经皮颜面神经刺激的方法及设备及其应用

文档序号:517312 发布日期:2021-05-28 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 经皮颜面神经刺激的方法及设备及其应用 (Method and apparatus for percutaneous facial nerve stimulation and application thereof ) 是由 沙哈尔·帕兹 阿萨夫·德意志 艾雷斯·马克思 米哈尔·马克思 于 2019-07-22 设计创作,主要内容包括:公开一种经皮神经刺激(诸如颜面神经刺激)的系统、装置、及方法,尤其是使用经皮神经刺激以使人工诱发眨眼于诸如患有急性颜面神经麻痹的人(贝尔氏麻痹症(Bell’s palsy)或干眼症)。电池供电的可穿戴装置可采用脉冲发生器以周期性地自动生成不对称的双相方形脉冲的脉冲串列。输出脉冲被馈送到连接至被治疗者的皮肤上的两个电极,以模拟正常眨眼操作的速率刺激颜面神经以诱发眨眼。此装置可包括传感器及无线连接,并且可以通过传感器输出、通过人类用户控制、或者通过从无线网络接收的数据,而控制所生成的脉冲串的参数或激活。再者,此装置可传输状态至无线网络。(A system, device, and method of transcutaneous nerve stimulation (such as facial nerve stimulation) is disclosed, particularly using transcutaneous nerve stimulation to artificially induce blinking in a person, such as a person suffering from acute facial nerve paralysis (Bell&#39;s palsy) or dry eye. A battery-powered wearable device may employ a pulse generator to automatically generate a pulse train of asymmetric biphasic square pulses periodically. Output pulses are fed to two electrodes connected to the skin of the treated person to stimulate facial nerves at a rate that mimics normal blinking operation to induce blinking. This means may include sensors and wireless connections and may control the parameters or activation of the generated bursts by sensor output, by human user control, or by data received from a wireless network. Furthermore, the device may transmit the status to the wireless network.)

经皮颜面神经刺激的方法及设备及其应用

技术领域

本专利申请案主张美国临时申请案第62/718,773号发明名称为“用于因颜面神经麻痹所致的眼睛功能受损的综合眼部解决方法”(2018年8月14日申请)的利益,其借由引用并入本文中。

本公开一般而言关于一种用于经皮神经刺激(诸如颜面神经刺激)的设备和方法,且特别但非排他地关于一种使用非侵入性神经刺激用于人工诱发眨眼,例如患有急性颜面神经麻痹的人。

背景技术

除非本文另有指出,否则本章节中描述的材料并非本案权利要求的现有技术,且未被承认为包含在本章节中的现有技术。

颜面神经。颜面神经为第七脑神经,简称CN VII。它从脑干的桥脑中出现,控制面部表情的肌肉,并作用于传递舌头前三分之二的味觉。神经通常从桥脑穿过颞骨中的面神经管,并在茎乳突孔处离开头颅,其来自脑干,位于脑神经VI(外旋神经)的后方和脑神经VIII(前庭耳蜗神经)的前部。颜面神经也向数个头部及颈部神经节供应节前副交感神经纤维。颜面神经和中间神经可统称为中间颜面神经。

颜面神经的路径可分为六节:颅内(颅骨)节、耳道(小管)节(内听道内)、迷路节(内听道至膝状神经节(geniculate ganglion))、鼓膜节(从膝状神经节至锥状隆起)、乳突节(从椎状隆起至茎乳突孔)及颞外节(从茎乳突孔至腮腺后分支)。颜面神经的运动部分来自桥脑中的颜面神经核,而颜面神经的感觉和副交感神经部分则来自中间神经。从脑干开始,颜面神经的运动和感觉部分结合在一起,并穿过颅后窝,然后通过内耳道进入颞骨。离开内耳道后,然后神经通过面神经管弯曲成弯道,分为迷路节、鼓膜节和乳突节。

迷路节很短,并且终止于颜面神经形成所谓颜面神经膝(geniculum)(“genu”意指膝部),其包含感觉神经体的膝状神经节。颜面神经的第一分支,即较大的浅岩神经,此来自膝状神经节,岩大神经穿过翼管并在翼腭神经节处产生突触,岩大神经的突触后纤维支配泪腺。在鼓膜节中,颜面神经穿过鼓膜腔,向内侧延伸至砧骨。椎状隆起是颜面神经中的第二个弯曲,其中神经向下延伸为乳突节。在面神经管的颞骨部分,神经上升至镫骨和鼓索神经,鼓索神经将味觉纤维供应到舌头的前三分之二,并与下颌神经节产生突触。来自下颌神经节的突触后纤维供给舌下腺和颌下腺。

从茎乳突孔出来后,颜面神经产生耳后支,然后,颜面神经穿过未受支配的腮腺,形成腮神经丛,其分裂成五个支配面部表情肌肉的分支(颞骨、颧骨、颊、下颌缘、颈部)。表情。颜面神经的主要功能是面部表情的所有肌肉的运动控制,它也支配着两腹肌后腹、茎舌骨肌和中耳的镫骨肌,所有这些肌肉都是从第二咽弓发育而来的鳃节源横纹肌。

面部感觉。此外,颜面神经由鼓索神经从舌前三分之二处接受味觉。味觉传递到孤束核(solitary nucleus)的味觉部分(上部),前三分之二的总感觉由第五颅神经的第三部分(V-3)的传入神经纤维提供,这些感觉纤维(V-3)和味觉神经纤维(VII)随舌神经一起短暂行进,然后鼓索神经离开舌神经经由岩鼓沟进入鼓腔(中耳),它经由鼓索神经小管连接颜面神经的其余部分。然后,颜面神经形成膝状神经节,其包含鼓索神经味觉神经纤维的细胞体以及其它味觉和感觉途径。味觉纤维从膝状神经节继续作为中间神经,并与颜面神经的运动根一起到达内耳道底的上前象限,中间神经经由内耳道到达颅后窝,然后在孤立核中形成突触。颜面神经也提供少量传入神经至扁桃腺下方的口咽,中间颜面神经从耳廓内和周围(外耳)的皮肤中也有少量的皮肤感觉。

颜面神经麻痹。颜面神经麻痹是一个常见问题,涉及由颜面神经支配的任何结构的麻痹,颜面神经的路径较长且曲折,因此有许多原因可能导致颜面神经麻痹。最常见的是贝尔氏麻痹症,一种原因不明的疾病,只能借由排除可识别的严重原因来诊断。颜面神经麻痹的特征是面部无力,通常仅在面部的一侧,其它症状可能包括味觉下降、听觉亢进及唾液和泪液分泌减少。其它体征可能与麻痹的原因有关联,例如耳朵中的囊泡,若脸部麻痹是由带状疱疹引起,则其可能发生,症状可能会持续数小时。

颜面神经麻痹可区分为核上病变和核下病变,腔隙性脑梗塞可导致中央颜面神经麻痹,从而影响内囊中行进至神经核的神经纤维。颜面神经核本身可受到桥脑动脉梗塞的影响,这些是行进于内囊中的皮质延髓神经纤维,核下病变是颜面神经麻痹的主要原因。

贝尔氏麻痹症(Bell's palsy)。贝尔氏麻痹症是一种颜面神经麻痹,导致无法控制患侧的脸部肌肉,症状可能从轻到重不等,可能包括肌肉抽搐、虚弱或完全丧失移动脸部一侧或少数是两侧的能力,其它症状包括眼睑下垂、味觉变化、耳朵周围疼痛及对声音的敏感性增加。一般而言,症状会持续超过48小时以上。在图1所示的附图标记10中示意性说明贝尔氏麻痹症的症状,所述图描绘人脸,显示下垂的眼睑11,鸡状或脸部神经麻痹或抽搐12以及嘴部的下垂拐角13。

症状通常会自行改善,大部分能达到正常或接近正常的功能。已经发现皮质类固醇可以改善预后,而抗病毒药物可能会些微地附加益处。应使用眼药水或眼药膏来保护眼睛避免干燥。通常不建议手术。改善的迹象通常在14天内开始,并在6个月内完全恢复。少数人可能无法完全恢复或出现症状复发。贝尔氏麻痹症是最常见的单侧颜面神经麻痹的病因(70%),每年每10,000人中有1-4人发生,大约1.5%的人在生活中的某个时刻受到影响,最常见于15至60岁的人群,男性和女性均会受到影响。

贝尔氏麻痹症的特征为一侧面部在72小时内进展成下垂,在极少数情况下(<1%),可在两侧发生,导致全脸神经面麻痹。颜面神经控制许多功能,例如眨眼和闭眼、微笑、皱眉、流泪、流涎、鼻孔张大及扬起眉毛。其也经由鼓索神经(颜面神经的分支)从舌头的前三分之二传播味觉,因此,罹患贝尔氏麻痹症的人可能在患侧舌前2/3处出现味觉丧失。尽管颜面神经支配中耳的镫骨肌(经由鼓膜支),但由于对声音敏感,导致正常声音听起来很大声,而且可能有听觉障碍,但临床上几乎没有证据。

尽管被定义为单神经炎(仅涉及一条神经),但被诊断出罹患贝尔氏麻痹症的人可出现“多种神经系统症状”,包括“脸部刺痛、中度或重度头痛/颈部疼痛、记忆力问题、平衡问题、同侧肢体感觉异常,同侧肢体无力和笨拙感”,这是“颜面神经功能障碍无法解释的”。

贝尔氏麻痹症的发生是由于控制面部肌肉的颜面神经(颅神经VII)功能异常。颜面神经麻痹的典型特征是无法控制面部表情肌肉的运动,所述麻痹属核下/低下运动神经元类型。据认为,由于颜面神经发炎,在离开颅骨的骨管(茎乳突孔)内的神经上产生压力,阻碍神经信号传导或损害神经。可找到潜在病因的颜面神经麻痹病患本身不被视为患有贝尔氏麻痹,可能的病因包括肿瘤、脑膜炎、中风、糖尿病、头部外伤和颅神经炎性疾病(类肉瘤病,布氏杆菌病(brucellosis)等)。在这些情况下,神经系统的发现很少局限于颜面神经。

眨眼。眨眼是一种身体功能,涉及到眼睑的半自动快速闭合,眨眼是借由眼睑的强行闭合或上睑提肌失活及眼轮匝肌的眼睑部分激活所决定,而不是完全打开和闭合。这是眼睛的一项基本功能,有助于将眼泪散布开并从角膜和结膜表面清除刺激物。眨眼可具有其它功能,因为眨眼次数多于保持眼睛润滑所需的次数。眨眼速度可能会受到例如疲劳、眼外伤、药物治疗和疾病等因素的影响,眨眼速率由身体本身决定,但也可能受外部刺激影响。眨眼借由使用眼泪和眼睛分泌的润滑剂冲洗,为眼睛提供水分,眼睑从泪管到整个眼球提供吸力于整个眼球上,以防止其干燥。眨眼也可保护眼睛免受刺激。睫毛是附着在上下眼睑上的毛发,可抵御灰尘和其它成分进入眼中,睫毛在这些刺激物到达眼球之前即已经捕获大部分。

有多条控制眨眼反射的肌肉,上眼睑中控制打开及闭合的主要肌肉是眼轮匝肌及上睑提肌。眼轮匝肌闭合使眼睛闭合,而睑提肌的收缩使眼睛打开。上眼睑的苗勒氏肌(Muller’s muscle)(或上睑板肌)和下眼睑的下眼睑肌负责将眼睛扩大。这些肌肉不仅是眨眼必不可或缺的,而且在许多其它功能中也很重要,例如斜眼和眨眼。当往下看时,下眼睑肌与下直肌相配合以拉低下眼睑。

尽管可能认为触发眨眼的刺激是干眼或刺激眼睛,但它很可能是由豆状核(一种在大脑底部和外表面之间的神经细胞体)的苍白球的“眨眼中心”所控制。尽管如此,外部刺激仍可能有用。眼轮匝肌为脸部肌肉;因此,它的作用是由颜面神经根转换。上睑提肌的动作通过动眼神经传递。根据UCL研究人员,眨眼的持续时间平均为100-150毫秒,根据Harvard Database of Useful Biological Numbers,则介于100-400毫秒。超过1000毫秒的闭合被定义为微睡眠。在纹状体中多巴胺途径的多巴胺制造的大量活化与更高的自发眨眼率有关。多巴胺可用率降低的症状,例如帕金森氏症,其眨眼速率降低,而其升高的症状,例如精神分裂症,则具有升高的眨眼速率。

眨眼有三种类型。自发性眨眼,其无需外部刺激及内部努力即可完成,这种眨眼是在前运动脑干中传导,无需有意识的努力即可发生,类似呼吸和消化。反射性眨眼是对外部刺激的反应,例如与角膜或眼前快速出现的物体的接触。反射性眨眼并不必须是有意识的眨眼;然而,它的发生确实比自发眨眼更快。反射性眨眼可由于触觉刺激(例如角膜、睫毛、眼睑皮肤、与眉毛接触)、光学刺激(例如眩目反射或威胁反射)或听觉刺激(例如威胁反射)而发生的。自愿性眨眼的幅度大于反射性眨眼,并使用眼轮匝肌的所有3个部分。干眼症(DES)。干眼症(DES),也称为干性角膜结膜炎(KCS),是干眼的症状。其它相关征状包括刺激、发红、分泌物和眼睛容易疲劳,也会发生视力模糊。症状的范围从轻度,且偶而会到严重并持续,未经治疗可能在一些情况下发生角膜瘢痕形成。当眼睛没有产生足够的眼泪或眼泪蒸发得太快时,就会发生干眼症。这可能是由于使用隐形眼镜、睑板腺功能障碍、过敏、妊娠、休格伦氏综合征(Sjogren's syndrome)、维生素A缺乏症、LASIK手术及某些药物引起,例如抗组织胺药、一些血压药物、激素替代疗法及抗抑郁药。例如来自烟草烟雾暴露或感染的慢性结膜炎也可导致这种症状。尽管可使用许多其它测试,诊断主要是基于症状。治疗取决于根本的病因。人工泪液是通常的第一线治疗方法。紧贴脸部的环绕式(Wrap around)眼镜可减少眼泪的蒸发。停止或更换某些药物可能有所帮助。在一些情况下,可使用药物环孢素或类固醇眼药水。另一种选择是泪管塞(lacrimal plug),以防止眼泪从眼表流出。干眼症有时不能再配戴隐形眼镜。

干眼症是常见的眼病,根据所观察的人口,它在某种程度上影响着5-34%的人口,在老年人中,它影响高达70%,在中国,它影响到约17%的人。干眼综合征的典型症状是干燥、烧灼感和沙粒状的眼睛刺激,随着时间的流逝,这种刺激会变得恶化。症状也可以描述为眼睛发痒、异物感、刺痛或疲劳,其它症状为疼痛、发红、拉扯感和眼后压力。可能会感觉到眼中有些东西,例如污班,对眼睛表面造成的损害增加了不适感及对强光的敏感性,通常两只眼睛都会受影响。眼睛也可能会有粘稠分泌物,虽然看似奇怪,但干眼症会导致眼睛流水,发生这种情况是因为眼睛发炎。一个人可能会经历过度流泪,就像什么东西进入眼睛一样,这些反射性的眼泪不一定会使眼睛感觉更好。这是因为它们是对于损伤、刺激或情绪的反应,而产生的水样形式,它们并无防止干眼症所必需的润滑特性。

因为眨眼会使眼睛流泪,故由于长时间使用眼睛而导致眨眼速度降低的活动将会使症状恶化。这些活动包括长时间阅读、使用计算机、驾驶或看电视。在风大、多尘或烟雾(包括香烟烟雾)区域、在包括飞机在内的高海拔干燥环境中、湿度较低的日子以及在空调(尤其是在汽车中)、风扇、加热器甚至使用吹风机等区域,症状会加剧。在凉爽,下雨或大雾的天气以及潮湿的地方(例如淋浴),症状会减轻。

大多数干眼症的人会受到轻微刺激,没有长期影响。然而,如果症状不及时治疗或变为严重,可引起并发症,造成眼睛损伤,导致视力受损或(很少)造成视力丧失。症状评估是干眼症诊断的关键组成部分,在某种程度上,许多人认为干眼症是一种基于症状的疾病,已经开发许多问卷来确定允许用于干眼症诊断的积绩分。眼睛干一段时间后会导致眼球表面的小擦伤。在晚期病例中,上皮发生病理性变化,即鳞状转移瘤化生和杯状细胞丧失。一些严重的情况会导致角膜表面增厚、角膜糜烂、点状角膜病变、上皮缺损、角膜溃疡(无菌及感染)、角膜新生血管形成、角膜瘢痕形成、角膜变薄且甚至是角膜穿孔。另一个促成因素可能是催泪蛋白单体缺乏,催泪蛋白单体为催泪蛋白的活性形式,在含水不足的干眼症、休格伦氏综合征干眼症,与隐形眼镜相关的干眼症和睑炎中选择性降低。

通常仅依症状即可诊断出干眼症,测试可确定眼泪的数量和质量。可执行狭缝灯检查以诊断干眼症并记录对眼睛的任何损害。Schirmer氏试验可测量浸于眼球中的水分含量,此测试有利于确定症状的严重性。使用5mm宽35mm长的Whatman#41滤纸,在有麻醉和无麻醉的情况下进行5分钟的Schirmer氏试验。对于此测试,在有或没有麻醉的情况下,5mm以下的润湿被认为诊断为干眼症。若Schirmer氏试验的结果异常,则可执行Schirmer II试验以测量反射分泌。在此试验中,用棉花棒涂抹鼻粘膜,然后以Whatman#41滤纸测量眼泪产生。对于所述测试,五分钟后15mm以下的润湿被认为是异常的。

泪膜破裂时间(tear breakup time,TBUT)试验用于测量眼中泪膜破裂所需的时间,将一滴萤光素放入盲管后可确定泪膜破裂时间。泪液蛋白分析试验可测量泪液中所含的溶菌酶,在眼泪中,溶菌酶约占总蛋白质含量的20%至40%。乳铁蛋白分析试验提供与其它试验良好的相关性。最近所描述自然存在于眼泪中的分子Ap4A在不同的眼球干燥状态下异常的高,所述分子可简单借由平易的Schirmer氏试验取得眼泪样品进行生化定量。利用这种技术,可确定病患眼泪中Ap4A的浓度,从而客观诊断样品是否指示出干眼症。

TENS。经皮神经电刺激(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation,TENS或TNS)是使用装置产生的电流刺激神经以达到治疗目的。从定义上而言,TENS涵盖用于神经兴奋的经皮施加电流的完整范围,虽然所述术语通常用于限制性更强的目的,即描述用于治疗疼痛的携带式刺激器所产生的脉冲种类。所述装置通常使用两个或多个电极连接至皮肤,典型的电池供电的TENS单元能够调整脉冲宽度、频率和强度。一般而言,TENS以高频(>50Hz)和低于运动收缩(感应强度)的强度施加,或低频(<10Hz)和产生运动收缩的强度施加。

国内市场上可购得的TENS装置用于非侵入性神经刺激,旨在减轻急性和慢性疼痛,原则上,必须有足够的刺激强度才能达到以TENS缓解疼痛。治疗保真度的分析(意指试验中TENS的传送符合当前的临床建议,例如使用“强烈但舒适的感觉”及适当的频繁治疗持续时间)显示,较高的保真度试验倾向正面结果。一些研究已显示客观的证据,TENS可调节或抑制大脑中的疼痛信号。

市场上可获得各种商用现成的TENS装置,主要用于借由使用通过皮肤传递到神经的电脉冲来改变疼痛感觉,从而提供非侵入性、无药物的疼痛控制方法。市售的TENS设备的实例为Roscoe Medical Inc.(Middleburg Heights,OH,U.S.A.)出售的TENS 3000型,在标题为:“Instruction Manual for the TENS 3000”的说明手册中进行说明,及由RoscoeMedical Inc.(Middleburg Heights,OH,U.S.A.)出售的TENS 7000型,在标题为:“Instruction Manual for the TENS 7000”(文件编号42-DT7202_0l)的说明手册中进行说明,所述说明手册于2019年5月从互联网下载,两者均为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。

Phillips的美国专利申请号2005/0234525中描述用于治疗神经疾病的方法及用于所述方法的设备:发明名称为:“Electric stimulation for treating neuropathyusing asymmetric biphasic signals”,所述专利为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。所述设备可包括被配置为输出非对称双相信号的控制器。所述设备也可包括第一容器和第二容器,第一和第二容器可被配置为容纳流体。所述设备也可包括第一电极和第二电极,第一电极和第二电极可被配置为与经所述容器保持的流体电性缔结,并可被配置为耦合至所述控制器。电极可被配置为接收从控制器输出的非对称双相信号。

一种对病患具有绝对保护免于电击和自动操作的经皮电神经刺激治疗设备和方法叙述于Pedigo等人的美国专利号4,769,881中,标题为:“High precision tensapparatus and method of use”,其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。所述设备可在三种模式下操作,可由计时器控制,连续操作或处于自动模式,其中当探针从病患体内取出然后重新接触时,计时器会自动重置。提供用于在每个刺激脉冲之前检查病患和探针之间连续性的电路,这些脉冲以相同频率产生,且与刺激脉冲具有恒定的相移。在每组刺激脉冲开始时,将脉冲在4-5秒的间隔内缓慢上升,以避免对患者产生任何最初的冲击。所述装置也可用于在病患身上定位合适的施用点。施加的脉冲是具有固定电压的可变电流脉冲。

在Gozani等人的美国专利号8,948,876中叙述用于人类经皮电神经刺激的设备,名称为:“Apparatus and method for relieving pain using transcutaneouselectrical nerve stimulation”,其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。所述设备包括外壳;安装在壳体内的刺激装置,用于电刺激神经;可释放地安装到壳体的电极阵列,可连接至所述刺激装置,并包含用于电刺激神经的电极;安装在壳体上并电性连接至所述刺激装置的控制装置,用于控制所述刺激装置;安装在壳体上并电性连接至所述刺激装置的监测装置,用于监测所述刺激装置;安装在壳体上并电性连接至所述控制装置的用户接口装置,用于控制所述刺激装置;安装在壳体上并电性连接至所述控制装置和监视装置的显示装置,用于显示所述刺激装置的状态;附接到外壳的系带,并配置为将所述外壳、刺激装置和电极阵列保持在特定的解剖位置以治疗疼痛。

一种电子刺激装置,特别示出的刺激装置为用于借由神经纤维刺激来抑制疼痛的经皮神经电刺激(TENS)装置被叙述于Bartelt等人的美国专利号5,069,211,名称为:“Microprocessor controlled electronic stimulating device having biphasicpulse output”,其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。双相恒流输出脉冲通过非侵入性位于用户皮肤上的电极对施加于用户。微处理器所产生的控制脉冲在与每个电极对相关的双相输出级(output stage)控制双相输出脉冲的产生,且所产生的双相输出脉冲从每个输出级电容性耦合,所述输出阶段也包括用于实现电容器放电的泄放器网络。刺激可经用户选择的水平连续施加,或可以其可选择的最大水平定时变化的强度施加,并且还提供强度和感测故障的显示,包括低电池电压。

EMS。电肌肉刺激(Electrical muscle stimulation,EMS),也称为神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation,NMES)或电肌刺激,是利用脉冲引起的肌肉收缩。近几年中,EMS受到越来越多的关注,其原因有很多:其可用作健康受试者和运动员的力量训练工具;其可用作部分或全部固定的病患的复健和预防工具;其可用作评估体内神经和/或肌肉功能的测试工具;其可用作运动员的运动后恢复工具。脉冲由装置产生,并通过皮肤上靠近被刺激的肌肉的电极传递,电极通常是粘附在皮肤上的垫。冲动模仿来自中枢神经系统的动作电位,导致肌肉收缩。

在医学上,EMS用于复健目的,例如在物理治疗中,预防由于不活动或神经肌肉失衡引起的肌肉萎缩,可例如发生于肌肉骨胳受伤(对骨胳、关节、肌肉、韧带和肌腱的损伤)之后。此与经皮电神经刺激(TENS)不同,后者是将电流用于疼痛治疗。

皮肤电极。电极是用于与电路的非金属部分(例如,半导体、电解质、真空或空气)接触的导电体。皮肤电极是附着在身体表面的实际导电垫,任何一对电极都可测量两个对应连接位置之间的电位差。通常,将10个连接到人体的电极用于形成12条ECG引线,每条引线测量一个特定电位差(如下表所列)。常用的两种类型的电极是平面薄纸贴纸和自粘圆形垫,前者通常用于单个ECG记录,而后者则用于粘贴更长的时间进行连续记录。每个电极由导电的电解质凝胶和银/氯化银导体组成,凝胶通常包含氯化钾-有时也包含氯化银-以允许电子从皮肤传导到导线和心电图。

“电子皮肤”电极。形状为微型纹身的柔性、可拉伸印刷电路电极(在本文中称为“电子皮肤”电极)被叙述于标题为“Bionic Skin for a Cyborg You-Flexibleelectronics allow us to cover robots and humans with stretchy sensors”的文章(Takao Someya of the University of Tokyo,Japan,published 26Aug.2013in IEEESpectrum)(于2019年5月从https://spectrum.ieee.org/biomedical/bionics/bionic-skin-for-a-cyborg-you下载),其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。此类电极通常由印刷在附着于皮肤的粘合膜上的图案化导电材料组成。

电肌图检查是一种非侵入性方法,广泛用于绘制肌肉活化作用。几十年来,普遍认为干燥的金属电极会形成不良的电极与皮肤的接触,这使其不适于皮肤电肌图法的应用。因此,胶凝电极是电肌图法的标准,其用途几乎完全限于实验室环境。纹身电极由层压在粘性聚合物薄膜之间的导电材料制成,电极端暴露在外,可附着在皮肤上,而连接器端附着在细长的连接器(ZIF-零插拔力连接器,用于连接柔性印刷电路)。此细长的ZTE连接器借由柔性电缆连接到信号产生器。新颖干电极,呈现出色的电肌图法记录以及优异的用户舒适性被介绍于标题为“Temporary-tattoo for long-term high fidelity biopotentialrecordings”的文章(Bareket L.,Inzelberg L.,Rand D.,David-Pur M.,Rabinovich D.,Brandes B.,及Hanein Y.着(皆为Tel-Aviv University,Tel-Aviv,Israel),published12May 2016on Scientific Reports[6:25727,DOI:l0.l038/srep25727]),其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。使用碳墨水网版印刷于软载体上来实现电极,电极的贴合性有助于建立与皮肤的直接接触,从而无需使用凝胶。电浆聚合的3,4-伸乙基二氧噻吩用于增强电极的阻抗。循环伏安法(cyclic voltammetry)测量公开在潮湿条件下电极电容增加高达100倍,阻抗测量显示人体皮肤上的电极阻抗降低10倍。证实了电极对于从手和脸部进行长期电肌图法记录的适用性。所呈现的电极非常适合许多应用,例如脑机接口(brain-machine interfacing)、肌肉诊断、损伤后复健和游戏。电极组件20的实例显示于图2。组件20包括两个电极24a及24b,其用作要贴附到被治疗的人体的皮肤贴布,并经由各自分离的导线21a和21b连接到ZTF连接器22的各自的外露导线23a和23b。

EEG电极。放置在头皮上的EEG电极可为“无源”或“有源”的。金属的无源电极例如借由电缆连接到放大器。有源电极可具有内置的前置放大器,以使其对环境噪音和电缆移动不太敏感。一些类型的电极可能需要凝胶或食盐水进行操作,以降低皮肤电极的接触阻抗。而其它类型的EEG电极可在没有凝胶或食盐水的情况下操作,被认为是“干电极”。借由EEG可测量各种大脑活动模式,经常用于情感计算的一些普及模式,包括:事件关联非同步性/同步性、事件相关电位(例如,P300波动和错误电位)及稳态诱发电位。EEG电极的测量通常要经过各种特征提取技术,这些技术旨在借由理想的少量相关值来表示原始或经过预处理的EEG信号,这些相关值叙述了信号中所包含的任务相关性信息。例如,这些特征可为在选定频道和特定频带上的EEG的功率。

植入式电极。植入式电极被叙述于一简报中,标题为:“Implantable NeuralElectrodes-Implantable Electronics Session”,由Dr.Martin Schuettler(of theLaboratory for Biomedical Microtechnology Department of MicrosystemEngineering University of Freiburg,Germany)于2012-03-30发表,及叙述于标题为:“ELECTRODE IMPLANTATION IN THE HUMAN BOOT”的Margaret I.Babb,Ph.D.及AnthonyM.Dymond,Ph.D的1974年公开的文章中(Brain Information Service—Brain ResearchInstitute,University of California,Los Angeles,California,U.S.A.),其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。

EEG。脑电流描记法(Electroencephalography,EEG)是一种电生理监测方法,用于记录沿头皮放置的电极(通常为非侵入性)的大脑电活动,尽管有时在特定应用中使用侵入性电极。EEG测量由脑神经元内的离子电流引起的电压波动。在临床环境中,EEG是指一段时间内大脑自发性电活动的记录,由放置在头皮上的多个电极记录的。诊断应用通常集中在EEG的频谱内容上,即在EEG信号中可观察到的神经振荡的类型(通常称为“脑波”)尽管空间分辨率有限,但EEG仍然是用于研究和诊断的有价值的工具,尤其是当在需要毫秒范围的时间分辨率(CT或MRI无法实现)的情况下。EEG技术的衍生物包括诱发电位(EP),其涉及平均时间锁定的EEG活动以呈现一些类型的刺激(视觉、体感或听觉)。事件相关电位(ERP)是指平均EEG反应,所述反应被时间锁定于更复杂的刺激处理上;此技术用于认知科学、认知心理学和心理生理研究。EEG及测量EEG叙述于2006年公开的文章中(Wiley Encyclopedia ofBiomedical Engineering by Katarzyna Blinowska and Piotr Durka of WarshowUniversity,Waszawa,Poland),标题为:“ELECTROENCEPHALOGRAPHY(EEG)”,叙述于M.Teplan的文章中(于Measurement Science Review(Volume2,Section 2,2002)),标题为:“Fundamentals of EEG Measurement”,及叙述于M.Kabiraj的简报中(于Neuroscoences 2003;Vol.8Supplement 2),标题为:“EEG COURSE-Workshop 1-‘Basicprinciples and interpretations of electroencephalography'”,其为了所有目的以其整体并入本文,如同在本文中充分阐述。

在现有的头皮EEG中,通常是在借由轻微磨损以减少因死皮细胞引起的阻抗来准备头皮区域之后,借由使用导电凝胶或糊剂在头皮上置放电极来获得记录。许多系统通常使用电极,每个电极都连接至个别的电线上。一些系统使用帽或网,其中嵌入电极;尤其常见于当需要高密度的电极阵列时。电极的位置和名称由International 10-20系统指定,用于大多数临床和研究应用(使用高密度阵列时除外),此系统确保电极的命名在实验室之间是一致的。在大多数临床应用中,使用19个记录电极(加上接地和系统参考电极)。当记录新生儿的EEG时,通常使用较少数量的电极。当临床或研究应用需要增加大脑特定区域的空间分辨率时,可将额外的电极添加到标准设置中。高密度阵列(通常经由帽或网)可包含多达256个在头皮周围大致均匀分布的电极。每个电极连接到差动放大器的一个输入(每对电极一个放大器);公用系统参考电极连接到每个差动放大器的其它输入。这些放大器放大活性电极和参考电极之间的电压(通常为1,000-100,000倍或60-100dB的电压增益)。在模拟EEG中,然后信号经过滤波(下一段),且当纸张从下面穿过时,EEG信号如同笔的偏转而输出。然而,当今大多数EEG系统都是数字化的,放大后的信号在通过抗混迭滤波器后,通过模数转换器进行数字化处理。在临床头皮EEG中,模拟至数字采样通常发生在256-512Hz处;在一些研究应用中,采样率高达20kHz。

在记录期间,可使用一系列活化程序,这些程序可能会导致正常或异常的EEG活动,否则可能看不到。这些程序包括过度换气、光刺激(使用频闪灯)、闭眼、精神活动、睡眠和睡眠剥夺,在(住院)癫痫监测期间,可能会取消患者的典型癫痫发作药物。数字EEG信号以电子方式存储,可针对显示进行过滤,高通滤波器和低通滤波器的典型设置分别为0.5-1Hz和35-70Hz。高通滤波器通常会过滤掉慢的假影,例如电动信号和运动假影,而低通滤波器会过滤掉高频假影,例如电肌图信号。通常使用一个额外陷波滤波器来消除由电线(美国为60Hz,而在许多其它国家为50Hz)造成的假影,可借由免费的EEG软件(例如EEGLAB或Neurophysiological Biomarker Toolbox)来处理EEG信号。

作为癫痫手术评估的一部分,可能有必要在硬脑膜表面下的大脑表面附近插入电极,这可经由钻孔或开颅手术来完成,此被不同地称为“皮层电描记术(ECoG)”、“颅内EEG(I-EEG)”或“硬膜下EEG(SD-EEG)”。深度电极也可置于大脑结构中,例如杏仁核或海马回结构,其为常见的癫痫病灶,头皮EEG可能无法清楚“看到”。以如同数字头皮EEG(上)相同方式处理皮层电描记术信号,但有一些警告,由于尼奎斯(Nyquist)定理的要求,通常以比头皮EEG更高的采样率记录ECoG-硬膜下信号由较高频率成分的较高优势组成。此外,许多影响头皮EEG的假影都不影响ECoG,因此显示过滤通常不需要。

当从头皮测量时,典型的成人EEG信号的振幅约为10pV至100pV,且当从硬膜下电极测量时,约为10-20mV。由于EEG电压信号表示两个电极处的电压的差,因此可以数种方式中的一种来设置供阅读脑电图师使用的EEG显示。EEG频道的图像称为合成画面(montage)。

互联网。互联网是使用标准化的互联网协议系列(Internet Protocol Suite,TCP/IP)的相互连接的计算机网络的全球系统,包括传输控制协议(Transmission ControlProtocol,TCP)和互联网协议(Internet Protocol,IP),为全球数十亿用户提供服务,其为一种由数以百万计的本地至全球范围内的私有、公共、学术、商业和政府网络所组成的网络,这些网络借由电子和光学联网技术的广泛阵列连接。互联网承载着广泛的信息资源和服务,例如全球信息网(World Wide WebWWW)上互连的超文件文档以及支持电子邮件的基础结构。互联网骨干网是指大型的,战略性互连网络与互联网上的核心路由器之间的主要数据路由。这些数据路由器由商业、政府、学术机构和其它高容量网络中心,互联网交换点和网络访问点托管,这些交换点在国家、洲以及世界各大洋之间交换互联网流量。参与互联网骨干网的互联网服务供应商(通常是第1层网络)之间的流量交换借由私下协商的互连协议来交换流量,所述协议主要受免结算对等原则(principle of settlement-freepeering)约束。

传输控制协议(TCP)是RFC 675和RFC 793中所述的互联网协议套件(IP)的核心协议之一,整个套件通常称为TCP/IP。TCP在连接到局域网、内部网络或公共互联网的计算机上运行的程序之间,提供可靠、有序且经过错误检查的八比特位流传送,它位于传输层。网络浏览器通常在连接到全球信息网上的服务器时使用TCP,并用于传递电子邮件并将文件从一个位置传输到另一个位置。HTTP、HTTPS、SMTP、POP3、IMAP、SSH、FTP、Telnet和其它各种协议都封装在TCP中。作为TCP/IP套件的传输层,TCP在应用程序和互联网协议(IP)之间的中强度提供通信服务。由于网络拥塞、流量负载平衡或其它不可预测的网络行为,IP数据包可能丧失、重复或乱序发送。TCP检测到这些问题,请求重新传输丧失的数据、重新排列无序的数据,甚至帮助最小化网络拥塞以减少其它问题的发生。一旦TCP接收器重新组合了最初发送的八比特位序列,它将把它们传递给接收应用程序。因此,TCP从底层网络详细信息中提取出应用程序的通信。TCP已被许多互联网最受欢迎的应用程序广泛使用,包括全球信息网(WWW)、电子邮件、档案传输协议、安全壳(Secure Shell)、对等网络档案分享(peer-to-peer file sharing)及一些串流介质应用程序。

IP层处理数据的实际传递时,TCP会保持跟踪数据传输的个别单元(称为段),这些段被划分为较小的信息片段或用于通过网络有效路由的数据。例如,当从网络服务器发送HTML档案时,所述服务器的TCP软件层将文件的八比特位组序列划分为多个段,并将其分别转发至IP软件层(互联网层)。互联网层借由添加包含(除其它数据外)目的地IP地址的标头,将各TCP段封装至IP封包中。当目的地计算机上的客户端程序接收到时,TCP层(传输层)将重新组装各个段,并确保将它们正确排序并在将其串流至应用程序时不会出错。

TCP协议操作可区分为三个阶段,首先,在进入数据传输阶段之前,必须在多步骤交握(handshake)过程(连接建立)中正确建立连接。数据传输完成后,连接终止将关闭已建立的虚拟电路并释放所有分配的资源。TCP连接通常借由操作系统通过程序设计接口管理,所述接口代表通信的本地端点互联网套接字(socket)。在TCP连接的整个过程中,本地端点都会经历一系列状态变更。

互联网协议(IP)是主要的通信协议,用于使用互联网协议套组跨网络中继数据报(数据包),其被认为是建立互联网的主要协议,并负责跨网络边界路由数据包。IP是互联网协议套组的互联网层中的主要协议,其任务是根据其地址将数据报从源主机(sourcehost)传递至目的地主机。为此,IP定义了数据报封装的寻址方法和结构。互联网协议第4版(IPv4)是互联网的主要协议。IPv4叙述于互联网工程任务小组(Internet EngineeringTask Force,IETF)的意见请求(Request for Comment,RFC)791及RFC 1349中,其后续版本互联网协议第6版(IPv6)目前正活跃并正在全球范围内不断发展。如RFC 2460中所述,IPv4使用32比特位地址(提供40亿个:4.3 x l09个地址),而IPv6使用128比特位地址(提供3400亿个或3.4x1038个地址)。

互联网架构除其它配置外还采用了客户端-服务器模型。术语“服务器”或“服务器计算机”在本文中是关于连接到互联网的装置或计算机(或多个计算机),并用于向连接到互联网的其它计算机或其它装置(在此上下文中称为“客户端”)提供设施或服务。服务器通常是具有IP地址并执行“服务器程序”的主机,并通常充当套接字收听器。许多服务器具有专用功能,例如网络服务器、网域名称系统(Domain Name System,DNS)服务器(叙述于RFC1034和RFC 1035)、动态主机组态协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)服务器(在RFC 2131和RFC 3315中描述)、邮件服务器、档案传送协议(File TransferProtocol,FTP)服务器及数据库服务器。同样地,本文所使用的术语“客户端”包括,但不限于程序或装置,或执行此程序的计算机(或一系列计算机),其在互联网间访问服务器以获取服务或资源。客户端通常启动服务器可接受的连接,作为非限制性实例,网络浏览器是连接到网络服务器以检索网页的客户端,而电子邮件客户端是连接到邮件存储服务器以检索邮件的客户端。

无线。本文中的任何实施方式可与一种或多种类型的无线通信信号和/或系统结合使用,例如,射频(Radio Frequency,RF)、红外线(Infra Red,IR)、频分复用(Frequency-Division Multiplexing,FDM)、正交FDM(OFDM)、时分复用(Time-Division Multiplexing,TDM)、时分多址(Time-Division Multiple Access,TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、通用封包无线电服务(General Packet Radio Service,GPRS)、扩展GPRS、码分多址(Code-DivisionMultiple Access,CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA2000、单载波CDMA、多载波CDMA,多载波调变(MDM)、离散多音调(DMT)、蓝牙(RTM)、全球定位系统(GPS)、Wi-Fi、Wi-Max、ZigBee(TM)、超宽带(UWB)、全球移动通信系统(GSM)、2G、2.5G、3G、3.5G、GSM增强数据率演进(GSM演进的增强数据速率,EDGE)等。本文中的任何无线网络或无线连接可实质上根据现有的IEEE802.11、802.11a、802.11b、802.11g、802.11k、802.11h、802.11r、802.16、802.16d、802.16e、802.20、802.21标准和/或上述标准的未来版本和/或衍生来操作。此外,本文的网络元件(或装置)可由下列所组成、作为其一部分或包括:蜂巢式无线电话通信系统、蜂巢式电话、无线电话、个人通信系统(PCS)装置、包含无线通信装置或移动/可携式全球定位系统(GPS)装置的PDA装置。此外,无线通信可基于标题为“Internetworking TechnologiesHandbook”中第20章:“Wireless Technologies”(Cisco Systems的公开编号1-587005-001-3,Inc.(7/99))中描述的无线技术,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。无线技术和网络进一步叙述于Pearson Education,Inc.William Stallings在2005年出版的书([ISBN:0-13-191835-4],标题为:“Wireless Communications andNetworks-second Edition”)中,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

无线网络通常使用天线(antenna)(也称为天线(aerial)),所述天线是将电力转换为无线电波的电气设备,相反来说也是,连接到无线电收发机。在发送中,无线电发射机向天线端子提供以射频振荡的电流,且天线以电磁波(无线电波)的形式辐射来自电流的能量。在接收中,天线会拦截电磁波的一些功率,以便在其终端产生低电压,所述低电压会被施加到要放大的接收器上。通常,天线由电性连接(通常通过传输线)到接收器或发射器上的金属导体(元件)配置组成。借由发射器强迫通过天线的电子的振荡电流将在天线元件周围产生振荡磁场,而电子的电荷也沿所述元件产生振荡电场。这些时变场以横向电磁场波移动形式自天线辐射到太空。相反地,在接收期间,入射无线电波的振荡电场和磁场将力施加到天线元件中的电子上,从而使它们来回移动,从而在天线中产生振荡电流。可将天线设计为在所有水平方向上(全向天线)相等或优先在特定方向(定向或高增益天线)上发送和接收无线电波。在后一种情况下,天线也可包括不具有与发射器或接收器的电性连接的额外元件或表面,例如寄生元件、抛物面反射器或喇叭,其用于将无线电波引导到波束或其它所要的辐射图形中。

