WO2016151117A1 - Technik zur bildung von audioumgebungen im operationsraum - Google Patents

Technik zur bildung von audioumgebungen im operationsraum Download PDF

Info

Publication number
WO2016151117A1
WO2016151117A1 PCT/EP2016/056659 EP2016056659W WO2016151117A1 WO 2016151117 A1 WO2016151117 A1 WO 2016151117A1 EP 2016056659 W EP2016056659 W EP 2016056659W WO 2016151117 A1 WO2016151117 A1 WO 2016151117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
units
intercom
program
mixer
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/056659
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Friedrich
Original Assignee
Georg-August-Universität Göttingen Stiftung Öffentlichen Rechts, Universitätsmedizin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georg-August-Universität Göttingen Stiftung Öffentlichen Rechts, Universitätsmedizin filed Critical Georg-August-Universität Göttingen Stiftung Öffentlichen Rechts, Universitätsmedizin
Publication of WO2016151117A1 publication Critical patent/WO2016151117A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00—Public address systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/10—Details of earpieces, attachments therefor, earphones or monophonic headphones covered by H04R1/10 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/107—Monophonic and stereophonic headphones with microphone for two-way hands free communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2227/00—Details of public address [PA] systems covered by H04R27/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2227/001—Adaptation of signal processing in PA systems in dependence of presence of noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2227/00—Details of public address [PA] systems covered by H04R27/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2227/003—Digital PA systems using, e.g. LAN or internet
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2420/00—Details of connection covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2420/07—Applications of wireless loudspeakers or wireless microphones

