用于根據聲學反射率自動調節助聽器的系統和方法

專利名稱：用于根據聲學反射率自動調節助聽器的系統和方法
技術領域：
本發明一般地涉及聲學裝置。更具體地說，本發明提供了一種方法和系統，用于根據聲反射率自動調節聲學裝置。例如，聲反射率是反射波與入射波之間的關系。僅舉一例，本發明已用于助聽器，但是應當明白，本發明具有寬得多的應用范圍。
背景技術：
助聽器已被廣泛用于對人類耳朵的聽力損失進行補償。人類耳朵由外耳、中耳和內耳組成。外耳包括耳道(ear canal)，中耳包括鼓膜，內耳包括耳蝸。取決于不同人的需要，人民經常使用不同類型的助聽器。助聽器的類型包括耳內助聽器、耳后助聽器和耳道助聽器。
這些助聽器通常與不同人的耳朵相配。這種配制過程包括若干個步驟——測量聽力損失的程度、確定助聽器增益、以及調節助聽器的頻率響應。這些步驟通常是由聽覺病矯治專家執行的，他們花費在配制過程中的時間是與助聽器有關的很大部分成本。如果配制過程不成功，常常要將助聽器返回制造商進行完全退款。例如，返回率的范圍可能從約18％到28％。這樣高的返回率可能大大增加助聽器的成本。
因此就希望能夠改善對助聽器進行配制的技術。

發明內容
本發明一般地涉及聲學裝置。更具體地說，本發明提供了一種方法和系統，用于根據聲學反射率自動調節聲學裝置。例如，聲學反射率是反射波與入射波之間的關系。僅舉一例，本發明已用于助聽器，但是應當明白，本發明具有寬得多的應用范圍。
本發明的一種實施例提供了一種自動調節助聽器的方法。該方法包括下列步驟測量作為射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的聲反射率有關的信息來確定反射率斜率；以及至少根據與反射率斜率有關的信息來調節與助聽器有關的至少一個參數。反射率斜率與作為入射壓力函數的反射率分量有關。
根據另一種實施例，一種自動調節助聽器的方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的聲反射率有關的信息來確定反射率分量；以及至少根據與反射率分量有關的信息來調節與助聽器有關的至少一個參數。反射率分量基本上不隨入射壓力變化。
根據再一種實施例，一種自動調節助聽器的方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的聲反射率有關的信息來確定與耳道有關的第一聲阻抗；以及至少根據與第一聲阻抗有關的信息來調節與助聽器有關的第二聲阻抗。
根據再一種實施例，一種自動調節助聽器的方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的聲反射率有關的信息進行處理；以及至少根據與測得的聲反射率有關的信息來確定反射率分量；測量從耳道向助聽器輸入麥克風的與助聽器有關的逆向傳遞函數。另外，這種方法還包括至少根據與反射率分量有關的信息和逆向傳遞函數來調節與助聽器有關的至少一個參數。例如，反射率分量基本上不隨入射壓力變化。
根據再一種實施例，一種通過自動調節來提供聽力輔助的系統包括處理系統；耦合到處理系統的控制系統；耦合到控制系統的耳機；以及耦合到處理系統的第一麥克風和第二麥克風。耳機和第一麥克風設置為將放入耳道內。耳機設置為提供多個阻抗值。
根據再一種實施例，一種調節助聽器的方法包括測量與耳道有關的壓力；對與測得的壓力有關的信息進行處理；至少根據與測得的壓力有關的信息來確定第一聲學特性；以及至少根據與第一聲阻抗有關的信息來調節第二聲學特性。
通過本發明可以獲得優于傳統技術的許多好處。例如，本發明的某些實施例可以顯著降低配制助聽器的成本并提高為一般病人進行配制的質量。例如可以顯著降低助聽器配制中的差異。在為病人制定助聽器時某些技術上較困難并具有較高風險的任務中，本發明的某些實施例可以大大降低或消除助聽器專家的干預。這可以使專家的注意力集中在病人身上，而不是助聽器的具體技術細節上。本發明的某些實施例提供了可以對助聽器的壓縮參數及與頻率相關的增益進行自動原地調節的助聽器。例如，助聽器根據該助聽器在耳朵中進行的測量來執行調節，這種調節可以通過計劃方式自動進行，也可以在人工指令助聽器這樣做的時候進行。人工指令可以通過某些虛擬按鈕，如通過電子命令來產生。本發明的某些實施例允許對助聽器的作為聲壓和頻率函數的源阻抗進行調節。例如，源阻抗與助聽器耳機的聲阻抗有關。
本發明的某些實施例改善了發送到耳道和/或耳蝸的聲能量或強度。本發明的某些實施例可以提高助聽器效率。本發明的某些實施例通過對輸出變送器的驅動點阻抗進行緩變基音改變來對聲阻抗進行控制，降低了駐波效應。例如，輸出變送器是助聽器耳機的一部分。本發明的某些實施例降低和控制了振鳴邊際(也稱為“反饋余量”)，振鳴邊際定義為在助聽器變得不穩定并開始振蕩或“嘯叫”之前提供的增益量。例如，振鳴邊際取決于聲反射率，而聲反射率接著又取決于耳機與耳道之間的相對阻抗。
本發明的某些實施例為用于助聽器的臨床評估工具提供了明顯改進，并降低了測量的易變性。本發明的某些實施例提供了能夠對作為聲壓和頻率函數的聲反射率進行測量的助聽器。本發明的某些實施例用對側聲作為激勵，并用聲反射率作為輸出控制的量度。例如，反射率變化表示了耳蝸對對側聲的響應，并作為內側毛細胞和外側毛細胞狀態的量度。本發明的某些實施例提供了可以自動確定助聽器聲學參數的助聽器。例如，聲學參數包括耳機的聲學參數。作為另一種示例，為了通過耳道對中耳和內耳進行原地表征而執行這種自動確定。
