CN102448409B - 用于控制位置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于控制可佩戴位置治疗装置的用户的位置的系统和方法。可佩戴位置治疗装置可被配置为监测并存储可用于评估用户的睡眠质量和睡眠位置的生理信号。所述装置可被配置为佩戴在用户的头部、颈部或身体的周围。所述装置可被配置为如果用户正处于睡眠或位于目标位置则向用户提供反馈以诱导用户改变位置。反馈可由一个或多个触觉电动机来提供，所述触觉电动机可被配置为提供各种水平的反馈，并且可基于用户对反馈的反应来定制反馈的水平。

Description

用于控制位置的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及治疗睡眠障碍的领域，并且更特别地设计使用位置疗法(PDT)治疗睡眠障碍的系统和方法。
背景技术
由于睡眠期间的上导气管的局部或完全塌缩，发生了睡眠障碍呼吸，这被诊断为阻塞性睡眠呼吸暂停(“OSA”)。打鼾是易于塌缩的导气管的第一指示并且会导致吸气流限制。由于导气管的局部塌缩引起的更大阻塞导致呼吸不足和可识别的潮流气量变化。完全塌缩使得呼吸停止，通称为呼吸暂停的事件。呼吸暂停/呼吸不足指标(AHI)是用于限定OSA严重性的测量并且基于睡眠中每个小时的睡眠障碍呼吸事件的总数量。
当患有OSA的患者处于仰卧位置时，重力增大了睡眠期间导气管对局部或完全塌缩的易感性。重力对于咽的软组织的最常被引用的影响是舌头回落抵住上颚而导致已经受损的导气管变窄的趋势。通过实施例的方式，易受影响的导气管可使得处于仰卧位置时打鼾声大而在非仰卧位置时打鼾受限制或无打鼾。更加受损的导气管可能在非仰卧位置时呈现出大的打鼾声而在仰卧位置时重复呼吸不足(局部塌缩)或呼吸暂停(完全塌缩)。这种模式通常与患有“位置性”睡眠障碍呼吸的患者有关。在患者的导气管严重受损时，所谓的‘非位置性’OSA，咽可能在非仰卧睡眠期间局部塌缩而在仰卧位置时完全塌缩。在仰卧睡眠期间重力的影响有助于降低肺活量和氧气储量，并且有助于在阻塞性呼吸期间提高氧气减饱和水平。
有证据表明，患有位置性和非位置性OSA的患者形成了两种不同但是重叠的病因，其中导气管长度和颅面特征影响了在侧向位置上时对于负压脉冲的颏舌肌响应性。在所有被诊断患有OSA的患者中位置OSA的流行率的估计(即，仰卧AHI比非仰卧AHI至少大两倍)的范围从55％至65％，在排除了那些几乎完全仰卧睡眠(例如，大于夜晚95％的时间)的患者之后，超过50％的被诊断患有睡眠症的患者可通过避免在仰卧位置上睡眠来减少他们的AHI至少50％和/或进入正常范围。研究表明，因为仰卧睡眠增大了OSA的严重性，位置疗法能够有助于显著地降低患有阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的患者的血压。位置疗法可与其它疗法相结合来提高睡眠障碍呼吸的治疗结果。多个调查者已经证实，如果患者侧向睡眠而不是仰卧睡眠，则能够降低鼻腔连续正导气管压力(CPAP)压力，并且增大的CPAP顺应性与较低的压力相关联。
衬衫、背心、腰带、枕头和其它发明的多血质已经试图解决对于位置疗法的需要，以通过使用机械装置来降低打鼾或睡眠呼吸暂停的严重性，所述机械装置主要使得用户在仰卧睡眠时不舒适。这些装置的一些实施例包括填充有聚苯乙烯泡沫的背包来作为网球的体积庞大的备选方案，这均使得不可能仰卧睡眠。至少一项研究已经证实，这些类型的位置限制由于非顺应性提供了有限的或不提供任何临床功效。这种方法的最大限制是，该疗法在患者入睡之前就开始了。如CPAP疗法所示，如果在患者已入睡之后开始，患者更易容忍治疗。
发明以限制仰卧睡眠的电子器件的数量实质上很少。在美国专利No.5,081,447中描述的一种装置采用了两个重力位置传感器和声音报警器来触发用户改变位置。这种方法的限制之一是，每当报警器触发时，用户的同床者也将被吵醒。在美国专利No.5,381,801中描述的可选方法通过利用插入到用户所佩戴的腰带的口袋中的电动机来施加电磁振动而限制了仰卧睡眠。触觉刺激的应用取决于通过与睡眠者的下伏表面的接触而被触发的腰带的口袋内的电子开关的闭合。
位置疗法保持了针对多种医疗条件提供重要的治疗益处的可能。例如，超过63％的患有急性缺血性中风的患者整晚都是在仰卧位置上睡眠。处于仰卧位置的睡眠也增大了Cheyne-Stokes，即呼吸，即中心睡眠呼吸暂停的严重性。在怀孕的第二个和第三个三个月期间避免仰卧睡眠将减小对腔静脉的压力并且改善通往胎儿的血流。位置反馈应用的调节将通过避免在非仰卧位置上睡眠来辅助患者从髋部手术康复。对于与身体的部位(例如，臂部、腿部、手、腕、踝、膝盖等)的位置相关的测量和反馈可有利于损伤修复或者有利于需要用户发现或维持特定位置/姿势的训练或表现。因此，位置疗法的可能益处是显然的，实现或影响睡眠位置的常规的系统和方法在很大程度上是无效的。
发明内容
提供了用于控制可佩戴位置治疗装置的用户的位置的系统和方法。在一个实施方案中，可佩戴位置治疗装置被构造为监测并且存储生理信号，这些生理信号可用于评估用户的睡眠质量和睡眠位置，同时也可在其它活动期间监测并且存储生理信号。所述装置可被构造为佩戴在用户的头部、颈部或身体的周围和/或可以包括通过无线连接以便共享信息的多于一个的单元。所述装置可被构造为：如果用户正在睡眠或者位于目标位置上，向用户提供反馈，以诱导用户改变位置。例如，所述装置可被构造为：对于不建议在仰卧位置睡眠的用户，例如，OSA患者以及为孕妇的用户，限制用户在仰卧位置睡眠持续的时间的量。反馈可通过一个或多个触觉电动机来提供，所述触觉电动机可被配置为提供各种水平的反馈，并且可基于用户对反馈的反应来定制反馈的水平。
