СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ РАЗДРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ХРАПА
METHOD AND DEVICE FOR REDUCING IRRITANT EFFECT OF SNORING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области снижения раздражающего действия храпа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Хорошо известно, что звук, производимый храпящим человеком, может быть весьма раздражающим как для самого храпящего, так и для спящего рядом партнера. Звук храпа характеризуется периодическими резкими увеличениями громкого шума с периодами тишины между ними. В частности, партнер храпящего человека просыпается много раз за ночь из-за подобного нерегулярного звука храпа. Особенно партнеры просыпаются, когда уровень шума возрастает внезапно, но равно также когда храп на какое-то время прекращается.
Активное уменьшение шума только ради его уменьшения, использующее устройство подачи опорного сигнала, микрофон рассогласования и контрольный динамик, уровень источника шума, такого как неравномерный звук, имеющий переменный уровень звукового давления, прерывистый звук, включающий в себя участки тишины и испускаемый источником звука, который периодически прекращает свою работу, раскрывается в документе US 2007/076896 А1, в котором используется аппарат управления активным уменьшением шума для снижения подлежащего уменьшению шума, испускаемого источником звука, путем определения опорного сигнала в зависимости от шума и генерирования контрольного звука, который сдвинут по фазе относительно опорного сигнала. Микрофон рассогласования обнаруживает синтез звукового давления контрольного звука и подлежащего уменьшению шума и, в случае необходимости, корректирует показатели фильтра обрабатывающего устройства фильтрации аппарата управления активным уменьшением шума. Недостатком данного аппарата управления активным уменьшением шума является то, что он содержит сравнительно высокие вычислительные мощности для обработки очень сложного и подробного алгоритма для снижения подлежащего уменьшению шума.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является снижение раздражающего действия храпа, которое вызвано нерегулярным звуком храпа, путем создания регулярного, однообразного звука храпа, что не имеет недостатков, упомянутых в отношении существующего уровня техники.
Указанная выше задача решается посредством способа снижения раздражающего действия храпа, который включает в себя следующие этапы:
- определение звуковой схемы храпа храпящего человека,
- прогнозирование уровня звука предстоящего храпа в зависимости от определенной звуковой схемы храпа и
- воспроизведение звука поддельного храпа с целью сгладить получаемый в результате уровень звука храпа.
Настоящее изобретение предлагает способ, который отслеживает звуки храпа и производит фоновый шум во время периодов тишины между звуками храпа. Полезным является то, что промежутки в звуковой схеме храпа, которая содержит резко уменьшающиеся и существенно более низкие уровни звука храпа в каждом случае, заполняются звуком поддельного храпа, так что синтез звука храпа храпящего человека и звука поддельного храпа обеспечивает в результате регулярный и однообразный звук храпа. Следовательно, храпящему человеку и его партнеру не мешают периодически внезапно изменяющиеся уровни звука храпа, и поэтому они отдыхают значительно лучше и спят более комфортно. Во избежание усиливающей интерференции между звуком храпа и звуком поддельного храпа звуковая схема храпа храпящего человека определяется и анализируется с целью извлечь уровень звука предстоящего храпа из звуковой схемы храпа. Если предстоящий период тишины между звуками храпа определен, начинается воспроизведение звука поддельного храпа. Определение звуковой схемы храпа, в частности, содержит этап выделения средней частоты храпа из звуковой схемы храпа. Звук поддельного храпа предпочтительно имеет те же самые звуковые характеристики, что и звук храпа храпящего человека. Способ предпочтительно использует микрофон, размещаемый поблизости от храпящего, который записывает звуки храпа. Конкретно микрофон фильтрует звук храпа для типичных звуковых схем храпа, не учитывая любые другие шумы. Отслеживаются интервалы времени, когда храпящий не