通信和語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】通信和語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]無(wú)。
關(guān)于美國(guó)聯(lián)邦資助研宄的說(shuō)明
[0002]無(wú)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及與患者的臨床溝通的領(lǐng)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(jìn)行言語(yǔ)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(shù)】
[0004]單是在醫(yī)療領(lǐng)域，就存在許多不同的正壓呼吸機(jī)。當(dāng)中最常見(jiàn)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(jī)給患者提供恒定的正空氣壓力以保持患者的氣道打開(kāi)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(gè)壓力級(jí)別而不是一個(gè)，并且該壓力級(jí)別被同步至輔助吸入和呼出過(guò)程。A-PAP是自動(dòng)地用滴定法測(cè)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(dāng)?shù)睾粑脑S多情況。這樣的呼吸器的幾乎普遍存在的問(wèn)題是其使得正常的言語(yǔ)溝通困難，因?yàn)楹粑鞯拿婢卟糠滞鶗?huì)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(lái)輔助空氣或氧氣的吸入和呼出的意義上來(lái)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(yǔ)音競(jìng)爭(zhēng)，因此增加了聽(tīng)眾的困難。
[0006]對(duì)此問(wèn)題的一個(gè)潛在的解決方案是引入具有諸如麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之類的電動(dòng)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(gè)示例包括消防和潛水通信設(shè)備，該消防和潛水通信設(shè)備允許佩戴這種設(shè)備的人員與遠(yuǎn)程人員口頭交流。這些系統(tǒng)通常涉及通過(guò)至遠(yuǎn)程設(shè)備的無(wú)線鏈路或臍帶纜線與遠(yuǎn)程人員通信。因此，這些系統(tǒng)不是為普通收聽(tīng)準(zhǔn)備的，而是對(duì)于想要聽(tīng)到交流的每一人都需要接收器。進(jìn)一步，這樣的系統(tǒng)需要纜線連接或某種形式的無(wú)線電傳輸。
[0007]另一相關(guān)系統(tǒng)是物理學(xué)家Stephen Hawking用來(lái)與其他人進(jìn)行言語(yǔ)表達(dá)(verbalize)的系統(tǒng)但是此系統(tǒng)不處理他的實(shí)際語(yǔ)音，而是基于來(lái)自他的非語(yǔ)音輸入來(lái)合成語(yǔ)音。由此，該“語(yǔ)音”聽(tīng)起來(lái)不自然，并且不能傳達(dá)說(shuō)話者的音質(zhì)和情感。
[0008]然而，出現(xiàn)在醫(yī)療保健設(shè)置中的另一問(wèn)題是殺菌。臨床和醫(yī)學(xué)應(yīng)用需要在使用之間清洗設(shè)備。在醫(yī)療設(shè)備上的傳統(tǒng)控制輸入采用旋鈕、按鈕和開(kāi)關(guān)，該旋鈕、按鈕和開(kāi)關(guān)固有地?fù)碛锌刹东@污染物并且不容易被清洗的小的開(kāi)口、懸伸、脊和其它表面。典型的實(shí)踐需要設(shè)備在使用期間被封圍有無(wú)菌的、一次性使用的蓋(covering)，或者由技術(shù)專家進(jìn)行拆卸和手工清洗。無(wú)菌蓋的缺點(diǎn)是它必須擁有某種類型的開(kāi)口以容納電引線同時(shí)維持無(wú)菌條件。另外，蓋材料自然地抑制指示器和顯示器的準(zhǔn)確查看，并且透明的覆蓋材料的紋理和光滑性質(zhì)降低了控制旋鈕和開(kāi)關(guān)的準(zhǔn)確操縱。由專業(yè)的技術(shù)人員手工清洗和拆卸顯著地增加了設(shè)備的操作成本，并且將服務(wù)人員暴露于潛在的傳染病。
[0009]傳統(tǒng)的音頻輸出設(shè)備由在擁有開(kāi)口的封圍(enclosure)內(nèi)的機(jī)電換能器(揚(yáng)聲器)組成，通過(guò)該開(kāi)口，聲音可傳播。這些開(kāi)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(diào)的共鳴從而允許聲音離開(kāi)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(jìn)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(wú)孔性質(zhì)，然而該布置經(jīng)受由于揚(yáng)聲器膜片和該膜之間的空氣間隙以及來(lái)自充當(dāng)半剛性無(wú)源輻射器的該膜本身的機(jī)械性質(zhì)的音頻輸出衰減、信號(hào)退化和失真。
