專利名稱：使用非接觸式麥克風(fēng)進(jìn)行呼吸型式測(cè)定的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及醫(yī)療設(shè)備，具體而言涉及監(jiān)測(cè)和/或改變使用 者生物節(jié)律活動(dòng)的設(shè)備。
技術(shù)背景體育鍛煉通常包括改變多階段生物節(jié)律活動(dòng)，例如呼吸。多數(shù)心 血管疾病，包括充血性心力衰竭(CHF)，和肺病，包括慢性阻塞性肺 病(COPD)中的呼吸型式顯示不規(guī)律性。這些不規(guī)律性是公知的疾 病相關(guān)的死亡和病態(tài)的標(biāo)志。典型的不規(guī)律性包括Cheyne-Stokes呼 吸(中樞性呼吸暫停和呼吸過度交替反復(fù)發(fā)作)、每分鐘約一次調(diào)節(jié)的 速率的調(diào)幅呼吸(周期性呼吸)、反復(fù)嘆氣和任意幅度和周期的呼吸。 呼吸型式不規(guī)律性的降低顯示健康的改善。臨床上，心血管反射的損 傷在心血管和心身疾病中也是重要的，所述心血管反射控制血壓和血 液體積以試圖最小化血液向器官供應(yīng)的波動(dòng)性。Gavish的美國專利5,076,281、 5,800,337和6,090,037,通過引用 并入本文，描述了通過檢測(cè)使用者的一個(gè)或多個(gè)變量來改變生物節(jié)律 活動(dòng)的方法和設(shè)備。本專利描述了刺激的形成，所述刺激是提供給使 用者的，從而以與監(jiān)測(cè)的生物節(jié)律活動(dòng)以預(yù)定方式相關(guān)的方式改變使 用者的生物節(jié)律活動(dòng)。此外，'037描述了呼吸傳感器。Gavish的美國專利5,423,328，通過引用并入本文，描迷了用于監(jiān) 測(cè)呼吸的應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備，以及尤其是，用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)呼吸引起的使 用者胸部或腹部的周圍變化。Gavish等的美國專利6,662,032，通過引用并入本文，描述了促進(jìn) 改善使用者健康的技術(shù)，包括用于檢測(cè)第一個(gè)生理變量的第一傳感器，
所述第一個(gè)生理變量表示使用者的自愿行為；用于檢測(cè)第二個(gè)生理變 量的第二傳感器，所述第二個(gè)生理變量不完全處在使用者的直接自愿控制下；和用于接收來自第一和第二傳感器的相應(yīng)的第一和笫二傳感 器信號(hào)的電路并對(duì)其響應(yīng)，以產(chǎn)生引導(dǎo)使用者改變自愿行為參數(shù)的輸 出信號(hào)。Gavish的美國專利申請(qǐng)z〉開2004/0116784，通過引用并入本文， 描述了含有傳感器的裝置，所述傳感器用于產(chǎn)生表示該裝置的使用者 的生物節(jié)律活動(dòng)的傳感器信號(hào)，該傳感器信號(hào)具有表示使用者自愿行 為的第 一特征和表示使用者利益相關(guān)的變量的第二特征。Gavish的PCT公開WO 04/014226，通過引用并入本文，描述了 含有存儲(chǔ)器的裝置，所述的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)一組計(jì)算機(jī)指令，該存儲(chǔ) 器用于在其中存儲(chǔ)原始形式的多階段生物節(jié)律活動(dòng)模式和期望形式的 多階段生物節(jié)律活動(dòng)模式指示，其中期望形式的兩階段的持續(xù)時(shí)間比例不同于原始形式的相應(yīng)階段的持續(xù)時(shí)間比例，并且其中多階段生物 節(jié)律活動(dòng)模式的至少一個(gè)階段對(duì)應(yīng)于對(duì)象的多階段生物節(jié)律活動(dòng)的相應(yīng)階段。Intercure， Inc. (Fort Lee， New Jersey, USA and Lod, Israel)在市 場(chǎng)上出售RESPeRATE ,這是一種使用了上述專利和專利申請(qǐng)公開 中描述的一些技術(shù)的設(shè)備。這種用于改變生物節(jié)律活動(dòng)的設(shè)備包括呼 吸信號(hào)輸入、中央處理單元、存儲(chǔ)器、聲音合成芯片和耳機(jī)輸出。Koppel等的美國專利5,734,090，通過引用并入本文，描述了用于 檢驗(yàn)呼氣流量的方法和裝置(例如用于檢測(cè)呼吸中醇的程度)，使用標(biāo) 準(zhǔn)化呼吸的聲速特征作為參照。Der Ghazarian等的美國專利6,726,636,通過引用并入本文，描 述了包含將口語表達(dá)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的麥克風(fēng)和將給定的呼吸量轉(zhuǎn)換 成電子信號(hào)的呼吸測(cè)醉儀傳感器的語音識(shí)別呼吸測(cè)醉儀。Hok的美國專利5,509,414,通過引用并入本文，描述了在對(duì)象的 口和鼻處檢測(cè)氣流的技術(shù)，包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成超聲波并反之亦然的 轉(zhuǎn)換器、朝向?qū)ο蟮目诤捅且龑?dǎo)超聲波并接收返回波的裝置和分析由 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變的來自返回超聲波的電信號(hào)的檢測(cè)器。Hok的美國專利5，195，528,通過引用并入本文，描述了包括至少兩條管狀空氣傳送線路的聲呼吸檢測(cè)器，所述管狀空氣傳送線路具有連接麥克風(fēng)元件的終端。接近線路的另一個(gè)終端的是開口，在該開口處由于呼吸引起的氣流的發(fā)生而產(chǎn)生紊亂，并由此產(chǎn)生聲信號(hào)。保持 元件保護(hù)與待監(jiān)測(cè)呼吸功能的患者的口或鼻相關(guān)的開口，并且導(dǎo)流元件，例如形成為面具狀，將氣流導(dǎo)向開口。麥克風(fēng)元件連接在具有兩 個(gè)電壓供應(yīng)導(dǎo)線和至少一個(gè)信號(hào)導(dǎo)線的橋路上。該布置被描述為抑制 機(jī)械和聲紊亂的敏感性。Karakasoglu等的美國專利5,797,852，通過引用并入本文，描述 了睡眠呼吸暫停熒光屏檢查和/檢測(cè)裝置，通過患者用鼻和/或口呼吸并 產(chǎn)生出入患者肺的氣流以及產(chǎn)生聽得見的聲音來使用。Geiger等的美國專利6,150,941，通過引用并入本文，描述了遠(yuǎn)距 離的(stand-off )、非侵入式聲檢測(cè)器來監(jiān)測(cè)兒童和嬰兒的身體活動(dòng)和 /或呼吸活動(dòng)。Gavriely的美國專利6,261,238，其通過引用并入本文，描述了分 析由呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生的呼吸音的方法，該方法包括檢測(cè)由呼吸系統(tǒng)產(chǎn) 生的呼吸音；如果符合給定類型的呼吸音的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特征，就暫且 將信號(hào)識(shí)別為由給定類型的呼吸音引起的；并且如果暫且被識(shí)別的信 號(hào)符合給定類型的呼吸音的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特征，就確認(rèn)所說的識(shí)別。下列專利，通過引用并入本文，可以是利益相關(guān)的 Schweizer的美國專利4,195,626 Brown的美國專利5,678,571 Bro的美國專利5,596,994 Knispel等的美國專利4,883,067 Yagi的美國專利4,798,538 Lichter等的美國專利5,827,179 DeVito的美國專利6，001，065 Miley的美國專利5，921,8卯Ishikawa的美國專利5,027,686 Schreiber的美國專利6,212,135 Fresquez等的美國專利4,711,585。下述文章，通過引用并入本文，可以是利益相關(guān)的Cooke 等,"Controlled breathing protocols probe human autonomic cardiovascular rhythms," American Journal of Physiology 274:H709-H718 (1998)Pitzalis 等,"Effect of respiratory rate on the relationship between RR interval and systolic blood pressure fluctuations: a frequency-dependent phenomenon," Cardiovascular Research 38:332-339 (1998)Bernardi等，"Effect of breathing rate on oxygen saturation and exercise performance in chronic heart failure," The Lancet 351:1308-1311 (1998)Mortara等,"Abnormal awake respiratory patterns are common in chronic heart failure and may prevent evaluation of autonomic tone by measures of heart rate variability," Circulation 96:246-252 (1997)La Rovere等，'，Baroreflex sensitivity and heart-rate variability in prediction of total cardiac mortality after myocardial infarction," The Lancet 351 :478-484 (1998)發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，提供了使用標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式麥克風(fēng) 測(cè)定使用者的一組呼吸型式參數(shù)的方法。該方法包括使用麥克風(fēng)來檢 測(cè)使用者的第一亞組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)，和將算法應(yīng)用于笫一亞 組參數(shù)，以導(dǎo)出通常使用麥克風(fēng)不能直接檢測(cè)的第二亞組的一個(gè)或多 個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。由于不能通過麥克風(fēng)檢測(cè)和/或從背景噪音中區(qū)分與 第二亞組相關(guān)的聲音，如果有的話，因此第二亞組參數(shù)通常不能使用 麥克風(fēng)直接檢測(cè)。對(duì)于一些應(yīng)用，通過將第二亞組的估計(jì)參數(shù)設(shè)置成 等于笫一組參數(shù)的唯象函數(shù)(phenomenological function )應(yīng)用該算法。通常，第一亞組參數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間(即主動(dòng)呼氣的持續(xù)時(shí)間) 和呼吸期(即相繼呼吸之間的時(shí)間)，第二亞組參數(shù)包括吸氣時(shí)間。通 常通過檢測(cè)由呼氣流產(chǎn)生的低頻率的聲音來測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間。該方 法使得能夠測(cè)定至少部分地因?yàn)槲鼩饬魈察o以至于不能在正常背景 噪聲條件下檢測(cè)到而通常使用標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式麥克風(fēng)不能直接測(cè)得的 吸氣時(shí)間。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，提供了在潛在可變的背景信號(hào)噪音 存在下改進(jìn)生物節(jié)律信號(hào)檢測(cè)的方法。該方法包括通過引導(dǎo)使用者經(jīng) 過多個(gè)生物節(jié)律活動(dòng)階段來校準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)信號(hào)檢測(cè)參數(shù)，和在多個(gè) 階段中檢測(cè)生物節(jié)律信號(hào)。該信號(hào)檢測(cè)參數(shù)通常包括信噪比和/或過濾 特征。該信號(hào)檢測(cè)參數(shù)用于從檢測(cè)的生物節(jié)律性信號(hào)中過濾背景噪音。在一些實(shí)施方案中，生物節(jié)律活動(dòng)包括使用標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式麥克 風(fēng)檢測(cè)的呼吸。引導(dǎo)使用者進(jìn)行一定時(shí)間的吸氣、 一定時(shí)間的呼氣和任意的一定時(shí)間的屏住呼吸。該信號(hào)檢測(cè)參數(shù)通常通過(a)檢測(cè)背景 噪音加吸氣音和背景噪音加呼氣音的信號(hào)特征，和(b)使用這些信號(hào) 特征來測(cè)定凈背景噪音和/或呼氣音的信號(hào)特征進(jìn)行校準(zhǔn)。該呼氣音的 信號(hào)特征通常用于測(cè)定一個(gè)或多個(gè)信號(hào)檢測(cè)參數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，該 方法與例如上迷Gavish和Gavish等的專利和專利申請(qǐng)7>開中描述的 那些呼吸型式改變技術(shù)相結(jié)合使用。這些用于改進(jìn)呼吸信號(hào)檢測(cè)的技術(shù)能在特定的使用條件下測(cè)定每 個(gè)使用者的特定的信號(hào)檢測(cè)參數(shù)?；谑褂谜叩膫€(gè)體呼吸習(xí)慣(例如 使用者是從鼻還是從口中吸氣和呼氣、在吸氣和呼氣時(shí)使用者是否閉 合嘴唇)，該參數(shù)通常在使用者之間變化。這些技術(shù)能在日常生活的噪 音環(huán)境中動(dòng)態(tài)地測(cè)定信號(hào)檢測(cè)參數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，應(yīng)用算法基本上連續(xù)地評(píng)估信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)非 呼氣部分參數(shù)。例如，該參數(shù)可以包括非呼氣部分的持續(xù)時(shí)間或幅度。 在一個(gè)實(shí)施方案中，這些參數(shù)響應(yīng)于大多數(shù)人通常遵守的生理約束而 被測(cè)定。 一個(gè)約束反映了身體為了保持大致恒定的通氣同時(shí)將能量消 耗降到最低的自然傾向。該約束的實(shí)例是相對(duì)深呼吸(短暫地增加通
氣)之后，通常延遲隨后的呼吸。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，使用常規(guī)消費(fèi)性電子裝置的標(biāo)準(zhǔn)非 接觸式麥克風(fēng)實(shí)施本文描述的技術(shù)，所述的常規(guī)消費(fèi)性電子裝置例如電話、蜂窩式電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或便攜式數(shù)字音頻播放器， 這些可以是使用者為了其它目的已經(jīng)購買了的。對(duì)于蜂窩式電話，例 如使用者可以直接對(duì)被整合到電話體內(nèi)的麥克風(fēng)講話，或，作為替代， 使用者可以對(duì)插入到電話體內(nèi)的外置麥克風(fēng)講話。 一般而言，可以使 用被整合到消費(fèi)性電子裝置體內(nèi)，或與消費(fèi)性電子裝置主體相連(例 如有線或無線)的麥克風(fēng)。通常，通過常規(guī)的無線或有線的網(wǎng)絡(luò)，用 裝置安裝的軟件和/或在裝置所接入的中央位置處實(shí)施本文描述的技 術(shù)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，使用整合到與對(duì)象的呼吸相關(guān)氣流 流體相通(例如通過空氣或另一種氣體)的醫(yī)療設(shè)備內(nèi)的非接觸式麥 克風(fēng)實(shí)施本文描述的技術(shù)。例如，所述醫(yī)療設(shè)備可以包括呼吸罩或管， 例如氣管切開插管。對(duì)于一些應(yīng)用，呼吸罩或呼吸管是通氣機(jī)的部件，給對(duì)象的肺施 加正壓。應(yīng)用本文描述的4支術(shù)檢測(cè)通氣機(jī)的適當(dāng)性能，通常通過檢測(cè) 對(duì)象的主動(dòng)呼氣進(jìn)行。通常通過檢測(cè)表示呼氣流的低頻率的聲音，而 不是通過檢測(cè)呼吸音，來檢測(cè)主動(dòng)呼氣。(該對(duì)象中，呼吸音通常不與 呼氣相關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)楹粑敉ǔＪ艿綄?duì)象氣道的各種限制。然而， 表示呼氣流的低頻率聲音通常不受該限制的影響。)對(duì)于一些應(yīng)用，本 文描述的技術(shù)用于非接觸式監(jiān)測(cè)斷開通氣期間的呼吸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的技術(shù)用于非接觸式監(jiān)測(cè) 對(duì)象使用藥物吸入器時(shí)的呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，這種呼吸的非接觸式 監(jiān)測(cè)與例如上述Gavish和Gavish等的專利和專利申請(qǐng) 〉開中描述的 那些改變對(duì)象呼吸活動(dòng)的技術(shù)相組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的和/或上述Gavish和 Gavish等的專利和專利申請(qǐng)公開描述的那些技術(shù)用于治療患有失眠癥 的對(duì)象。有時(shí)失眠是由于障礙性呼吸例如快呼吸和淺呼吸造成的。對(duì) 于一些應(yīng)用，使用本文描述的用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)呼吸的技術(shù)，組合上述Gavish和Gavish等的專利和專利申請(qǐng)公開描述的改變對(duì)象呼吸相關(guān) 的生物節(jié)律活動(dòng)的技術(shù)來治療失眠。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的呼吸監(jiān)測(cè)技術(shù)用于檢測(cè) 睡眠障礙性呼吸，例如與睡眠呼吸暫?；驄雰衡谰C合征(SIDS)相 關(guān)的睡眠障礙性呼吸。通常，監(jiān)測(cè)呼氣期間的呼吸間的氣流。對(duì)于一 些應(yīng)用，該非接觸式呼吸監(jiān)測(cè)與例如上述Gavish和Gavish等的專利 和專利申請(qǐng)公開描述的那些改變對(duì)象呼吸活動(dòng)的技術(shù)相組合。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種用于分析對(duì)象呼 吸的方法，該方法包括使用非接觸式麥克風(fēng)，檢測(cè)呼氣流聲音，并將該聲音轉(zhuǎn)變成信號(hào)； 分析該信號(hào)以測(cè)定第一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)；和 將算法應(yīng)用于第一組的參數(shù)，以導(dǎo)出通常在信號(hào)中不能直接檢測(cè) 的第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的呼吸參數(shù)。 在一個(gè)實(shí)施方案中第 一組參數(shù)包括呼吸的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期， 第二組參數(shù)包括呼吸的吸氣時(shí)間，分析信號(hào)包括分析信號(hào)以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期，和 應(yīng)用算法包括應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)一步提供了一種用于分析對(duì)象呼 吸的方法，該方法包括檢測(cè)呼吸氣流聲音，并將該聲音轉(zhuǎn)變成信號(hào)； 引導(dǎo)使用者經(jīng)過多個(gè)呼吸階段；分析引導(dǎo)的呼吸階段中的信號(hào)，并響應(yīng)于該分析確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)；和使用具有所確定參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。 在一個(gè)實(shí)施方案中，引導(dǎo)使用者包括引導(dǎo)使用者經(jīng)過吸氣和呼氣的呼吸階段。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還提供了一種用于改變對(duì)象自然產(chǎn)
