CN111465426A - 正压通气麦克风系统 - Google Patents

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J·奥尔
R·温德林
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Abstract

本申请公开非侵入式通气话音放大系统，其包括麦克风或麦克风适配器，其被配置成用于放置在非侵入式通气面罩中。麦克风系统包括音频处理系统，该音频处理系统检测患者活动，诸如呼吸活动和/或语音活动，并衰减话音流中的呼吸噪声。话音流被放大并用于驱动扬声器以便患者交流。

Description

正压通气麦克风系统
技术领域
本发明涉及用于为口腔通道提供非侵入式正压面罩的设备和方法。
背景技术
正压通气(PPV)面罩目前在医学领域中用于氧饱和度差、睡眠呼吸暂停和其他相关呼吸问题的患者。面罩包括外围柔性膜，该柔性膜接触患者的面部并利用正压与面部形成密封。Kwok的美国专利6,513,526中公开了正压通气面罩的示例。与呼吸机一起使用的这些类型的面罩可以提供正压气流，并且对于重症患者来说，可以在无需给患者插管的情况下提供正压气流，或允许更早拔管。
正压面罩需要在面部周围有效密封，并且正确放置可能会给临床医生或用户带来麻烦。一旦放置在适当位置后，面罩中的正压通过提供维持足够的呼吸和呼气所需的适当量的强制空气，来帮助患者呼吸。在数小时或数天之内，面罩可能会因口或鼻干燥、鼻塞、鼻炎或流鼻涕、面部刺激、流鼻血、粘膜组织干燥、嘴唇干燥、呼吸道感染风险增加、处理口腔或鼻气道的其他困难，而使患者不适。
正压面罩也用于治疗睡眠呼吸暂停。虽然这些患者通常不是重症患者，但他们遭受气道干燥的不便以及在未取下面罩的情况下无法进入其口腔气道的痛苦。
发明内容
本发明涉及正压通气麦克风系统。本发明的设备和系统使用定位在正压通气面罩内部的麦克风元件来捕获患者的话音。麦克风可以通过使用适配器而被插入通过面罩的通道端口，或者可以被集成到面罩中。话音信号可以被处理以检测语音和/或呼吸。然后，所检测的语音和/或呼吸被用于衰减噪声(例如，吸气噪声或呼气噪声)、关闭电子部件以节省电池电量(例如，关闭功率放大器)和/或设置呼吸机参数(例如，调整iPAP和/或ePAP的设置)。
在一些实施例中，通气麦克风系统处理语音信号以去除呼吸噪声，并且然后将经处理的信号放大并在扬声器上播放。扬声器可以与功率放大器和为扬声器供电的电池一起容纳。可替代地或另外，经处理的语音信号可以被输出到诸如移动电话的移动设备，该移动设备被配置为通过话音或消息服务与远程人员进行通信。
本发明的另一个实施例涉及基于检测语音的自动开启特征。电路检测语音活动并打开麦克风系统的部件。在一些实施例中，自动开启特征使用模拟语音检测器电路，并且当在模拟电路中检测到语音时，微处理器打开数字信号处理器。自动开启电路对于电池供电的系统可能是特别有利的。
本发明的另一个实施例涉及一种嘶音消除电路。嘶音消除电路分析话音输入中是否存在高声调(high pitch)过大的响度，并且在检测到不平衡时衰减音频信号中的高声调。嘶音消除可以与本文所述的任何麦克风模块一起使用，但已发现对于配置成放置在嘴前和嘴附近的和/或具有面向佩戴面罩的人的嘴的麦克风元件的麦克风模块特别有用。
其他实施例涉及使用麦克风模块的麦克风系统，该麦克风系统具有改善信噪比、生物相容性和/或在PPV面罩中使用麦克风模块的便利性的放置和/或机械/声学配置。
例如，在一个实施例中，麦克风系统可以包括具有适配器的模块，并且该模块穿过面罩中的通道端口并将面罩放置在嘴的前面和/或附近，同时用面罩主体密封该模块。麦克风模块可以包括具有高声压水平和衰减材料(例如，致密泡沫)的麦克风元件，以减小进入模块的声音的功率。
在又一个实施例中，模块可以包括具有麦克风元件的板，并且该板与壳体密封，并且该板在暴露于来自呼吸机的空气的一侧上涂覆有生物相容性材料。
在又一个实施例中，麦克风模块可以从PPV面罩中的通道端口移除，以允许其他器具通过同一通道端口在患者身上使用。通道端口可以包括阀，优选地是在来自呼吸机的压力下密封的阀。
附图说明
图1A示出了全脸正压面罩，包括带有麦克风模块的弯头连接器。
图1B是包括图1A的面罩和麦克风模块的正压呼吸机麦克风系统的框图。
图2是图1A的麦克风模块和弯头连接器的截面图。
图3A示出了具有麦克风元件的麦克风外罩(microphone enclosure)。
图3B示出了具有麦克风元件的麦克风外罩的替代实施例。
图4示出了麦克风模块的另一实施例。
图5示出了具有可移除的泡沫端的麦克风壳体。
图6是信号处理系统的框图。
图7是在图6的DSP中用于患者活动检测的数字信号处理的图解。
图8A是用于图7的处理的信号分析器模块的电路图。
图8B是图8A的带通滤波器的电路图。
图8C是用于调整定时的图8A的RC低通滤波器。
图8D描述了图8A的阈值滤波器。
图8E示出了频域中的呼吸和语音信号。
图8F示出了时域中的呼吸和语音。
图9是嘶音消除(sibilance removal)电路的框图。
图10A至图10B示出了用于执行自动启动功能的模拟滤波器。
图11A是图1A的弯头连接器的透视图。
图11B是图11A的弯头连接器的分解图。
图11C是图11A的弯头连接器的剖视图。
图12A是图11A的弯头连接器的自密封阀的顶部透视图。
图12B是图12A的阀的底部透视图。
图13A至图13B示出了具有通道端口的全脸正压面罩的替代实施方式；和
图14示出了具有回转连接器的弯头的替代实施例。
具体实施方式
本发明的正压通气(PPV)麦克风系统和模块利用正压通气面罩，优选具有通道端口的面罩。通道端口可以是具有可移动盖的开口或可以选择性地打开以附连适配器的阀。通道端口可以内置在PPV面罩的外壳(也称为面罩主体)中，或者内置在PPV面罩的连接器(例如弯头)中。阀可以是狭缝阀或在呼吸机的压力下密封的阀(在本文中也称为自密封阀)。阀也可以是自复位的(即，由材料制成并且具有当被拉动穿过阀的物体反转时将恢复到其初始配置的构造)。阀可以位于面罩主体或阀适配器中。
图1A和图1B示出了正压通气(PPV)面罩10和话音放大系统99。面罩10包括面罩主体12(在本文中也称为“外壳”)。如图1B所示，呼吸机系统24包括面罩10、通道端口23和麦克风模块100，麦克风模块包括连接到通道端口23(图2)的适配器。呼吸机系统24还包括呼吸机单元21，该呼吸机单元通过柔性软管(未显示)连接到弯头26的入口30，以形成呼吸机回路11。呼吸机包括压力传感器，该压力传感器感测系统中的压力，并且所感测的压力被控制单元15用于通过驱动压力生成单元17(例如叶轮)来控制压力。呼吸机的参数可以被显示在显示器17上，并且通过用户界面(未示出)接收输入。与本发明的PPV面罩一起使用的呼吸机是连续压力呼吸机，并且优选地，双层通气对于重症监护患者通常是重要的。
面罩10被配置为通过供气连接器26(例如，弯头)流体连接至呼吸机21，并固定至患者的头部。面罩主体12可以使用带条(例如，上带条14和下带条16)或适合于附连到头部的任何其他合适的固定机构来固定。带条14和16分别连接到面罩主体上的孔眼18和20。带条14和16在主体12的相对侧上的对应位置(未示出)上连接到孔眼。带条将面罩固定到头部，这允许获得正压密封并且还避免了面罩相对于头部的移动，这种移动可能导致漏气，从而削弱积极的空气处理。
在面罩主体12的外围，面罩10包括衬垫22，该衬垫包括柔性膜(即，封盖)，当正压从压力生成单元17递送通过弯头26并进入面罩主体12的开口内时，该柔性膜可以与患者的面部形成密封。衬垫22在患者面部的鼻梁区域、脸颊区域和下唇/下巴区域中与患者的面部形成密封。衬垫可以由连接到面罩主体的一种或多种相对柔软的弹性体材料构成，面罩主体通常由比衬垫更硬的第二材料(或相同的材料但较厚)构成。面罩主体12的腔在其与人的面部之间形成正气压室。为了本发明的目的，术语“面罩内”是指当在人的面部上时由面罩限定的室。
在D'Souza的美国专利9,119,931、McAuley的美国专利9,295,799、Kwok的美国专利6,513,526和Paul的美国专利D464,728，以及Rose的国际申请公开WO2017021836A1中描述了具有适合于使用正压在患者的嘴和鼻子周围密封的膜的面罩，这些专利通过引用将其全部内容并入本文。面罩还可以包括可互换的两个面罩系统，诸如FDA通过Respironics(美国宾夕法尼亚州默里斯维尔Murrysville)批准的AF541面罩，以及具有相似特征和功能的面罩。
麦克风模块100包括一个或多个麦克风元件，优选地至少两个麦克风元件，并且电耦合至音频处理系统，该音频处理系统可以是扬声器单元102(或者可替代地，呼吸机系统24)的一部分。扬声器单元102包括数字信号处理器108、电源110和输出到扬声器107的功率放大器104。可替代地，来自音频处理系统的音频可以输出到通信设备112和/或耳机114。麦克风模块100与扬声器单元102和/或通信设备112之间的通信可以是硬线或无线的。麦克风模块100、扬声器单元102或通信设备112可以包括收发器，该收发器被配置为建立无线连接以及发送和/或接收音频数据。
