一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法和能檢測(cè)心率的耳的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法和能檢測(cè)心率的耳機(jī)。該方法包括：在耳機(jī)內(nèi)設(shè)置一個(gè)腔體，將第一麥克風(fēng)安裝在該腔體內(nèi)；在耳機(jī)中不接觸皮膚的位置還設(shè)置第二麥克風(fēng)；對(duì)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)；從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去該估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)；根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)方案，采用密閉腔來安置第一麥克風(fēng)，減小了外界噪聲的干擾，并對(duì)第二麥克風(fēng)采集的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波得到估計(jì)信號(hào)，從第一麥克風(fēng)采集的信號(hào)中減去該估計(jì)信號(hào)，再進(jìn)行心率檢測(cè)，從而進(jìn)一步消除了外界干擾信號(hào)對(duì)心率檢測(cè)的影響。
【專利說明】一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法和能檢測(cè)心率的耳機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耳機(jī)及心率檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法 和能檢測(cè)心率的耳機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平日漸提高，人們也越來越關(guān)注自 己的健康。而心率檢測(cè)將給人們提供關(guān)于健康的非常重要的信息。任何不同于正常心率 的顯示都表明健康出現(xiàn)了問題，通過心率檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)我們的身體是否出現(xiàn)了問題。 心率檢測(cè)還可以在一定程度上反映人們的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是否合適，為了能夠得到最佳的鍛煉效 果，人們?cè)阱憻挼倪^程中應(yīng)該將心率保持在一定的范圍內(nèi)，而心率檢測(cè)可以為合理的運(yùn)動(dòng) 量提供一個(gè)指標(biāo)。
[0003] 檢測(cè)心率的技術(shù)，除了心率帶之外，現(xiàn)在又新興一種利用耳機(jī)來檢測(cè)心率的技術(shù)， 達(dá)到便捷準(zhǔn)確的目的。
[0004] 利用耳機(jī)來檢測(cè)心率的技術(shù)是近幾年才出現(xiàn)的。2013年10月23日至25日，日本 橫濱健康器械展上，Kaiteki公司和Bifrostec公司展出了一種可以用耳機(jī)測(cè)定脈搏波動(dòng) 的技術(shù)。該技術(shù)利用耳機(jī)緊貼耳道形成封閉空間，由于耳膜的振動(dòng)，耳道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的壓 力，并且壓力隨著振動(dòng)的改變而改變，利用麥克風(fēng)采集耳道內(nèi)壓力的變化信息，從而達(dá)到檢 測(cè)心率的目的。但是由于耳機(jī)不能占據(jù)整個(gè)耳道，會(huì)造成耳道內(nèi)氣體的泄露，導(dǎo)致麥克風(fēng)檢 測(cè)不到壓力的變化。
[0005] 此外，利用耳機(jī)檢測(cè)心率還存在一個(gè)重要的問題，就是容易受到外界干擾信號(hào)的 影響，這會(huì)大大影響心率的檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法和能檢測(cè)心率的耳機(jī)， 以解決上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0007] 本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法，該方法包括：
[0008] 在耳機(jī)內(nèi)設(shè)置一個(gè)腔體，將第一麥克風(fēng)安裝在所述腔體內(nèi)；所述腔體的口與耳機(jī) 殼貼合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的耳機(jī)殼的位置；所述腔體的口所貼合 的耳機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)所述腔體和與所述開孔貼合的耳廓構(gòu)成密閉空間；
[0009] 在耳機(jī)中的不接觸佩戴者皮膚的位置處還設(shè)置第二麥克風(fēng)；
[0010] 當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，由所述第一麥克風(fēng)采集所述腔體內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的信號(hào)， 由所述第二麥克風(fēng)采集外界干擾信號(hào)；
