(57)【要約】  通信及びスピーチ向上システムは、病院の患者のような人間に一時的に固定されて、人間のスピーチの可聴振動を電気信号に変換するように設計された第１トランスジューサを特徴とする。トランスジューサは、この電気信号を、１つ以上の電子モジュールへ送り、電子モジュールは、その信号を変更し向上させる。向上された信号は、次いで、増幅されて、第２トランスジューサによって可聴音響へと変換されて戻される。システムのユーザは、ユーザインターフェイスを経て電子モジュールをコントロールする。一実施形態では、ユーザインターフェイス及び第２トランスジューサの一方又は両方は、液体薬品で洗浄及び消毒することのできる滑らかな表面を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
言葉による通信を妨げる呼吸装置を着用した個人に言葉による通信能力を与えるシステムにおいて、
（ａ）個人の身体の喉又はその付近に取り付けるよう構成されて、可聴音響を電気信号に変換する第１トランスジューサ、及び
（ｂ）前記電気信号を処理するための少なくとも１つの回路であって、前記処理は、選択されたスレッシュホールド周波数より低い周波数をフィルタリング除去して、処理済みの電気信号を形成することを含む、少なくとも１つの回路、
を備えたシステム。
【請求項２】
前記処理済みの電気信号を、ポータブル音楽プレーヤ、移動電話、スマートホン、及びデスクトップ、ラップトップ及びタブレットより成るグループから選択されたパーソナルコンピュータ、のうちの少なくとも１つへコントロール可能に引き回すための補助的インターフェイスを更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
（ｃ）前記処理済みの電気信号を増幅するための少なくとも１つの増幅器を更に備え、前記増幅は、第２トランスジューサを駆動して前記処理済みの電気信号を可聴音響へ変換して戻すに充分なものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記増幅された処理済みの電気信号をスピーカ、一対のヘッドホン及びイヤホンの少なくとも１つへコントロール可能に引き回すための補助的インターフェイスを更に備えた、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
（ｄ）前記増幅された電気信号を可聴音響へと変換して戻すための第２トランスジューサを更に備えた、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記回路、前記増幅器及び前記第２トランスジューサは、単一のエンクロージャー内に収容される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
（ｅ）前記システムのユーザが前記少なくとも１つの回路をコントロールできるようにするユーザインターフェイスを更に備え、そして
（ｆ）前記ユーザインターフェイス及び前記第２トランスジューサの少なくとも１つは、液体消毒剤で洗浄及び殺菌することのできる滑らかな表面を含む、
請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記ユーザインターフェイス及び前記第２トランスジューサは、同じ滑らかな表面を共有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記滑らかな表面は、ボタン、スイッチ、開口、張り出し部、峰、及び割れ目がない、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記滑らかな表面は、ガラス、アクリル、炭素繊維、ガラス繊維及びプラスチックより成るグループから選択された材料の少なくとも１つのシートで構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２トランスジューサは、スピーカを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２トランスジューサは、固体表面刺激装置を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ユーザインターフェイスは、前記滑らかな表面とは反対の表面にマウントされた少なくとも１つの容量性タッチセンサ回路を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
容量性入力コントロールの位置及び機能を指示するために前記滑らかな表面に表示されるグラフィック及びアイコンの少なくとも１つを更に備えた、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１トランスジューサは、首を取り巻くように構成された取り外し可能なストラップにより咽頭又はその付近に取り付けるよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
咳やトランスジューサの衝撃のような大きな音を軽減する信号ダイナミック変調を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
選択された周波数帯域を増幅又は減衰するための少なくとも１つのイコライゼーション回路を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
