用于在内耳道检测生物信号并呈现音频信号的耳塞及其方法技术

公开了一种用于从内耳道检测生物信号并在内耳道处呈现音频信号的耳塞及其方法。耳塞包括管嘴和壳体，该壳体包括主体。管嘴从壳体主体延伸，并具有近端，所述近端布置成用于定位在个人的内耳道内。耳塞的耳塞尖端附接到管嘴的近端，并且适于接合内耳道。耳塞包括扬声器和各种传感器，各种传感器包括次声/振动传感器。次声/振动传感器在耳道中检测来自个人身体的生物信号，该生物信号包括次声信号，并且扬声器经由管嘴将声音从音频源传输到耳道中。耳塞优选地密封内耳道以阻挡外部声音，同时也降低在检测之前放大生物信号的耳道的声学体积。学体积。学体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在内耳道检测生物信号并呈现音频信号的耳塞及其方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2019年8月15日提交的美国临时申请号62/887,553的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
[0003]本申请涉及：
[0004]于2019年2月13日提交的、题为“INFRASOUND BIOSENSOR SYSTEM AND METHOD(次声生物传感器系统和方法)”的美国申请号16/274,873，现为美国专利公开号2019/0247010A1；以及题为“INFRASOUND BIOSENSOR SYSTEM AND METHOD(次声生物传感器系统和方法)”的国际申请号PCT/US2019/017832，现为国际申请公开号WO2019/160939A2；
[0005]上述所有申请全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0006]历史上，头戴式耳机指戴在个人头部上或周围的一对小型扬声器。这对扬声器中的每个扬声器都被封闭在框架内，所述框架容纳扬声器，并具有抵靠着耳朵外侧放置的软垫。所述扬声器播放从连接到头戴式耳机的音频源传输的可听声音。
[0007]现代版本的头戴式耳机包括入耳式耳机和耳塞。这些设备具有包括扬声器的更小的框架或壳体。这两种设备都放置在个人的耳道处，而耳塞也部分地插入耳道中。
[0008]音频源是一种计算设备，其向耳塞发送表现可听声音的音频信号。耳塞中的扬声器将音频信号转换为与音频信号相对应的声波。该声波包括可听声音。
[0009]计算设备包括至少一个或多个中央处理器(CPU)和存储器。CPU具有内部逻辑电路，所述内部逻辑电路执行算术运算，并执行加载到存储器中的应用程序的机器代码指令(“应用程序代码”)。这些指令控制输入和输出设备(I/O)(诸如显示器、打印机和网络接口)，并与其通信。
[0010]计算设备的CPU通常配置为微处理器或者微控制器。微处理器通常仅包括物理制造封装或“芯片”中的CPU。计算机设计师必须将CPU连接到外部存储器和I/O，以使微处理器运行。相反，微控制器将存储器和I/O集成在容纳CPU的同一芯片内。
[0011]微控制器和微处理器的CPU执行扩展计算设备的能力的应用程序代码。在微控制器中，应用程序代码通常在启动前预加载到存储器中，并在运行期间不能更改或替换。相反，微处理器的CPU通常配置成与操作系统一起工作，所述操作系统能够使不同的应用程序在运行时在不同的时间执行。
[0012]操作系统能够使不同应用程序的应用程序代码在运行时被加载和被执行。具体地，操作系统可以将不同应用程序的应用程序代码加载在存储器内以供CPU执行，并安排CPU执行应用程序代码的时间。此外，操作系统向应用程序提供一组CPU编程接口，称为应用程序编程接口(API)。API允许应用程序访问CPU的功能，同时也保护CPU。因此，操作系统被称为在“CPU之上”执行。