Definitions

  • the present disclosure relates to the audio environment of an operating room.
  • an apparatus for forming audio environments in an operating room is provided.
  • an apparatus for forming audio environments in an operating room comprises a plurality of portable intercom units, each comprising at least a microphone and a headphone, which are designed to suppress ambient noise; a mixer which is in signal communication with the plurality of intercom units and adapted to the program-controlled signal line between the plurality of intercom units; a memory for storing different control programs, each defining the program-controlled signal line, wherein at least one of the control programs restricts signal exchange between the plurality of intercom units to form the audio environments; and a controller configured to determine one of the control programs and to control the program controlled signal mixer between the plurality of intercom units according to the determined control program.
  • Local suppression of ambient noise by the intercom units in conjunction with the restricted signal line between the intercom units is one or more of the different ones
  • the background noise can be reduced and / or individualized in terms of volume and number of sources. Not every person in the operating room needs to hear all sound sources in the operating room. For example, no one has to hear the air conditioning. For example, the nurse does not have to hear the anesthesiologist. For example, the anesthesiologist does not need to hear the heart-lung machine alarm. For example, through a targeted communication processes in the
  • At least one of the control programs may restrict the signal exchange from a fully networked signal exchange between the plurality of intercom units. Due to the different control programs, the program-controlled signal line can separate audio environments and / or variable
  • the separate audio environments may exist side by side temporarily and / or simultaneously.
  • the signal line may include signal forwarding with or without signal processing.
  • the signal line can also be referred to as signal routing.
  • the controller may be configured to determine the control program by means of a user interface and / or time-dependent according to an operating schedule.
  • the controller may be further configured to recognize a voice control instruction in the signal exchange.
  • the controller may determine or modify the control program in accordance with the recognized control instruction. For example, according to the control instruction, a communication mode and a protocol mode can be used. mode to be changed. In protocol mode, the microphone signal of one or more intercom units can be recorded, for example for an operation log.
  • the device can also transcribe the microphone signal by means of speech recognition, for example, to produce an electronic or printed protocol.
  • the control program may define a communication direction of the signal line and / or signal processing in the signal line.
  • the memory may include a variety of control programs.
  • the control programs may be sorted in memory by types of operations and / or surgical teams.
  • the controller can also be designed to detect person identifications in the operating room, for example by means of radio frequency identification (RFID).
  • RFID radio frequency identification
  • the control program can be determined depending on one or more person identifications recorded in the operating room. Person detection enables a signal line dependent on the surgical team. Furthermore, the volume and / or a displayed audio channel can be controlled depending on the detected person recognition.
  • Each intercom unit may be associated with a signal group.
  • the signal groups can be functional groups in the operating room.
  • the program-controlled signal line can be designed to limit the signal exchange between the two-way units to the respectively assigned signal group.
  • the control program may define a hierarchy of intercom units and / or signal groups. Each intercom unit can be assigned to a hierarchy level.
  • the program-controlled signal line can be designed to limit the signal exchange with intercom units of a high hierarchical level, for example on intercom units of the same hierarchy level and / or a next-lower hierarchical level.
  • the memory may contain a matrix for each control program.
  • the matrix can determine the respective signal line.
  • the program-controlled signal line between in each case two of the two-way units can be defined by a matrix entry of the matrix.
  • a symmetric portion of the matrix can determine the signal group assignment.
  • An anti-symmetric portion of the matrix can determine the hierarchy.
  • the signal groups may overlap.
  • Two signal groups may comprise one or more common intercom units.
  • Signal groups can be the intercom unit or the intercom units with the highest hierarchical level of all intercom units in the two signal groups.
  • Each intercom unit may be assigned a first threshold value.
  • the intercom units or the mixer may be configured to suppress the signal exchange for a signal of the microphone whose level is less than the first threshold.
  • the application of the first threshold is also referred to as blanking or gating.
  • the intercom units or the mixer may also be configured to filter or attenuate signal pulses (eg, a cough, a click, or a bang).
  • the filter may have a filter duration, a response time, and / or a fall time. These can each be determined according to the control program.
  • the mixer may further be configured to output a pre-recorded audio channel by means of the headphones of at least one of the intercom units.
  • the audio channel can be a music channel.
  • the pre-recorded audio channel may be stored in the memory of the device and / or may be obtained as a data stream via a data network (for example, the Internet).
  • the audio channel may also be received by a broadcast signal (eg, analog or digitally modulated).
  • the mixer may further be configured to interrupt or hide the output of the audio channel while the respective intercom unit is in signal exchange (for example, while the first threshold is exceeded).
  • the mixer may determine a volume of the audio channel in response to a general noise level in the operating room.
  • the general noise level can be determined by means of a room microphone in the operating room or by averaging the signals of the microphones of the intercom units.
  • the mixer can also be designed to detect a state (for example an alarm state) of one or more functional units in the operating room. sen (for example, as a condition signal).
  • the device may further comprise one or more pickups each for detecting the status signal of a functional unit. The customers can stand in unidirectional signal exchange with the mixer.
  • the functional units may include patient monitoring (eg, an electrocardiograph), dosing pumps (eg, syringe pumps), a respiratory unit, and / or a heart-lung machine.
  • patient monitoring eg, an electrocardiograph
  • dosing pumps eg, syringe pumps
  • a respiratory unit e.g., a syringe pump
  • a heart-lung machine e.g., a syringe pumps
  • Each of the functional units can be assigned to a signal group.
  • An alarm signal corresponding to the alarm function of the functional unit can by means of the headphones of
  • Intercom units are output, which are assigned to the signal group of the functional unit.
  • the customer may have a microphone for detecting an acoustic signal of the functional unit.
  • the functional unit may have an interface (for example electrically or inductively coupled) to the pickup.
  • the pickup may comprise a piezoelectric sensor for detecting the status signal. The piezoelectric sensor may be attached or attachable to the functional unit.
  • the headphones of at least one of the intercom units can be designed for spatial sound reproduction.
  • the memory can store a spatial sound direction for intercom units, for example by means of the matrix entries.
  • the matrix entry may each comprise a component for a left and a right side of the headphone.
  • the mixer can be designed to output a signal from the microphone of one of the other intercom units corresponding to the respectively stored spatial sound direction by means of the headphone for spatial sound reproduction.
  • the controller may be configured to store and / or detect an absolute or relative position in the operating room of at least one of the intercom units and / or the users. Their signal group assignment can be changed depending on the voice control instruction and / or the detected absolute position.
  • the controller may be configured to vary the stored spatial sound direction depending on the detected relative position.
  • a subset of the intercom units may be in wireless communication with the mixer.
  • the mixer can be a matrix mixer.
  • the control program can define a bidirectional or unidirectional signal exchange that the mixer implements.
  • the matrix entries can also determine a volume.
  • the device such as the intercom units and / or the mixer, may further include a compressor.
  • the compressor may be configured to detect the signal level of the microphone and to reduce a control voltage of an amplifier of the microphone when a second threshold value is exceeded.
  • a dynamic range of the signal level may be limited by an upper limit.
  • the upper limit can also be called a limiter.
  • routing, the gating and / or the compressor may be implemented by digital signal processing, for example by means of general processors or signal processors.
  • the invention allows significantly reduced noise pollution in the operating room, and especially at the operating table, and also reduces the surgeon's heart rate, indicating a lower level of stress.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a
  • Fig. 2 shows an exemplary matrix representation of a memory for determining a signal line which is convertible by the apparatus of Fig. 1;
  • FIG. 3 schematically illustrates an exemplary hierarchy and exemplary group assignment
  • Fig. 4 shows an exemplary first control program of the matrix representation of Fig. 2;
  • FIG. 5 schematically illustrates an anti-symmetric portion of the exemplary control program of Fig. 4;
  • Fig. 6 shows a symmetrical portion of the exemplary control program of
  • Fig. 4 shows schematically
  • Fig. 7 shows an exemplary second control program by means of the matrix representation of Fig. 2.
  • the apparatus 100 comprises a multiplicity of subscriber units.
  • the subscriber units are each designed as intercom units 110, subscribers 116 or pure handsets.
  • Each intercom unit 110 may function, at least alternately, as an audio source and for audio output.
  • the intercom units 110 each have a headset 112 and at least one microphone 114.
  • the headset 112 and the microphone 114 may each be mechanically connected to a headset.
  • at least the microphone 114 may be integrated in surgical clothing.
  • each person working in the operating room carries a two-way intercom unit.
  • the pickups 116 can only function as an audio source.
  • the receivers 116 can be attached or arranged on stationary or portable functional units 152 in the operating room 150.
  • the pickups 116 include a microphone 118, an electrical interface, or an inductive coupling to the respective functional unit 152.
  • the apparatus 100 further includes a mixer 120.
  • the subscriber units 110 and 116 are in signal communication with the mixer 120.
  • the signal exchange is wired (shown schematically by reference numeral 122) and / or radio-based (shown schematically by reference numeral 124).
  • the signal exchange with wired subscribers is wired and radio-based with mobile subscribers.
  • customers 116 are wired.
  • the signal exchange with intercom units 110 is radio-based.
  • the mixer 120 is configured for program-controlled signal transmission between the plurality of subscriber units 110 and 116.
  • the functionality of the signal line is also referred to as routing.
