具有增强的声音提示的清晰度的自动外部去纤颤器

摘要

一种自动外部去纤颤器，通过响应于第一周边噪声状况来提供具有默认的声音特性的声音信息以及响应于第二周边噪声状况来提供具有与默认的声音特性不同的声音特性的声音信息，其产生给用户产生声音提示。一种自动外部去纤颤器，通过选择用于播放声音提示的多个不同的音质水平中的一个以及以所选择的音质水平重播声音提示，其提供声音提示。

说明书

本发明总体涉及电疗法电路，并且尤其涉及自动外部去纤颤器，其包 括用于在声学上具有挑战性的环境中增强声音提示的清晰度的系统和方 法。

自动外部去纤颤器(“AED”)传送高电压脉冲至心脏，以恢复正经历 心率失常的患者的正常节律和收缩功能，心率失常诸如为不伴随可触知的 脉冲的室性心动过速(“VT”)或心室纤颤(“VF”)。存在数类去纤颤器， 包括手动去纤颤器、可植入去纤颤器、以及自动外部去纤颤器。AED与手 动去纤颤器不同，因为AED是预编程的，以自动分析心电图(“ECG”)节 律来确定去纤颤是否是必需的并提供诸如电击时序和心肺复苏(“CPR”)周 期的管理措施。

图1是由用户12使用的以复苏经受心博停止的患者14的AED10的示 例。在突然的心博停止中，患者的正常心率受到威胁生命的中断的侵袭， 典型地以不伴随可触知的脉冲的VT(即可电击VT)或VF的形式。在VF 中，正常节律的心室收缩被迅速、不规则的颤动替代，导致心脏的低效和 严重减小的泵浦。如果正常节律在通常理解为约8至10分钟的时间范围内 没有恢复，则患者会死亡。相反，在VF开始后越快应用去纤颤，则患者 14在经历心脏事件后生存的机会越大。

在AED的使用中，用户12将一对电极16施加于患者14的胸腔，以 从患者的心脏采集ECG信号。去纤颤器10然后针对心率失常的症状分析 ECG信号。如果探测到可治疗的心率失常，则去纤颤器10给用户12发信 号，建议电击。在探测VF或其它可电击节律后，用户12于是按去纤颤器 10上的电击按钮，以传送去纤颤脉冲来复苏患者14。

许多AED使用声音提示来指导未受训练的用户正确地给患者实施电击 疗法。由包括在AED中的音频系统重播预记录的声音提示，以便能够遵循 用于管理疗法的正确的协议，并在实施电击时提供警告远离患者的声音警 报。因为除了声音提示外，可以在AED操作中给未受训练的用户提供的指 导少，所以在紧急情况下清楚地理解声音提示是重要的。使用AED的环境 中的周围噪声能够变化很大，例如，从相对安静和受控的状况到喧闹的环 境，诸如路边、飞机、或由旁观者围绕的开放的空间。在这些环境中，相 对于使得救助者清楚地听见和理解声音提示的极度重要性，好的音质是次 要的。

提高可听性的一个途径是提高声音提示的播放音量。这是直接的途径， 但其效果受到包括在AED中的音频系统的能力的限制，该能力是以足够的 音量和受限的失真再现声音提示，以便声音提示能够被在周围噪声中听见 并且不变得不可理解的能力。声音提示的音质也能够影响提示的总的可听 性。在一些应用中，比如当AED用于训练或演示目的时，期望更高质量的 声音提示，即，具有好的带宽和动态范围的声音提示。此类型使用时的环 境典型地是更受控制的并且会具有更少的与声音提示冲突的背景噪声。然 而，当嘈杂的营救状况需要理解声音提示中的清晰度有更高的优先级时， 声音提示的更高质量的音频往往会被折衷。由AED重播的预记录的声音提 示不应当是不充分满足安静环境或嘈杂环境的需要的音质和可听性之间的 折衷。

因此，需要一种AED，在用于嘈杂的环境中时其提供增强的声音提示 的清晰度，而当该AED用于声学上具有较小挑战性的环境中时其保持声音 提示的质量。

根据本发明的一方面，通过响应于第一周边噪声状况来提供具有默认 的声音特性的所述声音信息；以及响应于第二周边噪声状况来提供具有与 所述默认的声音特性不同的声音特性的所述声音信息，AED提供声音信息。

