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Die
Erfindung bezieht sich auf ein System, insbesondere ein Babyüberwachungsgerät, zum Erzeugen
einer akustischen Nachricht an einen Menschen.
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Babyüberwachungsgeräte umfassen üblicherweise
eine Babyeinheit und mindestens eine Elterneinheit. Die Babyeinheit
wird in der Nähe
des Babybettes aufgestellt. Die Einheit umfasst ein Mikrophon. Geräusche, die
vom Baby empfangen werden, werden von der Babyeinheit an die Elterneinheit
gesandt. Die meisten Babyeinheiten senden die Babygeräusche nur
dann weiter, wenn der Geräuschpegel über einem
bestimmten Pegel liegt. Die Elterneinheit umfasst einen Lautsprecher
zur Wiedergabe der von der Babyeinheit gesandten Geräusche.
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Die
Funktionalität
von Babyüberwachungsgeräten nimmt
ständig
zu. Bei dem Philips Babyüberwachungsgerät SBC SC467
kann ein menschlicher Bediener die Empfindlichkeit des Mikrofons
einstellen. Nur Geräusche über dem
gewählten
Pegel werden an die Elterneinheit übertragen. Die Elterneinheit bietet
auch die Option, das Baby lautlos zu überwachen. In diesem Fall wird
der Geräuschpegel
des Babys visuell angezeigt und die Lautsprecherlautstärke kann
auf Null heruntergedreht werden. Um das Baby zu trösten, kann
der Elternteil in ein Mikrofon der Elterneinheit sprechen. Der Ton
wird an die Babyeinheit gesandt. Ein Lautsprecher in der Babyeinheit
gibt die Elternstimme wieder.
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In
dem Dokument 056043747 wird ein Babyüberwachungssystem beschrieben,
das eine Elterneinheit und eine Kindereinheit umfasst. Die Kindereinheit
verfügt über einen
Nachrichtenspeichermechanismus, der es der Betreuungsperson ermöglicht, als
Antwort auf die Betätigung
eines Wiedergabeschalters eine besänftigende Nachricht zu aufzuzeichnen.
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In
dem Dokument 055774861 wird eine Baugruppe beschrieben, die in einem
Kinderbett installiert werden kann und die bei Erkennen von Weinen eine
zuvor aufgezeichnete beruhigende Nachricht wiedergibt.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein verbessertes System, insbesondere
ein Babyüberwachungsgerät zum Erzeugen
einer akustischen Nachricht für
einen Menschen zu schaffen.
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Um
die Aufgabe der Erfindung zu lösen,
umfasst ein System zum Erzeugen einer akustischen Nachricht für einen
Menschen ein Gerät,
das Folgendes umfasst: ein Mikrofon; einen Eingang zum Empfangen
einer Audionachricht; einen Speicher zum Speichern einer empfangenen
Audionachricht; einen Ausgang zum Wiedergeben einer Audionachricht; und
eine Steuereinheit, die in Reaktion auf das Erkennen eines über das
Mikrofon empfangenen Geräuschs
eine Wiedergabe der gespeicherten Audionachricht über den
Ausgang veranlasst.
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Die
Erfinderin hat erkannt, dass die beruhigende Option des bekannten
Babyüberwachungsgeräts nur funktioniert,
wenn der Elternteil anwesend ist und auf ein Weinen des Babys antworten
kann. Sind die Eltern unterwegs, kann es sein, dass die Stimme des
Babysitters nicht den gewünschten
Effekt erzielt. Schlafen die Eltern, muss das Baby für gewöhnlich nur
laut genug weinen, um den Elternteil zu wecken. Der Elternteil könnte dann
das bekannte Babyüberwachungsgerät verwenden,
um das Baby zu trösten, ohne
aufstehen zu müssen.
Bis zu diesem Zeitpunkt kann sich die Notlage des Babys jedoch bereits
derart verschärft
haben, dass beruhigende Töne
keine Wirkung mehr haben. Daher erzeugt in dem System gemäß der Erfindung
das Gerät,
das die Geräusche erkennt
(z.B. die eines Babys) auch automatisch die (beruhigende) Audionachricht.
Die Nachricht ist aufzeichenbar und kann in einem Speicher des Geräts gespeichert
werden. Das Gerät
ist eine Babyeinheit. Es kann sich hierbei um eine herkömmliche
Babyeinheit handeln, zu der die beschriebene Funktionalität noch hinzugefügt wird.
Ein Elternteil kann die Nachricht aufzeichnen und das Baby so optimal
trösten. Das
System kann auch für
andere Funktionen als die des Reagierens auf Babygeräusche verwendet
werden. Insbesondere kann das System eingesetzt werden, um Schnarcher
zu alarmieren oder um auf Schlafapnoe zu reagieren.