  • the apparatus 100 further comprises a memory 130 for storing various control programs, each defining the program-controlled signal line. At least one of the control programs limits the signal exchange between the plurality of subscriber units to form the audio environments. The restriction means that not every intercom unit 110 hears all audio sources.
  • a controller 140 of the apparatus 100 is configured to determine one of the control programs and to control the program controlled signal mixer 120 between the plurality of subscriber units 110 and 116 in accordance with the particular control program.
  • the headphones 112 are designed for passive noise cancellation, for example in a high frequency range, such as in the frequency range above 3000 Hz.
  • the earphone 112 may be worn on or in one or both ears.
  • the headphones are also designed to actively suppress ambient noise, for example in a low frequency range, for example in the frequency range from 100 Hz to 400 Hz and / or in a medium frequency range, for example in the frequency range from 400 Hz to 3000 Hz
  • Headphone 114 built microphone recorded ambient noise and calculated therefrom according to an acoustic transfer function of the headphone 114, the proportion of ambient noise that would still remain on the ear. For compensation, an antiphase sound signal in the headphone 114 is generated for this component.
  • the combination of noise cancellation and programmable signal routing allows targeted audio environments to be created that enhance the soundscape for each participant.
  • the audio environments can be adapted to processes and functions in the operating room. The adaptation can be done once by determining a control program and / or during the procedure.
  • the headphone 112 and the microphone 114 of the common speech units 110 may be formed in each case or in part according to document US 2004/0037444 A1.
  • the intercom units 110 may be integrated into a protective suit according to document US 2007/0028372 AI.
  • FIG. 1 shows an exemplary arrangement of the subscriber units 110 and 116 in the operating room 150.
  • the signal line, or the control program for determining the signal line may depend on the spatial arrangement of the subscriber units 110 and / or 116. For example, an operation team is divided into groups that do not listen to each other or hear each other.
  • the microphones 114 only turn on when talking. At least individual subscribers may also choose from various music channels provided at mixer 120.
  • the mixer 120 is configured to interrupt, fade out or lower the music channel reproduced at the respective common speech unit 110 when speaking at the respective intercom unit or reproducing the signal of a microphone of another intercom unit according to the signal line.
  • the intercom units shown in the embodiment of FIG. 1 can be assigned to the following persons: A - surgeon, B - first assistant doctor, C - second assistant doctor, D - cardiological medical technician, E - OP nurse / nurse, F - Springer, G - anaesthesiologist, H - Anaesthesiology Sister / Nurse, and I - Guest.
  • the guest I is assigned only a headphone 112 and no microphone 114 (listening subscriber).
  • Guest I is an example of a subscriber unit that is solely an audio output for mixer 120.
  • the functional units 152 are examples of subscriber units that are exclusively an audio source for the mixer 120.
  • another headset 112 may be associated with the patient. If the headphone 112 of the patient is objected to by the intervention area, this does not have to be sterile.
  • the headphone 112 of the patient is in unidirectional signal exchange with the mixer 120, for example, for music playback.
  • the music playback will be interrupted by instructions of the surgeon.
  • the patient may be assigned an intercom unit 110 for intraoperative function monitoring.
  • the device 100 may be configured for external communication with a subscriber outside the operating room 150.
  • the external connection can be made via a fixed telephone network, a mobile network and / or the Internet.
  • a system engineer J can be called in by means of the intercom unit 110.
  • an operating room lock at the operating room 150 is equipped with an intercom system, which is also in signal exchange with the mixer 120.
  • the functional units 152 may include the functions of patient monitoring, ventilation, heart-lung machine (HLM) and, depending on the case, metering pumps (which are also referred to as "perfusion tree").
  • HLM heart-lung machine
  • metering pumps which are also referred to as "perfusion tree”
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a matrix 200.
  • the matrix 200 represents a control program which is stored in the memory 130 and determines the signal line through the mixer 120.
  • Matrix entries 202 of the matrix determine whether (and optionally how) the intercom units 110 are coupled through mixer 120.
  • a matrix entry G g > 0 determines the volume with the intercom unit j the intercom / hears.
  • each matrix entry may determine a coupling value for each channel.
  • FIG. 2 shows coupling values for the left (L) and right (R) channels, respectively.
  • the matrix entry 202 further determines a signal processing, such as parameters for a gate, a compressor, a limiter, a linear gain and / or an equalizer.
  • a signal processing such as parameters for a gate, a compressor, a limiter, a linear gain and / or an equalizer.
  • the gate suppresses a signal line below a minimum level. For example, breathing sounds can be hidden.
  • the limiter limits the signal line to a maximum level. For example, a coughing or sneezing noise can be suppressed.
  • the compressor determines a dynamic range (volume range).
  • the level of the signal of the microphone 114 is compressed by a non-linear function to the level of the signal of the headphone 112.
  • a loud Conversation can be muted.
  • a whisper can be amplified by the non-linear function.
  • the compressor allows a homogeneous sound.
  • the matrix entry 202 determines a frequency-dependent transfer function, for example for relative spatial positioning of the sound source by means of binaural sound reproduction.
  • the signal of the microphone 114 can be output on the respective headphone 112, which can be represented by positive diagonal entries of the matrix 200.
  • the amount of diagonal entry may determine the volume such that self-perception corresponds to a state without headphones 112.
  • the signals of individual or all microphones can be recorded before, during and / or after the procedure, for example for logging.
  • a digital record preferably employs audio data compression. For example, 8 hours of audio recording can be stored at 100 MB to 200 MB.
  • the controller 140 may be switched between a communication mode and a protocol mode (for example, effective for a single or multiple intercom units 110 or for the entire apparatus 100).
  • a communication mode for example, effective for a single or multiple intercom units 110 or for the entire apparatus 100.
  • Intercom unit 110 is recorded in log mode in a separate file.
  • the file carries a personal identification associated with the respective intercom unit 110.
  • Control instructions in the audio signal of the microphone 114 of the respective intercom unit 110 are determined by the controller 140 by voice recognition of control terms and / or numeric number words.
  • the controller 140 modifies the control program, such as individual matrix entries 202, according to the particular control instruction.
  • the change between the modes is done by speech recognition of key terms (for example, “log record” for the protocol mode, "communication” for the communication mode and "program change” for the
  • Push button can be fastened under the clothing.
  • the proximity sensor may be a capacitive sensor.
  • the gestures can be detected optically, for example by means of a camera in the visible or infrared spectrum.
  • Fig. 3 shows intercom units 110 numbered 1 to 7.
  • the intercom units 2, 4 and 5 and 3, 6 and 7 are associated with signal groups 302 and 304, respectively. Further, a hierarchy of the intercom units 110 is defined. Different hierarchy levels 306 are shown vertically. The group assignment 308 is shown horizontally.
  • the program-controlled signal line corresponds to the hierarchy.
  • the counterpart unit 1 is heard by every other intercom unit 2 to 7.
  • the intercom unit 1 hears only the next-lower hierarchical level, namely the intercom units 2 and 3.
  • the intercom unit 7 listens exclusively (for example, for the guest I shown in FIG. 1).
  • the matrix entries 202 determining the signal line are binary.
  • a matrix entry "0" at location i determines that no signal from the intercom unit i is sent to the intercom unit /.
  • a matrix entry "1" at the location / determines that the mixer 120 is conducting the intercom / intercom signal.
  • the hierarchy 306 is encoded in the matrix 200 of the control program.
  • FIG. 5 shows the anti-symmetric portion 500 of the matrix 200 of FIG. 4.
  • the anti-symmetric portion 500 is represented by a lower triangular matrix.
  • the entries 502 have the values G ⁇ -Gg.
  • the sum over the J ' th column indicates the asymmetry between being heard and listening.
  • the sum is a measure of the hierarchy level of the intercom unit j.
  • the maximum determines the intercom unit with the highest hierarchical level.
  • the intercom unit Jmax 1 with the highest hierarchy level 4.
  • FIG. 6 shows the symmetrical component 600 of the matrix 200 of FIG. 4.
  • the symmetrical component 600 is represented by a lower triangular matrix.
  • the entries 602 have the values G + Gj ,,.
  • the signal groups 302 and 304 are determined by non-zero entries 602 in the symmetrical component 600.
  • Fig. 7 shows a more detailed second embodiment of the matrix 200.
  • the matrix 200 determines unidirectional signal lines 702. For this, the matrix 200 is not square.
  • the above coding of hierarchy 306 and group assignment 308 is applicable to the quadratic sub-matrix of bidirectional signal lines.
  • the quadratic sub-matrix comprises the upper 9 ⁇ 9 matrix entries 202.
  • the unidirectional signal lines 702 determined by the non-square overhang of the matrix 200 relate to music channels.
  • the individually determined by the control program music channel is output in communication silence in the associated signal group on the respective headphone 112. Through the music output, a residual noise can be covered.
  • intercom units 110 of the participants in the operating table are wired. This allows a better audio quality to be achieved.
  • the cable management does not restrict participants without changing position.
  • the intercom units 110 of individual subscribers are connected to the mixer 120 via a radio link. This concerns the intercom units 110 of the anesthesiologist, the anesthetist nurse / nurse and the jumper.
  • the control program is stored in the memory 130 prior to the intervention and is loaded as needed by the controller 140 and converted by the mixer 120. Each participant is assigned their own volume and individual sound mix. The signal line is realized in each case by separate buses of the mixer 120.
  • the device is compatible with the use of surgical robots, such as a Da Vinci Surgical System.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (100) zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum (150) wird beschrieben. Die Vorrichtung (100) umfasst eine Vielzahl an tragbaren Gegensprecheinheiten (110). Die Gegensprecheinheiten (110) weisen jeweils mindestens ein Mikrofon (112) und einen Kopfhörer (114) auf, welche zur Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen ausgebildet sind. Ein Mischer (120) steht mit der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) in Signalaustausch (122; 124) und ist zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) ausgebildet. In einem Speicher (130) sind unterschiedliche Steuerprogramme, die jeweils die programmgesteuerte Signalleitung festlegen, gespeichert. Mindestens eines der Steuerprogramme schränkt den Signalaustausch zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten zur Bildung der Audioumgebungen ein. Eine Steuerung (140) bestimmt eines der Steuerprogramme und steuert den Mischer (120) zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) gemäß dem bestimmten Steuerprogramm.