フィードバック抑制要素を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
信号処理のシーケンスに対して少なくとも１つのコントロールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
ボリュームコントロールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
トーンコントロールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
負のフィードバックループを経ての信号処理を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１トランスジューサは、消毒液での洗浄及び消毒を行えるようにハーメチックシールされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記エンクロージャーは、少なくとも１つのワイヤにより前記第１トランスジューサに接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項２５】
前記エンクロージャーは、前記第１トランスジューサへワイヤレスに接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項２６】
前記可聴音響の周囲ノイズ成分を減衰するための手段を更に備えた、請求項５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記手段は、前記周囲ノイズ成分をピックアップするように構成されたマイクロホンを含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
Ｃ−ＰＡＰ、Ａ−ＰＡＰ及びＢｉ−ＰＡＰより成るグループから選択された呼吸装置の断片へ一体化される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１トランスジューサは、前記呼吸装置の呼吸マスクコンポーネントにマウントされる、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
（ｃ）前記電気信号を電磁波へ変換するように構成され、且つ前記電磁波を受け取り、デコードし、及び再構成された電気信号へ変換することのできる装置に前記電磁波を送信するように構成された送信器を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
（ｃ）前記処理済みの電気信号を電磁波へ変換するように構成され、且つ前記電磁波を受け取り、デコードし及び再構成された処理済みの電気信号へ変換することのできる装置に前記電磁波を送信するように構成された送信器を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記装置は、前記言葉による通信の明瞭さを向上させるため、前記電磁波又は再構成された電気信号を処理する少なくとも１つの回路を備えた、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記装置は、更に、イヤホンを備えた、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３４】
少なくとも前記プロセッサ回路及び前記第２トランスジューサを汚染から保護するために少なくとも１つのカバーを更に備えた、請求項５に記載のシステム。
【請求項３５】
前記カバーは無菌である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記カバーは使い捨てである、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３７】
言葉による通信を妨げる呼吸装置を着用した個人に言葉による通信能力を与えるシステムにおいて、
（ａ）個人の身体の喉又はその付近に取り付けるよう構成されて、可聴音響を電気信号に変換する第１トランスジューサ、
（ｂ）前記言葉による通信の明瞭さを向上するように前記電気信号を処理して、処理済みの電気信号を形成する少なくとも１つの回路、
（ｃ）前記処理済みの電気信号を増幅する少なくとも１つの増幅器、
（ｄ）前記増幅された電気信号を可聴音響へと変換して戻すための第２トランスジューサ、及び
（ｅ）前記システムのユーザが前記少なくとも１つの回路をコントロールできるようにするユーザインターフェイス、
を備え、
（ｆ）前記ユーザインターフェイス及び前記第２トランスジューサの少なくとも１つは、液体消毒剤で洗浄及び殺菌することのできる滑らかな表面を含む、
ものであるシステム。
【請求項３８】
言葉による通信を妨げる呼吸装置を着用した個人に言葉による通信能力を与えるシステムにおいて、
（ａ）個人の身体の喉又はその付近に取り付けるよう構成されて、可聴音響を電気信号に変換するトランスジューサ、及び
（ｂ）前記電気信号を電磁波へ変換するように構成され、且つ前記電磁波を受け取り、デコードし、及び再構成された電気信号へ変換することのできる装置に前記電磁波を送信するように構成された送信器、
を備え、前記再構成された電気信号は、更に、可聴音響へ変換される、システム。
【請求項３９】
Ｃ−ＰＡＰ、Ａ−ＰＡＰ及びＢｉ−ＰＡＰより成るグループから選択された呼吸装置の断片において、
（ａ）個人の身体の喉又はその付近に取り付けるよう構成されて、可聴音響を電気信号に変換するトランスジューサ、及び