издает звуков, во время вдоха или вообще не храпя, например, и проигрывается запись храпа, подобранная по частоте, приглушенной громкости, например, из динамика рядом со спальным местом партнера либо из ушных вкладышей, используемых партнером. Нерегулярные звуки храпа, таким образом, дополняются эхом храпа, облегчая для партнера сочетание периодов храпа и тишины. В качестве альтернативы формулировка «прогнозирование уровня звука предстоящего храпа», согласно настоящему изобретению также может включать в себя реактивный этап указанного способа, в соответствии с которым измеряется действительный уровень звука храпа и, если, например, измеряемый звук храпа падает ниже некоторого предела, то тогда воспроизводится звук поддельного храпа.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения типичный звук храпа храпящего человека записывается и используется в качестве звука поддельного храпа. Следовательно, характеристики звука и даже тембр получаемого в результате уровня звука храпа являются сравнительно однородными.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения способ содержит этап извлечения одиночного интервала периода в звуке храпа. Звук храпа состоит из зависящей от времени последовательности из множества аналогичных одиночных интервалов периода с более высоким уровнем звука храпа. Между данными одиночными интервалами периода уровень храпа значительно ниже или, по меньшей мере, равен нулю, следовательно, этап определения звуковой схемы храпа, в частности, включает в себя этап определения, по меньшей мере, одного из данных одиночных интервалов периода и периода ожидания между двумя следующими друг за другом одиночными интервалами периода. Предпочтительно определяются средний одиночный интервал периода и средний период ожидания. На основании определенного одиночного интервала периода и определенного периода ожидания может быть составлен точный прогноз уровня звука предстоящего храпа достаточно простым образом и, в противоположность уровню техники, без использования высоких вычислительных мощностей и/или сложного алгоритма.
В другом предпочтительном варианте осуществления звук поддельного храпа воспроизводится для, по меньшей мере, частичного заполнения промежутков в уровне звука между одиночными интервалами периода.
Предпочтительно точность одиночного интервала периода и, соответственно, периода ожидания между двумя следующими друг за другом одиночными интервалами периода постоянно увеличивается посредством непрерывного анализа текущей звуковой схемы храпа. В частности, одиночные интервалы периода и, соответственно, средний одиночный интервал периода для определенного пользователя можно сохранить. Следовательно, точность прогнозирования уровня звука предстоящего храпа настраивается в соответствии с частотой использования. Другими словами, способ согласно настоящему изобретению предпочтительно предполагает процесс самообучения для достижения лучшего качества снижения раздражающего действия храпа. Если схема храпа основательно меняется, например, из-за движений храпящего человека, последний из предыдущих одиночных интервалов периода отвергается и из действительной звуковой схемы храпа выделяется новый одиночный интервал периода.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения этап определения звуковой схемы храпа включает в себя этап сравнения определенной звуковой схемы храпа с сохраненной схемой храпа. Предпочтительно храпящий человек может быть опознан посредством сравнения определенной звуковой схемы храпа с сохраненной схемой храпа, которая привязана к определенному пользователю. Следовательно, определенные звуковые характеристики храпа данного пользователя могут учитываться на  этапе прогнозирования уровня звука предстоящего храпа. Сохраненная схема храпа содержит предыдущую определенную звуковую схему храпа, которая была сохранена в блоке нестираемой памяти. Таким образом, этап анализа звуковой схемы храпа во время стартовой процедуры способа может быть сохранен.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения звук поддельного храпа плавно ослабевает, когда храп храпящего человека прекращается, и/или звук поддельного храпа имеет пониженный уровень звука храпа относительно звуковой схемы храпа.
