睡眠呼吸暂停处理装置和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年11月30日提交的美国临时申请no.62/774,085和2019年5月14日提交的美国临时申请no.62/847,742以及2019年10月23日提交的美国临时申请no.62/925,104并要求这些申请的优先权。所有以上申请的全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种睡眠呼吸暂停(apnea)处理装置和睡眠呼吸暂停处理方法，该装置和方法向受试者辐射低频声音以处理睡眠呼吸暂停并减轻睡眠呼吸暂停的症状。

背景技术：

打鼾是普通人群中普遍存在的障碍。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％(npl1)。打鼾声音由许多因素决定(npl2)：包括呼吸的路径(npl3)、上呼吸道狭窄的主要部位(npl4)以及睡眠阶段和身体位置(npl5)。

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(npl6)。阻塞性睡眠呼吸暂停是一种睡眠障碍，其中在睡眠期间呼吸反复中断(npl7)。睡眠呼吸暂停不仅会导致失眠，而且会增加各种疾病和症状的发生率，例如，高血压、心脏病发作、心律不齐、中风和抑郁。持续气道正压通气(cpap)是阻塞性睡眠呼吸暂停最常见的处理方式(npl8)。但是，阻塞性睡眠呼吸暂停患者会因cpap的几个问题而感到沮丧(npl9)。因此，大多数发明人专注于osa处理(pl1、pl2、pl3、npl10)。但是，这些处理需要行为改变或侵入性手术。

打鼾声音对于打鼾者的床伴也是大问题。对于抑制打鼾声音的影响有许多尝试。耳塞是抑制打鼾噪音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，附接耳塞需要改变行为。噪声消除系统是消除打鼾声音的一种尝试(pl4)；但是，它需要改变行为并且不可能有效地抑制打鼾声音。另一种策略是采用一种带有眼罩的系统，当打鼾声音强度超过预定阈值时，该系统会发出闪光(pl5)。发明试图避免影响用户的正常睡眠；但是，将眼罩附接到用户需要改变行为。防打鼾床系统(pl6)试图通过改变床的构造来使打鼾停止。该系统假定使用特殊的床，即，不适用于使用普通床的受试者。

专利文献引用列表

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pl6h.-d.lin,“automatedanti-snoringbedsystem”us8418289b2.

非专利文献引用列表

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npl5h.nakano,t.ikeda,m.hayashi,e.ohshima,a.onizuka,“effectsofbodypositiononsnoringinapneicandnonapneicsnorers”sleep2003；26(2):169–72.

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npl7www.sleepfoundation.org/sleep-apnea

npl8www.sleepfoundation.org/excessive-sleepiness-osa/treatments/cpap-treatment

npl9www.mayoclinic.org/diseases-conditions/sleep-apnea/in-depth/cpap/art-20044164

npl10www.sleepreviewmag.com/2014/09/alternative-therapies-obstructive-sleep-apnea/

技术实现要素：

根据本发明的方面，一种睡眠呼吸暂停处理装置包括：刺激设备，其对受试者施加刺激；以及包括电路系统的控制器，其接收由受试者产生的声音，将声音转换成接收到的声音信号，从接收到的声音信号中获得打鼾声音信息，基于打鼾声音信息计算由受试者产生的打鼾声音的影响，并且当该影响高于阈值时，使刺激设备对受试者施加刺激。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将会更好地理解本发明，并且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是根据本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。

图2是包括低频声音生成器的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。

图3是睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该睡眠呼吸暂停处理装置在睡眠期间受试者变得呼吸暂停时向受试者辐射低频声音，其中采用超宽带多普勒雷达系统来获取呼吸信息。

图4是睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该睡眠呼吸暂停处理装置在睡眠期间受试者变得呼吸暂停或打鼾时向受试者辐射低频声音，其中采用超宽带多普勒雷达系统和麦克风来获取呼吸信息。

图5是睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该睡眠呼吸暂停处理装置在睡眠期间受试者变得呼吸暂停或呼吸不足时向受试者辐射低频声音，其中采用超宽带多普勒雷达系统、麦克风和脉搏血氧仪来获取呼吸信息。

图6是示出声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括扬声器单元、外壳和管，以便将低频声音辐射到管的开口区域的近场和在扬声器单元前面的近场。

图7是包括声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该声音辐射设备采用外壳、管和扬声器单元，以便辐射低频声音。

图8是采用数据存储块的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。

图9是使用声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该声音辐射设备采用管和扬声器单元，以便辐射低频声音。

图10是示出声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括管、扬声器单元和调节扬声器单元的位置的调节装备。

图11是示出声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括管和辐射低频声音的扬声器单元，其中该管在扬声器单元的位置具有厚的部分。

图12是示出声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括管和辐射低频声音的扬声器单元，其中该管的两端采用声学喇叭。

