一种止鼾装置和止鼾方法
【专利摘要】本发明实施例涉及一种止鼾装置和止鼾方法，其中，该止鼾装置包括：声音采集装置，用于采集打鼾者的鼾声信号；处理器，用于分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；消声装置，用于根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。本发明实施例通过处理器对采集的鼾声信号进行处理，消除了干扰信号，根据鼾声声波信号的变化调整消声装置的声波信号，能够适应鼾声变化及时消除鼾声。另外，由于消除了干扰信号，进一步提高了鼾声消除的效果，由于消声装置产生的声波信号也同样被鼾声声波信号抵消，所以不会额外加入新的噪音，在不影响其他人的休息的前提下也不会影响用户的休息。
【专利说明】
一种止軒装置和止軒方法
技术领域
[0001]本发明实施例涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种止鼾装置和止鼾方法。
【背景技术】
[0002]鼾声(snore)俗称“打呼噜”即入睡后发出的呼吸粗鸣声，经众多医学专家证实，打呼噜及睡眠呼吸暂停主要是因为上呼吸道和咽喉部软组织(包括扁桃体、舌根等)松弛或塌陷所致，是上气道生理结构问题，随着年龄和体重的增加以及一些不良的生活习惯，如抽烟、喝酒等造成了上呼吸道软组织松弛下垂。特别在睡觉时神经兴奋度下降促使松弛的咽喉部软组织更加下垂，堵塞了呼吸器管使呼吸不畅，当呼吸气流通过咽喉部狭窄部位时产生涡流并引起共鸣腔的震动就出现了鼾声。虽然现有技术中已经有人提出了止鼾器，能够在一定程度上防止人们打鼾，但是人们在使用这种止鼾器睡眠时，不但睡眠质量下降，还会不可避免的发出鼾声，依然影响到其他人的正常休息。
[0003]现有的消鼾设备主要分为两类，一类是通过给被鼾声影响者佩戴耳塞等方式来处理，而该种耳塞隔音效果有限，且在使用过程中会有较明显的胀痛感，不利于维持良好的睡眠质量;另外一类通过电刺激等方式使打鼾人睡姿变化，这种方式不利于正常睡眠。声音是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内(20?20000Hz)的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。有源消声的原理认为，是所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反(相差180° )，就可以将这噪声完全抵消掉。
【发明内容】
[0004]本发明实施例所要解决的技术问题是如何消除鼾声。
[0005]为此目的，本发明实施例提出了一种止鼾装置和止鼾方法，可以通过检测所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为18 O °的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。
[0006]—方面，本发明实施例提供一种止鼾装置，包括:
[0007]声音采集装置，用于采集打鼾者的鼾声信号；
[0008]处理器，用于分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；
[0009]消声装置，用于根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。
[0010]可选地，所述声音采集装置与所述处理器之间还连接有信号放大装置，用于将所述声音采集装置采集的鼾声信号放大后传输至所述处理器。
[0011]可选地，所述处理器还包括:
[0012]声音信息提取单元，用于提取所述鼾声信号中的各种声音信号；
[0013]声音识别模型单元，用于根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型；
[0014]鼾声识别单元，用于将提取的所述各种声音信号与所述声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。
[0015]可选地，所述处理器还包括:
[0016]滤波单元，用于将所述鼾声信号高通滤波处理。
[00?7]另一方面，本发明实施例还提供一种止鼾方法，包括:
[0018]米集打鼾者的鼾声信号；
[0019]分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；
[0020]根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。
[0021 ]可选地，所述分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号包括:
[0022]提取所述鼾声信号中的各种声音信号；
[0023]根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型；
[0024]将提取的各种声音信号与声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。
[0025]可选地，所述根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型是通过隐马尔科夫模型建立各种声音信号相应的声音识别模型。
