CN1956679A - 应用语言的模拟人声来鼓励使用的改进的诱导性肺量计装置 - Google Patents

Abstract

一种用于医药工业的设备，其目的在于提高跨肺压和呼吸量，提高吸气肌的性能以及回复正常的肺充气过度，其通过应用电子技术，提供音频的、模拟的、语言的、象人声的指令，其帮助、指导和促进、提高患者的使用。过去，患者缺乏对这种简易的塑料的、旧式的、用完即可丢弃的装置的使用，其引起严重的问题，例如肺炎。没有提示时，患者发现很难重复吸气到管中以改善他们的肺。现有装置以前的应用已经不够了，因此加入电子技术形式的智能，其进行提示时不需要辅助，这不仅对于帮助视力健全的人，而且对盲人也是非常有利，因为通常诱导性肺量计只伴有书面信息，因此，其改变了如我们现在知道的这种医疗装置的使用。

Description

应用语言的模拟人声来鼓励使用的改进的诱导性肺量计装置

发明背景

本发明涉及通过在诱导性肺量计医疗设备(the Incentive SpirometerMedical Apparatus)中的电子技术来增强该医疗设备的作用，诱导性肺量计医疗设备是一种塑料的用完即可丢弃的(disposable)装置，一般用来帮助在手术或类似类型的情况后的肺的康复。该诱导性肺量计包括一个塑料钟罩，其内部具有一个浮标，浮标根据吸入的空气而上升，空气经由一个附在钟罩上的管子被吸入。通过从管中吸入空气，患者尝试达到表示在钟罩上的不同的体积，其中浮标被用作一种测量装置，但在钟罩中的浮标缓慢移动且不能在它的最高点保持非常长的时间，这使得从刻度(在钟罩上)上目视读出的测量结果很难准确，尤其是因为它是一个重复吸气的过程。现有技术的目的，是为了将空气带入患者的肺中。带入越多的空气和越多使用该装置，患者的肺将变得越好并且因此肺被加强，然而如最近的研究显示的，如肺炎的并发症例的发生是由于患者缺少依从性。通常，患者必须在没有辅助的医疗辅助的情况下使用这种医疗设备，并期望患者能基本阅读关于怎样使用该装置的书面信息，但这常常被不正确地执行。现有技术需要患者无监督地做这一治疗。本发明克服了现有技术的问题，并以电子方法提供了音频的、语言的指令，鼓励性的短语，响应、提示和指导，这不仅使得视力健全的人，而且也使盲人能受益，本发明提供了一种医药工业中的新的技术方法。

发明内容

本发明涉及对一种用于医药工业的用完即可丢弃的设备的改进，其目的在于提高跨肺压和呼吸量，提高吸气肌的性能，以及回复正常的肺充气过度，其通过使用现代技术，或任何可完成这一应用的过程来利用一种音频的、语言的象人声的模拟发声的应用。因为，规律地重复使用所述的医疗设备使得气道被维护并且预防或逆转了肺不张。这个新的发明将通过使用这种音频的、语言的、模拟的、产生的、合成的，或任何类似的能够提供产生象人的语音、嗓音、字、话，或短语的功能的过程来提示和鼓励患者，以帮助激发患者使用所述设备并完成推荐的治疗期。

为实现本发明提供的功能，如此处所述的，且目前有许多有效的不同的部件，它们可用于帮助本发明的完成、操作或功能，可能的部件的一些例子是：微芯片、微控制器、集成电路控制器、纽扣电池、电源、各种容量的电池、(可再充电的或不可再充电的)、用于直流电源的电源适配器以适应与任何现有的国家有关的任何需要、多路转换器电路(multiplexorcircuits)、电极、聚酯薄膜扬声器、发声模块、电感器、电镀铬(electrochromium)、印刷电路板、感应的传感系统、电解质层(electrolyte layers)、调压器、振荡器，或指示器，然而只是列举几个，不限于此，且将不在此具体描述这些具体部件或部件的组合，除非当文中需要，这是为了简化完成、或实现本发明的功能的构思所必需的说明。

本发明包括用于以上所述的医疗设备的、如在此详细描述的构思的全部必需部件，，依专利授权而定，与目前、以后、新的或即将到来的技术的应用有关，其产生与如在此描述的所述设备的功能相同的效果所述功能产生音频的、语言的、模拟的、产生的，或预先录音的象人声的短语，或与任何类似的提供同样效果的方法有关，如在此描述的，其提供对患者的语言的指令，或响应。

本发明包括使用象人的声音，其通过功能所需的部件产生单个的字、话，或短语，如此处所述的，无论模拟的、产生的、预先录音的、合成的、人工产生的，或任何类似的过程，或必需部件的组合，为了提供必需的功能以帮助本发明的适当使用，如此处所述的，是为了提供一种象人声的语言发声。本发明的功能是为了提供象人的声音或音频的、语言的，象人的字、话，或短语的声音，或任何类似的功能。

单词象人的(humanlike)包括音频的、语言的话，或短语，或单个的字的使用，其可用各种的音调不同地发音，如：说话或讲话的动物、模拟的或产生的声音、或类似的声音活动，以产生如此处描述的象人的声音，因为动物是不能正常说话的。因此，如在本发明中详细描述的声音的变化，当涉及象人的定义时，如适合此处的，是被限制于前面提到的一种音频的、语言的、模拟的、产生的，或合成的话或单个的字的特征，其听起来象人类的话，其包括适合本发明的，与上述医疗设备的功能有关的任何语言。

单词设备(apparatus)指的是与本发明的功能的构思有关的前述诱导性肺量计装置的使用，且更明确的与诱导性肺量计有关，然而不限于此，可认为对于本发明的功能，诱导性肺量计的其他应用也可适用。