图13是示出了声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括辐射低频声音的扬声器单元、具有被隔板隔开的两个部分的箱体，以及两个管。

图14是示出声音辐射设备的构造的示意图，该声音辐射设备包括辐射低频声音的扬声器单元、具有被隔板隔开的两个部分的箱体，以及两个管，其中两个管中的每个管穿透箱体的每个部分。

图15是睡眠呼吸暂停处理装置的示意图，该睡眠呼吸暂停处理装置包括采用扬声器单元的声音辐射设备和带有阀的分支管，其中扬声器单元穿过管的内部定位，并且该阀打开面向打鼾者的方向的分支管。

图16是使用声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置，该声音辐射设备采用两个扬声器单元；以及分叉管，其中每个扬声器单元穿过每个分支管定位。

图17是示出产生空气振动的包括扬声器单元的空气振动设备的构造的示意图。

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。

cpap是阻塞性睡眠呼吸暂停的重要处理方法，但是，穿戴cpap设备和强制空气会使得使用cpap的患者感到沮丧。打鼾声音对于打鼾者的床伴来说也是大问题。

一方面，本发明旨在对受试者施加刺激，以便在睡眠期间停止或减轻受试者的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾。根据本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置是当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的装置，包括：具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，该电路系统将由受试者产生的多个声音转换成接收到的信号、从接收到的信号中获得呼吸信息、处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，以及当该指标高于阈值时，使得低频声音生成器将低频声音施加给受试者。

本发明的另一方面是一种睡眠呼吸暂停处理方法，包括：将由受试者产生的声音转换成接收到的信号；从接收到的信号中获得呼吸信息；处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标；以及当该指标高于阈值时，将低频声音施加到受试者。

根据本发明的一个实施例的睡眠呼吸暂停处理装置包括当受试者打鼾时向受试者100施加刺激118的装置。图1示出了采用本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。该装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106检测并接收由受试者100产生的声音，并将由受试者100产生的多个声音转换成多个接收到的信号；打鼾声音提取块108，其从多个接收到的信号中提取打鼾声音信息；打鼾声音评估块110，其评估打鼾声音信息并检测打鼾；信号生成块112，其生成信号以便产生使用刺激设备116施加到受试者100的刺激118；以及具有发送电路114的刺激设备116，其向受试者100施加刺激118。系统控制器120控制睡眠呼吸暂停处理装置的这些操作。系统控制器120基于打鼾声音信息确定/计算由受试者产生的打鼾声音的影响，将该影响与可以存储在存储器中的预定阈值进行比较，并且在确定该影响高于阈值时，使刺激设备116将刺激118施加到受试者100。通过接收到的声音信号的强度来估计影响。通过接收到的声音信号的强度来确定阈值。例如，阈值可以被设置为当受试者打鼾时接收到的声音信号的平均强度。

睡眠呼吸暂停处理装置可以在睡眠期间受试者变得呼吸暂停时刺激受试者。该装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106接收由受试者100产生的声音并将由受试者100产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足；信号生成块112，其生成信号以便产生使用刺激设备116施加到受试者100的刺激118；以及具有发送电路114的刺激设备116，其向受试者100施加刺激118。系统控制器120控制睡眠呼吸暂停处理装置的这些操作。系统控制器120基于呼吸信息来确定/计算与呼吸中断、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，将该指标与可以存储在存储器中的预定阈值进行比较，并且在该指标高于阈值时，使刺激设备116向受试者100施加刺激118。

在本发明的实施例中，系统控制器120可以由至少一个计算机可读介质或存储器来实现，该计算机可读介质或存储器用于保持根据本发明的教导而编程的指令并且用于包含本文描述的数据结构、表、记录或其它数据。计算机可读介质的示例包括紧凑盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、prom(eprom、eeprom、闪存eprom)、dram、sram、sdram或任何其它磁性介质、紧凑盘(例如，cd-rom)或计算机可以读取的任何其它介质。

在本发明的实施例中，系统控制器120可以是包括中央处理单元(cpu)和诸如只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)之类的存储器的计算机。控制器的cpu可以是单核处理器(其包括单个处理单元)或多核处理器。计算机可以是移动设备，诸如个人数字助理(pda)、膝上型计算机、现场可编程门阵列或蜂窝电话。

当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停时，睡眠呼吸暂停处理装置可以向受试者辐射低频声音。图2示出了采用本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。该装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况；信号生成块112，其生成信号以便使用低频声音生成器204产生低频声音206；以及具有发送电路114的低频声音生成器204，其将低频声音206辐射到受试者100。