本發明的某些實施例可以為耳道自動地動態調節助聽器而無需用戶一方的干預。本發明的某些實施例將耳道的長度和面積用于調節助聽器。例如，根據測試器使用的耳尖端的尺寸來評估耳道面積，所述尺寸是可以半自動化確定的。本發明的某些實施例對耳朵和/或助聽器的變化進行監視。例如，這種變化反映了耳垢堆積、和/或中耳因感冒及其他原因造成的輕微炎癥。作為另一個示例，進行這種監視來檢測有中耳病史的孩子的中耳感染。在再一種實施例中，通過手持設備來進行監視。在再一種實施例中，可以通過從助聽器發送語音消息來向耳朵發送警告和信息。
取決于實施方式，可以獲得這些好處中的一項或者多項。通過下面的詳細說明以及附圖，可以完整地理解本發明的這些好處以及各種另外的目的、特征和優點。


圖1是對人類耳朵建模所得的簡化傳統電路圖；圖2是根據本發明的一種實施例調節助聽器的簡化示意圖；圖3是根據本發明的另一種實施例調節助聽器的簡化示意圖；圖4(a)是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖；圖4(b)是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖；圖5是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖；圖6是根據本發明一種實施例的簡化助聽器；圖7是根據本發明另一種實施例的簡化助聽器；圖8是根據本發明的一種實施例測量逆向傳遞函數的簡化處理。
具體實施例方式
本發明一般地涉及聲學裝置。更具體地說，本發明提供了一種方法和系統，用于根據聲反射率自動調節聲學裝置。例如，聲反射率是反射波與入射波之間的關系。僅舉一例，本發明已用于助聽器，但是應當明白，本發明具有寬得多的應用范圍。
傳統助聽器的配制是個復雜的過程。例如，配制人員需要對中耳和耳蝸損失狀況進行詳細分析。由于從內耳和/或中耳的反射，耳道中存在駐波，這使這種分析更加困難。例如，這種分析可能需要聲學能量評估，而聲學能量評估接下來又包括對助聽器以及耳道進行詳細的聲阻抗測量和分析。雖然可以進行這種阻抗測量，但是在診所或在原地提供這種信息經常不太實際。訓練大量的助聽器配制人員常常是發展這種技術的一大成本。
另外，傳統的助聽器經常使用多波段壓縮，它包括作為頻率函數的動態范圍壓縮。確定壓縮參數是一項復雜并易于出錯的工作。此外，配制過程的復雜性經常需要對配制人員進行預先訓練，而這種訓練通常隨著不同類型助聽器而改變。因此非常希望有一種自動配制處理。
根據本發明的某些實施例，通過提供助聽器來使配制過程自動化，其中所述助聽器能夠在原地自動地對聽力受損的耳朵進行其參數調節。另外，這種助聽器可以提高助聽器配制的總體質量、聽力補償效率、和/或聲信號向耳蝸的傳播。此外，這種助聽器可以減小駐波效應和/或控制反饋余量。例如，反饋余量與助聽器變得不穩定并開始振蕩或“嘯叫”之前提供的增益量有關，該增益量取決于助聽器的聲學特性。
圖1是對對人類耳朵建模所得的簡化傳統電路圖。電路100包括傳輸線110、112、120和130；電感140、142和144；電容150和152；可調電容器160；以及可調電阻170。各個電感代表質量(mass)(例如中耳骨)，每個電容器代表將這些骨骼連在一起的剛度或韌帶。傳輸線110、112、120和130代表外耳、耳道和鼓膜。例如，鼓膜可以給外耳接收到的聲信號造成37μs的延遲。在另一種示例中，電感140、142和144分別是錘骨、砧骨和鐙骨的質量的建模結果。可調電容器160是環韌帶剛度的建模結果，可調電阻170是聲阻抗的建模結果。
圖2是根據本發明的一種實施例對助聽器進行調節的簡化示意圖。本圖僅僅是一種示例，不應不適當地對本申請權利要求的范圍造成限制。本領域普通技術人員可以想到許多修改、變更和替換形式。方法200包括測量聲反射率的過程210、確定聲反射率斜率的過程220、以及根據斜率調節助聽器的過程230。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。例如，在將至少部分助聽器置于耳道中之后，執行上述過程210。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。在一種實施例中，過程210、220和230是在沒有任何人類干預的情況下由助聽器的信號處理元件自動執行的。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
在過程210，測量聲反射率。在一種實施例中，聲反射率的測量包括對耳道中作為頻率函數的入射壓力和反射壓力進行測量。例如，反射壓力來自鼓膜和耳蝸。如果用P+表示入射壓力，用P-表示反射壓力，則聲反射率R如下確定R(f)=P-(f)P+(f)]]>(式1)其中f為聲信號的頻率。R為可以由大小|R|和相位∠R描述的復數。|R|的平方等于能量反射率，聲反射率R的等待時間(latency)τ-可以如下確定τ-=-12π∂∠R∂f]]>(式2)在另一種實施例中，反射壓力P-是響應于入射壓力P+的不同等級來測量的。測得的R不僅是頻率的函數，而且如下所示是P+的函數。
R(P+,f)=P-(P+,f)P+(f)]]>(式3)在再一種實施例中，耳道的特征阻抗z0定義如下z0≡ρc/Aec(式4)其中ρ為空氣密度，c為聲速，Aec為耳道的截面積。耳道的聲阻抗由總壓力P對總的體積速度U之比確定，即Zec=PU=P++P-U+-U-]]>(式5)其中U+和U-分別為入射和反射的體積速度。在給定入射壓力P+和反射壓力P-的情況下，入射和反射的體積速度可以如下確定
