CN1224288C - 可检测活体信号的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可检测活体信号的移动终端。该终端包括：终端主体；设在该终端主体外表面的可同移动终端用户皮肤接触的人体接地或系统参照用电极；以及多个差动放大器用电极。所检测活体信号包括肌电描记信号和脑电图信号。差动放大器用电极可脱离于终端主体而设，通过导线与终端主体电连接。

Description

可检测活体信号的移动终端

技术领域

本发明一般涉及可检测活体信号的移动终端，尤其是涉及其主体外表面设有人体接地或系统参照用电极的移动终端。

背景技术

对于语音障碍者，譬如象无咽喉者或经咽喉手术而失去喉器官者，可通过检测其周围肌肉活动来解译其所欲表达意思。故此有人用语音合成器来产生合成语音，代替人讲话。

关于这方面的研究的较佳例子可见于《利用语音合成器的语音修复术-从周围肌肉活动识别元音》(作者：Noboru Sugie，IEEEtransaction on Biomedical Engineering，Vol.32，No.7，pp485-490)，这里参照了其全部内容。

根据该项研究，通过3个带Ag-AgCl表面电极的肌电描记信号频道来检测嘴部运动；肌电描记信号通过带通滤波器后，进行阈值操作来消除噪音成份；于是计算每一频道的阈值交叉次数；每隔一定时间，根据该计算次数来分别赋与每一肌肉1或0，以表示动或不动；于是，把3比特次数序列提供给有限自动机，以识别出元音是5个基本日语元音(a，e，i，o，u)中的哪一个；该自动机的输出用于驱动语音合成器生成元音。

在日本专利公开公报特开平7-181888号中揭示了一检测肌电描记信号而识别日本元音的例子。这里参照了其全部内容。

在该例中，如图5所示，语音合成器50包括：检测源自讲话动作的肌肉活动所产生的肌电描记(electromyography，EMG)信号的EMG信号检测单元15；生成对应于期望音节的识别信号的音节识别单元11；根据EMG信号检测单元15提供的检测信号和音节识别单元11提供的识别信号来进行学习的学习单元13；接收EMG信号检测单元15提供的输出模图(patterns)而认识和输出同输入模图对应的声音音节信号的认识单元17；合成同认识单元17提供的声音音节信号相对应的合成声音信号并将其转换成声音的声音合成单元18；以及输出该声音合成单元18所转换声音的声音输出单元19。

EMG信号检测单元15包括：检测对应于肌肉活动的EMG信号的多个皮肤表面电极14；放大皮肤表面电极14所检测EMG信号的放大器16；从放大信号滤掉低频及高频成份的滤波器(图示省略)；将滤波后信号转换成能谱的转换器(图示省略)。在转换成能谱后，可以并行处理频带分离的成份，于是可达到辅音认识。

最近，对于简单地获取和处理譬如象电肌描记信号或脑电图(脑电波)信号等人体活体信号之需求，不仅医疗用途上，而且在人的接口方面也日益高涨。

通常，在获取EMG信号或脑电图(electroencephalogram)信号等活体信号时，要以差动放大器来消除外来噪音成份。为了以差动放大器获取EMG信号，需要将多个电极附着于人体。譬如，为获取一种EMG信号需要将至少3个电极附着于人体，即需要2个差动放大器用电极和1个人体接地或系统参照用电极。有些检测设备还需要1个人体接地专用电极再配带1个系统参照专用电极。此时，为获取一种EMG信号竟需要4个电极。

这些电极中的两个差动放大器用电极在正对欲检测部位肌肉滑动方向上接触或附着在人皮肤上。另一方面，附着人体接地或系统参照用电极之部位并无限制，因该电极使用目的在于达到差动放大器参照电位或者说使差动放大器接地电位同人体电位相同。

为附着电极，操作人员需要在电极上涂胶，然后将之附着于人皮肤上，再用胶带固定于人体上。这一过程不仅耗时而且麻烦。关于人体接地或系统参照用电极，也有可缠到人上下肢体上的带状电极、或者是可夹在耳朵上的夹式电极。但是，即便用这样的电极也仍需要进行电极附着操作，难免麻烦。

