通信和語音增強系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】通信和語音增強系統(tǒng)
相關申請的交叉引用
[0001]無。
關于美國聯(lián)邦資助研宄的說明
[0002]無。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及與患者的臨床溝通的領域。更具體地，本發(fā)明以一種系統(tǒng)為特征，該系統(tǒng)允許佩戴呼吸輔助裝置的人進行言語溝通，該系統(tǒng)以容易清洗和消毒的用戶界面和/或音頻輸出換能器為特征。
【背景技術】
[0004]單是在醫(yī)療領域，就存在許多不同的正壓呼吸機。當中最常見的是C-PAP、Bi_PAP和A-PAP。C-PAP表示“持續(xù)氣道正壓通氣”。此呼吸機給患者提供恒定的正空氣壓力以保持患者的氣道打開并且防止由于肌肉松弛引起的阻塞。B1-PAP或“雙相氣道正壓通氣”傳遞兩個壓力級別而不是一個，并且該壓力級別被同步至輔助吸入和呼出過程。A-PAP是自動地用滴定法測量(titrate)患者的壓力的一種C-PAP裝置。
[0005]存在其中人需要佩戴面具(mask)或整臉(full-face)種類的呼吸器以能夠充分地且適當?shù)睾粑脑S多情況。這樣的呼吸器的幾乎普遍存在的問題是其使得正常的言語溝通困難，因為呼吸器的面具部分往往會使聲音減弱。另外，許多這樣的呼吸器在它們例如借助于泵來輔助空氣或氧氣的吸入和呼出的意義上來講是“活躍的”。經(jīng)泵送的空氣可發(fā)出“呼撕(whooshing)”聲音，該聲音與患者的語音競爭，因此增加了聽眾的困難。
[0006]對此問題的一個潛在的解決方案是引入具有諸如麥克風和揚聲器之類的電動換能器的電子器件。存在用于與佩戴呼吸器和面罩的人們通信的現(xiàn)有系統(tǒng)。兩個示例包括消防和潛水通信設備，該消防和潛水通信設備允許佩戴這種設備的人員與遠程人員口頭交流。這些系統(tǒng)通常涉及通過至遠程設備的無線鏈路或臍帶纜線與遠程人員通信。因此，這些系統(tǒng)不是為普通收聽準備的，而是對于想要聽到交流的每一人都需要接收器。進一步，這樣的系統(tǒng)需要纜線連接或某種形式的無線電傳輸。
[0007]另一相關系統(tǒng)是物理學家Stephen Hawking用來與其他人進行言語表達(verbalize)的系統(tǒng)但是此系統(tǒng)不處理他的實際語音，而是基于來自他的非語音輸入來合成語音。由此，該“語音”聽起來不自然，并且不能傳達說話者的音質和情感。
[0008]然而，出現(xiàn)在醫(yī)療保健設置中的另一問題是殺菌。臨床和醫(yī)學應用需要在使用之間清洗設備。在醫(yī)療設備上的傳統(tǒng)控制輸入采用旋鈕、按鈕和開關，該旋鈕、按鈕和開關固有地擁有可捕獲污染物并且不容易被清洗的小的開口、懸伸、脊和其它表面。典型的實踐需要設備在使用期間被封圍有無菌的、一次性使用的蓋(covering)，或者由技術專家進行拆卸和手工清洗。無菌蓋的缺點是它必須擁有某種類型的開口以容納電引線同時維持無菌條件。另外，蓋材料自然地抑制指示器和顯示器的準確查看，并且透明的覆蓋材料的紋理和光滑性質降低了控制旋鈕和開關的準確操縱。由專業(yè)的技術人員手工清洗和拆卸顯著地增加了設備的操作成本，并且將服務人員暴露于潛在的傳染病。
[0009]傳統(tǒng)的音頻輸出設備由在擁有開口的封圍(enclosure)內的機電換能器(揚聲器)組成，通過該開口，聲音可傳播。這些開口可被覆蓋有穿孔的剛性材料、屏、可滲透的布/紡織品或足夠薄的橫截面的膜/層壓片以允許與換能器協(xié)調的共鳴從而允許聲音離開該封圍。
