CN105769385A - 耳蜗植入物及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了耳蜗植入物及其运行方法，其中所述耳蜗植入物包括：信号电平检测器，配置成确定输入的声信号的总信号电平；处理单元，配置成根据确定的总信号电平针对多个频带中的每一频带确定中间拐点；带通滤波器，配置成根据输入的声信号产生多个频带有限的音频信号，每一频带有限的声信号表示与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的、相关联的音频频率范围；及脉冲控制器，配置成基于产生的频带有限的音频信号及确定的对应于所述频率范围的中间拐点将电刺激信号传给植入电极阵列的多个电极。

Description

耳蜗植入物及其运行方法
技术领域
本发明涉及耳蜗植入物及适于电刺激听觉神经的耳蜗植入物的运行方法。具体地，本发明涉及耳蜗植入物使用的信号处理和刺激策略。
背景技术
感觉神经型听力损失是由于耳蜗中的毛细胞缺少或破坏，将声信号转换为听觉神经脉冲时需要这些毛细胞。遭受该类型损失的人不能从传统助听器系统得到任何好处。这是因为他们的将声能转换为听觉神经脉冲的机构已被损坏或实质上损坏。
为克服感觉神经性耳聋，已开发多种可植入耳蜗刺激(ICS)系统或耳蜗假体/植入物，其寻求通过将电刺激直接呈现给听觉神经纤维而绕过耳蜗中的毛细胞，从而导致在大脑中进行声音感知并至少部分恢复听觉功能。在大多数这样的耳蜗植入物中，均是将电极植入到耳蜗内及为电极提供适当的外部电信号源。
为有效地刺激神经细胞，耳蜗假体的电子电路和电极阵列执行将声信号分离为多个信道的信息的功能，每一信道表示声谱内的窄频率范围的强度。理想地，电极阵列将每一信道的信息有选择地传给听觉神经细胞的子集。神经细胞安排成有序的音质顺序，从耳蜗螺旋底端处的高频率朝向蜗顶逐渐降低频率，理想地，耳蜗的整个长度由耳蜗中植入的电极阵列刺激以提供完全或实质上完全的听觉频率范围。
提供给电极阵列的信号由可植入耳蜗刺激(ICS)系统的信号处理元件产生。输入的声信号由一系列带通滤波器处理。之后，每一带通滤波器的输出使用与正常感知一致的映射独立地振幅映射到模拟电平。然而，传统技术不能进行自适应映射。
需要向耳蜗植入物用户提供改善的体验，通过利用根据用户环境自动调整的映射技术，使得保持从声域到电刺激域的声音总响度的实际可行的映射。
发明内容
作为说明，耳蜗植入物定义为通常包括：i)外部部分，包括用于从用户环境接收输入的声信号并提供对应的电输入信号的输入变换器、用于处理电输入信号及根据处理后的输入的声信号确定用于电极刺激的脉冲序列的信号处理电路；ii)(通常无线如感应)通信链路，用于同时传输关于刺激序列的信息及用于将能量传给iii)植入部分，从而使能产生刺激并施加到多个电极，这些电极可植入在耳蜗的不同位置从而使一个或多个听觉神经在可听范围的不同频率下刺激。这样的系统例如在US4,207,441和US4,532,930中描述。显然，本发明也可应用于其它部分或完全植入的耳蜗植入物。
耳蜗植入物可包括单一单元或几个单元，如在双侧耳蜗植入系统中，几个单元彼此电子通信。
本发明提供一种传递(映射)函数，其中输入变换器接收的通过对数标度上的信号电平表示的声能直接映射到电刺激电平。换言之，该映射函数定义与植入电极相关联的每一脉冲流或听觉通道中的各个电荷脉冲的目标电荷量可怎样使用线性或分段线性映射函数从输入信号的电平进行计算。通常，映射函数在下拐点和上拐点之间线性延伸。在下拐点，映射函数将对应于用户的听觉阈的下阈电平LT映射为阈电荷T。在上拐点，映射函数将对应于用户的UCL的最大舒适电平/上阈电平LC映射为最大舒适电荷C。在下和上拐点之间，映射函数具有为(C-T)/(LC-LT)的、恒定和正的增量增益Gi。
