CN103702609A - 基于生物信号的移动设备应用 - Google Patents

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Z.亚历山大
C.闯
J.刘
D.维斯滕多夫
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Abstract

公开了用于提供基于生物信号的移动设备应用的技术。在一些实施例中，用于基于生物信号的移动设备应用的系统包括生物信号传感器（例如，生物传感器）或多个生物传感器（例如，用于EEG检测的多个生物传感器，或者每个均能检测不同类型的生物信号的多个生物传感器）、生物信号处理单元、移动设备以及利用生物信号信息用于各种应用（例如，实践应用、娱乐应用、社交网络应用和/或其它应用）的软件应用。

Description

基于生物信号的移动设备应用
其它申请的交叉引用
本申请要求于2011年5月16日提交的题为BIO SIGNAL BASED MOBILE DEVICE APPLICATIONS的美国临时专利申请号61/486649（代理人案卷号NEURP016+）的优先权，为所有目的，将其通过引用合并入本文。
背景技术
全球智能电话和其它移动设备用户的数量截至2013年估计超过10亿。智能电话和移动设备越来越多地配备有多个传感器，比如能够捕捉声音、照片、视频、加速度/速度、方位和位置/GPS的传感器。此类设备的日益增加的处理能力和传感器功能为能够利用该信息用于各种目的的应用提供丰富的平台。例如，存在利用此类音频、视频和/或位置功能用于实践/生产应用和娱乐应用的应用。
附图说明
在以下的详细描述和附图中公开本发明的各个实施例。
图1示出根据一些实施例的由设备或在设备上执行的应用获取并使用生物信号数据的功能图。
图2示出根据一些实施例的使用生物信号数据来显示地理区域中的社交“热点”的动态地图应用。
图3示出根据一些实施例的感测用户的脉搏以触发情境敏感（context sensitive）音乐的动态音乐应用。
图4示出根据一些实施例的允许移动设备通信的接收方使用用户的脉搏作为他们的铃声（例如，或其它招呼(hailing)信号）的动态社交应用。
图5示出根据一些实施例的使用生物信号数据的应用的流程图。
图6示出根据一些实施例的使用生物信号数据的应用的另一流程图。
图7示出根据一些实施例的使用来自多个用户的生物信号数据的应用的流程图。
具体实施方式
本发明能够以多种方式来实现，包括作为：过程；装置；系统；实体(matter)的组合；包含在计算机可读存储媒体上的计算机程序产品；和/或处理器，比如被配置成执行在耦合到处理器的存储器上存储的和/或由该存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实现方式或本发明可采取的任何其它形式可被称为技术。通常，所公开的过程的步骤的次序可在本发明的范围内被改变。除非另外陈述，否则诸如被描述为配置成执行任务的处理器或存储器之类的部件可实现为暂时被配置成在给定时间执行该任务的通用部件或被制造成执行该任务的特定部件。如本文使用的，术语“处理器”指被配置成对诸如计算机程序指令之类的数据进行处理的一个或多个设备、电路和/或处理核。
以下连同示出本发明的原理的附图一起提供对本发明一个或多个实施例的详细描述。结合此类实施例来描述本发明，但本发明并不局限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限定并且本发明包含多种替代、修改和等同。以下描述中叙述许多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的来提供这些细节并且可在没有某些或全部这些特定细节的情况下根据权利要求来实践本发明。为了清楚的目的，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料以免不必要地混淆本发明。
智能电话和移动设备越来越多地配备有多个传感器，比如能够捕捉声音、照片、视频、加速度/速度、方位和位置/GPS的传感器。此类设备的日益增加的处理能力和传感器功能为能够利用该信息用于各种目的的应用提供丰富的平台。例如，存在利用此类音频、视频和/或位置功能用于实践/生产应用和娱乐应用的应用。