Description

Technik zur Bildung von Audioumgebungen im Operationsraum Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Audioumgebung eines Operationsraums. Insbesondere wird eine Vorrichtung zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum bereitgestellt.
Hintergrund
In einem Operationsraum herrscht während eines Eingriffs oftmals ein hoher Schallpegel, der kurzzeitig oder periodisch den einer stark befahrenen Autobahn erreichen kann. Geräusche durch Geräte im Operationsraum, hallende Wände und Stimmen vieler Personen sind beispielhafte Ursache für den hohen Schallpegel. Jedoch hat eine solche Geräuschkulisse regelmäßig negativen Einfluss auf die darin arbeitenden Personen, kann Stress verursachen und Fehler provozieren.
Der Artikel "A Noise-Reduction Program in a Pediatric Operation Theatre Is Associated With Surgeon's Benefits and a Reduced Rate of Complications: A Prospective Controlled Clinical Trial", C. R. Engelmann etat., Annais of Surgery, Volume 259, Issue 5, Seiten 1025-1033, weist die negativen Folgen der Geräuschkulisse nach und schlägt Maßnahmen zur Geräuschminderung vor. Herkömmliche Maßnahmen können jedoch Abläufe und Funktionen im Operationsraum einschränken oder verzögern.
Erfindungsabriss
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geräuschkulisse und/oder Abläufe im Operationsraum während eines Eingriffs zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Vielzahl an tragbaren Gegensprecheinheiten, die jeweils mindestens ein Mikrofon und einen Kopfhörer aufweisen, welche zur Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen ausgebildet sind; einen Mischer, der mit der Vielzahl an Gegensprecheinheiten in Signalaustausch steht und zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten ausgebildet ist; einen Speicher zum Speichern unterschiedlicher Steuerprogramme, die jeweils die programmgesteuerte Signalleitung festlegen, wo- bei mindestens eines der Steuerprogramme den Signalaustausch zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten zur Bildung der Audioumgebungen einschränkt; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, eines der Steuerprogramme zu bestimmen und den Mischer zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten gemäß dem bestimmten Steuerprogramm zu steuern.
Durch eine lokale Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen mittels der Gegensprecheinheiten in Verbindung mit der eingeschränkten Signalleitung zwischen den Gegensprecheinheiten ist eine oder sind mehrere durch die unterschiedlichen
Steuerprogramme an die Operation angepasste Audioumgebungen mit wesentlich reduziertem Geräuschpegel realisierbar.
Die Geräuschkulisse kann hinsichtlich Lautstärke und Quellenzahl reduziert und/oder individualisiert werden. Nicht jede Person im Operationsraum muss alle Schallquellen im Operationsraum hören. Keine Person muss beispielsweise die Klimaanlage hören. Die OP-Schwester muss beispielsweise den Anästhesisten nicht hören. Der Anästhesist wiederum muss beispielsweise den Alarm der Herz-Lungen-Maschine nicht hören. Beispielsweise können durch eine gezielte Kommunikation Abläufe im
Operationsraum verbessert oder beschleunigt werden.
Mindestens eines der Steuerprogramme kann den Signalaustausch gegenüber einem vollvernetzten Signalaustausch zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten einschränken. Durch die unterschiedlichen Steuerprogramme kann die programmgesteuerte Signalleitung getrennte Audioumgebungen und/oder veränderliche
Audioumgebungen bilden. Die getrennten Audioumgebungen können vorübergehend und/oder gleichzeitig nebeneinander bestehen.
Die Signalleitung kann eine Signalweiterleitung mit oder ohne Signalverarbeitung umfassen. Die Signalleitung kann auch als Signairouting bezeichnet werden.
Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, das Steuerprogramm mittels einer Benutzerschnittstelle und/oder zeitabhängig gemäß einem Operationsterminplan zu bestimmen.
Die Steuerung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Sprachsteueranweisung im Signalaustausch zu erkennen. Die Steuerung kann das Steuerprogramm gemäß der erkannten Steueranweisung bestimmen oder abändern. Beispielsweise kann gemäß der Steueranweisung zwischen einem Kommunikationsmodus und einem Protokoll- modus gewechselt werden. Im Protokollmodus kann das Mikrofonsignal einer oder mehrerer Gegensprecheinheiten aufgezeichnet werden, beispielsweise für ein Operationsprotokoll. Die Vorrichtung kann ferner mittels Spracherkennung das Mikrofonsignal transkribieren, beispielsweise zur Erstellung eines elektronischen oder druckschriftlichen Protokolls.
Das Steuerprogramm kann eine Kommunikationsrichtung der Signalleitung und/oder eine Signalverarbeitung bei der Signalleitung festlegen. Der Speicher kann eine Vielzahl an Steuerprogrammen umfassen. Die Steuerprogramme können im Speicher nach Operationsarten und/oder Operationsteams sortiert sein.
Die Steuerung kann ferner dazu ausgebildet sein, Personenkennungen im Operationsraum zu erfassen, beispielsweise mittels Radio-Frequenz-Identifikation (RFID). Das Steuerprogramm kann abhängig von einer oder mehreren im Operationsraum erfassten Personenkennungen bestimmt werden. Die Personenerfassung ermöglicht eine vom Operationsteam abhängige Signalleitung. Ferner können Lautstärke und/oder ein eingeblendeter Audiokanal abhängig von der erfassten Personenken- nung gesteuert werden.
Jede Gegensprecheinheit kann einer Signalgruppe zugeordnet sein. Die Signalgruppen können funktionale Gruppen im Operationsraum sein. Die programmgesteuerte Signalleitung kann dazu ausgebildet sein, den Signalaustausch zwischen den Gegensprecheinheiten auf die jeweils zugeordnete Signalgruppe zu beschränken.
Das Steuerprogramm kann eine Hierarchie der Gegensprecheinheiten und/oder der Signalgruppen festlegt. Jede Gegensprecheinheit kann einer Hierarchiestufe zugeordnet sein. Die programmgesteuerte Signaileitung kann dazu ausgebildet sein, den Signalaustausch mit Gegensprecheinheiten einer hohen Hierarchiestufe zu beschränken, beispielsweise auf Gegensprecheinheiten der gleichen Hierarchiestufe und/oder eine nächst-niedrigere Hierarchiestufe.
Im Speicher kann für jedes Steuerprogramm eine Matrix gespeichert sein. Die Matrix kann die jeweilige Signalleitung bestimmen. Die programmgesteuerte Signalleitung zwischen jeweils zwei der Gegensprecheinheiten kann durch einen Matrixeintrag der Matrix festgelegt sein.
Ein symmetrischer Anteil der Matrix kann die Signalgruppenzuordnung bestimmen. Ein anti-symmetrischer Anteil der Matrix kann die Hierarchie bestimmen. Die Signalgruppen können überlappen. Zwei Signalgruppen können eine oder mehrere gemeinsame Gegensprecheinheiten umfassen. Die gemeinsame Gegensprecheinheit oder die gemeinsamen Gegensprecheinheiten zweier überlappenden
Signalgruppen kann die Gegensprecheinheit bzw. können die Gegensprecheinheiten mit der höchsten Hierarchiestufe aller Gegensprecheinheiten in den beiden Signalgruppen sein.
Jeder Gegensprecheinheit kann ein erster Schwellwert zugeordnet sein. Die Gegensprecheinheiten oder der Mischer können dazu ausgebildet sein, den Signalaustausch für ein Signal des Mikrofons zu unterdrücken, dessen Pegel kleiner als der erste Schwellwert ist. Die Anwendung des ersten Schwellwerts wird auch als Austastung oder Gating bezeichnet.
Die Gegensprecheinheiten oder der Mischer können ferner dazu ausgebildet sein, Signalimpulse (beispielsweise ein Husten, ein Knacken oder einen Knall) zu filtern oder zu dämpfen. Der Filter kann eine Filterdauer, eine Ansprechzeit und/oder eine Abfallzeit aufweisen. Diese können jeweils gemäß dem Steuerprogramm festgelegt werden.
Der Mischer kann ferner dazu ausgebildet sein, mittels des Kopfhörers mindestens einer der Gegensprecheinheiten jeweils einen voraufgezeichneten Audiokanal auszugeben. Der Audiokanal kann ein Musikkanal sein. Der voraufgezeichnete Audiokanal kann im Speicher der Vorrichtung gespeichert sein und/oder über ein Datennetz (beispielsweise das Internet) als Datenstrom erhalten werden. Der Audiokanal kann ferner durch ein (beispielsweise analog oder digital moduliertes) Rundfunksignal empfangen werden.
