（映维网Nweon 2025年03月17日）对于与人脸接触的头显设备，这为监测和分析用户的鼻呼吸特征提供了便利。为了可靠地捕获和分析用户在极低延迟的呼吸周期中发出的超声鼻频率，从而根据其呼吸周期的特征向用户提供适当的反馈和/或指导，苹果在一份专利申请中提出了相关的解决方案。
苹果指出，XR系统能够将超声波换向器放置在用户鼻腔之上或附近。所以可以提供摄谱仪，并用于分析超声波换能器捕获的超声波呼吸音频信号。通过识别和分析音频信号的一个或多个特征，可以调整与记录鼻腔呼吸有关的一个或多个参数，或可以向用户提供适当的反馈。
在其他实施例中，可以基于鼻呼吸的一个或多个特征来确定当前使用设备的特定用户的身份。
图1示出位于鼻片120的超声波换能器，即超声波麦克风130。超声波麦克风130可以包括能够记录频率范围为20khz或更高（例如高达300khz）的音频信号的换能器。
在一个实施例中，可以处理获得的音频信号，使得它们在相对于用户鼻腔的放置方面相当稳健（同样通过修改信号增益和/或执行频率滤波），从而使得可以在用户鼻子之上或鼻子周围的各种位置使用这种超声波麦克风。
这种鲁棒性允许补偿不同的机械配置和系统设计约束，同时依然获得具有足够信噪比的信号。另外，超声波麦克风的成本相当低，使得它们成为呼吸循环分析装置中的合理选择。
如图所示，超声波麦克风130可以贴在鼻片120之上，鼻片120相对于用户鼻子的位置可以调整，例如基于用户的舒适度、尺寸和/或设备佩戴位置等。
理想情况下，超声波麦克风130放置在稳定的位置，尽可能靠近用户的鼻腔，使用户感到舒适，并且没有任何其他阻塞或障碍物。然而，可能需要根据超声波麦克风130在记录过程中的精确位置，对所记录的音频信号应用不同的滤波技术，以确保设备仍然记录可用的呼吸音频信号。
图2A和2B显示了用于根据一个或多个实施例处理数字音频信号的示例性系统。
图2A示出了由超声波麦克风210记录的呼吸信号205，从而产生例如以模拟音频信号215形式记录用户的呼吸。超声波麦克风210可以持续记录，而在其他情况下，它可以仅在预先指定的时间间隔内，应用户的请求，和/或在使用特定设备应用期间进行记录。
在一个实施例中，模拟音频信号215可以通过放大器220，例如，可调增益放大器或自动增益放大器，其配置为对模拟音频信号215施加增益，产生放大的输出信号225。
超声麦克风210相对于佩戴用户鼻腔的精确放置可能会影响放大器220需要施加的放大量。在一个实施例中，设备可以记录第一组呼吸周期（例如4-5个呼吸周期）以获得基线信号水平，然后根据获得最可用的音频信号数据所需的内容自动调整应用于信号的放大和/或滤波。对于其他情况，设备可以在正常设备操作期间执行自动调整。
然后可以将放大的输出信号225耦合到模数转换器（ADC） 235，从而产生数字音频信号235。最后，数字信号处理器250可以接收数字音频信号235并采取任何进一步所需的处理操作，从而产生输出信号255，例如提示设备200A中至少一个其他组件的特定动作。
鼻呼吸监测模块272配置为监测用户的鼻呼吸，向用户提供呼吸练习，和/或向用户提供与其呼吸相关的反馈或其他警报。另外，冥想模块274可以配置为指导用户进行冥想练习。
图3描述了用于识别鼻呼吸特征的网络连接电子设备。全局呼吸监测模块340可以跟踪、存储和/或分析来自各种用户的呼吸信息，例如以匿名方式，以便它可以跨网络305向各种其他电子设备200C/310分发与呼吸相关的信息、见解、反馈或警报。
在一个实施例中，鼻腔呼吸特征数据库365可以包含代表特定呼吸条件的信息和/或示例性信号数据，例如兴奋、恐慌发作、换气过度、冥想、睡眠、疾病、无意识等。
