CN110800042A - 防打鼾装置、防打鼾方法和程序 - Google Patents

防打鼾装置、防打鼾方法和程序 Download PDF

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Abstract

一种防打鼾装置包括：低频声音生成设备，其将低频声音施加到产生打鼾声的受试者；以及包括电路系统的控制器，该电路系统将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，以及当影响高于阈值时，使低频声音生成设备将低频声音施加到受试者。

Description

防打鼾装置、防打鼾方法和程序
相关申请的交叉引用
本申请基于2017年5月25日提交的美国临时申请No.62/511,263和2017年12月15日提交的美国临时申请No.62/599,032以及2018年5月2日提交的美国临时申请No.62/666,027，并要求这些申请的优先权权益。这些申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明针对防打鼾装置、防打鼾方法以及接收受试者的打鼾声并将低频声音传送到受试者以便停止打鼾的程序。
背景技术
打鼾是一般人群中的普遍疾病。据估计，慢性打鼾的患病率在成年男性中为40％，在成年女性中为20％(NPL 1)。打鼾声由许多因素确定(NPL 2)：包括呼吸的路径(NPL 3)、上呼吸道变窄(NPL 4)以及睡眠阶段和身体姿势(NPL 5)。
打鼾是导致医学上的发病率和死亡率的阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的重要表现之一(NPL 6)。因此，大多数发明人聚焦于OSA治疗(PL 1、PL 2、PL 3、NPL 7)。但是，这些治疗需要行为改变或侵入性操作。
打鼾声对于打鼾者的床伴也是大问题。对于抑制打鼾声的影响有许多尝试。耳塞是抑制打鼾噪声的影响的最常见的解决方案。但是，耳塞也会抑制重要的声音，例如警报系统的声音。此外，耳塞的附接要求行为改变。噪声消除系统是消除打鼾声的一种尝试(PL4)；但是，它要求行为改变，并且不可能有效地抑制打鼾声。另一种策略是采用一种带有眼罩的系统，当打鼾声强度超过预定阈值时，该眼罩会辐射闪光(PL 5)。该应用试图避免影响用户的正常睡眠；但是，将眼罩附接到用户要求行为改变。防打鼾床系统(PL 6)试图通过改变床的配置来停止打鼾。该系统采用特殊的床，即，其不适用于使用普通床的受试者。
专利文献引用列表
PL 1 T.R.Shantha,“Device for snoring and obstructive sleep apneatreatment,”US9072613B2。
PL 2 F.Li,Z.Li,“Method and device for intelligently stoppingsnoring,”WO2015027744A1。
PL 3 W.Li,“Anti-snoring device,”US9554938B2。
PL 4 G.Raviv,“Snoring suppression system,”US5444786A。
PL 5 H.Bruckhoff,“Device for snoring prevention,”EP0493719A1.
PL 6 H.-D.Lin,“Automated anti-snoring bed system,”US8418289B2.
非专利文献引用列表
NPL 1 V.Hoffstein,“Apnea and snoring:state of the art and futuredirections,”Acta Otorhinolaryngol Belg 2002；56(2):205–36.
NPL 2 D.Pevernagie,R.M.Aarts,M.De Meyer,“The acoustics of snoring,”Sleep Med Rev.2010Apr；14(2):131-44.
NPL 3 Liistro G,Stanescu D,Veriter C.Pattern of simulated snoring isdifferent through mouth and nose.J Appl Physiol 1991；70(6):2736–41.
NPL 4 S.J.Quinn,N.Daly,P.D.Ellis,“Observation of themechanism ofsnoring using sleep nasendoscopy,”Clin Otolaryngol1995；20(4):360–4.
NPL 5 H.Nakano,T.Ikeda,M.Hayashi,E.Ohshima,A.Onizuka,“Effects of bodyposition on snoring in apneic and nonapneic snorers,”Sleep 2003；26(2):169–72.
NPL 6 N.M.Punjabi,“The Epidemiology of Adult Obstructive SleepApnea,”Proc Am Thorac Soc.2008Feb 15；5(2):136-43.
