CN105283127B - 监测呼吸的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测用户的呼吸的系统和方法，包括呼吸传感模块，其包括配置为基于由用户呼吸引起的运动检测用户的呼吸信号组的传感器；辅助传感模块，其包括加速器并且配置为检测来自用户的辅助信号组；电子子系统，其包括配置为给系统供电的电源模块和配置为调节呼吸信号组和辅助信号组的信号处理模块；外壳，其配置为便于将呼吸传感模块和辅助传感模块耦合到用户；以及数据链路，其配置为通过外壳耦合到电子子系统并且发送从呼吸信号组和辅助信号组产生的数据，因此便于用户呼吸的监测。

Description

监测呼吸的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求序号为61/762,875于2013年2月9月提交的美国临时申请和序号为61/873,698于2013年9月4日提交的美国临时申请的权益，以上临时申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及生物信号检测装置领域，并且更具体地涉及用于监测呼吸的新的和有用的系统和方法。
背景
呼吸参数可以提供对个体健康的深刻的洞察。呼吸参数可以指示个体的生理和/或心理状态，以及与医学病症诊断有关的预后。在示例中，呼吸参数可以提供对个体的压力等级的洞察，并且可以为更严重的肺部疾病(如与慢性阻塞性肺部病(COPD)相关的疾病)的提供证据。然而，传统意义上的呼吸监测发生在临床情况中，有助于移动限制、缺乏便携性和/或难以使用的呼吸监测装置的发展。因此，在生物信号检测装置领域存在创建用于监测呼吸的新的和有用的系统的需求。本发明提供了这样的新的和有用的系统和方法。
附图简述
图1描绘了监测用户呼吸的系统的实施例；
图2A和2B描绘了监测用户呼吸的系统的一部分的实施例；
图3A和3B描绘了监测用户呼吸的系统的实施例；
图4A和4B描绘了监测用户呼吸的系统的实施例；
图5描绘了监测用户呼吸的方法的实施例；以及
图6A-6D描绘了监测用户呼吸的方法的实施例的示例输出。
优选实施方式的描述
以下本发明的优选实施例的描述并不旨在将本发明限制于这些优选实施例，而是使本领域的任何技术人员能够制造和使用本发明。
1.系统
如在图1中所示，监测用户呼吸的系统100的实施例包括：呼吸传感模块110，其包括配置为检测指示用户呼吸特征组的信号组(即，呼吸信号)的传感器；辅助传感模块120，其配置为检测来自用户的辅助信号组；电子子系统130，其包括电源模块和信号处理模块，并且配置为处理信号组和辅助信号组的信号；以及外壳140，其配置为封装系统100的组件。系统100的实施例还可以包括耦合到电子子系统130并且配置为存储与用户呼吸特征相关的数据的数据存储单元150；耦合到电子子系统130并且配置为提供和/或接收与用户呼吸特征组相关的数据的数据链路160；耦合到数据存储单元150和数据链路160中的至少一个并且配置为基于用户呼吸特征组生成分析的处理器170；以及配置为基于分析通知用户的用户接口。
系统100起到检测指示用户呼吸特征的信号和为进一步的分析提供与用户呼吸特征有关的数据的作用，使得用户的呼吸行为可以被有效地监测到。系统100还优选地配置为将关于用户呼吸特征的信息提供给用户和/或在用户接口处的其它实体。因此基于用户呼吸特征生成的分析可以被用来告知用户他的/她的呼吸行为，并且另外可以基于提供给用户和/或其它实体的分析引起用户呼吸行为的改变。优选地，系统100基本上连续地并且实时监测用户的呼吸特征；然而，可选地可以间歇地和/或非实时地监测用户呼吸特征。
系统100可以基于用户的呼吸特征起到监测和/或指示用户的生理和/或心理状态的作用，并且可以额外地或可选地起到使用肺部指示促进医学病症的诊断。在示例中，系统100可以基于呼吸特征促进用户的压力等级和体力消耗(例如，在运动期间)的监测和指示。在其他示例中，系统100可以起到指示医学病症的信号的作用，诸如与COPD(例如，呼吸暂停、哮喘、肺气肿)相关的病症。在一个这样的示例中，系统100可以指示用户的呼吸异常，这可以被用来开始用户的上呼吸道、气管、支气管、细支气管、肺泡、胸膜、胸膜腔和/或与呼吸相关的任何神经和肌肉的病症的诊断。然而，系统100可以配置为监测用户的任何其他适合的呼吸行为和/或指示呼吸有关的医学病症的任何其他适合的迹象。
优选地，系统100配置为由临床(例如，医院)或研究(例如，实验室)环境之外的用户佩戴，使得当用户在她或他接受呼吸监测时可以处在非人为的环境中。另外，系统100优选地不抑制用户的移动性，使得当用户在他/她的日常生活中进行正常活动(例如，散步、锻炼、工作等)时发生呼吸监测。此外，系统100的元件可以是可重用的或一次性使用的，或整个系统100可以配置为是一次性使用的。在一个具体的示例中，系统100是耦合到用户(例如，耦合到用户的皮肤、用户的衣服)的组合系统100，因此不强迫患者用手握住系统100的任何部分；然而，在具体的示例中，为了给用户提供模块化的和多功能性的耦合，外壳140配置为可逆地耦合到其它系统元件和从其它系统元件解耦。此外，系统100优选地配置为无创地并且以用户基本上从临床/研究人员移除的方式监测用户的呼吸。可替代地，系统100可以是基本上不便携的、不可穿戴的和/或旨在用于临床或研究环境中。
1.1传感模块
呼吸传感模块110包括配置为监测指示用户的呼吸特征组的一信号组(即，呼吸信号)，并且起到感知用户的身体的一部分的运动的作用，其中该运动由用户的呼吸引起。呼吸传感模块110优选地以在传感器-用户接口处提供用户和呼吸传感模块之间的鲁棒性接触的方式直接耦合到用户(例如，耦合到用户的衣服、用户的皮肤)。在耦合后，传感器-用户接口优选地基本上固定，使得与呼吸相关的运动检测可以很容易地从任何其他运动(例如，用户的总的运动)中区分出来。传感器-用户接口优选地位于接近用户的躯干(例如，腹部区域、臀部区域、胸部区域)。此外，传感器-用户接口优选地限定为取代浅表方向上的区域(例如，沿着通过用户的躯干浅表深轴)；然而，传感器-用户接口可以可替代地以任何其他合适的方式限定。传感器-用户接口可以基本上是用户上的单一触点、可以被限定为呼吸传感模块的传感器的表面和用户的身体的表面之间的平面表面和/或可以限定为呼吸传感模块的传感器表面和用户身体的相反表面之间的体积。然而，传感器-用户接口可以位于相对于用户的任何合适的位置并且可以相对于用户以任何其他合适的方式限定。可替代地，传感器-用户接口可以是不固定的，并且系统100可以配置为从其他检测到的运动(例如，相对于用户身体的传感器的运动、用户的总的运动)中区分与呼吸相关的用户的身体的运动。
优选地，呼吸传感模块110的传感器基于呼吸感应体积描记术(RIP)运行，并且优选地起到检测用户的胸部的运动和/或在用户的呼吸期间产生的腹壁运动的作用。此外，呼吸传感模块110优选地在检测指示用户的呼吸行为的信号中是无创的；然而，呼吸传感模块110可以包括有创的或微创的元件。可替代的，呼吸传感模块110可以基于任何其他合适的基于体积描述术的传感方法、任何其他合适的机械传感方法(例如，声学传感)和/或任何合适的传感方法(例如，超声波呼吸传感)运行。此外，呼吸传感模块110优选地基本上连续地和实时地检测指示用户呼吸特征的信号；然而，呼吸传感模块110可以可替代地或额外地间歇地和/或非实时的检测信号。
