专利名称：用于根据声学反射率自动调节助听器的系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及声学装置。更具体地说，本发明提供了一种方法和系统，用于根据声反射率自动调节声学装置。例如，声反射率是反射波与入射波之间的关系。仅举一例，本发明已用于助听器，但是应当明白，本发明具有宽得多的应用范围。
背景技术：
助听器已被广泛用于对人类耳朵的听力损失进行补偿。人类耳朵由外耳、中耳和内耳组成。外耳包括耳道(ear canal)，中耳包括鼓膜，内耳包括耳蜗。取决于不同人的需要，人民经常使用不同类型的助听器。助听器的类型包括耳内助听器、耳后助听器和耳道助听器。
这些助听器通常与不同人的耳朵相配。这种配制过程包括若干个步骤——测量听力损失的程度、确定助听器增益、以及调节助听器的频率响应。这些步骤通常是由听觉病矫治专家执行的，他们花费在配制过程中的时间是与助听器有关的很大部分成本。如果配制过程不成功，常常要将助听器返回制造商进行完全退款。例如，返回率的范围可能从约18％到28％。这样高的返回率可能大大增加助听器的成本。
因此就希望能够改善对助听器进行配制的技术。
发明内容
本发明一般地涉及声学装置。更具体地说，本发明提供了一种方法和系统，用于根据声学反射率自动调节声学装置。例如，声学反射率是反射波与入射波之间的关系。仅举一例，本发明已用于助听器，但是应当明白，本发明具有宽得多的应用范围。
本发明的一种实施例提供了一种自动调节助听器的方法。该方法包括下列步骤测量作为射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的声反射率有关的信息来确定反射率斜率；以及至少根据与反射率斜率有关的信息来调节与助听器有关的至少一个参数。反射率斜率与作为入射压力函数的反射率分量有关。
根据另一种实施例，一种自动调节助听器的方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的声反射率有关的信息来确定反射率分量；以及至少根据与反射率分量有关的信息来调节与助听器有关的至少一个参数。反射率分量基本上不随入射压力变化。
根据再一种实施例，一种自动调节助听器的方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的声反射率有关的信息来确定与耳道有关的第一声阻抗；以及至少根据与第一声阻抗有关的信息来调节与助听器有关的第二声阻抗。
根据再一种实施例，一种自动调节助听器的方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的声反射率有关的信息进行处理；以及至少根据与测得的声反射率有关的信息来确定反射率分量；测量从耳道向助听器输入麦克风的与助听器有关的逆向传递函数。另外，这种方法还包括至少根据与反射率分量有关的信息和逆向传递函数来调节与助听器有关的至少一个参数。例如，反射率分量基本上不随入射压力变化。
根据再一种实施例，一种通过自动调节来提供听力辅助的系统包括处理系统；耦合到处理系统的控制系统；耦合到控制系统的耳机；以及耦合到处理系统的第一麦克风和第二麦克风。耳机和第一麦克风设置为将放入耳道内。耳机设置为提供多个阻抗值。
根据再一种实施例，一种调节助听器的方法包括测量与耳道有关的压力；对与测得的压力有关的信息进行处理；至少根据与测得的压力有关的信息来确定第一声学特性；以及至少根据与第一声阻抗有关的信息来调节第二声学特性。
通过本发明可以获得优于传统技术的许多好处。例如，本发明的某些实施例可以显著降低配制助听器的成本并提高为一般病人进行配制的质量。例如可以显著降低助听器配制中的差异。在为病人制定助听器时某些技术上较困难并具有较高风险的任务中，本发明的某些实施例可以大大降低或消除助听器专家的干预。这可以使专家的注意力集中在病人身上，而不是助听器的具体技术细节上。本发明的某些实施例提供了可以对助听器的压缩参数及与频率相关的增益进行自动原地调节的助听器。例如，助听器根据该助听器在耳朵中进行的测量来执行调节，这种调节可以通过计划方式自动进行，也可以在人工指令助听器这样做的时候进行。人工指令可以通过某些虚拟按钮，如通过电子命令来产生。本发明的某些实施例允许对助听器的作为声压和频率函数的源阻抗进行调节。例如，源阻抗与助听器耳机的声阻抗有关。
本发明的某些实施例改善了发送到耳道和/或耳蜗的声能量或强度。本发明的某些实施例可以提高助听器效率。本发明的某些实施例通过对输出变送器的驱动点阻抗进行缓变基音改变来对声阻抗进行控制，降低了驻波效应。例如，输出变送器是助听器耳机的一部分。本发明的某些实施例降低和控制了振鸣边际(也称为“反馈余量”)，振鸣边际定义为在助听器变得不稳定并开始振荡或“啸叫”之前提供的增益量。例如，振鸣边际取决于声反射率，而声反射率接着又取决于耳机与耳道之间的相对阻抗。
本发明的某些实施例为用于助听器的临床评估工具提供了明显改进，并降低了测量的易变性。本发明的某些实施例提供了能够对作为声压和频率函数的声反射率进行测量的助听器。本发明的某些实施例用对侧声作为激励，并用声反射率作为输出控制的量度。例如，反射率变化表示了耳蜗对对侧声的响应，并作为内侧毛细胞和外侧毛细胞状态的量度。本发明的某些实施例提供了可以自动确定助听器声学参数的助听器。例如，声学参数包括耳机的声学参数。作为另一种示例，为了通过耳道对中耳和内耳进行原地表征而执行这种自动确定。
