CH623968A5

CH623968A5 -

Info

Publication number: CH623968A5
Application number: CH1294577A
Authority: CH
Inventors: Ludwig Manfred Moser
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-04-13
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1981-06-30
Also published as: NL7713292A; FR2387563B1; DK156799B; DE2716336B1; DK156799C; NL189743B; FR2387563A1; ATA784877A; GB1582821A; DK83178A; CA1118881A; NL189743C; US4187413A

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörgerät gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Gerät ist aus der DT-PS 1512 720 bekannt

Bei üblichen Hörgeräten ist es ein Problem, die Kenndaten möglichst gut dem individuellen Hörschaden eines Schwerhörigen anpassen zu können. Die elektrischen Eigenschaften der Hörgeräteverstärker sind durch die bei der Konstruktion verwendeten Bauelemente festgelegt und lassen sich allenfalls mittels externer Regler in geringem Umfang verändern. Das bedeutet, dass es eine Vielzahl von Hörgeräten geben muss, die sich etwa nur im Frequenzgang des Verstärkers voneinander unterscheiden.

Bisher war es daher nicht möglich, eine einheitliche Bauform für Hörgeräte zu finden. Auf dem Hörgerätemarkt gibt es zurzeit allein einige hundert Modelle, die sich nur nach einzelnen Parametern betrachtet in Klassen sortieren lassen.

Eine weitere Typenreihe muss dem bei verschiedenen Arten von Schwerhörigkeit veränderten, etwa eingeengten Dynamikbereich eines kranken Ohres angepasst werden. Diese Hörgeräte-Verstärker haben zusätzliche Regelkreise, um den Ausgangspegel des Hörgerätes auf die für das zu versorgende Ohr geeigneten Grenzen einstellen zu können.

Nach einer speziellen Ausbildung, wie sie etwa in der DT-OS 2316 939 beschrieben ist, kann eine Anpassung auch dadurch erfolgen, dass der vom Hörgerät übertragene Frequenzbereich in mindestens zwei Teilbereiche zerlegt wird, denen je eine separate, von den anderen Frequenzbereichen unabhängig wirkende Pegelsteuerung mit je einem oder mehreren Regelkreisen zugeordnet ist. Auch bei dieser Ausbildung kommt man zu einer umfangreichen Anordnung von Bauelementen, so dass man Schwierigkeiten hat, den bei Hörgeräten üblichen und erwünschten kleinen Aufbau zu erhalten.

Die Erfindung geht davon aus, dass die Übertragungsfunktion eines Hörgerätes im wesentlichen bestimmt ist durch die Eigenschaften der Wandler, der Verstärkerelektronik und der physikalischen Abmessungen der Schallzuführungen. Sie sind bestimmend a) für den Frequenzgang,

b) für die Eingangs-Ausgangsdynamik und c) für das Einschwingverhalten.

Zu a): Der Frequenzgang eines Hörgerätes ist durch die Wahl der Bauelemente in einem konventionellen Hörgeräteverstärker gegeben. Soll dieser Frequenzgang durch Steller beeinflusst werden, so sind die Möglichkeiten im Hörgerät durch die engen Raumverhältnisse sehr begrenzt. Der enge Raum erlaubt praktisch nur eine einfache Klangblende oder Klangwaage. Die Wirksamkeit dieser Steller ist begrenzt, da Filtersteilheiten grösser 12 dB/Oktave aus bekanntem Platzmangel nicht möglich sind.

Zu b): Die Eingangs-Ausgangsdynamik eines Hörgerätes soll dem Dynamikverhalten des zu verstärkenden Ohres möglichst gut angepasst werden können. Verwendet werden dazu die bekannten PC-(Peak-Clipping-)Begrenzerschaltungen und AGC-{Automatic-Gain-ControlI-)Regelschaltungen; das eine sind statische Steller, während die zweite Möglichkeit eine dynamische Regelung ist Damit sind wir beim dritten Punkt.

Zu c): Jede Regelung ist zeitabhängig; die automatische Einstellung der Verstärkung erfolgt nicht trägheitslos.

