利用耳内式加速度计测量呼吸制造技术

本发明专利技术公开了一种耳机，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，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通过声学方式联接到用户的耳道，并通过声学方式封闭用户的耳道的入口。处理器从麦克风接收输入音频信号，在该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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用耳内式加速度计测量呼吸相关申请本申请涉及以下各项并通过引用将其并入本文：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；以及2016年11月17日提交的申请15/352,034，这些申请全部名称为“智能耳塞系统(IntelligentEarplugSystem)”。本专利技术还涉及名称为“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；以及名称为“使用家庭睡眠系统进行睡眠评估(SleepAssessmentUsingaHomeSleepSystem)”的申请15/267,886，所有这些申请均提交于2016年9月16日。本专利技术还涉及名称为“多用户用睡眠辅助装置(SleepAssistanceDeviceForMultipleUsers)”的美国专利申请15/655,836以及名称均为“用于测量和夹带呼吸的耳机(EarphonesforMeasuringandEntrainingRespiration)”的美国专利申请15/655,845、15/655,853和15/655,857，这些申请于2017年7月20日提交，并通过引用并入本文。
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，在一个方面中，一种系统包括：耳机，该耳机具有扬声器、加速度计、支撑扬声器和加速度计的壳体、以及包围壳体并且被配置为将扬声器通过声学方式联接到用户的耳道的耳机末端(eartip)；以及处理器。该处理器响应于耳机的运动而从加速度计接收输入信号，并检测输入信号中的峰值。基于检测的峰值，处理器计算即时心率、测量即时心率内的振荡的频率，并基于振荡的频率来计算呼吸速率。具体实施可以任何组合包括以下各项中的一者或多者。加速度计可位于耳机内的电路板上。壳体可包括耳机的外壳，并且加速度计可位于外壳中。输入信号可包括三个轴中的每个轴的加速度测量值，并且处理器可通过将三个加速度测量值组合成三个测量值的范数来检测峰值。处理器可从第二耳机中的第二加速度计接收第二输入信号，包括第二加速度计的三个轴中的每个轴的第二加速度测量值；将第二三个加速度测量值组合成第二三个测量值的范数；通过将来自第一加速度计的三个测量值的范数与来自第二加速度计的三个测量值的范数进行组合来检测峰值；并且检测组合的结果内的峰值。将范数进行组合可包括在每次对两个加速度计的测量值进行采样时，将第一三个加速度测量值的范数的幅值乘以第二三个加速度测量值的范数的幅值。处理器可以基于呼吸速率来调整输出音频信号，并将输出音频信号提供给扬声器。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。耳机末端可被配置为通过声学方式闭合通向用户的耳道的入口。通常情况下，在一个方面，测量耳机用户的呼吸速率包括：从支撑在耳机内的加速度计接收输入信号，该输入信号包括三个轴中的每个轴的加速度测量值；以及在处理器中将三个加速度测量值组合成三个测量值的范数；检测加速度计测量值的范数中的峰值；基于检测的峰值来计算即时心率；测量即时心率内的振荡的频率；并基于振荡的频率来计算呼吸速率。具体实施可以任何组合包括以下各项中的一者或多者。测量即时心率内的振荡的频率可包括计算即时心率的快速傅里叶变换(FFT)。测量即时心率内的振荡的频率可包括：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)。测量即时心率内的振荡的频率可包括检测即时心率的峰值。测量即时心率内的振荡的频率可包括将正弦函数拟合到即时心率，正弦函数的频率是振荡的频率。可从支撑在第二耳机内的第二加速度计接收第二输入加速度信号，该第二输入信号包括第二加速度计的三个轴中的每个轴的加速度测量值；处理器可通过以下方式来检测峰值：将第二三个加速度测量值组合成第二三个测量值的范数；将第一三个加速度测量值的范数与第二三个加速度测量值的范数进行组合；以及检测组合的结果内的峰值。优点包括感测耳朵处的呼吸速率而不受耳机产生的音频信号的干扰，并且不需要密封耳朵界面。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示出了带有集成加速度计的耳机的剖视图。图3示出了图1或图2的系统的外视图。图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图5A、图5B、图6和图7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加速度计；/n壳体，所述壳体支撑所述扬声器和所述加速度计；和/n耳机末端，所述耳机末端包围所述壳体并被配置为将所述扬声器通过声学方式联接到用户的耳道；和/n处理器，所述处理器被配置为：/n响应于所述耳机的运动从所述加速度计接收输入信号；/n检测所述输入信号中的峰值；/n基于检测到的所述峰值，计算即时心率；/n测量所述即时心率内的振荡的频率；以及/n基于所述振荡的所述频率，计算呼吸速率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180126 US 15/881,0341.一种系统，包括：
耳机，所述耳机包括：
扬声器；
加速度计；
壳体，所述壳体支撑所述扬声器和所述加速度计；和
耳机末端，所述耳机末端包围所述壳体并被配置为将所述扬声器通过声学方式联接到用户的耳道；和
处理器，所述处理器被配置为：
响应于所述耳机的运动从所述加速度计接收输入信号；
检测所述输入信号中的峰值；
基于检测到的所述峰值，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，计算呼吸速率。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述加速度计位于所述耳机内的电路板上。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体包括所述耳机的外壳，并且所述加速度计位于所述外壳中。


4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述输入信号包括针对三个轴中的每个轴的加速度测量值；并且
所述处理器被配置为通过将所述三个加速度测量值组合成所述三个测量值的范数来检测所述峰值。


5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
第二耳机，所述第二耳机包括：
第二扬声器；
第二加速度计；
第二壳体，所述第二壳体支撑所述第二扬声器和所述第二加速度计；和
第二耳机末端，所述第二耳机末端包围所述第二壳体并且被配置为将所述第二扬声器通过声学方式联接到所述用户的第二耳道；
其中所述处理器进一步被配置为：
从所述第二加速度计接收第二输入信号，所述第二输入信号包括针对所述第二加速度计的三个轴中的每个轴的第二加速度测量值；
将所述第二三个加速度测量值组合成所述第二三个测量值的范数；并且
通过以下方式来检测所述峰值：将来自所述第一加速度计的所述三个测量值的所述范数与来自所述第二加速度计的所述三个测量值的所述范数进行组合；以及检测所述组合的结果内的峰值。


6.根据权利要求5所述的系统，其中将所述范数进行组合包括：在每次对所述两个加速度计的测量值进行采样时，将所述第一三个加速度测量值的所述范数的幅值乘以所述第二三个加速度测量值的所述范数的幅值。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为：基于所述呼吸速率来调整输出音频信号，并将所述输出音频信号提供给所述扬声器。


8.根据权利要求7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检测到的所述呼吸速率小约每分钟一个周期。


9.根据权利要求7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。


10.根据权利要求7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。


11.根据权利要求7所述的系统，其中，
所述耳机进一步包括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。


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【专利技术属性】
技术研发人员：R·基尔斯泽恩布拉特，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