AT500645B1

AT500645B1 - Hörprothese, bilaterales hörprothesengerät und arbeitsverfahren hierfür

Info

Publication number: AT500645B1
Application number: AT0033004A
Authority: AT
Original assignee: Univ Melbourne
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2008-12-15
Also published as: US7231257B2; US20050107843A1; CN1531371A; AU2003901025A0; AU2004200790A1; AU2004200790B2; CN100469158C; AT500645A1

Description

2 AT 500 645 B1

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörprothese zur gezielten Stimulierung von Elektroden in einer Hörprothesen-Elektrodenreihe mit einem Wandler zum Umwandeln eines komplexen akustischen Klanges in ein elektrisches Signal und einer Signalverarbeitungseinrichtung, die auf ein elektrisches Signal anspricht und ein zeitliches Muster von Stimulationsimpulsen für ausgewählte Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe erzeugt, wobei die Stimulationsimpulse jeder Elektrode in einem Elektrodenstimulierungsausmaß zugeführt werden, ein bilaterales Hörprothesengerät auf Basis von zwei Hörprothesen, sowie ein Arbeitsverfahren der Hörprothese und des Hörprothesengerätes. Hörschneckenimplantate sind gegenwärtig die klinische Einrichtung der Wahl für Personen, die beträchtliche Hörverluste haben. Derartige Implantate bestehen typischerweise aus einer inneren und einer äußeren Komponente. Die innere Komponente besteht aus einer Reihe von Elektroden, die in die Hörschnecke implantiert sind und in einer zugehörigen Elektronik, um Stromstimulation an die verbliebenen Hörnervenzellen abzugeben. Die äußere Vorrichtung ist ein Schallprozessor, der die einlangenden akustischen Signale in geeignete elektrische Stimulationsimpulse für die Aufbringung auf die Elektrodenreihe umwandelt.

Die Schneckenimplantatstechnologie ist zu einer Stufe fortgeschritten, dass der durchschnittliche Benutzer erwarten kann, in ruhigen Umgebungen ohne Hilfe des Lippenlesens Konversationsgespräche verstehen zu können. Schneckenimplantate geben jedoch kein zufriedenstellendes Hörerlebnis, wenn einem Gespräch bei Vorhandensein anderer Geräusche zugehört wird und wenn musikalischen Klängen und insbesondere wenn einer Melodie zugehört wird. Es gibt zwei prinzipielle Gründe dafür: Erstens wird die Tonhöhe komplexer Klänge, die sich im allgemeinen auf die Grundfrequenz bezieht, mäßig durch derzeitige Sprachverarbeitungsschemata übertragen und zweitens geht die feine zeitliche und spektrale Information, die normalerweise hörende Personen verwenden, um einen komplexen Klang von Lärm oder anderen komplexen Geräuschen zu unterscheiden, bei der Implantatverarbeitung verloren oder wird dadurch verringert.

Feine, zeitliche Information in akustischen Klängen wird durch relativ rasche Amplitudenschwankungen in der Wellenform des Signales dargestellt. Für periodische (oder harmonische) komplexe Signale wie Reden oder musikalische Klänge wird die Grundfrequenz (F0) mit der Periode der Schwankung in Bezug gebracht und führt zur Wahrnehmung musikalischer Tonhöhe oder Tonhöhe in einer Stimme. Die Grundfrequenz dieser Klänge liegt im allgemeinen zwischen 50 Hz und wenigstens mehreren 100 Hz. Feinere zeitliche Information ist durch die Frequenzen der harmonischen Komponenten derartiger Klänge gegeben, die auf Vielfachen der Grundfrequenz liegen.

Die Signalverarbeitung, die in derzeitigen Schneckenimplantatschallprozessoren angewandt wird, gestattet die benötigte feine spektrale oder zeitliche Frequenzwahrnehmung nicht. In der spektralen Dimension werden üblicherweise bis zu etwa 20 feste, schmale Bandfilter tonoto-pisch zu den Elektrodenlagen in der Schnecke übertragen. Die Anordnung gestattet es dem Implantatträger nicht, harmonische Komponenten komplexer Klänge herauszulösen und somit die Grundfrequenz über Spektralmusterverfahren zu erfassen. Im zeitlichen Bereich wird der Ausgang der Filter Amplitudenmodulationen im Grundfrequenzausmaß ausweisen, vorausgesetzt, dass die Filter breit genug sind, um mehr als eine Oberschwingung zu umfassen und vorausgesetzt, dass die Glättungsfunktionen am Ausgang der Filter diese Modulation nicht dämpfen. In der Theorie könnten diese Modulationen eine Grundfrequenztonhöhenerfassung schaffen, vorausgesetzt, dass das Ausmaß der Anregung hoch genug ist, um dieses Modulationsmuster richtig zu erkennen. Kürzliche Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Benutzer einer der üblichsten Verarbeitungsstrategien bei Hörschneckenimplantaten, nämlich die Spektralpeak- oder SPEAK-Strategie die Tonhöhe einiger komplexer Klänge nicht unterscheiden können. Die Untersuchung des Prozessorausganges zeigte Amplitudenmodulationen für niedrige Grundfrequenzen, die 3 AT 500 645 B1

Modulationen an verschiedenen Elektroden scheinen jedoch willkürliche Phasenbeziehungen zu haben. Es hat sich auch gezeigt, dass Phasenverschiebungen an nahen Elektroden, die Fähigkeit des Implantatträgers die Modulationsfrequenz zu erfassen behindert oder die Erfassung einer Tonhöhe hervorruft, die nicht mit der Grundfrequenz in Zusammenhang steht.

Die WO 91/05523 (Jacobs) stellt ein Schneckenimplantat zur Verfügung, das die Notwendigkeit vermeidet, ein externes Mikrophon für den Empfang eines Schallsignals vorzusehen. Anstelle des Mikrophons wird die Verwendung einer Vielzahl von implantierten, elektronisch unabhängigen Wandlern 14 vorgeschlagen, die die mechanische Bewegung der Basilarmembran des Prothesenträgers an einer bestimmten Stelle in ein elektrisches Signal für die Aufbringung auf eine entsprechende Elektrode umwandelt.

Die Wandlerelemente sind verwendbar, um entlang der Länge der Schnecke, angrenzend zur Basilarmembran angeordnet zu werden. Jedes Wandlerelement spricht auf Vibrationen in der Basilarmembran an der entsprechenden Stelle des jeweiligen Wandlerelementes an. Nach Erkennen der Vibration an der speziellen Stelle auf der Basilarmembran führt der Wandler eine vorbestimmte Modulation durch und erzeugt, falls gewünscht, ein Signal, um den entsprechenden Nerv über eine Elektrode zu stimulieren. Die Modulation wird durch die Stelle des Wandlerelementes entlang der Basilarmembran sowie die gewünschte Frequenzantwort und die individuellen Benutzererfordernisse bestimmt. D.h. durch Steuerung des Wandlerelementes kann die Schneckenimplantathörprothese abgestimmt werden um eine ideale Antwort für den Benutzer zu geben.

Frequenzanhängiges Verarbeiten der empfangenen Schallsignale sind bei dieser Hörprothese auf die Verwendung von schmalen Bandfiltern eingeschränkt um die Wandlerausgänge auf spezielle Frequenzbänder abhängig von der Stelle des Wandlers zu beschränken. Wie beschrieben, wird eine Verstärkung der Antwort des Patienten auf Geräusche in einem bestimmten Frequenzbereich nicht durch die Prothese ausgeführt, sondern dies geschieht unter Verwendung einer externen Hörhilfe in Verbindung mit der Vorrichtung.

Es wäre daher wünschenswert eine Klangverarbeitungsstrategie für Hörschneckenimplantate zu schaffen, die die Wahrnehmung der Grundfrequenz für Gesprächs- und musikalische Anregungen verbessert.

Es wäre auch erwünscht eine Klangverarbeitungsstrategie für Hörschneckenimplantate zu schaffen, damit ein Implantatträger die wichtigen Komponenten eines komplexen Klanges wie einen Selbstlautklang oder eine Musiknote bei Wahrnehmung einordnen kann.

