的多維傳感器陣列的正投影圖；
[0010]圖4為根據(jù)示例性實施例的在車輛中實施的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖5為人體的示例性區(qū)域的示意圖；
[0012]圖6為根據(jù)示例性實施例的機械聯(lián)接傳感器的陣列的電路圖；
[0013]圖7為根據(jù)示例性實施例的用于生物信號分析的過程的流程圖；
[0014]圖8為在上頸胸部測量并由圖1的系統(tǒng)產生的示例性主動脈流量波輸出信號；
[0015]圖9為在中胸部測量并由圖1的系統(tǒng)產生的示例性主動脈流量波輸出信號；
[0016]圖10為在下胸腰部測量并由圖1的系統(tǒng)產生的示例性主動脈流量波輸出信號；
[0017]圖11為來自車輛發(fā)動機關閉的汽車中的單個傳感器的示例性主動脈流量波輸出信號和同步EKG輸出信號；
[0018]圖12為來自車輛發(fā)動機在運轉的車輛中的單個傳感器的示例性主動脈流量波輸出信號和測得的同步EKG輸出信號；
[0019]圖13為由圖1的系統(tǒng)產生并在車輛發(fā)動機在運轉的車輛中測得的示例性主動脈流量波輸出信號；
[0020]圖14為由圖1的系統(tǒng)產生并在車輛發(fā)動機在運轉且車在移動的車輛中測得的示例性主動脈流量波輸出信號；
[0021]圖15為在發(fā)動機關閉、發(fā)動機空轉和在駕駛時來自單個傳感器的示例性功率譜輸出；并且
[0022]圖16為在發(fā)動機關閉、發(fā)動機空轉和在駕駛時來自圖1的多維陣列的示例性功率譜輸出。
【具體實施方式】
[0023]本文所述的實施例包括本文所采用的選定術語的定義。這些定義包括落在術語范圍內并可用于具體實施的組件的各種例子和/或形式。本文無意用這些例子進行限制。此夕卜，本領域的普通技術人員將認識到，可將本文所述的組件結合、省略或與其他組件組織起來，或組織成不同的架構。此外，本文使用標題但無意用標題進行限制，相反，標題為結構之需以及為了將解釋和實例加以組織而提供。
[0024]如本文所用，“總線”是指可操作地連接于在計算機內部或在計算機之間的其他計算機組件的互聯(lián)結構?？偩€可在計算機組件之間傳輸數(shù)據(jù)。除了別的之外，總線可以是存儲器總線、存儲器控制器、外圍總線、外部總線、縱橫開關和/或局部總線。除了別的之外，總線還可以是車載總線，該車載總線通過使用諸如控域網(CAN)、局部互聯(lián)網(LIN)的協(xié)議使車內的組件互連。
[0025]如本文所用，“計算機通信”是指在兩個或更多個計算設備(如，計算機、個人數(shù)字助理、移動電話、網絡設備)之間的通信，并且可以是例如網絡傳輸、文件傳輸、小程序傳輸、電子郵件、超文本傳輸協(xié)議(HTTP)傳輸?shù)取３藙e的之外，計算機通信可在例如無線系統(tǒng)(如，IEEE802.11)、以太網系統(tǒng)(如，IEEE 802.3)、令牌環(huán)系統(tǒng)(如，IEEE802.5)、局域網(LAN)、廣域網(WAN)、點到點系統(tǒng)、電路交換系統(tǒng)、包交換系統(tǒng)上進行。
[0026]如本文所用，“盤”可以是例如磁盤驅動器、固態(tài)盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、極碟驅動器、閃存卡和/或記憶棒。此外，盤可以是⑶-ROM (光盤ROM)、⑶可記錄驅動器(CD-R驅動器)、CD可再寫驅動器(CD-RW驅動器)和/或數(shù)字視頻ROM驅動器(DVD ROM)。該盤可存儲用于控制或分配計算設備的資源的操作系統(tǒng)。