Die vorgenannten Punkte zeigen, dass ein «Einheitshörgeräteverstärker» also all die genannten Eigenschaften aufweisen müsste. Die Zahl der Steller und Regler wäre bei den heutigen Bauelementen so, dass der Bau eines am Kopf, etwa hinter dem Ohr (HdO), zu tragenden Gerätes unmöglich wäre. Bei diesen Geräten ist der Platzbedarf bei Verwendung von Verstärkern bekannter Bauart und entsprechender Auslegung nicht zu erfüllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Hörgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 einen einfachen, in kleinen Geräten unterbringbaren und gleichzeitig einen hinsichtlich zu kompensierender Gehördefekte sehr effektiven Aufbau anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

Mit Hilfe eines solchen Gerätes, das heisst durch die durch ein Rechenwerk vorgenommene Einstellung oder Beeinflussung, das heisst Veränderung, der Übertragungsfunktion, kann auf einfache Weise eine Anpassung an die Notwendigkeiten einer Schwerhörigenhörhilfe erzielt werden. Dieser Aufbau erlaubt es, die den Frequenzgang und das Dynamikverhalten bestimmenden Parameter in Form von Zahlenwerten in entsprechenden Speicherplätzen zu speichern. Im Gegensatz zu den bekannten elektronischen Verstärker-Hörgeräten können die neuen Geräte als Digital- oder Computer-Hörgeräte angesprochen werden. Bei diesen erzielt man ausserdem noch den Vorteil, dass in einen Speicher eingelesene, die Übertragungsfunktion eines Hörgerätes bestimmende Parameter auch wieder abänderbar sind, das heisst, dass man nicht an einen speziellen Verstärkeraufbau gebunden ist. Die Erfindung stellt ein Einheitshörgerät vor, bei welchem alle notwendigen Übertragungsfunktionen nach beendeter Montage am fertigen Gerät einstellbar sind.

In einer Weiterbildung ist das Hörgerät dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Rechner ein Speichermultiplexer als Einleseelement der Parameter des die Abstimmung des Rechenwerks einstellenden Rechnerprogramms vorgesehen ist Der dabei als Einleseelement verwendete Speichermultiple-

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xer ist bekanntlich ein Bauelement, mit welchem es möglich ist, mehrere Speicherplätze über nur eine Leitung anzusteuern. Dies gestattet einen einfachen und raumsparenden Aufbau des Hörgerätes.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das Hörgerät dadurch gekennzeichnet, dass das Einleseelement der Parameter des Rechnerprogramms einen Anschluss aufweist für die Übertragung der Messgrössen eines Audiogramms. So wird genaue Anpassung an Art und Ausmass des jeweils vorliegenden Gehörschadens erreicht. Ausserdem können die ankommenden Signale selbst als Steuergrösse für den Speichermultiplexer dienen.

Eine ideale Weiterbildung der vorhergehenden Ausbildung stellt ein Hörgerät dar, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein direkter Audiometeranschluss vorgesehen ist, der über einen Speichermultiplexer am Rechner liegt. Bei dieser Anpassung sind störende Einflüsse durch Übertragungsfehler sicher und einfach vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch ein Mikrofon als Eingangssignalquelle, die an einen ein Tiefpassfilter umfassenden Verstärker angeschlossen ist, auf den ein Analog-Digital-Wandler folgt, der mit einem Rechnerblock verbunden ist, an dessen Ausgang ein Digital-Analog-Wandler liegt, der in einem Endverstärker mündet, dem als Ausgangswandler ein Hörer angeschlossen ist. Dabei kann das Rechnerwerk die Rechnerübertragungsfunktion H(z) zur Bearbeitung der Signale aufweisen. Das Rechnerwerk kann die Parameter gespeichert enthalten, die das Übertragungsverhalten des Systems bestimmen, so dass durch Einstellung des Rechenwerks die Anpassung des Übertragungsverhaltens und damit eine Anpassung an den Verwendungsfall vorgenommen werden kann.