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Wie
in der Maßnahme
des abhängigen
Anspruchs 2 beschrieben, umfasst das Gerät einen Signalpegeldetektor
zum Erkennen einer Signalstärke eines über das
Mikrofon empfangenen akustischen Signals, wobei die Steuereinheit
dazu dient, in Reaktion darauf, dass der Signalpegeldetektor erkennt, dass
die Signalstärke
einen Schwellwert überschreitet,
die Wiedergabe zu veranlassen. Auf diese Weise lösen nur Geräusche mit einer ausreichenden
Stärke die
Wiedergabe der Nachricht aus. Das Gerät umfasst vorzugsweise eine
Benutzerschnittstelle, die es einem menschlichen Bediener ermöglicht,
den Schwellwert zu bestimmen.
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Wie
in dem abhängigen
Anspruch 3 beschrieben, umfasst das Gerät einen Tondiskriminator zum
Erkennen von über
ein Mikrofon empfangenen akustischen Signalen, die ein menschliches
Geräusch
verkörpern,
wobei die Steuereinheit dazu dient, die Wiedergabe in Reaktion auf
ein Auslösen durch
den Diskriminator zu veranlassen. Der Diskriminator kann auf jegliche
geeignete Weise ausgeführt
sein, zum Beispiel unter Verwendung eines Frequenzbandfilters, um
Frequenzen, die wahrscheinlich das menschliche Geräusch beinhalten,
zu extrahieren. Auch Tonhöhendetektoren
oder Spracherkenner können
für eine
genauere Erkennung eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform können Geräusche, die
sich ausreichend von Babygeräuschen
und/oder Schnarchen unterscheiden, herausgefiltert werden, wodurch
eine unerwünschte Wiederholung
der Nachricht vermieden wird.
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Gemäß der Maßnahme des
abhängigen
Anspruchs 4 ist der Eingang mit dem Mikrofon gekoppelt, damit ein
menschlicher Bediener die Audionachricht aufzeichnen kann. Dieses
ist eine effiziente Möglichkeit
zum Aufzeichnen einer Nachricht. Alternativ kann die Nachricht von
einem anderen Gerät empfangen
werden. In einem Babyüberwachungssystem
kann die Nachricht zum Beispiel von einer Elterneinheit empfangen
werden.
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Gemäß der Erfindung
umfasst das Gerät
des Systems eine Babyeinheit zum Wiedergeben der gespeicherten Audionachricht
an ein Baby als Antwort auf ein Geräusch vom Baby, und das System
umfasst weiterhin eine Elterneinheit, wobei die Babyeinheit und
die Elterneinheit entsprechende Kommunikationsmittel zum Herstellen
einer Kommunikation zwischen den Einheiten umfassen; die Steuereinheit
der Babyeinheit dazu dient, die Wiedergabe der gespeicherten Audionachricht
sofort nach Erkennen des Geräuschs
zu veranlassen und das Senden eines Alarmsignals an die Elterneinheit
erst dann zu veranlassen, wenn das Geräusch über einen vorgegebenen Zeitraum
erkannt wurde; und wobei die Elterneinheit einen Ausgang zum Alarmieren
eines Menschen umfasst; und eine Steuereinheit der Elterneinheit,
die ein Alarmieren des Menschen in Reaktion auf den Empfang eines
Alarmsignals von der Babyeinheit veranlasst. Auf diese Weise funktioniert
die Babyeinheit wie ein erster Babytröster. Ist dies innerhalb des
vorgegebenen Zeitraums nicht erfolgreich, werden die Eltern weiter
alarmiert. Ist dies erfolgreich, müssen die Eltern nicht aufgeweckt
werden oder sich die Mühe
machen, zum Baby zu gehen. Der Zeitraum ist vorzugsweise wie in
dem abhängigen Anspruch
5 beschrieben konfigurierbar.
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Gemäß der Maßnahme des
abhängigen
Anspruchs 6 dient der Tondiskriminator dazu, mindestens zwischen
einer ersten und zweiten Kategorie von Babygeräuschen zu unterscheiden; die
Steuereinheit der Babyeinheit dient dazu, für ein Geräusch der ersten Kategorie das
Alarmsignal erst dann an die Elterneinheit zu senden, wenn das Geräusch der ersten
Kategorie während
eines vorgegebenen Zeitraums erkannt wurde, und das Alarmsignal
für ein Geräusch der
zweiten Kategorie als sofortige Antwort auf das Erkennen eines Geräuschs der
zweiten Kategorie an die Elterneinheit zu senden. Auf diese Weise
folgt dem automatischen Beruhigen für die erste Kategorie von Geräuschen (z.B.
ein leichtes Jammern des Babys) nur dann ein Alarm, wenn das Geräusch über einen
verlängerten
Zeitraum bleibt. Im Fall einer zweiten Kategorie von Geräuschen,
die dringende Aufmerksamkeit erfordern (z.B. Notlage des Babys,
Schlafapnoe, usw.) wird der Elternteil sofort gewarnt.
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Gemäß der Maßnahme des
abhängigen
Anspruchs 7 kann Schlafapnoe als Geräusch erkannt werden. Die Funktionsstörung kann
lebensbedrohlich sein, insbesondere für Babys. Schlafapnoe ist auch
für Erwachsene
gravierend und kann aufgrund von Schlafmangel zu Müdigkeit
führen.
