CN105933838A - 使听力装置适应用户耳朵的方法及听力装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了使听力装置适应用户耳朵的方法及听力装置，其中听力装置包括：用于提供电输入音频信号的输入单元，用于处理音频信号并提供处理后的音频信号的可配置信号处理单元，及用于在正常运行模式下将电输出信号转换为声学输出声音的输出变换器，其中所述输出变换器可逆，及所述听力装置还包括：测量单元，配置成至少在特定测量模式下将声压级转换为电信号，称为测量信号；及控制单元，配置成从所述测量信号确定输出变换器的目前电阻抗或指示所述目前电阻抗的量度。

Description

使听力装置适应用户耳朵的方法及听力装置

技术领域

本申请涉及听力装置，尤其涉及使听力装置适应特定用户，例如使增益适于在用户耳朵处提供所请求的声压。本申请还涉及听力装置的用途、听力装置的运行方法、及包括听力装置和编程装置的组合系统。

本发明的实施例如可用在下述应用中：助听器、头戴式耳机、耳麦、有效耳朵保护系统或其组合。

背景技术

关于在听力仪器位于用户耳朵之处或之中时由听力仪器产生的声压存在不确定性。不确定性起因于先验未知的个人耳朵特性。各个耳朵在几何形状、耳道容积和鼓膜性质方面可能不同。当耳朵被听力仪器刺激时，这些因素影响耳朵的听觉表现。

目前减少这种不确定性的解决方案是在用外部测量设备验配助听器之前或期间测量个人耳朵的特性。第一种方法使用所谓的真耳-耦合腔差值(RECD)作为个人耳朵怎样区别于标准耳朵的量度，例如通过标准2cc-耦合腔表示。该区别之后在验配听力仪器期间进行考虑。第二种方法实时监测在听力仪器插入在耳朵内时个人耳朵中的声压(真耳测量，REM)。监测例如经插入到耳朵内并连接到外部测量设备的传声器的小的探测管进行。

两种方法均使用另外的测量设备并需要在听力仪器验配期间执行另外的耗时的步骤。此外，它们遭受因测量条件不完全对应于真实佩戴条件引起的转换误差。在RECD方法中，假定助听器按与RECD测量期间使用的测量变换器一样的方式工作，在REM方法中，探测管产生在真实佩戴条件下不存在的声泄漏。

此外，当将包括扬声器(接收器)的听力装置放在耳朵中时(RITE)，扬声器在耳道中的放置可能不时变化，因此可能在声频带中产生不同的谐振。每当听力装置安装在耳朵中时，这将产生“不同的”声学验配。

US2007036377A1描述了一种听力仪器，其包括至少一用于确定表示用户鼓膜前面位置处的声信号的感测信号的内传声器。该内传声器产生表示声信号的感测信号，及听力仪器的信号处理单元基于其确定用户耳道的特征并记住象征该特征的值。根据优选实施例，该特征为声耦合传递特征，其基于信号处理单元的数字信号处理级的输出信号的信号表示和感测信号的比较确定。

EP2039216B1涉及用于监控包括佩戴在用户耳朵处或用户耳道中的电声输出变换器的听力装置的方法，该方法包括：测量输出变换器的电阻抗，分析测得的输出变换器的电阻抗以评估输出变换器和/或与输出变换器协作的声系统的状态，及输出表示输出变换器和/或与输出变换器协作的声系统的状态的状态信号。

发明内容

本申请的目标在于提供改进的针对特定用户的听力装置验配。本发明的另一目标在于提供更好的验配和/或提高听力装置的性能。

本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。

听力装置

在本申请的一方面，本申请的目标由一种听力装置实现，其包括：用于提供电输入音频信号的输入单元，用于处理音频信号并提供处理后的音频信号的可配置信号处理单元，及用于在正常运行模式下将电输出信号转换为声学输出声音的输出变换器。该听力装置适于使得输出变换器可逆，及该听力装置还包括：

-测量单元，配置成至少在特定测量模式下将声压级转换为电信号，称为测量信号；及

-控制单元，配置成从测量信号确定输出变换器目前的电阻抗或指示该目前的电阻抗的量度。

输出变换器目前的电阻抗指示输出变换器的目前的声负载(由输出变换器暴露于其中的声环境表示(如特定体积、形状、反射表面及其性质))。

本发明提出的解决方案相较现有方案具有几个优点：

-不需要另外的传声器；

-不需要另外的测量设备；

-用听力仪器自身实现真实原位测量；

-在验配期间不需要另外的测量步骤，测量可在正常运行期间由听力仪器使用其传声器拾取的自然输入信号进行。

可逆变换器(如扬声器)的概念在关于扬声器的几本教科书中涉及，例如[Borwick；2001]，参见章节16，Terminology，尤其是章节16.2.2，Systems andtheir elements。可逆变换器将用按任一方向流过其的净能量(但不必在两个方向具有一样的效率)。用于助听器的典型声变换器(如来自Knowles或Sonion)均可逆。