生的多階段生物節(jié)律活動(dòng)的方法，該方法包括 檢測(cè)表示多階段生物節(jié)律活動(dòng)的信號(hào)； 分析該信號(hào)以測(cè)定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)； 使用具有所述參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音； 至少部分地響應(yīng)于過濾的信號(hào)，測(cè)定有效改變對(duì)象生物節(jié)律活動(dòng)的至少一個(gè)方面的刺激輸入；和 給對(duì)象提供刺激輸入。對(duì)于一些應(yīng)用，過濾背景噪音包括頻率過濾信號(hào)。作為替代或附 加地，過濾背景噪音包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行非頻譜分析，以根據(jù)一個(gè)或多個(gè) 變量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類。在一個(gè)實(shí)施方案中，背景噪音表示不同于多階段生物節(jié)律活動(dòng)的 次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)(secondary biorhythmic activity),并且從信號(hào)中 過濾背景噪音包括從信號(hào)中過濾次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)相關(guān)的背景噪音。在一個(gè)實(shí)施方案中，多階段生物節(jié)律活動(dòng)包括對(duì)象的呼吸，并且 檢測(cè)信號(hào)包括檢測(cè)表示呼吸的信號(hào)。對(duì)于一些應(yīng)用，背景噪音包括信號(hào)的心跳相關(guān)的成分，并且從信 號(hào)中過濾背景噪音包括從信號(hào)中過濾心跳相關(guān)成分。在一個(gè)實(shí)施方案中，過濾背景噪音包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行語分析以產(chǎn)生 頻鐠。對(duì)于一些應(yīng)用，進(jìn)行語分析包括頻率過濾所述頻鐠。對(duì)于一些應(yīng)用，過濾背景噪音包括從信號(hào)中除去非頻率相關(guān)的噪 音。對(duì)于一些應(yīng)用，非頻率相關(guān)的噪音包括信號(hào)的心跳相關(guān)的成分， 并且除去非頻率相關(guān)的噪音包括從信號(hào)中除去信號(hào)的心跳相關(guān)的成 分。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)一步提供了一種用于分析對(duì)象呼吸的方法，該方法包括使用非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)； 分析該原始信號(hào)以測(cè)定第 一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)；和 將算法應(yīng)用于第一組參數(shù)，以導(dǎo)出通常在原始信號(hào)中不能直接檢測(cè)的第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，應(yīng)用算法包括將第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)參 數(shù)設(shè)置成等于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的唯象函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，笫一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè)量值，并 且分析原始信號(hào)包括整合呼吸的呼吸流聲音以測(cè)定呼吸幅度測(cè)量值。 對(duì)于一些應(yīng)用，第一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè)量值，第二組參數(shù)選自對(duì)象的通氣測(cè)量值和對(duì)象的呼吸不規(guī)則性測(cè)量值，應(yīng)用算法包 括將算法應(yīng)用于呼吸幅度測(cè)量值以導(dǎo)出所選的笫二組參數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，該方法包括分析第一和第二組參數(shù)中的至少一個(gè) 以導(dǎo)出對(duì)象的至少一個(gè)另外的呼吸相關(guān)參數(shù)，所述的呼吸相關(guān)參數(shù)選 自呼吸幅度、對(duì)象氣流的幾何特性、表示縮唇呼吸的氣流的特征、 表示放松呼吸的呼吸的特征、表示對(duì)象的肺的被動(dòng)彈性回縮的呼吸的 特征、表示用力呼吸的特征和期間對(duì)象的肺經(jīng)歷功能變化的呼吸的特 征。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng) 于笫二組參數(shù)而測(cè)定的呼吸階段進(jìn)行呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，引導(dǎo)對(duì)象 進(jìn)行呼吸包括通過引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸來治療對(duì)象的失 眠。在一個(gè)實(shí)施方案中，非接觸式麥克風(fēng)包括消費(fèi)性電子裝置的非接 觸式麥克風(fēng)，所述消費(fèi)性電子裝置能夠發(fā)揮至少一種不是便于分析對(duì) 象呼吸的功能，產(chǎn)生原始信號(hào)包括使用非接觸式麥克風(fēng)。在一個(gè)替代 實(shí)施方案中，將非接觸式麥克風(fēng)整合到與對(duì)象的呼吸相關(guān)氣流流體相 通的醫(yī)療設(shè)備中，并且產(chǎn)生原始信號(hào)包括使用該整合的非接觸式麥克 風(fēng)。例如，該醫(yī)療設(shè)備可以包括藥物吸入器，并且產(chǎn)生原始信號(hào)包括 使用整合到藥物吸入器中的非接觸式麥克風(fēng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，分析原始信號(hào)包括從原始信號(hào)中導(dǎo)出呼氣流 聲音信號(hào)，和分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定第一組參數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，該方法包括產(chǎn)生對(duì)于對(duì)象的實(shí)時(shí)指示來指示是否已檢測(cè)到呼氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一組參數(shù)包括對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸 期，分析呼氣流聲音信號(hào)包括分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期。對(duì)于一些應(yīng)用，第二組參數(shù)包括呼吸的非呼氣部分的幅 度，應(yīng)用算法包括應(yīng)用算法以導(dǎo)出呼吸的非呼氣部分的幅度。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二組參數(shù)包括對(duì)象的吸氣時(shí)間，應(yīng)用算法 包括應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括測(cè)定呼吸期和 主動(dòng)呼氣時(shí)間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的笫一函數(shù)，響應(yīng)于肯定測(cè)定(positive determination ),將吸氣時(shí)間i殳置成等于所 述差異的第二函數(shù)，響應(yīng)于否定測(cè)定(negative determination),將吸氣 時(shí)間，沒置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的笫三函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，測(cè)定包括測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間的差異 是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于所迷差異加或減20%內(nèi)的值，例如所述差異加或減10%內(nèi)的值。 對(duì)于一些應(yīng)用，第二函數(shù)包括所述差異和唯象常數(shù)的函數(shù)，響應(yīng)于肯 定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異和唯象常數(shù)的第 二函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少部分地響 應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值，例如主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10 %內(nèi)的值。對(duì)于一些應(yīng)用，第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象常數(shù)的 函數(shù)，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行^沒置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣 時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行i殳 置包括至少部分地響應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù) 來測(cè)定唯象常數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間差異的函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置吸 氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減20%內(nèi)的值，例如 所述差異加或減10%內(nèi)的值。對(duì)于一些應(yīng)用，所述函數(shù)包括所述差異 和唯象常數(shù)的函數(shù)，設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異和唯象常數(shù)的函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置吸氣時(shí)間包括至少部分地 響應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間i殳置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值，例如主動(dòng)呼氣時(shí)間 加或減10%內(nèi)的值。對(duì)于一些應(yīng)用，所述函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯 象常數(shù)的函數(shù)，設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí) 間和唯象常數(shù)的函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置吸氣時(shí)間包括至少部分地 響應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。對(duì)于 一 些應(yīng)用，該方法包括分析導(dǎo)出的吸氣時(shí)間以測(cè)定吸氣時(shí)間 期間的呼吸幅度。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)出呼氣流信號(hào)包括將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生頻鐠；和過濾所述頻鐠以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率。對(duì)于一些應(yīng)用，過濾所述頻鐠包括將范圍設(shè)置在第一頻率和第二 頻率之間，第一頻率在30到50Hz之間，第二頻率在100到200Hz之 間。對(duì)于一些應(yīng)用，過濾所述頻譜包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)交替吸氣和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸；使用非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示呼吸階段中呼吸氣流聲音的原始校準(zhǔn)信號(hào)；將原始校準(zhǔn)信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字化校準(zhǔn)信號(hào)，并對(duì)數(shù)字校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生吸氣頻譜和呼氣頻譜； 從呼氣頻譜中減去吸氣頻鐠得到凈頻譜； 通過分析凈頻譜測(cè)定笫一頻率和第二頻率；和 將范圍設(shè)置在第一和第二頻率之間。 對(duì)于一些應(yīng)用，測(cè)定第一和第二頻率包括 設(shè)置第 一頻率使得頻率小于第 一頻率的凈頻鐠第 一部分下的面積 小于凈頻譜下的總面積的第一百分率；和設(shè)置第二頻率使得頻率大于第二頻率的凈頻鐠第二部分下的面積 小于凈頻諳下的總面積的第二百分率。在一個(gè)實(shí)施方案中，從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)包括過濾原 始信號(hào)以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率。對(duì)于一些應(yīng) 用，過濾原始信號(hào)包括將范圍設(shè)置在第一頻率和第二頻率之間，笫一 頻率在30到50Hz之間，第二頻率在100到200Hz之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，分析原始信號(hào)包括設(shè)置檢測(cè)閾，導(dǎo)出呼氣流 聲音信號(hào)包括將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信號(hào)解釋為呼氣流聲 音信號(hào)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置檢測(cè)閱包括將檢測(cè)閾設(shè)置在足以減少與 功能呼吸無關(guān)的原始信號(hào)中的漂移峰的水平。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置檢 測(cè)閾包括將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù)字信號(hào)， 并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值；將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別(bin)的直方圖；將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別；在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別；將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔；和響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶的寬度設(shè)置檢測(cè)閾。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置檢測(cè)閾包括將檢測(cè)閾設(shè)置成等于最大組別的 流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括通過分析至少一個(gè)選自第一組參 數(shù)和笫二組估計(jì)參數(shù)的參數(shù)檢測(cè)睡眠障礙性呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，睡 眠障礙性呼吸包括與呼吸暫停相關(guān)的呼吸，檢測(cè)睡眠障礙性呼吸包括 檢測(cè)呼吸暫停。對(duì)于另外的應(yīng)用，睡眠障礙性呼吸包括與嬰兒幹死綜 合征(SIDS)相關(guān)的呼吸，檢測(cè)睡眠障礙性呼吸包括檢測(cè)SIDS。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還進(jìn)一步提供了用于分析對(duì)象呼吸 的方法，該方法包括產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的信號(hào)；