Es wäre auch erwünscht eine Klangverarbeitungsstrategie für Hörschneckenimplantate zu schaffen, die einem Implantatträger erlaubt, zwei oder mehrere gleichzeitige, komplexe Klänge, wie zwei Sprecher, besser bei der Wahrnehmung zu unterscheiden.

Es wäre wünschenswert eine Klangverarbeitungsstrategie für Hörschneckenimplantate zu schaffen, die eine oder mehrere Nachteile des Standes der Technik verbessert oder beseitigt.

Unter Berücksichtigung dieses ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Hörprothese, um gezielt Elektroden innerhalb einer Hörprothesenelektrodenreihe zu stimulieren, umfassend: > einen Wandler zum Umwandeln eines komplexen akustischen Klanges in ein elektrisches Signal, > eine Signalverarbeitungseinrichtung, die auf ein elektrisches Signal reagiert und ein zeitliches Muster von Stimulationsimpulsen für ausgewählte Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe erzeugt, wobei die Stimulationsimpulse jeder Elektrode in einem Elektrodenstimulationsausmaß zugeführt werden, wobei erfindungsgemäß 4 AT 500 645 B1 > eine Merkmalsextraktionseinrichtung zum Erhalt einer Abschätzung wenigstens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals und > eine Einstellungseinrichtung der Stimulationsimpulse in Abhängigkeit der abgeschätzten Grundfrequenz vorhanden sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Merkmalsextraktionseinrichtung eine Vielzahl von Grundfrequenzschablonen, die das elektrische Signal in eine Vielzahl verschiedener Frequenzkomponenten auftrennen, wobei jede Schablone einen ersten Schablonenfilter aufweist, der auf eine erste Frequenz gerichtet ist und einen oder mehrere weitere Schablonenfilter, die auf Oberschwingungen dieser ersten Frequenz gerichtet sind, dabei > vergleicht die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Ausgangssignale von den Schablonenfiltern in jeder Schablone zur Bestimmung einer passenden Schablone durch die maximale Energie verglichen mit den übrigen Schablonen geht, wobei die erste Frequenz der passenden Schablone von der Stimulationsimpulseinstelleinrichtung als abgeschätzte Grundfrequenz verwendet wird.

Die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung kann wahlweise Stimulationsimpulse während eines elektrischen Stimulationszeitraumes erzeugen, wobei die Impulseinstelleinrichtung bewirkt, dass die abgeschätzte Grundfrequenz in den elektrischen Stimulationszeitraum unter Verwendung einer besonderen Umwandlungsfunktion umgewandelt wird.

Bei einer Ausführungsform kann die besondere Umwandlungsfunktion eine erste Funktion ausführen, um das längste Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, in dem zeitlichen Muster während des elektrischen Stimulationszeitraumes in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz einzustellen.

Zusätzlich oder alternativ kann die besondere Umwandlungsfunktion eine zweite Funktion zum Einstellen des elektrischen Stimulationszeitraumes gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz ausführen.

Die besondere Umwandlungsfunktion kann zwischen Ausführen der ersten und der zweiten Funktion wechseln.

Die besondere Umwandlungsfunktion kann vorzugsweise die zweite Funktion ausführen, wenn die im zeitlichen Muster zu stimulierenden Elektroden einander körperlich nahe sind.

Bei Vorhandensein von zwei oder mehreren komplexen akustischen Klängen kann die Merkmalsextraktionseinrichtung einer Abschätzung von vielfältigen Grundfrequenzen des elektrischen Signals ableiten und die besondere Umwandlungsfunktion kann die vielfältigen Grundfrequenzen in eine entsprechende Anzahl von überlappenden, elektrischen Stimulationszeiträumen umwandeln.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Amplitude der Stimulationsimpulse an allen oder einer Untergruppe der aktivierten Elektroden um ein Modulationsausmaß modulieren, das durch die abgeschätzte Grundfrequenz gegeben ist.

Die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung kann ferner bewirken, dass die Ausgangssignale aus den Schablonenfiltern der passenden Schablone verarbeitet werden, um eine Abschätzung eines oder mehrerer Formanten des elektrischen Signals zu bestimmen.

Die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung kann die Amplitude der Stimulationsimpulse, die einer oder mehreren Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die dem oder den abgeschätzten einen oder mehreren Formanten entsprechen, modulieren. 5 AT 500 645 B1

Wenn die Merkmalsextraktionseinrichtung aus dem elektrischen Signal einer Abschätzung von vielfältigen Grundfrequenzen ableitet, die jeweils einem anderen komplexen, akustischen Klang entsprechen, kann die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Amplitudenmodulation, die auf die Stimulationsimpulse für jeden unterschiedlichen, komplexen akustischen Klang aufgebracht wird, zeitlich trennen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung bewirken, dass eine zeitliche Verschiebung der Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die der abgeschätzten Grundfrequenz oder den Formanten des elektrischen Signals entsprechen, gegenüber den den anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführten Stimulationsimpulse stattfindet.

Die Stimulationsimpulse können gleichzeitig jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den Oberschwingungskomponenten des komplexen Klanges oder den Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen.

Alternativ können die Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den Oberschwingungskomponenten des komplexen Klanges oder den Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen zeitlich von den Stimulationsimpulsen getrennt werden, die den anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden.

Ein anderer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung eines bilateralen Hörprothesengerätes mit zwei Hörprothesen, wie oben beschrieben.

Die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung einer ersten Hörprothese kann zur Bestimmung einer passenden Schablone dienen, die maximale Energie durchtreten lässt, verglichen mit den übrigen Schablonen der ersten Hörprothese, wobei die erste Hörprothese weiters bewirkt, dass die von der entsprechenden Schablone der zweiten Hörprothese durchgelassene Energie bestimmt wird, und falls diese geringer ist als die Energie, die durch die passende Schablone der ersten Hörprothese durchgelassen wird, werden die Stimulationsimpulse der ersten Hörprothese in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz eingestellt.

Bei Vorhandensein zweier komplexer akustischer Klänge kann die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese, die passenden Schablonen bestimmen, die Energiemaxima verglichen mit den übrigen Schablonen in der ersten Hörprothese durchlassen, wobei die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese, die Stimulationsimpulse der ersten Hörprothese in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechen dem ersten Energiemaximum einstellt und die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der zweiten Hörprothese, die Stimulationsimpulse der zweiten Hörprothese in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechend dem zweiten Energiemaximum einstellt.

Die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese kann bewirken, dass Stimulationsimpulse einer oder mehreren Elektroden in der ersten Hörprothese zugeführt werden, die einem oder mehreren Formanten des komplexen akustischen Klanges entsprechen, und die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der zweiten Hörprothese kann bewirken, dass Stimulationsimpulse, die mit den Stimulationsimpulsen, die durch die erste Hörprothese aufgebracht werden, nicht übereinstimmen, einer oder mehreren Elektroden der zweiten Hörprothese zugeführt werden, die dem oder mehreren Formanten entsprechen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung eines Arbeitsverfahrens einer Hörprothese zur wahlweisen Stimulierung von Elektroden innerhalb einer Hörprothesenelektrodenreihe, wobei das Verfahren umfasst: > Umwandlung eines komplexen akustischen Klanges in ein elektrisches Signal > in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal, Erzeugung eines zeitlichen Musters von 6 AT 500 645 B1

Stimulationsimpulsen an ausgewählten Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe, wobei die Stimulationsimpulse jeder Elektrode in einem Elektrodenstimulationsausmaß zugeführt werden, > Ableitung einer Abschätzung wenigstens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals, und > Einstellung der Stimulationsimpulse gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz.

Die folgende Beschreibung bezieht sich detaillierter auf die verschiedenen Merkmale der Erfindung. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern wird in der Beschreibung auf die angeschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, wo die Hörprothese und ihr Arbeitsverfahren in einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel dargelegt sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf das in den Zeichnungen gezeigte, bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.