在第一个变化中，呼吸传感模块110优选地包括传感器，该传感器包括配置为检测响应于由用户呼吸产生的用户身体的运动而偏转或配置为以任何其他合适的方式(例如，没有元件的偏转)检测响应于用户呼吸的力量中的至少一个元件。在第一个变化中，在垂直于呼吸传感模块110的表面的方向(例如，在传感器-用户接口)，在用户呼吸期间产生的力量优选地由传感器检测并且用于确定用户的呼吸的特征。这样，垂直于传感器-用户接口(例如，沿着浅表深的方向)并且垂直于用户的身体的表面的力量可以被用来确定用户呼吸的各个方面。例如，在用户呼吸期间，呼吸传感模块不需要作为包裹用户的躯干和将切向力传送到呼吸传感模块110的元件耦合到用户。然而，在用户呼吸期间，在呼吸传感模块110处产生的切向力可以额外地或可替换地被用来确定用户的呼吸特征。
传感器的元件优选地配置为直接地或间接地(例如，作为外壳)提供与用户鲁棒性的连接，使得在由于用户和/或传感器的其它运动的最小的干扰下检测与用户的呼吸相关的偏转。在第一个变化中，为了增强呼吸引起的用户的身体(例如，腹部区域、胸部区域)的运动的效果，呼吸传感模块可以包括限制在相对侧的传感元件(例如，传感器)。在一个示例中，呼吸传感模块因此可以位于用户的衣服和用户的皮肤之间，鲁棒地耦合到用户的衣服制品和/或使用粘黏合剂(例如，永久性黏合剂、非永久性黏合剂)、带子、架子，或其它合适的耦合元件中的任何一个或多个耦合到用户。在可替代的配置中，呼吸传感模块的传感元件可以限制在任何其他合适数目的侧面处并且可以限制在任何其他合适的配置中，使得用户的呼吸可以在传感元件处传感到。
在第一个变化的第一个示例中，传感器包括配置为当被施加应用力时在电阻中生成响应的力传感电阻器。在第一个示例中，力传感电阻器配置为用应用力的增加(例如，当电阻器被置于压缩下时)提供电阻响应(例如，电阻的减少)。在第一个示例的变化中，力传感电阻器配置为用应用力的减少(例如，当电阻器被置于张力下时)提供电阻响应(例如，电阻的减少)。然而，在第一个示例的变化中，力传感电阻器可以额外地或可替换地配置为提供应用力中的任何合适的改变减少(例如，当电阻器置于张力下时)。在第一个示例中，力传感电阻器包括导电聚合物膜(例如，聚合物厚膜)，其包括耦合到电极组并悬浮于基质中的导电和非导电颗粒。在力应用到基质时，导电颗粒移向接近电极组和/或与电极组接触，调整膜的电阻以响应于应用力。在第一个示例中，力传感电阻器可以位于用户的衣服和用户的身体之间(例如，在腹部区域、在胸部区域、内衣和用户的身体之间，等等)并且配置为使得在垂直于在传感器-用户接口处的用户的身体的表面的方向上对电阻器的力的应用被检测并产生电阻的变化。这样，呼吸传感模块110能够产生响应于由用户的呼吸引起的传感器的压缩/解压缩的电信号(例如，电阻变化)。在第一个示例的变化中，传感器可以包括多个力-传感电阻器和/或其它传感元件，这可以便于(例如，力的质心，等等)，例如，涉及呼吸传感模块110的放置引导的应用中的应用力的确定。
在第一个变化的第二个示例中，传感器包括配置为响应于相对于第二电容器极板的第一电容器极板的偏转而产生电信号(例如，电场变化)的电容器。在第二个示例中，电容器的第一和第二极板由给电容器的每个板提供支持的非刚性材料分开。在第二个示例中，电容器的第一和第二极板优选地取向平行于在传感器-用户接口处的用户的表面的面，使得呼吸传感模块检测由呼吸产生的、垂直于电容器板的面的偏转。这样，电容器极板可以位于用户的衣服和用户的身体之间(例如，在腹部区域、在胸部区域、内衣和用户的身体之间，等等)并且配置为使得一个电容器板相对于另一个电容器板的偏转，以及垂直于在传感器-用户接口处的用户身体的表面的偏转元件被检测。这样，呼吸传感模块110能够响应于由用户的呼吸引起的传感器的压缩/解压缩而产生电信号。在第二个示例的变化中，电容器可以是耦合到压力传感器的流体电容器，使得流体电容器的偏转/变形在压力传感器处的压力中产生可检测的变化，这产生指示用户呼吸的检测电信号。在第二个示例的变化中，传感器可以包括多个电容元件和/或其它传感元件，例如，这可以便于涉及呼吸传感模块110的放置引导的应用中的应用力的附加方面(例如，力的质心，等等)的确定。
在第一个变化的第三示例中，如在图2A中所示，传感器包括磁元件和霍尔效应传感器，其中由磁元件的偏转产生的磁场中的变化由霍尔效应传感器来检测并且生成指示用户呼吸的电信号。在第三个示例中，磁元件与霍尔效应传感器由非刚性材料或结构分开，非刚性材料或结构可以包括磁元件耦合到的(例如，嵌入的、附着的，等等)装有弹簧的平台或高弹性材料(例如，基于硅的材料)。在第三个示例中，磁元件和霍尔效应传感器可以位于用户的衣服和用户的身体之间(例如，在腹部区域、在胸部区域、内衣和用户的身体之间，等等)并且配置为使得磁元件相对于霍尔效应传感器的偏转，以及垂直于在传感器-用户接口处的用户身体的表面的偏转元件被检测。这样，呼吸传感模块110能够响应于由用户的呼吸引起的传感器的压缩/解压缩而产生电信号。在第三个示例的变化中，传感器可以包括多个霍尔效应传感器件和/或其它传感元件，例如，这可以便于涉及呼吸传感模块110的放置引导的应用中的应用力的附加方面(例如，力的质心，等等)的确定。
在第一个变化的第四个示例中，如图2B所示，传感器是响应于传感器的压电材料的变形而产生电信号的压电传感器。在第四个示例中的压电传感器可以是可弯曲的并且嵌入用户的衣服制品中(例如，文胸、束腰带、腰带)或位于用户的身体和衣服制品之间，使得由呼吸产生的用户的运动使压电材料变形并且产生指示用户呼吸的电信号。在第四个示例中，如图2所示，为了便于压电材料的变形以提供更大的灵敏度，压电传感器是薄的并且由低弦比表征。在第四个示例的其他变化中，压电传感器可以由任何合适的形态和/或轮廓表征。在第四个示例的变化中，传感器可以包括多个压电元件和/或其它传感元件，例如，这可以便于涉及呼吸传感模块110的放置引导的应用中的应用力的附加方面(例如，力的质心，等等)的确定。
在另一个变化中，呼吸传感模块110可以额外地或可替换地包括机械地检测用户呼吸的机械传感元件。在示例中，呼吸传感模块110可以包括配置为检测指示用户呼吸的声学信号的声学传感器(例如，麦克风)。在另一个示例中，呼吸传感模块110可以包括配置为变形以机械地检测用户呼吸的机械变形传感器(例如，应变计)。其他示例可以包括配置为机械地检测指示用户呼吸的信号的任何其他合适的传感器。
在又一个示例中，呼吸传感模块110可以额外地或可替代地包括配置为超声地检测指示用户呼吸的信号的超声波传感器(例如，超声波接近度传感器)。超声波传感器可以包括配置为发出指向用户的声学信号的超声波发射器组和配置为接收来自用户的声学信号的超声波接收器组，其中已接收的信号指示在呼吸期间产生的用户的腹部和/或胸部运动。然而，呼吸传感模块110可以包括上述变化和示例中的任何变化和示例的任何合适的组合和/或任何其他合适的呼吸传感模块的任何变化或示例的组合。例如，呼吸传感模块110可以包括多个传感器类型和多个单一传感器类型以为呼吸信号的检测提供冗余装置。
在呼吸信号组中表征的呼吸特征组优选地包括以下项的任何一个或多个：呼吸速率(例如，每秒呼吸数)、呼吸的深度、呼吸的浅度、吸入呼出比、胸廓变化、潮气量(或其估计)、吸气流量(例如，峰值、平均值)、呼气流量(例如，峰值、平均值)、分数吸气时长、呼吸功、相位角、呼吸波形的形态(例如，形状、波形下的面积，、波形的规律，等等)、任何其他合适的呼吸特征以及任何其他合适的呼吸特征衍生物。关于呼吸波形的形态，呼吸特征可以包括，例如，由呼吸波形指示的吸入和呼出之间的转变的清晰度、由呼吸波形指示的由用户保持的呼吸长度或任何其他合适的因素。此外，呼吸特征组可以指示与大笑、叹气、喘息、咳嗽、呼吸暂停相关的呼吸事件和/或与用户的呼吸相关的任何其他合适的事件。