本发明的某些实施例可以为耳道自动地动态调节助听器而无需用户一方的干预。本发明的某些实施例将耳道的长度和面积用于调节助听器。例如，根据测试器使用的耳尖端的尺寸来评估耳道面积，所述尺寸是可以半自动化确定的。本发明的某些实施例对耳朵和/或助听器的变化进行监视。例如，这种变化反映了耳垢堆积、和/或中耳因感冒及其他原因造成的轻微炎症。作为另一个示例，进行这种监视来检测有中耳病史的孩子的中耳感染。在再一种实施例中，通过手持设备来进行监视。在再一种实施例中，可以通过从助听器发送语音消息来向耳朵发送警告和信息。
取决于实施方式，可以获得这些好处中的一项或者多项。通过下面的详细说明以及附图，可以完整地理解本发明的这些好处以及各种另外的目的、特征和优点。
图1是对人类耳朵建模所得的简化传统电路图；图2是根据本发明的一种实施例调节助听器的简化示意图；图3是根据本发明的另一种实施例调节助听器的简化示意图；图4(a)是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图；图4(b)是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图；图5是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图；图6是根据本发明一种实施例的简化助听器；图7是根据本发明另一种实施例的简化助听器；图8是根据本发明的一种实施例测量逆向传递函数的简化处理。
具体实施例方式
本发明一般地涉及声学装置。更具体地说，本发明提供了一种方法和系统，用于根据声反射率自动调节声学装置。例如，声反射率是反射波与入射波之间的关系。仅举一例，本发明已用于助听器，但是应当明白，本发明具有宽得多的应用范围。
传统助听器的配制是个复杂的过程。例如，配制人员需要对中耳和耳蜗损失状况进行详细分析。由于从内耳和/或中耳的反射，耳道中存在驻波，这使这种分析更加困难。例如，这种分析可能需要声学能量评估，而声学能量评估接下来又包括对助听器以及耳道进行详细的声阻抗测量和分析。虽然可以进行这种阻抗测量，但是在诊所或在原地提供这种信息经常不太实际。训练大量的助听器配制人员常常是发展这种技术的一大成本。
另外，传统的助听器经常使用多波段压缩，它包括作为频率函数的动态范围压缩。确定压缩参数是一项复杂并易于出错的工作。此外，配制过程的复杂性经常需要对配制人员进行预先训练，而这种训练通常随着不同类型助听器而改变。因此非常希望有一种自动配制处理。
根据本发明的某些实施例，通过提供助听器来使配制过程自动化，其中所述助听器能够在原地自动地对听力受损的耳朵进行其参数调节。另外，这种助听器可以提高助听器配制的总体质量、听力补偿效率、和/或声信号向耳蜗的传播。此外，这种助听器可以减小驻波效应和/或控制反馈余量。例如，反馈余量与助听器变得不稳定并开始振荡或“啸叫”之前提供的增益量有关，该增益量取决于助听器的声学特性。
图1是对对人类耳朵建模所得的简化传统电路图。电路100包括传输线110、112、120和130；电感140、142和144；电容150和152；可调电容器160；以及可调电阻170。各个电感代表质量(mass)(例如中耳骨)，每个电容器代表将这些骨骼连在一起的刚度或韧带。传输线110、112、120和130代表外耳、耳道和鼓膜。例如，鼓膜可以给外耳接收到的声信号造成37μs的延迟。在另一种示例中，电感140、142和144分别是锤骨、砧骨和镫骨的质量的建模结果。可调电容器160是环韧带刚度的建模结果，可调电阻170是声阻抗的建模结果。
图2是根据本发明的一种实施例对助听器进行调节的简化示意图。本图仅仅是一种示例，不应不适当地对本申请权利要求的范围造成限制。本领域普通技术人员可以想到许多修改、变更和替换形式。方法200包括测量声反射率的过程210、确定声反射率斜率的过程220、以及根据斜率调节助听器的过程230。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。例如，在将至少部分助听器置于耳道中之后，执行上述过程210。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。在一种实施例中，过程210、220和230是在没有任何人类干预的情况下由助听器的信号处理元件自动执行的。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
在过程210，测量声反射率。在一种实施例中，声反射率的测量包括对耳道中作为频率函数的入射压力和反射压力进行测量。例如，反射压力来自鼓膜和耳蜗。如果用P+表示入射压力，用P-表示反射压力，则声反射率R如下确定R(f)=P-(f)P+(f)]]>(式1)其中f为声信号的频率。R为可以由大小|R|和相位∠R描述的复数。|R|的平方等于能量反射率，声反射率R的等待时间(latency)τ-可以如下确定τ-=-12π∂∠R∂f]]>(式2)在另一种实施例中，反射压力P-是响应于入射压力P+的不同等级来测量的。测得的R不仅是频率的函数，而且如下所示是P+的函数。
R(P+,f)=P-(P+,f)P+(f)]]>(式3)在再一种实施例中，耳道的特征阻抗z0定义如下z0≡ρc/Aec(式4)其中ρ为空气密度，c为声速，Aec为耳道的截面积。耳道的声阻抗由总压力P对总的体积速度U之比确定，即Zec=PU=P++P-U+-U-]]>(式5)其中U+和U-分别为入射和反射的体积速度。在给定入射压力P+和反射压力P-的情况下，入射和反射的体积速度可以如下确定
U+=P+z0]]>(式6)U-=P-z0]]>(式7)因此，式5可以变形如下Zec=z01+R1-R]]>(式8)如式8所示，耳道的声阻抗Zec(P+，f)取决于由式1或式3确定的声反射率R(P+，f)。
