專(zhuān)利名稱(chēng)：用于從生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果的設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從生理聲信號(hào)(physiological sound signal)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果(measurement)的設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
用于鍛煉輔助(exercising aid)的裝置和用于鍛煉輔助的其它裝置中的應(yīng)用程序，或者針對(duì)其它目的(諸如僅針對(duì)娛樂(lè))的應(yīng)用程序變得普及。這些其它的裝置可以是便攜式媒體播放器、移動(dòng)電話(huà)和便攜式數(shù)字助理。包括在這些裝置中的定位信息裝置、加速度計(jì)、高度計(jì)等可用于提高價(jià)值。用于游戲、鍛煉輔助、日志功能等的應(yīng)用程序可依賴(lài)于這些所測(cè)量的量(quantity)。然而，其它所測(cè)量的量可以增強(qiáng)這些裝置。因此，期望增加可用的量以進(jìn)行測(cè)量。 但是，由于這些裝置旨在由不具備特定技能的普通用戶(hù)使用，并且用戶(hù)通常喜歡易于操作的設(shè)備(gear)，所以用于專(zhuān)業(yè)測(cè)量的傳感器很多時(shí)候不適用于這些種類(lèi)的裝置。因此，進(jìn)一步期望提供易于由普通用戶(hù)使用來(lái)進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣的理解普通用戶(hù)是樂(lè)于使用耳機(jī)的，并且在耳機(jī)上添加麥克風(fēng)能用于獲取聲音，可以根據(jù)這些聲音來(lái)對(duì)出現(xiàn)在用戶(hù)的耳朵中的生理聲音進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)減去(subtract)由耳機(jī)的揚(yáng)聲器提供的聲音來(lái)提取這些生理聲音?？梢愿鶕?jù)這些生理聲音來(lái)確定所需的量和/或質(zhì)量，諸如心率或呼吸模式。根據(jù)第一方面，提供了一種設(shè)備，該設(shè)備包括揚(yáng)聲器，其適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳朵處，并使得能夠被提供有的音頻信號(hào)以進(jìn)行呈現(xiàn)(render)；麥克風(fēng)，其被設(shè)置在所述揚(yáng)聲器附近以從出現(xiàn)在所述用戶(hù)的耳朵中的聲音獲取聲信號(hào)；以及信號(hào)處理器，其中，該信號(hào)處理器被設(shè)置為從該聲信號(hào)中減去所述音頻信號(hào)以提供生理聲信號(hào)，該信號(hào)處理器還被設(shè)置為從該生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果。該設(shè)備還可包括濾波器，該濾波器被設(shè)置為對(duì)所述聲信號(hào)、所述要被減去的音頻信號(hào)或所述生理聲信號(hào)進(jìn)行濾波。該設(shè)備還可包括應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序被設(shè)置為基于所述生理測(cè)量結(jié)果來(lái)控制該應(yīng)用程序的特征。該應(yīng)用程序可被設(shè)置為基于所述生理測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行音樂(lè)選擇，其中，所選擇的音樂(lè)被包括在所提供的音頻信號(hào)中。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括呼吸模式。所述信號(hào)處理器可被設(shè)置為根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率?？梢曰谒鲆魳?lè)的節(jié)拍速率(beat rate)來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的單調(diào)函數(shù)?？梢曰谒鲆魳?lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的函數(shù)，其中，增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的呼吸速率為止。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳。所述信號(hào)處理器可被設(shè)置為根據(jù)所述心跳確定心跳速率。