在一实施例中，公开了增强的映射函数。增强的映射函数不同于映射函数之处仅在于其从下拐点经中间拐点延伸到上拐点，使得在下拐点和中间拐点之间的增量增益Gi大于中间拐点和上拐点之间的增量增益。在中间拐点，增强的映射函数将中间阈电平延伸到中间电荷。相较于映射函数，增强的映射函数对低于中间阈电平的可听信号电平施加电平扩大及对高于中间阈电平的舒适信号电平施加电平压缩。中间拐点的目的主要是增强语音中传送的信息因而提高用户解码和理解语音的能力。在实施例中，本发明描述中间拐点的自动确定和控制，如下所述。
根据一实施例，公开了耳蜗植入物。该耳蜗植入物包括配置成确定输入的声信号的总信号电平的信号电平检测器，及配置成根据确定的总信号电平确定针对多个频带中的每一频带的中间拐点的处理单元。该耳蜗植入物还包括带通滤波器，配置成根据输入的声信号产生多个频带有限的音频信号，每一频带有限的声信号表示与耳蜗植入物的多个植入电极阵列的至少一电极有关的、相关联的音频频率范围。该耳蜗植入物还包括脉冲控制器，配置成基于产生的频带有限的音频信号及确定的对应于频率范围的中间拐点将电刺激信号传给植入电极阵列的多个电极。
这使能根据用户的语音环境自动调整电刺激信号，前述环境基于确定的总信号电平进行分类。因此，利用所公开的动态映射技术可向耳蜗植入物用户提供改善的体验，其中保持从声域到电刺激域的声音总响度的实际可行的映射。
在一些实施例中，输入变换器可包括多个输入变换器作为阵列，例如用于在不同波束形成模式下提供随方向而变的音频信号处理。波束形成涉及处理在输入变换器阵列处接收的音频信号使得该阵列用作高度定向的传声器。换言之，波束形成提供指向和接收特定声源的“听音波束”而衰减其它声音和噪声，例如包括反射、混响、干扰，及衰减来自其它方向或主要波束外面的点的声音或噪声。前述波束指向通常称为波束调向并可针对不同的波束形成模式如全向、高频定向、定向等进行不同地定义。
在实施例中，信号电平检测器配置成通过估计从至少一波束形成模式获得的信号电平确定总信号电平。优选地，如果使用一个以上波束形成模式，总信号电平通过对从不同波束形成模式获得的估计的信号电平进行加权组合如加权线性组合确定。在其它实施例中，也可利用用于确定电平的其它已知方法。
作为用作说明的例子，利用从并行运行的不同波束形成模式如全向、HF定向和定向模式获知的信号电平。总信号电平可使用每一模式的系数进行计算：
lvla＝α·lvlomnl+β·lvlHF-dir+γ·lvldir
其中lvla表示总信号电平，lvlomnl表示全向模式的信号电平，lvlHF-dir表示HF定向模式的信号电平，lvldir表示定向模式的信号电平，及α、β和γ表示每一波束形成模式的波束形成在给定时刻使用的线性百分比。波束形成线性组合每一模式的百分比。例如，全向30％和HF70％，则α＝0.3，β＝0.7，γ＝0。这些百分比可针对不同情景预先确定，或者可基于从每一波束形成模式获得的电平估计值自适应计算。
利用电平估计与波束形成的上述组合提供几个优点。首先，中间拐点同步跟随波束形成电平估计。其次，当波束形成模式有变化时，中间拐点更改减少耳蜗植入物用户对极端响度变化的感觉。对本领域技术人员显而易见的是，代替利用优选的基于波束形成的电平估计，也可采用其它电平估计技术来确定总信号电平。
因而，输入变换器配置成接收输入的声信号并提供对应的电输入信号。耳蜗植入物还可包括适于使电输入信号数字化并将数字化信号作为输入音频信号提供给信号电平检测器以确定总信号电平的数字转换器。
处理单元还可配置成访问查询表。查询表包括对应于多个频带(如下例子说明)和多个平均信号电平(通常确定不同的语音情形)中的每一个的预定拐点值。预定拐点值，即与每一频带有关的预定中间阈电平，如对于适中语音情形下的1500Hz-3450Hz频带为57dBSPL(参见下表1)，用于进行用于针对具体语音情形的频带确定中间拐点的插值。查询表通常设计成使发送给用户的语音信息最大化，同时确保在有噪声和大声条件下舒适。预定拐点值通常统计地确定以在不同语音情形下保留高百分比的语音信息，如至少80％、85％、90％或95％。其它百分比值也在本发明的范围之内。这些语音情形可识别为包括安静(平均语音60dBSPL)、适中(平均语音70dBSPL)和大声环境(平均语音80dBSPL)。
