CN106455981A - 具有两个扬声器的生物电信号监控器 - Google Patents

具有两个扬声器的生物电信号监控器 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种用于监控来自个人的生物电信号的个人可佩戴的监控器。该监控器适用于检测即将出现的疾病发作，并适用于提供声学信息信号。所述监控器配备有用于提供信息信号的第一扬声器(13)，以及适用于在所述第一扬声器能够提供声音的情况下充当测试中的麦克风的第二扬声器(14)。所述第二扬声器也是备用扬声器。所述监控器适用于在所述第二扬声器(14)没有检测到从所述第一扬声器(13)产生的声音的情况下提供通知。

Description

具有两个扬声器的生物电信号监控器
技术领域
本发明涉及用于监控来自个人的生物电信号的监控器。本发明更具体地涉及用于监控来自个人的生物电信号的个人可佩戴的监控器。该监控器包含用于向个人提供信息的扬声器。
背景技术
生物电信号在此被理解为组织、器官或细胞系统两端的电势差。最著名的示例是心电图信号(ECG)和脑电图信号(EEG)。个人可佩戴监控器是指佩戴方便的监控器，优选为在延长的时间间隔(例如，几个月或几年)内也佩戴方便的监控器，期间个人可以过正常的生活而不用在监控器上花费比配戴一副眼镜或助听器所需的更多注意力。该监控可以是为了监督个人的状况或在满足预定状况的情况下提供某种警报或信息。该监控器也可以被用于收集数据以便进一步分析，例如，用于诊断目的或用于研究用途。
用于测量EEG信号的监控器可以从例如US 8118741 B2或WO-A2-2007/150003中获知。US 8241221 B2公开一种适用于在检测到中风的情况下提供警报的ECG监控器系统。
监控生物电信号的一个示例是记录和分析EEG信号以用于各种诊断目的。WO-A1-2006/047874描述了特别用于检测癫痫发作的发病的脑电波测量。
EEG监控器也可以应用于糖尿病患者的监督，其中低血糖水平可能导致低血糖发作。WO-A-2006/066577中公开了用于EEG信号监督的系统(其中EEG信号的变化表示紧急的低血糖发作)。
在用于检测和通知即将出现的疾病发作的已知生物电信号监控器中存在的问题是这种监控器中的扬声器是具有至开放空间或耳道的开放连接并因此遭受故障风险的机械组件。故障也可以是由不良的焊接或者电线或焊接件的腐蚀导致的。如果扬声器已发生故障，则监控器的处理器将不知情，并且如果监控器检测到即将出现的疾病发作的状况并向扬声器发送警报信号，那么应该已被警告的人在知道时可能已经太晚了。
发明内容
已经发现上述问题可以通过用于监控来自个人的生物电信号的个人可佩戴的监控器来解决，其中该监控器适用于检测即将出现的疾病发作并且适用于提供声学信息信号。该监控器配备有用于提供声学信息信号的第一扬声器，以及适用于在所述第一扬声器能够提供声音的情况下充当测试中的麦克风(并充当备用扬声器)的第二扬声器。该监控器适用于在所述第二扬声器没有检测到由所述第一扬声器产生的声音的情况下提供通知。
本文提到的产生的声音可以是声学信息信号或者它可以是测试声音。适用于充当麦克风的第二扬声器也将充当扬声器，至少在第一扬声器不传送声音的情况下充当备用扬声器。
扬声器能够传送或提供声音的含义是扬声器可操作以产生声音并且扬声器不被阻挡将声音传送到周围环境，例如，其含义是声管没有被堵塞。
该方案的优点在于本发明的监控器自身将能够检测有故障的扬声器，并且通告有故障的扬声器，并且补救该问题直到该扬声器已被修理或更换。
在监控器的实施例中，监控器适用于通过第一扬声器提供验证信号或测试声音，并且以特定的时间间隔且在特定频率范围内提供验证信号。该验证信号是以测试第一扬声器为目的的测试声音。该监控器的优势在于扬声器的故障可以在短时间内被识别，并且可能在必须向佩戴监控器的个人提供例如关于即将出现的疾病发作的必要信息之前被识别。
在进一步的实施例中，第一或第二扬声器中的至少一个适用于作为用于提取或测量背景声级的麦克风。这使得监控器的信号处理器具有针对所提供的任何声学信息选择易于与背景噪声可区分的声级的可能性。
在一个实施例中，监控器包含信号处理器，该信号处理器适用于分析所述生物电信号以便识别或预测在所述个人中的预定生物事件。这给予了为佩戴监控器的人提供警报或某种通知的可能性。
在进一步的实施例中，监控器包含适用于决定何时向所述个人展示信息的决策工具。该决策工具可以是基于经验模型进行其分类的分类器。
在进一步的实施例中，监控器的声学信息信号是口语消息的形式。这使得有可能提供更多的明确信息并且例如给个人以指导。