辅助传感模块120配置为检测来自用户的辅助信号组，并且起到提供便于指示呼吸特征组的信号组的处理的附加数据的作用。这样，辅助传感模块120可以通过将表征用户呼吸的信号从不表征用户呼吸的信号中区分出来的方式能够从呼吸信号组中提取呼吸特征组。辅助传感模块可以通过检测来自用户和/或用户环境的其它信号，额外地起到提供可以丰富分析的附加数据的作用。辅助传感模块120优选地包括加速器，并且在一些变化中，可以额外地或可替换地包括陀螺仪。在其他变化中，辅助传感模块120还可以包括提供用户的位置数据的全球定位传感器(GPS)。在又一个其他变化中，辅助传感器模块120可以额外地或可替换地包括用于脉搏血氧(pulse eximetry)和/或心电图的附加传感器。同样，辅助传感器120可以配置为便于以下项的一个或多个的提取：用户的姿势、用户的活动、用户的位置、来自用户的生物特征信号以及与用户的活动、状态和/或呼吸有关的用户的任何其他合适的信号。
在包括加速器的辅助传感模块120的变化中，来自加速器的数据可以被用来将与用户的呼吸特征不相关的运动从与用户的呼吸特征相关的运动中区分出来。例如，与用户行走或锻炼相关的用户的运动可以在呼吸传感模块110处产生信号检测，并且加速器可以将由行走或锻炼产生的干扰数据和直接与用户的呼吸特征相关的数据分开。同样，为了提取与用户呼吸特征相关的数据，加速器数据可以用来将干扰数据过滤掉。加速器可以是单轴加速器，但也可以是双轴或三轴加速器。此外，例如，来自加速器的数据可以起到提供与用户的姿势(例如，直立、躺下、无精打采、坐着，等)和/或用户的活动(锻炼、休息、睡觉，等等)相关的丰富的数据。
在包括陀螺仪的辅助传感模块120的变化中，来自陀螺仪的数据可以被用来将与用户的呼吸特征不相关的运动从与用户的呼吸特征相关的运动中区分出来。因此，陀螺仪起到检测系统100的方向的作用，该方向可以用来便于数据处理和/或可以用来丰富进一步分析的数据。例如，与躺下来或坐直相关的用户的运动可以在呼吸传感模块110处产生信号检测，并且陀螺仪可以将躺下来或坐直产生的干扰数据和直接与用户的呼吸特征相关的数据分开。同样，为了提取与用户呼吸特征相关的数据，陀螺仪数据可以用来将干扰数据过滤掉。陀螺仪可以是单轴陀螺仪，但也可以是双轴或三轴陀螺仪。此外，例如，来自陀螺仪的数据可以起到提供与用户的姿势(例如，直立、躺下、无精打采、坐着，等)和/或用户的活动(锻炼、休息、睡觉，等等)相关的丰富的数据。
在包括GPS的变化中，来自GPS的数据可以用来提供系统100和/或用户的位置数据，这可以用来丰富在呼吸传感模块110处检测到或采集到的数据。在一个示例中，来自GPS的数据可以指示用户在健身房，并且为用户在健身房时采集的呼吸信号提供标签或标记。在另一个示例中，来自GPS的数据可以指示用户处在压力环境中(例如，检查室、医院)，并且为用户处在压力环境时采集的呼吸信号提供标签或标记。在又一个示例中，来自GPS的数据可以指示用户处在非压力环境中(例如，饭店、家)，并且为用户处在非压力环境时采集的呼吸信号提供标签或标记。一旦系统100检测到用户处在任何合适的环境中，来自GPS和/或辅助传感模块120的其它传感器的数据可以额外地或可替代地用来引导用户监测他的/她的呼吸行为。例如，一旦GPS和/或加速器已经指示用户正在锻炼，来自GPS的数据可以用来引导用户的呼吸行为。
然而，辅助传感模块120可以包括提供与检测用户的呼吸行为有关的附加数据的任何其他合适的传感器和传感器的组合。此外，辅助传感模块120和/或系统100的任何其他合适的元件可以配置为自动地或手动地接收来自用户的个人偏好信息，如在以下章节2中所描述的。
1.2电子子系统
如在图1中所示，电子子系统130包括电源模块131和信号处理模块135，并且电子子系统配置为处理信号组和辅助信号组的信号。因此，为了便于用户呼吸的检测，电子子系统130可以接收来自呼吸传感模块110和辅助传感模块120中的至少一个的输入，并且起到处理用于进一步分析的输入以便于用户呼吸的监测。
电子子系统130的电源模块131起到将调节的和未调节的电力提供到系统100并且允许系统100的电力存储。电力模块131优选地包括配置为可再充电的锂电池，但可以可替换地包括任何其他合适的可再充电电池(例如，镍-镉、金属卤化物、镍金属氢化物、或锂离子聚合物)。可替换地，电源模块131可以包括可以被替换以为进一步增强系统100中的模块化的非可再充电电池(例如，碱性电池)。优选地，电源模块131145配置为具有带有低弦比的轮廓，有助于系统100的薄形因素。然而，电源模块131可以配置为具有任何适合的轮廓使得电源模块131为系统100提供足够的电力的特征(例如，循环寿命周期生命、充电时间、放电时间，等等)。
在电源模块131的电池是可再充电的变化中，为了能够无线充电，电子子系统130也可以包括线圈132和起到允许外部电源和电源模块131之间的电力的感应耦合的相关电子器件。充电线圈132优选地将来自交变电磁场的能量(例如，由充电底座提供)转化为电能以给电池充电。因此由充电线圈132提供的感应充电也便于在与系统100交互时用户的移动性，使得用户在他的/她的呼吸被监测时可以极大地移动。在可替换的变化中，然而，充电线圈132可以被完全省略(例如，在没有可再充电电池的变化中)或由配置为提供可再充电电池的有线充电的连接(例如，USB连接)代替或补充。
电子子系统130的信号处理模块135优选地耦合到呼吸传感模块110和辅助传感模块120并且起到调节由系统100检测到的信号组的作用。为了生成与用户呼吸的监测有关的分析，信号处理模块135的输出可以被进一步地处理。因此信号处理模块135优选地包括微控制器，并且可以额外地包括任何其他合适的元件或耦合到任何其他合适的元件，诸如，放大器、滤波器和/或模拟数字转换器(ADC)。
在包括微控制器的信号处理模块135的变化中，微控制器优选地配置为控制系统100的电力供给、由系统100接收的信号的处理、系统100内的电力分配和/或系统100的任何其他合适的功能。控制模块可以配置为执行以下章节2所描述的方法的至少一部分，还可以额外地或可替代地配置为执行便于用户的呼吸监测的任何其他合适的方法。在一些变化中，微控制器可以预先配置为执行给定的方法，系统100一起被配置使得微控制器不能被重配置为执行与给定的方法不同或将给定的方法修改的方法。然而，在系统100的其它变化中，微控制器可以重配置为执行不同的方法。
为了便于系统100的处理信号处理，在包括放大器的信号处理模块135的变化中，放大器起到放大信号的作用。根据相对于电子子系统130的其它元件(例如，复用器)的放大器的配置，系统可以包括任何合适数量的放大器。在一个变化中，为了放大单个信号输出路线，放大器位于复用器之后。在另一个变化中，为了将进入复用器中的多输入信道放大到复用器中，一组放大器组位于复用器之前。在又一个变化中，为了方法放大复用器的输入和输出线路，电子子系统130包括在复用器前和复用器后的包括放大器。放大器也可以耦合到配置为抑制内部信道切换瞬态(例如，在复用期间生成的)和/或抑制任何气体不期望的信号的滤波器。在变化中，电子子系统130可以包括配置为只允许一定范围的信号通过的低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器而将其它信号(例如，干扰、噪声)阻塞在信号的范围之外。电子子系统130可以额外地包括起到将模拟信号(例如，由传感器组检测到的生物信号、放大的信号、滤波的信号)转换为数字量化的ADC。电子子系统130可包括用于模拟数字信号(例如，来自多个信道)到数字量化的转换的任何合适数量的ADC。此外，电子子系统130可以包括用于信号处理/调节的任何其他合适元件。
1.3外壳