针对每一频带和每一语音情形的预定中间阈电平拐点使用特定语言或类似语言的语音信号大数据库获得。类似地，多个频带也可预定，通常基于利用特定语言或类似语言的语音信号大数据库。例如，下述频带使用西方语言的语音信号数据库确定：200Hz-850Hz、850Hz-1500Hz、1500Hz-3450Hz、及3450Hz-8000Hz。本领域技术人员将意识到，频带和/或语音情形和/或预定拐点值覆盖的数量和宽度可改变，例如针对其它语言和不同用户改变。
下面给出了用作说明的查询表，示出了对于西方语言如法语，频带、语音情形和中间阈电平拐点之间的关系。
表1：定义不同语音情形的每一频带的中间拐点的查询表
处理单元可配置成通过针对多个频带中的每一频带内插如线性内插预定拐点值确定中间拐点。例如，如果总信号电平在65dBSPL，则中间拐点将在52和61dBSPL之间，如56.5dBSPL，对于频带200-850Hz。因而，当针对频带的预定拐点值的线性内插用于计算输入信号电平的中间拐点时，随着信号电平演变，中间拐点平滑地转换。
脉冲控制器还可配置成将对应于多个频带的中间拐点分配给重叠的音频频率范围，从而确定多个电极中相关联的电极的拐点。应当理解，频带的数量和音频频率范围可以相同或不同。同样显而易见的是，如下面段落中的例子说明的，单一频带覆盖一个以上频率范围。
在该例子中，参考已经描述的查询表(上面的表1)，线性内插中间拐点并将中间拐点分配给与植入电极相关联的音频频率范围。在包括20个电极的电极阵列中，每一电极具有由相关联的音频频率范围确定的不同频率分布。如果编号为16-20的电极共同覆盖200Hz-850Hz的频率范围，则对于确定的65dBSPL总信号电平，关于这些电极的频带有限的音频信号的中间阈电平拐点将在52和61dBSPL中间，如56.5dBSPL。类似地，在另一示例性情景中，如果编号为1-5的电极共同覆盖频率范围3450Hz-8000Hz，则对于确定的75dBSPL总信号电平，关于这些电极的频带有限的音频信号的中间阈电平拐点将在50和58dBSPL中间，如54dBSPL。
在实施例中，脉冲控制器配置成控制增量增益，使得输入信号的在下阈电平和中间拐点确定的中间阈电平之间的电平的增量增益大于中间阈电平和上阈电平之间的电平的增量增益。这使能在低于中间阈电平时对可听信号施加电平扩大及在高于中间阈电平时对舒适信号电平施加电平压缩。中间拐点的目的主要在于增强语音中传送的信息因而提高用户解码和理解语音的能力。
在实施例中，处理单元可包括环境分类器，其适于分析输入的声信号并基于确定的总信号电平和与不同语音情形如安静、适中或大声相关联的预定电平确定语音环境(安静、适中或大声)。处理单元还可配置成分析输入的声信号并根据分析调整中间阈电平使得中间阈电平在信号处理器接收到较弱的输入信号时减小及在信号处理器接收到更大声的输入信号时增大。因而，中间拐点可根据耳蜗植入物用户的语音情形自动调整。这导致自动确定不同的增量增益，从而针对安静、适中和大声环境动态地改变电刺激。
确定的中间拐点确定响度增长函数。响度增长函数包括低于中间拐点时包含第一增量增益的第一响度增长函数及高于中间拐点时包含第二增量增益的第二响度增长函数，第一增量增益高于第二增量增益。这使能在低于和高于中间阈电平时分别提供电平扩大和电平压缩。第一响度增长函数在下拐点和中间拐点之间可以线性或分段线性。另外，第二响度增长函数也可在中间拐点和上拐点之间线性或分段线性。
在实施例中，在立即邻近下阈电平和/或中间阈电平和/或上阈电平时提供平滑过渡。换言之，下拐点、中间拐点和上拐点优选实施为软拐点，即使得增量增益在立即邻近这些拐点时平滑过渡。这有助于避免增量增益在拐点处突然变化。在一些实施例中，增量增益可以仅大约恒定不变，例如在超出上阈电平拐点时。
在实施例中，查询表中的预定拐点值和/或多个频带和/或多个平均信号电平取决于耳蜗植入物的用户提供的输入。另外或作为备选，查询表中的预定拐点值和/或多个频带和/或多个平均信号电平统计地确定，例如通过利用特定语言的语音信号的大数据库。