ISM。工业、科学和医学(ISM)无线电频带为国际上保留的无线电频带(无线电频谱的一部分),作为用于除电信以外的工业、科学和医学目的的射频(RF)能量所使用的。通常,在这些频带中运行的通信设备必须能够承受ISM设备所产生的任何干扰,且用户没有针对ISM装置操作的监管保护。ISM频带由ITU-R在无线电规则(Radio Regulations)的5.138、5.150和5.280中定义。各个国家由于国家无线电法规的不同,使用这些部分指定的频带可能有所不同。由于使用ISM频带的通信装置必须容忍来自ISM设备的任何干扰,因此通常允许未经许可的操作使用这些频带,因为无论如何,未经许可的操作通常都需要容忍来自其它装置的干扰。ISM频带与未授权和已授权的操作共享分配;然而,由于有害干扰的可能性很高,因此频带的许可使用率通常较低。在美国,ISM频带的使用受FederalCommunications Commission(FCC)规则第18部分的管辖,而第15部分包含无执照的通信设备(甚至那些共享ISM频率的通信装置)的规则。在欧洲,ETSI负责管理ISM频带。

常用的ISM频带包括:包括2.400GHz和2.500GHz之间的频带的2.45GHz频带(也称为2.4GHz频带)、包括5.725-5.875GHz频带的5.8GHz频带、包括24.000-24.250GHz频带的24GHz频带、包括61.000-61.500GHz频带的61GHz频带、包括122.000-123.000GHz频带的122GHz频带及包括244.000-246.000GHz频带的244GHz频带。

ZigBee。ZigBee是基于个人局域网(Personal Area Network,PAN)的IEEE802标准的一套使用小型、低功率数字无线电的高级通信协议套件的标准。应用包括无线电灯开关、带有室内显示器的电表及其它需要以相对低的速率进行短距离无线数据传输的消费和工业设备。由ZigBee规格所定义的技术旨在比其它WPAN(例如蓝牙)更简便、更便宜。ZigBee针对需要低数据速率、较长电池寿命和安全网络的射频(RF)应用。ZigBee具有250kbps的定义速率,适用于来自传感器或输入装置的周期性或间歇性数据或单一信号传输。

ZigBee建立在IEEE标准802.15.4(2003版)中针对低速率WPAN所定义的物理层和介质访问控制上。所述规格进一步公开四个主要组件:网络层、应用程序层、ZigBee装置管制物件(ZigBee Device Object,ZDO)及制造商定义的应用程序物件,它们允许客户规格设定及偏好的总体整合。ZDO负责许多任务,包括保持设备角色、管理加入网络的请求、设备发现及安全性。由于ZigBee节点可在30毫秒或更短的时间内从睡眠模式进入活动模式,因此延迟可能很短且装置可反应,特别是与蓝牙唤醒延迟(通常约为三秒)相比。ZigBee节点可在大多数时间休眠,因此平均功率耗损可以降低,从而延长电池寿命。

ZigBee装置定义了三种类型:ZigBee协调器(ZigBee Coordinator,ZC)、ZigBee路由器(ZigBee Router,ZR)和ZigBee终端装置(ZigBee End Device,ZED)。ZigBee协调器(ZC)是功能最强大的设备,它构成了网络树的根,并可桥接到其它网络。每个网络中只有一个已定义的ZigBee协调器,因为它是最初启动网络的装置,它能够存储有关网络的信息,包括充当安全锁匙的信任中心和存储库。ZigBee路由器(ZR)可运行应用程序功能,并可充当中间路由器,并从其它设备传递数据。ZigBee终端设备(ZED)包含与上代节点(协调器或路由器)对话的功能,这种关系允许节点在相当长的时间内进入睡眠状态,从而延长电池寿命。ZED需要最少的存储器,因此与ZR或ZC相比,其制造成本更低。

所述协议基于最近的算法研究(无线自组网按需平面距离向量路由协议(Ad-hocOn-demand Distance Vector,neuRFon))以自动建构节点的低速随意网络(ad-hocnetwork)。在大多数大型网络实例中,网络将是一群群集,其也可形成网格或单一群集。目前的ZigBee协议支持能信标及不能信标的网络。在不能信标的网络中,使用非分片CSMA/CA频道访问机制,在这种类型的网络中,ZigBee路由器通常会使其接收器连续活动,从而需要更强大的电源。然而,此允许异质网络,其中一些装置连续接收,而其它装置仅在检测到外部刺激时发送。

在能信标的网络中,称为ZigBee路由器的特殊网络节点会定期发送信标,以向其它网络节点确认其存在。节点可能会在信标之间休眠,因此降低其工作周期并延长其电池寿命。信标间隔取决于数据速率;其等可在250Kbit/s时为15.36毫秒至251.65824秒、在40Kbit/s时为24毫秒至393.216秒,及在20Kbit/s时为48毫秒到786.432秒。一般而言,ZigBee协议可最大程度地缩短无线电开启时间,以降低功率耗损。在信标网络中,仅在传输信标时才需要活化节点。在不能信标的网络中,功率耗损是确定不对称的:一些装置始终处于活动状态,而另一些设备大部分时间都在休眠中。

除Smart Energy Profile 2.0外,目前的ZigBee装置符合IEEE 802.15.4-2003低速无线个人局域网(Low-Rate Wireless Personal Area Network,LR-WPAN)标准。所述标准指定了较低的协议层-PHYsical层(PHY)和数据链路层(Data Link Layer,DLL)的介质访问控制(Media Access Control,MAC)部分。基本频道访问模式是“避免碰撞的载波感知多重访问/冲突”(Carrier Sense,Multiple Access/Collision Avoidance,CSMA/CA),即节点以人们交谈的相同方式交谈;他们短暂地检查,以确保在开始之前没有人在说话。使用CSMA有三个值得注意的例外,信标按固定的时间表发送,且不使用CSMA。消息确认也不使用CSMA。最后,在具有低延迟实时要求的信标定向网络中的设备也可使用保障时槽(Guaranteed Time Slots,GTS),其根据定义不使用CSMA。

Z-Wave(Z轴向波)。Z-Wave是Z-Wave Alliance(http://www.z-wave.com)为家庭自动化而设计的无线通信协议,专门用于住宅和轻商业环境中的远程控制应用。所述技术使用嵌入或改装到例如照明、家庭访问控制、娱乐系统和家用电器等家用电子装置和系统中的低功率RF无线电。Z-Wave使用专为远程控制应用所设计的低功率无线技术进行通信。Z-Wave在大约900MHz的亚千兆赫兹频率范围内操作,此频带可与一些无线电话和其它消费性电子装置竞争,但可避免受在拥挤的2.4GHz频带上运行的WiFi和其它系统的干扰。Z-Wave被设计为轻易嵌入消费性电子产品中,包括电池供电的装置,例如遥控器、烟雾报警器和安全传感器。

Z-Wave是一种网状网络技术,其中网络上的每个节点或装置都能够穿过墙壁或地板发送和接收控制命令,并使用中间节点绕过家中可能发生的家庭障碍物或无线电死点。Z-Wave装置可单独或成组工作,并可被程序设计为自动或通过远程控制触发多个装置的场景或事件。Z-Wave无线电规格包括9,600bit/s或40Kbit/s的带宽,完全可互操作的GFSK调制,以及在“露天”条件下的大约100英尺(或30米)的范围,而室内的减小范围取决于建筑材料等。Z-Wave无线电使用900MHz ISM频带:908.42MHz(美国);868.42MHz(欧洲);919.82MHz(香港);和921.42MHz(澳大利亚/新西兰)。

Z-Wave使用源路由网状网络拓扑,并具有一个或多个控制路由和安全性的主控制器。这些装置可借由使用中间节点主动路由来与其它设备通信,并规避可能出现的家庭障碍或无线电死角。从节点A到节点C的消息即使两个节点不在范围内也可成功传递,前提是第三个节点B可与节点A和C进行通信。如果优选的路由不可取得,则消息发起方将尝试其它路由直到找到“C”节点的路径。因此,Z-Wave网络的横跨范围可比单一单元的无线电范围远得多;然而,对于这些中继段的一些,可能会在控制命令和所需结果之间引入延迟。为了使Z-Wave单元能够路由未经请求的消息,它们不能处于休眠模式。因此,大多数电池供电装置都不被设计为中继器单元。Z-Wave网络最多可包含232个装置,如果需要更多装置,则可选择桥接网络。

WWAN。本文中的任何无线网络可为无线广域网(Wireless Wide Area Network,WWAN),例如无线宽带网络,且WWAN端口可为天线,且WWAN收发器可为无线调制解调器。无线网络可为卫星网络,天线可为卫星天线,且无线调制解调器可以是卫星调制解调器。无线网络可为WiMAX网络,例如根据、兼容或基于IEEE 802.16-2009,天线可为WiMAX天线,且无线调制解调器可以是WiMAX调制解调器。无线网络可为蜂巢式电话网络,天线可为蜂巢式天线,且无线调制解调器可为蜂巢式调制解调器。蜂巢式电话网络可以是第三代(3G)网络,且可使用UMTS W-CDMA、UMTS HSPA、UMTS TDD、CDMA2000 lxRTT、CDMA2000 EV-DO或GSM EDGE-Evolution。蜂巢式电话网络可以是第四代(4G)网络,并且可使用HSPA+、Mobile WiMAX、LTE、LTE-Advanced、MBWA或可兼容,或基于IEEE 802.20-2008。

WLAN。无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是一种流行的无线技术,它利用了工业、科学和医学(ISM)频谱。在美国,ISM频谱中的三个频带是A频带902-928MHz;B频带2.4-2.484GHz(也称为2.4GHz);及C频带5.725-5.875GHz的(也称为5GHz)。在例如欧洲和日本等不同地区使用重迭和/或相似的频带。为了使不同供应商制造的设备间具有互操作性,作为IEEE 802.11标准组的一部分,很少有WLAN标准得到发展,所述标准被称为WiFi(www.wi-fi.org)。IEEE 802.11b描述使用2.4GHz频带并支持11Mb/s的通信速率的通信,IEEE 802.11a使用5GHz频带来支持54MB/s,而IEEE802.11g使用2.4GHz频带来支持54Mb/s。在2003年7月由Telecom Regulatory Authority发布的标题为“WiFi Technology”的出版物中进一步描述WiFi技术,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。IEEE 802定义两个或多个装置间的随意连接,而不使用无线访问点:装置在范围内时可直接通信。自随意网络提供点对点的布局,通常用于诸如快速数据交换或多人LAN游戏的情况,因为设定容易且不需要访问点。

具有WLAN接口的节点/客户端通常称为STA(无线电台/无线客户端)。STA功能可被嵌入为数据单元的一部分,或可替代地为耦合到数据单元的专属单元,称为桥接器。尽管STA可在不使用任何额外硬件的情况下进行通信(随意模式),但此类网络通常涉及无线访问点(Wireless Access Point)(也称为WAP或AP)作为中介装置。WAP实现基于独立(Independent BSS,IBSS)的基本服务集(Basic Stations Set,BSS)和/或随意模式。STA、客户端、桥接器和WAP将在此统称为WLAN单元。在美国,IEEE 802.11g无线网络的带宽分配允许同时进行多个通信会话,其中定义了11个重迭的频道,它们之间的间隔为5MHz,跨越2412MHz作为频道编号1的中心频率,经过中心为2417和2457MHz的频道2作为频道编号10的中心频率,直到频道11的中心频率为2462MHz。每个带宽为22MHz,对称(+/-11MHz)位于中心频率附近。在传输路径中,首先,使用基于OFDM(正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing))调变技术的256QAM(正交振幅调变),基于要传输的数据生成基带信号(IF),从而获得22MHz(单频道宽)频带信号。然后,将信号上调变频至2.4GHz(RF),并将其置于所需频道的中心频率,然后经过天线传输到空中。类似地,接收路径包含RF频谱中的接收频道,所述频道被下调变频为基带(IF),然后在其中提取数据。

为了支持多个装置并使用永久性解决方案,通常使用无线访问点(WirelessAccess Point,WAP)。无线访问点(WAP,或访问点-AP)是允许无线装置使用Wi-Fi或相关标准连接至有线网络的设备。WAP通常作为独立装置连接到路由器(经由有线网络),但也可是路由器本身的组成部分。使用无线访问点(AP)允许用户添加使用很少或没有电缆访问网络的装置。WAP通常直接连接至有线乙太网络(Ethernet)连线,然后AP使用射频连线提供无线连接,以供其它有线连接的设备使用。大多数AP支持将多个无线设备连接到一个有线连接。无线访问通常涉及特殊的安全注意事项,因为WAP范围内的任何装置都可连接至网络。最常见的解决方案是无线流量加密。调制解调器访问点带有内建加密功能,例如有线等效隐私(Wired Equivalent Privacy,WEP)和Wi-Fi保护访问(Wi-Fi Protected Access,WPA),通常与密码或通行片语一起使用。通常将身份验证(尤其是WAP身份验证)用作授权的基础,授权可确定是否可向特定用户或进程授予特权、隐私(可防止非参与者知道信息)及不可否认,这是无法拒绝基于认证授权执行的操作。通常,身份验证,尤其是WAP身份验证,可以使用提供网络服务的身份验证服务器,应用程序可使用所述网络服务来对凭据(通常是其用户的帐户名和密码)进行身份验证。当客户提交一组有效的凭据时,它会收到一个加密票证,随后可将其用于访问各种服务。身份验证算法包括密码、Kerberos和公用钥匙加密。

用于数据连网的现有技术可基于单载波调变技术,例如AM(调幅)、FM(调频)和PM(调相),以及基于比特位编码技术,例如QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调变)及QPSK(Quadrature Phase Shift Keying,正交相移键控)。包括DSSS(DirectSequence Spread Spectrum,直接序列散谱)及FHSS(Frequency Hopping SpreadSpectrum,跳频展开频谱)的扩频技术是技术中已知的。扩频通常采用多载波调变(Multi-Carrier Modulation,MCM),例如OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)。OFDM和其它扩频通常用于无线通信系统中,尤其是在WLAN网络中。

BAN。无线网络可为根据或基于IEEE 802.15.6标准的人体局域网(Body AreaNetwork,BAN),且通信装置可包含含有BAN端口和BAN收发器的BAN接口。BAN可以是无线BAN(WBAN),且BAN端口可为天线,而BAN收发器可为WBAN调制解调器。

蓝牙。蓝牙是一种无线技术标准,用于与固定和移动装置进行短距离(使用ISM频带中2.4到2.485GHz的短波UHF无线电波)交换数据,并建立个人局域网(PAN)。其可连接多个装置,克服同步问题。个人局域网(PAN)可根据、兼容或基于BluetoothTM或IEEE802.15.1-2005标准。在Huang的美国专利申请号2014/0159877标题为“BluetoothControllable Electric Appliance”中描述一种蓝牙控制的电子设备,而在Garb等人的美国专利申请号2014/0070613标题为:“Electric Power Supply and Related Methods”中描述一种电源供应,其两者全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。任何个人局域网(PAN)都可根据、兼容或基于BluetoothTM或IEEE 802.15.1-2005标准。在Huang的美国专利申请号2014/0159877标题为“Bluetooth Controllable ElectricAppliance”中描述一种蓝牙控制的电子设备,而在Garb等人的美国专利申请号2014/0070613题为:“Electric Power Supply and Related Methods”中描述一种电源供应,其两者全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

蓝牙的操作频率在2402和2480MHz之间,或2400和2483.5MHz之间,包括在底端2MHz宽,在顶部3.5MHz宽的保护频带。这是在全球范围内未经许可(但不受管制)的工业、科学和医学(ISM)2.4GHz短程无线电频带中。蓝牙使用一种称为跳频展开频谱的无线电技术。蓝牙将传输的数据分成封包,并在79个指定的蓝牙频道中的一个传输每个封包,每个频道的带宽为1MHz。在启用自适应性跳频(Adaptive Frequency-Hopping,AFH)的情况下,其通常每秒执行800次跳频。低功耗蓝牙使用2MHz的间隔,可容纳40个频道。蓝牙是具有主从结构的基于封包的协议,一个微微网(piconet)中的一个主机最多可与七个从机通信,所有装置共享主机时钟。封包交换是基于主机定义的基本时钟,间隔为312.5ps。两个时脉组成一个625ps的时槽,两个时槽组成一个1250ps的时槽对。在单时槽封包的简单情况下,主机在偶数时槽中发送,在奇数时槽中接收。相反地,从机在偶数时槽中接收而在奇数时槽中发送。封包的长度可为1、3或5个时槽长,但在所有情况下,主机的传输均始于偶数时槽,而从机的传输始于奇数时槽。

一个主蓝牙装置最多可以与一个微微网(piconet)(使用蓝牙技术的随意计算机网络(ad-hoc computer network))中的七个设备通信,尽管并非所有装置都达到此最大值。这些设备可借由协议切换角色,而从属装置可成为主装置(例如,启动与电话的连接的耳机必须从主装置开始(作为连接的发起方),但随后可作为从属装置运行)。蓝牙核心规格提供两个或更多个微微网的连接以形成一个扇形网,其中某些装置同时在一个微微网中扮演主机,而在另一个微微网中充当从机。在任何给定的时间,数据都可在主机和另一装置之间传输(除了很少使用的广播模式之外)。主机选择要寻址的从机;通常,其以循环方式从一台装置快速切换到另一台装置。由于是主机选择要寻址的从机,而应所述在每个接收时槽中监听从机,因此,作为主机比作为从机减轻负担。成为七个从机的主机是可能的;作为一个以上的主机的从机是困难的。

低功耗蓝牙低功耗蓝牙(Bluetooth low energy,蓝牙LE,BLE,市面上称为Bluetooth Smart)是由Bluetooth Special Interest Group(SIG)设计和销售的无线个人局域网技术,目的在健康照护、健身、信标、安全性和家庭娱乐方面的新颖应用。相较于典型蓝牙,Bluetooth Smart旨在提供降低相当多的功耗和成本同时保持相似的通信范围。低功耗蓝牙在2014年12月2日发布的Bluetooth SIG描述标准Covered Core Package版本:4.2,标题为:“Master Table of Contents&Compliance Requirements-Specification Volume0”,以及在2012年在Sensors上发表的文章[ISSN 1424[-8220],Carles Gomez et al.[Sensors 2012,12,11734-11753;doi:l0.3390/s 120211734]标题为:“Overview andEvaluation of Bluetooth Low Energy:An Emerging Low-Power WirelessTechnology”,其两者全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

Bluetooth Smart技术在与典型蓝牙技术的相同频谱范围内(2.400GHz-2.4835GHz ISM频带)操作,但使用不同组的频道。Bluetooth Smart具有40个2-MHz频道,而不是典型蓝牙的79个l-MHz频道。在一个频道内,数据使用高斯(Gaussian)频移调制传输,类似典型蓝牙的基本速率方案,比特位速率为1Mbit/s,最大发射功率为10mW。BluetoothSmart使用跳频扩频抵抗窄频干扰问题。典型蓝牙也使用跳频扩充,但细节有所不同;因此,FCC和ETSI将蓝牙技术分类为一个FHSS方案,Bluetooth Smart被分类为一个数字调制技术或直接序列扩频的系统。所有Bluetooth Smart装置使用通用属性规范(GenericAttribute Profile,GATT)。借由Bluetooth Smart所提供的应用程序设计接口了解到操作系统通常基于GATT概念。

WMN。无线网状网络(Wireless Mesh Network,WMN)和无线分布系统(WirelessDistribution Systems,WDS)在本领域已知是由客户端、网状路由器和网关组成并以网状拓扑结构组织及使用无线电连接的通信网络。这样的无线网络可以基于DSR作为路由协议。WMN在IEEE 802.ls标准化,并叙述于英特尔公司W.Steven Conner等人的幻灯片放映中,标题为:“IEEE 802.11s Tutorial”,于2006年11月13日在达拉斯的IEEE 802Plenary上发表;叙述于布加勒斯特大学(University Politehnica Bucharest)的Eugen Borcoci幻灯片放映中,标题为:“Wireless Mesh Networks Technologies:Architectures,Protocols,Resource Management and Applications”,发表于2009年8月22日至29日法国坎城举行的INFOWARE Conference上;及叙述于德州休斯敦莱斯大学(Rice University,Houston,TX,USA)的电子与信息工程学院的Joseph D.Camp和Edward W.Knightly在IEEECommunication杂志论文上,标题为:“The IEEE802.11s Extended Service Set MeshNetworking Standard”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。本文描述的布置可同等地应用于此类无线网络,其中两个客户端借由将使用网状路由器作为中间及中继服务器来使用不同的路径交换信息。通常在无线网络中,路由基于MAC地址。因此,与IP地址有关的上述讨论在此类网络中适用于使用MAC地址来确认发起消息的客户端、用作中继服务器的网状路由器(或网关)及用作最终目的地计算机的客户端。

蜂巢式。蜂巢式电话网络可根据、兼容或基于使用UMTS W-CDMA、UMTS HSPA、UMTSTDD、CDMA2000 1xRTT、CDMA2000 EV-DO或GSM EDGE-Evolution的第三代(3G)网络。蜂巢式电话网络可为使用HSPA+、Mobile WiMAX、LTE、LTE-Advanced、MBWA的第四代(4G)网络,或者可基于IEEE802.20-2008或与其兼容。

NFC。本文的任何无线通信都可部分或完全根据或基于诸如近距离通信(NearField Communication,NFC)的短距通信,其理论工作距离为20厘米,而实际工作距离为约4厘米,且通常用于智能手机的移动装置。NFC通常以ISO/IEC 18000-3空中接口中定义的13.56MHz操作,且数据速率范围为106Kbit/s至424Kbit/s。NFC通常涉及发起者和目标;发起方主动生成可为无源目标供电的RF场。只要两个装置都通电,就可进行NFC对等通信。

NFC通常支持无源和有源操作模式。在无源通信模式下,发起方装置提供载波场且目标设备借由调制现有场来应答,而目标设备可从发起方提供的电磁场中汲取其工作电源,从而使目标装置成为转发器。在有源通信模式下,两个设备通常都具有电源,发起方和目标设备都借由交替生成自己的场域进行通信,其中装置在等待数据时会停用其RF场。NFC通常使用幅移键控(Amplitude-Shift Keying,ASK),并采用两种不同的流程来传输数据。在106Kbit/s的数据传输速率下,使用具有100%调制的改良密勒(Miller)编码,而在所有其它情况下,将使用曼彻斯特(Manchester)编码,且调制率为10%。

NFC通信可部分或全部根据或基于标题为“Near Field CommunicationInterface and Protocol-l(NFCIP-l)”的NFC标准ISO/IEC 18092或ECMA-340,及标题为:“Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)”的ISO/IEC 21481或ECMA-352标准。NFC技术叙述于ECMA International白皮书Ecma/TC32-TGl9/2005/0l2标题为:“Near Field Communication-White paper”、Rohde&Schwarz White Paper lMAl82_4e标题为:“Near Field Communication(NFC)Technology and Measurements白皮书”,及JanKremer Consulting Services(JKCS)白皮书标题为:“NFC-Near Field Communication-White paper”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

随机。随机性通常是借由使用随机数执行,定义为缺少任何模式并因此显现随机的数字或符号序列,通常借由随机数生成器生成。在IETF RFC 1750“RandomnessRecommendations for Security”(12/1994)中也叙述安全性的随机性,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。随机数产生器(具有模拟或数字输出)可基于硬件,使用物理过程,例如热噪声、散粒噪声、核衰变辐射、光电效应或其它量子现象。可替代地或另外,随机数的生成可基于软件的,使用处理器执行执行用于生成伪随机数的算法的处理器,所述伪随机数近似于随机数的性质。

本文中的术语“随机”旨在不仅涵盖纯随机、非确定性和非预测生成的信号,而且也涵盖伪随机、确定性信号(例如具有所使用的回馈电路的移位寄存器布置的输出,所述回馈电路用于生成伪随机二进制信号或作为扰乱器)及混沌信号,且其中可使用随机因子。

其中二进制形式的数字代替模拟电压值输出的数字随机信号产生器(称为随机数产生器)可用于任何随机性。一种用于随机数产生的方法是基于使用线性回馈移位寄存器。随机数产生器的实例公开于Ikake的美国专利号7,124,157,名称为:“Random NumberGenerator”、于Schulz的美国专利号4,905,176,名称为:“Random Number GeneratorCircuit”、于Brown等人的美国专利号4,853,884,名称为:“Random Number Generatorwith Digital Feedback”及于Szajnowski的美国专利号7,145,933,标题为:“Method andApparatus for generating Random signals”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

数字随机信号产生器可基于自FDK Corporation获得的“True Random NumberGeneration IC RPG100/RPG100B”,并叙述于数据表“物理随机数产生器RPG100.RPG100B”REV.08,公开号为HM-RAE106-0812,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。数字随机信号产生器可基于硬件,从自然的物理过程或现象(例如没有周期性的半导体热噪声)中产生随机数。通常,此类硬件随机数生成器基于微观现象,例如热噪声、散粒噪声、核衰变辐射、光电效应或其它量子现象,且通常包含将物理现象的某些方面转换为电信号的转换器、放大器和其它电子设备,以将输出转换成信号,然后通过模数转换器将其转换成数字表示形式。在生成数字化串行随机数信号的情况下,输出将转换为具有256个随机数值(0到255的值)的并行数据(例如8比特位数据)。或者,数字随机信号产生器可基于软件(或固件)的,例如伪随机数产生器。此类生成器包括用于执行软件的处理器,所述处理器包括用于生成数字的算法,所述算法近似于随机数的性质。随机信号产生器(模拟或数字)可输出具有均匀分布的信号,其中信号落在两个定义的极限之间的可能性基本相同或完全相等,而没有出现在这些极限之外的现象。然而,高斯(Gaussian)分布和其它分布也可同等使用。

电子电路和组件叙述于Wikipedia标题为:“Electronics”的书中,于2015年3月15日从en.wikibooks.org下载,所述书出于所有目的而全文并入,就好像在此完整阐述,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

智能手机。移动电话(也称为蜂巢式电话、手机、智能手机或手提电话)是一种装置,借由连接到行动网络运营商所提供的蜂巢式网络,可在广域范围内移动并通过无线电链路拨打和接听电话。这些呼叫往返于公用电话网络,所述公用电话网络包括世界各地的其它移动电话和固定电话。智能手机通常是手持式的,可结合个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)的功能,并可用作可携式介质播放器和带高分辨率触摸屏的照相手机,可访问并正确显示标准的网络浏览器网页,而不仅仅是针对行动设备优化的网站、GPS导航、Wi-Fi和行动宽带访问。除了电话以外,智能手机也可支持多种其它服务,例如文字通信、MMS、电子邮件、互联网访问、短距无线通信(红外线、蓝牙)、商务应用、游戏和摄影。

现代智能手机的实例是可从Apple Inc.获得的型号iPhone 6,所述公司总部位于美国加州Cupertino,并叙述于iPhone 6技术说明书中(2015年10月从www.apple.com/cn/iphone-6/specs/撷取),及叙述于Apple Inc.于2015年(019-00155/2015-06)发行的标题为“iPhone User Guide For iOS 8.4Software”的用户指南中,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。智能手机的另一实例是可从总部位于韩国水原的三星电子获得的三星Galaxy S6,叙述于用户手册编号为英文(EU),03/2015(Rev.1.0)标题为:“SM-G925F SM-G925FQ SM-G925I User Manual”,并具有“Galaxy S6 Edge-TechnicalSpecification”中所述的功能和规格(2015年10月从www.samsung.com/us/explore/galaxy-s-6-features-and-specs撷取),其两者全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

即时通信(Instant messaging)。即时通信(IM)是一种线上聊天类型,其可通过互联网提供即时文字传输。当每个用户选择完成一个想法并选择“发送”时,通常在两方之间双向传输短信。一些IM应用程序可使用推送技术来提供即时文字,所述文字在编写时逐个字元地传输信息。更高级的即时通信可添加文件传输,可单击的超链接,IP语音或视频聊天。即时通信系统通常促进指定的已知用户间的连接(通常使用连络人列表,也称为“好友列表”或“朋友列表”)。依据IM协议,技术架构可以为同级间(直接点对点传输)或客户端-服务器(中央服务器将信息从发送方重新传输到通信设备)。

即时通信是一组通信技术,用于在互联网或其它类型的网络上的两个或多个参与者之间进行基于文字的通信,IM-聊天可即时发生。重要的是,由于用户感觉到通信的准同步性,线上聊天和即时通信与其它技术(例如电子邮件)有所不同。一些系统允许将消息发送给用户,然后再“登录”(离线消息),从而消除IM和电子邮件之间的一些差异(通常借由将消息发送到关联的电子邮件帐户来完成)。各种IP技术叙述于Tim van Lokven(2011年1月23日)标题为:“Review and Comparison of Instant Messaging Protocols”的论文中,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

文字通信(Text messaging)。文字通信,或发送手机短信是在电话网络上的两个或多个移动电话或固定或可携式设备之间编写和发送简短的电子消息的动作。所述术语通常是指使用短信服务(Short Message Service,SMS)发送的信息,但可能包括含图像、视频和声音内容的信息(称为MMS信息)。文字通信的发送器被称为发短信器,而服务本身依据地区具有不同的用语。文字通信可用于与自动化系统进行交互作用,例如订购产品或服务,或参加比赛。广告商和服务提供者使用直接文字营销向移动电话用户发送有关促销、付款到期日等信息,而不是使用邮件、电子邮件或语音邮件。就本英语文章的目的,在简洁明了的定义中,借由电话或移动电话的文字通信应包括由文字通信人发送或由文字通信人接收的全部26个字母和10个数字,即字母数字信息或文字。SMS通信网关提供者可提供网关至移动(移动接收(Mobile Terminated)-MT)服务。一些供应商也可供应“移动至网关”(文字输入或“行动发送(Mobile Originated)/MO”服务)。

SMS。短信服务(Short Message Service,SMS)是电话、Web或移动通信系统的文字通信服务组件,其使用标准化的通信协议来允许固定线路电话或移动电话装置交换短文字信息。调制解调器手机上使用的SMS作为全球移动通信系统(GSM)系列标准的一部分,是一种向GSM手机及从GSM手机发送最多160个字元的信息的方式。尽管大多数SMS信息都是行动对行动的文字信息,但对所述服务的支援已扩展至包括其它行动技术,例如ANSI CDMA网络和Digital AMPS,以及卫星和固定线路网络。3GPP将短信服务-点对点(Short MessageService-Point to Point,SMS-PP)标准化为TS 23.040和3GPP TS23.041,其定义短信服务-蜂巢式广播(Short Message Service-Cell Broadcast,SMS-CB),允许信息(广告、公共信息,等)广播给指定地理区域中的所有行动用户。

信息被发送到短信服务中心(SMSC),所述中心提供“存储和转发”机制。它尝试将信息发送到SMSC接受者,并且如果无法到所述接受者,则SMSC会将信息排队以便稍后重试。一些SMSC也提供“转发并忘记”选项,其中传输仅被尝试一次。行动接收(MT,用于发送信息至手机)和行动发送(MO,用于从手机发送信息)的操作皆受到支援,且信息传递是“尽力而为”的方案,因此无法保证信息将实际传至其接受者,但信息延迟或完全遗失的情况并不普遍。SMS是一种无状态通信协议,其中每个SMS信息都被视为完全独立于其它信息。使用SMS作为状态对话(其中MO回复信息与特定的MT信息配对)的通信沟道的企业应用需要通过专有方法(如动态对话矩阵(Dynamic Dialogue Matrix,DDM))在协议外部维护会话管理。

短信服务是借由使用SS#7协议的行动应用程序部分(Mobile Application Part,MAP)来实现,其中短信协议元素作为MAP信息中的字段通过网络进行传输。这些MAP信息可使用基于“传统”TDM的传信进行传输,或使用SIGTRAN和适当的调适层通过IP进行传输。短信协议本身由3GPP TS 23.040(用于短信服务-点对点(SMS-PP))和3GPP TS 23.041(用于蜂巢式广播广播服务(CBS))定义。SMS进一步叙述于3GPP Technical Specification 3GPPTS22.011(vl43.0.0,2015-09)标题为:“3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Services and System Aspects;Serviceaccessibility(Release 14)”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

MMS。多介质短信服务(Multimedia Messaging Service,MMS)是开放移动通信联盟(Open Mobile Alliance,OMA)的一种通过蜂巢式网络传送包括多介质内容的信息往返移动电话的标准方法。其扩展了仅允许交换最长不超过160个字元的文字信息的核心SMS(短信服务)功能。最受欢迎的用途是从配备相机的手机上发送照片,介质公司将其商业用途用作传递新闻和娱乐内容的方法,零售品牌将其用作传递可扫描优惠券代码、产品图像、视频和其它信息的工具。与纯文字SMS不同,商业MMS可传递各种介质,包括最长40秒的视频、一个图像、借由幻灯片显示的多个图像或音频以及无限制的字元。

MMS信息的传递方式不同于SMS。第一步是发送装置以类似于发送MIME电子邮件的方式对多介质内容进行编码(MIME内容格式定义于MMS信息封装规范中)。然后将邮件转发到营运商MMS存储和转发服务器,称为MMSC(多介质信息服务中心)。若接收方在另一营运商上,则MMSC充当中继,并使用互联网将信息转发至接收方营运商的MMSC。

一旦接收方MMSC接收到信息,首先确定接收方的手机是否“支援MMS”,其支援接收MMS的标准。如果这样,将提取内容并发送至具有HTTP前端的临时存储服务器。然后,将包含内容URL的SMS“控制信息”(ping)发送至接收方的手机,以触发接收方的WAP浏览器打开并从嵌入式URL接收内容。交换其它几个消息以指示传递尝试的状态。在传递内容之前,一些MMSC也包括一种称为“内容适配”的转换服务,期将尝试将多介质内容修改为适合接收器的格式。到MMS(和SMS)系统的电子邮件和基于Web的网关很常见。在接收端,内容服务器通常可从WAP和常规HTTP浏览器接收服务请求,因此,借由Web进行传递是简易的。为了从外部源发送至手机,大多数运营商都允许将MIME编码的信息发送到具有特殊域的接收者的电话号码。MMS叙述于3GPP technical specification 3GPP TS 23.140V6.16.0(2009-03)标题为:3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group CoreNetwork and Terminals;Multimedia Messaging Service(MMS);Functionaldescription;Stage 2(Release 6j,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

Facebook(脸书)。Facebook Messenger是一种提供文字和语音通信的即时通信软件及应用程序。Messenger与Facebook基于Web的聊天功能集成,并基于开放的MQTT协议构建,使Facebook用户可在移动装置和主网站上与朋友聊天。Facebook叙述于AmericanMajority organization的指南(2015年10月从http://cmrw.org/撷取)标题为:"facebook-A Beginner’s Guide”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

Twitter(推特)。Twitter是Twitter Inc.(总部位于旧金山)的一种线上社交网络服务,用户能够发送和阅读称为“推文(tweets)”的140个简短字元的信息。注册用户可阅读和发布推文,但未注册用户只能阅读推文。用户通过网站接口、SMS或移动装置应用程序访问Twitter。默认情况下推文是公开可见的,但是发件人可将信息传递限制成仅为其关注者(follower)。用户可借由Twitter网站、兼容的外部应用程序(例如智能手机)或某些国家的短信服务(SMS)进行推文。借由Twitter转发推文的操作称为“转发”。可跟踪推文和转发,以查看最受欢迎的推文。用户可订阅其它用户的推文-这被称为“关注”,而用户被称为“关注者”或“tweeps”(这是Twitter和peeps的混成词),用户可借由各种服务查看正在Twitter上取消订阅的人(“取消关注”)。此外,用户可阻断关注他们的人。

作为一个社交网络,Twitter围绕着关注者原则为中心。当您选择关注另一个Twitter用户时,所述用户的推文将以反向时序出现于您的Twitter主页面上。个人的推文使用称为snowflake的软件以唯一ID进行注册,而地理位置数据则通过“Rockdove”添加。然后,URL t.co检查垃圾链结并缩短URL。接下来,使用Gizzard将推文存储在MySQL数据库中,并且用户会收到关于推文发送的确认。然后,经由Firehose API将推文发送到搜索引擎。所述过程本身由FlockDB管理,平均花费350ms,且所述服务的应用程序编程接口(API)允许其它Web服务和应用程序与Twitter集成。Twitter叙述于Twitter,Inc.的指南(10/15从https://g.twimg.com/business/pdfs/Twitter_Smallbiz_Guide.pdf撷取),标题为:“Twitter for Small Business-A GUIDE TO GET STARTED”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

WhatsApp。WhatsApp是由WhatsApp Inc.(总部位于加州Mountain View)开发的一款即时通信应用程序,用于在订购商务模式下运行的智能手机。专有的跨平台应用程序使用互联网发送文字信息、图像、视频、用户位置和音频介质信息。WhatsApp使用开放标准的延伸传信及呈现协议(Extensible Messaging and Presence Protocol,XMPP)的客制化版本。安装后,其将使用一个人的电话号码作为用户名(Jabber ID:[电话号码]@s.whatsapp.net)创建一个用户帐号。WhatsApp软件自动将设备通讯簿中的所有电话号码与其WhatsApp用户的中央数据库进行比较自动将连络人添加到用户的WhatsApp连络人列表中。

借由上传要发送至HTTP服务器的图像、音频或视频,然后发送指向所述内容的连结及其Base64编码的缩图(如果适用)来发送多介质信息。WhatsApp遵循用于两用户间的交换信息的“存储转发”机制,当用户发送信息时,它首先行进至其所储存的WhatsApp服务器,然后,服务器重复请求接收者确认收到信息。信息一经确认,则服务器即丢弃所述项信息;在服务器数据库中不再可得所述项信息。WhatsApp服务叙述于Karen Church及Rodrigo deOliveira(Telefonica Research)于2013年8月30日在MOBILE HCI 2013-COLLABORATIONAND COMMUNICATION所发表的文章标题为:“What’s up with WhatsApp?Comparing MobileInstant-Messaging Behaviors with Traditional SMS”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

Viber。Viber是Viber Media开发的用于智能手机的即时通信和IP语音(VoIP)应用程序,除即时通信外,用户还可交换图像、视频和音频介质信息。Viber可同时在3G/4G和Wi-Fi网络上使用。Viber包括所有平台上的文字、图片和视频信息,语音呼叫仅适用于iPhone、Android和Microsoft的Windows Phone。应用程序用户接口包括位于底部的标签栏,提供访问信息、最近通话、连络人、键盘和用于访问更多选项的按钮。安装后,其将使用一个人的电话号码作为用户名来创建用户帐号。Viber与电话的通讯簿同步,因此用户无需在单独的通讯簿中添加连络人。由于所有用户均已注册其电话号码,因此所述软件将返回用户联系人中的所有Viber用户。

邮件服务器。邮件服务器(又名Email服务器、电子邮件服务器、邮件交换器(MX))是指作为电子邮局操作的服务器,用于跨网络的电子邮件交换,通常执行MTA功能的服务器端。信息传输代理(或邮件传输代理-MTA)或邮件中继是一种使用客户端服务器应用程序架构将电子邮件信息从一台计算机传输至另一台计算机的软件。MTA通常同时实现简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)的客户端(发送)和服务器(接收)部分。互联网邮件架构叙述于IETF RFC 5321标题为:“Internet Mail Architecture”中,且SMTP协议叙述于IETF RFC 5321标题为:“Simple Mail Transfer Protocol”及IETF RFC 7504标题为:“SMTP 521and 556Reply Codes”中,其等全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

网域名称系统(Domain Name System,DNS)通常将邮件服务器与具有邮件交换器(MX)资源记录的网域相联系,所述记录包含提供MTA服务的主机的网域名称。信息传输代理从另一MTA、邮件投递代理(MSA)或邮件用户代理(MUA)接收邮件。传输细节由简单邮件传输协议(SMTP)指定。当信息的收件人信箱不在本地托管时,邮件将被中继,即转发到另一个MTA。每次MTA收到电子邮件信息时,都会在信息标题的顶部添加“已接收”跟踪标头字段,从而建立处理所述信息的MTA的顺序记录。在SMTP中也叙述为下一中继段选择目标MTA的过程,但是通常可借由使用特定路由配置MTA软件来覆盖所述过程。互联网邮件方案叙述于IEEE Computer Society[1058-6180/08]于2008年公开的IEEE Annals of the Historyof Computing论文,由BBN Technologies的Craig Partridge撰写,标题为:“Thetechnical Development of Internet Mail”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

邮件服务器基础结构由几个组件组成,这些组件共同作业以发送、中继、接收、存储和传递电子邮件,且通常使用用于发送电子邮件的各种互联网标准协议来发送和撷取电子邮件,例如互联网标准协议简单邮件传输协议(SMTP)、用于撷取电子邮件邮局协议(POP)的互联网标准协议,及互联网信息访问协议第4版(IMAPv4)。邮件服务器软件的实例为“Microsoft Exchange Server2013”(可从Microsoft Corporation获得(总部位于Redmond,Washington,U.S.A.)),叙述于2013年由Microsoft Pres出版的‘PocketConsultant’的书[ISBN:978-0-7356-8168-2]中,标题为:“Microsoft Exchange Server2013-Configuration&Clients”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