如图1所示，系统100还包括配置为封闭系统100的至少一部分的外壳140。外壳140也可以配置为可逆地耦合到系统100的元件(例如，呼吸传感模块、辅助传感模块和电子子系统)，使得系统100是模块化的系统。外壳140起到在系统100的使用寿命内保护系统100的元件的作用，并且还可以起到增强系统100的耐磨损性。外壳140优选地配置为夹住用户的衣服制品，使得外壳可以可逆地耦合到用户的衣服并且可以相对于用户是可重定位的。然而，外壳140可以额外地或可替换地配置为以任何其他合适的方式耦合到用户和/或用户的衣服。在一个变化中，外壳被集成在用户的衣服制品中(例如，接近胸部区域、接近腹部区域)并且在该变化的示例中，外壳140以半永久的方式被嵌入用户的衣服中(例如，文胸、束腰带、腰带)。
外壳140优选地是刚性的；然而，当与系统100交互时，为了提供用户的舒适度，外壳可以可替换地是柔韧可弯曲的。为了便于模块化模块性，外壳140优选地限定定义或包括能够可逆的耦合到系统100的其它元件的机械装置。在一个示例中，外壳140可以包括配置为分别耦合到系统100的其它另一个元件的相应的突出或凹陷的凹陷或突出。在另一个示例中，外壳140可以基于耦合元件之间的相互顺度合规配置为与系统100的另一个元件咬合合适搭扣配合或按压配合合适。在又一个示例中，外壳可以配置为基于与另一个元件的摩擦和/或粘合耦合到另一个元件。在一些变化中，外壳140也可以配置为提供与系统100的另一个元件的电偶耦合。例如，外壳140可以配置为耦合到传感模块110、120，并且提供传感模块110、120和电子子系统130之间的机电耦合。此外，外壳还可以是抗水的或防水的，使得外壳140的清洗不损害外壳。这样，外壳140优选地由塑料材料构成，还可以可替代地由任何其他合适的材料(例如，聚合物、橡胶、金属、陶瓷)构成。
在示例中，如在图3A-4B中所示，外壳140是塑料的并且包括配置为耦合到用户衣服的夹子142。在该示例中，外壳包括配置为可逆地耦合到封装传感模块110、120和电子子系统130的单元的夹子组件142，使得如果需要，传感模块110、120和电子子系统130可以很容易地被代替。此外，在该示例中，夹子142组件配置为机电地耦合到封装传感模块110、120和电子子系统130的单元，这样数据链路可以通过夹子组件耦合到电子子系统。在另一个示例中，外壳140的多个实例被集成到用户衣服的各种制品中，其中每个外壳实例配置为可逆地耦合到包括传感模块110、120和电子子系统130的单元。这样，为了利用系统100的模块化和为用户提供方便，用户可以可逆地将包括传感模块110、120和电子子系统130的相同单元耦合到他的/她的衣服的不同制品上。然而，可以以任何其他合适的方式配置外壳。
1.4系统-其他元件
如在图1中所示，系统100还可以包括耦合到电子子系统130的数据存储单元150，该数据存储单元150起到存储与用户的呼吸特征有关的数据的作用。数据存储单元150可以用电子子系统130、移动装置、个人电脑、外部服务器(例如，云)和/或本地服务器或上述的任何组合在配置为发送、存储和接收数据的网络中实现。优选地，来自数据存储单元150的数据被自动地、连续地发送到任何适合的外部装置；然而，可以可替代地间歇地(例如，每分钟、每小时、每天或每周)发送来自数据存储单元150的数据。
图1中还示出了，系统100还可以包括耦合到电子子系统130的数据链路160(例如，通过外壳、通过夹子组件)，该数据链路160起到将电子子系统130的至少一个元件的输出发送到移动装置、其他计算模块(例如，台式计算机、膝上计算机、平板电脑、智能手机、健康追踪装置、云)以及电子子系统130的任何合适的输入。优选地，数据链路160是无线接口；然而，数据链路160可以可选地是有线连接。在第一个变化中，数据链路160可以包括与包括在移动装置161或外部元件中的第二蓝牙模块接合的蓝牙模块，其中数据或信号由数据链路160通过蓝牙通信发送到移动装置或外部元件或数据或信号由数据链路160通过蓝牙通信从移动装置或外部元件发送。第一个变化的数据链路160可以可替代地实现其他类型的无线通信，诸如3G、4G、无线电或Wi-Fi通信。在第一个变化中，数据和/或信号在被数据链路160发送之前优选地被加密。例如，可以使用加密协议，诸如迪菲－赫尔曼密钥交换(Diffie–Hellman key exchange)、无线传输层安全(WTLS)或任何其他合适类型的协议。数据加密也可以遵从标准，诸如数据加密标准(DES)、三重数据加密标准(3-DES)或高级加密标准(AES)。
在第二个变化中，数据链路160是有线连接，其中数据链路包括有线插口连接器，使得电子子系统130可以通过移动装置和/或外部计算元件的音频插口与移动装置和/或外部计算元件通信。在包括有线插口的数据链路160的一个具体示例中，数据链路160配置为只发送来自电子子系统130的输出信号。在另一个具体的示例中，数据链路160配置为将数据发送到电子子系统130和移动装置/外部计算模块(例如，云)中的至少一个元件或从电子子系统130和移动装置/外部计算模块(例如，云)中的至少一个元件发送数据。在该示例中，数据链路160可以通过移动装置的音频插口的麦克风输入端将数据信号发送到移动装置并且可以从移动装置的音频插口的音频输出端恢复数据。在该示例中，数据链路160可以配置为通过内部集成的电路通信(I2C)、单线、主-从或任何其他合适的通信协议与移动装置通信。然而，数据链路160可以以任何其他的方式发送数据并且可以包括支持电子子系统130、移动装置和/或任何其他合适的计算元件之间的数据传输的任何类型的有线连接(如USB有线连接)。
如在图3A中所示，系统100还可以进一步地包括用户通知子系统165，其起到将用户通知提供给与系统100交互的用户，如在以下章节2所描述的。用户通知子系统165优选地耦合到电子子系统130；然而，用户通知子系统165可以额外地或可替换地以任何其他合适的方式相对于系统100配置。在变化中，用户通知子系统165配置为提供以下项的一个或多个：触觉通知、视觉通知、听觉通知和任何其他合适类型的通知。这样，在具体的示例中，用户通知子系统165可以包括以下项的一个或多个：如在图3中示出的振动电机、显示器和扬声器。
系统100还可以进一步地包括配置为基于在呼吸传感模块110、辅助传感模块120和电子子系统130的输出端接收的信号组的至少一个产生分析的处理器170。在变化中，处理器170可以配置为执行在以下章节2中所描述的方法200的实施例的至少一部分；然而，在其它变化中，处理器170可以配置为执行任何其他合适的方法。处理器170可以在任何合适的计算模块(例如，移动装置、个人电脑、云，等等)中实现。因此，为了给用户提供交互式呼吸监测，处理器170起到执行在以下章节2中所描述的方法200的至少一部分以及提供可以用来通知用户他的/她的呼吸行为的分析的作用。在分析产生期间，处理器170可以配置为基于来自呼吸传感模块110和/或辅助传感模块(例如，加速器、陀螺仪、GPS)的传感器的数据，关联在信号组中所采集的呼吸事件(咳嗽、大笑、喘气、呼吸暂停、叹气)和/或其它用户事件(例如，用户活动)。分析可以包括通常通知用户与呼吸事件和/或用户事件有关的他的/她的呼吸行为质量的产生度量，并且可以额外地或可替换地包括量化与呼吸事件和/或用户事件有关的呼吸特征(例如，速率、流参数、吸入-呼出比等)的度量。基于产生的分析，处理器170还可以配置为将用户通知(例如，建议)提供给影响他的/她的呼吸行为的用户，使得处理器促进用户呼吸行为中的变化。这样，分析、度量和建议的至少一个可以以任何合适的方式(例如,听觉上地、视觉上地、触觉上地)提供给在用户接口处的用户。因此，在示例中，处理器170的输出可以用来将通知通过以上所描述的扬声器、可视显示器和振动电机的至少一个的方式提供给用户。在一个这样的示例中，通知可以提供给在用户的移动装置处的用户。然而，处理器170可以配置为将反馈以任何其他合适的方式提供给用户。此外，处理器170的变化可以配置为实现配置为识别用户的呼吸的特征的机器学习算法(例如，指导的、非指导的)，使得使用从用户获得的呼吸数据的量提高呼吸信号组的分析。在一些变化中，机器学习算法还可以使用典型数据组训练，典型数据组配置为提供特征基本组，其配置为训练算法以从呼吸波形中区分出某些基本性状。此外，算法可以适用于来自单个用户的呼吸信号和/或来自多个用户的信号。