In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein schematisches Diagramm und zeigt verschiedene Komponenten des Klangprozessors einer Ausführungsform einer Hörprothese gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Passbänder der ersten vier Schablonenfilter in jeder von drei Grundfrequenzschablonen, die Teil des Klangprozessors der Fig. 1 sind und ein Oberschwingungseingangsspektrum, das unter Verwendung dieser Schablonen zu bearbeiten ist.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung eines Zeitmusters von elektrischen Stimulationsimpulsen, die einer Elektrodenreihe in einer Hörprothese zugeführt werden.

Fig. 4 ist ein Flussdiagramm und zeigt schematisch die Reihen von funktionalen Vorgängen, die von dem Klangprozessor der Fig. 1 ausgeführt werden und

Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm eines Teiles eines bilateralen Hörprothesengerätes, das zwei Klangprozessoren enthält.

Bestehende Hörprothesen besitzen ein Mikrophon, das Klänge in elektrische Signale umwandelt und einen Klangprozessor, der auf das elektrische Signal vom Mikrophon anspricht und selektiv Stimulationsimpulse für das Aufbringen auf Elektroden innerhalb einer Elektrodenreihe erzeugt. In Multikanalhörschneckenimplantaten ist die Elektrodenreihe in der Hörschnecke angeordnet, sodass verschiedene Hörnervenfasern an verschiedenen Orten der Hörschnecke stimuliert werden können. Typischerweise enthält die Elektrodenreihe 22 Elektroden. Verschiedene Elektroden der Elektrodenreihe werden durch die Impulse vom Klangprozessor je nach der Frequenz des elektrischen Signals, das vom Mikrophon empfangen wird, stimuliert. Die Elektroden nahe der Basis der Hörschnecke werden von elektrischen Impulsen stimuliert, die von hochfrequenter, akustischer Information herrühren, wohingegen Elektroden, nahe des Scheitels von elektrischen Impulsen stimuliert werden, die von akustischen Informationen mit niederer Frequenz herrühren. Der Klangprozessor bricht das Eingangssignal in verschiedene Frequenzbänder auf und bringt selektiv Stimulationsimpulse auf verschiedene Elektroden in der Elektrodenreihe je nach dem Signal in jedem der Frequenzbänder auf. Typischerweise werden das Mikrophon und der Klang Prozessor vom Patienten getragen und Stimulationsimpulse vom Klangprozessor werden von einen Übertrager-Empfänger-Paar an die Elektrodenreihe übertragen.

Fig. 1 zeigt eine detailliertere Ansicht der verschiedenen Komponenten eines Klangprozessors. Der Klangprozessor 10 setzt bei dieser Ausführungsform eine Continous Interleaved Sampling (CIS) Klangbearbeitungsstrategie ein. Das elektrische Signal vom Mikrophon 2 wird zuerst vorverstärkt und wird dann durch eine Reihe 11 von fixen, überlappenden Bandpassfiltern geführt. In diesem Beispiel sind 22 Bandpassfilter (BFP1, BFP2,.... BFP22) entsprechend den 22 Elektroden in der Elektrodenreihe 4 vorgesehen. Die Hüllkurven der gefilterten Wellenformen werden dann durch eine Reihe 12 von Vollwellengleichrichtern und Tiefpassfiltern extrahiert. 7 AT 500 645 B1

Die Hüllkurvenaustritte werden dann komprimiert und von einem Impulsgenerator 13 verwendet, um biphasische Impulse zu modellieren, die den Elektroden (E1-1, E1-2,... E1-22) in der Elektrodenreihe 4 zugeführt zu werden. Um Kanalwechselwirkung zu vermeiden, werden Serien der biphasischen Impulse in einer nicht überlappenden oder nicht gleichzeitigen Weise den Elektro-5 den zugeführt, d.h. in einer derartigen Weise, dass nur eine Elektrode zu einem Zeitpunkt angeregt wird. Die Amplitude der Impulse ist mit der Amplitude der Umhüllenden, die durch Hüllkurvendetektoren festgestellt werden, verbunden. Während die in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete Klangverarbeitungsstra-io tegie mit dem CIS-approach übereinstimmt, kann erkannt werden, dass andere Strategien, die das Durchleiten elektrischer Signale durch eine Reihe fester, überlappender Bandpassfilter aufweisen, deren Ausgänge die Amplitude der auf die entsprechende Elektrode aufgebrachten Impulse bestimmt, ebenfalls eingesetzt werden können. Beispiele derartiger Strategien umfassen 15 > die Advanced Combination Encoders (ACE)-Strategie und > die Spectral Peak (SPEAK)-Strategie.

Alternativ kann die Amplitude der Stimulationsimpulse, die jeder Elektrode zugeführt werden, 20 aus einem akustischen Lautstärkemodell zusammen mit einem elektrischen Lautstärkemodell wie in der Specific-Loudness (SpeL)-Strategie bestimmt werden.

Der Klangprozessor 10 besitzt weiters eine Reihe 14 von Grundfrequenzschablonen, um eine Abschätzung von wenigstens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals vom Mikrophon 2 25 zu erhalten. Die Reihe 14 von Grundfrequenzschablonen trennt das elektrischen Signal vom Mikrophon 2 in verschiedene Frequenzkomponenten. Jede Grundfrequenzschablone besitzt einen ersten Schablonenfilter, der auf eine erste Frequenz innerhalb der Frequenzkomponenten gerichtet ist und einen oder mehrere weitere Schablonenfilter, die auf Oberschwingungen, der ersten Frequenz gerichtet sind. Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel besitzt die Grundfrequenz-30 Schablone F0t einen ersten Schablonenfilter, der in der Praxis auf eine Grundfrequenz FCh und drei Schablonenfilter, die auf Oberschwingungen dieser Frequenz, nämlich 2Ρ01( 3FÜ! und 4Ρ0ί gerichtet sind. In der Praxis kann eine Grundfrequenzschablöne jegliche Anzahl von Filtern aufweisen und kann typischerweise 10 Filter aufweisen. 35 Ebenso können die in Fig. 1 gezeigten Grundfrequenzschablonen FO2, F03, ........F012 jeweils einen ersten Schablonenfilter besitzen, der auf eine Grundfrequenz gerichtet ist und eine Reihe von Filtern, die jeweils auf Oberschwingungen dieser Frequenz gerichtet sind.

Der Frequenzabstand zwischen der Grundfrequenz, auf die der erste Schablonenfilter in jeder 40 Schablone gerichtet ist, hängt von der Fähigkeit des Hörschneckenimplantatträgers zur Unterscheidung von Klängen ab. Typischerweise können die Werte der Grundfrequenzen, die von den Schablonen festgestellt werden von der üblichen Musiktonleiter abgeleitet werden. In einer Ausführungsform können die Grundfrequenzen voneinander durch einen Halbton getrennt sein. 45 Jede Grundfrequenzschablone definiert eine geordnete Liste von Frequenzen. Jede Schablone spezifiziert die untere oder obere Grenze einer unterschiedlichen Grundfrequenz und seiner zugeordneten Oberschwingungen, die möglicherweise im vom Mikrophon 2 festgestellten Signal vorhanden sind. Die obere und untere Grenze können durch einen halben Halbton auf jeder Seite der Mittelfrequenz für jede Oberschwingung beabstandet sein. Z.B. definiert die Grundfre-50 quenzschablone für die Note "A" die obere und untere Grenze des ersten Schablonenfilters bei 213.7 Hz und 226,4 Hz (220 Hz +/- 0,5 Halbton) und die oberen und unteren Grenzen der folgenden Schablonenfilter bei 427,5 Hz und 452,9 Hz, 641,2 Hz und 679,3 Hz, 854,9 Hz und 905.8 Hz, usw. 55 Die Ausgangssignale von den Schablonenfiltern innerhalb jedes Grundfrequenzschablonenfil- 8 AT 500 645 B1 ters werden einer Stimulationsimpulseinstelleinrichtung 15 zugeführt.

