CN102458241B - Eeg监控设备和在其中呈现消息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适于由被监控的个人持续携带的EEG监控设备(2)。该设备(2)包含适于测量来自携带该设备的个人的至少一个EEG信号的装置，以及用于分析所述至少一个EEG信号并适于基于所述分析识别或预测所述个人体内的预定生物学事件的信号处理装置。该EEG监控设备(2)进一步包含适于确定何时向所述个人呈现信息的决策装置和选择向所述个人提供信息的语音消息的消息选择装置，以及适于向所述个人呈现所选择的语音消息的声学换能器。

Description

EEG监控设备和在其中呈现消息的方法
技术领域
本发明涉及便携式EEG监控设备，特别但不排外地涉及适于由被监控的个人持续携带的便携式EEG监控设备。此外本发明涉及在这类便携式EEG监控器件中呈现消息的方法。
背景技术
EEG是脑电图的常用缩写，其一般说来是电监控个人的脑活动的方法。用于监控EEG的系统多年来已经是众所周知的。然而，随着总体技术的发展，已经设计出可由被监控的个人持续携带或佩戴的EEG监控系统。
从文献WO-A-2006/066577中获知一种这样的系统，其中监控患糖尿病的人体内的血糖水平以便警告低血糖症发作。低血糖水平对脑活动具有严重影响，并且过低的血糖水平可能导致无意识甚至死亡。WO-A-2006/066577公开的系统是完全植入的皮下系统。植入电极经电导线连接到监控器件，该监控器件能够检测即将到来的低血糖症发作的脑波特性，并以皮下监控器件振动的形式发出警报。在WO-A-2006/066577中，还提出植入物可与外部单元进行无线通信，该外部单元可含有电子仪器的更大功率需求部件，以便获得植入皮下部件的长电池使用寿命。据说这也允许声音警告，但WO-A-2006/066577没有公开关于怎样实现声音警告的任何详情。
从例如US-A-2009/0062682或US-B-6354299中获知的其他系统提出使用植入物监控脑状态，以及基于监控的脑状态使用话音消息警告病症例如即将到来的癫痫发作。
基于该现有技术，本发明的整体目标是提供相比现有系统的改进系统，特别是关于携带设备的个人的声音警报的系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，该目标通过一种便携式EEG监控设备来实现，所述设备包含：适于测量来自携带该设备的个人的至少一个EEG信号的EEG拾取装置，用于分析所述至少一个EEG信号并适于基于所述分析识别或预测所述个人体内的预定生物学事件的信号处理装置，适于确定何时向所述个人呈现信息的决策装置，用于选择向所述个人提供信息的语音消息的消息选择装置，以及适于向所述个人呈现所选择的语音消息的声学换能器，其中所述设备适于在所述个人的耳中呈现所述语音消息。
根据本发明的第二方面，提供一种在便携式EEG监控设备中呈现语音消息的方法，所述方法包含：使用EEG拾取装置测量来自携带该设备的个人的至少一个EEG信号；使用信号处理装置分析所述至少一个EEG信号，所述信号处理装置适于基于所述分析识别或预测所述个人体内的预定生物学事件；使用决策装置确定何时向所述个人呈现信息；使用消息选择装置选择向所述个人提供信息的语音消息；以及使用声学换能器在所述个人的耳中向所述个人呈现所选择的语音消息。
使用语音消息而不是例如简单的警报音具有许多优点。然而，主要优点是语音消息例如口语警告在得到被提醒人的注意方面要有力得多，并且个人更容易正确地做出响应。记住EEG监控的目的是在第一时间向个人发出关于危急的生物学事件例如即将到来的低血糖症发作的警报，很有可能由该设备发出的警报在发出时个人已经不具有全部心智能量或甚至濒临无意识。在此情况下语音消息不仅更有效地向个人发出警报，而且实际上还可能含有关于要执行的矫正行动的直接指令，以便避免危险状况。因此，已经部分心智失能的个人不仅在他不再能够记起正确的矫正行动是什么和怎样执行这些行动时得到警报，而且将得到提醒他正确矫正行动的语音消息。因此，根据优选实施例，所述语音消息涉及所述生物学事件。另外，直接在用户耳中呈现消息是有利的，因为这减少了外部干扰例如环境噪声。此外，由于其允许EEG监控设备进一步包含助听器的功能部件或形成助听器的一部分，因此其是有利的。
根据本发明第一方面的优选实施例，所述语音消息被存储在所述设备中。将语音消息存储在设备中消除了携带任何进一步器件的需求，或人造语音发生器的需求。