可以基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述心跳速率的單調(diào)函數(shù)?？梢曰谒鲆魳?lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述心跳速率的函數(shù)，其中，增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的心跳速率為止。所述信號(hào)處理器可被設(shè)置為通過(guò)在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)提取所述心跳，以提供心跳信號(hào)。所述低通濾波器可具有3Hz到IOHz之間的截止頻率 (cutoff frequency)，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。該設(shè)備還可包括第二揚(yáng)聲器，該第二揚(yáng)聲器適于設(shè)置在用戶(hù)的另一耳朵處，其中， 提供給所述第二揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)包括子信號(hào)，以使得所述聲信號(hào)包括源自在該用戶(hù)的另一耳朵處提供的聲音的信號(hào)分量，并且當(dāng)該聲音通過(guò)該用戶(hù)的頭部傳播時(shí)，該聲音被該用戶(hù)的血管中的脈動(dòng)血液調(diào)制性地衰減，并使得可從所述信號(hào)分量中提取所述心跳。所述信號(hào)處理器可被設(shè)置為通過(guò)在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)提取所述心跳，以提供所述信號(hào)分量信號(hào)。所述低通濾波器可具有3Hz到IOHz之間的截止頻率，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。該設(shè)備可包括心率估計(jì)器，該心率估計(jì)器被設(shè)置為根據(jù)所述呼吸模式估計(jì)心率。 所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳，所述信號(hào)處理器可被設(shè)置為根據(jù)所述心跳確定心跳速率， 并且該設(shè)備還可被設(shè)置為提供所估計(jì)的心率與所確定的心率之間的比較。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳和呼吸模式。根據(jù)第二方面，提供了一種方法，該方法包括以下步驟向適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳朵處的揚(yáng)聲器提供音頻信號(hào)，以在該用戶(hù)的耳朵中呈現(xiàn)所述音頻信號(hào)；通過(guò)設(shè)置在所述揚(yáng)聲器附近的麥克風(fēng)獲取聲信號(hào)，以從出現(xiàn)在該用戶(hù)的耳朵中的聲音獲取所述聲信號(hào)；從所述聲信號(hào)中減去所述音頻信號(hào)，以提供生理聲信號(hào)；以及從所述生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)
: O該方法還可包括以下步驟對(duì)所述聲信號(hào)、所述要被減去的音頻信號(hào)或所述生理聲信號(hào)進(jìn)行濾波。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括呼吸模式，并且該方法還可包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)控制應(yīng)用程序的特征。所述控制所述應(yīng)用程序的特征的步驟可包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)選擇音樂(lè)，其中，所選擇的音樂(lè)被設(shè)置為包括在所提供的音頻信號(hào)中。該方法還可包括以下步驟根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率?？梢曰谒鲆魳?lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的單調(diào)函數(shù)。該方法還可包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)選擇音樂(lè)，其中，所選擇的音樂(lè)被設(shè)置為包括在所提供的音頻信號(hào)中；以及根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率選擇所述音樂(lè)，以使得增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的呼吸速率為止。