Fig. 2 zeigt die Passbänder 20, 21 und 22 der ersten vier Schablonenfilter in jeder der ersten drei Grundfrequenzschablonen FO-,, F02 und F03 gemäß Fig. 1. Eingangssignalenergie, die z.B. von den Schablonenfiltern in der Schablone F0·! durchgelassen wird, wird eingeschätzt von einem harmonischen Signal mit einer Grundfrequenz ungefähr gleich FOt herzurühren, wohingegen die Eingangsenergie, die nicht von den Filtern in dieser Schablone durchgelassen wird, eingeschätzt wird, vom Lärm herzurühren.

Ein Beispiel eines harmonischen Eingangsspektrums 23 eines Signals vom Mikrophon, das von einem Satz Schablonen mit Schablonenfiltern mit Passbändern, gezeigt in Fig. 2, bearbeitet ist, ist ebenfalls dargestellt. Das Eingangsspektrum hat eine Grundfrequenz von F0X. Die tiefsten vier Harmonischen von F0X sind gezeigt, beginnend bei F0X. Obwohl die Stärken der harmonischen Komponenten variieren, kann man aus dieser Figur sehen, dass die größte Menge an Energie in diesem Spektrum von der Schablone durchgelassen wird, deren Filter auf F02 und seinen Oberschwingungskomponenten gerichtet sind, wenn man mit der Energiemenge vergleicht, die von den anderen Schablonen durchgelassen wird. Infolgedessen kann die Grundfrequenz F02 als Abschätzung des Wertes der Grundfrequenz F0X angenommen werden.

Die Impulseinstelleinrichtung 15 vergleicht die Signale von den Filtern in jeder der Schablonen der Reihe 14, um die Schablone zu bestimmen, bei der die maximale Energie verglichen zu den anderen Schablonen durchgelassen wird. Die erste Frequenz auf die der erste Filter in diesem Schablonenfilter gerichtet ist, wird als eine Abschätzung der Grundfrequenz des Signals vom Mikrophon 2 angenommen.

Weiters können die Ausgangssignale der Filter in der Schablone, die die Maximalenergie durchlässt, von der Impulseinstelleinrichtung 15 bearbeitet werden, um örtliche spektrale Peaks zu extrahieren. Tatsächlich ordnen die Filter das komplexe harmonische Signal ein, das vom Mikrophon 2 festgestellt worden ist, und eine weitere Bearbeitung dieses eingeordneten Signals kann eine Abschätzung der Formantfrequenzen im Falle einer stimmhaften Sprache oder einer ähnlichen Art von Klang bringen.

Um die Schablone(n), die die maximale Energie, verglichen mit den anderen Schablonen, durchlässt(durchlassen), besser zu bestimmen, kann eine Gewichtungsfunktion durch die Impulseinstelleinrichtung 15 auf die Austritte aller Filter in den Schablonen aufgebracht werden. So kann z.B. eine Gewichtung aufgebracht werden, um den Wert der Ausgangsignalstärke jener Schablonen zu erhöhen, die auf eine Grundfrequenz im Mittelbereich des menschlichen Hörens gerichtet sind. Für jede Schablone werden die Austritte der Filter verstärkt, oder gedämpft gemäß Ihren Zielfrequenzen. Der Bereich der Zielfrequenzen, über die eine geeignete Erwartungsfunktion aufgebracht ist, kann typischerweise zwischen 500 bis 1500 Hz liegen.

Es soll verstanden werden, dass bei anderen Ausführungsformen der Erfindung andere Techniken verwendet werden können, um eine Echtzeitabschätzung der Grundfrequenz eines komplexen harmonischen Signals das mit dem Mikrophon 2 festgestellt wurde, zu erhalten. Die Wahl einer FO-Analyse Technik kann mit Hinblick auf die Art des Eingangssignals, den akustischen Bedingungen, in denen das System verwendet wird, und den Analyseausgangsfehlern, die annehmbar sind, und jenen die dies nicht sind, durchgeführt werden. Die Techniken umfassen Zeit-Domain-Techniken, Frequenz-Domain-Techniken, Hybrid-Zeit- und -Frequenz-Domain-Techniken und direkte Messung der Larynxaktivität.

Die Zeit-Domain-FO-Abschätzungstechniken nutzen die Tatsache, dass die Wellenform eines periodischen Klangs sich wiederholt und sie stellen Merkmale fest, die einmal pro Zyklus während Stimmklängen auftreten, wie der positive (oder negative) Hauptpeak, positive - (oder negative) Null-Durchgänge, Neigungsänderungen im Zusammenhang mit Hauptpeaks oder jegliches sofort feststellbares Merkmal an der Wellenform, das als einmal pro Zyklus auftretend identifi- 9 AT 500 645 B1 ziert werden kann.

Die Frequenz-Domain-FO-Abschätzungstechniken benutzen die Tatsache, dass das Frequenzspektrum eines periodischen Signals eine Reihe von regulär getrennten Peaks oder Harmoni-5 sehe hat und ein nicht-periodisches Signal hat ein kontinuierliches Spektrum ohne regelmäßig getrennte Peaks. Die FO-Abschätzung basiert typischerweise auf dem Auffinden und Verfolgen entweder (a) der FO-Komponente (erste Harmonische) selbst oder (b) der Frequenzdifferenz zwischen zwei beliebigen benachbarten Harmonischen, was gleich F0 ist; oder (c) der F0 die am besten zu allen vorhandenen Harmonischen passt. 10

Hybrid-Techniken benutzen eine Kombination von Zeit und Frequenz-Domain Merkmalen, sodass einige Vorteile eines Domains einige Nachteile des anderen Domains überwinden kann. Direktmessung der Larynxaktivität kann auf der Verwendung eines Kehlkopfmikrophons oder eines elektrischen Impedanzmessungssystems beruhen, wie des Elektro-Laryngographen oder 15 des Elektro-Glottographen.

Ein Vorteil der Technik zur Identifikation der Grundfrequenz des elektrischen Signals, wie es in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist, liegt darin, wie oben erwähnt, dass es auch die Frequenzkomponenten des komplexen harmonischen Signals identifiziert. 20

Ein weiterer Vorteil dieser Technik liegt darin, dass sie die Identifikation zweier gleichlaufender komplexer Klänge ermöglicht. In diesem Falle werden Maxima an den Austritten zweier Grundfrequenzschablonen innerhalb der Reihe 14 vorliegen, wobei jedes Maximum einer Abschätzung einer getrennten Grundfrequenz entspricht. 25

Weiters spezifizieren die Austritte der Filter in diesen beiden Schablonen, welche spektralen Komponenten zu jeder Grundfrequenz gehören.

Ein dritter Vorteil liegt darin, dass das Signal-Untergrundverhältnis abgeschätzt werden kann 30 durch Vergleich der Gesamtleistung am Austritt der passenden Grundfrequenzschablone mit der Gesamtleistung jener Komponenten des Signals, die mit keinem der Filter in der passenden Grundfrequenzschablone übereinstimmen. Eine derartige Signal-Untergrundverhältnisabschätzung ist ein Anzeichen für die Verlässlichkeit des/der abgeschätzten Grundfrequenzwerte(s). 35 Zu diesem Zwecke stellt die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung 15 zusätzlich das Niveau des ganzen Gesamtsignals fest, das vom Mikrophon 2 aufgenommen wird, ohne erst durch die Reihe 14 der Schablonen gefiltert werden. Das ganze Gesamtsignal ist eine Kombination der komplexen harmonischen Signale (falls welche vorhanden sind) und dem Lärm, der durch das Mikrophon 2 festgestellt worden ist. Die Stärke des ganzen Gesamtsignals kann durch die 40 Impulseinstelleinrichtung 15 mit der Signalstärke an den Ausgängen der passenden Grundfrequenzschablonen verglichen werden, um entweder ein Verhältnis zwischen komplexem harmonischen Signal und Lärm oder ein Verhältnis zwischen komplexem harmonischen Signal und Gesamtsignal zu bestimmen. Wenn ein oder beide dieser Verhältnisse unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegen, braucht keine Impulseinstellung aufgebracht werden. 45

Alternativ braucht keine Impulseinstellung aufgebracht werden, wenn die Impulseinstelleinrichtung 15 feststellt, dass die Gesamtsignalstärke unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt und dass die Abschätzung der Grundfrequenz des komplexen harmonischen Signals wahrscheinlich unzuverlässig ist. 50

Wenn keiner der Ausgänge der Schablonen von der Impulseinstelleinrichtung 15 bestimmt wird, eine Energie zu haben, die größer ist als jegliche der anderen (d.h. ein Signal mit hohem Niveau bei allen Schablonen festgestellt wird) braucht auch keine Impulseinstellung angewandt werden. 55 1 0 AT 500 645 B1

Anstelle einfach keine Impulseinstellung bei den oben erwähnten Szenarien anzuwenden, kann die Impulseinstelleinrichtung 15 auch das Stimulationsausmaß der Impulse über den Impulsgenerator 13 entweder auf ein hohes festes Ausmaß an Stimulation oder ein willkürliches Stimulationsausmaß einstellen.