在实施例中，目前的电阻抗(或对应的量度)在多个离散频率如在两个以上频率提供。

该提出的方案等效于测量扬声器的电阻抗Z。变换器的电阻抗因其互易特性取决于声负载阻抗Z_ac。这意味着当声阻抗Z_ac变化时电阻抗Z也变化。这在听力仪器插入到个人的耳道内时肯定发生。耳道的声阻抗Z_ac＝Z_ear将影响扬声器的电阻抗Z。由于每只耳朵具有不同的声学性质因此具有不同的声阻抗Z_ac，每只耳朵将以不同的方式改变电阻抗Z。一旦电阻抗Z已知，对应的声阻抗Z_ac可被确定。通过知道声阻抗Z_ac(和/或声负载期间的变换器阻抗Z)，源自所施加的变换器电压U的声压p可被确定(p＝g(Z_ac,U)＝f(Z,U)，其中Z为当声负载为Z_ac时的变换器电阻抗)。

在实施例中，控制单元配置成评估听力装置(例如包括具有位于用户耳道中的扬声器的部分，如耳内接收器式(RITE)听力装置)的目前放置。在实施例中，控制单元配置成校正(如自动校正)听力装置的信号处理以考虑扬声器在耳道中的不同(于计划的)放置(例如通过基于扬声器的目前电阻抗在信号处理单元中确定和施加更新处理参数(随频率而变的增益))。

在实施例中，听力装置包括保存特定声负载及输出变换器暴露于特定声负载时的电阻抗的对应值的存储器。在实施例中，声负载包括标准负载如标准耦合腔例如2cc标准耦合腔。在实施例中，控制单元配置成将输出变换器的目前电阻抗与对应于特定声负载(如标准负载)的电阻抗进行比较。

在实施例中，控制单元配置成基于输出变换器的目前电阻抗与对应于特定声负载的电阻抗的比较确定更新处理参数，用于替代可配置信号处理单元中目前使用的处理参数。

在实施例中，控制单元配置成不管听力装置的类型如何，针对个人耳道校正听力装置施加的增益。在实施例中，本发明涉及从扬声器的电阻抗量度估计用户耳道中的声压。

在实施例中，控制单元(或听力装置的存储器)包括表征输出变换器的数据。在实施例中，控制单元包括用于输出变换器的传递矩阵H，当看作两端口网络时，该传递矩阵构成或形成表征输出变换器的数据的一部分。

输出变换器的电阻抗可以任何适当的方式确定。在实施例中，阻抗测量基于阻抗电桥。这提供经典的、鲁棒的、已知的确定阻抗的方式。从而电阻抗和声负载的对应值可被记录(例如在制造输出变换器期间)并保存在听力装置的存储器中(例如在听力装置验配期间)。

在实施例中，控制单元配置成基于测量信号和输出变换器的目前电阻抗或者指示目前电阻抗的量度确定目前声压的估计量。在实施例中，前述估计在使用听力装置期间进行，例如实施为启动程序的一部分和/或经用户接口如遥控器例如智能电话启动，和/或例如以可配置的频率(如每小时一次或每周一次)进行。从而，只要适当，处理参数可针对耳道中目前的(负载)条件进行更新。在实施例中，前述估计执行为验配程序的一部分，例如在听力装置连接到验配系统以针对特定用户的需要定制听力装置的参数时。

声压p可按绝对量进行测量(如Pa或μPa)，或者按相对量测量为声压级(SPL)(例如定义为20log₁₀(p/p₀)dB SPL，其中参考压力p₀等于20μPa)。

特定人的听力损失(部分)通过听力损失-频率曲线(听力图)确定，其描述在每一频率时听力受损人员的(增大的)听觉阈相对于(通常)正常听力人员在该频率的听觉阈的关系(如按dB HL表示)。基于听力损失数据(可能及对应的令人不舒适的电平数据等)，验配算法(如NAL-R、DSL i/o等)可用于规定具体放大特性(增益对频率，优选在不同输入电平下)以补偿该人的听力损失。规定的具体放大特性通常表达为对于给定输入声音电平(如对应于典型对话，如约60-70dB SPL)，在标准声耦合腔(如2cc耦合腔，具有2cm³的体积)中所得的规定的(随频率而变的)声压(或声压级)。如上面提及的，将施加到听力装置的电输入信号以产生规定声压级的增益可通过真耳测量(如在针对该人验配助听器期间)及随后的所施加增益的真耳-耦合腔差(RECD)补偿“转换”到特定用户的耳道。从而规定的声压可在助听器位于用户的实际耳道中时由助听器的实际变换器提供。

所提出的解决方案通过将助听器的扬声器用作传声器使用其估计耳道声压级。助听器扬声器为互易(或可逆)变换器，这意味着其可按从电能到机械能和从机械能到电能的两个方向转换能量。因此，施加到扬声器的声端口的任何声压将引起通过扬声器的电端口的电流。施加的声压和电流之间的关系为变换器(如扬声器)的性质并假定已知或可确定。因此，通过测量通过扬声器的电流，可推断出耳道中的声压。

