CN102378596A - 处理生物生理信号 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理睡觉对象的至少一个生物生理信号（例如脑波信号或脑电图（EEG）信号、眼电图（EOG）信号或肌电图（EMG）信号）的设备和方法。该信号由可包括在诸如枕头或头饰之类的柔性装置中的至少一个传感器捕获。处理单元（18）处理该至少一个生物生理信号，从而基于该至少一个生物生理信号并基于在处理单元（18）中存储或生成的信号模式生成输出信号（28；38；44），输出信号（28；38；44）包括时间变化的输出信号模式，其中输出信号模式依赖于睡觉对象的当前睡眠状态。输出信号可以以人类可感知的形式重现。

Description

处理生物生理信号
技术领域
本发明涉及处理生物生理信号的领域，并且更特别地，涉及一种用于处理生物生理信号的设备和一种处理生物生理信号的方法。特别地，该生物生理信号可以是脑波信号。
背景技术
在人类的睡眠中，不同的睡眠阶段通过与相应的睡眠阶段相关联的典型的生物生理信号或者信号模式来区分。
在本申请的上下文中，术语“睡眠状态”或“睡眠阶段”被认为排除清醒状态。
而在一个清醒且放松的人的脑中，大约10Hz处的振动（oscillation）（阿尔法（alpha）波）在脑电图信号中出现，脑波信号的其他模式在相应的睡眠阶段中被观察到。一个警觉的人产生大约是alpha波两倍那么快的贝塔（beta）波。
在作为清醒和睡眠之间的过渡阶段的阶段1睡眠中，出现具有典型地在3.5至7Hz范围内的频率的西塔（theta）波。
在阶段2睡眠中，观察到具有12至16Hz频率的所谓睡眠纺锤波（sleep spindle）和“K-复合波（K-complexes）”。
在也称为阶段3和阶段4睡眠的慢波睡眠中，出现典型地在0.5至4Hz范围内的德尔塔（delta）波。并且，与其他睡眠阶段相比，脑波信号的幅度增加了。该睡眠阶段也被称为delta睡眠，并且是“睡眠的最深阶段”。
睡眠阶段1、2和慢波睡眠可被概括为非快眼运动（NREM）或“非REM”睡眠，并且区别于快眼运动（REM）睡眠。在REM睡眠阶段期间，快速低幅度脑波信号被观察到。该睡眠阶段一般与做梦的睡觉人相关联。
根据关联的眼电图信号和肌电图信号，REM睡眠阶段也可以区别于其他睡眠阶段。在REM睡眠期间，睡觉的人释放了他使用姿势肌或骨骼肌的能力，并且该肌肉不活动性可通过肌电图信号来确定。REM睡眠阶段也以快速的眼运动为特征，其在眼电图信号中清楚地区分了REM睡眠和NON-REM睡眠。
从WO2005/084538A1，已知一种用于唤醒处于期望的睡眠状态的用户的装置和方法。用户的睡眠状态可在夜晚或睡眠经历期间监测。可在用户的皮肤上放置电极来监测脑电图（EEG）信号、眼电图（EOG）信号和/或肌电图（EMG）信号。通过使用睡眠状态检测算法处理来自电极的信息来确定用户的睡眠状态。该装置可预测何时用户将处于期望的睡眠状态（例如浅睡眠）的事件，并在该预测的事件期间唤醒用户。
US6468234B1公开了一种用于测量睡眠质量的方法和设备。传感器被合并到放置在对象（subject）睡觉所在的传统床垫的上面的床单中。该传感器可收集关于对象位置、温度、声音/振动/运动、呼吸率和心率的信息。进一步地公开了附加传感器的使用。利用附加传感器，还可以测量诸如卧室温度、环境光、脑波变化和血氧含量之类的信息。
US2008/0191885公开了一种用于监测睡眠周期和用于在最佳的时间操作闹钟以唤醒用户的装置。
WO97/49333A公开了一种用于检测脑波并提供脑波信号的装置和方法，其中脑波信号由处理器分析。模式生成器装置以模式信号的方式提供输出。
在US2006/0258930A1中，公开了使用额部电极（frontal electrode）检测用户睡眠阶段的装置。
