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具有数据总线的两部件eeg监控器和在所述部件间通信的方法

  • 专利名称
    具有数据总线的两部件eeg监控器和在所述部件间通信的方法
  • 发明者
    S·基尔斯戈德, P·凯德莫斯, M·L·兰克
  • 公开日
    2013年1月9日
  • 申请日期
    2011年3月9日
  • 优先权日
    2010年3月9日
  • 申请人
    唯听助听器公司
  • 文档编号
    A61B5/0476GK102869304SQ201180012993
  • 关键字
  • 权利要求
    1.ー种具有电源装置的个人可佩戴的EEG监控器,所述EEG监控器包括 底座部件,具有信号处理装置, 电极部件,具有用于测量人的EEG信号的至少两个电极,所述电极部件包括用于将所述EEG信号转换为数字信号的装置,和 数据总线,用于在所述底座部件和所述电极部件之间传输数据,并且用于从ー个部件提供功率到另ー个部件,所述数据总线适于应用两条电线2.根据权利要求I所述的EEG监控器,其中不同的时隙中应用所述数据总线的两个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,并且第二状态用于将信号从所述电极部件传输到所述底座部件3.根据权利要求I所述的EEG监控器,其中不同的时隙中应用所述数据总线的至少三个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,第二状态用于将信号从所述底座部件传输到所述电极部件,并且第三状态用于将信号从所述电极部件传输到所述底座部件4.根据前述权利要求中的任意一项所述的EEG监控器,其中所述电源被设置在所述底座部件中,并且电容器被设置在所述电极部件中,所述电容器在用于传输功率的所述第一状态期间被充电,并且在不通过数据总线传输功率的时期中供给电力5.根据权利要求4所述的EEG监控器,其中所述电极部件包括接收器或者扬声器,以便为所述人提供声音信号6.根据权利要求5所述的EEG监控器,其中连接所述接收器,以便该接收器在所述数据总线上传输数据的时间中不汲取任何功率,而只在传输功率的时间中汲取功率7.根据前述权利要求中的任意一项所述的EEG监控器,其中所述电极部件适于被设置在所述耳道中8.根据权利要求3-7中的任意一项所述的EEG监控器,进ー步包括第四状态,其被设定为低,以便所述第一状态从上升沿开始9.根据权利要求2- 8中的任意一项所述的EEG监控器,其中所述用于传输功率的第一状态在所述数据总线上占用至少50%的时间,优选为至少70%的时间10.根据前述权利要求中的任意一项所述的EEG监控器,其中所述电极部件包括与所述EEG电极连接的集成电路,所述芯片与所述数据总线连接11.根据权利要求10所述的EEG监控器,其中所述集成电路包括用于所述集成电路的电源的电压调节器12.根据权利要求10或者11所述的EEG监控器,其中所述集成电路包括模拟数字转换器,其用于将来自换能器的模拟信号转换为数字信号13.根据权利要求12所述的EEG监控器,其中所述模拟数字转换器是E-A转换器14.根据前述权利要求中的任意一项所述的EEG监控器,包括在所述EEG监控器的所述底座部件或者所述电极部件中设置的时钟频率发生器,并且在所述EEG监控器的不具有时钟频率发生器的部件中具有时钟频率再生器15.根据权利要求14所述的EEG监控器,其中所述时钟频率再生器与所述时钟频率发生器的时钟频率同步16.根据权利要求14或者15所述的EEG监控器,其中所述时钟频率发生器被设置在所述EEG监控器的所述底座部件中17.根据权利要求15或者13所述的EEG监控器,其中所述同步由锁相环执行18.根据前述权利要求中的任意一项所述的EEG监控器,其中所述电极部件适于被设置在所述耳道中并且包括接收器,并且所述EEG监控器包括声音放大装置和至少ー个扩音器,以便所述EEG监控器也发挥助听器的作用19.