如生物信号监测装置领域中的技术人员将从先前的详细描述中和从附图和权利要求中意识到，可以对以上所描述的系统100的实施例、变化、示例和具体的应用做出修改和改变而不脱离系统100的范围。
2.方法
如在图4中所示，监测用户呼吸的方法200的实施例包括：接收来自用户的一呼吸信号组S210；接收配置为便于从信号组提取呼吸特征组的辅助信号组S220；从信号组和辅助信号组产生数据集S230；基于从呼吸信号组和辅助信号组中的至少一个提取的特征，自动地将用户事件和数据集的一部分关联S240；从数据集的一部分生成度量和从数据集生成可比较的度量S250；基于用户事件、度量和可比较的度量产生分析S260；以及基于分析S270将用户通知提供给用户。方法200还可包括提供度量、度量中的趋势以及用户和第二实体中的至少一个的关联S280，这可以使第二实体能够便于用户呼吸行为的监测。方法200可以用来便于用户的呼吸的监测并且还可以起到辅助用户修改他的/她的行为以有益的方式调整他的/她的呼吸行为。
框S210详述：接收来自用户的呼吸信号组，并且为了产生可以用于监测用户呼吸的呼吸数据和/或度量而起到接收来自用户的信号组的作用。框S210优选地使用以上章节1中所描述的系统100实施例，并且更具体地使用以上描述的呼吸传感模块的变化来实现；然而，框S210可以使用配置为监测来自用户的呼吸信号的任何合适的传感器系统来实现。框S210中的呼吸信号组优选地被连续地和基本上实时地接收和发送；然而，信号组可以替代地被非连续地和/或非实时地接收和发送。优选地，呼吸信号组是在跨越时间点组的时间窗内(例如，分钟时间窗、小时时间窗、24小时时间窗)内接收的，使得可以在时间窗内监测用户呼吸行为，以便将从信号组生成的分析链接到与用户相关的时间窗。
在一些变化中，框S210可以包括将任务提供给用户S212，其中任务便于来自用户的呼吸信号组的提供和/或接收。在一个变化中，任务可以通过在用户的计算装置(例如，移动装置、平板电脑、个人计算机，等等)上执行的应用的方式来提供，其中计算装置是可耦合到接收该组呼吸信号组的系统的实施例的。另外，任务的提供优选地基本与呼吸信号组的接收同时执行，使得呼吸信号组和任务基本上是同步的。然而，可以使用任何其他合适的系统和/不需要时间同步以任何其他合适的方式提供任务。
任务优选地能够使用户调节他的/他的呼吸状态，这可以间接地和/或直接地影响用户的任何其他合适的预知的神经认知和/或生理的状态。在变化中，任务可以起到影响以下项的任何一个或多个的作用：用户的病灶聚焦点、用户的注意力、用户的精神压力等级、用户的生理压力等级、用户的疲劳、用户的平衡、用户的心血管健康、用户的呼吸健康和用户的任何其他合适的预知的神经认知和/或生理状态。在一个示例中，可以以执行在用户的移动装置上执行的游戏的形式提供任务，其中游戏辅助用户达到期望的和/或有益的呼吸状态。在示例中，因此，为了调整用户的呼吸状态，因此游戏可以将反馈提供给用户。在具体的示例中，游戏可以指导用户保持在移动装置的显示器处表达的动画对象(例如，羽毛、钟摆、跷跷板)的一部分位置，其中用户通过调节呼吸参数(例如，呼吸速率、呼吸波形轮廓，等等)来保持动画对象的位置部分。因此任务的用户表现可以基于用户保持期望的呼吸状态的持续期间、表征用户呼吸状态中的变化的方差度量(例如，标准差、方差)、表征与用户的和/或一个或多个额外的用户的过去的表现相关的任务的用户表现的社会比较度量和/或任何其他合适的表现度量来确定。
框S220详述：接收配置为便于从呼吸信号组中提取呼吸特征组的辅助信号组，并且起到提供便于指示呼吸特征的呼吸信号的处理的附加数据。框S220可以能够从不表征用户呼吸的信号中区分出表征用户呼吸的信号并且可以提供可以通过考虑来自用户和/或用户环境的其它数据来丰富分析的附加数据。框S220可以额外地或可替换地能够使给用户的通知产生和/或将通知提供给用户，如以下关于框S270所描述的。框S220优选地使用以上章节1中所描述的系统100的实施例，并且更具体地使用包括以上描述的加速器、陀螺仪和GPS的至少一个的辅助传感模块的变化来实现；然而，框S220可以使用配置为检测来自用户的辅助信号的任何合适的传感器系统来实现。类似于框S210，框S220中的辅助信号组优选地被连续地基本上实时地接收和发送；然而，辅助信号组可以可替代地被非连续地和/或非实时地接收和发送。此外，可以自动地和/或手动地(例如，在用户输入时，在由其他实体输入时)接收辅助信号组。优选地，也可以在跨越时间点组的时间窗内(例如，分钟时间窗、小时时间窗、24小时时间窗)接收辅助信号组。
在一个变化中，辅助信号组可以通过提供呼吸信号组的用户来被至少部分地提供。在该变化中，辅助信号组可以包括由用户提供的信息，其中关于执行可以影响用户的呼吸、神经认知和/或其它生理状态的活动，信息指示用户的个人偏好。在一个示例中，由用户提供的信息可以包括以下项的任意一个或多个：饮食偏好(例如，喜欢的食物、喜欢的餐馆、食物过敏，等等)、锻炼偏好(例如，喜欢的健身房的位置、喜欢的锻炼类型)、减小压力的活动偏好(例如，阅读、看电影、社交活动，等等)以及用户的任何其他合适的偏好。然后可以使用有利于辅助信号组的信息，例如，将个性化的通知提供给用户(例如，在框S270中)和/或用于影响用户呼吸的任何其他合适的目的。在该变化中，例如可以基于由用户和/或与用户相关的另一个实体在输入模块处(例如，键盘、小键盘、触摸屏、声音检测模块，等等)提供的输入来手动地恢复信息。额外地或可替换地，例如可以基于状态更新、位置登记、供应商核查和服务提供者的核查的用户社交网络以及任何其他合适的社交网络的访问自动地恢复信息。额外地或可替换地，可以使用配置为检测用户的食物/饮料消耗(例如，光谱仪)、用户的活动等级(例如，加速器、陀螺仪)、用户的位置(例如，GPS元件)中的一个或多个传感器和/或任何其他合适的传感器自动地恢复信息。
在一些变化中，在框S220中接收的辅助信号组可以基于加速器信号和/或陀螺仪信号，用来将与用户呼吸特征不相关的用户运动从与用户呼吸特征相关的用户的运动中区分出来。例如，与躺下来或坐直相关的用户的运动可以在框S210的示例中的呼吸传感模块处产生信号检测，并且来自在框S220中使用的辅助传感模块的信号可以用来将躺下来或坐直产生的干扰数据和直接与用户的呼吸特征相关的数据分开。额外地或可替代地，在一些变化中，辅助信号组可以用来丰富框S230中产生的数据组。在一个示例中，来自辅助传感模块的GPS的信号可以指示用户在健身房，并且为在用户在健身房时采集的呼吸信号提供标签或标记。在另一个示例中，来自辅助传感模块的加速器的信号可以指示用户在跑步，并且为在用户在跑步时采集的呼吸信号提供标签或标记。在又一个示例中，来自辅助传感模块的陀螺仪的信号可以指示用户躺下来了，并且为在用户在躺下来时采集的呼吸信号提供标签或标记。这样，辅助信号可以用来额外地或可替代地识别可与产生自呼吸信号组和/或辅助信号组的数据相关的用户的活动和/或事件。