[0010]在穿孔的、屏或紡織品蓋的情況中，污染物被允許進入穿孔或面料，從而創(chuàng)建不容易被清洗的不衛(wèi)生的條件。在薄的膜蓋的情況中；雖然膜表面維持有利的無孔性質，然而該布置經(jīng)受由于揚聲器膜片和該膜之間的空氣間隙以及來自充當半剛性無源輻射器的該膜本身的機械性質的音頻輸出衰減、信號退化和失真。
[0011]此新設備解決與控制輸入和音頻輸出有關的兩個問題。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明以用于佩戴呼吸裝置的人的通信系統(tǒng)為特征。該系統(tǒng)提供用于在佩戴呼吸裝置時按其它方式將不可能實現(xiàn)的正常言語溝通的手段。在醫(yī)療設置中，通信可發(fā)生在與患者相同的房間中并且為患者提供與醫(yī)生、工作人員和訪客言語交流的能力。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，換能器被粘附至患者以將可聽振動轉換成具有音頻范圍頻率的電信號。換能器將此電信號提供至用于修改和增強該信號的電子模塊。經(jīng)增強的信號隨后借助于另一換能器被放大并且被轉換回至可聽的語音聲。
[0014]各種電子模塊由系統(tǒng)或設備的用戶借助于用戶界面進行控制。為了配合用戶輸入，該設備擁有用戶界面的至少一個外表面，該至少一個外表面具有有利于小的電場的傳輸?shù)慕殡姵?shù)，該小的電場適于與背面上的電容性觸摸傳感器電路一起使用。這些電路允許用戶簡單地通過將手指置于傳感器區(qū)域上來提供輸入。外表面由片狀材料(諸如玻璃、腈綸、碳纖維、玻璃纖維、塑料、復合層壓板)或其它適度牢固、光滑的材料構成。這種光滑且沒有按鈕、開關、開口、懸伸、脊或縫的表面允許用標準的清洗液并由非專業(yè)人員容易地消毒。
[0015]系統(tǒng)或設備的音頻輸出部分同樣被設計成考慮了易于清洗和消毒。特別地，并且不是將擴音器(loudspeaker)用作第二換能器的膜片(diaphragm)，音頻輸出是由固體表面激勵器(諸如借助于例如如在美國專利N0.7，386，137中所公開的本領域已知的那些)所提供的。
[0016]在一個實施例中，固體表面激勵器被粘附到表面材料的內表面，藉此采用該表面材料作為換能器膜片。通過將用戶輸入設備置于與音頻輸出設備相同的表面區(qū)域上，可減小總的設備尺寸。
[0017]附加的用戶反饋可通過觸覺學(haptics)來提供，該觸覺學采用通過表面材料產生觸覺反饋的觸覺電機來告知收到(acknowledge)并確認用戶輸入。
[0018]因此，在其實施例之一中，此新設備通過結合電容性輸入檢測和固體表面換能器的新穎應用來解決與控制輸入和音頻輸出有關的兩個問題。
[0019]同樣將描述諸如無線信令和噪聲消除之類的附加特征。
附圖簡述
[0020]該附圖是示出了諸如語音之類的聲音轉換成音頻信號和從音頻信號中轉換出該聲音以及當該信號被處理時信號的路徑的示意性框圖。
用于實現(xiàn)本發(fā)明的方式
[0021]本發(fā)明關于佩戴呼吸裝置的人的通信系統(tǒng)，該呼吸裝置在其它情況下會妨礙言語溝通。本發(fā)明的一個方面關于佩戴這樣的呼吸器以幫助他們呼吸的醫(yī)療患者。在本發(fā)明的此方面，本發(fā)明的一個實施例可以是可與現(xiàn)有的呼吸器設備(諸如C-PAP、A-PAP和B1-PAP)一起使用的獨立系統(tǒng)。本系統(tǒng)的另一實施例具有集成到或構建到呼吸器設備(“機器”)中的通信系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明的通信和語音增強系統(tǒng)以諸如麥克風之類的第一換能器為特征，該第一換能器的電信號輸出是通過有線或無線的方式連接到信號處理器以提高可懂度。這種連接可被稱為“接口”。系統(tǒng)的操作功率本質上是電的并且可由本地線電壓或電池或具有電池