一种用于在EEG监控器的两个部件之间通信的方法,所述EEG监控器包括电源装置,所述方法包括以下步骤 将底座部件设置在用户的耳道外侧,所述底座部件包括信号处理装置, 将电极部件设置在将被监控的人的耳道中,所述电极部件包括EEG电极, 通过数据总线将所述电极部件与所述底座部件连接,所述数据总线包括两条电线,该 两条电线适于将信号传递到所述接收器,并且适于将信号从所述换能器传递到所述底座部件,并且所述数据总线适于通过所述两条电线将电源从所述底座部件提供到所述电极部件,或者从所述电极部件提供到所述底座部件,和 在不同的时间跨度中顺序地应用两线数据总线的至少两个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,并且第二状态用于将信号从所述电极部件传输到所述底座部件20.根据权利要求20所述的方法,包括在不同的时间跨度中顺序地应用两线数据总线的至少三个不同的状态,其中第一状态用于传输功率、第
  • 技术领域
    本发明涉及EEG监控器本发明进一步涉及用电线连接的两个部件中的EEG监控器本发明更具体地涉及包括电源装置的EEG监控器EEG监控器进ー步包括具有信号处理装置的底座部件EEG监控器进ー步包括具有用于测量人的EGG信号的至少两个电极的电极部件
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    图I示出了 EEG监控器的原理,其中底座部件I通常设置在耳朵后面,其包括电子模块6和电池8电子模块6包括信号处理装置23、时钟发生器9和用于控制数据线路或数据总线16上的通信的控制器24底座部件也可以包括扩音器3,其能够被应用于将助听器功能置入EEG监控器中,或者用于将来自电极部件2中的接收器10的任何声音的声压水平调节到背景声学噪声水平为了图I和后续附图,本说明书集中于这样的实施例,即其中应用双向数据总线,并且其中接收器或者扬声器被设置在电极部件中EEG监控器的电极部件2包括电子模块7卿电子芯片或者集成电路)和用于测量将被监控的人的EEG信号的两个或更多EEG电极11、12该电极与模拟数字转换器21连接电极部件2也包括接收器10电极部件2的电子模块7可以包括用于驱动接收器10的数字模拟转换器(DAC)22、和模拟数字转换器21,该模拟数字转换器21用于将来自EEG电极11、12和例如任意换能器的信号数字化从美国专利申请US5878146中得知,可以delta sigma转换器的形式实施数字模拟转换器delta sigma转换器包括delta sigma调制器和低通滤波器deltasigma调制器可以设置在底座部件中为了驱动接收器,可以应用H桥H桥在W0-A1-2005/076664中描述并且在图2中示出电极部件中的接收器10可以是ー个单独的单元,其处理感兴趣的整个频谱然而,接收器也能够由两个分离的接收器单元组成,一个用于较高频率,而另ー个用于较低频率在图I中所示的实施例中,两条电线16、17或者线路将底座部件连接到电极部件构成数据总线的两条接线用于电源和数字通信两者当功率被传输并且当在串行数据总线的任一方向上传输数据时,应用协议以便控制不同类型的协议可以被应用以便控制传输
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:具有数据总线的两部件eeg监控器和在所述部件间通信的方法EEG通常是用于脑电图的縮写,其一般而言是电カ地监控人的大脑活动的方法。用于监控EEG的系统已知多年。然而,随着通用技术的发展,已经发明出EEG监控系统,其可以由将被监控的人连续携帯或佩戴。已知通过在人的头皮上放置电极来測量EEG,并且为了各种诊断目的而记录井分析EEG信号。从W0-A1-2006/047874中已知用于这种应用的系统,其描述了通过使用电极测量 脑电波,该电极与受检者的至少ー个耳朵连接放置,即放置在外耳部分上或者耳道中。该测量特别用于检测癫痫发作的开始。W0-A1-2006/047874也描述了使用成对电极分别作为检测电极和參考电扱,这种设置在脑电流描记仪领域众所周知。EEG监控器也可以应用于监视具有糖尿病的人,其中监控血糖水平,以便警告由低血糖水平引起的低血糖的攻击。低血糖的攻击可以导致不省人事甚至死亡。在W0-A-2006/066577中公开了用于引人关注的低血糖的攻击的这种监视的系统。然而,这是一种植入皮下的系统。