在呼吸信号组中表征并且使用辅助信号组提取的呼吸特征组优选地包括以下项的任何一个或多个：呼吸速率(例如，每秒呼吸数)、呼吸深度、呼吸浅度、吸入呼出比、胸廓变化、潮气量(或其估计)、吸气流量(例如，峰值、平均值)、呼气流量(例如，峰值、平均值)、分数吸气时长、呼吸功、相位角、呼吸波形的形态(例如，形状、波形下的面积、波形的规律，等等)、任何其他合适的呼吸特征以及任何其他合适的呼吸特征衍生物。关于呼吸波形的形态，框S210和/或框S220可以能够表征呼吸特征，例如，包括由呼吸波形指示的吸入和呼出之间的转变的清晰度、由呼吸波形指示的用户保持的呼吸长度或任何其他合适的因素。此外，接收的呼吸特征组可以指示与大笑、叹气、喘息、咳嗽、呼吸暂停相关的呼吸事件和/或与用户的呼吸相关的任何其他合适的事件。此外，呼吸特征的提取可以包括实现配置为识别用户的呼吸的特征的机器学习算法(例如，指导的、非指导的)，使得使用从用户获得的呼吸数据的量提高呼吸信号组的分析。在一些变化中，机器学习算法还可以使用典型数据组训练，典型数据组配置为提供特征基本组，其配置为训练算法以从呼吸波形中区分出某些基本性状。此外，算法可以适用于来自单个用户的呼吸信号和/或来自多个用户的信号。
框S230详述：产生源自呼吸信号组和辅助信号组的数据集，并且起到将在框S210和S220接收的信号转换为用于表征用户呼吸的度量量化数据组。优选地，框S230包括将由以上描述的传感模块的实施例产生的电信号(例如，电阻、电压、阻抗或电容)转换为量化参数组。优选地，量化参数组在给定的时间窗(例如，呼吸信号和/或辅助信号在该时间窗期间接收)内的时间点产生，以便基于表征用户呼吸的呼吸特征组的至少一个特征促进度量中的趋势的产生。此外，数据集优选地包括可以从中提取呼吸特征组的至少呼吸特征的值中的绝对值和变化的数据。在示例中，对于信号采集的时间窗的每个时间点，数据集捕捉呼吸速率(例如，每秒呼吸数)、呼吸深度、呼吸浅度、吸入呼出比、胸廓变化、潮气量(或其估计)、吸气流量、呼气流量、呼吸功、相位角、呼吸波形的形态(例如，形状、波形下的面积、波形的规律，等等)、任何其他合适的呼吸特征以及任何其他合适的呼吸特征衍生物的值。额外地，数据集可以包括量化数据，诸如表征给定的呼吸特征的值的期望范围(例如，在目标范围内、在目标范围之下、在目标范围之上)的合格数据。
框S240详述：基于从所述呼吸信号组和所述辅助信号组的至少一个提取的特征，自动地将用户事件与所述数据集的一部分关联，并且起到识别和标记数据集内的用户事件的作用。这样，框S240可以将用户事件(例如，活动、呼吸事件)与表征呼吸特征组的至少一个呼吸特征数据集的部分关联。用户事件可以限定从来自辅助信号数据中的定义用户活动(例如，锻炼、休息、睡觉)、，从来自辅助信号数据中定义的用户的方向(例如，无精打采地立、坐或行、坐着、躺下来)，)、从来自辅助信号数据定义中的用户位置和/或从来自呼吸信号数据和/或辅助信号数据定义中的用户呼吸事件(例如，呼吸暂停、大笑、咳嗽、喘气)。用户事件可以额外地或可替换地源自用户的电子信息的接入访问，包括由用户的社交网络中接入可访问的信息。例如，源自用户的社交网络的状态更新、检验登入和/或任何其他合适的信息可以用来确定用户事件。这样，为了给用户事件创建唯一的特征，从呼吸信号和/或辅助信号识别的特征事件可以在数据集中自动地被标记。如在图5A-5D中所示，用户事件可以包括在数据组中可识别的信号特征，基于信号模式、信号幅度、信号频率、信号接收、信号均匀性等。在图5A-5D中的示例所示，与说话、大笑和咳嗽相关的信号特征可以被识别为与数据组的部分相关的呼吸事件。在其它示例中，来自加速器和/或陀螺仪数据的特征用于识别和关联数据集的部分的用户活动。为了丰富基于数据集的分析，框S240还可以包括将源自辅助信号组的用户环境(例如，位置、温度，等)的条件与数据集的一部分和/或用户事件关联。框S240使用以上章节1中所描述的系统100的实施例并且具体是使用以上所描述的处理器的变化来优选地实现。然而，框S240可以可替换地使用任何其他合适的处理元件来实现。
框S250详述:从数据集的部分和基于数据组的可比较的度量生成度量，并且基于接收的呼吸信号组、接收的辅助信号组和在数据集内识别的任何相关的呼吸事件，起到生成度量和/或度量中的趋势的作用。优选地，基于合并在框S210中接收的呼吸信号组内采集的多个呼吸特征确定度量，使得度量是表征用户呼吸状态的整体状态的综合度量。然而，在框S250中产生度量可以额外地或可替代地包括产生表征在框S210中接收的信号组内采集的单个呼吸特征(例如，呼吸速率、流量参数)的度量。度量优选地以合并与在框S240中识别的用户事件有关的数据的一个或多个时间点的方式产生，使得度量表征与用户事件相关的数据集部分。
优选地，可比较的度量是在与用户事件相关的数据集的部分确定的度量中的趋势，其中度量中的趋势在时间窗内或在采集信号的时间窗的子集中产生。时间窗可以包括与用户事件相关的次数或可以忽略与用户事件相关的次数。此外，时间窗优选地在持续时间上比用户事件的持续时间要更长，但是可以可替换地在持续时间上比用户事件持续的时间要短或等于用户事件持续时间。在一个示例中，可比较的度量可以包括在跨越时间窗的时间点组上绘制度量的图表；然而，度量中的趋势可以可替换地是显示度量中的或时间内的或任何其他合适的参数中的变化的任何合适的画面。在一个变化中，可比较的度量可以包括在时间窗内或信号采集期间的时间窗的子集内计算的平均度量，其可以便于与用户事件相关的度量和与数据集的其他部分相关的比较度量(例如，平均度量)之间的比较。在又一个变化中，可比较的度量可以包括用户事件的至少一个其它出现确定的度量。在又一个变化中，为了便于相同的或不同的人口特征的用户之间的比较，可比较的度量可以从采集自至少一个其它用户的信号获得。
在框S250的一些变化中，度量可以从在框S212中提供的任务用户表现中获得，使得度量不直接从用户呼吸中计算，而是可替代地从与用户呼吸间接有关的任务的用户性能中计算。在示例中，度量可以表征在执行任务时的用户保持期望的呼吸状态的持续时间、表征在执行任务时的用户呼吸状态中的变化的方差度量(例如，标准差、方差)、表征任务的用户表现相对于用户的过去的表现和/或一个或多个额外的用户的社交比较度量和/或任何其他合适的表现度量。
框S260详述：基于用户事件、度量以及度量中的趋势产生分析，并且起到以对用户有意义的方式便于用户事件和用户呼吸特征的度量之间的关联的作用。优选地，用户事件与在跨越用户事件的时间点处确定的度量相关，使得可以在时间上做出用户事件和度量(例如，与用户事件相关的度量和可比较的度量)之间的直接关联。在一个示例中，基于多个特征量化用户呼吸效率的度量可以与用户锻炼事件关联，使得呼吸效率度量描述在跨越用户锻炼会话的时间点的用户呼吸效率。在另一个示例中，量化用户呼吸深度的度量可以与有压力的用户事件(例如，考试时期)关联，使得呼吸深度度量描述在跨越用户考试时期的时间点处的用户呼吸深度。在另一个示例中，度量的图表(例如，呼吸深度与时间的对比或综合呼吸度量与时间的对比)由用户事件(例如，睡觉时期、压力时期)的指示共同提出。
在一个变化中，分析可以比较与用户事件相关的度量和与用户事件不相关的可比较的度量，使得分析提供对不同用户状态的呼吸特征之间的差别和/或相似点的洞察。在一个实例中，分析可以提供对当用户在经历压力(即，用户事件)和当用户不经历压力时的用户呼吸特征的洞察，使得分析可以通知用户与用户压力相关的呼吸行为。在另一个示例中，分析可以提供对当用户很好地执行任务时和当用户没有很好地执行任务时的呼吸特征的洞察，使得分析可以通知用户与执行任务的能力相关的呼吸行为。
在另一个变化中，分析可以比较与用户事件相关的度量和用户事件的另一个出现确定的可比较的度量，使得分析便于与相同的用户事件的重复性能有关的呼吸行为的变化的确定。在示例中，分析可以提供对与一段时间内的跑步相关的用户的呼吸行为的洞察，使得用户可以基于分析改进他/她在跑步期间的呼吸行为。在另一个示例中，分析可以提供对与一段时间内的压力相关的用户的呼吸行为的洞察，使得用户可以基于分析追踪他/她在压力时期的期间的呼吸行为。