在另一实施例中，公开了对于与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的任何音频频率范围产生规定强度的电刺激的方法。该方法包括确定输入的声信号的总信号电平并根据确定的总信号电平确定对于多个频带中的每一频带的中间拐点。该方法还包括根据输入的声信号产生多个频带有限的音频信号，每一频带有限的声信号表示与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的关联音频频率范围。最后，电刺激信号基于产生的频带有限的音频信号和确定的对应于频率范围的中间拐点传给植入电极阵列的多个电极。
在实施例中，总信号电平的确定取决于从不同波束形成模式估计的输入信号电平的加权组合如加权线性组合，及中间拐点值的确定基于针对多个频带中的每一频带的预定拐点值的内插如线性内插。
本发明方法可包括前面任何段落中描述的任何特征。
附图说明
本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中：
图1A示出了根据本发明实施例的耳蜗植入物。
图1B示出了根据本发明实施例的耳蜗植入物的逻辑图。
图2示出了用于将信号电平映射到电刺激电平的映射函数。
图3示出了根据本发明实施例的具有中间拐点的增强的映射函数。
图4示出了根据本发明实施例的用于不同声音情形的增强的映射函数。
具体实施方式
下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、步骤、处理等(统称为“元素”)进行描述。不同附图中的同一元素用同一附图标记标示。
图1A示出了根据本发明实施例的耳蜗植入物。该耳蜗植入物包括可佩戴装置2和可植入刺激器3。可佩戴装置2包括预处理器4、发射线圈5和用于对可佩戴装置2的电子电路和/或可植入刺激器3的电子电路供电的电池(未示出)。可植入刺激器3包括接收线圈6、后处理器7和柔性电极载体8。柔性电极载体8包括具有多个电极10如20个电极的电极阵列9。在其它实施例中，电极10的数量可以不同。预处理器4包括发射器11，及后处理器7包括对应的接收器12。
可佩戴装置2适于佩戴在耳蜗植入物1的用户的身体上，使得预处理器4可从用户环境接收声信号并预处理声信号。发射器11对预处理后的信号进行编码并将编码后的信号借助于发射线圈5传给可植入刺激器3。可植入刺激器3适于植入在用户身体中，例如颅骨内侧或耳蜗中，电极10邻近神经纤维使得由电极10发出的电荷脉冲可刺激这些神经纤维因而在用户身体中产生感觉，优选感知的声音的形式。接收线圈6适于安排成使得后处理器7可借助于接收线圈6和接收器12从发射器11接收编码后的信号、借助于接收器12对编码后的信号进行解码、及根据解码后的信号通过柔性电极载体8的电极10向神经纤维提供电荷脉冲。耳蜗植入物1因而可根据输入的声信号在用户身体中产生感觉。
图1B示出了根据本发明实施例的耳蜗植入物100的逻辑图。该植入物100可包括一个或一组传声器105，其配置成从用户环境接收声信号并提供对应的电输入信号。尽管示出了四个传声器，但实施例不限于四个传声器，而是在实施例中可使用任何数量的传声器及传声器定向。
输入变换器105连接到传声器配置逻辑电路110。配置逻辑电路110可包括多种不同的前端处理，其可在进行另外的能效较低的信号处理如噪声抑制之前应用于该组传声器105的输出。前端处理可包括但不限于使用前置放大器放大电输入信号、使用数字转换器进行模数转换以使放大后的信号数字化、对数字化输入信号进行预滤波使得低和高音频频率被强调从而使用预加重滤波器、回声消除等实现更像人耳的自然频率特性的频率特性。在一些实施例中，传声器配置逻辑电路110还可包括连接到该组传声器105的开关逻辑电路以个别地打开或关闭每一传声器从而以多种不同的方式配置传声器。另外，在一些实施例中，传声器配置逻辑电路110可用于从其它元件接收控制信号以调节前端处理参数。