在实施方案中，提供了用于影响用户的位置的可佩戴位置治疗装置。所述装置包括：位置检测仪，其被配置为生成位置信号数据，所述位置信号数据可用于确定用户的位置；触觉反馈装置，其被配置成为装置的用户生成触觉反馈；以及微控制器。所述微控制器被配置为接收并分析来自位置检测仪的信号数据，判定装置的用户是否处于目标位置，并且生成控制信号，以使得如果装置的用户处于目标位置则触觉反馈装置为用户提供触觉反馈，从而诱导用户变更到不同的非目标位置。在实施方案中，位置治疗装置可被配置为影响用户的睡眠位置并且能够在用户睡眠的同时佩戴。目标位置可以为目标睡眠位置，微控制器可被配置为生成控制信号，以使得如果装置的用户处于目标睡眠位置则触觉反馈装置为用户提供触觉反馈，从而诱导用户变更到不同的非目标睡眠位置。
在另一实施方案中，提供了使用可佩戴位置治疗装置来影响用户的位置的方法。所述方法包括：向用户的头部、颈部、身体、躯干、手、腕或膝盖施加位置治疗装置；在用户佩戴装置的同时，收集位置信号数据来确定用户的位置和姿势；判定位置信号数据是否表明用户位于目标位置上；以及如果用户处于目标位置上，则为用户生成触觉反馈，从而诱导用户变更到不同的、非目标位置。在实施方案中，所述方法可用于影响可佩戴位置治疗装置的用户的睡眠位置，并且位置信号数据可用于判定用户是否位于目标睡眠位置，并且，如果用户处于目标睡眠位置，则所述方法为用户提供触觉反馈，从而影响用户变更到不同的、非目标睡眠位置。
附图说明
图1示出了根据实施方案的位置治疗装置的主要电子部件和电路，这些电子部件和电路被配置为监测和减少在目标位置上的睡眠；
图2为根据实施方案使用图1所示的位置治疗装置提供触觉反馈以诱导用户改变睡眠位从而来减少目标位置上的睡眠的基本方法的流程图；
图3示出了根据实施方案的使用图1的位置治疗装置提供触觉反馈以便诱导用户改变睡眠位置的监测和影响睡眠位置的另一方法；
图4示出了根据实施方案用于处理和分析由图1的位置治疗装置获取的数据的方法；
图5提供了根据实施方案的位置治疗装置的示例；
图6示出了根据实施方案的佩戴在颈部周围的位置治疗装置；
图7示出了佩戴在背部上的位置治疗装置；
图8利用采样睡眠中人体活动测量图展示了临床信息，临床信息可从装有位置治疗装置的加速计获得并且可包含在由通过根据实施方案的位置治疗装置收集的数据生成的位置治疗报告中；以及
图9示出了图1中所示的包括无线收发器的位置治疗装置的可选实施方案。
具体实施方式
提供了用于影响用户的位置的系统和方法。实施方案可用于控制和影响用户身体的位置，一些实施方案可用于影响用户的睡眠位置。所述装置可被配置为佩戴在用户的头部、颈部或身体的周围。所述装置可被配置为：如果用户正在睡眠或者处于目标位置，则为用户提供反馈，以诱导用户改变位置。例如，所述装置可被配置为：对于不建议在仰卧位置睡眠的用户，例如，OSA患者以及作为孕妇的用户，限制用户在仰卧位置上睡眠持续的时间的量。反馈可由一个或多个触觉电动机来提供，所述触觉电动机可被配置为提供各种水平的反馈，并且可基于对用户对反馈的反应来定制反馈的水平。
根据一个实施方案，提供可佩戴位置治疗装置，所述装置被配置为监测并存储生理信号，所述生理信号可用于评估用户的睡眠质量和睡眠位置。所述装置可佩戴在用户的头部、颈部或身体的周围。所述装置可被配置为：如果位置治疗装置确定用户正在目标位置上睡眠，则提供触觉反馈，以诱导用户改变睡眠位置。在实施方案中，装置的形状因素是舒适的，以便于不干扰用户在佩戴装置的同时睡眠的能力。装置也易于用户自我施加。装置可被配置为提供反馈以便影响用户的睡眠位置，所述反馈包括触觉反馈。可以包含自适应的反馈例程以便在降低用户不返回目标睡眠位置的可能性的同时使睡眠持续性的中断最少化。可临时设定反馈的应用，因此可佩戴装置以便首先获得基准睡眠数据，以便于与反馈启动之后的睡眠位置变化进行比较。可分析在夜间记录的信号以评估可用于评估治疗顺应性和功效的参数，例如，总睡眠时间和睡眠效率、打鼾频率和响度以及睡眠时间与位置的百分比。
位置治疗装置的实施方案还可用于用户不睡眠而用户期望避免特定位置的应用中。例如，经历预惊厥的孕妇用户可能被医师限制于卧床休息，并且被指导当在睡熟和醒来时均避免在仰卧位置上躺卧从而避免情况恶化。
根据实施方案，目标位置还可被限定为位置治疗装置阻碍用户处于该位置的位置。在一些实施方案中，可以限定一组可容许位置，如果用户移动到未包含在该一组可容许位置中的位置，则该位置可被视为目标位置，并且位置治疗装置可被配置为向用户提供反馈，以诱导用户将位置变更为容许位置中的一个位置。该方法可用于教导练习或训练练习，其中位置治疗装置可用于训练用户处于某位置上。
图1为示出根据实施方案的位置治疗装置(“PTD”)100的功能部件和电路的框图。PTD 100可被构造为佩戴在用户的头部、颈部或身体上。在一些实施方案中，PTD 100可在睡眠期间佩戴以影响用户身体的位置。在其它实施方案中，PTD 100可在用户醒来时佩戴，以便当用户将他或她的身体定位在要避免的预定目标位置时为用户提供反馈。在实施方案中，PTD 100包括微控制器130、触觉反馈装置140、电源150、电池155、再充电电路160和位置检测仪110。图1示出了彼此通信的PTD 100的各个部件。部件可经由有线或无线连接彼此通信。
