CN111937411A - 用于皮下麦克风的自适应校准的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括：被配置为被植入在接受者的身体内的至少一个壳体；被放置于至少一个壳体上或至少一个壳体内的至少一个声学换能器；被放置于至少一个壳体上或至少一个壳体内的至少一个运动传感器；增益电路系统，被配置为对来自至少一个声学换能器的换能器输出信号施加增益；至少一个存储设备；以及可操作地耦合到至少一个声学换能器、至少一个运动传感器、增益电路系统、和至少一个存储设备的至少一个处理器。至少一个处理器被配置为响应于参考声学灵敏度函数、参考振动响应函数、换能器输出信号和来自至少一个运动传感器的传感器输出信号来调节增益电路系统。

Description

用于皮下麦克风的自适应校准的系统和方法
技术领域
本申请总体上涉及利用至少一个皮下麦克风的听觉假体，并且更具体地涉及用于至少一个皮下麦克风的自适应校准的系统和方法。
背景技术
各种类型的听觉假体被广泛用来改善用户的生活。这样的设备包括例如助听器、耳蜗植入物、中耳植入物和电声设备。“大部分可植入”、“全部(fully)可植入”或“完全(totally)可植入”的这些设备形式具有允许用户具有出色的美学效果的优点，因为接受者在日常活动中与没有接收此类设备的个体在视觉上是无区别的。这样的设备还具有另一个优点，即通常具有固有的防水性，从而允许接受者可以淋浴、游泳等等而无需采取任何特殊措施。这样的设备的示例包括但不限于完全被植入的耳蜗植入物(“TICI”)和利用完全可植入的致动器(“TIA”)的完全可植入的中耳植入物。
尽管常规的听觉假体使用外部安置的麦克风配件，但是某些大部分、全部或完全可植入的听觉假体使用皮下可植入的麦克风配件。这样的麦克风配件被配置为被定位(例如，在外科手术中)在皮肤下方，并且在接受者的颅骨上、内或附近，并且被定位在一旦被植入就促进麦克风配件对声学信号的接收的位置处(例如，在接受者的皮肤和颅骨之间、在接受者的耳朵的后上方或乳突区域中的位置处)。
发明内容
在本文公开的一个方面，提供了一种方法，该方法包括：提供包括被植入在接受者的身体内的配件的声学假体。被植入的配件包括声学换能器和运动传感器。该方法还包括提供声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数。该方法还包括将声学灵敏度函数存储在被植入的配件的存储设备中。该方法还包括生成声学换能器对具有第二频率范围的振动的振动响应函数。该方法还包括将振动响应函数存储在被植入的配件的存储设备中。
在本文公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括：提供被植入的声学假体，该被植入的声学假体包括被植入在接受者的身体内的配件。被植入的配件包括声学换能器和运动传感器。该方法还包括从声学换能器生成换能器输出信号和从运动传感器生成传感器输出信号。该方法还包括响应于传感器输出信号而降低换能器输出信号中的噪声，以生成降噪的换能器输出信号。该方法还包括响应于降噪的换能器输出信号和传感器输出信号来更新声学换能器的振动响应函数，以生成更新后的振动响应函数。该方法还包括访问声学换能器的参考振动响应函数，该参考振动响应函数先前被存储在被植入的配件的存储设备中。该方法还包括访问先前被存储在被植入的配件的存储设备中的声学换能器的声学灵敏度函数。该方法还包括响应于更新后的振动响应函数和参考振动响应函数来更新声学灵敏度函数，以生成更新后的声学灵敏度函数。
在本文公开的又一方面，提供了一种装置，该装置包括至少一个壳体，该至少一个壳体被配置为被植入在接受者的身体内。该装置还包括被置于至少一个壳体上或至少一个壳体内的至少一个声学换能器。所述至少一个声学换能器被配置为通过生成指示声音的换能器输出信号来响应所述声音。该装置还包括被置于至少一个壳体上或至少一个壳体内的至少一个运动传感器。所述至少一个运动传感器被配置为通过生成指示振动的传感器输出信号来响应所述振动。该装置还包括增益电路系统，该增益电路系统被配置为从至少一个声学换能器接收换能器输出信号，并且将增益施加到换能器输出信号。该装置还包括至少一个存储设备，该至少一个存储设备包括至少一个声学换能器的参考声学灵敏度函数和至少一个声学换能器的参考振动响应函数。该装置还包括至少一个处理器，该至少一个处理器可操作地耦合到至少一个声学换能器、至少一个运动传感器、增益电路系统和至少一个存储设备。该至少一个处理器被配置为响应于参考声学灵敏度函数、参考振动响应函数、换能器输出信号和传感器输出信号来调节增益电路系统。
附图说明
这里结合附图描述实施例，其中：
图1是被植入在接受者中的示例性听觉假体(例如，耳蜗植入物)的透视图；
图2是根据本文所描述的某些实施例的利用完全可植入的致动器(“TIA”)被植入在接受者中的示例全部可植入的听觉假体(例如，全部可植入的中耳植入物)的透视图；
图3A示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例可植入配件，并且图3B示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的另一示例可植入配件；
图4示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例增益电路；
图5示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例滤波器电路；
图6示出了根据本文所描述的某些实施例的在暴露于三种不同的外部大气压时针对示例可植入配件的声学换能器的声学响应函数；
图7A和图7B分别示出了根据本文所描述的某些实施例的在暴露于三种不同的外部大气压时针对示例可植入配件的声学换能器和运动传感器的振动响应函数；
图8A示出了根据本文所描述的某些实施例的在暴露于两个不同的外部大气压时针对示例可植入配件的声学换能器的振动响应函数以及针对运动传感器的振动响应函数；
图8B示出了根据本文所描述的某些实施例的使用运动传感器在两个海拔处的振动响应函数进行归一化的声学发射器在两个海拔处的振动响应函数；
图9是根据本文所描述的某些实施例的示例方法的流程图；
图10是根据本文所描述的某些实施例的另一示例方法的流程图；
图11示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的可兼容以用于执行图9和图10的示例方法的示例配置；
图12是根据本文所描述的某些实施例的示例方法的流程图；并且
图13示出了根据本文所描述的某些实施例在声学假体的正常操作期间被配置为执行图12的示例方法的声学假体的示例电路系统(例如，控制器；微处理器)的功能图。
具体实施方式
本文所描述的某些实施例提供了用于对皮下可植入配件进行自适应校准的系统和方法，该系统和方法被配置为与“大多数可植入”、“全部可植入”或“完全可植入”的听觉假体结合使用。可植入配件的声学换能器(例如，麦克风)的声学响应函数可以至少部分取决于各种变化的环境因素，包括但不限于施加到该配件的声学换能器的外部压力(例如，经由接受者的皮肤或上覆(overlying)该配件的其他组织而施加到声学换能器的大气压)和上覆被植入的配件的皮肤的厚度。例如，由于接受者处于不同的处境(例如，处于不同的海拔)而导致施加到声学换能器的外部压力的变化可以导致配件的声学响应函数的变化。声学响应函数对环境条件的这种依赖性可能会对声学响应函数的改变做出贡献，如果不加以纠正，则会使听觉假体的性能降级。
本文所描述的某些实施例有利地提供了一种系统和方法，该系统和方法在原位修改来自配件的输出信号以解决由于外部施加的压力变化而引起的声学响应函数的变化，使得这些输出信号更接近地指示由声学换能器接收的声学信号。本文所描述的某些实施例有利地使用运动传感器输出信号，其指示配件的加速度，并且其通常仅被用来移除振动对换能器输出信号的影响，以检测由于环境条件与适配声学假体时存在的那些相比的变化而引起的声学传感器的振动响应函数的变化，并且其指示由于环境条件的相同变化而引起的声学换能器的声学灵敏度函数的对应变化。
如本文中所使用的，设备的短语“声学响应函数”具有其最广泛的合理解释，包括是指作为设备所接收的输入声学信号的函数的设备的输出信号。例如，声学换能器的声学响应函数可以是指作为输入声学信号的频率的函数的、由声学换能器发出的电输出信号(例如，这些电输出信号的幅度)。如本文中所使用的，设备的短语“振动响应函数”具有其最广泛的合理解释，包括是指作为设备所接收的输入振动信号的函数的设备的输出信号。例如，声学换能器的振动响应函数可以是指作为输入振动信号的频率的函数的、由声学换能器发出的电输出信号(例如，这些电输出信号的幅度)。
在至少一些实施例中，本文详述的教导可应用于利用可植入麦克风配件的任何类型的听觉假体，包括但不限于：混合电/声学系统、耳蜗植入设备、可植入助听器设备、中耳植入设备、骨传导设备(例如主动经皮骨传导设备)、直接声学耳蜗植入物(DACI)和/或其组合或变体，或者具有或不具有一个或多个外部组件的任何其他合适的听觉假体系统。实施例可以包括可以利用本文详述的教导和/或其体的任何类型的听觉假体。在一些实施例中，本文中所详述的教导和/或其变体可以被利用在除听觉假体以外的其他类型的假体中。