睡眠呼吸暂停处理装置可以采用超宽带多普勒雷达系统以便获得呼吸信息。图3示出了采用本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。超宽带多普勒雷达系统302包括一个或多个发送天线304和一个或多个接收天线306。从多个发送天线304发送毫米波308。可以使用脉冲压缩技术之一(例如，m-序列)来调制发送的毫米波308。发送的毫米波308在受试者100的身体表面处被反射。反射的毫米波被多个接收天线306接收。两个发送天线304和两个接收天线306产生了2×2＝4个信道。该系统被称为多输入多输出(mimo)系统。多个超宽带多普勒雷达系统导致信道增加，因为通常信道的数量等于发送天线的数量和接收天线的数量的乘积。睡眠信息提取块200从多个接收到的信号中提取呼吸信息，即通过超宽带多普勒雷达系统获取的信道的信息。呼吸信息包括呼吸速率。睡眠信息提取块200可以提取受试者的心跳信息、心率和身体位置。睡眠呼吸暂停评估块202检测受试者的呼吸中断，即呼吸暂停。当睡眠呼吸暂停评估块202检测到受试者的呼吸暂停时，信号生成块112生成信号以使用低频声音生成器204产生低频声音206。具有发送电路114的低频声音生成器204向受试者100辐射低频声音，以便通过低频声音辐射的刺激来停止或减轻呼吸暂停。

睡眠呼吸暂停处理装置可以采用超宽带多普勒雷达系统302和具有接收电路106以便获得呼吸信息的麦克风104。图4示出了采用本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。具有接收电路106的麦克风104将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的声音信号。蜂窝电话中具有接收电路106的麦克风104也适用于获取多个接收到的声音信号。睡眠信息提取块200从由具有接收电路106的麦克风104获取的多个接收到的声音信号中提取打鼾声音信息，并从由超宽带多普勒雷达系统302获取的多个接收到的信号中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202检测受试者的呼吸中断和打鼾。睡眠呼吸暂停评估块202可以检测受试者的呼吸不足。当睡眠呼吸暂停评估块202检测到受试者的呼吸中断或打鼾时，信号生成块112使用低频声音生成器204生成信号以产生低频声音206。具有发送电路114的低频声音生成器204向受试者100辐射低频声音，以便通过低频声音辐射的刺激来停止或减轻呼吸暂停和打鼾。当受试者呼吸不足时，具有发送电路114的低频声音生成器204可以向受试者100辐射低频声音，以便停止或减轻呼吸不足。

可以使用脉搏血氧仪500。图5示出了采用本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。脉搏血氧仪500获取受试者的氧饱和度信息。一般而言，脉搏血氧仪500获取受试者的外围氧饱和度(spo2)。使用一个或多个相机的非接触式氧饱和度监视器可以被用于获取氧饱和度信息、心跳信息和呼吸速率。睡眠信息提取块200从由超宽带多普勒雷达系统302获取的多个接收到的信号、由具有接收电路的麦克风104获取的多个接收到的声音信号以及由脉搏血氧仪500获取的spo2信息中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202检测受试者的呼吸暂停、打鼾和呼吸不足。脉搏血氧仪500可以将spo2信息直接输入到睡眠呼吸暂停评估块202中。当睡眠呼吸暂停评估块202检测到受试者的呼吸暂停或呼吸不足时，信号生成块112生成信号以使用低频声音生成器204产生低频声音206。具有发送电路114的低频声音生成器204向受试者100辐射低频声音，以便通过低频声音辐射的刺激来使呼吸暂停和呼吸不足停止或减轻。当受试者打鼾时，具有发送电路114的低频声音生成器204可以向受试者100辐射低频声音，以便使打鼾停止或减轻。

在本实施例中使用的超宽带多普勒雷达系统可以发送毫米波，其中毫米波的中心频率是从30到300ghz，并且毫米波的带宽是0.5ghz或更大。

包括电路系统的控制器可以从由超宽带多普勒雷达系统获取的多个接收到的信号中获得呼吸信息和心率信息、对呼吸信息和心率信息进行处理，使得基于呼吸信息和心率信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标。该指标是根据估计的心率、呼吸速率和/或打鼾声音计算的。

包括电路系统的控制器可以输出睡眠信息。睡眠呼吸暂停处理装置可以向受试者辐射次声和/或可听见的声音。次声是指频率低于20hz的声音。可听见的声音是指频率在20到20,000hz之间的声音。

睡眠呼吸暂停处理装置可以采用低频声音生成器，该低频声音生成器将低频声音选择性地辐射到受限的位置，包括受试者头部和/或其它身体部位处的位置，以便抑制低频声音辐射对床伴或在该受试者附近睡觉的人的影响。采用至少两个麦克风或雷达系统允许基于干涉测量来检测受试者和在受试者附近睡觉的人的位置。