[0011] 對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的 信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)；
[0012] 從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)；
[0013] 根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
[0014] 可選地，在從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信 號(hào)之前，該方法進(jìn)一步包括：對(duì)所述第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到低通 濾波信號(hào)；
[0015] 所述從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)具體 包括：從所述低通濾波信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)。
[0016] 可選地，所述對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥 克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)包括：
[0017] 根據(jù)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)、心率相關(guān)的信號(hào)以及預(yù)設(shè)的自適應(yīng)算法計(jì)算自適 應(yīng)濾波參數(shù)；
[0018] 根據(jù)所述自適應(yīng)濾波參數(shù)對(duì)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波得到所述 估計(jì)信號(hào)。
[0019] 可選地，所述根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)包括：
[0020] 對(duì)所述心率相關(guān)的信號(hào)的周期進(jìn)行檢測(cè)；
[0021] 由檢測(cè)出的信號(hào)的周期的倒數(shù)得到心率。
[0022] 可選地，所述在耳機(jī)中的不接觸佩戴者皮膚的位置處還設(shè)置第二麥克風(fēng)包括：
[0023] 將第二麥克風(fēng)設(shè)置在耳機(jī)的連接耳機(jī)頭部和耳機(jī)線的耳機(jī)柄中。
[0024] 本發(fā)明還公開了一種能檢測(cè)心率的耳機(jī)，該耳機(jī)包括：減法單元、心率檢測(cè)單元、 自適應(yīng)濾波單元、設(shè)置在耳機(jī)內(nèi)的腔體、安裝在所述腔體內(nèi)的第一麥克風(fēng)，以及設(shè)置在耳機(jī) 中的不接觸佩戴者皮膚的位置處的第二麥克風(fēng)；
[0025] 其中，所述腔體的口與耳機(jī)殼貼合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的 耳機(jī)殼的位置；所述腔體的口所貼合的耳機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)所述腔體和與所 述開孔貼合的耳廓構(gòu)成密閉空間；
[0026] 所述第一麥克風(fēng)，用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集所述腔體內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的信 號(hào)并輸出給減法單元；
[0027] 所述第二麥克風(fēng)，用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集外界干擾信號(hào)并輸出給所述自適應(yīng) 濾波單元；
[0028] 所述自適應(yīng)濾波單元，用于根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào) 進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)后輸出 給所述減法單元；
[0029] 所述減法單元，用于從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率 相關(guān)的信號(hào)輸出給所述心率檢測(cè)單元以及所述自適應(yīng)濾波單元；
[0030] 所述心率檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
[0031] 可選地，該耳機(jī)進(jìn)一步包括：低通濾波器，用于對(duì)所述第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn) 行低通濾波處理，得到低通濾波信號(hào)并輸出給所述減法單元；
[0032] 所述減法單元，用于從所述低通濾波信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的 信號(hào)輸出給所述心率檢測(cè)單元。
[0033] 可選地，所述自適應(yīng)濾波單元包括：參數(shù)可調(diào)濾波器和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元；