在进一步的实施例中，监控器被布置在耳朵处，这使其容易为配戴监控器的个人提供声学信息。在生物电信号是EEG信号的情况下，因为耳朵区域提供良好的EEG提取位置，所以邻近耳朵的位置也是有利的。
在进一步的实施例中，来自监控器的声学信息信号被提供给所述个人的耳道。这可以通过由耳尖固定在耳道内的声管来实现。这使得个人更容易听到声学信息信号。
在进一步的实施例中，监控器的第一和第二扬声器被布置为共享同一个声管以引导声音。这将节省空间。
在进一步的实施例中，第一和第二扬声器被布置在一起作为整体单元，即一个单元。这也将节省空间并且将简化与制造相关的组织工作。
在进一步的实施例中，监控器适用于检测所述第二扬声器是否能够传送声音，其中所述第一扬声器适用于充当麦克风。通过具有此功能，监控器将能够为也可具有作为备用扬声器的功能的第二扬声器在需要时不正常工作的情况做准备。如果第二扬声器在被测试时不工作，则应该提供通知。如果传送声音的扬声器中的任何一个的任意缺陷被发现，并且提供声学信息信号变得必要，则这可以通过同时应用两个扬声器来实现，优选确保两个扬声器同相。
在第二个方面，本发明涉及用于监控来自个人的生物电信号并且通过分析该信号来检测即将出现的疾病发作的方法。该方法包括四个步骤：1)在检测到即将出现的疾病发作的状况的情况下，将声学信息信号提供给个人，2)通过第一扬声器提供信息信号，3)通过应用适用于充当麦克风的第二扬声器来测试第一扬声器是否能够提供声音，以及4)在第二扬声器没有检测到来自第一扬声器的声音的情况下提供通知(例如，通过第二扬声器提供通知)。
附图说明
现在将通过参考附图进一步详细解释一些实施例。
图1图示说明生物电信号监控器的框图；
图2图示说明EEG监控系统被布置在个人的耳朵处的实施例，其具有包含皮下地布置在耳后区域中的电极的植入物并具有包含扬声器的外部部分；
图3图示说明两个麦克风能够如何被布置在生物电信号监控器的一部分的组块(block)中；
图4图示说明具有更多组件的图3的监控器部分；
图5图示说明具有两个麦克风的一个组块；以及
图6图示说明图5中的组块，但是从不同的角度观看。
具体实施方式
图1示出用于监控生物电信号的监控器的总体布局的示例。在此示例中监控器有两部分。一部分是电极部分3，其包含用于测量或捕获生物电信号(例如EEG或ECG)的电极12，还包含用于预处理生物电信号并且(例如，通过线圈7)将该信号发送到监控器的其他部分的电子模块10。在此示例中的另一部分是处理器部分2，其包含用于从被监控的生物电信号中检测出即将出现的疾病发作的状况的信号处理器4。
在此示例中，两个部分通过由电极部分3中的线圈7和处理器部分2中对齐的线圈8建立的感应链路9相互连接。通过该耦合，电极部分3可以被植入，例如具有被皮下放置的线圈7，以便容易与布置在皮肤外部的线圈8对准。因此，植入物的优势(例如电极和组织之间的良好的电接触)可以结合具有在开放空间中的换能器的优势(即更好的声音质量)。另一个优势是可以从外部处理器部分(通常包含电池)通过感应链路9向植入的电极部分3供应电力。
如果电极部分3适用于在外面布置在皮肤上，则感应链路可以被有线连接或无线电连接代替。而且，处理器部分2和电极部分3可以被建造在同一个外壳(housing)内，例如其中电极在外面被布置在该外壳上或者作为具有到该外壳的布线的分离垫。
电极部分3将被布置为将生物电信号递送到处理器部分2中的信号处理器4。优选地，模拟到数字的转换将发生在电极部分3的电子模块10中。信号处理器4被布置用于连续分析生物电信号并适用于基于所述分析识别或预测配戴监控器的个人中的预定生物事件。或者信号处理器4适用于识别例如经验表明存在生物事件的风险的状况。
信号处理器4的分析可以基于从大量数据开发的算法，即经验算法。该信号处理器优选包含适用于决定何时向所述个人展示信息的决策部分。该决策部分可以包含对生物电信号的每个样本进行分类的分类器，其中每个样本代表给定的时间(例如1秒)。例如，每个样本可以被分类到两个组之一：存在即将出现的疾病发作的风险的一组以及风险较小的一组。该分类可以基于经验数据。
在图1的示例中，两个扬声器13、14被布置为处理器部分2的一部分。这些扬声器中的至少一个适用于提供声学信息信号。该信息信号通常被提供给被监控的人，但是也可以被提供给其他人。该信息信号可以是警报声的形式，例如蜂鸣声、口语消息或一些其他声音。通常，两个扬声器都适用于能够提供声学信息信号。
