CN113347924A - 非线性呼吸夹带 - Google Patents

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Abstract

本公开的各方面公开了用于非线性呼吸夹带的方法、装置和系统。如本文所述，“呼吸夹带”是指引导用户的喘息或呼吸。根据一个方面，选择初始呼吸周期和最终呼吸周期。基于该初始呼吸周期和该最终呼吸周期，确定每分钟非线性呼吸速率序列。输出引导刺激并使其与该每分钟非线性呼吸速率序列对齐。随每分钟非线性呼吸速率序列而非线性地更改该引导刺激以在一定时间间隔内与最终呼吸周期对齐。该引导刺激的该非线性更改基于已输出引导刺激的时间量而变化。

Description

非线性呼吸夹带
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月7日提交的美国临时专利申请第62/789,343号的优先权和权益，其内容全文以引用的方式并人本文中。
技术领域
本公开的各方面整体涉及用于非线性呼吸夹带的方法、装置和系统。
背景技术
利用呼吸夹带来调节用户或受试者的呼吸速率或每分钟进行的呼吸量在多个健康领域中可能是有益的。例如，呼吸夹带可用于若干临床应用中，从而潜在地得到对病症的更有效或更快治疗，这些病症包括：哮喘、应激、焦躁不安、失眠、惊恐障碍、复发性腹痛、慢性阻塞性肺疾病、慢性过度换气、高血压和充血性心力衰竭等等。呼吸夹带也可用于帮助人们入睡以及用于冥想或放松目的。
典型的呼吸夹带方案以每分钟呼吸次数为单位来调整用户的实际呼吸速率。在某些情况下，提供目标速率作为夹带方案的整个持续时间内的稳定刺激。这涉及用户的努力，因为用户必须管理他们的呼吸以匹配该刺激。另一种呼吸夹带方案通过使每分钟进行的呼吸量减少一次全呼吸来以线性或逐步方式减少用户的每分钟呼吸量。例如，如果用户遵循呼吸夹带序列一分钟，每分钟进行9次呼吸，则下一次减少为每分钟8次呼吸，以此类推。这种类型的呼吸夹带序列对于一些用户来说可能是不舒服的，太不自然并且难以遵循。另外，如果用户无法遵循或准确地跟上呼吸夹带序列，则用户可能难以赶上序列的快节奏。因此，需要一种用户更容易遵循并完成的呼吸夹带方法。
发明内容
本公开的各方面提供用于非线性呼吸夹带的方法、装置和系统。如本文所述，“夹带”和“呼吸夹带”各自是指引导用户的喘息或呼吸。根据一个方面，选择初始呼吸周期和最终呼吸周期。基于该初始呼吸周期和该最终呼吸周期，确定每分钟非线性呼吸速率序列。输出引导刺激并使其与该每分钟非线性呼吸速率序列对齐。随该每分钟非线性呼吸速率序列而非线性地更改该引导刺激以使其在一定时间间隔内与该最终呼吸周期对齐。该引导刺激的该非线性更改基于已输出该引导刺激的时间量而变化。
在一个方面，一种用于呼吸夹带的方法包括：选择初始呼吸周期。呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量。该方法还包括选择最终呼吸周期。该最终呼吸周期大于该初始呼吸周期。该方法还包括：向用户输出引导刺激；使该引导刺激与该初始呼吸周期对齐；以及非线性地更改该引导刺激以使其在一定时间间隔内与该最终呼吸周期对齐。该引导刺激的该非线性更改基于已输出该引导刺激的时间量而变化。
该引导刺激的该非线性更改可基于对该用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。该用户的该当前呼吸模式可使用生物计量传感器来估计。非线性地更改该引导刺激以使其与该最终呼吸周期对齐可包括对该引导刺激进行时间拉伸。该引导刺激可以是预产生的声音、预产生的声轨或动态生成的声音/声轨中的一者。该最终呼吸周期可以是预设的、用户选择或基于使用至少一个生物计量传感器收集的输入中的一者。该初始呼吸周期可以是用户选择的。
在另一方面，一种可穿戴音频设备包括被配置为向用户输出引导刺激的至少一个扬声器以及处理器。该处理器被配置为选择初始呼吸周期。呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量。该处理器被进一步配置为选择最终呼吸周期。该最终呼吸周期大于该初始呼吸周期。该处理器被进一步配置为使该引导刺激与该初始呼吸周期对齐，并且非线性地更改该引导刺激以使其在一定时间间隔内与该最终呼吸周期对齐。该引导刺激的该非线性更改基于已输出该引导刺激的时间量而变化。
该引导刺激的该非线性更改可基于对该用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。该用户的该当前呼吸模式可使用生物计量传感器来估计。非线性地更改该引导刺激以使其与该最终呼吸周期对齐可包括对该引导刺激进行时间拉伸。该引导刺激可以是预产生的声音、预产生的声轨或动态生成的声音/声轨中的一者。该最终呼吸周期可以是预设的、用户选择或基于使用至少一个生物计量传感器收集的输入中的一者。该初始呼吸周期可以是用户选择的。