WO2005/084538公开了一种唤醒处于期望睡眠阶段的用户的装置和方法。因此用户的睡眠阶段将主动地得以监测。
发明内容
对于许多人来说将希望能够识别另一个人的睡眠状态。例如，将希望提供一种能够指示睡觉对象是否处于深睡眠或人是否正在做梦的设备或方法。
为了更好地解决这些问题的一个或多个，在本发明的第一方面，提供了一种处理生物生理信号的设备，该设备包括用于确定头的位置和/或取向的图像获取装置。依赖于确定的位置，多个传感器的至少一个的传感器信号被用来捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号。处理单元依赖于来自图像获取装置的输入选取至少一个传感器。进一步地，该处理单元处理该至少一个生物生理信号，从而基于该至少一个生物生理信号并基于该处理单元中存储或生成的信号模式来生成输出信号。该输出信号包括时间变化的输出信号模式，其中该输出信号模式依赖于睡觉对象的当前睡眠状态。
例如，对于睡觉对象的至少两个不同的睡眠状态，输出信号的不同的时间变化的输出信号模式被生成。
在本申请的上下文中，术语“睡觉对象”包含人类和动物，特别是恒温动物，并且更特别地是哺乳动物。特别地，睡觉对象可以是睡觉的人。
生物生理信号是脑波信号或脑电图（EEG）信号、眼电图（EOG）信号或呼吸节奏。术语“脑波信号”被理解为意指由脑的电活动，即脑内神经元的点火（firing），产生或与其相关的电磁信号。例如，脑波信号可以是脑电图信号。
进一步地，术语“捕获生物生理信号”包含使用与睡觉对象皮肤接触的电极测量电信号以及无接触地检测睡觉对象附近的电磁信号。由于该生物生理信号不是为临床应用而捕获的，因此该生物生理信号的无接触测量是可能的。例如，用于EEG记录的干电极在Electroencephalogr Clin Nueropysiol.1994年5月；90（5）：376-83中得以描述。
术语“时间变化的输出信号模式”将被理解为具有时间变化特性的输出信号或输出信号分量，例如，变化的输出信号强度的模式、二维图形信号的至少一个位置变化的颜色和/或强度的模式或随时间变化的二维图形模式。然而，该术语不限于这些实例。
因为时间变化的输出信号模式依赖于睡觉对象的当前睡眠状态，因此，例如，不同的睡眠状态可由以人类可感知的形式对其再现输出信号的观察者来识别或区分。而且，例如，观察者可能对感知该输出信号感兴趣或者可能乐于感知该输出信号。例如，对于睡觉对象的至少两个不同的睡眠状态，输出信号的不同的时间变化的输出信号模式被生成。例如，输出信号可反映睡觉对象是否正在做梦，或者睡觉对象是否处于深睡眠。输出信号可被存储以供进一步研究。
该设备优选地是消费型产品，特别地是娱乐装置。例如，该设备是便携式设备。
例如，处理单元适用于持久地输出该输出信号和/或至少在睡觉对象的一个睡眠状态期间持久地输出该输出信号。
例如，该设备包括用于以人类可感知的形式重现该输出信号的输出单元。术语“人类可感知的形式”包含可由人类直接感知的信号，例如可听信号和/或可视信号。例如，该输出单元可以向观察生物生理信号的人提供含义的形式使生物生理信号可视化。这可以以美学方式来完成。
例如，输出信号与由至少一个传感器捕获的至少一个生物生理信号同步或相关。例如，输出信号可与脑波信号同步或相关，只要脑波信号的当前出现的主频率（例如theta波或delta波的频率）可在输出信号中出现或可检测。
术语“相关”将被理解为需要生物生理信号的当前出现主频率的波频率的瞬时细微变化被重现为在输出信号中被出现或可检测的该相同频率的波频率的细微变化。特别地，这些变化可在输出信号中并行重现，然而其中可能出现例如由信号的数字化或数字处理引起的时间延迟。
例如，诸如在慢波睡眠期间的波模式之类的脑波信号的强度模式可具有在小于3.5Hz范围内的基频，并且所述频率也可以在输出信号中出现。因此，例如结合输出信号的美学特征，可提供脑活动的直接可视化。
