PT106102B

PT106102B - Dispositivo e método para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos

Info

Publication number: PT106102B
Application number: PT106102A
Authority: PT
Inventors: Hugo Humberto Plácido Da Silva; Ana Luisa Nobre Fred; André Ribeiro Lourenço
Original assignee: Inst Superior Técnico; Inst De Telecomunicaç Es; Inst Superior De Engenharia De Lisboa
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2014-08-11
Also published as: US9603556B2; EP3973869A3; CA2861560C; JP6100800B2; CA2861560A1; JP2015511830A; WO2013109154A1; EP3973869A2; KR20140124377A; EP2804522A1; US20140361871A1; PT106102A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM O CAMPO DA MEDIÇÃO DE SINAIS PARA FINS DE RECONHECIMENTO BIOMÉTRICO E REFERE-SE A UMA UNIDADE COMPUTACIONAL E A UMA UNIDADE SENSORIAL, QUE SE DESTINAM À MEDIÇÃO DE SINAIS ELETROCARDIOGRÁFICOS (ECG) DE FORMA CONTÍNUA, GARANTINDO QUE O RECONHECIMENTO BIOMÉTRICO ACONTECE DE FORMA ININTERRUPTA DURANTE O TEMPO DE UTILIZAÇÃO, COM O OBJECTIVO DE POSSIBILITAR O RECONHECIMENTO OU VALIDAÇÃO AUTOMATIZADA DA IDENTIDADE DO SEU UTILIZADOR. A UNIDADE SENSORIAL POSSUI UM MÓDULO ELETRÓNICO ATRAVÉS DO QUAL O ECG É ADQUIRIDO. O SEU PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO PODE SER BASEADO NA CONDUTIVIDADE ELÉCTRICA, SENDO QUE NESTE CASO REQUER CONTACTO COM A PELE DO UTILIZADOR, OU NUM ELEMENTO CAPACITIVO OU MECÂNICO DE QUALQUER TIPO, DISPENSANDO CONTACTO DIRETO COM O UTILIZADOR. O DISPOSITIVO PODE SER USADO EM ALTERNATIVA OU COMO COMPLEMENTO AOS SISTEMAS QUE GARANTEM APENAS UMA VERIFICAÇÃO PONTUAL. APLICA-SE EM VEÍCULOS, COMPUTADORES DO TIPO TABLET, OU EM CONTEXTOS ANÁLOGOS.

Description

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA RECONHECIMENTO BIOMÉTRICO CONTÍNUO BASEADO EM SINAIS ELETROCARDIOGRÁFICOS

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere

A presente invenção refere-se a um dispositivo composto por uma unidade computacional (206) e uma unidade sensorial (205), para a medição de sinais eletrocardiográficos (ECG), com o propósito de efetuar o reconhecimento biométrico do seu utilizador de forma continua, ainda que possa desempenhar a mesma função de forma pontual, tal como efetuado por outros dispositivos biométricos.

A unidade computacional (206) pode ser qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento e apresentação digital de sinais, incluindo a consola central de um automóvel, dispositivos eletrónicos portáteis tais como computadores do tipo tablet, telefones móveis, ou dispositivos análogos. Esta unidade computacional (206) implementa um método que a faz comportar de forma diferente, possibilitando a extração de informação representativa dos sinais de ECG do utilizador em tempo real e/ou o seu reconhecimento biométrico. A unidade computacional (206) inclui ainda um método de personalização das suas definições em função do resultado do reconhecimento biométrico do utilizador.

Estado da técnica

Entende-se por Reconhecimento Biométrico, toda a cadeia de operações, que vai desde a medição de um sinal físico até à produção de uma decisão ou ação que possibilite o reconhecimento da identidade do utilizador. Este reconhecimento pode ser feito quer por autenticação (1:1) ou identificação (1:N indivíduos), mas sempre com base em caracteristicas fisicas ou anatómicas mensuráveis. Este processo não deverá ser confundido com a simples Aquisição de Dados Fisiológicos comummente utilizado em aplicações de saúde e qualidade de vida.

Os métodos de identificação e autenticação evoluíram de paradigmas baseados em informação que o utilizador conhece (ex: passwords, PIN's, etc.), para paradigmas baseados em objetos que o utilizador possui (ex: chaves, cartões de acesso, etc.), culminando, mais recentemente, em métodos baseados em propriedades fisiológicas do utilizador, como por exemplo, impressão digital, iris, geometria da mão, etc.

Estes últimos estão normalmente enquadrados na área de reconhecimento biométrico, que no estado da arte atual inclui diferentes tipos de traços biométricos e comportamentais como, o reconhecimento de fala, a assinatura, a dinâmica de escrita num teclado, e o Eletrocardiograma (ECG). Todas elas são caracteristicas que podem ser adquiridas ao longo do tempo e que são, pelo menos de forma parcial, baseadas no comportamento do utilizador.

A maioria destes traços biométricos são apenas adequados para uma validação única e pontual, balizada num instante ou curto periodo de tempo, e necessitando da comutação da tarefa que o utilizador estava a realizar. Por exemplo, técnicas baseadas na impressão digital e/ou geometria da mão, requerem que o utilizador coloque ou passe o dedo, ou até em alguns casos a totalidade da mão, por um leitor físico; no caso de técnicas baseadas na íris, o utilizador tem de se deslocar a um espaço físico específico e ter o olho em contacto próximo ou em linha de vista com uma câmara.

Numa perspectiva de reconhecimento contínuo, os métodos atuais distraem utilizador e necessitam que este interrompa as tarefas que tem em mãos. 0 estado da arte tem por isso focado a procura de soluções biométricas alternativas, sendo o eletrocardiograma (ECG) uma das modalidades que tem exibido resultados promissores.

No ECG, cada ciclo cardíaco é composto por uma cadeia de acontecimentos biomecânicos (P-QRS-T), despoletados por um sinal bio-elétrico de ativação infligido sobre o músculo cardíaco. Este sinal é produzido por um elemento do sistema cardíaco conhecido como nódulo sinoatrial, que é controlado pelo sistema nervoso autónomo, e que funciona como um pacemaker natural. Note-se que Eletrocardiografia não é o mesmo que Frequência Cardíaca. A última obtém-se a partir da primeira, mas no âmbito do Reconhecimento Biométrico possui pouco ou nenhum conteúdo informativo.

ECG é uma representação da atividade elétrica do coração medida ao longo do tempo, captada, em geral, externamente através de elétrodos aplicados sobre o corpo ou nas suas imediações. 0 que o ECG regista é a variação da atividade elétrica ao longo das fibras musculares cardíacas. Estas alterações elétricas podem ser detetadas utilizando diferentes princípios físicos, sendo o mais comum baseado na diferença de potencial elétrico entre várias derivações, usando vários terminais elétricos de base metálica, colocados em partes distintas do corpo. Outros princípios de medição incluem métodos capacitivos e mecânicos que poderão não necessitar de contacto direto com o corpo. A medição através de métodos mecânicos pode ser feita através de sensores piezo-elétricos, acelerómetros, sensores de pressão, entre outros, num domínio normalmente por balistocardiografia, que não é mais do que designado uma medida indireta da atividade elétrica cardíaca, que tem manifestações biomecânicas oriundas da contração e relaxamento da musculatura cardíaca.