U+=P+z0]]>(式6)U-=P-z0]]>(式7)因此，式5可以變形如下Zec=z01+R1-R]]>(式8)如式8所示，耳道的聲阻抗Zec(P+，f)取決于由式1或式3確定的聲反射率R(P+，f)。
在再一種實施例中，入射壓力和反射壓力的測量是在高噪聲環境下測量的。因此，通過利用窄帶啁啾和噪聲或不同持續時間的純音來使用窄帶信號，以提高抵抗噪聲的能力。
在再一種實施例中，入射壓力和反射壓力的測量是用反射率耳聲發射(reflectance otoacoustic emissions)技術來進行的。采用這樣的技術，消除了入射的聲音并直接測量反射聲音，以消除或降低刺激偽跡問題。
在過程220，確定聲反射率R的斜率。在一種實施例中，測得的R是頻率f和P+的函數，并包括常數分量R0和斜率R1。R0與P+無關，R1隨P+變化。R0和R1可以各自隨著頻率f變化。在過程220，確定斜率R1。例如，可以將R對P+進行如下泰勒級數展開R(p+,f)≅R0(f)+R1(f)×P++R2(f)×(P+)2]]>(式9)其中R0、R1和R2可以各自隨頻率f變化。作為另一個示例，如果P+低于約30dB-SPL，則反射率R基本上等于第一常數R0(f)；如果P+高于約50dB-SPL，則反射率R基本上等于第二常數。1dB-SPL等于20×log10(P++P-Pref),]]>Pref等于20×10-6帕斯卡。第一常數大于第二常數。對于落在30到50dB-SPL之間的入射壓力P+，聲反射率R隨著P+變化，例如單調變化。在另一示例中，第一常數和第二常數各自隨著頻率f變化。
在過程230，響應于聲反射率的斜率對助聽器進行調節。在一種實施例中，用測得反射率的斜率來確定助聽器的幅度壓縮參數。例如，這些常數包括多波段壓縮的壓縮斜率和斷點。作為另一示例，根據斜率R1(f)來確定作為頻率函數的壓縮。
在另一種實施例中，聲反射率的斜率可以提供與耳蝸外側毛細胞有關的信息。例如，斜率對入射壓力的依賴關系可能是由于耳蝸外側毛細胞的特性造成的。如果這些細胞受到損傷，就會大大降低這種依賴關系。作為一種示例，如果耳蝸外側毛細胞完全破壞，則聲反射率的斜率R1(f)可能不出現。因此，助聽器施加壓縮的程度應當隨著該依賴量的減小而增大。在再一種示例中，如果耳朵表現出正常的聲反射率斜率R1(f)，則不施加壓縮。如果耳朵并未表現出任何非零斜率，則增益從20到65dB-SPL范圍的輸入程度之間隨著dB坐標單調下降。例如，在65dB-SPL的輸入程度，提供了最小的增益。在20dB-SPL的輸入程度，提供了完全增益。對于從65到20dB-SPL降低的輸入程度，增益相應地隨著dB坐標從零線性增大到完全增益。
在再一種實施例中，增益取決于指定輸入程度所處的頻率。例如，對低頻(例如1kHz)下的老年性耳聾進行補償的增益要小于高頻下的增益。在再一種實施例中，對老年性耳聾進行補償的增益小于對由于例如鼓膜穿孔造成的低頻(例如1kHz)傳導損失進行補償的增益。
圖3是根據本發明的另一種實施例對助聽器進行調節的簡化示意圖。此示意圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多修改、變更和替換形式。方法300包括測量聲反射率的過程310、確定聲反射率常數分量的過程320和根據常數分量調節助聽器的過程330。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。例如，在將至少部分助聽器置于耳道中之后，執行上述過程310。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。在一種實施例中，過程310、320和330是在沒有任何人類干預的情況下自動執行的。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
測量聲反射率的過程310與上述過程210大體上相似。在過程320，確定聲反射率R的常數分量。在一種實施例中，測得的R是頻率和P+的函數，并包括常數分量R0和斜率R1。R0與P+無關，R1隨著P+變化。R0和R1可以各自隨著頻率f變化。在過程320，常數分量R0被確定。
例如，通過將R對P+進行如式9所示的泰勒級數展開來確定R0和R1。R0和R1可以各自隨著頻率f變化。作為另一種示例，如果P+低于約30dB-SPL，則反射率R基本上等于第一常數R0(f)；如果P+高于約50dB-SPL，則反射率R基本上等于第二常數。第一常數大于第二常數。對于落在30到50dB-SPL之間的入射壓力P+，聲反射率R隨著P+變化，例如單調變化。在另一示例中，第一常數和第二常數各自隨著頻率f變化。
在過程330中，響應于聲反射率的常數分量對助聽器進行調節。常數分量對于P+而言是常數，但是仍然可以隨著頻率f變化。在一種實施例中，用常數分量來確定助聽器的總體頻率響應。在另一種實施例中，用常數分量來確定助聽器的聲阻抗。在再一種實施例中，聲反射率的常數分量可以提供與中耳有關的信息。作為一個示例，對于高于約65dB-SPL的入射壓力，應當根據常數分量來確定助聽器的增益。增益應當與單位增益下吸收作為頻率函數的強度相匹配。在另一種示例中，如果中耳反射的能量較多，則可以提高增益以使吸收的強度在任何指定程度上都等于正常情況中耳和耳蝸的吸收強度。
如上文所述以及此處進一步強調的，圖2和圖3僅僅是示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到各種變更、修改和替換形式。例如，圖2和圖3所述兩種實施例可以結合。在一種實施例中，用過程230來確定入射壓力低于約65dB-SPL情況下的增益，而用過程330來確定入射壓力高于約65dB-SPL情況下的增益。