例如，该设备进一步包括具有所述多个传感器的柔性（pliable）装置。这样的柔性装置例如可放置在睡觉对象的头上、头周围或头下面，而不引起睡觉对象的不舒适。特别地，例如该设备可包括针对每个睡觉对象的单个柔性装置，所述单个柔性装置包括用于捕获该睡觉对象的至少一个脑波信号的传感器。与用于临床应用的EEG信号的测量相比，对捕获的脑波信号质量的要求对本发明的设备来说没有那么严格。因此，放置在睡觉对象头皮上的湿电极可去除，且更灵活地放置和使用至少一个传感器是可能的。进一步地，这些传感器可被用来检测睡觉人的呼吸节奏。
在一个实施例中，该设备包括含有所述至少一个传感器的枕头。术语枕头将被理解为包括用于斜躺着的睡觉人头部的任意支撑物。例如，枕头可被集成到床或睡椅中。例如，该枕头是柔性枕头。
在一个实施例中，传感器包括无接触传感器。即，传感器适用于捕获睡觉对象的生物生理信号，而不与睡觉对象电接触，特别地，不与睡觉对象的皮肤电接触。例如，传感器允许捕获睡觉对象的生物生理信号，而在传感器和睡觉对象之间存在非导电空间或间隙。例如，该间隙可包括头发。因此，例如该设备可允许通过睡觉对象的头发来捕获脑波信号。例如，通过在睡觉对象皮肤上的非导电空间捕获至少一个生物生理信号。
可替代地，传感器可包括用于接触睡觉对象皮肤的电极。
在一个实施例中，至少一个传感器被上述柔性装置的表层覆盖。例如该表层是衬套、枕头套或类似的织物或柔性床单。因此，柔性装置可提供增强的舒适感。
在一个实施例中，输出信号是二维图形信号，例如模拟或数字形式的视觉信号。例如，输出单元可包括用于显示该输出信号的显示器。因此，输出信号可被可视化。在输出单元的显示器上重现输出信号是以人类可感知的形式重现输出信号的一个实例。例如，二维图形信号可包括时间变化的颜色模式和/或强度模式。例如，图形信号可与至少一个诸如脑波信号之类的生物生理信号同步和/或相关。
在一个实施例中，输出信号包括具有时间变化的强度和/或色调（hue）的颜色信号。例如，这样的输出信号可通过光源以人类可感知的形式来重现。因此，输出单元可以是光源。例如，输出单元可适用于控制由光源发出的光的强度和/或色调。例如，信号的颜色模式和/或强度模式可与诸如脑波信号之类的生物生理信号同步和/或相关。
在一个实施例中，输出信号包括音频信号或是音频信号。例如，该音频信号是模拟或数字音频信号。例如，输出单元可包括扬声器、头戴式受话器、耳机、头戴式耳机等。因此，可使生物生理信号可听。
在一个实施例中，图像捕获装置不仅被用来检测睡觉对象的位置和/或取向，该图像捕获装置还被用来检测睡觉对象的身体运动。
在一个实施例中，图像捕获装置是红外摄像机，其中睡觉的人的身体运动可以容易地被检测，而不需要房间中的灯。进一步地，可以在房间温度不同于呼出的气体的情况下检测呼吸节奏。
在本发明的第二个方面，提供了一种处理生物生理信号的方法，该方法包括步骤：
－ 获取睡觉对象的部分的图像；
－ 捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号；以及
－ 使用处理单元（18）处理所述至少一个生物生理信号，从而基于所述至少一个生物生理信号且基于在所述处理单元（18）中存储或生成的信号模式生成输出信号（28；38；44），所述输出信号（28；38；44）包括时间变化的输出信号模式，其中所述输出信号模式依赖于所述睡觉对象的当前睡眠状态。
例如，所述生物生理信号是脑波信号。
例如，该方法包括以人类可感知的形式重现输出信号的步骤。
例如，输出信号与至少一个生物生理信号相关。
例如，使用包括至少一个传感器的枕头来捕获至少一个生物生理信号。
例如，使用至少一个无接触传感器来捕获至少一个生物生理信号。即，传感器适用于捕获睡觉对象的生物生理信号，而不需要接触睡觉对象。
例如，输出信号是二维图形信号。
例如，输出信号包括具有时间变化强度和/或色调的颜色信号。
例如，输出信号是音频信号。