根据本发明的另一方面，通过选择或使得用户选择用于播放所述声音 提示的多个不同的音质水平中的一个以及以所选择的音质水平重播所述声 音提示，AED提供声音提示。

根据本发明的另一方面，AED包括用于提供声音信息的音频系统，并 且还包括控制器，耦接至所述音频系统并用于控制所述音频系统以提供所 述声音信息，并且还用于选择所述音频系统用来提供所述声音信息的多个 不同的音质水平中的一个。

附图中：

图1是施加于经受心博停止的患者的去纤颤器的示例；

图2是根据本发明的原理构造的去纤颤器的框图；

图3示例具有声音用户接口的AED；

图4是用于根据能够用于AED中的本法明的实施例增强声音提示的可 听性的流程图；

图5是用于根据能够用于AED中的本法明的另一实施例增强声音提示 的可听性的流程图；

图6是用于在图4和5的增强的基础上进一步增强声音提示的可听性 的流程图。

下面提出了某些细节以提供对本发明的充分的理解。然而，本领域技 术人员清楚，可以不需要这些特定细节来实施本发明。此外，通过范例方 式提供了于此描述的本发明的特定实施例，并且这些特定实施例不应用于 将本发明的范围限制于这些特定实施例。在其它的例子中，没有详细示出 公知的电路、控制信号、和软件操作，以避免不必要地使得本发明难理解。

图2示例根据本发明的原理构造的AED 110。AED 110设计成小的物 理大小、轻的重量、以及相对简单的用户接口，相对简单的用户接口能够 由没有高度训练水平或者仅不经常使用去纤颤器110的个人操作。相反， 通常由紧急医疗服务(“EMS”)应答者携带的类型的护理人员或临床的(手 动的)去纤颤器往往更大、更重、及具有更复杂的用户接口，该用户接口 能够支持更大量的手动监控和分析功能和协议设定。

ECG前端电路202连接至跨患者14的胸腔连接的一对电极116。ECG 前端电路202用于简化、缓冲、过滤和数字化由患者的心脏产生的电ECG 信号，以产生数字化的ECG采样流。将数字化的ECG采样提供给控制器 206，控制器206执行分析，以探测VF、可电击VT或其它可电击节律。如 果探测到可电击节律，则控制器206发送信号给HV(高电压)传送电路 208以给电路208的高电压电容器充电，准备实施电击，并且用户接口214 上的电击按钮被激活，开始闪烁。用户接口214可以包含显示器和控制按 钮，诸如用于提供用户控制和可视信息的开-关按钮和电击按钮。本发明的 用户接口也可以包括一个或多个控制按钮，用于选择存储在存储器218中 的要在营救时执行的营救协议。音频扬声器216传送声音提示给用户。于 是由声音指令建议用户12远离患者(“推开”指令)。当用户按用户接口214 上的电击按钮时，通过电极116从HV传送电路208给患者14传送去纤颤 电击。

耦接控制器206以进一步接收来自麦克风212的输入。麦克风212能 够用于产生声音带(voice strip)，优选地数字化来自麦克风212的模拟音频 信号以产生数字化音频采样流，该数字化音频采样流可以作为事件概要130 的部分存储在存储器218中。根据本发明，麦克风212在使用时还能够用 于测量AED110的周围环境的周边噪声。作为板上RAM、可移动存储卡或 不同存储技术的组合而实施的存储器218用于数字地存储事件概要130，事 件概要130被如在患者14的治疗时被汇编的那样存储。事件概要130可以 包括数字化的ECG、音频采样、和如先前描述的其它事件数据。

存储器218还用于存储数据文件，诸如用于通过音频扬声器216重播 的声音提示的编码的音频数据文件。从存储器218检索音频文件，并且， 耦接至控制器206的音频处理器220解码用于由音频扬声器重播的音频文 件。诸如MP3、WMA、及AAC的常规音频数据格式，或以后开发的音频 数据格式能够用于音频文件和音频处理器220。如下面将详细描述的，耦接 至控制器206的数字信号处理器(“DSP”)222能够包括在AED 110中，用 于在由音频扬声器216重播之前，对解码的音频数据进行信号处理。DSP 222 执行的信号处理能够增强重播时声音提示的质量。音频扬声器216、音频处 理器220、及可选DSP 222是包括在AED 110中的音频系统的范例。虽然 图2中作为分开的部件示出了音频处理器220和DSP 222，但是它们可以由 软件和硬件的组合或者在AED 110中有充分的处理能力可用的时候仅仅是 软件来实施。