尽管多种智能电话和移动设备擅长于检测关于它们自身状态及其周围世界的信息（例如，位置、网络连接/可用性状态、其它设备的邻近和/或各种其它信息），但它们检测并响应于人类用户的身体、生理和/或心理状态的能力却是有限或不存在的。移动设备通常缺乏能够被用来通知并修改设备行为、用作控制机构或者能够提供数据供应用中使用的任意类型的生物传感器。智能电话和其它先进的移动电子设备在它们感测其在空间中的位置及其周围环境的能力方面已经大幅提高，但是仍无法洞察它们用户的身体、生理和/或心理状态。这对于开发先进的用户感知界面和应用而言是一个障碍。
对于此类设备而言，所需要的是用来检测并响应于人类用户的各种身体、生理和心理状态的技术。因此，公开了用于提供基于多种生物信号的移动设备应用的技术。在一些实施例中，移动设备包括智能电话以及其它类型的蜂窝电话/设备、平板计算机、膝上型计算机、GPS设备、便携式数字音乐/视频设备、便携式游戏设备以及其它类型的移动/便携式计算设备，在本文通常被称作移动设备。在一些实施例中，移动设备包括能检测用户的生物信号的多种传感器/传感器功能，所述生物信号比如是心电图(ECG)、脑电图(EEG)、肌电图(EMG)、眼电图(EOG)、皮肤电反应(GSR)、体温、心率/脉搏率和其它生物信号。
能够提供多种新颖和创新的应用，所述应用使用基于多种生物信号检测和监视的移动设备的增强型界面。例如，通过将生物传感器整合到移动设备的特征丰富的环境之中，所增加的由生物传感器所采集的用户的生理数据与已经由移动设备所收集的音频、多媒体、位置和/或移动数据相结合而为先进的用户感知界面和创新应用提供新的平台。
在一些实施例中，移动设备包括能够检测生物信号的多种生物传感器（例如，生物信号传感器），比如用于检测/监视如下中的一个或多个的生物信号传感器：ECG、EEG、EMG、EOG、GSR、体温和心率/脉搏率。例如，用户能或者主动选择与特定功能的生物信号传感器进行交互，或者使传感器被动地检测/监视某些生物信号信息。该信息能存储在设备自身上、通过直接连接与其它设备共享或者通过网络通信传输至远程设备或服务/应用。应用随后能使用该信息用于执行某些功能。
在一些实施例中，用于基于生物信号的移动设备应用的系统包括生物信号传感器（例如，生物传感器）或多个生物传感器（例如，用于EEG检测的多个生物传感器，或者每个均能检测不同类型的生物信号的多个生物传感器）、生物信号处理单元、移动设备以及利用生物信号信息用于各种应用（例如，实践应用、娱乐应用、社交网络应用和/或其它应用）的软件应用。生物传感器和生物信号单元能被整合到移动设备的结构之中，尽管其它配置也是可能的。在一些实施例中，生物信号单元在针对特定使用而配置或设计的集成电路中实现，比如在专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）中实现。在一些实施例中，生物信号单元被实现为在移动设备的通用处理器上执行的软件引擎。
例如，用户能够启动特定配置中的生物传感器以开始收集信息。用户如何以及是否启动生物传感器能取决于特定传感器配置以及什么数据正被收集。例如，收集ECG和心率数据的用户可需要利用双手触碰若干干式传感器(dry sensor)或者能够使用允许通过仅将传感器置于接近胸部来收集ECG和心率数据的电容（例如，非接触式）传感器，或者能够使用氧指标传感器(oxymetric sensor)来在指尖测量心率。如何使用所收集的信息、用户如何与其进行交互以及体验的内容通常取决于用户在移动设备上执行的应用的性质。
图1示出根据一些实施例的由设备或在设备上执行的应用获取并使用生物信号数据的功能图。如所示出的，生物传感器101检测生物信号、收集所检测的生物信号数据并且将所检测的生物信号数据发送至与移动设备103进行通信的生物信号处理单元102。例如，生物传感器101和生物信号处理单元102能够被整合在移动设备103内或者作为有线或无线接合的配件被提供，比如移动设备的保护罩、无线头戴式耳机或者各种其它形式要素。还如所示出的，移动设备103将生物信号数据传输至应用104。例如，应用能够实时地利用所期望特征的生物信号数据或者对信息进行本地存储和/或与在线服务器或其它远程存储设备105进行该信息的通信，该应用能够从诸如基于云的应用或云服务中拉取数据。所存储的数据能包括个体用户的生物信号信息或者若干不同用户经聚合的生物信号信息。应用能够形成它们自己的数据存档以便随其自己的用户库一起使用，或者所有生物信号数据能够在中央数据存储位置/服务被存档。例如，应用能是在移动设备的通用处理器上本地执行的软件应用，或者在单独设备上运行的软件/固件，或者基于web的服务（例如，其能够利用诸如社交网络服务和/或任何其它基于远程/web的应用/服务功能之类的基于远程/web应用/服务功能来使用比如基于生物信号检测和解释的经本地处理的信息）。