本来，检测EMG信号及脑电图信号主要目的在于进行医疗检查或治疗。故，现有电极都至少要求能在检查室或手术室使用。尤其是在作为人的接口手段使用EMG信号或脑电图信号等活体信号时，为减轻患者负担，要尽量简化电极附着处理。在以检查或治疗为目的而使用EMG信号或脑电图信号等活体信号的场合，也最好是使电极附着处理简单易行。

如上所述，为获取EMG信号或脑电图信号等活体信号，需要有两种电极：差动放大器用电极和人体接地或系统参照用电极。差动放大器用电极附着部位被限定于检测部位，而人体接地或系统参照用电极附着部位不受限制。故，差动放大器用电极附着部位有局限性，应以最佳附着方法将其附着于最适当的部位。因此，差动放大器用电极未必总等以简便方法附着。

另一方面，附着部位不受限制的人体接地或系统参照用电极却可以总在一定部位附着。故，若能找到一种能以简单方式将人体接地或系统参照用电极附着到人体一定部位的方法，则可避免电极附着中的麻烦。譬如象上述过的带状电极、夹式电极即可行简单附着。

当以人的接口利用为目的而检测EMG信号或脑电图信号等活体信号时，若能做到以下几点，则活体信号检测利用价值会得到飞跃性提高。这几点即是：检测部位不受约束；检测结果可认识；检测结果可通过有线或无线通信传递至远处。

为实现上述几点，最好是采用移动电话机或PDA(personalsignals assistant，个人数字助理)等移动终端来获取EMG信号或脑电图信号等活体信号。当采用移动电话机或PDA等移动终端来检测EMG信号或脑电图信号等活体信号时，要能够简单易行地将人体接地或系统参照用电极附着到人体上，这一点至关重要。

发明内容

针对上述问题，本发明目的就在于提供一种带附着部位不受限制的人体接地或系统参照用电极的可用于检测活体信号的移动电话机或PDA等移动终端。

本发明目的是这样实现的：一种移动终端，可用于检测活体信号，其中包括：终端主体；和设在该终端主体外表面的可同移动终端用户皮肤接触的人体接地或系统参照用电极；以及多个差动放大器用电极。

上述活体信号包括肌电描记(EMG)信号和脑电图或脑电波信号，无特别限定。上述移动终端包括移动电话机、PDA、HMD(head mountdisplay，头戴式显示器)、手表式终端以及其它任何一种可便于检测活体信号的小型移动终端。该移动终端可具备活体信号解析与传送功能。当手持移动终端或将其戴在耳朵上时，可检测出EMG信号及脑电波信号等活体信号，可将之储存起来或者通过有线或无线通信传送出去。重要的是，移动终端定会接触人皮肤。移动电话机及PDA接触头部，HMD接触于前额或太阳穴。

这样，当利用本发明移动终端检测EMG信号或脑电图信号时，因人体接地或系统参照用电极设于终端主体外表面，故无须特意将电极附着于人体即可容易地获取人体接地或系统参照用电位。

图1示出了本发明基本概念。如上所述，带电极的移动终端包括移动电话机、PDA、HMD、手表式终端以及其它任何一种移动终端，图1中矩形10代表所有这些终端。如图1所示，移动终端10带有电极12。电极12设在移动终端10外表面的能接触于人皮肤的部位。移动终端10还带有多个差动放大器用电极14。

设在能接触人皮肤的部位上的电极12用作人体接地或系统参照用电极。因此，用户只要手持或戴上移动终端10即可检测人体接地或系统参照用电位，无须特意将人体接地或系统参照用电极附着于人体。将余下的差动放大器用电极附着于所期望部位，即可容易而迅速地检测EMG信号或脑电图信号等活体信号。这样就省却了人体接地或系统参照用电极附着处理之麻烦。

另外，本发明特征及优点可通过以下结合附图对细节的描述得以清楚理解，或者可通过按细节描述内容来实施本发明而得以掌握。本发明的目的和其它特征以及优点将通过后述装置得以实现。对该装置的描述将是全面、清楚、简洁、准确的，以至于达到可使本专业技术人员得以实施本发明的程度。