单词医疗的(medical)，如此处说明的，涉及其中应用了本发明的设备、或治疗，为了有益于那些状况、或任何特定的状况，在所述状况中患者、个人或人们通过所述设备的使用而应用适合于所述设置的处方治疗，，从而可有希望获益。

单词患者(patient)，如此处说明的，涉及任何使用上述医疗设备的个人或人们，其根据医疗设备所应用的治疗系统，与本发明有关，涉及此处所述的功能的说明。

上述医疗设备可接受的名称，是诱导性肺量计装置，该医疗设备通常仅通过视觉的确认向患者给予激励，也指持续最大吸气(SMI)，其为支气管卫生学治疗的一部分。然而，为简化本发明的领域的概念和说明，本发明的名称是诱导性肺量计，应被在此知道及所指的为：肺增强器(LungEnhancer)，它是此处所述的提供本发明的功能所需的任何装备或部件的任何或全部的组合，并且能被分开使用，使用其自身的外壳，提供一种无需视觉确认的音频的、语言的响应，当它不需要上述医疗设备的外壳时，人们可期望去掉其。该肺增强器能利用声音芯片或模块，如可适用的或任何类似的装置，他们的组合可产生、生成或合成然而不限于这些具体的部件，以提供象人的声音、字、话或短语的，其将向患者给予音频的、语言的响应或指令，从而患者可获得需要被吸入的空气的确切的目标，预定的流率，或体积。

当该肺增强器与所述医疗设备结合或单独使用时，通过必要组件的结合，如此处所述的，可根据患者目标调节所述医疗设备的操作，以向患者提供语言响应，或指令，目的是鼓励患者使用。因此，利用帮助肺增强器的功能所必需的那些部件的结合以及上述医疗设备，提供视觉的和音频的激励，显而易见的是该肺增强器与诱导性肺量计装置或所述医疗设备的结合更适于实现该肺增强器的最大功能的目的，且在此作关于这些的描述，然而，并不限于此。

因此，通过肺增强器提供的上述、音频的、语言的象人声的响应或指令的主要目的是要向患者提供激励，以鼓励使用该装置、提高肺的功能，以及改正可能没有适当的治疗而存在的可能的问题，如此处所述的。为了给肺增强器提供适用于所述设备的功能，可使用，但不限于，一种微控制器，以方便进行该肺增强器的不同的设置，使其能与适当的部件结合以提供音频的、语言的、模拟的、产生的、合成的，或任何可向患者提供象人的话、词、或短语，或单个的字的相似的过程，以鼓励使用该装置。可在该肺增强器中设置吸入体积的目标量，使患者在另一水平所需的增加量之前必须达到他或她的期初体积，每次治疗需要量和肺增强器将自动地增加患者训练所需体积的增量，因此，患者将被要求提高他们的表现，并因而改善他们的肺和医学健康。

伴随上述额外的益处，当患者达到他或她的特定的呼吸吸入体积时，来自肺增强器的音频的语言响应将给出直接的指示，关于患者是否达到了某体积、容量、点、比值或完成的表现，或任何类似的目标，通过一种音频的、语言的、象人的、模拟的、产生的、合成的声音，或任何类似的可产生一种声音、或源自装置本身的声音的过程，通过给予这种准确的测量和有益的激励，来鼓励患者继续使用该装置，其根据前述的可编程的功能。如果前述尝试可编程的、治疗目标或体积没能被患者完成，该肺增强器将提供音频的、语言的、模拟的，或以其他方式产生的，如上所述的象人的声音，或短语，其将确认患者没有达到他们相应的目标，并将以一个对应的音频的、语言的发声，如此处所述的，例如，但不限于，“继续努力(tryharder)”而经由一个如此处所述的源自设备自身的象人的声音来通知患者他们的具体的进展、输出量，或势头(momentum)。然而，这不是装置必须的附件(addition)，而被作为发明的部分被涵盖，与充分开发该设备的完整功能操作有关，通过提供一种测量仪表(gauge)或类似装置，以向患者提供最有利的益处来使患者获得足够的音频的、语言的，关于患者的预置目标或成绩的确认。

另一方面，该设备的设计者可能期望避免产生额外的调节功能所必需的部件的额外的花费，且如果这样的期望可被避免，如该肺增强器可被仅与视觉读数一起构造，视觉读数通常存在于所述医疗设备的上面，并将单独仅提供那些由患者完成的确切的读数，且该肺增强器应通过音频的、语言的、象人的短语，如此处所述的，根据装置的构造，不设置任何目标，来提供那些吸入体积、或读数的确认。因此，设计者可选择取消允许患者设置他或她的自己相应设置的使用。无论用前所述的自身的测量仪表构建该设备或简单地允许该肺增强器音频地或语言地说出由没有尝试达到的目标的患者所吸入的比值或容量或其他的读数，如前所述，这两种功能都使得盲人以及视力健全的患者从中受益，因为盲人将能够听到他们吸入的体积。

所以，上述设备的构造是由设计者慎重判断的，并将基于人们期望使用该肺增强器所实现的功能的基础上。发声芯片，或类似的单元，被设计在上述肺增强器中，能提供象人声的短语，那将使患者使用其，以在吸入的同时，一个音频的语言的响应将确认使用该肺增强器的人是否已达到他们特定的目标。这将通过使用模拟的、产生的、合成的、预先录音的人声，或任何类似的有助于此功能的事物来实现，如此处所述的，(男性的或女性的)，其可与所述设备结合使用，如前所述且该肺增强器将提示患者，通过音频的、语言的、模拟的话或单个的字或短语，其为或者“再试一次(try again)”，或“做的好，您达标了(good job，you hit your mark)”，或“很棒(great)”，或其他任何类似的短语，但并不限于此，其根据该肺增强器在那时需要的特定使用以及如此处所述的功能而相应地应用。由于，人们必须吸气以帮助改善自身的肺容量和健康，如此处所述的，一种空气压力传感器，或类似的装置，可被安装在该肺增强器自身的适当部位，以测量被吸入的体积的精确量，并综合转发精确的读数到合适的组件，目的在于提供此处所述的读数的音频的、语言的确认，其对应于在该设备上完成的视觉测量，如前所述，用一种音频的、语言的、模拟的象人的声音来确认产生的体积的数量，目的在于完成肺增强器的这种功能，鼓励或校正患者。