例如，该方法是使用上述设备处理生物生理信号的方法，其中所述至少一个传感器捕获睡觉对象的所述至少一个生物生理信号，并且其中所述处理单元执行该处理步骤。
在本发明的另一个方面，提供了一种计算机程序或计算机程序产品，其用于当其在计算机上执行时执行上述方法的步骤。特别地，当在计算机上执行时，该计算机程序或计算机程序产品可适用于执行处理步骤，以及可选地执行输出步骤，用于捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号的至少一个传感器与该计算机相连接。
附图说明
图1示意性示出了具有处理单元和包括传感器的装置的、用于处理生物生理信号的设备；
图2示意性示出了包括传感器的枕头；
图3示意性示出了生物生理信号从包括传感器的装置到处理单元的无线传输；
图4示意性示出了生物生理信号通过线缆连接从包括传感器的装置到处理单元的传输；
图5示意性示出了包括传感器的柔性头带；
图6示意性示出了具有集成传感器和处理单元的柔性头带；和
图7示意性示出了具有传感器的婴儿帽。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明设备和方法的各种实施例。
现在将结合图1中示出的用于处理生物生理信号的设备来描述处理生物生理信号的方法。在图1中，信号路径和/或信号连接由箭头指示。
该设备包括枕头10形式的柔性装置，其包括用于捕获头靠在枕头10上的睡觉人的脑波信号的多个传感器12。传感器12是无接触传感器，使得不需要传感器12直接与人的皮肤接触。传感器12在枕头10的织物表层14下面以行和列布置。
枕头10进一步包括与传感器12相连接的通信单元16。例如，通信单元16是适用于将由传感器12捕获的脑波信号传输至该设备的处理单元18的无线通信单元。例如，处理单元18可包括计算机或可以是计算机。
进一步地，例如导电箔形式的肌电图传感器20被集成到床单22形式的柔性装置中。肌电图传感器20适用于捕获在床单22上睡觉的人的肌电图信号。例如，肌电图传感器20是无接触传感器。例如，传感器20由床单22的织物表层24所覆盖。例如，床单22包括与肌电图传感器20相连接的通信单元26。例如，通信单元26适用于通过无线通信将肌电图信号传输给处理单元18。可替代地，可在通信单元26和处理单元18之间提供线缆连接。因此，通信单元26可经由无线连接或者有线或线缆连接而与处理单元28相连接。
枕头10和床单22是包括用于捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号的传感器的装置的两个实例。可以另外或可替代地提供其他装置和传感器用于捕获睡觉对象的生物生理信号。并且，在修改的实施例中，可以只存在脑波信号传感器，或可以只存在肌电图传感器20，其可选地与用于捕获不同的生物生理信号的至少一个传感器相结合。
处理单元18适用于处理由传感器12和/或传感器20捕获的至少一个生物生理信号，并生成如下文将描述的输出信号。
一个或多个脑波信号可由传感器12捕获。例如，多于一个传感器12的信号读数可被结合来提供结合的脑波信号。另外或可替代地，一个或多个传感器12可基于由IR摄像机（未在图1中示出）捕获的图像来选取以用于提供传输至处理单元18的至少一个脑波信号。进一步地，例如，处理单元18可选取和/或结合来自不同传感器12和/或不同传感器20的信号读数以供处理。例如，传感器或传感器读数/信号可依赖于它们各自的信号幅度或强度来选取。