W0-A1-2007/047667描述了用于测量EEG信号的耳塞。该耳塞包括具有电极的外部壳体,该壳体由软的可压缩性材料构成。用该耳塞得到的信号被传输到用于处理和监控的外部単元。通常,个人EEG监控器将由如上所述的两个部件制成,S卩,具有信号处理装置的底座部件和具有用于测量人的EEG信号的至少两个电极的电极部件。优选地,电极部件将被制成尽可能小,以便其容易附连到人的头部上的皮肤表面。底座部件通常包括电源装置,并且因此较大。底座部件通常将被设置在不易看到的位置。所述两个部件将通过接线连接。用于测量EEG信号的电极通常被制备从而设置为与人的耳朵区域的皮肤接触。所述电极也可以是电容性的。由于电极部件适于被设置在人的耳朵或者耳朵区域处或耳朵或者耳朵区域中,因此其通常将包括接收器或扬声器,该扬声器用于向用户给出声音或语音消息。这能够是关于弓I人关注的低血糖发作的警告。但是接收器也可以被应用于任何类型的声音。电极部件也能够被应用于其他类型的换能器。在电极部件中的这些换能器的示例能够是用于将声音转换为电信号的扩音器或者温度传感器或者加速计。同样,能够考虑关于设置在电极部件中的其他换能器。来自这种换能器的电信号需要被传输到EEG监控器的底座部件的信号处理装置,通常由额外的接线对传输,用于进一歩的处理、记录或传递到远程设备。具有例如扩音器的这种换能器的ー个问题是,用于从换能器将信号传输到底座部件的接线会聚集电磁干扰。在例如扩音器中生成的电信号可以相对弱,例如1-5 y V,并因此更加易受噪声影响。当在电极部件中设置接收器时,这个问题较大,因为供给峰值电平可以是2V的接收器信号的接线将被设置为接近从EEG电极并且例如从换能器传递信号的接线。因此,很可能接收器信号会将噪声引入承载EEG信号和任意换能器信号的接线。美国2004/0116151A1描述了ー种数据总线,其也能够应用于在底座部件和外围组件之间的助听器。这个数据总线被描述为需要传输功率、时钟和同步信号。一个问题是接线的数目应该尽可能低,以便保证连接两部件的接线束的总直径尽可能小。每个接线都连接到电极部件和底座部件,例如通过连接器连接。这种连接将会占 用一些空间,并且通常将是结构中的弱点,即,在这个点上存在损失电连接的危险。此外,通常应用的连接器是相对昂贵的组件。因此,优选的是保持连接的必要数目为最小值。
本发明通过提供具有包括两条电线的数据总线的EEG监控器而解决上述问题,所述两条电线适于从EEG电极部件向底座部件传递信号,并且进ー步适于通过所述两条电线从ー个部件向另一个部件提供电源。在本文中,数据总线被理解为数字通信线路,其能够被建立以用于在不同単元之间的通信,其适合于在ー个或者两个方向上承载信号。该数据总线是串行数据总线,并且在本文中也被理解为能够传输功率。在本文中换能器被理解为能够将物理參数传输到EEG监控器中的电信号的装置。这个定义包括能够读取电压电势的电扱,以便具有某些形式的电势能够被传输到EEG监控器的信号处理装置。所述电极可以被制备以设置为与皮肤接触,例如在人的耳朵区域中。该电极也可以具有电容性类型,其中能够检测到EEG信号,而不需要直接电接触皮肤。在EEG监控器的实施例中,不同的时隙中应用数据总线的至少两个不同的状态,其中第一状态用于传输功率并且第二状态用于将信号从所述电极部件传送到所述底座部件。在EEG监控器的实施例中,不同的时隙中应用数据总线的至少三个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,第二状态用于将信号从所述底座部件传送到所述电极部件,并且第三状态用于将信号从所述电极部件传送到所述底座部件。当应用例如用于为佩戴EEG监控器的人提供声音消息的接收器或者扬声器吋,这个实施例通常将是优选的。当及时从数据传输中分离功率传输时,噪音问题的危险減少。术语不同时隙涉及功率传输和数据或者信号传输在双向上的这种及时分离。同时,本发明便于两线数据总线,而不需要任何进ー步的电线。在EEG监控器的一个实施例中,増加了第四状态,其被设定为低,即设定到“0”,以便从上升沿开始用于功率传输的第一状态。这种发生在序列中已知位置的上升沿是重要的,以便解释数据总线上的信号。