該方法還可包括以下步驟根據(jù)所述呼吸模式估計(jì)心率。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳，該方法還可包括以下步驟根據(jù)所述心跳確定心跳速率；以及對(duì)所估計(jì)的心跳速率與所確定的心率進(jìn)行比較，其中，所述比較的結(jié)果被用于控制所述應(yīng)用程序的特征。該方法還可包括以下步驟通過(guò)在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)提取心跳，以提供心跳信號(hào)。該低通濾波器可具有3Hz到IOHz之間的截止頻率，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。
所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳，并且該方法還可包括以下步驟向適于應(yīng)用在用戶(hù)的另一耳朵處的第二揚(yáng)聲器提供包括子信號(hào)的音頻信號(hào)，以使得所述聲信號(hào)包括源自在該用戶(hù)的另一耳朵處提供的聲音的信號(hào)分量，當(dāng)該聲音通過(guò)該用戶(hù)的頭部傳播時(shí)，該聲音被該用戶(hù)的血管中的脈動(dòng)血液調(diào)制性地衰減；以及從所述信號(hào)分量檢測(cè)所述心跳。該方法還可包括以下步驟在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以提供所述信號(hào)分量信號(hào)。該低通濾波器可具有3Hz到IOHz之間的截止頻率，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到 5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。所述生理測(cè)量結(jié)果可包括心跳和呼吸模式。根據(jù)第三方面，提供了一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，該程序代碼包括指令，所述指令被設(shè)置為當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使得該處理器執(zhí)行根據(jù)所述第二方面的方法。


圖1示意性例示根據(jù)實(shí)施方式的設(shè)備；圖2是例示根據(jù)實(shí)施方式的方法的流程圖；圖3是例示所提供的音樂(lè)的節(jié)拍速率與呼吸模式或心率之間的函數(shù)的圖示；圖4是示意性例示根據(jù)實(shí)施方式的應(yīng)用程序的框圖；圖5示意性例示計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地例示根據(jù)實(shí)施方式的設(shè)備100。設(shè)備100包括揚(yáng)聲器裝置102(例如， 耳機(jī))，該揚(yáng)聲器裝置102具有揚(yáng)聲器104以及與該揚(yáng)聲器104設(shè)置在一起的麥克風(fēng)106。 揚(yáng)聲器104被提供有音頻信號(hào)(例如，音樂(lè))，優(yōu)選地由放大器108提供該音頻信號(hào)，而該放大器108又可從媒體播放器元件109獲得該音頻內(nèi)容。如下所述，該音頻信號(hào)還可包括用于心跳測(cè)量的子信號(hào)。麥克風(fēng)106被設(shè)置為獲取心臟或呼吸聲音、當(dāng)然還獲取由揚(yáng)聲器 104產(chǎn)生的音頻聲音，該麥克風(fēng)106將它的輸出信號(hào)提供給從麥克風(fēng)信號(hào)中減去該音頻信號(hào)的減法器110?？蛇x地，可以由濾波器Illa對(duì)該麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波。另外或另選地， 放大器108所提供的音頻聲音可在輸入到減法器110以前由濾波器Illb進(jìn)行濾波。來(lái)自減法器110的輸出主要包括心臟和/或呼吸聲信號(hào)，因?yàn)槿コ嗽醋栽撘纛l聲音的信號(hào)分量。該心臟和/或呼吸聲信號(hào)被提供給生理聲檢測(cè)器112。這里，應(yīng)當(dāng)注意到，替代麥克風(fēng) 106與減法器112之間的濾波器Illa和/或放大器108與減法器110之間的濾波器111b， 或者除了該濾波器Illa和/或?yàn)V波器Illb以外，可在減法器110與生理聲檢測(cè)器112之間設(shè)置濾波器111c。該呼吸聲音模式可以例如在通過(guò)鼻子呼吸或通過(guò)嘴巴呼吸之間進(jìn)行區(qū)分。該呼吸聲音模式可以另選地或另外地是對(duì)呼吸速率的度量，例如，每分鐘呼吸次數(shù)或呼吸之間的周期、吸氣和/或呼氣的占空比等。例如可以在鍛煉身體期間根據(jù)該呼吸聲音模式來(lái)估計(jì)用戶(hù)的身體狀態(tài)。類(lèi)似地可應(yīng)用于心臟聲音，其中可確定心率和/或心臟聲音的振幅。減法器110、可選的(多個(gè))濾波器llla、lllb、lllc和模式檢測(cè)器112可以是信號(hào)處理器114的例如在模擬域或數(shù)字域執(zhí)行元件110、llla、lllb、lllc、112的功能的部分。在實(shí)施方式中，呼吸模式可用于控制應(yīng)用程序115，以使得該應(yīng)用程序的特征適合于呼吸模式和/或心跳。