使用扬声器单元以及外壳和管的声音辐射设备可以被用作将低频声音选择性地辐射到受试者处的位置的低频。图6示出了可以被用于本发明的实施例的声音辐射设备的布置。声音辐射设备设有扬声器单元600、外壳604和管(开口管部分)602，以便将低频声音辐射到管的开口区域的近场和在扬声器单元600前面的近场。扬声器单元600被放置在外壳的一个开口端上，并且管602在纵向方向上被放置在外壳604的另一端上。外壳604的尺寸可以大于10cm。管602的开口位置远离扬声器单元600的位置。本发明的声音辐射设备辐射低频声音，该低频声音的频率低于声音辐射设备的共振频率。在这种设置下，从管602的开口位置辐射的低频声音与从扬声器单元600辐射的低频声音几乎反相。一般而言，低频声音的影响取决于与辐射点的距离。在横向区域的近场中，与扬声器单元的距离rs和与管的开口位置的距离rt几乎相同，即，rs/rt接近1。这意味着，当从扬声器单元辐射的低频声音的强度与从管的开口位置辐射的低频声音的强度几乎相同时，从扬声器单元辐射的低频声音的幅度接近于从管的开口位置辐射的低频声音的幅度。因此，由于来自扬声器单元600的反相声音的辐射和管602的开口位置，抑制了低频声音206在横向区域的近场中的影响。因为rs/rt接近1，低频声音206在远场中的影响也被抑制。相比之下，在管的开口区域的近场和扬声器单元前面的近场中，rs/rt远离1。这意味着从扬声器单元辐射的低频声音的幅度与从管的开口位置辐射的低频声音的幅度相距甚远，即，从扬声器单元辐射的低频声音不能有效地抑制从管的开口位置辐射的低频声音。因此，该设置使得能够将低频声音206的影响限制在管的开口区域的近场和扬声器单元前面的近场。扬声器单元包括动态扩音器(loudspeaker)、动态中音扬声器(midrangespeaker)和动态高音扬声器(tweeter)中的至少一个。

图7示出了采用图6中所示的声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。该装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估受试者的呼吸信息和呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足；信号生成块112，其生成发送信号以便使用声音辐射设备产生低频声音206；以及具有发送电路114的声音辐射设备，其中该声音辐射设备包括扬声器单元、外壳和管。

由声音辐射设备辐射的低频声音的频率低于声音辐射设备的共振频率，因为在这种设置下，从管602的开口位置辐射的低频声音与从扬声器单元600辐射的低频声音几乎反相。

由声音辐射设备辐射的低频声音的频率可能低于使用外壳的声音辐射设备的共振频率的三分之一，因为在这种设置下，由声音辐射设备辐射的低频声音的三次谐波的频率低于声音辐射设备的共振频率，即，从管602的开口位置辐射的低频声音的三次谐波也与从扬声器单元600辐射的低频声音的三次谐波反相。声音辐射设备的共振频率主要取决于外壳的体积、管半径和管长度。

由声音辐射设备辐射的低频声音的频率可以从20到100hz，并且使用外壳的声音辐射设备的共振频率可以从100到500hz，因为在这种设置下，由声音辐射设备辐射的低频声音的五次谐波的频率也低于声音辐射设备的共振频率。

在本发明中使用的声音辐射设备的管的开口区域或扬声器单元可以面对受试者，因为该声音辐射设备将低频声音辐射到管的开口区域的近场和扬声器单元前面的近场。

睡眠呼吸暂停处理装置可以使用由睡眠呼吸暂停评估块和/或发送信号确定块获取和/或计算的数据来确定发送信号。图8示出了采用数据存储块的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。睡眠呼吸暂停处理装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足；发送阶段确定块800，其确定发送的阶段；数据存储块802，其存储由睡眠呼吸暂停评估块和/或发送信号确定块使用和/或计算的数据；信号生成块112，其生成发送信号以便使用低频声音生成器产生低频声音；以及具有发送电路114的低频声音生成器，其包括扬声器单元600、管602和外壳604，将低频声音辐射到受试者。发送的阶段决定了发送信号的类型。

当向受试者的低频声音辐射未能停止或减轻受试者在睡眠期间的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾时，发送信号的频率和/或强度可以增加，以增加声音辐射对受试者的影响。

用户可以直接调整发送信号的频率和/或强度。发送信号的频率和/或强度可以基于用户状况(包括医疗状况)而远程调整。

低频声音可以在每次呼吸内在无声或安静期间向受试者辐射，因为安静的环境被认为会增强低频辐射的影响。低频声音可以在呼气时期向受试者辐射，因为通常打鼾在呼气时期停止或减弱。