根据本发明第一方面的进一步优选实施例，所述语音消息被格式化成适于在设备中存储和重放的格式。这减少了存储空间的需求，并可因此顾及总体尺寸的减小或更多样化的语音消息的存储。
根据本发明第一方面的另一实施例，所述语音消息已根据所述个人的听力被编辑。编辑语音消息允许该消息对个人的具体听觉损失的内嵌自适应。这进而提高语音消息的可理解性。
根据本发明第一方面的另一实施例，该设备包含在呈现所述消息时将所呈现的语音消息调整到当前环境声学噪声级的装置。这进一步增强消息的可理解性。
根据本发明第一方面的进一步实施例，该设备包含允许携带所述设备的所述个人根据所述个人自己的选择在其中存储消息的装置。这允许携带设备的个人选择直观容易理解的消息。
根据本发明第一方面的另一实施例，该设备包含用于使携带所述设备的所述个人确认所呈现的消息的装置。因此可以确保携带该设备的个人实际上已经听到消息，并且如果需要则可能用提高的音量重复消息直到其被确认。
根据本发明第一方面的另一实施例，该设备进一步适于呈现涉及操纵所述设备的语音消息。这帮助携带设备的个人操纵和使用该设备，例如在耳中放置该设备时。
根据本发明第二方面的方法实施例一般提供与根据第一方面的实施例相同的优点。
附图说明
现在基于非限制示例性实施例和附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出带有根据本发明的EEG监控设备的个人的头部，
图2示出根据图1的EEG监控设备的框图，
图3图示说明图2的EEG监控设备中消息的存储和检索，
图4示出根据图2的EEG监控设备的用户界面的状态图。
具体实施方式
图1示意性示出携带根据本发明的EEG监控设备2的个人的头部1。EEG监控设备2包含测量EEG的植入单元3。植入单元3被皮下设置在个人的耳4后面。植入单元3包含电子部件5和EEG拾取装置6例如具有从人脑拾取电EEG信号的至少两个电极(未示出)的探针。植入单元3的电子部件5包含必需的电子仪器，该电子仪器用于采样由EEG拾取装置6的电极测量的EEG信号，并向形成EEG监控设备2的一部分的外部单元7无线传输该EEG信号。优选地，从外部单元7感应接收对植入单元3的供电，从而植入单元3具有不受电池容量约束的长使用寿命，这是有利的，因为电池的更换可能必须通过更换整个植入单元3的外科手术过程来实现。
由图可见，外部单元7可类似于耳后助听器(BTE助听器)，其包含在正常使用中放置在携带EEG监控设备2的个人的耳4后面的外壳部件8。与BTE助听器类似，外壳部件8经中间连接体10连接到人耳道中的耳塞9。这可以是通向耳塞的传统声管，或通向耳内接收器型耳塞(RITE耳塞)的电线。这允许外部单元7发出消息例如警报或警告进入携带EEG监控设备2的个人的耳4内。
如所示，EEG监控设备2可任选地包括外围器件11，其如后面所解释可以包含额外且可能更耗能的数据电子存储空间。
现在转到图2，其示意性示出EEG监控设备2的外部单元7的内部详情。外部单元7包含健康状态监控器12，其包含用于分析从植入单元3无线接收的EEG信号并用于检测所述EEG信号中的异常以便针对健康危险状况例如低血糖症或癫痫发作警告携带EEG监控设备2的个人的装置。如何执行这一分析与本发明无关，并且不再进一步讨论。
如果检测到健康危险状况，则健康状态监控器12向器件操作控制器13发送合适信号。器件操作控制器13也适于接收其它输入，例如来自监控向EEG监控设备2供电的电池15的电池监控器14的表明低电池电量水平的信号，以及来自包含例如机电按键开关17的用户按钮16的用户输入信号。
器件操作控制器13选择合适消息和消息的设定值，并向音频发生器18发送相应信号，音频发生器18为输出转换器19例如DAC(模数转换器)生成消息信号，输出转换器19为输出换能器例如扬声器20生成输出信号。如上所述，扬声器可放置在外部器件的外壳8中，或者它可放置在耳塞9中，但应注意本发明不限于在BTE型器件中使用，其也可在耳内型耳塞(ITE耳塞)或已知的任何其它类型耳塞例如源自助听器的耳塞中实施。与其相关的消息信号或数据可预存储在非易失性存储器例如EEPROM21中。
优选地，EEG监控设备2也包含用于监控环境声压级的装置。在图解实施例中，这样的装置包含向输入转换器23例如ADC(数模转换器)传送信号的监控器话筒22。输入转换器23向声压级监控器24传送信号。声压级监控器24检测环境声压级，并向音频发生器18传送相应信号，允许音频发生器根据环境声压级使信号的音量设定值适合输出转换器19。因此，确保通过扬声器20传送的消息信号具有允许携带EEG监控设备2的个人容易听到该消息信号的音量水平。同时确保在安静的周围环境中不以可能干扰并使携带EEG监控设备2的个人不舒服的过大响度呈现该消息。显然，声压级监控器不需要一直工作。仅在呈现消息之前的短时间内采样当前声压级是足够的。因此节省电力。