上述传感器可被置于有助于此处所述的肺增强器的功能的任何位置，且应与吸入气体的区域直接连接。通常，管子被用于吸入患者带入肺中的数量的空气，然而，新的肺增强器发明不限制于提供此处所述的医疗功能的任何设备的物理结构。如果应考虑到成本，本肺增强器发明可使用电传感器(但不限于此)，在各点处直接附于上述装置上，在其处空气体积通常通过一个浮标而可目视，其将转发(relay)电子信号，但不限于，允许该设备的设计者除去上述传感器，而仍然允许优化此处所述的肺增强器的功能的构思。如上所述，通过去除压力传感器而替换地使用可实现相同的功能的组件，将仍然给予如前述的与医疗设备有关的必需功能的完整性，其提示患者使用该肺增强器去完成治疗的目标和要求，其根据所述设备通过应用音频的、语言的、利用模拟激励的、产生的、合成的或任何类似的过程以产生象人的话，或短语或单个的字，其包括如此处所述的本发明的实施方案的构思。在前述的设备上，扬声器可被附于任何外壳上，如所需地产生如此处所述的要求的音频的、语言的声音，且该肺增强器依照上述装置的构造所应用的输出潜能可具有如期望的很多的音频的语言的指令和响应，提供的模拟的人声。所述构造在此不以任何程度描述，因为具体的比率和输出将取决于所设计的促进使用该装置的应用和构造，且显而易见的，如前所述某些设备可能需要特定的专门化的去提供音频的、语言的模拟的人声，以及如前所述，在该SMI治疗要求下，该设备的提供者应保持所生产的应用了新的肺增强器的每个单元的规格和结构。

该肺增强器的另一重要益处是其能够安装一个可编程的计时器(timer)，让操作该装置的人知道什么时间他或她应该开始使用该装置了。上述可编程的计时器对实现该肺增强器的构思不是必需的，然而，它被包括在本发明的构思之内，以根据患者的特定需要，或治疗方案来充分实现该设备的所有可用的功能操作，事实上其应该不使用任何辅助的被提供，作为标准的治疗所需的将被音频的、语言的、模拟的、产生的、合成的人声、字、话，或短语，或任何如此处所述的类似的过程的应用所代替，且这个功能将由该肺增强器提供，它将在个人或患者需要使用该装置时自动发声。这将确保患者勤勉的继续如医嘱的必需的步骤来提高呼吸率，因为该肺增强器能被调节以通过音频的、语言的、模拟的人声、短语继续驱使患者，并且提醒将继续去说音频的、语言的、模拟的人的短语来给予激励，帮助鼓励患者，直到患者使用该设备，以达到了患者的最大潜能。在如前所述的SMI治疗要求下，具有与如前所述的设备同样重要的装置，使用呼吸肺量计装置的治疗推荐间隔通常是1小时，肺增强器可向医生或治疗者提供与设计者所要提供的适当的功能相关的设置每次使用之间的精确时间量的能力，使患者在那时能通过音频的、语言的象人的提醒，如此处所述的，使用一个字或短语而被相应的提醒，以完成通过从该设备自身发出音频的、语言的激励的操作来完成该设备的这种推荐的治疗使用。然而，优选地，通过在患者能使用该单元之前，预先设置治疗时间间隔，以使患者不能自己改变该间隔，从而防止该肺增强器需要的治疗期的任何中断，这将使该设备的构造更有益。治疗时间间隔的这种调节可在单元中被预先设置，以使本发明的操作尽可能简单，而且也防止了未经许可的人员对该单元的任何干扰。

因为该肺增强器将具有一种“唠叨(nag)”的能力，其意味着一系列连续的语言指令，其提示患者直到该肺增强器被合适地使用，并将在该肺增强器自身的外壳内被编程。本发明的上述“唠叨”程序功能将向患者给予激励去使用它；例如一种音频的、语言的指令说：“进行此单元(pick the unitup)”，或直接来自肺增强器自身的语言激励，说一个短语例如：“现在是练习程序的时间了(it is now time for the exercise program)”，但不限于这些具体的指令。一种休眠模式能被编程于肺增强器中，其将允许该肺增强器基本上停止工作，或休息一会儿，或重新开启，以完成适当的功能，例如当再次开始SMI治疗期时，如“您治疗的时间到了(time for your therapy)”，但不限于此，其目的是节省电池寿命和/或电源，并可在该肺增强器的外壳内被编程。对肺增强器进行编程以在任何时间和/或在患者睡眠期间关闭或开启该肺增强器的另一方式是通过使用一个卡或楔块(key)，但不限于这种具体的物质，由任何能促成此功能的材料制成，可在但不限于该设备自身上，可根据每个设计者设计的构造，在任何认为需要的位置，以实现所述功能，并且可被滑动或滑出以当插入时通过提供原点的导电性(conductivity)而开启或关闭该单元，但不限于此，此处应被称为“滑动芯片”。永久地移开该滑动芯片，永不允许恢复导电性，将避免对该滑动芯片的最有利方面的任何干扰，这是该肺增强器的治疗性能的延续。