扬声器102可以放置在床边。床边扬声器可能是有利的，因为声音似乎来自患者，听起来更自然。对于重症患者来说，更自然的说话可能很重要，因为他们经常处于生命的尽头，并希望与亲人进行最后的沟通。另外，为患者提供话音放大对于依从性和患者舒适度可能是重要的。如果患者可以听到自己的讲话，他们可以放松，因为声音符合预期。如果声音被减弱，患者自然会更努力地发出更多声音，即使不需要这种努力。
图2是面罩10和麦克风模块100的一部分的横截面。图2示出了适配器118，其具有延伸壳体118，该延伸壳体118使适配器的壳体在远侧方向(即，朝向口腔端)上延伸。当适配器位于面罩10中时，延伸壳体118在口腔端具有面对人的嘴的开口120。
适配器118及其延伸壳体118可以断开，以将麦克风模块的部件放置到壳体中并且将壳体围绕麦克风模块部件组装(例如，压配合或卡扣连接)。壳体优选地被配置为靠近患者的嘴将麦克风放置在面罩的腔内，在一些实施例中，这对于获得合适的信噪比以执行精确的数字信号处理是重要的。
选择延伸壳体118的长度以将开口放置在嘴附近。优选小于3、2、1.5或1英寸和/或大于0.25、0.5或1.0英寸和/或在前述范围内。从通道端口的开口到麦克风模块的口腔端测量的适配器和外壳的长度可以大于1、1.5、2、2.5、3英寸和/或小于6、5、4、3.5、3、2.5或上述范围。
适配器116被定位在从弯头26的环46和开口64延伸的通道端口中。麦克风模块100延伸穿过开口64，以便将麦克风放置在面罩主体12及其相邻结构的回转节32之外。已经发现，将麦克风移出开口64和/或离开外壳12充分改善了信噪比。在一个实施例中，适配器被配置为与通道端口耦连并且将通向麦克风120的开口放置在面罩内距开口664(即，通道端口的内部开口)的中心点至少0.25、0.5、0.8或1.2英寸的位置。麦克风模块的开口120优选面对人的嘴巴区域，以便从来自嘴巴的语音接收直接声音。
多个麦克风元件126a和126b(合计126)安装在电路板122上。麦克风元件126可以是驻极体(electret)或MEMS(微机电系统)。麦克风元件可以是电容麦克风和/或需要幻象电源(phantom power)。幻象电源可以在2-10伏的范围内，优选地3-5伏。驻极体优选地具有较高的声压级，这在NIV(非侵入式通气/无创呼吸机)面罩环境中很重要。为了最小化模块的尺寸和底部点火元件的可用性，MEMS可以是优选的。麦克风元件可以是全向麦克风或定向麦克风。优选的元件具有高动态范围和/或高声压级。数字MEMS(麦克风板上的模数转换器即AD转换器)也适用，其可以用于减少来自位于床边附近的医院器械的电噪声。由于来自不同元件的信号可以在同一根导线上传输，因此数字MEMS由于具有附带较少导线的较多麦克风元件因而是有益的。在一些实施例中，麦克风元件可以是有源麦克风(发送到麦克风的功率)。麦克风元件还可以在音频处理系统中的前置放大器之前具有其自己的前置放大器。麦克风上的前置放大器可以减少麦克风的削波，由于压力增加，在正压面罩上进行语音放大时，这可能是一个特别困难的问题。尽管不是优选的，但是一些实施例可以使用单个麦克风元件。用单个麦克风元件消除噪声可能需要额外的计算能力。可以使用频域识别信号的非语音元素来执行噪声消除。
系统的优选实施例使用两个或更多个麦克风元件。两个或更多个元件可以当符合信号(诸如在区分噪声消除中)有用时执行处理。两个麦克风元件可以安装在板上和/或壳体内。麦克风元件可以是不同规格的麦克风元件，或者优选地是相同规格的麦克风元件。麦克风元件可以安装在同一平面中、非平面中和/或以不同角度安装。相同平面的麦克风可以有助于制造，而不同角度的麦克风可以提供离轴信号的更好识别。检测离轴信号可以促进检测与相干相反的非相干(例如，湍流)声音。
在一个优选的实施例中，麦克风具有相对较高的最大声压级。即使对于中度大声或安静地讲话的患者，面罩中麦克风的紧密度和面罩中相对较高的压力也会导致令人惊讶的高声级。麦克风模块可以包括产生有效声压级的声音衰减材料，该声压级(SPL)避免了以50db、60db或70db讲话的人的麦克风削波。为了本发明的目的，除非另外指出，否则有效声压级是麦克风的声压级加上声音衰减材料使声音衰减的分贝。声音衰减材料的厚度和/或密度可以防止壳体内的麦克风放置在面罩中时产生削波。泡沫的声音衰减可以取决于其密度和厚度。厚度可以是
合适的驻极体的示例可以对于下述任一参数具有±5％、10％或20％的以下规格：-42±3dB RL＝2.2kΩVcc＝2.0v(1kHz 0dB＝1v/Pa)最大阻抗2.2kΩ1kHz(RL＝2.2k)频率50-12000Hz电流消耗最大0.5mA工作电压范围1.0–10V最大SPL(dB)120dB信噪比超过58dB灵敏度降低2.0–1.5V变化小于3dB存储条件
Figure BDA0002519574160000071
相对湿度
Figure BDA0002519574160000072
工作条件
Figure BDA0002519574160000073
相对湿度<85％。
在优选实施例中，麦克风元件的直径小于0.8、0.5、0.3、0.25、0.2、0.15和/或大于0.03、0.05、0.1或0.15英寸和/或在前述范围内。麦克风元件可以是定向麦克风或全向麦克风。麦克风元件126被选择成具有低自噪声、高的最大SPL(声压级)和/或高的动态范围和/或小尺寸。为了本发明的目的，在1kHz以94dB SPL(1Pa)的标准参考压力测量SNR。在一个实施例中，动态范围是至少80db、85db、90db或95db，SNR是至少60、65或70db，和/或麦克风元件的声压级是至少80、85、90、95、100、105、110、115、120和/或小于160、150、140、130或在具有任何上述端点的范围内(在针对合适的驻极体上文规定的条件下)。
模块100可以包括衰减器124。将麦克风靠近患者的嘴放置会导致麦克风过度增益或削波。为了降低发声的能力，可以在麦克风元件和患者的嘴之间放置声音衰减材料。声音衰减材料可以是致密的或厚实的泡沫。放在嘴附近并被衰减的高动态范围的麦克风可以产生适合在数字信号处理器中处理的信号。在一个实施例中，衰减器可以是密度为至少2、2.5、3、4或5lb ft3(磅立方英寸)或小于10、8、7.5、7或6lb ft3的泡沫。在一个优选的实施例中，衰减器是生物相容性泡沫。传统的泡沫挡风玻璃的密度通常小于2lbs ft3，已经发现当使用靠近嘴放置在PPV面罩内的高动态范围或高max SPL麦克风时，不足以减弱话音的功率。在一个实施例中，衰减器将穿过衰减器的声压级降低至少3、5、10、12、15或20db或其范围或者降低小于3、5、10、12、15或20db或其范围。
电线128将板122与插座130连接。插座130安装至适配器116的主体，并且与电缆连接器132电连通，并且电缆101被插入插座130中并沿近侧方向延伸远离插座130。插座130可以与适配器形成PPV密封以维持面罩10中的压力。可替代地，电缆101可以被安装在适配器101中，并且电耦合到适配器116内的麦克风元件126。或如下所述，密封件可以位于适配器116的板122和延伸部分118之间。
在一些实施例中，大多数或全部电子部件与麦克风壳体的远侧开口隔离，以防止通气气体到达隔离的电子部件。图3A示出了延伸壳体118，其具有由电路板122和延伸部118的壁界定的腔137。腔137具有在口腔端的开口120。麦克风元件126a和126b以及衰减器材料被设置在腔137内。电路板122可以被密封到延伸壳体118的壁上的环形特征134。可以使用任何技术来形成密封，包括压配合、热焊接粘合、卡扣连接以及适用于将板连接到壳体的任何其他连接。在安装麦克风元件126a和126b之前或之后，腔137可以涂覆有生物相容性聚合物。麦克风元件可以与被焊接以形成焊料凸点136的引脚连接。
图3B示出了类似于图3A但具有底部发射麦克风的密封麦克风腔的实施例。板138被安装或密封到延伸部148的壳体上以形成腔146。麦克风元件140a和140b被安装在板138的与腔148和开口120相对的近侧。孔(例如，孔142)形成在板138中以允许声音进入开口120穿过板138并进入元件140的底部。麦克风元件140在被固定在延伸部分146中之前可以流焊到板138上。在将底部安装麦克风元件140a和140b安装之前或之后，腔146可以用生物相容性涂层密封。
图4示出了麦克风模块168的另一替代实施例。模块168包括适配器170，其上附连有延伸壳体180。适配器170包括配置成与面罩10中的23连接并与其密封的密封结构178。模块168包括在其口腔端的开口186和设置在壳体182内的衰减器184。麦克风元件800通过使用连接器176被安装成面对开口186。板188从适配器170的远端延伸到适配器170的壁173。板188可以用于避免在麦克风元件与壁173中的连接器174之间使用布线。连接器174可包括用于附连电缆的插座172。模块168可以具有壁(未示出)，该壁始于点202并且沿横向并围绕元件202延伸，以为密封元件200提供孔口。