Das Hörgerät kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass der Rechnerblock etwa in der Form eines Mikroprozessors ein integrierter Baustein ist. Solche Mikroprozessoren haben, wie einer zum Beispiel in der Werbedruckschrift «DAC-76» Technical Spécifications July 1976 der Firma Précision Monolithics Inc., 1500 Space Park Drive, Santa Clara, Californien 95050, beschrieben ist, zum Beispiel eine als Speicher anwendbare Form. So kann ein Speicher auch in ein am Körper getragenes Hörgerät eingebaut und dort betrieben werden. Das Übertragungsverhalten eines Hörgerätes, das aus den Eigenschaften der Übertrager, das heisst Mikrofon und Telefon sowie denjenigen des Verstärkers resultiert, das heisst die Übertragungsfunktion des Gerätes (Kennlinie), die zum Beispiel wie eine aufgenommene Frequenz am Hörgeräteausgang wieder erscheint, und/oder das Verhältnis des Eingangs- zum Ausgangspegel wird gemäss der Erfindung mittels eines Rechenwerks so beein-flusst, dass die Eingangssignale im Sinne der Kompensation eines Gehördefekts, etwa die Anpassung an verändertes Hörempfinden gegenüber vorkommenden Frequenzen, etwa schmaleres Durchlassband, und einer Anpassung an geänderte Dynamik verändert werden. Das Rechenwerk sollte zusätzlich einen Speicher aufweisen. Eine ödere Grenze der Anzahl der Speicherplätze ist gegeben durch die geforderte obere Grenzfrequenz des übertragenen Niederfrequenzbandes. Bei dem vorliegenden Gerät ist es möglich, alle ankommenden Schallsignale in gewünschter Weise so zu verändern, dass die angestrebte geänderte Übertragungsfunktion erreicht wird.

In einer anderen Ausgestaltung ist das Hörgerät dadurch gekennzeichnet, dass der im Rechner zur Programmierung benutzte Speicher löschbar ist. Ein solcher Speicher kann so beschaffen sein, dass er erst bei der Anpassung des Hörgeräts an ein krankes Ohr geladen wird. Dies kann einmalig sein. Die Ladung kann aber unter Heranziehung der Löschbarkeit je nach Bedarf auch eliminiert und neu vorgenommen, das heisst verändert, werden. Im US-Sprachgebrauch werden dazu brauchbare Speicher «erasable programmable read only

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memory» und in Kurzform «EPROM» genannt. Eine umfangreiche Veränderbarkeit der Anpassung von Hörgeräten ist insbesondere für Nachkorrekturen von Kennlinien von Bedeutung.

In einer anderen Ausbildung ist das Hörgerät dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenwerk mehrere Eingangssignal-Anschlüsse aufweist und zur Korrelation der Eingangssignale (Mikrofon, Aufnahme-Induktionsspulen usw.) ausgelegt ist. Durch Zusammenfügen mehrerer Signale ist es zum Bei-, spiel möglich, erwünschte Signale bevorzugt hörbar zu machen. Bei zwei Signalen, etwa einem solchen beim Telefonhören mit einer Induktionsspule, und Hinzufügung von durch ein Mikrofon aufgenommener Umfeldinformation kann letzteres zum Beispiel zur Verbesserung der Telefonverständigung gemischt, aber für Gefahr noch erhalten bleiben. Andererseits ist es möglich, etwa unter Verwendung zweier Mikrofone, eine das Nutzsignal gegenüber Störsignalen bevorzugende Korrelation zu erreichen.

Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

In der Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines erfindungsgemäss gestalteten Hörgerätes gespeichert,

in der Fig. 2 ist die dabei benutzte digitale Übertragungsfunktion H(z) gespeichert.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Hörgerätes mit diskreter Signalverarbeitung. Es umfasst als Eingangsschallwandler ein Mikrofon 1 bekannter Ausführung, das durch einen Verstärker 2 ergänzt wird. Als Energiequellen sind bei Verwendung bekannter TTL-Bausteine solche mit 5 V Versorgungsspannung benutzbar und bei CMOS-Bausteinen kann die Spannung auf 1,5 V gesenkt werden. Der Energiebedarf bewegt sich also in einem auch bei Hörgeräten erfüllbaren Rahmen.

Die zu verwendenden Verstärker 2 arbeiten gleichzeitig als Tiefpassfilter 3, um dem nachfolgenden Analog-Digital-Wand-ler 4 ein begrenztes Signal anzubieten. Die obere Grenzfrequenz dieses Signals sollte weniger als die Hälfte der Abtastfrequenz sein. Das bekannte Theorem der Abtastung besagt, dass die Abtastfrequenz mindestens doppelt so gross anzusetzen ist wie die höchste vorkommende Signalfrequenz. Wird dies nicht beachtet, so tritt der als Aliasing bekannte Effekt auf, das heisst höhere Frequenzanteile werden um die Eckfrequenz gespiegelt. Je nach Art des verwendeten Analog-Digital-Wandlers wird vor der Wandlung noch eine nicht gesonderte dargestellte Halteschaltung benötigt, welche das Signal für die zur Wandlung benötigte Zeit stabil hält.