引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸；分析所引導(dǎo)的呼吸階段的信號(hào)，并響應(yīng)于該分析確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)；和使用具有所確定參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。 在一個(gè)實(shí)施方案中，產(chǎn)生信號(hào)包括使用非接觸式麥克風(fēng)產(chǎn)生信號(hào)。 對(duì)于一些應(yīng)用， 一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括信噪比，確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括確定信噪比。在一個(gè)實(shí)施方案中，引導(dǎo)對(duì)象包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)吸氣和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，引導(dǎo)對(duì)象包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)吸氣、呼氣和屏住呼吸的呼吸階段進(jìn)行呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括 測(cè)定背景噪音加吸氣流聲音和背景噪音加呼氣流聲音的信號(hào)特征；響應(yīng)于信號(hào)特征，測(cè)定凈背景噪音；和 響應(yīng)于凈背景噪音，確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)。 對(duì)于一些應(yīng)用， 一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括笫一頻率和第二頻率， 分析信號(hào)包括將信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生 吸氣頻i普和呼氣頻i普；從呼氣頻鐠中減去吸氣頻譜以得到凈頻i普；和通過分析凈頻i普測(cè)定第一頻率和第二頻率；和過濾背景噪音包括消除第一和第二頻率所確定的頻率范圍以外的 頻率。對(duì)于一些應(yīng)用，測(cè)定第一和第二頻率包括設(shè)置第一頻率^f吏得頻率小于第一頻率的凈頻譜第一部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的笫一百分率；和設(shè)置第二頻率使得頻率大于第二頻率的凈頻謙第二部分下的面積 小于凈頻語下的總面積的第二百分率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還進(jìn)一步提供了用于分析對(duì)象呼吸 的方法，該方法包括測(cè)定對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期；測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間 的第一函數(shù)；響應(yīng)于肯定測(cè)定，估計(jì)對(duì)象的吸氣時(shí)間等于所述差異的第二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，估計(jì)吸氣時(shí)間等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第三函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期包括產(chǎn)生表示呼吸的氣流聲音的原始信號(hào)；分析該原始信號(hào)以從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣的氣流聲音信號(hào)；和分才斤呼氣的氣流聲音信號(hào)以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期。對(duì)于一些應(yīng)用，測(cè)定包括測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間的差異 是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于所述差異加或減20%內(nèi)的值，例如所述差異加或減10%內(nèi)的值。 對(duì)于一些應(yīng)用，第二函數(shù)包括所述差異和唯象常數(shù)的函數(shù)，響應(yīng)于肯 定測(cè)定進(jìn)行設(shè)￡包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異和唯象常數(shù)的第 二函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少部分地響 應(yīng)于至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值，例如主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10 %內(nèi)的值。對(duì)于一些應(yīng)用，第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象常數(shù)的 函數(shù)，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣 時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè) 置包括至少部分地響應(yīng)于至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還提供了用于分析對(duì)象呼吸的方法， 該方法包括產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；通過以下步驟確定檢測(cè)閾 將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù)字信 號(hào)，并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值，將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖， 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別， 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別，將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔，和響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶的寬度設(shè)置檢測(cè)閾；和 通過將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信號(hào)解釋為呼氣流聲音信號(hào)而從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)。對(duì)于一些應(yīng)用，設(shè)置檢測(cè)閾包括將檢測(cè)閾設(shè)置成等于最大組別的流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了一種方法，該方法包括使用整合到通氣機(jī)內(nèi)的非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼吸氣 流聲音的信號(hào)；和分析所述信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。對(duì)于一些應(yīng)用，該方法包括分析主動(dòng)呼氣以測(cè)定通氣才幾是否適當(dāng) 地運(yùn)行。對(duì)于一些應(yīng)用，分析信號(hào)包括分析信號(hào)的低頻率成分以檢測(cè)主動(dòng) 呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，產(chǎn)生信號(hào)包括在對(duì)象斷開通氣期間產(chǎn)生信號(hào)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了一種方法，該方法包括使用整合到藥物吸入器內(nèi)的非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼 吸氣流聲音的信號(hào)；和分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。對(duì)于一些應(yīng)用，該方法包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于所 檢測(cè)到的主動(dòng)呼氣而測(cè)定的呼吸階段進(jìn)行呼吸。對(duì)于一些應(yīng)用，分析信號(hào)包括分析信號(hào)的低頻率成分以檢測(cè)主動(dòng) 呼吸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了一種方法，該方法包括選擇患有失眠癥的對(duì)象；使用非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼吸氣流聲音的信號(hào)； 分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣；和通過引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于所檢測(cè)到的主動(dòng)呼氣而測(cè) 定的呼吸階段進(jìn)行呼吸來治療失眠。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了用于分析對(duì)象呼吸的 裝置，包括非接觸式麥克風(fēng)，用于產(chǎn)生代表呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；和控制單元，用于分析原始信號(hào)以測(cè)定第一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)，和 將算法應(yīng)用于第一組參數(shù)以導(dǎo)出通常在原始信號(hào)中不能直接檢測(cè)的第二組的 一個(gè)或多個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了用于分析對(duì)象呼吸的 裝置，包括麥克風(fēng)，用于產(chǎn)生代表呼吸氣流聲音的信號(hào)； 輸出發(fā)生器；和 控制單元，用于驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸，分析所引導(dǎo)的呼吸階段中的信號(hào)，并響應(yīng)于該分析確定一個(gè) 或多個(gè)過濾參數(shù)，和使用具有所確定參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還提供了用于改變對(duì)象自然產(chǎn)生的 多階段生物節(jié)律活動(dòng)的裝置，該裝置包括傳感器，用于檢測(cè)表示多階段生物節(jié)律活動(dòng)的信號(hào)； 控制單元，用于分析信號(hào)以測(cè)定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)，
使用具有所述參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音，和 至少部分地響應(yīng)于過濾的信號(hào)，測(cè)定有效改變對(duì)象生物節(jié)律活動(dòng)的至少一個(gè)方面的刺激輸入；和 刺激器，用于向?qū)ο筇峁┐碳ぽ斎?。根?jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)一步提供了用于分析對(duì)象呼吸的 裝置，該裝置包括控制單元，用于 測(cè)定對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期；測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間 的第一函數(shù)；響應(yīng)于肯定測(cè)定，估計(jì)對(duì)象的吸氣時(shí)間等于所述差異的第二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，估計(jì)吸氣時(shí)間等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第三函數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)一步提供了用于分析對(duì)象呼吸的 裝置，該裝置包括傳感器，用于產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；和 控制單元，用于通過以下步驟確定檢測(cè)閾將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù) 字信號(hào)，并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值， 將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖， 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別， 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別， 將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔，和 響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶寬度設(shè)置檢測(cè)閾；和 通過將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信號(hào)解釋為呼氣流聲音信 號(hào)而從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，另外提供了和通氣機(jī)一起使用的裝 置，該裝置包括非接觸式麥克風(fēng)，用于整合到通氣機(jī)內(nèi)，并產(chǎn)生表示對(duì)象呼吸氣
流聲音的信號(hào)；和控制單元，用于分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，還另外提供了和藥物吸入器一起使 用的裝置，該裝置包括非接觸式麥克風(fēng)，用于整合到藥物吸入器內(nèi)，并產(chǎn)生表示對(duì)象呼 吸氣流聲音的信號(hào)；和控制單元，用于分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。 通過下列實(shí)施方案的詳細(xì)描述和附圖，將更充分地理解本發(fā)明，其中


圖1是應(yīng)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案用于使用者的基于麥克風(fēng) 的呼吸型式改變系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的圖1系統(tǒng)的示意性方塊圖；圖3是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于從原始模擬 信號(hào)確定呼吸型式的方法的流程圖；圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的圖3方法的閾計(jì)算 步驟分析的信號(hào)的示意性舉例說明；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案使用本文描述的技術(shù)記錄的 麥克風(fēng)檢測(cè)氣流的記錄、使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)記錄的相應(yīng)的胸圍記 錄的示意性舉例說明；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的麥克風(fēng)檢測(cè)的呼氣時(shí)間 和帶式測(cè)定的主動(dòng)呼氣時(shí)間之間的典型相關(guān)性，基于試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù) 與圖5中顯示的數(shù)據(jù)相似(但是不相同)；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案檢測(cè)的試驗(yàn)結(jié)果的圖；圖8是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案用于適應(yīng)性地測(cè)定 過濾頻率的方法的流程圖；和圖9A和9B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的幾種典型頻譜的示 意性舉例說明。