在EEG监控器的一个实施例中,在底座部件中设置电源,并且在电极部件中设置电容器,所述电容器在用于传输功率的所述第一状态期间充电,并且在不通过数据总线传输功率的时期中供给电力。底座部件中通常会存在更多空间,并因此存在用于电源(例如电池)的更多空间。在EEG监控器的一个实施例中,用于传输功率的第一状态在数据总线上至少占用50%的时间,优选为至少70%的时间。已经发现这产生充分小的功率损耗,并且使得在其余时间中用于提供电カ的电容器不太大。在接收器被布置在电极部件中的EEG监控器的一个实施例中,连接所述接收器,以便其在数据总线上传输数据的时间中不会汲取任何功率,而只在传输功率的时间中汲取功率。这能够通过在传输数据期间短路接收器获得。这样的优点是,在不从底座部件传输 功率的时间中,接收器将不需要从电极部件中的电容器中汲取功率。这意味着能够将电极部件中的电容器制作得更加小,这是因为其只需要为电极部件的电子电路供电。较小的电容器将同样具有较小的物理尺寸,由此电极部件能够被制作得更小。这个实施例存在可能的变型,例如其中接收器在传输数据的较小部分的时间中汲取功率。在EEG监控器的一个实施例中,电极部件包括电子芯片,即与换能器连接的集成电路(1C),该芯片或者IC与数据总线连接。该芯片是集合必要电路的空间有效方法,例如用于处理数据总线通信和功率传输。ー种电路是用于电源的电压调节器。另ー种电路是模拟数字转换器,用于将来自EEG电极和其他任意换能器的模拟信号转换为数字信号。这个模拟数字转换器通常是E - A (sigma-delta)转换器。在EEG监控器的一个实施例中,在EEG监控器的底座部件或者电极部件中设置有时钟频率发生器,并且其中在EEG监控器的不具有时钟频率发生器的部件中通过时钟频率再生器再生时钟频率。优选地,这个再生时钟频率与所述时钟频率发生器的时钟频率同步。通常,在EEG监控器的底座部件中设置时钟频率发生器,并且通常由锁相环执行同歩。在EEG监控器的一个实施例中,所述电极部件是包括在外表面上的至少两个电极的耳道型耳塞,所述电极设置为与用户的耳道接触,以便能够检测来自EEG正监控的人的电势。在EEG监控器的一个实施例中,电极部件与用于测量物理或者生理參数的换能器连接。这种换能器能够适于測量温度、血压、移动(例如加速度)、取向(即人躺下)。优选地,这种换能器连接到电极部件的电子模块,并且准备好通过串行数据总线将数据传输到所述底座部件中的信号处理装置。当电极部件被布置为耳塞时,也能够应用检测所述耳塞在耳道中的正确放置的适当的换能器。这能够是电容性换能器。在第二方面中,本发明涉及用于在EEG监控器的两个部件之间的通信,该EEG监控器包括电源装置,并且该方法包括下列步骤1)在佩戴EEG监控器的人的耳道外侧设置底座部件,其中底座部件包括信号处理装置;2)在将被监控的人的耳道中设置电极部件,其中所述电极部件包括EEG电极;3)通过数据总线将电极部件与底座部件连接,其中数据总线包括两条电线,其适于将信号传送到接收器或扬声器,并且适于将信号从EEG电极传送到底座部件,并且该数据总线适于通过所述两条电线将电源从底座部件提供到电极部件,或者将电源从电极部件提供到底座部件;4)在不同的时间跨度中顺序地应用两线数据总线的两个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,第二状态用于将信号从电极部件传送到底座部件。在用于两个部件之间通信的方法的实施例中,在不同的时间跨度中顺序应用两线数据总线的至少三个不同的状态,其中第一状态用于传输功率,第二状态用于将信号从底座部件传送到电极部件,并且第三状态用于将信号从电极部件传送到底座部件。现在将參考附图进ー步详细描述本发明的实施例。图I示出了这样的实施例,其中EEG监控器装配有在底座部件和耳塞部件之间的数据总线。图2示出了 EEG监控器在数据总线的三个不同状态下的设置。 图3示出了通过数据总线进行的双向数字通信,窗格(a)到(k)表示各自的信号。图4示出了用于控制双向数字通信的不同状态,窗格(a)到(e)表示各自的信号。图5示出了在本发明的实施例中应用的锁相环电路。图6示出了 EEG监控器的机械布局的示例。数据总线信号也可以被发送以作为接线对上的平衡信号。这也会減少影响数据总线通信的噪声的危险。平衡的接线对能够扭转在一起,以便进一歩减少噪声影响。