POP在IETF RFC 1939标题为:“Post Office Protocol”中被指定,而具有扩展机制的更新规范叙述于IETF RFC 2449标题为:“POP3 Extension Mechanism”,且验证机制叙述于IETF RFC 1734标题为:“POP3 AUTHentication command”,其等全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。IMAP4客户端可在邮件服务器上创建、重新命名和/或删除信箱(通常以文件夹形式显示给用户),并在信箱之间复制信息,且这种多信箱支援也允许服务器访问共享和公用的文件夹。IMAP4叙述于IETF RFC 3501标题为:“INTERNETMESSAGE ACCESS PROTOCOL-VERSION 4revl”,且IMAP4访问控制列表(ACL)扩展可用于调节访问权限,并叙述于IETF RFC 4314标题为:“IMAP4 Access Control List(ACL)Extension”,其两者全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

邮件服务器可借由信箱提供者操作或使用,且邮件服务器叙述于Gibbs等人的美国专利号5,832,218标题为:“Client/server Electronic Mail System for ProvidingOff-Line Client Utilization and Seamless Server Resynchronization”中,于Gilchrist等人的美国专利号6,081,832标题为:“Object Oriented Mail ServerFramework Mechanism”中,于Chung等人的美国专利号7,136,901号标题为:“ElectronicMail Server”中,及于Kodama的美国专利号7,818,383标题为:“E-Mail Server”中,其等全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

XMPP。可扩展信息和状态协议(XMPP)是基于XML(可扩展标记语言)的信息导向中间软件的开放标准通信协议,所述协议允许在任何两个或多个网络实体之间进行近乎即时的结构化但可扩展的数据交换。被设计为可扩展的协议也已用于发布-订阅系统、对于VoIP、视频、文件传输、游戏、物联网(IoT)应用程序(例如智能电网)的传信及社交网络服务。XMPP网络使用一种客户端-服务器架构,其中客户端并不直接彼此通信。所述模型是分散式的且任何人都可以运行服务器。根据设计,没有中央架构,网络上的每个用户都有一个唯一的XMPP网址,称为JID(出于历史原因,XMPP网址通常称为Jabber ID)。JID的结构类似于电子邮件网址,带有所述用户所在服务器的用户名和领域名(或IP网址),并用at符号(@)分隔,例如[email protected]。由于用户可能希望从多个位置登录,因此他们可指定来源,来源确认属于所述用户的特定客户端(例如,家庭、工作或移动用户)。此可借由于JID中添加一个斜线,其后为资源名称,以将来源包括在内。例如,用户的移动帐号完整JID可为[email protected]/mobile。每个来源都可指定一个称为优先顺序的数值。仅发送到[email protected]的信息将以最高优先顺序发送到客户端,但是发送到[email protected]/mobile的信息将仅发送到移动客户端。最高优先顺序是具有最大数值的优先顺序。不带用户名部分的JID也是有效的,可用于系统信息和服务器上特定特征的控制。这些JID的来源仍然是可选的。XMPP叙述于IETF RFC 6121标题为:“Extensible Messagingand Presence Protocol(XMPP):Core”中,其叙述使用两个开放式XML流的客户端-服务器信息传递;于IETF RFC 6121标题为:“Extensible Messaging and Presence Protocol(XMPP):Instant Messaging and Presence”中,其叙述即时消息(IM),为XMPP的最常见应用;及于IETF RFC 6122标题为:“Extensible Messaging and Presence Protocol(XMPP):Address Format”中,其叙述XMPP网址的规则,也称为JabberlD或JID。

SIMPLE。用于即时通信和存在扩展(Instant Messaging and Presenceleveraging Extensions,SIMPLE)的对话发起协议(Session Initiation Protocol,SIP)是基于互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force)管理的对话发起协议的开放标准即时通信(IM)和呈现协议套件。SIMPLE状态信息使用核心协议机制,所述机制为订阅、通知和发布提供实际的SIP扩展。IETF RFC6665定义了SUBSCRIBE和NOTIFY方法,其中SUBSCRIBE允许订阅服务器上的事件,且只要事件出现,服务器就会以NOTIFY进行反应。IETF RFC3856定义如何使用SUBSCRIBE/NOTIFY进行状态信息。定义了两个模型:端对端模型(其中每个用户代理自行处理状态订阅)和一个集中式模型。信息PUBLISH(IETF RFC3903)允许用户代理将其订阅状态通知状态信息服务器。

SIP定义两种即时通信模式:页面模式使用IIP RFC 3428中所定义的SIP方法MESSAGE,此模式不建立对话,及对话模式。信息对话中继协议(RFC4975,RFC 4976)是基于文字的协议,用于在用户之间随时交换任意大小的内容。借由在SIP和SDP传信内交换某些信息(例如MSRP URI)来建立MSRP对话。SIMPLE叙述于IETF RFC 6914标题为:“SIMPLE MadeSimple:An Overview of the IETF Specifications for Instant Messaging andPresence Using the Session Initiation Protocol(SIP)”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。

可穿戴装置。如本文所使用的,术语“可穿戴装置”(或“可穿戴”)包括被设计或旨在被人类穿戴的身体携带装置(或物品)。这样的装置通常舒适地戴于人体上,并由人体携带或运输,并且通常用于产生对电子设备和计算机的持续、方便、无缝、可携式和大部分免提访问至电子装置及计算机。可穿戴装置可与人体直接接触(例如借由触摸或附着到人体皮肤上),或可释放地附着到旨在或设计为要穿戴在人体上的衣服或其它物品上。通常,可穿戴技术的目标是将功能性,可携式电子产品和计算机平稳地融入个人的日常生活中。可穿戴装置可使用诸如带子、扣子、皮带或夹子之类的附接装置可释放地附接到人体。可替代地或另外地,可穿戴装置可被成形、构成或具有可释放地安装或附接于身体的形状因子,例如使用镜框或耳机。此外,可穿戴装置可穿戴在衣服的下面,上面或上面。

可穿戴装置可作为传感器或致动器与人体的器官或一部分相互作用,例如头戴式可穿戴装置可包括悬挂在用户眼前的屏幕,不会对用户的视觉提供任何协助。可穿戴装置的实例包括手表、眼镜、隐形眼镜、计步器、胸带、腕带、头带、臂带、皮带、头饰、帽子、眼镜、手表、运动鞋、服装、护垫、电子纺织品和智能织品、头带、无边便帽和帽子,以及珠宝,例如戒指、手镯和设计成看起来像耳环的类似助听器的装置。可穿戴装置可被构成、设计或具有相同于、基本上类似于或至少部分替代传统可穿戴物品的形状因素。

可穿戴装置可为头饰,其可被构成、设计或具有相同于、实质上相似于或至少部分替代任何头饰物品的形状因素。头饰可附着于头部或与其接触,例如脸、鼻子、右鼻孔、左鼻孔、右脸颊、左脸颊、右眼、左眼、右耳或左耳、鼻、嘴、嘴唇、额头或下巴。可穿戴装置可被构成、设计或具有相同于、基本相似于或至少部分替代童帽、帽子、帽、冠、束发带、发套、帽子、头盔、头巾、口罩、头巾、面纱或假发的形状因素。

头饰装置可为眼镜,其可被构成、设计或具有相同于、实质上相似于或至少部分替代任何眼镜物品的形状因子,所述眼镜物品诸如眼镜,太阳眼镜,隐形眼镜,眼罩或护目镜。头戴装置可为耳机,其可被构成、设计或具有相同于、实质上相似于或至少部分替代任何耳机物品的形状因子,所述耳机物品例如助听器、头戴式耳机、耳机或耳塞。

可穿戴装置可释放地或永久地附接至到诸如领带、毛衣、夹克或帽子的衣物上或成为其一部分。附着可使用带子、胶合、钉扎、封装、包裹或本领域已知的任何其它附接或集成方法。此外,在一些实施方式中,可存在一部分附接元件,例如销或闩扣和钩系统,其等的一部分(在其要附接的物品上具有互补元件)或夹子。在非限制性实例中,附接元件具有夹子状的设计,以允许附接至口袋、皮带、手表、手镯、胸针、戒指、鞋子、帽子、自行车把手、项链、领带、眼镜、项圈、袜子、包、钱包、皮夹或绳子。

可穿戴装置可以可释放地或永久地附接到上半身内衣(例如胸罩、背心式内衣或汗衫)、下半身内衣(例如尿布、内裤、塑料裤、衬裙、丁字裤、内裤、平角内裤、平角短裤或紧身内裤),或全身内衣(例如紧身衣裤、长内衣、运动服或女用连衫衬裤)或作为其等的一部分。类似地,可穿戴装置可释放地或永久地附接至头饰或作为其一部分,诸如棒球帽、贝雷帽、鸭舌帽、软呢帽、帽子、头盔、头罩、编织帽、无边女帽、头巾或面纱。类似地,可穿戴装置可释放地或永久地连接到鞋类或作为其一部分,例如运动鞋、靴子、船形高跟鞋、礼服鞋、夹脚拖鞋、袜子、凉鞋、鞋、高统靴、拖鞋、袜子或长袜。此外,可穿戴装置可释放地或永久地附接到配件或作为其一部分,诸如头巾、皮带、领结、零钱包、袖扣、腰带、绑腿、眼镜、手套、头带、手提袋、手帕、珠宝、袖口、领带、口袋护套、怀表、腰带、围巾、太阳镜、吊带、雨伞、钱包或手表。

可穿戴装置可释放地或永久地附加到外衣上或作为其一部分,例如围裙、西装外套、英式保暖外套、马甲、斗篷、长大衣、大衣、轻皮短外套、短裤、英式粗呢大衣、飞行夹克、背心、眼罩风衣、警卫外套、哈灵顿夹克、连帽衫、夹克、皮夹克、晚礼服、歌剧外套、大衣、派克大衣、宽松外套、海军大衣、披风式外套、雨衣、长袍、狩猎夹克、披肩、女短套衫、滑雪服、长袖毯子、睡袍大衣、运动外套、军用风衣、阿尔斯特大衣、背心或风衣。类似地,可穿戴装置可释放地或永久地附接到西服(或制服)上或作为其一部分,例如学术礼服、舞会礼服、黑色领带、连衫裤工作服、无尘室衣、牧师服、法袍、体操服、连身衣、袈裟、实验服、军服、早礼服、连身衣、长裤套装、红海装(red sea rig)、儿童连衫裤、校服、手术服、婴儿推车、燕尾服或白色领带。此外,可穿戴装置可释放地或永久地附接到礼服或作为其一部分,例如舞会礼服、蓬松礼服、大衣裙、酒会礼服、成年礼服、礼服、工装、晚礼服、礼服、房屋礼服、套头衫、黑色小礼服、公主线、护套礼服、衬衫裙、滑裙、露肩礼服、吊带裙、婚礼礼服或裹身礼服。此外,可穿戴装置可释放地或永久地附接到裙子或作为其一部分,例如A字裙、芭蕾舞裙、牛仔裙、男裙、迷你裙、铅笔裙、草原裙、拉拉裙、围裙、短裙、芭蕾舞短裙或裹身裙。在一个示例中,可穿戴装置可释放地或永久地附接到裤子(或短裤)或作为其一部分,例如喇叭裤、百慕大短裤、束缚裤、卡普里裤、工装裤、短裤、单车短裤、正装裤、高水裤、低腰裤、牛仔裤、马裤、绑腿、吊带款滑雪裤、阔脚裤、降落伞裤、过膝裤、柏油裤、短裤、修身裤、宽松长运动裤、西裤或瑜伽裤。在一个示例中,可穿戴装置可释放地或永久地附接到上衣或作为其一部分,例如女衬衫、九分上衣、正装衬衫、古巴衬衫、紧身羊毛衫、露背装、亨利衫、连帽衫、球衣、polo衫、衬衫、无袖衬衫、毛衣、毛衣背心、T恤、平口无肩短上衣、高领衫或双件套。

可穿戴装置可被构成、设计或具有相同于、实质上相似于或至少部分替代的时尚配件的形状因素。这些配件可能纯粹是装饰性的,或者具有超出美学的用途。这些配件的实例包括,但不限于戒指、手镯、项链、手表、表带、手提包、钱包、耳环、身体环、头带、眼镜、皮带、领带、领带夹、领带别针、钱包、鞋子、吊坠、饰物和小线球。例如,可穿戴装置也可合并到口袋、方向盘、键盘、笔和自行车手把中。

在一个实例中,可穿戴装置可被成形装置,或与装置合并成形,所述装置包括限定穿过其中的孔的环形构件,所述孔的尺寸适于在其中容纳人体部位。所述身体部位可为人的手的一部分,例如上臂、肘、前臂、手腕(例如腕带)或手指(例如戒指)。可替代地或附加地,所述身体部位可为人的头部或颈部的一部分,例如前额、耳朵、头骨或面部。可替代地或另外,身体部位可为人的胸部或腹部的一部分,例如腰部或臀部。可替代地或另外,身体部位可为人的腿或脚的一部分,例如大腿、小腿、脚踝、脚背、膝盖或脚趾。

在一实例中,可穿戴装置可成形为环或与环合并成形,所述环可包含柄部及头部、实质上由其等组成或由其等组成,所述柄部是为手指提供开口的位置,且所述头部包括环的装饰特征、实质上由其组成或由其组成,且在一些实施方式中容纳本装置的传信组件。头部可为任何形状,例如,规则球体、截头球体、立方体、矩形棱柱、圆柱体、三角棱柱、圆锥体、方锥、圆柱,截顶圆锥体,圆顶圆柱体,截顶圆柱体,椭圆体,例如4至16边的规则的多边形棱柱或截顶的三维多边形,例如截顶棱锥(梯形),或其组合,或者可以是不规则形状。此外,头部可包含上表面,所述上表面含有并配置显示一种或多种珠宝和/或装饰性设计。

配置为佩戴在用户手部食指上的移动通信装置叙述于Carroll的美国专利申请公开号2015/0373443名称为:“Finger-wearable mobile communication device”中,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。所述装置包括外壳、麦克风、开关和电源。麦克风和开关在策略上沿着外壳的形状放置,以便戴在用户的食指上,并当经用户的手的拇指启动开关时,手自然会形成杯状围绕着麦克风以对周围环境噪音形成屏障。此外,麦克风可很容易地位于用户口角附近,以获得最佳的语音接收条件并提供更多的私人音频输入。

用户以安装有指环的触摸屏来控制外部电子装置叙述于Vescovi等人的美国专利申请公开号2015/0277559名称为:“Devices and Methods for a Ring ComputingDevice”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。所述装置包括计算机处理器、无线收发器和可充电电源;所述环被戴于第一手指上,从第二手指接收输入,选择与所述输入相关联的多个触摸项目中的一个,并将与所述触摸项目相关联的指令无线发送到外部电子装置。

一种包括时尚配件和传信组件的移动通信装置叙述于Mercando等人的美国专利申请公开号2015/0349556标题:“Mobile Communication Devices”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。传信组件可被配置为提供感觉刺激,例如闪烁的LED灯和振动,可根据从远程通信装置或从用户做出的手势或从移动通信装置中所储存的信息接收到的信号而变化这些刺激。

一种可穿戴的健身监测装置叙述于Hong等人的美国专利号8,948,832标题为:“Wearable Heart Rate Monitor”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。所述装置包括运动传感器和光体积变化描记图(PPG)传感器。PPG传感器包括(i)周期性光源,(ii)光侦测器,及(iii)从光侦测器的输出确定用户心率的电路。一些实施方式提供用于操作可穿戴的健身监测装置的心率监测器以测量心跳波形的一个或多个特征的方法。一些实施方式提供当装置确定所述装置未被用户佩戴时以低功率状态操作所述可穿戴的健身监测装置的方法。一些实施方式提供当设备确定所述设备被用户穿戴时,以正常功率状态操作所述可穿戴的健身监测装置的方法。

用于处理图像以延长电池寿命的可穿戴装置和方法叙述于Wexler等人的美国专利号8,957,988标题为:“Apparatus for processing images to prolong batterylife”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。在一种实施中,可穿戴设备可包括被配置为从用户的环境捕捉多个图像的可穿戴图像传感器。所述可穿戴装置也可包括至少一个处理装置,所述处理装置被配置为在第一处理模式下处理多个图像的表示以确定用于在捕获至少一个后续图像中所使用的至少一个捕捉参数的值,及第二处理模式,处理多个图像的表示以提取信息。此外,当可穿戴设备由包括在可穿戴设备中的移动电源供电时,至少一个处理装置可在第一处理模式中操作,且当由可穿戴设备借由外部电源供电时,可在第二处理模式中操作。可穿戴装置可被用于通知个人,例如借由使用触觉、视觉或听觉刺激,例如叙述于RYU等人的美国专利申请号2015/0341901标题:“Method andapparatus for providing notification”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样,其叙述一种电子装置,包括:收发器,被配置为与至少一个可穿戴装置通信,并从至少一可穿戴装置接收状态信息,所述状态信息指示所述至少一可穿戴装置目前是否被穿戴;及处理器,被配置为基于所述收发器所接收的状态信息,确定是否向所述至少一个可穿戴装置发送通知请求。

一种通信装置、系统和方法叙述于例如Ritter等人的美国专利申请号2007/0052672标题为:“Communication device,system and method”,其全部内容针对所有目的并入本文,如同于本文完整阐述一样。其公开包含以眼镜(1)形式的虚拟视网膜显示器(VRD),至少一个触觉传感器(12),其安装在所述眼镜的框架上或借由短距离通信接口(13)连接到所述眼镜(1),其中可借助游标,通过具有至少一个触觉传感器(12)的虚拟视网膜显示器(VRD)显示的图像进行导航。中央控制单元(11)控制所述虚拟视网膜显示器(VRD)和所述至少一个触觉传感器(12)。当所述虚拟视网膜显示器(VRD)借由短距离通信接口(13)连接外部装置(2,9)时,用户可借由轻松使用所述触觉传感器(12)来导航外部装置(2、9)的内容。

穿戴式通信装置,例如在手表中实现的功能,使用与手机的短距离通信以及使用低功耗实现的促进自然直观的用户接口,被描述于例如Singamsetty等人的U.S.专利申请案No.2014/0045547,标题为:“Wearable Communication Device and User Interface”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。此装置使用户可在手机附近但不可见的情况下轻松访问手机的所有功能。通过振动、LED灯和来电、短信和日历事件的OLED短信显示来通知。它允许免提通信。此允许通过语音和按钮将通信装置用作家庭装置等的“远程控制”。所述装置包括接口运动传感器,如加速计、磁力计及陀螺仪、红外线邻近传感器、振动器电动机和/或语音识别。通过动态配置传感器参数以仅在装置的任何给定状态下仅支持必需的传感器功能,可实现低功耗。配置为控制和命令其附近的各种无线装置的可穿戴电子装置被描述于Thompson等人的U.S.专利No.7,605,714,标题为:“System and methodfor command and control of wireless devices using a wearable device”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。可穿戴装置动态生成与特定无线装置的服务相对应的用户接口。通过用户接口,无线装置向用户显示内容,并允许用户使用可穿戴装置选择与无线装置的交互作用。

一种用于与诸如计算机;家庭娱乐系统;介质中心;电视;DVD播放器;VCR播放器;音乐系统;电器;安全系统;玩具/游戏;和/或显示器的电子装置进行遥控和/或交互的设备及方法被描述于Wieder的U.S.专利No.8,508,472,标题为“Wearable remote controlwith a single control button”,所述专利为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。用户可以定向指示器(例如激光指示器)以将指示器点放置在有源式显示器上的一个或多个物体上/附近;和/或固定显示器;和/或在显示区域或指示器点检测区域内的真实物件上。检测器、成像器和/或相机可连接/附接到显示区域和/或连接/附接到显示区域的结构。当用户发起“选择”时,检测器/照相机可以检测指示器点在显示区域内的位置。对应于用户的选择;可在与其进行控制/交互的装置上执行控制动作,并且可以在有源式显示器上可选地呈现其它选择菜单。

一种手带式控制器,由具有中央开口的壳体所组成,所述中央开口的尺寸设计成允许所述控制器作为环戴在人的手的食指上,被描述于Machin等人的U.S.专利申请公开案No.2006/0164383,标题为:“Remote controller ring for user interaction”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。操纵杆从所述壳体向外突出,并且被定位成由用户的拇指来操纵。操纵杆在产生控制信号的一个或多个控制装置(如开关或电位计)上运行。安装在所述壳体中的无线通信装置,如蓝牙模块,将命令信号发送到远程利用装置,所述命令信号指示所述操纵杆的运动或位置。

一种具有显示屏、反射设备、计算机装置及头戴式安全带以包含此等组件的可穿戴扩增实境计算机设备被描述于Morlock的U.S.专利申请公开案No.2012/0050144,标题为:“Wearable augmented reality computing apparatus”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。显示装置及反射装置被配置为使得用户可以看到迭加在现实视图上的来自显示装置的反射。一实施方式使用可切换镜作为反射装置。所述设备的一种用途用于车辆或行人导航。便携式显示器和通用计算装置可被组合在诸如智能手机的装置中。其它组件由方向传感器及非手持式输入装置所组成。

于一示例,可穿戴装置可使用、或可基于被设计用于可穿戴应用的处理器或微控制器,诸如CC2650 SimpleLinkTMMultistandard Wireless MCU,可获自德州仪器公司(总部位于Dallas,Texas,U.S.A.),描述于Texas Instrument 2015publication#SWRT022,标题为:“SimpleLinkTMUltra-Low Power-Wireless Microcontroller Platform”,及TexasInstrument 2015datasheet#SWRS158A((2015年2月出版,2015年10月改版),标题为:“CC2650 SimpleLinkTMMultistandard Wireless MCIT”,其为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

个人多介质电子装置的示例,更特别是头带式装置,诸如眼镜架,被描述于Chaum的U.S.专利申请案No.2010/0110368,标题为:“System and apparatus for eyeglassappliance platform”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。此装置具有多个交互式电子/光学组件。于一实施方式,个人多介质电子装置包括具有侧臂及镜框的眼镜架;用于递送输出至穿戴者的输出装置;用于获得输入的输入装置;及处理器,包含一组用于控制输入装置及输出装置的编程指令。所述输出装置被眼镜架支撑且选自由扬声器、骨传声传送机、图像投影机、及触觉致动器所组成的组。所述输入装置被眼镜架支撑且选自由音频传感器、触觉传感器、骨传声传感器、图像传感器、身体传感器、环境传感器、全球定位系统接收器、及眼睛追踪器所组成的组。于一实施方式,处理器应用用户接口逻辑,所述逻辑确定眼镜装置的状态并响应输入和状态而确定输出。

一种用户用的眼带式的示例叙述于Howell等人的U.S.专利申请案No.2012/0050668,标题为:“Eyewear with touch-sensitive input surface”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。眼带式包括眼带式架、至少部分地位于眼带式架中的电路、以及在眼带式架上的触敏输入表面,所述触敏输入表面被配置为向电路提供输入以通过触摸触敏输入表面来执行功能。于另一实施方式,眼带式包括具有至少两个操作状态的一开关。开关的操作状态可被配置为通过在框架的触敏输入表面上滑动手指来改变。

可穿戴计算机装置的示例被描述于Heinrich等人的U.S.专利申请案No.2013/0169513,标题为:“Wearable computing device”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述装置包括一骨传导转换器、一延伸臂、一透光孔、及一柔性触摸板输入电路。当用户穿戴装置时,转换器会接触用户的头部。显示器附着于延伸臂的自由端。延伸臂为可枢转的,使得显示器和用户的眼睛之间的距离是可调节的,以在最佳位置提供显示器。透光孔可包括发光二极管和闪光灯。触摸板输入电路可被粘附于至少一侧臂,使得在电路的边缘和侧臂之间不设置分界线。

助听器。助听器为一种小型电子装置,可佩戴在人耳中或耳后以使某些声音变大,而使听力受损的人可以听到、交流并更充分地参与日常活动。助听器可以帮助人们在安静和嘈杂的情况下听到更多声音。助听器具有三个基本部分:麦克风,放大器和扬声器。助听器通过麦克风接收声音,麦克风将声波转换为电信号并将其发送到放大器。放大器增加信号的功率,然后通过扬声器将其发送到耳朵。

如美国卫生与公共服务部、美国国立卫生研究院(NIH)、美国耳聋与其它沟通障碍研究所(NIDCD)2013年9月第99-4340号出版物所述,2015年7月重印,标题为:“A/D CD FactSheet I Hearing and Balance”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述,此处为助听器的三种基本样式,其中两种显示于图2a。款式因大小、在耳朵上或耳朵内的位置、以及放大声音的程度而异。

耳挂式(Behind-the-ear(BTE))助听器示于图2a的视图25,其由戴在耳朵后面的一硬塑料盒组成,连接到符合外耳内部的塑料耳模。电子构件保存于耳朵后面的盒子中。声音从助听器穿过耳模进入耳内。一种新型的BTE助听器(“Mini”BTE)为一种开放式助听器。小型、开放式选配辅助装置完全安装在耳后,仅将一条细管插入耳道,使耳道保持开放。于此原因,对于耳垢堆积的人来说,开放式助听器可能为一良好选择,由于此种类型的助听器不太可能被此类物质损坏。此外,有些人可能更喜欢开放式助听器,因为他们对自己声音的感知不会听起来像是“被塞住”。

耳内式(In-The-Ear(GGE))助听器示于图2a的视图26,其完全符合外耳内部,用于轻度至重度听力损失。装有电子构件的外壳由硬质塑料制成。一些GGE辅助工具可能具有某些附加功能,如电传线圈(telecoil)。电传线圈是一个小电磁线圈,它使用户可以通过助听器的电路而不是通过其麦克风来接收声音。此使其更轻松地通过电话听到对话。电传线圈也可帮助人们在安装了特殊声音系统(称为感应环路系统)的公共设施中收听。感应环路系统可于许多教堂、学校、机场及礼堂中发现。GGE辅助工具通常不于幼儿穿戴,因为随着耳朵的成长,需要经常更换外壳。

术语“客户端”通常是指用于检索或呈现资源或资源表现形式的应用程序(或执行所述应用程序的装置),如Web浏览器、电子邮件阅读器、或Usenet阅读器,而术语“服务器”通常是指用于提供资源或资源表现的应用程序(或执行所述应用程序的装置),并且通常向其它网络计算机和用户提供(或主机)各种服务。此等服务通常通过服务器的网络地址之外的端口或编号的访问点提供。每个端口号码通常最多与一个正在运行的程序相关联,所述程序负责处理对所述端口的请求。常驻程序为一用户程序,其可通过将请求传递给操作系统内核来依次访问所述计算机的本地硬件资源。

移动操作系统(也称为移动OS)为一种操作智能手机、平板、PDA或其它移动装置的操作系统。调制解调器移动操作系统结合个人计算机操作系统的特征与其它特征,包括触摸屏、蜂窝、蓝牙、Wi-Fi、GPS移动导航、相机、摄像机、语音识别、录音机、音乐播放器、近距离通信及红外线发射器。目前流行的移动操作系统包括Android、Symbian、Apple iOS、BlackBerry、MeeGo、Windows Phone、及Bada。具有移动通信功能的移动装置(例如,智能手机)通常含有两个移动操作系统:一个主要的面向用户的软件平台,再加上一个用于操作无线电和其它硬件的第二个低级专属实时操作系统。

Android是基于Linux的开源移动操作系统(OS),基于Google当前提供的Linux内核。基于直接操纵的用户接口,Android主要设计用于触摸屏移动装置,如智能手机和平板电脑,并具有用于电视(Android TV)、汽车(Android Auto)和手表(Android Wear)的专用用户接口。操作系统使用松散地对应现实世界操作的触摸输入,例如滑动、轻击、捏和反捏来操纵屏幕上的对象以及虚拟键盘。尽管它主要是为触摸屏输入而设计的,但也已用于游戏机、数字相机和其它电子产品中。对用户输入的响应被设计为实时的,并提供流畅触摸接口,通常使用装置的振动功能向用户提供触觉回馈。某些应用程序使用诸如加速器、陀螺仪和邻近传感器之类的内部硬件来响应其它用户操作。例如,取决于装置方向,将屏从纵向调整为横向,或者允许用户通过旋转装置在赛车游戏中操纵车辆,所述过程可模拟方向盘的控制。

Android装置启动进入主屏幕,所述屏幕是装置上的主要导航和信息点,类似于PC上的桌面。Android上的主屏幕通常由应用程序图标(app icon)和小部件(widget)组成。应用程序图标会启动关联的应用程序,而小部件会在主屏幕上直接显示及时的、自动更新的内容,例如天气预报、用户的电子邮件收件箱或新闻动态。主屏幕可能由用户可以在页面之间来回滑动的几个页面组成。高度可定制的Android主屏接口允许用户根据自己的喜好调整装置的外观及感觉。Google Play和其它应用程序商店上可用的第三方应用程序可以广泛地重新设置主屏主题,甚至可以模仿其它操作系统(如Windows Phone)的外观。2014年7月从tutorialspoint.com下载的名为“Android Tutorial”的出版物中对Android OS进行了描述,其为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

Apple Inc.(总部位于美国加州库比蒂诺)的iOS(以前的iPhone OS)是专门为Apple硬件分发的行动操作系统。iOS的用户接口基于使用多点触控手势的直接操纵的概念。接口控制元素由滑件、开关及按钮组成。与OS的交互包括滑动、轻击、捏和反捏等手势,所有这些手势在iOS操作系统及其多点触摸接口的上下文中都有特定的定义。某些应用程序使用内部加速器来响应摇晃装置(一种常见的结果是undo命令),或者将其旋转到三个维度(一种常见的结果是从纵向模式切换到横向模式)。iOS在2014年7月从tutorialspoint.com下载的名为“OS Tutorial”的出版物中进行了描述,所述出版物为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

RTOS。实时操作系统(RTOS)是一种意图为实时应用程序提供服务的操作系统,所述应用程序可处理传入的数据,通常不会造成缓冲区延迟。处理时间要求(包括任何OS延迟)通常以十分之一秒或更短的时间增量来衡量,并且是一个具有明确定义的固定时间约束的时限系统。处理通常是在定义的约束内完成的,否则系统将失败。它们是事件驱动的或时间共享的,其中事件驱动的系统根据优先级在任务之间切换,而时间共享系统则根据时钟中断在任务之间切换。RTOS的一个关键特性是其一致性程度,所述一致性涉及接受和完成应用程序任务所花费的时间;变异性为跳动的。硬式实时操作系统的跳动比软式实时操作系统的跳动小。主要设计目标并非高通量,而是对软性能或硬性能类别的保证。通常可以或通常满足期限的RTOS为软式实时操作系统,但若可确定地满足期限,则为硬式实时操作系统。RTOS具有先进的排程算法,包括排程灵活性,可实现处理优先级的更广泛的计算机-系统编排。实时操作系统的关键因素为最小的中断延迟及最小的执行绪切换延迟;实时操作系统被评价较高者是更快反应或可预测高,较在给定时间段内可以执行的工作量。

RTOS的常见设计包括事件驱动,其中仅当需要处理较高优先级的事件时才切换任务;称为抢先优先级,或优先级排程和分时,在常规定时中断和事件上切换任务;叫做循环算法(round robin)。分时设计比严格地需要切换任务的次数更多,但是却提供了更流畅的多任务处理能力,给人一种进程或用户仅使用机器的错觉。在典型的设计中,任务具有三种状态:运行(在CPU上执行);准备(准备执行);及已阻止(等待事件,例如I/O)。大多数情况下,大多数任务被阻止或准备就绪,因为每个CPU一次只能运行一个任务。就绪伫列中的项目数可能有很大的不同,具体取决于系统需要执行的任务数以及系统使用的排程器的类型。在更简单的非抢占式但仍然是多任务系统上,一个任务必须将其在CPU上的时间浪费在其它任务上,这可能导致就绪伫列拥有更多的总体任务在就绪状态下(资源匮乏)。

RTOS概念及实现被描述于2010年1月Renesas Technology Corp.发行的应用备注No.RES05B00008-0l00/Rec.1.00,标题为:“R8C Family-General RTOS Concepts”,2007年2月公开于JAJA Technologfy Review的文章,[l535-5535/$32.00],The Association forLaboratory Automation[doi:10.l0l6/j.jala.2006.10.016],标题为:“Lh Overview ofReal-Time Operating Systems”,及第2章,标题为:“Basic Concepts of Real TimeOperating Systems”,Springer Science+Business Media B.V.公开于2009年[ISBN-978-1-4020-9435-4],标题为:“Hardware-Dependent Software-Principles and Practice”,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。

QNX。RTOS的一例为QNX,其为一种商业Unix式的实时操作系统,主要针对嵌入式系统市场。QNX是第一个商业上成功的微内核操作系统之一,用于包括汽车和移动电话在内的各种装置中。作为基于微内核的操作系统,QNX是基于以许多小任务的形式运行大多数操作系统内核的概念,这些任务称为资源管理器(Resource Managers)。于QNX的情形,使用微内核可使用户(开发人员)关闭不需要的任何功能,而无需更改操作系统本身;反而,那些服务将无法运行。

FreeRTOS。FreeRTOSTM是由Real Time Engineers Ltd.开发的免费开源实时操作系统,被设计适合于小型嵌入式系统,且仅执行极少量的功能:非常基本的任务处理和内存管理,及正好足够同步的API。其特征包括抢占式任务、支持多种微控制器架构、小足迹(编译后在ARM7上为4.3KB)、用C编写、并使用各种C编译器进行编译的特性。其也允许无限数量的任务同时运行,只要使用的硬件负担得起,对它们的优先级并无限制。

FreeRTOSTM提供用于多个执行绪(thread)或任务、多用户终端执行(mutexe)、旗号和软件计时器的方法。无滴答模式(tick-less mode)提供用于低功耗应用程序,且支持执行绪优先级。提供四种存储器分配方案:只分配;使用非常简单、快速的算法进行分配和释放;具有存储器合并的更复杂但快速的分配和释放算法;及C库的分配和释放具有互斥保护。虽然重点是紧凑性和执行速度,但支持命令行接口和类似POSIX的IO抽象附加组件。FreeRTOSTM通过让主机程序在固定的短间隔内调用执行绪滴答法(thread tick method)来执行多个执行绪。

根据优先级和循环调度排程方案,执行绪滴答法切换任务。通过硬件计时器的中断,通常的时间间隔是1/1000秒到1/100秒,但通常会改变此时间间隔以适合特定的应用程序。FreeRTOSTM被描述于下列文献:Nicolas Melot((下载于7/2015),标题为:“Study of anoperating system:FreeRTOS-Operating systems for embedded devices”,(日期为2013年9月23日)),Dr.Richard Wall,标题为:“Carebot PIC32 MX7ck implementation ofFree RTOS”,FreeRTOSTM模块被描述于网页,标题为:“FreeRTOS<rM>Modules”published inthe www,freertos.org web-site dated 26.11.2006,且FreeRTOS内核被描述于2007年4月1日发表的文献,Rich Goyette of Carleton University as part of‘SYSC5701:Operating System Methods for Real-Time Applications’,标题为:“Azz Analysis andDescription of the Inner Workings of the FreeRTOS Kernel”,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。

SafeRTOS。SafeRTOS被构造用于FreeRTOS的补充,具有通用功能,但具有独特设计的安全性关键实施。当FreeRTOS功能模型经历完整的HAZOP评估时,在功能模型和API中针对用户滥用和硬件故障的弱点被识别及解决。SafeRTOS和FreeRTOS共享相同的排程算法,具有相似的API,并且在其它方面非常相似,但它们的开发目的并不相同。SafeRTOS仅以C语言开发,以满足对IEC61508认证的要求。SafeRTOS以其仅驻留在微控制器的晶载只读存储器中以符合标准而闻名。当在硬件内存中执行时,SafeRTOS代码只能在其原始组态中使用,因此使用此OS的系统的认证测试无需在功能安全认证过程中重新测试其设计的这一部分。

VxWorks。VxWorks是作为专用软件开发的RTOS,被设计用于需要实时、确定性性能以及许多情况下需要安全认证的嵌入式系统中,如航空航天和国防、医疗装置、工业设备、机器人、能源、运输、网络基础设施、汽车和消费类电子产品。VxWorks支持Intel体系结构、POWER体系结构、及ARM体系结构。VxWorks可用于32比特位和64比特位处理器上的多核非对称多处理(AMP)、对称多处理(SMP)、混合模式和多OS(通过Type 1超管理器(hypervisor))设计。VxWorks带有内核、中间件、开发板支援套装软件(board support packages)、WindRiver Workbench开发套件以及互补的第三方软件及硬件技术。于最新版本VxWorks 7中,RTOS已重新设计以具有模块化和可升级性,因此OS内核与中间件、应用程序和其它软件包分开。可缩放性、保安性、安全性、连接性、及图形已改进以便满足物联网(IoT)的需求。

μC/OSμC/OS。微控制器操作系统(MicroC/OS,风格化为μC/OS)为实时操作系统(RTOS),它是用于微处理器的基于优先级的抢占式即时内核,主要用编程语言C编写,意图用于嵌入式系统。MicroC/OS允许在C中定义几个功能,其每一个皆可作为独立的执行绪(thread)或任务执行。每个任务以不同的优先级运行,并且就像拥有中央处理器(CPU)一样运行。较低优先级的任务可以随时被较高优先级的任务抢占。高优先级任务使用操作系统(OS)服务(如延迟或事件)以允许低优先级任务执行。提供OS服务用于管理任务及储存、任务之间的通信、及定时。

电传感器。电传感器为用于测量电量的构件、装置或电路,此种电传感器可为导电地连接以测量电参数,或可为非导电耦合测量电相关的现象,诸如磁场或热。又,可测量平均值或RMS值。

安培计。电传感器可为安培计(也称为电流计),为一种电流传感器,其用于测量电路或导体(如电线)中电流的大小。电流通常以安培、毫安、微安或千安为单位进行测量。传感器可为积分电流计(即,瓦时计),其中电流随时间累加,提供电流/时间乘积,所述乘积与传递的能量成比例。测量的电流可为交流电(AC),如正弦波、直流电(DC)或任意波形。电流计为一种用于检测或测量低电流的安培计类型,通常通过在磁场中产生线圈的旋转偏转而进行。一些安培计使用电阻器(分流器),其电压与流过的电流成正比,要求电流通过电表。热线安培计涉及使电流流过电线,电线随着加热而膨胀,并测量膨胀。非导电或非接触电流传感器可为基于“霍尔效应”磁场传感器,测量由待测电流产生的磁场。其它非导电电流传感器包括电流夹钳或电流探针,所述电流夹钳或电流探针的两个钳口张开以允许夹在导体周围,从而允许在不进行物理接触或断开电路的情况下测量电流特性(通常为AC)。此种电流夹钳通常包括缠绕在分裂的铁氧体环上的线圈,所述铁氧体环用作电流互感器的次级绕组,而载流导体充当初级绕组。Zetex Semiconductors PLC应用笔记“N39-Currentmeasurement application handbook”第5期,2008年1月中描述了其它电流传感器和相关电路,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

伏特计。电传感器可为伏特计,通常用于测量两点之间的电势差的大小。电压通常以伏特、毫伏、微伏或千伏为单位测量。测量的电压可为交流电(AC),如正弦波、直流电(DC)或任意波形。相似地,静电计可用于以非常低的泄漏电流来测量电荷(通常以库仑单位-C)或电势差。伏特计通常通过测量流经固定电阻的电流来工作,根据欧姆定律,其与电阻两端的电压成正比。基于电位计的伏特计通过平衡未知电压与电桥电路中的已知电压而工作。万用表(即,VOM(伏特-欧姆-千分表)以及数字万用表(DMM),通常包括伏特计、安培计及欧姆计。

瓦特计。电传感器可为通常使用瓦特(W)、毫瓦、千瓦或兆瓦单位来测量有功功率(或电能的供应率)的大小的瓦特计。瓦特计可基于测量电压和电流,并相乘以计算出功率P=VI。在交流测量中,真实功率为P=VIcos(4)。瓦特计可为辐射热测定计,用以通过加热具有温度相关电阻的材料来测量入射电磁辐射的功率。传感器可为电能表(或电能表),用于测量负载消耗的电能量。通常,电表用于测量单个负载、设备、住宅、企业或任何电动装置消耗的能量,并且可提供或作为电费或账单基础。电表可为交流(单相或多相)或直流型,常用的计量单位为千瓦时,然而可使用任何与能源有关的单位,如焦耳。一些电表基于累积或平均读数的瓦特计,或者可以基于感应。

欧姆计。电传感器可为测量电阻的欧姆计,通常以欧姆(Ω)、毫欧、千欧或兆欧为单位测量,或者以西门子(S)为单位测量电导。低电阻测量通常使用微欧计,而兆欧计(也称为Megger)测量较大的电阻值。共通欧姆计在测量电阻两端的电压时,将恒定的已知电流通过所测得的未知电阻(或电导),并从欧姆定律(R=V/I)得出电阻(或电导)值。惠斯通电桥也可通过平衡电桥电路的两个分支来用作电阻传感器,其中一个分支包括未知的电阻(或电导)分量。惠斯通电桥的变化可用于测量电容、电感、阻抗和其它电量或非电量。

电容计。电传感器可为用于测量电容的电容计,通常使用皮法拉、奈法拉、微法拉、及法拉(F)的单位。传感器可为测量电感的电感计,通常使用亨利(H)的SI单位,诸如微亨利、毫亨利及亨利。又,传感器可为用于测量装置或电路的阻抗的阻抗计。传感器可为LCR计,用于测量电感((L)、电容((C)、及电阻(R)。仪表可以使用提供交流电压,并根据欧姆定律使用通过被测装置的测得的电压和电流的比(及其相位差)来计算阻抗。替代地或另外,仪表可使用电桥电路(相似于惠斯通电桥概念),其中调整可变的校准元件以检测零位(null)。测量可于单个频率或整个频率范围。