在再一种实施例中，入射压力和反射压力的测量是在高噪声环境下测量的。因此，通过利用窄带啁啾和噪声或不同持续时间的纯音来使用窄带信号，以提高抵抗噪声的能力。
在再一种实施例中，入射压力和反射压力的测量是用反射率耳声发射(reflectance otoacoustic emissions)技术来进行的。采用这样的技术，消除了入射的声音并直接测量反射声音，以消除或降低刺激伪迹问题。
在过程220，确定声反射率R的斜率。在一种实施例中，测得的R是频率f和P+的函数，并包括常数分量R0和斜率R1。R0与P+无关，R1随P+变化。R0和R1可以各自随着频率f变化。在过程220，确定斜率R1。例如，可以将R对P+进行如下泰勒级数展开R(p+,f)≅R0(f)+R1(f)×P++R2(f)×(P+)2]]>(式9)其中R0、R1和R2可以各自随频率f变化。作为另一个示例，如果P+低于约30dB-SPL，则反射率R基本上等于第一常数R0(f)；如果P+高于约50dB-SPL，则反射率R基本上等于第二常数。1dB-SPL等于20×log10(P++P-Pref),]]>Pref等于20×10-6帕斯卡。第一常数大于第二常数。对于落在30到50dB-SPL之间的入射压力P+，声反射率R随着P+变化，例如单调变化。在另一示例中，第一常数和第二常数各自随着频率f变化。
在过程230，响应于声反射率的斜率对助听器进行调节。在一种实施例中，用测得反射率的斜率来确定助听器的幅度压缩参数。例如，这些常数包括多波段压缩的压缩斜率和断点。作为另一示例，根据斜率R1(f)来确定作为频率函数的压缩。
在另一种实施例中，声反射率的斜率可以提供与耳蜗外侧毛细胞有关的信息。例如，斜率对入射压力的依赖关系可能是由于耳蜗外侧毛细胞的特性造成的。如果这些细胞受到损伤，就会大大降低这种依赖关系。作为一种示例，如果耳蜗外侧毛细胞完全破坏，则声反射率的斜率R1(f)可能不出现。因此，助听器施加压缩的程度应当随着该依赖量的减小而增大。在再一种示例中，如果耳朵表现出正常的声反射率斜率R1(f)，则不施加压缩。如果耳朵并未表现出任何非零斜率，则增益从20到65dB-SPL范围的输入程度之间随着dB坐标单调下降。例如，在65dB-SPL的输入程度，提供了最小的增益。在20dB-SPL的输入程度，提供了完全增益。对于从65到20dB-SPL降低的输入程度，增益相应地随着dB坐标从零线性增大到完全增益。
在再一种实施例中，增益取决于指定输入程度所处的频率。例如，对低频(例如1kHz)下的老年性耳聋进行补偿的增益要小于高频下的增益。在再一种实施例中，对老年性耳聋进行补偿的增益小于对由于例如鼓膜穿孔造成的低频(例如1kHz)传导损失进行补偿的增益。
图3是根据本发明的另一种实施例对助听器进行调节的简化示意图。此示意图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多修改、变更和替换形式。方法300包括测量声反射率的过程310、确定声反射率常数分量的过程320和根据常数分量调节助听器的过程330。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。例如，在将至少部分助听器置于耳道中之后，执行上述过程310。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。在一种实施例中，过程310、320和330是在没有任何人类干预的情况下自动执行的。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
测量声反射率的过程310与上述过程210大体上相似。在过程320，确定声反射率R的常数分量。在一种实施例中，测得的R是频率和P+的函数，并包括常数分量R0和斜率R1。R0与P+无关，R1随着P+变化。R0和R1可以各自随着频率f变化。在过程320，常数分量R0被确定。
例如，通过将R对P+进行如式9所示的泰勒级数展开来确定R0和R1。R0和R1可以各自随着频率f变化。作为另一种示例，如果P+低于约30dB-SPL，则反射率R基本上等于第一常数R0(f)；如果P+高于约50dB-SPL，则反射率R基本上等于第二常数。第一常数大于第二常数。对于落在30到50dB-SPL之间的入射压力P+，声反射率R随着P+变化，例如单调变化。在另一示例中，第一常数和第二常数各自随着频率f变化。
在过程330中，响应于声反射率的常数分量对助听器进行调节。常数分量对于P+而言是常数，但是仍然可以随着频率f变化。在一种实施例中，用常数分量来确定助听器的总体频率响应。在另一种实施例中，用常数分量来确定助听器的声阻抗。在再一种实施例中，声反射率的常数分量可以提供与中耳有关的信息。作为一个示例，对于高于约65dB-SPL的入射压力，应当根据常数分量来确定助听器的增益。增益应当与单位增益下吸收作为频率函数的强度相匹配。在另一种示例中，如果中耳反射的能量较多，则可以提高增益以使吸收的强度在任何指定程度上都等于正常情况中耳和耳蜗的吸收强度。
如上文所述以及此处进一步强调的，图2和图3仅仅是示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到各种变更、修改和替换形式。例如，图2和图3所述两种实施例可以结合。在一种实施例中，用过程230来确定入射压力低于约65dB-SPL情况下的增益，而用过程330来确定入射压力高于约65dB-SPL情况下的增益。
图4(a)是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图。该图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多变更、修改和替换形式。方法400包括测量声反射率的过程410、确定声阻抗的过程420和根据声阻抗调节助听器的过程430。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