图1是被植入在接受者中的示例听觉假体100(例如，耳蜗植入物)的透视图。示例听觉假体100在图1中被示为包括外部麦克风配件124。根据本文所描述的某些实施例的示例听觉假体100(例如，完全可植入的耳蜗植入物)可以利用包括声学换能器(例如，麦克风)的皮下可植入配件代替图1中所示的外部麦克风配件124，如本文中更全面描述的。
如图1中所示，接受者具有外耳101、中耳105和内耳107。在全功能的耳朵中，外耳101包括耳廓110和耳道102。声压或声波103由耳廓110收集并被引导到耳道102中并通过耳道102。跨耳道102的远端安置的是鼓膜104，其响应于声波103而振动。该振动通过中耳105的三根骨头(统称为小骨106并且包括锤骨108、砧骨109、镫骨111)而联接到卵形窗或卵圆窗112。中耳105的骨头108、109和111用于过滤和放大声波103，使卵形窗112响应于鼓膜104的振动而发声或振动。这种振动在耳蜗140内部建立了外周淋巴的流体运动波。这种流体运动继而又激活了耳蜗140内部的微小毛细胞(未示出)。毛细胞的激活使适当的神经冲动被生成并被传送通过螺旋神经节细胞(未示出)和听觉神经114到达大脑(也未示出)，在那里它们被感知为声音。
如图1中所示，示例听觉假体100包括被暂时或永久植入在接受者中的一个或多个组件。示例听觉假体100在图1中被示出为具有直接或间接附接到接受者的身体上的外部组件142以及被暂时或永久地植入在接受者中的内部组件144(例如，被放置在与接受者的耳廓110相邻的颞骨的凹陷中)。外部组件142通常包括用于检测声音的一个或多个声音输入元件(例如，外部麦克风124)、声音处理单元126(例如，安置在耳后单元中)、电源(未示出)和外部发射器单元128。在图1的说明性实施例中，外部发射器单元128包括外部线圈130(例如，包括多匝电绝缘的单股或多股铂或金线的导线天线线圈)，并且优选地包括直接或间接固定到外部线圈130的磁体(未示出)。外部发射器单元128的外部线圈130是与内部组件144的感应射频(RF)通信链路的一部分。在所描绘的实施例中，声音处理单元126处理通过接受者的耳廓110而被放置在接受者的身体外部的麦克风124的输出。声音处理单元126生成编码信号，有时在本文中被称为编码数据信号，其被提供给外部发射器单元128(例如，经由缆线)。
外部组件142的电源被配置为向听觉假体100提供功率，其中，听觉假体100包括电池(例如，位于内部组件144中或被安置在单独的植入位置中)，电池(例如，经由经皮能量传送链路)通过从外部组件142提供的功率来进行再充电。经皮能量传送链路被用来将功率和/或数据传送到听觉假体100的内部组件144。各种类型的能量传送，诸如红外(IR)、电磁、电容性和感应传送，可以被用来将功率和/或数据从外部组件142传送到内部组件144。在听觉假体100的操作期间，由可再充电电池所存储的功率根据需要而被分配给各种其他植入组件。
内部组件144包括内部接收器单元132、刺激器单元120和细长的电极配件118。在一些实施例中，内部接收器单元132和刺激器单元120被气密地密封在生物相容性壳体内。内部接收器单元132包括内部线圈136(例如，包括多匝电绝缘的单股或多股铂或金线的导线天线线圈)，并且优选地包括相对于内部线圈136固定的磁体(也未示出)。内部接收器单元132和刺激器单元120被气密地密封在生物相容性壳体内，其有时被统称为刺激器/接收器单元。内部线圈136经由经皮能量传送链路(例如，感应RF链路)从外部线圈130接收功率和/或数据信号。刺激器单元120基于数据信号生成电刺激信号，并且刺激信号经由细长的电极配件118而被递送给接受者。
细长的电极配件118具有连接到刺激器单元120的近端和植入在耳蜗140中的远端。电极配件118从刺激器单元120通过乳突骨119延伸到耳蜗140。在一些实施例中，电极配件118可以至少被植入在基底区域116中，并且有时被进一步植入。例如，电极配件118可以朝着被称为耳蜗顶点134的耳蜗140的顶端延伸。在某些情形中，电极配件118可以经由耳蜗造口122而被插入到耳蜗140中。在其他情形中，可以通过圆形窗121、卵形窗112、隆起(promontory)123或通过耳蜗140的顶端转弯147形成耳蜗造口。
细长的电极配件118包括沿其长度安置的电极或接触148的纵向对准并向远侧延伸的阵列146，有时在本文中被称为电极或接触阵列146。尽管电极阵列146可以被安置在电极配件118上，但是在大多数实际应用中，电极阵列146被集成到电极配件118中(例如，电极阵列146被安置在电极配件118中)。如所指出的，刺激器单元120生成由电极148施加到耳蜗140的刺激信号，从而刺激听觉神经114。
尽管外部组件142在图1中被示出为包括外部麦克风124，但是在本文所描述的某些实施例中，听觉假体100包括皮下可植入配件，该配件包括声学换能器(例如，麦克风)(图1中未示出)。例如，在一些实施例中，内部组件144包括可植入麦克风配件(未示出)和声音处理单元(未示出)，以将由可植入麦克风配件接收的声音信号转换为数据信号。在一些备选实施例中，可植入麦克风配件可以位于单独的可植入配件(例如，具有其自身的壳体配件等)中，该单独的可植入配件(例如，经由单独的可植入组件与可植入组件144之间的引线等)与内部组件144进行信号通信。应该意识到，声音处理单元可以利用数字处理技术来提供频率整形(shape)、放大、压缩和其他信号调节，包括基于接受者特定的适配参数进行调节。在至少一些实施例中，本文详述的教导和/或其变体可以与任何类型的可植入麦克风布置一起使用。
在某些实施例中，外部麦克风124可以被用来补充听觉假体100的可植入配件的麦克风。在其他实施例中，听觉假体100包括与外部组件142分开的独立外部麦克风。因此，图1中示出的外部组件142仅是说明性的，并且其他外部组件或设备可以与本文所描述的实施例一起使用。
图2示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的利用完全可植入的致动器(“TIA”)而被植入在接受者中的示例全部可植入的听觉假体200(例如，全部可植入的中耳植入物)的透视图。图2的示例听觉假体200包括位于皮下(例如，在接受者的皮肤下方和在接受者的颅骨上)的生物相容性麦克风配件202(例如，包括可植入的胶囊)。麦克风配件202包括信号接收器204(例如，包括线圈元件)和声学换能器206(例如，包括驻极体膜片或压电膜片)，其被放置成通过接受者的上覆组织接收声学信号。麦克风配件202可以进一步被利用来容纳全部可植入的听觉假体200的多个组件。例如，麦克风配件202可以包括能量存储设备和信号处理器(例如，声音处理单元)。根据设计选择，各种附加处理逻辑和/或电路系统组件也可以被包括在麦克风配件202中。
对于图2中所示的示例听觉假体200，可植入麦克风配件202的信号处理器与致动器210(例如，TIA，其包括被配置为响应于来自麦克风配件202的电信号而生成机械振动的换能器)进行操作性通信(例如，经由导线208电互连)。在某些实施例中，图1中所示的听觉假体100可以包括可植入麦克风配件，诸如图2中所示的麦克风配件202。对于这样的示例听觉假体100，可植入麦克风配件202的信号处理器可以与主可植入组件120的刺激器单元进行操作性通信(例如，经由导线电互连)。
图2中所示的示例听觉假体200的致动器210被可支撑地连接到定位系统212，定位系统212继而又连接到骨锚固件214，该骨锚固件214被安装在接受者的乳突内(例如，经由钻穿颅骨的孔)。致动器210包括用于将致动器210连接到接受者的小骨106的连接装置216。在连接状态下，连接装置216提供用于小骨106的声学刺激的联通路径(例如，通过将振动从致动器210传输到砧骨109)。
在正常操作期间，环境声学信号(例如，环境声音)撞击在接受者的组织上，并在声学换能器206处被经皮接收。在接收经皮信号后，麦克风配件202内的信号处理器对信号进行处理以经由导线208将处理后的音频驱动信号提供给致动器210。将会意识到，信号处理器可以利用数字处理技术来提供频率整形、放大、压缩和其他信号调节，包括基于接受者特定的适配参数进行调节。音频驱动信号使致动器210将声学频率处的振动传输到连接装置216，以经由对接受者的砧骨109的机械刺激来影响期望的声音感觉。
皮下可植入麦克风配件202被配置为通过生成指示由麦克风配件202接收的听觉信号的输出信号(例如，电信号、光信号、电磁信号)来响应听觉信号(例如，声音；在可听频率范围内的压力变化)，并且这些输出信号被听觉假体100、200用来生成被提供给接受者的听觉系统的刺激信号。为了补偿由于被植入而引起的到达麦克风配件202的被降低的声学信号强度，可植入麦克风配件202的膜片被配置为提供比外部不可植入麦克风配件更高的灵敏度(例如，通过使用比用于外部不可植入麦克风配件的膜片更大的膜片)。
