一种听力辅助康复系统及康复训练方法与流程

本发明属于医疗辅助装置技术领域，特别是涉及到一种关于解决老人听力障碍问题的辅助系统及康复方法。

背景技术：

保持正常的情感、身心健康到职业和休闲活动，都离不开‘听’—人体至关重要的一个功能。大量研究表明，老人听力退化或听力障碍，未及时处置，任其发展，不仅会造成生活质量下降，更会显著增加焦虑、抑郁、痴呆、跌倒等风险。老年眼花、耳背人群比比皆是(＞65岁的老年人中，听力损失比例＞1/3)，老花镜、助听器可以提供帮助。和老花镜高使用率比，助听器普及率要低得多(欧美＜20％，中国＜3％)，为什么？主要原因：(1)功能，过于单一，传统的助听器或辅听器是单一功能的听力补偿或听力放大设备；(2)音效，与用户要求目标有差距，这表现为，室外嘈杂环境中进行对话时，常会感觉太吵，听不清对方说什么，室内欣赏音乐或听电视变调；(3)形象，用户排斥聋哑‘标签’；(4)验配，过于繁琐、过于依赖验配师；(5)戴着不舒服，感觉耳道堵塞、发闷，尤其对老人而言。

cn106068006a公开了一种完全或部分插入耳道的助听器和助听器装置系统及耳道正确位置放置的解决方案。插入耳道，戴着不舒服；正确放置，虽然可以加强听音体验，但不能从根本上解决用户在嘈杂环境下，听不清的难题。cn107431869a公开了一种听力装置，含三个麦克风，分布在左耳听力设备、右耳听力设备、用户及讲话者之间的第三个听力设备中。通过对全部麦克风采集的信号进行自适应处理，提升信噪比，加强听音效果。这种通过提升信噪比的方式虽然可以改善嘈杂环境对话的效果，但过于复杂，成本很高。另外，信噪比的提高，只能降低噪音对用户的干扰，或许能让耳朵听见讲话者的声音，但对老人来讲，听见并不意味着听清，听清是领会对方说什么，涉及认知过程，现有的听力设备解决不了。cn205598091u公布了一款蓝牙耳机和眼镜相结合的听力康复辅助装置，目标是戴眼镜的听力障碍或耳鸣患者使用。这个装置没有包含声音放大、信号处理，采用的是正常人用的蓝牙耳机，很难让听力损失患者尤其重度者听见声音。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种听力辅助康复系统及康复训练方法，将听力辅助和康复理疗集为一体，结合声音放大和认知强化，可以让听障患者尤其是老人，从听见、听清直到康复。

一种听力辅助康复系统，其特征是：包括装置主体和耳机，装置主体上设置有拨动开关和麦克风孔，所述耳机包括机械振子单元以及动圈单元；

所述装置主体内部包括麦克风阵列、音频前置放大及自动增益控制器、降噪及语音加强处理器、防震抗冲处理器、频段设置器、后置功率放大器以及蓝牙接收器，所述麦克风阵列包括两套以上麦克风，且相邻两套麦克风的间距为10mm～20mm；所述音频前置放大及自动增益控制器的输入端与麦克风阵列的输出信号端连接；所述降噪及语音加强处理器包括数字信号处理器芯片和处理器，降噪及语音加强处理器的信号输入端与音频前置放大及自动增益控制器的信号输出端连接；所述防震抗冲处理器包括振动传感器和比较器，防震抗冲处理器的信号输入端与降噪及语音加强处理器的信号输出端连接；所述频段设置器的频率调节范围为100hz～5000hz，频段设置器的信号输入端与防震抗冲处理器的信号输出端连接；所述后置功率放大器包括音量放大器和音量调节器，所述后置功率放大器的信号输入端与频段设置器和蓝牙接收器的信号输出端连接，后置功率放大器的信号输出端与耳机连接。