测量声反射率的过程410与上述过程210基本上相似。在过程420，根据测得的声阻抗R确定耳道的声阻抗Zec。根据式8，Zec与R具有下列关系R=Zec-z0Zec+z0]]>(式10)其中z0是与式4所述一样的耳道特征阻抗z0。
在过程430，根据耳道的声阻抗来调节助听器。在一种实施例中，助听器包括具有声阻抗的接收器。例如接收器是耳机。根据耳道的声阻抗来对接收器的声阻抗进行调节。在另一种实施例中，将助听器的声阻抗调节为与耳道的阻抗Zec相等。例如减轻了耳道中的驻波。作为另一种示例，在接收器中吸收来自耳朵的反向波P-(f)，并对这种反向波的反射率进行改动。
图4(b)是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图。该图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多变更、修改和替换形式。方法460包括测量耳道压力的过程470、确定声学特性的过程480和根据声学特性调节助听器的过程490。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
在过程470测量耳道压力。例如，耳道压力是入射压力与反射压力之和。在过程480根据测得的耳道压力确定声学特性。在一种实施例中，声学特性包括声阻抗。通过与过程210基本相似的处理来确定声阻抗。在另一种实施例中，声学特性包括耳道的声阻抗。通过与过程420基本相似的处理来确定声阻抗。
在过程490，根据声学特性来调节助听器。在一种实施例中，声学特性包括声阻抗。通过与过程430基本相似的过程来进行调节。在另一种实施例中，声学特性包括声反射率。对声反射率进行调节以优化助听器的性能量度。例如，性能量度与耳道中的驻波有关。驻波得到了减轻。作为另一种示例，性能量度与接收器吸收的来自耳朵的反向波P-(f)有关。这种反向波的反射率受到了改动。作为再一种示例，使传递到耳道的能量增大或最大化。
图5是根据本发明的再一种实施例调节助听器的简化示意图。该图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多变更、修改和替换形式。方法500包括测量耳道压力的过程510、确定声反射率常数分量的过程520、测量逆向传递函数的过程530和调节助听器的过程540。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。例如，在过程510和/或过程520之前执行过程530。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
在过程510测量耳道压力。例如，耳道压力是入射压力与反射压力之和。在另一种示例中，过程510包括确定声反射率的过程。确定声反射率的过程与上述过程210基本相似。确定声反射率常数分量的过程520基本上类似于过程320。在过程530，对助听器测量逆向传递函数。例如，从耳道内的麦克风到耳道外的麦克风来测量从耳道到输入麦克风的助听器逆向传递函数。
在过程540，调节助听器。例如，根据逆向传递函数以及声反射率的常数分量来对耳机源阻抗进行调节。在一种实施例中，助听器包括具有声阻抗的接收器。例如接收器是耳机。根据逆向传递函数以及声阻抗的常数分量来调节接收器的声阻抗。例如，通过增强稳定条件(例如乃奎斯特稳定判据)来降低从耳道到耳道外侧麦克风的反馈。作为另一种示例，在特定频率处以及针对易于振荡的特定相位使来自耳朵的反射波或反向波减小或消除。否则助听器的高增益可能造成这种振荡。作为再一种示例，对助听器的增益进行调节。增益包括幅值和相位。在一种实施例中，对助听器的振鸣边际(sing margin)进行控制。
如上文所述以及此处进一步强调的，图2、图3、图4(a)、图4(b)和图5仅仅是示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到各种变更、修改和替换形式。在一种实施例中，测量声反射率并确定能量反射率。能量反射率等于声反射率R大小的平方。作为响应，对助听器进行调节，使测得的能量反射率在不同频率处与正常耳朵的能量反射率匹配。例如，在50dB-SPL的入射压力下进行调节。作为另一个示例，通过改变助听器接收器的声阻抗来进行调节。接收器通常是耳机。
在再一种实施例中，对耳朵或助听器的各种特性及其随时间的改变进行监视，并利用其识别耳朵或助听器的问题。例如，Zec随时间的改变提供了与耳道的功能性变化有关的信息。作为另一个示例，逆向传递函数随时间的改变可以反映出耳道中助听器密封的泄漏情况。可以用耳道内的麦克风与耳道外的麦克风进行比较来测量逆向传递函数。在再一种示例中，正向传递函数随时间的改变反映了耳道中的耳垢堆积情况。可以用耳道外的麦克风与耳道内的麦克风进行比较来测量正向传递函数。在再一种示例中，耳机阻抗随时间的改变反映了耳机上耳垢的堆积情况。
图6是根据本发明一种实施例的简化的助听器。此图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多修改、变更和替换形式。系统600包括麦克风610和612、耳机620、以及包括处理系统632的系统630。尽管已针对助听器600用选定的装置集合示出上述系统，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些装置可以扩充和/或合并。可以在上述装置中插入其他装置。取决于实施情况，这些装置的布置可以相互交换。系统600可以用于执行方法200、300、400、460和/或500。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