可用作验配参数的参数为估计的真耳压力。验配本身通常需要声压为特定目标压力(源自验配依据或由听力护理专家(HCP)强加)。估计的真耳压力和目标压力之间的差可用于调节信号处理单元中的增益从而更好地与耳道中需要的压力匹配。

从阻抗确定声压例如使用变换器和声管的两端口网络建模(例如参见图1A-1B)。两端口建模主要从无线电频率电机工程获知，其中可通过两个端口访问的任何线性网络均可用四个特征量建模。这些量通常安排在几类矩阵中。在实施例中，所提出的方案利用传递矩阵表示，其使能简单地束缚简明的两端口网络。

在实施例中，听力装置包括保存计划施加到用户的鼓膜以补偿该用户的听力受损的目标声压或其量度的存储器。在实施例中，目标声压在多个离散频率如两个以上频率及在反映在来自输入单元的电输入音频信号中的声音输入的多个电平(如两个以上电平)提供。

在实施例中，控制单元配置成将目前声压或其量度的估计量与目标声压或其量度进行比较并提供比较结果。在实施例中，控制单元配置成检查目前和目标声压(或对应的度量)的比较结果是否满足预定条件(如指明目前和目标声压(或对应的度量)之间的偏差是否高于预定的绝对或相对量)。

在实施例中，控制单元配置成从目前声压的估计量确定用于替代可配置信号处理单元中目前使用的处理参数的更新处理参数。在实施例中，控制单元配置成确定更新处理参数以使得将来的(目前)声压(在更新参数已施加到信号处理单元之后)相较更新之前更接近(优选等于)目标声压。在实施例中，控制单元配置成将更新处理参数应用于可配置信号处理单元。在实施例中，控制单元配置成根据比较结果确定更新处理参数。在实施例中，控制单元配置成根据比较结果将更新处理参数应用于可配置信号处理单元。

在实施例中，听力装置包括到用于针对特定用户验配听力装置的处理参数的编程装置的通信接口。在实施例中，听力装置配置成使特定测量模式能从验配系统进行控制。在实施例中，听力装置配置成使能与编程装置之间的数据传递。在实施例中，听力装置配置成使能将测量信号(或源自其的参数，如变换器的目前电阻抗)从听力装置传到编程装置。

在实施例中，听力装置包括用户接口，从而使特定测量模式能从用户接口进行控制。在实施例中，用户接口包括听力装置上的启动元件。在实施例中，听力装置包括到另一(辅助)装置(如不同于编程装置)的通信接口。在实施例中，用户接口由单独的(辅助)装置实施，其包括到听力装置的通信接口。在实施例中，用户接口实施在遥控装置中，如形成通信装置令人移动电话如智能电话的一部分。在实施例中，用户接口完全或部分实施为智能电话上运行的APP。

在实施例中，控制单元配置成经用户接口将比较结果呈现给用户。在实施例中，听力装置配置成经用户接口呈现与输出变换器的电阻抗的测量有关的数据。在实施例中，听力装置配置成使用户能影响从输出变换器的电阻抗的测量引出的行动过程(例如影响关于听力装置的功能的决定)。在实施例中，听力装置配置成使用户能经用户接口在呈现给用户的多个提议的行动之间进行选择。在实施例中，多个提议的行动包括“修改听力装置的安装”(以修改(如改善)其针对耳道的验配)。

在实施例中，听力装置包括助听器、头戴式耳机、耳麦、有效耳朵保护系统或其组合。

在实施例中，听力装置的扬声器配置成播放单音的特定音频序列(如与开机铃声一样)，并测量这些特定单音时扬声器使用的电流，从而可确定耳朵的负载因而确定耳道的传递函数。

在实施例中，可配置的信号处理单元适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的移频(具有或没有频率压缩)以补偿用户的听力受损。数字助听器的多个不同方面在[Schaub；2008]中描述。

听力装置包括输出变换器。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为声信号提供给用户的扬声器(在助听器情形下经常称为“接收器”)。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为颅骨的机械振动提供给用户的振动器(例如在附着到骨头的或骨锚式听力装置中)。在实施例中，输出变换器尤其适于对不同的声负载敏感(以使容易测量阻抗变化，例如通过针对给定压力变化产生更大的阻抗变化)。在实施例中，输出变换器包括包含膜片的扬声器。在实施例中，膜片包括石墨烯。这具有效率高的优点，因为几乎所有驱动膜片的(电)能量均被转变为(声能)声音。

听力装置包括输入单元。在实施例中，听力装置包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器。在实施例中，听力装置包括适于增强佩戴听力装置的用户的局部环境中的多个声源之中的目标声源的定向传声器系统。在实施例中，该定向系统适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以例如现有技术中描述的多种不同方式实现。

在实施例中，听力装置为便携装置，如包括本机能源如电池例如可再充电电池的装置。

在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如听力仪器或有效耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号。

听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元(具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元、或作为整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。

更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的信号处理电路、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出装置。在一些听力装置中，放大器可构成信号处理电路。在一些听力装置中，输出装置可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。