An den Analog-Digital-Wandler 4 schliesst sich ein weiterer, mit H(z) bezeichneter Block 5 an. In diesem Block 5 wird das Signal, welches als Eingangssignal U(z) vorliegt, so beein-flusst, dass das Ausgangssignal Y(z) das Produkt von U(z)x H(z) ist.

U(z) kann hierbei direkt die am Ausgang des Analog-Digi-tal-Wandlers 4 generierte Zahlenfolge sein. Sie kann aber, besonders wenn eine Dynamikbeeinflussung beabsichtigt ist, eine modifizierte Zahlenfolge sein, die eine entsprechend modifizierte Eingangs-Ausgangskennlinie mit Begrenzung ergibt. Eine Möglichkeit, die Eingangs-Ausgangskennlinie zu erhalten, wäre, den Eingangswert mit dem Kennlinienwert zu multiplizieren; eine andere, in der Digitaltechnik besonders schnelle Art wäre, die vom Analog-Digital-Wandler 4 erzeugte Zahl als Adresse für einen Speicher aufzufassen. Der Ausgangswert steht dann in dem durch die Adresse angegebenen Speicherplatz. Dieses Verfahren ist besonders schnell und erfordert bei 8 bit Worten nur 256 Speicherplätze.

Zur Realisierung der Funktion enthält der Block 5 Speicher, Multiplizierer und Addierer. Wird dabei darauf geachtet, dass die Rechenzeit der Multiplizierer genügend schnell ist, so können alle Multiplikationen im Zeitmultiplex über einen Multiplizierer laufen. Dann braucht nicht für jede Multiplikation ein

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eigener Multiplizierer vorhanden zu sein. ten Übertragungsfunktion eingebracht werden. Eine besonders

Wenn man sich mit einer oberen Bandbreite des Signals genaue Anpassung kann dadurch erfolgen, dass man das Audio-von 6 kHz begnügt, ergibt sich eine Abtastfrequenz von minde- gramm in eine für den Block 5 lesbare Form bringt und diese stens 12 kHz. Bei einem Faktor von 2,3 ergibt sich eine Abtast- dann über einen Multiplexer 12 in den Block 5 in bei Rechnern frequenz von 13,8 kHz oder eine Zeit von 72,5 (j.s zwischen zwei 5 bekannter Weise einliest. Der Multiplexer 12 steuert in Werten der Zahlenfolge U(z). Für die Multiplikation und Addi- gewünschter Reihenfolge, das heisst vorliegend zuerst die tion zweier 8 bit Zahlen sind Zeiten von 115 ms möglich. Das Speicherstelle 13 usw. bis 16 an. Hierauf folgt ebenso das Einle-bedeutet, dass ein einziger Multiplizierer und Addierer in der sen in die Stellen 17 bis 19. Dieses Einlesen der Parameter ao bis Zeit zwischen zwei Abtastwerten 630 Operationen ausführen an und bi bis bra ist durch die Pfeile 20 bis 26 angedeutet, n und m kann. Das heisst, dass bei dieser Auslegung die Übertragungs- 10 stehen dabei jeweils für 4 entsprechend 4 Parametern, nach funktion bis zu 630 Pole und Nullstellen haben kann. denen im vorliegenden Fall eine ausreichende Verarbeitung

An den Ausgang Y(z) der Übertragungsfunktion H(z), das des Eingangssignals erfolgen kann. Des weiteren enthält der heisst den Block 5, ist ein Digital-Analog-Wandler 6 angeschlos- Block 5 noch Signalteiler 27 bis 32. Durch Kreise 33 bis 41 sind sen, der das diskrete Signal in ein kontinuierliches umwandelt. Funktionsstellen angedeutet, in welchen die aus 9 bzw. 27 bis 32 Dieses Signal wird über einen Endverstärker 7 einem Hörer 8 15 kommenden Signale entsprechend den Parametern aus 13 bis zugeführt. 19 bearbeitet werden. Über die als Kreise 40 und 41 dargestell-

Die das Übertragungsverhalten des Gerätes bestimmenden ten Koppelstellen kann dann ein Ausgangssignal Y(z) bei 10 Parameter brauchen nicht schon bei der Herstellung des Gerä- erscheinen, welches, wie vorstehend angedeutet, in an sich tes festgelegt zu werden. Sie können erst bei der Anpassung bekannter Weise rechnerisch entsprechend den eingelesenen des Gerätes an ein hörbehindertes Ohr bestimmt werden, das 20 Parametern verändert ist. Dieses Signal kann dann in der bei heisst zu dem Zeitpunkt, zu dem auch das Laden der Speicher Fig. 1 angegebenen, bei Hörgeräten üblichen Weise behandelt erst zu erfolgen braucht. Dazu kann in der Regel ein über eine und dem Ohr zugeführt werden.