耳机620可以用于输出声压。在一种实施例中，耳机620至少包括线圈622和沿线圈622的多个抽头(tap)。例如，多个抽头包括抽头624和626。可以通过声压和频率函数对多个抽头进行控制来改变线圈的电阻。通过改变电阻，可以相应地改变耳机的声阻抗。例如，通过接收器线圈622上的多个抽头来调节声阻抗。在另一种示例中，中频区域需要与耳道特征阻抗z0接近的声阻抗，而在低频下需要更高的阻抗来匹配这些频率下更高的鼓膜刚度。
在一种实施例中，通过模数转换器来驱动耳机620的各个抽头。模数转换器接收数字滤波器组的输出。在另一种实施例中，将不同的电信号发送到耳机620的不同抽头。因此，耳机620的声阻抗可以根据声压和频率函数而改变。在再一种实施例中，耳机620可以放入耳道中并向鼓膜输入入射压力。
麦克风610可以放在耳道中并接收声压。例如，响应于来自耳机620的入射压力而将接收到的声压反射。麦克风612可以放在外耳中并接收声信号。例如，麦克风612是助听器600的输入麦克风。
系统630包括各种电子元件，例如处理系统632。在一种实施例中，处理系统632可以执行信号处理和计算。例如，处理系统632可以选择入射声压、指示耳机620输出这样的声压、和/或根据麦克风610接收到的反射声压来确定声反射率。在另一种实施例中，处理系统632允许对作为入射声压和频率函数的道膜吸收的和反射的能量进行测量。在再一种实施例中，处理系统632可以如对于图2、图3、图4(a)、图4(b)和图5中各种实施例所述那样的执行分析和控制功能。例如，用处理系统632来测量耳道的声反射率和声阻抗，并对测量结果进行处理来确定助听器的配制参数。在再一种实施例中，处理系统632与其他元件相结合向耳机620的不同抽头发送不同的电信号。因此，可以作为声压和频率函数来改变耳机620的声阻抗。
如上文所述以及此处进一步强调的，图6仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到各种变更、修改和替换形式。在一种实施例中，处理系统632并未与系统630的其他元件分别集成。例如，在耳朵外部执行信号处理来测量耳道的声反射率和声阻抗并对测量结果进行处理来确定助听器的配制参数。作为另一种示例，处理系统632包括Mimosa Acoustics，Inc.的测量设备，和/或使用了一个或多个Matlab程序。在另一种实施例中，处理系统632包括耳朵外部的数字信号处理系统。例如，数字信号处理系统可以装在体外背包(body pack)中。或者，数字信号处理系统也可以通过无线连接方式(例如蓝牙无线连接)与系统630的其他元件相连。
图7是根据本发明另一种实施例的简化的助听器。此图仅仅是一种示例，不应对权利要求的范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多变更、修改和替换形式。系统700包括麦克风710和712、耳机720、以及包括处理系统732、控制系统734和放大器736的系统730。尽管已针对助听器700用选定的装置集合示出上述系统，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些装置可以扩充和/或合并。可以在上述装置中插入其他装置。取决于实施情况，这些装置的布置可以相互交换。系统700可以用于执行方法200、300、400、460和/或500。通过通读本说明书，特别是下文，可以了解本发明的更多细节。
耳机720可以用来输出声压。在一种实施例中，耳机720包括扬声器722和可调阻抗724。例如，耳机720设置为提供多个阻抗值。在另一种示例中，可调阻抗724包括线圈622和沿线圈622的多个抽头。电阻724可以作为声压和频率的函数而改变。通过改变电阻，可以相应地改变耳机720的声阻抗。例如，中频区域需要与耳道特征阻抗z0接近的声阻抗，而在低频区域，需要较高阻抗来与这些频率下鼓膜较高的刚度相匹配。
麦克风710可以放在耳道内并接收声压。例如，接收到的声压是响应于来自耳机720的入射压力而反射的。麦克风712可以放在外耳中并接收声信号。例如，麦克风712是助听器700的输入麦克风。在另一种示例中，调节耳机720的声阻抗来控制发送到耳道的能量。这种控制可以提高传递到耳道的能量、降低发送到麦克风712的能量、和/或减小声反馈。
系统730包括处理系统732、控制系统734和放大器736。放大器736接收来自麦克风712的电信号并与处理系统732相互作用。处理系统向控制系统734发送信号并从麦克风710以及其他来源接收信号。例如，来自麦克风712的信号代表接收到的声压。控制系统734向耳机720输出控制信号。在一种实施例中，控制系统734包括一个或多个数模转换器。响应于控制信号，耳机720的声阻抗可以作为声压和频率的函数而改变。在再一种实施例中，耳机720可以放在耳道中并向鼓膜输出入射压力。
处理系统732可以执行信号处理和计算。在一种实施例中，处理系统732可以选择入射声压、指示耳机720输出这样的声压、和/或根据耳机710接收到的反射声压来确定声阻抗。在另一种实施例中，处理系统732允许测量作为声压和频率函数的耳道吸收和反射的能量。在再一种实施例中，处理系统732和控制系统734能够执行上面针对图2、图3、图4(a)、图4(b)和图5中各种实施例所述的分析和控制功能。例如，用处理系统732和控制系统734来测量耳道的声反射率和声阻抗，并对测量结果进行处理以确定助听器的配制参数。在再一种实施例中，处理系统732和控制系统734发送电信号，使得耳机720的声阻抗可以作为声压和频率函数而改变。放大器736可以提供由信号735控制的可变增益，例如从0到50dB。