扬声器中的至少一个(例如第二扬声器14)适用于在另一个扬声器(第一扬声器13)能够产生声音的情况下充当测试中的麦克风。这提供了安全回退(fall-back)操作以便确保在识别即将出现的疾病发作的状况的情况下，监控器将能够提供声学信息信号(例如，警报)。信号处理器4可以例如以规则的时间间隔向第一扬声器13提供测试信号。然后第二扬声器14被调定为检测来自第一扬声器13的声学信号的麦克风。在第二扬声器14没有检测到来自第一扬声器13的任何信号或者仅检测到不充足的信号水平的情况下，监控器适用于提供需要某种维修或修理的通知。
如果检测到第一扬声器13没有正确地工作，则可以通过第二扬声器14来提供例如涉及即将出现的疾病发作的任何声学信息信号，例如直到已经执行第一扬声器的替换或修理。
第二扬声器14也可以提供通知第一扬声器没有正确工作的声学警报或消息。
第二扬声器14可以用于控制由第一扬声器13产生的特定测试声音。第二扬声器也可以用于测试声学信息信号实际上是否由第一扬声器13提供，并且在第一扬声器13在本应给出声学信息信号的时间没有传送声学信息信号的情况下，第二扬声器14将代替提供该声学信息信号。
如果第二扬声器是必要的，例如其作为故障的第一扬声器13的备用件，则监控器可以被调定为也测试第二扬声器14是否能够提供测试信号。然后可以通过应用第一扬声器13作为麦克风来执行第二扬声器14的测试。在第二扬声器被发现不能正确工作的情况下，应该给出通知。
如图1所示，处理器部分2也可以包含其他组件。这些组件的一个示例是具有用于与远程单元(例如手机或电脑)无线通信的天线18的无线电装置15。这可以被应用于通告出故障的扬声器。可被应用于存储生物电信号的序列的存储器可以是监控器的一部分。该存储器也可以包含被用作不同声学信息信号的语音消息库。此外，处理器部分通常将包含电源(通常呈现为电池的形式)。如果处理器部分2和电极部分3被布置在同一个外壳中，一些组件可以独立于这两个部分来布置。
通常，两个扬声器13、14将是相同类型的。可以应用若干类型的扬声器或接收器。一个示例是来自Sonion A/S的接收器4100。这种类型的扬声器也可以被应用于助听器，在这里它们被称为接收器。扬声器将优选被布置为具有分离的布线，以便信号处理器4能够分别访问它们。
在以特定的时间间隔提供测试声音的实施例中，时间间隔可以是例如在每0.5小时到5小时一次的范围内，优选为每1小时到2小时一次。测试声音的频率可以是例如在1KHz到6KHz的范围内，优选为大约3KHz，其中用做麦克风的扬声器的灵敏度通常较高。扬声器将有可能以低声级播放测试声音，以便不会打扰到被监控的人。
图2示出监控器如何可以被布置在被监控的个人的头部1处的实际实施方式的示例。在此处，监控器被布置在耳朵5处或与耳朵连接或在耳朵后面。在图2中，监控器的处理器部分2被布置在耳朵5后面皮肤外部。电极部分3被皮下植入，同样在耳朵后面。电极部分3包含布置在具有线圈7的气密密封的外壳内的电子模块10。具有三个有源且分离的电极点12的电线11从该外壳延伸。然后处理器部分2应该被布置成使得线圈8相对于电极部分3的线圈7被对准。
在图2中，包含扬声器13、14两者的壳体(casing)20被显示在处理器部分2的内部。该壳体20具有用于连接扬声器的声音输出和声音开口21的内部导管或歧管(未示出)。声管(未示出)可以被应用于将声音从声音开口21引导到个人的耳道中。可替代的示例可以将扬声器13、14通过电线与处理器部分2连接而布置在处理器部分外壳的外部。扬声器可以直接布置在耳道内。在另一个示例中，电极可以布置在耳道内。
即使第一扬声器13功能良好，将声音引导到耳道的声音开口21或声管也可能被机械地阻塞，因此阻挡声音。这也可以借助于通过第一扬声器13播放声音并且检测由第二扬声器14接收到的声级来检测。声音可以从每个扬声器通过分离的声管来提供。然后，如果一个被阻塞而另一个依然开放用于声音传输，则应该存在良好的机会。优选地，仅一个公共的声管被应用。
第一扬声器13(或第二扬声器14)也可以被用作用于在任何时间检测总体背景噪声水平的麦克风。这可以被应用于决定任何声学信息信号或通知的声级，使得其易于与背景噪声区分开。
如果被监控的个人不能响应关于即将出现的生物事件(例如低血糖或癫痫发作)的状况的通知，声级可以被增加并且最终两个扬声器都可以被用于提供通知，以便获得最大可能声响的声学信息信号。
图3示出监控器的处理器部分2的示例，该处理器部分2适用于被布置在皮肤表面的外部，例如图2中所示的耳朵后面。处理器部分2的外壳被图示为具有电池门22。也示出了声音开口21。扬声器组块(block)20被布置在处理器部分2的外壳内部并且包含两个扬声器13、14。这两个扬声器也可以被布置为分离的单元，但是将它们一起构造为一个单元将节省空间并使处理器部分2的制造更容易。