在又一方面，一种音频系统包括被配置为向用户输出引导刺激的至少一个扬声器以及处理器。该处理器被配置为选择初始呼吸周期。呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量。处理器被进一步配置为选择最终呼吸周期。最终呼吸周期大于初始呼吸周期。处理器被进一步配置为使引导刺激与初始呼吸周期对齐，并且非线性地更改引导刺激以使其在一定时间间隔内与最终呼吸周期对齐。该引导刺激的该非线性更改基于已输出该引导刺激的时间量而变化。
该引导刺激的该非线性更改可基于对该用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。该用户的该当前呼吸模式可使用生物计量传感器来估计。非线性地更改该引导刺激以使其与该最终呼吸周期对齐可包括对该引导刺激进行时间拉伸。该引导刺激可以是预产生的声音、预产生的声轨或动态生成的声音/声轨中的一者。该最终呼吸周期可以是预设的、用户选择或基于使用至少一个生物计量传感器收集的输人中的一者。该初始呼吸周期可以是用户选择的。
本文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。
附图说明
图1示出了睡眠环境中的示例性音频系统。
图2示出了音频设备的示例性部件。
图3示出了非线性呼吸夹带的示例性曲线图。
图4示出了用于非线性呼吸夹带的示例性方法。
具体实施方式
图1示出了根据一个方面的睡眠环境中的示例性音频系统100。音频系统100可用于将引导刺激从初始呼吸周期非线性地更改到最终呼吸周期以用于非线性呼吸夹带。如本文所述，“呼吸夹带”是指引导用户的喘息或呼吸。因此，音频系统100可用于将引导刺激从初始呼吸周期非线性地更改到最终呼吸周期以引导用户的喘息或呼吸。
音频系统100包括被示出为由受试者或用户穿戴的耳机104和智能手表106。耳机104是指装配在耳朵周围、耳朵上或耳朵内并将声能辐射到耳道内的设备。耳机104有时称为耳麦、听筒、头戴式耳机、耳塞或运动耳机，并且可以是有线或无线的。耳机104可包括以下中的一者或多者：处理单元、收发器、一个或多个生物传感器、一个或多个扬声器以及一个或多个麦克风。耳机104可包括被配置为接收来自受试者或用户的输入的接口。智能手表106可以是被设计成穿戴在受试者或用户的手腕上的任何类型的可穿戴计算机，诸如健身追踪器。智能手表106可包括以下中的一者或多者：处理单元、收发器、一个或多个生物传感器、一个或多个扬声器以及一个或多个麦克风。智能手表106可包括被配置为接收来自受试者或用户的输入的接口。
音频系统100还包括床边单元108和智能电话102。智能电话102可以是移动电话、平板电脑、平板手机或膝上型计算机。智能电话102可包括以下中的一者或多者：处理单元、收发器、一个或多个生物传感器、一个或多个扬声器以及一个或多个麦克风。智能电话102可包括被配置为接收来自受试者或用户的输入的接口。床边单元108可以是固定智能设备，诸如智能扬声器。床边单元108可具有能够装配在睡眠环境中的表面上诸如梳妆台、书桌或床头柜的任何形状和大小。床边单元108可包括以下中的一者或多者：处理单元、收发器、一个或多个生物传感器、一个或多个扬声器以及一个或多个麦克风。在一个实施方案中，床边单元108包括一个或多个非接触式生物传感器，诸如射频(RF)传感器、雷达传感器或底架加速度计和/或麦克风。床边单元108可包括被配置为接收来自受试者或用户的输入的接口。
耳机104、智能手表106、床边单元108和智能电话102可各自包括适合与设置在睡眠环境中的任何其他设备102-108一起使用的任何有线或无线通信手段，诸如WiFi、蓝牙、近场通信(NFC)、USB、微型USB或本领域的普通技术人员已知的任何合适的有线或无线通信技术。例如，耳机104可包括一个或多个扬声器，而床边单元108包括与耳机104的一个或多个扬声器通信的一个或多个生物传感器。此外，音频系统100可包括设备102-108中的一个或多个设备，并且无需包括所示的每个设备102-108。因此，可任选地包括音频系统100中的每个设备102-108，并且非线性呼吸夹带需要仅一个设备102-108。
音频系统100的设备102-108单独地或组合地被配置为：选择初始呼吸周期；选择最终呼吸周期，该最终呼吸周期大于初始呼吸周期；向用户输出引导刺激；使该引导刺激与该初始呼吸周期对齐；以及非线性地更改该引导刺激以使其在一定时间间隔内与该最终呼吸周期对齐，该引导刺激的该非线性更改基于已输出该引导刺激的时间量而变化。