В другом предпочтительном варианте осуществления получаемый в результате уровень звука храпа дополнительно снижается посредством механизма активного управления шумом, в котором механизм активного управления шумом содержит этап создания дополнительной звуковой схемы, которая, по существу, аналогична звуковой схеме храпа и/или получаемому в результате уровню звука храпа и/или которая сдвинута по фазе в сравнении со звуковой схемой храпа и/или с получаемым в результате уровнем звука храпа. Механизм активного управления шумом создает дополнительную звуковую схему, которая снижает звуковую схему храпа посредством ослабляющей интерференции. Для эффективной работы механизма активного управления шумом необходим очень точный анализ звуковой схемы храпа или получаемого в результате уровня звука храпа. Чем более регулярна и однообразна звуковая схема входного сигнала механизма активного управления шумом, тем проще, точнее и эффективнее снижение шума. Следовательно, эффективность механизма активного управления шумом значительно повышается благодаря внедрению механизма активного управления шумом в способ, как было описано выше. Предпочтительно вышеупомянутый способ используется для сглаживания уровня звука храпа, в соответствии с чем активное управление шумом снижает получаемый в результате уровень звука храпа. Предпочтительно это дает более регулярный и однородный сигнал обратной связи по рассогласованию механизма активного управления шумом, который может быть просто обработан для согласования механизма активного управления шумом.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения уровень звука звуковой схемы храпа снижается с помощью механизма изменения положения челюсти, выполняемого устройством изменения положения челюсти, которое вставляется в рот храпящего человека. В совокупности устройства изменения положения челюсти используются в клинических условиях для уменьшения храпа. Их вставляют в рот и оставляют там на весь период сна. Отверстие между передними зубами сконструировано с целью обеспечения свободного потока воздуха для дыхания. Полезным является то, что применение устройства изменения положения челюсти дает меньшую величину уровня звука храпа. Следовательно, должен создаваться сравнительно более низкий звук храпа для сглаживания получаемого в результате уровня звука храпа, и получаемый в результате уровень звука храпа уменьшается.
Предпочтительно уровень звука снижается с помощью средства рассеивания звука, которое крепится к устройству изменения положения челюсти. Механизм изменения положения челюсти, соответственно, содержит этап разделения потока воздуха через рот и/или нос храпящего человека на входящий и выходящий потоки, в соответствии с чем только выходящий поток направляется сквозь средство рассеивания звука для снижения звука храпа, храпящего человека. Уровень звука храпа снижается с помощью челюстного устройства, оборудованного клапаном, например, который отделяет выходящий поток от входящего. Поток воздуха внутрь не затрудняется, но поток воздуха наружу проходит через материал, рассеивающий звук, который подавляет звук храпа. Полезным является то, что это заглушает шум храпа в выходящем потоке воздуха, не нанося вреда храпящему и не мешая обеспечению его кислородом.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения механизм изменения положения челюсти включает в себя этап, вызывающий спазм мышцы языка храпящего человека, при котором, соответственно, обеспечивается этап отслеживания положения языка и стимулирования спазма, когда язык достигает положения храпа. Полезным является то, что механизм изменения положения челюсти включает в себя этап, вызывающий (незначительный) спазм мышцы языка храпящего, заставляя человека менять положение его языка на такое, при котором не случается храпа (и шумов). Следовательно, устройство изменения положения челюсти предпочтительно имеет электроды для создания таких спазмов, предпочтительно механизм изменения положения челюсти включает в себя устройство позиционирования для того, чтобы отслеживать положение языка и наносить легкий электрический удар, когда язык опускается в «положение храпа».
Другой целью настоящего изобретения является устройство для снижения раздражающего действия храпа, содержащее:
- микрофон для записи звука храпа храпящего человека,
- блок обработки данных для анализа лишь амплитуды звука храпа и
- динамик, запускаемый блоком обработки данных для воспроизведения звука поддельного храпа.
Полезным является то, что предоставляется устройство для снижения раздражающего действия храпа, которое является сравнительно эффективным, рентабельным и простым в осуществлении, поскольку данное устройство требует значительно меньших вычислительных мощностей и производительности по сравнению с известным механизмом активного управления шумом. Большим недостатком является то, что данный известный механизм активного управления шумом должен анализировать очень сложную колебательную скорость частиц входящего шума под действием звуковой волны для того, чтобы погасить его посредством ослабляющей интерференции. Колебательная скорость частиц под действием звуковой волны включает в себя такие высокочастотные и частично направляющие параметры, как фаза, направление и амплитуда шума, которые в совокупности очень трудны для анализа, особенно в условиях реального времени. В противоположность, блок обработки данных устройства в соответствии с настоящим изобретением должен просто анализировать амплитуду звука храпа, поскольку предполагается только усиливающая интерференция между звуком храпа и звуком поддельного храпа. Амплитуда звука храпа является скалярной величиной и, следовательно, весьма проста для анализа. В предпочтительном варианте осуществления данное устройство далее содержит механизм активного управления шумом с блоком адаптивного фильтра. Звук поддельного храпа подается на вход и/или выход блока адаптивного фильтра, увеличивающего эффективность работы механизма активного управления шумом путем придания входящему звуку храпа и/или получаемому в результате звуку храпа большей регулярности и однообразности. Это обуславливает более регулярную, однородную и простую для анализа колебательную скорость частиц под действием звуковой волны и, следовательно, более однородный сигнал обратной связи по рассогласованию механизма активного управления шумом, который может быть просто обработан для согласования механизма активного управления шумом с получаемым в результате звуком храпа.