No contexto deste documento o termo Eletrocardiográfia (ECG) ir é utilizado como um chapéu que engloba tanto medidas diretas como indiretas da atividade elétrica cardíaca.

Num registo normal de ECG em ambiente clínico, as diferenças de potencial elétrico, são medidas em doze derivações diferentes, colocadas em várias partes do corpo, incluindo o peito. Trabalho recente demonstrou que para aplicações biométricas, uma única derivação é suficiente.

No entanto, os métodos convencionais de recolha recorrem a terminais montados no peito, elétrodos de base metálica com gel, e aparelhos de medição volumosos. A aceitação do ECG como medida biométrica conduziu por isso a investigação no sentido de se obterem montagens menos intrusivas, utilizando as mãos como pontos de aquisição do sinal.

Como caraterística biométrica, os sinais ECG possuem propriedades extremamente apelativas, uma vez que fornecem intrinsecamente prova de deteção de vida e têm um potencial único para aplicações de verificação biométrica contínua, como complemento ou alternativa a técnicas que apenas possibilitam a verificação biométrica instantânea e pontual. Dependendo da configuração da unidade sensorial sinais

ECG podem ser adquiridos de forma ininterrupta sem interferir com as atividades do utilizador, sendo o principal desafio garantir a sua aceitação por parte dos mesmos.

Um exemplo do potencial dos sinais ECG para identificação pode ser encontrado no artigo intitulado Development of an

ECG Identification System publicado em 2001 por Kyoso e colegas [1] . Também Biel viabilidade destes sinais intitulado ECG Analysis:

Identification [2] . Ambos e e colegas demonstraram a num artigo do mesmo ano, A New Approach in Human stes artigos são direcionados para a verificação de identidade em regime pontual, sendo o método proposto destinado a processamento offline do sinal e baseado em dados recolhidos através de sistemas hospitalares a partir de elétrodos metálicos e com recurso a gel, aplicados no tronco dos utilizadores.

Num artigo de 2011 intitulado Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals [3], os inventores propuseram um método de medição que permite captar os sinais de ECG nas mãos utilizando três elétrodos metálicos em contacto direto com a pele do utilizador. Esta abordagem apresenta já vantagens em relação a trabalho anterior, no entanto, o método proposto está direcionado para verificação pontual e processamento offline do sinal.

Noutro artigo de 2011 intitulado Clinicai Data Privacy and Customization via Biometrics Based on ECG Signals [4], os inventores propuseram uma aplicação do método descrito no trabalho anterior ao contexto da proteção da privacidade de dados clínicos. Esta abordagem apresenta já vantagens em relação a trabalho anterior, no entanto, o método proposto está direcionado para verificação pontual e processamento offline do sinal.

Ainda em 2011, num artigo intitulado Study and Evaluation of a Single Differential Sensor Design Based on Electrotextile Electrodes for ECG Biometrics Applications [5], os inventores efetuaram uma comparação de elétrodos metálicos com lycras condutoras. Este trabalho demonstra a possibilidade de adquirir os sinais de interesse para aplicações biométricas através de têxteis condutores, em oposição aos tradicionais elétrodos metálicos e com recurso a gel. Este trabalho centra-se na descrição de uma unidade sensorial que segue o espirito das usadas para Aquisição de Dados Fisiológicos; este facto é claramente evidenciado, pela combinação do filtro passa banda de 0,05100Hz e pelo filtro notch de 50Hz. Além disso, este trabalho não inclui unidade computacional nem descrição do processo de extração de caracteristicas e classificação do sinal, sem os quais o reconhecimento biométrico é impossível de realizar.

Sriram e colegas publicaram um artigo intitulado Activityaware ECG-based Patient Authentication for Remote Health Monitoring [6], onde é confirmada a validade dos sinais ECG para efeitos biométricos. Neste trabalho, são mais uma vez, utilizados sensores aplicados no peito, sendo que neste caso a utilização de gel condutor é opcional. Além disso, como nos exemplos anteriores, o método utilizado destina-se a processamento offline do sinal e verificação de identidade em regime pontual.

Também a nivel de patentes, existem exemplos de sistemas baseados no ECG. A patente EP0752143B2 por David Osten e colegas e publicada em 1997, descreve um sistema composto por armazenamento, dois níveis de reconhecimento de identidade e dois níveis de comparação de identidade, que dependem da medição de múltiplos parâmetros sincronizados, sendo a impressão digital indicada como modalidade preferencial e combinada com a onda de pulso e o ECG sincronizados no tempo. 0 sistema destina-se à aplicação a um tampo de balcão, e além de necessitar de contacto com o sensor, requer a colocação de um código de identificação posterior. Noutra patente, com o número US2006215883A1, é descrito um método baseado em redes neuronais e na transformada de Fourier, para a identificação pontual do utilizador.

Na patente US2008056540A1, por Sachin Vadodaria e colegas, publicada em 2008, descreve um scanner biométrico integrado num sistema de diagnóstico clínico, em que a informação biométrica é recolhida a partir de fontes tradicionais como impressão digital, retina, e voz, exibindo ainda a dependência de credenciais adicionais para autenticação. O cenário de autenticação é de resto o único focado nesta invenção, e a recolha de sinais eletrofisiológicos e hemodinâmicos está dependente da ligação cablada entre dois sistemas de uso hospitalar (General Electrics), donde se presume a necessidade de elétrodos de base metálica com gel condutor. Numa outra patente publicada em 2008, com o número US200900928 4A1, e proposta por Yoichiro Sako, é descrito um método de partilha de informação biométrica através de uma ligação de rede, em que os sinais são recolhidos a partir de um dispositivo aplicado na pessoa.

Uma utilização de vários tipos de sinais no contexto de um automóvel, onde é feita a referência ao

ECG, como modalidade acessória pode ser encontrada na patente

US2009234552A1.

Neste caso, publicado em 2009 e em que os inventores são

Kazuya Takeda e colegas, proposto um sistema para a modelação do comportamento do condutor em que a vertente de identificação não é abordada e é utilizada informação do veiculo e do contexto envolvente.

Na patente US2011254662A1 publicada em 2011, o inventor Noel Lindsay foca a utilização de dispositivos do tipo Holter, com elétrodos metálicos ligados a vários pontos do peito, para obtenção de sinais ECG em regime ambulatório e aplicação desses sinais à identificação do utilizador. Já na patente US2011260830A1 por George Weising, publicada em 2011, é revelada a utilização de sinais ECG recolhidos a partir de elétrodos metálicos em contacto com o utilizador e integrados em controladores de video-jogos, para identificação do utilizador e interação multimédia.

Todas estas referências não representam arte passada nem análoga, mas reforçam o interesse, utilidade e atualidade do tema abordado. A invenção proposta resolve de forma inovadora e inventiva, diversas limitações encontradas dos sistemas de reconhecimento de identidade existentes atualmente, nomeadamente a invenção é particularmente vantajosa por depender apenas da medição de um único parâmetro (o ECG) e possibilitar a identificação contínua e ininterrupta do utilizador, através de um sistema integrado que capta os sinais utilizando métodos que não requerem contacto direto com o utilizador ou que recorrem a elétrodos não metálicos. Outra característica particularmente vantajosa é o facto de se utilizar um ponto de referência artificial nas realizações em que existe contacto direto com o utilizador, o que possibilita a utilização de apenas dois pontos de contacto.