（ｂ）前記電気信号を処理するための少なくとも１つの回路であって、前記処理は、選択されたスレッシュホールド周波数より低い周波数をフィルタリング除去して、処理済みの電気信号を形成することを含む、少なくとも１つの回路、
を備えた、通信及びスピーチ向上システム。
【請求項４０】
前記第１トランスジューサのためのリング状のマウントを更に備え、前記第１トランスジューサは、一般的に円筒形状であり、そして前記マウントに前記第１トランスジューサをマウントすることにより咽頭又はその付近にマウントされるように構成されて、前記リング状マウントの長手軸が前記第１トランスジューサの長手軸に一致するようにされ、そして更に、前記マウントは、前記マウントの周囲から、前記リング状マウントにより画成されたスペースへと延びる少なくとも１つの突起を含み、これにより、前記第１トランスジューサは、前記マウントに対して過剰に軸方向に移動することが防止される、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照：なし
【０００２】
米国連邦委託研究に関する声明：なし
【０００３】
本発明は、患者との臨床通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、呼吸支援装置を着用した個人による言葉の通信を許すシステムを特徴とするもので、このシステムは、容易に洗浄及び消毒できるユーザインターフェイス及び／又は音声出力トランスジューサを特徴とする。
【背景技術】
【０００４】
医療分野だけでも、多数の異なる正圧力換気装置がある。最も一般的なものの中に、Ｃ−ＰＡＰ、Ｂｉ−ＰＡＰ及びＡ−ＰＡＰがある。Ｃ−ＰＡＰは、「連続的正気道圧力」を意味する。この換気装置は、一定の正の空気圧を患者に与えて、患者の気道を開放状態に保ち、筋肉弛緩による閉塞を防止する。Ｂｉ−ＰＡＰ、即ち「２レベル正気道圧力」は、１つではなく２つの圧力レベルを与え、それら圧力レベルは、吸い込み及び吐き出し過程を支援するように同期される。Ａ−ＰＡＰは、患者の圧力を自動的に滴定する一種のＣ−ＰＡＰ装置である。
【０００５】
充分に且つ適切に呼吸できるようにするためにマスク又はフルフェース形態の呼吸器を個人に着用する必要のある多数の状態が存在する。そのような呼吸器に伴うほぼ共通した問題は、呼吸器のマスク部分が音声を消す傾向があるので、言葉による通常の通信を困難にすることである。更に、例えば、ポンプによって空気又は酸素の吸い込み及び吐き出しを支援するという意味で、多数のそのような呼吸器が「アクティブ」である。圧送される空気は、「ヒュー」という音を発し、これが患者のスピーチと競合して、聞き手の聞き難さを増大する。
【０００６】
この問題に対する１つの潜在的な解決策は、マイクロホンやスピーカのような電気作動式トランスジューサを伴う電子装置を導入することである。呼吸器及びフェースマスクを着用する個人と通信するための既存のシステムがある。２つの例として、そのような装置を着用する個人が離れた位置の個人と言葉で通信するのを許す消防及びスキューバ用通信装置がある。これらのシステムは、典型的に、離れた位置の個人がワイヤレスリンク又は命綱を通してリモート装置と通信することを含む。従って、これらのシステムは、一般的な聴取用に構成されず、通信を聞きたい個人ごとに受信器を必要とする。更に、そのようなシステムは、ケーブル接続又はある形態の無線送信を要求する。
【０００７】
別の関連システムは、物理学者「スティーヴィン・ホーキング」が他の者と言葉で通信するために使用するシステムである。しかし、このシステムは、彼の実際のスピーチを処理するのではなく、彼からの非スピーチ入力に基づいてスピーチの同期をとる。従って、「スピーチ」音は、不自然であり、話し手の音質及び感情を搬送するものではない。
【０００８】
しかしながら、ヘルスケア設定において生じる別の問題は、消毒である。臨床及び医療の用途では、使用と使用との間に装置を洗浄する必要がある。医療装置の慣習的なコントロール入力は、ノブ、ボタン及びスイッチを使用するが、これらは、本来、汚れが付き易い小さな開口、張り出し部、峰及び他の表面を有し、洗浄が容易でない。典型的な診療所では、消毒した使い捨てカバーで装置を包囲するか、又は専門技術者が装置を分解して手で洗浄することが要求される。消毒カバーの欠点は、消毒状態を維持する間に電気リードを受け容れるため、ある形式の開口を有していなければならないことである。更に、カバー材料は、当然、インジケータ及びディスプレイを正確に見ることを妨げ、そして透明なカバー材料の手触り及び滑らかな性質は、コントロールノブ及びスイッチの正確な操作をし難くする。熟練技術者の手による洗浄及び分解は、装置の運転コストを実質的に増大すると共に、修理員を潜在的な感染疾病に曝すことになる。
【０００９】
慣習的な音声出力装置は、エンクロージャーの内部の電気化学的トランスジューサ（スピーカ）より成り、これは、音が伝播する開口を有する。これらの開口は、トランスジューサと調和して共鳴してエンクロージャーから音を出せるように、孔付きの堅牢な材料、スクリーン、浸透性の布／織物、或いは充分に薄い断面の膜／ラミネートシートでカバーされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