然而，这种升高的声学灵敏度也使可植入麦克风配件对其他信号或贡献更加敏感，其他信号或贡献对刺激信号贡献了噪声或其他不期望的影响。在至少一些实施例中，这些非环境噪声信号在远离接受者的位置处不是可听见的能级和/或频率，但是仍然导致由声学换能器206检测到的振动(例如，声学换能器206的膜片的振动)。例如，关于听觉假体100(例如，TICI)和听觉假体200(例如，利用TIA)，生物源可能引起振动(例如，生物噪声)，该振动通过接受者的组织而传导至植入的麦克风配件202。这样的生物源可以包括但不限于由讲话、咀嚼、接受者的组织在麦克风配件202之上的运动所引起的振动(例如，由于接受者转动他们的头而引起的振动)等。对于另一个示例，关于听觉假体200(例如，利用TIA)，在致动器210操作时，振动被施加到砧骨109，但是这样的振动也被施加到骨锚固件214。施加到锚固件214的振动同样被传达到接受者的颅骨，从那里它们可以被传导到麦克风配件202和/或传导到上覆声学换能器206的组织。因此，这样的振动可以被施加到声学换能器206，从而被包括在麦克风配件202的输出响应中。换句话说，来自致动器210的操作的机械反馈可以由植入的麦克风配件202的声学换能器206经由穿过接受者的组织所形成的反馈回路来接收。此外，对砧骨109施加振动还可以使鼓膜104振动，从而引起声压波，该声压波可以穿过耳道102，在那里它们可以被植入的麦克风配件202的声学换能器206接收为环境声音。
图3A示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例可植入配件300。图3B示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的另一示例可植入配件300。如图3A和3B中所示，经由接受者的皮肤或上覆该配件300的其他组织，配件300暴露于从接受者外部的源接收的环境声学信号302、从接受者内部的源接收的振动304、以及施加到至少一个声学换能器320的大气压306。该配件300可以是耳蜗植入物系统、中耳植入物系统或另一种类型的声学假体系统的配件。
如图3A和图3B示意性地图示出的，根据本文所描述的某些实施例，配件300包括至少一个壳体310、至少一个声学换能器320和至少一个运动传感器330(例如，至少一个加速度计)。至少一个壳体310包括生物相容性材料，并被配置为被植入在接受者的身体内。例如，至少一个壳体310被配置为被粘附到(例如，被粘贴到)接受者的颅骨的表面上并且被放置在接受者的颅骨和组织(例如，皮肤)之间。至少一个声学换能器320被放置在至少一个壳体310上或内部，并且被配置为通过生成指示声音的换能器输出信号322来响应声音(例如，从接受者外部的源接收的环境声学信号302)。至少一个运动传感器330被放置在至少一个壳体310上或内部，并且被配置为通过生成指示振动的传感器输出信号332来响应振动(例如，从接受者内部的源接收的振动304)。
在图3A中，至少一个壳体310包括单个壳体310，该单个壳体310包含至少一个声学换能器320、至少一个运动传感器330、至少一个处理器360、增益电路系统340、以及至少一个存储设备350。在图3B中，至少一个壳体310包括至少一个第一壳体310a，其包含至少一个声学换能器320和至少一个运动传感器330；以及第二壳体310b，其包含至少一个处理器360、增益电路系统340、和至少一个存储设备350。虽然图3A和图3B示出了至少一个运动传感器330，其与至少一个声学换能器320被放置在配件300的相同壳体310、310a内，备选地，至少一个运动传感器330可以被安装在任何地方(例如，安装在与包含至少一个声学换能器320的壳体320a分开的壳体320b中；安装在与配件300分开的壳体中)，使得它能够提供对由配件300(例如，由声学换能器320的膜片)所接收的振动的足够准确的表示。在示例性实施例中，至少一个运动传感器330与环境声学信号304的接收基本隔离，该环境声学信号304经皮穿过组织并被至少一个声学换能器320接收。
配件300还包括增益电路系统340，该增益电路系统340被配置为从至少一个声学换能器320接收换能器输出信号322并将增益施加到换能器输出信号322。配件300还包括至少一个存储设备350和至少一个处理器360。至少一个存储设备350(例如，非易失性存储器；闪存)包括至少一个声学换能器320的参考声学灵敏度函数和至少一个声学换能器320的参考振动响应函数。至少一个处理器360(例如，微电子电路系统)可操作地耦合到至少一个声学换能器320、至少一个运动传感器330、增益电路系统340、和至少一个存储设备350。至少一个处理器360被配置为响应于参考声学灵敏度函数、参考振动响应函数、换能器输出信号322、和传感器输出信号332来调节增益电路系统340。
如本文中更全面描述的，至少一个处理器360可以进一步被配置为响应于换能器输出信号322和传感器输出信号332，生成至少一个声学换能器320的振动响应函数。至少一个处理器360还可以被配置为执行振动响应函数与参考振动响应函数的比较，并响应于振动响应函数与参考振动响应函数的比较来更新参考声学灵敏度函数。在某些实施例中，至少一个处理器360、增益电路系统340、和至少一个存储设备350在壳体310内(例如，在还包含至少一个声学换能器320和至少一个运动传感器330的壳体310内，如图3A中所示；在与包含至少一个声学换能器320和至少一个运动传感器330的壳体310a分开的壳体310b内，如图3B中所示)。
至少一个运动传感器330生成指示(例如，由振动和/或加速度引起的)运动的传感器输出信号332，而至少一个声学换能器320生成指示经皮接收的声音和运动的传感器输出信号322。因此，配件300利用来自至少一个运动传感器330的传感器输出信号332来减少(例如，移除)来自出自至少一个声学换能器320的换能器输出信号322的运动和噪声(包括机械反馈和生物噪声)的影响，从而提供了受非环境噪声信号影响较小的可植入配件300的输出响应。另外，如本文中更全面描述的，可植入配件300被配置为使用来自至少一个运动传感器330的传感器输出信号332以减少(例如移除)一种或多种变化环境因素的影响(例如，经由接受者的皮肤和上覆配件300的其他组织而被施加到至少一个声学换能器320的大气压306；上覆被植入的配件300的皮肤的厚度)。
图4示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例增益电路系统340。如图4中所示，配件300的示例增益电路系统340还包括滤波器410，其被配置为将至少一个运动传感器330的输出响应Ha与至少一个声学换能器320的输出响应Hm匹配。至少一个声学换能器320经受期望的声学信号(例如，环境声音302)、以及来自生物源的并且取决于刺激设备420的类型(例如，声学假体100的电极阵列146；声学假体200的致动器210；骨传导致动器；DACI致动器)的不期望的信号(例如，由于说话、咀嚼等引起的振动)、由组织反馈回路430接收的来自刺激设备420的反馈。在某些实施例中，至少一个运动传感器330与从环境源接收的环境声学信号302基本隔离(例如，完全隔离)，并且仅经受由生物源引起的不期望的信号和/或受到经由反馈回路430接收到的反馈的影响。因此，至少一个运动传感器330的输出与至少一个声学换能器320的不期望的信号分量对应。但是，输出通道的幅度(例如，至少一个声学换能器320的输出响应Hm和至少一个运动传感器330的输出响应Ha)可以不同和/或被相移和/或具有移位的频率响应。为了从声学换能器输出响应Hm中移除不期望的信号分量，滤波器410和/或系统处理器360可以可操作来对响应中的一个或两个进行滤波以提供缩放、相移和/或频率整形以生成滤波后的输出响应Haf。然后，求和单元440将至少一个声学换能器320的输出响应Hm和至少一个运动传感器330的滤波后的输出响应Haf相组合，该求和单元440生成净输出响应Hn，该净输出响应Hn对不期望的信号具有减少的响应——至少在滤波器410具有正确响应的情况下。
为了实现滤波器410以用于缩放和/或相移至少一个运动传感器330的输出响应Ha，以从麦克风输出响应Hm中移除反馈和/或生物噪声的影响，至少一个运动传感器330与至少一个声学换能器320的输出响应之间的关系的系统模型被标识/建立。也就是说，滤波器410可以可操作来操纵至少一个运动传感器330对生物噪声和/或反馈的输出响应Ha，以将至少一个声学换能器320的输出响应Hm复制到相同的生物噪声和/或反馈。就此而言，在组合(例如，减法/抵消)之前，滤波后的输出响应Haf和声学换能器输出响应Hm可以是基本上相同的幅度和相位。然而，这样的滤波器410不需要操纵至少一个运动传感器330的输出响应Ha以在所有操作条件下匹配声学换能器输出响应Hm。相反，滤波器410可以在预定的一组操作条件之上匹配输出响应Ha和Hm，该预定的操作条件包括例如期望的频率范围(例如，声学听力范围)和/或一个或多个通带。滤波器410可以容纳对声学换能器输出响应Hm与至少一个运动传感器330的输出响应Ha与加速度的比率，因此，使得响应与加速度的比率不被更改的反馈路径的任何改变对良好的抵消影响很小或没有影响。因此，这种布置可以显著降低对接受者的姿势、牙齿咬合等的灵敏度。