磁力计。电传感器可为用于测量局部H或B磁场的磁力计。B场(也称磁通密度或磁感应强度)以SI单位的特斯拉(T)和cgs单位的高斯测量,磁通以韦伯(Wb)单位测量。H场(也称为磁场强度(magnetic field intensity)或磁场强度(magnetic field strength))以安培每米(A/m)测量,以SI单位表示,奥斯特(Oe)以cgs单位表示。许多智能手机含有作为指南针的磁力计。磁力计可为测量总强度的标量磁力计,也可为矢量磁力计,提供磁场的大小和方向(相对于空间方向)。常见的磁力计包括霍尔效应传感器、磁二极管、磁晶体管、AMR磁力计、GMR磁力计、磁隧道接面磁力计(magnetic tunnel junction magnetometer)、磁光传感器、基于劳仑兹力(Lorentz force)的MEMS传感器(也称为核磁共振-NMR)、基于电子隧道的MEMS传感器、MEMS指南针、核子进动磁场传感器(Nuclear precession magnetic fieldsensor)、光泵磁场传感器(optically pumped magnetic field sensor)、通量门磁力计、搜索线圈磁场传感器、及超导量子干扰装置(SQUID)磁力计。“霍尔效应”磁力计基于“霍尔探头”,其含有安装在铝背板上的铟化合物半导体晶体(如锑化铟),并响应测得的B场而提供电压和电压。通量门磁力计利用具有铁磁芯的探头或感测元件的非线性磁特性。NMR及质子进动磁力计(PPM)测量质子在要测量的磁场中的共振频率。SQUID仪表为非常敏感的矢量磁力计,基于包含约瑟夫接面(Josephson junctions)的超导回路。磁力计可为基于劳仑兹力的MEMS传感器,其依赖于MEMS结构的机械运动,是由于劳仑兹力作用在磁场中的载流导体上。

信号发生器。信号发生器(也称为频率发生器)是一种可以产生重复或不重复的电子信号(通常是电压或电流)的电子装置或电路装置,具有模拟输出(模拟信号发生器)或数字输出(数字信号发生器)。输出信号可为基于电路,或者可为基于生成或存储的数字数据。函数发生器通常为产生简单的重复波形的信号发生器。此种装置含有一电子振荡器、一能够产生重复波形的电路,或者可以使用数字信号处理来合成波形,随后使用数模转换器或DAC来产生模拟输出。常见的波形为正弦波、锯齿形、阶跃(脉冲)、方波及三角波。发生器可包括某种调变功能,例如调幅(AM)、调频(FM)或调相(PM)。任意波形发生器(AWG)是复杂的信号发生器,其使用户可在已公布的频率范围、精度和输出水平的限度内生成任意波形。与函数发生器不同,函数发生器被限于一组简单的波形;AWG允许用户以多种不同方式指定源波形。逻辑信号发生器(也称为数据型样发生器及数字型样发生器)为一种数字信号发生器,其产生逻辑类型的信号,即常规电压电平形式的逻辑“1”和“0”。常用的电压标准为:LVTTL、LVCMOS。

处理器。本文使用的术语“处理器”包括但不限于能够对至少一条指令执行操作的任何集成电路或任何其它电子装置(或电子装置的集合),包括但不限于微处理器(μR)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器又可为精简指令集核心(RISC)处理器、复杂指令集计算(CISC)微处理器、微控制器单元(MCU)或基于CISC的中央处理器(CPU)。处理器的硬件可集成到单个基板(例如,硅“管芯(die)”)上,或者分布在两个或多个基板之间。

处理器的非限制性示例可为可从位于美国加州圣塔克拉拉的英特尔公司获得的80186或80188。80186及其详细的存储器连接在英特尔公司的手册“80186/80188High-Integration 16-Bit Microprocessors”中描述,所述手册出于所有目的被完整并入本文,就如同在此完整阐述。处理器的其它非限制性示例可为可从位于美国伊利诺伊州绍姆堡的摩托罗拉公司获得的MC68360。在摩托罗拉公司的手册“MC68360 Quad IntegratedCommunications Controller-User's Manual”中对MC68360及其详细的存储器连接进行说明,所述手册出于所有目的全部并入本文,就如同在此完整阐述。尽管上面针对具有8比特位宽度的地址总线进行示例,但通常使用其它宽度的地址总线,例如16比特位、32比特位和64比特位。类似地,尽管上面关于具有8比特位宽度的数据总线进行示例,但是通常使用其它宽度的数据总线,例如16比特位、32比特位和64比特位宽度。于一示例,处理器由德州仪器公司(总部位于美国德州达拉斯)提供的TivaTMTM4C123GH6PM微控制器组成,包括或作为其一部分,在德州仪器公司于2015年发布的数据表[DS-TM4C123GH6PM中进行了描述-15842.2741,SPMS376E,2014年6月,修订15842.2741版,标题为:“Tiva TMTM4C123GH6PMMicrocontroller-Data Sheet”,其为所有目的全部并入,如同在此完整阐述,且为TexasInstruments TivaTMC系列微控制器家族的一部分,提供设计人员基于高性能的体系结构,具有广泛的集成功能以及强大的软件及开发工具生态系统。针对性能和灵活性,TivaTMC系列架构提供带有FPU的80MHz Cortex-M,各种集成存储器和多个可编程GPIO。Tiva TMC系列装置借由集成专用外围设备并提供全面的软件工具库,为消费者提供了引人注目的高性价比解决方案,此等软件工具可最大程度地减少电路板成本和设计周期。TivaTMC系列微控制器具有更快的上市时间和成本节省的优势,是高性能32比特位应用程序的首选。针对性能和灵活性,TivaTMC系列架构提供带有FPU的80MHz Cortex-M,各种集成存储器和多个可编程GPIO。TivaTMC系列装置为消费者提供了引人注目的高性价比解决方案。

传感器。能够测量或响应物理现象的任何元件皆可使用作为传感器。适当的传感器可适合于特定的物理现象,例如响应于温度、湿度、压力、音频、振动、光、运动、声音、接近度、流速、电压、及电流的传感器。传感器可为具有诸如模拟电压或电流之类的模拟信号输出的模拟传感器,或可具有连续性可变阻抗。替代地或另外,传感器可具有数字信号输出。传感器可作为侦测器,诸如通过开关而仅通知现象的存在,且可使用固定或可设置的阈值水平。传感器可测量现象的时间相关或空间相关的参数。传感器可测量时间相关或现象,诸如变化率、时间积分或时间平均、占空比、事件之间的频率或时间。传感器可为无源传感器,或需要外部激发源的有源传感器。传感器可为基于半导体,且可基于MEMS技术。

传感器可测量性质或物理量的量或与物理现象、身体或物质有关的量值。替代地或另外,传感器可用于测量其时间导数,诸如量、数量或大小的变化率。在与空间有关的数量或大小的情形,传感器可测量与每体积的特性量有关的线性密度、表面密度或体积密度。替代地或另外,传感器可测量穿过横截面或表面边界的特性的通量(或流量)、通量密度或电流。在标量场的情形,传感器可测量量梯度。传感器可测量每单位质量或每摩尔物质的性质的量。可使用单一传感器测量两个或多个现象。

传感器可提供响应物理、化学、生物或任何其它现象的电输出信号,而对传感器进行刺激。传感器可用作、或可为侦测器,用于侦测所述现象的存在。替代地或另外,传感器可测量(或响应)现象的参数或其物理量的大小。例如,传感器可为热敏电阻或铂电阻温度侦测器、光传感器、pH探针、用于接收音频的麦克风、或压电桥。相似地,传感器可用于测量压力、流量、力或其它机械量。传感器输出可通过连接到传感器输出的放大器进行放大。其它信号调节也可被施用以便改善传感器输出的处理或使其适应下一阶段或进行操作,诸如衰减、延迟、电流或电压限制、电平转换器、电流隔离、阻抗变换、线性化、校准、滤波、放大、数字化、积分、推导以及任何其它信号处理。一些传感器调节包括将它们连接在桥式电路中。在调节的情形,可添加调节电路以操纵传感器输出,诸如用于频率相关操纵的滤波器或均衡器,诸如滤波、频谱分析或噪声去除;在图像增强的情况下平滑或去模糊;在压缩或编码/解码方案的情形的压缩器(或解压缩器)、或编码器(或解码器);于调变的情形的调变器或解调器;及用于提取或检测特征或参数(如模式识别或相关分析)的提取器。于滤波的情形,可使用无源、有源或自适应(如维纳(Wiener)或卡尔曼(Kalman))滤波器。调节电路可应用线性或非线性操作。又,操纵可为时间相关的,诸如模拟或数字延迟线、积分器或基于速率的操纵。传感器可具有模拟输出,需要将A/D连接至其,或者可具有数字输出。又,调节可基于书本,标题为:“Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning”,由Analog Devices,Inc.出版,1999((ISBN-0-916550-20-6),为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

替代地或另外,本文中的任何传感器、本文中的任何传感器技术、本文中的任何传感器条件或处理电路、或本文中的任何传感器应用皆可根据书本,标题为:“Sensors andControl Systems in manufacturing”,Second Edition 2010,Sabrie Soloman,TheMcGraw-Hill Companies,ISBN:978-0-07-160573-1,依据书本,标题为:“Fundamentals ofIndustrial Instrumentation and Process Control”,William C.Dunn,2005,TheMcGraw-Hill Companies,ISBN:0-07-145735-6,或依据书本,标题为:“Sensor technologyHandbook”,Jon Wilson编辑,Newnes-Elsevier 2005出版,ISBN:0-7506-7729-5,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。又,传感器可为描述于Binder等人的U.S.专利申请公开案No.2013/0201316的任何传感器,标题为:“System and Method for ServerBased Control”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

传感器可直接或间接地测量物理量(梯度)相对于围绕特定位置或不同位置之间的方向的变化率。例如,温度梯度可描述不同位置之间的温度差异。又,传感器可测量与时间相关的或时间操纵的现象值,诸如与一系列平方的均方根有关的时间积分、均值或均方根(RMS或rms)离散值(或连续变化值中积分的等效平方根)。又,可测量与重复现象的时间依赖性有关的参数,诸如占空比、频率(通常以赫兹-Hz为单位测量)或周期。传感器可基于微机电系统-MEMS((也称为微机电系统技术)。传感器可响应于环境条件,诸如温度、湿度、噪声、振动、烟气、气味、有毒条件、灰尘和通风。

传感器可为有源传感器,需要外部激发源。例如,基于电阻的传感器(诸如热敏电阻和应变计)为有源传感器,需要电流通过它们才能确定对应于所测量现象的电阻值。相似地,基于桥电路的传感器为有源传感器,取决于它们的操作或外部电路的操作。替代地或另外,传感器可为无源传感器,无需任何外部电路或任何外部电压或电流即可产生电输出。热电偶和光电二极管为示例或无源传感器。

传感器可测量性质或物理量的量或与物理现象、身体或物质有关的量值。替代地或另外,传感器可用于测量其时间导数,诸如量、数量或大小的变化率。于与空间有关的数量或大小的情形,传感器可测量线性密度,与单位长度的特性相关,传感器可测量表面密度,与单位面积的特性相关,或者传感器可测量体积密度,与每体积的特性量有关。替代地或另外,传感器可测量每单位质量或每摩尔物质的性质的量。于标量场的情形,传感器可进一步测量与相对于位置的特性变化率有关的量梯度。替代地或另外,传感器可测量穿过横截面或表面边界的特性的通量(或流量)。替代地或另外,传感器可测量与通过单位横截面的横截面或通过单位表面积的表面边界的特性流有关的磁通密度。替代地或另外,传感器可测量与通过截面或表面边界的特性的流动速率有关的电流,或与通过单元的横截面的单位特性的流动速率有关的电流密度。传感器可包括转换器或由转换器构成,其在本文中被定义为用于将能量从一种形式转换为另一种形式的装置,以用于测量物理量或用于信息传递。又,可使用单一传感器测量两个或多个现象。例如,可以测量同一元件的两个特征,每个特征对应于不同的现象。

传感器输出可具有多重状态,其中传感器状态取决于所感测到的现象的测量参数。传感器可基于两种状态的输出(诸如“0”或“1”、或“真”及“假”),诸如具有两个触点的电开关,其中触点可以处于两种状态之一:“闭合”表示触点处于接触状态,电流可以在它们之间流动,或“打开”,表示触点已分离并且开关不导电。传感器可为阈值开关,其中所述开关在感测到现象的测量参数的大小超过特定阈值时改变其状态。例如,传感器可为恒温器,其是用于控制加热过程的温度操作开关。另一示例为语音操作开关(也称为VOX),其为检测到超过特定阈值的声音时便会操作的一个开关。通常用于在某人讲话时打开发射机或录音机,而在他们停止讲话时将其关闭。另一示例为汞开关(也称为汞倾斜开关),所述开关的目的是允许或中断电路中的电流流动,其方式取决于开关的物理位置或相对于朝向地球引力的“拉”的排列,或其它惯性。基于阈值的开关的阈值可为固定或可设置的。又,可使用致动器以便本地或远程设置阈值水平。

于一些情形,传感器操作可基于产生刺激或激发以产生影响或产生现象。生成或刺激机构的全部或一部分于此情形可为传感器的组成部分,或者可以被认为是独立的致动器,并且因此可以由控制器控制。又,传感器和独立或集成的致动器可作为一组协同操作,以改善感测或致动功能。例如,被视为独立致动器的光源可用于照亮位置,以便允许图像传感器忠实且正确地捕获所述位置的图像。于另一示例,在使用电桥来测量阻抗的情形,可从经过处理并用作致动器的电源来提供电桥的激发电压。

传感器可为压电传感器,其中压电效应用于测量压力、加速度、应变或力。取决于压电材料的切割方式,有三种主要工作模式:横向、纵向和剪切。在横向效应模式中,沿轴施加的力在垂直于力线的方向上产生电荷,而在纵向效应模式中,产生的电荷量与施加的力成比例,并且与压电元件的大小和形状无关。当用作压力传感器时,通常使用薄膜将力传递至压电元件,而在使用加速度计时,将质量附着于所述元件,并测量所述质量的负载。压电传感器元件材料可为压电陶瓷(如PZT陶瓷)或单晶材料。单晶材料可为磷酸镓、石英、电气石或铌酸铅镁-钛酸铅(PMN-PT)。

传感器可为固态传感器,其通常是半导体装置且不具有可移动构件,并且通常被封装为芯片。传感器可根据、基于描述于下列描述的传感器:Markle的U.S.专利No.5,511,547,标题为:“Solid State Sensors”、Benz等人的U.S.专利No.6,747,258,标题为:“Intensified Hybrid Solid-State Sensor with an Insulating Layer”、Jagielinski的U.S.专利No.5,105,087,标题为:“Large Solid State Sensor Assembly Formed fromSmaller Sensors”、Ryerson的U.S.专利No.4,243,631,标题为:“Solid State Sensor”,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。

传感器可为纳米传感器,其为使用尺寸通常为微观或亚微观的纳米级组件构造的生物、化学、或生理传感器。纳米传感器可根据、基于描述于下列的传感器:Lieber等人的U.S.专利No.7,256,466,标题为:“Nanosensors”,Wang等人的U.S.专利申请公开案No.2007/0264623,标题为:“Nanosensors”,Strano等人的U.S.专利申请公开案No.2011/0045523,标题为:“Optical Nenosensors Comprising PhotoluminescentNanostructures”,或于Zhou等人的U.S.专利申请公开案No.2011/0275544,标题为:“Microfluidic Integration with Nanosensor Platform”,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。

传感器可包括一个或多个传感器,每个传感器提供电输出信号(如电压或电流),或者响应于测量或侦测到的现象而改变特性(如电阻或阻抗)。传感器可彼此相同、相似或不同,且可测量或侦测相同或不同的现象。两个或更多个传感器可串联或并联连接。在变化的特征传感器的情况下或在有源传感器的情况下,所述单元可包括激励或测量电路(例如电桥)以生成传感器电信号。传感器的输出信号可由信号调节电路调节。信号调节器可涉及时间、频率、或幅度相关的操作。信号调节器可为线性的或非线性的,且可包括运算或仪表放大器、多路复用器、频率转换器、频率电压转换器、电压频率转换器、电流电压转换器、电流环路转换器、电荷转换器、衰减器、采样保持电路、峰值侦测器、电压或电流限制器、延迟线或电路、电平转换器、电流隔离器、阻抗变压器、线性化电路、校准器、无源或有源(或自适应)滤波器、积分器、偏导器、均衡器、频谱分析仪、压缩器或解压缩器、编码器(或解码器)、调变器(或解调器)、模式识别器、平滑器、噪声消除器、平均或RMS电路、或其任意组合。于模拟传感器的情形,可使用模拟对数字(A/D)转换器将调节后的传感器输出信号转换为数字传感器数据。所述单元可包括用于控制和管理单元操作、处理数字传感器数据和处理单元通信的计算机。所述单元可包括耦合到网络端口(如连接器或天线)的调制解调器或收发器,用于通过网络接口与通信。

一种用于电神经阻断和刺激功能障碍或转移的神经的方法和装置被描述于Hadlock等人的U.S.专利申请公开案No.2019/0022383,标题为:“Electrical NeuralBlockade and Functional Stimulation of Dysfunctional or Transferred Nerves”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。例如,提供一种方法,所述方法包括识别功能障碍或转移的神经,将电极阵列附接到目标肌肉组织附近的功能障碍或转移的神经,传递电神经阻断信号,以及刺激在神经阻断点远端的功能障碍或转移的神经。也提供一种系统,所述系统具有配置成向近端附接到功能障碍或转移的神经并通过位于神经阻断点远端的神经肌肉刺激电极阵列传递电神经阻断信号的电极阵列,以及与所述电极阵列通信的处理器,并配置为基于检测到的其它神经肌肉组织的活动提供刺激指令。又提供一种方法,用于识别和治疗由对侧配对的神经肌肉系统存在的异常神经再生引起的功能障碍。

经由电刺激诱发闭眼和其它动作可为颜面神经麻痹提供有效的治疗方法。在一项人类可行性研究中进行的一项调查,确定经皮神经电刺激是否能引起患有急性颜面神经麻痹的人眨眼,并从参与者那里获得有关每日电击恢复的表面电刺激耐受性的反馈。调查结果被提供于标题为:“Electrical Stimulation of Eye Blink in Individuals withAcute Facial Palsy:Progress toward a Bionic Blink”,Alice Frigerio,M.D.,Ph.D.,James T.Heaton,Ph.D.,Paolo Cavallari,M.D.,Ph.D.,Chris Knox,B.S.,MarcH.Hohman,M.D.,and Tessa A.Hadlock,M.D.((Milan,Italy;and Boston,Mass.),出版于2015年10月,于Plastic and Reconstructive Surgery Journal[DOI:10.1097/PRS.0000000000001639]且在2013年部分展示于国际颜面神经研讨会,波士顿,麻萨诸塞州,2013年6月28至7月2日,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述方法包括40名急性单侧颜面神经麻痹,HB级4至6的患者,这些患者在发病6到60天之间进行了前瞻性研究。通过短暂的双极、电荷平衡的脉冲列,通过粘附性电极放置经皮递送单侧刺激的颧枝颜面神经诱发眨眼。结果记录在高速摄像机上。使用Wong-Baker面部疼痛评定量表分析刺激参数与皮肤感觉之间的关系。55%的参与者使用被报告为可耐受的刺激参数以达成完全闭眼。于那些个体中,在平均电流为4.6mA(±1.7;平均脉冲宽度为0.7ms,100至150Hz)时观察到初始眼球抽搐,完全闭合平均需要7.2mA(±2.6)。结论:在大多数急性颜面神经麻痹患者中,经皮颜面神经刺激可人工地诱发眨眼。尽管个体报告的眨眼刺激引起的不适程度差异很大,但大多数人表示,若可恢复闭眼,则此刺激是可忍受的。因此,此等患者将从仿生装置中受益,以利于闭眼直至恢复过程完成。

颜面神经麻痹为一种破坏性疾病,可能需要通过功能性电刺激进行恢复。已提议一种使用植入式神经修复装置进行单侧面部恢复的新颖典范,并于活嚙齿动物模型中证明了其可行性,如下列文章描述,标题为:”Toward the Bionic Face:ANovelNeuroprosthetic Device Paradigm for Facial Reanimation Consisting of NeuralBlockade and Functional Electrical Stimulation”,Nate Jowett,M.D.,RobertE.Kearney,Ph.D.,Christopher J.Knox,B.S.,and Tessa A.Hadlock,M.D.((美国麻萨诸塞州波士顿市和加拿大魁北克省蒙特罗市),公开于Volume 143,Number 1of the Plasticand Reconstmctive Surgery Journal[DOI:10.1097/PRS.0000000000005164]并在亚利桑那州斯科茨代尔举行的美国周围神经学会2016年年会上介绍,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述典范包含使用健康侧的电肌图活动作为系统的控制输入,所述系统的输出是神经刺激以实现对称的面部移位。使用近端神经阻断解决抑制由异常的神经再生(突触)或神经转移程序引起的不良活动的烦人问题。方法:肌外膜及神经束缚(nervecuff)电极阵列被植入Wistar大鼠的面部。传递刺激以唤起各种持续时间和振幅的眨眼和拂尘。对肌电信号与面部位移之间的动态关是进行建模,并将模型预测与测得的位移进行比较。确定通过高频交流电实现颜面神经阻断的最佳参数,并评估连续传递的安全性。结果:电极植入的耐受性良好。可调幅度和持续时间的眨眼和拂尘是由神经刺激参数的受控变化引起。根据肌电输入模型预测的面部位移与观察到的差异相匹配,差异超过96%。在清醒的行为动物中实现了有效且可逆的颜面神经阻断,而长期连续使用未发现有害作用。结论:已证明通过神经修复装置的手段对半面神经麻痹进行康复的概念验证((Proof ofconcept)。近端神经阻断耦合远端功能性电刺激的使用可能与其它周围运动神经功能障碍的康复有关。

用于侦测用户面部运动和表情的系统及方法被特写于Heaton等人的U.S.PatentNo.9,625,251,标题为:“Facial movement and expression detection andstimulation”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述系统及方法包括多个辐射源、多个辐射侦测器,其中每个辐射侦测器与一个不同的辐射源配对并被配置为侦测由其配对的辐射源发射的辐射,以及连接到所述辐射侦测器的控制器且被配置为接收与来自每个辐射侦测器的发射辐射的测量值相对应的信号,针对每个辐射源-侦测器对,确定有关来源和侦测器之间的辐射路径是否被用户的一部分脸部遮挡的信息,并确定基于所述信息的用户的面部运动或表情。

一种治疗颜面神经麻痹后受试者的眼睑闭合肌活动亢进的系统及方法系统被描述于Lindenthaler的U.S.专利申请公开案No.2013/0158612,标题为:“System and Methodfor Eyelid Simulation”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述方法或系统包括提供刺激系统并且使用刺激系统选择性地刺激非肌肉组织中的眼睑张开肌肉或支配神经、眼睑张开反射、或在非肌肉组织中进行眼睑张开反射,而基本上不激活眼睑闭合肌。所述系统和方法在受试者中引起眼睑运动。

一种包括在存在和不存在枕神经刺激(occipital nerve stimulation(ONS))的情况下唤起并记录三叉神经反射的反应的方法被描述于Poletto的U.S.专利申请公开案No.2011/0264167,标题为:“Modulation of trigeminal reflex strength”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述方法用于确定ONS是否调节三叉神经反射以及在何种程度上调节三叉神经反射。如果ONS调节三叉神经反射,例如于足够的程度上,所述对象可被认为是用于治疗头痛的ONS的候选者。

颜面神经刺激器(FNS)为一种耳机型装置,用于治疗患有轻度或严重的贝尔氏麻痹症和其它颜面神经问题的患者被描述于Llanos的U.S.专利申请公开案No.2008/0082131,标题为:“Facial Nerve Stimulator((FNS)”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。通过将一端放在耳垂上并将口腔电极套插入口中,可舒适地佩戴颜面神经刺激器(FNS)。外部电极外壳恰好位于下颚髁(mandibular condyle)上方。将口腔电极套放在嘴里,将外部电极套放在下颚髁,由TENS单元激活FNS系统,以允许小的电脉冲刺激三叉神经的第二分支(上颌)及第三分支(下颌)以及下颚髁。

在某些变型中,用于电磁感应疗法的系统和/或方法被公开于BURNETT的U.S.专利申请公开案No.9,757,584,标题为:“Methods and devices for performing electricalstimulation to treat various conditions”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。可包括一个或多个符合人体工学或身体轮廓的施加器。施加器包括一个或多个导电线圈,所述导电线圈被配置为产生聚焦在目标神经、肌肉或邻近线圈定位的其它身体组织上的电磁或磁场。可利用一个或多个传感器来检测刺激并提供关于所施加的电磁感应疗法的功效的反馈。控制器可为可调节的,以基于由传感器或由患者提供的反馈来改变通过线圈的电流以调节聚焦在目标神经、肌肉或其它身体组织上的磁场。于某些系统或方法中,可以在不引起习惯的情况下将脉冲磁场间歇地施加到目标神经、肌肉或组织。

电刺激模式及其用于治疗干眼症、疲倦的眼睛或其它形式的眼部不适的方法被描述于Franke等人的U.S.专利申请公开案No.2016/0022992,标题为:“Stimulationpatterns for treating dry eye”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述方法通常包括对位于眼区域或鼻区域的解剖结构施加图案刺激以增加泪液产生。

一种电池供电的经皮神经电刺激器(TENS)以无成效的和/或预防方式治疗头痛被描述于Covalin的U.S.专利No.8,560,075,标题为:“Apparatus and method for thetreatment of headache”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。TENS单元及其电极内置于一体式装置中,其促进自我施用治疗。于一些实施方式,脉冲为单相。于其它实施方式,提供了双相脉冲对,其中每对双相脉冲包括具有第一极性的第一脉冲,所述第一脉冲与具有相反极性的第二脉冲在时间上间隔开。于一些实施方式,每个双相对中的每个脉冲的持续时间等于所述对中的另一个脉冲的持续时间。于一些实施方式,每个脉冲的持续时间在大约50微秒至大约400微秒之间,且一对脉冲之间的时间间隔在大约50至100微秒之间。

一种基于施加到患者身体的诱发信号来影响神经调节的方法、装置及系统被公开于Maschino等人的U.S.专利申请公开案No.2007/0179557,标题为:“Controllingneuromodulation using stimulus modalities”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。内部和/或外部激发和/或治疗信号被施加到患者身体的第一目标部分。接收与由内部和/或外部诱发和/或治疗信号引起的生理反应有关的数据。基于与生理反应有关的数据来确定患者身体的神经传递特性。基于所确定的神经传递特性来控制定义由可植入医疗装置提供的电治疗信号的至少一个参数,以治疗疾病。

一种植入式微型眼睑电极设备,通过将刺激电流传递到神经或肌肉而使瘫痪的眼睑闭合或张开被描述于Byers等人的U.S.专利申请公开案No.2003/0023297,标题为:“Miniature implantable array and stimulation system suitable for eyelidstimulation”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述装置由纵向柔性的不导电体所组成,所述不导电体包含电极,所述电极将电信号传递到附近的神经或肌肉,将眼睑闭合或张开。所述设备可由位于远离此设备的来源电致动。电信号沿着电线从电源通到设备。所述设备与活组织中的环境具有生物相容性,并且与周围组织电绝缘,除电极与活组织接触外。所述装置非常小,且当植入时对于目视检查为不明显的。

一种三叉神经刺激系统被公开于Cook等人的U.S.专利申请公开案No.2014/0081353,标题为:“Pulse generator for cranial nerve stimulation”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。于一实施方式,所述系统包括存储介质、与存储介质通信的脉冲发生器、耦合到所述脉冲发生器的电源、及通信耦合到脉冲发生器的至少一电极。脉冲发生器包括执行来自存储介质的指令的微控制器,且所述微控制器被配置为执行以下操作中的至少一项:产生具有定义特征的电脉冲;记录使用和异常事件的日志;将使用限制为指定的个人;与电极接触,向指定的个体提供指示操作状况和故障状况的信号;及向特定的个体提供指示治疗期结束的信号。

参见例如U.S.Pat.No.8,060,208,标题为“Action potential conductionprevention”,U.S.Pat.No.8,843,188,标题为“Adjustable nerve electrode”,U.S.Pat.No.8,983,614,标题为“Onset-mitigating high-frequency nerve block”,U.S.Pat.No.9,008,800,标题为“Separated-interface nerve electrode”,及U.S.Pat.No.9,119,966,标题为“Systems and methods that provide an electricalwaveform for neural stimulation or nerve block”,其所有借由引用整体并入本文。

考虑前述,提供一种本项技术领域中为有利的方法、装置或系统,用于诸如颜面神经刺激的经皮神经电刺激,特别是使用一种经皮神经电刺激来人工引起眨眼、微笑或其它面部肌肉活动,诸如患有急性颜面神经麻痹,如贝尔氏麻痹症,或干眼症。优选地,此种方法、装置、或系统可能提供眼睛闭合的诱发改良且为可耐受的不适或疼痛,为简单、安全、成本高效、可靠、易于安装、使用或监测,具有最低度的构件数量、被封入小收纳中、最低度硬件,和/或使用现存及可取得的组件、协议、程序及应用程序,其实现更好的控制、安全性(或其它功能),并提供更好的用户体验。

发明内容

摘述

一种可用于人工刺激人体中的神经的装置,可与介质上的网络一起使用。本文中的任何装置可包含用以产生脉冲串列信号的可控脉冲发生器;响应物理现象而输出传感器信号的传感器;连结至介质的端口;耦合到所述端口的收发器,其用以发送数字数据至网络,及用以自网络接收数字数据;两个可附着于人体并连接至脉冲发生器的电极,其用于将脉冲串列信号连结至人体,以周期性地刺激神经;软件及用于执行所述软件的处理器,所述处理器被耦合到传感器以从其接收传感器信号,耦合至收发器以从其接收来自网络的数字数据,并控制及激活所述可控脉冲发生器;供应直流(DC)电至所述可控脉冲发生器、所述传感器、所述收发器、及所述处理器的电源;及收纳所述脉冲发生器、所述传感器、所述收发器、所述端口、所述处理器、及所述电源的单一可穿戴外壳。本文中的任何脉冲发生器可受到响应于所述传感器信号或从网络接收到的数字数据而被控制或被激活。

本文中的任何装置可进一步与市售的现成的经皮神经电刺激(TENS)装置集成在一起、附着于其上、为其一部分、与其一起使用、为其基础、或被包括于其中。任何市售的现成的TENS装置可为本文中的任何装置的集成、可被附着于本文中的任何装置、可为本文中的任何装置的一部分、或可包含本文中的任何装置。本文中的任何传感器可包含眨眼侦测器、或由所组成。本文中的任何神经可为颜面神经,且本文中的任何电极可附着于人体头皮,因此当附着时,可借由刺激颜面神经而诱发眨眼。本文中的任何装置可用于克服颜面神经麻痹或贝尔氏麻痹症、用于干眼症、或电肌肉刺激(EMS)。

本文中的任何电源可由以下组成、或可包含以下:一次电池或可充电电池,且本文中的任何装置进一步包含收纳电池的电池隔舱。本文中的任何电源可由以下组成、或可包含以下:可充电电池,且本文中的任何装置可进一步包含用于充电可充电电池的电池充电器。本文中的任何装置可操作成非接触式充电可充电电池,所述非接触式充电,可基于感应,且本文中的任何电池充电器可进一步包含感应线圈,当所述装置被置于电磁场中时,所述感应线圈用于接收交流电力并充电所述可充电电池。本文中的任何装置可操作成由动能提供电力,且本文中的任何电池充电器可包括动能转换为电能的转换器。本文中的任何转换器可包含线圈及磁场,且所述线圈与磁场的相对运动可对装置运动响应而产生。

本文中的任何装置可进一步可连接到电极的电传感器,用于借由电极测量电参数。本文中的任何电传感器可包含以下、由以下组成、或基于以下:用于测量电极之间阻抗的阻抗计。任何阻抗计可包含以下、由以下组成、或基于以下:测量电阻的欧姆表,其中所述阻抗计包含以下、由以下组成、或基于以下:测量电容的电容计,其中所述阻抗计包含以下、由以下组成、或基于以下:用于测量电感的电感计,或其任何组合。任何脉冲发生器可响应所述测量的电参数而被激活或停用。替代地或另外,脉冲串列信号的任何参数或特征可响应任何被测量的电参数而被设定,诸如于所述脉冲串列信号的至少一个脉冲串或所有脉冲串中的峰对峰振幅、振幅标称值、振幅有效值、信号频率、至少一个脉冲串或所有脉冲串的期间、或至少两个连续脉冲串之间的周期或任两个连续脉冲串之间的周期。本文中的任何电传感器可周期性地连接至电极,以借由电极测量电参数,且本文中的任何电传感器可被连接至于两个连续的脉冲串之间的电极。本文中的任何装置可进一步包含具有两个状态的开关,且本文中的任何开关可被耦合以便以处理器控制且可操作为处于不同的第一状态和第二状态。于第一状态下,电极可被连接到脉冲发生器,以从脉冲发生器接收脉冲串信号,且于第一状态下,电极可被连接到电传感器,用于测量电参数。本文中的任何开关可包含以下或可由以下所组成:单刀双掷(single pole double throw((SPDT))开关。

本文中的任何装置可操作用于包括于软件中的操作系统。本文中的任何操作系统可为移动操作系统,诸如Android版本2.2((Froyo)、Android版本2.3(Gingerbread)、Android版本4.0((Ice Cream Sandwich)、Android版本4.2(Jelly Bean)、Android版本4.4((KitKat)、Apple iOS版本3、Apple iOS版本4、Apple iOS版本5、Apple iOS版本6、AppleiOS版本7、MicrosoftPhone版本7、MicrosoftPhone版本8、MicrosoftPhone版本9、或操作系统。本文中的任何操作系统可为实时操作系统((RTOS),诸如FreeRTOS、SafeRTOS、QNX、VxWorks、或Micro-ControllerOperating Systems((μC/OS)。

本文中的信号中任何脉冲串可包含以下、或可由以下组成:一个或多个不对称的双相方形电流或电压脉冲。本文中的任何可控脉冲发生器可包含以下、或可由以下组成:一连续信号发生器及一与所述连续信号发生器输出串联连接的电控开关。本文中的任何开关可包含控制端口,所述控制端口可被耦合以借由所述处理器控制。

本文中的任何电控开关可基于电路、包含电路或由电路所组成,所述电路包含一集极开路晶体管(open collector transistor)、一漏极开路晶体管(open draintransistor)、一门流体、一TRIAC、或一光隔离器。本文中的任何电控开关可为基于电路或晶体管、包含电路或晶体管、或由电路或晶体管所组成。本文中的任何晶体管可为功率场效应晶体管,且本文中的任何开关可于“漏极”及“源极”接脚之间形成,且所述控制端口为一“门”接脚。本文中的任何功率场效应晶体管可为N-沟道或P-沟道功率场效应晶体管。本文中的任何继电器可为电磁系电磁继电器(solenoid-based electromagnetic relay)或簧片继电器、固态或半导体系继电器、或AC固态继电器(SSR)。

本文中的任何脉冲发生器可为电流发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值为大于0.1亳安培(mA)、0.2mA、0.5mA、0.8mA、1mA、1.2mA、1.5mA、1.8mA、2mA、2.5mA、3mA、3.5mA、4mA、4.5mA、5mA、5.5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、10mA、11ma、12mA、15mA、l8mA、20mA、22mA、25mA、30mA、35mA、40mA、45mA、50mA、55mA、60mA、65mA、70mA、75mA、80mA、或100mA。替代地或另外,本文中的任何脉冲发生器可为电流发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值为小于0.1亳安培(mA)、0.2mA、0.5mA、0.8mA、1mA、1.2mA、1.5mA、1.8mA、2mA、2.5mA、3mA、3.5mA、4mA、4.5mA、5mA、5.5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、10mA、11ma、12mA、15mA、l8mA、20mA、22mA、25mA、30mA、35mA、40mA、45mA、50mA、55mA、60mA、65mA、70mA、75mA、80mA、或100mA。本文中的任何脉冲发生器可为电压发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值可为大于0.1毫伏(mV)、0.2mV、0.5mV、0.8mV、1mV、1.2mV、1.5mV、1.8mV、2mV、2.5mV、3mV、3.5mV、4mV、4.5mV、5mV、5.5mV、6mV、7mV、8mV、9mV、10mV、11mV、12mV、15mV、l8mV、20mV、22mV、25mV、30mV、35mV、40mV、45mV、50mV、55mV、60mV、65mV、70mV、75mV、80mV、或100mV。替代地或另外,本文中的任何脉冲发生器可为电压发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值可为小于0.1毫伏(mV)、0.2mV、0.5mV、0.8mV、1mV、1.2mV、1.5mV、1.8mV、2mV、2.5mV、3mV、3.5mV、4mV、4.5mV、5mV、5.5mV、6mV、7mV、8mV、9mV、10mV、11mV、12mV、15mV、l8mV、20mV、22mV、25mV、30mV、35mV、40mV、45mV、50mV、55mV、60mV、65mV、70mV、75mV、80mV、或100mV。

替代地或另外,本文中的任何脉冲发生器可为电压发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值可为大于0.1伏特(V)、0.2V、0.5V、0.8V、1V、1.2V、1.5V、1.8V、2V、2.5V、3V、3.5v、4V、4.5V、5V、5.5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、20V、22V、25V、30V、35V、40V、45V、50V、55V、60V、65V、70V、75V、80V、或100V。替代地或另外,本文中的任何脉冲发生器可为电压发生器,且至少一脉冲串的峰对峰振幅、标称值、或有效值可为小于0.1伏特(V)、0.2V、0.5V、0.8V、1V、1.2V、1.5V、1.8V、2V、2.5V、3V、3.5v、4V、4.5V、5V、5.5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、20V、22V、25V、30V、35V、40V、45V、50V、55V、60V、65V、70V、75V、80V、或100V。

本文中的任何脉冲串列信号的脉冲串的至少一个的期间或所有的期间可为大于1毫秒(ms)、2ms、3ms、5ms、7ms、10ms、12ms、15ms、18ms、20ms、25ms、30ms、40ms、45ms、50ms、100ms、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、或500ms。替代地或另外,任何脉冲串列信号的脉冲串的至少一个的期间或所有的期间为小于1毫秒(ms)、2ms、3ms、5ms、7ms、10ms、12ms、15ms、18ms、20ms、25ms、30ms、40ms、45ms、50ms、100ms、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、或500ms。

本文中的任何脉冲串列信号的脉冲串的至少一个的信号频率或所有的信号频率为大于1赫兹(Hz)、2Hz、5Hz、8Hz、10Hz、12Hz、15Hz、18Hz、20Hz、22Hz、25Hz、30Hz、35Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、100Hz、120Hz、150Hz、180Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、或500Hz。替代地或另外,本文中的任何脉冲串列信号的脉冲串的至少一个的信号频率或所有的信号频率为小于1赫兹(Hz)、2Hz、5Hz、8Hz、10Hz、12Hz、15Hz、18Hz、20Hz、22Hz、25Hz、30Hz、35Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、100Hz、120Hz、150Hz、180Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、或500Hz。

本文中的至少两个连续脉冲串之间的任何周期,或任两个连续脉冲串之间的周期可为大于100毫秒(ms)、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、500ms、700ms、1,000ms、1,200ms、1,500ms、1,800ms、2,000ms、2,500ms、3,000ms、3,500ms、4,000ms、4,500ms、5,000ms、6,000ms、6,500ms、7,000ms、7,500ms、8,000ms、8,500ms、9,000ms、或9,500ms。替代地或另外,本文中的至少两个连续脉冲串之间的任何周期,或任两个连续脉冲串之间的周期为小于100毫秒(ms)、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、500ms、700ms、1,000ms、1,200ms、1,500ms、1,800ms、2,000ms、2,500ms、3,000ms、3,500ms、4,000ms、4,500ms、5,000ms、6,000ms、6,500ms、7,000ms、7,500ms、8,000ms、8,500ms、9,000ms、或9,500ms。

本文中的任何装置可包含随机数发生器,所述随机数发生器可被耦合到用以产生随机数或信号的处理器,且本文中的任何装置脉冲串列信号可对随机数响应。本文中的任何随机数发生器可为以硬件为基础,且可使用热噪声、散粒噪声、核种衰变辐射、光电效应、或量子现象。本文中的任何随机数发生器可为以软件为基础,且可为基于执行用以产生伪随机数的算法。本文中的任何脉冲发生器可对随机数响应而激活或停用。本文中的任何脉冲串列信号的任何参数或任何特征可响应随机数而设定,且本文中的任何参数可包含于所述脉冲串列信号的至少一个脉冲串或所有脉冲串中的峰对峰振幅、振幅标称值、振幅有效值、信号频率、至少一个脉冲串或所有脉冲串的期间、或至少两个连续脉冲串之间的周期或任两个连续脉冲串之间的周期。

本文中的任何可穿戴外壳可为可穿戴于人体上,诸如可穿戴于人头部器官上,所述器官可为眼睛、耳朵、脸、脸颊、鼻、口、唇、前额、或下巴。本文中的任何外壳可被构造成具有实质上相似于头戴式、眼戴式、或耳戴式的形式;被构造成具有允许安装或佩戴相同或相似于头戴式、眼戴式、或耳戴式的形状;或可被构造成具有至少部分地代替头戴式、眼戴式、或耳戴式的形式。本文中的任何头戴式可由以下组成、或构成为以下、或包含以下:无边软帽(bonnet)、无檐帽(cap)、头冠、头带(fillet)、发罩、有檐帽(hat)、头盔、连颈帽(hood)、面罩、头巾、面纱、或假发。本文中的任何眼戴式由以下组成、或构成为以下、或包含以下:眼镜、太阳眼镜、隐形眼镜、眼罩、或护目镜。本文中的任何耳戴式由以下组成、或构成为以下、或包含以下:助听器、头戴式耳机、带话筒耳机、或耳塞。本文中的任何外壳可被永久地或可拆卸地附接于人的衣物上或可作为其一部分,且所述附接可使用胶带、上胶、钉扎、封装、包裹、针、或闩梢及夹箍钩。本文中的任何衣物可为上衣、下衣或全身式内衣,或头戴衣物、鞋袜、配饰、外套、西装、连衣裙、或裙子。本文中的任何装置可进一步包含环形构件,所述环形构件限定通过的孔径,其大小适于收纳人体的一部分于其中,且所述人体部分可为人手的一部分,所述人手可由以下组成或可包含以下:上臂、肘、前臂、腕、或手指。