如上文所述以及此处进一步强调的，图7仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到各种变更、修改和替换形式。在一种实施例中，处理系统732并未与系统730的其他元件分别集成。例如，在耳朵外部执行信号处理来测量耳道的声反射率和声阻抗并对测量结果进行处理来确定助听器的配制参数。作为另一种示例，处理系统732包括Mimosa Acoustics，Inc.的测量设备，和/或使用了一个或多个Matlab程序。在另一种实施例中，处理系统732包括耳朵外部的数字信号处理系统。例如，数字信号处理系统可以装在体外背包中。或者，数字信号处理系统也可以通过无线连接方式(例如蓝牙无线连接)与助听器700的其他元件相连。
系统700可以用来执行方法200、300、400、460和/或500。如图7所示，存在声反馈路径760。反馈路径760仅仅是示意性的，而并非规定了其实体位置。例如，反馈路径可以穿过控制系统734。在另一种示例中，为了执行方法500，测量逆向传递函数的过程530包括如图8中所示的某些过程。
图8是根据本发明的一种实施例，测量逆向传递函数的简化过程530。此图仅仅是一种示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到许多变更、修改和替换形式。如上所述，过程530包括通过向耳机720施加电压来产生声信号的过程810、测量麦克风710处声压的过程820、测量麦克风712处声压的过程830、以及确定逆向传递函数的过程840。尽管已用选定的过程序列示出上述方法，但是也可以有许多修改、变更和替换形式。例如，某些过程可以扩充和/或合并。可以在上述过程中插入其他过程。取决于实施情况，这些过程的具体顺序可以相互交换。
例如，在过程820之前执行过程830。在一种实施例中，耳机720和麦克风710放在耳道中，麦克风712放在外耳中。在另一种实施例中，逆向传递函数等于麦克风712处测得的声压与麦克风710处测得的声压在频域中的比。
如上所述，可以用助听器600和/或700来自动执行方法200、300、400、460和/或500。在一种实施例中，助听器600和/或700放在耳朵中。例如，助听器的麦克风和耳机放在耳道中，助听器的另一个麦克风放在外耳中。在另一种实施例中，在将助听器放入耳朵之前，对助听器进行校准。例如，校准包括确定作为频率函数的戴维南/诺顿参数。在另一种示例中校准包括测量多个空腔中作为频率函数的助听器的压力响应。例如，多个空腔包括至少两个空腔，例如两个、四个或六个空腔。然后用多个压力响应pi(f，V)来确定声阻抗Zs(f)和开路压力ps(f，V)。f为频率，V为施加到耳机的电压，i表示1到N之间的空腔序数。N表示总的空腔数。作为另一个示例，将诺顿导纳Ys(f)确定为等于1/Zs(f)，将短路体积速度Us(f，V)也确定为等于ps(f，V)/Zs(f)。
根据另一种实施例，通过自动调节来提供听力辅助的系统包括处理系统、耦合到处理系统的控制系统、耦合到控制系统的耳机、以及耦合到控制系统的第一麦克风和第二麦克风。耳机设置为提供多个阻抗值。耳机和第一麦克风设置为放在耳道内。用于提供听力辅助的系统可以自动执行方法200、300、400、460和/或500。
如上文所述以及此处进一步强调的，图1-图8——包括图4(a)和图4(b)在内——仅仅是示例，不应对本申请的权利要求范围造成不适当的限制。本领域普通技术人员可以想到各种变更、修改和替换形式。在一种实施例中，用其他类型的反射率分量或斜率来分别代替反射率分量R0和斜率R1。例如，反射率分量和斜率包括反射压力P-的分量和斜坡。在另一种示例中，反射率分量和斜率包括Zec的分量和斜率。在一种实施例中，Zec的分量和斜率可以通过R和Z0根据式8来确定。在另一种实施例中，Zec的分量和斜率可以通过将Zec对P+进行如下所示泰勒级数展开来确定。
zec(f,P+)≅Zec,0(f)+Zec,1(f)×P++Zec,2(f)×(P+)2]]>(式11)其中Zec，0为常数分量，Zec，1为Zec的斜率。在再一种实施例中，反射率分量和斜率包括反射率的分量R0和斜率R1。
本发明具有多种应用。本发明的某些实施例提供了助听器以及自动调节助听器的方法。助听器放在耳道中，通过按下助听器的按钮可以在没有听觉病矫治专家干预的情况下自动进行“自身调谐”。一旦经过调谐，助听器中的软件就可以通过不断测量原地吸收的能量来自动进行性能监视。如果耳朵状况发生了明显改变，则通知助听器的主人与听觉专家联系，对数据和所发现的改变进行重新评价。
本发明具有各种优点。本发明的某些实施例可以显著降低配制助听器的成本并提高为一般病人进行配制的质量。例如可以显著降低助听器配制中的差异。在为病人制定助听器时某些技术上较困难并具有较高风险的任务中，本发明的某些实施例可以大大降低或消除助听器专家的干预。这可以使专家的注意力集中在病人身上，而不是助听器的具体技术细节上。本发明的某些实施例提供了可以对助听器的压缩参数及与频率相关的增益进行自动原地调节的助听器。例如，助听器根据该助听器在耳朵中进行的测量来执行调节，这种调节可以通过计划方式自动进行，也可以在人工指令助听器这样做的时候进行。人工指令可以通过某些虚拟按钮(virtualbutton)，如通过电子命令来产生。本发明的某些实施例允许对助听器的作为声压和频率函数的源阻抗进行调节。例如，源阻抗与助听器耳机的声阻抗有关。