图5示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的示例滤波器电路500。图5的示例滤波器电路500利用一个或多个可调节滤波器510，诸如仅作为示例而非限制，被配置为滤除身体噪声等的一个或多个自适应滤波器(例如，最小均方(LMS)自适应滤波器；归一化最小均方(NLMS)自适应滤波器；递归最小二乘(RLS)自适应滤波器；在时域、频域或通过任何滤波器组进行工作的滤波器)。更特别地，图5在功能上图示出了这种自适应滤波器的示例性使用。可以使用不是自适应滤波器的可调节滤波器510来实现其他实施例。在至少一些实施例中，可以利用使得本文详述的教导和/或其实践得以被实践的任何滤波配置。
在图5中，由通过线性过程K进行滤波的至少一个声学换能器320处的加速度520对生物噪声进行建模。该信号被添加到由至少一个声学换能器320接收的声学信号302。就此而言，至少一个声学换能器320将信号求和以产生麦克风元件输出信号540。如果已知K和加速度的组合，则可以将加速度计输出和自适应/可调节滤波器510的组合调节为K。然后其在加法器550处从麦克风元件输出540中被减去。这将导致具有经降低的生物噪声分量的净音频信号(例如，净化或干净信号)。然后可以将该净音频信号传递到至少一个处理器360，在该处理器中可以由听觉假体对其进行处理。
某些实施例的可调节滤波器510由运行自适应算法560的至少一个处理器360控制，以控制可调节滤波器510。由运行自适应算法560的控制单元所控制的可调节滤波器510的输出被馈送到加法器550，其中它被添加到麦克风元件输出信号540(或者更准确地，从麦克风元件输出信号540中减去)，并且所得信号342被传输到听觉假体(例如，听觉假体100；听觉假体200)的刺激设备和/或信号处理器。至少一个运动传感器330、可调节滤波器510、至少一个处理器360和加法器550共同地对应于自适应噪声消除子系统。至少一个处理器360运行自适应算法560以例如至少部分地基于加法器550输出的信号的反馈来控制可调节滤波器510。当被用来滤除身体噪声时，示例滤波器电路500可以以相对短的时间常数(例如，小于一秒；小于0.5秒；小于250毫秒)操作。与本文所描述的某些实施例兼容的用于对可植入麦克风的输出进行滤波的各种示例配置由美国专利号8,840,540和美国公开专利申请号2016/0345107描述。
声学换能器(例如，麦克风)将接收到的真实声压转换成电信号。实际声压和电信号之间的关系可以在数学上被表达为声学换能器的声学响应函数。换句话说，声学响应函数将声学换能器输出信号(例如，电压)描述为声音输入的函数。因此，来自声学换能器的输出电信号指示由声学换能器接收的输入声音信号，其中声学响应函数提供了声音输入和电输出之间的关系。
声学响应函数受环境压力以及跨声学换能器的麦克风膜的任何环境压力差的影响。在具有吹扫孔的普通麦克风设备中，膜的每一侧上的环境压力是均衡的。这种环境压力补偿消除了任何压力差，并移除了对声学响应函数的任何影响。因此，通常可以在声学换能器的校准期间导出针对特定声学换能器的声学响应函数。
可植入配件通常是气密密封的设备，对其而言，不能使用吹扫孔来均衡跨声学换能器的麦克风膜的环境压力。结果，内部压力不能响应于外部压力的改变而改变，并且跨膜的静压和动压差的所得变化影响声学换能器的声学响应函数。因此，不考虑外部压力变化对可植入配件的影响的听觉假体会导致确定实际声压输入时的准确性损失。例如，在生成麦克风配件输出信号342时被施加到换能器输出信号322的自动增益控制(AGC)的部分(诸如拐点部分)可能是错误的(例如，太高或太低)，从而使得可调节滤波器510的反馈路径更不稳定，并且因此降低了声学假体100、200的性能。
图7示出了根据本文所描述的某些实施例的示例可植入配件300的声学换能器320在暴露于三种不同的外部大气压时的声学响应函数。图7图示出了改变外部大气压对被植入的配件的声学响应s的影响。图7的声学响应函数在配件300没有被植入在接受者中但是被容纳在腔室中的条件下被测量，在该腔室中可以控制和调节配件300外部的压力。由于声学换能器320被放置在皮肤下方并具有定制的膜片，所以声学换能器320的声学响应函数不是平坦的(例如，声学响应函数跨所有频率不是恒定的)。
声学换能器320在不同的外部大气压下展现出不同的声学响应函数。例如，在约3.4kHz处，在83kPa处的声学响应函数与在106kPa处的声学响应函数之间存在差异。然而，跨相同的频率范围，运动传感器330(例如，加速度计)(未示出)跨该相同的外部大气压范围的声学响应函数彼此之间没有明显的不同，并且任何差异似乎是由于噪声。为了可植入，配件300被气密密封，因此声学换能器320的声学腔室内部的空气被膜片上的附加大气压压缩，这影响了声学换能器320的声学响应函数。但是，运动传感器330没有膜片，因此它基本上不受外部压力变化的影响或受影响最小。尽管在配件300被植入到接受者中之前对配件300执行了校准，并且在装配过程期间一旦被植入到接受者中就执行进一步校准，但是由于环境条件(例如，外部压力；皮瓣厚度)的变化引起的声学响应函数的这些变化仍然会导致配件的性能欠佳。本文所描述的某些实施例有利地校正了声学响应函数的这些差异，从而向接受者提供了更准确的听力。
图7A和图7B分别示出了根据本文所描述的某些实施例的示例可植入配件300的声学换能器320和运动传感器330在暴露于三个不同的外部大气压时的振动响应函数。图7A和图7B的振动响应函数在配件300没有被植入在接受者中但是被包含在腔室中的条件下被测量，在该腔室中可以控制和调节配件300外部的压力。声学换能器320在不同的外部大气压下展现出不同的振动响应函数。例如，在3.4kHz处，在83kPa处的振动响应函数与在106kPa处的振动响应函数之间存在差异。然而，跨图7B的频率范围，运动传感器330(例如，加速度计)的振动响应函数彼此之间没有明显的不同。
图8A和图8B示出了对于被植入在接受者头部中的配件300，声学换能器320和运动传感器330的声学响应函数和振动响应函数的这些特征也存在。图8A示出了根据本文所描述的某些实施例的在暴露于两个不同的外部大气压时的示例可植入配件300的声学换能器320的振动响应函数(例如，VRFmic)和运动传感器330的振动响应函数(例如，VRFacc)。图8A的配件300作为全部可植入的中耳声学假体的组件而被植入在接受者中。使用中耳声学假体的致动器生成振动。
图8A的数据曲线910是位置噪声测量，其示出了当接受者处于第一海拔并且接受者的头部处于五个不同位置(上、下、左、右、中)时的VRFmic。图8A的数据曲线920是位置噪声测量，其示出了当接受者处于第二海拔并且接受者的头部处于相同的五个不同位置时的VRFmic。图8A的数据曲线930是位置噪声测量，其示出了接受者处于第一海拔时及接受者处于第二海拔时并且接受者的头部处于相同的五个不同位置时的VRFacc。
第一海拔和第二海拔彼此不同(例如，相差超过500米)，并且对应于施加到被植入的配件300的不同外部大气压。如图8A中可以看见的，除了大约4.1kHz至大约5kHz的振动频率范围外，VRFmic 910与VRFmic 920展现出差异。除了频率低于1kHz的噪声外，VRFacc 930的曲线跨大多数频率范围(约1kHz至约8kHz)上都没有明显的差异。
图8B示出了根据本文所描述的某些实施例的使用运动传感器300在两个海拔处的振动响应函数进行归一化的图8A中声学发射器320在两个海拔处的振动响应函数。图8B的数据曲线图940示出了被数据曲线930归一化(例如，相除)(例如，VRFmic/VRFacc)的数据曲线图910。图8B的数据曲线950示出了被数据曲线图930归一化(例如，相除)(例如，VRFmic/VRFacc)的数据曲线图920。图8B的数据曲线960示出了数据曲线940和数据曲线950之间的差异。
如在图8A和图8B中可以看到的，对于接受者的头部的不同位置，声学换能器320的振动响应函数几乎没有变化，但是对于不同海拔的外部大气压，声学换能器320的振动响应函数之间存在较大差异。通常，接受者的头部位置的变化发生在相对较快的时间尺度内(例如，秒)，而外部大气压的变化发生在相对较长的时间尺度内(例如，分钟；小时；天)。在某些实施例中，如本文更全面描述的，在比针对改变接受者的头部位置的时间尺度更长的时间段(例如，分钟；小时；天)内，对声学换能器320所测量的振动响应函数进行时间平均。在某些实施例中，如本文更全面描述的，声学换能器320所测量的振动响应函数之间的差异被用作指示由于施加到声学换能器320的外部大气压的改变而引起的声学换能器320的声学响应函数的改变。在某些这样的实施例中，声学换能器320所测量的振动响应函数被用来推导声学换能器320的声学响应函数的改变，并且响应于所测量的振动响应函数，声学换能器320的校准(例如，通过自动增益控制电路系统施加到换能器输出信号的增益值)被适当地更新(例如，修改)。
