用于生物信号分析的方法和系统的制作方法_4

文档序号:8305399阅读:来源:国知局
2, M3, M4中的传感器的输出,以通过Ampl、Amp2和/或Amp3基于预定因素进行进一步处理。例如,可基于传感器的位置、多维阵列的位置、簇、输出的信噪比以及其他因素选择输出。在一个实施例中,多路复用器可以从单个传感器、来自单个簇或不止一个簇的不止一个传感器选择性地接收输出。在另一个实施例中,多路复用器606可基于预定因素(例如,传感器的位置、多路复用器的位置、输出的信噪比以及其他因素)预先确定簇。在包括不止一个多维传感器阵列的实施例中,多路复用器506可选择性地接收和/或转发来自每个多维传感器阵列的多个传感器中的每一个的输出,以通过Ampl、Amp2和/或Amp3基于预定因素进行进一步处理。例如,多维阵列的位置、传感器的位置、输出的信噪比以及其他因素。
[0063]此外,在一些实施例中,多路复用器606可基于预定因素选择性地向例如处理器104输出生物信号以用于算法和处理,以确定驾驶员402的自主神经张力和/或机能障碍的程度。例如,可基于信噪比、生物数据类型或多维阵列的位置以及其他因素来输出生物信号。如可认识到的那样,可设想来自一个或多个多维阵列以及多个传感器中的每一个的输出的各种组合。
[0064]应当认识到,可设想图1的系统100的其他配置。现在参照图1-6讨论另一个实施例。具体地讲,系统100将被描述为多维传感器布局。在多维传感器布局的语境中的图1-6的组件与上述图1-5的组件发挥类似的作用。多维传感器布局(例如,系统100)包括与一个或多个簇相关联的多个传感器。例如,在图1中,多维传感器阵列200包括多个传感器Ml、M2、M3和M4。传感器Ml、M2、M3和M4中的每一个可与一个或多个簇相关联,这将在文中更详细地描述。
[0065]多维传感器布局100还包括共同的结构联接材料,第一多个传感器和第二多个传感器机械地固定在该结构联接材料之上。再次参照图2,多维传感器阵列200包括共同的结构联接材料202,传感器M1、M2、M3和M4中的每一个机械地固定在该结构联接材料之上。还可设想其他类型的配置。此外,多维阵列的质量中心位于由多个传感器限定的几何中心外部。
[0066]多维传感器布局100还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处理该输出,从而输出生物信号。例如,在图6中,滤波部分604可操作地连接于传感器Ml和M2以及传感器M3和M4。滤波器(即,多路复用器506)被构造成选择性地接收输出,并将该输出转发至滤波器(例如,Ampl, Amp2, Amp3)以对该输出进行处理。在一个实施例中,滤波器被构造成基于与每个传感器相关联的簇对输出进行处理。因此,如参照图6详细地讨论,基于与多维阵列中的多个传感器中的每一个相关联的簇对输出信号Vml、Vm2、Vm3和Vm4进行处理(例如,滤波部分504)。应当认识到,对于本文所讨论的系统和方法可以设想出系统100的其他配置,包括多维传感器布局。
[0067]I1.用于生物信号分析的方法
[0068]现在参照图7的方法描述系统100的操作。图6的方法参照图1-4和6的系统和组件进行描述,但应当认识到,该方法可以与其他系统和组件一起使用。图7的方法包括在步骤702处提供多维传感器阵列。例如,在图1中,系统100包括多维传感器阵列116。在另一个实施例中,系统100包括一个或多个多维传感器阵列,例如多维传感器阵列116、第二多维传感器阵列118和第三多维传感器阵列120。
[0069]多维传感器阵列包括机械地联接于共同的结构联接材料的多个传感器。如上文参照图2详细描述,多维传感器阵列200包括多个传感器M1、M2、M3和M4。在一个实施例中,传感器M1、M2、M3和M4为声传感器,例如传声器。传感器M1、M2、M3和M4机械地联接于共同的结构联接材料202。共同的结构联接材料202提供传感器M1、M2、M3和M4之间的非电方式连接。
[0070]此外,多个传感器中的每一个可与一个或多个簇相关联。参照图6,多维传感器阵列包括簇608和簇610。应当认识到,多维传感器阵列200可包括任何数量的簇。簇与一个或多个传感器(例如,1?1、]\12、]\0和/或14)相关联或包括一个或多个传感器。例如,在图6中,传感器M2和M3与簇608相关联,并且传感器Ml,M4与簇610相关联。应当认识到,可用传感器Ml、M2、M3和M4实施区域性组的其他配置和模式。
[0071]再次参见步骤702,将多维传感器阵列设置在用于感测与驾驶员相关的生物数据的位置处。如上文参照图4详细讨论,元件412a, 412b, 412c指示出设置多维阵列或不止一个多维阵列(例如,多维阵列116、第二多维阵列118和/或第三多维阵列120)以感测与驾驶员402相关的生物数据的位置。在一个实施例中,将多维传感器阵列设置在用于感测与坐在车内的驾驶员的胸部相关的生物数据的位置处。在图4中,元件414a,414b,414c指示驾驶员402的胸部。具体地讲,元件414a,414b, 414c分别指示驾驶员402的胸的上颈胸部、中胸部和下胸腰部。