图2示出根据一些实施例的使用生物信号数据来显示地理区域中的社交“热点”的动态地图应用。具体地，图2示出使用生物信号数据（例如，ECG、EEG、EMG、EOG、GSR、体温和/或心率/脉搏率数据）结合GPS坐标来提供针对地理的生理情境(context)的动态地图应用。例如，用户能够通过其手部201与移动设备202上的生物传感器进行交互，该移动设备202能够收集通过各个生物传感器所感测的各种生物信号，比如脉搏和心率信息。用户的检测到的生物信号数据随后被发送至地图应用的中央存档203，来自一个或多个用户的生物信号数据在那里被聚合并根据位置被组织。例如，该所收集并聚合的各个用户的生物信号信息能够随后在具有用户所选择位置204的地图的显示之中进行图形叠加。能使用位置信息和各种生物信号传感器检测的信息的组合来提供各种应用。
例如，动态地图应用能够在地图上显示所检测的用户心率通常高到通常低的特定位置点，这能基于所检测的心率来提供每个区域的兴奋水平的主观情景或根据地理区域的社交“热点”。
作为另一示例，能够提供动态地图应用，其使用ECG数据结合GPS坐标和/或各种其它传感器捕捉数据（例如，图片、视频和/或音频数据）来提供针对用户的地理周围环境的生理情境。用户能够利用两个手部201与移动设备202上的若干ECG传感器进行交互以开始收集诸如脉搏和心率之类的生物信号的信息。他们的ECG数据能够随后被发送至动态地图应用的中央存档203，来自一个或多个用户的ECG数据在那里被聚合并且根据位置被组织。该信息能够在具有用户所选择位置204的地图的显示之中进行图形叠加以显示用户心率通常高至通常低的特定点，这能够提供每个区域中的兴奋水平的主观情境。
作为又一示例，能够提供动态地图应用，其使用EMG数据结合GPS坐标和/或各种其它传感器捕捉数据（例如，图片、视频和/或音频数据）来提供针对用户的地理周围环境的生理情境。用户能够利用两个手部201与移动设备202上的若干EMG传感器进行交互以开始收集诸如肌肉移动信息之类的生物信号数据。他们的EMG数据能够随后被发送至动态地图应用的中央存档203，来自一个或多个用户的EMG数据在那里被聚合并且根据位置被组织。该信息能够在具有用户所选择位置204的地图的显示之中进行图形叠加以显示用户移动通常高到通常低的特定点，这能够提供每个区域中的身体活动水平的主观情境。
作为又一示例，能够提供动态地图应用，其使用EEG数据结合GPS坐标和/或各种其它传感器捕捉数据（例如，图片、视频和/或音频）来提供针对用户的地理周围环境的生理情境。用户能够握持移动设备202与该用户的头部相接触以允许嵌入的EEG传感器与用户的头部相接触，或者用户能佩戴具有若干EEG传感器的头戴式耳机，其能够与移动设备202通信并且例如与用户的头部相接触以开始收集EEG信号数据。他们的EEG数据能够随后被发送至动态地图应用的中央存档203，来自一个或多个用户的EEG数据在那里被聚合并且根据位置被组织。能对EEG数据进行处理以使用诸如让予给NeuroSky.Inc的题为“Method and Apparatus for Quantitatively Evaluating Mental States Based on Brain Wave Signal Processing System”的美国专利申请公开号2008/0177197中所描述的各种技术来评估用户的注意力或其它精神状态（例如，放松、焦虑、困倦和/或睡眠）。该信息能够在具有用户所选择位置204的地图的显示之中进行图形叠加以显示用户注意力通常高至通常低的特定点，这能够提供每个区域中的兴趣水平的主观情境。