图3图示说明存储在非易失性存储器21中的各种消息。仅示出5个消息即消息#1到消息#4和最后消息#N，其包含典型警告例如“系统良好”、“低血糖症警告”、“低电池电量”、“按下按钮以确认”和“系统故障”。借助于器件操作控制器13中的控制逻辑和地址发生器25在非易失性存储器中对期望的消息或定义该消息的数据进行寻址并促使相应的消息数据被发送到基于该消息数据产生到输出转换器19的输出信号的音频发生器18，来从非易失性存储器21检索这些消息。
根据可用存储量、功耗等考虑因素，定义期望的消息并存储在非易失性存储器中的数据可以不同。
存储消息的一种方式可以是未压缩的数字音频，其中音频发生器18生成到输出转换器19的信号所必需的全部数据流被存储。在此情况下，音频发生器18可为输出转换器19生成脉冲编码调制信号，输出转换器19将脉冲编码调制信号转换为模拟信号。然而，因为语音的动态范围相当宽，所以脉冲编码调制信号可以是加权信号例如A律或MU律加权信号，其中动态范围在存储之前被压缩。音频发生器18在此情况下也执行消息信号的相应扩展。
替换的方式可以是例如根据语音或音频编解码器已知的压缩音频，其中压缩数据信号作为数据被存储在存储器中。这样的语音或音频编解码器的示例是：在标准ISO/IEC-11172第3部分中描述的MPEG-1(MP3)、在标准ITUG.726中描述的DPCM(差分脉码调制)和ADPCM(自适应差分脉码调制)、在标准ITUG.722中描述的子带ADPCM或者在标准ITUG.729或ITUG.728中描述的语音编解码器。
同样，代替基于实际语音信号的压缩音频，可使用合成语音。合成语音可由符号-语言表示例如音素或语音信号的基础构造模块的其它符号表示生成。在此情况下这些符号被存储在非易失性存储器21中，并且音频发生器包含基于符号合成波形信号的合成器。这样的合成通常基于从符号表示到波形信号的映射，该映射基于采样语音信号的片段。
除上述方法或其可能的组合之外，EEG监控设备也可包含用于生成非语音声音例如类似纯音的简单声音或“噗呤(pling)”、“啵嘤(boing)”、“哔哔(bleep)”等或类似乐器的声音的装置。这样的声音可以由包含一个或更多音调发生器和/或滤波器例如脉冲响应滤波器或简单滤波器的音频发生器18生成。
图4示出根据本发明的EEG监控设备的用户界面的状态图。该图被简化从而仅示出最主要的消息，但根据图3将理解，可存在更多的消息，这当然会增加该界面的复杂度。
在图4中使用下面文本：
消息助记符 消息
SysOK “系统良好”
LowBat “低电池电量”
HealthStateWarn “低血糖症警报”
KeyToAck “按键以确认”
计时器 计时器用途
T1 重复未确认消息的计时器
T2 重复来自健康状态监控器的警告的计时器
T3 电池警报计时器
用户界面输入 描述
UserPressKey 用户按下按键
LowBat 来自电池监控器的低电池电量信号
HealthStateSig 来自健康状态监控器的信号
现在描述图4的状态图。然而，为了完整的解释，在下面的描述中也引用未在图4中示出的设备部件。对于图4中未示出的那些参考数字，请参考图1和图2。
在图4的顶部开始，当接通时EEG监控设备2在框100中进入程序。在进入程序期间，EEG监控设备执行许多自检，例如检验EEG拾取装置6的电极的功能，以及在植入单元3和外部器件7之间的通信链接。如果自检成功，则设定“是”标记，并且在框101中器件操作控制器13向音频发生器18发送SysOK，音频发生器18在非易失性存储器中检索消息“系统良好”并经输出转换器19和扬声器20向携带EEG监控设备2的个人呈现该消息。携带EEG监控设备2的个人因此接收EEG监控设备2正在操作并起作用的证实。在已发送“系统良好”消息之后，在框102中EEG监控设备2进入其正常状态。在框102中，佩戴EEG监控设备的个人可在任何时间通过按下按键开关17激活用户按钮16，这将导致新的自检和在框101中的消息。
如果在任何时间电池监控器14检测到低电池电量，则其向器件操作控制器13发送低电池电量信号LowBat，或优选设定该信号为高，作为供器件操作控制器13检测的标记。如果计时器T3不运行，则器件操作控制器13向音频发生器18发送LowBat，音频发生器18在非易失性存储器中检索消息“低电池电量”并在框103中经输出转换器19和扬声器20向携带EEG监控设备2的个人呈现该消息。同时计时器T3启动。如果计时器T3仍运行，即没有超时，则不向音频发生器发送LowBat。通过适当选择T3的时间值，由此防止携带EEG监控设备的个人频繁听到“低电池电量”消息以至于打扰他。因此，在对应T3的间隔中，重复提醒携带EEG监控设备的个人为电池充电。在他最后这样做的时候，EEG监控设备2再次在框100中进入程序。