Die Abschätzungen der Grundfrequenz (oder Grundfrequenzen) können von der Impulseinstelleinrichtung 15 zur Änderung des „üblichen“ Ausganges des Impulsgenerators 13 auf verschiedene Weise verwendet werden. Jede dieser Einstellungen gestattet die Wahrnehmungsgruppierung der Hauptkomponenten des komplexen Klanges durch den Hörschneckenimplantatträger und erlaubt dem Implantatträger auch eine bessere Wahrnehmung der Grundfrequenztonhöhe.

In einer ersten Technik liefert die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung Information von der geschätzten Grundfrequenz zum zeitlichen Muster der Impulse, die durch den Impulsgenerator 13 erzeugt werden. Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines solchen zeitlichen Musters von Impulsen, die den Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe des Hörschneckenimplantats zugeführt werden. Bei diesem Beispiel werden Impulse an die Elektroden in nicht überlappender Art abgegeben, sodass nur eine Elektrode zu einem Zeitpunkt angeregt wird. Jede Elektrode wird in einem Elektrodenstimulationszeitraum 30 angeregt, der durch den Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, die der gleichen Elektrode zugeführt werden, bestimmt wird. Das zeitliche Muster der Impulse gemäß Fig. 3 wird zu ausgewählten Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe des Hörschneckenimplantats in einem elektrischen Stimulationszeitraum oder Steuerzeitraum, der mit 31 bezeichnet ist, zugeführt. Das längste Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen im in Fig. 3 gezeigten zeitlichen Muster ist mit 32 bezeichnet.

In der einfachsten Form kann die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung das Elektrodenstimulationsausmaß mit der geschätzten Grundfrequenz gleichsetzen. Die psycho-physikalische Untersuchung hat gezeigt, dass bei Aufbringung zahlreicher Impulse auf eine Elektrode im Elektrodenstimulationszeitraum, die wahrgenommene Tonhöhe mit dem längsten Intervall in dem Muster zusammenhängt anstelle mit dem Stimulationszeitraum. Weiters hat sich gezeigt, dass die Stimulation benachbarter Elektroden in der Wahrnehmung unter Bildung einer Gesamttonhöhenwahrnehmung verschmilzt. Infolgedessen stellt die besondere Umwandlungsfunktion, die durch die Impulseinstelleinrichtung 15 verwendet wird, in einer ersten Ausführungsform, das längste Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen in dem zeitlichen Muster während des elektrischen Stimulationszeitraumes gemäß der geschätzten Grundfrequenz ein. Auf diese Weise wird eine geeignete Tonhöhengrundfrequenzumwandlung für die Implantatträger erzeugt. Dieses Prinzip ist anwendbar, wenn zahlreiche Impulse im zeitlichen, elektrischen Stimulationsmuster für jeden elektrischen Stimulationszeitraum vorhanden sind.

So ist es z.B. möglich durch jede Gruppe aktiver Elektroden in einem üblichen ACE oder CIS-Schema mehr als einmal während jedes elektrischen Stimulationszeitraums zu laufen, wenigstens für Sprachquellen und andere niedrige Werte der Grundfrequenz. Bei bestehenden raschen Hörschneckenstimulatoren können acht ausgewählte Elektroden typischerweise bei jedem von z.B. vier Stimulationszyklen mit einem Zeitintervall, das kürzer ist als die halbe Periode einer typischen Sprechgrundfrequenz, aktiviert werden. Selbst wenn die Stimulationsabstände mit einer Länge gleich der Periode der Grundfrequenz in den elektrischen Stimulationszeitraum eingebracht werden, kann ein Gesamthöchstausmaß an Stimulation erreicht werden.

Die besondere Umwandlungsfunktion kann auch verwendet werden, um das elektrische Stimulationsausmaß einzustellen, mit welchem Impulse an einzelne Elektroden entsprechend der geschätzten Grundfrequenz abgegeben werden.

Die besondere Umwandlungsfunktion kann sich auch zwischen Einstellen des längsten Zwischenimpulsintervalls gemäß der geschätzten Grundfrequenz und Einstellen des Elektrodenstimulationsausmaßes entsprechend der geschätzten Grundfrequenz variieren. Die besondere Umwandlungsfunktion kann zwischen den beiden unterschiedlichen Umwandlungen geändert 1 1 AT 500 645 B1 werden, die den Stimulationsimpulsen schrittweise zugeführt werden. Die besondere Umwandlungsfunktion kann vorzugsweise die Einstellung des längsten Zwischenimpulsintervalles entsprechend der geschätzten Grundfrequenz insbesondere dann vornehmen, wenn die im zeitlichen Muster zu stimulierenden Elektroden einander körperlich nahe sind.

Wenn die Reihe 14 der Schablonen eine Abschätzung vieler Grundfrequenzen vom elektrischen Signal ableitet und dabei das Vorhandensein vieler komplexer Klänge anzeigt, wandelt die besondere Umwandlungsfunktion die vielen Grundfrequenzen in eine entsprechende Zahl von überlappenden elektrischen Stimulationszeiträumen um. Es kann sein, dass nur ein oder zwei Elektrodenstimulationszyklen für jeden elektrischen Stimulationszeitraum vorhanden sind.

Eine andere Technik, die durch Verwendung der Impulseinstelleinrichtung 15 eingesetzt werden kann, umfasst das Aufbringen einer In-Phasen-Grundfrequenz-Amplitudenmodulation am Austritt des Impulsgenerators 13. In seiner einfachsten Form kann die Amplitude jeder aktivierten Elektrode durch die Impulseinstelleinrichtung 15 in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz moduliert werden.

Eine fortgeschrittene Strategie könnte sein, die Amplitude der Stimulationsimpulse zu modulieren, die einer oder mehreren Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den geschätzten einen oder mehreren Formanten entspricht. Wie vorher beschrieben, können die Ausgangssignale der Schablonenfilter in der passenden Grundfrequenzschablone bearbeitet werden, um eine Abschätzung eines oder mehrerer Formanten des komplexen akustischen Klanges zu bestimmen.

Die gleichlaufende und In-Phase-Amplitudenmodulation der Stimulationsimpulse, die den For-mantelektroden zugeführt werden, verbessert die Wahrnehmung der Grundfrequenztonhöhe des komplexen Klanges. Überdies gestattet das "Markieren" des Formanten mit einer Amplitudenmodulation entsprechend der Grundfrequenz des komplexen Klanges, dass diese wichtigen Komponenten bei der Wahrnehmung als zueinander gehörig gruppiert werden und von jeglichen gleichlaufenden Klängen oder Lärm getrennt werden.

Wenn die Grundfrequenz sich ändert, kann das Modulationsschema, z.B. durch Verwendung einer modulationsgewichtenden Funktion sanft gehalten werden, bei der die Phase der Funktion sich sanft ändert. D.h., die Phase für die Gewichtung des nächsten Impulses kann eine Erhöhung der vorhergehenden Phase sein, wobei die Größe der Erhöhung durch die nächste Grundfrequenzabschätzung und die abgelaufene Zeit bestimmt wird.