[0034] 所述第二麥克風(fēng)，用于將采集到的信號(hào)輸出給所述參數(shù)可調(diào)濾波器和所述參數(shù)自 適應(yīng)調(diào)整單元；
[0035] 所述減法單元，用于將所述心率相關(guān)的信號(hào)輸出給所述參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元；
[0036] 所述參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元，用于根據(jù)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)、心率相關(guān)的信號(hào) 以及預(yù)設(shè)的自適應(yīng)算法去調(diào)整所述參數(shù)可調(diào)濾波器的濾波參數(shù)；
[0037] 所述參數(shù)可調(diào)濾波器，用于利用濾波參數(shù)對(duì)第二麥克風(fēng)采集的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾 波，輸出第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)給所述減法單元。
[0038] 可選地，所述心率檢測(cè)單元，用于對(duì)所述心率相關(guān)的信號(hào)的周期進(jìn)行檢測(cè)，由檢測(cè) 出的信號(hào)的周期的倒數(shù)得到心率。
[0039] 可選地，所述第二麥克風(fēng)設(shè)置在耳機(jī)的連接耳機(jī)頭部和耳機(jī)線的耳機(jī)柄中。
[0040] 由上述可見，本發(fā)明實(shí)施例中的這種技術(shù)方案，采用了由耳機(jī)內(nèi)的腔體和耳機(jī)殼 構(gòu)成的密閉腔體來安置第一麥克風(fēng)，減小了外界噪聲的干擾，并強(qiáng)化了第一麥克風(fēng)采集到 的信號(hào)信息。但外界干擾信號(hào)仍然存在，對(duì)此，在耳機(jī)中加入了第二麥克風(fēng)來采集外界干擾 信號(hào)，對(duì)第二麥克風(fēng)采集的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波得到第一麥克風(fēng)采集信號(hào)中的外界干擾信 號(hào)的估計(jì)信號(hào)，從第一麥克風(fēng)采集的信號(hào)中減去該估計(jì)信號(hào)，再進(jìn)行心率檢測(cè)，從而進(jìn)一步 消除了外界干擾信號(hào)對(duì)心率檢測(cè)的影響，達(dá)到獲得準(zhǔn)確心率的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種能檢測(cè)心率的耳機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖2A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)100的側(cè)面示意圖；
[0043] 如2B是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)100背面示意圖；
[0044] 圖2C是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)100的側(cè)面剖視圖；
[0045] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的第二麥克風(fēng)的安放位置的示意圖；
[0046] 圖4為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中的一種能檢測(cè)心率的耳機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖5是自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0050] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種能檢測(cè)心率的耳機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該 能檢測(cè)心率的耳機(jī)100包括：減法單元150、心率檢測(cè)單元160、自適應(yīng)濾波單元140、設(shè)置 在耳機(jī)內(nèi)的腔體110和安裝在腔體110內(nèi)的第一麥克風(fēng)120,以及設(shè)置在耳機(jī)中的不接觸佩 戴者皮膚的位置處的第二麥克風(fēng)130、；
[0051] 其中，腔體110的口與耳機(jī)殼貼合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的 耳機(jī)殼的位置；腔體110的口所貼合的耳機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)腔體和與開孔貼 合的耳廓構(gòu)成密閉空間。
[0052] 第一麥克風(fēng)120,用于當(dāng)耳機(jī)100被佩戴時(shí)，采集腔體110內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的 信號(hào)并輸出給減法單元150。
[0053] 第二麥克風(fēng)130,用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集外界干擾信號(hào)并輸出給自適應(yīng)濾波單 元 140。
