通信和语音增强系统的制作方法
【专利说明】通信和语音增强系统
相关申请的交叉引用
[0001]无。
关于美国联邦资助研宄的说明
[0002]无。
技术领域
[0003]本发明涉及与患者的临床沟通的领域。更具体地，本发明以一种系统为特征，该系统允许佩戴呼吸辅助装置的人进行言语沟通，该系统以容易清洗和消毒的用户界面和/或音频输出换能器为特征。
【背景技术】
[0004]单是在医疗领域，就存在许多不同的正压呼吸机。当中最常见的是C-PAP、Bi_PAP和A-PAP。C-PAP表示“持续气道正压通气”。此呼吸机给患者提供恒定的正空气压力以保持患者的气道打开并且防止由于肌肉松弛引起的阻塞。B1-PAP或“双相气道正压通气”传递两个压力级别而不是一个，并且该压力级别被同步至辅助吸入和呼出过程。A-PAP是自动地用滴定法测量(titrate)患者的压力的一种C-PAP装置。
[0005]存在其中人需要佩戴面具(mask)或整脸(full-face)种类的呼吸器以能够充分地且适当地呼吸的许多情况。这样的呼吸器的几乎普遍存在的问题是其使得正常的言语沟通困难，因为呼吸器的面具部分往往会使声音减弱。另外，许多这样的呼吸器在它们例如借助于泵来辅助空气或氧气的吸入和呼出的意义上来讲是“活跃的”。经泵送的空气可发出“呼撕(whooshing)”声音，该声音与患者的语音竞争，因此增加了听众的困难。
[0006]对此问题的一个潜在的解决方案是引入具有诸如麦克风和扬声器之类的电动换能器的电子器件。存在用于与佩戴呼吸器和面罩的人们通信的现有系统。两个示例包括消防和潜水通信设备，该消防和潜水通信设备允许佩戴这种设备的人员与远程人员口头交流。这些系统通常涉及通过至远程设备的无线链路或脐带缆线与远程人员通信。因此，这些系统不是为普通收听准备的，而是对于想要听到交流的每一人都需要接收器。进一步，这样的系统需要缆线连接或某种形式的无线电传输。
[0007]另一相关系统是物理学家Stephen Hawking用来与其他人进行言语表达(verbalize)的系统但是此系统不处理他的实际语音，而是基于来自他的非语音输入来合成语音。由此，该“语音”听起来不自然，并且不能传达说话者的音质和情感。
[0008]然而，出现在医疗保健设置中的另一问题是杀菌。临床和医学应用需要在使用之间清洗设备。在医疗设备上的传统控制输入采用旋钮、按钮和开关，该旋钮、按钮和开关固有地拥有可捕获污染物并且不容易被清洗的小的开口、悬伸、脊和其它表面。典型的实践需要设备在使用期间被封围有无菌的、一次性使用的盖(covering)，或者由技术专家进行拆卸和手工清洗。无菌盖的缺点是它必须拥有某种类型的开口以容纳电引线同时维持无菌条件。另外，盖材料自然地抑制指示器和显示器的准确查看，并且透明的覆盖材料的纹理和光滑性质降低了控制旋钮和开关的准确操纵。由专业的技术人员手工清洗和拆卸显著地增加了设备的操作成本，并且将服务人员暴露于潜在的传染病。
[0009]传统的音频输出设备由在拥有开口的封围(enclosure)内的机电换能器(扬声器)组成，通过该开口，声音可传播。这些开口可被覆盖有穿孔的刚性材料、屏、可渗透的布/纺织品或足够薄的横截面的膜/层压片以允许与换能器协调的共鸣从而允许声音离开该封围。
[0010]在穿孔的、屏或纺织品盖的情况中，污染物被允许进入穿孔或面料，从而创建不容易被清洗的不卫生的条件。在薄的膜盖的情况中；虽然膜表面维持有利的无孔性质，然而该布置经受由于扬声器膜片和该膜之间的空气间隙以及来自充当半刚性无源辐射器的该膜本身的机械性质的音频输出衰减、信号退化和失真。
[0011]此新设备解决与控制输入和音频输出有关的两个问题。
【发明内容】
[0012]本发明以用于佩戴呼吸装置的人的通信系统为特征。该系统提供用于在佩戴呼吸装置时按其它方式将不可能实现的正常言语沟通的手段。在医疗设置中，通信可发生在与患者相同的房间中并且为患者提供与医生、工作人员和访客言语交流的能力。
[0013]根据本发明，换能器被粘附至患者以将可听振动转换成具有音频范围频率的电信号。换能器将此电信号提供至用于修改和增强该信号的电子模块。经增强的信号随后借助于另一换能器被放大并且被转换回至可听的语音声。
[0014]各种电子模块由系统或设备的用户借助于用户界面进行控制。为了配合用户输入，该设备拥有用户界面的至少一个外表面，该至少一个外表面具有有利于小的电场的传输的介电常数，该小的电场适于与背面上的电容性触摸传感器电路一起使用。这些电路允许用户简单地通过将手指置于传感器区域上来提供输入。外表面由片状材料(诸如玻璃、腈纶、碳纤维、玻璃纤维、塑料、复合层压板)或其它适度牢固、光滑的材料构成。这种光滑且没有按钮、开关、开口、悬伸、脊或缝的表面允许用标准的清洗液并由非专业人员容易地消毒。
[0015]系统或设备的音频输出部分同样被设计成考虑了易于清洗和消毒。特别地，并且不是将扩音器(loudspeaker)用作第二换能器的膜片(diaphragm)，音频输出是由固体表面激励器(诸如借助于例如如在美国专利N0.7，386，137中所公开的本领域已知的那些)所提供的。
[0016]在一个实施例中，固体表面激励器被粘附到表面材料的内表面，藉此采用该表面材料作为换能器膜片。通过将用户输入设备置于与音频输出设备相同的表面区域上，可减小总的设备尺寸。
[0017]附加的用户反馈可通过触觉学(haptics)来提供，该触觉学采用通过表面材料产生触觉反馈的触觉电机来告知收到(acknowledge)并确认用户输入。
[0018]因此，在其实施例之一中，此新设备通过结合电容性输入检测和固体表面换能器的新颖应用来解决与控制输入和音频输出有关的两个问题。
[0019]同样将描述诸如无线信令和噪声消除之类的附加特征。
附图简述
[0020]该附图是示出了诸如语音之类的声音转换成音频信号和从音频信号中转换出该声音以及当该信号被处理时信号的路径的示意性框图。
用于实现本发明的方式
[0021]本发明关于佩戴呼吸装置的人的通信系统，该呼吸装置在其它情况下会妨碍言语沟通。本发明的一个方面关于佩戴这样的呼吸器以帮助他们呼吸的医疗患者。在本发明的此方面，本发明的一个实施例可以是可与现有的呼吸器设备(诸如C-PAP、A-PAP和B1-PAP)一起使用的独立系统。本系统的另一实施例具有集成到或构建到呼吸器设备(“机器”)中的通信系统。
[0022]本发明的通信和语音增强系统以诸如麦克风之类的第一换能器为特征，该第一换能器的电信号输出是通过有线或无线的方式连接到信号处理器以提高可懂度。这种连接可被称为“接口”。系统的操作功率本质上是电的并且可由本地线电压或电池或具有电池