A invenção revela ainda várias realizações preferenciais de carácter inventivo e não abordadas em trabalho anterior, nomeadamente a identificação em computadores do tipo tablet utilizando sinais recolhidos através de sensores que não requerem contacto com o utilizador, a identificação de condutores utilizando sinais recolhidos através de sensores de base não metálica integrados no volante e/ou sensores sem contacto integrados no banco, a identificação de condutores numa moto utilizando sinais recolhidos através de sensores de base não metálica integrados no guiador e/ou sensores sem contacto integrados no banco, e a identificação de atletas a operar uma máquina de ginásio utilizando sensores de base não metálica e/ou sensores sem contacto integrados na mesma. Em particular, em contextos em que o utilizador está sujeito a movimentos intensos e onde o dispositivo está sujeito a ruido eletromagnético de forte intensidade como um automóvel, moto, ou máquina de ginásio, o estado da arte apresenta fortes limitações, não sendo óbvia a aplicabilidade dos métodos nem a qualidade dos sinais captados nestes cenários de utilização para efeitos de reconhecimento biométrico.

Para ilustrar algumas das vantagens da invenção, numa das realizações preferenciais, a invenção particulariza-se num dispositivo para reconhecimento biométrico continuo baseado em sinais eletrocardiográficos no habitáculo de um automóvel, permitindo a identificação ou autenticação do condutor. Noutra das realizações preferenciais, a unidade sensorial (205) está integrada na placa mãe do computador do tipo tablet.

Resumo da invenção

A presente invenção refere-se a uma unidade computacional (206) e a uma unidade sensorial (205), no seu conjunto designadas por dispositivo, e que se destinam à medição de sinais eletrocardiográficos (ECG) de forma continua, com o objectivo de possibilitar o reconhecimento ou validação da identidade do seu utilizador.

O dispositivo está especialmente desenhado para verificação contínua de identidade em veículos e em computadores do tipo tablet, garantindo que o reconhecimento biométrico acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, embora possa também desempenhar as mesmas funções pontualmente, de forma análoga à de outros dispositivos biométricos.

Unidade Sensorial

A unidade sensorial (205) compreende os módulos eletrónicos de: terminais de medição (201) para interface com o utilizador; de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202); conversão analógico-digital (203) e transmissão de sinal (204) . Os dois primeiros módulos podem, no seu conjunto, ser também designados simplesmente por sensor.

A interface com o utilizador é feita através de um ou mais módulos eletrónicos de terminais de medição (201), através dos quais o traçado de ECG é adquirido. Dependendo do princípio de funcionamento do sensor, este módulo poderá estar ou não em contacto direto com qualquer parte do corpo do utilizador. As palmas das mãos, e em particular a eminência tenar, são o ponto preferencial de aplicação no caso em que é necessário contacto. A zona traseira do tronco e nádegas, são as regiões preferenciais, na vizinhança das quais o elemento é colocado no caso em que não é necessário contacto direto.

O módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência realiza a conversão da grandeza física e detectada através do módulo eletrónico de terminais de medição (201), a filtragem do sinal resultante, e a sua amplificação para que possa ser tratado como uma grandeza eléctrica.

O módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202) inclui um filtro de ruído eletromagnético que é compatível com a transmissão dos sinais através de ligação sem fios.

Como resultado do funcionamento deste módulo, a grandeza eléctrica é uma representação limpa de ruído externo e com elevada definição da grandeza original.

O módulo eletrónico de conversão analógico-digital (203) transforma a grandeza elétrica, obtida a partir do módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial , numa representação digital adequada passível de ser gerida pela unidade computacional

A referência artificial, também designada por massa virtual, é uma referência produzida por um circuito eletrónico, que permite utilizar apenas um par de elétrodos de medição, não necessitando de um terceiro elétrodo de referência (massa real), indispensável para a aquisição do sinal utilizando os dispositivos tradicionais de recolha.

módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) tem como função o envio da representação digital gerada pelo módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202) para a unidade computacional (206). Este processo pode ser realizado utilizando uma ligação com fios, sem fios ou até diretamente através de pistas em circuito impresso.

Unidade Computacional

A unidade computacional (206) pode ser qualquer tipo de equipamento eletrónico adequado ao processamento digital de sinais, incluindo a unidade de processamento central de dispositivos eletrónicos tais como computadores do tipo tablet (401), da consola de um automóvel (301), da consola de uma moto (501), ou da consola de uma máquina de ginásio (601) . A unidade computacional (206) pode ter ainda um qualquer equipamento para apresentação da representação gráfica dos sinais ou do resultado do reconhecimento, incluindo dispositivos eletrónicos tais como o ecrã de representação gráfica de computadores do tipo tablet (402), o ecrã da consola central de um automóvel (302), o ecrã de representação gráfica da consola central de uma moto (502), ou o ecrã da consola central de uma máquina de ginásio (602) . Esta unidade computacional (206) implementa um método que altera a sua forma de operação, possibilitando a extração de informação representativa dos sinais de ECG do utilizador do dispositivo, o respectivo reconhecimento biométrico e a produção de um efeito técnico em função da decisão gerada. Este processo é realizado preferencialmente de forma continua, isto é, garantindo que o reconhecimento biométrico acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, mas pode ser também efectuado de forma pontual e instantânea. A unidade computacional (206) é ainda caracterizada por incluir um método de personalização das suas definições em função do resultado do reconhecimento biométrico do utilizador.

Descrição detalhada da invenção

Como descrito anteriormente, o dispositivo que é objecto de invenção, compreende uma unidade sensorial (205) e uma unidade computacional (206), que serão descritas em maior detalhe nesta secção. A unidade computacional (206) pode ser um aparelho eletrónico de qualquer tipo, que muda o seu comportamento, aparência, definições e propriedades, em função da resposta de um método que implementa e que utiliza os sinais de ECG provenientes da unidade sensorial (205) e os processa de modo a decidir acerca do reconhecimento biométrico e identidade do utilizador.

O módulo eletrónico de terminais de medição (201) da unidade sensorial (205) pode estar diretamente integrado na mesma, ainda que, em alternativa, possam ser elementos independentes, ligados aos restantes módulos da unidade

sensorial	(205) através de fios	ou	cabos	com comprimento
variável,	de modo a possibilitar	uma	maior	flexibilidade na
construção	da sua realização.
A unidade	sensorial (205) pode	ser	baseada em diferentes

princípios de funcionamento, nomeadamente, na diferença de potencial elétrico medida através de diferenças de potencial entre terminais, sendo que neste caso requer contacto com a pele do utilizador do dispositivo, ou, em alternativa pode ser baseado nas diferenças do campo eletromagnético medidas por um elemento capacitivo, ou, ação mecânica de qualquer tipo, sendo que nestes casos poderá não requerer contacto direto com o utilizador do dispositivo. A medição através da ação mecânica pode ser feita através de sensores piezo-elétricos, acelerómetros, sensores de pressão, entre outros.