从唤醒时间之前的一定时间开始，发送阶段确定块可以采用一个或多个特殊阶段，以便舒适地唤醒受试者。一定时间可以被设置为从30到60分钟。从唤醒时间之前的一定时间开始，声音辐射可以停止，以减少由于意外唤醒而引起的受试者不适感。当特殊阶段被选择时，低强度低频声音和/或音乐声音可以向受试者辐射。低强度低频声音和/或音乐声音可以间歇性地辐射。当特殊阶段被选择时，睡眠呼吸暂停处理装置可以将振动刺激施加到受试者作为低频声音辐射的替代。

使用扬声器的声音辐射设备可以采用管的开口区域与扬声器单元的位置之间的距离为10cm或更远的状况，因为管的开口区域与扬声器的位置之间的一定距离使得能够将低频声音的影响限制到管的开口区域的近场和扬声器单元前面的近场。

使用扬声器单元和管的声音辐射设备可以被用作将低频声音选择性地辐射到受试者的位置的低频。图9示出了采用使用扬声器单元和管的声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。具有接收电路106的麦克风104将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中具有接收电路的麦克风也适用于获取多个接收到的信号。睡眠信息提取块200从多个接收到的信号中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足。信号生成块112生成一个或多个信号，以便使用具有扬声器单元600的管602辐射低频声音206或可听见的声音。低频声音206或可听见的声音被施加到受试者100，以便停止或减轻受试者在睡眠期间的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾。从管602的一端辐射的低频声音与从管602的另一端辐射的低频声音几乎反相。该设置使得能够将低频声音206的影响限制在管602的开口区域的近场。由于从管602的相对端辐射反相声音，因此抑制了低频声音206在横向区域的近场中的影响。

为了将低频声音选择性地辐射到受试者的位置，使用扬声器和管的声音辐射设备的两个管端都面向受试者。

使用扬声器单元和管的声音辐射设备的扬声器单元可以穿过管的内部不对称地定位。使用扬声器单元和管的声音辐射设备可以采用调节装备1000。图10示出了采用本发明的实施例的声音辐射设备的布置。调节装备(调节器)1000调节扬声器单元os1002在管602中的位置。由于扬声器单元os1002的位置的修改改变了低频声音206在管的一端t11004处和在管的另一端t21006处之间的相差，因此该修改可以调节低频声音206的辐射图案的零(null)方向1010。一般而言，零方向1010满足以下条件：t1os＝ost2+t2r，并且角度t1rt2是直角。零方向可以指向床伴。

可以使用在扬声器单元的位置处具有厚部分1100的管。图11示出了采用本发明的实施例的声音辐射设备的布置。与管602的远端区域的直径相比，管1100的厚的部分具有更大的直径并且允许使用大的扬声器单元600。

可以使用具有一个或多个声学喇叭1200的管。图12示出了采用本公开的实施例的声音辐射设备的布置。在管602的两端采用声学喇叭1200。该装置可以在扬声器单元的位置采用厚部分1100。声学喇叭1200可以位于管的厚的部分1100中。简单圆锥喇叭、指数喇叭、多单元喇叭、径向喇叭、曳物线(tractrix)喇叭、恒定方向性喇叭、mantaray喇叭、双径向喇叭、双贝塞尔(bessel)喇叭、恒定方向性喇叭、多入口喇叭和波导喇叭可以用作声学喇叭1200。

可以使用具有隔板1302的箱体1300。图13示出了采用本发明的实施例的声音辐射设备的布置。隔板1302将箱体1300的内部划分成两个部分(两个内部部分)。扬声器单元600位于箱体1300的隔板1302处。扬声器单元600可以放置在隔板1302的开口中或装配到隔板1302的开口。箱体的两个部分中的每一个通过一个或多个管602与外部连通。声学喇叭可以用作管的替代。两个管的两个开口方向都可以指向受试者100。

管可以穿透箱体的一部分并且在箱体的外部与另一部分之间连通。图14示出了采用本公开的实施例的声音辐射设备的布置。该设置使得能够采用长管。两个管的一个或两个开口方向可以指向受试者100。

可以使用带有阀的分叉管。图15示出了采用本发明的实施例的使用声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。具有接收电路106的两个或更多个麦克风104将由睡眠者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中具有接收电路的麦克风也适用于获取多个接收到的信号。睡眠信息提取块200从多个接收到的信号中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足。打鼾者检测块1504使用由两个或更多个麦克风104获取的接收到的信号来确定睡眠者当中哪个是打鼾者。驱动单元控制器1506控制驱动单元1508，以通过阀1510关闭分支管之一，其中打开的分支管指向由打鼾者检测块1504估计的打鼾者1500。驱动单元控制器1506可以通过至少一个计算机可读介质或存储器来实现，该计算机可读介质或存储器用于保持根据本发明的教导而编程的指令，并且用于包含本文描述的数据结构、表、记录或其它数据。计算机可读介质的示例是紧凑盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、prom(eprom、eeprom、闪存eprom)、dram、sram、sdram或任何其它磁性介质、紧凑盘(例如，cd-rom)或计算机可以读取的任何其它介质。驱动单元1508可以由致动器实现。致动器的示例是螺线管、液压缸、压电致动器、电动机和步进电动机。信号生成块112生成一个或多个信号，以便使用穿过管的内部定位的扬声器单元600辐射低频声音206或可听见的声音。低频声音206或可听见的声音被施加到打鼾者1500，以便停止或减轻受试者在睡眠期间的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾。