位置检测仪110被配置为生成信号数据，所述信号数据可由PTD 100进行分析以确定用户的睡眠位置。例如，位置检测仪110可用于判定用户是否处于仰卧位置。根据实施方案，位置检测仪110可以包括加速计。根据可选实施方案，可以使用压力开关或传感器来代替加速计。当PTD 100佩戴在用户的颈部上或抵靠用户的背部佩戴时，压力开关或传感器可用于检测用户正在睡眠或在仰卧位置躺卧的时间。
根据实施方案，PTD 100可以包括麦克风105，麦克风105可被配置为在用户睡眠的同时俘获声音数据。这种声音数据可由PTD 100进行分析以检测可引起睡眠中断的打鼾和/或其它可听症状。打鼾可为阻塞性呼吸的指示，并且PTD 100可用于阻碍用户在仰卧位置睡眠的OSA治疗方案中。在实施例中，麦克风105可用于俘获声音信号以评估很可能取决于位置的打鼾量级和频率。在优选实施方案中，声学麦克风用于获得打鼾的定量水平。在可选实施方案中，可以使用振荡麦克风来代替声学麦克风。在实施方案中，PTD 100可被配置为将通过麦克风105俘获的声学数据与由位置检测仪110生成的位置数据相关联，以判定是否为用户提供触觉和/或视听反馈以诱导用户转移到不同的睡眠位置。例如，如果通过PTD 100检测到严重的打鼾，则患有OSA的用户被诱导在非仰卧位置睡眠。
在图1所示的实施方案中，PTD 100包括电源部件160，其包括可再充电电池155和电源150，电源150经由再充电电路260为再充电电池155接收来自外部电源的电力和/或为PTD 100供电。电池155允许PTD 100在无需PTD 100系接至外部电源线或电源(这对于装置的用户来说不方便且不舒适)时工作。在优选实施方案中，电池容量足以使得PTD 100在为用户提供所需的触觉反馈的同时获取多个夜间的数据。
在一个实施方案中，电池155可以为可再充电锂高分子电池。根据其它实施方案，电池155可以为另外类型的电池，可为可再充电类型或非可再充电类型，在一些实施方案中，电池155是可移除和可更换的。根据一个实施方案，电池155为包括微型USB连接器的可再充电电池，微型USB连接器允许使用插入到电插座或标准USB主机中的标准USB充电器对电池155进行再充电。在实施方案中，再充电电路160包括标准USB壁式充电器，其插入标准壁式插座中，从而利用主电源为PTD 100供电和/或对电池155进行再充电。根据一些实施方案，外部电源可用于为装置供电。
PTD 100可以包括用于数据存储的存储器170。在实施方案中，存储器170可以包括可移除多媒体存储卡(MMC)或安全数字卡(SD)或其它类型的可移除持久性存储器。在另一实施方案中，存储器170可以包括固定的闪光芯片。根据实施方案，设置数据传送接口175。根据实施方案，数据传送接口175可以包括微型USB或相似类型的连接器，可以使用这种连接器以便于从PTD下载数据到外部计算机系统或网络入口，用于将可由微控制器130执行的固件加载到存储器170，或者二者。在实施方案中，数据传送接口175还可以包括用于为再充电部件160提供电力以便对电池155进行再充电的机械接口。
根据实施方案，市场上最常见的微控制器或微处理器130适用于PTD100。然而，在优选实施方案中，微控制器130为廉价的、小型的、低功率芯片。PTD 100可以包括可由微控制器130执行的固件。固件可以存储在数据存储器170中或微控制器130的闪存中。根据一些实施方案，可以通过经由数据传送接口175从外部计算机系统下载新的固件来更新固件。
根据实施方案，固件可被配置为在俘获来自位置检测仪110、麦克风105和/或其它传感器的数据的记录模式下使用PTD 100的同时使微控制器130的电力需求最小化。固件可被配置为分析从位置检测仪110、麦克风105和/或其它传感器接收到的数据并且经由视听输出模块120和/或用于为PTD 100的用户提供触觉反馈的触觉反馈装置140为装置的用户提供反馈。在实施方案中，触觉反馈装置可以包括用于为PTD 100的用户提供触觉反馈的一个或多个触觉电动机。在实施方案中，PTD 100可被配置为将各种位置治疗(PDT)数据存储到存储器170中。PDT数据可以包括从位置检测仪110和/或麦克风105接收到的数据。PDT数据可以包括数据(例如，在各个时刻的睡眠位置)、用户睡眠位置的变化、睡眠状态和唤醒、打鼾数据和/或可由PDT 100记录和/或生成的其它数据。
在实施方案中，PTD 100可被配置为将各种位置治疗(PDT)数据存储到存储器170中。PDT数据可以包括从位置检测仪110和/或麦克风105接收到的数据。PDT数据可以包括数据(例如，在各个时刻的睡眠位置)、用户睡眠位置的变化、睡眠状态和唤醒、打鼾数据、和/或可由PDT 100记录和/或生成的其它数据。
根据实施方案，PTD 100可被配置为将动作历史写入存储器170中以辅助顾客服务支持。例如，关于PTD 100的电池155充电的时刻、装置通电和断电的时刻、装置开始和停止记录关于用户的睡眠评估数据的时刻的信息以及其它信息可包含在写入存储器170中的动作历史中。
在实施方案中，数据传送接口包括通用串行总线(USB)数据传送芯片，以便于将通过PTD 100俘获的数据传送到外部计算机系统或网络入口。在另一实施方案中，USB传送能力可并入微控制器130中。
存储器170可用于存储在装置由用户佩戴时通过PTD 100收集到的数据。可选地，该信息可被存储到微控制器130的闪存中。为了避免当保存到闪存存储器中时的数据丢失，固件可以识别电池电量低的时刻并且能够保持电力直到数据被下载完。
