用于测量和夹带呼吸的耳机制造技术

一种耳机包括：扬声器；麦克风；壳体，所述壳体支撑所述扬声器和所述麦克风；和耳机末端，所述耳机末端包围所述壳体并且被配置为将所述扬声器和所述麦克风二者声学地联接到用户的耳道，并在声学上封闭所述用户的耳道的入口。处理器将输出音频信号提供给扬声器，从麦克风接收输入音频信号，从输入音频信号中提取呼吸速率，基于所提取的呼吸速率调整输出音频信号，以及将调整后的输出音频信号提供给扬声器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量和夹带呼吸的耳机相关申请本申请与2016年6月21日提交的美国专利申请15/106,989、2016年11月10日提交的申请15/348,400和2016年11月17日提交的申请15/352,034(这些申请的名称均为智能耳塞系统(IntelligentEarplugSystem))相关，并通过引用并入。它也与名称为睡眠辅助装置(SleepAssistanceDevice)的美国专利申请15/267,567、名称为睡眠质量评分和改善(SleepQualityScoringandImprovement)的申请15/267,464、名称为智能唤醒系统(IntelligentWake-UpSystem)的申请15/267,552、名称为睡眠系统(SleepSystem)的申请15/267,848、名称为用于睡眠系统的用户界面(UserInterfaceforaSleepSystem)的申请15/267,858和名称为使用家庭睡眠系统的睡眠评估(SleepAssessmentUsingaHomeSleepSystem)的申请15/267,886相关，所有申请均于2016年9月16日提交。它还与和本申请同时提交的名称为用于多个用户的睡眠辅助装置(SleepAssistanceDeviceForMultipleUsers)的美国专利申请______________{博士公司(BoseCorporation)代理人卷号RS-16-247}相关，所述专利申请通过引用并入本文。
技术介绍
本公开涉及用于测量和夹带呼吸的耳机。失眠和睡眠差或睡眠中断可能严重影响人的健康。睡眠差可能是由于诸如环境噪声、压力、医疗状况或不适等因素引起的。因此，存在对睡眠辅助器的需要，它可以帮助解决睡眠差的根本原因，而不会以其他意外方式对用户的健康产生不利影响。
技术实现思路
总体上，在一方面中，一种系统包括耳机，该耳机包括：扬声器；麦克风；壳体，该壳体支撑扬声器和麦克风；和耳机末端(eartip)，该耳机末端包围壳体并且被配置为将扬声器和麦克风二者声学地联接到用户的耳道，并在声学上封闭用户的耳道的入口。处理器将输出音频信号提供给扬声器，从麦克风接收输入音频信号，从输入音频信号中提取呼吸速率，基于所提取的呼吸速率调整输出音频信号，以及将调整后的输出音频信号提供给扬声器。具体实施可以任何组合包括以下各项中的一者或多者。调整输出音频信号可以包括将输出音频信号的节奏调整为比所检测到的呼吸速率小约每分钟一个周期。调整输出音频信号可以包括将输出音频信号从呼吸夹带声音转换为掩蔽声音。调整输出音频信号可以包括将输出音频信号从掩蔽声音转换为唤醒声音。耳机可以包括用于存储声音文件的存储器，并且提供输出音频信号可以包括从存储器检索第一声音文件。调整输出音频信号可以包括从存储器检索第二声音文件并使用第二声音文件来生成输出音频信号。处理器可以被集成在耳机内。处理器可以被集成在便携式计算装置内。处理器可以通过以下步骤提取呼吸速率：在输入音频信号中检测频率为约1Hz的峰值；基于所检测到的峰值，计算即时心率；测量即时心率内的振荡的频率；以及基于振荡的频率，计算呼吸速率。处理器可以通过计算即时心率的快速傅里叶变换(FFT)来测量即时心率内的振荡的频率。处理器可以通过以下步骤测量即时心率内的振荡的频率：计算即时心率的梯度；以及计算即时心率的梯度的快速傅里叶变换(FFT)。处理器可以通过检测即时心率的峰值来测量即时心率内的振荡的频率。处理器可以通过将正弦函数拟合到即时心率来测量即时心率内的振荡的频率，正弦函数的频率是振荡的频率。该系统可以包括第二耳机，该第二耳机包括：第二扬声器；第二麦克风；第二壳体，该第二壳体支撑第二扬声器和第二麦克风；和第二耳机末端，该第二耳机末端包围第二壳体并且被配置为将第二扬声器和第二麦克风二者声学地联接到用户的第二耳道，并在声学上封闭用户的第二耳道的入口，在这种情况下，处理器从麦克风接收第二输入音频信号，并且通过将来自第一麦克风的输入音频信号与第二输入音频信号进行组合并在组合的结果内检测峰值而检测频率为约1Hz的峰值。组合输入音频信号可以包括：在每次对第一输入音频信号和第二输入音频信号进行采样时，将第一输入音频信号的幅值乘以第二输入音频信号的幅值。将输出音频信号提供给扬声器可以包括提供表示第一频带上的声音的信号，音频信号包括陷波，在陷波中，声音缺少在比第一频带窄的第二频带内的能量，并且处理器可以被配置为通过以下步骤提取呼吸速率：将带通滤波器应用到输入音频信号，以将输入音频信号限制到第二频带内包含的第三频带；以及解调滤波后的输入音频信号以计算与输入音频信号中的第三频带中的能量相对应的呼吸速率。第三频带可以与第二频带共同延伸。第一频带可以在第二频带的下端下方延伸至少40Hz。第二频带可以在约250至350Hz之间延伸。耳机可以包括用于存储声音文件的存储器，并且提供输出音频信号可以包括从存储器检索第一声音文件，第一声音文件表示与在第二频带中具有能量的声音相对应的音频信号，并且提供输出音频信号包括将陷波滤波器应用于从第一声音文件生成的音频信号，以从第二频带内的信号中去除能量。第一声音文件可以表示与在第二频带中缺少能量的声音相对应的音频信号。优点包括在声学上在耳朵处感测呼吸速率，而不受耳机产生的音频信号的干扰。可以任何技术上可能的方式组合上文所提及的所有示例和特征。其他特征和优点在具体实施方式和权利要求书中将是显而易见的。附图说明图1和图2示出了具有集成麦克风的耳机的横截面视图。图3示出了图1或图2的系统的外视图。图4、图5a、图5b和图5c示出了音频频谱图。图6和图7示出了从图5a至图5c所示的数据类型得出的数据图。图8至图10示出了传感器读数的曲线图。具体实施方式上面引用的若干申请描述了一种床头系统，该系统检测用户的呼吸速率，并以此推断和管理他们的睡眠状态。特别地，为了帮助用户入睡，该系统播放节奏比用户自己的呼吸速率稍慢的声音。这自然导致用户在被称为夹带的过程中放慢他们的呼吸，以匹配声音的节奏。当用户放慢他们的呼吸速率，在使得用户逐渐睡眠的反馈循环中声音的速率进一步降低。一旦用户入睡(如呼吸速率中的伪影所示)，系统切换到播放掩蔽声音，这削弱用户检测外部声音并被外部声音干扰的能力。如果检测到唤醒用户太早，则可以重新激活夹带。当该唤醒用户时，系统可以将唤醒声音与用户的睡眠状态和其他信息进行协调，以尽可能最少干扰的方式来唤醒用户。上面引用的其他申请描述了智能耳塞，用户可以在睡觉时佩戴它们，并且在整个夜晚该智能耳塞提供掩蔽声音，并且在需要时发出警告或警报声音。这些耳塞由智能电话控制，但主要是自主操作，播放存储的掩蔽声音，直到通过控制电话或基于内部时钟另外指示为止。如果智能耳塞可以播放床头系统的呼吸夹带声音，这将是有利的，以帮助用户入睡而不会打扰可能共享床或房间的其他人。在共同未决的申请{代理人卷号RS-16-247}中描述的一个解决方案是睡眠系统将用户的呼吸速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n耳机，所述耳机包括：/n扬声器；/n麦克风；/n壳体，所述壳体支撑所述扬声器和所述麦克风；/n耳机末端，所述耳机末端包围所述壳体并且被配置为将所述扬声器和所述麦克风二者声学地联接到用户的耳道，并在声学上封闭所述用户的耳道的入口；/n和/n处理器，所述处理器被配置为：/n向所述扬声器提供输出音频信号；/n从所述麦克风接收输入音频信号；/n从所述输入音频信号中提取呼吸速率；/n基于所提取的呼吸速率调整所述输出音频信号；以及/n将调整后的输出音频信号提供给所述扬声器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170720 US 15/655,8451.一种系统，包括：
耳机，所述耳机包括：
扬声器；
麦克风；
壳体，所述壳体支撑所述扬声器和所述麦克风；
耳机末端，所述耳机末端包围所述壳体并且被配置为将所述扬声器和所述麦克风二者声学地联接到用户的耳道，并在声学上封闭所述用户的耳道的入口；
和
处理器，所述处理器被配置为：
向所述扬声器提供输出音频信号；
从所述麦克风接收输入音频信号；
从所述输入音频信号中提取呼吸速率；
基于所提取的呼吸速率调整所述输出音频信号；以及
将调整后的输出音频信号提供给所述扬声器。