本文中的任何人体部位可为人类头或颈的一部分,其可由以下组成或可包含以下:前额、耳朵、头颅、或脸。再者,本文中的任何人体部位可为人类胸腔或腹腔的一部分,其可由以下组成或可包含以下:腰部或髋部。本文中的任何人体部位可为人类腿或脚的一部分,其可由以下组成或可包含以下:大腿、小腿肚、踝、足背、膝部、或脚趾。本文中的任何单一外壳可被成形或构成为耳挂式(Behind-the-ear,BTE)、迷你耳挂式(“Mini”BTE)、或耳内式(In-The-Ear)(ITE)外壳。本文中的任何外壳可被构造成具有实质上相似于标准助听器的形式;实质上相似于标准助听器的那些可穿戴元件;可直接安装在外耳内或外耳上的形状;或至少部分替代标准助听器的形式。再者,本文中的任何外壳可被构造成具有实质上相似于标准耳机或耳塞者;具有实质上相似于标准耳机或耳塞的那些可穿戴元件;可直接安装在头部内或头上的形状;或至少部分替代标准耳机或耳塞的形式。

本文中的任何电极可为EEG或ECG电极,或可被优化或配置为主要用作脑波图(EEG)或心电图(ECG)电极。本文中的任何电极可彼此机械附着或耦合,且本文中的任何装置可进一步包含电极组合件,所述电极组合件包含附接至两个电极的单一结构,组合件可进一步包含用于连接到可穿戴外壳的连接器,且组合件可进一步确定电极之间的距离。本文中的任何连接器可包含以下或由以下所组成:细长型连接器(slim connector)或零力连接器(Zero Force connector,ZIF),且本文中的任何装置可进一步包含连接所述电极组合件至外壳的柔性电缆。本文中的电极的每一个可为皮肤电极,其包含实质上平坦且圆形的导电垫,所述导电垫的表面积可大于1平方毫米(mm2)、2mm2、3mm2、5mm2、8mm2、10mm2、12mm2、15mm2、17mm2、20mm2、22mm2、25mm2、30mm2、或50mm2;或所述导电垫的表面积可小于2平方毫米(mm2)、3mm2、5mm2、8mm2、10mm2、12mm2、15mm2、17mm2、20mm2、22mm2、25mm2、30mm2、50mm2、或100mm2。当附接至头皮上时,本文中任何两个电极导电垫的中心或边缘之间的距离可小于5毫米(mm)、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或100mm。

当附接至头皮上时,本文中任何两个电极导电垫的中心或边缘之间的距离可大于4毫米(mm)、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或90mm。本文中的电极的每一个可基于、可包含、或可由以下组成:软性、可伸缩的印刷电路板。本文中的电极的每一个可基于、可包含、或可由以下组成:图案化的导电材料,被印刷在可附着于人体皮肤的粘合薄膜上。本文中的电极的每一个可基于、可包含、或可由以下组成:“纹身”电极,所述纹身电极可基于、可包含、或可由以下组成:层压于粘性聚合物薄膜之间的导电材料。本文中的电极的每一个可基于、可包含、或可由以下组成:可植入电极或已植入电极。

本文中的任何电极可被附接于人脸,诸如以影响或刺激人脸中的颜面神经,例如以影响或刺激颧神经支、颞神经支、或两者。本文中的电极的每一个可包括导电区域,所述导电区域可被附接于人脸,且本文中的任何导电区域可界定一中央点。本文中的任何装置可用于与由人脸的右眼与右耳之间或左眼与左耳之间的最短路径界定的假想线一起使用,且本文中的一个电极可被定位成使得导电区域的一部分、大部分或全部位于假想线上方。替代地或另外,本文中的电极的任一个可被定位成使得导电区域的一部分、大部分或全部位于假想线下方。电极的至少一个的中央点可高于或低于假想线。

本文中的电极的至少一个的中央点可与假想线相距一定距离,所述距离可为至少1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、15mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或100mm。替代地或另外,本文中的电极的至少一个的中央点可与假想线相距一定距离,所述距离可为小于2毫米(mm)、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm、或120mm。本文中的任何装置可与垂直于假想线并穿过一个电极的中心点的第一线以及垂直于假想线并穿过另一电极的中心点的第二线一起使用,且第一及第二线之间的距离可等于或小于1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或100mm,或所述第一及第二线之间的距离可等于或大于0mm、1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm、或120mm。

本文中的任何脉冲发生器可对由网络接收的数字数据响应而激活或停用。本文中的任何脉冲串列信号的任何参数或特性可对由网络接收的数字数据响应而设定。本文中的任何参数可包含于所述脉冲串列信号的至少一个脉冲串或所有脉冲串中的峰对峰振幅、振幅标称值、振幅有效值、信号频率、至少一个脉冲串或所有脉冲串的期间、或至少两个连续脉冲串之间的周期或任两个连续脉冲串之间的周期。

本文中的任何脉冲发生器可对传感器信号响应而激活或停用。本文中的任何装置可与最小值或最大值使用,且任何脉冲发生器可对传感器信号小于最小值响应而激活或停用,或任何脉冲发生器可对传感器信号大于最大值响应而激活或停用。本文中的任何脉冲串列信号的任何参数或特性可响应于传感器信号而设置。本文中的任何参数可包含于所述脉冲串列信号的至少一个脉冲串或所有脉冲串中的峰对峰振幅、振幅标称值、振幅有效值、信号频率、至少一个脉冲串或所有脉冲串的期间、或至少两个连续脉冲串之间的周期或任两个连续脉冲串之间的周期。本文中的任何装置可进一步操作送出信息至网络,本文中的任何网络可为无线网络,且本文中的任何信息可经由无线网络通过互联网发送。本文中的任何信息可经由无线网络通过互联网发送至即时通信(IM)服务器,以作为IM服务的一部分被发送到客户端装置。与IM服务器的信息或沟通是可使用以下或基于以下:SMTP(简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol))、SIP(对话启动协议(Session InitiationProtocol))、SIMPLE(用于即时通信和状态显示扩展的SIP(SIP for Instant Messagingand Presence Leveraging Extensions))、APEX(应用程序交换(ApplicationExchange))、Prim(存在及即时通信协议(Presence and Instance MessagingProtocol))、XMPP(可延伸通信与存在协议(Extensible Messaging and PresenceProtocol))、IMPS(即时通信与现状信息服务(Instant Messaging and PresenceService))、RTMP(实时通信传输协议(Real Time Messaging Protocol))、STM(简单TCP/IP通信(Simple TCP/IP Messaging))协议、Azureus扩展的通信协议(Azureus ExtendedMessaging Protocol)、Apple推播通知服务(APNs)、或超文件传输协议(HypertextTransfer Protocol(HTTP))。

本文中的任何信息可为基于文字的信息且IM服务可为文字通信服务。本文中的任何信息可根据、或基于:短信服务(SMS)信息且所述IM服务为SMS服务,所述信息是根据、或基于:电子邮件(e-mail)信息且所述IM服务为e-mail服务,所述信息是根据、或基于:WhatsApp信息且所述IM服务为WhatsApp服务,所述信息是根据、或基于:Twitter信息且所述IM服务为Twitter服务,或所述信息是根据、或基于:Viber信息且所述IM服务为Viber服务。本文中的任何信息可为多介质信息处理服务(MMS)或增强信息服务(EMS)信息,其可包括音频或视频,且IM服务可分别为NMS或EMS服务。本文中的任何装置可与最小值或最大值使用,且对传感器信号小于最小值响应而将任何信息发送,或对传感器信号大于最大值响应而将所述信息发送。

本文中的任何装置可使用数字地址在网络中寻址,诸如于互联网中。本文中的任何数字地址可为MAC层地址,其为MAC-48、EUI-48、或EUI-64地址型式。替代地或另外,本文中的任何数字地址可为第3层地址,并且可为静态或动态IP地址,其可为IPv4或IPv6类型地址。

本文中的任何网络可包含下列、使用下列、或由下列所组成:无线网络;本文中的任何端口可包含下列、使用下列、或由下列所组成:通过空中发送及接收第一射频(Radio-Frequency)(RF)信号的天线;且本文中的任何收发器可包含、使用、或由下列所组成:耦合到所述天线的无线收发器,用以使用所述无线网络通过空中发送及接收所述数字数据。本文中的任何无线网络可为无线广域网(WWAN),诸如无线宽带网络,本文中的任何无线收发器可为WWAN收发器,且本文中的任何天线可为WWAN天线。本文中的任何无线网络可为WiMAX网络,本文中的任何天线可为WiMAX天线,本文中的任何无线收发器可为WiMAX调制解调器,且所述WiMAX网络可根据或可基于IEEE802.16-2009。本文中的任何无线网络可为蜂巢式电话网络,本文中的任何天线可为蜂巢式天线,本文中的任何无线收发器可为蜂巢式调制解调器,本文中的任何蜂巢式电话网络可为第三代(3G)网络,其使用UMTS W-CDMA、UMTSHSPA、UMTS TDD、CDMA2000 lxRTT、CDMA2000 EV-DO、或GSM EDGE-演进,或其中所述蜂巢式电话网络为第四代(4G)网络,其使用HSPA+、Mobile WiMAX、LTE、进阶长期演进技术(LTE-Advanced)、MBWA,或可基于IEEE802.20-2008。

本文中的任何无线网络可为无线个人局域网(WPAN),本文中的任何无线收发器可为WPAN收发器,且本文中的任何天线可为WPAN天线。本文中的任何WPAN是根据或基于BluetoothTM、Bluetooth Low Energy((BLE)、或IEEE802.15.1-2005标准,或任何WPAN可为无线控制网络,其是根据或基于ZigbeeTM、IEEE 802.15.4--2003、或Z-WaveTM标准。本文中的任何无线网络可为Body Area Network((BAN),,诸如根据、或基于IEEE 802.15.6标准,且本文中的任何无线收发器可为BAN收发器,且本文中的任何天线可为BAN天线。

本文中的任何无线网络可为无线局域网(WLAN),诸如根据、或基于IEEE802.11-2012、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11h、或IEEE 802.11ac,且本文中的任何无线收发器可为WLAN收发器,且本文中的任何天线可为WLAN天线。本文中的任何无线网络可为于许可或未许可的无线电频带的。本文中的任何无线网络可为未许可的无线电频带,其为工业、科学及医学上的无线电频带(ISM)。本文中的任何无线收发器可操作成以ad-hok方案进行通信。本文中的任何装置可与中间装置一起使用,所述无线收发器可使用基础结构方案与中间装置进行通信,并且中间装置可为无线访问点(WAP)、无线开关或无线路由器。

本文中的任何传感器可为生理传感器,其对与人体有关参数响应,且于被感测体的外部、被植入被感测体的内部,附接到被感测体、或者可穿戴在被感测体上。本文中的任何生理传感器可对身体电信号响应且可为EEG脑波图(EEG)或心电图(ECG)传感器,或可对被感测体中的氧气饱和、气体饱和或血压响应。

本文中的任何传感器可为响应电路中的电气特性或电气现象数量的电传感器,且本文中的任何传感器可被连接以测量脉冲串列信号的参数或特性,诸如被串联在脉冲发生器和电极之间,或与电极并联。本文中的任何电传感器可对交流电(AC)或直流电(DC)响应。本文中的任何电传感器可为对通过导体或电线的电流作出响应的安培计。本文中的任何安培计可由以下构成或包含以下:电流计、热线安培计、电流夹钳、或电流探针。本文中的任何电传感器可为对电压响应的伏特计,或对有效电力响应的瓦特计。

本文中的任何传感器可为压电传感器,其可使用压电效应,可包括单晶材料或压电陶瓷,且可使用横向、纵向、或剪力效应模式。本文中的任何传感器可为热电传感器,其为对使用传导、对流或辐射感测温度的温度或温度梯度做出响应的热电传感器。本文中的任何热电传感器可由以下构成或包含以下:正温度系数(PTC)热敏电阻、负温度系数(NTC)热敏电阻、热电偶、石英晶体、或电阻温度侦测器(RTD)。本文中的任何装置可包含排列为定向传感器阵列的多个传感器,所述多个传感器可操作以估计撞击所述传感器阵列的现象的数量、大小、频率、到达方向(Direction-Of-Arrival,DOA)、距离或速度,并且其中所述处理器可操作用于处理传感器阵列输出。

本文中的任何传感器可由以下构成或包含以下:纳米传感器、晶体、或半导体,或其中:所述传感器是基于超音波的传感器,所述传感器为涡流传感器,所述传感器为邻近传感器,所述传感器为体声或表面声传感器,或者所述传感器为大气或环境传感器。本文中的任何传感器可由以下构成或包含以下:辐射传感器,所述辐射传感器对放射性、核辐射、α粒子、β粒子或伽马射线响应,并且基于气体电离。本文中的任何传感器可由以下构成或包含以下:对可见光或不可见光响应的光电传感器,所述不可见光为红外光、紫外线、X射线、或伽马射线,且其中所述光电传感器由以下构成、包含以下或基于以下:光电效应或光生伏打效应,且由以下构成或包含以下:半导体组件,所述半导体组件由以下构成或包含以下:光电二极管、光晶体管或太阳能电池。本文中的任何光电传感器可由以下构成、包含以下或基于以下:电荷耦合装置(CCD)或互补式金属氧化物半导体(CMOS)元件。本文中的任何传感器可由包含多个光电传感器的光敏图像传感器阵列组成,或可包含所述光敏图像传感器阵列,用于捕捉图像并产生呈现所述图像的电子图像信息,且所述装置进一步包含一或多个光学透镜,用于聚焦接收到的光并引导图像,且本文中的任何图像传感器可大致设置在一或多个光学透镜的图像焦点平面处,以适当地捕捉图像。

本文中的任何图像处理器可被耦合至图像传感器,用于根据数字视频格式提供数字数据视频信号,所述数字视频信号基于捕获的图像承载数字数据视频,且所述数字视频格式可基于以下之一输出:TIFF(带标图像档案格式)、RAW格式、AVI、DV、MOV、WMV、MP4、DCF(相机格式设计规则)、ITU-TH.261、ITU-T H.263、ITU-T H.264、ITU-T CCIR 601、ASF、Exif(可交换图像文件格式)、及DPOF(数字打印命令格式)标准。本文中的任何装置可进一步包含耦合至图像传感器的基于框内或框间压缩的视频压缩器,用于有损或无损压缩数字数据视频,其中,所述压缩是基于标准算法,其为下列的一或多个:JPEG(联合照相专家群)及MPEG(动态图像专家群)、ITU-T H.261、ITU-T H.263、ITU-T H.264及ITU-T CCIR 601。

本文中的任何传感器可由电化学传感器构成或包含电化学感测,所述电化学传感器对于对象的化学结构、性质、组成或反应响应。本文中的任何电化学传感器可由以下组成或包含以下:对氡、氢、氧气、或一氧化碳(CO)存在响应的pH计或气体传感器,或其中所述电化学传感器由以下组成或包含以下或基于以下:光检测或基于电离,且为烟、火苗、或火侦测器,或对可燃、易燃或有毒气体响应。本文中的任何传感器可由以下组成或包含以下:电声学传感器,所述电声学传感器对听得到或听不到的声音响应。本文中的任何电声学传感器可由以下组成或包含以下:全向、单向或双向麦克风,其由以下组成、包含以下、或基于以下:感测隔膜或色带的基于入射声音的运动,且所述麦克风由以下组成或包含以下:电容器、驻极体、动态麦克风、铝带式麦克风、碳麦克风、或压电麦克风。

本文中的任何传感器可由以下组成或包含以下:角度传感器组成,用于测量角度设置或角度变化。本文中的任何传感器可由以下组成或包含以下:绝对压力传感器,用于测量地球大气压力的50%至500%。本文中的任何传感器可为响应电路中的电气特性或电气现象数量的电传感器,且可导电地耦合到电路,或者可为非导电地耦合到电路的非接触传感器。本文中的任何电传感器可响应于交流电(AC)或直流电(DC),且可为对通过导体或电线的电流作出响应的安培计,且可由以下组成或包含以下:电流计、热线安培计、电流夹钳、或电流探针。替代地或另外,本文中的任何电传感器可为对电压作出响应的伏特计,且可由以下组成或包含以下:静电计、电阻器、电位计或电桥电路。替代地或另外,本文中的任何电传感器可为对有效电力作出响应的瓦特计。

本文中的任何装置皆可与无线装置、笔记本、膝上型计算机、介质播放器、数字静态相机(DSC)、数字摄像机(DVC或数字摄像机)、个人数字助理(PDA)、移动电话、数字相机、录象机、或智能手机中的至少一个集成在一起。替代地或另外,本文中的任何装置可与智能手机集成,所述智能手机可包含或可基于苹果iPhone 6或三星Galaxy S6。

上列摘述并非本发明的所有态样的详尽列表。确实,发明人预期其发明包括可从以上摘述的各个态样的所有适合的组合及其衍生以及下面的详细描述中所公开的特别是在与本申请案一起提交的权利要求中指出的那些可实施的所有系统和方法。此种组合具有以上摘述中未具体叙述的特定优点。

附图说明

此处仅借由非限制性实例描述本发明,参考附图,其中相同的标号表示相同的元件。理解此等附图仅提供有关本发明典型实施方式的信息,因此不应视为对范围的限制:

图1描绘一个人的脸部,显示出贝尔氏麻痹症的症状;

图2描绘电极组合件;

图2a描绘助听器外壳;

图3示意性地说明普通刺激装置的框图;

图4示意性地说明电池供电的刺激装置的框图,所述电池供电的刺激装置使用连续脉冲发生器并且提供无线通信;

图4a示意性地说明包括随机数发生器和电表的电池供电的刺激装置的框图;

图4b示意性地说明电池供电刺激装置的框图,所述电池供电刺激装置包括阻抗计且具有两种状态;

图5示意性地说明采用感应电池充电的电池供电刺激装置;

图6示意性地说明刺激器装置操作的简化流程图;

图7描绘颅骨外部的颜面神经分支;以及

图7a描绘用于刺激颅骨外部的颜面神经分支的电极位置。

具体实施方式

参考附图和随附的描述,可理解根据本发明的设备的原理及操作,其中,在不同附图中出现的相似组件由相同的附图标记表示。附图及说明仅为概念性的。在实际操作中,单个组件可实现一个或多个功能;替代地或另外,每个功能可由多个组件及装置来实现。在附图和说明中,相同的附图标记表示不同实施方式或配置所共有的那些组件。相同的数字标记(即使在使用不同的后缀(例如5、5a、5b和5c)的情况下)也表示相同或实质上相同或具有相似功能的功能或实际装置。容易理解的是,如本文的附图中一般性描述及说明,本发明的组件能以多种不同的组态来配置及设计。因此,如本文附图所呈现,对本发明的设备、系统及方法的实施方式的以下更详细的描述,如所请求者,并非意图限制本发明的范畴,而仅为本发明的代表性的实施方式。应当理解,除非上下文另外明确指出,否则本文中的单数形式“一个”、“一种”及“所述”包括复数指示物。因此,例如,提及“组件表面”包括提及一个或多个此种表面。术语“实质上”是指不需要精确地实现所叙述的特性、参数或值,而可偏差或变化,包括例如公差、测量误差、测量精度限制及所属技术领域的技术人员已知的其它因素,可能以不排除效果的量发生而意图提供此特性。

于一实例中,使用一种刺激装置或设备以生成调变的脉冲突发,优选地得能够调节输出信号参数或特性,提供最小的能量消耗和最小的不适感。所述装置优选地定位以经由连结装置有效连结到输出信号至神经,诸如颜面神经。所述装置输出可手动控制或自动控制,且可以与另一只眼睛同步或通过预设程序进行同步。于一应用,所述刺激装置可用于产生定时的眨眼,优选地借由诱导肌肉动作以分别独立地或组合地闭阖上眼睑,且优选地也闭阖下眼睑,以导致完全的眼闭合,且在下及上眼睑之间具正确的生理比率。再者,所述装置可用于刺激或挤压泪腺。

图3呈现使用一般刺激器装置31的一般布置图30,且图4呈现使用刺激器装置31a的例示的实施方式的一般布置图40。所述装置31包含一门控脉冲发生器35,所述控脉冲发生器35经由接线或端口38输出门控对称或不对称双相方形脉冲信号41。所述信号41是由具有尖峰至尖峰振幅‘A’41c及时间期间d 41a的方形波脉冲串41d的列(train)所组成。所述脉冲串列41为每T 41b秒周期性地重复,且于每个脉冲串41d中,方形波频率为“f”。所述发生器35输出信号41通过接线38到装置31的外壳中的连接器28b。所述信号41到达附接到被治疗者25的头皮上的电极26a及26b。所述电极26a及26b通过导线或导体连接到连接器27a。具有端部连接器28a和27b的电缆29分别连接至所述装置31的连接器28a及电极结构连接器27b,如此形成从发生器35至被治疗者25的皮肤的连续连接。

所述装置31操作由控制器块39控制,其优选地包含一软件(或固件)及用于执行所述软件(或固件)的处理器。所述控制器39进一步控制并设置所述信号41参数,诸如脉冲串期间(burst duration)‘d’41a、重复周期(repetition period)‘T’41b、振幅A 41c、脉冲串内部频率(burst internal frequency)41d、或其任何的组合,经由控制器39及发生器35之间的接线47。所述刺激装置31可进一步包含一传感器32(输出传感器数据),响应物理现象,所述传感器32可被连结而传输传感器输出数据至所述控制器39以进一步处置及处理,且作用于响应于传感器32输出的值。

所述刺激装置31可进一步包括一指示器37,指示器37为用于向用户通知信息或向用户输出信息的输出组件,所述用户可为布置图30处理的人25,或者是另一个人。例如,指示器37可以向人类提供听觉或视觉反馈,诸如在信息的呈现之前通过听觉音调/蜂鸣或通过改变显示器来警告用户。替代地或另外,指示器37可包括用于与用户(例如可以佩戴装置31的人25)进行触觉接口的振动器。指示器37被连结以由控制器39控制或激活。

所述刺激装置31可进一步包括一用户控制功能性33,所述用户控制功能性为用于从用户接收信息或控制命令的输入组件,所述用户可以是布置图30处理的人25,或者是另一个人。用户控制块33可包括输入组件,所述输入组件可为用于向诸如计算机或信息设备之类的信息处理系统提供数据及控制信号的计算机硬件设备。此种输入组件可为集成的或外围的输入装置(例如,硬/软键盘、鼠标、电阻式或电容式触摸显示器等)。输入组件的示例包括键盘、鼠标、扫描器、数字相机及操纵杆。可基于输入的模态(例如,机械运动、音频、视觉等)对输入组件进行分类,无论输入是离散的(例如,按下键)或是连续的(例如,鼠标的位置,尽管被数字化为离散量,因为足够快而可认为是连续的),涉及的自由度数(例如,二维传统鼠标或为CAD应用程序设计的三维导航器)。指向装置(例如“计算机鼠标”),其用于指定空间位置的输入组件,可以根据输入为直接输入或间接输入而被进一步分类。在直接输入的情况下,输入空间与显示空间重合,即,在视觉反馈或指针出现的空间中进行指向。触摸屏及光笔涉及直接输入。涉及间接输入的示例包括鼠标及轨迹球,以及位置信息为绝对的(例如,在触摸屏上)或是相对的(例如,可以抬起并重新放置的鼠标)。直接输入几乎必须是绝对输入,但间接输入可为绝对输入或相对输入。例如,将没有嵌入式屏幕的图形输入板数字化涉及间接输入及感测绝对位置,且通常mn处于绝对输入模式,但它们也可设置为模拟相对输入模式,例如触摸板,其中触摸笔或定位盘可以抬起并重新定位。此外,用户控制块33中的输入组件可包括用于频繁使用/访问的功能(例如,重复系统信息)的专用硬控制。

刺激装置31可进一步包括通信接口36,用于通过通信网络向另一装置发送数据或从另一装置接收数据。通信接口36可由用于与网络通信的收发器或调制解调器组成、作为其一部分或包括所述收发器或调制解调器。在有线网络的情形,通信接口36通过可以包括连接器的端口连接到网络,且在无线网络的情形,通信接口36通过可包括天线的端口连接到网络。通信接口36由控制器39控制及激活。此外,通过通信网络从外部装置接收的数据被传送到控制器39以进行进一步处理,且在通信接口36处从控制器39接收要通过通信网络发送到外部装置的数据。刺激装置31中的电子电路和组件由电源34供电,电源34通常提供直流(DC)电压(或电流)。

控制器39可基于离散逻辑或集成装置,诸如处理器、微处理器或微型计算机,并且可以包括通用装置,或者可为专用处理装置,诸如ASIC、PAL、PLA、PLD、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array(FPGA))、门阵列(Gate Array)、或其它定制或可编程装置。于可编程装置以及其它执行程序中,需要存储器。控制器39通常包括存储器,所述存储器可以包括静态RAM(随机访问存储器)、动态RAM、快闪存储器、ROM(只读存储器)或任何其它数据存储介质。存储器可包括数据、程序和/或指令以及处理器可执行的任何其它软件或固件。控制逻辑可于硬件或软件(例如存储在存储器中的固件)实现。控制器39控制和监视装置操作,诸如初始化、组态,接口及和命令。本文中的任何步骤、方法或流程图可由控制器39中的处理器按照其中的软件来执行。

电池。于一示例中,电源34可包含、可基于、或可由电池所构成。电池可为一次电池或单电池,其中不可逆的化学反应会产生电能,因此所述电池为可抛弃的,不能再充电,并且在电池耗尽后需要更换。此种电池更换可能昂贵且麻烦。替代地或附加地,电池可为可充电电池34a,其被示为图4中所示的刺激器装置31a的一部分,诸如镍镉电池。于此种情况,采用电池充电器41在使用或不使用时对电池充电。各种类型的此种电池充电器于本领域中为已知,诸如涓流充电器、脉冲充电器等。电池充电器可与现场单元集成在一起,或位于现场单元外部。电池可为一次或可再充电(二次)类型,可包括单个或几个电池,且可将各种化学物质用于电化学电池,诸如锂、碱性及镍镉。普通电池以预定的标准输出电压(例如1.5、3、4.5、9伏特)以及定义的标准机械外壳(通常由诸如“A”、“AA”、“B”、“C”号)和“硬币”或“按钮”类型。于一实施方式,一个或多个电池被保持在电池座或电池盒中,因此可以容易地更换。

电池可为“手表电池”(又称“硬币电池”或“钮扣电池”),为一种小型单电池,形状呈深蹲筒,直径通常为5至25毫米,高度为1至6毫米。钮扣电池通常用于为小型便携式电子装置供电,诸如手表、袖珍计算器、人工心脏起搏器、植入式心脏除颤器、及助听器。大多数钮扣电池具有低的自放电率,若不使用,则可以长时间保持电荷。助听器等高功率装置可能会使用锌空气电池,于给定尺寸的情况,锌空气电池的容量要大得多,但即使不使用也会放电数周。钮扣电池为单电池,通常为抛弃式一次性电池。普通阳极材料为锌或锂,普通阴极材料为二氧化锰、氧化银、一氟化碳、氧化铜或空气中的氧气。金属可以形成电池的底部主体和正极端子,绝缘顶盖为负极端子。

“钮扣电池”的一示例为由国际电工委员会(IEC)在IEC 60086-3标准(一次电池,手表电池的第3部分)中指定为LR44型,为1.5伏碱性钮扣电池。字母“L”表示所使用的电化学系统:锌负极、二氧化锰去极化剂和正极,以及碱性电解质。R44表示圆形电池,如IEC标准60086所定义的直径为11.4+0.2mm,高度为5.2+0.2mm。LR44型电池的示例为Energizer A76电池,可获自Energizer Holdings,Inc.,并在产品数据表EBC-4407cp-Z(从互联网3/2016下载)的产品数据表中描述,标题为:“Energizer A76-ZEROMERCURY MiniatureAlkaline”,其整体并入本文中以作所有用途,如同在此完整陈述。“钮扣电池”的另一示例为CR2032电池,额定电压为3.0伏的钮扣电池锂电池。公称直径为20毫米,公称高度为3.2毫米。CR2032表示直径为19.7-20毫米,高度为2.9-3.2毫米的圆形电池,由IEC标准60086定义。电池重量通常为2.8g至3.9g。与CR2032相比,BR2032电池具有相同的尺寸,标称电压和容量稍低,并且温度范围更大。额定温度范围为-30℃至85℃,而CR2032的额定温度范围为-20℃至70℃。BR2032也具有较低的自放电率。CR2032型电池的一示例为Energizer CR2032锂硬币电池,可获自Energizer Holdings,Inc.,并在产品数据表表格号EBC-4120M(由互联网3/2016下载)中描述,标题为:“Energizer CR2032-Lithium Coin”,其完整并入本文,如同在此完整阐述一样。

虽然在图4中举例说明本发明,如上述关于直接且导电充电,如此可能需要连接器,同样可以使用非接触式充电,诸如通过使用感应连结,其中使用电磁场来转移能量。在感应连结中,充电站使用发射器感应线圈将能量发送到要充电的装置,所述设备包括感应连结到发射器线圈的接收感应线圈。接收到的电力通常被封入装置内时用于对可充电电池34a充电。于此种组态中,不需要任何连接器或连接器接合,如此其易于使用,不透水及污垢并且具有改善的形状和外观。能够感应充电的基于感应的充电装置31b的此种布置示于图5所示的布置50。装置31b内部的接收线圈56被设计成当适当地位于电磁场中时接收能量。接收到的信号由整流器整流,并根据需要作为电池充电器41a的一部分进行进一步处理或调节,所述电池充电器41a通过导体或导线57a及57b连接到线圈56。然后,从电池充电器41馈送电力以对二次电池34a充电。非接触式电池充电系统描述于Binder的美国专利6,208,115(标题为“Battery Subsitute Pack”),Soar的美国专利7,863,859(标题为“ContactlessBattery Charging Apparel”),Ron Hui的美国专利7,872,445(标题为“RechargeableBattery Powered Portable Electronic Device”),Azancot等人的美国专利7,906,936(标题为“Rechargeable Inductive Charger”),Cheng等人的美国专利7,863,861(标题为“Contact-Less Power Transfer”),及Greenfeld等人的美国专利7,876,067(标题为“高频连接器无偿充电方案”),其为所有目的其全部完整被并入,如同在此充分阐述。

如图5中的示例性布置图50所示,呈现能够与充电站54一起使用的能够非接触感应充电的装置31b。装置31b包含通过导线57a和57b连接的接收线圈56,因此,当线圈56处于由充电器54中的线圈55产生的电磁场中时,可充电电池34a被充电。产生电磁场的线圈55由具有插脚51a和51b的AC/DC转换器52从AC电源馈送,经由电缆53馈送感应发生器54。

在另一示例中,装置31a可以被局部通电。电池充电器41可包含电能发生器,以局部产生用于对可充电电池34a充电的电能。优选地,发生器可以被集成在装置31a外壳内。此种发生器可基于将从装置31a的运动中收集的动能转换为电能,所述动能可由人类或动物的活动引起。此种发生器描述于Lemieux的标题为“Electrical Energy Generator”的美国专利7,692,320,Tiemann的标题为“将振动的运动转换为电能的设备”的美国专利5,578,877,Gardner等人的标题为“System for Generating Electrical Energy from AmbientMotion”的美国专利7,847,421,及Robets等人的标题为“Electromechanical Generatorfor,and Method of Converting Mechanical Vibrational Energy into ElectricalEnergy”的美国专利申请2007/0210580,以及Yarger等人的标题为“System and Methodfor Storing Energy”的美国专利7,688,036,为了所有目的将其完整并入本文,如同在此完整阐述。

本文描述的任何装置、设备、模块或功能性的任何部分或全部,皆可与任何市售的现成的TENS装置集成、附加使用,作为其基础或包含在其中,TENS装置,诸如TENS 3000或TENS 7000,可从Roscoe Medical Inc.(美国俄亥俄州米德堡高地)获得,或在“背景技术”一节中描述的任何其它神经刺激装置。类似地,任何商用现成的TENS装置(诸如,可从Roscoe Medical Inc.(Middleburg Heights(美国俄亥俄州)购得的TENS 3000或TENS7000)的任何装置、设备、模块或功能的任何部分或全部)或作为“背景技术现有技术”部分的一部分描述的任何其它神经刺激装置,可以与所描述的任何设备或装置集成,附加,使用,作为其基础或包含在其中。

门控脉冲发生器35为信号发生器,其用作电流(或电压)源,用于将脉冲串列41提供给刺激器装置31的连接器28b,以通过电缆29提供给人25。可由控制器39经由接线或端口47来设置发生器35的激活以及脉冲串列41参数的控制及设置。通常,门控脉冲发生器35在脉冲串列41时提供不对称的双相方电流(square current)脉冲。

脉冲串列41的参数包括尖峰至尖峰振幅“A”41c(或信号41的标称值或有效值),脉冲串期间d 41a,脉冲串41d中信号的频率“f”,周期T 41b。每个参数可以被实现为固定值,因此不能在装置31操作期间改变。替代地或附加地,每个参数可于操作期间被改变和控制,例如由用户使用用户控制块33,经由通信接口36从网络外部,或者响应于传感器32的输出来改变和控制。每个可变参数可以在最小值到最大值的范围内变化,由控制器39通过控制连接或端口47设置。

门控脉冲发生器35可为电压或电流发生器。信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、标称值或有效值,于使用电流发生器的情形(或最小或最大可设定值)可为高于0.1亳安培(mA)、0.2mA、0.5mA、0.8mA、1mA、1.2mA、1.5mA、1.8mA、2mA、2.5mA、3mA、3.5mA、4mA、4.5mA、5mA、5.5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、10mA、11mA、12mA、15mA、l8mA、20mA、22mA、25mA、30mA、35mA、40mA、45mA、50mA、55mA、60mA、65mA、70mA、75mA、80mA、或100mA。替代地或附加地,信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、或标称值或有效值,于使用电流发生器的情形(或最小或最大可设定值)可为低于0.2亳安培(mA)、0.5mA、0.8mA、1mA、1.2mA、1.5mA、1.8mA、2mA、2.5mA、3mA、3.5mA、4mA、4.5mA、5mA、5.5mA、6mA、7mA、8mA、9mA、10mA、11mA、12mA、15mA、l8mA、20mA、22mA、25mA、30mA、35mA、40mA、45mA、50mA、55mA、60mA、65mA、70mA、75mA、80mA、100mA、或150mA。于电压发生器的情形,信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、或标称值或有效值,于使用电流发生器的情形(或最小或最大可设定值)可为高于0.1毫伏(mV)、0.2mV、0.5mV、0.8mV、1mV、1.2mV、1.5mV、1.8mV、2mV、2.5mV、3mV、3.5mV、4mV、4.5mV、5mV、5.5mV、6mV、7mV、8mV、9mV、10mV、11mV、12mV、15mV、l8mV、20mV、22mV、25mV、30mV、35mV、40mV、45mV、50mV、55mV、60mV、65mV、70mV、75mV、80mV、或100mV。替代地或附加地,于电压发生器的情形,信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、或标称值、或有效值(或最小或最大可设定值)可低于0.2毫伏(mV)、0.5mV、0.8mV、1mV、1.2mV、1.5mV、1.8mV、2mV、2.5mV、3mV、3.5mV、4mV、4.5mV、5mV、5.5mV、6mV、7mV、8mV、9mV、10mV、11mV、12mV、15mV、l8mV、20mV、22mV、25mV、30mV、35mV、40mV、45mV、50mV、55mV、60mV、65mV、70mV、75mV、80mV、l00mV、或150mV。

替代地或附加地,于电压发生器的情形,信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、标称值、或有效值(或最小或最大可设定值)可高于0.1伏特(V)、0.2V、0.5V、0.8V、1V、1.2V、1.5V、1.8V、2V、2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V、5.5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、20V、22V、25V、30V、35V、40V、45V、50V、55V、60V、65V、70V、75V、80V、或100V。替代地或附加地,于电压发生器的情形,信号41的尖峰至尖峰振幅‘A’41c、标称值、或有效值(或最小或最大可设定值)可低于0.2伏特(V)、0.5V、0.8V、1V、1.2V、1.5V、1.8V、2V、2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V、5.5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、20V、22V、25V、30V、35V、40V、45V、50V、55V、60V、65V、70V、75V、80V、100V、或150V。

门控脉冲发生器35输出(或最小或最大可设定值)的脉冲串期间d 41a可为高于1毫秒(ms)、2ms、3ms、5ms、7ms、10ms、12ms、15ms、18ms、20ms、25ms、30ms、40ms、45ms、50ms、100ms、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、或500ms。替代地或附加地,脉冲串期间41a(或最小或最大可设定值)可为低于2毫秒(ms)、2ms、3ms、5ms、7ms、10ms、12ms、15ms、18ms、20ms、25ms、30ms、40ms、45ms、50ms、100ms、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、500ms、或900ms。

脉冲串41d中信号的频率T(或最小或最大可设定值)可为高于1赫兹(Hz)、2Hz、5Hz、8Hz、10Hz、12Hz、15Hz、18Hz、20Hz、22Hz、25Hz、30Hz、35Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、100Hz、120Hz、150Hz、180Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、或500Hz。替代地或附加地,脉冲串41d中信号的频率T(或最小或最大可设定值)可为低于2赫兹(Hz)、5Hz、8Hz、10Hz、12Hz、15Hz、18Hz、20Hz、22Hz、25Hz、30Hz、35Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、100Hz、120Hz、150Hz、180Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、500Hz、或1,000Hz。

脉冲串41d间的信号的周期T 41b(或最小或最大可设定值)可为高于100毫秒(ms)、120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、500ms、700ms、1,000ms、1,200ms、1,500ms、1,800ms、2,000ms、2,500ms、3,000ms、3,500ms、4,000ms、4,500ms、5,000ms、6,000ms、6,500ms、7,000ms、7,500ms、8,000ms、8,500ms、9,000ms、或9,500ms。替代地或附加地,脉冲串41d间的信号的周期T 41b(或最小或最大可设定值)可为低于120ms、150ms、180ms、200ms、250ms、300ms、400ms、450ms、500ms、700ms、1,000ms、1,200ms、1,500ms、1,800ms、2,000ms、2,500ms、3,000ms、3,500ms、4,,000ms、4,500ms、5,000ms、6,000ms、6,500ms、7,000ms、7,500ms、8,000ms、8,500ms、9,000ms、9,500ms、或10,000ms。

于一示例中,使用连续脉冲发生器42实现门控信号发生器35,所述连续脉冲发生器42产生输出信号,不是脉冲串列41而是连续信号,与串行连接的受控开关29一起,所述开关将连续信号切换以产生所需的脉冲串列41。于此种情形,由连续信号发生器42确定尖峰至尖峰振幅“A”41c(或信号41的标称值或有效值)和脉冲串41d中信号的频率T,且可通过控制端口或连接35由控制器39控制或设定,而周期T 41b和脉冲串期间d 41a由受控开关29致动来确定,其可由控制器39通过连接44连接至开关29控制端口或连接45的连接44而控制。

于一示例中,开关29为具有一或多组以上的具有两种或更多种状态的电触点的机电装置。开关可为需要致动以闭合触点的“常开”型,也可为“常闭”型,其中的致动会影响电路的断开,或者可为具有两种触点布置的转换开关。转换开关可为“先合后断(make-before-break)”类型,或“先断后合(break-before-make)”类型。开关触点可具有一个或多个刀(pole)和一个或多个掷(throw)。常见的开关触点布置包括单刀单掷(SPST)、单刀双掷(SPDT)、双刀双掷(DPDT)、双刀单掷(DPST)及单极转换(SPCO)。开关可为电动的或机械致动。

继电器为电动操作开关29的非限制性示例。继电器可为具有两个松弛状态(双稳态)的闭锁继电器,当电流断开时,继电器保持在其最后状态。这是借由操作棘轮和凸轮机构的螺线管,或借由使两个相对的线圈带有偏心弹簧或永磁体来实现,所述偏心弹簧或永磁体可在线圈松弛时将电枢和触点保持在适当的位置,或者具有永久磁芯。A继电器可为电磁继电器,通常由缠绕在软铁芯上的电线线圈、为磁通量提供低磁阻路径的铁轭、可移动的铁电枢、以及一组或多组触点所组成。所述电枢铰接在轭上,并机械连接到一组或多组移动触点上。它通过弹簧固定在适当的位置,因而当继电器断电时,磁路中会出现气隙。于此情形,图中继电器中的两组触点中的一组闭合,而另一组打开。簧片继电器为封闭在螺线管中的簧片开关,所述开关在真空或惰性气体玻璃管内部具有一组触点,可防止触点受到大气腐蚀。

替代地或附加地,继电器可以是固态继电器(SSR),其中基于固态的组充当继电器,而没有任何运动部件。

于一示例中,SSR可以是零件号CPC1006N-60V Normally-Open Single-Pole4-PinSOP 继电器-可从总部位于美国麻萨诸塞州贝弗利的IXYS集成电路事业部获得,描述于发布于2018年1月30日的数据表No.DS-CPC1006N-R05,出于所有目的将其整体并入本文,如同在此完整阐述。CPC1006N为采用4引脚SOP封装的微型单刀、常开(1-Form-A)固态继电器,采用光连结MOSFET技术来提供输入至输出隔离的1500Vrms。继电器输出由高效的MOSFET开关和光伏打管芯(photovoltaic die)构成,使用IXYS集成电路事业部的专利OptoMOS架构,而输入(高效的红外LED)则提供了光连结控制。