NPL 7 http://www.sleepreviewmag.com/2014/09/alternative-therapies-obstructive-sleep-apnea/
发明内容
根据本发明的一个方面，一种防打鼾装置包括：低频声音生成设备，其将低频声音施加到产生打鼾声的受试者；以及包括电路系统的控制器，该电路系统将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，以及当影响高于阈值时使低频声音生成设备将低频声音施加到受试者。
根据本发明的另一方面，一种防打鼾装置包括：第一声音发生器-消除器，其将第一低频声音施加到第一受试者；第二声音发生器-消除器，其将第二低频声音施加到所述第一受试者旁边的第二受试者；以及包括电路系统的控制器，该电路系统检测所述第一受试者或所述第二受试者是否产生打鼾声，将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，当影响高于阈值时使所述第一声音发生器-消除器和所述第二声音发生器-消除器中的一个将所述第一低频声音或所述第二低频声音施加到所述第一受试者或所述第二受试者，以及使所述第一声音发生器-消除器和所述第二声音发生器-消除器中的另一个施加抑制打鼾声的影响的所述第一低频声音或所述第二低频声音。
根据本发明的又一方面，一种防打鼾装置包括：刺激设备，其向产生打鼾声的第一受试者施加刺激；噪声消除设备，其向在所述第一受试者旁边的第二受试者施加消除打鼾声的声音；以及包括电路系统的控制器，该电路系统将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，当影响高于阈值时使刺激设备向所述第一受试者施加刺激，以及使噪声消除设备向所述第二受试者施加消除打鼾声的声音。
根据本发明的又一方面，一种防打鼾方法包括将由受试者产生的打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，以及在影响高于阈值时将低频声音施加到受试者。
根据本发明的又一方面，一种防打鼾方法包括检测第一受试者或所述第一受试者旁边的第二受试者是否产生打鼾声，将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，在影响高于阈值时将第一低频声音或第二低频声音施加到所述第一受试者或所述第二受试者；以及施加抑制打鼾声的影响的所述第一低频声音或所述第二低频声音。
根据本发明的又一方面，一种防打鼾方法包括将打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，当影响高于阈值时向第一受试者施加刺激，以及向所述第一受试者旁边的第二受试者施加消除打鼾声的声音。
根据本发明的又一方面，一种非暂态计算机可读介质具有其上存储的程序，该程序在由计算机执行时，使计算机执行防打鼾方法，该方法包括将由受试者产生的打鼾声转换成接收到的信号，从接收到的信号中获得打鼾声信息，处理打鼾声信息使得打鼾声的影响基于打鼾声信息确定，以及在影响高于阈值时向受试者施加低频声音。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述更好地理解本发明，将容易获得对本发明及其许多伴随优点的更完整的理解，其中：
图1是使用辐射到受试者的次声(infrasound)的防打鼾装置的示意图。
图2是安装在恰好在打鼾者下方的床下面的空间处的防打鼾装置的示意图。
图3是聚焦在受试者身体的位置处的次声发生器的示意图。
图4是防打鼾装置的示意图，该防打鼾装置使用向受试者辐射次声的次声发生器和向床伴辐射次声以便抑制次声的影响的次声消除器。
图5是采用多个次声消除器以便有效地抑制次声对相邻者的影响的防打鼾装置的示意图。
图6是采用多个次声发生器-消除器以便在一个人打鼾时针对打鼾的这一个人选择性地进行次声刺激的防打鼾装置的示意图。
图7是打鼾者、床伴、次声发生器和次声消除器的位置的示意图。
图8是使用噪声消除扬声器的防打鼾装置的示意图，该噪声消除扬声器向床伴辐射声音以消除噪声，并向打鼾者施加刺激。
图9是防打鼾装置的示意图，该防打鼾装置使用噪声消除扬声器和低频声音发生器，以便向床伴辐射声音以消除噪声，并向打鼾者辐射低频声音以抑制打鼾。
图10是防打鼾装置的示意图，该防打鼾装置采用多个低频声音发生器-噪声消除器，以便向打鼾者辐射低频声音，并向潜在打鼾者辐射声音以消除噪声。
图11是具有两个麦克风的低频声音发生器的示意图，该低频声音发生器即使在头部位置变化时，也会向打鼾者的头部辐射低频声音。
图12是根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法。
图13示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置采用了多个次声发生器-消除器以便在一个人打鼾时针对打鼾的这一个人选择性地进行次声刺激。
图14示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置采用具有两个麦克风的低频声音发生器，该低频声音发生器即使在头部位置变化时，也会向打鼾者的头部辐射低频声音。
图15示出了具有麦克风和红外相机的低频声音发生器的示意图，该低频声音发生器即使在头部位置变化时，也会向打鼾者的头部辐射低频声音。
图16示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置通过无线连接或有线连接将打鼾声信息和次声辐射信息传递到数据中心。
具体实施方式
现在将参考附图描述实施例，其中贯穿各个附图，相同的附图标记指代对应或相同的元件。
根据本发明的实施例的使用次声的防打鼾装置包括检测打鼾者000的打鼾声002并将次声008辐射到打鼾者000的装置。图1示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的示意图。该装置设有一个或多个麦克风004、一个或多个接收电路012、打鼾声提取块014、打鼾声影响评估块016、信号生成块018、一个或多个传送电路020、一个或多个次声发生器006和系统控制器010。
麦克风004利用具有接收电路012将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中利用接收电路的麦克风也可适用于获取多个接收到的信号。打鼾声提取块014从多个接收到的信号中提取打鼾声信息。打鼾声影响评估块016通过与阈值进行比较来评估打鼾声的影响。具体而言，确定麦克风位置处的声压是否超过某个阈值。阈值是常数或变量。信号生成块018生成信号，以使用次声发生器006产生次声008；并且次声发生器006利用传送电路018将次声008辐射到打鼾者000。