可以使用带有两个扬声器单元的分叉管。图16示出了采用本发明的实施例的使用声音辐射设备的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。具有接收电路106的两个或更多个麦克风104将由睡眠者产生的多个声音转换成多个接收到的信号。蜂窝电话中具有接收电路的麦克风也可以用于获取多个接收到的信号。睡眠信息提取块200从多个接收到的信号中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足。打鼾者检测块1504使用由两个或更多个麦克风104获取的接收到的信号来确定睡眠者当中哪个是打鼾者。驱动单元控制器1506控制驱动单元1508，以通过阀1510关闭分支管之一，其中打开的分支管指向由打鼾者检测块1504估计的打鼾者1500。两个扬声器单元600穿过两个分支管的内部或在两个分支管的端部定位。信号生成块112生成一个或多个信号，以便使用指向打鼾者1500的扬声器单元600辐射低频声音206或可听见的声音。低频声音206或可听见的声音被施加到打鼾者1500，以便停止或减轻受试者在睡眠期间的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾。指向潜在打鼾者1502的扬声器单元600可以辐射用于抵消的低频声音，以便抑制从指向打鼾者1500的扬声器单元600辐射的低频声音的影响。睡眠呼吸暂停处理装置可以不包括具有驱动单元和驱动单元控制器的阀。

扬声器单元可以生成气流或空气振动，以便刺激打鼾者以抑制打鼾。图17示出了采用本发明的实施例的空气振动设备的布置。隔板1302将箱体1300的内部划分成两个部分。扬声器单元600位于箱体1300的隔板1302处。箱体的两个部分中的每一个都通过一个声学喇叭1200与外部连通。两个管的两个开口方向都指向打鼾者1500。由带有箱体1300和声学喇叭1200的扬声器单元600生成空气振动。从声学喇叭1200生成的空气振动1700与从另一个声学喇叭1200生成的空气振动几乎反相。

本发明的另一方面是一种睡眠呼吸暂停处理方法，包括：将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；从多个接收到的信号中获得呼吸信息；处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标；以及当该指标高于阈值时，将低频声音施加到受试者。

第一示例性实施例

图2示出了根据本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。该装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况；信号生成块112，其生成信号以便使用低频声音生成器204产生低频声音206；以及具有发送电路114的低频声音生成器204，其将低频声音206辐射到受试者100。

第二示例性实施例

图5示出了根据本发明的实施例的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。脉搏血氧仪500获取受试者的氧饱和度信息。一般而言，脉搏血氧仪500获取受试者的外围氧饱和度(spo2)。使用一个或多个相机的非接触式氧饱和度监视器可以用于获取氧饱和度信息、心跳信息和呼吸速率。睡眠信息提取块200从由超宽带多普勒雷达系统302获取的多个接收到的信号、由具有接收电路的麦克风104获取的多个接收到的声音信号，以及由脉搏血氧仪500获取的spo2信息中提取呼吸信息。睡眠呼吸暂停评估块202检测受试者的呼吸暂停、打鼾和呼吸不足。脉搏血氧仪500可以将spo2信息直接输入到睡眠呼吸暂停评估块202中。当睡眠呼吸暂停评估块202检测到受试者的呼吸暂停或呼吸不足时，信号生成块112生成信号以使用低频声音生成器204产生低频声音206。带有发送电路114的低频声音生成器204向受试者100辐射低频声音，以便通过低频声音辐射的刺激来停止或减轻呼吸暂停和呼吸不足。具有发送电路114的低频声音生成器204可以在受试者打鼾时向受试者100辐射低频声音，以便停止或减轻打鼾。

第三示例性实施例

图8示出了采用数据存储块的睡眠呼吸暂停处理装置的示意图。该睡眠呼吸暂停处理装置设有：一个或多个麦克风104，其具有一个或多个接收电路106，该一个或多个接收电路106将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；睡眠信息提取块200，其从多个接收到的信号中提取呼吸信息；睡眠呼吸暂停评估块202，其评估呼吸信息并检测受试者的呼吸中断、打鼾和/或呼吸不足；发送阶段确定块800，其确定发送的阶段；数据存储块802，其存储由睡眠呼吸暂停评估块和/或发送信号确定块使用和/或计算的数据；信号生成块112，其生成发送信号以便使用低频声音生成器产生低频声音；以及具有发送电路114的低频声音生成器，其包括扬声器单元600、管602和外壳604，将低频声音辐射到受试者。发送的阶段决定了发送信号的类型。