图5描述了模块204的另一个实施例，该模块204包括具有密封结构212的适配器206以及壳体延伸部210和板208。可移除的帽提供了到达衰减器218的通道，以使其易于更换。更换衰减器218或泡沫可以有利于避免携带细菌。这在重症监护环境中可能是有利的，在这种环境中，感染对于患者的康复尤其具有挑战性。盖可以具有压配合、螺纹或适合于将盖连接到壳体的任何其他机构。
在一些实施例中，音频处理系统、扬声器和电池电源可以被内置到麦克风适配器的壳体中，以避免将绳索或其他元件附连到患者。当小型扬声器和有限的功率是合适的并且绳索特别成问题时，该实施例是优选的。在其他实施例中，麦克风模块连接到包括放大和信号处理部件的扬声器壳体和/或放大器壳体。
图6示出了适用于话音放大系统99的音频处理系统150的示例硬件设计。系统150包括麦克风前置放大器(Mic Pre)152、模拟带通滤波器154、模数转换器(A/D)156、数字信号处理器108、数模转换器158、功率放大器(Amp)104、系统微处理器160、电源110、电源开/关开关162、音量增大和减小按钮164a和164b、功率指示器LED 166和信号输出端112。
系统150从麦克风模块100接收至少一个麦克风输入(优选地，多个麦克风输入)。每个音频信号在麦克风前置放大器152中进行增益调整，然后使用模数转换器156转换为数字信号，和/或输出到模拟带通154。然后，数字信号通过使用数字信号处理器108处理，并使用数模转换器158被转换回模拟信号。处理的模拟信号使用功率放大器104放大，并输出到扬声器107或另一个通信设备112，诸如台式计算机、膝上型计算机、移动电话或诸如此类。
通信设备112可以包括通信软件，该通信软件发起电话呼叫或消息接发服务以将经处理的话音信号发送到远程人员，从而允许患者与远程人员之间的通信。该通信软件可以包括话音至文本转换器，用于将患者的话音转换为文本并将该文本传达给远程人员。
模拟带通可以用于检测话音信号，并且检测到的话音信号可以由系统微控制器160用于打开系统的部件(例如，DSP 108)。
系统150的全部或部分部件可以被容纳在独立的外罩、麦克风模块100、扬声器外罩(例如，扬声器单元102(图1B)、通信设备112、耳机114、呼吸机单元21(图1B)或这些的组合(例如，模块100中的前置放大器、通信设备112中或呼吸机单元21中的DSP 108)。
系统微控制器160可以用于接收来自音量按钮164和/或电源按钮162的输入。系统微控制器可以提供输出，诸如通过LED 166，以指示系统状态或其他信息(例如，开、关、待机、检测到话音、错误、电池电量不足、电池电量充足等)。
图7是示出音频信号处理103的流程图103，其可以例如在DSP 108(图1B)上执行。来自麦克风输入端220a和220b的音频信号分别使用带通滤波器和频率均衡器222进行处理。带通滤波器可以用于切除语音以外的频率。在一些实施例中，带通滤波器可以滤除小于300、250、200、150或100的频率和/或大于3000、3400、4000或5000的频率，和/或在任何前述范围内的频率。麦克风均衡器可以用于校正非平坦麦克风的响应。在一个实施例中，麦克风均衡器用于校正由NIV面罩引起的非平坦信号。通过带通滤波器的频率可以被均衡以在整个频率范围内产生更均匀的声音。频率均衡通常校正由麦克风元件产生的变化，并且通常专用于所使用的特定麦克风及其在面罩壳体中的配置。
然后，使用降噪块224处理音频信号。噪声可以是PPV面罩内产生的非相干(例如，湍流)声音或与语音声音离轴的声音。非相干声音通常包括风噪声(在面罩中产生)、呼吸机噪声(管道下管或面罩外部的振动)、环境噪声(哔哔声、警报、非话音的环境声音)、自身噪声(底噪或白噪声)。降噪块可以比较麦克风输入220a和220b并检测幅度和相位。异相且振幅较大的声音可能表示由非相干声音产生的噪声。然后，非相干声音被衰减，以消除音频流中的噪声。最好使用间隔开且彼此靠近且位于同一平面内的双麦克风(优选相同的麦克风)来检测异相噪声。可替代地并且是较不优选的，可以分析单个麦克风信号的指示非相干或湍流噪声的特性(例如，分析频率和/或包络特性)，然后将其用于衰减噪声。
已经发现在NIV面罩中生成的音频流具有使用前述双麦克风降噪技术不能消除的噪声。NIV面罩会产生呼吸噪声(吸气和呼气)，其中噪声的很大一部分与语音相干和/或是非湍流的。这些呼吸噪声具有明显的非自然声音(类似于电影《星球大战》中Darth Vader(达斯·维达)的呼吸)。本发明涉及可以使用患者活动检测器去除这些噪声的音频处理系统。数字信号处理103包括活动检测器，该活动检测器检测诸如呼吸或语音之类的患者活动，然后使用检测到的患者活动来衰减噪声。DSP患者活动检测器还可以用于减少麦克风系统中的功耗和/或调整呼吸机上的设置。
在患者活动检测器230中处理音频流的侧流226。活动检测器230可以包括语音活动检测器和/或呼吸活动检测器234。侧流226从主音频信号228分离，使得活动检测器230可以去除部分语音以检测活动，即使去除那些流部分对于保持自然的发声也很重要(即，主音频流保留为活动检测而除去的语音部分)。然后，来自活动检测器230的输出由语音调节器(admitter)236使用以选择性地传递主音频信号228。可替代地，检测到的活动可以由系统微处理器160使用(例如，以使放大器104断电)，或者通过活动输出238输出到呼吸机21或其他设备。
图8A示出了根据本发明的一个实施例的用于执行活动检测的示例电路。使用带通滤波器248和带通滤波器249对侧流226进行分离和处理。带通滤波器248积极地滤除话音数据的部分，并且使表示语音和呼吸(呼入和/或呼出)的特定频率通过。带通滤波器可以相同或不同。带通滤波器可以是无限脉冲响应滤波器(IIR滤波器)或有限脉冲响应滤波器(FIR滤波器)。IIR滤波器可以是直接形式I或II，优选地是直接形式I，如图8B所示(电路262)。使用图8B所示的至少两个直接形式I滤波器的级联来执行带通。在一个优选实施例中，b0、b1、b2、a1和a2是二阶巴特沃思滤波器。在一些实施例中，带通滤波器是至少二阶滤波器，更优选地是至少四阶滤波器或六阶滤波器。带通滤波器用于产生感兴趣的频率。例如，带通滤波器可以用于衰减在感兴趣的频率范围之外的频率以检测语音或呼吸。带通滤波器可以被放置在功率包络250、RMS(均方根块)252或两者或电路的其他部件之前。带通滤波器可以包括多个带通滤波器并且/或者分离音频流并且对音频流的两个或更多部分执行。活动检测器可以滤除语音信号的部分以隔离语音唯一和/或呼吸唯一的频率。在一些实施例中，活动检测器的带通滤波器被配置为衰减小于150、250、300、400、500、1000或2000hz和/或大于5000、4000、3000、2000或1000hz，或在上述端点的范围内的语音频率的全部或一部分。在一些实施例中，带通滤波器去除第一谐波或第二谐波，更优选地去除第三或第四谐波，并使语音基波和/或第一谐波通过。在一些实施例中，带通去除了基频和较低的谐波，并且仅使较高的谐波通过。
一旦侧流226已经在带通滤波器中被处理，则信号226随后在功率包络块250和均方根(RMS)块252中被处理。RMS是信号的长期平均功率。功率包络是信号的短期平均功率。功率包络在某种程度上等效于包络的平滑。图8C描述了可以在本发明中用于确定功率包络线250和/或RMS 252的数字RC滤波器264。RC滤波器264可以是积分器电路，其中α+β＝1并且如果X(n)＞y(n)，则α是＝α1，B＝B1，否则α＝A2，β＝B2。对于功率包络线250，将α系数设置为高(例如，大于0.5、0.8或0.9)，对于RMS 252，将α系数设置为低(例如，小于0.5、0.2或0.1)。RMS 252可以使用具有不同系数的多个RC电路以在给定的平均时间内获得更强的信号。
图8D描述了可以在本发明中用来选择阈值的阈值滤波器288。例如，阈值滤波器288可以用于话音阈值254、呼吸阈值256或无信号阈值258，如图8A所示。功率包络250和RMS252之间的差异与RMS相结合产生分别指示呼吸噪声、语音或无活动的三种状态。如果功率包络和RMS之间的差很高，并且RMS很高，则话音阈值将大于零并且“无信号”的阈值将为0，这表示语音。如果功率包络和RMS之间的差很小，而RMS很高，则呼吸阈值大于零并且“无信号”阈值为零，这表示呼吸噪声。如果RMS低，则无信号的阈值大于零，这表示没有信号。用于语音、呼吸和没有活动的信号可以通过阈值电路，以允许将概率与每个信号相关联，然后在比较器260中整合。比较器从阈值电路接收信号并产生患者活动(语音活动、呼吸活动或无活动)的返回状态。