上述处理由防打鼾装置中的系统控制器010控制，并且图12示出了防打鼾装置的算法。系统控制器010控制麦克风004开始接收由受试者产生的声音并检测打鼾声。系统控制器010进行控制，使得检测到的打鼾声被转换成信号，打鼾声信息从该信号中获得，并且打鼾声信息被处理以基于打鼾声信息确定打鼾声的影响(声压)。当系统控制器010确定打鼾声的影响高于阈值时，系统控制器010生成并发送控制次声发生器006的信号，使得次声003被生成并辐射到打鼾者000。当系统控制器010确定打鼾声的影响未超过阈值时，系统控制器010生成并发送控制麦克风004以继续检测打鼾声的信号。次声008的声压被设置为期望值，使得次声008的施加可以在不意识到次声辐射的约束下有效地抑制打鼾。而且，声压可以根据对次声的灵敏度的个体差异而可变和可调。使用低频声音发生器的低频声音可以用作使用次声发生器006的次声008的替代。系统控制器010可以被编程为改变功能的顺序和/或添加更多的功能。
次声发生器006位于打鼾者000附近，以便有效地通过次声辐射刺激打鼾者。图2示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。因为次声008具有高穿透性，并且从次声发生器006到打鼾者000的距离远小于到床伴202的距离，所以位于恰好在打鼾者000下方的床下面的次声发生器006可以有效地且选择性地通过次声008刺激打鼾者000。
麦克风004位于打鼾者000的嘴附近，以便有效地收集由打鼾者000产生的声音。当防打鼾装置是独立的并且被安装在恰好在打鼾者000下方的床下面时，麦克风004也位于恰好打鼾者000下方。当防打鼾装置采用蜂窝电话中的利用接收电路的麦克风时，合适的是将蜂窝电话放置在打鼾者000的床侧。
打鼾声提取块014从多个接收到的信号中提取打鼾声信息，并且打鼾声影响评估块016评估打鼾声的影响。存在若干种提取和检测打鼾声的技术(NPL 8)。根据本发明的实施例的防打鼾装置可以采用打鼾声检测技术中的一种或组合。
信号生成块018生成信号，以使用次声发生器006产生次声008。次声的频率低于20Hz。为了抑制次声辐射对床伴202的影响，合适的是辐射次声或100Hz或以下的低频声音。
当检测到打鼾声时，次声发生器006利用传送电路020将次声008辐射到打鼾者000。次声008刺激打鼾者000，使得打鼾者000停止打鼾。存在若干类型的次声发生器，例如，重低音扬声器(subwoofer)、风扇(fan)和振动板或其组合。次声发生器可以辐射若干类型的次声，例如，连续正弦波、脉波(pulse wave)和脉冲波(impulse wave)。风扇还产生消除床200下面空间处的湿气的气流。
图4是防打鼾装置的示意图，该防打鼾装置采用次声消除器400以便抑制次声辐射对床伴202的影响。麦克风004利用接收电路012将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中的利用接收电路的麦克风也可适用于获取多个接收到的信号。打鼾声提取块014从多个接收到的信号中提取打鼾声信息。打鼾声影响评估块016评估打鼾声的影响。信号生成块018生成信号，以使用次声发生器006产生次声008。次声发生器006利用传送电路018将次声008辐射到打鼾者000。低频声音发生器可以用作次声发生器006的替代。信号生成块018还生成信号，以使用次声消除器400产生用于消除的次声402。次声消除器400利用传送电路018辐射用于消除的次声402，以便抑制次声对床伴202的影响。低频声音消除器可以用作次声消除器400的替代。
图5示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的布置。这里，相邻者500睡在打鼾者000的两侧。使用两个或更多个次声消除器400可以有效地抑制次声对相邻者500的影响，因为该两个或更多个次声消除器400有效地且选择性地将用于消除的次声402辐射到两个相邻者500。
图6示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的布置，该防打鼾装置可适用于两个打鼾者。当这两个打鼾者中的一个人打鼾时，两个或更多个次声发生器-消除器602可以针对这一个人选择性地进行次声刺激，因为这种布置可以自由地借助于切换在信号生成块018处生成的信号来切换次声发生器和次声消除器。
防打鼾装置的示例性算法在图13中示出。具体而言，系统控制器010控制麦克风004开始接收由受试者A和B产生的声音并检测来自每个受试者的打鼾声。系统控制器010进行控制，使得检测到的打鼾声被转换成信号，打鼾声信息从该信号中获得，并且打鼾声信息被处理以基于打鼾声信息确定打鼾声的影响(声压)。当系统控制器010确定受试者A的打鼾声的影响高于受试者A的阈值时，系统控制器010然后确定受试者B的打鼾声的影响是否高于受试者B的阈值B。当影响超过受试者B的阈值时，系统控制器010生成并发送控制次声发生器-消除器602的信号，使得次声008被生成并辐射到受试者A和B中的每一个。如果影响超过受试者A的阈值，但没有超过受试者B的阈值，那么系统控制器010生成并发送控制次声发生器-消除器602的信号，使得次声008被生成并辐射到受试者A，并且用于消除的次声402被生成并辐射到受试者B。当系统控制器010确定打鼾声的影响没有超过A的阈值时，系统控制器010确定受试者B的打鼾声的影响是否高于受试者B的阈值。当影响超过受试者B的阈值但不超过受试者A的阈值时，则系统控制器010生成并发送控制次声发生器-消除器602的信号，使得次声008被生成并辐射到受试者B，并且用于消除的次声402被生成并辐射到受试者A。如果影响不超过受试者A和受试者B的阈值，则系统控制器010生成并发送控制麦克风004继续检测受试者A和受试者B的打鼾声的信号。次声008的声压被设置为期望值，使得次声008的施加可以在不意识到次声辐射的约束下有效地抑制打鼾。而且，声压可以根据对次声的灵敏度的个体差异而可变和可调。使用低频声音发生器-消除器的低频声音可以用作次声008的替代。系统控制器010可以被编程为改变功能的顺序和/或添加更多的功能。
次声消除器400辐射用于消除的次声402，以便消除次声008对床伴202的影响。作为由次声008和用于消除的次声402造成的对床伴202的影响的声压由以下公式给出：