在实施方案中，为了改善从数据存储装置传送文件的简易性和速度，USB闪存驱动芯片可以包括在PTD 100中。在一些实施方案中，通过微控制器130来提供经由USB或本地USB传送数据的能力。根据实施方案，PTD 100可经由USB连接与外部计算机系统连接，并且PTD 100可被识别为USB人机接口装置，这样可允许通过Microsoft Windows操作系统和/或通过基于Web的软件直接控制该装置。
在实施方案中，PTD 100包括一个或多个触觉电动机140，触觉电动机140可被配置为响应于来自微控制器的控制信号而引起振动，以便当PTD 100识别出用户处于目标位置时为用户提供触觉反馈。触觉反馈可用于警示用户用户需要从目标位置改变位置。在一个实施方案中，味儿了影响用户的睡眠位置，可以使用电子反馈模块来替代触觉反馈，电子反馈模块被配置为响应于来自微控制器的控制信号而为用户提供电激励。在一个实施方案中，声音发射器可作为触觉反馈的备选方案使用或者与触觉反馈一起使用来影响睡眠位置。
根据实施方案，为了改善PTD 100的易用性，视听输出模块120可用作与用户通信的器件。在一个实施方案中，可以经由声音电路或扬声器来提供语音消息以便为用户提供反馈。例如，可以提供语音消息来表示PTD100已滑出适当位置或者已经掉落。在另一实施例中，可以提供语音消息来表示电池155电量低或者PTD 100的用于存储数据的存储器即将用完。本领域技术人员将理解到，可以向装置的用户提供其它类型的声音消息以便于装置的使用。在可选实施方案中，声音发射器可用于投射声音模式，可以训练用户来识别这些声音模式。例如，如果装置被接通或者如果装置已经掉落，则声音发射器可被配置为发射特定信号。
根据另一实施方案，发光二极管(LED)可用于识别PTD 100通电的时刻、电池155被充电的时刻、或者可选地电池155需要再充电的时刻、或数据可供从PTD 100传送的时刻或者正在从PTD 100传送数据的时刻。在另一实施方案中，可以设置显示器以针对装置的用法的操作为用户显示文本消息、光标或其它可视指示符。例如，PTD 100可以包括液晶(LCD)显示器、LED显示器或有机发光二极管(OLED)显示器，用于为装置的用户显示信息。本领域技术人员将理解到，微控制器和固件提供了利用各种组合的声音和视觉反馈施加任何数量的通知或反馈的装置。
根据实施方案，PTD 100可以包括低轮廓芯片以使PTD 100的轮廓最小化。例如，低轮廓芯片可用于实现微控制器130、位置检测仪110(例如，加速计)。在一个实施方案中，微控制器130、用于数据存储的闪存存储器170、和用于数据传送接口175的USB芯片可以安装到印制电路板(PCB)上，并且用于位置检测仪110的三轴加速计可居中位于PCB的顶部。用于电池155、触觉电动机140、用于数据传送接口175的微型USB连接器、用于视听输出模块120的发光二极管和通断开关的连接器可安装到PCB的顶部。无源部件可以安装到这些部件周围的可用空间中。
根据实施方案，通断开关可位于用户易于接通PTD 100的位置，但是开关可充分凹陷以使得在使用期间不易于不利地关断装置(例如，通过将开关挂在床上或枕头或用户的头部或身体上)。因为触觉电动机的使用会使用大量的电流，在再充电之前对于既定大小的电池可使用的夜晚的数量可取决于触觉电动机用于为用户提供反馈的频率。在优选实施方案中，触觉电动机140物理上位于PTD 100的封闭件内，以使触觉电动机140能够通过最少量的电力消耗发射最大级别的振动。
图2为根据实施方案PTD 100用来监测和控制用户的睡眠位置的方法的流程图。如上所述，PTD 100可由用户自我施加并且可位于头部、颈部或身体上，并且用户在睡眠期间佩戴PTD 100。
一旦用户已经应用了PTD 100，PTD 100可以使用由微控制器130执行的包含在固件中的一组算法来评估由位置检测仪110收集到的数据，以便评估用户的睡眠位置(步骤210)。根据实施方案，位置检测仪110包括可用于评估用户的睡眠位置的一个或多个加速计。PTD 100监测从位置检测仪110接收到的数据，从而对用户的睡眠位置进行实时评估。如上所述，PTD 100还可包括麦克风105，麦克风105可用于俘获表示用户是否正在打鼾的声音信号。在实施方案中，可通过固件来分析由麦克风105俘获的声音数据以判定用户是否正在打鼾，并且微控制器130可将数据写入数据存储器170中。在一个实施方案中，由微控制器130俘获的声音数据可写入数据存储器170中，并且存储的声音数据可从PTD 100传送到外部计算机系统，以便于进一步分析和处理。在一些实施方案中，微控制器130可被配置为对于从麦克风105接收到的数据执行在固件中实现的一个或多个分析算法，以识别装置的用户是否正在打鼾。微控制器130还可被配置为将打鼾事件数据写入数据存储器170中，并且存储的打鼾事件数据可随后传送到外部计算机系统或网络入口，以便进一步分析和处理。
基于对来自位置检测仪110的数据的评估对是否检测到目标睡眠位置进行判定(步骤220)。目标睡眠位置为要避免的睡眠位置。例如，对于患有OSA的患者来说目标睡眠位置可以为仰卧位置，因为仰卧睡眠可使得导气管易于塌缩并且会导致吸气流限制。如果目标位置为仰卧位置并且PTD 100判定出用户正在目标位置睡眠，则PTD 100会向用户提供触觉反馈(步骤230)以影响用户的睡眠位置。例如，如果用户正在仰卧位置睡眠并且目标位置为仰卧位置，则可提供触觉反馈以促使用户改变位置。根据实施方案，可引起触觉反馈，直到PTD 100检测到用户已经改变了位置。