[0072]应当认识到,在一个实施例中,可实施不止一个多维传感器阵列,其中每个多维传感器阵列(例如,多维传感器阵列116、第二多维传感器阵列118、第三多维传感器阵列120)设置在用于感测与驾驶员的不同胸部区域相关的生物数据的不同位置。作为示例,可将多维传感器阵列116设置在接近驾驶员402的上颈胸部414a的位置412a处,并且可将第二多维传感器阵列118设置在接近驾驶员3402的下胸腰部414c的位置412c处。还可设想设置在其他位置或位置组合处的其他数量的多维传感器阵列。
[0073]如上文参照图2详细讨论,在多维传感器阵列上的位置处设置多个传感器中的每一个而限定该多维阵列的质量中心,图中质量中心位于由多个传感器界定的区域之外。例如,在图2中,多维阵列200具有位于由多个传感器界定的区域之外的质量中心204。提供(即,放置)了机械地联接于共同的结构联接材料202的传感器Ml、M2、M3和M4,以便将质量中心204限定在由多个传感器界定的区域之外。具体地讲,质量中心204位于由传感器Ml、M2、M3和M4界定的区域206之外。区域206由多个传感器Ml、M2、M3和M4中的每一个的位置和多个传感器Ml、M2、M3和M4的几何中心208限定。在一个实施例中,质量中心204还通过多维阵列200的载重部分210限定。在一个实施例中,载重部分210由设置在多维阵列200上的电源(未示出)实现。在另一个实施例中,通过提供曲线形配置(未示出)的多维阵列来产生质量中心204。通过在多个传感器Ml、M2、M3和M4的几何中心208之外的位置处提供质量中心204,周围机械振动(S卩,噪声)记录在相对于彼此同平面(即,同相)的多个传感器Ml、M2、M3和M4中的每一个中。
[0074]再次参见图7,在步骤704处,该方法包括选择性地接收来自多个传感器中的每一个的输出。例如,滤波器106可包括多路复用器115,该多路复用器115被构造为选择性地接收来自多个传感器Ml、M2、M3和M4中的每一个的输出(例如,指示与驾驶员相关的生物数据量度的原始数据信号)。在一个实施例中,多路复用器115可基于预定因素选择性地接收和/或获得来自多个传感器中的每一个的输出。预定因素可包括但不限于多维传感器阵列的位置、多维阵列中每个传感器的位置、与传感器相关联的簇、每个传感器的输出的信噪比以及其他因素。
[0075]在步骤706处,该方法包括处理来自多个传感器中的每个传感器的输出。在一个实施例中,基于与传感器中的每一个相关联的簇对所述输出进行处理。如在图6中可见,基于与多维阵列中的多个传感器中的每一个相关联的簇对输出信号Vml、Vm2、Vm3和Vm4进行处理(例如,滤波部分604)。具体地讲,与簇608相关联的声传感器M2和M3经由阻容耦合Rl和Cl连接到运算放大器Ampl的一半。通过Ampl处理输出信号Vm2和Vm3。Ampl的输出为M2和M3的输出的总和,等于以0.34-3.4Hz滤波的Vm2+Vm3。
[0076]在另一个实施例中,基于每个传感器的定位对来自多个传感器中的每个传感器的输出进行处理。例如,可基于来自沿着多维阵列200的X轴定位的传感器的信号输出和来自沿着多维阵列200的Y轴定位的传感器的信号输出对输出进行处理。这使距离X轴和Y轴的力矩臂能够在差分放大过程中变为共模形式。更具体地讲,所述处理基于来自沿着Y轴定位成具有短的力矩臂和长的力矩臂的传感器和沿着X轴定位成在Y轴两侧均具有X力矩臂的传感器的信号输出。
[0077]类似地,与簇610相关联的声传感器Ml和M4也经由阻容耦合Rl和Cl连接到运算放大器Amp2的一半。通过Amp2处理输出信号Vml和Vm4。Amp2的输出为Ml,M4的输出的总和,等于以0.34-3.4Hz滤波的Vml+Vm4。此外,将每个运算放大器Ampl, Amp2的输出馈送至差分生物仪器放大器Amp3,Amp3被构造为递送5000/Rg = 50000/10 = 5000V/V的增益。41^3可使传感器肌12、10和114的输出中的噪声抵消。具体地讲,并且如上文参照图2所讨论,由于传感器Ml、M2、M3和M4机械地联接于共同的结构联接材料202,所以环境振动平均地冲击每个传感器Ml、M2、M3和M4。因此,Amp3可将环境振动从每个运算放大器Ampl,Amp2的输出信号共模消除。差分生物仪器放大器Amp3的输出信号等于经滤波的GX[(Vm2+Vm3) - (Vml+Vm4)]。应当注意,成对的总和Vm2+Vm3和Vml+Vm4各自包含来自长力矩臂噪声分量(Vml,Vm3)和来自短臂力矩臂(Vm2和Vm4)的传
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