于另一示例,SSR可由光耦合器控制,诸如CPC1965Y AC固态继电器,其可以从IXYSIntegrated Circuits Division(总部位于美国加州米尔皮塔斯)获得,它是使用具双电源SCR输出的波导连结以产生可替代光耦合器和三端双向可控硅电路(Triac circuit)。此等开关足够坚固以提供高达600VP的阻断电压,且受到严格控制的过零电路可确保交流负载的切换而不会产生瞬变。输入和输出电路进行光耦合以在控制电路和负载电路之间提供3750Vrms的隔离和抗扰性。CPC1965Y AC固态继电器被描述于标题为:“CPC1965Y AC SolidState Relay”的IXYS集成电路事业部规范DS-CPC1965Y-R07中,以用于所有目的,其完整被并入,如同在此完整阐述。

替代地或附加地,开关29可以使用电路或组件而实现。例如,可使用基于开路集极(open collector)(或漏极开路(open drain))的电路。此外,可以使用光隔离器(也称为光耦合器、photocoupler或光隔离器)来提供隔离的功率传输。此外,诸如三端双向可控硅(Triode for Alternating Current)(TRIAC)的门流体可用于触发功率。于一示例,开关29可基于或可由可从SGS-Thomson Microelectronics获得的TRIAC部件号BTA06组成,其描述于数据表“BTA06T/D/S/A BTB06 T/D/S-Sensitive Gate Triacs”中,SGS-ThomsonMicroelectronics1995年3月发布,出于所有目的将其完整并入,如同在此完整阐述。

另外,开关29可基于晶体管。所述晶体管可为通常用于放大或切换电子信号的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET、MOS-FET或MOS FET)。MOSFET晶体管为具有源极(S)、栅极(G)、漏极(D)和主体(B)端子的四端组件,其中主体(或基底)通常连接到源极端子,使其像其它场效应晶体管一样成为三端组件。在增强模式MOSFET中,氧化物上的电压降会通过场效应在源极和漏极触点之间感应出导电沟道。术语“增强模式”是指电导率随氧化物场的增加而增加,所述氧化物场将载子添加至沟道,也称为反转层。所述沟道可包含与基底类型相反的电子(称为nMOSFET或nMOS)或空穴(称为pMOSFET或pMOS),因此nMOS由p型基底制成,而pMOS由n型基底制成。于一示例,开关29可基于具有非常低的导通状态电阻的N沟道增强模式标准电场效应晶体管。此种晶体管可基于飞利浦半导体公司的TrenchMOS晶体管部件号BUK7524-55,或由其组成,在1997年1月飞利浦半导体公司的产品规格“TrenchMOSTMtransistor Standard level FET BUK7524-55”修订版1.000中对此进行描述,为了所有目的将其整体并入本文,如同在此完整阐述。

电极。本领域已知的任何类型的电极或皮肤电极均可用于实现电极26a及26b。此外,其中两个电极彼此机械地附接或耦合到连接器的任何电极组合件,诸如图2所示的组合件20,皆可被使用,其中连接器27a由组合件20的连接器22实现。此外,本领域中已知用于脑电图(EEG)或心电图(ECG)的任何类型的电极或皮肤电极以及任何类型的电极组合件都可以用作独立的电极或作为电极组合件的一部分来实现电极26a和26b。此外,也可使用描述于上述“背景技术”部分的用于神经刺激的任何类型的电极或皮肤电极以及任何类型的电极组合件,或可作为实施电极26a和26b用作独立电极或作为电极组合件的一部分的基础。替代地或另外,电极可为可植入电极。

于一示例,每个皮肤电极被实现为实质上平坦和圆形的导电垫。电极垫接触皮肤的表面,诸如头皮,可使用导电材料,诸如凝胶或碳纳米管导电层。优选地,每个电极的皮肤表面积为15mm2±2mm2。于另一示例,每个电极的皮肤表面积可为大于1平方毫米(mm2)、2mm2、3mm2、5mm2、8mm2、10mm2、12mm2、15mm2、17mm2、20mm2、22mm2、25mm2、30mm2、或50mm2。替代地或另外,每个电极的皮肤表面积可为小于2平方毫米(mm2)、3mm2、5mm2、8mm2、10mm2、12mm2、15mm2、17mm2、20mm2、22mm2、25mm2、30mm2、50mm2、或100mm2

作为电极组合件(诸如,图2中所示的组合件20)一部分的两个电极导电垫的中心或边缘之间的距离,或者在附着到头皮时的距离可小于5毫米(mm)、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或100mm。替代地或另外,两个电极导电垫的中心或边缘之间的距离可为大于4毫米(mm)、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或90mm。

于一示例,每个电极由导电电解质凝胶和银/氯化银导体组成。又,电极可以基于柔性的、可拉伸的印刷电路电极。此种电极通常由印刷在附着于皮肤的粘合薄膜上的图案化导电材料组成。此外,可使用干燥的金属电极或凝胶电极。又,可使用由层压在粘性聚合物薄膜之间的导电材料制成的纹身电极。电极可为电极组合件的一部分,所述电极组合件可包括连接器,诸如细长连接器或零力连接器(ZIF)。

可穿戴。本文中的任何装置、组件或设备,诸如图3所示的装置31或图4所示的装置31a,或本文中的任何电极或电极组合件皆可构成可穿戴装置、可被成形或配置作为可穿戴装置、或可与可穿戴装置集成。本文中的任何设备或装置皆可穿戴在器官上,诸如在人的头上,且所述器官可为眼睛、耳朵、脸、脸颊、鼻、口、唇、前额、或下巴。替代地或另外,本文中的任何设备或装置可被构造成具有实质上相似于头戴式、眼戴式、或耳戴式的形式;被构造成具有允许安装或佩戴相同或相似于头戴式、眼戴式、或耳戴式的形状;或可被构造成具有至少部分地代替头戴式、眼戴式、或耳戴式的形式。本文任何头戴式可由以下组成、或构成为以下、或包含以下:无边软帽(bonnet)、无檐帽(cap)、头冠、头带(fillet)、发罩、有檐帽(hat)、头盔、连颈帽(hood)、面罩、头巾、面纱、或假发。本文任何眼戴式由以下组成、或构成为以下、或包含以下:眼镜、太阳眼镜、隐形眼镜、眼罩、或护目镜。本文任何耳戴式由以下组成、或构成为以下、或包含以下:助听器、头戴式耳机、带话筒耳机、或耳塞。替代地或另外,本文任何外壳可永久地或可拆卸地附接于人的衣物上或作为其一部分。所述附接可使用胶带、上胶、钉扎、封装(enclosing)、包裹(encapsulating)、针、或闩梢及夹箍钩,且所述所述衣物可为上衣、下衣或全身式内衣,或头戴衣物、鞋袜、配饰、外套、西装、连衣裙、裙子或上衣。于一示例,所述装置31外壳可成形或构成为耳挂式(Behind-the-ear,BTE)、迷你耳挂式(“Mini”BTE)、或耳内式(In-The-Ear)(ITE)外壳。

用户控制33可为输入组件,其包含、或由用于向诸如计算机或信息家电之类的信息处理系统提供数据和控制信号的计算机硬件设备组成。此种输入组件33可为集成的或外围的输入装置(例如,硬式/软式键盘、鼠标;电阻式或电容式触摸显示器等)。输入组件的示例包括键盘、鼠标、扫描器、数字相机及操纵杆。输入组件33可基于输入的模态分类(例如,机械运动、音频、视觉等),无论输入是离散的(例如,按下键)或是连续的(例如,鼠标的位置,尽管被数字化为离散量,足够快以至于可以被认为是连续的),涉及的自由度的数量(例如,二维传统鼠标、或为CAD应用程序设计的三维导航器)。指向装置(例如“计算机鼠标”),其用于指定空间位置的输入组件,可以根据输入为直接输入或间接输入而被进一步分类。在直接输入的情况下,输入空间与显示空间重合,即,在视觉反馈或指针出现的空间中进行指向。触摸屏及光笔涉及直接输入。涉及间接输入的示例包括鼠标及轨迹球,以及位置信息为绝对的(例如,在触摸屏上)或是相对的(例如,可以抬起并重新放置的鼠标)。直接输入几乎必须是绝对输入,但间接输入可为绝对输入或相对输入。例如,将没有嵌入式屏幕的数字化图形输入板涉及间接输入和感测绝对位置,并且通常在绝对输入模式下运行,但也可设置为模拟相对输入模式,例如触摸板,其中触摸笔或定位盘可抬起并重新定位。此外,输入组件33可包括用于频繁使用/访问的功能(例如,重复系统消息)的专用硬控制。

指示器37可包括用于显示屏幕元件或用于组织屏幕上项目的彩色显示器以及用于数据输入的控制。再者,装置可以支持分割屏幕观看的显示。许多系统使用可重新配置的按键/按钮,其功能根据应用程序而变化。通常,开关用于激活语音识别系统,它可提高系统可靠性。指示器37可提供听觉或视觉反馈以确认用户输入。

于一示例,传感器32可包括生理传感器,用于监测诸如人体的活体,例如被治疗者25的身体。可使用此种生理传感器输出用作图6所示的“传感器输出”步骤64的一部分以对人的生理状况或状态进行适应或优化装置31的操作。

生理传感器32可用于感测、记录及监测诸如罹患诸如糖尿病、气喘及心脏病发作之类的慢性疾病的患者的生命征象。传感器可为ECG(心电图),涉及对一段时间内心脏电活动的解析,当通过附着在皮肤外表面的电极检测。传感器32可用于测量氧饱和(SO2),涉及测量血流中氧气所占据的血红素结合位的百分比。脉冲血氧计依靠饱和血红素的光吸收特性来指示氧饱和度。测量静脉血氧饱和度(SvO2)以查看人体消耗了多少氧气,可借由近红外光谱法测量组织氧饱和度(StO2),而通常使用脉冲血氧计装置测量周围血氧饱和度(SpO2)。其它传感器可为血压传感器,用于测量循环血液在血管壁上施加的压力,为主要的生命征象之一,并且可以基于测量动脉压的血压计。EEG(脑波图)传感器可用于监测头皮的电活动。EEG测量由离子流在大脑神经元内引起的电压波动。传感器(或传感器单元)可为植入人体内部的小型生物传感器,或者可穿戴在人体上,或者可穿戴、靠近、在活体上或周围。非人类应用可能涉及对农作物和动物的监控。此类涉及生物传感器的网络可为人体局域网(Body Area Network)(BAN)或人体传感器网络(Body Sensor Network)(BSN)的一部分,并且可以根据或基于IEEE 802.15.6。传感器可为一生物传感器,且可依据或基于描述于Schneider等人的美国专利No.6,329,160的传感器,标题为:”Biosensors”,Nakamurain等人的美国专利申请公开号2005/0247573,标题为:“Biosensors",Deshong等人的美国专利申请公开号No.2007/0249063,标题为“Biosensors",或Stewart的美国专利No.4,857,273,标题为:“Biosensors",其完整并入本文,如同在此完整阐述。

替代地或另外,传感器32可有效地测量用户的有效反应,包含和/或基于用户的生理信号,所述信号反映用户的生理状态,诸如:

(a)心率(HR)、心率变异性(HRV)和血容量脉搏(BVP)和/或与血流有关的其它参数,这些参数可以通过各种方法确定,例如心电图(ECG)、光电容积描记图(PPG)、和/或阻抗心动描记术(ICG)。

(b)皮肤电导(SC),可通过传感器以肤电反应(Galvanic Skin Response)(GSR)进行测量,所述传感器也称为肤电活动(Electrodermal Activity)(EDA)。

(c)可测量皮肤温度(ST),例如,以用各种温度计测量。

(d)如本文所述,可以通过脑波图(EEG)测量的脑活动和/或脑电波模式。

(e)基于功能核磁共振造影(fMRI)确定的大脑活动。

(f)基于脑磁图(MEG)的大脑活动。

(g)肌肉活动,其可以经由指示肌肉活动的电信号确定,例如经由电肌图(EMG)测量。于一示例,表面电肌图(sEMG)可用于测量额肌和皱眉肌(corrugator superciliimuscle)的肌肉活动,其指示眉毛运动,并且从中可以识别情绪状态。

(h)眼动,例如,以眼电位计(EOG)测量。

(i)可使用脑血管造影(HEG)测量的血氧水平。

(j)可使用二氧化碳图(capnography)测量的呼吸气体中的二氧化碳水平。

(k)从人体释放的各种挥发性化合物(称为挥发物组(Volatome))的浓度,可使用各种利用纳米传感器的检测工具,通过对呼出的呼吸气体和/或分泌物通过皮肤的分析来检测。

(l)可使用热红外(IR)相机确定身体和/或脸部各个区域的温度。例如,鼻子和/或其周围区域的热测量结果可用于估计生理信号,诸如呼吸速率和/或过敏反应的发生。

替代地或另外,传感器32可为电传感器或电表32a,其响应于电路中的电特性或电现象量,并用于测量电量或电特性。电传感器32a可串联或并联连接在发生器35与电极26a和26b之间,以测量其上携带的脉冲串列信号41。此种电表32a可用作安全措施,以检查经由电极26a和26b供应或插入到人体的功率、电流、电压或电荷是否在预定的安全极限内。替代地或另外,所述电表32a形成闭合的控制回路,允许控制器39验证是否确实提供了作为“应用设置”步骤66的一部分而应用的确定设置。又,电表32a可用于指示电极是否确实附接到人体。例如,测量流经电极的电流可能表明电极未正确连接到人体或存在短路。

电表32a可导电地连结到电路,或可为不导电地连结到电路的非接触传感器。电传感器可对交流电(AC)或直流电(DC)响应。电传感器可为对通过导体或电线的电流作出响应的安培计,且可由以下组成或包含以下:电流计、热线安培计、电流夹钳、或电流探针。替代地或另外,电传感器可为对电压作出响应的伏特计,且可由以下组成或包含以下:静电计、电阻器、电位计或电桥电路。替代地或另外,电传感器可为对有效电力作出响应的瓦特计。

电传感器32a可为导电地连接到被测元件。替代地或另外,电传感器可使用与被测元件的非导电或非接触耦合的测量元件,诸如测量与被测量或特性相关的现象。电传感器可为电流传感器或电流表(即安培计)用以测量流过导体或电线的DC或AC(或任何其它波形)电流。电流传感器可被连接成使得所测量的电流的一部分或全部可以流过安培计,诸如电流计或热线安培计。安培计可为电流夹钳或电流探针,且可使用“霍尔效应(Halleffect)”或电流互感器概念进行非接触或非导电电流测量。电传感器可为测量DC或AC(或任何其它波形)电压或两点之间任何电势差的伏特计。伏特计可为基于使用欧姆定律的通过电阻的电流,可为基于电位计,或者可于电桥电路。传感器32a可为测量有效的AC或DC功率(或电能的供应速率)的瓦特计。瓦特计可为辐射热测定计,用以通过加热具有温度相关电阻的材料来测量入射电磁辐射的功率。电传感器32a可为用于测量电阻(或电导)的欧姆表,且可为百万欧姆计(megohmmeter)或微欧姆计(microohmeter)。欧姆计可使用欧姆定律(Ohm's law)从电压和电流测量中得出电阻,或可使用电桥,诸如惠斯通电桥(Wheatstonebridge)。传感器可为测量电容的电容计。传感器可为用于测量电感的电感计。传感器32a可为用于测量装置或电路的阻抗的阻抗计。传感器可为LCR计,用于测量电感(L)、电容(C)、及电阻(R)。仪表可使用提供直流或交流电压,并根据欧姆定律使用通过被测装置的测得电压和电流的比(及其相位差)来计算电阻、电容、电感或阻抗(R=V/I)。替代地或另外,仪表可使用电桥电路(例如惠斯通电桥),其中调整可变的校准元件以检测零位(null)。测量可使用直流电,使用单个频率或整个频率范围。

传感器32a可被用于测量电量。电传感器可导电地连接以测量电参数,或者可不导电地连结以测量与电有关的现象,诸如磁场或热量。又,可测量平均值或RMS值。安培计(即,电流计)为电流传感器,其用于测量电路或导体(如电线)中电流的大小。电流通常以安培、毫安、微安或千安为单位进行测量。传感器可为积分电流计(即,瓦时计),其中电流随时间累加,提供电流/时间乘积,所述乘积与传递的能量成比例。测量的电流可为交流电(AC),如正弦波、直流电(DC)或任意波形。电流计为一种用于检测或测量低电流的安培计类型,通常通过在磁场中产生线圈的旋转偏转而进行。一些安培计使用电阻器(分流器),其电压与流过的电流成正比,要求电流通过电表。热线安培计涉及使电流流过电线,电线随着加热而膨胀,并测量膨胀。非导电或非接触电流传感器可为基于“霍尔效应”的磁场传感器,测量由待测电流产生的磁场。其它非导电电流传感器包括电流夹钳或电流探针,所述电流夹钳或电流探针的两个钳口张开以允许夹在导体周围,从而允许在不进行物理接触或断开电路的情况下测量电流特性(通常为AC)。此种电流夹钳通常包括缠绕在分裂的铁氧体环上的线圈,所述铁氧体环用作电流互感器的次级绕组,而载流导体充当初级绕组。ZetexSemiconductors PLC应用笔记“AN39-Current measurement application handbook”第5期,2008年1月中描述了其它电流传感器和相关电路,所述文档出于所有目的全部并入本文,如同在此完整阐述。

传感器32a可为伏特计,通常用于测量两点之间的电势差的大小。电压通常以伏特、毫伏、微伏或千伏为单位测量。测量的电压可为交流电(AC),如正弦波、直流电(DC)或任意波形。相似地,静电计可用于以非常低的泄漏电流来测量电荷(通常以库仑单位-C)或电势差。伏特计通常通过测量流经固定电阻的电流来工作,根据欧姆定律,其与电阻两端的电压成正比。基于电位计的伏特计通过平衡未知电压与电桥电路中的已知电压而工作。万用表(也称为,VOM(伏特-欧姆-千分表)以及数字万用表(DMM),通常包括伏特计、安培计及欧姆计。

传感器32a可为通常使用瓦特(W)、毫瓦、千瓦或兆瓦单位来测量有功功率(或电能的供应率)的大小的瓦特计。瓦特计可基于测量电压和电流,并相乘以计算出功率P=VI。在交流测量中,真实功率为P=VIcos(ψ)。瓦特计可为辐射热测定计,用以通过加热具有温度相关电阻的材料来测量入射电磁辐射的功率。传感器可为电能表(或电能表),用于测量负载消耗的电能量。通常,电表用于测量单个负载、设备、住宅、企业或任何电动装置消耗的能量,并且可提供或作为电费或账单基础。电表可为交流(单相或多相)或直流型,常用的计量单位为千瓦时,然而可使用任何与能源有关的单位,如焦耳。一些电表基于累积或平均读数的瓦特计,或者可以基于感应。

传感器32a可为测量电阻的欧姆计,通常以欧姆(Ω)、毫欧、千欧或兆欧为单位测量,或者以西门子(S)为单位测量电导。低电阻测量通常使用微欧计,而兆欧计(也称为Megger)测量较大的电阻值。共通欧姆计在测量电阻两端的电压时,将恒定的已知电流通过所测得的未知电阻(或电导),并从欧姆定律(R=V/I)得出电阻(或电导)值。惠斯通电桥也可通过平衡电桥电路的两个分支来用作电阻传感器,其中一个分支包括未知的电阻(或电导)分量。惠斯通电桥的变化可用于测量电容、电感、阻抗和其它电量或非电量。

传感器32a可为用于测量电容的电容计,通常使用皮法拉、奈法拉、微法拉、及法拉(F)的单位。传感器可为测量电感的电感计,通常使用亨利(H)的SI单位,诸如微亨利、毫亨利及亨利。又,传感器可为用于测量装置或电路的阻抗的阻抗计。传感器32a可为LCR计,用于测量电感(L)、电容(C)、及电阻(R)。仪表可以用于提供交流电压,并根据欧姆定律使用通过被测装置的测得的电压和电流的比(及其相位差)来计算阻抗。替代地或另外,仪表可使用电桥电路(相似于惠斯通电桥概念),其中调整可变的校准元件以检测零位(null)。测量可于单个频率或整个频率范围。

电传感器32a可为用于测量局部H或B磁场的磁力计。B场(也称磁通密度或磁感应强度)以SI单位的特斯拉(T)和cgs单位的高斯测量,磁通以韦伯(Wb)单位测量。H场(也称为磁场强度(magnetic field intensity)或磁场强度(magnetic field strength))以SI单位的每米安培(A/m)和cgs单位的Oersteds(Oe)来测量。许多智能手机皆包含用作指南针的磁力计。磁力计可为测量总强度的标量磁力计,也可为矢量磁力计,提供磁场的大小和方向(相对于空间方向)。常见的磁力计包括霍尔效应传感器、磁二极管、磁晶体管、AMR磁力计、GMR磁力计、磁隧道结磁力计、磁光传感器、基于洛伦兹力的MEMS传感器(也称为核磁共振(NMR)、基于电子隧道的MEMS传感器、MEMS指南针、核进动磁场传感器、光泵磁场传感器、磁通门磁强计、搜索线圈磁场传感器和超导量子干扰设备(SQETID)磁强计。“霍尔效应”磁力计基于“霍尔探针”,所述霍尔探针包含安装在铝背板上的铟化合物半导体晶体(如锑化铟),并根据测得的B场提供电压和电压。磁通门磁力计利用具有铁磁芯的探针或感测元件的非线性磁特性。NMR及质子旋进磁力仪(PPM)测量质子在要测量的磁场中的共振频率。SQETID计是非常敏感的矢量磁力计,基于包含约瑟夫森结的超导回路。磁力计可为基于洛伦兹力的MEMS传感器,它依赖于MEMS结构的机械运动,这是由于洛伦兹力作用在磁场中的载流导体上。

替代地或另外,传感器32可为眨眼侦测器,如此形成闭合的控制回路,允许控制器39验证是否确实提供了作为“应用设置”步骤66的一部分而施加的确定的设置以及所需的眨眼率或确实实现了关闭。又,此种传感器32可用于指示电极是否确实正确地附接到人体并且系统是否正常运行。本文中的任何传感器都可用于检测眨眼或作为眨眼传感器或侦测器的一部分。

可以通过使用IR射线的眨眼传感器来控制和预防由于睡意引起的事故,如描述于一标题如下的文章:“A Microcontroller Based Car-Safety System:ImplementingDrowsiness Detection And Vehicle-Vehicle Distance Detection In Parallel”,Pragyaditya Das.及S.Pragadeesh,2015年发表于INTERNATIONAL JOURNAL OLSCIENTIFIC&TECHNOLOGY RESEARCH VOLUME 4,ISSUE 12,DECEMBER 2015ISSN 2277-8616161其为了所有目的完整并入本文,如同在此完整阐述。其由红外发射器和红外接收器组成。发射器将红外线发射到眼睛中。如果闭上眼睛,则输出为高。如果眼睛睁开,则输出为低。所述输出与车辆内部和外部的警报交界连接。所述模块可连接到车辆的制动系统,并且可以用于降低车辆的速度。车内警报将持续一段时间,直到驾驶员恢复其感官。如果在规定的时间后驾驶员无法控制车辆,则车辆外部的警报将继续发出警告并告诉其它人帮助驾驶员。

颜面神经麻仍然是有效管理的最具挑战性的条件之一,常常导致功能和外观上改变生命的缺陷。通过起搏和机器人技术进行面部修复具有巨大但尚未得到满足的潜力。在单侧麻痹的情况下恢复对称面部运动的关键的第一步是检测健康运动,以用作刺激运动的触发因素。Alice Frigerio的论文描述了测试眨眼检测系统,所述系统可以安装在标准眼镜上并用作闭环面部起搏系统的一部分,标题为:“INFRARED-BASED BLINK DETECTINGGLASSES FOR FACIAL PACING:TOWARDS A BIONIC BLINK”,Tessa A.Hadlock,Elizabeth HMurray,and James T Heaton,2014出版[JAMA Facial Plast Surg.2014;16(3):211-218.doi:l0.l00l/jamafacial.20l4.l],以用于所有目的,其完整被并入本文,如同在此完整阐述。标准安全眼镜配备了水平横跨睑裂的红外线(IR)发射器/侦测器对,可产生监视的IR光束,当眼睑闭合时,IR光束会中断。

Abhi R.Varma、Seema V.Arote、Chetna Bharti、及Kuldeep Singh(皆为PravaraRural Engineering College,Loni)发表的论文描述一种即时在线原型驾驶员疲劳监测器,标题为:‘Accident Prevention Using Eye Blinking and Head Movement”,2012发表于“Emerging Trends in Computer Science and Information Technology-20l2(ETCSIT20l2)Proceedings,发表于International Journal of Computer Applications((UCA)”,以用于所有目的,其完整被并入本文,如同在此完整阐述。它使用配有有主动红外照明器的远程电荷耦合设备相机来获取驾驶员的视频图像。即时提取通常表征人的机敏程度的各种视觉提示,并系统地进行组合以推断驾驶员的疲劳程度。所采用的视觉提示表征眼睑运动、凝视运动、头部运动和面部表情。开发了概率模型,以对人类疲劳进行建模并根据获得的视觉提示预测疲劳。与使用单个视觉提示相比,同时使用多个视觉提示及其系统的组合可产生更强大且更准确的疲劳特征。此系统已在现实疲劳条件下通过不同种族背景、性别和年龄的人类受试者进行了验证;戴/不戴眼镜;并在不同的照明条件下。发现在疲劳表征方面具有相当的稳健性、可靠性及准确性。

于一示例,传感器32可包括环境传感器,用于监视装置31中或周围的环境。此种传感器输出可用作“传感器输出”步骤64的一部分,以使装置31的操作适应或优化环境条件。例如,在高温或低湿度的情况下,可增加眨眼率以更好地湿润眼睛。

适当的传感器32可适合于特定的物理现象,例如响应于温度、湿度、压力、音频、振动、光、运动、声音、接近度、流速、电压、及电流的传感器。传感器32可为热电传感器,用于测量、感测或侦测物体的温度(或温度梯度),所述物体可为固体、液体或气体。此种传感器为可为热敏电阻(PTC或NTC)、热电偶、石英温度计或RTD。传感器32可为基于用于侦测及测量放射性或任何其它核辐射的盖革计数器(Geiger counter)。光、光子或其它光学现象可由用于测量可见光或不可见光(例如红外、紫外线、X射线或伽马射线)的强度的光传感器或光侦测器来测量或检测。光传感器可为基于光电效应或光伏效应,诸如光电二极管、光晶体管、太阳能电池或光电倍增管。光传感器可为基于光电导的光敏电阻,也可为电荷受光影响的CCD。

传感器32可为用于提供数字相机功能的图像传感器,其允许图像(作为静止图像或作为视频)被捕获、存储、操纵和显示。与传感器单元集成在一起的图像捕获硬件可包含一个摄像镜头(通过镜头开口),所述镜头将所需的图像聚焦到大约设置在光学透镜图像焦点平面处的光敏图像传感器阵列上,以捕获图像并产生呈现图像的电子图像信息。图像传感器可为基于电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。图像可通过图像传感器AFE(模拟前端)和图像处理器转换为数字格式,所述图像处理器通常包括耦合到图像传感器的模拟至数字(A/D)转换器,用于生成图像的数字数据表示。所述单元可包含视频压缩器,所述视频压缩器耦合在模拟至数字(A/D)转换器和发送器之间,用于在传输到通信介质之前压缩数字数据视频。压缩器可用于图像信息的有损或无损压缩,以减小存储器大小并减小在通信介质上传输所需的数据速率。压缩可以基于标准压缩算法,诸如JPEG((联合照相专家群)及MPEG(动态图像专家群)、ITU-T H.261、ITU-T H.263、ITU-T H.264、或ITU-TCCIR601。

传感器32可为应变计,用于测量物体的应变或任何其它变形。传感器可基于金属箔的变形、半导体应变仪(例如压电电阻器)、测量沿光纤的应变、电容应变仪以及张紧的金属丝的振动或共振。本文中的任何传感器可为对力或压力敏感或对物体的触摸(通常是人的触摸)敏感的触觉传感器。触觉传感器可为基于导电橡胶、锆钛酸铅(PZT)材料、聚偏二氟乙烯(PVDF)材料、金属电容元件或其任意组合。触觉传感器可为使用电导或电容的测量的基于人体电导的触觉开关。

传感器32可为压电传感器,其中压电效应用于测量压力、加速度、应变或力,并且可以使用横向、纵向或剪切效应模式。薄膜可用于传递和测量压力,而质量可用于加速度测量。压电传感器元件材料可为压电陶瓷(如PZT陶瓷)或单晶材料。单晶材料可为磷酸镓、石英、电气石或铌酸铅镁-钛酸铅(PMN-PT)。

传感器32可为运动传感器,且可包括一个或多个加速度计,其测量绝对加速度或相对于自由落体的加速度。加速度计可为压电式、压阻式、电容式、MEMS或机电式开关加速度计,可在单轴、2轴或3轴(全向)上测量装置加速度的大小和方向。替代地或另外,运动传感器可为基于电倾斜和振动开关或任何其它机电开关。

传感器32可为力传感器、测力器或力计(也称为测力计),用于测量力的大小和/或方向,且可为基于弹簧延伸、应变仪变形、压电效果或振弦。本文中的任何传感器可为用于测量扭矩或任何力矩的驱动测功机或无源测功机。

本文中的任何传感器可为用于测量气体或液体压力以及间接测量其它参数(例如流体/气体流量、速度、水位和海拔高度)的压力传感器(也称为压力传感器或压力发送器/发送器)。压力传感器可为压力开关。压力传感器可为绝对压力传感器、表压传感器、真空压力传感器、差压传感器或密封压力传感器。压力相对于海拔的变化可用于高度计,文土里效应(Venturi effect)可用于通过压力传感器测量流量。相似地,可以通过压力传感器来测量浸没物体的深度或槽中内容物上的液位。

压力传感器可为力收集器类型的,其中力收集器(例如隔膜、活塞、波登管或波纹管)用于测量由于区域上施加的力(压力)而引起的应变(或挠曲)。此种传感器可为基于压电效应(压阻应变计),可为电容型或电磁型。压力传感器可为基于电位计,或者可基于使用谐振频率或气体的导热率的变化,或者可使用带电气体颗粒(离子)的流量的变化。

传感器32可为用于测量线性或角位置(或运动)的位置传感器。位置传感器可为绝对位置传感器,或者可为测量相对位置的位移(相对或增量)传感器,并且可以是机电传感器。位置传感器可为机械地附着到被测物体上,或者可使用非接触式测量。

位置传感器可为角度传感器,用于测量涉及轴、车轴或盘的角位置(或旋转或运动)。绝对角度传感器指示轴的当前位置(角度),而增量或位移传感器提供有关轴的变化、角速度或运动的信息。角度传感器可为光学类型,使用反射或中断方案,也可为磁性类型,例如基于可变磁阻(VR)、涡流扼流振荡器(Eddy-current killed oscillator)(ECKO)、韦根感应(Wiegand sensing)或霍尔效应感应(Hall-effect sensing),或可为基于旋转电位计。角度传感器可为基于变压器的,如RVDT、旋转变压器或同步器。角度传感器可为基于绝对或增量旋转编码器,并且可为使用二进制或格雷编码方案(gray encoding scheme)的机械或光学旋转编码器。

传感器32可为机械或电动运动侦测器(或占用传感器),用于基于离散(开/关)或基于幅度的运动侦测。运动侦测器可为基于声音(声学传感器)、不透明度(光学及红外传感器以及视频图像处理器)、地磁(磁性传感器、磁力计)、传输能量的反射(红外激光雷达、超声波传感器和微波雷达传感器)、电磁感应(感应回路侦测器)或振动(摩擦电、地震和惯性开关传感器)。声学传感器可使用电效应、电感耦合、电容耦合、摩擦电效应、压电效应、光纤传输或雷达入侵感测。占用传感器通常为运动侦测器,可与基于硬件或软件的计时装置集成在一起。

运动传感器可为机械致动的开关或触发器,或者可使用无源或有源电子传感器,如无源红外传感器、超声学传感器、微波传感器或断层摄像侦测器。替代地或另外,可使用红外(PIR)或激光检测或声学检测以电子方式识别运动,或可使用公开的技术的组合。

传感器32可为湿度传感器,如湿度计或调湿器,且可响应绝对湿度、相对湿度、或比湿度。测量可基于光学侦测凝结,或者可为基于改变经历测量的湿度的材料的电容、电阻或热导率。

传感器32可为用于测量物体相对于诸如地平面的平面的角度(诸如俯仰或翻滚)的倾斜仪。倾斜仪可为基于加速度计、摆锤或液体中的气泡,或者可为诸如水银倾斜开关之类的倾斜开关,用于检测相对于确定的倾斜角度的倾斜或倾斜。

传感器32可为气体或液体流量传感器,用于经由限定的区域或表面测量体积或质量流率。液体流量传感器通常涉及测量管道或开放式管道中的流量。流量测量可基于机械流量计,如涡轮流量计、沃尔特曼流量计(Woltmann meter)、单喷射流量计或桨轮流量计。基于压力的仪表可以基于伯努利原理(Bernoulli's principle)的压力或压力差的测量,如文土里计。传感器可为光学流量计,或为基于都卜勒效应。

流量传感器可为空气流量传感器,用于借由实际测量通过的空气量或通过测量实际速度或空气来测量空气或气体流量,如通过表面(例如,通过管)或体积的空气或气体流量。在一些情形,可测量压力(通常为压差)作为空气流量测量的指标。风速计是一种主要用于测量风速的空气流量传感器,可为杯型风速计、风车风速计、热线风速计(如CCA(恒定电流风速计)、CVA(恒定电压风速计)及CTA(恒定温度))。声速风速计使用超声波来测量风速。可通过压力风速计测量空气流量,所述压力风速计可为板级或管级。

传感器32可为用于测量空间方向的陀螺仪,如传统的机械类型,MEMS陀螺仪、压电陀螺仪、FOG或VSG类型。传感器可为纳米传感器、固态或基于超声波的传感器。本文的任何传感器可为涡流传感器,其测量可为基于产生和/或测量涡流。传感器可为邻近传感器,诸如金属侦测器。本文的任何传感器可为体积或表面声学传感器,或者可为大气传感器。

尽管描述了本文中涉及确定性操作的设备及方法,但所述操作可基于:基于随机数的乱度,或所述操作与基于随机数的乱度有关联。例如,与正常可变眨眼率相比,使用对应于脉冲串列41的周期T 41d的人25的连续且稳定的眨眼率可被可视化为“机械”或“机器人”行为。如此,脉冲串列41的周期T 41d可被随机化,诸如在最小值和最大值之间,例如在4秒与6秒之间,以试图模仿正常的眨眼行为。

于此种示例,如图4a所说明的布置图40a的一部分所示的刺激装置31b可包含用于产生随机数的随机数发生器48,所述随机数可为基于硬件,使用热噪声、散粒噪声、核衰变辐射、光电效应或量子现象。替代地或另外,随机数发生器48可为基于软件,且执行用于生成伪随机数的算法。

于一示例,于连续的脉冲串41a之间的期间,当没有能量传输到电极26a和26b时,这些电极用于人体的电测量,诸如用于测量皮肤的阻抗。此种刺激器装置31b被示为图4b中所示的布置40b的一部分。在信号发生器42与电极26a和26b之间加入单刀双掷(SPDT)双向开关29a。控制器39经由一端口或接线44a控制开关29a。在开关29a的一个状态(表示为开关的状态“1”)中,电缆或电线38b经由接线38a连接到信号发生器42,在图4所示的布置40描述了恢复操作,或如于图4a所述布置40a所述,电脉冲或脉冲串通过电极26a和26b传输到人体25。在开关29a的另一种状态中,如开关的状态“2”所示,电缆或电线38b通过电极26a和26b连接到用于测量人体皮肤的阻抗的阻抗计32b。测量结果被输出到控制器39以供其使用。例如,阻抗测量可于下列进行:于连续的脉冲串41a之间(开关29a处于状态“1”)的周期41e(开关29a处于状态“2”),连接脉冲串41a到至电极26a和26b。

阻抗计32b作为电传感器且可为测量电阻的欧姆计,通常以欧姆(W)、毫欧、千欧或兆欧为单位测量,或者以西门子(S)为单位测量电导。低电阻测量通常使用微欧计,而兆欧计(也称为Megger)测量较大的电阻值。共通欧姆计在测量电阻两端的电压时,将恒定的已知电流通过所测得的未知电阻(或电导),并从欧姆定律(R=V/I)得出电阻(或电导)值。惠斯通电桥也可通过平衡电桥电路的两个分支来用作电阻传感器,其中一个分支包括未知的电阻(或电导)分量。惠斯通电桥的变化可用于测量电容、电感、阻抗和其它电量或非电量。

电传感器32b可为用于测量电容的电容计,通常使用皮法拉、奈法拉、微法拉、及法拉(F)的单位。仪表32b可为测量电感的电感计,通常使用亨利(H)的SI单位,诸如微亨利、毫亨利及亨利。又,传感器可为用于测量装置或电路的阻抗的阻抗计。传感器32a可为LCR计,用于测量电感(L)、电容(C)、及电阻(R)。仪表32b可以用于提供交流电压,并根据欧姆定律使用通过被测装置的测得的电压和电流的比(及其相位差)来计算阻抗。替代地或另外,仪表可使用电桥电路(相似于惠斯通电桥概念),其中调整可变的校准元件以检测零位(null)。测量可于单个频率或整个频率范围。

阻抗计32b的输出可单独使用,也可与其它传感器(例如传感器32)一起使用,可作为“传感器输出”步骤64的一部分,因此可以如上所述用作确定任何装置设置的一部分,“确定设置”步骤65可能会影响、更改或影响设备操作,这是“应用设置”步骤66的一部分,例如信号41中的任何参数,例如脉冲串持续时间“d”41a,重复周期“T”41b,幅度A 41c,脉冲串内部频率41d或其任意组合。例如,测得的低电阻可指出人25正在出汗,暗示在诸如步行或跑步之类的身体动作中增加了眨眼率。

阻抗计32b可使用、可基于、或可包含任何描述于下列标题的应用说明的电路或技术:“Keysight Technologies-Impedance Measurement Handbook-A guide tomeasurement technology and techniques-6thEdition”,published November 2,2016byKeysight Technologies,Inc.[5950-3000],为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。替代地或另外,阻抗计32b可使用、可基于、或可包含任何描述于下列标题的应用说明AN-1302Revision A的电路或技术:“Optimizing the ADuCM350 for 4-Wire,BioisolatedImpedance Measurement Applications”,published 2018by Analog Devices,Inc.[AN12168-0-2/18(A)],为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

装置31操作可为依据图6所示一般流程图,当受控制器39控制时。控制器39可确定作为“确定设置”步骤65的部分,发生器35是否可作为“激活/停用”步骤68的一部分而被激活或停用,诸如借由直接控制发生器35或经由接线44借由控制端口45而致动或停用开关29。替代地或另外,控制器39可设定脉冲串列41参数作为“应用设置”步骤66的部分,诸如经由接线47的控制端口。可被设置作为“应用设置”步骤66的部分的脉冲串列参数包括尖峰至尖峰振幅“A”41c(或信号41的标称值或有效值)、脉冲串期间d 41a、脉冲串41d中信号的频率“f”、及周期T 41b。作为“确定设置”步骤65的部分,以确定方式可确定激活作为“激活/停用”步骤68的部分或脉冲串列41参数的设置作为“应用设置”步骤66的部分。替代地或另外,操作可包括基于作为“随机数”步骤67的一部分而生成的随机数的随机性,所述随机数可使用在布置40a中被示出为装置31b的一部分的随机数发生器48。

装置31可存储“默认设置”63,所述“默认设置”63可包括在没有其它输入或命令可用时(如在获得或接收任何其它输入或命令之前启动时)使用或假定的各种设置。可确定激活(或停用)作为“激活/停用”步骤68的一部分或脉冲串列41参数的设置作为“应用设置”步骤66的一部分,作为“确定设置”步骤65的一部分,基于或使用来自用户的输入作为“用户输入”步骤61的一部分,其可使用或可基于用户控制33的功能。例如,诸如被治疗者25之类的人类用户可于不需要时(例如,在睡觉时)激活装置31,或者可将幅度A 41c调节到使疼痛或不适最小的水平。替代地或另外,可确定激活(或停用)作为“激活/停用”步骤68的一部分或脉冲串列41参数的设置作为“应用设置”步骤66的一部分,作为“确定设置”步骤65的一部分,基于或使用经由通信接口36来自外部网络的外部指令或收到的输入,作为“外部指令”步骤62的一部分。

替代地或另外,可确定激活(或停用)作为“激活/停用”步骤68的一部分或脉冲串列41参数的设置作为“应用设置”步骤66的一部分,作为“确定设置”步骤65的一部分,基于或使用传感器32输出,作为“传感器输出”步骤64的一部分。例如,眨眼率(对应于周期T41b)可针对环境优化,诸如当可增加对干眼的敏感性时在较高温度的情况下较高的眨眼率。于一示例,定义与传感器32的输出值相关联的最小或最大阈值,而在传感器输出低于最小阈值或高于最大阈值的情况下激活(或停用)装置31。

于一示例,作为“外部状态”步骤69的一部分,控制器39使用通信接口36通过外部网络传输装置31状态,诸如激活/停用状态、电源34(诸如电池34a)状态、传感器值、使用的设置、或装置31中可取得的任何其它信息。又,装置31状态,诸如激活/停用状态、电源34(诸如电池34a)状态、传感器值、使用的设置、或装置31中可取得的任何其它信息可经由指示器37对人类用户指示。

