专利名称：用于测量助听器中的气孔效应的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于测量为耳背式(BTE)助听器在耳道内维持扬声器的耳模内的气孔、深耳道式(CIC)助听器中的气孔或者耳内式(ITE)助听器的气孔的效应的系统和方法，尤其是，本发明涉及在佩戴位置评估助听器内气孔尺寸效应的系统和方法。
背景技术：
通常助听器配有气孔，其使鼓膜和耳模、深耳道式(CIC)或耳内式(ITE)助听器之间的剩余空间与周围环境之间的声压平衡。该气孔还可以防止助听器使用者感觉到阻塞，这种阻塞是由于被封闭的声波通过头骨和头部组织传导到剩余空间引起的。气孔确保封闭的压力变化可以由环境压力平衡。
但是，气孔的引入还有不足。气孔的声学特性可以使大量低频能量泄露破坏助听器的低频增益目标，并且实际上建立了放大扬声器和麦克风之间的正反馈回路。尽管通常通过提高低频增益补偿低频能量泄露，应该注意避免如不稳定的正反馈的情况。
在分送者安装期间，助听器安装软件使用气孔的数据表和/或物理模型评估气孔的声学特性。然而，由于没有足够的参数描述已经生产出的在实际的耳内式(ITE)、耳背式(BTE)助听器内的气孔，以及耳朵和剩余空间的真耳阻抗，气孔的声学特性建模非常困难。因此，气孔和实际气孔与实际耳朵之间的交互作用的最终影响不能以普通耳朵和气孔的模型精确模拟。
本文中的术语“分送者”是指为用户安装助听器的人，如医生、听觉病矫正专家或任何经过充分训练的人。
助听器制造商在助听器中存储气孔的声学特性。如果存储在助听器中的声学特性不对应于物理气孔，这会导致助听器的指示和模拟产生非常巨大的误差，并因此致使助听器非常不适于用户。即使正确测量并存储了声学特性，但是在气孔精确的物理形状方面还是会有多种变化，因此会有多种可能的气孔响应。
此外，气孔的声学特性可以由分送者借助真耳测量(REM)获得。通过在剩余空间插入麦克风测量鼓膜处的声压水平执行该测量。分送者可以关联真耳测量结果和存储在助听器中的声学特性，但是分送者不能改变存储在助听器中的声学特性。此外，探针引起剩余空间变化，且插入探针引起的泄露也会导致不正确的结果。
考虑到耳膜、深耳道式(CIC)助听器或耳内式(ITE)助听器内引入气孔引起的问题，精心设计气孔的尺寸极其重要。
不同的现有技术文件描述了反馈消除技术，其克服了上述由气孔引起的正反馈的缺点。例如，申请号为US 2001 0002930的美国专利申请，其在本说明书中被参考引用，公开了一种包含反馈消除装置的助听器，该设备包括用于评估助听器物理反馈信号的装置，用于模拟信号处理反馈的信号来补偿预估物理反馈信号的装置。该助听器进一步包括用于从音频信号减去信号处理反馈的信号以形成补偿音频信号的减法装置，该装置连接到助听器麦克风的输出和反馈取消装置的输出。因此反馈消除装置补偿了例如由用于耳背式(BTE)助听器的耳模、深耳道式(CIC)助听器或者耳内式(ITE)助听器的气孔尺寸引起的反馈。但是美国的专利申请没有执行造成正反馈的可能原因的辨识。
发明内容
本发明的一个目标是提供测量气孔效应的系统和方法，尤其是测量气孔的物理尺寸是否对应于说明书。
本发明进一步的目的是确保气孔的声学特性符合预期。
本发明的一个特别的优点是当气孔的声学特性不同于预期时提供报警，其能被分送者校正，因此改进了助听器的安装。
本发明一个特殊的特征是提供在安装过程之初执行的助听器自检测。
上述的目标、优点和特征，以及将从以下详细说明中变得明显的大量其它的目标、优点和特征根据本发明的第一方面由用于测量助听器中气孔的声学特性的系统实现，该系统包括将环境声压信号转换为电声信号的麦克风；连接到所述麦克风并适用于处理所述电声信号和产生已处理的电声信号的信号处理单元；用于将所述已处理的电声信号转化为已处理的声压的扬声器；其中所述系统进一步包括确定装置，其适用于通过测量从所述扬声器到所述麦克风的声学反馈确定所述声学特性。
根据本发明的第一方面该系统具有特殊的优点，因为向用户安装助听器可以从实质上改善，由于插入用户耳朵中的助听器的实际物理声学响应与助听器预期的声学响应相关联。换句话说，该系统可以确定安装期间降低助听器工作质量的原因。