作为又一示例，能够结合GPS坐标和/或各种其它传感器捕捉数据（例如，图片、视频和/或音频）来提供生物传感器的各种组合以提供针对用户的地理周围环境的生理情境，从而来提供如以上类似论述的各种功能和特征和/或使用来自各种生物传感器的生物信号输入的各种组合的新的功能或特征。
图3示出根据一些实施例的感测用户的脉搏以触发情境敏感音乐的动态音乐应用。具体地，图3示出动态音乐应用303，动态音乐应用303对通过例如在出于将用户驱使到取决于活动（例如，骑车、跑步或者其它活动或锻炼）的主观或客观最佳心率的目的而进行的身体活动期间用户的手部301握持移动音乐设备302所感测到的用户的心率进行响应。例如，歌曲能由用户预先选择以在活动期间使他们兴奋或者使他们放松到平静下来，或者从基于其它用户数据所建议的歌曲的在线数据库中确定。当用户与生物传感器进行交互时，音乐应用303使用经处理的生物信号数据并且基于用户所配置的设置和所检测的生物信号数据（比如满足特定心率目标范围、活动的时间长度、音乐流派和/或其它质量或标准）来选择下一首（多首）歌曲进行播放。
图4示出根据一些实施例的允许移动设备通信的接收方使用用户的脉搏作为其铃声（例如，或者其它招呼信号）的动态社交应用。具体地，图4示出在进行呼叫、文字通讯或采用其它形式的移动设备进行移动设备通信之前获取用户的心率和/或其它生物信号并且基于呼叫方的脉搏或其它生物信号修改接收移动设备的铃声（例如，或者其它招呼信号）的动态社交应用。例如，呼叫方能够与移动设备上的生物传感器进行交互以记录其脉搏。该数据能被本地保存在移动设备上以便随后在需要的情况下在进行呼叫时使用。用户随后能够从移动设备401进行呼叫，并且其脉搏信息能够被发送至应用服务器402。如果该呼叫的接收方具有能够处理脉搏信息的动态社交应用，则脉搏信息能够从应用服务器402被发送至其移动设备403并且能够基于该脉搏来修改其缺省铃声（例如，或者其它招呼信号）以播放呼叫方的脉搏的声音或者形成如在被呼叫用户的移动设备403所示出的其他期望效果。呼叫的接收方还能选择来将他/她自己的脉搏数据发送回给呼叫方。
在一些实施例中，动态社交应用包括使用经处理的生物信号来执行动态社交应用，其中该动态社交应用包括与第二用户（例如，该第二用户与第一用户具有社交关系，比如朋友关系、家庭关系、同事关系和/或医疗或医生-患者关系）共享与第一用户相关联的经处理的生物信号。在一些实施例中，与关联于第一用户的用户群（例如，朋友、家人、同事和/或医疗专业人员的群）共享经处理的生物信号。在一些实施例中，与诸如数据库、应用或另一设备（例如，其能够由与第一用户相关联的一个或多个其它用户进行访问）之类的实体共享经处理的生物信号。在一些实施例中，其它方能够经由通信网络（例如，互联网、蜂窝以及其它有线和/或无线网络）通过移动设备实时或伪实时地监视生物信号。例如，本文描述的各种技术能够被用来检查用户的身体、生理和/或心理（例如，认知和情绪）状态（例如，如果生物信号超过某些阈值或正常范围，则能够向用户或诸如家庭联系人、朋友之类的指定第三方和/或诸如医生之类的医疗联系人提供警报）。
在一些实施例中，使用生物信号来识别个人。例如，经处理的生物信号能够被用来对与移动设备相关联的用户进行个性化处理来作为对于移动设备的使用的生物计量(biometric)相关的安全检查（例如，ECG和/或EEG信号能够被用作类似于密码或指纹的另一种安全措施以验证用户被授权使用移动设备，比如该移动设备的所有者）。
图5示出根据一些实施例的使用生物信号数据的应用的流程图。在502，接收经处理的生物信号。在504，使用经处理的生物信号执行应用。
图6示出根据一些实施例的使用生物信号数据的应用的另一流程图。在602，检测（例如使用生物传感器）生物信号。在604，该生物信号被发送至服务器用于处理和/或存储。在606，接收经处理的生物信号。在608，使用经处理的生物信号执行应用。
图7示出根据一些实施例的使用来自多个用户的生物信号数据的应用的流程图。在702，接收来自多个用户的生物信号。在704，对来自多个用户的生物信号进行处理。在706，使用来自多个用户的经处理的生物信号执行应用。
如现在将显而易见的，使用本文描述的各种技术能提供各种其它的基于生物信号的移动设备应用。例如，能提供不同类型的移动设备、生物信号传感器的不同组合以及能够使用各种形式的生物信号数据作为输入的不同类型的应用和/或服务来促进大量新的应用，诸如用于生产、娱乐、社交网络、广告投放和定位和/或各种其它类型的应用。