根据实施方案，PTD 100可在电池充电之间的多个夜晚以及多个夜晚的整个过程中佩戴，PTD 100能够监测顺从性、反馈对睡眠持续性的影响、行为唤醒和睡眠效能以及打鼾。
根据实施方案，图2中所示的方法可适用于在醒着的同时使用PTD100的用户。例如，PTD 100可用于评估醒着的用户的位置(步骤210)并且判定用户是否处于目标位置(步骤220)并且向用户提供触觉反馈(步骤230)。例如，PTD 100可由孕妇用户使用以警示用户避免在仰卧位置上躺下。在另一实施例中，PTD 100可用于警示带有臂部或肩部损伤的患者避免躺在身体的受损伤侧。
可选择地，PTD 100可用于辅助人定位或避免适当的位置。例如，头部、颈部、身体或躯干的精确位置对于伤者的康复至关重要。当达到特定位置时，触觉反馈可用于积极加固，或者用于消极加固，如之前所述以避免特定位置。
图9示出了图1所示的包括无线收发器的位置治疗装置的可选实施方案。图9中所示的PTD 100的无线实施方案可与本文描述的可以使用非无线版本的PTD 100的各种方法中的任一种一起使用。图9中所示的PTD 100的实施方案可远程地监测用户身体的位置并且向用户提供触觉反馈。图9中所示的PTD 100的部件与图1中的部件类似，但是图9中所示的实施方案包括无线收发器980，无线收发器980可被配置为容许PTD 100与一个或多个远程位置传感器990通信。根据实施方案，无线收发器可以为蓝牙(Bluetooth)收发器、紫蜂(Zigbee)收发器、或能够在PTD 100远程位置传感器990之间提供无线通信的其它类型的无线收发器。图9示出了PTD 100的各个部件彼此通信。部件可以经由有线或无线连接彼此通信。
远程位置传感器990包括微控制器995、位置传感器993和无线收发器997。在实施方案中，微控制器995可以与PTD 100的微控制器130类似或者可以具有不同的配置。位置检测仪993也可具有与PTD 100的位置检测仪110相似的配置或者可具有不同的配置。在实施方案中，当使用远程位置传感器990时，PTD 100还可以包括无线位置检测仪110，而在其它实施方案中，PTD 100可被配置为当使用一个或多个无线位置传感器990时不包括无线位置传感器110。
由远程位置传感器990收集到的信息可发送给PTD 100。微控制器130可以使用该信息来判定是否生成控制信号以便借助于触觉反馈模块140向用户提供触觉反馈。
在实施方案中，远程传感器990可以包括与PTD 100中的相似的电源150、电池155和再充电电路160。在其它实施方案中，远程传感器990可以包括非可再充电的、可更换的电池以便向远程传感器提供电力。
在一个实施方案中，多于一个的远程位置传感器990可用于提供与用户的头部、躯干或肢体的一个或多个位置相关的信息。本领域技术人员将理解如下潜在益处：运动员在他的身体的关键部位附接有多个远程位置传感器，以确保在执行动作(例如，准备击打棒球、敲击或放置高尔夫球、罚球等)之前保持复杂的位置。该方法使得可以在行为建模、视频录像观看等期间获得位置信息以便变换为身体或肢体的位置或角度，其中触觉反馈可用于辅助用户在实践中达到该准确位置(或相似位置)，而无需诉诸于更加精密的测量方法。在一个实施方案中，一个或多个远程传感器可附接或编织到衣服、手套、腕带、袜子等中，以使得可相对于用户身体的部位更加精确地放置传感器。在一个实施方案中，多个远程传感器990可附接或并入服装或装饰品中，使得多于一个的传感器可共享使用相同的电池和/或收发器。在一个实施方案中，能量收获模块可用于用远程传感器990和/或PTD 100的电池提供电力。能量收获模块能够在能量收获模块的使用期间基于用户的移动来产生电力。
在可选实施方案中，远程传感器990可借助于有线接口与PTD 100连接，并且PTD 100和远程传感器990可包括用于有线连接的适当的物理接口。例如，在实施方案中，远程传感器990和PTD 100可以包括数据端口，数据电缆可插入数据端口中以便在远程传感器990和PTD 100之间提供有线通信连接。
图3示出了根据实施方案利用条件位置反馈来监测和影响PTD 100的睡眠位置的另一方法。图3中所示的方法与图2中的方法类似，但是图3中所示的方法适于辅助难以在除了目标位置之外的位置入睡的睡眠者。例如，图3中所示的方法可通过使用户起初在仰卧位置上入睡而用于辅助难以在侧面入睡的占优的仰卧睡眠者。该方法为患者提供了在利用条件反馈影响患者的睡眠位置之前入睡的机会。该方法避免了当用户通常不能够在非目标位置上入睡而通过强迫用户试图在非目标位置入睡而使用户的睡眠效能受损。例如，如果用户通常为仰卧睡眠者，则不强迫其试图在她的侧面入睡。
如上所述，PTD 100可通过用户自我施加并且可定位在头部、颈部或身体上并且在睡眠期间由用户佩戴。一旦PTD 100已经由用户施加，PTD100可使用由微控制器130执行的包含在固件中的一组算法来评估由位置检测仪110收集到的数据以便评估用户的睡眠位置(步骤305)。然后，可以对用户是否已经具有足够量的卧床时间进行判定以便做出评估(步骤310)。在一个实施方案中，仅在PTD 100接通的情况下经过了预定或可配置的时间段(例如，15分钟)之后起动位置反馈。例如，在一些实施方案中，用户和/或治疗患者的医生或治疗师可配置PTD 100在做出初始评估之前将要等待的时间量，而在其它实施方案中，PTD 100可被配置为在做出初始评估之前等待预定时间段。如果在做出评估之前用户尚未具有足够量的卧床时间，则所述方法返回到步骤305，在该步骤中可以做出新的评估。