圖4(a)是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖。該圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多變更、修改和替換形式。方法400包括測量聲反射率的過程410、確定聲阻抗的過程420和根據聲阻抗調節助聽器的過程430。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
測量聲反射率的過程410與上述過程210基本上相似。在過程420，根據測得的聲阻抗R確定耳道的聲阻抗Zec。根據式8，Zec與R具有下列關系R=Zec-z0Zec+z0]]>(式10)其中z0是與式4所述一樣的耳道特征阻抗z0。
在過程430，根據耳道的聲阻抗來調節助聽器。在一種實施例中，助聽器包括具有聲阻抗的接收器。例如接收器是耳機。根據耳道的聲阻抗來對接收器的聲阻抗進行調節。在另一種實施例中，將助聽器的聲阻抗調節為與耳道的阻抗Zec相等。例如減輕了耳道中的駐波。作為另一種示例，在接收器中吸收來自耳朵的反向波P-(f)，并對這種反向波的反射率進行改動。
圖4(b)是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖。該圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多變更、修改和替換形式。方法460包括測量耳道壓力的過程470、確定聲學特性的過程480和根據聲學特性調節助聽器的過程490。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
在過程470測量耳道壓力。例如，耳道壓力是入射壓力與反射壓力之和。在過程480根據測得的耳道壓力確定聲學特性。在一種實施例中，聲學特性包括聲阻抗。通過與過程210基本相似的處理來確定聲阻抗。在另一種實施例中，聲學特性包括耳道的聲阻抗。通過與過程420基本相似的處理來確定聲阻抗。
在過程490，根據聲學特性來調節助聽器。在一種實施例中，聲學特性包括聲阻抗。通過與過程430基本相似的過程來進行調節。在另一種實施例中，聲學特性包括聲反射率。對聲反射率進行調節以優化助聽器的性能量度。例如，性能量度與耳道中的駐波有關。駐波得到了減輕。作為另一種示例，性能量度與接收器吸收的來自耳朵的反向波P-(f)有關。這種反向波的反射率受到了改動。作為再一種示例，使傳遞到耳道的能量增大或最大化。
圖5是根據本發明的再一種實施例調節助聽器的簡化示意圖。該圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多變更、修改和替換形式。方法500包括測量耳道壓力的過程510、確定聲反射率常數分量的過程520、測量逆向傳遞函數的過程530和調節助聽器的過程540。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。例如，在過程510和/或過程520之前執行過程530。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
在過程510測量耳道壓力。例如，耳道壓力是入射壓力與反射壓力之和。在另一種示例中，過程510包括確定聲反射率的過程。確定聲反射率的過程與上述過程210基本相似。確定聲反射率常數分量的過程520基本上類似于過程320。在過程530，對助聽器測量逆向傳遞函數。例如，從耳道內的麥克風到耳道外的麥克風來測量從耳道到輸入麥克風的助聽器逆向傳遞函數。
在過程540，調節助聽器。例如，根據逆向傳遞函數以及聲反射率的常數分量來對耳機源阻抗進行調節。在一種實施例中，助聽器包括具有聲阻抗的接收器。例如接收器是耳機。根據逆向傳遞函數以及聲阻抗的常數分量來調節接收器的聲阻抗。例如，通過增強穩定條件(例如乃奎斯特穩定判據)來降低從耳道到耳道外側麥克風的反饋。作為另一種示例，在特定頻率處以及針對易于振蕩的特定相位使來自耳朵的反射波或反向波減小或消除。否則助聽器的高增益可能造成這種振蕩。作為再一種示例，對助聽器的增益進行調節。增益包括幅值和相位。在一種實施例中，對助聽器的振鳴邊際(sing margin)進行控制。
如上文所述以及此處進一步強調的，圖2、圖3、圖4(a)、圖4(b)和圖5僅僅是示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到各種變更、修改和替換形式。在一種實施例中，測量聲反射率并確定能量反射率。能量反射率等于聲反射率R大小的平方。作為響應，對助聽器進行調節，使測得的能量反射率在不同頻率處與正常耳朵的能量反射率匹配。例如，在50dB-SPL的入射壓力下進行調節。作為另一個示例，通過改變助聽器接收器的聲阻抗來進行調節。接收器通常是耳機。
在再一種實施例中，對耳朵或助聽器的各種特性及其隨時間的改變進行監視，并利用其識別耳朵或助聽器的問題。例如，Zec隨時間的改變提供了與耳道的功能性變化有關的信息。作為另一個示例，逆向傳遞函數隨時間的改變可以反映出耳道中助聽器密封的泄漏情況。可以用耳道內的麥克風與耳道外的麥克風進行比較來測量逆向傳遞函數。在再一種示例中，正向傳遞函數隨時間的改變反映了耳道中的耳垢堆積情況。可以用耳道外的麥克風與耳道內的麥克風進行比較來測量正向傳遞函數。在再一種示例中，耳機阻抗隨時間的改變反映了耳機上耳垢的堆積情況。