[0054] 自適應(yīng)濾波單元140,用于根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)對(duì)第二麥克風(fēng)130采集到的信號(hào) 進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)120采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)后 輸出給減法單元150。
[0055] 減法單元150,用于從麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去自適應(yīng)濾波單元140輸出的估 計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)輸出給心率檢測(cè)單元160以及自適應(yīng)濾波單元140。
[0056] 心率檢測(cè)單元160,用于根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
[0057] 第一麥克風(fēng)120在采集腔體110內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的信號(hào)的同時(shí)會(huì)采集到外界 干擾信號(hào)。因此，圖1中對(duì)第二麥克風(fēng)130檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，使得能根據(jù) 第二麥克風(fēng)130采集到的外界干擾信號(hào)準(zhǔn)確地估計(jì)出第一麥克風(fēng)120采集到信號(hào)中的外界 干擾信號(hào)，其目的是消除外界干擾信號(hào)對(duì)心率檢測(cè)的影響。第一麥克風(fēng)120和第二麥克風(fēng) 130都會(huì)檢測(cè)到外界干擾信號(hào)，雖然這兩種信號(hào)周期一致，但幅度會(huì)有差異，因此需要采用 自適應(yīng)濾波器消除這種差異，使得能夠?qū)⑼饨绺蓴_信號(hào)從第一麥克風(fēng)120采集到的信號(hào)中 消除，以獲得有效的心率息。
[0058] 圖1所示的能檢測(cè)心率的耳機(jī)100中，在耳機(jī)100內(nèi)設(shè)置腔體110來安置第一麥 克風(fēng)120,從而減小了外界噪聲的干擾，并強(qiáng)化了第一麥克風(fēng)120采集到的信號(hào)信息。但外 界干擾仍然存在，對(duì)此，該能檢測(cè)心率的耳機(jī)100中加入了第二麥克風(fēng)130來采集外界干擾 信號(hào)，對(duì)第二麥克風(fēng)130采集的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，從第一麥克風(fēng)120采集的信號(hào)中減去 自適應(yīng)濾波后的第二麥克風(fēng)信號(hào)，再進(jìn)行心率檢測(cè)，從而進(jìn)一步消除了外界干擾信號(hào)對(duì)心 率檢測(cè)的影響。
[0059] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖1所示的耳機(jī)進(jìn)一步包括低通濾波器，用于對(duì)第一 麥克風(fēng)120采集到的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到低通濾波信號(hào)后再輸出給減法單元150。 即減法單元150,用于從低通濾波信號(hào)中減去自適應(yīng)濾波單元140輸出的估計(jì)信號(hào)，得到心 率相關(guān)的信號(hào)輸出給心率檢測(cè)單元160。這是因?yàn)槊}搏振動(dòng)的頻率較低（0. 3Hz-3Hz左右）， 而外界噪聲頻率較高，根據(jù)這一特點(diǎn)，通過低通濾波器可以消除外界高頻噪聲的影響。例 如，低通濾波器可以選擇截止頻率為5Hz的FIR濾波器等。
[0060] 在現(xiàn)有的耳機(jī)檢測(cè)心率的技術(shù)中，通常麥克風(fēng)直接放置在耳機(jī)中正對(duì)耳道的位 置，用于采集耳膜振動(dòng)產(chǎn)生的耳腔內(nèi)壓力變化信息，但一方面由于耳機(jī)和耳道形成的空間 較大，會(huì)造成耳道內(nèi)氣體的泄露，使得麥克風(fēng)采集的壓力變化信息很微弱，另一方面耳機(jī)往 往不能占據(jù)整個(gè)耳道，直接將麥克風(fēng)放在耳機(jī)中，會(huì)受到外界噪聲的干擾。因此本發(fā)明的圖 1所示耳機(jī)中設(shè)計(jì)了另外一種麥克風(fēng)（本申請(qǐng)中的第一麥克風(fēng)）的安裝方式，具體可以參見 圖 2A-2C。
[0061] 圖2A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)100的側(cè)面示意圖。如2B 是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)1〇〇背面示意圖。圖2C是本發(fā)明一個(gè)實(shí) 施例中的設(shè)置有腔體110的耳機(jī)100的側(cè)面剖視圖。為了更好地采集和心跳相關(guān)的有用信 號(hào)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種小腔體用于放置第一麥克風(fēng)120。參見圖2A和圖2B，圖中虛線所示 的范圍是內(nèi)部腔體110的位置的示意。參見圖2C腔體110的開口和耳機(jī)殼貼合?？梢钥?出，在該實(shí)施例中，腔體110位于耳機(jī)邊緣貼近耳廓的部位，耳機(jī)在其和腔體貼合的部位有 個(gè)開孔111，在耳機(jī)被佩戴時(shí)，這個(gè)開孔111和耳廓緊密貼合，這樣，腔體110和貼緊的耳廓 部分構(gòu)成一個(gè)密閉的空間。將第一麥克風(fēng)120安裝在該腔體110中，耳廓壁的收縮振動(dòng)會(huì) 引起腔體110內(nèi)壓力的變化，那么第一麥克風(fēng)120就會(huì)采集到腔體110內(nèi)壓力的變化信息， 該信息在一定程度上反映了心臟的跳動(dòng)頻率，因此可以據(jù)此進(jìn)行心率檢測(cè)。