Na variante em que é utilizado contacto elétrico com o utilizador do dispositivo, esse contacto é feito preferencialmente através de elementos não metálicos, tais como películas e filmes condutores, adesivos condutores ou outros materiais que eliminem a necessidade de utilização de qualquer tipo de elementos metálicos, gel ou pasta condutora. Por exemplo, numa das suas realizações possíveis, o sensor tem um módulo eletrónico de terminais de medição (201) composto por filmes condutores, que, sem qualquer necessidade de utilização de gel ou adesivo para interface com a pele do utilizador, possibilitam a medição do sinal ECG entre as duas mãos (nos dedos ou nas palmas da mão) .

A medição é realizada utilizando um módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202). Na presente invenção, este módulo está desenhado de forma particularmente vantajosa para o caso em que é necessário contacto elétrico com o utilizador do dispositivo, uma vez que existe um circuito que produz um ponto de referência artificial (massa virtual), permitindo utilizar apenas um par de elétrodos de medição, não necessitando de um terceiro elétrodo de referência (massa aquisição do sinal utilizando os dispositivos tradicionais de recolha.

O módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202) realiza a filtragem e amplificação do sinal, e produz uma representação mais adequada da grandeza captada. A filtragem é do tipo passa banda, sendo particularmente vantajosa na invenção que, com banda passante entre 0.5 e 40Hz, dispensa a utilização do tradicional filtro notch, permitindo assim isolar o ECG de sinais parasitas, como artefactos oriundos do movimento do corpo, de flutuação na linha de base (baseline wander), sinais musculares, ruído da rede eléctrica, etc. A amplificação, com ganho entre 10 e 10000, permite aumentar a definição do sinal recolhido (da ordem dos uV, mV ou V) , tornando os sinais ténues do ECG mais imunes a ruído externo, e possibilitando uma definição suficiente para o método de reconhecimento biométrico.

Também o posicionamento físico deste módulo em relação ao módulo eletrónico de terminais de medição (201) é particularmente vantajoso na invenção. Ainda que outras montagens sejam admissíveis no contexto da invenção, o posicionamento junto ao ponto de interface com o utilizador, minimiza grandemente a existência de sinais parasitas. No caso dos métodos tradicionais de recolha, o posicionamento deste módulo está afastado do módulo de interface com o utilizador e a ligação, feita por cabo, funciona como uma antena que capta várias fontes de ruído externas.

O módulo eletrónico de conversão analógico-digital (203), que transforma a grandeza elétrica já condicionada numa representação digital possível de ser gerida na unidade computacional (206), integra um elemento de quantização e um conversor analógico-digital. O elemento de quantização é um componente que faz o mapeamento da tensão ou corrente elétrica num conjunto de bits, denominado por resolução, e que no caso da presente invenção está compreendido entre 8 e 64 bits. 0 conversor analógico-digital é um componente que, em instantes de tempo regulares e pré-estabelecidos, recolhe uma amostra que é depois quantizada. No caso da presente invenção, a frequência com que as amostras são recolhidas (frequência de amostragem) , pode variar entre 250Hz e 4KHz, o que em amostras recolhidas por unidade de tempo, corresponde respetivamente a 250 e 4000 amostras por segundo.

O módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) é capaz de enviar os sinais ECG adquiridos para a unidade computacional (206) utilizando várias alternativas. Neste domínio a presente invenção é particularmente vantajosa uma vez que pode utilizar um canal sem fios, recorrendo a protocolos existentes como o Bluetooth, WíFí, ZigBee ou ANT, ainda que outros protocolos sejam também admissíveis.

Alternativamente, a transmissão pode também ser feita de forma cablada, e também nesta área a invenção é particularmente vantajosa uma vez que pode ser realizada de modo a transmitir os dados através do barramento CAN (CANBUS: Controller Area Network Bus) de comunicação interna de um veículo, de qualquer modo, interfaces por cabo mais convencionais podem ser utilizadas, tais como ligação USB, porta COM/RS232, pinos de GPIO, pistas de um circuito impresso, ligação direta a pinos Rx/Tx de um micro controlador, ou outras.

Como um todo, a realização do dispositivo é tal que a unidade sensorial (205) e a unidade computacional (206) estão integradas entre si. Por exemplo, é considerada uma realização preferencial da invenção, um computador do tipo tablet que integra a unidade sensorial (205) e implementa o método que o faz comportar de forma diferente, possibilitando a extração de informação representativa dos sinais de ECG do utilizador e/ou o seu reconhecimento biométrico.

De qualquer forma, por razões associadas à conveniência de aplicação e utilização do dispositivo, são também possíveis realizações em que a unidade sensorial (205) e a unidade computacional (206) estão separadas entre si, mas em que o módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) da unidade sensorial (205) garante a comunicação entre ambos. Por exemplo, é considerada uma realização da presente invenção, a combinação de um volante de automóvel que integra a unidade sensorial (205) e transmite os sinais de ECG através do bus CAN do veículo para a unidade central da consola de um veículo, que neste caso serve também como a unidade computacional (206) do dispositivo.

Os exemplos descritos não devem limitar a abrangência da invenção, em particular no que diz respeito à unidade computacional (206), uma vez que esta poderá assumir diferentes formatos, que incluem hardware dedicado e construído especificamente para a implementação do método de reconhecimento biométrico, mas que também poderá tirar partido de hardware já existente tal como dispositivos eletrónicos portáteis, telefones celulares, computadores do tipo tablet, computadores portáteis, computadores de secretária, unidade de processamento central de um automóvel, relógio, ecrã de computador, ou qualquer outro dispositivo concebido para interação Homem-Máquina ou Máquina-Máquina.

reconhecimento biométrico pressupõe que o utilizador esteja registado numa base de dados de utilizadores conhecidos. Este registo é realizado inicialmente utilizando a mesma unidade sensorial (205) . A unidade computacional (206), ou integra uma base de dados de utilizadores conhecidos, ou comunica com um servidor central que armazena essa informação remotamente. Para decidir acerca do reconhecimento biométrico do utilizador, nomeadamente, acerca da sua aceitação ou rejeição, é implementado um método encarregue do tratamento dos dados, que recebe a informação originada na unidade sensorial (205) e produz uma decisão de aceitação/rejeição ao sistema.

O método de reconhecimento biométrico utilizado na presente invenção é particularmente vantajoso, dado que é capaz de produzir o resultado da identificação ou autenticação do utilizador, de forma contínua, isto é, garantindo que o reconhecimento biométrico acontece de forma ininterrupta durante o tempo de utilização, ou apenas a pedido, isto é, de forma pontual e espaçada no tempo de vários minutos, horas ou dias. O método aplica um conjunto de algoritmos de reconhecimento de padrões e descoberta de conhecimento, que utilizam os sinais ECG adquiridos pela unidade sensorial (205), em bruto ou como uma representação alternativa gerada a partir de informação representativa extraída dos mesmos, e que cruzam a informação resultante com os padrões existentes na base de dados de utilizadores registados.