Die oben beschriebenen Techniken können im Falle zweier oder mehrerer gleichlaufender komplexer Klänge verwendet werden. Dort wo die Reihe 14 der Schablonen eine Abschätzung von zwei Grundfrequenzen ergibt, die jeweils zu einem unterschiedlichen komplexen akustischen Klang gehören, gibt es zwei Schablonen, die beträchtliche Ausgangssignale oder Ener-giemaxima liefern. In diesem Falle gibt es zwei Grundfrequenzen, jeweils mit unterschiedlichen Formantabschätzungen, die durch die Ausgänge zweier passender Schablonen innerhalb der Reihe 14 der Grundfrequenzschablonen abgegeben werden. Es können daher vier Elektroden sein, die zu den abgeschätzten Formanten gehören, die mit geeigneten Amplitudenmodulationsschemata markiert sind. Die verschiedenen Modulationsausmaße an den beiden verschiedenen Paaren von Elektroden gestatten es den Formanten paarweise zu sein, um richtige Selbstlaute herzustellen und für die zwei Selbstlaute oder musikalischen Klänge in der Wahrnehmung getrennt gehört zu werden.

Eine abgeänderte Anordnung umfasst, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung eine zeitliche Trennung der Amplitudenmodulation anwendet, die auf die Stimulationsimpulse für jeden unterschiedlichen komplexen akustischen Klang aufgebracht wird. So kann z.B. eine zeitliche Verschiebung den Stimulationsimpulsen zugeführt werden, die jenen Elektroden in der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequen- 12 AT 500 645 B1 zen des akustischen Signals entsprechen, und zwar gegenüber den Stimulationsimpulsen, die anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden. Die Stimulationsimpulse können gleichzeitig jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen.

Alternativ können die Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen, zeitlich von den Stimulationsimpulsen getrennt werden, die anderen Elektroden in der Elektrodenreihe zugeführt werden. So kann z.B. die Gruppe der Elektroden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen in rascher Folge nach dem zeitlichen Unterbrechen vor Aktivierung jeglicher zusätzlicher Elektroden aktiviert werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, haben alle oben beschriebenen Varianten einen gemeinsamen Anfangsverfahrensschritt, in dem das akustische Signal 40 in üblicher Weise verarbeitet wird, bei einem ersten Schritt 41 zur Bestimmung des auf jede der Elektroden in der Elektrodenreihe 4 aufzubringenden elektrischen Niveaus. Im gleichlaufenden Schritt 42 wird die Grundfrequenz des akustischen Signals 40 extrahiert. Vorzugsweise werden auch die Formanten des komplexen, harmonischen Signals mit den harmonischen Komponenten des Signals extrahiert. Bei Schritt 43 wird die bei Schritt 32 extrahierte Information zur Einstellung der Stimulationsimpulse verwendet, die in üblicher Weise durch bestehende Klangverarbeitungstechniken erzeugt werden.

Die oben beschriebenen Techniken können auch an ein bilaterales Hörprothesengerät angepasst werden, bei dem eine getrennte Hörprothese für jedes Ohr des Benutzers vorgesehen ist. Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines derartigen bilateralen Gerätes. Ein erstes Mikrophon 50 wandelt akustische Signale in ein elektrisches Signal um, das dem Eingang einer Reihe 51 von Bandpassfiltern und den Hüllkurvendetektoren und auch einer Reihe 52 von Spektralschablonenfiltern zugeführt wird. Ein Impulsgenerator 53 erzeugt selektiv Stimulationsimpulse an den Elektroden innerhalb einer ersten Elektrodenreihe, die in ein erstes Ohr des Benutzers implantiert ist. Eine Information, die sich auf die Grundfrequenz des elektrischen Signals bezieht, wird vom Ausgang der Filter in der Reihe 52 über eine Impulseinstelleinrichtung 54 abgeleitet. Die Impulseinstelleinrichtung 54 bewirkt eine Änderung der Stimulationsimpulse, die durch den Impulsgenerator 53 erzeugt werden, und zwar in einer Weise die in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden ist.

In ähnlicher Weise ist ein zweites Mikrophon 60 vorgesehen, um ein akustisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das dem Eingang einer Reihe 61 von Bandpassfiltern und Hüllkurvendetektoren und einer Reihe 62 von Spektralschablonenfiltern zugeführt wird. Ein Impulsgenerator 63 erzeugt selektiv Stimulationsimpulse an Elektroden innerhalb einer zweiten Elektrodenreihe, die im anderen Ohr des Benutzers implantiert ist. Eine Information, die sich auf die Grundfrequenz des elektrischen Signals bezieht und von der Reihe 62 von Schablonenfilter erhalten wird, wird durch eine Impulseinstellvorrichtung 64 verwendet, um die Stimulationsimpulse zu ändern, die vom Impulsgenerator 63 erzeugt werden. In ihrer einfachsten Form arbeiten die Hörprothesen unabhängig und verarbeiten getrennt komplexe Klänge, die durch die jeweiligen Mikrophone festgestellt werden. Jedoch beim Beispiel gemäß Fig. 5 beeinflusst die Verarbeitung in einer der Hörprothesen die Verarbeitung in der anderen Hörprothese.

Die oben beschriebene Information bezüglich der Grundfrequenz des von den Mikrophonen 50 und 60 festgestellten komplexen Signals, die von den Impulseinstelleinrichtungen 54 und 64 der Fig. 5 bestimmt wird, wird zwischen diesen beiden Einrichtungen über einen Datenbus geteilt.

Ein wichtiges Merkmal jeglicher bilateraler Anpassung liegt darin, dass die Frequenzelektroden-zuordnüng in jedem Ohr so angeordnet werden sollte, dass bestimmte Frequenzbänder tonhö-henangepassten Elektroden in jedem Ohr zugeordnet werden. Beim Beispiel gemäß der Fig. 5 sind die Mikrophone 50 und 60 auf gegenüberliegenden Seiten des Kopfes angeordnet und