具體實(shí)施方式
圖l是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案應(yīng)用于使用者20的基于麥克 風(fēng)的呼吸型式改變系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10包括麥克風(fēng)22和揚(yáng)聲器 24,其通常是標(biāo)準(zhǔn)的頭戴耳機(jī)或電話的標(biāo)準(zhǔn)元件。系統(tǒng)10還包括控制 單元26，所述控制單元通過電纜或無線地與麥克風(fēng)20和揚(yáng)聲器24連 接。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)10的示意性方塊圖。 控制單元26包括放大器28、 A/D轉(zhuǎn)換器30、 CPU 32和聲音合成器 34。聲音合成器34通常用于產(chǎn)生聲調(diào)、音樂和/或合成的或錄音的口 頭信息。對(duì)于一些應(yīng)用，控制單元26包括標(biāo)準(zhǔn)的消費(fèi)性電子裝置，用軟 件編程以實(shí)施本文描述的功能。例如，控制單元26可以包括標(biāo)準(zhǔn)的或 小型的計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、"智能"電話、電話或蜂窩式電 話。作為替代，控制單元26的至少一部分功能在遠(yuǎn)程系統(tǒng)上執(zhí)行，所 述遠(yuǎn)程系統(tǒng)通過常規(guī)的無線或有線網(wǎng)絡(luò)接入本地裝置。另外作為替代， 控制單元26包括為了實(shí)施本文描述的技術(shù)而生產(chǎn)的定制的控制單元。 一般而言，為人類使用者設(shè)計(jì)的頭戴耳機(jī)內(nèi)的非接觸式標(biāo)準(zhǔn)麥 克風(fēng)可以從兩種源檢測(cè)不費(fèi)力氣的呼吸的聲音(a)聲波，通常在500 到5000Hz頻率范圍內(nèi)，在體內(nèi)產(chǎn)生并在環(huán)境中傳播，例如言語，和 (b )低頻率的聲波，反映在呼氣期間并且有時(shí)在有風(fēng)的條件下通過麥 克風(fēng)附近的氣流產(chǎn)生的紊亂。標(biāo)準(zhǔn)的麥克風(fēng)被設(shè)計(jì)成檢測(cè)言語，歸類 為第一種源(a)。言語對(duì)于使用者的特定解剖學(xué)(anatomy)而言是 特有的，通?？梢栽谑褂谜吒浇娜魏蔚胤奖粰z測(cè)，并且可以在吸氣 和/或呼氣過程中產(chǎn)生。第二種源(b)的聲音通常祐J人為是應(yīng)該最小 化的噪音(參見，例如，Plice的美國專利4，887，693，其通過引用并入 本文)。該聲音與使用者的特定解剖學(xué)無關(guān)，通常僅僅受呼氣的限制， 并且如果將麥克風(fēng)放置在氣流的通道中，通?？梢员粰z測(cè)。圖3是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于從原始模擬 信號(hào)確定呼吸型式的方法的流程圖。在放大步驟IOO,放大器28將麥
克風(fēng)22產(chǎn)生的原始模擬信號(hào)放大，并且在數(shù)字化步驟102, A/D轉(zhuǎn)換 器30將放大的信號(hào)數(shù)字化。在緩沖步驟104,控制羊元26緩沖數(shù)字 信號(hào)。響應(yīng)于檢測(cè)過程的需要，確定緩沖量。例如，如果需要每t秒 進(jìn)行下文描述的i普分析，并且如果以取樣速率f對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，那 么緩沖應(yīng)該通常足夠大以致于至少容納txf個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在過濾步驟106,控制單元26周期性地對(duì)緩沖的數(shù)據(jù)進(jìn)行_潛分 析，例如，每0.05到l秒(例如每0.1秒)。控制單元26通常采用離 散傅立葉變換(DET)進(jìn)行譜分析，在最小頻率(fmin)和最大頻率 (fmax)之間的頻率范圍內(nèi)操作。通?；邴溈孙L(fēng)22的特性和特定 應(yīng)用測(cè)定最小和最大頻率。 一般而言，設(shè)定最大頻率使得通過與呼氣 流無關(guān)的聲音支配頻率高于最大頻率時(shí)的頻鐠能。設(shè)定最小頻率通常 使得環(huán)境氣流例如風(fēng)支配頻率低于最小頻率時(shí)的頻鐠能。通常，在過 濾步驟106，控制單元26消除低于頻率fl和高于頻率O的頻率，其 中fl高于最小頻率fmin，并且f2低于最大頻率fmax。對(duì)于一些應(yīng)用， 控制單元26通過下文描述的適應(yīng)性最優(yōu)化技術(shù)測(cè)定fl和O，參照?qǐng)D 8、 9A和9B。作為替代，fl和O是預(yù)先選擇的(在此情況下，過濾 是非適應(yīng)性的)。通常，fl在約30到約50Hz之間，O在約100到約 200Hz之間。在頻譜整合步驟108，控制單元26整合頻譜能，并且，通常， 在移動(dòng)平均計(jì)算步驟110，使用移動(dòng)平均計(jì)算將信號(hào)變平滑。所得的 短暫的(即非頻鐠的)信號(hào)表示麥克風(fēng)檢測(cè)的呼氣流?？刂茊卧?a) 在緩沖步驟112緩沖該信號(hào)，和(b )在呼氣流檢測(cè)步驟114分析該信 號(hào)，下文對(duì)這兩種情況進(jìn)行描述。在緩沖步驟112,控制單元26緩沖在N最近期呼吸期檢測(cè)的暫 時(shí)信號(hào)。通過型式參數(shù)測(cè)定N，以保證數(shù)據(jù)分布足以用于閾測(cè)定。例 如可以選擇N以包含至少5個(gè)檢測(cè)的呼吸期，如下文中圖4A所示。在閣計(jì)算步驟116，使用緩沖步驟112儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，控制單元 26以選定的時(shí)間間隔計(jì)算檢測(cè)閾，通常，使用下文參照?qǐng)D4A和4B 描述的技術(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，將檢測(cè)閾設(shè)置成等于(a)使用下文參照
圖4A和4B描述的技術(shù)確定的閾和(b)如下文所述在步驟118確定 的第二閾中的較大值。在呼氣流檢測(cè)步驟U4，控制單元26通過相對(duì) 于檢測(cè)閾分析麥克風(fēng)檢測(cè)的氣流來檢測(cè)與呼氣相關(guān)的氣流的開始和停 止?？刂茊卧獙⑿盘?hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的氣流解釋為呼氣，將信號(hào)強(qiáng)度 小于檢測(cè)閾的氣流解釋為背景噪音。對(duì)于一些應(yīng)用，在呼氣流檢測(cè)步驟114，控制單元26產(chǎn)生對(duì)于 使用者20的實(shí)時(shí)指示，表明已經(jīng)檢測(cè)到呼氣。對(duì)于一些應(yīng)用，該指示 幫助使用者20最優(yōu)化麥克風(fēng)22的定位。作為替代或附加地，如果經(jīng) 過一段時(shí)間而沒有檢測(cè)到呼吸信號(hào)，那么控制單元26通知^f吏用者20 應(yīng)當(dāng)重新定位麥克風(fēng)22。在型式測(cè)定步驟118，控制單元26測(cè)定呼吸型式參數(shù)，例如下 文參照?qǐng)D5、 6和7所描述的。為了測(cè)定這些參數(shù)，需要具有足夠大數(shù) 目的近期呼吸數(shù)據(jù)點(diǎn)來處理，并且這些數(shù)據(jù)點(diǎn)在緩沖步驟112中進(jìn)行 儲(chǔ)存，例如，如果需要具有代表5次呼吸的呼吸數(shù)據(jù)，以及如果最近 期的5次呼吸用了 45秒并在10Hz取樣，那么該緩沖應(yīng)該通常包含至 少450個(gè)點(diǎn)。(可以使用本領(lǐng)域公知的數(shù)據(jù)處理技術(shù)來減少該數(shù)目)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在上文描述的閾計(jì)算步驟116中，根據(jù)預(yù) 先確定的規(guī)則，使用笫二閾減少或消除漂移峰，所述漂移峰不能與功 能呼吸相關(guān)。例如，可以使用第二閾在與使用者相關(guān)的某些記錄信號(hào) 中辨別漂移峰(a)講話(而不是呼吸)，或(b)由于姿勢(shì)的變化引 起的呼氣，由此促使氣體離開肺(不是作為功能呼吸循環(huán)的一部分)。適當(dāng)?shù)?，控制單?6可以確定并^f吏用 一個(gè)或多個(gè)第二閾，通過 (a)確定響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)與之前l(fā)到5個(gè)呼吸相關(guān)的值的第二閾(例 如，將第二閾設(shè)置為n倍于與呼吸相關(guān)的平均呼吸量)，(b)比較相應(yīng) 的當(dāng)前記錄的呼吸數(shù)據(jù)參數(shù)和第二閾，和(c)如果相應(yīng)的參數(shù)沒有超 過第二閾，則認(rèn)為當(dāng)前記錄的呼吸數(shù)據(jù)表示真實(shí)的功能呼吸，對(duì)于一 些應(yīng)用，控制單元26在型式測(cè)定步驟118測(cè)定第二閾值(例如通過取 最近期的平均流動(dòng)幅度的百分率，例如20%，如呼吸型,式和/或一系列 呼吸中所反映的)。 現(xiàn)在參照?qǐng)D4A和4B，所述圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施方案的閾計(jì)算步驟116(圖3)中分析的信號(hào)的示意性舉例說明。圖 4A顯示在緩沖步驟112中儲(chǔ)存的數(shù)字化麥克風(fēng)信號(hào)在20秒周期內(nèi)的 跡線160。將跡線160轉(zhuǎn)換成直方圖170，如圖4B所示。通常，通過 將直方圖170的組別寬度設(shè)置成等于使得至少一個(gè)組別具有至少是閾 值點(diǎn)數(shù)n例如約20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的最小值。通常，設(shè)置組別寬度使得所迷 組別的最小或接近最小的數(shù)目具有至少是閾值點(diǎn)數(shù)。根據(jù)設(shè)置組別寬度的第一種方法，控制單元26將初始的、轉(zhuǎn)變 的組別寬度設(shè)置成低值，通常為1?？刂茊卧?jì)算每個(gè)所得組別的點(diǎn) 數(shù)。如果所有組別的點(diǎn)數(shù)都少于n,那么控制單元增加轉(zhuǎn)變組別寬度， 通常增加1,并且該方法循環(huán)回到前面的計(jì)算步驟。另一方面，如果 任何一個(gè)組別具有至少n個(gè)點(diǎn)，那么控制單元將指定具有最大點(diǎn)數(shù)M 的組別為最大組別172。根據(jù)設(shè)置組別寬度的第二種方法，控制單元26將連續(xù)-漸近法 (successive-approximation procedure )應(yīng)用于跡線160的數(shù)據(jù)。控制 單元?jiǎng)?chuàng)建流動(dòng)數(shù)據(jù)范圍在0到F之間的單個(gè)組別的初始的、轉(zhuǎn)變的直 方圖，其中F是跡線160的最大流動(dòng)值?？刂茊卧獙⒘鲃?dòng)數(shù)據(jù)范圍劃 分成兩個(gè)相等的流動(dòng)間隔(1)從0到F/2和(2 )從F/2到F?？刂?單元選擇含有較大點(diǎn)數(shù)的流動(dòng)間隔，并將所選的流動(dòng)間隔中的點(diǎn)數(shù)與 n比較。如果所選的流動(dòng)間隔中的點(diǎn)數(shù)大于或等于n,那么該方法返回 到上述的將所選流動(dòng)間隔劃分成兩個(gè)流動(dòng)間隔的劃分步驟。另 一方面， 如果所選的流動(dòng)間隔中的點(diǎn)數(shù)小于n，那么控制單元通常逆轉(zhuǎn)最近的 劃分，導(dǎo)致具有M點(diǎn)的流動(dòng)間隔，其中M大于或等于n?？刂茊卧?使用所得的流動(dòng)間隔作為直方圖170的組別寬度。控制單元指定具有 最大點(diǎn)數(shù)M的直方圖170的組別作為最大組別172。最大組別172具有B的流動(dòng)值(y-軸)。流動(dòng)值B通常對(duì)應(yīng)于信 號(hào)背景噪音的平均流動(dòng)。通常，控制單元26在點(diǎn)數(shù)最接近M/2的最 大組別172相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別176和178,并將噪音帶180的寬 度W設(shè)置成等于組別176和178之間的流動(dòng)間隔。(不使用所述的M/2, 而是對(duì)于一些應(yīng)用，使用M/k值，其中k通常在1.5到4之間。)控制 單元通常將檢測(cè)閾182設(shè)置成等于(a) B加(b) W和常數(shù)的乘積， 例如，等于B加W的整數(shù)倍，例如B + 2W。通常，控制單元26基本 上連續(xù)地測(cè)定檢測(cè)閾182，導(dǎo)致適應(yīng)性的檢測(cè)過程?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，其是使用本文描述的技術(shù)記錄的麥克風(fēng)檢測(cè)氣流 的記錄250，和使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)記錄的胸圍的相應(yīng)記錄252的 示意性舉例說明。同時(shí)記錄同一個(gè)使用者的麥克風(fēng)檢測(cè)記錄250和胸 圍記錄252。在參照上述圖3的過濾步驟106,分別使用30Hz和150Hz 的頻率fl和O過濾麥克風(fēng)檢測(cè)的記錄250。 <吏用與上述Gavish的美 國專利5,423,328和6,090,037中描述的帶式傳感器相似的帶式傳感器 記錄胸圍記錄252。由于該帶式傳感器產(chǎn)生呼吸階段的高精確測(cè)量， 因此胸圍記錄252作為使用本文描述的技術(shù)測(cè)定基于麥克風(fēng)的呼吸階 段測(cè)定的精確度的對(duì)照。胸圍記錄252清楚地顯示所有正常呼吸階段吸氣和呼氣，包 括主動(dòng)呼氣和呼氣后暫停。使用最小-最大分析來分析胸圍記錄252以 導(dǎo)出吸氣時(shí)間Tin、呼吸期T、呼氣時(shí)間Tex = T-Tin，主動(dòng)呼氣時(shí)間Tax 和呼吸幅度A,例如上述美國專利5,800,337中所描迷。相比之下，麥克風(fēng)檢測(cè)的記錄250僅僅顯示呼吸的主動(dòng)呼氣階 段。至少吸氣時(shí)間的估計(jì)是某些應(yīng)用(包括通過產(chǎn)生例如上述Gavish 和Gavish等的專利和專利申請(qǐng)公開中描述的吸氣和呼氣相關(guān)的引導(dǎo) 聲調(diào)的呼吸型式改變)所需要的。參照?qǐng)D6，其顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，使用圖5的數(shù)據(jù)，麥 克風(fēng)檢測(cè)的呼氣時(shí)間Tf和帶式測(cè)定的主動(dòng)呼氣時(shí)間T^之間的典型相 關(guān)性。Tf和T^之間的相關(guān)性，如使用線性回歸測(cè)定的，是r-0.98， 斜率0.97±0.05 (期望1)并且截距幾乎是零(期望0 )。時(shí)間精確度是 0.22秒，其中0.14秒是在10Hz采樣速率下檢測(cè)時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)誤差。 發(fā)現(xiàn)麥克風(fēng)檢測(cè)的和帶式測(cè)定的呼吸期具有相似的相關(guān)性(數(shù)據(jù)沒有 顯示)。這些數(shù)據(jù)表明麥克風(fēng)檢測(cè)的參數(shù)與帶式傳感器檢測(cè)的那些是可 比的。
再次參照?qǐng)D5。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了使用麥克風(fēng) 檢測(cè)的主動(dòng)呼氣時(shí)間Tf和呼吸期T (連續(xù)呼吸之間的時(shí)間)估計(jì)吸氣 時(shí)間Tw的方法。該方法通常用于實(shí)施型式測(cè)定步驟118，如上文參照 圖3所述。記錄250反映的氣流信號(hào)通常對(duì)應(yīng)于呼氣期間胸圍記錄252 的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(具有相反符號(hào))，這是由于氣流是胸圍所示的肺體積的時(shí) 間導(dǎo)數(shù)。本發(fā)明人觀察到不費(fèi)力的呼吸通?？梢员憩F(xiàn)為下列兩種型式之第一種型式260,其中主動(dòng)呼氣Tax結(jié)束通常發(fā)生在隨后的吸氣 Tin開始的相同時(shí)間處。對(duì)于該型式，使用下述通式估計(jì)Tinf:T,T-Tf (1)對(duì)于一些應(yīng)用，1W設(shè)置成T-Tf的函數(shù)。例如，Tinf可以設(shè)置成T-Tf 和約0.8到約1.2,例如約0.95到約1.05之間的常數(shù)的乘積。作為替代，Tw可以設(shè)置成T-Tf和該值的總和，其中該值是正的或負(fù)的。對(duì)于一些應(yīng)用，IWi殳置成等于T-Tf加或減20%內(nèi)，例如加或減10%內(nèi)。 對(duì)于一些應(yīng)用，Tw設(shè)置成T-Tf的唯象函數(shù)，或使用本文描述的技術(shù) 檢測(cè)的其它呼吸相關(guān)參數(shù)的唯象函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，至少部分地響 應(yīng)于至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)常數(shù)。第二種型式262，其中主動(dòng)呼氣Tax結(jié)束之后發(fā)生沒有胸部運(yùn)動(dòng)的階段Tp，所述沒有胸部運(yùn)動(dòng)的階段Tp之后開始隨后的吸氣Tin。對(duì)于該型式，通常使用下述通式估計(jì)Tinf:Tinf=Tf (2)對(duì)于一些應(yīng)用，Tinf設(shè)置成Tf的函數(shù)。例如，Tinf可以設(shè)置成Tf和約0.8到約1.2,例如約0.95到約1.05之間的常數(shù)的乘積。作為替代， Tw可以設(shè)置成Tf和該值的總和，其中該值是正的或負(fù)的。對(duì)于一些 應(yīng)用，Tinfi殳置成等于Tf加或減20。/。內(nèi)，例如加或減10%內(nèi)。對(duì)于一 些應(yīng)用，Tinf設(shè)置成Tf的唯象函數(shù)，或使用本文描述的技術(shù)檢測(cè)的其 它呼吸相關(guān)參數(shù)的唯象函數(shù)。對(duì)于一些應(yīng)用，至少部分地響應(yīng)于至少