图2示出了根据本公开的某些方面的音频设备200的示例性部件。根据一个示例，音频设备200是无线可穿戴音频设备。音频设备200可用于音频系统诸如图1的音频系统100中。例如，音频设备200可以是图1的音频系统100中的任何设备102-108。在一个示例中，音频设备200是图1的耳机104。在另一个示例中，音频设备200是图1的床边单元108。音频设备200可用于将引导刺激从初始呼吸周期非线性地更改到最终呼吸周期以用于非线性呼吸夹带。
音频设备200包括存储器和处理器202、通信单元204、收发器206、生物传感器212和音频输出换能器或扬声器208。存储器可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和/或闪存ROM。存储器存储用于控制存储器和处理器202的程序代码。存储器和处理器202控制音频设备200的操作。图3中的任何或所有部件可组合成多功能部件。
处理器202控制音频设备200的一般操作。例如，处理器202执行音频和/或数据通信的处理和控制。处理器202被配置为测量、接收、计算或检测受试者的至少一种生物信号参数。结合音频输出换能器208，处理器202被配置为输出引导刺激。处理器202被进一步配置为更改引导刺激。处理器202可被进一步配置为接收来自受试者或用户的输入，诸如关于初始每分钟呼吸速率和最终每分钟呼吸速率的输入。在至少一个示例中，处理器202设置在音频系统中的另一个设备诸如智能电话上，并且与音频设备200通信。
通信单元204促进与一个或多个其他无线设备诸如与音频系统中的其他设备的无线连接。例如，通信单元204可包括一个或多个无线协议引擎诸如蓝牙引擎。虽然蓝牙被用作示例性协议，但也可使用其他通信协议。一些示例包括蓝牙低功耗(BLE)、NFC、IEEE802.11、WiFi或其他局域网(LAN)或个域网(PAN)协议。音频设备200可经由通信单元204无线地接收音频文件。附加地或另选地，通信单元204可接收与经由非接触式传感器获得的受试者的生物信号参数相关联的信息。非接触式传感器的示例包括射频(RF)传感器、雷达传感器或底架加速度计。
收发器206经由一个或多个天线发射和接收信息以与一个或多个其他无线设备交换信息。收发器206可用于与音频系统中的其他设备诸如床边单元、智能电话和/或智能手表进行通信。收发器206不一定是不同的部件。
音频设备200包括也可称为驱动器或扬声器的音频输出换能器208。在一些示例中，使用多于一个输出换能器208。换能器208(其可以是麦克风的一部分)将电信号转换成声音并且将声音转换成电信号。换能器208被配置为向用户或受试者输出引导刺激。为了调节用户的呼吸，换能器208输出音频信号，包括经调节的音频信号。例如，换能器208可被配置为响应于受试者的生物信号参数来调节音频信号。在至少一个示例中，换能器208设置在音频系统中的另一个设备诸如床边单元上，并且与音频设备200通信。
音频设备200任选地包括一个或多个麦克风210。在一个方面，麦克风210用于将噪声转换成电信号。在至少一个示例中，一个或多个麦克风210设置在音频系统中的另一个设备诸如床边单元上，并且与音频设备200通信。麦克风210可用于粗略估计或测量用户的每分钟呼吸速率。
音频设备200任选地包括用于确定、感测、测量、监测或计算穿戴音频设备200的受试者的生物信号参数的一个或多个生物传感器212。
根据一个方面，当音频设备200是耳机时，音频设备200的仅一个听筒(耳尖、耳杯)包括生物传感器212。在一个方面，两个听筒均不包括生物传感器212。相反，并不位于音频设备200上的生物传感器212可远程地检测受试者的生物信号参数。在一个示例中，生物传感器212用设置在手腕上的传感器诸如通过利用智能手表来检测受试者的心率或心率变异性(HRV)。在一个示例中，生物传感器212可以是非接触式生物传感器。非接触式生物传感器被配置为例如经由通信单元204将检测到的生物信号参数报告给处理器202。在至少一个示例中，生物传感器212设置在音频系统中的另一个设备诸如智能手表上，并且与音频设备200通信。
图2示出了示例性音频设备200的某些模块之间的通信；然而，本公开的各方面不限于具体示出的示例。根据各方面，任何模块202-212被配置为与音频设备200中的任何其他模块通信。在一个示例中，所有模块202-212彼此连接并通信。
图3示出了根据一个实施方案的非线性呼吸夹带的示例性曲线图300。曲线图300中呈现的数据可使用图1的音频系统100和/或图2的音频设备200来获得。曲线图300包括若干点310A-320B，这将在下文参考图4进行讨论。