图9是根据本文所描述的某些实施例的示例方法1000的流程图。图10是根据本文所描述的某些实施例的另一示例方法1100的流程图。示例方法1000、1100中的每一个都可以作为适配过程的一部分或与适配过程同时执行，其中声学假体100、200由医护保健专业人员(例如，声学假体技术人员)控制，以校准被植入的配件300以供接受者使用。尽管本文通过参考图1和图2的示例声学假体100、200并且参考图3A和图3B的示例配件300描述了方法1000、1100，但是根据本文所描述的某些实施例，其他声学假体和其他可植入配件也与方法1000、1100兼容。
图11示意性地图示出了根据本文所描述的某些实施例的可兼容用于执行图9和图10的示例方法1000、1100的示例配置1200。配置1200包括与接口1220和外部麦克风1230进行操作性通信(例如，无线或有线)的个人计算机(PC)1210。PC 1210、接口1220和外部麦克风1230被配置用于在适配过程和方法1000、1100期间使用，但是未被配置用于在声学假体100、200的正常操作期间使用。接口1220(例如，针对包括耳蜗植入设备的声学假体100的声音处理器单元)与被植入的内部接收器单元1240的线圈1242进行无线射频(RF)通信，该内部接收器单元1240与被植入的配件300和刺激单元1250(例如，针对包括耳蜗植入设备的声学假体100的刺激器单元120；针对包括中耳植入物的声学假体200的致动器210)进行操作性通信。然后，PC 1210可以与内部接收器单元1240通信并控制被植入的配件300和刺激器单元1250之一或二者，并且可以从被植入的配件300和从外部麦克风1230接收输出信号。在适配过程期间使用配置1200的同时执行方法1000、1100，以配置声学假体100、200用于适当的操作。
在操作框1010中，方法1000、1100中的每一个都包括提供包括被植入在接受者的身体内的配件300的声学假体100、200。被植入的配件300包括声学换能器320和运动传感器330。例如，声学假体100、200可以包括耳蜗植入设备、中耳植入设备、骨传导设备(例如，主动经皮骨传导设备)、直接声学耳蜗植入物(DACI)和/或其组合或变化。
在操作框1020中，方法1000、1100中的每一个还包括提供声学换能器320对具有第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数(“ASFmic”)。图11示出了在操作框1020中提供声学换能器320的ASFmic的示例。
在操作框1022中，在操作框1020中提供声学换能器320的ASFmic包括：测量声学换能器320对具有第一频率范围的声学信号的声学响应函数(“ARFmic”)。例如，可以在声学换能器320检测到具有第一频率范围的声学信号的同时，测量来自声学换能器320的输出信号。第一频率范围可以跨越声学假体100、200预期执行的声学频率范围或者可以仅跨越该声学频率范围的一部分。例如，第一频率范围可以跨越跨可听范围的声学频率范围(例如，针对成人在100Hz到10kHz之间；针对儿童最高到20kHz)或者可以只跨越一部分可听范围(例如，1kHz至8kHz，1kHz至10kHz，1kHz至20kHz)。本文所描述的声学假体的一些接受者保留了所谓的残余听力。例如，成年人通常经历高频听力损失，然后才是其他听力损失，对于某些此类接受者，至少在其剩余听力范围的一部分中的自然听力是理想的。因此，针对此类接受者的第一频率范围可以排除接受者的残余听力范围中的至少一些。随着个体的残余听力随时间的推移而变化(例如减少)，可以将第一频率范围修订为包括逐渐扩大的频率范围。
在操作框1024中，在操作框1020中提供声学换能器320的ASFmic还包括：测量参考声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的参考声学响应函数(“ARFref”)。例如，可以在参考声学换能器检测到具有第一频率范围的声学信号的同时，测量来自参考声学换能器的输出信号。参考声学换能器可以包括图11的外部麦克风1230，其被置于接受者的外部(例如，在接受者的耳朵后面；与接受者的耳朵间隔开；离开接受者的耳朵)。参考外部麦克风1230可以被校准并且可以提供指示由参考外部麦克风1230接收的声学信号的输出信号。
为了测量操作框1022和1024中的ARFmic和ARFref之一或二者，PC 1210可以与被置于接受者外部(例如，在接受者前方或与接受者成一角度)的扬声器(例如，被配置为发出可由被植入的配件300和外部麦克风1230检测到的声学信号的喇叭)进行操作性通信。PC1210可以被配置为控制扬声器发出具有第一频率范围的声学信号(例如，白噪声)，其由被植入的麦克风配件300和外部麦克风1230两者检测到，并且在操作框1022和1024中，来自被植入的配件300和外部麦克风1230的输出信号可以由PC 1210接收并用来计算ARFmic和ARFref(例如，在来自输出信号的快速傅立叶变换的每个频率区间(frequency bin)处以分贝为单位)。在某些实施例中，可以在声学换能器320和参考外部麦克风1230不暴露于接受者外部生成的声学信号的同时，针对被植入的配件300和外部麦克风1230之一或两者测量本底噪声水平(例如，可以在扬声器关闭并测量由于环境噪声导致的输出信号的情况下进行本底噪声水平的测量)。可以将本底噪声测量与扬声器打开时进行的测量进行比较，以确保扬声器提供幅度足够的白噪声(例如，每个频率区间或全局地)以执行方法1000。
在某些实施例中，测量ARFmic和ARFref是彼此同时执行的(例如，从被植入的配件300接收输出信号，同时从外部麦克风1230接收输出信号)，而在某些其他实施例中，测量ARFmic和ARFref是彼此顺序地执行的(例如，运行扬声器并从被植入的配件300接收输出信号，然后再次运行扬声器，然后从外部麦克风1230接收输出信号)。在操作框1022和1024期间，可以暂时禁用(例如，关闭)声学假体100、200的刺激单元1250，以避免使接受者过度不适。
在操作框1026中，响应于所测量的ARFmic和ARFref，在操作框1020中提供声学换能器320的ASFmic还包括：生成对具有第一频率范围的声学信号的声学换能器320的ASFmic。例如，可以响应于外部麦克风1230的所测量的声学响应函数与被植入的配件320的所测量的声学响应函数之比来生成ASFmic(例如，ASFmic＝ARFref/ARFmic)。声学灵敏度函数ASFmic提供在确定要被施加到来自可植入配件300的输出信号的增益时所使用的校准函数，以便提供配件输出信号，其模仿从已校准的外部麦克风1230预期的输出信号。
在操作框1030中，方法1000、1100中的每一个还包括将声学灵敏度函数ASFmic存储在被植入的配件300的存储设备(例如，图3A和图3B的存储设备350)中。在操作框1110中，方法1100还包括响应于声学灵敏度函数ASFmic来校准被植入的配件300的增益电路系统340。例如，在生成ASFmic的适配过程期间，可以响应于ASFmic来校准可植入配件300的增益电路系统340。通过存储ASFmic，某些实施例为被植入的配件300提供了在正常操作期间要使用的校准功能。
在操作框1040中，方法1000、1100中的每一个还包括：生成声学换能器320对具有第二频率范围的振动的振动响应函数(“VRFmic”)。第二频率范围可以跨越声学假体100、200预期执行的振动频率范围，或者可以仅跨越该振动频率范围的一部分。例如，第二频率范围可以跨越100Hz至10kHz之间、100Hz至20kHz之间、1kHz至8kHz之间；在1kHz至10kHz之间；在1kHz至20kHz之间的振动频率范围。
在某些实施例中，生成VRFmic包括：将具有第二频率范围的振动施加到被植入的配件300，在施加振动的同时测量来自声学换能器320的传感器输出信号，以及在施加振动的同时测量来自运动传感器330的传感器输出信号。例如，来自声学换能器320的输出信号和来自运动传感器330的输出信号可以由被植入的配件300的身体噪声消除自适应/可调节滤波器(例如，被配置用于消除身体噪声的滤波器电路500；最小均方(LMS)自适应滤波器；归一化最小均方(NLMS)自适应滤波器；递归最小二乘(RLS)自适应滤波器；在时域、频域或通过任何滤波器组进行工作的滤波器)来测量。对于另一个示例，来自声学换能器320的输出信号和来自运动传感器330的输出信号可以由专门用于生成VRFmic的电路系统来接收(例如，与被植入的配件300的身体噪声消除自适应/可调节滤波器并行操作)。
在某些实施例中，在可植入配件300接收振动时被生成的换能器输出信号和在可植入配件300接收振动时被生成的传感器输出信号在相对长的时间段(例如，大于一秒；大于2秒；大于5秒)之上被进行时间平均以生成长期平均值并减少方差。在某些实施例中，仅使用高于被设置为预定水平的阈值的换能器输出信号和/或传感器输出信号来生成VRFmic。