[0026]可选地，还包括将所述鼾声信号放大的步骤。
[0027]可选地，还包括将所述鼾声信号高通滤波处理。
[0028]可选地，所述根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，之后还包括:
[0029 ]米集打鼾者的鼾声信号，并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；
[0030]如果无鼾声声波信号，则停止产生与所述鼾声声波信号的相位差为180的°声波信号。
[0031]本发明实施例提供的止鼾装置和方法，通过处理器对采集的鼾声信号进行处理，消除了干扰信号，通过消声装置根据鼾声声波信号产生与鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消鼾声声波信号，所以本发明实施例提供的技术方案，根据鼾声声波信号的变化调整消声装置的声波信号，能够适应鼾声变化及时消除鼾声，另外，由于消除了干扰信号，进一步提高了鼾声消除的效果，进一步的，由于消声装置产生的声波信号也同样被鼾声声波信号抵消，所以不会额外加入新的噪音，在不影响其他人的休息的前提下也不会影响用户的休息。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中:
[0033]图1为本发明实施例提供的一种止鼾装置的框架示意图；
[0034]图2为本发明实施例提供的消除鼾声原理示意图；
[0035]图3为本发明实施例提供的止鼾装置工作流程示意图；
[0036]图4为本发明一实施例提供的一种止鼾装置的立体结构示意图；
[0037]图5为本发明一实施例提供的一种止鼾装置的俯视图；
[0038]图6为本发明一实施例提供的一种止鼾装置的侧视图；
[0039]图7为本发明一实施例提供的处理器的框架示意图
[0040]图8为本发明一实施例提供的HMM在鼾声识别中的工作原理示意图；
[0041 ]图9为本发明实施例提供的鼾声识别原理图；
[0042]图10为本发明实施例提供的一种止鼾方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0045]如图1所示，本发明实施例提供了一种止鼾装置，包括:依次连接的声音采集装置
11、处理器12和消声装置13;其中，声音采集装置11，用于采集打鼾者的鼾声信号；处理器12，用于分析并过滤鼾声信号提取鼾声声波信号;消声装置13，用于根据鼾声声波信号产生与鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消鼾声声波信号。下面对本发明实施例提供的止鼾装置展开详细的说明。
[0046]需要说明的是，声音采集装置11可以是常见的麦克风或录音机等，用于录制打鼾者的鼾声信号。鼾声信号中既包括了鼾声声波信号，还夹杂着外界干扰信号(例如，空调声音、被子翻动声音以及外界的风声、雨声或者汽车声)。因为鼾声信号中夹杂着外界干扰信号，所以通过处理器12对鼾声信号进行分析，来提取鼾声声波信号，过滤掉鼾声信号中夹杂的外界干扰信号。消声装置13的作用是产生频谱与所要消除的鼾声声波信号相位刚好相反(相差180°)的声波信号，用以抵消鼾声声波信号。如图2所不，消声装置13产生与鼾声声波信号振幅相同，周期相同，
[0047]传播方向相同的声波信号，只是与鼾声声波信号的相位相差180°。在鼾声声波信号与消声装置13的声波信号相遇后，鼾声声波信号与消声装置13的声波信号叠加后振幅为零，所以相互抵消，以此消除了鼾声声波信号。
[0048]具体的，如图3所示，止鼾装置启动后，声音采集装置11检测到鼾声信号后，处理器12对鼾声信号进行分析和过滤，剔除干扰信号，提取出鼾声声波信号。如果鼾声声波信号中包括鼾声特征，那么对鼾声声波信号进行有源降噪，即通过消声装置13的声波信号抵消鼾声声波信号，直到检测不到鼾声特征。如果提取的鼾声声波信号中没有鼾声特征，则继续提取鼾声声波信号。
[0049]本发明实施例提供的止鼾装置，通过处理器12对采集的鼾声信号进行处理，消除了干扰信号，通过消声装置13根据鼾声声波信号产生与鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消鼾声声波信号，所以本发明实施例提供的技术方案，根据鼾声声波信号的变化调整消声装置13的声波信号，能够适应鼾声变化及时消除鼾声，另外，由于消除了干扰信号，进一步提高了鼾声消除的效果，进一步的，由于消声装置13产生的声波信号也同样被鼾声声波信号抵消，所以不会额外加入新的噪音，在不影响其他人的休息的前提下也不会影响用户的休息。
[0050]根据需要，声音采集装置11也可以记录打鼾的声音和频率，通过绘出鼾声分布图，经过后台医生的分析，可以提出恰当的减少鼾声的方法，为用户是否需要就医提供参考。
[0051]本发明实施例的提供的止鼾装置，可以采用如图4至图6所示的结构。如图4至图6所示，本发明实施例提供的止鼾装置还包括容置声音采集装置U、处理器12和消声装置13的壳体;为了降低用户的不适感，在壳体上与鼻梁接触的位置设置柔性接触层14，止鼾装置与鼻梁接触的位置采用柔性材料。。为了防止止鼾装置掉落，壳体上与皮肤接触的位置设置有粘附装置。可以在止鼾装置与皮肤接触的位置设置若干医用粘合贴15，来保证止鼾装置不发生移动。为了进一步消除两侧鼻孔的鼾声，声音采集装置11和消声装置13为偶数个;偶数个声音采集装置11和消声装置13分别设置在止鼾装置两侧。并且，在该止鼾装置的两侧分别设置了一组声音采集装置11和消声装置13。进一步的，在该止鼾装置的表面可以设置一个充电接口 16和电源开关18，在止鼾装置的内部设置一个供电装置17。