如果在任何时间健康状态监控器12检测到即将到来的低血糖症，则其向器件操作控制器13发送低血糖症警告信号HealthStateSig，或优选设定该信号为高，作为供器件操作控制器13检测的标记。如果计时器T2不运行，则器件操作控制器13向音频发生器18发送HealthStateWarn，音频发生器18在非易失性存储器中检索消息“低血糖症警报”并在框104中经输出转换器19和扬声器20向携带EEG监控设备2的个人呈现该消息。同时计时器T1启动。如果携带EEG监控设备2的个人通过按下按键开关17激活用户按钮16，则器件操作控制器接收输入UserKeyPress，其确认用户已听到向他呈现的消息。同时计时器T2在框105中启动。如果在框102中计时器T2仍运行，即没有超时，则用户界面不从框102前进到104，并因此防止携带EEG监控设备的个人在他知道他还不需要采取行动或他不能采取这样的行动的情况下频繁听到“低血糖症警报”消息以至于打扰他。
如果携带EEG监控设备2的个人没有确认消息“低血糖症警报”，则计时器T1最终将超时，并且界面将从框104前进到106。在框106中，器件操作控制器13向音频发生器18发送HealthStateWarn和KeyToAck，音频发生器18在非易失性存储器中循序检索消息“低血糖症警报”和“按键以确认”并经输出转换器19和扬声器20向携带EEG监控设备2的个人呈现这些消息。同时计时器T1重启。然后将以对应于优选相比T2较短的T1值的间隔重复这两个消息，直到携带EEG监控设备2的个人最终通过按下按键开关17激活用户按钮16，或者信号或标记HealthStateWarn降低，例如因为携带EEG监控器件的个人已采取合适行动。在前一种情况下，界面前进到计时器T2被启动的框105，并后退到其保持不变直到如上所述T2超时的框102。在HealthStateSig降低的后一种情况下，不再有任何危险并且界面返回到其保持不变直到发生改变的框102。亦即，直到标记HealthStateSig或LowBat再次升高，或者直到用户通过按下按键开关17激活用户按钮16以便执行自检。
通过这样的用户界面，EEG监控设备2向佩戴EEG监控设备2的个人发出警报或警告，并重复发出警报或警告直到此人听到并对警告做出响应。由于警报或警告涉及生命危险状况，因此频繁地重复消息可能是重要的。因此T1的典型值可小于一分钟，例如15秒。T2的典型值应该较长，例如几分钟，此时携带EEG监控设备2的个人已经确认消息并预期采取合适行动。T2的典型值可以是10到15分钟。根据为电池警报选择的标准，电池警报的T3可更长，例如1到2小时或更长。
为确保携带EEG监控设备2的个人不会因为没有听到消息而刚好错过消息，音量可随着每次重复而增加直到其被确认。
尽管上面描述的界面仅涉及具有少数警告消息的简单结构，但本领域技术人员将认识到可实现提供对进一步消息访问的装置，例如通过由重复按下按键开关17两次或更多次来激活按钮16而实现。从按钮16向器件操作控制器13发送的信号取决于按下按键开关17的次数。这可获得对菜单点和消息的访问，其中向携带EEG监控设备2的个人提供更多数据。如果EEG数据随时间推移而被记录，则这是特别有意义的。在此情况下用户可得知更多关于他通常何时具有许多警告等。同样，可提供对EEG监控设备2的设定值的访问，例如允许用户改变警报阈值、警告间隔、音量设定值等。此外，用户甚至可以使用菜单向外部上传信息到具有更大存储容量的外围器件11，以便存储关于他在血糖方面的日常行为的信息，以便保存关于事件等的日志，或甚至学习如何改正他的行为。
在上面已经参考各种具体实施例描述了本发明。然而，本领域技术人员容易认识到的是，在上面公开的实施例之外的其它实施同样有可能落在例如通过所附权利要求限定的本发明的范围内。特别地，本领域技术人员将认识到，代替使用皮下植入物，同样可能在完全外部的EEG监控设备中例如在使用与皮肤接触的外部电极的耳塞或BTE器件中实施消息，以及在具有到植入物的有线连接的外部EEG监控设备中实施消息。
本领域技术人员也将认识到可在EEG监控设备中提供充足的电子存储空间，从而存储可依靠外围器件11例如移动电话更改或与其它消息交换的一般语音消息。