根据本发明第一方面信号处理单元可以包括输入部分、滤波器部分、放大器部分和适用于控制滤波器部分和放大器部分对输入电信号的响应的控制器部分。信号处理单元可以使用本领域技术人员熟知的多种处理器。控制器根据用户的要求提供用于调整放大器部分的增益和滤波器部分频率响应的装置。
根据本发明第一方面确定装置可以包括发声部分，其适用于在麦克风和扬声器之间定义的电信号路径中产生电声信号，适用于采集从扬声器到麦克风之间回馈的电声信号作为声学反馈，并适用于根据在麦克风和扬声器之间定义的电信号路径中的电声信号与作为声学反馈从扬声器到麦克风回馈的电声信号的比较结果产生第一关联信号。当助听器安装在用户耳朵中时，这种方法精确描绘了气孔的声学特性。
在本文中，“一”解释为一个、一个或多个，也就是一个元件或多个元件。换句话说，例如发声部分可以产生一个或多个电声信号。
可选的或额外的，确定装置可以进一步包括相互连接放大器部分的输出和输入部分的输入的反馈单元，其适用于根据所述声学反馈路径的脉冲响应产生第二关联信号。该方法提供了非侵入式测量，因为其是助听器的用户听不见的，并因此在声学反馈路径响应中包含了气孔和潜在的泄漏。
根据本发明第一方面该系统可以包括与确定装置相连接的计算装置，其适用于根据第一和/或第二关联信号计算气孔的声学特性。计算装置可以结合在控制器部分和/或用于为用户安装助听器的安装设备中。
根据本发明第一方面该系统可以进一步包括相互连接安装设备与控制部分的收发器单元，其适用于传送第一和/或第二关联信号、计算得出的气孔声学特性、存储在助听器存储器中已记录的气孔数据，或者上述三者的任意组合。收发器装置确保非计算得出的数据和/或预估的气孔声学特性传递到安装设备并显示给分送者。安装设备可以包括警告装置，其适用于对第一和/或第二关联信号、计算得出的气孔声学特性与已记录的气孔数据进行比较，并适用于在气孔声学特性与已记录的气孔数据不匹配时提供报警信号。
上述目标、优点和特征，以及将从以下详细说明中变得明显的众多其他目标、优点和特征根据本发明的第二部分由用于测量助听器中气孔的声学特性的方法实现，该方法包括测量由所述助听器的扬声器提供的指示声压的第一电信号，测量由所述助听器的麦克风记录的指示所述声压的第二电信号，根据确定装置对所述第一和第二电信号所作的减法估计所述气孔的声学特性。
根据本发明第二方面该方法可以进一步包括由所述助听器的发声部分产生所述第一电信号。通过建立恒定的声音信号，可以实现声学特性的完美定义估计。
根据本发明第二方面该方法可以进一步包括通过所述助听器中的收发器单元传送所述气孔的声学特性、所述第一和第二电信号之间的所述减法、和/或已记录的气孔数据。
根据本发明第二方面该方法可以进一步包括关联所述预估声学特性与所述已记录的气孔数据，并当所述预估声学特性与已记录的气孔数据不相匹配时通过安装设备显示报警信号。
根据本发明第二方面该方法可以结合任何参考根据本发明的第一方面的系统描述的特征。
上述目标以及其他目标的特征和优点通过以下本发明优选实施例的说明性和非限定性的详细描述将更容易被理解，参考附图其中图1表示了戴有插入助听器的耳朵的横截面剖视图；图2表示了助听器系统的方框图；及图3表示了根据本发明第一实施例和第二实施例的助听器系统方框图。
具体实施例方式
在以下多个实施例的描述中，对附图进行了参考，其以说明的方式表示了本发明是如何实施的。在不背离本发明范围的情况下，使用其他实施例并做结构和功能的修改是可以理解的。
图1表示了整体以参考数字100指定的耳朵的横截面剖面图。耳朵100包括具有耳轮102、对耳轮和对耳屏104、外耳106的外部，具有耳道108和鼓膜110的中间部分。
深耳道式(CIC)助听器整体以参考数字112指定，如图1所示位于耳道108内。深耳道式(CIC)助听器112包括将环境声音转化为电信号的麦克风114，在图1中环境声音由以参考数字116指定的虚线箭头表示。电信号传送给信号处理单元118，其适用于根据特定的传递函数处理电信号。传递函数被准备为用户听力敏感图的函数。这样信号处理单元118可以通过放大特殊频段补偿用户的听力缺陷。被放大的电信号传送给放大扬声器120，在助听器行业内通常称为接收器或电话。扬声器120将放大的电信号转化为声压信号，声压信号通过剩余空间112传递到鼓膜110，剩余空间位于深耳道式(CIC)助听器112的扬声器末端和鼓膜110之间。