通常,电池被设置在底座部件中,并且电压调节器被应用以便为电子模块供给稳定的电压VDD。通过两条接线被传输以作为协议的一部分的电压需要为电容器充电,其中在所述数据总线上传输数据期间,从所述电容器汲取功率。通常,在电极部件中提供局部电压调节器20。图2示出了数据总线的三个主要状态A、B和C的示例。在第一状态A,底座部件I中的电池8通过被示为扭转的两条电线连接的数据总线15连接到电极部件2,其中供给电压将例如通过电压调节器对电容器25充电并且为声音输出级供电,声音输出级即H桥中的开关40、41、42、43和接收器10。在底座部件和电极部件两者中的开关(未示出)被应用以将电路再次连接到图2中的B状态中。在这个状态中,断开到电极部件的电源。取而代之地,底座部件中的发射器26通过数据总线15连接到电极部件中的数据接收器28。在B状态期间,从发射器26将数据传输到数据接收器28。通常,在每个B状态周期中传输ー个比 特。在B状态中,传输的一个或更多比特在其他状态期间的时间中为H桥中的四个开关40、41、42、43设定条件,直到在下ー个B状态中已传输一个或更多个新的比特。数据接收器28应该被连接到控制逻辑(未示出),用于控制H桥中的开关40、41、42、43。控制逻辑将输入保持到开关,直到已经接收新的数据。如果在每个B状态中均将超过ー个比特传输到电极部件,那么应该建立控制逻辑,用于存储这些比特并且用于在从ー个B状态到下一个的时间期间的适当时间处将正确的比特提供到开关40、41、42、43的输入端。在图2中所示的示例中,比是在B状态中被传输到数据接收器28的ー个比特的电平。电平bn由控制逻辑存储,并且当从B状态转换到之后的C状态时,控制逻辑将开关40、41、42、43上的输入从Iv1转换到bn。将保持这个输入bn,直到下ー个B状态的结束,此时转换到bn+1。在图2中所示的状态之前的B状态中,提供到开关40、41、42、43的输入Iv1被传输到数据接收器28。如图2所示,在H桥中的开关40、41、42、43被切换到在ー个对角线中打开(例如,40和43)并且在另ー个对角线中关闭(例如,41和42)。这将为在ー个方向上通过接收器的线圈的电流打开。当开关40、41、42、43处于打开的对角线变化时,电流的方向也变化,并因此鼓膜的移动也变化。当应用底座部件和电极部件两者中的开关(未示出)以将电路再次连接到C状态中时,图2中所示的最后状态是紧随B状态的C状态。在C状态中,电极部件2中的发射器29通过数据总线15将ー个或更多比特传输到底座部件中的数据接收器27。从电极部件中传输出来的这些数据是数字化的EEG信号。来自任意额外的换能器的数据将由A/D转换器21数字化,并且打包以用于在电极部件中的控制单元18中的传输。其中在数据总线上发送低比特或“0”的进ー步的D状态通常紧随C状态,以便以上升沿启动A状态。如下所述,这种上升沿用于底座部件和电极部件之间的同歩。电容器25将是B、C和D状态期间提供到电极部件中的接收器10、H桥和其他需要电カ的电路的电源,其中在这些状态中,只通过数据总线15传输数据,而不传输功率。电压调节器20 (參看图I)将确保在全部状态中提供正确电压。数据总线15将因此面对A状态中相对低的阻杭。在B状态中,发射器26将具有低输出阻杭,然而数据接收器28将具有高阻杭。在C状态中,发射器29将具有低输出阻抗,然而数据接收器27将具有高输入阻杭。实践中,电容器25可以实施为两个并联的电容器(未示出)。这将便于这两个电容器中的一个能够被应用以在B和C状态中为H桥提供电源,并且这两个电容器中的另ー个能够被应用以为B状态中的数据接收器28或者为C状态中的发射器29提供电源。在这样的实施例中,即其中连接接收器10或者扬声器使得在数据总线上传输数据的时间中该接收器10或者扬声器不汲取任何功率而只在传输功率的时间中汲取功率,应该不同地操作H桥中的四个开关40、41、42、43。如上所述,控制H桥中的开关40、41、42、43的控制逻辑之后将只在传输功率的状态中保持到所述开关的输入,即在示例中的状态A中。在其他状态中,接收器10能够被短路,以便不从电容器25汲取任何功率。可以通过同时打开开关40、41并同时关闭开关42、43实现该接收器10的短路。