图2的AED 110具有在AED 110的操作时可选择的数个操作模式。一 个操作模式是演示模式，其中能够演示多种特征，无需AED 110的实际操 作。另一操作模式是管理模式，其中，能够根据用户的喜好设定AED 110， 将AED 110编程用于软件升级，并且能够选择多种操作模式。也可以包括 训练操作模式。在训练操作模式中，通过没有实际实施电击治疗的危险的 模拟的紧急状况中AED 110的操作指导用户。在AED 110用于提供电击治 疗的实际紧急情况中，AED 110操作在紧急情况模式中，其中操作是如先 前描述的。一旦通电，AED 110典型地设定在紧急操作模式中。然而，能 够使用用户接口214的控制改变操作模式。

现在参照图3，示出了可直接交易的(OTC)AED 310的顶透视图。 OTC AED 310的内部电路和操作类似于先前在图2中描述和示例的电路和 操作。本领域技术人员从于此提供的描述可以获得足够的理解，以作出用 于实施OTC AED 310的任何所需的修改。OTC AED 310容纳于粗糙的聚合 物箱子312中，其保护箱子里面的电子电路并且也保护外行用户免受电击。 一对电极焊盘由电引线连接至箱子312。在图3的实施例中，电极焊盘在位 于OTC AED 310的顶侧上的凹口中的卡头(cartridge)314中。通过拔起容 许去除电极焊盘上的塑料盖的手柄316，可以接近电极焊盘以使用它。用户 接口在AED 310的右侧。小的就绪指示灯318通知用户OTC AED的准备 就绪。在此实施例中，在OTC AED被合适地设定并处于备用状态后，就绪 指示灯闪烁。使用OTC AED时，就绪指示灯恒定地开启，而当需要关注 OTC AED时，就绪指示灯关闭或以报警色闪烁。

就绪指示灯下面是开/关按钮320。按开/关按钮以开启OTC AED进行 使用。为关闭OTC AED，用户将开/关按钮按下一秒钟或更长时间。当用户 可利用信息时，信息按钮322闪烁。用户释放信息按钮以访问可利用的信 息。当OTC AED在采集患者14的心跳信息时，警告灯324闪烁并在建议 电击时连续地发光，警告用户12和其他人在这些时间任何人都不许碰患者 14。在采集心脏信号时与患者14的相互作用能够向探测的ECG信号中引 入有害的假象并且应当避免。在OTC AED通知用户12建议电击后，释放 电击按钮326以实施电击。OTC AED侧边的红外端口328用于在OTC AED 和计算机之间传递数据。此数据端口用于患者14被营救后且医生期望将 OTC AED事件数据下载到他或她的计算机以进行详细分析时的通信。扬声 器313给用户12提供声音指令，以指导用户通过使用OTC AED来治疗患 者14。设置蜂鸣器330，其在OTC AED需要诸如电击焊盘替换或新电池的 关注时“发唧唧声”。

图4-6是用于修改根据本发明的实施例的声音提示的质量的流程图。将 参照AED110描述图4-6的过程。然而，能够在AED 110、OTCAED 310、 及使用声音提示的其它去纤颤器中修改根据本发明的实施例的声音提示的 质量。

能够修改声音提示的质量，以剪裁它们用于特定应用和其中使用AED 110的特定环境。在一个实施例中，能够使用用户接口214手动选择或从默 认音频质量改变音频提示的质量。从而，用户能够在多种质量的音频提示 之间选择并且选择适于特定状况的一种。例如，当在具有相对低的周边噪 声和期望更高的保真度声音提示的环境中演示AED 110的操作和多种功能 时，能够选择具有更大带宽和动态范围(即相对好的音质)的声音提示的 重播。相反，在紧急情况下使用AED 110时，能够选择具有降低的音频保 真度但是在嘈杂的环境中具有更好的声音清晰度的声音提示。

在另一实施例中，基于操作模式自动选择声音提示的质量。如先前讨 论的，AED能够操作在多种模式中，诸如演示、管理、训练、及紧急操作 模式。每个操作模式能够具有关联的音频质量。例如，在演示、管理、及 训练操作模式中，能够使用相对高质量的声音提示，而在紧急操作模式中， 能够使用剪裁的用于提高在嘈杂环境中的清晰度的较低质量的声音提示。

