[发明专利]用于确定心律和/或呼吸速率的系统和方法

说明书

一种用于确定心率和/或呼吸速率的系统和方法。该系统包括：外壳，其被配置为封闭耳道，耳内麦克风，其位于外壳内以捕获耳道内的音频信号，以及处理器，其操作性地连接到耳内麦克风，该处理器被配置为分析音频信号，以便即使当系统的佩戴者被浸没在高水平的环境噪声中时，也确定心跳和/或呼吸速率测量或属性中的至少一个。该系统和方法还包括使用自适应数字滤波器来从由耳内麦克风捕获的音频信号中去除残余环境噪声。该系统和方法还包括使用预定的音频信号关联来识别耳道内捕获的音频信号的属性。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2017年4月13日在美国专利商标局提交的题为用于确定心律和呼吸速率的系统和方法的美国临时专利申请No.62/504,258的优先权，其内容通过引用结合到本文中。

发明领域

本发明一般涉及健康监测，尤其涉及用于测量心律和/或呼吸率的系统和方法。

发明背景

连续的健康监测有助于检测人的生理信号中的任何突然变化。特别地，心率或呼吸率的突然变化可能是由意外或突然疾病或疾病发作引起的。这种持续的健康监测对于日益老龄化的人口或工业工人可能是需要的。

非侵入式健康监测方法广泛用于临床应用中以监测生理参数，例如心率或呼吸速率。诸如心电描记术，听诊术，体积描记术和呼吸描记术之类的系统可能是精确的，但是经常穿戴起来笨重。

因此，需要一种佩戴更轻和更容易使用的新的健康监测系统。

在Kaufmann,A.Malhotra,M.Ryschka,S.Kusche,G.Ardelt,N.Hunsche和K.Breisslein的A System for In-ear Pulse Wave Measurements,BiomedicalEngineering-Biomedizische Technik,vol.59，pp.S887-S890,2014(下文称为Kaufmann等人)中，创建了由位于耳朵外的带有穿过耳塞的管的麦克风构成的实验样机。开发了Kaufmann算法来检测心跳，以计算心脏和耳朵之间的波的瞬变时间。然而，这种Kaufmann算法只能在无噪声环境中使用。Kaufmann算法提供了对心跳的计算，并且没有描述呼吸率的提取。遗憾的是，使用非常小的数据集进行验证，并且协议并不明确。考虑到呼吸产生低频假象，受试者可以很轻地呼吸以使心跳检测更容易。

G.A.Pressler,J.P.Mansfield,H.Pasterkamp,和G.R.Wodicka，Detection ofrespiratory sounds at the external ear,IEEE Transactions on BiomedicalEngineering,vol.51，no.12，第2089-2096页，2004(下文称为“Pressler等人”)用位于耳塞内的麦克风测量20个受试者的呼吸声，并显示耳朵是检测呼吸的有希望的位置。然而，没有开发出特定的算法来提取呼吸速率。此外，所记录的信号的总持续时间短，并且用于采集的硬件现在已经过时。目前没有在耳道中测量的声音的数据库，其具有的信号持续足够长的时间并代表真实世界的条件。

发明内容

所发现的现有技术的缺点通常可以通过如本文所述的用于确定心律和呼吸速率的系统和方法来减轻。

这种系统和方法可用于非侵入式医疗监测。它可以集成在各种耳内装置中，例如耳塞，耳机或助听器。该系统和方法可以用于通过其助听器监测人的生命体征，例如但不限于老年人，或者用于通过其听力保护装置监测工业工人。