例如，該應(yīng)用程序可以是利用節(jié)拍速率來(lái)選擇音樂(lè)的音樂(lè)選擇應(yīng)用程序，該節(jié)拍速率例如取決于呼吸速率。這例如當(dāng)在跑步或慢跑的同時(shí)聆聽(tīng)音樂(lè)時(shí)是巧妙的，因?yàn)楹粑c體力相關(guān)，還與步調(diào)(step pace)相關(guān)。例如，在跑步鍛煉時(shí)，4_4呼吸是指在4步期間吸氣并且在4步期間呼氣，并且在鍛煉的不同部分期間，可以使用不同的呼吸策略，諸如改變?yōu)?-3、2-2、2-1等。如果音樂(lè)與呼吸進(jìn)而與步伐同步，則可以改進(jìn)鍛煉。另一個(gè)示例是確定呼吸是鼻式的還是口式的。這可以基于當(dāng)空氣在頭部?jī)?nèi)流動(dòng)時(shí)呼吸所具有的不同的聲音特性來(lái)確定。鼻式呼吸隨后可作為低活動(dòng)量鍛煉的標(biāo)志，而口式呼吸可作為高活動(dòng)量鍛煉的標(biāo)志?？梢韵鄳?yīng)地選擇音樂(lè)。另一個(gè)示例是確定呼吸是深呼吸還是淺呼吸。這可以從流動(dòng)的空氣在頭部?jī)?nèi)導(dǎo)致的聲音來(lái)確定，可以在用戶(hù)的耳朵中獲取這些聲音。一個(gè)示例是如果呼吸是淺呼吸則選擇節(jié)拍速率緩慢的音樂(lè)以使用戶(hù)平靜下來(lái)以進(jìn)入深呼吸狀態(tài)，眾所周知，這樣可以降低心率并提高鍛煉效率。類(lèi)似地，如果呼吸周期過(guò)短而不能給肺部提供適量的氧氣，則減慢的音樂(lè)節(jié)拍速率能夠促進(jìn)呼吸和鍛煉。另一個(gè)示例是上述任意呼吸模式的組合，其中存在根據(jù)預(yù)先配置的模型或用戶(hù)配置的模型的合適的呼吸，但是仍然顯示可以增加鍛煉的速度(pace)，因此可以選擇節(jié)拍速率增加的音樂(lè)。另選地，或者與上述任意示例相組合，心率和/或心跳聲音的強(qiáng)度可用于鍛煉輔助，并且可選地與音樂(lè)選擇特征相組合。當(dāng)然，所測(cè)量的呼吸模式和/或心跳也可用于不對(duì)任何音樂(lè)選擇進(jìn)行控制的鍛煉輔助應(yīng)用程序。類(lèi)似地，所測(cè)量的呼吸模式和/或心跳也可用于與鍛煉輔助無(wú)關(guān)的應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序當(dāng)然也可以組合其它所測(cè)量或估計(jì)的值和它們的派生物 (derivative)，諸如計(jì)步器、定位數(shù)據(jù)、高度等。這些設(shè)置可以是預(yù)先定義的或用戶(hù)定義的。 例如也可以通過(guò)諸如蜂窩通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信接口來(lái)從遠(yuǎn)程位置下載這些設(shè)置。所測(cè)量和估計(jì)的值也可被保存在用于鍛煉后分析的日志中。圖4是示意性例示鍛煉增強(qiáng)應(yīng)用程序 400的對(duì)象和特征的示例的框圖。呼吸模式信號(hào)和/或心跳信號(hào)被輸入到由應(yīng)用程序引擎 402控制的應(yīng)用程序400中。還使得應(yīng)用程序引擎402能夠從設(shè)置對(duì)象404接收設(shè)置，該設(shè)置對(duì)象404例如可以向應(yīng)用程序引擎提供與年齡、體重、性別、體重指數(shù)、鍛煉限制、鍛煉類(lèi)型、音樂(lè)功能等相關(guān)的由用戶(hù)進(jìn)行的設(shè)置、預(yù)定義的設(shè)置或所下載的設(shè)置。該應(yīng)用程序引擎也可控制針對(duì)不同的特征的一個(gè)或更多個(gè)功能對(duì)象406。應(yīng)用程序400也可控制諸如媒體播放器的其它功能或應(yīng)用程序，如參照?qǐng)D1所示。優(yōu)選地由應(yīng)用程序引擎402來(lái)控制該控制的輸出接口。這里，應(yīng)當(dāng)注意的是，參照?qǐng)D4給出的示例包括多個(gè)功能406。其它示例是包括參照?qǐng)D4給出的一個(gè)或更多個(gè)功能的任何應(yīng)用程序。應(yīng)用程序400可以例如被實(shí)現(xiàn)為移動(dòng)電話(huà)、媒體播放器、GPS接收機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理中的特征。