[0052]在上述实施例的基础上，所述声音采集装置11与所述处理器12之间还连接有信号放大装置19，用于将所述声音采集装置11采集的鼾声信号放大后传输至所述处理器12。
[0053]由于鼾声声音较轻，采集到的鼾声信号较弱，所以如果直接发送至处理器12，处理器12通过分析和过滤，难以准确提取出鼾声声波信号。本发明实施例为了准确提取出鼾声声波信号，通过信号放大装置19对采集的鼾声信号进行放大处理后再发送至处理器12，以便处理器12对鼾声信号进行分析和过滤。
[0054]在上述实施例的基础上，如图7所示，该处理器12还包括:声音信息提取单元，用于提取所述鼾声信号中的各种声音信号；声音识别模型单元，用于根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型;鼾声识别单元，用于将提取的各种声音信号与声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。
[0055]需要说明的是，如图8所示，声音采集装置11采集鼾声信号，声音信息提取121单元提取鼾声信号中的各种声音信号特征，声音识别模型单元122在识别鼾声之前先通过训练提取各种声音信号，如鼾声、干扰噪声(空调声音、被子翻动声音以及外界的风声、雨声或者汽车声等)等声音信号特征，并匹配为不同的隐马尔科夫(HMM)模型，来建立各种声音信号的声音识别模型。鼾声识别单元123将后续提取到的各种声音信号与之前建立的声音识别模型进行相似性检测，识别出鼾声声波信号。具体地，可以通过将提取的各种声音信号的时域频域信息与HMM模型录制的信号进行匹配，判断出何种是鼾声声波信号。
[0056]需要说明的是，鼾声信号可以看作是一个激励信号，对于鼾声而言，信号采集频率一般为10kHz，该信号需转换为数字语音信号。鼾声识别单元的识别原理如图9所示，信号源为声音采集装置11实际采集的鼾声信号，声音采集装置11实际接收的鼾声信号d(n)，由期望信号s (η)，鼾声声波信号V (η)两部分组成。鼾声声源为建立的鼾声声波信号声音识别模型，通过自适应滤波器，根据训练后获得的鼾声声波信号参考模型信号x(n)，得到经过自适应滤波后的鼾声声波信号y(n)，自适应滤波以此为依据，对权重w(n)进行调整，使得x(n)趋近于v(n)，从而有效的消除噪声。x(n)为经过训练后获得的鼾声信号参考模型信号，因此，VU)与x(n)具有一定关系，属于类似声源，但是与s(n)不相关，鼾声识别单元的原则是以e2(η)最小为准则，即对鼾声声波信号v(n)进行准确提取，然后通过消声装置13从实际声音信号d(n)中除去鼾声声波信号。
[0057]另一方面，如图10所示，本发明实施例还提供了一种止鼾方法，该方法可以采用上述实施例提到的止鼾装置，该方法包括以下步骤:
[0058]S1:米集打鼾者的鼾声信号；
[0059]S2:分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；
[0060]S3:根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。
[0061]本发明实施例提供的止鼾方法，通过对采集的鼾声信号进行处理，消除了干扰信号，根据鼾声声波信号产生与鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消鼾声声波信号，所以本发明实施例提供的技术方案，可以根据鼾声声波信号的变化调整消声装置的声波信号，能够适应鼾声变化并及时消除鼾声，另外，消除了干扰信号，提高了鼾声消除的效果，进一步的，由于新产生的声波信号也同样被鼾声声波信号抵消，所以不会额外加入新的噪音，在不影响其他人的休息的前提下也不会影响用户的休息。
[0062]优选的，步骤S2所述分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号包括:
[0063]S201:提取所述鼾声信号中的各种声音信息；
[0064]S202根据所述各种声音信息建立相应的声音识别模型；
[0065]S203:将提取的各种声音信号与声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。
[0066]优选的，步骤S202所述根据所述各种声音信息建立相应的声音识别模型是通过隐马尔科夫模型建立各种声音信息相应的声音识别模型。
[0067]优选的，在步骤SI之后还包括:将所述鼾声信号放大的步骤。
[0068]优选的，在步骤S3所述根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，之后还包括:
[0069]米集打鼾者的鼾声信号，并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号；
[0070]如果无鼾声声波信号，则停止产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号。