在戴上EEG监控器件并开始携带它时，也可提供消息以便通过安放过程指导携带EEG监控器件的个人。

Claims (16)

1.一种便携式EEG监控设备(2)，所述设备包含：
EEG拾取装置(6)，其适于测量来自携带所述设备(2)的个人(1)的至少一个EEG信号，
信号处理装置，其用于分析所述至少一个EEG信号，并适于基于所述分析识别或预测所述个人(1)体内的预定生物学事件，
决策装置，其适于确定何时向所述个人(1)呈现信息，
消息选择装置，其用于选择向所述个人(1)提供信息的语音消息，
声学换能器，其适于向所述个人呈现所选择的语音消息，
重复未确认消息的第一计时器，
重复来自健康状态监控器的警告的第二计时器，以及
用于电池警报的第三计时器，
其中，所述设备(2)适于在所述个人(1)的耳(4)中呈现所述语音消息，
其中所述设备进一步包括用于使携带所述设备的所述个人确认所呈现的语音消息的装置，根据所述第一计时器的状态、所述第二计时器的状态和所述第三计时器的状态由所述消息选择装置选择所述语音消息，所述语音消息被重复并且每次重复增加所述语音消息的音量直至其被确认为止。
2.根据权利要求1所述的设备(2)，其中选择的所述语音消息涉及所述生物学事件。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其中所述语音消息被存储在所述设备(2)中。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其中所述语音消息被格式化成适于在所述设备(2)中存储和重放的格式。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其中所述语音消息根据所述个人(1)的听力被编辑。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其包含在呈现所述消息时将所呈现的语音消息调整到当前环境声学噪声级的装置。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其包含允许携带所述设备的所述个人根据所述个人自己的选择在其中存储消息的装置。
8.根据权利要求1或2中任一项所述的设备(2)，其进一步适于呈现涉及操纵所述设备(2)的语音消息。
9.一种在便携式EEG监控设备(2)中呈现语音消息的方法，所述方法包含：
使用EEG拾取装置(6)测量来自携带所述设备(2)的个人(1)的至少一个EEG信号，
使用信号处理装置分析所述至少一个EEG信号，所述信号处理装置适于基于所述分析识别或预测所述个人(1)体内的预定生物学事件，
使用决策装置确定何时向所述个人(1)呈现信息，
使用消息选择装置选择向所述个人(1)提供信息的语音消息，
其中，使用声学换能器在所述个人(1)的耳(4)中向所述个人(1)呈现所选择的语音消息，并且要求携带所述设备(2)的所述个人(1)确认所呈现的语音消息，所述语音消息被重复并且每次重复增加所述语音消息的音量直至其被确认为止，
其中所述便携式EEG监控设备(2)进一步包括重复未确认消息的第一计时器，重复来自健康状态监控器的警告的第二计时器，以及用于电池警报的第三计时器，根据所述第一计时器的状态、所述第二计时器的状态和所述第三计时器的状态由所述消息选择装置选择所述语音消息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中选择的所述语音消息涉及所述生物学事件。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述语音消息被存储在所述设备(2)中。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述语音消息被格式化成适于在所述设备(2)中存储和重放的格式。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述语音消息根据所述个人(1)的听力被编辑。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其中在呈现所述消息时将所呈现的语音消息调整到当前环境声学噪声级。
15.根据权利要求9或10所述的方法，其中根据所述个人(1)自己的选择来存储消息。
16.根据权利要求9或10所述的方法，其中也呈现涉及操纵所述设备的语音消息。
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