作为“外部状态”步骤69的一部分,可发送信息,所述信息可包括装置31的标识,诸如其IP地址、发送信息的时间以及状态。通知信息可周期性地发送,诸如每1、2、5、或10秒,每1、2、5、或10分钟,每1、2、5、或10小时,或每1、2、5、或10日。替代地或另外,可使用事件驱动的信息传递(event-driven messaging)通知用户。例如,可于装置31中的任何参数或特性改变时发送信息。替代地或另外,可于传感器32的输出超过设定的最大阈值时或在测量到传感器的输出低于设定的最小阈值时发送信息。又,可发送信息作为对接收到的消息的响应,如用于确认。可使用XMPP、SIMPLE、Apple推播通知服务(APNs)、或IMPS发送信息。信息可为基于文本的信息,诸如通过使用SMS或Twitter服务,以及社交营销服务(诸如Facebook)。替代地或另外,信息可包括音频或视频信息,并使用MMS或增强信息服务(EMS)发送。可使用其它服务,诸如e-mail、Viber、或Whatsapp。

作为“外部状态”步骤69的一部分发送的通知或数据可以是基于文本的,例如电子邮件(电子邮件)、网站内容、传真或短信服务(SMS)。替代地或另外,对用户装置的通知或警报可基于语音,诸如语音邮件、至电话装置的语音信息。替代地或另外,对用户装置的通知或数据可激活振动器,而引起人体触摸所感觉到的振动,或者可基于多介质短信服务(MMS)或即时通信(IM)。信息接发、警报及通知可基于、包括下列的部分或根据其来进行:McKibben等人的美国专利申请案No.2009/0024759,标题为:“System and Method forProviding Alerting Services”;Hayes,Jr.等人的美国专利No.7,653,573,标题为:“Customer Messaging Service”;Langseth.等人的美国专利No.6,694,316,标题为:“System and Method for a Subject-Based Channel Distribution of Automatic,Real-Time Delivery of Personalized Informational and Transactional Data”;Eichstaedt等人的美国专利No.7,334,001,标题为:“Method and System for DataCollection for Alert Delivery”;Wille的美国专利No.7,136,482,标题为:“Progressive Alert Indications in a Communication Device”;Adams等人的美国专利申请案No.2007/0214095,标题为:“Monitoring and Notification System and Method”;Busey的美国专利申请案No.2008/0258913,标题为:“Electronic Personal AlertSystem”;或Seddigh等人的美国专利No.7,557,689,标题为:“Customer MessagingService”,为了所有目的而完整并入本文,如同在此完整阐述。

颅骨外部的主要颜面神经分支图解于图7所示的视图70中。图解70中的点(X)是指出神经在分支到面部的不同部位之前延伸到头骨外部的大概位置。颜面神经分支到较小的神经和肌肉,这些神经和肌肉到达面部的5个不同部分。因此,当神经受损时,那些较小的静脉没有被供应足够的血液来循环,这是面部不同区域的肌肉运动所必需的。每个神经分支都会影响不同肌肉的运动。颞神经枝(额叶分支)于图7中标记为“1”,影响额头上的肌肉,并且在图7中标记为“2”的颧神经枝(颧骨分支),影响上颊。颞神经枝及颧神经枝一起影响控制眼睛打开及闭合的肌肉。颊神经枝(眶下分支)于图7中标记为“3”,影响脸颊和口腔上方的肌肉,在图7中标记为“5”的下颌缘支(Marginal Mandibular Branch),影响下巴肌肉,并且在图7中标记为“5”的颈枝,影响到一些颈部肌肉。

颜面神经可能会影响眼睛,而来自颧神经枝的神经会导致眼睑问题。此神经控制其能力或不具有以下能力:1)眨眼,或2)泪液产生,但也可引起3)下垂(眼睑下垂)。干眼可有助于颜面神经损伤的警告。其它颜面神经损伤可影响进食,由于无法移动颊神经枝和下颌缘支,将食物放在嘴里变得非常令人沮丧和尴尬。通常需要用吸管饮食。同样地,说话可能会受到影响,由于使进食困难的神经也会使某些字母/声音的发音正确或清晰;B、P、M、及W,颜面神经损伤可影响下垂的面部,由于缺乏完全的眼睑闭合及下垂微笑,及鼻部问题(如流鼻涕或充血)。此外,对皱纹的前额对称性缺乏控制以及唾液和蛀牙/口干可能会受到影响,因为减少唾液流动的任何物质都会显著增加蛀牙的发生率。尽管可以使用刺激唾液腺分泌的药物,但它们的副作用(恶心和腹泻)通常使它们难以耐受。有多种“人造唾液”产品可无须处方在药房购买。但是,无论是否有处方强度的局部用氟化物制剂都无法替代;1)与氟化物清漆应用于牙科诊所,或2)作为家用氟化物处方产品。

用于引起眨眼的电极的最佳位置将提供上下眼睑肌肉的闭合,同时使用最小的电流(或能量),从而最大程度地减少疼痛或不适。优选地,颧神经枝(用于下眼睑闭合)及颞神经枝(用于上眼睑闭合)两者皆被刺激,当刺激眨眼时提供最大或完全的眼闭合。相似地,可以刺激其它神经束,同时触发很少的神经协作形成动作。电极的常规定位涉及电极的水平定位。然而,各种实验暗示此种最佳位置是将第一电极26b定位在靠近眼睛并在眼睛上方的颞神经枝附近,而另一个电极26a则位于颞神经枝分裂点附近,靠近眼睛并在眼睛下方,如图解70所示。

示于图7a的视图70a中示出了定位电极的示例。作为参考,测量使用假想线73,所述假想线是连接眼睛(希望眨眼的地方)和同一脸侧的耳朵(右眼和右耳,或者左眼和左耳)的最短线。假定电极26b的导电区域的中心为点71b,并假定电极26a的导电区域的中心为点71a。优选地,电极26b的导电区域的一部分、大部分或全部可以在假想线73上方。相似地,优选地,电极26a的导电区域的一部分、大部分或全部可以在假想线73下方。

电极26b的导电区域的中心点71b可以在假想线73上方距离74b处。距离74b可为至少1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、或100mm。替代地或另外,距离74b可以小于2毫米(mm)、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm或120mm。相似地,电极26a的导电区域的中心点71a可于假想线73上方的距离74a处。距离74a可为至少1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm或100mm。替代地或另外,距离74a可为小于2毫米(mm)、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm或120mm。

于一示例,中心点71a和71b可以沿着垂直于假想线73的同一条线。替代地或另外,中心点71a可沿着垂直于假想线73的线72a,而中心点71b可沿着垂直于假想线73的另一线72b。于一示例,线74可以在两条线72a和72b的中间。电极的中心可以在距离75处(沿着假想线73在最近的点之间测量),如图7a中的图解70a所示。距离75可为至少0mm、1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm或100mm。替代地或另外,距离75可为小于1毫米(mm)、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm或120mm。

术语电极的“中心”在本文中是指与正在触摸或被配置或设计为触摸人的皮肤的电极的导电区域有关的中心点,其中穿过所述区域的每条直线点将区域平均分为两个相等的区域。于圆形电极的情形,圆心是中心点。

本文中的任何装置,如图3所示装置31,可为使用数字地址在网络或互联网中可寻址,所述数字地址可为MAC层地址,所述MAC层地址可为MAC-48、EUI-48或EUI-64地址类型。替代地或另外,数字地址可为第3层地址,并且可为静态或动态IP地址,其可为IPv4或IPv6类型地址。

装置31可使用通信接口36借由网络进行通信。于一示例,网络是使用天线46和无线收发器43的无线网络,所述无线收发器可为如图4所示的装置31a的一部分。于一示例,如针对布置40a中的装置31b所示,无线网络用于与智能手机49通信。无线网络可为无线广域网(WWAN),诸如WiMAX网络或蜂巢式电话网络(诸如第3代(3G)或第4代(4G)网络)。替代地或另外,无线网络可为BAN(人体局域网(Body Area Network))或无线个人局域网(WirelessPersonal Area Network)(WPAN),可根据、可与BluetoothTM或IEEE802.15.1-2005标准兼容,或可根据或可基于ZigBeeTM、IEEE 802.15.4-2003、或Z-WaveTM标准。替代地或另外,无线网络可为无线局域网(WLAN),其可根据下列、可与下列相同、或可基于下列:IEEE802.11-2012、IEEE 802.11a、IEEE802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11h、或IEEE802.11ac。

此外,本文中的任何装置,如图4中所示的装置31a,可以临时方案进行通信或与中间装置一起使用,其中无线收发器可使用基础架构方案与中间装置进行通信的操作。中间装置可为无线访问点(WAP)、无线开关、或无线路由器。无线收发器可用于与一个无线装置进行无线通信,所述无线装置,诸如可由个人数字助理(PDA)、平板电脑或智能手机组成或包括其的手持式或便携式无线装置。

装置31可用作客户端装置,并且可以访问数据,诸如通过互联网从互联网检索数据或向互联网发送数据。于无线网络的情形,无线网络可使用任何类型的调变,例如振幅调变(AM)、频率调变(FM)或相位调变(PM)。又,无线网络可为控制网络(诸如ZigBee或Z-Wave)、家庭网络、WPAN(无线个人局域网)、WLAN(无线局域网)、WWAN(无线广域网)、或蜂巢式网络。可包含在无线收发器中的基于蓝牙的无线控制器的一示例为可从STMicroelectronics NV获得的SPBT2632C1A蓝牙模块,所述模块在日期为2015年4月的数据手册DoclD022930Rev.6中进行了描述,标题为:“SPBT2632C1A-技术1级模块”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

一些实施方式可与一种或多种类型的无线通信信号和/或系统结合使用,例如,射频((RF)、红外线(IR)、频分复用(FDM)、正交FDM(OFDM)、时分复用(TDM)、访问时分多址(TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、通用封包无线电服务(General Packet Radio Service)(GPRS)、扩展GPRS、访问码分多址(Code-Division Multiple Access)(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000、单载波CDMA、多载波CDMA、多载波调变(MDM)、离散多音调(DMT)、蓝芽(RTM)、全球定位系统((GPS)、Wi-Fi、Wi-Max、ZigBee(TM)、超宽带(UWB)、全球移动通信系统(GSM)、2G、2.5G、3G、3.5G、GSM增强数据率演进(EDGE)等。又,无线通信可基于下列、或与下列兼容:描述于第20章的无线技术:“Wireless Technologies”,Cisco Systems,Inc.出版,出版号1-587005-001-3((7/99),标题为:“Internetworking Technologies Handbook”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

替代地或另外,通过无线网络的联网或与其的通信可使用、可根据、可兼容于或可基于使用无源或有源式通信模式的近距离通信(NFC),且可使用13.56MHz频带,数据传输率可为l06Kb/s、2l2Kb/s、或424Kb/s,调变可为幅移键控(ASK),且可根据、可兼容于或可基于ISO/IEC 18092、ECMA-340、ISO/IEC 21481、或ECMA-352。于此种情形,无线收发器43可为NFC收发器,且个别的天线46可为NFC天线。

替代地或另外,通过无线网络的具有无线能力的装置31a的联网或通信可使用、可根据、可兼容于或可基于无线个人局域网(WPAN),所述无线个人局域网(WPAN)可根据、可兼容于或可基于BluetoothTM或IEEE 802.15.1-2005标准,且无线收发器43可为WPAN调制解调器,个别的天线46可为WPAN天线。WPAN可为无线控制网络,其根据、可兼容于或基于ZigBeeTM或Z-Wave TM标准,诸如IEEE 802.15.4-2003。

替代地或另外,通过无线网络的具有无线能力的装置31a的联网或通信可使用、可根据、可兼容于或可基于无线局域网(WLAN),所述无线局域网可根据、可兼容于或可基于IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE802.11h、或IEEE 802.11ac标准,且无线收发器43可为WLAN调制解调器,个别的天线46可为WLAN天线。替代地或另外,通过无线网络的具有无线能力的装置31a的联网或通信可使用、可根据、可兼容于或可基于无线宽带网络或无线广域网(WWAN),且无线收发器43可为WWAN调制解调器,个别的天线46可为WWAN天线。WWAN可为WiMAX网络,诸如根据、可兼容于、或基于IEEE 802.16-2009,无线收发器43可为WiMAX调制解调器,个别的天线46可为WiMAX天线。替代地或另外,WWAN可为蜂巢式电话网络且无线收发器43可为蜂巢式调制解调器,个别的天线46可为蜂巢式天线。WWAN可为第三代(3G)网络且可使用UMTS W-CDMA、UMTS HSPA、UMTS TDD、CDMA2000 lxRTT、CDMA2000 EV-DO、或GSM EDGE-演进。蜂巢式电话网络可为第四代(4G)网络且可使用HSPA+、Mobile WiMAX、LTE、LTE-Advanced、MBWA,或可基于、或可兼容于IEEE 802.20-2008。

替代地或另外,通过无线网络的具有无线能力的装置31a的联网或通信可使用、可根据、可兼容于或可基于许可或非许可的无线电频带,诸如工业的、科学的及医学的(ISM)无线电频带(Industrial,Scientific and Medical((ISM)radio band)。

传感器32提供响应物理、化学、生物或任何其它现象的电输出信号,而对传感器进行刺激。传感器可用作、或可为侦测器,用于侦测所述现象的存在。替代地或另外,传感器可测量(或响应)现象的参数或其物理量的大小。例如,传感器32可为热敏电阻或铂电阻温度侦测器、光传感器、pH探针或压电桥。相似地,传感器32可用于测量压力、流量、力或其它机械量。信号调节电路一般耦合到传感器32输出,用于适应和准备输出信号以用于进一步处理。例如,调节电路可包括连接到传感器输出的放大器。其它信号调节也可被施用以便改善传感器输出的处理或使其适应下一阶段或进行操作,诸如衰减、延迟、电流或电压限制、电平转换器、电流隔离、阻抗变换、线性化、校准、滤波、放大、数字化、积分、推导以及任何其它信号处理。一些传感器调节包括将它们连接在桥式电路中。在调节的情形,可添加调节电路以操纵传感器输出,诸如用于频率相关操纵的滤波器或均衡器,诸如滤波、频谱分析或噪声去除;在图像增强的情况下平滑或去模糊;在压缩或编码/解码方案的情形的压缩器(或解压缩器)、或编码器(或解码器);于调变的情形的调变器或解调器;及用于提取或检测特征或参数(如模式识别或相关分析)的提取器。于滤波的情形,可使用无源、有源或自适应(如维纳(Wiener)或卡尔曼(Kalman))滤波器。调节电路可应用线性或非线性操作。又,操纵可为时间相关的,诸如模拟或数字延迟线、积分器或基于速率的操纵。传感器32可具有模拟输出,需要将A/D连接至其,或者可具有数字输出。又,调节可基于标题为:“Practical DesignTechniques for Sensor Signal Conditioning”的书,由Analog Devices,Inc.出版,1999((ISBN-0-916550-20-6),为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。信号调节可进一步使用2004年-2012年由Measurement Computing Corporation出版的手册中描述的任何一种方案、组件、电路、接口或操作,所述手册的标题为:“数据采集手册-DAQ和模拟与数字信号调节的参考”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

因此,传感器32的输出信号可由信号调节电路调节。信号调节器将传感器信号转换为可以转换为数字值的形式,并且可以使用或包含与时间、频率或幅度有关的操作。信号调节器可为线性的或非线性的,且可包括运算或仪表放大器、多路复用器、频率转换器、频率电压转换器、电压频率转换器、电流电压转换器转换器、电流环路转换器、电荷转换器、衰减器、采样保持电路、峰值侦测器、电压或电流限制器、延迟线或电路、电平转换器、电流隔离器、阻抗变压器、线性化电路、校准器、无源或有源(或自适应)滤波器、积分器、偏导器、均衡器、频谱分析仪、压缩器或解压缩器、编码器(或解码器)、调变器(或解调器)、模式识别器、平滑器、噪声消除器、平均或RMS电路、或其任意组合。于模拟传感器的情形,可使用模拟对数字(A/D)转换器将调节后的传感器输出信号转换为数字传感器数据。

能够测量或响应物理现象的任何元件皆可使用作为传感器32。适当的传感器可适合于特定的物理现象,例如响应于温度、湿度、压力、音频、振动、光、运动、声音、接近度、流速、电压、及电流的传感器。传感器32可测量性质或物理量的量,或与物理现象、身体或物质有关的量值。替代地或另外,传感器32可用于测量其时间导数,诸如量、数量或大小的变化率。在与空间有关的数量或大小的情形,传感器可测量与每体积的特性量有关的线性密度、表面密度或体积密度。替代地或另外,传感器32可测量穿过横截面或表面边界的特性的通量(或流量)、通量密度或电流。在标量场的情形,传感器可测量量梯度。传感器32可测量每单位质量或每摩尔物质的性质的量。可使用单一传感器测量两个或多个现象。

传感器32可直接或间接地测量物理量(梯度)相对于围绕特定位置或不同位置之间的方向的变化率。例如,温度梯度可描述不同位置之间的温度差异。又,传感器32可测量与时间相关的或时间操纵的现象值,诸如与一系列平方的均方根有关的时间积分、均值或均方根(RMS或rms)、离散值(或连续变化值中积分的等效平方根)。又,可测量与重复现象的时间依赖性有关的参数,诸如占空比、频率(通常以赫兹-Hz为单位测量)或周期。传感器可基于微机电系统-MEMS(也称为微机电系统)技术。传感器32可响应于环境条件,诸如温度、湿度、噪声、振动、烟气、气味、有毒条件、灰尘和通风。

传感器32可为有源传感器,需要外部激发源。例如,基于电阻的传感器(诸如热敏电阻和应变计)为有源传感器,需要电流通过它们才能确定对应于所测量现象的电阻值。相似地,基于桥电路的传感器为有源传感器,取决于它们的操作或外部电路的操作。传感器可为无源传感器,无需任何外部电路或任何外部电压或电流即可产生电输出。热电偶和光电二极管为示例或无源传感器。

传感器32可测量性质或物理量的量或与物理现象、身体或物质有关的量值。替代地或另外,传感器可用于测量其时间导数,诸如量、数量或大小的变化率。于与空间有关的数量或大小的情形,传感器可测量线性密度,与单位长度的特性相关,传感器可测量表面密度,与单位面积的特性相关,或者传感器可测量体积密度,与每体积的特性量有关。替代地或另外,传感器可测量每单位质量或每摩尔物质的性质的量。于标量场的情形,传感器32可进一步测量与相对于位置的特性变化率有关的量梯度。替代地或另外,传感器32可测量穿过横截面或表面边界的特性的通量(或流量)。替代地或另外,传感器32可测量与通过单位横截面的横截面或通过单位表面积的表面边界的特性流有关的磁通密度。替代地或另外,传感器32可测量与通过截面或表面边界的特性的流动速率有关的电流,或与通过单元的横截面的单位特性的流动速率有关的电流密度。传感器32可包括转换器或由转换器构成,其在本文中被定义为用于将能量从一种形式转换为另一种形式的装置,以用于测量物理量或用于信息传递。又,可使用单一传感器测量两个或多个现象。例如,可以测量同一元件的两个特征,每个特征对应于不同的现象。

传感器输出可具有多重状态,其中传感器状态取决于所感测到的现象的测量参数。传感器32可基于两种状态的输出(诸如“0”或“1”、或“真”及“假”),诸如具有两个触点的电开关,其中触点可以处于两种状态之一:“闭合”表示触点处于接触状态,电流可以在它们之间流动,或“打开”,表示触点已分离并且开关不导电。传感器32可为阈值开关,其中所述开关在感测到现象的测量参数的大小超过特定阈值时改变其状态。例如,传感器32可为恒温器,其是用于控制加热过程的温度操作开关。另一示例为语音操作开关(也称为VOX),其为检测到超过特定阈值的声音时便会操作的一个开关。通常用于在某人讲话时打开发射机或录音机,而在他们停止讲话时将其关闭。另一示例为汞开关(也称为汞倾斜开关),所述开关的目的是允许或中断电路中的电流流动,其方式取决于开关的物理位置或相对于朝向地球引力的“拉”的排列,或其它惯性。基于阈值的开关的阈值可为固定或可设置的。又,可使用致动器以便本地或远程设置阈值水平。

传感器32可为具有诸如模拟电压或电流之类的模拟信号输出的模拟传感器,或可具有连续性可变阻抗。替代地或另外,传感器32可具有数字信号输出。传感器可作为侦测器,诸如通过开关而仅通知现象的存在,且可使用固定或可设置的阈值水平。传感器32可测量现象的时间相关或空间相关的参数。传感器32可测量时间相关的现象,诸如变化率、时间积分或时间平均、占空比、事件之间的频率或时间。传感器32可为无源传感器,或需要外部激发源的有源传感器。传感器32可为基于半导体,且可基于MEMS技术。

于一些情形,传感器32的操作是基于产生刺激或激发以产生影响或产生现象。生成或刺激机构的全部或一部分于此情形可为传感器32的组成部分,或者可以被认为是独立的致动器,并且因此可以由控制器控制。又,传感器32和独立或集成的致动器可作为一组协同操作,以改善感测或致动功能。例如,被视为独立致动器的光源可用于照亮位置,以便允许图像传感器忠实且正确地捕获所述位置的图像。于另一示例,在使用电桥来测量阻抗的情形,可从经过处理并用作致动器的电源来提供电桥的激发电压。

传感器32可响应化学过程,或者可以参与流体处理,诸如测量流量或速度。传感器32可响应于诸如导航仪器的位置或运动,或者可用于侦测或测量位置、角度、位移、距离、速度或加速度。传感器32可响应于机械现象,诸如压力、力、密度或水平。与环境有关的传感器可响应湿度、气压和气温。相似地,可使用用于侦测或测量可测量属性并将其转换为电信号的任何传感器。此外,传感器32可为金属侦测器,其通过侦测金属物体的导电性来侦测金属物体。

于一示例,传感器32用于在某个位置测量、感测或侦测物体的温度,所述物体的温度可以是固体、液体或气体(诸如空气温度)。此种传感器32可基于热敏电阻,其是电阻随温度显著变化的一种电阻器,并且通常由陶瓷或聚合物材料制成。热敏电阻可为PTC(正温度系数)型,其中电阻随温度升高而增加,也可为NTC(负温度系数)型,其中电阻随温度升高而减小。替代地(或附加地),热电传感器可为基于由两个不同的导体(通常是金属合金)组成的热电偶,其产生与温度差成比例的电压。为了获得更高的精度和稳定性,可使用RTD(电阻温度侦测器),通常由一段缠绕在陶瓷或玻璃芯上的细绕线或盘绕线组成。RTD由纯材料制成,其在各种温度下的电阻均已知(R vs.T)。常用的材料可为铂、铜或镍。基于石英晶体振荡器的频率,石英温度计也可用于高精度和高正确度温度测量。可使用传导、对流、热辐射或通过相变传输能量来测量温度。温度可被以摄氏度(℃)(也称为摄氏)、华氏(°F)、或凯氏(°K)测量。于一示例,温度传感器(或其输出)用于测量温度梯度,以提供温度在哪个方向上以什么速率在特定位置附近变化最快。温度梯度是以每单位长度的度数(在特定的温度标度上)为单位表示的尺寸量,诸如SI(国际单位制)单位凯氏每米(K/m)。

于一些实施方式,用户的情感反应的测量包含、和/或基于用户的行为提示。通过监视用户以检测用户的面部表情、用户做出的手势、语音音调和/或用户身体的其它动作(例如,坐立不安、抽搐或发抖),可以获取用户的行为提示。可利用各种类型的传感器测量行为提示。一些非限制性示例包括图像捕获装置(例如,照相机)、动作传感器、麦克风、加速计、磁传感器和/或压力传感器。于一示例,行为提示可以涉及用户语音的韵律特征,诸如音节、音量、速度、音调和/或重音(例如,对某些音节的重音),其可以指示用户的情绪状态。于另一示例,行为提示可为身体的动作频率(例如,由于坐、躺或站立时的移动和改变姿势)。于此示例,嵌入在诸如智能手机或智能手表中的加速度计的装置中的传感器可用于进行行为提示的测量。

于一些实施方式,可通过使用诸如照相机的图像捕获装置(诸如相机)捕获用户的一个或多个图像来获得用户的情感反应的测量。可选择地,用户的一个或多个图像被有源图像捕获装置捕获,所述有源图像捕获装置发射电磁辐射(诸如无线电波、毫米波或近可见波),并从用户接收发射的辐射的反射。可选择地,一个或多个捕获的图像为二维和/或三维。可选择地,一个或多个捕获的图像包括以下一个或多个:单个图像、图像序列、视频剪辑。于一示例,由图像捕获装置捕获的用户的图像可以用于确定用户的面部表情和/或姿势。于另一示例,由图像捕获装置捕获的用户的图像描绘了用户的眼睛。可选择地,对图像的分析可以公开用户注视的方向和/或瞳孔的大小。此种图像可用于眼睛追踪应用,诸如识别用户正在关注的事物和/或用于确定用户的情绪(例如,用户可能具有的意图)。另外,凝视模式可提供可用于确定用户的情绪反应的信息,所述凝视模式可能涉及指示用户凝视方向、用户在固定点花费时间的凝视、和/或用户改变兴趣点的频率的信息。

于一些实施方式,用户的情感反应的测量可包含从用户的生化测量得出的生理信号。例如,生化测量可为用户体内的一种或多种化学物质(例如,电解质、代谢产物、类固醇,激素、神经传递物和/或酶活性产物)的浓度。于一示例,对情感反应的测量可描述用户的血液中的葡萄糖水平。于另一示例,对情感反应的测量可描述一种或多种与压力有关的激素例如肾上腺素和/或皮质醇的浓度。于又一示例中,对情感反应的测量可描述一种或多种可以用作炎症标记物的物质的浓度,诸如C反应蛋白(CRP)。于一实施方式,提供生化测量的传感器可为外部传感器(例如,从从用户提取的血液样品中测量葡萄糖的传感器)。于另一实施方式,提供生化测量的传感器可与用户物理接触(例如,在用户的眼睛中测量葡萄糖水平的隐形眼镜)。于又另一实施方式,提供生化测量的传感器可为用户体内的传感器(“活体内”传感器)。可选择地,传感器可以被植入体内(例如,通过外科手术程序)、注入到血流中、和/或经由呼吸和/或消化系统进入体内。

于一些实施方式,用于进行情感反应的测量的传感器可被认为也称为身体传感器网络(BSN)的人体局域网(BAN)的一部分。此种网络使得能够监视用户生理信号、动作、健康状态和/或行动模式。有关BAN的进一步讨论可见于Chen等人,“Body area networks:Asurvey”,Mobile networks and applications16.2((2011):171-193。

涉及传感器和/或情感反应的测量的上述示例表示可以测量的可能的生理信号和/或行为提示的示例性样本。此公开中描述的实施方式可利用对生理信号和/或行为提示的其它类型的测量,和/或由传感器进行的测量的类型,其未明确列出于上。另外,于以上给出的一些示例中,一些传感器和/或技术可与可利用那些传感器和/或技术获得的某些类型的值相关联地呈现。此无意于限制那些传感器和/或技术可以用于什么的描述。尤其,一些实施方式中,可使用在上面的示例中与特定类型的值(例如,特定类型的生理信号和/或行为提示)相关联的上列传感器和/或上列技术,以便获得另一种类型的值,其在上面给出的示例中未明确与传感器和/或技术相关联。

无线通信装置31b被描述于图4a所示的布置40a,包含无线收发器43,其通常为无线调制解调器,连接到天线46,由控制器39控制,并由电源34供电。使用天线46用于发送及接收基于空中(over-the-air)射频(RF)的通信信号。空中接收的命令由天线46接收,由无线收发器43处理,并发送到控制器39。相似地,要无线发送的数据在无线收发器43处从控制器39接收,并由无线收发器43经由天线46发送。例如,如图4a的布置40a所示,可通过无线连接(或链接)将数据无线发送到智能手机49,并且可以从智能手机49接收命令。

智能手机49可替换为具有无线功能的任何装置,且所述装置可由个人计算机(PC)、台式计算机、行动计算机、膝上型计算机、笔记本、平板电脑、服务器计算机、手持计算机、手持装置、个人数字助理(PDA)装置或手机。替代地或另外,此种装置可以由以下组成、为其一部分、或包括以下:手持PDA装置、车载装置、车外装置、混成装置、车辆装置、非车辆装置、移动装置、或便携式装置。

离散或连续、单调或非单调的任何函数皆可应用于传感器输出,以进行进一步处理或加工。函数可为从基本运算(例如加法、指数和对数)构建的基本函数,如可表示为具有整数系数的多项式方程的解法的代数函数、可为加法、乘法、和取幂,诸如线性函数(一阶多项式,图形为直线)、二次函数(二阶多项式,图形为抛物线)、三次函数(三次多项式)、四次函数(四阶多项式)、五次函数(五阶多项式)、Sextic函数(六阶多项式)或有理函数(两个多项式的比率)。相似地,所述函数可以是基于第N个根的,诸如平方根或立方根。替代地或另外,可使用非代数函数,诸如超越函数,其可为将固定数提高为可变幂的指数函数、使用三角函数的双曲函数、对数函数、或提高可变数为固定数的幂函数。函数可为周期函数,诸如三角函数,其可以使用或包括正弦(sine)、余弦(cosine)、正切(tangent)、余切(cotangent)、正割(secant)、余割(cosecant)、外正割(exsecant)、外余割(excosecant)、正矢(versine)、余矢(coversine)、反正矢(vercosine)、反余矢(covercosine)、半正矢(haversine)、半余矢(hacoversine)、余半正矢(havercosine)、或余半余矢(hacovercosine),通常用于几何图形。

本文所述装置、系统、及方法可与智能手机或具有无线功能的任何设备集成在一起,或者可以是其中的一部分,此种装置可由下列组成、或为其一部分、或包括下列:个人计算机(PC)、台式计算机、行动计算机、膝上型计算机、笔记本、平板电脑、服务器计算机、手持计算机、手持装置、个人数字助理(PDA)装置或手机。替代地或另外,此种装置可以由以下组成、为其一部分、或包括以下:手持PDA装置、车载装置、车外装置、混成装置、车辆装置、非车辆装置、移动装置、或便携式装置。当与智能手机或任何其它无线装置集成时,可以将本文描述的任何装置或系统的任何部分或全部,或本文描述的功能性电路的任何部分或全部添加到或与智能手机或其它无线装置集成在一起,诸如共享同一外壳、共享相同的电源供应或电源(诸如电池)、共享相同的用户接口(诸如按钮、显示器或触摸屏),或共享同一处理器。

眨眼及微笑为至关重要的面部运动,传统上已成为经历颜面神经麻痹患者恢复功能的主要目标,而闭眼通常被认为是最重要的功能。眼周复合物的外科手术确实提供了好处;然而,它不能恢复高质量、同步、动态的运动,并仍具有侵入性。于一示例,本文描述的任何方法及装置皆可用于人工刺激眨眼和微笑,其范围从基本的概念工作到留置刺激电极,诸如用于通过递送经皮颜面神经刺激来诱导患有急性颜面神经麻痹的患者闭眼。又,当使用此种外部眨眼恢复系统时,可减轻或消除使用此种方法的不适感。此外,绝大多数的颜面神经麻痹为单侧的,且面部表情通常为对称的,未麻痹侧的运动可用于发起麻痹侧的相应运动。本文中的任何装置或方法均可用于侦测面部健康侧的运动,并驱动对侧麻痹肌肉的激活,以诱发对称的面部表情,通过面部起搏技术的手段替代或补充外科手术面部复活程序。

疼痛为一种警告及诊断系统,及人体通知有问题的方法,是对身体造成伤害或故障的警告信号。疼痛通常是从受伤区域或器官沿着小神经传播到脊髓,然后沿着脊髓向上传播到大脑,然后被解释为引起疼痛的感觉。于一示例,本文描述的任何方法和装置皆可用作控制疼痛的非侵入性、无药物的方法。舒适的电脉冲以无创方式通过皮肤传输到人体,并传输到神经,以改变疼痛的态样。尽管不能治愈引起疼痛的生理问题,但至少于某些人中可帮助并有效地减轻或消除疼痛,而使恢复正常活动。

尽管在本文中示例性地用于刺激眨眼或其它与眼睛相关的功能,但本文中的任何设备及方法可等同地用于患有干眼症(DES)的患者。一项题为“评估不完全眨眼作为干眼疾病的评估”的论文描述了一项研究,所述研究调查了通过干涉测量法测量的自然眨眼期间部分眨眼与评估干眼疾病(DED)的眼科检查之间的关系,Jie Y,Sella R,Feng J,GomezML,及Afshari NA,可获自https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3H52804[Ocul Surf.,2019年5月29日,pii:Sl542-0l24(l9)30l04-l.doi:l0.l0l6/j.jtos.20l9.05.007],2019由Elsevier Inc出版。此回顾性研究纳入了先前诊断为DED的58位眼患者。眼表评估包括眼表疾病指数(OSDI)评分、泪膜渗透压、泪液破裂时间(TBUT)、角膜萤光素染色的等级、泪液测试、以及LipiViewTM干扰仪(TearScience,Morrisville,NC,ETSA)的干眼参数,包括泪膜的脂质层厚度(LLT)、睑板腺脱落(MGd)、每20秒不完全和完全眨眼的次数、以及部分眨眼率(PBR)。广义估计方程(GEE)用于感兴趣的每个变量之间的关联测试。使用独立模型标准下的校正的准似然度(Quasi-likelihood)来选择每个GEE模型的工作相关性。

不完全眨眼的次数与TBUT(P=0.006)、OSDI(P=0.000)及MGd(P=0.000)显著相关。PBR与OSDI(P=0.032)和MGd(P=0.000)显著相关。完全眨眼的次数与TBUT显著相关(P=0.032),但与其它眼表参数无关。MGd与TBUT((P=0.002)和OSDI((P=0.001)显著相关。LLT与泪膜渗透压显著相关(P=0.007),而泪膜渗透压与LLT显著相关(P=0.000)。不完整的眨眼可能与TBUT降低、OSDI升高和MGd升高有关,可能是由于其导致睑板腺阻塞和随后的泪膜稳态丧失。因此,可将其视为轻度至中度DED评估的附加措施。

此回顾性研究纳入了先前诊断为DED的58眼患者。眼表评估包括眼表疾病指数(OSDI)评分、泪膜渗透压、泪液破裂时间(TBUT)、角膜萤光素染色的等级、泪液测试、以及LipiViewTM干扰仪(TearScience,Morrisville,NC,USA)的干眼参数,包括泪膜的脂质层厚度(LLT)、睑板腺脱落(MGd)、每20秒不完全和完全眨眼的次数、以及部分眨眼率(PBR)。广义估计方程(GEE)用于感兴趣的每个变量之间的关联测试。使用独立模型标准下的校正的准似然度来选择每个GEE模型的工作相关性。

不完全眨眼的次数与TBUT(P=0.006)、OSDI(P=0.000)及MGd(P=0.000)显著相关。PBR与OSDI(P=0.032)和MGd(P=0.000)显著相关。完全眨眼的次数与TBUT显著相关(P=0.032),但与其它眼表参数无关。MGd与TBUT((P=0.002)和OSDI((P=0.001)显著相关。LLT与泪膜渗透压显著相关(P=0.007),而泪膜渗透压与LLT显著相关(P=0.000)。结论-不完整的眨眼可能与TBUT降低、OSDI升高和MGd升高有关,可能是由于其导致睑板腺阻塞和随后的泪膜稳态丧失。因此,可将其视为轻度至中度DED评估的附加措施。

尽管本文出于美学和干眼目的而示例,但本文中的任何设备和方法均可以用于生理目的,其中受刺激的眨眼可用于增强面部(或其它)肌肉,例如延长ALS患者沟通的时间。

又,尽管在本文中示例性地用于刺激眨眼或其它与眼睛相关的功能,但本文中的任何设备及方法可等同地用于刺激其它人体肌肉,诸如其它面部肌肉。例如,诸如借由使用不同的电极位置,本文中的任何设备和方法皆可用于引起微笑,诸如通过向相应的神经施加电流来刺激与嘴有关的肌肉。面部表情丧失和颜面神经麻痹会严重影响患者的身心健康。存在许多颜面神经麻痹的病因,但是一旦神经恢复已经稳定了两年,就需要进行介入手术来改善这种情况。颜面神经麻痹通常被视为美学问题,但也可能存在实际的生理和心理问题。此等包括言语困难、自尊心低下、社交互动差、口腔节制力丧失和牙齿问题;龋齿可能是由于缺乏食物通过口腔进行,以及由于麻痹的脸颊内部咬伤而引起的反复创伤和溃疡而引起的。对可用治疗方式的理解不充分以及“邮递区号彩票”的要素会影响患者可接受的服务。微笑恢复被描述于一文章,标题为:“Smile Restoration for Permanent FacialParalysi”,Jonathan Leckenby及Adriaan Grobbelaar(两者皆英国伦敦大学皇家自由医院整形外科部),2013年由The Korean Society of Plastic and ReconstmctiveSurgeons出版,[pISSN:2234-6163·elSSN:2234-6171,http://dx.doi.Org/l0.5999/aps.20l3.40.5.633,Arch Plast Surg2013;40:633-638],为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。

尽管在本文中示例用于刺激眨眼或其它与眼睛有关的功能,以克服诸如贝尔氏麻痹症等暂时性或永久性颜面神经急性疾病,但本文中的任何设备和方法均可以用于刺激性眨眼可能有益的患者,诸如下列造成的眨眼不足或干眼:帕金森氏病(Parkinson'sDisease)(PD)、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)(Amyotrophic Lateral Sclerosis)、中风、莱姆病(Lyme disease)、第2型雷氏综合征(Rsay Hunt syndrome type 2)(也称为带状疱疹)、牟比士综合征(Moebius syndrome)、默克森-罗森泰综合征(Melkersson-Rosenthalsyndrome)、格林-巴利综合征(Guillain-Barre syndrome)GBS)、类肉瘤病、或薛格连氏综合征(Sjogren syndrome)(SjS、SS),下列以帕金森氏病为例。帕金森氏病(PD)属于一群称为运动系统失调的疾病,此为多巴胺产生性脑细胞丧失的结果。PD的四个主要症状为手、臂、腿、下颌和脸部震颤或发抖;四肢和躯干的强直或僵硬;运动迟缓或运动缓慢;姿势不稳或平衡与协调能力受损。随着这些症状变得更加明显,患者可能难以行走、交谈或完成其它简单任务。PD通常会影响60岁以上的人群。PD的早期症状不易察觉,并渐进发生。在一些人中,所述疾病的进展比其它人更快。随着疾病的进展,影响大多数PD患者的摇动或震颤可能开始干扰日常活动。其它症状可能包括抑郁和其它情绪变化;吞咽、咀嚼和说话困难;泌尿问题或便秘;皮肤问题;和睡眠中断。目前,尚无血液或实验室检查被证明有助于诊断散发性PD。因此,诊断是基于病史和神经系统检查。此病可能难以准确诊断。医生有时可能会要求进行脑部扫描或实验室检查,以排除其它疾病。

低氧血症(Hypomimia)为帕金森氏病(PD)的常见且较早的症状,会降低PD患者表现出情绪的能力,并且由神经科医生在神经系统检查过程中通过视觉检查评估PD诊断,如运动障碍学会任务3.2所述-帕金森病统一病情量表(MDS-UPDRS)。一文献标题为:“Objective assessment of blinking and facial expressions in Parkinson’sdisease using vertical electrooculogram and facial surface electromyography”by Carlo Maremmani,Roberto Monastero,Giovanni Orlandi,Stefano Salvadori,AldoPieroni,Roberta Baschi,Alessandro Pecori,Cristina Dolciotti,Giulia Berchina,Erika Rovini,Flavia Cuddemi and Filippo Cavallo[于2019年4月24日在线上接受,https://www.ncbi.nlm.nih.gOv/m/pubmed/3101818l/?i=5&from=eye%20blink%20and%20disea se],旨在测量与从垂直眼电图(VEOG)和面部表面电肌图(fsEMG)中提取的眨眼和面部表情有关的生理参数,以区分PD患者与健康对照对象(HC),由于此种评估为半定量,且受互变量的影响。在24位PD患者和24位HC患者中测量了自发眨眼分钟数(sEBR)、其最大振幅(BMP)和面部皮肤肌肉活动,而受试者则在视觉测试仪上进行了测试,测试仪由三个主要部分组成:静态视觉、动态的视野、及安静阅读。计算每个参数的特异性及敏感性。VEOG和fsEMG能识别一些与眨眼和面部表情有关的参数(即sEBR、BMP、额叶和口周围肌肉活动),而能够以高灵敏度和特异性区分PD患者和HC。意义-证明与眨眼和面部表情相关的参数组合可以区分高准确度的PD患者与HC,从而提供一个有用的工具来支持神经科医生客观评估低氧血症以改善PD诊断。

一项名为“Using Spontaneous Eye-blink Rates to Predict the MotorStatus of Patients with Parkinson’s Disease”的论文描述了一项研究,所述研究提供了关于连续EBR监测用于PD患者运动状态的非侵入性评估的实用性的初步证据,HirotakaIwaki、Hiroyuki Sogo、Haruhiko Morita、Noriko Nishikawa、Rina Ando、NoriyukiMiyaue、Satoshi Tada、Hayato Yabe、Masahiro Nagai and Masahiro Nomoto,2019年刊于Internal Medicine[doi:l0.2l69/intemalmedicine.l960-l8Intern Med 58:1417-1421,2019],为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。对于帕金森氏病(PD)的患者,评估每日运动波动是疾病管理的重要组成部分。然而,主观和/或客观评估的频繁记录并不总是可行的,且已寻求更容易的监测方法。先前的研究报导自发的眨眼率(EBR)与大脑中的多巴胺水平相关。如此,连续监测EBR对于预测PD患者的运动状态可能有用。方法使用类似于普通眼镜的可穿戴装置,记录了三位PD患者长达7.5小时的眼电图(EOG)。进行了接收器工作特性(ROC)分析,以比较每个时间点的EBR估计值(眨眼指数)和血浆左旋多巴水平预测运动状态的能力。结果-眨眼指数与血浆左旋多巴水平相关。当模型中包括观察期第一个小时的指标时,眨眼指数可准确地识别出血浆左旋多巴水平的逐渐消失和运动障碍。