可以选择用于功率包络250和RMS 252的α和β系数以设置信号的时间平均值。在一个实施例中，功率包络在至少0.25ms、0.5ms、1ms、5ms、10ms和/或小于30ms、20ms、10ms的时间段内平均，或者在任一前述端点的范围的时间段内平均。在一些实施例中，在大于3ms、5ms或10ms和/或小于250ms、100ms或50ms的时间段内，或者在任何前述端点的范围内的时间段内，对信号的RMS进行平均。在一些实施例中，RMS的时间平均值比功率包络的采样时间大至少3、5、10倍，和/或比功率包络的采样时间小250、100或50倍，和/或在任何这些端点之间的范围内。
调节器236具有打开或关闭以使信号228衰减或通过调节器236的增益元件。当检测到语音时，增益元件打开并且信号228通过。当未检测到语音或检测到呼吸噪声时，增益元件关闭且信号被阻塞。调节器236可以具有小的延迟，以允许语音检测器处理信号。延迟优选小于40ms、20ms、10ms或1ms(毫秒)。调节器在衰减水平的开始和结束变化之间可能有一个斜率(ramp)。斜率可以小于20ms、15ms、10ms、5ms或1ms和/或大于0.01ms、0.05ms、1ms，和/或在前述端点的范围内。斜率可以是指数的或线性的。斜率对于自然发出语音很重要。如果斜率太低，声音将被斩断。如果斜率发生得太快，则声音会很突然。
在一个替代实施例中，语音调节器236可以从呼吸机21接收呼吸活动信号。在该实施例中，呼吸机电路中的压力传感器检测指示吸气的负压。负压活动可以被传输到音频处理系统150，并且由调节器236用来衰减主音频信号228。语音调节器236可以单独地或与其他呼吸活动结合使用来自压力传感器的呼吸活动。
图8E示出了频域中的呼吸信号290和语音信号291(x轴是频率，并且y轴是功率)。如图所示，呼吸噪声倾向于是宽带的，并且在低频带292和高频带293中具有相似的功率。呼吸可以使用低通滤波并将其与宽带信号进行比较而被检测。由于语音谐波具有较小的功率，因此与用于语音的高通滤波器相比，在低通滤波器中将检测到更多的功率。可以检测语音与呼吸的关系，因为如果信号是语音，则宽带将不多于或不类似于低带通。如果信号是呼吸，宽带将比低带通具有显著更大的功率。
在另一个实施例中，高带通滤波器与宽带信号一起使用。在该实施例中，如果高带通信号类似于宽带滤波器，则检测到呼吸。如果高通滤波器明显小于宽带滤波器，则检测到话音。
在又一个实施例中，可以将低通滤波器信号与高带通滤波器进行比较。如果信号是呼吸，则高带通滤波器将显著小于低带通滤波器。如果信号是语音，则高带通信号的功率应该显著小于低带通滤波器的功率。
语音活动检测器或呼吸活动检测器可以使用功率包络和RMS的比较以外的方法来检测语音和/或呼吸活动。为了快速地进行检测，执行基于波峰因数特征的信号处理可能是有利的。语音往往具有较高的波峰因数，而呼吸噪声往往具有较低的波峰因数。图8F示出了具有呼吸噪声295和语音296的时域信号294。与语音296相比，呼吸噪声产生更长的更平坦的信号295。更平坦的信号可以通过其波峰因数来识别，与语音相比，该波峰因数在短期和长期内都较低。另一方面，语音可能具有高波峰因数。语音的包络线在短时间时段内迅速变化，而呼吸噪声的包络线在相同的时间量内更加平缓地变化。在一些实施例中，处理包括计算给定时段中信号高于阈值的次数，以及设置参数，用于表示何时达到阈值的在一时段内的次数或连续达到阈值的次数指示患者活动。在优选实施例中，该过程在数字域中进行。在一些实施例中，有利地在对数域中确定阈值以减小动态范围并在阈值滤波器中区分信号。在一些实施例中，波峰因数特征可以用于区分呼吸声和非发声辅音，诸如“wh”声音或“sh”声音。在时域中，这些声音在短时间段内可能看起来类似于呼吸噪声。为了防止呼吸误报，可以分析信号的波峰因数。如果信号具有低波峰因数，则可能是呼吸信号；如果波峰因数高，则为语音。波峰因数特征可以单独使用，也可以结合图8A所示的特征使用。优选地，首先执行带通滤波，并且如果检测到呼吸，则使用波峰因数特征执行第二DSP处理步骤，以去除误报(即，如果第一滤波检测到呼吸，则执行第二DSP处理步骤)。
在又一个实施例中，可以使用具有可调增益的阈值滤波器(例如，允许上下调整阈值的按钮)来检测呼吸噪声和/或语音。阈值滤波器可以将上限截止与下限截止进行比较，如果滤波器的高通部分大于低通部分，则信号可能是呼吸。向上调整阈值对于女性话音很有用，女性话音通常较高，而向下调整阈值则允许针对男性或较低话音优化系统。
在一些实施例中，用于检测语音和/或呼吸噪声的数字信号处理可以包括在语音频率范围内创建多个滤波器组。例如，一系列带通滤波器与RC电路配对(图8B和图8C)可以用于创建不同频率的滤波器组。滤波器组数量的增加允许在可能是话音或呼吸噪声的声音之间增加区分度。频率在1200-3500Hz范围内的滤波器组可能在语音和噪声之间进行区分方面特别有利，因为该范围内的语音应逐渐减少。在该区域中信号强度的增加表明存在噪声。通常，滤波器组的数量可以在2-20之间或更多。对于大量的滤波器组(即，以实现较窄的频带)，特定数量的点的快速傅立叶变换可以代替滤波器组。
重要的是，患者活动检测器不基于语音识别。语音识别不仅要确定人类话音是否有效，还需要确定所讲的内容。语音识别将引起延迟，该延迟将要求在调节器中截断语音信号，或者导致用户可感知的不可接受的延迟(例如，大于80毫秒)。在本发明中被放大的声音用于通信，并且因此期望是自然的可听的话音。
已发现对呼吸噪声滤波对于与通气患者进行交流特别重要。PPV面罩会产生有问题的呼吸噪声，在其他设置(诸如专业音频)中这不是问题。面罩中的呼吸噪声可以根据其频率和包络图案(例如波峰因数)来与语音区分开。与典型的降噪设备(诸如Bose耳机)中发现的噪声相比，PPV面罩中的呼吸噪声有很大不同。在那些设备中，噪声是宽带的(例如，类似于喷气发动机或嘘声)，并且具有窄的音调(narrow tone)(例如，恒定的单频)。PPV面罩中的呼吸两者都没有。呼吸具有频移含量(变化的高低或低高)和复杂的音调(tone)。
根据检测到的活动控制呼吸机。本发明的一些实施例涉及使用检测到的活动来控制呼吸机。例如，在检测到语音的情况下，语音的持续时间可以用于为双水平呼吸机中的iPAP计时。在一些实施例中，在患者处于呼吸机压力的治疗水平时收集音频信号，并且对在治疗水平(ePAP，iPAP或两者)处收集的音频处理音频流。
本发明的一些实施例涉及通过添加缺失的谐波含量来从PPV患者产生听起来自然的话音。PPV面罩可以充当带通滤波器，消弱某些频率，诸如高次谐波。本发明的一些实施例涉及识别语音的基频，并使用数字信号处理器108加回丢失的谐波。在一些实施例中，可以以自然比率将丢失的谐波添加到话音流。在该实施例中，用户可以通过向系统150发音一系列单词来训练系统150。训练是在PPV面罩中没有压力的情况下执行的。接下来，用户在正气压情况下按相同的顺序进行训练。这两次训练阶段用于识别人的基频与谐波之间的自然比。然后，该比率可以被用于以与基频相同的自然比率在用户话音中插入缺失的谐波。可选地，可以在多于一个的压力下进行训练。在一个实施例中，训练在规定的(一个或多个)治疗压力下进行。压力可以是ePAP压力且大于3、4、5、8或12cm H2O(厘米水)和/或小于30、25、20或15cm H2O，或在前述端点的范围内。可替代地，估计特定谐波的平均比率，然后根据估计比率添加谐波。
嘶音消除(sibilance removal)。本发明还涉及执行嘶音消除(方框240)。已经发现在使用麦克风模块的面罩内放置的麦克风对“s”声音过于敏感。图9描述了用于在维持自然发声话音的同时消除刺耳的嘶声(嘶音消除240)的电路。来自调节器236的语音输入通过高通滤波器272进行处理。然后经滤波的信号和未滤波的信号被分别转换到RMS 274和RMS276，并在比较器278中进行比较。当经滤波的RMS 274与未滤波的RMS 276比较并且达到阈值时，嘶音相对较高，并且衰减器284被激活以衰减嘶音。定时控制282用于延迟进入衰减器的信号，以留出时间进行处理。
嘶音消除模块可以用于允许麦克风在嘴附近的放置得到改善，以提供改善的信噪比。麦克风放置在面罩中靠近嘴的位置，这会产生不成比例的强烈高频声音。嘶声消除器(de-esser)减弱刺耳的高频。嘶声消除器优于EQ(均衡器)，因为它仅消除成为问题的高信号，这意味着它可以保留其他高频音调以使信号听起来自然。嘶声消除器可以使用RMS(功率平均测量值)与高通滤波器后的功率平均值进行比较。当两者达到等效阈值时，信号被衰减(例如，使用VCA或滤波器(例如，麦克风EQ))。高通滤波器频率可以被选择成在2k-10k频率之间。或者可替代地，可以检测男性话音，并且可以将滤波器设置为大约靠近3-6K，或者检测女性话音并且设置为大约靠近5-8k。
本发明的一些实施例包括自动调整嘶声消除器。自动嘶声消除器可以检测到男女话音设置，然后相应地设置滤波器。可替代地，可以测试两个或多个固定频率，然后系统对检测出具有很多嘶音的一个以上的频率进行滤波。可替代地，系统可以向下扫描频率，直到找到最佳滤波器频率。自动嘶声消除器也可以通过对幅度域执行FFT(快速傅里叶变换)以在频域内实现，并且在发生嘶音的频率以上或EQ信号以上进行衰减以消除最高嘶音频率。