在其中声学假体100包括耳蜗植入物的某些实施例中，振动可以由接受者生成。例如，可以要求接受者讲话(例如，从文本中读取)、移动接受者的头部(例如，在几个预定位置之间)和/或大声呼吸一段时间(例如几秒钟)。在其中声学假体200包括中耳植入物的某些实施例中，振动可以由接受者生成，如同声学假体100。在某些其他实施例中，振动可以由中耳植入物的完全可植入的致动器210生成。在某些此类实施例中，由致动器210生成的振动包括白噪声(例如，最大长度序列(MLS)噪声)。
在某些实施例中，生成VRFmic还包括，响应于换能器输出信号和传感器输出信号，计算跨第二频率范围的振动响应函数。例如，可以将VRFmic计算为与第二频率范围之上的换能器输出信号和传感器输出信号之比成比例。
在操作框1050中，方法1000、1100中的每一个还包括：将振动响应函数VRFmic存储在被植入的配件300的存储设备(例如，图3A和图3B的存储设备350)中。如本文中更全面描述的，振动响应函数VRFmic可以被存储以供后续由被植入的配件300用作声学换能器320的参考振动响应函数。VRFmic还可以被适配软件使用来设置用于被植入的配件300的身体噪声消除自适应/可调节滤波器的预滤波器以增加稳定性。
图12是根据本文所描述的某些实施例的示例方法1300的流程图。图13示出了根据本文所描述的某些实施例的、被配置为在声学假体100、200的正常操作期间执行方法1300的声学假体100、200的示例电路系统1400(例如，控制器；微处理器)的功能图。通过考虑被植入的麦克风配件300所经历的外部压力的变化(例如，由于接受者的高度的变化)，方法1300和电路系统1400可以被用来改进声学假体100、200的性能。
例如，如本文所述，某些实施例有利地利用声学换能器320的ARFmic对外部压力的依赖性与声学换能器320的VRFmic对外部压力的依赖性之间的关系，来原位修改来自配件300的输出信号，以考虑由于外部施加的压力的变化而引起的ARFmic的变化，从而使声学假体100，200的刺激信号更接近地指示由声学换能器320接收到的声学信号。尽管本文通过参考图1和图2的示例声学假体100、200、图3A和图3B的示例配件300、图13的示例电路系统1400描述了方法1300，但是根据本文所描述的某些实施例，其他声学假体、可植入配件、和电路系统也与方法1300一起使用兼容。
在操作框1310中，方法1300包括提供被植入的声学假体100、200，其包括被植入在接受者的身体内的配件300。被植入的配件300包括声学换能器320和运动传感器330。例如，声学假体100、200可以包括耳蜗植入设备、中耳植入设备、骨传导设备(例如，主动经皮骨传导设备)、直接声学耳蜗植入物(DACI)和/或其组合或变化。声学换能器320被配置为生成换能器输出信号322，并且运动传感器330被配置为生成传感器输出信号332。
在操作框1320中，方法1300还包括从声学换能器320生成换能器输出信号322和从运动传感器330生成传感器输出信号332。例如，换能器输出信号可以由声学换能器320响应于由被植入的配件300接收到的声音信号和振动而生成，使得换能器输出信号322既指示经皮接收的声音又指示运动。传感器输出信号332可以由运动传感器330响应于由被植入的配件300接收到的振动而生成，使得传感器输出信号332指示经皮接收的运动(例如，由振动和/或加速度引起)。如图14中所示，换能器输出信号322和传感器输出信号332可以经历快速傅立叶变换(FFT)，并且可以分别被表达为Mic(k)和Acc(k)。
在操作框1330中，方法1300还包括：响应于传感器输出信号，降低换能器输出信号中的噪声，以生成降噪的换能器输出信号。例如，配件300可以包括自适应滤波器电路(例如，如本文关于图4和图5所描述的)，其接收换能器输出信号Mic(k)和传感器输出信号Acc(k)并生成降噪的传感器输出信号。如图13中所示，可以对传感器输出信号Acc(k)进行滤波(例如，乘以滤波函数W(k))，并且可以从换能器输出信号Mic(k)中减去滤波后的传感器输出信号Fb(k)＝Acc(k)*W(k)以生成降噪的换能器输出信号Cancel(k)。以这种方式，某些实施例利用滤波后的传感器输出信号Fb(k)来降低(例如，移除)运动(例如，振动；机械反馈)和/或来自换能器输出信号Mic(k)的噪声(例如，生物噪声)的影响，从而提供受非环境噪声信号影响较小的降噪的换能器输出信号Cancel(k)。
在操作框1340中，方法1300还包括响应于降噪的换能器输出信号和传感器输出信号来更新声学换能器的振动响应函数，以生成更新后的振动响应函数。在某些实施例中，更新振动响应函数包括：在将振动施加到被植入的配件300的同时，从声学换能器320生成换能器输出信号322，在将振动施加到被植入的配件300的同时，从运动传感器330生成传感器输出信号332，并且响应于换能器输出信号322和传感器输出信号332，计算更新后的振动响应函数。
例如，对于包括耳蜗植入系统的声学假体100，可调节滤波器510(例如，自适应滤波器电路)可以使用从身体噪声生成的传感器输出信号332和换能器输出信号322来连续测量振动响应函数。对于另一个示例，对于包括中耳植入系统的声学假体200，可调节滤波器510(例如，自适应滤波器电路)可以使用由致动器210生成的反馈振动生成的传感器输出信号332和换能器输出信号322来连续测量振动响应函数。
某些实施例的更新后的振动响应函数与换能器输出信号322和传感器输出信号332之比成比例(例如，如本文关于图8B所描述的)。例如，如图13中所示，可以响应于Cancel(k)和Acc(k)来更新滤波函数W(k)，然后可以使用该更新后的滤波函数W(k)来生成滤波后的传感器输出信号Fb(k)(例如，使用如图5中所示的可调节滤波器510)。可以使用关系式
Figure BDA0002709841260000261
响应于传感器输出信号Acc(k)和降噪的换能器输出信号Cancel(k)来更新滤波函数W(k)，其中μ(k)是自适应滤波器的自适应速度，并且conj(Acc(k))是Acc(k)的复共轭。
除了使用更新后的滤波函数W(k)来生成降噪的换能器输出信号Cancel(k)以外，更新后的滤波函数W(k)可以进一步被处理以被用作更新后的振动响应函数。在某些实施例中，可以在计算更新后的振动响应函数之前时间平均可以被施加(例如，施加到换能器输出信号、传感器输出信号或两者)。例如，如图13中所示，更新后的滤波函数W(k)可以以分贝尺度被表达WdB(k)＝20*log10(abs(W(k))，并且进行低通平均和平滑，例如WdB1(k)＝(1-∝)*WdB1(k)+∝*WdB(k)，其中α是用于低通平均的时间常数。WdB1(k)可以被用作更新后的振动响应函数的长平滑平均版本。在某些实施例中，使用时间常数∝来执行低通平均和平滑，该时间常数α指示比自适应滤波器510用于消除身体噪声和振动反馈的时间尺度(例如，秒)更长的时间尺度(例如，分钟；小时；天)。在某些实施例中，如本文更全面描述的，在比用于改变接受者的头部位置的时间尺度更长的时间段(例如，分钟；小时；天)之上，对声学换能器320所测量的振动响应函数进行时间平均。
在操作框1350中，方法1300还包括：访问声学换能器320的参考振动响应函数VibRefdB(k)。参考振动响应函数VibRefdB(k)(例如，在本文中也称为VRFmic)可以先前被存储在被植入的配件300的存储设备350中。例如，可以根据图9和图10的示例方法1000、1100中的至少一个(例如在适配过程期间)来生成和存储参考振动响应函数VibRefdB(k)。
在操作框1360中，方法1300还包括访问声学换能器320的声学灵敏度函数SensRefdB(k)。声学灵敏度函数SensRefdB(k)(例如，在本文中也称为ASFmic)可以先前被存储在被植入的配件300的存储设备350中。例如，在与生成参考振动响应函数VibRefdB(k)相同的环境条件(例如，外部大气压；上覆被植入的配件300的皮肤的厚度)下，可以根据图9和图10的示例方法1000、1100中的至少一个(例如，在适配过程期间)来生成和存储声学灵敏度函数SensRefdB(k)。
在操作框1370中，方法1300还包括：响应于更新后的振动响应函数(例如，WdBl(k))和参考振动响应函数(例如，VibRefdB(k))，来更新声学灵敏度函数SensRefdB(k)，以生成更新后的声学灵敏度函数NewSensdB(k)。例如，更新声学灵敏度可以包括：检测振动响应函数(例如WdB1(k))和参考振动响应函数(例如VibRefdB(k))之间的差异，并响应检测到的差异来生成更新后的声学灵敏度函数(例如NewSensdB(k))。在某些实施例中，参考声学灵敏度函数SensRefdB(k)与更新后的声学灵敏度函数NewSensdB(k)之间的差异等于这些振动响应函数的检测到的差异(例如，相同频率区域中的相同变化量)，而在某些其他实施例中，参考声学灵敏度函数SensRefdB(k)与更新后的声学灵敏度函数NewSensdB(k)之间的差异与这些振动响应函数的检测到的差异成比例(例如，以预定的转换因子成比例)和/或可以根据全局调节或限制值进行裁剪或整形。