图3中也示出了按钮26。佩戴监控器的个人可以使用该按钮26来确认已经听到并且例如顺从通知。在监控器的一些设置中，这种确认也可以通过无线连接到监控器的外部设备(例如手机或手表)来提供。这可能是至关重要的，尤其是当通知由这种外部设备提供的时候。
扬声器组块20通过管件25连接到声音出口21。通过使用声管(未示出)，来自声音出口21的声学信息信号可以被引导进入或朝向被监控的个人的耳道。
通过具有连接到相同声管系统的两个扬声器并且能够将一个接收器调定为麦克风，有可能检测声管系统的声学阻抗的变化。因此，将有可能看到声管是否被污垢或耳垢填满，并且在声管被完全阻塞之前提供警告。
图4示出图3的示例，其中在处理器部分2的外壳中示出更多的组件。除了图3中示出的组件外，图4还包括用于在处理器部分2和电机部分3之间转移数据和功率的线圈8。此外，示出了电池23以及包含信号处理器4且也可能包含存储器16以及部分无线电装置15(参见图1)的电子电路24。
图5示出扬声器组块20的示例，该扬声器组块20具有被紧密连接放置的两个不同的扬声器13、14并具有一个共同的声音出口27。
图6示出从不同角度看到的图5中的扬声器组块，使得用于连接每个扬声器13、14和信号处理器4的电学端子28、29、30、31变得可见。

Claims (15)

1.一种用于监控来自个人的生物电信号的个人可佩戴的监控器，所述监控器适用于检测即将出现的疾病发作的状况，并且适用于提供声学信息信号，所述监控器配备有：
用于提供所述信息信号的第一扬声器，以及
适用于在所述第一扬声器能够传送声音的情况下充当测试中的麦克风的第二扬声器，
并且所述监控器适用于在所述第一扬声器不能传送声音的情况下提供通知。
2.根据权利要求1所述的监控器，其适用于由所述第二扬声器提供所述通知作为声学信息。
3.根据权利要求1或2所述的监控器，其适用于通过所述第一扬声器提供验证信号，其中以特定的时间间隔并且在特定频率范围内提供所述验证信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述第一扬声器或所述第二扬声器中的至少一个适用于作为提取背景声级的传声器来应用。
5.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其包含信号处理器，所述信号处理器适用于分析所述生物电信号，以便识别或预测在所述个人中的预定生物事件的状况。
6.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其包含适用于决定何时向所述个人展示信息的决策装置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述声学信息信号是口语消息或蜂鸣声的形式。
8.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述监控器被布置在耳朵处。
9.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述声学信息信号被提供到所述个人的耳道。
10.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器被布置为共享公共声管以引导所述声音。
11.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其中所述第一扬声器和所述第二扬声器被布置在一起作为整体单元。
12.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其适用于测试所述第二扬声器是否能够传送声音，其中所述第一扬声器适用于充当麦克风。
13.根据前述权利要求中任一项所述的监控器，其包含适用于在扬声器不能传送声音的情况下无线通知远程单元的无线电装置。
14.一种用于监控来自个人的生物电信号并且通过分析所述信号来检测即将出现的疾病发作的状况的方法，所述方法包含：
在检测到即将出现的疾病发作的状况的情况下，为所述个人提供声学信息信号，
通过第一扬声器提供所述信息信号，
通过应用第二扬声器作为麦克风来测试所述第一扬声器是否能够传送声音，以及
在所述第二扬声器没有检测到来自所述第一扬声器的所述声音的情况下提供通知。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述通知作为声学信息由所述第二扬声器提供。
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