Das erfindungsgemäße System
kann den Schläfer
mit der vorher aufgezeichneten Nachricht alarmieren.
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Gemäß der Maßnahme des
abhängigen
Anspruchs 8 dient der Tondiskriminator dazu, mindestens ein weiteres,
sich von der Schlafapnoe unterscheidendes, menschliches Geräusch (z.B.
Schnarchen) zu erkennen; die Steuereinheit dient dazu, eine Wiedergabe
der Audionachricht bei verschiedenen Lautstärkepegeln zu veranlassen, wobei
ein höherer Lautstärkepegel
bei der Wiedergabe der Nachricht in Reaktion auf das Erkennen von
Schlafapnoe verwendet wird, als bei der Wiedergabe der Nachricht
in Reaktion auf das Erkennen eines weiteren menschlichen Geräuschs. Da
Schlafapnoe eine gravierende Funktionsstörung ist, wird bei einem hohen
Pegel Alarm ausgelöst.
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Gemäß der Maßnahme des
abhängigen
Anspruchs 10 dient der Speicher dazu, mindestens eine weitere Audionachricht
zu speichern; wobei die wiederzugebende Nachricht von einem Menschen
auswählbar
ist und/oder von der Steuereinheit ausgewählt wird. Die weitere Nachricht
kann eine vorab aufgezeichnete Nachricht einer menschlichen aufzeichenbaren
Nachricht sein. Der Bediener oder die Steuereinheit kann eine bestimmte
Nachricht als Antwort auf ein entsprechendes, vom Gerät erkanntes, bestimmtes
Geräusch
wählen.
Um das Baby bei Laune zu halten, können eine Anzahl an unterschiedlichen
Geräuschen
oder aufgezeichneten Nachrichten in beliebiger Reihenfolge abgespielt
werden, andernfalls könnte
das Baby lernen, dass es nicht vom echten Elternteil beruhigt wird,
oder zumindest das Interesse verlieren und erneut zu Weinen beginnen.
Eine große
Anzahl angenehmer Geräusche
kann in der Vorrichtung vorhanden sein.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend
beschriebenen Ausführungsformen
und werden unter Bezugnahme darauf erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild mit einem eigenständigen Gerät, und
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2 ein
Blockschaltbild mit zwei kommunizierenden Geräten, insbesondere einer Babyeinheit und
einer Elterneinheit.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines für
das Verständnis
der Erfindung dienlichen Systems. Im Beispiel aus 1 umfasst
das System ein Gerät 100.
Das Gerät 100 kann
in eine vorhandene Vorrichtung integriert sein. Wird das Gerät zum Beispiel
zum Beruhigen eines Babys oder Kindes benutzt, kann es in eine Vorrichtung
integriert sein, die sich üblicherweise
in einem Baby-/Kinderzimmer befindet. Dieses könnte ein Spielzeug, wie zum
Beispiel eine Spieluhr, sein oder eine elektronische Vorrichtung,
wie ein elektronisches Audiosystem oder ein Wecker. In der Erfindung
ist das Gerät
in eine Babyeinheit eines Babyüberwachungssystems
integriert. Das Gerät
umfasst ein Mikrofon 110 zum Empfangen von Geräuschen.
Bei vielen Anwendungen kann dies ein herkömmliches Mikrofon sein, wie
es zum Beispiel in Babyüberwachungsgeräten verwendet
wird. Bei bestimmten Anwendungen, z.B. zum Erkennen des Schnarchens
einer Person und Ignorieren von Geräuschen anderer Personen in
demselben Bereich, wird es bevorzugt, ein Geräusch direktionaler zu erkennen.
Zu diesem Zweck handelt es sich bei dem Mikrofon vorzugsweise um
ein Richtmikrofon. Alternativ wird ein Strahlformer (engl. beamformer)
verwendet. Richtmikrofone und Strahlformer sind bekannt. Im „IEEE ASSP
Magazine" vom April
1988, Seite 4 bis 24, wird ein Beispiel eines Strahlformers beschrieben.
Das Gerät
umfasst weiterhin einen Eingang 120 zum Empfangen einer
Audionachricht, z.B. von einem Elternteil. Bei vielen Anwendungen
wird der Eingang an das Mikrofon 110 angeschlossen, um einem
Menschen ein Sprechen oder Singen der Nachricht zu ermöglichen.
Der Eingang kann einen A/D-Umsetzer umfassen, um die Nachricht in
eine geeignete digitale Darstellung umzuwandeln. Der Eingang kann
auch einen Kompressor zum Komprimieren der digitalen Darstellung
umfassen, um Speicheranforderungen zu reduzieren. Derartige Umsetzer
und Kompressoren sind bekannt und werden nicht weiter beschrieben.