传声器配置逻辑电路110连接到波束形成器115。波束形成器115的输出表示传声器信号，其中传声器信号通过对来自传声器组105的一个或多个传声器的输出进行波束形成而产生。波束形成器115可实施为两个以上分开的波束形成器以增加运行速度。波束形成器基于传声器配置逻辑电路110或者通过选择给定波束形成图案需要的传声器输出而从传声器组105接收输入。波束形成器115可以是自适应波束形成器，其用于确定组合传声器组105的传声器输出所需要的量值和相位系数，以按所需方向对波束调向或者操纵零值。
波束形成器115可连接到时域-频域转换器120，其配置成将输入的声信号或波束形成器115的输出从时域表示变换为频域表示，每一频带有限的音频信号表示音频频率范围/信道。频道的数量优选等于可由电极阵列9的电极10刺激的听觉通道的最大数量。信号电平检测器125配置成确定输入的声信号的总信号电平。总信号电平通过估计从至少一波束形成模式获得的信号电平确定。在有一个以上波束形成模式通常并行使用的情形下，总信号电平通过对从不同波束形成模式获得的估计的信号电平进行加权组合如加权线性组合确定。处理单元130从电平检测器125接收确定的总信号值并从存储器135访问保存的查询表，及如先前部分所述，基于内插确定针对多个频带中的每一频带的中间拐点。
带通滤波器140处理在时域-频域转换器之后接收的信号并产生频带有限的音频信号，每一频带有限的音频信号表示音频频率范围/信道。频道的数量优选等于可由电极阵列9的电极10刺激的听觉通道的最大数量。
噪声滤波器145衰减频带有限的音频信号中的不想要的信号成分并提供对应的噪声已滤除的信号。优选地，对每一频道提供一个噪声已滤除的信号，通过音频频率范围确定，因而对每一频带有限的音频信号提供一个噪声已滤除的信号。优选地，脉冲控制器150导致脉冲发生器155对每一噪声已滤除的信号提供一个电荷脉冲流。脉冲控制器150计算电荷脉冲的发出时间。在其它实施例中，如本领域众所周知的，可使用备选时间方案。
脉冲控制器150还根据噪声已滤除的信号和确定的中间拐点(从处理单元130接收)计算各个电荷脉冲的目标电荷量E。因而，脉冲控制器配置成基于产生的频带有限的音频信号和确定的对应于频率范围的中间拐点将电刺激信号传给植入电极阵列的多个电极。这通过将脉冲控制器150配置成将对应于多个频带的中间拐点分配给重叠的音频频率范围实现，从而针对多个电极中的关联电极确定拐点。目标电荷量E的计算连同中间拐点在先前部分及下面图3和4的描述中详细阐述。
脉冲发生器155产生电荷脉冲并将电荷脉冲提供给植入在耳蜗中的电极阵列9的电极10，使得每一脉冲中发出的电荷对应于相应目标电荷量E。脉冲发生器24优选将每一电荷脉冲提供为通过一个或多个电极10流出的电流，这些电极10因而具有正极性，及通过一个或多个其它电极10流回，这些电极10因而具有负极性，从而导致电流从正电极通过组织流到负电极，进而刺激组织中或与其相邻的神经纤维。
在此说明的不同元件可包括在耳蜗植入物的信号处理器160中。应当理解，一元件可配置成集成信号处理器的一些其它元件的功能。例如，脉冲控制器150的功能可集成在处理单元130中。
图2示出了用于将信号电平映射到电刺激电平的映射函数200。映射说明每一脉冲流或听觉通道中的各个电荷脉冲的目标电荷量E可怎样使用线性映射函数从相应通常噪声已滤除的信号的输入电平L(dBSPL)计算。L轴和E轴均为线性，映射函数202将相应噪声已滤除的信号中的声压或能量的对数L映射为相应脉冲流或听觉通道的目标电荷量E(刺激百分比)。作为例子，对于听觉通道的特定音频频率范围，在电平L’，目标电荷量为x％。由于电极阵列的电极和神经纤维之间的不同耦合和/或不同神经纤维中的不同灵敏度，映射函数在听觉通道之间可以不同。