本发明的某些实施例改善了发送到耳道和/或耳蜗的声能量或强度。本发明的某些实施例可以提高助听器效率。本发明的某些实施例通过对输出变送器的驱动点阻抗进行缓变基音改变(slowly-varying tonic change)来对声阻抗进行控制，降低了驻波效应。例如，输出变送器是助听器耳机的一部分。本发明的某些实施例降低和控制了振鸣边际(也称为“反馈余量”)，振鸣边际定义为在助听器变得不稳定并开始振荡或“啸叫”之前提供的增益量。例如，振鸣边际取决于声反射率，而声反射率接着又取决于耳机与耳道之间的相对阻抗。
本发明的某些实施例为用于助听器的临床评估工具提供了明显改进，并降低了测量的易变性。本发明的某些实施例提供了能够对作为声压和频率函数的声反射率进行测量的助听器。本发明的某些实施例用对侧声(contra-lateral sound)作为激励，并用声反射率作为输出控制的量度。例如，反射率变化表示了耳蜗对对侧声的响应，并作为内侧毛细胞和外侧毛细胞状态的量度。本发明的某些实施例提供了可以自动确定助听器声学参数的助听器。例如，声学参数包括耳机的声学参数。作为另一种示例，为了通过耳道对中耳和内耳进行原地表征而执行这种自动确定。
本发明的某些实施例可以为耳道自动地动态调节助听器而无需用户一方的干预。本发明的某些实施例将耳道的长度和面积用于调节助听器。例如，根据测试器使用的耳尖端(ear tip)的尺寸来评估耳道面积，所述尺寸是可以半自动化确定的。本发明的某些实施例对耳朵和/或助听器的变化进行监视。例如，这种变化反映了耳垢堆积、和/或中耳因感冒及其他原因造成的轻微炎症。作为另一个示例，进行这种监视来检测有中耳病史的孩子的中耳感染。在再一种实施例中，通过手持设备来进行监视。在再一种实施例中，可以通过从助听器发送语音消息来向耳朵发送警告和信息。
尽管已经对本发明的具体实施例进行了说明，但是本领域技术人员可以想到存在与所述实施例等效的其他实施例。因此，应当明白，本发明不限于具体说明的实施例，而仅由权利要求来限制。
权利要求
1.一种自动调节助听器的方法，所述方法包括下列步骤测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的所述声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的所述声反射率有关的信息来确定反射率斜率；至少根据与所述反射率斜率有关的信息来调节与所述助听器有关的至少一个参数；其中，所述反射率斜率与随所述入射压力变化的反射率分量有关。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反射率斜率随所述声频率变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个参数包括从下列项组成的组中选择的一个与所述助听器有关的多波段压缩的压缩斜率和中断点。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个参数包括所述助听器的增益，所述增益对应于低于或等于约65dB-SPL的入射压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述增益随着所述低于或等于约65dB-SPL的入射压力变化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量声反射率是在将所述助听器的至少一部分放入所述耳道之后执行的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测量声反射率、所述处理信息、所述确定反射率斜率以及所述调节至少一个参数是自动执行的。
8.一种自动调节助听器的方法，所述方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的所述声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的所述声反射率有关的信息来确定反射率分量；至少根据与所述反射率分量有关的信息来调节与所述助听器有关的至少一个参数；其中，所述反射率分量基本上不随所述入射压力变化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述反射率分量随所述声频率变化。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个参数包括从下列项组成的组中选择的一个所述助听器的频率响应，以及所述助听器的声阻抗。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个参数包括所述助听器的增益，所述增益对应于高于或等于约65dB-SPL的入射压力。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述测量声反射率是在将所述助听器的至少一部分放入所述耳道之后执行的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述测量声反射率、所述处理信息、所述确定反射率分量以及所述调节至少一个参数是自动执行的。