Der Mischer kann ferner dazu ausgebildet sein, die Ausgabe des Audiokanals zu unterbrechen oder auszublenden, während die jeweilige Gegensprecheinheit im Signalaustausch steht (beispielsweise während der erste Schwellwert überschritten ist). Der Mischer kann eine Lautstärke des Audiokanals in Abhängigkeit von einem allgemeinen Geräuschpegel im Operationsraum bestimmen. Der allgemeine Geräuschpegel kann mittels eines Raummikrofons im Operationsraum oder durch Mittelung der Signale der Mikrofone der Gegensprecheinheiten bestimmt werden.
Der Mischer kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Zustand (beispielsweise einen Alarmzustand) einer oder mehrerer Funktionseinheiten im Operationsraum zu erfas- sen (beispielsweise als Zustandssignal). Die Vorrichtung kann ferner einen oder mehrere Abnehmer jeweils zum Erfassen des Zustandssignals einer Funktionseinheit umfassen. Die Abnehmer können in unidirektionalem Signalaustausch mit dem Mischer stehen.
Die Funktionseinheiten können eine Patientenüberwachung (beispielsweise einen Elektrokardiographen), Dosierungspumpen (beispielsweise Spritzenpumpen), eine Beatmungseinheit und/oder eine Herz-Lungen-Maschine umfassen. Jede der Funktionseinheiten kann einer Signalgruppe zugeordnet sein. Ein dem Alarmzustand entsprechendes Alarmsignal der Funktionseinheit kann mittels der Kopfhörer der
Gegensprecheinheiten ausgeben werden, die der Signalgruppe der Funktionseinheit zugeordnet sind.
Der Abnehmer kann ein Mikrophon aufweisen zum Erfassen eines akustischen Signals der Funktionseinheit. Alternativ oder ergänzend kann die Funktionseinheit eine (beispielsweise elektrisch oder induktiv gekoppelte) Schnittstelle zum Abnehmer aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der Abnehmer einen piezoelektrischen Sensor aufweisen zum Erfassen des Zustandssignals. Der piezoelektrische Sensor kann an der Funktionseinheit angebracht oder anbringbar sein.
Der Kopfhörer mindestens einer der Gegensprecheinheiten kann zur räumlichen Schallwiedergabe ausgebildet sein. Der Speicher kann eine räumliche Schallrichtung für Gegensprecheinheiten speichern, beispielsweise mittels der Matrixeinträge. Beispielsweise kann der Matrixeintrag jeweils eine Komponente für eine linke und rechte Seite des Kopfhörers umfassen. Der Mischer kann dazu ausgebildet sein, ein Signal des Mikrofons einer der anderen Gegensprecheinheiten entsprechend der jeweils gespeicherten räumlichen Schallrichtung mittels des Kopfhörers zur räumlichen Schallwiedergabe auszugeben.
Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, eine absolute oder relative Position im Operationsraum mindestens einer der Gegensprecheinheiten und/oder der Abnehmer zu speichern und/oder zu erfassen. Deren Signalgruppenzuordnung kann abhängig von der Sprachsteueranweisung und/oder der erfassten absoluten Position verändert werden. Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, die gespeicherte räumliche Schallrichtung abhängig von der erfassten relativen Position zu verändern.
Eine Teilmenge der Gegensprecheinheiten kann in drahtlosem Signalaustausch mit dem Mischer stehen. Der Mischer kann ein Matrixmischer sein. Für jede Gegenspre- cheinheit kann das Steuerprogramm einen bidirektionalen oder unidirektionalen Signalaustausch festlegen, den der Mischer umsetzt. Die Matrixeinträge können ferner eine Lautstärke bestimmen.
Die Vorrichtung, beispielsweise die Gegensprecheinheiten und/oder der Mischer, kann ferner einen Kompressor umfassen. Der Kompressor kann dazu ausgebildet sein, den Signalpegel des Mikrofons zu erfassen und bei überschreiten eines zweiten Schwellwerts eine Steuerspannung eines Verstärkers des Mikrofons zu reduzieren. Ein Dynamikbereich des Signalpegels kann durch eine obere Grenze beschränkt sein. Die obere Grenze kann auch als Limiter bezeichnet werden.
Alternativ können das Routing, das Gating und/oder der Kompressor durch digitale Signalverarbeitung implementiert sein, beispielsweise mittels allgemeine Prozessoren oder Signalprozessoren.
Die Erfindung ermöglicht im Operationssaal und insbesondere am Operationstisch eine deutlich verringerte Lärmbelästigung und auch die Herzfrequenz der Chirurgen wird reduziert, was einen geringeren Stresspegel anzeigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, von denen
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum zeigt;
Fig. 2 eine beispielhafte Matrixdarstellung eines Speichers zur Bestimmung einer Signalleitung zeigt, die durch die Vorrichtung der Fig. 1 umsetzbar ist;
Fig. 3 eine beispielhafte Hierarchie und eine beispielhafte Gruppenzuordnung schematisch darstellt;
Fig. 4 ein beispielhaftes erstes Steuerprogramm mitteis der Matrixdarstellung der Fig. 2 zeigt;
Fig. 5 einen anti-symmetrischen Anteil des beispielhaften Steuerprogramms der Fig. 4 schematisch darstellt; Fig. 6 einen symmetrischen Anteil des beispielhaften Steuerprogramms der
Fig. 4 schematisch darstellt; und
Fig. 7 ein beispielhaftes zweites Steuerprogramm mittels der Matrixdarstellung der Fig. 2 zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum 150. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Vielzahl an Teilnehmereinheiten. Die Teilnehmereinheiten sind jeweils als Gegensprecheinheiten 110, Abnehmer 116 oder reine Hörer ausgebildet.
Jede Gegensprecheinheit 110 kann, zumindest wechselweise, als Audioquelle und zur Audioausgabe fungieren. Die Gegensprecheinheiten 110 weisen jeweils einen Kopfhörer 112 und mindestens ein Mikrofon 114 auf. Der Kopfhörer 112 und das Mikrofon 114 können jeweils mechanisch zu einem Headset verbunden sein. Alternativ kann zumindest das Mikrofon 114 in Operationskleidung integriert sein. Vorzugsweise trägt jede im Operationsraum arbeitende Person eine Gegensprecheinheit.
Die Abnehmer 116 können ausschließlich als Audioquelle fungieren. Die Abnehmer 116 sind jeweils an stationären oder portablen Funktionseinheiten 152 im Operationsraum 150 anbringbar oder angeordnet. Beispielsweise umfassen die Abnehmer 116 ein Mikrophon 118, eine elektrische Schnittstelle oder eine induktive Kopplung zur jeweiligen Funktionseinheit 152.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner einen Mischer 120. Die Teilnehmereinheiten 110 und 116 stehen mit dem Mischer 120 in Signalaustausch. Der Signalaustausch ist kabelgebunden (schematisch dargestellt mit Bezugszeichen 122) und/oder funkbasiert (schematisch dargestellt mit Bezugszeichen 124). In einem Ausführungsbeispiel ist der Signalaustausch mit stationären Teilnehmern kabelgebunden und mit mobilen Teilnehmern funkbasiert. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind Abnehmer 116 kabelgebunden. Der Signalaustausch mit Gegensprecheinheiten 110 ist funkbasiert.
Der Mischer 120 ist zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Teilnehmereinheiten 110 und 116 ausgebildet. Die Funktionalität der Signalleitung wird auch als Routing bezeichnet. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner einen Speicher 130 zum Speichern unterschiedlicher Steuerprogramme, die jeweils die programmgesteuerte Signalleitung festlegen. Mindestens eines der Steuerprogramme schränkt den Signalaustausch zwischen der Vielzahl an Teilnehmereinheiten ein zur Bildung der Audioumgebungen. Die Einschränkung bedeutet, dass nicht jede Gegensprecheinheit 110 alle Audioquellen hört.
Eine Steuerung 140 der Vorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, eines der Steuerprogramme zu bestimmen und den Mischer 120 zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Teilnehmereinheiten 110 und 116 gemäß dem bestimmten Steuerprogramm zu steuern.
Die Kopfhörer 112 sind zur passiven Geräuschunterdrückung ausgebildet, beispielsweise in einem hohen Frequenzbereich, etwa im Frequenzbereich oberhalb von 3000 Hz. Der Kopfhörer 112 kann an oder in einem oder beiden Ohren getragen werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Kopfhörer ferner zur aktiven Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen ausgebildet, beispielsweise in einem tiefen Frequenzbereich, etwa im Frequenzbereich von 100 Hz bis 400 Hz und/oder in einem mittleren Frequenzbereich, etwa im Frequenzbereich von 400 Hz bis 3000 Hz. Mit einem im Kopfhörer 114 eingebauten Mikrofon wird ein Umgebungsgeräusch erfasst und hieraus gemäß einer akustischen Übertragungsfunktion des Kopfhörers 114 der Anteil des Umgebungsgeräuschs berechnet, der am Ohr noch verbleiben würde. Zur Kompensation wird für diesen Anteil ein gegenphasiges Schallsignal im Kopfhörer 114 erzeugt.