應(yīng)用程序也可以與身體鍛煉性質(zhì)無(wú)關(guān)。呼吸可以用于按照用戶(hù)的意圖來(lái)控制設(shè)備 100，其中不同的呼吸模式被解碼為針對(duì)設(shè)備100的操作指令，例如，改變或暫停由媒體播放器109提供的音樂(lè)。自然地，心跳在用戶(hù)的頭部?jī)?nèi)產(chǎn)生頻率分量主要與心率相對(duì)應(yīng)的弱聲?？梢詫?duì)麥克風(fēng)106所獲取的心跳聲信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和處理以產(chǎn)生心率值。該濾波可包括低通濾波，因?yàn)樾奶旧硗ǔＴ?. 5Hz到3Hz的范圍內(nèi)。由于音樂(lè)內(nèi)容在這些頻率處通常是非常低的，所以窄的濾波器(narrow filter)可以顯著地增強(qiáng)心臟聲信號(hào)。另選地，通過(guò)利用第二揚(yáng)聲器向用戶(hù)的一個(gè)耳朵提供子信號(hào)來(lái)產(chǎn)生心跳信號(hào)，這可以與例如音樂(lè)一起進(jìn)行。優(yōu)選地，該子信號(hào)處于用戶(hù)不可辨別的頻率，例如，應(yīng)當(dāng)使用超聲波頻率或次聲波頻率。當(dāng)該子信號(hào)的聲音通過(guò)用戶(hù)的頭部傳到另一只耳朵時(shí)，心跳將通過(guò)血管的脈動(dòng)對(duì)該子信號(hào)聲音進(jìn)行調(diào)制，即，為該子信號(hào)聲音提供不同的衰減。在另一耳朵內(nèi)由麥克風(fēng)106獲取的聲音將包括經(jīng)調(diào)制的子信號(hào)聲音。在次聲波子信號(hào)的情況下可以使用低通濾波器，而在超聲波子信號(hào)的情況下可以使用高通濾波器來(lái)在檢測(cè)心跳時(shí)抑制音樂(lè)信號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)與以上所示類(lèi)似的信號(hào)處理來(lái)確定心率。該方法尤其適用于立體聲耳機(jī)。圖2是例示根據(jù)實(shí)施方式的方法的流程圖，其中虛線(xiàn)指示可選的動(dòng)作。該流程圖用于示例性目的，這些動(dòng)作的順序不應(yīng)當(dāng)被理解為連續(xù)的順序。相反，這些動(dòng)作優(yōu)選地被認(rèn)為是可以按照任何順序或者并行地執(zhí)行的實(shí)時(shí)對(duì)象。在音頻提供步驟200中，音頻信號(hào)被提供給適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳中的揚(yáng)聲器(諸如耳機(jī))，以對(duì)音頻信號(hào)的音頻內(nèi)容進(jìn)行呈現(xiàn)。 在聲音獲取步驟202中，通過(guò)與該揚(yáng)聲器一起設(shè)置的麥克風(fēng)來(lái)獲取出現(xiàn)在該用戶(hù)的耳中的聲音。出現(xiàn)在用戶(hù)的耳中的聲音是所呈現(xiàn)的音頻內(nèi)容與在用戶(hù)的頭內(nèi)產(chǎn)生的聲音(諸如根據(jù)參照?qǐng)D1給出的任意示例的源自頭部腔體中的氣流的呼吸聲、以及源自在頭部的血管中脈動(dòng)的血液的心跳聲)的混合。在可選的聲信號(hào)濾波步驟203中，可對(duì)所獲取的聲信號(hào)進(jìn)行濾波以增強(qiáng)該信號(hào)，例如，衰減呼吸聲和/或心跳聲的頻率范圍以外的頻率。在音頻信號(hào)減去步驟204中，從聲信號(hào)中減去音頻信號(hào)以提取呼吸信號(hào)。在生理聲音檢測(cè)步驟206中， 如參照?qǐng)D1所示，檢測(cè)呼吸模式和/或心跳。可選地，在心率估計(jì)步驟207中，可以根據(jù)所檢測(cè)到的呼吸模式來(lái)估計(jì)心率?？梢允褂貌煌哪Ｐ蛠?lái)根據(jù)呼吸模式估計(jì)心率?？梢允褂锰囟ㄓ谟脩?hù)和/或鍛煉的模型，其中呼吸模式的一個(gè)或更多個(gè)特性被映射到所預(yù)期的心率。另選地，可以基于呼吸速率越快心率越快的假設(shè)來(lái)估計(jì)心率。進(jìn)一步另選地，可以基于以下假設(shè)來(lái)估計(jì)心率例如基于呼吸信號(hào)的振幅和/或頻率分量，將較高的氣流映射到較高的心率，將淺呼吸映射到比深呼吸高的心率?？蛇x的心率估計(jì)步驟207可以是生理聲音檢測(cè)步驟206中的可能的心跳確定的另選例，或者是針對(duì)所檢測(cè)的心率與所估計(jì)的心率之間的比較的補(bǔ)充，其中該比較結(jié)果可用作應(yīng)用程序的輸入。在可選的應(yīng)用程序特征控制步驟209中，可基于呼吸模式(另選地，基于所估計(jì)的心率)來(lái)控制一個(gè)或更多個(gè)應(yīng)用程序的特征。圖3是例示所提供的音樂(lè)節(jié)拍速率與呼吸模式或心率之間的函數(shù)的圖示。