也能够是相反的,即关闭开关40、41并打开开关42、43。图3和图4示出了如何能够通过两线双向串行数据总线16处理电源和通信的一 个示例。在图3的窗格a中,示出了在底座部件I中生成的32MHz时钟频率。通过应用锁相环(PLL)电路19 (參看图5),在电极部件2中生成相应的32MHz时钟频率。PLL 19通过应用数据总线信号再生32MHz时钟频率。PLL通过应用数据线信号中的上升沿连续地调节两个32MHz时钟频率之间的同步。当时钟发生器9被设置在底座部件中时,如在这个示例中,PLL被设置在电极部件中。这个同步对于底座部件I和电极部件2之间的通信的恰当的机能是重要的。32MHz时钟频率被认为是ー个示例。同样也能够应用其他时钟频率。如图3的窗格a中所示,32MHz时钟周期能够被分为四个不同的状态(參看图3的顶部),这四个状态被称为A、B、C和D。在状态A中,优选地从底座部件到电极部件传输功率。在状态B中,从底座部件向电极部件传递数据。这通常将使提供到接收器的电信号,用于接收器生成声学信号。在状态C中,从电极部件向底座部件传输数据。这种数据是来自电极部件中的EEG电极以及可能的其他换能器的数字化信号。状态D始终为低或者“0”,以便状态A将从上升沿开始。这为每个循环给出上升沿,其中所述上升沿具有明确定义的时间间隔。然后这些上升沿被应用于底座部件和电极部件之间的时钟频率的同歩。所提出的状态的顺序可以不同。该状态A也能够被分成两个、或更多部件,通过互换B和C状态区分。也可以为其他目的而在所描述的状态之间进ー步増加状态。图3的窗格b和c示出了从底座部件发出ー个比特到电极部件的示例,其中在图3的窗格b中发出“ 0”,并且在图3的窗格c中发出“ I”。在图3的窗格b中和在图3的窗格c中,从电极部件发出“ O”。图3的窗格d和e示出了从电极部件发出ー个比特到底座部件的示例,其中在窗格d中发出“0”,并且在窗格e中发出“I”。在图3的窗格d和e两者中,从底座部件发出“O”。图3的窗格f示出了双向数据总线上产生的信号,其中虚线指示所述信号能够遵循两个可能路线中的ー个,因发出“0”或者“I”而产生。数据总线上的这种产生的信号是来自图3的窗格b或者c和图3的窗格d或者e的信号的总和。在所述示例中,在用于32MHz时钟频率中每32个上升沿的数据总线信号中将存在由图3的窗格f中的箭头指示的上升沿。这意味着数据总线上的信号必须在这个上升沿之前降低,由于D状态,其也是在图3的窗格f中所示的数据总线信号中的情形。数据总线信号电平中的变化只发生在32MHz时钟频率的上升沿上。在图3的窗格f中用箭头表示的所提到的数据线信号中的上升沿被应用于PLLJA而同步底座部件和电极部件之间的时钟信号。图4示出了在时钟频率同步中应用的信号。图4的窗格a进ー步说明了通过相位计数器的相位计数。相位计数器在底座部件和电极部件两者中存在。相位计数器是电极部件的控制装置18的一部分。两个相位计数器由PLL经由数据总线上的上升沿同歩。相位计数器在数据总线信号的上升沿从I开始,并且在32MHz时钟上的每个上升沿处增加1,直到32。在32之后,相位计数器再次从I开始。相位计数器也能够通过识别32MHz时钟上的下降沿而增加一半。

相位计数器应用于识别其中将传输功率的状态A和其中底座部件或电极部件向外发出数据的状态B和状态C。图4的窗格b重复32MHz时钟频率,并且图4的窗格c重复数据总线信号,两个都为了易于图4中的比较。从图3和图4看出,状态A在相位1-29中是有效的,状态B在相位30中是有效的,状态C在相位31中是有效的,并且其中传输“0”的状态D在相位32中是有效的。相位计数也被应用以用于针对不同状态的图2中所示的不同设置之间的转换。具有不同状态的不同的相位被视为不同的时隙。在状态D和状态A之间的上升沿意图用于底座部件和电极部件中的时钟频率的同歩。这个上升沿用图3的窗格f和图4的窗格c中的箭头示出。毎次在从底座部件发出“0”并且随后从电极部件发出“I”时,在状态B和C之间会发生不同的上升沿。为了在这两个上升沿之间辨别,电极部件2的电子模块7的控制单元18被设置用于生成为这种辨别而施加的信号。这个信号被称作Trig_on并且在图4的窗格d中示出。当相位等于32或者I吋,Trig_on信号被设定为“I”(或者高)。