冥想计划模块335可以基于由全局呼吸监测模块340开发的呼吸相关信息和存储在鼻呼吸特征数据库365中的全局呼吸相关信息开发冥想练习和/或其他呼吸相关练习。例如，冥想规划模块335可以为具有诸如年龄、健康状况等共同特征的用户开发特定的呼吸练习。
图4示出用于识别鼻腔呼吸特征的示例技术400。
在410，记录模拟音频信号，例如由用户佩戴的系统记录模拟音频信号。系统包括包含超声波麦克风的鼻片，其中音频信号对应于用户的鼻腔呼吸。
在420，可将增益应用于与鼻呼吸相对应的模拟音频信号。
在430，可以基于模拟音频信号生成数字音频信号。
在440，可以确定用于数字音频信号的摄谱仪。
在450，可以至少部分地基于所确定的摄谱仪来识别鼻腔呼吸的特征，例如鼻腔呼吸的速率、鼻腔呼吸的类型（吸入与呼出）、鼻腔呼吸的深度等等。
在460，对于与记录鼻腔呼吸有关的用户佩戴系统的至少一个参数，可以基于所识别的用户鼻腔呼吸特征进行调整。
图5示出根据鼻呼吸信号的吸气相（500）和呼气相（550）的示例性频谱特征。在光谱仪中，振幅显示在垂直轴（以dBm为单位），频率显示在水平轴（以kHz为单位）。设备能够识别和区分不同用户的吸入和呼出“特征”。
图6示出用于调整与记录鼻腔呼吸有关的示例技术600，
一开始，可以将滤波器应用于为数字音频信号确定的摄谱仪。然后，基于鼻呼吸音频信号的一个或多个特征调整系统参数。通过改变数字音频信号的增益、放大、滤波器、频率范围等，模拟信号链的频率响应可以在数字域近乎实时地得到补偿，从而允许进一步优化信号处理，以便识别音频信号中最显著的部分用于呼吸相关分析。
图7示出用于调整与基于鼻呼吸的已识别特征记录鼻呼吸相关的各种参数。特别地，在720，系统可以基于鼻呼吸信号的已识别特征来识别当前正在使用该系统的特定系统用户。用户识别过程可以例如基于以下一项或多项：用户的年龄、用户的性别和/或用户的鼻呼吸特征或与用户具有相似生理特征的其他用户。
在730，可以调整应用于模拟音频信号的增益以补偿鼻片位置的变化的场景。在740，系统基于所识别的鼻腔呼吸特征向当前用户提供响应。例如，如果用户的呼吸太快，响应可能是指示用户冷静下来并放慢呼吸。如果用户的呼吸不一致，响应则可能是为用户的吸入或呼出呼吸阶段提供倒计时或倒计时。
图9示出向用户提供呼吸练习的示例技术900。
在910，可以向特定系统用户提供呼吸练习。
在920，可以在呼吸练习期间记录与鼻腔呼吸相对应的第二模拟音频信号。
如果需要，可以将增益应用于呼吸运动期间对应于鼻腔呼吸的第二模拟音频信号（930），并且可以基于第二模拟音频信号生成第二数字音频信号（940）。
在950，可为第二数字音频信号确定摄谱仪。在960，可以基于摄谱仪识别呼吸练习期间鼻腔呼吸的特征。最后在970，可向用户提供基于呼吸运动期间鼻腔呼吸特征的反馈警报，例如加速呼吸、减慢呼吸、通过口呼气等。
图10示出向用户提供呼吸练习的附加技术1000。特别是，在1040，提供给特定系统用户的反馈警报可能基于历史数据和/或用户概要，例如，警报可能是：“呼吸特征X对你来说不寻常”，“呼吸特征Y对20-30岁的男性来说不正常”，“呼吸特征Z可能表明患有疾病”等。
相关专利：Apple Patent | Method and apparatus for monitoring nasal breathing
名为“Method and apparatus for monitoring nasal breathing”的苹果专利申请最初在2024年11月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