自动增益控制。在一个实施例中，系统103包括自动增益控制模块242。用户选择特定水平的增益或增益范围。模块242监测RMS。当增益落在用户选择的特定水平或范围之外时，模块242增加或减少增益以获得在期望的响度范围内的信号。因此，如果临床医生设置了话音输出的音量(例如，在扬声器箱上)，并且在随后的交流中人员说话更加安静或更响亮，则自动增益控制模块可以检测到较强或较弱的信号，并自动调整增益向上或向下以匹配用户选择的目标音量。在替代实施例中，自动增益控制可以被用于来防止来自前置放大器的削波，并使信噪比最大化。增益增加到低于最大阈值(发生削波)的水平。如果发生削波，则自动调整模块将增益调低到阈值以下。麦克风前置放大器可以内置在DSP芯片或独立芯片中。自动增益控制对于NIV麦克风是有利的，因为真正生病的人倾向于说话轻柔和/或调节语音响度的能力较弱。自动增益控制使临床医生可以较不频繁地触摸扬声器控件，从而减少了污染和感染患者的可能性。该过程可以包括：(i)测量信号的短期平均功率(即为功率加窗)(ii)选择目标水平(即希望其周围有多大声)和噪声水平(iii)如果信号为低于噪声水平则不执行任何操作(不想增加/放大噪声)，(iv)如果信号高于噪声水平且低于目标水平，则增加增益，以及(v)如果信号高于目标水平则降低增益。
能源管理。一些实施例涉及管理语音放大系统150的功率使用。例如，在扬声器107由电池供电的情况下，限制功率使用可以增加电池寿命。可以通过几种方式使功耗最小化。在一个实施例中，系统微处理器使用来自活动检测器230的输出来使系统150的各个部件断电。例如，当活动检测器230检测到没有语音或检测到呼吸噪声时，系统微处理器160可以关闭放大器104。在特定的时间量之后，系统150的部件也可以掉电(power down)。例如，如果在一段时间段内未检测到语音活动，则DSP 108可以掉电，并且上电(power on)可能需要用户按下“on”按钮，或者可以通过模拟带通滤波器检测活动。
在一些实施例中，系统微处理器160可以快速打开和关闭以执行检查以检测话音，然后掉电以节省功率。当检测到话音时，系统微处理器160可以打开功率放大器。在一些实施例中，系统微处理器160每秒打开和关闭多次。一些实施例涉及能够用作语音检测的低功率监测器的模拟带通滤波器154。在该实施例中，当没有检测到语音时，DSP 108可以掉电，并且模拟带通154可以用于产生唤醒信号，该唤醒信号触发系统微处理器160以唤醒DSP108。模拟带通154可以被配置为对产生语音检测误报并且唤醒时进行错误纠正，DSP 108和/或系统微处理器160可以验证检测到的语音。如果从DSP 108检测到语音，则可以给功率放大器104供电。
图10A和图10B示出了可以用于执行模拟自动开启特征的模拟带通滤波器。电路266包括模拟带通滤波器，其隔离表示语音的频率。图10B所示的模拟比较器268可以用来比较频率以确定语音与噪声。可以对经处理的信号执行扬声器均衡244，以使特定扬声器或外罩的信号变平。
在最后的步骤246中，输出音频信号以在扬声器上放大和回放。
本发明还涉及容纳在麦克风模块、扬声器壳体、独立壳体或呼吸机内的数字信号处理器。扬声器可以是传统的锥形扬声器，也可以是激励器。
在一些实施例中，可以在移动电话上的软件中执行信号处理。麦克风可以被附连到移动电话并使用如本文关于DSP 108所述的移动电话处理器进行处理。然后输出可以通过移动电话传输和/或在扬声器(例如耳机)上播放给用户。
图11A至图11C更详细地示出了适于接收可移动麦克风模块100的弯头。弯头26包括由上壳体52和下壳体54形成的弯头主体50。诸如十字缝阀42的通道阀通过使用锁环46固定至上壳体52。弯头26还包括防窒息阀，其使用封盖48来打开和关闭孔口36。对于本发明的目的，除非另外说明或暗示，术语“阀”本身是指通道端口23中的“通道阀”。
弯头26是包括空气输送导管的空气供应连接器。空气供应导管在入口30和出口34之间延伸，并且包括内部区域56a、56b和56c(图11C)。阀42在区域56c中与空气输送导管流体连通。阀42通过孔口44和导管的区域56c提供通向穿着者的嘴和鼻子的通道。
由阀适配器26提供的空气供应导管被配置成将来自正气压源(例如，呼吸机21)的加压空气输送至通气面罩10的腔。入口30内的气压迫使封盖阀48打开以提供区域56a和56b之间的流体连通。区域56a和56b之间的气流通过靠在阀座58上而迫使封盖48向上关闭孔口36。如果气流在区域56a和56b之间停止，封盖48下降到开口64，以防止空气通过入口30向后流动(即从区域56a到56b)。如果来自呼吸机的空气供应中断，则封盖48通过允许呼吸来自周围环境的空气(通过孔口36)来防止窒息。
弯头26包括第一压配合连接器28，该第一压配合连接器28用于将正压空气供应软管(未示出)流体连接到弯头26的入口30。第二压配合连接器32用于将弯头26的出口34流体地连接到面罩主体12中的入口。压配合连接可以被配置成足够紧密，以使得当将器具放置在适配器中(见图1B)并从阀42中拉出时，压配合维持空气供应连接器与面罩的连接。图1A示出了具有配置在面罩12的主体上的回转连接器29的面罩。压配合连接器32被放置在回转连接器29的内部，并且被配置成足够紧密以将空气输送至面罩。回转连接器具有带纹理的手指夹19，用于压紧回转连接器或旋转弯头26。
弯头26优选地相对于面罩主体12旋转，使得连接到弯头26的软管可以在不扭转面罩的情况下重新定向。可以使用任何回转机构。回转机构可以结合到面罩主体、弯头或它们之间的连接中。
可以使用除压配合以外的连接方式将弯头26连接至面罩或通气系统，包括不可拆卸的连接方式、与螺纹的螺纹配合方式、卡扣连接方式、与固定脊一起滑动、夹子以及快速释放连接方式。
图14示出了一个实施例，其中弯头526被配置为与面罩形成回转连接。回转连接部分300被成形为装配在PPV面罩的开口中。回转连接器300还配置有密封外缘304，其将与面罩上的开口的边缘密封。弯头包括夹子连接器302，其扣入脊部或安装在面罩的主体上以保持弯头牢固地装配并密封在通道端口上。释放突片306被附连到夹子连接器，在向内按压释放突片时该夹子连接器挠曲以将弯头从面罩释放。
再次参考图11A至图11C，弯头26还可以包括在杆38上的压力端口40。压力端口40包括与区域56b流体连通的小开口，该小开口用于监测弯头26中的压力变化。压力变化可以用于检测面罩的佩戴者何时吸气或呼气。双水平压力呼吸机可以使用压力端口40在呼气时提供较低的压力，而在吸气时提供较高的压力。压力端口40不需要与弯管26相关联，而是可以放置在面罩主体12中，插管连接在呼吸机和面罩之间，或这些的组合。压力端口40可以用盖39盖住，以在不需要检测时堵塞并阻止流动。
弯头26具有带有孔口44的通道端口23和位于该端口内的阀42。阀42可以是自密封阀，当通道端口没有器具或适配器时，该密封阀使用来自呼吸机的压力来关闭阀。与不具有阀且具有相同最大直径开口的通道端口相比，通道阀的开口直径足以进行口腔护理或将器具插入其中，从而减少了泄漏。自密封阀(在完全打开位置)的开口直径可以(在基于开口横截面的开口高度和/或宽度中)至少为5、10、15或20毫米(
Figure BDA0002519574160000191
(约)0.2、0.04、0.06、0.08英寸)和/或小于50、40、30、25或20毫米(
Figure BDA0002519574160000192
(约)2、0.16、0.12、0.1、0.08英寸)和/或在上述范围内。这些开口直径可以通过在至少4、5、8或10cm H2O(厘米水)和/或小于30、25、20、15cm H2O或在任何前述端点的范围内的压力下将会自密封的阀来实现。
在一些实施例中，通道阀42中的开口由一个或多个狭缝提供。狭缝的长度可以提供最大的开口宽度。在一些实施例中，阀包括多个狭缝。在一些实施例中，阀可以包括2个狭缝，并且这些狭缝可以形成交叉狭缝/十字缝(cross-slit)。
为了促进在压力下的自密封，通道阀42可以具有压力推动的向内倾斜的壁或凹面(concavity)。阀42可以是鸭嘴阀或圆顶形阀。图12A和图12B示出了具有十字缝的鸭嘴阀。阀42具有外缘58、支撑壁66和多个小叶62a-62d。如图12A的俯视图所示，小叶各自相对于阀的呼吸机压力侧凹入并且在狭缝60a和60b处形成窗孔。小叶62被配置成由器具或器具适配器从阀的外侧推开，并通过来自阀内侧的压力推到一起。示出的鸭嘴阀具有4个小叶，但是可以具有单个小叶(即，密封在刚性壁上)，但是更优选地具有至少2、3、4或更多个小叶。如图12B所示，小叶62的凹面具有在十字缝的中心附近相遇的几何形状。例如，小叶62b的凹面在点64附近相遇。当插入器具或适配器时，小叶62b被推出，并且点64远离中心十字移动，从而打开阀。阀42可以由具有形状记忆的弹性体材料制成，使得在移除器具或适配器时，该设备恢复其凹面的至少一部分使得压力可以密封小叶。
在使用圆顶阀的情况下，圆顶可以具有渐缩的厚度，该厚度在中心开口处较薄并且朝边缘逐渐变成较大的厚度。与窗孔的中心边缘相比，渐缩可以包括大于窗孔/狭缝的侧边缘处的厚度的1.2倍、1.5倍或2倍的厚度变化。渐缩可以使阀在中心处更容易打开。