Durch die Kombination von Geräuschunterdrückung und programmgesteuerten Signalleitung können gezielte Audioumgebungen gebildet werden, welche die Geräuschkulisse für jeden Teilnehmer verbessern. Die Audioumgebungen können an Abläufe und Funktionen im Operationsraum angepasst sein. Die Anpassung kann einmalig durch Bestimmung eines Steuerprogramms und/oder während des Eingriffs erfolgen.
Alternativ oder ergänzend können der Kopfhörer 112 und das Mikrofon 114 der Ge- gensprecheinheiten 110 jeweils oder teilweise gemäß Dokument US 2004/0037444 AI ausgebildet sein. Die Gegensprecheinheiten 110 können in einen Schutzanzug gemäß Dokument US 2007/0028372 AI integriert sein. Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Teilnehmereinheiten 110 und 116 im Operationsraum 150. Die Signalleitung, oder das Steuerprogramm zur Festlegung der Signalleitung, kann von der räumlichen Anordnung der Teilnehmereinheiten 110 und/oder 116 abhängen. Ein Operationsteam ist beispielsweise in Gruppen aufgeteilt, die sich untereinander nicht hören und auch nicht hören müssen.
Die Mikrofone 114 schalten nur an, wenn gesprochen wird. Zumindest einzelne Teilnehmer können ferner aus verschiedenen Musikkanälen wählen, die am Mischer 120 bereitgestellt sind. Der Mischer 120 ist dazu ausgebildet, den an der jeweiligen Ge- gensprecheinheit 110 wiedergegebenen Musikkanal zu unterbrechen, auszublenden oder leiser wiederzugeben, wenn an der jeweiligen Gegensprecheinheit gesprochen wird oder das Signal eines Mikrofons einer anderen Gegensprecheinheit gemäß der Signalleitung wiedergegeben wird.
Die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigten Gegensprecheinheiten können folgenden Personen zugeordnet sein: A - Chirurg, B - erster Assistenzarzt, C - zweiter Assistenzarzt, D - kardiologischer Medizintechniker, E - OP-Schwester/Pfleger, F - Springer, G - Anästhesiologe, H - Anästhesiologie-Schwester/Pfleger, und I - Gast.
Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist dem Gast I nur ein Kopfhörer 112 und kein Mikrofon 114 zugeordnet (hörender Teilnehmer). Der Gast I ist ein Beispiel für eine Teilnehmereinheit, die ausschließlich eine Audioausgabe für den Mischer 120 ist. Die Funktionseinheiten 152 sind Beispiele für Teilnehmereinheiten, die ausschließlich eine Audioquellen für den Mischer 120 sind.
Beispielsweise im Fall eines lokalanästhetischen Eingriffs kann ein weiterer Kopfhörer 112 dem Patienten zugeordnet sein. Sofern der Kopfhörer 112 des Patienten vom Eingriffsbereich beanstandet ist, muss dieser nicht steril sein.
Der Kopfhörer 112 des Patienten steht in unidirektionalem Signalaustausch mit dem Mischer 120, beispielsweise zur Musikwiedergabe. Die Musikwiedergabe wird durch Anweisungen des Chirurgen unterbrochen werden. Ferner kann, beispielsweise bei einem neurologischen Eingriff, dem Patienten eine Gegensprecheinheit 110 zur intraoperativen Funktionsüberwachung zugeordnet sein.
Ferner kann die Vorrichtung 100 zur externen Kommunikation mit einem Teilnehmer außerhalb des Operationsraums 150 ausgebildet sein. Die externe Anbindung kann über ein Telefonfestnetz, ein Mobilfunknetz und/oder das Internet erfolgen. Bei- spielsweise kann abhängig von den eingesetzten Funktionseinheiten 152 ein Systemtechniker J mittels der Gegensprecheinheit 110 hinzugezogen werden. Alternativ oder ergänzend ist eine OP-Schleuse am Operationsraum 150 mit einer Gegensprechanlage ausgestattet, die ebenfalls mit dem Mischer 120 in Signalaustausch steht.
Die Funktionseinheiten 152 können die Funktionen Patienten-Monitoring, Beatmung, Herz-Lungen-Maschine (HLM) und fallabhängig Dosierpumpen (die auch als "Per- fusorbaum" bezeichnet werden) umfassen.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Matrix 200. Die Matrix 200 stellt ein Steuerprogramm dar, das im Speicher 130 abgelegt ist und die Signalleitung durch den Mischer 120 bestimmt. Matrixeinträge 202 der Matrix bestimmen, ob (und optional wie) die Gegensprecheinheiten 110 durch den Mischer 120 gekoppelt sind.
So bestimmt ein Matrixeintrag G =0, dass die Gegensprecheinheit j nicht die Gegensprecheinheit /hört. In einem Ausführungsbeispiel bestimmt ein Matrixeintrag Gg>0 die Lautstärke mit der Gegensprecheinheit j die Gegensprecheinheit / hört. Im Fall einer Mehrkanal-Wiedergabe, beispielsweise durch Stereo-Kopfhörer 112, kann jeder Matrixeintrag einen Kopplungswert für jeden Kanal bestimmen. Fig. 2 zeigt jeweils Kopplungswerte für die Kanäle links (L) und rechts (R).
Durch die mehrkanalige Signalleitung ist ein direktionales Hören ermöglicht. Steht z.B. Arzt A immer rechts von Arzt B, hört er diesen verstärkt auf dem entsprechenden Ohr. Damit stimmt eine visuell wahrgenommene Anordnung mit der akustischen Wahrnehmung überein.
In einem ersten erweiterten Ausführungsbeispiel bestimmt der Matrixeintrag 202 ferner eine Signalverarbeitung, beispielsweise Parameter für ein Gate, einen Kompressor, einen Limiter, eine lineare Verstärkung und/oder einen Equalizer.
Das Gate unterdrückt eine Signalleitung unterhalb eines Mindestpegels. So können beispielsweise Atemgeräusche ausgeblendet werden. Der Limiter beschränkt die Signalleitung auf einen Höchstpegel. So kann beispielsweise ein Husten- oder Niesgeräusch unterdrückt werden. Der Kompressor bestimmt einen Dynamikumfang (Lautstärkebereich). Der Pegel des Signals des Mikrofons 114 wird durch eine nichtlineare Funktion komprimiert zum Pegel des Signals des Kopfhörers 112. Eine laute Konversation kann gedämpft werden. Ein Flüstern kann durch die nichtlineare Funktion verstärkt werden. Der Kompressor ermöglicht ein homogenes Klangbild.
In einem zweiten erweiterten Ausführungsbeispiel (das mit dem ersten kombinierbar ist) bestimmt der Matrixeintrag 202 eine frequenzabhängige Übertragungsfunktion, beispielsweise zur relativen räumlichen Positionierung der Schallquelle mittels bin- auraler Klangwiedergabe.
Ferner kann das Signal des Mikrofons 114 auf dem jeweiligen Kopfhörer 112 ausgegeben werden, was durch positive Diagonaleinträge der Matrix 200 darstellbar ist. Der Betrag des Diagonaleintrags kann die Lautstärke so bestimmen, dass eine Eigenwahrnehmung einem Zustand ohne Kopfhörer 112 entspricht.
Die Signale einzelner oder aller Mikrofone können vor, während und/oder nach dem Eingriff aufgezeichnet werden, beispielsweise zur Protokollierung. Eine digitale Aufzeichnung setzt vorzugsweise eine Audiodatenkompression ein. Beispielsweise können 8 Stunden Audioaufzeichnung mit 100 MB bis 200 MB gespeichert werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuerung 140 (beispielsweise mit Wirkung für eine einzelne oder mehrere Gegensprecheinheiten 110 oder für die gesamte Vorrichtung 100) zwischen einem Kommunikationsmodus und einem Protokollmodus umgeschaltet werden. Das Audiosignal des Mikrofons 114 der betreffenden
Gegensprecheinheit 110 wird im Protokollmodus in einer separaten Datei aufgezeichnet. Die Datei trägt eine Personenkennung, die der betreffenden Gegensprecheinheit 110 zugeordnet ist.
Alternativ oder ergänzend kann in einen Befehlsmodus gewechselt werden, in dem das Audiosignal des Mikrofons 114 der betreffenden Gegensprecheinheit 110 nicht gemäß Signalleitung weitergeleitet wird. Steueranweisungen im Audiosignal des Mikrofons 114 der betreffenden Gegensprecheinheit 110 werden durch die Steuerung 140 mittels Spracherkennung von Steuerbegriffen und/oder numerischen Zahlwörtern bestimmt. Die Steuerung 140 ändert das Steuerprogramm, beispielsweise einzelne Matrixeinträge 202, gemäß der bestimmten Steueranweisung ab.
Der Wechsel zwischen den Modi erfolgt durch Spracherkennung von Schlüsselbegriffen (beispielsweise "Protokollaufzeichnung" für den Protokoll modus, "Kommunikation" für den Kommunikationsmodus und "Programmänderung" für den