Este processo é composto por uma primeira fase em que se realiza um pré-processamento do sinal recebido da unidade sensorial (205) , seguido de uma fase de extração de informação representativa, terminando na fase da classificação, que produz uma decisão. Na fase de pré processamento são realizadas filtragens digitais complementares das efetuadas na unidade sensorial (205) . Na fase de extração de informação representativa é realizada a segmentação de todos os complexos da onda correspondente ao batimento cardíaco (P-QRS-T), ou em alternativa a segmentação de apenas alguns dos complexos para maior eficiência (RS-T). Esta última forma de segmentação é particularmente vantajosa na presente invenção, uma vez que permite a deteção mais fidedigna dos batimentos cardíacos, sendo ao mesmo tempo extremamente eficiente a nivel de processamento, dado que se baseia unicamente nos dados acessíveis em tempo real e não depende de informação passada.

É ainda realizada a extração de informação representativa dos complexos, tal como latências e amplitudes (segmento PQ, segmento ST, entre outros), para cada utilizador, usando médias das ondas ou da informação extraída. Também estas são propriedades particularmente vantajosas da presente invenção.

A fase de classificação compara a informação representativa com os padrões registados, para determinar ou validar a identidade do utilizador recorrendo ao método de classificação pelo vizinho mais próximo (k-NN), usando como medida a proximidade a distância Euclideana, ou em alternativa, as máquinas de suporte vectorial (Support Vector Machines - SVMs) . São de qualquer modo admissíveis no contexto da presente invenção, outros métodos de classificação.

Finalmente, é produzida na unidade computacional (206), uma decisão acerca do reconhecimento biométrico do utilizador.

resultado produzido pela unidade computacional (206) pode ter múltiplos efeitos técnicos, que incluem, mas não estão limitados à, identificação do utilizador do dispositivo, verificação da identidade do utilizador que interage com o dispositivo, deteção de impostores, exibição local da decisão ao utilizador, permissão ou inibição do acesso a conteúdos digitais (ex: logln no dispositivo, pagamentos, sites de Internet, ficheiros no computador, entre outros) ou recursos fisicos (ex: edifícios, salas, automóvel, cofres, entre outros), personalização da utilização de um dispositivo (ex: automóvel, moto, máquina de ginásio, computador do tipo tablet). O dispositivo é particularmente vantajoso para os fins a que se destina por possibilitar em simultâneo a deteção da presença das mãos no sensor ou da proximidade do utilizador ao mesmo, a deteção de vida, a ligação ou envio de sinais de controlo a outros dispositivos e acessórios para gerar um efeito técnico a partir das funções anteriores.

O dispositivo está concebido para reconhecimento biométrico continuo, e, deste modo, pode ser utilizado para controlar o acesso a instalações fisicas, ou para quaisquer outras operações em que a prova de identidade do utilizador seja conveniente ou necessária de forma pontual ou continua.

A invenção poderá ser melhor entendida através da análise dos respectivos desenhos, alguns dos quais ilustram realizações preferenciais.

A Figura 1 ilustra a representação tipica de um sinal ECG durante um ciclo cardíaco. Alguma da informação representativa do sinal são o instante P, que corresponde à ativação do nódulo sino-atrial, o pacemaker natural do organismo que despoleta o batimento do coração, os instantes QRS que correspondem à contração do coração devido à despolarização das fibras musculares, e o instante T que corresponde ao relaxamento do músculo por efeito da repolarização das fibras.

sinal ECG pode ser caraterizado pelos próprios dados em bruto recolhidos pela unidade sensorial (205), ou por informação representativa de latência e amplitude extraída

a partir	de	pontos	notáveis	dos	dados em bruto	(ex	: o tempo
decorrido	entre o	instante	P e	o instante R	(PT)	entre o
instante	S	e o	instante	T	(ST), etc.),	ou	por uma

combinação de ambos, ou ainda por outro tipo de parâmetros ou representações alternativos (ex: Transformada Rápida de Fourier (FFT), Transformada Discreta de Cossenos (DCT) ou Onduletas (Wavelets)) .

A Figura ilustra o diagrama de blocos, apresentando os módulos do dispositivo para reconhecimento biométrico continuo baseado em sinais eletrocardiográficos.

Dependendo da realização, o sinal medido a partir do módulo eletrónico de terminais de medição (201), alimenta o módulo de transdução e acondicionamento de sinal com referência sinais; por sua vez, o módulo de conversão analógicodigital (203) transforma os representação computacional reconhecimento computacional de transmissão sinais recolhidos numa

passível de	ser gerida na	unidade
(206) . Os sinais	são passados por	um módulo
de sinal (204)	e	enviados para	a unidade
(206), que produz	um resultado	acerca do
biométrico do		utilizador.	0 módulo

podem ser terminais de medição (201), eletrónico de particularizados em sensores capacitivos sem contacto, integrados na carcaça de um computador tipo tablet (403), no assento de um automóvel (304) ou (305), no assento de uma moto (504), ou ainda na estrutura de uma máquina de ginásio (603) . O módulo eletrónico de terminais de medição (201), pode também ser particularizado em elementos condutores não metálicos integrados no volante de um automóvel (303) ou no guiador de uma moto (503).

As Figuras 3a), 3b) e 3c) ilustram uma vista esquemática de uma das realizações preferenciais da presente invenção, o reconhecimento biométrico continuo no habitáculo de um automóvel, em que a unidade sensorial (205) está integrada no assento de um automóvel, numa montagem que não requer contacto direto com o corpo do utilizador (sem contacto elétrico dentro do assento) . O módulo eletrónico de terminais de medição sem contacto com o utilizador, itens (304) e (305), são sensores capacitivos da unidade sensorial que estão integrados nos têxteis ou na própria estrutura do assento, que neste caso funcionam sem contacto direto. Os sinais são medidos a partir de qualquer combinação dos elementos disponíveis, quando o utilizador se senta no automóvel, como ilustrado na Figura 3b) . Numa configuração alternativa, o módulo eletrónico de terminais de medição (201) e a unidade sensorial (205) poderão estar integrados no volante do automóvel, tal como ilustrado pelo par de elementos condutores não metálicos (303), sendo que nesta situação a medição é realizada quando o utilizador coloca as mãos no volante e sem necessidade de medição da tensão comum do corpo (massa real), como ilustrado na Figura 3c) . Os terminais preferencialmente serão de um material não metálico, como películas, filmes ou adesivos condutores. Independentemente da configuração da unidade sensorial (205), esta capta o sinal de ECG utilizando o módulo eletrónico de terminais de medição, neste caso realizado por elementos condutores não metálicos integrados no volante de um automóvel (303) ou sensores capacitivos sem contacto, integrados no assento de um automóvel (304) ou (305), amplifica-o, e realiza o seu acondicionamento e digitalização de modo a permitir a sua transmissão para a unidade de processamento central da consola de um automóvel sem fios, ou pelo barramento CAN do veículo, ou através de qualquer outro tipo de ligação, para a unidade de processamento central da consola do automóvel ou qualquer outro subsistema do veículo que realize o processo desempenhado pela unidade computacional (préprocessamento, extração do padrão representativo, e identificação ou verificação

Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de reconhecimento biométrico na unidade de processamento central da consola de um automóvel (301) . Em função do resultado produzido pelo sistema de reconhecimento biométrico, o veículo poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: as estações de rádio memorizadas; a lista de contactos pessoais da agenda do automóvel; a posição da coluna de direção, bancos e espelhos; a velocidade máxima do veículo; entre outros) , ou limitar as suas funções de acordo com o utilizador detetado (incluindo a inibição da ativação quando é detectado um impostor) . No caso em que a unidade sensorial (205) está incluída no volante, é ainda dada a possibilidade da deteção se o utilizador tem ou não as mãos no volante, informação que pode ser usada para fins de prevenção de acidentes.