[0062] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的第二麥克風(fēng)的安放位置的示意圖。由于人體的運(yùn)動(dòng) 會(huì)使人體的皮膚隨之發(fā)生振動(dòng)，本實(shí)施例中第二麥克風(fēng)130裝置在耳機(jī)中不接觸皮膚的部 位，從而避免皮膚振動(dòng)對(duì)第二麥克風(fēng)采集的信號(hào)造成影響，提高第二麥克風(fēng)采集信號(hào)的準(zhǔn) 確度。參見圖3,第二麥克風(fēng)130可以設(shè)置在耳機(jī)的連接耳機(jī)頭部和耳機(jī)線的耳機(jī)柄中，如 圖3所示虛線框示意出的耳機(jī)的任何一個(gè)部位。
[0063] 在物理學(xué)中，對(duì)于密閉的空間（不考慮溫度），壓強(qiáng)和體積成反比，也就是說體積 越小壓強(qiáng)越大，那么作用在一定面積上的壓力也越大。當(dāng)用戶帶上耳機(jī)后，耳道內(nèi)形成一個(gè) 密閉的空間，由于血管的脈壓波動(dòng)導(dǎo)致耳壁收縮，那么在腔體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的壓力變化，該 壓力變化信號(hào)就會(huì)被第一麥克風(fēng)檢測(cè)到。一般來說血管的脈壓波動(dòng)非常微弱，密閉的空間 越大，那么第一麥克風(fēng)檢測(cè)到的壓力變化越小，為了增加第一麥克風(fēng)檢測(cè)到的壓力變化強(qiáng) 度，將第一麥克風(fēng)裝置在一個(gè)密閉的小腔體內(nèi)，將該部分緊貼耳道，由于血管的脈壓波動(dòng) 導(dǎo)致耳壁產(chǎn)生收縮振動(dòng)，此振動(dòng)造成小腔體內(nèi)的第一麥克風(fēng)檢測(cè)到壓力的變化。并且小腔 體的設(shè)計(jì)在一定程度上會(huì)減小外界干擾信號(hào)的影響。
[0064] 即使耳機(jī)能夠占據(jù)整個(gè)耳道，形成完全封閉的腔體，外界廣泛存在的次聲波對(duì)心 率檢測(cè)的影響也是不可避免的，因?yàn)榇温暡ň哂猩韽?qiáng)的穿透力。因此這種外界干擾信號(hào)會(huì) 被第一麥克風(fēng)檢測(cè)到。那么，第一麥克風(fēng)采集到的數(shù)據(jù)不僅包括了由于血管的脈壓波動(dòng)產(chǎn) 生的壓力變化信息，同時(shí)包括了外界干擾信號(hào)。為了消除該被第一麥克風(fēng)采集到的外界干 擾信號(hào)對(duì)心率檢測(cè)的影響，本發(fā)明在耳機(jī)中加入第二麥克風(fēng)，第二麥克風(fēng)裝置在耳機(jī)中不 接觸皮膚的部位，比如圖3中所示的虛線框所示的耳機(jī)位置。利用第二麥克風(fēng)采集外界干 擾信號(hào)。第一麥克風(fēng)采集到的外界干擾信號(hào)和第二麥克風(fēng)采集到的外界干擾信號(hào)具有很強(qiáng) 的相關(guān)性，以此為基礎(chǔ)可以采用一定的濾波器消除外界干擾信號(hào)的影響。
[0065] 根據(jù)前面的分析，如果能從第一麥克風(fēng)檢測(cè)到的信號(hào)中濾除外界干擾信號(hào)，那么 就可以得到由于血液流動(dòng)造成耳道自身收縮產(chǎn)生的信號(hào)，此信號(hào)和心臟跳動(dòng)頻率有關(guān)，基 于此信號(hào)得到心率信息。
[0066] 第二麥克風(fēng)采集到的外界干擾信號(hào)和第一麥克風(fēng)采集到的外界干擾信號(hào)具有很 強(qiáng)的相關(guān)性，但二者并不完全等同，不能直接將該信號(hào)從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中去掉， 因此本實(shí)施例通過自適應(yīng)濾波的方法來濾除外界噪聲所產(chǎn)生的干擾。
[0067] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中：首先，采用體積較小的密閉腔體來安置第一麥克風(fēng)， 減小了外界噪聲干擾，并強(qiáng)化了第一麥克風(fēng)檢測(cè)到的信號(hào)信息。其次，在耳機(jī)中加入了第二 麥克風(fēng)，用于采集外界干擾信號(hào)，并通過設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器來進(jìn)一步消除人外界干擾對(duì)心 率檢測(cè)的影響。再者，根據(jù)脈搏振動(dòng)頻率的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了低通濾波器，進(jìn)一步減小了外界噪 聲的影響。下面以圖4為例進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0068] 圖4為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中的一種能檢測(cè)心率的耳機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所 示，該能檢測(cè)心率的耳機(jī)400包括：減法單元450、心率檢測(cè)單元460、低通濾波器470、設(shè)置 在耳機(jī)中的不接觸佩戴者皮膚的位置處的第二麥克風(fēng)430、自適應(yīng)濾波單元440、設(shè)置在耳 機(jī)內(nèi)的腔體410和安裝在腔體410內(nèi)的第一麥克風(fēng)420。其中，自適應(yīng)濾波單元440包括： 參數(shù)可調(diào)濾波器441和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元442。