Befehlsmodus). Alternativ oder ergänzend werden Wechsel der Modi durch einen Druckknopf, Näherungssensor und/oder Gestenerkennung ausgelöst. Der Druckknopf kann unter der Kleidung befestigt sein. Der Näherungssensor kann ein kapazitiver Sensor sein. Die Gesten können optisch, beispielsweise mittels einer Kamera im sichtbaren oder infraroten Spektrum, erfasst werden.
Fig. 3 zeigt Gegensprecheinheiten 110, die mit Ziffern 1 bis 7 nummeriert sind. Die Gegensprecheinheiten 2, 4 und 5 sowie 3, 6 und 7 sind Signalgruppen 302 bzw. 304 zugeordnet. Ferner ist eine Hierarchie der Gegensprecheinheiten 110 definiert. Unterschiedliche Hierarchiestufen 306 sind vertikal dargestellt. Die Gruppenzuordnung 308 ist horizontal dargestellt.
Die programmgesteuerte Signalleitung entspricht der Hierarchie. So wird die Gegen- sprecheinheit 1 von jeder anderen Gegensprecheinheit 2 bis 7 gehört. Umgekehrt hört die Gegensprecheinheit 1 nur die nächst-niedrigere Hierarchiestufe, nämlich die Gegensprecheinheiten 2 und 3. Die Gegensprecheinheit 7 hört ausschließlich (beispielsweise für den in Fig. 1 gezeigten Gast I).
Fig. 4 zeigt ein detaillierteres erstes Ausführungsbeispiel der Matrix 200 eines Steuerprogramms, das die Hierarchie 306 und die Gruppenzuordnung 308 berücksichtigt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die die Signalleitung bestimmenden Matrixeinträge 202 binär. Ein Matrixeintrag "0" an der Stelle i bestimmt, dass von der Gegensprecheinheit i kein Signal an die Gegensprecheinheit /geleitet wird. Ein Matrixeintrag "1" an der Stelle / bestimmt, dass der Mischer 120 das Signal der Gegensprecheinheit /an die Gegensprecheinheit leitet.
Die Hierarchie 306 ist in der Matrix 200 des Steuerprogramms kodiert. Fig. 5 zeigt den anti-symmetrischen Anteil 500 der Matrix 200 der Fig. 4. Der anti-symmetrische Anteil 500 ist durch eine untere Dreiecksmatrix dargestellt. Die Einträge 502 haben die Werte G^-Gg. Die Summe über die J'-te Spalte gibt die Asymmetrie zwischen Gehörtwerden und Zuhören an. Die Summe ist ein Maß für die Hierarchiestufe der Gegensprecheinheit j. Das Maximum bestimmt die Gegensprecheinheit mit der höchsten Hierarchiestufe. Im Beispiel der Matrix 200 der Fig. 4 hat die Gegensprecheinheit Jmax= l mit die höchste Hierarchiestufe 4.
Ferner ist die Gruppenzuordnung 308 in der Matrix 200 des Steuerprogramms kodiert. Fig. 6 zeigt den symmetrischen Anteil 600 der Matrix 200 der Fig. 4. Der symmetrische Anteil 600 ist durch eine untere Dreiecksmatrix dargestellt. Die Einträge 602 haben die Werte G +Gj,,. Nach Streichen der Spalte j^x der Hierarchiespitze (gestrichelt dargestellt in Fig. 6), sind die Signalgruppen 302 und 304 durch von Null verschiedene Einträge 602 im symmetrischen Anteil 600 bestimmt.
Fig. 7 zeigt ein detaillierteres zweites Ausführungsbeispiel der Matrix 200. Die Matrix 200 bestimmt unidirektionale Signalleitungen 702. Dazu ist die Matrix 200 nicht quadratisch. Vorstehende Kodierung von Hierarchie 306 und Gruppenzuordnung 308 ist auf die quadratische Teil-Matrix der bidirektionalen Signalleitungen anwendbar. Die quadratische Teil-Matrix umfasst im Fall der Matrix 200 in Fig. 7 die oberen 9x9 Matrixeinträge 202.
Die durch den nicht-quadratischen Überhang der Matrix 200 bestimmte unidirektionale Signalleitungen 702 betrifft Musikkanäle. Der durch das Steuerprogramm individuell bestimmte Musikkanal wird bei Kommunikationsstille in der zugeordneten Signalgruppe auf dem jeweiligen Kopfhörer 112 ausgegeben. Durch die Musikausgabe kann ein Restrauschen überdeckt werden.
Ferner sind die Gegensprecheinheiten 110 der Teilnehmer am Operationstisch kabelgebunden. Dadurch kann eine bessere Audioqualität erreicht werden. Die Kabelführung schränkt Teilnehmer ohne Positionswechsel nicht ein.
Die Gegensprecheinheiten 110 einzelner Teilnehmer, beispielsweise 3 oder 4 Gegensprecheinheiten, sind über eine Funkstrecke mit dem Mischer 120 verbunden. Dies betrifft die Gegensprecheinheiten 110 des Anästhesiologen, der/des Anästhesiologie- Schwester/Pflegers und des Springers.
Das Steuerprogramm ist im Speicher 130 vor dem Eingriff abgespeichert und wird bei Bedarf mittels der Steuerung 140 geladen und durch den Mischer 120 umgesetzt. Jedem Teilnehmer ist eine eigene Lautstärke und individuelle Tonmischung zugeordnet. Die Signalleitung ist jeweils durch separate Busse des Mischers 120 realisiert.
Die Vorrichtung ist mit dem Einsatz von Operationsrobotern, beispielsweise einem Da-Vinci-Chirurgiesystem, kompatibel.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zur Bildung von Audioumgebungen in einem Operationsraum (150), umfassend:
eine Vielzahl an tragbaren Gegensprecheinheiten (110), die jeweils mindestens ein Mikrofon (112) und einen Kopfhörer (114) aufweisen, welche zur Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen ausgebildet sind;
einen Mischer (120), der mit der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) in Signalaustausch (122; 124) steht und zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) ausgebildet ist;
einen Speicher (130) zum Speichern unterschiedlicher Steuerprogramme, die jeweils die programmgesteuerte Signalleitung festlegen, wobei mindestens eines der Steuerprogramme den Signalaustausch zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten zur Bildung der Audioumgebungen einschränkt; und
eine Steuerung (140), die dazu ausgebildet ist, eines der Steuerprogramme zu bestimmen und den Mischer (120) zur programmgesteuerten Signalleitung zwischen der Vielzahl an Gegensprecheinheiten (110) gemäß dem bestimmten Steuerprogramm zu steuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (140) ferner dazu ausgebildet ist, eine Sprachsteueranweisung im Signalaustausch zu erkennen und das Steuerprogramm gemäß der erkannten Steueranweisung zu bestimmen oder abzuändern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerprogramm eine Kommunikationsrichtung der Signalleitung und/oder eine Signalverarbeitung bei der Signalleitung festlegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Gegensprechein- heit (110) einer Signalgruppe (302; 304) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die programmgesteuerte Signalleitung dazu ausgebildet ist, den Signalaustausch zwischen den Gegensprecheinheiten auf die jeweils zugeordnete Signalgruppe zu beschränken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Steuerprogramm eine Hierarchie (306) der Gegensprecheinheiten (110) und/oder der Signalgruppen (302; 304) festlegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Speicher (130) für jedes Steuerprogramm eine Matrix (200) gespeichert ist, wobei die programmgesteuerte Signalleitung zwischen jeweils zwei der Gegensprecheinheiten (110) durch einen Matrixeintrag der Matrix (200) festgelegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, wobei ein anti-symmetrischer Anteil (500) der Matrix (200) die Hierarchie (306) und/oder ein symmetrischer Anteil (600) der Matrix (200) die Signalgruppenzuordnung (308) bestimmt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jeder Gegensprechein- heit (110) ein erster Schwellwert zugeordnet ist, und die Gegensprecheinheiten (110) oder der Mischer (120) dazu ausgebildet sind, den Signalaustausch für ein Signal des Mikrofons (114) zu unterdrücken, dessen Pegel kleiner als der erste Schwellwert ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Mischer (120) ferner dazu ausgebildet ist, mittels des Kopfhörers (112) mindestens einer der Gegensprecheinheiten (110) jeweils einen voraufgezeichneten Audiokanal (702) auszugeben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Mischer (120) ferner dazu ausgebildet ist, einen Alarmzustand einer oder mehrerer Funktionseinheiten (152) des Operationsraums (150) zu erfassen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner einen piezoelektrischen Sensor umfassend, der zur Erfassung des Alarmzustands an der Funktionseinheit angebracht oder anbringbar ist.
PCT/EP2016/056659 2015-03-25 2016-03-24 Technik zur bildung von audioumgebungen im operationsraum WO2016151117A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015205463.2A DE102015205463B4 (de) 2015-03-25 2015-03-25 Technik zur Bildung von Audioumgebungen im Operationsraum
DE102015205463.2 2015-03-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016151117A1 true WO2016151117A1 (de) 2016-09-29