圖6是根據本發明一種實施例的簡化的助聽器。此圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多修改、變更和替換形式。系統600包括麥克風610和612、耳機620、以及包括處理系統632的系統630。盡管已針對助聽器600用選定的裝置集合示出上述系統，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些裝置可以擴充和/或合并。可以在上述裝置中插入其他裝置。取決于實施情況，這些裝置的布置可以相互交換。系統600可以用于執行方法200、300、400、460和/或500。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
耳機620可以用于輸出聲壓。在一種實施例中，耳機620至少包括線圈622和沿線圈622的多個抽頭(tap)。例如，多個抽頭包括抽頭624和626。可以通過聲壓和頻率函數對多個抽頭進行控制來改變線圈的電阻。通過改變電阻，可以相應地改變耳機的聲阻抗。例如，通過接收器線圈622上的多個抽頭來調節聲阻抗。在另一種示例中，中頻區域需要與耳道特征阻抗z0接近的聲阻抗，而在低頻下需要更高的阻抗來匹配這些頻率下更高的鼓膜剛度。
在一種實施例中，通過模數轉換器來驅動耳機620的各個抽頭。模數轉換器接收數字濾波器組的輸出。在另一種實施例中，將不同的電信號發送到耳機620的不同抽頭。因此，耳機620的聲阻抗可以根據聲壓和頻率函數而改變。在再一種實施例中，耳機620可以放入耳道中并向鼓膜輸入入射壓力。
麥克風610可以放在耳道中并接收聲壓。例如，響應于來自耳機620的入射壓力而將接收到的聲壓反射。麥克風612可以放在外耳中并接收聲信號。例如，麥克風612是助聽器600的輸入麥克風。
系統630包括各種電子元件，例如處理系統632。在一種實施例中，處理系統632可以執行信號處理和計算。例如，處理系統632可以選擇入射聲壓、指示耳機620輸出這樣的聲壓、和/或根據麥克風610接收到的反射聲壓來確定聲反射率。在另一種實施例中，處理系統632允許對作為入射聲壓和頻率函數的道膜吸收的和反射的能量進行測量。在再一種實施例中，處理系統632可以如對于圖2、圖3、圖4(a)、圖4(b)和圖5中各種實施例所述那樣的執行分析和控制功能。例如，用處理系統632來測量耳道的聲反射率和聲阻抗，并對測量結果進行處理來確定助聽器的配制參數。在再一種實施例中，處理系統632與其他元件相結合向耳機620的不同抽頭發送不同的電信號。因此，可以作為聲壓和頻率函數來改變耳機620的聲阻抗。
如上文所述以及此處進一步強調的，圖6僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到各種變更、修改和替換形式。在一種實施例中，處理系統632并未與系統630的其他元件分別集成。例如，在耳朵外部執行信號處理來測量耳道的聲反射率和聲阻抗并對測量結果進行處理來確定助聽器的配制參數。作為另一種示例，處理系統632包括Mimosa Acoustics，Inc.的測量設備，和/或使用了一個或多個Matlab程序。在另一種實施例中，處理系統632包括耳朵外部的數字信號處理系統。例如，數字信號處理系統可以裝在體外背包(body pack)中。或者，數字信號處理系統也可以通過無線連接方式(例如藍牙無線連接)與系統630的其他元件相連。
圖7是根據本發明另一種實施例的簡化的助聽器。此圖僅僅是一種示例，不應對權利要求的范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多變更、修改和替換形式。系統700包括麥克風710和712、耳機720、以及包括處理系統732、控制系統734和放大器736的系統730。盡管已針對助聽器700用選定的裝置集合示出上述系統，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些裝置可以擴充和/或合并。可以在上述裝置中插入其他裝置。取決于實施情況，這些裝置的布置可以相互交換。系統700可以用于執行方法200、300、400、460和/或500。通過通讀本說明書，特別是下文，可以了解本發明的更多細節。
耳機720可以用來輸出聲壓。在一種實施例中，耳機720包括揚聲器722和可調阻抗724。例如，耳機720設置為提供多個阻抗值。在另一種示例中，可調阻抗724包括線圈622和沿線圈622的多個抽頭。電阻724可以作為聲壓和頻率的函數而改變。通過改變電阻，可以相應地改變耳機720的聲阻抗。例如，中頻區域需要與耳道特征阻抗z0接近的聲阻抗，而在低頻區域，需要較高阻抗來與這些頻率下鼓膜較高的剛度相匹配。
麥克風710可以放在耳道內并接收聲壓。例如，接收到的聲壓是響應于來自耳機720的入射壓力而反射的。麥克風712可以放在外耳中并接收聲信號。例如，麥克風712是助聽器700的輸入麥克風。在另一種示例中，調節耳機720的聲阻抗來控制發送到耳道的能量。這種控制可以提高傳遞到耳道的能量、降低發送到麥克風712的能量、和/或減小聲反饋。
系統730包括處理系統732、控制系統734和放大器736。放大器736接收來自麥克風712的電信號并與處理系統732相互作用。處理系統向控制系統734發送信號并從麥克風710以及其他來源接收信號。例如，來自麥克風712的信號代表接收到的聲壓。控制系統734向耳機720輸出控制信號。在一種實施例中，控制系統734包括一個或多個數模轉換器。響應于控制信號，耳機720的聲阻抗可以作為聲壓和頻率的函數而改變。在再一種實施例中，耳機720可以放在耳道中并向鼓膜輸出入射壓力。