否则的话，如果已经经过了预定或可配置的时间段，则可以对是否检测到移动做出判定(步骤320)。例如，用户正在移动他或她的头部或身体的其它部位，然后用户仍旧可能醒来。如果移动被检测到，则用户可能尚未入睡，并且位置反馈将无效。因此，该方法返回到步骤305，在该步骤中可以做出新的评估。
根据实施方案，如果用户难以入睡，用户可在PTD 100上重新设定时间段。例如，用户可能在夜间由于需要使用洗手间以及在夜间使用洗手间后返回时可能醒来，用户可以关断PTD 100，然后再次打开，从而重新设定反馈延迟。根据实施方案，微控制器130可包括实时时钟，实时时钟可用于对PTD 100俘获的数据中的通/断标记做出时间印记，从而当由数据生成顺应性和功效报告时数据可附加为单条信息。
否则的话，如果未检测到移动，那么用户非常可能入睡了，可以对是否检测到打鼾做出判定(步骤330)。如上所述，PTD 100可以包括麦克风105，麦克风105可用于俘获声音数据，声音数据可被分析以判定用户是否正在打鼾。尽管没有打鼾并不表示用户是否入睡，打鼾表示用户入睡并且还可以表示导气管经受塌缩且会导致吸气流限制。如果未检测到打鼾，则用户可能未入睡，因此位置反馈可能起到反作用。如果用户入睡并且未打鼾，则用户可能处于非目标位置(在该实施例中为非仰卧位置)，并且施加位置反馈可能仅吵醒用户。否则的话，如果用户未入睡，则施加位置反馈可妨碍用户入睡。因此，方法返回到步骤305，在该步骤中可做出新的评估。
根据实施方案，如果用户已经满足步骤310和320的条件并且已经卧床足够的时间量并且未检测到移动，则步骤330可为任选的。在一些实施方案中，PTD 100可被配置为跟踪自在步骤320中检测到移动起已经经过了多长时间，如果自检测到最后一次移动起已经经过了预定时间段，则方法可继续进行到步骤340，即使未检测到打鼾。例如，在一个实施方案中，如果用户已经卧床至少15分钟，则满足步骤310的条件。在步骤320中未检测到移动，因此该步骤也满足，但是如果未检测到打鼾，则方法将返回到步骤305，即使用户可能入睡。因此，PTD 100可以开始保持跟踪自上次检测到移动起已经过了多长时间(或者，自方法开始起，如果未检测到移动，步骤320首次执行的时间)，如果经过了预定时间段(例如，五分钟)并且未检测到移动且不存在打鼾，则方法可继续进行到步骤340，因为用户很可能入睡，但是未打鼾。
此外，在可选实施方案中，如果检测到打鼾，即使存在一定程度的移动，打鼾表示用户入睡，方法可继续进行到步骤340。在又一实施方案中，步骤320和330的次序可相反，从而PTD 100被配置为在检查用户移动之前检查打鼾。
对于目标位置为仰卧位置的实施方案，可以对用户是否处于仰卧位置做出判定(步骤340)。根据实施方案，可以根据用户的个体需要以及用户被治疗的条件来对用户是否处于其它非仰卧目标位置做出判定。如果用户处于目标位置，则可以向用户提供触觉反馈(步骤350)。在优选实施方案中，一旦用户如数，则在位置改变之后立即提供反馈，从而不比当睡眠者改变位置时通常发生的更大程度地变更或中断睡眠的持续性。在实施方案中，位置检测仪110可用于检测用户已经改变位置。例如，在一个实施方案中，位置检测仪110包括可用于确定用户的身体位置的一个或多个加速计。
在一个实施方案中，当检测到仰卧位置时，反馈激励例程开始于两秒触觉反馈间隔的低强度水平。在向用户施加反馈之后，然后可以对由位置检测仪110收集到的数据进行评估以便评估用户的睡眠位置(步骤360)，并且可以对用户是否处于仰卧位置上做出判定(步骤370)。根据实施方案，如果未识别出用户身体位置的总体移动，则可应用附加反馈例程序列。例如，在实施方案中，如果PTD 100未检测到患者在先前反馈例程终止的四秒之内已经开始改变位置，则可以比先前反馈例程高的强度级别呈现2秒长的反馈例程。根据实施方案，可重复步骤350、360和370的序列，直到用户最终改变位置并且固定到非仰卧位置370。
根据实施方案，PTD 100还可被配置为存储从位置检测仪110和麦克风105接收到的数据(步骤380)。根据实施方案，通过麦克风105接收到的数据可由PTD 100进行分析以判定用户是否正在打鼾，并且表示用户是否正在打鼾的数据以及特定数据和时间可存储在数据存储器170中。根据实施方案，其它数据也可由PTD 100收集并且存储到数据存储器170中。例如，PDT 100可被配置为确定用户的当前睡眠状态、用户的当前睡眠位置、提供给用户的反馈、和/或可用于确定用户睡眠质量和PTD治疗的功效的其它信息。
根据实施方案，使得用户改变位置的提供给用户的触觉反馈的最终强度可保持到数据存储器170中并且可用作下一次提供所需反馈的触觉反馈的起始水平。上述触觉反馈的模式仅为可用于影响用户的睡眠的反馈模式的一个实施例。在其它实施方案中，可以使用不同的触觉反馈模式，包括不同的触觉反馈间隔以及渐增反馈强度的间隔之间暂停的长度。根据实施方案，还可使用不同数量的触觉电动机140来生成增大的反馈水平的主观感觉。
根据实施方案，PTD 100的固件可被配置为存储表示平均反馈强度水平以及引起位置变化所需的反馈强度水平的范围的数据。该数据可存储在数据存储器170中，并且，当下一次PTD 100用于建立初始反馈模式时，PTD 100可利用该信息。因此，可针对各个用户来调整反馈的模式和强度，从而促进位置行为而不过激。例如，通过使用上述技术，PTD 100将不会使轻睡眠者完全清醒，并且PTD 100将不欠激励重睡眠者以使由PTD 100产生的反馈被忽略。