一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)常數(shù)。本發(fā)明人觀察到第一種型式260中，主動(dòng)呼氣時(shí)間T^的持續(xù)時(shí) 間通常大于吸氣時(shí)間Tin的持續(xù)時(shí)間，有時(shí)至多為5倍。相比之下，在 第二種型式262中，Tm通常與Tin的持續(xù)時(shí)間相似。本發(fā)明人觀察到 當(dāng)使用者進(jìn)行例如稱為自然療法的縮唇呼吸即通過縮窄嘴唇之間的間 隙人為地延長呼氣的動(dòng)作時(shí)，通常得到被第一種型式260，第二種型 式262反映了與吸氣和呼氣開始時(shí)的氣流匹配的一般自然傾向。 通式(1)和(2)可以組合并通過下述算法表示 If T-Tf 2 Tfthen Tinf = T-Tf elseTinf-Tf (3) 如上所述，對(duì)于一些應(yīng)用，根據(jù)條件評(píng)估，將Tinf設(shè)置成T-Tf或Tf 函數(shù)。作為替代或附加地，由該算法評(píng)估的條件是如果T-Tf2Tf 函數(shù)。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案檢測(cè)的試驗(yàn)結(jié)果的圖。該圖顯 示用隨機(jī)選自10位不同使用者(每位使用者3次呼吸)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 點(diǎn)的應(yīng)用算法(3)計(jì)算的麥克風(fēng)檢測(cè)的Tinf (y-軸)與用帶式傳感器 檢測(cè)的Tin ( x-軸)之間的關(guān)系。Tinf和Tin的相關(guān)性，如使用線性回歸 測(cè)定的，是r = 0.82，斜率0.97±0.13 (期望1)并且截距幾乎是零(期 望0 )。時(shí)間精確度是0.54秒，其中0.14秒是在10Hz采樣速率下檢測(cè) 時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)誤差。該誤差表示2.1秒的平均吸氣時(shí)間Th的約25 %,和6.9秒的平均呼吸期T的約7.8%。這些結(jié)果通常足夠精確用于 通過產(chǎn)生引導(dǎo)聲調(diào)改變呼吸型式的目的。應(yīng)用算法(3)和帶式傳感器 發(fā)現(xiàn)的參數(shù)之間的接近一致的斜率表明該差異歸因于隨機(jī)數(shù)據(jù)的分 散。在一個(gè)實(shí)施方案(通常在呼吸型式改變過程中)中，通過在多個(gè) 呼吸循環(huán)中檢測(cè)的T值的平均和/或通過在多個(gè)呼吸循環(huán)中檢測(cè)的Tinf 值的平均將該分散降低至可接受的水平。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方案中，由麥克風(fēng)檢測(cè)的氣流導(dǎo)出另外的 呼吸參數(shù)。該氣流可以表示為Y (i，t)，其中Y是氣流幅度，i是呼吸 次數(shù)，t是從呼吸i開始到呼吸i結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間。另外的呼吸參數(shù)包括 呼吸幅度，由單次呼吸的綜合氣流表示，以下式給出<formula>formula see original document page 47</formula>綜合氣流表示第i次呼吸的呼吸深度。(作為替代，呼吸幅度由 適當(dāng)時(shí)間間隔內(nèi)的Y (i,t)的最大值表示。 利用矩的氣流型式的幾何特性，以下式給出2 <formula>formula see original document page 47</formula>其中S (地，七) t)t ，和(b) n是矩順序。例如，如果n = 0、 1、 2或3，那么總和分別對(duì)應(yīng)于(a)積分 面積，(b)定義為0， (c)氣流型式變化，和(d)氣流型式的不對(duì)稱 性。對(duì)于一些應(yīng)用，測(cè)定呼吸幅度，如上所述，以及從呼吸幅度導(dǎo) 出至少一個(gè)另外的參數(shù)。例如，另外的參數(shù)可以是(a)通氣檢測(cè)(每 單位時(shí)間的氣體量)，例如呼吸幅度和呼吸期的乘積，或(b)呼吸不 規(guī)則性的檢測(cè)，例如呼吸幅度的相對(duì)波動(dòng)(例如n次最后呼吸幅度值 的標(biāo)準(zhǔn)偏差，除以呼吸幅度的平均值)。呼吸不規(guī)則性通常在緊張時(shí)和 一些疾病中增加。對(duì)于一些應(yīng)用，例如通過適合生理基本原理的數(shù)學(xué) 模型檢測(cè)氣流的其它特征，例如 對(duì)應(yīng)于均勻呼氣的平方脈沖，其表現(xiàn)縮唇呼吸的特征； 快速升高但逐步降低的氣流之后的呼氣后暫停，其表現(xiàn)放松呼吸 的特征；或 表現(xiàn)出對(duì)抗氣道阻力的被動(dòng)的肺彈性回縮特征的指數(shù)衰減。
對(duì)于一些應(yīng)用，分析氣流以檢測(cè)用力呼吸的特征。對(duì)于一些應(yīng) 用，分析氣流以檢測(cè)肺經(jīng)歷功能改變期間的呼吸特征，例如當(dāng)對(duì)象患 有哮喘、肺氣腫或在呼氣期間小氣道萎陷的其它病癥(不能表現(xiàn)為簡 單的彈性回縮)。圖8是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案適應(yīng)性地測(cè)定過濾 頻率的方法的流程圖。對(duì)于一些應(yīng)用，當(dāng)系統(tǒng)IO用于呼吸型式改變時(shí)， 控制單元26使用該方法以測(cè)定過濾頻率fl和f2,如上參照?qǐng)D3的過 濾步驟106所述。通常，當(dāng)打開系統(tǒng)10時(shí)，或當(dāng)在預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)檢 測(cè)不到氣流時(shí)，控制單元26自動(dòng)地進(jìn)入節(jié)拍式操作模式。在該操作模 式中，在階段指示產(chǎn)生步驟300， CPU32交替地產(chǎn)生吸氣和呼氣階段 指示。例如，CPU32可以產(chǎn)生約l到約5秒之間例如約2秒的每個(gè)吸 氣階段指示，和約2到約10秒之間例如約4秒的每個(gè)呼氣階段指示。 CPU 32通常產(chǎn)生每個(gè)階段約5到約10次。在引導(dǎo)使用者步驟302,響應(yīng)于階段指示，聲音合成器34產(chǎn)生 聲調(diào)和/或口頭信息來引導(dǎo)使用者20使呼吸與吸氣和呼氣階段同步。 在氣流檢測(cè)步驟304，麥克風(fēng)22檢測(cè)所得的使用者產(chǎn)生的氣流。在放 大和數(shù)字化步驟306,放大器28放大該信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器30將放大 的信號(hào)數(shù)字化。在緩沖和標(biāo)記步驟308，控制單元26緩沖數(shù)字信號(hào)并 用記錄信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的階段指示來標(biāo)記緩沖的信號(hào)。在過濾步驟310，控制單元26周期性地對(duì)緩沖的數(shù)據(jù)進(jìn)行鐠分 析，例如每0.1秒?？刂茊卧?6通常使用DFT進(jìn)行鐠分析，在fmin 和fmax之間的頻率范圍內(nèi)操作，如上參照?qǐng)D3的過濾步驟106所述。 控制單元26消除小于fmin且大于fmax的頻率。在頻譜整合步驟312, 控制單元26整合分別在吸氣階段和呼氣階段儲(chǔ)存的信號(hào)的單獨(dú)頻鐠 的能量，并通常在移動(dòng)平均計(jì)算步驟314使用移動(dòng)平均計(jì)算使信號(hào)平 滑。分別在吸氣緩沖步驟316和呼氣緩沖步驟318，單獨(dú)地緩沖所得 的吸氣和呼氣頻i瞽。參照?qǐng)D9A和9B，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的幾個(gè)典型頻 鐠的示意性舉例說明。圖9A顯示典型吸氣頻諳350和典型呼氣頻譜352。在頻語相減步驟320 (圖8 )，控制單元26從呼氣頻譜352減去 吸氣頻譜350得到凈頻語354，如圖9B所示，其與呼氣流聲音相關(guān)。 控制單元26通常使得在所選數(shù)目的引導(dǎo)呼吸內(nèi)的凈頻鐠352平均化。 在參數(shù)計(jì)算步驟322，控制單元26計(jì)算凈頻譜352的參數(shù)，包括fl 和f2，如上參照?qǐng)D3的過濾步驟106所述。在過濾步驟106使用所得 的參數(shù)，如上參照?qǐng)D3所述。對(duì)于一些應(yīng)用，將fl設(shè)置成使得凈頻語 354下fl向左的面積是凈頻i普354下總面積的rl。/。(例如10% )的值， 并且將f2設(shè)置成使得凈頻譜354下f2向右的面積是凈頻譜354下總 面積的r2% (例如10% )的值。適當(dāng)?shù)?，rl可以等于或不等于r2。 作為替代或附加地，控制單元26導(dǎo)出在圖3的過濾步驟106中用于過 濾的凈頻譜354的其它參數(shù)。再次參照?qǐng)D1 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，麥克風(fēng)22被整合 到與使用者20的呼吸相關(guān)氣流流體相通(例如通過空氣或另外的氣 體)的醫(yī)療設(shè)備中。例如，該醫(yī)療設(shè)備可以包括呼吸罩或管例如氣管 切開插管。對(duì)于一些應(yīng)用，呼吸罩或管是向使用者20的肺施加正壓的 通氣機(jī)的部件。本文描述的技術(shù)用于檢測(cè)通氣機(jī)的適當(dāng)性能，通常通 過檢測(cè)使用者的主動(dòng)呼氣進(jìn)行。通常通過檢測(cè)表示呼氣流的低頻率聲 音檢測(cè)主動(dòng)呼氣，而不是通過檢測(cè)呼吸聲音。(在該對(duì)象中，呼吸聲音 通常不與呼氣相關(guān)，這是由于呼吸聲音通常受到對(duì)象氣道的各種收縮的影響。然而，表示呼氣流的低頻率聲音通常不受這種收縮的影響。) 對(duì)于一些應(yīng)用，本文描述的技術(shù)用于非接觸式監(jiān)測(cè)斷開通氣時(shí)的呼吸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的技術(shù)用于非接觸式監(jiān) 測(cè)對(duì)象使用藥物吸入器時(shí)的呼吸。通常，麥克風(fēng)22和任選的系統(tǒng)10 的其它部件被整合到藥物吸入器中。對(duì)于一些應(yīng)用，該非接觸式呼吸 監(jiān)測(cè)與改變對(duì)象呼吸活動(dòng)的技術(shù)例如上述的Gavish和Gavish等的專 利和專利申請(qǐng)公開中描述的技術(shù)相組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文和/或上述的Gavish和Gavish 等的專利和專利申請(qǐng)公開中描述的技術(shù)用于治療患有失眠癥的對(duì)象。 失眠有時(shí)是障礙性呼吸例如快呼吸和淺呼吸引起的。對(duì)于一些應(yīng)用，
使用本文所描述的用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)呼吸的技術(shù)，結(jié)合改變上述的Gavish和Gavish等的專利和專利申請(qǐng)〃>開中描述的對(duì)象的呼吸相關(guān) 的生物節(jié)律活動(dòng)的技術(shù)來治療失眠。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的呼吸監(jiān)測(cè)技術(shù)用于檢 測(cè)睡眠障礙性呼吸，例如與睡眠呼吸暫?；驄雰衡谰C合征(SIDS) 相關(guān)的睡眠障礙性呼吸。通常，監(jiān)測(cè)呼氣期間的呼吸間的氣流。對(duì)于 一些應(yīng)用，這種非接觸式呼吸監(jiān)測(cè)與例如上述Gavish和Gavish等的 專利和專利申請(qǐng)公開描述的那些改變對(duì)象呼吸活動(dòng)的技術(shù)相組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本文描述的技術(shù)與改變使用者20 的生物節(jié)律活動(dòng)的技術(shù)組合使用。通常，該生物節(jié)律活動(dòng)包括呼吸。引導(dǎo)使用者進(jìn)行一段時(shí)間的吸氣、 一段時(shí)間的呼氣和任選的一段時(shí)間 的屏住呼吸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了改變對(duì)象自然產(chǎn)生的多階 段生物節(jié)律活動(dòng)例如對(duì)象的呼吸的方法。該方法包括檢測(cè)表示多階段 生物節(jié)律活動(dòng)的信號(hào)和分析該信號(hào)以確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)。使用 濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。至少部分地響應(yīng)于過濾的信號(hào)，測(cè)定刺 激輸入，例如聽覺和/或視覺刺激輸入，所迷刺激輸入有效地改變對(duì)象 生物節(jié)律活動(dòng)的至少一個(gè)方面，并向?qū)ο筇峁┐碳ぽ斎?。?duì)于一些應(yīng)用，背景噪音表示不同于多階段生物節(jié)律活動(dòng)的次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)， 并且從信號(hào)中過濾該次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)相關(guān)的背景噪音。對(duì)于一些應(yīng)用，通過頻率過濾信號(hào)而從信號(hào)中過濾背景噪音。 作為替代或附加地，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析以過濾信號(hào)來產(chǎn)生頻鐠。 例如，可以頻率過濾所述頻譜。進(jìn)一步作為替代，對(duì)信號(hào)進(jìn)行非頻鐠 分析，以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)變量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類。對(duì)于一些應(yīng)用，過濾背景噪音以從信號(hào)中除去非頻率相關(guān)的噪 音，通常用于消除與測(cè)定刺激輸入無關(guān)的部分信號(hào)。例如，呼吸相關(guān) 的信號(hào)(例如使用帶式傳感器監(jiān)測(cè)的)可以包括心跳相關(guān)的成分，所 述心跳相關(guān)的成分是相對(duì)于信號(hào)的呼吸相關(guān)成分的噪音。通常使用非 頻率相關(guān)的過濾，從信號(hào)中消除該心跳相關(guān)的成分，例如通過辨別心
跳特征的小峰并將其從信號(hào)中除去。適當(dāng)?shù)?，結(jié)合上述的Gavish和Gavish等的專利和專利申請(qǐng)公 開中描述的技術(shù)實(shí)施本文描述的技術(shù)。雖然本文一般性地將節(jié)拍性刺激和/或其它的引導(dǎo)描述為包括 音頻聲調(diào)和/或口頭信息，但是這種刺激和引導(dǎo)還可以具有另外的形 式，例如視覺展示圖，例如文本信息(例如，"吸氣"和"呼氣")，和/ 或動(dòng)態(tài)地改變圖像特征，，例如顏色和形式。在這些情況下，用適當(dāng)?shù)?輸出發(fā)生器代替聲音合成器34和揚(yáng)聲器24。作為替代，聲音合成器 34僅僅產(chǎn)生口頭引導(dǎo)信息，而不是聲調(diào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于本文上述具體顯示 和描述的那些。而且，本發(fā)明的范圍包括本文上述的各種特征的組 合和亞組合，以及其不屬于現(xiàn)有技術(shù)的變化方案和變型，這些都是 本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了前述說明之后能夠想到的。
權(quán)利要求
1.一種用于分析對(duì)象呼吸的方法，該方法包括使用非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；分析該原始信號(hào)以測(cè)定第一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)；和將算法應(yīng)用于第一組的參數(shù)，以導(dǎo)出通常在原始信號(hào)中不能直接檢測(cè)的第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中應(yīng)用算法包括將第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的參數(shù)設(shè)置成等于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的唯象函數(shù)。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中第一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè)量 值，并且其中分析原始信號(hào)包括整合呼吸的呼吸氣流聲音以測(cè)定呼吸 幅度測(cè)量值。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中第一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè)量值， 其中第二組參數(shù)選自對(duì)象的通氣測(cè)量值和對(duì)象的呼吸不規(guī)則性 測(cè)量值，和其中應(yīng)用算法包括將算法應(yīng)用于呼吸幅度測(cè)量值以導(dǎo)出所選的第 二組參數(shù)。
5. 權(quán)利要求l的方法，包括分析第一和第二組參數(shù)中的至少一個(gè) 以導(dǎo)出對(duì)象的至少一個(gè)另外的呼吸相關(guān)參數(shù)，所述的呼吸相關(guān)參數(shù)選 自呼吸幅度、對(duì)象氣流的幾何特性、表示縮唇呼吸的氣流的特征、 表示放松呼吸的呼吸的特征、表示對(duì)象的肺的被動(dòng)彈性回縮的呼吸的 特征、用力呼吸的特征和期間對(duì)象的肺經(jīng)歷功能變化的呼吸的特征。