例如，处理单元18可以以传输给包括显示器32的输出单元30的二维图形信号的形式生成输出信号28。例如，对于二维信号中的空间位置子集或对于至少一个位置，输出信号28包括具有时间改变的强度和/或色调的颜色信号。例如，由传感器12捕获的脑波信号可被转换为输出信号28，并且可使用与用于可视化音乐的可视化算法（其从当前的音乐播放器得知，例如软件音乐播放器）类似的可视化算法使该脑部信号在显示器32上被可视化。例如，图形输出信号可与脑波信号同步，从而使得图形输出信号至少部分地与由传感器12捕获的脑波信号相关。例如，图形模式可在处理器单元中生成，并可与脑波信号同步。因此，输出信号基于由传感器12捕获的至少一个脑波信号和在处理器单元18中生成的信号模式而生成。因为输出信号与脑波信号同步或相关，时间改变的输出信号模式依赖于脑波模式，并且因此依赖于睡觉的人的当前睡眠状态。通过生成二维图形信号并在显示器32上显示它，输出信号和因而由传感器12捕获的脑波信号以人类可感知的形式被重现。例如，在非REM睡眠期间，稳定演进或基本一致重复的信号模式可由处理单元18生成，而在REM睡眠期间，相当不规则或不均匀的动态（animated）模式可被生成，反映了例如生动的梦活动。
除了具有显示器32的输出单元30之外或可替代地，可提供具有扬声器36的输出单元34，并且除了生成输出信号28之外或可替代地，处理单元18可生成可被传输至输出单元34的输出信号38。例如，输出信号38是音频信号，并且由输出单元34以通过使它可听的人类可感知的形式重现。
用于基于由传感器12捕获的至少一个脑波信号且基于在处理单元18中存储的信号模式来生成音频输出信号的一个实例是通过由传感器12捕获的至少一个脑波信号来调制噪声信号。例如，可在处理单元18中生成的或者可在处理单元18中存储为数字声音的粉红噪声可与脑波信号相乘，从而生成输出信号。因此，输出信号模式，例如粉红噪声的幅度模式或强度模式，可直接相应于时间变化的脑波信号模式。因为脑波模式依赖于睡觉的人的当前睡眠状态，因此音频输出信号模式也依赖于当前睡眠状态。特别地，音频输出信号与脑波信号同步和相关。
例如，在深睡眠阶段期间，音频输出信号可以是具有结果包络（resulting envelope）的深调制的缓慢变化的波形，类似于海中的声波。而当人清醒时，例如存在更快的调制。例如，输出信号38的幅度可以在幅度和/或动态范围内等得以控制。
除了提供输出单元30和/或输出单元34之外或可替代地，可提供包括至少一个诸如灯之类的光源42的输出单元40。进一步地，除了提供输出信号28和/或输出信号38之外或可替代地，输出信号44可由处理单元18如下文所述那样生成并被传输至输出单元40。例如，输出信号44可以是用于控制由输出单元40的光源42发出的光的色调和/或强度的颜色信号和/或强度信号。例如，输出信号44可包括RGB值。例如，光源42可包括一个或多个LED。输出单元40例如是用于创建环境光的装置。
例如，输出信号44的颜色和/或强度信号分量将以类似于如上所述生成输出信号28的方式生成。例如，颜色和/或强度可对应于输出信号28的瞬时平均颜色或强度，例如二维图像或视频帧的平均颜色或强度。
在另一个实例中，处理单元18可执行由传感器12捕获的脑波信号的频率分析，并且依赖于作为特定睡眠阶段的特性的频率的出现，处理单元18可选取分配给该睡眠状态的颜色和/或强度输出信号模式。例如，输出信号44强度变化的频率可依赖于检测的睡眠状态来选取。例如，深睡眠阶段可由缓慢变化强度的绿光或蓝光来指示，而当检测到REM睡眠阶段时，输出信号44可包括颜色变化模式。
通过使用本发明，可能的是，在相同房间睡觉的但具有不同睡眠周期的另一个人在睡觉的人处于深睡眠阶段时进入。
频率分析或睡眠阶段检测可由处理单元18的睡眠阶段检测单元46（例如在处理单元18中的睡眠阶段检测算法）执行。检测睡眠阶段可基于由传感器12检测的脑波信号的特性特征和/或由传感器20检测的肌电图信号的特性特征和/或由其他传感器捕获的其他适当生物生理信号的特性特征。如上所述，包括时间改变输出信号模式的输出信号44依赖于睡觉的人的当前睡眠状态来选取。因此，输出信号44基于至少一个生物生理信号且基于在处理单元18中存储或生成的信号模式而生成。