反馈强度是自适应的，以使对于正在服用镇痛药、安眠药或在睡觉之前饮酒的患者治疗也可具有功效。条件算法可基于睡眠阶段或对连续使用PTD 100的适应性来适应用户对反馈的敏感度的变化。PTD 100可被配置为使用各种数量的反馈强度水平以及反馈的各种长度和反馈事件之间的持续期间，而不负面地影响PTD 100的功能。
根据实施方案，位置检测仪110包括加速计，加速计足够灵敏以便提供可用于监测用户的呼吸的数据。用户的呼吸模式可被收集作为由PTD100收集的位置治疗数据的部分并且可用于识别用户的睡眠模式中的中断和唤醒。例如，对于OSA患者，患者的呼吸可能中断，使得患者大口喘息。可分析由加速计收集到的数据以识别这些事件。由PTD 100收集到的呼吸数据也可用于判定用户是否入睡，在一些实施方案中，可与步骤330中检测到的用户移动一起使用或作为替代方式使用。例如，当用户入睡时，用户的呼吸模式会改变，并且可通过监测和分析来自一个或多个加速计的信号数据来实时地识别呼吸模式的这种变化。
图4示出了用于处理PTD 100所获取的数据的方法。如上文参照图2和图3所诉，PTD 100俘获并存储关于用户的睡眠状态的数据(步骤405)。在一个实施方案中，该数据可存储在PTD 100的数据存储器170中。由PTD100获取的数据可被传送到外部计算机系统或网络入口(步骤410)以便于另外处理，从而评估用于评估顺应性和功效的各种参数(步骤420)。根据一个实施方案，可利用数据传送接口175从PTD 100传送数据。如上所述，数据传送接口175可包括USB接口，USB接口用于将通过PTD 100获取的数据传送到外部计算机系统或网络入口。
基于每晚的小时数以及每周的夜晚数的PTD 100的使用频率可提供用于评估用户对于PTD治疗的顺应性的有用测量值。由PTD 100获取的其它数据，例如对于位置反馈的响应时间和时间长度、每晚患者试图仰卧睡眠的次数、患者用户仰卧的总时间和时间百分比，以及用户在夜间是否关断装置来免除反馈，也可提供治疗功效的有用测量。根据实施方案，来自位置检测仪110的位置信号数据可表示活动记录数据。活动记录是用于监测患者的休息和活性周期的非侵害性方法。PTD 100可测量用户的电动机活动，并且该数据可由PTD 100俘获和存储以作为位置治疗数据的部分。可以分析电动机活动数据以便测量用户的行为睡眠模式和睡眠效率。该数据可并入为用户生成的位置治疗报告中。在一些实施方案中，每晚打鼾的幅度和频率的差别为也可并入位置治疗报告中以便用户或他们的医师评估PTD 100的益处的附加测量。
外部计算机系统或网络入口可基于由PTD 100收集和/或生成的位置治疗数据生成报告。位置治疗报告能够辅助用户或医师评估位置治疗方案的益处。一旦已经生成报告，报告可下载或打印(步骤440)或在线查看。图8为可利用PTD 100俘获的数据生成的报告的实施例。实施例报告包括由用户装置在一段时间内俘获的数据的两个曲线图。报告的上面的曲线图部分包括表示在一段时间内用户的身体位置的位置数据。下面的曲线图示出了在一段时间内用户是否清醒或睡眠以及用户是否经历了唤醒事件。该报告由患者或医师下载查看以便评估PTD疗法的功效。
根据实施方案，PTD 100可与外部计算机系统或网络入口接口以便提供用于监测治疗功效的附加能力。例如，PTD 100可被配置为记录用户的睡眠位置，而在预定数量的时间段内不施加反馈，例如一晚或多晚，从而生成关于用户对睡眠位置和其它睡眠习惯的偏好的基准信息。一旦已经记录下基准数据，可以开始位置反馈。基准数据可随后与位置反馈已经开始之后收集到的数据进行比较，以判定位置疗法是否对用户的睡眠习惯具有影响。
在一些实施方案中，可经由通过外部计算机系统或网络入口提供的用户接口来配置PTD 100。例如，在一些实施方案中，用户接口被配置为允许用户选择用户希望避免的睡眠位置。在实施例中，用户可能配置PTD 100以对于OSA或孕妇避免仰卧位置或对于带有肩部或臂部损伤的患者避免非仰卧睡眠。根据实施方案，用户接口还可被配置为允许用户或医师配置在上述方法中使用的影响触觉反馈的其它参数或用于做出所述的各种判定的算法，例如日期和时间。
图5示出了PTD 100的实施例方案。在图5所示的实施方案中，PTD100包括小型注塑成型硅封闭件505。硅封闭件505封装PTD 100的电子部件，并且封闭件足够厚以保护电子部件。较薄的、更加舒适的硬度测定仪硅可用于封闭件延伸件510。在实施方案中，薄的铜带可成型在延伸件的内部以允许将PTD 100调节成与用户的颈部或背部相符合并且降低了PTD 100在睡眠期间可能偶然重新定位并且导致错误的正反馈的可能性。可借助于酒精容易地清洁和维护硅封闭件505和封闭件延伸件510。
图6示出了根据实施方案已经放置在用户的颈部周围的图5所示的PTD 100的设计。在图6所示的实施方案中，薄的圆形的硅封闭带610将PTD 100的封闭件605保持在用户颈部周围的适当位置上。可在封闭件605的上方调节左右带的长度。根据实施方案，与一些手镯中使用的相似的低轮廓磁扣环(未示出)可用于在PTD 100的带的前面以允许PTD 100易于由用户施加或取下。根据实施方案，为了弥补关于在睡眠期间佩戴颈圈的安全性担忧，可以选择磁扣环中包含的磁体的强度以确保在PTD 100要卡在用户的衣服或床上物品的情形下磁扣环将自动地释放。
图7示出了图5和图6中所示的PTD的另一实施方案，其中封闭件705可佩戴在脊柱上方并且可借助于使用比图5和图6中所示的实施方案中使用的较长的、较厚的封闭带705而保持在适当位置上。封闭带围绕用户的胸部以及在用户肩部上方缠绕以将PTD 100保持在适当位置上。