在图3的曲线图300中，呼吸周期线302示出了线性增加的呼吸周期。呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量。对于呼吸周期线302，y轴为秒，并且x轴为夹带分钟。呼吸周期线302是由公式1控制的直线：
公式1：周期＝α*t+PeriodInitial
在公式1中，α是斜率，t是以分钟为单位的时间，并且PeriodInitial是初始呼吸周期。因此，由于呼吸周期线302为直线，因此呼吸周期线302的斜率(α)是每夹带分钟周期上升秒数。初始呼吸周期由点306A示出。如曲线图300所示，初始呼吸周期306A被选择成约4秒(即，一次吸气开始到接下来的呼气结束之间的时间量为约4秒)。
初始呼吸周期306A可基于来自生物传感器诸如图2的生物传感器212的反馈来确定。在这种实施方案中，生物传感器可被配置为测量用户的呼吸。生物传感器可被进一步配置为检测用户是在吸气还是呼气。初始呼吸周期取决于所测量呼吸。如果使用生物传感器来确定初始呼吸周期306A，则初始夹带呼吸速率或周期306A可取决于传感器数据。例如，如果用户的初始呼吸速率被测量为每分钟约13次呼吸，则夹带可低于用户的所测量速率每分钟1次呼吸以每分钟12次呼吸开始。在另一个示例中，初始夹带周期可以是用户初始呼吸周期306A的因数或分数。此外，无论在何处测量用户的呼吸周期，可存在夹带可开始的上限和/或下限。初始呼吸周期306A也可由受试者或用户选择，或者可以是预设的或预先确定的。
呼吸周期线304可在夹带序列完结时结束于最终呼吸周期点308A处。最终呼吸周期308A为呼吸夹带已完成之后的期望呼吸周期。因此，呼吸周期线304的斜率是基于初始呼吸周期306A和最终呼吸周期308A计算的，使得呼吸周期线304从初始呼吸周期306A线性地延伸到最终呼吸周期308A。最终呼吸周期308A可由受试者或用户选择，可进行规定(预设或预先确定)，或可由至少一个生物传感器诸如图2的生物传感器212确定。如果规定了最终呼吸周期，则夹带可朝大约每分钟6次呼吸(10秒周期)靠拢。在各方面，大约每分钟6次呼吸(10秒周期)使大多数人的放松和入睡开始可能性最大化。提供关于心率(HR)和/或HRV的信息的生物传感器有助于通过文献中充分记载的称为呼吸性窦性心律失常(RSA)的现象来将目标速率设定成使得HRV为高(理想地，最大化)。HRV被最大化的速率被称为谐振频率，其可因人而异。将目标HRV设定为谐振频率通过个性化来增强夹带体验的有效性。
在曲线图300中，最终呼吸周期308A被选择成约10秒(即，一次吸气开始到接下来的呼气结束之间的时间量为约10秒)。一旦确定了初始呼吸周期306A和最终呼吸周期308A两者，就计算出呼吸周期线304的斜率。
在曲线图300中，每分钟呼吸速率(BrPM)线304示出了用户的非线性减小(即，非线性衰减)的每分钟呼吸速率。每分钟呼吸速率为受试者在一分钟内进行的呼吸量。对于BrPM线304，y轴为每分钟呼吸次数，并且x轴为夹带分钟。每分钟呼吸速率线304为呼吸周期线302的倒数。换句话讲，非线性每分钟呼吸速率线304由公式2控制：
公式2：
Figure BDA0003181679630000081
BrPM线304在初始BrPM点306B处开始并延伸到目标或最终BrPM点308B。初始BrPM306B为用户在开始夹带时的初始BrPM。初始BrPM306B对应于初始呼吸周期306A。因此，初始BrPM 306B被选择成约每分钟14.5次呼吸，这对应于4秒呼吸周期。最终BrPM 308B对应于最终呼吸周期308A。因此，在曲线图300中，最终BrPM 308B被选择成约每分钟6次呼吸，这对应于10秒呼吸周期。
初始BrPM 306B和最终BrPM 308B均可由受试者或用户单独选择，或可单独预设或预先确定。用户可选择初始BrPM或初始呼吸周期，并且可自动计算或填充另一者以对应。因此，用户无需既选择初始BrPM又选择初始呼吸周期。类似地，用户可选择最终BrPM或最终呼吸周期，并且可自动计算或填充另一者以对应，使得用户无需既选择最终BrPM又选择最终呼吸周期。如果预设或预先确定初始BrPM、最终BrPM、初始呼吸周期或最终呼吸周期中的一者或多者，则对应参数也将自动地预设或预先确定。
图4示出了根据一个实施方案的用于非线性呼吸夹带的示例性方法400。方法400可利用图1的音频系统100和/或图2的音频设备200来实现。为清楚起见，参考图3的曲线图300来描述方法400。