正常听力的人具有随频率而变的听觉阈，其确定该人能听见的最弱声音，由对应于电平Lt和通常为0％的目标电荷量T的下阈电平拐点204确定。随频率而变的不舒适电平(UCL)确定导致该人不舒适的最弱声音，其由对应于电平Lc和通常100％的目标电荷量C的上阈电平拐点206确定。在下文中，术语“舒适声学范围”指在正常听力人员的典型听觉阈和典型UCL之间的随频率而变的电平范围。这些电平的统计获得的值在本领域众所周知。正常听力人员通常大约对数地感知舒适声学范围内的响度也众所周知。
图3示出了根据本发明实施例的具有中间拐点的正确的映射函数。映射函数200定义图2中确定的映射函数。增强的映射函数300与映射函数之间的差异仅在于其从下拐点204经中间拐点I延伸到上拐点206，使得在下拐点204和中间拐点I之间的如第一响度增长函数302指示的增量增益Gi比中间拐点I和上拐点206之间的如第二响度增长函数304指示的增量增益Gi大。换言之，增量增益(Ei-T)/(Li-Lt)大于增量增益(C-Ei)/(Lc-Li)。
在中间拐点I，增强的映射函数将中间阈电平Li映射到中间电荷Ei。中间电荷Ei可被确定使得其位于距阈电荷T一定距离处。例如，Ei可以是阈电荷T和最大舒适电荷C之间的距离的约60％、约70％、约80％或约90％。中间电荷Ei的确定通常还可基于用户的偏好和/或关于用户的听觉能力的了解。
相较于映射函数200，增强的映射函数300因而对低于中间阈电平Li的可听信号电平L施加电平扩大及对高于中间阈电平Li的舒适信号电平L施加电平压缩。中间拐点I的目的主要在于增强语音中传送的信息因而提高用户解码和理解语音的能力。
如先前描述的，中间拐点通过对多个频带中的每一频带内插可从查询表获得的预定拐点值而确定。这使能基于用户环境自动确定中间拐点。中间电荷Ei优选更接近最大舒适电荷C，而不是阈电荷T。
在实施例中，耳蜗植入物1还可包括用户可操作的控制器(未示出)，如可佩戴装置2和/或有线或无线遥控器上的控制元件，其使用户能调节中间阈电平Li。用户可操作的控制器使用户能按预定电平步长调节中间阈电平Li，如10dB步长或6dB步长。这使用户能针对较弱和/或较大声的语音调整耳蜗植入物。
在实施例中，耳蜗植入物还可包括用户可操作的控制器(未示出)，其使用户能针对相应听觉通道在使用映射函数200和增强的映射函数300之间切换听力装置。这使用户能针对具有和没有语音的情形调整耳蜗植入物中的信号处理。因而，当存在语音时，用户可选择增强语音的信号处理，及当不存在语音时，用户可选择提供更自然的响度曲线的信号处理，例如针对环境声音。耳蜗植入物优选可包括语音检测器，其检测声信号中的语音并在检测到语音时切换为对相应听觉通道使用增强的映射函数300及在没有语音时切换为使用映射函数200，因而自动进行切换，否则需要由用户进行。
图4示出了根据本发明实施例的用于不同语音情形的增强的映射函数400。耳蜗植入物优选可包括环境分类器(未示出)，其分析输入的声信号并根据分析调整中间阈电平Li使得中间阈电平Li在接收到较弱的语音信号时减小及在接收到更大声的语音信号时增大。环境分类器接收确定的总信号电平并将其与查询表中确定的情形特有语音电平比较以确定用户的声音环境是安静、适中还是大声环境。其后，对于确定的声音环境中的特定频带，基于内插计算中间拐点。在实施例中，处理单元可配置成执行环境分类器的功能。
参考表1，显然，对于特定频带，安静环境的中间拐点处于比适中环境低的中间阈电平，而适中环境相较大声环境同样具有更低的中间阈电平。换言之，中间阈电平根据声音情形的确定进行调节使得中间阈电平在信号处理器接收到较弱的输入信号时减小及在信号处理器接收到较大声的输入信号时增大。这由下述映射函数说明：针对安静声音情形环境的具有中间阈电平Li(Q)的映射函数302-304、针对适中声音情形环境的具有中间阈电平Li(M)的映射函数402-404、和针对大声声音情形环境的具有中间阈电平Li(L)的映射函数406-408。
在实施例中，安静声音情形环境的下拐点和中间拐点之间的增量增益高于适中声音情形环境的增量增益，适中声音情形环境具有比大声声音情形环境高的增量增益，即(Ei-T)/(Li(Q)-Lt)>(Ei-T)/(Li(M)-Lt)>(Ei-T)/(Li(L)-Lt)。