如图13中所示，参考振动响应函数VibRefdB(k)和更新后的振动响应函数WdB1(k)可以被用来计算WdB2(k)，例如，使用两个量之间的差异：WdB2(k)＝VibRefdB(k)-WdB1(k)，其可以经历形状滤波(例如，WdB3(k)＝WdB2(k)*SA(k)+SB(k)，其中SA(k)和SB(k)是用于形状滤波的补偿值)和极限滤波(例如，WdB4(k)＝max(min(WdB3(k)，Lmax(k))，Lmin(k))，其中Lmin(k)和Lmax(k)是针对极限滤波的极限值)，并且所得到的函数WdB4(k)可以被用来计算更新后的声学灵敏度函数，例如，NewSensdB(k)＝SensRefdB(k)+WdB4(k)。
在某些实施例中，方法1300还包括将增益施加到降噪的换能器输出信号(例如，Cancel(k))以生成配件输出信号。可以响应于更新后的声学灵敏度函数(例如，NewSensdB(k))来调节增益。例如，响应于Cancel(k)和NewSensdB(k)，麦克风配件300的信号处理电路系统(例如，增益电路系统340和处理器360)可以生成配件输出信号342。增益可以为由于可植入配件300所经历的环境条件(例如，外部压力)的变化而引起的声学灵敏度函数的变化提供补偿。增益可以包括一个或多个附加偏移以强调一个或多个频率范围，并且可以被限制到预定的最大偏差(例如±6dB)。
在某些实施例中，方法1300还包括响应于配件输出信号生成刺激信号，并将刺激信号提供给接受者的听觉系统的至少一部分。例如，用于包括耳蜗植入设备的声学假体100的刺激器单元120可以接收来自配件300的配件输出信号342，并且可以生成刺激信号并将其提供给接受者的耳蜗的至少一部分。对于另一示例，用于包括中耳植入物的声学假体200的致动器210可以接收来自配件300的配件输出信号342，并且可以生成振动信号并将其提供给接受者的小骨的至少一部分。
应当理解，本文所公开的实施例不是互相排斥的，并且可以以各种布置彼此组合。
本文描述和要求保护的发明在范围上不受本文所公开的具体示例实施例的限制，因为这些实施例旨在作为说明，而不是限制本发明的若干方面。任何等同的实施例都旨在落在本发明的范围内。实际上，除了本文中示出和描述的那些之外，根据前述描述，本发明在形式和细节上的各种修改对于本领域技术人员将变得显而易见。这样的修改也旨在落入权利要求的范围内。本发明的广度和范围不应受到本文所公开的任何示例实施例的限制，而应仅根据权利要求及其等同物来限定。
某些实施例
以下列举了某些实施例。以下实施例仅出于解释性和说明性的目的被呈现。应理解，前述描述不限于以下实施例。
实施例1：一种方法，包括：提供声学假体，声学假体包括被植入在接受者的身体内的配件，被植入的配件包括声学换能器和运动传感器；提供声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数；将声学灵敏度函数存储在被植入的配件的存储设备中；生成声学换能器对具有第二频率范围的振动的振动响应函数；以及将振动响应函数存储在被植入的配件的存储设备中。
实施例2：根据实施例1的方法，其中提供声学换能器的声学灵敏度函数包括：测量声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学响应函数；测量参考声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的参考声学响应函数，参考声学换能器被放置于接受者的外部；以及响应于所测量的声学响应函数和所测量的参考声学响应函数，生成声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数。
实施例3：根据实施例2的方法，其中测量声学响应函数和测量参考声学响应函数顺序地被执行。
实施例4：根据实施例2的方法，其中测量声学响应函数和测量参考声学响应函数同时被执行。
实施例5：根据实施例2-4的方法，其中响应于所测量的参考声学响应函数与所测量的声学响应函数之比，声学灵敏度函数被生成。
实施例6：根据实施例2-5的方法，还包括：在声学换能器和参考声学换能器未暴露于在接受者外部生成的声学信号的同时，测量针对声学响应函数和参考声学响应函数的本底噪声水平。
实施例7：根据实施例1-6的方法，其中存储振动响应函数包括：存储振动响应函数作为声学换能器的参考振动响应函数。
实施例8：根据实施例1-7的方法，其中具有第一频率范围的声学信号包括白噪声。
实施例9：根据实施例1-8的方法，还包括：使用被放置于接受者外部的扬声器来生成声学信号。
实施例10：根据实施例1-9的方法，还包括：响应于声学灵敏度函数，校准被植入的配件的增益电路系统，增益电路系统被配置为接收来自声学换能器的输出信号，并将增益施加到输出信号以生成配件输出信号。
实施例11：根据实施例1-10的方法，其中生成振动响应函数包括：将具有第二频率范围的振动施加到被植入的配件；在施加振动的同时，测量来自声学换能器的换能器输出信号；在施加振动的同时，测量来自运动传感器的传感器输出信号；以及响应于换能器输出信号和传感器输出信号，计算跨第二频率范围的振动响应函数。
实施例12：根据实施例11的方法，其中振动响应函数与换能器输出信号和传感器输出信号之比成比例。
实施例13：根据实施例1-12的方法，其中声学假体包括利用完全可植入的致动器的中耳植入物，并且振动由致动器生成。
实施例14：根据实施例13的方法，其中振动包括最大长度序列(MLS)噪声。
实施例15：根据实施例1-12的方法，其中声学假体包括耳蜗植入物，并且振动由接受者生成。
实施例16：一种方法，包括：提供被植入的声学假体，被植入的声学假体包括被植入在接受者的身体内的配件，被植入的配件包括声学换能器和运动传感器；从声学换能器生成换能器输出信号，并从运动传感器生成传感器输出信号；响应于传感器输出信号，降低换能器输出信号中的噪声，以生成降噪的换能器输出信号；响应于降噪的换能器输出信号和传感器输出信号，更新声学换能器的振动响应函数，以生成更新后的振动响应函数；访问声学换能器的参考振动响应函数，参考振动响应函数先前被存储在被植入的配件的存储设备中；访问先前被存储在被植入的配件的存储设备中的、声学换能器的声学灵敏度函数；以及响应于更新后的振动响应函数和参考振动响应函数，更新声学灵敏度函数，以生成更新后的声学灵敏度函数。
实施例17：根据实施例16的方法，还包括：将增益施加到降噪的换能器输出信号以生成配件输出信号，增益响应于更新后的声学灵敏度函数被调节。
实施例18：根据实施例17的方法，还包括：响应于配件输出信号而生成刺激信号，以及将刺激信号提供给接受者的听觉系统的至少一部分。
实施例19：根据实施例16-18的方法，其中降低换能器输出信号中的噪声包括：将换能器输出信号和传感器输出信号提供给被植入的配件的自适应滤波器电路，自适应滤波器电路生成降噪的换能器输出信号。
实施例20：根据实施例16-19的方法，其中更新振动响应函数包括：在振动被施加到被植入的配件的同时，从声学换能器生成换能器输出信号；在振动被施加到被植入的配件的同时，从运动传感器生成传感器输出信号；以及响应于换能器输出信号和传感器输出信号，计算更新后的振动响应函数。
实施例21：根据实施例20的方法，其中更新后的振动响应函数与换能器输出信号和传感器输出信号之比成比例。
实施例22：根据实施例20或21的方法，还包括：在计算更新后的振动响应函数之前，对换能器输出信号和传感器输出信号施加时间平均。
实施例23：根据实施例20-22的方法，其中更新声学灵敏度包括：检测振动响应函数与参考振动响应函数之间的差异，以及响应于检测到的差异来生成更新后的声学灵敏度函数。
实施例24：一种装置，包括：至少一个壳体，被配置为被植入在接受者的身体内；至少一个声学换能器，被放置于至少一个壳体上或至少一个壳体内，至少一个声学换能器被配置为通过生成指示声音的换能器输出信号来响应声音；至少一个运动传感器，被放置于至少一个壳体上或至少一个壳体内，至少一个运动传感器被配置为通过生成指示振动的传感器输出信号来响应振动；增益电路系统，被配置为从至少一个声学换能器接收换能器输出信号，并向换能器输出信号施加增益；至少一个存储设备，包括：至少一个声学换能器的参考声学灵敏度函数；以及至少一个声学换能器的参考振动响应函数；以及至少一个处理器，可操作地被耦合到至少一个声学换能器、至少一个运动传感器、增益电路系统、和至少一个存储设备，至少一个处理器被配置为响应于参考声学灵敏度函数、参考振动响应函数、换能器输出信号、和传感器输出信号来调节增益电路系统。
实施例25：根据实施例24的装置，其中至少一个处理器还被配置为：响应于换能器输出信号和传感器输出信号，生成至少一个声学换能器的振动响应函数；执行振动响应函数与参考振动响应函数的比较；以及响应于振动响应函数与参考振动响应函数的比较，更新参考声学灵敏度函数。
实施例26：根据实施例24或实施例25的装置，其中装置包括耳蜗植入系统的可植入配件。
实施例27：根据实施例24或实施例25的装置，其中装置包括中耳植入系统的可植入配件。