孔付き材料、スクリーン又は織物カバーの場合には、孔又は織物に汚れが入り込んで、容易に洗浄できない未消毒状態を招く。薄い膜カバーの場合には、膜面が好都合な非多孔性を維持するが、この構成は、音声出力の減衰や、信号の低下や、スピーカのダイヤフラムと膜との間のエアギャップによる歪、並びに半堅牢な受動的放射器として働く膜自体の機械的特性からの歪に悩まされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の新規な装置は、コントロール入力及びオーディオ出力の両方に関連した問題に対処するものである。
【００１２】
本発明は、呼吸装置を着用する個人のための通信システムを特徴とする。このシステムは、呼吸装置を着用したときに不可能となる通常の言葉による通信のための手段を提供する。医療処置設定において、患者と同じ部屋で通信を行うことができ、そして医者、スタッフ及び来訪者と言葉で通信する能力を患者に与えることができる。
【００１３】
本発明によれば、可聴振動を、可聴範囲の周波数をもつ電気信号に変換するためのトランスジューサが患者に固定される。トランスジューサは、この電気信号を電子モジュールに与え、モジュールは、その信号を変更し向上させる。向上された信号は、次いで、増幅され、そして別のトランスジューサによりスピーチの可聴音へと変換されて戻される。
【００１４】
種々の電子モジュールは、ユーザインターフェイスによりシステム又は装置のユーザによってコントロールされる。ユーザ入力を受け容れるために、装置が有するユーザインターフェイスの少なくとも一方の外面は、その反対面の容量性タッチセンサ回路に使用するのに適した小さな電界の透過にとって好ましい誘電率を有するものである。これらの回路は、ユーザがセンサエリアの上に単に指を置くだけで入力を与えることができるようにする。外面は、ガラス、アクリル、炭素繊維、ガラス繊維、プラスチック、コンビネーションラミネート、又は他の適当な強力で滑らかな材料のような材料のシートで構成される。ボタン、スイッチ、開口、張り出し部、峰又は裂け目がないこの滑らかな表面は、専門家でない者でも標準的な洗浄解決策で容易に消毒することができるようにする。
【００１５】
又、システム又は装置の音声出力部分は、洗浄及び消毒のし易さを念頭に設計される。特に、第２トランスジューサのダイヤフラムとしてスピーカを使用するのではなく、例えば、米国特許第７，３８６，１３７号に開示された従来知られたもののような、固体表面刺激装置により音声出力が与えられる。
【００１６】
１つの実施形態において、固体表面刺激装置は、表面材料の内面に固定され、表面材料をトランスジューサダイヤフラムとして使用する。ユーザ入力装置を音声出力装置と同じ表面エリアに配置することにより、装置全体のサイズを減少することができる。
【００１７】
ユーザ入力を確認し且つ確かめるために表面材料を通して触覚フィードバックを発生する触覚モータを使用する触覚装置により付加的なユーザフィードバックが与えられる。
【００１８】
従って、１つの実施形態では、この新規な装置は、容量性入力検出と固体表面トランスジューサとを結合する新規な適用によりコントロール入力及び音声出力の両方に関連した問題に対処する。
【００１９】
ワイヤレスシグナリング及びノイズ打消しのような付加的な特徴についても説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スピーチのような音響(sound)を音声(audio)信号へ及びそれとは逆の変換と、その信号が処理されるときの信号経路とを示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、言葉による通信を妨げる呼吸装置を着用した個人のための通信システムに関する。本発明の１つの態様は、呼吸を助けるためにそのような呼吸器を着用する内科の患者に関する。本発明のこの態様では、本発明の１つの実施形態は、Ｃ−ＰＡＰ、Ａ−ＰＡＰ及びＢｉ−ＰＡＰのような既存の呼吸装置と共に使用できるスタンドアローンシステムである。システムの別の実施形態は、呼吸装置（マシン）に一体化又は組み込まれた通信システムを有する。
【００２２】
本発明の通信及びスピーチ向上システムは、明瞭さを向上させるために電気信号出力がワイヤ又はワイヤレスで信号プロセッサに接続されるマイクロホンのような第１トランスジューサを特徴とする。そのような接続は、「インターフェイス」と称される。システムの動作電力は、電気的な性質であり、ローカルライン電圧又はバッテリ、或いはバッテリバックアップ付きのライン電圧により供給される。
【００２３】
このシステムは、特に、医療用に充分な聴取レベルで明瞭なスピーチを発生するように信号を変更する。信号処理の出力は、音声周波数の「ラインレベル」電気信号である。この電気信号は、次いで、第２トランスジューサ、即ち音声出力トランスジューサのための増幅器の音声入力として働く。
【００２４】
第１トランスジューサは、着用者の喉又は咽頭（ボイスボックス）付近に取り外し可能に取り付けるように構成される。１つの実施形態では、取り付け手段は、弾力性のあるストラップで、ＶＥＬＣＲＯフック・ループ取り付けシステムのような従来知られた固定具を特徴とするものである。「自己貼り付け(self-stick)の取り付け方法」とも称される別の実施形態では、第１トランスジューサは、自己接着剤を含む無菌の織物部分又は包帯と一体化され、そしてＥＫＧセンサと同様に、患者に直接適用される。第２の別の実施形態では、第１トランスジューサは、呼吸マシンの呼吸マスクコンポーネントにマウントされる。この第１トランスジューサは、消毒液で洗浄及び消毒できるようにハーメチックシールされる。これら実施形態の各々では、第１トランスジューサ、例えば、マイクロホンは、円筒状であり、そしてリング状のハウジングにマウントされ、このハウジングが次いでストラップ、織物部分／包帯又は呼吸器に取り付けられる。ハウジングは、周囲からリングで画成された内部スペースへと延びる１つ以上の突起を特徴とし、それら突起は、円筒状の第１トランスジューサがハウジング内へ延び過ぎるのを防止するように働く。このように、第１トランスジューサは、咽頭から望ましい距離に維持することができる。