本发明具有以下方面。

1.当受试者打鼾时刺激受试者的睡眠呼吸暂停处理装置包括：具有发送电路的刺激设备，其被配置为对受试者施加刺激；以及包括电路系统的控制器，其被配置为将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，从多个接收到的信号中获得打鼾声音信息，处理打鼾声音信息，使得基于打鼾声音信息确定打鼾声音的影响，以及在影响高于阈值时使刺激设备对受试者施加刺激。

2.当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时刺激受试者的睡眠呼吸暂停处理装置，包括：具有发送电路的刺激设备，其被配置为对受试者施加刺激；以及包括电路系统的控制器，其被配置为将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，从多个接收到的信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，并且当指标高于阈值时使刺激设备对受试者施加刺激。

3.当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的睡眠呼吸暂停处理装置包括：具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，其被配置为将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，从多个接收到的信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，并且当指标高于阈值时使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

4.当受试者在睡眠期间变成呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的睡眠呼吸暂停处理装置包括：超宽带多普勒雷达系统，其包括一个或多个发送天线和一个或多个接收天线；具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，其被配置为从由超宽带多普勒雷达系统获取的多个接收到的信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，以及在指标高于阈值时使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

5.当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的睡眠呼吸暂停处理装置包括：超宽带多普勒雷达系统，其包括一个或多个发送天线和一个或多个接收天线；具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，其被配置为使用超宽带多普勒雷达系统将由受试者反射的多个超宽带电磁波转换成多个接收到的雷达信号，将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的声音信号，从由超宽带多普勒雷达系统获取的多个接收到的雷达信号和从多个接收到的声音信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息来确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停或呼吸不足的前兆状况对应的指标，并且当指标高于阈值时，使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

6.当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的睡眠呼吸暂停处理装置包括：超宽带多普勒雷达系统，其包括一个或多个发送天线和一个或多个接收天线；脉搏血氧仪，其获取受试者的spo2信息；具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，其被配置为使用超宽带多普勒雷达系统将由受试者反射的多个超宽带电磁波转换成多个接收到的雷达信号，将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的声音信号，从由超宽带多普勒雷达系统获取的多个接收到的雷达信号、从受试者的spo2信息和从多个接收到的声音信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，以及在指标高于阈值时，使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

7.根据4所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中超宽带多普勒雷达系统发送毫米波；毫米波的中心频率为从30至300ghz，并且毫米波的带宽为0.5ghz或更高。

8.根据4所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中包括电路系统的控制器被配置为从由超宽带多普勒雷达系统获取的多个接收到的信号中获得呼吸信息和心率信息，处理呼吸信息和心率信息，使得基于呼吸信息和心率信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，以及在指标高于阈值时，使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

9.根据1、2、3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中包括电路系统的控制器输出睡眠信息。

10.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中睡眠呼吸暂停处理装置向受试者辐射次声和/或可听见的声音。

11.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中低频声音生成器将低频声音选择性地辐射到受限的位置。

12.使用将低频声音辐射到受限的位置的扬声器单元的声音辐射设备包括：扬声器单元，其辐射低频声音；外壳；以及管；管的开口区域和扬声器单元的位置相距较远，并且扬声器单元包括动态扩音器(loudspeaker)、动态中音扬声器和动态高音扬声器(tweeter)。

13.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中根据12所述的使用扬声器单元的声音辐射设备被用作低频声音生成器。

14.根据12所述的声音辐射设备，其中由声音辐射设备辐射的低频声音的频率低于声音辐射设备的共振频率。

15.根据12所述的声音辐射设备，其中由声音辐射设备辐射的低频声音的频率低于声音辐射设备的共振频率的三分之一。

16.根据12所述的声音辐射设备，其中由声音辐射设备辐射的低频声音的频率为从20至100hz，并且声音辐射设备的共振频率为从100至500hz。

17.根据12所述的声音辐射设备，其中扬声器单元或管的开口区域面向受试者。

18.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中包括电路系统的控制器被配置为将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，从多个接收到的信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，基于指标确定发送的阶段，存储由控制器使用和/或计算的数据，以及基于发送的阶段使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

19.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中当向受试者的低频声音辐射未能停止或减轻受试者在睡眠期间的呼吸暂停、呼吸不足和/或打鼾时，发送信号的频率和/或强度增加。

20.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中可以直接和/或远程地调节发送信号的频率和/或强度。

21.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中在每次呼吸内的无声或安静时段期间，向受试者辐射低频声音。

22.根据3、4、5和6所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中在呼气时期向受试者辐射低频声音。

23.根据18所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中包括电路系统的控制器还被配置为将多个特殊阶段之一确定为从唤醒时间之前的一定时间开始的发送的阶段。