尽管出于清楚理解的目的已经相当详细地描述了前述的实施例，但本发明并不局限于所提供的细节。存在实现本发明的许多替代方式。所公开的实施例是例示性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于基于生物信号的移动设备应用的系统，包括：
处理器，其被配置成：
    接收经处理的生物信号；以及
    使用所述生物信号执行应用；以及
存储器，其耦合到所述处理器并且被配置成给所述处理器提供指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
将所述生物信号发送至服务器用于存储。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
将所述生物信号发送至服务器用于处理。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
对从生物传感器接收的生物信号进行处理。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
心电图（ECG）传感器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
脑电图（EEG）传感器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
肌电图（EMG）传感器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
眼电图（EOG）传感器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：
皮肤电反应（GSR）传感器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
使用经处理的生物信号执行动态地图应用。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
使用经处理的生物信号执行动态音乐应用。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
使用经处理的生物信号执行应用，其中，所述应用包括与第二用户共享与第一用户相关联的经处理的生物信号。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
确定经处理的生物信号是否超过阈值，其中，所述经处理的生物信号与第一用户相关联；以及
在所述经处理的生物信号超过阈值的情况下，通知第一用户和/或第二用户，其中所述第二用户与所述第一用户相关联。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成：
验证经处理的生物信号与第一用户相关联，其中所述第一用户是移动设备的授权用户。
15.一种用于基于生物信号的移动设备应用的方法，包括：
接收经处理的生物信号；以及
使用所述生物信号执行应用。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用经处理的生物信号执行动态地图应用。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用经处理的生物信号执行动态音乐应用。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用经处理的生物信号执行应用，其中，所述应用包括与第二用户共享与第一用户相关联的经处理的生物信号。
19.一种用于基于生物信号的移动设备应用的计算机程序产品，所述计算机程序产品被包含在有形的计算机可读存储媒体中并且包括计算机指令，所述计算机指令用于：
接收经处理的生物信号；并且
使用所述生物信号执行应用。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，还包括计算机指令，所述计算机指令用于：
使用经处理的生物信号执行应用，其中所述应用包括与第二用户共享与第一用户相关联的经处理的生物信号。
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