【００２５】
インターフェイスから、電気信号は、スピーチ処理ユニットへ進行し、該ユニットは、ここでは、「スピーチエンクロージャー」と称される。本発明の全システムは、主増幅器及び第２トランスジューサを任意に備え、これら２つの装置も、スピーチエンクロージャーに収容される。
【００２６】
少なくとも、音声処理ユニットは、あるスレッシュホールド周波数より低い低音周波数を除去するためのハイパスフィルタを特徴とする。機能的に、このアクションは、第１トランスジューサへの影響及び第１トランスジューサとの物理的接触に関連した非常に低い周波数を排除するか、又は少なくとも大幅に減少する。
【００２７】
音声処理ユニットは、スピーチの付加的な特定処理のための他のコンポーネントを特徴とするのも任意である。これらの他のコンポーネントは、ボリューム及びトーンコントロール、ダイナミックプロセッサ、イコライゼーション回路、フィードバックサプレッサ、及び処理シーケンスコントロールを含む。
【００２８】
ボリューム及びトーンコントロールは、ラジオ、テレビ、又はポータブルオーディオ装置、例えば、ポータブル、テープ、ＣＤ又はＭＰ３プレーヤ、或いは「ブームボックス」のような普通のオーディオ装置に見られるものと機能的に同様である。
【００２９】
ダイナミックプロセッサは、スピーチのダイナミックレンジ、即ち静寂から大声までの範囲、即ち強度の範囲をコントロールする。ここでは、これは、典型的に、非常に大きな音響のあき高(headroom)を圧縮し又は制限することを意味する。又、ダイナミックプロセッサは、非常に柔軟な又は静寂な音響を拡張又は増幅するのも任意である。
【００３０】
イコライゼーション回路は、良質のステレオシステムに見られるものと同様である。ここでは、「低音」及び「高音」に対して一対のコントロールを有するのではなく、音声スペクトルが複数の半ダース又はそれ以上のセグメント又は「チャンネル」へと分割され、各チャンネルは、他のチャンネルとは独立してボリューム（向上又は抑制）に関してコントロールすることができる。
【００３１】
フィードバックサプレッサは、音声フィードバックを厳密に抑制するように設計される。フィードバックは、典型的に、それ自身を高ピッチの悲鳴又は遠ぼえとして表わし、これは、スピーカの出力がマイクロホンに再入することから生じ、そこからの出力は過剰な量で発生する。フィードバックは、マイクロホンがスピーカに接近し過ぎたとき又はスピーカに著しく向けられたときに最も生じ易い。フィードバックサプレッサは、時間ベースの遅延、ノッチタイプフィルタ、又はその両方を与えることにより機能する。
【００３２】
処理シーケンスコントロールは、スピーチ処理ユニットの任意のコンポーネントのどれをどの順序でアクチベートするかのコントロールをシステムのユーザに与える。音声信号を処理する順序は、信号に影響を及ぼす。従って、ユーザは、例えば、スピーチの明瞭さに関して最良の結果を得るために異なる信号経路で実験することができる。
【００３３】
本発明は、本発明の一実施形態を示す図面を参照して以下に詳細に述べる。この図を参照すれば、音声処理ユニット、主増幅器及び音声出力トランスジューサは、大きなボックス１０１で示すように、単一の「スピーチエンクロージャー」に収容される。物理的な分離を示すため、このボックスの外部に、音声マイクロホンのような第１トランスジューサ１０３がある。この第１トランスジューサは、電気信号を発生し、これは、インターフェイスユニット１０５を経てスピーチエンクロージャー１０１にワイヤ又はワイヤレス接続される。
【００３４】
スピーチエンクロージャー１０１の内部では、先ず、信号が、高利得前置増幅器１０７により、例えば、「ラインレベル」に増幅される。次いで、信号は、ハイパスフィルタ１０９を通過する。そこから、信号は、ダイナミックプロセッサ１１１、イコライゼーション回路１１３及び／又はフィードバックサプレッサ１１５のような１つ以上の他のプロセッサを通過する。処理シーケンスコントロール１２１、即ちユーザインターフェイス装置によりアクチベートされる信号経路プロセッサ１１７及び信号戻り経路プロセッサ１１９は、これら他の信号プロセッサのどれがどんな順序で信号を通過させるか決定する。このスピーチエンクロージャーは、ボリューム／トーンコントロール１２３も特徴とする。信号処理を完了した後に、信号は、主音声増幅器１２５を通過して、スピーカ１２７である第２トランスジューサへ至る。ここで、音声信号は、空気の圧力パルスへ変換され、これは、人体の耳及び脳では音響として聞こえる。
【００３５】
本発明の第３の別の実施形態では、複写がオリジナルの処理要素のすぐ近くに配置されない限り、所与の処理要素が複写されてもよい。例えば、音声処理ユニットは、２つのイコライザ回路を収容し、それらの間にダイナミックプロセッサ要素が配置されるのが望ましい。
【００３６】
本発明の第４の別の実施形態では、音声信号処理は、望ましい仕方で負のフィードバックを使用することができる。より詳細には、音声処理ユニットからの出力信号の一部分を反転し、即ちその極性を負にし、信号から選択された周波数又は動的作用(dynamics)をフィルタ除去し、そしてそれを音声処理ユニットの入力ステージに挿入して戻すことができる。極性反転のために、オリジナル信号及び反転信号のバランスで互いに打ち消し合い、通過すべきオリジナル信号からの選択された周波数又は動的作用が残される。