24.根据23所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中当发送的阶段是特殊阶段之一时，选择不辐射、低强度低频声音辐射和/或音乐声音辐射。

25.根据24所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中间歇性地辐射低强度低频声音和/或音乐声音。

26.根据23所述的睡眠呼吸暂停处理装置，其中在特殊阶段被选择时，睡眠呼吸暂停处理装置将振动刺激施加到受试者作为低频声音辐射的替代。

27.根据12所述的使用扬声器单元的声音辐射设备，其中管的开口区域与扬声器单元的位置之间的距离为10cm或更远。

28.辐射低频声音的使用扬声器单元的声音辐射设备包括：扬声器单元，其辐射低频声音；以及管，通过其发送低频声音；扬声器单元穿过管的内部定位。

29.根据28所述的将低频声音辐射到受限的位置的使用扬声器单元的声音辐射设备，其中管的两端都面向受试者。

30.根据28所述的声音辐射设备，其中扬声器单元穿过管的内部不对称地定位。

31.根据28所述的声音辐射设备，还包括：调节装备，其调节扬声器单元在管中的位置。

32.根据28所述的声音辐射装置，其中管在扬声器单元的位置处具有厚的部分。

33.根据28和32所述的声音辐射装置，其中管的两端采用声学喇叭；声学喇叭包括简单圆锥喇叭、指数喇叭、多单元喇叭、径向喇叭、曳物线喇叭、恒定方向性喇叭、mantaray喇叭、双径向喇叭、双贝塞尔喇叭、恒定方向性喇叭、多入口喇叭和波导喇叭。

34.辐射低频声音的使用扬声器单元的声音辐射设备包括：辐射低频声音的扬声器单元；具有被隔板隔开的两个部分的箱体；以及两个管；扬声器单元位于箱体的隔板处，并且箱体的两个部分中的每一个部分通过一个或多个管与外部连通。

35.根据34所述的声音辐射设备，其中管中的每一个管穿透箱体的另一部分。

36.辐射低频声音的使用扬声器单元的声音辐射设备包括：辐射低频声音的扬声器单元；以及带有阀的分叉管；扬声器单元穿过管的内部定位，阀关闭分支管之一，并且阀打开面向打鼾声音方向的分支管。

37.辐射低频声音的使用扬声器单元的声音辐射设备包括：辐射低频声音的两个扬声器单元；以及分叉管；每个扬声器单元穿过分支管中的每一个或在每个分支管的端部定位。

38.生成空气振动的使用扬声器单元的空气振动设备包括：生成空气振动的扬声器单元；具有被隔板隔开的两个部分的箱体；以及通过其发送空气振动的两个声学喇叭或两个管；扬声器单元位于箱体的隔板处，并且箱体的两个部分中的每一个通过一个或多个声学喇叭或管与外部连通。

39.根据1、2、3、4、5和6所述的防打鼾装置。

40.睡眠呼吸暂停处理方法，包括：将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；从多个接收到的信号中获得呼吸信息；处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标；以及当指标高于阈值时，将低频声音施加到受试者。

本发明的一个方面中，睡眠呼吸暂停处理装置是当受试者在睡眠期间变得呼吸暂停、呼吸不足和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况时向受试者辐射低频声音的装置，包括：具有发送电路的低频声音生成器，其将低频声音辐射到受试者；以及包括电路系统的控制器，其被配置为将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号，从多个接收到的信号中获得呼吸信息，处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标，并且当指标高于阈值时，使低频声音生成器将低频声音施加到受试者。

本发明的另一方面是睡眠呼吸暂停处理方法，包括：将由受试者产生的多个声音转换成多个接收到的信号；从多个接收到的信号中获得呼吸信息；处理呼吸信息，使得基于呼吸信息确定与呼吸中断、呼吸不足、打鼾和/或呼吸暂停和呼吸不足的前兆状况对应的指标；以及当指标高于阈值时，将低频声音施加到受试者。

附图标记列表

100受试者

102打鼾声音

104麦克风

106接收电路

108打鼾声音提取块

110打鼾声音评估块

112信号生成块

114发送电路

116刺激设备

118刺激

120系统控制器

200睡眠信息提取块

202睡眠呼吸暂停评估块

204低频声音生成器

206低频声音

302超宽带多普勒雷达系统

304发送天线

306接收天线

308毫米波

500脉搏血氧仪

600扬声器单元

602管

604外壳

800发送阶段确定块

802数据存储块

1000调节装备

1002os

1004t1

1006t2

1008r

1010零方向

1100厚的部分

1200声学喇叭

1300箱体

1302隔板

1500打鼾者

1502潜在打鼾者

1504打鼾者检测块

1506驱动单元控制器

1508驱动单元

1510阀

1700空气振动