下文中描述了基于检测的睡眠阶段生成二维图形输出信号28或音频输出信号38的其他实例。例如，依赖于检测的睡眠状态，处理单元18可选取在处理单元18中存储或生成的二维图形输出信号28。例如，预定义的模式或模式生成算法可由处理单元18依赖于检测的睡眠阶段来选取。因此，输出信号28的时间变化的输出信号模式依赖于睡觉的人的当前睡眠状态。然而，该输出信号不必与生物生理信号同步或相关。以类似的方式，处理单元18可依赖于检测的睡眠阶段选取处理单元18中存储或生成的音频信号模式。音频输出信号38的时间变化的输出信号模式再次依赖于睡觉的人的当前睡眠状态，然而，输出信号38不必与生物生理信号同步或相关。
输出信号28、38、44可经由无线连接或线缆连接传输给相应的输出单元。进一步地，例如诸如输出单元30、34或40之类的输出单元可集成到处理单元18中。
在图1所示的实施例中，提供无接触呼吸和/或心率传感器47，并且该传感器47通过线缆连接或无线连接与处理单元18相连接。例如，由于呼吸性窦性心律不齐的原因，心率可根据呼吸信号来确定。
例如，呼吸和/或心率传感器47是包括红外光源和例如具有IR滤光器的摄像机的光体积描记术成像器（photoplethysmographic imager，PPGI）。因此，即使人躺着且嘴在枕头上，仍可捕获呼吸率。例如，传感器47确定心率形式的生物生理信号和/或呼吸率形式的生物生理信号以用于由处理单元18处理。心率和呼吸率可以特有方式依赖于睡眠状态。例如，当进入REM睡眠时，呼吸率和心率显著增加。因此，类似于处理来自传感器12和/或20的信号，处理单元18例如可适用于处理由传感器47捕获的至少一个生物生理信号，并生成如上所述的输出信号。例如，处了上述信号之外或可替代地，检测睡眠阶段可基于由传感器47捕获的呼吸率信号的特性特征和/或心率信号的特性特征。例如，心率和/或呼吸率可被用作到睡眠阶段检测单元46的输入或附加输入。如上所述，包括时间变化的输出信号模式的输出信号44可依赖于睡觉的人的当前睡眠状态来选取。在修改的实施例中，传感器47可替代传感器12和/或20而存在，可选地其可与用于捕获不同生物生理信号的至少一个传感器结合。
呼吸和/或心率传感器47例如可替代地或此外包括微波多普勒雷达传感器，其适用于例如通过无接触、穿过织物测量睡觉的人的胸壁运动来提供心率信号和/或呼吸率信号。
在图1所示的实施例中，可选地，摄像机48形式的图像获取装置被提供，并通过线缆连接或无线连接与处理单元18相连接。例如，摄像机48被设置在枕头10上。处理单元18可适用于根据图像获取装置的图像信号确定在枕头10上是否有头，和/或确定头的取向和/或位置。例如，处理器18可基于在枕头10上头的取向和/或位置的检测来选取其传感器读数将被处理的传感器12。在传感器47包括摄像机的情况下，该摄像机也可以形成图像获取装置，并且可被用来替代摄像机48。
图2示出了枕头10’的另一个实例，例如其可替代图1的实施例中的枕头10而被提供。枕头10’类似于上述的枕头10，并包括例如如上所述设置和连接的相同传感器12、织物表层14和通信单元16。然而，枕头10’包括与通信单元16连接的压力传感器50。压力传感器50的压力信号可被传输给处理单元18。处理单元18例如适用于基于压力信号确定在枕头10’上是否有头。进一步地，例如，处理单元18可适用于基于压力信号确定在枕头10’上的头的取向和/或位置。因此，除了摄像机48的图像信号之外或可替代地，压力传感器50的压力信号可被用来确定在枕头10’上的头的取向和/或位置。因此，可基于所确定的头的取向和/或位置来选取其捕获的信号将被处理的传感器12。
图3和4 示意性示出了包括用于捕获睡觉对象至少一个生物生理信号的至少一个传感器54的装置52，和所述装置52到处理单元18的连接。传感器54与通信单元56相连接以用于将生物生理信号传输至处理单元18。在图3中，该连接是无线连接，而在图4中，该连接是线缆连接。多于一个的装置52可与处理单元18相连接。例如，装置52可以是枕头10并且传感器54可以是传感器12，并且通信单元56可以是通信单元16。进一步地，例如，装置52可以是床单22，传感器54可以是传感器20，并且通信单元56可以是通信单元26。处理单元18也可以包括在装置52中。例如，处理单元18可以包括在枕头10中。