針對(duì)呼吸模式的情況，所確定的呼吸速率、周期或占空比可用于這種類(lèi)型的關(guān)系。實(shí)線(xiàn)例示呼吸模式或所估計(jì)的心率與音樂(lè)節(jié)拍速率之間的線(xiàn)性關(guān)系，而點(diǎn)劃線(xiàn)例示不同的非線(xiàn)性關(guān)系。所示出的線(xiàn)例示針對(duì)該關(guān)系的單調(diào)函數(shù)。當(dāng)根據(jù)心跳速率來(lái)選擇音樂(lè)節(jié)拍速率時(shí)，尤其適于應(yīng)用單調(diào)函數(shù)。可以基于呼吸模式來(lái)選擇將音樂(lè)與心跳速率相關(guān)的多個(gè)非線(xiàn)性模型以外的合適的模型。這可以進(jìn)一步增強(qiáng)鍛煉輔助。根據(jù)本發(fā)明的方法適于借助于諸如計(jì)算機(jī)和/或處理器的處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，提供了計(jì)算機(jī)程序，這些計(jì)算機(jī)程序包括被設(shè)置為使得這些處理裝置、處理器或計(jì)算機(jī)在設(shè)備中執(zhí)行根據(jù)參照?qǐng)D2所述的任意實(shí)施方式的任意方法中的步驟的指令。這些計(jì)算機(jī)程序優(yōu)選地包括被存儲(chǔ)在如圖5所示的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)500上的程序代碼，可由處理裝置、處理器或計(jì)算機(jī)502來(lái)加載并執(zhí)行該程序代碼，以使得該程序代碼分別執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式(優(yōu)選地如參照?qǐng)D2所述的任意實(shí)施方式)的多個(gè)方法。出現(xiàn)在圖1所示的設(shè)備中的計(jì)算機(jī)502以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品500可被設(shè)置為順序地執(zhí)行該程序代碼(其中逐步地執(zhí)行任意方法中的動(dòng)作)，或者實(shí)時(shí)地執(zhí)行該程序代碼(其中根據(jù)需要或所需要的輸入數(shù)據(jù)的可用性來(lái)采取動(dòng)作)。這些處理裝置、處理器或計(jì)算機(jī)502優(yōu)選地是通常所指的嵌入式系統(tǒng)。因而，圖5所示的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)500和計(jì)算機(jī)502應(yīng)當(dāng)被理解為用于僅為了提供對(duì)本原理的理解的例示性目的，而不應(yīng)當(dāng)理解為這些元件的任何直接說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，該設(shè)備包括揚(yáng)聲器，其適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳朵處，并能夠被提供有音頻信號(hào)以進(jìn)行呈現(xiàn)；麥克風(fēng)，其被設(shè)置在所述揚(yáng)聲器附近以從出現(xiàn)在所述用戶(hù)的耳朵中的聲音獲取聲信號(hào)；以及信號(hào)處理器，其中，該信號(hào)處理器被設(shè)置為從所述聲信號(hào)中減去所述音頻信號(hào)以提供生理聲信號(hào)，該信號(hào)處理器還被設(shè)置為從該生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括濾波器，該濾波器被設(shè)置為對(duì)所述聲信號(hào)、所述要被減去的音頻信號(hào)或所述生理聲信號(hào)進(jìn)行濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序被設(shè)置為基于所述生理測(cè)量結(jié)果來(lái)控制該應(yīng)用程序的特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述應(yīng)用程序被設(shè)置為基于所述生理測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行音樂(lè)選擇，其中，所選擇的音樂(lè)被包括在所提供的音頻信號(hào)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述生理測(cè)量結(jié)果包括呼吸模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理器被設(shè)置為根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的單調(diào)函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的函數(shù)，其中，增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的呼吸速率為止。