【００３７】
ワイヤレスの態様：
本発明の第２の主たる態様では、インターフェイス／スピーチエンクロージャーへ引き回すのではなく、第１トランスジューサへの出力は、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）又はセルラーホンのような受信装置へワイヤレス送信される。より詳細には、マイクロホンハウジングは、バッテリ作動型の無線送信器を組み込んでいる。この送信器は、第１トランスジューサ（患者用マイクロホン）に電気的に接続され、そして第１トランスジューサから、ＰＤＡ、セルラーホン、又は同等の無線受信器（受信装置）を伴う他の装置へ電気信号をワイヤレスで導通するのに使用される。受信信号は、「スピーチエンクロージャー」の「信号プロセッサ」により、受信装置で実行されるソフトウェアアプリケーションを通して与えられるものと同様の処理を受ける。この実施形態は、受信装置が、増幅及び処理された信号をそのオンボード出力スピーカから出力するのを許すと共に、着用者が電話コールを実行し、且つ信号を、ボイスレコーダー、スピーチ認識ソフトウェア又は環境コントロールシステムのような他のアプリケーションソフトウェアと一体化するための能力を容易にする。この実施形態の変形例は、第１トランスジューサ／無線アッセンブリ又はＰＤＡのいずれかにワイヤ又はワイヤレスで接続されたイヤホンスピーカを含む。このイヤホンスピーカは、患者の耳に取り付けられ、そしてＰＤＡ又はセルラーホンから電気的に受信される音声信号、例えば、電話コールにおける第２当事者のボイス、又はソフトウェアアプリケーション、映画又はゲームからの音声を放射する。
【００３８】
第４の別の実施形態に少なくとも若干関連し、且つ本発明の第１又は第２の主たる態様と共に使用できる本発明の第５の別の実施形態では、音声信号処理は、ノイズ打消し技術を望ましい仕方で使用することができる。より詳細には、信号対雑音比を高め且つ音響フィードバックを減少するために付加的な入力トランスジューサ、即ちマイクロホンが使用される。これらの付加的な入力トランスジューサは、患者の局部エリアにおける周囲音響を捕らえる。これらトランスジューサは、「スピーチボックス」エンクロージャーに一体化されてもよいし、第１トランスジューサ（患者マイクロホン）アッセンブリに一体化されてもよいし、或いは局部的環境に個別に配置されてもよい。付加的なトランスジューサからの電気的出力信号は、「信号プロセッサ」にワイヤ又はワイヤレスで接続される。これら信号は、トランスジューサからの信号に与えたものと同様で且つ第１トランスジューサからの電気信号に全体的又は部分的に反転又は非反転で適用される個々の処理を受け、周囲音響又は音響フィードバックを除去することにより信号対雑音比を改善する。
【００３９】
いわゆる喉トランスジューサに伴う１つの問題は、スピーチの中間高さ及び高い周波数がしばしば欠けることである。従って、本発明の別の実施形態では、信号処理ユニットは、高周波数の「シュー」及び／又は中間高周波数のスピーチを各々音声信号に追加するための「歯擦音向上／同期装置」及び／又は聴覚刺激装置も特徴とする。
【００４０】
インターフェイスは、患者からのスピーチが明瞭となるよう本装置のユーザが音声出力を調整できるようにする手段をなす。本発明の別の実施形態は、洗浄及び消毒が容易なインターフェイス（又は「ユーザインターフェイス」）の少なくとも１つの外面を与える。より詳細には、スピーチエンクロージャーのこの外面は、ガラス、アクリル、炭素繊維、ガラス繊維、プラスチック、コンビネーションラミネート、又は他の適当な強くて滑らかな材料のような材料シートで構成される。ボタン、スイッチ、開口、張り出し部、峰又は裂け目のない滑らかなこの表面は、専門家でない個人が標準的な洗浄解決策で容易に消毒することができる。
【００４１】
ユーザ入力を受け容れるために、表面材料は、反対側の容量性タッチセンサ回路に使用するのに適した小さな電界が透過するのに便利な誘電率を有する。これらの回路は、ユーザがセンサエリア上にフィンガーを置くだけで入力を与えることができるようにする。表面材料は、適用可能な商業的サービスに使用するのにふさわしい厚み及び弾力性を維持する。この材料には、容量性入力コントロールの位置及び機能を指示するグラフィック及びアイコンがインプリントされる。透明な表面材料が使用されるときには、反対側にグラフィックがインプリントされ、入力コントロールエリアを強調するため、又は情報及び状態をユーザに表示するために内部の照明が与えられる。ディスプレイ装置は、ＬＥＤ、白熱ランプ、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＴＦＴ、ｏＬＥＤディスプレイ、及び他のユーザインターフェイスグラフィック装置を含む。視覚フィードバックを与えることによりユーザ入力の受信を支持するために、照明は、状態（オン／オフ）、強度又は色を変化する。容量性センサ回路は、表面材料の内側に固定され、そして電気的接続を経て装置のコントロール回路に接続される。
【００４２】
更に、本発明の別の実施形態では、装置は、洗浄及び消毒が容易な音声出力トランスジューサ（第２トランスジューサ）を備えている。より詳細には、そのような音声出力は、例えば、米国特許第７，３８６，１３７号に開示されたような従来知られた固体表面刺激装置によって与えられる。
【００４３】