As Figuras 4a) e 4b) ilustram uma vista esquemática de outra realização possível da presente invenção, em que a

unidade	sensorial	(205)	possui	um	sensor capacitivo	sem
contacto	, integrado	na	carcaça	de	um computador do	tipo
tablet	(403) que	corresponde	ao	módulo eletrónico	de

configuração, não há terminais de medição (201) . Nesta contacto direto entre o dispositivo e o utilizador, existe apenas o que está módulo eletrónico de terminais de medição encapsulado no interior da estrutura do computador do tipo tablet, o que permite a aquisição do ECG através de um método capacitivo, sem alteração do aspeto exterior do computador do tipo tablet e dispensando o contacto entre o dispositivo e o utilizador. Quando o utilizador coloca as suas mãos nas imediações do módulo eletrónico de terminais de medição (201), o dispositivo irá medir o ECG para efeitos de reconhecimento biométrico.

O módulo eletrónico de terminais de medição (201) é sensível tanto na parte dianteira como traseira, tal como outras disposições alternativas dos terminais que permitam a captação do ECG unicamente com base na proximidade do utilizador ao dispositivo mas sem contacto direto, seja ele feito através de elementos metálicos ou não metálicos. Nesta realização, a unidade sensorial (205) está integrada e comunica diretamente com a unidade computacional (206) através das interfaces de comunicação standard. Utilizando os dados adquiridos, poderá gráfica dos sinais ou do biométrico, num ecrã de computadores do tipo tablet na unidade computacional ser exibida uma representação resultado do reconhecimento representação gráfica de (402) existente para ao efeito (206) . Como na realização anterior, o resultado do reconhecimento biométrico pode ser utilizado para ajustar as preferências do utilizador (ex:

as contas de e-mail; a lista de contactos pessoais; as imagens de fundo, sons, toques e cores; as aplicações visíveis/instaladas; a aparência e forma de navegação nos ecrãs; o idioma; a forma de ligação à internet) ou limitar o acesso a algumas das suas funções ou acesso a recursos digitais (ex: login, pagamentos, sites de Internet, ficheiros no computador, entre outros).

As Figuras 5a) e 5b) ilustram uma vista esquemática de outra das realizações preferenciais da presente invenção, em que a unidade sensorial (205) está integrada no assento de uma moto, numa montagem que não requer contacto direto com o corpo do utilizador (sem contacto elétrico dentro do assento). O módulo eletrónico de terminais de medição (201) corresponde a sensores capacitivos sem contacto com o utilizador, integrados no assento de uma moto (504) que são elementos da unidade sensorial (205) que estão integrados nos têxteis ou na própria estrutura do assento, que neste caso funcionam sem contacto direto. Os sinais são medidos a partir de qualquer combinação dos elementos disponíveis, quando o utilizador se senta na moto. Numa configuração alternativa, o módulo eletrónico de terminais de medição (201) da unidade sensorial (205) poderá estar integrado no guiador da moto, tal como ilustrado pelos elementos condutores não metálicos integrados no guiador de uma moto (503), sendo que nesta situação a medição é realizada quando o utilizador coloca as mãos no guiador e sem necessidade de medição da tensão comum do corpo (massa real) . O módulo eletrónico de terminais de medição (201) preferencialmente será de um material não metálico, como películas, filmes ou adesivos condutores. Independentemente da configuração da unidade sensorial (205), esta capta o sinal de ECG utilizando o módulo eletrónico de terminais de medição, neste caso realizado por elementos condutores não metálicos integrados no guiador de uma moto (503) ou sensores capacitivos sem contacto, integrados no assento de uma moto (504), amplifica-o, e realiza o seu acondicionamento e digitalização de modo a permitir a sua transmissão para a unidade de processamento central da consola de uma mota (501). Esta pode ser realizada através de um canal sem fios, ou pelo barramento de comunicação do veículo, ou através de qualquer outro tipo de ligação, para os mostradores ou qualquer outro subsistema do veículo que realize o processo desempenhado pela unidade de processamento central da consola de uma mota (501) (préprocessamento, extração do padrão representativo, e identificação ou verificação a identidade do utilizador).

Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de reconhecimento biométrico, no ecrã de representação gráfica da consola central da moto (502) . Em função do resultado produzido pelo sistema de reconhecimento biométrico, o veículo poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: a velocidade máxima do veículo; a potência máxima; entre outros), ou limitar as suas funções de acordo com o utilizador detectado (incluindo a inibição da ativação quando é detetado um impostor). No caso em que a unidade incluída no guiador, ainda dada possibilidade da deteção se utilizador tem ou não as mãos no guiador, informação que pode ser usada para fins de prevenção de acidentes.

As Figuras

6a) e 6b) ilustram uma vista esquemática de outra das realizações possíveis da presente invenção, em que a unidade sensorial (205) está integrada numa máquina de exercício físico, numa montagem em que o módulo eletrónico de terminais de medição (201) da unidade sensorial (205) está integrado na estrutura da máguina, tal como ilustrado pelos sensores capacitivos integrados na estrutura de uma máguina de ginásio (603), sendo gue nesta situação a medição é realizada sem contacto. O sinal de ECG é captado utilizando os sensores capacitivos integrados na estrutura de uma máguina de ginásio (603), amplificado, acondicionado e digitalizado de modo a permitir a sua transmissão para a unidade de processamento central da consola da máguina de ginásio (601). Esta pode ser realizada através de um canal sem fios, através de fios colocados no interior da estrutura da máguina, ou através de gualguer outro tipo de ligação, para a unidade de processamento central da consola da máguina de ginásio (601) e conseguentemente para o ecrã da consola central da máguina de ginásio (602), ou gualguer outro subsistema da máguina gue realize o processo desempenhado pela unidade de processamento central da consola da máguina de ginásio (601) (pré-processamento, extração do padrão representativo, e identificação ou verificação a identidade do utilizador). Neste cenário, poderá ser apresentada uma representação gráfica dos sinais e/ou a decisão produzida pelo sistema de reconhecimento biométrico, no ecrã da consola central da máguina de ginásio (602). Em função do resultado produzido pelo sistema de reconhecimento biométrico, a máguina poderá ajustar-se automaticamente às preferências e definições pessoais do utilizador (ex: programa de treino; duração do exercício; posição da plataforma de trabalho;

entre outros), limitar as suas funções de acordo com o utilizador detetado (incluindo a velocidade máxima), ou ainda registar e associar os parâmetros de performance ao respectivo utilizador duração do exercício; nível de dificuldade; velocidade máxima; calorias despendidas; entre outros).