还包括与所述蓝牙接收器进行蓝牙配对的应用播放器。

所述音频前置放大及自动增益控制器包括麦克风前置放大器和反馈增益控制模块。

所述振动传感器包括压电陶瓷片和金属薄片。

所述应用播放器内设置有频率＞10000hz和频率＜100hz成份的音乐曲目。

一种听力康复训练方法，其特征是：应用所述的一种听力辅助康复系统，包括以下步骤，

步骤一、使用人员佩戴装置主体和耳机，耳机佩戴方式为耳廓及外耳道之间，打开总开关，拨动开关调节至辅听工作模式；

步骤二、朗读十分钟以上；

步骤三、拨动开关调节至理疗工作模式，蓝牙接收器进行蓝牙配对并启动应用播放器中的声频理疗程序，连续收听20分钟以上，完成一次康复训练；

步骤四、重复步骤一至步骤三，每天一次以上，每个康复训练疗程为21天以上。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种听力辅助康复系统及康复训练方法，通过一系列信号处理，让完整、高清的音频信号进入，为大脑提供声音认知所需要的完整信息，同时，让特制的声频理疗信号进入，激发潜能，让大脑康复重构，阻止或延缓认知衰退，反过来又会加强大脑对语音的理解，让人听清。

进一步的，本发明耳机采用机械振子单元、动圈单元以及双喇叭驱动系统，通过耳膜和耳骨双重听音路径，提供比现有技术耳机更清晰、更深层的听音体验，适合传导性、神经性以及混合听力损失人群；

本发明采用的防震抗冲处理器采用传感器探测外界震动冲击，当探测的幅值超过某一门限即可输出触发信号，切断耳机信号，保证耳朵免除外界震动、冲击带来的噪音干扰，给用户带来更舒适的听音体验；

本发明采用的降噪及语音加强处理器通过信息拾取、信号处理以及信息输出确保了完整、清晰的音频信息输入到后端，能够真实再现听音场景，让用户听清并享受听音过程。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种听力辅助康复系统结构示意图。

图2为本发明一种听力辅助康复系统内部结构示意框图。

图3为本发明麦克风阵列结构示意图ⅰ。

图4为本发明麦克风阵列结构示意图ⅱ。

图5为本发明音频前置放大及自动增益控制器结构示意图。

图6为本发明防震抗冲处理器结构示意图。

图7为本发明耳机结构示意图。

图中，11-装置主体、12-耳机、13-拨动开关、14-麦克风孔、15-应用播放器、81-机械振子单元、82-动圈单元、21-麦克风阵列、22-音频前置放大及自动增益控制器、23-降噪及语音加强处理器、24-防震抗冲处理器、25-频段设置器、26-后置功率放大器、31-麦克风、41-麦克风前置放大器、42-反馈增益控制模块、61-振动传感器、62-比较器、611-压电陶瓷片、612-金属薄片。

具体实施方式

一种听力辅助康复系统，如图1所示，包括装置主体11和耳机12，装置主体11上设置有拨动开关13和麦克风孔14，装置主体11为盒式结构，但不局限于盒式结构，也可以为其他结构形式，例如颈戴式；拨动开关13用于调节工作模式，中间档为电源关闭设置，前后档分别为辅听工作模式和理疗工作模式，当设置为辅听工作模式设置时，装置主体11内的麦克风透过麦克风孔14拾取来自听音场景(例如：日常交流场景，课堂听讲场景)的音频信息，也就是说，音频信息输入到装置主体11，经过系列处理后，输出到耳机12，传到用户(听障患者)的耳朵。其中耳机12上设置硅胶耳套，其放置方式为耳廓及外耳道之间。

所述装置主体11内部包括麦克风阵列21、音频前置放大及自动增益控制器22、降噪及语音加强处理器23、防震抗冲处理器24、频段设置器25、后置功率放大器26以及蓝牙接收器。

当波动开关设置为理疗工作模式时，应用播放器15通过蓝牙接收器无线窜流方式，把应用播放器15内的声频理疗内容输入到主体11，经过系列处理后，输出到耳机12，传到用户(听障患者)的耳朵。应用播放器15包含至少听力损失及大脑认知两类声频理疗曲目，曲目内容为：经典音乐中融入人为创作的超高频(＞10000hz)及超低频(＜10hz)成份；曲目播放形式为：超高频成份及超低频成份以至少1秒以上的间隔交替出现；理疗曲目播放通过蓝牙连接到听力辅助康复系统无线窜流方式进行。

当波动开关设置为辅听工作模式时，麦克风阵列21、音频前置放大及自动增益控制器22、降噪及语音加强处理器23、防震抗冲处理器24、频段设置器25、后置功率放大器26以及耳机12进入工作模式，将听音场景的各类混合音频信号，通过一系列处理后，变成完整、清晰的信号，传到用户耳朵。

