用于生物信号分析的方法和系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]可使用主动脉血流量、平均心率、心率变异性以及心跳间隔这些指标来推断交感与副交感神经系统的活性(统称为自主神经张力)水平。个体的自主神经张力水平与唤醒水平相关。在用于车辆的情况下，对驾驶员的自主神经张力的估计可指示未达最佳标准的唤醒水平，因此可用于检测驾驶员的机能障碍。
[0002]存在用于测定车辆中驾驶员的自主神经张力的不同车辆界面。例如，界面可采集来自驾驶员的不同生物信号(例如，指示主动脉血流量、平均心率、心率变异性和心跳间隔的信号)并对所述生物信号进行分析以确定对自主神经张力的估计。车辆环境，尤其是来自发动机空转、道路行驶以及其他来源的噪声和振动，可能妨碍对车辆中生物信号的采集和分析，从而影响对自主神经张力的估计。
【发明内容】
[0003]根据一个方面，用于生物信号分析的方法包括提供设置在用于感测与人相关的生物数据的位置的多维传感器阵列，其中多维传感器阵列包括多个传感器，其中多个传感器中的每个传感器机械地联接于共同的结构联接材料。该方法还包括选择性地接收来自多个传感器中的每一个的输出、处理来自多个传感器中的每个传感器的输出，以及基于所述处理输出生物信号。
[0004]根据另一个方面，用于生物信号分析的系统包括设置在用于感测与人相关的生物数据的位置的多维传感器阵列，其中多维传感器阵列包括多个传感器，其中多个传感器中的每个传感器机械地联接于共同的结构联接材料。该系统还包括用于选择性地接收来自多个传感器中的每一个的输出、处理来自多个传感器中的每一个的输出以及基于所述处理输出生物信号的滤波器。
[0005]根据另一个方面，还包括非临时性计算机可读存储介质，该存储介质存储在被计算机执行时导致计算机执行以下步骤的指令:接收来自设置在用于感测与人相关的生物数据的位置的多维传感器阵列的输出，其中多维传感器阵列包括多个传感器，其中多个传感器中的每个传感器机械地联接于共同的结构联接材料；选择性转发来自多个传感器中的每个传感器的输出；以及基于所述处理输出生物信号。
[0006]根据另一个方面，用于生物信号分析的多维传感器布局包括多个传感器和共同的结构联接材料，其中多个传感器中的每个传感器机械地固定在该共同的结构联接材料之上。所述布局包括可操作地连接于多个传感器的滤波器，该滤波器被构造为选择性地接收来自多个传感器中的每一个的输出并且处理该输出，从而输出生物信号。
【附图说明】
[0007]图1为根据示例性实施例的用于生物信号分析的系统的示意图；
[0008]图2为根据示例性实施例的在图1的系统中实施的多维传感器阵列的顶部示意图；
[0009]图3为图2的多维传感器阵列的正投影图；
[0010]图4为根据示例性实施例的在车辆中实施的图1的系统的示意图；
[0011]图5为人体的示例性区域的示意图；
[0012]图6为根据示例性实施例的机械联接传感器的阵列的电路图；
[0013]图7为根据示例性实施例的用于生物信号分析的过程的流程图；
[0014]图8为在上颈胸部测量并由图1的系统产生的示例性主动脉流量波输出信号；
[0015]图9为在中胸部测量并由图1的系统产生的示例性主动脉流量波输出信号；
[0016]图10为在下胸腰部测量并由图1的系统产生的示例性主动脉流量波输出信号；
[0017]图11为来自车辆发动机关闭的汽车中的单个传感器的示例性主动脉流量波输出信号和同步EKG输出信号；
[0018]图12为来自车辆发动机在运转的车辆中的单个传感器的示例性主动脉流量波输出信号和测得的同步EKG输出信号；
[0019]图13为由图1的系统产生并在车辆发动机在运转的车辆中测得的示例性主动脉流量波输出信号；
[0020]图14为由图1的系统产生并在车辆发动机在运转且车在移动的车辆中测得的示例性主动脉流量波输出信号；
[0021]图15为在发动机关闭、发动机空转和在驾驶时来自单个传感器的示例性功率谱输出；并且
[0022]图16为在发动机关闭、发动机空转和在驾驶时来自图1的多维阵列的示例性功率谱输出。
【具体实施方式】
[0023]本文所述的实施例包括本文所采用的选定术语的定义。这些定义包括落在术语范围内并可用于具体实施的组件的各种例子和/或形式。本文无意用这些例子进行限制。此夕卜，本领域的普通技术人员将认识到，可将本文所述的组件结合、省略或与其他组件组织起来，或组织成不同的架构。此外，本文使用标题但无意用标题进行限制，相反，标题为结构之需以及为了将解释和实例加以组织而提供。
[0024]如本文所用，“总线”是指可操作地连接于在计算机内部或在计算机之间的其他计算机组件的互联结构。总线可在计算机组件之间传输数据。除了别的之外，总线可以是存储器总线、存储器控制器、外围总线、外部总线、纵横开关和/或局部总线。除了别的之外，总线还可以是车载总线，该车载总线通过使用诸如控域网(CAN)、局部互联网(LIN)的协议使车内的组件互连。