Descrição das figuras

A Figura 1 ilustra uma representação típica de um sinal ECG durante um ciclo cardíaco.

A Figura 2 representa um diagrama de blocos, apresentando os módulos do dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos.

representa uma vista esquemática de uma das realizações da invenção, em que o dispositivo está integrado no habitáculo de um automóvel. Nesta situação a apresenta um módulo eletrónico de terminais de medição por elementos condutores não metálicos (303) integrados no volante do automóvel, e/ou sensores capacitivos sem contacto, integrados no assento de um automóvel (304) e (305) . O transmitido para a unidade de processamento central da consola de um automóvel (301) podendo ser representado o sinal ou o resultado do reconhecimento no ecrã da consola central de um automóvel (302) .

A Figura 3b) representa uma vista esquemática da medição do sinal num utilizador sem contacto direto com o corpo, a partir da unidade sensorial (205) com o módulo eletrónico de terminais de medição (201), realizado por sensores capacitivos sem contacto, integrados no assento de um automóvel (304) e (305).

A Figura 3c) representa uma vista esquemática da medição do sinal num utilizador com contacto direto com o corpo, a partir da unidade sensorial (205) com o módulo eletrónico de terminais de medição (201), realizado por elementos condutores não metálicos integrados no volante de um automóvel (303).

A Figura 4a) representa uma vista frontal esquemática de outra realização possível da invenção, em que a unidade sensorial (205) está integrada na carcaça de um computador do tipo tablet, e a medição é feita com um módulo eletrónico de terminais de medição (201), realizado por sensores capacitivos sem contacto integrados na carcaça do computador do tipo tablet (403).

A Figura 4b) representa uma vista traseira esquemática de outra realização possível da invenção, em que a unidade sensorial (205) está integrada na carcaça de um computador do tipo tablet, e a medição é feita com um módulo eletrónico de terminais de medição (201), realizado por sensores capacitivos sem contacto integrados na carcaça do computador do tipo tablet (403).

As Figuras 5a) e 5b) representam uma vista esquemática de uma das realizações da invenção, em que a unidade sensorial (205) possui um módulo eletrónico de terminais de medição (201), realizado por elementos condutores não metálicos integrados no guiador de uma moto (503), e/ou por sensores capacitivos sem contacto integrados no assento de uma moto (504). A unidade computacional (206) está integrada na unidade de processamento central da consola de uma moto (501), podendo o resultado da identificação ser mostrado no ecrã de representação gráfica da consola central da moto (502) .

As Figuras 6a) e 6b) representam uma vista esquemática de uma das realizações da invenção, em que a unidade sensorial (205) possui um módulo eletrónico de terminais de medição (201) com sensores capacitivos sem contacto, integrados na estrutura de uma máquina de ginásio (603), e em que a unidade computacional (206) é a unidade de processamento central da consola da máquina de ginásio (601), considerada um dispositivo eletrónico, ou o ecrã da consola central de uma máquina de ginásio (602).

Exemplos

Numa das realizações preferenciais da presente invenção, a unidade sensorial (205) está encapsulada num computador do tipo tablet, que serve também de unidade computacional (206). Nesta realização, o computador do tipo tablet possui um sensor capacitivo sem contacto, integrado na carcaça de um computador do tipo tablet nas superfícies laterais e no (403) está ligado ao módulo acondicionamento de sinal com amplifica e filtra os sinais, a medição do ECG sempre que seu corpo nas imediações das existir contacto direto entre Nesta realização, o módulo sinal (204) entre a unidade computacional (206) transmite do computador do tipo tablet, circuito impresso ou pinos (403), com areas de medição painel traseiro. Este sensor eletrónico de transdução e referência virtual (202), que de tal forma que possibilita > utilizador coloca partes do zonas de medição, sempre sem o utilizador e o dispositivo, eletrónico de transmissão de sensorial (205) e a unidade o sinal ao nivel da placa mãe através de pistas na placa de de ligação às interfaces de comunicação convencionais do computador do tipo tablet (porta COM, interface USB, ou até pinos de GPIO).

Noutra realização preferencial da presente invenção, a unidade sensorial (205) está integrada no volante ou no assento de um automóvel, sendo a unidade computacional (206) a unidade de processamento central do veiculo. Nesta realização a unidade sensorial (205) utiliza um ou vários sensores capacitivos integrados no assento de um automóvel (304) e (305), permitindo que o ECG seja adquirido sem contacto, ainda que possa utilizar também elementos condutores não metálicos integrados no volante de um automóvel (303), permitindo que o ECG seja adquirido com contacto, enquanto o utilizador está no interior do veiculo. O módulo de transmissão de sinal (204) inclui um método de ligação sem fios integrado na unidade sensorial (205) , ou um método de comunicação com o bus CAN do automóvel.

Noutra realização preferencial da presente invenção, a unidade sensorial (205) está integrada no guiador ou no assento de uma moto, sendo a unidade computacional (206) a unidade de processamento central da consola de uma moto (501). Nesta realização a unidade sensorial (205) utiliza ainda um ou vários sensores capacitivos integrados no assento de uma moto (504), permitindo que o ECG seja adquirido sem contacto, ainda que possa utilizar também elementos condutores não metálicos integrados no guiador de uma moto (503), permitindo que o ECG seja adquirido com contacto, enquanto o utilizador está sentado na moto. O módulo de transmissão de sinal (204) utiliza um elemento de ligação através de cabos integrado na unidade sensorial (205), ou um método de comunicação com o bus CAN da moto.

Ainda noutra realização preferencial da presente invenção, a unidade sensorial (205) está integrada numa máquina exercício físico, sendo a unidade computacional (206) a unidade de processamento central da consola de uma máquina de ginásio (601), e podendo o resultado da identificação ser mostrado no ecrã da consola central de uma máquina de ginásio (602), considerada um dispositivo eletrónico. Nesta realização a máquina utiliza um sensor capacitivo integrado na estrutura de uma máquina de ginásio (603), permitindo que o ECG seja adquirido sem contacto enquanto o utilizador está a operar a máquina. O módulo de transmissão de sinal (204) utiliza um elemento de ligação através de cabos, para transmitir os dados entre a unidade sensorial (205) e a unidade de processamento central da consola máquina de ginásio (601) ou o ecrã da consola central de uma máquina de ginásio ( 602) .

Em qualquer das realizações anteriormente descritas, o ECG pode ser adquirido com acessório externo. Na configuração de acessório externo, uma realização preferencial da presente invenção tem a unidade sensorial (205) integrada numa cadeira de escritório, sendo a unidade computacional (206) a unidade de processamento central de um computador.

Nesta realização, a unidade sensorial (205) utiliza um ou vários elementos capacitivos, permitindo que o ECG seja adquirido sem contacto, enquanto o utilizador está sentado a trabalhar ao computador. O módulo de transmissão de sinal (204) utiliza elementos de transmissão sem fios integrados na unidade sensorial (205), via Bluetooth, WíFí, ZigBee, ANT ou outro protocolo que permita a comunicação sem recurso a fios.

Em qualquer das realizações anteriormente descritas, unidade computacional (206) executa um conjunto de algoritmos de reconhecimento de padrões que cruzam os sinais ECG adquiridos e informação representativa relacionada, com os padrões existentes na base de dados de utilizadores registados.