在402中，选择初始呼吸周期306A。呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量。初始呼吸周期306A可由用户或受试者选择，或者可进行预设或预先确定。如曲线图300所示，初始呼吸周期306A被选择成约4秒，这对应于约每分钟14.5次呼吸的初始BrPM 306B。初始呼吸周期的另一个示例可以是约6秒呼吸周期或约每分钟10次呼吸。初始呼吸周期306A可基于来自生物传感器(诸如图2的生物传感器212)的反馈来确定。在这种实施方案中，生物传感器可被配置为测量用户的呼吸。生物传感器可被进一步配置为检测用户是在吸气还是呼气。
在404中，选择最终呼吸周期308A。最终呼吸周期308A大于初始呼吸周期306A。最终呼吸周期308A可由用户或受试者选择，或者可进行预设或预先确定。最终呼吸周期308A的示例为约10秒呼吸周期，对应于约每分钟6次呼吸的最终BrPM 308B。
在406中，向受试者或用户输出引导刺激(即，夹带声音)。引导刺激可由扬声器诸如图2的扬声器208输出。在408中，使引导刺激与初始呼吸周期306A对齐。使引导刺激与初始呼吸周期306A对齐，使得引导刺激匹配初始呼吸周期306A的节律或节拍。例如，约4秒的初始呼吸周期将具有比约6秒的初始呼吸周期更快的节律或节拍。
在410中，非线性地更改引导刺激以使其在一定时间间隔内与最终呼吸周期308A对齐。时间间隔为总呼吸夹带周期或总夹带分钟(即，曲线图300的x轴)。更改引导刺激包括：非线性地减小所引导的刺激以与最终呼吸周期308A对齐。引导刺激的非线性更改基于已输出引导刺激的时间量而变化。在一个实施方案中，引导刺激的节拍或节律被减慢或减小以延长或增加用户的呼吸周期(即，减小用户的BrPM)。当用户的呼吸周期302被线性地更改时，用户的BrPM 304随引导刺激而非线性地更改。在一个实施方案中，如果需要，呼吸周期也可非线性地更改。
引导刺激的非线性更改可基于对用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。用户的当前呼吸模式可包括呼吸周期、呼吸速率和/或呼吸架构(即，确切吸气/呼气幅度和/或长度)中的至少一者。受试者的当前呼吸模式可使用生物识别传感器诸如图2的生物传感器212来估计。生物传感器可被配置为检测用户是在吸气还是呼气，并且确定由用户的吸气和呼气输出的声音与引导刺激同相还是异相。
引导刺激可以是预产生的声音或预产生的声轨。预产生的声音可以离散的呼吸周期产生。如果呼吸周期的斜率被计算出在预先确定的公差内，则可选择预产生的声音进行回放。预产生的体验的分辨率可取决于离散周期值的最小间隙。利用预产生的声音可能需要更少的计算力，但可能需要更多的内存。预产生的声音还可产生随时间推移呼吸周期上升的“更粗哑”体验。
另外，可动态地生成引导刺激。引导刺激可动态地生成为得到更平滑的夹带体验可能的最精细分辨率。例如，通过调整属性(包括频率、幅度、持续时间、时相、包络和/或瞬态)在数学上动态地生成刺激。
在另一个示例中，动态生成的刺激包括一组有限的预产生的声音(预记录的或数学上导出的)声音，这些声音被时间拉伸到期望的周期。可使用语音编码器来对刺激进行时间拉伸。动态地生成引导刺激可能需要更少的内存，但可能需要更多的计算力。在一个示例中，该组预产生的声音具有在数学上调整的属性(例如，频率、幅度、持续时间、时相、包络和/或瞬态)。
为了展示在呼吸周期302线性地增加的同时BrPM 304非线性地减小，将使用曲线图300上的若干点310A-320B作为示例。示例性点310A-320B仅仅是近似值，并且可能不是确切的。在约55秒的时间周期内，约4.8秒的第一呼吸周期310A可缓慢地增加到约5.1秒的第二呼吸周期312A，如曲线图300所示。非线性地更改引导刺激以相应地减小BrPM 304，如由约每分钟12.5次呼吸的对应点310B和约每分钟11.7次呼吸的点312B所示。因此，在呼吸周期302增加约0.3秒的同时，BrPM 304减小约每分钟0.8次呼吸。
在另一个大约55秒的时间周期内，约6秒的第三呼吸周期314A缓慢地增加到约6.3秒的第四呼吸周期316A。非线性地更改引导刺激以相应地减小BrPM 304，如由约每分钟10.1次呼吸的对应点314B和约每分钟9.6次呼吸的点316B所示。因此，当呼吸周期302增加约0.3秒时，BrPM 304减小约每分钟0.5次呼吸。
在又一个大约55秒的时间周期内，约8.6秒的第五呼吸速率318A增加到约8.9秒的第六呼吸速率320A。相应地，引导刺激和BrPM 304从约每分钟6.9次呼吸(由点318B所示)非线性地减小到约每分钟6.7次呼吸(由点320B所示)。因此，在呼吸周期302增加约0.3秒的同时，BrPM304减小约每分钟0.2次呼吸。