在一个优选的实施例中，如果阀变成反转的，则其使自身恢复(即，自动恢复)。为了本发明的目的，自恢复阀具有一种材料和构造(例如，具有形状记忆的弹性体材料)，该材料和构造使该阀在被反转时返回其自密封位置。因此，如果器械从阀中拉出并且小叶或其他部件被反转，则一旦力被消除，则自恢复阀返回至其自密封位置。尽管不是必需的，但是阀可以是凹形的和/或由硅树脂材料(或类似的聚合物、弹性体、异戊二烯、丁腈橡胶、丁基橡胶或硅树脂类材料)制成，以利于自动恢复。在一个实施例中，阀在其中心包括小于5、4、3或2mm厚的材料层。阀42的外缘58也有助于自恢复特征。当阀42反转并且外缘58和小叶之间的材料拉伸迫使小叶回到其正确位置时，在小叶上方的外缘高度和横向延伸的材料为壁屈曲提供刚性。
通道阀42和/或通道阀42、抗窒息阀40和面罩12中的一个或多个的组合可以被配置成当面罩处于至少5、10、15cm H2O和/或小于25、20或15cm H2O或在上述范围内的空气压力下时具有小于70、50、40、30或25升每分钟(“lpm”)的泄漏率，和/或大于2、5、7或10lpm和/或在上述范围内的泄漏率。为了本发明的目的，当根据ISO标准17510(2015)测量时，在5cmH2O的压力下测量泄漏率。
在一些实施例中，阀可以包括生物相容性润滑剂，以促进器具或器具适配器通过阀插入。通道阀和/或润滑剂还可以包括抗微生物剂(例如洗必泰chlorhexidine)。在一些实施例中，阀适配器可以具有防尘盖，该防尘盖在阀42不使用时覆盖阀42的开口。
图13A示出了具有弯头426的替代实施例，该弯头426不包括来自图1A的弯头26的通道阀42。弯头426包括孔口44，该孔口44被配置成容纳器具适配器，当适配器通过孔口44被附连和/或被放置通过孔口44时，该器具适配器将密封孔口44(见图7A-图7C)。因为弯头426的通道端口23不具有在不使用时密封该端口的阀，所以弯头426包括密封盖49，该密封盖可以被放置在孔口44之上或之中以防止空气泄漏并维持面罩和面部之间的空气压力。
图13B示出具有外壳12b的面罩10的替代实施例，该面罩10将通道端口23结合到外壳12b中而不是弯头连接器。外壳12b具有与通道端口23分开的弯头连接器27。弯头连接器27向面罩供应加压空气，并且可以具有PPV面罩上使用的弯头连接器的本领域已知的任何特征。类似于图1A的面罩10，阀42利用面罩10中的正压密封通道端口23。将通道端口23放置在面罩中与弯头连接器分开允许弯头27小于图1A的弯头26。
如图13A的通道端口423所示，外壳12b中的通道端口也可以被配置成不具有阀。另外，通道端口23(有或没有阀)可以放置在外壳12b上允许直接外部接触患者的嘴或鼻子(即，通过面罩接触嘴或鼻子)的任何地方。在一些实施例中，麦克风模块和/或麦克风可以结合到面罩的外壳中，而麦克风元件位于面罩内部。麦克风元件可以永久地放置在面罩的外壳中。
图13B还示出了一个实施例，示出了具有柔性部分106的面罩主体12b，该柔性部分106比面罩主体12b的相邻部分的材料具有更加柔韧。柔性部分106为通过通道阀42放置的器具适配器提供更大的铰接和运动，以及在维持由衬垫22形成的面部周围的密封方面提供支撑和灵活性。壳体12b的柔性部分106也可以结合到图1A和图13A所示实施例的面罩主体中。在一个替代实施例中，图1A或图13A的回转连接器29可以被配置为比面罩12的主体更柔韧。在美国专利8,302,605中进一步描述了柔性弯头连接器，该专利通过引用并入本文。在又一个实施例中，通道端口可以是虹膜阀，诸如在Kumar的US2003/047189中描述的阀，该专利通过引用并入本文。本发明还包括使用本文所述的任何其他器具的方法。
申请人于2017年10月4日提交的美国临时专利申请62/568,314和于2017年12月29日提交的美国临时专利申请62/612,303以及申请人于2016年6月23日提交的PCT申请PCT/US2016/039117和于2017年11月7日提交的PCT/US2017/060480的这些共同未决申请每一个均通过引用整体并入本文。
可以使用多种材料将本发明结合到各种面罩和/或适配器中。在Fu等人的美国专利申请公开US2009/0194111和在Bayasi中的US2010/0116276中，示出了可以适于包括根据本发明的一个实施例的阀的正气压面罩的示例。本发明的方法不限于本文所述的新型面罩和面罩系统。例如，可以使用雷曼兄弟公司(Lehman)的US 6,792,943或8,365,734的面罩来实施所述方法。前述专利和申请由于它们教导了能够与本发明的特征结合使用的面罩和部件以及由于它们可用于实施本文所述的方法而通过引用并入本文。

Claims (48)

1.一种正压通气麦克风系统，即PPV麦克风系统，包括：
安装在壳体中的一个或多个麦克风元件，所述壳体包括正压通气面罩即PPV面罩的一部分或PPV面罩适配器，所述PPV面罩适配器被配置为在附连到所述PPV面罩时与所述PPV面罩的通道端口形成PPV密封；
音频处理电路，包括：
前置放大器，其被配置成从至少一个麦克风元件接收至少一个麦克风信号并且调整所述音频信号的增益；
数字信号处理器即DSP，其被配置为检测所述音频信号中的患者活动；
语音调节器，其被配置为基于检测到的患者活动来调节所述音频信号的语音并减弱呼吸噪声；和
功率放大器，其被配置为放大通过所述语音调节器调节的语音。
2.根据权利要求1所述的系统，其中检测所述患者活动包括：使所述音频信号的第一部分通过第一带通滤波器以产生第一经滤波的音频信号，并将所述第一经滤波的音频信号与所述音频流的第二部分进行比较。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述音频流的第二部分是未滤波的。
4.根据权利要求2所述的系统，其中使用第二带通滤波器对所述音频流的所述第二部分进行滤波，其中所述第二带通滤波器与所述第一带通滤波器不同。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一带通滤波器是高通频率滤波器，并且所述第二带通滤波器是低通频率滤波器。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述低通滤波器被配置为滤除高于1000Hz的频率，并且所述高通滤波器被配置为滤除低于500hz的频率。
7.根据权利要求2-6中的任一项所述的系统，还包括语音活动的第二检测，其中使用波峰因数检测呼吸。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述DSP被配置为检测语音，并且使用所检测的语音来衰减所述呼吸噪声。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中当没有检测到语音时，通过使所述增益调整后的音频信号不通过以在所述语音调节器中衰减所述呼吸噪声。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中当未检测到语音时，通过使所述功率放大器掉电来衰减所述呼吸噪声。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述DSP被配置为检测呼吸噪声。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中当检测到呼吸噪声时，通过使所述增益调整后的音频信号不通过以衰减所述呼吸噪声。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中当检测到所述呼吸噪声时，通过使所述功率放大器掉电来衰减所述呼吸噪声。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述音频处理电路确定在第一时间间隔内的第一RMS和在第二时间间隔内的第二RMS，所述第二时间间隔比所述第一时间间隔长。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中使用所述DSP来检测所述患者活动包括：将功率包络与RMS进行比较。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述功率包络是在大于0.1ms、0.5ms、1ms、5ms、10ms和/或小于30ms、20ms、10ms或在任何前述端点的范围内的时间段内获取的平均功率。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述RMS是在大于1ms、3ms、5ms或10ms和/或小于250ms、100ms或50ms，或在任何前述端点的范围内的时间段内获取的平均功率。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述语音调节器包括增益元件，所述增益元件基于所检测到的患者活动来衰减所述音频信号。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述调节器在改变增益水平时使所述增益倾斜。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述患者活动检测器基于所述增益调整后的音频流的波峰因数特征来检测语音或呼吸活动。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中至少两个麦克风元件被定位在所述壳体中并且被配置为检测非相干声音。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述患者活动检测器包括使所述语音信号的一部分衰减的带通滤波器。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述语音活动检测器的所述带通滤波器使所述语音频率的在从100到5000赫兹范围内的一部分通过。
