呼吸器面罩語音增強裝置和方法
【技術領域】
[0001]本文描述了語音增強裝置和包括語音增強裝置的呼吸器面罩、以及增強呼吸器面罩佩戴者的語音傳輸的方法。
【背景技術】
[0002]呼吸器面罩被用于廣泛多種環境，諸如油漆室、谷物貯藏庫、具有危險生物材料的實驗室、包含某些化學煙霧的環境等。呼吸器面罩通常適于接收多個過濾器單元以及專門設計用于其中要使用面罩的危險環境的其他附接件。因此，只是通過改變過濾器，同一面罩主體可用于多種不同的危險環境。這種改變過濾器的簡易性通過允許制造用于多種環境的單個面罩而使得面罩非常節省成本。
[0003]呼吸器面罩與佩戴者的面部限定清潔的空氣包層。清潔的空氣包層包括清潔的空氣源并由面罩、面罩與佩戴者面部的密封部分以及面罩的呼氣閥界定。
[0004]呼吸器面罩有兩種一般設計:局部面具呼吸器面罩和完全面具呼吸器面罩。局部面具呼吸器面罩通常包封佩戴者的口部和鼻部，并且與鄰接佩戴者面部上鼻部和口部的部分形成密封。當使用局部面具呼吸器面罩時，眼睛是未受保護的。完全面具呼吸器面罩是大得多的單元，并且除佩戴者的鼻部和口部之外還包封佩戴者的眼睛。
[0005]另外，呼吸器面罩可區分為正壓裝置或負壓裝置。正壓裝置通常包括具有或不具有過濾器的外部泵或加壓容器，該外部泵或加壓容器是清潔的空氣源并且迫使空氣進入面罩中。負壓呼吸器面罩依靠佩戴者吸氣所產生的負壓起作用。吸氣在清潔空氣包層的內部產生負壓并且將空氣吸取到呼吸器面罩中。一般來講，借助負壓通過一個或多個過濾器吸取環境空氣。過濾器使空氣清潔，并且空氣隨后被吸取到面罩的清潔空氣包層中以供佩戴者吸氣。
[0006]因為面罩蓋住了佩戴者的口部，故進行了許多嘗試以增強與呼吸器面罩結合時語音的理解度。無源裝置是純機械的，并且有源裝置涉及通過功率放大裝置實現的某種形式的增強。最常見的無源通信裝置是音膜。雖然音膜是可用的，但它們所提供的增強的理解度水平是有限的。
[0007]有源語音傳輸裝置可提供更好的語音增強，但可能受操作這些單元所需的功率限制。一些有源語音放大單元的例子描述于美國專利4，352，353,4, 508, 936,4, 989，596、4，980，926,5, 138，666,5, 224，473,5, 224，474,6, 382，206 等。
【發明內容】
[0008]本文描述了語音增強裝置和包括語音增強裝置的呼吸器面罩、以及增強呼吸器面罩佩戴者的語音傳輸的方法。
[0009]在一個或多個實施例中，本文所述的語音增強裝置和方法在呼吸器面罩的清潔空氣包層中檢測第一頻率范圍內的聲能并使用揚聲器在清潔空氣包層的外部傳送補償聲能。在一個或多個實施例中，補償聲能是在涵蓋所檢測到的第一頻率范圍的一部分的一個或多個預定衰減頻率范圍內傳送的。在一個或多個實施例中，可在一個或多個衰減頻率范圍內傳送具有一致或不一致的衰減振幅特征的補償聲能。
[0010]在一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍可基于語音增強裝置所用于的一般呼吸器面罩或特定類型的呼吸器面罩的衰減特性來選擇。呼吸器面罩的衰減特性可描述為語音的頻率范圍中未通過面罩或通過而具有減小的振幅的一個或多個部分。本文所述的語音增強裝置和方法可通過在清潔空氣包層的外部傳送一個或多個衰減頻率范圍內的補償聲能來補償由呼吸器面罩引起的衰減。在這樣做時，本文所述的語音增強裝置和方法可提高呼吸器面罩佩戴者附近的人對語音的理解度。在一個或多個實施例中，可在一個或多個衰減頻率范圍內傳送具有一致或不一致的衰減振幅特征的補償聲能。
[0011]因為本文所述的語音增強裝置和方法傳送在整個語音頻率范圍的僅一部分內的和/或具有一個或多個所選擇的衰減振幅特征的聲能，所以相比于例如被設計來傳送更廣泛的頻率范圍內的聲能的系統，使用本文所述的語音增強裝置和方法增強語音所需的功率可減少，該更廣泛的頻率范圍例如使用本文所述的語音增強裝置和方法在清潔空氣包層內檢測到的全部頻率范圍。