在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。

在实施例中，听力装置还包括用于所涉及应用的其它适宜功能，如反馈抑制、压缩、降噪等。

在实施例中，听力装置包括听音装置如助听器、听力仪器例如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器，如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。

用途

此外，本发明提供上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置的用途。在实施例中，提供在编程装置(如验配系统)中的用途以确定适当的增益从而在用户佩戴听力装置时在其耳道中提供规定的声压级。在实施例中，提供听力装置用于在其位于用户耳道中时确定其输出变换器的声压的用途。

组合系统

一方面，本发明提供包括用于针对特定用户验配听力装置的处理参数的编程装置(如验配系统)及包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置的组合系统。

方法

一方面，本申请还提供一种听力装置的运行方法，该方法包括：

-提供电输入音频信号；

-处理源自电输入音频信号的音频信号并提供处理后的音频信号；及

-在正常运行模式下使用输出变换器将源自处理后的音频信号的电输出信号转换为声学输出声音。

该方法还包括：

-在特定测量模式下

--使用输出变换器将声压级转换为电信号，称为测量信号；及

--从测量信号确定输出变换器的目前电阻抗或指示该目前电阻抗的量度。

当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合。方法的实施具有与对应装置一样的优点。

在实施例中，该方法包括：

-从所述目前电阻抗确定更新处理参数；

-如果目前声压的估计量满足预定条件，用更新处理参数替代目前使用的处理参数以用在音频信号的处理中。

在实施例中，该方法包括：

-分析目前电阻抗；

-经用户接口向用户提供多个提议的行动；

-使用户能经用户接口从多个提议的行动选择行动。

在实施例中，该方法包括：

-提供表征输出变换器的数据；

-基于下述信号和数据确定目前声压的估计量

--测量信号；

--表征输出变换器的数据；及

--输出变换器的目前电阻抗或指示目前电阻抗的量度。

输出变换器的电阻抗可以任何适当的方式确定。在实施例中，阻抗测量基于阻抗电桥。这提供经典的、鲁棒的、已知的确定阻抗的方式。在实施例中，输出变换器的电阻抗和声负载的对应值被记录并保存在听力装置的存储器中。

在实施例中，该方法包括将目前声压或其量度的估计量与目标声压或其量度进行比较并提供比较结果。在实施例中，该方法包括检查比较结果是否满足预定条件。在实施例中，预定条件包括确定目前和目标声压(或对应的度量)之间的偏差是否高于预定的绝对或相对量的表达。

在实施例中，目前声压的估计量基于测量信号和输出变换器的目前电阻抗或者指示目前电阻抗的量度。在实施例中，前述估计在使用听力装置期间进行，例如实施为启动程序的一部分和/或经用户接口如遥控器例如智能电话启动，和/或例如以可配置的频率(如每小时一次或每周一次)进行。在实施例中，前述估计执行为验配程序的一部分，例如在听力装置连接到验配系统以针对特定用户的需要定制听力装置的参数时。

定义

在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如听力仪器或有效耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户耳蜗神经的电信号。

听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元(具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元、或作为整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。

更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的信号处理电路、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出装置。在一些听力装置中，放大器可构成信号处理电路。在一些听力装置中，输出装置可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出装置可包括用于提供电信号的一个或多个输出电极。

在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。在一些听力装置中，输出电极可植入在耳蜗中或植入在颅骨内侧上并可适于将电信号提供给耳蜗的毛细胞、一个或多个听觉神经、听觉皮层和/或大脑皮层的其它部分。

“听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统。“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括一个或多个“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、音频网关设备、移动电话(如智能电话)、广播系统、汽车音频系统或音乐播放器。听力装置、听力系统或双耳听力系统例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。

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。在整个说明书中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。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-1B示出了用于在听力装置位于用户耳朵处时估计听力装置的输出变换器的阻抗的测量电路(图1A)和输出变换器的两端口网络模型(图1B)。

图2A-2B示出了根据本发明的听力装置的两个示例性实施例。

图3示出了用于估计听力装置的输出变换器的阻抗的测量电路的实施例。

图4示出了包括根据本发明的听力装置及包括经通信链路连接到听力装置的编程装置的听力系统的实施例。

图5示出了根据本发明实施例的用于开始和/或呈现声负载测量的结果的APP。

图6示出了表示根据本发明的听力装置的运行方法的实施例的流程图。

通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。

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、电路、步骤、处理、算法等(统称为“元素”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。

电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。

图1A示出了根据本发明的声压级的真耳测量的模型实施的例子。图1A示意性地示出了所涉及的原理性元件：

(1)建模为具有内部阻抗Z_s的真实电压源(提供电压U)的听力装置电输出级；

(2)包括可能的声管道的接收器(扬声器)；

(3)电流测量装置A(提供电流I)；

(4)具有声压p和鼓膜(耳道右端处的向上倾斜的线)的耳道。

听力仪器放大器上的电流测量装置3可通过插入串联电阻器并测量跨其的电压进行实施(参见图3)。电压可用放大器的辅助输入之一进行测量。

文献中有多种阻抗测量可用。在本发明中，描述了相对简单的一种来说明概念。无疑有其它方法可用，例如使用在实践中性能更好的电桥电路(惠斯通电桥)。

图1B示出了输出变换器SPK的两端口网络模型。

如果H为变换器的传递矩阵及Z_ear为耳道的声阻抗，从施加到扬声器的电压U得到的压力p由下式给出：

$p=\frac{(H_{12}-H_{22}\·Z_{ear})}{(H_{12}\·(H_{21}\·Z_{ear}-H_{11})+H_{11}\·(H_{12}-H_{22}\·Z_{ear})}\·U$