Claims

13 AT 500 645 B1 eine getrennte Verarbeitung der Signale bei jedem Mikrophon ist vorgesehen. In diesem Falle arbeiten die Impulseinstelleinrichtungen 54 und 64 jeweils an der Bestimmung einer passenden Schablone, die die maximale Energie, verglichen mit den verbleibenden Schablonen, durchlässt. Jede der Impulseinstelleinrichtungen 54 und 64 bestimmt dann die Energie, die durch die entsprechende Schablone in der anderen Hörprothese hindurchtritt. Wenn die Energie, die durch diese entsprechende Schablone hindurchtritt, geringer ist als die Energie, die durch die passende Schablone tritt, die jeder Impulseinstelleinrichtung zugeordnet ist, wird die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Stimulationsimpulse, wie oben beschrieben, einstellen. Auf diese Weise muss die Änderung der Stimulationsimpulse nur auf der Seite auftreten, die das größere Austrittssignal hat, dies ist jene Seite, wo die dominierende Klangquelle angeordnet ist. Die Schablone, durch die die maximale Energie in jeder Hörprothese hindurchtritt, wird dann verwendet, um die Elektroden entsprechend den Merkmalen auf dieser Seite zu "markieren" (d.h. mit Grundfrequenzmodulationen oder zeitlichen Verschiebungen), oder alternativ Steuerintervalle, basierend auf der Grundfrequenz, zu erzeugen, vorausgesetzt die Energie, die durch die entsprechende Schablone in der Hörprothese hindurchtritt, ist geringer ist als die Energie, die von der passenden Schablone durchgelassen wird. Im Falle des Vorhandenseins zweier gleichlaufender, komplexer Klänge, wenn sie räumlich getrennt sind, können getrennte Modifikationen der Stimulationsimpulse auf jeder Seite erzeugt werden. Z.B. wenn bei Vorhandensein zweier komplexer, akustischer Klänge, die Impulseinstelleinrichtung 54 bestimmt, dass es zwei passende Schablonen gibt, die Leistungsmaxima hindurchlassen, verglichen mit den übrigen Schablonen in der Reihe 52 der Schablonen, kann die Impulseinstelleinrichtung 54 die Stimulationsimpulse, die vom Impulsgenerator 53 erzeugt werden, in Übereinstimmung mit der geschätzten Grundfrequenz entsprechend dem ersten Energiemaximum einstellen, wohingegen die Impulseinstelleinrichtung 64 die Stimulationsimpulse des Impulsgenerators 63 in Übereinstimmung mit der geschätzten Grundfrequenz entsprechend dem zweiten Leistungsmaximum einstellt. Zusätzlich oder alternativ zu dem obigen, bilateralen Schema können Stimulationsimpulse, die den Elektroden gemäß einem oder mehreren Formanten des komplexen, akustischen Klanges durch eine der Hörprothese zugeführt werden, dekorreliert werden mit Stimulationsimpulsen, die von der anderen der Hörprothesen zu den entsprechenden Elektroden in der anderen Vorrichtung zugeführt werden. Mit anderen Worten, wenn die Impulseinstelleinrichtung 54 im Beispiel gemäß Fig. 5 Impulse, die der einen oder mehreren Elektroden zugeführt werden, die einem oder mehreren Formanten eines komplexen, akustischen Klanges entsprechen, einstellt, so wirkt die Impulseinstelleinrichtung 64 derart, dass Stimulationsimpulse, die dekorreliert mit den Stimulationsimpulsen sind, die von der Impulseinstelleinrichtung 54 eingestellt werden, einer oder mehreren Elektroden in der anderen Hörprothese zugeführt werden, die zu dem oder mehreren gleichen Formanten gehören. Die Dekorrelation kann durch Aufbringung eines unterschiedlichen Elektrodenstimulationsausmaßes auf Elektroden erreicht werden, die den gleichen Formanten in jeder Hörprothese entsprechen. Dies kann in der Praxis durch Erhöhen der Position dieser Elektroden in der Folge der Elektrodenaktivierung im zeitlichen Muster der Impulse erricht werden, die der Elektrodenreihe in jedem elektrischen Stimulationszeitraum zugeführt werden. Es soll verstanden werden, dass verschiedene Änderungen und/oder Zusätze bei der oben beschriebenen Hörprothese und dem Verfahren zu dessen Betrieb gemacht werden können, ohne den Geist der vorliegenden Erfindung oder dessen Umfang zu verlassen. Patentansprüche: 1. Hörprothese zur gezielten Stimulierung von Elektroden in einer Hörprothesen-Elektrodenreihe mit einem Wandler zum Umwandeln eines komplexen akustischen Klan- 14 AT 500 645 B1 ges in ein elektrisches Signal und einer Signalverarbeitungseinrichtung, die auf ein elektrisches Signal anspricht und ein zeitliches Muster von Stimulationsimpulsen für ausgewählte Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe erzeugt, wobei die Stimulationsimpulse jeder Elektrode in einem Elektrodenstimulierungsausmaß zugeführt werden, dadurch gekenn-5 zeichnet, dass eine Merkmalsextraktionseinrichtung zum Erhalt einer Abschätzung wenigs tens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals und eine Einstelleinrichtung der Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von der abgeschätzten Grundfrequenz vorhanden sind. 2. Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalsextraktionsein- io richtung eine Vielzahl von Schablonen für Grundfrequenzen aufweist, die das elektrische Signal in eine Vielzahl verschiedener Frequenzkomponenten auftrennt, wobei jede Schablone einen ersten Schablonenfilter, der auf eine erste Frequenz gerichtet ist und einen oder mehrere Schablonenfilter die auf Oberschwingungen dieser ersten Frequenz gerichtet sind, aufweist und das die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung wirkt indem sie die Ausgangs- 15 Signale aus den Schablonenfiltern in jeder Schablone vergleicht, um eine passende Schab lone, die maximale Energie durchlässt verglichen zu den anderen Schablonen, zu bestimmen, wobei die erste Frequenz der passenden Schablone von der Stimulationsimpulseinstelleinrichtung als die abgeschätzte Grundfrequenz verwendet wird. 20 3. Hörprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulsein stelleinrichtung wahlweise Stimulationsimpulse während eines elektrischen Stimulationszeitraums erzeugt, wobei die Impulseinstelleinrichtung dazu dient, die abgeschätzte Grundfrequenz in dem elektrischen Stimulationszeitraum unter Verwendung einer besonderen Umwandlungsfunktion umzuwandeln. 25 4. Hörprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Umwandlungsfunktion eine erste Funktion zum Einstellen des längsten Intervalles zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen in dem zeitlichen Muster während des elektrischen Stimulationszeitraumes gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz ausführt. 30 5. Hörprothese nach irgendeinem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Umwandlungsfunktion eine zweite Funktion ausführt, um die elektrische Stimulationsperiode gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz einzustellen. 35 6. Hörprothese nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Umwandlungsfunktion zwischen der Durchführung der ersten und zweiten Funktion wechselt. 7. Hörprothese nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere 40 Umwandlungsfunktion, vorzugsweise die zweite Funktion ausführt, wenn die in dem zeitli chen Muster zu stimulierenden Elektroden einander körperlich nahe sind. 8. Hörprothese nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zweier oder mehrerer komplexer akustischer Klänge, die Merkmals- 45 Extraktionseinrichtung eine Abschätzung von vielfältigen Grundfrequenzen aus dem elekt rischen Signal ableitet und die spezielle Umwandlungsfunktion, die vielfältigen Grundfrequenzen in eine entsprechende Anzahl einander überlappender elektrischer Stimulationszeiträume umwandelt. so 9. Hörprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Amplitude der Stimulationsimpulse moduliert, die allen oder einer Untergruppe aktivierter Elektroden mit einem Modulationsausmaß entsprechend der abgeschätzten Grundfrequenz zugeführt werden. 55 10. Hörprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 1 5 AT 500 645 B1 die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Ausgangssignale aus den Schablonenfiltern der passenden Schablone zur Bestimmung einer Abschätzung eines oder mehrerer Formanten des elektrischen Signals bearbeitet. 11. Hörprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Amplitude der Stimulationsimpulse moduliert, die einer oder mehreren Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die dem oder den abgeschätzten Formanten entsprechen. 12. Hörprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Merkmals-Extraktionseinrichtung aus dem elektrischen Signal eine Abschätzung der vielfältigen Grundfrequenzen ableitet, die jeweils einem unterschiedlichen komplexen akustischen Klang entsprechen, die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung die Amplitudenmodulation, die auf die Stimulationsimpulsen für jeden unterschiedlichen, komplexen akus^ tischen Klang aufgebracht wird, zeitlich trennt. 13. Hörprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung bewirkt, dass eine zeitliche Verschiebung der Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen, stattfindet gegenüber den Stimulationsimpulsen, die anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden. 14. Hörprothese nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulse gleichzeitig jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen. 15. Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulse die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt werden, die harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen, zeitlich von den Stimulationsimpulsen, die den anderen Elektroden der Elektroden-reihe zugeführt werden, getrennt sind.

16. Bilaterales Hörprothesengerät mit zwei Hörprothesen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

17. Bilaterales Hörprothesengerät nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung bei der ersten Hörprothese eine passende Schablone bestimmt, die maximale Energie durchlässt, verglichen mit den übrigen Schablonen der ersten Hörprothese, wobei die erste Hörprothese weiters die Energie bestimmt, die durch die entsprechende Schablone in der zweiten Hörprothese hindurchtritt und falls diese geringer ist die Energie die durch die passende Schablone in der ersten Hörprothese durchtritt, die Stimulationsimpulse in der ersten Hörprothese gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz einstellt.