脉冲控制器还可配置成将对应于多个频带的中间拐点分配给重叠的音频频率范围，从而确定针对多个电极的关联电极的拐点。在该例子中，参考已经描述的查询表(上面的表1)，线性内插中间拐点和将中间拐点分配给与植入电极相关联的音频频率范围。在包括20个电极的电极阵列中，每一电极具有由相关联的音频频率范围确定的不同频率分布。如果编号为16-20的电极共同覆盖200Hz-850Hz的频率范围，则对于确定的为65dBSPL的总信号电平，关于这些电极的频带有限的音频信号的中间阈电平拐点将在52和61dBSPL之间，如56.5dBSPL。
本发明因而描述使用频带特有预定拐点值对基于总输入信号电平确定的不同用户环境确定中间拐点，可能针对耳蜗植入物中的不同频道自动调整增量增益和确定电刺激量。
除非另行明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明不排除存在或增加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非另行明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的，术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。
应意识到，不同实施例中提及的特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。提供前面的描述是为了使本领域技术人员能够实施在此描述的各个方面。各种修改对本领域技术人员将显而易见，及在此定义的一般原理可应用于其他方面。
权利要求不限于在此所示的各个方面，而是包含与权利要求语言一致的全部范围，其中除非另行明确指出，以单数形式提及的元件不意指“一个及只有一个”，而是指“一个或多个”。除非另行明确指出，术语“一些”指一个或多个。
因而，本发明的范围应依据权利要求进行判断。

Claims (20)

1.一种耳蜗植入物，包括：
信号电平检测器，配置成确定输入的声信号的总信号电平；
处理单元，配置成根据确定的总信号电平针对多个频带中的每一频带确定中间拐点；
带通滤波器，配置成根据输入的声信号产生多个频带有限的音频信号，每一频带有限的声信号表示与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的、相关联的音频频率范围；及
脉冲控制器，配置成基于产生的频带有限的音频信号及确定的对应于所述频率范围的中间拐点将电刺激信号传给植入电极阵列的多个电极。
2.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中信号电平检测器配置成：
通过估计从至少一波束形成模式获得的信号电平确定总信号电平；或者
如果使用一个以上波束形成模式，通过对从不同波束形成模式获得的估计的信号电平进行加权组合确定总信号电平。
3.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中处理单元配置成通过针对多个频带中的每一频带内插如线性内插预定拐点值确定中间拐点。
4.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中处理单元配置成访问查询表，所述查询表包括对应于多个频带和多个平均信号电平中的每一个的预定拐点值。
5.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中脉冲控制器配置成将对应于多个频带的中间拐点分配给重叠的音频频率范围，从而确定针对多个电极中的关联电极的拐点。
6.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中脉冲控制器配置成控制增量增益，使得输入信号的在下阈电平和中间拐点确定的中间阈电平之间的电平的增量增益大于中间阈电平和上阈电平之间的电平的增量增益。