其中H为变换器传递矩阵：

$H=\left(\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right)$

应注意，所有量均为频率的复值函数。

实际问题在于变换器的逆转灵敏度(声到电转换)通常低(相较于其初始目的即电到声的灵敏度)，从而导致电阻抗的变化相当小。在实施例中，输出变换器和/或(可能)连接到输出变换器的声管道被调整以提高逆转灵敏度。

具有声负载的扬声器的两端口模型

从电阻抗推导耳道声压按三步进行：

1、用已知声阻抗估计耳道压力；

2、从电阻抗估计声阻抗；

3、结合这两步以从电阻抗测量获得压力估计。

用已知声阻抗估计耳道压力

当耳道阻抗已知时，压力可通过[Philippow；1986]、卷1、2.15章、380页公开的内容从所施加的电压U确定：

$p=G_{p}U=\frac{Z_{ear}}{H_{12}+H_{11}{Z}_{ear}}U$

其中

$H=\left(\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right)$

为已知扬声器的传递函数矩阵。

所有量均为频率的复值函数，即为更清晰起见未示出。

H₁₁＝h₁₁(f)e^jφ(f)

从电阻抗测量估计声阻抗

按矩阵记法表达的电和声量之间的关系为：

$\left(\begin{array}{c}U\\ I\end{array}\right)=H\left(\begin{array}{c}p\\ q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}p\\ q\end{array}\right)$

通过求解声量压力p和体积速度q，我们可从电阻抗方面写声阻抗：

$\left(\begin{array}{c}p\\ q\end{array}\right)=H^{-1}\left(\begin{array}{c}U\\ I\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{H}_{22}& -H_{12}\\ -H_{21}& H_{11}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}U\\ I\end{array}\right)$

其中Z＝U/I为扬声器的电阻抗，及Z_ear为耳道的声阻抗：

$Z_{ear}=\frac{p}{q}=\frac{H_{22}U-H_{12}I}{-H_{21}U+H_{11}I}=\frac{H_{22}Z-H_{12}}{-H_{21}Z+H_{11}}$

组合耳道阻抗和压力估计的表达式

组合耳道阻抗和压力估计的表达式产生：

$p=\frac{H_{22}-H_{12}{Z}^{-1}}{\det \left(H\right)}U$

这样，耳道中的压力p可从施加的电压U及输出变换器的电阻抗Z确定(p＝f(Z,U))。假定变换器的特性已知，及电阻抗Z从施加的电压U和测得的电流I确定。

图2A和2B示出了根据本发明的听力装置HD的两个示例性实施例。两个实施例均包括用于提供电输入音频信号IN的输入单元，在此为用于将输入声音AC-IN转换为电输入音频信号IN的传声器MIC的形式。该听力装置还包括可配置信号处理单元SPU，用于处理音频信号IN并提供处理后的音频信号PS；及输出变换器，在此为扬声器SPK的形式，用于在正常运行模式下将电输出信号转换为声输出声音AC-OUT。信号处理单元SPU配置成将随频率和/或电平而变的增益施加到电输入音频信号IN以补偿用户的听力受损。处理后的信号PS优选具有输出电压摆动U，其目标在于施加到输出变换器SPK(信号OUT的形式)从而在听力装置适当地位于用户的耳朵处和/或耳道中时在用户的耳鼓处提供(声音信号AC-OUT的)规定的声压。耳鼓连同耳道一起在图2A-2B中记为AC-REFL(其中箭头用于指由耳道提供的、听力装置的扬声器的可变声负载)。用于处理电输入音频信号IN并将电输出信号OUT提供给输出变换器SPK的正向通路形成在输入单元IU和输出变换器SPK之间。输出变换器SPK适于可逆，即施加到扬声器的声端口的任何声压将引起通过扬声器的电端口的电流(使得例如扬声器的声负载的变化被反映在扬声器耗用的电流的变化中)。听力装置HD还包括测量单元MEA，配置成至少在特定测量模式下将声压级转换为电信号，称为测量信号；及配置成从测量信号MEAS确定输出变换器SPK的目前电阻抗Z(或指示目前电阻抗的量度)的控制单元CON。测量单元MEA位于信号处理单元SPU和输出变换器SPK之间的正向通路中。用于驱动扬声器的信号OUT优选为平衡信号(在图2A-2B中通过两个箭头和表示信号OUT的点线椭圆指示)。听力装置还包括用于保存参考参数的存储器，例如对应于已知声负载的参考声压和/或对应于已知声负载的扬声器的电阻抗。控制单元CON优选配置成基于输出变换器SPK的目前电阻抗Z与对应于特定声负载的电阻抗Z_ref的比较确定更新处理参数(信号CTR)以替代可配置信号处理单元SPU中目前使用的处理参数，特定声负载例如保存在存储器MEM中或经通信接口(例如参见图2B中的接口单元IF)从另一装置提供。