[0011]此新設(shè)備解決與控制輸入和音頻輸出有關(guān)的兩個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)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(shí)按其它方式將不可能實(shí)現(xiàn)的正常言語(yǔ)溝通的手段。在醫(yī)療設(shè)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(yǔ)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(tīng)振動(dòng)轉(zhuǎn)換成具有音頻范圍頻率的電信號(hào)。換能器將此電信號(hào)提供至用于修改和增強(qiáng)該信號(hào)的電子模塊。經(jīng)增強(qiáng)的信號(hào)隨后借助于另一換能器被放大并且被轉(zhuǎn)換回至可聽(tīng)的語(yǔ)音聲。
[0014]各種電子模塊由系統(tǒng)或設(shè)備的用戶借助于用戶界面進(jìn)行控制。為了配合用戶輸入，該設(shè)備擁有用戶界面的至少一個(gè)外表面，該至少一個(gè)外表面具有有利于小的電場(chǎng)的傳輸?shù)慕殡姵?shù)，該小的電場(chǎng)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(jiǎn)單地通過(guò)將手指置于傳感器區(qū)域上來(lái)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(fù)合層壓板)或其它適度牢固、光滑的材料構(gòu)成。這種光滑且沒(méi)有按鈕、開(kāi)關(guān)、開(kāi)口、懸伸、脊或縫的表面允許用標(biāo)準(zhǔn)的清洗液并由非專業(yè)人員容易地消毒。
[0015]系統(tǒng)或設(shè)備的音頻輸出部分同樣被設(shè)計(jì)成考慮了易于清洗和消毒。特別地，并且不是將擴(kuò)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(lì)器(諸如借助于例如如在美國(guó)專利N0.7，386，137中所公開(kāi)的本領(lǐng)域已知的那些)所提供的。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，固體表面激勵(lì)器被粘附到表面材料的內(nèi)表面，藉此采用該表面材料作為換能器膜片。通過(guò)將用戶輸入設(shè)備置于與音頻輸出設(shè)備相同的表面區(qū)域上，可減小總的設(shè)備尺寸。
[0017]附加的用戶反饋可通過(guò)觸覺(jué)學(xué)(haptics)來(lái)提供，該觸覺(jué)學(xué)采用通過(guò)表面材料產(chǎn)生觸覺(jué)反饋的觸覺(jué)電機(jī)來(lái)告知收到(acknowledge)并確認(rèn)用戶輸入。
[0018]因此，在其實(shí)施例之一中，此新設(shè)備通過(guò)結(jié)合電容性輸入檢測(cè)和固體表面換能器的新穎應(yīng)用來(lái)解決與控制輸入和音頻輸出有關(guān)的兩個(gè)問(wèn)題。
[0019]同樣將描述諸如無(wú)線信令和噪聲消除之類的附加特征。
附圖簡(jiǎn)述
[0020]該附圖是示出了諸如語(yǔ)音之類的聲音轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)和從音頻信號(hào)中轉(zhuǎn)換出該聲音以及當(dāng)該信號(hào)被處理時(shí)信號(hào)的路徑的示意性框圖。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式
[0021]本發(fā)明關(guān)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(huì)妨礙言語(yǔ)溝通。本發(fā)明的一個(gè)方面關(guān)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(gè)實(shí)施例可以是可與現(xiàn)有的呼吸器設(shè)備(諸如C-PAP、A-PAP和B1-PAP)一起使用的獨(dú)立系統(tǒng)。本系統(tǒng)的另一實(shí)施例具有集成到或構(gòu)建到呼吸器設(shè)備(“機(jī)器”)中的通信系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明的通信和語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)以諸如麥克風(fēng)之類的第一換能器為特征，該第一換能器的電信號(hào)輸出是通過(guò)有線或無(wú)線的方式連接到信號(hào)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(zhì)上是電的并且可由本地線電壓或電池或具有電池