Weitere Möglichkeiten
zur Eingabe von Nachrichten sind ebenfalls möglich, z.B. über ein
Kommunika tionssystem zu einem anderen Gerät innerhalb oder außerhalb
des Systems oder über
ein ausbaubares Speichermedium, wie zum Beispiel einen Halbleiterspeicher.
Die empfangene Audionachricht wird in einem Speicher 140 gespeichert.
Der Speicher ist vorzugsweise nichtflüchtig, z.B. basierend auf Flash-
oder MRAM-Technik. Das Gerät
umfasst auch einen Ausgang zum Wiedergeben der Audionachricht. Der
Ausgang kann einen herkömmlichen
Dekompressor und einen D/A-Umsetzer umfassen. Üblicherweise umfasst das Gerät einen
Lautsprecher 160 oder ist an diesen angeschlossen.
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Das
Gerät umfasst
weiterhin eine Steuereinheit 130, die dazu dient, die Wiedergabe
der gespeicherten Audionachricht über den Ausgang zu veranlassen,
wenn ein Geräusch über das
Mikrofon erkannt wurde. In einem einfachen Gerät kann die Steuereinheit mit
speziellen Hardwarekomponenten ausgeführt sein. In einem höher entwickelten
Gerät kann
die Steuereinheit eine eingebettete Steuereinheit zum zusätzlichen
Steuern anderer Funktionen des Gerätes sein. Die Steuereinheit
kann sogar ein Signalprozessor (wie zum Beispiel ein DSP) und in der
Lage sein, die beschriebenen Komprimierungs/Dekomprimierungsfunktionen,
die Strahlformung und andere signalverarbeitende Funktionen, wie
sie nachfolgend noch ausführlicher
beschrieben werden, auszuführen.
Eine derartige höher
entwickelte Steuereinheit wird von einem Softwareprogramm gesteuert.
Das Programm kann fest in der Steuereinheit eingebettet sein. Es
kann auch aus einem (vorzugsweise) nichtflüchtigen Speicher, wie dem Speicher 140,
geladen werden. Das Gerät
kann auch einen flüchtigen
Speicher, wie zum Beispiel einen RAM, umfassen, der während des
Betriebs des Systems verwendet und jedes Mal mit dem Ausschalten
des Geräts
gelöscht
wird.
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Das
Gerät umfasst
einen Signalpegeldetektor 171 zum Erkennen einer Signalstärke eines über das
Mikrofon 110 empfangenen Audiosignals. Dieser kann in dem
Signalverarbeitungsblock 170 enthalten sein, zum Beispiel
als ein Softwaremodul, das in dem Signalverarbeitungsblock 170 läuft, bei
dem es sich zum Beispiel um einen digitalen Signalprozessor handelt.
Die erkannte Signalstärke
kann auf der Amplitude eines einzigen Abtastwertes basieren. Vorzugsweise
wird die Signalstärke
basierend auf einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Abtastwerten bestimmt,
zum Beispiel über
10 ms bis zu 1 s. Wird ein längerer
Zeitraum verwendet, reduziert sich die Möglichkeit, auf eine irrelevante
Geräuschspitze
zu reagieren. Ein zu langer Zeitraum erhöht das Risiko, das interessierende
Geräusch
zu verpassen. Vorzugsweise wird eine Mehrheitswahl (engl. majority voting)
für eine
Reihe solcher kurzer Sequenzen von Abtastwerten verwendet, die innerhalb
eines In tervalls von insgesamt 10 s bis zu 2 min erfasst werden. Fachkundige
können
abhängig
von den Eigenschaften des interessierenden Geräuschs entweder den Zeitraum
und/oder das Mehrheitswahl-Intervall für jede Anwendung optimal auswählen. Der
Signalpegeldetektor 171 vergleicht die Signalstärke mit
einem vorgegebenen Schwellenwert, der im Speicher 140 gespeichert
sein kann. Erkennt der Signalpegeldetektor, dass die Signalstärke einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
aktiviert er die Wiedergabe der gespeicherten Audionachricht. Es
ist zu beachten, dass die Funktion des Signalpegeldetektors 171 durch
die Steuereinheit 130 ausgeführt werden kann. Das Gerät umfasst
vorzugsweise eine Benutzerschnittstelle zur Interaktion zwischen
dem Gerät und
einem Benutzer. Die Eingabe eines Benutzers kann über Tasten
oder Räder
oder jegliche andere geeignete Eingabemittel, einschließlich einer
Fernbedienung und Sprachsteuerung, erfolgen. Die Ausgabe kann über LEDs,
LCD-Anzeigen oder jegliche andere geeignete Mittel erfolgen. Vorteilhafterweise kann
der Benutzer Parameter des Signalpegeldetektors, wie zum Beispiel
den Schwellenwertpegel und den Mindestzeitraum, in dem das Signal über dem Schwellenwert
liegen muss, konfigurieren. Auf diese Weise kann das Gerät optimal
für eine
spezielle Person konfiguriert werden und kann auch für andere Anwendungen,
wie zum Beispiel das Erkennen von Babyweinen, das Erkennen von Schnarchen
und das Erkennen einer Schlafapnoe, konfiguriert werden. Im Fall
der Schlafapnoe kann das Erkennen genau andersherum ausgelöst werden.