6. 權(quán)利要求l的方法，包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于第 二組參數(shù)測(cè)定的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中引導(dǎo)對(duì)象進(jìn)行呼吸包括通過引導(dǎo)對(duì)象 以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸來治療對(duì)象的失眠。
8. 權(quán)利要求l的方法，其中非接觸式麥克風(fēng)包括消費(fèi)性電子裝置 的非接觸式麥克風(fēng)，所述消費(fèi)性電子裝置能夠發(fā)揮至少一種不是便于 分析對(duì)象呼吸的功能，并且其中產(chǎn)生原始信號(hào)包括使用該非接觸式麥 克風(fēng)。
9. 權(quán)利要求l的方法，其中將非接觸式麥克風(fēng)整合到與對(duì)象的呼 吸相關(guān)氣流流體相通的醫(yī)療設(shè)備中，并且其中產(chǎn)生原始信號(hào)包括使用 該整合的非接觸式麥克風(fēng)。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中醫(yī)療設(shè)備包括藥物吸入器，并且其 中產(chǎn)生原始信號(hào)包括使用整合到藥物吸入器中的非接觸式麥克風(fēng)。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中分析原始信號(hào)包括從原始信號(hào)導(dǎo)出 呼氣流聲音信號(hào)，并分析該呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定第一組參數(shù)。
12. 權(quán)利要求ll的方法，包括產(chǎn)生指示是否已檢測(cè)到呼吸的對(duì)于 對(duì)象的實(shí)時(shí)指示。
13. 權(quán)利要求ll的方法，其中第一組參數(shù)包括對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí) 間和呼吸期，并且其中分析呼氣流聲音信號(hào)包括分析呼氣流聲音信號(hào) 以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期。
14. 權(quán)利要求13的方法，其中第二組參數(shù)包括呼吸的非呼氣部分 的幅度，并且其中應(yīng)用算法包括應(yīng)用算法以導(dǎo)出呼吸的非呼氣部分的 幅度。
15. 權(quán)利要求13的方法，其中笫二組參數(shù)包括對(duì)象的吸氣時(shí)間， 并且其中應(yīng)用算法包括應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括 測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第一函數(shù)；響應(yīng)于肯定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異的第二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第三函數(shù)。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中測(cè)定包括測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí) 間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。
18. 權(quán)利要求16的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減20 %內(nèi)的值。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間i殳置成等于所述差異加或減10%內(nèi)的值。
20. 權(quán)利要求16的方法，其中第二函數(shù)包括所述差異和唯象常數(shù) 的函數(shù)，并且其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等 于所述差異和唯象常數(shù)的第二函數(shù)。
21. 權(quán)利要求20的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少 部分地響應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象 常數(shù)。
22. 權(quán)利要求16的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
23. 權(quán)利要求22的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間i殳置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
24. 權(quán)利要求16的方法，其中第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象 常數(shù)的函數(shù)，并且其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于主動(dòng)吸氣時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。
25. 權(quán)利要求24的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少 部分地響應(yīng)于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象 常數(shù)。
26. 權(quán)利要求15的方法，其中應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間差異的函數(shù)。
27. 權(quán)利要求26的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于所述差異加或減20 %內(nèi)的值。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于所述差異加或減10 %內(nèi)的值。
29. 權(quán)利要求26的方法，其中所述函數(shù)包括所述差異和唯象常數(shù) 的函數(shù)，并且其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異 和唯象常數(shù)的函數(shù)。
30. 權(quán)利要求29的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括至少部分地響應(yīng) 于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
31. 權(quán)利要求15的方法，其中應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的函數(shù)。
32. 權(quán)利要求31的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
33. 權(quán)利要求32的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
34. 權(quán)利要求31的方法，其中所述函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象 常數(shù)的函數(shù)，并且其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng) 呼氣時(shí)間和唯象常數(shù)的函數(shù)。
35. 權(quán)利要求34的方法，其中設(shè)置吸氣時(shí)間包括至少部分地響應(yīng) 于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
36. 權(quán)利要求15的方法，包括分析所導(dǎo)出的吸氣時(shí)間以測(cè)定吸氣 時(shí)間期間的呼吸幅度。
37. 權(quán)利要求ll的方法，其中導(dǎo)出呼氣流信號(hào)包括 將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)； 對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生頻譜；和過濾所述頻語以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率。
38. 權(quán)利要求37的方法，其中過濾所述頻譜包括將所述范圍設(shè)置 在笫一頻率和第二頻率之間，所述第一頻率在30到50Hz之間，所述 第二頻率在100到200Hz之間。
39. 權(quán)利要求37的方法，其中過濾所述頻鐠包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)交替吸氣和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸； 使用非接觸式麥克風(fēng)，在呼吸階段期間產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的 原始校準(zhǔn)信號(hào)；將原始校準(zhǔn)信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字校準(zhǔn)信號(hào)，并對(duì)數(shù)字校準(zhǔn)信號(hào) 進(jìn)行i普分析以產(chǎn)生吸氣頻譜和呼氣頻i普；從呼氣頻鐠中減去吸氣頻鐠以得到凈頻鐠； 通過分析凈頻譜測(cè)定笫一頻率和第二頻率；和 將所述范圍設(shè)置在第一和第二頻率之間。
40. 權(quán)利要求39的方法，其中測(cè)定第一和笫二頻率包括設(shè)置第 一頻率使得頻率小于第 一頻率的凈頻鐠第 一部分下的面積 小于凈頻譜下的總面積的第一百分率；和設(shè)置第二頻率使得頻率大于第二頻率的凈頻譜第二部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的第二百分率。
41. 權(quán)利要求ll的方法，其中從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)包 括過濾原始信號(hào)以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率。
42. 權(quán)利要求41的方法，其中過濾原始信號(hào)包括將所述范圍設(shè)置 在第一頻率和第二頻率之間，所述第一頻率在30到50Hz之間，所述 第二頻率在100到200Hz之間。
43. 權(quán)利要求ll的方法，其中分析原始信號(hào)包括設(shè)置檢測(cè)閾，并且其中導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)包括將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信 號(hào)解釋為呼氣流聲音信號(hào)。
44. 權(quán)利要求43的方法，其中設(shè)置檢測(cè)閾包括將檢測(cè)閾設(shè)置在足 以減少與功能呼吸無關(guān)的原始信號(hào)中的漂移峰的水平。
45. 權(quán)利要求43的方法，其中設(shè)置檢測(cè)閾包括 將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù)字信號(hào)，并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值；將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖； 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別； 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別； 將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔；和 響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶的寬度設(shè)置檢測(cè)閾。
46. 權(quán)利要求45的方法，其中設(shè)置檢測(cè)閾包括將檢測(cè)閾設(shè)置成等 于最大組別的流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。
47. 權(quán)利要求1的方法，包括通過分析選自第一組參數(shù)和第二組 估計(jì)參數(shù)的至少一個(gè)參數(shù)來檢測(cè)睡眠障礙性呼吸。
48. 權(quán)利要求47的方法，其中睡眠障礙性呼吸包括與呼吸暫停相 關(guān)的呼吸，并且其中檢測(cè)睡眠障礙性呼吸包括檢測(cè)呼吸暫停。
49. 權(quán)利要求47的方法，其中睡眠障礙性呼吸包括與嬰兒猝死綜 合征(SIDS)相關(guān)的呼吸，并且其中檢測(cè)睡眠障礙性呼吸包括檢測(cè) SIDS。
50. —種用于分析對(duì)象呼吸的方法，該方法包括 產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的信號(hào)；引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸；分析所引導(dǎo)的呼吸階段中的信號(hào)，并響應(yīng)于該分析確定一個(gè)或多 個(gè)過濾參數(shù)；和使用具有所確定參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。
51. 權(quán)利要求50的方法，其中產(chǎn)生信號(hào)包括使用非接觸式麥克風(fēng) 產(chǎn)生信號(hào)。
52. 權(quán)利要求50的方法，其中一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括信噪比， 并且其中確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括確定信噪比。
53. 權(quán)利要求50的方法，其中引導(dǎo)對(duì)象包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)吸氣 和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
54. 權(quán)利要求53的方法，其中引導(dǎo)對(duì)象包括引導(dǎo)對(duì)象以吸氣、呼 氣和屏住呼吸的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
55. 權(quán)利要求53的方法，其中確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括 測(cè)定背景噪音加吸入氣流聲音和背景噪音加呼出氣流聲音的信號(hào)特征；響應(yīng)于信號(hào)特征，測(cè)定凈背景噪音；和 響應(yīng)于凈背景噪音，確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)。
56. 權(quán)利要求53的方法，其中一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括第一頻率和笫二頻率，其中分析信號(hào)包括將信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生吸氣頻語和呼氣頻i普，從呼氣頻譜中減去吸氣頻語得到凈頻語，和 通過分析所述凈頻鐠測(cè)定第一和第二頻率；和 其中過濾背景噪音包括消除第一和笫二頻率所確定的頻率范圍以 外的頻率。
57. 權(quán)利要求56的方法，其中測(cè)定第一和第二頻率包括 設(shè)置第 一頻率使得頻率小于第 一頻率的凈頻鐠第 一部分下的面積小于凈頻語下的總面積的第一百分率；和設(shè)置第二頻率^f吏得頻率大于第二頻率的凈頻鐠第二部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的第二百分率。
58. —種改變對(duì)象的自然產(chǎn)生的多階段生物節(jié)律活動(dòng)的方法，該 方法包括檢測(cè)表示多階段生物節(jié)律活動(dòng)的信號(hào)； 分析該信號(hào)以測(cè)定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)； 使用具有所述參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音； 至少部分地響應(yīng)于過濾的信號(hào)，測(cè)定有效改變對(duì)象生物節(jié)律活動(dòng) 的至少個(gè)一方面的刺激輸入；和 向?qū)ο筇峁┐碳ぽ斎搿?br> 59. 權(quán)利要求58的方法，其中過濾背景噪音包括頻率過濾所述信號(hào)。
60. 權(quán)利要求58的方法，其中過濾背景噪音包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行非頻 鐠分析，以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)變量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類。
61. 權(quán)利要求58的方法，其中背景噪音表示不同于多階段生物節(jié) 律活動(dòng)的次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)，并且其中從信號(hào)中過濾背景噪音包括從 信號(hào)中過濾次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)相關(guān)的背景噪音。
62. 權(quán)利要求58的方法，其中多階段生物節(jié)律活動(dòng)包括對(duì)象的呼 吸，并且其中檢測(cè)信號(hào)包括檢測(cè)表示呼吸的信號(hào)。
63. 權(quán)利要求62的方法，其中背景噪音包括信號(hào)的心跳相關(guān)成分， 并且其中從信號(hào)中過濾背景噪音包括從信號(hào)中過濾心跳相關(guān)成分。