[0069] 其中，腔體410的口與耳機(jī)殼貼合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的 耳機(jī)殼的位置；腔體410的口所貼合的耳機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)腔體和與開孔貼 合的耳廓構(gòu)成密閉空間。
[0070] 第一麥克風(fēng)420,用于當(dāng)耳機(jī)400被佩戴時(shí)，采集腔體410內(nèi)的由壓力變化所產(chǎn)生 的信號(hào)并輸出給低通濾波器470。第一麥克風(fēng)420在采集腔體110內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的 信號(hào)的同時(shí)會(huì)采集到外界干擾信號(hào)。
[0071] 低通濾波器470,用于對(duì)第一麥克風(fēng)420采集到的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到低 通濾波信號(hào)后再輸出給減法單元450。
[0072] 第二麥克風(fēng)430,用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集外界干擾信號(hào)并輸出給自適應(yīng)濾波單 元440中的參數(shù)可調(diào)濾波器441和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元442。
[0073] 參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元442,用于根據(jù)第二麥克風(fēng)430采集到的信號(hào)、心率相關(guān)的信 號(hào)以及預(yù)設(shè)的自適應(yīng)算法去調(diào)整參數(shù)可調(diào)濾波器441的濾波參數(shù)。
[0074] 參數(shù)可調(diào)濾波器441，用于利用濾波參數(shù)對(duì)第二麥克風(fēng)430采集的信號(hào)進(jìn)行自適 應(yīng)濾波，輸出第一麥克風(fēng)420采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)給減法單元450。
[0075] 減法單元450,用于從低通濾波器輸出的信號(hào)中減去參數(shù)可調(diào)濾波器441輸出的 估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)輸出給心率檢測(cè)單元460 ;減法單元450,還用于將心率相 關(guān)的信號(hào)輸出給參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元442。
[0076] 這里參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元442根據(jù)輸入的第二麥克風(fēng)430采集的信號(hào)以及減法單 元450反饋的心率相關(guān)的信號(hào)，采用自適應(yīng)算法計(jì)算出參數(shù)可調(diào)濾波器441的濾波參數(shù)。
[0077] 心率檢測(cè)單元460,用于根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
[0078] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，心率檢測(cè)單元460,用于對(duì)心率相關(guān)的信號(hào)的周期進(jìn)行 檢測(cè)，由檢測(cè)出的信號(hào)的周期的倒數(shù)得到心率。例如，心率檢測(cè)單元460,可以利用現(xiàn)有的自 相關(guān)方法、閾值方法等檢測(cè)出心率相關(guān)的信號(hào)的周期。
[0079] 圖5是自適應(yīng)濾波器的一般結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，自適應(yīng)濾波器主要由參數(shù) 可調(diào)濾波器和調(diào)整濾波器系數(shù)的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元兩部分構(gòu)成。自適應(yīng)濾波器在設(shè)計(jì) 時(shí)不需要事先知道有關(guān)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性的知識(shí)，它能夠在自己的工作過程中逐漸"了解"或 估計(jì)出所需的統(tǒng)計(jì)特性，并以此為依據(jù)自動(dòng)調(diào)整自己的參數(shù)，以達(dá)到最佳濾波效果。圖5 中，Ex (η)是期望信號(hào)，In (η)是輸入信號(hào)，Out (η)是輸出信號(hào)，e(n)為估計(jì)誤差，e(n)= Ex(n) -Out (η)。自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)受誤差信號(hào)控制，e(n)通過預(yù)定自適應(yīng)算法對(duì) 自適應(yīng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終使得e(n)的均方誤差最小，此時(shí)輸出信號(hào)最逼近期望信號(hào)。