Wird über
einen vorgegebenen Zeitraum kein Atemgeräusch erkannt, wenn zum Beispiel
das Mikrofon 110 die relative Stille des Schlafzimmers
während
des Zeitraums erfasst oder das charakteristische Geräuschmuster
der Atmung im Schlaf während
des Zeitraums verloren geht, dann wird, wie nachfolgend genauer
beschrieben, ein Auslöseimpuls
gegeben.
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Das
Gerät umfasst
einen Tondiskriminator
172 zum Erkennen von über das
Mikrofon empfangenen Audiosignalen, die ein menschliches Geräusch verkörpern, im
Gegensatz zu nicht-menschlichen Geräuschen. In
1 ist
der Tondiskriminator
172 in den Signalverarbeitungsblock
170 eingebaut,
der auch zum Erkennen des Signalpegels verwendet wird. Wird ein
derartiges menschliches Geräusch
erkannt, wird ein Auslöseimpuls
an die Steuereinheit
130 gegeben. Daraufhin veranlasst
die Steuereinheit die Wiedergabe der Audionachricht. Durch das Erkennen
von Geräuschen,
die von einem Menschen stammen könnten,
können
andere Geräusche
unbeachtet bleiben, wodurch die Anzahl falscher Wiedergaben der
Nachricht reduziert wird. Die Geräuscherkennung kann auf viele
verschiedene Weisen erfolgen. In einer einfachen Form filtert die
Geräuscherkennung
Frequenzen her aus, die höchstwahrscheinlich
nicht von einem menschlichen Mund erzeugt wurden, zum Beispiel mit
Hilfe eines Filters, der Frequenzen im Bereich von 100 bis 3000
Hz durchlässt. In
einem höher
entwickelten Beispiel, das insbesondere zum Erkennen von Babyweinen
verwendet werden kann, umfasst die Geräuscherkennung das Erkennen
einer Tonhöhe
eines empfangenen Geräuschs.
Fällt die
erkannte Tonhöhe
in den Bereich der Tonhöhen,
die für
Babys normal sind (z.B. 300 bis 900 Hz), wird ein Auslöseimpuls
ausgegeben. Die Tonhöhenerkennung
kann auf folgende Weise erfolgen: stimmhafte Sprache kann als eine
Folge von Dirac-Impulsen geformt sein, die eine Stimulierung der Stimmbänder darstellt,
welche vom einem Filter, der die Resonanzen im Vokaltrakt, das Quellenspektrum der
Stimmritze und das Spektrum der Strahlenbelastung darstellt, gefiltert
wird. Die Tonhöhe
wird durch die Zeitdauer der Dirac-Impulse bestimmt. Die erste Spitze
im Tonspektrum der Autokorrelation des Audiosignals kann zum Bestimmen
einer Tonhöhe
eines Audiosignals verwendet werden. Wird das Verfahren der Autokorrelation
verwendet, ist die Tonhöhe
T die Zeitverschiebung, die die Korrelation maximiert:
wobei das innere Produkt üblicherweise über eine bestimmten
Anzahl von Abtastwerten S des Audiosignals i(k) berechnet wird und
das kleine T im Exponenten von i(k) eine Transposition bezeichnet.
Aus Sprachverarbeitungsanwendungen, wie zum Beispiel Spracherkennung
und Sprachsynthese, sind viele andere Möglichkeiten der Tonhöhenerkennung bekannt.
Vorzugsweise ist der Tondiskriminator in der Lage, zwischen verschiedenen
Geräuschen
zu unterscheiden. Hierzu kann er Spracherkennungsverfahren anwenden,
die laut Definition geeignet sind, verschiedene Geräusche, sowohl
stimmhafte als auch stimmlose Geräusche, zu erkennen. Insbesondere
bei Babyüberwachungsanwendungen
ist der Tondiskriminator in der Lage, zwischen mindestens zwei Kategorien
von Babygeräuschen
zu unterscheiden. Geräusche
können
sich in vieler Hinsicht unterscheiden, zum Beispiel in vollständig verschiedenen Frequenzen
und Tonintervallen bzw. tonlosen Intervallen, wie Schnarchen und
Schlafapnoe. Sie können sich
auch durch Emotionen unterscheiden, zum Beispiel das Weinen eines
jammernden Babys oder das Weinen eines Babys in einer Notlage. Ein
derartiger Emotionsunterschied kann anhand der Amplitude des Geräuschs erkannt
werden. Das Dokument
WO 02/37474 beschreibt
viele verschiedene Emo tionen und Möglichkeiten zu Erkennen der
Emotionen. Um eine akkurate Klassifizierung der Geräusche zu
erzielen, können
diese Verfahren in dem erfindungsgemäßen System verwendet werden.