有助于该肺增强器的关闭、开启能力的另一方法将是通过使用安装在该单元本身中的光线光敏器件，例如：1PC81X(日光传感器)，但不限于这一特定组件，其应通过测知没有光线，(黑暗)，或缺乏光，来执行在夜间关闭该肺增强器的作用，并因此当存在光线时重新打开该肺增强器。考虑到这点，该肺增强器将全天连续执行它的操作或功能，或根据治疗者的需要设计，并将在当该肺增强器中的传感器检测不到光线时，允许患者进行睡眠。随后的实施方案和说明将通过利用在该装置的钟罩中的浮标机械装置而使用该肺增强器的测量，以用导电性来提供最大成本效率和优势的方法来执行本发明的功能。考虑到这点，人们必须具备关于诱导性肺量计的基本构造的知识，以明白此处描述的电子的改进和提高。

在这个条件下，该诱导性肺量计包括一个具有机械浮标的的塑料钟罩，浮标的上升取决于个体或患者通过一个附管吸入的空气。同时，当该设备在被使用时，空气(患者的呼吸)，流出钟罩，引起钟罩内的机械浮标上升，这样，浮标的位置相对应于印刷在钟罩上的体积压力，其精确的反映了吸入空气的量。钟罩中的浮标移动缓慢，但不能保持在其最高点很长时间，并使难于目视地准确读出其在刻度上(在钟罩上)的位置的测量值。在肺增强器中的浮标机械装置的一个应用，是用在钟罩圆筒(其包括浮标)上的数显位置来转发相关的的浮标位置的测量结果。

显然，钟罩和浮标都必须在其上具有导电材料(conductive material)，通过该设备的设计者认为的任何方式，促成本发明的功能的任何导电材料都是合适的。在该单元的外壳内部的圆筒形的传感器带，联合该肺增强器的外壳的钟罩上的数字测量结果，但不限于此，将允许该浮标和所述导电的传感器带相邻接触，转发相应结果到合适的部件。为了给所述可移动的浮标提供导电性，基于理解，向上述浮标或导电的传感器带提供导电性的优选的方法，可以是电镀，但不限于这种提供导电性的具体的方法，每个具有导电材料例如：铝、镍、铜或金，或任何将促成本发明的功能的任何导电材料的上述单元，可被用于向合适的源(source)转发电子传导信号，以提供相应的肺增强器的功能，如此处说明的，通过上述导电能力提供更精确的读数。

另一种肺增强器的医学应用，使用需要的已有技术但不限于此，是能够插入一种数据芯片或任何类似的数据保留装置或系统，以提供关于患者所进行的使用的信息。位于肺增强器的该单元将发射或接收数据，允许治疗者或医生检查储存的信息，或是无线的或通过其他方式，在认为必需的时候。所述数据可被检索(retrieve)，通过移除保持在芯片上的数据，但不限于此，在该肺增强器的外壳内，并通过插入芯片或类似用于数据存储的单元至PC板中，(计算机)，其被编程以提供在那时检索的关于患者的数据。

从肺增强器检索患者的数据使用的另一方法将是通过红外、无线电波或类似系统，不使用任何数据芯片或系统，其将允许从提供相同的前述功能的医疗设备发射或接收相应数据，并将被直接发送给PC或任何类似的装置，例如手持单元(hand held unit)，类似于掌上控制器，例如：IR 1FAIRCHILD QED233-ND发射器/接收器，但不限于这些具体的部件，其目的在于从医生或治疗者在任何给定时间所位于的任何合适的范围中的位置检索或发射数据，其目的是接收发射的可检索的上述数据。这个非附属的(non-attached)单元将使治疗者或医生在需要时能够保持或检索特定患者的数据，并具有治疗期间的数量、测量结果，和储存的数据信息的完整信息分类数据，正如医生或治疗者认为的，其对在任何需要的时间适当地治疗在另一位置的患者有必要。

代码，但不限于此，或类似的指定特定患者的方法，在其中数据被检索，可简单的将其输入CP，或类似单元，但不限于此，允许医生或治疗者指定在那时他或她想要的某个患者的医疗信息。这将降低医生读曲线，或写信息以备之后浏览所花费的宝贵时间。PC，或如此处所述的类似单元，但不限于此，可位于认可的任何相应位置，使数据检索简单且易得。通过使用该肺增强器，不仅医疗工业将从这种新的改进的诱导性肺量计装置中受益，它提供了一种音频的、语言的模拟的人声，其将通知患者到了治疗时间、患者的进步或达到的体积，什么时间去重试或什么时间停止，而且该肺增强器也将有益于患者，因为在医疗工业中众所周知：“越多使用医嘱的治疗，恢复的越快”。

有了该肺增强器的概念，通过一种有成本效率的电子增强的新的装置，将产生一个新的医疗进步，其在如前所述的SMI治疗下，从开始到完成，指导患者以及提示、唠叨(nags)、进入“休眠方式”，以及唤醒患者从而鼓励使用。使用给予信息的音频的装置或检索存储的信息数据的能力，是非常宝贵的，并将使患者恢复的更快，同时，通过向患者提供更有效和全面地描述合适的治疗方案的方法而节省钱。因此，通过使用该肺增强器，经由依从性，患者将获得更快的恢复，具有较少并发症。通过本发明的应用，其通过医疗设备自身产生的鼓励性的话或短语，使用音频的、语言的激励、提示患者使用，将不仅有利于视力健全的人，而且有益于盲人，提供了一种确保充分恢复的更有用的方法。

通过使用从该诱导性肺量计自身产生的电子模拟的、音频的、语言的、人声的字、话、或短语的这种进步，这种可编程的新发明的能力，具有智能检测患者测量，以及在患者应再次开始相应治疗的准确时间进行提示。这种新的改进的设备，也将给出患者在他们的治疗期间完成的体积的测量结果，连同鼓励性的短语将继续引领和指导患者直至完成全部治疗。