處理系統732可以執行信號處理和計算。在一種實施例中，處理系統732可以選擇入射聲壓、指示耳機720輸出這樣的聲壓、和/或根據耳機710接收到的反射聲壓來確定聲阻抗。在另一種實施例中，處理系統732允許測量作為聲壓和頻率函數的耳道吸收和反射的能量。在再一種實施例中，處理系統732和控制系統734能夠執行上面針對圖2、圖3、圖4(a)、圖4(b)和圖5中各種實施例所述的分析和控制功能。例如，用處理系統732和控制系統734來測量耳道的聲反射率和聲阻抗，并對測量結果進行處理以確定助聽器的配制參數。在再一種實施例中，處理系統732和控制系統734發送電信號，使得耳機720的聲阻抗可以作為聲壓和頻率函數而改變。放大器736可以提供由信號735控制的可變增益，例如從0到50dB。
如上文所述以及此處進一步強調的，圖7僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到各種變更、修改和替換形式。在一種實施例中，處理系統732并未與系統730的其他元件分別集成。例如，在耳朵外部執行信號處理來測量耳道的聲反射率和聲阻抗并對測量結果進行處理來確定助聽器的配制參數。作為另一種示例，處理系統732包括Mimosa Acoustics，Inc.的測量設備，和/或使用了一個或多個Matlab程序。在另一種實施例中，處理系統732包括耳朵外部的數字信號處理系統。例如，數字信號處理系統可以裝在體外背包中。或者，數字信號處理系統也可以通過無線連接方式(例如藍牙無線連接)與助聽器700的其他元件相連。
系統700可以用來執行方法200、300、400、460和/或500。如圖7所示，存在聲反饋路徑760。反饋路徑760僅僅是示意性的，而并非規定了其實體位置。例如，反饋路徑可以穿過控制系統734。在另一種示例中，為了執行方法500，測量逆向傳遞函數的過程530包括如圖8中所示的某些過程。
圖8是根據本發明的一種實施例，測量逆向傳遞函數的簡化過程530。此圖僅僅是一種示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到許多變更、修改和替換形式。如上所述，過程530包括通過向耳機720施加電壓來產生聲信號的過程810、測量麥克風710處聲壓的過程820、測量麥克風712處聲壓的過程830、以及確定逆向傳遞函數的過程840。盡管已用選定的過程序列示出上述方法，但是也可以有許多修改、變更和替換形式。例如，某些過程可以擴充和/或合并。可以在上述過程中插入其他過程。取決于實施情況，這些過程的具體順序可以相互交換。
例如，在過程820之前執行過程830。在一種實施例中，耳機720和麥克風710放在耳道中，麥克風712放在外耳中。在另一種實施例中，逆向傳遞函數等于麥克風712處測得的聲壓與麥克風710處測得的聲壓在頻域中的比。
如上所述，可以用助聽器600和/或700來自動執行方法200、300、400、460和/或500。在一種實施例中，助聽器600和/或700放在耳朵中。例如，助聽器的麥克風和耳機放在耳道中，助聽器的另一個麥克風放在外耳中。在另一種實施例中，在將助聽器放入耳朵之前，對助聽器進行校準。例如，校準包括確定作為頻率函數的戴維南/諾頓參數。在另一種示例中校準包括測量多個空腔中作為頻率函數的助聽器的壓力響應。例如，多個空腔包括至少兩個空腔，例如兩個、四個或六個空腔。然后用多個壓力響應pi(f，V)來確定聲阻抗Zs(f)和開路壓力ps(f，V)。f為頻率，V為施加到耳機的電壓，i表示1到N之間的空腔序數。N表示總的空腔數。作為另一個示例，將諾頓導納Ys(f)確定為等于1/Zs(f)，將短路體積速度Us(f，V)也確定為等于ps(f，V)/Zs(f)。
根據另一種實施例，通過自動調節來提供聽力輔助的系統包括處理系統、耦合到處理系統的控制系統、耦合到控制系統的耳機、以及耦合到控制系統的第一麥克風和第二麥克風。耳機設置為提供多個阻抗值。耳機和第一麥克風設置為放在耳道內。用于提供聽力輔助的系統可以自動執行方法200、300、400、460和/或500。
如上文所述以及此處進一步強調的，圖1-圖8——包括圖4(a)和圖4(b)在內——僅僅是示例，不應對本申請的權利要求范圍造成不適當的限制。本領域普通技術人員可以想到各種變更、修改和替換形式。在一種實施例中，用其他類型的反射率分量或斜率來分別代替反射率分量R0和斜率R1。例如，反射率分量和斜率包括反射壓力P-的分量和斜坡。在另一種示例中，反射率分量和斜率包括Zec的分量和斜率。在一種實施例中，Zec的分量和斜率可以通過R和Z0根據式8來確定。在另一種實施例中，Zec的分量和斜率可以通過將Zec對P+進行如下所示泰勒級數展開來確定。
zec(f,P+)≅Zec,0(f)+Zec,1(f)×P++Zec,2(f)×(P+)2]]>(式11)其中Zec，0為常數分量，Zec，1為Zec的斜率。在再一種實施例中，反射率分量和斜率包括反射率的分量R0和斜率R1。
本發明具有多種應用。本發明的某些實施例提供了助聽器以及自動調節助聽器的方法。助聽器放在耳道中，通過按下助聽器的按鈕可以在沒有聽覺病矯治專家干預的情況下自動進行“自身調諧”。一旦經過調諧，助聽器中的軟件就可以通過不斷測量原地吸收的能量來自動進行性能監視。如果耳朵狀況發生了明顯改變，則通知助聽器的主人與聽覺專家聯系，對數據和所發現的改變進行重新評價。