实施例28：根据实施例24-27的装置，其中至少一个声学换能器和至少一个运动传感器在至少一个壳体的至少一个第一壳体内，并且至少一个处理器、增益电路系统、以及至少一个存储设备在至少一个壳体的第二壳体内，第二壳体与至少一个第一壳体是分离的。
实施例29：根据实施例24-27的装置，其中至少一个壳体包括单个壳体，单个壳体包含至少一个声学换能器、至少一个运动传感器、至少一个处理器、增益电路系统、以及至少一个存储设备。

Claims (29)

1.一种方法，包括：
提供声学假体，所述声学假体包括被植入在接受者的身体内的配件，被植入的所述配件包括声学换能器和运动传感器；
提供所述声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数；
将所述声学灵敏度函数存储在被植入的所述配件的存储设备中；
生成所述声学换能器对具有第二频率范围的振动的振动响应函数；以及
将所述振动响应函数存储在被植入的所述配件的所述存储设备中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述声学换能器的所述声学灵敏度函数包括：
测量所述声学换能器对具有第一频率范围的声学信号的声学响应函数；
测量参考声学换能器对具有所述第一频率范围的声学信号的参考声学响应函数，所述参考声学换能器被放置于所述接受者的外部；以及
响应于所测量的所述声学响应函数和所测量的所述参考声学响应函数，生成所述声学换能器对具有所述第一频率范围的声学信号的声学灵敏度函数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中测量所述声学响应函数和测量所述参考声学响应函数顺序地被执行。
4.根据权利要求2所述的方法，其中测量所述声学响应函数和测量所述参考声学响应函数同时被执行。
5.根据权利要求2所述的方法，其中响应于所测量的所述参考声学响应函数与所测量的所述声学响应函数之比，所述声学灵敏度函数被生成。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括：在所述声学换能器和所述参考声学换能器未暴露于在所述接受者外部生成的声学信号的同时，测量针对所述声学响应函数和所述参考声学响应函数的本底噪声水平。
7.根据权利要求1所述的方法，其中存储所述振动响应函数包括：存储所述振动响应函数作为所述声学换能器的参考振动响应函数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中具有所述第一频率范围的所述声学信号包括白噪声。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用被放置于所述接受者外部的扬声器来生成所述声学信号。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述声学灵敏度函数，校准被植入的所述配件的增益电路系统，所述增益电路系统被配置为接收来自所述声学换能器的输出信号，并将增益施加到所述输出信号以生成配件输出信号。
11.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述振动响应函数包括：
将具有所述第二频率范围的振动施加到被植入的所述配件；
在施加所述振动的同时，测量来自所述声学换能器的换能器输出信号；
在施加所述振动的同时，测量来自所述运动传感器的传感器输出信号；以及
响应于所述换能器输出信号和所述传感器输出信号，计算跨所述第二频率范围的所述振动响应函数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述振动响应函数与所述换能器输出信号和所述传感器输出信号之比成比例。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学假体包括利用完全可植入的致动器的中耳植入物，并且所述振动由所述致动器生成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述振动包括最大长度序列(MLS)噪声。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学假体包括耳蜗植入物，并且所述振动由所述接受者生成。
16.一种方法，包括：
提供被植入的声学假体，所述被植入的声学假体包括被植入在接受者的身体内的配件，被植入的所述配件包括声学换能器和运动传感器；
从所述声学换能器生成换能器输出信号，并从所述运动传感器生成传感器输出信号；
响应于所述传感器输出信号，降低所述换能器输出信号中的噪声，以生成降噪的换能器输出信号；
响应于所述降噪的换能器输出信号和所述传感器输出信号，更新所述声学换能器的振动响应函数，以生成更新后的振动响应函数；
访问所述声学换能器的参考振动响应函数，所述参考振动响应函数先前被存储在被植入的所述配件的存储设备中；
访问先前被存储在被植入的所述配件的所述存储设备中的、所述声学换能器的声学灵敏度函数；以及
响应于所述更新后的振动响应函数和所述参考振动响应函数，更新所述声学灵敏度函数，以生成更新后的声学灵敏度函数。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：将增益施加到所述降噪的换能器输出信号以生成配件输出信号，所述增益响应于所述更新后的声学灵敏度函数被调节。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：响应于所述配件输出信号而生成刺激信号，以及将所述刺激信号提供给所述接受者的所述听觉系统的至少一部分。
19.根据权利要求16所述的方法，其中降低所述换能器输出信号中的噪声包括：将所述换能器输出信号和所述传感器输出信号提供给被植入的所述配件的自适应滤波器电路，所述自适应滤波器电路生成所述降噪的换能器输出信号。
20.根据权利要求16所述的方法，其中更新所述振动响应函数包括：
在振动被施加到被植入的所述配件的同时，从所述声学换能器生成换能器输出信号；
在所述振动被施加到被植入的所述配件的同时，从所述运动传感器生成传感器输出信号；以及
响应于所述换能器输出信号和所述传感器输出信号，计算所述更新后的振动响应函数。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述更新后的振动响应函数与所述换能器输出信号和所述传感器输出信号之比成比例。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括：在计算所述更新后的振动响应函数之前，对所述换能器输出信号和所述传感器输出信号施加时间平均。
23.根据权利要求20所述的方法，其中更新所述声学灵敏度包括：检测所述振动响应函数与所述参考振动响应函数之间的差异，以及响应于检测到的所述差异来生成所述更新后的声学灵敏度函数。
24.一种装置，包括：
至少一个壳体，被配置为被植入在接受者的身体内；
至少一个声学换能器，被放置于所述至少一个壳体上或所述至少一个壳体内，所述至少一个声学换能器被配置为通过生成指示声音的换能器输出信号来响应所述声音；
至少一个运动传感器，被放置于所述至少一个壳体上或所述至少一个壳体内，所述至少一个运动传感器被配置为通过生成指示振动的传感器输出信号来响应所述振动；
增益电路系统，被配置为从所述至少一个声学换能器接收所述换能器输出信号，并向所述换能器输出信号施加增益；
至少一个存储设备，包括：
所述至少一个声学换能器的参考声学灵敏度函数；以及
所述至少一个声学换能器的参考振动响应函数；以及
至少一个处理器，可操作地被耦合到所述至少一个声学换能器、所述至少一个运动传感器、所述增益电路系统、和所述至少一个存储设备，所述至少一个处理器被配置为响应于所述参考声学灵敏度函数、所述参考振动响应函数、所述换能器输出信号、和所述传感器输出信号来调节所述增益电路系统。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述至少一个处理器还被配置为：
响应于所述换能器输出信号和所述传感器输出信号，生成所述至少一个声学换能器的振动响应函数；
执行所述振动响应函数与所述参考振动响应函数的比较；以及
响应于所述振动响应函数与所述参考振动响应函数的所述比较，更新所述参考声学灵敏度函数。
26.根据权利要求24所述的装置，其中所述装置包括耳蜗植入系统的可植入配件。
27.根据权利要求24所述的装置，其中所述装置包括中耳植入系统的可植入配件。
28.根据权利要求24所述的装置，其中所述至少一个声学换能器和所述至少一个运动传感器在所述至少一个壳体的至少一个第一壳体内，并且所述至少一个处理器、所述增益电路系统、以及所述至少一个存储设备在所述至少一个壳体的第二壳体内，所述第二壳体与所述至少一个第一壳体是分离的。
29.根据权利要求24所述的装置，其中所述至少一个壳体包括单个壳体，所述单个壳体包含所述至少一个声学换能器、所述至少一个运动传感器、所述至少一个处理器、所述增益电路系统、以及所述至少一个存储设备。
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