2.根据权利要求1所述的系统，其中调整所述输出音频信号包括将所述输出音频信号的节奏调整为比所检测到的呼吸速率小约每分钟一个周期。


3.根据权利要求1所述的系统，其中调整所述输出音频信号包括将所述输出音频信号从呼吸夹带声音转换为掩蔽声音。


4.根据权利要求1所述的系统，其中调整所述输出音频信号包括将所述输出音频信号从掩蔽声音转换为唤醒声音。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述耳机进一步包括用于存储声音文件的存储器；并且
提供所述输出音频信号包括从所述存储器检索第一声音文件。


6.根据权利要求5所述的系统，其中调整所述输出音频信号包括从所述存储器检索第二声音文件并使用所述第二声音文件来生成所述输出音频信号。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被集成在所述耳机内。


8.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被集成在便携式计算装置内。


9.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤提取所述呼吸速率：
在所述输入音频信号中检测频率约为1Hz的峰值；
基于所检测到的峰值，计算即时心率；
测量所述即时心率内的振荡的频率；以及
基于所述振荡的所述频率，计算所述呼吸速率。


10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为通过计算所述即时心率的快速傅里叶变换(FFT)来测量所述即时心率内的所述振荡的所述频率。


11.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤测量所述即时心率内的所述振荡的所述频率：
计算所述即时心率的梯度；以及
计算所述即时心率的所述梯度的快速傅里叶变换(FFT)。


12.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为通过检测所述即时心率的峰值来测量所述即时心率内的所述振荡的所述频率。


13.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为通过将正弦函数拟合到所述即时心率来测量所述即时心率内的所述振荡的所述频率，所述正弦函数的频率是所述振荡的所述频率。


14.根据权利要求9所述的系统，所述系统进一步包括：
第二耳机，所述第二耳机包括：
第二扬声器；
第二麦克风；
第二壳体，所述第二壳体支撑所述第二扬声器和所述第二麦克风；和
第二耳机末端，所述第二耳机末端包围所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·里德，T·艾尔斯，C·R·佩彻，H·A·曼科迪，A·D·多米尼詹尼，D·M·小高杰，R·基尔斯泽恩布拉特，L·林，M·约费，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US