Zu diesem Zweck kann auch eine Videokamera als eine weitere Eingabe
verwendet werden, um die Klassifizierung zu unterstützen.
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2 entspricht
der Erfindung, wobei das System zusätzlich zu der Babyeinheit 100 aus 1 auch
eine Elterneinheit 200 umfasst. Falls so gewünscht, kann
das System mehrere Babyeinheiten und/oder mehrere Elterneinheiten
umfassen. Die Elemente der Babyeinheit, die mit dem gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind, wie es in 1 verwendet
wird, haben die gleiche Funktion wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Die Babyeinheit und die Elterneinheit umfassen entsprechende Kommunikationsmittel 190, 290 zum
Herstellen der Kommunikation zwischen den Einheiten. Die Kommunikation
kann auf jegliche geeignete Weise erfolgen, zum Beispiel auf die
bereits in dem Babyüberwachungssystem
verwendete Weise. Die Kommunikation erfolgt vorzugsweise drahtlos.
Für den
grundlegenden Betrieb ist es ausreichend, wenn die Kommunikation
in eine Richtung erfolgt (von der Babyeinheit zur Elterneinheit).
Für weiterführende Anwendungen
wird der Einsatz einer bidirektionalen Kommunikation bevorzugt.
Erfindungsgemäß veranlasst die
Steuereinheit 130 der Babyeinheit sofort die lokale Wiedergabe
der gespeicherten Audionachricht, wenn sie ein Geräusch erkennt.
Erst wenn sie das Geräusch über einen
vorgegebenen Zeitraum erkannt hat, sendet sie ein Alarmsignal über das
Kommunikationsmittel 190 an die Elterneinheit. Ein menschlicher
Bediener kann die Zeitspanne, während
der die Babyeinheit die Elterneinheit nicht alarmiert, konfigurieren.
Der Parameter kann im Speicher 140 gespeichert werden.
Die Konfiguration kann über
die Benutzerschnittstelle 180 der Babyeinheit erfolgen.
Sie kann auch über
eine Benutzerschnittstelle 280 der Elterneinheit erfolgen,
wenn eine Zwei-Wege-Kommunikation möglich ist. Das Alarmsignal
kann in jeglicher geeigneter Form gesendet werden. Vorzugsweise
leitet die Babyeinheit einfach das Geräusch, das sie empfängt, weiter
(zum Beispiel das Weinen des Babys). Auf diese Weise leitet sie
das Geräusch
nicht weiter, solange die Zeitspanne nicht abgelaufen ist. Werden
die Babygeräusche nach
Ablauf der Zeitspanne weitergeleitet, ist der Elternteil in der
Lage, die Notlage des Babys genau einzuschätzen. Das Geräusch des
Babys kann in analoger oder in digitaler Form weitergeleitet werden.
Das Alarmsignal kann auch ein digitaler Code sein, wie zum Beispiel
eine kurze digitale Nachricht, um die Elterneinheit auszulösen. Die
Elterneinheit umfasst einen Ausgang 250 zur Alarmierung
eines Menschen. Der Ausgang ist vorzugsweise an einen Lautsprecher 260 angeschlossen.
Wird der Alarm über
das Kommunikationsmittel 290 als ein digitales Auslösesignal
empfangen (zum Beispiel eine Nachricht), kann die Elterneinheit
irgendein spezifisches Alarmsignal ausgeben, zum Beispiel einen
Alarm-Klingelton erzeugen oder ein Blinklicht erzeugen. Ein derartiges
Signal kann über
eine Benutzerschnittstelle 280 der Elterneinheit ausgegeben
werden. Die Steuereinheit 230 der Elterneinheit ist verantwortlich
dafür, dass
der Mensch in Reaktion auf den Empfang des Alarmsignals von der
Babyeinheit alarmiert wird. Die Steuereinheit kann irgendein geeigneter
Mikrocontroller oder Prozessor sein. Sie kann über eingebettete Software verfügen oder
die Software kann aus einem (vorzugsweise nichtflüchtigen)
Speicher, wie zum Beispiel einem Speicher 240, geladen
werden. Die Elterneinheit kann auch ein Mikrofon (210)
umfassen oder hiermit verbunden sein. Über dieses Mikrofon kann ein
Elternteil direkt mit dem Baby sprechen, die in der Babyeinheit
zu speichernde Nachricht eingeben, usw. Das Mikrofon kann an einen
Eingang 220 angeschlossen sein, der einen A/D-Umsetzer
und einen Audiokompressor umfassen kann. Die Elterneinheit kann
auch in einer anderen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Fernseher,
oder einer tragbaren Vorrichtung wie einem Mobiltelefon, oder in
einen Minicomputer (Personal Digital Assistant, PDA) integriert
sein.