14.一种自动调节助听器的方法，所述方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的所述声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的所述声反射率有关的信息来确定与所述耳道有关的第一声阻抗；至少根据与所述第一声阻抗有关的信息来调节与所述助听器有关的第二声阻抗。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述测量声反射率是在将所述助听器的至少一部分放入所述耳道之后执行的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述测量声反射率、所述处理信息、所述确定第一声阻抗以及所述调节第二声阻抗是自动执行的。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述助听器包括耳机，所述第二声阻抗与所述耳机有关。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述调节第二声阻抗包括减少所述耳道中的驻波。
19.一种自动调节助听器的方法，所述方法包括测量作为入射压力和声频率函数的与耳道有关的声反射率；对与测得的所述声反射率有关的信息进行处理；至少根据与测得的所述声反射率有关的信息来确定反射率分量；测量与所述助听器有关的逆向传递函数；以及至少根据与所述反射率分量有关的信息和所述逆向传递函数来调节与所述助听器有关的至少一个参数。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述反射率分量基本上不随所述入射压力变化。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述测量声阻抗是在将所述助听器的至少一部分放入所述耳道之后进行的。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述助听器包括耳机、第一麦克风和第二麦克风；所述放置助听器的至少一部分包括将所述耳机和所述第一麦克风放入所述耳道。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述测量逆向传递函数包括由所述耳机产生声信号；测量由所述第一麦克风接收的第一压力；测量由所述第二麦克风接收的第二压力；至少根据与所述第一压力和所述第二压力有关的信息来确定所述逆向传递函数。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述调节至少一个参数包括减少从所述耳道向所述第二麦克风的反馈。
25.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个参数包括所述助听器的声阻抗；所述调节至少一个参数包括调节所述助听器的增益；所述增益包括幅值和相位。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，所述测量声反射率、所述处理信息、所述确定反射率分量、所述测量逆向传递函数、以及所述调节至少一个参数是自动执行的。
27.一种通过自动调节来提供听力辅助的系统，所述系统包括处理系统；耦合到所述处理系统的控制系统；耦合到所述控制系统的耳机；耦合到所述处理系统的第一麦克风和第二麦克风；其中所述耳机和所述第一麦克风设置为将放入耳道内；所述耳机设置为提供多个阻抗值。
28.连接到所述线圈的多个支路。
29.根据权利要求27所述的系统，其中，所述第二麦克风经过放大器耦合到所述处理系统。
30.一种调节助听器的方法，所述方法包括测量与耳道有关的压力；对与测得的所述压力有关的信息进行处理；至少根据与测得的所述压力有关的信息来确定第一声学特性；至少根据与第一声阻抗有关的信息来调节第二声学特性。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第二声学特性包括与所述助听器有关的声阻抗。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述调节第二声学特性包括优化与所述助听器有关的性能量度。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述性能量度包括传递到耳道的能量。
34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一声学特性包括由下述项组成的组中选择的至少一项与耳道有关的第一声阻抗，以及与耳道有关的声反射率。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第二声学特性包括由下述项组成的组中选择的至少一项与所述助听器有关的第二声阻抗，以及与所述耳道有关的所述声反射率。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一声学特性和所述第二声学特性是相同的。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一声学特性与所述第二声学特性不同。
全文摘要
用于自动调节助听器的方法和系统，包括测量与耳道有关的声反射率随入射压力和声频率的变化关系；对与测得的声反射率有关的信息进行处理(210)；至少根据与测得的声反射率有关的信息来确定反射率斜率(220)；以及至少根据与反射率斜率有关的信息来调节与助听器有关的至少一个参数(230)。反射率斜率与反射率分量随入射压力的变化有关。
文档编号H04R25/00GK101044793SQ200580035360
公开日2007年9月26日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者约特·B·阿兰, 帕特里卡·S·珍格 申请人:米莫萨声学有限公司