图5示出了头带58形式的柔性装置52的一个实例，头带58包括用于捕获穿戴头带58的睡觉人的至少一个脑波信号的传感器12。进一步地，头带58包括用于捕获该人的眼电图信号的至少一个眼电图传感器60。例如，该人放置头带58以使得EOG传感器60被置于眼睛的上方。
例如，传感器12和至少一个EOG传感器60与被集成在头带58中的通信单元56相连接以类似于图3中的实例用于将相应的传感器12、60捕获的信号传输至处理单元18。头带58是包含用于捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号的至少一个传感器的柔性头饰的一个实例。例如，传感器12和60是无接触传感器。例如，传感器12和60可由柔性头带58的织物表层62所覆盖。
头带58可替代图1实施例的枕头10和/或床单22或除此之外而被提供。例如，替代处理枕头10的传感器12的信号或除此之外，头带58的传感器12的信号和/或至少一个EOG传感器60的信号可由处理单元18处理，从而生成如上所述的输出信号。提供头带58具有以下优点：信号的捕获不那么依赖于睡觉对象在枕头上的位置。当输出信号28、38和/或44例如基于来自EOG传感器60的EOG信号并基于在处理单元18中存储或生成的信号模式而被生成时，可使睡觉的人的快速眼动是可见的和/或可听的。例如，变化的输出信号模式可反映在REM睡眠阶段期间变化的眼睛运动。通过基于传感器12的脑波信号和/或传感器60的眼电图信号生成输出信号，在某些方面，睡觉的人的梦可以被可视化和/或使其可听。
在一个实例中，处理单元18可集成于诸如头带58之类的装置52中。例如，诸如头带58之类的装置52可包括处理单元18和诸如输出单元34之类的输出单元。例如，头带58可包括耳机或头戴式受话器形式的扬声器36以便使音频输出信号可听。例如，在传感器12、60与处理单元18之间存在线缆连接。因此，用于处理生物生理信号的设备可以是包括处理单元18和可选地包括输出单元的头带58。例如，头带58可包括用于向该设备供电的电池。头带58是用于处理生物生理信号的便携式设备的一个实例。
在图6中，示出了用于处理生物生理信号的***，其包括两个头带58、58’，每一个都具有如图5的实施例描述的传感器12和60。在图6的实施例中，用于处理头带58的传感器的信号的通信单元18包括在头带58’中。相应地，用于处理头带58’的传感器的信号的处理单元18’包括在头带58中。传感器信号经由在相应的头带58、58’的相应的通信单元56之间的无线连接来传输。进一步地，例如，输出单元34和/或输出单元40可包括在相应的头带58、58’中。因此，穿戴头带58的睡觉人的脑波信号和/或眼电图信号可无线地传输至搭档（partner）的头带58’，以便可视化它们或者使它们可听。
在可替代实例中，用于处理相应的头带58、58’的传感器信号的处理单元18、18’可包括在所述头带58、58’中，并且由相应的处理单元生成的输出信号可无线地传输至包括在另一个头带58’、58中的输出单元34或40。
因此，在图6的实例中，提供了一种用于处理生物生理信号的***，所述***包括用于处理至少一个生物生理信号的两个处理单元，所述信号是由与所述处理单元相关联的相应的至少一个传感器捕获的。在该意义下，***结合了如上结合图1所述的用于处理生物生理信号的两个设备。