技术实现思路

[0013]生物信号是在生物(诸如个人)中可以检测、观察和/或测量的信号。举例来说，来自个人的生物信号的示例包括声学信号、压力信号、热信号和电信号。声学信号是通过呼吸和个人身体内的物理/机械操作产生的。例如，这些操作包括整个心血管系统的血液流动、以及血管和心脏内瓣膜的打开和关闭。这些声学信号可以是在次声范围(次声信号)内或在音频范围(音频信号)内，或者是在两者内。压力信号由身体内的压力或张力产生。热信号是响应于身体内的物理和生化过程产生的。电信号与在特定组织、器官或细胞系统(诸如神经系统)中的电流随时间的变化有关。
[0014]用于监测个人生理功能的现有医疗诊断系统存在不同程度的不便和不适。通常，此类系统要求个人至少亲自前往临床机构/医生办公室。一些诊断系统是非侵入性的，但需要附接和放置多个电极，或者在个人皮肤上放置其他传感设备。这需要大量时间，并需要经过培训的技术人员或医疗专业人员以进行正确设置，这增加了复杂性和成本。其他监测和诊断过程(诸如Swan
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Ganz肺动脉插管)具有侵入性，并具有对健康造成不良影响的风险，诸如血管或心脏穿孔、出血、感染，并且在某些罕见情况下甚至死亡。
[0015]来自个人身体的次声生物信号可以在人耳内传输。然而，这种在耳朵的不同部位内传输的细节是复杂的。这是因为振动是由人体内的不同系统产生的，并且可以通过骨骼、脂肪、肌肉、皮肤等传输，然后进入耳朵中。在耳朵处，这些振动可以变成以声学信号和次声信号的形式在空气中传输。特别的是，次声信号经由内耳道以低振幅从个人身体传输出去。这些次声信号携带与身体生理过程(包括心血管活动)相关的信息。
[0016]有利的是提供一种耳塞，所述耳塞可以将来自音频源的音频播放到内耳道中，并且还可以经由内耳道被动地检测来自个人身体的生物信号，该生物信号包括次声信号。提出的耳塞可以形成健康监测系统的一部分，所述健康监测系统可以监测个人身体内的生理活动(包括心血管活动)。然后，监测系统可以分析检测到的生物信号，以评估个人的健康状况。
[0017]与现有的医疗诊断系统不同，监测系统不要求个人参加临床活动。监测系统很容易融入个人的生活方式中，并且不需要额外的设备(诸如皮肤贴片)来收集生物信号。提出的耳塞还可以经由其音频播放能力响应于监测而向个人提供反馈，并像现有耳塞一样播放音乐和其他可听声音。
[0018]总的来说，根据一个方面，本专利技术的特征是耳塞，所述耳塞包括：管嘴、包括主体的壳体和耳塞尖端。管嘴从壳体主体延伸，并具有近端，所述近端布置成用于定位在个人的内耳道内。耳塞尖端附接到管嘴的近端，并且适于接合内耳道。耳塞尖端在接合时将管嘴悬挂在内耳道内。耳塞还包括扬声器和次声/振动传感器。次声/振动传感器在内耳道中检测来自个人身体的生物信号，该生物信号包括次声信号。扬声器再现来自音频源的声音，并经由管嘴将声音传输到内耳道中。
[0019]优选地，当耳塞尖端接合时，耳塞尖端的一个面与内耳道的壁形成声学密封。这在声学上将内耳道与个人身体外部的声音隔离。耳塞还可能包括位于管嘴内的压力传感器，耳塞使用所述压力传感器监测声学密封。替代地，耳塞可以使用次声/振动传感器监测声学密封。声学密封增加了内耳道内的身体产生的压力，从而增加了内耳道中的生物信号的振幅。
[0020]通常，次声/振动传感器包括在管嘴中，在管嘴的近端附近。
[0021]在一个实施方式中，管嘴包括位于次声/振动传感器的顶表面与管嘴的内壁之间的端口。以此方式，从扬声器传输的声音通过管嘴传播，并经由端口进入内耳道中。端口具有声阻抗，所述声阻抗有效地防止生物信号进入管嘴。在此，扬声器是声学兼容扬声器，声学兼容扬声器的有效声学体积(acoustic volume)等于或大于内耳道的声学体积。
[0022]压力传感器可以监测声学密封或提供静压，作为由次声/振动传感器检测到的生物信号的基线。替代地，可以使用声学/振动传感器监测声学密封。在这个示例中，密封的水平与次声信号的振幅有关，并且可以从次声信号的振幅来推断。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种耳塞，其包括：管嘴和包括主体的壳体，其中，所述管嘴从壳体主体延伸，并具有近端，所述近端布置成用于定位在个人的内耳道内；耳塞尖端，所述耳塞尖端附接到所述管嘴的近端，适于接合所述内耳道，其中，所述耳塞尖端在接合时将所述管嘴悬挂在所述内耳道内；以及扬声器和次声/振动传感器，其中，所述传感器在所述内耳道中检测来自个人身体的生物信号，所述生物信号包括次声信号，并且其中，所述扬声器从音频源再现声音，并经由所述管嘴将声音传输到所述内耳道中。2.如权利要求1所述的耳塞，其中，当所述耳塞尖端接合时，所述耳塞尖端的面与所述内耳道的壁形成声学密封，以在声学上将所述内耳道与所述个人身体外部的声音隔离。3.如权利要求2所述的耳塞，其中，所述耳塞包括位于所述管嘴内的压力传感器，所述耳塞将所述压力传感器用于监测所述声学密封。4.如权利要求2所述的耳塞，其中，所述耳塞使用所述次声/振动传感器来监测所述声学密封。5.如权利要求2所述的耳塞，其中，所述声学密封增加所述内耳道内的身体产生的声学压力，从而增加所述内耳道中的所述生物信号的振幅。6.如权利要求1所述的耳塞，其中，所述次声/振动传感器包括在所述管嘴中，在所述近端附近。7.如权利要求1所述的耳塞，其中，所述管嘴包括位于所述次声/振动传感器的顶表面与所述管嘴的内壁之间的端口，其中，从所述扬声器传输的声音通过所述管嘴传播，并经由所述端口进入所述内耳道中。8.如权利要求7所述的耳塞，其中，所述端口具有声阻抗，所述声阻抗有效地防止所述生物信号进入所述管嘴。9.如权利要求7所述的耳塞，其中，所述扬声器是声学兼容扬声器，所述声学兼容扬声器的有效声学体积等于或大于所述内耳道的声学体积。10.如权利要求1所述的耳塞，其中，所述扬声器包括在所述壳体主体中，并且其中，所述扬声器与所述壳体主体的内壁形成声学密封，以防止空气和所述生物信号进入所述壳体主体。11.如权利要求1所述的耳塞，其中，所述扬声器包括：密封的背部分，其防止空气从所述壳体主体流入所述扬声器中。12.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：安娜，
申请(专利权)人：贾尔，
类型：发明
国别省市：