图2A示出了如上所述的听力装置HD的实施例，其中控制单元包括用于确定扬声器的声负载腔(如用户耳道)中的目前声压的估计量P_est的计算单元CALC。目前声压的估计量P_est基于测量信号MEAS和表征输出变换器的数据(该数据例如在使用听力装置之前保存在存储器MEM中，例如在验配期间确定或由制造商提供)。在实施例中，测量单元MEA提供指示当前施加的电压U及相应的由扬声器耗用的电流I的数据(例如在不同频率下测量)。从而可确定扬声器的目前阻抗Z。控制单元CON还包括比较单元COMP，配置成将计算单元CALC提供的目前声压的估计量P_est与对应于特定声负载(如标准负载，如2cc标准耦合腔)并保存在存储器MEM中的声压P_ref进行比较。控制单元还配置成基于目前声压的估计量P_est(可能根据与参考声压P_ref的比较结果)确定用于替代可配置信号处理单元SPU中目前使用的处理参数的更新处理参数(信号CTR)。

图2B示出了如上所述的听力装置HD的实施例，但还包括到编程装置(参考图4中的PD，例如包括用于针对特定用户验配听力装置的处理参数的验配系统)和/或到遥控(或辅助)装置(参见图5中的AD)的通信接口IF。通信接口IF用于使能在听力装置HD和另一装置(编程装置(参见图4中的PD)、辅助装置(参见图5中的AD))之间交换数据，例如包括听力装置配置成使特定测量模式能从前述其它装置进行控制和/或测量结果可经前述装置呈现和/或对前述结果的反应选项可从前述装置进行选择。

听力装置HD还包括用于产生试探信号PSIG的试探信号发生器PSG，其例如在特定测量模式下可独自用作输出信号OUT或者在选择-混合单元SEL-MIX中与正向通路的信号(在此为来自信号处理单元SPU的处理后的信号PS)混合。选择-混合单元SEL-MIX可经来自控制单元CON的控制信号CTR控制。试探信号配置成使能在特定测量模式下确定扬声器SPK的电阻抗。在实施例中，试探信号PSIG包括在多个不同预定频率f_i,i＝1,2,…,N_F的多个纯音，其中N_F为不同纯音的数量。试探信号PSIG的纯音例如按时间顺序播放以使扬声器的阻抗能在每一频率f_i确定。在实施例中，纯音的频率例如与用于测量听力损失的典型频率一样。在实施例中，预定频率包括f₁＝250Hz,f₂＝500Hz,f₃＝1kHz,f₄＝2kHz,f₅＝4kHz,f₆＝8kHz中的一个或多个如全部。在实施例中，试探信号包括随机信号(如噪声)。在多个不同的实施例中，试探信号包括随机噪声、最大长度序列(MLS)、多音、纯音或其组合中的一个或多个。

在实施例中，听力装置包括用户接口，从而使用户能控制或影响听力装置的功能。在实施例中，用户至少能够经用户接口控制特定测量模式。在实施例中，听力装置配置成使能经通信接口IF控制听力装置，使得用户接口可实施在辅助装置如智能电话中，例如参见图5。如图2B中的听力装置实施例指明的，听力装置可经通信接口控制，参见用于控制控制单元CON的控制信号DA-CTR，及经用于控制信号处理单元和试探信号发生器PSG的控制单元(参见控制信号CTR)、选择-混合单元SEL-MIX(参见控制信号CTR)和测量单元MEA(参见控制信号MEAS-CTR)控制。

输入单元(如传声器和/或直接电输入(如无线接收器)，在此为传声器MIC)和输出变换器(在此为扬声器SPK)之间的正向通路可完全或部分在频域运行(需要在正向通路中包括适当的时域到频域及频域到时域转换器)。包括用于分析正向通路的信号(如输出信号OUT)和用于控制正向通路的元件(如测量单元MEA或信号处理单元SPU等)的功能件(如控制单元CON)的控制通路可同样完全或部分在频域运行。

图3示出了用于估计听力装置的输出变换器的阻抗的测量电路MEA的实施例。该测量电路MEA在用于将驱动输出变换器的信号OUT传送为信号OUT’的两个电导体之一中包括串联电阻器R_m。测量电路MEA还包括电压测量单元(如伏特计V)，用于测量跨串联电阻器R_m的电压。串联电阻器R_m的大小选择为1)足够小以不明显影响给输出变换器的正常音频信号；及2)足够大以通过扬声器的声负载阻抗的预期变化引起的电流变化提供可接受的电压降。在实施例中，测量电路MEA包括可控开关(可经来自控制单元CON的控制信号CTR控制)，其仅在听力装置处于特定测量模式时接入测量电阻器R_m。