В частности, способ и устройство снижения раздражающего действия храпа, в соответствии с настоящим изобретением также может использоваться для снижения раздражающего действия детского плача, скрежета зубов и/или шума от любого другого источника периодического шума.
Данные и другие характеристики, свойства и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами, которые на примере иллюстрируют принципы данного изобретения. Описание дается только для примера, без ограничения объема данного изобретения, цифры, приведенные ниже, относятся к прилагаемым чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 иллюстрирует способ снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения,
фиг.2 иллюстрирует получаемый в результате уровень шума по способу снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения,
фиг.3 иллюстрирует устройство снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения и
фиг.4 иллюстрирует устройство снижения раздражающего действия храпа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение будет далее описываться в отношении конкретных вариантов осуществления и со ссылкой на определенный чертеж, но данное изобретение ограничивается не вариантами осуществления или чертежами, а только формулой изобретения. Описываемый чертеж является лишь схематическим и не является ограничивающим. На чертеже размер некоторых элементов может быть преувеличен и не вычерчен в масштабе в иллюстративных целях.
Применение неопределенного или определенного артикля при ссылке на существительное единственного числа, например «a», «an», «the», подразумевает также множественное число данного существительного, если другое не указано особо. Более того, термины «первый», «второй», «третий» и им подобные в описании и пунктах формулы изобретения используются для того, чтобы отличать аналогичные элементы и не обязательно для указания их в порядке следования или в хронологическом порядке. Следует учитывать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах и что варианты осуществления данного изобретения, описываемые в данном документе, находятся в рабочем состоянии также и при другом порядке следования, кроме описываемого и иллюстрируемого в данном документе. Кроме того, термины «верх», «низ», «над», «под» и им подобные в описании и пунктах формулы изобретения используются с описательной целью и не обязательно для описания взаимного расположения. Следует учитывать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах и что варианты осуществления данного изобретения, описываемые в данном документе, находятся в рабочем состоянии также и при другой ориентации, кроме описываемой и иллюстрируемой в данном документе. Необходимо отметить, что термин «содержащий», используемый в настоящем описании и пунктах формулы изобретения, не следует понимать как относящийся исключительно к средствам, перечисленным после него; он не исключает другие элементы или этапы. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее средства А и В» не следует ограничивать устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Это означает, что с учетом настоящего изобретения А и В являются только значимыми компонентами устройства.
Фиг.1 иллюстрирует способ 10 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На первом этапе 1 система включается, и партнеры ложатся спать, к примеру. Во время последующего второго этапа 2 звуки дыхания, разговора и тому подобное не распознаются как повторяющиеся звуки, поэтому воспроизведение не происходит. На третьем этапе 3 звук храпа храпящего партнера распознается известными схемами храпа, сохраненными в библиотеке схем, встроенной в устройство. На четвертом этапе 4 система записывает схему храпа и выделяет одиночный интервал периода звуков храпа. Кроме того, период ожидания между одиночными интервалами периода извлекается из звуковой схемы храпа. На пятом этапе 5 система затем прогнозирует уровень звука храпа храпящего в соответствии со схемой, которой, как ожидается, будет следовать храпящий человек. Если храпящий не издает храп в какие-то моменты, в которые схема предсказала, что он будет храпеть, система проигрывает запись одиночного интервала периода на шестом этапе 6, для того чтобы соответствовать спрогнозированной схеме. На седьмом этапе 7 система продолжает отслеживать схему храпа, если храпящий храпит. Если схема меняется, система возвращается к третьему этапу (7'). На восьмом этапе 8 система воспроизводит звук поддельного храпа между одиночными интервалами периода с целью компенсировать молчание храпящего и сгладить получаемый в результате уровень звука храпа. Предпочтительно громкость воспроизведения несколько уменьшена. На девятом этапе 9 проигрывание звука поддельного храпа постепенно затихает в случае прекращения храпа. Если храп начинается снова, система возвращается к третьему этапу (9').