在另一实施例中，能够基于由麦克风212探测的周边噪声的水平自动 选择不同的可听性水平。在具有较低周边噪声的更受控制的环境中，能够 无需增强而重播声音提示。然而，基于麦克风212探测的周边噪声，在超 过噪声阈值的地方，增强感知的声音提示的清晰度，以便能够在嘈杂的背 景中听到它们。能够将图4-6的过程与先前描述的技术组合，用于确定是否 应当修改声音提示的质量。然而，应当理解，具体讨论的技术是通过范例 方式提供的。也能够将其它技术与图4-6的过程组合。

图4示例用于通过在重播之前执行对表示音频提示的音频数据的信号 处理来修改声音提示的质量的过程400。在步骤402，从存储器218检索用 于声音提示的音频文件并将其提供给音频处理器220。典型地从存储器检索 音频文件时的范例包括响应于诸如操作模式的改变、实施去纤颤电击的 AED的预期使用的事件的发生，或响应于通过用户接口214的用户输入， 给AED 110通电。在步骤404，在准备重播声音提示时由音频处理器220 解码音频文件。在步骤406，确定是否修改声音提示的质量。在不修改可听 性的情况下(表示重播默认的可听性水平)，在步骤408重播声音提示而不 进行附加的处理。然而，在步骤406修改可听性时，诸如当AED 110操作 在需要增强的清晰度的操作模式中或如由麦克风212探测的周边噪声超过 阈值水平时，在步骤410由DSP 222对音频文件的音频数据进行信号处理， 以修改音频质量，例如，通过减小嘈杂环境中的音频质量以增强清晰度。

能够利用现在已知或以后开发的不同的信号处理来改善声音提示的质 量。一个范例是取得相对高质量的音频提示的音频数据并压缩带宽，并附 加地或替代地，压缩声音提示的动态范围以改善在嘈杂环境中的可听性。 另一范例是对音频提示进行低通滤波，以去除较低频率成分。这些途径去 除典型地使得音频提示听起来质量更高的频率成分。然而，当在喧闹的周 边条件下听和理解声音提示优先时，去除的频率成分是不那么重要的。通 过去除一些频率成分，能够在更高音量水平驱动音频扬声器216，而不会增 加失真，因为如所知的，扬声器驱动水平和锥位移随频率的增加而降低。 结果，能够重新调整AED 110的音频系统来以几乎全容量来驱动进行了信 号处理的声音提示，以利通音频系统的功率带宽。

图5示例用于通过选择用于重播的多个音频文件中的一个来修改声音 提示的质量的过程500。在步骤502，确定是否应修改声音提示的质量。在 不修改的情况下(表示使用默认的音频质量)，在步骤504从存储器218检 索默认音频文件，并且在步骤506将其解码用于在步骤408的声音提示的 重播。在步骤502要修改可听性时，诸如当由用户或AED 110选择的是操 作在需要增强的清晰度的操作模式中时，在步骤510从存储器218检索替 代音频文件。在步骤506解码替代音频文件用于步骤508的重播。替代音 频文件能够用于与默认的音频文件有不同水平的音频质量的声音提示，诸 如用于增加嘈杂环境中的清晰度的更大的压缩带宽和更小的动态范围。

在本发明的替代实施例中，能够将过程400和500与图6的过程600 组合，以进一步增强声音提示的质量。通过使用正常重播音量或更大的重 播音量，过程600进一步提高可听性。在剪裁了过程400的信号处理或过 程500的替代音频文件，以减小用于在增高的音量重播时的失真的地方， 能够使用更大声的重播音量而不会提高失真。在过程400和500中的声音 提示的实际重播前，在步骤606，确定是否要修改声音提示的可听性。在不 修改可听性的情况下，在步骤608以第一(即正常)重播音量重播声音提 示。然而，在步骤606要修改可听性时，诸如当如由麦克风212探测的周 边噪声大于阈值水平时，在步骤610以第二(即更大声)重播音量重播声 音提示。

从前述，应当理解，虽然为示例目的于此描述了本发明的具体实施例， 但是可以不偏离本发明的精神和范围作出多种修改。因此，本发明仅由所 附权利要求限定。