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備包括心率估計(jì)器，該心率估計(jì)器被設(shè)置為根據(jù)所述呼吸模式估計(jì)心率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述生理測(cè)量結(jié)果包括心跳。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理器被設(shè)置為根據(jù)所述心跳確定心跳速率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音頻信號(hào)的音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述心跳速率的單調(diào)函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音頻信號(hào)的音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述心跳速率的函數(shù)，其中，增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的心跳速率為止。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理器被設(shè)置為通過(guò)在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)提取所述心跳，以提供心跳信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述低通濾波器具有3Hz到IOHz之間的截止頻率，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括第二揚(yáng)聲器，該第二揚(yáng)聲器適于設(shè)置在用戶(hù)的另一耳朵處，其中，提供給所述第二揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)包括子信號(hào)，以使得所述聲信號(hào)包括源自在該用戶(hù)的另一耳朵處提供的聲音的信號(hào)分量，當(dāng)該聲音通過(guò)該用戶(hù)的頭部傳播時(shí)，該聲音被該用戶(hù)的血管中的脈動(dòng)血液調(diào)制性地衰減，并使得能夠從所述信號(hào)分量中提取所述心跳。
17.根據(jù)權(quán)利要求9和權(quán)利要求10至16中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，該設(shè)備還被設(shè)置為提供所估計(jì)的心率與所確定的心率之間的比較。
18.一種方法，該方法包括以下步驟向適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳朵處的揚(yáng)聲器提供音頻信號(hào)，以在該用戶(hù)的耳朵中呈現(xiàn)所述音頻信號(hào)；通過(guò)設(shè)置在所述揚(yáng)聲器附近的麥克風(fēng)獲取聲信號(hào)，以從出現(xiàn)在該用戶(hù)的該耳朵中的聲音獲取所述聲信號(hào)；從所述聲信號(hào)中減去所述音頻信號(hào)，以提供生理聲信號(hào)；以及從所述生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，該方法還包括以下步驟對(duì)所述聲信號(hào)、所述要被減去的音頻信號(hào)或所述生理聲信號(hào)進(jìn)行濾波。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中，所述生理測(cè)量結(jié)果包括呼吸模式，并且該方法還包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)控制應(yīng)用程序的特征。