框S270详述：基于分析将用户通知提供给用户，并且起到提供促进用户呼吸行为中的变化的机制的作用。用户通知优选地包括与用户的“呼吸状态”有关的信息，并且可以与用户事件或用户事件的预期出现相关。在一些变化中，用户通知可以指示度量的升高、下降或稳定的等级和/或在期望的范围之内或之外的度量。优选地用户通知可以基本上实时地被提供(例如，在3个呼吸周期内)，但是在一些变化中，可以被非实时地提供。此外，用户通知可以连续地被提供，但是在一些变化中，可以被非连续地提供。此外，一旦传感器指示用户处在特定的环境中，来自(例如，辅助传感模块的)传感器的数据可以额外地或可替换地用于生成引导用户监测他的/她的呼吸行为用户通知。例如，一旦GPS和/或加速器指示用户正在健身房环境内锻炼，来自GPS和加速器的数据可以用来生成引导用户呼吸行为的用户通知。可以通过配置为将消息发送到用户的消息传递客户端的方式将用户通知提供给用户，并且在示例中，用户通知可以包括文本消息传递客户端、应用内的消息传递客户端、邮件客户端和任何其他合适的消息传递客户端。在其它示例中，可以以任何其他合适的方式将用户通知提供给用户(例如，视觉呈现、以听觉方式提供、以能触知/触觉方式提供，等等)。这样，在一个应用中，可以基本上实时地(例如，三个呼吸周期内)在由用户佩戴的呼吸监测系统的触觉模块(例如，包括振动电机的模块)提供用户通知。可以通过耦合到以上所描述的系统100的实施例或与以上所描述的系统100的实施例通信的计算装置(例如，移动装置、平板电脑、个人电脑，等等)的方式来提供用户通知；然而，可以使用任何其他合适的装置或元件提供用户通知。
在一个示例中，用户通知可以指示用户的呼吸深度在进入压力体验时减小，使得用户可以调节他的/她的呼吸行为以应付压力体验。在另一个示例中，如用户呼吸所指示的，用户通知可以指示用户已经在给定的持续时间内处在压力状态中。在另一个示例中，用户通知可以指示用户呼吸在锻炼期间是没有效率的(例如，基于呼吸效率度量)，使得用户能够根据通知来调整他的/她的呼吸。在一些变化中，用户通知可以额外地包括对用户的明确的指令以执行积极地影响用户呼吸的特定行动(例如，更深的呼吸、更浅的呼吸、调整姿态，等等)。因此，基于用户的至少一个度量，用户通知优选地、系统地以及反复地促进用户的呼吸状态的分析并且提供警告和/或建议以基本上实时地促进用户呼吸的管理和监测。
在方法200的一些变化中，其中用户在辅助信号中提供的他的/她的个人偏好，在框S270中提供的用户通知可以是个性化的通知以基于用户的个人偏好执行影响用户呼吸/神经认知/生理状态的活动。例如，为了减小如在框S260中确定的分析中所指示的压力状态，框S270可以包括提供使用户执行他/她更喜欢的体力活动的通知。在具体的示例中，如果用户具有对舞蹈的喜好，并且被确定处在可以由体力活动改善的压力状态中，在框S270中提供的用户通知可以建议用户参加本地健身房的舞蹈课，或去用户熟悉的舞蹈俱乐部。在示例的其它变化中，然而，用户通知可以基于用户的个人偏好给用户建议任何其他合适的活动。
如在图4中所示，方法200还可以包括框S280，其详述：提供度量、度量中的趋势和与用户和第二实体的至少一个的关联。框S280起到通过第二实体便于用户的呼吸的监测的作用。第二实体优选地是用户的护理者，诸如父母、家庭成员、健康教练、私人培训师、老师、主管、老板或服务用户的健康看护专业人员；然而，第二实体可以可替换的是监测用户的呼吸的任何实体(例如，人类、处理元件)。优选地，第二实体具有对提供给用户的全部分析以及提供给用户的用户通知的访问权限。额外地，第二实体可以具有对用于多个用户的分析和/或通知的访问权限。在示例中，私人培训师可以具有对他的或她的受训人的分析和/或通知的访问权限，使得私人培训师可以同时监测多个患者的呼吸。
系统100和方法200的变化包括所描述的组件和过程的任意组合或置换。此外，优选的方法的各个过程可以至少部分地作为配置为接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器被体现或实现。指令优选地由计算机可执行组件执行，计算机可执行组件优选地与系统和控制模块155和/或处理器的一个或多个部分整合。计算机可读介质可以被存储在任何合适的计算机可读媒介上，诸如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学装置(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的装置。计算机可执行组件优选地是通用或专用处理器，但是任何合适的专用硬件装置或硬件/固件组合装置可以额外地或可替换地执行指令。
附图说明了系统、方法的结构、功能和可能的实现的操作以及根据优选的实施例、示例性配置和其变化的计算机程序产品。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、片段、步骤或包括用于实现具体逻辑功能的一个或多个可执行指令的部分代码。应该说明的是，在一些可替代的实现中，在框中说明的功能可以不按照附图中所说明的顺序发生。例如，根据涉及到的功能，接连示出的两个框实际上可以基本上同时执行或这些框有时可以以相反的顺序执行。还应该说明的是，框图和/或流程图说明中的每个框，以及框图和/或流程图说明中的框的组合可以由执行具体功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本领域的技术人员从先前的详细描述中和从附图以及权利要求中，将意识到可以对本发明的优选的实施例做出修改和改变而不违背以下权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (26)

1.一种用于监测用户呼吸的系统，包括：
外壳，其配置为附着到用户穿着的衣服上；
所述外壳内的呼吸传感模块，所述呼吸传感模块包括传感器，所述传感器包括第一电容器板和第二电容器板，所述第一电容器板和第二电容器板被非刚性材料分开并且配置为位于用户的衣服和用户的身体之间，所述传感器配置为：
基于所述第一电容器板相对于所述第二电容器板的偏转的检测，产生指示用户的呼吸的电信号组，所述偏转由从用户的呼吸产生的所述传感器的压缩和解压缩引起；
所述外壳内的电子子系统，所述电子子系统配置为调节所述电信号组；以及
所述外壳内的处理器，所述处理器包括：配置为将来自所述电子子系统的所述电信号组转换为表征所述用户的呼吸特征组的数据集的第一模块；配置为自动地将用户事件和所述数据集的一部分关联的第二模块；配置为基于所述用户事件和产生自所述数据集的所述部分的度量产生分析的第三模块；以及配置为基于所述分析产生指示所述用户的呼吸的用户通知的第四模块；
其中所述外壳配置为将所述传感器耦合到用户身体的表面。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电容器板和第二电容器板配置为取向平行于在传感器-用户接口处的用户身体的表面的面，使得所述传感器检测由用户的呼吸产生的垂直于所述第一电容器板和第二电容器板的面的偏转。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括所述外壳内的辅助传感模块，所述辅助传感模块配置为在所述用户呼吸期间检测辅助信号组，其中：
所述电子子系统还配置为调节所述辅助信号组；
所述第一模块还配置为将来自所述电子子系统的所述电信号组和所述辅助信号组转换为表征所述用户的呼吸特征组的数据集；以及