干眼为帕金森氏病(PD)的重要问题,可能会影响生活质量。眼泪渗透压已被视为干眼症诊断的黄金标准,迄今为止,尚未对所述患者亚组进行研究。一文献描述一项评估PD患者的泪渗透压,席尔默(Schirmer)测试分数和泪膜破裂时间(TBUT)的研究,标题为:“Tear Osmolarity,Break-up Time and Schirmer’s Scores in Parkinson’s Disease”,Turk J.Ophthalmol,2015年8月5日线上出版[doi:l0.4274/tjo.46547,2015Aug;45(4):142-145PMC-ETS National Library of Medicine National Institutes of Health],为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。结果显示,PD患者的BR和席尔默分数明显降低。尽管不显著,但已证实的眼泪渗透压增加可能对记录PD患者的干眼症和眼表炎性过程很重要。材料和方法-至少追踪1年的PD患者和接受屈光异常的健康对照者入选的研究。使用任何可能影响泪液测试的全身药物的受试者均未纳入研究。其它排除标准包括是否存在任何眼表疾病、先前的眼科手术、先前的干眼症诊断、任何局部眼科用药或使用隐形眼镜。记录年龄、性别、疾病持续时间以及疾病严重程度的霍恩和耶尔分数(Hoehn and Yahr((H&Y)score)(H&Y),并测量两组的眨眼率(BR)、席尔默测试分数、TBUT和右眼渗透压。结果-研究纳入了37例PD患者和37例对照。此等组为年龄和性别匹配的。平均疾病持续时间和H&Y分数分别为5.70+2.64年及1.70+0.93。H&Y分期和疾病持续时间与BR、席尔默分数、TBUT或泪液渗透压无关(p>0.05)。PD患者的平均BR为8.54+4.99眨眼/分钟,对照组为11.97+6.36眨眼/分钟。PD组的平均席尔默分数、TBUT和渗透压值为9.08+4.46mm、11.38+4.05秒和306.43+12.63mOsm/L,对照组为17.16+9.57mm、12.81+.66秒和303.81+16.13mOsm/L。差异仅在BR和席尔默分数有意义。

b.ALS。肌萎缩性侧索硬化症(ALS),也已知为运动神经元疾病(MND)或路格里克氏病(Lou Gehrig's disease),为一种导致控制自主性肌肉的神经元死亡的特殊疾病。一些人也将术语运动神经元疾病用于ALS最常见的一组疾病。ALS的特征为肌肉僵硬、肌肉抽搐、及由于肌肉尺寸减小而逐渐恶化无力。它可能始于手臂或腿部无力,或者说话或吞咽困难。大约一半的受影响人至少在思考和行为上出现轻度困难,大多数人感到痛苦。最终,大多数人会失去走路、动手、说话、吞咽及呼吸的能力。在90%至95%的病例中,原因尚不清楚,但据信涉及遗传和环境因素。其余5-10%的案例继承自一个人的父母。此等遗传病例中约有一半是由于两个特定基因之一引起。潜在的机制涉及对上下运动神经元的损害。诊断基于人的征象和症状,并进行测试以排除其它潜在原因。

ALS的治疗方法尚未知。治疗的目的是改善症状。称为利鲁唑(riluzole)的药物可延长生命约两到三个月。无创通气可能改善生活质量及延长寿命。机械通气可延长生存期,但不能停止疾病进展。饲管可能有帮助。此病可影响任何年龄的人,但通常在60岁左右开始,在遗传病例中约50岁开始。从发病到死亡的平均生存时间为两到四年,然而此可能有变化。约10%的生存时间超过10年。大多数人死于呼吸衰竭。在欧洲,每年每100,000人中约有2到3人罹患此疾病。在世界许多地方,罹患率并不清楚。在美国,于白人中比黑人更普遍。ALS患者可以通过基于眼睛聚焦、眨眼和其它眼睛追踪功能的专用通信计算机进行通信。

利用Apple的True Depth相机在最新的iPhone或iPad Pro上提供视线(eye gaze)控制的应用程序开始出现。实际上有两个相机;你的通常使用的自拍相机及可映射脸部的红外相机。很久以来,人们一直希望Apple装置用视线以用于辅助功能。连接到计算机的视线杆(eye gaze bar)通常花费约2000美元,因此在iPad上获得视线和面部跟踪为大问题。这项新技术的新闻于2018年6月在Apple的WWDC上发布。Apple的ARKit 2.0引入了眼动追踪功能。人们很快意识到,此工具不仅适用于广告商,而且可以使诸如ALS等残疾人真正受益。第一个应用程序花了几个月的时间。

用于3D注视点估计的行动、低成本耳机的设备、系统及方法描述于McMURROUGH的U.S.专利申请案No.2015/0070470,标题为:“Apparatus,System,and Method for Mobile,Low-Cost Headset for 3D Point of Gaze Estimation”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。注视点设备可包括被配置为跟踪用户的眼睛的运动的眼睛跟踪相机和被配置为在用户的注视方向上创建三维图像和二维图像的场景相机。注视点设备可包括图像处理模块,所述图像处理模块被配置为通过使用来自眼睛跟踪相机和场景相机的信息来识别用户的注视点并识别位于用户的注视点处的物体。

Torch的美国专利申请案No.2011/0077548中提供了用于监视人眼运动的生物传感器、通信器和/或控制器设备、系统及方法,标题为:“Biosensors,communicators,andcontrollers monitoring eye movement and methods for using them”,为了所有目的而完整并入,如同在此完整阐述。所述设备包括配置为佩戴在用户的头上的装置、用于将光引向用户的一只或两只眼睛的光源,装置上的一个或多个图像指引以查看用户的一只或两只眼睛,以及装置上携带的一个或多个相机,并耦合到图像指引,用于获取眼睛和/或用户周围环境的图像。设备可包括电缆和/或发射器,用于将图像数据从相机传输到远程位置,例如,传输到处理器和/或显示器,以分析和/或显示图像数据。包括所述设备的系统可用于监视一个或多个眼部参数,例如瞳孔响应、和/或使用用户的眼睛而不是鼠标来控制计算机。

c.中风。中风是一种医疗状况,其中流向大脑的血液不足导致细胞死亡。中风有两种主要类型:由于缺乏血流引起的局部缺血和由于出血引起的出血。两者都会导致大脑的某些部分功能无法正常运行。中风的征象及症状可能包括身体的一侧无法移动或感觉、理解或说话困难、头晕或一侧视力丧失。中风发生后不久往往会出现征象及症状。若症状持续不到一两个小时,则称为短暂性脑缺血发作(TIA)或小中风。出血性中风也可能与严重头痛有关。中风的症状可能为永久性的。长期并发症可包括肺炎或失去膀胱控制。

中风的主要危险因素为高血压。其它危险因素包括吸烟、肥胖、高血胆固醇、糖尿病、先前的TIA、及房颤。缺血性中风通常是由血管阻塞引起,尽管也有一些不太常见的原因。出血性中风是由于直接流向大脑或流向大脑膜之间的空间而引起。脑动脉瘤破裂可能导致出血。诊断通常基于身体检查,并由医学造影如CT扫描或MRI扫描所支持。CT扫描可以排除出血,但不一定排除局部缺血,此种缺血通常在CT扫描中通常不会显现。进行其它检查,例如心电图(ECG)及血液检查,以确定危险因素并排除其它可能的原因。低血糖可能会引起相似症状。预防包括降低危险因素,以及可能降低阿司匹林(aspirin)、斯他汀类(statins)药物、缩小狭窄问题者的开脑动脉手术和减少房颤者的华法林(warfarin)。中风或TIA通常需要紧急护理。如果在三到四个半小时内发现缺血性中风,可以用能分解血块的药物治疗。应使用阿司匹林。一些出血性中风得益于手术。试图恢复功能丧失的治疗称为中风康复,理想情况下是在中风单位中进行;然而,此等在世界上很多地方皆无法取得。

于2013年,大约690万人患有缺血性中风,340万人患有出血性中风。于2015年,约有4,240万人先前已患有中风,且目前仍存活。于1990年至2010年间,已发展国家每年发生的中风次数减少了约10%,而发展中国家则增加了10%。于2015年,中风是仅次于冠状动脉疾病的第二大死因,总计630万例死亡(占总数的11%)。缺血性中风导致约300万人死亡,出血性中风导致330万人死亡。中风的人中约有一半存活不到一年。总体而言,三分之二的中风发生在65岁以上的人群中。其它中风统计可发现于http://www.strokecenter.org/patients/about-stroke/stroke-statistics/。中风后状况描述于https://www.stroke.org/we-can-help/survivors/stroke-recovery/post-stroke-conditions/physical/。

d.莱姆病(Lyme disease)。莱姆病也已知为莱姆疏螺旋体病(Lymeborreliosis),为一种由壁虱传播的名为疏螺旋体(Borrelia)的细菌引起的传染病。感染的最常见征象为皮肤上发红的区域不断扩大,已知为移行性红斑(erythema migrans),出现在壁虱叮咬部位约一周后。皮疹通常既不痒也不痛苦。大约70-80%的感染者会出现皮疹。其它早期症状可能包括发烧、头痛及疲倦。若未治疗,症状可能包括丧失移动脸部一侧或两侧的能力、关节痛、颈部僵硬的严重头痛、或心悸等。数月至数年后,可能会反复出现关节疼痛和肿胀。有时,人们于手臂和腿部会出现似电击的疼痛或发麻。尽管进行了适当的治疗,约有10至20%的人至少六个月出现关节疼痛、记忆问题及疲劳。

莱姆病通过被感染的壁虱属壁虱叮咬传播给人类。在美国,令人关注的壁虱通常属于壁虱属肩胛型(Ixodes scapularis)型,必须附着至少36小时才能使细菌传播。在欧洲,蓖麻豆虱(Ixodes ricinus)型的壁虱可能会更快地传播细菌。在北美,伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi)和梅氏疏螺旋体(Borrelia mayonii)为病因。在欧洲和亚洲,细菌阿氏疏螺旋体(Borrelia afzelii)和伽氏疏螺旋体(Borrelia garinii)也为此病的病因。此疾病似乎不会在人与人之间、借由其它动物或借由食物而传播。诊断是基于症状、壁虱接触史、及可能在血液中的特异性抗体检测的组合。在疾病的早期阶段,血液检查通常为阴性。单个壁虱的测试并非通常有用。

预防措施包括防止壁虱叮咬的措施,诸如穿衣服遮盖手臂及腿,并使用基于DEET的驱虫剂。使用杀虫剂减少壁虱数量也可能有效。壁虱可使用镊子去除。若去除的壁虱里充满血液,可使用单剂量的去氧羟四环素(doxycycline)来预防感染的发生,但由于感染的发生很少,因此一般不建议使用。若发生感染,许多抗生素为有效的,包括去氧羟四环素、阿莫西林(amoxicillin)、及头孢呋辛(cefuroxime)。标准治疗通常持续两三个星期。有些人因治疗而发烧,肌肉和关节疼痛可能持续一两天。在那些持续出现症状的人中,长期的抗生素治疗尚未被发现有用。

莱姆病是北半球壁虱传播的最常见疾病。据估计,在美国每年影响300,000人,在欧洲每年影响65,000人。感染在春季和初夏最常见。莱姆病于1975年在Old Lyme,Connecticut首次被诊断为单独的疾病。它最初被误认为为青少年类风湿关节炎。涉及的细菌由Willy Burgdorfer于1981年首次描述。治疗后的慢性症状已被充分描述,被称为治疗后莱姆病综合征(post-treatment Lyme disease syndrome)(PTLDS)。PTLDS与慢性莱姆病不同;术语不再受到科学界的支持,且被不同的团体以不同的方式使用。一些医疗保健提供者声称PTLDS是由持续感染引起,但由于在标准治疗后无法检测到感染性生物,因此认为其并非真的。1998年至2002年期间,一种针对莱姆病的疫苗在美国销售,但由于销售不佳而退出市场。正在研究开发新疫苗。

e.雷氏综合征第2型(Ramsay Hunt syndrome type 2)。雷氏综合征第2型,也已知为耳带状疱疹(herpes zoster oticus),为一种由颜面神经结(geniculate ganglion)(颜面神经的神经细胞束)中的水痘带状疱疹病毒的再激活引起的疾病。雷氏综合征第2型通常表现为无法移动许多颜面肌肉、耳朵疼痛、舌头前味觉丧失、眼睛和嘴巴干燥以及水疱疹。症状及征候包括急性颜面神经麻痹、耳朵疼痛,舌前三分之二的味觉丧失、口干及眼睛干燥、耳道、舌头和/或硬颚出现红斑性水疱疹。由于前庭耳蜗神经靠近颜面神经结,因此它也可能受到影响,患者也可能患有耳鸣、听力下降和眩晕。三叉神经的牵累可能引起面部麻木。雷氏综合征第2型是指颜面神经结的带状疱疹。初次感染后,水痘带状疱疹病毒在人体神经细胞中处于休眠状态,并由免疫系统检查控制。如果有机会,例如在抑制免疫系统的疾病期间,病毒会传播到神经细胞的末端,而导致上述症状。

受影响的神经节负责面部肌肉的运动、耳朵和耳道的一部分的触感、额叶三分之二的额叶的味觉功能、以及眼睛和嘴巴的保湿。所述综合征特别是指所述实体与颜面神经激活的肌肉的无力的组合。单独地,后者被称为贝尔氏麻痹症。然而,与带状疱疹一样,病变的缺乏并不能绝对排除疱疹感染的存在。即使在排空囊泡之前,也可从耳朵的皮肤中检测出水痘带状疱疹病毒。通过针对因果病毒,水痘带状疱疹等免疫接种可预防带状疱疹,例如通过水痘疫苗的较强版本Zostavax。

f.牟比士综合征(Moebius syndrome)。牟比士综合征为一种罕见的神经系统疾病,主要影响控制面部表情和眼球运动的肌肉。这种病况的征状及症状从出生开始就存在。面部肌肉无力或麻痹是牟比士综合征最常见的特征之一。受影响的人缺乏面部表情;他们无法微笑、皱眉或抬起眉毛。肌肉无力也导致喂养问题,这种问题在婴儿早期就变得很明显。许多患有牟比士综合征的人的下巴是小下巴(micrognathia),舌头短或形状异常的小嘴(microstomia)。嘴巴顶部可能有异常的开口(裂颚)或很高而呈拱形。这些异常导致言语问题,在许多牟比士综合征儿童中会出现这种问题。牙齿异常,包括牙齿缺失和未对齐也常见。牟比士综合征也影响控制来回眼球运动的肌肉。受影响的个人必须左右移动头部以阅读或跟随物体的移动。患有这种疾病的人很难进行眼神交流,他们的眼睛可能朝着不同的方向看(斜视)。此外,当眨眼或睡觉时,眼睑可能无法完全合上,这可能导致眼睛干涩或发炎。

牟比士综合征的其它特征可能包括手脚的骨胳异常、肌张力无力(张力衰弱(hypotonia))、及听力下降。患病的儿童通常会经历运动技能(诸如爬行和行走)的发育迟缓,尽管大多数人最终都会掌握这些技能。一些研究表明,患有牟比士综合征的儿童比未患病的儿童更有可能患有自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder),其为一组以沟通和社交互动受损为特征的疾病。然而,最近的研究对这种关联提出质疑。由于患有牟比士综合征的人由于身体上的差异而难以进行眼神交流和言语交流,因此自闭症谱系障碍可能难以诊断。牟比士综合征也可能与智力残疾的风险增加有关;然而,大多数罹患者的智力正常。

g.默克森-罗森泰综合征(Melkersson-Rosenthal syndrome)。默克森-罗森泰综合征为一种罕见的神经系统疾病,其特征是反复出现颜面神经麻痹、面部和嘴唇肿胀(通常是上唇-唇炎性肉芽肿病)以及舌头出现皱褶和皱纹(舌裂)。发病于儿童期或青春期早期。反复发作(介于数天至数年之间)后,肿胀可能会持续并加剧,最终变得永久。嘴唇可能变硬、破裂和裂开,并带有红棕色的变色。默克森-罗森泰综合征的病因未知,但可能有遗传预设倾向性。已经注意到在玻利维亚的某些族群中尤为普遍。它可能是克隆氏病(Crohn'sdisease)或类肉瘤病(sarcoidosis)的症状。全球已报告约400例。

诊断主要基于临床特点。然而,活检在诊断以及区分不同类型的疾病方面一直很有用。治疗为对症的,且可包括非类固醇类抗炎症药(NSAIDs)及皮质类固醇类药物以减轻肿胀,使用抗生素和免疫抑制剂。手术可能会减轻面部神经的压力并减轻肿胀,但其疗效尚不确定。也可以按摩和电刺激为处方。默克森-罗森泰综合征首次出现后可能会间歇性复发。它可成为慢性疾病。追踪护理应排除克隆氏病或类肉瘤病的发展。

h.格林-巴利综合征(Guillain-Barre Syndrome)(GBS)。格林-巴利综合征(GBS)是由免疫系统损害周围神经系统引起的快速发作的肌肉无力。最初的症状通常是从脚和手开始的感觉或疼痛以及肌肉无力的变化。此经常蔓延到手臂及上半身,涉及到双侧。症状会持续数小时到数周。在急性期,所述疾病可能危及生命,约有15%的呼吸肌无力发展,需要机械换气。有些会受到自主神经系统功能变化的影响,这可能会导致危险的心率和血压异常。其病因未知。潜在的机制涉及自身免疫性疾病,其中人体的免疫系统错误地攻击周围神经并破坏其髓鞘绝缘。有时,这种免疫功能障碍是由感染引起的,或更不常见的是由手术引起的,且很少是由疫苗接种引起。诊断通常基于征候及症状,排除其它原因,并辅以诸如神经传导研究和脑脊髓液检查等检查。基于虚弱区域、神经传导研究结果和某些抗体的存在,有许多亚型。它被分类为急性多发性神经病。

对于那些具有严重虚弱的人,及时以静脉内免疫球蛋白或血浆置换术以及支持治疗将使大多数人恢复良好。恢复可能需要数周至数年的时间。大约三分之一有一些永久性的虚弱。全球约有7.5%的人死亡。格林-巴利综合征很少见,每年每十万人中有一到两个病例。两性别和世界各地的患病率相似。格林-巴利综合征的最初症状为单独或组合出现的麻木、刺痛及疼痛。其次是腿和手臂的虚弱,平等地影响两侧并随着时间的推移而恶化。弱点可能需要半天到两周以上的时间才能达到最大程度,然后变得稳定。于五分之一的人,此种弱点持续了长达四周。颈部的肌肉也可能受到影响,大约有一半的人会经历供应头部和面部的颅神经牵累;此可能会导致脸部肌肉无力、吞咽困难以及有时眼部肌肉无力。8%的无力仅影响腿部(截瘫(paraplegia)或后躯轻瘫(paraparesis))。控制膀胱和肛门的肌肉的参与异常。总体上,约有三分之一的格林-巴利综合征患者仍然能够行走。一旦弱点停止进展,其会在改善发生之前一直保持稳定的水平(“平稳期”)。平稳期可能需要两天到六个月,但最常见的持续时间是一周。与疼痛有关的症状影响了一半以上,包括背痛、疼痛的刺痛感、肌肉痛以及与刺激脑膜有关的头颈部疼痛。

许多患有格林-巴利综合征的人在神经系统症状发作之前的3-6周内就已出现感染的征候及症状。此可能包括上呼吸道感染(鼻炎、喉咙痛)或腹泻。在儿童中,尤其是六岁以下的儿童,诊断可能很困难且病情最初通常是被误认为(有时长达两周)由于其它原因引起的疼痛和行走困难(例如病毒感染或骨胳和关节问题)。在神经系统检查中,特征为肌肉力量降低、腱反射减弱或缺失(分别为低反射(hyporeflexia)或反射消失(areflexia))。然而,在反射消失之前,一小部分患者其患肢正常反射,有些可能反射过度。于格林-巴利综合征的米勒费雪变异(Miller Fisher variant)(参见以下),可发现三联症是眼部肌肉无力、协调异常以及缺乏反射的三元组(triad)。意识水平通常在格林-巴利综合征中不受影响,但毕氏脑干脑炎亚型(Bickerstaff brainstem encephalitis subtype)可能表现为嗜眠(drowsiness)、昏睡(sleepiness)或昏迷。

直接评估电脉冲的神经传导可排除急性肌肉无力的其它原因,并可以区分出不同类型的格林-巴利综合征。可进行针状电肌图(EMG)和神经传导研究。于前两周,此等检查可能未显示任何异常。诊断不需要神经生理学研究。格林-巴利综合征的每个主要亚型皆有正式的标准(AIDP及AMAN/AMSAN,请参见下文),但此等标准可能会误分类某些情况(尤其是存在可逆的传导衰竭),因此建议对此等标准进行改变。有时,重复测试可能有帮助。

i.类肉瘤病(Sarcoidosis)。类肉瘤病为一种疾病,涉及炎症细胞的异常收集,其形成肿块,称为肉芽肿。此疾病通常始于肺、皮肤或淋巴结。较不常见的是眼睛、肝脏、心脏和大脑。然而,任何器官皆可受到影响。征候及症状取决于所涉及的器官。通常没有观察到或只有轻微的症状。当它影响肺部时,可能会出现喘鸣、咳嗽、呼吸急促或胸痛。有些人可能患有洛夫格伦氏综合征(Lofgren syndrome),伴有发烧、大淋巴结、关节炎和称为结节性红斑(erythema nodosum)的皮疹。

类肉瘤病的病因未知。一些人相信这可能是由于对具有遗传易感性的触发因素(如感染或化学物质)的免疫反应所致。家庭成员受到影响的人面临更大的风险。诊断是部分基于征候及症状,其可能需要活检而支持。可能的发现包括两侧肺根大淋巴结、正常副甲状腺激素水平的高血钙、或血液中血管紧张素转化酶水平升高。仅应在排除其它可能引起类似症状的病因(例如结核病)之后进行诊断。

类肉瘤病可能在几年内无需任何治疗即可解决。然而,有些人可能患有长期或严重疾病。使用抗炎药如布洛芬(ibuprofen)可改善某些症状。在导致严重的健康问题的情况下,应使用类固醇,如强体松(prednisone)。为了减少类固醇的副作用,有时可能会使用甲氨蝶呤(methotrexate)、氯喹(chloroquine)或硫唑嘌呤(azathioprine)等药物。死亡风险为1-7%。以前患有此病的人此疾病复发的机会少于5%。于2015年,肺类肉瘤病和间质性肺疾病在全球影响190万人,导致122,000人死亡。它在斯堪地那维亚人中最常见,但在世界各地都存在。在美国,与白人相比,黑人中的风险更大。其通常在20至50岁之间开始。女性的发生多于男性。类肉瘤病在1877年由英国医生Jonathan Hutchinson首次描述为非疼痛性皮肤病。

类肉瘤病为可影响任何器官的全身性炎症性疾病,尽管它可能是无症状的,且约有5%的情况为偶然发现的。常见的症状通常比较模糊,包括疲劳(无法由睡眠缓解;在66%的情况下发生)、精神不振、体重减轻、关节疼痛和疼痛(在大约70%的情况下发生)、关节炎(14-38%的人)、眼睛干涩、膝盖肿胀、视力模糊、呼吸急促、干燥、频咳或皮肤病变。很少有人会咳血。皮肤症状有所不同,范围从皮疹和结节(小肿块)到结节性红斑、环形肉芽肿或天疱疮。类肉瘤病及癌症可能相互模仿,因此很难区分。结节性红斑、双侧肺门淋巴结肿大和关节痛相结合被称为洛夫格伦氏综合征,其预后相对较好。与非斯堪地那维亚血统的患者相比,这种疾病在斯堪地那维亚血统的患者中更常见。

神经系统的任何组成部分均可参与。影响神经系统之类肉瘤病已知为神经类肉瘤病。颅神经最常受影响,约占神经结节病病例的5-30%,而周围的颜面神经麻痹(通常为双侧),为类肉瘤病最常见的神经学表现。其为突然发生,且通常为暂时的。类肉瘤病病例中有10-25%存在中枢神经系统参与。神经类肉瘤病的其它常见表现包括视神经功能障碍、视神经乳头水肿、上腭功能异常、神经内分泌变化、听力异常、下视丘和脑下垂体异常、慢性脑膜炎、及周围神经病。脊髓病变为脊髓参与,约占神经类肉瘤病病例的16-43%,通常与神经类肉瘤病亚型的最差预后有关。而由于类肉瘤病引起的颜面神经麻痹及急性脑膜炎倾向具有最佳预后,类肉瘤病伴随神经系统参与的另一个常见发现为自主神经或感觉性小纤维神经病变。神经内分泌类肉瘤病约占神经类肉瘤病病例的5-10%,可导致尿崩症(diabetesinsipidus)、月经周期变化、及下视丘功能障碍。后者可导致体温、情绪和泌乳素(prolactin)的变化(有关详细信息,请参见内分泌和外分泌部分)。

j.薛格连氏综合征。薛格连氏综合征(SjS,SS)为一种长期的自身免疫性疾病,会影响人体产生水分的腺体。主要症状为口干及眼睛干燥。其它症状可包括皮肤干燥、阴道干燥、慢性咳嗽、手臂和腿麻木、感到疲倦、肌肉和关节疼痛、以及甲状腺问题。受影响的人患淋巴瘤的风险增加(5%)。虽然确切的病因尚不清楚,但据信它涉及遗传学和环境触发因素的组合,诸如暴露于病毒或细菌。其可以独立于其它健康问题(原发性薛格连氏综合征)或由另一种结缔组织疾病所造成(次发性薛格连氏综合征)。导致的炎症逐渐损害腺体。诊断是通过对产生水分的腺进行生检并通过血液测试来寻找特异性抗体。生检时,腺体中通常有淋巴细胞。治疗针对患者的症状。对于干眼的人工泪液,可尝试使用减少炎症的药物、泪点塞(punctal plug)或关闭眼泪导管的手术。对于口干,可以使用口香糖(最好不含糖)、喝水或唾液替代品。对于关节或肌肉疼痛的患者,可使用布洛芬。也可能停止使用可能会引起干燥的药物,诸如抗组织胺药。Henrik Sjogren在1933年描述了此病,并以此病命名;然而,存在许多有关此症状的人的早期描述。受影响的人口介于0.2%和1.2%之间,其中一半有原发型,一半有次发型。女性受到的影响大约是男性的十倍,而且这种疾病通常始于中年;然而,任何人都可能受到影响。在没有其它自身免疫性疾病的人群中,预期寿命没有变化。

SS的标志性症状为口干和干性角结膜炎(keratoconjunctivitis sicca)(眼睛干涩)。阴道干燥、皮肤干燥和鼻子干燥也可能发生。身体的其它器官也可能受到影响,包括肾脏、血管、肺脏、肝脏、胰脏、及脑。一些SS患者的皮肤干燥可能是淋巴细胞浸润到皮肤腺体中的结果。症状可能会很隐伏地发展,通常几年都不会被想到要诊断,因为干燥症状的发作可能归因于药物、干燥的环境、老化,或者被认为没有严重程度,因此无法确定必要的研究水平特定的潜在自身免疫性疾病的存在。SS可能会损害身体的重要器官,其症状可能会达到平稳或恶化,或者像其它自身免疫性疾病一样缓解。有些人可能只出现眼干和口干的轻微症状,而另一些人则患有严重的疾病症状。许多患者可以对症治疗。其它人则出现视力模糊、持续的眼睛不适、反复的口腔感染、腮腺肿胀、发声困难(包括声音嘶哑的声音障碍)以及吞咽和进食困难。使虚弱的疲劳及关节疼痛衰弱会严重损害生活品质。一些患者可发展为肾(肾脏)涉入(自身免疫性肾小管间质性肾炎)、导致蛋白尿(尿液中蛋白质过多)、尿液浓缩缺陷和远端肾小管酸中毒。

诸如人工泪液等水分替代疗法可缓解干眼症状。一些问题更为严重的患者使用护目镜来增加局部湿度,或插入泪点塞以帮助在眼表上保留泪液更长的时间。此外,可通过处方获得环孢素(cyclosporine)(丽眼达(Restasis),以通过抑制破坏泪液分泌的炎症来帮助治疗慢性干眼症。也可使用有助于刺激唾液流动的处方药,诸如西维美林(cevimeline)(爱我津(Evoxac))和毛果芸香碱(pilocarpine)。舒乐津(Salagen)是毛果芸香碱的一种制造形式,可用于帮助产生眼泪以及口腔和肠道中的唾液。它来自毛果芸香(jaborandi)工厂。本文中的任何设备可为本文中描述的系统、装置、模块或功能中的任何一种,可与智能手机集成。可通过将其封装在同一外壳中,共享电源(如电池),使用相同的处理器或任何其它集成功能来实现集成。于一示例,本文的任何设备的功能,其可为本文描述的系统、装置、模块或功能中的任一个,用于改善、控制或以其它方式由智能手机使用。于一示例,输出本文所述的系统、装置、模块或功能的任一个所测量或计算的值至本文所使用的智能手机装置或其中要使用的功能。替代地或另外,使用本文所述的系统、装置、模块或功能的任一个作为智能手机装置或功能的传感器。

本文中的“标称”值是指设计值、预期值或目标值。实际上,使用、获得或存在的实际或实际值在相对于标称值的公差范围内变化,通常不会显著影响功能。常见公差为标称值的约20%、15%、10%、5%、或1%。

利用下列术语的讨论,诸如例如,“处理”、“计算机计算”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等,可指计算机的操作和/或处理、系统平台(computing platform)、计算机系统、或其它电子计算机装置,其操作和/或转换表示为计算机记录器(computer'sregister)中物理(例如电子)数量的数据、和/或存储到其它数据中,类似地表示为计算机记录器中的物理量、和/或存储器或其它信息存储媒介,可以存储执行操作的指令和/或程序。

在本说明书的整个说明书及权利要求书中,“耦合”一词以及所述词的变体(诸如“耦合”、“经耦合”及“可耦合”)是指电气连接(诸如铜线或焊接连接)、逻辑连接(诸如通过半导体装置的逻辑装置)、虚拟连接(诸如通过存储设备的随机分配的存储器位置)或任何其它合适的直接或间接连接(包括连接的组合或系列),例如,允许传输功率、信号或数据,以及通过中间装置或元件形成的连接。

可使用硬件、软件或两者的组合来实现本文描述的布置及方法。术语“集成”或“软件集成”或本文中对两个程序或过程的集成的任何其它引用是指软件组件(例如,程序、模块、功能、过程等)(直接或通过另一组件)组合(直接或经由另一组件),共同工作或共同运作或形成一个整体,通常是为了共享一个共同的目的或一组目标。此种软件集成可采取以下形式:共享相同的程序代码、交换数据、由相同的管理器程序管理、由相同的处理器执行、存储在相同的介质、共享相同的GUI或其它用户接口、共享周围硬件(诸如显示器、打印机、键盘及存储器)、共享数据或数据库、或作为单个程序包的一部分。术语“集成”或“硬件集成”或本文的硬件组件的集成组合(直接或经由另一组件),共同工作或共同运作或形成一个整体,通常是为了共享一个共同的目的或一组目标。此种硬件集成可采取以下形式:共享相同的电源(或电源)或共享其它资源、交换数据或控制(例如,通过通信)、由同一管理者管理、物理连接或附接、共享周围硬件连接(诸如显示器、打印机、键盘和存储器)(作为单个包装的一部分)或安装在单个外壳(或任何其它物理排列)、共享通信埠、或由相同的软件或硬件使用或控制。本文中的术语“集成”是指(如适用)软件集成、硬件集成或其任何组合。

术语“端口”是指访问装置、电路或网络的地方,可以在此处提供或撤回能量或信号。联网装置的术语“接口”是是指物理接口、逻辑接口(例如,物理接口的一部分,或者在工业中有时称为子接口),例如但不限于与网络接口关联的特定VLAN)、和/或虚拟接口(例如,基于某些特性分组在一起的流量,例如,但不限于隧道接口(tunnel interface))。如本文所使用的,与两个(或更多个)元件、过程或功能有关的术语“独立”是指既不影响也不排除另一个的局面。例如,诸如在一对独立数据路由上的独立通信意味着在一个数据路由上的通信不影响也不排除在其它数据路由上的通信。

如本文所用,术语“集成电路”(IC)应包括具有任何功能的任何类型的集成装置,其中电子电路是通过将微量元素有图案地扩散到半导体材料(例如硅)的薄基板表面而制成,无论是单模或多模,还是小规模或大规模集成,且与制程或基础材料无关(包括但不限于Si、SiGe、CMOS和GA),包括但不限于特定应用集成电路(applications specificintegrated circuits)(ASIC)、场域可编程逻辑门阵列(field programmable gatearrays)(FPGA)、数字处理器(例如DSPs、CISC微处理器或RISC处理器)、所谓的“系统级芯片”(system-on-a-chip)(SoC)装置、存储器(例如DRAM、SRAM、闪存、ROM)、混合信号装置、及模拟IC。

IC中的电路通常包含在硅片或半导体晶圆中,且通常封装为一个单元。固态电路通常包括互连的有源及无源装置,扩散到单一硅芯片。集成电路可以分为模拟、数字及混合信号(模拟及数字在同一芯片上)。数字集成电路通常含有数平方毫米的许多逻辑门、正反器(flip-flops),多路复用器(multiplexer)、及其它电路。与电路板级集成相比,此等电路的小尺寸可实现高速、低功率消耗、及降低制造成本。此外,可使用多芯片模块(MCM),其中将多个集成电路(IC)、半导体管芯(semiconductor die)或其它分立组件封装到统一基板上,以利于将它们用作单个组件(就像更大的IC一样)。

本文所使用的术语“计算机可读取介质(computer-readable medium)”(或“机器可读介质”)为可扩展术语,指参与向处理器(例如控制器39中的处理器)提供指令的用于执行的任何介质或任何存储器,或以机器(例如,计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制。此种介质可存储要由处理元件和/或软件执行的计算机可执行指令,以及由处理元件和/或软件操纵的数据,并且可采取许多形式,包括但不限于非易失性介质、易失性介质、及传输介质。传输介质包括同轴电缆、铜线及光纤。传输介质也可采用声波或光波的形式,诸如那些在无线电波和红外数据通信期间生成者,或者其它形式的传播信号(例如,载波、红外信号、数字信号等)。计算机可读介质的常见形式包括,例如,磁片、软磁盘、硬盘、磁带、或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光学介质、打卡机、纸带、具有孔模式的任何其它物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒、下文所述的载波、或计算机可以从中读取的任何其它介质。

本文中一般使用术语“计算机”描述任意数量的计算机,包括但不限于个人计算机、嵌入式处理元件和系统、软件、ASIC、芯片、工作站、主机等。本文中的任何计算机可由手持计算机组成或作为其一部分,包括任何便携式计算机,所述便携式计算机足够小以在用一只手握住或放入口袋时可以被握住和操作。此种装置,也称为移动装置,通常具有带有触摸输入和/或微型键盘的显示屏。此种装置的非限制性示例包括数字相机(DSC)、数字摄像机(DVC或数字摄录象机)、个人数字助理(PDA)、以及移动电话及智能手机。移动装置可组合视频、音频、及高级通信能力,诸如PAN及WLAN。移动电话(也称为蜂窝式电话、蜂窝电话及手提电话)是一种可以通过连接到行动网络运营商提供的蜂窝网络,而可以在广域范围内行动时通过无线电链路拨打和接听电话的装置。此等呼叫往返于公用电话网络,所述公用电话网络包括世界各地的其它移动电话和固定线路电话。智能手机可结合个人数字助理(PDA)的功能,并可以用作便携式介质播放器及带高分辨率触摸屏的照相手机、可以访问并正确显示标准网页的Web浏览器而不仅仅是行动设备-优化的站点、GPS导航、Wi-Fi、及行动宽带访问。除了电话,智能手机可支持多种其它服务,诸如短信、MMS、电子邮件、互联网访问、短距离无线通信(红外、蓝牙)、商务应用、游戏和摄影。

一些实施方式可与各种装置和系统结合使用,例如,个人计算机(PC)、台式计算机、行动计算机、膝上型计算机、笔记本、平板电脑、服务器计算机、手持式计算机、手持装置、个人数字助理(PDA)装置、蜂窝手持机、手持PDA装置、车载装置、非车载装置、混合装置、车辆装置、非车辆装置、行动或便携式装置、非行动或非便携式装置、无线通信站、无线通信装置、无线访问点(AP)、有线或无线路由器、有线或无线调制解调器、有线或无线网络、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、都会局域网(MAN)、无线MAN(WMAN)、广域网(WAN)、无线WAN(WWAN)、个人局域网(PAN)、无线PAN(WPAN)、基本上根据现有的IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11g、802.11k、802.11h、802.11r、802.16、802.16d、802.16e、802.20、802.21标准和/或特征版本和/或上述标准的变型操作的装置和/或网络、上述网络的部分的单元和/或装置、单向和/或双向无线电通信系统、蜂窝无线电话通信系统、蜂窝电话、无线电话、个人通信系统(PCS)装置、包含无线通信装置的PDA装置、并入无线通信装置的PDA装置、行动或便携式全球定位系统(GPS)装置、并入GPS接收器或收发器或芯片的装置、并入RFID元件或芯片的装置、多输入多输出(MEMO)收发器或装置、单输入多输出(SIMO)收发器或装置、多输入单输出(MISO)收发器或装置、具有一或多个内部天线和/或外部天线的装置、数字视频广播(DVB)装置或系统、多标准无线电装置或系统、有线或无线手持装置(例如,BlackBerry、Palm Treo)、无线应用协议(WAP)装置等。

本文中的任何系统、装置、模块或电路可使用数字地址在无线网络(如互联网)中寻址,所述数字地址可为MAC层地址,其可为MAC-48、EUI-48或EUI-64地址类型,或者可为第3层地址,且可为静态或动态IP地址,所述IP地址可为IPv4或IPv6类型地址。本文中的任何系统、装置或模块可进一步配置为无线转发器,诸如WPAN、WLAN或WWAN转发器。

如本文所使用,术语“程序”、“可编程的”、及“计算机程序”是意指包括执行功能的任何顺序或人或机器可识别的步骤。此种程序不是固有地与任何特定计算机或其它装置相关,且可实际上以任何编程语言或环境来呈现,包括例如C/C++、Fortran、COBOL、PASCAL、汇编语言、标记语言(例如HTML、SGML、XML、VoXML)等,以及诸如通用对象请求代理体系结构(Common Object Request Broker Architecture(CORBA))、JavaTM(包括J2ME、Java Beans等)之类的面向对象的环境,以及在固件或其它实施中。通常,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。

本文中一般使用的术语“任务”及“处理”描述任何类型的运行程序,包括但不限于计算机处理、任务、线程(thread)、执行的应用程序、操作系统、用户处理、装置驱动程序、本机代码、机器或其它语言等,且可为交互式和/或非交互式的、在本地和/或远程执行、在前台和/或后台执行、在用户和/或操作系统地址空间中执行、库和/或独立应用程序的例程,且不限于任何特定的内存分区技术。附图说明的步骤、连接、及信号及信息的处理,包括但不限于任何框图、流程图和信息序列图,通常可以相同或不同的串行或并行顺序执行和/或借由不同的组件和/或处理、线程等,和/或通过不同的连接并与其它实施方式中的其它功能组合,除非这使实施方式无效或明确或隐含地要求顺序(例如,于读取所述值、处理所述值的顺序:必须在处理所述值之前获得所述值,尽管一些有关的处理可在读取操作之前、同时和/或之后执行)。在以特定顺序描述某些处理步骤或使用字母和/或字母数字标签标识某些步骤的情况下,本发明的实施方式并未限定于执行此等步骤的任何特定顺序。特别地,标签仅用于方便地识别步骤,而并未意图暗示、指定或要求特定顺序以执行此等步骤。此外,其它实施方式可使用比本文讨论的步骤更多或更少的步骤。也可于分布式计算机环境中实施本发明,在分布式计算机环境中,任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算机环境中,程序模块可位于本处和远程存储装置中。

下列权利要求中的所有手段功能用语元件的对应结构、材料、动作、及等效物被意图包括用以执行此功能的任何结构或材料,与如具体请求的其它元件组合。关于说明及描述的目的已呈现本发明的说明,但并未意图为全面的或部分的限制本发明为所公开的形式。本发明不应被认为限定于上述特定实施方式,而是应被理解为涵括如所附权利要求中合理列出的本发明的所有态样。在检阅本公开后,针对本发明,所属技术领域中的技术人员将容易明白本发明可适用的各种改质、等效过程、以及无数种本发明可适用的结构。

本文中的每个方法或步骤可由完整并入本文中的出版物所述的步骤、功能或结构(如软件)的一部分或全部所组成、为其一部分、将它们集成、或基于它们。又,本文中的每个组件、装置或元件可由完整并入本文中的出版物所述的组件、系统、装置或元件的一部分或全部所组成、或将其集成,包括作为它们的一部分或基于它们。

本说明书中引用的所有出版物、标准、专利及专利申请案皆借由引用完整并入本文,就如同每个单独的出版物、专利或专利申请案被具体地和单独地指出借由引用完整并入本文一样。

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