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述控制所述應(yīng)用程序的特征的步驟包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)選擇音樂(lè)，其中，所選擇的音樂(lè)被設(shè)置為包括在所提供的音頻信號(hào)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，該方法還包括以下步驟根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率來(lái)選擇所述音樂(lè)，以使得所述音樂(lè)的節(jié)拍速率是所述呼吸速率的單調(diào)函數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，該方法還包括以下步驟基于所述呼吸模式來(lái)選擇音樂(lè)，其中，所選擇的音樂(lè)被設(shè)置為包括在所提供的音頻信號(hào)中；以及根據(jù)所述呼吸模式確定呼吸速率，其中，所述音樂(lè)的選擇基于所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，以使得增加所述音樂(lè)的節(jié)拍速率，直到達(dá)到預(yù)定的呼吸速率為止。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至M中任一權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括以下步驟根據(jù)所述呼吸模式估計(jì)心率。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至M中任一權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括以下步驟通過(guò)在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波來(lái)提取心跳，以提供心跳信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求18至M中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述生理測(cè)量結(jié)果包括心跳，并且該方法還包括以下步驟向適于應(yīng)用在用戶(hù)的另一耳朵處的第二揚(yáng)聲器提供包括子信號(hào)的音頻信號(hào)，以使得所述聲信號(hào)包括源自在該用戶(hù)的另一耳朵處提供的聲音的信號(hào)分量，當(dāng)該聲音通過(guò)該用戶(hù)的頭部傳播時(shí)，該聲音被該用戶(hù)的血管中的脈動(dòng)血液調(diào)制性地衰減；以及從所述信號(hào)分量檢測(cè)所述心跳。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，該方法還包括以下步驟在低通濾波器中對(duì)所述生理聲信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以提供所述信號(hào)分量信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈或觀(guān)所述的方法，其中，所述低通濾波器具有3Hz到IOHz之間的截止頻率，該截止頻率優(yōu)選地在3Hz到5Hz之間，更優(yōu)選地為4Hz。
30.根據(jù)權(quán)利要求25和權(quán)利要求沈至四中任一權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括以下步驟對(duì)所估計(jì)的心率與所確定的心率進(jìn)行比較，其中，所述比較的結(jié)果被用于控制所述應(yīng)用程序的特征。
31.一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，該程序代碼包括指令，這些指令被設(shè)置為當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使得該處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求18至30中任一權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
公開(kāi)了一種設(shè)備，該設(shè)備包括揚(yáng)聲器，其適于應(yīng)用在用戶(hù)的耳朵處，并能夠提供有音頻信號(hào)以進(jìn)行呈現(xiàn)；麥克風(fēng)，其被設(shè)置在所述揚(yáng)聲器附近以從出現(xiàn)在所述用戶(hù)的耳朵中的聲音獲取聲信號(hào)；以及信號(hào)處理器，其中，該信號(hào)處理器被設(shè)置為從所述聲信號(hào)中減去所述音頻信號(hào)以提供生理聲信號(hào)，并且該信號(hào)處理器還被設(shè)置為從該生理聲信號(hào)檢測(cè)生理測(cè)量結(jié)果。還公開(kāi)了一種方法和計(jì)算機(jī)程序。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102215740SQ200980145941
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者G·薩姆芒, 杰克布斯·哈特森 申請(qǐng)人:索尼愛(ài)立信移動(dòng)通訊有限公司