次声生物传感器系统和方法技术方案

一种包括头戴式套件和便携式装置的便携式次声人体活动监测系统。所述头戴式套件配备有一组传声器和辅助传感器，所述辅助传感器包括温度计、陀螺仪和加速度计。所述一组传声器检测所述可听频率带宽和所述次声带宽中的声学信号。所述头戴式套件可具有耳机或头戴式耳机的形式。所监测的次声是与大脑活动相关的血液流动和振荡的结果，并且导致测量一系列参数，包括心率、呼吸速率等。可通过在所述移动装置上运行的软件来监测所述大脑和身体活动。所述移动装置可以是可穿戴的。本发明专利技术可用于生物反馈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】次声生物传感器系统和方法相关申请本申请根据35USC119(e)要求2018年2月13日提交的美国临时申请号62/629,961的权益，该临时申请的全部内容以引用方式并入本文。专利技术背景身体健康对人的健康和幸福至关重要。身体活动监测对于我们对健康和身体功能及其对外部刺激的反应的理解至关重要。监测个人健康和身体功能目前由大量独立的医疗装置和离散的监测装置执行。心率、体温、呼吸、心脏功能和血压由独立装置测量。当前监测装置的医疗版本为测量准确度设定了标准，但它们牺牲了可用性、成本和便利性。身体功能监测装置的消费者版本一般更为方便且价格更为低廉，但它们通常不完整，并且在许多情况下也不准确。
技术实现思路
声学生物传感器技术的专利技术将医疗装置在整个生物特征数据范围内的精度与所需的便利性、低成本和精度相结合，以使健康保健监测工作广泛可用且有效。因此，需要一种可能便携的身体活动监测装置，该装置可以是精确的、可访问的、易于使用且具有成本效益的。例如，此类装置可允许在延长的时间段和广泛的情况下实时监测身体活动。本专利技术可被实施为可访问且易于使用的身体活动监测系统或生物传感器系统，包括头戴式换能器系统和处理系统。头戴式换能器系统配备有一个或多个声学换能器，例如传声器或能够检测来自身体的声学信号的其他传感器。声学换能器检测次声带和/或可听频带中的声学信号。头戴式换能器系统还优选地包括辅助传感器，该辅助传感器包括温度计、加速度计、陀螺仪等。头戴式换能器系统可采取头戴式套件、耳塞、耳机和/或头戴式耳机的形式。在许多情况下，声学换能器安装在用户耳道的外部、入口处和/或内部。可穿戴换能器系统可与功能齐全的音频耳塞或耳机离散地集成，从而准许监测功能以在用户听音乐、拨打电话或进行正常的日常生活时收集生物数据。一般来讲，所监测到的生物声学信号是血液流动和其他与身体活动相关的振动的结果。头戴式换能器系统将所检测到的声学信号的输出数据流和辅助传感器所生成的其他数据提供给处理系统(诸如移动计算装置)，例如智能电话或智能手表或与换能器系统和/或移动计算装置连接的其他携带的或可穿戴的移动计算装置和/或服务器系统。声学换能器通常包括至少一个传声器。可添加更多传声器。例如，传声器可被实施在耳机中，该耳机检测用户耳道中声波的气压变化并且将这些变化转换为电信号。另外地或在替代方案中，其他传感器可用于检测生物声学信号，诸如位移传感器、接触声学传感器、应变传感器，仅列举一些实例。头戴式换能器系统可另外具有扬声器，该扬声器生成可听频率范围内的声音，但也可以生成次声范围内的声音。本创新允许监测例如生命体征，包括心率和呼吸速率、体温，以及血压和血液循环。可添加其他传声器来收集和记录背景噪声。背景传声器的目标中的一个目标可以是帮助区分源自用户大脑和用户身体的声学信号与外部噪声。此外，背景传声器可监测外部可听的和次声噪声，并且可帮助识别其来源。因此，用户可检查用户环境中次声噪声的存在。身体活动可通过在处理系统和/或远程处理系统上运行的软件进行监测和表征。例如，本专利技术可用于监测冥想、锻炼、睡眠等期间的身体活动。它可用于建立大脑和身体状态的最佳水平，并且评估环境、锻炼、日常活动效果对表现的影响，并且可用于生物反馈，等等。一般来讲，根据一个方面，本专利技术的特征在于一种生物传感器系统，该生物传感器系统包括用于检测来自用户的经由耳道的声学信号的声学传感器和用于分析由声学传感器检测到的声学信号的处理系统。在实施方案中，系统声学信号包括次声和/或可听声音。此外，系统优选地还具有例如用于检测用户的移动的辅助传感器。另外，用于检测用户的体温的辅助传感器是有帮助的。在许多情况下，声学传感器被结合到头戴式套件中。头戴式套件可包括一个或多个耳塞。另外，用于阻塞用户的耳道的一些装置可用于提高声学信号的检测效率。阻塞装置可包括耳塞盖。优选地，在用户的两个耳道中都存在声学传感器，并且处理系统使用来自两个传感器的信号来提高身体过程(诸如心脏活动和/或呼吸)的表征的准确度。通常，处理系统分析声学信号以分析用户的心动周期和/或呼吸周期。一般来讲，根据另一方面，本专利技术的特征在于一种用于用生物传感器系统监测用户的方法。在此，该方法包括使用声学传感器来检测来自用户的经由耳道的声学信号，并且分析由声学传感器检测到的声学信号以监测用户。一般来讲，根据另一方面，本专利技术的特征在于耳塞式头戴式换能器系统。该耳塞式头戴式换能器系统包括突出到用户耳道中的耳道延伸部和在耳道延伸部中的用于检测来自用户的声学信号的声学传感器。一般来讲，根据另一方面，本专利技术的特征在于一种用户装置，该用户装置执行在该用户装置的触摸屏显示器上为生物传感器系统提供用户界面的应用程序。该生物传感器系统分析来自用户的次声学信号以评估用户的身体状态。优选地，用户界面呈现显示器，该显示器将用户的状态类比成天气并且/或者呈现次声学信号的曲线图和/或日历屏幕，以用于基于次声学信号来访问过去的生命状态概要。一般来讲，根据另一方面，本专利技术的特征在于一种生物传感器系统和/或其操作方法，包括用于检测包括来自用户的次声学信号的声学信号的一个或多个声学传感器，以及用于分析声学信号以促进以下项中的一个或多个的处理系统：环境噪声监测；血压监测；血液循环评估；大脑活动监测；昼夜节律监测；表征和/或帮助治疗疾病，包括肥胖症、心理健康、时差反应和其他健康问题；冥想；睡眠监测；生育力监测；以及/或者月经周期监测。一般来讲，根据又一方面，本专利技术的生物传感器系统和/或其操作方法，包括用于检测来自用户的声学信号的声学传感器，用于检测来自用户的环境的声学信号的背景声学传感器，以及用于分析来自用户和来自环境的声学信号的处理系统。在实例中，生物传感器系统和方法可使用背景声学传感器来表征环境中的可听声音和/或次声。另外，生物传感器系统和方法将经常通过参考来自环境的所检测到的声学信号和/或来自辅助传感器的信息来减少来自用户的所检测到的声学信号中的噪声。现在将参考附图更详细地描述本专利技术的以上和其他特征，包括各部分的构造和组合的各种新颖细节以及其他优点，并且在权利要求中指出。应当理解，体现本专利技术的特定方法和装置以举例的方式示出，而不是对本专利技术进行限制。在不脱离本专利技术范围的情况下，本专利技术的原理和特征可用于多种多样的实施方案中。附图说明在附图中，贯穿不同的视图，附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制；而是将重点放在说明本专利技术的原理上。在附图中：图1是示出根据本专利技术的生物传感器系统的头戴式换能器系统的示意图，该头戴式换能器系统包括用户装置和云服务器系统；图2是人类听力图范围的图，示出了用对应于在10Hz以下可检测到的心脏活动的感兴趣信号描绘不同人类来源声音的范围；图3是随着以秒为单位的时间变化的任意单位的幅值曲线图，示出了用位于右耳道(虚线)和左耳道(实线)内部的传声器记录的原始数据；图4A是对应于心动周期的单个波形的曲线图，其具有随着以秒为单位的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物传感器系统，其包括：/n声学传感器，所述声学传感器用于检测来自用户的经由耳道的包括次声信号的声学信号；和/n处理系统，所述处理系统用于分析由所述声学传感器检测到的所述声学信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180213 US 62/629,9611.一种生物传感器系统，其包括：
声学传感器，所述声学传感器用于检测来自用户的经由耳道的包括次声信号的声学信号；和
处理系统，所述处理系统用于分析由所述声学传感器检测到的所述声学信号。