如各个点310A-320B所示，随着夹带分钟数的进展，用户的呼吸周期302以恒定的线性速率增加，而用户的BrPM 304以非线性衰减方式非线性地减小。用户遵循夹带序列的时间量越长，BrPM 304减小得越少。当用户接近最终呼吸周期308A时，用户的每分钟呼吸速率304逐渐地变小或延长。这允许用户最小化在更高BrPM下花费的时间量，并且使得用户能够以更加自然和舒适的节奏达到最终BrPM。
虽然呼吸周期302被示出和描述为线性地增加，但呼吸周期302也可非线性地增加。在边界条件(序列的开始和结束)下可能需要使呼吸周期非线性地增加以使稳定值之间的过渡平滑。这可通过具有取决于公式1的周期和/或t值的一组离散α斜率值来实现。
利用非线性呼吸夹带方法为用户带来更舒适的夹带体验，原因是非线性夹带使突跳最小化并且以更加自然的方式调节用户的呼吸。非线性呼吸夹带可进一步增强用户以最小的干扰专注于他们的呼吸的能力，从而得到实现放松或睡眠的更高效的方式。此外，非线性呼吸夹带可加快夹带过程，原因是相比线性或逐步方法在更高每分钟呼吸次数范围中花费的时间更少。另外，非线性呼吸夹带可与多种音频系统或设备一起使用，原因是非线性呼吸夹带可与开环系统和闭环系统两者一起使用。
在前述内容中，参考了本公开中呈现的各方面。然而，本公开的范围不限于具体描述的方面。本公开的各方面可采取完全硬件化实施方案、完全软件化实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施方案的形式，软件和硬件方面在本文中可统称为“部件”、“电路”、“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该一个或多个计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。
可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例包括：具有一条或多条导线的电连接件、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备或前述的任何合适组合。在当前上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储程序的任何有形介质。
附图中的流程图和框图示出了根据各个方面的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示模块、代码的部分，其包括用于实现一个或多个指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些具体实施中，框中所述的功能可不按照附图中所述的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以相反的顺序执行。框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定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。

Claims (20)

1.一种用于呼吸夹带的方法，包括：
选择初始呼吸周期，其中呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量；
选择最终呼吸周期，其中所述最终呼吸周期大于所述初始呼吸周期；
向用户输出引导刺激；
使所述引导刺激与所述初始呼吸周期对齐；以及
非线性地更改所述引导刺激以使其在一定时间间隔内与所述最终呼吸周期对齐，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于已输出所述引导刺激的时间量而变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于对所述用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述用户的所述当前呼吸模式使用生物识别传感器来估计。
4.根据权利要求1所述的方法，其中非线性地更改所述引导刺激以使其与所述最终呼吸周期对齐包括对所述引导刺激进行时间拉伸。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述引导刺激是预产生的声音或预产生的声轨中的一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述最终呼吸周期是预设的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述初始呼吸周期是用户选择的。