Family

ID=55646565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/056659 WO2016151117A1 (de) 2015-03-25 2016-03-24 Technik zur bildung von audioumgebungen im operationsraum

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015205463B4 (de)
WO (1) WO2016151117A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4445230A2 (de) 2020-12-14 2024-10-16 Georg-August-Universität Göttingen Stiftung Öffentlichen Rechts, Universitätsmedizin Vorrichtung zur bildung von einer kommunikations- und steuerungsumgebung für eine technische arbeitsumgebung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2330445A (en) * 1997-10-14 1999-04-21 Massoud Keyvan Fouladi Communication and reproduction apparatus
US20040037444A1 (en) 2002-08-20 2004-02-26 Redmer Karl W. Lightweight headset for high noise environments
US20040058674A1 (en) * 2002-09-19 2004-03-25 Nortel Networks Limited Multi-homing and multi-hosting of wireless audio subsystems
US20070028372A1 (en) 2005-07-14 2007-02-08 Vanderwoude Brian Medical/surgical personal protection system providing ventilation, illumination and communication
US20120177216A1 (en) * 2010-04-29 2012-07-12 Yamkovoy Paul G Connection-responsive audio source management
US20120269359A1 (en) * 2010-11-01 2012-10-25 Cambridge Silicon Radio Limited Media distribution system
US20140153747A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-05 Matteo Contolini System and method for pairing a command device incorporating a microphone to a remotely controlled medical system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483528A (en) * 1994-10-11 1996-01-09 Telex Communications, Inc. TDM digital matrix intercom system
JP2003204282A (ja) * 2002-01-07 2003-07-18 Toshiba Corp 無線通信機能付きヘッドセット、これを用いたコミュニケーション記録システム、およびコミュニケーション制御方式を選択可能なヘッドセットシステム
US20070047712A1 (en) * 2003-03-07 2007-03-01 Cirrus Logic, Inc. Scalable, distributed architecture for fully connected network intercom system
US7966269B2 (en) * 2005-10-20 2011-06-21 Bauer James D Intelligent human-machine interface
DE102007058640A1 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Max Dr. med. Rist Vorrichtung zur Koordinierung einer Patientenversorgung in Krankenhäusern, Pflegeheimen, Arztpraxen oder dergleichen sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung
EP2291815A2 (de) * 2008-05-07 2011-03-09 Carrot Medical Llc Integrationssystem für medizinische instrumente mit fernsteuerung
US8451101B2 (en) * 2008-08-28 2013-05-28 Vocollect, Inc. Speech-driven patient care system with wearable devices

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2330445A (en) * 1997-10-14 1999-04-21 Massoud Keyvan Fouladi Communication and reproduction apparatus
US20040037444A1 (en) 2002-08-20 2004-02-26 Redmer Karl W. Lightweight headset for high noise environments
US20040058674A1 (en) * 2002-09-19 2004-03-25 Nortel Networks Limited Multi-homing and multi-hosting of wireless audio subsystems
US20070028372A1 (en) 2005-07-14 2007-02-08 Vanderwoude Brian Medical/surgical personal protection system providing ventilation, illumination and communication
US20120177216A1 (en) * 2010-04-29 2012-07-12 Yamkovoy Paul G Connection-responsive audio source management
US20120269359A1 (en) * 2010-11-01 2012-10-25 Cambridge Silicon Radio Limited Media distribution system
US20140153747A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-05 Matteo Contolini System and method for pairing a command device incorporating a microphone to a remotely controlled medical system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. R. ENGELMANN ET AL.: "Annals of Surgery", vol. 259, article "A Noise-Reduction Program in a Pediatric Operation Theatre Is Associated With Surgeon's Benefits and a Reduced Rate of Complications: A Prospective Controlled Clinical Trial", pages: 1025 - 1033

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015205463B4 (de) 2021-06-10
DE102015205463A1 (de) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013214309B4 (de) Hörer oder Headset
EP3430819B1 (de) Ohrhörer mit getrennten mikrofonen für binauralaufnahmen und zum telefonieren
EP1750481A2 (de) Automatische Verstärkungseinstellung bei einem Hörhilfegerät
DE10146886A1 (de) Hörgerät mit automatischer Umschaltung auf Hörspulenbetrieb
DE112016004218T5 (de) Verfahren zum stereophonischen Aufnehmen und binaurale Ohrhörereinheit
DE102020117780A1 (de) Akustische erfassung der passung von in-ohr-kopfhörern
EP1367856A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Feedbackreduktion bei Hörsystemen
DE102015205463B4 (de) Technik zur Bildung von Audioumgebungen im Operationsraum
DE102006015497B4 (de) Audiosystem und Verfahren sowie Computerprogramm und Datenträger der das Computerprogramm enthält zur Anpassung der Übertragungsfunktion eines Audiosystems mittels Sprachsteuerung
EP3643078B1 (de) Kommunikationssysteme, atemschutzmaske und helm
DE602004013425T2 (de) System und Verfahren zur Einstellung eines Audiosignals
DE102015212609A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems und Hörgerätesystem
DE102014210760B4 (de) Betrieb einer Kommunikationsanlage
DE102019001966A1 (de) Vorrichtung, System und Verfahren zur Audiosignalverarbeitung
EP1792516B1 (de) Kopfhörer
DE112009005145T5 (de) Elektronische Audiovorrichtung
DE102022104516A1 (de) Automatischer akustischer handoff
DE19818925A1 (de) Kommunikationsanordnung
DE102017126432A1 (de) Hörer
DE10114015A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfe- und/oder Gehörschutzgerätes sowie Hörhilfe- und/oder Gehörschutzgerät
EP3913618A1 (de) Verfahren zum betrieb eines hörgeräts und hörgerät
DE112019005697T5 (de) Verfahren zur Bereitstellung von Dienstleistungen unter Verwendung eines Ohrbügels
EP0723381B2 (de) Vorrichtung zur Hörunterstützung
WO2023104313A2 (de) Vorrichtung zur bildung von einer kommunikations- und steuerungsumgebung für eine technische arbeitsumgebung
DE19926552A1 (de) Kopfhörer mit Mikrofon

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16713386

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16713386

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1