Leitung 11 (Fig. 2) angeschlossener Speichermultiplexer die- Der Sprecher, das heisst die Stellen 13 bis 19, kann so ausge-

nen, der im Blockschaltbild gezeichnet und mit 12 (Fig. 2) legt werden, dass er durch UV-Licht oder elektrisch gelöscht bezeichnet ist. Dieser Speichermultiplexer 12 erlaubt serielles 25 werden kann. Damit bietet die Erfindung einen universell Einlesen der Parameterwerte in den Block 5. Diese Parameter- anwendbaren Baustein für die Hörgeräteherstellung an.

werte können anhand audiometrisch festgestellter Kenndaten Durch die neue Methode der Signalwandlung im Hörgerät,

des zu versorgenden Ohres optimal bestimmt werden. das heisst durch die diskrete Signalverarbeitung, wird es mög-

In der Fig. 2 ist der Block 5 der Speicher-Rechnereinheit zur lieh, die Übertragungsfunktion H(z) so auszulegen, dass meh-Erläuterung seiner Funktion vergrössert und mit Einzelheiten 30 rere Eingangssignale, etwa solche von zwei Aufnahmemikrofo-versehen herausgezeichnet. Dabei sind durch die Verbindungs- nen, verarbeitet werden können. Damit können die (zwei) Ein-punkte 9 und 10 die beiden Anschlüsse an die Wandler 4 und 6 gänge miteinander korreliert werden und ein Ausgangssignal aus der Fig. 1 angedeutet. Der Block 5 weist noch einen erhalten werden, das ein wesentlich höheres Nutz/Störverhält-

Anschluss 11 auf, durch welchen die Parameter der gewünsch- nis aufweist als es nur mit einem einzigen Signalweg möglich ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

623968 PATENTANSPRÜCHE

1. Hörgerät, das zur Anpassung seiner Übertragungsfunktion an verschiedene Arten von Schwerhörigkeit ausgestaltet ist, gekennzeichnet durch einen das zu übermittelnde analoge Schallsignal in ein digitales Signal umsetzenden Wandler (4), an den ein auf die zu versorgende Schwerhörigkeit abgestimmtes Rechenwerk (5) angeschlossen ist, auf welches Wandler (6,8) folgen, die das Signal in ein analoges elektrisches Signal zurückverwandeln und dieses in als Schall wahrnehmbare Signale umsetzen.

2. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass im Rechenwerk (5) ein Speichermultiplexer (12) als Einleseelement der Parameter des die Abstimmung des Rechenwerkes (5) einstellenden Rechnerprogramms liegt.

3. Hörgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass das Einleseelement (12) der Parameter des Rechnerprogramms einen Anschluss (11) aufweist für die Übertragung der Messgrössen eines Audiogramms.

4. Hörgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Mikrofon (1) als Eingangssignalquelle, an die ein Tiefpassfilter (3) umfassender Verstärker (2) angeschlossen ist, auf den der genannte Analog-Digital-Wandler (4) folgt, der mit dem Rechenwerk (5) verbünden ist, an dessen Ausgang ein Digital-Analog-Wandler (6) liegt, der in einen Endverstärker (7) mündet, dem als Ausgangswandler ein Hörer (8) angeschlossen ist.

5. Hörgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass das Rechenwerk (5) ein integrierter Baustein ist.

6. Hörgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass das Rechenwerk (5) die Form eines Mikroprozessors hat.

7. Hörgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass der im Rechenwerk (5) zur Programmierung benutzte Speicher (13 bis 19) löschbar ist.

8. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass das Rechenwerk (5) mehrere Eingangssignal-Anschlüsse (9) aufweist und zur Korrelation der Eingangssignale ausgelegt ist.