从扬声器120传递到剩余空间122的声压信号在剩余空间122中产生压力变化。这些压力的变化会对用户造成阻塞效应。为了补偿该效应，深耳道式(CIC)助听器112配有气孔124平衡剩余空间122和环境压力之间的压力。
气孔导致了从剩余空间122到周围环境的某些低频泄露。通常该低频泄露由提高信号处理单元118中的低频增益补偿。但是，由于气孔124建立了从鼓膜100反弹到扬声器120并通过气孔124到达麦克风的声学反馈路径128，所以在设计气孔124时要特别注意以在维持缓解堵塞的同时降低低频泄露。
减小通过气孔124的声学反馈影响的有效途径是引入自适应反馈消除。图2表示了助听器系统200的方框图，如耳背式(BTE)助听器、深耳道式(CIC)助听器或者耳内式(ITE)助听器。助听器系统200包括用于将环境声音信号转换为电信号的麦克风202，用于将已处理的电信号转化为剩余空间中的声音信号的扬声器204，相互连接麦克风202和扬声器204的信号处理单元206，其适用于根据用户的听力缺陷，也就是说根据用户的声压水平响应和频率响应，处理转化后的环境声音信号。
信号处理单元206包括差分输入部分208，滤波器部分210、放大器部分212和控制器部分214。差分输入部分在第一输入接收来自麦克风202的对应于环境声音信号的电信号，并在第二输入接收来自反馈单元216的输出的反馈电信号，该反馈单元具有连接到信号处理单元206的输出的输入。反馈单元216监控信号处理单元206的输出的频谱。要求监控是为了消除引起助听器变得不稳定的潜在正反馈。如果反馈单元216在频谱中识别到窄带尖峰，反馈单元向控制器部分214传送控制信号，控制器部分修改对接收电信号的信号处理以取消电信号中的反馈因素。例如，这可以根据本发明的优选实施例由控制部分214和反馈单元216按申请号为WO 03/034784和/或WO 01/06746的国际专利申请所述运行来完成，这些国际专利申请由相同的申请人提出，并结合在本说书中引用。
图3表示了根据本发明第一实施例的系统，整体由参考数字300指定。与图2中元件相似的元件以相同的参考数字表示。
系统300不同于参考图2描述的系统200在于信号处理单元302，信号处理单元302除了差分输入部分208、滤波器部分210、放大器部分212和控制器部分214，还包括用于产生有规律的正弦音的发声部分304。
在安装期间发声部分304产生将转发给扬声器204的一个或多个正弦电信号。扬声器204将电信号转化为声音信号，其沿声学回馈路径128穿过气孔124回到麦克风202，麦克风将回馈的声音信号转化回电信号，输入给信号处理单元302。发声部分304感应来自滤波器部分210的电信号输出，关联一个或多个正弦电信号与回馈的电信号，并向控制器部分214传送关联信号。控制器部分214根据关联信号决定在佩戴位置的气孔126的声学特性。在佩戴位置的声学特性转发给收发器单元306，其传送在佩戴位置的声学特性给分送者使用的外部安装设备308。收发器单元306可以通过有线连接310或无线连接312或其组合与安装设备308通信。
可知发声单元304可以插入从麦克风202到扬声器204的电信号路径中的任何位置。
在另一实施例中控制器部分214传送未经处理的关联信号给安装设备308，其根据该数据确定气孔126的声学特性。
在又一或另一本发明的实施例中，系统300利用反馈单元216如上所述，参考申请号为WO 03/034784或WO 01/06746的国际专利申请连续监控声学特性。在安装期间，反馈单元216测量声学反馈并传递该数据给信号处理单元302的控制器部分214，其通过收发器单元306开始向安装设备308传送数据。另一方法是反馈单元216直接与收发器单元306通信。
安装设备308接收来自收发器306的数据并开始模拟气孔126以确定由在实际安装环境(佩戴位置)的气孔126的物理尺寸决定的佩戴位置声学特性。
使用发声部分304的优点是其在整个宽频带提供了在运行环境(佩戴位置)的气孔216的声学特性的高精度预估。但是，该测量过程或方法产生可听见的声音。
使用反馈单元216的优点是其为确定在运行环境的气孔126的声学特性提供了非常快速和简单的手段。此外，该手段是助听器的用户听不见的。但是，该测量过程或方法在低频区域精度较低。
运行在安装设备308中的安装软件使用采集到的数据估计和存储气孔126相关的声学特性。这些数据随后使用在助听器设置的设定、安装控制和仿真图的计算中。