[0012]在一個方面，如本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例可包括:面罩主體，該面罩主體被配置成在呼吸器面罩與佩戴者的口部和鼻部之間限定清潔的空氣包層；和語音增強裝置。該語音增強裝置包括:被配置成附接至面罩主體的麥克風，該麥克風進一步被配置成當附接至面罩主體時在清潔空氣包層內檢測聲能；被配置成在清潔空氣包層的外部產生聲能的揚聲器；和可操作地連接至揚聲器和麥克風的控制器。
[0013]在一個或多個實施例中，控制器可被配置成:從麥克風接收語音信號，其中該語音信號指示由麥克風檢測到的在第一頻率范圍內的聲能；以及向揚聲器傳送輸出信號，其中輸出信號被配置成引起揚聲器發出補償聲能，其中補償聲能是在涵蓋第一頻率范圍的一部分的一個或多個預定衰減頻率范圍下發出的，并且其中在一個或多個預定衰減頻率范圍中的每個預定衰減頻率范圍內，補償聲能包括預定衰減振幅特征。
[0014]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是一致的。
[0015]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是不一致的。
[0016]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，語音增強裝置包括選擇器，該選擇器可操作地連接至控制器且被配置成從兩個或更多個不同的預定衰減頻率范圍中選擇一個或多個預定衰減頻率范圍。
[0017]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，語音增強裝置包括選擇器，該選擇器可操作地連接至控制器且被配置成從兩個或更多個不同的預定衰減振幅特征中選擇一個或多個預定衰減振幅特征。
[0018]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，麥克風、揚聲器和控制器連同可操作地連接至控制器的功率源一起位于外殼中，并且其中外殼被配置成附接至面罩主體。在一個或多個實施例中，呼吸器面罩包括端口，并且其中語音增強裝置的外殼包括被配置成選擇性地附接至端口的配件。
[0019]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，麥克風附接至外殼，該外殼被配置成附接至面罩主體；并且其中揚聲器和控制器位于輔助外殼中。
[0020]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍僅包括一個預定衰減頻率范圍。
[0021]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍包括約10，OOOHz或更小的上限。
[0022]在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍包括約300Hz或更大的下限。
[0023]在另一方面，被配置成附接至如本文所述呼吸器面罩的語音增強裝置的一個或多個實施例可包括:被配置成在呼吸器面罩的清潔空氣包層內檢測聲能的麥克風；被配置成在清潔空氣包層的外部產生聲能的揚聲器，麥克風被配置成在清潔空氣包層內檢測聲能；和可操作地連接至麥克風和揚聲器的控制器。在一個或多個實施例中，控制器可被配置成:從麥克風接收語音信號，其中該語音信號指示由麥克風檢測到的在第一頻率范圍內的聲能；以及向揚聲器傳送輸出信號，其中輸出信號被配置成引起揚聲器發出補償聲能，其中補償聲能是在涵蓋第一頻率范圍的一部分的一個或多個預定衰減頻率范圍下發出的，并且其中在一個或多個預定衰減頻率范圍中的每個預定衰減頻率范圍內，補償聲能包括預定衰減振幅特征。
[0024]在本文所述的語音增強裝置的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是一致的。
[0025]在本文所述的語音增強裝置的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是不一致的。
[0026]在本文所述的語音增強裝置的一個或多個實施例中，語音增強裝置包括選擇器，該選擇