64. 權(quán)利要求58的方法，其中過濾背景噪音包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行鐠分 析以產(chǎn)生頻i瞽。
65. 權(quán)利要求64的方法，其中進(jìn)行譜分析包括頻率過濾所述頻語。
66. 權(quán)利要求58的方法，其中過濾背景噪音包括從信號(hào)中除去非 頻率相關(guān)的噪音。
67. 權(quán)利要求66的方法，其中非頻率相關(guān)的噪音包括信號(hào)的心跳 相關(guān)成分，并且其中除去非頻率相關(guān)的噪音包括從信號(hào)中除去信號(hào)的 心跳相關(guān)成分。
68. —種用于分析對(duì)象呼吸的方法，該方法包括 測(cè)定對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期；測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間 的第一函數(shù)；響應(yīng)于肯定測(cè)定，估計(jì)對(duì)象的吸氣時(shí)間等于所述差異的第二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，估計(jì)吸氣時(shí)間等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第三函數(shù)。
69. 權(quán)利要求68的方法，其中測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期包括 產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)； 分析該原始信號(hào)以從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)；和 分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期。
70. 權(quán)利要求68的方法，其中測(cè)定包括測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí) 間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。
71. 權(quán)利要求68的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減20%內(nèi)的值。
72. 權(quán)利要求71的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減10%內(nèi)的值。
73. 權(quán)利要求68的方法，其中第二函數(shù)包括所述差異和唯象常數(shù) 的函數(shù)，并且其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置成等 于所述差異和唯象常數(shù)的第二函數(shù)。
74. 權(quán)利要求73的方法，其中響應(yīng)于肯定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少 部分地響應(yīng)于至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
75. 權(quán)利要求68的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間i殳置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
76. 權(quán)利要求75的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸 氣時(shí)間i殳置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
77. 權(quán)利要求68的方法，其中第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象 常數(shù)的函數(shù)，并且其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。
78. 權(quán)利要求77的方法，其中響應(yīng)于否定測(cè)定進(jìn)行設(shè)置包括至少 部分地響應(yīng)于至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
79. —種用于分析對(duì)象呼吸的方法，該方法包括 產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；通過以下步驟確定檢測(cè)閾將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù)字信號(hào)，并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值，將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖， 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別， 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別， 將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔，和 響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶的寬度設(shè)置檢測(cè)閾；和通過將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信號(hào)解釋為呼氣流聲音信 號(hào)而從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)。
80. 權(quán)利要求79的方法，其中設(shè)置檢測(cè)閾包括將檢測(cè)閾設(shè)置成等 于最大組別的流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。
81. —種方法，其包括使用整合到通氣機(jī)內(nèi)的非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼吸氣 流聲音的信號(hào)；和分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。
82. 權(quán)利要求81的方法，包括分析主動(dòng)呼氣以測(cè)定通氣機(jī)是否適 當(dāng)?shù)剡\(yùn)行。
83. 權(quán)利要求81的方法，其中分析信號(hào)包括分析信號(hào)的低頻率成 分以檢測(cè)主動(dòng)呼吸。
84. 權(quán)利要求81的方法，其中產(chǎn)生信號(hào)包括在對(duì)象斷開通氣期間 產(chǎn)生信號(hào)。
85. —種方法，其包括使用整合到藥物吸入器內(nèi)的非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼 吸氣流聲音的信號(hào)；和分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。
86. 權(quán)利要求85的方法，包括引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于 所檢測(cè)到的主動(dòng)呼氣而測(cè)定的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
87. 權(quán)利要求85的方法，其中分析信號(hào)包括分析信號(hào)的低頻率成 分以檢測(cè)主動(dòng)呼吸。
88. —種方法，其包括 選擇患有失眠癥的對(duì)象；使用非接觸式麥克風(fēng)，產(chǎn)生表示對(duì)象的呼吸氣流聲音的信號(hào)； 分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣；和通過引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于所檢測(cè)到的主動(dòng)呼氣而測(cè) 定的呼吸階段進(jìn)行呼吸來治療失眠。
89. —種用于分析對(duì)象呼吸的裝置，其包括 非接觸式麥克風(fēng)，用于產(chǎn)生代表呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；和 控制單元，用于分析原始信號(hào)以測(cè)定第一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)，和 將算法應(yīng)用于第 一組參數(shù)以導(dǎo)出通常在原始信號(hào)中不能直接檢測(cè)的第二組的 一個(gè)或多個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。
90.權(quán)利要求89的裝置，其中控制單元用于將第二組的一個(gè)或多 個(gè)估計(jì)參數(shù)設(shè)置成等于第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的唯象函數(shù)。
91. 權(quán)利要求89的裝置，其中第一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè) 量值，并且其中控制單元用于通過整合呼吸的呼吸氣流聲音來分析原 始信號(hào)以確定呼吸幅度測(cè)量值。
92. 權(quán)利要求89的裝置， 其中第一組參數(shù)包括呼吸的呼吸幅度測(cè)量值， 其中第二組參數(shù)選自對(duì)象的通氣測(cè)量值和對(duì)象的呼吸不規(guī)則性 測(cè)量值，和其中控制單元用于將算法應(yīng)用于呼吸幅度測(cè)量值以導(dǎo)出所選的第 二組參數(shù)。
93. 權(quán)利要求89的裝置，其中控制單元用于分析第一和笫二組參 數(shù)中的至少一個(gè)以導(dǎo)出對(duì)象的至少一個(gè)另外的呼吸相關(guān)參數(shù)，所述的 呼吸相關(guān)參數(shù)選自呼吸幅度、對(duì)象氣流的幾何特性、表示縮唇呼吸 的氣流的特征、表示放松呼吸的呼吸的特征、表示對(duì)象的肺的被動(dòng)彈 性回縮的呼吸的特征、用力呼吸的特征和期間對(duì)象的肺經(jīng)歷功能變化 的呼吸的特征。
94. 權(quán)利要求89的裝置，包括輸出發(fā)生器，其中控制單元用于驅(qū) 動(dòng)輸出發(fā)生器以引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于第二組參數(shù)而測(cè)定 的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
95. 權(quán)利要求89的裝置，其中非接觸式麥克風(fēng)包括消費(fèi)性電子裝 置的非接觸式麥克風(fēng)，所述消費(fèi)性電子裝置能夠發(fā)揮至少一種不是便 于分析對(duì)象呼吸的功能。
96. 權(quán)利要求89的裝置，其中將非接觸式麥克風(fēng)整合到與對(duì)象的 呼吸相關(guān)氣流流體相通的醫(yī)療設(shè)備中。
97. 權(quán)利要求96的裝置，其中所述醫(yī)療設(shè)備包括藥物吸入器。
98. 權(quán)利要求89的裝置，其中控制單元用于從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣 流聲音信號(hào)并用于分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定第 一組參數(shù)。
99. 權(quán)利要求98的裝置，包含輸出發(fā)生器，其中控制單元用于驅(qū) 動(dòng)輸出發(fā)生器以產(chǎn)生指示是否已檢測(cè)到呼氣的對(duì)于對(duì)象的實(shí)時(shí)指示。
100. 權(quán)利要求98的裝置，其中第一組參數(shù)包括對(duì)象的主動(dòng)呼氣 時(shí)間和呼吸期，并且其中控制單元用于分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定主 動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期。
101. 權(quán)利要求100的裝置，其中第二組參數(shù)包括呼吸的非呼氣部 分的幅度，并且其中控制單元用于應(yīng)用算法以導(dǎo)出呼吸的非呼氣部分 的幅度。
102. 權(quán)利要求100的裝置，其中第二組參數(shù)包括對(duì)象的吸氣時(shí)間， 并且其中控制單元用于應(yīng)用算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間。
103. 權(quán)利要求102的裝置，其中控制單元用于通過以下步驟應(yīng)用 算法以導(dǎo)出吸氣時(shí)間測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間 的第一函數(shù)；響應(yīng)于肯定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異的第二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的笫三函數(shù)。
104. 權(quán)利要求103的裝置，其中控制單元用于測(cè)定呼吸期和主動(dòng) 呼氣時(shí)間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。
105. 權(quán)利要求103的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于肯定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減20 %內(nèi)的值。
106. 權(quán)利要求105的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于肯定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減10%內(nèi)的值。
107. 權(quán)利要求103的裝置，其中第二函數(shù)包括所述差異和唯象常 數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于，響應(yīng)于肯定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè) 置成等于所述差異和唯象常數(shù)的第二函數(shù)。
108. 權(quán)利要求107的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
109. 權(quán)利要求103的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
110. 權(quán)利要求109的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間i殳置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
111. 權(quán)利要求103的裝置，其中第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯 象常數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定，將吸氣時(shí) 間設(shè)置成等于主動(dòng)吸氣時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。
112. 權(quán)利要求lll的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
113. 權(quán)利要求102的裝置，其中控制單元用于通過將吸氣時(shí)間設(shè) 置成等于呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間差異的函數(shù)來導(dǎo)出吸氣時(shí)間。
114. 權(quán)利要求113的裝置，其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于所述差異加或減20%內(nèi)的值。
115. 權(quán)利要求114的裝置，其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于所述差異加或減10 %內(nèi)的值。
116. 權(quán)利要求113的裝置，其中所述函數(shù)包括所述差異和唯象常 數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異和 唯象常數(shù)的函數(shù)
117. 權(quán)利要求116的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
118. 權(quán)利要求102的裝置，其中控制單元用于通過將吸氣時(shí)間設(shè) 置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的函數(shù)來導(dǎo)出吸氣時(shí)間。
119. 權(quán)利要求118的裝置，其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
120. 權(quán)利要求119的裝置，其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成 等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
121. 權(quán)利要求118的裝置，其中所述函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯 象常數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼 氣時(shí)間和唯象常數(shù)的函數(shù)。
122. 權(quán)利要求121的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 第一組的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