8.一种可穿戴音频设备，包括：
至少一个扬声器，所述至少一个扬声器被配置为向用户输出引导刺激；和
处理器，所述处理器被配置为：
选择初始呼吸周期，其中呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量；
选择最终呼吸周期，其中所述最终呼吸周期大于所述初始呼吸周期；
使所述引导刺激与所述初始呼吸周期对齐；以及
非线性地更改所述引导刺激以使其在一定时间间隔内与所述最终呼吸周期对齐，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于已输出所述引导刺激的时间量而变化。
9.根据权利要求8所述的可穿戴音频设备，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于对所述用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。
10.根据权利要求9所述的可穿戴音频设备，其中所述用户的所述当前呼吸模式使用生物识别传感器来估计。
11.根据权利要求8所述的可穿戴音频设备，其中非线性地更改所述引导刺激以使其与所述最终呼吸周期对齐包括对所述引导刺激进行时间拉伸。
12.根据权利要求8所述的可穿戴音频设备，其中所述引导刺激是预产生的声音或预产生的声轨中的一者。
13.根据权利要求8所述的可穿戴音频设备，其中所述最终呼吸周期是预设的。
14.根据权利要求8所述的可穿戴音频设备，其中所述初始呼吸周期是用户选择的。
15.一种音频系统，包括：
至少一个扬声器，所述至少一个扬声器被配置为向用户输出引导刺激；和
处理器，所述处理器被配置为：
选择初始呼吸周期，其中呼吸周期是从一次吸气开始到接下来的呼气结束的时间量；
选择最终呼吸周期，其中所述最终呼吸周期大于所述初始呼吸周期；
使所述引导刺激与所述初始呼吸周期对齐；以及
非线性地更改所述引导刺激以使其在一定时间间隔内与所述最终呼吸周期对齐，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于已输出所述引导刺激的时间量而变化。
16.根据权利要求15所述的音频系统，其中对所述引导刺激的所述非线性更改基于对所述用户的当前呼吸模式的估计而进一步变化。
17.根据权利要求16所述的音频系统，其中所述用户的所述当前呼吸模式使用生物识别传感器来估计。
18.根据权利要求15所述的音频系统，其中非线性地更改所述引导刺激以使其与所述最终呼吸周期对齐包括对所述引导刺激进行时间拉伸。
19.根据权利要求15所述的音频系统，其中所述引导刺激是预产生的声音或预产生的声轨中的一者。
20.根据权利要求15所述的音频系统，其中所述最终呼吸周期是预设的，并且其中所述初始呼吸周期是用户选择的。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11185254B2 (en) 2017-08-21 2021-11-30 Muvik Labs, Llc Entrainment sonification techniques
US20220058971A1 (en) * 2020-08-19 2022-02-24 Bose Corporation Dynamic target rate for guided breathing
US11873976B1 (en) 2022-06-24 2024-01-16 Michael Kearns Breath synchronization lighting device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090024047A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Cardiac Pacemakers, Inc. Devices and methods for respiration therapy
US20150367097A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Yazmonit Ltd. System and Method for Inducing Sleep
US20170358240A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Apple Inc. Fluctuating Progress Indicator