附图简述

图1显示了本发明的一个优选的实施方案；

图2显示了音频响应单元的优选的实施方案；

图3显示了仪表(gauge)的细节；

图4显示了医疗设备外壳内的本发明；及

图5显示了失活楔块(Deactivation Key)17的细节。

发明详述

现将参考附图进一步描述本发明。图1显示了本发明的一个优选的实施方案。仪表(gauge)2通过一或多个标记为400的电连接与音频响应单元(audible response unit)1连接。音频响应单元1通过标记为401的电连接与扬声器3连接。通过标记为402的电连接从电源4供应电能至仪表2。通过标记为403的电连接从电源4供应电能至音频响应单元1。

图2显示了音频响应单元1的优选的实施方案。图1的仪表2通过一或多个标记为400的电连接与仪表连接器5连接。仪表连接器5经由一或多个标记为202的电连接连接到信号输入单元100，信号输入单元100是微控制器单元7的子单元(subunit)。微控制器7含有子单元：信号输入单元100、程序存储单元101、数据存储单元102、中央处理单元103、信号输出单元104和计时单元105。信号输入单元100通过一组标记为302的信号向中央处理单元103提供信息。

中央处理单元103接收一组程序指令，其通过经由标记为300a的信号提供控制信息并通过标记为300的信号接收指令来从程序存储单元101提供音频响应单元1的功能。通过经由一组标记为301a的信号提供存储的控制信息和数据，及通过经由一组标记为301的信号接收数据，使程序指令使用的信息被保存在数据存储单元102中。中央处理单元103通过一组标记为304a的信号控制一组在计时单元105中的计时器，并通过一组标记为304的信号从计时单元105的计时器接收信息。中央处理单元103使用来自计时单元105的信息来确定精确的时间间隔。中央处理单元103通过经由一组标记为205a的信号205a提供控制信息，并通过经由一组标记为205的信号接收音频数据，来从音频存储单元6接收音频数据。中央处理单元103通过经由一组标记为303的信号来传递(transfer)音频数据，从而将从音频存储单元6接收到的音频数据转发到信号输出单元104。信号输出单元104通过一组标记为204的信号传递音频数据至音频放大单元8。

音频放大单元8通过一组标记为203的信号传递放大的音频数据至扬声器连接器9。扬声器连接器9通过一组标记为401的信号连接到图2的扬声器3。

图4图示了医疗装置10的外壳内部的本发明，它实现了测量的肺量计(Gauged Spirometer)，其外壳被标识为16，并包括医疗装置10，其包括扬声器3、音频响应单元1、电池电源4、日光传感器18，和失活楔块组成。日光传感器18被音频响应单元1使用，其通过测量402上的信号和与数据存储单元102中的值相比较来检出夜间时间。失活楔块17，使音频响应单元1停用，其关闭开关，其转发在电导体403上的信号，将其与数据存储单元102中的值相比较，其进入的操作模式被称为“静息模式”。

图3详细显示了仪表2，其中片带(film strip)24附于诱导性肺量计圆筒21的内壁，其被导电图形(Conductive Pattern)25覆盖。浮标20，其被导电套筒(Conductive Skirt)26覆盖，在诱导性肺量计圆筒21内部自由上下移动，使其与片带24的导电图形25相接触，由与片带(film strip)24和回路导线(Return Conductor)405的接触而产生电路径。电流从电导体400，经由片带24、经由导电图形25、经由浮标套筒26、经由回路导线405，与电触点的位置成比例，被成为“浮标信号”。“浮标信号”通过电导体400被转发至音频响应单元1并在音频响应单元1中被解译，且能够测量和记录表现。

图5为失活楔块(Deactivation Key)17的细节，其引起开关23关闭，从而连接电池电源4至电导体403，引起电导体403上的信号被转发至音频响应单元1，该信号在电导体403上被解译。

当操作者使用图1中的装置10时，该装置内的仪表2在电导体400上产生电信号，其与仪表2测量的物理参数成比例。400上的电信号随时间变化，并代表了在装置10使用期间仪表2测量的参数的电表示。400上的电信号被输入至音频响应单元1，在其中400上的电信号被计算(evaluated)。

图2的仪表连接器5转发400上的电信号至微控制器单元7内的信号输入单元100，其中在400上的电信号被计算时的持续时间期间，400上的电信号被以每单元时间一次的固定的速率重复转换，每单元的时间被称作“采样间隔”。信号输入单元100将400上的电信号转换为数字形式，并通过一组数字电信号302转发到中央处理单元302。在400上的电信号被计算期间，在等于采样间隔的时间过去后，这个过程被重复。

因此，由仪表2测量的参数被转化为一序列数字数值，其代表在参数被计算期间的参数大小，且每个连续的数字数值代表由仪表2在那时测量的参数大小，其迟于先前的数字数值一个“采样时间”间隔。

中央处理单元103执行从程序存储单元101检索(retrieve)的一序列指令。这一序列指令被称作“功能程序”并定义了系列的步骤和判断，其构成本发明的功能。中央处理单元103通过经由一组数字电信号300a给出(present)一个至程序存储单元101的被称为“程序地址”的索引(index)来从程序存储单元101检索指令。该“程序地址”经由中央处理单元103计算，如正执行的“功能程序”的指令所引导。该程序存储单元101通过检索和转发相应于“程序地址”的指令至中央处理单元103来对300a上的“程序地址”进行响应。

由程序存储单元101经由数字电信号300a转发至中央处理单元103的、表示“功能程序”的指令被中央处理单元103中的硬件执行以进行数学计算、“程序地址”的产生、以及判定逻辑，其共同构成了本发明的“功能程序”，其又定义了如针对装置10所界定的行为和功能。