123. 權(quán)利要求102的裝置，其中控制單元用于分析導(dǎo)出的吸氣時(shí) 間以測(cè)定吸氣時(shí)間期間的呼吸幅度。
124. 權(quán)利要求98的裝置，其中控制單元用于通過將原始信號(hào)數(shù) 字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)、對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行語分析以產(chǎn)生頻鐠和過濾所述 頻諳以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率來導(dǎo)出呼氣流信 號(hào)。
125. 權(quán)利要求124的裝置，其中控制單元用于通過將所述范圍設(shè) 置在第一頻率和第二頻率之間來過濾所述頻譜，所述第一頻率在30到 50Hz之間，所述第二頻率在100到200Hz之間。
126. 權(quán)利要求124的裝置，包括輸出發(fā)生器， 其中控制單元用于驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)交替吸氣和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸，其中非接觸式麥克風(fēng)用于產(chǎn)生表示呼吸階段中呼吸氣流聲音的原 始校準(zhǔn)信號(hào)，和其中控制單元用于通過以下步驟過濾所述頻譜將原始校準(zhǔn)信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字化校準(zhǔn)信號(hào)，并對(duì)數(shù)字校 準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行鐠分析以產(chǎn)生吸氣頻i普和呼氣頻語， 從呼氣頻譜中減去吸氣頻鐠得到凈頻語， 通過分析所述凈頻鐠測(cè)定第一頻率和第二頻率，和 將所述范圍設(shè)置在第一和笫二頻率之間。
127. 權(quán)利要求126的裝置，其中控制單元用于通過以下步驟測(cè)定 第一和第二頻率設(shè)置第一頻率使得頻率小于第一頻率的凈頻鐠第一部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的笫一百分率，和設(shè)置第二頻率使得頻率大于第二頻率的凈頻鐠第二部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的第二百分率。
128. 權(quán)利要求98的裝置，其中控制單元用于通過過濾原始信號(hào) 以消除與呼氣流聲音相關(guān)的頻率范圍以外的頻率來從原始信號(hào)導(dǎo)出呼 氣流聲音信號(hào)。
129. 權(quán)利要求128的裝置，其中控制單元用于通過將所述范圍設(shè) 置在第一頻率和第二頻率之間來過濾原始信號(hào)，所述第一頻率在30到 50Hz之間，所述第二頻率在100到200Hz之間。
130. 權(quán)利要求98的裝置，其中控制單元用于通過設(shè)置檢測(cè)閾來 分析原始信號(hào)，并且用于通過將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)閾的部分原始信號(hào) 解釋為呼氣流聲音信號(hào)來導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)。
131. 權(quán)利要求130的裝置，其中控制單元用于將檢測(cè)閾設(shè)置在足 以減少與功能呼吸無關(guān)的原始信號(hào)中的漂移峰的水平。
132. 權(quán)利要求130的裝置，其中控制單元包括存儲(chǔ)器，并且其中 控制單元用于通過以下步驟設(shè)置檢測(cè)閾將原始信號(hào)數(shù)字化以-產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù)字信號(hào)， 并在存儲(chǔ)器內(nèi)用 一段時(shí)間緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值， 將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖， 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別， 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別， 將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔，和 響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶的寬度設(shè)置檢測(cè)閾。
133. 權(quán)利要求132的裝置，其中控制單元用于將檢測(cè)閾設(shè)置成等 于最大組別的流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。
134. 權(quán)利要求89的裝置，其中控制單元用于通過分析至少一個(gè) 選自第一組參數(shù)和第二組估計(jì)參數(shù)的參數(shù)來檢測(cè)睡眠障礙性呼吸。
135. 權(quán)利要求134的裝置，其中睡眠障礙性呼吸包括與呼吸暫停 相關(guān)的呼吸，并且其中控制單元用于檢測(cè)呼吸暫停。
136. 權(quán)利要求134的裝置，其中睡眠障礙性呼吸包括與嬰兒袢死 綜合征(SIDS)相關(guān)的呼吸，并且其中控制單元用于檢測(cè)SIDS。
137. —種用于分析對(duì)象呼吸的裝置，其包括 麥克風(fēng)，用于產(chǎn)生代表呼吸氣流聲音的信號(hào)； 輸出發(fā)生器；和控制單元，用于驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)呼吸階段進(jìn)行呼吸， 分析所引導(dǎo)的呼吸階段中的信號(hào)，并響應(yīng)于該分析確定一個(gè)或多 個(gè)過濾參數(shù)，和使用具有所確定參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音。
138. 權(quán)利要求137的裝置，其中麥克風(fēng)包括非接觸式麥克風(fēng)。
139. 權(quán)利要求137的裝置，其中 一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括信噪比, 并且其中控制單元用于確定信噪比。
140. 權(quán)利要求137的裝置，其中控制單元用于驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以 引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)吸氣和呼氣的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
141. 權(quán)利要求140的裝置，其中控制單元用于驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以 引導(dǎo)對(duì)象以吸氣、呼氣和屏住呼吸的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
142. 權(quán)利要求140的裝置，其中控制單元用于通過以下步驟確定 一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)測(cè)定背景噪音加吸入氣流聲音和背景噪音加呼出氣流聲音的信號(hào)特征；響應(yīng)于信號(hào)特征，測(cè)定凈背景噪音;和 響應(yīng)于凈背景噪音，確定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)。
143. 權(quán)利要求140的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)包括第一頻率和第二頻率；其中控制單元用于通過以下步驟分析信號(hào)將信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行譜分析以產(chǎn)生吸氣頻^普和呼氣頻譜，從呼氣頻譜中減去吸氣頻謙得到凈頻語，和 通過分析凈頻譜測(cè)定第一頻率和第二頻率；和其中控制單元用于通過消除由第一和第二頻率所確定的頻率范圍 以外的頻率來過濾背景噪音。
144. 權(quán)利要求143的裝置，其中控制單元用于通過以下步驟測(cè)定 第一和第二頻率^沒置第一頻率使得頻率小于第一頻率的凈頻鐠第一部分下的面積 小于凈頻鐠下的總面積的第一百分率，和設(shè)置第二頻率使得頻率大于第二頻率的凈頻譜第二部分下的面積 小于凈頻謙下的總面積的第二百分率。
145. —種用于改變對(duì)象自然產(chǎn)生的多階段生物節(jié)律活動(dòng)的裝置， 該裝置包括傳感器，用于檢測(cè)表示多階段生物節(jié)律活動(dòng)的信號(hào)； 控制單元，用于分析信號(hào)以測(cè)定一個(gè)或多個(gè)過濾參數(shù)， 使用具有所述參數(shù)的濾器從信號(hào)中過濾背景噪音，和 至少部分地響應(yīng)于過濾的信號(hào)，測(cè)定有效改變對(duì)象生物節(jié)律活動(dòng)的至少一個(gè)方面的刺激輸入；和刺激器，用于向?qū)ο筇峁┐碳ぽ斎搿?br> 146. 權(quán)利要求145的裝置，其中控制單元用于通過頻率過濾所述 信號(hào)來過濾背景噪音。
147. 權(quán)利要求145的裝置，其中控制單元用于通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行非 頻鐠分析以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)變量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類來過濾背景噪音。
148. 權(quán)利要求145的裝置，其中背景噪音表示不同于多階段生物 節(jié)律活動(dòng)的次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)，并且其中控制單元用于從信號(hào)中過濾 次級(jí)生物節(jié)律活動(dòng)相關(guān)的背景噪音。
149. 權(quán)利要求145的裝置，其中多階段生物節(jié)律活動(dòng)包括對(duì)象的 呼吸，并且其中傳感器用于檢測(cè)表示呼吸的信號(hào)。
150. 權(quán)利要求149的裝置，其中背景噪音包括信號(hào)的心跳相關(guān)成 分，并且其中控制單元用于從信號(hào)中過濾心跳相關(guān)成分。
151. 權(quán)利要求145的裝置，其中控制單元用于通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行鐠 分析以產(chǎn)生頻語來過濾背景噪音。
152. 權(quán)利要求151的裝置，其中控制單元用于頻率過濾所述頻鐠。
153. 權(quán)利要求145的裝置，其中控制單元用于通過從信號(hào)中除去 非頻率相關(guān)的噪音來過濾背景噪音。
154. 權(quán)利要求153的裝置，其中非頻率相關(guān)的噪音包括信號(hào)的心 跳相關(guān)成分，并且其中控制單元用于從信號(hào)中除去信號(hào)的心跳相關(guān)成 分。
155. —種分析對(duì)象呼吸的裝置，該裝置包括控制單元，用于 測(cè)定對(duì)象的主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼吸期，測(cè)定呼吸期和主動(dòng)呼氣時(shí)間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣 時(shí)間的第一函數(shù)， 響應(yīng)于肯定測(cè)定，估計(jì)對(duì)象的吸氣時(shí)間等于所述差異的笫二函數(shù)；和響應(yīng)于否定測(cè)定，估計(jì)吸氣時(shí)間等于主動(dòng)呼氣時(shí)間的第三函數(shù)。
156. 權(quán)利要求155的裝置，包括傳感器，用于產(chǎn)生表示呼吸氣流 聲音的原始信號(hào)，其中控制單元用于分析原始信號(hào)以從原始信號(hào)導(dǎo)出 呼氣流聲音信號(hào)，并且分析呼氣流聲音信號(hào)以測(cè)定主動(dòng)呼氣時(shí)間和呼 吸期。
157. 權(quán)利要求155的裝置，其中控制單元用于測(cè)定呼吸期和主動(dòng) 呼氣時(shí)間之間的差異是否大于或等于主動(dòng)呼氣時(shí)間。
158. 權(quán)利要求155的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于肯定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減20%內(nèi)的值。
159. 權(quán)利要求158的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于肯定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于所述差異加或減10%內(nèi)的值。
160. 權(quán)利要求155的裝置，其中第二函數(shù)包括所述差異和唯象常 數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于響應(yīng)于肯定測(cè)定，將吸氣時(shí)間設(shè)置 成等于所述差異和唯象常數(shù)的第二函數(shù)。
161. 權(quán)利要求160的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
162. 權(quán)利要求155的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減20%內(nèi)的值。
163. 權(quán)利要求162的裝置，其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定， 將吸氣時(shí)間設(shè)置成等于主動(dòng)呼氣時(shí)間加或減10%內(nèi)的值。
164. 權(quán)利要求155的裝置，其中第三函數(shù)包括主動(dòng)呼氣時(shí)間和唯 象常數(shù)的函數(shù)，并且其中控制單元用于，響應(yīng)于否定測(cè)定，將吸氣時(shí) 間設(shè)置成等于主動(dòng)吸氣時(shí)間和唯象常數(shù)的第三函數(shù)。
165. 權(quán)利要求164的裝置，其中控制單元用于至少部分地響應(yīng)于 至少一個(gè)呼吸參數(shù)來測(cè)定唯象常數(shù)。
166. —種用于分析對(duì)象呼吸的裝置，該裝置包括 傳感器，用于產(chǎn)生表示呼吸氣流聲音的原始信號(hào)；和 控制單元，用于通過以下步驟確定檢測(cè)閾將原始信號(hào)數(shù)字化以產(chǎn)生在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有流動(dòng)值的數(shù) 字信號(hào)，并在一段時(shí)間內(nèi)緩沖數(shù)字信號(hào)的流動(dòng)值， 將緩沖的流動(dòng)值轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)組別的直方圖， 將具有最大點(diǎn)數(shù)的組別中的一個(gè)指定為最大組別， 在最大組別的相反兩側(cè)選擇兩個(gè)組別， 將噪音帶寬度設(shè)置成等于兩個(gè)組別之間的流動(dòng)間隔，和 響應(yīng)于最大組別的流動(dòng)值和噪音帶寬度設(shè)置檢測(cè)閾；和 通過將信號(hào)強(qiáng)度大于檢測(cè)闊的部分原始信號(hào)解釋為呼氣流聲 音信號(hào)來從原始信號(hào)導(dǎo)出呼氣流聲音信號(hào)。
167. 權(quán)利要求166的裝置，其中控制單元用于將檢測(cè)閾設(shè)置成等 于最大組別的流動(dòng)值加上常數(shù)和噪音帶寬度的乘積。
168. —種和通氣機(jī)一起使用的裝置，該裝置包括 非接觸式麥克風(fēng)，用于整合到通氣機(jī)內(nèi)，并用于產(chǎn)生表示對(duì)象呼吸氣流聲音的信號(hào)；和控制單元，用于分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。
169. 權(quán)利要求168的裝置，其中控制單元用于分析主動(dòng)呼氣以測(cè) 定通氣機(jī)是否適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行。
170. 權(quán)利要求168的裝置，其中控制單元用于分析信號(hào)的低頻率 成分以檢測(cè)主動(dòng)呼吸。
171. —種和藥物吸入器一起使用的裝置，該裝置包括 非接觸式麥克風(fēng)，用于整合到藥物吸入器內(nèi)，并用于產(chǎn)生表示對(duì)象呼吸氣流聲音的信號(hào)；和控制單元，用于分析信號(hào)以檢測(cè)對(duì)象的主動(dòng)呼氣。
172. 權(quán)利要求171的裝置，包括輸出發(fā)生器，其中控制單元用于 驅(qū)動(dòng)輸出發(fā)生器以引導(dǎo)對(duì)象以多個(gè)至少部分地響應(yīng)于所檢測(cè)到的主動(dòng) 呼吸而測(cè)定的呼吸階段進(jìn)行呼吸。
173. 權(quán)利要求171的裝置，其中控制單元用于分析信號(hào)的低頻率成分以檢測(cè)主動(dòng)呼吸。
全文摘要
本文提供了一種用于分析對(duì)象(20)的呼吸的方法。使用非接觸式麥克風(fēng)(22)，產(chǎn)生表示呼吸的氣流聲音的原始信號(hào)。分析該原始信號(hào)以測(cè)定第一組的一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)。將算法應(yīng)用于第一組參數(shù)以導(dǎo)出通常在原始信號(hào)中不能直接檢測(cè)的第二組的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)呼吸參數(shù)。還描述了其它的實(shí)施方案。
文檔編號(hào)A61B5/05GK101128150SQ200580032171
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者本亞明·加維什, 約拉姆·多隆 申請(qǐng)人:以康源有限公司