本领域技术人员将理解到，结合上述图以及本文中公开的实施方案描述的各个示例性模块和方法步骤可通常实现为电子硬件、软件、固件或前面所述的组合。为了清楚展示硬件和软件的这种可互换性，上文已经依据它们的功能一般性地描述了各个示例性模块和方法步骤。这些功能是否实现为硬件或软件取决于所加于整个系统上的特定应用和设计约束。对于每个特性应用技术人员能够以各种方式实现所述的功能，但是这些实现决策不应当被解释为偏离本发明的范围。另外，在模块或步骤内的功能的分组是为了易于描述。特定功能可从一个模块或步骤移动到另一个，而不偏离本发明。
而且，结合本文公开的实施方案描述的各个示例性模块和方法步骤可通过硬件来执行或执行，例如通用处理器、数字信号处理器(“DSP”)、专用集成电路(“ASIC”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或设计为实现本描述的功能的它们的任意组合。通用处理器为硬件并且可以为微处理器，在可选方案中，处理器可以为任何硬件处理器或控制器、微控制器。处理器还可实现为例如计算装置的组合、DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器、或任何其它这样的配置。
另外，结合本文公开的实施方案描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在二者的组合中实施。软件模块可存在于在计算机可读存储介质上可访问的计算机或控制器中，计算机可读存储介质包括RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM、或包括网络存储介质的任何其它形式的存储介质。示例性存储介质可与处理器耦合，该处理器可以从存储介质中读取信息以及将信息写入存储介质。在可选方案中，存储介质可与处理器集成到一起。处理器和存储介质还可存在于ASIC重。
提供上文公开的实施方案的描述以使任何本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施方案的各种改进对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文描述的一般性原理可适用于其它实施方案，而不偏离本发明的主旨和范围。因此，应理解为，本文呈现的说明和附图代表了本发明的示例性实施方案，因此，代表了由本发明宽泛构思的主旨。进一步理解的是，本发明的范围完全包含了其它实施方案，并且本发明的范围相应地由所附的权利要求唯一地限定。

Claims (9)

1.一种用于影响用户的位置的可佩戴位置治疗装置，该装置包括：
位置检测仪，其被配置为产生能够用于判定所述用户的位置的位置信号数据；
反馈装置，其被配置为向所述装置的所述用户生成触觉反馈；和
微控制器，其与所述位置检测仪和所述反馈装置通信，其中所述微控制器被配置为
接受并分析来自所述位置检测仪的所述信号数据，以判定所述用户是否处于目标位置，同时，响应于所述装置被接通或处于重新设定操作，将反馈延迟一个延迟期间，以为所述用户提供机会入睡，
如果判定所述用户在所述延迟期间处于目标位置，则不向所述用户提供反馈，以允许所述用户在目标位置入睡，以及，
如果判定所述用户在所述延迟期间之后处于目标位置，则产生控制信号，以使得所述反馈装置为所述用户提供触觉反馈，以诱导所述用户改变到不同的非目标位置。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置可佩戴在所述用户的颈部、头部或躯干中的至少一个的周围。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置可佩带在所述用户的背部。
4.如权利要求2所述的装置，其中，所述装置被配置为佩戴在所述用户的颈部周围，所述装置包括封闭带，所述封闭带用于将所述装置保持在所述用户的颈部周围，其中，所述封闭带包括可拆除磁扣环，如果在所述用户佩戴所述装置的同时所述装置遭遇障碍，则所述磁扣环自动释放。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为基于用户对之前施加的触觉反馈的反应来向所述用户提供自适应反馈以提高触觉反馈的水平。
6.如权利要求1或2所述的装置，其中，还包括麦克风，所述麦克风用于俘获打鼾事件数据，其中所述装置被配置为基于所述打鼾事件数据确定用户是否睡着。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述装置被配置为将所述打鼾事件数据与从所述位置检测仪接收到的位置数据相关联，以判定提供给用户的触觉反馈是否诱导用户改变到不同的位置。
8.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置被配置为基于从所述位置检测仪接收到的位置数据来检测表示用户处于非睡眠状态的用户移动，并且其中，所述装置被配置为如果所述用户处于非睡眠状态则不使得所述反馈装置提供触觉反馈给所述用户。
9.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述反馈装置包括触觉电动机，触觉反馈包括触觉振动反馈。
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