[0071]对于与装置对应的方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，达到的技术效果也与装置实施例起到的效果相同，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。
[0072]综上所述，本发明实施例提供的止鼾装置和方法，通过处理器对采集的鼾声信号进行处理，消除了干扰信号，通过消声装置根据鼾声声波信号产生与鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消鼾声声波信号，所以本发明实施例提供的技术方案，根据鼾声声波信号的变化调整消声装置的声波信号，能够适应鼾声变化及时消除鼾声，另外，由于消除了干扰信号，进一步提高了鼾声消除的效果，进一步的，由于消声装置产生的声波信号也同样被鼾声声波信号抵消，所以不会额外加入新的噪音，在不影响其他人的休息的前提下也不会影响用户的休息。
[0073]本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0074]本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0075]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0076]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0077]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0078]本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循【具体实施方式】的权利要求书由此明确地并入该【具体实施方式】，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
[0079]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
【主权项】
1.一种止鼾装置，其特征在于，包括: 声音采集装置，用于采集打鼾者的鼾声信号； 处理器，用于分析并过滤所述鼾声信号，提取鼾声声波信号； 消声装置，用于根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。2.根据权利要求1所述的止鼾装置，其特征在于，所述声音采集装置与所述处理器之间还连接有信号放大装置，用于将所述声音采集装置采集的鼾声信号放大后传输至所述处理器。3.根据权利要求1所述的止鼾装置，其特征在于，所述处理器还包括: 声音信息提取单元，用于提取所述鼾声信号中的各种声音信号； 声音识别模型单元，用于根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型； 鼾声识别单元，用于将提取的所述各种声音信号与所述声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。4.根据权利要求1所述的止鼾装置，其特征在于，所述处理器还包括: 滤波单元，用于将所述鼾声信号高通滤波处理。5.一种止鼾方法，其特征在于，包括: 米集打鼾者的鼾声信号； 分析并过滤所述鼾声信号，提取鼾声声波信号； 根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，用以抵消所述鼾声声波信号。6.根据权利要求5所述的止鼾方法，其特征在于，所述分析并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号包括: 提取所述鼾声信号中的各种声音信号； 根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型； 将提取的各种声音信号与声音识别模型对比，识别出用户的鼾声声波信号。7.根据权利要求6所述的止鼾方法，其特征在于，所述根据所述各种声音信号建立相应的声音识别模型是通过隐马尔科夫模型建立各种声音信号相应的声音识别模型。8.根据权利要求5所述的止鼾方法，其特征在于，还包括将所述鼾声信号放大的步骤。9.根据权利要求5所述的止鼾方法，其特征在于，还包括将所述鼾声信号高通滤波处理。10.根据权利要求5所述的止鼾方法，其特征在于，所述根据所述鼾声声波信号产生与所述鼾声声波信号的相位差为180°的声波信号，之后还包括: 米集打鼾者的鼾声信号，并过滤所述鼾声信号提取鼾声声波信号； 如果无鼾声声波信号，则停止产生与所述鼾声声波信号的相位差为180的。声波信号。
【文档编号】A61F5/56GK106073978SQ201610596108
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610596108.0, CN 106073978 A, CN 106073978A, CN 201610596108, CN-A-106073978, CN106073978 A, CN106073978A, CN201610596108, CN201610596108.0
【发明人】张忆非, 张莹, 赵凯, 丁洪利, 谷玉
【申请人】京东方科技集团股份有限公司