Figure BDA0002339644760000101
其中AG(f)和AC(f)分别是次声发生器006和次声消除器400在频率f处的信号强度，BG(r,θ,f)和BC(r,θ,f)分别是次声发生器006和次声消除器400在频率f处在距离r和从中心的方向θ的位置处的波束图案，RG 704和RC 706分别在次声发生器006和次声消除器400的中心轴上(参见图7)，OG 708和OC 710分别在次声发生器006和次声消除器022的原点上，B 702是床伴202的刺激点，ω＝2πf是角频率，k＝2π/λ是角波数，并且λ是在频率f处的声音波长，rG和rC分别是B 702和OG 708之间以及B 702和OC 710之间的距离，并且
Figure BDA0002339644760000102
是在频率f处的相位旋转。为了有效消除，
Figure BDA0002339644760000103
满足以下公式：
Figure BDA0002339644760000104
其中n是整数。rG与rC之间的差例如为0.3m或更小，并且100Hz频率或更小的声音波长为约3.4m或更多。因此，在许多情况下，当
Figure BDA0002339644760000105
满足以下公式时，消除起作用：
Figure BDA0002339644760000106
为了充分抑制次声对床伴的影响，次声消除器辐射满足公式(3)和以下公式的用于消除的次声：
Figure BDA0002339644760000107
如图5所示，防打鼾装置可以采用两个或更多个次声消除器400。在这种情况下，由次声008和用于消除的次声402造成的对相邻者500的影响由以下公式给出：
Figure BDA0002339644760000111
其中ACi(f)是第i个次声消除器400在频率f处的信号强度，BCi(r,θ,f)是第i个次声消除器400在频率f处在距离r和从中心的方向θ的位置处的波束图案，RCi在第i个次声消除器400的中心轴上。OCi在第i个次声消除器400的原点上，N是相邻者500的刺激点，rG’和rCi分别是N和OG 708之间以及N和OCi之间的距离，并且是第i个次声消除器400在频率f处的相位旋转。
面对相邻者500的次声消除器在抑制由次声008对相邻者500造成的影响中起主要作用。即，当第l个次声消除器面对相邻者500时，在相邻者500的位置处第l个次声消除器的波束图案的强度远大于其它次声消除器的波束图案的强度。因此，为了有效的消除，第l个次声消除器辐射满足以下公式的用于消除的次声：
Figure BDA0002339644760000112
Figure BDA0002339644760000113
图8示出了根据本发明的实施例的采用噪声消除技术的防打鼾装置的布置。麦克风004利用接收电路012将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中的利用接收电路的麦克风也可适用于获取多个接收到的信号。打鼾声提取块014从多个接收到的信号中提取打鼾声信息。打鼾声影响评估块016评估打鼾声的影响。信号生成块018生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器804产生用于消除噪声的声音806，并且使用刺激设备808产生施加到打鼾者的刺激800。在本申请中使用的噪声806包括来自内部的室内噪声(例如，打鼾声、空调的操作声)以及来自外界的环境噪声(例如，由运输、工业和娱乐活动产生的噪声)。在本申请中使用的刺激800意味着施加到人的受体的生成动作电位(actionpotential)的试剂(agent)或能量形式的动作。当打鼾声影响评估块016检测到打鼾声时，刺激设备808利用刺激生成电路802将刺激施加到打鼾者。包括次声的低频声音、超声、可听声音、风流动、光刺激、热刺激和电刺激可以用作施加到打鼾者的刺激800。本应用中使用的超声是指频率为20kHz或更高的声波。在本应用中使用的可听声音是指频率为从20Hz至20kHz的声波。在本应用中使用的风流动是指空气的流动。在本应用中使用的光刺激是指亮度的变化。在本申请中使用的热刺激是使用热变化施加的刺激。在本应用中使用的电刺激是使用电流施加的刺激。噪声消除扬声器804利用传送电路020向床伴辐射用于消除噪声的声音806。耳机或头戴式耳机可以用作噪声消除扬声器804的替代。
图9示出了根据本发明的实施例的使用低频声音对打鼾者进行刺激的防打鼾装置的布置。信号生成块018生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器804产生用于消除噪声的声音806，并且使用低频声音发生器902产生低频声音900。低频声音发生器902利用传送电路020将低频声音900辐射到打鼾者000。噪声消除扬声器804利用传送电路020向床伴202辐射用于消除噪声的声音806。
图10示出了根据本发明的实施例的适用于两个打鼾者的防打鼾装置的布置。打鼾者检测块1002使用由两个或更多个麦克风004获取的接收到的信号来确定睡眠者当中哪个是打鼾者。两个或更多个低频声音发生器-噪声消除器1000的采用可以在睡眠者当中选择性地向打鼾者施加低频声音刺激，因为这种布置可以自由地切换低频声音发生器和噪声消除扬声器。指向打鼾者的低频声音发生器-噪声消除器1000向打鼾者辐射低频声音900。指向不打鼾的睡眠者的低频发生器-噪声消除器1000向该睡眠者辐射用于消除噪声的声音806。
图11示出了根据本发明的实施例的适用于在睡觉的同时移动的打鼾者的低频声音发生器902的布置。两个或更多个麦克风004被用于每个睡眠者，以便确定打鼾声002的到达方向。可以使用超宽带雷达传感器、包括使用相位检测器的RF调制光束距离传感器的飞行时间深度传感器、距离门选成像器和直接飞行时间成像器，以便确定打鼾声002的到达方向。驱动单元1100使低频声音发生器902指向打鼾声音002的到达方向。
使用用于消除噪声的声音的防打鼾方法适用于防打鼾设备。该方法采用利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风，该接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。该方法使用一个或多个微处理器执行从多个接收到的信号中提取打鼾声信息的信号处理。一个或多个图形处理单元(GPU)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)也适用于执行信号处理。该方法使用一个或多个微处理器执行评估打鼾声的影响的信号处理。信号生成电路生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器来产生用于消除噪声的声音，并且使用刺激设备来产生施加到打鼾者的刺激。刺激设备利用刺激生成电路来向打鼾者施加刺激。噪声消除扬声器利用传送电路向床伴辐射用于消除噪声的声音。