固体表面刺激装置の固体表面は、ユーザインターフェイスの表面とは異なる表面であるが、ある実施形態では、音声出力表面と同じ表面であり、即ちユーザインターフェイスは機能が２倍である。
【００４４】
この実施形態では、第２のトランスジューサが表面材料の内面に固定され、表面材料をトランスジューサのダイヤフラムとして使用する。刺激装置のモータと表面材料との間にエアギャップがないことは、膜の後方にマウントされるスピーカが受ける圧縮歪、減衰及び他の信号質低下を排除する。固体表面材料刺激装置の他の効果は、効率及び出力振幅に関連している。装置は、全表面材料が音響放射面として働くことができるようにし、それにより、非常に小さい表面積を使用する従来のスピーカより相当に広い表面積が音波発生のために与えられる。トランスジューサは、標準的な音声増幅器によって駆動され、電気的には、回路設計における慣習的なスピーカのように見える。トランスジューサは、望ましい動作周波数範囲及び振幅全体にわたってトランスジューサの自由な動きを許す柔軟な電気リードで増幅回路に接続される。
【００４５】
表面材料は、固体表面刺激装置により発生される動きの方向に合致するある範囲の直線運動を許す方法で装置エンクロージャーに取り付けられる。エンクロージャーへの表面材料の取り付け方法は、用途に適した周波数で表面材料が共振できるように最適化される。表面材料は、適当なデュロメータガスケットによりエンクロージャーから隔離され、そのガスケットは、音響抑制として働き、そして液体及び汚染物の進入に対してシールの完全性を維持しながら表面材料の振動直線運動を与えるものである。例えば、人間のスピーチ出力については、ほぼ２０００Ｈｚの共振周波数が望ましく、一方、犬がほえるのを防止する装置では、非常に高い共振周波数が必要とされる。共振周波数は、ガスケットの形状及び接触表面積並びに材料の選択の変化を通して同調される。刺激駆動回路におけるローパス及びハイパスフィルタは、刺激周波数を表面材料及び用途の要件の動作設計パラメータに限定するように使用できる。
【００４６】
音声出力装置と同じ表面エリアにユーザ入力装置を配置することにより、全装置サイズを減少することができる。両方の機能が同じエリアに存在するので、性能を妥協せずに、サイズ及びコストの節約を果たすことができる。
【００４７】
本発明の別の態様において、ユーザ入力を確認し且つ確かめるために表面材料を通して触覚フィードバックを発生する触覚モータを使用する触覚装置により付加的なユーザフィードバックが与えられる。触覚モータは、表面材料の内面に固定され、そして電気リードを通してコントロール及びドライバ回路に接続される。触覚信号の周波数は、ユーザが音声出力と触覚フィードバックとの間を弁別できるように固体表面の動作周波数の外側となるように選択される。
【００４８】
容量性タッチセンサ、照明及びディスプレイ装置、並びに触覚モータは、単一の表面上に使用されてもよいし、又は複数の表面上に使用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の特徴及び属性の中には、次のものがある。
●非常に弱い患者でも通信できる異例の感度
●ユーザインターフェイス及び／又は音声出力トランスジューサのための滑らかな表面は、消毒液で洗浄を行えるようにする
●咳やトランスジューサの衝撃のような大きな音を軽減する信号ダイナミック変調
●呼吸装置からの空気の動きにより生じる音響の排除
●明瞭さを与える信号の改善
●音声フィードバックを防止する信号コンディショニング
●個々の患者に対して信号コンディショニングを最適化するように信号処理を調整する種々のコントロール
●触覚を経ての付加的なユーザ触覚フィードバック
●呼吸装置、マスク又は肺の処置に妨げや影響を与えないシステム
●種々の信号コンディショニング区分を通る信号経路を変更して、種々の患者に対する同調及び最適化に柔軟性を与えることのできる信号コンディショニング電気的アーキテクチャー
●既存の患者監視システムとの一体化を与える補助的インターフェイス
●プライベート通信のためのミューティングコントロールを与える補助的電話インターフェイス
●患者を聴取するための補助的ヘッドホン
【００５０】
本発明のスピーチ向上システムは、Ｃ−ＰＡＰ、Ａ−ＰＡＰ及びＢｉ−ＰＡＰのような呼吸を助けるマシンを使用する個人に直ちに使用できるものである。又、本発明のスピーチ向上システムは、空中を浮遊する汚染物に対する保護のために呼吸マスクを着用しなければならない仕事環境のような他の状況にも有用であり、それ故、関心がもたれる。
【００５１】
バッテリ電力で動作できるために、本発明の通信及びスピーチ向上システムは、ＡＣ「家庭用電源」に限定されず、可搬性が高い。従って、このシステムは、救急隊員、消防士、警察官及び他の非常ファースト・レスポンダー、自動車、自転車、車椅子及び電動車椅子、並びに公共の運輸システム、例えば、航空機、地下鉄系統を含む列車、バス、及びハイヤー、タクシー等の自動車に設けることができる。
【００５２】
当業者であれば、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲又は精神から逸脱せずに、ここに述べる本発明に対して種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【符号の説明】
【００５３】
１０１：スピーチエンクロージャー
１０５：インターフェイスユニット
１０７：前置増幅器
１０９：ハイパスフィルタ
１１１：ダイナミックプロセッサ
１１３：イコライゼーション回路