7.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中处理单元还配置成分析输入的声信号并根据分析调整中间阈电平使得中间阈电平在信号处理器接收到较弱的输入信号时减小及在信号处理器接收到较大声的输入信号时增大。
8.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中所述中间拐点确定响度增长函数，响度增长函数包括低于中间拐点时包含第一增量增益的第一响度增长函数及高于中间拐点时包含第二增量增益的第二响度增长函数，第一增量增益高于第二增量增益。
9.根据权利要求8所述的耳蜗植入物，其中
第一响度增长函数在下拐点和中间拐点之间为线性或分段线性；和/或
第二响度增长函数在中间拐点和上拐点之间为线性或分段线性。
10.根据权利要求6所述的耳蜗植入物，其中在立即邻近下阈电平和/或中间阈电平和/或上阈电平时提供平滑过渡。
11.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，其中查询表中的预定拐点值和/或多个频带和/或多个平均信号电平取决于统计确定和/或耳蜗植入物的用户提供的输入。
12.根据权利要求1所述的耳蜗植入物，还包括配置成接收输入的声信号并提供对应的电输入信号的输入变换器；及适于使电输入信号数字化并将数字化的信号作为输入音频信号提供给用于确定总信号电平的信号电平检测器的数字转换器。
13.对于与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的任何音频频率范围产生规定强度的电刺激的方法，所述方法包括：
确定输入的声信号的总信号电平；
根据确定的总信号电平对多个频带中的每一频带确定中间拐点；
根据输入的声信号产生多个频带有限的音频信号，每一频带有限的声信号表示与耳蜗植入物的植入电极阵列的多个电极中的至少一电极有关的关联音频频率范围；及
基于产生的频带有限的音频信号和确定的对应于频率范围的中间拐点将电刺激信号传给植入电极阵列的多个电极。
14.根据权利要求13所述的方法，其中总信号电平的确定取决于从不同波束形成模式估计获得的输入信号电平的加权组合，及中间拐点值的确定基于针对多个频带中的每一频带的预定拐点值的内插如线性内插。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括访问包括对应于多个频带中的每一频带的预定拐点值和多个平均信号电平的查询表。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括将对应于多个频带的中间拐点分配给重叠的音频频率范围，从而针对多个电极的关联电极确定拐点。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括控制增量增益使得输入信号的在下阈电平和中间拐点确定的中间阈电平之间的电平的增量增益大于在中间阈电平和上阈电平之间的电平的增量增益。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括发出输入的声信号并根据分析调整中间阈电平使得中间阈电平在信号处理器接收到较弱的输入信号时减小及在信号处理器接收到较大声的输入信号时增大。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述中间拐点确定响度增长函数，响度增长函数包括低于中间拐点时包含第一增量增益的第一响度增长函数及高于中间拐点时包含第二增量增益的第二响度增长函数，第一增量增益高于第二增量增益。
20.根据权利要求17所述的方法，其中在立即邻近下阈电平和/或中间阈电平和/或上阈电平时提供平滑过渡。
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