24.一种正压通气系统，包括呼吸机控制模块，所述呼吸机控制模块包括一个或多个过程以及计算机可读指令，所述计算机可读指令当在一个或多个处理器上执行时使得所述模块：
25.接收来自正压通气回路的压力检测输入，所述回路包括PPV面罩；
26.从语音检测系统接收语音检测输入，所述语音检测系统检测所述PPV面罩内的语音；
27.生成输出信号以在患者吸气阶段期间的吸气压力和在患者呼气阶段期间的呼气压力下驱动压力生成系统，其中所述吸气压力高于所述呼气压力；以及
28.使用接收到的语音信号输入来至少部分地确定用于在患者呼气阶段期间和/或患者吸气阶段期间驱动所述压力生成系统的定时、持续时间和/或压力。
29.根据前述权利要求(i)中任一项所述的呼吸机系统，还包括连接至所述PPV面罩的通道端口的麦克风模块，从一个或多个麦克风元件生成的一个或多个话音信号中得到所述语音检测输入，所述一个或多个麦克风元件容纳在位于所述PPV面罩内部的所述麦克风模块的一部分内；
30.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸机系统，还包括：(i)至少两个麦克风元件，(ii)麦克风元件基本相同，(iii)麦克风元件平行安装，(iv)所述麦克风模块包括定位在所述麦克风元件附近的信号衰减层(v)所述信号衰减层包括高密度泡沫，(vi)一个或多个麦克风元件的活动表面面对佩戴所述PPV面罩的人的嘴，(vii)一个或多个麦克风元件的位置距佩戴所述PPV面罩的患者的嘴不到3英寸、2.5英寸、2英寸、1.5英寸或1英寸。
31.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸机系统，还包括语音分析器模块，其中所述语音分析器模块(i)使用数字信号处理器，(ii)使用包络和/或波峰因数来识别语音。
32.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸机系统，其中：(i)所述麦克风元件通过硬线连接而被连接到所述呼吸机系统；(ii)所述麦克风可选择性地从所述通道端口中移除(iii)所述通道端口包括阀；(iv)其中所述阀在正压下密封；或(v)上述各项的组合。
33.一种正压通气麦克风系统即PPV麦克风系统，包括：
安装在壳体中的一个或多个麦克风元件，所述壳体包括正压通气面罩即PPV面罩的一部分或PPV面罩适配器，所述PPV面罩适配器被配置为在附连到所述PPV面罩时与所述PPV面罩的通道端口形成PPV密封；和
便携式扬声器单元，包括：
音频处理电路，包括：(i)系统微控制器，(ii)配置为检测所述音频信号中患者活动的数字信号处理器(DSP)，(iii)配置为基于检测到的所述患者活动来调节所述音频信号的语音并衰减呼吸噪声以产生经处理的音频信号；
功率放大器，其被配置为接收经处理的所述音频信号；
被配置为由所述功率放大器驱动的扬声器；
电池，其被配置成为所述功率放大器、系统微控制器和DSP供电；和
壳体，其容纳所述扬声器并包围所述电池和音频处理电路。
34.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述系统微控制器被配置为基于呼吸噪声的检测或者检测到所述音频信号中不存在语音来使所述功率放大器掉电。
35.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括被配置为检测语音的模拟带通滤波器。
36.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中系统微控制器被配置为响应于所述模拟带通滤波器检测到语音而启动所述DSP和/或功率放大器。
37.一种正压通气麦克风系统即PPV麦克风系统，包括：
安装在壳体中的一个或多个麦克风元件，所述壳体包括正压通气面罩即PPV面罩的一部分或PPV面罩适配器，所述PPV面罩适配器被配置为在附连到所述PPV面罩时与所述PPV面罩的通道端口形成PPV密封；
便携式扬声器单元，包括：
音频处理电路，其接收由一个或多个麦克风元件生成的音频信号并处理所述音频信号以进行放大，所述音频处理电路还被配置为从选择响度水平的用户接收音量输入并且具有电路，所述电路检测从所述麦克风元件接收的所述音频信号的响度的变化并且将所述响度调整到特定的响度或在一定范围内调整所述响度以产生经处理的音频信号；
功率放大器，其被配置为接收经处理的所述音频信号；
被配置为由所述功率放大器驱动的扬声器；
电池，其被配置成为所述功率放大器供电；和
壳体，其容纳所述扬声器并包围所述电池和音频处理电路。
38.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括NIV面罩。
39.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述NIV面罩包括软衬垫壁和被配置为与患者的面部形成密封的柔性封盖。
40.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述NIV面罩包括被配置为附连到患者的头部的带条。
41.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述NIV面罩围绕所述鼻孔和嘴密封。
42.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述NIV面罩具有配置成在5cm水至20cm水之间的压力下进行密封的衬垫。
43.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，还包括自密封阀。
44.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述压力密封阀位于弯头中。
45.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述压力密封阀是鸭嘴阀。
46.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述鸭嘴阀是十字缝阀。
47.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述十字缝阀的直径在10mm至50mm的范围内。
48.一种用于患者交流的方法，包括：
提供一种非侵入式通气面罩，其中一个或多个麦克风元件被定位在面罩主体内；
当所述面罩处于至少3cm H2O的正通气压力下时，使用所述一个或多个麦克风元件收集所述面罩内的声音的音频流，所述音频流包括来自所述患者的呼吸噪声；
检测所述音频流中的患者活动；
使用检测到的所述患者活动来衰减所述音频流中的所述呼吸噪声；
将所述音频流提供给功率放大器，用以在扬声器上播放所述音频流并且因此提供患者交流。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113794979A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 航宇救生装备有限公司 低阻抗送话器匹配低阻抗音频控制模块时的评价控制方法
CN114699671A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 童志祥 用于空气呼吸器的音频通信设备、方法及空气呼吸器
TWI789889B (zh) * 2021-08-30 2023-01-11 和碩聯合科技股份有限公司 聲音隔離度測試系統及聲音隔離度測試方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD868959S1 (en) * 2017-05-02 2019-12-03 Fisher & Paykel Healtcare Limited Headgear for a patient interface