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Wie
oben beschrieben, kann der Tondiskriminator 172 in der
Lage sein, zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Kategorie
von Babygeräuschen
zu unterscheiden. Im Fall eines Babyüberwachungssystems umfasst
die erste Geräuschkategorie
jegliches Babygeräusch,
das nicht die sofortige Aufmerksamkeit eines Elternteils (oder Betreuers) erfordert,
zum Beispiel jammernde Geräusche
und Geräusche
mit einem geringen Notlagenfaktor. Für Geräusche dieser Kategorie gibt
die Steuereinheit 130 der Babyeinheit sofort die gespeicherte
Nachricht wieder, sendet aber das Alarmsignal erst an die Elterneinheit,
nachdem das Geräusch über den
vorgegebenen Zeitraum erkannt wurde. Auf diese Weise versucht das
System automatisch das Baby zu beruhigen, ohne den Elternteil (schon
jetzt) zu alarmieren. Geräusche
der zweiten Kategorie sind Geräusche, die
eine sofortige Aufmerksamkeit erfordern. Derartige Geräusche können Babyschreie
in hoher Notlage (zum Beispiel mit hoher Lautstärke) oder Schlafapnoe umfassen.
Die Steuereinheit 130 sendet sofort nach Erkennen eines
Geräuschs
der zweiten Kategorie ein Alarmsignal an die Elterneinheit. Es ist
zu beachten, dass noch mehr Kategorien definiert werden können, jede
mit einer entsprechenden Reaktion am lokalen Gerät und/oder am entfernten Gerät.
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Wie
oben beschrieben, dient der Tondiskriminator vorzugsweise dazu,
Schlafapnoe zu erkennen. Dies kann sowohl für Babys, wo Schlafapnoe die
Hauptursache für
den plötzlichen
Kindstod ist, als auch für
Erwachsene nützlich
sein. Während
des Schlafs befindet sich der Körper
in einem relativen Ruhezustand. Der Herzschlag und die Körpertemperatur
fallen. Dieser Vorgang läuft
vollkommen automatisch ab. Menschen mit Schlafapnoe haben Probleme
mit dem Atemvorgang während
ihres Schlafs. Manchmal setzt ihre Atmung für eine Minute aus und sie wachen
in Panik auf. Schlafapnoe kann beschrieben werden als wiederholte
Perioden einer vollständigen
oder teilweisen Blockierung der Atemwege von mehr als 10 Sekunden,
was zu einem Sauerstoffmangel führt.
Die Funktionsstörung
kann insbesondere für
Babys lebensbedrohend sein. Häufig
haben Babys Schwierigkeiten während
ihres Schlafs. Hierzu gehören
Schwierigkeiten mit der Atmung. Glücklicherweise wachen die meisten
Babys automatisch auf. Der plötzliche
Kindstod tritt hauptsächlich
in den ersten zwei Lebensjahren eines Babys auf. Insbesondere während dieser
Zeit ist es wichtig, dass Eltern eingreifen können, wenn die Atmung zu lange aussetzt.
Kinder oder Erwachsene mit Schlafapnoe wachen ständig auf und bekommen folglich
nicht genügend
Ruhe während
der Nacht. Sie sind am Tag sehr müde. Meistens wechselt der Körper in
einen Ausnahmezustand, wenn er eine Zeit lang an Sauerstoffmangel
leidet. Ältere
Kinder und Erwachsene sollten rechtzeitig, bevor der Sauerstoffmangel
auftritt, vom System alarmiert werden. Eine geringe Störung der
betroffenen Person kann ausreichen, um den Atemvorgang wieder in
Gang zu setzen, ohne die Person vollständig aufzuwecken. Da Apnoe schwerwiegend
ist, sollte, wenn die Atmung nicht schnell wieder einsetzt, die
Audionachricht mit hoher Lautstärke
wiedergegeben werden. Wie beschrieben, kann die Audionachricht an
die Person selbst oder über
die Elterneinheit an die Eltern gerichtet werden. Die Babyeinheit
kann dann auch weiterhin die Nachricht ausgeben, um das Baby in
dem Fall, dass die Eltern nicht anwesend oder zu schnell eingeschlafen
sind (oder wenn die Elterneinheit ausgeschaltet ist), aufzuwecken.
Der Lautstärkepegel
ist höher
als der, der für
die Wiedergabe einer Audionachricht für andere Geräusche verwendet
wird.
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Eines
der anderen Geräusche,
die das System in einer bevorzugten Ausführungsform erkennen kann, ist
das menschliche Schnarchen. Schnarchen kann beschrieben werden,
als Atmen während
des Schlafs mit einem rauen heiseren Geräusch, aufgrund einer Vibration
des Zäpfchens
und eines weichen Gaumens. Insbesondere im Fall des Schnarchens
ist es wünschenswert,
das nur der Schnarcher angeregt wird, sich etwas zu bewegen, damit
das Schnarchen aufhört.
Um dies zu erreichen, wird die Audionachricht unter Verwendung eines
herkömmlichen
Lautsprechers mit einem niedrigeren Pegel wiedergegeben, als er
normalerweise zum Aufwecken eines Menschen verwendet wird. In einem
derartigen Fall kann die Verbindung zwischen dem Ausgang 150 und
dem Lautsprecher 160 ein herkömmlicher Kabelanschluss sein.