许多措施可能与分送者相关。首先，完成气孔126的声学特性的预估后，气孔126的声学特性提供给分送者并要求其确定这些特性。如果气孔126的声学特性不同于存储在助听器的存储器单元314中的气孔126的预期声学特性，将发出报警信号。其次，当反馈或气孔响应出现问题时，通知分送者该问题及可能采取的措施，如缩小气孔126的直径或改变气孔126的长度，或分送者手工减小助听器的增益。
如果分送者希望提高气孔126的预估声学特性的可信度，分送者可以多次插入耳塞式、深耳道式(CIC)或者耳内式(ITE)助听器。
权利要求
1.一种用于测量助听器中的气孔的声学特性的系统，包括将环境声压转换为电声信号的麦克风；连接到所述麦克风的信号处理单元，其适用于处理所述电声信号和产生已处理的电声信号；及用于将所述已处理的电声信号转化为已处理的声压的扬声器；且其中所述系统进一步包括确定装置，其适用于通过测量从所述扬声器到所述麦克风的声学反馈确定所述声学特性。
2.根据权利要求1所述系统，其中所述信号处理单元包括输入部分、滤波器部分、放大器部分和适用于控制所述滤波器部分和所述放大器部分对输入电信号的响应的控制器部分。
3.根据权利要求1或2所述系统，其中所述确定装置包括发声部分，其适用于在所述麦克风和所述扬声器之间定义的电信号路径中产生一个或多个电声信号，适用于采集从所述扬声器到所述麦克风回馈的所述一个或多个电声信号作为声学反馈，并适用于根据在所述麦克风和所述扬声器之间定义的电信号路径中的所述一个或多个电声信号与作为声学反馈从所述扬声器到所述麦克风回馈的所述一个或多个电声信号的比较结果产生第一关联信号。
4.根据权利要求1到3中任意一项权利要求所述系统，所述确定装置进一步包括相互连接所述放大器部分的输出与输入部分的输入的反馈单元，其适用于根据所述声学反馈路径的脉冲响应产生第二关联信号。
5.根据权利要求1到4中任意一项权利要求所述系统，进一步包括连接所述确定装置的计算装置，其适用于根据所述第一和/或第二关联信号计算所述气孔的声学特性。
6.根据权利要求5所述系统，其中所述计算装置结合在所述控制器部分和/或用于为用户安装所述助听器的安装设备中。
7.根据权利要求1到6中任意一项权利要求所述系统，进一步包括相互连接安装设备与所述控制器部分的收发器单元，其可适用于传送所述第一和/或第二关联信号、所述气孔的声学特性、以及储存在连接到所述控制器部分的存储器中的已记录的气孔数据。
8.根据权利要求7所述系统，其中所述安装设备包括警告装置，其适用于比较所述第一和/或第二关联信号及所述气孔声学特性与所述已记录的气孔数据，并适用于当所述气孔的声学特性与所述已记录的气孔数据不匹配时提供报警信号。
9.一种用于测量助听器中气孔的声学特性的方法，包括测量由所述助听器的扬声器提供的指示声压的第一电信号，测量由所述助听器的麦克风记录的指示所述声压的第二电信号，根据确定装置进行的所述第一和第二电信号的减法估计所述气孔的声学特性。
10.根据权利要求9所述方法，进一步包括通过所述助听器的发声部分产生所述第一电信号。
11.根据权利要求9到10中任意一项权利要求所述方法，进一步包括依靠所述助听器中的收发器单元传递所述气孔的声学特性、所述第一和第二电信号之间的减法和/或已记录的气孔数据。
12.根据权利要求9到11中任意一项权利要求所述方法，进一步包括关联所述预估的声学特性与所述已记录的气孔数据，并当所述预估的声学特性与所述已记录的气孔数据不匹配时通过安装设备显示报警信号。
全文摘要
本发明涉及用于测量助听器中气孔(126)的声学特性的系统(300)。该系统(300)包括将环境声压转换为电声信号的麦克风(202)，连接到麦克风(202)并产生已处理的电声信号的信号处理单元(302)，将已处理的电声信号转化为已处理的声压的扬声器(204)。此外，该系统包括确定装置，其适用于通过测量从扬声器(204)到麦克风(202)的声学反馈确定声学特性。
文档编号H04R29/00GK1842224SQ20061006640
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月28日 优先权日2005年3月29日
发明者拉尔斯·布拉姆斯莱乌 申请人:奥迪康有限公司