如图3和图4所示，本发明所述的麦克风阵列21至少包含2套完全一致的麦克风31，最好是面向同一方向(图3)或90度交叉(图4)放置，其分布间距d为10mm～20mm；所述的麦克风31最好是全向麦克风，可360度拾取听音场景的音频信号。

如图5所示，为本发明所述的音频前置放大及自动增益控制器22的工作原理图。反馈增益控制模块42的一端连接麦克风31经麦克风前置放大器41的信号出口，另一端连接降噪及语音加强处理器23的信号出口。

本发明所述的降噪及语音加强处理器23包含数字信号处理器及嵌入式算法程序；主要降噪方式含三个步骤：(1)麦克风31进行360度音频信息拾取；(2)信号处理及模式识别；(3)完整、清晰信息输出。

信号处理及模式识别，其算法为：(1)输入信号幅度、变化间隔及频率成份分析；(2)特征摘取，并与预先设定的各类标准信号对比，进而识别分类出语言、音乐、其它(铃声、水声等)及噪音信号；(3)语言信号保留，通过幅度放大强化处理；音乐及其它信号，频率成份及语调保留；噪音信号，通过幅度缩小进行抑制；这样处理保证了完整、清晰的音频信息输入到后端，能够真实再现听音场景，用户(听障患者)听清并享受听音过程。

如图6所示，本发明所述的防震抗冲处理器24包含振动传感器61及比较器62。其中，由粘接在一起的压电陶瓷片611及金属簿片612构成。振动传感器61通过安装结构或通过胶直接粘结的方式连到盒式或其它结构形式装置的壳体上。防震抗冲方法为：(1)传感器探测外界震动冲击；(2)当探测的幅值超过某一门限时(比较器预先设置参考信号)，输出一个触发信号，切断传入后端耳机的信号，耳机立即中断，不发出任何声音，让耳朵免除外界震动、冲击带来的噪音干扰。用户(听障患者)的听音体验更舒适。

本发明所述的频段设置器25包含至少3档，其频率调节范围为：100hz～5000hz，其频段设置方式为：(1)高频加强，在5000hz或靠近频率，至少10分贝增强，在100hz或靠近频率，至少5分贝截断；(2)中频加强，在5000hz或靠近频率，最好0分贝增强，在100hz或靠近频率，至少2.5分贝截断；(3)低频加强，在5000hz或靠近频率，至少5分贝截断，在100hz或靠近频率，至少2.5分贝增强。

本发明所述的后置功率放大器26包含音量放大及左右耳音量调节器，所述的左右耳音量调节器产生的音量差值至少大于10分贝器，最好20分贝～30分贝。

如图7所示，本发明所述的耳机12包含机械振子单元81及动圈单元82两种驱动单元或结构一体化的混合驱动单元。其中，振子单元81产生中、低频(20hz～10khz)的振动信号，动圈单元82产生中、高频(200hz～20khz)的声波信号；耳机12发出的信号通过振动骨(耳骨)传导及通过声波气冲击(耳膜)传导混合作用，传到内耳；双喇叭驱动系统，双种听音路径(耳膜+耳骨)，提供比其它耳机更清晰、更深层的听音体验，适合传导性、神经性、混合听力损失人群。

本发明一种听力康复训练方法，采用一种听力辅助康复系统，包括以下步骤，

步骤一、首先，戴上本发明设计的听力辅助康复系统并调节拨动开关13设置为辅听工作模式；

步骤二、然后，连续自言自语或自选一段文字朗读，时间不少于10分钟；

步骤三、接着，调节拨动开关13设置为理疗工作模式，蓝牙配对并启动应用播放器15中的声频理疗程序，连续收听时间不少于20分钟；

步骤四、按照上述方式，每天至少一次，每次时间至少30分钟，每个康复训练疗程至少21天。

‘听’，尤其语言理解及音乐欣赏，是认知过程。耳朵是声音接收器，而大脑是处理并赋予声音真正意义的中枢，让人听见及听清。本发明通过上述一系列信号处理，让完整、高清的音频信号进入，为脑提供声音认知所需要的完整信息，同时，让特制的声频理疗信号进入，激发潜能，让大脑康复重构，阻止或延缓认知衰退，反过来又会加强脑对语音的理解，让人听清。

综上，本发明所述的听力辅助和康复系统及康复训练方法，结合音频清晰度处理、放大及脑认知强化，目的是让听障患者尤其老人，从听见到听清再到康复。