在执行“功能程序”时，通过中央处理单元103进行的中间的数学和逻辑计算，产生储存在数据存储单元102中的总称为“数据”的信息。中央处理单元103通过经由一组数字电信号301a提供一个被称为“数据地址”的索引至数据存储单元102，从而确定了在数据存储单元102中用于存储或检索“数据”的储存位置。中央处理单元103通过进行由正执行的“功能程序”的指令所指导以进行的计算而产生“数据地址”。中央处理单元103也经由该组数字电信号301a提供所存储的“数据”至数据存储单元102。如果该中央处理单元正在从数据存储单元102检索数据，数据存储单元102通过一组数字电信号301给出与301a上的“数据地址”相关联的所检索的数据到中央处理单元103。

中央处理单元103通过经由一组数字电信号304a提供在执行“功能程序”期间所计算的命令到计时单元105，从而指引计时单元105。该命令对于要产生的时间间隔指示计时单元105。该计时单元105通过一组数字电信号304转发时间间隔的信息至中央处理单元103。中央处理单元103使用计时间隔信息以指示何时应执行“功能程序”的一或一组指令。这提供了中央处理单元103将“功能程序”的一或一组指令的执行同步至一精确的时间点或时间间隔。

当中央处理单元103确定需要音频响应且该音频响应是作为由装置10的行为的性能的定义和“功能程序”的定义所确定而产生的时候，其由“功能程序”中的指令指导以计算出被称为“音频地址”的索引，该索引被用于检索来自音频存储单元6的被称为“音频数据”的音频响应数据。中央处理单元103经由一组数字电信号205a给出“音频地址”到音频存储单元6。该音频存储单元6通过经由一组数字电信号205转发与“音频地址”相关联的“音频数据”至中央处理单元103来进行响应。

中央处理单元103从计时单元105检索时间间隔信息以确定检索的“音频数据”可被转发至信号输出单元104的合适时间。这样，该“音频数据”以适合的速率被连续地转发至信号输出单元，以用于产生来自“音频数据”的音频响应。该中央处理单元103经由一组数字电信号303转发“音频数据”至信号输出单元104。

信号输出单元104按照来自计时单元105的时间间隔指示的速率，从中央处理单元103接收“音频数据”。当执行在“功能程序”中的控制计时单元105的设置的指示时，如中央处理单元103所命令地，由计时单元105计算时间间隔。时间间隔被定为需要的值，以当“音频数据”被以相等于时间间隔的速率重复输出时产生正确的音频响应。

信号输出单元104以数字的形式(digital numerical form)从中央处理单元103重复地接收“音频数据”，开始于“音频数据”的第一个单元至“音频数据”的最后一个单元。信号输出单元104转换“音频数据”到一种数字信号，其大小重复地与每个接收到的“音频数据”成比例。它通过电信号204转发电信号至音频放大单元8。音频放大单元8放大在电信号204上转发的音频信号的大小使得电信号204代表的功率的量被增加并被输出至扬声器连接器203。扬声器连接器9转发203上的放大的电信号至电信号401，其相应于图2的电信号401。放大的电信号401被给至图2的扬声器3。

扬声器3将放大的电信号401转换为声能，其代表音频响应，其是音频响应单元1已计算的对参数测量的响应，其由装置10的仪表2根据装置10的规定(defined)性能和“功能程序”的规定功能而确定。

本发明描述了一种通过装置10对参数的测量结果产生音频响应的方法，以使得根据装置10的设计者确定的规定性能完成音频响应。对装置10中的参数的测量结果的音频响应的规定性能的实现是通过与音频响应单元1连接的“功能程序”的规定功能实行的，其通过在音频响应单元1内的程序存储单元101储存该“功能程序”，并通过提供一种用于让音频响应单元1中的中央处理单元103执行“功能程序”中的指示并执行如它们指示中央处理单元103和其他音频响应单元1中的子单元的动作的方式而实现。

图4显示了医疗装置10外壳内的本发明，其实现了一种测量的诱导性肺量计(Gauged Incentive Spirometer)，其外壳被标识为16，并且其包括医疗装置10以及本发明，其包括扬声器3、音频响应单元1、电池电源4、日光传感器18、失活楔块17。构造这一实施方案中的医疗装置以完成医疗患者(如此处所指的“操作者”)的诱导性肺量计的测量。在本发明的这个实施方案中，电源4被作为电池应用，以提供一种无需通过电线束形式连接辅助电源进行操作该医疗装置的方式。

本发明还包括一日光传感器18，其被音频响应单元1使用以区分白天和夜晚。该日光传感器18被构造为，但不限于一种光电池(photocell)，其通过电导体402转发信号至音频响应单元1。当该音频响应单元1通过测量402上的信号并将其与数据存储单元102中的值比较而检测出是在夜间时，其进入一种被称为“静息模式”的操作模式。在“静息模式”中，音频响应单元1以与在白天相同的时间间隔激活其自身，但这样做是为了依靠日光传感器18测量光线。如果没有检测到足够的光线，音频响应单元1不会向操作者发出任何音频指示，转而在音频响应单元1的“功能程序”中规定的医嘱的时间间隔后，设置内计时器以重新激活其自身，并接着去活其自身。有了日间检测的这种方法，对于音频响应单元1有可能允许“操作者”在夜间休息，并保持重新激活的规律的可编程的间隔。当音频响应单元1在如“功能程序”中规定的可编程的时间间隔过去时被重新激活，并检测到足够的日光的时候，该音频响应单元1进入一种被称为“标准模式”的操作模式，并开始向“操作者”发出音频命令，如通过音频响应单元1中的“功能程序”所规定的。