图12示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法。图13示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置采用多个次声发生器-消除器，以便在一个人打鼾时针对打鼾的这一个人选择性地进行次声刺激。图14示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置采用利用两个麦克风的低频声音发生器，该低频声音发生器即使在头部位置变化时，也会向打鼾者的头部辐射低频声音。图15示出了利用麦克风和红外相机的低频声音发生器的示意图，该低频声音发生器即使在头部位置变化时，也会向打鼾者的头部辐射低频声音。图16示出了根据本发明的实施例的防打鼾装置的算法，该防打鼾装置通过无线连接或有线连接将打鼾声信息和次声辐射信息传递到数据中心。
第一示例性实施例
图2示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。防打鼾装置被安装在恰好打鼾者000下方的床下面的空间处，以通过次声008有效地且选择性地刺激打鼾者000。防打鼾装置是独立的，并且麦克风004也恰好位于打鼾者000下方或打鼾者000的床侧。
第二示例性实施例
图3示出了防打鼾装置的实施例，该防打鼾装置采用多个次声发生器006，该多个次声发生器006定位在靠近打鼾者身体的一个位置，例如，头部、胸部或腹部，以便增强对该位置的刺激效果。
第三示例性实施例
本发明的实施例是使用蜂窝电话的防打鼾装置。打鼾者000产生多个声音，这些多个声音被蜂窝电话转换成多个接收到的信号。蜂窝电话还从多个接收到的信号中提取打鼾声信息，并评估打鼾声的影响。蜂窝电话生成信号，并利用传送电路通过无线连接或有线连接将信号发送到次声发生器。
第四示例性实施例
本发明的实施例是通过无线连接或有线连接将打鼾声信息和次声辐射信息传递到数据中心的防打鼾装置(参见图16)。数据中心分析打鼾声和次声辐射信息，以提供更好的打鼾声检测系统和次声辐射处理。该防打鼾装置的最新设置通过无线连接或有线连接进行更新。该防打鼾装置还将声音信息、次声辐射信息和通过由防打鼾装置获取的信息而评估的临床建议传递给用户和/或第三方，例如，睡眠诊所。该防打鼾装置可以采用蜂窝电话。
第五示例性实施例
图4示出了采用利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风的防打鼾装置，该一个或多个接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。打鼾声提取块从多个接收到的信号中提取打鼾声信息。打鼾声影响评估块评估打鼾声的影响。信号生成块生成信号，以使用次声发生器产生次声并使用次声消除器产生用于消除的次声。次声发生器利用传送电路向打鼾者辐射次声。次声消除器利用传送电路向床伴辐射用于消除的次声。
第六示例性实施例
图5示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。两个或更多个次声消除器400的使用可以有效地抑制次声对相邻者500的影响，因为两个或更多个次声消除器400将用于消除的次声有效地且选择性地辐射到两个相邻者500。
第七示例性实施例
图6示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。当其中一个人打鼾时，两个或更多个次声发生器消除器602可以选择性地针对这一个人进行次声刺激，因为这种布置可以自由地切换次声发生器和次声消除器。
第八示例性实施例
图8示出了采用利用一个或多个接收电路012的一个或多个麦克风004的防打鼾装置，该一个或多个接收电路012将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。打鼾声提取块014从多个接收到的信号中提取打鼾声信息。打鼾声影响评估块016评估打鼾声的影响。信号生成块018生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器804产生用于消除噪声的声音806，并使用刺激设备808产生施加到打鼾者的刺激800。当打鼾声影响评估块016检测到打鼾声时，刺激设备808利用刺激生成电路802来将刺激施加到打鼾者。包括次声的低频声音、超声、可听声音、风流动、光刺激、热刺激、电刺激可以用于对打鼾者的刺激。噪声消除扬声器804利用传送电路020向床伴辐射用于消除噪声的声音806。
第九示例性实施例
图9示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。信号生成块018生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器804产生用于消除噪声的声音806，并使用低频声音发生器902产生低频声音900。低频声音发生器902利用传送电路020将低频声音900辐射到打鼾者000。噪声消除扬声器804利用传送电路020向床伴202辐射用于消除噪声的声音806。
第十示例性实施例
图10示出了采用本发明的实施例的防打鼾装置的布置。打鼾者检测块1002使用由两个麦克风004获取的接收到的信号来确定睡眠者当中哪个是打鼾者。两个或更多个低频声音发生器-噪声消除器1000的使用允许在睡眠者当中选择性地对打鼾者施加低频声音刺激，并在低频声音发生器和噪声消除扬声器之间自由切换。指向打鼾者的低频声音发生器-噪声消除器1000向打鼾者辐射低频声音900。指向不打鼾的睡眠者的低频声音发生器-噪声消除器1000向睡眠者辐射用于消除噪声的声音806。
第十一示例性实施例
图11示出了采用本发明的实施例的低频声音发生器902的布置。两个或更多个麦克风004被用于每个睡眠者，以便确定打鼾声002的到达方向。驱动单元使低频声音发生器902指向打鼾声002的到达方向。