18. Bilaterale Hörprothese nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zweier komplexer akustischer Klänge die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese die passenden Schablonen bestimmt, durch die die Energie maximal verglichen mit den anderen Schablonen in der ersten Hörprothese durchtritt, wobei die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese die Stimulationsimpulse in der ersten Hörprothese gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechend dem ersten Energiemaximum einstellt und die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der zweiten Hörprothese die Stimulationsimpulse in der zweiten Hörprothese in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechend dem zweiten Energiemaximum einstellt. 16 AT 500 645 B1

19. Bilaterales Hörprothesengerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der ersten Hörprothese bewirkt, dass Stimulationsimpulse auf eine oder mehreren Elektroden in der ersten Hörprothese aufgebracht werden, die einem oder mehreren Formanten der komplexen akustischen 5 Klänge entsprechen und die Stimulationsimpulseinstelleinrichtung der zweiten Hörprothese das Aufbringen von Stimulationsimpulsen, die mit den Stimulationsimpulsen, die auf die erste Hörprothese aufgebracht wurden nicht übereinstimmen, auf eine oder mehrere Elektroden der zweiten Hörprothese, die dem bzw. mehreren gleichen Formanten entsprechen, bewirkt. 10

20. Arbeitsverfahren einer Hörprothese, um gezielt Elektroden innerhalb einer Hörprothesenelektrodenreihe zu stimulieren, wobei das Verfahren - einen komplexen akustischen Klang in ein elektrisches Signal überführt; - in Abhängigkeit vom elektrischen Signal ein zeitliches Muster von Stimulationsimpulsen 15 ausgewählten Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt, wobei die Stimulationsimpulse je der Elektrode in einem Elektrodenstimulationsausmaß zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wenigstens eine Grundfrequenz des elektrischen Signals abschätzt und die Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von der abgeschätzten Grundfrequenz einstellt. 20

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalsextraktionseinrichtung eine Vielzahl von Grundfrequenzschablonen aufweist, die das elektrische Signal in eine Vielzahl verschiedener Frequenzkomponenten aufspaltet, wobei jede Schablone einen ersten Schablonenfilter aufweist, der auf eine erste Frequenz gerichtet ist und einen 25 oder mehrere weitere Schablonenfilter, die auf Oberschwingungen dieser ersten Frequenz ausgerichtet sind und dadurch dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse aufweist: - ein Vergleichen der Ausgangssignale aus den Schablonenfiltern in jeder Schablone um eine passende Schablone zu bestimmen, durch die maximale Energie verglichen mit den verbleibenden Schablonen hindurchgeführt wird, wobei die erste Frequenz der passenden 30 Schablone als abgeschätzte Grundfrequenz verwendet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse weiters aufweist: - gezielte Erzeugung von Stimulationsimpulsen während eines elektrischen Stimulations- 35 Zeitraums und - Umwandlung der abgeschätzten Grundfrequenz in dem elektrischen Stimulationszeitraum unter Verwendung einer besonderen Umwandlungsfunktion.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Umwandlungs- 40 funktion eine erste Funktion zum Einstellen des längsten Intervalls zwischen aufeinander folgenden Impulsen in dem zeitlichen Muster während der elektrischen Stimulationsperiode gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz ausführt.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Um- 45 Wandlungsfunktion eine zweite Funktion zum Einstellen des elektrischen Stimulationszeit raums in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz ausführt.

25. Verfahren nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die -besondere Umwandlungsfunktion zwischen der Durchführung der ersten und der zweiten Funktion va- 50 riiert.

26. Verfahren nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die besondere Umwandlungsfunktion vorzugsweise die zweite Funktion ausführt, wenn die zu stimulierenden Elektroden im zeitlichen Muster physikalisch einander nahe sind. 55 1 7 AT 500 645 B1

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Gegenwart von zwei oder mehr komplexen akustischen Klängen der Schritt zur Ableitung einer Abschätzung von wenigstens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals folgendes umfasst: - Ableitung einer Abschätzung der vielfältiger Grundfrequenzen aus dem elektrischen Signal, - Verwendung einer besonderen Umwandlungsfunktion, um die vielfältigen, Grundfrequenzen in eine entsprechende Zahl überlappender elektrischer Stimulationszeiträume umzuwandeln.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse umfasst: - Modulation der Amplitude der Stimulationsimpulse, die auf alle oder eine Untergruppe der aktivierten Elektroden mit einem Modulationsausmaß aufgebracht werden, entsprechend der angenommenen Grundfrequenz.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse umfasst: - Verarbeitung der Ausgangssignale aus den Schablonenfiltern in der passenden Schablone, um eine Abschätzung eines oder mehrerer Formanten des elektrischen Signales zu bestimmen.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse umfasst: - Modulation der Amplitude der Stimulationsimpulse, die auf eine oder mehrere Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe aufgebracht werden, die dem, bzw. den mehreren Formanten entsprechen.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Schritt zur Ableitung einer Abschätzung wenigstens einer Grundfrequenz des elektrischen Signals das Ableiten einer Abschätzung vielfältiger Grundfrequenzen, die jeweils einem unterschiedlichen komplexen akustischen Klang entsprechen, vom elektrischen Signal einschließt, der Einstellschritt der Stimulationsimpulse umfasst: zeitliches Trennen der Amplitudenmodulation, die auf die Stimulationsimpulse für jeden unterschiedlichen komplexen akustischen Klang aufgebracht wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Einstellung der Stimulationsimpulse umfasst: - Aufbringen einer zeitlichen Verschiebung der Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe zugeführt wurden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signals entsprechen, gegenüber den Stimulationsimpulsen, die den anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse weiters umfasst: - gleichzeitige Aufbringung von Stimulationsimpulsen auf jene Elektroden innerhalb der Elektrodenreihe, die der abgeschätzten Grundfrequenz oder den Formanten des elektrischen Signales entsprechen. 34. Hörprothese nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse weiters umfasst: - die zeitliche Trennung der Stimulationsimpulse, die jenen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden, die den harmonischen Komponenten oder Formantfrequenzen des akustischen Signales entsprechen, von den Stimulationsimpulsen, die den anderen Elektroden der Elektrodenreihe zugeführt werden. 18 AT 500 645 B1

35. Arbeitsverfahren eines bilateralen Hörprothesengerätes mit zwei Hörprothesen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Verfahren das Arbeiten jeder Hörprothese gemäß einem der Ansprüche 20 bis 34 umfasst.

36. Arbeitsverfahren eines bilateralen Hörprothesengerätes nach Anspruch 35, dadurch ge kennzeichnet, dass der Einstellschritt für die Stimulationsimpulse einer ersten Hörprothese ferner umfasst: - Bestimmung einer passenden Schablone, die maximale Energie verglichen mit den verbleibenden Schablonen in der ersten Hörprothese hindurchtreten lässt, das Verfahren io weiter umfasst: - Bestimmung der durchgetretenen Energie durch die entsprechende Schablone in der zweiten Hörprothese und wenn diese geringer ist als die durchgetretene Energie durch die passende Schablone der ersten Hörprothese, enthält - der Einstellschritt der Stimulationsimpulse einer ersten Hörprothese weiters: 15 - Einstellen der Stimulationsimpulse in der ersten Hörprothese in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Grundfrequenz.

37. Arbeitsverfahren eines bilateralen Hörprothesengerätes nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zweier komplexer akustischer Klänge der 20 Einstellschritt der Stimulationsimpulse einer ersten Hörprothese umfasst: - Bestimmung passender Schablonen die maximale Energie verglichen mit den anderen Schablonen in der ersten Hörprothese durchlassen. - Einstellen der Stimulationsimpulse in der ersten Hörprothese, gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechend einem ersten Energiemaximum; 25 - wobei der Einstellschritt der Stimulationsimpulse einer zweiten Hörprothese umfasst: - Einstellen der Stimulationsimpulse in der zweiten Hörprothese, gemäß der abgeschätzten Grundfrequenz entsprechend dem zweiten Energiemaximum.

38. Arbeitsverfahren eines bilateralen Hörprothesengerätes, gemäß einem der Ansprüche 35 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellschritt der Stimulationsimpulse einer ers ten Hörprothese weiters umfasst: - Zuführen von Stimulationsimpulsen zu einer oder mehreren Elektroden in der ersten Hörprothese, die einem oder mehreren Formanten der komplexen akustischen Klänge entspricht; 35 - wobei der Einstellschritt der Stimulationsimpulse einer zweiten Hörprothese ferner um fasst: - Aufbringen von Stimulationsimpulsen die mit den Stimulationsimpulsen, die durch die erste Hörprothese aufgebracht wurden, nicht übereinstimmen auf eine oder mehrere Elektroden in der zweiten Hörprothese, die dem oder mehreren gleichen Formanten entsprechen. 40 Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 45 50 55