本发明还包括一失活楔块17，其提供在对“操作者”的医疗护理负责的人员确定这样的去活是必要的状况下的任何阶段去活音频响应单元1的方式。失活楔块17是一种机械独特形状，其与在仪表肺量计16的外壳内的相同的机械独特腔相匹配。当该失活楔块17被插入仪表肺量计16的外壳内时，其关闭一开关，其转发电导体403上的信号到音频响应单元1以指示失活楔块17的存在。当该音频响应单元1通过测量403上的信号并将其与数据存储单元102中的值相比较，从而检测到失活楔块17存在时，其进入一种被称为“静息模式”的操作模式。在“静息模式”中，音频响应单元1以其在“标准模式”中相同的时间间隔激活其自身，但这样做是为了通过感知403上的信号以测量失活楔块17的存在。如果失活楔块17被确定为是存在的，音频响应单元1将不向操作者发出任何音频指示，转而设置一间隔计时器以在音频响应单元1的“功能程序”所规定的医嘱时间间隔后重新激活其自身，并接着去活其自身。有了失活楔块17的这种检测方法，对于音频响应单元1，有可能允许有资格的人员在任何时期去活音频响应单元1并保持重新激活的有规律的可编程的间隔。当音频响应单元1在如“功能程序”中规定的可编程的时间间隔过去时被重新激活的时候，，并检测不存在失活楔块17的时候，该音频响应单元1进入一种被称为“标准模式”的操作模式，并开始向“操作者”发出音频命令，如通过音频响应单元1中的“功能程序”所规定的。

图3显示了如针对示于图4中的诱导性肺量计使用所构造的仪表2的细节。仪表2由电阻材料的薄片带(film strip)24制成，典型的包括但不限于碳或石墨。片带24用粘合剂附于诱导性肺量计圆筒21的内壁。片带24面对肺量计圆筒21内部的表面被一导电图形(Conductive Pattern)25覆盖。浮标20在诱导性肺量计圆筒21中自由上下移动，并在一个对应于浮标20的高度位置的点与片带24的面对内部的导电图形25的表面相接触。接触片带24的面对内部的表面的的浮标20的外部边缘被导电套筒(Conductive Skirt)26覆盖。导电套筒26产生自与片带24和回路导线(ReturnConductor)405的接触位置的电路径。当“操作者”通过图6的空气管19吸气时，使得在浮标上的气压低于为一标准大气压的浮标下的气压，从而浮标20上升。当浮标20的横截面表面(按肺量计圆筒21的轴向)乘以浮标20上下的气压差等于浮标20的重时，浮标20停止上升。当浮标20的横截面表面(按肺量计圆筒21的轴向)乘以浮标20上下的气压差小于浮标20的重时，浮标20下降。

从电导体400流出经由片带24，经由导电图形25，经由浮标套筒26，经由回路导线405的电流量称作“浮标信号”，其与导电图形25和浮标套筒26之间的电接触的位置(称为“接触点”)成比例。“接触点”越高，在电导体400和“接触点”之间的距离就越大，并因此包含片带24的电阻材料越多，而对于从电导体400到回路导线405的电流的电阻越高。接触点的位置相应于浮标20的高度位置。因此，“浮标信号”通过电导体400的电流量与浮标20的高度位置成比例。浮标20的位置越高，在“浮标信号”上有越低的电流流经电导体400。浮标20的位置越低，在“浮标信号”上有越高的电流流经电导体400。

“浮标信号”是通过电导体400转发至音频响应单元1，并在音频响应单元1中通过“功能程序”进行解译。音频响应单元1测量“浮标信号”并确定对应于当浮标达到其最高点以及回落至肺量计圆筒的底部时的信号水平。通过进行这种确定，该音频响应单元能够测量和记录如诱导性肺量计所测量的“操作者”的表现。

图5显示了失活楔块17的实施方案的一个例子的细节。其包括一个独特的机械形状的装置，该装置精确的适合装入仪表的诱导性肺量计16的外壳内的一个腔。当被成功的插入该腔时，失活楔块17使开关23关闭，从而连接电池电源4到电导体403。通过开关23连接电池电源4引起电导体403上的信号，其被转发至音频响应单元1。音频响应单元1如前面图3的描述中所述的解译403上的信号。

Claims (2)

1.已被专门研制成在诱导性肺量计中工作的电子技术，其将通过提供模拟音频的、言语的、人声的声音帮助患者，从而根据治疗时间表提供指令、提示合适的用法，纠正和鼓励患者操作，并且，给出个体或患者以所述装置进行的适当的测量，消除人的视觉误差，帮助盲人和视力损伤的人，其通过使用现今技术的装置，其可在所述装置内以低成本产生电子智能，从而降低患者的恢复时间和并发症，

1)一种提供音频和语言的指导及向导的方法，以帮助患者完成治疗期从而改善肺性能，通过医学研究已经显示很少患者如所附的说明书的建议进行所需的治疗，但通过应用本发明，由于患者使用诱导性肺量计的失当所出现的关于肺部的问题的百分数将大大降低，因为本发明将不停地唠叨(nag)或提示所述患者，直到所述患者使用了所述装置，并且直到完成所述患者的治疗需要所必需的时间间隔已经完成，才会停止。通过所述电子智能，本发明将提示患者使用该医疗装置，并且，通过使用所述医疗装置的合适步骤指导所述患者，从而通过依从性且无并发症来将实现加快患者的恢复，

2)取代正常的人的视觉读数或测量结果，消除不准确读数的人为误差，这是由于现有所需要的浮标识别，其必须提供视觉测量结果，而浮标不能总在其位置停留足够长的时间使读数准确，并必须在治疗期不断注视以观察测量结果的准确读数，以人声电子的可编程的语音或嗓音给出相同的读数或测量结果，被认为是必须的以向视力健全的人和视力损伤的人提供足够信息，以实现使患者恢复的治疗方案并允许盲人听到和响应本发明的治疗方案的全部操作；