所述用户事件源自所述辅助信号组。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述辅助传感模块还包括被配置为能够识别与所述用户事件相关的用户位置的GPS传感器。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述辅助传感模块还包括配置为能够确定所述用户呼吸期间用户的心血管特征的脉搏血氧传感器和心电图传感器中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述外壳配置为接近于用户的胸部区域和腹部区域的至少一个而耦合到用户。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括夹子，所述夹子机械地耦合到所述外壳，并且配置为将所述外壳耦合到用户的衣服制品。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述外壳配置为接近用户的所述胸部区域和所述腹部区域的至少一个而嵌入用户的衣服制品内。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还配置为在用户的移动装置处将用户通知发送到用户。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述处理器的所述第一模块处产生的所述呼吸特征组包括所述用户的呼吸的呼吸深度、呼吸浅度、胸廓变化、呼吸功以及相位角。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器包括耦合到压力传感器的流体电容器，并且其中，所述流体电容器的偏转或变形在指示用户的呼吸的压力传感器处的压力中引起变化。
12.根据权利要求2所述的系统，其中，所述传感器-用户接口是沿着通过用户的躯干的浅表深轴取代的区域。
13.一种用于监测用户呼吸的系统，包括：
呼吸传感模块，其配置为在所述用户呼吸期间检测呼吸信号组以响应于从垂直于传感器-用户接口方向施加的力，其中，所述传感器-用户接口限定为从用户的表面的浅表方向中替换的区域，所述呼吸传感模块包括传感器，所述传感器具有第一电容器板和第二电容器板，所述第一电容器板和第二电容器板被非刚性材料分开并且配置为位于用户的衣服和用户的表面之间，所述第一电容器板和第二电容器板配置为取向平行于在传感器-用户接口处的用户的表面的面，使得所述传感器检测由用户的呼吸产生的垂直于所述第一电容器板和第二电容器板的面的偏转；
外壳，其支撑所述呼吸模块并且配置为将所述呼吸传感模块在所述传感器-用户接口处耦合到用户；
电子子系统，其配置为调节所述呼吸信号组；
用户通知模块，其耦合到所述电子子系统并且配置为基于源自所述呼吸信号组的分析，将通知发送给用户；以及
所述外壳内的处理器，所述处理器包括：配置为将来自所述电子子系统的所述呼吸信号组转换为表征所述用户的呼吸特征组的数据集的第一模块；配置为自动地将用户事件和所述数据集的一部分关联的第二模块；配置为基于所述用户事件和产生自所述数据集的所述部分的度量产生分析的第三模块；以及配置为基于所述分析产生指示所述用户呼吸的用户通知的第四模块。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括辅助传感模块，所述辅助传感模块配置为在所述用户呼吸期间检测来自用户和用户的环境的辅助信号组，其中：
所述外壳还支撑所述辅助传感模块，并且还配置为将所述辅助传感模块在所述传感器-用户接口处耦合到用户；
所述电子子系统还配置为调节所述辅助信号组；
所述用户通知模块还配置为基于源自所述呼吸信号组和所述辅助信号组的分析，将通知发送给用户；
所述第一模块还配置为将来自所述电子子系统的所述呼吸信号组和所述辅助信号组转换为表征所述用户的呼吸特征组的数据集；以及
所述用户事件源自所述辅助信号组。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述传感器配置为基于所述第一电容器板相对于所述第二电容器板的偏转检测所述呼吸信号组，所述偏转响应于所述用户的呼吸。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述传感器包括耦合到压力传感器的流体电容器，并且其中，所述流体电容器的偏转或变形在指示用户呼吸的压力传感器处的压力中引起变化。
17.一种用于监测用户呼吸的方法，包括：
在用户和封装在外壳中的呼吸传感模块之间建立传感器-用户接口，所述传感器-用户接口包括单一触点，所述呼吸传感模块包括被非刚性材料分开的第一电容器板和第二电容器板，所述外壳通过夹子耦合到所述用户；
在时间点组上从位于用户的衣服和用户的身体之间的第一电容器板和第二电容器板产生呼吸信号组，所述呼吸信号组基于所述第一电容器板相对于所述第二电容器板的偏转的检测而产生，所述偏转由从用户的呼吸产生的所述呼吸传感模块的压缩和解压缩引起；
产生源自所述呼吸信号组的数据集；
基于从所述呼吸信号组提取的特征，自动地将用户事件与所述数据集的一部分关联；
从所述数据集的所述部分产生度量以及产生源自所述数据集可比较的度量，其中，所述度量和所述可比较的度量基于呼吸特征组的至少一个呼吸特征；
基于所述用户事件、所述度量和所述可比较的度量生成分析；以及
基于所述分析将用户通知提供给用户，其中，所述用户通知便于所述用户呼吸的监测。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，自动地将所述用户事件和所述数据集的所述部分关联包括基于所述呼吸信号组自动地识别在所产生的所述数据集中的呼吸特性。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括在所述时间点组上接收辅助信号组，所述辅助信号组配置为便于从所述呼吸信号组提取呼吸特征组，其中：
所述数据集源自所述呼吸信号组和所述辅助信号组，所述数据集表征所述呼吸特征组；以及
所述特征从所述呼吸信号组和所述辅助信号组的至少一个被提取。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括在配置为支持对用户方向和用户活动进行检测的辅助传感模块处检测所述用户事件。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，产生所述度量包括产生表征所述用户的呼吸的呼吸深度、呼吸浅度、胸廓变化、呼吸功以及相位角的量化度量。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述通知指示用户应该执行将会提高由所述度量测量的、所述用户的呼吸有关的状态的活动。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括在用户的移动装置处将任务提供到用户，其中，所述任务便于所述呼吸信号组的接收，并且自动地在用户的所述移动装置处将所述通知发送到用户。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括自动地检测用户的所述活动的表现。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，产生所述呼吸信号组还包括检测由用户的呼吸产生的垂直于所述第一电容器板和第二电容器板的面的偏转，所述第一电容器板和第二电容器板取向平行于在传感器-用户接口处的用户身体的表面的面。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，所述呼吸传感模块包括耦合到压力传感器的流体电容器，并且其中，所述流体电容器的偏转或变形在指示用户呼吸的压力传感器处的压力中引起变化。
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