USD870266S1 (en) * 2017-05-02 2019-12-17 Fisher & Paykel Healthcare Limited Headgear for a patient interface
GB2583117B (en) * 2019-04-17 2021-06-30 Sonocent Ltd Processing and visualising audio signals
GB202009299D0 (en) * 2020-06-18 2020-08-05 Smiths Medical International Ltd Face masks
US11006231B1 (en) * 2020-09-27 2021-05-11 April Parker Voice amplification apparatus for personal protective equipment
AU2022219147A1 (en) * 2021-02-11 2023-08-10 Peter Skinner Voice amplification device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605145A (en) * 1995-07-18 1997-02-25 Puritan-Bennett Corporation Microphone attenuation device for use in oxygen breathing masks
US6430298B1 (en) * 1995-01-13 2002-08-06 Lonnie Joe Kettl Microphone mounting structure for a sound amplifying respirator and/or bubble suit
US20020165462A1 (en) * 2000-12-29 2002-11-07 Westbrook Philip R. Sleep apnea risk evaluation
CN101600478A (zh) * 2007-01-04 2009-12-09 联合技术公司 一种用于呼吸面罩的声音传感器
US20100300444A1 (en) * 2008-05-28 2010-12-02 Ipg, Llc Oxygen conserving oxygen delivery system
US20140081631A1 (en) * 2010-10-04 2014-03-20 Manli Zhu Wearable Communication System With Noise Cancellation
CN104955525A (zh) * 2013-02-01 2015-09-30 3M创新有限公司 呼吸器面罩语音增强装置和方法
WO2016210192A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Simplicity Airway, Inc. Positive pressure mask and related adapters, appliances, and methods

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2786107B1 (fr) 1998-11-25 2001-02-16 Sextant Avionique Masque inhalateur d'oxygene avec dispositif de prise de son
EP3064242A1 (en) * 2003-04-28 2016-09-07 Advanced Circulatory Systems Inc. Ventilator and methods for treating head trauma and low blood circulation
WO2006133495A1 (en) 2005-06-14 2006-12-21 Resmed Limited Methods and apparatus for improving cpap patient compliance
BR112012020448A2 (pt) 2010-07-02 2019-09-24 Mine Safety Appliances Co sistema de respiração, regulador para uso com uma peça facial e método para reduzir a resistência à respiração em uma peça facial para uso com um regulador
US20160199602A1 (en) 2013-10-28 2016-07-14 Alfredo Fernandez Adapter for an anesthesia mask or other mask
WO2017048485A1 (en) * 2015-09-14 2017-03-23 Dolores Speech Products, Llc Communication and speech enhancement system
EP3535006A4 (en) * 2016-11-07 2020-07-15 Simplicity Airway, Inc. MASK FOR POSITIVE PRESSURE VENTILATION AND APPARATUSES, ADAPTERS, MICROPHONES AND METHODS

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6430298B1 (en) * 1995-01-13 2002-08-06 Lonnie Joe Kettl Microphone mounting structure for a sound amplifying respirator and/or bubble suit
US5605145A (en) * 1995-07-18 1997-02-25 Puritan-Bennett Corporation Microphone attenuation device for use in oxygen breathing masks
US20020165462A1 (en) * 2000-12-29 2002-11-07 Westbrook Philip R. Sleep apnea risk evaluation
CN101600478A (zh) * 2007-01-04 2009-12-09 联合技术公司 一种用于呼吸面罩的声音传感器
US20100300444A1 (en) * 2008-05-28 2010-12-02 Ipg, Llc Oxygen conserving oxygen delivery system
US20140081631A1 (en) * 2010-10-04 2014-03-20 Manli Zhu Wearable Communication System With Noise Cancellation
CN104955525A (zh) * 2013-02-01 2015-09-30 3M创新有限公司 呼吸器面罩语音增强装置和方法
WO2016210192A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Simplicity Airway, Inc. Positive pressure mask and related adapters, appliances, and methods

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113794979A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 航宇救生装备有限公司 低阻抗送话器匹配低阻抗音频控制模块时的评价控制方法
TWI789889B (zh) * 2021-08-30 2023-01-11 和碩聯合科技股份有限公司 聲音隔離度測試系統及聲音隔離度測試方法
CN113794979B (zh) * 2021-08-30 2023-05-12 航宇救生装备有限公司 低阻抗送话器匹配低阻抗音频控制模块时的评价控制方法
CN114699671A (zh) * 2022-04-12 2022-07-05 童志祥 用于空气呼吸器的音频通信设备、方法及空气呼吸器

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Publication number Publication date
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