3)由于当今先进技术，一种医疗装置因为其廉价的构造，可与同样构思的，相关治疗用途的昂贵装置相比较。现代技术中的这一突破允许患者使用得起本发明的新的改进的装置，其基本上提供了与该所述装置的治疗有关的全部相同的医疗保健用途，然而，作为额外的受益，它也给予患者可听到治疗指导和测量结果的便利，且花费实际上与大多数用完即可丢弃的(disposable)诱导性肺量计单元相同；

2.通过下述电子技术提供本发明的上述功能的一种新的方法：

1)用于提供如上所述的功能的多种下述电子部件：

(a)产生输出信号的一或更多个电子传感器，

(b)将所述传感器输出信号转换成为数字形式的一或更多个电子模块，

(c)包括但不限于一中央处理单元的一或更多个电子模块，

(d)用于程序指令和数据的数字储存的一或更多个电子模块，

(e)用于数字音频声音数据的数字储存的一或更多个电子模块，

(f)用于产生音频声音的一或更多个电子模块，

(g)用于管理和保存电能的一或更多个电子模块，

(h)用于确定准确时间间隔的一或更多个电子模块，

(i)用于与独立的代理(separate agent)远程通信的一或更多个电子模块，

(j)用于检测存在或不存在光线以关闭或开启单元的一或更多个电子传感器

2)新装置的所述方法，其能够测量传感器的输出信号，将所述输出信号转换成为将被中央处理单元储存和处理的数字形式，导致中央处理单元依照其被预先确定设置的动作在其数字程序指令的指导下进行动作，

3)所述数字程序指令的所述预先确定的动作，其包括但不限于可听的音频声音序列的产生，其提供关于所述输出信号的信息，

4)所述电子传感器，其能够测量但不限于在关于医学治疗的表现、或身体锻炼的不同设置下的人体性能的参数，

4a)所述电子传感器，其包括，但不限于：一电阻器，其形成对电流量的可变电阻，如与所述传感器接触的碳的薄片(film)，但不限于此，其形成对电流量的电阻，

5)所述中央处理单元，其能够按照数字程序中所规定的顺序执行所指定的任务，包括，但不限于：传感器输出信号的处理、由数字程序规定的控制功能的执行、根据准确时间间隔提供动作、音频声音的产生，

6)所述数字程序，其规定了执行治疗或身体康复方案的控制功能，

7)所述数字程序，其规定了执行管理和保存电能的任务的控制功能，

8)所述数字程序，其规定了执行确定准确时间间隔的任务的控制功能，

9)所述数字程序，其规定了执行确定白天时间(time of day)的任务的控制功能，(用于那些需被开启或关闭以开始或结束治疗期的医疗装置)，

10)所述数字程序，其规定了执行与独立代理通信的任务的控制功能，

11)所述数字程序，其存储在包括中央处理单元的电子模块内的存储器中，并/或存储于不在包括中央处理单元的电子模块中的存储器中，但这些存储器可以由中央处理单元访问，

12)所述数字音频声音数据，其存储在包括中央处理单元的电子模块的存储器中，并/或存储于不在包括中央处理单元的电子模块中的存储器中，但这些存储器可以由中央处理单元访问，

13)目录表，其包括关于上面所提及的所述数字音频声音数据的命令、响应、测量结果、或话的描述信息，其存储在包括中央处理单元的电子模块的存储器中，并/或存储于不在包括中央处理单元的电子模块中的存储器中，但这些存储器可以由中央处理单元访问，

13a)所述数字音频声音数据，其被设置进多个单元，每个单元代表一种音频语言信息，其包括一系列的话，其每次结合医疗装置的治疗用途的需要而编程，

13b)一种方法，其检索和产生音频声音，其表示从所述信息的开始到所述信息的结束的如相应的所需治疗对话的所述数字音频数据，

13c)一种方法，其检索和产生音频声音，所述音频声音表示从所述信息中的一个中间点到相同的信息中的一个随后相继的中间点的数字音频数据，以允许所述医疗装置相应地响应由患者所产生的测量，并根据测量值指导患者，

14)用于产生音频声音的所述电子模块，其为包括所述中央处理单元的相同的电子模块、以及或对于包括所述处理单元的模块为独立的电子模块，

15)用于产生音频声音的所述电子模块，其包括一模块，其转换数字音频信息为连续的模拟信号，其根据所需被放大以增加所述信号功率，以从声音产生模块，例如但不限于，扬声器而产生音频声音，

15a)用于产生音频声音的所述电子模块，其产生连续的模拟信号，以提供声音，其值为最大信号电平的一半，这样的电平表示的零声波被产生，

15b)用于产生音频声音的所述电子模块，其提供了声音产生模块，例如，但不限于，扬声器，其能够接收最大信号电平的一半的电平，其不产生声音并且消耗很少或不消耗能量，

15c)所述声音产生模块例如，但不限于，扬声器，其参考信号电平被设置在最大信号电平的一半，以使当其接收这样的信号电平时不发声，

15d)所述声音产生模块，通过将其在一组电池间连接，为其提供设定为最大信号电平一半的参考信号，上述方式提供一个正好为所述信号电平一半的参考信号，信号电平由以这种方式连接的电池生成．

16)所述数字程序，其规定了一种确定传感器输出信号的值、根据预先确定的一组如此处所述的控制和功能而产生一种音频的语言响应的方法，以向正被使用的任何医疗装置的操作者提供指示信息，作为指示信息或指导，

17)所述数字程序，其规定了一组预先确定的控制和功能组，其将传感器输出信号与音频语言指令、响应和测量相关联，包括通过使用所述医疗装置，相应地，连同本发明而改进病人的医疗条件。

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