本發明具有各種優點。本發明的某些實施例可以顯著降低配制助聽器的成本并提高為一般病人進行配制的質量。例如可以顯著降低助聽器配制中的差異。在為病人制定助聽器時某些技術上較困難并具有較高風險的任務中，本發明的某些實施例可以大大降低或消除助聽器專家的干預。這可以使專家的注意力集中在病人身上，而不是助聽器的具體技術細節上。本發明的某些實施例提供了可以對助聽器的壓縮參數及與頻率相關的增益進行自動原地調節的助聽器。例如，助聽器根據該助聽器在耳朵中進行的測量來執行調節，這種調節可以通過計劃方式自動進行，也可以在人工指令助聽器這樣做的時候進行。人工指令可以通過某些虛擬按鈕(virtualbutton)，如通過電子命令來產生。本發明的某些實施例允許對助聽器的作為聲壓和頻率函數的源阻抗進行調節。例如，源阻抗與助聽器耳機的聲阻抗有關。
本發明的某些實施例改善了發送到耳道和/或耳蝸的聲能量或強度。本發明的某些實施例可以提高助聽器效率。本發明的某些實施例通過對輸出變送器的驅動點阻抗進行緩變基音改變(slowly-varying tonic change)來對聲阻抗進行控制，降低了駐波效應。例如，輸出變送器是助聽器耳機的一部分。本發明的某些實施例降低和控制了振鳴邊際(也稱為“反饋余量”)，振鳴邊際定義為在助聽器變得不穩定并開始振蕩或“嘯叫”之前提供的增益量。例如，振鳴邊際取決于聲反射率，而聲反射率接著又取決于耳機與耳道之間的相對阻抗。
本發明的某些實施例為用于助聽器的臨床評估工具提供了明顯改進，并降低了測量的易變性。本發明的某些實施例提供了能夠對作為聲壓和頻率函數的聲反射率進行測量的助聽器。本發明的某些實施例用對側聲(contra-lateral sound)作為激勵，并用聲反射率作為輸出控制的量度。例如，反射率變化表示了耳蝸對對側聲的響應，并作為內側毛細胞和外側毛細胞狀態的量度。本發明的某些實施例提供了可以自動確定助聽器聲學參數的助聽器。例如，聲學參數包括耳機的聲學參數。作為另一種示例，為了通過耳道對中耳和內耳進行原地表征而執行這種自動確定。
本發明的某些實施例可以為耳道自動地動態調節助聽器而無需用戶一方的干預。本發明的某些實施例將耳道的長度和面積用于調節助聽器。例如，根據測試器使用的耳尖端(ear tip)的尺寸來評估耳道面積，所述尺寸是可以半自動化確定的。本發明的某些實施例對耳朵和/或助聽器的變化進行監視。例如，這種變化反映了耳垢堆積、和/或中耳因感冒及其他原因造成的輕微炎癥。作為另一個示例，進行這種監視來檢測有中耳病史的孩子的中耳感染。在再一種實施例中，通過手持設備來進行監視。在再一種實施例中，可以通過從助聽器發送語音消息來向耳朵發送警告和信息。
盡管已經對本發明的具體實施例進行了說明，但是本領域技術人員可以想到存在與所述實施例等效的其他實施例。因此，應當明白，本發明不限于具體說明的實施例，而僅由權利要求來限制。
權利要求
1.一種自動調節助聽器的方法，所述方法包括下列步驟測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的所述聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的所述聲反射率有關的信息來確定反射率斜率；至少根據與所述反射率斜率有關的信息來調節與所述助聽器有關的至少一個參數；其中，所述反射率斜率與隨所述入射壓力變化的反射率分量有關。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述反射率斜率隨所述聲頻率變化。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個參數包括從下列項組成的組中選擇的一個與所述助聽器有關的多波段壓縮的壓縮斜率和中斷點。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述至少一個參數包括所述助聽器的增益，所述增益對應于低于或等于約65dB-SPL的入射壓力。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述增益隨著所述低于或等于約65dB-SPL的入射壓力變化。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述測量聲反射率是在將所述助聽器的至少一部分放入所述耳道之后執行的。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述測量聲反射率、所述處理信息、所述確定反射率斜率以及所述調節至少一個參數是自動執行的。
8.一種自動調節助聽器的方法，所述方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的所述聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的所述聲反射率有關的信息來確定反射率分量；至少根據與所述反射率分量有關的信息來調節與所述助聽器有關的至少一個參數；其中，所述反射率分量基本上不隨所述入射壓力變化。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述反射率分量隨所述聲頻率變化。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述至少一個參數包括從下列項組成的組中選擇的一個所述助聽器的頻率響應，以及所述助聽器的聲阻抗。