Para efeitos ilustrativos, no âmbito das realizações descritas, o reconhecimento biométrico é feito através de um algoritmo de vizinho mais próximo (k-NN) utilizando uma métrica de distância

Euclideana, ainda que a invenção cubra outras abordagens possíveis.

Sem perda de generalidade pelo facto de ter sido apresentada anteriormente a descrição detalhada da invenção, as suas realizações preferenciais não constituem uma limitação à abrangência da invenção. Nesse sentido, não só outras variações das realizações preferenciais admissíveis, como também todas as outras realizações partilhem as caraterísticas reivindicadas pertencem são que ao âmbito da invenção.

Referências Bibliográficas

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2. Biel, L.; Pettersson, O.; Philipson, L.; Wide, P.. ECG Analysis: A New Approach in Human Identification. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement Journal, Vol. 50, N. 3. 2001.

3. Lourenço, A.; Silva, H.; Fred, A.. Unveiling the Biometric Potential of Finger-Based ECG Signals.

Computational Intelligence and Neuroscience, Vol. 2011. 2011.

4. Silva, H.; Lourenço, A.; Fred, A.; Filipe, J.. Clinicai Data Privacy and Customization via Biometrics Based on ECG Signals. Proceedings of the Conference Information Quality in eHealth - USAB. 2011.

5. Silva, H.; Lourenço, A.; Lourenço, R.; Leite, P.; Antão, D; Fred, A.. Study and Evaluation of a Single Differential Sensor Design Based on Electro-textile Electrodes for ECG Biometrics Applications. Proceedings of the IEEE Sensors Conference. 2011.

6. Sriram,	J. ;	Shin, M. ;	Choudhury, T.; Kotz,	D. .
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Remote	Health	Monitoring	Proceedings of the	2009

edition of the ICMI-MLMI Conference. 2009.

Lisboa, 11 de julho de 2014

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos compreendendo uma unidade sensorial (205) que inclui um módulo eletrónico de terminais de medição (201), um módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202), um módulo eletrónico de conversão analógico-digital (203), um módulo eletrónico de transmissão de sinal (204), uma unidade computacional (206) que compreende qualquer tipo de equipamento eletrónico, caracterizado por:

a) o módulo eletrónico de terminais de medição (201), compreender sensores capacitivos de medição do campo electromagnético ou elementos condutores não metálicos de medição da diferença de potencial elétrico ou elementos mecânicos;

b) incluir uma referência artificial no módulo eletrónico de transduçao e acondicionamento de sinal (202);

c) o módulo eletrónico de transduçao acondicionamento de sinal com referência artificial (202), incluir um filtro de ruído electromagnético;

d) a unidade computacional (206) incluir um método de personalização das suas definições em função do resultado do reconhecimento biométrico do utilizador.
2. Dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos no habitáculo de um automóvel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

a) a unidade sensorial (205) estar integrada no vo lante do automóvel; b) a unidade sensorial (205) estar integrada no as sento do automóvel; c) a unidade computacional (206 ) ser a unidade de

processamento central da consola do automóvel (301) e o ecrã da consola central do automóvel (302);

d) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado no volante do automóvel, ser realizado por elementos condutores não metálicos (303);

e) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado no assento do automóvel, ser realizado por sensores capacitivos sem contacto (304) ou (305);

f) o módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) incluir um método de comunicação com o bus CAN do automóvel.
3. Dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos numa moto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

a) a unidade sensorial (205) estar integrada no guiador da moto; b) a unidade sensorial (205) estar integrada no assento da moto; c) a unidade computacional (206 ) ser a unidade de processamento central da conso la da moto (501) e o

ecrã de representação gráfica da consola central da moto (502);

d) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado no guiador da moto, ser realizado por elementos condutores não metálicos (503);

e) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado no assento da moto, ser realizado por sensores capacitivos sem contacto (504);

f) o módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) incluir um método de comunicação com o bus CAN da moto.
4. Dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos numa máquina de ginásio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

a) a unidade sensorial (205) estar integrada na estrutura da máquina de ginásio;

b) a unidade computacional (206) ser a unidade de processamento central da consola da máquina de ginásio (601) e o ecrã da consola central da

máquina de ginásio (602);

c) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado na estrutura da máquina, ser realizado por sensores capacitivos sem contacto (603).
5. Dispositivo para reconhecimento biométrico contínuo baseado em sinais eletrocardiográficos num computador do tipo tablet, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

a) a unidade sensorial (205) estar integrada na carcaça do computador do tipo tablet;

b) a unidade computacional (206) ser a unidade de processamento central do computador do tipo tablet (401) e o ecrã de representação gráfica do computador do tipo tablet (402);

c) o módulo eletrónico de terminais de medição (201) integrado na carcaça do computador do tipo tablet ser realizado por sensores capacitivos sem contacto (403) ;

d) a unidade sensorial (205) estar integrada na placa mãe do computador do tipo tablet.

Dispositivo para reconhecimento com as reivindicações 1 a 3, biométrico de acordo caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (201) com elementos nao metálicos ser películas filmes condutores ou adesivos condutores.

Dispositivo para reconhecimento biométrico de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais outros materiais nao metálicos, sensores capacitivos ou sensores piezo-elétricos
8. Dispositivo para reconhecimento biométrico de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (201) da unidade sensorial (205) estar integrado na referida unidade sensorial (205).
9. Dispositivo para reconhecimento biométrico de acordo com as reivindicações 1 e 8, caracterizado por o módulo eletrónico de terminais de medição (201) da unidade sensorial (205) estar ligado aos restantes módulos da unidade sensorial (205) .
10. Dispositivo para reconhecimento biométrico de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pela unidade sensorial (205) e a unidade computacional (206) estarem integradas entre si.
11. Dispositivo para reconhecimento biométrico de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pela unidade sensorial (205) e a unidade computacional (206) estarem separadas entre si.
12. Método para reconhecimento biométrico contínuo a partir de sinais eletrocardiográficos, utilizando o dispositivo definido nas reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender os seguintes passos:

a) aquisição do sinal ECG através do módulo eletrónico de terminais de medição (201);

b) transdução e acondicionamento com referência artificial que mede o sinal com recurso a um ou mais terminais de medição, filtragem e amplificação do sinal resultante através do módulo eletrónico de transdução e acondicionamento de sinal com referência artificial (202);

conversão de sinal através da utilização do módulo eletrónico de conversão analógico-digital integra um elemento de quantizaçao e um conversor analógico-digital, transforma sinal eletrocardiográfico obtido numa representação digital;

d) transmissão de sinais através do módulo eletrónico de transmissão de sinal (204) que envia os sinais eletrocardiográficos adquiridos pela unidade unidade computacional (206);

unidade computacional os dados eletrocardiográficos provenientes da unidade sensorial (205), processa esses dados e extrai informação representativa do utilizador;

f) registo da informação representativa do utilizador numa base de dados integrada ou não na unidade computacional (206);

g) classificação da informação representativa do utilizador;

h) decisão do reconhecimento biométrico do utilizador, na unidade computacional (206) .