图4示出了包括根据本发明的听力装置HD和经通信链路(“链路”)连接到听力装置的编程装置PD的听力系统的实施例。听力装置可以是根据本发明的任何听力装置，其包括到编程装置PD的通信接口PD-IF。在图4的实施例中，听力装置HD如图2A中所示。在图4的听力装置中，多个不同的功能单元SPU、MEA、CON可经控制信号CTR从编程装置PD控制。另一方面，测量信号MEAS、估计的目前声压P_est和目前声压P_est与参考声压P_ref的比较结果中的一个或多个传给编程装置PD进行进一步处理并呈现给编程装置的用户(如听力护理专家)。

编程装置PD配置成运行用于针对特定用户的需要定制听力装置的处理参数的验配软件。编程装置包括键盘KEYB和显示器DISP形式的用户接口，其使听力护理专家能与系统交互并影响听力装置的功能。示例性的显示屏示出了听力装置HD被设定为特定测量模式的情形(“启动按钮”模式指声负载估计)。扬声器SPK的目前电阻抗Z的测量已(通过启动按钮开始)启动。对应的信息框指测量程序：施加电压U、测量电流I、确定声耳道阻抗Z、及声压级P。在示例性显示屏中，测量的图形结果当前在对应的信息框中指明(参见阴影按钮“显示结果”)(参见将目前扬声器阻抗MEAS和参考扬声器阻抗REF示为频率f的函数的曲线)。示出了另一启动按钮(可能的行动)。该按钮可被启动以使多个适宜的(最佳的、提议的)行动显示在对应的信息框中，其将出现在按钮的右边。前述可能的行动例如可以是A)重复测量；B)重新安装听力装置以试图改变听力装置的扬声器的声负载；C)使提议的处理参数的变化能实施在信号处理单元中等。通过点击选择的行动，该行动被启动(A、C)或准备(B)。

图5示出了用于在根据本发明的听力装置HD中开始声负载测量和/或呈现声负载测量的结果的APP。图5示出了包括与用作听力装置的用户接口UI的便携(手持)辅助装置AD通信的听力装置HD的听力系统的实施例。在实施例中，听力系统包括辅助装置(和用户接口)。“声负载估计器(检查当前验配)”APP的示例性屏幕示出了扬声器阻抗Z的目前估计量对频率的测量结果。该APP配置成(图形)显示听力装置HD测得和估计的扬声器阻抗Z的目前估计量与频率之间的关系(以实线指示，及测得的参考)。同样，保存的参考阻抗Z与扬声器的频率之间的关系在同一曲线图中示出(记为“预期的”的虚线)。在图5所示的示例性APP屏幕中，扬声器阻抗Z的目前估计量对频率的曲线在相对低的频率展现明显的下沉(示为因屏幕中的“泄漏”引起)。该信息可向用户表明听力装置的重新安装是值得的。作为备选，用户可接受扬声器阻抗Z的目前估计量并使听力装置能更新其处理参数以试图补偿测得和预期的阻抗的差(目标在于在耳鼓处提供基于用户的听力损失数据的验配算法规定的声压)。

用户接口UI实施为辅助装置AD(如智能电话)的APP。在图5的实施例中，辅助装置AD和听力装置HD适于在其间建立无线链路WL以使能在用户接口UI和听力装置HD之间交换有关数据。无线链路可实施为近场通信(如感应)链路或远场通信(如RF)链路。无线接口通过相应的天线和收发器电路Rx/Tx实施在辅助装置AD和听力装置HD中(在图5中仅示为在听力装置中)。包括用户接口UI的辅助装置AD适于拿在用户U的手中，因此方便显示关于听力装置的目前声负载的信息。

在实施例中，听力装置HD配置成在仍然位于用户(或护理人员)的手中的同时(在通电后)启动，然后放在耳朵上。听力装置可配置成在通电后立即开始测量阻抗(例如通过监测刺激期间扬声器耗用的电流或扬声器(的线圈)上的电压)。由听力装置a)位于手中或任何其它表面上或b)安装在用户耳朵处表示的两种“极端”情形通常足够不同以在听力装置(扬声器)处于两种情形(a)户外或b)封闭在室(耳道)中)中的任一情形时确定扬声器响应(阻抗)的变化。

优选地，通过位于用户耳朵处的听力装置的检测，听力装置配置成播放预定声音如铃声例如类似于开机铃声的声音，其中在每一音时监测扬声器阻抗(例如扬声器耗用的电流)。通过映射这些音-阻抗(如电流)，可确定在听力装置(扬声器)的该特定放置时耳道的传递函数。