图14示出了防打鼾设备的示例性算法。具体而言，系统控制器010控制麦克风004(A1和A2)开始接收由打鼾者000(受试者A)产生的声音并检测打鼾声。系统控制器010进行控制，使得检测到的打鼾声被转换成信号，打鼾声信息从该信号中获得，并且打鼾声信息被处理以基于打鼾声信息确定打鼾声的影响(声压)。当系统控制器010确定打鼾声的影响高于受试者A的阈值时，系统控制器010然后进行控制，使得打鼾声的到达方向被确定，并且驱动单元1100使低频声音发生器902(例如，扬声器)指向打鼾声的到达方向。系统控制器010生成并发送信号，该信号控制低频声音发生器902，使得低频声音900被生成并在所确定的方向中辐射。如果影响没有超过受试者A的阈值，则系统控制器010生成并发送控制麦克风004继续检测打鼾声的信号。低频声音900的声压被设置为期望值，使得低频声音900的施加可以在不意识到次声辐射的约束下有效地抑制打鼾。而且，声压可以根据对低频声音的灵敏度的个体差异而可变和可调。系统控制器010可以被编程为改变功能的顺序和/或添加更多的功能。
如上所述，打鼾声对于打鼾者的床伴来说是个大问题。存在抑制打鼾声的影响的许多尝试；但是，它们中的大多数都要求行为改变或侵入性操作。
为了解决上述问题，本发明的一方面在于提供一种用于使用低频声音抑制打鼾声的装置。根据本发明的一方面的防打鼾装置是使用辐射到受试者的低频声音的防打鼾装置，包括：利用接收电路的麦克风，该接收电路将由受试者产生的声音转换成接收到的信号；打鼾声提取块，其从接收到的信号中提取打鼾声信息；打鼾声影响评估块，其评估打鼾声的影响；以及信号生成块，其生成信号，以使用低频声音发生器产生低频声音；以及利用传送电路的低频声音发生器，该传送电路将低频声音辐射到受试者。
本解决方案的另一方面是一种使用辐射到受试者的低频声音的防打鼾方法，包括：利用接收电路的麦克风，该接收电路将由受试者产生的声音转换成接收到的信号；使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器从接收到的信号中提取打鼾声信息；使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器评估打鼾声的影响；以及使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器生成信号以使用低频声音发生器产生低频声音；以及利用传送电路的低频声音发生器，该传送电路向受试者辐射低频声音。
另外，本发明包括以下方面：
1.一种使用辐射到受试者的次声的防打鼾装置，包括：利用接收电路的麦克风，该接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；打鼾声提取块，其从多个接收到的信号中提取打鼾声信息；打鼾声影响评估块，其评估打鼾声的影响；以及信号生成块，其生成信号，以使用次声发生器产生次声；以及利用传送电路的次声发生器，该传送电路向受试者辐射次声。
2.根据1的防打鼾装置，使用辐射到受试者的低频声音。
3.根据1的防打鼾装置，其中多个次声发生器和/或多个低频声音发生器被使用，并且次声发生器和/或低频声音发生器聚焦在受试者身体的一个或多个位置上。
4.根据1的防打鼾装置，其中一个或多个蜂窝电话被使用，蜂窝电话将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，该蜂窝电话从多个接收到的信号中提取打鼾声信息，该蜂窝电话评估打鼾声的影响，并且该蜂窝电话生成信号，以使用次声发生器产生次声。
5.根据1的防打鼾装置，其中多个打鼾声被存储在数据库中，并在打鼾声提取块和/或打鼾声影响评估块中使用。
6.根据1的防打鼾装置，其中该防打鼾装置获取受试者的多个打鼾声；并且受试者的多个打鼾声在打鼾声提取块和/或打鼾声影响评估块中使用。
7.根据6的防打鼾装置，其中受试者的床伴可以记录受试者的多个打鼾声。
8.根据6的防打鼾装置，其中该防打鼾装置使用存储在数据库中的多个打鼾声来获取受试者的多个打鼾声。
9.根据1的防打鼾装置，其中该防打鼾装置具有以下功能：传送由麦克风接收到的信号、由打鼾声提取块获取的声音信息、打鼾声影响评估块中的判断和/或关于次声辐射的信息；接收到的信号和/或信息通过无线连接或有线连接传递到数据中心。
10.根据9的防打鼾装置，其中该防打鼾装置的设置是通过无线连接或有线连接来更新的。
11.根据9的防打鼾装置，其中该防打鼾装置具有将由装置获取的信息的一部分通知给用户和/或第三方的功能，该信息包括接收到的信号、由打鼾声提取块获取的声音信息，以及由打鼾声提取块获取的声音信息、打鼾声影响评估块中的判断和/或关于次声辐射的信息、以及通过由防打鼾装置获取的信息而评估的临床建议。
12.使用辐射到受试者的次声的防打鼾方法，包括：利用接收电路的麦克风，该接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器从多个接收到的信号中提取打鼾声信息；使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器评估打鼾声的影响；以及使用一个或多个微处理器的信号处理，该一个或多个微处理器生成信号，以使用次声发生器产生次声；以及利用传送电路的次声发生器，该传送电路将次声辐射到受试者。
13.使用辐射到打鼾者的次声和辐射到床伴的用于消除的次声的防打鼾装置包括：利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风，该一个或多个接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；打鼾声提取块，其从多个接收到的信号中提取打鼾声信息；打鼾声影响评估块，其评估打鼾声的影响；信号生成块，其生成信号，以使用次声发生器产生次声，并且使用次声消除器产生用于消除的次声；利用传送电路的次声发生器，该传送电路将次声辐射到打鼾者；以及利用传送电路的次声消除器，该传送电路将用于消除的次声辐射到床伴。
14.根据13的防打鼾装置，使用低频声音作为次声的替代。
15.根据13的防打鼾装置，其中多个次声消除器被使用，该次声消除器抑制次声对位于打鼾者两侧的相邻者的影响。
16.根据13的防打鼾装置，其中两个或更多个次声发生器消除器被使用；当一个打鼾者打鼾时，次声发生器-消除器之一选择性地辐射这一个打鼾者，并且另一个次声发生器-消除器或其它次声发生器-消除器辐射用于消除的次声，以抑制次声对床伴的影响。
17.根据13的防打鼾装置，其中次声消除器辐射用于消除的次声；系统控制器使用打鼾者的所估计的位置和床伴的所估计的位置来计算用于从次声消除器辐射的信号，并且在床伴处用于消除的次声接近床伴处次声的反转(inversion)。
18.根据17的防打鼾装置，其中系统控制器使用次声发生器的方向和次声消除器的方向来估计打鼾者的位置和床伴的位置；系统控制器假定次声发生器面对打鼾者并且次声消除器面对床伴。