图7示出了一个实施例，其中装置52是包括传感器12的柔性婴儿帽64，传感器12用于捕获穿戴该婴儿帽的睡觉婴儿的至少一个脑波信号。例如，传感器12可由婴儿帽64的织物表层66覆盖。类似于图3的实例，通信单元56可包括在婴儿帽12中，用于与处理单元18通信。例如，处理单元18和诸如输出单元40之类的至少一个输出单元可包括在婴儿床中。这是图1实施例的一个实例，其中除了枕头10之外或替代枕头10而提供婴儿帽64。例如，处理单元18的输出信号的可视化可通过使用嵌入婴儿床的输出单元40的照明元件来完成。因此，例如，如果婴儿睡得好，婴儿床可点亮绿色的辉光模式，并且如果婴儿焦躁不安，婴儿床可以以不同的模式和/或不同的色彩模式点亮。
如上所述，例如，本发明可允许可视化睡眠状态，使它可听，或者一般地产生与睡觉对象的睡眠状态或梦相关的人类可感知的输出信号。例如，本发明可使得人们能够看到他们的婴儿、孩子或爱人正睡得很好。进一步地，例如，本发明可允许使他们的睡眠和/或梦以某种方式可感知（tangible）。例如，提供了一种消费者使用的、使得人们能够以有趣和/或娱乐的方式监测其他人睡眠的设备。

Claims (13)

1.用于处理生物生理信号的设备，包括：
- 多个传感器（12；20；60），用于捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号；和
- 图像获取装置，用于确定头的位置和/或取向
- 处理单元（18），用于依赖于来自所述图像获取装置的输入选取至少一个传感器，并且用于处理所述至少一个生物生理信号，从而基于所述至少一个生物生理信号且基于在所述处理单元（18）中存储或生成的信号模式生成输出信号（28；38；44），所述输出信号（28；38；44）包括时间变化的输出信号模式，其中所述输出信号模式依赖于所述睡觉对象的当前睡眠状态。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述生物生理信号是脑波信号。
3.如权利要求1或2所述的设备，进一步包括输出单元（30；34；40），其用于以人类可感知的形式重现所述输出信号。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，进一步包括含有所述传感器（12）的枕头（10）。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述图像获取装置是红外摄像机。
6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述输出信号（28）是二维图形信号。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述输出信号（28；44）包括具有时间变化的强度和/或色调的颜色信号。
8.如权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述输出信号（38）是音频信号。
9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述输出信号（38）被存储在存储器中。
10.处理生物生理信号的方法，包括以下步骤：
- 获取睡觉对象的一部分的图像；
- 捕获睡觉对象的至少一个生物生理信号；以及
- 使用处理单元（18）处理所述至少一个生物生理信号，从而基于所述至少一个生物生理信号且基于在所述处理单元（18）中存储或生成的信号模式生成输出信号（28；38；44），所述输出信号（28；38；44）包括时间变化的输出信号模式，其中所述输出信号模式依赖于所述睡觉对象的当前睡眠状态。
11.计算机程序或计算机程序产品，用于当其在计算机上执行时执行如权利要求10所述的方法。
12.数据载体，包括用于执行如权利要求10所述的方法的步骤的计算机程序。
13.计算机，用于执行如权利要求11所述的计算机程序。
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