[0027]如本文所用，“存儲器”可包括易失性存儲器和/或非易失性存儲器。非易失性存儲器可包括(例如)R0M(只讀存儲器)、PROM(可編程只讀存儲器)、EPR0M(可擦除PR0M)和EEPR0M(電可擦除PR0M)。易失性存儲器可包括例如RAM(隨機存取存儲器)、同步RAM(SRAM)、動態(tài) RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、雙數(shù)據(jù)速率 SDRAM(DDRSDRAM)和直接 RAM總線RAM(DRRAM)。所述存儲器可存儲用于控制或分配計算設備的資源的操作系統(tǒng)。
[0028]如本文所用，“模塊”包括但不限于硬件、固件、在機器上執(zhí)行的軟件和/或各自的組合，其用于執(zhí)行功能或操作，和/或用于引起來自另一個模塊、方法和/或系統(tǒng)的功能或操作。模塊可包括軟件控制的微處理器、分立邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路、編程邏輯器件、包含執(zhí)行指令的存儲器件，等等。
[0029]“可操作連接部”或將實體“可操作地連接”的連接部是其中信號、物理通信和/或邏輯通信可被發(fā)送和/或接收的連接部?？刹僮鞯倪B接部可包括物理接口、數(shù)據(jù)接口和/或電接口。
[0030]如本文所用，“處理器”處理信號并執(zhí)行一般計算和運算功能。經處理器處理的信號可包括數(shù)字信號、數(shù)據(jù)信號、計算機指令、處理器指令、消息、比特、比特流或其他可被接收、傳輸和/或檢測的對象。通常，處理器可以是多種不同的處理器，包括多個單核和多核處理器和協(xié)處理器以及其他多個單核和多核處理器以及協(xié)處理器架構。所述處理器可包括多種模塊以執(zhí)行多種功能。
[0031]如本文所用，“車輛”指能夠運載一人或多人并以任何形式的能源提供動力的任何機器。術語“車輛”包括但不限于:汽車、卡車、大蓬貨車、小型貨車、飛機、全地形越野車、多用途運載車、剪草機以及船只。
[0032]如本文所用，“座位”是指可供人坐在其上或躺在其上的任何裝置。術語“座位”包括但不限于:椅子、睡椅、床、長椅和車輛座位。
[0033]1.用于生物信號分析的系統(tǒng)
[0034]現(xiàn)在參見附圖，其中圖示是出于示出一個或多個示例性實施例的目的而非出于對其限制的目的，圖1根據(jù)一個示例性實施例示出了用于生物信號分析的系統(tǒng)100。圖1所示的系統(tǒng)100可單獨實施或與計算設備102(例如，控制器、導航系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)等)結合。應當認識到，系統(tǒng)100的組件以及本文所述的其他系統(tǒng)和架構的組件可被結合、省略或組織成各種實施例的不同架構。
[0035]在圖1的例示實施例中，計算設備102包括處理器104、濾波器106、存儲器108、盤110和輸入/輸出(I/O)接口 112，它們通過總線114和/或其他有線和無線技術可操作地連接，以用于計算機通信。在一個實施例中，計算設備102還包括多路復用器115。應當認識到，在一個實施例中，濾波器106可包括多路復用器115。在另一個實施例中，多路復用器115可在濾波器106和/或計算設備102的外部實施。在另一個實施例中，I/O接口 112可包括多路復用器115。應當認識到，其他車輛組件和系統(tǒng)可在計算設備102內部實施或可操作地連接于計算設備102，然而，為了簡潔起見，圖1中未示出這些組件。此外，應當認識到，計算系統(tǒng)102能夠可操作地連接于其他網絡和數(shù)據(jù)源例如互聯(lián)網、蜂窩網絡以及其他(未示出)，以用于計算機通信。I/O接口 112提供軟件和硬件以便于在計算設備102的組件與其他網絡和數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)輸入和輸出。如本文所述，系統(tǒng)100可實施為各種構型和實施例，例如，實施為在其中可能需要檢測生物信號的座位、車輛或其他類似實施例。