附图说明

图1是本发明基本概念图。

图2是一种根据本发明第1实施例的移动电话机结构示意图。

图3是一种根据本发明第2实施例的PDA结构示意图。

图4是一种根据本发明第3实施例的HMD或眼镜结构示意图。

图5是一种语音合成器框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作以说明。

图2示出了一种根据本发明第1实施例的移动终端即移动电话机20及其电极结构。移动电话机20在其一侧面具有人体接地或系统参照用电极22。在移动电话机20的正面设有多个差动放大器用电极24。当用户手持移动电话机20打电话时，移动电话机20保持与用户单手及脸皮肤接触。譬如，移动电话机20侧面接触手指，移动电话机20背面接触手掌，移动电话机20正面接触耳朵或脸颊。其接触部位因移动电话机20形状而异，譬如棒状移动电话机与折叠型移动电话机的接触部位就不同。但无论移动电话机形状如何，其总能够同人皮肤接触，故只要将人体接地或系统参照用电极设在移动电话机适当位置上即可。

在图2所示的本发明第1实施例中，在移动电话机20上还设有差动放大器用电极24。该差动放大器用电极24须设在可同欲检测人体部位接触的地方。假如欲使移动电话机20同脸颊接触、脸颊构成检测部位时，则图2所示的差动放大器用电极24的设置就比较合适。

差动放大器用电极24未必定要设在移动电话机上，也可脱离移动电话机20而设，通过导线(图示省略)与移动电话机20遥相连接。

图3示出了一种根据本发明第2实施例的移动终端即PDA30及其电极结构。图3所示PDA30在其一侧面具有人体接地或系统参照用电极32。多个差动放大器用电极34脱离移动终端30而设，通过导线与移动终端30遥相连接。这些电极34可具有Ag-AgCl表面。

当PDA用户手持PDA30时，PDA30保持与用户手和手指或手腕皮肤接触，这同图2所示移动电话机20的情形类似。其接触部位因PDA30形状而异，但无论PDA形状如何，其总能够同人皮肤接触。故，只要将人体接地或系统参照用电极设在PDA30适当位置上即可。

差动放大器用电极34可附着在欲检测活体信号的用户皮肤适当部位。

另外，若欲检测同PDA接触的人皮肤部位，则差动放大器用电极34也可设在PDA表面。

图4示出了一种根据本发明第3实施例的作为移动终端的HMD或眼镜40及其电极结构。图4所示HMD40，可在其支梁(镜腿)处设人体接地或系统参照用电极42，可同用户太阳穴接触。

多个差动放大器用电极44脱离HMD40而设，通过导线与HMD40连接。另外，若欲检测同HMD接触的用户皮肤部位，则差动放大器用电极44也可设在HMD40上。

若以头戴式送受话器(图示省略)为移动终端，则人体接地或系统参照用电极和差动放大器用电极两者均可设在头戴式送受话器上，以检测电肌描记或脑电图信号。

虽然，上述图2-4所示实施例中描述的是以移动电话机、PDA、HMD及眼镜为移动终端的情形，但是，本发明并非仅限于此。本发明中所称”移动终端”，除了上述终端以外，还包括其它各种具有各式形状或功能的终端。譬如，本发明也可应用于手表式终端、戒指式终端、项链式终端以及其它任何一种可同人皮肤接触的终端。

根据本发明实施例的移动终端或PDA，人体接地或系统参照用电极可以容易而无任何麻烦地设在用户皮肤的适当部位，可在任意部位检测EMG信号或脑电图信号等活体信号。

根据本发明第1实施例的移动电话机，尤其对于语音障碍者或在讲话困难场所打电话者非常有用。其道理在于：即便用户不发出声音，也可通过识别嘴部周围运动而认识用户欲说出的内容。

在采用具通信功能的移动终端的场合，可将所检测活体信号传送至外部设备，从而不仅可实现医疗及人的接口方面的应用，还可进一步拓宽应用范围。

本申请是基于2002年6月19日于日本提出的申请号为2002-178900号的在先申请，在此参照了其全部内容。

Claims (3)

1.一种移动电话终端，可用于检测活体信号，其中包括：终端主体；和设在该终端主体外表面的可接触该移动电话终端用户皮肤的人体接地或系统参照用电极；以及多个差动放大器用电极，所述多个差动放大器电极设置在该移动电话终端的前表面上，使其在用户使用移动电话终端打电话时可与用户面部接触。

2.按权利要求1所述的移动电话终端，其中，上述活体信号是肌电扫描信号或脑电图信号。

3.按权利要求1所述的移动电话终端，其中，上述差动放大器用电极被设置的位置使其可接触便于检测活体信号的用户面部皮肤适当部位。

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