当相位是从2到31吋,Trig_on信号被设定为“0”(或者低)。在相位30和31中至少Trig_on应该为低。图5示出了锁相环(PLL)电路19的示例,该锁相环电路19被应用以通过应用由图3的窗格f和图4的窗格c中的箭头标记的上升沿而使底座部件和电极部件之间的32MHz时钟频率同歩。数据线信号与Trig_on信号一起进入AND操作器30。因此,AND操作器30的输出将只为由箭头标出的数据线信号的上升沿升高,而不为当从底座部件发出“0”并且随后从电极部件发出“ I”时的上升沿(參看图4的窗格c和d)升高。这是因为Trig_on信号在由箭头标出的数据线上升沿处为高,而当从底座部件或者从电极部件发出信号比特时为低。来自AND操作器30的信号是相位频率检测器(PFD)31的基准输入。到PFD 31的另ー个输入是通过分频器33来自压控振荡器(VCO) 32的反馈。PFD 31的两个输出QA和QB通过一系列脉冲控制第一开关34和第二开关35。第一恒流发生器36和第二恒流发生器37将使电容器38充电或者放电,因此确定到VCO 32的输入电压。这两个电流发生器36、37通常生成相同的电流。QA上的脉冲将关闭与QA连接的第一开关34,借此第一恒流发生器36将对电容器38充电。QB上的脉冲将关闭与QB连接的第二开关35,借此第二恒流发生器37将对电容器38放电。
当同步或者锁定PFD 31的输入上的两个信号时,脉冲QA和QB的长度是相同的,并且VCO 32输入端上的电压保持不变。如果PFD 31的输入端上的两个信号不同步,那么PFD 31的输出端QA和QB中的一个上的脉冲变得比另ー个输出端上的脉冲更长,由此对电容器38充电或者放电。这将VCO 32上的输入电压调节到VCO的输出频率与数据总线信号同步的水平。当启动数据总线吋,特别是在双向数据总线的示例中,例如当打开EEG监控器吋,或者当重置数据总线时,控制器18应该等待PLL锁定,即等待两个32MHZ频率变为同歩。这是当脉冲QA和QB的长度是相同或者近似相同时的情形。当这个发生吋,电极部件将等待数据线上的上升沿。当控制器18检测到数据线上的上升沿时,相位计数器被设定到I。从这个时间点,相位计数器将如图4的窗格a所示并且如上所述地继续。为了这个恰当起作用的启动程序,图3的窗格i中的情况应该避免,即在启动期间应该避免来自底座部件的“0”,其后是来自电极部件的“ 1”,以便不得到能够扰乱同步的任何其他上升沿。这意味着数据总线信号最初必须类似图3的窗格g、h或者j中的信号。
如果在ー个或更多线路或接线处的连接临时丢失,那么重置数据总线、并且随后上述启动程序的应用能够被初始化。这种连接的临时丢失能够由电极部件中的电子模块7的控制电路18检测。这能够通过检查PLL 19中电容器38上方的电压而完成(參看图5)。数据总线信号的上升沿停止,这个电压将向零下降,并且当控制电路18检测到这个情况吋,电极部件应该停止在数据总线上发出数据并同时应该初始化上述启动程序。控制电路18也可以建立以用于检测电源接线上的连接的任何临时丢失。特定代码可以被应用以确认恰当同步的时钟频率。这个代码或者不同代码也能够以特定时间间隔发出,从而确认通信按预定时间运行。如果这个代码停止,或者时间间隔未恰当跟随,那么重置程序也能够被初始化。这种代码将需要被发送以作为从底座部件发出或者从电极部件发出的信号的一部分,所述信号被置于数据信号的序列中的特定时间处。在数据通信的上面的示例中,时钟频率的ー个周期被应用以从底座部件发出ー个比特到电极部件并从电极部件发出ー个比特到底座部件。数据通信能够以许多其他方式设置。本发明的实施例内的其他选项能够从底座部件发出例如2或者4比特,紧随的是从电极部件发送到底座部件的相同或者不同数目的比持。一次只发出ー个比特的优点是,电极部件中用于保持供给电压所需要的电容器能够是相对较小的,这是由于在电容器不接收额外充电的情况下需要保持供给电压的时间将是相对较短的。在两个方向中的每个上发出的比特的数目不必相同。这能够取决于在电极部件中对数据总线和一个或更多换能器的需要。同样,时钟频率将影响电容器的必要尺寸。根据以IMbit/s从底座部件发出数据并且以IMbit/s从电极部件发出数据的上述示例,用32MHz时钟频率,将在29/32的时间段中传输功率。