2.如权利要求1所述的系统，其中所述声学信号包括5Hz及以下的次声。


3.如权利要求1所述的系统，其还包括用于检测所述用户的移动的辅助传感器。


4.如权利要求1所述的系统，其还包括用于检测所述用户的体温的辅助传感器。


5.如权利要求4所述的系统，其中所述声学传感器被结合到头戴式套件中。


6.如权利要求1所述的系统，其中所述头戴式套件包括一个或多个耳塞。


7.如权利要求1所述的系统，其还包括用于阻塞所述用户的所述耳道以提高所述声学信号的所述检测的效率的装置，其中所述阻塞装置包括耳塞盖。


8.如权利要求1所述的系统，其还包括在所述用户的两个耳道中的声学传感器，并且所述处理系统使用来自两个传感器的所述信号来提高心脏活动表征的准确度。


9.如权利要求1所述的系统，其中所述处理系统分析所述声学信号以分析所述用户的心动周期和/或呼吸周期。


10.一种用于用生物传感器系统监测用户的方法，所述方法包括：
使用声学传感器检测来自用户的经由耳道的包括次声信号的声学信号；以及
分析由所述声学传感器检测到的所述声学信号以监测所述用户。


11.如权利要求10所述的方法，其中所述声学信号包括5Hz及以下的次声。


12.如权利要求10所述的方法，其还包括使用辅助传感器检测所述用户的移动。


13.如权利要求10所述的方法，其还包括检测所述用户的体温。


14.如权利要求10所述的方法，其中所述声学传感器被结合到头戴式套件中。


15.如权利要求14所述的方法，其中所述头戴式套件包括一个或多个耳塞。


16.如权利要求10所述的方法，其还包括阻塞所述用户的所述耳道以提高所述声学信号的所述检测的效率。
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴纳卡，
申请(专利权)人：慢迈公司，
类型：发明
国别省市：美国;US