[0025]如本文所用，“计算机通信”是指在两个或更多个计算设备(如，计算机、个人数字助理、移动电话、网络设备)之间的通信，并且可以是例如网络传输、文件传输、小程序传输、电子邮件、超文本传输协议(HTTP)传输等。除了别的之外，计算机通信可在例如无线系统(如，IEEE802.11)、以太网系统(如，IEEE 802.3)、令牌环系统(如，IEEE802.5)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、点到点系统、电路交换系统、包交换系统上进行。
[0026]如本文所用，“盘”可以是例如磁盘驱动器、固态盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、极碟驱动器、闪存卡和/或记忆棒。此外，盘可以是⑶-ROM (光盘ROM)、⑶可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可再写驱动器(CD-RW驱动器)和/或数字视频ROM驱动器(DVD ROM)。该盘可存储用于控制或分配计算设备的资源的操作系统。
[0027]如本文所用，“存储器”可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。非易失性存储器可包括(例如)R0M(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPR0M(可擦除PR0M)和EEPR0M(电可擦除PR0M)。易失性存储器可包括例如RAM(随机存取存储器)、同步RAM(SRAM)、动态 RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、双数据速率 SDRAM(DDRSDRAM)和直接 RAM总线RAM(DRRAM)。所述存储器可存储用于控制或分配计算设备的资源的操作系统。
[0028]如本文所用，“模块”包括但不限于硬件、固件、在机器上执行的软件和/或各自的组合，其用于执行功能或操作，和/或用于引起来自另一个模块、方法和/或系统的功能或操作。模块可包括软件控制的微处理器、分立逻辑电路、模拟电路、数字电路、编程逻辑器件、包含执行指令的存储器件，等等。
[0029]“可操作连接部”或将实体“可操作地连接”的连接部是其中信号、物理通信和/或逻辑通信可被发送和/或接收的连接部。可操作的连接部可包括物理接口、数据接口和/或电接口。
[0030]如本文所用，“处理器”处理信号并执行一般计算和运算功能。经处理器处理的信号可包括数字信号、数据信号、计算机指令、处理器指令、消息、比特、比特流或其他可被接收、传输和/或检测的对象。通常，处理器可以是多种不同的处理器，包括多个单核和多核处理器和协处理器以及其他多个单核和多核处理器以及协处理器架构。所述处理器可包括多种模块以执行多种功能。
[0031]如本文所用，“车辆”指能够运载一人或多人并以任何形式的能源提供动力的任何机器。术语“车辆”包括但不限于:汽车、卡车、大蓬货车、小型货车、飞机、全地形越野车、多用途运载车、剪草机以及船只。
[0032]如本文所用，“座位”是指可供人坐在其上或躺在其上的任何装置。术语“座位”包括但不限于:椅子、睡椅、床、长椅和车辆座位。
[0033]1.用于生物信号分析的系统
[0034]现在参见附图，其中图示是出于示出一个或多个示例性实施例的目的而非出于对其限制的目的，图1根据一个示例性实施例示出了用于生物信号分析的系统100。图1所示的系统100可单独实施或与计算设备102(例如，控制器、导航系统、信息娱乐系统等)结合。应当认识到，系统100的组件以及本文所述的其他系统和架构的组件可被结合、省略或组织成各种实施例的不同架构。
[0035]在图1的例示实施例中，计算设备102包括处理器104、滤波器106、存储器108、盘110和输入/输出(I/O)接口 112，它们通过总线114和/或其他有线和无线技术可操作地连接，以用于计算机通信。在一个实施例中，计算设备102还包括多路复用器115。应当认识到，在一个实施例中，滤波器106可包括多路复用器115。在另一个实施例中，多路复用器115可在滤波器106和/或计算设备102的外部实施。在另一个实施例中，I/O接口 112可包括多路复用器115。应当认识到，其他车辆组件和系统可在计算设备102内部实施或可操作地连接于计算设备102，然而，为了简洁起见，图1中未示出这些组件。此外，应当认识到，计算系统102能够可操作地连接于其他网络和数据源例如互联网、蜂窝网络以及其他(未示出)，以用于计算机通信。I/O接口 112提供软件和硬件以便于在计算设备102的组件与其他网络和数据源之间的数据输入和输出。如本文所述，系统100可实施为各种构型和实施例，例如，实施为在其中可能需要检测生物信号的座位、车辆或其他类似实施例。