Es ist auch möglich,
einen Lautsprecher zu verwenden, der vom Gerät abgenommen werden kann. Dies
kann durch Verwenden eines längeren
Kabels erzielt werden. Vorteilhafterweise wird eine kabellose Verbindung
zwischen dem Gerät
und dem Lautsprecher verwendet. Dies ist besonders hilfreich, wenn
das Gerät
zum Alarmieren eines Schnarchers verwendet wird. Bei einer derartigen
Anwendung kann der Lautsprecher ein Lautsprecher sein, der auf oder
unter ein Kissen gelegt oder zumindest sehr nahe am Schnarcher aufgestellt
werden kann, so dass keine anderen Personen im Raum alarmiert werden.
Derartige Lautsprecher sind an sich bekannt und werden üblicherweise
von Personen verwendet, die Musik oder ein Hörbuch hören, während sie sich auf dem Bett
ausruhen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lautsprecher ein
am Ohr anzubringender Lautsprecher, so wie die bekannten Lautsprecher
für Personen
mit Gehörstörungen.
Kann der Lautsprecher sehr nahe an der betroffenen Person positioniert
werden, kann der Lautstärkepegel
so gewählt
werden, dass die betroffene Person alarmiert aber keine andere Person
gestört wird.
Als Alternative oder zusätzlich
zum Alarmieren des Menschen mittels Geräuschen können auch andere Reize verwendet
werden. Zum Alarmieren eines Schnarchers oder einer Person mit Schlafapnoe
wird vorzugsweise ein Vibrator eingesetzt. Vibratoren sind zum Beispiel
von den Mobiltelefonen her gut bekannt.
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Die
obige Beschreibung des Systems konzentriert sich auf die Verwendung
einer Audionachricht zum Alarmieren eines Menschen. Es ist zu beachten,
dass der Speicher 140 in der Lage sein kann, mehrere Audionachrichten
zu speichern, von denen zumindest eine aufzeichenbar ist. Die anderen
Nachrichten können
aufzeichenbar oder vorab aufgezeichnet sein. Wird ein System mit
mehreren Nachrichten verwendet, kann die wiederzugebende Nachricht
von einem Menschen über
eine Benutzerschnittstelle ausgewählt werden. Bei einer einfachen
Ausführungsform
kann nur eine Nachricht vom System wiedergegeben werden, wobei der
Mensch auswählen
kann, welche Nachricht dies sein soll. Bei einer weiterführenden
Ausführungsform
ist das System in der Lage, verschiedene Nachrichten für verschiedene
Vorkommnisse wiederzugeben. So zum Beispiel eine andere Nachricht
für das
Schnarchen als für
die Schlafapnoe. In einem derartigen System kann der Benutzer vorzugsweise
für jedes
Vorkommnis eine wiederzugebende Nachricht auswählen. Alternativ wählt die
Steuereinheit die am besten für
das Vorkommnis geeignete Nachricht aus, zum Beispiel eine beruhigende
Nachricht, wenn die Person weiter schlafen sollte, und eine alarmierende
Nachricht, wenn die Person aufwachen (oder teilweise aufwachen)
sollte.
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Vorzugsweise
kann der Benutzer auch einen Lautstärkepegel für die Wiedergabe für jedes
Vorkommnis oder für
jede Nachricht auswählen.
Die vom Benutzer ausgewählten
Einstellungen können
in dem Speicher 140 gespeichert und von der Steuereinheit während der
Wiedergabe verwendet werden.
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Es
ist anzumerken, dass die oben erwähnten Ausführungsformen die Erfindung
eher erläutern
als einschränken,
und dass die Fachkundigen in der Lage sein werden, viele alternative
Ausführungsformen
zu konstruieren, ohne den Rahmen der anhängigen Ansprüche zu verlassen.
In den Ansprüchen bedeuten
jegliche in Klammern gesetzte Bezugszeichen keine Einschränkungen
des Anspruchs. Die Verwendung der Verben "umfassen" und "enthalten" (engl. „comprise" und „include") und ihrer konjugierten Formen schließt das Vorhandensein
von anderen als in einem Anspruch erwähnten Elementen und Schritten
nicht aus. Der Artikel „ein" oder „eine" (engl. „a" oder „an") vor einem Element
schließt
das Vorhandensein einer Vielzahl derartiger Elemente nicht aus.
Die Erfindung kann mit Hilfe von Hardware, die mehrere verschiedene
Elemente umfasst, und mit Hilfe eines in geeigneter Weise programmierten Computers
implementiert werden. In dem Anspruch zur Vorrichtung, der mehrere
Mittel aufzählt,
können mehrere
dieser Mittel durch ein und dasselbe Hardware-Element verkörpert werden.
Die reine Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in gegenseitig verschiedenen
abhängigen
Ansprüchen
aufgezählt
werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen
nicht vorteilhaft eingesetzt werden kann.