[0080] 在圖4所示的耳機(jī)中，采用了自適應(yīng)濾波器對(duì)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波 處理，以準(zhǔn)確估計(jì)出第一麥克風(fēng)采集到的外界干擾信號(hào)。如圖4所示，yl (η)是第二麥克風(fēng) 430采集到的信號(hào)，即為應(yīng)自適應(yīng)濾波單元440中的輸入信號(hào)，y2 (η)為自適應(yīng)濾波單元440 的輸出信號(hào)，xL(n)表示對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)，對(duì)應(yīng)誤差信號(hào)（主要包括心率信號(hào)）。yUn) 和yl (η)具有一定的相關(guān)性，可以通過設(shè)計(jì)合適的傳遞函數(shù)，來使得yl (η)經(jīng)過濾波器后的 輸出信號(hào)y2 (η)逼近yL(n)。比如可以根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則，當(dāng)誤差信號(hào)均方的期望值最 小時(shí)，輸出信號(hào)y2 (η)可以有效估計(jì)yL(n)，那么之后就可以將外界干擾噪聲對(duì)心率檢測(cè)的 干擾從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中去除，再次去除外界干擾信號(hào)的影響。第一麥克風(fēng)經(jīng)過 低通濾波后的信號(hào)減去第二麥克風(fēng)經(jīng)過自適應(yīng)濾波后的信號(hào)，得到和心率相關(guān)的信號(hào)信息 ，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行心率的檢測(cè)。心臟的跳動(dòng)具有一定的周期性，那么

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于耳機(jī)的心率檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括： 在耳機(jī)內(nèi)設(shè)置一個(gè)腔體，將第一麥克風(fēng)安裝在所述腔體內(nèi)；所述腔體的口與耳機(jī)殼貼 合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的耳機(jī)殼的位置；所述腔體的口所貼合的耳 機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)所述腔體和與所述開孔貼合的耳廓構(gòu)成密閉空間； 在耳機(jī)中的不接觸佩戴者皮膚的位置處還設(shè)置第二麥克風(fēng)； 當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，由所述第一麥克風(fēng)采集所述腔體內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的信號(hào)，由所 述第二麥克風(fēng)采集外界干擾信號(hào)； 對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào) 中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)； 從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)； 根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)之前，該方 法進(jìn)一步包括：對(duì)所述第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到低通濾波信號(hào)； 所述從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)具體包 括：從所述低通濾波信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn) 行自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)包括： 根據(jù)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)、心率相關(guān)的信號(hào)以及預(yù)設(shè)的自適應(yīng)算法計(jì)算自適應(yīng)濾 波參數(shù)； 根據(jù)所述自適應(yīng)濾波參數(shù)對(duì)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波得到所述估計(jì) 信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率 檢測(cè)包括： 對(duì)所述心率相關(guān)的信號(hào)的周期進(jìn)行檢測(cè)； 由檢測(cè)出的信號(hào)的周期的倒數(shù)得到心率。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在耳機(jī)中的不接觸佩戴者皮膚的位置 處還設(shè)置第二麥克風(fēng)包括： 將第二麥克風(fēng)設(shè)置在耳機(jī)的連接耳機(jī)頭部和耳機(jī)線的耳機(jī)柄中。