19.根据18的防打鼾装置，其中系统控制器使用一个或多个延迟电路，以便为来自次声消除器的辐射准备信号。
20.根据17的防打鼾装置，其中系统控制器在其计算用于来自次声消除器的辐射的信号时，考虑由通过床垫传播引起的衰减。
21.根据17的防打鼾装置，其中系统控制器使用由两个或更多个麦克风接收到的多个信号来估计打鼾者的位置和/或床伴的位置。
22.根据17的防打鼾装置，其中系统控制器使用由一个或多个红外相机获取的信息来估计打鼾者的位置和/或床伴的位置。
23.根据17的防打鼾装置，其中系统控制器使用由一个或多个相机获取的信息来估计打鼾者的位置和/或床伴的位置。
24.根据23的防打鼾装置，其中系统控制器使用由一个或多个蜂窝电话相机获取的信息来估计打鼾者的位置和/或床伴的位置。
25.使用辐射到打鼾者的次声和辐射到床伴的用于消除的次声的防打鼾方法，包括：利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风，该一个或多个接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；使用从多个接收到的信号中提取打鼾声信息的一个或多个微处理器、图形处理单元和/或现场可编程门阵列的信号处理；使用评估打鼾声的影响的一个或多个微处理器、图形处理单元和/或现场可编程门阵列的信号处理；使用生成信号的一个或多个微处理器、图形处理单元和/或现场可编程门阵列的信号处理，以使用次声发生器产生次声，并且使用次声消除器产生用于消除的次声；利用传送电路的次声发生器，该传送电路向打鼾者辐射次声；以及利用传送电路的次声消除器，该传送电路向床伴辐射用于消除的次声。
26.一种使用辐射用于消除噪声的声音的噪声消除扬声器的防打鼾装置，包括：利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风，该一个或多个接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；打鼾声提取块，其从多个接收到的信号中提取打鼾声信息；打鼾声影响评估块，其评估打鼾声的影响；信号生成块，其生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器产生用于消除噪声的声音，并且使用刺激设备产生施加到打鼾者的刺激；利用刺激生成电路的刺激设备，该刺激生成电路向打鼾者施加刺激；以及利用传送电路的噪声消除扬声器，该传送电路向床伴辐射用于消除噪声的声音。
27.根据26的防打鼾装置，使用低频声音作为对打鼾者的刺激。
28.根据26的防打鼾装置，使用超声作为对打鼾者的刺激。
29.根据26的防打鼾装置，使用可听声音作为对打鼾者的刺激。
30.根据26的防打鼾装置，使用风流动作为对打鼾者的刺激。
31.根据26的防打鼾装置，使用光刺激作为对打鼾者的刺激。
32.根据26的防打鼾装置，使用热刺激作为对打鼾者的刺激。
33.根据26的防打鼾装置，使用电刺激作为打鼾者的刺激。
34.根据27的防打鼾装置，其中两个或更多个低频声音发生器-噪声消除器被使用，两个或更多个麦克风被使用，并且打鼾声检测块被使用；该打鼾者检测块确定睡眠者当中哪个是打鼾者，指向打鼾者的低频声音发生器-噪声消除器向该打鼾者辐射低频声音，并且指向不打鼾的睡眠者的低频声音发生器-噪声消除器向该睡眠者辐射用于消除噪声的声音。
35.根据34的防打鼾装置，其中指向打鼾者的低频声音发生器-噪声消除器将次声辐射到打鼾者。
36.根据34的防打鼾装置，其中两个或更多个麦克风被用于每个睡眠者，并且低频声音发生器具有驱动单元；打鼾者检测块确定打鼾声的到达方向，并且驱动单元使低频声音发生器指向打鼾声的到达方向。
37.根据36的防打鼾装置，其中飞行时间深度传感器被用于每个睡眠者；打鼾者检测块利用飞行时间深度传感器使用飞行时间方法确定打鼾者头部的方向。
38.根据36的防打鼾装置，其中超宽带雷达传感器被用于每个睡眠者；打鼾者检测块使用由超宽带雷达传感器获取的信息来确定打鼾者头部的方向。
39.一种使用用于消除噪声的声音的防打鼾方法，包括：利用一个或多个接收电路的一个或多个麦克风，该一个或多个接收电路将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；使用一个或多个微处理器的信号处理，其从多个接收到的信号中提取打鼾声信息；使用一个或多个微处理器的信号处理，其评估打鼾声的影响；信号生成电路生成两种信号，以便使用噪声消除扬声器产生用于消除噪声的声音，并且使用刺激设备产生施加到打鼾者的刺激；利用刺激生成电路的刺激设备，该刺激生成电路向打鼾者施加刺激；以及利用传送电路的噪声消除扬声器，该传送电路向床伴辐射用于消除噪声的声音。
显然，根据上述教导，对本发明进行多种修改和变化是可能的。因此，应该理解的是，在所附权利要求的范围内，可以与本文具体描述的不同方式实践本发明。
非专利文献引用列表
NPL 8 E.Dafna,A.Tarasiuk,Y.Zigel,“Automatic detection of whole nightsnoring events using non-contact microphone,”PLoS One.2013；8(12):e84139。
NPL 9 http://www.audioholics.com/room-acoustics/bass-the-physical-sensation-of-sound
本申请中引用的专利和公开以其整体通过引用并入本文。
参考符号列表
000 打鼾者
002 打鼾声
004 麦克风
006 次声发生器
008 次声
010 系统控制器
012 接收电路
014 打鼾声提取块
016 打鼾声影响评估块
018 信号生成块
020 传送电路
200 床
202 床伴
400 次声消除器
402 用于消除的次声
500 相邻者
600 潜在打鼾者
602 次声发生器-消除器
700 S
702 B
704 RG
706 RC
708 OG
710 OC
800 刺激
802 刺激生成电路
804 噪声消除扬声器
806 用于消除噪声的声音
808 刺激设备
900 低频声音
902 低频声音发生器
1000 低频声音发生器-噪声消除器
1002 打鼾者检测块
1100 驱动单元
1500 红外相机

Claims (30)

1.一种防打鼾装置，包括：
低频声音生成设备，被配置为将低频声音施加到产生打鼾声的受试者；以及