Фиг.2 иллюстрирует получаемый в результате уровень шума по способу 10 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Уровень шума 20 представлен по оси x, а время 21 - по оси y иллюстрируемой диаграммы. Уровень 22 звука храпа сильно колеблется с течением времени 21 между максимальным уровнем 23 шума и минимальным уровнем 24 шума. Что касается длины отрезка 26 времени, между одиночными интервалами 25 периода уровень 22 звука храпа падает до минимального уровня 24 шума. Способ в соответствии с настоящим изобретением определяет звуковую схему храпа и прогнозирует уровень звука предстоящего храпа в зависимости от определенной звуковой схемы храпа. Звук 27 поддельного храпа воспроизводится в отрезки 26 времени и заполняет промежутки 28 в звуковой схеме храпа, когда уровень 22 звука храпа падает до минимального уровня 24 шума. Следовательно, получаемый в результате звук 29 храпа, содержащий уровень 22 звука храпа и звук 27 поддельного храпа, имеет сравнительно регулярный и однообразный уровень звука.
На Фиг.3 представлено устройство 40 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, в котором устройство 40 осуществляет способ 10 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемый на фиг.1 и 2. Для этой цели устройство 40 содержит микрофон 41 для записи звука храпа храпящего человека, блок 42 обработки данных для определения звуковой схемы 11 в звуке храпа храпящего человека и прогнозирования уровня 22 звука предстоящего храпа в зависимости от определенной звуковой схемы 11 храпа, а также динамик 43 для воспроизведения звука 27 поддельного храпа для того, чтобы сгладить уровень 20 получаемого в результате звука 29 храпа. Промежутки 28 в звуковой схеме храпа заполняются звуком 27 поддельного храпа для обеспечения в результате более регулярного и однородного звука 29 храпа.
Фиг.4 иллюстрирует устройство снижения раздражающего действия храпа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения в котором второй вариант осуществления является сочетанием первого варианта осуществления, представленного на Фиг.3, и механизма 30 активного управления шумом (АУШ). Механизм 30 активного управления шумом включает в себя дополнительный микрофон 31, который записывает получаемый в результате звук храпа, блок 32 адаптивного фильтра, который фильтрует записанный сигнал 33 звука храпа, и дополнительный динамик 34 для воспроизведения выходного звука в соответствии с выходным сигналом 35 из блока 32 адаптивного фильтра. Показатели фильтра блока 32 адаптивного фильтра приспосабливаются в зависимости от записанного сигнала 33 звука храпа для того, чтобы свести к минимуму получаемый в результате звук храпа, содержащий звуковую схему храпа и выходной звук. Кроме того, промежутки 28 в звуковой схеме храпа заполняются звуком 27 поддельного храпа посредством интеграции способа 10, устройства 40 и/или блока 42 обработки данных устройства 40 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемого на Фиг.1 и 3, в переходе между дополнительным динамиком 34 и блоком 32 адаптивного фильтра. Чем более регулярен и однообразен получаемый в результате входной звук механизма 30 активного управления шумом, тем проще, точнее и эффективнее работает механизм 30 активного управления шумом. Следовательно, интеграция механизма 30 активного управления шумом в способ 10 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивает сравнительно точный способ как для сглаживания, так и для снижения уровня получаемого в результате звука храпа. Место расположения способа 10 снижения раздражающего действия храпа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения не ограничивается исключительно показанным на Фиг.3, но оно также может быть на входе адаптивного фильтра.