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9626446D0 (en) 1996-12-20 1997-02-05 Hollanden Publishing Ltd Therapeutic device
AU2003249549A1 (en) 2002-08-09 2004-02-25 Intercure Ltd. Generalized metronome for modification of biorhythmic activity
EP1680010A4 (en) * 2003-11-04 2009-07-01 Quantum Intech Inc SYSTEMS AND METHODS FACILITATING PHYSIOLOGICAL CONSISTENCY THROUGH RESPIRATORY TRAINING
JP4327215B2 (ja) * 2007-06-08 2009-09-09 株式会社スクウェア・エニックス 教習システム、教習装置、プログラム記録媒体及び教習プログラム
US20090263773A1 (en) * 2008-04-19 2009-10-22 Vadim Kotlyar Breathing exercise apparatus and method
JP5578518B2 (ja) * 2010-06-10 2014-08-27 任天堂株式会社 呼吸指示プログラム、呼吸指示装置、呼吸指示システム、および呼吸指示処理方法
US9830832B2 (en) * 2012-12-20 2017-11-28 Halare, Inc. Automated systems, methods, and apparatus for breath training
CN116328142A (zh) * 2013-07-08 2023-06-27 瑞思迈传感器技术有限公司 用于睡眠管理的方法和系统
IL229868A (en) * 2013-12-09 2016-05-31 Jerry Yaacov Saada A learning and progress system and a method for that
US20180014741A1 (en) * 2015-01-26 2018-01-18 Chang-An Chou Wearable physiological monitoring device
US20170173298A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Plantronics, Inc. Using Audio to Alter Respiratory Rates
US10726731B2 (en) * 2016-06-10 2020-07-28 Apple Inc. Breathing synchronization and monitoring
US20180272189A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 Fangwei Lee Apparatus and method for breathing and core muscle training

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090024047A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Cardiac Pacemakers, Inc. Devices and methods for respiration therapy
US20150367097A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Yazmonit Ltd. System and Method for Inducing Sleep
US20170358240A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Apple Inc. Fluctuating Progress Indicator

Also Published As

Publication number Publication date
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US11617917B2 (en) 2023-04-04
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