6. -種能檢測(cè)心率的耳機(jī)，其特征在于，該耳機(jī)包括：減法單元、心率檢測(cè)單元、自適 應(yīng)濾波單元、設(shè)置在耳機(jī)內(nèi)的腔體、安裝在所述腔體內(nèi)的第一麥克風(fēng)，以及設(shè)置在耳機(jī)中的 不接觸佩戴者皮膚的位置處的第二麥克風(fēng)； 其中，所述腔體的口與耳機(jī)殼貼合的位置是，耳機(jī)被佩戴時(shí)與人耳的耳廓貼合的耳機(jī) 殼的位置；所述腔體的口所貼合的耳機(jī)殼處有開孔，當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)所述腔體和與所述開 孔貼合的耳廓構(gòu)成密閉空間； 所述第一麥克風(fēng)，用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集所述腔體內(nèi)的由壓力變化產(chǎn)生的信號(hào)并 輸出給減法單元； 所述第二麥克風(fēng)，用于當(dāng)耳機(jī)被佩戴時(shí)，采集外界干擾信號(hào)并輸出給所述自適應(yīng)濾波 單元； 所述自適應(yīng)濾波單元，用于根據(jù)心率相關(guān)的信號(hào)對(duì)所述第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行 自適應(yīng)濾波處理，得到第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)后輸出給所 述減法單元； 所述減法單元，用于從第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān) 的信號(hào)輸出給所述心率檢測(cè)單元以及所述自適應(yīng)濾波單元； 所述心率檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述心率相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行心率檢測(cè)。
7. 如權(quán)利要求6所述的耳機(jī)，其特征在于，該耳機(jī)進(jìn)一步包括：低通濾波器，用于對(duì)所 述第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，得到低通濾波信號(hào)并輸出給所述減法單 元； 所述減法單元，用于從所述低通濾波信號(hào)中減去所述估計(jì)信號(hào)，得到心率相關(guān)的信號(hào) 輸出給所述心率檢測(cè)單元。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的耳機(jī)，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波單元包括：參數(shù)可調(diào)濾 波器和參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元； 所述第二麥克風(fēng)，用于將采集到的信號(hào)輸出給所述參數(shù)可調(diào)濾波器和所述參數(shù)自適應(yīng) 調(diào)整單元； 所述減法單元，用于將所述心率相關(guān)的信號(hào)輸出給所述參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元； 所述參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整單元，用于根據(jù)第二麥克風(fēng)采集到的信號(hào)、心率相關(guān)的信號(hào)以及 預(yù)設(shè)的自適應(yīng)算法去調(diào)整所述參數(shù)可調(diào)濾波器的濾波參數(shù)； 所述參數(shù)可調(diào)濾波器，用于利用濾波參數(shù)對(duì)第二麥克風(fēng)采集的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波， 輸出第一麥克風(fēng)采集到的信號(hào)中的外界干擾信號(hào)的估計(jì)信號(hào)給所述減法單元。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的耳機(jī)，其特征在于， 所述心率檢測(cè)單元，用于對(duì)所述心率相關(guān)的信號(hào)的周期進(jìn)行檢測(cè)，由檢測(cè)出的信號(hào)的 周期的倒數(shù)得到心率。
10. 如權(quán)利要求6所述的耳機(jī)，其特征在于， 所述第二麥克風(fēng)設(shè)置在耳機(jī)的連接耳機(jī)頭部和耳機(jī)線的耳機(jī)柄中。
【文檔編號(hào)】A61B5/0245GK104244125SQ201410422000
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】李波, 樓廈廈, 李娜 申請(qǐng)人:歌爾聲學(xué)股份有限公司