控制器，包括电路系统，所述电路系统被配置为将所述打鼾声转换成接收到的信号，从所述接收到的信号中获得打鼾声信息，处理所述打鼾声信息使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定，以及当所述影响高于阈值时使所述低频声音生成设备将所述低频声音施加到所述受试者。
2.如权利要求1所述的防打鼾装置，其中所述低频声音包括次声。
3.如权利要求1所述的防打鼾装置，其中所述低频声音生成设备包括多个低频声音发生器。
4.如权利要求1所述的防打鼾装置，还包括：
声音接收设备，被配置为接收由所述受试者产生的所述打鼾声。
5.如权利要求4所述的防打鼾装置，其中所述声音接收设备包括多个麦克风。
6.如权利要求5所述的防打鼾装置，还包括：
驱动单元，连接到所述低频声音发生器，
其中所述控制器被配置为基于来自麦克风的反馈来确定所述打鼾声来自哪个方向，并使所述低频声音生成设备指向所确定的方向。
7.如权利要求1所述的防打鼾装置，还包括：
声音消除设备，被配置为向所述受试者旁边的至少一个人施加低频声音，所述低频声音抑制所述打鼾声的影响。
8.如权利要求7所述的防打鼾装置，其中施加到所述至少一个人的所述低频声音包括次声。
9.如权利要求7所述的防打鼾装置，其中所述声音消除设备包括多个低频声音消除器。
10.如权利要求1所述的防打鼾装置，还包括：
噪声消除设备，被配置为向第一受试者旁边的第二受试者施加消除所述打鼾声的声音。
11.一种防打鼾装置，包括：
第一声音发生器-消除器，被配置为向第一受试者施加第一低频声音；
第二声音发生器-消除器，被配置为向所述第一受试者旁边的第二受试者施加第二低频声音；以及
控制器，包括电路系统，所述电路系统被配置为检测所述第一受试者或所述第二受试者是否产生打鼾声，将所述打鼾声转换成接收到的信号，从所述接收到的信号中获得打鼾声信息，处理所述打鼾声信息使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定，当所述影响高于阈值时使所述第一声音发生器-消除器和所述第二声音发生器-消除器中的一个将所述第一低频声音或所述第二低频声音施加到所述第一受试者或所述第二受试者，以及使所述第一声音发生器-消除器和所述第二声音发生器-消除器中的另一个施加抑制所述打鼾声的影响的所述第一低频声音或所述第二低频声音。
12.如权利要求11所述的防打鼾装置，其中所述第一低频声音和所述第二低频声音各自包括次声。
13.如权利要求11所述的防打鼾装置，还包括：
声音接收设备，被配置为接收由所述第一受试者或所述第二受试者产生的所述打鼾声。
14.如权利要求13所述的防打鼾装置，其中所述声音接收设备包括多个麦克风。
15.如权利要求14所述的防打鼾装置，其中所述控制器被配置为接收从麦克风接收到的多个信号并检测所述第一受试者和所述第二受试者的位置。
16.如权利要求15所述的防打鼾装置，其中当所述第一受试者产生所述打鼾声时，施加到所述第二受试者的次声的相位大约是施加到所述第一受试者的次声的反转。
17.一种防打鼾装置，包括：
刺激设备，被配置为向产生打鼾声的第一受试者施加刺激；
噪声消除设备，被配置为向所述第一受试者旁边的第二受试者施加消除所述打鼾声的声音；以及
控制器，包括电路系统，所述电路系统被配置为将所述打鼾声转换成接收到的信号，从所述接收到的信号中获得打鼾声信息，处理所述打鼾声信息使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定，当所述影响高于阈值时使所述刺激设备向所述第一受试者施加刺激，以及使所述噪声消除设备向所述第二受试者施加消除所述打鼾声的声音。
18.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括低频声音。
19.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括超声。
20.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括可听声音。
21.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括风流动。
22.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括光刺激。
23.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括热刺激。
24.如权利要求17所述的防打鼾装置，其中所述刺激包括电刺激。
25.一种防打鼾的方法，包括：
将由受试者产生的打鼾声转换成接收到的信号；
从所述接收到的信号中获得打鼾声信息；
处理所述打鼾声信息，使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定；以及
当所述影响高于阈值时，向所述受试者施加低频声音。
26.如权利要求25所述的防打鼾方法，其中所述低频声音的施加包括将次声施加到所述受试者。
27.如权利要求25所述的防打鼾方法，还包括：
在所述转换之前以无线方式接收所述打鼾声。
28.一种防打鼾方法，包括：
检测第一受试者或所述第一受试者旁边的第二受试者是否产生打鼾声；
将所述打鼾声转换成接收到的信号；
从所述接收到的信号中获得打鼾声信息；
处理所述打鼾声信息，使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定；
当所述影响高于阈值时，向所述第一受试者或所述第二受试者施加第一低频声音或第二低频声音；以及
施加抑制所述打鼾声的影响的所述第一低频声音或所述第二低频声音。
29.一种防打鼾方法，包括：
将打鼾声转换成接收到的信号；
从所述接收到的信号中获得打鼾声信息；
处理所述打鼾声信息，使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定；
当所述影响高于阈值时，向第一受试者施加刺激；以及
向所述第一受试者旁边的第二受试者施加消除所述打鼾声的声音。
30.一种非暂态计算机可读介质，具有存储在所述非暂态计算机可读介质上的程序，所述程序在由计算机执行时使所述计算机执行防打鼾方法，包括：
将由受试者产生的打鼾声转换成接收到的信号；
从所述接收到的信号中获得打鼾声信息；
处理所述打鼾声信息，使得所述打鼾声的影响基于所述打鼾声信息被确定；以及
当所述影响高于阈值时，向所述受试者施加低频声音。
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