11.根據權利要求8所述的方法，其中，所述至少一個參數包括所述助聽器的增益，所述增益對應于高于或等于約65dB-SPL的入射壓力。
12.根據權利要求8所述的方法，其中，所述測量聲反射率是在將所述助聽器的至少一部分放入所述耳道之后執行的。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述測量聲反射率、所述處理信息、所述確定反射率分量以及所述調節至少一個參數是自動執行的。
14.一種自動調節助聽器的方法，所述方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的所述聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的所述聲反射率有關的信息來確定與所述耳道有關的第一聲阻抗；至少根據與所述第一聲阻抗有關的信息來調節與所述助聽器有關的第二聲阻抗。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述測量聲反射率是在將所述助聽器的至少一部分放入所述耳道之后執行的。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述測量聲反射率、所述處理信息、所述確定第一聲阻抗以及所述調節第二聲阻抗是自動執行的。
17.根據權利要求14所述的方法，其中，所述助聽器包括耳機，所述第二聲阻抗與所述耳機有關。
18.根據權利要求14所述的方法，其中，所述調節第二聲阻抗包括減少所述耳道中的駐波。
19.一種自動調節助聽器的方法，所述方法包括測量作為入射壓力和聲頻率函數的與耳道有關的聲反射率；對與測得的所述聲反射率有關的信息進行處理；至少根據與測得的所述聲反射率有關的信息來確定反射率分量；測量與所述助聽器有關的逆向傳遞函數；以及至少根據與所述反射率分量有關的信息和所述逆向傳遞函數來調節與所述助聽器有關的至少一個參數。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，所述反射率分量基本上不隨所述入射壓力變化。
21.根據權利要求19所述的方法，其中，所述測量聲阻抗是在將所述助聽器的至少一部分放入所述耳道之后進行的。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述助聽器包括耳機、第一麥克風和第二麥克風；所述放置助聽器的至少一部分包括將所述耳機和所述第一麥克風放入所述耳道。
23.根據權利要求22所述的方法，其中，所述測量逆向傳遞函數包括由所述耳機產生聲信號；測量由所述第一麥克風接收的第一壓力；測量由所述第二麥克風接收的第二壓力；至少根據與所述第一壓力和所述第二壓力有關的信息來確定所述逆向傳遞函數。
24.根據權利要求22所述的方法，其中，所述調節至少一個參數包括減少從所述耳道向所述第二麥克風的反饋。
25.根據權利要求19所述的方法，其中所述至少一個參數包括所述助聽器的聲阻抗；所述調節至少一個參數包括調節所述助聽器的增益；所述增益包括幅值和相位。
26.根據權利要求19所述的方法，其中，所述測量聲反射率、所述處理信息、所述確定反射率分量、所述測量逆向傳遞函數、以及所述調節至少一個參數是自動執行的。
27.一種通過自動調節來提供聽力輔助的系統，所述系統包括處理系統；耦合到所述處理系統的控制系統；耦合到所述控制系統的耳機；耦合到所述處理系統的第一麥克風和第二麥克風；其中所述耳機和所述第一麥克風設置為將放入耳道內；所述耳機設置為提供多個阻抗值。
28.連接到所述線圈的多個支路。
29.根據權利要求27所述的系統，其中，所述第二麥克風經過放大器耦合到所述處理系統。
30.一種調節助聽器的方法，所述方法包括測量與耳道有關的壓力；對與測得的所述壓力有關的信息進行處理；至少根據與測得的所述壓力有關的信息來確定第一聲學特性；至少根據與第一聲阻抗有關的信息來調節第二聲學特性。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述第二聲學特性包括與所述助聽器有關的聲阻抗。
32.根據權利要求30所述的方法，其中，所述調節第二聲學特性包括優化與所述助聽器有關的性能量度。
33.根據權利要求32所述的方法，其中，所述性能量度包括傳遞到耳道的能量。
34.根據權利要求30所述的方法，其中，所述第一聲學特性包括由下述項組成的組中選擇的至少一項與耳道有關的第一聲阻抗，以及與耳道有關的聲反射率。
35.根據權利要求34所述的方法，其中，所述第二聲學特性包括由下述項組成的組中選擇的至少一項與所述助聽器有關的第二聲阻抗，以及與所述耳道有關的所述聲反射率。
36.根據權利要求35所述的方法，其中，所述第一聲學特性和所述第二聲學特性是相同的。
37.根據權利要求35所述的方法，其中，所述第一聲學特性與所述第二聲學特性不同。
全文摘要
用于自動調節助聽器的方法和系統，包括測量與耳道有關的聲反射率隨入射壓力和聲頻率的變化關系；對與測得的聲反射率有關的信息進行處理(210)；至少根據與測得的聲反射率有關的信息來確定反射率斜率(220)；以及至少根據與反射率斜率有關的信息來調節與助聽器有關的至少一個參數(230)。反射率斜率與反射率分量隨入射壓力的變化有關。
文檔編號H04R25/00GK101044793SQ200580035360
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月14日 優先權日2004年10月15日
發明者約特·B·阿蘭, 帕特里卡·S·珍格 申請人:米莫薩聲學有限公司