１１５：フィードバックサプレッサ
１１７：信号経路プロセッサ
１１９：信号戻り路プロセッサ
１２１：処理シーケンスコントロール
１２３：ボリューム／トーンコントロール
１２５：主音声増幅器
１２７：スピーカ
2015532853.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月26日(2015.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸装置の着用者の言葉による通信を向上させるシステムにおいて、
（ａ）呼吸装置の着用者の喉又はその付近に取り付けるように構成されて、着用者が発する音響を電気信号に変換する第１トランスジューサ、及び
（ｂ）前記電気信号を処理して処理済みの電気信号を形成するように構成された複数の処理コンポーネント、
を備え、前記複数の処理コンポーネントは、少なくとも、
選択されたスレッシュホールド周波数より低い周波数をフィルタ除去するように構成された第１処理コンポーネント、及び
第１処理コンポーネント、
を含むものである、システム。
【請求項２】
前記処理済みの電気信号を、ポータブル音楽プレーヤ、移動電話、スマートホン、及びデスクトップ、ラップトップ及びタブレットより成るグループから選択されたパーソナルコンピュータ、のうちの少なくとも１つへコントロール可能に引き回すための補助的インターフェイスを更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
（ｃ）前記処理済みの電気信号を増幅するための少なくとも１つの増幅器を更に備え、前記増幅は、第２トランスジューサを駆動して前記処理済みの電気信号を可聴音響へ変換して戻すに充分なものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
（ｄ）前記増幅された電気信号を可聴音響へと変換して戻すための第２トランスジューサを更に備えた、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２トランスジューサは、固体表面刺激装置及びスピーカの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１トランスジューサは、呼吸装置の着用者の首を取り巻くように構成された取り外し可能なストラップにより咽頭又はその付近に取り付けるよう構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の処理コンポーネントは、選択された周波数帯域を増幅又は減衰するための少なくとも１つのイコライゼーション回路、ダイナミックプロセッサ、フィードバック抑制要素、ボリュームコントロール又はトーンコントロール、歯擦音向上装置、ノイズ打消し要素、又は聴覚刺激装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
信号処理のシーケンスに対して少なくとも１つのコントロールを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記可聴音響の周囲ノイズ成分を減衰するための手段を更に備え、前記手段は、周囲ノイズ成分をピックアップするように構成されたマイクロホンを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
Ｃ−ＰＡＰ、Ａ−ＰＡＰ及びＢｉ−ＰＡＰより成るグループから選択された呼吸装置の断片へ一体化される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１トランスジューサは、前記呼吸装置の呼吸マスクコンポーネントにマウントされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
（ｃ）前記処理済みの電気信号を電磁波へ変換するように構成され、且つ前記電磁波を受け取り、デコードし、及び再構成された処理済みの電気信号へ変換して戻すことのできる装置に前記電磁波を送信するように構成された送信器を更に備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記装置は、前記言葉による通信の明瞭さを向上させるため、前記電磁波又は再構成された電気信号を処理する少なくとも１つの回路を備えた、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
呼吸装置の着用者に取り付けられた第１トランスジューサにより、着用者が発する可聴音を電気信号に変換し、
複数の処理コンポーネントにより電気信号を処理し、前記複数の処理コンポーネントは、少なくとも、
選択されたスレッシュホールド周波数より低い周波数をフィルタ除去するように構成された第１処理コンポーネント、及び
第１処理コンポーネント、
を含むものであり、
少なくとも１つのコントロールを含むユーザインターフェイスにより、前記複数の処理コンポーネントが前記電気信号を処理するシーケンスを指示する入力を受け取る、
ことを含む方法。
【請求項１５】
前記複数の処理コンポーネントは、ダイナミックプロセッサ、イコライゼーション回路、フィードバック抑制要素、ボリュームコントロール、トーンコントロール、歯擦音向上装置、ノイズ打消し要素、又は聴覚刺激装置の少なくとも１つをコントロールする、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2015532853.tif 000004