将该传递函数应用于听力装置中保存的增益曲线，HI将输出正确的增益响应，不管助听器被怎样安装。

该处理的细节可经用户接口UI显示和影响。

图6示出了表示根据本发明的听力装置的运行方法实施例的流程图。

听力装置的一般运行方法包括：

-提供电输入音频信号；

-处理源自电输入音频信号的音频信号并提供处理后的音频信号；及

-在正常运行模式下使用输出变换器将源自处理后的音频信号的电输出信号转换为声学输出声音；及

-在特定测量模式下

--使用输出变换器将声压级转换为电信号，称为测量信号；及

--从测量信号确定输出变换器的目前电阻抗或指示该目前电阻抗的量度。

图6中所示的方法的实施例包括按流程图指明的、该一般方法的各个步骤的更具体的实施。该方法的更具体的实施包括一个或多个下述步骤，除一般方法的步骤之外或作为其实施例。

当听力装置已进入特定测量运行模式时开始该方法(图6中的特征“开始”)：

1、将听力装置安装在用户耳朵处；

2、将输入电压U施加到输出变换器；

3、测量输入电流I并确定输出变换器的目前电阻抗Z；

4、从阻抗Z和输出变换器的特性(后者假定可由该方法得到)估计用户耳朵处的声压P_est；

5、比较用户耳朵处的估计的声压P_est和参考压力P_REF(后者假定可由该方法得到)；

6、满足条件|P_est-P_REF|>Th-value？

7、如果否，返回到步骤3(可能经用户接口UI提供“HD的安装很好”的信息)；如果是，处理进行到步骤8；

8、检查是否已接收到来自用户接口(如图5中的UI)的重新安装HD指令？(UI＝[重新安装]？)(作为备选，来自用户接口的指令可以是UI＝[重新计算]，在该情形下步骤9中的反应将相反)；

9、如果是，返回到步骤1(可能经用户接口UI提供“重新安装HD”的信息)；如果否，处理进行到步骤10；

10、基于估计的声压P_est和参考声压P_REF确定更新增益值(适当的验配方案假定可由该方法得到)；

11、更新用于处理输入信号的增益值；

12、返回到步骤3(可能经用户接口UI提供“处理参数已更新”的信息)。

当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的装置的结构特征可与本发明方法的步骤结合。

除非明确指出，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”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，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。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。

应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或“方面”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。此外，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。

参考文献

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●EP2039216A1(PHONAK)25.03.2009

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●[Schaub；2008]Arthur Schaub,Digital hearing Aids,Thieme Medical.Pub.,2008.

●[Phillippow；1986]Eugen Philippow.(1986).Taschenbuch Elektrotechnik.Berlin:VEB Verlag Technik.

Claims (15)

1.一种听力装置，包括：用于提供电输入音频信号的输入单元，用于处理音频信号并提供处理后的音频信号的可配置信号处理单元，及用于在正常运行模式下将电输出信号转换为声学输出声音的输出变换器，其中所述输出变换器可逆，及所述听力装置还包括：

-测量单元，配置成至少在特定测量模式下将声压级转换为电信号，称为测量信号；及

-控制单元，配置成从所述测量信号确定输出变换器的目前电阻抗或指示所述目前电阻抗的量度。

2.根据权利要求1所述的听力装置，包括保存特定声负载及输出变换器暴露于特定声负载时的电阻抗的对应值的存储器。

3.根据权利要求2所述的听力装置，其中所述控制单元配置成基于输出变换器的目前电阻抗与对应于特定声负载的电阻抗的比较确定更新处理参数，用于替代可配置信号处理单元中目前使用的处理参数。

4.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述控制单元包括表征所述输出变换器的数据。

5.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述控制单元配置成基于所述测量信号和输出变换器的目前电阻抗或者指示目前电阻抗的量度确定目前声压的估计量。

6.根据权利要求1所述的听力装置，包括保存计划施加到用户的耳鼓以补偿该用户的听力受损的目标声压或其量度的存储器。

7.根据权利要求6所述的听力装置，其中所述控制单元配置成将目前声压或其量度的估计量与目标声压或其量度进行比较并提供比较结果。

8.根据权利要求7所述的听力装置，其中所述控制单元配置成从目前声压的估计量确定用于替代可配置信号处理单元中目前使用的处理参数的更新处理参数。

9.根据权利要求1所述的听力装置，包括到用于针对特定用户验配听力装置的处理参数的编程装置的通信接口，其中所述听力装置配置成使特定测量模式能从验配系统进行控制。

10.根据权利要求1所述的听力装置，包括使特定测量模式能从其进行控制的用户接口。

11.根据权利要求1所述的听力装置，包括助听器、头戴式耳机、耳麦、有效耳朵保护系统或其组合。

12.一种听力装置的运行方法，所述方法包括：

-提供电输入音频信号；

-处理源自电输入音频信号的音频信号并提供处理后的音频信号；及

-在正常运行模式下使用输出变换器将源自处理后的音频信号的电输出信号转换为声学输出声音；及

-在特定测量模式下

--使用输出变换器将声压级转换为电信号，称为测量信号；及

--从测量信号确定输出变换器的目前电阻抗或指示目前电阻抗的量度。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

-从所述目前电阻抗确定更新处理参数；

-如果目前声压的估计量满足预定条件，用更新处理参数替代目前使用的处理参数以用在音频信号的处理中。

14.根据权利要求1所述的听力装置的用途。

15.一种组合系统，包括根据权利要求1所述的听力装置及包括用于针对特定用户验配听力装置的处理参数的编程装置。