这意味着电容器15只需要在3/32微秒中保持供给电压。如果时钟频率是4MHz,并且对数据传输的需求是相同的,那么电容器将需要保持供给电压3/4微秒。同吋,将只在1/4的时间段中传输功率。这意味着电容器应该是较大的并且电流贯穿数据总线,同时传输功率将需要更高,以便供给必要的充电。与较低电流的功率损耗相比,功率供给时期(即状态A)中的较高电流会导致较高的功率损耗。当其中不传输任何功率的时间段増大吋,电容器15的尺寸需要増大,以便电容器保持足够的电荷,从而能够在没有电源的时间中供给功率。较大电容也意味着电容器的物理尺寸较大。由于对小型电极部件的需要,通常会优选小型电容器,并且由此优选相对高的时钟频率。然而,较高频率也会导致控制电路的p-n结中较高的动态效率损耗。这个功率损耗是通过对逻辑门的电容负载充电引起的。仅仅对于数据总线,引起这个功率损耗的实际频率比时钟频率低,因为数据总线在A状态的循环期间将处于相同电平上。因此,“0”和“I”之间的移位的数目通常被认为大大低于控制时钟频率,即示例中的32MHz。由此,动态效率损耗也被減少。IMbit/s应该足够向接收器10供给必要质量的电声音信号。对于电极部件2中的电极11、12,信号被A/D转换器(ADC) 21数字化,并且这可以产生大约2Mbit/s的信号。其中ー些可能来自不同电极的EEG信号通常将在电极部件中被预处理,并由此减少到大约600kbit/s或更小。来自其他换能器的信号也将在电极部件中被预处理并且作为这种信号 的一部分被传输。具有这样的速率的信号能够容易地通过上述示例的数据总线传输。预处理是通过降低采样频率和低通滤波的信号抽取,借此去除高频量化噪声。 在连接了接收器10或者扬声器以使其在数据于数据总线上传输的时间中不汲取任何功率而只在传输功率的时间中汲取功率的实施例中,来自接收器10的最大声学输出作用将被略微减小。在具有32MHz时钟频率并且在29/32的时间段中传输功率的示例中,来自接收器10的最大声学输出作用的减少将是3/32或者近似ldB。当增加额外的换能器到电极部件时,其中数据需要通过数据总线传输到底座部件,进ー步需要数据总线的带宽。基于这些换能器的类型,传输的数据量可以显著变化。如果换能器是温度计或者用于检测移动的加速计,那么用于传输的必需的数据量可以相对有限,然而当换能器是扩音器吋,需要传输更多数据。当多个换能器包括在电极部件中或者与电极部件连接时,来自这些换能器的数据可以由电极部件的电子模块7收集并且打包为适合于经由数据总线与数字化的EEG信号一起发出的格式。图6示出了具有底座部件I和电极部件2的EEG监控器的示例,其中底座部件I制备为设置在耳朵后面,电极部件2制备为设置在需要EEG信号监控的人的耳道中。底座部件和电极部件由两条电线14连接。在这里示出了电极部件2具有两个电极11、12,但是通常将具有更多电极,例如三个、四个或五个。用较高数目的电极,可能从具有最佳接触的电极中选择EEG信号,或者为了其他原因接收最佳EEG信号。同样,在EEG信号的分析中可以应用不同电极组之间的EEG信号的差。电极部件被形成为耳塞,该耳塞被成形为配合需要佩戴EEG监控器的人的耳道。通过针对个体的耳道成形耳塞,电极部件将较容易佩戴,并且确保电极将总是被置于耳道中的相同定点。电极部件通常会具有贯穿(through going)开ロ 13,以便声音进入耳道而不被阻碍。在耳塞中设置的扬声器可以应用这个开ロ 13或者不同的开ロ,以用于将声音供给到耳道的内部部件中。图6中所示的电极11、12可以是例如基于获得与皮肤的电连接的任何类型,或者是没有获得电连接的电容性类型,但是通过到皮肤表面的电容性耦合来測量EEG信号。


本发明涉及个人可佩戴的EEG监控器,其具有底座部件(1)和电极部件(2),底座部件具有信号处理装置(23),电极部件具有至少两个电极(11、12)以测量人的EEG信号。电极部件(2)包括用于将所述EEG信号转换为数字信号的装置。EEG监控器包括数据总线,其用于在底座部件(1)和电极部件(2)之间传输数据,并且用于将功率从一个部件提供到另一个部件。该数据总线适于应用两条电线。



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